專利名稱：基于光纖傳感器的血鉛快速檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及血液中微量鉛元素含量的檢測儀，尤其是基于光纖傳感器的血 鉛快速檢測儀。
技術(shù)背景隨著城市現(xiàn)代化和工業(yè)化的迅速發(fā)展，環(huán)境鉛污染問題日益嚴(yán)重。鉛是一 種具有蓄積性的有害元素，是微量元素檢測中需重點(diǎn)控制的離子。鉛對(duì)全身各 系統(tǒng)和器官均有毒性作用。其基本病理過程涉及神經(jīng)系統(tǒng)、造血系統(tǒng)、泌尿系 統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、骨骼系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、酶系統(tǒng)等多 個(gè)方面。其中兒童、妊娠婦女和老年人是最易感的基本人群。 一些研究提示， 由于生理方面的原因，兒童對(duì)鉛的神經(jīng)毒性特別易感，處于生長發(fā)育期的兒童對(duì) 鉛的吸收率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于成年人,而對(duì)鉛的排泄較成人低鉛對(duì)兒童健康的影響是全身 的,不可逆的，且是長期的。近年來,鉛中毒現(xiàn)象報(bào)道不斷增多，鉛中毒的問題越來 越受到政府和公眾的關(guān)注,定期測査血鉛特別是兒童血鉛水平是一個(gè)不容忽視的 問題，也是社會(huì)良性發(fā)展的需求。目前血鉛的測量方法主要有四種紅細(xì)胞原卟啉(EP)的測試法、原子吸收光譜法(AAS)、塞曼效應(yīng)石墨爐原子吸收光譜法(GFAAS)、陽極溶出伏 安法(ASV)。用EP法檢測會(huì)造成兒童實(shí)際血鉛水平較高而測量結(jié)果較低，即 假陰性現(xiàn)象出現(xiàn)。AAS方法所需的靜脈血量較多(5~7毫升)。同時(shí)由于在處 理血樣的過程中是完全暴露在環(huán)境(如灰塵)中和血樣進(jìn)行硝化處理過程中使 用國產(chǎn)硝酸本身的鉛含量過高，因此可能造成對(duì)血樣的二次污染，會(huì)造成兒童 實(shí)際血鉛水平較低而測量結(jié)果較高。使用塞曼效應(yīng)石墨爐原子吸收光譜來測定 血鉛時(shí)必須要有專業(yè)技術(shù)人員來完成此操作過程.。ASV方法由于現(xiàn)有的電化學(xué) 儀器的廠家太雜，檢出限和穩(wěn)定性太差。市面上較普遍的血鉛分析儀主要是基 于化學(xué)電極的處理方式，該類儀器價(jià)格普遍較低，但由于電化學(xué)傳感器存在汞 污染等自身的特點(diǎn)和制造廠家自身原因，導(dǎo)致儀器的檢出限和穩(wěn)定性都比較差。 另外， 一些比較專業(yè)的血鉛分析儀采用原子吸收法的原理來測量，這類儀器相 比化學(xué)電極類儀器，具有高的檢測限和精度，但該類儀器普遍具有操作復(fù)雜， 要求人員素質(zhì)高，環(huán)境要求高，價(jià)格貴，體積大，無法大范圍內(nèi)普及的缺點(diǎn)。隨著生活水平的提高，人們的保健意識(shí)不斷增強(qiáng)，人們也希望定期檢測自 身的微量元素的含量來進(jìn)行合理的飲食調(diào)節(jié)。但就目前的微量元素檢測方面來說，常見的方法都是到醫(yī)院去檢測，測試結(jié)果報(bào)告周期較長， 一般情況下一個(gè) 月后才能拿到檢測結(jié)果，耽誤了時(shí)間不說，有時(shí)還錯(cuò)過了最佳的進(jìn)補(bǔ)排毒時(shí)節(jié)， 不能滿足大多數(shù)家庭的需求，即使現(xiàn)存的部分家用產(chǎn)品也存在檢測成本較高、 費(fèi)時(shí)、過程復(fù)雜等缺點(diǎn)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種快速測量血鉛濃度的便攜式微型化的基于光纖傳 感器的血鉛快速檢測儀。本發(fā)明的基于光纖傳感器的血鉛快速檢測儀，包括光纖傳感器探頭，法蘭 盤，光耦合器，光源，光電探測器，信號(hào)濾波放大解調(diào)電路，中央處理單元， 顯示屏和供電電源模塊，光纖傳感器探頭經(jīng)法蘭盤與光耦合器的出射端相連， 光源發(fā)出的光與光耦合器的入射端相連，光耦合器的反射端與光電探測器的輸 入端相連，光電探測器的輸出端與信號(hào)濾波放大解調(diào)電路的輸入端相連，信號(hào) 濾波放大解調(diào)電路的輸出端與中央處理單元相連，顯示屏與中央處理單元相連， 所說的光纖傳感器探頭包括光纖和盛裝被測血液的器皿，光纖的一端具有與法 蘭盤連接的光纖接頭，光纖的另一端裝置有用塑料薄膜封裝的和鉛發(fā)生絡(luò)合的 環(huán)境，器皿底部有微創(chuàng)針頭。上述的中央處理單元可采用帶有12位A/D功能的微處理器，以提高測量精 度和速度。使用時(shí)，利用器皿上的微創(chuàng)針頭刺破被檢測者的手指，血樣滴入器皿內(nèi)， 把光纖傳感器探頭的和鉛發(fā)生絡(luò)合的環(huán)境端放入器皿內(nèi)壓實(shí)，器皿底部的針頭 剌破環(huán)境的封裝薄膜，血樣進(jìn)入環(huán)境池反應(yīng)生成鉛的絡(luò)合物。光源通過光纖耦 合器向光纖傳感器探頭入射光束，帶有被測鉛的絡(luò)合物信息的反射光經(jīng)過光耦 合器進(jìn)入光電探測器，由光電探測器將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)輸入信號(hào)濾波放大 解調(diào)電路，信號(hào)經(jīng)過濾波放大解調(diào)后進(jìn)入中央處理單元，中央處理單元通過其 中的軟件算法得到最終測試結(jié)果，測試結(jié)果直接顯示在顯示屏上。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)本發(fā)明的基于光纖傳感器的血鉛快速檢測儀結(jié)構(gòu)簡單，體積小，便攜式使 用方便，可以作為日常血鉛含量監(jiān)控的儀器，根據(jù)測量結(jié)果和提示的信息初步 診斷血鉛含量，做好預(yù)防工作。該檢測儀利用中央處理單元軟件算法有利于提 高測量精度和測量速度，并具有記錄不同日期下的測量結(jié)果，提供打印實(shí)時(shí)和 歷史測量結(jié)果曲線圖功能。光纖傳感探頭成本低，便于一次性使用，可避免被 測量者之間的交叉影響，衛(wèi)生安全可靠。


圖1是基于光纖傳感器的血鉛快速檢測儀構(gòu)成示意圖； 圖2是光纖傳感器探頭示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。參見圖l，本發(fā)明的血鉛濃度快速分析檢測儀包括光纖傳感器探頭E，法 蘭盤A，光耦合器B，光源C，光電探測器U1，信號(hào)濾波放大解調(diào)電路U2，中 央處理單元U3，顯示屏U8和供電電源模塊U7，光纖傳感器探頭E經(jīng)法蘭盤A 與光耦合器B的出射端相連，光源C發(fā)出的光與光耦合器B的入射端相連，光 耦合器B的反射端與光電探測器U1的輸入端相連，光電探測器U1的輸出端與 信號(hào)濾波放大解調(diào)電路U2的輸入端相連，信號(hào)濾波放大解調(diào)電路U2的輸出端 與中央處理單元U3相連，顯示屏U8與中央處理單元U3相連。圖示實(shí)例中， 在中央處理單元U3上接有外擴(kuò)存儲(chǔ)器U4，以提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量。所說的光纖傳 感器探頭E，如圖2所示，包括光纖2和盛裝被測血液的器皿4，光纖2的一端 具有與法蘭盤A連接的光纖接頭1，光纖2的另一端裝置有用塑料薄膜封裝的 和鉛發(fā)生絡(luò)合的環(huán)境3，器皿4底部有微創(chuàng)針頭5。檢測儀中的光源C，信號(hào)濾 波放大解調(diào)電路U2，中央處理單元U3和外擴(kuò)存儲(chǔ)單元U4均由電源模塊U7供 電。上述的光電探測器U1可采用雪崩光電二極管；信號(hào)濾波放大解調(diào)電路U2 可采用OP77芯片；此例中中央處理單元U3采用ADuC812芯片，光耦合器B 采用1X2光耦合器，外擴(kuò)存儲(chǔ)單元U4可采用62256型EEPROM，電源模塊 U7可采用UC3843為核心芯片，顯示屏采用20PinLCDHS12864型號(hào)。通?？稍谥醒胩幚韱卧猆3連接通信接口 U5，通信接口 U5可采用RS-232 接口，以便于血鉛濃度快速分析檢測儀與電腦相連，讀取相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)供分 析應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.基于光纖傳感器的血鉛快速檢測儀，其特征是包括光纖傳感器探頭(E)，法蘭盤(A)，光耦合器(B)，光源(C)，光電探測器(U1)，信號(hào)濾波放大解調(diào)電路(U2)，中央處理單元(U3)，顯示屏(U8)和供電電源模塊(U7)，光纖傳感器探頭(E)經(jīng)法蘭盤(A)與光耦合器(B)的出射端相連，光源(C)發(fā)出的光與光耦合器(B)的入射端相連，光耦合器(B)的反射端與光電探測器(U1)的輸入端相連，光電探測器(U1)的輸出端與信號(hào)濾波放大解調(diào)電路(U2)的輸入端相連，信號(hào)濾波放大解調(diào)電路(U2)的輸出端與中央處理單元(U3)相連，顯示屏(U8)與中央處理單元(U3)相連，所說的光纖傳感器探頭(E)包括光纖(2)和盛裝被測血液的器皿(4)，光纖(2)的一端具有與法蘭盤(A)連接的光纖接頭(1)，光纖(2)的另一端裝置有用塑料薄膜封裝的和鉛發(fā)生絡(luò)合的環(huán)境(3)，器皿(4)底部有微創(chuàng)針頭(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖傳感器的血鉛快速檢測儀，其特征是中央 處理單元(U3)上接有外擴(kuò)存儲(chǔ)器(U4)。
全文摘要
本發(fā)明公開的基于光纖傳感器的血鉛快速檢測儀，包括光纖傳感器探頭，光耦合器，光源，光電探測器，信號(hào)濾波放大解調(diào)電路，中央處理單元，顯示屏和供電電源模塊，其中光纖傳感器探頭包括光纖和底部有微創(chuàng)針的器皿，光纖的一端連接光耦合器，光纖的另一端裝置和鉛發(fā)生絡(luò)合的環(huán)境。使用時(shí)，被測血樣進(jìn)入環(huán)境池反應(yīng)生成鉛的絡(luò)合物，光源通過光纖耦合器向光纖傳感器探頭入射光束，帶有被測鉛的絡(luò)合物信息的反射光經(jīng)過光耦合器進(jìn)入光電探測器，由光電探測器將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)輸入信號(hào)濾波放大解調(diào)電路，信號(hào)經(jīng)過濾波放大解調(diào)后進(jìn)入中央處理單元，中央處理單元通過軟件算法得到最終測試結(jié)果顯示在顯示屏上。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，體積小，測量快速、方便。
文檔編號(hào)G01N21/75GK101236211SQ20081006010
公開日2008年8月6日 申請日期2008年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月6日
發(fā)明者娟 康, 徐時(shí)清, 李晨霞 申請人:中國計(jì)量學(xué)院