图像传感与嵌入式系统相结合的快诊检测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种图像传感与嵌入式系统相结合的快诊检测系统。该快诊检测系统包括：金标读数仪模块及嵌入式系统；其中，金标读数仪模块至少包括：固定于壳体内且用于定位待测免疫纸条的卡槽部件、相对于卡槽部件设置的图像摄取单元，其配置有广角微距镜头及滤光片、相对于卡槽部件设置的光源部件、及显示单元；嵌入式系统包括：与光源部件、图像摄取单元及显示单元连接且固定在壳体内的嵌入式处理单元、与嵌入式处理单元连接的存储单元、与所述嵌入式处理单元连接的接口单元、与所述嵌入式处理单元连接的电源单元。本快诊检测系统功能齐全，体积小，重量轻，能直观、方便地在实验室或检测现场使用。
【专利说明】图像传感与嵌入式系统相结合的快诊检测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及快诊检测领域，尤其涉及一种图像传感与嵌入式系统相结合的快诊检测系统。
【背景技术】
[0002]整个免疫分析技术在向两个方向发展:一类为全自动化的免疫分析；另一类为以硝酸纤维膜为载体的POCT快速免疫层析技术。免疫层析(Immunochromatography, IC)技术是在经历了放射免疫标记、酶免标记、化学发光标记等阶段后，在20世纪80年代发展起来的一种将免疫技术和色谱层析技术相结合的快速免疫分析方法。快速免疫层析技术的原理是以条状纤维层析材料为固相，借助毛细作用使样品溶液在层析条上泳动，同时，使样品中的待测物与层析材料上针对待测物的受体(如抗体或抗原)发生高特异、高亲和性的免疫反应，层析过程中免疫复合物被富集或截留在层析材料的一定区域(检测带)，通过酶促显色反应或直接使用可目测的着色标记物(如胶体金)，短时间的生物反应时间(5?IOmin)内便可得到直观的实验结果。这种分析技术不需进行结合标记物与游离标记物的分离，省去了繁琐的加样、洗涤步骤，操作简单快速，分析结果清楚。然而目前常用判断手段是目测，只能满足定性与半定量的测试。随着床边诊断、快速诊断概念的兴起，以胶体金为代表的当代快速诊断技术以成本低、制备简单、工艺成熟等优点在国内得到广泛应用，是国内目前最主要的快速诊断技术。
[0003]床边体外诊断(POCT)是利用便携式设备和试剂在数分钟内得出检验结果的一种检验方式，广泛适用于医院、护理病房、救护单位、保险公司、家庭保健网络等领域，它的出现使传统上由专门检验人员完成的工作更多地交给了非检验人员完成。这是一种快速的检验方式，可以满足人们在时间上的要求，适应现代社会发展的需要。
[0004]POCT不仅具有快速得出结果、操作简单、容易使用和小型化等特点，而且又无需传统的医院实验场地和设备。这使得私人诊所或不具备条件的社会医疗机也能快速正确地得到诊断。最具魅力的是，随着诸多基于POCT开发出的家庭疾病自检(Homelab)产品的陆续出现，使得患者在自己家中就可以独立完成一些疾病的检测操作，该类型的家庭自检产品，将成为未来即时检验领域的发展趋势。
[0005]国内目前的金标读数仪或金标检测系统有以下二种:1，扫描型、2，摄像法型。
[0006]例如，在中国专利号201120449209.8，2011年11月11日， 申请人:杭州南开日新生物技术有限公司和上海互帼科学仪器有限公司申请的实用新型专利“金标读数仪”中，描述了一种扫描型金标读数仪，用于胶体金免疫层析试剂板定性及定量检测。该金标读数仪设有机箱，在机箱中设有光源系统、扫描装置、信号采集系统、信号处理系统；在机箱上设有数据显示输出系统、胶体金免疫层析试剂板托盘、电源开关、适配器插口、干电池放置口。该金标读数仪除可以定性判断外，还可以给出被测样品中所含药物的具体浓度数值，避免了人为误差；此外，还能对测定结果进行即时保存、复制和输出，方便携带，适用于不同检测环境。
[0007]然而，该金标读数仪的不足在于:由于是一种扫描式的读数装置，故完成整个测试过程耗时过多，且结构复杂，装、调工艺复杂，机械噪声大，成本高；此外，仅仅适合某一特定金标试纸盒的应用，而且仅仅只能应用在胶体金的光学能量扫描处理，不包括普通荧光及时间分辨荧光的图像处理，功能较为单一。
[0008]又例如，中国专利申请号201310025671.9，中国检验检疫科学研究院于2013年I月21日申请的发明“一种胶体金金标检测仪”，提供了一种摄像型金标读数仪。该胶体金金标检测仪包括对试纸条进行图像采集的图像采集系统、对采集的图像进行分析处理的中央控制系统和将分析处理的结果打印出来的打印装置。虽然，该胶体金金标检测仪可以定性、定量的检测试纸条信息，并记录分析数据结果，但由于其采用X86架构的中央处理器，并在windows操作系统下工作，因而导致其硬件系统成本高、软件操作系统版本成本也高，且整套系统功耗较大；而且同样也仅仅只能应用在胶体金的光学能量扫描处理，不包括普通荧光及时间分辨荧光的图像处理。
实用新型内容
[0009]本实用新型的目的在于提供一种多功能的图像传感与嵌入式系统相结合的快诊检测系统。
[0010]为达上述目的及其他目的，本实用新型提供的图像传感与嵌入式系统相结合的快诊检测系统，其包括金标读数仪模块及连接所述金标读数仪模块的嵌入式系统；其中，所述金标读数仪模块至少包括:
[0011]固定于壳体内且用于定位待测免疫纸条的卡槽部件；
[0012]相对于所述卡槽部件设置且固定于所述壳体内的图像摄取单元，其配置有广角微距镜头及滤光片；
[0013]相对于所述卡槽部件设置且固定于所述壳体内的光源部件；
[0014]部分外露于所述壳体表面的显不单兀；
[0015]所述嵌入式系统包括:
[0016]与所述光源部件、图像摄取单元及显示单元连接且固定在所述壳体内的嵌入式处理单元；
[0017]与所述嵌入式处理单元连接且固定在所述壳体内的存储单元；
[0018]与所述嵌入式处理单元连接且固定在所述壳体内的接口单元；
[0019]与所述嵌入式处理单元连接且固定在所述壳体内的电源单元。
[0020]优选地，上述金标读数仪模块还配置有单项目试纸盒样品槽或单项目试纸条样品槽、或多项目试纸盒样品槽或多项目试纸条样品槽、或点阵式多项目试纸条或点阵式多项目试纸盒中至少一种。较佳的，可以是2-4个单项目试纸条样品槽或一个以上单项目试纸条样品槽与一个以上多项目试纸盒样品槽。
[0021]优选地，上述光源部件包括LED光源及脉冲/亮度调节单元。
[0022]优选地，上述显示单元的显示屏包含触摸屏。
[0023]优选地,上述存储单元包括SD卡。
[0024]优选地，上述接口单元包括提供多个USB接口的单元。较佳的，USB接口为二个、三个或四个。
[0025]优选地,上述接口单元包括提供以太网接口的通讯单元。
[0026]优选地,上述接口单元包括无线通讯单元。
[0027]优选地，上述接口单元包括提供与上位机连接接口的单元。
[0028]优选地，上述电源单元配置有移动电源。
[0029]如上所述，本实用新型的图像传感与嵌入式系统相结合的快诊检测系统具有以下优点:功能齐全，体积小，重量轻，能直观，方便地在实验室或检测现场使用。
[0030]本实用新型的其他方面由于本文的公开内容，对本领域技术人员而言是显而易见的。
[0031]以下结合附图对本实用新型进行详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1为本实用新型的图像传感与嵌入式系统相结合的快诊检测系统结构示意图；
[0033]图2a至2c为本实用新型的图像传感与嵌入式系统相结合的快诊检测系统的壳体不意图，其中，2a为俯视图，图2b为左视图，图2c为后视图；
[0034]图3为本实用新型的图像传感与嵌入式系统相结合的快诊检测系统的优选示意图。
【具体实施方式】
[0035]如图1所示，本实用新型提供一种图像传感与嵌入式系统相结合的快诊检测系统。所述快诊检测系统I包括:金标读数仪模块11及连接所述金标读数仪模块的嵌入式系统12。
[0036]所述金标读数仪模块11包括:卡槽部件111、图像摄取单元112、光源部件113、及显示单元114 ;所述嵌入式系统12包括:嵌入式处理单元121、存储单元122、接口单元123、电源单元124。
[0037]所述卡槽部件111固定于壳体内且用于定位待测免疫试纸条。其中,所述壳体小巧美观，便于携带，可采用金属材质或塑料材质，其形状优选“面包板”状，上表面外露有显示屏，如图2a至2c所示,其中，图2a为俯视图，图2b为左视图，图2c为后视图。
[0038]所述图像摄取单元112相对于所述卡槽部件111设置，固定于壳体内，其配置有广角微距镜头及滤光片，其还包含CMOS摄像芯片构成的图像传感器，如图3所示，用于摄取所述卡槽部件111所定位的待测免疫试纸条的图像。
[0039]所述光源部件113相对于所述卡槽部件111设置，且固定于壳体内，用于提供图像摄取时所需要的照明度，优选地，其包括LED光源及脉冲/亮度调节单元，如图3所示，所述脉冲/亮度调节单元用于调节LED光源，以便能提供图像摄取时所需要的均匀光源。
[0040]所述显示单元114用于显示测试结果等，其包含的显示屏外露于壳体表面，如图2a所示。
[0041 ] 优选地，所述显示屏包含触摸屏。
[0042]优选地，所述金标读数仪模块11还配置有试纸盒样品槽115及试纸条样品槽116，如图3所示；当然，也可以根据需要配置一个试纸盒样品槽或一个试纸条样品槽。
[0043]所述嵌入式处理单元121与所述光源部件113、图像摄取单元112及显示单元114连接，固定在壳体内，用于完成控制与数据处理，包括:不同项目的试纸条的各自阴/阳性及弱阳性设置、浓度直读数学模型的建立与校正等；尤其是可按待测项目(最多可预置99个项目)的要求，预置不同试纸盒或试纸条、不同的金标反应条的位置、不同的反应机理(夹心法或竞争法)、不同的判断阀值、以至浓度直读来进行判断与直读等；而且，每次读数的结果与条件，嵌入式处理单元121会自动存入SD卡、或外插的U盘、或通过以太网口或无线通讯单元等向上一级数据站传送；所述嵌入式处理单元121也可基于上位机的指令来控制图像摄取或传送数据。
[0044]所述存储单元122与所述嵌入式处理单元121连接，且固定在壳体内，用于存储数据，其优选为SD卡。
[0045]所述接口单元123与所述嵌入式处理单元121连接，且固定在壳体内，用于与其他部件或设备等进行通信。
[0046]优选地，所述接口单元123可包括:提供多个USB接口的单元(例如，4个USB接口的单元)、提供以太网接口的通讯单元、无线通讯单元、与上位机连接接口的单元等，由此，通过该些USB接口可连接键盘、鼠标、U盘、条形码扫描器等；通过以太网接口可实现与局域网(LAN)的连接；通过无线通讯单元可实现与3G网络、WiFi网络等的链接，如图3所示。
[0047]如图2c所示，在壳体后表面外露有4个USB接口、一个以太网接口。
[0048]所述电源单元124与所述嵌入式处理单元121连接，且固定在壳体内，用于提供电能，优选地，其包括移动电源，即通过可充电电池，例如，锂电池供电的单元，其还可包括通过市电供电的单元。通过采用移动电源，可使本快诊检测系统I能在不同的环境，例如测试现场、实验室、检测车等处进行检测。
[0049]上述快诊检测系统I的工作过程如下:
[0050]测试时，当样品中的待测物与层析材料上针对待测物的受体(如抗体或抗原)发生高特异、高亲和性的免疫反应，在短时间生物反应后(5?IOmin内)便可得到着色标记物(如荧光乳胶粒子或胶体金)产生的普通荧光、时间分辨荧光或显色反应，由此，通过卡槽部件111对免疫试纸条的定位，在光源部件113的照射下，由嵌入式处理单元121控制图像摄取单元112经过滤色片摄取免疫试纸条的图像，随后，嵌入式处理单元121对摄取的图像进行处理及判断，最后将结果显示在触摸屏上；同时，嵌入式处理单元121可根据预定协议分别通过以太网口、或无线通讯单元链接英特网，或通过连接上位机，来完成以下操作:a)控制图像的摄取、b)获取实时数据、c)保存于上位机内存；此外，嵌入式处理单元121也可根据预先约定，将数据及相应控制指令等存入所连接的U盘或SD卡；再有，整个系统也可由所连接的鼠标操作，相应的免疫试纸条信息根据需要可由所连接的条形码扫描器采集后提供。
[0051]综上所述，本实用新型的图像传感与嵌入式系统相结合的快诊检测系统采用配有广角微距镜头的CMOS摄像头，加上滤光片及LED的照度调节，除了能完成免疫试纸条的反应产生的普通胶体金显色光学图像摄影，还能完成在与彩色乳胶荧光粒子/时间分辨纳米粒子相适应的滤光片或LED光源，经脉冲/照度调节控制下的完成普通荧光或时间分辨荧光的标记物图像处理；除了能完成一般单项目(单条T)的试纸盒/条槽模块外，还包括可一次完成多条试纸条上的多项目试纸盒/条槽模块的测试，而且能适合于不同的试纸盒与裸条，也适合于不同的单检、双检与三联检的试纸，应用面广，适合于不同的检验机构的需求，可用于心血管类疾病(心肌梗塞、心力衰竭)、感染性疾病(HBV，HIV, H1N1)、肿瘤标记物、毒品、农药残留、食品安全(三聚腈胺，瘦肉精，微量抗生素残留)等等的检测；本实用新型功能强大，功耗低，具有极大竞争力；还有，其外形扁平美观，便于手持操作与携带。
[0052]在本实用新型提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本实用新型的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
【权利要求】
1.一种图像传感与嵌入式系统相结合的快诊检测系统，其特征在于，包括金标读数仪模块及连接所述金标读数仪模块的嵌入式系统；其中， 所述金标读数仪模块至少包括: 固定于壳体内且用于定位待测免疫纸条的卡槽部件； 相对于所述卡槽部件设置且固定于所述壳体内的图像摄取单元，其配置有广角微距镜头及滤光片； 相对于所述卡槽部件设置且固定于所述壳体内的光源部件； 部分外露于所述壳体表面的显不单兀； 所述嵌入式系统包括: 与所述光源部件、图像摄取单元及显示单元连接且固定在所述壳体内的嵌入式处理单元; 与所述嵌入式处理单元连接且固定在所述壳体内的存储单元； 与所述嵌入式处理单元连接且固定在所述壳体内的接口单元； 与所述嵌入式处理单元连接且固定在所述壳体内的电源单元。
2.如权利要求1所述的图像传感与嵌入式系统相结合的快诊检测系统，其特征在于，所述金标读数仪模块还配置有:单项目试纸盒样品槽或单项目试纸条样品槽、或多项目试纸盒样品槽或多项目试纸条样品槽、或点阵式多项目试纸条或点阵式多项目试纸盒中至少一种。
3.如权利要求1所述的图像传感与嵌入式系统相结合的快诊检测系统，其特征在于，所述光源部件包括LED光源及脉冲/亮度调节单元。
4.如权利要求1所述的图像传感与嵌入式系统相结合的快诊检测系统，其特征在于，所述显示单元的显示屏包含触摸屏。
5.如权利要求1所述的图像传感与嵌入式系统相结合的快诊检测系统，其特征在于，所述存储单元包括SD卡。
6.如权利要求1-5任一权利要求所述的图像传感与嵌入式系统相结合的快诊检测系统，其特征在于，所述接口单元包括提供多个USB接口的单元。
7.如权利要求1-5任一权利要求所述的图像传感与嵌入式系统相结合的快诊检测系统，其特征在于，所述接口单元包括提供以太网接口的通讯单元。
8.如权利要求1-5任一权利要求所述的图像传感与嵌入式系统相结合的快诊检测系统，其特征在于，所述接口单元包括无线通讯单元。
9.如权利要求1-5任一权利要求所述的基于嵌入式系统的便携式多功能金标快诊检测仪图像传感与嵌入式系统相结合的快诊检测系统，其特征在于，所述接口单元包括提供与上位机连接接口的单元。
10.如权利要求1-5任一权利要求所述的图像传感与嵌入式系统相结合的快诊检测系统，其特征在于，所述电源单元配置有移动电源。
【文档编号】G01N33/558GK203838156SQ201320815438
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】李建国, 李 浩 申请人:上海捷浩科学仪器有限公司