CN111795959A - 胶体金与荧光二合一数据采集装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了胶体金与荧光二合一数据采集装置和方法，涉及光学测试仪器领域，解决了胶体金法测试的人为误差、环境光学干扰对结果判断的负面影响，没有同时读取2类试纸的设备的问题。本发明中，所述主控板依据测试卡类型设置检测环境，包括设置光源并选择对应测试卡类型的数据处理方式，所述主控板依据对应测试卡类型的数据处理方式分析测试卡，并输出结果至显示屏，所述主控板用于查询和对应所述条码对应的测试卡，测试卡分为荧光检测卡和胶体金检测卡。本发明实现了2种检验方法原理的兼容，本发明光学传感器上无多余的滤镜，所以对胶体金检测无任何影响，完美的实现了胶体金/荧光的分别检测还不互相影响。
Description
技术领域
本发明涉及光学测试仪器领域，具体涉及胶体金与荧光二合一数据采集装置和方法。
背景技术
胶体金法是一种应用广泛的检测方法，其测试卡具有测试方法简单、读取容易的特点。因其结果往往都通过肉眼进行判读，人为误差、环境光学干扰都会对结果的判断有所影响。
免疫荧光法也是一种应用广泛的检测方法，它的测试卡通过紫外激发光源照射后，会产生荧光，通过荧光强度对结果进行判读。
因为检测方法学的巨大区别，目前市面上的设备都只能读取其中一类的试纸，无法同时读取2类试纸。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：胶体金法测试的人为误差、环境光学干扰对结果判断的负面影响，没有同时读取2类试纸的设备，本发明提供了解决上述问题的胶体金与荧光二合一数据采集装置和方法。
本发明通过下述技术方案实现：
胶体金与荧光二合一数据采集装置，包括光路机电部分、条码扫描器和主控板，所述光路机电部分包括两组光源、光学传感器和卡套，两组光源分别为紫外激发光源和可见光补光光源；
所述条码扫描器用于读取测试卡上的条码，并将读取到的条码发送至主控板，所述主控板用于查询和对应所述条码对应的测试卡，测试卡分为荧光检测卡和胶体金检测卡；
所述卡套为光路通过测试卡的位置，所述测试卡放置于卡套中；
所述光学传感器用于收集测试卡数据发送至主控板分析；
所述主控板依据测试卡类型设置检测环境，包括设置光源并选择对应测试卡类型的数据处理方式，所述主控板依据对应测试卡类型的数据处理方式分析测试卡，并输出结果至显示屏。
进一步地，所述紫外激发光源为免疫荧光检测提供紫外光，所述紫外激发光源前方还设置有带通滤镜，带通滤镜用于过滤紫外光中的干扰波长，所述可见光补光光源为胶体金检测的补充灯，所述可见光补光光源为胶体金检测提供照明；
紫外光源有较多的干扰波长，会在激发的荧光试纸上形成多余的强光，从而严重干扰检测结果。因此需要添加紫外光带通滤镜，通常的设计这个带通滤镜需要加到光学传感器上，但一旦加了这个滤镜，就会严重影响到胶体金的光路，造成胶体金的小信号采集无法完成。本发明采用了一种主动滤波方式，将滤镜直接加到了紫外光源上，让光源输出了纯净的紫外光谱，达到了同样的效果。
进一步地，，所述紫外激发光源用于发出365nm的紫外光源进行免疫荧光检测，所述带通滤镜用于带通365nm的光。
进一步地，还包括通讯模块，所述通讯模块用于将检测数据传输至上位机或云端服务器。
进一步地，还包括供电模块，所述供电模块用于为通讯模块、光路机电部分、条码扫描器和主控板供电；
供电模块包括锂电池、锂电池充电电路和电量检测电路，锂电池充电电路在插上电源适配器时为锂电池充电，电量检测电路用于检测锂电池电量，电量检测电路发送锂电池电量信息至主控板，所述主控板通过内部总线将电池电量信息发送至显示屏，所述主控板在电量低时发出电量提醒至显示屏，显示屏显示充电提醒信息。
进一步地，所述光路机电部分还包括导轨和电机；
所述卡套设置于所述导轨中，所述导轨用于传动卡套与卡套中的测试卡至采集装置内部；
所述卡套用于固定测试卡，所述卡套上设置有固定的通孔，采集装置的光源光路中设置有光学检测区，所述光学检测区为光路通过测试卡的位置区域，测试卡有测试窗口，所述卡套交叠测试卡的测试窗口于卡套的通孔；
所述电机传动导轨；
所述导轨设置有光电限位控制方式，光电限位控制方式为：导轨传动卡套进入采集装置的路径中，当导轨运动超过限定运动范围时停止电机传动，导轨停止，电机保护导轨运动范围处于可控范围内。
胶体金与荧光二合一数据采集方法，应用所述的胶体金与荧光二合一数据采集装置进行数据采集，包括如下步骤：
S1：测试卡先在条码扫描器的条码读取窗口进行试纸类型的判读；
S2：判读成功后，主控板依据条码判读结果查询和对应条码对应的测试卡，并发送至显示屏显示测试卡的类型和名称；
S3：将测试卡放入卡套，触发按键，由电机驱动通过导轨将测试卡送入装置的光学检测区；
S4：在光学检测区中，主控板依据测试卡的类型选择可见光补光光源或紫外激发光源进行照射，胶体金使用可见光补光光源、免疫荧光使用紫外激发光源，分别用于测试卡产生反色光或被激发光；
S5：光学传感器读取测试卡上的C线与T线并发送至主控板，主控板进行数据处理后得出读取结果并发送至显示屏。
进一步地，光学传感器读取测试卡上的反映条纹的详细过程为：
光学传感器采集、测量测试卡上所显现的测试线(T线)和参考线(C线)，包括光学传感器转换测试卡的C线、T线宽度、距离和颜色、灰度、背景噪音数据并发送至主控板。
进一步地，主控板依据光学传感器输入的采集数据进行数据处理，数据处理包括应用图像处理方法对测试卡进行处理，图像处理的流程为：
首先通过图形识别算法获取C线、T线的位置、宽度、距离形成一个相对坐标体系，以相对坐标体系为基准，通过提升对比度、图形二值化、噪点滤除的处理过程获取到C线、T线的拟合数据，还包括在电机传动导轨至光电限位导轨停止的过程，主控板采用位置跟踪方法，自动补偿纠正导轨抖动、轻微错位时对卡套中的测试卡的位置变化。
进一步地，当测试卡类型为胶体金测试卡时，主控板进行数据处理的过程还包括拟合模块对数据进行拟合操作，详细过程如下：
光学传感器通过光学检测区读取到C线、T线的数据，拟合模块应用预设在拟合模块中拟合公式运算测试卡的数据，基于主控板数据库中多组先前测试的原始数据与理论数据的对应关系表，将此时读取到测试卡的数据与多组先前测试的原始数据进行对比，找到测试卡的数据与理论数据的映射关系，拟合模块依据映射关系形成拟合公式，通过拟合公式计算测试卡的数据与理论数据的CV值，当小于2％时，拟合模块拟合成功并输出最终的计算数据，并在显示屏上进行显示。
本发明具有如下的优点和有益效果：
本发明通过设置2种光源通道，实现了2种检验方法原理的兼容，本发明光学传感器上无多余的滤镜，所以对胶体金检测无任何影响，完美的实现了胶体金/荧光的分别检测还不互相影响；
本发明胶体金/荧光检测都共用一套光学传感器，节约成本；
本发明自带电池，方便移动使用。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明的光路机电示意图。
图2为本发明的卡套局部示意图。
图3为本发明的系统框图。
图4为本发明的整机外观图。
图5为本发明的整机侧视示意图。
具体实施方式
在对本发明的任意实施例进行详细的描述之前，应该理解本发明的应用不局限于下面的说明或附图中所示的结构的细节。本发明可采用其它的实施例，并且可以以各种方式被实施或被执行。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性改进前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
胶体金与荧光二合一数据采集装置，如图1-5所示，包括光路机电部分、条码扫描器和主控板，所述光路机电部分包括两组光源、光学传感器和卡套，两组光源分别为紫外激发光源和可见光补光光源；
所述条码扫描器用于读取测试卡上的条码，并将读取到的条码发送至主控板，所述主控板用于查询和对应所述条码对应的测试卡，测试卡分为荧光检测卡和胶体金检测卡；
所述卡套为光路通过测试卡的位置，所述测试卡放置于卡套中；
所述光学传感器用于收集测试卡数据发送至主控板分析；
所述主控板依据测试卡类型设置检测环境，包括设置光源并选择对应测试卡类型的数据处理方式，所述主控板依据对应测试卡类型的数据处理方式分析测试卡，并输出结果至显示屏。
优选的，所述紫外激发光源为免疫荧光检测提供紫外光，所述紫外激发光源前方还设置有带通滤镜，带通滤镜用于过滤紫外光中的干扰波长，所述可见光补光光源为胶体金检测提供照明；
紫外光源有较多的干扰波长，会在激发的荧光试纸上形成多余的强光，从而严重干扰检测结果。因此需要添加紫外光带通滤镜，通常的设计这个带通滤镜需要加到光学传感器上，但一旦加了这个滤镜，就会严重影响到胶体金的光路，造成胶体金的小信号采集无法完成。本发明采用了一种主动滤波方式，将滤镜直接加到了紫外光源上，让光源输出了纯净的紫外光谱，达到了同样的效果。
优选的，，所述紫外激发光源用于发出365nm的紫外光源进行免疫荧光检测，所述带通滤镜用于带通365nm的光。
优选的，还包括通讯模块，所述通讯模块用于将检测数据传输至上位机或云端服务器。
优选的，还包括供电模块，所述供电模块用于为通讯模块、光路机电部分、条码扫描器和主控板供电；
供电模块包括锂电池、锂电池充电电路和电量检测电路，锂电池充电电路在插上电源适配器时为锂电池充电，电量检测电路用于检测锂电池电量，电量检测电路发送锂电池电量信息至主控板，所述主控板通过内部总线将电池电量信息发送至显示屏，所述主控板在电量低时发出电量提醒至显示屏，显示屏显示充电提醒信息。
优选的，所述光路机电部分还包括导轨和电机；
所述卡套设置于所述导轨中，所述导轨用于传动卡套与卡套中的测试卡至采集装置内部；
所述卡套用于固定测试卡，所述卡套上设置有固定的通孔，采集装置的光源光路中设置有光学检测区，所述光学检测区为光路通过测试卡的位置区域，测试卡有测试窗口，所述卡套交叠测试卡的测试窗口于卡套的通孔；
所述电机传动导轨；
所述导轨设置有光电限位控制方式，光电限位控制方式为：导轨传动卡套进入采集装置的路径中，当导轨运动超过限定运动范围时停止电机传动，导轨停止，电机保护导轨运动范围处于可控范围内。
胶体金与荧光二合一数据采集方法，应用所述的胶体金与荧光二合一数据采集装置进行数据采集，包括如下步骤：
S1：测试卡先在条码扫描器的条码读取窗口进行试纸类型的判读；
S2：判读成功后，主控板依据条码判读结果查询和对应条码对应的测试卡，并发送至显示屏显示测试卡的类型和名称；
S3：将测试卡放入卡套，触发按键，由电机驱动通过导轨将测试卡送入装置的光学检测区；
S4：在光学检测区中，主控板依据测试卡的类型选择可见光补光光源或紫外激发光源进行照射，胶体金使用可见光补光光源、免疫荧光使用紫外激发光源，分别用于测试卡产生反色光或被激发光；
S5：光学传感器读取测试卡上的C线与T线并发送至主控板，主控板进行数据处理后得出读取结果并发送至显示屏。
优选的，光学传感器读取测试卡上的反映条纹的详细过程为：
光学传感器采集、测量测试卡上所显现的测试线(T线)和参考线(C线)，包括光学传感器转换测试卡的C线、T线宽度、距离和颜色、灰度、背景噪音数据并发送至主控板。
优选的，主控板依据光学传感器输入的采集数据进行数据处理，数据处理包括应用图像处理方法对测试卡进行处理，图像处理的流程为：
首先通过图形识别算法获取C线、T线的位置、宽度、距离形成一个相对坐标体系，以相对坐标体系为基准，通过提升对比度、图形二值化、噪点滤除的处理过程获取到C线、T线的拟合数据，还包括在电机传动导轨至光电限位导轨停止的过程，主控板采用位置跟踪方法，自动补偿纠正导轨抖动、轻微错位时对卡套中的测试卡的位置变化。
优选的，当测试卡类型为胶体金测试卡时，主控板进行数据处理的过程还包括拟合模块对数据进行拟合操作，详细过程如下：
光学传感器通过光学检测区读取到C线、T线的数据，拟合模块应用预设在拟合模块中拟合公式运算测试卡的数据，基于主控板数据库中多组先前测试的原始数据与理论数据的对应关系表，将此时读取到测试卡的数据与多组先前测试的原始数据进行对比，找到测试卡的数据与理论数据的映射关系，拟合模块依据映射关系形成拟合公式，通过拟合公式计算测试卡的数据与理论数据的CV值，当小于2％时，拟合模块拟合成功并输出最终的计算数据，并在显示屏上进行显示。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.胶体金与荧光二合一数据采集装置，其特征在于，包括光路机电部分、条码扫描器和主控板，所述光路机电部分包括两组光源、光学传感器和卡套，两组光源分别为紫外激发光源和可见光补光光源；
所述条码扫描器用于读取测试卡上的条码，并将读取到的条码发送至主控板，所述主控板用于查询和对应所述条码对应的测试卡，测试卡分为荧光检测卡和胶体金检测卡；
所述卡套为光路通过测试卡的位置，所述测试卡放置于卡套中；
所述光学传感器用于收集测试卡数据发送至主控板分析；
所述主控板依据测试卡类型设置检测环境，包括设置光源并选择对应测试卡类型的数据处理方式，所述主控板依据对应测试卡类型的数据处理方式分析测试卡，并输出结果至显示屏。
2.根据权利要求1所述的胶体金与荧光二合一数据采集装置，其特征在于，所述紫外激发光源为免疫荧光检测提供紫外光，所述紫外激发光源前方还设置有带通滤镜，带通滤镜用于过滤紫外光中的干扰波长，所述可见光补光光源为胶体金检测提供照明。
3.根据权利要求2所述的胶体金与荧光二合一数据采集装置，其特征在于，所述紫外激发光源用于发出365nm的紫外光源进行免疫荧光检测，所述带通滤镜用于带通365nm的光。
4.根据权利要求3所述的胶体金与荧光二合一数据采集装置，其特征在于，还包括通讯模块，所述通讯模块用于将检测数据传输至上位机或云端服务器。
5.根据权利要求4所述的胶体金与荧光二合一数据采集装置，其特征在于，还包括供电模块，所述供电模块用于为通讯模块、光路机电部分、条码扫描器和主控板供电；
供电模块包括锂电池、锂电池充电电路和电量检测电路，锂电池充电电路在插上电源适配器时为锂电池充电，电量检测电路用于检测锂电池电量，电量检测电路发送锂电池电量信息至主控板，所述主控板通过内部总线将电池电量信息发送至显示屏，所述主控板在电量低时发出电量提醒至显示屏，显示屏显示充电提醒信息。
6.根据权利要求3所述的胶体金与荧光二合一数据采集装置，其特征在于，所述光路机电部分还包括导轨和电机；
所述卡套设置于所述导轨中，所述导轨用于传动卡套与卡套中的测试卡至采集装置内部；
所述卡套用于固定测试卡，所述卡套上设置有固定的通孔，采集装置的光源光路中设置有光学检测区，所述光学检测区为光路通过测试卡的位置区域，测试卡有测试窗口，所述卡套交叠测试卡的测试窗口于卡套的通孔；
所述电机传动导轨；
所述导轨设置有光电限位控制方式，光电限位控制方式为：导轨传动卡套进入采集装置的路径中，当导轨运动超过限定运动范围时停止电机传动，导轨停止，电机保护导轨运动范围处于可控范围内。
7.胶体金与荧光二合一数据采集方法，其特征在于，应用权利要求1-6任意一条所述的胶体金与荧光二合一数据采集装置进行数据采集，包括如下步骤：
S1：测试卡先在条码扫描器的条码读取窗口进行试纸类型的判读；
S2：判读成功后，主控板依据条码判读结果查询和对应条码对应的测试卡，并发送至显示屏显示测试卡的类型和名称；
S3：将测试卡放入卡套，触发按键，由电机驱动通过导轨将测试卡送入装置的光学检测区；
S4：在光学检测区中，主控板依据测试卡的类型选择可见光补光光源或紫外激发光源进行照射，胶体金使用可见光补光光源、免疫荧光使用紫外激发光源，分别用于测试卡产生反色光或被激发光；
S5：光学传感器读取测试卡上的C线与T线并发送至主控板，主控板进行数据处理后得出读取结果并发送至显示屏。
8.根据权利要求7所述的胶体金与荧光二合一数据采集方法，其特征在于，光学传感器读取测试卡上的反映条纹的详细过程为：
光学传感器采集、测量测试卡上所显现的测试线(T线)和参考线(C线)，包括光学传感器转换测试卡的C线、T线宽度、距离和颜色、灰度、背景噪音数据并发送至主控板。
9.根据权利要求8所述的胶体金与荧光二合一数据采集方法，其特征在于，主控板依据光学传感器输入的采集数据进行数据处理，数据处理包括应用图像处理方法对测试卡进行处理，图像处理的流程为：
首先通过图形识别算法获取C线、T线的位置、宽度、距离形成一个相对坐标体系，以相对坐标体系为基准，通过提升对比度、图形二值化、噪点滤除的处理过程获取到C线、T线的拟合数据，还包括在电机传动导轨至光电限位导轨停止的过程，主控板采用位置跟踪方法，自动补偿纠正导轨抖动、轻微错位时对卡套中的测试卡的位置变化。
10.根据权利要求9所述的胶体金与荧光二合一数据采集方法，其特征在于，当测试卡类型为胶体金测试卡时，主控板进行数据处理的过程还包括拟合模块对数据进行拟合操作，详细过程如下：
光学传感器通过光学检测区读取到C线、T线的数据，拟合模块应用预设在拟合模块中拟合公式运算测试卡的数据，基于主控板数据库中多组先前测试的原始数据与理论数据的对应关系表，将此时读取到测试卡的数据与多组先前测试的原始数据进行对比，找到测试卡的数据与理论数据的映射关系，拟合模块依据映射关系形成拟合公式，通过拟合公式计算测试卡的数据与理论数据的CV值，当小于2％时，拟合模块拟合成功并输出最终的计算数据，并在显示屏上进行显示。
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