CN105699339A - 一种激光诱导长波红外胶体金试纸定量检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光诱导长波红外胶体金试纸定量检测装置，属于分析检测技术领域。它基于胶体金试纸条中的胶体金颗粒的特定波长吸收导致的长波红外辐射特点，采用长波红外成像的分析方式实现定性、定量检测样品浓度的目的。它包括红外成像模块、板卡锁紧件、试纸条安装座、激光器加紧片、平台支架、包络外壁结构、采集传输模块与线列激光器。红外成像模块可在平台支架中调节得到最优的成像位置与角度。线列激光器垂直于试纸条安装座的方向固定，线列激光覆盖胶体金试纸条C、T检测线。本发明不仅可以结合市场现有的胶体金试纸条满足快速定性的检测要求，也可对样品结果进行有效性判断与样品定量分析。

Description

一种激光诱导长波红外胶体金试纸定量检测装置

技术领域

本发明涉及一种激光诱导长波红外胶体金试纸定量检测装置，尤其涉及一种应用激光诱导下的长波红外辐射效应的免疫层析胶体金法试纸条检测装置，应用于胶体金试纸条定性、定量分析，属于分析检测技术领域。

背景技术

应用胶体的金免疫层析检测技术的不断完善和改进，其试剂品种也日趋丰富，目前已多达数百种，产品的应用范围包括病毒抗原、抗体检测；激素检测；微量生物检测；药物残留检测；毒品检测等，胶体金免疫层析检测技术发展十分迅速，这种检测方法的最大特点是简单和快速。

但是，目前胶体金免疫层析试纸条的检测结果主要依靠肉眼来应用比色的方法判定结果，而人类肉眼的色度与灰度分辨率有限，并且个体间存在差异，无法转换成有效的定量指标。当样品浓度介于判定浓度边界时，同样很容易造成定性误判。

目前有一些定量检测的仪器装置研发，但是基本采用阵列或点式光电传感器，这种传感器灵敏度有限，受环境光影响明显，由于色度空间为非线性空间，且当样品浓度差异较小时，无法单纯从色度差异去判断浓度差异并得到理想的浓度分辨率，影响了定量分析准确性和精度。

现有的技术存在的缺点是：通过肉眼判断和通过光电传感器检测的方式判定胶体金试纸条检测结果准确性和稳定性差，无法进行有效的定量分析。

发明内容

本发明的目的是克服常规方法检测胶体金试纸条定量困难的缺点，提供一种激光诱导长波红外胶体金试纸定量检测装置，应用胶体金本身对532nm波长的光有特定吸收后表现出的热辐射特性，采集包含C线、T线的胶体金试纸热辐射响应曲线，并进行定量分析。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：

一种激光诱导长波红外胶体金试纸定量检测装置，包括红外成像模块、板卡锁紧件、试纸条安装座、激光器加紧片、平台支架、包络外壁结构、采集传输模块、线列激光器；其中：

红外成像模块，用于采集胶体金试纸条上热辐射，采集范围覆盖胶体金试纸条检测区域；

板卡锁紧件，用于固定红外成像模块对准胶体金试纸条；通过板卡锁紧件固定红外成像模块，并且可以沿平台支架滑动固定，以在不同试纸条与激光器的配合找到最合适的位置；

试纸条安装座，其上有试纸条安装槽与锁紧扭，用于安装固定胶体金试纸条；

激光器加紧片，用于加紧激光器对准胶体金试纸条；

平台支架，用于固定试纸条安装座、板卡锁紧件、包络外壁结构；

包络外壁结构，用于包裹该检测装置，并作为固定采集传输模块的平台，固定于平台支架前后左右四面；

采集传输模块，用于接收红外成像模块的图像数据、控制激光器开关，并负责传输采集数据到电脑；

线列激光器，用于提供532nm波段的线列激光使得胶体金吸收后诱发红外辐射。

进一步地，红外成像模块中包含红外机芯与相关配置电源，具有红外焦平面探测器与微型集成式红外镜头可以输出红外成像输出图像。

进一步地，采集传输模块包含了电源、FPGA、存储器、继电器与高速串行通信驱动部分，FPGA作为主控芯片，控制图像采集启动与数据存储、激光开关与数据发送，存储器中存有红外采集配置参数，开机后由FPGA调出参数进行配置。

进一步地，该检测装置还包括不同激光器光源中心校准，如需更换线列激光器，则预先安装固定未滴入样品的胶体金试纸条并启动检测校准程序，通过校准软件识别线列激光器的中心点与覆盖范围。

进一步地，该检测装置还包括本地存储器，本地存储器用于存储红外成像模块的配置参数与检测状态字对应检测状态，上位机发送不同状态字到采集传输模块，启动相应操作。

进一步地，红外成像模块采用凝视焦平面红外探测器以不小于60行80列的面阵成像方式采集胶体金试纸条上热辐射。

本发明的有益效果：本发明提供了依据胶体金的对532nm激光的吸收特异性采用激光诱导长波红外的新型定性、定量方法，避免了环境照明影响与可见光探测器的特异性低、色度空间非线性转换精度低的问题。

附图说明

图1为本发明检测装置的内部构造图；

图2为本发明的三维模型图；

图3为本发明的平台支架的结构图；

图4为本发明的电子系统的框图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体安装与工作方式。

如图1、图2所示，本发明一种激光诱导长波红外胶体金试纸定量检测装置中线列激光器(8)由激光器加紧片(4)固定到平台支架(5)上；红外成像模块(1)由板卡锁紧件(2)固定在平台支架(5)上；包络外壁结构(6)固定于平台支架(5)前后左右四面；试纸条安装座(3)固定于平台支架(5)；红外成像模块(1)采集范围覆盖胶体金试纸条(9)检测区域；平台支架(5)各个面有安装螺钉孔可配合安装，如图3所示；

本发明提供的激光诱导长波红外胶体金试纸定量检测装置的电子系统组成如图4所示，包括红外成像模块与采集传输模块；红外成像模块包含了电源与红外机芯；采集传输模块包含电源、FPGA、存储器、继电器与高速串行通信驱动部分，装置采用高速串行通信方式传输数据至通用电脑端；

本发明提供的激光诱导长波红外胶体金试纸定量检测装置工作过程包括如下步骤；

步骤一：将胶体金试纸条插入试纸条安装座中的试纸条安装槽，通过锁紧扭固定；

步骤二：装置开启，待测样品滴入试纸条样品区中，红外成像模块开始采集图像数据，数据传到采集传输模块中由LVDS方式传输至电脑中实时记录采集滴入样品到渗透稳定的5分钟过程数据；

步骤三：采集传输模块计时5分钟后控制开启线列激光器，覆盖胶体金试纸条的C线、T线；配合上位机分析软件绘制出线列激光器光线覆盖的特征线列的长波红外辐射曲线；采集传输模块持续将采集图像发送至电脑上位机；

步骤四：电脑上位机软件根据C线的温度变化判断实验有效性，经对温度曲线做高斯拟合方式,提取出去除背景的C线、T线对应的温度响应；由响应温度对应计算出样品浓度,判断结果的阴阳性，并显示测试结果；

其中，步骤四的具体方法包括如下步骤：

第4.1步：采集长波红外图像构成三维矩阵，各个维表示行、列坐标与辐射测量值；

第4.2步：采集长波红外图像中辐射响应极值点，取线列激光器照射方向取整列或整行矩阵数据存储为一组数列；

第4.2步：数列以C线、T线对应的双峰为基准，构造高斯函数拟合出的曲线。公式表示为

f(x)＝a1×exp(-((x-b1)/c1)^2)+a2×exp(-((x-b2)/c2)^2)+a3×exp(-((x-b3)/c3)^2)，c(x)＝a1×exp(-((x-b1)/c1)^2),t(x)＝a2*exp(-((x-b2)/c2)^2)，其中f(x)表示胶体金试纸条在激光诱导下C线、T线、试纸条NC膜表面的长波红外辐射中心曲线，c(x)表示胶体金试纸条C线胶体金沉积导致的长波红外曲线，t(x)表示胶体金试纸条T线胶体金沉积导致的长波红外曲线，b1、b2代表C线、T线的峰值的位置，在高斯拟合的过程中保持不变，b3代表胶体金试纸条NC膜基底发热中心，位置介于b1、b2之间寻找最优的拟合参数；

第4.3步：根据拟合出的高斯函数参数中峰值参数a1参数判断结果有效性，a1超过门限认为实验有效，否则无效；

第4.4步：根据拟合出的高斯函数中以为中心取半峰值区间积分，得出数值与胶体金试纸条所测样品浓度间存在近似线性关系，由预先校准的浓度-辐射对照值计算出样品实际浓度，实现定量检测的目的。

以上结合附图详细说明了本发明，但是说明书仅是用于解释权利要求书的。但本发明的保护范围并不局限于说明书。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种激光诱导长波红外胶体金试纸定量检测装置，其特征在于：包括红外成像模块、板卡锁紧件、试纸条安装座、激光器加紧片、平台支架、包络外壁结构、采集传输模块、线列激光器；其中：

红外成像模块，用于采集胶体金试纸条上热辐射，采集范围覆盖胶体金试纸条检测区域；

板卡锁紧件，用于固定红外成像模块对准胶体金试纸条；通过板卡锁紧件固定红外成像模块，并且可以沿平台支架滑动固定，以在不同试纸条与激光器的配合找到最合适的位置；

试纸条安装座，其上有试纸条安装槽与锁紧扭，用于安装固定胶体金试纸条；

激光器加紧片，用于加紧激光器对准胶体金试纸条；

平台支架，用于固定试纸条安装座、板卡锁紧件、包络外壁结构；

包络外壁结构，用于包裹该检测装置，并作为固定采集传输模块的平台，固定于平台支架前后左右四面；

采集传输模块，用于接收红外成像模块的图像数据、控制激光器开关，并负责传输采集数据到电脑；

线列激光器，用于提供532nm波段的线列激光使得胶体金吸收后诱发红外辐射。

2.如权利要求1所述的一种激光诱导长波红外胶体金试纸定量检测装置，其特征在于：进一步地，红外成像模块中包含红外机芯与相关配置电源，具有红外焦平面探测器与微型集成式红外镜头可以输出红外成像输出图像。

3.如权利要求1所述的一种激光诱导长波红外胶体金试纸定量检测装置，其特征在于：进一步地，采集传输模块包含了电源、FPGA、存储器、继电器与高速串行通信驱动部分，FPGA作为主控芯片，控制图像采集启动与数据存储、激光开关与数据发送，存储器中存有红外采集配置参数，开机后由FPGA调出参数进行配置。

4.如权利要求1或2或3所述的一种激光诱导长波红外胶体金试纸定量检测装置，其特征在于：进一步地，该检测装置还包括不同激光器光源中心校准，如需更换线列激光器，则预先安装固定未滴入样品的胶体金试纸条并启动检测校准程序，通过校准软件识别线列激光器的中心点与覆盖范围。

5.如权利要求1或2或3所述的一种激光诱导长波红外胶体金试纸定量检测装置，其特征在于：进一步地，该检测装置还包括本地存储器，本地存储器用于存储红外成像模块的配置参数与检测状态字对应检测状态，上位机发送不同状态字到采集传输模块，启动相应操作。

6.如权利要求1或2或3所述的一种激光诱导长波红外胶体金试纸定量检测装置，进一步地，红外成像模块采用凝视焦平面成像探测器，以不小于60行80列的面阵成像方式采集胶体金试纸条上长波热辐射。