一种小型化低成本免疫荧光分析仪的设计

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小型酶免分析仪的设计与实现

—科教导刊（电子版）·2018年第13期/5月（上）—254小型酶免分析仪的设计与实现周昕宇尚志武（天津工业大学天津300387）摘要针对现我国大部分医用生化检测装置是大型生化分析仪而小型生化检测装置还未普及的情况，通过仪器机构创新设计使得检测装置在保证检测精度前提下尽可能缩减体积成本。

整机包括移液与试剂条模块、吸排模块、温度自保持模块、光电检测模块。

关键词酶免分析光电检测结构设计自动化中图分类号：TP216文献标识码：A 0引言小型酶免分析仪是一种生化分析仪，最初是根据免疫酶技术发展兴起的。

在上世纪七十年代，酶免疫系统得到发展。

1971年，瑞典学者Perlmannn 和Engvail 以及荷兰学者Schuurs 和VanWeerman 各自报道提出把免疫技术发展成为检测体液中微量物质的固相免疫测定方法，也被叫作酶联免疫吸附试验——ELISA （Enzyme Linked Immunosorbent Assay ）。

1全自主小型酶免分析仪设计研发1.1移液与试剂条模块移液模块主要辅助吸排模块进行垂直运动从而接触到试剂条酶液面完成提取液体任务。

通过分析工作原理，只需在垂直方向保证吸排模块与反应酶液体精准接触并在吸取完成后快速响应上升至设定高度。

试剂条模块是在仪器开始工作前，试剂条被送到移液模块下部，从而吸排模块能够顺利完成取液。

图1：移液模块结构简图图2：试剂条模块结构图移液模块在垂直方向是个单自由度运动，常通过步进或伺服电机与传统系统配合完成，模块运动距离短，速度低，传动精度高，所以用丝杠传动。

同时选用导轨滑台，有良好刚度，保证取液精度要求，再通过有伺服电机相配合的滚珠丝杠与导轨滑台完成垂直移动及取液工作。

（如图1）试剂条模块只有水平运动，此过程不仅跨度大还要处于平稳状态。

模块上有取针、取酶及测试区三个精确限位，分别根据试剂条上标记酶区、废液区和检测区来确定，在电机以及传动系统方面采用步进电机配合软尺条。

【CN209690332U】一种便携式荧光免疫分析仪【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920281069.4(22)申请日 2019.03.06(73)专利权人广州华银医学检验中心有限公司地址 510663 广东省广州市高新技术产业开发区科学城揽月路80号广州科技创新基地A区第3层304-306、307-319单元(72)发明人王玉　王晓丹　李奎　黄祯　吴雅欣　(74)专利代理机构广州瑞之凡知识产权代理事务所(普通合伙) 44514代理人黄爱君(51)Int.Cl.G01N 35/00(2006.01)(54)实用新型名称一种便携式荧光免疫分析仪(57)摘要本实用新型提供了一种医学检测用的便携式荧光免疫分析仪，包括下壳体、光学集成模块、打印装置、运动装置、载样装置、上壳体和插头，打印装置、运动装置和光学集成模块安装在下壳体内部，载样装置安装在运动装置上，下壳体底部与载样装置对接处设置有送样口，光学集成模块安装在下壳体中部且正对运动装置设置，上壳体盖合在下壳体上，插头设置在上壳体侧面，上壳体安装有控制显示装置和按钮，所述控制显示装置分别与按钮、光学集成模块、打印装置、运动装置和插头电性连接。

本便携式荧光免疫分析仪体积较小，可以方便医务人员在户外执行医疗任务时，对血样或尿样进行快速准确的检测，使用非常方便。

权利要求书1页说明书4页附图3页CN 209690332 U 2019.11.26C N 209690332U权　利　要　求　书1/1页CN 209690332 U1.一种便携式荧光免疫分析仪，其特征在于包括：下壳体、光学集成模块、打印装置、运动装置、载样装置、上壳体和插头，打印装置、运动装置和光学集成模块安装在下壳体内部，载样装置安装在运动装置上，下壳体底部与载样装置对接处设置有送样口，光学集成模块安装在下壳体中部且正对运动装置设置，上壳体盖合在下壳体上，插头设置在上壳体侧面，上壳体安装有控制显示装置和按钮，所述控制显示装置分别与按钮、光学集成模块、打印装置、运动装置和插头电性连接。

一种免疫荧光分析仪[实用新型专利]

专利名称：一种免疫荧光分析仪
专利类型：实用新型专利
发明人：端青,韩雪莲,任宇豪,杨江涛申请号：CN202020397176.6
申请日：20200325
公开号：CN211978950U
公开日：
20201120
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种免疫荧光分析仪，包括工作块和右限位杆，所述工作块底部与固定箱固定连接，且固定箱上开设有开孔，同时固定箱内部安装有取样针，机体内部固定连接有丝杆；所述右限位杆固定连接在固定箱内部右侧，且左限位杆固定连接在固定箱内部左侧，同时轴杆通过轴承安装在固定箱的内部，并且轴杆上安装有齿轮，轴杆的右端与传动杆固定连接，取样针左侧与左限位块固定连接，且取样针右侧与右限位块固定连接。

该免疫荧光分析仪，具有取代使用皮带传动连接的方式，保证分析仪可长时间稳定运行的特点。

申请人：厦门卫健医药有限公司
地址：361012 福建省厦门市湖里区悦华路215号一号厂房一楼西边
国籍：CN
代理机构：东营双桥专利代理有限责任公司
代理人：侯玉山
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一种小型化荧光免疫层析分析仪[实用新型专利]

专利名称：一种小型化荧光免疫层析分析仪专利类型：实用新型专利
发明人：郑启元,杨森,王萍
申请号：CN201921967510.0
申请日：20191114
公开号：CN211718304U
公开日：
20201020
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种小型化荧光免疫层析分析仪，包括底座，所述底座上架设有工作台，所述工作台下方配合设有入样单元，所述入样单元通过传动单元配合设有驱动单元，所述工作台上架设有荧光检测机构，所述工作台中部配合所述荧光检测机构设有通孔；所述入样单元、驱动单元和荧光检测机构连接至控制器。

本发明在使用过程中以入样单元带动试样前进和后退，荧光检测机构相对于底座保持不动，降低荧光检测机构的运行损耗，延长其使用寿命；整机重量较大，控制运行的过程中整机抖动小，检测精准度随之上升；由于荧光检测机构无需移动，故可以采用小型直流电机直接作为驱动单元进行工作，整机体积小，结构简单，便于携带，操作便利。

申请人：苏州和迈精密仪器有限公司
地址：215002 江苏省苏州市高新区科技城锦峰路8号5号楼401室
国籍：CN
代理机构：杭州赛科专利代理事务所(普通合伙)
代理人：郭薇
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一种便携笔式免疫荧光层析检测装置[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710207322.7(22)申请日 2017.03.31(71)申请人张宜明地址 310006 浙江省杭州市下城区武林路71号申请人刘语平　必欧瀚生物技术（合肥）有限公司(72)发明人张宜明　刘语平　李强　(74)专利代理机构合肥天明专利事务所(普通合伙) 34115代理人金凯(51)Int.Cl.G01N 21/64(2006.01)G01N 33/558(2006.01)(54)发明名称一种便携笔式免疫荧光层析检测装置(57)摘要本发明涉及免疫荧光层析检测分析领域，具体涉及一种便携笔式免疫荧光层析检测装置。

包括笔帽和与笔帽活动连接的笔杆；所述笔帽内壁设有用于固定试纸条的卡槽，卡槽对应于试纸条检测线处设有通孔；笔杆由笔杆本体和在其内部的电路板组成，电路板上设有荧光激发光源、传感检测探头、显示屏、按键、存储器、电源和数据输出设备，笔杆本体尾部还设有用于推进电路板上荧光激发光源和传感检测探头的推进装置。

本发明装置提供了一种新型便携的POCT检测方式，拓展了免疫荧光层析检测作为POCT平台的应用前景。

与现有技术相比具有体积小、操作简单、集成化程度高、便于携带等优点，可推广应用于体检中心、自我检测、家庭医疗以及食品安全快速检测等领域。

权利要求书1页说明书6页附图4页CN 106872434 A 2017.06.20C N 106872434A1.一种便携笔式免疫荧光层析检测装置，其特征在于：包括笔帽（100）和与笔帽（100）活动连接的笔杆（200）；所述笔帽（100）内壁设有用于固定试纸条的卡槽（110），卡槽（110）对应于试纸条检测线处设有通孔（120）；笔杆（200）由笔杆本体（210）和在其内部的电路板（220）组成，电路板（220）上设有荧光激发光源（221）、传感检测探头（222）、显示屏（223）、按键（224）、存储器（225）、电源（226）和数据输出设备（227），电源（226）与荧光激发光源（221）、传感检测探头（222）、显示屏（223）、存储器（225）分别相连，按键（224）的信号输出端与荧光激发光源（221）的信号输入端相连，荧光激发光源（221）的信号输出端通过试纸条检测线与传感检测探头（222）的信号输入端相连，传感检测探头（222）的信号输出端与存储器（225）的信号输入端相连，存储器（225）的信号输出端分别与显示屏（223）和数据输出设备（227）相连，笔杆本体（210）尾部还设有用于推进电路板（220）上荧光激发光源（221）和传感检测探头（222）的推进装置（211）。

免疫荧光分析系统设计方案

免疫荧光分析系统硬件设计方案1概要1.1 目的免疫荧光分析系统是通过检测患者血清血浆或全血中的目标成分进行定性、定量的分析，从而达到快速对人体健康状态进行评估的目的。

免疫荧光分析系统包括：免疫荧光试剂和免疫荧光仪器。

1.2 用途免疫荧光分析系统主要用于临床实验室的体外诊断，检测人类血液标本，能够对血液中有目标成分进行定性、定量分析，并能提供相关检测信息。

1.3 关键词激光二极管信号调理电机驱动2免疫荧光检测系统的硬件设计2.1系统设计构架系统框图如图所示：免疫荧光检测系统由上位机和下位机组成。

上位机是一个嵌入式工业平板电脑，主要承担工作为通过触摸键下发控制指令，接收数据并显示测试结果，进行数据存储与查询，设置相关参数以及增添外设输出打印等。

下位机通过微处理器（MCU ）实现接收并执行控制指令，上传每次的测试数据，异常情况错误代码，执行状态。

下位机主要实现激光二极管的驱动，光线接收以及信号的处理，ID 卡的信息读取，步进电机的驱动，做图打印，异常情况声光报警等功能。

2.2 上位机上位机采用阿尔泰科技发展有限公司的HMI0711嵌入式平板电输出打印（内置）系统电源主控单元（MCU ）驱动步进电机异常情况报警光线接收线路激光驱动线路信号调理线路脑，具体参数如下：※中央处理器（CPU）Atmel公司AT91SAM9263处理器主频：200MHz；※系统存储器（SYSTEMRAM）SDRAM：64MB，32位数据总线NandFlash：256MB，掉电非易失，220MB用户空间（可升级到1GB）※操作系统：WinCE5.0※液晶屏（DisplaySystem）类型：7寸TFT液晶屏分辨率：800×480背光：LED背光颜色：64K色背光的平均亮度寿命：20000小时※触摸屏类型：4线电阻式触摸屏单点寿命：大于10000万次※通讯接口（CommunicationInterface）RS232串口：1个，波特率高达115200bps调试串口：1个，三线串口，波特率设置为115200bpsRS485接口：1个，工业级标准RS485接口；USBHOST：2个，USB2.0协议，波特率高达12MbpsUSBDEVICE：1个，USB2.0协议，波特率高达12MbpsEthernet：1个，10M/100Mbps自适应无隔离2.3 下位机下位机包括电源模块，激光发射接收与信号调理模块，ID卡读取模块，步进电机及驱动模块，通讯模块，输出打印模块六部分组成。

免疫荧光检测仪的硬件设计与实现

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杭州电子科技大学水平的提升，人民生活质量的提高，人民群众对食品安全也越来越重视，然而在食品中仍然存在安全隐患。例如肉类食品中可能含有瘦肉精，食用含瘦肉精的肉制品会对我们身体造成严重伤害。为了能快速检测出肉制品中的瘦肉精成分，本文提出了基于激光诱导荧光技术的免疫荧光检测瘦肉精的方法，该方法是在胶体金免疫层析法和酶联免疫法这两种瘦肉精检测方法的基础上进行改良的。胶体金免疫层析法检测的稳定性和重复性较差，容易造成误检；而酶联免疫法只能用作定性检测或半定量检测。本论文设计的免疫荧光检测仪克服了以上两种方法的检测缺陷，可以快速、精确定量测量检测肉类食品中瘦肉精的浓度，其稳定性和重复性也很好。其检测过程是，首先将稀释好的样品滴加在用免疫层析技术制作的试纸卡上，然后使用638nm波长的半导体激光器照射试纸卡，激发出的荧光通过光敏二极管接收，荧光的强度与瘦肉精含量相关，通过采集荧光强度来实现瘦肉精含量的检测。经过实验验证，本论文提出的瘦肉精检测方法，不仅提供了一个量化检测指标，而且还缩短了检测时间和提高了测量稳定性与重复性。本论文主要研究免疫荧光检测仪的硬件设计与实现，主要分为六个部分：第一部分主要介绍免疫荧光检测仪的研究背景与意义，瘦肉精的现有检测方法在国内外研究现状与发展趋势，指出了存在的问题，确立了本文的主要研究内容。第二部分介绍了免疫荧光检测仪的系统原理和组成，首先介绍了免疫荧光技术的原理，然后对试纸条的免疫层析技术制作原理和制作过程作了说明，接着介绍了激光诱导荧光技术的原理，最后对仪器的硬件指标和检测指标提出了要求，为后续章节的设计指明了方向。第三部分详细介绍了免疫荧光检测仪的光学系统的设计，首先对光学系统设计作了说明，然后重点介绍了光学器件的参数，同时提出了设计目标和允许的公差范围。第四部分详细介绍了本文的硬件系统设计，首先提出了免疫荧光检测仪的硬件系统组成，然后对各个子系统进行了详细的原理分析和设计分析，包括处理器系统模块的设计、人机交互模块的设计、驱动模块的设计、信号链模块的设计、电源系统模块的设计和 PCB 设计。

一种小型集成化的荧光免疫分析仪的研究和开发

一种小型集成化的荧光免疫分析仪的研究和开发何文兵;刘先成;周明;杨力【摘要】To meet the requirements of portable and instant detection of diseases and rapid diagnosis, this paper designed a compact portable lfuorescence immunoassay analyzer that could be used for incubation, print, human interaction, and etc. The paper analyzed the incubation and detection module respectively and examined the process of function realization. Then testing and validating analysis were conducted on the whole system. The immunoassay analyzer developed by this research was characterized by high sensitivity, reproducibility, and accuracy. The lfuorescence immunoassay analyzer can not only be applied to clinical testing, but also be used for the other occasions outside the hospital, such as home health care and rescue etc.%为满足便携式移动即时检测和快速诊断，本文设计了集孵育、打印、人机交互操作等功能于一体的小型便携式荧光免疫分析仪，分别对孵育和检测模块进行结构设计和功能实现，并对整机系统进行测试和验证分析，结果证明本文研制的荧光免疫分析仪具备较高的灵敏度、重复性和准确性，既可应用于医院临床检测，也适用于院外其他场合（如家庭医疗、野外营救等）。

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correlation coefficient was more than 0.99 in the linear range. The immunofluorescence analyzer had well fixed optical module,
simple movement mechanism, with the functions of automatic detection of card insert and automatic discarding of waste card.
研究论著
RESEARCH WORK
一种小型化低成本免疫荧光分析仪的设计
沈增贵1，邓红玉2，林学祥3
1. 南方医科大学南方医院设备器材科，广东广州510515；2. 南方医科大学第三附属医院康复科，广东广州 510000； 3. 中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所，广东深圳518055
[摘要] 目的研制一款小型化、低成本、带自动抛样功能的免疫荧光分析仪。方法该免疫荧光分析仪采用非共聚焦方式的光路设计。光源位于光模块两侧，光电二极管位于试纸条正上方。光模块使用微动开关作为插入检测，使用推杆电机控制测试卡的移动，配合硅光二极管实现对测试卡的扫描。结果实践表明，该仪器精密度上CV值不大于5%，低值与中值的准确性方面偏差不大于5%，在线性范围内梯度液相关系数大于0.99，光路零部件固定良好，运动机构简单，带有插卡自动检测、废卡抛样等功能。结论仪器采用的新设计是有效的，在食品安全、动物疫病等免疫荧光实验领域可广泛应用。 [关键词] 免疫荧光；光学模块；体外诊断；即时检测
Design of a Miniaturized and Low-Cost Immunofluorescence Analyzer
SHEN Zenggui1, DENG Hongyu2, LIN Xuexiang3 1. Department of Equipment, Nanfang Hospital, Southern Medical University, Guangzhou Guangdong 510515, China; 2. Department of Rehabilitation, The Third Affilliated Hospital of Southern Medical University, Guangzhou Guangdong 510000, China; 3. Institute of Biomedical and Health Engineering, Shenzhen Institute of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences, Shenzhen
[中图分类号] TH773源自[文献标识码] Adoi：10.3969/j.issn.1674-1633.2019.05.014
[文章编号] 1674-1633(2019)05-0054-04
引言免疫荧光技术又称荧光抗体（抗原）技术，它是利用
抗原、抗体特异性结合的特点，可以准确快速地检测待测物（抗原）的含量 [1]。免疫荧光技术的原理是在硝酸纤维素膜的测试区（T）包被 BSA 与抗原的偶联物，标记垫上含有预先包被的荧光标记抗体。检测时，首先用处理试剂将样本中的抗原与标记垫上的荧光标记抗体发生结合，形成免疫复合物，复合物在层析作用下沿着硝酸纤维素膜向前扩散至包被有另一种单克隆抗体的检测区，从而形成双抗体夹心复合物，而游离的荧光抗体则附着在质控区 [2]。
the scanning process of the test card with the silicon photodiode. Results The results showed that the precision of the analyzer
had a CV value of less than 5%, the accuracy of the low-value and intermediate-value was not more than 5%, and the gradient ﬂuid
Guangdong 518055, China
Abstract: Objective To design a miniaturized, low-cost immunofluorescence analyzer with automatic discarding function.
Methods The immunofluorescence analyzer was designed with a non-confocal optical path. The light source was located
on both sides of the optical module, and the photodiode was located directly above the test strip. The optical module used
micro switch to detect the insertion of test trip, used push-rod motor to control the movement of the test strip, and realized
Conclusion The new design of the instrument is effective, and can be widely applied in the immunoﬂuorescence of food safety
and animal diseases.
Key words: immunoﬂuorescence; optical module; in vitro diagnosis; point-of-care testing