CN112748245A - 多通道荧光免疫层析定量检测仪及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多通道荧光免疫层析定量检测仪及其检测方法，包括若干个用于安装条形试剂卡的通道，以及与若干个通道一一对应的若干个光学模块，所述若干个光学模块分别采用不同波段的激光作为激发光源，并分别于若干条形试剂卡上形成与检测线T形状大小相同的条形光斑以将检测线T完全覆盖，并将条形试剂卡上的检测线T所发出的荧光汇聚后投射至光电检测器上；本技术方案中光学模块发出的条形光斑可以完全覆盖被测区域，进而充分利用荧光标记物，减少背景信号干扰，从而提高检测灵敏度和重复性；另外，多个通道分别同时进行不同物质的荧光检测，既能节省仪器所占用的空间，也能极大的提高检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及生物医药体外诊断行业POCT技术领域，尤其涉及一种多通道荧光免疫层析定量检测仪及其检测方法。
背景技术
荧光免疫层析技术的基本原理是待测抗体或抗原的特异性反应过程由荧光物质标记，在特定波段的激发光照射下，荧光物质会辐射出一定波长的反射荧光通过光电模块检测该荧光的强度信息，就可以反馈出待测物质的浓度信息；荧光免疫层析技术的优点是特异性强、灵敏度高、速度快等，因此被广泛应用于微生物检测、病毒抗原或抗体检测、激素检测、肿瘤标记物检测等领域；
目前荧光免疫层析技术的测试板都是条形板，而用于照射的激发光斑一般是LED或者LD经过透镜准直之后被二向色镜反射，在经过透镜聚焦为一个圆形光斑；利用这种传统光路进行检测，如果光斑小，光斑不能覆盖整个荧光信号区域，导致荧光信号弱，荧光利用率不高；如果光斑大，在覆盖整个荧光信号区域的同时会覆盖过多的背景信号区域，增加背景信号的干扰。如果是多条长条形荧光信号密集分布，传统光路将无法准确分辨所需要的信号；也就是说传统光路检测长条形荧光信号，其存在灵敏度低、重复性差、以及背景信号干扰大的缺陷；
公开号为CN110865062A的中国专利文献公开了一种用于长条形荧光信号检测的光学分析装置，解决了传统光路检测长条形荧光信号存在灵敏度低、重复性差、以及背景信号干扰大的的技术问题。包括检测电路，光学分析装置壳体，以及均封装于所述光学分析装置壳体内用于发射出激发光的激发光源和位于所述激发光源的光照方向上用于将激发光精准投射至被测物的检测线T上并将检测线T所发出的荧光汇聚后投射至所述检测电路的光学组件；本发明结构简单、设计科学合理，使用方便；其通过提高激发光利用率，增大接受光路的接受量，控制激发光光斑形状减少背景信号干扰，从而提高检测灵敏度和重复性。
但本领域的技术人员在使用过程中发现，该光学分析装置的检测灵敏度和重复性还可进一步提高；
另外，在应对某些疾病的检测时，往往需要多个指标相互印证才能准确诊断正确病因，如C反应蛋白(CPR)是一种及时性相蛋白，在机体组织损伤或受细菌感染时，其血浓度在早期阶段会急剧提高，单一检测，降钙素原(PCT)是诊断和监测细菌感染性疾病的一个重要参数，当细菌、寄生虫感染人体或患有多脏器功能衰竭时，在人体血液中的含量会提升，尤其在细菌感染引起炎症时，其含量有显著变化；因此，需要对于CRP和PCT的浓度同时进行检测才能到早期严重细菌感染的病情评估和用药指导；
但现有的做法是每种检测项目都对应一种仪器，这样不仅导致各种检测仪器占用空间大，也需要增派额外的工作人员，以及最后还需对每位患者的各种检测项目进行汇总，操作人员的工作量大并且也非常耗费操作人员的时间。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以同时检测多种物质浓度的多通道荧光免疫层析定量检测仪，节省空间的同时，也节省操作人员的时间，并且该装置中的光学模块可以充分利用试剂卡上的反应区域，避免由于反应区域荧光胶乳的分布不均匀导致的荧光信号强度差异明显。
为了达到上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种多通道荧光免疫层析定量检测仪，包括若干个用于安装条形试剂卡的通道，以及与若干个通道一一对应的若干个光学模块和若干个一维码读取模块，以及二维码读取模块、驱动电机、导轨和滑块；所述一维码读取模块用于读取条形试剂卡的信息，所述二维码读取模块用于读取被测对象的基本信息；所述若干个通道固定安装在滑块上，所述所述驱动电机用于驱动滑块沿导轨往复移动；
所述若干个光学模块分别采用不同波段的激光作为激发光源，并分别于若干条形试剂卡上形成与检测线T形状大小相同的条形光斑以将检测线T完全覆盖，并将条形试剂卡上的检测线T所发出的荧光汇聚后投射至光电检测器上。
作为优选，所述若干个通道在滑块上沿其宽度方向间隔一段距离并列排布，所述导轨为直线导轨，所述驱动电机数量为2个，每个驱动电机通过丝杆驱动滑块沿导轨往复移动。
作为优选，在导轨的两端还分别设有第一光电门和第二光电门，所述第一光电门用于滑块处于初始位置的机械零位校准，所述第二光电门用于通道完成检测项目后发出信号以使得滑块返回初始位置。
作为优选，还设有若干个挡片和一试剂卡收集模块，所诉若干个挡片位于导轨上方并与通道一一对应，在条形试剂卡在完成检测后滑块继续前进，所述挡片将条形试剂卡挡住以使其掉落在试剂卡收集模块中。
作为优选，所述光学模块还包括沿着激发光光路方向顺序分布的第一小孔光阑、第一平凸透镜、第二小孔光阑、第一窄带滤波片和二向色镜，位于所述二向色镜的反射方向上用于将所述二向色镜所反射的激发光汇聚成与检测线T形状大小相同的长条形光斑的柱透镜，以及沿着所述二向色镜的透射方向顺序分布的第二窄带滤波片和第二平凸透镜，所述光电检测器位于第二平凸透镜的正后方。
作为优选，还设有第三小孔光阑，所述第三小孔光阑位于第二平凸透镜和光电检测器之间。
作为优选，所述第二小孔光阑的直径与条形试剂卡上的检测线T的长度相等。
作为优选，所述光电检测器采用硅光电二极管。
作为优选，还设有第三平凸透镜，所述第三平凸透镜位于柱透镜和条形试剂卡之间。
一种多通道荧光免疫层析定量检测方法，采用如上所述的多通道荧光免疫层析定量检测装置，其步骤如下：
步骤一：准备待测条形试剂卡，将其插入通道，点击开始测试，驱动电机驱动滑块沿导轨移动，首先会通过第一光电门并进行机械零位校准；
步骤二：校准完成之后滑块继续运动，当滑块走到一维码读取模块位置时，被一维码读取模块读取条形试剂卡上的试剂信息，继续向前走到数据采集区域，触发光学模块进行扫描采集获取荧光强度信号；
步骤三：采集完成后，滑块继续往前走，当滑块走到二维码读取模块位置时，被二维码读取模块读取被测对象的信息，最后再经过挡片把条形试剂卡挡住掉落在试剂卡收集模块中，直至退卡步骤完成，然后滑块回到初始位置；
步骤四：完成上述操作之后对得到的荧光信号进行处理，计算该信号的C线和T线的比值，该值对应标定曲线的位置读出待测物质的浓度，通过显示屏显示，并通过蓝牙或者无线上传到用户的病历本资料文件夹中。
本发明的有益效果为：
1)、光学模块发出的条形光斑可以完全覆盖被测区域，进而充分利用荧光标记物，减少背景信号干扰，从而提高检测灵敏度和重复性；
2)、多个通道分别同时进行不同物质的荧光检测，既能节省仪器所占用的空间，也能极大的提高检测效率。
附图说明
图1为本发明多通道荧光免疫层析定量检测仪的示意图；
图2为本发明光学模块的示意图；
图3为本发明光学模块在条形试剂卡上所形成的光斑示意图；
图4为本发明添加了第三平凸透镜后聚焦效果对比图。
附图标记说明：20、通道；21、光学模块；22、驱动电机；23、导轨；24、滑块；25、试剂卡收集模块；26、二维码读取模块；27、一维码读取模块；1、激发光源；2、第一小孔光阑；3、第一平凸透镜；4、第二小孔光阑；5、第一窄带滤波片；6、二向色镜；11、柱透镜；7、第二窄带滤波片；8、第二平凸透镜；9、第三小孔光阑；10、光电检测器；12、第三平凸透镜。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例一：
如图1所示，一种多通道荧光免疫层析定量检测仪，包括若干个用于安装条形试剂卡13的通道20，以及与若干个通道20一一对应的若干个光学模块21，所述若干个光学模块21分别采用不同波段的激光作为激发光源，并分别于若干条形试剂卡13上形成与检测线T形状大小相同的条形光斑以将检测线T完全覆盖，并将条形试剂卡13上的检测线T所发出的荧光汇聚后投射至光电检测器10上。
这样，光学模块21发出的条形光斑可以完全覆盖被测区域，进而充分利用荧光标记物，减少背景信号干扰，从而提高检测灵敏度和重复性；
另外，多个通道20分别同时进行不同物质的荧光检测，既能节省仪器所占用的空间，也能极大的提高检测效率。
在本实施例中，还设有驱动电机22、导轨23和滑块24，所述若干个通道20固定安装在滑块24上，所述所述驱动电机22用于驱动滑块24沿导轨23往复移动；进一步优选，所述若干个通道20在滑块24上沿其宽度方向间隔一段距离并列排布，所述导轨23为直线导轨23，所述驱动电机22数量为2个，每个驱动电机22通过丝杆驱动滑块24沿导轨23往复移动；如此设置，是考虑到滑块24是沿其长度方向滑动的，而滑块24由于设置多个通道20，滑块24的宽度远大于滑块24的长度，因此设置两个驱动电机22和丝杆确保滑块24移动的稳定。
进一步优选，在导轨23的两端还分别设有第一光电门和第二光电门，所述第一光电门用于滑块24处于初始位置的机械零位校准，所述第二光电门用于完成检测项目后滑块24返回初始位置。
进一步优选，还设有若干个挡片和一试剂卡收集模块25，所诉若干个挡片位于导轨23上方并与通道20一一对应，在条形试剂卡13在完成检测后滑块24继续前进，所述挡片将条形试剂卡13挡住以使其掉落在试剂卡收集模块25中。
在本实施例中，还设有一二维码读取模块26和若干个一维码读取模块27，所述若干个一维码读取模块27与通道20数量一一对应，所述一维码读取模块27用于读取条形试剂卡13的信息，所述二维码读取模块26用于读取被测对象的基本信息；这样通过若干个一维码读取模块27和一个二维码读取模块26便能直接将患者和检测结果对应在一起，避免再由操作人员去汇总；减少了操作人员的工作量。
一种多通道荧光免疫层析定量检测方法，采用如上所述的多通道荧光免疫层析定量检测装置，其步骤如下：
步骤一：准备待测条形试剂卡13，将其插入通道20，点击开始测试，驱动电机22驱动滑块24沿导轨23移动，首先会通过第一光电门并进行机械零位校准；
步骤二：校准完成之后滑块24继续运动，当滑块24走到一维码读取模块27位置时，被一维码读取模块27读取条形试剂卡13上的试剂信息，继续向前走到数据采集区域，触发光学模块21进行扫描采集获取荧光强度信号；
步骤三：采集完成后，滑块24继续往前走，当滑块24走到二维码读取模块26位置时，被二维码读取模块26读取被测对象的信息，最后再经过挡片把条形试剂卡13挡住掉落在试剂卡收集模块25中，直至退卡步骤完成，然后滑块24回到初始位置；
步骤四：完成上述操作之后对得到的荧光信号进行处理，计算该信号的C线和T线的比值，该值对应标定曲线的位置读出待测物质的浓度，通过显示屏显示，并通过蓝牙或者无线上传到用户的病历本资料文件夹中。
在本实施例中，所述光学模块21还包括沿着激发光光路方向顺序分布的第一小孔光阑2、第一平凸透镜3、第二小孔光阑4、第一窄带滤波片5和二向色镜6，位于所述二向色镜6的反射方向上用于将所述二向色镜6所反射的激发光汇聚成与检测线T形状大小相同的长条形光斑的柱透镜11，以及沿着所述二向色镜6的透射方向顺序分布的第二窄带滤波片7和第二平凸透镜8，所述光电检测器10位于第二平凸透镜8的正后方。
这样，激发光源1辐射出激光，由第一小孔光阑2减少多余光源，经过第一平凸透镜3即准直透镜后发散角变小，再经过第二小孔光阑4的限制减小激光光路直径，形成一束较为准直的圆形光束，再被第一窄带滤波片5滤除杂散光，然后经过二向色镜6转折，再经过柱透镜11聚焦形成条形光斑，该条形光斑与试剂条的检测区域平行，这样当驱动电机22带动试剂条运动，可以充分利用被测区域的荧光物质激发荧光，荧光经过二向色镜6透射，被第二窄带滤波片7滤除杂散光，经过第二平凸透镜8即聚焦透镜照射在光电探测器上，经过光电转换被采集卡采集。
进一步优选，还设有第三小孔光阑9，所述第三小孔光阑9位于第二平凸透镜8和光电检测器10之间；这样，第三小孔光阑9可以用于减弱进入光电检测器10的荧光强度，避免出现信号饱和现象。
进一步优选，所述激发光源采用LED或LD，激发光源1的中心波长根据荧光物质的吸收波段可以有340nm的、470nm的、630nm等，激发光源1的带宽可以选择20nm、30nm等。
进一步优选，所述第二小孔光阑4的直径与条形试剂卡13上的检测线T的长度相等。
进一步优选，所述二向色镜6与水平面之间的夹角为45°。
进一步优选，所述光电检测器10采用硅光电二极管。
进一步优选，还设有第三平凸透镜12，所述第三平凸透镜12位于柱透镜11和条形试剂卡13之间；其中，设置了第三平凸透镜12后相较于原有的单柱透镜11其聚焦效果得到了显著提升，具体对比如图2所示。
例如，当本实施例中的光学模块21在检测尿液中的微量蛋白时，激发光源采用中心波长470nm的LED，带宽30nm，对应的激发荧光中心波长525nm，此处的第一平凸透镜3、第二平凸透镜8和柱透镜11不需要根据不同的测试项目更改，第二小孔光阑4根据条形试剂卡13的检测区域的长度确定，比如试剂卡的T/C线是3*0.8mm，则第二小孔光阑4的孔径可以选择3mm；二向色镜6选择反射470nm，透射525nm，第二窄带滤光片选择透射525nm的；第三小孔光阑9可以选择1mm的；由于硅光电二极管的响应波段很宽基本不需要更改；如图2所示是按照本发明实施例的光路仿真得到的照射在试剂卡上的光斑尺寸图，此处的光斑基本与试剂卡上的T/C条的尺寸一致。
又例如在对早期严重细菌感染的病情评估和用药指导时，也可以通过本实施例中的多通道荧光免疫层析定量检测仪对CPR和PCT进行检测，一通道20采用中心波长365nm的LED做激发光源，激发620nm的荧光用于检测PCT，该通道20光学模块21中的二向色镜6和窄带滤光片对应光源和激发荧光选型即可；另一通道20采用635nm的激发光，激发680nm的激光用于检测PCR，也对应相应的光学模块21即可。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多通道荧光免疫层析定量检测仪，其特征在于，包括若干个用于安装条形试剂卡(13)的通道(20)，以及与若干个通道(20)一一对应的若干个光学模块(21)和若干个一维码读取模块(27)，以及二维码读取模块(26)、驱动电机(22)、导轨(23)和滑块(24)；所述一维码读取模块(27)用于读取条形试剂卡(13)的信息，所述二维码读取模块(26)用于读取被测对象的基本信息；所述若干个通道(20)固定安装在滑块(24)上，所述驱动电机(22)用于驱动滑块(24)沿导轨(23)往复移动；
所述若干个光学模块(21)分别采用不同波段的激光作为激发光源(1)，并分别于若干条形试剂卡(13)上形成与检测线T形状大小相同的条形光斑以将检测线T完全覆盖，并将条形试剂卡(13)上的检测线T所发出的荧光汇聚后投射至光电检测器(10)上。
2.根据权利要求1所述的一种多通道荧光免疫层析定量检测仪，其特征在于，所述若干个通道(20)在滑块(24)上沿其宽度方向间隔一段距离并列排布，所述导轨(23)为直线导轨(23)，所述驱动电机(22)数量为2个，每个驱动电机(22)通过丝杆驱动滑块(24)沿导轨(23)往复移动。
3.根据权利要求1所述的一种多通道荧光免疫层析定量检测仪，其特征在于，在导轨(23)的两端还分别设有第一光电门和第二光电门，所述第一光电门用于滑块(24)处于初始位置的机械零位校准，所述第二光电门用于通道(20)完成检测项目后发出信号以使得滑块(24)返回初始位置。
4.根据权利要求1所述的一种多通道荧光免疫层析定量检测仪，其特征在于，还设有若干个挡片和一试剂卡收集模块(25)，所诉若干个挡片位于导轨(23)上方并与通道(20)一一对应，在条形试剂卡(13)在完成检测后滑块(24)继续前进，所述挡片将条形试剂卡(13)挡住以使其掉落在试剂卡收集模块(25)中。
5.根据权利要求1所述的一种多通道荧光免疫层析定量检测仪，其特征在于，所述光学模块(21)还包括沿着激发光光路方向顺序分布的第一小孔光阑(2)、第一平凸透镜(3)、第二小孔光阑(4)、第一窄带滤波片(5)和二向色镜(6)，位于所述二向色镜(6)的反射方向上用于将所述二向色镜(6)所反射的激发光汇聚成与检测线T形状大小相同的长条形光斑的柱透镜(11)，以及沿着所述二向色镜(6)的透射方向顺序分布的第二窄带滤波片(7)和第二平凸透镜(8)，所述光电检测器(10)位于第二平凸透镜(8)的正后方。
6.根据权利要求5所述的一种多通道荧光免疫层析定量检测仪，其特征在于，还设有第三小孔光阑(9)，所述第三小孔光阑(9)位于第二平凸透镜(8)和光电检测器(10)之间。
7.根据权利要求5所述的一种多通道荧光免疫层析定量检测仪，其特征在于，所述第二小孔光阑(4)的直径与条形试剂卡(13)上的检测线T的长度相等。
8.根据权利要求5所述的一种多通道荧光免疫层析定量检测仪，其特征在于，所述光电检测器(10)采用硅光电二极管。
9.根据权利要求5所述的一种多通道荧光免疫层析定量检测仪，其特征在于，还设有第三平凸透镜(12)，所述第三平凸透镜(12)位于柱透镜(11)和条形试剂卡(13)之间。
10.一种多通道荧光免疫层析定量检测方法，采用根据权利要求1-9中任一项所述的多通道荧光免疫层析定量检测装置，其步骤如下：
步骤一：准备待测条形试剂卡(13)，将其插入通道(20)，点击开始测试，驱动电机(22)驱动滑块(24)沿导轨(23)移动，首先会通过第一光电门并进行机械零位校准；
步骤二：校准完成之后滑块(24)继续运动，当滑块(24)走到一维码读取模块(27)位置时，被一维码读取模块(27)读取条形试剂卡(13)上的试剂信息，继续向前走到数据采集区域，触发光学模块(21)进行扫描采集获取荧光强度信号；
步骤三：采集完成后，滑块(24)继续往前走，当滑块(24)走到二维码读取模块(26)位置时，被二维码读取模块(26)读取被测对象的信息，最后再经过挡片把条形试剂卡(13)挡住掉落在试剂卡收集模块(25)中，直至退卡步骤完成，然后滑块(24)回到初始位置；
步骤四：完成上述操作之后对得到的荧光信号进行处理，计算该信号的C线和T线的比值，该值对应标定曲线的位置读出待测物质的浓度，通过显示屏显示，并通过蓝牙或者无线上传到用户的病历本资料文件夹中。
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