快速孵育器的制作方法

本实用新型涉及医疗机构实验室中的孵育器，尤其涉及一种各类酶联免疫试剂盒和酶促化学发光免疫的培育的孵育器。

背景技术：

孵育器主要适用于医疗机构实验室对各类酶联免疫试剂盒和酶促化学发光免疫的培育，在医学、生物学应用领域有着广泛的作用，传统对酶免试剂盒的检测方法是将酶标板放在恒温的水浴装置内进行孵育，因为水浴装置的孵育速度较慢，一般为120分钟左右，效率较低，而市场上的一些孵育器虽然孵育速度有所提高，但对孵育过程中的湿度不能很好的控制，造成有些试剂盒孵育的成品率不高、孵育器干燥等缺点。

技术实现要素：

为了克服现有孵育器需要打开面罩添加药液的不便、孵育器的湿度无法调节、孵育时间长、孵育过程操作不便的缺点，本实用新型提供一种快速孵育器。

本实用新型具体采用以下技术方案：

快速孵育器，包括微控制器；所述微控制器上连接有电源模块，用于对孵育器内温度进行检测的温度检测电路，用于对孵育器内进行加热的加热转换电路，用于检测孵育器内湿度的湿度传感器模块，用于对孵育器内药液进行振荡的振荡电路，用于对孵育器进行加湿的雾化加湿电路。

所述温度检测电路主要由温度传感器和放大器组成。

所述加热转换电路主要由缓冲驱动器、隔离芯片、风机和加热器组成，所述缓冲驱动器与隔离芯片相连，隔离芯片分别与风机和加热器相连。

所述雾化加湿电路雾化电路包括高频压电陶瓷片、压电陶瓷振荡器、以及控制压电陶瓷振荡器通断的液位控制电路；液位控制电路，主要由安装在高频压电陶瓷片上的水位控制触针Ⅰ和水位控制触针Ⅱ，以及第一PNP三极管、反相器、第二PNP三极管组成，水位控制触针Ⅰ与雾化电路主回路电源连接，水位控制触针Ⅱ、第一PNP三极管、反相器、第二PNP三极管、压电陶瓷振荡器依次连接。

所述振荡电路主要由步进电机、步进电机的驱动电路组成。

还包括与微控制器连接的数据存储电路，用于检测面盖开闭状态的面盖检测电路，与外部设备进行通信的串口电路。

还包括与微处理器连接的触摸显示屏、蜂鸣器电路、语音电路。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：1，本实用新型增加了雾化加湿电路、振荡电路、湿度传感器模块、加热转换电路等，可以对孵育过程的温度、湿度等进行实时监测和调节。2、对于在孵育过程中需要添加药液的酶标板，可以对其添加的药液或水分进行雾化，使其与酶标板中的试剂发生反应，不必在孵育过程中打开盖板，具有操作方便、效率高的特点。3、具有语音提示功能，可以对操作使用、故障诊断进行语音播放，更具人性化。4、加热器和振荡方式的结合，极大的缩短了孵育时间，并且使用数据存储电路对孵育信息进行自动存储，可保证数据掉电不丢失。

附图说明

图1为本实用新型孵育器的原理框图。

图2为本实用新型微控制器的电路图。

图3为本实用新型串行数据接口电路的电路图。

图4为本实用新型温度检测电路的电路图。

图5为本实用新型蜂鸣器的电路图。

图6为本实用新型电源模块的电路图。

图7为本实用新型雾化电路的电路图。

图8为本实用新型数据存储电路的电路图。

图9为本实用新型湿度传感器模块的电路图。

图10为本实用新型语音电路的电路图。

图11为本实用新型加热转换电路的电路图。

图12为本实用新型面盖检测电路的电路图。

图13为本实用新型LCD显示屏的电路图。

图14为本实用新型振荡电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型提供的快速孵育器，至少应包括孵育器和对孵育器的孵育过程进行控制的。参见图1，控制系统包括微控制器；微控制器上连接有电源模块、用于对孵育器温度进行检测的温度检测电路、用于对孵育器内进行加热的加热转换电路、用于检测孵育器内湿度的湿度传感器模块、用于对孵育器内药液进行振荡的振荡电路、用于对孵育器进行加湿的雾化加湿电路，还可以包括与微控制器连接的数据存储电路、用于检测面盖开闭状态的面盖检测电路、与外部设备（如外部计算机）进行通信的串口电路、触摸显示屏、蜂鸣器电路、语音电路。

作为一种实施方式，上述各功能电路的具体结构如下：

1、微控制器

微控制器采用ATMEL公司的AVR单片机ATmega16，ATmega16微处理器是RISC Harvard 结构，具有独立的数据和程序总线，基于uC/OS-II优先级可调度的抢占式的实时内核操作平台，可同时进行多任务操作。ATmega16芯片的外围接口分配如下：PA0连接温度检测电路，通过单片机内部的AD模数转换电路对温度采集；PA1连接面盖传感器电路，用于对孵育器的面盖开闭情况进行检测，以保证孵育器的封闭性；PA2连接湿度传感器模块，用于对孵育器的湿度进行检测并将检测的信号传递给单片机；PA3~PA5和PB口（PB0~PB7）连接振荡电路，用于对步进电机进行细分控制；PA6连接蜂鸣器电路，用于输出报警信号；PC0连接雾化电路，用于输出雾化信号的电平；PC1~PC4连接加热转换电路，用于控制孵育器的温度；PC5~PC7连接语音电路，用于发出脉冲电平，对语音电路的信号进行控制；PD0和PD1连接串口电路，用于和外部的计算机进行数据通讯；PD2和PD3连接触摸显示屏（例如LCD液晶屏），用于作为人机交互的平台；PD5和PD6连接数据存储电路，用于存储孵育信息。

如图2所示的实施方式中，微控制器由微控制器芯片U1、电容C0~C4、电阻R1、晶振Y1组成，形成孵育器的核心电路，对各个电路发出控制信号。

2、电源模块

如图6所示，电源模块使用具有CCC认证的开关电源，输出5V、12V、24V的电压，为各个功能电路提供必要的电压信号。

3、温度检测电路

温度检测电路主要由温度传感器和运算放大器组成。具体来说，如图4所示，温度检测电路由温度传感器UT1、放大器U4、二极管D1、滑动变阻器RL1、滑动变阻器RL2、电阻R36~R43、电容C24组成，温度传感器UT1采用pt1000铂热电阻，利用金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化的物理特性而制成，阻值会随着温度的变化而改变，可将其感知的随温度变化的电阻信号转换成可测量的电压信号，经电路放大后输入至微控制器，通过微控制器内部的A/D转换模块将模拟信号转换为数字信号，可以在触摸显示屏上进行显示，同时可以作为对孵育器温度调节的依据。

4、加热转换电路

加热转换电路主要由缓冲驱动器、隔离芯片、风机和加热器组成。加热器放置在孵育器内，直接对孵育器内的温度进行加热。

如图11所示的实施方式中，加热转换电路由缓冲驱动芯片U5、光耦隔离芯片U6~U9、电阻R16~R23、电阻R28~R35、电容C19-C22、风机DS1-DS4、加热器LR1、加热器LR2、双向触发二极管T1~T4组成，其中缓冲驱动器U5、隔离芯片U6~U9用于对微处理器发出的驱动信号进行缓冲、隔离；而加热器LR1和加热器LR2优选为新型PTC半导体陶瓷材料的加热器，该加热器具有电热转换率高、水电分离的特点。

5、湿度传感器模块

如图9所示，湿度传感器电路包括湿度传感器UT2，湿度传感器UT2采用法国Humirel的HM1500LF温度传感器探头，可将孵育器的湿度误差控制在±1%的范围内它采集孵育器的湿度信号经转换后输出DC1~3.6V的线性电压，传输到单片机PA2端口进行A/D转换。

6，雾化加湿电路

雾化电路包括高频压电陶瓷片、压电陶瓷振荡器、以及控制压电陶瓷振荡器通断的液位控制电路；液位控制电路，主要由安装在高频压电陶瓷片上的水位控制触针Ⅰ和水位控制触针Ⅱ，以及第一PNP三极管、反相器、第二PNP三极管组成，水位控制触针Ⅰ与雾化电路主回路电源连接，水位控制触针Ⅱ、第一PNP三极管、反相器、第二PNP三极管、压电陶瓷振荡器依次连接。雾化加湿电路对蒸馏水、纯化水或其它药液进行雾化后，排放至孵育器，既可让药液和均匀的和要孵育的试剂发生反应，又能保证孵育器的湿度。

雾化电路包括压电陶瓷片Y2、压电陶瓷振荡器、以及控制压电陶瓷振荡器通断的液位控制电路；微控制器依次通过光电耦合器ⅠUL1、第一NPN三极管Q3、继电器ⅠJK1控制雾化电路的通断，继电器ⅠJK1的常开触点设置在雾化电路的主回路上。

参见图3，雾化电路的电路主要包括电阻（R2、R3、R4等）、电容（C14、C18等）、稳压二极管D2、第一PNP三极管Q1、第二PNP三极管Q2、反相器U3、第一电感L1、第三电感L3、第二NPN三极管Q4、高频压电陶瓷片（超声换能器）Y2、以及安装在高频压电陶瓷片上的水位控制触针Ⅰ和水位控制触针Ⅱ；其中，液位控制电路，主要由水位控制触针Ⅰ和水位控制触针Ⅱ，以及第一PNP三极管Q1、反相器U3、第二PNP三极管Q2及相关电阻组成；压电陶瓷振荡器主要由第三电感L3、第二NPN三极管Q4、第三电容C16、第五电容C18及相关电阻组成。

在单片机发出雾化控制信号时，光电耦合器ⅠUL1导通，继电器ⅠJK1的常开触点闭合，当药液的液位到达水位控制触针Ⅰ和水位控制触针Ⅱ导通位置时，雾化电路主回路提供的24V电源通过水位控制触针Ⅰ、透析液、水位控制触针Ⅱ给第一PNP三极管Q1的发射极提供电源，第一PNP三极管Q1导通工作，第二PNP三极管Q2也导通，24V电源通过第一PNP三极管Q1、反相器U3、第二PNP三极管Q2、电阻R7、第一电感L1、电阻R26、电阻R19向第二NPN三极管Q4提供偏置电流，使第二NPN三极管Q4振荡工作；高频压电陶瓷片Y2高频谐振产生电子高频震荡，负责振荡频率，压电陶瓷振荡器中，第三电容C16、第三电感L3负责振荡的幅度，第五电容C12负责振荡的反馈量，维持电路的可靠性。压电陶瓷振荡器驱动高频压电陶瓷片，将药液打散而产生雾状，对药液进行雾化，达到对孵育器湿度进行调节的目的。一旦液位下降而使水位控制触针Ⅰ和水位控制触针Ⅱ全部露出液面时，第一PNP三极管Q1截止，第二NPN三极管Q4因无偏置电流而停止振荡，避免因发热而损坏。

雾化电路的具体电路结构如下：水位控制触针Ⅰ连接24V电源，水位控制触针Ⅱ连接第一PNP三极管Q1的发射极，第一PNP三极管Q1的基极与第一电阻R4的一端连接，稳压二极管D2的阴极连接24V电源，稳压二极管D2的阳极通过第二电阻R5接地，第一电阻R4的另一端连接在稳压二极管D2的阳极和第二电阻R5之间；第一PNP三极管Q1的集电极通过第三电阻R9连接到反相器U3的输入端；第一电容C14的一端连接24V电源，另一端连接到反相器U3的输入端；反相器U3的输出端通过第四电阻R6连接到第二PNP三极管Q2的基极，第二PNP三极管Q2的发射连接24V电源，第二PNP三极管Q2的集电极依次通过串联的第五电阻R7和第六电阻R8接地；第一电感L1的一端连接在第五电阻R7和第六电阻R8之间，第一电感L1的另一端依次通过串联的第七电阻R26、第八电阻R19连接到第二NPN三极管Q4的基极，第二NPN三极管Q4的集电极连接到第二PNP三极管Q2的发射极，第二NPN三极管Q4的发射极连接到第三电感L3的一端；高频压电陶瓷片Y2与第二电容C15串联后的一端连接到第二PNP三极管Q2的发射极，另一端连接到第七电阻R26和第八电阻R19之间；第四电容C17的一端连接到第二NPN三极管Q4的基极，另一端连接到第二PNP三极管Q2的发射极；第三电容C16的一端连接到第七电阻R26和第八电阻R19之间，第五电容C18的一端连接第二NPN三极管Q4的集电极。

7、振荡电路

振荡电路主要由电机和电机驱动电路组成，作为一种实施方式，如图14所示，振荡电路由步进电机LDJ1、步进电机驱动芯片U10、电阻R11~R15、电容C11~C13、滑动变阻器RL3组成，其中步进电机驱动芯片U10型号为THB6064AH，和微控制器信号配合对电机LDJ1的转速进行控制，并且结合振动部件对孵育器内溶液（如酶标板的溶液）振动均匀，振动部件可以为振子，振荡电路和加热转换电路相结合，可以极大的缩短孵育时间。

8、数据存储电路

如图8所示，数据存储电路由存储芯片U11、电容C26、电阻R44、电阻R45组成，存储芯片U11采用非易失存储芯片24C16，它通过预设的记录时间间隔对孵育过程的工作状态进行读写记录操作，并且此芯片在掉电后信息数据不丢失，再次上电时可自动恢复。

9、面盖检测电路

如图12所示，面盖检测电路由开关K1、电阻R24、电阻R25、电容C23组成，其中开关K1用来反应孵育器的面盖打开和关闭的状态，然后状态信号通过电阻R24、电阻R25、电容C23连接后形成高电平或者低电平供单片机识别面盖的状态。

10、串口电路

如图3所示，串行数据接口电路由单电源电平转换芯片U2、接口DB1、电容C6~C9组成，用于和外设的计算机之间通信信号的传输。

11、触摸显示屏

作为一种实施方式，它采用7寸LCD液晶显示屏和触摸屏结合的方式，提供人机交互平台界面，可以直观的动画显示工作状态、操作方式等信息。

12、蜂鸣器电路

如图5所示，蜂鸣器电路由蜂鸣器H1、电阻R44、三极管Q5组成，当电路故障、面罩盖板故障或者孵育完成后，可以进行声音报警。

13、语音电路

如图10所示，语音电路由语音存储芯片U12、电阻R7、发声装置LS0组成，语音存储芯片U12采用PM6616语音存储芯片，可以在8K的采样频率下存储300s，在微处理器串行连接方式下，存储256段语音内容，可对每个操作步骤和故障进行提示，从而为孵育器提供了强大的语音提示。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、 对于需要在孵育过程中需要添加药液的酶标板，可以对其添加的药液或水分进行雾化，使其与酶标板中的试剂发生反应，不必在孵育过程中打开盖板，具有操作方便、效率高的特点。

2、 具有语音提示功能，可以对操作使用、故障诊断进行语音播放，更具人性化。

3、 加热器和振荡方式的结合，极大的缩短了孵育时间，并且孵育信息自动存储，可保证数据掉电不丢失。