[發明專利]生物試劑檢測的控制系統

在審

• 申請號: 201811409498.1
• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN109597329A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 周哲;張洋;劉敏;付威威;董月芳
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 韓飛

本發明公開一種生物試劑檢測的控制系統，其包括：主控制單元，其包括通信連接的MCU微控制器與I²C控制器；若干個多通道采集單元，其用于LED恒流源控制、環境溫度數據采集以及光探測數據采集；以及，電源管理單元，其分別與所述主控制單元以及所述多通道采集單元通信連接，用于提供穩定的電源輸入功率；其中，所述I²C控制器通過I²C通信總線分別與若干個所述多通道采集單元一一通信連接。本發明提供一種生物試劑檢測的控制系統，解決了傳統的分布式控制系統對系統整合與中央核心處理器要求高、系統可擴展性差的技術問題，實現板級模塊功能化劃分、板級模塊之間基于I²C通信總線的通信總線控制，擴展性強、可維護性高。

技術領域

本發明涉及生物試劑檢測的技術領域，更具體地說，本發明涉及一種生物試劑檢測的控制系統。

背景技術

快速型生物試劑檢測裝置，主要用于檢測生物試劑被殺滅的程度，用于評估滅菌的效果。將滅菌后的生物試劑放置于培養基中培養，如果生物試劑沒有被完全殺滅，生物試劑中的芽孢復蘇后產生酶促反應，經過一段時間以后菌種會大量繁殖。采用特定的熒光染料對細菌細胞進行染色，細菌大量繁殖以后，將攜帶大量熒光染料。采用現有的光電檢測或者光電傳感技術，通過特定波長的光源激發，細菌繁殖后攜帶大量的熒光染料，被激發后就會產生另一種波長的熒光，通過熒光檢測、熒光判讀，準確測定生物菌種的繁殖情況，就可以準確評價滅菌效果的好壞。

從生物試劑檢測儀器的整體功能設計出發，考慮試劑管的插入、拔出檢測，測量時間的設定，環境溫度，實時時鐘等等復雜的操作與功能，因此，生物試劑檢測的控制系統多采用集成式系統，即集成化方式、模塊化設計。整個控制系統基于微處理器、微控制器為控制核心，所有的外圍設備按照模塊進行劃分與設計。以快速生物試劑檢測裝置整個控制系統為例，主要包括閉環反饋的恒溫控制模塊、光電傳感采集模塊、激發光源發射模塊、紅外對管檢測、環境溫度傳感器等；微控制器、微處理器構成的最小系統，還應該包括擴展的內部FLASH存儲系統或者SD卡、RTC實時時鐘模塊；整個系統對外交互部分，包括Ethernet以太網通信模塊、LCD觸摸顯示屏、鍵盤輸入、蜂鳴器報警等等。整個控制系統按照功能模塊進行劃分，以微處理器、微控制器為核心處理單元，集輸入輸出、通信、數據轉換為一體，構成一個復雜的嵌入式控制系統。按照模塊功能與整體工作的流程化，由微處理器或微控制器來統一協調各個部分模塊的工作與運轉情況，并統一采集數據、數據處理與分析。這樣的設計方式前期對系統資源的評估要求高，一旦系統確定所需要的資源，選取相應的方案以后，整體進行開發與設計，對于系統整合與中央核心處理器要求高。一旦模塊部分出現問題以后，可能涉及到整體控制系統的穩定性，牽一發而動全身，非常不利于后期的更新與維護，也不利于檢查錯誤與排除問題；另一方面，系統可擴展性差，由于采用集中的控制方式，尤其是生物試劑檢測類儀器，對于通道的需求量較大，一般需要多通道的ADC轉換器，更多的輸入與輸出，對于集中式控制系統而言，無法在現有的基礎上進行延伸與擴展，因此，對于大量的通道無法靈活的配置與處理。另外，生物試劑檢測需要高控制精度的恒定溫度條件，對于高精度的溫度控制又需要精密的測量與實時計算，對于控制流程的復雜性、包括數據處理、數據保存與數據存儲等處理，大大增加了系統的設計成本與設計復雜性。

傳統的分布式控制系統主要應用于控制設備比較多、設備之間空間距離較遠的應用場合，由一臺主控制器或者計算機承擔主控的角色，其他分控制系統在獨立完成各自結構功能，同時與主控制器通信，受主控制器的調配，并能將各個設備的情況反映到主控制單元，比如汽車通信CAN局域網、電梯控制系統等，但是，基于I²C的通信總線控制系統還沒有在生物試劑檢測的板級控制系統領域中應用。

發明內容

針對上述技術中存在的不足之處，本發明提供一種生物試劑檢測的控制系統，解決了傳統的分布式控制系統對系統整合與中央核心處理器要求高、系統可擴展性差的技術問題，實現板級模塊功能化劃分、板級模塊之間基于I²C通信總線的通信總線控制，擴展性強、可維護性高。