CN112748106A

CN112748106A - 一种用于内分泌物的酸碱性检测系统

Info

Publication number: CN112748106A
Application number: CN202110135251.0A
Authority: CN
Inventors: 巩萱
Original assignee: Zhuhai Peoples Hospital
Current assignee: Zhuhai Peoples Hospital
Priority date: 2021-02-01
Filing date: 2021-02-01
Publication date: 2021-05-04

Abstract

本发明涉及一种用于内分泌物的酸碱性检测系统，包括工作台，所述工作台上依次设有多通道蠕动泵、托架、检测机构一和检测机构二，所述托架上设有容纳采样管的卡槽，所述采样管连接至多通道蠕动泵的进口，所述检测机构一包括光谱仪、玻璃片和敏感膜，所述敏感膜连接至多通道蠕动泵出口；所述检测机构二包括暗箱和光源板，所述光源板上有检测孔和光源孔，所述检测孔内设有颜色传感器，所述检测孔连接至多通道蠕动泵的出口；本发明提供的检测系统，从稀释完样品的试管中通过蠕动泵抽取一定的样本溶液，根据检测需求，分别泵入相应的检测机构进行生化性质检测。

Description

一种用于内分泌物的酸碱性检测系统

技术领域

本发明属于医学检验技术领域，具体涉及一种用于内分泌物的酸碱性检测系统。

背景技术

妇科分泌物，即阴道分泌物，又称为白带，主要是由阴道黏膜脱落细胞、宫颈黏液、子宫内膜腺体分泌物、阴道上皮坏死或脱落细胞、黏膜渗出物以及常驻非致病细菌等构成的一种混合物。正常女性妇科分泌物分泌情况主要和月经周期有关，在月经期结束后是分泌物最少的时候，主要表现为糊状，白色。排卵期到来之前分泌物较多主要呈蛋清状，颜色比较透明。当妇科分泌物与这些表现不符时，则可能出现妇科分泌物异常。宫颈癌是当前妇科最严重的疾病，当前的发病率极高，且年轻化趋势越来越高。在全球范围内，每年约有20多万女性死于宫颈癌。宫颈癌早期的症状是非常不明显的，肉眼是看不出来的，因此必须借助医疗检测才能确证，其中妇科分泌物常规检测是常用的初筛手段。

妇科分泌物常规检查的项目主要包括:阴道清洁度、pH值、阴道滴虫检查、阴道霉菌检查、胺试验检查、线索细胞检查等，阴道正常菌群包括乳酸杆菌及其他产酸菌使阴道分泌值ｐＨ值为3.8～4.5，呈弱酸性，可防止致病菌在阴道内繁殖；在阴道炎症时，病原菌消耗了糖原，阻碍了阴道杆菌的酵解作用，阴道正常微生物菌群的缺失和（或）病原微生物出现及干扰正常菌群后使阴道分泌值pH值＞5～6，ｐＨ值升高，碱性增大，使病原菌大量繁殖，导致妇科生殖道疾病以及异常阴道分泌物的产生，阴道清洁度变差。

pH值检测的手段常用的两种方法是pH传感器法和人工法。实际的生产中最早的溶液pH检测采用的是人工法，技术人员使用pH试纸和传统的酸度计与待测液接触，再与标准色进行对比，这种方法检测的效率低。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中所提出的问题，而提供一种用于内分泌物的酸碱性检测系统。

本发明的目的是这样实现的：

一种用于内分泌物的酸碱性检测系统，包括工作台、设于工作台上的立柱、连接立柱的横梁，所述工作台、立柱和横梁形成围护结构，所述工作台上依次设有多通道蠕动泵、托架、检测机构一和检测机构二，所述托架上设有容纳采样管的卡槽，所述采样管连接至多通道蠕动泵的进口，所述多通道蠕动泵的多个出口分别与检测机构一和检测机构二连通；

所述检测机构一包括设于工作台上方的光谱仪，所述光谱仪内设有透光的玻璃片，所述玻璃片的上方承载有用于检测的敏感膜，所述光谱仪内的光路垂直透过敏感膜和玻璃片设置，所述敏感膜管道连接至多通道蠕动泵的一个出口；

所述检测机构二包括设于工作台上方的用于遮光的暗箱，所述暗箱的内底部放置有用于检测的板卡，所述暗箱内部、对应板卡的上方设有光源板，所述光源板的中央处设有检测孔，所述光源板的两侧对称设有与检测孔水平的光源孔，所述检测孔内设有颜色传感器，所述检测孔通过样本针连接至多通道蠕动泵的另一个出口。

优选的，所述横梁上固定有与采样管对应的冲洗管，所述冲洗管将冲洗液输送至采样管内，所述横梁上还固定有多通道蠕动泵。

优选的，所述卡槽的底部连接至转盘，所述工作台的上端面设有供转盘旋转的通槽，所述转盘的底部连接至驱动转盘旋转的驱动电机。

优选的，所述卡槽为具有空腔的承托式结构，所述卡槽的空腔内设有恒温结构，所述的恒温结构为恒温空气浴、恒温水浴或恒温油浴的任一种。

优选的，所述的检测系统还包括有检测机构三，所述检测机构三包括设于工作台上方的传送带和设于工作台上方与传送带对应的显微镜，所述传送带的上方设有载玻片，所述载玻片的上方通过滴管连接至多通道蠕动泵的出口。

优选的，所述光谱仪、颜色传感器和显微镜均连接至控制单元，所述控制单元的微处理器对光谱仪、颜色传感器和显微镜进行信号接受和数据处理。

优选的，所述采样管内还连接有温度传感器，所述温度传感器通过电桥、放大器、低通滤波器连接至微处理器的A/D转换器，所述光谱仪通过低通滤波器、电压跟随器连接至放大器，所述放大器通过低通滤波器连接至微处理器的A/D转换器。

优选的，以敏感膜与待测液接触时的光谱信息作参考光谱，以光源关闭时的光谱信息作暗噪声，将吸光度与溶液的pH值关联，以实现对溶液的pH值进行预测，设定入射光的波长为λ，则有波长λ处待测液的吸光度A为：

A=-log10[(S-D)/(R-D]，其中A为波长λ处待测液的吸光度，S为波长λ处出射光的光谱强度，D为波长λ处暗噪声的光谱强度，R为波长λ处参考光谱的强度。

优选的，透射光的光强I为：I=I₀·e^{-αβωK/（Kω+w）}，其中I为波长λ处的透射光强度，α为指示剂共轭酸式在溶液中的摩尔浓度；β为敏感膜的厚度；在敏感膜确定、入射光确定且待测溶液确定的情况下，I₀、α、β、K、K_ω均为常数，ω为H+的浓度，确定了波长λ下的透射光强度I，也就确定了氢离子浓度H+，即可以通过检测透射光的强度来计算溶液的pH值。

优选的，常数K_ω为平衡常数，有K_ω=ω·c₁/c₂，其中c₁和c₂为分别为敏感膜中包埋的指示剂的共轭酸式和共轭碱式的摩尔量浓度，且有c₁+c₂=K。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明提供的一种用于内分泌物的酸碱性检测系统，从进料送进来的样本即带有白带的棉签置于采样管内，用NaCl溶液将棉签中的白带冲洗下来，通过控制驱动电机，转盘带动托架快速旋转冲洗下来的样本，从稀释完样品的试管中通过蠕动泵抽取一定的样本溶液，根据检测需求，分别泵入相应的检测机构进行生化性质检测。

2、本发明提供的一种用于内分泌物的酸碱性检测系统，从光学测量体系输出的模拟信号传送至硬件电路，经放大、滤波等处理，再经ADC转换为ARM可识别的数字信号交由软件系统处理并呈现测量结果，包埋了指示剂的敏感膜置于光谱仪中，多通道蠕动泵将待测液泵入到光谱仪的采样筒中与敏感膜接触，敏感膜在不同pH值的溶液中会呈现不同的颜色，光源发出的检测光经传递会通过采样筒，与采样筒中的敏感膜相接触，敏感膜颜色的改变会使检测光的光谱发生变化，这些变化的光谱数据可以被光谱仪接收，转化为数字信号，传递到PC/ARM端，PC/ARM端通过分析光谱数据预测出溶液的pH值。

附图说明

图1是本发明一种用于内分泌物的酸碱性检测系统结构示意图。

图2是本发明一种用于内分泌物的酸碱性检测系统的光源板示意图。

图3是本发明一种用于内分泌物的酸碱性检测系统的控制单元示意图。

图4是本发明一种用于内分泌物的酸碱性检测系统的检测机构一与控制单元连接示意图。

图5是本发明一种用于内分泌物的酸碱性检测系统的检测机构二与控制单元连接示意图。

图6是本发明一种用于内分泌物的酸碱性检测系统的低通滤波器电路图。

图7是本发明一种用于内分泌物的酸碱性检测系统放大器的放大电路图。

图中：1、工作台；2、立柱；3、横梁；4、多通道蠕动泵；5、冲洗管；6、托架；7、采样管；8、转盘；9、驱动电机；10、光谱仪；11、暗箱；12、样本针；13、光源板；14、光源孔；15、传送带；16、载玻片；17、玻璃片；18、敏感膜；19、板卡；20、检测孔。

具体实施方式

下面结合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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，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。

实施例1

结合图1-2，一种用于内分泌物的酸碱性检测系统，包括工作台1、设于工作台1上的立柱2、连接立柱2的横梁3，所述工作台1、立柱2和横梁3形成围护结构，所述工作台1上依次设有多通道蠕动泵4、托架6、检测机构一和检测机构二。

所述托架6上设有容纳采样管7的卡槽，所述采样管7连接至多通道蠕动泵4的进口，所述多通道蠕动泵4的多个出口分别与检测机构一和检测机构二连通，所述横梁3上固定有与采样管7对应的冲洗管5，所述冲洗管5将冲洗液输送至采样管7内，所述横梁3上还固定有多通道蠕动泵4，所述托架6的底部连接至转盘8，所述工作台1的上端面设有供转盘8旋转的通槽，所述转盘8的底部连接至驱动转盘8旋转的驱动电机9，所述托架6为具有空腔的承托式结构，所述托架6的空腔内设有恒温结构，所述的恒温结构为恒温空气浴、恒温水浴或恒温油浴的任一种，待测液先温育一段时间再运送到相应的检测机构内，温育可以保证滴虫的最大活性，以便于测量精确。

所述检测机构一包括设于工作台1上方的光谱仪10，所述光谱仪10内设有透光的玻璃片17，所述玻璃片17的上方承载有用于检测的敏感膜18，所述光谱仪10内的光路垂直透过敏感膜18和玻璃片17设置，所述敏感膜18管道连接至多通道蠕动泵4的一个出口，将敏感膜18平铺在玻璃片17上并将之固定，将待测液泵入到敏感膜18上，开启光谱仪10内的光源，光路垂直透过敏感膜18和玻璃片17，包埋有相应指示剂的敏感膜18与待测液接触，敏感膜18发生颜色的变化，敏感膜18不同的颜色对应的光谱不一样，检测出射光光谱信息，以敏感膜18与待测液接触时的光谱信息作参考光谱，确定待测液的酸碱度值。

所述检测机构二包括设于工作台1上方的用于遮光的暗箱11，所述暗箱11的内底部放置有用于检测的板卡19，所述暗箱11内部、对应板卡19的上方设有光源板13，所述光源板13的中央处设有检测孔20，所述光源板13的两侧对称设有与检测孔20水平的光源孔14，所述检测孔20内设有颜色传感器，所述检测孔20通过样本针12连接至多通道蠕动泵4的另一个出口，光源孔14上设４个传感器检测孔20，对应的有８个LED光源孔，其中２个LED与１个传感器并排，即两个LED光源为一个传感器提供光源，在检测过程中，板卡置于传感器的正下方，LED通过与传感器垂直化成270°的斜孔透射光线，白色冷光源在待检样本的表面发生反射，反射光线沿着中间的竖直孔被传感器接收，在检测过程中，4排传感器依次工作，保证了检测过程中光源相互不干涉。

所述的检测系统还包括有检测机构三，所述检测机构三包括设于工作台1上方的传送带15和设于工作台1上方与传送带15对应的显微镜14，所述传送带15的上方设有载玻片16，所述载玻片16的上方通过滴管连接至多通道蠕动泵4的出口，从稀释完样品的试管中通过蠕动泵抽取一定的样本溶液，对载玻片16进行滴液，取一滴样品溶液置于载波片16上，然后再以均匀的速度以样品溶液为中心左右两边划线，通过传送带15将载玻片16送到显微镜14的观察镜下，显微镜会进行自动对焦操作，对焦完成后对载玻片进行多个视野的检测拍图，然后将这些图片数据送入控制单元进行图像处理。

从进料送进来的样本即带有白带的棉签置于采样管内，用NaCl溶液将棉签中的白带冲洗下来，通过控制驱动电机，转盘带动托架快速旋转20s冲洗下来的样本，从稀释完样品的试管中通过蠕动泵抽取一定的样本溶液，根据检测需求，分别泵入相应的检测机构进行生化性质检测。

实施例2

结合图3-5，所述光谱仪10、颜色传感器和显微镜14均连接至控制单元，所述控制单元的微处理器对光谱仪10、颜色传感器和显微镜14进行信号接受和数据处理，所述采样管7内还连接有温度传感器，所述温度传感器通过电桥、放大器、低通滤波器连接至微处理器的A/D转换器，所述光谱仪10通过低通滤波器、电压跟随器连接至放大器，所述放大器通过低通滤波器连接至微处理器的A/D转换器。

控制单元对显微镜发送对焦命令，显微镜收到命令后对控制单元进行回复，并启动相机进行初始拍照，初始图片传回控制单元进行清晰度判断，控制单元根据初始图片的清晰度找到拍摄最清晰的位置，拍摄完成后传回控制单元进行图像比对。

控制单元包括RAM单片机、CPU、SRAM数据存储器、Flash程序存储器、高速A/D转换和3通道比较单元（CCP/PWM/PCA），颜色传感器采用TCS32型号，当光源投射到颜色传感器上时，通过控制引脚的高低电平来实现对不同滤波器的选择颜色传感器将接收到的光强信号在经过电流频率转换器后输出的不同频率方波，不同频率的方波有不同的光强度值与之对应。

检测机构一的电路包括温度、pH信号处理电路、A/D转换电路和ARM接口电路，光谱仪、温度传感器产生的电压信号经过信号处理电路放大和整流滤波处理后，进入A/D芯片进行模数转换为微控制器可处理的数字信号，ARM单片机辅助转换模块控制并传递转换的结构，从而减少或消除背景噪声干扰，以提取pH传感器的微弱信号。

实施例3

在实施例1的基础上，敏感膜主要作用是与待测溶液相接触，改变自身的物理特征或者化学特征，再与检测光相作用，改变检测光的光谱信号，敏感膜吸光度数据在波长450-700nm范围内具有明显的吸光度变化，选用卤钨灯作为光源，其光谱范围为350-1022nm，为整个体统的检测运行提供根本的检测保障，基于指示剂变色的敏感膜是利用溶胶-凝胶的方法，将刚果红、溴酚蓝、甲酚红、氯酚红四种指示剂包埋于有机载体中制作而成的，能够响应的pH值范围为3.50-9.00，具有性能稳定、响应时间短的优点，蠕动泵利用其精度高、剪切作用小等优点，缓慢将待测液泵入到采样筒之中，完成待测液进出的循环，将敏感膜平铺在一小片玻璃片上并将之固定，系统开始工作时，光路垂直透过敏感膜和玻璃片，敏感膜与不同pH值的待测液相接触，敏感膜发生颜色的变化，敏感膜不同的颜色对应的光谱不一样，检测出射光光谱信息，以敏感膜与待测液接触时的光谱信息作参考光谱，以光源关闭时的光谱信息作暗噪声，将吸光度与溶液的pH值关联，以实现对溶液的pH值进行预测，设定入射光的波长为λ，则有波长λ处待测液的吸光度A为：

透射光的光强I为：I=I₀·e^{-αβωK/（Kω+w）}，其中I为波长λ处的透射光强度，α为共轭酸式在溶液中的摩尔浓度；β为敏感膜的厚度；在敏感膜确定、入射光确定且待测溶液确定的情况下，I₀、α、β、K、K_ω均为常数，ω为H+的浓度，确定了波长λ下的透射光强度I，也就确定了氢离子浓度H+，即可以通过检测透射光的强度来计算溶液的pH值。

从光学测量体系输出的模拟信号传送至硬件电路，经放大、滤波等处理，转换为ARM可识别的数字信号交由软件系统处理并呈现测量结果，包埋了指示剂的敏感膜置于光谱仪中，多通道蠕动泵将待测液泵入到光谱仪的采样筒中与敏感膜接触，敏感膜在不同pH值的溶液中会呈现不同的颜色，光源发出的检测光经传递会通过采样筒，与采样筒中的敏感膜相接触，敏感膜颜色的改变会使检测光的光谱发生变化，这些变化的光谱数据可以被光谱仪接收，转化为数字信号，传递到PC/ARM端，PC/ARM端通过分析光谱数据预测出溶液的pH值。

实施例4

结合图6和图7，检测机构一输出的是变化缓慢的高阻抗信号，原始信号通常夹杂着大量高频噪声信号，首先对电极输出信号进行了初步的低通滤波,经放大的电压信号通过二阶低通滤波器充分滤波处理后输出至后续电路。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的保护范围内所做的任何修改，等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于内分泌物的酸碱性检测系统，其特征在于：包括工作台（1）、设于工作台（1）上的立柱（2）、连接立柱（2）的横梁（3），所述工作台（1）、立柱（2）和横梁（3）形成围护结构，所述工作台（1）上依次设有多通道蠕动泵（4）、托架（6）、检测机构一和检测机构二，所述托架（6）上设有容纳采样管（7）的卡槽，所述采样管（7）连接至多通道蠕动泵（4）的进口，所述多通道蠕动泵（4）的多个出口分别与检测机构一和检测机构二连通；

所述检测机构一包括设于工作台（1）上方的光谱仪（10），所述光谱仪（10）内设有透光的玻璃片（17），所述玻璃片（17）的上方承载有用于检测的敏感膜（18），所述光谱仪（10）内的光路垂直透过敏感膜（18）和玻璃片（17）设置，所述敏感膜（18）管道连接至多通道蠕动泵（4）的一个出口；

所述检测机构二包括设于工作台（1）上方的用于遮光的暗箱（11），所述暗箱（11）的内底部放置有用于检测的板卡（19），所述暗箱（11）内部、对应板卡（19）的上方设有光源板（13），所述光源板（13）的中央处设有检测孔（20），所述光源板（13）的两侧对称设有与检测孔（20）水平的光源孔（14），所述检测孔（20）内设有颜色传感器，所述检测孔（20）通过样本针（12）连接至多通道蠕动泵（4）的另一个出口。

2.根据权利要求1所述的一种用于内分泌物的酸碱性检测系统，其特征在于：所述横梁（3）上固定有与采样管（7）对应的冲洗管（5），所述冲洗管（5）将冲洗液输送至采样管（7）内，所述横梁（3）上还固定有多通道蠕动泵（4）。

3.根据权利要求1所述的一种用于内分泌物的酸碱性检测系统，其特征在于：所述托架（6）的底部连接至转盘（8），所述工作台（1）的上端面设有供转盘（8）旋转的通槽，所述转盘（8）的底部连接至驱动转盘（8）旋转的驱动电机（9）。

4.根据权利要求1所述的一种用于内分泌物的酸碱性检测系统，其特征在于：所述托架（6）为具有空腔的承托式结构，所述托架（6）的空腔内设有恒温结构，所述的恒温结构为恒温空气浴、恒温水浴或恒温油浴的任一种。

5.根据权利要求1所述的一种用于内分泌物的酸碱性检测系统，其特征在于：所述的检测系统还包括有检测机构三，所述检测机构三包括设于工作台（1）上方的传送带（15）和设于工作台（1）上方与传送带（15）对应的显微镜（14），所述传送带（15）的上方设有载玻片（16），所述载玻片（16）的上方通过滴管连接至多通道蠕动泵（4）的出口。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种用于内分泌物的酸碱性检测系统，其特征在于：所述光谱仪（10）、颜色传感器和显微镜（14）均连接至控制单元，所述控制单元的微处理器对光谱仪（10）、颜色传感器和显微镜（14）进行信号接受和数据处理。

7.根据权利要求6所述的一种用于内分泌物的酸碱性检测系统，其特征在于：所述采样管（7）内还连接有温度传感器，所述温度传感器通过电桥、放大器、低通滤波器连接至微处理器的A/D转换器，所述光谱仪（10）通过低通滤波器、电压跟随器连接至放大器，所述放大器通过低通滤波器连接至微处理器的A/D转换器。