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低成本分光测色仪

更新时间 : 2018-01-05 阅读 : 186

低成本分光测色仪

发展中国家的临床医生和技术人员不能用电流进行实验室检查分光测色仪由于无法在第三世界国家运作。
这些测试是因为它们提供了可用于诊断患者的重要信息，因此很重要。该造成这个问题的因素是当前分光测色仪昂贵的结果脆弱。这是于他们使用高度复杂的光学和电子学。另外，因此基础设施不足以为医疗环境提供稳定的电源阻止需要诊断测试的运行。因此，团队将设计一个系统准确，低成本，耐用，并纳入各种电源选项。设计将重点放在极常见的要求测试，考虑到试剂将在发展中获得世界。理想情况下，该系统将使用本地和可持续材料设计部件数量减少，并为其目标受众提供有用的结果。

简介，概述和要求

介绍

分光测色仪是基于一种材料或溶液的透射率的测量波长。紫外 - 可见光谱测量在200和400纳米之间的紫外光测量，并且在可见光谱中高达约750nm。据啤酒朗伯定律，介质吸收的光量与其浓度成正比吸收材料或溶质存在。在临床上，分光测色仪可用于通过使用患者血清中的血清来确定体内某些化合物的存在，血液。例如，血液中的酶肌酸激酶（CK）水平升高，心脏病发作后。分光测色仪可以是比较患者CK的有价值的工具水平到正常基线。目前有两种类型的分光测色仪正在使用中医学实验室，单光束和双光束。单光束分光测色仪组成光源，单色器，样品区和检测器。单光束主要用于成本的基础。双光束分光测色仪通过样品和参考发射光束在任何时候都使用斩光轮。双光束提供更高的分辨率;但是，成本增加了。对于这个项目的范围，单梁分光测色仪将被设计。

概观

低成本的分光测色仪将为诊断胆红素，血红蛋白，和血清中的葡萄糖。这三个测试被确定为极有用的发展中国家的临床情况。测试血红蛋白水平可以确定是否个人贫血。缺铁是极常见和极普遍的营养障碍之一世界。二十亿人口 - 世界上30％以上的人口因铁而贫血不足。缺铁和贫血会降低个体和整体的工作能力人群;给国家发展带来严重的经济后果和障碍。

发展中国家的另一个主要疾病是高胆红素血症，这是一种病症血液中胆红素过多。当红细胞分解时，一种物质叫胆红素就形成了。婴儿不容易摆脱胆红素，可以建立起来在婴儿的身体的血液和其他组织和流体。因为胆红素有色素或

会引起宝宝皮肤和组织发黄。这就是所谓的黄疸。周围百分之六十的新生儿出现黄疸，如果不治疗，可以大量流通

大脑组织，可能会导致癫痫发作和脑损伤。极后，有3.66亿患有糖尿病的人中有80％生活在第三世界国家。葡萄糖

可以测量水平以确定患者是否患有糖尿病。考虑到这些统计和发展中国家贫血的相关性，高胆红素血症和糖尿病，我们的团队将会重点关注这三种疾病。此外，目前的分光测色仪价格昂贵易碎，需要经常校准。该项目提供的解决方案成本低

并提供更耐用可靠的诊断选项。该设备将很容易修复并且将需要很少的维护。

现有技术

1.）建在尼加拉瓜的分光测色仪

设备的构建价格低于100美元，为我们的设备提供了一个参考框架

成本。

2.）DIY Spectro II

用Arduino微控制器制作简单的分光测色仪，引导我们确定Arduino为一个

选项。

3.）低成本的基于LED的分光测色仪

帮助我们确定LED作为光源来帮助消除衍射光栅。我们的设计

将是独一无二的，因为它可以选择电池供电长达10小时，

这种设计需要一致的墙壁电源才能操作。

4.）照相手机用作分光测色仪

由于手机在我们的目标国家很容易获得，这是一个有趣的选择。该

设计不是很好的包装或耐用。

要求

1. [高]原型应能分析胆红素，血红蛋白和葡萄糖水平

在血液中;根据实验进一步确定必要的精度水平

研究。

动机：研究小组调查了发展中国家极需要的疾病

诊断。疾病的流行和诊断的紧迫性依赖于轻微的变化

文章或资源引用。然而，大多数资源引用了一组需要的病理学核心

诊断：疟疾，糖尿病，艾滋病毒/艾滋病和结核病（TB）。极终，我们的咨询

与TAMUHSC病理学教授Amin Mohammad博士提供了极有用的

信息来源。他的投入有助于将我们的考虑缩小到高胆红素血症和糖尿病。高胆红素血症将通过测量其中一种或两种的水平来诊断

从标本来看：胆红素和血红蛋白。糖尿病将通过测量来诊断

血糖水平。

2. [高]极终制造的产品应该为我们的顾客负担得起（<$ 100）。

动机：大型设备，即分光测色仪，太昂贵了

在发展中国家的医院使用。降低我们设备的成本是必须的

为我们的客户完成设备的购买。

3. [高]考虑到当地的条件（湿度，尘埃，热量等），设备应该是健壮的

持久的。这将能够承受粗暴的使用，电器元件都将能够

在当地的气候条件下运行（12˚C到27˚C），以及一个外壳来限制

湿度和灰尘。

动机：在发展中国家的设备需要强健和耐用，由于缺乏

熟练的技术人员来修理他们的设备。本地不容易破坏的设备

条件会更可靠，因此更有效的诊断病人。

4. [高]该设备的电源使用必须是自我维持的。它应该能够运行10

小时极小独立于外部电源。

动机：发展中国家约有16亿人无法获得电力

有些有不可靠的电力服务。发展中国家医院的权力往往是不可靠的

电力浪涌和停电是司空见惯的事情。一个自我可持续的设备

功率使用，例如使用电池的使用，对于这种应用是理想的。

5. [中]该设备必须能够以方便用户的方式向临床医生报告有用的读数

方式（由临床专家确定）。

动机：设备需要向临床医生报告其值，以便做出正确的诊断。

典型的设备是复杂和难以使用的，通常被丢弃并留在仓库中。该

设备的输出必须以快速，一致和易读的方式呈现结果

对临床医生有用。

6. [低]设备应该能够在本地修理，并且由低技能的技术人员修理。

动机：虽然该设备应该如前所述健壮，但如果失败应该

发生这种情况对设备在本地进行维修将是有益的。与使用一个问题

第三世界国家医院的错综复杂的医疗设备是零件往往不可用

在当地，所以不可能修复。另外当地的技术人员也不能这样做

修复复杂的设备，因为可能不具备的具体知识

需要。但是，如果我们的设备按照要求定义为低维护

＃5，这个要求变得没有必要。

约束

1.发展中医院的可用预算通常较低

2.（可替换的）部件的本地可用性是有限的

3.本地可制造性有限

4.设备必须能够承受有时存在的极端天气条件

开发世界医院

5.缺乏技术人员修理或操作设备

概念/设计选择

●案例研究I：SLIM

○简单，低功耗，价格低廉，基于微控制器

○将传统设计中的零件替换为发展中国家的替代品

○在资源有限的设置中使用设计似乎是可行的

○担心：SLIM设计噪音较大，分辨率低于传统设计

楷模。我们团队必须在我们的设计中解决这些问题。

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