CN212433183U - 基于时间分辨荧光层析的拍摄检测装置及免疫层析系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于时间分辨荧光层析的拍摄检测装置及免疫层析系统，检测装置包括滤光片、图像采集装置、用于发射激发光的激发光发射装置、用于使激发光发射装置与图像采集装置的定时启动装置同步的同步触发装置，其中定时启动装置用于定时启动图像采集装置对被检试剂条进行图像采集，滤光片设置在被检试剂条与图像采集装置之间，以使得被检试剂条反射的光中特定波长范围的光穿过滤光片后进入图像采集装置的镜头。本实用新型的检测装置由特定的激发光发射装置产生的激发光直接作用在试剂条的反应膜层，无需专门的光路设计和相关设备；同时，基于时间分辨荧光技术，无需使用暗箱等避开环境光干扰的装置，可以在自然光线下使用。

Description

基于时间分辨荧光层析的拍摄检测装置及免疫层析系统

技术领域

本实用新型涉及生物检测领域，特别涉及一种基于时间分辨荧光层析的拍摄检测装置及免疫层析系统。

背景技术

即时检测(Point of care testing，POCT)作为一种新的医学检验领域，自上世纪90年代在中国兴起，已经走过了近30年的历程。近几年来，中国POCT诊断产品像雨后春笋般层出不穷，而且每年仍有很多新产品上市。在POCT免疫检测产品中，检测方法都是基于免疫基础的抗原抗体反应，而为了实现这种免疫检测，需要抗体、反应载体、标记物及用于反应控制及信号读取仪器等。

自上世纪80年代，以胶体金标记开始广泛应用于半定量检测的免疫层析方法上，逐步发展成以荧光材料物质进行标记的的第二代免疫层析方法；为解决外界干扰，提高检测灵敏度，出现检测灵敏度更高的时间分辨荧光免疫层析技术。

为达到高灵敏性和定量检测，在第二代荧光免疫层析技术上发展而来的时间分辨荧光免疫层析技术需要专门的时间分辨荧光检测设备进行读取，使用荧光材料作为标记物的第二代免疫层析方法，可实现定量检测。然而血液样本本身会产生荧光，荧光会受到入射光散射的干扰和背景荧光的干扰，所以，该方法的灵敏度和定量分析能力会受到噪音的限制。

为了改进传统荧光物质的缺点，抗背景干扰能力强的新一代荧光物质纷纷开始广泛应用，如作为第三代荧光检测方法的时间分辨荧光层析免疫分析。该技术是通过发射一个特定波长λ1的光波作为激发源，通过在另一特定波长λ2波长处进行检测的，这种方法能够有效的去除激发光的影响，且检测灵敏度高。该技术应用在抗原抗体检测时，其测试结果往往需要专业的读取设备进行读取，目前的时间分辨荧光层析装置采用一台专用的时间分辨检测仪器来完成，仪器内部包含可发射特定功率的λ1波长激发光装置、试剂条动作机构、照射反应仓、反射光采集装置、中央处理器及相关的显示打印等外设。目前已有的读取设备体积大、操作专业复杂而且造价高昂。当面临大批量样本筛查时，其效率较低，不是很适合社区用户、进出入境及人口密集地的筛查。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种基于时间分辨荧光层析的拍摄检测装置及免疫层析系统，降低使用门槛，提高检测速度，减小设备之间的批间差、提高重复检测结果的一致性，所述技术方案如下：

一方面，本实用新型提供了一种基于时间分辨荧光层析的拍摄检测装置，包括用于发射激发光的激发光发射装置、用于滤除干扰光的滤光片、用于采集被检试剂条的图像信息的图像采集装置、用于使所述激发光发射装置与所述图像采集装置的定时启动装置同步的同步触发装置，其中所述定时启动装置用于定时启动所述图像采集装置对所述被检试剂条进行图像采集，所述滤光片设置在所述被检试剂条与图像采集装置之间，以使得所述被检试剂条反射的光中特定波长范围的光穿过所述滤光片后进入所述图像采集装置的镜头；

所述同步触发装置用于使所述激发光发射装置发射激发光与所述定时启动装置开始计时同步开始。

进一步地，同一同步触发装置通过有线的方式与所述激发光发射装置、定时启动装置连接，所述同步触发装置用于同时触发所述激发光发射装置和定时启动装置。

进一步地，所述激发光发射装置的出光口与所述被检试剂条相对，所述激发光发射装置用于发出能够激发所述被检试剂条上的被检样本中发光物质的光波。

进一步地，所述滤光片由滤光玻璃制成，其用于滤除被激发的所述发光物质发射出来的光波波长以外的光波。

进一步地，所述滤光片为圆状，所述激发光发射装置为设置在所述滤光片外周的环状。

另一方面，本实用新型还提供了一种时间分辨荧光免疫层析系统，包括试剂条以及如上所述的基于时间分辨荧光层析的拍摄检测装置。

进一步地，所述试剂条上设有进样孔、基准线区域和至少一条免疫层析区域。

进一步地，通过所述进样孔加入的样品溶液采用指定的发光物质作标记，所述基于时间分辨荧光层析的拍摄检测装置的滤光片滤得的特定波长范围被配置为与所述指定的发光物质被激发而发出的光的波长范围匹配。

进一步地，所述基于时间分辨荧光层析的拍摄检测装置的定时启动装置的计时时长被配置为与所述指定的发光物质从被激发到发出光的时间间隙匹配。

进一步地，所述基于时间分辨荧光层析的拍摄检测装置的激发光发射装置被配置为用于激发所述指定的发光物质。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果如下：

a.使用一种全新的拍照方式的检测方法，省却了昂贵的功能部件，操作简单且造价低廉，降低使用门槛；

b.检测结果准确，检测结果重复性好，减小设备之间的批间差、提高重复检测结果的一致性；

c.无需专门的光路设计和相关的设备；无需使用暗箱等避开环境光干扰的装置，可以在自然光线下直接使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中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实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的基于时间分辨荧光层析的拍摄检测装置的模块框图；

图2是本实用新型实施例提供的基于时间分辨荧光层析的拍摄检测装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的拍摄检测装置中同步触发装置的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的免疫层析检测得到的试剂条的第一种显现结果示意图；

图5是本实用新型实施例提供的免疫层析检测得到的试剂条的第二种显现结果示意图；

图6是本实用新型实施例提供的免疫层析检测得到的试剂条的第三种显现结果示意图；

图7是本实用新型实施例提供的免疫层析检测得到的试剂条的第四种显现结果示意图。

其中，附图标记包括：1-激发光发射装置，2-滤光片，3-图像采集装置，31-定时启动装置，4-试剂条，41-进样孔，42-基准线区域，43-免疫层析区域。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，更清楚地了解本实用新型的目的、技术方案及其优点，以下结合具体实施例并参照附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。除此，本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本实用新型的目的在于提供一种基于移动终端拍照方法的时间分辨荧光层析检测方法和装置，满足社区及大量筛查场所所需要的体积小、操作简单、易于携带的要求，实现即时定量化检测。

在本实用新型的一个实施例中，提供了一种基于时间分辨荧光层析的拍摄检测装置，如图1所示，所述拍摄检测装置包括用于发射激发光的激发光发射装置1、用于滤除干扰光的滤光片2、用于采集被检试剂条的图像信息的图像采集装置3、用于使所述激发光发射装置1与所述图像采集装置3的定时启动装置31同步的同步触发装置，其中所述定时启动装置31用于定时启动所述图像采集装置3对所述被检试剂条4进行图像采集，所述滤光片2设置在所述被检试剂条4与图像采集装置3之间，以使得所述被检试剂条4反射的光中特定波长范围的光穿过所述滤光片2后进入所述图像采集装置3的镜头，特定波长范围以外的光被所述滤光片滤除而无法进入所述图像采集装置的镜头；

所述同步触发装置用于使所述激发光发射装置1发射激发光与所述定时启动装置31开始计时同步开始。所述定时启动装置31在计时结束后，启动所述图像采集装置3。所述图像采集装置3可以为移动终端设备，包括但不限于各类智能手机、平板电脑、带有照相功能的移动终端设备等，也可以是图像传感器，比如CCD、CMOS等。定时启动装置31启动摄像头为公知技术，比如智能手机自带的摄像头都具备延时照相功能，比如等待3s或者10s后自动拍照。

在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，所述激发光发射装置1与图像采集装置3的定时启动装置31通过以下方法实现同步触发：

将同一触发信号发生器(即图2中的同步触发装置)通过有线的方式与所述激发光发射装置1、定时启动装置31连接，在所述触发信号发生器的触发作用下，所述激发光发射装置1发射激发光，同时所述定时启动装置31开始计时。

进一步地，所述激发光发射装置1的出光口与所述被检试剂条4相对，所述激发光发射装置1用于发出能够激发所述被检试剂条上的被检样本中发光物质的光波；所述滤光片2由滤光玻璃制成，其用于滤除被激发的所述发光物质发射出来的光波波长以外的光波。

以镧系惰性元素为例，将其填充至纳米级的聚苯乙烯微球中制作成微球，微球与抗体交联后，可用于抗体检测。荧光微球比荧光素有更大的Stock位移，可以有效排除激发光和非特异性荧光对信号采集的干扰，提高检验的特异性，与荧光素相比不易被光漂白，结果更稳定。具体地，所述特定波长范围根据所述被检试剂条上的被检样本中的发光物质被激发而发出的光的波长范围而设定，所述预设的计时时长根据所述被检试剂条上的被检样本中的发光物质被激发到发出光的时间间隙和/或发出光的衰减时间而设定，在一个实施例中，若发光物质的受激发波长为λ1，受激发后发出的光波波长为λ2，从受激发到发出λ2的光波的时间为τ，所述滤光片的通过波长为λ2，也可以是以λ2为中心上下浮动的一个允许误差范围λ2±10nm，优选允许误差范围为λ2±0.1nm。

另外，由于荧光微球具有很长的荧光衰减时间(500～2000uS)，而荧光素的荧光信号衰减时间都非常短(5～100uS)，基于这点，荧光微球可以开发出时间分辨技术。可以适当延迟测量时间，待背景荧光完全衰减后测定，可消除激发光的干扰，提高检验的准确性。因此所述预设的计时时长可以为τ。但是需要说明的是，由于衰减时间的存在，因此将所述预设的计时时长设定为τ加上部分衰减时间，只要在衰减到0％之前，理论上都是可以实现本实用新型的技术方案，因此，本实用新型并不限定预设的计时时长精确在τ，只是在这个优选时长，并未开始衰减或者衰减部分比较微弱，使得最终在图像采集装置上的成像比较清晰，提高检测的精确度。

在本实用新型的一个具体实施例中，参见图3，所述滤光片2、电源系统、环形的可发射λ1波长(能够激发发光物质)的光波的激发光发射装置1可以形成一体，其设置在图像采集装置3的镜头前。所述滤光片2为圆状，所述激发光发射装置1为设置在所述滤光片2外周的环状。

波长为λ1的激发光将根据图2所示的光路，照射到被检试剂条4的反应膜层上，诱发反应膜层上的荧光物质发光，发出波长为λ2的发射光并从所述反应膜层上反射成为反射光。反射光λ2通过图2和图3所示的滤光片2，滤除其他无用波长的干扰光，然后照射进移动终端的拍照镜头内，操作软件根据本专利的检测方法要求，在特定τ时刻进行成像拍照，得到待检测试剂条的时间分辨荧光图像。所述移动终端内置的应用软件对得到的时间分辨荧光图像进行分析，对比参照荧光强度，给出最终的检测结果，具体在下实施例详述。

需要说明的是，激发光λ1取决于发光物质受何种波长范围的光激发，反射光λ2取决于发光物质被诱发后发射出何种波长的光，特定τ时刻取决于该发光物质从被激发要发射出反射光λ2所需时间，而发光物质也不限定于本实用新型实施例提供的镧系元素。

配合以上方法可以实现时间分辨荧光免疫层析检测方法，在本实用新型的一个实施例中，提供了一种时间分辨荧光免疫层析系统，包括试剂条4以及如上所述的基于时间分辨荧光层析的拍摄检测装置。

进一步地，通过所述进样孔41加入的样品溶液采用指定的发光物质作标记，所述基于时间分辨荧光层析的拍摄检测装置的滤光片2滤得的特定波长范围被配置为与所述指定的发光物质被激发而发出的光的波长范围匹配；所述基于时间分辨荧光层析的拍摄检测装置的定时启动装置31的计时时长被配置为与所述指定的发光物质从被激发到发出光的时间间隙匹配；所述基于时间分辨荧光层析的拍摄检测装置的激发光发射装置1被配置为用于激发所述指定的发光物质。

如图4-7所示，所述试剂条4上设有进样孔41、基准线区域42和至少一条免疫层析区域43(图中为两条)。以图4-7所示的试剂条作距离说明，图示的试剂条4有一条基准标记线C，一条IgM抗体标记线及一条IgG抗体标记线。图中长椭圆形中的试剂条上位于所述基准标记线C左边的区域涂布有发光物质；并且将相同的发光物质加入到样品溶液中，以上述的微球形式与抗体交联。当样品溶液加入到进样孔41，样品溶液即会分布在整个试剂条4上，在所述试剂条4上IgM抗体标记线左侧对应的区域和IgG抗体标记线左侧对应的区域即为免疫层析区域43，不同的是，IgM抗体标记线左侧的免疫层析区域43上设置有仅与IgM抗体结合的IgM抗原，IgG抗体标记线左侧的免疫层析区域43上设置有仅与IgG抗体结合的IgG抗原，因此，若样品溶液中存在相应的抗体，则会与相应的免疫层析区域的抗原结合，同时，发光物质也相应附着在对应的免疫层析区域43。

说明书附图4-7为试剂条的四种成像结果：参见图4，仅显现了基准标记线，IgM和IgG分别对应的免疫层析区域43均未显现，说明样品溶液中不存在IgM抗体和IgG抗体；参见图5，仅显现了基准标记线和IgM对应的免疫层析区域43，而未显现IgG对应的免疫层析区域43，说明样品溶液中不存在IgG抗体；参见图6，仅显现了基准标记线和IgG对应的免疫层析区域43，而未显现IgM对应的免疫层析区域43，说明样品溶液中不存在IgM抗体；参见图7，基准标记线以及IgM、IgG分别对应的免疫层析区域43均显现，说明样品溶液中既存在IgM抗体，又存在IgG抗体。如果成像得到的图像中基准标记线也未显现(未图示)，则说明此次检测无效。

以上免疫层析检测结果的识别可以通过人工对采集的图像进行识别。

在检索类似专利中，专利CN108627482A使用专用的发光和成像装置，移动终端仅仅作为成像装置和分析软件的载体，并使用色原体的颜色作为结果的判读，与本专利所使用的的方法有着本质的区别。

专利CN 105842217 A也提供了一种移动终端拍照的检测方法，但此方法仍然没有摆脱常规的检测方法，不同于常规的检测方法的是，将常规检测中的发光装置、光路部件、滤波部件专门制作成一个装置，使用移动终端成像配合检测，与本专利描述的同步激发灯完全不同。

本实用新型公开的基于移动终端拍照的时间分辨荧光层析试检测方法和装置，由特定的激发光装置产生λ1的激发光，直接作用在试剂卡条的反应膜层，无需专门的光路设计和相关的设备，同时，基于时间分辨荧光技术，无需使用暗箱等避开环境光干扰的装置，可以在自然光线下直接使用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于时间分辨荧光层析的拍摄检测装置，其特征在于，包括用于发射激发光的激发光发射装置(1)、用于滤除干扰光的滤光片(2)、用于采集被检试剂条的图像信息的图像采集装置(3)、用于使所述激发光发射装置(1)与所述图像采集装置(3)的定时启动装置(31)同步的同步触发装置，其中所述定时启动装置(31)用于定时启动所述图像采集装置(3)对所述被检试剂条(4)进行图像采集，所述滤光片(2)设置在所述被检试剂条(4)与图像采集装置(3)之间，以使得所述被检试剂条(4)反射的光中特定波长范围的光穿过所述滤光片(2)后进入所述图像采集装置(3)的镜头；

所述同步触发装置用于使所述激发光发射装置(1)发射激发光与所述定时启动装置(31)开始计时同步开始。

2.根据权利要求1所述的基于时间分辨荧光层析的拍摄检测装置，其特征在于，同一同步触发装置通过有线的方式与所述激发光发射装置、定时启动装置连接，所述同步触发装置用于同时触发所述激发光发射装置和定时启动装置。

3.根据权利要求1所述的基于时间分辨荧光层析的拍摄检测装置，其特征在于，所述激发光发射装置(1)的出光口与所述被检试剂条(4)相对，所述激发光发射装置(1)用于发出能够激发所述被检试剂条上的被检样本中发光物质的光波。

4.根据权利要求3所述的基于时间分辨荧光层析的拍摄检测装置，其特征在于，所述滤光片(2)由滤光玻璃制成，其用于滤除被激发的所述发光物质发射出来的光波波长以外的光波。

5.根据权利要求3所述的基于时间分辨荧光层析的拍摄检测装置，其特征在于，所述滤光片(2)为圆状，所述激发光发射装置(1)为设置在所述滤光片(2)外周的环状。

6.一种免疫层析系统，其特征在于，包括试剂条(4)以及如权利要求1-5中任意一项所述的基于时间分辨荧光层析的拍摄检测装置。

7.根据权利要求6所述的免疫层析系统，其特征在于，所述试剂条(4)上设有进样孔(41)、基准线区域(42)和至少一条免疫层析区域(43)。

8.根据权利要求7所述的免疫层析系统，其特征在于，通过所述进样孔(41)加入的样品溶液采用指定的发光物质作标记，所述基于时间分辨荧光层析的拍摄检测装置的滤光片(2)滤得的特定波长范围被配置为与所述指定的发光物质被激发而发出的光的波长范围匹配。

9.根据权利要求8所述的免疫层析系统，其特征在于，所述基于时间分辨荧光层析的拍摄检测装置的定时启动装置(31)的计时时长被配置为与所述指定的发光物质从被激发到发出光的时间间隙匹配。

10.根据权利要求8所述的免疫层析系统，其特征在于，所述基于时间分辨荧光层析的拍摄检测装置的激发光发射装置(1)被配置为用于激发所述指定的发光物质。

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