專利名稱：一種多通道便攜式膠體金試紙條速測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)儀器，尤其是膠體金試紙條檢測(cè)儀器。
背景技術(shù)：
生物試紙法作為新型生化4企測(cè)系統(tǒng)，以其攜帶方^f更、才喿作簡(jiǎn)單、測(cè) 定速度快等特點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的關(guān)注，并且在現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)中發(fā)揮 越來(lái)越大的作用。膠體金試紙條作為生物試紙法一個(gè)具體應(yīng)用，已廣泛 應(yīng)用于食品、水質(zhì)、醫(yī)療衛(wèi)生等各個(gè)領(lǐng)域。但長(zhǎng)期以來(lái)膠體金試紙條的 檢測(cè)主要依靠目測(cè)，即用人眼觀測(cè)膠體金試紙條上檢測(cè)線的顏色深淺， 只能做到定性判斷，并且人為因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的判定影響較大，很容易 產(chǎn)生錯(cuò)誤的檢查結(jié)果，另外目前有少數(shù)公司生產(chǎn)的采用反射原理來(lái)檢測(cè) 膠體金試紙條，因?yàn)槭羌垪l上的檢測(cè)線并不是光滑的表面，所以使用鏡 面反射原理測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確程度也4艮差。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述在膠體金試紙條4企測(cè)過(guò)程中所遇到問(wèn)題，本發(fā)明提供了 一種能夠準(zhǔn)確檢測(cè)膠體金試紙條的儀器裝置，使用該儀器可最大的降低 各種干擾因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，并通過(guò)儀器對(duì)膠體金試紙條的數(shù)據(jù)處 理，給出半定量或定量的檢測(cè)結(jié)果。為檢測(cè)食品中藥物殘留、人體疾病 診斷提供了科學(xué)的數(shù)據(jù)依據(jù)。本儀器的多通道式檢測(cè)結(jié)構(gòu)，四通道可進(jìn) 行同 一檢測(cè)項(xiàng)目，也可以進(jìn)行不同檢測(cè)項(xiàng)目，檢測(cè)速度快、樣本量大， 具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
一種多通道便攜式膠體金試紙條速測(cè)裝置，主要包括檢測(cè)儀包括才企測(cè)部分，電器部分和檢測(cè)^l件部分，其中^企測(cè)部分包^T多個(gè)相互獨(dú)立
的檢測(cè)通道，電器部分包括ARM數(shù)據(jù)處理器、鍵盤(pán)和LCD， 4全測(cè)部分 檢測(cè)到的圖像數(shù)據(jù)由電器部分處理并顯示，檢測(cè)軟件部分控制檢測(cè)步驟。 進(jìn)一步，所述構(gòu)成檢測(cè)部分的檢測(cè)通道包括檢測(cè)通道上殼、檢測(cè) 通道下殼，設(shè)置在檢測(cè)通道上殼上表面上的CCD圖像采集電路板，設(shè)置 在通道上殼上的試紙條感測(cè)元件，LED光源，CCD模塊和設(shè)置在通道下 殼上的對(duì)試紙條起支撐作用支撐元件，膠體金試紙條放入檢測(cè)通道內(nèi)， 試紙條感測(cè)元件檢測(cè)到試紙條到達(dá)檢測(cè)位置，開(kāi)啟LED光源，同時(shí)CCD 模塊采集由試紙條上反射圖像，再根據(jù)圖像數(shù)據(jù)自動(dòng)判定膠體金試紙條 的檢測(cè)線和參考線位置，讀取相應(yīng)位置的灰度值作為膠體金試紙條的特 征量。經(jīng)過(guò)相應(yīng)的處理算法最終給出檢測(cè)結(jié)果，完成了一次才企測(cè)過(guò)程。 進(jìn)一步，所述LED光源為兩個(gè)，分別設(shè)置在CCD模塊的兩邊。 進(jìn)一步，所述的電器結(jié)構(gòu)采用主從是電路結(jié)構(gòu)，每個(gè)從機(jī)由CPU， CPLD系統(tǒng)和CCD模塊構(gòu)成，完成數(shù)據(jù)的采集和前處理；主機(jī)由ARM 處理器完成相應(yīng)的后續(xù)數(shù)據(jù)處理和人機(jī)交互功能，主從4幾之間通過(guò)串口 交換數(shù)據(jù)。
進(jìn)一步，檢測(cè)軟件設(shè)計(jì)包括主機(jī)ARM外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序、ARM應(yīng)用程 序、CPLD程序設(shè)計(jì)三部分；完成了圖像數(shù)據(jù)回歸處理算法，；險(xiǎn)測(cè)結(jié)果的 存儲(chǔ)、查詢以及才艮告打印等功能。
本發(fā)明克服了現(xiàn)有的膠體金試紙檢測(cè)方法和儀器只能對(duì)膠體金試紙 作定性的和不準(zhǔn)確的定量的檢查，并且本發(fā)明在設(shè)計(jì)上的特點(diǎn)為多個(gè) 通道并行式檢測(cè)結(jié)構(gòu)以及便攜式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。便攜式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括兩方 面， 一方面機(jī)械結(jié)構(gòu)上減小檢測(cè)儀器的體積，不采用電機(jī)傳動(dòng)；另一方 面電器結(jié)構(gòu)上降低儀器功耗，可以使用鋰電池供電工作，更好的滿足現(xiàn) 場(chǎng)檢測(cè)的環(huán)境要求。
本發(fā)明中儀器可應(yīng)用于食品安全、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域的膠體金試紙條 檢測(cè)，特別適用于大批量檢測(cè)、多項(xiàng)目檢測(cè)等應(yīng)用場(chǎng)合。


圖l裝置外形2裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 圖3檢測(cè)通道結(jié)構(gòu)示意圖 圖4主從式硬件結(jié)構(gòu) 圖5 ^r測(cè)軟件框架 圖6從機(jī)的軟件控制框圖 圖7主機(jī)的控制框圖
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明中所公開(kāi)的多通道便攜式膠體金試紙條速測(cè)裝置，主要包括 4個(gè)獨(dú)立的檢測(cè)通道、ARM數(shù)據(jù)處理器、鍵盤(pán)和LCD部分。 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案具體如下
一種四通道膠體金試紙條檢測(cè)裝置，如圖1、圖2和圖3所示，檢測(cè) 儀包括4企測(cè)部分，電器部分和檢測(cè)軟件部分，其中4企測(cè)部分由四個(gè)相互 獨(dú)立的檢測(cè)通道6組成，每個(gè)檢測(cè)通道由光學(xué)CCD模塊、恒流源、LED 光源、試紙條感知元件以及圖像采集電路構(gòu)成。附圖2所示，四通道并 行斥企測(cè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以完成四個(gè)4企測(cè)通道同時(shí)沖企測(cè)，通道之間互相獨(dú)立。
電器部分包括ARM數(shù)據(jù)處理器、鍵盤(pán)和LCD部分。電器結(jié)構(gòu)i殳 計(jì)采用主從式的電路結(jié)構(gòu)。每個(gè)從機(jī)由獨(dú)立CPU、 CPLD系統(tǒng)和CCD模 塊構(gòu)成，完成圖像數(shù)據(jù)采集和前處理。主機(jī)采用ARM處理器完成相應(yīng)的 后續(xù)數(shù)據(jù)處理和人機(jī)交互功能。主從機(jī)之間通過(guò)串口交換數(shù)據(jù)。
檢測(cè)軟件部分包括主機(jī)ARM外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序、ARM應(yīng)用程序、CPLD 程序設(shè)計(jì)三大部分。檢測(cè)軟件部分可完成圖像數(shù)據(jù)回歸處理算法，檢測(cè) 結(jié)果的存儲(chǔ)、查詢以及報(bào)告打印等功能，圖4為該檢測(cè)設(shè)備的主從式硬 件結(jié)構(gòu)。圖5為該檢測(cè)儀器的檢測(cè)軟件框架；圖6從機(jī)的軟件控制 框圖；圖7主機(jī)的控制框圖。
檢測(cè)儀器的具體結(jié)構(gòu)為，4企測(cè)儀器外殼由兩部分組成上機(jī)殼201 和下機(jī)殼202,其中上機(jī)殼的上表面設(shè)置有薄膜鍵盤(pán)203和LCD顯示屏 204，薄膜鍵盤(pán)和LCD顯示屏與設(shè)置在下機(jī)殼內(nèi)的控制電路板205連接， 在下機(jī)殼內(nèi)平行并列設(shè)置4個(gè)4企測(cè)通道206,檢測(cè)通道206通過(guò)下機(jī)殼的 一個(gè)側(cè)表面上設(shè)置的4個(gè)相應(yīng)的通孔接收需檢測(cè)的試紙207。下機(jī)殼的其他表面上還設(shè)置有電源開(kāi)關(guān)101，電源輸入插頭102, USB接口 103、 PS/2 鍵盤(pán)接口 104和RS232接口 105。檢測(cè)通道206包括檢測(cè)通道上殼304， 和檢測(cè)通道下殼307;檢測(cè)通道上殼上設(shè)置有試紙條位置感知元件301, CCD模塊302,和位于CCD模塊302兩邊的LED光源305, CCD圖像 采集電路板設(shè)置在通道上殼的上表面上，并控制位置感知元件301, CCD 模塊302和LED光源305。通道下殼上設(shè)置有試紙條支撐元件307，通 常為彈性墊片。
具體實(shí)施例方式
打開(kāi)本裝置，在LCD顯示屏204上會(huì)顯示儀器的主工作界面，按下 薄膜鍵盤(pán)上數(shù)字鍵，選擇主界面中的"檢測(cè)"功能，依次為每個(gè)檢測(cè)通 道選擇檢測(cè)項(xiàng)目。如果首次使用該項(xiàng)目會(huì)自動(dòng)進(jìn)行定標(biāo)操作，在LCD的 提示下依次放入不同濃度的膠體金試紙條，裝置會(huì)自動(dòng)進(jìn)行曲線擬合， 并保存曲線參數(shù)為以后檢測(cè)使用。
選捧好四個(gè)檢測(cè)通道后，按下"回車(chē)"確認(rèn)，進(jìn)入檢測(cè)等待界面。
在待測(cè)的膠體金試紙條上滴入待測(cè)液，等反應(yīng)時(shí)間后會(huì)在4全測(cè)線和參考 線位置顯示出深淺程度不同的條紋。將膠體金試紙條放入檢測(cè)通道內(nèi)， 由試紙條感知元件301檢測(cè)試紙條是否到達(dá)檢測(cè)位置，當(dāng)試紙條到達(dá)檢 測(cè)位置后，打開(kāi)綠色LED光源燈3O5和薄膜鍵盤(pán)203上的指示燈，反應(yīng) 后的膠體金試紙條207在綠色LED光源的照射下會(huì)出現(xiàn)紫紅色測(cè)試線和 參考線條紋，隨后位于試紙條反應(yīng)區(qū)正上方CCD圖像采集電鴻4反303開(kāi) 始采集膠體金圖像。CCD模塊302采集的圖像數(shù)據(jù)的像素為320*200。 CCD圖像采集電路板303讀取CCD模塊302采集的圖像數(shù)據(jù)原始圖像灰 度值，并按照垂直方向?qū)γ苛袛?shù)值進(jìn)行中值濾波，將每列數(shù)值的平均值 作為表示該列灰度值的參考數(shù)據(jù)，這樣化成擁有320個(gè)元素的一維圖像 數(shù)據(jù)。然后從160點(diǎn)位置向后查詢一維數(shù)組中數(shù)值最小值。作為反應(yīng)后 的試紙條參考線顏色最深灰度最小值，從而確定參考線位置。再?gòu)膮⒖?線向前查找另一個(gè)灰度較小值，同時(shí)加上位置偏差，共同確定測(cè)試線的 位置。將參考線和測(cè)試線左右各5個(gè)像素的灰度和傳送給控制電路板205， 由控制電路板按照一定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，最終生成表示膠體金試紙 條反應(yīng)濃度的檢測(cè)結(jié)果，經(jīng)RS-232接口 105送打印機(jī)打印出來(lái)，同時(shí)在LCD204上顯示出檢測(cè)結(jié)果。這樣一個(gè)樣本的檢測(cè)過(guò)程就結(jié)束了。檢測(cè)結(jié) 束后關(guān)閉薄膜鍵盤(pán)203上的指示燈。 裝置的主要功能參數(shù)
本裝置采用簿膜輕觸開(kāi)關(guān)操作，彩色LCD液晶屏顯示；聯(lián)接微型打 印機(jī)，可打印檢測(cè)日期、樣本號(hào)、項(xiàng)目名稱、檢測(cè)結(jié)果；可接入PS/2鍵: 盤(pán)，輸入中文項(xiàng)目名稱，外置SD卡接口滿足大容量的檢測(cè)結(jié)果存儲(chǔ)；通 過(guò)UART及USB接口與外部PC聯(lián)機(jī)，擴(kuò)大儀器的應(yīng)用范圍。
本裝置可采用標(biāo)準(zhǔn)試紙條隨時(shí)對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn) 確性，輸出定量檢測(cè)結(jié)果；具有檢測(cè)項(xiàng)目選擇功能(多通道可以設(shè)同一 個(gè)項(xiàng)目，也可以分別設(shè)置不同項(xiàng)目)；有試紙條自動(dòng)感知功能，使檢測(cè)操 作非常簡(jiǎn)單，只要將試紙條插入儀器，儀器可自動(dòng)開(kāi)始檢測(cè)并輸出結(jié)果。
本發(fā)明中描述的設(shè)備，因?yàn)槠錂z測(cè)通道相互獨(dú)立，所以通道的數(shù)量 不僅限于4個(gè)，帶有單個(gè)或多個(gè)相同結(jié)構(gòu)或功能的通道的檢測(cè)設(shè)備也包 括在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種多通道便攜式膠體金試紙條速測(cè)裝置，主要包括檢測(cè)儀包括檢測(cè)部分，電器部分和檢測(cè)軟件部分，其中檢測(cè)部分包括多個(gè)相互獨(dú)立的檢測(cè)通道，電器部分包括ARM數(shù)據(jù)處理器、鍵盤(pán)和LCD，檢測(cè)部分檢測(cè)到的圖像數(shù)據(jù)由電器部分處理并顯示，檢測(cè)軟件部分控制檢測(cè)步驟。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的速測(cè)裝置，其特征為，所述構(gòu)成^r測(cè)部分的 檢測(cè)通道包括；險(xiǎn)測(cè)通道上殼、；險(xiǎn)測(cè)通道下殼，i殳置在檢測(cè)通道上殼上 表面上的CCD圖像采集電路板，設(shè)置在通道上殼上的試紙條感測(cè)元件， LED光源，CCD模塊和設(shè)置在通道下殼上的對(duì)試紙^支撐作用支撐元 件，膠體金試紙條放入檢測(cè)通道內(nèi)，試紙條感測(cè)元件;險(xiǎn)測(cè)到試紙條到達(dá) 檢測(cè)位置，開(kāi)啟LED光源，同時(shí)CCD模塊采集由試紙條上反射圖像， 再根據(jù)圖像數(shù)據(jù)自動(dòng)判定膠體金試紙條的檢測(cè)線和參考線位置，讀取相 應(yīng)位置的灰度值作為膠體金試紙條的特征量；經(jīng)過(guò)相應(yīng)的處理算法最終 給出檢測(cè)結(jié)果，完成了一次檢測(cè)過(guò)程。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2中所述的速測(cè)裝置，其特征為，所述LED光源為兩 個(gè)，分別設(shè)置在CCD模塊的兩邊。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的速測(cè)裝置，其特征為，所述的電器結(jié)構(gòu)釆用 主從是電路結(jié)構(gòu)，每個(gè)從機(jī)由CPU, CPLD系統(tǒng)和CCD模塊構(gòu)成，完成 數(shù)據(jù)的采集和前處理；主機(jī)采用ARM處理器完成相應(yīng)的后續(xù)數(shù)據(jù)處理和 人機(jī)交互功能，主從機(jī)之間通過(guò)串口交換數(shù)據(jù)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的速測(cè)裝置，其特征為，檢測(cè)軟件設(shè)計(jì)包括主 才幾ARM外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序、ARM應(yīng)用程序、CPLD程序設(shè)計(jì)三部分；完成 了圖像數(shù)據(jù)回歸處理算法，檢測(cè)結(jié)果的存儲(chǔ)、查詢以及報(bào)告打印等功能。
全文摘要
一種多通道便攜式膠體金試紙條速測(cè)裝置，主要包括檢測(cè)儀包括檢測(cè)部分，電器部分和檢測(cè)軟件部分，其中檢測(cè)部分包括多個(gè)相互獨(dú)立的檢測(cè)通道，電器部分包括ARM數(shù)據(jù)處理器、鍵盤(pán)和LCD，檢測(cè)部分檢測(cè)到的圖像數(shù)據(jù)由電器部分處理并顯示，檢測(cè)軟件部分控制檢測(cè)步驟。本儀器的多通道式檢測(cè)結(jié)構(gòu)，四通道可進(jìn)行同一檢測(cè)項(xiàng)目也可以進(jìn)行不同檢測(cè)項(xiàng)目，檢測(cè)速度快、樣本量大，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G01J3/46GK101598599SQ200910160639
公開(kāi)日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月20日
發(fā)明者儲(chǔ)曉剛, 孔憲旭, 峰 張, 趙青松, 陳會(huì)媛, 煒 雍 申請(qǐng)人:中國(guó)檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院