CN111458493B - 多功能生化分析仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多功能生化分析仪，包括壳体，设置在壳体内部的电路板；电路板上设置有恒温仓、显色检测单元、人机交互单元和数据处理单元；数据处理单元分别与恒温仓、显色检测单元、人机交互单元电连接并进行数据交互。本发明通过一体化设计的生化分析仪并更换不同的测试试纸，解决了不同生化指标测试需配套多种仪器的问题，使临床检测更加便捷。不仅提高了减轻了医院购买设备的费用，还能够减轻病人的检测费用，也大大提高了临床诊疗效率。
Description
技术领域
本发明实施例涉及临床检验技术领域，具体涉及一种多功能生化分析仪。
背景技术
生化分析仪是一种根据光电比色原理来测量体液中某种特定化学成分的仪器，给临床上对疾病的诊断、治疗和愈后及健康状态提供信息依据。
目前，临床生化指标检测面临着检测程序复杂和检测费用高的问题，主要原因是多种生化检测的配套仪器繁多。通常是配备了多种仪器进行多种生化指标测试，不同仪器的使用方法也有所不同，不仅加重了临床医护人员的工作量、造成检测时间长，操作繁琐的问题，而且为了购置各种生化检测仪器，花费巨大，间接提高了诊断费用，不利于市场推广。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种多功能生化分析仪，实现提高了临床诊疗效率。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种多功能生化分析仪，包括壳体，设置在壳体内部的电路板；所述电路板上设置有恒温仓、显色检测单元、人机交互单元和数据处理单元；
所述恒温仓，用于提供生化反应所需温度；
所述显色检测单元，用于检测检测物质发生反应后试纸上的颜色，并将检测的原始数据发送至数据处理单元；
所述人机交互单元，用于向数据处理单元输入控制指令以及显示数据处理单元的处理结果；
所述数据处理单元，用于获取显色检测单元采集的数据和人机交互单元发送的控制指令，还用于接收人机交互单元的指令控制恒温仓的温度和时间；显色检测单元的光照时间。
其中，所述数据处理单元分别与所述恒温仓、所述显色检测单元、所述人机交互单元电连接并进行数据交互。
其中，所述恒温仓包括：
箱体，以及设置在箱体内部的半导体制冷组件、半导体制热组件和数字式温控器；
数字式温控器的输入端与数据处理单元的输出端电连接，接收数据处理单元发送的控制温度；
数字试温控器的两个输出端分别与半导体制冷组件的电源端和半导体制热组件的电源端电连接。
其中，所述显色检测单元包括：CCD感光传感器、光源和信号处理电路；
光源照射向反应试纸，CCD感光传感器接收反应试纸反射的光信号；
CCD感光传感器将检测的光信号发送至信号处理电路，信号处理电路对CCD感光传感器发送的光信号转换为电信号，电信号经过整波、放大、模数转换和图形转换形成处理后的数据信号，并发送数据信号至数据处理单元。
其中，所述人机交互单元，包括：触摸显示屏和热敏打印机；
所述触摸显示屏与所述数据处理单元电连接，通过触摸显示屏向所述数据处理单元发送控制指令；
所述热敏打印机与所述数据处理单元电连接，数据处理单元控制热敏打印机打印显色检测单元发送的原始数据。
其中，所述数据处理单元为工控机或计算机。
其中，所述CCD感光传感器采用漫反射CCD成像比较法，包括：
CCD感光传感器采集发生显色反应之前反应试纸表面反射的第一光信号，再采集发生显色反应之后的反应试纸表面反射的第二光信号；
CCD感光传感器将第一光信号和第二光信号发送至信号处理电路；
信号处理电路将接收的第一光信号和第二光信号转化形成数据信号并输入到数据处理单元，由数据处理单元对数据信号进行拟合得出检测样本为阳性或阴性。
其中，所述数据处理单元中存储有拟合模型；
所述光源为三种红、绿、蓝光源，每次检测依次照射红光、绿光和蓝光，每一次检测包括检测样本反射的红光值、绿光值和蓝光值。
所述拟合模型通过检测阳性和阴性标准物质建立公式，用于比对待测样本。
本发明所述的一种多功能生化分析仪，通过一体化设计的生化分析仪并更换不同的测试试纸，解决了不同生化指标测试需配套多种仪器的问题，使临床检测更加便捷。不仅提高了减轻了医院购买设备的费用，还能够减轻病人的检测费用，也大大提高了临床诊疗效率。
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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供一种多功能生化分析仪的结构图；
图2是本发明实施例提供一种多功能生化分析仪中电路板的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整的描述，显然，所描述的实施例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。
本发明实施例提供的一种多功能生化分析仪，参见图1，包括：壳体1，设置在壳体内部的电路板2；参见图2，所述电路板上设置有恒温仓3、显色检测单元4、人机交互单元和数据处理单元6；
所述数据处理单元6分别与所述恒温仓3、所述显色检测单元4、所述人机交互单元电连接并进行数据交互。
其中，所述恒温仓3，用于提供生化反应所需温度；所述显色检测单元4，用于检测检测物质发生反应后反应试纸10上的颜色，并将检测的原始数据发送至数据处理单元6；所述人机交互单元，用于向数据处理单元输入控制指令以及显示数据处理单元6的处理结果；所述数据处理单元6，用于获取显色检测单元4采集的数据和人机交互单元发送的控制指令，还用于根据控制指令控制恒温仓3的温度、显色检测单元4的光照时间。
在具体实施时，将测试样本滴在反应试纸10上，测试样本与反应试纸10上的试剂能够特异性地发生生化反应并发生显色。其中，反应试纸具体由载体和试剂反应垫，试剂反应垫中存放与测试样本进行生化反应的试剂。载体为ABS工程塑料制成，在载体上设置有凹陷的检测孔，检测孔中安防试剂反应垫，试剂反应垫包括：底物垫和缓冲垫，以检测孔底部向上顺序叠放底物垫和缓冲垫。底物垫和缓冲垫可由滤纸、玻璃纤维或层析纸构成；底物垫中含有底物、保护剂和显色剂，底物与待测物质能够发生专一性的酶反应(即该底物只与待测物质发生酶反应，与其他物质不发生反应)，保护剂用于保护试剂，维持试剂稳定性。显色剂与酶发生反应的产物发生显色反应，产生颜色。缓冲垫通过点样法含有缓冲剂，用于维持生化显色反应的酸碱度。在生化显色反应过程中，待检测物质的溶液能渗透吸附在反应垫上与底物和显色剂发生生化显色反应形成颜色。
其中，在特定的温度下显色剂与酶通过按照反应时间进行特异性生化显色反应，到达显色时间后，分别收集样本在R(红色光)、B(蓝色光)、G(绿色光)下的信号按照下列公式计算出灰度值：
Gray＝R*X1+B*X2+G*X3+e；
其中，Gray为灰度值，R为红色光下的信号，B为蓝色光下的信号，G为绿色光下的信号，X1、X2、X3为系数，e为校正值，
进一步的，还可以在载体上打印二维码，其中，通过二维码生成软件生成二维码，二维码上存储的数据为患者的基本信息和以往病史。
在将测试样本滴在反应试纸10上之后，将反应试纸10放入恒温仓3中，恒温仓3为反应试纸10上的发生的生化反应提供恒定的温度环境。恒温仓3包括：箱体，以及设置在箱体内部的半导体制冷组件、半导体制热组件和数字式温控器；
箱体用于存放发生生化反应的反应试纸，箱体的顶部设有移动窗口，通过移动窗口打卡或封闭箱体，其中，移动该移动窗口打开箱体后，将反应试纸放入箱体中。
在箱体的侧壁上放置半导体制冷组件和半导体制热组件，在箱体的中部放置数字式温控器，数字式温控器的输入端与数据处理单元的输出端电连接，接收数据处理单元发送的控制温度；数字试温控器的两个输出端分别与半导体制冷组件的电源端和半导体制热组件的电源端电连接，数字式温控器根据接收到的控制温度，通过控制半导体制冷组件的工作电流20，由半导体制冷组件进行制冷，降低箱体内的温度；或者控制半导体制热组件的工作电流20，由半导体制热组件进行制热，提高箱体内的温度。
数字电子式温度控制器是一种精确的温度检测控制器，可以对温度进行数字量化控制。温控器采用NTC热敏传感器或者热电偶作为温度检测元件，它的原理是：将NTC热敏传感器或者热电偶设计到相应电路中，NTC热敏传感器或者热电偶随温度变化而改变，就会产生相应的电压电流改变，通过微控制器对改变的电压电流进行检测、量化显示出来，并做相应的控制。
进一步的，在恒温仓3外部设置绝缘隔，绝缘隔用于隔绝恒温仓与外部环境的热交换。
测试试纸10在恒温仓3中取出后，通过开口30将测试试纸10放置显色检测单元4中的CCD感光传感器的正下方，显色检测单元4中的光源照射向反应试纸10，CCD感光传感器接收反应试纸10反射的光线，CCD感光传感器采集由光源发出的并经由测试试纸反射的光信号，CCD感光传感器将检测的光信号发送至信号处理电路41，信号处理电路41对CCD感光传感器发送的光信号转换为电信号，电信号经过整波、放大、模数转换和图形转换形成处理后的数据信号，并发送数据信号至数据处理单元6。
其中，光源包括单独的红、绿、蓝三种光源，对反应试纸分别进行三次照射，读取光信号。光源和CCD感光传感器采用漫射照明和垂直方向检测(d/0)的照明观测方式收集反应试纸反射的光信号。信号处理电路41用于对CCD感光传感器采集的光信号转换为电信号，并对电信号进行整波、放大和A/D转换形成处理后的数据信号，其中数据信号中包括：原始数据。显色检测单元4与数据处理单元6相连，将数据信号中的原始数据上传至数据处理单元6。显色检测单元3的CCD感光传感器利用CCD图像测量法通过测量样本分别在红、蓝、绿光下得到样本的颜色信号。
CCD感光传感器检测方式，采用漫反射CCD成像比较法。光源-检测物质-CCD感光传感器采用漫反射照明-垂直方向检测，CCD感光传感器首先收集无显色的对照(即没有显色反应结果的反应试纸)表面反射的光信号，然后收集经过检测样本(有显色反应结果的反应)表面反射的光信号。光信号经过信号处理电路转化数据信号成输入到数据处理单元，根据信号处理单元中的软件和拟合模型将采集的图形进行拟合，判断检测样本是阴性样本还是阳性样本。
在进行生化反应之前，通过人机交互单元向数据处理单元发送生化反应所需的温度，其中，人机交互单元，包括：触摸显示屏51和热敏打印机52；
触摸显示屏51与所述数据处理单元6电连接，通过触摸显示屏51向所述数据处理单元6发送控制指令，控制指令包括：生化反应所需的温度和时间,检测单元的光源照射时间。
人机交互单元与数据处理单元6相连，可进行数据传递。将检测信息，如生化反应温度、反应时间和光照时间，通过触摸显示屏51输入，数据处理单元6将输入的参数传递给恒温仓3和检测单元4调节温度和时间。
所述热敏打印机52与所述数据处理单元6电连接，通过触摸显示屏51发送的控制指令，如打印指令，则数据处理单元6控制热敏打印机52打印显色检测单元发送的检测报告。
进一步的，数据处理单元6为工控机，或者数据处理单元为计算机，通过工控机或计算机用于收集人机交互单元设定的参数，并传递到温控单元和显色检测单元；收集显色检测单元传递的原始数据进行标准化处理，统计计算，得到检测结果并对患者基本信息进行整合，形成检测报告上传到人机交互单元并将数据存储于储存装置。
从上述描述可知，本发明实施例提供的一种多功能生化分析仪，通过一体化设计的生化分析仪并更换不同的测试试纸，解决了不同生化指标测试需配套多种仪器的问题，使临床检测更加便捷。不仅提高了减轻了医院购买设备的费用，还能够减轻病人的检测费用，也大大提高了临床诊疗效率。
为更近一步的对本发明的方法进行详细说明，本法明提供一种多功能生化分析仪的具体应用实例，具体内容如下：
本发明的试剂盒可以通过定性检测血液中的D-乳酸对细菌性移位提供参考，D-乳酸由肠道细菌合成，一旦肠道屏障受损，通道肠道通透性提升，D-乳酸就会进入血液中，提示肠道细菌移位。正常人血液D-乳酸浓度＜5μg/mL(判定为阴性)，≥5μg/mL，则表示肠道的通透性增加为阳性。D-乳酸可与底物、电子传递物质、以及显色物质在37度下发生特异性的显色反应，反应15分钟后，检测显色结果得到定性判断。本发明实施例具体使用方法如下：
1、通过人机交互单元设置恒温仓的温度，反应时间和显色检测单元的光照时间。
将不含样本的空白反应试纸载入显色单元，显色检测单元根据人机交互单元设定的关照时间进行红光、蓝光及绿光三次检测，显色检测单元利用CCD图像测量法测量样本分别在红、蓝、绿光(红光波长为625nm，绿光波长为528nm，蓝光波长为470nm)
下得到样本的颜色信号。该信号为第一光信号。
2、将含D-乳酸的样本滴加到显色反应试纸上，反应试纸(含有D-乳酸的底物、电子传递物质、以及显色物质)引用专利(一种检测肠道屏障功能的试剂盒ZL:201410191409.6)。
3、将含有样本的反应试纸放入恒温仓的箱体内，恒温仓根据人机交互单元设定的温度给箱体内的反应试纸提供显色反应的温度。根据设定的反应时间进行显色反应。
反应时间结束，将反应试纸载入显色检测单元，显色检测单元根据人机交互单元设定的关照时间进行红光、蓝光及绿光三次检测，显色检测单元的CCD感光传感器利用CCD图像测量法通测量样本分别在红、蓝、绿光检测(红光波长为625nm，绿光波长为528nm，蓝光波长为470nm)
4、下得到样本的颜色信号。该信号为第二光信号。
显色检测单元与数据处理单元相连，将第一光信号和第二光信号经过信号处理电路转化数据信号输入到数据处理单元，数据处理单元对数据信号进行拟合得出检测样本是阴性样本还是阳性样本。
5、数据处理单元通过计算拟合，比与数据库中预先存储的模型进行对比，判断样本为≥5μg/mL(阳性)还是＜5μg/mL(阴性)并将结果上传到人机交互单元，通过打印机打印结果。
本发明并不局限于任何单一的方面，也不局限于任何单一的实施例，也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。而且，可以单独使用本发明的每个方面和/或实施例或者与一个或更多其他方面和/或其实施例结合使用。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (2)
1.一种多功能生化分析仪，包括壳体，设置在壳体内部的电路板；其特征在于，所述电路板上设置有恒温仓、显色检测单元、人机交互单元和数据处理单元；
所述恒温仓，用于提供生化反应所需温度；
所述显色检测单元，用于检测检测物质发生反应后反应试纸上的颜色，并将检测的原始数据发送至数据处理单元；
所述人机交互单元，用于向数据处理单元输入控制指令以及显示数据处理单元的处理结果；
所述数据处理单元，用于获取显色检测单元采集的数据和人机交互单元发送的控制指令，还用于接收人机交互单元的指令控制恒温仓的温度和时间；显色检测单元的光照时间；
其中，所述数据处理单元分别与所述恒温仓、所述显色检测单元、所述人机交互单元电连接并进行数据交互；
所述恒温仓包括：箱体，以及设置在箱体内部的半导体制冷组件、半导体制热组件和数字式温控器；数字式温控器的输入端与数据处理单元的输出端电连接，接收数据处理单元发送的控制温度；数字试温控器的两个输出端分别与半导体制冷组件的电源端和半导体制热组件的电源端电连接；所述箱体用于存放发生生化反应的反应试纸，所述箱体的顶部设有移动窗口，通过所述移动窗口打卡或封闭箱体，其中，移动所述移动窗口打开箱体后，将反应试纸放入箱体中；
所述显色检测单元包括：CCD感光传感器、光源和信号处理电路；光源照射向反应试纸，CCD感光传感器接收反应试纸反射的光信号；CCD感光传感器将检测的光信号发送至信号处理电路，信号处理电路对CCD感光传感器发送的光信号转换为电信号，电信号经过整波、放大、模数转换和图形转换形成处理后的数据信号，并发送数据信号至数据处理单元；
所述CCD感光传感器采用漫反射CCD成像比较法，包括：CCD感光传感器采集发生显色反应之前反应试纸表面反射的第一光信号，再采集发生显色反应之后的反应试纸表面反射的第二光信号；CCD感光传感器将第一光信号和第二光信号发送至信号处理电路；信号处理电路将接收的第一光信号和第二光信号转化形成数据信号并输入到数据处理单元，由数据处理单元对数据信号进行拟合得出检测样本为阳性还是阴性；
所述人机交互单元，包括：触摸显示屏和热敏打印机；
所述触摸显示屏与所述数据处理单元电连接，通过触摸显示屏向所述数据处理单元发送控制指令；
所述热敏打印机与所述数据处理单元电连接，数据处理单元控制热敏打印机打印检测结果；
所述数据处理单元中存储有拟合模型；
所述拟合模型通过检测不同浓度标准物质建立公式，用于比对待测样本；
所述光源为绿光、蓝光和红光三色LED光源；
分别通过红光、蓝光、绿光三种波长下检测的阳性和阴性标准物质的灰度值，建立公式，用于比对待测样本。
2.根据权利要求1所述的多功能生化分析仪，其特征在于，所述数据处理单元为工控机或计算机。
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2019
- 2019-01-22 CN CN201910060456.XA patent/CN111458493B/zh active Active
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