CN111060703B - 一种试纸传感器分析方法、设备及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种试纸传感器分析方法、设备及系统，通过对同一样品进行医院检测数据和设备检测数据的匹配关联，实现设备检测数据的对标，保障设备检测结果的专业性和可靠性；通过三维建模将各检测项量级的数据模型化，得到各数据点的空间坐标，利用对标后的设备检测数据和医院检测数据确定各检测项量级的阈值区间，每个阈值区间对应有标准化的结果解读，保障设备检测结果的易读性；通过在启动设备检测前，对设备执行校正程序，保证设备检测结果的一致性；通过终端人机交互界面数字化显示身体各项指标状态，达到监测用户身体状态的目的，操作方便，充分发挥了家用医疗设备的价值。

Description

一种试纸传感器分析方法、设备及系统
技术领域
本发明涉及试纸传感器领域，具体为一种试纸传感器分析方法、设备及系统。
背景技术
上世纪50年代出现使用肉眼观测试纸条的测试方法，该方法利用人眼观察进行比较得出结果，受人眼因素影响，具有较大的系统误差。到上世纪70年代中期，随着计算机及自动化技术的飞速发展，分析仪的自动化也迅速得到应用，出现了采用热光源球面积分的试纸分析仪。现今多采用步进电机带动试纸运动来对试纸条的各个试剂块进行逐项测试，有着检测时间长、体积大等缺点，不适合家庭使用。
随着时代发展，以试纸干化学反应为原理的家庭医疗检测设备大量出现，可不用定期去医院排队做检查，在家即可完成检测，给广大人群众带来便利。但是检测报告解读困扰着大家，因为检测结果没有标准化，当用户拿到检测结果时，往往无法从检测结果中直接获取自己的健康情况，更无法根据自身健康状况进行相应的饮食或运动调整，使得家用医疗设备的价值大大降低；另外，由于不同家用检测设备得到的检测单样式不同，检测结果缺乏一致性，用户难以从不同样式的检测单上获取有效的信息，用户使用感不佳。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种试纸传感器分析方法、设备及系统，通过将检测结果数字化、模型化，使得用户仅需进行数据比较，即可得到具有一致性报告单样式且易读性好、可靠性高的检测报告单。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种试纸传感器分析方法，包括：
获取样品的医院检测报告单，将医院检测报告单及单号录入后台系统；
将同一样品利用具有试纸传感器的设备进行检测，将设备检测报告单和该样品对应的医院检测报告单的单号一起录入后台系统；
将相同单号的报告单进行匹配，将匹配后的医院检测数据与设备检测数据进行关联后存入数据库；
重复上面的过程，获取大量相关联的医院检测数据和设备检测数据并存入数据库；
将数据库中的设备检测数据的RGB值转换为XYZ值，创建XYZ三轴空间坐标系，在空间坐标系中标记出所有设备检测数据对应的空间坐标；
根据设备检测数据与医院检测数据的关联关系，将医院检测数据中各检测项的量级在空间坐标系上进行注释；
分析检测项各量级数据的坐标区间，确定设备检测数据的各检测项量级的各区间对应的上下限阈值，该上下限阈值限定的区间作为实际检测数据中对应检测项量级的阈值区间；
完成所有检测项量级的阈值区间标定，生成标准化的检测结果报告单比对模型；
基于建好的比对模型进行试纸条检测，将设备检测数据通过比对模型进行比对后，生成电子报告单。
优选地，在三维模型内，每个检测项有多个量级，每个量级有多个区间，每个区间具有对应的上下限阈值。
优选地，所述方法进一步包括：确定每个检测项每个量级的每个区间的空间坐标的上下限阈值，该上下限阈值作为该检测项该量级内对应区间的阈值，实际检测结果位于哪个区间的阈值范围内，则认为该实际检测结果符合该区间对应的标准化解读结果。
优选地，所述方法进一步包括：
启动具有试纸传感器的设备进行检测前，向设备中插入白色校正试纸条，执行设备校正程序；
获取试纸条上各色块对应通道的RGB数据，将该RGB数据保存为白色校对值；
启动设备检测后，向设备中插入样品试纸条，执行设备检测程序；
获取试纸条上各色块对应通道的RGB数据，得到原始检测值；
基于白色校对值和原始检测值，获取试纸条上各色块的实际检测值，公式为
实际检测值＝白色校对值/255*原始检测值。
优选地，所述方法进一步包括：向设备中插入试纸条，通过LED照明光照射试纸条，通过RGB色彩传感器同时获取R/G/B三通道数据；通过具有数据处理功能的终端设备对获取的数据进行处理，得到设备检测数据，并生成电子报告单。
一种试纸传感器分析设备，包括试纸传感器、LED光源、蓝牙模块、试纸槽和电源模块，试纸条插入试纸槽后，通过LED光源照射试纸条，通过试纸传感器获取试纸条上各色块的RGB数据，通过蓝牙模块将RGB数据传输到处理端，通过电源模块为设备供电。
一种试纸传感器分析系统，包括所述的试纸传感器设备、具有数据处理功能的终端设备，其中，试纸传感器设备与终端设备之间通过蓝牙连接，终端设备上设有人机交互界面，终端设备内置有用于试纸传感器检测分析的可执行程序。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明对同一样品进行医院检测数据和设备检测数据的匹配关联，实现设备检测数据的对标，保障设备检测结果的专业性和可靠性。
(2)本发明通过三维建模将各检测项量级的数据模型化，得到各数据点的空间坐标，利用对标后的设备检测数据和医院检测数据确定各检测项量级的阈值区间，每个阈值区间对应有标准化的结果解读，实际检测结果落入哪个区间，就表示该实际检测值符合该区间的标准化结果解读，从而保障设备检测结果的易读性，方便用户根据检测结果直接获取有效的身体健康信息。
(3)本发明在启动设备检测前，对设备执行校正程序，保证设备检测结果的一致性。
(4)本发明将检测设备与用户的终端设备进行蓝牙连接，用户利用终端设备的人机交互界面实现检测操作并读取检测报告单，通过数字化显示身体各项指标状态，达到监测用户身体状态的目的，且操作方便，充分发挥了家用医疗设备的价值。
附图说明
图1为根据本发明实施例的流程示意图；
图2为根据本发明实施例的设备检测数据的空间坐标分布示意图；
图3为根据本发明实施例的检测项各量级区间的分布示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种试纸传感器分析方法，包括：获取样品的医院检测报告单，将医院检测报告单及单号录入后台系统；将同一样品利用具有试纸传感器的设备进行检测，将设备检测报告单和该样品对应的医院检测报告单的单号一起录入后台系统；将相同单号的报告单进行匹配，将匹配后的医院检测数据与设备检测数据进行关联后存入数据库；重复上面的过程，获取大量相关联的医院检测数据和设备检测数据并存入数据库；将数据库中的设备检测数据的RGB值转换为XYZ值，创建XYZ三轴空间坐标系，在空间坐标系中标记出所有设备检测数据对应的空间坐标；根据设备检测数据与医院检测数据的关联关系，将医院检测数据中各检测项的量级在空间坐标系上进行注释；分析检测项各量级数据的坐标区间，确定设备检测数据的各检测项量级的各区间对应的上下限阈值，该上下限阈值限定的区间作为实际检测数据中对应检测项量级的阈值区间；完成所有检测项量级的阈值区间标定，生成标准化的检测结果报告单比对模型；基于建好的比对模型进行试纸条检测，将设备检测数据通过比对模型进行比对后，生成电子报告单。参阅图1。
具体地，为了保障家用设备检测结果的可靠性和专业性，本发明收集医院真实病患的检测数据，与设备检测数据进行对标，经过权威医院检测结果对标后的设备在用户实际使用时，可保障用户检测结果的可靠性及专业性。具体对标包括：病患在医院检查指标完成后，获取医院检测报告，将医院报告单据信息录入系统；然后将病患的在医院检查的同一批次尿液(不能长时间间隔)，通过本发明提供的设备和试纸再做一次检测，并记录检查数据信息，同时将该信息与医院检查单据关联。如此往复，大量操作，收集完成数据。
具体地，颜色的比较依据色差比较原理，色差值越小相似度越近。由于RGB用来描述颜色三个数值是三个主观的值，可以用来描述颜色，但不足以决定两种颜色的视觉差异，RGB颜色空间无法进行色差比较，支持色差比较的是XYZ或LAB等颜色空间，需要进行颜色空间转换。因此，根据使用场景分析得到入射光源一致，非人体观察条件，精度要求非工业级等采用XYZ颜色空间比较合理。通过在空间间求两点直线距离比较差来体现色差值，将RGB值转换为XYZ值后再进行色差比较求出结果。此转换算法为成熟技术，在此不做赘述。
作为一种实施方式，在三维模型内，每个检测项有多个量级，每个量级有多个区间，每个区间具有对应的上下限阈值。每个区间具有对应的标准化报告解读。实际检测数据落入检测项的哪个量级的哪个区间，可以直接从标准化的报告解读中得到有效的身体状况信息，让用户直观看到当前的身体状况数据，检测结果易读，用户体验好。
作为一种实施方式，所述方法进一步包括：确定每个检测项每个量级的每个区间的空间坐标的上下限阈值，该上下限阈值作为该检测项该量级内对应区间的阈值，实际检测结果位于哪个区间的阈值范围内，则认为该实际检测结果符合该区间对应的标准化解读结果。
进一步地，由于一个试纸块只对应一个检测项，随着检测量级的不同，颜色发生变化，需要为每一个试纸块单独创建空间模型。在该空间模型中需要明确标明各量级坐标区间。具体步骤为将数据关联阶段收集到的设备检测RGB值数据转换为XYZ值，接着创建出XYZ三轴空间坐标系，在该空间坐标系中把检测数据的XYZ值作为空间三坐标值，将所有坐标点标记出来。然后根据检测数据与医院报告单关联关系，将医院检测量级注释上。最后观察数据分布，分析出各量级数据坐标区间，并标记出界限坐标，保存该数据，完成三维空间建模工作。如图2、图3所示，图中，圆点表示设备检测数据的空间坐标分布，方块表示经医院检测数据注释后的检测项各量级区间的界限坐标，即量级区间界限。
由于试纸块是化学物品填充，颜色变化趋势与化学反应程度成正比。根据建模坐标点展示，所有检测项的XYZ颜色空间分布趋于线性，各量级之间界限坐标清晰、明确。试纸块通过设备检测的数据(排除异常数据)也应符合该线性分布，计算出该检测XYZ数值与所有量级的上下界限坐标距离差，获得最小的值的量级即为试纸块检测结果的量级。
由于设备出厂进行了质控灰度条的质量验证，保证了设备检测的稳定性，且由于设备使用前做了统一试纸条的校正保证了不同设备之间的检测结果一致性。所以上述得来的结果数据可以通用相同型号的设备中，不会因设备不同而不可使用。
作为一种实施方式，所述方法进一步包括：启动具有试纸传感器的设备进行检测前，向设备中插入白色校正试纸条，执行设备校正程序；获取试纸条上各色块对应通道的RGB数据，将该RGB数据保存为白色校对值；启动设备检测后，向设备中插入样品试纸条，执行设备检测程序；获取试纸条上各色块对应通道的RGB数据，得到原始检测值；基于白色校对值和原始检测值，获取试纸条上各色块的实际检测值，公式为实际检测值＝白色校对值/255*原始检测值。
具体地，设备通过RGB色彩传感器收集数据。当设备插入试纸，经过LED照明光照射试纸块，根据照射在其面上的光线产生相应的电荷信号经过收集、转移、测量等步骤，通过模数转换器芯片转换成数字信号得到数据。当前RGB色彩传感器可通过一次操作同时获取R、G、B三通道的值。为了保证设备检测结果一致，正式使用设备检测前，必需先进行白色校正。往设备中插入本设备提供的统一规格白色校正试纸条，然后执行设备校正程序。获取试纸块对应通道的白色校正试纸条所获得的R、G、B三通道数字信号值，并保存各数值作为白色校对值。正常检测时，往设备中插入试纸条(如侵入尿液后的试纸条)，然后执行设备检测程序；获取试纸条色块原始检测值；根据得到的白色值和原始检测值，R、G、B三通道各自通过公式转换、还原得到试纸块RGB实际检测值。
优选地，所述方法进一步包括：向设备中插入试纸条，通过LED照明光照射试纸条，通过RGB色彩传感器同时获取R/G/B三通道数据；通过具有数据处理功能的终端设备对获取的数据进行处理，得到设备检测数据，并生成电子报告单。
本发明的技术方案是通过经济型的RGB色彩传感器实现检测结果数字化的收集，通过对大量检测数据的整理、分析，然后建立图形化三维模型，接着对比三甲医院检测结果，在模型中标注检测各项量级的区间分布。当正常检测时通过比较标注好的量级区间完成检测。
本发明还提供一种试纸传感器分析设备，包括试纸传感器、LED光源、蓝牙模块、试纸槽和电源模块，试纸条插入试纸槽后，通过LED光源照射试纸条，通过试纸传感器获取试纸条上各色块的RGB数据，通过蓝牙模块将RGB数据传输到处理端，通过电源模块为设备供电。
本发明还提供一种试纸传感器分析系统，包括所述的试纸传感器设备、具有数据处理功能的终端设备，其中，试纸传感器设备与终端设备之间通过蓝牙连接，终端设备上设有人机交互界面，终端设备内置有用于试纸传感器检测分析的可执行程序。
具体地，终端设备可选用手机、平板等移动终端，且移动终端上内置用于试纸传感器检测分析的可执行程序。通过人机交互界面可查看标准化解读的电子报告单。
实施例
本实施例以隐血(或称潜血，在尿常规检查一项指标，检查尿液中红细胞数量，通常分为4个量级包括-,+,++,+++.)建模过程为例说明试纸传感器分析的实施步骤。
实施过程需要尿液、试纸，检测设备、手机微信端开发的微信小程序、三维辅助建模程序，下面就详细步骤仔细说明。
步骤1、打开手机蓝牙，执行微信小程序客户端，开启检测设备后通过微信小程序中连接蓝牙设备。
步骤2、连接成功后向设备中插入白色校正卡，操作微信小程序白色值校正功能，等待大约30秒，当手机界面提示完成操作后，实现RGB各通道白色校正。
步骤3、获取病患的医院检测报告单，通过微信小程序医院报告单录入功能，将各项检测项检测结果记录到数据库。
步骤4、将病患在医院检测的相同尿液用试纸浸泡几秒，插入步骤1调整好的设备中，执行微信小程序医院标定功能，录入对应的医院报告单号。等待大约70秒(试纸块与尿液化学反应充分需要等待60秒)，当手机界面提示完成操作后，检测完成并成功将结果记录到数据库。
步骤5、重复步骤3和4操作，将隐血指标各量级对应的医院检测与设备检测数据记录到数据库。
步骤6、运行三维辅助建模工具，选中隐血检测项，通过处理好的程序会呈现出已经录入数据的所有点分布。从整体观察可以看出，X、Y、Z轴坐标随量级的增大成反比，XYZ值越大，量级越小。整理量级数据如下表1：根据坐标创建量级点，完成操作。
量级 上限坐标 下限坐标 说明
- ～～ 162,207,181
+ 160,200,170 145,190,165
++ 76,140,144 61,120,131
+++ 53,108,126 ～～
表1：量级数据表
步骤7、正式检测时打开手机蓝牙，执行微信小程序客户端，开启设备后再微信小程序中连接蓝牙设备，完成操作后设备留用。
步骤8、将新鲜尿液用纸杯等容器保存，试纸浸泡其中几秒，向设备插入浸泡的试纸。
步骤9、执行微信小程序医院标定功能，录入对应的医院报告单号。等待大约70秒(试纸块与尿液化学反应充分需要等待60秒)，当手机界面提示完成操作后，检测结果录入完成，接着通过后台程序将此次检测数据结果与步骤6标定的各量级上下限坐标作比较，算出距离最近的量级点为此次检测结果的量级，汇总所有检测内容，将设备检测结果生成电子报告单，并将该信息发送到手机界面完成操作。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种试纸传感器分析方法，其特征在于，包括：
获取样品的医院检测报告单，将医院检测报告单及单号录入后台系统；
将同一样品利用具有试纸传感器的设备进行检测，将设备检测报告单和该样品对应的医院检测报告单的单号一起录入后台系统；
将相同单号的报告单进行匹配，将匹配后的医院检测数据与设备检测数据进行关联后存入数据库；收集医院真实病患的检测数据，与设备检测数据进行对标，具体对标包括：病患在医院检查指标完成后，获取医院检测报告，将医院报告单据信息录入系统；然后将病患的在医院检查的同一批次尿液，通过所述设备和试纸再做一次检测，并记录检查数据信息，同时将该信息与医院检查单据关联；
重复上面的过程，获取大量相关联的医院检测数据和设备检测数据并存入数据库；
将数据库中的设备检测数据的RGB值转换为XYZ值，创建XYZ三轴空间坐标系，在空间坐标系中标记出所有设备检测数据对应的空间坐标；
根据设备检测数据与医院检测数据的关联关系，将医院检测数据中各检测项的量级在空间坐标系上进行注释；
为每一个检测项单独创建空间模型，分析检测项各量级数据的坐标区间，确定设备检测数据的各检测项量级的各区间对应的上下限阈值，该上下限阈值限定的区间作为实际检测数据中对应检测项量级的阈值区间；实际检测结果位于哪个区间的阈值范围内，则认为该实际检测结果符合该区间对应的标准化解读结果；
完成所有检测项量级的阈值区间标定，生成标准化的检测结果报告单比对模型；
基于建好的比对模型进行试纸条检测，将设备检测数据通过比对模型进行比对后，生成电子报告单。
2.根据权利要求1所述的一种试纸传感器分析方法，其特征在于，在三维模型内，每个检测项有多个量级，每个量级有多个区间，每个区间具有对应的上下限阈值。
3.根据权利要求1所述的一种试纸传感器分析方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
启动具有试纸传感器的设备进行检测前，向设备中插入白色校正试纸条，执行设备校正程序；
获取试纸条上各色块对应通道的RGB数据，将该RGB数据保存为白色校对值；
启动设备检测后，向设备中插入样品试纸条，执行设备检测程序；
获取试纸条上各色块对应通道的RGB数据，得到原始检测值；
基于白色校对值和原始检测值，获取试纸条上各色块的实际检测值，公式为
实际检测值＝白色校对值/255*原始检测值。
4.根据权利要求1所述的一种试纸传感器分析方法，其特征在于，所述方法进一步包括：向设备中插入试纸条，通过LED照明光照射试纸条，通过RGB色彩传感器同时获取R/G/B三通道数据；通过具有数据处理功能的终端设备对获取的数据进行处理，得到设备检测数据，并生成电子报告单。
5.一种试纸传感器分析设备，采用如权利要求1-4中任一项所述的方法实现，其特征在于，包括试纸传感器、LED光源、蓝牙模块、试纸槽和电源模块，试纸条插入试纸槽后，通过LED光源照射试纸条，通过试纸传感器获取试纸条上各色块的RGB数据，通过蓝牙模块将RGB数据传输到处理端，通过电源模块为设备供电。
6.一种试纸传感器分析系统，其特征在于，包括权利要求5所述的试纸传感器设备、具有数据处理功能的终端设备，其中，试纸传感器设备与终端设备之间通过蓝牙连接，终端设备上设有人机交互界面，终端设备内置有用于试纸传感器检测分析的可执行程序。
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