基于LED光源的特定蛋白分析仪的光电系统研究
发布时间：2021-08-31 21:36
近年来,随着IVD（体外诊断）技术的迅猛发展,特定蛋白、酶以及小分子等物质在人体内含量的检测已经成为判定肌体组织健康状况的重要手段,而用来检测上述物质浓度的特定蛋白分析仪的研究较为滞后,且目前的研究大多集中在仪器的自动化与智能化领域,对仪器的核心检测模块（光电系统）研究较少,而光电系统的性能指标直接影响着仪器的检测精度与临床诊断结果。此外,分析仪常用的以卤素灯为代表的光源功耗大、寿命短、光衰减明显且温度过高,严重影响检测过程中上述物质的活性,从而影响检测结果并容易造成光能量损失。为了解决以上问题,本文基于LED发射光谱,提出了新型组合式LED光源结构。该结构将不同发光波段的LED发出的且经过反光罩和凸透镜的光线汇聚形成覆盖340800 nm仪器工作波段的且光强集中的点斑。基于全息凹面光栅的基本原理,提出了以罗兰光栅为基底,摆脱复杂的光谱平场化算法,采用双透镜结构作为转换模块,将罗兰光栅本应呈现出的球面光谱过渡到平面场,可被光电传感器直接读取的新型光学结构并设计了组合式像差矫正透镜。根据光线追迹原理,利用TracePro对光源结构进行了仿真和优化。结果表明,LED发...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
IMMAGE800型特定蛋白分析系统
江南大学硕士学位论文4该仪器可常规检测的项目包含：链球菌溶血素(ASO)、类风湿因子(RF)检查、多种免疫球蛋白、尿液β2-微球蛋白以及补体C3等，可用来发现类风湿、过敏、出凝血、心血管、肿瘤、人体外周血红细胞容量减少、肾脏病等多类病种，对临床具有重要指导意义。如图1-3所示，IMMAGE800型特定蛋白分析系统[24]由美国BECKMANCOULTER公司研发，该系统采用主波长为670nm及940nm的激光作为光源，使用双光径系统及乳胶颗粒包被等方法来提高精度和检测灵敏度，包括速率散射比浊法以及先进的近红外颗粒速率透射法，检测速度为：180样品/小时，检测精度为：纳克/毫升。此外，该设备还采用近红外波长法来降低生物性活性物质的影响等技术来提高检测的准确度。图1-3IMMAGE800型特定蛋白分析系统与德国和美国一样，瑞士对于医疗仪器的研发水准也处在世界前沿，如图1-4为瑞士ROCHE公司研发Cobasc513型糖化血红蛋白分析仪[25]。该设备采用闭管样品检测的方法，减少手工操作的环节、自动化程度较高，明显缩短了糖化血红蛋白(GHb或HbA1c)的检测时间，避免血液中血红蛋白等变异体的干扰，其多次测试结果的变异系数小，具有较好的稳定性。图1-4Cobasc513型糖化血红蛋白分析仪1.3.2国内发展现状医疗仪器是推动医学诊断技术不断发展的重要推动力，也是一个国家高端技术发展状况的重要体现[26]。我国医疗仪器行业起步相对较晚，但近年来突飞猛进。现阶段，我国已经建立形成相对完整的集研究与开发、工业化生产及质量管理的体系。据统计，截
第一章绪论5止2015年，我国医疗设备企业有近3000家，涉及大约50个大的种类，包含品种近4000个[27]。从2018年统计数据来看，我国现有从事医疗仪器生产的企业有近15000家，达到近5000亿人民币的市场规模和约18%的增长速度[28]，形成了种类比较齐全的现代化产业。目前，医疗仪器内容包含检测和诊断的各个方面，主要有医用电子、医学成像设备、体外诊断设备及试剂、光学急救、智能医疗等[29]，其中以生产特定蛋白分析仪为代表的企业有迈瑞、普朗医疗等。但是，总体来说，国内医疗仪器无论是检测速还是检测精度都与国外先进的仪器有着不小的差距，还需要投入大量的人力物力并应以基础研究作为支撑。如图1-5所示，迈瑞医疗的H50型糖化血红蛋白分析仪[30]基于高效液相离子交换色谱法(HPLC)进行样本检测，其采用双试剂进行检测，具备精密加样的能力，目前已经达到国内先进水平。图1-5H50型糖化血红蛋白分析仪如图1-6所示，普朗医疗生产的PA8800型特定蛋白分析仪[31]，可以在实验室检测体液中的超敏C-反应蛋白(hs-CRP)、全量程C-反应蛋白(hs-CRP+常规CRP)、肤抑素C、β2-微球蛋白(β2-MG)等诸多项目的含量。该设备采用较为先进的三维双散射比浊法进行检测，其结果较为准确可靠；该仪器检测速度较快，可同时对6个待测样本进行测定，且精度较高，全血快速检测精度达到3uL。图1-6PA8800型特定蛋白分析仪
【参考文献】：
期刊论文
[1]国产创新医疗设备应用示范助推国产医疗器械行业发展[J]. 冯靖祎,张倩,吕颖莹,王吉鸣,孙静,包涛,吴韬,王永胜. 中国医疗设备. 2020(01)
[2]2019第二十七届深圳国际医疗仪器设备展览会[J]. 环球聚氨酯. 2019(12)
[3]胞红蛋白的巯基修饰与光谱检测[J]. 周丹蕾. 光谱学与光谱分析. 2019(09)
[4]棱镜型空间外差光谱技术研究[J]. 叶松,史新政,李树,汪杰君,王新强. 光学学报. 2019(11)
[5]血清中WBC、CRP和PCT检测对细菌性肺炎的临床价值[J]. 王笑伟,高歌,韩放. 中国微生态学杂志. 2019(05)
[6]番茄红素在不同溶剂中的分光光度法分析[J]. 李贞霞,沈欢欢,高苗苗,祁姣,李清艳. 光谱学与光谱分析. 2019(04)
[7]紫外-可见分光光度法在定量监测2,3,5-三碘苯甲酸缓释中的应用[J]. 刘来俊,徐海燕,赵帆,王富军,王璐. 纺织学报. 2019(02)
[8]双通道曲面棱镜高光谱成像系统设计[J]. 冯蕾,魏立冬,杨雷,相里斌,何晓英,景娟娟,周锦松. 光学学报. 2019(05)
[9]血清CRP与PCT及白细胞计数在糖尿病足感染中的临床价值探讨[J]. 单雅娟,俞建洪,高倩,孙奇华,王棋红,周叶琴. 中华医院感染学杂志. 2018(24)
[10]激光斜入射窄带滤光片的热力效应[J]. 任晓东,雷武虎,曾凌清,王勇. 光子学报. 2018(11)
博士论文
[1]碲化镉薄膜太阳电池关键科学问题研究[D]. 李强.中国科学技术大学 2018
[2]全息凹面光栅设计理论扩展及曝光系统检测技术研究[D]. 赵旭龙.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2017
[3]Ⅳ型凹面全息光栅参数优化及误差分析方法研究[D]. 曾瑾.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2012
[4]平场全息凹面光栅设计方法及制作关键技术研究[D]. 孔鹏.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
硕士论文
[1]基于光电比浊法的Cys-C测定系统的研究[D]. 郭金明.长春理工大学 2019
[2]LED驱动控制芯片的研究与设计[D]. 李学敏.西安电子科技大学 2019
[3]基于荧光免疫层析技术的家用血液检测服务系统[D]. 傅成杰.上海交通大学 2018
[4]基于紫外—可见光谱水质检测光学系统的研究与设计[D]. 邓思兴.重庆理工大学 2018
[5]多功能医疗分析仪控制系统—温度控制、电机控制研究[D]. 岑旭东.南京理工大学 2017
[6]多功能医疗分析仪检测系统设计[D]. 杨晓琦.南京理工大学 2017
[7]全自动特定蛋白分析仪控制系统的设计与实现[D]. 梁志荣.天津大学 2017
[8]全自动生化分析仪两级控制系统的研究与设计[D]. 万里霞.南昌大学 2016
[9]全自动生化分析仪软件设计与GUI实现[D]. 宋卉.吉林大学 2015
[10]小型高分辨率平场凹面光栅光谱仪的研究[D]. 周辉.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
本文编号：3375656
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
IMMAGE800型特定蛋白分析系统
江南大学硕士学位论文4该仪器可常规检测的项目包含：链球菌溶血素(ASO)、类风湿因子(RF)检查、多种免疫球蛋白、尿液β2-微球蛋白以及补体C3等，可用来发现类风湿、过敏、出凝血、心血管、肿瘤、人体外周血红细胞容量减少、肾脏病等多类病种，对临床具有重要指导意义。如图1-3所示，IMMAGE800型特定蛋白分析系统[24]由美国BECKMANCOULTER公司研发，该系统采用主波长为670nm及940nm的激光作为光源，使用双光径系统及乳胶颗粒包被等方法来提高精度和检测灵敏度，包括速率散射比浊法以及先进的近红外颗粒速率透射法，检测速度为：180样品/小时，检测精度为：纳克/毫升。此外，该设备还采用近红外波长法来降低生物性活性物质的影响等技术来提高检测的准确度。图1-3IMMAGE800型特定蛋白分析系统与德国和美国一样，瑞士对于医疗仪器的研发水准也处在世界前沿，如图1-4为瑞士ROCHE公司研发Cobasc513型糖化血红蛋白分析仪[25]。该设备采用闭管样品检测的方法，减少手工操作的环节、自动化程度较高，明显缩短了糖化血红蛋白(GHb或HbA1c)的检测时间，避免血液中血红蛋白等变异体的干扰，其多次测试结果的变异系数小，具有较好的稳定性。图1-4Cobasc513型糖化血红蛋白分析仪1.3.2国内发展现状医疗仪器是推动医学诊断技术不断发展的重要推动力，也是一个国家高端技术发展状况的重要体现[26]。我国医疗仪器行业起步相对较晚，但近年来突飞猛进。现阶段，我国已经建立形成相对完整的集研究与开发、工业化生产及质量管理的体系。据统计，截
第一章绪论5止2015年，我国医疗设备企业有近3000家，涉及大约50个大的种类，包含品种近4000个[27]。从2018年统计数据来看，我国现有从事医疗仪器生产的企业有近15000家，达到近5000亿人民币的市场规模和约18%的增长速度[28]，形成了种类比较齐全的现代化产业。目前，医疗仪器内容包含检测和诊断的各个方面，主要有医用电子、医学成像设备、体外诊断设备及试剂、光学急救、智能医疗等[29]，其中以生产特定蛋白分析仪为代表的企业有迈瑞、普朗医疗等。但是，总体来说，国内医疗仪器无论是检测速还是检测精度都与国外先进的仪器有着不小的差距，还需要投入大量的人力物力并应以基础研究作为支撑。如图1-5所示，迈瑞医疗的H50型糖化血红蛋白分析仪[30]基于高效液相离子交换色谱法(HPLC)进行样本检测，其采用双试剂进行检测，具备精密加样的能力，目前已经达到国内先进水平。图1-5H50型糖化血红蛋白分析仪如图1-6所示，普朗医疗生产的PA8800型特定蛋白分析仪[31]，可以在实验室检测体液中的超敏C-反应蛋白(hs-CRP)、全量程C-反应蛋白(hs-CRP+常规CRP)、肤抑素C、β2-微球蛋白(β2-MG)等诸多项目的含量。该设备采用较为先进的三维双散射比浊法进行检测，其结果较为准确可靠；该仪器检测速度较快，可同时对6个待测样本进行测定，且精度较高，全血快速检测精度达到3uL。图1-6PA8800型特定蛋白分析仪
【参考文献】：
期刊论文
[1]国产创新医疗设备应用示范助推国产医疗器械行业发展[J]. 冯靖祎,张倩,吕颖莹,王吉鸣,孙静,包涛,吴韬,王永胜. 中国医疗设备. 2020(01)
[2]2019第二十七届深圳国际医疗仪器设备展览会[J]. 环球聚氨酯. 2019(12)
[3]胞红蛋白的巯基修饰与光谱检测[J]. 周丹蕾. 光谱学与光谱分析. 2019(09)
[4]棱镜型空间外差光谱技术研究[J]. 叶松,史新政,李树,汪杰君,王新强. 光学学报. 2019(11)
[5]血清中WBC、CRP和PCT检测对细菌性肺炎的临床价值[J]. 王笑伟,高歌,韩放. 中国微生态学杂志. 2019(05)
[6]番茄红素在不同溶剂中的分光光度法分析[J]. 李贞霞,沈欢欢,高苗苗,祁姣,李清艳. 光谱学与光谱分析. 2019(04)
[7]紫外-可见分光光度法在定量监测2,3,5-三碘苯甲酸缓释中的应用[J]. 刘来俊,徐海燕,赵帆,王富军,王璐. 纺织学报. 2019(02)
[8]双通道曲面棱镜高光谱成像系统设计[J]. 冯蕾,魏立冬,杨雷,相里斌,何晓英,景娟娟,周锦松. 光学学报. 2019(05)
[9]血清CRP与PCT及白细胞计数在糖尿病足感染中的临床价值探讨[J]. 单雅娟,俞建洪,高倩,孙奇华,王棋红,周叶琴. 中华医院感染学杂志. 2018(24)
[10]激光斜入射窄带滤光片的热力效应[J]. 任晓东,雷武虎,曾凌清,王勇. 光子学报. 2018(11)
博士论文
[1]碲化镉薄膜太阳电池关键科学问题研究[D]. 李强.中国科学技术大学 2018
[2]全息凹面光栅设计理论扩展及曝光系统检测技术研究[D]. 赵旭龙.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2017
[3]Ⅳ型凹面全息光栅参数优化及误差分析方法研究[D]. 曾瑾.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2012
[4]平场全息凹面光栅设计方法及制作关键技术研究[D]. 孔鹏.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
硕士论文
[1]基于光电比浊法的Cys-C测定系统的研究[D]. 郭金明.长春理工大学 2019
[2]LED驱动控制芯片的研究与设计[D]. 李学敏.西安电子科技大学 2019
[3]基于荧光免疫层析技术的家用血液检测服务系统[D]. 傅成杰.上海交通大学 2018
[4]基于紫外—可见光谱水质检测光学系统的研究与设计[D]. 邓思兴.重庆理工大学 2018
[5]多功能医疗分析仪控制系统—温度控制、电机控制研究[D]. 岑旭东.南京理工大学 2017
[6]多功能医疗分析仪检测系统设计[D]. 杨晓琦.南京理工大学 2017
[7]全自动特定蛋白分析仪控制系统的设计与实现[D]. 梁志荣.天津大学 2017
[8]全自动生化分析仪两级控制系统的研究与设计[D]. 万里霞.南昌大学 2016
[9]全自动生化分析仪软件设计与GUI实现[D]. 宋卉.吉林大学 2015
[10]小型高分辨率平场凹面光栅光谱仪的研究[D]. 周辉.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
本文编号：3375656
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