适于血培养仪的孵育培养平台及温度控制方法与流程

本发明涉及血培养仪，尤其是涉及适于血培养仪的孵育培养平台及温度控制方法。

背景技术：

1、传统的血培养仪器每次可以容纳的血培养瓶的数量较少，这对数量需求特别大的用户而言就不能满足要求。究其原因，主要是：1、现有血培养仪的恒温实现方式多为直热式，通过在孵育检测模块表面安装加热膜的形式实现，这种形式需要每一个孵育检测模块都配备多个加热膜，成本非常高；并且，若扩充孵育培养容量，势必造成血培养仪的体积庞大。2、也有采用空气加热方式，通过空气给孵育检测模块加热；但存在的不足是对温度的控制精度低、波动性大、均一性较差。

2、在临床使用中，血培养瓶需要长时间工作在35℃左右的温度范围，温度越稳定、波动度越小，血培养的效果就越好。现有的一款双加热血培养仪，加热分为两部分，孵育检测模块采用加热管模组进行加热，每两组孵育检测模块之间放置一组加热管模组，另一部分通过电热管加热、翅片散热器散热，然后热风循环系统将热量扩散对孵育检测模块加热，存在的不足是结构复杂，制造难度大，成本高。同时，该双加热血培养仪的保温是通过内壁隔热棉的形式实现，由于每两层孵育检测模块之间有加热模组，占用空间较多，限制了血培养瓶数量的扩充，且断电保温效果比较差，无法应对恶劣环境。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种适于血培养仪的孵育培养平台，达到在保证血培养质量前提下，实现扩充孵育培养容量、降低孵育培养平台制造成本；本发明另一目的是提供该孵育平台孵育培养室的温度控制方法。

2、为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

3、本发明所述适于血培养仪的孵育培养平台，包括温度采集控制单元、供电单元、机箱，以及设置在所述机箱内的加热室和孵育培养室；所述加热室进风口与所述孵育培养室相连通，加热室出风口通过送风通道和开设在所述送风通道上的导流口与孵育培养室相连通；加热室内设置有抽风机和电加热元件，所述电加热元件位于所述抽风机出风口与送风通道进风口之间；

4、所述孵育培养室包括上、下或左、右间隔排列设置的多个承载架，多个所述承载架用于承载血培养瓶；

5、所述温度采集控制单元包括温度传感器组和控制器；所述温度传感器组由第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器组成；所述第一温度传感器位于送风通道进风口处，所述第二温度传感器设置在承载架上，所述第三温度传感器设置在机箱外侧壁上；第一、第二、第三温度传感器信号输出端分别通过由增强线性度电路和滤波电路组成的串联电路与所述控制器模拟信号输入端连接；控制器输出控制端分别通过交流驱动电路与所述电加热元件连接、通过直流驱动电路与抽风机连接；

6、所述供电单元，用于向加热室和温度采集控制单元提供电源。

7、可选择地，所述增强线性度电路和滤波电路组成的串联电路，包括电阻r1、薄膜贴片r2和电容c1；所述电阻r1、薄膜贴片r2的一端和所述电容c1的高电位端，分别与所述控制器模拟信号输入端连接，并通过接口电路与对应的一个温度传感器信号输出端连接；电阻r1的另一端接工作电源vcc，薄膜贴片电阻r2的另一端和电容c1的低电位端接地gnd。

8、可选择地，所述温度采集控制单元设置在所述机箱顶部密闭腔室内，所述供电单元设置在机箱底部密闭腔室内；所述孵育培养室设置在机箱中部，所述加热室设置在孵育培养室上部；多个所述承载架上、下间隔排列设置在孵育培养室内，所述送风通道自上而下设置，所述导流口为多个，分别朝着相邻承载架之间的间隙开设。

9、可选择地，所述第一、第二、第三温度传感器均为负温度系数的ntc温度传感器；在每个所述ntc温度传感器的两端均并联有一个所述薄膜贴片电阻r2。

10、可选择地，所述抽风机为四个直流抽风机，四个所述直流抽风机按照u形排列设置在所述加热室内。

11、本发明所述孵育培养台的孵育培养室温度控制方法， 包括下述步骤：

12、步骤1，首先设置所述孵育培养室内的目标温度值to、下限阈值tl、上限阈值th、比例系数p、积分系数i和微分系数d；

13、步骤2，孵育培养室工作时，当所述第一温度传感器的温度检测值t1＜t0-tl时，pid输出调增量为100%，电加热元件全功率加热，t1迅速升高；当t0-tl≤t1≤t0+th时，pid输出的调整量逐渐降低，电加热元件以设定的占空比进行加热；t1温度升高减缓，孵育培养室内温度由于惯性将继续升高，产生过冲；当t1＞t0+th时，pid输出调整量为0；由于所述送风通道的循环作用，t1的温度逐步降低；

14、步骤3，当t1温度降低至t0-tl≤t1≤t0+th时, 电加热元件按照计算所得的pid输出调整量进行加热，如此循环进行调整，实现孵育培养室内的温度稳定在t0。

15、第一路温度传感器的温度检测值t1主要反映加热区的温度变化，同时参与pid调节。

16、可选择地，所述pid输出调整量的计算方法为：

17、步骤2.1，首先对所述t1和所述t0的差的求微分，然后将累计误差分别和所述比例系数p、积分系数i、微分系数d进行乘法求和运算，从而得出最终的调整量；

18、步骤2.2，当所述机箱处于低温的环境时，即：所述第三温度传感器的温度检测值t3＜10℃的时候，所述控制器启动补偿功能，即：升高所述目标温度t0，直至所述第二温度传感器的温度检测值t2升高并稳定在预设值，一般预设值为35℃。

19、本发明优点在于通过空气加热和循环的形式实现对孵育培养室加热，升温迅速、温度均匀，并通过pid算法进行加热控制，同时采取增强线性度电路和滤波电路组成的串联电路对负温度系数ntc传感器的线性控制，温度信号波动小，大大提高了孵育培养室的温度控制精度和可靠性，从而在保证血培养质量前提下，实现了扩充孵育培养容量、降低孵育培养平台制造成本。

技术特征：

1.一种适于血培养仪的孵育培养平台，包括温度采集控制单元、供电单元、机箱，以及设置在所述机箱内的加热室和孵育培养室；其特征在于：

2.根据权利要求1所述适于血培养仪的孵育培养平台，其特征在于：所述增强线性度电路和滤波电路组成的串联电路，包括电阻r1、薄膜贴片电阻r2和电容c1；所述电阻r1、薄膜贴片电阻r2的一端和所述电容c1的高电位端，分别与所述控制器模拟信号输入端连接，并通过接口电路与对应的一个温度传感器信号输出端连接；电阻r1的另一端接工作电源vcc，薄膜贴片电阻r2的另一端和电容c1的低电位端接地gnd。

3.根据权利要求1或2所述适于血培养仪的孵育培养平台，其特征在于：所述温度采集控制单元设置在所述机箱顶部密闭腔室内，所述供电单元设置在机箱底部密闭腔室内；所述孵育培养室设置在机箱中部，所述加热室设置在孵育培养室上部；多个所述承载架上、下间隔排列设置在孵育培养室内，所述送风通道自上而下设置，所述导流口为多个，分别朝着相邻承载架之间的间隙开设。

4.根据权利要求1或2所述适于血培养仪的孵育培养平台，其特征在于：所述第一、第二、第三温度传感器均为负温度系数的ntc温度传感器；在每个所述ntc温度传感器的两端均并联有一个所述薄膜贴片电阻r2。

5.根据权利要求1或2所述适于血培养仪的孵育培养平台，其特征在于：所述抽风机为四个直流抽风机，四个所述直流抽风机按照u形排列设置在所述加热室内。

6.一种权利要求1所述孵育培养平台的孵育培养室温度控制方法，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的孵育培养室温度控制方法，其特征在于：所述pid输出调整量的计算方法为：

技术总结
本发明公开了一种适于血培养仪的孵育培养平台及温度控制方法，孵育培养平台，包括温度采集控制单元、供电单元、机箱，以及设置在所述机箱内的加热室和孵育培养室。步骤1，首先设置所述孵育培养室内的目标温度值TO、下限阈值TL、上限阈值TH、比例系数P、积分系数I和微分系数D；温度控制方法：设置孵育培养室内目标温度值TO、下限阈值TL、上限阈值TH、比例系数P、积分系数I和微分系数D；当第一温度传感器的温度检测值T1＜T0‑TL时，PID输出调增量为100%，电加热元件全功率加热；当T0‑TL≤T1≤T0+TH时，电加热元件以设定的占空比进行加热；当T1温度降低至T1＞T0+TH时，PID输出调整量为0。本发明实现了扩充孵育培养容量、降低孵育培养平台制造成本。

技术研发人员：王聪,王伟,郭阳阳,王超,刘聪,魏文娟
受保护的技术使用者：安图实验仪器（郑州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14