[发明专利]超声波生物处理频率搜索控制的一体化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声波生物处理方法。

背景技术

现有的超声波生物处理方法是：通过事先设定或选择超声波发生设备的某一工作频率，然后以该频率的超声波作用于处理对象。但超声波对对象的处理速率与超声波频率高度相关，超声波频率不同，处理效率大不相同；而且，处理对象的生物细胞种类更与超声波频率高度相关，不同的生物细胞，对不同频率超声波的敏感性大不相同。这就造成了现有超声波生物处理方法的初次超声波频率确定的盲目性，进而，对额外进行超声波频率分析、确定形成依赖性。实际工作过程是：利用某生物细胞在不同频率下的处理情况，进行分频带对照、分析确定，得到有关数据；在以后的工作中，沿用该特定对象的数据，经验地确定适合的超声波频率。这已是习惯做法。本质上，这样的方法并不能保证所工作的超声波频率就是对对象高效的最佳频率，也不能对不同的对象进行精确的精细频率调整，积累的经验也就不是最佳工艺的；加之，该方法不仅在初期大量耗费人力、财力、物力，而且在沿用期也经常地要求观察、调整和维护。鉴于此，有必要研发一种新的高效策略，使超声波生物处理工作不再沿用先经分频带对照、分析确定超声波频率，再经验地确定所需频率的低效做法，而是将确定所需频率的过程最大限度地高效、自动化进行。解决该类问题的方案可分为多体集成联网结构和一体化结构。

发明内容

为弥补现有单一频率超声波在生物处理应用中的不足，使得超声波生物处理过程的可测、可控，实现生物-机-电一体化，本发明提出一种超声波生物处理频率搜索控制的一体化方法，它采用宽频带处理顺序搜索、捕捉、控制锁定最佳处理频率的运行策略，在超声波电源工作频域内，按超声波电源频域分层配置多块宽频带谐振换能器-振板结构，各换能器-振板结构通过不同匹配谐振网络和多路固体接触器，连接到同一宽频域超声波电源。通过控制、显示及运行参数设置功能和扫频模式与功率给定功能的执行，在上、下限频率界定内进行扫频搜索式超声波生物处理。以此，使各种不同的生物细胞、物品表面污渍、污染、污垢均能接受到适合频率的超声波作用，并锁定在该频率上。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：通过对处理液处理作用区域的浓度监测，利用程序计算，在设定模式下得到浓度变化的动态，依据该动态，确定最佳工艺频率点。将一系列以不同扫频中心频率为基准的宽频带换能器-振板结构，相间分层安装在同一优质防腐不锈钢槽内的下部，形成宽频带超声波产生工作空间；各换能器-振板结构通过不同匹配谐振网络和多路固体接触器，连接到同一宽频域超声波电源。用键盘设定上、下限频率、单程扫频搜索时间、扫频搜索方式、总振荡时间，对槽内处理液进行周期性扫频搜索处理，通过浓度变化的动态检测，观察其最敏感的频率带。在给定的运行过程、参数、处理频带上、下频率、扫频搜索模式、脉冲间歇比、处理模式与电源输出功率下，通过控制固体接触器执行开关动作，切换跨频率段的换能器-振板结构与匹配电感，实现扫频搜索频段的自动连续续接功能，以同一宽频域超声波电源，扫频驱动相应频带换能器-振板结构。

其运行控制的过程为：

通过操控键盘，人工统一设置包括超声波处理脉冲间歇比、脉冲宽度、频率搜索速率等的处理模式，以及处理频带的上、下限频率和超声波电源输出功率；

——从处理频带的下限开始自下而上(或从其上限开始自上而下)扫频运行，即处理槽罐中的处理液在振板作用面作用下，受不同频率超声波空化作用而产生不同浓度的处理产物；同时，利用蛋白质对200nM～400nM光谱的吸收特性，在处理槽罐装设紫外线检测装置，利用其紫外线接收器，接收到受不同浓度处理产物吸收后而不同的紫外线光通量信号，使之以相应变化幅度的电信号反馈给操控装置；在操控装置中，加设具有模数转换、处理和数据通讯功能的电路作为反馈信号处理单元，将浓度反馈电信号转化为反映处理效率的数字信号，再通过数据传输，由单片机进行数据处理与控制使用；

——当处理槽罐紫外线检测装置检测到高效处理频段时，保持该处理频段各运行参数；否则，继续扫频运行；

——如果高效处理频段为上端频段(或下端频段)，保持该处理频段各运行参数，并在原已运行的处理频带上端(或下端)以外，人工重新设置扩展的频带的上、下限频率，继续扫频运行；否则，接下步；

——从该频段下限开始自下而上(或从其上限开始自上而下)扫频运行；

——当处理槽罐紫外线检测装置检测到高效处理频率时，保持该处理频率各运行参数；否则，在同频带继续扫频运行；

——处理频带上下限频率汇聚到检测到的高效频率点，并控制、锁定到该高效频率；