CN112345502A - 一种用于消除荧光免疫分析仪中荧光噪声的检测仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于消除荧光免疫分析仪中荧光噪声的检测仪，包括光学测量系统、信号处理系统和嵌入式控制系统，所述光学测量系统用于对待检测样本进行照射，使待检测样本受激发所辐射出荧光信号，光学测量系统包括光源、光源驱动电路、光源透镜组；所述信号处理系统用于将所述荧光信号转换成电信号及电信号的放大及滤波，信号处理系统包括光电检测器、信号放大器、滤波器、运算放大器；所述嵌入式控制系统用于所述电信号数模转换、去噪声处理、荧光信号的数据处理以及对输出的控制。

Description

一种用于消除荧光免疫分析仪中荧光噪声的检测仪
技术领域
本发明涉及检测和分析仪器，具体而言，涉及一种于消除荧光免疫分析仪中荧光噪声的检测仪。
背景技术
急性肾损伤(Acute kidney injury，AKI)是指各种原因导致的急性肾脏实质损伤，病情进展至后期即为急性肾衰竭，是临床常见危重症。AKI的发病率逐年上升，根据我国及国外研究报道，在普通住院患者中AKI发病率为3％-10％，在重症监护室中高达30％-60％。同时，AKI也是地震、矿难、交通事故等突发事件伤员死亡的重要原因。近年来，虽然有关AKI病理生理及发病机制的研究和血液净化治疗技术取得长足的进步，但AKI的死亡率仍居高不下，高达50％左右，是制约很多临床学科(外科学、移植学、心血管病学、介入学、肿瘤学、重症医学等)发展的重要障碍。AKI是影响人类健康和医学发展的重大疾病，其防治水平是衡量一个国家或地区整体医疗水平的重要标志，也是突发事件医疗应对能力的重要体现。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种用于消除荧光免疫分析仪中荧光噪声的检测仪。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种用于消除荧光免疫分析仪中荧光噪声的检测仪，包括光学测量系统、信号处理系统和嵌入式控制系统，所述光学测量系统用于对待检测样本进行照射，使待检测样本受激发所辐射出荧光信号，光学测量系统包括光源、光源驱动电路、光源透镜组；所述信号处理系统用于将所述荧光信号转换成电信号及电信号的放大及滤波，信号处理系统包括光电检测器、信号放大器、滤波器、运算放大器；所述嵌入式控制系统用于所述电信号数模转换、去噪声处理、荧光信号的数据处理以及对输出的控制，其中输出的控制包括：对嵌入式打印机的控制、对显示屏的控制以及和上位机的通信协议。
所述光源透镜组包括依次排列的第二狭缝光栅、第二透镜、分色镜、滤光片、第三透镜、第一狭缝光栅，分色镜旁设有第一透镜和光源，所述分色镜与第一透镜、第二透镜呈45度角设置。
所述第一透镜将光源变成平行光，平行光束经分色镜被全部反射到第二透镜的凸面，经过第二透镜聚焦为点光源，通过第二狭缝光栅，点光源变成线状光斑照射到试条表面，试条表面产生的荧光通过第二狭缝光栅、第二透镜、分色镜、滤光片、第三透镜、第一狭缝光栅入射到所述光电检测器的接收窗口，光电检测器完成光信号转换为适当大小的电信号。
所述信号处理系统的光电检测器将接收到的荧光信号转换成电信号之后，所得的信号幅值停留在mV级大小，因此还需要对小模拟电信号进行放大。在接入单片机引脚采集前需要进行RC低通滤波，滤除髙频噪声，放大电路的放大器拟选用低噪声、高精度、线性特性好和抗干扰能力强的AD620运算放大器，AD620是一个8引脚的只需用一个外部电阻就能将放大倍数设置为1-1000之间，且输出阻抗较低，负载能力较强，在一级放大电路输出端，续接RC低通滤波电路就可以得到优质模拟电信号。
所述嵌入式控制系统包括与所述运算放大器及光源驱动电路相连的单片机，单片机采用Cotex-M4处理器，单片机还与打印机、上位机、扫描仪、达灵顿驱动芯片相连，达灵顿驱动芯片通过电机驱动器控制步进电机，步进电机与放置被检样品的载物平台相连。
所述滤光片让波长为610nm(峰宽为610±20nm)的荧光透过。
所述光源采用紫外激光模组，紫外激发光激发铕抗体复合物辐射产生波长范围在500nm～700nm的荧光。
所述第一透镜与激光模组的距离水平距离为9mm，为保证光电检测器的检测窗口处于紫外光照射的最佳角度；所述第二透镜与试条表面的垂直距离为35mm，为保证激发荧光通过狭缝光栅传入光学系统。
所述嵌入式控制系统还用于采用小波变换中的软阈值去噪法，将信号进行离散二进制小波分解为L层后，设定每一层的阈值大小，小波系数大于该阈值则保留，小于该阈值则认为是噪声，将其去除，最后将阈值处理后的小波系数进行重构，软阈值去噪法是在硬阈值去噪法的基础上，选取合适的阈值变量和阈值函数，避免了硬阈值法处理信号过程中出现间断点的不足，使得重建信号趋向于光滑。
本发明提供的用于急性肾损伤早期诊断的尿检测仪，通过含有配套的TIMP-2·GFBP-7试剂盒，将TIMP-2和GFBP-7的抗原或抗体标记上荧光素，再用荧光抗体/抗原作为分子探针，检查细胞或组织内的相应抗原/抗体，通过检测到的荧光强度计算出被测物的浓度，根据TIMP-2和GFBP-7乘积来判断急性肾损伤的程度；可以有效降低荧光噪音，提高检测数据的准确性。
附图说明
图1为本发明实施提供的一种用于消除荧光免疫分析仪中荧光噪声的检测仪的结构示意图；
图2为本发明实施提供的一种用于消除荧光免疫分析仪中荧光噪声的检测仪中光学测量系统的结构示意图。
具体实施方式
以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本发明采用的是定量免疫荧光法来测定尿TIMP-2·IGFBP-7水平，免疫荧光分析与传统的酶联免疫法及金标法相比，具有无放射性、标记物稳定、便于长期保存、试验重复性好、分析速度快、样品用量少及标准曲线量程宽等优点。
如图1所示，本发现实施例提供一种用于消除荧光免疫分析仪中荧光噪声的检测仪，包括光学测量系统2、信号处理系统1和嵌入式控制系统3，所述光学测量系统2用于对待检测样本进行照射，使待检测样本受激发所辐射出荧光信号，光学测量系统包括光源、光源驱动电路、光源透镜组；所述信号处理系统1用于将所述荧光信号转换成电信号及电信号的放大及滤波，信号处理系统包括光电检测器、信号放大器、滤波器、运算放大器；所述嵌入式控制系统3用于所述电信号数模转换、去噪声处理、荧光信号的数据处理以及对输出的控制，其中输出的控制包括：对嵌入式打印机的控制、对显示屏的控制以及和上位机的通信协议。
如图2所示，所述光源透镜组包括依次排列的第二狭缝光栅26、第二透镜25、分色镜24、滤光片23、第三透镜22、第一狭缝光栅21，分色镜24旁设有第一透镜27和光源28，所述分色镜24与第一透镜27、第二透镜25呈45度角设置。
所述第一透镜将光源变成平行光，平行光束经分色镜被全部反射到第二透镜的凸面，经过第二透镜聚焦为点光源，通过第二狭缝光栅，点光源变成线状光斑照射到试条表面，试条表面产生的荧光通过第二狭缝光栅、第二透镜、分色镜、滤光片、第三透镜、第一狭缝光栅入射到所述光电检测器的接收窗口，光电检测器完成光信号转换为适当大小的电信号。
所述信号处理系统的光电检测器将接收到的荧光信号转换成电信号之后，所得的信号幅值停留在mV级大小，因此还需要对小模拟电信号进行放大。在接入单片机引脚采集前需要进行RC低通滤波，滤除髙频噪声，放大电路的放大器拟选用低噪声、高精度、线性特性好和抗干扰能力强的AD620运算放大器，AD620是一个8引脚的只需用一个外部电阻就能将放大倍数设置为1-1000之间，且输出阻抗较低，负载能力较强，在一级放大电路输出端，续接RC低通滤波电路就可以得到优质模拟电信号。
所述嵌入式控制系统包括与所述运算放大器及光源驱动电路相连的单片机，单片机采用Cotex-M4处理器，单片机还与打印机、上位机、扫描仪、达灵顿驱动芯片相连，达灵顿驱动芯片通过电机驱动器控制步进电机，步进电机与放置被检样品的载物平台相连。
所述滤光片让波长为610nm(峰宽为610±20nm)的荧光透过。
所述光源采用紫外激光模组，紫外激发光激发铕抗体复合物辐射产生波长范围在500nm～700nm的荧光。
所述第一透镜与激光模组的距离水平距离为9mm，为保证光电检测器的检测窗口处于紫外光照射的最佳角度；所述第二透镜与试条表面的垂直距离为35mm，为保证激发荧光通过狭缝光栅传入光学系统。
所述嵌入式控制系统还用于采用小波变换中的软阈值去噪法，将信号进行离散二进制小波分解为L层后，设定每一层的阈值大小，小波系数大于该阈值则保留，小于该阈值则认为是噪声，将其去除，最后将阈值处理后的小波系数进行重构，软阈值去噪法是在硬阈值去噪法的基础上，选取合适的阈值变量和阈值函数，避免了硬阈值法处理信号过程中出现间断点的不足，使得重建信号趋向于光滑。
本发明研制的急性肾损伤早期诊断尿检测仪，含有配套的TIMP-2·GFBP-7试剂盒，将TIMP-2和GFBP-7的抗原或抗体标记上荧光素，再用荧光抗体(或抗原)作为分子探针，检查细胞或组织内的相应抗原(或抗体)，通过尿检测仪检测到的荧光强度计算出被测物的浓度，根据TIMP-2和GFBP-7乘积来判断急性肾损伤的程度。
上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种用于消除荧光免疫分析仪中荧光噪声的检测仪，其特征在于，包括光学测量系统、信号处理系统和嵌入式控制系统，所述光学测量系统用于对待检测样本进行照射，使待检测样本受激发所辐射出荧光信号，光学测量系统包括光源、光源驱动电路、光源透镜组；所述信号处理系统用于将所述荧光信号转换成电信号及电信号的放大及滤波，信号处理系统包括光电检测器、信号放大器、滤波器、运算放大器；所述嵌入式控制系统用于所述电信号数模转换、去噪声处理、荧光信号的数据处理以及对输出的控制。
2.根据权利要求1所述的用于消除荧光免疫分析仪中荧光噪声的检测仪，其特征在于，所述光源透镜组包括依次排列的第二狭缝光栅、第二透镜、分色镜、滤光片、第三透镜、第一狭缝光栅，分色镜旁设有第一透镜和光源，所述分色镜与第一透镜、第二透镜呈45度角设置。
3.根据权利要求1所述的用于消除荧光免疫分析仪中荧光噪声的检测仪，其特征在于，所述第一透镜将光源变成平行光，平行光束经分色镜被全部反射到第二透镜的凸面，经过第二透镜聚焦为点光源，通过第二狭缝光栅，点光源变成线状光斑照射到试条表面，试条表面产生的荧光通过第二狭缝光栅、第二透镜、分色镜、滤光片、第三透镜、第一狭缝光栅入射到光电检测器的接收窗口，光电检测器完成光信号转换为适当大小的电信号。
4.根据权利要求1所述的用于消除荧光免疫分析仪中荧光噪声的检测仪，其特征在于，所述嵌入式控制系统包括与所述运算放大器及光源驱动电路相连的单片机，单片机采用Cotex-M4处理器，单片机还与打印机、上位机、扫描仪、达灵顿驱动芯片相连，达灵顿驱动芯片通过电机驱动器控制步进电机，步进电机与放置被检样品的载物平台相连。
5.根据权利要求1所述的用于消除荧光免疫分析仪中荧光噪声的检测仪，其特征在于，所述滤光片让波长的峰宽为610±20nm的荧光透过。
6.根据权利要求1所述的用于消除荧光免疫分析仪中荧光噪声的检测仪，其特征在于，所述光源采用紫外激光模组，紫外激发光激发铕抗体复合物辐射产生波长范围在500nm～700nm的荧光。
7.根据权利要求1所述的用于消除荧光免疫分析仪中荧光噪声的检测仪，其特征在于，所述第一透镜与激光模组的距离水平距离为9mm，为保证光电检测器的检测窗口处于紫外光照射的最佳角度；所述第二透镜与试条表面的垂直距离为35mm，为保证激发荧光通过狭缝光栅传入光学系统。
8.根据权利要求1所述的用于消除荧光免疫分析仪中荧光噪声的检测仪，其特征在于，所述嵌入式控制系统还用于采用小波变换中的软阈值去噪法，将信号进行离散二进制小波分解为L层后，设定每一层的阈值大小，小波系数大于该阈值则保留，小于该阈值则认为是噪声，将其去除，最后将阈值处理后的小波系数进行重构。
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