專利名稱：用于尿分析的便攜式數(shù)字讀出器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于尿分析的數(shù)字讀出器，尤其涉及一種照射多個化驗部分以檢測反應的用于尿分析的便攜式數(shù)字讀出器。
背景技術：
一般而言，尿分析條形芯片具有各種獨立的化驗項目。具體而言，這些化驗項目包括潛隱血、膽紅素、尿后膽色素原、酮體、蛋白質(zhì)、亞硝酸鹽、葡萄糖、PH、比重、白血球、維生素C等等。采用化驗紙的尿分析是初步篩查各種身體疾病的半定量化驗，并且能夠?qū)ι眢w中的在其早期階段的異常進行化驗。利用這種化驗，易于對尿采樣，不會給化驗患者帶來負擔，并且可立即確定其結果，所以這種化驗得到高度利用。尿分析條形芯片將化驗結果展示給化驗患者，從而能夠以肉眼檢查上述相關項目的異常。

發(fā)明內(nèi)容
技術問題由于條形芯片自然要使用貼附到塑料膜的用于各個化驗項目的化驗部分，因此條形芯片可能具有色彩區(qū)域，其中難以通過肉眼來辨認作為化驗結果顯示的色彩變化。因此， 條形芯片的缺點在于，在對同一色彩圖案的辨認依賴于個體(例如色盲的個體)而改變的情況下，化驗準確度可能降低。因此，讀出器用于從這些條形芯片讀出信息。目前市場上有的且在醫(yī)院中使用的讀出器體積大并且價格貴。因此，急切需要開發(fā)出新概念的診斷讀出器，其能夠在任何地方任何時間普遍地測試和監(jiān)控公眾的健康。為此，提出了采用光發(fā)射元件和光接收元件的讀出器。然而，這些讀出器采用一個光源作為光發(fā)射元件，因此光不能均勻且穩(wěn)定地分配到一個條形芯片的多個化驗部分。技術方案本發(fā)明涉及一種用于尿分析的便攜式數(shù)字讀出器，其能夠采用單個光源將光均勻且穩(wěn)定地分配至多個化驗部分。本發(fā)明的一個方面提供一種用于尿分析的便攜式數(shù)字讀出器，其中旨在用于分析并且具有多個化驗區(qū)域的芯片被讀數(shù)。該便攜式數(shù)字讀出器包括光發(fā)射器，包括光發(fā)射元件并且發(fā)射光；集成的光分配器，將來自該光發(fā)射器的光均勻地分配到該芯片的每個化驗區(qū)域；光接收器，接收從每個化驗區(qū)域反射的光并且將所接收的光轉換為電信號；以及測量部分，基于從該光接收器接收的電信號來測量濃度。在示例性實施例中，該光分配器可包括柄部和多個分支部，該柄部從該光發(fā)射器朝著光的行進方向延伸，而該多個分支部從該柄部朝著向下的方向延伸。在示例性實施例中，該光分配器可進一步包括用于幫助在其柄部的上表面上實現(xiàn)全反射的有機或者無機材料。
在示例性實施例中，該光分配器可構造為使得其柄部的上表面具有預定曲率，以將入射到該柄部的光朝向該分支部全反射。在示例性實施例中，該分支部的數(shù)量可等于或大于該化驗區(qū)域的數(shù)量。在示例性實施例中，該光分配器可由聚合物形成，該聚合物的折射率高于空氣的折射率。在示例性實施例中，該聚合物選自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰亞胺(PI)、聚碳酸酯(PC)以及環(huán)烯烴共聚物(COC)中的一種。在示例性實施例中，該光發(fā)射器可包括三色發(fā)光二極管。在示例性實施例中，該測量部分包括控制器，該控制器在該芯片被安裝時將該光發(fā)射器控制為以切換模式被驅(qū)動，該測量部分接收和存儲來自該光接收器的該電信號，并且執(zhí)行數(shù)據(jù)分析。在示例性實施例中，該光接收器包括多個光電二極管。在示例性實施例中，該多個光電二極管通過側壁而彼此分隔。在示例性實施例中，該便攜式數(shù)字讀出器可進一步包括通信單元，該通信單元設置為將該控制器分析的結果發(fā)送到遠程終端。在示例性實施例中，該便攜式數(shù)字讀出器可進一步包括用于顯示該控制器分析的結果的顯示部分。有益效果根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，通過根據(jù)條形芯片中化驗項目的數(shù)量調(diào)整分支部分的數(shù)量來裝配光分配器，使得可以避免在測量信號時由光的不良分布引起的錯誤。


通過參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本發(fā)明的以上和其它特征和優(yōu)點對本領域的技術人員將變得更為清楚，在附圖中圖1為示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的用于尿分析的便攜式數(shù)字讀出器的方框圖；圖2示出用于解釋根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的用于尿分析的便攜式數(shù)字讀出器結構的構造；圖3為示出解釋根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的用于尿分析的便攜式數(shù)字讀出器中的光分布的構造圖；以及圖4示出用于圖3的光分布的光分配器的示例。
具體實施例方式下面將參照附圖更充分地描述本發(fā)明，在附圖中示出本發(fā)明的示例性實施例。然而，本發(fā)明可以通過不同的形式實施，并且不應構建為限定于這里闡述的實施例。為了保持本發(fā)明的以下說明清楚且簡明，可省略已知功能和已知部件的詳細說明。當本發(fā)明的任一元件在一個以上的附圖中出現(xiàn)時，該元件在每個附圖中由相同的參考標號表示。應該理解的是，在本說明書的全文中，除非明確闡明相反的情況，術語“包括”應該解釋為包括任何所述的元件，但是不一定排除其它元件。此外，這里使用的術語“部分”、“裝置”以及“模塊”是指可實施為硬件、軟件或者其組合的單元，用于處理至少一個功能和執(zhí)行
一個操作。圖1為示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的用于尿分析的便攜式數(shù)字讀出器的方框圖。圖2示出用于解釋根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的用于尿分析的便攜式數(shù)字讀出器的結構的構造。參照圖1，用于尿分析的便攜式數(shù)字讀出器包括光發(fā)射器130、光分配器150、光接收器140以及測量部分120，其中光發(fā)射器130具有三色光源，光分配器150將來自光發(fā)射器130的光均勻地發(fā)送到條形芯片的每個區(qū)域，光接收區(qū)140接收從光發(fā)射器130發(fā)送且從條形芯片反射的光，以執(zhí)行轉換為電信號的光電轉換，測量部分120基于從光接收器140 接收的電信號來測量濃度。此外，此數(shù)字讀出器進一步包括通信單元182以及顯示器185。測量部分120包括放大器160、模數(shù)轉換器(ADC) 170、微控制單元(MCU) 180和存儲器190。放大器160放大從光接收器140接收的電信號，并且將其發(fā)送到ADC170。ADC 170 將放大信號轉換為數(shù)字信號，并且將其發(fā)送到MCU 180。MCU 180分析來自ADC 170的數(shù)字信號。這里，MCU 180讀出數(shù)字信號的色度坐標，以檢測反應。同時，MCU 180以切換模式控制光發(fā)射器130。存儲器190存儲由MCU 180驅(qū)動的程序，并且臨時存儲由MCU 180計算的數(shù)據(jù)。顯示器185顯示由MCU 180計算的數(shù)據(jù)，并且包括液晶顯示器等等。通信單元182將MCU 180讀出的結果發(fā)送到遠程門診部，例如醫(yī)院或者公共健康中心，并且通信單元182可包括作為通信模塊的射頻識別系統(tǒng)(RFID)。在這種情況下，MCU 180將結果記錄在RFID芯片上。當使用者想要將結果發(fā)送到遠程門診部時，使用者采用其上安裝有RFID讀出器的有線或者無線終端從RFID芯片讀出結果，并且將該結果發(fā)送到遠程終端。此外，該讀出器可包括流體控制模塊(未示出)，該流體控制模塊配置以使微流體移動、停止和混合，從而在生物芯片或者條形芯片中做出有效的分析。流體控制模塊包括能夠使相關溶液移動、混合以及停止以便于分析生物樣品的溝道、存儲流體的存儲槽、轉移流體的泵、控制流體轉移的閥以及用于流體控制的混合器。為了使流體移動、停止和混合，可采用各種現(xiàn)有驅(qū)動裝置，例如靜電式電動機 (electrostatic motor)、壓電泵、水壓或氣壓、超聲波等。同時，參照圖2，具有圖1所示的方框的數(shù)字讀出器包括本體200和支撐件210。在圖2中，從側面觀察根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字讀出器。本體200形成為C形，并且支撐件210被置入或移出本體200的相對的上表面與下表面之間的空間。支撐件210具有安裝在其上的生物芯片215，并且移入到本體200中。本體200在其上部裝配有照射生物芯片215的每個化驗區(qū)域的光發(fā)射器130、光接收器140、側壁260、 光分配器150以及測量部分120 (未示出)。此外，本體200可包括顯示化驗結果的顯示器 185。
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光發(fā)射器130構造為組合三色發(fā)光二極管(LED)，S卩，紅LED、藍LED、綠LED?？梢郧袚Q模式間斷地控制光發(fā)射器130的三色光源元件。例如，紅LED可工作預定時間，并且可暫時存儲響應于紅LED的光的光電二極管的信號值R。接下來，綠LED可工作預定時間，并且可暫時存儲響應于綠LED的光的光電二極管的信號值G。最后，藍LED可工作預定時間，并且可暫時存儲響應于藍LED的光的光電二極管的信號值B。通過利用這些存儲的R值、G值和B值，通過色調(diào)值來測量目標樣品的濃度，并且可通過強度值來檢查是否安裝芯片或者讀出器是否正常。光接收器140可采用硅傳感器，例如硅光電二極管或者光電三極管。這些傳感器可配置成陣列，使得能夠確保生物芯片的易于安裝以及靈敏度。側壁260設置在光發(fā)射器130和光接收器140之間，從而有效地區(qū)分光，尤其是區(qū)分光接收器140的光接收元件之間的光。下面，將詳細地描述光分配器150。同時，條形芯片或者生物芯片215插入到支撐件210中，支撐件210具有安裝在讀出器上的彈性構件，隨后在到達指定位置時，條形芯片或者生物芯片215固定到凹槽中，凹槽形成在桿中。這里，生物芯片215在其上設置有與安裝在讀出器上的彈簧相連接的芯片固定結構或者具有彈性的聚合物層。同樣，芯片固定結構幫助在進行尿分析時保持芯片與光分配器之間的間隔不變，并且允許進行生物芯片215的測量而不管外部碰撞或者波動。現(xiàn)在將描述具有這種構造的讀出器的操作。當生物芯片215插入到讀出器中時，開關打開，從而告知插入生物芯片215的信號被施加到MCU 180。在施加生物芯片215的插入信號時，MCU 180確定生物芯片215插入到讀出器中，從而對三色LED構成的光發(fā)射器130供電。這里，MCU 180供電以使得三色LED間斷地切換導通。由此，光發(fā)射器130發(fā)射光。發(fā)射的光穿過光分配器150、從生物芯片215的每個化驗區(qū)域反射，并且由光接收器140接收。首先，每當讀出器接通電源時，通過讀出光接收器140接收的信號相對于三色LED 中的每種LED的初始光源信號強度的值，對光源進行信號補償。對此補償，在讀出器中可進一步安裝用于白色或者黑色的補償器，白色或者黑色用作單獨的標準色。由此，能夠獲得測量信號的精確性和再現(xiàn)性。光接收器140將所接收的光信號轉換為電信號。由MCU 180對由光接收器140轉換的電信號進行信號處理和分析。分析結果通過顯示器185顯示。此外，MCU 180將讀出結果記錄到RFID芯片上，或者使得使用者能夠通過移動通信調(diào)制解調(diào)器將結果發(fā)送到所需的遠程終端。下面，將參照圖3和圖4描述數(shù)字讀出器的光分配器。圖3為解釋根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的用于尿分析的便攜式數(shù)字讀出器中的光分布的構造。圖4示出用于圖3的光分布的光分配器的示例。光分配器150包括在光發(fā)射器130與光接收器140之間分配光的集成模塊。一個生物芯片或者條形芯片215可根據(jù)想要檢測的目標材料而包括多個化驗區(qū)域 216。
如圖3所示，光接收器140包括對應于各個化驗區(qū)域216的多個光電元件241。光電元件241通過各個側壁261分隔。光分配器150設置在三色光發(fā)射器130與化驗區(qū)域216之間，接收來自光發(fā)射器 130的光，并且反射光而使得光可均勻地分配到化驗區(qū)域216。詳細來說，如圖4所示，光分配器150包括一個柄部和多個分支部，柄部從光發(fā)射器130朝著光的行進方向延伸，多個分支部從柄部朝著向下的方向延伸。分支部在其自由端與各個化驗區(qū)域216相對。更具體地，分支部在數(shù)量上與化驗區(qū)域216相等。當光分配器進一步包括用于補償白色或者黑色的補償器410時，如圖4所示，光分配器150可包括分支部，該分支部的數(shù)量比化驗區(qū)域216的數(shù)量多一個。此時，柄部的上壁以預定曲率傾斜。由于此曲率，光發(fā)射器130的光沿著柄部筆直地行進，在柄部的上壁的不同部分全反射，并且入射到分支部上。這里，柄部的上壁可進一步包括有機或無機材料，用以幫助實現(xiàn)全反射。此外，用于分配和聚光的曲率由分支部之間的距離(即，用于檢測的化驗區(qū)域216 之間的距離)確定。此光分配器150是用于反射或者聚光的集成結構并且由聚合物形成，該聚合物材料的折射率高于空氣的折射率。此高折射率聚合物可包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰亞胺(PI)、聚碳酸酯 (PC)、環(huán)烯烴共聚物(COC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)等等?？刹捎弥T如注模、熱壓印、鑄造或軟光刻的現(xiàn)有聚合物顯微機械加工技術或者類似于CNC(計算數(shù)字控制)處理的傳統(tǒng)機械技術來形成光分配器150的集成模塊。光分配器150可設計為用于一個化驗條至十個或更多個化驗條。即使當化驗條中的化驗項目的數(shù)量增加時，光分配器150可僅僅通過調(diào)整其分支部的數(shù)量來裝配，使得可以避免在測量信號時由光的分配引起的錯誤。本發(fā)明的上述示例性實施例也可以實施為計算機程序，或者記錄計算機程序的記錄介質(zhì)。從本發(fā)明的上述示例性實施例的公開，本領域的技術人員可容易地實施。盡管參照本發(fā)明的特定示例性實施例示出和描述了本發(fā)明，但是本領域技術人員應該理解，在不脫離所附權利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，其中可以做出形式上和細節(jié)上的各種改變。
權利要求
1.一種用于尿分析的便攜式數(shù)字讀出器，其中旨在用于分析并且具有多個化驗區(qū)域的芯片被讀數(shù)，所述便攜式數(shù)字讀出器包括光發(fā)射器，包括光發(fā)射元件并且發(fā)射光；集成的光分配器，將來自所述光發(fā)射器的光均勻地分配到所述芯片的每個化驗區(qū)域； 光接收器，接收從每個化驗區(qū)域反射的光并且將所接收的光轉換為電信號；以及測量部分，基于從所述光接收器接收的所述電信號來測量濃度。
2.根據(jù)權利要求1所述的便攜式數(shù)字讀出器，其中所述光分配器包括柄部和多個分支部，所述柄部從所述光發(fā)射器朝著所述光的行進方向延伸，而所述多個分支部從所述柄部朝著向下的方向延伸。
3.根據(jù)權利要求2所述的便攜式數(shù)字讀出器，其中所述光分配器還包括用于幫助在其柄部的上表面上實現(xiàn)全反射的有機或者無機材料。
4.根據(jù)權利要求2所述的便攜式數(shù)字讀出器，其中所述光分配器構造為使得其柄部的上表面具有預定曲率，以將入射到所述柄部的光朝向所述分支部全反射。
5.根據(jù)權利要求4所述的便攜式數(shù)字讀出器，其中所述分支部的數(shù)量等于或大于所述化驗區(qū)域的數(shù)量。
6.根據(jù)權利要求4所述的便攜式數(shù)字讀出器，其中所述光分配器由聚合物形成，所述聚合物的折射率高于空氣的折射率。
7.根據(jù)權利要求6所述的便攜式數(shù)字讀出器，其中所述聚合物選自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰亞胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、環(huán)烯烴共聚物(COC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、聚丙烯(PP)中的一種。
8.根據(jù)權利要求1所述的便攜式數(shù)字讀出器，其中所述光發(fā)射器包括三色發(fā)光二極管。
9.根據(jù)權利要求1所述的便攜式數(shù)字讀出器，其中所述測量部分包括控制器，所述控制器在所述芯片被安裝時將所述光發(fā)射器控制為以切換模式被驅(qū)動，所述測量部分接收和存儲來自所述光接收器的所述電信號，以及執(zhí)行數(shù)據(jù)分析。
10.根據(jù)權利要求1所述的便攜式數(shù)字讀出器，其中所述光接收器包括多個光電二極管。
11.根據(jù)權利要求10所述的便攜式數(shù)字讀出器，其中所述多個光電二極管通過側壁而彼此分隔。
12.根據(jù)權利要求9所述的便攜式數(shù)字讀出器，還包括通信單元，所述通信單元設置為將由所述控制器分析的結果發(fā)送到遠程終端。
13.根據(jù)權利要求9所述的便攜式數(shù)字讀出器，還包括顯示部分，所述顯示部分用于顯示由所述控制器分析的結果。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對包括多個化驗區(qū)域的分析目標芯片讀數(shù)的便攜式數(shù)字讀出器。該便攜式數(shù)字讀出器包括光發(fā)射部分、整體式光學分束器、光接收部分以及測量部分，該光發(fā)射部分具有用于發(fā)射光的光發(fā)射元件，該積分光學分束器將來自該光發(fā)射部分的光均勻地分配到分析目標芯片的每個化驗區(qū)域，該光接收部分接收從每個化驗區(qū)域反射的光以將所接收的光轉換為電信號，該測量部分基于從該光接收部分獲得的電信號來測量濃度。因此，通過在根據(jù)化驗條中化驗項目的數(shù)量控制分支部的數(shù)量的情況下裝配光學分束器的分支部，可以避免產(chǎn)生光學分配故障引起的信號測量誤差。
文檔編號G01N33/493GK102483401SQ201080040103
公開日2012年5月30日 申請日期2010年3月5日 優(yōu)先權日2009年9月9日
發(fā)明者全炳九, 宋炫禹, 樸善熙, 李大植, 鄭文衍 申請人:韓國電子通信研究院