CN104931558A - 一种基于智能手机平台的通用poct检测仪及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于智能手机平台的通用POCT检测仪，包括POCT类试制模块、信号采集模块、智能手机系统；所述POCT类试制模块包括生物传感器和传输电极；所述信号采集模块包括信号放大器和信号转换器；所述智能手机系统包括耳机接口模块、音频模块、音频信号分析模块、显示模块；所述生物传感器将POCT类试制模块检测得到的电流流向信号通过传输电极传送给信号放大器，转换为电压信号，通过信号转换器将电压信号转换为低频率音频信号，所述耳机接口模块接收音频信号，音频信号分析模块分析得到频率数值，并还原为对应的电压值，获取POCT检测值，显示在显示模块上。

Description

一种基于智能手机平台的通用POCT检测仪及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种POCT检测仪，尤其涉及一种基于智能手机平台的通用POCT检测仪及其检测方法，属于POCT检测仪技术领域。

背景技术

POCT，即时检验(point-of-care test ing)，指在病人旁边进行的临床检测，是在采样现场即刻进行分析，省去标本在实验室检验时的复杂处理程序，快速得到检验结果的一类新方法。POCT的主要标准是不需要固定的检测场所，试剂和仪器是便携式的，并且可及时操作。近年来，由于当今高新技术的发展和医学科学的进步，以及高效快节奏的工作方式，使得具有实验仪器小型化、操作简单化、报告结果即时化的POCT越来越受到了们的青睐。

目前市场上的POCT检测仪是一种能等快速实现检验项目检测，快速得到检验结果，制定治疗方案和饮食计划的精密电子医疗器械。由于其操作方便，易于便携，检测快速等优点，被广泛应用于临床，门急诊和患者家里。

传统的POCT类检测仪由检测试纸，酶电极反应检测系统，采样系统，微处理器和显示器等组成。其实现原理简单概括为血液中某项生化指标和检测试纸中的生物传感器发生化学反应产生电流，经过采样系统中的运算放大器把这个电流放大，转换成为电压，然后对电压做数字采样，采样数据送到微处理器，根据生物传感器的化学反应特性公式微处理器就可以依据电压计算血液的相应项目浓度并将浓度值显示在显示器上，用户即得到检验项目的浓度大小。

目前传统POCT检测仪存在以下缺点：

1.用户不方便随身携带这个设备。造成外出的时候，没有记录；

2.没有联网，不能与医生直接沟通，不能直接在设备上购买试纸。

随着移动智能手机的普及，移动医疗对于消费者来说变得更加方便和有需求。于是，现有的POCT检测仪也有信号经过单片机AD采集并预处理后通过蓝牙、串口等方式传输到PC或手机，在PC上完成信号的处理、分析、存储。这种处理方式硬件成本较高。

如何合理利用移动互联网关联的软硬件技术，有效的实现POCT检测仪检测结果的实时获取、实时分析，同时实现对检测结果的实施沟通、评价、实时购买测试耗材等系统一些列问题的解决，是本领域有待解决的技术难题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：如何合理利用移动互联网关联的软硬件技术，有效的实现POCT检测仪检测结果的实时获取、实时分析，同时实现对检测结果的实施沟通、评价、实时购买测试耗材等系统一些列问题。

本发明采取以下技术方案：

一种基于智能手机平台的通用POCT检测仪，智能手机系统C通过耳机接口模块C1的输入端与信号采集模块B一端连接，信号采集模块B的另一端与POCT类试纸模块A连接。

进一步的，包括POCT类试制模块A、信号采集模块B、智能手机系统；所述POCT类试制模块A包括生物传感器A1和传输电极A2；所述信号采集模块B包括信号放大器B1和信号转换器B2；所述智能手机系统包括耳机接口模块C1、音频模块C2、音频信号分析模块C3、显示模块C4；所述生物传感器A1将POCT类试制模块A检测得到的电流流向信号通过传输电极A2传送给信号放大器B1，转换为电压信号，通过信号转换器B2将电压信号转换为低频率音频信号，所述耳机接口模块C1接收音频信号，音频信号分析模块C3分析得到频率数值，并还原为对应的电压值，获取POCT检测值，显示在显示模块C4上。

进一步的，所述信号采集模块B与多个并列的POCT类试制模块A信号连接。

进一步的，所述智能手机系统还包括USB模块，所述USB模块接充电电源，为所述智能手机系统提供电源。

进一步的，将信号采集模块B插入到智能手机的耳机接口上，用户在智能手机上启动POCT检测软件和将友好的检测界面显示给用户；用户将POCT类试纸插入到信号采集模块，然后将手指血液滴到POCT类试纸上的血液入口区间，试纸里面的生物传感器将会和血液中的成分产生化学反应，产生电流，这个电流流向信号采集模块中的放大器，经过电流转换为电压信号，再将电压信号转换为低频率音频信号通过智能手机上面的耳机接口中的麦克接口传输给智能手机，手机软件对输入的音频信号进行数字化采集然后传输给音频信号分析模块作信号分析得到频率数值，再根据模块中的电压转换为频率的芯片的转换曲线得出对应的电压值，再根据该批次POCT类试纸的补偿特性，用补偿表进行补偿，得出准确度符合行业要求的POCT值，并将结果显示在手机的显示屏上。

更进一步的，通过信号采集模块同时采集多个POCT试纸模块的检测信号。

再进一步的，所述智能手机系统C工作时，通过其USB接口进行充电，补充电能。

进一步的，用户根据POCT类试制模块A试纸使用情况，利用所述智能手机系统网上订购试纸。

本发明的有益效果在于：

1)提供了一种基于智能手机平台的通用POCT检测仪。

2)将传感器采集的信号直接传递到手机中，省去了单片机的预处理过程和通过蓝牙、串口等方式传输到手机过程，节约了硬件成本。

3)智能手机的音频采集单元一般具有16位分辨率比大多数单片机的性能高，且不需要用户额外的购买。

4)智能手机系统本身的优秀处理能力提高了信号分析的实时性，准确性。

5)智能手机在处理分析时与功耗较大，通过智能手机的音频接口进行信号采集和传输，有利于降低功耗，节约手机电能，同时可以空出手机的充电接口，在电量不足时为手机充电。

6)通过智能手机的音频口可为检测仪提供供电信号及载波信号，智能手机为检测仪供电能够有效提高了仪器的便携性和工作时间，智能手机发出载波信号避免了使用复杂的载波发生电路及可能出现的信号干扰。

7)本发明的系统和方法将极大的方便家庭及移动医疗保健领域的使用。

8)基于智能手机的POCT检测和快捷的移动互联网连接，整个功能将变得更加丰富和强大。用户只需要将一个很小的信号采集模块通过插入到智能手机的耳机接口，用户在智能手机上启动一个POCT检测软件，将整个检测结果显示给用户，并可以网上订购试纸。

附图说明

图1是本发明基于智能手机平台的通用POCT检测仪的系统构架框图。

图中，A.POCT类试制模块，B.信号采集模块，C.智能手机系统，A1.生物传感器，A2.传感电极，B1.信号放大器，B2.信号转换器，C1.耳机接口模块，C2.音频模块，C3.音频信号分析模块，C4.显示模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

参见图1，一种基于智能手机平台的通用POCT检测仪，它包括智能手机系统C，所述智能手机系统C通过耳机音频模块C1的输入端与信号采集模块B一端连接，信号采集模块B的另一端与POCT类试纸模块A连接；

智能手机系统C设有显示模块C4，显示模块C4的输入端与音频信号分析模块C3的输出端连接，音频信号分析模块C3的输入端与音频模块C2的输出端连接，音频模块C2的输入端与耳机音频模块C1的输出端连接；

信号采集模块B内设有信号转换器B2和信号放大器B1，信号转换器B2的输出端与耳机音频模块C1的输入端连接，信号转换器B2的输入端与信号放大器B1的输出端连接；

POCT类试纸模块A内设有传输电极A2和生物传感器A1，传输电极A2的输出端与信号放大器B1的输入端连接，传输电极A2的输入端与生物传感器A1的输出端连接。

其具体实施步骤为：

步骤1：将血液中的POCT项目浓度转化为电信号，用户将信号采集模块B插入到智能手机系统中的耳机音频接口模块C1上，然后将POCT类试纸模块插入到信号采集模块B中。用户可以开始采集手指血液，将手指血液滴1-2滴到POCT类试纸模块A的血液入口区间上，血液中的成分将和POCT类试纸模块中的生物传感器在酶的催化下产生化学反应产生电信号，然后通过传输电极将电信号传输到信号放大器。由于生物传感器的化学特性和电信号存在一个特有的反应公式，可以通过化学反应公式来计算POCT浓度和电流电压的换算关系。

这样血液中的成分信息将变化为一定电流电压大小的电信号信息，通过对电信号的分析就可以和项目对应起来测量项目的浓度。

步骤2：获得智能手机系统需要的带有一定频率信息的模拟电信号，传输电极将电信号传给信号采集系统中的信号放大器，信号放大器将电信号经过特定倍数的放大后变为电压传递给信号转换器，信号转换器将这个电压转换为频率信号，完成电压到频率的转换。电压和频率的转换也有一个对应的公式可以得到相互之间的关系。

这样POCT类试纸模块上的电信号经过信号采集模块后就变为一定频率的模拟电信号了。然后传送到智能手机系统中的耳机音频模块。

步骤3：对带有频率的模拟信号分析得出POCT值，耳机音频模块在麦克风端接受到这个带有频率信息的模拟信号后，传送到音频模块，音频模块对模拟信号进行脉冲编码调制(PCM)得到脉冲编码调制(PCM)数据，这个脉冲编码数据(PCM)传送给音频信号分析模块，音频信号分析模块将脉冲编码数据(PCM)进行拆分，拿到脉冲编码数据(PCM)中的音量信息，由于进入到耳机音频模块的麦克风的是带有频率的正弦波信号，正弦波的波峰是可以量化得到一个阀值的，音频信号分析模块将检测这个阀值，通过计算相邻的两个阀值的时间差得到信号的频率。

根据步骤1中的化学反应公式(POCT浓度得到电压)和步骤2中的电压频率的转换公式(电压得到频率)，就能得到频率和POCT的浓度值的对关系，音频信号分析模块将这两个公式结合起来计算后就可以得到用户的POCT浓度值。由于POCT类试纸在批次上存在检测误差，因此还需要把不同批次间的误差做误差补偿，这样，符合行业检测标准的POCT测系统就完成了。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员可以根据具体情况进行适当变换，这种变换在不脱离本发明的主旨的基础上应当落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种基于智能手机平台的通用POCT检测仪，其特征在于：智能手机系统(C)通过耳机接口模块(C1)的输入端与信号采集模块(B)一端连接，信号采集模块(B)的另一端与POCT类试纸模块(A)连接。

2.如权利要求1所述的通用POCT检测仪，其特征在于：

包括POCT类试制模块(A)、信号采集模块(B)、智能手机系统(C)；

所述POCT类试制模块(A)包括生物传感器(A1)和传输电极(A2)；

所述信号采集模块(B)包括信号放大器(B1)和信号转换器(B2)；

所述智能手机系统包括耳机接口模块(C1)、音频模块(C2)、音频信号分析模块(C3)、显示模块(C4)；

所述生物传感器(A1)将POCT类试制模块(A)检测得到的电流流向信号通过传输电极(A2)传送给信号放大器(B1)，转换为电压信号，通过信号转换器(B2)将电压信号转换为低频率音频信号，所述耳机接口模块(C1)接收音频信号，音频信号分析模块(C3)分析得到频率数值，并还原为对应的电压值，获取POCT检测值，显示在显示模块(C4)上。

3.如权利要求1所述的基于智能手机平台的通用POCT检测仪，其特征在于：所述信号采集模块(B)与多个并列的POCT类试制模块(A)信号连接。

4.如权利要求1所述的基于智能手机平台的通用POCT检测仪，其特征在于：所述智能手机系统还包括USB模块，所述USB模块接充电电源，为所述智能手机系统提供电源。

5.一种权利要求1所述的通用POCT检测仪的检测方法，其特征在于：将信号采集模块(B)插入到智能手机的耳机接口上，用户在智能手机上启动POCT检测软件和将友好的检测界面显示给用户；用户将POCT类试纸插入到信号采集模块，然后将手指血液滴到POCT类试纸上的血液入口区间，试纸里面的生物传感器将会和血液中的成分产生化学反应，产生电流，这个电流流向信号采集模块中的放大器，经过电流转换为电压信号，再将电压信号转换为低频率音频信号通过智能手机上面的耳机接口中的麦克接口传输给智能手机，手机软件对输入的音频信号进行数字化采集然后传输给音频信号分析模块作信号分析得到频率数值，再根据模块中的电压转换为频率的芯片的转换曲线得出对应的电压值，再根据该批次POCT类试纸的补偿特性，用补偿表进行补偿，得出准确度符合行业要求的POCT值，并将结果显示在手机的显示屏上。

6.如权利要求5所述的通用POCT检测仪的检测方法，其特征在于：通过信号采集模块同时采集多个POCT试纸模块的检测信号。

7.如权利要求5所述的通用POCT检测仪的检测方法，其特征在于：所述智能手机系统(C)工作时，通过其USB接口进行充电，补充电能。

8.如权利要求5所述的通用POCT检测仪的检测方法，其特征在于：用户根据POCT类试制模块(A)试纸使用情况，利用所述智能手机系统网上订购试纸。