基于分束鏡的尿液干化分析方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及到生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的尿常規(guī)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種基于分束 鏡的尿液干化分析方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 尿液分析儀是由機(jī)械系統(tǒng)（傳動(dòng)）、光學(xué)系統(tǒng)和控制電路系統(tǒng)三部分組成，其中光 學(xué)系統(tǒng)是儀器的關(guān)鍵部分，主要實(shí)現(xiàn)顏色的采集。其方法主要是將光學(xué)照射到試紙的反應(yīng) 區(qū)表面產(chǎn)生反射光，反射光的強(qiáng)度與各個(gè)測(cè)試項(xiàng)目的反應(yīng)顏色成有關(guān)，而目前采用的是斜 入射的方法，這造成試紙條離光源的距離及入射方向等對(duì)測(cè)試結(jié)果會(huì)產(chǎn)生較大的影響，主 要表現(xiàn)在影響測(cè)試結(jié)果的一致性和測(cè)量準(zhǔn)確性。
[0003] 雖然有文獻(xiàn)報(bào)道采用半反半透鏡及T型光筒燈的方法能在一定程度上減小測(cè)試 結(jié)果的一致性和一定程度地提高測(cè)量的準(zhǔn)確性，但在實(shí)際中由于照射光強(qiáng)的變化，會(huì)對(duì)測(cè) 量結(jié)果產(chǎn)生明顯的變化；還需時(shí)常利用白塊來實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)，否則對(duì)測(cè)量結(jié)果會(huì)產(chǎn)生較大的影 響；另外，在測(cè)量過程中若照射光強(qiáng)發(fā)生了較大的變化，設(shè)備也無法檢測(cè)到，不能發(fā)出報(bào)警 或錯(cuò)誤。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于分束鏡的尿液干化分析方法 及裝置，能夠有利于縮小尿液干化分析檢測(cè)儀或裝置的體積，減少試紙條離光源的距離對(duì) 測(cè)試結(jié)果的影響，能夠提高測(cè)量精度，更易于小型化、產(chǎn)品化。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0006] -種基于分束鏡的尿液干化分析方法，其關(guān)鍵在于按照以下步驟進(jìn)行：
[0007] 步驟1 :系統(tǒng)初始化；
[0008] 步驟2 :通過測(cè)控模塊中的觸摸式顯示單元輸入尿液干化分析中每個(gè)測(cè)試項(xiàng)的經(jīng) 驗(yàn)公式、各對(duì)應(yīng)項(xiàng)的半定量區(qū)間以及檢測(cè)所需光照強(qiáng)度；
[0009] 步驟3 :所述測(cè)控模塊控制復(fù)合光源發(fā)出檢測(cè)所需的復(fù)合光，并使得光束經(jīng)過位 于十字形扁筒內(nèi)的分束鏡透射后，第一顏色傳感器與第二顏色傳感器均能夠處于正常工作 狀態(tài)；
[0010] 步驟4 :將試紙條放置在試紙臺(tái)上，所述測(cè)控模塊驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，控制試紙臺(tái) 上的試紙條經(jīng)過所述十字形扁筒下方的檢測(cè)區(qū)域；
[0011] 步驟5 :所述測(cè)控模塊從第一顏色傳感器與第二顏色傳感器獲取試紙條對(duì)應(yīng)色塊 的R、G、B分量，并通過溫度測(cè)量單元檢測(cè)環(huán)境溫度；
[0012] 步驟6 :所述測(cè)控模塊將步驟5獲得的R、G、B分量與環(huán)境溫度代入所述經(jīng)驗(yàn)公式， 計(jì)算得出相應(yīng)的試紙條的反射率，并根據(jù)對(duì)應(yīng)項(xiàng)半定量區(qū)間，得出試紙條的半定量值。
[0013] 進(jìn)一步的，步驟2中所述經(jīng)驗(yàn)公式為：
[0015] 式中，y*表示對(duì)應(yīng)項(xiàng)的擬合的反射率；c。表示擬合計(jì)算系數(shù)；Ci表示對(duì)應(yīng)項(xiàng)的紅色 分量擬合的一次方的計(jì)算系數(shù)，c2表示對(duì)應(yīng)項(xiàng)的紅色分量擬合的二次方的計(jì)算系數(shù)，〇,表 示測(cè)定的對(duì)應(yīng)項(xiàng)紅色分量的值；(：3表示對(duì)應(yīng)項(xiàng)的綠色分量擬合的一次方的計(jì)算系數(shù)，（：4表 示對(duì)應(yīng)項(xiàng)的紅色分量擬合的二次方的計(jì)算系數(shù)，表示測(cè)定的對(duì)應(yīng)項(xiàng)綠色分量的值；(：5表 示對(duì)應(yīng)項(xiàng)的藍(lán)色分量擬合的一次方的計(jì)算系數(shù)，c6表示對(duì)應(yīng)項(xiàng)的藍(lán)色分量擬合的二次方的 計(jì)算系數(shù)，DR表示測(cè)定的對(duì)應(yīng)項(xiàng)藍(lán)色分量的值；c 7表示對(duì)應(yīng)項(xiàng)的溫度擬合的一次方的計(jì)算 系數(shù)，cs表示對(duì)應(yīng)項(xiàng)的溫度擬合的二次方的計(jì)算系數(shù)，T表示測(cè)量時(shí)的環(huán)境溫度值。
[0016] 進(jìn)一步的，步驟2中所述經(jīng)驗(yàn)公式中的計(jì)算系數(shù)采用偏最小二乘法，對(duì)多次檢測(cè) 獲取的對(duì)應(yīng)色塊的R、G、B分量及測(cè)量溫度進(jìn)行二次項(xiàng)擬合得出。
[0017] 進(jìn)一步的，步驟2中所述經(jīng)驗(yàn)公式中計(jì)算系數(shù)的獲取步驟如下：
[0018] 步驟2-1 :選擇5°C~35°C范圍內(nèi)多個(gè)溫度點(diǎn)，在各個(gè)溫度點(diǎn)環(huán)境下，將尿液加到 相應(yīng)試紙條（1)上經(jīng)過1分鐘后，利用現(xiàn)有儀器測(cè)試不同濃度的質(zhì)控液Ι、Π、ΙΙΙ和實(shí)際尿 液試紙條⑴中一個(gè)試劑區(qū)的反射率，其中m為表示測(cè)試的次序；
[0019] 步驟2-2 :獲取相應(yīng)試紙塊的R、G、B顏色分量值及溫度值，并根據(jù)偏最小二乘法原 理，求出第m次測(cè)試時(shí)，上述試劑區(qū)的檢測(cè)參數(shù)xQm, xlm, x2m, x3m, x4m, x5m, x6m, x7m, xSm，
[0020] 其中，xQm= 1 ;x lm= D R,m為第m次測(cè)試的紅色分量；x 2m= (D R,m)2為第m次測(cè)試的 紅色分量的平方；x3ni= D&為第m次測(cè)試的綠色分量；x4ni= (D^)2為第m次測(cè)試的綠色分 量的平方；x5n= D B,n為第m次測(cè)試的藍(lán)色分量；X 6n= (D B,n)2為第m次測(cè)試的藍(lán)色分量的平 方；x7n= T為第m次測(cè)試的溫值度；X Sni= T 2為第m次測(cè)試的溫值度的平方；
[0021 ] 步驟2-3 :根據(jù)獲得的檢測(cè)參數(shù)獲得系數(shù)計(jì)算公式
，并 按照該公式計(jì)算得出所述經(jīng)驗(yàn)公式中的系數(shù)c。、q、c2、c3、c4、c 5、c6、c7、cs，k = 0~8。
[0022] 本發(fā)明還公開了一種進(jìn)行上述基于分束鏡的尿液干化分析方法的裝置，包括用于 放置試紙條的試紙臺(tái)、用于驅(qū)動(dòng)該試紙臺(tái)運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)、位于所述試紙臺(tái)上方的十字形 扁筒以及測(cè)控模塊，在所述十字形扁筒的中心位置安裝有分束鏡，在該十字形扁筒的左右 兩側(cè)分別安裝有第一顏色傳感器與復(fù)合光源，在該十字形扁筒的頂部安裝有第二顏色傳感 器；
[0023] 所述測(cè)控模塊包括微處理器控制單元，在該微處理器控制單元上連接有觸摸式顯 示單元、顏色采集單元、步進(jìn)電機(jī)控制單元、溫度檢測(cè)單元、光強(qiáng)控制單元以及無線收發(fā)單 元，其中所述顏色采集單元分別與所述第一顏色傳感器、第二顏色傳感器電連接，所述步進(jìn) 電機(jī)控制單元與所述步進(jìn)電機(jī)電性連接，所述光強(qiáng)控制單元與所述復(fù)合光源電連接；
[0024] 所述微處理器控制單元用于實(shí)現(xiàn)復(fù)合光源的光強(qiáng)控制和從第一顏色傳感器與第 二顏色傳感器、溫度檢測(cè)單元讀取數(shù)據(jù)，根據(jù)相應(yīng)數(shù)據(jù)計(jì)算出試紙條的反射率，再根據(jù)半定 量區(qū)間得出試紙條的半定量值，并在觸摸式顯示單元上顯示或通過無線收發(fā)單元上傳；所 述顏色采集單元用于從第一顏色傳感器與第二顏色傳感器中讀取信息，實(shí)現(xiàn)色塊的R、B、G 值的獲取；所述步進(jìn)電機(jī)控制單元用于實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制；所述溫度檢測(cè)單元用于 對(duì)環(huán)境溫度的檢測(cè)；所述光強(qiáng)控制單元用于實(shí)現(xiàn)復(fù)合光源的光照強(qiáng)度調(diào)節(jié)；所述無線收發(fā) 單元用于與外部設(shè)備的通訊，實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)互通。
[0025] 進(jìn)一步的，所述光強(qiáng)控制單元的控制信號(hào)輸入端與所述微處理器控制單元直接連 接，該光強(qiáng)控制單元的信號(hào)輸出端通過A/D轉(zhuǎn)換模塊與所述微處理器控制單元連接，所述 溫度測(cè)量單元也通過該A/D轉(zhuǎn)換模塊與微處理器控制單元實(shí)現(xiàn)信息交互。
[0026] 進(jìn)一步的，在所述微處理器控制單元上還連接有存儲(chǔ)單元、數(shù)據(jù)打印單元以及限 位檢測(cè)單元，其中所述限位檢測(cè)單元用于對(duì)試紙臺(tái)的行程進(jìn)行檢測(cè)，并發(fā)出信息通過微處 理器控制單元控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0027] 進(jìn)一步的，所述觸摸式顯示單元采用觸摸式IXD液晶顯示屏。
[0028] 進(jìn)一步的，所述顏色傳感器可采用TCS3103高精度顏色傳感器、TCS3103高精度顏 色傳感器、TCS3103高精度顏色傳感器中的一種。
[0029] 本發(fā)明中，復(fù)合光源提供紅色、綠色和藍(lán)色三基色的亮度可調(diào)的光；分束鏡主要有 兩方面作用，一方面是實(shí)現(xiàn)將復(fù)合光源發(fā)射的光反射到試紙條，并將經(jīng)試紙條反射的光透 到顏色傳感器，顏色傳感器將顏色的RGB值及光強(qiáng)值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字值，以便進(jìn)一步的 處理；另一方面是實(shí)現(xiàn)將復(fù)合光源發(fā)射的一部分光直接照射到顏色傳感器，檢測(cè)三種顏色 光的光強(qiáng)，若光強(qiáng)發(fā)生了變化，測(cè)控模塊通過讀取顏色傳感器獲取具體的變化情況，微處理 器在程序的控制下自動(dòng)調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)復(fù)合光源的亮度，從而保持照射光強(qiáng)為預(yù)先設(shè)定的值，進(jìn) 而進(jìn)一步保證測(cè)量結(jié)果的精度、測(cè)量的穩(wěn)定性和一致性。兩個(gè)顏色傳感器一個(gè)用于檢測(cè)入 射光強(qiáng)的大小，另一個(gè)用于檢測(cè)經(jīng)被測(cè)試紙塊反射的光強(qiáng)大??；十字形扁筒主要用于固定 兩個(gè)顏色傳感器及分束鏡，同時(shí)減小外界環(huán)境光對(duì)傳感器的影響，以提高最后檢測(cè)結(jié)果的 精度。
[0030] 在實(shí)際應(yīng)用中，首先根據(jù)現(xiàn)有儀器獲取各測(cè)試項(xiàng)的經(jīng)驗(yàn)公式，