CN207396349U - 一种胶体金层析卡判读仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种胶体金层析卡判读仪，包括底座、导轨、试纸条卡座、步进电机、光学检测装置以及检测控制***，所述光学检测装置采用绿光发光二极管（LED)作为发射光源，以光电二极管接收被测物反射光，通过步进电机带动光学检测装置扫描试纸条待检区域，光电二极管将接收到的光强信号转换成电流信号，检测控制***采用最小二乘法、小波变换等算法对检测波形分析处理，从而获取待测物浓度。本实用新型的结构紧凑，便携度高，适合现场检测，操作十分方便，检测结果的评定方式以精确的光学检测读头替代传统肉眼观察判读，既方便检测结果的自动化处理，又可实现检测目标物的初步定量，检测精度高。

Description

一种胶体金层析卡判读仪

技术领域

本实用新型涉及多功能食品安全分析仪器领域，特别涉及一种胶体金层析卡判读仪。

背景技术

近年来，发生的各类食品安全事件使我们的食品***体系的有效性不断遭受质疑，食品安全已经被我国公众列为社会生活中最重要的环节。食品安全是关系国计民生的重大问题，也是一个国家人民生活质量的重要标志。随着科学技术的迅速发展，国际化全球化的快速推进，食品安全对人类社会的影响越来越大，每年都有成千上万的人由于食用受污染的食品而患上传染性或非传染性的食源性疾病。这不仅严重影响了人们的身体健康，同时还会降低社会福利和生产效率。

如何能在现场快速、准确的检测各种有害性成分，对于减少和消除各种危险隐患，预防事故的发生起着非常重要的作用。现有的各类大型精密仪器虽然能够得到理想结果，却往往笨重而且繁杂，操作繁琐而且费时，一般只能在实验室条件下进行工作，很难应用于现场的快速测定。试纸法由于具有携带方便、操作简单、测定速度快、所需附加设备少等特点，非常适用于现场的快速检测中，而且大大的减少检测所需要的成本，并越来越受到人们的重视。试纸法，按反应的本质来说就是把生化或化学反应从试管移到固相载体上进行，利用反应物或反应生成物产生明显颜色变化，来进行定性或定量检测。

中国专利公告号为CN 204008471U的实用新型专利公开了一种试纸条的定量检测装置，包括底座，其上设置导轨，所述导轨上设置试纸条卡座，用于固定试纸条；所述导轨的一端外侧安装微动开关；滑台，其连接在所述导轨上；步进电机，其连接在所述滑台的一端；光学检测装置其设置在所述滑台上，通过所述步进电机驱动滑台并带动所述光学检测装置做直线往返运动，进行试纸条的扫描；所述光学检测装置包括检测电路模块以及设置在其下方的光学检测通道模块以及连接在所述检测电路模块一侧的限位片，当光学检测装置运动到所述导轨的一端，所述限位片触动微动开关，并产生位置信号反馈给检测电路模块；所述光学检测通道模块包括其内设置的发光二极管、光电二极管、第一滤光片、第二滤光片、第一凸透镜、第二凸透镜、第三凸透镜以及分光镜。胶体金免疫层析技术是近年来兴起的一种快速免疫分析技术，它的原理是借助毛细作用，样品在条状纤维膜上泳动，其中的待测物与膜上的一定区域的配体结合，通过胶体金富集条带显色情况，短时间内可以得到直观的检测结果。胶体金免疫试纸检测目前多数停留在定性判断上，但由于该类试纸条主要通过肉眼判读的方式进行，因此检测结果容易受人为因素的干扰，且检测结果由“+”或“-”的方式来表现，不能反映有害物的含量。其次，检测结果通过人工手动输入的方式，输入的准确性具有较高的不确定因素。

因此，研发一款能够分析检测结果并具备数据上传功能的胶体金检测仪，对于弥补胶体金检测试条现有缺陷，扩大胶体金试条应用空间，具有重要的应用价值。

实用新型内容

本实用新型针对上述现有技术存在的问题，提供了一种胶体金层析卡判读仪，该装置的结构紧凑，检测精度高，检测方式简单，能减少检测所需要的成本，具有高效性和便捷性。

为了实现上述的目的，本实用新型采用以下技术措施：

一种胶体金层析卡判读仪，包括底座、导轨、试纸条卡座、步进电机、光学检测装置以及检测控制***，所述步进电机驱动所述光学检测装置沿导轨方向做直线运动，所述光学检测装置包括检测读头以及设置在所述检测读头一侧的位置传感器，所述位置传感器控制所述检测读头移动的距离，所述检测读头包括光学检测通道以及设置在所述光学检测通道上的第一LED激发光源、第二LED激发光源、第一检测传感器和第二检测传感器，所述第一LED 激发光源的正前方分别顺次设置有第一滤光镜、第一凸透镜和第一反射镜，所述第二LED激发光源的正前方顺次设置有第二滤光镜、第二凸透镜和第二反射镜，所述第二反射镜上开设有小孔，第二反射镜的前方设有半透半返镜，所述第一LED激发光源发出的激发光束顺次通过所述第一滤光镜、第一凸透镜、第一反射镜、第二反射镜到达半透半返镜，所述第二LED激发光源的激发光束通过第二滤光镜、第二凸透镜和第二反射镜到达半透半返镜，所述半透半返镜的正下方设有第三凸透镜，正上方设有二分镜，所述半透半返镜上的激发光束通过第三凸透镜汇聚在所述试纸条卡座的被检物上，所述试纸条卡座的被检物在激发光束照射下发射荧光，经第三凸透镜、半透半返镜到达二分镜，所述二分镜的两侧分别设置有所述第一检测传感器和第二检测传感器，荧光经过所述二分镜分离并分别汇聚在所述第一检测传感器和第二检测传感器上。

作为优选，所述检测控制***设置在所述光学检测装置上方，包括控制芯板，所述控制芯板上连接有单片机，所述单片机连接所述步进电机和检测读头。

作为优选，所述第一检测传感器和第二检测传感器为光电二极管，且所述第一检测传感器和第二检测传感器的正前方设有第三滤光镜。

作为优选，所述第一LED激发光源和第二LED激发光源为绿光发光二极管。

作为优选，所述控制芯板为M3352工控核心板，控制芯板的底端连接有固定片，所述固定片通过螺栓固定在所述导轨上端。

作为优选，所述第一反射镜平行设置在所述第二反射镜的正下方，所述第二反射镜上的小孔正对所述第二凸透镜的焦点。

作为优选，所述半透半分镜平行设置在所述二分镜的正下方，且所述半透半分镜、二分镜的方向设置与所述第一反射镜、第二反射镜的方向设置相反。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型采用双激发光源共聚，使激发光源、被检物及检测传感器处于彼此对应的共轭位置，增大被检物的光照强度，能最大程度激发被检物分子基团的能级跃迁，从而发射特定波长荧光，这个过程中，会产生多个频段峰值光谱能量，这些荧光峰值光谱能量经过二分镜过滤和分离，并发射到第一检测传感器和第二检测传感器上同时检测被检物的两个相近频段的发射峰值，通过两个检测峰值之间存在的光强比例关系，对检测结果进行归一化计算，从而消除检测底物对其中某个波段的特定干扰，提高检测精度。

2、本实用新型步进电机和直线导轨结合,用位置传感器判断直线导轨的运动位置，使检测读头在导轨方向做高精度的往复运动,结构简单易行，灵敏度较高。

附图说明

图1为本实用新型的结构图；

图2为本实用新型光学检测装置的结构图；

图3为本实用新型光学检测原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如附图1-3所示，一种胶体金层析卡判读仪，包括底座6、导轨2、试纸条卡座、步进电机1、光学检测装置5以及检测控制***，所述步进电机1驱动所述光学检测装置5沿导轨2方向做直线运动，所述光学检测装置5包括检测读头51以及设置在所述检测读头51一侧的位置传感器52，所述位置传感器52控制所述检测读头51移动的距离，所述检测读头51包括光学检测通道511以及设置在所述光学检测通道511上的第一LED激发光源512、第二 LED激发光源513、第一检测传感器521和第二检测传感器522，所述第一LED 激发光源511的正前方分别顺次设置有第一滤光镜514、第一凸透镜515和第一反射镜516，所述第二LED激发光源513的正前方顺次设置有第二滤光镜 517、第二凸透镜518和第二反射镜519，所述第二反射镜519上开设有小孔，第二反射镜519的前方设有半透半返镜520，所述第一LED激发光源512发出的激发光束顺次通过所述第一滤光镜514、第一凸透镜515、第一反射镜516、第二反射镜519到达半透半返镜520，所述第二LED激发光源513的激发光束通过第二滤光镜517、第二凸透镜518和第二反射镜519到达半透半返镜520，所述第一反射镜516平行设置在所述第二反射镜519的正下方，所述第二反射镜519上的小孔正对所述第二凸透镜518的焦点，所述第二LED激发光源 513发出的激发光束经过第二凸透镜518汇聚于所述第二反射镜519上的小孔处，通过所述小孔到达所述半透半返镜520；所述半透半返镜520上的正下方设有第三凸透镜523，正上方设有二分镜524，所述半透半返镜520上的激发光束通过第三凸透镜523汇聚在所述试纸条卡座的被检物上，所述试纸条卡座的被检物在激发光束照射下发射荧光，经第三凸透镜523、半透半返镜520 到达二分镜524，所述二分镜524的两侧分别设置有所述第一检测传感器512 和第二检测传感器522，荧光经过所述二分镜524分离并分别汇聚在所述第一检测传感器521和第二检测传感器522上。被检物在双光源共聚照射下，最大程度激发被检物分子基团的能级跃迁，并发射特定波长荧光，荧光基团处于高能级状态后，其跃迁到低能级状态往往有多重途径，会产生多个频段峰值的发射荧光，并且是按照一定概率发生，也就是多个荧光峰值光谱能量存在一定的比例关系，这些荧光峰值光谱能量经过二分镜过滤和分离，并发射到第一检测传感器和第二检测传感器上同时检测，可以检测被检物的两个相近频段的发射峰值，通过两个相近频段的检测峰值之间存在的光强比例关系，对检测结果进行归一化计算，从而消除检测底物对其中某个波段的特定干扰。

在本实施例中，所述第一LED激发光源512和第二LED激发光源513均为绿光发光二极管，所述第一检测传感器512和第二检测传感器522为光电二极管，且所述第一检测传感器521和第二检测传感器522的正前方设有第三滤光镜525；所述第一LED激发光源512的激发光束与第二LED激发光源 513的激发光束通过第一反射镜516和第二反射镜519汇聚在半透半返镜520 上，通过半透半返镜520、第三凸透镜523折射到试纸条上的被检物上，增大被检物的光照强度，从而增大第一检测传感器521和第二检测传感器522的光强信号，提高光电二极管的光电转换效率，能提高检测精度。

所述检测控制***设置在所述光学检测装置5上方，包括控制芯板3，所述控制芯板3上连接有单片机4，所述单片机4连接控制所述步进电机1和检测读头51，所述控制芯板3为M3352工控核心板，控制芯板3的底端连接有固定片21，所述固定片21通过螺栓固定在所述导轨2上端。所述控制芯板3 控制所述单片机4运行，单片机4控制所述步进电机1启动，光学检测装置5 在步进电机1的驱动下到达检测区域，所述位置传感器52将位置信号传送到单片机4,单片机4控制所述步进电机1停止的同时驱动检测读头51读取反射光转换为电流的强度，并将数据传动到控制芯板3，控制芯板3连接有显示屏或打印机，控制芯板3对检测结果进行归一化计算，从而消除检测底物对其中某个波段的特定干扰，得到被检物的含量数据，并通过显示屏或打印机显示数据。

所述半透半分镜520平行设置在所述二分镜524的正下方，且所述半透半分镜520、二分镜524的方向设置与所述第一反射镜516、第二反射镜519 的方向设置相反，能节省光学检测通道511的空间位置，使得光线反射的发散性降低，防止反射行程长，使得激光的聚焦光斑变化,影响了仪器的精度。

工作原理：激发光束通过半透半返镜520反射后经过第三凸透镜523聚焦，在第三凸透镜523焦点处照射到检测试纸条上，试纸条上的被检物受激发后，发射多频段的荧光光谱，该光谱经过第三凸透镜523后，成为平行光透射到上方的二分镜524，二分镜524将两个频段光谱分成两个方向光谱，分别经过第三滤光镜525，再到第一检测传感器521和第二传感器522，得到各个频段的检测光强。算法将两个光谱检测得到的光强值进行归一化计算，消除主峰光谱上的干扰影响，得到检测光强，从而计算目标检测物浓度值。

归一化算法表达式如下：

A＝α·T₁+β·T₂

其中，A为测量光强的归一化后计算值，T1与T2为主峰与次峰的测量光强值，α+β＝1；α与β参数是根据光谱图的强度比例关系确定的。

本实用新型设计科学合理，结构简单，便携度高，适合现场检测，操作十分方便，检测结果的评定方式以精确的光学探头判读替代传统肉眼观察判读，既方便检测结果的自动化处理，又可实现检测目标物的初步定量，检测精度高，检测效率高于传统的大型分析仪器。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种胶体金层析卡判读仪，包括底座、导轨、试纸条卡座、步进电机、光学检测装置以及检测控制***，其特征在于，所述步进电机驱动所述光学检测装置沿导轨方向做直线运动，所述光学检测装置包括检测读头以及设置在所述检测读头一侧的位置传感器，所述位置传感器控制所述检测读头移动的距离，所述检测读头包括光学检测通道以及设置在所述光学检测通道上的第一LED激发光源、第二LED激发光源、第一检测传感器和第二检测传感器，所述第一LED激发光源的正前方分别顺次设置有第一滤光镜、第一凸透镜和第一反射镜，所述第二LED激发光源的正前方顺次设置有第二滤光镜、第二凸透镜和第二反射镜，所述第二反射镜上开设有小孔，第二反射镜的前方设有半透半返镜，所述第一LED激发光源发出的激发光束顺次通过所述第一滤光镜、第一凸透镜、第一反射镜、第二反射镜到达半透半返镜，所述第二LED激发光源的激发光束通过第二滤光镜、第二凸透镜和第二反射镜到达半透半返镜，所述半透半返镜的正下方设有第三凸透镜，正上方设有二分镜，所述半透半返镜上的激发光束通过第三凸透镜汇聚在所述试纸条卡座的被检物上，所述试纸条卡座的被检物在激发光束照射下发射荧光，经第三凸透镜、半透半返镜到达二分镜，所述二分镜的两侧分别设置有所述第一检测传感器和第二检测传感器，荧光经过所述二分镜分离并分别汇聚在所述第一检测传感器和第二检测传感器上。

2.根据权利要求1所述的一种胶体金层析卡判读仪，其特征在于，所述检测控制***设置在所述光学检测装置上方，包括控制芯板，所述控制芯板上连接有单片机，所述单片机连接所述步进电机和检测读头。

3.根据权利要求1所述的一种胶体金层析卡判读仪，其特征在于，所述第一检测传感器和第二检测传感器为光电二极管，且所述第一检测传感器和第二检测传感器的正前方均设有第三滤光镜。

4.根据权利要求1所述的一种胶体金层析卡判读仪，其特征在于，所述第一LED激发光源和第二LED激发光源为绿光发光二极管。

5.根据权利要求2所述的一种胶体金层析卡判读仪，其特征在于，所述控制芯板为M3352工控核心板，控制芯板的底端连接有固定片，所述固定片通过螺栓固定在所述导轨上端。

6.根据权利要求1所述的一种胶体金层析卡判读仪，其特征在于，所述第一反射镜平行设置在所述第二反射镜的正下方，所述第二反射镜上的小孔正对所述第二凸透镜的焦点。

7.根据权利要求1所述的一种胶体金层析卡判读仪，其特征在于，所述半透半分镜平行设置在所述二分镜的正下方，且所述半透半分镜、二分镜的方向设置与所述第一滤光镜、第二滤光镜的方向设置相反。