本发明涉及一种生物标识物的识别设备、识别方法，以及识别前的样品制备方法，属于生物检测技术领域。
背景技术：
在全球健康的背景下，对食品、环境等进行监管都依赖于中心实验室的传统的荧光显微镜，诸如：倒置荧光显微镜、共聚焦显微镜、sim显微镜；
传统的荧光显微镜是昂贵的、体积大的、笨重的台式的荧光显微镜。台式的荧光显微镜需要复杂和昂贵的显微镜系统，这其中就包括：高数值孔径的物镜和其它笨重的光学元件，这限制荧光显微镜在偏远和资源匮乏的地区的使用；
相反，相对便宜的智能手机已经普及。随着科技的发展，智能手机的成像系统已经十分先进，利用智能手机，建立便宜且功能强大的生物标识物的荧光检测设备是具有很大的前景的。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，提供一种利用智能手机的便利功能能够在户外随时对样品进行检测的智能手机检测生物标识物的设备。
本发明解决以上技术问题的技术方案：
一种基于智能手机检测生物标识物的设备，主要由顺序装配的光源、第一滤光片、载样玻片、第二滤光片、汇聚透镜和智能手机组成；所述第一滤光片置于光源的出射光路中；所述载样玻片的侧边置于第一滤光片的出射光路中；所述载样玻片上装载有光照后产生激发光的待测样品；所述第二滤光片置于待测样品的激发光路中；所述汇聚透镜置于第二滤光片的出射光路中；所述智能手机的摄像头置于汇聚透镜的折射光路中。
本发明进一步限定的技术方案为：
进一步的，光源为半导体光源，光源可以采用led，是出于led的价格低廉、发光稳定的优点；同时也可以用低功率的ld(镭射二极管)来代替led，可以实现一致的结果。
对于此种led光源规格要求：因为led的发光角度较大，故为了达到足够的激发效率，需要功率在1w以上的led；led要有充分的散热配套装置；led发出的光要有波段性，诸如：紫外的led，发出的光要主要集中在380-440nm之间。
第一滤光片为带通滤光片，一般的带通滤光片就可以满足我们的需求。带通的滤光片是来透过特定波长范围的光，而阻挡其它不需要的光(led发出的其他波段的光)，故此带通滤光片要保证由光源发出的光在带通区域具有非常高的透过率，但是在带通区域的两边具有极低的透光率。
第二滤光片为长通滤光片，其在透过区域内透过率大于90％；长通的滤光片是要透过荧光物质被激发后发射出来的光，滤掉激发光、自发荧光和杂散光等杂质光，从而增大信噪比。要求此滤光片在透过区域内透过率大于90％。
所述汇聚透镜为非球面聚光镜。是因为它比球面透镜具有更大的通光孔径和更高的na，故这些透镜非常适合led或者类似光源发出的光。聚光透镜具有较短的焦距，所以更能彼此紧临或更接近其它光学元件，是需要将光聚焦到探测器或其它光收集元件(诸如手机摄像头)的理想选择。
进一步的，同时，为了为了获得最佳性能，非球面聚光镜较平的一侧对应入射光方向。
进一步的，非球面聚光镜到样品的距离符合聚焦透镜的焦距。
一种检测生物标识物的方法，按照如下步骤进行：
(1)获取生物标识物；
(2)获取的生物标识物与探针1、探针2、sa-磁珠、sa-量子点混合反应形成了sa-磁珠+biotin-探针1+生物标识物+biotin-探针2+sa-量子点这样的夹心结构；
(3)进样检测：将上述的含有生物标识物的夹心结构的液体加在玻片上，置于检测设备中，对荧光点进行成像，智能手机拍摄获得成像图片；
(4)手机app对成像图片进行分析处理。
本体系利用磁珠作为固相载体，利用biotin-探针1作为捕获探针去捕获血清等病原液中的生物标识物；同时sa-量子点和biotin-探针2连接组成信号探针；信号探针与捕获探针都可以特异性的结合生物标识物且结合位点不冲突，这样就形成了夹心结构。
考虑到实际病原液的中成分混杂，这会干扰捕获探针对生物标识物的识别；同时为了避免由于荧光探针不足导致的信号降低(假阴性)，本体系按照机体所能忍受的最大的生物标识物的量来确定最低的捕获探针和信号探针的量。
本发明进一步限定的技术方案为：
进一步的，步骤(1)中，生物标识物为dna、rna、蛋白质、生物小分子、细胞、细菌、病毒、寄生虫、兽药残留、食品添加剂、重金属离子中的一种。
进一步的，步骤(2)中样品制备的过程具体为：
a)sa-磁珠混匀后加入适量pbs缓冲液，磁力离心去除上清液得到沉淀1；
b)向沉淀1中加入适量的biotin-探针1和pbs反应液，室温下持续混匀确保磁珠处于悬浮状态0.5-3小时，磁力离心去除上清液得到沉淀2；
c)在步骤b)反应期间，在新的容器中加入适量的pbs反应液中sa-量子点，震荡混匀得到溶液1；
d)在步骤c)的溶液1中加入一定量的biotin-探针2，室温下持续混匀确保磁珠处于悬浮状态，一定时间后停止混合，将所有的液体加到沉淀2中，同时加入生物标识物继续混匀得到溶液2；
e)将步骤d)中的溶液2磁力离心去除上清液，沉淀用pbs缓冲液洗涤后，将沉淀重悬于pbs反应液中，冷藏保存得到待测试样品。
进一步的，步骤(5)手机app处理方法具体为：按照如下步骤进行：
a)获取用户对app界面中功能控件的操作信息；
b)若所述操作信息符合检测要求，则app调用手机摄像头拍摄标本成像图片并将图片存放在本地存储空间中；
c)app根据本地数据库对图片进行比对分析；
d)比对分析成功，结果在手机屏幕上显示同时上传至云端服务器存储；
e)比对不成功，图片上传至云端服务器进行机器或人工分析，分析结果回传至手机屏幕显示。
进一步的，步骤(2)中，按照机体所能忍受的最大的生物标识物的量来确定最低的biotin-探针1和biotin-探针2的量。
本发明的有益效果为：
①发明主要采用一个简单的光学附件和智能手机建立一个现场检测平台,该检测平台可以在现场进行检测；
②该手机光学附件采用3d打印，价格便宜、轻巧且可随身携带；
③智能手机是个基本的计算机，可以进行数字图像处理，以及荧光图像的保存和通信，可以将现场的图像传递到很远的中心实验室，且可以接受中心实验室的分析结果；
④适合在一些偏远的地区进行使用。实验室的设施稀缺但是手机基础设施广泛；大功率的发光二极管是廉价的。总结来说，我们的手机显微镜是野外便携式的，可以在偏远的山区进行微生物的检测和荧光成像。
⑤无需经过专业的培训，操作简单，临床采用，可以实现快速、灵敏、选择性的检测生物标识别物。
⑥利用生物标识物建立磁珠和量子点体系，一方面放大了检测信号；另外一方面利用磁珠的磁性来分离未结合的探针或者生物标识物，简化了操作。
附图说明
图1是基于智能手机的单分子检测装置的实施结构示意图；
图2是手机app架构；
图3是生物标识物的夹心复合物；
图4是荧光成像图。
具体实施方式
实施例1
实施案例：
我们采用发光功率为5w，发光波长为380-440nm的紫色led为光源，同时配备9-12v的电源适配器用来驱动led；
采用一个12v的电源适配器来驱动一个包含电扇的散热装置，避免led的温度过高；
采用一个长4cm,宽3cm,高度为0.5cm的长方形的样品支架，支架的一端有一个直径为25mm，高度为200um的圆形凹槽，用来稳定的放置玻片；
采用一个中心波长为400nm、半峰全宽为40nm带通滤光片；该滤光片的内直径为21mm,外直径为25mm，高度为6.3mm；该滤光片被放置在一个特制的滤片支架中，该支架可以容易的插入装置上的滤片槽；该滤片槽的位置位于led与样品支架之间；
采用cdse/zns量子点来标记样品，该量子点可以被380-550nm的激发光激发，同时在625nm有最高的发射效率。
采用一个截止波长为550nm长通滤光片，用来滤掉550nm以下的短波长的激发光和散射光；该长通滤光片外直径25mm，通光孔径21mm,高度为3.5mm；该长通滤光片放置在专门的滤光片槽中；
采用一个非球面聚光透镜来收集光线，该透镜拥有很大的通光孔径，非常适合led或者类似光源发出的光；该透镜的平面基底是一个高度为2.4mm,直径为15mm的圆柱；
该透镜的总高度为8.0mm，焦距为12mm,后焦距为7mm。
综上所述：所有的光学元件(包括手机的内部透镜)都中心对直；接通电源，适配器驱动散热装置对led进行降温；led的发出的光在透过带通滤光片后，筛选成了一定波段(400nm左右的光最强)的紫外光；紫外光侧泵到玻片的边缘，进一步的激发生物标识别物上的量子点；量子点收到紫外光激发，发射出中心为625nm的发射光；在与激发光垂直的方向，发射光透过550nm的长通滤光片，一些散射光和激发光被阻挡；非球面聚光透镜来收集发射光；手机的摄像头自动聚焦到透镜上，并进行成像；手机上定制的app对成像图片进行自动分析，给出诊断结果。
样品处理案例：猪血清中抗猪圆环病毒2型cap蛋白的抗体的检测：
①10mg/ml的链霉亲和素化的磁珠(sa-磁珠)混匀后，取20ul到1.5ml离心管中，加入400ul的pbs缓冲液(0.01m，ph7.4)，利用1.5ml磁力离心管架进行磁分离从而去除上清液；
②在上述的1.5ml离心管中加入400ul的pbs缓冲液，利用1.5ml磁力离心管架进行磁分离去除上清液；重复洗两遍，洗干净磁珠存储液；
③磁分离去除上清液，加入40ul的bio-cap(20ug/ml)，同时加入400ul的pbs反应液(0.01mpbsph7.4、1％bsa)并轻柔地混匀，这一步是链霉亲和素和生物素的反应，要在室温下反应30-60min；反应期间，将离心管放在旋转混匀仪上，通过上下颠倒的旋转(20～30r/min)使磁珠保持悬浮状态；
④在③反应期间，取5ul(1umol/l)的链霉亲和素化的量子点(sa-qds)加入到400ulpbs反应液中，在涡旋震荡仪上振荡混匀；
⑤在④的溶液中加入10ul的bio-proteinl(0.1ug/ul)并轻柔的混匀，这一步是链霉亲和素和生物素的反应，要在室温下反应30-60min；反应期间，将离心管放在旋转混匀仪上，通过上下颠倒的旋转(20～30r/min)使磁珠保持悬浮状态；
⑥在③反应了30-60min后，利用1.5ml磁力离心管架进行磁分离从而去除上清液；
⑦在⑤反应了30-60min后，用小型普通离心机离心3min，继而用移液枪将全部的液体加到⑥的离心管中。同时，加入含有cap蛋白的抗体的血清，将离心管轻柔的混匀后，置于旋转混予仪上混合1-2h；
⑧待⑦中的离心管反应1-2h后，利用1.5ml磁力离心管架进行磁分离从而去除上清液；继而重复用pbs洗涤三遍后，将沉淀重悬与50ul的pbs中，4℃保存。
⑨可以将取10ul做好的样品加到直径为25mm的圆心玻片上，然后用配套的基于手机的荧光检测装置进行拍摄和诊断。
注：我们建立的体系中：我们按照导致机体正好患病的的临界点的cap蛋白的抗体量作为依据，来确定捕获探针和信号探针的量的理论值上的最大值。
我们用的为球形的cdse/zns量子点，是稳定直径在2～20nm的纳米粒子。但是要注意：我们使用量子点，是因为量子点具有很好的光稳定性、宽的激发谱和窄的发射谱、生物相容性好、荧光寿命长和具有较大的斯托克斯位移等普遍的特性，这就是说量子点的材质和大小并不是影响我们实验结果的关键因素，故符合以上所说的量子点的普遍特性的所有的量子点我们都可以使用。
我们用的固相载体为sa-磁珠，是用来抓取和富集探针。但是要注意：我们还可以使用cooh-磁珠、nh2-磁珠、叠氮化磁珠来抓取和富集探针；我们还可以使用玻片等其它固相基底来抓取探针：基底由二氧化硅、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、环状烯烃共聚物、聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯醚、聚甲醛、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、氟化乙烯丙烯或全氟烷氧基烷烃等材料形成。
以上所述实施例仅表达了基于智能手机的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，智能手机可以替换为平板电脑、数码照相机、摄像机、小型扫描仪、成像仪等便携式电子产品；还可以替换为自行设计的图像采集器、电子传感器、电子芯片、图像传感器等一系列的小型移动终端，基于wiff和蓝牙进行数据传输与图像处理；当然，还可以替换为类似于笔记本电脑、台式电脑、投影仪等同类型的大型移动终端，，可以通过互联网进行数据上传与结果回馈。
本设计相对于现有技术具有显著的进步如下：
1.1超高的信噪比：荧光成像纳米级物体是一个具有挑战性的任务，这其中最重要的原因就是信噪比。信噪比不好的原因之一就是杂散光。此发明采用侧向激发光、长通滤光片和带通滤光片创建一个非常有效的背景消减机制，这对于分辨由纳米级别的生物标识物产生的极弱的荧光信号是必要的。
1.2更轻巧的设计实现强大的功能：
①此发明采用当下的热门技术-3d打印,利用热塑性材料abs来打印所需的光学附件更轻便；
②此发明采用低数值孔径的透镜来减少景深的敏感度，这样就可以在避免了复杂的调焦过程的前提下，使透镜聚焦到样品表面；
③此发明采用样品芯片，芯片上有多个微型加样孔，这样可以一次性实现多个生物标识物的检测,这对于一些需要大通量检测的生物表识别是具有颠覆性的意义的。
1.3功能强大的app：
①我们自行设计的安卓定制app，可以对手机拍摄的荧光图像进行初步的分析；
②同时，可以将初步的分析结果和荧光图像发送到中心实验室，进行系统的诊断；
③手机app可以接受来自中心实验室的诊断结果。这就使我们可以在野外条件下对一些传染病进行诊断，并且可以在几个小时内获得详细的诊断结果。对于一些急性的动物疫病，越早的发现疾病则可以避免疾病的扩散造成的巨大损失。
④利用手机app建立数据网，能够动态跟踪不同物种，疾病或传染病爆发的时空演变,；能够在更大的范围内，更好地调查和识别这些时空模式的因果关系，为流行病学提供重要工具。
1.4操作简单，使用性强:
①普通人员在经过半个小时的指导后，就可以自行操作；
②发明稳定性很好，诊断结果不会随着操作人员的熟练程度发生颠覆性的改变，故使用性强。
③重复性好，灵敏度高。
1.5应用范围广阔：
①此发明适用于各大养殖场以及基层的动物保护机构：基层的人员可以利用此便携式的单分子检测装置进行高通量的疾病筛查；在资源匮乏的地区，对畜牧场进行现场的疫苗接种运动的追踪和评价。
②此发明可以成为生物医学研究与野外传染病诊断用的工具。
③此发明将单分子技术应用到检测领域，可以实现对dna、rna、蛋白质、生物小分子、细胞、细菌、病毒、寄生虫、兽药残留、食品添加剂、重金属离子等生物标识物的荧光成像。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。