一种嵌入式免疫层析荧光检测系统及检测方法，该检测系统包括上位机和荧光检测传感器。所述的荧光检测传感器完成荧光信号采集功能；所述的上位机完成控制及数据处理分析功能。上位机和荧光检测传感器通信由USB数据线完成。系统采用飞行测量提高采集速度，并采用窄带滤光片滤除噪声。本发明专利技术检测方法测量检测前和检测后的光源功率，并以此校正检测结果，大大提高了检测结果的准确性。本发明专利技术适用于检测各种免疫层析试纸条荧光分布，具有检测灵敏度高、检测速度快、适用于多种检测场合、操作简便等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及免疫层析，特别是一种。本专利技术使用嵌入式控制器控制扫描平台运动和荧光采集同步进行，同时测量采集前后的光源功率以校正其变化对检测结果的影响，并采用窄带滤光片滤除试纸条背景荧光噪声，以实现对荧光免疫层析试纸条的快速、准确检测。
技术介绍
免疫层析是一种独特的免疫分析方式，它往往以条状纤维层析材料为固相，通过毛细作用使样品溶液在层析条上泳动，并同时使样品中的待测物与层析材料上针对待测物的受体(抗体或抗原)发生高特异高亲和性的免疫反应，层析过程中免疫复合物被富集或截留在层析材料的一定区域(检测带)，通过酶反应或直接运用可目测的标记物(如胶体金)而得到直观的实验现象(如显色)，而游离标记物则越过检测带(T)到达质控带(C)， 与结合标记物自动分离。随着新型荧光标记物的开发和检测技术的进步，人们开始将免疫层析技术和荧光标记技术相结合开发出荧光免疫层析检测技术。荧光免疫层析试纸条是免疫层析反应发生的载体，试纸条检测带上聚集着与目标被检物相结合的荧光标记物，通过对荧光标记物的定量检测而实现对目标被检物的定量检测。在先技术1 “层析试条扫描检测方法及其扫描检测仪”(申请号200710037553. 4) 中，采用时间分辨技术进行免疫层析试纸条上荧光信号的检测，降低背景噪声荧光对测量的影响。时间分辨技术中信号采集时尽管大部分背景荧光已经消除，但有用的荧光信号亦基本按照指数形式而受到了极大的减弱，从而影响了测量灵敏度的提高；其次，该技术使用步进电机驱动层析试纸条做固定间距进给运动，这种固定间距进给运动需要平台重复启停，使得总扫描运动时间长而测量效率低下；再次，为了保证测量结果的准确性，该技术需要精确控制光源开关频率和定时延时采集时间而导致激发采集系统复杂度增加。在先技术2 “上转换发光生物传感器”(申请号200410034105. 5)中，采用上转换发光颗粒作为标记物，由于上转换发光颗粒(UCP)的发光效率低而必需使用高功率的半导体激光器(LD)，但高功率的LD的性能极不稳定，其输出光功率易发生偏移，从而影响测量结果的准确性。在在先技术1和在先技术2中，控制和数据处理都由同一个处理器完成，处理器实时性高但数据处理能力差，因此该传感器数据处理速度较慢而测量效率较低。同时，虽然两种系统都能独立工作，但是都难以和其他采集系统互联，因此这两种在先技术无论从采集效率还是工作方式都难以满足床旁检测(POCT)仪器的要求。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术目的在于提出一种嵌入式免疫层析荧光检测系统及其检测方法。该检测系统和方法应具有检测灵敏度高、检测速度快、可靠性高、适用于多种检测场合、操作简便等优点。本专利技术的技术解决方法如下一种嵌入式免疫层析荧光检测系统，特征在于该系统包括上位机和荧光检测传感器及其相互连接的USB数据线所述的荧光检测传感器包括嵌入式控制采集系统和光电采集系统，所述的光电采集系统包括激发光路、光功率测量光路、扫描平台和荧光信号接收光路；所述的激发光路包括激发光源，沿激光输出方向依次是分色镜、柱面镜；所述的光功率测量光路包括位于所述的分色镜的反射光方向依次的衰减片、第一聚焦透镜和第一光电转换器件；所述的荧光信号接收光路包括第二聚焦透镜、滤光片、第三聚焦透镜和第二光电转换器件；所述的嵌入式控制采集系统包括嵌入式处理器、数模转换器、模数转换器和电机控制器；待测的荧光免疫层析试纸条置于所述的扫描平台上；上述元部件的位置及驱动关系如下所述的嵌入式处理器接收所述的上位机发出的指令，通过所述的电机控制器控制所述的扫描平台的运动，带动所述的待测的荧光免疫层析试纸条勻速运动，通过所述的数模转换器驱动所述的激发光路、光功率测量光路和荧光信号接收光路的工作，所述的激光光源发出的激光经所述的分色镜分为反射光和透射光，其反射光依次经衰减片、第一聚焦透镜，被第一光电转换器件记录后经所述的模数转换器变换成数字量输入所述的嵌入式处理器，所述的透射光经所述的柱面镜照射在所述的荧光免疫层析试纸条上，该荧光免疫层析试纸条激发的荧光依次经第二聚焦透镜、滤光片和第三聚焦透镜后被所述的第二光电转换器件记录，该信号经所述的模数转换器变换成数字量输入所述的嵌入式处理器；所述的嵌入式处理器将所接收的信号送所述的上位机进行数据处理。所述的柱面镜焦点位于所述的置于扫描平台上的待测的荧光免疫层析试纸条上， 且聚焦光斑的长边恰好等于荧光免疫层析试纸条的宽度。所述的激光光源采用波长532nm的半导体激光器。所述的分光镜与激光光源输出的光束呈5°角放置。所述的滤光片由两块窄带滤光片构成，其中心波长约为570nm，透过光谱范围约为 560nm_580nmo所述的第二光电转换器件为光电倍增管。利用上述的嵌入式免疫层析荧光检测系统进行免疫层析荧光检测方法，其特征在于该方法包括如下步骤(1)将荧光检测传感器和上位机用USB数据线正确连接，打开荧光检测传感器的激光光源，预热30分钟；(2)将待检测的荧光免疫层析试纸条插入到扫描平台上，第一光电转换器件检测此时光功率测量光路中的光功率，经模数转换器采集后记为Pi ；(3)通过所述的电机控制器控制所述的扫描平台的运动，带动所述的待测的荧光免疫层析试纸条勻速运动，第二光电转换器件接收待检测荧光层析试纸条各点的被激发荧光并转换为电信号，经模数转换器将电信号转换为数字信号经所述的嵌入式处理器再通过 USB数据线传输到上位机，存储为数组S，其中j = 1,2,3,…，N;j为所采集数据的序数，N为扫描时间内采集数据的总个数；(4)扫描结束后再次检测光源功率测量光路中光功率，记为P2，计算比值P1/P2， 上位机根据采集到的荧光数据S和光源光功率比P1/P2，线性校正采集数据，校正方法如下当P1/P2 e (0.99，1.01)，则说明光源功率变化不大，数据不需要校正，S' = S；当P1/P2G (0.95，1.05)，说明光源功率变化较大。数据需要校正，校正结果为 S' = S/(l+(P2/Pl-l)*j/N)，数据校正后能在一定程度上消除激光器功率变化对测量结果的影响；当P1/P2 ￠0).95, 1.05)，则说明光源功率变化太大，测试数据无效，系统提示错误；(5)上位机和校准数据后，绘制待检测荧光免疫层析试纸条荧光分布曲线图，找出检测带和质控带的范围，计算检测带荧光积分值It和质控带的荧光积分值I。，并计算比值 IT/Ie，具体计算比值IT/Ie的方法如下①首先遍历数组，找出一个最大值S' ，其位置为i，然后在数组和范围内查找次极大值 S' ，其位置为 1， 其中Wt和Wc为理想试纸条测得的检测带和质控带在数组中的宽度，Ws为两个功能带的间隔在数组中的宽度，根据i与1的大小关系，确定max(i，1)为检测带峰值位置，min(i, 1) 为质控带峰值位置；待检测荧光免疫层析试纸条荧光分布曲线图示意图如图2所示。②接着，将数组分布区间分成η个等间距小区间，M为采集到的最大信号值，然后，统计数组中数据在这些η个区间上的出现频率，可得到频率数组(打0]、f… f), η值根据本底值和信号值的分布范围作调整；由于在整个试纸条的信号分布曲线上，本底的数据点数量远大于检测带和质控带的数据点数量，所以可认为频率数组中最大数值本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种嵌入式免疫层析荧光检测系统，特征在于该系统包括上位机（１）和荧光检测传感器（２）及其相互连接的ＵＳＢ数据线（３）：所述的荧光检测传感器（２）包括嵌入式控制采集系统（２０１）和光电采集系统（２０２），所述的光电采集系统（２０２）包括激发光路（３）、光功率测量光路（４）、扫描平台（６）和荧光信号接收光路（５）；所述的激发光路（３）包括激发光源（３０１），沿激光输出方向依次是分色镜（３０２）、柱面镜（３０３）；所述的光功率测量光路（４）包括位于所述的分色镜（３０２）的反射光方向依次的衰减片（４０３）、第一聚焦透镜（４０２）和第一光电转换器件（４０１）；所述的荧光信号接收光路（５）包括第二聚焦透镜（５０１）、滤光片（５０２）、第三聚焦透镜（５０３）和第二光电转换器件（５０４）；所述的嵌入式控制采集系统（２０１）包括嵌入式处理器（８）、数模转换器（９）、模数转换器（１０）和电机控制器（１１）；待测的荧光免疫层析试纸条（７）置于所述的扫描平台（６）上；上述元部件的位置及驱动关系如下：所述的嵌入式处理器（８）接收所述的上位机（１）发出的指令，通过所述的电机控制器（１１）控制所述的扫描平台（６）的运动，带动所述的待测的荧光免疫层析试纸条（７）匀速运动，通过所述的数模转换器（９）驱动所述的激发光路（３）、光功率测量光路（４）和荧光信号接收光路（５）的工作，所述的激光光源（３０１）发出的激光经所述的分色镜（３０２）分为反射光和透射光，其反射光依次经衰减片（４０３）、第一聚焦透镜（４０２），被第一光电转换器件（４０１）记录后经所述的模数转换器（１０）变换成数字量输入所述的嵌入式处理器（８），所述的透射光经所述的柱面镜（３０３）照射在所述的荧光免疫层析试纸条（７）上，该荧光免疫层析试纸条（７）激发的荧光依次经第二聚焦透镜（５０１）、滤光片（５０２）和第三聚焦透镜（５０３）后被所述的第二光电转换器件（５０４）记录，该信号经所述的模数转换器（１０）变换成数字量输入所述的嵌入式处理器（８）；所述的嵌入式处理器（８）将所接收的信号送所述的上位机（１）进行数据处理。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王剑波，黄立华，冯春霞，谢承科，屈建峰，鲍建飞，黄惠杰，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：31
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