CN106442489B - 一种oled尿液分析设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种OLED尿液分析设备，所述设备包括：壳体、照射光源、样品置放台、光采集装置、计算装置、输出装置和供电模块，其中：照射光源安装在壳体形成的容纳空间内，照射光源包括OLED光源，用于发出多种不同波长范围的照射光；样品置放台放置已与待分析尿液发生化学反应的试剂带；光采集装置放置在照射光源同侧，采集照射光源照射试剂带后产生的反射光；计算装置根据反射光信号计算各波长反射光的反射率，进而得到尿液中各成分的浓度数据由输出装置输出；供电模块为上述组件提供电能。本发明使用OLED光源作为照射光源，结构紧凑，波长范围宽，能耗低，辐射热量少，既能够有效实现医疗检测的目的，又能够在多环境中应用，同时还能够提供多用途。

Description

一种OLED尿液分析设备

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其是一种OLED尿液分析设备。

背景技术

尿液分析是临床诊断泌尿系统疾病的重要措施之一，通过尿液分析能够得到尿液成分浓度数据，这对于肾脏和尿路疾患的诊断、鉴别诊断以及预后判断都有着重要的临床意义。

目前的尿液分析一般使用多联试剂带或LED光分析，多联试剂带带有多个含各种试剂的试剂垫，将多联试剂带浸入尿液中，尿液中的相应成分就会与试剂发生独立反应，显现出不同的颜色，由于显现颜色的深浅与尿液中某种成分的含量呈比例关系，因此，通过查找对应比例关系即可得知尿液中各种成分的含量，这种分析方法主观因素大，容易产生分析误差。另一种LED光分析方法是使用LED光源照射已发生化学反应的多联试剂带，基于收集到的反射光计算相应的反射率，然后再根据得到的反射率确定尿液中各种成分的含量，该方法由于LED波长范围窄，存在辐射热量，仍然使得分析结果出现误差。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种OLED尿液分析设备，该设备使用OLED作为照射光源，同时具备可便携、自供电、自动消毒、数据传输等功能。

本发明提出的一种OLED尿液分析设备包括：壳体、照射光源、样品置放台、光采集装置、计算装置、输出装置和供电模块，其中：

所述照射光源安装在壳体形成的容纳空间内，所述照射光源包括OLED光源，用于发出多种不同波长范围的照射光；

所述样品置放台用于放置分析样品，所述分析样品为已与待分析尿液发生化学反应的试剂带；

所述光采集装置放置在所述照射光源的同侧，用于采集照射光源照射所述试剂带后产生的反射光；

所述计算装置与所述光采集装置连接，用于根据所述光采集装置采集到的反射光信号计算各波长反射光的反射率，然后再根据计算得到的反射率与各成分浓度之间的对应关系确定尿液中各成分的浓度数据，并将得到的各成分的浓度数据发送给输出装置；

所述输出装置与所述计算装置连接，用于接收并输出所述计算装置发送的计算结果；

所述供电模块与照射光源、光采集装置、计算装置和输出装置连接，用于为其提供电能。

可选地，所述OLED光源包括发光基板和设置在所述发光基板上的多个OLED发光单元，所述OLED发光单元发出特定测定波长的光和参考波长光。

可选地，所述OLED发光单元包括驱动单元和像素单元，所述驱动单元用于驱动所述像素单元进行发光。

可选地，所述光采集装置在采集反射光的同时，还测定每种试剂垫分别对于测定波长和参考波长的反射强度，所述计算装置基于每种试剂垫分别对于测定波长和参考波长的反射强度计算得到反射光的反射率。

可选地，所述设备还包括一个或多个紫外光源，用于在非治疗时间对于所述设备的使用环境进行紫外消毒。

可选地，所述设备还包括一控制装置，所述控制装置与所述照射光源和/或紫外光源连接，用于根据接收到的指令控制照射光源和/或紫外光源工作。

可选地，所述设备还包括一检测装置，所述检测装置用于检测所述设备的使用环境是否处于消毒时间，若所述设备的使用环境处于消毒时间，则向所述控制装置发送指令，控制启动所述紫外光源工作。

可选地，所述设备还包括连接件，所述连接件一端与所述壳体安装照射光源的另一侧可拆卸式连接，另一端与一空间多自由度构件可拆卸式连接，其中，所述空间多自由度构件与一固定组件固定连接，以安全地带动所述设备在空间内进行多自由度的运动。

可选地，所述设备还设置有手柄，所述手柄与所述壳体可拆卸式连接。

可选地，所述设备还包括：

数据传输模块，所述数据传输模块与光采集装置、计算装置和/或输出装置连接，用于将所接收到的数据传输至外界设备；和/或，

存储模块，所述存储模块与数据传输模块、光采集装置、计算装置和/或输出装置连接，用于存储需要存储的数据，并将存储的数据通过数据传输模块传输至外界设备上；和/或，

定位模块，所述定位模块与所述数据传输模块连接，用于获取所述设备的位置信息，并将获得的位置信息通过数据传输模块传输至外界设备上；和/或，

传感器模块，所述传感器模块与所述数据传输模块连接，所述传感器模块包括至少一个传感器，用于采集相应的传感信息，并将采集到的传感信息通过数据传输模块传输至外界设备上。

综上，本发明提出的OLED尿液分析设备使用OLED光源作为照射光源，相对于LED光源结构更轻薄、更紧凑、波长范围更宽、能耗更低、辐射热量少，能够有效检测尿液成分的同时，还具备可便携、自供电、自动消毒、数据传输等功能。本发明OLED尿液分析设备既能够有效实现医疗检测的目的，又能够在多环境中应用，同时还能够提供多用途。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的OLED尿液分析设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1是根据本发明一实施例的OLED尿液分析设备的结构示意图，如图1所示，所述OLED尿液分析设备包括：壳体1、照射光源2、样品置放台3、光采集装置4、计算装置5、输出装置6和供电模块7，其中：

所述照射光源2安装在壳体1形成的容纳空间内，所述照射光源2包括OLED光源，用于发出多种不同波长范围的照射光；

所述样品置放台3用于放置分析样品，所述分析样品为已与待分析尿液发生化学反应的试剂带；

所述光采集装置4放置在所述照射光源2的同侧，用于采集照射光源2照射所述试剂带后产生的反射光；

所述计算装置5与所述光采集装置4连接，用于根据所述光采集装置4采集到的反射光信号计算各波长反射光的反射率，然后再根据计算得到的反射率与各成分浓度之间的对应关系确定尿液中各成分的浓度数据，并将得到的各成分的浓度数据发送给输出装置6；

所述输出装置6与所述计算装置5连接，用于接收并输出所述计算装置5发送的计算结果；

所述供电模块7与照射光源2、光采集装置4、计算装置5和输出装置6连接，用于为其提供电能。

在本发明一实施例中，所述OLED光源包括OLED发光面板、OLED驱动电路和控制电路，所述驱动电路用于驱动所述OLED发光面板发光，所述控制电路用于根据用户的指令控制所述驱动电路。所述驱动电路包括TFT薄膜晶体管阵列、数据驱动电路和栅极驱动电路。所述控制电路包括处理器、DSP和FPGA中的至少一个，用于接收用户的指令，并根据用户的指令向所述驱动电路输出栅极信号和数据信号。

其中，所述OLED发光面板包括发光基板和设置在所述发光基板上的多个OLED发光单元，所述发光单元用于发出多种不同波长范围的照射光。

在实际应用中，所述OLED发光单元所发出的照射光的波长范围由检测项目决定。在本发明一实施例中，采用包括测定波长和参考波长的双波长检测分析方法，其中，所述测定波长为被测试剂垫的敏感特征波长，参考波长为被测试剂垫的不敏感波长，用于消除背景光以及其它散射光的影响。在该实施例中，比如，如要检测亚硝酸盐、酮体、胆红素、尿胆原等成分的浓度，则使用550nm的测定波长；如要检测PH、葡萄糖、蛋白质、维生素C、潜血等成分的浓度，则使用620nm的测定波长，等等，另外，各试剂垫所选用的参考波长通常可设为650-720nm。在实际应用中，也可加设一附加光源，用于发射具有参考波长的光，对于所述附加光源的类型和型号，本发明不作具体限定，所有能够发射出具有参考波长的光的光源均落入本发明的保护范围。

在本发明一实施例中，所述像素单元还包括滤光片，其设置在光出射面上，用于对所述像素单元发出的光进行滤光，以使特定波长的光通过。不同像素单元可以采用不同滤光片，以使不同的像素单元发出不同波长的光。

在本发明一实施例中，所述OLED发光单元还包括白光发光单元。所述白光发光单元包括白色像素单元，其在所述驱动电路的驱动下发光，所述白色像素单元包括阴极、阳极、有机发光层和滤光层，所述有机发光层的材料为白色发光材料，所述滤光层用于过滤所述白色像素单元发出的光，而使其产生多波长的光。这样所述OLED发光单元在所述滤光层的滤光下可发出各种波长的光包括白光，使得所述OLED发光单元除了作为检测光源使用外，还可以作为照明光源。具体地，所述白光发光单元和其他发光单元在驱动电路的驱动下可同时发光，也可分时发光，以适应不同的使用目的。

在本发明一实施例中，所述多个OLED发光单元分为多组，每组OLED发光单元在所述驱动电路的驱动下单独发光，即不同组的OLED发光单元可以在单独控制下发光或不发光。具体可根据正在治疗的不同病症来选择。

在本发明一实施例中，所述控制电路根据接收到的指令确定待驱动的OLED发光单元组，并向驱动电路发送控制指令，所述控制指令包括待驱动的OLED发光单元所在区域；所述驱动电路根据所述控制电路的控制指令，驱动所述待驱动的OLED发光单元进行发光。

需要说明的是，本发明对于所述OLED发光单元的来源、型号不作特殊限制，可以采用商购途径获得，OLED发光单元的材料也没有特殊的限制，可选地，可为玻璃或塑料，所述OLED发光单元的形状也没有特殊的限制，比如可以为正方形、长方形、圆形、菱形或三角形。

其中，所述OLED发光单元的个数可根据实际应用的需要来设置，当所需照射能量低于某一阈值，或者需要的波长范围比较小时，可安装较少数量的OLED发光单元；当所需照射能量高于该阈值或者需要的波长范围比较宽时，可安装较多数量的OLED发光单元。再或者，为了方便操作，避免拆卸OLED发光单元带来的不便，节省时间，也可先行安装足够数量各种波长范围的OLED发光单元，根据实际应用的需要再选择开启其中一部分或者全部的OLED发光单元。

在本发明一实施例中，所述OLED发光单元包括驱动单元和像素单元，所述驱动单元用于驱动所述像素单元进行发光，所述驱动单元为TFT薄膜晶体管，所述像素单元包括阴极、阳极和有机发光层，通过驱动单元向所述阳极加载合适的电流，而产生特定波长范围的光。

其中，所述试剂带为带有多个含各种试剂的试剂垫、补偿垫和校准垫的多联试剂带，所述补偿垫作为尿液本底颜色，以对有色尿以及由于设备、环境的变化因素产生的误差进行补偿，所述校准垫用于对于反射强度的检测进行校准。

其中，所述光采集装置4可以为任何能够采集OELD反射光的设备或仪器，比如球面积分仪等设备。本发明对于光采集装置的具体结构、型号、类型等特征不作特别限定，所有能够实现OLED反射光采集的可用设备或仪器均落入本发明的保护范围。

在本发明一实施例中，对于所述光采集装置4，在采集OLED反射光的同时，还需测定每种试剂垫分别对于测定波长和参考波长的反射强度。

其中，所述计算装置5可以为微型或小型的计算装置，本发明对于计算装置的具体结构、型号、类型等特征不作特别限定，所有能够实现数值计算的可用设备或仪器均落入本发明的保护范围。

在该实施例中，对于所述计算装置5，基于所述光采集装置4测得的每种试剂垫分别对于测定波长和参考波长的反射强度，采用下式来计算OLED反射光的反射率：

其中，R表示反射率，Tm表示试剂垫对于测定波长的反射强度，Cs表示校准垫对测定波长的反射强度，Ts表示试剂垫对于参考波长的反射强度，Cm表示校准垫对参考波长的反射强度。

在把试剂带浸入尿液中后，除了空白处，其余的试剂垫都会因与尿液发生化学反应而产生颜色的变化，试剂垫的颜色深浅与光的吸收和反射程度有关，颜色越深，相应某种成分的浓度越高，吸收光量值越大，反射光量值越小，反射率就越小；反之，反射率越大。因为颜色的深浅与光的反射率成比例关系，而颜色的深浅又与尿液中各种成分的浓度成比例关系，所以，只要测得各波长反射光的反射率，即可根据反射率与尿液各成分浓度之间的对应关系求得尿液中各种成分的浓度。

其中，所述输出装置6可为显示器、显示屏、触摸屏等输出装置。本发明对于输出装置的具体结构、型号、类型等特征不作特别限定，所有能够实现数据显示的设备或组件均落入本发明的保护范围。

在本发明一实施例中，所述设备还包括一个或多个紫外光源，用于在非使用时间对于所述设备的使用环境进行紫外消毒。

在本发明一实施例中，所述设备还包括一调节装置，所述调节装置与所述照射光源和/或紫外光源连接，用于根据用户的手动输入或者接收的调节指令对于所述照射光源和/或紫外光源的照射强度等照射参数进行调节。

在本发明一实施例中，所述设备还包括一控制装置，所述控制装置与所述照射光源和/或紫外光源连接，用于根据接收到的指令控制照射光源和/或紫外光源工作。比如，所述控制装置可根据接收到的指令在不同数量或不同波长的OLED之间进行转换，也可根据接收到的指令控制紫外光源的开启与否以及开启数量等等，其中，所述指令可以是工作人员的手动输入，也可以是控制装置所接收到的远程指令。

进一步地，在该实施例中，所述设备还包括一检测装置，所述检测装置用于检测所述设备的使用环境是否处于消毒时间，比如，所述检测装置可以通过一预设时间段内所述设备的使用环境中是否有人来判断该使用环境是否处于消毒时间，若检测装置检测所述设备的使用环境处于消毒时间，则向所述控制装置发送指令，控制启动所述紫外光源工作。

本发明对于所述壳体的形状、制作材料均不作具体限制，在实际应用中，可根据具体的需要来确定，比如可将壳体设置为方形、长方形、圆形、弧形、球形等规则或不规则形状，使用铝合金型材、塑胶连接件或其他轻质、防水材料来制作等等。

在本发明一实施例中，所述设备还包括连接件，所述连接件一端与所述壳体安装照射光源的另一侧可拆卸式连接，另一端与一空间多自由度构件可拆卸式连接，其中，所述空间多自由度构件与一固定组件固定连接，以安全地带动所述设备在空间内进行多自由度的运动。

其中，所述连接件为360度可旋转连接件，在该实施例中，所述连接件与所述控制装置连接，所述控制装置在接收到相应指令后控制所述连接件的旋转，以使所述设备能够有效地照射分析样品。

其中，所述空间多自由度构件是一个能够在空间进行多自由度运动的构件，其可接收工作人员输入的运动指令，通过连接件带动壳体自由地运动。

其中，与所述空间多自由度构件固定连接的固定组件可以是室内的专门固定设备，比如底座、支架等，也可以是室外环境中的固定组件或者其他固定组件，比如，当用户在室外需要进行样品检测时，可直接将所述空间多自由度构件与室外环境中的一固定组件固定连接起来。

在本发明一实施例中，所述设备还设置有手柄，所述手柄与所述壳体可拆卸式连接，当需要将所述设备携带至室外使用时，就将手柄与壳体连接上，便于携带，当需要在室内环境中使用时，可将手柄从壳体上卸下。

在本发明一实施例中，所述设备还设置有数据传输模块，所述数据传输模块与光采集装置、计算装置和/或输出装置连接，用于将所接收到的数据传输至外界设备。

其中，所述数据传输模块可以为通信模块，也可以为USB等数据连接模块。进一步地，所述通信模块可以选择为远程通信模块或近场通信模块，所述远程通信模块可以为以移动通信技术为支持的通信模块，比如GPRS通信模块、3G通信模块、4G通信模块、5G通信模块等，或者多个通信模块的组合。所述近场通信模块可以为蓝牙通信模块、红外通信模块、WIFI通信模块、传感器通信模块、信标通信模块中的一个或多个。需要特别说明的是，上述通信模块只是示例性的说明，并不用于限制本发明，任何可实现远程、近场通信的组件均落入本发明的保护范围。

在本发明另一实施例中，所述设备还设置有存储模块，所述存储模块与数据传输模块、光采集装置、计算装置和/或输出装置连接，用于存储需要存储的数据，并将存储的数据通过数据传输模块传输至外界设备上。

在本发明另一实施例中，所述设备还设置有定位模块，所述定位模块与所述数据传输模块连接，用于获取所述设备的位置信息，并将获得的位置信息通过数据传输模块传输至外界设备上。

其中，所述定位模块可以为GPS定位模块、WIFI定位模块、信标定位模块、传感器定位模块、北斗定位模块、格洛纳斯(GLONASS)定位模块、伽利略定位模块中的一个或多个。需要特别说明的是，上述定位模块只是示例性的说明，并不用于限制本发明，任何可实现远程、近场定位的组件均落入本发明的保护范围。

在本发明另一实施例中，所述设备还设置有传感器模块，所述传感器模块与所述数据传输模块连接，所述传感器模块包括至少一个传感器，以采集相应的传感信息，并将采集到的传感信息通过数据传输模块传输至外界设备上。

在本发明一实施例中，所述传感器模块包括多个传感器，用以采集多类别传感信息，以对所述设备所处的环境进行多方面多角度的信息分析。所述传感器模块可以包括加速度传感器、角速度传感器、方向传感器、运动传感器、温度传感器或接近传感器等传感器中的一种或多种。在本发明另一实施例中，所述包括多个传感器的传感器模块采用集成一体化设计，从而能够减少所述设备的体积，降低所述设备的重量。

在本发明一实施例中，所述供电模块还与所述控制装置、检测装置、数据传输模块、存储模块、定位模块和/或传感器模块连接，用于为上述模块或组件提供电源。所述供电模块不仅可为上述模块或组件提供直流或交流电源，还可储备电能，以在室外等无法获得直流或交流电源的环境中为上述模块或组件提供其存储的电能，以保证所述设备能够正常工作。

其中，所述供电模块可包括蓄电池，也可包括太阳能、风能等能源供电模块。在本发明另一实施例中，所述供电模块还包括一供电控制模块，所述供电控制模块用于对于供电模块的供电方式进行控制，比如，当所述供电控制模块通过环境亮度判断在室外时，选择太阳能供电模块提供电源，并同时控制太阳能供电模块采集太阳能以储备电能；当所述供电控制模块通过环境亮度判断在室内时，在太阳能供电模块储备的电能足够时，选择太阳能供电模块提供电源，否则选择蓄电池提供电源；当所述供电控制模块通过环境亮度判断在室外且有风时，选择风能供电模块提供电源，并同时控制风能供电模块和太阳能供电模块同时采集能源以储备电能；等等。

综上，本发明提出的OLED尿液分析设备使用OLED光源作为照射光源，相对于LED光源结构更轻薄、更紧凑、波长范围更宽、能耗更低、辐射热量少，能够有效检测尿液成分的同时，还具备可便携、自供电、自动消毒、数据传输等功能。本发明OLED尿液分析设备既能够有效实现医疗检测的目的，又能够在多环境中应用，同时还能够提供多用途。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、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OLED尿液分析设备，其特征在于，所述设备包括：壳体、照射光源、样品置放台、光采集装置、计算装置、输出装置、数据传输模块、定位模块、传感器模块和供电模块，其中：

所述照射光源安装在壳体形成的容纳空间内，所述照射光源包括OLED光源，用于发出多种不同波长范围的照射光；

所述OLED光源包括发光基板和设置在所述发光基板上的多个OLED发光单元，所述OLED发光单元发出特定测定波长的光和参考波长光，其中，所述特定测定波长为被测试剂垫的敏感特征波长，参考波长为被测试剂垫的不敏感波长，所述 试剂垫所选用的参考波长通常设为650-720nm；

所述OLED发光单元包括驱动单元和像素单元，所述驱动单元用于驱动所述像素单元进行发光；

所述像素单元还包括滤光片，其设置在光出射面上，用于对所述像素单元发出的光进行滤光，以使特定波长的光通过；

所述样品置放台用于放置分析样品，所述分析样品为已与待分析尿液发生化学反应的试剂带；

所述光采集装置放置在所述照射光源的同侧，用于采集照射光源照射所述试剂带后产生的反射光；

所述计算装置与所述光采集装置连接，用于根据所述光采集装置采集到的反射光信号计算各波长反射光的反射率，然后再根据计算得到的反射率与各成分浓度之间的对应关系确定尿液中各成分的浓度数据，并将得到的各成分的浓度数据发送给输出装置；

所述输出装置与所述计算装置连接，用于接收并输出所述计算装置发送的计算结果；

所述数据传输模块与光发射装置、光采集装置、计算装置和/或输出装置连接，用于将所接收到的数据传输至外界设备；

所述定位模块与所述数据传输模块连接，用于获取所述设备的位置信息，并将获得的位置信息通过数据传输模块传输至外界设备上；

所述传感器模块与所述数据传输模块连接，所述传感器模块包括加速度传感器、角速度传感器、方向传感器、运动传感器、温度传感器和接近传感器，用于采集相应的传感信息，并将采集到的传感信息通过数据传输模块传输至外界设备上；

所述供电模块与照射光源、光采集装置、计算装置和输出装置连接，用于为其提供电能，所述供电模块为蓄电池或能源供应模块，所述供电模块还包括一供电控制模块，所述供电控制模块用于对于供电模块的供电方式进行控制；

当所述供电控制模块通过环境亮度判断在室外时，选择太阳能供电模块提供电源；当所述供电控制模块通过环境亮度判断在室内时，在太阳能供电模块储备的电能足够时，选择太阳能供电模块提供电源，否则选择蓄电池提供电源；当所述供电控制模块通过环境亮度判断在室外且有风时，选择风能供电模块提供电源。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光采集装置在采集反射光的同时，还测定每种试剂垫分别对于测定波长和参考波长的反射强度，所述计算装置基于每种试剂垫分别对于测定波长和参考波长的反射强度计算得到反射光的反射率。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括一个或多个紫外光源，用于在非治疗时间对于所述设备的使用环境进行紫外消毒。

4.根据权利要求1或3所述的设备，其特征在于，所述设备还包括一控制装置，所述控制装置与所述照射光源和/或紫外光源连接，用于根据接收到的指令控制照射光源和/或紫外光源工作。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述设备还包括一检测装置，所述检测装置用于检测所述设备的使用环境是否处于消毒时间，若所述设备的使用环境处于消毒时间，则向所述控制装置发送指令，控制启动所述紫外光源工作。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括连接件，所述连接件一端与所述壳体安装照射光源的另一侧可拆卸式连接，另一端与一空间多自由度构件可拆卸式连接，其中，所述空间多自由度构件与一固定组件固定连接，以安全地带动所述设备在空间内进行多自由度的运动。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还设置有手柄，所述手柄与所述壳体可拆卸式连接。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

存储模块，所述存储模块与数据传输模块、光采集装置、计算装置和/或输出装置连接，用于存储需要存储的数据，并将存储的数据通过数据传输模块传输至外界设备上。

Images