阅读说明：本技术 一种读取医用检测试剂盒的装置 (Device for reading medical detection kit ) 是由 朱向冰 刘杰 陈筱 奚祥品 于 2020-08-05 设计创作，主要内容包括：为了应对传染病爆发的特殊情况,公开了自动读取检测试剂盒的装置,含有读取槽、光源、成像元件、感光元件、微控制器、数据接口；把加过样品的试剂盒插入读取槽,微控制器识别标签的内容和检测结果,微控制器通过数据接口将检测结果传出去。本申请自动读取试剂盒的检测结果,与医院信息系统配合良好,减轻医护人员劳动强度；本申请可以同时处理多个试剂盒,在爆发疫情时可以满足快速检测大量样品的需求。(In order to deal with the special situation of the infection outbreak, the device for automatically reading the detection kit is disclosed, which comprises a reading groove, a light source, an imaging element, a photosensitive element, a microcontroller and a data interface; the reagent kit with the added sample is inserted into the reading groove, the microcontroller identifies the content and the detection result of the label, and the microcontroller transmits the detection result out through the data interface. The detection result of the kit is automatically read, and the kit is well matched with a hospital information system, so that the labor intensity of medical staff is reduced; a plurality of kits can be processed simultaneously in this application, can satisfy the demand of a large amount of samples of short-term test when outbreak epidemic situation.)

一种读取医用检测试剂盒的装置

技术领域

本申请涉及到医用设备领域，尤其是能够自动读取检测试剂盒，并给出结果的装置。

背景技术

当新冠肺炎等传染病爆发时，在短时间内，医院需要检测大量的人员是否被感染。检测试剂主要包括两类：一类是核酸检测试剂，一类是抗体检测试剂，其中抗体检测试剂包括胶体金法、磁微粒化学发光法等。

抗体检测技术具有一些优点：采样方便且准确，对早期感染者也能检测，测试速度快，医护人员能够快速掌握，尤其是胶体金法，操作方便，已经得到了普及和推广。

在胶体金法中使用试纸，需要将试纸装在塑料盒中，构成试剂盒。试剂盒一般为扁平的长方体，在试剂盒一端有加样孔，有的资料上也称为进样孔或样品孔；在试剂盒上还有观察窗，又称为测试显示孔，通过观察窗读取试纸上的质控线和检测线，质控线又称C线，检测线又称为T线。试剂盒上还有标签区，用来记录一些信息。

通过加样孔将液体的生物样本滴入试剂盒，等待一段时间后，C线的颜色反映了测试是否有效，T线颜色反映了是否有抗体，进而判断是否感染疾病。

不同种类的试剂盒等待的时间不一样，有效观察时间不一样，例如有的种类试剂盒在加入样品后5分钟到10分钟之间观察T线和C线，得到的结果有效，有效观察时间的最小值是5分钟，有效观察时间的最大值是10分钟；有的种类的试剂盒在加入样品后10分钟到15分钟之间得到的结果有效，有效观察时间的最小值是10分钟，有效观察时间的最大值是15分钟。

当爆发传染病时，要检测大量的人员，同时存在大量的加了样品的试剂盒，医护人员容易出错，例如不记得或记错了某个试剂盒加样品的具体时刻，或者过了有效观察时间的最大值还没有观察试剂盒，或者用错了试剂盒，从而导致检测结果不正确。

试剂盒上的标签区可以用来记录信息，但是标签区太小，在需要医护人员直接读取和记录信息时，标签区不足以记录足够的信息。

现代医院大多数已经完成信息化改造，在医护人员读取检测结果后，需要手动将检测结果录入到电脑等网络终端中，不仅费时，而且会出错，特别是在爆发传染病时，医护人员劳动强度大，极度疲劳，容易出错，也缺少时间录入结果。

现有技术存在以下问题：依靠医护人员计时和读取检测结果，依靠医护人员将检测结果录入电脑中，医护人员可能会出错，与医院的信息系统不能很好的配合，不能适应爆发疫情的特殊情况，标签区记录的人类直接读取的信息较少。因此，需要改进现有技术，提高自动化水平，减少医护人员的工作量，减少出错，检测技术需要与医院信息系统良好配合，增加标签区的信息量，在爆发疫情的特殊情况下，能方便、正确、有效的使用试剂盒。

发明内容

为了解决上述问题，本申请公开了一种读取医用检测试剂盒的装置，含有读取槽、光源、成像元件、感光元件、微控制器、数据接口；

读取槽可容纳试剂盒的观察窗和标签区；与试剂盒的观察窗、标签区对应的读取槽的侧壁是透光的；读取槽内部有开关，开关与微控制器电连接；

感光元件与微控制器电连接；微控制器与数据接口电连接；

把加了样品的试剂盒立即***读取槽，光源发出的光线照射到试剂盒的观察窗中和标签区表面，在成像元件的作用下，标签区、观察窗中的C线和T线所成的像在感光元件上；微控制器读取感光元件上标签区的像，识别标签的内容；微控制器使用计时功能，当时间到达试剂盒的有效观察时间范围内，微控制器读取感光元件上观察窗C线和T线的像，识别检测结果，然后微控制器通过数据接口将检测结果传出去。

优选的，有多个读取槽。

优选的，在程序中使用结构体变量对应读取槽；微控制器依次检测每个读取槽，根据开关状态确定有没有试剂盒；分别处理下面四种情况：

情况一：上次检测读取槽时发现某个读取槽中没有试剂盒，这次检测读取槽时该读取槽也没有试剂盒，对该读取槽对应的结构体变量不做处理；

情况二：上次检测读取槽时发现某个读取槽中没有试剂盒，这次检测读取槽时发现该读取槽有了试剂盒，修改该读取槽对应的结构体变量，将当前的时刻作为***试剂盒的时刻记录到结构体变量中，读取标签区的内容，在结构体变量中记录试剂盒的有效观察时间的最小值、有效观察时间的最大值，在结构体变量中记载该读取槽的状态为“正在检测”；

情况三：上次检测读取槽时发现某个读取槽中有试剂盒，这次检测读取槽时发现该读取槽还有试剂盒，根据该读取槽对应的结构体变量中记载的***试剂盒的时刻计算已经过去了多少时间，如果时间大于有效观察时间的最小值，并且小于有效观察时间的最大值，并且该读取槽的状态是“正在检测”，就读取C线和T线的像，识别检测结果，将检测结果发送出去，等到检测结果发送成功后，将结构体变量中该读取槽的状态改为“检测结束”；

情况四：如果上次检测读取槽时发现某个读取槽中有试剂盒，这次检测读取槽时发现该读取槽没有试剂盒，如果该读取槽对应的结构体变量的状态是“正在检测”，则表明出错了，将该读取槽的状态改为“错误”，并提示出错了；如果该读取槽对应的结构体变量中读取槽的状态是“检测结束”，就将该结构体变量的读取槽的状态改为“空闲”。

和现有技术相比，本申请具有好的技术效果，本申请公开的装置自动计时和读取检测结果，自动将标签区的信息、检测结果传入医院的信息系统中；无需医护人员计时和读取检测结果，无需医护人员将检测结果手动传到医院信息系统中，减少了医护人员出错的可能性，降低了医护人员的劳动强度和工作量；本申请不需要人类直接读取标签区，标签区用来记录被机器读取的信息，所以可记录较多的信息，无需增大标签区就增加了标签区的信息量；本申请具有较高的自动化水平，与医院信息系统配合良好，同时处理多名被测人员的检测结果，提高了检测效率，提高了医院检测的速度和准确性，能够有效的应对疫情爆发时大量的检测工作和待测人员的情况；在爆发疫情的特殊情况下，能方便、正确、有效的使用试剂盒。

附图说明

附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。

图1是试剂盒的示意图。

图2是试剂盒的俯视图和剖视图。

图3是试剂盒的***到读取槽示意图。

图4是实施例中感光元件、微控制器、数据接口的连接示意图。

图5是实施例中微控制器得到的某款试剂盒的观察窗图像。

图中：1、试剂盒，11、加样孔，12、检测线（T线），13、质控线（C线），14、标签区，15、观察窗；2、读取槽，21、读取槽的透光侧壁；3、光源，4、成像元件，5、感光元件，6、微控制器，7、数据接口，81、阴性检测结果的图像，82、阳性检测结果的图像，83、无效检测结果的图像。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本申请进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请。

在图1和图2的试剂盒示意图、俯视图和剖视图中，标明了加样孔、检测线（T线）、质控线（C线）、观察窗和标签区。

参见图3的实施例中，在试剂盒的加样孔加入样品，立即将试剂盒***到一个读取槽中后，试剂盒的标签区和观察窗都在读取槽中，与试剂盒的观察窗、标签区对应的读取槽的侧壁是透光的；光源与成像元件在读取槽附近；图中用箭头表示光源发出的光线，光线照射到试剂盒的观察窗中和标签区表面，试剂盒上的标签区和观察窗反射光线，光线经过成像元件的作用后，标签区、观察窗的C线和T线在感光元件上形成像。

在图3的实施例中，读取槽的透光侧壁是一块玻璃。在其他实施例中采用其它透明材料制作读取槽的透光侧壁也是可以的；最简单的方式是在与试剂盒的观察窗、标签区对应的读取槽的侧壁上直接开孔，不使用任何阻挡光线的材料，让光线直接照射到试剂盒的观察窗、标签区。在图3中，读取槽水平放置，一端开口，内部是长方形的空间；长方形空间的长度为50毫米，宽度为22毫米，高度为8毫米；如果读取槽入口的宽度、高度比内部空间的宽度、高度稍大一些，入口处的四面倾斜，逐步过渡到内部空间，可以方便用户将试剂盒***读取槽，优选的入口的宽度比内部空间的宽度大8毫米，优选的入口高度比内部空间的高度大5毫米。

光源用来照明试剂盒的标签区和观察窗，多种光源都能满足要求。在图3的实施例中，光源采用的是某型LED，单颗LED的功率为0.25瓦，LED光源体积小、重量轻、节能、寿命长、便与安装，有助于减小整机体积、降低整机重量、减少能耗，减少更换与维修的成本，图3中使用了3颗LED光源。光源在读取槽附近，图3中光源在读取槽的上方，到试剂盒上表面的距离是19毫米。

标签区和观察窗的光线进入成像元件中，经过成像元件的作用后在感光元件上成像。成像元件在读取槽附近；在图3实施例中，一个读取槽采用了两个成像元件，分别对标签区和观察窗C线和T线成像，成像元件是两片塑料凸透镜，半径为14毫米和9毫米，塑料透镜成本较低，使用其它材料的透镜也可以起到成像的作用，使用两个成像元件对应一个读取槽有好的技术效果：观察窗中的内容和标签区都能成较好的像，便于识别标签区的内容和检测结果。在其他的实施列中采用一个成像元件对应一个读取槽，一个成像元件对标签区和观察窗C线和T线都成像，这种方案成本较低。

感光元件的作用是将感光面上的光像转换为与光像对应的电信号，多种感光元件都可以满足要求。常见的感光元件分为两类：CCD图像传感器和CMOS图像传感器。在生产感光元件的厂家和一些网站提供的资料中都有感光元件的详细介绍，包括与微控制器连接的电路图、微控制器驱动和控制的示例程序、读取感光元件表面图像的示例程序等。实施例中的感光元件是OV2640芯片，这是一款常用的芯片。

在图3中使用了两个感光元件，分别对应标签区和观察窗的像，在其他实施例中使用一个感光元件对应标签区和观察窗也是可以的。

参考图4，感光元件与微控制器电连接；微控制器通过感光元件读取标签区的像，识别标签区的二维码和、或条形码，微控制器知道试剂盒的种类、编号和有效观察时间，微控制器开始计时；当时间到达试剂盒有效观察时间后，微控制器通过感光元件读取观察窗C线和T线所成的像，识别C线和T线，微控制器通过数据接口将检测结果传出去。

在一个实施例中，由于摄像头中集成了成像元件和感光元件，并且能够方便的与微控制器连接，所以直接使用摄像头读取标签区和观察窗，这种方案的开发进度快，并且整体结构较为简单。同样，二维码读取器、条形码读取器都含有成像元件和感光元件，并且能够方便的与微控制器连接，所以也可以使用二维码读取器和、或条形码读取器读取标签区。

条形码和二维码都是成熟的技术，识别条形码和二维码的技术和程序都是公开的现有技术，如Github.com网站上有大量的示例程序，申请号为201380059400.3、申请号为201380059381.4、申请号为201811131516.4的中国国家知识产权局受理的专利中都有关于如何识别二维码的介绍，公开的论文中也有二维码的识别程序介绍。

微控制器有两种方式得到试剂盒的种类、编号和有效观察时间等详细信息：第一种方式是在标签区的条形码和、或二维码中记录了试剂盒的详细信息，微控制器识别二维码和、或条形码直接得到详细信号；第二种方式是标签区的条形码和、或二维码中没有记录试剂盒的详细信息，微控制器读取了条形码和、或二维码后得到了索引信息，根据索引信息查找试剂盒的种类和、或编号和、或有效观察时间等详细信息，索引信息与试剂盒的种类、编号和有效观察时间等的对应关系存储在微控制器和、或计算机和、或网络服务器中。在一些网站、论文和中国专利中公开了根据索引信息查找其他的信息的技术及程序，如申请号为201710435965.7、申请号为201910978583.8、申请号为201811641248.0、申请号为201811644374.1、申请号为201811642377.1、申请号为202010156694.3等中国专利。

微控制器都具有计时功能，使用微控制器计时的技术以及计时程序都是公开的普通知识技术。试剂盒的有效观察时间以分钟为单位，通常在几分钟到几十分钟之间，而微控制器计时的精度可以达到1毫秒，实施例中微控制器读取图像、识别图像中的信息、传送数据的时间小于1秒，所以微控制器能够满足试剂盒的检测要求。

多种微控制器都能满足本申请的要求，考虑的成本和开发周期，实施例中使用的是STM32F103型微控制器，该微控制器价格较低，并且微控制器的厂家和www.openedv.com网站也提供了大量的资料，包括与常用元件连接的示例程序和电路图、计时程序、与计算机通信的示例程序和电路图、与网络服务器通信的示例程序、驱动LED和显示屏的示例程序等等。

到达试剂盒有效观察时间后，微控制器通过感光元件读取观察窗C线和T线所成的像，识别C线和T线，判断测试是否有效，判断是否感染疾病。参考图5，实施例中微控制器得到的某款试剂盒的观察窗图像，其中（81）是阴性检测结果的图像，其中C线变色，C线明显区别于背景，T线没有变色，T线与背景颜色一致；（82）是阳性检测结果的图像，C线和T线都变色了，它们都和背景有明显的区别；（83）是两张检测结果无效的图像，C线没有变色，C线与背景颜色一致。微控制器有多种方法识别C线和T线，识别线条的技术是公开的知识和技术，如申请号为201611016638.X、申请号为201210087412.4、申请号为200410068486.9、申请号为201080050131.0等中国专利都公开了识别线条的技术，公开的论文中也有识别线条的方法。

数据接口与微控制器电连接，在一个实施例中微控制器通过数据接口与本地计算机通信，微控制器通过数据接口将检测结果传给本地计算机，由本地计算机将检测结果传到医院的信息系统中，医护人员在本地计算机上也能看到检查结果，也可以通过信息系统在远程计算机上查阅结果，方便医护人员使用；在这个实施例中数据接口采用的是USB接口，通过USB电缆连接本申请的数据接口和本地计算机，微控制器与USB接口的连接电路和程序都是公开的知识和技术，多个中国专利和文献资料中都有微控制器通过USB接口与本地计算机通信的技术。能完成微控制器与本地计算机通信的任何接口都可以作为数据接口，在其他的实施例中，数据接口使用串口也是可以的。

在另一个实施例中，数据接口直接与网络连接。数据接口是网络接口，微控制器通过网络接口直接与医院的信息系统通信。

由于实施例中数据接口具有双向通信功能，既可以发送数据，也可以接受数据，所以也可以将试剂盒的部分信息存储在医院信息系统或本地计算机中，微控制器读取标签区的信息后，通过数据接口查找试剂盒的其它信息。本地计算机和、或医院信息系统远程计算机中不仅可以显示检测结果，还可以通过它们录入新的试剂盒种类、编号和有效观察时间，或修改试剂盒的种类、编号和有效观察时间等信息，方便增加新的试剂盒和调整试剂盒的信息，提供了更好的灵活性。也可以通过本地计算机和、或医院信息系统远程计算机提示还需要等多长时间才有结果，以及是否出错，在被测人员焦急的等待中，及时给被测人员信息。

各种具有网络传输功能的接口都可以作为网络接口，包括但不限于RJ-45接口、光纤接口、FDDI接口等，蓝牙、WiFi、移动通信（5G、4G、3G等）技术也可以作为网络接口技术。微控制器通过网络接口与服务器通信的技术是公开的技术。实施例中网络接口采用的是WiFi技术，具体采用的是ESP8266模块，厂家提供了ESP8266完整的文档资料，包括程序示例，任何人都可以免费获取。

在实施例中，本申请的装置中还有显示屏，微控制器与显示屏电连接，在显示屏上直接显示试剂盒的信息和、或检测结果。本申请的装置中也可添加指示灯和、或蜂鸣器和、或喇叭和、或按钮等，微控制器与它们电连接，实现人机交互，达到提示用户的效果，可以提示用户有没有出错，提示用户还要等多长时间才能出检测结果，检测结果是阳性或阴性或无效等等。

在一个实施例中，先让光源发光，通过标签区的像得到试剂盒的信息，开始计时后，光源的暂时不发光，直到计时结束后，光源重新发光，读取观察窗的像，这样可以节省能源，延长光源使用寿命，减少维修和更换。在另一个实施例中，从***试剂盒开始到识别出测试结果的过程中，光源始终都发光，观察窗和标签区始终成像。

读取槽内部有开关，开关与微控制器电连接，将试剂盒***读取槽引起开关的状态发生变化，通过开关的状态变化，微控制器知道了读取槽中***了试剂盒。在一个实施例中，使用光敏元件作为开关，当***试剂盒后，试剂盒是不透明的，挡住了光敏元件上的光线，光敏元件的电性能发生变化，光敏元件与微控制器电连接，微控制器知道有试剂盒***，开始获取标签区信息和计时。常见的光敏元件都可以作为开关，包括但不限于光敏二极管、光敏三极管、光电池、光敏电阻。

在另一个实施例中，使用微动开关，当***试剂盒时，触发了微动开关，使微动开关接通，引起微控制器的IO口电平变化。为了防止开关状态变化时的抖动，需要增加消抖电路和、或消抖程序。

本申请的读取医用检测试剂盒的装置可以有多个读取槽，每个读取槽可***一个试剂盒，可同时处理多个试剂盒。微控制器轮流检测每个读取槽，发现某个读取槽***试剂盒后，读取该读取槽中试剂盒标签区的像，给每个试剂盒分别计时，到达各试剂盒的时间后，分别读取试剂盒的检测结果。在实施例中，一个装置有几十个读取槽，可以同时处理几十个试剂盒，能够满足同时检测大量病人的需求，方便医护人员应对爆发疫情的特殊情况。

在一个实施例中，采用C语言编写微控制器的程序，使用结构体数组表示所有的读取槽，每个读取槽对结构体数组中的一个结构体变量，每个结构体变量包含几个成员：第一个成员表示读取槽中记录读取槽状态；第二个成员表示试剂盒的种类，第三个成员表示试剂盒的编号，第四个成员表示试剂盒的有效观察时间的最小值，第五个成员表示试剂盒有效观察时间的最大值，第六个成员表示***试剂盒的时刻，第七个成员记录检测结果。如果用其他语言编写程序，也可以使用数据库的记录代替结构体变量。使用结构体变量对应读取槽的方式能够较好的反应本申请中读取槽的状态，便于组织数据和编写程序。

在实施例中，微控制器依次检测每个读取槽，根据开关状态确定有没有试剂盒；分别处理下面四种情况：

情况一：上次检测读取槽时发现某个读取槽中没有试剂盒，这次检测读取槽时该读取槽也没有试剂盒，对该读取槽对应的结构体变量不做处理；

情况二：上次检测读取槽时发现某个读取槽中没有试剂盒，这次检测读取槽时发现该读取槽有了试剂盒，修改该读取槽对应的结构体变量，将当前的时刻作为***试剂盒的时刻记录到结构体变量中，读取标签区的内容，在结构体变量中记录试剂盒的有效观察时间的最小值、有效观察时间的最大值，在结构体变量中记载该读取槽的状态为“正在检测”；

情况三：上次检测读取槽时发现某个读取槽中有试剂盒，这次检测读取槽时发现该读取槽还有试剂盒，根据该读取槽对应的结构体变量中记载的***试剂盒的时刻计算已经过去了多少时间，如果时间大于有效观察时间的最小值，并且小于有效观察时间的最大值，并且该读取槽的状态是“正在检测”，就读取C线和T线的像，识别检测结果，将检测结果发送出去，等到检测结果发送成功后，将结构体变量中该读取槽的状态改为“检测结束”；

情况四：如果上次检测读取槽时发现某个读取槽中有试剂盒，这次检测读取槽时发现该读取槽没有试剂盒，如果该读取槽对应的结构体变量的状态是“正在检测”，则表明出错了，将该读取槽的状态改为“错误”，并提示出错了；如果该读取槽对应的结构体变量中读取槽的状态是“检测结束”，就将该结构体变量的读取槽的状态改为“空闲”；

按照上述四种分别处理，能够正确的处理各种读取槽和试剂盒情况，便于处理和编写程序。

本申请的说明书及其附图中给出了本申请的较佳的实施方式。但是，以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡是在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。