免疫熒光定量分析儀

免疫熒光定量分析儀-人體血液和尿液中的各種分析（CRP、PCT、NT-proBNP、cTnI等)快速準確地分析含量。大功率光源LED內置光電轉換芯片采用窄帶干涉濾光器激發(fā)光和熒光OPT101檢測熒光強度。由立邁生一體化步進電機驅動，皮帶驅動雙排滾珠寬體滑塊在單個精密直線導軌上滑動，實現(xiàn)樣品檢測的掃描檢測。通過與標準儀器的比較試驗，結果表明，在小型化、快速性和低成本的基礎上，對準確床的應用要求進行了測量。

免疫熒光分析技術是一種新開發(fā)的精密免疫標記檢測技術。與傳統(tǒng)的酶聯(lián)免疫法和金標法相比，免疫熒光分析技術具有靈敏度高、特異性強、操作方便、無放射性物質、無放射性、標記穩(wěn)定、長期保存方便、試驗重復性好、分析速度快、樣品用量少、標準曲線范圍寬等優(yōu)點[1]。熒光分析是測定物質吸收一定頻率的光后發(fā)射的光的強度。熒光強度與物質數(shù)量成正比，可通過測量熒光光譜和熒光強度來定性或定量分析物質。免疫熒光分析技術常用于微生物、病毒抗原或抗體檢測、激素檢測、腫瘤標志物檢測和毒品檢測 、 、 、 其它檢測領域具有廣闊的應用前景。

1 免疫熒光定量檢測原理

硝酸纖維素膜的某一區(qū)域固定了特殊的熒光抗體。當干硝酸纖維素一端滴入樣品時，樣品會沿著膜向前移動，因為毛細管的作用。樣品中相應的抗原與熒光體特異性結合，當移動到固定的抗體區(qū)域時。經過進一步分析，用這種抗原的另一種抗體捕捉復合物，用第二種抗體捕捉多余的熒光抗體。兩次捕獲的位置分別稱為質量控制線（C線)和檢測線（T線）。當光源照射到檢測卡上時，質量控制線和檢測線分別刺激不同強度的熒光。光電轉換器接收不同強度的熒光，產生不同大小的電信號。電信號的強度反映了待檢測對象的濃度，從而實現(xiàn)了特定的免疫診斷。

2 設計免疫熒光定量分析儀系統(tǒng)

免疫熒光定量分析儀主要由光學、硬件電路和系統(tǒng)軟件組成。光學部分是激發(fā)熒光的核心部分，而硬件電路部分和系統(tǒng)軟件部分用于檢測和控制整個儀器的正常運行。

2.1 光學設計

如圖1所示，光學部分由光源發(fā)射光路和熒光檢測光路組成。

光源發(fā)射光路由LED由光源、凸透鏡1、濾光片1和凸透鏡2組成。LED光源的光軸與凸透鏡1、濾光片1、凸透鏡2的光軸在一條線上。光源為綠色，中心波長為580 nm)高亮度LED光源，LED位于發(fā)射光路凸透鏡1的焦點，通過凸透鏡1將光源發(fā)出的光變成平行光。濾光片1采用中心波長580 nm帶寬為30 nm窄帶干涉濾光片，平行光通過濾光片1進入射光565 nm～595 nm過濾掉范圍以外的光，出射光為窄帶光(565) nm～595 nm)，凸透鏡2后，聚焦樣品刺激熒光，熒光波長為610 nm。

熒光檢測光路由凸透鏡3、濾光片2、凸透鏡4和光電轉換器組成。光電轉換器與凸透鏡3、濾光片2、凸透鏡4的光軸在一條線上。熒光檢測光路光軸，發(fā)射光路光軸45°激發(fā)光對熒光信號檢測的影響較小化。熒光檢測光路光軸與發(fā)射光路光軸的交點在試紙上，交點為凸透鏡2和凸透鏡3的焦點。過濾中心波長61 nm，帶寬為15 nm窄帶干涉濾光片。凸透鏡3將激發(fā)的熒光收集成平行光。平行光通過濾光片2后，濾光片將過濾掉原來的少量激發(fā)光，只有610 nm熒光信號通過[2-3]左右。聚焦在熒光檢測模塊的光電轉換器上，通過凸透鏡4收集濾光片后的光，實現(xiàn)光信號轉換為電信號。

2.2 硬件電路部分設計系統(tǒng)硬件電路

系統(tǒng)硬件電路的結構框圖如圖2所示。儀器的測量原理是通過發(fā)光控制模塊將待檢測樣本驅動到檢測器檢測口上方LED發(fā)光強度符合測量強度要求，光電傳感器檢測熒光信號強度，放大濾波器后輸出信號進入ADS1252將數(shù)字信號轉換為處理器[4]。

圖2中顯示的部分包括上述2.1描述的光學部分和部分硬件電路，提高了檢測信號的穩(wěn)定性和抗干擾性。探測器的硬件電路由發(fā)光控制模塊和熒光檢測模塊組成。

為了保證光源的穩(wěn)定性，發(fā)光控制模塊采用恒流源驅動模式，可以有效保證發(fā)光強度的恒定。對于某些樣品，照射光源不應太強。因此，恒流源可以通過輸入不同的數(shù)字值來控制LED發(fā)光強度LED程序可以控制驅動電流的大小。

光電轉換器選用內置光電轉換芯片OPT101。熒光檢測模塊包括光電轉換、信號放大濾波、電壓偏置、模/數(shù)轉換等。其中，程控放大用于信號放大，模/數(shù)轉換用于24位A/D轉換芯片ADS1252可以保證足夠的轉換精度和較大的動態(tài)檢測范圍。與模擬信號相比，數(shù)字電信號傳輸給控制器具有更強的抗干擾性和準確性，大大提高了系統(tǒng)的檢測精度。

2.3 設置系統(tǒng)軟件部分

如圖3所示，用C語言編寫系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)初始化主要完成系統(tǒng)各外圍模塊和歷史設置的讀取和配置。系統(tǒng)初始化完成后，控制電機驅動樣品卡槽出倉，并在顯示屏上提示用戶插入檢測樣品卡。系統(tǒng)循環(huán)檢測樣品卡是否插入卡槽。當檢測到樣品卡插入時，系統(tǒng)打開二維碼掃描槍，控制電機驅動樣品卡到掃描槍讀取二維碼。二維碼包括檢測項目、產品批號、標準曲線等信息。在判斷二維碼信息有效后，系統(tǒng)打開LED根據(jù)二維碼相關信息進行調整LED亮度控制電機驅動待檢測樣本移動到檢測器上方進行檢測。收集到的數(shù)據(jù)將是txt保存文件的形式SD在卡中，T線和C線對應峰值的濃度通過一定算法計算，較終熒光強度曲線和樣品的濃度檢測結果顯示在顯示屏上，檢測信息[5]自動存儲和打印。

3 結果及分析

本文設計的免疫熒光定量分析儀可以測量血液和尿液中各種物質的濃度NT-proBNP（N末端腦鈉肽前體的濃度測量是對儀器運行效果的分析。NT-proBNP心臟分泌的神經內分泌激素 ，已被證明是心力衰竭患者臨床診斷、治療和判斷預后的重要指標[6]。

3.1 采集熒光信號

將樣品卡插入儀器卡槽中檢測熒光強度曲線，如圖4所示。圖中的水平坐標代表數(shù)據(jù)數(shù)量，垂直坐標代表光電轉換器輸出的電壓值，單位為mV。

3.2 標準直線擬合

獲得樣品熒光強度曲線后，T通過高斯擬合計算線與C線對應曲線峰值的面積，T樣品濃度可以計算線與C線對應峰值的面積。這需要一組標準濃度驗證產品，根據(jù)標準濃度驗證產品的測量結果，建立一定的數(shù)學模型，計算T線與C線對應峰值的面積與樣品濃度的數(shù)學關系。

根據(jù)標準濃度驗證產品獲得樣品濃度與T線對應峰值的面積(使用)AT表示)與C線對應的峰值面積(使用AC表示）之比AT/AC如表1所示。

通過表1中對應關系獲得的樣品濃度和較小二乘法AT/AC數(shù)學量化關系如圖5所示。

如圖1所示，從圖5乘法擬合直線的表達式：

y=9 912.156x-84.742 8(1)

直線擬合相關系數(shù)R=0.999 92.說明這六種標準濃度校準產品的濃度和濃度AT/AC良好的線性關系。

3.3 系統(tǒng)測量誤差分析

根據(jù)1測量樣品濃度，分析系統(tǒng)的檢測誤差，選擇相同批次的不同濃度標準濃度樣品。測量結果如表2所示

從表2的測量結果可以看出，標準濃度樣品的測量誤差在于±滿足8%以內實際使用要求。以下是一組以進口銳普智能熒光干定量分析儀為標準儀器的醫(yī)院患者血液樣品。每個病例取75 L將病人的血樣添加到樣品緩沖液中，充分混合溶液，然后取75 ?將樣品滴加入樣品卡孔，等待15 min將樣品卡插入儀器卡槽后得到的測量結果如表3所示.

從表3的對比測量結果可以看出，本文設計的免疫熒光定量分析儀的測量誤差在于±8%以內可滿足臨床應用要求。

4 結論

本文設計了免疫熒光定量分析儀，詳細介紹了儀器的光學、硬件電路和系統(tǒng)軟件。從多個角度分析儀器的運行結果。從結果可以看出，儀器可以起草出線性好的標準線。通過標準驗證產品的測量試驗和與標準儀器的比較試驗，表明儀器可以在小型化、快速性的基礎上控制測量誤差±8%以內可滿足臨床應用要求。