專利名稱：一種濃度檢測裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種濃度檢測裝置及方法。
背景技術：
比色法測量物質濃度是根據比爾-朗伯定律，通過測量液體的吸光度獲取液體內某些成分的濃度的方法，在工業檢測、環境監測、醫療檢驗領域具有廣泛應用。一般比色法檢測包括如下幾個部件發光器件、溶液、光電轉換器件。檢測時，發光器件產生入射光，經過溶液后大體被分成吸收光、散射光、透射光三部分，吸收光被溶液吸收，散射光是由于溶液內的未溶微粒導致，強度一般與未溶微粒濃度成正相關，經吸收和散射后的出射光稱為透射光，用光電接收器件接收透射光并轉化成電壓信號，從而判斷溶液濃度并計算出測量值。一般情況下，溶液比較清澈，散射光影響較小，但是當溶液中具有的未溶微粒濃度較大時，散射光會導致比色法測量結果出現較大誤差(一般是測量值偏高)，影響測量準確性，導致使用價值不高。以溶液中的血紅蛋白(HGB)的含量檢測為例進行說明，其測量方法如下被稀釋的血液加入溶血劑后，紅細胞被溶解，釋放血紅蛋白，血紅蛋白與溶血劑中的有關成分結合形成血紅蛋白衍生物，該衍生物顏色穩定，并且血紅蛋白的濃度越大則顏色越深。將此衍生物溶液在特定波長下比色，吸光度的變化與液體中血紅蛋白含量成正比，從而測量出血紅蛋白的含量。但是在當血液中存在較多的不能被溶掉的微粒(例如乳糜微粒、未溶白細胞等，下同)時，會產生較強烈的散射，導致透射光強度變低，使接收器件接收到的光強變弱，導致HGB的測量值偏高。
發明內容
本發明要解決的主要技術問題是，提供一種降低未溶微粒導致的濃度檢測誤差的濃度檢測裝置。為解決上述技術問題，本發明提供一種濃度檢測裝置，包括發光裝置、透射光接收器、散射光接收器、處理裝置；所述發光裝置位于比色池的一側，所述發光裝置用于產生檢測光，所述檢測光穿過比色池，所述比色池中容納待測液體，所述透射光接收器位于比色池的另一側，用于接收發光裝置發出的穿過比色池中的待測液體的透射光并將接收到的光信號轉換為第一電信號，所述散射光接收器用于接收檢測光經過比色池后產生的散射光并將接收到的光信號轉換為第二電信號，所述處理裝置與透射光接收器以及散射光接收器連接，分別接收所述透射光接收器與散射光接收器發送的電信號，并根據所述第一電信號和第二電信號或者第一電信號獲得待測液體的濃度。本發明還提出了一種濃度檢測方法，包括接收發光裝置發出的檢測光穿過待測液體的透射光；接收發光裝置發出的檢測光經過待測液體中的微粒物質散射的散射光；測量所述透射光的光電壓Ts ;測量所述散射光的光電壓Vs ;根據所述Ts和Vs，或者Ts獲得待測液體的濃度。
本發明的有益效果是通過本發明提出的濃度檢測裝置及方法，通過測量散射光的強度來進行參考處理濃度檢測結果，可以使測量結果更加準確。
圖1為本發明一種濃度檢測裝置的一實施例的結構示意圖；圖2為本發明一種濃度檢測裝置的一實施例的透射光接收器與散射光接收器位置不意圖；圖3為為本發明一種濃度檢測裝置的一實施例的另一種散射光接收器的位置示意圖；圖4為本發明一種濃度檢測方法的一實施例的流程示意圖。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
結合附圖對本發明作進一步詳細說明。如圖1和2所示，為本發明一種濃度檢測裝置的一實施例的結構示意圖，包括發光裝置1、比色池2、待測溶液3、透射光接收器7、散射光接收器8、處理裝置(圖中未示出)，進行測量時，如錯誤！未找到引用源。所示，發光裝置I用于產生檢測光，發光裝置I發出準直光穿過比色池2，池內是待測溶液3，光路通過比色池2后的透射光落在透射光接收器7上，透射光接收器7將所述透射光經過光電轉換得到第一電信號，另一方面發射光被未溶微粒散射后產生各個角度的散射光，包括低角度散射光，還會形成大范圍的中高角、側向、背向散射光，圖中4為中高角方向，6為中低角部分為散射光，5為透射光(圖中省略了側向背向等方向的散射光)，散射光接收器8用于接收散射光4及6,該散射光4及6的強度隨著未溶微粒濃度的增大而增大，散射光接收器8將所述散射光經過光電轉換得到第二電信號。在本發明實施例中，透射光通常是指檢測光入射到比色池中的液體時，未遇到未溶解微粒，直接透射出比色池產生的光。散射光通常是檢測光入射到比色池中的液體時，遇到未溶解微粒產生散射，后從比色池出射的光。透射光接收器用于接收上述透射光，散射光接收器用于接收上述散射光。在一種具體的實施方式中，可以這樣來設置透射光接收器的位置，將比色池中放置透明溶液(沒有未溶解微粒)，檢測光通過比色池后產生透射光，透射光接收器放置在可以接收到上述透射光的位置。其中，透射光接收器7與散射光接收器8的一種具體形式可以為圖2所示的結構，該結構分為內外兩部分，透射光接收器7主要用于接收透射光，其面積要大于入射光的截面面積，保證透射光基本全部被其收集；散射光接收器8用于接收散射光，因為散射光的光強較弱，所以散射光接收器的面積應盡可能大，保證產生較大的光電流，減小誤差，接收器間隙9是透射光接收器7和散射光接收器8之間的間隙，用于隔離二者從而分別產生光電流。有間隔可以使透射光接收器與散射光接收器分別接收到透射光光信號和散射光光信號，將透射光接收器和散射光接收器環形設置并且相互之間電隔離是最佳實現方式，這是由于這樣放置的散射光接收器的位置是產生散射光強最大的位置。其他的實現方式如果透射光接收器和散射光接收器不在一起的話，自然就形成隔離了。如圖3所示為另一種散射光接收器的位置示意圖，圖中散射光接收器11與透射光接收器完全隔離。
以上以所述散射光接收器位于透射光接收器周圍，形狀為環狀為例進行了說明，其中該散射光接收器的形狀也可以是類環狀或者是其他形狀。同樣，透射光接收器的形狀也可以為環狀，類環狀或者其他形狀。以上以所述散射光接收器與透射光接收器通過間隙方式來進行相互隔離，實際上，所述接收器間隙也可以沒有，只要透射光接收器7和散射光接收器8之間相互電隔離即可，采用其他形式的間隔方式也可以。另外，由于散射光在各個方向都存在，所以散射光接收器8的位置具有很大的靈活性，可以不局限于在透射光接收器附近，也可以放在其他方位如側面以接收側向散射光、背面以接收背向散射光等等所有可以接收到散射光的位置。處理裝置分別與透射光接收器7以及散射光接收器8連接，接收傳送過來的電信號，在本實施例中，所述電信號分別是散射光的第二光電壓為Vs，透射光的第一光電壓為Ts0設待測樣本的校正后濃度測量值為Hr，之后可以根據預先設定的校正后濃度測量值與散射光的光電壓、透射光的光電壓、以及校正前濃度測量值四者之間的關系來計算該值，例如所述關系可以是Hr = Ht-dH，其中Ht為待測樣本的校正前濃度測量值，dH為由散射微粒導致的測量偏差，通過進行大量的實驗標定，找到Vs與dH之間的關系，設兩者關系為dH =f(Vs)，例如具體可以是dH = b * Vs，b為根據經驗得到的系數，通常通過標定過程得到。當Vs值很小時，也可以不進行校正而采用Ht作為校正后濃度測量值。舉例說明如下I)儀器出廠前，通過實驗數據標定出散射光光電壓(Vs)的正常電壓值范圍，例如小于預設值Vl可以認為是正常電壓值，在用戶測量過程中如果Vs超出正常范圍，則說明樣本中微粒濃度較高，需要進行校正；即就是還包括比較裝置，所述比較裝置用于判斷Vs與預設值Vl的大小；2)當發現Vs大于預設值Vl時，根據校正公式Hr = Ht_dH，得到校正后的測量值，由此實現比色法測量值的校正功能。比如在血球儀中對血紅蛋白(HGB)進行測量時，會因為乳糜血(未溶微粒)導致HGB的測量值偏高。通過實驗標定，得出系數b = O. 05，則如果HGB的校正前的濃度測量值為Ht，則待測樣本的校正后濃度測量值Hr = Ht-0. 05Vs ；3)當發現Vs小于預設值Vl時,可以認為不需要通過Vs校正,得到Hr = Ht。通過上述實施例可以看出，使用經過校正的Hr值作為最終的測量結果，可以使測量結果更準確。另外，如果覺得測量誤差在一定范圍內可以接受，可以設置Vs值大于某一值時才進行校正，以防止該方法引入新的誤差。在其他實施例中，當獲得了 Vs和Ts后,無論是使用Hr = Ht-dH或者Hr = Ht,還可以包括比較裝置與報警裝置，所述比較裝置用于判斷Vs與預設值Vl的大小，當Ns大于Vl時向所述報警裝置發送信號，所述報警裝置收到信號后報警。通過上述方式，只有當Vs過大時才進行報警，這樣可以有效的提示用戶此次測量的溶液可能雜質過多。在其他實施例中，當獲得了 Ns和Ts后，也可以不比較Ns與Vl的大小，直接計算Hr = Ht-dH。在其他實施例中，當獲得了 Vs和Ts后,無論是使用Hr = Ht-dH或者Hr = Ht,還可包括顯示裝置，所述顯示裝置用于顯示第二光電壓Vs，用戶可以根據Vs的值進行相應的處理，例如該值太大則可以認為測量結果的置信度不高。
通過上述方式，用戶可以了解到Vs的具體情況，進而判斷被測溶液的濃度情況，這樣可以讓用戶根據不同的Vs進行相應的處理。如圖4所示，為本發明一種濃度檢測方法的一實施例的流程示意圖，包括401、接收透射光；402、接收散射光；403、測量透射光光電壓Ts ;404、測量散射光光電壓Vs ;405、判斷Vs是否比預設值Vl大；406、當Vs小于預設值Vl時，輸出待測樣本的校正后濃度測量值Hr = Ht，其中Ht為待測樣本的校正前濃度測量值，是假設沒有散射光時根據Ts計算得到的濃度值；407、當Vs大于預設值Vl時，輸出校正后濃度測量值Hr = Ht_dH，其中Ht為待測樣本的校正前濃度測量值，dH為由散射微粒導致的測量偏差，通過進行大量的實驗標定，找到Vs與d H之間的關系，設兩者關系為dH = f(Vs)。在本發明的其他實施例中，也可以不比較Vs與VI，而是直接通過Vs來修正Hr的值，此時流程就不包括上述的步驟405和406，直接輸出校正后濃度測量值Hr = Ht_dH。在其他實施例中，當獲得了 Vs和Ts后,無論是使用Hr = Ht-dH或者Hr = Ht,還可以進一步地判斷Vs與預設值Vl的大小，當Vs大于Vl時產生報警信號進行報警。在其他實施例中，當獲得了 Vs和Ts后,無論是使用Hr = Ht-dH或者Hr = Ht,還可將第二光電壓Vs進行顯示，用戶可以根據Vs的值進行相應的處理，例如該值太大則可以認為測量結果的置信度不高。以上內容是結合具體的實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種濃度檢測裝置，其特征在于，包括發光裝置、透射光接收器、散射光接收器、處理裝置；所述發光裝置位于比色池的一側，所述發光裝置用于產生檢測光，所述檢測光穿過比色池，所述比色池中容納待測液體，所述透射光接收器位于比色池的另一側，用于接收發光裝置發出的穿過比色池中的待測液體的透射光并將接收到的光信號轉換為第一電信號，所述散射光接收器用于接收檢測光經過比色池后產生的散射光并將接收到的光信號轉換為第二電信號，所述處理裝置與透射光接收器以及散射光接收器連接，分別接收所述透射光接收器與散射光接收器發送的電信號，并根據所述第一電信號和第二電信號或者第一電信號獲得待測液體的濃度。
2.如權利要求1所述的濃度檢測裝置，其特征在于所述透射光接收器轉換得到的第一電信號為第一光電壓Ts，所述散射光接收器轉換得到的第二電信號為第二光電壓Vs，所述處理裝置根據以下方法計算待測液體的濃度Hr = Ht-dH，其中Hr為待測樣本的校正后濃度測量值，Ht為待測樣本的校正前濃度測量值，dH為由散射微粒導致的測量偏差，dH由預設的Vs與dH的關系dH = f (Vs)得到。
3.如權利要求1所述的濃度檢測裝置，其特征在于所述透射光接收器轉換得到的第一電信號為第一光電壓Ts，所述散射光接收器轉換得到的第二電信號為第二光電壓Vs; 所述濃度檢測裝置還包括比較裝置，所述比較裝置用于判斷Vs與預設值Vl的大小； 當所述比較裝置判斷得到Vs大于Vl時，所述處理裝置根據以下方法計算待測液體的濃度Hr = Ht-dH ； 當所述比較裝置判斷得到Vs小于Vl時，所述處理裝置根據以下方法計算待測液體的濃度Hr = Ht ； 其中=Hr為待測樣本的校正后濃度測量值，Ht為待測樣本的校正前濃度測量值，dH為由散射微粒導致的測量偏差，dH由預設的Vs與dH的關系dH = f (Vs)得到。
4.如權利要求1所述的濃度檢測裝置，其特征在于 所述濃度檢測裝置還包括比較裝置與報警裝置，所述比較裝置用于判斷Vs與預設值Vl的大小，當Vs大于Vl時向所述報警裝置發送信號，所述報警裝置收到信號后報警。
5.如權利要求1至4任一項所述的濃度檢測裝置，其特征在于 所述濃度檢測裝置還包括顯示裝置，所述顯示裝置用于顯示第二光電壓Vs。
6.如權利要求1至4任一項所述的濃度檢測裝置，其特征在于 所述散射光接收器位于透射光接收器周圍，形狀為環狀或者類環狀。
7.一種濃度檢測方法，其特征在于，包括 接收發光裝置發出的檢測光穿過待測液體的透射光； 接收發光裝置發出的檢測光經過待測液體中的微粒物質散射的散射光； 測量所述透射光的光電壓Ts; 測量所述散射光的光電壓Vs ； 根據所述Ts和Vs，或者Ts獲得待測液體的濃度。
8.如權利要求7所述的濃度檢測方法，其特征在于 根據以下方法計算待測液體的濃度Hr = Ht-dH，其中Hr為待測樣本的校正后濃度測量值，Ht為待測樣本的校正前濃度測量值，dH為由散射微粒導致的測量偏差，dH由預設的Vs與dH的關系dH = f(Vs)得到。
9.如權利要求7所述的濃度檢測方法，其特征在于 還包括 判斷Vs與預設值Vl的大小； 當判斷得到Vs大于Vl時,根據以下方法計算待測液體的濃度Hr = Ht-dH ； 當判斷得到Vs小于Vl時,根據以下方法計算待測液體的濃度Hr = Ht ； 其中Hr為待測樣本的校正后濃度測量值，Ht為待測樣本的校正前濃度測量值，dH為由散射微粒導致的測量偏差，dH由預設的Vs與dH的關系dH = f (Vs)得到。
10.如權利要求7所述的濃度檢測方法，其特征在于 還包括 判斷Vs與預設值Vl的大小，當Vs大于Vl時報警； 和/或， 顯示Vs。
全文摘要
本發明公開了一種濃度檢測裝置，包括發光裝置、透射光接收器、散射光接收器、處理裝置；所述發光裝置位于比色池的一側，所述發光裝置用于產生檢測光，所述檢測光穿過比色池，所述比色池中容納待測液體，所述透射光接收器位于比色池的另一側，用于接收發光裝置發出的穿過比色池中的待測液體的透射光并將接收到的光信號轉換為第一電信號，所述散射光接收器用于接收檢測光經過比色池后產生的散射光并將接收到的光信號轉換為第二電信號，所述處理裝置與透射光接收器以及散射光接收器連接，分別接收所述透射光接收器與散射光接收器發送的電信號，并根據所述第一電信號和第二電信號或者第一電信號獲得待測液體的濃度。通過本發明提出的濃度檢測裝置及方法，通過測量散射光的強度來進行參考處理濃度檢測結果，可以使測量結果更加準確。
文檔編號G01N21/51GK103018209SQ20111028002
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月20日 優先權日2011年9月20日
發明者劉鐵夫, 郭文恒 申請人:深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司