光学检测系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种光学检测系统，包含检测试片、发光单元、聚光单元、及检测单元。检测试片具有检测带。发光单元设置于检测试片的第一侧，并架构于提供光束。聚光单元设置于发光单元与检测试片之间，并架构于将发光单元所提供的光束会聚至检测带上，其中光束会聚于检测带上的光斑直径小于检测带的宽度。检测单元设置于检测试片的第二侧，并架构于接收穿透检测带的光束并转换为电信号。带的光束并转换为电信号。带的光束并转换为电信号。

【技术实现步骤摘要】
光学检测系统


[0001]本技术涉及一种光学检测系统，特别涉及一种生物检测装置的光学检测系统。

技术介绍

[0002]生物检测装置是在装置上放置特定的生物材料(例如核酸或蛋白质)，以与待测检体中特定的生物材料发生特异性的反应，而反应后的信号可经各种感应器或感应物质定量，进而得知生物反应。现行的侧流层析法(Lateral Flow Assay，简称LFA)技术因使用方便且制程技术成熟，被广泛应用于生物快筛检测相关领域之中。举例而言，传统的快筛检测试片即利用侧流层析法进行检测，通过大孔径的微孔滤膜为载体，例如硝酸纤维膜(nitrocellulose membrane，简称NC膜)，将特异性抗体或抗原固定在NC膜上面，并以胶体金(colloidal gold)颗粒作为呈色剂，以检测检体中是否有欲检测的抗体或抗原存在。
[0003]图1即显示传统的生物检测技术示意图。如图所示，快筛检测试片1包含NC膜11、样品垫12、结合垫13、及吸收垫14，其中结合垫13具有以胶体金标记的第一抗体(Ab1-CGC)，NC膜11上的检测带T(T-line)固定有第二抗体Ab2，而控制带C(C-line)则固定有控制抗体cAb。当待测检体S滴在卡匣一端的样品垫12上时，液体会通过毛细作用侧向移动(如箭头所示方向)，并与结合垫13上以胶体金标记的第一抗体(Ab1-CGC)产生特异的免疫反应，然后再移动到NC膜11上，使得待测检体S中的抗原Ag被固定在NC膜11表面的第二抗体Ab2捕捉，并随时间聚集在检测带T上，通过检测带T的光反射信号密度，可以得到肉眼可见的显色结果，若检测带T及控制带C皆呈色即表示为阳性反应，其它未结合的标记物会通过检测带T被吸收垫14给吸收。
[0004]侧流层析法的检测结果除了肉眼判断以外，反射式光学检测及CMOS影像撷取装置亦是常见的判读技术。然而，使用肉眼判断检测的结果时，除了存在人为判断的差异外，对于呈色较不明显的微弱反应，常常导致使用者误判。而反射式光学检测技术则是仅能检测到检测试片表面的颜色变化，对于潜藏在试片纤维内部的颜色变化无法反应到检测信号中。再者，反射式光学检测信号容易受到试片表面与光学读取装置的距离变化影响，测量变异较大且需要精确的机构配合，因此无法适用于便携式检测的需求。
[0005]此外，CMOS影像撷取装置可通过相机拍摄快筛试片的影像，再通过影像分析技术来圈选特定反应区块影像的色彩或明暗并加以量化，虽然解决了肉眼判断的问题，但其灵敏度的判读极限并未有明显的提升。因此，如何提升检测仪器的方便性及灵敏度已成为检测试片读取装置发展的主要议题。
[0006]有鉴于此，为了改善现有技术的缺失，实有必要开发一种改良的光学检测系统，以降低快筛检测试片的测量变异与提升检测的灵敏度。

技术实现思路

[0007]本技术的目的在于提供一种改良的光学检测系统，以降低快筛检测试片的测
量变异与提升检测的灵敏度。
[0008]为达上述目的，本技术提供一种光学检测系统，包含检测试片、发光单元、聚光单元、及检测单元。检测试片具有检测带。发光单元设置于检测试片的第一侧，并架构于提供光束。聚光单元设置于发光单元与检测试片之间，并架构于将发光单元所提供的光束会聚至检测带上，其中光束会聚于检测带上的光斑直径小于检测带的宽度。检测单元设置于检测试片的第二侧，并架构于接收穿透检测带的光束并转换为电信号。
[0009]在一实施例中，第一侧与第二侧是分别位于检测试片的两相反侧。
[0010]在一实施例中，发光单元为发光二极管。
[0011]在一实施例中，聚光单元包含至少一会聚透镜，优选为两会聚透镜。
[0012]在一实施例中，检测单元为光检测器，优选为光电二极管。
[0013]在一实施例中，光斑直径小于1mm。
[0014]在一实施例中，发光单元、聚光单元、及检测单元排列在同一光轴上。
[0015]在一实施例中，发光单元、聚光单元、及检测单元构成一穿透式光学模块，且穿透式光学模块沿检测试片的侧流方向移动以进行扫描。
[0016]在一实施例中，检测试片是以硝酸纤维膜为载体。
[0017]在一实施例中，检测带固定有可与待测目标产生特异性反应的生物分子，且生物分子为抗体或抗原。
[0018]在一实施例中，待测目标与经呈色剂标记的生物分子结合，且呈色剂为胶体金或荧光标记。
附图说明
[0019]图1显示传统的生物检测技术示意图。
[0020]图2A显示本技术的光学检测系统示意图。
[0021]图2B显示图2A的局部放大图及光斑示意图。
[0022]图3显示理想检测试片的穿透光波形图。
[0023]图4及图5显示光斑直径对穿透光波形的影响，其中图4的光斑直径大于检测带的宽度，而图5的光斑直径小于检测带的宽度。
[0024]图6显示不同聚光单元的光斑直径与空白检测试片穿透光信号的关系。
[0025]图7显示20个聚光单元对于空白检测试片的测量变异。
[0026]图8显示不同聚光单元的光斑直径与检测试片S/N值的关系。
[0027]其中，附图标记说明如下：
[0028]1：快筛检测试片
[0029]11：NC膜
[0030]12：样品垫
[0031]13：结合垫
[0032]14：吸收垫
[0033]S：待测检体
[0034]Ag：抗原
[0035]Ab1-CGC：以胶体金标记的第一抗体
[0036]Ab2：第二抗体
[0037]cAb：控制抗体
[0038]T：检测带
[0039]C：控制带
[0040]2：光学检测系统
[0041]21：检测试片
[0042]211：检测带
[0043]212：控制带
[0044]213：第一侧
[0045]214：第二侧
[0046]22：发光单元
[0047]23：聚光单元
[0048]24：检测单元
[0049]25：穿透式光学模块
[0050]D：光斑直径
[0051]W：检测带宽度
[0052]X：X轴
[0053]Y：Y轴
[0054]ADC
B
：背景信号
[0055]ADC
T
：检测带信号
[0056]ADC
C
：控制带信号
[0057]C
T
：检测带信号
[0058]C
B1
：检测带处的NC膜信号
[0059]C
B2
：空白NC膜信号
具体实施方式
[0060]体现本技术特征与优点的一些实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本技术能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本技术的范围，且其中的说明及附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学检测系统，其特征在于，包含：一检测试片，具有一检测带；一发光单元，设置于该检测试片的一第一侧，并架构于提供一光束；一聚光单元，设置于该发光单元与该检测试片之间，并架构于将该发光单元所提供的该光束会聚至该检测带上，其中该光束会聚于该检测带上的一光斑直径小于该检测带的一宽度；以及一检测单元，设置于该检测试片的一第二侧，并架构于接收穿透该检测带的该光束并转换为电信号。2.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，该第一侧与该第二侧是分别位于该检测试片的两相反侧。3.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，该发光单元为一发光二极管。4.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，该聚光单元包含至少一会聚透镜。5.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，该聚光单元包含两会聚透镜。6.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，该检测单元为一光检测器。7.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，该检...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱祈翰，林洺枢，陈盈廷，张景裕，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：新型
国别省市：