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    采用AM3352工控核心板進行免疫熒光檢測儀解決方案

    文章出處:立薩科技 人氣:9
    摘要 : 醫療檢測器械為智能型電子設備,靜電、電磁干擾直接影響檢測的靈敏度與檢測結果的準確性,造成醫生誤判,間接影響患者的人身安全。因此,醫療器械在上市前,要通過嚴格的電磁兼容測試。工程師在設計控制板之初,簡單的理解只要做好屏蔽、良好接地就能通過電磁兼容設計,而在產品認證測試中,最基本的靜電接觸放電4KV便無法通過。

      免疫熒光檢測儀根據熒光免疫分析原理,通過快速定量檢測CRP(全程C-反應蛋白)以確定抗原或抗體的性質指導臨床用藥,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,用于驅動微打、與單片機通訊;

      ●以太網接口,與LIS(實驗室信息管理系統)連接;

      ●支持浮點運算,快速數據處理;

      ●可靠電磁兼容設計,醫療器械認證。

      1.1 免疫熒光檢測儀控制板設計難點

      1. 醫療器械認證失敗,銷售受阻

      醫療檢測器械為智能型電子設備,靜電、電磁干擾直接影響檢測的靈敏度與檢測結果的準確性,造成醫生誤判,間接影響患者的人身安全。因此,醫療器械在上市前,要通過嚴格的電磁兼容測試。工程師在設計控制板之初,簡單的理解只要做好屏蔽、良好接地就能通過電磁兼容設計,而在產品認證測試中,最基本的靜電接觸放電4KV便無法通過。

      2. 觸摸屏“飛點”嚴重,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”現象嚴重,導致頻繁誤操作并影響用戶體驗。通過觸摸屏繪線,可發現明顯的“毛刺”與“波浪”,如圖2所示。

      圖2 觸摸屏操作繪線

      3. 偶發性斷電重啟失敗,造成設備無法正常使用

      熒光檢測儀關機采取直接斷電方式,測試過程中發現在頻繁的開關機操作中,設備偶爾出現無法啟動的現象,分析發現,該現象為斷電后操作系統文件系統丟失(原存儲在flash中)。偶發性現象在早期所有測試樣機中均不同程度復現,嚴重影響產品品質。

      1.2 方案推薦

      針對用戶的功能需求與設計難點,立薩科技推薦采用M3352工控核心板,協助用戶快速完成產品開發,項目框圖如圖3所示。

      圖3 項目框圖

      1. 電磁兼容抗干擾設計

      電磁兼容抗干擾設計包括接地、屏蔽、濾波、接口電路保護、pcb布局布線設計等多個方面,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動去除“飛點”

      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,觸摸屏驅動需增加去除“飛點”的算法處理,最終的觸摸屏實現效果如圖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

      設備斷電重啟后無法啟動,多為意外斷電導致的文件系統損壞或文件系統丟失。文件系統是指操作系統用于明確磁盤或分區上文件的方法和數據結構,即在磁盤上組織文件的方法。

      文件系統常見異常:

      ●文件系統掉電丟失,系統無法啟動、重要記錄數據丟失;

      ●文件系統損壞,存儲數據出現位錯亂、重要文件無法打開讀取。

      M3352核心板以及ZLG致遠電子ARm工控產品,文件系統在讀寫過程中經過10萬次頻繁上下電測試:

      ●確保文件系統可靠;

      ●確保意外掉電文件系統不丟失。

      1.3 推薦產品

      圖6 M3352核心板

      M3352核心板,靜電、浪涌、脈沖抗干擾設計符合工業4級。

      主要功能特點:

      ●ti Cortex-A8 AM3352處理器,800MHz主頻

      ●支持WinCE與嵌入式LINUX操作系統

      ●6 路uart接口

      ●2 路can接口

      ●2 路高速 USb OTG(內置PHY,480Mbps)

      ●2路以太網(其中1路為千兆MAC)

      ●機械尺寸 60mmx45mm

      ●工作溫度-40℃ ~+85℃

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