CN102985806B - 一种检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测装置及方法。该检测装置包括：试纸，其具有第一颜色的测试区，该测试区在感应到被测物质存在或浓度后显现第二颜色；能够发出至少两种波长的光的光源，其用于照射该测试区，且与微处理器相连；光检测元件，其用于检测来自该测试区的反射光，将检测到的反射光的光信号转换为电信号并发送至A/D转换电路，且与该微处理器相连；A/D转换电路，其用于对该电信号进行模/数转换后发送至微处理器；微处理器，其用于控制该光源、光检测元件以及A/D转换电路，并对该经过模数转换的电信号进行分析处理，确定一检测结果。本方案中，无需设置参照区，避免使用多组光源以及多组光检测元件，达到了降低成本，简化检测过程的目的。

Description

一种检测装置及方法

技术领域

本发明涉及液体检测技术领域，特别是涉及适用于检测液体中被测物质存在或浓度的检测装置及方法。

背景技术

在日常工作和生活中，通常需要检测液体中某一物质是否存在或者是否达到一定浓度，进而根据检测结果进行相应的处理。例如：通过检测水源中某一氨基酸的浓度确定该水源的水质或被污染程度，或者，通过检测尿液中人绒毛膜促性腺激素（简称HCG）是否存在确定该尿液的所属者是否怀孕等。

现有技术中，在测试液体中被测物质存在或浓度时，通常在试纸上加载被测液体后，由肉眼判断该试纸上的显色结果，给出检测结论。由于通过肉眼判断显色结果存在一定的误差，因此，用于检测液体中被测物质是否存在或浓度的数字化测试笔应用而生。

例如：目前市场上用于尿液检测的数字化测试笔均由外壳、吸液块、试纸、测试电路等构成，外观上分为笔体和笔帽两个部分，拔开笔帽后，吸取尿液，盖回笔帽，平放在桌面上约5分钟，通过LCD显示器得到测试结果；其原理为：吸液块吸取尿液后，尿液转移到测试试纸上，与试纸上包被的抗原或抗体发生反应，如果尿液中被测物质达到检出的浓度，试纸的测试区显现出红色，此时测试电路读取测试区的颜色，根据对颜色的判断给出测试结果。

而为了获得准确的检测结果，现有的数字化测试笔均使用了多组光源及多组光检测器件作为测试电路对多个测试区以及对照区进行检测，进而通过对测试区和对照区颜色对比得到测试结果。由于现有的数字化测试笔设置有多组光源及多组光检测器件，导致其成本较高，且检测过程较为繁琐。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种检测装置及方法，以降低检测装置的成本，且简化检测过程，技术方案如下：

一种检测装置，适用于液体中被测物质存在或浓度的检测，所述检测装置包括：

试纸，其具有第一颜色的测试区，所述测试区在感应到被测物质存在或浓度后显现第二颜色；

能够发出至少两种波长的光的光源，其用于照射所述测试区，且与一微处理器相连；

光检测元件，其用于检测来自所述测试区的反射光，将所检测到的反射光的光信号转换为电信号并发送至A/D转换电路，且与所述微处理器相连；

A/D转换电路，其用于对所述电信号进行模/数转换后发送至微处理器；

微处理器，其用于控制所述光源、光检测元件以及A/D转换电路，并对所述经过模数转换的电信号进行分析处理，确定一检测结果。

其中，所述检测装置还包括：

吸液块，其与所述试纸相接触，用于吸收待测液体。

其中，所述检测装置还包括：

显示器，用于显示所述微处理器确定的检测结果。

其中，所述光源为能够发出两种波长的光的发光二极管。

其中，所述光检测元件为光电管。

其中，所述显示器为LCD显示器。

其中，所述检测装置还包括：固定所述试纸的固定件。

其中，该检测装置还包括：供电元件。

本发明实施例还提供一种检测方法，适用于本发明所提供的检测装置，所述方法包括：

在检测被测物质之前，微处理器控制光源向试纸的测试区域依次发出第一波长的光和第二波长的光，同时，控制光检测元件检测所述测试区反射出的与第一波长的光对应的第一光信号和与第二波长的光对应的第二光信号；

确定依次经过光检测元件、A/D转换电路处理后的第一光信号对应的第一基准值以及第二光信号对应的第一对比值；

在所述试纸吸收到被测液体预定时间后，微处理器控制光源向试纸的测试区域依次发出第一波长的光和第二波长的光，同时，控制光检测元件检测所述测试区反射出的与第一波长的光对应的第三光信号和与第二波长的光对应的第四光信号；

确定依次经过光检测元件、A/D转换电路处理后的第三光信号对应的第二基准值以及第四光信号对应的第二对比值；

确定第二对比值与第一对比值对应的第一变化率，以及第二基准值与第一基准值对应的第二变化率；

判断第一变化率与第二变化率的比值是否大于预设阈值，如果大于，确定出表明测试区中被测物质存在或浓度的第一检测结果；否则，确定出表明测试区中被测物质不存在或浓度未达到预定标准的第二检测结果。

其中，所适用的检测装置还包括：显示器；

所述方法还包括：

将所确定的第一检测结果或第二检测结果通过所述显示器进行展示。

其中，当所述第一变化率与第二变化率的比值大于预设阈值的情况下，所述方法还包括：

在预设的浓度值区间与比值区间的映射关系中，确定所述第一变化率与第二变化率的比值所对应的浓度值区间；

将所确定的浓度值区间确定为第一检测结果。

与现有技术相比，本发明所提供的装置仅需一组光源和光检测元件，通过光源发出不同颜色的光照射测试区，进而检测测试区在不同颜色光照条件下的反射光强度，并通过相关算法确定出检测结果。可见，本发明所提供的检测装置无需设置参照区，避免使用多组光源以及多组光检测元件，达到了降低成本，简化检测过程的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的一种检测检测方法的流程图；

图3为本发明实施例所提供的一种检测检测方法的另一流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

现有技术所提供的检测装置，例如：数字化测试笔，由于设置有多组光源及多组光检测器件，导致了成本较高，且检测过程较为繁琐。

为了解决现有技术问题，本发明实施例提供了一种检测装置，其适用于液体中被测物质存在或浓度的检测，如图1所示，该检测装置可以包括：

试纸（图1中未显示），其具有第一颜色的测试区，所述测试区在感应到被测物质存在或浓度后显现第二颜色；

能够发出至少两种波长的光的光源110，其用于照射所述测试区，且与一微处理器140相连；

光检测元件120，其用于检测来自所述测试区的反射光，将所检测到的反射光的光信号转换为电信号并发送至A/D转换电路130，且与微处理器140相连；

A/D转换电路130，其用于对所述电信号进行模/数转换后发送至微处理器140；

微处理器140，其用于控制光源110、光检测元件120以及A/D转换电路130，并对所述经过模数转换的电信号进行分析处理，确定一检测结果。

需要说明的是，由于试纸的测试区所显示的第一颜色或第二颜色对不同颜色的反射能力不同，因此，可以利用不同颜色的光分别照射浸液前后的测试区，并根据来自测试区的反射光的光信号，确定出当前测试区所显示的颜色。其中，利用本发明实施例所提供的检测装置的检测过程中，将光源所发出的其中一种波长的光作为基准光，另一种波长的光作为对比光；在试纸浸液前后，分别控制该光源依次发出基准光和对比光来照射试纸的测试区，并由光检测元件采集由测试区所反射出的两个基准光对应的光信号以及两个对比光对应的光信号；并经过光检测元件、A/D转换电路的处理后，由微处理器确定出两个基准光对应的基准值和两个对比光对应的对比值；并通过判断对比值的变化率与基准值的变化率的比值是否大于预定阈值来确定出试纸在浸液后是否由第一颜色变化为第二颜色。其中，不同的检测场景所需的阈值不同，该阈值可以通过多次检测试验分析得到。

与现有技术相比，本发明所提供的装置仅需一组光源和光检测元件，通过光源发出不同的颜色光照射测试区，进而检测测试区在不同颜色光照条件下的反射光强度，并通过相关算法确定出检测结果。可见，本发明所提供的检测装置无需设置参照区，避免使用多组光源以及多组光检测元件，达到了降低成本，简化检测过程的目的。

需要说明的是，由于一种颜色对相同颜色光的反射能力与对波长相差较大（也就是，色差较大）光的反射能力差距较大，因此，为了达到精准的目的，该光源110所发出的基准光和对比光可以与所述测试区在感应到被测物质存在或浓度后显现第二颜色相关，其中，基准光通常选择第二颜色对应波长的光，而对比光通常选择与第二颜色的对应波长差距较大的光，例如：当测试区在感应到被测物质存在或浓度后显现红色时，基准光可以选择红色光，而对比光可以选择绿色光；而当测试区在感应到被测物质存在或浓度后显现蓝色时，基准光可以选择蓝色光，而对比光可以选择黄色光，这都是合理的。也就是，该光源110可以根据所检测待测液体中被测物质存在或浓度对应的试纸测试区所显示颜色，选择不同波长的基准光和对比光。

其中，可以通过手工浸液的方式，将该待测液体放置到该试纸上，或者，通过将该待测液体通过该装置上特定浸液孔进行浸液。更进一步的，为了简化人为操作步骤，该检测装置还可以包括吸液块，其与该试纸相接触，用于吸收该待测液体。当需要浸液时，可以通过该吸液块吸收待测液体，该待测液体会自动转移到该试纸上，实现对试纸的浸液。可以理解的是，在实际应用中，试纸上可以存在用于检测一种物质或多种物质存在或浓度的多个测试区，以及一个检测试纸是否有效的质控区，因此，利用本实施例所提供的检测装置，可以通过控制光源以及光检测元件，测试一条试纸上的多个测试区，得到待测液体中多种物质的存在情况或试纸质控结果，或者根据多个测试区的检测情况推导出一个或多个检测结果。

更进一步的，为了将微处理器140所确定的检测结果直观的展示给用户，该检测装置还可以包括：显示器。其中，该显示器可以为LCD显示器，当然并不局限于LCD显示器。

本领域人员可以理解的是，在实际应用中，该光源110可以为够发出两种波长的光的发光二极管，当然并不局限于发光二极管；其中，所选择的发光二极管可以根据试纸的第二颜色确定。同样的，在实际应用中，该光检测元件120可以为光电管，且该光电管可以为真空光电管和充气光电管，以将所采集到光信号转换为相应电信号，当然并不局限于光电管。

更进一步的，为了固定该试纸，该检测装置还可以包括：固定所述试纸的固定件。可以理解的是，该固定件可以设置为方便试纸装卸的元件，以使得该检测装置能够进行多次试纸的测试。

当然，该检测装置还包括：供电元件，以为该检测装置中的耗电模块供电，例如：光源110、光检测元件120、微处理器140等。

可以理解的是，该检测装置可以封装到数字化测试笔中，或者，以其他便携设备的形式进行封装，这都是合理的。

针对于上述的检测装置，本发明实施例还提供一种检测方法，如图2所示，所述检测方法可以包括：

S101，在检测被测物质之前，微处理器控制光源向试纸的测试区域依次发出第一波长的光和第二波长的光；

其中，该第一波长的光作为基准光，为了测试结果更加精准，其可以选择与试纸在感受到被测物质存在或浓度后所显示的第二颜色对应的波长；第二波长的光作为对比光，其可以选择与第二颜色对应波长差距较大的波长，也就是，选择与第二颜色色差较大的颜色。

S102，控制光检测元件检测所述测试区反射出的与第一波长的光对应的第一光信号和与第二波长的光对应的第二光信号；

S103，确定依次经过光检测元件、A/D转换电路处理后的第一光信号对应的第一基准值以及第二光信号对应的第一对比值；

S104，在所述试纸吸收到被测液体预定时间后，微处理器控制光源向试纸的测试区域依次发出第一波长的光和第二波长的光；

其中，预定的时间可以根据实际情况进行设定。例如：在通过尿液进行检测是否怀孕时，可以在尿液浸湿试纸2~5分钟内控制光源发出不同波长的光。

S105，控制光检测元件检测所述测试区反射出的与第一波长的光对应的第三光信号和与第二波长的光对应的第四光信号；

S106，确定依次经过光检测元件、A/D转换电路处理后的第三光信号对应的第二基准值以及第四光信号对应的第二对比值；

S107，确定第二对比值与第一对比值对应的第一变化率，以及第二基准值与第一基准值对应的第二变化率；

S108，判断第一变化率与第二变化率的比值是否大于预设阈值，如果大于，则进入步骤S109；否则，进入步骤S110；

可以理解的是，不同的检测场景所需的阈值不同，该阈值可以通过多次检测试验分析得到。

S109，确定出表明测试区中被测物质存在或浓度的第一检测结果；

S110，确定出表明测试区中被测物质不存在或浓度未达到预定标准的第二检测结果。

可以理解的是，第一检测结果或第二检测结果可以为试纸测试区在浸液后的颜色，或者，可以为试纸测试区在浸液后所显示颜色对应的结果。例如：在通过检测尿液中人绒毛膜促性腺激素（简称HCG）是否存在确定该尿液的所属者是否怀孕时，所确定出的检测结果可以为测试区显示红色/白色，或者，阳性/阴性结果。

本实施例中，通过光源发出不同颜色的光照射测试区，进而检测测试区在不同颜色光照条件下的反射光强度，并通过相关算法确定出检测结果。可见，本发明所提供的检测装置无需设置参照区，避免使用多组光源以及多组光检测元件，达到了降低成本，简化检测过程的目的。

其中，在确定出被测物质存在或浓度达到预定标准时，可以进一步通过特定的算法确定出被测物质在该待测液体中的浓度范围，以达到定量或半定量分析的目的。因此，在本发明所提供的另一实施例中，当所述第一变化率与第二变化率的比值大于预设阈值的情况下，该检测方法还可以包括：

在预设的浓度值区间与比值区间的映射关系中，确定所述第一变化率与第二变化率的比值所对应的浓度值区间；

将所确定的浓度值区间确定为第一检测结果。

可以理解的是，可以利用上述检测装置预先通过多次测试确定出浓度值区间与比值区间的映射关系，进而在确定出所述第一变化率与第二变化率的比值后，将该映射关系中对应的浓度值区间作为第一检测结果。

更进一步的，所适用的检测装置还可以包括：显示器；

所述方法还可以包括：

将所确定的第一检测结果或第二检测结果通过所述显示器进行展示。

当然，显示器所显示的信息可以为试纸测试区在浸液后的颜色，或者，可以为试纸测试区在浸液后所显示颜色对应的结果。

下面以检测尿液中是否存在HCG作为具体的应用实例对本发明所提供的一种检测方法进行介绍。当然，本发明所提供的一种检测方法并不局限于检测尿液中是否存在HCG，还可以检测其他液体中的被测物质存在或浓度。

需要说明的是，该检测方法适用于本实施例所提供的检测装置；并且，检测装置中所采用的试纸的测试区在浸液前显示白色，在浸入存在HCG的尿液后显示红色，在浸入未存在HCG的尿液后，不显示红色；该光源能够发出红光和绿光的发光二极管；该光检测元件为光电管；该检测装置还具体LCD显示器。

如图3所示，一种检测方法，可以包括：

S201，在检测尿液之前，微处理器控制发光二极管向试纸的测试区域依次发出红光和绿光；

S202，控制光电管检测该测试区反射出的与红光对应的第一光信号和与绿光对应的第二光信号；

S203，确定依次经过光电管、A/D转换电路处理后的第一光信号对应的第一基准值以及第二光信号对应的第一对比值；

S204，在该试纸吸收到尿液5分钟后，微处理器控制该发光二极管向试纸的测试区域依次发出红光和绿光；

S205，控制光电管检测该测试区反射出的与红光对应的第三光信号和与绿光对应的第四光信号；

S206，确定依次经过光电管、A/D转换电路处理后的第三光信号对应的第二基准值以及第四光信号对应的第二对比值；

S207，确定第二对比值与第一对比值对应的第一变化率，以及第二基准值与第一基准值对应的第二变化率；

S208，判断第一变化率与第二变化率的比值是否大于预设阈值，如果大于，则进入步骤S209；否则，进入步骤S210；

其中，该预设阈值为经过多次试验测试得到，当第一变化率与第二变化率的比值大于该阈值时，表明该测试区在浸入尿液后显示红色，即该尿液中存在HCG，检测结果为阳性；而当第一变化率与第二变化率的比值不大于该阈值时，表明该测试区在进入尿液后不显示红色，即该尿液中不存在HCG，检测结果为阴性。

S209，确定出检测结果为阳性，并通过LCD显示器进行显示；

S210，确定出检测结果为阴性，并通过LCD显示器进行显示。

本实施例中，通过发光二极管发出红光和绿光照射测试区，进而检测测试区在不同颜色光照条件下的反射光强度，并通过相关算法确定出检测结果。可见，本发明所提供的检测装置无需设置参照区，避免使用多组光源以及多组光检测元件，达到了降低成本，简化检测过程的目的。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，在没有超过本申请的精神和范围内，可以通过其他的方式实现。当前的实施例只是一种示范性的例子，不应该作为限制，所给出的具体内容不应该限制本申请的目的。例如，所述单元或子单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或多个子单元结合一起。另外，多个单元可以或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

另外，所描述系统，装置和方法以及不同实施例的示意图，在不超出本申请的范围内，可以与其它系统，模块，技术或方法结合或集成。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种检测装置，适用于液体中被测物质存在或浓度的检测，其特征在于，所述检测装置包括：

试纸，其具有第一颜色的测试区，所述测试区在感应到被测物质存在或浓度后显现第二颜色；

能够在试纸浸液前后依次发出至少两种波长的光的光源，其用于照射所述测试区，且与一微处理器相连；

光检测元件，其用于检测来自所述测试区的反射光，将所检测到的反射光的光信号转换为电信号并发送至A/D转换电路，且与所述微处理器相连；

A/D转换电路，其用于对所述电信号进行模/数转换后发送至微处理器；

微处理器，其用于控制所述光源、光检测元件以及A/D转换电路，并对所述经过模数转换的电信号进行分析处理，确定一检测结果。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测装置还包括：

吸液块，其与所述试纸相接触，用于吸收待测液体。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测装置还包括：

显示器，用于显示所述微处理器确定的检测结果。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光源为能够发出两种波长的光的发光二极管。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光检测元件为光电管。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述显示器为LCD显示器。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测装置还包括：固定所述试纸的固定件。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：供电元件。

9.一种检测方法，其特征在于，适用于权利要求1所述的检测装置，所述方法包括：

在检测被测物质之前，微处理器控制光源向试纸的测试区域依次发出第一波长的光和第二波长的光，同时，控制光检测元件检测所述测试区反射出的与第一波长的光对应的第一光信号和与第二波长的光对应的第二光信号；

确定依次经过光检测元件、A/D转换电路处理后的第一光信号对应的第一基准值以及第二光信号对应的第一对比值；

在所述试纸吸收到被测液体预定时间后，微处理器控制光源向试纸的测试区域依次发出第一波长的光和第二波长的光，同时，控制光检测元件检测所述测试区反射出的与第一波长的光对应的第三光信号和与第二波长的光对应的第四光信号；

确定依次经过光检测元件、A/D转换电路处理后的第三光信号对应的第二基准值以及第四光信号对应的第二对比值；

确定第二对比值与第一对比值对应的第一变化率，以及第二基准值与第一基准值对应的第二变化率；

判断第一变化率与第二变化率的比值是否大于预设阈值，如果大于，确定出表明测试区中被测物质存在或浓度的第一检测结果；否则，确定出表明测试区中被测物质不存在或浓度未达到预定标准的第二检测结果。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所适用的检测装置还包括：显示器；

所述方法还包括：

将所确定的第一检测结果或第二检测结果通过所述显示器进行展示。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述第一变化率与第二变化率的比值大于预设阈值的情况下，所述方法还包括：

在预设的浓度值区间与比值区间的映射关系中，确定所述第一变化率与第二变化率的比值所对应的浓度值区间；

将所确定的浓度值区间确定为第一检测结果。