一種基于單頻激發雙頻接收原理的免疫層析檢測系統及其檢測方法
【專利摘要】基于單頻激發雙頻接收原理的免疫層析檢測系統。提供了一種基于單頻激發雙頻接收原理的免疫層析檢測系統及其檢測方法。包括紫外/可見分光光度計、信息采集單元和與之相連的信息處理分析單元，所述紫外/可見分光光度計用于確定目標檢測物的最佳激發波長；所述信息采集單元用于對檢測試紙條表面的目標檢測物進行光學掃描；所述信息處理分析單元用于對所述的電信號進行處理分析，從而輸出檢測結果。本發明在使用過程中，檢測試紙條上的目標檢測物發出的熒光經二分鏡分為兩個頻段的光，再將兩個頻段的光的光強進行歸一化處理，從而消除檢測底物對兩個波段的干擾，然后通過所述目標檢測物發出的熒光的光強得到目標檢測物的濃度信息。
【專利說明】
一種基于單頻激發雙頻接收原理的免疫層析檢測系統及其檢 測方法
技術領域
[0001 ]本發明屬于檢疫檢測技術領域，涉及一種免疫層析檢測系統及方法，具體涉及一 種基于單頻激發雙頻接收原理的免疫層析檢測系統及其檢測方法。
【背景技術】
[0002] 熒光免疫層析技術因其操作簡便、快速，且具有很高的特異性和靈敏性，必然將取 代膠體金免疫層析技術，而推廣到CRP、HCG、心肌損傷、艾滋病等疾病的臨床檢測以及抗生 素、瘦肉精、三聚氰胺等食品安全檢測領域。
[0003] 熒光試紙條不僅在臨床醫學應用有應用價值，在民用醫療健康保障領域將有更為 廣闊的市場，其具有以下幾大優勢：1)價格低廉，試紙條生產成本較低，作為日常健康檢測 易耗品，不會給使用者增加太大的經濟負擔;2)操作簡便，易學易懂，對使用者的專業技能 水平及文化程度要求不高，非常適宜于民用市場;3)檢測快速，短時間內就可以拿到檢測結 果，無需等待;4)適用指標廣，可應用于多種抗原與抗體載體，并檢測靈敏度高;5)可應用于 進行量化連續監控與個性化健康保障。
[0004] 由于熒光免疫層析技術需求的快速發展，對熒光檢測精度及靈敏度提出了更高的 要求。目前，熒光免疫層析檢測過程中最大的干擾源，就是檢測樣品中底物的熒光干擾，由 于干擾底物與目標檢測物同樣存在于檢測樣品中，而且干擾底物的熒光主峰與目標檢測物 的主峰接近，從而檢測儀器無法辨別區分干擾底物與目標檢測物。現階段的發展起來的各 種光源調制方法，可以消除背景磁場及背景不同源光譜的影響，但是有的干擾底物受同源 激發光源照射，熒光調制頻率與檢測物的頻率一致，所以無法通過光源調制方法消除底物 熒光干擾。近期又發展了時間分辨熒光技術(如中國專利"一種利用時間分辨熒光光譜表征 物質磁效應的方法和裝置"），試圖通過熒光衰減時間控制，區分長衰減熒光周期或短衰減 熒光周期目標檢測物和底物，從而消除底物熒光影響。但是，在全血的測試項目中，血紅蛋 白等底物熒光衰減周期與鑭系稀土元素的衰減周期相接近，都是幾百微妙級別，所以時間 分辨熒光技術也難以解決底物熒光干擾，然而在檢測目標檢測物的濃度過程中，需要通過 熒光的強度來獲取目標檢測物的濃度，因此現有的熒光免疫層析技術不能準確的獲取目標 檢測物的濃度。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種基于單頻激發雙頻接收 原理的免疫層析檢測系統及其檢測方法，該系統及方法能夠有效的消除底物熒光的干擾， 并且能夠準確獲取目標檢測物的濃度信息。
[0006] 本發明的技術方案為： 一種基于單頻激發雙頻接收原理的免疫層析檢測系統，包括紫外/可見分光光度計、信 息采集單元和與之相連的信息處理分析單元， 所述紫外/可見分光光度計用于確定目標檢測物的最佳激發波長； 所述信息采集單元用于對檢測試紙條表面的目標檢測物進行光學掃描，其向目標檢測 物投射出射光束，以接收試紙的反射熒光，并將所述反射熒光轉換為電信號； 所述信息處理分析單元用于對所述的電信號進行處理分析，從而輸出檢測結果， 所述信息采集單元包括激發光源（1)、半透半反鏡(2)、透鏡(3)、二分鏡(4)、以及用于 檢測接收到的熒光的光強的第一傳感器(5)及第二傳感器(6); 激發光源（1)發出的平行光依次經半透半反鏡(2)反射及透鏡(3)后照射到檢測試紙條 表面的目標檢測物上，目標檢測物激發出來的熒光經半透半反鏡(2)透射后再經二分鏡(4) 反射及透射，其中，二分鏡(4)反射出來的熒光照射到第一傳感器(5)的光敏面上，二分鏡 (4)透射出來的熒光照射到第二傳感器(6)的光敏面上，第一傳感器(5)的輸出端及第二傳 感器(6)的輸出端均與所述信息處理分析單元的輸入端相連接。
[0007] 所述二分鏡(4)反射出來的熒光經第一濾光片(7)照射到所述第一傳感器(5)的光 敏面上。
[0008] 所述二分鏡(4)透射出來的熒光經第二濾光片(8)照射到所述第二傳感器(6)的光 敏面上。
[0009] 所述激發光源（1)發出的平行光入射到所述半透半反鏡(2)后反射到透鏡（3)上， 其中所述半透半反鏡(2)入射的平行光與反射的平行光之間的夾角為45~135°。
[0010]所述的信息處理分析單元采用單片機。
[0011] -種基于單頻激發雙頻接收原理的免疫層析檢測系統的檢測方法，包括以下步 驟： 1) 、確定熒光光譜的激發波長:利用紫外/可見分光光度計測定目標檢測物在280~ 760nm的吸收曲線，找到目標檢測物最強特征吸收峰對應峰位，即為被測樣品的最佳激發波 長； 2) 、將目標檢測物添加到檢測試紙條上； 3) 、根據步驟1)的測試結果，激發光源（1)發出被測樣品的最佳激發波長平行光光譜依 次經半透半反鏡(2)反射及透鏡(3)聚焦后，在透鏡(3)焦點處照射到檢測試紙條上，試紙條 上的目標檢測物受激發后，發射多頻段的熒光光譜，該光譜經過透鏡(3)后，成為平行光透 射到上方的二分鏡(4)，二分鏡(4)將兩個頻段光譜分成兩個方向光譜，分別為熒光一和熒 光二； 4) 、熒光一經過第一濾光片(7)濾光后，由第一傳感器(5)將光信號轉換為電信號得到 主峰的檢測光強，輸出到單片機上； 5) 、熒光二經過第二濾光片(8)濾光后，由第二傳感器(6)將光信號轉換為電信號得到 次峰的檢測光強，輸出到單片機上； 6) 、將兩個光譜檢測得到的光強值進行歸一化計算，得到檢測光強，再代入標定好的線 性方程中計算目標檢測物濃度值，歸一化算法表達式如下： Α = αΤ1+βΤ2 其中，Α為測量光強的歸一化后計算值，Τ1與Τ2為主峰與次峰的測量光強值，α+β=1;α 與β參數是根據光譜圖的強度比例關系確定的。
[0012] 本發明具有以下有益效果:本發明在使用過程中，檢測試紙條上的目標檢測物發 出的熒光經二分鏡分為兩個頻段的光，第一傳感器及第二傳感器分別檢測所述兩個頻段的 光的光強，再將兩個頻段的光的光強進行歸一化處理，從而得到目標檢測物發出的熒光的 光強，從而消除檢測底物對兩個波段的干擾，然后通過所述目標檢測物發出的熒光的光強 得到目標檢測物的濃度信息，從而有效的提高檢測到的濃度信息的精度和速度。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發明的原理結構圖， 圖2是本發明的工作流程， 圖3是本發明實施例中的光譜圖， 圖4是本發明實施例中標定曲線圖， 圖5是本發明實施例中前六組數據的標定曲線和方程， 圖6是本發明實施例中后六組數據的標定曲線和方程； 圖中1是激發光源、2是半透半反鏡、3是透鏡、4是二分鏡、5是第一傳感器、6是第二傳感 器、7是第一濾光片、8是第二濾光片。
【具體實施方式】
[0014] 下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述。
[0015] 如圖1所示，本發明的一種基于單頻激發雙頻接收原理的免疫層析檢測系統，包括 紫外/可見分光光度計、信息采集單元和與之相連的信息處理分析單元， 所述紫外/可見分光光度計用于確定目標檢測物的最佳激發波長(利用紫外/可見分光 光度計測定目標檢測物在280-760nm的吸收曲線，找到目標檢測物最強特征吸收峰對應峰 位，即為被測樣品的最佳激發波長）； 所述信息采集單元用于對檢測試紙條表面的目標檢測物進行光學掃描，其向目標檢測 物投射出射光束，以接收試紙的反射熒光，并將所述反射熒光轉換為電信號； 所述信息處理分析單元用于對所述的電信號進行處理分析，從而輸出檢測結果;所述 信息采集單元包括激發光源1、半透半反鏡2、透鏡3、二分鏡4、以及用于檢測接收到的熒光 的光強的第一傳感器5及第二傳感器6; 激發光源1發出的平行光依次經半透半反鏡2反射及透鏡3后照射到檢測試紙條表面的 目標檢測物上，目標檢測物激發出來的熒光經半透半反鏡2透射后再經二分鏡4反射及透 射，其中，二分鏡4反射出來的熒光照射到第一傳感器5的光敏面上，二分鏡4透射出來的熒 光照射到第二傳感器6的光敏面上，第一傳感器5的輸出端及第二傳感器6的輸出端均與所 述信息處理分析單元的輸入端相連接。
[0016] 為了得到更純凈的熒光，所述二分鏡4反射出來的熒光經第一濾光片7照射到所述 第一傳感器5的光敏面上;所述二分鏡4透射出來的熒光經第二濾光片8照射到所述第二傳 感器6的光敏面上。
[0017] 所述激發光源1發出的平行光入射到所述半透半反鏡2后反射到透鏡3上，其中所 述半透半反鏡2入射的平行光與反射的平行光之間的夾角為45~135°，優選為90°。
[0018] 所述的信息處理分析單元采用單片機。
[0019] 圖2是本發明的一種基于單頻激發雙頻接收原理的免疫層析檢測系統的檢測方 法，包括以下步驟： 1) 、確定熒光光譜的激發波長:利用紫外/可見分光光度計測定目標檢測物在280~ 760nm的吸收曲線，找到目標檢測物最強特征吸收峰對應峰位，即為被測樣品的最佳激發波 長； 2) 、將目標檢測物添加到檢測試紙條上； 3) 、根據步驟1)的測試結果，激發光源1發出被測樣品的最佳激發波長平行光光譜依次 經半透半反鏡2反射及透鏡3聚焦后，在透鏡3焦點處照射到檢測試紙條上，試紙條上的目標 檢測物受激發后，發射多頻段的熒光光譜，該光譜經過透鏡3后，成為平行光透射到上方的 二分鏡4,二分鏡4將兩個頻段光譜分成兩個方向光譜，分別為熒光一和熒光二； 4) 、熒光一經過第一濾光片7濾光后，由第一傳感器5將光信號轉換為電信號得到主峰 的檢測光強，輸出到單片機上； 5) 、熒光二經過第二濾光片8濾光后，由第二傳感器6將光信號轉換為電信號得到次峰 的檢測光強，輸出到單片機上； 6) 、將兩個光譜檢測得到的光強值進行歸一化計算，消除檢測底物對其中某個波段的 特定干擾，得到檢測光強，再代入標定好的線性方程中計算目標檢測物濃度值，歸一化算法 表達式如下： Α = αΤ1+βΤ2 其中，Α為測量光強的歸一化后計算值，Τ1與Τ2為主峰與次峰的測量光強值，α+β=1;α 與β參數是根據光譜圖的強度比例關系確定的。
[0020] 下面結合具體實施例，對本發明做詳細說明。
[0021] 采用鑭系稀土元素銪的金屬螯合物合成熒光微球，作為濃度檢測的熒光標記物， 如圖3所示，該熒光標記物激發光源的峰值位置為345nm位置左右，該熒光標記物發射波段 的峰值位置有兩處，一處為615nm的主峰位置，另一處為590nm的次峰位置，主峰位置光強與 次峰位置光強強度比約為4:1關系； 假設615nm測量的光強為T1，而590nm測量的光強為T2,則計算歸一化后的光強值為:A =0.8*Tl+0.2*T2;因為4:1關系，所以α與β參數取值為〇. 8與0.2;得到的A值后可以進行分 段線性標定，標定過程為： ① 將已知濃度銪的金屬螯合物標準樣品按比例稀釋成一系列梯度，得到11組已知濃度 Co的標準樣品（如表1所示）； ② 每個標準樣品通過本發明的檢測系統進行檢測，得到它們的Tlo和T2o值，并代入公 式Α = αΤ1+βΤ2,得到歸一化后的光強值Αο(結果如表1所示）； ③ 將歸一化后的光強值Αο與濃度值Co 對應，得到標準曲線和線性方程(如圖4、5、6 所示，圖4、5、6中橫坐標是光強度值，縱坐標是濃度值，圖5是前六組濃度值C和光強度值A之 間的函數關系圖，此時濃度值C和光強度值A成指數關系:C = 6.406e_4A，圖6是后六組濃度 值C和光強度值A之間的函數關系圖，此時濃度值C和光強度值A成對數關系：C = 137.01η (Α)-781.2； 表1標準樣品的初始濃度值和歸一化后的光強度值
檢測目標檢測物:將目標檢測物添加到檢測試紙條上，開啟本發明的檢測系統，檢測得 到T1 =425、T2 = 106，歸一化后得到對應的光強值A = 0.8*425+0.2*106 = 361.2，該值處在 圖5所示范圍內，因此將該光強值A代入圖5的線性方程0 = 6.406^°^中計算樣品的濃度 值，結果約為27.17ng/mL。
【主權項】
1. 一種基于單頻激發雙頻接收原理的免疫層析檢測系統，包括紫外/可見分光光度計、 信息采集單元和與之相連的信息處理分析單元， 所述紫外/可見分光光度計用于確定目標檢測物的最佳激發波長； 所述信息采集單元用于對檢測試紙條表面的目標檢測物進行光學掃描，其向目標檢測 物投射出射光束，以接收試紙的反射熒光，并將所述反射熒光轉換為電信號;所述信息處理 分析單元用于對所述的電信號進行處理分析，從而輸出檢測結果，其特征在于， 所述信息采集單元包括激發光源（1)、半透半反鏡(2)、透鏡（3)、二分鏡(4)、以及用于 檢測接收到的熒光的光強的第一傳感器(5)及第二傳感器(6);激發光源（1)發出的平行光 依次經半透半反鏡(2)反射及透鏡(3)后照射到檢測試紙條表面的目標檢測物上，目標檢測 物激發出來的熒光經半透半反鏡(2)透射后再經二分鏡(4)反射及透射，其中，二分鏡(4)反 射出來的熒光照射到第一傳感器(5)的光敏面上，二分鏡(4)透射出來的熒光照射到第二傳 感器(6)的光敏面上，第一傳感器(5)的輸出端及第二傳感器(6)的輸出端均與所述信息處 理分析單元的輸入端相連接。2. 根據權利要求1所述的一種基于單頻激發雙頻接收原理的免疫層析檢測系統，其特 征在于，所述二分鏡(4)反射出來的熒光經第一濾光片(7)照射到所述第一傳感器(5)的光 敏面上。3. 根據權利要求1所述的一種基于單頻激發雙頻接收原理的免疫層析檢測系統，其特 征在于，所述二分鏡(4)透射出來的熒光經第二濾光片(8)照射到所述第二傳感器(6)的光 敏面上。4. 根據權利要求1所述的一種基于單頻激發雙頻接收原理的免疫層析檢測系統，其特 征在于，所述激發光源（1)發出的平行光入射到所述半透半反鏡(2)后反射到透鏡(3)上，其 中所述半透半反鏡(2)入射的平行光與反射的平行光之間的夾角為45~135°。5. 根據權利要求1所述的一種基于單頻激發雙頻接收原理的免疫層析檢測系統，其特 征在于，所述的信息處理分析單元采用單片機。6. 如權利要求1所述的一種基于單頻激發雙頻接收原理的免疫層析檢測系統的檢測方 法，其特征在于，包括以下步驟： 1)、確定熒光光譜的激發波長：利用紫外/可見分光光度計測定目標檢測物在280~ 760nm的吸收曲線，找到目標檢測物最強特征吸收峰對應峰位，即為被測樣品的最佳激發波 長； 2 )、將目標檢測物添加到檢測試紙條上； 3) 、根據步驟1)的測試結果，激發光源（1)發出被測樣品的最佳激發波長平行光光譜依 次經半透半反鏡(2)反射及透鏡(3)聚焦后，在透鏡(3)焦點處照射到檢測試紙條上，試紙條 上的目標檢測物受激發后，發射多頻段的熒光光譜，該光譜經過透鏡(3)后，成為平行光透 射到上方的二分鏡(4)，二分鏡(4)將兩個頻段光譜分成兩個方向光譜，分別為熒光一和熒 光二； 4) 、熒光一經過第一濾光片（7)濾光后，由第一傳感器(5)將光信號轉換為電信號得到 主峰的檢測光強，輸出到單片機上； 5) 、熒光二經過第二濾光片（8)濾光后，由第二傳感器(6)將光信號轉換為電信號得到 次峰的檢測光強，輸出到單片機上； 6)、將兩個光譜檢測得到的光強值進行歸一化計算，得到檢測光強，再代入標定好的線 性方程中計算目標檢測物濃度值，歸一化算法表達式如下： Α = αΤ1+βΤ2 其中，Α為測量光強的歸一化后計算值，Τ1與Τ2為主峰與次峰的測量光強值，α+β=1;α 與β參數是根據光譜圖的強度比例關系確定的。
【文檔編號】G01N21/64GK106018796SQ201610526097
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月5日
【發明人】閆文龍, 王為敏, 黃彬庚, 徐廣青, 單磊
【申請人】揚州千代科技有限公司