CN102866135B - 基于磷光发光技术的时间分辨荧光生物传感器及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于磷光发光技术的时间分辨荧光生物传感器及其应用，包括：激发光路模块、光电信号接收转换模块、控制系统模块、放大整形电路、译码接口电路和数据缓存模块，所述激发光路模块包括主检测激发光模块和辅助光学扫描模块；所述光电信号接收转换模块包括主检测光电转换模块和辅助扫描光电转换模块。本发明采用磷光发光材料即铂/钯卟啉作为生物标记物，结果在绿色光照射下以红外光光信号的形式表现出来，并可进行仪器判读，从而实现对目标被检测物的定量检测。本发明依据其待测物发生免疫反应方式的不同，将层析试纸条分为夹心法模式、竞争法模式、间接法模式和捕获法模式对样品中的不同待测物进行快速、灵敏地定性和定量检测分析。

Description

基于磷光发光技术的时间分辨荧光生物传感器及其应用

技术领域

本发明涉及一种基于磷光发光技术的时间分辨荧光生物传感器及其应用，属于免疫检测技术领域。

背景技术

为解决FIA受来自样品，特别是生物样品较强且变化大的荧光背景，以及散射等因素的干扰问题，极大地促进了长寿命、长波长荧光标记层析试纸条(如镧系金属螯合物、卟啉类化合物)的合成和时间分辨荧光技术的发展，目前非同位素标记分析的灵敏度已达到或超过放射免疫分析方法。磷光分析法是荧光分析法的姊妹技术，相对于荧光，它又有其很多独特的优越性：(1)有大的Stokes位移，磷光的波长比荧光的波长长，和激发光谱离得较远，不会和激发光谱重叠，不仅可减少或消除试样(特别是生物试样)本底荧光和入射激发光的干扰，自吸收现象也有减轻；(2)由于T₁→S₀自旋禁阻，磷光的寿命比荧光长，磷光的寿命约为10^-3～10s，易于实现时间分辨测定；(3)选择性更好。但到目前，磷光免疫分析并未得到应有的发展。究其原因，主要受到磷光发光材料的限制，尤其是水溶性高、生物相容性好的磷光发光材料的缺乏，故未开发一种既适合于免疫分析，又能显示磷光检测优势的磷光技术。

金属卟啉是自然界中广泛存在的一类大环化合物，如血红素、叶绿素、VB12等，它们在生命体的新陈代谢以及很多基本生物过程中都起着不可忽视的作用。卟啉分子由四个吡咯环通过次甲基连结，形成一四配位卟啉核。卟啉环非常稳定，可与直径为3.7埃的金属发生配位；它与过渡态金属形成的络合物尤其稳定，比如，Zn-四苯基卟啉(ZnTPP)，其稳定常数为10²⁹。大部分金属都与卟啉形成1∶1的络合物，只有Na、K、Li络合物的配合比为2∶1，两个金属原子分别位于卟啉环平面的上方和下方。如图1所示，描述了卟啉能量跃迁产生磷光的原理。卟啉的电子吸收光谱主要有Soret带(又称B带)和Q带。Soret带位于400～450nm之间，摩尔吸光系数高(2～5×10⁵mol^-1.L.cm^-1)。而金属卟啉的Soret带吸收较弱，当环侧有亲电子基团时，Soret带将向长波方向移动。卟啉的Q带一般在450～650nm之间，有四个相关峰；当吡咯环氮上的氢被金属离子取代形成金属卟啉后，四个相关峰减弱或消失。卟啉和金属卟啉由于具有18电子大π离域结构，所以，以其B带或Q带作为激发波长，均在600～700nm间(或更长的波长范围)有不同程度的荧光发射；一般情况下，金属卟啉的荧光强度要弱于卟啉。室温下，卟啉本身不发磷光，当与某些金属形成络合物并与有序介质(如表面活性剂、蛋白质和核酸等生物大分子)共存时才在近红外区发射磷光；但只有极少数的金属卟啉发磷光，最常见的为钯卟啉和铂卟啉。钯/铂卟啉具有极强的磷光，其特点是长寿命(ms)，长波长(600～1000nm)。最常见的有水溶性meso-四(4-磺酸苯基)卟啉(H₂TSPP^4-)和meso-四(4-N-三甲氨基苯基)卟啉(H₂TMAP⁴⁺)的钯/铂络合物，以及非水溶性的八乙基卟啉(OEP)和四苯基-四苯并卟啉(Ph₄TBP)的钯/铂络合物等。600～1000nm的近红外区是研究生物物质发光探针和光化学传感器的一个极为有用的区域。所以，具有特殊磷光特性的钯/铂卟啉便成为生物分析方面非常有效的探针分子，结合一些简单的检测仪器便可提供很高的灵敏度和选择性。

如附图4所示，在外界激发下，铂卟啉在650nm发出强磷光，持续时间100微秒(吸收波范围390-410nm)，钯卟啉在670nm发出强磷光持续时间500微秒(吸收波范围400-420nm)。这些卟啉粒子也有很大的Stokes位移(均为280nm)。与其它发光材料相比较，铂/钯卟啉的优势在于极微的光漂白，使用便宜的强光源，如发光二极管就能有效激发。此外，生物样本和硝酸纤维素膜的背景荧光在390-420nm激发比在以铕离子为代表的时间分辨荧光的激发光波长365nm时都低。尽管390-420nm光透过硝酸纤维素膜也不尽理想，但优于365nm光，更适合于透射式测量。铂卟啉还可共价标记抗体，为检测各种样本提供了一个灵敏的快速检测技术。

目前，免疫层析技术中所使用的标记物通常是酶、胶体金以及各种彩色微球标记物，这些标记物应用于免疫层析技术中有相同的特点：物理吸附方式标记和通过颜色判断检测结果。其中物理吸附方式标记(即疏水性和静电吸附原理)的特点使得其容易形成非特异性干扰，需要在生产工艺配方中添加非特异性干扰消除层析试纸条，如吐温20等表面活性剂等，但使用这类层析试纸条的同时，也容易造成基于这类标记物的假阳性或假阴性的结果。另外通过颜色判读结果在使用时必然受观察者主观影响大，尤其是弱阳性结果，且只能做出定性判断，而无法实现精确的定量判定。这些缺点大大限制了免疫层析技术在临床检测中的应用。

公开号为CN102087293A、公开日为2011年6月8日，名称为“一种全程定量检测肌钙蛋白I的免疫层析试纸条及其制备方法”和公开号为CN102087214、公开日为2011年6月8日、名称为“荧光定量检测仪”的专利申请均公开了基于荧光乳胶标记的层析法检测方法，其荧光激发波长为470nm，发射波长为530nm。但这类传统有机荧光材料没有解决其固有的光漂白问题；同时，生物样品自身荧光的干扰及有机荧光分子的光不稳定性等也降低了待测物的荧光信号，必将导致检测灵敏度偏低，检测线性范围窄，难以满足临床检测的需求。

公开号为CN102192983A、公开日为2011年9月21日、名称为“时间分辨荧光免疫层析定量检测试纸条及其制备方法和应用”的专利申请则公开了其采用填充了镧系稀土元素及其螯合物的时间分辨荧光微球作为标记探针。但对现有稀土荧光生物标记探针来说，一个主要的缺点是几乎所有的镧系稀土荧光探针都需采用紫外光激发。到目前为止，已知的几种可见光激发镧系稀土元素配合物由于存在着水溶性差、极性配位溶剂中不稳定、荧光量子产率低或缺乏活性标记基团等问题而无法直接用于生物标记。这在很大程度上限制了这类探针在活体生物样品测定中的应用。

中国专利号为ZL200410034104.0、名称为“基于上转换发光技术免疫层析试纸条”和中国专利号为ZL200410034105.5、名称为“上转换发光生物传感器”的专利均公开了一种免疫层析试纸条及检测方法。其常用的上转换荧光材料主要以氟化物和氧化物为基质，掺杂Yb和Er等稀土元素。上转换纳米荧光材料的激发光为红外光，在此激发波长下生物样品具有极低的背景荧光，而检测波长在可见区，不存在复杂基质样品背景荧光干扰测定的问题。上转换纳米荧光材料的光学稳定性好，没有光漂白和褪色现象。目前阻碍上转换纳米荧光材料在生化分析中应用的主要问题是其较低的量子产率和大的粒径，一般很难得到粒径小于50nm的强荧光性上转换荧光材料。

公开号为CN1811449、公开日为2006年8月2日、名称为“量子点标记快速免疫层析试纸条的检测方法”和公开号为CN101893623A、公开日为2010年11月24日、名称为“超灵敏量子点微球免疫层析试纸条快速检测方法”的专利申请均公开了基于量子点技术的免疫层析试纸。量子点纳米颗粒能够在光激发下发出荧光，作为一种新型的无机荧光纳米材料已被广泛地应用于生命科学领域，在生物医学研究中显示了很好的应用价值，使其成为生物传感和成像测定中重要的荧光探针。但作为荧光标记物使用时量子点仍然存在着一些问题，如溶液中存在的聚集问题、生物标记后的稳定性问题、闪烁性荧光发光问题、复杂生物样品的背景荧光干扰问题、潜在的细胞毒性和对细胞生理过程的干扰问题等。

基于磷光发光技术的免疫检测技术，实质上是一种新型的时间分辨荧光技术，其不仅提高了检测灵敏度和稳定性，并且以其发光标记物的特点可与仪器结合对目标待测物进行定量和定性检测。因此，开发一种基于磷光发光技术的时间分辨荧光生物传感器对基于磷光发光技术的检测层析试纸条进行结果判读，从而最终实现对目标待测物的快速的定性和定量检测。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有原子荧光仪器都为非色散型光谱仪，由于非色散光学系统存在光谱干扰问题，使得有些元素无法得到准确的测量结果的问题，进而提供一种基于磷光发光技术的时间分辨荧光生物传感器及其应用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于磷光发光技术的时间分辨荧光生物传感器，包括：激发光路模块、光电信号接收转换模块、控制系统模块、放大整形电路、译码接口电路和数据缓存模块，所述激发光路模块包括主检测激发光模块和辅助光学扫描模块；所述光电信号接收转换模块包括主检测光电转换模块和辅助扫描光电转换模块；所述主检测激发光模块包括第一激发光源、第一透镜、第一滤光片、第二透镜、分光镜、第二滤光片、第三透镜和光栅；所述辅助光学扫描模块包括第二激发光源、第三滤光片、第四透镜和第五透镜；所述的控制系统模块包括主电路、第一电机、第二电机、第三电机、机械传动装置、显示屏和打印装置；由第一激发光源发出的光经第一透镜、第一滤光片、分光镜和第二透镜发射到层析试纸条的检测区中，检测区发出的磷光信号经第二滤光片、第三透镜和光栅射到主检测光电转换模块，经光电转换输入到主电路并在显示屏上显示或打印装置进行打印；主电路控制第二激发光源发射激发光束，经第三滤光片、第四透镜发射到层析试纸条的条码区，条码区反射出激光信号再经第五透镜、辅助扫描光电转换模块、放大整形电路、译码接口电路和数据缓存模块输入到主电路并在显示屏上显示或打印装置进行打印；主电路控制激发光路模块、光电信号接收转换模块、第一电机、第二电机、第三电机和机械传动装置的运动。

一种基于磷光发光技术的时间分辨荧光生物传感器的应用，检测对象为全血、血浆、血清、脑脊液、尿液、唾液、粪便以及前列腺液标本中病原体、抗原、抗体、药物、激素、毒品、抗生素、肿瘤标志物目标待测物，以及蔬菜、瓜果、肉类等食品及水源中农药、抗生素、添加剂的定性及定量检测。

本发明具有以下优点：本发明采用磷光发光材料即铂/钯卟啉作为生物标记物，结果在绿色光照射下以红外光光信号的形式表现出来，并可进行仪器判读，从而实现对目标被检测物的定量检测。本发明依据其待测物发生免疫反应方式的不同，将层析试纸条分为夹心法模式、竞争法模式、间接法模式和捕获法模式，依据检测对象的性质不同，可采用不同检测模式对样品中的不同待测物进行快速、灵敏地定性和定量检测分析。

附图说明

图1为磷光产生原理示意图；

图2为双抗体夹心法模式检测标准工作曲线图；

图3为竞争法模式检测标准工作曲线图；

图4为磷光材料的化学结构式示意图；

图5为基于磷光发光技术的时间分辨荧光生物传感器的示意图；

图6为磷光材料的激发和发射光谱曲线图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图5所示，本实施例所涉及的一种基于磷光发光技术的时间分辨荧光生物传感器，包括：激发光路模块、光电信号接收转换模块、控制系统模块、放大整形电路28、译码接口电路29和数据缓存模块30，所述激发光路模块包括主检测激发光模块1和辅助光学扫描模块2；所述光电信号接收转换模块包括主检测光电转换模块3和辅助扫描光电转换模块4；所述主检测激发光模块1包括第一激发光源14、第一透镜15、第一滤光片16、第二透镜17、分光镜18、第二滤光片19、第三透镜20和光栅21；所述辅助光学扫描模块2包括第二激发光源22、第三滤光片23、第四透镜24和第五透镜25；所述的控制系统模块包括主电路7、第一电机8、第二电机9、第三电机10、机械传动装置11、显示屏12和打印装置13；由第一激发光源14发出的光经第一透镜15、第一滤光片16、分光镜18和第二透镜17发射到层析试纸条26的检测区5中，检测区5发出的磷光信号经第二滤光片19、第三透镜20和光栅21射到主检测光电转换模块3，经光电转换输入到主电路7并在显示屏12上显示或打印装置13进行打印；主电路7控制第二激发光源22发射激发光束，经第三滤光片23、第四透镜24发射到层析试纸条26的条码区6，条码区6反射出激光信号再经第五透镜25、辅助扫描光电转换模块4、放大整形电路28、译码接口电路29和数据缓存模块30输入到主电路7并在显示屏12上显示或打印装置13进行打印；主电路7控制激发光路模块、光电信号接收转换模块、第一电机8、第二电机9、第三电机10和机械传动装置11的运动，层析试纸条26设置在机械传动装置11上。

所述磷光发光为金属卟啉系列荧光染料发光，所述金属卟啉的激发光光谱范围为390-420nm，发射光波长范围为600-700nm。

所述金属卟啉为铂/钯卟啉化合物。铂卟啉的激发光波长为380nm，发射波长为648nm；钯卟啉的激发波长为393nm，发射波长为667nm。

所述显示屏12为触摸液晶屏。

所述打印装置13为嵌入式热敏打印装置。

一种基于磷光发光技术的时间分辨荧光生物传感器的应用，检测对象为全血、血浆、血清、脑脊液、尿液、唾液、粪便以及前列腺液标本中病原体、抗原、抗体、药物、激素、毒品、抗生素、肿瘤标志物等目标待测物，以及蔬菜、瓜果、肉类等食品及水源中农药、抗生素、添加剂等定性及定量检测。

本发明通过建立待测物标准品与磷光信号强度标准曲线，存储在IC卡芯片内。每次测定时，将IC卡插入本发明的传感器，通过检测试纸条检测线和质控线的磷光信号强度值，分析软件即可从标准曲线上计算出待测物浓度值并显示。因原材料及生产工艺的不可控性的存在，标准曲线也会存在变化，因此每批次试纸条都需要配所必需的IC卡。

本发明对于定量检测项目，通过建立待测物标准品与磷光信号强度标准曲线，来实现定量检测。对于定性检测项目，则通过建立待测物临界值(Cut-off)的方式，来实现结果的判定，检测结果≥Cut-off值则为阳性，反之则为阴性结果。

本发明的传感器，小巧轻便，便于携带，操作界面友好。完成一个检测仅需3分钟，每个检测之间仅隔20秒，一小时可完成180个测试。

本发明提供的传感器的工作过程，主要包括以下步骤：

1、将IC卡插入传感器IC卡插口。

2、已完成免疫反应的检测层析试纸条插进检测卡槽。

3、检测装置中的光学系统启动，光源将光通过外光路汇聚，先后经透镜、滤光片、分光镜、透镜投射至试纸条检测区，滤光片滤除除所需特定波长的激发光以外的杂散光。

4、从主检测激发光路射出的单一激发光照射在层析试纸条的检测区，检测区上的磷光材料在激发光的作用下，发射出磷光信号。

5、检测区发射出的磷光信号被传感器的磷光光信号接收转换模块捕获，由其来完成光电信号的转换。接收入射光，发射出光电子并使其倍增，实现光电子信号的放大，再由固态检测器将光电子信号转换成电信号，由电信号读写电路将电信号输出，经软件分析控制系统处理后，通过数字显示屏将结果显示出来。

本发明的检测对象为全血、血浆、血清、脑脊液、尿液、唾液、粪便以及前列腺液标本中病原体、抗原、抗体、药物、激素、毒品、抗生素、肿瘤标志物等目标待测物，以及蔬菜、瓜果、肉类等食品及水源中农药、抗生素、添加剂等定性及定量检测。

本发明中，对于定量检测项目，通过建立待测物标准品与磷光信号强度标准曲线，来实现定量检测。对于定性检测项目，则通过建立待测物临界值(Cut-off)的方式，来实现结果的判定，检测结果≥Cut-off值则为阳性，反之则为阴性结果。

本发明依据其待测物发生免疫反应方式的不同，将层析试纸条分为夹心法模式、竞争法模式、间接法模式和捕获法模式，依据检测对象的性质不同，可采用不同检测模式对样品中的不同待测物进行快速、灵敏地定性和定量检测分析。

夹心法模式试纸条主要用于检测样品中的大分子蛋白，如病原体微生物感染产生的抗原抗体等。对抗原进行检测的方法为双抗体夹心法，对抗体进行检测的方法为双抗原夹心法。在双抗体夹心法试纸条制备过程中，首先将磷光材料标记目标待测物特异性抗体A(即仅能与目标待测物A抗原表位反应)，并固定在结合物垫内；将待测物特异性抗体B(即仅能与目标待测物B抗原表位反应)固定在分析膜检测线；将能与特异性抗体A反应的二抗固定在分析膜的质控线。在检测过程中，当检测线和质控线同时都产生磷光信号，是为阳性反应结果，说明检测样品中含有目标待测物；当检测线没有产生磷光信号而质控线产生磷光信号，是为阴性反应结果，说明检测样品中不含有目标待测物。在夹心法模式中，检测线磷光信号强度的高低与样品中目标待测物浓度成正比关系，即目标待测物浓度越高，磷光信号强度越高。

将上述抗体A与抗体B更换成抗原A和抗原B，即建立双抗原夹心法试纸条，可对病原体微生物感染产生的抗体进行检测。检测过程、结果判断与双抗体夹心法检测抗原相同。

竞争法模式试纸条主要用于检测样品中的小分子抗原、半抗原。如乙肝病毒e抗体和核心抗体、小分子激素、药物、毒品以及食品中残留的农药及抗生素等成分。在竞争法试纸条制备过程中，首先将磷光材料标记目标待测物特异性抗体A(即仅能与目标待测物A抗原表位反应)，并固定在结合物垫内；然后将目标待测物抗原(含有抗体A特异性反应抗原表位A)固定在分析膜检测线；将能与特异性抗体A反应的二抗固定在分析膜的质控线。当样品中目标待测物浓度高时，检测线不产生磷光信号而质控线产生磷光信号，是为阳性反应结果，说明检测样品中含有超过一定浓度的目标待测物；当检测线和质控线都产生磷光信号，是为阴性反应结果，说明检测样品中目标待测物低于一定浓度甚至浓度为零。在竞争法模式中，检测线磷光信号强度的高低与样品中目标待测物浓度成反比关系，即目标待测物浓度越高，磷光信号强度越低。

间接法模式试纸条主要用于检测病原体微生物感染后产生的IgG抗体。在间接法试纸条制备过程中，首先将磷光材料标记抗抗体(主要是抗人免疫球蛋白IgG抗体)，并固定在结合物垫内；然后将某种抗原固定于分析膜检测线；将IgG固定于分析膜质控线。在检测过程中，当检测线和质控线同时都产生磷光信号，是为阳性反应结果，说明检测样品中含有目标待测物；当检测线没有产生磷光信号而质控线产生磷光信号，是为阴性反应结果，说明检测样品中不含有目标待测物。在间接法模式中，检测线磷光信号强度的高低与样品中目标待测物浓度成正比关系，即目标待测物浓度越高，磷光信号强度越高。间接法的优点在于只要变换检测线抗原就可利用同一磷光标记抗抗体建立检测相应抗体的方法。以葡萄球菌蛋白A替代抗人免疫球蛋白IgG抗体，可实现对多种动物的IgG抗体的检测。间接法模式一般仅适用于检测总抗体或IgG抗体。如用间接法直接测定IgM抗体，因标本中一般同时存在较高浓度的IgG抗体，后者将竞争结合固相抗原而使一部份IgM抗体不能结合到分析膜检测线上，从而影响检测灵敏度。同时，类风湿因子会干扰IgM的检测，导致特异性变差。

捕获法模式试纸条主要用于检测病原体微生物感染后产生的IgM抗体。在捕获法试纸条制备过程中，首先将磷光材料标记某种抗原，并固定在结合物垫内；然后将抗抗体(主要是抗人免疫球蛋白IgM抗体)固定于分析膜检测线；将能与抗原反应的特异性抗体固定于分析膜质控线。在检测过程中，当检测线和质控线同时都产生磷光信号，是为阳性反应结果，说明检测样品中含有目标待测物；当检测线没有产生磷光信号而质控线产生磷光信号，是为阴性反应结果，说明检测样品中不含有目标待测物。在捕获法模式中，检测线磷光信号强度的高低与样品中目标待测物浓度成正比关系，即目标待测物浓度越高，磷光信号强度越高。

本发明提供的磷光标记的生物活性分子，包括抗原、抗体、抗抗体、葡萄球菌蛋白A、受体配体、药物、细胞等。

本发明使用的磷光发光材料为铂/钯卟啉化合物，结构式见附图4，R1-R8修饰基团中任何一个或几个基团，可以是氨基(-NH2)、羧基(-COOH)、巯基(-SH)、异硫氰基(-NCS)等，用来标记抗原、抗体等生物活性分子，以异硫氰基(-NCS)为首选。。

实施例1：定量检测双抗体夹心法模式检测乙型肝炎病毒表面抗原HBsAg

1、标准工作曲线的绘制：

首先，将提纯的HBsAg标准品用1∶10稀释的正常人血清(采用pH7.20.02M PB缓冲液稀释)作为稀释液配制系列浓度标准品，浓度为：0ng/ml、10ng/ml、25ng/ml、50ng/ml、100ng/ml、200ng/ml的6份样品。其次，每个样品分别用10个HBsAg试纸条检测10次，10次检测仪器判读的样品检测T值和对照C值分别取平均值，最终根据二者的比值得出每个浓度对应的T/C结果，列于下表。(表1)

浓度(ng/ml)	0	10	25	50	100	200
							T平均值	0.227	210.974	447.395	879.403	1784.198	3770.301
C平均值	13.833	12.983	13.766	13.264	12.873	13.037
							T/C	0.02	16.25	32.5	66.30	138.61	289.2

以T/C值作为X坐标，以HBsAg浓度作为Y坐标绘制标准工作曲线，经统计拟合标准工作曲线的表达式为：Y＝0.6923X+1.5243，拟合系数的平方为R²＝0.9991。如图2所示。

2、实际检测结果：

对实施例1的试纸条进行性能方面的测定，最低检测限为0.01ng/ml。同时对临床样品进行检测。将58例收集自医院的HBsAg临床样品(其中阳性37份，阴性21份)同时用胶体金免疫层析试纸与本系统进行双盲法检测：

胶体金免疫层析试纸法——31份阳性，27份阴性(即6份阳性漏检)；

铂卟啉试纸与仪器法——37份阳性，21份阴性，与实际结果完全吻合。同时，与胶体金免疫层析试纸的定性检测相比，铂卟啉试纸与仪器法给出了每份样品的最终准确浓度。

将此58例收集自医院的HBsAg临床样品，同时与美国罗氏(Roche)公司HBsAg电化学发光法层析试纸条检测进行相关性分析，以电化学发光检测结果作为X坐标，铂卟啉试纸与仪器法结果作为Y坐标绘制相关性分析曲线，表达式为Y＝0.9993X-2.6157，相关性系数为r＝0.9988。按照统计学分析，r＞95％，P＜0.01，具有正相关关系。

在批内精密度方面，利用实施例1的试纸条，对含量分别为高值、中值和低值的样品，连续进行至少10次检测，计算变异系数(CV)。对于HBsAg含量高值(100ng/ml)、中值(40ng/ml)、低值(5ng/ml)样品各一份分别测定10次，根据其测定的数据，采用SPSS统计方法分析，以测定结果均值±标准差表示，高值98.3±3.6ng/ml，CV2.9％；中值39.6±1.8ng/ml，CV5.6％；低值4.7±0.6ng/ml，CV7.9％；检测结果CV值均小于15％。

在批间精密度方面，利用实施例1的试纸条，对一份HBsAg临床阳性样品用pH7.20.02M PB缓冲液稀释10倍，连续进行至少10次检测，结果列于下表。计算该份样品重复检测的变异系数(CV)为4.73％。(表2)

重复检测序号	1	2	3	4	5
						T/C	36.73	35.46	37.82	36.89	38.13
HBsAg浓度(ng/ml)	30.2	29.7	31.3	30.3	31.7
						重复检测序号	6	7	8	9	10
T/C	35.48	38.24	37.63	34.77	34.82
						HBsAg浓度(ng/ml)	29.7	31.8	31.2	29.1	29.2

由上述检测可见，本发明检测方法具有更高的灵敏度，且在实现批内、批间精确定量检测的同时具有很好的重复性。

实施例2：定性检测双抗原夹心法模式检测艾滋病病毒抗体

1、临界值(Cut-off)的确定：

在测定大量正常人血清样本的同时，测定相当数量的阳性血清样本，如测定值为正态分布，则根据μ检验的特点，以单侧99.5％的可信限先分别确定阴性和阳性的Cut-off值；如为非正态分布，则百分位数法单侧95％或99％来确定Cut-off值。阴性和阳性人群的Cut-off值确定后，根据“灰区”的大小，综合平衡考虑假阳性和假阴性率的情况下确定Cut-off值。测定值≥Cut-off值即为检测结果阳性，反之则为阴性结果。

2、实际检测结果：

对实施例2的试纸条进行性能方面的测定，最低检测限为0.1ng/ml。同时对临床样品进行检测。将65例收集自医院的HIV临床样品(其中阳性39份，阴性26份)同时用胶体金免疫层析试纸与本系统进行双盲法检测：

胶体金免疫层析试纸法——36份阳性，29份阴性(即3份阳性漏检)；

铂卟啉试纸与仪器法——39份阳性，26份阴性，与实际结果完全吻合。同时，与胶体金免疫层析试纸的定性检测相比，铂卟啉试纸与仪器法给出了每份样品的最终浓度。

在批内精密度方面，利用实施例2的试纸条，对含量分别为高值、中值和低值的样品，连续进行至少10次检测，计算变异系数(CV)。对于HIV抗体含量高值(40ng/ml)、中值(20ng/ml)、低值(5ng/ml)样品各一份分别测定10次，根据其测定的数据，采用SPSS统计方法分析，以测定结果均值±标准差表示，高值38.3±3.2ng/ml，CV3.8％；中值18.6±2.3ng/ml，CV6.3％；低值4.3±0.8ng/ml，CV9.9％；检测结果CV值均小于15％。

在批间精密度方面，利用实施例2的试纸条，对一份HIV临床阳性样品用pH7.20.02M PB缓冲液稀释10倍，连续进行至少10次检测，结果列于下表。计算该份样品重复检测的变异系数(CV)为6.26％。(表3)

重复检测序号	1	2	3	4	5
						T/C	21.80	20.86	19.10	21.76	20.28
HIV抗体浓度(ng/ml)	11.2	10.8	9.5	11.2	10.6
						重复检测序号	6	7	8	9	10
T/C	19.81	19.58	20.58	22.73	19.13
						HIV抗体浓度(ng/ml)	9.6	9.5	10.7	11.7	9.2

由上述检测可见，本发明检测方法具有更高的灵敏度，且在实现批内、批间精确定量检测的同时具有很好的重复性。

实施例3：定量检测竞争法模式检测吗啡

1、标准工作曲线的绘制：

首先，将纯品吗啡标准品用pH7.20.02M PB缓冲液稀释配制系列浓度标准品，浓度为：0ng/ml、50ng/ml、100ng/ml、200ng/ml、400ng/ml、800ng/ml的6份样品。其次，每个样品分别用10个吗啡试纸条检测10次，10次检测仪器判读的样品检测T值和对照C值分别取平均值，最终根据二者的比值得出每个浓度对应的T/C结果见下表。(表4)

浓度(ng/ml)	0	50	100	200	400	800
							T平均值	1211.70	882.90	923.59	679.69	422.57	65.35
C平均值	15.8	12.700	14.456	12.662	11.552	11.797
							T/C	76.69	69.52	63.89	53.68	36.58	5.54

以T/C值作为X坐标，以吗啡浓度作为Y坐标绘制标准工作曲线，经统计拟合标准工作曲线的表达式为：Y＝-11.406X+839.83，拟合系数的平方为R²＝0.993。结果见附图3：吗啡检测标准工作曲线。

2、实际检测结果：

对实施例3的试纸条进行性能方面的测定，最低检测限为50ng/ml。同时对临床样品进行检测。将55例收集自戒毒所的吸毒病人临床样品(其中阳性33份，阴性22份)同时用胶体金免疫层析试纸与本系统进行双盲法检测：

胶体金免疫层析试纸法——31份阳性，24份阴性(即2份阳性漏检)；

铂卟啉试纸与仪器法——33份阳性，22份阴性，与实际结果完全吻合。同时，与胶体金免疫层析试纸的定性检测相比，铂卟啉试纸与仪器法给出了每份样品的最终浓度。

在批内精密度方面，利用实施例3的试纸条，对含量分别为高值、中值和低值的样品，连续进行至少10次检测，计算变异系数(CV)。对于吗啡含量高值(800ng/ml)、中值(400ng/ml)、低值(100ng/ml)样品各一份分别测定10次，根据其测定的数据，采用SPSS统计方法分析，以测定结果均值±标准差表示，高值786.8±22.7ng/ml，CV4.3％；中值389.6±13.3ng/ml，CV6.2％；低值102.1±7.9ng/ml，CV9.4％；检测结果CV值均小于15％。

在批间精密度方面，利用实施例3的试纸条，对一份吗啡临床阳性样品用pH7.20.02M PB缓冲液稀释10倍，连续进行至少10次检测，结果列于下表。计算该份样品重复检测的变异系数(CV)为7.86％。(表5)

重复检测序号	1	2	3	4	5
						T/C	33.68	35.57	36.59	34.58	38.09
吗啡浓度(ng/ml)	446.1	427.4	422.8	451.5	415.4
						重复检测序号	6	7	8	9	10
T/C	35.22	37.56	36.88	34.65	35.82
						吗啡浓度(ng/ml)	428.5	421.6	429.2	449.4	426.5

由上述检测可见，本发明检测方法具有更高的灵敏度，且在实现批内、批间精确定量检测的同时具有很好的重复性。

实施例4：定性检测间接法模式检测丙型肝炎病毒IgG抗体

1、临界值(Cut-off)的确定：

在测定大量正常人血清样本的同时，测定相当数量的阳性血清样本，如测定值为正态分布，则根据μ检验的特点，以单侧99.5％的可信限先分别确定阴性和阳性的Cut-off值；如为非正态分布，则百分位数法单侧95％或99％来确定Cut-off值。阴性和阳性人群的Cut-off值确定后，根据“灰区”的大小，综合平衡考虑假阳性和假阴性率的情况下确定Cut-off值。测定值≥Cut-off值即为检测结果阳性，反之则为阴性结果。

2、实际检测结果：

对实施例4的试纸条进行性能方面的测定，最低检测限为0.2ng/ml。同时对临床样品进行检测。将63例收集自医院的肝炎病人临床样品(其中HCV-IgG抗体阳性37份，HCV-IgG抗体阴性26份)同时用胶体金免疫层析试纸与本系统进行双盲法检测：

胶体金免疫层析试纸法——31份阳性，32份阴性(即6份阳性漏检)；

铂卟啉试纸与仪器法——37份阳性，26份阴性，与实际结果完全吻合。同时，与胶体金免疫层析试纸的定性检测相比，铂卟啉试纸与仪器法给出了每份样品的最终浓度。

在批内精密度方面，利用实施例4的试纸条，对含量分别为高值、中值和低值的样品，连续进行至少10次检测，计算变异系数(CV)。对于HCV-IgG抗体含量高值(40ng/ml)、中值(20ng/ml)、低值(5ng/ml)样品各一份分别测定10次，根据其测定的数据，采用SPSS统计方法分析，以测定结果均值±标准差表示，高值40.8±3.7ng/ml，CV3.5％；中值19.6±1.8ng/ml，CV5.2％；低值5.1±0.7ng/ml，CV8.7％；检测结果CV值均小于15％。

在批间精密度方面，利用实施例4的试纸条，对一份丙肝病人临床阳性样品用pH7.20.02M PB缓冲液稀释10倍，连续进行至少10次检测，结果列于下表。计算该份样品重复检测的变异系数(CV)为7.57％。(表6)

重复检测序号	1	2	3	4	5
						T/C	36.22	34.07	38.06	35.46	38.51
HCV-IgG浓度(ng/ml)	10.7	9.5	11.6	10.1	12.1
						重复检测序号	6	7	8	9	10
T/C	34.58	37.59	38.26	34.56	37.88
						HCV-IgG浓度(ng/ml)	9.8	11.1	11.8	9.8	11.3

由上述检测可见，本发明检测方法具有更高的灵敏度，且在实现批内、批间精确定量检测的同时具有很好的重复性。

实施例5：定性检测捕获法模式检测戊型肝炎病毒IgM抗体(HEV-IgM)

1、临界值(Cut-off)的确定：

在测定大量正常人血清样本的同时，测定相当数量的阳性血清样本，如测定值为正态分布，则根据μ检验的特点，以单侧99.5％的可信限先分别确定阴性和阳性的Cut-off值；如为非正态分布，则百分位数法单侧95％或99％来确定Cut-off值。阴性和阳性人群的Cut-off值确定后，根据“灰区”的大小，综合平衡考虑假阳性和假阴性率的情况下确定Cut-off值。测定值≥Cut-off值即为检测结果阳性，反之则为阴性结果。

2、实际检测结果：

对实施例5的试纸条进行性能方面的测定，最低检测限为0.5ng/ml。同时对临床样品进行检测。将58例收集自医院的肝炎病人临床样品(其中HEV-IgM抗体阳性35份，HEV-IgM抗体阴性23份)同时用胶体金免疫层析试纸与本系统进行双盲法检测：

胶体金免疫层析试纸法——31份阳性，27份阴性(即4份阳性漏检)；

铂卟啉试纸与仪器法——37份阳性，21份阴性，与实际结果完全吻合。同时，与胶体金免疫层析试纸的定性检测相比，铂卟啉试纸与仪器法给出了每份样品的最终浓度。

在批内精密度方面，利用实施例5的试纸条，对含量分别为高值、中值和低值的样品，连续进行至少10次检测，计算变异系数(CV)。对于HEV-IgM抗体含量高值(50ng/ml)、中值(10ng/ml)、低值(5ng/ml)样品各一份分别测定10次，根据其测定的数据，采用SPSS统计方法分析，以测定结果均值±标准差表示，高值50.8±3.7ng/ml，CV3.1％；中值9.6±1.3ng/ml，CV5.8％；低值4.6±0.8ng/ml，CV8.9％；检测结果CV值均小于15％。

在批间精密度方面，利用实施例5的试纸条，对一份戊肝病人临床阳性样品用pH7.20.02M PB缓冲液稀释10倍，连续进行至少10次检测，结果列于下表。计算该份样品重复检测的变异系数(CV)为7.46％。(表7)

重复检测序号	1	2	3	4	5
						T/C	46.54	44.72	43.57	46.48	48.22
HEV-I gM浓度(ng/ml)	5.6	4.6	29.1	5.5	6.8
						重复检测序号	6	7	8	9	10
T/C	45.43	47.56	47.88	44.37	44.45
						HEV-IgM浓度(ng/ml)	5.1	6.1	6.3	4.3	4.4

由上述检测可见，本发明检测方法具有更高的灵敏度，且在实现批内、批间精确定量检测的同时具有很好的重复性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于磷光发光技术的时间分辨荧光生物传感器，其特征在于，包括：激发光路模块、光电信号接收转换模块、控制系统模块、放大整形电路、译码接口电路和数据缓存模块，所述激发光路模块包括主检测激发光模块和辅助光学扫描模块；所述光电信号接收转换模块包括主检测光电转换模块和辅助扫描光电转换模块；所述主检测激发光模块包括第一激发光源、第一透镜、第一滤光片、第二透镜、分光镜、第二滤光片、第三透镜和光栅；所述辅助光学扫描模块包括第二激发光源、第三滤光片、第四透镜和第五透镜；所述的控制系统模块包括主电路、第一电机、第二电机、第三电机、机械传动装置、显示屏和打印装置；由第一激发光源发出的光经第一透镜、第一滤光片、分光镜和第二透镜发射到层析试纸条的检测区中，检测区发出的磷光信号经第二滤光片、第三透镜和光栅射到主检测光电转换模块，经光电转换输入到主电路并在显示屏上显示或打印装置进行打印；主电路控制第二激发光源发射激发光束，经第三滤光片、第四透镜发射到层析试纸条的条码区，条码区反射出激光信号再经第五透镜、辅助扫描光电转换模块、放大整形电路、译码接口电路和数据缓存模块输入到主电路并在显示屏上显示或打印装置进行打印；主电路控制激发光路模块、光电信号接收转换模块、第一电机、第二电机、第三电机和机械传动装置的运动；所述磷光发光为金属卟啉系列荧光染料发光，所述金属卟啉的激发光光谱范围为390-420nm，发射光波长范围为600-700nm。 

2.根据权利要求1所述的基于磷光发光技术的时间分辨荧光生物传感器，其特征在于，所述金属卟啉为铂/钯卟啉化合物,铂卟啉的激发光波长为380nm，发射波长为648nm；钯卟啉的激发波长为393nm，发射波长为667nm。 

3.根据权利要求1所述的基于磷光发光技术的时间分辨荧光生物传感器，其特征在于，所述显示屏为触摸液晶屏。 

4.根据权利要求1所述的基于磷光发光技术的时间分辨荧光生物传感器，其特征在于，所述打印装置为嵌入式热敏打印装置。 

5.一种权利要求1所述的基于磷光发光技术的时间分辨荧光生物传感器的应用，其特征在于，检测对象为全血、血浆、血清、脑脊液、尿液、唾液、粪便以及前列腺液标本中病原体、抗原、抗体、药物、激素、毒品、抗生素、肿瘤标志物目 标待测物，以及蔬菜、瓜果、肉类等食品及水源中农药、抗生素、添加剂的定性及定量检测。