本實用新型涉及一種全自動酶標洗板機。

背景技術：

酶標板是用于酶聯(lián)免疫吸附劑測定(ELISA)的裝置，對酶標板的清洗過程不屬于ELISA反應步驟，但卻是決定試驗成敗的關鍵，目的是洗去反應液中沒有與固定抗原或抗體結合的物質，以及在反應過程中非特異性吸附于固相載體的干擾物質，具體洗滌步驟為吸干孔內反應液，將洗滌液注滿酶標板孔，浸泡一定時間，同時振動酶標板，吸干孔內廢液，如此反復3-4次，達到清洗的目的。

酶標洗板機是用來清洗酶標板的一種醫(yī)療器械。由于酶標板檢測后會有殘留物質，導致檢測數(shù)據(jù)誤差，酶標洗板機在我國各大醫(yī)院及科研單位使用已經非常普及，一般和酶標儀配套使用。

傳統(tǒng)洗板從最早的手工吸管法洗板，到簡易法的自制器具洗板法，再到如今的各種型別的洗板機出現(xiàn)，給生化、酶免等工作帶來了方便，越來越簡單、時效、快捷。但是，也經常出現(xiàn)一些讓人不如意的結果，常因洗滌或吸液不徹底，殘留非特異性的物質，顯色后易出現(xiàn)假陽性反應。另外，有時血清標本可能析出不完全，有纖維蛋白的纏繞或因鹽類沉積，經常堵塞清洗頭，使之清洗不到位或使清洗液溢出，造成交叉污染。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術問題在于提供一種全自動酶標洗板機，以解決現(xiàn)有技術存在的問題。

為解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案：

一種全自動酶標洗板機，包括位于清洗室的清洗頭，所述清洗頭內平行設置有多個清洗液通道，在每個清洗液通道上布置一排與酶標板內的試管位置對應的清洗孔；

還包括：電源模塊；微控制器電路；用于控制不同儲液瓶中清洗液的流量實現(xiàn)配比清洗液的清洗液控制電路；用于控制配比后的清洗液切換注入至不同清洗液通道的通道切換電路；用于對清洗液通道進行壓力檢測的清洗頭壓力檢測電路；用于將清洗后的廢液吸出至廢液瓶的廢液排出電路；用于對儲液瓶和廢液瓶液位進行檢測的液位檢測電路；用于抽取儲液瓶內的清洗液、并將抽取配比后的清洗液調壓后經清洗頭通道注入清洗頭進行清洗的清洗驅動電路；用于在清洗頭對酶標板沖洗時對酶標板進行微振的微振電路；用于驅動清洗頭在橫向或縱向移動的微調驅動電路；用于對清洗室進行臭氧滅菌的臭氧電路；用于對酶標洗板機的操作、故障、工作狀態(tài)進行語音提示的語音電路；觸摸顯示屏；

所述電源模塊、清洗液控制電路、通道切換電路、清洗頭壓力檢測電路、液位檢測電路、廢液排出電路、清洗驅動電路、微振電路、微調驅動電路、臭氧電路、語音電路、觸摸顯示屏分別與微控制器電路連接。

所述清洗液控制電路包括與儲液瓶數(shù)量對應的多個清洗液控制子電路，每個清洗液控制子電路主要由與微控制器電路連接的光電耦合器Ⅰ和由光電耦合器控制開關狀態(tài)的電磁閥Ⅰ組成；所述通道切換電路包括與清洗液通道數(shù)量對應的多個通道切換子電路，每個通道切換子電路主要由與微控制器電路連接的光電耦合器Ⅱ和由光電耦合器控制導通截止的電磁閥Ⅱ組成。

所述廢液排出電路主要由光電隔離電路和真空吸引泵組成。

所述清洗頭壓力檢測電路主要由檢測每個清洗液通道管路壓力的壓力傳感器組成。

所述液位檢測電路主要由檢測儲液瓶液位的液位傳感器Ⅰ、檢測廢液瓶液位的液位傳感器Ⅱ和差動放大器組成。

所述清洗驅動電路主要由與微控制器電路連接的光電耦合器Ⅲ和由光電耦合器Ⅲ控制的負壓真空泵組成。

所述微振電路主要由與微控制器電路連接的步進電機驅動芯片和由步進電機驅動芯片控制的微振電機組成。

所述微調驅動電路主要由微控制器電路連接的步進電機細分驅動芯片和由步進電機細分驅動芯片控制的步進電機組成。

所述臭氧電路主要由光電耦合器Ⅳ，三極管、二極管、繼電器、臭氧發(fā)生器組成，所述光電耦合器Ⅳ的輸出端連接三極管的基極，三極管的發(fā)射極接地，二極管的陽極和繼電器線圈的一端均連接到三極管的集電極，二極管的陰極和繼電器線圈的另一端均連接到工作電源，繼電器的常開觸點設置在為臭氧發(fā)生器提供工作電源的主回路上。

所述的全自動酶標洗板機還包括用于檢測清洗室蓋板開合狀態(tài)的面蓋檢測電路，用于在電路故障或清洗完畢進行報警的蜂鳴器電路，用于提供日期和時間信息的時鐘電路，以及USB接口電路；所述面蓋檢測電路、蜂鳴器電路、時鐘電路、USB接口電路分別與微控制器電路連接。

本實用新型將清洗頭分為多個通道，每個通道均勻分布與酶標板內的試管位置對應的清洗孔，通過微調驅動電路對清洗頭的方向進行調整，通過通道切換電路將清洗液注入到相應通道對酶標板進行沖洗，通過清洗頭壓力檢測電路對每個通道分別進行壓力檢測，一旦發(fā)生堵孔，單片機響應堵孔位置，方便用戶及時清除；采用清洗驅動電路、微振電路、廢液排出電路實現(xiàn)了沖洗、振蕩、強力排空的清洗方式，降低了物質殘留，并采用語音電路實現(xiàn)對洗板機的全程操作進行語音提示，對設備自檢、故障診斷、清洗狀態(tài)、液位狀態(tài)進行語音播報，操作方便；還增加了臭氧滅菌模塊（臭氧電路），對清洗后的酶標板進行適量的臭氧滅菌，進一步降低了交叉污染率，又可讓酶標板快速干燥；通過觸摸顯示屏可方便用戶操作和觀察酶標洗板機的工作狀態(tài)。

附圖說明

圖1為本實用新型的電路原理框圖。

圖2為本實用新型的電源模塊原理圖。

圖3為本實用新型的微處理器電路原理圖。

圖4為本實用新型的清洗液控制電路原理圖。

圖5為本實用新型的通道切換電路原理圖。

圖6為本實用新型的清洗頭壓力檢測電路原理圖。

圖7為本實用新型的廢液排出電路原理圖。

圖8為本實用新型的液位檢測電路原理圖。

圖9為本實用新型的清洗驅動電路原理圖。

圖10為本實用新型的微振電路原理圖。

圖11為本實用新型的微調驅動電路原理圖。

圖12為本實用新型的臭氧電路原理圖。

圖13為本實用新型的語音電路原理圖。

圖14為本實用新型的觸摸顯示屏的電路原理圖。

圖15為本實用新型的面蓋檢測電路原理圖。

圖16為本實用新型的蜂鳴器電路原理圖。

圖17為本實用新型的時鐘電路原理圖。

圖18為本實用新型的USB接口電路原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細說明。

以下清洗液通道的數(shù)量、清洗孔的數(shù)量、儲液瓶的數(shù)量、廢液瓶的數(shù)量、清洗液控制子電路、通道切換子電路的數(shù)量等，均可根據(jù)需要進行設置。

一種全自動酶標洗板機，包括位于清洗室的96孔清洗頭，所述清洗頭內平行設置有四個清洗液通道，在每個清洗液通道上布置24個與酶標板內的試管位置對應的清洗孔；還包括電源模塊、微控制器電路、清洗液控制電路、通道切換電路、清洗頭壓力檢測電路、廢液排出電路、液位檢測電路、清洗驅動電路、微振電路、微調驅動電路、臭氧電路、語音電路、觸摸顯示屏、面蓋檢測電路、蜂鳴器電路、時鐘電路以及USB接口電路；所述電源模塊、清洗液控制電路、通道切換電路、清洗頭壓力檢測電路、液位檢測電路、廢液排出電路、清洗驅動電路、微振電路、微調驅動電路、臭氧電路、語音電路、觸摸顯示屏、面蓋檢測電路、蜂鳴器電路、時鐘電路、USB接口電路分別與微控制器電路連接。各功能電路具體描述如下：

1、電源模塊

參見圖2，電源模塊采用開關電源芯片U2，功率為240W，輸出24V或5V直流電壓，為各個電路單元提供電能。

2、微控制器電路

微處理器電路采用ATMEL公司AVR系列ATMEGA128嵌入式單片機，是一款8位微處理器，該芯片是RISC結構，運行速度快，可達到16MIPS，內外部資源豐富，功能強大，高度集成，良好可靠性，價格低廉等特點，特別適用于并嵌入到高檔自動化、醫(yī)療設備中，軟件程序采用avrstudio5.0開發(fā)，avrstudio5.0是ATMEL公司專門為AVR單片機量身定做的開發(fā)平臺，它可以內嵌WINAVR軟件，共同基于linux平臺開發(fā)單片機資源。該單片機具有128K字節(jié)的系統(tǒng)內可編程Flash，53個可編程的I/O口線，滿足了洗板機電路設計中I/O口的需求，無需再擴展，軟件基于linux平臺開發(fā)，實現(xiàn)多任務異步控制，實現(xiàn)儲液瓶的液位檢測、微調電機的方向檢測控制、清洗通道壓力控制等功能。用戶可自行編程存貯清洗方案，也可按軟件自帶預存的模式自動進行清洗，顯示屏界面動畫演示整個清洗過程，與觸摸屏結合對時間、日期、壓力、侵泡時間、洗板次數(shù)、通道調節(jié)、臭氧時間等參數(shù)進行設置，全自動完成注液、侵泡、檢測、沖洗、吸引、滅菌的全過程。

如圖3所示，微控制器電路由微控制器U1、電阻R0、電阻R1、電容C1-C5、電感L1、晶振Y1組成，是整個電路的核心部分；U1為ATMEGA128嵌入式單片機芯片，其53個可編程I/O 口線分別為PA口、PB口、PC口、PD口、PE口、PF口、PG口。芯片U1負責處理所有的信息數(shù)據(jù)，統(tǒng)一管理各個系統(tǒng)模塊，具體I/O口分配為：PA0-PA6口連接微調驅動電路，對芯片U7細分驅動步進電機，控制清洗頭的移動位置；PA7口連接蜂鳴器電路，發(fā)出脈沖報警指令；PB0-PB2連接清洗液控制電路，控制三路儲液瓶的流量；PB3-PB6連接通道切換電路，對酶標板分4個通道，各自獨立控制清洗狀態(tài)和時間；PB7連接清洗驅動電路，控制負壓真空泵的清洗和吸引；PC0-PC2連接時鐘電路，與時鐘芯片讀寫通訊，調整顯示時間和日期信息；PC3-PC5連接語音電路，與語音芯片進行通訊，控制播放語音芯片的放音段位；PC6連接面蓋檢測電路，檢測清洗室的面蓋是否封閉；PC7、PD2、PD3連接LCD液晶觸摸顯示屏，對顯示屏的數(shù)據(jù)讀寫，顯示人機交互界面；PD0、PD1、PD4-PD7、PE2-PE6連接微振電路，通過步進電機驅動芯片的細分，控制酶標板的振幅；PE0、PE1連接USB接口電路，和上位機進行通訊，讀寫單片機的數(shù)據(jù)；PF0-PF3連接清洗頭壓力檢測電路，對清洗頭分四個通道的壓力進行檢測，防止堵孔；PF4-PF7連接液位檢測電路，對儲液瓶、廢液瓶的液位進行控制；PG0連接廢液排出電路，對清洗時產生的廢液進行強力排空；PG1連接清洗驅動電路，通過單片機信號占空比對負壓真空泵清洗電機的轉速進行控制，達到控制清洗壓力的目的；PG2口連接臭氧電路，控制臭氧發(fā)生器的臭氧輸出量，達到滅菌的效果，防止交叉污染。

3、清洗液控制電路

清洗液控制電路，用于控制三個儲液瓶中清洗液的流量，實現(xiàn)配比清洗液。清洗液控制電路包括三個清洗液控制子電路，每個清洗液控制子電路主要由與微控制器電路連接的光電耦合器Ⅰ和由光電耦合器控制開關狀態(tài)的電磁閥Ⅰ組成。每個清洗液控制子電路控制光電耦合器Ⅰ的通斷，進而控制電磁閥Ⅰ的開/關狀態(tài)，三個電磁閥ⅠLQ1-LQ3用來分別控制對應儲液瓶中清洗液的流量，達到不同清洗液配比的目的。參見圖4，清洗液控制電路由三個光電耦合器ⅠUL1-UL3、電阻R25-R41、NMOS管Q1-Q3、二極管D1-D6、電磁閥ⅠLQ1-LQ3組成。

4、通道切換電路

通道切換電路，用于控制配比后的清洗液切換注入至四個清洗液通道的通道切換電路。

通道切換電路包括四個通道切換子電路，每個通道切換子電路主要由與微控制器電路連接的光電耦合器Ⅱ和由光電耦合器控制導通截止的電磁閥Ⅱ組成。單片機發(fā)出的信號驅動四個通道切換子電路的光電耦合器Ⅱ，進而切換控制四個清洗液通道上電磁閥Ⅱ的導通截止狀態(tài)，使其中一個清洗液通道注入清洗液，通過該通道進行連續(xù)或脈沖清洗。參見圖5，通道切換電路由三個光電耦合器ⅡUL4-UL7、電阻R42-R65、NMOS管Q4-Q7、二極管D7-D14、電磁閥ⅡLQ4-LQ7組成。

5、清洗頭壓力檢測電路

清洗頭壓力檢測電路，用于對四個清洗液通道進行壓力檢測。參見圖6，清洗頭壓力檢測電路由放大芯片U5、U6、電阻R5-R16、電容C10-C17、以及四個壓力傳感器H1-H4組成。四個壓力傳感器H1-H4設置在四個清洗液通道內，檢測四個通道的管路壓力，當清洗孔發(fā)生堵孔5個以上時，管路中壓力發(fā)生變化，對應通道的電磁閥打開，單片機自動增加模擬輸出量，通過清洗驅動電路增加負壓泵MG4的壓力，對堵塞的通道加壓沖洗，同時觸摸顯示屏中顯示通道堵孔狀態(tài)，提示加壓清洗。

6、廢液排出電路

廢液排出電路，用于將清洗后的廢液吸出至位于清洗室外的廢液瓶，對清洗室的廢液進行強力排空。參見圖7，廢液排出電路由光電隔離芯片UL8、電阻R66-R69、雙向晶閘管T1、電容C22、電容C23、二極管D15、真空吸引泵MG2組成，光電隔離芯片UL8對單片機發(fā)出的控制信號進行光電隔離，真空吸引泵MG2在單片機發(fā)出的信號驅動下將清洗室內的廢液吸引排出至廢液瓶。

7、液位檢測電路

液位檢測電路，用于對三個儲液瓶和一個廢液瓶的液位進行檢測。參見圖8，液位檢測電路主要由檢測四個儲液瓶液位的四個液位傳感器ⅠTQ1-TQ3、檢測廢液瓶液位的液位傳感器ⅡTQ4、差動放大器U9、電阻R70-R85、電容C23-C34、差動放大器U9組成，傳感器TQ1-TQ4采集的信號經差動放大器U9放大，經單片機處理后對儲液瓶和廢液瓶清洗液的容量進行測量，防止因藥液余量不足或外溢引起的故障。

8、清洗驅動電路

清洗驅動電路，用于抽取儲液瓶內的清洗液，并將抽取配比后的清洗液調壓后經清洗頭通道注入清洗頭進行沖洗。參見圖9，清洗驅動電路由與微控制器電路連接的光電耦合器ⅢUL9、由光電耦合器Ⅲ控制的負壓真空泵MG4、三極管Q8、NMOS管Q9、電阻R92-R95、二極管D16組成，在單片機發(fā)出的控制信號驅動負壓真空泵MG4抽取儲液瓶內的清洗液，再將清洗液注入清洗頭進行清洗，可根據(jù)需要進行10擋清洗壓力調整。

9、微振電路

微振電路，用于在清洗頭對酶標板沖洗時對酶標板進行微振。參見圖10，微振電路由與微控制器電路連接的步進電機驅動芯片U10、由步進電機驅動芯片控制的微振電機MG3、電阻R86-R91、可調電阻RL1、電容C35-C37組成，步進電機驅動專用芯片U10可以實現(xiàn)高頻斬波，恒流驅動，具有很強的抗干擾擾性、控制信號與內部信號實現(xiàn)光電隔離、運行平穩(wěn)的特點，通過單片機發(fā)出的脈沖信號，控制微振電機MG3的振幅，和沖洗功能結合使其酶標板的污垢脫落。

10、微調驅動電路

微調驅動電路，為清洗頭的核心部件，用于驅動清洗頭在橫向或縱向移動。參見圖11，微調驅動電路由微控制器電路連接的步進電機細分驅動芯片U7，由步進電機細分驅動芯片控制的步進電機MG1，以及電阻R17-R20、電容C18-C20組成。步進電機細分驅動芯片U7，根據(jù)單片機發(fā)出的信號對步進電機MG1進行調節(jié)，控制清洗頭的移動方向（橫向或縱向）。

11、臭氧電路

臭氧電路，用于對清洗室進行臭氧滅菌。參見圖12，臭氧電路由光電耦合器ⅣUL10、三極管Q10、繼電器JK1、二極管D17、電阻R96-R98和臭氧發(fā)生器組成。光電耦合器ⅣUL10的輸出端連接三極管Q10的基極，三極管Q10的發(fā)射極接地，二極管D17的陽極和繼電器JK1線圈的一端均連接到三極管Q10的集電極，二極管D17的陰極和繼電器JK1線圈的另一端均連接到24V工作電源，繼電器JK1的常開觸點設置在為臭氧發(fā)生器提供220V工作電源的主回路上。臭氧電路通過光電耦合器ⅣUL10、繼電器JK1進行光電隔離，單片機控制臭氧發(fā)生器的工作時間，對清洗室進行臭氧滅菌。

12、語音電路

語音電路，用于對酶標洗板機的操作、故障、工作狀態(tài)進行語音提示。參見圖13，語音電路由PM6616語音芯片U4、電阻R3、電容C0、揚聲器LS0組成。

13、觸摸顯示屏

為了方便操作和觀察酶標洗板機的工作狀態(tài)，采用了7寸彩色LCD液晶顯示屏+觸摸屏設計，顯示屏與單片機的連接為串行接口方式，而且顯示屏可獨立擴展SD內存卡，用來儲存清洗動畫方案。具體電路參見圖14。

14、面蓋檢測電路

面蓋檢測電路，用于檢測清洗室蓋板開合狀態(tài)。參見圖15，面蓋檢測電路，由電阻R21、電阻R22、開關S1、電容C21組成，檢測玻璃蓋板的打開和關閉狀態(tài)，蓋板打開時開關S1閉合，單片機停止清洗室的一切任務，防止誤操作故障產生。

15、蜂鳴器電路

蜂鳴器電路，用于在電路故障或清洗完畢進行報警。參見圖16，蜂鳴器電路由電阻R23、電阻R24、三極管Q11、蜂鳴器LS1組成，

16、時鐘電路

時鐘電路，用于提供日期和時間信息。參見圖17，時鐘電路，由晶振Y2、DS1302時鐘電路芯片U8、電池BT1組成，可以對年、月、日、周、時、分、秒進行計時。

17、USB接口電路

參見圖18，USB接口電路，由CP2102USB專用芯片U3、USB接口J1、電容C10、電容C11、電阻R2組成，USB專用芯片U3和外圍電路配合擴展連接上位機（計算機），對單片機數(shù)據(jù)進行讀取和更改。

本實用新型具有以下優(yōu)點：

1、采用7寸液晶顯示屏+觸摸屏的人機交互方式，可視化操作界面，動畫演示工作狀態(tài)，多參數(shù)輸入控制，可錄入時間、日期、壓力、侵泡時間、洗板次數(shù)、通道調節(jié)、臭氧時間等參數(shù)；可存儲并選擇多種清洗方案選擇。

2、清洗室的廢液由真空吸引泵進行強力排空，無殘留，杜絕清洗室因廢液的二次污染；對清洗后的酶標板進行適量的臭氧滅菌，避免交叉污染。

3、劃分四通道分別對堵孔方位進行檢測，防止清洗頭堵孔。

4、在清洗過程中同時增加微振動功能，可將污垢較多的酶標板在清洗的同時產生1-5mm的振動，結合沖洗壓力調整，實現(xiàn)對酶標板的強力清洗，使孔壁的頑固物質脫落，增加清洗潔凈度。

5、全程語音提示操作以及故障、堵孔語音提示功能，讓操作和故障排除更方便。