CN101598599A - 一种多通道便携式胶体金试纸条速测装置 - Google Patents

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一种多通道便携式胶体金试纸条速测装置，主要包括：检测仪包括检测部分，电器部分和检测软件部分，其中检测部分包括多个相互独立的检测通道，电器部分包括ARM数据处理器、键盘和LCD，检测部分检测到的图像数据由电器部分处理并显示，检测软件部分控制检测步骤。本仪器的多通道式检测结构，四通道可进行同一检测项目也可以进行不同检测项目，检测速度快、样本量大，具有很强的实用价值。

Description

一种多通道便携式胶体金试纸条速测装置
技术领域
本发明涉及一种检测仪器，尤其是胶体金试纸条检测仪器。
背景技术
生物试纸法作为新型生化检测系统，以其携带方便、操作简单、测定速度快等特点，越来越受到人们的关注，并且在现场快速检测中发挥越来越大的作用。胶体金试纸条作为生物试纸法一个具体应用，已广泛应用于食品、水质、医疗卫生等各个领域。但长期以来胶体金试纸条的检测主要依靠目测，即用人眼观测胶体金试纸条上检测线的颜色深浅，只能做到定性判断，并且人为因素对检测结果的判定影响较大，很容易产生错误的检查结果，另外目前有少数公司生产的采用反射原理来检测胶体金试纸条，因为是纸条上的检测线并不是光滑的表面，所以使用镜面反射原理测定结果准确程度也很差。
发明内容
为解决上述在胶体金试纸条检测过程中所遇到问题，本发明提供了一种能够准确检测胶体金试纸条的仪器装置，使用该仪器可最大的降低各种干扰因素对检测结果的影响，并通过仪器对胶体金试纸条的数据处理，给出半定量或定量的检测结果。为检测食品中药物残留、人体疾病诊断提供了科学的数据依据。本仪器的多通道式检测结构，四通道可进行同一检测项目，也可以进行不同检测项目，检测速度快、样本量大，具有很强的实用价值。
一种多通道便携式胶体金试纸条速测装置，主要包括：检测仪包括检测部分，电器部分和检测软件部分，其中检测部分包括多个相互独立的检测通道，电器部分包括ARM数据处理器、键盘和LCD，检测部分检测到的图像数据由电器部分处理并显示，检测软件部分控制检测步骤。
进一步，所述构成检测部分的检测通道包括：检测通道上壳、检测通道下壳，设置在检测通道上壳上表面上的CCD图像采集电路板，设置在通道上壳上的试纸条感测元件，LED光源，CCD模块和设置在通道下壳上的对试纸条起支撑作用支撑元件，胶体金试纸条放入检测通道内，试纸条感测元件检测到试纸条到达检测位置，开启LED光源，同时CCD模块采集由试纸条上反射图像，再根据图像数据自动判定胶体金试纸条的检测线和参考线位置，读取相应位置的灰度值作为胶体金试纸条的特征量。经过相应的处理算法最终给出检测结果，完成了一次检测过程。
进一步，所述LED光源为两个，分别设置在CCD模块的两边。
进一步，所述的电器结构采用主从是电路结构，每个从机由CPU，CPLD系统和CCD模块构成，完成数据的采集和前处理；主机由ARM处理器完成相应的后续数据处理和人机交互功能，主从机之间通过串口交换数据。
进一步，检测软件设计包括主机ARM外设驱动程序、ARM应用程序、CPLD程序设计三部分；完成了图像数据回归处理算法，检测结果的存储、查询以及报告打印等功能。
本发明克服了现有的胶体金试纸检测方法和仪器只能对胶体金试纸作定性的和不准确的定量的检查，并且本发明在设计上的特点为：多个通道并行式检测结构以及便携式的结构设计。便携式结构设计包括两方面，一方面机械结构上减小检测仪器的体积，不采用电机传动；另一方面电器结构上降低仪器功耗，可以使用锂电池供电工作，更好的满足现场检测的环境要求。
本发明中仪器可应用于食品安全、医疗卫生等领域的胶体金试纸条检测，特别适用于大批量检测、多项目检测等应用场合。
附图说明
图1装置外形图
图2装置内部结构示意图
图3检测通道结构示意图
图4主从式硬件结构
图5检测软件框架
图6从机的软件控制框图
图7主机的控制框图
具体实施方式
本发明中所公开的多通道便携式胶体金试纸条速测装置，主要包括：4个独立的检测通道、ARM数据处理器、键盘和LCD部分。
本发明所采用的技术方案具体如下：
一种四通道胶体金试纸条检测装置，如图1、图2和图3所示，检测仪包括检测部分，电器部分和检测软件部分，其中检测部分由四个相互独立的检测通道6组成，每个检测通道由光学CCD模块、恒流源、LED光源、试纸条感知元件以及图像采集电路构成。附图2所示，四通道并行检测结构设计可以完成四个检测通道同时检测，通道之间互相独立。
电器部分包括：ARM数据处理器、键盘和LCD部分。电器结构设计采用主从式的电路结构。每个从机由独立CPU、CPLD系统和CCD模块构成，完成图像数据采集和前处理。主机采用ARM处理器完成相应的后续数据处理和人机交互功能。主从机之间通过串口交换数据。
检测软件部分包括主机ARM外设驱动程序、ARM应用程序、CPLD程序设计三大部分。检测软件部分可完成图像数据回归处理算法，检测结果的存储、查询以及报告打印等功能，图4为该检测设备的主从式硬件结构。图5为该检测仪器的检测软件框架图图；图6从机的软件控制框图；图7主机的控制框图。
检测仪器的具体结构为，检测仪器外壳由两部分组成：上机壳201和下机壳202，其中上机壳的上表面设置有薄膜键盘203和LCD显示屏204，薄膜键盘和LCD显示屏与设置在下机壳内的控制电路板205连接，在下机壳内平行并列设置4个检测通道206，检测通道206通过下机壳的一个侧表面上设置的4个相应的通孔接收需检测的试纸207。下机壳的其他表面上还设置有电源开关101，电源输入插头102，USB接口103、PS/2键盘接口104和RS232接口105。检测通道206包括检测通道上壳304，和检测通道下壳307；检测通道上壳上设置有试纸条位置感知元件301，CCD模块302，和位于CCD模块302两边的LED光源305，CCD图像采集电路板设置在通道上壳的上表面上，并控制位置感知元件301，CCD模块302和LED光源305。通道下壳上设置有试纸条支撑元件307，通常为弹性垫片。
具体实施方式：
打开本装置，在LCD显示屏204上会显示仪器的主工作界面，按下薄膜键盘上数字键，选择主界面中的“检测”功能，依次为每个检测通道选择检测项目。如果首次使用该项目会自动进行定标操作，在LCD的提示下依次放入不同浓度的胶体金试纸条，装置会自动进行曲线拟合，并保存曲线参数为以后检测使用。
选择好四个检测通道后，按下“回车”确认，进入检测等待界面。在待测的胶体金试纸条上滴入待测液，等反应时间后会在检测线和参考线位置显示出深浅程度不同的条纹。将胶体金试纸条放入检测通道内，由试纸条感知元件301检测试纸条是否到达检测位置，当试纸条到达检测位置后，打开绿色LED光源灯305和薄膜键盘203上的指示灯，反应后的胶体金试纸条207在绿色LED光源的照射下会出现紫红色测试线和参考线条纹，随后位于试纸条反应区正上方CCD图像采集电路板303开始采集胶体金图像。CCD模块302采集的图像数据的像素为320*200。CCD图像采集电路板303读取CCD模块302采集的图像数据原始图像灰度值，并按照垂直方向对每列数值进行中值滤波，将每列数值的平均值作为表示该列灰度值的参考数据，这样化成拥有320个元素的一维图像数据。然后从160点位置向后查询一维数组中数值最小值。作为反应后的试纸条参考线颜色最深灰度最小值，从而确定参考线位置。再从参考线向前查找另一个灰度较小值，同时加上位置偏差，共同确定测试线的位置。将参考线和测试线左右各5个像素的灰度和传送给控制电路板205，由控制电路板按照一定的数学模型进行计算，最终生成表示胶体金试纸条反应浓度的检测结果，经RS-232接口105送打印机打印出来，同时在LCD204上显示出检测结果。这样一个样本的检测过程就结束了。检测结束后关闭薄膜键盘203上的指示灯。
装置的主要功能参数：
本装置采用簿膜轻触开关操作，彩色LCD液晶屏显示；联接微型打印机，可打印检测日期、样本号、项目名称、检测结果；可接入PS/2键盘，输入中文项目名称，外置SD卡接口满足大容量的检测结果存储；通过UART及USB接口与外部PC联机，扩大仪器的应用范围。
本装置可采用标准试纸条随时对仪器进行校准，确保检测结果的准确性，输出定量检测结果；具有检测项目选择功能(多通道可以设同一个项目，也可以分别设置不同项目)；有试纸条自动感知功能，使检测操作非常简单，只要将试纸条插入仪器，仪器可自动开始检测并输出结果。
本发明中描述的设备，因为其检测通道相互独立，所以通道的数量不仅限于4个，带有单个或多个相同结构或功能的通道的检测设备也包括在本发明所要求保护的范围内。

Claims (5)

1、一种多通道便携式胶体金试纸条速测装置，主要包括：检测仪包括检测部分，电器部分和检测软件部分，其中检测部分包括多个相互独立的检测通道，电器部分包括ARM数据处理器、键盘和LCD，检测部分检测到的图像数据由电器部分处理并显示，检测软件部分控制检测步骤。
2、根据权利要求1中所述的速测装置，其特征为，所述构成检测部分的检测通道包括：检测通道上壳、检测通道下壳，设置在检测通道上壳上表面上的CCD图像采集电路板，设置在通道上壳上的试纸条感测元件，LED光源，CCD模块和设置在通道下壳上的对试纸条起支撑作用支撑元件，胶体金试纸条放入检测通道内，试纸条感测元件检测到试纸条到达检测位置，开启LED光源，同时CCD模块采集由试纸条上反射图像，再根据图像数据自动判定胶体金试纸条的检测线和参考线位置，读取相应位置的灰度值作为胶体金试纸条的特征量；经过相应的处理算法最终给出检测结果，完成了一次检测过程。
3、根据权利要求2中所述的速测装置，其特征为，所述LED光源为两个，分别设置在CCD模块的两边。
4、根据权利要求1中所述的速测装置，其特征为，所述的电器结构采用主从是电路结构，每个从机由CPU，CPLD系统和CCD模块构成，完成数据的采集和前处理；主机采用ARM处理器完成相应的后续数据处理和人机交互功能，主从机之间通过串口交换数据。
5、根据权利要求1中所述的速测装置，其特征为，检测软件设计包括主机ARM外设驱动程序、ARM应用程序、CPLD程序设计三部分；完成了图像数据回归处理算法，检测结果的存储、查询以及报告打印等功能。
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