关键词:
自动控制
肿瘤标志物检测
机器视觉
AlexNet
摘要:
随着全民健康管理需求的提升,临床肿瘤标志物检测面临人工操作效率低、检测成本高及进口设备技术壁垒显著等挑战。传统人工检测方法存在操作耗时、干扰因素多、人员培训成本高等问题,而国外高端检测设备受专利保护导致购置与维护费用高昂,亟需研发具有自主知识产权的自动化检测技术体系。本研究聚焦肿瘤标志物蛋白芯片检测场景,设计了一套软硬件协同的自动化检测设备,旨在通过全流程机械化操作与智能图像分析技术,突破现有检测模式在效率、成本及可靠性方面的瓶颈。
该检测系统采用模块化硬件架构与智能化软件算法的深度融合设计。硬件部分基于肿瘤标志物检测的生化反应流程,构建了包含移液、温育、洗涤、图像采集等功能单元的全自动化机械系统,通过PLC控制技术与精密伺服电机驱动,实现从样本处理到废液回收的全流程无人化操作。
软件系统分为设备控制模块与图像分析模块:前者通过HMI人机界面实现多权限分级管理,支持检测参数的灵活配置与实时监控;后者基于改进型AlexNet深度学习模型,针对肿瘤标志物蛋白芯片的图像特征,优化网络卷积核参数与激活函数配置,结合边缘检测、区域分割等预处理技术,实现对芯片反应区域的精准定位与特征提取。实验结果表明,该模型对肿瘤标志物的判读准确率达到96.52%,超过GB/T 20735-2023《临床化学检验设备通用技术条件》规定的95%标准,且单样本图像处理耗时降至1.2秒。
研究围绕检测设备的工程化实现,完成了机械结构优化设计、电气控制逻辑开发及智能算法训练验证,构建了“样本处理-图像采集-智能判读”的闭环检测系统。所设计的多权限HMI界面通过用户操作习惯调研进行交互优化,显著降低了人工操作复杂度。该成果为肿瘤标志物的临床快速检测提供了低成本、高效能的国产化解决方案,对推动基层医疗单位普及自动化检测技术具有重要实践意义。