近红外光谱尿液分析仪的原理及实现

论文摘要

尿液标本是一种临床容易获得的检验材料,其组成的变化既能够反映泌尿生殖系统的病变,又能得到反映全身性疾病状况的指标。作为尿液分析临床常用的分析方法,生化分析法存在诸如大量消耗试剂、价格昂贵、不环保等不足。基于临床要求,尿液的无试剂检测技术的开发已成为医用检测技术研究的新焦点之一。其中,红外光谱测量方法的研究一直是国际上的研究热点。本文就是在这一背景下开展的,主要进行了如下工作:1.分析了现有尿液分析方法的原理与发展现状,指出了临床常用生化方法的不足,分析了利用近红外光谱法分析尿液成分的优点,并论述了该方法的现实意义。2.在基本理论方面,本文主要从近红外光谱分析技术的概念、发展过程和化学基础出发,讨论了近红外光谱仪器的发展和基本结构,以及化学计量学的发展和算法,为整个系统的实现提供了良好的理论上的支撑。3.近红外尿液分析仪硬件系统的实现,包括波长选取、仪器整体结构设计、光路系统设计、光源控制与切换、信号采集与调理和机械结构设计。根据近红外光谱仪器的基本结构,研究了各个构成模块的原理、功能及其实现过程。4.以VC++6.0为开发平台,构建近红外光谱尿液分析仪的软件系统,包括分析仪软件操作界面的编制,各个分析功能模块的实现。5.设计葡萄糖水溶液的梯度实验,使用自行研制的近红外光谱仪测量葡萄糖水溶液的吸收光谱,来检验仪器的性能。最后对本文工作进行了总结,并展望了下一步的研究方向。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 尿液检查的意义
• 1.2 尿液分析的原理与发展现状
• 1.2.1 干化学方法
• 1.2.2 尿沉渣检测法
• 1.2.3 生化检测法
• 1.2.4 拉曼光谱分析法
• 1.2.5 红外光谱分析法
• 1.3 本文研究的现实意义及主要内容
• 1.3.1 研究目的及意义
• 1.3.2 研究内容
• 2 近红外光谱分析
• 2.1 近红外光谱
• 2.2 近红外光谱分析技术
• 2.2.1 近红外光谱分析技术的发展过程
• 2.2.2 近红外光谱分析的化学基础
• 2.2.3 朗伯-比尔定律
• 2.3 近红外光谱仪器
• 2.3.1 近红外光谱仪器的基本结构
• 2.3.2 近红外光谱仪器的主要类型
• 2.4 近红外光谱的定性和定量分析
• 2.5 本章小结
• 3 近红外光谱尿液分析仪系统硬件实现
• 3.1 波长选取
• 3.2 仪器整体结构设计
• 3.2.1 硬件结构选择
• 3.2.2 近红外光谱尿液分析仪系统构架
• 3.3 光路设计
• 3.3.1 LED 的特点
• 3.3.2 菲涅尔透镜
• 3.3.3 光路结构
• 3.4 光源控制与切换
• 3.4.1 恒流源电路
• 3.4.2 单片机控制电路
• 3.5 信号采集与调理
• 3.5.1 调理电路
• 3.5.2 数据采集卡
• 3.6 机械结构设计
• 3.7 本章小结
• 4 近红外光谱尿液分析仪系统软件实现
• 4.1 虚拟仪器技术
• 4.2 软件需求分析
• 4.3 上位机程序设计
• 4.3.1 软件的组成框图
• 4.3.2 系统操作界面
• 4.3.3 系统各功能模块
• 4.4 本章小结
• 5 应用实验
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目