糖化血红蛋白分析仪控制系统及检测流程的制作方法

1.本发明涉及糖化血红蛋白检测技术领域，具体涉及一种基于糖化血红蛋白分析仪的控制系统及其检测流程。


背景技术：

2.国际糖尿病联盟指出，ghb是国际公认的糖尿病检测的金标准，美国糖尿病协会在《2010年糖尿病诊疗指南》中主张把结合糖类的一种亚型hba1c作为诊断糖尿病的优先指标。目前，临床实验室普遍采用的hba1c测定方法有多种，按原理可分为两大类：一类是基于糖化与非糖化血红蛋白所带电荷不同，如离子交换层析法，电泳法；另一类是基于糖化与非糖化血红蛋白的结构不同，如免疫法、亲和层析法及酶法等。不同方法采用的原理不同，所测组分不同，如离子交换色谱法测定hba1c，亲和层析法测定ghb等。但总体缺点包括操作繁琐、需要专业人员培训，仪器占用场地大，多数只能在检验科使用，并且维护成本高，检测成本高。


技术实现要素：

3.为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于糖化血红蛋白分析仪的控制系统及其检测流程，分析方法采用免疫比浊法微流控技术，具有样本进结果出，操作简便、成本低的特点，无需复杂人员培训，系统手持设计，占用场地小。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种糖化血红蛋白分析仪控制系统，包括：主控模块，所述主控模块的主控芯片采用32位单片机；样本驱动模块，和所述主控模块连接，用于驱动检测样本在检测芯片中移动；光源控制模块，和所述主控模块连接，用于发射检测光透过所述检测样本；信号处理模块，和所述主控模块连接，用于将接收到的光信号转换为数字信号并上传至所述主控模块进行数据处理；孵育模块，和所述主控模块连接，用于确保检测样本反应温度恒定。
6.有益效果：本发明采用基于免疫比浊法的微流控技术，所使用的的控制系统采用32位单片机作为主控芯片，具有样本进结果出，操作简便的特点，设备整体精巧、可手持设计。
7.进一步，所述样本驱动模块包括气泵控制模块以及与所述气泵控制模块连接的气压监测模块，所述气压监测模块和所述主控模块连接，用于将监测的气泵压力值传输至所述主控模块，所述主控模块控制所述气泵控制模块确保恒定的负压输出。
8.有益效果：采用气压检测模块和气泵控制模块配合，能够动态调节真空泵压力值，使负压输出恒定，确保驱动检测样本的精准移动。
9.进一步，所述光源控制模块包括光源模块以及与所述光源模块连接的恒流驱动模块，所述恒流驱动模块通过搭建恒流源为所述光源模块提供稳定的电流。
10.有益效果：确保光源模块输出稳定的光强。
11.进一步，所述信号处理模块包括依次连接的信号采集模块、信号放大模块以及信
号转换模块，所述信号采集模块接收检测光强信号，所述信号放大模块将所述检测光强信号进行放大后传输至所述信号转换模块，所述信号转换模块进行模数转换，并将转换完成的信号传输至所述主控模块。
12.有益效果：通过采用高精度的16位模数转换芯片，测试结果更准确。
13.进一步，所述孵育模块包括温度检测模块和温度控制模块，所述温度检测模块用于温度采集并反馈至所述主控模块，所述温度控制模块用于温度校正。
14.有益效果：发明采用温度检测模块和温度控制模块配合，能够为样本检测提供适宜的恒定温度，确保样本的检测效率和准确性。
15.进一步，所述控制系统还包括系统电源模块，所述系统电源模块包括锂电池管理模块、基准电压模块以及降压稳压模块，所述锂电池管理模块用于充电管理，所述基准电压模块用于为所述信号转换模块提供基准电压源，所述降压稳压模块用于为所述控制系统供电。
16.进一步，所述控制系统还包括和所述主控模块连接的交互模块，所述交互模块用于用户与所述控制系统进行数据交换，所述交互模块至少包括蓝牙模块、nfc模块和触摸屏。
17.进一步，所述控制系统还包括和所述主控模块连接的数据存储模块。
18.糖化血红蛋白分析仪控制系统的检测流程，所述控制系统的主界面功能区主要有设置、检测、历史数据分类；
19.检测流程包括以下步骤：
20.步骤一，点击检测，系统进入检测流程；
21.步骤二，检测前输入用户名后进入流程下一步；
22.步骤三，光源模块通过主控模块控制，按流程发射检测光，信号处理模块进行同步采集，并将采集的空芯片值进行存储以备后续计算使用；
23.步骤四，所述主控模块控制孵育模块，使所述孵育模块达到目标温度；
24.步骤五，当所述孵育模块达到目标温度时，所述主控模块控制样本驱动模块使检测样本进样，待所述检测样本从进样区移动至检测区时，开始计算反应时间；
25.步骤六，待反应时间结束，所述主控模块控制所述光源模块及所述信号处理模块将反应后的样本值进行采集存储；
26.步骤七，将所述样本值与所述空芯片值进行计算，得到最终检测结果，并在触摸屏进行显示，所述最终检测结果会自动保存至数据存储模块。
27.本发明是基于采用免疫比浊法微流控技术的糖化血红蛋白分析仪所使用的控制系统，其主控芯片采用32位单片机，采用该控制系统的糖化血红蛋白分析仪结构精巧，占用场地小，可实现手持设计，并且能够实现样本进结果出，具备操作简便、成本低的特点，无需复杂人员培训，测试结果准确。
附图说明
28.图1是本发明提供的糖化血红蛋白分析仪控制系统的整体结构示意图；
29.图2是本发明提供的糖化血红蛋白分析仪控制系统的检测流程示意图；
30.图3是本发明提供的糖化血红蛋白分析仪控制系统的检测流程框图。
具体实施方式
31.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域普通技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.为便于本领域的技术人员理解本发明，下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
33.糖化血红蛋白(ghb)是红细胞中的血红蛋白与血清中的糖类相结合的产物。它是通过缓慢、持续及不可逆的糖化反应形成，其含量的多少取决于血糖浓度以及血糖与血红蛋白接触时间，因此，ghb可有效地反映糖尿病患者过去8～12周平均血糖水平。ghb由hba1a、hba1b、hba1c组成,其中hba1c约占70％,且结构稳定,因此被用作糖尿病控制的监测指标。
34.免疫比浊法是抗原抗体结合动态测定方法，抗原抗体结合后，形成免疫复合物，在一定时间内复合物聚合出现浊度。当光线通过溶液时，可被免疫复合物吸收。免疫复合物量越多，光线吸收越多。光线被吸收的量在一定范围内与免疫复合物的量成正比。
35.本发明的技术方案是基于采用免疫比浊法微流控技术的糖化血红蛋白分析仪所使用的控制系统，该控制系统包括主控模块1，系统电源模块2，孵育模块3，信号处理模块4，光源控制模块5，样本驱动模块6，交互模块7以及数据存储模块8。
36.其中，系统电源模块2包括锂电池管理模块21，基准电压模块22，降压稳压模块23；孵育模块3包括温度检测模块31和温度控制模块32；信号处理模块4包括信号采集模块41，信号放大模块42，信号转换模块43；光源控制模块5包括光源模块51和恒流驱动模块52；样本驱动模块6包括气泵控制模块61和气压监测模块62；交互模块7包括蓝牙模块71，nfc模块72，触摸屏73；数据存储模块8包括数据打印81和数据导出82。
37.主控模块1采用32位单片机作为主控芯片，优选为意法半导体公司的stm32f103系列32位单片机作为主控芯片；通过串口总线控制孵育模块3，蓝牙模块71，nfc模块72，数据打印81，数据导出82；通过spi总线控制信号处理模块4；通过iic总线控制样本驱动模块6；通过并行总线与触摸屏73进行通信。
38.其中系统电源模块2可以采用3.7v锂电池或dc5v适配器作为输入端电源，通过锂电池管理模块21对锂电池进行充电管理；通过基准电压模块22为信号转换模块43提供高精度的基准电压源，该基准电压模块22可以使用德州仪器公司生产的ref3333电压基准芯片产生dc3.3v；通过降压稳压模块23为系统中所有需要供电的模块供电，包括主控模块1，孵育模块3，信号处理模块4，光源控制模块5，样本驱动模块6，交互模块7，数据存储模块8。
39.孵育模块3为样本提供适合的孵育温度，该温度优选为37℃，孵育模块3包括温度检测模块31和温度控制模块32，温度检测模块31采用温度传感器对加热板温度进行实时采集，优选为ds18b20温度传感器。温度控制模块32采用pid算法并通过pwm控制功率电阻实时校正加热板温度，使温度恒定。加热板材质可以采用高导热系数的铝基板或陶瓷基板，并作为控制电路和功率电阻的载体使用。进一步，为快速平稳使检测芯片内部达到需要的孵育温度，通过加大温差使温度快速扩散至检测芯片内部达到快速升温，在温度起始阶段全速升温至42℃，此时通过pid调节稳定温度保持一段时间，使检测芯片内部升温至37℃附近，
随后降低控温目标温度，使加热板和检测芯片达到热平衡。
40.信号处理模块4包括信号采集模块41，信号放大模块42，信号转换模块43。信号采集处理的流程是：首先由信号采集模块41包含的硅光电二极管接收检测光强，通过信号放大模块42将检测到的电流信号转变成电压信号，并经过两级运放进行放大处理，将处理好的检测电压信号输入信号转换模块43进行模数转换，信号转换模块43采用16位高速模数转换芯片、将转换好的数字信号通过spi总线上传至主控模块1进行数据处理，主控模块1通过算法处理后将最终结果进行显示并存储，进一步，在信号采集中，光源开关周期1ms，光源打开每250us采集一组信号，共采集3组，取最优值，再重复3次采集流程在三组最优值中取一组最佳值。
41.光源控制模块5中，恒流驱动模块52采用运放搭建恒流源，为光源模块51提供稳定的电流驱动，保证光源模块51输出的光强稳定。
42.样本驱动模块6用于驱动检测样本在检测芯片中移动，包括气泵控制模块61和气压监测模块62。气泵控制模块61用于驱动真空泵产生恒定负压，使检测样本精准的从检测芯片的加样孔移动至检测孔。气压监测模块62与气泵控制模块61相连，实时采集气泵的压力值，将采集的压力值传回主控模块1，主控模块1通过算法调节使气泵控制模块61动态调节真空泵压力值，使负压平稳恒定。
43.交互模块7主要用于用户与系统进行数据交换，包括蓝牙模块71，nfc模块72，触摸屏73，蓝牙模块71所包含的功能可使系统检测数据和其他数据通过蓝牙上传至手机终端app。nfc模块72与配套的nfc卡一起使用，nfc卡预存检测卡的校准曲线、生产日期等数据，通过与nfc模块72天线接触，实现近场通讯，将nfc卡上的数据下发至系统中。
44.数据存储模块8包括数据打印81和数据导出82，数据存储模块8通过主控模块1控制可将检测数据、系统状态数据进行存储，并通过主控模块1的串口连接数据打印81和数据导出82。
45.图2和图3分别示意了本控制系统的方法流程示意图和检测流程框图：
46.首先控制系统进行上电复位，对各个模块进行自检，自检通过后控制系统进入主界面，主界面功能区主要有设置、检测、历史数据分类。
47.检测流程如下：
48.步骤1，点击检测，系统进入检测流程；
49.步骤2，测试前输入用户名后进入流程下一步；
50.步骤3，光源模块51通过主控模块1控制，按ms级别亮灭，按流程发射特定波长、特定时序的检测光，信号处理模块4进行同步采集，将采集到的信号值通过平均值、中值等算法进行处理，得到采集控制，此时采集并处理的信号为空芯片值，将空芯片值进行存储以备后续计算使用；
51.步骤4，主控模块1控制孵育模块3，使孵育模块3达到目标温度37度，孵育采用pwm方式，在目标温度小于35℃时，全速进行加热，到达目标温度后，采用pid调节参数，使目标温度达到42℃后，降温至37℃，从而加快达到目标温度；
52.步骤5，当孵育模块3达到目标温度时，主控模块1控制样本驱动模块6使检测样本进样，样本进样采用真空泵驱动，在管路中接入压力传感器，实时监测气路压力值，使压力值稳定在一定范围内，待检测样本从进样区移动至检测区时，开始计算反应时间；
53.步骤6，反应时间预计5分钟，待反应时间结束，主控模块1控制光源模块51及信号处理模块4将反应后的样本值进行采集存储；采集浓度值同采集空值，按每分钟进行一次采集处理；
54.步骤7，将样本值与空芯片值进行计算，得到最终检测结果，并在触摸屏73进行显示，最终检测结果会自动保存至数据存储模块8。
55.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。