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前言:医院化验室一般配备台式尿液分析仪(普遍使用光积分球)。近几年,随着床边检验(POCT)的普及,在光学传感器创新器件颜色传感器芯片出现后,有便携式设计的尿液分析仪面世,为走入家庭运用创造了条件。下面通过拆解恩普生尿液分析仪Ui pro,帮助大家认识新型传感器,了解掌上尿液分析仪结构原理,正确使用及维护维修。[b]一、仪器外观[/b]这是主机、充电器(数据线)、试纸(11AI),可以检测尿液11项指标(LEU、NIT、UBG、PRO、PH、BLD、SG、KET、BIL、GLU、VC)。采用五键电容触摸屏进行控制操作,有配套的APP:[img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101337011604_6963_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img]仪器前端,有USB充电及通讯口、试纸条输送口:[img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101337015030_5255_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img]仪器后端,有试纸条运动敞口:[img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101337019425_5847_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img]仪器背面,有标签、电路复位孔。这个仪器内置锂电池,当外接电源时,电压5V、功率2W,很省电:[img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101337022535_744_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][b]二、检测原理[/b] 尿液试纸条上分布有11个涂有不同试剂的色块。浸过尿液的试纸条,上面的试纸色块由于化学反应而发生颜色变化。颜色深浅与尿液中的各种成分有关,某种成分浓度越高颜色越深。颜色的深浅与光的反射率成比例,只要测得试纸色块对照射光的反射率,即可计算出尿液中各成分的浓度。 仪器开机,待自检后,在试纸条托架上,放上浸过尿液的试纸条,内部步进电机在MCU程序驱动下,将试纸条托架逐步送进仪器,内部的照射光依次照射试纸条上的试纸色块,光传感器对试纸色块的反射光进行检测,然后传送MCU进行分析处理,结果由LCD显示。[img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101337026651_3769_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][b]三、拆解过程[/b]1、取下仪器背面四颗胶塞,内部有固定螺丝,用十字改刀旋下[img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101337031326_4621_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img]2、内部结构及原理内部元件分布标示如下:[img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101337036076_9823_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101337041307_5360_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img]根据观察,绘出仪器电路原理框图如下:[img=,690,394]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101337045403_3901_1807987_3.png!w690x394.jpg[/img]可见,这款掌上尿液分析仪已经取消台式机光积分球结构,故体积可以大大缩小。3、主要电子元件及功能内置电池,采用锂离子电池3.7V、1380mAH[img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101337006819_1444_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img]U6是锂电池管理芯片,丝印CDV 471 AF3Z:[img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101346132257_8400_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img]主板上U1是MCU,被抹去了型号,隐约可见是ST(意法半导体)公司的单片机。X2是圆柱体晶振。在小电路板上,U3是ST公司的单片机STM32F 101C8T6,Y2是陶瓷滤波器(8M),无线模块在其背面:[img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101346139067_5565_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img]X1是16MHz晶振:[img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101346145298_5355_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img]U4是仪器步进电机驱动器,采用llegro(耀创科技)公司低电压双路全桥式电动机驱动器A3906:[img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101346150738_2760_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img]掀开主电路板,下面是显示电路板及触摸屏控制板:[img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101346156407_9051_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img]显示板上,U1是合泰公司的LCD驱动芯片HT1622:[img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101346162587_2405_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img]用十字改刀卸下检测头电路板4颗固定螺丝:[img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101346168997_9866_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101346173448_487_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img]取下检测头,能看清托架位置检测采用霍尔元件,型号是04E。图中红色箭头是对试纸条的照射光(白光LED)与反射光(进入光传感器)示意:[img=,690,518]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101354017846_6751_1807987_3.jpg!w690x518.jpg[/img]将检测头电路板支架移开,传感器看得更清楚:[img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101346126298_9607_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img]这枚光传感器采用了美国TAOS公司的TCS颜色传感器。正是由于这枚传感器的运用,才使得尿液分析仪得以小型化。[img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101350198138_2234_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img]该传感器是美国TAOS公司的可编程颜色/频率转换器,型号TCS3200D。[img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101350203737_296_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][b]TCS3200D传感器相关知识:[/b] TCS3200D是一款全彩颜色感应芯片。能在一定的范围内检测和测量几乎所有的可见光。它适合于色度计测量应用领域。比如彩色打印、医疗诊断、计算机彩色监视器校准以及油漆、纺织品、化妆品和印刷材料的过程控制。TCS3200D采用8脚SOIC表面贴片式封装,在单一芯片上集成有8×8=64个光电二极管阵列。其中16个光电二极管有红色滤镜,16个光电二极管有绿色滤镜,16个光电二极管有蓝色滤镜,16个光电二极管没有滤镜,可以透过全部光信息。工作时,可以通过两个可编程引脚来动态选择所需要的滤镜。还可以通过两个可编程引脚来选择100%、20%或2%地输出比列因子,或关闭电源模式,以适应不同测量范围。 TCS3200D内部,将光电二极管阵列与电流频率转换器集成在一个COMS芯片上,输出数字量信号。这样,可以直接与MCU或其它逻辑电路连接,不再需要另外的A/D转换电路、调理电路,电路变得十分简单。下图是TCS3200参数、引脚及逻辑控制图表:[img=,690,256]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101350209257_8172_1807987_3.jpg!w690x256.jpg[/img]绘出检测头结构示意图如下:[img=,690,426]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101350214888_3411_1807987_3.jpg!w690x426.jpg[/img][b]检测头工作原理:[/b]试纸条托架在步进电机驱动下,将试纸条送到检测孔下方,浸过尿液的试纸色块在白光LED照射下,其反射光被颜色传感器接收并输出数字量到MCU进行处理,得出结果并显示出来。[color=#4BACC6] [/color]拆下试纸条托架移动的驱动电机看看,卸下两颗固定螺丝:[img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101350219817_3755_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img]拆下这个微型步进电机,但通体没有型号标识:[img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101400300197_6439_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img]试纸条托架:[img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910101350192537_1192_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][b]四、使用注意事项[/b]除了按照使用说明书的要求,规范操作。还应注意以下几点:1、测试时,仪器应平放,不要晃动。避免试纸条位置滑动,影响检测失败。[color=#4A4A4A]2[/color][color=#4A4A4A]、[/color]测试时,要避免外界强光的干扰,不要照射试纸条托架内部。3、不要放置在高温或太阳直射地方,防止损坏内部锂电池。4、清洁仪器托架时,避免水溶液进入仪器内部,损坏电路元件。[b]结束语:[/b]颜色传感器的问世及应用,给部分光学仪器带来了电路结构的巨大变化,电路简化、体积缩小、检测结果更加精准。特别是一些临床医学检验仪器,小型化、成本降低,更容易进入家庭。为人们预防疾病、保健康养发挥了积极作用。
尿干化学法分析仪和传统显微镜镜检是基于两种不同原理的检验手段,因此检测结果可能存在一定程度的差异。临床中两种诊断血尿方法常配合使用以达到检测效率与质量的统一,总结起来,对检测结果的影响因素主要有以下几方面。 3.1 假阳性 即尿干化学分析仪潜血实验呈阳性,但镜检却呈阴性 。其原因包括:(1)尿液分析仪潜血实验可与完整红细胞阳性反应,也能够与血红细胞释放的血红蛋白(hemoglobin,Hb)进行反应,这与显微镜只能够观察到完整的红细胞存在差异。健康人群尿Hb水平极低,定为阴性;(2)肌红蛋白(myoglobin,Mb)分子中包含Hb基团,当骨骼肌、心肌严重受损,血MB浓度升高,经肾排泄,导致尿液MB水平升高,潜血反应因此呈阳性,而显微镜检查却呈阴性;(3)部分患者尿中存在对热不稳定的酶,也可导致试剂块发生颜色变化,发生潜血反应;氧化性物质的污染也是造成潜血反应假阳性因素;高温或标本存放时间过长导致潜血反应阳性率增高 ;(4)尿试纸条超过保质期,或没有妥善保存、操作不当、仪器故障等均可能造成假阳性。 3.2 假阴性 即尿干化学分析仪潜血实验呈阴性,但镜检却呈阳性。其原因包括:(I)食物、药物影响:某些饮食、药物可引起尿液成份的改变如当尿液中存在大量的维生素时,维生素具有的强还原性使其竞争性结合反应产生的氧,导致尿试纸条无法出现潜血反应即出现假阴性反应;(2)高蛋白、高比重尿样削弱了试剂块潜血反应的敏感度,使能够发生反应的成分被包裹,反应试剂无法接触到,从而出现假阴性结果。 3.3 离心对检测结果的影响 离心中若速度过快,致使有形成分遭到破坏;但过慢时,沉渣中可能无法找到,以至于漏掉。因此对检验结果出现怀疑时,可实验潜血证实进行验证。总之,随着尿干化学分析仪普及,工作效率得到了极大提升,也使检测红细胞敏感度提高,但显微镜镜检也是无法替代的。对于疑似阳性反应的病例,应采用尿沉渣镜检进行复测,以求结论准确,提高检测可靠性。
尿液质量控制的一般情况在常规试验中,虽然尿液分析仪的使用一般不受人为因素的影响,但尿液分析准确与否却受许多因素的影响。这些影响因素可以出现在分析前、中、后三个环节。分析前的质量控制(简称质控)主要包括样品的标签、收集样吕使用的容器和样品收集的时间、尿标本新鲜程度等。一般均应在取样后2小时内完成检测,否则可影响模块上所有检查项目结果的准确性。分析后的质控主要包括参考值范围的认可,判定试验结果是否受药物的干扰和病理物质的影响,报告单结果的书写和报告单回报时间等方面。分格中的质控主要包括化妆品和试带条的准确度、试带条的效期、仪器的校正、仪器操作正确程度和尿液标本中影响因素及处理等方面。