CN203981588U - 一种基于相均衡倍频调制原理的荧光检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于相均衡倍频调制原理的荧光检测设备，通过在壳体内设置控制电路，试纸条自壳体的试纸条***口***，控制电路控制光学检测模块对待测标的物的荧光强度进行检测、扫描采样，由控制电路对荧光强度进行分析，得到标的物的浓度，其中激发光源入射口相对封闭地设于光电传感器两侧且以光电传感器的入射口的中轴线为中心对称设置，保证荧光检测的干扰尽可能小，且激发荧光强度更大。本实用新型不仅同样可以消除样品中底物的荧光干扰，还可以消除环境背景光、空间电磁波工频干扰等信号，提升检测样品荧光测量信号强度，具备常规荧光检测方法无法完成的优势，可应用于生物、化学、医学等领域标的物的荧光强度检测。

Description

一种基于相均衡倍频调制原理的荧光检测设备

技术领域

本实用新型属于借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料的技术领域，特别涉及一种可以消除样品中底物的荧光干扰、消除环境背景光、消除空间电磁波工频干扰等信号以提升检测样品荧光测量信号强度、提高荧光检测精准度的基于相均衡倍频调制原理的荧光检测设备。

背景技术

荧光分析技术的具体操作过程是：在试纸条上进行荧光色素染色处理；将试纸条放入检测样品，当检测样品中含有能和荧光色素结合的检测标的物时，即能对样品的测量标的物进行荧光色素染色；然后利用激发光照射样品，激发荧光色素发出荧光，由最终的荧光的强度值分析出测量标的物的种类、浓度等信息。本技术要求在短时间内根据荧光信息对测量标的物进行正确的分析。

目前，免疫层析（lateral flow immunoassay, LFIA）快速检测试纸条在荧光分析技术领域中较常用，且近年来免疫层析荧光检测领域在技术上取得突破，具有灵敏度高、特异性强、荧光寿命长、稳定性好和无放射性污染等特点，可以广泛应用于现场定量检测，是未来即时检测技术发展的重要方向。

然而，激发光照射激发出荧光的过程中，除了测量标的物发射的荧光，也即是标记在样品上的荧光色素的荧光信息外，还包括两大类干扰荧光，干扰荧光包括环境背景荧光和杂质激发荧光。所谓环境背景荧光，包括有样品底液或试纸条本身的自发荧光、反射的波段较宽的荧光、检测***的漏光及电磁干扰等；杂质激发荧光主要是由于样品中包含非测量标的物的物质，这类物质也可能会被激发光激发出荧光，只是这类荧光的激发和淬灭过程和测量标的物荧光过程不同。上述这些干扰荧光波段与荧光色素发出的荧光波段相重叠时，如果干扰荧光和荧光色素发出的荧光相比强度极其微弱，则利用一般的荧光检测方法检测荧光光强就可以测量出标的物的浓度信息，但是当荧光色素所发出的荧光的强度不足够强时，则会产生较大误差，严重影响测量分析的结果。

在一般的荧光检测中，激发光照射样品激发荧光发射，通过滤光片滤除反射光和杂质荧光，只检测待测标的物发射荧光波长范围的荧光光强，从而获取测量标的物相对准确的信息。此种检测虽然能消除干扰物质激发荧光的影响，但是由于干扰物质具有不确定性，环境背景干扰也具有不确定性，故不能肯定完全消除所有干扰物质激发荧光，且上述方法并不能完全消除同荧光色素波段重合的环境背景光干扰，还存在有检测***漏光和电磁干扰等问题。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是，现有技术中，激发光照射激发出荧光的过程中，除了测量标的物发射的荧光，也即是标记在样品上的荧光色素的荧光信息外，还包括环境背景荧光和杂质激发荧光两大类干扰荧光，而导致的由于干扰物质具有不确定性，环境背景干扰也具有不确定性，故不能肯定完全消除所有干扰物质激发荧光，且大多数方法并不能完全消除同荧光色素波段重合的环境背景光干扰，还有检测***漏光和电磁干扰等的问题，进而提供了一种优化结构的基于相均衡倍频调制原理的荧光检测设备。

本实用新型所采用的技术方案是，一种基于相均衡倍频调制原理的荧光检测设备，包括壳体，所述壳体侧部设有试纸条***口，所述壳体内设有光学检测机构和控制电路，所述光学检测机构与控制电路连接，所述光学检测机构还包括与所述试纸条***口配合设置的试纸条放置台及顺次设于试纸条放置台上方的导向机构和光学检测模块，所述光学检测模块通过丝杆副连接有步进电机；所述光学检测模块包括检测基座，所述检测基座上设有光电传感器和设于光电传感器两侧的激发光源入射口，所述激发光源入射口以光电传感器的入射口的中轴线为中心对称设置；所述步进电机、光电传感器与所述控制电路连接。

优选地，所述光电传感器垂直于所述试纸条放置台，所述光电传感器的入射口的中轴线和2个激发光源入射口的中轴线交汇于试纸条放置台上。

优选地，所述光电传感器为光电二极管。

优选地，所述激发光源为发光二极管。

优选地，所述激发光源入射口处设有插片槽。

优选地，所述导向机构为导轨，所述导轨的导向方向与试纸条放置台的导向方向一致。

优选地，所述控制电路包括荧光检测电路，所述荧光检测电路包括CPU，所述CPU顺次连接有光电信号IV转换模块、信号放大滤波模块和AD转换模块，所述光电传感器与所述CPU连接。

优选地，所述控制电路还包括交互电路，所述交互电路包括与所述CPU连接的信号采集模块、数据存储模块、数据传输模块、结果显示模块及人机交互模块，所述壳体上设有与所述信号采集模块配合设置的扫描窗口、与所述结果显示模块配合设置的显示屏及与所述人机交互模块配合设置的按键部。

优选地，所述荧光检测电路设于荧光检测电路板上，所述交互电路设于交互电路板上，所述荧光检测电路板和交互电路板设于壳体内。

本实用新型提供了一种优化结构的基于相均衡倍频调制原理的荧光检测设备，通过在壳体内设置光学检测机构和控制电路，试纸条自壳体的试纸条***口***，控制电路控制光学检测模块对试纸条上的待测标的物的荧光强度进行检测、扫描采样，采集荧光试纸条上的荧光标记物发射光强，记录光谱采样信息曲线并显示，由控制电路对荧光强度进行分析，得到标的物的浓度，其中激发光源入射口相对封闭地设于光电传感器两侧且以光电传感器的入射口的中轴线为中心对称设置，保证了荧光检测的干扰尽可能小，且激发荧光强度更大。本实用新型的设备不仅同样可以消除样品中底物的荧光干扰，还可以消除环境背景光、空间电磁波工频干扰等信号，提升检测样品荧光测量信号强度，具备常规荧光检测方法无法完成的优势，可应用于生物、化学、医学等领域标的物的荧光强度检测。

附图说明

图1为本实用新型的主视图结构示意图；

图2为本实用新型的侧视图结构示意图；

图3为本实用新型的俯视图结构示意图；

图4为本实用新型的光学检测机构的立体图结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细描述，但本实用新型的保护范围并不限于此。

如图所示，本实用新型涉及一种基于相均衡倍频调制原理的荧光检测设备，包括壳体1，所述壳体1侧部设有试纸条***口2，所述壳体1内设有光学检测机构和控制电路，所述光学检测机构与控制电路连接，所述光学检测机构还包括与所述试纸条***口2配合设置的试纸条放置台3及顺次设于试纸条放置台3上方的导向机构4和光学检测模块，所述光学检测模块通过丝杆副连接有步进电机5；所述光学检测模块包括检测基座6，所述检测基座6上设有光电传感器7和设于光电传感器7两侧的激发光源入射口8，所述激发光源入射口8以光电传感器7的入射口的中轴线为中心对称设置；所述步进电机5、光电传感器7与所述控制电路连接。

本实用新型中，荧光检测设备主要包括壳体1，壳体1内设置光学检测机构和控制电路，试纸条自壳体1的试纸条***口2***，控制电路控制光学检测模块对试纸条上的待测标的物的荧光强度进行检测、扫描采样，采集荧光试纸条上的荧光标记物发射光强，记录光谱采样信息曲线并显示，由控制电路对荧光强度进行分析，得到标的物的浓度。

本实用新型中，光学检测机构包括试纸条放置台3及顺次设于试纸条放置台3上方的导向机构4和光学检测模块，试纸条放置台3用于放置设有待测标的物的试纸条，光学检测模块设于导向机构4上方并由控制电路控制步进电机5通过丝杆副带动在导向机构4上做运动方向上的推进。

本实用新型中，所述光学检测模块包括检测基座6，检测基座6上设有光电传感器7和设于光电传感器7两侧的激发光源入射口8。本实用新型的光学检测模块是双光源反射式的光学检测模块，涉及双共轭结构的光路设计，在实际工作过程中，以高稳定性的LED为激发光源，通过激发光源入射口8入射，并以设于激发光源中间的光电传感器7检测当前扫描位置的荧光光强，光电传感器7由控制电路控制，将信息传输回控制电路进行分析处理，最终得到标的物的浓度数据。

本实用新型中，为了保证光电传感器7垂直于试纸条放置台3，且光电传感器7的入射口的中轴线和2个激发光源入射口8的中轴线交汇于试纸条放置台3上，故将激发光源入射口8以光电传感器7的入射口的中轴线为中心对称设置时，整体的设计最为合理，也能达到最好的激发荧光及扫描采样并得到荧光强度的效果。

本实用新型中，光电传感器7的入射口的中轴线和激发光源入射口8的中轴线的夹角设置为15°～45°，同时，考虑到光的干涉，本实用新型中，光电传感器7的入射口的中轴线和激发光源入射口8的中轴线的夹角设置为45°。

所述光电传感器7垂直于所述试纸条放置台3，所述光电传感器7的入射口的中轴线和2个激发光源入射口8的中轴线交汇于试纸条放置台3上。

本实用新型中，光电传感器7垂直于作为待测平面的试纸条放置台3，是为了保证采样扫描及反馈结果的精准；作为双光源的激发光源的入射口8中心轴线与光电传感器7的中心轴线交汇于试纸条放置台3即检测平面的一点，保证了荧光的发生位置和采样扫描位置的一致，可以更为精确的利用光电传感器7检测当前扫描位置的荧光强度值。

所述光电传感器7为光电二极管。

本实用新型中，光电传感器7是常用的采用光电元件作为检测元件的传感器，其能将光信号的变化借助光电元件将光信号转换成电信号。本实用新型中，只要能将光信号转换成电信号的光电传感器均适用，一般情况下，采用光电二极管即能满足需求。

所述激发光源为发光二极管。

本实用新型中，激发光源可以为如发光二极管的普通光源。同时，激光亦适用。

本实用新型中，采用LED完成激发光源的作业，因LED具有光谱带宽窄，温度系数低，散射角度小等优点。

所述激发光源入射口8处设有插片槽。

本实用新型中，需要根据荧光标记物的特殊需求更换不同波长的LED及滤光片，然后以光电传感器7检测当前扫描位置的荧光光强，在激发光源入射口8处设置插片槽，即可以根据特殊需求随时更换不同波长的LED及滤光片，完成不同的待测标的物的荧光触发作业。

所述导向机构4为导轨，所述导轨的导向方向与试纸条放置台3的导向方向一致。

本实用新型中，导向机构4可以设置为任意导向形式，只需完成导向作业即可。由于试纸条放置台3的位置一定且方向单一，故一般情况下，导向机构4设置为导轨，且导轨的导向方向与试纸条放置台3的导向方向一致，即保证光学检测模块一直在试纸条放置台3的正上方各点运动即可。

所述控制电路包括荧光检测电路，所述荧光检测电路包括CPU，所述CPU顺次连接有光电信号IV转换模块、信号放大滤波模块和AD转换模块，所述光电传感器7与所述CPU连接。

本实用新型中，由于由光电传感器7扫描采样的结果仍存在一定的干扰信号，故需要交由荧光检测电路做一定的滤波及转换。本实用新型中，光电传感器7将扫描采样的信息反馈给CPU，并通过光电信号IV转换模块将光源的光信号调制至一定频率并转化成有效的电压信号，然后通过信号放大滤波模块滤除低频噪声和工频干扰并最后通过AD转换模块荧光强度信号由模拟信号转换成数字信号，得到转换为数字信号的荧光强度并进行分析计算，最终得到待测标的物的实际浓度值。

所述控制电路还包括交互电路，所述交互电路包括与所述CPU连接的信号采集模块、数据存储模块、数据传输模块、结果显示模块及人机交互模块，所述壳体1上设有与所述信号采集模块配合设置的扫描窗口9、与所述结果显示模块配合设置的显示屏10及与所述人机交互模块配合设置的按键部11。

本实用新型中，控制电路包括的交互电路包括信号采集模块、数据存储模块、数据传输模块、结果显示模块及人机交互模块，信号采集模块配合壳体1上的扫描窗口9可以用于采集一维码、二维码等信号，数据存储模块和数据传输模块用于对数据信息进行管理并可通过USB或COM接口与上位机进行数据传输，结果显示模块配合在壳体1上设有显示屏10，用于显示当前的荧光触发情况、荧光强度值等，人机交互模块通过在壳体1上配合设置按键部11可以提供给使用者实时的处理信息或是预设数值。

本实用新型中，交互电路的及配合的硬件的设置可以提供本实用新型产品更多的扩展空间，更有利于数据的即使交互及保存。

所述荧光检测电路设于荧光检测电路板上，所述交互电路设于交互电路板上，所述荧光检测电路板和交互电路板设于壳体1内。

本实用新型中，为了布局的合理，将荧光检测电路设于荧光检测电路板上，交互电路设于交互电路板上，即分为两块电路板，将荧光检测电路板和交互电路板设于壳体1内，合理利用了壳体1内的空间，亦便于电路的维修及维护。

本实用新型中，可以通过选择基于免疫层析荧光技术的层析试纸条，加入不同浓度的检测样品，待试纸条完全干燥之后多次检测其控制线（C）、测量线信号（T），考察其T/C值的稳定性，由于荧光漂白效果，C线、T线绝对光强都会衰减，而T/C值保持相对稳定，能达到0.5％的检测灵敏度指标。

本实用新型解决了现有技术中，激发光照射激发出荧光的过程中，除了测量标的物发射的荧光，也即是标记在样品上的荧光色素的荧光信息外，还包括环境背景荧光和杂质激发荧光两大类干扰荧光，而导致的由于干扰物质具有不确定性，环境背景干扰也具有不确定性，故不能肯定完全消除所有干扰物质激发荧光，且大多数方法并不能完全消除同荧光色素波段重合的环境背景光干扰，还有检测***漏光和电磁干扰等的问题，通过在壳体内设置光学检测机构和控制电路，试纸条自壳体的试纸条***口***，控制电路控制光学检测模块对试纸条上的待测标的物的荧光强度进行检测、扫描采样，采集荧光试纸条上的荧光标记物发射光强，记录光谱采样信息曲线并显示，由控制电路对荧光强度进行分析，得到标的物的浓度，其中激发光源入射口相对封闭地设于光电传感器两侧且以光电传感器的入射口的中轴线为中心对称设置，保证了荧光检测的干扰尽可能小，且激发荧光强度更大。本实用新型的设备不仅同样可以消除样品中底物的荧光干扰，还可以消除环境背景光、空间电磁波工频干扰等信号，提升检测样品荧光测量信号强度，具备常规荧光检测方法无法完成的优势，可应用于生物、化学、医学等领域标的物的荧光强度检测。

Claims (9)

1.一种基于相均衡倍频调制原理的荧光检测设备，包括壳体，所述壳体侧部设有试纸条***口，所述壳体内设有光学检测机构和控制电路，所述光学检测机构与控制电路连接，其特征在于：所述光学检测机构还包括与所述试纸条***口配合设置的试纸条放置台及顺次设于试纸条放置台上方的导向机构和光学检测模块，所述光学检测模块通过丝杆副连接有步进电机；所述光学检测模块包括检测基座，所述检测基座上设有光电传感器和设于光电传感器两侧的激发光源入射口，所述激发光源入射口以光电传感器的入射口的中轴线为中心对称设置；所述步进电机、光电传感器与所述控制电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于相均衡倍频调制原理的荧光检测设备，其特征在于：所述光电传感器垂直于所述试纸条放置台，所述光电传感器的入射口的中轴线和2个激发光源入射口的中轴线交汇于试纸条放置台上。

3.根据权利要求1所述的一种基于相均衡倍频调制原理的荧光检测设备，其特征在于：所述光电传感器为光电二极管。

4.根据权利要求1所述的一种基于相均衡倍频调制原理的荧光检测设备，其特征在于：所述激发光源为发光二极管。

5.根据权利要求1所述的一种基于相均衡倍频调制原理的荧光检测设备，其特征在于：所述激发光源入射口处设有插片槽。

6.根据权利要求1所述的一种基于相均衡倍频调制原理的荧光检测设备，其特征在于：所述导向机构为导轨，所述导轨的导向方向与试纸条放置台的导向方向一致。

7.根据权利要求1所述的一种基于相均衡倍频调制原理的荧光检测设备，其特征在于：所述控制电路包括荧光检测电路，所述荧光检测电路包括CPU，所述CPU顺次连接有光电信号IV转换模块、信号放大滤波模块和AD转换模块，所述光电传感器与所述CPU连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于相均衡倍频调制原理的荧光检测设备，其特征在于：所述控制电路还包括交互电路，所述交互电路包括与所述CPU连接的信号采集模块、数据存储模块、数据传输模块、结果显示模块及人机交互模块，所述壳体上设有与所述信号采集模块配合设置的扫描窗口、与所述结果显示模块配合设置的显示屏及与所述人机交互模块配合设置的按键部。

9.根据权利要求7或8所述的一种基于相均衡倍频调制原理的荧光检测设备，其特征在于：所述荧光检测电路设于荧光检测电路板上，所述交互电路设于交互电路板上，所述荧光检测电路板和交互电路板设于壳体内。