一种快速多通高灵敏度超微量微透镜成像免疫测定仪制造技术

本发明专利技术公开了一种快速多通高灵敏度超微量微透镜成像免疫测定仪，包括一平行光源照射系统，一高分辨率自动光学对焦成像系统，一样品池高精度温度控制系统，一微型电脑及一智能自动分析软件与显示系统。本发明专利技术通过对浸没于抗原与抗体溶液中的微透镜进行自动快速对焦成像并分析其成像参数，实时测量出溶液在抗原抗体反应前后的折射率变化，进而定量确定抗原或抗体的浓度并将有关结果显示出来。本发明专利技术微透镜成像免疫测定仪结构小巧、可便携至现场使用，整个检测过程智能自动、简易方便，无需事先包被、事后洗涤，也不需加酶标物、底物显色及辅助试剂盒或层析条等，所需样品量仅为数微升，可在几分钟内完成多通道样品检测，测量灵敏度达～pg/mL量级。

A rapid multi pass high sensitivity ultra micro micro lens imaging immunoassay instrument

The invention discloses a fast multi pass high sensitivity micro micro lens imaging immunoassay instrument, including a parallel light source system, a high resolution optical automatic focusing imaging system, a sample pool of high precision temperature control system, automatic analysis software and display system of a micro computer and a smart. The invention of automatic focusing imaging and analyze the imaging parameters through micro lens to immerse in solution of antigen and antibody in the real-time measurement of the refractive index change in solution before and after the antigen antibody reaction, and quantitatively determine the concentration of antigen or antibody and the relevant results are displayed. The invention provides a micro lens imaging immunoassay instrument is compact in structure and can be used in portable to the scene, the whole process of intelligent automatic, simple and convenient, without prior coating, after washing, also do not need to add enzyme label, chromogenic substrate and accessory kit or strip, sample number is only slightly, multi channel sample detection can be completed in a few minutes, the measuring sensitivity is to pg/mL.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学
，涉及一种光学抗原抗体检测仪器，具体涉及一种通过测定溶液折射率变化来检测溶液中抗原或抗体浓度的快速多通高灵敏度超微量微透镜成像免疫测定仪。
技术介绍
免疫检测是目前生物学、基础医学研究与临床研究、食品安全、以及环境监测等最为重要亦最为频繁使用的检测分析之一，所以对抗原抗体反应的检测需求和要求越来越高。目前抗原抗体反应的检测技术发展方向和要求主要包含六个方面。首先是能实现快速、简易多通的检测，特别是在无需进行任何标记以及事先修饰、事后洗涤、酶标与底物显色等繁琐操作，能在数分钟内同时完成多个样品的检测。其次是能实现超微量的检测，不仅是指只需极少量样品(即微升数量级)和试剂便可实现检测，而且是指样品中的抗原(或抗体)含量很低，能够在微升量级的样品中检测出浓度仅为ng/mL甚至pg/mL的抗原或抗体。第三是检测不但是定性的，而且是定量的，能较为精确定量地确定样品内含有多少靶分子。第四是检测能在临床或防疫现场使用，所以要求有关检测设备应是便携式的。第五是检测程序简单易行，稳定性与重复性要高。第六是检测设备以及检测所需的试剂、配件材料等价格要低，实现低成本检测。但是，目前用于免疫检测的主要技术都不能同时满足这些要求。它们要么需要事先修饰事后洗涤、酶标与底物显色等繁琐操作(如酶联免疫吸附试验测定技术、表面等离子体共振技术)，要么需要各种辅助试剂盒和层析条以及昂贵的仪器设备(如荧光免疫测定仪与化学发光免疫测定仪以及放射免疫技术等)。所以，现有的抗原抗体检测技术都不能同时满足或大致满足上述这六项要求。因此，研发出专门用于实时监测抗原抗体溶液的折射率随时间的瞬态变化情况，来测定样品中抗原或抗体浓度的检测仪器成为免疫检测工作的一项重要课题。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术所述的缺陷，提供一种快速多通高灵敏度超微量微透镜成像免疫测定仪，通过以微透镜成像法监测抗原抗体溶液在抗原抗体反应前后的折射率变化情况，可以定性定量确定样品中的抗原或抗体，而且所需样品量很少(几微升到几十微升)，检测过程简单快捷，无需任何事先包被抗原或抗体、事后洗涤，也不需加酶标物、底物显色等过程，不需辅助试剂盒或层析条等；且检测简易方便，可在2分钟内完成多通样品检测，仪器设备简单、成本低廉，可做成便携式在临床或防疫现场使用。可以同时满足上述对抗原抗体反应检测技术的六个要求。本专利技术所采用的技术方案是，一种快速多通高灵敏度超微量微透镜成像免疫测定仪，包括一平行光源照射系统，一高分辨率自动光学对焦成像系统，一样品池高精度温度控制系统，一微型电脑以及一智能自动分析软件与显示系统；所述平行光源照射系统，能够发射出单色平行光线，发散角小于0.5，光斑直径大于微透镜成像检测板的多孔阵列尺寸，且垂直投射于检测板中微透镜的半球形顶部；所述高分辨率自动光学对焦成像系统，包括一高分辨率数码相机，一自动对焦显微物镜及其驱动电机和驱动电机控制电路，以及一控制镜头自动对焦成像的软件系统；所述的样品池高精度温度控制系统，为一温度控制与稳定系统，通过其高精度加热或制冷控制系统，实现对带有微透镜的样品检测板的快速自动恒温控制；-所述的微型电脑作为系统软件运行和数据存储平台，具有超小尺寸，其CPU频率大于2GHz，内存大于2G，硬盘大于100G，且具有HDMI或者VGA接口，以保障内置程序运行的快速稳定；所述的智能自动分析软件与显示系统，包括一可对微透镜成像进行自动检测分析的软件系统，一对微透镜所成的像以及分析计算结果进行显示的显示系统。本专利技术所述的快速多通高灵敏度超微量微透镜成像免疫测定仪，其特征还在于，所述高分辨率自动光学对焦成像系统的高分辨率数码相机，分辨率为大于500万像素，帧率>10fps的数码相机，用于对微透镜进行快速高分辨率成像。所述高分辨率自动光学对焦成像系统的自动对焦显微物镜及其驱动电机和驱动电机控制电路，包括一4×-10×的显微物镜，一与显微物镜联动的步进电机及其驱动控制电路，用于驱动显微物镜上下移动进行焦平面调节。所述的控制镜头自动对焦成像的软件系统，用于控制高分辨率数码相机对微透镜成像检测板的微透镜进行实时成像和拍照，并对所成微透镜像中其暗环外边缘的锐利度进行判别，并指令步进型电机驱动控制电路驱动步进型电机以移动显微物镜自动寻找到对微透镜成像的最佳焦平面。对焦过程分为粗调和微调两部分。所述的样品池高精度温度控制系统，为一温度控制与稳定系统，其特点是具有高精度加热或制冷控制，且温控部件紧贴多孔检测板，系统能在启动后2min内实现对检测板微孔中的样品溶液进行恒温控制，控制精度好于±0.2℃。所述的高分辨率自动光学对焦成像系统，通过控制镜头自动对焦成像的软件系统评价图像中暗环外径的锐利度以正确选择正焦图像，然后发送指令与步进电机的控制电路通信，使其向步进电机发送脉冲信号驱动步进电机转动，使显微物镜移动至该正焦平面来实现自动对焦的功能。所述的智能自动检测分析软件系统，用于自动测定浸没在样品溶液中的微透镜像中暗环内外半径r和R，并根据r和R的值利用方程(1)计算出样品溶液的折射率n:然后利用抗原抗体反应前后的折射率n的变化量与抗原或抗体含量的关系自动计算出样品溶液中的抗原或抗体含量。所述的显示系统为一用于显示微透镜所成像及有关测量分析计算结果的高清触摸显示屏，同时具有提供多种测试中所需的各种按键功能，包括抗原抗体选择、自动对焦、开始测试等功能健。所述高分辨率自动光学对焦成像系统的软件，采用Brenner算法对图像进行评价，采用改进的爬山法进行焦平面搜索，系统对焦过程中，物镜移动行程<1mm，对焦时间<100s。所述微透镜成像免疫测定仪可用于对配置的微透镜成像检测板，进行抗原抗体或其它配体-受体相互作用的检测，或用于对放置于培养皿容器上的微透镜或微球进行抗原抗体或其它配体-受体相互作用的检测。本专利技术的一种快速多通高灵敏度超微量微透镜成像免疫测定仪，与现有技术相比，具有如下有益效果和优点：1、本专利技术微透镜成像免疫测定仪可实现对抗原抗体反应的快速、简易、实时、准确测定。特别适合用于监测抗原抗体反应过程，检测各种微量样品的抗原抗体浓度，以及各种临床样品的检测。2、本专利技术检测所需样品量很少(几微升到几十微升)，检测过程简单快捷，可在2分钟内完成多通样品检测。3、检测过程无需任何事先包被抗原或抗体、无需事后洗涤，也不需加酶标物、底物显色等过程，不需辅助试剂盒或层析条等配件材料。4、可同时一次检测多个样品。5、本专利技术仪器设备简单轻巧、成本低廉，可做成便携式在临床或防疫现场使用。6、鉴于各种受体－配体反应、蛋白-蛋白相互作用均会使其溶液折射率发生变化，故本测定仪还可用于各种受体－配体反应、蛋白-蛋白相互作用检测。本专利技术通过对浸没于抗原与抗体溶液中的微透镜进行自动快速对焦成像并分析其成像参数，实时测量出溶液在抗原抗体反应前后的折射率变化，再根据在校正实验中事先确定的折射率变化量与抗原或抗体浓度关系，定量确定抗原或抗体的浓度并将有关结果显示出来。为定性定量测定抗原抗体反应提供了一种全新的技术检测方法与仪器。附图说明图1是本专利技术快速多通高灵敏度超微量微透镜成像免疫测定仪结构示意图；图2是本专利技术高分辨率自动光学对焦成像系统结构示意图；图3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速多通高灵敏度超微量微透镜成像免疫测定仪，其特征在于，包括一平行光源照射系统，一高分辨率自动光学对焦成像系统，一样品池高精度温度控制系统，一微型电脑以及一智能自动分析软件与显示系统；所述平行光源照射系统，能够发射出单色平行光线，发散角小于0.5，光斑直径大于微透镜成像检测板的多孔阵列尺寸，且垂直投射于检测板中微透镜的半球形顶部；所述高分辨率自动光学对焦成像系统，包括一高分辨率数码相机，一自动对焦显微物镜及其驱动电机和驱动电机控制电路，以及一控制镜头自动对焦成像的软件系统；所述的样品池高精度温度控制系统，为一温度控制与稳定系统，实现对带有微透镜的样品检测板的恒温控制，其特点是温控部件紧贴多孔检测板，且具有高精度加热或制冷控制，可快速精确控制与稳定样品的温度；所述的微型电脑作为系统软件运行和数据存储平台，具有超小尺寸，其CPU频率大于2GHz，内存大于2G，硬盘大于100G，且具有HDMI或者VGA接口，以保障内置程序运行的快速稳定；所述的智能自动分析软件与显示系统，包括一可对微透镜成像进行自动检测分析软件系统，一对微透镜所成的像以及分析计算结果进行显示的显示系统。

【技术特征摘要】
1.一种快速多通高灵敏度超微量微透镜成像免疫测定仪，其特征在于，包括一平行光源照射系统，一高分辨率自动光学对焦成像系统，一样品池高精度温度控制系统，一微型电脑以及一智能自动分析软件与显示系统；所述平行光源照射系统，能够发射出单色平行光线，发散角小于0.5，光斑直径大于微透镜成像检测板的多孔阵列尺寸，且垂直投射于检测板中微透镜的半球形顶部；所述高分辨率自动光学对焦成像系统，包括一高分辨率数码相机，一自动对焦显微物镜及其驱动电机和驱动电机控制电路，以及一控制镜头自动对焦成像的软件系统；所述的样品池高精度温度控制系统，为一温度控制与稳定系统，实现对带有微透镜的样品检测板的恒温控制，其特点是温控部件紧贴多孔检测板，且具有高精度加热或制冷控制，可快速精确控制与稳定样品的温度；所述的微型电脑作为系统软件运行和数据存储平台，具有超小尺寸，其CPU频率大于2GHz，内存大于2G，硬盘大于100G，且具有HDMI或者VGA接口，以保障内置程序运行的快速稳定；所述的智能自动分析软件与显示系统，包括一可对微透镜成像进行自动检测分析软件系统，一对微透镜所成的像以及分析计算结果进行显示的显示系统。2.根据权利要求1所述的快速多通高灵敏度超微量微透镜成像免疫测定仪，其特征在于，所述高分辨率自动光学对焦成像系统的高分辨率数码相机，为分辨率大于500万像素，帧率>10fps的数码相机，用于对微透镜进行快速高分辨率成像。3.根据权利要求1所述的快速多通高灵敏度超微量微透镜成像免疫测定仪，其特征在于，所述高分辨率自动光学对焦成像系统的自动对焦显微物镜及其驱动电机和驱动电机控制电路，包括一4×～10×的显微物镜，一与显微物镜联动的步进电机及其驱动控制电路，用于驱动显微物镜上下移动进行焦平面调节。4.根据权利要求1所述的快速多通高灵敏度超微量微透镜成像免疫测定仪，其特征在于，所述的控制镜头自动对焦成像的软件系统，用于控制高分辨率数码相机对微透镜成像检测板的微透镜进行实时成像和拍照，并对所成微透镜像中其暗环外边缘的锐利度进行判别，并指令步进型电机驱动控制电路驱动步进型电机以移动显微物镜自动寻找到对微透镜成像的最佳焦平面。对焦过程分为粗调和微调两部分。5.根据权利要求1所述的快速多通高灵敏度超微量微透镜成像免疫测定仪，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄耀熊，何江，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东;44