免疫熒光檢測儀根據(jù)熒光免疫分析原理,通過快速定量檢測CRP(全程C-反應(yīng)蛋白)以確定抗原或抗體的性質(zhì)指導(dǎo)臨床用藥,檢測流程如圖1所示。
圖1 熒光檢測流程
免疫熒光檢測儀控制板功能需求:
●中英文顯示界面及觸摸屏操作;
●RS-232接口,用于驅(qū)動微打、與單片機(jī)通訊;
●以太網(wǎng)接口,與LIS(實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng))連接;
●支持浮點(diǎn)運(yùn)算,快速數(shù)據(jù)處理;
●可靠電磁兼容設(shè)計,醫(yī)療器械認(rèn)證。
1.1 免疫熒光檢測儀控制板設(shè)計難點(diǎn)
1. 醫(yī)療器械認(rèn)證失敗,銷售受阻
醫(yī)療檢測器械為智能型電子設(shè)備,靜電、電磁干擾直接影響檢測的靈敏度與檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性,造成醫(yī)生誤判,間接影響患者的人身安全。因此,醫(yī)療器械在上市前,要通過嚴(yán)格的電磁兼容測試。工程師在設(shè)計控制板之初,簡單的理解只要做好屏蔽、良好接地就能通過電磁兼容設(shè)計,而在產(chǎn)品認(rèn)證測試中,最基本的靜電接觸放電4KV便無法通過。
2. 觸摸屏“飛點(diǎn)”嚴(yán)重,頻繁操作失誤
檢測儀采用5.6寸四線電阻式觸摸屏,在操作過程中“飛點(diǎn)”現(xiàn)象嚴(yán)重,導(dǎo)致頻繁誤操作并影響用戶體驗(yàn)。通過觸摸屏繪線,可發(fā)現(xiàn)明顯的“毛刺”與“波浪”,如圖2所示。
圖2 觸摸屏操作繪線
3. 偶發(fā)性斷電重啟失敗,造成設(shè)備無法正常使用
熒光檢測儀關(guān)機(jī)采取直接斷電方式,測試過程中發(fā)現(xiàn)在頻繁的開關(guān)機(jī)操作中,設(shè)備偶爾出現(xiàn)無法啟動的現(xiàn)象,分析發(fā)現(xiàn),該現(xiàn)象為斷電后操作系統(tǒng)文件系統(tǒng)丟失(原存儲在flash中)。偶發(fā)性現(xiàn)象在早期所有測試樣機(jī)中均不同程度復(fù)現(xiàn),嚴(yán)重影響產(chǎn)品品質(zhì)。
1.2 方案推薦
針對用戶的功能需求與設(shè)計難點(diǎn),ZLG致遠(yuǎn)電子推薦采用M3352工控核心板,協(xié)助用戶快速完成產(chǎn)品開發(fā),項(xiàng)目框圖如圖3所示。
圖3 項(xiàng)目框圖
1. 電磁兼容抗干擾設(shè)計
電磁兼容抗干擾設(shè)計包括接地、屏蔽、濾波、接口電路保護(hù)、PCB布局布線設(shè)計等多個方面,M3352核心板配套開源的評估底板通過了電磁兼容工業(yè)4級的測試。如空氣放電±15KV測試,接觸放電±8KV測試,雷擊(浪涌)抗擾度2KV電容耦合與氣體放電管耦合(1次/分鐘)測試。
2. 觸摸屏硬件濾波配合軟件驅(qū)動去除“飛點(diǎn)”
四線電阻觸摸屏接口電路如圖4所示,為防止觸摸屏受干擾而出現(xiàn)較大識別誤差,加入了低通濾波電路;需注意電容 C78~C81選型,容值不能超過0.01μF,否則觸摸屏反映遲鈍或無法正常識別,建議取值1nF。
圖4 觸摸屏電路
除硬件濾波外,觸摸屏驅(qū)動需增加去除“飛點(diǎn)”的算法處理,最終的觸摸屏實(shí)現(xiàn)效果如圖5所示,繪線已十分平滑。
圖5 觸摸屏繪線
3. 十萬次flash掉電測試,可靠文件系統(tǒng)
設(shè)備斷電重啟后無法啟動,多為意外斷電導(dǎo)致的文件系統(tǒng)損壞或文件系統(tǒng)丟失。文件系統(tǒng)是指操作系統(tǒng)用于明確磁盤或分區(qū)上文件的方法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),即在磁盤上組織文件的方法。
文件系統(tǒng)常見異常:
●文件系統(tǒng)掉電丟失,系統(tǒng)無法啟動、重要記錄數(shù)據(jù)丟失;
●文件系統(tǒng)損壞,存儲數(shù)據(jù)出現(xiàn)位錯亂、重要文件無法打開讀取。
M3352核心板以及ZLG致遠(yuǎn)電子ARM工控產(chǎn)品,文件系統(tǒng)在讀寫過程中經(jīng)過10萬次頻繁上下電測試:
●確保文件系統(tǒng)可靠;
●確保意外掉電文件系統(tǒng)不丟失。
1.3 推薦產(chǎn)品
圖6 M3352核心板
M3352核心板,靜電、浪涌、脈沖抗干擾設(shè)計符合工業(yè)4級。
主要功能特點(diǎn):
●TI Cortex-A8 AM3352處理器,800MHz主頻
●支持WinCE與嵌入式Linux操作系統(tǒng)
●6 路UART接口
●2 路CAN接口
●2 路高速 USB OTG(內(nèi)置PHY,480Mbps)
●2路以太網(wǎng)(其中1路為千兆MAC)
●機(jī)械尺寸 60mmx45mm
●工作溫度-40℃ ~+85℃