專利名稱：液體啟動裝置及包括該液體啟動裝置的檢測設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于使設備啟動工作的液體啟動裝置，以及包括該液體啟動裝置的檢測設備。
背景技術：
目前，很多液體檢測設備或裝置都會設有一個獨立的開關，用于啟動該檢測設備以開始進行檢測。這種獨立開關的設置不僅增加了制造成本，而且并不能使該檢測設備在最佳時間開始工作，因而會造成功耗浪費。而對于便攜式的各類液體檢測設備或裝置來說，功耗尤為重要。另外，市場上也有一些液體檢測設備，使用導入的待測液體來啟動該檢測設備內(nèi)置的單片機，進而通過該單片機執(zhí)行檢測工作。如中國專利CN200820084258. 4記載的檢測裝置，包括分別位于該檢測裝置的試條(樣品墊)兩側的兩個金屬觸片，當這兩個金屬觸片之間液體流通時，兩金屬片短路，電路被連通，驅動該檢測裝置的PCB板上的程序電路，喚醒單片機開始工作。例如，該檢測裝置中的啟動單元的原理圖如圖I所示，該啟動單元使用于單片機的兩個引腳(第一引腳Pin9和第二引腳PinlO)，第一引腳Pin9為輸出引腳，設置輸出高電平，例如約3V，第二引腳PinlO為檢測引腳，其通過電容C2接地。該啟動單元包括分別與應用該啟動單元的檢測裝置的試條的兩端接觸的第一金屬觸片PADl和第二金屬觸片PAD2 其中，第二金屬觸片PAD2設置在第一引腳Pin9和第二引腳PinlO之間，在第一引腳Pin9和第二金屬觸片PAD2之間設置有電阻R2 (5. IMQ )且在第二引腳PinlO和第二金屬觸片PAD2之間設置有電阻札(IK Q )，在這里R1只起限流作用；第一金屬觸片PADl則通過電阻R3 (1KQ )接地。通常，在未添加待檢測液體時，金屬觸片PADl和PAD2斷路，也無電流流經(jīng)R2和R1,此時第二引腳PinlO和第二金屬觸片PAD2處的電壓也為高電平(約3V)。而在添加待檢測液體后，在兩個金屬觸片PADl和PAD2通過液體導通，在兩個金屬觸片PADl和PAD2之間形成電阻(以下簡稱為Rs)以接通電路(接通時，啟動單元電路原理簡化圖如圖2所示，使電流I流經(jīng)R2、樣品墊(Rs)和R3)。由于有電流流經(jīng)R2，第二引腳PinlO和第二金屬觸片PAD2處的電壓(U2)下降(第一引腳Pin9處的電壓(U1)減去R2產(chǎn)生的壓降)，當待測液體加樣量到一定量后U2下降到約0. 9V時第二引腳PinlO電平發(fā)生下降沿跳變，此時喚醒設備(單片機)工作。要使U2小于0. 9V，Rs應滿足U2=U1-IR^O. 9V 式①；U2= I (R3+ Rs)〈O. 9V式②；根據(jù)上述式①和式②可得，Rs〈0. 9V/ [ (U1-O. 9V) /R2] -R3 式③；即、Rs〈0.9V/ [ (3-0. 9V)/5. I MQ]-1KQ ^ 2. 18 M Q。這種液體啟動單元存在如下缺點[0012]I.根據(jù)上述式①和式②可知，單片機的第二引腳PinlO上的電壓(U2)會隨液體加樣量(Rs)的變化而變化，即為模擬信號，所以其抗干擾能力差；2.當該第二引腳PinlO的電壓從VDD (約3伏)下降到0. 3 VDD (約0.9伏)以下時，喚醒檢測裝置的單片機開始工作。因電阻Rl只起限流的作用，所以第二引腳PinlO的電壓與金屬觸片PAD2相同，即、當金屬觸片PAD2的電壓小于0. 9伏時，喚醒單片機，此時根據(jù)上述式③，Rs<2. 18 MQ ；3.由上可知該液體啟動單元的啟動電阻，即Rs (小于2. 18 MQ )相對較小，所以相應的啟動溶液量需要較大(溶液量需要約50ul以上)，因此所需啟動時間也就較長。可見，這種檢測裝置中的液體啟動單元不但液體加樣量需求大，而且檢測引腳的電壓會隨加樣量的變化而變化，因此信號不穩(wěn)定，抗干擾能力差
實用新型內(nèi)容
為了解決以上問題，本實用新型的目的在于提供一種可以使所需液體加樣量少、啟動快、性能穩(wěn)定的液體啟動裝置，以及包括該液體啟動裝置的檢測設備。根據(jù)本實用新型的一方面，提供一種液體啟動裝置，包括連接到應用該啟動裝置的設備的輸出引腳的輸入端口 ；連接到應用該啟動裝置的設備的檢測引腳的輸出端口 ；設置于所述輸入端口和所述輸出端口之間的第一電阻；用于自動接通或斷開所述輸出端口的接地連接的電子開關；分別與所述設備的試條的兩端接觸能夠通過液體連接導電的第一啟動觸片和第二啟動觸片，其中，所述第一啟動觸片通過第二電阻接地，所述第二啟動觸片通過第三電阻連接到所述輸入端口 ；其中，當所述第一啟動觸片和所述第二啟動觸片由液體連接導電，并使所述第一啟動觸片處的電壓上升至規(guī)定值時，所述電子開關自動接通所述輸出端口的接地連接。本實用新型的液體啟動裝置，使用電子開關自動接通或斷開所述輸出端口的接地連接，所述輸入端口接收來自所述輸出引腳的高電平，在未添加液體時，第一和第二啟動觸片斷路，輸出端口的電壓及第二啟動觸片處的電壓也為高電平，而此時，第一啟動觸片處的電壓則為0V，且所述電子開關未能啟動，當加入液體后，第一和第二啟動觸片通過液體導通，隨著液體量的增加，兩啟動觸片之間的電阻變小，當其電阻低于一定的程度之后所述第一啟動觸片處的電壓上升至規(guī)定值，使所述電子開關自動接通所述輸出端口的接地連接，從而產(chǎn)生一個低電平信號輸送至所述設備的檢測引腳。所述設備檢測到該檢測引腳上的電平發(fā)生下降沿跳變即被喚醒。本實用新型的液體啟動裝置可以在液體加入到檢測裝置等設備的瞬間，使設備開始工作。既節(jié)約了功耗，又不影響設備的正常工作。且由于該檢測引腳上的電壓只有兩種狀態(tài)，低電平或高電平，即為數(shù)字信號，所以其抗干擾能力強。本實用新型中，所述電子開關包括場效應管。采用本實用新型，輸出端口通過場效應管實現(xiàn)與接地的自動接通或斷開，當該場效應管啟動時，輸出端口接地連接，其電壓下降至OV，從而使設備檢測到檢測引腳上的電平發(fā)生下降沿跳變。本實用新型中，所述場效應管是N溝道增強型場效應管。在本實用新型中，N溝道增強型場效應管噪聲小，功耗低，易于集成，且由于僅需很小的電壓(例如I 2. 5V)即能開啟，因此只需較少的液體量就能實現(xiàn)設備的啟動。[0023]本實用新型中，所述規(guī)定值為IV。在本實用新型中，當所述第一啟動觸片處的電壓上升至IV時，所述電子開關自動接通所述輸出端口的接地連接，因此可在兩啟動觸片之間的電阻較大時開啟電子開關，減少了添加的液體量。本實用新型的液體啟動裝置還包括設置于所述電子開關與所述第一啟動觸片之間的限流電阻。在本實用新型中，第一啟動觸片通過限流電阻連接到電子開關，由于該限流電阻只起到限流作用，所以當?shù)谝粏佑|片的電壓大于規(guī)定值時即可開啟該電子開關。本實用新型的液體啟動裝置還包括設置于所述輸出端口與接地之間并與所述電子開關并聯(lián)的第一電容。在本實用新型中，所述第一電容可用于存儲電能。本實用新型的液體啟動裝置還包括設置于所述第一啟動觸片與接地之間并與所述第二電阻并聯(lián)的第二電容。在本實用新型中，所述第二電容可用于存儲電能。根據(jù)本實用新型的另一方面，還提供了包括如上所述的液體啟動裝置的檢測設備。該檢測設備，啟動方便，且抗干擾性強，并且能減少待測液體的使用量。在本實用新型中，所述檢測設備包括單片機。采用單片機，可程控性強，功耗低，且易于與本實用新型的液體啟動裝置結合使用。

圖I是現(xiàn)有技術中的液體啟動裝置的原理圖；圖2是圖I所示液體啟動裝置接通時的原理簡化圖；圖3是本實用新型的示例液體啟動裝置的原理圖；圖4是圖3所示液體啟動裝置接通時的原理簡化圖；圖5是本實用新型液體啟動裝置的工作流程示意圖；圖6是包括本實用新型液體啟動裝置的檢測裝置的一部分的示意圖；圖7是本實用新型液體啟動裝置的觸片與試條接觸的示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的液體啟動裝置進行詳細說明。采用本實用新型的液體啟動裝置，在向檢測裝置導入液體樣品后，無須任何獨立的開關，通過導入的液體即可啟動，喚醒單片機進入工作狀態(tài)，進而進行檢測、判斷、分析等處理工作，操作方便且可降低制造成本。圖3示出了本實用新型液體啟動裝置的示例實施例的原理圖。該液體啟動裝置連接于待啟動設備，例如單片機(未圖示)，用于對單片機進行啟動，所述單片機可以是任何合適的市售單片機，例如可選用STM8L 101單片機等。該液體啟動裝置具有分別連接于單片機的兩個引腳的輸入端口 I和輸出端口 2，該液體啟動裝置的輸入端口 I連接于圖示的單片機第一引腳Pin9，而該液體啟動裝置的輸出端口 2則連接于單片機的第二引腳(檢測引腳)PinlO，其中第一引腳Pin9為輸出引腳，該第一引腳Pin9的輸出電壓(U1)設置為高電平(例如約3V)，而第二引腳PinlO為輸入引腳，且具有外部中斷功能。在輸入端口 I和輸出端口2之間設置電阻R1 (在一個示例中R1為200KQ )。參見圖6和7，該液體啟動裝置包括分別能與應用該啟動裝置的檢測裝置的試條3兩端接觸的金屬觸片(第 一啟動觸片PADl和第二啟動觸片PAD2)。第二啟動觸片PAD2通過電阻R4 (在一個示例中R4為IKQ )連接到輸入端口 I。輸出端口 2通過場效應管Ql接地，即當場效應管Ql啟動時，輸出端口 2接地連接，其電壓U2下降至0V。第一啟動觸片PADl通過電阻& (在一個示例中R3為2. 7MQ )接地。通常，在未在試條(樣品墊)上添加液體(例如待檢測液體)時，第一啟動觸片PADl和第二啟動觸片PAD2斷路，此時輸出端口 2的電壓(U2)及第二啟動觸片PAD2處的電壓也為高電平(約3V)，而此時，場效應管Ql處的電壓和第一啟動觸片PADl處電壓(U3)則為0V，此時未能啟動場效應管Q1。在一個示例中，場效應管Ql為一個N溝道增強型場效應管(N-channel enhancement mode field effecttransistor)，例如2N7002，其僅需很小的電壓(例如I 2. 5V)即能開啟。在一個示例中，第一啟動觸片PADl通過限流電阻R2 (在一個示例中R2為IKQ )連接到場效應管Q1，由于R2只起到限流作用，所以當?shù)谝粏佑|片PADl的電壓大于IV即可開啟場效應管Q1。當在樣品墊上添加液體后，兩個啟動觸片PADl和PAD2通過液體導通，在兩個啟動觸片PADl和PAD2之間形成電阻(以下簡稱為Rs)以接通電路(接通時，該啟動裝置的電路原理簡化圖如圖4所示，使電流I流經(jīng)R4、樣品墊(Rs)和R3X由于有電流流經(jīng)R3，第一啟動觸片PADl不再直接接地，即此處的電壓(U3)為R3產(chǎn)生的壓降(即、U3=IR3),當液體加樣量到一定量后使U3上升至到約IV開啟場效應管Q1，此時輸出端口 2通過場效應管Q1直接接地，變成OV的低電平，這時單片機檢測到與輸出端口 2相連的檢測引腳PinlO的下降沿跳變，即可被喚醒工作。在優(yōu)選的示例中，可分別在輸出端口和接地之間以及第一啟動觸片PADl和接地之間配置電容C用于存儲電能，電容可采用容量為IOnF的電容。場效應管Ql包括漏極(D)、源極(S)和柵極(G)，漏極(D)與輸出端口 2相連，源極
(S)接地，柵極(G)通過限流電阻R2與第一啟動觸片PADl相連，在這里采用N溝道增強型場效應管作為電子開關來接通和斷開輸出端口 2與接地連接，采用場效應管的原因是場效應管是電壓控制元件，其驅動電流較小(大概是三極管的5% 30%)，所以其開啟損耗低，起到節(jié)能的作用。但應理解，任何能夠起電子開關作用以接通和斷開輸出端口 2與接地連接的結構都是適用的。參見圖6和圖7,待測液體樣品可通過圖6所不的加樣孔4導入,例如導入設置于試條3的一側的樣品墊5上，導入的待測液體樣品可與啟動觸片和試條接觸。當一定量的液體樣品導入加樣孔4后，該液體樣品在與試條發(fā)生反應的同時連接上述兩個啟動觸片。由于液體的導電性，形成了這兩個原來斷開的啟動觸片之間的導電，斷開的兩個啟動觸片間會有一定的阻值(約為兆歐姆級)，相當于形成了一個導電電阻Rs。隨著導入的液體樣品量的增加，兩啟動觸片之間的電阻Rs變小，當其電阻低于一定的程度之后使第一啟動觸片PADl處的電壓上升至IV，進而如上述可開啟場效應管Q1，從而使輸出端口 2產(chǎn)生低電平信號，發(fā)送至單片機的第二引腳PinlO。單片機通過第二引腳PinlO接收該低電平信號，就會被這個低電平信號喚醒進入工作狀態(tài)，驅動其他模塊，例如檢測單元等，開始對試條上發(fā)生的反應進行檢測，進而對檢測到的數(shù)據(jù)進行分析處理。[0050]根據(jù)前面的分析可知，想讓場效應管Ql開啟，必須使PADl處的電壓(U3)大于IV，參見圖4所示的原理簡化圖，Rs應滿足U3=U1-I(R^Rs)) IV 式④；U3= IR3>1V式⑤；根據(jù)上述式④和式⑤可得，Rs< (U1-IV)/(1V/R3) -R4 式⑥；即、Rs〈(3V-1V) / (1V/2. 7 MQ)-1KQ ^ 5. 4 M Q?？梢姡c現(xiàn)有技術相比，本實用新型液體啟動裝置的啟動電阻Rs (5.4 MQ)較大，所以相應的所需啟動溶液量較小(溶液量20ul即可啟動電路),所需啟動時間也就較短。另外，如上述，與輸出端口 2相連的單片機的第二引腳PinlO的電壓只有兩種狀態(tài)，低電平(0伏)或高電平(3伏)，即為數(shù)字信號，所以其抗干擾能力強。本實用新型的液體啟動裝置的具體工作流程如圖5所示。在初始狀態(tài)下，即未加入液體樣品時，第一啟動觸片PADl和第二啟動觸片PAD2之間斷路，且第一引腳Pin9的輸出設為高電平，此時電路斷開，無電流流經(jīng)電路，因此與輸出端口相連的第二引腳PinlO也為高電平，該高電平給電容Cl充電。當加入一定量的液體樣品后，在該液體樣品與試條發(fā)生反應的同時，由于液體的導電性，導通啟動觸片PADI、PAD2，啟動觸片PADI、PAD2之間的電阻降低到一定程度后，場效應管Ql開啟，產(chǎn)生一個低電平信號輸送至第二引腳PinlO。單片機檢測到第二引腳PinlO上的電平發(fā)生下降沿跳變即被喚醒，進入中斷，啟動檢測裝置的其他功能模塊開始進行各項工作，例如檢測、數(shù)據(jù)判斷、處理等。本實用新型的液體啟動裝置可適用于使用液體(所謂液體,例如可以是唾液、血液或各種分泌物)作為樣品，采用單片機執(zhí)行檢測或化驗等工作的各類檢測裝置或設備。
權利要求1.一種液體啟動裝置，其特征在于，包括連接到應用該啟動裝置的設備的輸出引腳的輸入端口；連接到應用該啟動裝置的設備的檢測引腳的輸出端口；設置于所述輸入端口和所述輸出端口之間的第一電阻；用于自動接通或斷開所述輸出端口的接地連接的電子開關； 分別與所述設備的試條的兩端接觸能夠通過液體連接導電的第一啟動觸片和第二啟動觸片，其中，所述第一啟動觸片通過第二電阻接地，所述第二啟動觸片通過第三電阻連接到所述輸入端口；其中，當所述第一啟動觸片和所述第二啟動觸片由液體連接導電，并使所述第一啟動觸片處的電壓上升至規(guī)定值時，所述電子開關自動接通所述輸出端口的接地連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的液體啟動裝置，其特征在于，所述電子開關包括場效應管。
3.根據(jù)權利要求2所述的液體啟動裝置，其特征在于，所述場效應管是N溝道增強型場效應管。
4.根據(jù)權利要求3所述的液體啟動裝置，其特征在于，所述規(guī)定值為IV。
5.根據(jù)權利要求I所述的液體啟動裝置，其特征在于，還包括設置于所述電子開關與所述第一啟動觸片之間的限流電阻。
6.根據(jù)權利要求I所述的液體啟動裝置，其特征在于，還包括設置于所述輸出端口與接地之間并與所述電子開關并聯(lián)的第一電容。
7.根據(jù)權利要求I所述的液體啟動裝置，其特征在于，還包括設置于所述第一啟動觸片與接地之間并與所述第二電阻并聯(lián)的第二電容。
8.—種檢測設備，其特征在于包括權利要求I 7中任一項所述的液體啟動裝置。
9.根據(jù)權利要求8所述的檢測設備，其特征在于，所述檢測設備包括單片機。
專利摘要本實用新型涉及液體啟動裝置及包括該液體啟動裝置的檢測設備，該液體啟動裝置包括連接到應用該啟動裝置的設備的輸出引腳的輸入端口；連接到應用該啟動裝置的設備的檢測引腳的輸出端口；設置于所述輸入端口和所述輸出端口之間的第一電阻(R1)；用于自動接通或斷開所述輸出端口的接地連接的電子開關；分別與所述設備的試條的兩端接觸能夠通過液體連接導電的第一啟動觸片和第二啟動觸片，所述第一啟動觸片通過第二電阻(R3)接地，所述第二啟動觸片通過第三電阻(R4)連接到所述輸入端口；其中，當所述第一啟動觸片和所述第二啟動觸片由液體連接導電，并使所述第一啟動觸片處的電壓上升至規(guī)定值時，所述電子開關自動接通所述輸出端口的接地連接。
文檔編號G01N33/48GK202384240SQ20112054293
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權日2011年12月22日
發(fā)明者杜德敏, 蔡杰, 郭建鳳, 錢律 申請人:美艾利爾(上海)診斷產(chǎn)品有限公司