一种胶体金试纸自适应背景高分辨率检测电路的制作方法

本实用新型涉及检测仪器的硬件电路设计技术领域，具体为一种胶体金试纸自适应背景高分辨率检测电路。

背景技术：

目前，POCT即时检验(point-of-care testing)行业市场发展迅速，胶体金试纸快速诊断技术是建立在酶联免疫吸附试验、乳胶凝聚试验，单克隆抗体技术和免疫胶体金标记技术基础上以胶体金为标记物，利用特异抗体抗原结合反应观测结果的新技术，可广泛应用于现场快速定量检测，胶体金试纸检测仪器作为一种快速体外诊断设备也应运而生，且其功能、性能在不断提升。

胶体金试纸检测仪的检测过程：在胶体金试纸的滴液孔处滴入定量的待测液，通过层析作用进入结合垫，与结合垫上的胶体金受体结合成免疫复合物，此复合物流过硝酸纤维素膜，与膜上的抗体结合成棕红色的显色线包括质控线与检测线，它们会与试纸条中央背景处形成明显色差，当到达该类试纸反应时间点时，将试纸插入检测仪的光学检测系统中，由发光管发出单色光照射在试纸上，检测线对光源的反射光强弱对应着待测液浓度的大小，检测仪对检测线、质控线所在的显示窗口进行等距扫描，将光信号转换成的模拟信号进行模数转换，转化为数字量信号，经过运算得出量化结果。

普通检测技术存在的问题：

检测仪的校准一般采用标准比色卡的方法，而胶体金试纸与标准比色卡之间也存在一定的光反射差异，光反射变化则影响电信号的变化，使电信号的范围变化较大，即需要扩大采集广信号的量程范围，而扩大量程则减小了检测精度；

胶体金试纸的制作工艺带来的批间差和批内差、待测标的物个体差异及光学系统存在的机械运动误差等使其在实际中会产生同批、同种、甚至同条试纸多次检测时出现检测结果较大误差的现象，在一定范围内影响了检测准确度及重复精度；

待测液清晰、浑浊的情况不同，试纸显示窗口与检测线、质控线进行对比的背景区颜色不同，甚至有些待测液溶血现象，导致整个显示窗口都处于泛红的情况，由于颜色的混叠上述情况按标准比色卡标定的固定值方法进行计算则会出现结果偏差的情况，降低了检测准确度。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种胶体金试纸自适应背景高分辨率检测电路，最大限度的减小胶体金检测仪在实际应用中的检测误差，提高检测准确度、检测精度及重复精度。

本实用新型通过下述方案实现：

一种胶体金试纸自适应背景高分辨率检测电路，包括：发光二极管、发光管驱动单元电路、光电二极管、光电转换单元电路、自适应调整单元电路、信号放大及低通滤波单元电路、模数转换单元电路及微控制器MCU，其特征在于：所述发光二极管发出光照射在试纸上，光源的反射光被光电二极管接收，所述发光管驱动单元电路与发光二极管连接，所述光电二极管、光电转换单元电路、自适应调整单元电路、信号放大及低通滤波单元电路、模数转换单元电路及微控制器MCU依次连接，所述微控制器MCU与自适应调整单元电路连接。

优选地，所述发光管驱动单元电路包括恒流驱动器件、电阻及电容。

优选地，所述光电转换单元电路包括运算放大器和反馈电阻。

优选地，所述自适应调整单元电路由运算放大器及外围的4个等值电阻R组成。

优选地，所述信号放大及低通滤波单元电路由运算放大器、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1和电容C2组成。

有益效果：

1.本实用新型采取背景信号与峰值信号相对量作为校准及计算依据，有效的减小了胶体金试纸批间差和批内差、待测标的物个体差异及光学系统存在的机械运动误差等带来的检测误差，提高了检测准确度与重复精度。

2.本实用新型采取自适应背景调整的技术方法，使检测不同量程范围的目标都可保证高分辨率，在扩大量程范围的同时保证了检测精度。

附图说明

图1是本实用新型所述的胶体金试纸自适应背景高分辨率检测电路的示意图。

图2是本实用新型所述的胶体金试纸自适应背景高分辨率检测电路的光电转换单元电路的示意图。

图3是本实用新型所述的胶体金试纸自适应背景高分辨率检测电路的自适应调整单元电路的示意图。

图4是本实用新型所述的胶体金试纸自适应背景高分辨率检测电路的信号放大及低通滤波单元电路的示意图。

图5是本实用新型所述的胶体金试纸自适应背景高分辨率检测电路的模数转换单元电路与微控制器MCU的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

结合图1，一种胶体金试纸自适应背景高分辨率检测电路，包括：发光二极管、发光管驱动单元电路、光电二极管、光电转换单元电路、自适应调整单元电路、信号放大及低通滤波单元电路、模数转换单元电路及微控制器MCU，所述发光二极管发出光照射在试纸上，光源的反射光被光电二极管接收，所述发光管驱动单元电路与发光二极管连接，所述光电二极管、光电转换单元电路、自适应调整单元电路、信号放大及低通滤波单元电路、模数转换单元电路及微控制器MCU依次连接，所述微控制器MCU与自适应调整单元电路连接。

所述发光管驱动单元电路包括恒流驱动器件、电阻及电容。发光管驱动单元电路为发光二极管提供稳定的电流，使其发光均匀恒定，避免由于电流突变造成剧烈的光源的明暗变化，从而对检测结果造成影响。可选用分立元件或集成芯片组成发光管驱动单元电路，优选集成芯片。

结合图2，所述光电转换单元电路包括运算放大器和反馈电阻。光电二极管在反射光的照射下，其内部产生光电变化，出现光生电流，此电流为微安级别的信号，需进行初步放大，通过运算放大器OA与反馈电阻RF组成的I-V转换电路，将此微弱的电流信号转换为较大的初始电压信号VORI。

结合图3，图3是自适应调整单元电路，其为一个差分放大电路，由运算放大器OA及外围的4个等值电阻R组成，根据运算放大器的“虚短”及“虚断”概念，可计算出此放大电路输出的VMID与初始电压信号VORI及参考电压VREF的关系为VMID＝VREF-VORI，通过这种减法电路即可实现自适应调整的功能，调整过程如下：首先对显示窗口的背景区进行扫描，如图5所示，微控制器MCU首先通过控制模数转换单元电路对VMID的模拟电压信号值进行模数转换量化为数字信号，若背景颜色较浅，则对应的VORI值越小，则VMID值越大，此时微控制器MCU控制参考电压VREF做出调整，使VREF变小，则VMID的值减小，当其达到接近模数转换单元电路参考电压零点某一数值时固定此时的VREF，然后对整个显示窗口进行等距均匀扫描，通过如图4所示的信号放大及低通滤波单元电路，将扫描的VMID信号进行放大及滤波处理输出VOUT送达至图5所示的模数转换单元电路，使扫描的背景区、检测线及质控线所反映的较小的数字量与较大的数字量即电压信号变化范围都几乎全部有效的落在模数转换器的参考电压范围之内，这样可增加量程范围，而又保证了模数转换器实际有效的高分辨率范围，提高了检测精度，通过对背景区的均值以及检测线的峰值的相对差值，求出检测结果，这样即使背景区、检测线、质控线受到不同的颜色叠加干扰造成每次VREF的值可能有所不同，但取背景区的均值以及检测线的峰值的相对差值则保证了检测准确度与重复精度；同理背景颜色较深的情况下则与上述方法同理，使VREF变大即可达到目的。通过这种自适应背景区调整参考电压的方法可有效的提高检测质量。

结合图4，图4所示为信号放大及低通滤波单元电路，其中，由运算放大器OA及电阻R1、R2及电容C1、C2组成二阶有源低通滤波电路，由于采用的光源为恒定的单色光，所以此电路适合用于滤除无效的高频噪声信号；运算放大器OA及电阻R3、R4组成放大电路，对VMID进一步放大，使其变化范围大部分都落在模数转换单元电路参考电压的范围内，保证了高分辨率，提高了检测准确度。

通过上述检测电路，可有效避免所述的问题，提高胶体金检测仪的检测准确度、检测精度及重复精度。

以上对本实用新型所提供的一种胶体金试纸自适应背景高分辨率检测电路，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。