CN113884453A - 基于智能手机免疫比浊法的检测装置及其在心肌梗死标志物的快速检测中的应用 - Google Patents
基于智能手机免疫比浊法的检测装置及其在心肌梗死标志物的快速检测中的应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113884453A CN113884453A CN202111160517.3A CN202111160517A CN113884453A CN 113884453 A CN113884453 A CN 113884453A CN 202111160517 A CN202111160517 A CN 202111160517A CN 113884453 A CN113884453 A CN 113884453A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sample
- mobile phone
- myocardial infarction
- detection
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 100
- 208000010125 myocardial infarction Diseases 0.000 title claims abstract description 49
- 239000003550 marker Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 137
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 30
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 21
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 claims description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 14
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 9
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract 1
- 108010074051 C-Reactive Protein Proteins 0.000 description 34
- 102100032752 C-reactive protein Human genes 0.000 description 34
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 5
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 4
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000008055 phosphate buffer solution Substances 0.000 description 4
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 3
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 3
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000012417 linear regression Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000004879 turbidimetry Methods 0.000 description 2
- 208000035143 Bacterial infection Diseases 0.000 description 1
- 102000004420 Creatine Kinase Human genes 0.000 description 1
- 108010042126 Creatine kinase Proteins 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- 108010044467 Isoenzymes Proteins 0.000 description 1
- 102000036675 Myoglobin Human genes 0.000 description 1
- 108010062374 Myoglobin Proteins 0.000 description 1
- 206010029719 Nonspecific reaction Diseases 0.000 description 1
- 101100537532 Rattus norvegicus Tnni3 gene Proteins 0.000 description 1
- 102000004903 Troponin Human genes 0.000 description 1
- 108090001027 Troponin Proteins 0.000 description 1
- 102100026893 Troponin T, cardiac muscle Human genes 0.000 description 1
- 101710165323 Troponin T, cardiac muscle Proteins 0.000 description 1
- 208000036142 Viral infection Diseases 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 208000022362 bacterial infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000000747 cardiac effect Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000003748 differential diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000003018 immunoassay Methods 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 238000010339 medical test Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000790 scattering method Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009385 viral infection Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明属医学即时诊断学技术领域，提供基于智能手机免疫比浊法的检测装置及其在心肌梗死标志物的快速检测中的应用。包括智能手机，检测架和对应APP软件；检测架从下至上依次为：手机插槽、设有传动系统和光路系统的壳体，手机插槽内固定智能手机，智能手机安装对应APP；软件调用智能手机环境光传感器，采集穿过样品池的透射光，样品池内放心肌梗死标志物免疫比浊试剂样品；手机测量透射光强值和入射光强值，计算得样品溶液吸光度值；测量标准样品确定标准曲线方程并内置于软件中；检测待测未知浓度的心肌梗死标志物免疫比浊试剂透射光强值，计算得浓度值。可实现8个样品的一次性自动化快速检测，且便携、智能化、操作简单和经济实用。
Description
技术领域
本发明属于医学即时诊断学技术领域，具体涉及基于智能手机免疫比浊法的检测装置及其在心肌梗死标志物的快速检测中的应用。
背景技术
免疫比浊法可对各种液体中的微量抗原、抗体和其他小分子半抗原物质进行定量测定，因其稳定性好、敏感度高、简便快速、易于自动化的优点，在临床检测中被广泛用于各种蛋白质的定量检测。其原理为可溶性抗原与特异性抗体相结合，两者以一定的比例混合时会形成的抗原抗体复合物，使得溶液中产生一定的浊度。当入射光照射到该检测液时会发生光的吸收、透射和散射，透射光或散射光强的变化与溶液中目标分子浓度存在一定的量化关系，将免疫比浊法与现代光学测量仪器及自动分析检测系统相结合可实现对目标分子的快速定量检测。
免疫比浊法已经用于心肌梗死标志物的快速检测，如目前市场上的C-反应蛋白（C-reaction protein，CRP）、肌红蛋白（Myo）、肌酸激酶同工酶（CK-MB）、心肌肌钙蛋白（cTnT或cTnI）免疫比浊试剂盒，其中CRP是一种由肝脏合成的蛋白质，在急性炎症反应阶段其含量可迅速升高，其可用于细菌和病毒感染的鉴别诊断，还是心肌梗死强有力的预示因子。
目前以免疫比浊法为检测原理的仪器已经有很多，公开号为CN 111122892A的发明专利，公开了一种基于比浊检测的全自动免疫分析装置与检测方法，所述装置包括放样与混匀机构、采样与稀释机构、试剂储存和转移机构、储杯仓、筛杯机构、孵育机构、探测机构、移动抓手、与抛杯机构。公开号为CN 104535776 A的发明专利，公开了一种免疫散射比浊法的全自动检测装置及其方法，通过样本和双试剂针的单独加载，提升检测准确度。这两项发明专利都为对标全自动生化分析仪的大型仪器，其成本昂贵，操作复杂，需要定期维护，并且样本检测时间长，很难应用于小型医院与基层医疗机构。
智能手机自问世以来就受到人们的青睐，其所拥有的数据实时传输、高分辨成像、开放的操作系统等功能，使其在各个领域都发挥了举足轻重的作用。科学家考虑到其便携性、实用性以及使用的广泛性，已经在医学检测领域开发了一系列检测技术。国内外的许多课题组也在免疫比浊检测方面，利用智能手机的丰富的传感器，以及数据处理和传输功能，提出了一些可以精准检测的方法。2016年，Hussain等人（Hussain I, Ahamad K, Nath P.Water turbidity sensing using a smartphone. Rsc Advances, 2016, 6(27): 22374-22382.）利用智能手机自带的红外传感器，借助Android平台的免费应用程序，通过测量样品的90°散射光，从而得到样品的浊度。但是每次只能测量一个样品，且样品杯没有固定，开放式的浊度测量，测量装置完全暴露在自然光下，这都可能对样品的浓度产生影响。
同年，Steve Feng等人（Feng S, Tseng D, Di Carlo D, et al. High-throughput and automated diagnosis of antimicrobial resistance using a cost-effective cellphone-based micro-plate reader. Scientific reports, 2016, 6:39203.）结合96微孔板与光纤，利用智能手机高清摄像头传感器采集穿过样品的透射光光纤图像，并使用开发的APP分析每个微孔的浊度变化，做到了高通量定性检测。但是，其没有具体得出测量值。2019年，Hatice Ceylan Koydemir等人（Koydemir H C, Rajpal S,Gumustekin E, et al. Smartphone-based turbidity reader. Scientific Reports,2019, 9(1): 1-11.）结合了两种检测方法：透射法，即将光纤直接放置在样品比色皿下方，与光源成180°；以及散射法，光纤以与光源成90°放置在样品比色皿的侧面，之后利用智能手机摄像头拍摄光纤端面图像进行图像处理。其检测精度很高，但是每次也只能进行一个样品的检测。
综上所述，说明现有基于智能手机的比浊技术中，针对便携式，多通量的快速检测技术还存在着诸多不便，因此开发一种便携式、多通量、低成本的免疫比浊快速检测装置显得尤为重要。
发明内容
本发明针对现有技术存在的成本昂贵，操作复杂、需定期维护、体积庞大且样本检测时间长等问题，提供了一种基于智能手机免疫比浊法的检测装置及其在心肌梗死标志物的快速检测中的应用。
本发明采用如下技术方案：一种基于智能手机免疫比浊法的检测装置，包括智能手机、检测架和对应APP软件；
所述检测架从下至上依次为：手机插槽、设有传动系统和光路系统的壳体，手机插槽与壳体垂直一体设置，手机插槽内固定智能手机，智能手机安装对应APP软件；
所述壳体内部为空，壳体靠近手机插槽一侧内部向内凹陷为样品架槽，样品架槽内抽拉设置样品架，样品架为可伸出壳体内部的样品卡槽，样品卡槽上放置样品池；样品架的顶端设置门体，样品架的底段侧壁竖向设置固定架，固定架上间隔设置螺丝孔；
壳体内远离手机插槽端设置有步进电机卡槽，壳体内与步进电机卡槽相反方向处设置齿轮卡槽，齿轮卡槽内活动连接齿轮圆柱钢轴；所述传动系统为步进电机与齿轮通过同步传动带连接，同步传动带与样品架底段的固定架通过螺丝孔内的螺丝活动连接；
壳体对应智能手机自带的环境光传感器位置设有通光孔，通光孔中间设有平凸透镜凹槽，凹槽内安装平凸透镜I；
壳体顶部开口，开口处设置遮光盖，遮光盖上设电路系统；所述电路系统为：遮光盖上设置STM32核心板单片机、蓝牙模块、步进电机驱动模块、LED模块、按键模块，蓝牙模块、步进电机驱动模块、LED模块、按键模块与STM32核心板单片机连接；
遮光盖对应通光孔的位置由上而下依次设置有灯槽、滤光片卡槽和平凸透镜卡槽，灯槽内设置LED灯，滤光片卡槽设置滤光片，平凸透镜卡槽内设置平凸透镜II；
所述光路系统由下而上依次为：智能手机自带的环境光传感器、通光孔上的平凸透镜I、样品池、遮光盖底部的平凸透镜II、；滤光片、LED灯；LED产生的光经过滤光片过滤，平凸透镜II准直后，通过样品池产生透射光，透射光再经过平凸透镜I准直后，被智能手机的环境光传感器采集。
所述智能手机通过蓝牙模块与STM32核心板单片机连接，控制步进电机驱动模块和LED模块。
所述样品池底部透明，其他部分为黑色，一排共8个微孔的微孔板条。
所述遮光盖还设有导线孔。
利用所述的检测装置在心肌梗死标志物的快速检测中的应用，应用方法为：APP软件调用智能手机的环境光传感器，采集穿过样品池的透射光，样品池内放置有心肌梗死标志物免疫比浊试剂样品；手机测量透射光强值It和入射光强值I，根据朗伯—比尔定律A=lg（I/It）计算得到样品溶液的吸光度值A；测量心肌梗死标志物的一系列浓度的标准样品来确定标准曲线方程A=f（x）并内置于APP软件的程序中。之后利用标准曲线方程A=f（x），通过检测待测未知浓度的心肌梗死标志物免疫比浊试剂的透射光强值，计算得到其浓度值。
具体步骤如下：
（1）建立系列浓度的心肌梗死标志物的标准曲线方程A=f（x），并内置于APP软件的程序中；
（2）用智能手机打开APP软件后，点击APP的“蓝牙”按键，待智能手机与检测架配对连接后进入APP的测量界面，将智能手机放置在硬件装置的手机卡槽位置，准备检测；
（3）按下APP的“出样”键，样品架从硬件装置内移出，将37℃环境温度下孵育5分钟的心肌梗死标志物免疫比浊试剂样品加入样品池后放置于样品架，再按下“进样”键，样品架自动进入到检测架内部；
（4）进入APP的测量界面，按下APP的“开/关机”按键，样品架内的每个样品池，自动逐次经过两个透镜的中间，由LED发出的光穿过578 nm的窄带滤光片，经准直后穿过样品池，经第二次准直后的透射光进入智能手机的环境光传感器，被智能手机的环境光传感器所采集；
（5）APP软件调用手机的环境光传感器，获取透过待测物溶液的透射光强的值；根据朗伯—比尔定律A=lg（I/It）计算得到样品溶液的吸光度值A；利用内置的标准曲线方程A=f（x），计算得到每个样品池中待测的心肌梗死标志物的浓度值；在检测同时，APP会立即将透射光强值、吸光度值和样品的浓度值显示在APP界面中，APP还设置有历史界面来保存数据。
所述不同浓度的心肌梗死标志物的标准曲线方程的建立步骤为：
S101、配备不同浓度值的心肌梗死标志物的标准溶液：其中，所述标准溶液浓度值覆盖所述检测架的测量范围，并且浓度值的间隔为10 mg/L；
S102、将上述不同浓度值的心肌梗死标志物的标准溶液分别加入到样品池的1-8号微孔中，使用检测架，智能手机以及APP软件，测量入射样品池的入射光强值I，和通过所对应心肌梗死标志物标准溶液的透射光强值It，根据朗伯—比尔定律A=lg（I/It）计算得到样品溶液的吸光度值A；
S103、通过已知的不同浓度心肌梗死标志物的浓度值，以及测量得到不同浓度值的心肌梗死标志物的标准溶液的吸光度值A进行拟合得到标准曲线方程A=f（x）。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明将光束穿过放置有心肌梗死标志物免疫比浊试剂的样品池，进行8个样品的一次性自动化检测；智能手机通过测量的透射光强值It和入射光强值I，利用朗伯—比尔定律A=lg（I/It）计算得到样品溶液的吸光度值A；之后使用标准样品建立标准曲线方程A=f（x）并内置于APP软件的程序中。
本发明采集待测未知浓度的心肌梗死标志物免疫比浊试剂的透射光强值，根据所述的标准曲线方程A=f（x），通过计算得到其浓度值；本发明一次可以检测多个样品溶液，克服了每次只能检测单一样品的缺点；硬件装置小巧便携，自主设计的检测APP操作简单明了，克服了心肌梗死标志物的检测需要专业仪器与设备的缺点；本发明检测时间在12分钟以内，实现了便携式快速检测，且具有经济实用的优点，在医学检测等领域，具有很好的市场应用前景。
附图说明
图1为本发明提供的基于智能手机免疫比浊法的检测装置的示意图；
图2为本发明提供的基于智能手机免疫比浊法的检测装置的光路系统示意图；
图3为本发明提供的基于智能手机免疫比浊法的检测装置中手机插槽以及智能手机的示意图；
图4为本发明提供的基于智能手机免疫比浊法的检测装置中壳体的示意图；
图5为本发明提供的基于智能手机免疫比浊法的检测装置中遮光盖的示意图；
图6为本发明提供的基于智能手机免疫比浊法的检测装置中样品架的示意图；
图7为本发明提供的基于智能手机免疫比浊法的检测装置中电路系统的电路框图；
图8为本发明提供的基于智能手机免疫比浊法的检测装置检测标准浓度CRP溶液，并通过SigmaPlot软件拟合的吸光度-CRP浓度曲线图；
图9为本发明提供的基于智能手机免疫比浊法的检测装置检测CRP样品溶液，与酶标仪检测CRP样品溶液进行对比试验，并通过SigmaPlot软件绘制的线性回归分析图；
图中，1-智能手机，1.1-环境光传感器；2-手机插槽，3-壳体，3.1-步进电机卡槽；3.2-齿轮卡槽；3.3-通光孔；4-样品架槽；5-样品架；5.1-样品卡槽；5.2-门体；5.3-固定架；5.4-螺丝孔；6-样品池；7-平凸透镜I；8-遮光盖；8.1-灯槽；8.2-滤光片卡槽；8.3-平凸透镜卡槽；8.4-导线孔；9-LED灯；10-滤光片；11-平凸透镜II；12-STM32核心板单片机；13-蓝牙模块；14-步进电机驱动模块；15-LED模块；16-按键模块。
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做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。
实施例1：本发明提供了基于智能手机免疫比浊法的检测装置，包括智能手机1、检测架和对应APP软件；
如图1所示，所述检测架从下至上依次为：手机插槽2、设有传动系统和光路系统的壳体3，手机插槽2与壳体3垂直一体设置，手机插槽2内固定智能手机1，智能手机1安装对应APP软件；
如图4所示，所述壳体3内部为空，壳体3靠近手机插槽2一侧内部向内凹陷为样品架槽4，样品架槽4内抽拉设置样品架5，样品架5为可伸出壳体内部的样品卡槽5.1，样品卡槽5.1上放置样品池6；样品架5的顶端设置门体5.2，样品架5的底段侧壁竖向设置固定架5.3，固定架5.3上间隔设置螺丝孔5.4；
壳体3内远离手机插槽2端设置有步进电机卡槽3.1，壳体内与步进电机卡槽3.1相反方向处设置齿轮卡槽3.2，齿轮卡槽3.2内活动连接齿轮圆柱钢轴；所述传动系统为步进电机与齿轮通过同步传动带连接，同步传动带与样品架5.3底段的固定架通过螺丝孔5.4内的螺丝活动连接；
壳体3对应智能手机自带的环境光传感器位置设有通光孔3.3，通光孔3.3中间设有平凸透镜凹槽3.4，平凸透镜凹槽内安装平凸透镜I7；
如图1和图5所示，壳体3顶部开口，开口处设置遮光盖8，遮光盖8上设电路系统；
如图7所示，所述电路系统为：遮光盖上设置STM32核心板单片机12、蓝牙模块13、步进电机驱动模块14、LED模块15、按键模块16，蓝牙模块13、步进电机驱动模块14、LED模块15、按键模块16与STM32核心板单片机12连接；
如图5所示，遮光盖8对应通光孔3.3的位置由上而下依次设置有灯槽8.1、滤光片卡槽8.2和平凸透镜卡槽8.3，灯槽8.1内设置LED灯9，滤光片卡槽8.2内设置滤光片10，平凸透镜卡槽8.3内设置平凸透镜II 11；
如图2所示，所述光路系统由下而上依次为：智能手机自带的环境光传感器1.1、通光孔上3.3的平凸透镜I 7、样品池6、遮光盖8底部的平凸透镜II 11、滤光片10、LED灯9；LED灯9产生的光经过滤光片10过滤，平凸透镜II11准直后，通过样品池6产生透射光，透射光再经过平凸透镜I 7准直后，被智能手机的环境光传感器1.1采集。
手机卡槽可以固定智能手机1，将手机自带的环境光传感器1.1固定在光路系统的正下方。壳体3内的同步传动带将固定好的步进电机与齿轮相连接，并利用螺丝将同步传动带与样品架相连，由此构成硬件装置的传动系统，通过STM32单片机的程序，来控制步进电机来控制样品架的进出；遮光盖可放置STM32核心板单片机12、蓝牙模块13、步进电机驱动模块14、LED模块15、按键模块16和将它们连接起来的导线，由此构成硬件装置的电路系统。
智能手机1通过蓝牙模块与STM32核心板单片机12连接，控制步进电机驱动模块14和LED模块15。
样品池6是底部为透明，其他部分为黑色，一排共8个微孔的微孔板条。遮光盖还留有导线孔8.4。
STM32单片机的程序算法编写，由C语言编写并运行于STM32单片机平台上，通过使用LED模块15控制进入LED的电流来使LED输出稳定光强，通过控制蓝牙模块13，使装置硬件与APP软件相连接，通过使用步进电机驱动模块来精准步进，控制步进电机，即可实现装置的自动化智能化检测。
智能手机必须含有环境光传感器，并安装有对应的APP软件；APP软件还须进行以下操作才能进行检测：点击APP的“蓝牙”按键，APP调用手机的蓝牙功能，与检测架的蓝牙模块相配对，当手机与检测架连接之后，可以通过APP的功能实现对检测架的控制，实现对样品的自动化检测；
APP软件执行以下操作：调用智能手机的环境光传感器，采集穿过样品池的透射光，样品池内放置有心肌梗死标志物免疫比浊试剂样品；当免疫比浊试剂样品的浓度逐渐增加时，样品池的透射光强值会逐渐降低，免疫比浊试剂样品的浓度与透射光的变化与存在一定的量化关系；通过测量的透射光强值It和入射光强值I，根据朗伯—比尔定律A=lg（I/It）计算得到样品溶液的吸光度值A；通过测量心肌梗死标志物的一系列浓度的标准样品来确定标准曲线方程A=f（x）并内置于APP软件的程序中，所述x表示免疫比浊试剂样品的浓度值，所述A为标准品溶液的吸光度值；之后利用标准曲线方程A=f（x），通过检测待测未知浓度的心肌梗死标志物免疫比浊试剂的透射光强值，计算得到其浓度值。
如图8所示，以CRP样品检测实验为例，通过检测待测CRP样品在578nm的透射光强值，计算得到578nm波长处的吸光度值A，根据标准曲线方程A=f（x）计算出CRP的浓度。
其中，CRP样品检测实验方法为双试剂单波长法：在反应过程中，将试剂分开加入样品池，用一个波长（578nm）进行检测，避免了试剂间相互干扰和非特异性反应，稳定试剂，用7个浓度（0、5、10、20、30、40、50 mg/L）的CRP样品溶液进行实验。
表1
具体实验步骤为：(1) 校正零点：取超纯水243µl，加入检测装置样品池的0号微孔中，用于吸光度校正零点；(2) 加入缓冲液：取磷酸盐缓冲液240µl，依次加入检测装置样品池的1-7号微孔中；(3) 加入CRP样品：依次从S1-S7号离心管中取CRP样品3µl，分别放于检测装置样品池的1-7号微孔中，与缓冲液混合；在37℃ 下恒温保温5min；(4) 测定吸光度A1：用检测装置测定样品池各孔的透射光强度It1并记录，0号微孔的光强度设置为入射光强度Io1；(5) 加入抗人CRP抗体胶乳颗粒溶液：取抗人CRP抗体胶乳颗粒溶液60µl，依次加入检测装置样品池的1-7号微孔中，0号微孔加入超纯水60µl，混匀后在37℃下恒温保温5min；(6) 测定吸光度A2：用检测装置测定样品池各孔的透射光强度It2并记录，0号微孔的光强度设置为入射光强度Io2。检测装置所测定CRP样品的吸光度A利用A1=lg（Io1/It1）、A2=lg（Io2/It2）、△A=A2-A1三个公式求出后多点定标，采用非线性法校正处理，根据所得实验结果，按
的3次方程回归曲线，进行曲线拟合，求出标准曲线方程A=f（x）。
为进一步说明装置对CRP检测的准确率进行酶标仪对比实验，其步骤为：(1) 校正零点：取超纯水243µl，加入酶标仪微孔板的0号微孔中，用于吸光度校正零点；(2) 加入缓冲液：取磷酸盐缓冲液240µl，依次加入酶标仪微孔板的1-7号微孔中；(3) 加入CRP样品：依次从S1-S7号离心管中取CRP样品3µl，分别放于酶标仪微孔板的1-7号微孔中，与缓冲液混合；在37℃ 下恒温保温5min；(4) 测定吸光度A1：在578nm波长处，用酶标仪测定微孔板各孔的吸光度A1并记录；(5) 加入抗人CRP抗体胶乳颗粒溶液：取抗人CRP抗体胶乳颗粒溶液60µl，依次加入酶标仪微孔板的1-7号微孔中，0号微孔加入超纯水60µl，混匀后在37℃下恒温保温5min；(6) 测定吸光度A2：在578nm波长处，用酶标仪测定微孔板各孔的吸光度A2并记录。酶标仪所测定的吸光度A利用△A=A2-A1公式求出。
如图9所示，将两组数据进行线性拟合得到线性回归方程y=1.2272x-0.0584，拟合优度R²达到0.9990，说明酶标仪与所述检测装置对于CRP的浓度检测有极好的一致性。
本发明还提供了利用所述的检测装置在心肌梗死标志物的快速检测中的应用，包括以下步骤：
S1、建立不同浓度的心肌梗死标志物的标准曲线方程A=f（x），并内置于APP软件的程序中；
所述标准曲线方程（以CRP为例）的建立步骤为：
S101、配备不同浓度值的CRP标准溶液：所述标准溶液浓度值覆盖所述检测装置的测量范围，并且CRP浓度值的间隔为10 mg/L；
S102、将上述不同浓度值的CRP标准溶液分别加入到样品池的1-8号微孔中，使用硬件检测装置，智能手机以及APP软件，测量入射样品池的入射光强值I，和通过CRP标准溶液的透射光强值It，根据朗伯—比尔定律A=lg（I/It）计算得到样品溶液的吸光度值A；
S103、通过已知的不同浓度的CRP的浓度值，以及测量得到不同浓度值的CRP标准溶液的吸光度值A进行拟合得到标准曲线方程A=f（x）；
S2、使用智能手机打开APP软件后，点击APP的“蓝牙”按键，待智能手机与硬件装置配对连接后进入APP的测量界面，之后将智能手机放置在硬件装置的手机卡槽位置，准备检测；
S3、按下APP的“出样”键，样品架从硬件装置内移出，将37℃环境温度下孵育5分钟的心肌梗死标志物免疫比浊试剂样品加入样品池后放置于样品架，再按下“进样”键，样品架自动进入到硬件装置内部；
S4、进入APP的测量界面，按下APP的“开/关机”按键，样品架内的每个样品池，自动逐次经过两个透镜的中间，由LED发出的光穿过578 nm的窄带滤光片，经准直后照射到样品池的溶液中，溶液内部的抗原抗体复合物将一部分光吸收或散射，最终穿过溶液的透射光进入智能手机的环境光传感器，被智能手机的环境光传感器所采集；
S5、APP软件通过调用手机的环境光传感器，来获取透过待测物溶液的透射光强的值；根据朗伯—比尔定律A=lg（I/It）计算得到样品溶液的吸光度值A；利用内置的标准曲线方程A=f（x），计算得到每个样品池中待测的心肌梗死标志物的浓度值；在检测同时，APP会立即将透射光强值、吸光度值和样品的浓度值显示在APP界面中，APP还设置有历史界面来保存数据。
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)
1.一种基于智能手机免疫比浊法的检测装置，其特征在于：包括智能手机（1）、检测架和对应APP软件；
所述检测架从下至上依次为：手机插槽（2）、设有传动系统和光路系统的壳体（3），手机插槽（2）与壳体（3）垂直一体设置，手机插槽（2）内固定智能手机（1），智能手机（1）安装对应APP软件；
所述壳体（3）内部为空，壳体（3）靠近手机插槽（2）一侧内部向内凹陷为样品架槽（4），样品架槽（4）内抽拉设置样品架（5），样品架（5）为可伸出壳体内部的样品卡槽（5.1），样品卡槽（5.1）上放置样品池（6）；样品架（5）的顶端设置门体（5.2），样品架（5）的底段侧壁竖向设置固定架（5.3），固定架（5.3）上间隔设置螺丝孔（5.4）；
壳体（3）内远离手机插槽（2）端设置有步进电机卡槽（3.1），壳体内与步进电机卡槽（3.1）相反方向处设置齿轮卡槽（3.2），齿轮卡槽（3.2）内活动连接齿轮圆柱钢轴；所述传动系统为步进电机与齿轮通过同步传动带连接，同步传动带与样品架（5.3）底段的固定架通过螺丝孔（5.4）内的螺丝活动连接；
壳体（3）对应智能手机自带的环境光传感器位置设有通光孔（3.3），通光孔（3.3）中间设有平凸透镜凹槽（3.4），平凸透镜凹槽内安装平凸透镜I（7）；
壳体（3）顶部开口，开口处设置遮光盖（8），遮光盖（8）上设电路系统；所述电路系统为：遮光盖上设置STM32核心板单片机（12）、蓝牙模块（13）、步进电机驱动模块（14）、LED模块（15）、按键模块（16），蓝牙模块（13）、步进电机驱动模块（14）、LED模块（15）、按键模块（16）与STM32核心板单片机（12）连接；
遮光盖（8）对应通光孔（3.3）的位置由上而下依次设置有灯槽（8.1）、滤光片卡槽（8.2）和平凸透镜卡槽（8.3），灯槽（8.1）内设置LED灯（9），滤光片卡槽（8.2）内设置滤光片（10），平凸透镜卡槽（8.3）内设置平凸透镜II（11）；
所述光路系统由下而上依次为：智能手机自带的环境光传感器（1.1）、通光孔上（3.3）的平凸透镜I（7）、样品池（6）、遮光盖（8）底部的平凸透镜II（11）、滤光片（10）、LED灯（9）；LED灯（9）产生的光经过滤光片（10）过滤，平凸透镜II（11）准直后，通过样品池（6）产生透射光，透射光再经过平凸透镜I（7）准直后，被智能手机的环境光传感器（1.1）采集。
2.根据权利要求1所述的一种基于智能手机免疫比浊法的检测装置，其特征在于：所述智能手机（1）通过蓝牙模块与STM32核心板单片机（12）连接，控制步进电机驱动模块（14）和LED模块（15）。
3.根据权利要求1所述的一种基于智能手机免疫比浊法的检测装置，其特征在于：所述样品池（6）为底部透明，其他部分为黑色，一排共8个微孔的微孔板条。
4.根据权利要求1所述的一种基于智能手机免疫比浊法的检测装置，其特征在于：所述遮光盖还设有导线孔（8.4）。
5.利用权利要求1或2所述的检测装置在心肌梗死标志物的快速检测中的应用，其特征在于：应用方法为：APP软件调用智能手机的环境光传感器，采集穿过样品池的透射光，样品池内放置有心肌梗死标志物免疫比浊试剂样品；手机测量透射光强值It和入射光强值I，根据朗伯—比尔定律A=lg（I/It）计算得到样品溶液的吸光度值A；测量心肌梗死标志物的一系列浓度的标准样品来确定标准曲线方程A=f（x）并内置于APP软件的程序中；之后利用标准曲线方程A=f（x），通过检测待测未知浓度的心肌梗死标志物免疫比浊试剂的透射光强值，计算得到其浓度值。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：具体步骤如下：
（1）建立系列浓度的心肌梗死标志物的标准曲线方程A=f（x），并内置于APP软件的程序中；
（2）用智能手机打开APP软件后，点击APP的“蓝牙”按键，待智能手机与硬件装置配对连接后进入APP的测量界面，将智能手机放置在硬件装置的手机卡槽位置，准备检测；
（3）按下APP的“出样”键，样品架从硬件装置内移出，将37℃环境温度下孵育5分钟的心肌梗死标志物免疫比浊试剂样品加入样品池后放置于样品架，再按下“进样”键，样品架自动进入到硬件装置内部；
（4）进入APP的测量界面，按下APP的“开/关机”按键，样品架内的每个样品池，自动逐次经过两个透镜的中间，由LED发出的光穿过578 nm的窄带滤光片，经准直后穿过样品池，经第二次准直后的透射光进入智能手机的环境光传感器，被智能手机的环境光传感器所采集；
（5）APP软件调用手机的环境光传感器，获取透过待测物溶液的透射光强的值；根据朗伯—比尔定律A=lg（I/It）计算得到样品溶液的吸光度值A；利用内置的标准曲线方程A=f（x），计算得到每个样品池中待测的心肌梗死标志物的浓度值；在检测同时，APP会立即将透射光强值、吸光度值和样品的浓度值显示在APP界面中，APP还设置有历史界面来保存数据。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述不同浓度的心肌梗死标志物的标准曲线方程的建立步骤为：
S101、配备不同浓度值的心肌梗死标志物的标准溶液：其中，所述标准溶液浓度值覆盖所述检测架的测量范围，并且浓度值的间隔为10 mg/L；
S102、将上述不同浓度值的心肌梗死标志物的标准溶液分别加入到样品池的1-8号微孔中，使用检测架，智能手机以及APP软件，测量入射样品池的入射光强值I，和通过所对应心肌梗死标志物标准溶液的透射光强值It，根据朗伯—比尔定律A=lg（I/It）计算得到样品溶液的吸光度值A；
S103、通过已知的不同浓度心肌梗死标志物的浓度值，以及测量得到不同浓度值的心肌梗死标志物的标准溶液的吸光度值A进行拟合得到标准曲线方程A=f（x）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111160517.3A CN113884453B (zh) | 2021-09-30 | 2021-09-30 | 基于智能手机免疫比浊法的检测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111160517.3A CN113884453B (zh) | 2021-09-30 | 2021-09-30 | 基于智能手机免疫比浊法的检测装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113884453A true CN113884453A (zh) | 2022-01-04 |
| CN113884453B CN113884453B (zh) | 2024-05-14 |
Family
ID=79004815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111160517.3A Active CN113884453B (zh) | 2021-09-30 | 2021-09-30 | 基于智能手机免疫比浊法的检测装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113884453B (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102305866A (zh) * | 2011-05-20 | 2012-01-04 | 山东大学 | 快速诊断急性心肌梗死的检测装置 |
| US20130203043A1 (en) * | 2012-02-06 | 2013-08-08 | The Regents Of The University Of California | Portable rapid diagnostic test reader |
| WO2015127639A1 (en) * | 2014-02-28 | 2015-09-03 | Empire Technology Development Llc | Systems and methods for determining concentration of a component in a fluid sample |
| WO2016205585A1 (en) * | 2015-06-17 | 2016-12-22 | The Johns Hopkins University | Compositions and methods for detection of malaria parasite biomarkers |
| CN107941794A (zh) * | 2017-10-16 | 2018-04-20 | 太原理工大学 | 一种人体白蛋白浓度多通量快速检测系统和方法 |
| CN108254371A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-07-06 | 深圳德夏生物医学工程有限公司 | 便携式检测分析仪 |
| CN109324174A (zh) * | 2018-08-15 | 2019-02-12 | 杨东 | 一种即时健康方便易用的智能手机精子分析仪 |
| CN110296944A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-10-01 | 宁波普瑞柏生物技术股份有限公司 | 一种提高免疫比浊检测灵敏度和线性的方法 |
| EP3767271A1 (fr) * | 2019-07-17 | 2021-01-20 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Procédé et système de détection d'un analyte présent dans un échantillon |
-
2021
- 2021-09-30 CN CN202111160517.3A patent/CN113884453B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102305866A (zh) * | 2011-05-20 | 2012-01-04 | 山东大学 | 快速诊断急性心肌梗死的检测装置 |
| US20130203043A1 (en) * | 2012-02-06 | 2013-08-08 | The Regents Of The University Of California | Portable rapid diagnostic test reader |
| WO2015127639A1 (en) * | 2014-02-28 | 2015-09-03 | Empire Technology Development Llc | Systems and methods for determining concentration of a component in a fluid sample |
| WO2016205585A1 (en) * | 2015-06-17 | 2016-12-22 | The Johns Hopkins University | Compositions and methods for detection of malaria parasite biomarkers |
| CN107941794A (zh) * | 2017-10-16 | 2018-04-20 | 太原理工大学 | 一种人体白蛋白浓度多通量快速检测系统和方法 |
| CN108254371A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-07-06 | 深圳德夏生物医学工程有限公司 | 便携式检测分析仪 |
| CN109324174A (zh) * | 2018-08-15 | 2019-02-12 | 杨东 | 一种即时健康方便易用的智能手机精子分析仪 |
| CN110296944A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-10-01 | 宁波普瑞柏生物技术股份有限公司 | 一种提高免疫比浊检测灵敏度和线性的方法 |
| EP3767271A1 (fr) * | 2019-07-17 | 2021-01-20 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Procédé et système de détection d'un analyte présent dans un échantillon |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 李海琴等: "基于智能手机数字图片比色法的生化检测技术研究进展", 《生命科学仪器》, vol. 17, pages 3 - 10 * |
| 温海霞等: "《实验室诊断速查》", 人民军医出版社, pages: 2 - 3 * |
| 王素琴;吴承旺;黎泓波;汪秋英;张小亮;盛寿日;姜建文;: "基于智能手机的数码荧光比色法测定银离子含量", 化学教育(中英文), no. 17, pages 94 - 98 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113884453B (zh) | 2024-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | A multichannel smartphone optical biosensor for high-throughput point-of-care diagnostics | |
| US10663476B2 (en) | Optical imaging system and methods for using the same | |
| Luka et al. | Portable device for the detection of colorimetric assays | |
| CN1961205B (zh) | 具有用于对多个分析物进行化学分析的可置换元件的手持式装置 | |
| CN106596436B (zh) | 一种基于光谱法的多参数水质实时在线监测装置 | |
| Han et al. | Low-cost point-of-care biosensors using common electronic components as transducers | |
| AU2010236424A1 (en) | Diagnostic devices and related methods | |
| US20230228743A1 (en) | Method and apparatus for measuring physiological properties of biological samples | |
| WO2019067822A1 (en) | MOBILE BIODETECTION INSTRUMENT CAPABLE OF MULTIPLE DETECTION MODALITIES | |
| EP3283883A1 (en) | Lateral flow device, assay device and kit and method for analyzing a fluid sample | |
| CN108680759B (zh) | 一种多功能高通量自动化层析检测仪及其应用 | |
| CN202916200U (zh) | 医用荧光定量分析仪 | |
| CN111323608A (zh) | 一种具有温湿度校正功能的poct检测设备及检测方法 | |
| Permana et al. | A simple methods for determination of methylene blue using smartphone-based as digital image colorimetry | |
| CN107389644A (zh) | 一种快速荧光定量装置 | |
| CN113884453B (zh) | 基于智能手机免疫比浊法的检测装置 | |
| RU141657U1 (ru) | Анализатор мочи | |
| CN204177810U (zh) | 血浆蛋白快速分析系统 | |
| CN206248539U (zh) | 定量分析仪 | |
| CN117288751A (zh) | 一种家用式新型智能尿液检测方法和装置 | |
| CN116499974B (zh) | 一种化学分析装置、分析方法及临床检验箱 | |
| Santoso et al. | Evaluating of a Super Bright LED as a Spectrophotometer Light Source at The Clinical Laboratory | |
| CN117990930A (zh) | 基于数字图片比色法的便携式智能分析仪和检测方法 | |
| NICULESCU et al. | AUTOMATED PORTABLE BIOCHEMISTRY ANALYZER BASED ON IMAGE ACQUISITION | |
| Thongkam et al. | An Indirect Colorimetric Method for Potassium Determination in Soil Using a Paper Device and Smartphone |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |