CN109270264A - 一种免疫及生化检测仪的控制系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种免疫及生化检测仪的控制系统及其方法，包括中央控制模块、一个以上的试条槽、控制所述试条槽移动的传动装置、二维码识别模块、数据采集模块、以及上位机；所述试条槽上承载有待测试条，所述待测试条上设置有二维码，所述二维码中包含的信息包括但不限于检测项目名称以及最佳检测时间节点；所述中央控制模块根据试条上的二维码中的信息控制所述传动装置将对应的待测试条在其最佳检测时间节点前移动至所述数据采集模块处，实现对待测试条进行自动定时自动采样，提高检测效率，并能实现多通道并行分析多种生化物的含量。
Description
技术领域
本发明涉及生化试条检测领域，特别是一种免疫及生化检测仪的控制系统及其方法。
背景技术
专利（申请号：201810134327.6）提出一种干式免疫层析检测仪及其检测方法，其中包括荧光检测机构、运动机构、扫描机构、判断机构、开关机构、信息采集模块以及主控模块等。主控模块采用二级控制，中间通过RS232通信，A8核心板完成数据计算、处理及接口控制等，次级MUC主要对外围电路进行控制。具有全程自动送样检测，效率高并且耗时短等特点。
专利（申请号：201720957143.0）提出一种多通道胶体金读数仪，其中包括光光学采集模块、图像处理模块、触控显示模块、网络传输模块、打印模块、检测区模块、存储模块、多媒体播放模块等。该检测仪操作简单,应用范围广，多通道并行效率高,检测结果精确可靠等优点。
专利（申请号：201520508792.3）提出了一种新型食品安全智能检测仪，包括主控制器、LED光源组件、颜色传感器、键盘和HUB模块等，控制器中集成Win8.1操作系统。微机的快速处理，平板电脑高效率的分析管理，提高了检测的质量以及工作效率。
但是，上述公开文件均存在以下缺点：
1、由于生化试条的显色随时间变化而变化，不同种类生化试条最佳检测时间均不相同，在食品安全检测、毒品检测等需要现场开展多种试条同时检测时，现有的便携式检测仪不能实现对不同种类试条进行分别定时，难以对相应试条的采集数据进行并行处理，降低现场检测效率，且在多通道分析多种生化物时，最佳读取时间不同，人工计时容易出错，或是错过最佳读取时间，影响结果的准确性。
2、目前免疫及生化检测系统利用现有处理器实现系统控制，不能根据用户需求定制功能和升级硬件模块。随着仪器功能不断提高，当系统需要增加无线传输、二维码扫描枪、加样控制枪等功能时，需要重新配置引脚功能、设计外围电路，甚至更换芯片，系统升级的灵活度受限，且延长开发周期，增加研发成本。
综上，现有的通用型处理器在设计灵活性、集成化、速度、逻辑控制性能和可靠性等方面有所局限，随着集成电路技术的发展，检测仪器朝着手持式、现场检测方向发展。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提出一种免疫及生化检测仪的控制系统及其方法，能够根据各个试条的最佳检测时间来进行检测，提高检测效率。
本发明采用以下方案实现：一种免疫及生化检测仪的控制系统，包括中央控制模块、一个以上的试条槽、控制所述试条槽移动的传动装置、二维码识别模块、数据采集模块、以及上位机；所述试条槽上承载有待测试条，所述待测试条上设置有二维码，所述二维码中包含的信息包括但不限于检测项目名称以及最佳检测时间节点；
所述中央控制模块与所述传动装置电性相连，用以控制所述传动装置的工作状态；所述中央控制模块与所述二维码识别模块、数据采集模块电性相连，分别用以采集待测试条上的二维码信息、采集待测试条的检测窗口内的数据信息；
所述上位机与所述中央控制模块电性相连，用以接收所述中央控制模块传输来的检测结果；
所述中央控制模块根据接收到的二维码中的信息控制所述传动装置将对应的待测试条在其最佳检测时间节点前移动至所述数据采集模块处，同时控制所述数据采集模块开始采集该待测试条的检测数据。
进一步地，所述中央控制模块采用FPGA作为主控芯片。
进一步地，所述二维码中包含的信息还包括刻度曲线、有效期以及灵敏度。
进一步地，所述数据采集模块包括光路单元以及数据采集传感器；所述光路单元包括用以照射待测试条的检测窗口的一个以上的光源、一个以上的滤光片；所述一个以上的滤光片分别设置在数据采集传感器的采集端前方、以及光源的出光方向上。
其中，所述数据采集传感器包括光电传感器、图像传感器或颜色传感器。
其中，所述光源包括激发光源。
本发明还提供了一种基于上文所述的免疫及生化检测仪的控制系统的使用方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：将所述设置有二维码的待测试条插入检测仪其中一个试条槽内；
步骤S2：所述二维码识别模块通过待测试条上的二维码采集所述待测试条上的包括项目名称以及最佳检测时间节点在内的信息，并将其传递到所述中央控制模块；
步骤S3：所述中央控制模块根据二维码中的信息控制所述传动装置将对应的待测试条在其最佳检测时间节点前移动至所述数据采集模块处，同时控制所述数据采集模块开始采集该待测试条的检测数据。
进一步地，所述中央控制模块对各个试条槽的检测数据进行并行处理。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：由于生化试条的有效显色时间范围较窄，不同的生化试条及不同的待测样本最佳读取节点不同，本发明采用主控芯片待测试条进行自动定时自动采样，提高检测效率，并能实现多通道并行分析多种生化物的含量，具有集成度高的优点。同时本发明采FPGA作为主控芯片，可根据需求灵活增减系统功能，系统升级灵活，降低设计复杂度。节约处理器资源，且本设计可作为免疫层析检测仪专有ip核，用于设计一个免疫层析检测仪专用芯片。
附图说明
图1为本发明实施例的系统原理框图。
图2为本发明实施例的FPGA设计流程框图。
图3为本发明实施例的传动装置、光路单元以及数据采集模块的结构示意图1。
图4为本发明实施例的传动装置、光路单元以及数据采集模块的结构示意图2。
图中，1为数据采集模块，2为滤光片，3为试条槽，4为光源，5为待测试条的检测窗口，6为二维码，7为待测试条。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1所示，本实施例提供了一种免疫及生化检测仪的控制系统，包括中央控制模块、一个以上的试条槽、控制所述试条槽移动的传动装置、二维码识别模块、数据采集模块、以及上位机；所述试条槽上承载有待测试条，所述待测试条上设置有二维码，所述二维码中包含的信息包括但不限于检测项目名称以及最佳检测时间节点；
所述中央控制模块与所述传动装置电性相连，用以控制所述传动装置的工作状态；所述中央控制模块与所述二维码识别模块、数据采集模块电性相连，分别用以采集待测试条上的二维码信息、采集待测试条的检测窗口内的数据信息；
所述上位机与所述中央控制模块电性相连，用以接收所述中央控制模块传输来的检测结果；
所述中央控制模块根据接收到的二维码中的信息控制所述传动装置将对应的待测试条在其最佳检测时间节点前移动至所述数据采集模块处，同时控制所述数据采集模块开始采集该待测试条的检测数据。
在本实施例中，所述中央控制模块采用FPGA作为主控芯片。
在本实施例中，所述二维码中包含的信息还包括刻度曲线、有效期以及灵敏度。
如图3以及图4所示，在本实施例中，所述数据采集模块包括光路单元以及数据采集传感器；所述光路单元包括用以照射待测试条的检测窗口的一个以上的光源、一个以上的滤光片；所述一个以上的滤光片分别设置在数据采集传感器的采集端前方、以及光源的出光方向上。
其中，所述数据采集传感器包括光电传感器、图像传感器或颜色传感器。
较佳的，本实施例采用激发光源照射待测试条的检测窗口，接收到的光信号由数据采集传感器记录。本实施例中的中央控制模块采用FPGA作为主控制器，可采用VHDL或Verilog HDL语言进行编程，具有灵活设计方式，可根据不同的用户应用需求配置和重新配置。FPGA最大的特点就是并行处理模式，而不像C和C++等语言是顺序执行的，电路的并发执行机制成就了FPGA的并行处理能力，突破了传统的顺序执行的运算模式，可在一个时钟周期内完成多个操作，大大提高系统的性能。
其中，FPGA设计分为需求分析，按照层级划分模块功能，各个模块HDL实现，子模块功能仿真，模块组合系统级，综合优化，实现，板级调试。本实施例的设计流程如图2所示。FPGA及其外围电路主要完成信号采集和数据处理的工作，数据采集的工作流程为：首先二维码扫描模块对二维码扫描的试条信息进行解析，这些信息主要包括：检测项目名称、最佳检测时间节点、刻度曲线、生产日期、有效期、灵敏度等。根据二维码信息，中央控制模块控制传动装置将试条在最佳检测时间节点前传送至数据采集传感器处，并将采集的原始数据保存在RAM中。数据处理工作是将采集到的原始数据进行处理，并计算特征值等操作，最后传输至上位机。
特别的，所述二维码识别模块是由图像传感器或颜色传感器、二维码扫码控制单元、二维码解码算法组成。
特别的，所述中央控制模块按功能包括数据采集部分与数据处理部分，其中数据采集部分包括用以控制光电传感器、图像传感器或颜色传感器的数据采集控制单元、电机驱动模块、二维码信息采集模块控制单元、原始数据存储双口RAM1。如果需要将原始数据传输至上位机，还需串口发送模块。数据处理部分首先对数据采集模块对一个试条采集到的多个原始数据进行算法的选取，剔除偶然因素，然后利用峰值检测算法提取检测线（T线）峰值VT和控制线（C线）峰值VC，并设计浮点数除法器计算检测值VT/VC，最后将检测结果、待检测试条信息发送至上位机。发送至上位机的方式可以为无线传输也可以为有线的方式。
由于生化试条的显色随时间变化而变化，不同种类生化试条最佳检测时间均不同，故本实施例采用主控芯片对待测试条依据试条二维码信息，多通道分别进行自动定时和相应试条数据的并行处理，具有集成度高、检测效率高的优点。同时，由于传统免疫及生化检测仪的处理器全部采用单片机、ARM实现，相对于FPGA处理器，在设计灵活性、集成化、速度、逻辑控制性能和可靠性等方面能力比较欠缺，本实施例提出一个基于FPGA的免疫及生化检测系统，系统控制和数据处理全部采用Verilog HDL硬件语言实现，设计灵活性强，稳定性高，并且降低免疫及生化检测仪的复杂度，增加仪器的可扩展性。同时本实施例设计为免疫及生化检测仪提供一个新的设计思想，本实施例的设计可作为免疫及生化检测仪专有ip核，用于设计一个免疫及生化检测仪专用芯片。
本实施例还提供了一种基于上文所述的免疫及生化检测仪的控制系统的使用方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：将所述设置有二维码的待测试条插入检测仪其中一个试条槽内；
步骤S2：所述二维码识别模块采集所述待测试条上的项目名称以及最佳检测时间节点等信息，并将其传递到所述中央控制模块；
步骤S3：所述中央控制模块根据二维码中的信息控制所述传动装置将对应的待测试条在其最佳检测时间节点前移动至指定区域（所述数据采集模块处），同时控制所述数据采集模块开始采集该待测试条的检测数据。
其中所述数据采集模块开始采集该待测试条的检测数据具体为：在指定时间节点打开光路单元，对同一个试条，进行连续多次采集信息，并将数据存储至RAM1中，随后电机反转到初始位置，采集工作完成，系统控制单元给出数据处理指令，开始信号处理得到特征值，并将其发送至上位机。
在本实施例中，所述中央控制模块对各个试条槽的检测数据进行并行处理。
在本实施例中，所述传动装置可以采用现有的多种能够实现传动的结构。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (8)
1.一种免疫及生化检测仪的控制系统，其特征在于：包括中央控制模块、一个以上的试条槽、控制所述试条槽移动的传动装置、二维码识别模块、数据采集模块、以及上位机；所述试条槽上承载有待测试条，所述待测试条上设置有二维码，所述二维码中包含的信息包括但不限于检测项目名称以及最佳检测时间节点；
所述中央控制模块与所述传动装置电性相连，用以控制所述传动装置的工作状态；所述中央控制模块与所述二维码识别模块、数据采集模块电性相连，分别用以采集待测试条上的二维码信息、采集待测试条的检测窗口内的数据信息；
所述上位机与所述中央控制模块电性相连，用以接收所述中央控制模块传输来的检测结果；
所述中央控制模块根据接收到的二维码中的信息控制所述传动装置将对应的待测试条在其最佳检测时间节点前移动至所述数据采集模块处，同时控制所述数据采集模块开始采集该待测试条的检测数据。
2.根据权利要求1所述的一种免疫及生化检测仪的控制系统，其特征在于：所述中央控制模块采用FPGA作为主控芯片。
3.根据权利要求1所述的一种免疫及生化检测仪的控制系统，其特征在于：所述二维码中包含的信息还包括刻度曲线、有效期以及灵敏度。
4.根据权利要求1所述的一种免疫及生化检测仪的控制系统，其特征在于：所述数据采集模块包括光路单元以及数据采集传感器；所述光路单元包括用以照射待测试条的检测窗口的一个以上的光源、一个以上的滤光片；所述一个以上的滤光片分别设置在数据采集传感器的采集端前方、以及光源的出光方向上。
5.根据权利要求4所述的一种免疫及生化检测仪的控制系统，其特征在于：所述数据采集传感器包括光电传感器、图像传感器或颜色传感器。
6.根据权利要求4所述的一种免疫及生化检测仪的控制系统，其特征在于：所述光源包括激发光源。
7.一种基于权利要求1-6任一项所述的免疫及生化检测仪的控制系统的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1将所述设置有二维码的待测试条插入检测仪其中一个试条槽内；
步骤S2：所述二维码识别模块通过待测试条上的二维码采集所述待测试条上的包括项目名称以及最佳检测时间节点在内的信息，并将其传递到所述中央控制模块；
步骤S3：所述中央控制模块根据二维码中的信息控制所述传动装置将对应的待测试条在其最佳检测时间节点前移动至所述数据采集模块处，同时控制所述数据采集模块开始采集该待测试条的检测数据。
8.根据权利要求1所述的一种免疫及生化检测仪的控制系统，其特征在于：所述中央控制模块对各个试条槽的检测数据进行并行处理。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190125 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |