[发明专利]一种医用一体化光度计装置

说明书

技术领域

本发明涉及医学生化检测领域，尤其是一种医用一体化光度计。

背景技术

在医学科研及医疗检验方面，吸光度法或比色法是较为常用和有效的检测液体或流体生化特性的常用方法。如对血红蛋白，糖化血红蛋白等血液样品的成分的检定。如何有效快速的检测液体流体样品中相关成分的具有重要的研究意义。现有光电检测装置往往装置复杂，而且多为进口，价格昂贵，同时在通信接口方面较为单一，无法做到快速集成，同时无法做到多组控制器的组合通信实时检测。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种医用一体光度计装置，本发明装置简单有效，精度较高，通信接口丰富，采用一体化设计，成本较低。

一种医用一体化光度计装置，包括光源模块、比色杯装置、光电转换电路，所述光源模块包括主控制器、LED光源驱动器、固定波长的LED光源、光衰补偿电路、通信接口电路，所述比色杯装置包括杯架、比色杯杯体、滤光片、压圈、绝缘垫、上压板、下压板、底板、塑料罩，比色杯杯体上部设置导管圆孔，比色杯杯体中部两端分别设置光源端圆孔和感光端圆孔，开孔处均采用密封圈密封、以及塑料罩的方式封闭；所述光电转换电路包括光电二极管、信号放大电路；所述固定波长的LED光源在LED驱动电路的驱动下稳定发射出固定波长的光，通过滤光片滤除杂光，被检测样品经导管流经比色杯，经过光源的照射后，透射光被光电二极管接收，光电二极管将微弱的光信号转换了电信号，经信号处理电路对电信号进行放大滤波处理。

所述光衰补偿电路采用PWM调光的方式。

所述通信接口电路包括CAN总线、USB、RS232串口、SPI、IIC通信接口，用于接入其他自动化检测设备。

所述信号放大电路分为两级放大，其中一级放大由精密运算放大器AD549、二级放大采用集成对数放大芯片LOG112以及电压跟随器共同构成。

本发明将光源，信号处理，以及比色杯装置集成一体，可提供稳定的ＬＥＤ固定波长光源，比色杯装置结构简单，信号处理采用多级方法以及滤波处理的方式，有效微弱电信号的放大，该装置提供多种接口电路可方便接入到自动控制设备中，具有一定的通用性。

附图说明

图1为本发明医用一体化光度计装置机械结构图。

图2为本发明装置系统结构框图。

图3为本发明光源驱动电路图。

图4为本发明光电转换及信号处理电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。

如图1、2，一种医用一体化光度计装置，包括光源模块、比色杯装置、光电转换电路，所述光源模块包括主控制器、LED光源驱动器、固定波长的LED光源、光衰补偿电路、通信接口电路，所述比色杯装置包括杯架1、比色杯杯体2、LED光源3，光电池4、滤光片5、光源电路板6、压圈7、绝缘垫8、上压板9、下压板10、底板11、、感光电路板12、塑料罩13，比色杯杯体2上部设置导管圆孔，比色杯杯体2中部两端分别设置光源端圆孔和感光端圆孔，开孔处均采用密封圈密封、以及塑料罩的方式封闭；所述光电转换电路包括光电二极管15、信号放大电路；所述固定波长的LED光源在LED驱动电路的驱动下稳定发射出固定波长的光，通过滤光片滤除杂光，被检测样品经导管14流经比色杯，经过光源的照射后，透射光被光电二极管接收，光电二极管将微弱的光信号转换了电信号，经信号处理电路对电信号进行放大滤波处理。

如图3为光源驱动电路，驱动芯片采用的是CAT4101，该芯片是一款线性恒流 LED驱动器，具体提供大电流驱动能力，可以驱动大量串联的 LED串。如图3中，CAT4101采用5V供电，EN/PWM为使能以及PWM调光引脚，其逻辑高和逻辑低分别是1.4V以上和0.4V以下，当该引脚置高时，使能开启，LED驱动电流达到RSET端电流的400倍。在该应交保持5ms的低电平时，则驱动处于关断模式。当采用PWM调光时可外接控制器，通过控制输出脉冲占空比调节输入电压，进而实现对驱动电流的调节。LED电流通过一个连接到 REST引脚的外部电阻设置，通过调节该引脚的输入电阻可以精确设定LED驱动电流大小，最大可达1A。

如图4为光电转换及信号处理电路，光电转换器件采用光电二级管，光电二极管是一种能够将光信号转换为电信号的光敏元器件，本发明采用的是硅光电二极管，该型光电二极管响应快、灵敏度高、性能稳定、测量线性好、噪声低被广泛用于光电检测电路中，其中光电二级管的光谱响应范围应包含检测光源的光谱特性。本发明中，光电二极管将透射光转换为微弱电信号，由于光电转化属于微光信号检测，不仅输出的信号微弱而且其中会有各种噪声干扰，这就需要在光电检测时既要确保在光源入射端保证尽量减少入射光受杂光的干扰，又要在光电检测端设计相关的一级放大电路进。在入射光源端我们采用了滤光片对杂光进行滤除保证入射光源的相对纯净，同时在在检测环境方面尽量保证密闭以减少外部干扰。信号放大电路主要由AD549和LOGl12组成。D3为光电检测电接收器，转换电流为D经过AD549放大后的输出电流，范围在100pA到500uA之间；一级级放大模块由运算放大器AD549（如图4中U2），反馈电阻R1和C1构成，该放大电路的一级放大的输出电压为u=SPR1，其中S为光电二极管的灵敏度，P为入射光的光功率。R1提供放大增益，由于微光检测一般的转换信号为mV级甚至更低，所以根据所需的放大范围R1的取值一般较大。由于放大器的输入偏置电流和输入失调电压I_偏置和V_失调一级放大输出电压的影响分别为I_偏置R1和（1+R1/Rs）V_失调，其中Rs为光电二极管的内阻。由以上可以看出，当R1减小时可以减小输入偏置电流和输入偏置电压对输出电压的影响，但同时运放的增益也会减小。此时在选择运放时需要考虑到相关参数。二级放大采用集成对数放大器LOG112。如图4中，LM4040A-2.5是一个精密的电压基准源，提供一个精准的基准电压VREF，LM4040A-2.5和精密电阻R6提供的基准电流I2，C2为频率补偿电容，其大小有由I1与I2的取值范围决定；LOGll2采用±5V的电源供电，根据采用了TI公司的推荐，采用的是电压转换芯片TPS60400，其可以将+5V的电压转化为-5V的电压。V_LOGOUT=(0．5V)LOG(I1/I2)，输出电压Vm=-(R 1/R2)VLOGOUT，由硬件实现了吸光率值的测量。