一种基于cmos图像传感器的量子点标记试条定量检测系统的制作方法

专利名称：一种基于cmos图像传感器的量子点标记试条定量检测系统的制作方法
技术领域：
本发明属于生物医疗器械领域，具体涉及一种基于CMOS图像传感器的量子点标记试条定 量检测系统及其方法。该系统可对量子点标记试条进行扫描检测与结果判读，实现对病原体、 抗原、抗体、违禁药品、重大疾病(肿瘤、癌症、心血管疾病和糖尿病等)、农药残留量、食 品安全生物检测等多种目标被检物的定量或定性检测。
背彔技术
在免疫检测中，目前主要采用放射性免疫法、酶联免疫吸附法(ELISA)和胶体金标记等方 法实现样品定量或者定性检测。这些方法存在不同程度缺陷。
量子点(Quantum Dot,简称QD)是20世纪90年代发展的一种具有优良光谱特征和光化 学稳定性的半导体纳米晶体，具有发光效率高、激发谱线范围宽、发射谱线范围窄、粒径与 生物分子相近、表面修饰多功能化等特点。作为新一代生物荧光标记物，量子点在标记免疫 分析中的多组分同时测定、免疫示踪分子定位、纳米生物传感器、实时检測、细胞成像、体 内成像、疾病诊断以及研究生物大分子之间的相互作用、组分在机体内的循环和作用方式等 方面具有独特作用和广泛应用前景。文献报道，量子点作为新一代生物荧光标记物，具有取 代传统有机染料的深远潜力。与有机染料分子相比，QD的主要优点有-
O)光稳定性好。在激发光照射下，有机染料的荧光信号往往很快变暗，而量子点则会 持续发光，光漂白速度为罗丹明的moo。
(2) 发光强度高。量子点为多电子体系，发光效率远高于单个有机分子，它在可见和紫 外区的吸光系数为10517 (mol.cm)数量级，使得其荧光发射强度远高于有机染料。
(3) 激发光谱范围宽。普通有机荧光分子常常有特定的激发波长和发射波长，测定几种 荧光光谱时必须用几种波长的光去激发，这给多标记同时分析造成了大的麻烦。而量子点 的激发光谱在吸收阀值以上几乎是连续的，谱峰较宽，只需一个比其发射光波长短的任意波 长的光源激发，即可发射高亮度的荧光，并可被同时检测。
(4) 较大的Stokes位移和狭窄对称的发光光谱。量子点的荧光谱峰相对有机染料峰形狭 窄对称，半峰高宽度只有荧光素的1/3，半高峰宽常常只有40nm或更小，且在长波方向无拖 尾现象，此允许同时使用不同光谱特征的量子点，发射光谱不出现交叠，使标记生物分子荧 光谱的区分、识别变得很容易，这给生物医学领域实现样品同时检測带来极大方便。
(5) 荧光寿命较长，约为数百纳秒。荧光漂白速率只有罗丹明6G的1/100，较高的光 化学稳定性可以保证其在体内存留数天乃至数月。有文献报道，在小鼠体内注入量子点，8 周后，仍有荧光检出。
量子点作为生物荧光探针，在免疫检测中具有极其广阔的应用前景。不同原料和同一原 料不同粒子大小的量子点，可产生不同波长的发射荧光，且量子点混合物不产生可变光谱荧 光。根据特定大小、成分和结构的量子点产生特定荧光的这种量子点光学特性来对量子点标 记的免疫层析试条进行特定荧光測定，能准确检測出多组分被检物的浓度。
中国专利申请号200610024086. 7披露了一种量子点标记的快速免疫层析试条检測方法，该申请号专利利用不同粒径或种类的量子点标记不同目标物的抗体，在紫外下可用肉眼观察 检測结果，实现样品多组分同时检测。不足之处是(1)该申请号专利只对量子点标记试条 的制作进行了描述，而没有披露相应配套的检测系统，其检测需要借助其它紫外检测仪才能 进行，而且只是定性检测，不能实现定量检测。(2)采用紫外检測对人体有害，操作不安全。 (3)测量结果客观性差。由于检测者是通过肉眼来观察试条检测带和质控带在紫外下产生的 荧光强弱程度来判断检测结果的，检測结果易受检测者经验影响，主观性强，同一试条在不 同状态下有可能会作出不同的、甚至是错误的判断结果，特别是对于那些目标物含量极低的 样本，紫外发出的荧光很弱就很难用肉眼来判断结果，灵敏度低。(4)不能监测生物反应的
动态过程。免疫层析是一个动态反应过程，试条上处于虹吸渗移状态的量子点标记粒子产生 荧光属动态范畴，紫外目视法显然不能对这一动态反应过程进行观察和分析，所以无法更深 入地研究免疫层析反应过程。即使生物反应失败，检测者也无法很好地分析反应失败的原因。
中国专利申请号200610024566.3披露了一种量子点荧光探针联合检测生物芯片寻找中 药靶点方法，该专利同样存在不足其涉及的"量子点-中药成分"荧光探针的检测不仅需要 其它技术提供相应蛋白芯片，而且其检測同样需要借助另外的专用仪器设备。
中国专利申请号200510059892.3披露了一种包括用于量子点试条检测的光电子快速诊 断测试系统，但该专利目前尚未开发出现成产品，且内容与本发明完全不同。

发明内容
本发明技术方案如下
本发明所述的基于CMOS图像传感器的量子点标记试条定量检测系统包括量子点标记试 条K用于放置试条的试条架2、扫描系统3、 CM0S图像传感器13、数据处理装置15、输出 显示装置16、打印机17、键盘18和一张与试条1配套的IC卡19。
所述系统的试条架2有试条槽。试条槽用于放置待測的量子点标记试条1。所述试条1 顺次设有相互搭接粘贴的样品垫20、包被有量子点标记物的玻璃纤维膜结合垫21、具有检测 带26和质控带27的分析膜22、强吸水垫23、试条反应终点指示标签24和试条辨识标签25。
所述扫描系统3包括一激发光源4,在该激发光源4的输出光路上依次为入射光耦合器5、 入射光纤6， 7、光纤探头8, 9、出射光纤IO, 11、出射光耦合器12，直至CMOS图像传感器 13。所述光源4包括发光二极管LED或激光二极管。所述光纤探头8， 9合束共用，其中心为 入射光纤28,周缘为出射光纤29。
所述CMOS图像传感器13的信号输出端与数据处理装置15的信号输入端相连，CMOS图 像传感器13用于将检測带26和质控带27传输来的量子点标记复合物特征波长反射荧光信号 进行光电及模/数转换，从而变成数字信号。
所述数据处理装置15采集、存储QK)S图像传感器13传输来的数字信号，并对数字信号 进行数据处理。所述数据处理装置15还配有输出显示装置16、打印机17、键盘18和一张与 试条相配套的IC卡19,它们分别与数据处理装置15相连。所述数据处理装置15与试条架2 之间还有一驱动控制电路30， 31,所述数据处理装置15读取IC卡19参数发出指令通过该 驱动控制电路30, 31自动控制试条架2运动以适合扫描系统3的光纤探头8， 9对试条检测 带26和质控带27进行自动扫描。所述数据处理装置15可以为具有相应数据处理和控制软件 的单片机、CPU或PC机。
所述定量检测系统的输出显示装置16可以为上位机、字母数字LCD、 LED、声音等。述定量检测系统配合不同的输出显示装置16,实现样品单一成分或多组分定量或定性检测-当所述定量检測系统用于样品定量检測时，输出显示装置16可以为上位机或字母数字LCD; 当所述定量检测系统用于样品定性检测时，输出显示装置16可以为LED或声音等。
所述IC卡19与数据处理装置15之间采用USB串口通讯。样品检测时，IC卡19能实时 插拔。IC卡19贮存有各被检物相应检测标准工作曲线和试条质控带光密度参考监控值。IC 卡19贮存的各被检物相应检测标准工作曲线可以采用下述两种曲线方式之一其一为被检物 标准品系列浓度与该被检物标准品系列浓度经本发明所述定量检测系统測得的检测带光密度 值/质控带光密度值的比值(0DeJIS/0Dsgs)之间的对应关系曲线；也可以为被检物标准品系 列浓度与该被检物标准品系列浓度经本发明所述定量检测系统测得的检测带光密度值/(检测 带光密度值+质控带光密度值)的比值(OD細带/ (OD检鹏+OD鹏带))之间的对应关系曲线。 标准曲线制作时得到的试条质控带26光密度值(OD廣魏)同时随标准工作曲线存贮于IC卡 19上兼作试条反应成败的参考监控值。样品实际检测中，如果反应失败，样品检测得到的OD 质控》值与IC卡19上贮存的相应OD鹏*值将会产生极大统计学误差。IC卡19贮存参数与各批 次试条产品相配套。样品检测时，操作者插入IC卡19，数据处理装置15读取IC卡19参数 后发出指令自动控制试条架2运动使扫描系统3的光纤探头8， 9对试条1检测带26和质控 带27进行自动扫描，从而得到检测带26和质控带27发出的特征频率荧光光密度值，并根据 IC卡19存贮的相应被检物标准工作曲线(同时参考试条质控带光密度参考监控值所提示的 生物反应成败)即可实现被检物浓度准确測定。IC卡19还可作临时存储器存储检测结果信 息，每一检测都可以打印或保存。
所述IC卡19存贮的各被检物相应标准工作曲线的制作方法为(1)配制标准品系列浓 度；(2)将各标准品系列浓度置于本发明所述定量检测系统测得相应OD錢带和OD雜带并分别
)比值；(3)以各标准品系列浓度作X 轴，测试结果以0D8iw/0Da，比值作Y轴，绘制标准工作曲线；或以各标准品系列浓度作
X轴，测试结果以OD检賴/ (OD检鹏+OD虔控带)比值作Y轴，绘制标准工作曲线；(4)编写标 准工作曲线软件，并将该曲线软件与试条质控带光密度参考监控值存贮于IC卡19上。
所述定量检溯系统的光源4与CMOS图像传感器13之间还可以有一同步控制电路(说明 书附图中未显示)以避免CMOS图像传感器13积分时间过长而导致噪声水平提高。
本发明检測原理基于:量子点标记试条的检測带26上的量子点标记复合物被入射光纤6, 7传来的光激发后可发出特征波长荧光，该荧光信号与待测样品浓度成正相关。如果试样中 待測样品浓度越大，试条检測带26上的量子点标记复合物发出的特征波长荧光信号就越强。 反之，试样中待测样品浓度越小，试条检测带26上的量子点标记复合物发出的特征波长荧光 信号就越弱。根据这一关系，本发明将待湖样品施加在试条一端加样孔14中，加样孔14之 下对应着试条样品垫20，利用试条微孔滤膜的毛细管虹吸作用，使目标被检物液体样品在试 条另一端的强吸水垫23的拉动下慢慢向试条微孔滤膜后端渗移，当液体样品中有目标被检物 分子(如被检物特异抗原或抗体)时，它们便与包被在试条前中段的玻璃纤维膜结合垫21上 的被标记有量子点的相应生物分子结合并一起向试条后端渗移至试条分析膜22的检测带26， 与包被在检测带26的特异目标被检物相关分子(如相应目标被检物分子的特异抗体或抗原) 结合形成检溯带量子点标记复合物，剩余的一部分量子点标记物继续渗移至试条质控带27并 与质控带27位置的预包被的质控物(如二抗)结合形成质控带量子点标记复合物。结合在试条检测带26和质控带27的量子点标记复合物因结合有量子点，它们在入射光纤6， 7传来的 光的激发下，即发射出相应长寿命的特征波长荧光，该特征波长荧光强度可反映被检物浓度。 通过接收、转换、传输、处理该特征波长荧光强度信息，因此能准确检测出被检物浓度。 本发明所述量子点标记试条的制备方法包括以下步骤
(1) 试条各组件制备
① 样品垫制备选用纤维素膜作为样品垫固相材料，切成具有一定规格的膜块，将样品 垫膜块放入样品垫封闭液&11=7.2 0.0311101/1;磷酸盐缓冲液+5%88八，+(U%Tween20)中浸 泡，取出，烘干，使其充分干燥备用。
② 玻璃纤维膜结合垫制备选用玻璃纤维膜作为结合垫固相材料，切成具有一定规格的 膜块，在该膜块上加上量子点与目标被检物相关分子的结合物溶液(即量子点标记物溶液)， 烘干膜块，使其充分干燥备用。
③ 分析膜制备选用硝酸纤维素膜作为分析膜固相材料，切成具有一定规格的膜块，在 该膜块上相隔一定距离分别喷点目标被检物相关特异分子作为检测带和喷点二抗质控物作为 质控带，烘干该膜块，使其充分干燥备用。
④ 强吸水垫制备选用纤维素膜并切成具有一定规格的膜块，充分干燥备用。
⑤ 试条反应终点指示标签制备选用变色范围为5. 0-9.0的精密pH试纸，切成具有一定 规格的膜块，充分干燥备用。
⑥ 试条辩识标签制备选用印制有试纸标识的标签纸切成具有一定规格的膜块，充分干 燥备用。
(2) 试条装配将制备好的试条各组分按样品垫20、玻璃纤维膜结合垫21、分析膜22、 强吸水垫23、试条反应终点指示标签24、试条辩识标签25顺次相互搭接粘于塑料背板上， 并剪切成一定规格的试条。该试条可以装入外壳中，在干燥条件下备用。该外壳可以是塑料 的。
本发明所述量子点标记试条1的量子点为半导体纳米材料，包括ZnS、 CdS、 HgS、 ZnSe、 CdSe、 HgSe、 CdTe、 ZnTe、 ZnO、 PbSe、 HgTe、 CaAs、 InP、 InAs、 InCaAs、 CdS/ZnS、 CdS/Ag2S、 CdS/PbS、 CdS/Cd(0H)2、 CdS/HgS、 CdS/HgS/CdS、 ZnS/CdS、 ZnS/CdS/ZnS、 ZnS/HgS/ZnS/CdS、 CdSe/CdS、 CdSe/ZnS、 CdSe/ZnSe、 CdSe/CuSe、 CdSe/HgTe、 CdSe/HgSe、 CdSe/HgSe/CdSe、 CdTe/HgS、 CdTe/HgTe、 InAs/InP、 InAs/CdSe、 InAs/ZnSe、 MgS、 MgSe、 MgTe、 CaS、 CaSe、 CaTe、 SrS、 SrSe、 SeTe、 BaS、 BaSe、 BaTe、 CdS:Mn、 ZnS:Mn、 CdS:Cu、 ZnS:Cu、 CdS:Tb、 ZnS:Tb中的任意一种或任意几种纳米粒子的组合，以及由上述任意一种量子点为核、二氧化 硅为壳的核-壳型纳米复合粒子。上述量子点标记的目标被检物包括病原体、抗原、抗体、违 禁药品、重大疾病(肿瘤、癌症、心血管疾病和糖尿病等)、农药残留量、食品安全生物检测 等多种目标被检物。本发明对上述量子点标记的目标被检物进行单一或混合定量或定性检测。
本发明所述定量检測系统的工作过程为:将加有样品的待測量子点标记试条1放于试条 架2的试条槽内；数据处理装置15发出指令自动控制试条架2运动使扫描系统3的光纤探头 8， 9对试条的检測带26和质控带27进行自动扫描；光源发出的光经入射光耦合器5进入入 射光纤6， 7,入射光纤6， 7分两束经光纤探头8， 9分别照射到试条检测带26和质控带27 上激发检測带26和质控带27的量子点标记复合物发出特征波长反射荧光，两束反射荧光分 别经检测带和质控带相应出射光纤10, 11、出射光耦合器12后被CMOS图像传感器13接收CMOS图像传感器13将光信号进行光电及模/数转换后，将转换后的数字信号传输给数据处理 装置15进行存储和数据处理，获得各被检物检测带26光密度值(OD錢"和质控带27光密 度值(0D鹏带)，进而计算得到0D检鹏/0D鹏带比值或0D检鹏/ (OD检賴+OD鹏帝)比值，并自动 根据IC卡19上存贮的相应被检物标准工作曲线分析计算出被检物浓度，检測结果传输给输 出显示装置16，完成整个检测过程。
免疫层析是一个动态反应过程，量子点标记粒子在试条上虹吸渗移产生反射荧光的过程 因而也属动态范畴。不同厂家生产的试条产品、或同一厂家生产的不同批次试条产品、甚至 同一厂家生产的同一批次不同分号的试条产品，由于制作工艺和原材料选用方面可能存在差 异，其生产出的试条产品的质量可能不会完全相同。当这些试条产品用于被检物浓度测定时， 这势必会影响到被检物浓度的精确测定。例如，制作试条所用的纤维素膜来源不同、膜滤孔 大小不同、试条厚度不同等都有可能使反应物在所制作的试条上不会以完全相同的虹吸渗移 速率前行，有的反应物甚至有可能被滞留在试条检测带26和质控带27之前的试条渗移途中。 此外，检测者检测样品时所处环境条件不可能完全一样，例如，室外现场检测和室内检测时 存在的温度、湿度等差异也有可能影响到试条反应物在试条上不会以完全相同的渗移速率前 行，从而影响到被检物浓度的精确测定。为解决上述问题，本发明采用试条随配IC卡19存 贮相应被检物标准工作曲线和由IC卡19提供试条质控带光密度参考监控值提示反应成败办 法。IC卡19上的标准曲线和试条质控带光密度参考监控值可随试条批间差异而调整，操作 不仅十分简便，而且提高了检测的精确性和灵活性。检測通过査IC卡19上标准工作曲线， 即可得到准确检测结果；同时，结合IC卡19上存贮的试条质控带光密度参考监控值，可获 知试条反应过程是否成立，从而判断出所检测到的结果是否真实有效。此外，本发明经过大 量试条反应试验还发现试条在加入样品反应3分钟后，试条上的试条反应终点指示标签24 能够显色，提示试条在加入样品反应3分钟后的某一特定时刻，试条上的反应物在试条上已 充分渗移过检测带26和质控带27位置。因此，本发明采用在所述定量检测系统开机3分钟 以后的特定时刻才正式使所述系统开始样品检测，这比较适宜所述系统IC卡19标准工作曲 线和试条质控带光密度参考监控值工作。本发明将这一试条反应时间拟合为系统自检扫描时 间，该时间参数也可标识在与试条相配套的IC卡19上。
本发明所述定量检测系统的检测方法，通过下述步骤实现-
① 开机接通电源；
② 插入存贮有被检物检测标准工作曲线和试条质控带光密度参考监控值的IC卡19;
③ )将加有待测样品的量子点标记试条1放于试条架2的试条槽中；
④ 键盘读入检测参数，包括IC卡19上存贮的被检物检测标准工作曲线和质控带光密度 参考监控值、系统自检扫描时间、样品名称、样品编号、试条批号、试条效期、检測者姓名、 检测日期、IC卡密码等，之后系统自动开始自检计时；
⑤ 系统自检结束，数据处理装置15读取IC卡19参数，并驱动试条架2运动以适合光纤 探头8， 9对试条1检测带26和质控带27进行自动扫描，扫描得到的光信号经CMOS图像传 感器13进行光电及模/数转换后，转换为数字信号，传输给数据处理装置15;
⑥ 数据处理装置15自动识别数字信号中被检物特征波长处的光密度值OD检附和质控带光 密度值OD 雜带, 自动计算得到ODfti^/OD 瑰控帝Hl^^ OD检璽带/ (OD检》带+01)，带 )比值，并根据 IC卡19中存贮的相应被检物检测标准工作曲线自动计算得到被检物浓度，IC卡19同时提供的质控带光密度参考监控值(0Dg蹄)可判断所得被检物浓度是否有效； ⑦将分析结果传输给输出显示装置16，输出结果。 本发明要解决的技术问題
本发明要解决的第一个问题是提供一种基于CMOS图像传感器的量子点标记试条定量检 测系统。该检测系统不仅能对目标被检物进行单一或混合定量或定性检测，而且还能实现对 免疫层析反应动态过程进行观测。所述检測系统具有检测灵敏度高、检測结果客观公正、使 用灵活等优点。
本发明要解决的第二个问题是提供所述定量检测系统的检測使用方法。 本发明有益效果
u)能快速准确实现样品单一或多组分定量、定性检測。由于不同粒径、成分和结构的
量子点产生的激发荧光为特定波长荧光，且量子点混合物不会产生光谱可变荧光，本发明选 用不同粒径、成分和结构的量子点标记不同目标检測物制作量子点标记试条，用所述系统对 试条量子点标记复合物产生的相应特征波长荧光进行判读，因此能准确实现样品单一或多组
分定量、定性检測输出显示装置16通过配合使用上位机或字母数字LCD可定量显示单一或 多组分被检物准确浓度；输出显示装置16通过配合使用LED或声音可定性显示单一或多组分 被检物检测结果。
(2) 能对反应过程进行动态监测。本发明根据试条检测带和质控带的0D ea*/0D鹏*比 值或0D糊V (OD據針OD鹏a)比值、利用随配IC卡19上存贮的各目标被检物相应标准工 作曲线来由数据处理装置15自动分析确定目标被检物浓度。如果检测反应失败，检测过程中 所得到的质控带光密度值OD鹏带会与IC卡19存贮的质控带光密度参考监控值0D錢帝存在极 大统计学误差，提示试条反应失败。IC卡19上的标准曲线和质控带光密度参考监控值可随 试条批间差异而调整，克服了不同批次、不同厂家生产试条质量差异可能造成的被检物浓度 检测差异；本发明还对系统正式检测样品前的试条反应时间进行了反复考察，该试条反应时 间在本发明中被拟合为系统自检扫描时间也被标识在IC卡19上，该时间参数可指令系统在 该时间之后才开始正式对样品进行检测，保证了试条反应物在系统正式开始检测前已充分渗 移至试条检測带26和质控带27位置以适合光纤探头8， 9对检測带26和质控带27进行自动 扫描，提高了检测的精确性。
(3) 能实现样品在线检測。在先技术(专利申请号200510059892.3)虽曾披露过一种 包括用于量子点试条检测的光电子测试系统，但该专利采用光电倍增管作光检测器，不能实 现样品在线检測，限制了该在先技术在广大室外场所使用。本发明所述系统采用CMOS图像传 感器，不仅适用于室内检测，而且还可实现样品在线检测，广大室外场所均能方便使用。
(4) 能方便检測者用户对检測结果信息进行灵活实时存取与外携。本发明所述IC卡19 通过USB串口与数据处理装置15相连，IC卡19除用于存贮被检物相应标准工作曲线和质 控带光密度参考监控值外，还可用于临时存贮检測者的样品检測结果信息，检测者根据自己 需要可对IC卡19进行实时插拔，从而方便检测者灵活实现对检测结果信息的存取与外携。
(5)检測快速，操作方便，检測不需要其他仪器设备和试剂，检測者只要将加有样品的量 子点标记试条置入系统后，几分钟就能准确获得检测结果。检测结果客观，灵敏度高。


图1:基于CMOS图像传感器的量子点标记试条定量检测系统结构框图。图2:试条侧视结构图。 图3:试条俯视结构图。
图4:乙肝病毒表面抗原(朋sAg)检测标准工作曲线。 图5:量子点标记的朋sAg荧光光谱曲线。 图6:肿瘤标志物AFP、 CEA、 PSA检测标准工作曲线。 图7:量子点标记的AFP、 CEA、 PSA荧光光谱曲线。
序号表示如下1、试条；2、试条架；3、扫描系统；4、光源；5、入射光耩合器；6、 入射光纤；7、入射光纤；8、光纤探头；9、光纤探头；10、出射光纤；11、出射光纤；12、 出射光耦合器；13、 CMOS图像传感器；14、加样孔(其下对应着样品垫20) ; 15、数据处理 装置；16、输出显示装置(如上位机、字母数字LCD、 LED、声音等)；17、打印机；18、键
盘；19、 IC卡；20、样品垫；21、玻璃纤维膜结合垫；22、分析膜；23、强吸水垫；24、试
条反应终点指示标签；25、试条辨识标签；26、检測带；27质控带、28光纤探头(截面观) 处的入射光纤、29光纤探头(截面观)处的出射光纤、30、驱动模块；31、步进电机
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1基于CMOS图像传感器的量子点标记试条定量检測系统结构、工作流程和检測使 用方法
(一)本发畊所述量子点标记试条定量检測系统结构
图1是本发明所述的基于CMOS图像传感器的量子点标记试条定量检溯系统结构框图。所 述系统包括量子点标记试条l，用于放置试条的试条架2、扫描系统3、 CM0S图像传感器13、 数据处理装置15、输出显示装置16、打印机17、键盘18和一张与试条1配套的IC卡19。
所述系统的试条架2有试条槽。试条槽用于放置待测的量子点标记试条1。所述试条1 顺次设有相互搭接粘贴的样品垫20、包被有量子点标记物的玻璃纤维膜结合垫2K具有检测 带26和质控带27的分析膜22、强吸水垫23、试条反应终点指示标签24和试条辨识标签25。
所述扫描系统3包括一激发光源4，在该激发光源4的输出光路上依次为入射光耦合器5、 入射光纤6， 7、光纤探头8， 9、出射光纤IO， 11、出射光耦合器12,直至CMOS图像传感器 13。光源4包括发光二极管LED或激光二极管。光纤探头8， 9合束共用，其中心为入射光纤 28，周缘为出射光纤29。入射光纤6， 7分两束经光纤探头8， 9分别照射到试条检測带26 和质控带27上激发检测带26和质控带27的量子点标记复合物发出特征波长反射荧光，两束 反射荧光分别经检測带和质控带相应出射光纤10， 11、出射光耦合器12后被CMOS图像传感 器13所接收。
所述CMOS图像传感器13的信号输出端与数据处理装置15的信号输入端相连。CMOS图 像传感器13用于将检测带26和质控带27传输来的量子点标记复合物特征波长反射荧光信号 进行光电及模/数转换，从而变成数字信号。
所述数据处理装置15采集、存储CMOS图像传感器13传输来的数字信号，并对数字信号 进行数据处理。所述数据处理装置15还配有输出显示装置16、打印机17、键盘18和一张与 试条相配套的IC卡19,它们分别与数据处理装置15相连。所述数据处理装置15与试条架2 之间还有一驱动控制电路30, 31，该电路30， 31能使所述定量检湖系统通过数据处理装置 15读取IC卡19上参数后发出指令从而自动控制试条架2运动以适合扫描系统3的光纤探头8， 9对试条检测带26和质控带27进行自动扫描。所述数据处理装置15可以为具有相应数 据处理和控制软件的单片机、CPU或PC机。
所述系统的输出显示装置16可以为上位机、字母数字LCD、 LED、声音等。所述系统配 合不同的输出显示装置16，实现样品单一成分或多组分定量或定性检測。即所述系统用于 样品定量检测时，输出显示装置16可以为上位机或字母数字LCD;所述系统用于样品定性检 测时，输出显示装置16可以为LED或声音等。
所述IC卡19与数据处理装置15之间采用USB串口通讯。样品检测时，IC卡19能实时 插拔。IC卡19贮存有各被检物相应检测标准工作曲线和试条质控带光密度参考监控值。IC 卡19贮存的各被检物相应检测标准工作曲线可以采用下述两种曲线方式之一其一为被检物 标准品系列浓度与该被检物标准品系列浓度经本发明所述定量系统測得的检测带光密度值/ 质控带光密度值的比值(0D糊带/0D廣蹄)之间的对应关系曲线；也可以为被检物标准品系列 浓度与该被检物标准品系列浓度经本发明所述定量检測系统測得的检獮带光密度(t/(检测带 光密度值+质控带光密度值)的比值(0De / (OD ttJIW+0D s絲))之间的对应关系曲线。标 准曲线制作时得到的试条质控带26光密度值(OD鹏带)同时随标准工作曲线存贮于IC卡19 上兼作试条生物反应成败的参考监控值。样品实际检测中，如果反应失败，样品检测得到的 OD ^*值与IC卡19上贮存的相应OD s絲值将会产生极大统计学误差。IC卡19贮存参数与各 批次试条产品相配套。样品检测时，操作者插入IC卡19，数据处理装置15读取IC卡19参 数后发出指令自动控制试条架2运动使扫描系统3的光纤探头8， 9对试条1检測带26和质 控带27进行自动扫描，从而得到检测带26和质控带27发出的特征频率荧光光密度值，并根 据IC卡19存贮的相应被检物标准工作曲线(同时参考试条质控带光密度参考监控值所提示 的生物反应成败)即可实现被检物浓度准确测定。IC卡19还可作临时存储器存储检测结果 信息，每一检渕都可以打印或保存。
所述IC卡19存贮的各被检物相应标准工作曲线的制作方法为(1)配制标准品系列浓 度；(2)将各标准品系列浓度置于本发明所述定量检测系统測得相应检鰣和OD鹏*并分别 计算出OD检賴/OD鹏带比值或OD检鹏/ (OD检鹏+OD鹏》)比值；(3)以各标准品系列浓度作X 轴，测试结果以OD检鹏/ODa絲比值作Y轴，绘制标准工作曲线；或以各标准品系列浓度作 X轴，测试结果以OD糊豕/ (OD检鹏+OD鹏》)比值作Y轴，绘制标准工作曲线(4)编写标 准工作曲线软件，并将该曲线软件与试条质控带光密度参考监控值存贮于IC卡19上。
所述系统的光源4与CMOS图像传感器13之间还可以有一同步控制电路(图中未显示) 以避免CMOS图像传感器13积分时间过长而导致噪声水平提高。
本发明采用试条随配IC卡19存贮相应被检物标准工作曲线和由IC卡19提供试条质控 带光密度参考监控值提示反应成败办法。IC卡19上的标准曲线和质控带光密度参考监控值 可随试条批间差异而调整。本发明采用在所述定量检测系统开机3分钟以后的特定时刻才正 式使所述系统开始样品检測，以适合系统IC卡检測标准工作曲线和试条质控带光密度参考监 控值工作。这一试条反应时间在本发明中被拟合为系统自检扫描时间，其参数仍标识在与试 条相配套的IC卡19上。
本发明所述量子点标记试条1的量子点为半导体纳米材料，包括ZnS、 CdS、 HgS、 ZnSe、 CdSe、 HgSe、 CdTe、 ZnTe、 ZnO、 PbSe、 HgTe、 CaAs、 InP、 InAs、 InCaAs、 CdS/ZnS、 CdS/AgS, CdS/PbS、 CdS/Cd(0H)2、 CdS/HgS、 CdS/HgS/CdS、 ZnS/CdS、 ZnS/CdS/ZnS、 ZnS/HgS/ZnS/CdS、CdSe/CdS、 CdSe/ZnS、 CdSe/ZnSe、 CdSe/CuSe、 CdSe/HgTe、 CdSe/HgSe、 CdSe/HgSe/CdSe、 CdTe/HgS、 CdTe/HgTe、 InAs/InP、 InAs/CdSe、 InAs/ZnSe、 MgS、 MgSe、 MgTe、 CaS、 CaSe、 CaTe、 SrS、 SrSe、 SeTe、 BaS、 BaSe、 BaTe、 CdS:Mn、 ZnS:Mn、 CdS:Cu、 ZnS:Cu、 CdS:Tb、 ZnS:Tb中的任意一种或任意几种纳米粒子的组合，以及由上述任意一种量子点为核、二氧化 硅为壳的核-壳型纳米复合粒子。上述量子点标记的目标被检物包括病原体、抗原、抗体、违 禁药品、重大疾病(肿瘤、癌症、心血管疾病和糖尿病等)、农药残留量、食品安全生物检测 等多种目标被检物。本发明对上述量子点标记的目标被检物进行单一或混合定量或定性检测。 与现有技术相比较，本发明的特点在于能实现样品多组分准确定量检测，根据需要也 可进行样品半定量或定性检测；利用光纤探头8， 9扫描试条检测带26和质控带27以激发试 条量子点标记物产生特征波长荧光、以及结合试条反应时间(即开机后所述系统自检扫描时 间)，能方便分析试条反应物的渗移分布状态，实现对生物反应过程的动态监测，达到深入 了解该生物反应过程的成败细节；处理软件(如IC卡)能自动有机结合量子点标记试条检测 带26和质控带27荧光强弱准确定量或半定量目标被检物浓度或定性检测目标被检物有无， 克服了不同批次、不同厂家生产的试条产品因其质量差异而造成的检测结果差异，检测结果 客观，操作方便，不需要其他任何仪器设备和试剂，数分钟内就能准确获得检测结果，工作 效率高。
(二) 本发明所述定量检測系统的工作过程
本发明所述定量检测系统的工作过程为:将加有样品的待測量子点标记试条1放于试条 架2的试条槽内，数据处理装置15发出指令自动控制试条架2运动使扫描系统3的光纤探头 8， 9对试条的检溯带26和质控带27进行自动扫描，光源发出的光经入射光耦合器5进入入 射光纤6， 7，入射光纤6， 7分两束经光纤探头8， 9分别照射到试条检测带26和质控带27 上激发检测带26和质控带27上的量子点标记复合物发出特征波长反射荧光，两束反射荧光 分别经检测带和质控带相应出射光纤10， 11和出射光耦合器12后被CMOS图像传感器13接 收，CM0S图像传感器13将光信号进行光电及模/数转换后，将转换后的数字信号传输给数据 处理装置15进行存储和数据处理，数据处理装置15自动对检测带26和质控带27传输来的 特征频率荧光的光密度值进行识别，获得各被检物检测带26光密度值(ODw^)和质控带27 光密度值(OD鹏带)，进而计算得到OD检鹏/OD鹏帝比值或OD检賴/ (OD检賴+OD鹏带)比值，并 自动根据IC卡19上存贮的相应被检物标准工作曲线分析计算出被检物浓度，之后将检测结 果传输给输出显示装置16，完成整个检测过程。
(三) 本发明所述定量裣满系统的桧澳使用方法 本发明所述定量检测系统的检测使用方法通过下述步骤实现
① 开机接通电源；
② 插入存贮有被检物检测标准工作曲线和试条质控带光密度参考监控值的IC卡19;
③ )将加有待测样品的量子点标记试条1放于试条架2的试条槽中；
④ 键盘读入检测参数，包括IC卡19上存贮的被检物检测标准工作曲线和质控带光密度
参考监控值、系统自检扫描时间、样品名称、样品编号、试条批号、试条效期、检測者姓名、
检测日期、IC卡密码等，之后系统自动开始自检计时；
⑤ 系统自检结束，数据处理装置15读取IC卡19参数，并驱动试条架2运动以适合光纤 探头8， 9对试条1检测带26和质控带27进行自动扫描，扫描得到的光信号经CMOS图像传感器13进行光电及模/数转换后，转换为数字信号，传输给数据处理装置15;
⑥ 数据处理装置15自动识别数字信号中被检物特征波长处的光密度值0{)& *和质控带光 ^^{S OD质控带，自^!jih胃胃至!] OD检測帝/OD廣控带ttl皿^ OD检渴豕/ (OD检測带+OD廣控帝 )比值，并根据 IC卡19中存贮的相应被检物检測标准工作曲线自动计算得到被检物浓度，IC卡19同时提供 的质控带光密度参考监控值(OD鹏s)可判断所得被检物浓度是否有效。
⑦ 将分析结果传输给输出显示装置16，输出结果。
实施例2本发明所述定量检测系统检渊乙肝表面抗原冊sAg (单项检測)
(一) 量子点标记的乙肝表面抗原HBsAg试条制作
所述系统检测用的量子点标记试条顺次设有相互搭接粘贴的样品垫20、包被有量子点标 记的HBsAg单克隆抗体的玻璃纤维膜结合垫21、具有检測带26和质控带27的分析膜22、强 吸水垫23、试条反应终点指示标签24和"冊sAg"试条辨识标签25。检测带26包被有HBsAg 单克隆抗体，质控带27包被有质控物羊抗鼠IgM抗体、或羊抗鼠IgG抗体、或兔抗鼠IgM抗 体、或兔抗鼠IgG抗体。
1、 试条各组分制备
(1) 样品垫:选用纤维素膜，切成297xl5mrn膜块，置长形槽中，加封闭液(pH-7.2 0.03mol/L磷酸盐缓冲液+5Q/。BSA, +0.1%Tween20)常温浸泡30min。取出膜块，37。C烘干， 充分干燥备用。
(2) 玻璃纤维膜结合垫选用玻璃纤维膜，切成297xl0iBB膜块，置长形槽中，加预先 准备好的量子点-HBsAg单克隆抗体结合物溶液于其上，取出膜块，37T烘干，充分干燥备用。
(3)分析膜选用硝酸纤维素膜，切成297x25mm膜块，置长形槽中，自膜块底边起由 下自上相隔一定距离用点膜仪分别喷点0. 5-5mg/ral冊sAg单克隆抗体作检测带和喷点 0.5-5mg/ral羊抗鼠IgM抗体、或羊抗鼠IgG抗体、或兔抗鼠IgM抗体、或兔抗鼠IgG抗体作 质控带，之后将所制膜块于37"C烘干，充分干燥备用。
(4) 强吸水垫:选用具有强吸水作用的纤维素膜，切成297x30mm膜块，充分干燥备用。
(5) 试条反应终点指示标签选用变色范围为5.0-9.0的精密pH试纸，切成具有297x5mm 的膜块，充分干燥备用。(6) 试条辩识标签选用印制有"朋sAg"标识的标签纸切成具有297x5咖的膜块，充 分干燥备用。
2、 试条装配
将制备好的试条各组分按样品垫20、玻璃纤维膜结合垫2K分析膜22、强吸水垫23、 试条反应终点指示标签24、试条辩识标签25顺次相互搭接粘于塑料背板上，并剪切成一定 规格的试条。该试条可以装入外壳中，在干燥条件下备用。该外壳可以是塑料的。
(二) 乙肝表面抗原冊sAg检測标准工作曲线绘制与存贮 图4是HBsAg检測标准工作曲线。其制作方法如下
1、 HBsAg标准品系列浓度配制
用1:10稀释的正常人血清(以pH=7.2 0.03moi/L PB缓冲液稀释)作稀释液，将HBsAg 标准品配成系列浓度20份Opg/ml、 100Pg/ml、 200pg/ml、 300Pg/ml、 400pg/ml、 500pg/ml、 600pg/ral、 700pg/ml、 800pg/ml、 900pg/ml、 1000pg/ml、 1100pg/ml、 1200pg/ml、 1300pg/ml、 1400pg/ml、 1500pg/ml、 1600pg/ml、 1700pg/ml、 1800pg/ml、 1900pg/ral。2、 绘制冊sAg检测标准工作曲线
上述每一 HBsAg标准品系列浓度分别用10条量子点标记的冊sAg试条于相同系统设置条件下检测10次，分别读得其检测带光密度值(0De鹏)与质控带光密度值(OD鹏-)，得到平均值和OD检附/(OD检粉+0D鹏带)比值。以冊sAg标准品系列浓度作X轴，以每一HBsAg标准品系列浓度对应求得的OD检鹏/ (OD糊带+OD鹏带)比值作Y轴绘制标准工作曲线，结果见图4o
3、 编写HBsAg检测标准工作曲线软件，将该曲线软件连同OD鹏豕值(样品实际检测中，该OD s絲值作为试条质控带光密度参考监控值)存入IC卡。
(三)乙肝患者血清样品HBsAg检测
1、 样品来源乙肝患者血清样品由某妇幼保健院提供，检测前血清样品用pH = 7.20. 03raol/L PB缓冲液作10倍稀释。
2、 样品检测
(1) 开机接通系统电源；
(2) 插入存贮有HBsAg检测标准工作曲线和试条质控带光密度参考监控值的IC卡19;
(3) 将加有乙肝患者待测血清样品的量子点标记试条1放于试条架2的试条槽中；
(4) 键盘读入检测参数包括IC卡的冊sAg标准工作曲线和质控带光密度参考监控值、检品名称、检品编号、试条批号、试条效期、检测日期、检测者姓名、IC卡密码等，系统自检扫描时间设为5分钟，之后系统自动开始自检计时；
(5) 系统自检结束，数据处理装置15读取IC卡19参数，并驱动试条架2运动以适合光纤探头8， 9对试条1检测带26和质控带27进行自动扫描，扫描得到的光信号经CMOS图像传感器13进行光电及模/数转换后，转换为数字信号，传输给数据处理装置15;
(6) 数据处理装置15自动识别数字信号中检测带特征波长处的光密度值(0D a*)和质控带光密度值(OD廣絲)，自动计算得到OD检賴/ (OD检賴+OD质控，)比值，并根据IC卡中存贮的冊sAg标准工作曲线自动计算得到血清样品中的冊sAg浓度。如本实施例血清样品经所述定量检测系统检测其HBsAg浓度为205.9563 pg/ml;
(7) 输出显示装置16显示检測结果；
(8) 系统打印检测结果报告。
3、 乙肝患者血清样品朋sAg最终浓度计算
血清样品中冊sAg最终浓度(pg/ml) -系统测得的朋sAg浓度x血清稀释倍数本实施例中，所述血清样品冊sAg最终浓度=205. 9563pg/mlxl0=2059. 563pg/ml图5为量子点标记的HBsAg荧光光谱曲线。其中，I为检测带中的HBsAg光谱峰，n为质控带中的质控物光谱峰。
实施例3本发明所述定量检測系统检測血清肿瘤标志物AFP、 CEA和PSA (—拴多项)(一)量子点标记的肿瘇标志物一检多項试条制作所述量子点标记的肿瘤标志物一检多项试条顺次设有相互搭接粘貼的样品垫20、玻璃纤维膜结合垫2K具有检测带26和质控带27的分析膜22、强吸水垫23、试条反应终点指示标签24和"AFP/CEA/PSA"试条辨识标签25。玻璃纤维膜结合垫21包被有量子点标记的甲胎蛋白(AFP)单抗、量子点标记的癌胚抗原(CEA)单抗、和量子点标记的前列腺特异抗原(PSA)单抗的混合物；检测带26包被有AFP抗体、CEA抗体和PSA抗体的混合物；质控带27包被有质控物羊抗鼠IgM抗体、或羊抗鼠IgG抗体、或兔抗鼠IgM抗体、或兔抗鼠IgG抗体。
1、 试条各组分制备
(1) 样品垫:选用纤维素膜，切成297xl5ran膜块，置长形槽中，加封闭液(pH=7.20.03mol/L磷酸盐缓冲液+5。/。BSA， +0.1%Tween 20)常温浸泡30min。取出膜块，37。C烘干，充分干燥备用。
(2) 玻璃纤维膜结合垫选用玻璃纤维膜，切成297xl0mm膜块，置长形槽中，加预先准备好的量子点标记物溶液(为含有量子点标记的AFP单抗、量子点标记的CEA单抗、量子点标记的PSA单抗的混合物溶液)于其上，取出膜块，37"C烘干，充分干燥备用。
(3) 分析膜:选用硝酸纤维素膜，切成297x25ran膜块，置长形槽中，自膜块底边起由下自上相隔一定距离用点膜仪喷点AFP抗体(0.5-5mg/ml) 、 CEA抗体(0. 5-5mg/ml)和PSA抗体(0.5-5mg/ffll)的混合物作检测带，用点膜仪喷点0.5-5fflg/ml羊抗鼠IgM抗体、或羊抗鼠IgG抗体、或兔抗鼠IgM抗体、或兔抗鼠IgG抗体作质控带，之后将所制膜块于37°C烘干，充分干燥备用。
(4) 强吸水垫选用具有强吸水作用的纤维素膜，切成297x30mm膜块，充分干燥备用。
(5) 试条反应终点指示标签选用变色范围为5.0~9.0的精密pH试纸，切成具有297x5mm的膜块，充分干燥备用。
(6) 试条辩识标签选用印制有"AFP/CEA/PSA"标识的标签纸切成具有297x5mm的膜块，充分干燥备用。
2、 试条装配
将制备好的试条各组分按样品垫20、玻璃纤维膜结合垫21、分析膜22、强吸水垫23、试条反应终点指示标签24、试条辩识标签25顺次相互搭接粘于塑料背板上，并剪切成一定规格的试条。该试条可以装入外壳中，在干燥条件下备用。该外壳可以是塑料的。(二)标准工作曲线绘制与存贮
图6是AFP、 CEA、 PSA检测标准工作曲线。其制作方法如下
1、 标准品系列浓度配制
用1:10稀释的正常人血清(以pH=7.2 0.03mol/L PB缓冲液稀释)作稀释液，将AFP、CEA和PSA标准品分别按Opg/ml、 100pg/ml、 200pg/ml、 300pg/ral、 400pg/ml、 500pg/ml、600pg/ml、 700pg/ml、 800pg/ml、 900pg/ml、 1000pg/ml、 1100pg/ml、 1200pg/ml、 1300pg/ral、1400pg/ml、 1500pg/ml、 1600pg/ml、 1700pg/ml、 1800pg/ml、 1900pg/ml配成系列浓度各20份。
2、 绘制肿瘤标志物检测标准工作曲线
每份肿瘤标志物标准品系列浓度分别用10条量子点标记的肿瘤标志物一检多项试条在相同系统设置条件下检測10次，分别读得其检測带光密度值(OD ,)与质控带光密度值(0D质控带)，得到平均值和OD eai /OD腐控带比值。以每一肿瘤标志物标准品系列浓度作X轴，以各肿瘤标志物标准品系列浓度对应求得的OD ■/( *^比值作Y轴绘制标准工作曲线，结果见图6。
3、 编写肿瘤标志物检测标准工作曲线软件，将该曲线软件连同OD^^值(样品实际检测中，该OD貞絲值作为试条质控带光密度参考监控值)存入IC卡。(三)肿瘤患者血清样品肿瘤标志物检測
1、 样品来源血清样品由某肿瘤医院化验室提供。检测前血清样品用pH-7. 2 0. 03mol/L PB缓冲液作10倍稀释o
2、 样品检测
(1) 开机接通系统电源；
(2) 插入存贮有AFP、 CEA、 PSA检測标准工作曲线和试条质控带光密度参考监控值的 IC卡19;
(3) 将加有肿瘤患者待测血清样品的量子点标记试条1放于试条架2的试条槽中；
(4) 键盘读入检测参数包括IC卡的AFP、 CEA、 PSA标准工作曲线和质控带光密度参 考监控值、检品名称、检品编号、试条批号、试条效期、检测日期、检测者姓名、IC卡密码 等，系统自检扫描时间设为5分钟，之后系统自动开始自检计时；
(5) 系统自检结束，数据处理装置15读取IC卡19参数，并驱动试条架2运动使光纤 探头8， 9对试条1检测带26和质控带27进行自动扫描，扫描得到的光信号经CMOS图像传 感器13进行光电及模/数转换后，转换为数字信号，传输给数据处理装置15;
(6) 数据处理装置15自动识别数字信号中检测带特征波长处的光密度值(ODe脚)和 质控带光密度值(OD鹏带)，自动计算得到0D检鹏/0D她带比值，并根据IC卡中存贮的AFP、 CEA、 PSA标准工作曲线自动计算得到血清样品中的AFP浓度。如本实施例血清样品经所述定 量检测系统检测其AFP浓度为1753.4526pg/ml、 CEA浓度为878.3892pg/ml 、 PSA浓度为 983.4257pg/ml;
(7) 输出显示装置16显示检测结果；
(8) 系统打印检测结果报告。
3、 肿瘤患者血清样品AFP、 CEA、 PSA最终浓度计算-
公式为血清样品肿瘤标志物最终浓度(pg/ml)-系统测得浓度x血清稀释倍数 由此得本实施例中，
血清样品AFP最终浓度=1753. 4526pg/mlxl0=17534. 526pg/ml
血清样品CEA最终浓度=878. 3892Pg/mlxl0=8783.892pg/ml
血清样品PSA最终浓度=983.4257pg/mlxl0=9834.257pg/ral 图7为量子点标记的AFP、 CEA、 PSA荧光光谱曲线。其中，I为检測带中的AFP光谱峰， II为检測带中的CEA光谱峰，ffl为检測带中的PSA光谱峰，IV为质控带中的质控物光谱峰。
权利要求
1、一种基于CMOS图像传感器的量子点标记试条定量检测系统，其特征在于它包括量子点标记试条(1)、用于放置试条的试条架(2)、扫描系统(3)、CMOS图像传感器(13)、数据处理装置(15)、输出显示装置(16)、打印机(17)、键盘(18)和一张与试条配套的IC卡(19)所述扫描系统(3)包括一激发光源(4)，在该激发光源(4)的输出光路上依次为入射光耦合器(5)、入射光纤(6，7)、光纤探头(8，9)、出射光纤(10，11)、出射光耦合器(12)，直至CMOS图像传感器(13)；CMOS图像传感器(13)的信号输出端与数据处理装置(15)的信号输入端相连，数据处理装置(15)分别与输出显示装置(16)、打印机(17)、键盘(18)和IC卡(19)相连；所述数据处理装置(15)与试条架(2)之间有一驱动控制电路(30，31)，所述数据处理装置(15)读取IC卡(19)参数发出指令通过该驱动控制电路(30，31)自动控制试条架(2)运动以适合扫描系统(3)的光纤探头(8，9)对试条(1)的检测带(26)和质控带(27)进行自动扫描；光源(4)发出的光经入射光耦合器(5)进入入射光纤(6，7)，入射光纤(6，7)分两束经光纤探头(8，9)分别照射到试条检测带(26)和质控带(27)上激发检测带(26)和质控带(27)的量子点标记复合物发出特征波长反射荧光，两束反射荧光信号分别经检测带和质控带相应出射光纤(10，11)、出射光耦合器(12)被CMOS图像传感器(13)接收，CMOS图像传感器(13)将光信号进行光电及模/数转换，转换后的数字信号传输给数据处理装置(15)进行存储和数据处理，数据处理装置(15)对检测带(26)和质控带(27)的特征频率荧光光密度进行自动识别、并根据IC卡(19)存贮的被检物标准工作曲线进行被检物浓度计算和技术分析，将结果传输给输出显示装置(16)。
2、 根据权利要求1所述的基于CMOS图像传感器的量子点标记试条定量检测系统，其特 征在于所述激发光源(4)包括发光二极管LED或激光二极管。
3、 根据权利要求1所述的基于CMOS图像传感器的量子点标记试条定量检测系统，其特 征在于所述数据处理装置(15)可以为具有相应数据处理和控制软件的单片机、CPU或PC 机。
4、 根据权利要求1所述的基于CMOS图像传感器的量子点标记试条定量检測系统，其特 征在于所述输出显示装置(16)可以为上位机、字母数字LCD、发光二极管LED或声音。
5、 根据权利要求1所述的基于CMOS图像传感器的量子点标记试条定量检測系统，其特 征在于所述量子点标记试条为所述定量检测系统相配套的量子点标记试条，其上顺次设有 相互搭接粘貼的样品垫(20)、玻璃纤维膜结合垫(21)、具有检測带(26)和质控带(27) 的分析膜(22)、强吸水垫(23),试条反应终点指示标签(24)和试条辨识标签(25)。
6、 根据权利要求1或5所述的基于CMOS图像传感器的量子点标记试条定量检測系统， 其特征在于所述量子点标记试条的玻璃纤维膜结合垫(21)包被有量子点标记的用于目标 被检物检測的相关生物分子，检測带(26)包被有用于目标被检物检測的相关特异生物分子， 质控带(27)包被有包括二抗的质控物。
7、 根据权利要求6所述的基于CM0S图像传感器的量子点标记试条定量检测系统，其特 征在于其中所述试条的玻璃纤维膜结合垫(20)的所述量子点为半导体纳米材料，包括ZnS、 CdS、 HgS、 ZnSe、 CdSe、 HgSe、 CdTe、 ZnTe、 ZnO、 PbSe、 HgTe、 CaAs、 InP、 InAs、 InCaAs、 CdS/ZnS、 CdS/A&S、 CdS/PbS、 CdS/Cd(0H)2、 CdS/HgS、 CdS/HgS/CdS、 ZnS/CdS、 ZnS/CdS/ZnS、 ZnS/HgS/ZnS/CdS、 CdSe/CdS、 CdSe/ZnS、 CdSe/ZnSe、 CdSe/CuSe、 CdSe/HgTe、 CdSe/HgSe、 CdSe/HgSe/CdSe、 CdTe/HgS、 CdTe/HgTe、 InAs/InP、 InAs/CdSe、 InAs/ZnSe、 MgS、 MgSe、 MgTe、 CaS、 CaSe、 CaTe、 SrS、 SrSe、 SeTe、 BaS、 BaSe、 BaTe、 CdS:Mn、 ZnS:Mn、 CdS:Cu、 ZnS:Cu、 CdS:Tb、 ZnS:Tb中的任意一种或任意几种纳米粒子的组合，以及由上述任意一种量 子点为核、二氧化硅为壳的核-壳型纳米复合粒子。
8、 根据权利要求1所述的基于CMOS图像传感器的量子点标记试条定量检测系统，其特 征在于所述IC卡(19)贮存有被检物检测标准工作曲线，其或为被检物标准品系列浓度 与该被检物标准品系列浓度经本发明所述系统测得的检测带光密度值/质控带光密度值的比 值OD检鹏/0D鹏带之间的对应关系曲线；或为被检物标准品系列浓度与该被检物标准品系列浓 度经本发明所述系统测得的检测带光密度值/ (检测带光密度值+质控带光密度值)的比值OD 检鹏/ (OD糊带+OD攻控帝J 之间的对应关系曲线。
9、 根据权利要求1所述的基于CMOS图像传感器的量子点标记试条定量检测系统，其特 征在于所述IC卡(19)贮存有试条质控带光密度参考监控值。
10、 一种如权利要求1所述的基于CMOS图像传感器的量子点标记试条定量检测系统的检 测使用方法，其特征在于包括以下步骤① 开机接通电源；② 插入IC卡(19);③ )将加有待测样品的量子点标记试条(1)放于试条架(2)的试条槽中； 键盘(18)读入检测参数，包括IC卡(19)上存贮的被检物检测标准工作曲线和质控 带光密度参考监控值、系统自检扫描时间、样品名称、样品编号、试条批号、试条效期、检 测者姓名、检测日期，之后系统自动开始自检计时；⑤ 系统自检结束，数据处理装置(15)读取IC卡(19)参数，并驱动试条架(2)运动 以适合光纤探头(8， 9)对试条(1)检测带(26)和质控带(27)进行自动扫描，扫描得到 的光信号经CMOS图像传感器(13)进行光电及模/数转换后，转换为数字信号，传输给数据 处理装置(15);⑥ 数据处理装置(15)自动识别数字信号中被检物特征波长处的光密度值OD^^和质控)比值，并根据IC卡(19)中存贮的相应被检物检測标准工作曲线自动计算得到被检物浓度，IC卡(19) 同时提供的质控带光密度参考监控值OD it战协助判断所测得的被检物浓度是否有效；⑦ 分析结果传输给输出显示装置(16),输出结果。
全文摘要
本发明属于生物医疗器械领域，具体涉及一种基于CMOS图像传感器的量子点标记试条定量检测系统及其方法。所述系统包括量子点标记试条、试条架、扫描系统、CMOS图像传感器、数据处理装置、输出显示装置、打印机、键盘和一张与试条配套的IC卡。数据处理装置读取IC卡参数后控制试条架运动，以适应扫描系统的光纤探头对试条检测带和质控带进行自动扫描，所采集的特征波长反射荧光信号经CMOS图像传感器传输给数据处理装置进行光密度识别和浓度计算，输出显示装置显示检测结果。本发明能快速、准确实现单组分和多组分样品定量或定性检测，还能对免疫层析反应过程进行动态监测。所述系统具有检测灵敏度高、结果客观、使用灵活等特点。
文档编号G01N21/64GK101634632SQ20091000420
公开日2010年1月27日 申请日期2009年2月11日 优先权日2008年7月14日
发明者敏 顾, 灵 马, 马义才 申请人:马义才