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基于一维CCD的上转换磷光免疫层析试纸条检测系统是一种以上转换磷光材料(Up-Converting Phosphor-UCP)为标记物的新型免疫分析生物传感器。UCP的独特性能是可在红外光激发下发射出可见磷光。在对UCP颗粒进行一系列的表面修饰与活化后,可将其作为生物标记物与多种生物活性分子相结合,应用于生物医学检测领域。运用这种技术可对被检物进行无损伤检测,并且具有检测灵敏度高、性能稳定、使用安全等众多优点。
本文中的基于一维CCD的上转换磷光免疫层析试纸条检测系统是一台光机电一体化的生化检测与分析仪器。通过对试纸条上被检测区域内UCP颗粒的分布进行精确检测,从而确定各功能带上被检物的浓度,最终确定被检测样品中所含有的目标被检物的浓度并做出结果判定。本系统可以实现对多种病原体的快速定性与定量检测。
本检测系统由照明系统、成像系统、磷光图像接收器件、数据采集电路、控制系统五部分组成。在检测过程中,一定波长和功率的红外激发光均匀照射在被测试纸条表面,试纸条上的UCP颗粒受激上转换发射出某一波长范围内的可见磷光,光学系统将被测试纸条表面的磷光信号分布成像在CCD光敏面上,并由CCD将光信号转变为电信号(电压),这些电压的大小分布反应了试纸条上的UCP颗粒的浓度分布。单片机系统采集并处理所得的电信号,检测出质控带和检测带的位置和相对强度值,根据检测带信号(T)与质控带信号(C)的比值(T/C)做出结果判断。与以往采用的扫描方式不同的是,本论文采用成像系统和一维CCD直接检测试纸条上的UCP颗粒分布,具有机械结构简单和检测速度快等优点。
本论文首先对生物传感器和上转换磷光技术作了介绍,随后详细描述了本仪器的硬件结构和软件系统,最后通过对一系列浓度(0-60 ng/ml)的标准样品的检测考核了该系统的性能和实用性,并绘制了响应特性曲线。证实本系统具有很好的线性响应特性、灵敏度和实用性。并且,本文还通过与成熟的扫描型UPT生物传感器进行性能比较,讨论了本系统的优点与局限。