CN101769925A - 智能化识别与读取免疫层析试纸条的方法和系统及其应用 - Google Patents

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李文美
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李文美
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Abstract

本发明公开了一种智能化识别和读取读取免疫层析试纸条的方法和系统及其应用。本发明所述的方法为将设置有条码的免疫层析试纸条置于试纸条测试插口中，条码识别电路中的光源发射的光将通过透镜照射在设置有条码的免疫层析试纸条的条码上，发射的光通过光电转换器转换为电信号，经过放大整形电路将信号传送至CPU，由CPU根据接收的来自于条码识别电路的电信号来，调取与设置有条码的免疫层析试纸条种类相应的分析程序。根据本发明所述的方法得到的系统智能化程度高，操作简单，操作者只需将设置有条码的免疫层析试纸条插入所述装置的指定位置中，再将免疫层析试纸条的加样端接触样品，就可以通过显示屏知道检测项目的结果。

Description

智能化识别与读取免疫层析试纸条的方法和系统及其应用
技术领域
本发明属于医疗检测领域中的家庭保健和疾病家庭自检领域，特别涉及一种智能化识别与读取免疫层析试纸条的方法和系统及其应用。
背景技术
免疫层析技术(immunochromatography)是20世纪80年代末90年代初在免疫渗滤的基础上建立的一种快速检测技术，其技术特征为：将能与待检样本中的抗原(或抗体)起抗原抗体反应的抗体(或抗原)以带状预先涂敷在免疫层析试纸片的特定位置上，待检样本中的抗原(或者抗体)在利用展开液展开的过程中预先被色素标识上，被色素标识上的待检样本中的抗原(或者抗体)展开特定位置(即带状涂敷有抗体(或抗原)的位置)时，被色素标识上的待检样本中的抗原(或者抗体)通过抗原抗体反应被捕捉，因此，在特定位置上形成通过色素而发色的显色线。
由于免疫层析技术不须进行结合标记物与自由标记物的分离，因而操作简单、快速，非常适合现场检测之用。因此，基于免疫层析技术研制的免疫层析试纸条发展很快，能通过免疫反应的检测都能通过免疫层析技术进行。
但是，目前的免疫层析试纸条检测结果主要是依靠肉眼来判定结果，因此免疫层析试条检测结果一般只能用于定性判定结果，同时在遇到被测对象含量很低，显色很浅，往往这时候肉眼判定结果很难，很容易造成误判，而且每一次检测后原始检测结果都无法保留存档，个人情况不易跟踪。因此，检测免疫层析试纸条结果的装置孕育而生。目前已有报道的读取免疫层析技术试纸条结果的电子笔存在如下缺陷：(1)不能自动识别免疫层析试纸条的种类，譬如专利号为US7,315,378B2和US7.239,394B2的美国专利，这两份专利都分别提供了通过光学原理制备的、能分析读取免疫层析试纸条的装置，但是都没有自动识别免疫层析试纸条种类的功能，而不同种类的免疫层析试纸条的主要差别是其上结合的抗原或抗体不同，外观性状相差不大，因此在大量用到不同种类的免疫层析试纸条的场合，譬如检验部门，将试纸条弄乱将导致得到的检测结果错误，后果影响严重；(2)识别免疫层析试纸条种类的智能化程度不高，譬如申请号为200710058401.2，名称为“女性生理状态电子检测仪”的国家发明专利申请提供了一种测试女性生理状态的电子检测仪，它可以检测测试女性排卵期的试纸条和测试女性是否怀孕的试纸条，其对试纸条的识别过程是通过机械识别或小孔成像方法来判别试纸条的种类，这种方法因需要在试纸条上制作豁口或打孔，智能化程度不高，而且，此装置并没有数据存储的功能；而且根据免疫层析的原理，免疫层析试纸条的基质必然是带有孔径的物质，譬如常用的硝酸纤维素膜，这样才能引导液体往同一个方向移动，加上基质吸附液体时也会影响孔径的变化，因此，在免疫层析试纸条上制作的孔孔径不能太小，否则容易造成误差。另外，由于免疫层析试纸条的常见规格为3mm左右的宽度，7cm左右的长度，因此，通过制孔识别几十种免疫层析试纸条是不可能的。再者，在免疫层析试纸条上打孔的要求较高，制备成本高，不利于推广应用。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的智能化识别免疫层析技术试纸条的程度不高的缺点，提供一种智能化识别和读取免疫层析试纸条的方法。
本发明的另一目的在于提供实现上述方法的系统。
本发明的再一目的在于提供所述系统的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种智能化识别和读取免疫层析试纸条的方法，包含以下步骤：
(1)在用于免疫层析的试纸设置条码，形成条码层，得到设置有条码的免疫层析试纸条；
(2)通过条码识别电路识别设置有条码的免疫层析试纸条，调取与设置有条码的免疫层析试纸条种类相应的分析程序；
(3)中央处理器调控LED电路发射可见光，照射在设置有条码的免疫层析试纸条上，通过光电传感器接收反射或透射的光，接着将其转换为电信号，再通过信号放大电路将电信号放大，输送到中央处理器，通过步骤(2)调取的分析程序进行分析；
(4)输出分析结果。
所述的方法还可包含将分析结果进行存储的步骤；
所述存储是存储于中央处理器中或通过数据存储电路进行存储；
所述条码层与所述用于免疫层析的试纸的加样端分别位于所述用于免疫层析的试纸的两端；
所述用于免疫层析的试纸优选为用卡件封装，进行固定，得到所述的设置有条码的免疫层析试纸条，用于免疫层析的试纸的加样端不被卡件封装；卡件上设置观察窗口，观察窗口中用于免疫层析的试纸外露，以利于光线能直接照射到试纸条上，进行读取；
所述条码层位于所述用于免疫层析的试纸上，所述观察窗口的范围则包括所述用于免疫层析的试纸的涂敷有抗体(或抗原)的部分和所述条码层；
所述条码层位于所述卡件上，所述观察窗口的范围则优选为只含有所述用于免疫层析的试纸的涂敷有抗体(或抗原)的部分；
所述条码层为一维码层或二维码层；
所述设置的方式优选为印刷条码或粘贴印有条码的贴纸；
步骤(2)中所述识别的具体过程为将设置有条码的免疫层析试纸条置于试纸条测试插口中，条码接口电路闭合条码识别电路的开关，条码识别电路中的光源发射的光将通过透镜照射在设置有条码的免疫层析试纸条的条码上，反射的光通过光电转换器转换为电信号，经过放大整形电路将电信号传送至中央处理器；
步骤(3)中所述光电传感器优选为光敏二极管；
步骤(4)中所述输出的方式优选为输出至显示器上；
所述的显示器优选为LCD显示屏；
一种实现智能化识别和读取免疫层析试纸条的方法的系统，由设置有条码的免疫层析试纸条和检测分析装置组成，设置有条码的免疫层析试纸条能活动插拔于检测分析装置的试纸条测试插口；
所述设置有条码的免疫层析试纸条包含用于免疫层析的试纸和条码层；用于免疫层析的试纸包括加样端和涂敷有抗体(或抗原)的部分；
所述条码层和所述加样端分别位于所述用于免疫层析的试纸的两端；
所述设置有条码的免疫层析试纸条还包含卡件，卡件封装用于免疫层析的试纸，所述加样端外露，卡件的作用是固定住用于免疫层析的试纸；卡件上设置观察窗口，观察窗口中用于免疫层析的试纸外露，以利于光线能直接照射到试纸条上，进行读取；
所述条码层位于所述用于免疫层析的试纸上，所述观察窗口的范围则包括所述用于免疫层析的试纸的涂敷有抗体(或抗原)的部分和所述条码层；
所述条码层位于所述卡件上，所述观察窗口的范围则优选为只含有所述用于免疫层析的试纸的涂敷有抗体(或抗原)的部分；
所述条码层为一维码层或二维码层；
所述设置的方式优选为设置条码或粘贴印有条码的贴纸；
所述检测分析装置由壳体和安装于壳体内部的测量控制电路组成；壳体的表面设置有LCD显示屏和试纸条测试插口；测量控制电路包括电源电路、光电传感器、信号放大电路、LED电路和中央处理器；电源电路、LCD显示屏和LED电路分别与中央处理器连接，光电传感器、信号放大电路和中央处理器依次连接；其中，测量控制电路还包括与中央处理器连接的条码识别电路。
所述条码识别电路优选包含开关、光源、透镜、光电转换器、放大整形电路和条码接口电路；光源、开关和条码接口电路依次连接，条码接口电路通过中央处理器控制；透镜和光电转换器位于光源的同一侧；光电转换器与放大整形电路连接，放大整形电路通过条码接口电路与中央处理器连接；
所述检测分析装置还包含与中央处理器连接的数据存储电路，以便分析结果的存储；
或者所述中央处理器优选为具有存储数据功能的中央处理器，以实现存储分析结果的功能；
所述光电传感器优选为光敏二极管；
所述电源电路优选为可拆换的电池，有利于使用后分类处理，有利于环保；
所述电池优选为锂电池；
所述测量控制电路还包括与中央处理器连接的语音电路，有利于提示使用者在适当的时间浏览结果；
所述壳体的表面优选还设置有与中央处理器连接的按键；所述按键可以选择检测项目的分析程序，以便无法通过识别电路对免疫层析试纸条无法识别时，可以通过按键调出适合的分析程序；所述按键还可以进行存储数据的操作以及调出存储数据；
所述按键优选为三维按键。
所述智能化识别和读取免疫层析试纸条的装置应用于医疗检测领域中；
所述装置适合用于FOB、HCG、HBsAg、HBsAb、BeAb、HbcAb、HbeAg、LH、PSA和HIV等项目的检测。
本发明的原理：不同的具体检测项目必须采取不同的处理方法才能正确的判读结果，如以下三种情况所示。本发明通过条码识别电路识别不同检测项目的免疫层析试纸条，在具体测试时调用相应的分析程序就可以进行不同项目的检测：
(1)利用双抗夹心法和间接法原理的检测项目：当T线(检测线)和C线(对照线)都显色时结果为阳性，当T线不显色C线显色时结果为阴性，如FOB、HCG、HBsAg、HBsAb、HbeAg和HIV等的检测项目；
(2)利用竞争抑制法反应原理的检测项目：与利用双抗夹心法和间接法的原理相反，当T线不显色，C线显色时结果为阳性，当T线和C线都显色时结果为阴性，如HBeAb、HBcAb等的检测项目；
(3)当T线与C线的显色相当或更深时结果为阳性，当T线比C线的显色浅时结果为阴性，如LH、PSA等的检测项目。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1、本发明所述智能化识别与读取免疫层析试纸条的方法智能化程度高。本发明通过识别条码的方法识别不同种类免疫层析试纸条，调出相应的分析程序对免疫层析试纸条的结果进行分析和输出，有利于对不同的免疫层析试纸条的结果的正确判断，保证检测结果的准确性，不仅有利于没有专业背景的人应用，更有利于在检测工作繁重的场合中的应用。
2、本发明所述智能化识别与读取免疫层析试纸条的方法是通过中央处理器对光电信号进行分析处理，结果客观、准确，避免了由于主观观测产生的误差。
3、本发明所述实现智能化识别和读取免疫层析试纸条的方法的系统中，在免疫层析试纸条上设置条码层更为简单，另外一个检测分析装置可以对不同检测项目的设置有条码的免疫层析试纸条进行分析，即设置有条码的免疫层析试纸条是可以更换的，从而导致使用成本很低。
4、本发明所述的检测分析装置操作简单，只需将设置有条码的免疫层析试纸条插入到检测分析装置的试纸条测试插口中，打开开关，再将设置有条码的免疫层析试纸条与样品接触即可，毋需专业的训练。
5、另外，在本发明的检测分析装置中使用可拆换的电池有利于环保；对其设置，使其具备数据存储功能则有利于对检测者的情况进行跟踪。
附图说明
图1是实施例1所述系统的结构示意图。
图2是实施例1中所述设置有条码的免疫层析试纸条的结构示意图。
图3是实施例1所述检测分析装置的工作原理方框图。
图4是本发明条码识别电路的原理方框图。
图5是实施例2所述检测分析装置的工作原理方框图。
图6是实施例3所述检测分析装置的工作原理方框图。
图7是实施例4所述设置有条码的免疫层析试纸条的结构示意图。
图8是实施例6所述系统的结构示意图。
图9是实施例6所述检测分析装置的工作原理方框图。
图10是实施例7所述检测分析装置的工作原理方框图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例实现智能化识别和读取免疫层析试纸条的方法的系统如图1所示，设置有条码的免疫层析试纸条1插在检测分析装置的试纸条测试插口2中。设置有条码的免疫层析试纸条1的结构示意图如图2所示。
如图1所示，检测分析装置由壳体3和安装于壳体内部的测量控制电路组成；壳体的表面设置有试纸条测试插口2、LCD显示屏4和按键5(三维按键)组成。
如图3所示，测量控制电路包括电源电路、条码识别电路、光敏二极管、信号放大电路、LED电路、数据存储电路和中央处理器；其中，电源电路、条码识别电路、LCD显示屏、数据存储电路和LED电路分别与中央处理器连接，光敏二极管、信号放大电路和中央处理器依次连接。通过条码识别电路识别试纸条上的条码，确定所检测的项目，也可以通过按键来选择具体的检测项目，系统自动调用对应的处理程序来进行处理，并最终将分析结果直观的显示在LCD屏幕上。
其中，条码识别电路如图4所示，光源、开关和条码接口电路依次连接，条码接口电路通过中央处理器控制；透镜和光电转换器位于光源的同一侧；光电转换器与放大整形电路连接，放大整形电路与中央处理器连接。当设置有条码的免疫层析试纸条插入图1所示装置的试纸条测试插口2的时候条码接口电路将闭合条码识别电路的开关，条码识别电路中的光源发射的光将通过透镜照射在设置有条码的免疫层析试纸条的条码上，反射的光通过光电转换器转换为电信号，经过放大整形电路将信号传送至CPU，由CPU根据接收的来自于条码识别电路的电信号来，调取与设置有条码的免疫层析试纸条种类相应的分析程序，从而开始测试条结果的判断。
如图2所示，设置有条码的免疫层析试纸条1由用于免疫层析的试纸6和封装用于免疫层析的试纸的卡件7组成；其中，用于免疫层析的试纸6含有外露的加样端A(不封于卡件内)，卡件7上开有观察窗口8和设置在卡件上的条码层9，观察窗口8的用于免疫层析的试纸6上的涂敷有抗体(或抗原)的检测区外露，条码层9位于用于免疫层析的试纸6的加样端A的另一端。将设置有条码的免疫层析试纸条1插入试纸条测试插口2时，观察窗口8和条码层9将位于图1所述装置内。
进行检测时先将设置有条码的免疫层析试纸条1插入试纸条测试插口2，条码识别电路将识别设置有条码的免疫层析试纸条1上的条码层，将电信号输送到CPU，CPU将相应的分析程序调取出来，接着，将设置有条码的免疫层析试纸条1的加样端与样品接触，中央处理器控制LED电路发出可见光，照射于观察窗口8包括的涂敷有抗体(或抗原)的试纸条上，反射的光被光敏二极管吸收，转换成电信号，被信号放大电路放大，输送到中央处理器中用已调取的分析程序进行分析，分析结果将输出显示在LCD显示屏4上。分析结果通过按键5的操作，将数据存储电路进行存储。也可通过按键5的操作将已存储的分析结果调取出来。
本装置运用光线的反射原理如下：白色光是由多种色光组成，人眼看到物体的颜色是由于物体反射光的缘故，各种物体反射光的本领是不一样的，从而人眼可以辨别不同的颜色，譬如白色的物体反射所有的光，人眼识别的颜色为白色；红色的物体主要反射红光，其他的色光被该物体吸收，人眼识别的颜色为红色；黑色的物体会吸收所有的色光，基本上不反射光，因此人眼识别的颜色为黑色。本发明的原理与人眼辨别颜色的原理相似，本发明利用发光二极管发射光线，光电二极管接受反射回来的光线，当光线照到了显色带的区域，如果色带未显色，由于绝大部分快速诊断试剂的基板都为白色，那么这束光就基本都被返回，如果色带显色，那么就只返回了与显色带相对应的颜色，而其他颜色就被该色带所吸收，这样就能很轻易的判断出色带的有无，从而将测试的结果显而易见的呈现给测试者。本系统的光电二极管所接受的反射光线完全来自特定的发光二极管，而不被相邻的发光二极管或者其他光线所干扰。光电二极管和普通二极管一样，都是一种半导体元件，都具有一个PN结。但光电二极管具有一个特殊的性能，就是当光电二极管工作在反向偏置电压状态或者无偏压状态的时候，会产生一个反向的电流，并且反向电流的大小跟入射光的功率有关。入射光的功率大，则反向电流就越大；反之，入射光的功率小，则反向电流就越小。就是利用光的变化引起的光电二极管电流变化这个特性，光电二极管就可以把光信号转换成电信号。在实际电路运用中，利用反向偏置电压和负载电阻可以将通过光电二极管转换光能而得的电流信号转换成电压信号，并且由模数转换电路将模拟的电压信号转换为数字信号，以方便中央处理器进行运算。但是由于光电二极管转换光能得到的电流信号很小，从而导致其分辨率降低，所以这里需要通过信号放大电路将信号放大适当的倍数，既能得到很好的分辨率，又不会使信号达到饱和状态。中央处理器通过计算转换所得到的数字信号，判断出测试的结果。
实施例2
本实施例实现智能化识别和读取免疫层析试纸条的方法的系统同实施例1，区别仅在于检测分析装置中的测量控制电路还包含与中央处理器连接的语音电路，如图5所示。
实施例3
本实施例实现智能化识别和读取免疫层析试纸条的方法的系统同实施例2，区别仅在于检测分析装置的测量控制电路中的电源电路为可拆卸锂电池，如图6所示。
实施例4
本实施例实现智能化识别和读取免疫层析试纸条的方法的系统同实施例1，区别仅在于设置有条码的免疫层析试纸条上的条码层9印刷在用于免疫层析的试纸6上，卡件7上的观察窗口为两个(分别为8-1和8-2)，观察窗口8-1包含用于免疫层析的试纸上的涂敷有抗体(或抗原)的部分，此部分外露，观察窗口8-2包含条码层9，条码层9外露，如图7所示。
实施例5
本实施例实现智能化识别和读取免疫层析试纸条的方法的系统同实施例3，区别仅在于设置有条码的免疫层析试纸条同实施例4。
实施例6
本实施例实现智能化识别和读取免疫层析试纸条的方法的系统同实施例1，区别仅在于检测分析装置中壳体上不含按键(如图8所示)，测量控制电路不含数据存储电路，工作原理如图9所示。
实施例7
本实施例实现智能化识别和读取免疫层析试纸条的方法的系统同实施例2，区别仅在于使用具有数据存储功能的中央处理器，测量控制电路不含数据存储电路，工作原理图如图10所示。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能化识别和读取免疫层析试纸条的方法，其特征在于包含以下步骤：
(1)制备设置有条码的免疫层析试纸条：在用于免疫层析的试纸设置条码，形成条码层；
(2)通过条码识别电路识别设置有条码的免疫层析试纸条，调取与设置有条码的免疫层析试纸条种类相应的分析程序；
(3)中央处理器调控LED电路发射可见光，照射在设置有条码的免疫层析试纸条上，通过光电传感器接收反射或透射的光，接着将其转换为电信号，再通过信号放大电路将电信号放大，输送到中央处理器，通过步骤(2)调取的分析程序进行分析；
(4)输出分析结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中所述识别的具体过程为将设置有条码的免疫层析试纸条置于试纸条测试插口中，条码接口电路闭合条码识别电路的开关，条码识别电路中的光源发射的光将通过透镜照射在设置有条码的免疫层析试纸条的条码上，反射的光通过光电转换器转换为电信号，经过放大整形电路将电信号传送至中央处理器。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述的方法包含将分析结果进行存储的步骤。
4.一种实现权利要求1或2所述智能化识别和读取免疫层析试纸条的方法的系统，其特征在于：所述系统由设置有条码的免疫层析试纸条和检测分析装置组成，设置有条码的免疫层析试纸条活动插拔于检测分析装置的试纸条测试插口；
所述检测分析装置由壳体和安装于壳体内部的测量控制电路组成；壳体的表面设置有LCD显示屏和试纸条测试插口；测量控制电路包括电源电路、光电传感器、信号放大电路、LED电路和中央处理器；电源电路、LCD显示屏和LED电路分别与中央处理器连接，光电传感器、信号放大电路和中央处理器依次连接：其中，所述测量控制电路还包括与中央处理器连接的条码识别电路。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述测量控制电路还包括与中央处理器连接的数据存储电路。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述中央处理器为具有数据存储功能的中央处理器。
7.根据权利要求4～6任一项所述的系统，其特征在于：所述条码识别电路包含开关、光源、透镜、光电转换器、放大整形电路和条码接口电路；光源、开关和条码接口电路依次连接，条码接口电路通过中央处理器控制；透镜和光电转换器位于光源的同一侧；光电转换器与放大整形电路连接，放大整形电路通过条码接口电路与中央处理器连接。
8.根据权利要求4～6任一项所述的系统，其特征在于：所述电源电路为可拆换的电池。
9.根据权利要求4～6任一项所述的系统，其特征在于：所述测量控制电路还包括与中央处理器连接的语音电路。
10.权利要求9所述的系统应用于医疗检测领域中。
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