CN105242039A - 一种荧光免疫层析定量分析仪器及方法 - Google Patents

一种荧光免疫层析定量分析仪器及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种荧光免疫层析定量分析仪器及方法，包括控制器、信号处理电路及荧光免疫光学检测模块；荧光免疫光学检测模块包括光源、第一平凸透镜、硅光电池、二色镜、第二平凸透镜、小孔光阑及试纸条，控制器与光源的控制端相连接，光源发出的光经二色镜反射后再经第一平凸透镜后照射到试纸条中的待测物上，照射到待测物上的光分为两部分，其中，一部分被待测物吸收，另一部分经待测物反射、第一平凸透镜、二色镜、第二平凸透镜及小孔光阑后照射到硅光电池的光敏面上，硅光电池的信号输出端与信号处理电路的输入端相连接，信号处理电路的输出端与控制器的输入端相连接。本发明能够实现荧光免疫层析定量检测，并且成本降低。

Description

一种荧光免疫层析定量分析仪器及方法
技术领域
本发明属于检疫检测技术领域，涉及一种荧光免疫层析定量分析仪器及方法。
背景技术
荧光免疫层析技术因其操作简便、快速，且具有很高的特异性和灵敏性，必然将取代胶体金免疫层析技术，而推广到盐酸克伦特罗、莱克多巴胺、沙丁胺醇、三聚氰胺、氯霉素、四环素呋喃类抗生素、磺胺类等兽药残留，大肠杆菌、口蹄疫、蓝耳病、禽流感病毒、新城疫病毒等动物疫病和玉米赤霉烯酮、黄曲霉毒素、呕吐毒素等毒素的食品安全检测领域。据目前市场调研得知，长三角及珠三角一带的原胶体金试纸条生产厂家，纷纷投入技术力量准备完成从胶体金定性分析到荧光定量分析的转型。例如深圳万孚自主研发了“飞测”系列检测仪，配套荧光检测试纸条，检测心肌肌钙蛋白等指标，很受市场欢迎，但精度稍差；另外一些厂家配套国外高端仪器进行试纸条销售，成本过高，市场竞争力低；还有更多的试纸条生产厂家，局限于没有合适的荧光定量分析仪，迟迟无法推出产品，延误了宝贵时机。因此，如果能开发一套高性能的荧光免疫层析定量分析仪，将极大有效的推动相关行业的发展，而且据前期市场预估，仅是专业市场，每年仪器的需求量应该在5万台以上，市场估值在6亿元人民币以上。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种荧光免疫层析定量分析仪器及方法，该仪器及方法能够实现荧光免疫层析定量检测，并且成本降低。
为达到上述目的，本发明所述的荧光免疫层析定量分析仪器包括控制器、信号处理电路及荧光免疫光学检测模块；
荧光免疫光学检测模块包括光源、第一平凸透镜、硅光电池、二色镜、第二平凸透镜、小孔光阑及试纸条，控制器与光源的控制端相连接，光源发出的光经二色镜反射后再经第一平凸透镜后照射到试纸条中的待测物上，照射到待测物上的光分为两部分，其中，一部分被待测物吸收，另一部分经待测物反射、第一平凸透镜、二色镜、第二平凸透镜及小孔光阑后照射到硅光电池的光敏面上，硅光电池的信号输出端与信号处理电路的输入端相连接，信号处理电路的输出端与控制器的输入端相连接。
光源发出的光经第一滤光片入射到二色镜上。
二色镜与第二平凸透镜之间设有第二滤光片。
还包括步进电机、滑轨、丝杆及滑台，荧光免疫光学检测模块位于所述滑台上，步进电机的输出轴与丝杆的一端相连接，丝杆的另一端与滑台通过螺纹连接，滑台位于所述滑轨上。
所述信号处理电路包括I/V转换电路、滤波电路、同步解调器及AD转换芯片，硅光电池的信号输出端与I/V转换电路的输入端相连接，I/V转换电路的输出端依次经滤波电路、同步解调器及AD转换芯片与控制器的输入端相连接。
所述I/V转换电路包括超低噪声运算放大器。
所述控制器还连接有显示器、存储器及光源参数输入模块。
本发明所述的荧光免疫层析定量分析方法包括以下步骤：控制器根据用户输入的光强信息控制光源发光，光源发出的光经二色镜折射后再经第一平凸透镜照射到试纸条内的待测物上，照射到待测物上的光分为两部分，其中，一分部光被待测物吸收，另一部分光经待测物反射后再经第一平凸透镜后照射到二色镜上，然后再经二色镜透射后经第二平凸透镜及小孔光阑后照射到硅光电池的光敏面上，使硅光电池产生电流信号，硅光电池产生的电流信号经I/V转换电路转换为电压信号并对所述电压信号进行放大，放大后的电压信号依次经滤波电路滤波、同步解调器同步解调以及AD转换芯片AD转换后输入到控制器中，控制器根据接收到的电压信号的电压值得检测到的光的光强值，然后再根据用户输入的光强信息与检测到的光的光强值之差得待测物的浓度。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的荧光免疫层析定量分析仪器在检测过程中，控制器控制光源发出的光经待测物吸收一部分，另一部分光经硅光电池转换为电流信号，所述电流信号经信号处理电路处理后转换为电压信号，控制器根据所述电压信号得检测到的光的光强，再根据光源发出的光的强度与检测到的光的强度之差得到待测物的浓度，实现荧光免疫层析定量检测，成本较低。另外，本发明所述的荧光免疫层析定量分析方法在检测过车中，通过I/V转换电路将硅光电池产生的电流信号转换为电压信号，并对所述电压信号进行放大，然后通过滤波电路及同步解调器依次进行信号处理，从而有效的提高定量检测的精度。
进一步，荧光免疫光学检测模块位于所述滑台上，步进电机的输出轴与丝杆的一端相连接，丝杆的另一端与滑台通过螺纹连接，滑台位于所述滑轨上，从而能够实现对试纸条整体进行检测，检测的范围较广。
附图说明
图1为本发明中荧光免疫光学检测模块的原理图。
其中，1为光源、2为第一滤光片、3为二色镜、4为第一平凸透镜、5为试纸条、6为第二滤光片、7为第二平凸透镜、8为小孔光阑、9为硅光电池。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的荧光免疫层析定量分析仪器包括控制器、信号处理电路及荧光免疫光学检测模块；荧光免疫光学检测模块包括光源1、第一平凸透镜4、硅光电池9、二色镜3、第二平凸透镜7、小孔光阑8及试纸条5，控制器与光源1的控制端相连接，光源1发出的光经二色镜3反射后再经第一平凸透镜4后照射到试纸条5中的待测物上，照射到待测物上的光分为两部分，其中，一部分被待测物吸收，另一部分经待测物反射、第一平凸透镜4、二色镜3、第二平凸透镜7及小孔光阑8后照射到硅光电池9的光敏面上，硅光电池9的信号输出端与信号处理电路的输入端相连接，信号处理电路的输出端与控制器的输入端相连接。
需要说明的是，光源1发出的光经第一滤光片2入射到二色镜3上，二色镜3与第二平凸透镜7之间设有第二滤光片6。
本发明还包括步进电机、滑轨、丝杆及滑台，荧光免疫光学检测模块位于所述滑台上，步进电机的输出轴与丝杆的一端相连接，丝杆的另一端与滑台通过螺纹连接，滑台位于所述滑轨上，信号处理电路包括I/V转换电路、滤波电路、同步解调器及AD转换芯片，硅光电池9的信号输出端与I/V转换电路的输入端相连接，I/V转换电路的输出端依次经滤波电路、同步解调器及AD转换芯片与控制器的输入端相连接，I/V转换电路包括超低噪声运算放大器，控制器还连接有显示器、存储器及光源参数输入模块。
本发明所述的荧光免疫层析定量分析方法包括以下步骤：控制器根据用户输入的光强信息控制光源1发光，光源1发出的光经二色镜3折射后再经第一平凸透镜4照射到试纸条5内的待测物上，照射到待测物上的光分为两部分，其中，一分部光被待测物吸收，另一部分光经待测物反射后再经第一平凸透镜4后照射到二色镜3上，然后再经二色镜3透射后经第二平凸透镜7及小孔光阑8后照射到硅光电池9的光敏面上，使硅光电池9产生电流信号，硅光电池9产生的电流信号经I/V转换电路转换为电压信号并对所述电压信号进行放大，放大后的电压信号依次经滤波电路滤波、同步解调器同步解调以及AD转换芯片AD转换后输入到控制器中，控制器根据接收到的电压信号的电压值得检测到的光的光强值，然后再根据用户输入的光强信息与检测到的光的光强值之差得待测物的浓度。
所述光源1为LED灯，所述硅光电池9为光敏二极管，所述AD转换芯片为低噪声24位Σ-Δ型AD转换芯片。
本发明克服了常规时间分辨荧光检测原理存在的荧光信号弱、易受环境光干扰的技术难点，提高了系统检测灵敏度，在保证系统检测灵敏度的前提下，还提供一种低成本、高性价比的实验样机开发方案，能够直接满足市场竞争的迫切需要。另外扫描试纸条5内的空白区、测量带及质控带谱线，空白区采用平滑滤波去噪算法，而测量带、质控带采用“光谱曲线积分”算法，智能定量分析待测物样品浓度，检测灵敏度在1％以上。因此本发明能够应用于食品安全领域，可检测多种物质，包括瘦肉精、三聚氰胺、氯霉素、四环素呋喃类抗生素、磺胺类等兽药残留，大肠杆菌、口蹄疫、蓝耳病、禽流感病毒、新城疫病毒等动物疫病和玉米赤霉烯酮、黄曲霉毒素、呕吐毒素等毒素。

Claims (8)

1.一种荧光免疫层析定量分析仪器，其特征在于，包括控制器、信号处理电路及荧光免疫光学检测模块；
荧光免疫光学检测模块包括光源(1)、第一平凸透镜(4)、硅光电池(9)、二色镜(3)、第二平凸透镜(7)、小孔光阑(8)及试纸条(5)，控制器与光源(1)的控制端相连接，光源(1)发出的光经二色镜(3)反射后再经第一平凸透镜(4)后照射到试纸条(5)中的待测物上，照射到待测物上的光分为两部分，其中，一部分被待测物吸收，另一部分经待测物反射、第一平凸透镜(4)、二色镜(3)、第二平凸透镜(7)及小孔光阑(8)后照射到硅光电池(9)的光敏面上，硅光电池(9)的信号输出端与信号处理电路的输入端相连接，信号处理电路的输出端与控制器的输入端相连接。
2.根据权利要求1所述的荧光免疫层析定量分析仪器，其特征在于，光源(1)发出的光经第一滤光片(2)入射到二色镜(3)上。
3.根据权利要求2所述的荧光免疫层析定量分析仪器，其特征在于，二色镜(3)与第二平凸透镜(7)之间设有第二滤光片(6)。
4.根据权利要求1所述的荧光免疫层析定量分析仪器，其特征在于，还包括步进电机、滑轨、丝杆及滑台，荧光免疫光学检测模块位于所述滑台上，步进电机的输出轴与丝杆的一端相连接，丝杆的另一端与滑台通过螺纹连接，滑台位于所述滑轨上。
5.根据权利要求1所述的荧光免疫层析定量分析仪器，其特征在于，所述信号处理电路包括I/V转换电路、滤波电路、同步解调器及AD转换芯片，硅光电池(9)的信号输出端与I/V转换电路的输入端相连接，I/V转换电路的输出端依次经滤波电路、同步解调器及AD转换芯片与控制器的输入端相连接。
6.根据权利要求1所述的荧光免疫层析定量分析仪器，其特征在于，所述I/V转换电路包括超低噪声运算放大器。
7.根据权利要求1所述的荧光免疫层析定量分析仪器，其特征在于，所述控制器还连接有显示器、存储器及光源参数输入模块。
8.一种荧光免疫层析定量分析方法，其特征在于，基于权利要求5所述荧光免疫层析定量分析仪器，包括以下步骤：控制器根据用户输入的光强信息控制光源(1)发光，光源(1)发出的光经二色镜(3)折射后再经第一平凸透镜(4)照射到试纸条(5)内的待测物上，照射到待测物上的光分为两部分，其中，一分部光被待测物吸收，另一部分光经待测物反射后再经第一平凸透镜(4)后照射到二色镜(3)上，然后再经二色镜(3)透射后经第二平凸透镜(7)及小孔光阑(8)后照射到硅光电池(9)的光敏面上，使硅光电池(9)产生电流信号，硅光电池(9)产生的电流信号经I/V转换电路转换为电压信号并对所述电压信号进行放大，放大后的电压信号依次经滤波电路滤波、同步解调器同步解调以及AD转换芯片AD转换后输入到控制器中，控制器根据接收到的电压信号的电压值得检测到的光的光强值，然后再根据用户输入的光强信息与检测到的光的光强值之差得待测物的浓度。
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