本實(shí)用新型涉及檢測儀器的硬件電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種膠體金試紙自適應(yīng)背景高分辨率檢測電路。

背景技術(shù)：

目前，POCT即時檢驗(yàn)(point-of-care testing)行業(yè)市場發(fā)展迅速，膠體金試紙快速診斷技術(shù)是建立在酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)、乳膠凝聚試驗(yàn)，單克隆抗體技術(shù)和免疫膠體金標(biāo)記技術(shù)基礎(chǔ)上以膠體金為標(biāo)記物，利用特異抗體抗原結(jié)合反應(yīng)觀測結(jié)果的新技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于現(xiàn)場快速定量檢測，膠體金試紙檢測儀器作為一種快速體外診斷設(shè)備也應(yīng)運(yùn)而生，且其功能、性能在不斷提升。

膠體金試紙檢測儀的檢測過程：在膠體金試紙的滴液孔處滴入定量的待測液，通過層析作用進(jìn)入結(jié)合墊，與結(jié)合墊上的膠體金受體結(jié)合成免疫復(fù)合物，此復(fù)合物流過硝酸纖維素膜，與膜上的抗體結(jié)合成棕紅色的顯色線包括質(zhì)控線與檢測線，它們會與試紙條中央背景處形成明顯色差，當(dāng)?shù)竭_(dá)該類試紙反應(yīng)時間點(diǎn)時，將試紙插入檢測儀的光學(xué)檢測系統(tǒng)中，由發(fā)光管發(fā)出單色光照射在試紙上，檢測線對光源的反射光強(qiáng)弱對應(yīng)著待測液濃度的大小，檢測儀對檢測線、質(zhì)控線所在的顯示窗口進(jìn)行等距掃描，將光信號轉(zhuǎn)換成的模擬信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化為數(shù)字量信號，經(jīng)過運(yùn)算得出量化結(jié)果。

普通檢測技術(shù)存在的問題：

檢測儀的校準(zhǔn)一般采用標(biāo)準(zhǔn)比色卡的方法，而膠體金試紙與標(biāo)準(zhǔn)比色卡之間也存在一定的光反射差異，光反射變化則影響電信號的變化，使電信號的范圍變化較大，即需要擴(kuò)大采集廣信號的量程范圍，而擴(kuò)大量程則減小了檢測精度；

膠體金試紙的制作工藝帶來的批間差和批內(nèi)差、待測標(biāo)的物個體差異及光學(xué)系統(tǒng)存在的機(jī)械運(yùn)動誤差等使其在實(shí)際中會產(chǎn)生同批、同種、甚至同條試紙多次檢測時出現(xiàn)檢測結(jié)果較大誤差的現(xiàn)象，在一定范圍內(nèi)影響了檢測準(zhǔn)確度及重復(fù)精度；

待測液清晰、渾濁的情況不同，試紙顯示窗口與檢測線、質(zhì)控線進(jìn)行對比的背景區(qū)顏色不同，甚至有些待測液溶血現(xiàn)象，導(dǎo)致整個顯示窗口都處于泛紅的情況，由于顏色的混疊上述情況按標(biāo)準(zhǔn)比色卡標(biāo)定的固定值方法進(jìn)行計(jì)算則會出現(xiàn)結(jié)果偏差的情況，降低了檢測準(zhǔn)確度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種膠體金試紙自適應(yīng)背景高分辨率檢測電路，最大限度的減小膠體金檢測儀在實(shí)際應(yīng)用中的檢測誤差，提高檢測準(zhǔn)確度、檢測精度及重復(fù)精度。

本實(shí)用新型通過下述方案實(shí)現(xiàn)：

一種膠體金試紙自適應(yīng)背景高分辨率檢測電路，包括：發(fā)光二極管、發(fā)光管驅(qū)動單元電路、光電二極管、光電轉(zhuǎn)換單元電路、自適應(yīng)調(diào)整單元電路、信號放大及低通濾波單元電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元電路及微控制器MCU，其特征在于：所述發(fā)光二極管發(fā)出光照射在試紙上，光源的反射光被光電二極管接收，所述發(fā)光管驅(qū)動單元電路與發(fā)光二極管連接，所述光電二極管、光電轉(zhuǎn)換單元電路、自適應(yīng)調(diào)整單元電路、信號放大及低通濾波單元電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元電路及微控制器MCU依次連接，所述微控制器MCU與自適應(yīng)調(diào)整單元電路連接。

優(yōu)選地，所述發(fā)光管驅(qū)動單元電路包括恒流驅(qū)動器件、電阻及電容。

優(yōu)選地，所述光電轉(zhuǎn)換單元電路包括運(yùn)算放大器和反饋電阻。

優(yōu)選地，所述自適應(yīng)調(diào)整單元電路由運(yùn)算放大器及外圍的4個等值電阻R組成。

優(yōu)選地，所述信號放大及低通濾波單元電路由運(yùn)算放大器、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電容C1和電容C2組成。

有益效果：

1.本實(shí)用新型采取背景信號與峰值信號相對量作為校準(zhǔn)及計(jì)算依據(jù)，有效的減小了膠體金試紙批間差和批內(nèi)差、待測標(biāo)的物個體差異及光學(xué)系統(tǒng)存在的機(jī)械運(yùn)動誤差等帶來的檢測誤差，提高了檢測準(zhǔn)確度與重復(fù)精度。

2.本實(shí)用新型采取自適應(yīng)背景調(diào)整的技術(shù)方法，使檢測不同量程范圍的目標(biāo)都可保證高分辨率，在擴(kuò)大量程范圍的同時保證了檢測精度。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型所述的膠體金試紙自適應(yīng)背景高分辨率檢測電路的示意圖。

圖2是本實(shí)用新型所述的膠體金試紙自適應(yīng)背景高分辨率檢測電路的光電轉(zhuǎn)換單元電路的示意圖。

圖3是本實(shí)用新型所述的膠體金試紙自適應(yīng)背景高分辨率檢測電路的自適應(yīng)調(diào)整單元電路的示意圖。

圖4是本實(shí)用新型所述的膠體金試紙自適應(yīng)背景高分辨率檢測電路的信號放大及低通濾波單元電路的示意圖。

圖5是本實(shí)用新型所述的膠體金試紙自適應(yīng)背景高分辨率檢測電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元電路與微控制器MCU的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

結(jié)合圖1，一種膠體金試紙自適應(yīng)背景高分辨率檢測電路，包括：發(fā)光二極管、發(fā)光管驅(qū)動單元電路、光電二極管、光電轉(zhuǎn)換單元電路、自適應(yīng)調(diào)整單元電路、信號放大及低通濾波單元電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元電路及微控制器MCU，所述發(fā)光二極管發(fā)出光照射在試紙上，光源的反射光被光電二極管接收，所述發(fā)光管驅(qū)動單元電路與發(fā)光二極管連接，所述光電二極管、光電轉(zhuǎn)換單元電路、自適應(yīng)調(diào)整單元電路、信號放大及低通濾波單元電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元電路及微控制器MCU依次連接，所述微控制器MCU與自適應(yīng)調(diào)整單元電路連接。

所述發(fā)光管驅(qū)動單元電路包括恒流驅(qū)動器件、電阻及電容。發(fā)光管驅(qū)動單元電路為發(fā)光二極管提供穩(wěn)定的電流，使其發(fā)光均勻恒定，避免由于電流突變造成劇烈的光源的明暗變化，從而對檢測結(jié)果造成影響?？蛇x用分立元件或集成芯片組成發(fā)光管驅(qū)動單元電路，優(yōu)選集成芯片。

結(jié)合圖2，所述光電轉(zhuǎn)換單元電路包括運(yùn)算放大器和反饋電阻。光電二極管在反射光的照射下，其內(nèi)部產(chǎn)生光電變化，出現(xiàn)光生電流，此電流為微安級別的信號，需進(jìn)行初步放大，通過運(yùn)算放大器OA與反饋電阻RF組成的I-V轉(zhuǎn)換電路，將此微弱的電流信號轉(zhuǎn)換為較大的初始電壓信號VORI。

結(jié)合圖3，圖3是自適應(yīng)調(diào)整單元電路，其為一個差分放大電路，由運(yùn)算放大器OA及外圍的4個等值電阻R組成，根據(jù)運(yùn)算放大器的“虛短”及“虛斷”概念，可計(jì)算出此放大電路輸出的VMID與初始電壓信號VORI及參考電壓VREF的關(guān)系為VMID＝VREF-VORI，通過這種減法電路即可實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)整的功能，調(diào)整過程如下：首先對顯示窗口的背景區(qū)進(jìn)行掃描，如圖5所示，微控制器MCU首先通過控制模數(shù)轉(zhuǎn)換單元電路對VMID的模擬電壓信號值進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換量化為數(shù)字信號，若背景顏色較淺，則對應(yīng)的VORI值越小，則VMID值越大，此時微控制器MCU控制參考電壓VREF做出調(diào)整，使VREF變小，則VMID的值減小，當(dāng)其達(dá)到接近模數(shù)轉(zhuǎn)換單元電路參考電壓零點(diǎn)某一數(shù)值時固定此時的VREF，然后對整個顯示窗口進(jìn)行等距均勻掃描，通過如圖4所示的信號放大及低通濾波單元電路，將掃描的VMID信號進(jìn)行放大及濾波處理輸出VOUT送達(dá)至圖5所示的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元電路，使掃描的背景區(qū)、檢測線及質(zhì)控線所反映的較小的數(shù)字量與較大的數(shù)字量即電壓信號變化范圍都幾乎全部有效的落在模數(shù)轉(zhuǎn)換器的參考電壓范圍之內(nèi)，這樣可增加量程范圍，而又保證了模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)際有效的高分辨率范圍，提高了檢測精度，通過對背景區(qū)的均值以及檢測線的峰值的相對差值，求出檢測結(jié)果，這樣即使背景區(qū)、檢測線、質(zhì)控線受到不同的顏色疊加干擾造成每次VREF的值可能有所不同，但取背景區(qū)的均值以及檢測線的峰值的相對差值則保證了檢測準(zhǔn)確度與重復(fù)精度；同理背景顏色較深的情況下則與上述方法同理，使VREF變大即可達(dá)到目的。通過這種自適應(yīng)背景區(qū)調(diào)整參考電壓的方法可有效的提高檢測質(zhì)量。

結(jié)合圖4，圖4所示為信號放大及低通濾波單元電路，其中，由運(yùn)算放大器OA及電阻R1、R2及電容C1、C2組成二階有源低通濾波電路，由于采用的光源為恒定的單色光，所以此電路適合用于濾除無效的高頻噪聲信號；運(yùn)算放大器OA及電阻R3、R4組成放大電路，對VMID進(jìn)一步放大，使其變化范圍大部分都落在模數(shù)轉(zhuǎn)換單元電路參考電壓的范圍內(nèi)，保證了高分辨率，提高了檢測準(zhǔn)確度。

通過上述檢測電路，可有效避免所述的問題，提高膠體金檢測儀的檢測準(zhǔn)確度、檢測精度及重復(fù)精度。

以上對本實(shí)用新型所提供的一種膠體金試紙自適應(yīng)背景高分辨率檢測電路，進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實(shí)用新型的限制。