专利名称：液体启动装置及包括该液体启动装置的检测设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于使设备启动工作的液体启动装置，以及包括该液体启动装置的检测设备。
背景技术：
目前，很多液体检测设备或装置都会设有一个独立的开关，用于启动该检测设备以开始进行检测。这种独立开关的设置不仅增加了制造成本，而且并不能使该检测设备在最佳时间开始工作，因而会造成功耗浪费。而对于便携式的各类液体检测设备或装置来说，功耗尤为重要。另外，市场上也有一些液体检测设备，使用导入的待测液体来启动该检测设备内置的单片机，进而通过该单片机执行检测工作。如中国专利CN200820084258. 4记载的检测装置，包括分别位于该检测装置的试条(样品垫)两侧的两个金属触片，当这两个金属触片之间液体流通时，两金属片短路，电路被连通，驱动该检测装置的PCB板上的程序电路，唤醒单片机开始工作。例如，该检测装置中的启动单元的原理图如图I所示，该启动单元使用于单片机的两个引脚(第一引脚Pin9和第二引脚PinlO)，第一引脚Pin9为输出引脚，设置输出高电平，例如约3V，第二引脚PinlO为检测引脚，其通过电容C2接地。该启动单元包括分别与应用该启动单元的检测装置的试条的两端接触的第一金属触片PADl和第二金属触片PAD2 其中，第二金属触片PAD2设置在第一引脚Pin9和第二引脚PinlO之间，在第一引脚Pin9和第二金属触片PAD2之间设置有电阻R2 (5. IMQ )且在第二引脚PinlO和第二金属触片PAD2之间设置有电阻札(IK Q )，在这里R1只起限流作用；第一金属触片PADl则通过电阻R3 (1KQ )接地。通常，在未添加待检测液体时，金属触片PADl和PAD2断路，也无电流流经R2和R1,此时第二引脚PinlO和第二金属触片PAD2处的电压也为高电平(约3V)。而在添加待检测液体后，在两个金属触片PADl和PAD2通过液体导通，在两个金属触片PADl和PAD2之间形成电阻(以下简称为Rs)以接通电路(接通时，启动单元电路原理简化图如图2所示，使电流I流经R2、样品垫(Rs)和R3)。由于有电流流经R2，第二引脚PinlO和第二金属触片PAD2处的电压(U2)下降(第一引脚Pin9处的电压(U1)减去R2产生的压降)，当待测液体加样量到一定量后U2下降到约0. 9V时第二引脚PinlO电平发生下降沿跳变，此时唤醒设备(单片机)工作。要使U2小于0. 9V，Rs应满足U2=U1-IR^O. 9V 式①；U2= I (R3+ Rs)〈O. 9V式②；根据上述式①和式②可得，Rs〈0. 9V/ [ (U1-O. 9V) /R2] -R3 式③；即、Rs〈0.9V/ [ (3-0. 9V)/5. I MQ]-1KQ ^ 2. 18 M Q。这种液体启动单元存在如下缺点[0012]I.根据上述式①和式②可知，单片机的第二引脚PinlO上的电压(U2)会随液体加样量(Rs)的变化而变化，即为模拟信号，所以其抗干扰能力差；2.当该第二引脚PinlO的电压从VDD (约3伏)下降到0. 3 VDD (约0.9伏)以下时，唤醒检测装置的单片机开始工作。因电阻Rl只起限流的作用，所以第二引脚PinlO的电压与金属触片PAD2相同，即、当金属触片PAD2的电压小于0. 9伏时，唤醒单片机，此时根据上述式③，Rs<2. 18 MQ ；3.由上可知该液体启动单元的启动电阻，即Rs (小于2. 18 MQ )相对较小，所以相应的启动溶液量需要较大(溶液量需要约50ul以上)，因此所需启动时间也就较长。可见，这种检测装置中的液体启动单元不但液体加样量需求大，而且检测引脚的电压会随加样量的变化而变化，因此信号不稳定，抗干扰能力差
实用新型内容
为了解决以上问题，本实用新型的目的在于提供一种可以使所需液体加样量少、启动快、性能稳定的液体启动装置，以及包括该液体启动装置的检测设备。根据本实用新型的一方面，提供一种液体启动装置，包括连接到应用该启动装置的设备的输出引脚的输入端口 ；连接到应用该启动装置的设备的检测引脚的输出端口 ；设置于所述输入端口和所述输出端口之间的第一电阻；用于自动接通或断开所述输出端口的接地连接的电子开关；分别与所述设备的试条的两端接触能够通过液体连接导电的第一启动触片和第二启动触片，其中，所述第一启动触片通过第二电阻接地，所述第二启动触片通过第三电阻连接到所述输入端口 ；其中，当所述第一启动触片和所述第二启动触片由液体连接导电，并使所述第一启动触片处的电压上升至规定值时，所述电子开关自动接通所述输出端口的接地连接。本实用新型的液体启动装置，使用电子开关自动接通或断开所述输出端口的接地连接，所述输入端口接收来自所述输出引脚的高电平，在未添加液体时，第一和第二启动触片断路，输出端口的电压及第二启动触片处的电压也为高电平，而此时，第一启动触片处的电压则为0V，且所述电子开关未能启动，当加入液体后，第一和第二启动触片通过液体导通，随着液体量的增加，两启动触片之间的电阻变小，当其电阻低于一定的程度之后所述第一启动触片处的电压上升至规定值，使所述电子开关自动接通所述输出端口的接地连接，从而产生一个低电平信号输送至所述设备的检测引脚。所述设备检测到该检测引脚上的电平发生下降沿跳变即被唤醒。本实用新型的液体启动装置可以在液体加入到检测装置等设备的瞬间，使设备开始工作。既节约了功耗，又不影响设备的正常工作。且由于该检测引脚上的电压只有两种状态，低电平或高电平，即为数字信号，所以其抗干扰能力强。本实用新型中，所述电子开关包括场效应管。采用本实用新型，输出端口通过场效应管实现与接地的自动接通或断开，当该场效应管启动时，输出端口接地连接，其电压下降至OV，从而使设备检测到检测引脚上的电平发生下降沿跳变。本实用新型中，所述场效应管是N沟道增强型场效应管。在本实用新型中，N沟道增强型场效应管噪声小，功耗低，易于集成，且由于仅需很小的电压(例如I 2. 5V)即能开启，因此只需较少的液体量就能实现设备的启动。[0023]本实用新型中，所述规定值为IV。在本实用新型中，当所述第一启动触片处的电压上升至IV时，所述电子开关自动接通所述输出端口的接地连接，因此可在两启动触片之间的电阻较大时开启电子开关，减少了添加的液体量。本实用新型的液体启动装置还包括设置于所述电子开关与所述第一启动触片之间的限流电阻。在本实用新型中，第一启动触片通过限流电阻连接到电子开关，由于该限流电阻只起到限流作用，所以当第一启动触片的电压大于规定值时即可开启该电子开关。本实用新型的液体启动装置还包括设置于所述输出端口与接地之间并与所述电子开关并联的第一电容。在本实用新型中，所述第一电容可用于存储电能。本实用新型的液体启动装置还包括设置于所述第一启动触片与接地之间并与所述第二电阻并联的第二电容。在本实用新型中，所述第二电容可用于存储电能。根据本实用新型的另一方面，还提供了包括如上所述的液体启动装置的检测设备。该检测设备，启动方便，且抗干扰性强，并且能减少待测液体的使用量。在本实用新型中，所述检测设备包括单片机。采用单片机，可程控性强，功耗低，且易于与本实用新型的液体启动装置结合使用。
图I是现有技术中的液体启动装置的原理图；图2是图I所示液体启动装置接通时的原理简化图；图3是本实用新型的示例液体启动装置的原理图；图4是图3所示液体启动装置接通时的原理简化图；图5是本实用新型液体启动装置的工作流程示意图；图6是包括本实用新型液体启动装置的检测装置的一部分的示意图；图7是本实用新型液体启动装置的触片与试条接触的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的液体启动装置进行详细说明。采用本实用新型的液体启动装置，在向检测装置导入液体样品后，无须任何独立的开关，通过导入的液体即可启动，唤醒单片机进入工作状态，进而进行检测、判断、分析等处理工作，操作方便且可降低制造成本。图3示出了本实用新型液体启动装置的示例实施例的原理图。该液体启动装置连接于待启动设备，例如单片机(未图示)，用于对单片机进行启动，所述单片机可以是任何合适的市售单片机，例如可选用STM8L 101单片机等。该液体启动装置具有分别连接于单片机的两个引脚的输入端口 I和输出端口 2，该液体启动装置的输入端口 I连接于图示的单片机第一引脚Pin9，而该液体启动装置的输出端口 2则连接于单片机的第二引脚(检测引脚)PinlO，其中第一引脚Pin9为输出引脚，该第一引脚Pin9的输出电压(U1)设置为高电平(例如约3V)，而第二引脚PinlO为输入引脚，且具有外部中断功能。在输入端口 I和输出端口2之间设置电阻R1 (在一个示例中R1为200KQ )。参见图6和7，该液体启动装置包括分别能与应用该启动装置的检测装置的试条3两端接触的金属触片(第 一启动触片PADl和第二启动触片PAD2)。第二启动触片PAD2通过电阻R4 (在一个示例中R4为IKQ )连接到输入端口 I。输出端口 2通过场效应管Ql接地，即当场效应管Ql启动时，输出端口 2接地连接，其电压U2下降至0V。第一启动触片PADl通过电阻& (在一个示例中R3为2. 7MQ )接地。通常，在未在试条(样品垫)上添加液体(例如待检测液体)时，第一启动触片PADl和第二启动触片PAD2断路，此时输出端口 2的电压(U2)及第二启动触片PAD2处的电压也为高电平(约3V)，而此时，场效应管Ql处的电压和第一启动触片PADl处电压(U3)则为0V，此时未能启动场效应管Q1。在一个示例中，场效应管Ql为一个N沟道增强型场效应管(N-channel enhancement mode field effecttransistor)，例如2N7002，其仅需很小的电压(例如I 2. 5V)即能开启。在一个示例中，第一启动触片PADl通过限流电阻R2 (在一个示例中R2为IKQ )连接到场效应管Q1，由于R2只起到限流作用，所以当第一启动触片PADl的电压大于IV即可开启场效应管Q1。当在样品垫上添加液体后，两个启动触片PADl和PAD2通过液体导通，在两个启动触片PADl和PAD2之间形成电阻(以下简称为Rs)以接通电路(接通时，该启动装置的电路原理简化图如图4所示，使电流I流经R4、样品垫(Rs)和R3X由于有电流流经R3，第一启动触片PADl不再直接接地，即此处的电压(U3)为R3产生的压降(即、U3=IR3),当液体加样量到一定量后使U3上升至到约IV开启场效应管Q1，此时输出端口 2通过场效应管Q1直接接地，变成OV的低电平，这时单片机检测到与输出端口 2相连的检测引脚PinlO的下降沿跳变，即可被唤醒工作。在优选的示例中，可分别在输出端口和接地之间以及第一启动触片PADl和接地之间配置电容C用于存储电能，电容可采用容量为IOnF的电容。场效应管Ql包括漏极(D)、源极(S)和栅极(G)，漏极(D)与输出端口 2相连，源极
(S)接地，栅极(G)通过限流电阻R2与第一启动触片PADl相连，在这里采用N沟道增强型场效应管作为电子开关来接通和断开输出端口 2与接地连接，采用场效应管的原因是场效应管是电压控制元件，其驱动电流较小(大概是三极管的5% 30%)，所以其开启损耗低，起到节能的作用。但应理解，任何能够起电子开关作用以接通和断开输出端口 2与接地连接的结构都是适用的。参见图6和图7,待测液体样品可通过图6所不的加样孔4导入,例如导入设置于试条3的一侧的样品垫5上，导入的待测液体样品可与启动触片和试条接触。当一定量的液体样品导入加样孔4后，该液体样品在与试条发生反应的同时连接上述两个启动触片。由于液体的导电性，形成了这两个原来断开的启动触片之间的导电，断开的两个启动触片间会有一定的阻值(约为兆欧姆级)，相当于形成了一个导电电阻Rs。随着导入的液体样品量的增加，两启动触片之间的电阻Rs变小，当其电阻低于一定的程度之后使第一启动触片PADl处的电压上升至IV，进而如上述可开启场效应管Q1，从而使输出端口 2产生低电平信号，发送至单片机的第二引脚PinlO。单片机通过第二引脚PinlO接收该低电平信号，就会被这个低电平信号唤醒进入工作状态，驱动其他模块，例如检测单元等，开始对试条上发生的反应进行检测，进而对检测到的数据进行分析处理。[0050]根据前面的分析可知，想让场效应管Ql开启，必须使PADl处的电压(U3)大于IV，参见图4所示的原理简化图，Rs应满足U3=U1-I(R^Rs)) IV 式④；U3= IR3>1V式⑤；根据上述式④和式⑤可得，Rs< (U1-IV)/(1V/R3) -R4 式⑥；即、Rs〈(3V-1V) / (1V/2. 7 MQ)-1KQ ^ 5. 4 M Q。可见，与现有技术相比，本实用新型液体启动装置的启动电阻Rs (5.4 MQ)较大，所以相应的所需启动溶液量较小(溶液量20ul即可启动电路),所需启动时间也就较短。另外，如上述，与输出端口 2相连的单片机的第二引脚PinlO的电压只有两种状态，低电平(0伏)或高电平(3伏)，即为数字信号，所以其抗干扰能力强。本实用新型的液体启动装置的具体工作流程如图5所示。在初始状态下，即未加入液体样品时，第一启动触片PADl和第二启动触片PAD2之间断路，且第一引脚Pin9的输出设为高电平，此时电路断开，无电流流经电路，因此与输出端口相连的第二引脚PinlO也为高电平，该高电平给电容Cl充电。当加入一定量的液体样品后，在该液体样品与试条发生反应的同时，由于液体的导电性，导通启动触片PADI、PAD2，启动触片PADI、PAD2之间的电阻降低到一定程度后，场效应管Ql开启，产生一个低电平信号输送至第二引脚PinlO。单片机检测到第二引脚PinlO上的电平发生下降沿跳变即被唤醒，进入中断，启动检测装置的其他功能模块开始进行各项工作，例如检测、数据判断、处理等。本实用新型的液体启动装置可适用于使用液体(所谓液体,例如可以是唾液、血液或各种分泌物)作为样品，采用单片机执行检测或化验等工作的各类检测装置或设备。
权利要求1.一种液体启动装置，其特征在于，包括连接到应用该启动装置的设备的输出引脚的输入端口；连接到应用该启动装置的设备的检测引脚的输出端口；设置于所述输入端口和所述输出端口之间的第一电阻；用于自动接通或断开所述输出端口的接地连接的电子开关； 分别与所述设备的试条的两端接触能够通过液体连接导电的第一启动触片和第二启动触片，其中，所述第一启动触片通过第二电阻接地，所述第二启动触片通过第三电阻连接到所述输入端口；其中，当所述第一启动触片和所述第二启动触片由液体连接导电，并使所述第一启动触片处的电压上升至规定值时，所述电子开关自动接通所述输出端口的接地连接。
2.根据权利要求I所述的液体启动装置，其特征在于，所述电子开关包括场效应管。
3.根据权利要求2所述的液体启动装置，其特征在于，所述场效应管是N沟道增强型场效应管。
4.根据权利要求3所述的液体启动装置，其特征在于，所述规定值为IV。
5.根据权利要求I所述的液体启动装置，其特征在于，还包括设置于所述电子开关与所述第一启动触片之间的限流电阻。
6.根据权利要求I所述的液体启动装置，其特征在于，还包括设置于所述输出端口与接地之间并与所述电子开关并联的第一电容。
7.根据权利要求I所述的液体启动装置，其特征在于，还包括设置于所述第一启动触片与接地之间并与所述第二电阻并联的第二电容。
8.—种检测设备，其特征在于包括权利要求I 7中任一项所述的液体启动装置。
9.根据权利要求8所述的检测设备，其特征在于，所述检测设备包括单片机。
专利摘要本实用新型涉及液体启动装置及包括该液体启动装置的检测设备，该液体启动装置包括连接到应用该启动装置的设备的输出引脚的输入端口；连接到应用该启动装置的设备的检测引脚的输出端口；设置于所述输入端口和所述输出端口之间的第一电阻(R1)；用于自动接通或断开所述输出端口的接地连接的电子开关；分别与所述设备的试条的两端接触能够通过液体连接导电的第一启动触片和第二启动触片，所述第一启动触片通过第二电阻(R3)接地，所述第二启动触片通过第三电阻(R4)连接到所述输入端口；其中，当所述第一启动触片和所述第二启动触片由液体连接导电，并使所述第一启动触片处的电压上升至规定值时，所述电子开关自动接通所述输出端口的接地连接。
文档编号G01N33/48GK202384240SQ20112054293
公开日2012年8月15日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者杜德敏, 蔡杰, 郭建凤, 钱律 申请人:美艾利尔(上海)诊断产品有限公司