專利名稱：結(jié)石紅外光譜自動(dòng)分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種檢測(cè)儀器一一結(jié)石紅外光譜自動(dòng)分析系統(tǒng)。
技術(shù)背景當(dāng)今，國(guó)內(nèi)外對(duì)人體內(nèi)的結(jié)石分析方法包括化學(xué)方法和物理方法?；瘜W(xué)分析法的主要缺點(diǎn)是所需標(biāo)本量較多，大約為100mg。由于結(jié)石標(biāo)本大都 來(lái)自沖擊波碎石后患者排出的粉末， 一般標(biāo)本量較少，目前難以滿足化學(xué) 分析法中各項(xiàng)檢驗(yàn)項(xiàng)目的需求，而且分析結(jié)果不很精確，也不能區(qū)別各種 不同的晶體成份，所以目前化學(xué)分析法在國(guó)外大都己遭淘汰，偶爾用作輔 助性分析。紅外光譜法是常用的物理分析法，遠(yuǎn)比化學(xué)分析法精確，所需標(biāo)本僅 為1mg。紅外光譜分析法有諸多優(yōu)點(diǎn)如準(zhǔn)確、快捷、方便；既可分析晶體 成分，又可分析非晶體成分；既可分析有機(jī)化合物，又可分析無(wú)機(jī)化合物。 因此，隨著紅外光譜分析技術(shù)的完善和設(shè)備成本的大幅降低，國(guó)外自上世 紀(jì)80年代它就成為當(dāng)今分析結(jié)石成分的主要手段，而且隨著各種新式結(jié)石 治療技術(shù)手段的廣泛實(shí)施，其臨床重要性更加得以充分體現(xiàn)。在國(guó)外，它 已成為結(jié)石分析的標(biāo)準(zhǔn)方法和現(xiàn)代結(jié)石治療中心的一個(gè)重要組成部分。目 前國(guó)內(nèi)對(duì)結(jié)石成分的分析手段落后于國(guó)外，主要還是采用化學(xué)分析方法。 但化學(xué)分析法本身的缺點(diǎn)制約了結(jié)石成分分析的可行性。而且由于國(guó)外類 似產(chǎn)品單臺(tái)成本非常高，不適合于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。 發(fā)明內(nèi)容為解決上述技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的就是設(shè)計(jì)一種結(jié)石 紅外光譜自動(dòng)分析系統(tǒng)，以利于光譜診斷儀器的結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)捷、低
成本、準(zhǔn)確率高。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是提供一種結(jié)石紅外光 譜自動(dòng)分析系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括有光源、干涉儀、樣品室、接口、計(jì) 算機(jī)、輸出設(shè)備，由所述光源發(fā)出的紅外光束進(jìn)入干涉儀，經(jīng)干涉儀調(diào)制 后得到的干涉光打到樣品上，通過(guò)樣品獲得含有光譜信息的干涉光打到檢 測(cè)室將干涉光信號(hào)變?yōu)楦缮鎴D電信號(hào)的探測(cè)器上，通過(guò)接口傳輸給計(jì)算機(jī)， 由計(jì)算機(jī)中的數(shù)/模轉(zhuǎn)換及傅里葉變換的計(jì)算，將得出的信號(hào)分別輸出給輸 出設(shè)備。本實(shí)用新型達(dá)到的效果本分析系統(tǒng)采用紅外光譜法做為檢測(cè)手段，其 檢測(cè)原理是依據(jù)樣品在紅外光區(qū)吸收峰的特征來(lái)確定化合物的結(jié)構(gòu)和成 份，為醫(yī)務(wù)工作者準(zhǔn)確分析結(jié)石的成份，了解和分析形成結(jié)石的相關(guān)因素， 為預(yù)防結(jié)石復(fù)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

圖1本實(shí)用新型的整機(jī)原理示意圖； 圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖； 圖中1， S、光源2、干涉儀 3、樣品室 4、接口5、計(jì)算機(jī) 6，輸出設(shè)備M,、定鏡 M"動(dòng)鏡 BS、分束器 D、探測(cè)器A、放大器Sa、樣品A/D、模數(shù)轉(zhuǎn)換器D/A、數(shù)模轉(zhuǎn)換器具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)石紅外光譜自動(dòng)分析系統(tǒng)加以說(shuō)明。紅外光譜的解析是依據(jù)譜圖中的峰位、峰強(qiáng)和峰形對(duì)結(jié)石分析物進(jìn)行 成份鑒定的過(guò)程?？煞治鼍w成份，又可分析非晶體成份；既可分析有機(jī)
化合物，又可分析無(wú)機(jī)化合物。從紅外光譜理論可知，在上述紅外波段內(nèi)，世界上許多的物質(zhì)，不論 是有機(jī)的、無(wú)機(jī)的還是化合物，都有它們的多條吸收譜線，這些譜線被稱 為特征光譜，因此只要找到特征光譜所在位置，就知道它是什么物質(zhì)。我們又知道結(jié)石的特征光譜大多在1500cm' 700 cm1之間的"指紋"區(qū)，因 此選用波數(shù)為4000 cnT1 400 cm—'中遠(yuǎn)紅外光譜是本方案的基礎(chǔ)。各種結(jié)石中，約有在30余種不同的化合物，以最常見(jiàn)的尿石成分為例， 有含鈣結(jié)石約占百分之八十至八十五，其中以草酸鈣最多，磷酸鈣次之； 感染性結(jié)石約占首分之十，主要成份是磷酸銨鎂，是一種堿性結(jié)石，尿 路感染時(shí)，細(xì)菌，如綠膿桿菌、葡萄球菌，將尿中的尿酸分解還原成氨， 使尿變成堿性.又稱為感染性結(jié)石；尿酸結(jié)石約占百分之五至十。因此 能快速準(zhǔn)確診斷結(jié)石的成因，結(jié)石形成的促進(jìn)物，抑制物并作出正確的科 學(xué)的結(jié)論，可以用化學(xué)法和光譜法等許多方法進(jìn)行分析、測(cè)定，但要對(duì)諸 多成分進(jìn)行精確、準(zhǔn)確、快捷、方便操作分析并作出結(jié)論，紅外光譜法是 一個(gè)很好的選擇。依據(jù)上述理論基礎(chǔ)，本系統(tǒng)由儀器主機(jī)、計(jì)算機(jī)和電源適配器組成。 其中主要部件是主機(jī)，采用的是國(guó)際上先進(jìn)的傅里葉變換紅外光譜儀做為 主體，配套應(yīng)用軟件，組成整機(jī)。如圖2所示，本實(shí)用新型的結(jié)石紅外光譜自動(dòng)分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括有 光源l、干涉儀2、樣品室3、接口4、計(jì)算機(jī)5、 6、輸出設(shè)備，由所述光 源1發(fā)出的紅外光束進(jìn)入干涉儀2，經(jīng)干涉儀2調(diào)制后得到的干涉光打到樣 品上，通過(guò)樣品獲得含有光譜信息的干涉光打到樣品室3將干涉光信號(hào)變 為千涉圖電信號(hào)的探測(cè)器上，通過(guò)接口 4傳輸給計(jì)算機(jī)5，由計(jì)算機(jī)中的數(shù) /模轉(zhuǎn)換及傅里葉變換的計(jì)算，將得出的信號(hào)分別輸出給輸出設(shè)備6。所述光源1為空冷陶瓷光源，它發(fā)出0. 4 30y m的光譜。所述邁克爾 孫干涉儀2為角鏡準(zhǔn)直系統(tǒng)干涉裝置。所述接口 4為USB接口。如圖1所示，由紅外光源S發(fā)出的紅外光經(jīng)準(zhǔn)直為平行紅外光束進(jìn)入 干涉儀系統(tǒng)，即邁克爾孫干涉儀——角鏡準(zhǔn)直系統(tǒng)干涉裝置，經(jīng)該十涉儀 調(diào)制后得到一束干涉光。干涉光通過(guò)樣品Sa，獲得含有光譜信息的干涉光 到達(dá)探測(cè)器D上，由D將干涉光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)放大器A將信號(hào)利用 模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器送入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)迸行數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換及傅里 葉變換的快速計(jì)算，可將時(shí)域干涉圖轉(zhuǎn)化為以波數(shù)為橫坐標(biāo)的頻域光譜， 即是人們十分熟悉的光譜圖。實(shí)驗(yàn)方法將壓制好的樣品結(jié)石樣片放入結(jié)石紅外光譜自動(dòng)分析系統(tǒng) 的樣品池內(nèi)，接通穩(wěn)壓電源，由空冷陶瓷的光源1發(fā)出的紅外光，經(jīng)準(zhǔn)直 為平行紅外光束進(jìn)入千涉儀2，經(jīng)干涉儀2調(diào)制后得到的干涉光打到樣品上， 獲得含有光譜信息的干涉光打到樣品室3將干涉光信號(hào)變?yōu)楦缮鎴D電信號(hào) 的探測(cè)器上，通過(guò)軟件控制，采集結(jié)束后，經(jīng)USB的接口 4傳輸給計(jì)算機(jī)5, 通過(guò)由計(jì)算機(jī)中的傅立葉變換公式計(jì)算出透過(guò)率，輸出給輸出設(shè)備6。采集 結(jié)束后，用戶輸入結(jié)石患者信息，完成后計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)讀取泌尿系結(jié)石數(shù) 據(jù)庫(kù)，并與計(jì)算后的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，產(chǎn)生結(jié)石報(bào)告。依據(jù)上述確定方法，選取了波段和了解了分析原理之后，按圖2所示 的框圖組成系統(tǒng)如下"光源空冷陶瓷光源(中紅外)，它發(fā)出0.4 30um光譜。干涉儀邁克爾《小干涉儀樣品窒室溫DTGS ，把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào) 放大處理器把微小電信號(hào)放大并進(jìn)行模/數(shù)(A/D)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用目前最新的計(jì)算機(jī)接口技術(shù)——USB接口 ；分析處理經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)，與預(yù)先存在計(jì)算機(jī)內(nèi)人體結(jié)石樣品標(biāo)準(zhǔn)光譜對(duì) 比，找出人體結(jié)石樣品吸收峰的特征波長(zhǎng)位置，.從而確定被測(cè)試樣品是什
么物質(zhì)。該產(chǎn)品完全由計(jì)算機(jī)控制，并完成測(cè)量數(shù)據(jù)的采集處理和數(shù)據(jù)的運(yùn)算。A、 采用計(jì)算機(jī)(windows多擋畫面)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和測(cè)試。B、 漢字窗口和菜單顯示，便于分析測(cè)試。C、 可配用激光，點(diǎn)針等多種輸出打印設(shè)備。D、 數(shù)據(jù)處理功能(a)光譜數(shù)據(jù)平滑運(yùn)算、(b)光譜背景基線校正、 (c)光譜四則運(yùn)算、(d)光譜的峰值檢出、(e)光譜文件管理、(f)光譜刻 度的擴(kuò)展。
權(quán)利要求1、一種結(jié)石紅外光譜自動(dòng)分析系統(tǒng)，其特征是該系統(tǒng)包括有光源(1)、干涉儀(2)、樣品室(3)、接口(4)、計(jì)算機(jī)(5)、輸出設(shè)備(6)，由所述光源(1)發(fā)出的紅外光束進(jìn)入干涉儀(2)，經(jīng)干涉儀(2)調(diào)制后得到的干涉光打到結(jié)石樣品上，通過(guò)樣品獲得含有光譜信息的干涉光打到樣品室(3)，將干涉光信號(hào)變?yōu)楦缮鎴D電信號(hào)的探測(cè)器上，通過(guò)接口(4)傳輸給計(jì)算機(jī)(5)，由計(jì)算機(jī)中的數(shù)/模轉(zhuǎn)換及傅里葉變換的計(jì)算，將得出的信號(hào)輸出給輸出設(shè)備(6)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的結(jié)石紅外光譜自動(dòng)分析系統(tǒng)，其特征是所 述光源(1)為空冷陶瓷光源，它發(fā)出0.4-30"m的光譜。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的結(jié)石紅外光譜自動(dòng)分析系統(tǒng)，其特征是所 述邁克爾孫干涉儀(2)為角鏡準(zhǔn)直系統(tǒng)干涉裝置。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的結(jié)石紅外光譜自動(dòng)分析系統(tǒng)，其特征是所 述接口 (5)為USB接口。
專利摘要本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是提供一種結(jié)石紅外光譜自動(dòng)分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括有光源、干涉儀、樣品室、接口、計(jì)算機(jī)、輸出設(shè)備，由所述光源發(fā)出的紅外光束進(jìn)入干涉儀，經(jīng)干涉儀調(diào)制后得到的干涉光打到樣品上，通過(guò)樣品獲得含有光譜信息的干涉光打到樣品室將干涉光信號(hào)變?yōu)楦缮鎴D電信號(hào)的探測(cè)器上，通過(guò)接口傳輸給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)中的數(shù)/模轉(zhuǎn)換及傅里葉變換的計(jì)算，將得出的信號(hào)分別輸出到輸出設(shè)備。本實(shí)用新型達(dá)到的效果本系統(tǒng)采用紅外光譜法作為檢測(cè)手段，其檢測(cè)原理是依據(jù)結(jié)石樣品在紅外光區(qū)吸收峰的特征來(lái)確定化合物的結(jié)構(gòu)和成份，為醫(yī)務(wù)工作者準(zhǔn)確分析結(jié)石的成份，了解和分析形成結(jié)石的相關(guān)因素，為預(yù)防結(jié)石復(fù)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。
文檔編號(hào)G01N21/31GK201215545SQ200820075219
公開(kāi)日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2008年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月3日
發(fā)明者劉文雷, 吳振喆, 孫西釗, 齊 張, 李衛(wèi)華, 杜振貢, 軍 王, 波 王, 馬玉鵬 申請(qǐng)人:藍(lán)莫德(天津)科學(xué)儀器有限公司