免疫荧光定量分析仪

免疫荧光定量分析仪-人体血液和尿液中的各种分析（CRP、PCT、NT-proBNP、cTnI等)快速准确地分析含量。大功率光源LED内置光电转换芯片采用窄带干涉滤光器激发光和荧光OPT101检测荧光强度。由立迈生一体化步进电机驱动，皮带驱动双排滚珠宽体滑块在单个精密直线导轨上滑动，实现样品检测的扫描检测。通过与标准仪器的比较试验，结果表明，在小型化、快速性和低成本的基础上，对准确床的应用要求进行了测量。

免疫荧光分析技术是一种新开发的精密免疫标记检测技术。与传统的酶联免疫法和金标法相比，免疫荧光分析技术具有灵敏度高、特异性强、操作方便、无放射性物质、无放射性、标记稳定、长期保存方便、试验重复性好、分析速度快、样品用量少、标准曲线范围宽等优点[1]。荧光分析是测定物质吸收一定频率的光后发射的光的强度。荧光强度与物质数量成正比，可通过测量荧光光谱和荧光强度来定性或定量分析物质。免疫荧光分析技术常用于微生物、病毒抗原或抗体检测、激素检测、肿瘤标志物检测和毒品检测 、 、 、 其它检测领域具有广阔的应用前景。

1 免疫荧光定量检测原理

硝酸纤维素膜的某一区域固定了特殊的荧光抗体。当干硝酸纤维素一端滴入样品时，样品会沿着膜向前移动，因为毛细管的作用。样品中相应的抗原与荧光体特异性结合，当移动到固定的抗体区域时。经过进一步分析，用这种抗原的另一种抗体捕捉复合物，用第二种抗体捕捉多余的荧光抗体。两次捕获的位置分别称为质量控制线（C线)和检测线（T线）。当光源照射到检测卡上时，质量控制线和检测线分别刺激不同强度的荧光。光电转换器接收不同强度的荧光，产生不同大小的电信号。电信号的强度反映了待检测对象的浓度，从而实现了特定的免疫诊断。

2 设计免疫荧光定量分析仪系统

免疫荧光定量分析仪主要由光学、硬件电路和系统软件组成。光学部分是激发荧光的核心部分，而硬件电路部分和系统软件部分用于检测和控制整个仪器的正常运行。

2.1 光学设计

如图1所示，光学部分由光源发射光路和荧光检测光路组成。

光源发射光路由LED由光源、凸透镜1、滤光片1和凸透镜2组成。LED光源的光轴与凸透镜1、滤光片1、凸透镜2的光轴在一条线上。光源为绿色，中心波长为580 nm)高亮度LED光源，LED位于发射光路凸透镜1的焦点，通过凸透镜1将光源发出的光变成平行光。滤光片1采用中心波长580 nm带宽为30 nm窄带干涉滤光片，平行光通过滤光片1进入射光565 nm～595 nm过滤掉范围以外的光，出射光为窄带光(565) nm～595 nm)，凸透镜2后，聚焦样品刺激荧光，荧光波长为610 nm。

荧光检测光路由凸透镜3、滤光片2、凸透镜4和光电转换器组成。光电转换器与凸透镜3、滤光片2、凸透镜4的光轴在一条线上。荧光检测光路光轴，发射光路光轴45°激发光对荧光信号检测的影响较小化。荧光检测光路光轴与发射光路光轴的交点在试纸上，交点为凸透镜2和凸透镜3的焦点。过滤中心波长61 nm，带宽为15 nm窄带干涉滤光片。凸透镜3将激发的荧光收集成平行光。平行光通过滤光片2后，滤光片将过滤掉原来的少量激发光，只有610 nm荧光信号通过[2-3]左右。聚焦在荧光检测模块的光电转换器上，通过凸透镜4收集滤光片后的光，实现光信号转换为电信号。

2.2 硬件电路部分设计系统硬件电路

系统硬件电路的结构框图如图2所示。仪器的测量原理是通过发光控制模块将待检测样本驱动到检测器检测口上方LED发光强度符合测量强度要求，光电传感器检测荧光信号强度，放大滤波器后输出信号进入ADS1252将数字信号转换为处理器[4]。

图2中显示的部分包括上述2.1描述的光学部分和部分硬件电路，提高了检测信号的稳定性和抗干扰性。探测器的硬件电路由发光控制模块和荧光检测模块组成。

为了保证光源的稳定性，发光控制模块采用恒流源驱动模式，可以有效保证发光强度的恒定。对于某些样品，照射光源不应太强。因此，恒流源可以通过输入不同的数字值来控制LED发光强度LED程序可以控制驱动电流的大小。

光电转换器选用内置光电转换芯片OPT101。荧光检测模块包括光电转换、信号放大滤波、电压偏置、模/数转换等。其中，程控放大用于信号放大，模/数转换用于24位A/D转换芯片ADS1252可以保证足够的转换精度和较大的动态检测范围。与模拟信号相比，数字电信号传输给控制器具有更强的抗干扰性和准确性，大大提高了系统的检测精度。

2.3 设置系统软件部分

如图3所示，用C语言编写系统软件。系统初始化主要完成系统各外围模块和历史设置的读取和配置。系统初始化完成后，控制电机驱动样品卡槽出仓，并在显示屏上提示用户插入检测样品卡。系统循环检测样品卡是否插入卡槽。当检测到样品卡插入时，系统打开二维码扫描枪，控制电机驱动样品卡到扫描枪读取二维码。二维码包括检测项目、产品批号、标准曲线等信息。在判断二维码信息有效后，系统打开LED根据二维码相关信息进行调整LED亮度控制电机驱动待检测样本移动到检测器上方进行检测。收集到的数据将是txt保存文件的形式SD在卡中，T线和C线对应峰值的浓度通过一定算法计算，较终荧光强度曲线和样品的浓度检测结果显示在显示屏上，检测信息[5]自动存储和打印。

3 结果及分析

本文设计的免疫荧光定量分析仪可以测量血液和尿液中各种物质的浓度NT-proBNP（N末端脑钠肽前体的浓度测量是对仪器运行效果的分析。NT-proBNP心脏分泌的神经内分泌激素 ，已被证明是心力衰竭患者临床诊断、治疗和判断预后的重要指标[6]。

3.1 采集荧光信号

将样品卡插入仪器卡槽中检测荧光强度曲线，如图4所示。图中的水平坐标代表数据数量，垂直坐标代表光电转换器输出的电压值，单位为mV。

3.2 标准直线拟合

获得样品荧光强度曲线后，T通过高斯拟合计算线与C线对应曲线峰值的面积，T样品浓度可以计算线与C线对应峰值的面积。这需要一组标准浓度验证产品，根据标准浓度验证产品的测量结果，建立一定的数学模型，计算T线与C线对应峰值的面积与样品浓度的数学关系。

根据标准浓度验证产品获得样品浓度与T线对应峰值的面积(使用)AT表示)与C线对应的峰值面积(使用AC表示）之比AT/AC如表1所示。

通过表1中对应关系获得的样品浓度和较小二乘法AT/AC数学量化关系如图5所示。

如图1所示，从图5乘法拟合直线的表达式：

y=9 912.156x-84.742 8(1)

直线拟合相关系数R=0.999 92.说明这六种标准浓度校准产品的浓度和浓度AT/AC良好的线性关系。

3.3 系统测量误差分析

根据1测量样品浓度，分析系统的检测误差，选择相同批次的不同浓度标准浓度样品。测量结果如表2所示

从表2的测量结果可以看出，标准浓度样品的测量误差在于±满足8%以内实际使用要求。以下是一组以进口锐普智能荧光干定量分析仪为标准仪器的医院患者血液样品。每个病例取75 L将病人的血样添加到样品缓冲液中，充分混合溶液，然后取75 ?将样品滴加入样品卡孔，等待15 min将样品卡插入仪器卡槽后得到的测量结果如表3所示.

从表3的对比测量结果可以看出，本文设计的免疫荧光定量分析仪的测量误差在于±8%以内可满足临床应用要求。

4 结论

本文设计了免疫荧光定量分析仪，详细介绍了仪器的光学、硬件电路和系统软件。从多个角度分析仪器的运行结果。从结果可以看出，仪器可以起草出线性好的标准线。通过标准验证产品的测量试验和与标准仪器的比较试验，表明仪器可以在小型化、快速性的基础上控制测量误差±8%以内可满足临床应用要求。