CN105259151A - 一种荧光检测系统及仪器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种荧光免疫定量分析仪，包括：光学单元，所述光学单元用于向荧光试纸投射紫外线，并过滤荧光试纸被激发放射出的荧光；光电转换单元，所述光电转换单元用于接收经光学单元过滤后的荧光，并将实时荧光强度转换为模拟信号；主控单元，所述主控单元采集光电转换单元输出的模拟信号，并将该模拟信号转换为数字信号；存储单元，所述存储单元用于存储主控单元输出的数字信号。本发明采用紫外线作为激发光源，紫外线作为激发光源时激发的荧光与紫外线之间存在较大的波长差，光线经过滤波片后，被反射的紫外线光及其它外界干扰光被滤波片滤除，紫外线无法干扰到荧光的强度，避免了激发光源对检测精度的影响。

Description

一种荧光检测系统及仪器

技术领域

本发明涉及一种荧光分析仪，特别是一种荧光检测系统。

背景技术

荧光效应是指：当高能量短波长光线射入某些物质时，物质中的电子吸收能量，从基态跃迁至高能级；由于电子处在高能级不稳定，就会从高能级跃迁至低能级，从而释放出能量发出荧光，此为荧光效应。

荧光分析仪是一种利用荧光物质的荧光效应进行检测的仪器，免疫层析试纸条上有荧光素，经激发光源的照射、吸收了一定波长的入射光后，即可发射出比入射光波长更长的荧光，当光源一旦停止照射，所发射的光也随之消失，以荧光素作为标记物，与已知的抗体结合，但不影响其免疫学特性，然后将荧光素标记的抗体作为标准试剂，用于检测和鉴定未知的抗原，抗原与抗体进行免疫反应后，与抗体结合的荧光素被释放出来，与抗体进行免疫反应的抗原越多，释放的荧光素就越多，荧光效应产生的荧光就越多，反之，则产生的荧光较少，通过将荧光强度转换为电信号，通过分析电信号即能够知道被检测物中对应抗原的含量。

现有技术中提供的荧光检测电路中的激发光源经过反射后，与荧光混杂在一起，会影响转换后电信号的大小，进而影响到对检测结果。现有技术中的荧光分析仪采用读取SD卡来读取标准定标数据，但由于SD卡成本较高，且写入耗时，长期插拔使用还会造成接口损坏，使用十分不便。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种荧光检测系统，通过使激发光源与荧光之间存在较大的波长差，提供更为稳定的激发光源来提升荧光检测的精确度，采用造价低廉且反应速度较快的外部存储器，以及与该外部存储器配合的读取器，提高读取效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种荧光检测系统，包括：

光学单元，所述光学单元用于向荧光试纸投射紫外线，并滤除被荧光试纸反射的紫外线光及其它外界干扰光。

光电转换单元，所述光电转换单元用于接收经光学单元过滤后的荧光，并将实时荧光强度转换为模拟信号；

主控单元，所述主控单元采集光电转换单元输出的模拟信号，并将该模拟信号转换为数字信号；

存储单元，所述存储单元用于存储主控单元输出的数字信号。

进一步地，所述光学单元包括：至少2个紫外线光源。

更进一步地，所述光学单元还包括：光源驱动板，所述紫外线光源设置在光源驱动板上。

更进一步地，所述光学单元还包括：聚光板，所述光源驱动板固定在聚光板上方，所述聚光板上开设有与紫外线光源配合的斜孔，所述斜孔的中心线交汇于一点。

更进一步地，所述紫外线光源为紫外线灯，所述紫外线灯射出光线波长范围为200-400nm。

更进一步地，所述紫外线灯射出光线波长为365nm。

进一步地，所述荧光检测仪电路还包括：定标读取单元，所述定标读取单元用于读取存储在外部储存器中的定标数据，所述定标数据为与存储单元存储的数字信号进行对比的标准数据。

更进一步地，所述主控单元将存储单元存储的数字信号与定标读取单元读取的标准数据进行对比。

更进一步地，所述外部存储器为磁卡，所述定标读取单元为磁卡读取器。

进一步地，所述主控单元包括：AD采集模块，所述AD采集模块采集光电转换单元输出的模拟信号，并将该模拟信号转换为数字信号，所述存储单元存储AD采集模块输出的数字信号。

为解决上述问题，本发明还提供一种荧光检测仪，所述荧光检测仪包括以上所述的荧光检测系统。

本发明的有益效果是：1.本发明采用紫外线作为激发光源，紫外线作为激发光源时激发的荧光与紫外线之间存在较大的波长差，光线经过滤波片后，被反射的紫外线光及其它外界干扰光被滤波片滤除，紫外线无法干扰到荧光的强度，避免了激发光源对检测精度的影响。本发明的激发光源由多个紫外线灯组成，紫外线灯通过聚光板上的斜孔，将射出的光线汇聚在光学支架下方，增强了激发光源的强度以及稳定性，避免了由于激发光源不稳定造成的荧光强度变化的问题，提高了检测精度。

2.本发明采用磁卡作为标准数据的外部存储器，取代了现有技术中使用SD卡进行存储，配合与磁卡相互配合的读取电路，提高了外部存储器的读取速度，降低了生产成本，由于磁卡无需进行插拔，不会由于长期使用而损坏读取器。

附图说明

图1为本发明系统电路的原理框图；

图2为本发明主机架结构内部示意图；

图3为本发明光学模组装配示意图；

图4为本发明聚光板正向面结构示意图；

图5为本发明背向面结构示意图；

图6为本发明光源驱动板结构示意图；

图7为本发明透镜顶盖结构示意图。

附图说明：100、主机架；110、开关组件；120、散热风扇；130、LCD显示屏；140、驱动电机；150、搭载装置；200、电源；300、光学单元；310、聚光板；311、第一支撑柱；312、斜孔；313、第一通光孔；314；第二支撑柱；315、第二通光孔；320、光源驱动板；330、第一平凸透镜；331、第一透镜固定块；332、带通滤光片；333、第二透镜固定块；334、第二平凸透镜；335、透镜顶盖；340、光学支架；400、光电转换单元；500、主控单元；510、AD采集模块；600、存储单元；700、打印机；800、定标读取单元。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，一种荧光检测系统，荧光检测系统的电路部分设置在荧光分析仪的主机架100上。荧光检测系统包括：光学单元300、光电转换单元400、主控单元500、存储单元600、打印机700、电源200、开关组件110、散热风扇120与LCD显示屏130，光学单元300用于向荧光试纸投射紫外线，并过滤荧光试纸被激发放射出的荧光，光电转换单元400用于接收经光学单元300过滤后的荧光，并将实时荧光强度转换为模拟信号，主控单元500采集光电转换单元400输出的模拟信号，并将该模拟信号转换为数字信号，存储单元600用于存储主控单元500输出的数字信号。打印机700与主控单元500电连接，电源200、开关组件110与散热风扇120分别设置在主机架100上，电源200上罩有屏蔽罩，LCD显示屏130与主控单元500建立电连接。

光学单元300包括：光学支架340、聚光板310、光源驱动板320与透镜顶盖335，光学支架340固定在主机架100上，聚光板310固定在光学支架340顶部，光源驱动板320固定在聚光板310上方，透镜顶盖335设置在光学镜组上方，聚光板310与透镜顶盖335上均开设有容纳孔，两个容纳孔形成一个容纳通道(图未示)，光学镜组置于该容纳通道内。具体为：光学支架340为“几”字型支架，光学支架的两条侧壁底端固定在主机架100上，光学支架340的上表面开设有方形通孔，通孔靠近搭载装置150的内壁上凸起形成挡沿，挡沿的四个角上都开设有一个螺纹孔，挡沿上方固定有聚光板310，聚光板310的尺寸比光学支架340上表面开设的方形通孔略小，聚光板310位于方形通孔内挡沿的上方，聚光板310的四个角上同样开有螺纹孔，聚光板310通过螺钉固定在光学支架340上表面的方形通孔内，聚光板310的上方设有光源驱动板320，光源驱动板320通过螺钉固定在聚光板310上，光源驱动板320面向聚光板310的面上设有4个LED紫外线灯，光源驱动板320中心位置设有通孔，4个LED紫外线灯绕通孔对称排布，聚光板310上设有与LED紫外线灯配合的斜孔312，LED紫外线灯发光部分位于斜孔312内，聚光板310中心位置凸起形成第一支撑柱311311，光源驱动板320上的通孔套装在第一支撑柱311上，第一支撑柱311上开设有贯穿聚光板310的第一通光孔313，光学镜组的一部分设置在第一通光孔313内，与4个LED紫外线灯配合的4个斜孔312绕第一支撑柱对称排布，第一通光孔313的中心线与4个斜孔312中心线在光学支架340下方汇聚于一点。光学镜组上方设有透镜顶盖335，透镜顶盖335位于第二平凸透镜334上方，透镜顶盖335上凸起形成与第一支撑柱配合的第二支撑柱314，第二支撑柱314上开设有贯穿透镜顶盖335的第二通光孔315，第二支撑柱314通过长螺钉固定在第一支撑柱311上，第二通光孔315与第一通光孔313同轴叠放，第一通光孔313与第二通光孔315同轴叠放后形成侧边闭合的容纳通道(图未示)，光学镜组设在在该容纳通道内。

光学镜组包括：第一平凸透镜330、第一透镜固定块331、带通滤光片332、第二透镜固定块333与第二平凸透镜334，光学镜组设在容纳通道内，设置在容纳通道内的光学镜组组件沿光线出射方向依次为：第一平凸透镜330、第一透镜固定块331、带通滤光片332、第二透镜固定块333与第二平凸透镜334。

在一些实施方式中，光源驱动板320面向聚光板310的面上设有2个LED紫外线灯，光源驱动板320中心位置设有通孔，2个LED紫外线灯绕通孔对称排布，聚光板310上设有与LED紫外线灯配合的斜孔312，LED紫外线灯发光部分位于斜孔312内，聚光板310中心位置凸起形成第一支撑柱311，光源驱动板320上的通孔套装在第一支撑柱311上，与2个LED紫外线灯配合的2个斜孔312绕第一支撑柱311对称排布，第一通光孔313的中心线与2个斜孔312中心线在光学支架340下方汇聚于一点。

在一些实施方式中，光源驱动板320面向聚光板310的面上设有2个LED紫外线灯，光源驱动板320中心位置设有通孔，2个LED紫外线灯绕通孔对称排布，聚光板310上设有与LED紫外线灯配合的斜孔312，LED紫外线灯发光部分位于斜孔312内，聚光板310中心位置凸起形成第一支撑柱311，光源驱动板320上的通孔套装在第一支撑柱311上，与2个LED紫外线灯配合的2个斜孔312绕第一支撑柱311对称排布，第一通光孔313的中心线与2个斜孔312中心线在光学支架340下方汇聚于一点。

在一些实施方式中，LED紫外线灯选用波长为：200nm～400nm范围内的紫外线灯，这一波长范围内的紫外线灯与荧光之间的波长差在200nm以上，容易将掺杂在荧光中的紫外线滤除。

在一些实施方式中，LED紫外线灯选用波长为：365nm的紫外线灯，这一波长激发出的荧光波长为615nm，紫外线灯与荧光之间的波长差为250nm。

光电转换单元400包括：光电转换板(未标识)，光电转换板设置在透镜顶盖335上方，光电转换板通过连接柱固定在聚光板310与光源驱动板320上，连接柱一端带有螺纹杆另一端设有螺纹孔，连接杆带有螺纹杆的一端拧在聚光板310与光源驱动板320同轴叠放的螺纹孔内，将光源驱动板320固定在聚光板310上方，连接杆带有螺纹孔的一端固定有光电转换板。光电转换板上设有硅光电池，硅光电池用于将接收到的荧光转换为电流信号。光电转换板上方设有屏蔽罩(未标识)，屏蔽罩上设有与光电转换板同轴叠放的螺纹孔，通过螺钉将屏蔽罩与光电转换板固定在螺纹杆带有螺纹孔的一端，屏蔽罩用于保护光电转换板不受外界的电磁干扰。

主控单元500包括：AD采集模块510、通讯模块与控制模块。控制模块包括：主单片机(图未示)与辅单片机(图未示)，主单片机选用STM32F103ZET6，辅单片机选用STM32F103CB，当然根据不同的规格产品的规格参数的要求，能够选用不同类型的单片机。AD采集模块510与主单片机建立电连接，AD采集模块510采集光电转换单元400输出的模拟信号，并将该模拟信号转换为数字信号，存储单元600存储AD采集模块510输出的数字信号。通讯模块分别与主单片机与辅单片机建立电连接，通讯模块负责控制模块与PC端的通信，通讯模块与PC端的通信方式包括(不限于)：串口通信、WiFi通信或蓝牙通信。

存储单元600包括：FLASH存储器，当然根据不同的规格产品的规格参数的要求，能够选用不同类型的存储器。FLASH存储器分别与AD采集模块510与主单片机建立电连接，并在主单片机的控制下对AD采集模块510输出的数字信号进行存储、读取和擦除。

定标读取单元800包括：磁卡读取器，磁卡读取器与主单片机建立电连接，在主单片机控制下读取与磁卡读取器相配合的外部存储器中存储的标准数据，外部储存器为磁卡，标准数据是以健康人体为数据采集人群，收集到的与荧光检测系统检测目标类型一致的标准数据曲线，该标准曲线由PC端写入磁卡内。对比该标准曲线能够分析受检测人是否处于健康状态。

打印机700与辅单片机建立电连接，负责打印主单片机的分析结果。打印机700为热敏打印机700。当然根据不同的规格产品的规格参数的要求，能够选用不同类型的打印机700。

在一些实施方式中，荧光检测系统还包括：搭载装置150与驱动电机140，驱动电机140设置在主机架100上，搭载装置150设置在光学支架340下方，驱动电机140带动搭载装置150在光学模组下方做匀速直线运动。具体地，驱动电机140为步进电机，步进电机通过“几”字形电机支架固定在主机架100上，电机支架的两条侧壁固定在主机架100上，电机支架的上表面固定步进电机，步进电机的驱动轴在电机支架下方，电机支架与光学支架340位于同一水平面内，光学支架下方设有用于驱动搭载装置150运动的传动齿轮，搭载装置150是固定在主机架100上的导划结构，导划结构设置在固定在主机架100上的两个导划槽内，导划结构的上方设有固定免疫层析试纸条的固定槽，导划结构的下方设有与传动齿轮配合的直线齿牙，步进电机的驱动轴通过传送带与传动齿轮相连，带动搭载装置150进行匀速直线运动。

本实施方式中所述的电连接包括(不限于)：导线连接或印刷电路板连接。

本发明系统工作流程为：电源200开启，光源驱动板320上的4个LED紫外线灯开始发光，光线通过聚光板310上与LED紫外线灯相互配合的斜孔312，在经过第一通光孔313下方的免疫层析试纸条上形成光斑，免疫层析试纸条上被释放的荧光素吸收紫外线，并发出荧光，荧光与被反射的紫外线光线一起通过第一通光孔313，进入到光学镜组内，经过带通滤光片332将紫外线光线滤除，后荧光光线射到光电转换板上的硅光电池上，硅光电池将荧光转换为连续的电流模拟信号，AD转换模块接收该模拟信号后，将其转换为数字信号，主控单元500控制存储单元600将该数字信号写入存储单元600中。同时，定标读取单元800读取记录在外部磁卡中的标准数据，并将标准数据传送到主控单元500，主控单元500读取存储在存储单元600中的检测到的数字信号，将该检测到的数字信号与标准数据进行对比，主控单元500根据对比结果输出检测结论，并将该结论通过打印机700输出。

需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种荧光检测系统，其特征在于，包括：

光学单元，所述光学单元用于向荧光试纸投射紫外线，并滤除被荧光试纸反射的紫外线光及其它外界干扰光。

光电转换单元，所述光电转换单元用于接收经光学单元过滤后的荧光，并将实时荧光强度转换为模拟信号；

主控单元，所述主控单元采集光电转换单元输出的模拟信号，并将该模拟信号转换为数字信号；

存储单元，所述存储单元用于存储主控单元输出的数字信号。

2.根据要求1所述荧光检测系统，其特征在于，所述光学单元包括：至少2个紫外线光源。

3.根据要求2所述荧光检测系统，其特征在于，所述光学单元还包括：光源驱动板，所述紫外线光源设置在光源驱动板上。

4.根据要求3所述荧光检测系统，其特征在于，所述光学单元还包括：聚光板，所述光源驱动板固定在聚光板上方，所述聚光板上开设有与紫外线光源配合的斜孔，所述斜孔的中心线交汇于一点。

5.根据要求2～4任意一项所述荧光检测系统，其特征在于，所述紫外线光源为紫外线灯，所述紫外线灯射出光线波长范围为200-400nm。

6.根据要求5所述荧光检测系统，其特征在于，所述紫外线灯射出光线波长为365nm。

7.根据要求1所述荧光检测系统，其特征在于，所述荧光检测系统还包括：定标读取单元与外部储存器，所述定标读取单元用于读取存储在外部储存器中的定标数据，所述定标数据为与存储单元存储的数字信号进行对比的标准数据。

8.根据要求7所述荧光检测系统，其特征在于，所述主控单元将存储单元存储的数字信号与定标读取单元读取的标准数据进行对比。

9.根据要求8所述荧光检测系统，其特征在于，所述外部存储器为磁卡，所述定标读取单元为磁卡读取器。

10.一种荧光检测仪，其特征在于，所述荧光检测仪包括上述任意一项权利要求所述的荧光检测系统。