CN115980333A - 一种荧光免疫检测方法及光学系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种荧光免疫检测方法及光学系统，涉及荧光检测技术领域，荧光免疫检测方法包括：获取待测样品形成的反射光，并且筛选出反射光中特定波长的荧光信号；测量荧光信号中C线对应的第一荧光反射区域的亮度平均值C0；测量荧光信号中C线对应的第一荧光反射区域和T线对应的第二荧光反射区域的亮度平均值T0；测量荧光信号中C线和T线之间的第三荧光反射区域的亮度平均值R0；计算（C0‑R0）/（T0‑R0）的比值，将比值与标准曲线进行对比，得到待测样品的浓度；通过计算模块对指定区域中亮度平均值和像素点的方式进行计算，获取待测样品的浓度，简单可靠。
Description
技术领域
本发明涉及荧光免疫检测技术领域，尤其涉及一种荧光免疫检测方法及光学系统。
背景技术
荧光免疫层析技术是利用于被测样本结合的荧光标记物在激发光照射下，产生特定波长范围的荧光，根据定量算法获取待测物浓度。目前常用光学系统采用光电检测原理。具体而言，激光发出入射光照射被测样品；被测样品接收入射光后产生反射光；反射光进入荧光读取头，荧光读取头内设有光电模块，光电模块接收反射光后，再将反射光转换为电信号，通过电压信号的强弱来标记待测物的浓度，信号处理复杂，获取待测物的浓度的方式复杂。
有鉴于此，需要提出一种新的技术方案来解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种荧光免疫检测方法及光学系统，信号处理简单，获取待测物的浓度的方式简单。
为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：
本发明的第一方面公开了一种荧光免疫检测方法，包括：
获取待测样品形成的反射光，并且筛选出反射光中特定波长的荧光信号；
测量所述荧光信号中C线对应的第一荧光反射区域的亮度平均值C0；
测量所述荧光信号中C线对应的第一荧光反射区域和T线对应的第二荧光反射区域的亮度平均值T0；
测量所述荧光信号中C线和T线之间的第三荧光反射区域的亮度平均值R0；
计算（C0-R0）/（T0-R0）的比值，将所述比值与标准曲线进行对比，得到待测样品的浓度；
可选地，该荧光免疫检测方法包括：
获取待测样品形成的反射光，并且筛选出反射光中特定波长的荧光信号；
测量所述荧光信号中C线对应的第一荧光反射区域的像素点的总数目n1和总亮度C2，得到亮度平均值C0;
测量所述荧光信号中C线第一荧光反射区域和T线对应的第二荧光反射区域的像素点的总数目n2和总亮度T2，得到亮度平均值T0；
测量所述荧光信号中C线和T线之间的第三荧光反射区域的像素点的总数目n3和总亮度R2，得到亮度平均值R0,其中，参考基值区域位于C线与T线之间，并且面积与C线和T线相同；
计算（C0-R0）/（T0-R0）的比值，将所述比值与标准曲线进行对比，得到待测样品的浓度。
可选地，所述C0满足下列关系：C0=C2/n1；所述T0满足下列关系：T0=T2/n2；所述R0满足下列关系：R0=R2/n3。
可选地，所述第三荧光反射区域的面积与所述第一荧光反射区域相同；所述第三荧光反射区域的面积与所述第二荧光反射区域相同。
本发明的第二方面公开了一种光学系统，用于实现上述任一项的荧光免疫检测方法，该光学系统包括：
光源，用于向待测样品发射入射光；
滤光片，设于待测样品产生的反射光传播的方向上远离待测样品的位置，用于筛选出所述反射光中特定波长的荧光；
感光传感装置，设于待测样品产生的反射光传播的方向上远离待所述滤光片的位置，用于获取所述反射光中特定波长的荧光信号；和
计算模块，与所述感光传感装置电连接，用于处理所述荧光信号。
可选地，所述滤光片所限定反射光的波长为590nm~630nm。
可选地，所述光源和所述感光传感装置位于待测样品的同一侧。
可选地，所述光源为两个，对称置于所述荧光读取头的两侧
可选地，所述光源为LED光源。
可选地，所述感光传感装置包括相机。
相比于现有技术，本发明带来以下技术效果：
通过本发明的荧光免疫检测方法，感光传感装置接收到特定波长的荧光信号后，将荧光信号发送给计算模块，计算模块解析荧光信号中的C线对应的第一荧光反射区域的亮度平均值C0，第二荧光反射区域的亮度平均值T0，第三荧光反射区域的亮度平均值R0，并通过计算得到（C0-R0）/（T0-R0）的比值，并将该比值与标准曲线进行对比的方式，得到待测样本的浓度。即仅通过计算模块直接处理光信号的方式，并仅需获取指定区域内亮度平均值的方式即可获取待测样品的浓度，简单可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1示出了本发明一实施例中的光学系统的原理示意图（滤光片在镜头前端）；
图2示出了本发明一实施例中的光学系统的原理示意图（滤光片在在镜头与感光传感器之间）；
图3示出了本发明一实施例中的免疫层析试纸条的结构示意图；
图4示出了本发明一实施例中的荧光免疫检测方法的流程图；
图5示出了本发明另一实施例中的荧光免疫检测方法的流程图。
主要元件符号说明：
10-光源；20-滤光片；30-感光传感装置；40-计算模块；50-相机；60-相机镜头；100-免疫层析试纸条；110-C线；120-T线；130-参考基值区域。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。下面详细描述本发明的实施例，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。
请参阅图1所示，本发明的一个实施例中公开了一种光学系统，该光学系统包括：
光源10，用于向待测样品发射入射光；
滤光片20，设于待测样品产生的反射光传播的方向上远离待测样品的位置，用于筛选出反射光中特定波长的荧光；
感光传感装置30，设于待测样品产生的反射光传播的方向上远离待滤光片20的位置，用于获取反射光中特定波长的荧光信号；和
计算模块40，与感光传感装置30电连接，用于处理荧光信号。
其中，计算模块40处理荧光信号，需要计算模块40具有解析数据的功能，数据可以是荧光信号中光线强度、划分指定区域，并计算指定区域内单位像素点个数的功能，还具备对获取的数据进行计算，产生待测样本的浓度的功能。
现有技术中，需设置光电模块，光电模块与感光传感装置30电连接，用于接收荧光信号；光电模块与计算模块40电连接，用于将荧光信号转换为电信号，再将电信号输送给计算模块40。计算模块40再对电信号进行进一步的解析计算，最终得到待测试样的浓度。整个过程的信号处理复杂。
通过采用计算模块40，计算模块40与感光传感装置30电连接，感光传感装置30直接将光信号发送给计算模块40分析得出荧光信号中的不同区域的光强度和像素个数，并根据光强度和像素个数得出待测试样的浓度。即简化了感光传感装置30与计算模块40的连接关系，该信号处理的方式简单可靠，而且通过光强度和像素个数获取待测试样的浓度的计算方式简单可靠。
其中，待测试样设于免疫层析试纸条100上，入射光照射待测试样后会产生反射光。
在一个具体的实施方式中，光源10为LED灯。
LED灯能够提供特定波长的激发光，通过激发光照射待测样品上的荧光物质，激发出荧光信号，从而完成检测。
在一个具体的实施方式中，光源10为两个，对称置于荧光读取头的两侧。
通过对称设置两个光源10于荧光读取头的两侧，两个光源10以相同角度照射免疫荧光试纸条形成荧光反射区，荧光反射区内的光斑重叠，能够完全覆盖免疫荧光试纸条的C线110（参见图3）和T线120（参见图3），光源10的发射光利用率高。
在一个具体的实施方式中，滤光片20所限定反射光的波长为590nm~630nm。
其中，本发明测试的是610nm的荧光物质，采用带宽为40nm的窄带滤光片20，则可得到滤光片20的590nm~630nm取值范围，从而感光传感装置30获取的荧光波长为590nm~630nm。
示例性地，光源10所产生的发射光为365nm，照射到免疫层析试纸条10030上的荧光物质后，激发出610nm的发射光，感光传感装置30获取610nm的荧光。
通过配置滤光片20的滤光范围为中心光波长610nm，带宽为40nm时，感光传感器具备最好的采光效果。
在一个具体的实施方式中，光源10和感光传感装置30位于待测样品的同一侧。
通过配置光源10和荧光读取头位于待测样品的同一侧，以便光源10发射光能够得到充分的反射。
滤光片20设于相机镜头60的前端或设于镜头与感光传感器之间。
在一个具体的实施方式中，感光传感装置30为相机50。
其中，相机50具有相机镜头60，滤光片20设于相机镜头60的反射光发射的方向的前方。
请参阅图2，在其他实施方式中，滤光片20设于镜头机镜头的反射光发射的方向的后方。
在需要进行胶体金测试和荧光测试时，镜头需要不同的亮度。通常采用IR-cut镜头底座。IR-cut镜头底座中内置双滤镜，能够根据使用需求去自动切换滤镜，从而满足仅采用一个镜头就能适应胶体金测试和荧光测试的要求。IR-cut镜头底座为现有技术，在此不再赘述。
将滤光片20设于镜头与感光传感器之间，只需替换IR-cut镜头底座的其中的一个滤光片20为能够筛选荧光信号的窄带滤光片20，操作简单。
为了进一步说明待测样品分布情况，接下来对免疫层析试纸条100做进一步地阐述。
请参阅图3，免疫层析试纸条100为待测样品的载体，免疫层析试纸条100上设置C线110、T线120及参考基值区域130。C线110和T线120间隔设置，参考基值区域130参考基值区域130设于C线110与T线120之间。
其中，C线110为免疫层析试纸的控制线，T线120为免疫层析试纸的检测线。
在流动相作用下，待测样品层析从右至左层析，当到达T线120时，与荧光标记抗体结合。当到达C线110时，再与包被抗体结合。免疫层析试纸的结构和层析过程皆为现有技术，在此不再赘述。
在一个具体的实施方式中，光源10对整个免疫层析试纸条100照射，为了便于计算得出待测试样的浓度，申请人选择了三个反射荧光区域：C线110形成了第一荧光反射区域，T线120形成了第二荧光反射区域，参考基值区域130形成了第三反射区域。第三反射区域作为背景，以消除计算的误差。
在一个具体的实施方式中，第三荧光反射区域的面积与第一荧光反射区域相同；第三荧光反射区域的面积与第二荧光反射区域相同。
通过限制第一荧光反射区域、第二荧光反射区域及第三荧光反射区域的大小，能够减小实验过程中变量，提高计算模块40产出浓度的可靠性。
请参阅图4，本发明的一实施例中公开了一种荧光免疫检测方法，用于上述光学系统。该荧光免疫检测方法包括：
步骤S1：获取待测样品形成的反射光，并且筛选出反射光中特定波长的荧光信号；
步骤S2：测量荧光信号中C线对应的第一荧光反射区域的亮度平均值C0；
步骤S3：测量荧光信号中C线对应的第一荧光反射区域和T线对应的第二荧光反射区域的亮度平均值T0；
步骤S4：测量荧光信号中C线和T线之间的第三荧光反射区域的亮度平均值R0；
步骤S5：计算（C0-R0）/（T0-R0）的比值，将比值与标准曲线进行对比，得到待测样品的浓度。
需说明的是，（C0-R0）/（T0-R0）的比值得到待测样品的浓度，基本符合朗伯比尔定律，即亮度比值与待测样品的浓度成正比。
通过上述步骤S1至步骤S5的检测方法，感光传感装置接收到特定波长的荧光信号，感光传感装置再将荧光信号发送给计算模块，计算模块解析出荧光信号，生成包含C线对应的第一荧光反射区域的亮度平均值C0，第二荧光反射区域的亮度平均值T0，第三荧光反射区域的亮度平均值R0。并且，计算模块采取（C0-R0）/（T0-R0）的比值，并将该比值与标准曲线进行对比的方式，直接处理该荧光信号，即可计算得出待测样品的浓度。即该计算方式通过获取光线强度和指定区域内的像素个数即可获取待测样品的浓度，无须利用光电模块进行中转，无须进行信号转换，简单可靠。
请参阅图5，在一个具体的实施方式中，该荧光免疫检测方法包括：
步骤S11:获取待测样品形成的反射光，并且筛选出反射光中特定波长的荧光信号；
步骤S12:测量荧光信号中C线对应的第一荧光反射区域的像素点的总数目n1和总亮度C2，得到亮度平均值C0;
步骤S13:测量荧光信号中C线第一荧光反射区域和T线对应的第二荧光反射区域的像素点的总数目n2和总亮度T2，得到亮度平均值T0；
步骤S14:测量荧光信号中C线和T线之间的第三荧光反射区域的像素点的总数目n3和总亮度R2，得到亮度平均值R0；
步骤S15计算（C0-R0）/（T0-R0）的比值，将比值与标准曲线进行对比，得到待测样品的浓度。
其中，相比于上述步骤s1至s5的荧光免疫检测方法，步骤S12说明了第一荧光反射区域的亮度平均值C0的获得方式，步骤S13说明了第一荧光反射区域和第二荧光反射区域亮度平均值T0的获取方式，步骤S14中第三荧光反射区域的亮度平均值R0的获取方式。
该控制模块通过步骤S11至S15计算方法，计算模块能够根据获取的光信号去准确计算得出待测样品的浓度，简单可靠。
在一个具体的实施方式中，C0满足下列关系：C0=C2/n1；T0满足下列关系：T0=T2/n2；R0满足下列关系：R0=R2/n3。
该实施方式中，进一步阐述C0、T0及R0
请参阅图3，在一个具体的实施方式中，第三荧光反射区域的面积与第一荧光反射区域相同；第三荧光反射区域的面积与第二荧光反射区域相同。
其中，第三荧光反射区域位于第一荧光反射区域与第二荧光反射区域之间。
通过限制第一荧光反射区域、第二荧光反射区域及第三荧光反射区域的大小，能够减小实验过程中变量，提高计算模块产出浓度的可靠性。
显然，上述实施例仅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属于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种荧光免疫检测方法，其特征在于，包括：
获取待测样品形成的反射光，并且筛选出反射光中特定波长的荧光信号；
测量所述荧光信号中C线对应的第一荧光反射区域的亮度平均值C0；
测量所述荧光信号中C线对应的第一荧光反射区域和T线对应的第二荧光反射区域的亮度平均值T0；
测量所述荧光信号中C线和T线之间的第三荧光反射区域的亮度平均值R0；
计算（C0-R0）/（T0-R0）的比值，将所述比值与标准曲线进行对比，得到待测样品的浓度。
2.根据权利要求1所述的荧光免疫检测方法，其特征在于，
测量所述荧光信号中C线对应的第一荧光反射区域的像素点的总数目n1和总亮度C2，得到亮度平均值C0;
测量所述荧光信号中C线第一荧光反射区域和T线对应的第二荧光反射区域的像素点的总数目n2和总亮度T2，得到亮度平均值T0；
测量所述荧光信号中C线和T线之间的第三荧光反射区域的像素点的总数目n3和总亮度R2，得到亮度平均值R0；
计算（C0-R0）/（T0-R0）的比值，将所述比值与标准曲线进行对比，得到待测样品的浓度。
3.根据权利要求2所述的荧光免疫检测方法，其特征在于，
所述C0满足下列关系：
C0=C2/n1；
所述T0满足下列关系：
T0=T2/n2
所述R0满足下列关系：
R0=R2/n3。
4.如权利要求1或2所述的荧光免疫检测方法，其特征在于:
所述第三荧光反射区域的面积与所述第一荧光反射区域相同；
所述第三荧光反射区域的面积与所述第二荧光反射区域相同。
5.一种光学系统，用于实现权利要求1至4任一项的荧光免疫检测方法，其特征在于，该光学系统包括：
光源，用于向待测样品发射入射光；
滤光片，设于待测样品产生的反射光传播的方向上远离待测样品的位置，用于筛选出所述反射光中特定波长的荧光；
感光传感装置，设于待测样品产生的反射光传播的方向上远离待所述滤光片的位置，用于获取所述反射光中特定波长的荧光信号；和
计算模块，与所述感光传感装置电连接，用于处理所述荧光信号。
6.根据权利要求5所述的光学系统，其特征在于，所述滤光片所限定反射光的波长为590nm~630nm。
7.根据权利要求5所述的光学系统，其特征在于，所述光源和所述感光传感装置位于的同一侧。
8.根据权利要求5所述的光学系统，其特征在于，所述光源为两个，对称置于所述荧光读取头的两侧。
9.根据权利要求5所述的光学系统，其特征在于，所述光源为LED灯。
10.根据权利要求5所述的光学系统，其特征在于，所述感光传感装置包括相机。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20230418 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |