母乳分析仪论文和设计-郑斌

全文摘要

本实用新型公开了一种母乳分析仪，包括上位机、下位机、传感器、蠕动泵和电源模块，上位机包括主控制器、数据存储器和数据比较器，下位机包括微处理器、显示模块、控制面板和无线通信模块，主控制器分别与数据存储器和数据比较器连接，主控制器通过无线通信模块与微处理器连接，微处理器还分别与显示模块、控制面板、传感器和电源模块连接；电源模块包括直流电源、电平转换器、第一电阻、第一二极管、第二电阻、第一三极管、第二三极管、第二电容、第三三极管、第一电容、第一MOS管、第三电阻、第三电容、第一二极管和电压输出端。本实用新型能产生多种波形、电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

主设计要求

1.一种母乳分析仪，其特征在于，包括上位机、下位机、传感器、蠕动泵和电源模块，所述上位机包括主控制器、数据存储器和数据比较器，所述下位机包括微处理器、显示模块、控制面板和无线通信模块，所述主控制器分别与所述数据存储器和数据比较器连接，所述主控制器通过所述无线通信模块与所述微处理器连接，所述微处理器还分别与所述显示模块、控制面板、传感器和电源模块连接，所述蠕动泵的进口和出口通过管道连通，所述传感器安装在所述管道内；所述电源模块包括直流电源、电平转换器、第一电阻、第一二极管、第二电阻、第一三极管、第二三极管、第二电容、第三三极管、第一电容、第一MOS管、第三电阻、第三电容、第一二极管和电压输出端，所述直流电源分别与所述第一电阻的一端、第二电阻的一端、第一三极管的集电极、第二电容的一端、第一MOS管的源极和第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端接地，所述第二电阻的另一端分别与所述第一三极管的基极、第二三极管的基极、第三三极管的集电极和第二电容的另一端连接，所述第一三极管的发射极分别与所述第二三极管的发射极和第一MOS管的栅极连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第一二极管的阴极、第三三极管的基极、电平转换器的第四引脚、第五引脚和第一电容的一端连接，所述第一二极管的阳极和第一电容的另一端均接地，所述第三三极管的发射极与所述电平转换器的第六引脚连接，所述第三电阻的一端分别与所述电平转换器的第三引脚、第三三极管的基极和第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极和第一MOS管的漏极均与所述电压输出端连接，所述第一二极管的型号为S-562T。

设计方案

所述电源模块包括直流电源、电平转换器、第一电阻、第一二极管、第二电阻、第一三极管、第二三极管、第二电容、第三三极管、第一电容、第一MOS管、第三电阻、第三电容、第一二极管和电压输出端，所述直流电源分别与所述第一电阻的一端、第二电阻的一端、第一三极管的集电极、第二电容的一端、第一MOS管的源极和第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端接地，所述第二电阻的另一端分别与所述第一三极管的基极、第二三极管的基极、第三三极管的集电极和第二电容的另一端连接，所述第一三极管的发射极分别与所述第二三极管的发射极和第一MOS管的栅极连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第一二极管的阴极、第三三极管的基极、电平转换器的第四引脚、第五引脚和第一电容的一端连接，所述第一二极管的阳极和第一电容的另一端均接地，所述第三三极管的发射极与所述电平转换器的第六引脚连接，所述第三电阻的一端分别与所述电平转换器的第三引脚、第三三极管的基极和第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极和第一MOS管的漏极均与所述电压输出端连接，所述第一二极管的型号为S-562T。

2.根据权利要求1所述的母乳分析仪，其特征在于，所述电源模块还包括第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第三三极管的基极连接，所述第四电阻的另一端与所述第一二极管的阳极连接，所述第四电阻的阻值为34kΩ。

3.根据权利要求2所述的母乳分析仪，其特征在于，所述电源模块还包括第四电容，所述第四电容的一端分别与所述第一三极管的发射极和第二三极管的发射极连接，所述第四电容的另一端与所述第一MOS管的栅极连接，所述第四电容的电容值为420pF。

4.根据权利要求3所述的母乳分析仪，其特征在于，所述电源模块还包括第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第一三极管的基极连接，所述第五电阻的另一端与所述第二三极管的基极连接，所述第五电阻的阻值为45kΩ。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的母乳分析仪，其特征在于，所述第一三极管和第二三极管均为NPN型三极管，所述第三三极管为PNP型三极管，所述第一MOS管为P沟道MOS管。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的母乳分析仪，其特征在于，所述无线通信模块为蓝牙模块、WIFI模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及医疗设备领域，特别涉及一种母乳分析仪。

背景技术

母乳喂养对婴幼儿来说是一件非常重要的事情，然而由于母亲自身情况的不同，母乳中可能缺乏某一种或几种对婴幼儿健康成长来说非常重要的微量元素，也可能在母乳中含有对婴幼儿身体成长不利的有害元素，而单凭肉眼是肯定不可能看出母乳的成分是否缺乏有利于婴幼儿成长的微量元素或者含有对婴幼儿成长有害的元素，因此需要借助设备对母乳中的成分进行分析。母乳分析仪通过对不同母亲的母乳进行分析并将分析结果根据姓名年龄等信息分类储存起来，在需要时根据母亲的信息调出来以供医生据此作为诊断标准，并对母亲提出最合适的治疗方法或改善方法，同时还可以将分析结果通过打印机打印出来留底或交给相应母亲作为其后续诊治时的根据。

然而，传统母乳分析仪的供电部分使用的元器件较多，电路结构复杂，硬件成本较高，不方便维护。另外，由于传统母乳分析仪的供电部分缺少相应的电路保护功能，例如：缺少限流保护功能，造成电路的安全性和可靠性较差。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高的母乳分析仪。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种母乳分析仪，包括上位机、下位机、传感器、蠕动泵和电源模块，所述上位机包括主控制器、数据存储器和数据比较器，所述下位机包括微处理器、显示模块、控制面板和无线通信模块，所述主控制器分别与所述数据存储器和数据比较器连接，所述主控制器通过所述无线通信模块与所述微处理器连接，所述微处理器还分别与所述显示模块、控制面板、传感器和电源模块连接，所述蠕动泵的进口和出口通过管道连通，所述传感器安装在所述管道内；；

在本实用新型所述的母乳分析仪中，所述电源模块还包括第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第三三极管的基极连接，所述第四电阻的另一端与所述第一二极管的阳极连接，所述第四电阻的阻值为34kΩ。

在本实用新型所述的母乳分析仪中，所述电源模块还包括第四电容，所述第四电容的一端分别与所述第一三极管的发射极和第二三极管的发射极连接，所述第四电容的另一端与所述第一MOS管的栅极连接，所述第四电容的电容值为420pF。

在本实用新型所述的母乳分析仪中，所述电源模块还包括第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第一三极管的基极连接，所述第五电阻的另一端与所述第二三极管的基极连接，所述第五电阻的阻值为45kΩ。

在本实用新型所述的母乳分析仪中，所述第一三极管和第二三极管均为NPN型三极管，所述第三三极管为PNP型三极管，所述第一MOS管为P沟道MOS管。

在本实用新型所述的母乳分析仪中，所述无线通信模块为蓝牙模块、WIFI模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块。

实施本实用新型的母乳分析仪，具有以下有益效果：由于设有上位机、下位机、传感器、蠕动泵和电源模块，电源模块包括直流电源、电平转换器、第一电阻、第一二极管、第二电阻、第一三极管、第二三极管、第二电容、第三三极管、第一电容、第一MOS管、第三电阻、第三电容、第一二极管和电压输出端，该电源模块与传统母乳分析仪的供电部分相比，其使用的元器件较少，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本，另外，第一二极管用于进行限流保护，因此电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型母乳分析仪一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中电源模块的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型母乳分析仪实施例中，该母乳分析仪的结构示意图如图1所示。图1中，该母乳分析仪包括上位机1、下位机2、传感器3、蠕动泵4和电源模块5，其中，上位机1包括主控制器11、数据存储器12和数据比较器13，下位机2包括微处理器21、显示模块22、控制面板23和无线通信模块24，主控制器11分别与数据存储器12和数据比较器13连接，主控制器11通过无线通信模块24与微处理器21连接，微处理器21还分别与显示模块22、控制面板23、传感器3和电源模块5连接，蠕动泵4的进口和出口通过管道连通，传感器3安装在所述管道内。

传感器3将获得的母乳中的脂肪、非脂肪固体、密度、蛋白质、乳糖、水、冰点、矿物质(钙、铁、磷和锌)、PH和热导率(配合外接探头测量)、维生素(A、B1、B2、C、D、E和K)的信息回传至主控制器11，然后下位机2将这些信息传递至上位机1，上位机1根据健全的数据库中存储的母乳内物质含量及组成信息与下位机2传来的信息进行分析比较，得出母乳中含有的物质含量及组成是否均符合健康标准，然后将该标准及比对信息回传至主控制器11，主控制器11再将该信息传入数据存储器12中储存。

该母乳分析仪通过对不同母亲的母乳进行分析并将分析结果根据姓名年龄等信息分类储存起来，在需要时根据母亲的信息调出来以供医生据此作为诊断标准，并对母亲提出最合适的治疗方法或改善方法，同时还可以将分析结果通过打印机打印出来留底或交给相应母亲作为其后续诊治时的根据。

此外，上位机1和下位机2通过无线方式连接，而传统技术中采用的是USB通讯，即有线方式连接，因此本实用新型的母乳分析仪可以省去布线的麻烦。

本实施例中，无线通信模块24为蓝牙模块、WIFI模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块。通过设置多种无线通信方式，不仅可以增加无线通信方式的灵活性，还能满足不同用户和不同场合的需求。尤其是采用LoRa模块时，其通信距离较远，且通信性能较为稳定，适用于对通信质量要求较高的场合。

图2为本实施例中电源模块的电路原理图，图2中，该电源模块5包括直流电源VCC、电平转换器U1、第一电阻R1、第一二极管D1、第二电阻R2、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第二电容C2、第三三极管Q3、第一电容C1、第一MOS管M1、第三电阻R3、第三电容C3、第一二极管D1和电压输出端Vo，其中，直流电源VCC分别与第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端、第一三极管Q1的集电极、第二电容C2的一端、第一MOS管M1的源极和第三电容C3的一端连接，第三电容C3的另一端接地，第二电阻R2的另一端分别与第一三极管Q1的基极、第二三极管Q2的基极、第三三极管Q3的集电极和第二电容C2的另一端连接，第一三极管Q1的发射极分别与第二三极管Q2的发射极和第一MOS管M1的栅极连接，第一电阻R1的另一端分别与第一二极管D1的阴极、第三三极管Q3的基极、电平转换器U1的第四引脚、第五引脚和第一电容C1的一端连接，第一二极管D1的阳极和第一电容C1的另一端均接地，第三三极管Q3的发射极与电平转换器U1的第六引脚连接，第三电阻R3的一端分别与电平转换器U1的第三引脚、第三三极管Q3的基极和第一二极管D1的阳极连接，第一二极管D1的阴极和第一MOS管M1的漏极均与电压输出端Vo连接，第一二极管D1的型号为S-562T。

本实施例中，电平转换器U1的型号为TPS64203DBV。

该电源模块5的工作原理如下：第三三极管Q3和第二电阻R2构成一个恒流驱动的电平位移器，其允许电平转换器U1操作由第一三极管Q1和第二三极管Q2构成的离散式栅极驱动电路，同单片机3一样，电平位移器在启动时由第一二极管D1驱动，而在启动以后经调节后为5V电压，第一MOS管M1的栅极必须刚好过驱动。驱动过多会增加开关损耗，而驱动过少又会增加传导损耗，第三电容C3和第一二极管D1对驱动电路的功能至关重要，通过选择第三电阻R3来将第一MOS管M1的栅极驱动电平设置在整流器输出电压以下，第一二极管D1将第二电容C2限定在这一电平，当电平转换器U1的开关引脚输出一个低信号来开启带阻尼的第一MOS管M1时，信号被电平位移到第二三极管Q2的基极，第二三极管Q2开启，并快速地将第一MOS管M1的栅-源电容CGS充电至12V。当电平转换器U1的开关引脚输出一个高信号来关闭第一MOS管M1时，该信号被电平位移至第一三极管Q1的基极，第一三极管Q1开启，有效地将第一MOS管M1的栅极与输入电压连接，在没有起到本地电源作用的第三电容C3的情况下，第一三极管Q1和第二三极管Q2无法提供快速(且因此而高效地)上拉或下拉第一MOS管M1的栅极电容所必需的快速电流峰值，第三电容C3的电容值设定大于第一MOS管M1的栅极电容，但其必须足够小，以便在更短单片机3最小导通与断开时间期间能够得到再充电。

使用电平转换器U1和带阻尼的第一MOS管M1以及其它外部元件实现通过交流电源来提供直流电压，该电源模块5在没有变压器的情况下就可以获得近80％的转换效率。

本实施例中，第一三极管Q1和第二三极管Q2均为NPN型三极管，第三三极管Q3为PNP型三极管，第一MOS管M1为P沟道MOS管。当然，在实际应用中，第一三极管Q1和第二三极管Q2也可以均为PNP型三极管，第三三极管Q3也可以为NPN型三极管，第一MOS管M1也可以为N沟道MOS管，但这时电路的结构也要相应发生变化。

本实施例中，该电源模块5还包括第四电阻R4，第四电阻R4的一端与第三三极管Q3的基极连接，第四电阻R4的另一端与第一二极管D1的阳极连接。第四电阻R4为限流二极管，用于进行限流保护，以进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第四电阻R4的阻值为34kΩ，当然，在实际应用中，第四电阻R4的阻值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第四电阻R4的阻值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

本实施例中，该电源模块5还包括第四电容C4，第四电容C4的一端分别与第一三极管Q1的发射极和第二三极管Q2的发射极连接，第四电容C4的另一端与第一MOS管M1的栅极连接。第四电容C4为耦合电容，用于防止第一三极管Q1、第二三极管Q2和第一MOS管M1之间的干扰，以更进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第四电容C4的电容值为420pF，当然，在实际应用中，第四电容C4的电容值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第四电容C4的电容值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

本实施例中，该电源模块5还包括第五电阻R5，第五电阻R5的一端与第一三极管Q1的基极连接，第五电阻R5的另一端与第二三极管Q2的基极连接。第五电阻R5为限流电阻，用于进行限流保护，以进一步增强限流效果。值得一提的是，本实施例中，第五电阻R5的阻值为45kΩ，当然，在实际应用中，第五电阻R5的阻值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第五电阻R5的阻值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

总之，本实施例中，该电源模块5与传统母乳分析仪的供电部分相比，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，该电源模块5中设有限流二极管，因此电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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