磁分离系统的参数优化方法和装置、分析仪器、存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种磁分离系统的参数优化方法和装置、分析仪器、存储介质。该方法包括：根据磁分离系统的磁组件的布局参数和预设的磁颗粒运动模型，预测待磁分离系统清洗的反应杯中的各个磁颗粒的运动轨迹；根据各个磁颗粒的运动轨迹，确定各个磁颗粒运动至反应杯的目标面上的高度；将各个磁颗粒运动至反应杯的目标面上的高度中的最大值作为磁分离系统的吸附高度；若吸附高度大于与所述磁组件相配合使用的混匀组件带动反应杯中混匀液旋转时所形成的旋转高度，则优化磁组件的布局参数，重新得到优化后的吸附高度，直到优化后的吸附高度不大于旋转高度。该方法仅仅通过理论模拟就能够得到目标吸附高度，明显地提高了工作效率。

Parameter optimization method and device, analytical instrument and storage medium of magnetic separation system

The invention discloses a parameter optimization method and device, an analysis instrument and a storage medium of a magnetic separation system. The method includes: according to the layout parameters of the magnetic components of the magnetic separation system and the preset movement model of magnetic particles, predicting the movement track of each magnetic particle in the reaction cup to be cleaned by the magnetic separation system; according to the movement track of each magnetic particle, determining the height of each magnetic particle moving to the target surface of the reaction cup; moving each magnetic particle to the target surface of the reaction cup The maximum value in is the adsorption height of the magnetic separation system; if the adsorption height is greater than the rotation height formed when the mixing component used in combination with the magnetic component drives the mixing liquid in the reaction cup to rotate, then optimize the layout parameters of the magnetic component and get the optimized adsorption height again until the optimized adsorption height is not greater than the rotation height. This method can get the target adsorption height only through theoretical simulation, which improves the work efficiency obviously.

【技术实现步骤摘要】
磁分离系统的参数优化方法和装置、分析仪器、存储介质
本专利技术涉及医疗器械领域，尤其涉及一种磁分离系统的参数优化方法和装置、分析仪器、存储介质。
技术介绍
磁免疫分析仪器中的磁分离系统可以通过磁组件将进入磁分离系统中的反应杯内基液中的磁颗粒分离出来，磁颗粒在磁组件的磁场作用下会运动到反应杯内一侧的杯壁形成磁颗粒团。由此可见，磁组件的磁场分布会影响磁颗粒运动轨迹，从而决定磁颗粒团的高度，即该磁分离系统的吸附高度。其中，磁颗粒团的高度指的是磁颗粒团中处于最高位置处的磁颗粒距离反应杯杯底的距离。现有技术中大多采用经验设计来判断磁分离系统的吸附高度，缺乏对磁颗粒运动的理论分析，因此，当设计出一套新的磁分离系统后，往往要经过多次试验才能判断这套磁分离系统的吸附高度，当吸附高度不合适时，需要调整磁分离系统中磁组件的参数去反复测试，以优化磁组件的磁场分布，从而使吸附高度调整到位，存在工作效率低的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种磁分离系统的参数优化方法和装置、分析仪器、存储介质，不需要调整磁分离系统中磁组件的布局参数去反复测试，仅仅通过理论模拟就能够得到目标吸附高度，明显地提高了工作效率。第一方面，本专利技术实施例提供了一种磁分离系统的参数优化方法，该方法包括：根据磁分离系统的磁组件的布局参数和预设的磁颗粒运动模型，预测待磁分离系统清洗的反应杯中的各个磁颗粒的运动轨迹；根据各个磁颗粒的运动轨迹，确定各个磁颗粒运动至反应杯的目标面上的高度，高度为磁颗粒与反应杯的杯底之间的距离；将各个磁颗粒运动至反应杯的目标面上的高度中的最大值作为磁分离系统的吸附高度；若吸附高度大于与磁组件相配合使用的混匀组件带动反应杯中混匀液旋转时所形成的旋转高度，则优化磁组件的布局参数，重新得到优化后的吸附高度，直到优化后的吸附高度不大于旋转高度，其中，旋转高度为混匀液旋转时液面的最高点与反应杯的杯底之间的距离。在第一方面的一些实施例中，磁组件为磁铁，磁组件的布局参数包括磁铁形状、大小、放置位置和磁场强度中的至少一个。在第一方面的一些实施例中，旋转高度由混匀组件中的混匀电机的角速度，与混匀电机连接的偏心头的偏心距，反应杯的大小，以及混匀液的剂量决定。在第一方面的一些实施例中，在预测待磁分离系统清洗的反应杯中的各个磁颗粒的运动轨迹的步骤之后，该方法还包括：根据各个磁颗粒的运动轨迹，预测各个磁颗粒运动至反应杯的目标面上的时间；将各个磁颗粒运动至反应杯的目标面上的时间中的最大值作为磁分离系统的吸附时间；根据磁分离系统的吸附时间，确定磁分离系统的时序设计的最小时间片段。在第一方面的一些实施例中，预设的磁颗粒运动模型由磁颗粒在磁组件的磁场环境受到的磁场力，以及磁颗粒在反应杯的基液中运动时的粘性阻力确定，粘性阻力包括摩擦阻力和形状阻力。在第一方面的一些实施例中，磁颗粒运动模型的表达式为：磁场力的表达式为：粘性阻力的表达式为：其中，为磁颗粒受到的合力，为磁场力，为粘性阻力，m为磁颗粒的质量，为磁颗粒的加速度，μ0为空间磁导率，Δx为磁颗粒与所述反应杯中基液的相对磁化系数，Δx＝χp-χf，χp为磁颗粒的磁化系数，χf为基液的磁化系数，Vm为磁颗粒的球体积，B为空间位置的磁通密度，为空间位置的磁通密度的梯度，为摩擦阻力，为形状阻力，为无量纲摩擦阻力系数，为无量纲形状阻力系数，A为磁颗粒的特征面积，ρ为基液的密度，v为磁颗粒相对基液的运动速度。在第一方面的一些实施例中，磁颗粒运动模型的微分形式表达式为：其中，x，y，z为磁颗粒的三维空间坐标，ρ1为磁颗粒的密度，d为磁颗粒的直径，Bx，By，Bz分别为x，y，z三维空间坐标下的磁通密度分布，分别为x，y，z三维空间坐标下磁通密度的梯度，分别为x，y，z对时间的一阶导数，分别为x，y，z对时间的二阶导数。在第一方面的一些实施例中，磁颗粒运动模型的微分表达式经过有限差分法处理后的数值表达式为：其中，i＝1,2,3,…，且磁通密度梯度根据与位置xi、yi、zi空间距离最近的磁场节点的磁通密度计算得到。第二方面，本专利技术实施例提供了一种磁分离系统的参数优化装置，该装置包括：预测模块，根据磁分离系统的磁组件的布局参数和预设的磁颗粒运动模型，预测待磁分离系统清洗的反应杯中的各个磁颗粒的运动轨迹；磁颗粒运动高度计算模块，根据各个磁颗粒的运动轨迹，确定各个磁颗粒运动至反应杯的目标面上的高度，高度为磁颗粒与反应杯的杯底之间的距离；吸附高度计算模块，将各个磁颗粒运动至反应杯的目标面上的高度中的最大值作为磁组件的吸附高度；磁组件优化模块，若吸附高度大于与磁组件相配合使用的混匀组件带动反应杯中混匀液旋转时所形成的旋转高度，则优化磁组件的布局参数，重新得到优化后的吸附高度，直到优化后的吸附高度不大于旋转高度，其中，旋转高度为混匀液旋转时液面的最高点与反应杯的杯底之间的距离。在第二方面的一些实施例中，该装置还包括：磁颗粒运动时间计算模块，用于根据各个磁颗粒的运动轨迹，预测各个磁颗粒运动至反应杯的目标面上的时间；吸附时间计算模块，用于将各个磁颗粒运动至反应杯的目标面上的时间中的最大值作为磁分离系统的吸附时间；最小时间片段优化模块，用于根据磁分离系统的吸附时间，确定磁分离系统的时序设计的最小时间片段。第三方面，本专利技术实施例提供了一种分析仪器，该仪器包括：磁分离系统以及如上所述的磁分离系统的参数优化装置。第四方面，本专利技术实施例提供了一种存储介质，其上存储有程序，程序被处理器执行时实现如上所述的磁分离系统的参数优化方法。该方法可以根据所述磁分离系统的磁组件的布局参数和预设的磁颗粒运动模型，预测得到在磁组件特定的布局参数下的磁分离系统的吸附高度，并且在当吸附高度大于旋转高度时，优化磁组件的布局参数，以及得到优化后的吸附高度，直到优化后的吸附高度不大于旋转高度。相比于现有技术，本专利技术实施例提供的参数优化方法不需要调整磁分离系统中磁组件的布局参数去反复测试，仅仅通过理论模拟就能够得到磁分离系统的目标吸附高度，明显地提高了工作效率。附图说明从下面结合附图对本专利技术的具体实施方式的描述中可以更好地理解本专利技术，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。图1为本专利技术实施例的参数优化方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例的磁组件捕获磁颗粒的过程示意图；图3为本专利技术实施例的磁分离系统的清洗过程示意图；图4为本专利技术实施例的混匀组件的结构示意图；图5为本专利技术实施例的偏心头的结构示意图；图6为本专利技术实施例的反应杯的状态示意图；图7为本专利技术实施例的反应杯的又一状态示意图；图8为本专利技术实施例的反应杯的另一状态示意图；图9为本专利技术实施例的反应杯中混匀液的不同旋转高度的示意图；...

【技术保护点】
1.一种磁分离系统的参数优化方法，其特征在于，包括：/n根据所述磁分离系统的磁组件的布局参数和预设的磁颗粒运动模型，预测待所述磁分离系统清洗的反应杯中的各个磁颗粒的运动轨迹；/n根据各个所述磁颗粒的运动轨迹，确定各个所述磁颗粒运动至所述反应杯的目标面上的高度，所述高度为所述磁颗粒与所述反应杯的杯底之间的距离；/n将各个所述磁颗粒运动至所述反应杯的目标面上的高度中的最大值作为所述磁分离系统的吸附高度；/n若所述吸附高度大于与所述磁组件相配合使用的混匀组件带动所述反应杯中混匀液旋转时所形成的旋转高度，则优化所述磁组件的布局参数，重新得到优化后的吸附高度，直到所述优化后的吸附高度不大于所述旋转高度，其中，所述旋转高度为所述混匀液旋转时液面的最高点与所述反应杯的杯底之间的距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁分离系统的参数优化方法，其特征在于，包括：
根据所述磁分离系统的磁组件的布局参数和预设的磁颗粒运动模型，预测待所述磁分离系统清洗的反应杯中的各个磁颗粒的运动轨迹；
根据各个所述磁颗粒的运动轨迹，确定各个所述磁颗粒运动至所述反应杯的目标面上的高度，所述高度为所述磁颗粒与所述反应杯的杯底之间的距离；
将各个所述磁颗粒运动至所述反应杯的目标面上的高度中的最大值作为所述磁分离系统的吸附高度；
若所述吸附高度大于与所述磁组件相配合使用的混匀组件带动所述反应杯中混匀液旋转时所形成的旋转高度，则优化所述磁组件的布局参数，重新得到优化后的吸附高度，直到所述优化后的吸附高度不大于所述旋转高度，其中，所述旋转高度为所述混匀液旋转时液面的最高点与所述反应杯的杯底之间的距离。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁组件为磁铁，所述磁组件的布局参数包括磁铁形状、大小、放置位置和磁场强度中的至少一个。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述旋转高度由所述混匀组件中的混匀电机的角速度，与所述混匀电机连接的偏心头的偏心距，所述反应杯的大小，以及所述混匀液的剂量决定。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述预测待所述磁分离系统清洗的反应杯中的各个磁颗粒的运动轨迹的步骤之后，所述方法还包括：
根据各个所述磁颗粒的运动轨迹，预测各个所述磁颗粒运动至所述反应杯的目标面上的时间；
将各个所述磁颗粒运动至所述反应杯的目标面上的时间中的最大值作为所述磁分离系统的吸附时间；
根据所述磁分离系统的吸附时间，确定所述磁分离系统的时序设计的最小时间片段。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的磁颗粒运动模型由所述磁颗粒在所述磁组件的磁场环境受到的磁场力，以及所述磁颗粒在所述反应杯的基液中运动时的粘性阻力确定，所述粘性阻力包括摩擦阻力和形状阻力。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述磁颗粒运动模型的表达式为：



所述磁场力的表达式为：



所述粘性阻力的表达式为：



其中，为所述磁颗粒受到的合力，为所述磁场力，为所述粘性阻力，m为所述磁颗粒的质量，为所述磁颗粒的加速度，μ0为空间磁导率，Δx为所述磁颗粒与所述反应杯中基液的相对磁化系数，Δx＝χp-χf，χp为磁颗粒的磁化系数，χf为基液的磁化系数，Vm为所述磁颗粒的球体积，B为空间位置的磁通密度，为所述空间位置的磁通密度的梯度，为所述摩擦阻力，为所述形状阻力，CDf为无量纲摩擦阻力系数，CDp为无量纲形状阻力系数，A为所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张业祥，李浩，
申请(专利权)人：迈克医疗电子有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51