專利名稱：移動(dòng)過(guò)程中免疫試紙的圖形識(shí)別及定量分析儀的制作方法
移動(dòng)過(guò)程中免疫試紙的圖形識(shí)別及定量分析儀 免疫試紙作為快速方便的醫(yī)學(xué)檢測(cè)手段，已經(jīng)在廣大的家庭及醫(yī)院，血站等場(chǎng)所
得以普及應(yīng)用，并且不斷有更多的品種被開(kāi)發(fā)出來(lái)。但目前的免疫試紙幾乎全部是憑肉眼進(jìn)行定性判斷，不能提供定量信息。而在醫(yī)學(xué)檢測(cè)中，很多項(xiàng)目既需要快速方便的及時(shí)檢測(cè)，也需要定量檢測(cè)信息。如果能解決免疫試紙的定量檢測(cè)問(wèn)題，免疫試紙的將更廣泛地被廣大臨床檢測(cè)部門(mén)和家庭接受，將為醫(yī)學(xué)檢測(cè)行業(yè)的很有希望的一個(gè)發(fā)展方向。 免疫試紙檢測(cè)技術(shù)與酶聯(lián)免疫吸附(ELISA) —樣，具有抗體抗原反應(yīng)所特有的高特異性和高靈敏度。兩者反應(yīng)方法相同，如夾心法，間接法，競(jìng)爭(zhēng)法等。所不同的是，ELISA是液相反應(yīng)體系，信號(hào)強(qiáng)弱由孔內(nèi)溶液顏色的深淺來(lái)表示，操作時(shí)間長(zhǎng)，適合批量處理。而免疫試紙是固相膜反應(yīng)，信號(hào)強(qiáng)弱由膜上線條或點(diǎn)的顏色深淺表示，反應(yīng)快速，適合現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)檢測(cè)。如果能對(duì)線條或點(diǎn)的顏色深淺進(jìn)行定量分析，則就能對(duì)反應(yīng)物的濃度高低進(jìn)行判別分析。 對(duì)免疫試紙進(jìn)行定量分析的方法主要三種，一種是是在標(biāo)記物中加入磁珠，利用
磁場(chǎng)檢測(cè)器對(duì)反應(yīng)區(qū)進(jìn)行信號(hào)采集分析。 一種檢測(cè)特定波長(zhǎng)光束的照射時(shí)產(chǎn)生的光學(xué)信號(hào)
來(lái)獲得膜上線條顏色的強(qiáng)弱信號(hào)。另一種方法就是利用成像元件獲取免疫試紙的相關(guān)圖像
信號(hào)，經(jīng)過(guò)相關(guān)的數(shù)據(jù)分析，得出反應(yīng)區(qū)的特征定量信息，通過(guò)特定的數(shù)據(jù)計(jì)算方式，得出
定量分析結(jié)果。目前在試紙的成像定量分析方向上，存在不少的技術(shù)方案。 專利200410034105. 5,200420049579. 2是采用紅外激發(fā)光源，經(jīng)激發(fā)光路，磷光
圖像接收光路及圖像處理系統(tǒng)組成。其激發(fā)光經(jīng)聚焦成線，照射在上轉(zhuǎn)換磷光免疫層析
試紙上，然后經(jīng)特定光學(xué)處理后，由成像部件采集進(jìn)行相關(guān)信號(hào)，傳送圖像處理系統(tǒng)進(jìn)行分析。 專利200510030549. 6是由相關(guān)光學(xué)系統(tǒng)將激光分成兩有一定間隔的兩束光，分別照射在試紙的檢測(cè)帶和質(zhì)控帶上，進(jìn)行激發(fā)后，通過(guò)相關(guān)光學(xué)部件將光學(xué)信號(hào)送入一維CCD元件，然后將一維CCD的信號(hào)通過(guò)相關(guān)單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。 專利03137101. 9是采用接觸式圖像掃描儀獲取膠體金層析試紙圖像，通過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換，將獲得的光密度的信號(hào)數(shù)字用于相關(guān)數(shù)字處理系統(tǒng)進(jìn)行分析。 專利03154445. 2也采用影像掃描元件取得試紙線條的數(shù)字影像，由包含數(shù)字信號(hào)處理器在內(nèi)的微處理器進(jìn)行相關(guān)特征分析，并運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)定量單元進(jìn)行判別分析。
吉林大學(xué)碩士研究生張峰等人于2005年發(fā)表的相關(guān)畢業(yè)論文中，也公布了他們的開(kāi)發(fā)成果。即采用視頻CCD作為圖像獲取部件，通過(guò)視頻圖像處理模塊進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，通過(guò)增強(qiáng)型的51系單片機(jī)W77E58進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)分析處理，然后再顯示模塊上進(jìn)行結(jié)果顯示。該儀器也可通過(guò)模式轉(zhuǎn)換，作為圖像采集卡的作用，由USB 口將圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機(jī)，進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析處理。 在尿液多聯(lián)試紙分析儀中，分析對(duì)象是貼在塑料條上的正方形吸水紙，該試紙是是以化學(xué)呈色反應(yīng)為目的。尿試紙分析儀目前主要以光束漫反射分析技術(shù)對(duì)試紙顏色進(jìn)行分析。也有部分廠家開(kāi)始采用數(shù)字圖像分析技術(shù)，對(duì)靜態(tài)或移動(dòng)過(guò)程中的尿試紙攝取特定面積的圖像，對(duì)該區(qū)域的化學(xué)反應(yīng)顏色進(jìn)行批量分析。
本發(fā)明為移動(dòng)過(guò)程中免疫試紙的圖像識(shí)別及定量分析儀。相對(duì)其它靜態(tài)的免疫試
紙定量分析系統(tǒng)，本發(fā)明可以連續(xù)進(jìn)行免疫試紙的定量分析，適合對(duì)批量樣品進(jìn)行分析。本
發(fā)明特點(diǎn)為 1.本發(fā)明的分析對(duì)象是在移動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行動(dòng)態(tài)圖像攝取的。 2.本發(fā)明的分析對(duì)象是處于免疫試紙反應(yīng)區(qū)的免疫反應(yīng)信號(hào)，既可是免疫試紙上的線條，也可以是免疫試紙上的點(diǎn)。 3.本發(fā)明的圖像元件是面陣固態(tài)圖像傳感器(如CCD/CMOS)，可以快速地獲取高分辨率的數(shù)字圖像。 4.本發(fā)明中，固態(tài)圖像傳感器(如CCD/CMOS)攝取的圖像信號(hào)通過(guò)USB協(xié)議或直
接傳輸?shù)轿⑻幚砥?，省略了傳感器和微處理器間的視頻數(shù)據(jù)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換步驟。 5.本發(fā)明中的數(shù)字圖像通過(guò)高速微處理器進(jìn)行圖像識(shí)別和相關(guān)數(shù)據(jù)分析，得出具
體的信號(hào)特征值。通過(guò)特定方法參照標(biāo)準(zhǔn)樣品的特征值，可以分析出具體樣品的免疫物質(zhì)濃度。 具體實(shí)施例說(shuō)明 以臺(tái)灣肯定資訊科技有限公司的U30C型工業(yè)攝像頭作為圖像采集元件，其邊緣排列6個(gè)LED燈作為照射光源，攝像頭和燈源放置在一個(gè)五面封閉的盒體內(nèi)，其底部是帶有免疫試紙定位裝置的傳送帶。當(dāng)免疫試紙隨傳送帶經(jīng)過(guò)工業(yè)攝像頭的底部時(shí)，U30C對(duì)處于盒體底部平面的試紙進(jìn)行圖像采集。該試紙是進(jìn)行早孕檢測(cè)的膠體金免疫層析試紙，分析對(duì)象是試紙反應(yīng)區(qū)的C/T紅色線條。 該儀器的圖像識(shí)別分析系統(tǒng)是以韓國(guó)三星公司ARM9型S3C2410處理器作為核心，集成了 64M內(nèi)存，2M的N0RFlash，64M的NAND Flash,及包括USB， LCD，串口等相關(guān)外接口的嵌入式集成電路板。U30C采集的數(shù)字RGB圖像通過(guò)USB協(xié)議傳輸?shù)絊3C2410。然后通過(guò)以Li皿x為內(nèi)核的分析操作軟件，對(duì)該數(shù)字圖像進(jìn)行特定的識(shí)別分析，提取出反應(yīng)C/T線條顏色深淺的特征值。 安排儀器對(duì)系列已知濃度的HCG樣品進(jìn)行圖像拍攝，分別得出各試紙的特征值，然后以儀器中特定的程序?qū)ο盗袠悠返臐舛扰c其特征值進(jìn)行曲線擬合，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，存儲(chǔ)在儀器中。 然后取未知濃度的HCG試紙進(jìn)行圖像拍攝，由儀器分析得出其特征值，然后參照存儲(chǔ)的HCG標(biāo)準(zhǔn)曲線，得出該試紙的HCG濃度。該結(jié)果可以通過(guò)儀器上的顯示屏進(jìn)行顯示，也可以通過(guò)與儀器連接的打印機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)打印保存。
權(quán)利要求
本儀器檢測(cè)樣品是帶特定光譜標(biāo)記物的免疫試紙，試紙條的免疫反應(yīng)區(qū)中，可由線或點(diǎn)組成反應(yīng)的主信號(hào)，由線或點(diǎn)組成的反應(yīng)主信號(hào)可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)。
2. 本儀器檢測(cè)的特定光譜信號(hào)物既可以是膠體金，也可以是帶其它顏色的標(biāo)記物，或 其它熒光/磷光標(biāo)記物。
3. 本儀器的面陣固態(tài)圖像傳感器可以是基于面陣的CCD或CM0S。
4. 本儀器的圖像識(shí)別系統(tǒng)是基于帶高速運(yùn)算功能，內(nèi)置存儲(chǔ)器及相關(guān)管理功能微處理 器而開(kāi)發(fā)的圖像識(shí)別分析程序，該分析程序以相關(guān)數(shù)字圖像分析方法得出免疫試紙反應(yīng)信 號(hào)的特征值，以分析免疫反應(yīng)的樣品物質(zhì)濃度為目的。
5. 本儀器中的微處理器既包含16位，32位的各類單片機(jī)和ARM， MIPS等微處理器，也 包括64位及以上的電腦計(jì)算機(jī)。
全文摘要
一種對(duì)移動(dòng)過(guò)程中免疫試紙進(jìn)行圖像識(shí)別及定量的分析儀，由以下部分組成檢測(cè)樣品，傳送定位裝置，面陣固態(tài)圖像傳感器，圖像識(shí)別系統(tǒng)。相對(duì)其它靜態(tài)的免疫試紙定量分析系統(tǒng)，本發(fā)明可以連續(xù)進(jìn)行免疫試紙的定量分析，適合對(duì)批量樣品進(jìn)行分析。
文檔編號(hào)G01N33/52GK101726587SQ20081020113
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月13日
發(fā)明者周中人 申請(qǐng)人:周中人