CN105368709A - 用于结核病诊断的检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于结核病诊断的检测装置，包括：光源，用于对试剂盒提供背景光照明；光检测模块，与光源相对设置，且试剂盒位于光源与光检测模块之间，光检测模块接收光路经待测反应液后透射的光线并进行颜色采集以输出用于反映颜色值的数据；颜色数据处理模块，连接光检测模块，用于驱动光检测模块并对光检测模块输出的数据进行处理得到颜色值映射数据；中心主控模块，连接颜色数据处理模块，用于发送检测指令给颜色数据处理模块并接收及存储颜色数据处理模块的输出数据；显示模块，连接中心主控模块，用于显示检测结果供结核病诊断判断。本发明检测过程简单，便于临床操作，测定速度快而准确。

Description

用于结核病诊断的检测装置

技术领域

本发明涉及结核病检测领域，特别地，涉及一种用于结核病诊断的检测装置。

背景技术

结核病是由结核分枝杆菌感染引起的慢性传染病，人感染结核后，治疗周期长，药物毒副作用大，而且耐药及多重耐药菌株的出现，给结核病患者的治疗带来很大困难。因此，对结核病进行准确快速的检测是当今结核病诊断和治疗的迫切需要，也是结核病疫情发生后，对密切接触者进行早期诊断、隔离、治疗，防止更多人员感染的前提。

显微镜下观察仍是很多国家沿用的结核分枝杆菌检测手段，但其灵敏度低，需要多次采样，反复检测。基于基因检测的仪器用于检测结核病虽然提高了灵敏度，但是检测过程复杂，仪器设备较为昂贵的，仍不能满足简单、快速的检测要求。结核恒温扩增核酸诊断方法，是基于日本LAMP技术（Loop-mediatedisothermalamplification，环介导恒温扩增技术）的核酸检测方法，若目标核酸存在，反应液颜色逐渐由深蓝色转变为天蓝色，若目标核酸不存在，反应液颜色维持原来的深蓝色，为了检测样本的阴阳属性，常用仪器为浊度仪，该装置较前述技术有了较大的改进，但是浊度仪基于表面散射法的装置测量的准确性容易受到外界环境影响，结构安装较为复杂且不能满足小型化、便携的要求。

发明内容

本发明提供了一种用于结核病诊断的检测装置，以解决现有的结核病检测中显微镜检测的灵敏度低且需反复检测、基于基因检测的仪器设备昂贵且过程复杂及采用浊度仪基于表面散射的核酸检测方法易受外界环境干扰且结构安装复杂无法满足小型化、便携式要求的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于结核病诊断的检测装置，包括：

光源，用于对试剂盒提供背景光照明，试剂盒用于采用恒温扩增核酸诊断方法检测待测反应液中是否存在目标核酸；

光检测模块，与光源相对设置，且试剂盒位于光源与光检测模块之间，光检测模块接收光路经待测反应液后透射的光线并进行颜色采集以输出用于反映颜色值的数据；

颜色数据处理模块，连接光检测模块，用于驱动光检测模块并对光检测模块输出的数据进行处理得到颜色值映射数据；

中心主控模块，连接颜色数据处理模块，用于发送检测指令给颜色数据处理模块并接收及存储颜色数据处理模块的输出数据；

显示模块，连接中心主控模块，用于显示检测结果供结核病诊断判断。

进一步地，颜色数据处理模块包括：

传感器驱动及颜色数据采集模块，用于给光检测模块提供驱动信号并进行颜色数据采集；

数据处理模块，用于对采集得到的颜色数据进行调整参数计算及颜色值映射的数据处理；

数据收发模块，用于与中心主控模块进行数据通信。

进一步地，本发明用于结核病诊断的检测装置还包括：

电源模块，电源模块经光源驱动模块供电给光源，且经光源驱动模块调节光源的亮度；

颜色数据处理模块包括电压转换模块，电压转换模块连接电源模块并经降压处理后供电给颜色数据处理模块及中心主控模块。

进一步地，光源为条形散射光源，每个光源对应的试剂盒的数量为多个，光检测模块与试剂盒一一对应。

进一步地，一一对应的试剂盒与光检测模块形成单独的光路，且各光路间经机构隔离形成独立的检测腔体。

进一步地，检测装置还包括垂直设置于与多个试剂盒的端部的支撑面板，以卡紧各试剂盒并使得各试剂盒处于对应的光路中。

进一步地，支撑面板经支撑件连接用于放置检测装置的底板，且支撑面板的下端设有用于将多个试剂盒对应的光路间隔开的隔断件。

进一步地，中心主控模块与颜色数据处理模块间经RS232串口通信连接，颜色数据处理模块与光检测模块间经IO口连接。

本发明具有以下有益效果：

本发明用于结核病诊断的检测装置，中心主控模块与颜色数据处理模块通信并发送命令，颜色数据处理模块根据接收命令控制光检测模块的传感器，对待测反应液进行颜色采集，颜色数据处理模块对数据处理后，发送给中心主控模块，经过分析存储后，最终将结果显示在显示模块上。利用结核恒温扩增核酸反应液，直接通过本检测装置测定待测反应液颜色，从而判定反应液中是否有目标核酸的存在，达到结核病诊断的目的，过程简单，便于临床操作，测定速度快而准确。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例用于结核病诊断的检测装置的结构示意图；

图2是本发明优选实施例颜色数据处理模块的数据处理流程示意图。

附图标记说明：

10、光源；20、试剂盒；

30、光检测模块；

40、颜色数据处理模块；41、传感器驱动及颜色数据采集模块

42、数据处理模块；

43、数据收发模块；

44、电压转换模块；

50、中心主控模块；

60、显示模块；

70、电源模块；71、光源驱动模块。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明的优选实施例提供了一种用于结核病诊断的检测装置，用于恒温扩增核酸快速诊断试剂盒内的待测样本的阴、阳性进行快速准确的定性诊断，其中待测样本的阴阳属性的判断主要依据待测样本颜色的判定。本实施例检测装置用来实现临床诊断中的结核病例的快速筛选与排查，为临床医疗工作者提供客观的判断依据。参照图1，本实施例检测装置包括：

光源10，用于对试剂盒20提供背景光照明，试剂盒20用于采用恒温扩增核酸诊断方法检测待测反应液中是否存在目标核酸；

光检测模块30，与光源10相对设置，且试剂盒20位于光源10与光检测模块30之间，光检测模块30接收光路经待测反应液后透射的光线并进行颜色采集以输出用于反映颜色值的数据；

颜色数据处理模块40，连接光检测模块30，用于驱动光检测模块30并对光检测模块30输出的数据进行处理得到颜色值映射数据；

中心主控模块50，连接颜色数据处理模块40，用于发送检测指令给颜色数据处理模块40并接收及存储颜色数据处理模块40的输出数据；

显示模块60，连接中心主控模块50，用于显示检测结果供结核病诊断判断。

下面对本实施例检测装置采用的各模块进行具体介绍：

本实施例光源10为条形散射光源，每个光源10对应的试剂盒20的数量为多个，光检测模块30与试剂盒20一一对应，以一次性对多个试剂盒20进行检测。优选地，参照图1，本实施例光源10由2个条形光源组成，分别为4排试剂盒提供背景光照明。其中，条形光源满足以下要求：

1）长度>2×试剂8联排长度；

2）颜色：均匀白光；

3）照射装有反应液试剂盒的角度为：90°。

本实施例光检测模块30由4组颜色传感器（每组8个）组成，用于实现对32试剂盒内反应液进行颜色采集。本实施例颜色传感器芯片选用TAOS公司的TCS3200。TCS3200能在一定的范围内检测和测量几乎所有的可见光。在检测样品颜色时，当选定一个颜色滤波器通道时，它只允许该特定的原色通过，阻止其它原色的通过。测量过程中分别选通红、绿、蓝通道，并采集对应的输出脉冲。

本实施例颜色数据处理模块40包括：32路传感器驱动及颜色数据采集模块41、数据处理模块42、数据收发模块43。其中：32路传感器驱动及颜色数据采集模块41用于对每路颜色传感器提供驱动控制信号，并进行颜色数据的采集。数据处理模块42具有对采集得到的颜色数据进行白平衡、颜色值映射等数据处理能力。数据收发模块43与中心主控模块进行命令/数据通信，本实施例中采用RS232串口通信方式。

优选地，本实施例检测装置还包括电源模块70，电源模块70经光源驱动模块71供电给光源10，且经光源驱动模块71调节光源10的亮度。本实施例光源驱动模块71为2路条形散射光源提供稳定的电压、电流驱动用来控制光源亮度。电压纹波系数优于±0.1%，电流纹波系数优于±0.1%。优选地，颜色数据处理模块40包括电压转换模块44，电压转换模块44连接电源模块70并经降压处理后供电给颜色数据处理模块40及中心主控模块50。通过设置上述模块，使得本实施例检测装置集成度高，且线路简单。

本实施例中传感器驱动及颜色数据采集模块41的核心处理器为FPGA，外围电路包括晶振、电源芯片、串口芯片，以及与其他模块的接口。主要实现32路传感器的并行数据采集和串口通信功能。

本实施例中心主控模块50主要用于实现检测结果分析、存储、显示、控制界面显示以及人机操作。为了提供友好的人机操作接口及良好的界面显示效果，本实施例中采用ARM作为核心处理芯片。同时，采用7寸液晶触摸显示屏实现界面的显示及控制操作。本实施例中，中心主控模块50与颜色数据处理模块40之间的通信通过RS232串口实现，颜色数据处理模块40与光检测模块30之间通过IO口实现数据传输以及命令发送。

优选地，本实施例中，一一对应的试剂盒20与光检测模块30形成单独的光路，且各光路间经机构隔离形成独立的检测腔体。更优选地，检测装置还包括垂直设置于与多个试剂盒20的端部的支撑面板，以卡紧各试剂盒20并使得各试剂盒20处于对应的光路中。

可选地，支撑面板经支撑件连接用于放置检测装置的底板，且支撑面板的下端设有用于将多个试剂盒20对应的光路间隔开的隔断件。

参照图2，本实施例颜色数据处理模块40的工作流程如下：

在颜色数据处理40接收到白平衡的命令后，进行白平衡操作。白平衡调整的具体步骤和方法如下：将空的试管放置在传感器的上方，试管的上方放置面光源，使入射光能够穿过试管照射到颜色传感器TCS3200上；32路传感器驱动及颜色数据采集模块依次选通红色、绿色和蓝色滤波器，分别测得红色、绿色和蓝色的值，然后就可计算出需要的3个调整参数F1=白平衡操作时检测到的红色脉冲数/255、F2=白平衡操作时检测到的绿色脉冲数/255、F3=白平衡操作时检测到的蓝色脉冲数/255。其中当第1次使用TCS3200时，或TCS3200识别模块重启、更换光源等情况时，都需要进行白平衡调整。

当进行颜色检测时，将待测样品放置在传感器上方，通过32路传感器驱动及颜色数据采集模块41依次选通红色、绿色和蓝色滤波器，然后对TCS3200的输出脉冲依次进行计数，分别测得红色、绿色和蓝色的值。并用白平衡所得的3个参数对所测颜色的R、G和B进行调整。最终得到的颜色值R=F1*颜色测量操作时检测到的红色脉冲数、G=F2*颜色测量操作时检测到的绿色脉冲数、B=F3*颜色测量操作时检测到的蓝色脉冲数。

当接收到颜色查询命令后，颜色数据处理模块40将数据按照串口协议通过RS232串口将数据发送给中心主控模块50。

应用本实施例的检测装置的结核病诊断方法为：中心主控模块50根据串口协议通过串口向颜色数据处理模块40发送命令，包括白平衡、颜色检测、颜色查询。颜色数据处理模块40通过数据收发模块43进行命令解析；当接收命令为白平衡或颜色检测时，32路传感器驱动及颜色数据采集模块41根据命令控制光检测模块30执行相应采集，并将采集后数据通过IO口传输给数据处理模块42，数据处理模块42对采集到的数据进行处理并储存。当颜色数据处理模块40收到颜色查询的命令时，通过数据收发模块43将检测结果发送给中心主控模块50，中心主控模块50对接受到的数据存储、矫正并将结果显示在液晶屏上。观察显示结果，阳性对照色度值H位于阳性对照数值区间，阴性对照色度值H位于阴性对照数值区间，在此前提下可进行以下判断：

1）待测样本色度值位于阳性数值区间，则可判断结核分枝杆菌复合菌群检测阳性；

2）待测样本色度值位于阴性数值区间，则可判断结核分枝杆菌复合菌群检测阴性。

从以上描述可以得知，本实施例用于结核病诊断的检测装置，中心主控模块与颜色数据处理模块通信并发送命令，颜色数据处理模块根据接收命令控制光检测模块的传感器，对待测反应液进行颜色采集，颜色数据处理模块对数据处理后，发送给中心主控模块，经过分析存储后，最终将结果显示在显示模块上。利用结核恒温扩增核酸反应液，直接通过本检测装置测定待测反应液颜色，从而判定反应液中是否有目标核酸的存在，达到结核病诊断的目的，过程简单，便于临床操作，测定速度快而准确。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于结核病诊断的检测装置，其特征在于，包括：

光源（10），用于对试剂盒（20）提供背景光照明，所述试剂盒（20）用于采用恒温扩增核酸诊断方法检测待测反应液中是否存在目标核酸；

光检测模块（30），与所述光源（10）相对设置，且所述试剂盒（20）位于所述光源（10）与所述光检测模块（30）之间，所述光检测模块（30）接收光路经待测反应液后透射的光线并进行颜色采集以输出用于反映颜色值的数据；

颜色数据处理模块（40），连接所述光检测模块（30），用于驱动所述光检测模块（30）并对所述光检测模块（30）输出的数据进行处理得到颜色值映射数据；

中心主控模块（50），连接所述颜色数据处理模块（40），用于发送检测指令给所述颜色数据处理模块（40）并接收及存储所述颜色数据处理模块（40）的输出数据；

显示模块（60），连接所述中心主控模块（50），用于显示检测结果供结核病诊断判断。

2.根据权利要求1所述的用于结核病诊断的检测装置，其特征在于，所述颜色数据处理模块（40）包括：

传感器驱动及颜色数据采集模块（41），用于给所述光检测模块（30）提供驱动信号并进行颜色数据采集；

数据处理模块（42），用于对采集得到的颜色数据进行调整参数计算及颜色值映射的数据处理；

数据收发模块（43），用于与所述中心主控模块（50）进行数据通信。

3.根据权利要求1所述的用于结核病诊断的检测装置，其特征在于，还包括：

电源模块（70），所述电源模块（70）经光源驱动模块（71）供电给所述光源（10），且经所述光源驱动模块（71）调节所述光源（10）的亮度；

所述颜色数据处理模块（40）包括电压转换模块（44），所述电压转换模块（44）连接所述电源模块（70）并经降压处理后供电给所述颜色数据处理模块（40）及所述中心主控模块（50）。

4.根据权利要求1至3任一所述的用于结核病诊断的检测装置，其特征在于，

所述光源（10）为条形散射光源，每个光源（10）对应的试剂盒（20）的数量为多个，所述光检测模块（30）与所述试剂盒（20）一一对应。

5.根据权利要求4所述的用于结核病诊断的检测装置，其特征在于，

一一对应的所述试剂盒（20）与所述光检测模块（30）形成单独的光路，且各光路间经机构隔离形成独立的检测腔体。

6.根据权利要求5所述的用于结核病诊断的检测装置，其特征在于，

所述检测装置还包括垂直设置于与多个所述试剂盒（20）的端部的支撑面板，以卡紧各所述试剂盒（20）并使得各所述试剂盒（20）处于对应的光路中。

7.根据权利要求6所述的用于结核病诊断的检测装置，其特征在于，

所述支撑面板经支撑件连接用于放置所述检测装置的底板，且所述支撑面板的下端设有用于将多个所述试剂盒（20）对应的光路间隔开的隔断件。

8.根据权利要求7所述的用于结核病诊断的检测装置，其特征在于，

所述中心主控模块（50）与所述颜色数据处理模块（40）间经RS232串口通信连接，所述颜色数据处理模块（40）与所述光检测模块（30）间经IO口连接。