一种便携式数字化光学检测装置

本申请属于光学检测和体外诊断（ivd），具体涉及一种便携式数字化光学检测装置。

背景技术：

1、随着即时检验（poct）技术向小型化、智能化发展，基于比色法或分光光度法的液体检测在临床快速筛查、环境监测、食品安全和实验教学等场景中的应用日益广泛。该类检测通常将待测样品与显色试剂反应后，通过颜色深浅、透光程度或浊度变化反映目标物浓度，再由光学采集单元读取信号并进行定性或定量分析。

2、现有便携式光学检测设备多采用开放式或半开放式检测仓，或者直接依赖人工观察、手机拍照、通用摄像头采集等方式获得颜色信息。上述方案在实际应用中仍存在以下问题：

3、1、环境光干扰明显。开放或半开放结构难以屏蔽日光、室内照明等外界光线，导致采集到的颜色信息中混入环境光噪声，影响检测准确性和重复性。

4、2、样品定位一致性不足。离心管放置位置、角度和高度发生偏差时，样品透光区域与光源、摄像头采集区域难以保持一致，从而造成不同批次检测结果波动。

5、3、设备便携性和现场适用性不足。传统分光光度计等仪器通常体积较大、成本较高，检测时多需比色皿、固定波长光路和较规范的实验条件，不利于现场快速检测。

6、4、定量过程不够便捷。部分设备仅返回rgb值或图像结果，仍需操作者另行建立标准曲线并进行数据换算，增加了操作步骤和误差来源。

7、因此，有必要提供一种能够在密闭暗室中稳定固定离心管、保证光源—样品—摄像头相对位置一致，并可通过数字化处理实现快速定量的便携式光学检测装置。

技术实现思路

1、针对现有技术中检测环境易受环境光干扰、离心管定位不准、定量分析流程复杂等问题，本申请的目的在于提供一种便携式数字化光学检测装置。

2、本申请提供一种便携式数字化光学检测装置，包括不透光的壳体，所述壳体的顶部有旋盖，所述壳体内部有水平放置的第一隔板和竖直放置的第二隔板，第一隔板上与旋盖对应位置有定位孔，所述定位孔用于固定装载待测样品的离心管，在离心管下方安装有led灯，所述的壳体的侧壁上安装有摄像头，所述摄像头的镜头对准离心管；所述第二隔板的右侧安装有移动电源，所述壳体外部的一端安装有显示屏。

3、旋盖设置于不透光壳体顶部，可通过螺纹、卡扣等可拆卸方式与不透光壳体连接。

4、所述的离心管为1.5ml离心管。

5、第一隔板与第二隔板呈垂直设置，将不透光壳体内部分隔为左下的样品检测区、左上的电子元件区和右侧电源区。

6、左上的电子元件区内、第一隔板之上设置有开发板组件，开发板组件可采用raspberry pi 5或其他具有图像采集、数据处理和外设控制能力的微型计算平台。开发板组件分别与摄像头、led灯、显示屏及移动电源电连接，用于控制图像采集、处理颜色信息、建立或调用标准曲线并输出检测结果。显示屏优选为触控屏，用于显示采集图像、颜色参数、标准曲线和样品浓度结果。

7、本发明装置通过不透光壳体、隔板、离心管、光源、摄像头、开发板组件和显示屏的集成设计，使1.5 ml离心管内液体样品能够在相对密闭且光路稳定的条件下完成图像采集和浓度换算，从而提高检测的一致性、准确性和现场适用性。

8、采用本发明所述装置的检测方法，包括如下步骤：

9、（1）、打开旋盖，将装有待测样品的1.5 ml离心管插入第一个隔板上的定位孔，使离心管底部样品保持固定，并保持管身竖直；关闭旋盖，旋盖与不透光壳体的开口边缘贴合，形成相对密闭的暗室空间；

10、（2）检测过程中，led灯向离心管底部提供稳定照明，摄像头对准离心管样品区采集图像；

11、（3）开发板组件对采集图像中的样品区域进行识别或选取，并提取rgb值、灰度值、亮度值或其组合特征；

12、（4）对于已知浓度的标准样品，将浓度与对应颜色特征值建立标准曲线；对于未知样品，可将其颜色特征值代入标准曲线，计算得到待测样品浓度。

13、标准曲线采用线性回归、多项式拟合的数学模型。

14、相对于现有技术，本申请至少具有以下技术效果：

15、1、通过不透光壳体与旋盖形成密闭暗室，有效降低外界环境光对样品图像采集的影响，提高检测稳定性和重复性。

16、2、通过第一隔板、第二隔板实现样品检测区、电子元件区和电源区分区布置，避免内部结构互相干扰，便于装配、维护和后续集成。

17、3、通过第一隔板和定位孔限定1.5 ml离心管的位置和高度，使样品透光区域稳定对准led灯和摄像头，降低人工放置误差。

18、4、通过开发板组件对图像颜色信息进行处理，并结合标准曲线实现浓度换算，可由单纯颜色读取扩展为快速定量分析，降低操作者后续人工计算需求。

19、5、装置整体采用小型化、模块化结构，可由移动电源供电，并通过显示屏直接显示检测结果，便于在实验室外或资源有限场景中使用。

1.一种便携式数字化光学检测装置，其特征在于，包括不透光的壳体（8），所述壳体的顶部有旋盖（1），所述壳体（8）内部有水平放置的第一隔板（26）和竖直放置的第二隔板（27），第一隔板（26）上与旋盖（1）对应位置有定位孔（28），所述定位孔（28）用于固定装载待测样品的离心管（6），在离心管下方安装有led灯（4），所述的壳体（8）的侧壁上安装有摄像头（7），所述摄像头（7）的镜头对准离心管（6）；所述第二隔板（27）的右侧安装有移动电源（5），所述壳体（8）外部的一端安装有显示屏（3）。

2.根据权利要求1所述的便携式数字化光学检测装置，其特征在于，旋盖（1）通过螺纹或卡扣与不透光壳体（8）连接。

3.根据权利要求1或2所述的便携式数字化光学检测装置，其特征在于，所述的离心管（6）为1.5ml离心管。

4.根据权利要求1或2所述的便携式数字化光学检测装置，其特征在于，第一隔板（26）与第二隔板（27）呈垂直设置，将不透光壳体（8）内部分隔为左下的样品检测区、左上的电子元件区和右侧电源区。

5.根据权利要求1或2所述的便携式数字化光学检测装置，其特征在于，左上的电子元件区内、第一隔板之上设置有开发板组件，开发板组件为采用raspberry pi 5的微型计算平台，开发板组件分别与摄像头（7）、led灯（4）、显示屏（3）及移动电源（5）电连接，用于控制图像采集、处理颜色信息、建立或调用标准曲线并输出检测结果。

6.根据权利要求1或2所述的的便携式数字化光学检测装置，其特征在于，所述显示屏（3）为触控屏，用于显示采集图像、颜色参数、标准曲线和样品浓度结果。

7.采用权利要求1-6任一项所述装置的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，标准曲线采用线性回归、多项式拟合的数学模型。