免疫熒光定量分析儀

免疫熒光定量分析儀--用于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。光源采用大功率LED燈珠采用窄帶干涉濾光器濾光激發光和熒光，內置光電轉換芯片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，實現檢測樣品的掃描檢測。通過與標準儀器的比較試驗，結果表明，在小型化、快速、低成本的基礎上，測量結果準確，測量精度高，穩定性好，能滿足臨床應用的要求。

免疫熒光分析技術是一種新開發的精密免疫標記檢測技術。與傳統的酶聯免疫法和金標記法相比，免疫熒光分析技術靈敏度高，特異性強，操作方便，無放射性物質作為標記物。因此，它具有無放射性、標記物穩定、易于長期保存、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點[1]。熒光分析法是確定物質吸收一定頻率的光后發射的光的強度。熒光強度與物質數量成正比，可以通過確定熒光光譜和熒光強度來定性或定量分析物質。免疫熒光分析技術是生物醫學檢驗中常用的快速分析技術，在微生物、病毒抗原或抗體檢測、激素檢測、腫瘤標志物檢測、藥物 ** 、 ** 、 ** 、 ** 等檢測領域應用前景廣闊。

免疫熒光定量檢測原理

特殊的熒光抗體首先固定在硝酸纖維素膜的某個區域。當干燥的硝酸纖維素一端滴入樣品時，由于毛細管的作用，樣品將沿著膜向前移動。當移動到固定的抗體區域時，樣品中相應的抗原與熒光體特異性結合。隨著進一步的分析，用這種抗原的另一種抗體捕捉復合物，多余的熒光抗體用第二種抗體捕捉。（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，從而實現了特定的免疫診斷。

2 設計免疫熒光定量分析儀系統

免疫熒光定量分析儀主要由光學、硬件電路和系統軟件組成。光學部分是熒光定量分析儀的核心部分，用于激發熒光，而硬件電路部分和系統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，光學部分由光源發射光路和熒光檢測光路組成。

光源發射光路由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580 nm)高亮度LED光源，LED位于發射光路凸透鏡1的焦點，使光源發出的光通過凸透鏡1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范圍以外的光被濾除掉，出射的光為窄帶光(565 nm～595 nm)，凸透鏡2后，聚焦在樣品上，激發熒光，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的光軸在同一條線上。熒光檢測光軸和發射光軸為45°角度較大限度地減少了激發光對熒光信號檢測的影響。熒光檢測光路光軸與發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。濾光片2采用中心波長610 nm，帶寬為15 nm窄帶干涉濾光片。激發的熒光被凸透鏡3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光，只剩下610 nm大約熒光信號通過[2-3]。在熒光檢測模塊上聚焦的光電轉換器上，通過濾光片后的光被凸透鏡4收集，實現光信號向電信號的轉換。

2.設計2 系統硬件電路

系統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光控制模塊將待檢測樣本驅動到檢測器檢測口上方LED發光強度符合測量強度要求，光電傳感器檢測熒光信號的強度，放大濾波后輸出信號進入ADS1252將數字信號轉換為處理器[4]。

圖2中檢測器框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共同包裝在探測器中，提高了檢測信號的穩定性和抗干擾性。探測器的硬件電路由發光控制模塊和熒光檢測模塊組成。

為保證光源的穩定性，發光控制模塊采用恒流源驅動模式，可有效保證光源發光強度的恒定。對于某些樣品，照射光源不應太強。因此，恒流源采用程序控制調節的恒流源，可通過輸入不同的數字值進行控制LED發光強度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。熒光檢測模塊包含了光電轉換、信號放大濾波、電壓偏置、模/數轉換等部分。其中，信號放大采用程控放大，模/數轉換采用24位的A/D轉換芯片ADS1252可以保證足夠的轉換精度和較大的動態檢測范圍。數字電信號傳輸給控制器，比模擬信號具有更強的抗干擾性和準確性，大大提高了系統的檢測精度。

2.3 系統軟件部分設置

使用系統軟件C編寫語言，軟件流程圖如圖3所示。系統初始化主要完成系統外圍模塊的配置和歷史設置的讀取和配置。系統初始化完成后，控制電機驅動樣品卡槽離開倉庫，并提示用戶在顯示屏上插入檢測樣品卡。系統循環檢測樣品卡是否插入卡槽。當檢測到樣品卡插入時，系統打開二維碼掃描槍，控制電機驅動樣品卡移動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。系統判斷二維碼信息有效后，打開LED并根據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。收集到的數據將是txt保存文件的形式SD卡內，通過一定的算法計算T線與C與二維碼信息中的標準曲線相比，線對應峰值的面積得到待檢測樣品的濃度，并在顯示屏上顯示較終熒光強度曲線和樣品的濃度檢測結果，并自動存儲和打印檢測信息[5]。

3 測試結果及分析

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它是一種由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、治療和預后判斷的重要指標[6]。

3.采集1 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據數量，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，可以用高斯擬合計算T線和C利用線對應的曲線峰面積T線和C線對應峰值的面積可以計算樣品的濃度。這需要一組標準濃度驗證產品，并根據標準濃度驗證產品的測量結果建立一定的數學模型來計算T線和C線對應峰面積與樣品濃度的數學關系。

樣品濃度和樣品濃度按標準濃度驗證T線對應峰面積(使用AT表示）與C線對應峰面積(使用AC表示）之比AT/AC如表1所示。

較小二乘法通過表1中的對應關系獲得的樣品濃度和AT/AC如圖5所示，數學量化關系。

從圖5乘法擬合直線的表達式如圖1所示：

y=9 912.156x-84.742 8(1)

直線擬合相關系數R=0.999 92表明這六種標準濃度校準產品的濃度和濃度AT/AC線性關系很好。

3.3 系統測量誤差分析

選擇一組相同批次的不同濃度標準濃度樣品，根據1測量樣品濃度，分析系統的檢測誤差，測量結果如表2所示

由表2的實測結果可以看出，對于標準濃度樣品的測量誤差在±8%以內，滿足實際使用要求。以下是一組醫院患者的血液樣品，以進口銳普智能熒光干式定量分析儀為標準儀器進行對比測量。每例75 L將樣品緩沖液中加入病人的血樣，將溶液充分混合，取75 滋L樣品滴加入樣品卡加樣孔，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.

由表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與現已商品化的免疫熒光檢測儀相比，測量誤差在±能滿足臨床應用要求的8%以內。

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、硬件電路和系統軟件。從多個角度分析了儀器的運行結果。從測試結果可以看出，儀器可以擬合出線性好的標準直線。通過對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±能滿足臨床應用要求的8%以內。