[发明专利]基于光纤的尿液干化分析装置及分析方法

权利要求书

1.基于光纤的尿液干化分析方法，用于检测尿液中某检测项浓度，其特征在于：本方法采用基于光纤的尿液干化分析装置进行；所述基于光纤的尿液干化分析装置包括试纸条和光源，试纸条安装在传动机构上可由传动机构带动移动，在试纸条上设有用于添加尿液以对尿液某检测项进行检测的试纸块；其特征在于：所述光源为由亮度分别可调的红光、绿光和蓝光三基色光构成的复合光源，复合光源通过照射光纤垂直照射到试纸块上；试纸块对光源的反射光通过反射光纤照射到反射光颜色传感器；复合光源同时通过与照射光纤相同的直射光纤直接照射到直射光颜色传感器上；所述反射光颜色传感器和直射光颜色传感器的输出接微处理器，微处理器同时与温度测量单元和光强控制单元连接，温度测量单元用于检测环境温度并传输给微处理器，直射光颜色传感器用于检测复合光源中三种颜色光的强度并通过光强控制单元控制三种颜色光强度保持在设定范围内；

其分析步骤如下，

1)将该检测项浓度已知的质控液添加到该检测项对应的试纸块上，然后开启光源，在直射光颜色传感器上分别得到红色、绿色和蓝色三种颜色照射光光强；同时在反射光颜色传感器上分别得到红色、绿色和蓝色三种颜色反射光光强；记下环境温度T；得到该环境温度T和质控液该检测项对应浓度下三种颜色反射光光强和对应照射光光强的比值；

2)用其他高可靠性的尿液分析仪测量出该环境温度T和质控液该检测项浓度下对应的反射率；

3)改变环境温度和质控液该检测项浓度，重复步骤1)-2)，得到不同温度和质控液该检测项不同浓度下三种颜色反射光光强和对应照射光光强的比值及对应的反射率；

4)根据反射率和该检测项已知浓度，得到反射率区间和浓度区间半定量表示对应表；

5)利用偏最小二乘法对三种颜色反射光光强和对应照射光光强的比值、环境温度和反射率进行二次项拟合，得到该检测项反射率拟合公式；

6)用实际待测尿液替换质控液，重复步骤1)，得到某温度下三种颜色反射光光强和对应照射光光强的比值，将该比值和温度值带入步骤5)反射率拟合公式，得到待测尿液反射率；

7)根据待测尿液反射率并结合步骤4)的对应表，即可得到相应项的半定量值，即该检测项浓度。

2.根据权利要求1所述的基于光纤的尿液干化分析方法，其特征在于：步骤5)所述的反射率拟合公式表示为：

y*＝c₀+c₁R_R+c₂(R_R)²+c₃R_G+c₄(R_G)²+c₅R_B+c₆(R_B)²+c₇T+c₈T² (1)

其中，y*表示该检测项拟合的反射率，c₀表示拟合计算系数，c₁表示该检测项红光反射光光强和红光照射光光强比值拟合的一次方计算系数，c₂表示该检测项红光反射光光强和红光照射光光强比值拟合的二次方计算系数，R_R表示该检测项红光反射光光强和红光照射光光强比值；c₃表示该检测项绿光反射光光强和绿光照射光光强比值拟合的一次方计算系数，c₄表示该检测项绿光反射光光强和绿光照射光光强比值拟合的二次方计算系数，R_G表示该检测项绿光反射光光强和绿光照射光光强比值，c₅表示该检测项蓝光反射光光强和蓝光照射光光强比值拟合的一次方计算系数，c₆表示该检测项蓝光反射光光强和蓝光照射光光强比值拟合的二次方计算系数，R_B表示该检测项蓝光反射光光强和蓝光照射光光强比值，c₇表示该检测项温度拟合的一次方计算系数，c₈表示该检测项温度拟合的二次方计算系数，T表示测量时的环境温度；

令x₀＝1，x₁＝R_R，x₂＝(R_R)²，x₃＝R_G，x₄＝(R_G)²，x₅＝R_B，x₆＝(R_B)²，x₇＝T，x₈＝(T)²，

则式(1)可成下面的表达式：

实际测得的反射率用y表示，其测试数量为N个，N>20；用y_m表示实际第m次测试的反射率，y_m*表示第m次测试的拟合反射率，则其差δ_m＝|y_m-y_m*|，其中y_m*可表示为：

根据最小二乘法的原理要使得最小，

即最小；

则有：

即：整理后有：

其中(k＝0,…,8) (3)

因为所以式(3)可整理为：

其中(k＝0,…,8)也可写成：

对该检测项测得的N个数据带入上述对应的8个方程，解出c₀,c₁,…,c₈，即可得到该检测项对应的反射率拟合公式。

3.根据权利要求1所述的基于光纤的尿液干化分析方法，其特征在于：所述微处理器同时接限位检测单元、步进电机、数据打印单元、存储单元、无线收发单元、触摸式LCD液晶输入显示单元和供电单元；所述步进电机作为传动机构的动力源，在微处理器的控制下通过传动机构驱动试纸条移动；

触摸式LCD液晶输入显示单元既作为输入设备向微处理器输入相应参数，也用于作为显示设备显示结果；数据打印单元用于在微处理器的控制下打印需要数据，存储单元用于保存结果；无线收发单元用于在微处理器的控制下与其它设备实现无线通信。