[发明专利]上转换磷光生物检测仪及对样品试纸条的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及上转换磷光生物检测仪，特别是一种上转换磷光生物检测仪及对样 品试纸条的检测方法。

背景技术

上转换磷光生物检测仪是一种以上转换磷光材料为标记物的新型生物免疫检测 仪器。具有上转换发光性能的材料是由稀土金属元素掺杂于晶体的晶格中而构成的 化合物，其发光机理是上转换发光材料通过吸收两个或多个红外光子发出一个可见 光子。将这种上转换发光材料制备成纳米级颗粒，标记于生物分子，在红外光激发 下该颗粒将发出可见磷光。根据磷光的有无及其强弱，可判断被检生物分子的属性 及含量。

在先技术中，上转换磷光生物检测仪所采用的技术方案，可参见中国科学院上 海光学精密机械研究所余琨等人在2006年6月7日申请的实用新型专利“一维多重检 测上转换磷光生物传感器”(专利号为ZL200620042469.2)。上转换磷光生物检测 仪通常由光学系统、光电探测器、控制系统、驱动模块、步进电机和供放置试纸条 的扫描平台组成。其中的光学系统包括红外半导体激光器、激发光路和磷光接收光 路，由红外半导体激光器发出的激发光束通过激发光路照射在试纸条上，磷光接收 光路与光电探测器相连接；光电探测器为光电倍增管；扫描平台与步进电机相连， 而步进电机通过驱动模块与控制系统相连。该实用新型的控制系统包括数据采集和 控制显示两个子系统，以89V51RD型8位单片机为核心。其中的数据采集系统由第一 单片机、AD芯片、外扩RAM、外扩I/O口、RS232接口和地址锁存器组成，第一单 片机一方面分别接AD芯片、外扩RAM、外扩I/O口、RS232接口和地址锁存器，并 通过地址锁存器与外扩RAM地址端相连，另一方面还与所述的控制显示系统相连；扫 描平台与步进电机相连，而步进电机通过驱动模块与第一单片机相连；光电探测器 输出端通过AD芯片与第一单片机相连。其中的控制显示系统由第二单片机、液晶显 示屏、时钟芯片、薄膜键盘、外扩RAM、外扩I/O口、RS232接口、打印机和地址锁 存器组成，第二单片机一方面分别与液晶显示屏、时钟芯片、薄膜键盘、外扩RAM、 外扩I/O口、RS232接口、打印机和地址锁存器相连，并通过所述的地址锁存器与外 扩RAM地址端相连，另一方面还与数据采集系统的第一单片机相连。

检测时，试纸条放在步进电机的扫描平台上，由红外半导体激光器发出的激发光 束通过激发光路照射在试纸条表面形成一个长方形光斑，激发出可见磷光，磷光信 号经磷光接收光路和光电探测器转换为电信号送入数据采集系统。操作人员通过控 制显示系统设置试纸条的序列号(以下简称试纸ID)、待检测的生物细菌类别(如 鼠疫菌，以下简称检测物)、判断被检物为阴性或阳性所需的阈值(以下简称判定 值)、计算被检物浓度大小的标准工作曲线的斜率参数A(以下简称参数A)和截距 参数B(以下简称参数B)。当用户完成参数设置并发送开始检测命令，控制显示系 统的第二单片机便向数据采集系统发送开始信号，随后等待采集完毕信号。数据采 集系统的第一单片机接收到该信号后，便采集光电探测器输出的信号，并通过驱动 模块驱动步进电机带动扫描平台移动，同时监控步进电机。光电探测器输出的模拟 信号进入AD芯片的模拟输入端，此时第一单片机驱动AD芯片进行模数转换，并将 转换结果送入外扩RAM。采集结束后，数据采集系统通知控制显示系统数据采集已 完毕，等待控制显示系统获取数据。控制显示系统收到采集完毕信号后，第二单片 机由外扩I/O口读取数据采集系统发送来的数据，并送液晶显示屏画出曲线图。操作 人员人工干预确定检测带和质控带的位置后，控制显示系统计算得出检测结果，作 出结果判断，并由液晶显示屏显示检测报告。

上述在先技术的缺点是：

1)控制系统分为两个子系统，电路设计复杂，调试不便，浪费资源。数据采集 系统和控制显示系统各为一块独立印制电路板(以下简称PCB)，各子系统选用的 器件的集成度不高，两个子系统之间的通讯也增加了额外的硬件和软件开销，从而 造成硬件电路设计复杂。调试时必须先分别对两块PCB独立进行调试，然后将两块 PCB连在一起进行调试。同时，在工作过程中，当数据采集系统进行数据采集时， 控制显示系统处于等待状态而不做任何操作，直到采集完毕才进行数据处理和其他 操作，从而浪费了资源，提高了生产成本。