量子点标记试条定量检测系统及其检测方法技术方案

一种量子点标记试条定量检测系统及其检测方法，包括量子点标记试条、试条架、扫描系 统、光电转换系统、模/数转换器、数据处理装置、输出显示装置、打印机、键盘和一张与试 条配套的IC卡。数据处理装置读取IC卡参数后控制试条架运动使扫描系统对试条检测带和 质控带进行自动扫描，并将采集到的信号经光电转换系统、模/数转换器传输回数据处理装置， 从而对检测带和质控带光密度值进行识别、浓度计算和技术分析，检测结果最后传输给输出 显示装置进行显示。本发明专利技术能准确实现样品单组分和多组分定量、半定量或定性检测，还能 对免疫层析反应过程进行动态监测。所述系统具有检测灵敏度高、结果客观、使用灵活等优 点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。该系统可对量子点标记试 条进行扫描检测与结果判读，实现对病原体、抗原、抗体、违禁药品、重大疾病(肿瘤、癌症、 心血管疾病和糖尿病等)、农药残留量、食品安全生物检测等多种目标被检物的定量、半定量 与定性检测。
技术介绍
在免疫检测中，目前主要采用放射性免疫法、酶联免疫吸附法(ELISA)和胶体金标记等方 法实现样品定量或者定性检测。这些方法存在不同程度缺陷。量子点(Quantum Dot,简称QD)是20世纪90年代发展的一种具有优良光谱特征和光化 学稳定性的半导体纳米晶体，具有发光效率高、激发谱线范围宽、发射谱线范围窄、粒径与 生物分子相近、表面修饰多功能化等特点。作为新一代生物荧光标记物，量子点在标记免疫 分析中的多组分同时测定、免疫示踪分子定位、纳米生物传感器、实时检测、细胞成像、体 内成像、疾病诊断以及研究生物大分子之间的相互作用、组分在机体内的循环和作用方式等 方面具有独特作用和广泛应用前景。文献报道，量子点作为新一代生物荧光标记物，具有取 代传统有机染料的深远潜力。与有机染料分子相比，QD的主要优点有-(1) 光稳定性好。在激发光照射下，有机染料的荧光信号往往很快变暗，而量子点则会 持续发光，光漂白速度为罗丹明的1/100。(2) 发光强度高。量子点为多电子体系，发光效率远高于单个有机分子，它在可见和紫 外区的吸光系数为105L/ (mol.cm)数量级，使得其荧光发射强度远高于有机染料。G)激发光谱范围宽。普通有机荧光分子常常有特定的激发波长和发射波长，测定几种 荧光光谱时必须用几种波长的光去激发，这给多标记同时分析造成了极大的麻烦。而量子点 的激发光谱在吸收阀值以上几乎是连续的，谱峰较宽，只需一个比其发射光波长短的任意波 长的光源激发，即可发射高亮度的荧光，并可被同时检测。(4) 较大的Stokes位移和狭窄对称的发光光谱。量子点的荧光谱峰相对有机染料峰形狭 窄对称，半峰高宽度只有荧光素的1/3，半高峰宽常常只有40nm或更小，且在长波方向无拖 尾现象，此允许同时使用不同光谱特征的量子点，发射光谱不出现交叠，使标记生物分子荧 光谱的区分、识别变得很容易，这给生物医学领域实现样品同时检测带来极大方便。(5) 荧光寿命较长，约为数百纳秒。荧光漂白速率只有罗乃明6G的1/100，较高的光 化学稳定性可以保证其在体内存留数天乃至数月。有文献报道，在小鼠体内注入量子点，8 周后，仍有荧光检出。量子点作为生物荧光探针，在免疫检测中具有极其广阔的应用前景。不同原料和同一原 料不同粒子大小的量子点，可产生不同波长的发射荧光，且量子点混合物不产生可变光谱荧 光。根据特定大小、成分和结构的量子点产生特定荧光的这种量子点光学特性来对量子点标 记的免疫层析试条进行特定荧光测定，能准确检测出多组分被检物的浓度。中国专利申请号200610024086. 7披露了一种量子点标记的快速免疫层析试条检测方法，该申请号专利利用不同粒径或种类的量子点标记不同目标物的抗休，在紫外下可用肉眼观察 检测结果，实现样品多组分同时检测。不足之处是(1)该申请号专利只对量子点标记试条 的制作进行了描述，而没有披露相应配套的检测系统，其检测需要借助其它紫外检测仪才能 进行，而且只是定性检测，不能实现定量检测。(2)采用紫外检测对人体有害，操作不安全。 (3)测量结果客观性差。由于检测者是通过肉眼来观察试条检测带和质控带在紫外下产生的 荧光强弱程度来判断检测结果的，检测结果易受检测者经验影响，主观性强，同一试条在不 同状态下有可能会作出不同的、甚至是错误的判断结果，特别是对于那些目标物含量极低的 样本，紫外发出的荧光很弱就很难用肉眼来判断结果，灵敏度低。(4)不能监测生物反应的 动态过程。免疫层析是一个动态反应过程，试条上处于虹吸渗移状态的量子点标记粒子产生 荧光属动态范畴，紫外目视法显然不能对这一动态反应过程进行观察和分析，所以无法更深 入地研究免疫层析反应过程。即使生物反应失败，检测者也无法很好地分析反应失败的原因。中国专利申请号200610024566.3披露了一种量子点荧光探针联合检测生物芯片寻找中 药耙点方法，该专利同样存在不足其涉及的量子点-中药成分荧光探针的检测不仅需要 其它技术提供相应蛋白芯片，而且其检测同样需要借助另外的专用仪器设备。中国专利申请号200510059892.3披露了一种包括用于量子点试条检测的光电子快速诊 断测试系统，但该专利冃前尚未开发出现成产品，且内容与本专利技术完全不同。
技术实现思路
本专利技术技术方案如下本专利技术所述量子点标记试条定量检测系统包括量子点标记试条1、用于放置试条的试条 架2、扫描系统3、光电转换系统13， 31、模/数转换器14、数据处理装置15、输出显示装 置16、打印机17、键盘18和一张与试条1配套的IC卡19。所述系统的试条架2有试条槽。试条槽用于放置待测的量子点标记试条1。所述试条1 顺次设有相互搭接粘贴的样品垫20、包被有量子点标记物的玻璃纤维膜结合墊21、具有检测 带26和质控带27的分析膜22、强吸水垫23、试条反应终点指示标签24和试条辨识标签25。所述扫描系统3包括一激发光源4，在该激发光源4的输出光路上依次为入射光耦合器5、 入射光纤6， 7、光纤探头8， 9、出射光纤IO， 11、出射光耦合器12，直至光电转换系统13， 31。所述光源4包括发光二极管LED或激光二极管。所述光纤探头8， 9合束共用，其中心为 入射光纤28，周缘为出射光纤29。所述光电转换系统13， 31具有多种可供选择对象，包括电荷耦合器(CCD)、光电倍增 管、光电二极管、光电三极管，本专利技术优选CCD。所述光电转换系统i3， 31用于将检测带26 和质控带27传输来的量子点标记物特征波长反射荧光信号转换成为电信号并将电信号进行 放大。所述模/数转换器14的信号输入端与光电转换系统13， 31的信号输出端相连，所述模/ 数转换器14的信号输出端与数据处理装置15的信号输入端相连，所述模/数转换器14的作 用是实现将光电转换系统13， 31传输来的放大电信号转变为数字信号。所述数据处理装置15采集、存储模/数转换器14传输来的数字信号，并对数字信号进行 数据处理。所述数据处理装置15还配有输出显示装置16、打印机17、键盘18和一张与试条 相配套的IC卡19，它们分别与数据处理装置15相连。所述数据处理装置15可以为具有相 应数据处理和控制软件的单片机、CPU或PC机。所述定量检测系统的输出显示装置16可以为上位机、字母数字LCD、 LED、声音等。所 述定量检测系统配合不同的输出显示装置16，实现样品单一成分或多组分定量、半定量或定 性检测所述定量检测系统用于样品定量检测时，输出显示装置16可以为上位机或字母数字 LCD;所述定量检测系统用于样品定性检测时，输出显示装置16可以为LED或声音等。所述IC卡19与数据处理装置15之间采用USB串口通讯。样品检测时，IC卡19能实时 插拔。IC卡19 Jt存有各被检物相应检测标准工作曲线和试条质控带光密度参考监控值。IC 卡19贮存的各被检物相应检测标准工作曲线可以采用下述两种曲线方式之一其一为被检物 标准品系列浓度与该被检物标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种量子点标记试条定量检测系统，其特征在于：它包括量子点标记试条（１）、用于放置试条的试条架（２）、扫描系统（３）、光电转换系统（１３，３１）、模／数转换器（１４）、数据处理装置（１５）、输出显示装置（１６）、打印机（１７）、键盘（１８）和一张与试条配套的ＩＣ卡（１９）：　所述扫描系统（３）包括一激发光源（４），在该激发光源（４）的输出光路上依次为入射光耦合器（５）、入射光纤（６，７）、光纤探头（８，９）、出射光纤（１０，１１）、出射光耦合器（１２），直至光电转换系统（ １３，３１）；　光电转换系统（１３，３１）的信号输出端与模／数转换器（１４）的信号输入端相连，模／数转换器（１４）的信号输出端与数据处理装置（１５）的信号输入端相连，数据处理装置（１５）还分别与输出显示装置（１６）、打印机（１７）、键 盘（１８）和ＩＣ卡（１９）相连；　所述ＩＣ卡（１９）贮存有被检物检测标准工作曲线和试条质控带光密度参考监控值；　光源（４）发出的光经入射光耦合器（５）进入入射光纤（６，７），入射光纤（６，７）分两束经光纤探头（８，９）分别照射到 试条检测带（２６）和质控带（２７）上以激发检测带（２６）和质控带（２７）上的量子点标记物发出特征波长反射荧光，两束反射荧光分别经检测带和质控带相应出射光纤（１０，１１）、出射光耦合器（１２）后被光电转换系统（１３，３１）接收，光电转换系统（１３，３１）将光信号转换为电信号并放大后传输给模／数转换器（１４），模／数转换器（１４）将放大后的电信号转换为数字信号后传输给数据处理装置（１５）进行存储和数据处理，数据处理装置（１５）自动对检测带（２６）和质控带（２７）传输来的特征频率荧光的光密度值进行识别、并根据ＩＣ卡（１９）存贮的被检物标准工作曲线进行浓度计算和技术分析，将结果传输给输出显示装置（１６）。...

【技术特征摘要】
2008.7.14 CN 200810045549.71、一种量子点标记试条定量检测系统，其特征在于它包括量子点标记试条(1)、用于放置试条的试条架(2)、扫描系统(3)、光电转换系统(13，31)、模/数转换器(14)、数据处理装置(15)、输出显示装置(16)、打印机(17)、键盘(18)和一张与试条配套的IC卡(19)所述扫描系统(3)包括一激发光源(4)，在该激发光源(4)的输出光路上依次为入射光耦合器(5)、入射光纤(6，7)、光纤探头(8，9)、出射光纤(10，11)、出射光耦合器(12)，直至光电转换系统(13，31)；光电转换系统(13，31)的信号输出端与模/数转换器(14)的信号输入端相连，模/数转换器(14)的信号输出端与数据处理装置(15)的信号输入端相连，数据处理装置(15)还分别与输出显示装置(16)、打印机(17)、键盘(18)和IC卡(19)相连；所述IC卡(19)贮存有被检物检测标准工作曲线和试条质控带光密度参考监控值；光源(4)发出的光经入射光耦合器(5)进入入射光纤(6，7)，入射光纤(6，7)分两束经光纤探头(8，9)分别照射到试条检测带(26)和质控带(27)上以激发检测带(26)和质控带(27)上的量子点标记物发出特征波长反射荧光，两束反射荧光分别经检测带和质控带相应出射光纤(10，11)、出射光耦合器(12)后被光电转换系统(13，31)接收，光电转换系统(13，31)将光信号转换为电信号并放大后传输给模/数转换器(14)，模/数转换器(14)将放大后的电信号转换为数字信号后传输给数据处理装置(15)进行存储和数据处理，数据处理装置(15)自动对检测带(26)和质控带(27)传输来的特征频率荧光的光密度值进行识别、并根据IC卡(19)存贮的被检物标准工作曲线进行浓度计算和技术分析，将结果传输给输出显示装置(16)。2、 根据权利要求1所述的量子点标记试条定量检测系统，其特征在于所述激发光源(4) 包括发光二极管LED或激光二极管。3、 根据权利要求1所述的量子点标记试条定量检测系统，其特征在于所述光电转换系 统(13， 31)可以为CCD、光电倍增管、光电二极管或光电三极管。4、 根据权利要求1所述的量子点标记试条定量检测系统，其特征在于所述数据处理装 置(15)可以为具有相应数据处理和控制软件的单片机、CPU或PC机。5、 根据权利要求l所述的量子点标记试条定量检测系统，其特征在于所述输出显示装 置(16)可以为上位机、字母数字LCD、发光二极管LED或声音。6、 根据权利要求1所述的量子点标记试条定量检测系统，其特征在于所述系统通过数 据处理装置(15)读取IC卡(19)上参数后发出指令自动控制试条架(2)运动以适合扫描 系统(3)的光纤探头(8， 9)对试条(1)检测带(26)和质控带(27)进行自动扫描。7、 一种与权利要求1所述定量检测系统相配套的量子点标记试条，其上顺次设有相互搭 接粘贴的样品垫(20)、玻璃纤维膜结合垫(21)、具有检测带(26)和质控带(27)的分 析膜(22)、强吸水垫(23)，其特征在于所述试条的强吸水垫(23)之后还顺次相互搭 接粘贴有试条反应终点指示标签(24)和试条辨识标签(25)。8、 根据权利要求7所述定量检测系统相配套的量子点标记试条，其特征在于所述试条 的玻璃纤维膜结合垫(21)包被有量子点标记的用于目标被检物检测的相关分子结合物，检 测带...

【专利技术属性】
技术研发人员：马义才，顾敏，马灵，
申请(专利权)人：马义才，顾敏，马灵，
类型：发明
国别省市：90