免疫荧光定量分析仪

免疫荧光定量分析仪--用于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。光源采用大功率LED灯珠采用窄带干涉滤光器滤光激发光和荧光，内置光电转换芯片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，实现检测样品的扫描检测。通过与标准仪器的比较试验，结果表明，在小型化、快速、低成本的基础上，测量结果准确，测量精度高，稳定性好，能满足临床应用的要求。

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记法相比，免疫荧光分析技术灵敏度高，特异性强，操作方便，无放射性物质作为标记物。因此，它具有无放射性、标记物稳定、易于长期保存、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]。荧光分析法是确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，可以通过确定荧光光谱和荧光强度来定性或定量分析物质。免疫荧光分析技术是生物医学检验中常用的快速分析技术，在微生物、病毒抗原或抗体检测、激素检测、肿瘤标志物检测、药物 ** 、 ** 、 ** 、 ** 等检测领域应用前景广阔。

免疫荧光定量检测原理

特殊的荧光抗体首先固定在硝酸纤维素膜的某个区域。当干燥的硝酸纤维素一端滴入样品时，由于毛细管的作用，样品将沿着膜向前移动。当移动到固定的抗体区域时，样品中相应的抗原与荧光体特异性结合。随着进一步的分析，用这种抗原的另一种抗体捕捉复合物，多余的荧光抗体用第二种抗体捕捉。（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。光学部分是荧光定量分析仪的核心部分，用于激发荧光，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580 nm)高亮度LED光源，LED位于发射光路凸透镜1的焦点，使光源发出的光通过凸透镜1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范围以外的光被滤除掉，出射的光为窄带光(565 nm～595 nm)，凸透镜2后，聚焦在样品上，激发荧光，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的光轴在同一条线上。荧光检测光轴和发射光轴为45°角度较大限度地减少了激发光对荧光信号检测的影响。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。滤光片2采用中心波长610 nm，带宽为15 nm窄带干涉滤光片。激发的荧光被凸透镜3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，只剩下610 nm大约荧光信号通过[2-3]。在荧光检测模块上聚焦的光电转换器上，通过滤光片后的光被凸透镜4收集，实现光信号向电信号的转换。

2.设计2 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的强度，放大滤波后输出信号进入ADS1252将数字信号转换为处理器[4]。

图2中检测器框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共同包装在探测器中，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。

为保证光源的稳定性，发光控制模块采用恒流源驱动模式，可有效保证光源发光强度的恒定。对于某些样品，照射光源不应太强。因此，恒流源采用程序控制调节的恒流源，可通过输入不同的数字值进行控制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。荧光检测模块包含了光电转换、信号放大滤波、电压偏置、模/数转换等部分。其中，信号放大采用程控放大，模/数转换采用24位的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。数字电信号传输给控制器，比模拟信号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 系统软件部分设置

使用系统软件C编写语言，软件流程图如图3所示。系统初始化主要完成系统外围模块的配置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离开仓库，并提示用户在显示屏上插入检测样品卡。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移动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。系统判断二维码信息有效后，打开LED并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卡内，通过一定的算法计算T线与C与二维码信息中的标准曲线相比，线对应峰值的面积得到待检测样品的浓度，并在显示屏上显示较终荧光强度曲线和样品的浓度检测结果，并自动存储和打印检测信息[5]。

3 测试结果及分析

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它是一种由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、治疗和预后判断的重要指标[6]。

3.采集1 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，可以用高斯拟合计算T线和C利用线对应的曲线峰面积T线和C线对应峰值的面积可以计算样品的浓度。这需要一组标准浓度验证产品，并根据标准浓度验证产品的测量结果建立一定的数学模型来计算T线和C线对应峰面积与样品浓度的数学关系。

样品浓度和样品浓度按标准浓度验证T线对应峰面积(使用AT表示）与C线对应峰面积(使用AC表示）之比AT/AC如表1所示。

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

从图5乘法拟合直线的表达式如图1所示：

y=9 912.156x-84.742 8(1)

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

3.3 系统测量误差分析

选择一组相同批次的不同浓度标准浓度样品，根据1测量样品浓度，分析系统的检测误差，测量结果如表2所示

由表2的实测结果可以看出，对于标准浓度样品的测量误差在±8%以内，满足实际使用要求。以下是一组医院患者的血液样品，以进口锐普智能荧光干式定量分析仪为标准仪器进行对比测量。每例75 L将样品缓冲液中加入病人的血样，将溶液充分混合，取75 滋L样品滴加入样品卡加样孔，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.

由表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与现已商品化的免疫荧光检测仪相比，测量误差在±能满足临床应用要求的8%以内。

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。从多个角度分析了仪器的运行结果。从测试结果可以看出，仪器可以拟合出线性好的标准直线。通过对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±能满足临床应用要求的8%以内。