DE202020004776U1

DE202020004776U1 - Optisches Detektionssystem

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Publication number: DE202020004776U1
Application number: DE202020004776.7U
Authority: DE
Original assignee: Delta Electronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc
Priority date: 2020-06-05
Filing date: 2020-11-13
Publication date: 2021-01-11
Anticipated expiration: 2030-11-14
Also published as: CN212391489U; JP3228001U

Abstract

Optisches Detektionssystem (2), umfassend:
einen Teststreifen (21) mit einer Testlinie (211);
eine Lichtquelle (22), die sich an einer ersten Seite (213) des Teststreifens (21) befindet und ausgestaltet ist, um einen Lichtstrahl zu liefern;
eine Lichtkonvergenzeinheit (23), die zwischen der Lichtquelle (22) und dem Teststreifen (21) angeordnet und ausgestaltet ist, um den von der Lichtquelle (22) gelieferten Lichtstrahl auf die Testlinie (211) zu konvergieren, wobei ein Durchmesser (D) eines Lichtpunkts, wo der Lichtstrahl auf die Testlinie (211) konvergiert, kleiner ist als eine Breite (W) der Testlinie (211); und
einen Detektor (24), der sich an einer zweiten Seite (214) des Teststreifens (21) befindet und ausgestaltet ist, um den durch die Testlinie (211) transmittierten Lichtstrahl zu empfangen und um diesen in ein elektrisches Signal umzuwandeln.

Description

GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Detektionssystem, und insbesondere ein optisches Detektionssystem für eine biologische Detektionsvorrichtung.
HINTERGRUND
Eine biologische Detektionsvorrichtung wird verwendet, um ein spezifisches biologisches Material (wie zum Beispiel eine Nukleinsäure oder ein Protein), das in der Vorrichtung enthalten ist, um mit einem anderen spezifischen biologischen Material in der Probe spezifisch zu reagieren, testen zu können, wobei die Reaktion durch verschiedene Sensoren oder Nachweis-Substanzen quantifiziert wird, um die biologische Reaktion zu bewerten. Die aktuelle Lateralfluss-Assay-Technologie (LFA-Technologie) wird häufig in den verwandten Gebieten des schnellen biologischen Screenings eingesetzt, und zwar aufgrund ihrer bequemen Anwendung und ihres ausgereiften Herstellungsprozesses. Beispielsweise wird die biologische Erfassung gemäß dem Lateralfluss-Assay durch einen herkömmlichen Schnellteststreifen implementiert. Unter Verwendung einer großporigen mikroporösen Membran als ein Träger, z.B. eine Nitrozellulose-Membran (NC-Membran), wird der spezifische Antikörper oder das spezifische Antigen auf der NC-Membran immobilisiert. Zusätzlich werden kolloidale Goldpartikel als ein färbendes Reagenz verwendet, um erfassen, ob der zu detektierende Antikörper oder das zu detektierende Antigen in der Probe enthalten ist.
1 zeigt schematisch das Konzept einer herkömmlichen biologischen Detektionstechnologie. Wie in 1 gezeigt, umfasst ein Schnellteststreifen 1 eine NC-Membran 11, ein Proben-Pad 12, ein Verbindungs-Pad 13 und ein Absorptions-Pad 14. Das Verbindungs-Pad 13 trägt erste Antikörper (Ab1-CGC), die mit kolloidalen Goldpartikeln markiert sind. Eine Testlinie T der NC-Membran 11 wird mit zweiten Antikörpern Ab2 immobilisiert. Eine Kontrolllinie C der NC-Membran 11 wird mit Kontroll-Antikörpern cAb immobilisiert. Wenn eine zu testende Probe S an einem Ende des Schnellteststreifens 1 auf das Proben-Pad 12 geträufelt wird, bewegt sich die Probe S durch Kapillarwirkung seitwärts entlang der Richtung, die durch den Pfeil angegeben ist, und ermöglicht es den Antigenen Ag in der Probe, eine spezifische Immunreaktion mit den ersten Antikörpern (Ab1-CGC) auf dem Verbindungs-Pad 13 einzugehen. Anschließend wird die Probe S auf die NC-Membran 11 übertragen, und die Antigene Ag in der Probe S werden durch zweite Antikörper Ab2 erfasst, die auf der Oberfläche der NC-Membran 11 immobilisiert sind. Nach einer gewissen Zeitdauer werden die Immunkomplexe an der Testlinie T als eine farbige Linie gesammelt, und somit kann das Detektionsergebnis mit den bloßen Augen erfasst werden. Wenn sowohl die Testlinie T als auch die Kontrolllinie C eingefärbt sind, wird das positive Ergebnis erhalten. Die anderen ungebundenen markierten Moleküle passieren die Test-Linie T und werden vom Absorptions-Pad 14 absorbiert.
Neben der visuellen Beurteilung der Detektionsergebnisse beim Lateralfluss-Assay sind auch die reflektierende optische Detektion und die CMOS-Bilderfassungsvorrichtung übliche Interpretationstechniken. Wenn jedoch die Detektionsergebnisse mit dem bloßen Auge beurteilt werden, vorbehaltlich der Unterschiede bezüglich der menschlichen Beurteilungsfähigkeit, führt die schwache Reaktion mit einer nicht offensichtlichen Färbung häufig zu einer Fehleinschätzung durch den Benutzer. Die Technologie der reflektierenden optischen Detektion kann nur die Farbveränderung auf der Oberfläche des Teststreifens erfassen, und die in den Fasern des Teststreifens verborgene Farbveränderung kann nicht in das Detektionssignal reflektiert werden. Darüber hinaus ist das Signal der reflektierenden optischen Detektion anfällig für Änderungen hinsichtlich der Distanz zwischen der Oberfläche des Teststreifens und der optischen Lesevorrichtung, die Messvariation ist groß, und die Detektion erfordert einen präzisen Mechanismus, so dass die reflektierende optische Detektion nicht für tragbare Detektionsanforderungen geeignet ist.
Außerdem kann die CMOS-Bilderfassungsvorrichtung das Bild des Schnellteststreifens mittels der Kamera aufnehmen und dann das Bild des spezifischen Reaktionsblocks einkreisen, um dessen Farbe oder Helligkeit näher zu quantifizieren. Obwohl dadurch das Problem der visuellen Beurteilung gelöst wird, wurde die Detektionsempfindlichkeit nicht wesentlich verbessert. Daher besteht eine Aufgabe darin, die Anwendungsfreundlichkeit und die Empfindlichkeit der Detektionsvorrichtung bei der Entwicklung der Teststreifen-Lesevorrichtung zu verbessern.
Um die Nachteile der herkömmlichen Technologien zu überwinden, besteht eine Notwendigkeit darin, ein verbessertes optisches Detektionssystem zur Verfügung zu stellen, um die Messvariation des Schnellteststreifens zu verringern und die Detektionsempfindlichkeit zu verbessern.
ZUSAMMENFASSUNG
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung wird ein verbessertes optisches Detektionssystem zur Verfügung gestellt, um die Messvariation des Schnellteststreifens zu verringern und die Detektionsempfindlichkeit zu verbessern.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein optisches Detektionssystem zur Verfügung gestellt. Das optische Detektionssystem umfasst einen Teststreifen, eine Lichtquelle, eine Lichtkonvergenzeinheit und einen Detektor. Der Teststreifen hat eine Testlinie. Die Lichtquelle ist an einer ersten Seite des Teststreifens angeordnet und ausgestaltet, um einen Lichtstrahl zu liefern. Die Lichtkonvergenzeinheit ist zwischen der Lichtquelle und dem Teststreifen angeordnet und ausgestaltet, um den von der Lichtquelle gelieferten Lichtstrahl auf die Testlinie zu konvergieren, wobei ein Durchmesser eines Lichtpunkts, wo der Lichtstrahl auf der Testlinie konvergiert, kleiner ist als eine Breite der Testlinie. Der Detektor befindet sich an einer zweiten Seite des Teststreifens und ist ausgestaltet, um den durch die Testlinie transmittierten Lichtstrahl zu empfangen und um diesen in ein elektrisches Signal umzuwandeln.
Bei einer Ausführungsform sind die erste Seite und die zweite Seite jeweils gegenüberliegend zueinander angeordnet.
Bei einer Ausführungsform ist die Lichtquelle eine Licht emittierende Diode.
Bei einer Ausführungsform umfasst die Lichtkonvergenzeinheit mindestens eine Konvergenzlinse.
Bei einer Ausführungsform ist der Durchmesser des Lichtpunkts kleiner als 1 mm.
Bei einer Ausführungsform beträgt der Durchmesser des Lichtpunkts zwischen 0,5 mm und 0,75 mm.
Bei einer Ausführungsform sind die Lichtquelle, die Lichtkonvergenzeinheit und der Detektor auf einer optischen Achse angeordnet.
Bei einer Ausführungsform verläuft die Breite der Testlinie entlang einer seitlichen Strömungsrichtung des Teststreifens.
Bei einer Ausführungsform bilden die Lichtquelle, die Lichtkonvergenzeinheit und der Detektor ein transmissives optisches Modul, wobei sich das transmissive optische Modul zum Abtasten entlang der seitlichen Strömungsrichtung des Teststreifens bewegt.
Bei einer Ausführungsform ist die Testlinie mit einem Biomolekül immobilisiert, das spezifisch mit einem zu erfassenden Ziel reagieren kann, wobei das Biomolekül ein Antikörper oder ein Antigen ist.
Bei einer Ausführungsform bindet sich das zu erfassende Ziel an ein anderes Biomolekül, das mit einem färbenden Reagenz markiert ist, wobei das färbende Reagenz ein kolloidales Goldpartikel oder ein fluoreszierender Marker ist.
Die obigen Aspekte der vorliegenden Erfindung werden für den Durchschnittsfachmann nach Durchsicht der folgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen offensichtlich, in denen:
Figurenliste

1 schematisch das Konzept einer herkömmlichen biologischen Detektionstechnologie zeigt;
2A schematisch das optische Detektionssystem der vorliegenden Erfindung darstellt;
2B schematisch eine teilweise vergrößerte Ansicht aus 2A und das Bild des Lichtpunkts darstellt;
3 die transmissive Lichtwellenform eines idealen Teststreifens zeigt;
4 und 5 die Wirkung des Punktdurchmessers auf die transmissive Lichtwellenform zeigt, wobei der Punktdurchmesser in 4 größer ist als die Breite der Testlinie und der Punktdurchmesser in 5 kleiner ist als die Breite der Testlinie;
6 die Beziehung zwischen den Punktdurchmessern verschiedener Konvergenzeinheiten und den transmissiven Lichtsignalen des leeren Teststreifens zeigt;
7 die Messvariationen von 20 Konvergenzeinheiten für den leeren Teststreifen zeigt; und
8 die Beziehung zwischen den Punktdurchmessern der verschiedenen Konvergenzeinheiten und den S/N-Werten des Teststreifens zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Ausführungsformen genauer beschrieben. Es sei angemerkt, dass die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dieser Erfindung hier nur dem Zweck der Veranschaulichung und Erläuterung dient. Sie ist nicht dazu gedacht, erschöpfend oder auf die genau offenbarte Form beschränkt zu sein.
Das optische Detektionssystem der vorliegenden Erfindung verwendet im Wesentlichen ein transmissives optisches Modul mit einem winzigen Lichtpunkt, um den Schnellteststreifen abzutasten, um so die Hintergrundvariation des Schnellteststreifens zu verringern, um das Signal-Rausch-Verhältnis (S/N-Wert) sowie die Empfindlichkeit zu erhöhen, und um dadurch das Detektionssignal zu verbessern und die Variation zu reduzieren. Das optische Detektionssystem der vorliegenden Erfindung wird verwendet, um das optische Signal des Schnellteststreifens zu erfassen, der durch das Lateralfluss-Assay getestet wird und eine Testlinie (T-Linie) sowie eine Kontrolllinie (C-Linie) aufweist. Wenn eine spezifische Antikörper-Antigen-Reaktion auf der Testlinie stattfindet und die Farbe erscheint, kann sie vom optischen Detektionssystem weiter gemessen werden, um das Detektionsergebnis zu interpretieren.
2A zeigt schematisch das optische Detektionssystem der vorliegenden Erfindung, und 2B zeigt schematisch eine teilweise vergrößerte Ansicht aus 2A sowie das Bild des Lichtpunkts. Wie in den Figuren gezeigt, umfasst das optische Detektionssystem 2 einen Teststreifen 21, eine Lichtquelle 22, eine Lichtkonvergenzeinheit 23 und einen Detektor 24. Der Teststreifen 21 hat eine Testlinie 211 und eine Kontrolllinie 212. Die Lichtquelle 22 befindet sich an einer ersten Seite 213 des Teststreifens 21 und ist ausgestaltet, um einen Lichtstrahl zu liefern. Die Lichtkonvergenzeinheit 23 befindet sich ebenfalls an der ersten Seite 213 des Teststreifens 21, ist zwischen der Lichtquelle 22 und dem Teststreifen 21 angeordnet, und ist ausgestaltet, um den von der Lichtquelle 22 gelieferten Lichtstrahl auf die Testlinie 211 des Teststreifens 21 zu konvergieren. Insbesondere ist ein Durchmesser D eines Lichtpunkts, wo der Lichtstrahl auf der Testlinie 211 konvergiert, kleiner als eine Breite W der Testlinie 211. Der Detektor 24 befindet sich an einer zweiten Seite 214 des Teststreifens 21 und ist ausgestaltet, um den durch die Testlinie 211 transmittierten Lichtstrahl zu empfangen und um ihn in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Die erste Seite 213 und die zweite Seite 214 befinden sich jeweils gegenüberliegend zueinander. Mit anderen Worten, der Teststreifen 21 ist zwischen der Lichtquelle 22 und dem Detektor 24 angeordnet, oder der Teststreifen 21 ist zwischen der Lichtkonvergenzeinheit 23 und dem Detektor 24 angeordnet.
Bei einer Ausführungsform ist die Lichtquelle 22 eine Licht emittierende Diode (LED), jedoch nicht hierauf beschränkt.
Bei einer Ausführungsform umfasst die Lichtkonvergenzeinheit 23 mindestens eine Konvergenzlinse und vorzugsweise zwei Konvergenzlinsen, jedoch nicht hierauf beschränkt.
Bei einer Ausführungsform ist der Detektor 24 ein Fotodetektor und vorzugsweise eine Fotodiode, jedoch nicht hierauf beschränkt.
Bei einer Ausführungsform ist der Durchmesser D des Lichtpunkts kleiner als 1 mm und liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 mm bis 0,75 mm, jedoch nicht hierauf beschränkt.
Bei einer Ausführungsform wird bei dem Teststreifen 21 die Nitrozellulose-Membran als Träger verwendet. Die Testlinie 211 ist mit den Biomolekülen, wie zum Beispiel Antikörper oder Antigene, immobilisiert, die spezifisch mit den zu detektierenden Zielen reagieren können. Die zu detektierenden Ziele binden sich zunächst an die Biomoleküle, die mit den färbenden Reagenzien markierten sind, und werden anschließend von den Biomolekülen erfasst, die spezifisch mit den zu detektierenden Zielen reagieren können, wenn sie durch die Testlinie 211 fließen. Die färbenden Reagenzien können kolloidale Goldpartikel oder fluoreszierende Marker sein, jedoch nicht hierauf beschränkt.
Wenn beispielsweise die zu detektierenden Ziele Antigene sind, können sich die zu detektierenden Antigene zunächst an die ersten Antikörper binden, die zuerst mit den kolloidalen Goldpartikeln markiert sind. Dann, wenn die zu detektierenden Ziele durch die Testlinie fließen, werden sie anschließend von den zweiten Antikörpern erfasst, die auf der Testlinie immobilisiert sind, und die Immunkomplexe werden im Laufe der Zeit als eine farbige Linie an der Testlinie gesammelt. Andererseits ist die Kontrolllinie mit Kontroll-Antikörpern immobilisiert, die sich an die ersten Antikörper binden können, und die Immunkomplexe werden im Laufe der Zeit ebenfalls als eine farbige Linie an der Kontrolllinie gesammelt, um so für eine wirksame Detektion als eine Kontrollgruppe verwendet werden zu können.
Gemäß den obigen Erläuterungen bilden die Lichtquelle 22, die Lichtkonvergenzeinheit 23 und der Detektor 24 das transmissive optische Modul 25. Die Lichtquelle 22, die Lichtkonvergenzeinheit 23 und der Detektor 24 sind auf einer optischen Achse angeordnet; beispielsweise sind sie entlang der in 2A gezeigten Richtung der Y-Achse angeordnet. Andererseits verlaufen die Richtung der Abtastbewegung des transmissiven optischen Moduls 25, die seitliche Strömungsrichtung des Teststreifens 21 und die Erstreckungsrichtung der Breite W der Testlinie 211 parallel zur X-Achse. Während der Erfassung bewegt sich das transmissive optische Modul 25 zwecks Abtastung beispielsweise entlang der seitlichen Strömungsrichtung (Richtung der X-Achse) des Teststreifens 21, und der Detektor 24 erfasst das durch den Teststreifen 21 transmittierte Licht und wandelt das Lichtsignal in das elektrische Signal um. Anschließend wird das elektrische Signal durch einen Analog-Digital-Wandler (ADC) weiter umgewandelt, um so das Hintergrundsignal ADC_B, das Testliniensignal ADC_T bzw. das Kontrollliniensignal ADC_c zu erhalten. 3 zeigt die transmissive Lichtwellenform eines idealen Teststreifens. Wenn das Detektionsergebnis eine positive Reaktion ist, da die Testlinie 211 und die Kontrolllinie 212 beide gefärbt sind, wird das transmissive Lichtsignal reduziert, und somit erscheinen an der Testlinie 211 und an der Kontrolllinie 212 offensichtliche Wellentäler.
Gemäß den obigen Erläuterungen besteht das wesentliche Merkmal der vorliegenden Erfindung darin, dass bei dem optischen Detektionssystem 2 die transmissive optische Detektion verwendet wird, das heißt, die Lichtquelle 22 und der Detektor 24 befinden sich jeweils an zwei gegenüberliegenden Seiten des Teststreifens 21. Außerdem wird der von der Lichtquelle 22 gelieferte Lichtstrahl durch die Konvergenzeinheit 23 konvergiert, und der Durchmesser D des auf die Testlinie 211 des Teststreifens 21 gestrahlten Lichtpunkts wird so gesteuert, um kleiner zu sein als die Breite W der Testlinie 211. Der Grund, warum durch dieses technische Merkmal das Detektionssignal verbessert und die Variation verringert werden kann, wird nachfolgend weiter analysiert.
4 und 5 zeigt die Auswirkung des Punktdurchmessers auf die transmissive Lichtwellenform, wobei der Punktdurchmesser in 4 größer ist als die Breite der Testlinie, und wobei der Punktdurchmesser in 5 kleiner ist als die Breite der Testlinie. Wie in 4 gezeigt, wenn der Punktdurchmesser D größer ist als die Breite W der Testlinie 211 auf dem Teststreifen 21, sammelt der Detektor 24 das Testliniensignal C_T, das NC-Membransignal C_B1 an der Testlinie und das rohe NC-Membransignal C_B2. Das vom Detektor 24 empfangene Lichtsignal S1 wird wie folgt berechnet: $S 1 = \frac{S}{B} = \frac{A_{c 1}}{A_{c 0}} = \frac{α_{T} L C_{1} + α_{B} L C_{B 1} + α_{B} L C_{B 2}}{α_{B} L C_{B 1} + α_{B} L C_{B 2}}$
Wie in 5 gezeigt, ist das optische Detektionssystem 2 der vorliegenden Erfindung mit der Konvergenzeinheit 23 versehen, die zwischen der Lichtquelle 22 und dem Teststreifen 21 angeordnet ist, und der Durchmesser D des auf die Testlinie 211 des Teststreifens 21 gestrahlten Lichtpunkts ist kleiner als die Breite W der Testlinie 211. Daher sammelt der Detektor 24 nur das Testliniensignal C_T und das NC-Membransignal C_B1 an der Testlinie. Das vom Detektor 24 empfangene Lichtsignal S2 wird wie folgt berechnet: $S 2 = \frac{S}{B} = \frac{A_{c 1}}{A_{c 0}} = \frac{α_{T} L C_{1} + α_{B} L C_{B 1}}{α_{B} L C_{B 1}}$
Aus der obigen Beziehung zwischen S1 und S2 kann geschlossen werden, dass S2 > S1 ist. Daher kann durch das optische Detektionssystem 2 der vorliegenden Erfindung der S/N-Wert erhöht werden, um die Empfindlichkeit zu verbessern, indem der Durchmesser D des Lichtpunkts, der auf die Testlinie 211 des Teststreifens 21 gestrahlt wird, kleiner ist als die Breite W der Testlinie 211. Außerdem kann der S/N-Wert festgelegt werden, um die Variation zu verringern. Ferner ist aus 4 und 5 ersichtlich, dass, wenn der Punktdurchmesser D kleiner ist als die Breite W der Testlinie 211, die resultierende transmissive Lichtwellenform offensichtliche Spitzeneigenschaften hat.
Andererseits kann die Temperatur der Lichtquelle 22 einen Einfluss auf das Absorptionsvermögen der NC-Membran haben, und das Absorptionsvermögen von allgemeinen Materialien nimmt mit zunehmender Temperatur ab. Bei der vorliegenden Erfindung ist die Lichtkonvergenzeinheit 23 zwischen der Lichtquelle 22 und dem Teststreifen 21 angeordnet, so dass das Absorptionsvermögen des Materials durch den von der Lichtquelle 22 auf den Teststreifen 21 projizierten Lichtstrahl weniger beeinflusst wird, wodurch die Messvariation verringert werden kann.
Anschließend wird die Auswirkung des optischen Detektionssystems der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Reduzierung der Messvariation und der Verbesserung der Detektionsempfindlichkeit durch die nachfolgenden Beispiele veranschaulicht.
6 zeigt die Beziehung zwischen den Punktdurchmessern verschiedener Konvergenzeinheiten und den transmissiven Lichtsignalen des leeren Teststreifens. In diesem Beispiel wird als der Teststreifen der Troponin-I Schnell-Screening-Streifen ausgewählt, und die Breite der Testlinie beträgt 1 mm. Eine Leer-Probe wird durch das Lateralfluss-Assay getestet. Drei Typen von Lichtkonvergenzeinheiten mit Punktdurchmessern von 0,75 mm, 1,5 mm bzw. 2,5 mm sind in dem optischen Detektionssystem installiert, um die transmissiven Lichtwellenformen zu messen und die S/N-Werte (ADC_B-ACT_T/ADC_B) zu berechnen. All diese Lichtkonvergenzeinheiten werden durch den ND 3.1 Filter kalibriert, um eine ähnliche Lichtintensität zu haben, wobei, je kleiner der Punktdurchmesser ist, desto mehr Lichtleistung erforderlich ist, um die gleiche Lichtintensität zu kompensieren. Gemäß den in 6 gezeigten Ergebnissen, auch wenn die Lichtintensität nach der Kalibrierung ungefähr gleich ist, zeigen verschiedene Punktdurchmesser Variationen auf dem leeren Teststreifen, und je größer der Punktdurchmesser ist, desto größer ist der Hintergrundwert des Teststreifens.
Daher kann mit dem Entwurf der Steuerung des Punktdurchmessers durch die dem optischen Detektionssystem hinzugefügte Konvergenzeinheit die Messvariation des Teststreifens besser gesteuert werden. 7 zeigt die Messvariationen von 20 Konvergenzeinheiten für den leeren Teststreifen. In diesem Beispiel werden tatsächlich 20 Konvergenzeinheiten verglichen, deren Punktdurchmesser auf zwischen 0,5 mm und 0,75 mm gesteuert werden, und die transmissiven Lichtwellenformen von jeder Konvergenzeinheit werden gemessen, und die S/N-Werte werden weiter berechnet. Gemäß den in 7 gezeigten Ergebnissen, wenn die Punktdurchmesser der Konvergenzeinheiten auf zwischen 0,5 mm und 0,75 mm gesteuert werden, beträgt die Messvariation des Teststreifens weniger als 1%, so dass die Messvariation wirksam verringert werden kann.
8 zeigt die Beziehung zwischen den Punktdurchmessern der verschiedenen Konvergenzeinheiten und den S/N-Werten des Teststreifens. Auch in diesem Beispiel wird der Troponin-I Schnell-Screening-Streifen als Teststreifen ausgewählt, und die Breite der Testlinie beträgt 1 mm. Die Serumprobe mit 1 ng/mL Troponin I wird durch das Lateralfluss-Assay zur Leistungsbewertung getestet. Nach 10 Minuten Reaktion werden drei Typen der Lichtkonvergenzeinheiten mit Punktdurchmessern von 0,75 mm, 1,5 mm bzw. 2,5 mm in dem optischen Detektionssystem installiert, um die transmissiven Lichtwellenformen zu messen und die S/N-Werte (ADC_B-ACT_J/ADC_B) zu berechnen. Gemäß den in 8 gezeigten Ergebnissen kann, wenn der Punktdurchmesser 0,75 mm beträgt, was weniger ist als die Breite von 1 mm der Testlinie, das Lichtsignal mit dem höchsten S/N-Wert erhalten werden, so dass die Detektionsempfindlichkeit wirksam verbessert werden kann.
Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, dass das optische Detektionssystem der vorliegenden Erfindung die transmissive optische Detektion verwendet, das heißt, die Lichtquelle und der Detektor befinden sich jeweils an zwei gegenüberliegenden Seiten des Teststreifens, und die Lichtkonvergenzeinheit ist zwischen der Lichtquelle und dem Teststreifen angeordnet, um den von der Lichtquelle gelieferten Lichtstrahl auf die Testlinie des Teststreifens zu konvergieren und um den Punktdurchmesser kleiner als die Breite der Testlinie zu machen. Als ein Ergebnis wird die Hintergrundvariation des Teststreifens verringert, und der S/N-Wert und die Empfindlichkeit werden erhöht, um so das Detektionssignal wirksam zu verbessern und die Messvariation zu verringern, und um somit den Benutzern eine bequeme und standardisierte quantitative Analyse zur Verfügung zu stellen.

Claims

Optisches Detektionssystem (2), umfassend: einen Teststreifen (21) mit einer Testlinie (211); eine Lichtquelle (22), die sich an einer ersten Seite (213) des Teststreifens (21) befindet und ausgestaltet ist, um einen Lichtstrahl zu liefern; eine Lichtkonvergenzeinheit (23), die zwischen der Lichtquelle (22) und dem Teststreifen (21) angeordnet und ausgestaltet ist, um den von der Lichtquelle (22) gelieferten Lichtstrahl auf die Testlinie (211) zu konvergieren, wobei ein Durchmesser (D) eines Lichtpunkts, wo der Lichtstrahl auf die Testlinie (211) konvergiert, kleiner ist als eine Breite (W) der Testlinie (211); und einen Detektor (24), der sich an einer zweiten Seite (214) des Teststreifens (21) befindet und ausgestaltet ist, um den durch die Testlinie (211) transmittierten Lichtstrahl zu empfangen und um diesen in ein elektrisches Signal umzuwandeln.
Optisches Detektionssystem (2) nach Anspruch 1, wobei die erste Seite (213) und die zweite Seite (214) relativ zueinander gegenüberliegend sind.
Optisches Detektionssystem (2) nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle (22) eine Licht emittierende Diode ist.
Optisches Detektionssystem (2) nach Anspruch 1, wobei die Lichtkonvergenzeinheit (23) mindestens eine Sammellinse umfasst.
Optisches Detektionssystem (2) nach Anspruch 1, wobei der Durchmesser (D) des Lichtpunkts kleiner als 1 mm ist.
Optisches Detektionssystem (2) nach Anspruch 1, wobei der Durchmesser (D) des Lichtpunkts zwischen 0,5 mm und 0,75 mm beträgt.
Optisches Detektionssystem (2) nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle (22), die Lichtkonvergenzeinheit (23) und der Detektor (24) auf einer optischen Achse angeordnet sind.
Optisches Detektionssystem (2) nach Anspruch 1, wobei die Breite (W) der Testlinie (211) entlang einer seitlichen Strömungsrichtung des Teststreifens (21) verläuft.
Optisches Detektionssystem (2) nach Anspruch 8, wobei die Lichtquelle (22), die Lichtkonvergenzeinheit (23) und der Detektor (24) ein transmissives optisches Modul (25) bilden, und das transmissive optische Modul (25) zum Abtasten entlang der seitlichen Strömungsrichtung des Teststreifens (21) bewegt wird.
Optisches Detektionssystem (2) nach Anspruch 1, wobei die Testlinie (211) mit einem Biomolekül immobilisiert ist, das mit einem zu detektierenden Ziel spezifisch reagieren kann, und das Biomolekül ein Antikörper oder ein Antigen ist.
Optisches Detektionssystem (2) nach Anspruch 10, wobei sich das zu detektierende Ziel an ein anderes Biomolekül bindet, das mit einem färbenden Reagenz markiert ist, und das färbende Reagenz ein kolloidales Goldpartikel oder eine fluoreszierender Marker ist.