上转换磷光生物检测仪制造技术

一种上转换磷光生物检测仪由光学系统、光电探测器、控制系统、驱动模块、步进电机和供放置试纸条的扫描平台组成，所述的控制系统包括微处理器、光电探测器接口、信号采集电路、驱动模块接口、液晶显示模块、矩阵键盘、射频识别模块、数字／模拟转换器、储存器、安全数码卡和微型打印机，所述的试纸条由安装在试纸条外壳内的试纸和射频识别卡构成，所述的试纸含有一个样品垫、一个检测带、一个质控带，所述的射频识别卡中的信息包括试纸ＩＤ、检测物、判定值、参数Ａ和参数Ｂ。本实用新型专利技术具有设计简单、调试方便的控制系统，能快速、准确地进行生物免疫检测。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉生物免疫检测，特别是一种上转换磷光生物检测仪。
技术介绍
上转换磷光生物检测仪是一种以上转换磷光材料为标记物的新型生物免疫检测 仪器。具有上转换发光性能的材料是由稀土金属元素掺杂于晶体的晶格中而构成的 化合物，其发光机理是上转换发光材料通过吸收两个或多个红外光子发出一个可见 光子。将这种上转换发光材料制备成纳米级颗粒，标记于生物分子，在红外光激发 下该颗粒将发出可见磷光。根据磷光的有无及其强弱，可判断被检生物分子的属性 及含量。在先技术中，上转换磷光生物检测仪所采用的技术方案，可参见中国科学院上 海光学精密机械研究所余琨等人在2006年6月7日申请的技术专利一维多重检 测上转换磷光生物传感器(专利号为ZL200620042469.2)。上转换磷光生物检测 仪通常由光学系统、光电探测器、控制系统、驱动模块、步进电机和供放置试纸条 的扫描平台组成。其中的光学系统包括红外半导体激光器、激发光路和磷光接收光 路，由红外半导体激光器发出的激发光束通过激发光路照射在试纸条上，磷光接收 光路与光电探测器相连接；光电探测器为光电倍增管；扫描平台与步进电机相连， 而步进电机通过驱动模块与控制系统相连。该技术的控制系统包括数据采集和 控制显示两个子系统，以89V51RD型8位单片机为核心。其中的数据采集系统由第一 单片机、AD芯片、外扩RAM、外扩I/0口、 RS232接口和地址锁存器组成，第一单 片机一方面分别接AD芯片、外扩RAM、外扩I/0口、 RS232接口和地址锁存器，并 通过地址锁存器与外扩RAM地址端相连，另一方面还与所述的控制显示系统相连；扫 描平台与步进电机相连，而步进电机通过驱动模块与第一单片机相连；光电探测器 输出端通过AD芯片与第一单片机相连。其中的控制显示系统由第二单片机、液晶显 示屏、时钟芯片、薄膜键盘、外扩RAM、外扩I/0口、 RS232接口、打印机和地址锁 存器组成，第二单片机一方面分别与液晶显示屏、时钟芯片、薄膜键盘、外扩RAM、 外扩I/0口、 RS232接口、打印机和地址锁存器相连，并通过所述的地址锁存器与外 扩RAM地址端相连，另一方面还与数据采集系统的第一单片机相连。检测时，试纸条放在步进电机的扫描平台上，由红外半导体激光器发出的激发光 束通过激发光路照射在试纸条表面形成一个长方形光斑，激发出可见磷光，磷光信 号经磷光接收光路和光电探测器转换为电信号送入数据采集系统。操作人员通过控 制显示系统设置试纸条的序列号(以下简称试纸ID)、待检测的生物细菌类别(如 鼠疫菌，以下简称检测物)、判断被检物为阴性或阳性所需的阈值(以下简称判定 值)、计算被检物浓度大小的标准工作曲线的斜率参数A (以下简称参数A)和截距 参数B (以下简称参数B)。当用户完成参数设置并发送开始检测命令，控制显示系 统的第二单片机便向数据采集系统发送开始信号，随后等待采集完毕信号。数据采集系统的第一单片机接收到该信号后，便采集光电探测器输出的信号，并通过驱动 模块驱动步进电机带动扫描平台移动，同时监控步进电机。光电探测器输出的模拟 信号进入AD芯片的模拟输入端，此时第一单片机驱动AD芯片进行模数转换，并将 转换结果送入外扩RAM。采集结束后，数据采集系统通知控制显示系统数据采集已 完毕，等待控制显示系统获取数据。控制显示系统收到采集完毕信号后，第二单片 机由外扩I/0口续取数据采集系统发送来的数据，并送液晶显示屏画出曲线图。操作 人员人工干预确定检测带和质控带的位置后，控制显示系统计算得出检测结果，作 出结果判断，并由液晶显示屏显示检测报告。 上述在先技术的缺点是-1) 控制系统分为两个子系统，电路设计复杂，调试不便，浪费资源。数据采集 系统和控制显示系统各为一块独立印制电路板(以下简称PCB)，各子系统选用的 器件的集成度不高，两个子系统之间的通讯也增加了额外的硬件和软件开销，从而 造成硬件电路设计复杂。调试时必须先分别对两块PCB独立进行调试，然后将两块 PCB连在一起进行调试。同时，在工作过程中，当数据采集系统进行数据釆集时， 控制显示系统处于等待状态而不做任何操作，直到采集完毕才进行数据处理和其他 操作，从而浪费了资源，提高了生产成本。2) 需要频繁的人工干预。每检测一个试纸条前，操作人员需要设置试纸ID、检 测物、判定值、参数A和参数B。而且，数据采集完毕后，操作人员必须人工干预确 定检测带和质控带的位置。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述在先技术的问题，提供一种上转换磷光生物检 测仪，该检测仪具有设计简单、调试方便的控制系统，能快速、准确地进行生物免疫检测。本技术的技术解决方案如下一种上转换磷光生物检测仪，由光学系统、光电探测器、控制系统、驱动模块、 步进电机和供放置试纸条的扫描平台组成，其特点在于-所述的控制系统包括微处理器、光电探测器接口、信号采集电路、驱动模块接口、 液晶显示模块、矩阵键盘、射频识别模块、数字/模拟转换器(以下简称D/A)、储 存器、安全数码卡(以下简称SD卡)和微型打印机。其中，光电探测器接口的输 出接口经信号采集电路与微处理器的一个模拟/数字转换(以下简称A/D)输入通道 相连；驱动模块接口的方向信号、驱动信号与微处理器的2个输入/输出端口 (以下 简称I/O 口)相连，步进电机经驱动模块和驱动模块接口与微处理器相连，而扫描 平台与步进电机连接在一起；液晶显示模块的写信号、读信号、片选信号与微处理 器的3个I/0口相连，液晶显示模块的内部寄存器低位地址、高位地址与微处理器 的2个I/0 口相连，液晶显示模块的数据端口与微处理器的8个I/0 口相连；矩阵键 盘的行信号与微处理器的4个I/O 口相连，矩阵键盘的列信号与微处理器的4个I/O 口相连；射频识别模块的数据接收、数据发送与微处理器的2个I/O 口相连；D/A 的片选信号、时钟信号、数据输入与微处理器的3个I/O 口相连，D/A的电压输出 与光电探测器接口的输入接口相连；储存器的片选信号、时钟信号、数据输出、数 据输入与微处理器的4个I/0口相连；SD卡的片选信号、时钟信号、数据输出、命 令输入与微处理器的4个I/0 口相连，SD卡的写保护状态输出、插入状态输出与微 处理器的2个I/0 口相连；微型打印机的数据接收、数据发送、忙状态输出与微处 理器的3个I/0 口相连。所述的上转换磷光生物检测仪的检测对象是试纸条。所述的试纸条由安装在试纸 条外壳内的试纸和射频识别卡构成，所述的试纸含有一个样品垫、 一个检测带、一 个质控带，所述的射频识别卡中的信息包括试纸ID、检测物、判定值、参数A和参 数B。生产试纸条时，通过信息写入设备将上述信息写入到射频识别卡中。从而， 工作时控制系统经射频识别模块访问射频识别卡，即可判知有无试纸条和读入其中 的信息。所述的微处理器是资源丰富的ARM处理器、混合信号系统级芯片或其他高级处 理器。与在先技术相比，本技术有以下技术效果-61) 本技术的控制系统具有简单、体积小、成本低和调试方便的特点。该系 统以资源丰富、性价比高的微处理器为核心，省去了外扩的AD芯片、时钟芯片、 地址锁存器和保证两个子系统之间可靠通讯所需的硬件和软件开销，使同类产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种上转换磷光生物检测仪，由光学系统（１）、光电探测器（２）、控制系统（３）、驱动模块（４）、步进电机（５）和供放置试纸条（７）的扫描平台（６）组成，其特征在于：　所述的控制系统（３）包括微处理器（３０１）、光电探测器接口（３０２）、 信号采集电路（３０３）、驱动模块接口（３０４）、液晶显示模块（３０５）、矩阵键盘（３０６）、射频识别模块（３０７）、数字／模拟转换器（３０８）、储存器（３０９）、安全数码卡（３１０）和微型打印机（３１１），所述的光电探测器接口（３０２）的输出接口Ｏ经所述的信号采集电路（３０３）与所述的微处理器（３０１）的一个模拟／数字转换输入通道（ＩＮ０）相连；所述的驱动模块接口（３０４）的方向信号（ＤＩＲ）、驱动信号（ＳＴＥＰ）与所述的微处理器（３０１）的２个输入／输出端口（ＰＣ８、ＰＡ８）相连，所述的步进电机（５）经驱动模块（４）和驱动模块接口（３０４）与所述的微处理器（３０１）相连，所述的扫描平台（６）与所述的步进电机（５）连接在一起；所述的液晶显示模块（３０５）的写信号（ＷＲ）、读信号（ＲＤ）、片选信号（ＣＳ）与所述的微处理器（３０１）的３个Ｉ／Ｏ口（ＰＢ１１、ＰＢ１０、ＰＥ７）相连，所述的液晶显示模块（３０１）的内部寄存器低位地址（Ａ０）、高位地址（Ａ１）与所述的微处理器的２个Ｉ／Ｏ口（ＰＢ０、ＰＢ１）相连，所述的液晶显示模块（３０１）的数据端口（Ｄ０～７）与所述的微处理器（３０１）的８个Ｉ／Ｏ口（ＰＥ８～１５）相连；所述的矩阵键盘（３０６）的行信号（ＲＯＷ１～４）与所述的微处理器（３０１）的４个Ｉ／Ｏ口（ＰＤ８～１１）相连，所述的矩阵键盘（３０６）的列信号（ＣＯＬ１～４）与所述的微处理器的４个Ｉ／Ｏ口（ＰＤ１２～１５）相连；所述的射频识别模块（３０７）的数据接收（ＲＸ）、数据发送（ＴＸ）与所述的微处理器（３０１）的２个Ｉ／Ｏ口（ＰＡ９、ＰＡ１０）相连；所述的数字／模拟转换器（３０８）的片选信号（ＣＳ）、时钟信号（ＳＣＬＫ）、数据输入（ＤＩＮ）与所述的微处理器（３０１）的３个Ｉ／Ｏ口（ＰＣ６、ＰＢ１３、ＰＢ１５）相连，所述的数字／模拟转换器（３０８）的电压输出（Ｖｏｕｔ）与所述的光电探测器接口（３０２）的输入接口（Ｉ）相连；所述的储存器（３０９）的片选信号（ＣＳ）、时钟信号（ＳＣＫ）、数据输出（ＳＯ）、数据输入（ＳＩ）与所述的微处理器（３０１）的４个Ｉ／Ｏ口（ＰＢ１２、ＰＢ１３、Ｐ...

【技术特征摘要】
1、一种上转换磷光生物检测仪，由光学系统(1)、光电探测器(2)、控制系统(3)、驱动模块(4)、步进电机(5)和供放置试纸条(7)的扫描平台(6)组成，其特征在于所述的控制系统(3)包括微处理器(301)、光电探测器接口(302)、信号采集电路(303)、驱动模块接口(304)、液晶显示模块(305)、矩阵键盘(306)、射频识别模块(307)、数字/模拟转换器(308)、储存器(309)、安全数码卡(310)和微型打印机(311)，所述的光电探测器接口(302)的输出接口O经所述的信号采集电路(303)与所述的微处理器(301)的一个模拟/数字转换输入通道(IN0)相连；所述的驱动模块接口(304)的方向信号(DIR)、驱动信号(STEP)与所述的微处理器(301)的2个输入/输出端口(PC8、PA8)相连，所述的步进电机(5)经驱动模块(4)和驱动模块接口(304)与所述的微处理器(301)相连，所述的扫描平台(6)与所述的步进电机(5)连接在一起；所述的液晶显示模块(305)的写信号(WR)、读信号(RD)、片选信号(CS)与所述的微处理器(301)的3个I/O口(PB11、PB10、PE7)相连，所述的液晶显示模块(301)的内部寄存器低位地址(A0)、高位地址(A1)与所述的微处理器的2个I/O口(PB0、PB1)相连，所述的液晶显示模块(301)的数据端口(D0～7)与所述的微处理器(301)的8个I/O口(PE8～15)相连；所述的矩阵键盘(306)的行信号(ROW1～4)与所述的微处理器(301)的4个I/O口(PD8～11)相连，所述的矩阵键盘(306)的列信号(COL1～4)与所述的微处理器的4个I/O口(PD12...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢承科，张友宝，周蕾，屈建峰，黄立华，郭小娴，黄惠杰，杨瑞馥，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]