本发明专利技术公开了一种尿碘定量检测装置及方法，属于定量检测领域，是一种利用颜色识别技术对反应溶液进行颜色识别，并确定待测尿碘浓度的仪器装置。本发明专利技术由LED光源模块、颜色传感器、通讯模块、步进电机、测温模块、微处理器等主要部分构成。针对传统大型检测仪器价格昂贵，操作复杂的弊端，开发了一种操作简单、成本低廉、自动化程度高的检测装置。本发明专利技术通过对尿液中碘离子浓度的定量检测，实现了对甲状腺类疾病的初筛，适合在缺碘严重的基层和经济不发达地区推广应用。发达地区推广应用。发达地区推广应用。
【技术实现步骤摘要】
一种尿碘定量检测装置及方法
[0001]本专利技术属于医疗检测仪器领域，涉及一种利用颜色识别技术对尿液中碘离子浓度的定量检测，并将其浓度与正常人体浓度进行对比，实现甲状腺类疾病的初筛。
技术介绍
[0002]碘是人体必需的微量元素，是合成甲状腺激素必不可少的重要原料，在维持机体健康的过程中发挥着重要的作用，人体内碘过量或不足会影响甲状腺激素的分泌。儿童如果体内缺碘，则可出现体格发育迟缓、精神功能受损等问题；孕妇如果体内缺碘，则可导致胎儿和婴幼儿的脑损伤，造成不可逆转的智力低下和精神运动功能障碍，表现为呆、傻、聋哑、瘫、和抽象思维能力差的缺陷。
[0003]传统的尿液中碘离子的检测方法为砷铈催化分光光度法（国家标准WS/T 107.1
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2016），其原理是尿样经过硫酸铵在100℃消解后，利用碘对砷铈氧化还原反应的催化作用，反应中黄色的Ce
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被还原成无色的Ce
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，控制溶液温度和时间，待吸光度达到0.15
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0.18时，测定体系中剩余的Ce
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吸光值，利用碘的质量浓度与相应测得的吸光度的对数值成线性关系计算出碘含量。该方法需要控制溶液温度和时间，反应溶液吸光度达到0.15
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0.18与温度有关，需要使用恒温水浴箱控温或者使用温度计监测当前室温；使用的仪器为紫外
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可将光分光光度计，检测多个样品时需要手动更换样品，并且仪器操作复杂、价格昂贵且不便携带，不适合在碘缺严重的基层和经济不发达地区推广应用。
[0004]颜色传感器是一种小型的数字传感器，将红、绿、蓝分量的光转化为一定频率脉冲信号，不需要A/D转换器和阻抗放大器，可以直接测得待测物的RGB颜色信息，在比色分析中有着广泛的应用。如Camilo等人利用颜色传感器制备了一个简易的光度计，通过由纳米金颗粒的聚集造成的从蓝到红的颜色变化，来定量检测水中Pb
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的浓度（de Morais C L M, Carvalho J C, Sant'Anna C, et al. A low
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cost microcontrolled photometer with one color recognition sensor for selective detection of Pb 2+ using gold nanoparticles[J]. Analytical Methods, 2015, 7(18): 7917
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7922）。除此之外，Liu等人利用两个颜色传感器来检测尿液试纸条的颜色信息，半定量检测尿液中各待测组分的浓度（Liu G, Hu N, Ma Z, et al. A portable analyzer based on a novel optical structure for urine dry
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chemistry analysis[J]. Journal of Instrumentation, 2018, 13(07): T07002）。
技术实现思路
[0005]本专利技术主要针对传统尿碘检测方法的弊端，提供一种精准的、自动化程度高的颜色识别装置，并提供建立颜色与尿碘浓度定量关系的方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供一种尿碘定量检测装置，包括：盒体、LED光源模块、颜色传感器、通讯模块、步进电机、测温模块、矩阵键盘、LCD显示屏、微处理器；其余各模块集成设置于盒体内部或表面；LCD显示屏设置于盒体外侧表面；盒体一侧壁设置用于样品
传送平台行进的通道，所述样品传送平台连接步进电机，以通过步进电机进行控制；比色杯设置于样品传送平台上，随样品传送平台移动；颜色传感器、步进电机、测温模块、矩阵键盘和LCD显示屏均连接至微处理器；微处理器连接至LCD光源模块；通过LCD光源模块照射用于尿碘定量检测的比色杯，所述颜色传感器感应比色杯中液体的颜色，产生感应信号并发送至微处理器；通讯模块连接于微处理器和上位机之间；所述LED光源模块采用光照强度恒定的白光LED为光源，颜色传感器用于检测比色杯中溶液颜色，测温模块用于监测溶液温度，步进电机用于带动样品传送平台，微处理器用于针对尿碘进行精确测量。
[0007]其中，测温模块为数字温度传感器LM75A，测量精度为0.125℃，测温范围在－55℃～+ 125℃，用于监测溶液温度，并将温度数据反馈给微处理器；所述微处理器根据测温模块反馈的温度数据，控制步进电机和颜色传感器定时运转并采集颜色信号。
[0008]其中，将待测溶液置于比色杯内，并将比色杯固定在样品传送平台上，LED光源模块固定在盒体内部底座上，颜色传感器安装在能检测到通过比色杯的透射光的位置。
[0009]其中，样品传送平台和盒体采用3D打印技术制成，盒体两侧设置长方形开口，用于放入样品传送平台，传送平台通过步进电机控制，依顺序匀速的进入盒体内部的检测区。
[0010]其中，所述LED光源模块，包括LED光源和LED稳压电路；所述步进电机，包括步进电机和其驱动器；所述尿碘定量检测装置中，样品传输平台通过步进电机控制进入盒体内部后，LED光源模块输出强度恒定的光线，测温模块监测比色杯内溶液温度并将数据反馈给微处理器，微处理器根据温度数据控制步进电机定时运转，同时控制颜色传感器采信颜色信号，并经过白平衡校正和数据处理后在LCD液晶屏上显示出测量的结果，同时将测量的结果由通讯模块通过串口协议传到智能手机上。
[0011]为了实现上述目的，本专利技术提供一种尿碘定量检测方法，采用如前述技术方案所述的尿碘定量检测装置进行检测，包含以下步骤：步骤a：将纯水置于比色杯内，控制LED光源模块发出稳定的光线照射到比色杯上，然后通过颜色传感器检测透射光，得到原始的白平衡颜色数据，按照纯白色RGB三原色强度相同的原则，对原始数据进行归一化，计算出三原色R、G、B各自的白平衡转换因子；步骤b: 取不同浓度的尿碘反应溶液置于比色杯中，测温模块监测溶液温度并将数据反馈给微处理器，微处理器根据温度数据控制步进电机定时运转，同时控制颜色传感器采信颜色信号，得到不同浓度尿碘反应溶液所对应的原始颜色数据，将该R、G、B原始数据乘以各自的白平衡转换因子，得到R、G、B白平衡校正数据；步骤c: 将经过白平衡校正后的白平衡校正数据R、G、B按如下算式转换到CMYK(青、洋红、黄、黑)色度空间：R、G、B转C、M、Y、K的公式如下：
步骤d：随着尿样中碘离子浓度增加，溶液颜色中黄色分量发生线性变化，因此建立浓度与Y值的校准方程；将步骤b、c数据处理过程和校准方程通过C语言编写入尿碘定量检测装置中；步骤e：将未知浓度尿液样品的样品溶液置于比色杯，按下功能按键仪器开始工作，测温模块监测溶液温度并将数据反馈给微处理器，微处理器根据温度数据控制步进电机定时运转和颜色传感器采信颜色信号，微处理器根据步骤d的数据处理程序自动计算得到待测尿液样品中碘离子的质量浓度，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种尿碘定量检测装置，其特征在于，包括：盒体、LED光源模块、颜色传感器、通讯模块、步进电机、测温模块、矩阵键盘、LCD显示屏、微处理器；其余各模块集成设置于盒体内部或表面；LCD显示屏设置于盒体外侧表面；盒体一侧壁设置用于样品传送平台行进的通道，所述样品传送平台连接步进电机，以通过步进电机进行控制；比色杯设置于样品传送平台上，随样品传送平台移动；颜色传感器、步进电机、测温模块、矩阵键盘和LCD显示屏均连接至微处理器；微处理器连接至LCD光源模块；通过LCD光源模块照射用于尿碘定量检测的比色杯，所述颜色传感器感应比色杯中液体的颜色，产生感应信号并发送至微处理器；通讯模块连接于微处理器和上位机之间；所述LED光源模块采用光照强度恒定的白光LED为光源，颜色传感器用于检测比色杯中溶液颜色，测温模块用于监测溶液温度，步进电机用于带动样品传送平台，微处理器用于针对尿碘进行精确测量。2.如权利要求1所述的尿碘定量检测装置，其特征在于：所述测温模块为数字温度传感器LM75A，测量精度为0.125℃，测温范围在－55℃～+ 125℃，用于监测溶液温度，并将温度数据反馈给微处理器；所述微处理器根据测温模块反馈的温度数据，控制步进电机和颜色传感器定时运转并采集颜色信号。3.如权利要求1所述的尿碘定量检测装置，其特征在于：将待测溶液置于比色杯内，并将比色杯固定在样品传送平台上，LED光源模块固定在盒体内部底座上，颜色传感器安装在能检测到通过比色杯的透射光的位置。4.如权利要求1所述的尿碘定量检测装置，其特征在于：所述样品传送平台和盒体采用3D打印技术制成，盒体两侧设置长方形开口，用于放入样品传送平台，传送平台通过步进电机控制，依顺序匀速的进入盒体内部的检测区。5.如权利要求1所述的尿碘定量检测装置，其特征在于：所述LED光源模块，包括LED光源和LED稳压电路；所述步进电机，包括步进电机和其驱动器；所述尿碘定量检测装置中，样...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晓春，李占远，张校亮，邓荣，于化忠，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
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