CN115704775A - 一种即时诊断装置及其光路系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种即时诊断装置及其光路系统，所述装置至少包括第一光路系统，所述第一光路系统分布在即时诊断装置的检测卡的一侧，其相对于现有技术而言，具有结构紧凑，能够精准、高效地将不同检测目的光源出射光导入相应检测位置，完成精准检测，且该即时装置能够在光路复用来完成光源光的入射和接收检测卡中产生的受激光束/荧光，在降低成本的同时简化了光路系统结构，并能确保检测结果精确性。

Description

一种即时诊断装置及其光路系统

技术领域

本发明涉及体外医疗即时诊断技术领域，并且特别地涉及一种即时诊断装置及其光路系统。

背景技术

血液中气体成分的测定在各类科学研究和实际应用中是很重要的。在临床医学危重病人的抢救中，血液二氧化碳分压的快速和连续测定至关重要。尤其是机械通气病人，血液二氧化碳分压是判定患者呼吸状态的非常关键的指标，呼吸机的各项参数主要根据患者血液的二氧化碳分压来设定。而传统的体外血气检测是在大型的装备良好的测试中心执行，尽管这些传统的测试中心可以提供大体积流体样本的有效且准确的测试，但是不能够提供直接结果。执业医师必须收集流体样本，将其运送到实验室，然后由实验室处理，最后，将结果传送给患者。这种传统的检测手段使得血气检测周期耗时长，环节多，使得患者无法即时获知诊断结果，非常不利于医护人员对患者的及时诊断，也无法给患者带来良好的就诊体验。

目前医学上使用最广泛的血液中气体成分检测仪是即时诊断设备(POCT)，比如血气分析仪，但常规的血气分析仪存在需要采集大量血样、非连续、检测结果滞后等缺陷。

同时，现有技术的体外诊断设备中，通常存在两种检测方式，一种是采用电化学传感器技术对待检测样本进行生理参数检测，另一种是采用光化学传感器技术进行生理参数检测。现有技术中，因为电化学传感器相对较为成熟，因此，现有大量即时诊断设备的厂商通常会采用电化学传感器技术进行检测。

与此同时，也有部分厂商开始在体外诊断设备中尝试利用光化学传感器技术进行生理参数检测，但是因为光化学传感器技术涉及较多光学元件以及较为复杂的光路系统，通常会导致体外诊断设备体积较大，而体外即时诊断设备相对于传统实验室检测设备的一大优势就在于体积小、便携性高以及能够获得即时诊断结果。

因此，现有技术中采用光化学传感器技术的即时诊断设备中过于复杂的光学系统，会导致即时诊断设备的便携性丧失，且过于复杂的光路系统设计也不利于操作和厂商后期的维护，提升了设备成本的同时，增加了诊断人员和维护人员的负担。

发明内容

鉴于以上，本发明的实施例提供了一种即时诊断装置及其光路系统，其能够至少部分地缓解或消除现有技术中的至少一个缺陷。

一种用于即时诊断装置的光路系统，所述装置至少包括第一光路系统和第二光路系统，所述第一光路系统分布在即时诊断装置的检测卡的一侧，所述第二光路系统的光源分布在所述检测卡的另一侧。

优选地，第一光路系统的光路通过光纤束完成对检测卡中的传感器激发，之后通过所述光纤束或者不同的光纤束接收所述传感器产生的信号。

优选地，所述检测卡中的传感器适用于检测pH、O2、CO2、Na+、K+、Ca++、Mg++、Cl-、血糖、乳酸中的一种或者多种成分。

优选地，所述第一光路系统还包括多个第一光学检测元件，用于经光纤束接收检测卡中产生的受激光束，所述第一光学检测元件的数量大于或者等于即时诊断装置的检测卡中光化学传感器数量。

优选地，所述第一光路系统包括第一光源和光纤束，所述第一光源的发出光通过光纤束进入即时诊断装置的检测卡。

优选地，所述第一光源与所述光纤束之间还存在第一聚焦透镜和第一窄带滤光片，和/或所述光纤束与所述检测卡之间存在第二聚焦镜。

优选地，所述第二光路系统的光源至少包括第二光源和第三光源，其中第二和/或第三光源能够用于检测卡内的流体样本位置检测。

优选地，第二和/或第三光源发出的光经过检测卡内一个或者多个检测卡内的检测点，由第二光学检测元件接收，以用于测定检测卡内流体分布的位置。

优选地，所述第二光路系统的光源至少包括第二光源和第三光源，其中第二和/或第三光源能够用于检测卡内的血红蛋白及其衍生物检测。

优选地，第二和/或第三光源发出的光经过检测卡的血红蛋白及其衍生物检测区，由第二光学检测元件接收，以用于测定血红蛋白及其衍生物。

优选地，所述第二光学检测元件与所述第一光路系统位于检测卡的同侧。

优选地，所述第一、第二光路系统各自的光学检测元件位于检测卡的同一侧或者不同侧。

优选地，第一和/或第二光路系统均包括各自的接收光路，所述各自的接收光路通过接收检测卡中的反射光、透射光和/或激发光，以用于对第一和/或第二光路系统中的光源性能进行检测和矫正。

一种用于即时诊断的装置，其包括前述的光路系统。

本发明的有益效果是，本发明所提供的一种用于即时诊断装置及其光路系统，其相对于现有技术而言，具有结构紧凑，能够精准、高效地将不同检测目的光源出射光导入相应检测位置，尤其是不同光路系统的设置不仅能够完成精准检测，还能够确保不同检测目的光路/光束不会相互干扰，且该即时装置能够在光路复用来完成光源光的入射和接收检测卡中产生的受激光束/荧光，在降低成本的同时简化了光路系统结构，并能确保检测结果精确性、减小设备体积和提高设备性能。

附图说明：

图1为即时诊断系统的外形结构示意图

图2为即时诊断系统的侧面示意图；

图3为体外诊断系统各部件的组合示意图；

图4为可移除检测卡的半剖面示意图；

图5为可移除检测卡的半剖面示意图；

图6为可移除检测卡的半剖面示意图；

图7为即时诊断系统的激发光源结构示意图；

图8为即时诊断系统的光路系统结构示意图；

图9为即时诊断系统的光学检测元件结构示意图。

图10为血红蛋白及其衍生物检测光路系统的结构示意图。

具体实施例：

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

在转向详细地图示示例性实施例的附图之前，应该理解，本申请并不限于在说明书中所示出的或在附图中所图示的细节或方法。其专业术语目的仅仅用于说明而不应限制对本产品及相应方法的理解。

本发明的示例性实施例通过了一种即时诊断系统，如图1-图3所示，包括主机1，可移除检测卡2、可移除试剂包3。所述主机包括壳体，以及位于壳体中的处理电路、供电电路和光学元件。所述壳体进一步包括配置成至少部分地接纳所述可移除检测卡2的第一区域1a，以及配置成至少部分地接纳所述可移除试剂包3的第二区域1b。

可移除检测卡

可移除检测卡内部包括检测区，所述检测区，是指放置有各类血气参数检测所需的电学、光学、化学传感器和/或不包含传感器的空腔的区域，在该区域内完成血气、血红蛋白以及其他生化参数的检测；

所述检测卡的各功能区及内部液路均有多种实现方式，下面提供的是其中一种优选实现方式：

具体地，如图4-图6所示，可移除检测卡2包括卡体，卡体至少部分透明。卡体可以由模制塑料、另外材料或成套材料制成。卡体材料对相应波长光的透光度和折射率等参数指标，需要符合即时诊断系统的光学检测要求。为了更好的体现卡体透明外壳和内部功能区域的划分，我们在图4-图6中采用半剖面图的方式来展示检测卡的外壳和内部功能区域。

待检测的流体样本为血液样本，优选为无需溶血的全血血液样本，检测区包括血气检测区7、血红蛋白及其衍生物检测区8；废液区11用于存储已完成检测的血液样本；内部液路9分为主液路和三段可控液路，其中主液路连通定标液入口、血气检测区和液路控制区10，优选地，血气检测区7位于定标液入口6和液路控制区10之间；第一段可控液路用于控制样本入口4和主液路之间的液路通断；第二段可控液路控制主液路与血红蛋白及其衍生物检测区8入口之间的液路通断，血红蛋白及其衍生物检测区8出口连通至废液区11；第三段可控液路用于废液区11与主液路之间的通断，废液区11与排气口5连通，其中血气控制区和第二段可控液路上布置有若干个位置监测点；液路控制区10设置有三个控制内部液路通断的阀门10a-10c，分别用于控制第一、第二和第三段可控液路。

血气检测区具有12个传感器空腔7A-7L，各空腔之间按顺序依次排布并布置在主液路上，空腔可以是各种形状，且各空腔形状可以相同也可以不同，但在液路流动的方向上，传感器空腔的宽度宽于液路宽度，所述空腔内可放置各类型的传感器，所述12个传感器空腔中，按照流动路径方向上距离定标液入口的距离从远到近依次排列，依次编号为7A-7L，其中，前11个传感器空腔7A-7K依次放置有不同的光化学传感器，而第12个传感器空腔7L作为备用，以备未来检测参数的扩展。而血红蛋白及其衍生物检测区8仅为空腔，并不设置传感器，优选地，可以利用比色法对检测区域8中的血红蛋白及其衍生物浓度进行检测。

优选地，前10个传感器空腔7A-7J中的光化学传感器分别配置成检测血液流体样本中的pH、O₂、CO₂、Na+、K+、Ca++、Mg++、Cl-、血糖、乳酸；

优选地，所述流体样本可以是全血血液样本、也可以是尿液样本以及其他类型的人体体液样本，此情况下，所述检测卡中传感器检测的是相应生化参数指标。

主机

现在详细介绍主机1中的光学元件。如前所述，在本发明的实施例中，可以通过光化学传感器对血液样本中的血气参数进行测量，并且采用光学方法，比如朗伯比尔定律等，检测血液中的各类参数。因此，需要光学元件来提供光源、激发光化学传感器、传输光信号等。

具体地，主机1的光学元件包括两个光路系统，第一光路系统配置在主机1内部设置有针对血液样本中血气成分光学检测的第一光源11，如图7所示，具体地，第一光源为激发光源11，该激发光源配置成发射激发光束以激发检测卡2中的光化学传感器，且激发光源设置于主机1内，优选地设置在主机1内的下部，且其高度低于第一区域1a。第二光路系统的光源优选配置在主机1的翻盖锁紧装置中，包括用于血红蛋白及其衍生物检测的第二光源和用于检测卡2流体位置检测的第三光源，发射不同的检测光束分别用一检测血液样本中的血红蛋白及其衍生物和检测卡中各位置监测点处是否存在流体。

对于第一光路系统，如图8为即时诊断系统的光路系统结构示意图，由第一光源11发射的激发光经过第一聚焦透镜12和第一窄带滤光片13之后进入光纤系统，该光纤系统的光纤分光器14将激发光分为若干束。该若干束光各自通过光纤15束和第二聚焦透镜16入射至血气分析仪检测卡的血气检测区7中相应的光化学传感器。各光化学传感器在激发光束的激发下产生跃迁，而发出荧光，所产生的荧光经血气检测区7中传感器空腔7A-7L上方反射板的反射及第二聚焦透镜16后再次进入与其对应的光纤束15、第二窄光滤光片17和第三聚焦透镜18入射至诊断装置中的光电感应元件19。光电感应元件19配置成接收到的光信号转换为电信号，以供诊断装置进行具体的数据分析，获得相应的血气生化诊断结果。优选地，激发光源11和各类光学器件12-18及光电感应元件19均位于检测卡的相同侧。

在示例性实施例中，检测卡2的主液路中布置有12个传感器空腔4A-4L，并且前11个传感器空腔中布置有光化学传感器，相应地，如图9所示，光电感应元件19的分布与12个传感器空腔4A-4L分布一致。相应地，光纤系统内部的光纤分光器将激发光分为12束光，每一束光通过相应的光纤和第二聚焦透镜16(共计12束光纤和12个聚焦透镜)入射至相应的12个传感器空腔4A-4L。每一个传感器空腔中的光化学传感器在激发光束的激发下产生受激光束(也可以称为“荧光”)，而最后一个传感器空腔对激发光束进行反射(反射后的激发光束在此也被称为“反射光束”)，并且该受激光束经反射后分别通过相应的光纤束15、第二窄光滤光片17和第三聚焦透镜18(即共计12束光纤、12个第二窄光滤光片和12个第三聚焦透镜)入射至相应的光电感应元件19(即共计12个光电器件)。特别地，最后一个传感器空腔4L产生的“反射光束”在入射到对应的光电感应元件19后可以用于对激发光源11性能进行检测和矫正。

需要说明的是，光源15产生的若干束光各自通过光纤15束入射至检测卡中相应的光化学传感器，之后检测卡产生的荧光经血气检测区7中传感器空腔7A-7L上方反射板的反射及第二聚焦透镜16后再次进入与其对应的光纤束，此处将光源光入射至检测卡和接收检测卡产生受激光束/荧光的光纤束可以是同一光纤束，以用于实现一定程度上的光路复用，在精简结构的同时降低光路系统的复杂性，之后如图8所示，在距离检测卡一定距离的光路远端处，再区分光源光进入路径和光学检测元件的接收路径。当然，将光源光入射至检测卡和接收检测卡产生荧光的光纤束也可以是不同光纤束，这是本领域技术人员都可以理解的。

对于第二光路系统，其可以包含一个或者多个光源，这些光源优选地设置在主机1用于扣合、固定检测卡的翻盖中，且这些光源可以用于多种检测目的，比如用于血红蛋白及其衍生物的检测，或者用于判断检测卡中样本分布位置等。其光路结构如图所示图10所示，为了便于本领域技术人员理解，在此以其中用于血红蛋白及其衍生物检测的光源20为例，设置于主机中的光源20位于检测卡2内血红蛋白及其衍生物检测区8的上方，光源20发出的透射光束经过血红蛋白及其衍生物检测区8透射后射入检测卡2下方且位于主机1内部的光学检测元件21，光学检测元件21能够进行检测分析，光学检测元件21可以是微型光谱仪，所述微型光谱仪测检测白光穿透血液层被血液吸收后的光谱(简称吸收光谱)，并将吸收光谱曲线转换成吸收度曲线，再运用相应算法计算获得把血红蛋白及其衍生物中各成分的比例。

所述检测卡2流体位置检测的第二光源的光路系统结构与血红蛋白及其衍生物检测的第一光源的光路结构类似，其中检测卡2中具有一个或者多个液路检测位置9，设置于主机中的光源位于检测卡2的液路检测位置9的上方，光源20发出的透射光束经过液路检测位置9射入检测卡2下方且位于主机1内部的光学检测元件，光学检测元件监测分析接收到的入射光强来判断是否存在该液路检测位置是否已经具有待检测的样本(比如血液)。

在示例性实施例中，激发光束与其激发产生的受激光束共用同一束光纤。在这样的实施例中，每一束被共用的光纤包括多个子束，其中靠近光纤截面的圆心处的子束传输激发光，而靠近光纤圆周处的子束传输受激光束。可以设置传输激发光的子束数目与传输受激光束的子束数目的比值，以优化传输光路。

在示例性实施例中，第一光路系统还包括散射板，其中激发光源布置在该散射板上，以便保证激发光源的散热，从而确保激发光源的质量和线性度。

在第二光路系统中，用于血红蛋白及其衍生物检测的光源发射的透射光束穿过检测卡的血红蛋白检测区，并且入射至诊断装置中的光接收器，诊断装置通过吸收光谱曲线转换成吸收度曲线，再运用相应算法计算获得把血红蛋白及其衍生物中各成分的比例。在第二光路系统中，光接收器位于与激发光源相同的检测卡的一侧，而血红蛋白检测光源位于检测卡的另一侧。

需要说明的是，在本发明的一个实施例中，第一光路系统和第二光路系统各自的光源分别位于检测卡的不同侧，第一光路系统和第二光路系统的光学检测元件位于检测卡的同一侧。

但是，本领域技术人员可以理解的，在其他实施例中，能够根据即时诊断检测的需要和/或不同的主机结构，可以将第一、第二光路系统各自的一个或者多个光源、光学检测元件可以分布在检测卡的同一侧或者不同侧。

如这里所利用的，术语“大致地”、“大约”、“基本上”和类似术语意图具有与本领域技术人员所认可的普遍且可接受用法一致的广泛含义，本公开的主体属于所述普遍且可接受用法。查看本公开的本领域技术人员应该理解的是，这些术语意图允许对所描述的和要求优选权的某些特点进行说明，而不将这些特点的范围限制到所设置的精确数值范围内。因此，这些术语应被解释为，所描述的和所要求优先权的主体的非实质或不连贯的修正或修改应被视为在本发明的范围内，并由附属权利要求说明。应该注意的是，本文所使用的用于描述不同实施例的术语“示例性的”意图指的是，这种实施例是可能的实例、代表和/或可能实施例的图示(这种术语并不意图暗示这种实施例一定是非同寻常的实例或最高级的实例)。本文所使用的术语“耦合的”和“连接的”及其类似物指的是两个构件直接地或间接地被彼此结合。这种结合可以是静态的(例如，恒久性)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。通过两个构件或彼此整合地形成单整体主体的所述两个构件和任何附加中间构件，或者，通过所述两个构件或彼此附接的所述两个构件与任何附加的中间构件，可以获得这种结合。仅仅图示该系统的构造和布置以及用于提供如在各种示例性实施例中所示出的即时诊断装置的方法。

虽然，仅仅在本公开中详细地描述本发明的一些实施例，但是查阅本公开的本领域的技术人员应容易地了解，可以有许多的修正(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例的改变，参数值、安装布置、材料的使用、颜色、和定向的改变，等等)，而不实质地脱离本文所公开的主题的新颖教导和优点。例如，如整体地形成而示出的元件可以由多零件或元件构成，元件的位置可以倒转或另外地改变，以及，可以改变或变化分立元件的性质、数量或位置。因此，所有的这些修正都意图被包括在如附属权利要求中所定义的本发明的范围内。任何过程或方法步骤的次序或顺序都可以根据替代性实施例被改变或被再次排序。各种示例性实施例的设计、操作条件和布置都可以做出其他替换、修正、改变和省略，而不脱离本发明的范围。

本诊断装置通常地被显示成包括包含存储器的处理电路。处理电路可以包括处理器，所述处理器做为通用处理器、专用集成电路(ASIC)、一个或多个现场可编程门阵列((FPGA)、一组处理部件或其他适合电子处理部件被操作。存储器是一个或多个用于存储数据和/或计算机代码的装置(例如，RAM，ROM，闪存，硬盘存储器，等等)，用于完成和/或实现本文所描述的各种程序。存储器可以是或包括非瞬态易失性存储器和/或非易失性存储器。存储器可以包括数据库部件、目标代码部件、脚本部件或任何其他类型的用于支持各种活动的信息结构和本文所描述的信息结构。存储器可以可传播地连接到处理器并且包括用于执行一个或多个本文所描述的程序的计算机代码模块。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种用于即时诊断装置的光路系统，其特征在于，所述装置至少包括第一光路系统和第二光路系统，所述第一光路系统分布在即时诊断装置的检测卡的一侧，所述第二光路系统的光源分布在所述检测卡的另一侧。

2.根据权利要求1所述的光路系统，其特征还在于，第一光路系统的光路通过光纤束完成对检测卡中的传感器激发，之后通过所述光纤束或者不同的光纤束接收所述传感器产生的信号。

3.根据权利要求1所述的光路系统，其特征还在于，所述检测卡中的传感器适用于检测pH、O2、CO2、Na+、K+、Ca++、Mg++、Cl-、血糖、乳酸中的一种或者多种成分。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的光路系统，其特征还在于，所述第一光路系统还包括若干个第一光学检测元件，用于经光纤束接收检测卡中产生的受激光束，所述第一光学检测元件的数量大于或者等于即时诊断装置的检测卡中光化学传感器数量。

5.根据权利要求1所述的光路系统，其特征还在于，所述第一光路系统包括第一光源和光纤束，所述第一光源的发出光通过光纤束进入即时诊断装置的检测卡。

6.根据权利要求5所述的光路系统，其特征还在于，所述第一光源与所述光纤束之间还存在第一聚焦透镜和第一窄带滤光片，和/或所述光纤束与所述检测卡之间存在第二聚焦镜。

7.根据权利要求1所述的光路系统，其特征还在于，所述第二光路系统的光源至少包括第二光源和第三光源，其中第二和/或第三光源能够用于检测卡内的流体样本位置检测。

8.根据权利要求7所述的光路系统，其特征还在于，第二和/或第三光源发出的光经过所述检测卡内一个或者多个样本位置检测点，由第二光学检测元件接收，以用于测定检测卡内样本分布的位置。

9.根据权利要求1所述的光路系统，其特征还在于，所述第二光路系统的光源至少包括第二光源和第三光源，其中第二和/或第三光源能够用于检测卡内的血红蛋白及其衍生物检测。

10.根据权利要求9所述的光路系统，其特征还在于，第二和/或第三光源发出的光经过检测卡的血红蛋白及其衍生物检测区，由第二光学检测元件接收，以用于测定血红蛋白及其衍生物。

11.根据权利要求8或者10所述的光路系统，其特征还在于，所述第二光学检测元件与所述第一光路系统位于检测卡的同侧。

12.根据权利要求1所述的光路系统，其特征还在于，所述第一、第二光路系统各自的光学检测元件位于检测卡的同一侧或者不同侧。

13.根据权利要求2所述的光路系统，其特征还在于，第一和/或第二光路系统均包括各自的接收光路，所述各自的接收光路通过接收检测卡中的反射光、透射光和/或激发光，以用于对第一和/或第二光路系统中的光源性能进行检测和矫正。

14.一种即时诊断装置，其包括权利要求1-13任一项所述的光路系统。

Images