基于MicroPython的便携式尿液分析仪设计与实现

摘要

在临床医疗检验中，尿常规检测是临床三大基本检测之一。目前医院进行尿液分析的仪器普遍体积较大，价格较昂贵，操作较复杂，不适合基层医疗机构和家庭使用。针对这一问题，本研究对降低尿液分析仪成本，简化操作步骤等问题进行了研究，并最终设计出一款尿液分析仪。本研究主要完成了以下工作： 1)对便携式尿液分析仪硬件部分进行了设计并实现，硬件部分主要包括主控板、检测板定位模块、传动模块、颜色采集模块、显示模块以及电池模块。主控板采用基于STM32F405系列芯片的Micropython PYBoard设计实现，检测板定位使用霍尔传感器和磁珠定位实现，传动使用高精度步进电机实现，颜色采集采用TCS3200传感器实现，显示屏采用4.3寸TFT手触电阻屏，显示驱动为SSD1963，触摸驱动为XPT2046，系统采用3.7V锂电池供电。 2)对便携式尿液分析仪操作系统软和检测算法部分进行了设计并实现，所采用的开发语言为Micropython，实现的主要功能包括：手触屏的人机交互界面、电机精准控制算法、检测板零点自动校准算法、试纸条色块中心的颜色采集算法以及最终尿液成分数据的保存和显示等，另外，本研究还实现了触摸屏的触摸校准功能。 3)最后，本研究对设计的尿液分析仪进行了系统组装和功能测试。仪器组装形状为长方体，材料为聚酰胺，组装尺寸为132mm*85mm*69mm。根据相关国家标准和指导文件，研究对本设计进行了性能测试、功能测试以及检测结果对比。重复性测试结果表明在10次重复样本测试时，仪器检测结果pH值的变异系数小于7%；准确性测试结果表明仪器测试结果与质控液参考值不超过1个量级；稳定性测试表明仪器在开机预热后、开机4小时和8小时其测试结果pH值的变异系数小于9%。 总体上，本研究设计实现了一种基于MicroPython的便携式尿液分析仪器，该仪器检测速度快，结果准确，稳定性良好，在基层医疗机构和家庭中具有简单、易操作、低成本等优点，在国家医疗改革背景下具有潜在市场价值和现实意义。

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