CN219328730U - 一种胶体金试纸分析仪的检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种胶体金试纸分析仪的检测电路，其属于胶体金分析仪的技术领域，其方案包括光电二极管、电流电压转换模块、电压放大电路模块、滤波电路模块、ADC数据采集模块和电源模块；电源模块用于给检测电路提供直流电源；光电二极管用于接收试剂盒上的反射光信号，并将接收到的反射光信号转换成电流信号；电流电压转换模块用于将光电二极管输出的电流信号转换成电压信号；电压放大电路模块用于对电压信号进行放大；滤波电路模块用于滤除电压放大电路模块中的干扰信号，得到最终的电压信号；ADC数据采集模块用于获取最终的电压信号，并根据最终的电压信号分析得到显色结果。本申请具有提高检测电路性能指标的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及胶体金分析仪的技术领域，尤其是涉及一种胶体金试纸分析仪的检测电路。
背景技术
胶体金免疫层析法，将特异性的抗原或抗体以条带状固定在膜上，胶体金标记试剂(抗体或单克隆抗体)吸附在结合垫上，当待检样本加到试纸条一端的样本垫上后，通过毛细作用向前移动，溶解结合垫上的胶体金标记试剂后相互反应，再移动至固定的抗原或抗体的区域时，待检物与金标试剂的结合物又与之发生特异性结合而被截留，聚集在检测带上，可通过肉眼观察到显色结果。该法现已发展成为诊断试纸条，使用十分方便。
胶体金免疫层分析仪根据反射光谱测试法，胶体金颗粒在特定波长下对光的吸收和反射与胶体金颗粒的量相关，通过光电二极管检测试剂盒测试线(T)和控制线(C)上的光吸收反射强弱程度，据此计算出两个峰面积之比(Dr)，然后根据标准浓度和峰面积的比值制作标准曲线，从而分析出待检项目的定性及半定量结果。
在实现本申请的过程中，发明人发现上述技术至少存在以下问题：光电二极管在进行光电转换的过程中，由于其他因素的干扰，例如转换后的电压较小、电路存在信号干扰等因素，容易导致最终得到的结果不精确。
实用新型内容
为了解决光电二极管在进行光电转换的过程中，由于其他因素的干扰，容易导致最终得到的结果不精确的问题，本申请提供一种胶体金试纸分析仪的检测电路。
本申请提供一种胶体金试纸分析仪的检测电路，采用如下的技术方案：
一种胶体金试纸分析仪的检测电路，包括光电二极管、电流电压转换模块、电压放大电路模块、滤波电路模块、ADC数据采集模块和电源模块；
所述电源模块用于给检测电路提供直流电源；
所述光电二极管用于接收试剂盒上的反射光信号，并将接收到的反射光信号转换成电流信号Iout；
所述电流电压转换模块用于将光电二极管输出的电流信号Iout转换成电压信号Vout1；
所述电压放大电路模块用于将电压信号Vout1放大至电压信号Vout2；
所述滤波电路模块用于滤除电压放大电路模块中的干扰信号，得到电压信号Vout3；
所述ADC数据采集模块用于获取电压信号Vout3，并根据电压信号Vout3分析得到显色结果。
通过采用上述技术方案，通过电流电压转换模块将光电二极管输出的电流信号Iout转换成电压信号Vout1，由于电压信号Vout1幅值较小，通过电压放大电路模块将电压信号Vout1放大至电压信号Vout2，电压信号Vout2容易被直接测量到，最后通过滤波电路模块滤除电路中的干扰信号，并输出电压信号Vout3，减少了其他因素对电压信号的影响，从而提高了检测电路的性能指标。
在一个具体的可实施方案中，所述电流电压转换模块包括跨阻放大器、第一反馈电阻和第一补偿电容，所述光电二极管的阳极接地，所述光电二极管的阴极接在跨阻放大器的负输入端，所述跨阻放大器的正输入端接在光电二极管的阳极且接地，所述第一反馈电阻的一端接在跨阻放大器的负输入端，所述第一反馈电阻的另一端接在跨阻放大器的输出端，所述第一补偿电容的一端接在光电二极管和第一反馈电阻的连接处，所述第一补偿电容的另一端接在跨阻放大器的输出端与第一反馈电阻的连接处。
通过采用上述技术方案，利用跨阻放大器原理，即光电二极管阳极接地，阴极接放大器的反向输入端。当反射光信号照射到光电二极管时，会产生阴极到阳极的微小电流。微小电流乘以第一反馈电阻，得到电压信号Vout1；在第一反馈电阻两端并联第一补偿电容，选择合适的电容，可以在去除振荡的同时又不影响电压信号Vout1幅值的过渡衰减。
在一个具体的可实施方案中，所述电压放大电路模块包括运算放大器、第二反馈电阻、第二补偿电容和第一接地电阻，所述跨阻放大器的输出端接在运算放大器的正输入端，所述第一反馈电阻的一端接在运算放大器的负输入端，所述第一反馈电阻的另一端接在运算放大器的输出端，所述第一接地电阻的一端接在第一反馈电阻和运算放大器负输入端的连接处，所述第一接地电阻的另一端接地，所述第二补偿电容的一端接在第一反馈电阻和第一接地电阻的连接处，所述第二补偿电容的另一端接在第一反馈电阻和运算放大器输出端的连接处。
通过采用上述技术方案，由于电压信号Vout1幅值较小，不容易直接测量到，因此利用运算放大器组成同相比例放大电路，将较小的电压信号Vout1放大至合适的电压信号Vout2，电压信号Vout2更容易被直接测量到，从而提高了检测电路的性能指标。
在一个具体的可实施方案中，所述滤波电路模块包括第一滤波电阻和第一滤波电容，所述第一滤波电阻的一端接在运算放大器输出端和第一反馈电阻的连接处，所述第一滤波电阻的另一端接在第一滤波电容的一端，所述第一滤波电容的另一端接地。
通过采用上述技术方案，利用第一滤波电阻和第一滤波电容组成低通滤波器，低通滤波器用来滤除电压放大电路模块中的高频干扰信号，得到电压信号Vout3，通过滤除高频干扰信号，从而提高了测量的准确度。
在一个具体的可实施方案中，还包括发光二极管，所述发光二极管用于发射光至试剂盒上并产生反射光信号。
在一个具体的可实施方案中，还包括LED恒流驱动模块，所述LED恒流驱动模块包括三极管，所述三极管与发光二极管电连接，所述LED恒流驱动模块用于利用三极管的电流放大原理，使用基极电流控制集电极电流，实现发光二极管恒流控制。
通过采用上述技术方案，利用三极管的电流放大原理，使用基极电流控制集电极电流，从而实现发光二极管恒流控制，可使光源更加稳定，提高了检测电路的精度。
在一个具体的可实施方案中，所述电源模块为可充电电池。
通过采用上述技术方案，将可充电电池作为供电电源，提高了电源模块供电时的稳定性和可靠性。
在一个具体的可实施方案中，所述电源模块还包括DC-DC芯片和LDO芯片，所述DC-DC芯片用于将可充电电池的第一电源电压进行升压处理得到第二电源电压，所述LDO芯片用于对第二电源电压进行降压处理得到第三电源电压，所述电源模块通过第三电源电压对检测电路进行供电。
通过采用上述技术方案，利用DC-DC芯片和LDO芯片对电源模块的电源电压进行转换，防止了其他电源的干扰，使得检测电路能够更加稳定可靠的运行。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过电流电压转换模块将光电二极管输出的电流信号Iout转换成电压信号Vout1，由于电压信号Vout1幅值较小，通过电压放大电路模块将电压信号Vout1放大至电压信号Vout2，电压信号Vout2容易被直接测量到，最后通过滤波电路模块滤除电路中的干扰信号，并输出电压信号Vout3，减少了其他因素对电压信号的影响，从而提高了检测电路的性能指标。
2.利用三极管的电流放大原理，使用基极电流控制集电极电流，从而实现发光二极管恒流控制，可使光源更加稳定，提高了检测电路的精度。
附图说明
图1是本申请实施例中一种胶体金试纸分析仪的检测电路的整体结构示意图。
图2是本申请实施例中一种胶体金试纸分析仪的检测电路的电路图。
图3是本申请实施例中基准电压为+4.096V的电路图。
图4是本申请实施例中电源电压为+5V的电路图。
图5是本申请实施例中电源电压为+4.5V的电路图
附图标记说明：
1、光电二极管；2、电流电压转换模块；21、跨阻放大器；22、第一反馈电阻；23、第一补偿电容；3、电压放大电路模块；31、运算放大器；32、第二反馈电阻；33、第二补偿电容；34、第一接地电阻；4、滤波电路模块；41、第一滤波电阻；42、第一滤波电容；5、ADC数据采集模块；6、电源模块；61、DC-DC芯片；62、LDO芯片；7、发光二极管；8、LED恒流驱动模块；81、三极管。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细说明。
以下结合说明书附图对本申请一种胶体金试纸分析仪的检测电路的实施例作进一步详细描述。
本申请实施例公开一种胶体金试纸分析仪的检测电路，参照图1，该检测电路包括发光二极管7、光电二极管1、电流电压转换模块2、电压放大电路模块3、滤波电路模块4、ADC数据采集模块5和电源模块6。电源模块6用于给检测电路提供直流电源，发光二极管7用于发射光至试剂盒上并产生反射光信号，光电二极管1用于接收试剂盒上的反射光信号，并将接收到的反射光信号转换成电流信号Iout，电流电压转换模块2用于将光电二极管1输出的电流信号Iout转换成电压信号Vout1，电压放大电路模块3用于将电压信号Vout1放大至电压信号Vout2，滤波电路模块4用于滤除电压放大电路模块3中的干扰信号，得到电压信号Vout3，ADC数据采集模块5用于获取电压信号Vout3，并根据电压信号Vout3分析得到显色结果。
在本申请实施例中，发光二极管7需具备发光强度高，发射角度小的特点，从而使得胶体金试纸分析仪使用的为固定窄波长的可见光。
在一个实施例中，检测电路还包括LED恒流驱动模块8，由于检测试剂条时，无法创造出理想的绝对密封、不透光的环境，因此光电二极管1接收到的反射光信号中会夹杂着环境光等一系列干扰噪声，并且干扰噪声和反射光信号混合在一起，无法通过滤波电路模块4将其滤除。LED恒流驱动模块8包括三极管81，三极管81与发光二极管7电连接。LED恒流驱动模块8通过利用三极管81的电流放大原理，使用基极电流控制集电极电流，从而实现发光二极管7恒流控制，可使光源更加稳定，提高了检测电路的精度。
在实施中，通过提高发光二极管7的亮度，使发光二极管7的光强远高于仪器内部的环境光，从而消除环境光的影响。
参照图1和图2，光电二极管1和电流电压转换模块2电连接。具体的，电流电压转换模块2包括跨阻放大器21、第一反馈电阻22和第一补偿电容23，光电二极管1的阳极接地，光电二极管1的阴极接在跨阻放大器21的负输入端，跨阻放大器21的正输入端接在光电二极管1的阳极且接地。第一反馈电阻22的一端接在跨阻放大器21的负输入端，第一反馈电阻22的另一端接在跨阻放大器21的输出端，第一补偿电容23的一端接在光电二极管1和第一反馈电阻22的连接处，第一补偿电容23的另一端接在跨阻放大器21的输出端与第一反馈电阻22的连接处。
在实施中，当光电二极管1接收到反射光信号后，光电二极管1阴极到阳极会产生微小的电流信号Iout，电流信号Iout乘以第一反馈电阻，得到电压信号Vout1。在第一反馈电阻22的两端并联第一补偿电容23，通过选择合适的电容，可以在去除振荡的同时又不影响信号幅值的过度衰减。
在本实施例中，由于试剂盒上的反射光信号较弱，因此需要选择高灵敏度、高速响应、低暗电流的光电二极管1；同时还需要选择低噪声、低偏置电流的运算放大芯片。
参照图1和图2，电流电压转换模块2与电压放大电路模块3电连接。具体的，电压放大电路模块3包括运算放大器31、第二反馈电阻32、第二补偿电容33和第一接地电阻34，跨阻放大器21的输出端接在运算放大器31的正输入端，且跨阻放大器21的输出端和运算放大器31的正输入端之间连接有电阻R1。第一反馈电阻22的一端接在运算放大器31的负输入端，第一反馈电阻22的另一端接在运算放大器31的输出端，第一接地电阻34的一端接在第一反馈电阻22和运算放大器31负输入端的连接处，第一接地电阻34的另一端接地，第二补偿电容33的一端接在第一反馈电阻22和第一接地电阻34的连接处，第二补偿电容33的另一端接在第一反馈电阻22和运算放大器31输出端的连接处。
在实施中，通过运算放大器31组成同相比例放大电路，将较小的电压信号Vout1放大至合适的电压信号Vout2，电压信号Vout2更容易被直接测量到，从而提高了检测电路的性能指标。
参照图1和图2，滤波电路模块4与电压放大电路模块3电连接。具体的，滤波电路模块4包括第一滤波电阻41和第一滤波电容42，第一滤波电阻41的一端接在运算放大器31输出端和第一反馈电阻22的连接处，第一滤波电阻41的另一端接在第一滤波电容42的一端，第一滤波电容42的另一端接地。
在实施中，利用第一滤波电阻41和第一滤波电容42组成低通滤波器，用来滤除电压放大电路模块3中的高频干扰信号，得到电压信号Vout3。高频截止频率可以根据需求自行设置。
在本申请一个实施例中，参照图3，针对ADC数据采集模块5，为了提高检测电路的精度，选择低功耗、16位数据采集芯片ADS1120。该芯片既有独立的内部基准电压，也可自由选择外部基准电压。为了提高采样数据的稳定性，选择外部+4.096V作为基准电压，既可以提高精度，又能保证检测电路的稳定性。
在本申请实施例中，参照图4和图5，电源模块6为可充电电池，通过采用可充电电池作为供电电源，从而使得电源的设计满足稳定性和可靠性的要求。具体的，电源模块6采用输出电压为3.7V，容量为3400毫安的可充电电池。为了检测电路更加稳定可靠运行，该检测电路还包括DC-DC芯片61和LDO芯片62，DC-DC芯片61用于将可充电电池的第一电源电压进行升压处理得到第二电源电压，LDO芯片62用于对第二电源电压进行降压处理得到第三电源电压，电源模块通过第三电源电压对检测电路进行供电。
在本申请一个实施例中，参照图4和图5，DC-DC芯片61将+3.7V转换为+5V电压，使用LDO芯片62将+5V转换为+4.5V，给LED恒流驱动模块、ADC数据采集模块5及运放供电，防止其他电源的干扰。
以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种胶体金试纸分析仪的检测电路，其特征在于，包括光电二极管(1)、电流电压转换模块(2)、电压放大电路模块(3)、滤波电路模块(4)、ADC数据采集模块(5)和电源模块(6)；
所述电源模块(6)用于给检测电路提供直流电源；
所述光电二极管(1)用于接收试剂盒上的反射光信号，并将接收到的反射光信号转换成电流信号Iout；
所述电流电压转换模块(2)用于将光电二极管(1)输出的电流信号Iout转换成电压信号Vout1；
所述电压放大电路模块(3)用于将电压信号Vout1放大至电压信号Vout2；
所述滤波电路模块(4)用于滤除电压放大电路模块(3)中的干扰信号，得到电压信号Vout3；
所述ADC数据采集模块(5)用于获取电压信号Vout3，并根据电压信号Vout3分析得到显色结果。
2.根据权利要求1所述的一种胶体金试纸分析仪的检测电路，其特征在于，所述电流电压转换模块(2)包括跨阻放大器(21)、第一反馈电阻(22)和第一补偿电容(23)，所述光电二极管(1)的阳极接地，所述光电二极管(1)的阴极接在跨阻放大器(21)的负输入端，所述跨阻放大器(21)的正输入端接在光电二极管(1)的阳极且接地，所述第一反馈电阻(22)的一端接在跨阻放大器(21)的负输入端，所述第一反馈电阻(22)的另一端接在跨阻放大器(21)的输出端，所述第一补偿电容(23)的一端接在光电二极管(1)和第一反馈电阻(22)的连接处，所述第一补偿电容(23)的另一端接在跨阻放大器(21)的输出端与第一反馈电阻(22)的连接处。
3.根据权利要求2所述的一种胶体金试纸分析仪的检测电路，其特征在于，所述电压放大电路模块(3)包括运算放大器(31)、第二反馈电阻(32)、第二补偿电容(33)和第一接地电阻(34)，所述跨阻放大器(21)的输出端接在运算放大器(31)的正输入端，所述第一反馈电阻(22)的一端接在运算放大器(31)的负输入端，所述第一反馈电阻(22)的另一端接在运算放大器(31)的输出端，所述第一接地电阻(34)的一端接在第一反馈电阻(22)和运算放大器(31)负输入端的连接处，所述第一接地电阻(34)的另一端接地，所述第二补偿电容(33)的一端接在第一反馈电阻(22)和第一接地电阻(34)的连接处，所述第二补偿电容(33)的另一端接在第一反馈电阻(22)和运算放大器(31)输出端的连接处。
4.根据权利要求3所述的一种胶体金试纸分析仪的检测电路，其特征在于，所述滤波电路模块(4)包括第一滤波电阻(41)和第一滤波电容(42)，所述第一滤波电阻(41)的一端接在运算放大器(31)输出端和第一反馈电阻(22)的连接处，所述第一滤波电阻(41)的另一端接在第一滤波电容(42)的一端，所述第一滤波电容(42)的另一端接地。
5.根据权利要求1所述的一种胶体金试纸分析仪的检测电路，其特征在于，还包括发光二极管(7)，所述发光二极管用于发射光至试剂盒上并产生反射光信号。
6.根据权利要求5所述的一种胶体金试纸分析仪的检测电路，其特征在于，还包括LED恒流驱动模块(8)，所述LED恒流驱动模块(8)包括三极管(81)，所述三极管(81)与发光二极管(7)电连接，所述LED恒流驱动模块(8)用于利用三极管(81)的电流放大原理，使用基极电流控制集电极电流，实现发光二极管恒流控制。
7.根据权利要求1所述的一种胶体金试纸分析仪的检测电路，其特征在于，所述电源模块(6)为可充电电池。
8.根据权利要求7所述的一种胶体金试纸分析仪的检测电路，其特征在于，所述电源模块(6)还包括DC-DC芯片(61)和LDO芯片(62)，所述DC-DC芯片(61)用于将可充电电池的第一电源电压进行升压处理得到第二电源电压，所述LDO芯片(62)用于对第二电源电压进行降压处理得到第三电源电压，所述电源模块(6)通过第三电源电压对检测电路进行供电。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116614134A (zh) * | 2023-07-17 | 2023-08-18 | 吉林省百皓科技有限公司 | 一种二氧化氯气体传感器混合集成电路 |
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| CN116614134A (zh) * | 2023-07-17 | 2023-08-18 | 吉林省百皓科技有限公司 | 一种二氧化氯气体传感器混合集成电路 |
| CN116614134B (zh) * | 2023-07-17 | 2023-09-26 | 吉林省百皓科技有限公司 | 一种二氧化氯气体传感器混合集成电路 |
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