CN102384890B - 化验检测判定设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种化验检测判定设备及方法，该设备包括光电检测电路和处理器，以及设有检测区和空白区的光学检测装置，所述光电检测电路对检测区和空白区的光反射强度信号进行检测传送到处理器，处理器中预设有随时间变动的阈值，经处理器处理过后得出的判定值与设定的阈值相比得出化验结果。该化验检测判定方法在所确定的判定值超过或者在固定的时间里面没有达到所述阈值或测得信号无法给出判定的时候，表示结果，其中该阈值为随时间浮动变化的值。本发明化验检测判定设备及方法与现有技术相比效率提高、判断准确、成本较低。

Description

化验检测判定设备及方法

【技术领域】

本发明涉及一种判断化验结果的设备，尤其是指读取被化验对象测量值的化验检测判定设备及方法。

【背景技术】

市场上已经有不少的对化验物分析的设备，如一种横流式免疫分析装置，用于测量HCG，属于一次性使用试纸条，需要用户读取结果，具有一定程度的主观性，而且需要另外加设计时器，而且结果以颜色显示出来，结果的颜色会随着时间的递增而加深，从而会影响判读的效果；另一公开的装置，利用光学方法获得结果，将分析测试条插入读数器，使得测试条定位于读出器的光学元件上，从光源发射的光照射试纸条，并用光检测器检测反射光或透射光。典型地，该读数器至少含有一个发光二极管，并且每个发光二极管都设有相应的光检测器，属于多次性使用电子笔。类似的这种分析仪器，需将分析读数器和测试条仔细定位，这是因为在检测区和控制区中形成的可见信号相当弱，所以检测或控制区对于相应的光检测区发生小位移就会显著地影响检测器的读数。另外光检测器要与测试条靠近是非常重要的，因为光敏二极管捕获的光量相当少，而且信号强度通常遵守平方反比定律，因此，它随着测试条和光检测器之间的距离增加而迅速减小。这样一来，就需要用户将测试棒和分析结果读出器仔细定位，尤其是家用设备。而多次使用的分析仪器，特别是这种小型的，很容易会因为试纸条的反复插入，造成错位，而微量的错位就会进而产生误差。

另一种自动免疫设备的方法，通过一个横流载体提供附加的电极，检测该载体上是否存在流体，并产生一个信号来接通所述检测电子装置，显示检测结果，但是在不同的测试中，液体沿载体流动的速度各不相同，不同类型的液体流速特性会导致读取不准确的结果。由于吸液芯和多孔渗水膜所用材料不一致的属性，读取结果的最佳时间点也会不同。相应的一种化验结果读出设备，用于读取使用液体传输载体执行的化验结果，针对解决如何确定最佳的读数时期的问题，但是还是解决不了不同流体不同流速标准的问题。同时，有些检测分析仪器检测时间过长，如检测心脏损伤的基于化验的商业横流检测工具要求长达15分钟才能完成所述化验。在其他情况，特别是怀孕测试，用户自然期望尽快知道结果。

还有一种计算的方法，设定两个阈值，通过比较检测值和阈值之间的关系进而得出检测的结果。但是由于设计的反应可能需要一定时间内才能达到平衡的可测量状态，过快的得出结果，可能会导致结果的不稳定性。同时，该发明没有提及阈值是否可变的问题。据研究所得，根据持续时间的不一样，纸条的干湿度会变化，阈值也会发生变化，固定的阈值将会引起一定的误差。而且，只测量检测区根据其信号的积累量来确定结果，缺乏空白区对照，不能出去背景影响因素，误差会加大。此外，纸条的替换，容易发生安装不当的操作，这样对本来对光程敏感的读数器会因为一点的误差而引起判断错误。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种效率高、判断准确、成本低的化验检测判定设备及方法。

为实现本发明目的，提供以下技术方案：

本发明提供一种化验检测判定设备，其包括光电检测电路和处理器，以及用于测量化验信号的光学检测装置，光学检测装置中设有检测区和空白区，所述光电检测电路对检测区和空白区的光反射强度信号进行检测，并反馈检测信息给处理器，该处理器包括有相连接的时控模块、阈值修改模块和数据比较模块，该时控模块分别与阈值修改模块、光电检测电路连接，该阈值修改模块、光电检测电路同时也与数据比较模块连接，阈值修改模块根据时控模块的信号来修改阈值并传送到数据比较模块，光电检测电路根据时控模块的信号来定时检测所得检测值传送到数据比较模块，数据比较模块将检测数据与对应阈值进行计算与比较得出判定结果。

其中，该阈值修改模块包括相连接的开机测试模块、时间检测模块、阈值更新模块、阈值输出模块。该阈值修改模块通过开机测试模块检测到开机状态（即电路接通）后，时间检测模块检测时控模块发来的时间信号，根据该时间信号，阈值更新模块依照预设时间与阈值变化关系来更新阈值，并通过阈值输出模块将更新的阈值输出至所述数据比较模块。

该数据比较模块包括相连接的空白值保护模块、测量值输入及保护模块、斜率计算模块、比较及判定模块、结果保存模块，该空白值保护模块、测量值输入及保护模块的数值输入至斜率计算模块，该斜率计算模块的结果输入至比较及判定模块与阈值进行比较，判定结果保存至结果保存模块。

优选的，该化验检测判定设备进一步包括显示检测状态或判定结果的显示装置，该显示装置与处理器连接。优选的，该显示装置为LCD液晶显示屏。作为较佳实施方式，该LCD液晶显示屏上以沙漏闪图案来表示检测状态。

优选的，该化验检测判定设备进一步包括与处理器连接的声音提示装置。可通过声音表示检测状态或判定结果。

该设备用于读取化验结果以检测目标化验物的存在和含量，其中所述目标化验物的存在与不存在引起一种反应，导致一个信号以随时间而变化的方式累积，该设备用于确定信号累计累积量，用于计算得出判定值以及其与阈值比较，以及表示化验结果。所以，该设备可以在保证在尽快出结果的同时，保证检测的结果。避免了上样后时间过短，显示偏差，或者是等待时间过长的弊端。同时，也充分考虑了试纸条失水的因素，设定浮动的阈值，可以最快最准确的得出检测结果。而空白区的设置，更加可以将背景去掉，降低检测的误差。

本发明还提供一种采用所述化验检测判定设备的化验检测判定方法，用于检测特定的化验物的存在和含量，执行所述化验以引起一种反应，该反应导致一个化验信号以时间而变化的方式累积在所述光学检测装置的检测区，光电检测电路向检测区和空白区发射光，并对检测区和空白区的光反射强度信号进行检测，并反馈检测信息给处理器，其中，

处理器预设有随时间变化的阈值X，

处理器根据光电检测电路所反馈的检测区和空白区在加样前以及加样后的光反射强度信号，确定化验信号累积量，计算相应的判定值K；

在所确定的判定值K大于或者等于当时阈值X，或者在时间t满足预设时间值时，所述判定值K没有达到所述阈值X，或者测得信号无法给出判定的时候，表示结果。

优选的，如果在一定时间内，经过反应，所述判定值K大于或者等于所设定的阈值X（即K≥X），那么马上输出第一结果信号，并结束化验；如果时间t达到预定时间值t4后，所述判定值K均小于所设定的阈值X（即K<X），则输出第二结果信号并结束化验；若出现不能比较状态，则输出第三种结果，结束化验。所述出现不能比较的状态，一般是指出现没有加样的情况。其中t4根据实际情况而定，可以从实验数据中获知时间t4后可获得较为准确的化验结果。

优选的，在设定时间t4内，如果所述判定值低于设定的阈值，则重复新一轮的检测、计算和比较。

优选的，所述第一结果是肯定结果，所述第二结果是否定结果，第三结果是无法判断或样品量不足的结果。

优选的，处理器在所述反应达到平衡之前，确定化验信号累积量。由于该化验化学反应所需时间较长，若等待反应完全后再读取数据则耗费时间较长，而反应过程中加样量与时间的关系成线性比例，因此可以在反应过程中根据加样量与时间的关系比例对化验信号进行量化检测，从而获取确切的化验数据；另外，当反应达到平衡后，检测区的湿度会随着时间的推移而减小，检测区颜色会逐渐加深，但反应的化验信号却没有增加，如此所检测到的信号就很有可能与实际反应结果不一致，而反应过程中检测区颜色的变化与反应量成比例，在此阶段检测到的信号可真实反映化验化学反应的确切结果。

优选的，该判定值K是：由检测区与空白区在加样前扫描读得出数值T0、B0，再与加样N秒后检测区和空白区扫描读得数值T1、B1分别相比，分别得出检测区的比值T1/T0和空白区的比值B1/B0，再用检测区的比值减去空白区的比值，从而得出判定值K=T1/T0-B1/B0。其中所述N秒可根据实验得出的具体化验反应的反应量与时间的关系而选定。

优选的，该检测操作根据设定的时间进行。

优选的，在加样后时间t达到t1时，出现时间提醒标记，优选采用声音提示，以提示加样反应开始。其中t1为根据实际情况预计的从加样到检测区开始有反应的时间。

优选的，在加样后时间t达到t2后，读取检测区与空白区数值T、B，若出现没有加样的情况，也就是T=T0、B=B0，则输出第三种结果，该第三种结果可以采用错误提示方式输出，具体可以通过显示输出，和/或通过声音提示输出。

优选的，在上述t2时间读取数值T、B后间隔t3时间读取检测区与空白区数值T1、B1，根据该数值T1、B1计算判定值K，并与阈值X进行比较。在设定时间t4内，如果所述判定值K低于设定的阈值X，则重复新一轮的操作，即每间隔t3时间检测T1、B1、计算判定值K以及和阈值X进行比较。

对比现有技术，本发明具有以下优点：

本发明化验结果检测设备及化验结果检测方法与现有技术相比效率提高、判断准确、成本较低。本发明可以在保证在尽快出结果的同时，保证检测的结果。避免了上样后时间过短，显示偏差，或者是等待时间过长的弊端。同时，也充分考虑了试纸条失水的因素，设定浮动的阈值，可以最快最准确的得出检测结果。

【附图说明】

图1为 本发明的化验检测判定设备的框架结构示意图；

图2为 本发明化验检测判定设备中阈值修改模块的示意图；

图3为 本发明化验检测判定设备中数据比较模块的示意图；

图4为 本发明化验检测判定方法的具体实施例流程图。

【具体实施方式】

请参阅图1~3，结合附图说明本发明化验检测判定设备，其包括光电检测电路和处理器，以及用于测量化验信号的光学检测装置，光学检测装置中设有检测区和空白区，所述光电检测电路对检测区和空白区的光反射强度信号进行检测，并反馈检测信息给处理器，该处理器包括有相连接的时控模块、阈值修改模块和数据比较模块，该时控模块分别与阈值修改模块、光电检测电路连接，该阈值修改模块、光电检测电路同时也与数据比较模块连接，阈值修改模块根据时控模块的信号来修改阈值并传送到数据比较模块，光电检测电路根据时控模块的信号来定时检测所得检测值传送到数据比较模块，数据比较模块将检测数据与对应阈值进行计算与比较得出判定结果。

该判定结果通过与处理器连接的显示装置输出，该显示装置还可以显示检测状态，在本实施例中，该显示装置为LCD液晶显示屏。作为较佳实施方式，该LCD液晶显示屏上以沙漏闪图案来表示检测状态。

该化验检测判定设备进一步包括与处理器连接的声音提示装置。可通过声音表示检测状态或判定结果。例如当加样后一定时间内可通过声音提示装置发出声响来提醒开始检测程序，或者当有结果输出时也可通过声响来提示。

如图2所示，其中该阈值修改模块包括相连接的开机测试模块、时间检测模块、阈值更新模块、阈值输出模块。该阈值修改模块通过开机测试模块检测到开机状态（即电路接通）后，时间检测模块检测时控模块发来的时间信号，根据该时间信号，阈值更新模块依照预设时间与阈值变化关系来更新阈值，并通过阈值输出模块将更新的阈值输出至所述数据比较模块。

如图3所示，该数据比较模块包括相连接的空白值保护模块、测量值输入及保护模块、斜率计算模块、比较及判定模块、结果保存模块，该空白值保护模块、测量值输入及保护模块的数值输入至斜率计算模块，该斜率计算模块的结果输入至比较及判定模块与阈值进行比较，判定结果保存至结果保存模块。

该设备用于读取化验结果以检测目标化验物的存在和含量，其中所述目标化验物的存在与不存在引起一种反应，导致一个信号以随时间而变化的方式累积，该设备用于确定信号累计累积量，用于计算得出判定值以及其与阈值比较，以及表示化验结果。所以，该设备可以在保证在尽快出结果的同时，保证检测的结果。避免了上样后时间过短，显示偏差，或者是等待时间过长的弊端。同时，也充分考虑了试纸条失水的因素，设定浮动的阈值，可以最快最准确的得出检测结果。而空白区的设置，更加可以将背景去掉，降低检测的误差。

该设备可以在保证在尽快出结果的同时，保证检测的结果。避免了上样后时间过短，显示偏差，或者是等待时间过长的弊端。同时，也充分考虑了试纸条失水的因素，设定浮动的阈值，可以最快最准确的得出检测结果。而空白区的设置，更加可以将背景去掉，降低检测的误差。

本实施例中，所述化验是横流行化验，其中可能包含特定的化验物的样本施加到一个液体传输装置（通常是多孔渗水载体），并会沿着该装置移动。

本发明还提供一种采用所述化验检测判定设备的化验检测判定方法，用于检测特定的化验物的存在和含量，执行所述化验以引起一种反应，该反应导致一个化验信号以时间而变化的方式累积在所述光学检测装置的检测区，光电检测电路向检测区和空白区发射光，并对检测区和空白区的光反射强度信号进行检测，并反馈检测信息给处理器，其中，

处理器预设有随时间变化的阈值X，

处理器根据光电检测电路所反馈的检测区和空白区在加样前以及加样后的光反射强度信号，确定化验信号累积量，计算相应的判定值K；

在所确定的判定值K大于或者等于当时阈值X，或者在时间t满足预设时间值时，所述判定值K没有达到所述阈值X，或者测得信号无法给出判定的时候，表示结果。

具体实施例请参阅图4，在加样后接通光电检测电路，此时检测并记录检测区和空白区的初始值T0、B0，在加样后时间t达到10秒时，出现时间提醒标记，采用声音提示提示加样反应开始。

在加样后时间t达到75秒后，读取检测区与空白区数值T、B，判断是否有加样，若出现没有加样的情况，也就是T=T0、B=B0，则出现错误提示，输出第三种结果，可以通过显示输出，和/或通过声音提示输出；若有加样，即T、B与T0、B0不同，则进入下一步。

再间隔20秒后读取检测区与空白区数值T1、B1，根据该数值T1、B1计算判定值K（K=T1/T0-B1/B0），并与阈值X进行比较，若K≥X，则输出第一种结果，肯定结果。

若在设定时间4分钟内，如果所述判定值K低于设定的阈值X，即K<X，则重复新一轮的操作，即每间隔20秒时间检测T1、B1，重新计算判定值K以及和阈值X进行比较。

若时间t≥4分钟，判定值K仍然低于设定的阈值X，则输出第二种结果，否定结果。

在化验过程中累积的信号可以是适合上述目的的任何信号。为方便起见，所述信号累积包括容易检测的物质的形成或累积（如颜色反应的结果）。更具体地，所述化验最好是包括标记物的累积，通常是标记物在检测区的累积。所述的标记物可以是酶、放射性同位素示踪、荧光素、胶体金、彩色胶乳等有色粒子。特别的，所述化验方案特定的采用了胶体金功能性微球作为标记物。

通常，在样品中的特定化验物会引起所述信号的累积，但是在某些情况下，如竞争等反应中，所述的特定化验物不存在会引起有关信号的累积。

通常，如果在一定时间内，经过反应，所述判定值大于或者等于所设定的阈值，那么马上输出第一结果信号，为肯定信号，并结束化验。

如果在一定的时间内，所述判定值小于所设定的阈值，则输出第二结果信号为否定信号，并结束化验。

如果在加样后，样品上样量达不到检测的需要，那么显示无法判断结果并发出长啲声。

其判定值是由检测区与空白区在加样前扫描读得出数值，再与加样后检测区和空白区扫描读得数值分别相比，再用空白区的比值减去检测区的比值。

所以，该设备可以在保证在尽快出结果的同时，保证检测的结果。避免了上样后时间过短，显示偏差，或者是等待时间过长的弊端。同时，也充分考虑了试纸条失水的因素，设定浮动的阈值，可以最快最准确的得出检测结果。而空白区的设置，更加可以将背景去掉，降低检测的误差。

导致信号累积的反应可以是任何合适的反应，如两种化学实体间的常规化学反应、酶联反应、或免疫偶联反应。优选的免疫偶联反应将包括至少一个生物分子的结合。

优选的反应包含标记物复合体与固定在检测区的检测试剂条中特定的试剂结合，标记物在结合区中累积。

在吸样棒插到样品液里面，样品渗到吸样棒上后，电路的电阻发生改变，读数设备被激活，同时扫描检测区和空白区的初始信号值。全过程自动完成，但是也可以增设一个开关或者按钮配合完成。

在读数器激活后，预设一定的反应时间来让样品里的目标物与测试条上的标记物试剂充分反应，此时显示屏显示漏斗图案。在预定时间间隔后（如16s），第二次扫描检测区和空白的值，根据设计的公式计算出判定值，并比较判定值和阈值的关系。如果判定值大于当时阈值，那么，化验安全停止，输出肯定结果，如果判定值少于当时阈值，那么在预定的时间之后重新一轮新的扫描、计算和比较，阈值也更替为设定的新的阈值，若此时判定值大于当时阈值，那么，化验安全停止，输出肯定结果，如果判定值少于当时阈值，那么在预定的时间之后重新的循环。若在设定的时间内（即达终点t），判定值依然少于当时的阈值，那么判定为否定结果.

典型的，在终点t，该设备认为化验结束，但是t点并不一定是反应完成的点。

终点t方面的可以参考特定时间点判断，即由样品液加入到吸样棒上读数器被激活开始计算，优选地，t选择1-6分钟。

处理器中编程，使得为获得最终结果的情况下重复进行测量。在简单的实施例中，测量会重复。在终点之前重复一次或多次，直到判定值超过设定的阈值。

本发明设备最好包括一个时钟或其他定时设备，使得能够自动在预定时间点测量，而不需要其他用户的输入或操作。

这样，可以在初始时间点测量，如果有必要，其以后任何期望的间隔重复测量，直到判定值超过设定的阈值。

时钟主要是用于设定的间隔时间和终点时间的计算。使测试可以顺利进行。

该设备会根据设定的程序开始测量一个或者多个数值进行比较。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明技术方案上的等效变换均属于本发明保护范围之内。

Claims (11)

1.一种化验检测判定设备，其包括光电检测电路和处理器，以及用于测量化验信号的光学检测装置，光学检测装置中设有检测区和空白区，所述光电检测电路对检测区和空白区的光反射强度信号进行检测，并反馈检测信息给处理器，其特征在于，处理器包括有相连接的时控模块、阈值修改模块和数据比较模块，该时控模块分别与阈值修改模块、光电检测电路连接，该阈值修改模块、光电检测电路同时也与数据比较模块连接，阈值修改模块根据时控模块的信号来修改阈值并传送到数据比较模块，光电检测电路根据时控模块的信号来定时检测所得检测值传送到数据比较模块，数据比较模块将检测数据与对应阈值进行计算与比较得出判定结果；

该阈值修改模块包括相连接的开机测试模块、时间检测模块、阈值更新模块、阈值输出模块；该阈值修改模块通过开机测试模块检测到开机状态后，时间检测模块检测时控模块发来的时间信号，根据该时间信号，阈值更新模块依照预设时间与阈值变化关系来更新阈值，并通过阈值输出模块将更新的阈值输出至所述数据比较模块。

2.如权利要求1所述的化验检测判定设备，其特征在于，该数据比较模块包括相连接的空白值保护模块、测量值输入及保护模块、斜率计算模块、比较及判定模块、结果保存模块，该空白值保护模块、测量值输入及保护模块的数值输入至斜率计算模块，该斜率计算模块的结果输入至比较及判定模块与阈值进行比较，判定结果保存至结果保存模块。

3.如权利要求2所述的化验检测判定设备，其特征在于，其进一步包括显示检测状态或判定结果的显示装置，该显示装置与处理器连接。

4.如权利要求3所述的化验检测判定设备，其特征在于，该显示装置为LCD液晶显示屏。

5.如权利要求2所述的化验检测判定设备，其特征在于，其进一步包括与处理器连接的声音提示装置。

6.一种采用如权利要求1-5任一项所述化验检测判定设备的化验检测判定方法，用于检测特定的化验物的存在和含量，执行所述化验以引起一种反应，该反应导致一个化验信号以时间而变化的方式累积在所述光学检测装置的检测区，光电检测电路向检测区和空白区发射光，并对检测区和空白区的光反射强度信号进行检测，并反馈检测信息给处理器，其特征在于，

处理器预设有随时间变化的阈值X，

处理器根据光电检测电路所反馈的检测区和空白区在加样前以及加样后的光反射强度信号，确定化验信号累积量，计算相应的判定值K；

在所确定的判定值K大于或者等于当时阈值X，或者在时间t满足预设时间值时，所述判定值K没有达到所述阈值X，或者测得信号无法给出判定的时候，表示结果。

7.一种如权利要求6所述的化验检测判定方法，其特征在于，如果在一定时间内，经过反应，所述判定值大于或者等于所设定的阈值，那么马上输出第一结果信号，并结束化验；如果时间t达到设定值后，所述判定值均小于所设定的阈值，则输出第二结果信号并结束化验；若出现不能比较状态，则输出第三种结果，结束化验。

8.一种如权利要求7所述的化验检测判定方法，其特征在于，处理器在所述反应达到平衡之前，确定化验信号累积量。

9.一种如权利要求8所述的化验检测判定方法，其特征在于，该判定值是：由检测区与空白区在加样前扫描读得出数值T0、B0，再与加样N秒后检测区和空白区扫描读得数值T1、B1分别相比，分别得出检测区的比值T1/T0和空白区的比值B1/B0，再用检测区的比值减去空白区的比值，从而得出判定值K=T1/T0-B1/B0。

10.一种如权利要求7所述的化验检测判定方法，其特征在于，所述第一结果是肯定结果，所述第二结果是否定结果，第三结果是无法判断或样品量不足的结果。

11.一种如权利要求7所述的化验检测判定方法，其特征在于，在设定时间t内，如果所述判定值低于设定的阈值，则重复新一轮的检测、计算和比较。

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