時間分辨熒光分析系統(tǒng)及檢測裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種時間分辨熒光分析系統(tǒng)及檢測裝置，其中該時間分辨熒光分析系統(tǒng)包括導軌、第一電機、光學檢測單元、光源及控制單元；第一電機、光學檢測單元及光源均與控制單元電連接；導軌用于放置試劑條并在第一電機驅(qū)動下將試劑條運載至光學檢測模塊進行掃描檢測；控制單元用于控制光源開啟對試劑條進行照射；在第一預設時間后關斷光源并開啟光學檢測單元對試劑條發(fā)出的熒光進行檢測并轉(zhuǎn)換成的電信號輸出至控制單元進行處理；在第二預設時間后關閉光學檢測單元并控制第一電機轉(zhuǎn)動一個步長；重復上述步驟直至試劑條被掃描檢測完畢。本發(fā)明技術方案具有結(jié)構(gòu)簡單、成本較低的優(yōu)點。
【專利說明】
時間分辨熒光分析系統(tǒng)及檢測裝置
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及熒光標記免疫樣品檢測技術領域，特別涉及一種時間分辨熒光分析系 統(tǒng)及應用該時間分辨熒光分析系統(tǒng)的檢測裝置。
【背景技術】
[0002] 時間分辨熒光免疫層析技術是一種非同位素免疫分析技術，它用鑭系元素標記抗 原或抗體，根據(jù)鑭系元素螯合物的發(fā)光特點，用時間分辨技術測量熒光，同時檢測波長和時 間兩個參數(shù)進行信號分辨，可有效地排除非特異熒光的干擾，極大地提高了分析靈敏度，因 此得到了廣泛的應用。
[0003] 現(xiàn)有時間分辨熒光免疫層析分析儀為獲得較大的Stokes(斯托克斯位移，即相同 電子躍迀在吸收光譜和發(fā)射光譜最強波長間的差值)位移，通常采用稀土金屬，例如銪(Eu 3 + )離子來進行熒光標記，且熒光檢測方法都是在熒光材料后加入固定的光學系統(tǒng)用于準直 和聚焦，最后進入光電傳感器。這樣就會使得光學系統(tǒng)的光學檢測模塊需要光路搭建，增加 了系統(tǒng)的復雜性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的主要目的是提供一種時間分辨熒光分析系統(tǒng)，旨在簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低 成本。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種時間分辨焚光分析系統(tǒng)，包括導軌、第一電 機、光學檢測單元、光源及控制單元;所述第一電機、光學檢測單元及光源均與所述控制單 元電連接;其中，
[0006] 所述導軌，用于放置試劑條并在所述第一電機驅(qū)動下將試劑條運載至所述光學檢 測模塊進行掃描檢測；
[0007] 所述控制單元，用于控制所述光源開啟對所述試劑條進行照射;在第一預設時間 后關斷光源并開啟光學檢測單元對試劑條發(fā)出的熒光進行檢測并轉(zhuǎn)換成的電信號輸出至 控制單元進行處理;在第二預設時間后關閉光學檢測單元并控制所述第一電機轉(zhuǎn)動一個 步長;重復上述步驟直至試劑條被掃描檢測完畢。
[0008] 優(yōu)選地，所述時間分辨熒光分析系統(tǒng)還包括上位機單元，所述上位機單元與所述 控制單元電連接。
[0009] 優(yōu)選地，所述光學檢測單元包括光電傳感器;所述光電傳感器與所述控制單元連 接;所述上位機根據(jù)光電傳感器采集的數(shù)據(jù)生成橫坐標為時間、縱坐標為光強的曲線。
[0010] 優(yōu)選地，所述時間分辨熒光分析系統(tǒng)還包括衰減片;所述光學檢測單元形成有熒 光檢測通道，所述衰減片設置于熒光檢測通道中。
[0011] 優(yōu)選地，所述時間分辨熒光分析系統(tǒng)還包括窄帶濾光片;所述窄帶濾光片設置于 所述熒光檢測通道中；所述試劑條發(fā)出的熒光通過所述窄帶濾光片及所述衰減片后，被所 述光電傳感器檢測到。
[0012] 優(yōu)選地，所述時間分辨熒光分析系統(tǒng)還包括第二電機，所述第二電機與所述衰減 片通過齒輪齒合連接;所述控制單元控制所述第二電機步長和轉(zhuǎn)向，帶動所述衰減片轉(zhuǎn)動 對所述試劑條發(fā)出的熒光強度進行衰減。
[0013] 優(yōu)選地，所述控制單元包括單片機、第一驅(qū)動電路、第二驅(qū)動電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、光 源驅(qū)動電路及濾波電路;所述單片機分別與所述第一驅(qū)動電路、第二驅(qū)動電路、光源驅(qū)動電 路、所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器及所述上位機電連接;所述濾波電路的一端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，另 一端所述光電傳感器連接;所述第一電機與所述第一驅(qū)動電路連接;所述第二電機與所述 第二驅(qū)動電路連接;所述光源與所述光源驅(qū)動電路連接。
[0014] 優(yōu)選地，所述光源采用LED燈。
[0015] 優(yōu)選地，所述第一電機及所述第二電機均采用步進電機。
[0016] 本發(fā)明還提出一種檢測裝置，所述檢測裝置包括如上所述的時間分辨熒光分析系 統(tǒng);所述時間分辨熒光分析系統(tǒng)包括導軌、第一電機、光學檢測單元、光源及控制單元;所述 第一電機、光學檢測單元及光源均與所述控制單元電連接;其中，所述導軌，用于放置試劑 條并在所述第一電機驅(qū)動下將試劑條運載至所述光學檢測模塊進行掃描檢測;所述控制單 元，用于控制所述光源開啟對所述試劑條進行照射;在第一預設時間后關斷光源并開啟光 學檢測單元對試劑條發(fā)出的熒光進行檢測并轉(zhuǎn)換成的電信號輸出至控制單元進行處理； 在第二預設時間后關閉光學檢測單元并控制所述第一電機轉(zhuǎn)動一個步長;重復上述步驟直 至試劑條被掃描檢測完畢。
[0017] 本發(fā)明技術方案通過設置導軌、第一電機、光學檢測單元、光源及控制單元，形成 了 一種時間分辨焚光分析系統(tǒng)。所述第一電機驅(qū)動所述導軌沿一方向移動，將試劑條運載 至所述光學檢測模塊中進行掃描檢測;所述控制單元控制所述光源開啟對所述試劑條進行 照射;在第一預設時間后關斷光源并開啟光學檢測單元對試劑條發(fā)出的熒光進行檢測并轉(zhuǎn) 換成電信號以進行處理;在第二預設時間后關閉光學檢測單元并控制所述第一電機轉(zhuǎn)動一 個步長;重復上述步驟直至試劑條被掃描檢測完畢。本發(fā)明的光學檢測模塊結(jié)構(gòu)簡單，不需 要光學系統(tǒng)準直聚焦，操作方便，降低了儀器的成本。
【附圖說明】
[0018] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖示出的結(jié)構(gòu)獲得其他的附圖。
[0019] 圖1為本發(fā)明時間分辨熒光分析系統(tǒng)一實施例的功能模塊圖。
[0020] 附圖標號說明：

[0022]本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。
【具體實施方式】
[0023]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；?于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其 他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0024]需要說明，如在本發(fā)明中涉及"第一"、"第二"等的描述僅用于描述目的，而不能理 解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有"第 一"、"第二"的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。另外，各個實施例之間的技 術方案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領域普通技術人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎，當技術方案的 結(jié)合出現(xiàn)相互矛盾或無法實現(xiàn)時應當人認為這種技術方案的結(jié)合不存在，也不在本發(fā)明要 求的保護范圍之內(nèi)。
[0025 ]本發(fā)明提出一種時間分辨焚光分析系統(tǒng)。
[0026] 參照圖1，在本發(fā)明實施例中，該時間分辨焚光分析系統(tǒng)，包括導軌100、第一電機 200、光學檢測單元300、光源400及控制單元500;所述第一電機200、光學檢測單元300及光 源400均與所述控制單元500電連接。
[0027] 其中，所述導軌100用于放置試劑條600并在所述第一電機200驅(qū)動下將試劑條600 運載至所述光學檢測單元300進行掃描檢測；所述控制單元500用于控制所述光源400開啟 對所述試劑條600進行照射;在第一預設時間后關斷光源400并開啟光學檢測單元300,對試 劑條600發(fā)出的熒光進行檢測并轉(zhuǎn)換成電信號輸出至控制單元500進行處理;在第二預設時 間后關閉光學檢測單元300并控制所述第一電機200轉(zhuǎn)動一個步長;重復上述步驟直至試劑 條600被掃描檢測完畢。
[0028] 需要說明的是，在進行樣品檢測時，將試劑條600放置于導軌100上，通過第一電機 200驅(qū)動，將試劑條600運載至所述光學檢測單元300中；此時控制單元500控制光源400開 啟，對所述試劑條600進行照射，維持第一預設時間段后，此時立刻啟動光學檢測單元300 檢測試劑條上標記物產(chǎn)生的熒光強度。在沒有光源400的光作為背景的情況下，檢測得到的 熒光就是本征的熒光信號，消除了光源400的影響，從而提高了信噪比。
[0029]由于光源400熄滅后，試劑條600上產(chǎn)生的熒光維持時間有限。本實施例中標記物 采用銪離子，銪元素被激發(fā)后產(chǎn)生熒光時間大約1毫秒，因此熒光采集時間不能超過熒光持 續(xù)時間。在一個周期熒光采集完成后控制單元500控制導軌100移動一個步長距離，并重復 激發(fā)試劑條600上的熒光材料及采集熒光信號過程，直到試紙條600上的光學敏感區(qū)域掃描 完畢。
[0030] 本發(fā)明技術方案通過設置導軌100、第一電機200、光學檢測單元300、光源400及控 制單元500,形成了一種時間分辨熒光分析系統(tǒng)。所述第一電機200驅(qū)動所述導軌100沿一方 向移動，將試劑條600運載至所述光學檢測單元300中進行掃描檢測;所述控制單元500控制 所述光源400開啟對所述試劑條600進行照射;在第一預設時間后關斷光源400并開啟光學 檢測單元300,對試劑條600發(fā)出的熒光進行檢測并轉(zhuǎn)換成電信號以進行處理;在第二預設 時間后關閉光學檢測單元300并控制所述第一電機200轉(zhuǎn)動一個步長;重復上述步驟直至試 劑條600被掃描檢測完畢。本發(fā)明的光學檢測單元300結(jié)構(gòu)簡單，不需要進行準直聚焦的光 學系統(tǒng)，操作方便，降低了儀器的成本。
[0031] 進一步地，所述時間分辨熒光分析系統(tǒng)還包括上位機700,所述上位機700與所述 控制單元500電連接。本實施例中，上位機700基于ARM平臺和Android平臺。
[0032] 具體地，所述光學檢測單元300包括光電傳感器（圖中未示出）；所述光電傳感器與 所述控制單元500電連接;所述上位機700根據(jù)光電傳感器采集的數(shù)據(jù)生成橫坐標為時間、 縱坐標為光強的曲線。
[0033] 基于ARM平臺和安卓平臺的上位機700用于實現(xiàn)與用戶交互，處理下位機（即控制 單元500)采集到的熒光信號，并轉(zhuǎn)化為定量檢測結(jié)果，在顯示屏上直觀的顯示出結(jié)果。
[0034] 進一步地，所述時間分辨熒光分析系統(tǒng)還包括衰減片（圖中未示出）；所述光學檢 測單元300形成有熒光檢測通道，所述衰減片設置于熒光檢測通道中。
[0035] 當入射熒光較強，超過光電傳感器的檢測范圍時，需要通過衰減片對熒光進行衰 減消耗，滿足光電傳感器的輸入要求，使得熒光信號不失真，提高熒光信號的完整性。本實 施例中。衰減片采用衰減系數(shù)為0.8的衰減片。
[0036] 進一步地，所述時間分辨熒光分析系統(tǒng)還包括窄帶濾光片（圖中未示出）；所述窄 帶濾光片設置于所述熒光檢測通道中；所述試劑條600發(fā)出的熒光通過所述窄帶濾光片及 所述衰減片后，被所述光電傳感器檢測到。
[0037]需要說明的是，窄帶濾波片將噪聲濾去，只允許熒光通過，提高采集信號的精度， 從而提高了測量精度。
[0038]進一步地，所述時間分辨熒光分析系統(tǒng)還包括第二電機800,所述第二電機800與 所述衰減片通過齒輪齒合連接;所述控制單元500控制所述第二電機800步長和轉(zhuǎn)向，帶動 衰減片轉(zhuǎn)動對所述試劑條600發(fā)出的熒光強度進行衰減。
[0039]需要說明的是，為了擴展測量范圍，本發(fā)明采用了自動調(diào)節(jié)衰減片的方法。當被測 量熒光超過光電傳感器的的檢測范圍，第二電機800將啟動的衰減片移動到熒光檢測通道 中，對入射熒光進行衰減，以滿足光電傳感器的量程。
[0040] 具體地，所述控制單元500包括單片機510、第一驅(qū)動電路520、第二驅(qū)動電路530、 模數(shù)轉(zhuǎn)換器550、濾波電路560及光源驅(qū)動電路540;所述單片機510分別與所述第一驅(qū)動電 路520、所述第二驅(qū)動電路530、所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器550、所述光源驅(qū)動電路540及所述上位機 700電連接;所述濾波電路560的一端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器550連接，另一端與所述光電傳感器 連接;所述第一電機200與所述第一驅(qū)動電路520連接;所述第二電機800與所述第二驅(qū)動電 路530連接。
[00411 其中，第一驅(qū)動電路520、第二驅(qū)動電路530及光源驅(qū)動電路540用于對單片機510 輸出的控制信號進行放大，以分別驅(qū)動第一電機200、第二電機800及光源400工作。
[0042]光電傳感器將采集的熒光信號轉(zhuǎn)換成電信號后，經(jīng)濾波電路560進行濾波，以排除 干擾信號;然后再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器560經(jīng)模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并輸入至單片機510進行 處理。
[0043] 本實施例中，所述光源400采用LED燈實現(xiàn)。所述第一電機200及所述第二電機800 均采用步進電機實現(xiàn)。
[0044] 本發(fā)明技術方案不需要進行準直聚焦的光學系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單成本較低；同時采用 衰減片自動調(diào)節(jié)熒光強度，擴展了時間分辨熒光分析系統(tǒng)的測量范圍。
[0045] 本發(fā)明還提出一種檢測裝置，該檢測裝置包括時間分辨熒光分析系統(tǒng)，該時間分 辨熒光分析系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)參照上述實施例，由于本檢測裝置采用了上述所有實施例的全 部技術方案，因此至少具有上述實施例的技術方案所帶來的所有有益效果，在此不再一一 贅述。
[0046] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是在本 發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思下，利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接/間接運用 在其他相關的技術領域均包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1. 一種時間分辨熒光分析系統(tǒng)，其特征在于，包括導軌、第一電機、光學檢測單元、光源 及控制單元;所述第一電機、光學檢測單元及光源均與所述控制單元電連接;其中， 所述導軌，用于放置試劑條并在所述第一電機驅(qū)動下將試劑條運載至所述光學檢測模 塊進行掃描檢測； 所述控制單元，用于控制所述光源開啟對所述試劑條進行照射;在第一預設時間后關 斷光源并開啟光學檢測單元對試劑條發(fā)出的熒光進行檢測并轉(zhuǎn)換成的電信號輸出至控制 單元進行處理;在第二預設時間后關閉光學檢測單元并控制所述第一電機轉(zhuǎn)動一個步長； 重復上述步驟直至試劑條被掃描檢測完畢。2. 如權利要求1所述的時間分辨熒光分析系統(tǒng)，其特征在于，所述時間分辨熒光分析系 統(tǒng)還包括上位機單元，所述上位機單元與所述控制單元電連接。3. 如權利要求2所述的時間分辨熒光分析系統(tǒng)，其特征在于，所述光學檢測單元包括光 電傳感器;所述光電傳感器與所述控制單元連接;所述上位機根據(jù)光電傳感器采集的數(shù)據(jù) 生成橫坐標為時間、縱坐標為光強的曲線。4. 如權利要求3所述的時間分辨熒光分析系統(tǒng)，其特征在于，所述時間分辨熒光分析系 統(tǒng)還包括衰減片;所述光學檢測單元形成有熒光檢測通道，所述衰減片設置于熒光檢測通 道中。5. 如權利要求4所述的時間分辨熒光分析系統(tǒng)，其特征在于，所述時間分辨熒光分析系 統(tǒng)還包括窄帶濾光片;所述窄帶濾光片設置于所述熒光檢測通道中；所述試劑條發(fā)出的熒 光通過所述窄帶濾光片及所述衰減片后，被所述光電傳感器檢測到。6. 如權利要求5所述的時間分辨熒光分析系統(tǒng)，其特征在于，所述時間分辨熒光分析系 統(tǒng)還包括第二電機，所述第二電機與所述衰減片通過齒輪齒合連接;所述控制單元控制所 述第二電機步長和轉(zhuǎn)向，帶動所述衰減片轉(zhuǎn)動對所述試劑條發(fā)出的熒光強度進行衰減。7. 如權利要求6所述的時間分辨熒光分析系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元包括單片 機、第一驅(qū)動電路、第二驅(qū)動電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、光源驅(qū)動電路及濾波電路;所述單片機分別 與所述第一驅(qū)動電路、第二驅(qū)動電路、光源驅(qū)動電路、所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器及所述上位機電連 接;所述濾波電路的一端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，另一端所述光電傳感器連接;所述第一電 機與所述第一驅(qū)動電路連接;所述第二電機與所述第二驅(qū)動電路連接;所述光源與所述光 源驅(qū)動電路連接。8. 如權利要求7所述的時間分辨熒光分析系統(tǒng)，其特征在于，所述光源采用LED燈。9. 如權利要求8所述的時間分辨熒光分析系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電機及所述第二 電機均采用步進電機。10. -種檢測裝置，其特征在于，所述檢測裝置包括如權利要求1-9任意一項所述的時 間分辨熒光分析系統(tǒng)。
【文檔編號】G01N21/64GK105866077SQ201610166288
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月21日
【發(fā)明人】劉玉縣, 梁偉棠, 陳慶明, 林曉明
【申請人】廣東順德工業(yè)設計研究院(廣東順德創(chuàng)新設計研究院)