CN109828104B - 一种无运动机构的试剂条检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗设备与器械领域，具体是一种无运动机构的试剂条检测装置及检测方法，所述检测装置包括试剂条、底座框架、弹性机构、压紧轮、转轮、旋转编码器、光源、光源驱动电路、光电探测器、光电探测器前放电路、编码器接口电路和控制电路。弹性机构被固定在底座框架的一侧上并分别与压紧轮相连，转轮固定在底座框架的另一侧，旋转编码器与转轮的转轴同轴相连。在手动插入试剂条的过程中，利用同步采集编码器接口电路输出的角度信息和光电探测器前放电路输出的光强信息，通过转换关系可以建立插入过程中的位移与光强对应曲线，该装置无需精密电机扫描机构，简化了配套试剂条检测设备结构，也降低了成本，扩大了使用场景。

Description

一种无运动机构的试剂条检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及医疗设备与器械领域，具体是一种无运动机构的荧光免疫层析试剂条检测装置及检测方法。

背景技术

基于纸基的荧光免疫层析检测试剂条是常见的体外诊断(IVD)载体，特别应用于POCT(Point-of-care Testing)类设备中。常见的有有色纳米微球(如胶体金、乳胶微球等)试剂条和荧光材料(如罗丹明、镧系元素等)试剂条等几类。普通的纸基试剂条上喷有C线和T线(Control line，Test line)，通过C线和T线的反应(显色或者荧光)来确定试样的性质，作为进一步诊断的参考。而随着体外诊断领域对精确定量化的要求日益提高，仅仅依赖检测线显色或者发光已经不足以满足需求。当前市场上现有产品均采用精密扫描试剂条的方式，进而将得到的光信号进行积分并加以处理，得到定量化测试结果。

然而，现有方案的缺陷在于需要依赖精密电机扫描机构。典型的试剂条检测设备如Wondfo公司的FAIRS检测仪，GeteinBiotech的Getein1600荧光免疫检测仪等，或者采用丝杠电机精密驱动进行扫描，或者采用步进电机皮带式扫描机构等完成扫描，所需扫描时间在数秒到十数秒不等。这限制了POCT的应用场景，也提高了检测设备的成本。例如，在振动环境时使用可能存在问题。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术中免疫荧光层析检测中需要精密电机扫描机构、增加了成本、限制了使用场景的问题，提出了一种无运动机构的荧光免疫层析试剂条检测装置与检测方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种无运动机构的试剂条检测装置，包括试剂条1、底座2、控制电路3、光源4、光源驱动电路5、光电探测器6、光电探测器前放电路7、编码器接口电路8；所述试剂条1上设有检测窗11和滴样口12；底座2上设有底座框架21、弹性机构22、压紧轮23、转轮24和旋转编码器25；所述弹性机构22固定在底座框架21的一侧，压紧轮23安装在弹性机构上并能自由转动，转轮24固定在底座框架21的另一侧，其中一个转轮24与旋转编码器25的转轴同轴相连并可带动旋转编码器25的转轴转动，其中一个压紧轮23设置在与旋转编码器25同轴相连的转轮24正对侧；试剂条1通过压紧轮23和转轮24与底座2滑动连接，旋转编码器25的信号输出端与编码器接口电路8的信号输入端连接，编码器接口电路8的信号输出端与控制电路3的信号输入端连接，控制电路3的信号输出端通过光源驱动电路5与光源4的信号输入端连接，光源4产生的激发光照射到试剂条1上的检测窗11上，产生的反射光或者荧光信号被光电探测器6接收，光电探测器6的信号输出端通过光电探测器前放电路7与控制电路3的信号输入端连接。

优选地，所述压紧轮23和转轮24成对对称设置，数量至少为一对。

优选地，所述压紧轮23和转轮24位于同一平面上，数量为三对，旋转编码器25固定在底座框架21下方并与位于中间的转轮24同轴连接。

一种上述的无运动机构的试剂条检测装置的检测方法包括以下步骤：

S1、将待检测样品滴入试剂条1的滴样口12中；

S2、手动匀速插入试剂条1时，带动压紧轮23和转轮24转动，并通过压紧轮23将试剂条1压紧使其与转轮24紧密接触，同时带动旋转编码器25的转轴转动；

S3、旋转编码器25转轴转动产生角度变化信息经编码器接口电路8处理后反馈至控制电路3；控制电路3检测到有试剂条1插入时，控制光源驱动电路5驱动光源4产生激发光，发射到检测窗11上，光电探测器6对激发产生的荧光信号或者反射光信号进行收集，光电探测器前放电路7对光电探测器6输出的电流信号进行I-V转换并放大输出光强信号，被控制电路3接收采集；

S4、控制电路3使用等周期间隔同时采集编码器电路8输出的角度信息θ_t(弧度单位)和光电探测器前放电路7输出的光强信息S_t，设定转轮24的半径为r，则通过上述测量可以建立试剂条1插入过程中的位移与光强的对应关系为：

S_t＝f(θ_t×r) (公式1)

S5、对公式1的位移进行线性插值拟合，消除手动插入过程中插入速度的影响，建立均匀的位移-光强对应曲线，进而计算得到光信号积分以及后续的检测信息，通过仪器界面显示或传输至上位机进行分析处理。

本发明的有益效果在于：

本发明装置利用试剂条插入过程中试剂条带动转轮转动进而带动旋转编码器转动，旋转编码器输出的角度信息可以反映试剂条插入过程中的位移变化情况，利用同步采集角度和光强信息可以间接得到位移-光强信息，通过对上述位移光强信息进行线性插值，可以消除手动插入过程中速度不均匀的影响建立均匀的位移-光强曲线，进而得到光信号积分以及后续的检测信息。该装置无需精密电机扫描机构，简化了配套试剂条检测设备结构、降低了成本、测试时间可大大缩减，同时也扩大了使用场景。

附图说明

图1为实施例中测试的数据曲线图；其中a为试剂条插入过程中测量的位移原始数据曲线，b为试剂条插入过程中测量的光强原始数据曲线，c为拟合后的位移曲线，d为拟合后的位移-光强曲线；

图2为本发明检测装置的整体构成图；

图3为本发明检测装置试剂条的三维图；

图4为本发明检测装置底座的三维图1；

图5为本发明检测装置底座的三维图2；

图6为本发明检测装置压紧轮、试剂条、转轮和旋转编码器的关系视图。

附图标记：1-试剂条，11-检测窗，12-滴样口，2-底座，21-底座框架，22-弹性机构，23-压紧轮，24-转轮，25-旋转编码器，3-控制电路，4-光源，5-光源驱动电路，6-光电探测器，7-光电探测器前放电路，8-编码器接口电路。

具体实施方式

为更好理解本发明，下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅是对本发明进行说明而非对其加以限定。实施例中未详细介绍的部件均为市售普通产品。

装置结构：

如图2-6所示，一种无运动机构的试剂条检测装置，包括试剂条1、底座2、控制电路3、光源4、光源驱动电路5、光电探测器6、光电探测器前放电路7、编码器接口电路8；所述试剂条1上设有检测窗11和滴样口12；底座2上设有一个底座框架21、三个弹性机构22、三个压紧轮23、三个转轮24和一个旋转编码器25。弹性机构22固定在底座框架21的一侧并分别与压紧轮23相连，转轮24固定在底座框架21的另一侧，中间的转轮24与固定在底座框架21下方的旋转编码器25的转轴同轴相连并可带动旋转编码器25的转轴转动，压紧轮23和转轮24对称设置。试剂条1通过压紧轮23和转轮24与底座2滑动连接，旋转编码器25的信号输出端与编码器接口电路8的信号输入端相连，编码器接口电路8的信号输出端与控制电路3的信号输入端连接，控制电路3的信号输出端通过光源驱动电路5与光源4的信号输入端连接，光源4产生的激发光照射到试剂条1上的检测窗11上，产生的反射光或者荧光信号被光电探测器6接收，光电探测器6的信号输出端通过光电探测器前放电路7与控制电路3的信号输入端连接。

使用原理与检测方法：

试剂条插入过程中试剂条1带动转轮4转动进而带动旋转编码器25转动，旋转编码器25输出的角度信息可以反映试剂条1插入过程中的位移变化情况，利用同步采集角度和光强信息可以间接得到位移-光强信息，通过对上述位移光强信息进行线性插值，可以消除手动插入过程中速度不均匀的影响建立均匀的位移-光强曲线，进而得到光信号积分以及后续的检测信息。

检测方法包括以下步骤：

S1、将待检测样品滴入试剂条1的滴样口12中；

S2、手动匀速插入试剂条1时，试剂条1带动压紧轮23和转轮24转动，在压紧轮23的作用下压紧试剂条1并与转轮24紧密接触并带动旋转编码器25的转轴转动；

S3、旋转编码器25转轴转动产生角度变化信息经编码器接口电路8处理后反馈至控制电路3；控制电路3检测到有试剂条1插入时，控制光源驱动电路5驱动光源4产生激发光，发射到检测窗11上，光电探测器6对激发产生的荧光信号或者反射光信号进行收集，光电探测器前放电路7对光电探测器6输出的电流信号进行I-V转换并放大输出光强信号，被控制电路3接收采集；

S4、控制电路3使用等周期间隔同时采集编码器电路8输出的角度信θ_t(弧度单位)和光电探测器前放电路7输出的光强信息S_t，设定转轮24的半径为r，则通过上述测量可以建立试剂条1插入过程中的位移与光强的对应关系为：

S_t＝f(θ_t×r) (公式1)

S5、对公式1的位移进行线性插值拟合，可以消除手动插入过程中插入速度的影响，建立均匀的位移-光强的对应曲线，进而计算得到光信号积分以及后续的检测信息。

图1为一次典型测试的数据曲线图例，图1-a和图1-b分别为试剂条插入过程中测量的位移和光强原始数据曲线，通过曲线可以看出，利用此检测装置仅需简单的操作即可得到定量化测试结果，但由于手动插入过程中运动速度的不均匀造成位移和光强曲线产生变形，图1-c和图1-d分别为拟合后的位移和位移-光强曲线，通过曲线可以看出，通过线性插值拟合消除了运动不均匀的影响。

该装置无需精密电机扫描机构，简化了配套试剂条检测设备结构、降低了成本、测试时间可大大缩减，同时也扩大了使用场景。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种无运动机构的试剂条检测装置，其特征在于：包括试剂条(1)、底座(2)、控制电路(3)、光源(4)、光源驱动电路(5)、光电探测器(6)、光电探测器前放电路(7)、编码器接口电路(8)；所述试剂条(1)上设有检测窗(11)和滴样口(12)；底座(2)上设有底座框架(21)、弹性机构(22)、压紧轮(23)、转轮(24)和旋转编码器(25)；所述弹性机构(22)固定在底座框架(21)的一侧，压紧轮(23)安装在弹性机构(22)上并能自由转动，转轮(24)固定在底座框架(21)的另一侧，其中一个转轮(24)与旋转编码器(25)的转轴同轴相连并可带动旋转编码器(25)的转轴转动，其中一个压紧轮(23)设置在与旋转编码器(25)同轴相连的转轮(24)正对侧；试剂条(1)通过压紧轮(23)和转轮(24)与底座(2)滑动连接，旋转编码器(25)的信号输出端与编码器接口电路(8)的信号输入端连接，编码器接口电路(8)的信号输出端与控制电路(3)的信号输入端连接，控制电路(3)的信号输出端通过光源驱动电路(5)与光源(4)的信号输入端连接，光源(4)产生的激发光照射到试剂条(1)上的检测窗(11)上，产生的反射光或者荧光信号被光电探测器(6)接收，光电探测器(6)的信号输出端通过光电探测器前放电路(7)与控制电路(3)的信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种无运动机构的试剂条检测装置，其特征在于：所述压紧轮(23)和转轮(24)成对对称设置，数量至少为一对。

3.根据权利要求1或2所述的一种无运动机构的试剂条检测装置，其特征在于：所述压紧轮(23)和转轮(24)位于同一平面上，数量为三对，旋转编码器(25)固定在底座框架(21)下方并与位于中间的转轮(24)同轴连接。

4.一种权利要求1～3任一项所述的一种无运动机构的试剂条检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将待检测样品滴入试剂条(1)的滴样口(12)中；

S2、手动匀速插入试剂条(1)时，带动压紧轮(23)和转轮(24)转动，并通过压紧轮(23)将试剂条(1)压紧使其与转轮(24)紧密接触，同时带动旋转编码器(25)的转轴转动；

S3、旋转编码器(25)转轴转动产生角度变化信息经编码器接口电路(8)处理后反馈至控制电路(3)；控制电路(3)检测到有试剂条(1)插入时，控制光源驱动电路(5)驱动光源(4)产生激发光，发射到检测窗(11)上，光电探测器(6)对激发产生的荧光信号或者反射光信号进行收集，光电探测器前放电路(7)对光电探测器(6)输出的电流信号进行I-V转换并放大输出光强信号，被控制电路(3)接收采集；

S4、控制电路(3)使用等周期间隔同时采集编码器电路(8)输出的角度信息θ_t和光电探测器前放电路(7)输出的光强信息S_t，设定转轮(24)的半径为r，则通过上述测量可以建立试剂条(1)插入过程中的位移与光强的对应关系为：

S_t＝f(θ_t×r) (公式1)

S5、对公式1的位移进行线性插值拟合，消除手动插入过程中插入速度的影响，建立均匀的位移-光强对应曲线，进而计算得到光信号积分以及后续的检测信息，通过仪器界面显示或传输至上位机进行分析处理。

Images