张锦杰 邓 焱 王大千 余兴龙

(清华大学精密仪器与机械学系精密测试技术及仪器国家重点实验室，北京 100084)

0 引言

光学表面等离子共振(surface plasmon resonance，SPR)传感可以灵敏地感应出金膜表面的折射率变化［1］。只要在金膜表面固定探针(即受体分子)，一旦它与配体分子结合，就会引起折射率变化，即可进行检测。这种方法具有灵敏度高、实时且无需标记等优点［2］，为蛋白质组学研究、药物发现与开发以及临床诊断所青睐［3］。

如果说SPR传感是分析仪的灵魂，那么自动控制就是其神经系统。传感器只能将被测物理量转换成可获取的信号，如要保证检测精度和仪器的协调运行，则必须依靠自动控制系统。本文针对所设计的分析仪具有实时性强、精度高、保障环节多、流程控制严格和样本定量准确等特点，利用CAN总线技术以及“反馈”和“强制”命令方式，将VC2008作为控制软件开发平台进行分层设计，采用等步和等时间离散加速度曲线法，分别控制盘库和波片机构的驱动电机，并运用数字PID稳定控制流体池的温度和对CCD可靠制冷。试验表明，这些设计保证了分析仪的性能指标和功能的实现。

1 控制系统总体结构

分析仪由SPR传感、微流体和自动进样3个系统组成，各系统还可按功能分为不同的模块。控制系统的总体硬件设计如图1所示。

图1 控制系统总体硬件设计Fig.1 Architecture of the control system

SPR传感系统是分析仪的核心，检测信号源于该系统，其指标直接决定仪器的性能。在此，必须保证激光器控温模块控温精度在0.1 K，伺服控制模块的角度重复定位精度达到10″，且需要由制冷模块对CCD进行可靠制冷，以降低读出噪声。……