智能化識別與讀取免疫層析試紙條的方法和系統及其應用的製作方法

2023-07-31 12:58:46

專利名稱：智能化識別與讀取免疫層析試紙條的方法和系統及其應用的製作方法
技術領域：
本發明屬於醫療檢測領域中的家庭保健和疾病家庭自檢領域，特別涉及一種智能
化識別與讀取免疫層析試紙條的方法和系統及其應用。
背景技術：
免疫層析技術(immunochromatography)是20世紀80年代末90年代初在免疫滲濾的基礎上建立的一種快速檢測技術，其技術特徵為將能與待檢樣本中的抗原(或抗體)起抗原抗體反應的抗體(或抗原)以帶狀預先塗敷在免疫層析試紙片的特定位置上，待檢樣本中的抗原(或者抗體)在利用展開液展開的過程中預先被色素標識上，被色素標識上的待檢樣本中的抗原(或者抗體)展開特定位置(即帶狀塗敷有抗體(或抗原)的位置)時，被色素標識上的待檢樣本中的抗原(或者抗體)通過抗原抗體反應被捕捉，因此，在特定位置上形成通過色素而發色的顯色線。 由於免疫層析技術不須進行結合標記物與自由標記物的分離，因而操作簡單、快速，非常適合現場檢測之用。因此，基於免疫層析技術研製的免疫層析試紙條發展很快，能通過免疫反應的檢測都能通過免疫層析技術進行。 但是，目前的免疫層析試紙條檢測結果主要是依靠肉眼來判定結果，因此免疫層析試條檢測結果一般只能用於定性判定結果，同時在遇到被測對象含量很低，顯色很淺，往往這時候肉眼判定結果很難，很容易造成誤判，而且每一次檢測後原始檢測結果都無法保留存檔，個人情況不易跟蹤。因此，檢測免疫層析試紙條結果的裝置孕育而生。目前已有報導的讀取免疫層析技術試紙條結果的電子筆存在如下缺陷(l)不能自動識別免疫層析試紙條的種類，譬如專利號為US7， 315， 378B2和US7. 239， 394B2的美國專利，這兩份專利都分別提供了通過光學原理製備的、能分析讀取免疫層析試紙條的裝置，但是都沒有自動識別免疫層析試紙條種類的功能，而不同種類的免疫層析試紙條的主要差別是其上結合的抗原或抗體不同，外觀性狀相差不大，因此在大量用到不同種類的免疫層析試紙條的場合，譬如檢驗部門，將試紙條弄亂將導致得到的檢測結果錯誤，後果影響嚴重；(2)識別免疫層析試紙條種類的智能化程度不高，譬如申請號為200710058401. 2，名稱為"女性生理狀態電子檢測儀"的國家發明專利申請提供了一種測試女性生理狀態的電子檢測儀，它可以檢測測試女性排卵期的試紙條和測試女性是否懷孕的試紙條，其對試紙條的識別過程是通過機械識別或小孔成像方法來判別試紙條的種類，這種方法因需要在試紙條上製作豁口或打孔，智能化程度不高，而且，此裝置並沒有數據存儲的功能；而且根據免疫層析的原理，免疫層析試紙條的基質必然是帶有孔徑的物質，譬如常用的硝酸纖維素膜，這樣才能引導液體往同一個方向移動，加上基質吸附液體時也會影響孔徑的變化，因此，在免疫層析試紙條上製作的孔孔徑不能太小，否則容易造成誤差。另外，由於免疫層析試紙條的常見規格為3mm左右的寬度，7cm左右的長度，因此，通過制孔識別幾十種免疫層析試紙條是不可能的。再者，在免疫層析試紙條上打孔的要求較高，製備成本高，不利於推廣應用。

發明內容
本發明的首要目的在於克服現有技術的智能化識別免疫層析技術試紙條的程度不高的缺點，提供一種智能化識別和讀取免疫層析試紙條的方法。
本發明的另一 目的在於提供實現上述方法的系統。
本發明的再一 目的在於提供所述系統的應用。 本發明的目的通過下述技術方案實現一種智能化識別和讀取免疫層析試紙條的方法，包含以下步驟 (1)在用於免疫層析的試紙設置條碼，形成條碼層，得到設置有條碼的免疫層析試紙條； (2)通過條碼識別電路識別設置有條碼的免疫層析試紙條，調取與設置有條碼的免疫層析試紙條種類相應的分析程序； (3)中央處理器調控LED電路發射可見光，照射在設置有條碼的免疫層析試紙條上，通過光電傳感器接收反射或透射的光，接著將其轉換為電信號，再通過信號放大電路將電信號放大，輸送到中央處理器，通過步驟(2)調取的分析程序進行分析；
(4)輸出分析結果。 所述的方法還可包含將分析結果進行存儲的步驟； 所述存儲是存儲於中央處理器中或通過數據存儲電路進行存儲； 所述條碼層與所述用於免疫層析的試紙的加樣端分別位於所述用於免疫層析的
試紙的兩端； 所述用於免疫層析的試紙優選為用卡件封裝，進行固定，得到所述的設置有條碼的免疫層析試紙條，用於免疫層析的試紙的加樣端不被卡件封裝；卡件上設置觀察窗口 ，觀察窗口中用於免疫層析的試紙外露，以利於光線能直接照射到試紙條上，進行讀取；
所述條碼層位於所述用於免疫層析的試紙上，所述觀察窗口的範圍則包括所述用於免疫層析的試紙的塗敷有抗體(或抗原)的部分和所述條碼層； 所述條碼層位於所述卡件上，所述觀察窗口的範圍則優選為只含有所述用於免疫層析的試紙的塗敷有抗體(或抗原)的部分；
所述條碼層為一維碼層或二維碼層； 所述設置的方式優選為印刷條碼或粘貼印有條碼的貼紙； 步驟(2)中所述識別的具體過程為將設置有條碼的免疫層析試紙條置於試紙條
測試插口中，條碼接口電路閉合條碼識別電路的開關，條碼識別電路中的光源發射的光將
通過透鏡照射在設置有條碼的免疫層析試紙條的條碼上，反射的光通過光電轉換器轉換為
電信號，經過放大整形電路將電信號傳送至中央處理器； 步驟(3)中所述光電傳感器優選為光敏二極體； 步驟(4)中所述輸出的方式優選為輸出至顯示器上； 所述的顯示器優選為LCD顯示屏； —種實現智能化識別和讀取免疫層析試紙條的方法的系統，由設置有條碼的免疫層析試紙條和檢測分析裝置組成，設置有條碼的免疫層析試紙條能活動插拔於檢測分析裝置的試紙條測試插口； 所述設置有條碼的免疫層析試紙條包含用於免疫層析的試紙和條碼層；用於免疫層析的試紙包括加樣端和塗敷有抗體(或抗原)的部分； 所述條碼層和所述加樣端分別位於所述用於免疫層析的試紙的兩端； 所述設置有條碼的免疫層析試紙條還包含卡件，卡件封裝用於免疫層析的試紙，
所述加樣端外露，卡件的作用是固定住用於免疫層析的試紙；卡件上設置觀察窗口，觀察窗
口中用於免疫層析的試紙外露，以利於光線能直接照射到試紙條上，進行讀取； 所述條碼層位於所述用於免疫層析的試紙上，所述觀察窗口的範圍則包括所述用
於免疫層析的試紙的塗敷有抗體(或抗原)的部分和所述條碼層； 所述條碼層位於所述卡件上，所述觀察窗口的範圍則優選為只含有所述用於免疫層析的試紙的塗敷有抗體(或抗原)的部分；
所述條碼層為一維碼層或二維碼層； 所述設置的方式優選為設置條碼或粘貼印有條碼的貼紙； 所述檢測分析裝置由殼體和安裝於殼體內部的測量控制電路組成；殼體的表面設置有LCD顯示屏和試紙條測試插口 ；測量控制電路包括電源電路、光電傳感器、信號放大電路、LED電路和中央處理器；電源電路、LCD顯示屏和LED電路分別與中央處理器連接，光電傳感器、信號放大電路和中央處理器依次連接；其中，測量控制電路還包括與中央處理器連接的條碼識別電路。 所述條碼識別電路優選包含開關、光源、透鏡、光電轉換器、放大整形電路和條碼接口電路；光源、開關和條碼接口電路依次連接，條碼接口電路通過中央處理器控制；透鏡和光電轉換器位於光源的同一側；光電轉換器與放大整形電路連接，放大整形電路通過條碼接口電路與中央處理器連接； 所述檢測分析裝置還包含與中央處理器連接的數據存儲電路，以便分析結果的存儲； 或者所述中央處理器優選為具有存儲數據功能的中央處理器，以實現存儲分析結果的功能； 所述光電傳感器優選為光敏二極體； 所述電源電路優選為可拆換的電池，有利於使用後分類處理，有利於環保；
所述電池優選為鋰電池； 所述測量控制電路還包括與中央處理器連接的語音電路，有利於提示使用者在適當的時間瀏覽結果； 所述殼體的表面優選還設置有與中央處理器連接的按鍵；所述按鍵可以選擇檢測項目的分析程序，以便無法通過識別電路對免疫層析試紙條無法識別時，可以通過按鍵調出適合的分析程序；所述按鍵還可以進行存儲數據的操作以及調出存儲數據；
所述按鍵優選為三維按鍵。 所述智能化識別和讀取免疫層析試紙條的裝置應用於醫療檢測領域中；所述裝置適合用於F0B、 HCG、 HBsAg、 HBsAb、 BeAb、 HbcAb、 HbeAg、 LH、 PSA和HIV等
項目的檢測。 本發明的原理不同的具體檢測項目必須採取不同的處理方法才能正確的判讀結果，如以下三種情況所示。本發明通過條碼識別電路識別不同檢測項目的免疫層析試紙條，在具體測試時調用相應的分析程序就可以進行不同項目的檢測[OO46] (1)利用雙抗夾心法和間接法原理的檢測項目當T線(檢測線)禾P C線(對照 線)都顯色時結果為陽性，當T線不顯色C線顯色時結果為陰性，如FOB、HCG、HBsAg、HBsAb、 HbeAg和HIV等的檢測項目； (2)利用競爭抑制法反應原理的檢測項目與利用雙抗夾心法和間接法的原理相 反，當T線不顯色，C線顯色時結果為陽性，當T線和C線都顯色時結果為陰性，如HBeAb、 HBcAb等的檢測項目； (3)當T線與C線的顯色相當或更深時結果為陽性，當T線比C線的顯色淺時結果 為陰性，如LH、 PSA等的檢測項目。 本發明相對於現有技術具有如下的優點及效果 1、本發明所述智能化識別與讀取免疫層析試紙條的方法智能化程度高。本發明通 過識別條碼的方法識別不同種類免疫層析試紙條，調出相應的分析程序對免疫層析試紙條 的結果進行分析和輸出，有利於對不同的免疫層析試紙條的結果的正確判斷，保證檢測結 果的準確性，不僅有利於沒有專業背景的人應用，更有利於在檢測工作繁重的場合中的應 用。 2、本發明所述智能化識別與讀取免疫層析試紙條的方法是通過中央處理器對光
電信號進行分析處理，結果客觀、準確，避免了由於主觀觀測產生的誤差。 3、本發明所述實現智能化識別和讀取免疫層析試紙條的方法的系統中，在免疫層
析試紙條上設置條碼層更為簡單，另外一個檢測分析裝置可以對不同檢測項目的設置有條
碼的免疫層析試紙條進行分析，即設置有條碼的免疫層析試紙條是可以更換的，從而導致
使用成本很低。 4、本發明所述的檢測分析裝置操作簡單，只需將設置有條碼的免疫層析試紙條插 入到檢測分析裝置的試紙條測試插口中，打開開關，再將設置有條碼的免疫層析試紙條與 樣品接觸即可，毋需專業的訓練。 5、另外，在本發明的檢測分析裝置中使用可拆換的電池有利於環保；對其設置，使 其具備數據存儲功能則有利於對檢測者的情況進行跟蹤。


圖1是實施例1所述系統的結構示意圖。 圖2是實施例1中所述設置有條碼的免疫層析試紙條的結構示意圖。 圖3是實施例1所述檢測分析裝置的工作原理方框圖。 圖4是本發明條碼識別電路的原理方框圖。 圖5是實施例2所述檢測分析裝置的工作原理方框圖。 圖6是實施例3所述檢測分析裝置的工作原理方框圖。 圖7是實施例4所述設置有條碼的免疫層析試紙條的結構示意圖。 圖8是實施例6所述系統的結構示意圖。 圖9是實施例6所述檢測分析裝置的工作原理方框圖。 圖10是實施例7所述檢測分析裝置的工作原理方框圖。
具體實施例方式
下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。
實施例1 本實施例實現智能化識別和讀取免疫層析試紙條的方法的系統如圖1所示，設置 有條碼的免疫層析試紙條1插在檢測分析裝置的試紙條測試插口 2中。設置有條碼的免疫 層析試紙條1的結構示意圖如圖2所示。 如圖l所示，檢測分析裝置由殼體3和安裝於殼體內部的測量控制電路組成；殼體 的表面設置有試紙條測試插口 2、 LCD顯示屏4和按鍵5 (三維按鍵)組成。
如圖3所示，測量控制電路包括電源電路、條碼識別電路、光敏二極體、信號放大 電路、LED電路、數據存儲電路和中央處理器；其中，電源電路、條碼識別電路、LCD顯示屏、 數據存儲電路和LED電路分別與中央處理器連接，光敏二極體、信號放大電路和中央處理 器依次連接。通過條碼識別電路識別試紙條上的條碼，確定所檢測的項目，也可以通過按鍵 來選擇具體的檢測項目，系統自動調用對應的處理程序來進行處理，並最終將分析結果直 觀的顯示在LCD屏幕上。 其中，條碼識別電路如圖4所示，光源、開關和條碼接口電路依次連接，條碼接口 電路通過中央處理器控制；透鏡和光電轉換器位於光源的同一側；光電轉換器與放大整形 電路連接，放大整形電路與中央處理器連接。當設置有條碼的免疫層析試紙條插入圖l所 示裝置的試紙條測試插口 2的時候條碼接口電路將閉合條碼識別電路的開關，條碼識別電 路中的光源發射的光將通過透鏡照射在設置有條碼的免疫層析試紙條的條碼上，反射的光 通過光電轉換器轉換為電信號，經過放大整形電路將信號傳送至CPU，由CPU根據接收的 來自於條碼識別電路的電信號來，調取與設置有條碼的免疫層析試紙條種類相應的分析程 序，從而開始測試條結果的判斷。 如圖2所示，設置有條碼的免疫層析試紙條1由用於免疫層析的試紙6和封裝用 於免疫層析的試紙的卡件7組成；其中，用於免疫層析的試紙6含有外露的加樣端A(不封 於卡件內)，卡件7上開有觀察窗口 8和設置在卡件上的條碼層9，觀察窗口 8的用於免疫 層析的試紙6上的塗敷有抗體(或抗原)的檢測區外露，條碼層9位於用於免疫層析的試 紙6的加樣端A的另一端。將設置有條碼的免疫層析試紙條1插入試紙條測試插口 2時， 觀察窗口 8和條碼層9將位於圖1所述裝置內。 進行檢測時先將設置有條碼的免疫層析試紙條1插入試紙條測試插口 2，條碼識 別電路將識別設置有條碼的免疫層析試紙條1上的條碼層，將電信號輸送到CPU， CPU將相 應的分析程序調取出來，接著，將設置有條碼的免疫層析試紙條1的加樣端與樣品接觸，中 央處理器控制LED電路發出可見光，照射於觀察窗口 8包括的塗敷有抗體(或抗原)的試 紙條上，反射的光被光敏二極體吸收，轉換成電信號，被信號放大電路放大，輸送到中央處 理器中用已調取的分析程序進行分析，分析結果將輸出顯示在LCD顯示屏4上。分析結果 通過按鍵5的操作，將數據存儲電路進行存儲。也可通過按鍵5的操作將已存儲的分析結 果調取出來。 本裝置運用光線的反射原理如下白色光是由多種色光組成，人眼看到物體的顏 色是由於物體反射光的緣故，各種物體反射光的本領是不一樣的，從而人眼可以辨別不同 的顏色，譬如白色的物體反射所有的光，人眼識別的顏色為白色；紅色的物體主要反射紅光，其他的色光被該物體吸收，人眼識別的顏色為紅色；黑色的物體會吸收所有的色光，基
本上不反射光，因此人眼識別的顏色為黑色。本發明的原理與人眼辨別顏色的原理相似，本
發明利用發光二極體發射光線，光電二極體接受反射回來的光線，當光線照到了顯色帶的
區域，如果色帶未顯色，由於絕大部分快速診斷試劑的基板都為白色，那麼這束光就基本都
被返回，如果色帶顯色，那麼就只返回了與顯色帶相對應的顏色，而其他顏色就被該色帶所
吸收，這樣就能很輕易的判斷出色帶的有無，從而將測試的結果顯而易見的呈現給測試者。
本系統的光電二極體所接受的反射光線完全來自特定的發光二極體，而不被相鄰的發光二
極管或者其他光線所幹擾。光電二極體和普通二極體一樣，都是一種半導體元件，都具有一
個PN結。但光電二極體具有一個特殊的性能，就是當光電二極體工作在反向偏置電壓狀態
或者無偏壓狀態的時候，會產生一個反向的電流，並且反向電流的大小跟入射光的功率有
關。入射光的功率大，則反向電流就越大；反之，入射光的功率小，則反向電流就越小。就
是利用光的變化引起的光電二極體電流變化這個特性，光電二極體就可以把光信號轉換成
電信號。在實際電路運用中，利用反向偏置電壓和負載電阻可以將通過光電二極體轉換光
能而得的電流信號轉換成電壓信號，並且由模數轉換電路將模擬的電壓信號轉換為數字信
號，以方便中央處理器進行運算。但是由於光電二極體轉換光能得到的電流信號很小，從而
導致其解析度降低，所以這裡需要通過信號放大電路將信號放大適當的倍數，既能得到很
好的解析度，又不會使信號達到飽和狀態。中央處理器通過計算轉換所得到的數位訊號，判
斷出測試的結果。 實施例2 本實施例實現智能化識別和讀取免疫層析試紙條的方法的系統同實施例1，區別 僅在於檢測分析裝置中的測量控制電路還包含與中央處理器連接的語音電路，如圖5所 示。 實施例3 本實施例實現智能化識別和讀取免疫層析試紙條的方法的系統同實施例2，區別 僅在於檢測分析裝置的測量控制電路中的電源電路為可拆卸鋰電池，如圖6所示。
實施例4 本實施例實現智能化識別和讀取免疫層析試紙條的方法的系統同實施例1，區別
僅在於設置有條碼的免疫層析試紙條上的條碼層9印刷在用於免疫層析的試紙6上，卡件
7上的觀察窗口為兩個(分別為8-1和8-2)，觀察窗口 8-1包含用於免疫層析的試紙上的
塗敷有抗體(或抗原)的部分，此部分外露，觀察窗口 8-2包含條碼層9，條碼層9外露，如
圖7所示。 實施例5 本實施例實現智能化識別和讀取免疫層析試紙條的方法的系統同實施例3，區別
僅在於設置有條碼的免疫層析試紙條同實施例4。
實施例6 本實施例實現智能化識別和讀取免疫層析試紙條的方法的系統同實施例1，區別 僅在於檢測分析裝置中殼體上不含按鍵(如圖8所示)，測量控制電路不含數據存儲電路， 工作原理如圖9所示。
實施例7
8
本實施例實現智能化識別和讀取免疫層析試紙條的方法的系統同實施例2，區別 僅在於使用具有數據存儲功能的中央處理器，測量控制電路不含數據存儲電路，工作原理 圖如圖IO所示。 上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的 限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
一種智能化識別和讀取免疫層析試紙條的方法，其特徵在於包含以下步驟(1)製備設置有條碼的免疫層析試紙條在用於免疫層析的試紙設置條碼，形成條碼層；(2)通過條碼識別電路識別設置有條碼的免疫層析試紙條，調取與設置有條碼的免疫層析試紙條種類相應的分析程序；(3)中央處理器調控LED電路發射可見光，照射在設置有條碼的免疫層析試紙條上，通過光電傳感器接收反射或透射的光，接著將其轉換為電信號，再通過信號放大電路將電信號放大，輸送到中央處理器，通過步驟(2)調取的分析程序進行分析；(4)輸出分析結果。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(2)中所述識別的具體過程為將設置有條碼的免疫層析試紙條置於試紙條測試插口中，條碼接口電路閉合條碼識別電路的開關，條碼識別電路中的光源發射的光將通過透鏡照射在設置有條碼的免疫層析試紙條的條碼上，反射的光通過光電轉換器轉換為電信號，經過放大整形電路將電信號傳送至中央處理器。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於所述的方法包含將分析結果進行存儲的步驟。
4. 一種實現權利要求1或2所述智能化識別和讀取免疫層析試紙條的方法的系統，其特徵在於所述系統由設置有條碼的免疫層析試紙條和檢測分析裝置組成，設置有條碼的免疫層析試紙條活動插拔於檢測分析裝置的試紙條測試插口 ；所述檢測分析裝置由殼體和安裝於殼體內部的測量控制電路組成；殼體的表面設置有LCD顯示屏和試紙條測試插口 ；測量控制電路包括電源電路、光電傳感器、信號放大電路、LED電路和中央處理器；電源電路、LCD顯示屏和LED電路分別與中央處理器連接，光電傳感器、信號放大電路和中央處理器依次連接其中，所述測量控制電路還包括與中央處理器連接的條碼識別電路。
5. 根據權利要求4所述的系統，其特徵在於所述測量控制電路還包括與中央處理器連接的數據存儲電路。
6. 根據權利要求4所述的系統，其特徵在於所述中央處理器為具有數據存儲功能的中央處理器。
7. 根據權利要求4 6任一項所述的系統，其特徵在於所述條碼識別電路包含開關、光源、透鏡、光電轉換器、放大整形電路和條碼接口電路；光源、開關和條碼接口電路依次連接，條碼接口電路通過中央處理器控制；透鏡和光電轉換器位於光源的同一側；光電轉換器與放大整形電路連接，放大整形電路通過條碼接口電路與中央處理器連接。
8. 根據權利要求4 6任一項所述的系統，其特徵在於所述電源電路為可拆換的電池。
9. 根據權利要求4 6任一項所述的系統，其特徵在於所述測量控制電路還包括與中央處理器連接的語音電路。
10. 權利要求9所述的系統應用於醫療檢測領域中。
全文摘要
本發明公開了一種智能化識別和讀取讀取免疫層析試紙條的方法和系統及其應用。本發明所述的方法為將設置有條碼的免疫層析試紙條置於試紙條測試插口中，條碼識別電路中的光源發射的光將通過透鏡照射在設置有條碼的免疫層析試紙條的條碼上，發射的光通過光電轉換器轉換為電信號，經過放大整形電路將信號傳送至CPU，由CPU根據接收的來自於條碼識別電路的電信號來，調取與設置有條碼的免疫層析試紙條種類相應的分析程序。根據本發明所述的方法得到的系統智能化程度高，操作簡單，操作者只需將設置有條碼的免疫層析試紙條插入所述裝置的指定位置中，再將免疫層析試紙條的加樣端接觸樣品，就可以通過顯示屏知道檢測項目的結果。
文檔編號G01J3/50GK101769925SQ20091021401
公開日2010年7月7日 申請日期2009年12月22日 優先權日2009年12月22日
發明者李文美, 王繼華 申請人:王繼華;李文美