CN101285762A - 多参数免疫层析试条定量检测仪 - Google Patents

Abstract

一种多参数免疫层析试条定量检测仪，涉及生化检测技术，采用光纤作为光传输媒介，通过CCD同时检测检测线和质控线的光学信号，分析吸收率，得到样品溶液中待测物的浓度，包括光电检测模块，信号采集处理模块，控制及运算模块，温度补偿模块等。本发明为提高检测的稳定性和灵敏度，采用检测信号和质控信号同时测量的方法，消除外界环境带来的干扰；其光电检测模块，基于光反射原理，采用光纤作为传输媒介、CCD作为光电检测元件，可对多联免疫层析试条进行定量测量；同时由于环境温度对免疫反应有较大影响，设置了温度补偿模块；本发明在软件设计上，增加了参数设置项，可针对需检测的免疫层析试条，设置相关参数，从而实现对不同参数的测量。

Description

多参数免疫层析试条定量检测仪

技术领域

本发明公开了一种多参数免疫层析试条定量检测仪，涉及生化检测技术领域，可对多参数免疫层析试条进行快速定量检测，综合了生物医学、信息科学和以电子技术为代表的各种现代工程技术，其基于光反射原理，可对多参数免疫层析试条进行定量检测。

背景技术

目前，免疫层析技术应用范围非常广泛，可用于疾病诊断，也可用于病源微生物和寄生虫等的检测，还可用于血液尿液分析。基于这种分析技术研制的免疫层析试条具有操作简单快速，分析结果清楚，易于判断，且费用低廉等优点，适用于各级医院、家庭或个人在诊断、保健、体检等方面的运用，所以发展很快。

但目前免疫层析试条为定性测量，给出的结果仅为阴性或阳性，而人体内一些生物物质的含量常于一定的范围变动，仅给出阳性或阴性，难以满足临床要求。如对心血管疾病，心梗标志物CTnI和CTnT等参数不仅是诊断指标，还是随访指标，因此对它们的浓度水平进行定期的定量检测，可以对病人进行危险分层及预后判断。

近年来，国内外一些公司与研究机构投入了大量人力物力进行免疫层析试条定量检测研究。但由于免疫层析试条显色带较窄，信号难以检测；样品的层析过程是动态的，液体流动会造成干扰；而且温度、免疫亲和力、吸附膜特性、试纸厚薄等都会影响显色结果。这些都会给定量检测带来很大困难。

在同一试条上实现多参数的联合检测，在生物医学检测上有重要意义。例如针对新生儿出生缺陷检验，快速筛查唐氏综合症，单参数检测检测区间有限，且特异性不高，因此需要进行人绒毛膜促性腺激素(humanchorionic gonadotropin，HCG)、游离雌三醇(Estriol，E3)、甲胎蛋白(alpha-fetoprotein，AFP)三参数联合检测，因此研制联合检测免疫层析试条可以减少取血量，提高检测效率。

但是，目前国内外研究多针对单参数免疫层析试条，对多联免疫层析试条进行定量检测尚无报道。因此进行多参数免疫层析试条定量检测系统研究，具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种免疫层析试条定量检测仪，其光电检测模块，利用光反射原理，采用光纤作为光传输介质，可以灵活设置探头数量；采用CCD作为光电检测元件，可以同时检测多路光学信号；结合前述设计，可以实现对多联免疫层析试条的检测；同时由于环境温度对免疫反应有较大影响，本发明增加了温度补偿模块。

为达上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种多参数免疫层析试条定量检测仪，其基于光反射原理，包括一个信号采集处理模块、一个控制及运算模块，两模块置于壳体内；

信号采集处理模块，包括信号预处理模块、高速A/D转换模块、第一存储模块及控制模块；其中，信号预处理模块、高速A/D转换模块、第一存储模块顺序电连接，控制模块的输出端分别与高速A/D转换模块、第一存储模块电连接；

控制及运算模块，包括单片机、第二存储模块、显示模块、键盘输入模块、通讯模块；其中，第二存储模块、显示模块、键盘输入模块、通讯模块分别与单片机相连，通讯模块的输出端与壳体外的计算机电连接；

信号采集处理模块的第一存储模块输出端与单片机输入端电连接；其还包括：

一个光电检测模块，包括光源部分，光路部分，试条加载架和CCD检测部分；

其中，光路部分为一容体，内设光纤，光纤的入射端位于光路部分的上侧面，然后分为至少两根发送光纤连接于光路部分的下侧面，分别与下侧面上的至少两个光纤探头相接后，折向侧上方，分为至少两根反射光纤分别与第三侧面上的至少两个射出端相连；

光源部分位于光路部分的正上方，光源部分的光源与光纤的入射端正对，光路部分位于试条加载架的正上方，试条加载架凹槽内的试条上表面与光路部分的底面邻接，光路部分下侧面上的至少两个光纤探头，与试条上的至少一个检测线和一质控线相对；

光路部分容体外的CCD检测部分，包括透镜、CCD传感器，透镜、CCD传感器在同一方向上顺序排列，邻近光路部分第三侧面，透镜正对第三侧面上反射光纤的两个射出端；CCD传感器受控制模块控制，与信号预处理模块通讯；

各部件通过电源电路供电。

所述的多参数免疫层析试条定量检测仪，其还包括：一个温度补偿模块，包括温度传感器及其数模转换电路；其中，温度传感器设于壳体上，经A/D转换模块与单片机相连。

所述的多参数免疫层析试条定量检测仪，其所述光源，为发光二极管，波长为530nm，范围±10nm。

所述的多参数免疫层析试条定量检测仪，其所述控制模块，采用FPGA或CPLD作为控制器件，控制器件向CCD传感器提供控制信号，保证CCD传感器正常工作；预处理模块，对CCD传感器输出信号进行预处理，并保护CCD传感器。

所述的多参数免疫层析试条定量检测仪，其所述单片机中固装有操作软件，软件中设有参数设置项，针对需检测的免疫层析试条，设置相关参数，通过键盘输入模块选择、确定参数及上下限，从而实现对不同参数的测量，实现对多联免疫层析试条的定量检测。

本发明的多参数免疫层析试条定量检测仪，消除了外界环境带来的干扰，可对多联免疫层析试条进行定量检测。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明光电检测模块结构示意图；

图3为本发明多联免疫层析试条光电检测模块示意图；

图4为胶体金光谱扫描图；

图5为本发明软件流程示意图。

具体实施方式：

如图1所示，为本发明的一种多参数免疫层析试条定量检测仪，主要包括四个部分，分别为光电检测模块1，数据采集及处理模块2，控制及运算模块3，温度补偿模块24，其中：

图2为本发明光电检测模块结构示意图，光电检测模块1由四个相互独立的功能部分组成，分别为光源部分16，光路部分17，CCD检测部分18和试条加载架19。其中，光路部分17为一容体，内设两根光纤22，两根光纤22的入射端合而为一，位于光路部分17的顶面，然后分为两根发送光纤22a连接于光路部分17的底面，分别与底面上的两个光纤探头27a、27b相接后，折向侧上方，分为两根反射光纤22b分别与侧面上的两个射出端相连。

光源部分16位于光路部分17的正上方，光源部分16的光源21与光纤22的入射端正对，光路部分17位于试条加载架19的正上方，试条加载架19凹槽内的试条20上表面与光路部分17的底面邻接，光路部分17底面上的两个光纤探头27a、27b，与试条20上的检测线201和质控线202相对，CCD检测部分18包括透镜181、CCD传感器182，透镜181、CCD传感器182在水平方向顺序排列，位于光路部分17侧方，透镜181正对反射光纤22b的两个射出端。CCD传感器182分别与数据采集及处理模块2的信号预处理模块7、控制模块4通讯。

光源部分16的光源21为发光二极管，波长为530nm。对胶体金进行光谱扫描，其吸收曲线如图4所示，可见其吸收峰值在530nm，因此选择波长为530nm的光源可以提高灵敏度。

如图1所示，数据采集及处理模块2、控制及运算模块3置于壳体23内。

数据采集及处理模块2，包括信号预处理模块7，高速A/D转换模块6，存储模块5及相应的控制模块4。控制模块4采用FPGA或CPLD作为控制器件，由控制器件4向CCD传感器182提供控制信号，保证CCD传感器182正常工作。由光电检测模块1的CCD传感器182采集到的模拟电信号经预处理模块7进行预处理后，输入高速A/D转换模块6，高速A/D转换模块6在控制器件4控制下将处理过的信号转换为数字信号，然后存储在存储模块5中。预处理模块7并可保护CCD传感器182。

控制及运算模块3包括单片机8、存储模块11、显示模块13、键盘输入模块14、通讯模块9。单片机8从存储模块5取出检测信号，结合温度补偿信号，经运算处理得到浓度信号。存储模块11将检测结果进行存储，显示模块13显示检测结果，键盘输入模块14进行输入，通讯模块9负责与壳体23外的计算机10进行通讯。

温度补偿模块24包括温度传感器，温度传感器设于壳体23上，经A/D转换模块12与单片机8相连。温度补偿模块24可以检测温度，然后将温度信号经A/D转换模块12转换为数字信号传给单片机8，单片机8结合温度信号对检测结果进行补偿。

光电检测模块1、数据采集及处理模块2、控制及运算模块3、温度补偿模块24通过电源电路15供电。

本发明采用光纤传输与CCD检测器件相结合的方法，可以进行多联免疫层析试条的检测。如图3所示，多联免疫层析试条20a，它有一个质控线202，两条检测线201a和201b，可以在一个试条上检测两个参数。通过改进光电检测单元1的结构，采用三个光纤探头27，便可以同时传输多个检测信号，采用CCD传感器182作为光电检测元件，可以同时检测三路光学信号。因此，本发明的光电检测单元1，可以实现对多联免疫层析试条的定量检测。

图5为软件流程示意图。单片机8中固装有操作软件，其工作流程为：首先打开电源，进入检测控制界面。控制界面有三个操作项，参数设置，定量检测，记录查询。在参数设置项中，可以进行检测项目及其检测上下限的设置，通过设置不同的检测参数及其上下限，可以在本发明所述的系统中实现对不同参数的测量；定量检测，可以根据设置自动确定检测时间，进行定量检测，并进行存储；记录查询可以查询此前的检测记录。

参见图2，启动系统后，将试条20插入试条加载架19，提示滴加试液后，滴加测试液。

特定时间后，胶体金在检测线201和质控线202上富集显色，颜色深度与样品中待测物含量有关。光源21发射的光，经发送光纤22a分别射向试条上的检测线201和质控线202，入射光照在试条检测线201上的反射光光强与样品中待测物含量有关，质控线202上的反射光光强作参考。反射光经反射光纤22b，经透镜181聚焦照在检测元件CCD传感器182上。CCD传感器182将检测到的光信号转换为电信号，传输给数据采集及处理模块2的预处理模块7进行后续处理。

本发明的工作过程是：

1，启动系统，由电源电路15供电。

2，操作人员在键盘上通过键盘输入模块14选择定量检测项目，自动定时。

3，在试条加载架19凹槽中插入金标试条20，显示模块13上提示滴加试液后，滴加样品。

4，启动检测，开始计时：光源21发射的光，经发送光纤22a分别射向试条上的检测线201和质控线202，入射光照在试条检测线201上的反射光光强与样品中待测物含量有关。

5，光信号通过传输光纤22b射出，经透镜181照射到CCD传感器182的检测区，CCD传感器182采集检测线201和质控线202的信号，至计时结束。

6，CCD传感器182检测光强信号后，传给预处理模块7，经预处理，输入高速A/D转换模块6，高速A/D转换模块6在控制器件4控制下将处理过的信号转换为数字信号，然后存储在存储模块5中。

7，单片机8对存储模块5中的存储信号进行处理、运算，并结合温度补偿模块24的温度信号对检测结果进行补偿，并将温度补偿得到的结果，在显示模块13上显示。

Claims (5)

1、 一种多参数免疫层析试条定量检测仪，其基于光反射原理，包括一个信号采集处理模块、一个控制及运算模块，两模块置于壳体内；

信号采集处理模块，包括信号预处理模块、高速A/D转换模块、第一存储模块及控制模块；其中，信号预处理模块、高速A/D转换模块、第一存储模块顺序电连接，控制模块的输出端分别与高速A/D转换模块、第一存储模块电连接；

控制及运算模块，包括单片机、第二存储模块、显示模块、键盘输入模块、通讯模块；其中，第二存储模块、显示模块、键盘输入模块、通讯模块分别与单片机相连，通讯模块的输出端与壳体外的计算机电连接；

信号采集处理模块的第一存储模块输出端与单片机输入端电连接；其特征在于，还包括：

一个光电检测模块，包括光源部分，光路部分，试条加载架和CCD检测部分；

其中，光路部分为一容体，内设光纤，光纤的入射端位于光路部分的上侧面，然后分为至少两根发送光纤连接于光路部分的下侧面，分别与下侧面上的至少两个光纤探头相接后，折向侧上方，分为至少两根反射光纤分别与第三侧面上的至少两个射出端相连；

光源部分位于光路部分的正上方，光源部分的光源与光纤的入射端正对，光路部分位于试条加载架的正上方，试条加载架凹槽内的试条上表面与光路部分的底面邻接，光路部分下侧面上的至少两个光纤探头，与试条上的至少一个检测线和一质控线相对；

光路部分容体外的CCD检测部分，包括透镜、CCD传感器，透镜、CCD传感器在同一方向上顺序排列，邻近光路部分第三侧面，透镜正对第三侧面上反射光纤的两个射出端；CCD传感器受控制模块控制，与信号预处理模块通讯；

各部件通过电源电路供电。

2、 如权利要求1所述的多参数免疫层析试条定量检测仪，其特征在于，还包括：一个温度补偿模块，包括温度传感器及其数模转换电路；其中，温度传感器设于壳体上，经A/D转换模块与单片机相连。

3、 如权利要求1所述的多参数免疫层析试条定量检测仪，其特征在于，所述光源，为发光二极管，波长为520～540nm。

4、 如权利要求1所述的多参数免疫层析试条定量检测仪，其特征在于，所述控制模块，采用FPGA或CPLD作为控制器件，控制模块向CCD传感器提供控制信号，保证CCD传感器正常工作；预处理模块，对CCD传感器输出信号进行预处理，并保护CCD传感器。

5、 如权利要求1所述的多参数免疫层析试条定量检测仪，其特征在于，所述单片机中固装有操作软件，软件中设有参数设置项，针对需检测的免疫层析试条，设置相关参数，通过键盘输入模块选择、确定参数及上下限，从而实现对不同参数的测量，实现对多联免疫层析试条的定量检测。

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