CN101539778B - 一种pcr仪的通用基础控制平台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种PCR仪的通用基础控制平台，其包括计算机信息处理系统、自动分析模块、通用控制模块、电源模块和通用控制接口。计算机信息处理系统负责系统信息传递、与系统通用控制模块通讯、数据采集指令下达、数据计算、数据存储和数据分析；通用控制模块是按照标准化、模块化、可组态的设计理念而形成的控制模块，是所述通用基础控制平台的控制核心；所述平台通过系统总线和通用控制接口将平台的各个部分连接成为一体，可直接形成一种普通PCR仪，也可以和其他相关硬件模块接口形成不同类型的PCR检测控制系统；在此平台上连接不同功能的硬件模块，可成为满足不同应用场合、不同功能的基因检测控制系统。
Description
技术领域
本发明属于生物学及医学的检测领域，具体涉及一种PCR仪的通用基础控制平台。
背景技术
自动化控制系统是所有类别的PCR检测控制系统的基础，也是基因扩增生长所依赖的重要基础系统，因此对PCR仪的自动化控制系统及其应用环境的研究将会适用于多数类型的PCR检测控制系统，它是整个现代PCR检测系统的基础研究。基因扩增循环过程控制是PCR反应的重要特征之一，不仅直接影响系统的可靠性和鲁棒性，而且在系统起着关键作用。有关PCR仪基础控制平台的研究是一个集合了自动化、计算机和分子生物学等多学科交叉的新的研究方向。
现有的PCR仪的功能比较单一，适用范围较窄，迄今在国际上关于基因扩增检测控制系统的研究结果显示，基因扩增检测控制系统的基础控制平台的建立将有助于提升系统的精确性、灵敏性和适用范围，通用基础控制平台能使现有的PCR仪适用多种应用场合，目前国内还未见到有关PCR仪的通用基础控制平台的报道。因此研究和开发PCR仪通用基础控制平台对PCR仪的功能提升将具有实际意义。
发明内容
针对现有PCR仪功能和适用范围的不足，本发明提出一种可满足不同应用场合的、具有不同功能的PCR仪的通用基础控制平台，通过系统总线和通用控制接口将平台的各个部分连接成为一体，适用于PCR仪的通用基础控制。该平台能在较大范围内对数据进行分析和温度控制，用户可根据实际情况选定接口模块，一次性地对基因目标进行扩增、检测和分析。
本发明提供一种PCR仪的通用基础控制平台，其包括一计算机信息处理系统、一自动分析模块、一通用控制模块、一电源模块和一通用控制接口。计算机信息处理系统负责系统信息传递、与系统通用控制模块通讯、数据采集指令下达、数据计算、数据存储和数据分析，并以图表的形式把分析结果显示在屏幕上或打印出来；自动分析模块可实时分析计算机采集的数据，并可对数据进行线性回归分析和优化处理以弥补数据差异，经过处理后的数据可与设定域值水平进行比较，以获得最准确、可重复性的数据并计算未知样品的浓度；通用控制模块是按照标准化、模块化、可组态的设计理念而形成的控制模块，包含控制选择单元、算法控制单元、控制策略单元、数据采集单元和电子电路控制逻辑；控制选择单元用于控制模式的选择，依据通用控制接口所连接的功能模块选择相应的控制模式；控制模式选定后，算法控制单元将输出合理的控制算法；控制策略单元主要针对过程控制中的实际情况制定并输出控制策略；数据采集单元负责各种控制信息或数据的采集，采集后的数据送交算法控制单元和控制策略单元；电子电路控制逻辑是通用控制模块的硬件电路组成，其包含高性能16位单片机、存储器、时钟、系统总线、总线控制逻辑和其他硬件芯片，完成硬件功能的实现；系统总线包含数据线、控制信号线、地址线、电源线和标准接口插排；电源模块可对通用基础控制平台的各个部分提供工作电源，其输入为交流220V，输出直流电压为+5V、+12V、-12V、+24V、-24V；通用控制接口可通过系统总线对通用基础控制平台的各个功能模块之间提供各类信息的相互传递通道，并可连接多个功能模块和外部检测装置，连接相关硬件模块后，可构成普通PCR、终点定量PCR、荧光定量PCR和数据分析系统。
本发明所涉及的通用基础控制平台具有数据测量、数据采集、数据分析、数据计算、数据管理、数据显示、通讯管理、实时控制等功能，该平台可直接形成一种PCR仪应用于实际控制中，也可以和其他相关硬件模块接口形成不同类型的PCR检测控制系统。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
图1为本发明的系统结构示意图。
图2为本发明的通用控制模块功能结构示意图。
图3为本发明的通用控制接口结构示意图。
图4为本发明的系统总线结构示意图。
图中，1.计算机信息处理系统，2.自动分析模块，3.通用控制模块，4.电源模块，5.通用控制接口，6.系统总线，7.控制选择单元，8.算法控制单元，9.控制策略单元，10.数据采集单元，11.电子电路控制逻辑，12.USB模块，13.加热模块，14.显示模块，15.驱动模块，16.输入模块，17.与其他设备接口模块，18.荧光仪模块，19.光路检测模块，20.终点定量试剂，21.实时荧光定量试剂，22.数据线，23.控制信号线，24.地址线，25.电源线，26.标准接口插排。
具体实施方式
参阅图1所示，本发明的系统结构包括一计算机信息处理系统(1)、一自动分析模块(2)、一通用控制模块(3)、一电源模块(4)和一通用控制接口(5)。计算机信息处理系统(1)负责系统信息传递、与通用控制模块(3)通讯、下达部分数据采集指令、数据计算、数据存储和数据分析，并以图表的形式把分析结果显示在屏幕上或打印出来；自动分析模块(2)可实时分析经过采集的数据，并可对数据进行线性回归分析和优化处理以弥补数据差异，经过处理后的数据可与设定域值水平进行比较，以获得最准确、可重复性的数据并计算未知样品的浓度；通用控制模块(3)是按照标准化和可组态设计理念而形成的控制模块，负责硬件平台的控制策略，其包含控制选择单元(7)、算法控制单元(8)、控制策略单元(9)、数据采集单元(10)和电子电路控制逻辑(11)；电源模块(4)可对通用基础控制平台的各个部分提供工作电源，其输入为交流220V，输出为+5V、+12V、-12V、+24V、-24V；通用控制接口(5)包含多个多功能接口和相关控制电路，可通过系统总线(6)对通用基础控制平台的各个功能模块之间提供各类信息的相互传递通道，并可连接多个功能模块和外部检测装置。
参阅图2所示，本发明所述的通用控制模块(3)所包含的控制选择单元(7)用于控制模式的选择，依据通用控制接口(5)所连接的功能模块选择相应的控制模式，系统可自动记录上次执行的控制模式；控制模式选定后，算法控制单元(8)根据系统配置模式计算并输出合理的控制算法；控制策略单元(9)在过程控制中依据算法控制单元(8)输出的控制算法的实际执行情况制定并输出控制策略；数据采集单元(10)负责各种控制信息或数据的采集，采集后的数据送交算法控制单元、控制策略单元并把部分信息通过通用控制模块(3)输出到计算机信息处理系统(1)；电子电路控制逻辑(11)是通用控制模块(3)的硬件电路组成，其包含高性能16位单片机、存储器、时钟、系统总线、总线控制逻辑和其他硬件芯片，完成硬件功能的实现。
参阅图3所示，本发明所述的通用控制接口(5)包含系统总线(6)、显示模块(14)、输入模块(16)、多个多功能接口和相关控制电路，可通过系统总线(6)对通用基础控制平台的各个功能模块之间提供各类信息的相互传递通道，并可连接多个功能模块和外部检测装置。如图所示，该接口通过系统总线(6)连接USB模块(12)使用户可存储或共享系统数据；通过系统总线(6)连接加热模块(13)可使通用基础控制平台成为一台普通PCR仪，若再通过系统总线(6)连接荧光仪模块(18)并配合终点定量试剂(20)可使通用基础控制平台成为一台终点定量PCR仪；通过系统总线(6)连接显示模块(14)可使通用基础控制平台成为一台PCR数据分析仪；通过系统总线(6)连接驱动模块(15)、光路检测模块(19)并配合实时荧光定量试剂(21)可使通用基础控制平台成为一台实时荧光定量PCR仪；通过系统总线(6)连接输入模块(16)可使通用基础控制平台具备输入功能，用户可通过输入模块(16)输入指令和编写程序；通过系统总线(6)连接与其他设备接口模块(17)可使通用基础控制平台成为满足不同需求、不同场合的高可靠性和多功能的终端产品。
参阅图4所示，本发明所述系统总线(6)包含数据线(22)、控制信号线(23)、地址线(24)、电源线(25)和标准接口插排(26)。数据线(22)由32-pin柔性扁平线缆组成，用于数据传输；控制信号线(23)由24-pin柔性扁平线缆组成，用于信号或指令信息传输；地址线(24)由32-pin柔性扁平线缆组成，用于模块或设备地址信息传输；电源线(25)由多组电源线组成，提供的直流电压为+5V、+12V、-12V、+24V、-24V，用于模块或设备的电力供应；标准接口插排(26)安装多个工业标准接口，用于连接标准接口设备。
本发明所述通用基础控制平台是一个通用的控制系统平台，在此平台上连接不同功能的硬件模块，可成为满足不同应用场合、不同功能的基因检测控制系统。
Claims (8)
1.一种PCR仪的通用基础控制平台，其包括一计算机信息处理系统、一自动分析模块、一通用控制模块、一电源模块和一通用控制接口，通过系统总线和通用控制接口将所述通用基础控制平台的各个部分连接成为一体；计算机信息处理系统负责系统信息传递、与系统通用控制模块通讯、下达数据采集指令、数据计算、数据存储和数据分析；自动分析模块实时分析系统数据；通用控制模块包含控制选择单元、算法控制单元、控制策略单元、数据采集单元和电子电路控制逻辑，是所述通用基础控制平台的控制核心；通用控制接口通过系统总线对通用基础控制平台的各个功能模块之间提供各类信息的相互传递通道，并连接多个功能模块和外部检测装置。
2.根据权利要求1所述的PCR仪的通用基础控制平台，其特征是：所述通用基础控制平台直接形成一种普通PCR仪，或与其他相关硬件模块接口，形成不同类型的PCR检测控制系统。
3.根据权利要求1所述的PCR仪的通用基础控制平台，其特征是：所述电源模块对所述通用基础控制平台的各个部分提供工作电源，其输入为交流220V，输出直流电压为+5V、+12V、-12V、+24V、-24V。
4.根据权利要求1所述的PCR仪的通用基础控制平台，其特征是：所述通用控制接口包含系统总线、输入模块、显示模块、多功能接口和相关控制电路，通过所述系统总线对所述通用基础控制平台的各个功能模块之间提供各类信息的相互传递通道，并连接多个功能模块和外部检测装置。
5.根据权利要求4所述的PCR仪的通用基础控制平台，其特征是：所述系统总线包含数据线、控制信号线、地址线、电源线和标准接口插排。
6.根据权利要求5所述的PCR仪的通用基础控制平台，其特征是：所述数据线由32-pin柔性扁平线缆组成，用于数据传输；所述控制信号线由24-pin柔性扁平线缆组成，用于信号或指令信息传输；所述地址线由32-pin柔性扁平线缆组成，用于模块或设备地址信息传输；所述电源线由多组电源线组成，提供的直流电压为+5V、+12V、-12V、+24V、-24V，用于所述各个模块或插件的电力供应；所述标准接口插排安装多个工业标准接口，用于连接标准接口设备。
7.根据权利要求4所述的PCR仪的通用基础控制平台，其特征是：所述输入模块使通用基础控制平台具备输入功能，用户通过所述输入模块输入指令和编写程序。
8.根据权利要求1所述的PCR仪的通用基础控制平台，其特征是：所述通用控制模块包含有16位单片机、存储器、时钟、系统总线、总线控制逻辑和其他硬件芯片。
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