CN114705639A - 一种数字化胶体金检测卡及其数字检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了体外诊断技术领域的一种数字化胶体金检测卡及其数字检测方法，包括外壳和试纸条，试纸条包括硝酸纤维膜和结合垫，硝酸纤维膜上设有质控线和检测线，结合垫上设有胶体金标记的蛋白，外壳的上壳上设有开关按钮、接收系统和加样孔，接收系统包括光电探测器和带通滤波透镜，外壳的下壳设有电路板和光学系统，光学系统包括透镜、反射镜和光源，光电探测器通过蓝牙模块与移动设备连接，根据透射光谱测试法可实现定性和定量的检测，试纸条上的光电探测器接收透射光信号，避免位于同侧时杂散光对信号接收的影响从而提高检测的灵敏度，带通滤波功能的透镜降低环境光的影响，测量结果向服务器上传，实现胶体金检测的数字化和信息化管理。
Description
技术领域
本发明涉及体外诊断的技术领域，尤其是涉及一种数字化胶体金检测卡及其数字检测方法。
背景技术
胶体金免疫层析检测技术是一种快速、方便、简单、经济的检测技术，通过肉眼或分析仪来观察检测卡的显色条带实现对待测物的定性或定量分析。但是，胶体金生物医学检测法存在以下不足：
(1)肉眼定性分析具有主观性；
(2)目前胶体金检测卡显色结果的定量分析主要通过医疗单位中的分析仪对检测卡进行结果分析，用户需要等待纸质检查报告，不能实现随时随地、在线检测，用户不能及时获取结果。
针对上述中的相关技术，本发明提供一种数字化胶体金检测卡及其数字检测方法。
发明内容
本发明提供一种数字化胶体金检测卡及其数字检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明提供一种数字化胶体金检测卡，采用如下的技术方案：所述检测卡包括外壳和位于所述外壳中的试纸条，所述试纸条包括硝酸纤维膜和结合垫，所述硝酸纤维膜上设有质控线和检测线，所述结合垫上设有胶体金标记的蛋白，所述外壳的上壳上设有开关按钮、接收系统和加样孔，所述接收系统包括光电探测器和带通滤波透镜，所述外壳的下壳设有电路板和光学系统，所述光学系统包括透镜、反射镜和光源，所述光电探测器通过蓝牙模块与外部移动设备连接。
可选的，所述试纸条还包括底板、样品垫和吸水纸，所述底板为PET透明胶板。
可选的，所述外壳由上壳和下壳组成。
可选的，所述光学系统设有两个，所述透镜采用Φ8柱面透镜，所述反射镜采用Φ9轮胎反射镜，所述光源采用LED光源。
可选的，所述光源位于所述试纸条的下方，光源依次经透镜和反射镜，然后穿过所述试纸条的底板从硝酸纤维膜背面入射到质控线和检测线，再经过所述带通滤波透镜将透过试纸条的透射光聚焦汇聚到光电探测器光电探测器上。
可选的，所述光电探测器包括位于所述试纸条的上方两个，所述带通滤波透镜采用Φ6柱面透镜。
可选的，两个所述光电探测器分别与所述质控线和检测线对应，两个所述带通滤波透镜分别位于光电探测器与质控线之间以及光电探测器和检测线之间。
可选的，还包括一种数字化胶体金检测卡的数字检测方法，包括如下步骤：
S1：标定好透射光比值与标准品浓度的线性关系，并将标曲的线性参数存于内部Flash中；
S2：打开开关按钮，启动检测，CPU产生调制信号驱动光源驱动模块，调制后的出射光信号经光学系统入射到检测试剂条的质控线和检测线，透射过质控线和检测线的光信号被光电探测器接收，再由光电探测器信号传输到MCU将光谱信号转换为数字信号，最后由CPU读取到内部进行运算，求解待检测卡的抗原或抗体浓度；
S3：CPU将结果传送至OLED显示模块上，同时将测量结果通过蓝牙接口传输至移动设备。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益效果：根据透射光谱测试法可实现定性和定量的检测，使用透明的试纸条底板，光源从试纸条底部照射，试纸条上部的光电探测器接收透射光信号，避免位于同侧时杂散光对信号接收的影响从而提高了检测的灵敏度，同时透镜的带通滤波功能进一步降低环境光的影响，测量结果可以向服务器上传，实现胶体金检测的数字化和信息化管理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明光路模拟示意图；
图3为本发明光斑图：(a)试纸条上的光斑图，(b)光电传感器上的光斑图。
附图标记说明：1、电路板；2、开关按钮；3、加样孔；4、光电探测器；5、光学系统；6、外壳；7、透镜；8、反射镜；9、光源；10、质控线；11、检测线；12、带通滤波透镜；13、试纸条。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本发明作进一步详细说明。
实施例一
参照图1，本发明公开一种数字化胶体金检测卡，检测卡包括外壳6和位于外壳6中的试纸条13，试纸条13包括硝酸纤维膜和结合垫，硝酸纤维膜上设有质控线10和检测线11，结合垫上设有胶体金标记的蛋白，试纸条13还包括底板、样品垫和吸水纸，底板为PET透明胶板，光源可以以极低损耗穿过透明底板。
外壳6由上壳和下壳组成，外壳6的上壳上设有开关按钮2、接收系统和加样孔3，接收系统包括光电探测器4和带通滤波透镜12，光电探测器4包括位于试纸条13的上方两个，带通滤波透镜12采用Φ6柱面透镜，带通滤波透镜12用于质控线10和检测线11上的光斑准直和带通滤波，两个光电探测器4分别与质控线10和检测线11对应，两个带通滤波透镜12分别位于光电探测器4与质控线10之间以及光电探测器4和检测线11之间。
外壳6的下壳设有电路板1和光学系统5，光学系统包括透镜7、反射镜8和光源9，光学系统5设有两个，透镜7采用Φ8柱面透镜，反射镜8采用Φ9轮胎反射镜，光源9采用LED光源，光源9位于试纸条13的下方，光源依次经透镜7和反射镜8进行光斑整形和改变光束传输方向，然后穿过试纸条13的底板从硝酸纤维膜背面入射到质控线10和检测线11，再经过带通滤波透镜12将透过试纸条13的透射光聚焦汇聚到光电探测器4上。光电探测器4通过蓝牙模块与外部移动设备连接。
检验原理如下：
根据朗勃-比尔定律，探测器接受到光强I可表示为：
I(λ)＝I0(λ)e-α(λ)L (1)
I0为入射光强,α为吸收系数，L为有效光程，其中I0、I0和α都是波长(λ)依赖的。由于对于透光试纸条及胶体金颗粒的厚度为L，实际中L的变化很小，可以认为是一个常数。不同尺寸的胶体金颗粒吸收光的波段不同，因而呈现出不同颜色。但如果制备的胶体金颗粒在一定范围内时，它们吸收光的波段也就固定，并且胶体金颗粒的浓度越高，这个波段透过光强I(λ)就越低。因而，可以通过测量胶体金颗粒吸收波段的光的透过率就可以，判断出胶体金颗粒的浓度，而在检测线上“捕获”的胶体金的多少，则代表抗原/抗体的浓度，所以可以用这种原理来实现胶体金的定量检测。
首先选择与胶体金吸收波段匹配的带通透镜，既能实现波长的选择也可以实现光强的汇聚。当白光LED光源照射到透明检测卡时，带通透镜所透过的光只与胶体金吸收有关。另外，为进一步降低电子噪声，对白光LED的强度进行调制，调制后的光强变为：
I(λ)＝I0(λ)*cos(ω*t)e-α(λ)L (2)
这里ω是调制频率，t是时间。探测器接受的信号就变为了与调制频率有关的光强变化信号，探测器的输出信号经过放大后进入模数转化器(ADC),然后通过通讯接口数字信号进入CPU，CPU对接收到的数字信号进行快速傅里叶变化(FFT)，只对频率为ω的分量进行提取。由于噪声的频率分布范围是随机的，而且通常频率越低噪声越大。采用这种方法，进行检测有效降低环境和电子噪声的影响。
最终数字的幅度A为:
A∝β*C
A是最终CPU进行FFT后的信号幅度，β是系统的放大倍数，C是胶体金颗粒的浓度，也就是试纸条检测线上抗原/抗体的浓度。所以实现了从生物标记浓度，到光强信号强度，最后到数字化信号转化的过程。
实施例二
参照图2和图3，数字化胶体金检测卡的检测方法是根据透射光谱测试法，包括以下步骤：
1)光路模拟：发散角为60°的LED光源9经Φ8柱面透镜7变为平行光，再经过Φ9轮胎反射镜8反射变为椭圆后打在试纸条13上，最后经过带通滤波透镜(12)会聚，由光电探测器4接收，通过透镜的使用减小光源和试纸条的距离，并且可以在质控线10和检测线11上产生同面积的光斑，质控线11和检测线12的光斑面积为X*4mm，其中X为0.5-1.5mm，光电探测器4的光斑面积为X*2mm，其中X为0.5-1.5mm。
2)绘制标准曲线：胶体金颗粒在特定波长下对光的吸收和透射与胶体金颗粒的量相关，通过光电探测器4检测胶体金检测卡质控线10和检测线11上的光透射强弱程度，据此计算出T/C的比值(Dr)，然后以标准浓度为横坐标、以T/C比值为纵坐标来制作标准曲线；并将标曲的线性参数存于检测卡内部Flash中。
3)在实际的测试过程中，打开开关按钮2，启动检测，CPU产生调制信号驱动光源驱动模块，调制后的出射光信号经光学系统后入射到检测试剂条13的质控线10和检测线11，透射过质控线10和检测线11的光信号被光电传感器4接收，再由光电探测器4信号传输到MCU将光信号转换为数字信号，最后由CPU读取到内部进行运算，就可以根据绘制的标准曲线求得待测物浓度。
4)CPU将结果传送至OLED显示模块上，同时将测量结果通过蓝牙接口传输至移动设备。
以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种数字化胶体金检测卡，其特征在于：所述检测卡包括外壳(6)和位于所述外壳(6)中的试纸条(13)，所述试纸条(13)包括硝酸纤维膜和结合垫，所述硝酸纤维膜上设有质控线(10)和检测线(11)，所述结合垫上设有胶体金标记的蛋白，所述外壳(6)的上壳上设有开关按钮(2)、接收系统和加样孔(3)，所述接收系统包括光电探测器(4)和带通滤波透镜(12)，所述外壳(6)的下壳设有电路板(1)和光学系统(5)，所述光学系统包括透镜(7)、反射镜(8)和光源(9)，所述光电探测器(4)通过蓝牙模块与外部移动设备连接。
2.根据权利要求1所述的一种数字化胶体金检测卡，其特征在于：所述试纸条(13)还包括底板、样品垫和吸水纸，所述底板为PET透明胶板。
3.根据权利要求1所述的一种数字化胶体金检测卡，其特征在于：所述外壳(6)由上壳和下壳组成。
4.根据权利要求1所述的一种数字化胶体金检测卡，其特征在于：所述光学系统(5)设有两个，所述透镜(7)采用Φ8柱面透镜，所述反射镜(8)采用Φ9轮胎反射镜，所述光源(9)采用LED光源。
5.根据权利要求1所述的一种数字化胶体金检测卡，其特征在于：所述光源(9)位于所述试纸条(13)的下方，光源依次经透镜(7)和反射镜(8)，然后穿过所述试纸条(13)的底板从硝酸纤维膜背面入射到质控线(10)和检测线(11)，再经过所述带通滤波透镜(12)将透过试纸条(13)的透射光聚焦汇聚到光电探测器(4)上。
6.根据权利要求1所述的一种数字化胶体金检测卡，其特征在于：所述光电探测器(4)包括位于所述试纸条(13)的上方两个，所述带通滤波透镜(12)采用Φ6柱面透镜。
7.根据权利要求6所述的一种数字化胶体金检测卡，其特征在于：两个所述光电探测器(4)分别与所述质控线(10)和检测线(11)对应，两个所述带通滤波透镜(12)分别位于光电探测器(4)与质控线(10)之间以及光电探测器(4)和检测线(11)之间。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种数字化胶体金检测卡，其特征在于：还包括一种数字化胶体金检测卡的数字检测方法，包括如下步骤：
S1：标定好透射光比值与标准品浓度的线性关系，并将标曲的线性参数存于内部Flash中；
S2：打开开关按钮(2)，启动检测，CPU产生调制信号驱动光源驱动模块，调制后的出射光信号经光学系统入射到检测试剂条(13)的质控线(10)和检测线(11)，透射过质控线(10)和检测线(11)的光信号被光电探测器(4)接收，再由光电探测器(4)信号传输到MCU将光谱信号转换为数字信号，最后由CPU读取到内部进行运算，求解待检测卡的抗原或抗体浓度；
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