[发明专利]嵌入式免疫试纸图像识别及定量分析仪

说明书

免疫试纸作为快速方便的医学检测手段，已经在广大的家庭及医院，血站等场所 得到普及应用，并且不断有更多的品种被开发出来。但目前的免疫试纸几乎全部 是凭肉眼进行定性判断，不能提供定量信息。而在医学检测中，很多项目既需要 快速方便的及时检测，也需要定量检测信息。如果能解决免疫试纸的定量检测问 题，免疫试纸的将更广泛地被广大临床检测部门和家庭接受，将成为医学检测行 业的很有希望的一个发展方向。

免疫试纸检测技术与酶联免疫吸附(ELISA)一样，具有抗体抗原反应所特有 的高特异性和高灵敏度。两者反应方法相同，如夹心法，间接法，竞争法等。所 不同的是，ELISA是液相反应体系，信号强弱由孔内溶液颜色的深浅来表示， 操作时间长，适合批量处理。而免疫试纸是固相膜反应，信号强弱由膜上线条或 点的颜色深浅表示，反应快速，适合现场即时检测。如果能对线条或点的颜色深 浅进行定量分析，则就能对反应物的浓度高低进行判别分析。

目前在免疫试纸的定量分析方向上，存在多种技术方案，简介如下：

方向之一是在标记物中加入磁珠，利用磁场检测器对反应区进行信号采集分析。

方向之二是利用特定光束对反应区的颜色信号进行照射，然后用特定的光敏器件 检测反射或透射的光学信号，通过相关的数据分析及对照，可以得出定量结果。

方向之三就是在标记物中加入荧光物质，利用荧光检测器对反应区进行光谱信号 采集分析。该方向参考专利有：200410034105.5，200420049579.2，200510030549.6.

前两个专利是采用红外激发光源，经激发光路，磷光图像接收光路及图像处理系 统组成。其激发光经聚焦成线，照射在上转换磷光免疫层析试纸上，然后经特定 光学处理后，由成像部件采集进行相关信号，传送图像处理系统进行分析。

后一个专利是由相关光学系统将激光分成两有一定间隔的两束光，分别照射在试 纸的检测带和质控带上，进行激发后，通过相关光学部件将光学信号送入一维 CCD元件，然后将一维CCD的信号通过相关单片机进行数据分析。

方向之四是利用成像元件通过常规光源获取试纸的相关信号，经过相关的数据分 析，得出反应区的特征定量信息，通过特定的数据计算方式，得出定量分析结果。 该方向参考专利有：申请号03137101.9，03154445.2。

专利03137101.9是采用接触式图像扫描仪获取静态的胶体金层析试纸图像，光 学部件为300-600个红绿蓝三色LED灯排组成。通过模/数转换，将获得的光密 度的信号数字用于相关数字处理系统进行分析。

专利03154445.2也采用影像扫描元件取得静态的试纸线条的数字影像，由包含 数字信号处理器在内的微处理器进行相关特征分析，并运用网络神经定量单元进 行判别分析。

吉林大学硕士研究生张峰等人于2005年的相关毕业论文中，也公布了他们的开 发成果。即采用视频CCD在6个LED的照射下，摄取静态试纸图像，通过视频 图像处理模块进行模/数转换后，通过增强的51系单片机W77E58进行图像数据 分析处理，然后再显示模块上进行结果显示。该仪器也可通过模式转换，作为图 像采集卡的作用，由USB口将图像数据传输到PC机，进行相关数据分析处理。

在尿液多联试纸分析仪中，分析对象是贴在塑料条上的正方形吸水纸，该试纸是 是以化学呈色反应为目的。尿试纸分析仪目前主要以光束漫反射分析技术对试纸 颜色进行分析。也有部分厂家开始采用数字图像分析技术，对静态或移动过程中 的尿试纸摄取特定面积的图像，对该区域的化学反应颜色进行批量分析。

本发明是基于方向四而设计的嵌入式免疫试纸图像识别及定量分析仪。本嵌入式 仪器功耗低，体积较小，能发展多种规格的产品，特别适合基层单位以至野外现 场的快速定量免疫检测。本发明特点为：

1.本发明分析对象既可是静态免疫试纸上的线条，也可为静态免疫试纸上的点。

2.本发明的试纸分析是对处在相对均匀的同一光场中的免疫试纸的线条和点进 行分析的。

3.本发明的图像元件是RGB原色数字信号输出的面阵固态图像传感器(如 CCD/CMOS)，可以快速地获取高分辨率的数字图像。

4.本发明中，固态图像传感器(如CCD/CMOS)摄取的数字图像信号通过USB 协议传输到嵌入式微处理器，也可直接传输到嵌入式微处理器，省略了图像 传感器与微处理器中间的模/数转换步骤。