一种全自动过敏原检测仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种全自动过敏原检测仪，采用三层结构，包括管理与监督控制级、实时控制级和现场设备级；管理与监督控制级包括PC机及其应用软件组成，实时控制级包括PLC及其应用软件组成，现场设备级包括吸针运动子系统、光电测量子系统、清洗子系统以及注射泵子系统；PC机与PLC采用工业以太网通信，PLC与光电测量子系统和注射泵子系统采用RS485总线连接，PLC与吸针移动子系统和清洗子系统采用I/O连接。本实用新型专利技术能够实现整个过敏原测量工序的全自动控制。

A fully automatic allergen detector

The utility model discloses an automatic allergen detector, which consists of three layers of structure, including management and supervision control level, real-time control level and field equipment level. The management and supervision control level includes PC and its application software. The real-time control level includes PLC and its application software, and the field equipment level includes needle aspiration. The system, the photoelectric measuring subsystem, the cleaning subsystem and the injection pump subsystem; the PC and the PLC are communicated with industrial Ethernet, the PLC and the photoelectric measurement subsystem and the injection pump subsystem are connected by the RS485 bus, and the PLC and the needle aspiration and cleaning subsystem are connected with the I/O. The utility model can realize full automatic control of the whole allergen measuring process.

【技术实现步骤摘要】
一种全自动过敏原检测仪
本技术属于医疗器械
，特别涉及一种全自动过敏原检测仪。
技术介绍
我国目前过敏性疾病的发病率超过36％，居众多疾病谱之首。单就食物过敏而言，约7％－10％的儿童、3％－5％的成人患病，严重时直接危及生命。同时，吸烟难控、空气污染严重，吸入物过敏与食物过敏交互作用，患病人群不断扩大，10年来仅过敏性哮喘患儿就增加64.8％。因此，技术过敏检测仪具有非常重要的意义。在过敏反应测试中，需要先培养过敏原测量试剂，并与不同类型的过敏原进行反应，通过检测生成物中组胺的含量来确定过敏反应的程度。在组胺测试过程中，通过吸针把含组胺的测试液吸入测试管，在测试管中通过荧光反应测量其含量；在测试完成之后，把测试液从测试管中排出，并对吸针及检测管道进行清洗，从而完成一种过敏原的过敏反应测量。如果有多种过敏原需要测量，则按照上述时序一个接一个地测量，并逐个在计算机上显示或者用打印机打印出来。目前，国内尚无成熟的过敏反应检测仪器，国外也只有REFLAB公司研制的半自动组胺检测仪Hisreader-501；该仪器没有清洗环节，且无人工干预环节，严重影响测量精度和操作的灵活性，大大降低了过敏检测的精度和效率。因此，需要设计一种全自动的过敏反应测试仪器，实现包括自动清洗在内的整个过敏原测量工序的全自动控制，且测量过程可以人工干预，采用更高效的并行处理算法，实现整个过敏原测量的全自动控制和管理。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种全自动过敏原检测仪，能够实现整个过敏原测量工序的全自动控制。本技术的目的通过以下的技术方案实现：一种全自动过敏原检测仪，采用三层结构，包括管理与监督控制级、实时控制级和现场设备级；管理与监督控制级包括PC机，实时控制级包括PLC，现场设备级包括吸针运动子系统、光电测量子系统、清洗子系统以及注射泵子系统；PC机与PLC采用工业以太网通信，PLC与光电测量子系统和注射泵子系统采用RS485总线连接，PLC与吸针移动子系统和清洗子系统采用I/O连接。具体的，PLC的CPU模块采用西门子S7-12001214CDC/DC/DC，该CPU模块具有RJ45以太网接口，无需外接以太网模块；PLC通过RS485扩展模块CM1241实现与光电测量子系统、注射泵子系统的RS485通信。优选的，吸针运动子系统包括机械结构：三台步进电机及丝杆，配合系统完成检测所需要的机械移动；其中X轴与Z轴两台电机带动吸针在工作平面完成检测需要的移动，Y轴带动试剂盒托盘前后移动从而实现样品的Y轴移动，最终实现吸针移动完成全部样品的检测；PLC通过高速脉冲指令PTO发送方向及脉冲信号控制X、Y、Z三轴电机，X、Y、Z三轴的坐标原点由接近开关从断开到闭合时的位置确定，吸针运动块离接近开关一定距离时，接近开关准确快速输出开关信号，此时即为该轴的零点位置。具体的，接近开关通过I/O口与PLC的输入端口连接；一维接近开关分别安装在X、Y、Z三轴线的一端，作为三轴的坐标原点；采用U型机械结构安装接近开关，接近开关嵌入安装在非磁性不锈钢材料的U型结构凹槽内部，并不突出在U型凹槽外，离U型凹槽开口顶端一定距离，确保即使发生机械结构碰撞，也不损害接近开关。具体的，吸针运动块采用磁性不锈钢材料。具体的，吸针运动子系统的运动驱动执行部件采用步进电机与驱动一体化装置。优选的，注射泵子系统包括注射泵、针头、导管、阀。优选的，清洗子系统包括清洗液桶、蠕动泵、电机驱动板、清洗池、废液桶和导管；PLC通过其I/O输出口经电机驱动板控制蠕动泵转速；蠕动泵把清洗液从桶中抽出，通过导管在清洗池喷出，清洗池采用泉涌式清洗池，清洗液从入水口喷涌出进入清洗池，从低洼处的出水口排出到废液桶。具体的，PLC输出的电机使能、脉冲和方向信号经过光电隔离芯片实现信号隔离和逻辑电平转换后接入电机驱动板芯片。具体的，PLC通过调节其输出的脉冲频率来调节蠕动泵的转速，从而调节清洗液流量的大小。优选的，测量过程中的各种状态和测量数据实时显示在PC机上，当测量过程中出现意外，需要人工干预时，可以在PC上暂停测量过程，人工干预完成后，还可恢复原来的自动测量过程：PLC无论在自动测量过程中还是在人工干预过程中，PLC都计算实时运动坐标，同时保持断点坐标和断点工作状态；人工干预之后，可以选择从原来人工干预时的断点或者从干预后的最新实时运动坐标和工作状态来恢复自动测量过程，从而实现在自动测量过程中的暂停、人工干预和恢复自动测量。本技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：(1)本全自动过敏原检测仪分为三层结构，管理与监督控制级采用广泛应用的PC机，具有良好的人机界面；实时控制级采用工业自动化领域的先进PLC和工业以太网技术；现场设备级采用两种类型的现场设备，分别为直接I/O连接和RS485通信连接。采用工业控制技术中的三层结构简化了医学仪器的系统组成，降低了系统实现成本、提高了仪器扩展的灵活性、可靠性和维修性。(2)在过敏原检测过程中具有自动清洗工序，无需人工清洗，在实现全自动化检测的同时，提高了检测精度；通过PC机可以配置清洗时间、次数和流量等工作参数，提高了仪器对不同测试样品的适应能力。(3)采用埋入式接近开关安装方法，避免运动部件对限位传感器的机械碰撞，同时，PLC软件综合应用I/O中断、定时器周期中断检测和运动变速的方法避免机械碰撞和位移误差，提高了运动控制的精度和降低了仪器的机械疲劳。(4)自动测量过程可以暂停、人工干预和恢复自动测量，提高了测试过程的灵活性。附图说明图1是实施例全自动过敏原检测仪结构图；图2是实施例一维接近开关传感器工作示意图；图3是清洗子系统示意图；图4是实施例全自动过敏原检测仪的PLC活动图；图5是实施例全自动过敏原检测仪的PLC数据流图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本技术作进一步详细的描述，但本技术的实施方式不限于此。实施例1一种全自动过敏原检测仪，结构图如图1所示。采用三层结构，包括管理与监督控制级、实时控制级和现场设备级。管理与监督控制级由PC机及其应用软件组成，实时控制级由PLC及其应用软件组成，现场设备级由吸针运动子系统、光电测量子系统、清洗子系统以及注射泵子系统构成。PC机与PLC采用工业以太网通信，PLC与光电测量子系统和注射泵子系统采用RS485总线连接，PLC与吸针移动子系统和清洗子系统采用I/O连接。本过敏原检测仪的PLC的CPU模块采用西门子S7-12001214CDC/DC/DC，该CPU模块具有RJ45以太网接口，无需外接以太网模块；PLC通过RS485扩展模块CM1241实现与光电测量子系统、注射泵子系统的RS485通信。注射泵子系统包括注射泵、针头、导管、阀等，其中注射泵采用HamiltonPSD/4SYRINGE，PLC与注射泵、光电测量子系统的通信协议采用独立设计的兼容已有注射泵通信协议的扩展通信协议。吸针运动子系统由三台步进电机及丝杆等机械结构组成，配合系统完成检测所需要的机械移动。吸针运动子系统的运动驱动执行部件采用步进电机与驱动一体化装置SchneiderMDrive17系列驱动一体步进电机，其中X轴(水平左右移动)与Z轴(垂直上下移动)两台本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全自动过敏原检测仪，其特征在于，采用三层结构，包括管理与监督控制级、实时控制级和现场设备级；管理与监督控制级包括PC机，实时控制级包括PLC，现场设备级包括吸针运动子系统、光电测量子系统、清洗子系统以及注射泵子系统；PC机与PLC采用工业以太网通信，PLC与光电测量子系统和注射泵子系统采用RS485总线连接，PLC与吸针移动子系统和清洗子系统采用I/O连接。

【技术特征摘要】
1.一种全自动过敏原检测仪，其特征在于，采用三层结构，包括管理与监督控制级、实时控制级和现场设备级；管理与监督控制级包括PC机，实时控制级包括PLC，现场设备级包括吸针运动子系统、光电测量子系统、清洗子系统以及注射泵子系统；PC机与PLC采用工业以太网通信，PLC与光电测量子系统和注射泵子系统采用RS485总线连接，PLC与吸针移动子系统和清洗子系统采用I/O连接。2.根据权利要求1所述的全自动过敏原检测仪，其特征在于，PLC的CPU模块采用西门子S7-12001214CDC/DC/DC，该CPU模块具有RJ45以太网接口，无需外接以太网模块；PLC通过RS485扩展模块CM1241实现与光电测量子系统、注射泵子系统的RS485通信。3.根据权利要求1所述的全自动过敏原检测仪，其特征在于，吸针运动子系统包括机械结构：三台步进电机及丝杆，配合系统完成检测所需要的机械移动；其中X轴与Z轴两台电机带动吸针在工作平面完成检测需要的移动，Y轴带动试剂盒托盘前后移动从而实现样品的Y轴移动，最终实现吸针移动完成全部样品的检测；PLC通过高速脉冲指令PTO发送方向及脉冲信号控制X、Y、Z三轴电机，X、Y、Z三轴的坐标原点由接近开关从断开到闭合时的位置确定，吸针运动块离接近开关一定距离时，接近开关准确快速输出开关信号，此时即...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱世钧，李向阳，田联房，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44