一種基于多光譜的熒光免疫層析定量分析系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于多光譜的熒光免疫層析定量分析系統(tǒng)，包含激發(fā)光源，N通道激發(fā)濾光片，彌散裝置，制冷的弱光光電轉(zhuǎn)換單元，與弱光光電轉(zhuǎn)換單元緊密結(jié)合的N通道馬賽克濾光片，聚焦單元和試劑條插口，上述部件緊湊的集合在一個(gè)不透光的裝置里，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)多色熒光免疫層析半定量、定量的高靈敏度測(cè)量。
【專利說明】一種基于多光譜的熒光免疫層析定量分析系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種便攜式體外熒光分析儀器，特別涉及一種基于多光譜的熒光免疫層析定量分析系統(tǒng)，適用于多種熒光免疫層析診斷試紙結(jié)果的快速判定或定量測(cè)量。

【背景技術(shù)】
[0002]免疫層析(immunochromatography )是近十年來興起的一種快速診斷技術(shù),其原理是將特異的抗體先固定于層析膜(如硝酸纖維素膜)的某一區(qū)帶，當(dāng)該干燥的層析膜一端滴加樣本(尿液或血清)后，由于毛細(xì)作用，樣本將沿著該膜向前移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)至固定有抗體的區(qū)域時(shí)，樣本中相應(yīng)的抗原即與該抗體發(fā)生特異性結(jié)合，若用免疫膠體金或免疫酶染色可使該區(qū)域顯示一定的顏色，從而實(shí)現(xiàn)特異性的免疫診斷。
[0003]免疫層析試紙條具有精確、快速和操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。如膠體金免疫層析技術(shù)法，該方法已經(jīng)在臨床檢驗(yàn)中得到了廣泛應(yīng)用，其基本原理是通過膠體金標(biāo)記物與分析物及包被抗體或抗原反應(yīng)形成膠體金本身的顏色(紅色)，可通過肉眼觀察檢測(cè)結(jié)果。但是對(duì)于某些抗原或抗體含量極低的樣本，膠體金的顏色很淺且很難用肉眼來判斷結(jié)果，靈敏度低。這是由于膠體金標(biāo)記利用靜電吸附，在液相中穩(wěn)定性較差，已標(biāo)記過的蛋白質(zhì)分組容易脫落；不同材料基質(zhì)效應(yīng)明顯，背景干擾較大，難以準(zhǔn)確定量，造成靈敏度不高。
[0004]近幾年來發(fā)展起來的熒光免疫層析技術(shù)，結(jié)合納米技術(shù)、定向標(biāo)記技術(shù)、生物膜技術(shù)、橫向流動(dòng)技術(shù)及熒光檢測(cè)技術(shù)，采用化學(xué)偶聯(lián)方法標(biāo)記抗體，具備了傳統(tǒng)免疫層析方法檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)，也克服了其固有的缺陷，具有靈敏度高、特異性強(qiáng)、快速、可定性定量檢測(cè)。
[0005]如中國(guó)專利201010591112.0《免疫層析檢測(cè)試紙條顯色信號(hào)定量檢測(cè)器》提出一種基于光電二極管三極管模塊化的免疫試紙條檢測(cè)線顯色信號(hào)定量檢測(cè)探測(cè)器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，成本低，可適應(yīng)各種封裝試紙條顯色信號(hào)檢測(cè)，提高定量檢測(cè)靈敏度和可靠性。但是該裝置需要對(duì)試劑條進(jìn)行逐個(gè)掃描，影響了數(shù)據(jù)獲取的實(shí)時(shí)性，耗費(fèi)了大量的時(shí)間，不適用于批量檢測(cè)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)批量檢測(cè)、節(jié)省檢測(cè)時(shí)間，帶有面陣CCD的熒光免疫層析分析檢測(cè)技術(shù)也逐步發(fā)展。如中國(guó)專利201110115964.7《一種CXD型膠體金免疫層析診斷試紙定量分析系統(tǒng)》提出了采用CCD數(shù)字圖像技術(shù)對(duì)被檢測(cè)目標(biāo)進(jìn)行即時(shí)拍攝、處理和讀數(shù)的一種CCD型膠體金免疫層析診斷試紙定量分析系統(tǒng)及分析方法。該系統(tǒng)采用增加或減少曝光時(shí)間，來降低圖像的噪聲，保證讀數(shù)結(jié)果的穩(wěn)定性、一致性和精確度，解決人眼判讀時(shí)的主觀偏差問題。但該系統(tǒng)CCD感光電流產(chǎn)生、放大和AD轉(zhuǎn)換，不可避免的還要使用模擬放大電路來完成。由于模擬電路熱噪聲、電感應(yīng)、器件性能等因素引起噪聲電流，雖然很低，在亮度較高的情況下，相比正常感光電流幅度比例很小，而且曝光時(shí)間很短，所以幾乎表現(xiàn)不出來。但這種普通的CCD在對(duì)微弱熒光長(zhǎng)時(shí)間曝光拍攝，對(duì)光子信號(hào)進(jìn)行累積的時(shí)候，暗電流噪聲就會(huì)很明顯，造成熒光信號(hào)采集的靈敏度極低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服上述【背景技術(shù)】中的不足和缺陷，本發(fā)明提出一種基于多光譜的熒光免疫層析定量分析系統(tǒng)，包括激發(fā)光源1，N通道激發(fā)濾光片2，彌散裝置3，制冷的弱光光電轉(zhuǎn)換單元4，緊貼在弱光光電轉(zhuǎn)換單元表面的N通道馬賽克濾光片5，聚焦單元6和試劑條插口7，上述部件依光路設(shè)置，緊湊的集合在一個(gè)不透光的裝置10里。激發(fā)光源I位于不透光的裝置10內(nèi)上部，緊鄰激發(fā)光源I下方依次設(shè)置有N通道激發(fā)濾光片2和彌散裝置3 ；N通道馬賽克濾光片5緊貼在弱光光電轉(zhuǎn)換單元4表面，其下方設(shè)置有聚焦單元6。激發(fā)光源I經(jīng)過N通道激發(fā)濾光片2后形成N個(gè)激發(fā)光波長(zhǎng)，后經(jīng)彌散裝置3形成激發(fā)光光場(chǎng)，均勻、穩(wěn)定的照亮診斷試紙9試劑條表面，試劑條的N種標(biāo)記熒光發(fā)射波長(zhǎng)經(jīng)聚焦單元6聚焦成像在與N通道馬賽克濾光片5緊貼的弱光光電轉(zhuǎn)換單元4表面上，實(shí)現(xiàn)對(duì)多色熒光免疫層析半定量、定量的測(cè)量。
[0008]其中，N通道馬賽克濾光片緊貼在制冷的弱光光電轉(zhuǎn)換單元表面，或者N通道馬賽克濾光片直接鍍膜制作在弱光光電轉(zhuǎn)換單元的表面。
[0009]其中，N通道馬賽克濾光片包含多個(gè)濾光微元，每個(gè)微元包含N個(gè)緊密排列的通道，所述每一個(gè)通道只允許一種特征波長(zhǎng)的光信號(hào)通過，N通道馬賽克濾光片同時(shí)通過的波長(zhǎng)數(shù)為N。
[0010]其中，制冷的弱光光電轉(zhuǎn)換單元是制冷的具有弱光成像能力的光電轉(zhuǎn)換單元，適合長(zhǎng)時(shí)間的曝光，所述制冷的弱光光電轉(zhuǎn)換單元可以是一維和二維空間分辨率的、制冷的、帶有時(shí)間積分的CCD/CM0S圖像傳感器，或者集成的帶有一維和二維空間分辨率的PMT。
[0011]其中，激發(fā)光源由恒流源驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)光場(chǎng)照明的穩(wěn)定。
[0012]其中，激發(fā)光源配備有彌散裝置，實(shí)現(xiàn)光場(chǎng)的均勻照明。
[0013]其中，N通道激發(fā)濾光片是能同時(shí)通過需要的波長(zhǎng)數(shù)的多道窄帶濾光片，通過的波長(zhǎng)數(shù)為N。
[0014]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:基于多光譜的熒光免疫層析定量分析系統(tǒng)包括激發(fā)光源，N通道激發(fā)濾光片，彌散裝置，制冷的弱光光電轉(zhuǎn)換單元，緊貼在弱光光電轉(zhuǎn)換單元表面的N通道馬賽克濾光片，聚焦單元和試劑條插口，上述部件依光路設(shè)置，緊湊的集合在一個(gè)不透光的裝置里。激發(fā)光源位于不透光的裝置內(nèi)上部，緊鄰激發(fā)光源下方依次設(shè)置有N通道激發(fā)濾光片和彌散裝置；N通道馬賽克濾光片緊貼在弱光光電轉(zhuǎn)換單元表面，其下方設(shè)置有聚焦單元。激發(fā)光源經(jīng)過N通道激發(fā)濾光片后形成N個(gè)激發(fā)光波長(zhǎng)，后經(jīng)彌散裝置形成激發(fā)光光場(chǎng)，均勻、穩(wěn)定的照亮診斷試紙?jiān)噭l表面，試劑條的N種標(biāo)記熒光發(fā)射波長(zhǎng)經(jīng)聚焦單元聚焦成像在與N通道馬賽克濾光片緊貼的弱光光電轉(zhuǎn)換單元表面上，實(shí)現(xiàn)對(duì)多色熒光免疫層析半定量、定量的測(cè)量。
[0015]本實(shí)用新型的技術(shù)效果是:基于多光譜的熒光免疫層析定量分析系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同種類的熒光免疫層析試劑條一次性成像，無需對(duì)試劑條進(jìn)行逐個(gè)掃描，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)獲取，同時(shí)減少了暗電流對(duì)成像的影響，使得熒光免疫層析系統(tǒng)的檢測(cè)下限大幅度提升，系統(tǒng)工藝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，成本低，體積小，提升了熒光采集效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為基于多光譜的熒光免疫層析定量分析系統(tǒng)示意圖。
[0017]圖2為PVC底襯上免疫層析診斷試紙檢測(cè)帶和質(zhì)控帶定量測(cè)量示意圖。
[0018]圖3為圖像獲取的時(shí)間積分圖。
[0019]圖4為四通道馬賽克濾光片緊貼在弱光光電轉(zhuǎn)換單元表面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖5為輸出的數(shù)字熒光信號(hào)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]請(qǐng)一并參閱圖1和圖2，如圖所示，基于多光譜的熒光免疫層析定量分析系統(tǒng)包括激發(fā)光源1，N通道激發(fā)濾光片2，彌散裝置3，制冷的弱光光電轉(zhuǎn)換單元4，緊貼在弱光光電轉(zhuǎn)換單元4表面的N通道馬賽克濾光片5，聚焦單元6，試劑條插口 7，上述部件依光路設(shè)置，緊湊的集合在一個(gè)不透光的裝置10里，激發(fā)光源I位于不透光的裝置10內(nèi)上部，緊鄰激發(fā)光源I下方依次設(shè)置有N通道激發(fā)濾光片2和彌散裝置3，N通道馬賽克濾光片5緊貼在弱光光電轉(zhuǎn)換單兀4表面,其下方設(shè)置有聚焦單兀6。
[0022]系統(tǒng)工作時(shí)，先將置于PVC底襯8上的反應(yīng)后的免疫層析診斷試紙9送入不透光裝置10的試劑條插口 7固定，恒流源驅(qū)動(dòng)的激發(fā)光源I經(jīng)過N通道激發(fā)濾光片2后形成N個(gè)需要的激發(fā)光波長(zhǎng)，后經(jīng)彌散裝置3形成均勻的激發(fā)光光場(chǎng)照明。激發(fā)光均勻、穩(wěn)定的照亮診斷試紙9表面，診斷試紙9表面試劑條的N種標(biāo)記熒光受激發(fā)射熒光，發(fā)射熒光波長(zhǎng)經(jīng)聚焦單元6聚焦成像在與N通道馬賽克濾光片5緊貼的具有弱光成像能力的光電轉(zhuǎn)換單元4表面上，計(jì)算機(jī)根據(jù)得到的數(shù)字圖像直接顯示顏色的情況，或者計(jì)算得出免疫層析診斷試紙9的檢測(cè)帶的相應(yīng)數(shù)值。半定量測(cè)量中診斷試紙9中包含檢測(cè)帶92和質(zhì)控帶91，能夠?qū)Σ坏陀趥鞲衅鳈z測(cè)靈敏度的物質(zhì)含量的熒光進(jìn)行捕捉顯示，通過熒光信號(hào)的強(qiáng)弱顯示樣品中待測(cè)物的有無；在定量測(cè)量系統(tǒng)中錄有待測(cè)物質(zhì)樣的標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算機(jī)根據(jù)得到的數(shù)字圖像，計(jì)算得出試紙條上檢測(cè)帶的相應(yīng)數(shù)值。
[0023]請(qǐng)一并參閱圖3，如圖所示，在圖像獲取的時(shí)間積分圖中，E為投射到光電轉(zhuǎn)換單元單位面積表面的光通量，陰影的面積為光電轉(zhuǎn)換單元表面某一面元接收的光通量E在時(shí)間tft2內(nèi)的積分，用公式表示為:
[0024]
灣=f:聊I
[0025]H(t)為陰影面積，表示與時(shí)間有關(guān)的曝光量，E (t)表示光通量隨時(shí)間變化的函數(shù)。而普通相機(jī)曝光量公式為H=E*t，其中光通量E由光圈決定，時(shí)間由快門控制。光圈大小與快門長(zhǎng)短決定了曝光量的多少，因此，普通相機(jī)曝光量是固定的，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱熒光的拍攝。在本實(shí)施例中，是采用帶有制冷裝置的天文相機(jī)，該種相機(jī)適合長(zhǎng)時(shí)間的曝光，不僅可以通過制冷方式降低暗電流來提升圖像的信噪比，同時(shí)所收集到的光信號(hào)是通過光通量E在時(shí)間t2內(nèi)的積分來獲得，有利于對(duì)微弱熒光信號(hào)檢測(cè)，從而全面提升了熒光免疫層析檢測(cè)的靈敏度。
[0026]請(qǐng)一并參閱圖4，如圖所示，四通道馬賽克濾光片5緊貼在具有弱光成像能力的光電轉(zhuǎn)換單元4表面，四通道馬賽克濾光片5包含四個(gè)濾光微元，每一個(gè)微濾單元中都含有四個(gè)波長(zhǎng)的通道51。試劑條的標(biāo)記熒光受激發(fā)射熒光，該發(fā)射熒光經(jīng)過四通道馬賽克濾光片5成像在與四通道馬賽克濾光片5緊貼的具有弱光成像能力的光電轉(zhuǎn)換單元4表面上，具有弱光成像能力的光電轉(zhuǎn)換單元4可以是CCD/CM0S圖像傳感器，或者是集成的帶有空間分辨率的PMT。
[0027]請(qǐng)一并參閱圖5，圖5為系統(tǒng)輸出的數(shù)字熒光信號(hào)圖，圖中橫坐標(biāo)為試劑條檢測(cè)位置，縱坐標(biāo)為對(duì)應(yīng)于檢測(cè)位置的熒光信號(hào)強(qiáng)度，本發(fā)明能夠一次性輸出試劑條上所有檢測(cè)位置的熒光信號(hào)強(qiáng)度圖像。
[0028]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于多光譜的熒光免疫層析定量分析系統(tǒng)，其特征在于:所述基于多光譜的熒光免疫層析定量分析系統(tǒng)包括激發(fā)光源(1)，N通道激發(fā)濾光片(2)，彌散裝置(3)，制冷的弱光光電轉(zhuǎn)換單元(4)，緊貼在弱光光電轉(zhuǎn)換單元表面的N通道馬賽克濾光片(5)，聚焦單元(6 )和試劑條插口( 7 )，上述部件依光路設(shè)置，緊湊的集合在一個(gè)不透光的裝置(10 )里，激發(fā)光源(I)位于不透光的裝置(10 )內(nèi)上部，緊鄰激發(fā)光源下方依次設(shè)置有N通道激發(fā)濾光片(2)和彌散裝置(3) ;N通道馬賽克濾光片(5)緊貼在制冷的弱光光電轉(zhuǎn)換單元(4)表面，其下方設(shè)置有聚焦單元(6);所述激發(fā)光源(I)經(jīng)過N通道激發(fā)濾光片(2)后形成N個(gè)激發(fā)光波長(zhǎng)，后經(jīng)彌散裝置(3)形成激發(fā)光光場(chǎng)，均勻、穩(wěn)定的照亮診斷試劑條表面，試劑條的N種標(biāo)記熒光受激發(fā)射熒光，發(fā)射波長(zhǎng)經(jīng)聚焦單元(6)聚焦成像在與N通道馬賽克濾光片(5)緊貼的制冷的弱光光電轉(zhuǎn)換單元(4)表面上，實(shí)現(xiàn)對(duì)多色熒光免疫層析半定量、定量的測(cè)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多光譜的熒光免疫層析定量分析系統(tǒng)，其特征在于:所述的N通道馬賽克濾光片(5)緊貼在制冷的弱光光電轉(zhuǎn)換單元(4)表面，或者N通道馬賽克濾光片(5)直接鍍膜制作在弱光光電轉(zhuǎn)換單兀(4)的表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多光譜的熒光免疫層析定量分析系統(tǒng)，其特征在于:所述的N通道馬賽克濾光片(5)包含多個(gè)濾光微元，每個(gè)微元包含N個(gè)緊密排列的通道，所述每一個(gè)通道只允許一種特征波長(zhǎng)的光信號(hào)通過，N通道馬賽克濾光片同時(shí)通過的波長(zhǎng)數(shù)為N。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多光譜的熒光免疫層析定量分析系統(tǒng)，其特征在于:所述制冷的弱光光電轉(zhuǎn)換單元(4)是制冷的具有弱光成像能力的光電轉(zhuǎn)換單元，所述制冷的弱光光電轉(zhuǎn)換單元(4)可以是一維和二維空間分辨率的、制冷的、帶有時(shí)間積分的(XD/CMOS圖像傳感器，或者集成的帶有一維和二維空間分辨率的PMT。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多光譜的熒光免疫層析定量分析系統(tǒng)，其特征在于:所述的激發(fā)光源(I)是由恒流源驅(qū)動(dòng)的激發(fā)光源。
【文檔編號(hào)】G01N33/53GK204008657SQ201320678203
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】孔令華 申請(qǐng)人:閩浪儀器科技（廈門）有限公司