专利名称：基于线阵ccd的尿纸条检测分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于医疗检测技术领域，涉及一种基于线阵CCD的尿纸条检测分析 仪。
背景技术：
尿液作为人体新陈代谢的直接产物，能够及时有效的反映出人体的生理指标，与 血液检测相比，具有安全无损、取样方便、可与常规体检同时进行的优点，在泌尿系统疾病 及一些全身性疾病的诊治中具有很重要的地位。尿液分析基于干化学原理，采用多联尿纸 条进行测试，尿样中的成分含量不同，与尿试纸条上的化学成分反应后所显现的颜色也不 同，故可通过检测试纸条颜色的变化来反映人体的健康状况。 目前尿液分析仪多采用球面积分仪接收双波长反射光的方式测定尿纸条上的颜 色变化。吸附尿液的尿纸条产生化学反应后被光源照射，球面积分仪接收特定波长的反射 光，波长的选择由检测项目决定。通过光电池或其它的一些光电转化器件将反射光的强度 转换成电信号，放大后再经过数据处理，通过计算反射率转换成相应的频率值，判断各种成 分的含量。这种方法光学系统设计复杂，且对光源波长范围要求严格，光电池采集的光强信 号要求后期放大电路要有很高的灵敏度，测试时使用步进电机带动球面积分仪运动，对多 联尿纸条上的各个项目逐项测试，这样必然导致测量速度缓慢，影像数据的检出效率。
发明内容本实用新型的目的是提供一种基于线阵CCD的尿纸条检测分析仪，解决现有技术 光学系统设计复杂，对光源波长范围要求严格，测量速度缓慢，影像数据的检出效率低的问 题。 本实用新型采用的技术方案是，一种基于线阵CCD的尿纸条检测分析仪，包括传 动检测部分和数据处理部分， 所述的传动检测部分的结构是，包括传送机构，传送机构用于尿纸条的传送，传送 机构的末端设置有垃圾箱，传送机构与电机连接，电机通过主控制板与电源连接；在传送机 构传送带的上方设置有光学系统，在光学系统中设置有线状光源和线阵CCD传感器； 所述的检测处理部分的结构是，包括与线阵CCD传感器连接的主控制板，主控制 板的内部包括A/D转换器、FPGA模块、外部存储器、CPU控制器，其中FPGA模块与A/D转换 器、外部存储器、CPU控制器分别通过数据线连接；FPGA模块和CPU控制器分别与键盘连接， FPGA模块与液晶屏连接，CPU控制器与打印机连接，CPU控制器与电源连接。 本实用新型的尿纸条检测分析仪，其特征还在于 所述的外部存储器选用8M的RAM。所述的CPU控制器选用512K的LPC2214。 本实用新型的尿液分析仪，基于线阵CCD图像传感器实现扫描测试，光路设计简 单，操作方便，采样数据精度高，测试结果有很好的重复性，并且拥有更快速的测试效率。
图1是本实用新型尿液分析仪机械结构示意图； 图2是本实用新型尿液分析仪光路设计示意图； 图3是本实用新型尿液分析仪电路原理示意图。 图中，l.光学系统，2.传送机构，3.尿纸条，4.主控制板，5.电源，6.垃圾箱，7.光 源，8.线阵CCD传感器，9.A/D转换器，10.FPGA，11.外部存储器RAM，12.液晶屏，13.CPU控 制器，14.打印机，15.电机，16.键盘。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。 本实用新型装置的总体结构包括传动检测部分和数据处理部分。 如图1、图2，本实用新型装置的传动检测部分的结构是，包括传送机构2，传送机
构2用于尿纸条3的传送，传送机构2的末端设置有垃圾箱6，传送机构2与电机15连接，
电机15通过主控制板4与电源5连接。在传送机构2传送带的上方设置有光学系统l，在
光学系统1中设置有线状光源7和线阵CCD传感器8。 如图2、图3，本实用新型装置的检测处理部分的结构是，包括与线阵CCD传感器8 连接的主控制板4，主控制板4的内部包括A/D转换器9、FPGA模块10、外部存储器11、CPU 控制器13，其中FPGA模块10与A/D转换器9、外部存储器11、CPU控制器13分别通过数据 线连接。FPGA模块10和CPU控制器13分别与键盘16连接，FPGA模块10与液晶屏12连 接，CPU控制器13与打印机14连接，CPU控制器13与电源5连接。 本实用新型基于线阵CCD图像传感器扫描测试系统，采用扩束线状光源照射尿纸 条，光学系统1在其底部包含线状光源7，通过透镜的折射形成扩束线状光斑，照射于下部 的传送机构2上，尿纸条3垂直传送机构2的运动防向摆放于传送带上，这样就与光源7形 成的光斑处于平行状态，当尿纸条3被传送到光斑的位置，线阵CCD传感器8及时做出判 断，满足尿纸条3到位的条件后，CPU控制器13控制FPGA10进行数据采集。 本实用新型装置的工作原理是， 1)、如图1、图2，用于尿纸条扫描检测。位于下部的传送机构2将当前样品的尿纸 条3传送到测试位置，线状光源7发出照射光斑，线阵CCD传感器8检测到尿纸条3到位后 进行光信号的采集，并将采集得到的光信号传输到电路主板4中进行数据处理，尿纸条3的 图像数据被采集完成时，运动机构2将其继续传送至垃圾箱6的位置，测试系统提示进行下 一个样品尿纸条3的检测。 2)、如图3，以CPU控制器13为主控制中心，为高速FPGA10提供数据总线及地址总 线。FPGA10为中间过渡层，首先通过操作键盘16，FPGA10提供给线阵CCD传感器8采集图 像信号的时序，此时线阵CCD传感器8打开采集功能，同时将采集到的光信号转换成RGB三 基色电信号。然后，FPGAIO同样提供时序给A/D转换器9，控制其接收RGB模拟信号并分别 进行三路转换。最后，FPGA10将转换完成的图像数据存储在外部存储器11(RAM)中。经过 多次采集之后，将所有的数据送入CPU控制器13中进行数据处理。经过有效数据的提取， 图像数据校正及软件滤波，及时显示到液晶屏12上，最后将测试结果通过打印机14打印出来。 尿纸条到位检测方法是通过判断一系列位置条件得到的结果，线阵CCD传感器8 采集信号时，尿纸条的图像信息也被反映在传感器上，包括它的尺寸及颜色。当线阵CCD传 感器采集的信号发生突变时，即感应到尿纸条的颜色变化，它会继续判断尿纸条的尺寸，这 个尺寸是经过大量实验得到的一个范围值，并且要剔除掉传送带的影响。若检测返回的信 息符合尿纸条的标准，那么这次采样有效。若返回信息有一条不符合，那么这次采样作废， 将进行下次采集。采样成功的尿纸条，其数据被存储在外部扩展的8M外部存储器11中， LPC2214可以提供512K的寻址空间。 后期的数据处理是比较繁琐的过程，它包括彩色CCD图像传感器、LPC2214控制 器、FPGA控制器、FLASH存储器，采用后项校正的技术手段获得高精度的数据。这涉及到颜 色校正，软件滤波，有效色块数据提取，以及基于双基色的试剂浓度判断。颜色校正采用软 件白平衡处理，将标准白纸条进行数据采集并存储，通过算法作用于校验尿纸条，这种白平 衡数据采集每隔一段时间就需要进行一次。软件滤波采用中值滤波法，有效的去除了干扰 点的影响。有效色块的提取与尿纸条的采集使用的方法相同，通过大量实验测得色块图像 范围，按采集的数据位置进行定位。此时采集到得数据是所测试的色块三基色的有效信息， 接下来需要判断试剂浓度值。判断方法基于大量实验验证，每个色块采取的方法不太一致， 但都是基于两种基色的换算关系得到一个区分试剂不同浓度值的结果。最后，换算结果与 原始库比较转换成可打印的符号。 本实用新型的尿液分析仪使用方便，简化人工操作，通过键盘的选择可以进行测 试、颜色校验、清洗等一系列功能。打开仪器，在开始界面选择"开始测试"，电机带动传动机 构移动到测试位置，将尿纸条放在传动带上，机器自动进行测试分析，此时等待打印机打印 结果即可。根据指示灯的提示可继续测试或取消当前测试。
权利要求一种基于线阵CCD的尿纸条检测分析仪，其特征在于包括传动检测部分和数据处理部分，所述的传动检测部分的结构是，包括传送机构(2)，传送机构(2)用于尿纸条(3)的传送，传送机构(2)的末端设置有垃圾箱(6)，传送机构(2)与电机(15)连接，电机(15)通过主控制板(4)与电源(5)连接；在传送机构(2)传送带的上方设置有光学系统(1)，在光学系统(1)中设置有线状光源(7)和线阵CCD传感器(8)；所述的检测处理部分的结构是，包括与线阵CCD传感器(8)连接的主控制板(4)，主控制板(4)的内部包括A/D转换器(9)、FPGA模块(10)、外部存储器(11)、CPU控制器(13)，其中FPGA模块(10)与A/D转换器(9)、外部存储器(11)、CPU控制器(13)分别通过数据线连接；FPGA模块(10)和CPU控制器(13)分别与键盘(16)连接，FPGA模块(10)与液晶屏(12)连接，CPU控制器(13)与打印机(14)连接，CPU控制器(13)与电源(5)连接。
2. 根据权利要求1所述的尿纸条检测分析仪，其特征在于所述的外部存储器(11)选 用8M的RAM。
3. 根据权利要求1所述的尿纸条检测分析仪，其特征在于所述的CPU控制器(13)选 用512K的LPC2214。
专利摘要本实用新型公开了一种基于线阵CCD的尿纸条检测分析仪，包括传动检测部分和数据处理部分，传动检测部分的结构是，包括传送机构，传送机构的末端设置有垃圾箱，传送机构与电机连接；在传送机构传送带的上方设置有光学系统，在光学系统中设置有线状光源和线阵CCD传感器；检测处理部分的结构是，包括与线阵CCD传感器连接的主控制板，主控制板的内部包括FPGA模块，FPGA模块与A/D转换器、外部存储器、CPU控制器分别通过数据线连接；FPGA模块和CPU控制器分别与键盘连接，FPGA模块与液晶屏连接，CPU控制器与打印机连接，CPU控制器与电源连接。本实用新型的尿液分析仪使用方便，简化人工操作，通过键盘的选择可以进行测试、颜色校验、清洗等一系列功能。
文档编号G01N21/78GK201540243SQ20092003511
公开日2010年8月4日 申请日期2009年10月20日 优先权日2009年10月20日
发明者刘青, 陈静 申请人:西安瑞日电子发展有限公司