全自动FISH前处理系统设计

王水兵 陈正启

【摘 要】 在病理诊断过程中，对组织染色之前都要进行脱蜡处理，因为组织切片上的石蜡会组织染色剂与组织接触从而妨碍染色。石蜡组织切片的脱蜡方式通常是将组织切片切片依次浸入装有不同试剂的容器中進行脱蜡以及消化处理。这种脱蜡方式不仅操作繁琐、需要用到多个容器来装不同的试剂，而且还需要有专业人员来进行相关操作，人工操作就会容易出现操作顺序错误等主观影响因素。本设计正是基于以上所述人工脱蜡过程中的问题，提出设计一种能够对组织切片进行全自动脱蜡过程的医用设备，本设计的主要思路是：放置待脱蜡的组织切片的反应盒固定，通过触摸屏控制，按照脱蜡流程编写相应的程序控制蠕动泵在特定时间将特定温度的试剂按一定顺序注入反应盒中对组织切片进行脱蜡。脱蜡效率高，且脱蜡效果好。极大的节省了人力成本和物力成本。

【关键词】 全自动 脱蜡 病理诊断

1绪论

随着医学的不断发展，我们对于疾病的诊断手段日益增多。但是到目前为止，即便是全世界医疗技术最发达的国家，病理手段依旧是诊断疾病的主要手段。通过FISH技术对石蜡切片进行FISH处理来检测疾病是病理手段中比较普遍的方法。FISH（荧光原位杂交分子技术）目前在产前诊断、肿瘤及血液类疾病应用日益普遍，由于其有着客观、准确的结果，从而得到了临床检测部门的青睐。在进行FISH处理前需要对石蜡切片进行脱蜡处理。石蜡组织切片的脱蜡方式通常是将组织切片切片依次浸入装有不同试剂的容器中进行脱蜡以及消化处理。这种脱蜡方式不仅操作繁琐、需要用到多个容器来装不同的试剂。而且目前还处在人为处理为主的阶段，工作强度大，人员素质要求高，极大阻碍了FISH技术的使用和推广。

为了解决上述所说的FISH中的痛点问题，急需研发一台能够对病理组织切片进行脱蜡、酶消化等步骤的自动化设备。使FISH在现代医学精准检验中的应用地位以及使用频率得到极大提升。

2系统方案

本设计计划采用全自动封闭式脱腊方式进行设计：放置待脱蜡的组织切片的反应盒固定，通过触摸屏控制，按照脱蜡流程编写相应的程序控制蠕动泵在特定时间将特定温度的试剂按一定顺序注入反应盒中对组织切片进行脱蜡，反应一定时间后在将试剂抽走。

本设计的目标就是使组织切片脱蜡完全，在显微镜观察下组织表层无石蜡覆盖，能够观察到组织切片无脱落、细胞核饱满、轮廓清晰 可辨、核内无空洞。经全自动脱蜡仪处理的切片再经FISH染色的验证，组织形态清晰，信号明亮。脱蜡、脱水和酶消化等所有时间加起来能够控制在2小时内完成。

3控制系统

系统自动化控制设计的目的是设计一种软硬件扩充灵活、性能高效、后期维护方便的基于STM32F107X系列的自动化控制系统。整个控制系统分为四个模块：

（1）主控模块——整个控制系统的“大脑”，掌控着整个系统的运行，控制反应流程的进行;

（2）传感器采集模块——整个控制系统的“眼睛”，对整个控制系统的关键位置进行检测并及时反馈给主控模块;

（3）PID温控模块——通过接收主控模块的指令在特定的时间对特定的试剂加热到特定的温度;

（4）人机交互模块——通过触摸屏控制实验的的进行以及将设备的状态和反应的过程实时反馈给使用人员。

使用人员通过触摸屏控制设备运行，触摸屏通过串口发送命令，下位机（主控板）接收到命令后对触摸屏发送的命令进行判断，包括根据协议判断命令是否正确以及异或校验等，如果命令无误，再对命令进行解析，然后执行相对应的硬件动作。

主控板的功能主要是控制反应流程的进行并对一些问题进行处理。程序中通过对定时器配置成PWM输出模式输出PWM波来控制步进电机的转速;通过外部中断输入来进行急停操作、废液桶的到位检测以及其他故障报警检测处理等;通过IO输出来控制步进电机的方向和使能、气泵的开关、运行指示灯的开关和降温风扇的开关;通过IO输入来监测管路的状态（满管或空管）以及PID温控板的状态;通过232串口实现与触摸屏、传感器信号采集板和PID温控板的通信。

传感器信号采集板的功能主要是通过STM32F107的12位ADC来采集气泡传感器根据管路状态所反馈回来的电压值，然后将电压值与预先设定的阈值相比较，进而判断出管路的状态，最后将管路的状态通过IO口以及串口传递给主控板。

PID温控板的功能主要是根据串口所接收到的由主控板发送的命令，通过PID算法对反应盒和试剂加热瓶的温度进行准确控制，在通过IO输出将加热状态反馈给主控板。

4总结

本文分析了随着病理检测技术不断发展，急需开发出一台能够全自动完成脱蜡全过程的设备来代替手工处理，节省人力、物力。然后针对脱蜡处理的过程要求，设计相应的自动化控制方案，最终研发出符合其要求的设备。我们研发的设备是中国唯一一款从烤片开始到脱蜡结束风淋干燥保存全过程的自动化设备，具有极好的应用市场前景，且和多家医院已经进行初步合作。

作者简介：陈正启（1995-），男，汉族，湖北省黄冈市人，武汉纺织大学电子与电气学院电子科学与技术专业2017级研究生，研究方向：嵌入式医疗设备开发