CN107941794A - 一种人体白蛋白浓度多通量快速检测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于医学即时诊断学领域，提出了一种人体白蛋白浓度多通量快速检测系统和方法，该系统包括智能手机、光学硬件装置和显色反应装置；显色反应装置用于放置待测样品溶液和标准样品溶液，光学硬件装置包括一侧设置有门体的封闭壳体，壳体上设置有照相孔，壳体内设置有置物卡槽，置物卡槽用于放置正对照相孔的显色反应装置，显色反应装置与照相孔之间设置有光学镜头，壳体内还设置有给显色反应装置提供均匀光照的面光源，置物卡槽位于面光源与光学镜头之间；智能手机用于通过光学硬件装置对显色反应装置进行拍照，并分析得到各个待测样品溶液中人体白蛋白的浓度。本发明可以实现多通道一步法快速检测白蛋白，可广泛应用于人体白蛋白检测领域。

Description

一种人体白蛋白浓度多通量快速检测系统和方法

技术领域

本发明属于医学即时诊断学领域，具体涉及一种基于智能手机的人体白蛋白浓度多通量快速检测系统和方法。

背景技术

白蛋白是由肝实质细胞合成的一种蛋白质，在人体血液循环的物质中，白蛋白含量最多，约占人体血液的40%-60%，在人体中具有非常重要的作用。白蛋白水平的偏高偏低都是疾病的重要指标，偏低:营养状况不好,肝功能异常,肾脏疾病。偏高:严重的脱水和休克,大量出血,严重的烧伤,肾脏疾病等。在临床疾病诊断中，白蛋白水平是最首要诊断的指标之一。白蛋白大量存在于人体血液中,但是尿液中白蛋白的含量甚微。正常人体代谢过程中,尿液中仅会有极少量白蛋白。机体患病情况下,由于肾小球内压力增高滤过增加或是基底膜改变,导致高滤过率白蛋白。尿微量白蛋白是高血压肾病和糖尿病肾病早期最敏感和最有效的检测指标。

检测白蛋白的方法主要有两大类：仪器法和快检法。发明人王贤俊等人，公开号为105301257 A的发明专利。所述检测方法基于胶乳增强免疫比浊法，将羊抗人mAlb抗体交联于胶乳微粒上，与微量白蛋白发生抗原-抗体反应，引起微粒凝集，形成一定的浊度，在340nm波长下，用奥林巴斯5400全自动生化分析仪定量检测出样品中微量白蛋白的含量。上述方法属于仪器法，依赖于大型仪器，成本昂贵、操作复杂，难以应用到经济不发达地区的医疗机构和需要定期检测白蛋白的普通患者中。基于此很多快检产品不断涌向市场。申请人马莉，公开号为104535768 B的发明专利，公开了一种尿微量白蛋白检测装置，包括盒座、盒盖和试剂条。通过制作的装置将尿液导入热杯中，通过试纸条来测定白蛋白的浓度。这种方法是一种定性测定方法，不能定量测定白蛋白的浓度。发明人齐智等人，公开号为104407148 B的发明专利，发明了一种人白蛋白超级灵敏ELISA检测试剂盒。利用的是抗原抗体结合反应，使用了一株杂交瘤细胞11A2产生的单克隆抗体，能够特异性的识别人白蛋白。这种Elesa检测方法经济实用，但是稳定性差，应用到实际存在风险。

从1993年智能手机诞生以来，作为一种高科技产品，迅速风靡全球。在智能手机日益普及的大背景下，将原有的检测设备集成到手机中，利用手机这个便携式工具为人们服务，已经引起了国内外研究学者的广泛关注。由于智能手机轻量便携，普及范围广，利用它作为检测设备可以面向普通大众。智能手机具有强大数据处理功能，能够实现数据传输让信息全球共享。近几年，研究人员利用智能手机构造了一个功能强大的检测平台，实现了数据采集，传输，分析，显示，交流。科学家为了摆脱传统检查疾病都依赖于医院里大型仪器的困境，发明了一系列基于智能手机的检测技术。在人体白蛋白的检测方面，智能手机检测研究也有很大进展。2013年Coskun等人（A.F.Coskun,R.Nagi,K.Sadeghi,S.Philtips,Albumin testing in urine using a smartphone[J].Lab on a Chip,2013,13,4231.）发明了一种数字化检测平台，通过内置的激光器激发产生荧光，用智能手机获取荧光管图像，再通过Android应用程序量化白蛋白的浓度。这种方法相比以前的检测方法更加快速，但是用激光器来激发荧光，装置成本昂贵，而且每次只能检测一个样品，无法进行多通量检测。

比色法基于显色反应，将显色试剂与待测物质反应，形成有色化合物，反应液的颜色深浅和检测物质的浓度成正比，通过比较或测定颜色变化得到待测物质浓度。检测白蛋白的比色反应主要包括双缩脲法、溴甲酚绿法和溴甲酚紫法等。其中溴甲酚绿法是通过溴甲酚绿和白蛋白进行显色反应来测定白蛋白含量的方法，长期以来溴甲酚绿法作为一种灵敏度高，重复性好，操作简便，能自动化的方法，广泛应用于临床疾病诊断。因此，急需提出一种基于溴甲酚绿法多通量比色分析的白蛋白检测系统，实现白蛋白的快速定量检测。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种人体白蛋白浓度多通量快速检测系统，实现多通量一步法快速检测白蛋白浓度。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种人体白蛋白浓度多通量快速检测系统，其特征在于，包括智能手机、光学硬件装置和显色反应装置；所述显色反应装置用于放置完成显色反应后的待测样品溶液和标准样品溶液，所述显色反应是指向样品溶液中加入溴甲酚绿显色溶液进行显色反应；所述光学硬件装置包括一侧设置有门体的封闭壳体，所述壳体上设置有照相孔，所述壳体内设置有置物卡槽，所述置物卡槽用于放置正对所述照相孔的显色反应装置，所述显色反应装置与照相孔之间设置有光学镜头，所述壳体内还设置有给所述显色反应装置提供均匀光照的面光源，所述置物卡槽位于所述面光源与所述光学镜头之间；所述智能手机用于通过所述光学硬件装置对显色反应装置进行拍照，并对照片进行分析得到各个待测样品溶液中人体白蛋白的浓度；所述智能手机内安装有APP程序，所述APP程序用于对所述显色反应装置进行拍照得到图片和执行以下操作：

对图片进行比色分析，得到各个标准样品溶液和待测样品溶液对应的成像区域的RGB值；

根据各个标准样品溶液中人体白蛋白的浓度和其对应的成像区域的RGB值，建立标准RGB-浓度曲线；

根据各个待测样品溶液对应的成像区域的RGB值和所述标准RGB-浓度曲线，得到各个待测样品溶液中人体白蛋白的浓度，并输出到显示单元显示。

所述显色反应装置为96微孔板，所述96微孔板上设置有标准样品区和检测样品区，所述标准样品区的微孔用于放置完成显色反应后的标准样品溶液；所述检测样品区的微孔用于放置完成显色反应后的待测样品溶液，所述拍照程序的拍照界面上设置有四个定位点，所述96微孔板上位于四个角落的微孔被设定为定位孔，所述定位点用于在拍照时与所述定位孔对准以对所述96微孔板上进行拍照定位。

所述APP程序还用于执行以下操作：对所述96微孔板上的96个微孔进行编号，设置标准样品区和检测样品区对应的微孔编号，设置标准样品区内各个孔内的标准样品溶液的浓度；根据所述96微孔板上的各个孔的位置，对拍照得到的照片进行区域分割，并根据标准样品区和检测样品区对应的微孔编号，得到各个标准样品溶液和待测样品溶液的成像区域。

所述光学镜头包括广角镜头，微距镜头和偏光镜头。

本发明还提出了一种人体白蛋白浓度多通量快速检测系统的检测方法，包括以下步骤：

S1、向待测样品溶液和标准样品溶液中分别加入溴甲酚绿显色溶液进行显色反应；

S2、将显色反应完成后的待测样品溶液和标准样品溶液分别加入到96微孔板上的标准样品区的微孔和检测样品区的微孔内；

S3、打开所述光学硬件装置中的门体，将96微孔板放入光学硬件装置中的置物板上，关闭门体，在所述智能手机中设定待测样品溶液数量与位置后，将智能手机对准光学硬件装置壳体上的照相孔，通过拍照程序对光学硬件装置中的96微孔板进行拍照，拍照时使照片上所述标准96微孔板上的定位孔对准拍照界面上的定位点；

S4、通过智能手机对所拍照片进行分析，计算得到待测溶液中人体白蛋白的浓度，并输出到显示单元显示。

所述步骤S1之前还包括配制溴甲酚绿显色溶液的步骤，所述配制溴甲酚绿显色溶液的步骤包括：

配制柠檬酸缓冲液：取0.2 mol/L 磷酸氢二钠 8.28 mL，取0.1 mol/L 柠檬酸 11.72mL，两者混合均匀；

配制溴甲酚绿溶液：在配制好的柠檬酸缓冲液中加入溴甲酚绿，叠氮钠和NaOH，使其中各物质含量分别是：溴甲酚绿 0.38g/L，叠氮钠 100g/L，NaOH 40 mg/L；

配制溴甲酚绿显色溶液：向配制好的溴甲酚绿溶液中加入去离子表面活性剂，摇匀贮存于棕色瓶中备用。

所述待测样品为尿液、血清样品或人工合成的白蛋白。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明提出的一种人体白蛋白浓度多通量快速检测系统，基于溴甲酚绿法这种简便易行的检测方法，通过光学硬件装置同时获取待测样品和标准样品的颜色信息，可以消除不同手机型号和拍照环境差异对检测准确性的影响。使用96微孔板作为显色反应装置，一次可以放置多个待测样品，一次成像分析多个样品，可以实现多通道一步法快速检测白蛋白，克服了传统检测操作复杂、价格昂贵和依赖大型仪器的缺点，具有方便快速，经济实用的优点。可用于人极微量尿液白蛋白、血清白蛋白和人工合成白蛋白的检测。整个装置轻量便携，操作方法简单快捷，有望成为应用于经济不发达地区的医疗机构和普通大众的新一代现场及时诊断工具。

附图说明

图1为本发明的光学硬件装置的结构示意图；

图2为本发明的显色反应装置的结构示意图；

图中，1为壳体，2为门体，3为照相孔，4为置物卡槽，5为显色反应装置，6为光学镜头，7为面光源，51为标准样品区，52为检测样品区，53为定位孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种人体白蛋白浓度多通量快速检测系统，包括智能手机、光学硬件装置和显色反应装置；其中，所述显色反应装置用于放置完成显色反应后的待测样品溶液和标准样品溶液，所述显色反应是指向样品溶液中加入溴甲酚绿显色溶液进行显色反应；

如图1所示，所述光学硬件装置包括一侧设置有门体2的封闭壳体1，所述壳体1上设置有照相孔3，所述壳体1内设置有置物卡槽4，所述置物卡槽4用于放置正对所述照相孔的显色反应装置5，所述显色反应装置5与照相孔3之间设置有光学镜头6，所述壳体1内还设置有给所述显色反应装置5提供均匀光照的面光源7，所述置物卡槽4位于所述面光源7与所述光学镜头6之间。

所述智能手机用于通过所述光学硬件装置对显色反应装置进行拍照，并对照片进行分析得到各个待测样品溶液中人体白蛋白的浓度；所述智能手机内安装有自行开发的APP程序，所述APP程序用于对所述显色反应装置进行拍照得到图片和执行以下操作：

对图片进行比色分析，得到各个标准样品溶液和待测样品溶液对应的成像区域的RGB值；

根据各个标准样品溶液中人体白蛋白的浓度和其对应的成像区域的RGB值，建立标准RGB-浓度曲线；

根据各个待测样品溶液的对应的成像区域的RGB值，和所述标准RGB-浓度曲线，得到各个待测样品溶液中人体白蛋白的浓度，并输出到显示单元显示。

进一步地，如图2所示，所述显色反应装置可以为标准的96微孔板，所述96微孔板上设置有标准样品区51和检测样品区52，所述标准样品区51的微孔用于放置完成显色反应后的标准样品溶液；所述检测样品区52的微孔用于放置完成显色反应后的待测样品溶液，所述拍照程序的拍照界面上设置有四个定位点，所述96微孔板上位于四个角落的微孔被设定为定位孔53，所述定位点用于在拍照时与所述定位孔对准以对所述96微孔板上进行拍照定位。

进一步地，所述APP程序还用于执行以下操作：对所述96微孔板上的96个微孔进行编号，设置标准样品区和检测样品区对应的微孔编号，设置标准样品区内各个孔内的标准样品溶液的浓度；根据所述96微孔板上的各个孔的位置，对拍照得到的照片进行区域分割，并根据标准样品去和检测样品区对应的微孔编号，得到各个标准样品溶液和待测样品溶液的成像区域。

进一步地，所述光学镜头包括广角镜头、微距镜头和偏光镜头。其中，广角镜用于提供较宽视角和更深景深，微距镜头用于近距离时清晰聚焦，偏光镜头用于滤除周围杂光。此外，面光源可以给显色反应装置的样品提供均匀光照，而具有封闭壳体的光学硬件装置可以消除周围杂散光对拍照坏境的影响，所用的智能手机实现对检测过程控制，检测数据分析，数据显示和数据存储功能。

此外，本发明实施例还提供了一种基于上述人体白蛋白浓度多通量快速检测系统的检测方法，包括以下步骤：

S1、向待测样品溶液和标准样品溶液中分别加入溴甲酚绿显色溶液进行显色反应；

S2、将显色反应完成后的待测样品溶液和标准样品溶液分别加入到96微孔板上的标准样品区的微孔和检测样品区的微孔内；

S3、打开所述光学硬件装置中的门体，将96微孔板放入光学硬件装置中的置物板上，关闭门体，在所述智能手机中设定待测样品溶液数量与对应微孔编号后，将智能手机对准光学硬件装置壳体上的照相孔，通过拍照程序对光学硬件装置中的96微孔板进行拍照，拍照时使照片上所述标准96微孔板上位于四个角落的定位孔对准拍照界面上的定位点；

S4、通过智能手机对所拍照片进行分析，计算得到待测溶液中人体白蛋白的浓度。

进一步地，所述的一种人体白蛋白浓度多通量快速检测系统的检测方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括配制溴甲酚绿显色溶液的步骤，所述配制溴甲酚绿显色溶液的步骤包括：

配制柠檬酸缓冲液：取0.2 mol/L 磷酸氢二钠 8.28 mL，取0.1 mol/L 柠檬酸 11.72mL，两者混合均匀；配置得到的柠檬酸缓冲液pH值为4.2；

配制溴甲酚绿溶液：在配制好的柠檬酸缓冲液中加入溴甲酚绿，叠氮钠和NaOH，使其中各物质含量分别是：溴甲酚绿 0.38g/L，叠氮钠 100g/L，NaOH 40 mg/L；在配置好的柠檬酸缓冲液中加入溴甲酚绿，叠氮钠和NaOH来配置溴甲酚绿溶液，可以直接得到pH值满足要求的溴甲酚绿溶液，而不用调节溶液的pH值。

配制溴甲酚绿显色溶液：向配制好的溴甲酚绿溶液中加入去离子表面活性剂，摇匀贮存于棕色瓶中备用。

此外，本实施例中，还需要设置标准样品区内各个标准溶液的浓度，标准样品区内各个微孔内的标准溶液的浓度可以通过APP程序事先设定好，检测时根据程序内置的浓度值来配备标准溶液，也可以在检测时将实际的配备的标准溶液浓度值输入智能手机内进行存储计算。

本发明实施例中，所述待测样品可以为尿液、血清样品或人工合成的白蛋白。智能手机也可以为其它安装有所述APP程序的带有摄像头的智能设备，如平板电脑等等。

本发明实施例的白蛋白检测基于溴甲酚绿法，其具体原理为：白蛋白在pH为4.2的溶液中带正电，当溶液中含有去离子型表面活性剂时，带负电的溴甲酚绿会与白蛋白结合，生成一种蓝绿色复合物，其颜色的深浅与白蛋白浓度成正比，通过与白蛋白标准RGB-浓度曲线比较，即得待测样品白蛋白浓度。

本发明实施例通过将标准样品和待测样品依次滴定到96微孔板上的各个微孔中，将96微孔板放入光学硬件装置中通过智能手机进行拍照，利用智能手机强大的数据处理功能进行数字图片比色分析，计算出每个微孔的RGB值，通过手机分析软件拟合出标准方程，对照标准方程得出待测样品中白蛋白的浓度值，并将此结果显示到手机界面上，实现对白蛋白快速定量检测。通过光学硬件装置可以消除不同拍照环境造成的影响，此外，可以同时获取标准样品和待测样品的颜色信息可以消除其它差异所带来的影响。这种方法可以实现多通道一步法快速检测白蛋白，具有广泛的应用前景。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种人体白蛋白浓度多通量快速检测系统，其特征在于，包括智能手机、光学硬件装置和显色反应装置；

所述显色反应装置用于放置完成显色反应后的待测样品溶液和标准样品溶液，所述显色反应是指向样品溶液中加入溴甲酚绿显色溶液进行显色反应；

所述光学硬件装置包括一侧设置有门体的封闭壳体，所述壳体上设置有照相孔，所述壳体内设置有置物卡槽，所述置物卡槽用于放置正对所述照相孔的显色反应装置，所述显色反应装置与照相孔之间设置有光学镜头，所述壳体内还设置有给所述显色反应装置提供均匀光照的面光源，所述置物卡槽位于所述面光源与所述光学镜头之间；

所述智能手机用于通过所述光学硬件装置对显色反应装置进行拍照，并对照片进行分析得到各个待测样品溶液中人体白蛋白的浓度；所述智能手机内安装有APP程序，所述APP程序用于对所述显色反应装置进行拍照得到图片和执行以下操作：

对图片进行比色分析，得到各个标准样品溶液和待测样品溶液对应的成像区域的RGB值；

根据各个标准样品溶液中人体白蛋白的浓度和其对应的成像区域的RGB值，建立标准RGB-浓度曲线；

根据各个待测样品溶液对应的成像区域的RGB值和所述标准RGB-浓度曲线，得到各个待测样品溶液中人体白蛋白的浓度，并输出到显示单元显示。

2.根据权利要求1所述的一种人体白蛋白浓度多通量快速检测系统，其特征在于，所述显色反应装置为96微孔板，所述96微孔板上设置有标准样品区和检测样品区，所述标准样品区的微孔用于放置完成显色反应后的标准样品溶液；所述检测样品区的微孔用于放置完成显色反应后的待测样品溶液，所述拍照程序的拍照界面上设置有四个定位点，所述96微孔板上位于四个角落的微孔被设定为定位孔，所述定位点用于在拍照时与所述定位孔对准以对所述96微孔板上进行拍照定位。

3.根据权利要求2所述的一种人体白蛋白浓度多通量快速检测系统，其特征在于，所述APP程序还用于执行以下操作：对所述96微孔板上的96个微孔进行编号，设置标准样品区和检测样品区对应的微孔编号，设置标准样品区样品内各个孔内的标准样品溶液的浓度；根据所述96微孔板上的各个孔的位置，对拍照得到的照片进行区域分割，并根据标准样品区和检测样品区对应的微孔编号，得到各个标准样品溶液和待测样品溶液的成像区域。

4.根据权利要求1所述的一种人体白蛋白浓度多通量快速检测系统，其特征在于，所述光学镜头包括广角镜头、微距镜头和偏光镜头。

5.根据权利要求3所述一种人体白蛋白浓度多通量快速检测系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、向待测样品溶液和标准样品溶液中分别加入溴甲酚绿显色溶液进行显色反应；

S2、将显色反应完成后的待测样品溶液和标准样品溶液分别加入到96微孔板上的标准样品区的微孔和检测样品区的微孔内；

S3、打开所述光学硬件装置中的门体，将96微孔板放入光学硬件装置中的置物板上，关闭门体，在所述智能手机中设定待测样品溶液数量与位置后，将智能手机对准光学硬件装置壳体上的照相孔，通过拍照程序对光学硬件装置中的96微孔板进行拍照，拍照时使照片上所述标准96微孔板上的定位孔对准拍照界面上的定位点；

S4、通过智能手机对所拍照片进行分析，计算得到待测溶液中人体白蛋白的浓度,并输出到显示单元显示。

6.根据权利要求5所述一种人体白蛋白浓度多通量快速检测系统的检测方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括配制溴甲酚绿显色溶液的步骤，所述配制溴甲酚绿显色溶液的步骤包括：

配制柠檬酸缓冲液：取0.2 mol/L 磷酸氢二钠 8.28 mL，取0.1 mol/L 柠檬酸 11.72mL，两者混合均匀；

配制溴甲酚绿溶液：在配制好的柠檬酸缓冲液中加入溴甲酚绿，叠氮钠和NaOH，使其中各物质含量分别是：溴甲酚绿 0.38g/L，叠氮钠 100g/L，NaOH 40 mg/L；

配制溴甲酚绿显色溶液：向配制好的溴甲酚绿溶液中加入去离子表面活性剂，摇匀贮存于棕色瓶中备用。

7.根据权利要求5所述一种人体白蛋白浓度多通量快速检测系统的检测方法，其特征在于，所述待测样品为尿液、血清样品或人工合成的白蛋白。