本发明涉及检测仪器领域，特别涉及到用于对免疫荧光层析卡条进行定量分析的一种检测装置，尤其是适合在poct领域应用的、便携的、手持式定量检测装置。
背景技术：
1、免疫荧光层析是基于抗原-抗体特异性识别的分析技术，结合了免疫学、荧光学和生物化学等多个学科，具有高灵敏度、高特异性、快速、简便等优点。免疫荧光层析卡条通常包含测试线（包被抗原或抗体）和质控线（抗抗体）。由于实验需求、样本类型、目标分析物的大小/特性、制造商和产品型号等不同，形成的免疫荧光层析卡条的尺寸、检测线的数量等也会不同，免疫荧光层析卡条的形状、尺寸和类型目前尚没有统一的行业标准，因而现有的免疫荧光层析卡条存在不同的类型，因而对免疫荧光层析卡条进行定量检测的配套仪器的兼容性较差。但是，对免疫荧光层析卡条进行免疫荧光层析检测的核心原理相同，具体为：特定波长的入射光照射到免疫荧光层析卡条上的检测线，检测线上荧光标记的、免疫反应后的特异性复合物被激发后发出特定波长的荧光信号，通过对该荧光信号进行采集和分析，从而获得免疫反应中的待测物浓度的定量数据。
2、实用新型专利cn207964836u公开了一种干式免疫荧光层析定量检测装置，通过多级不同形状小孔、滤光片等设计了一种45度式检测激发光路，减少杂散光干扰，提高检测精度。实用新型专利cn211263193u公开了一种检测多通道的免疫荧光层析定量检测仪器及其检测方法，点光源发出的激发光经过透镜组、滤光片和二向色镜等组件形成了一种正交激发光路，其效果为在纸条检测线上照射形成一个长条形光斑，有效解决传统长条光斑的灵敏度低、重复性差的问题。在这两个专利中，主要通过优化激发光路，尤其是优化光斑的大小或形状等来提高检测精度，这种依赖于透镜、滤光片等光学组件形成复杂光路的检测方式对于较大设备是较为合适的，但是，在poct领域，存在检测设备小型化、便捷化以及低成本化的需求，复杂的光学组件在设备小型化、低成本设计上面临巨大的技术挑战。
3、目前，免疫荧光层析卡条检测的配套仪器主要有荧光读卡器和层析扫描仪，这些仪器主要用于读取和解析卡条上的荧光信号，从而得出检测结果。常用的配套仪器中，光学检测器多数会选择光电二极管(pd)，通过pd与滤光片配合，加上特殊的信号处理电路来实现对特定荧光波长强度的控制和检测，该检测方式中对信号处理电路有着较高的复杂度。此外，层析扫描仪首先需要对采集的荧光信号进行扫描，扫描过程需要一定的传动结构保证对免疫荧光层析卡条进行匀速地扫描，然后生成扫描曲线再进行分析，检测过程中要求保证传动结构的匀速运动，这个要求对于检测装置在低成本、便携化和小型化设计中也存在巨大的技术挑战。
技术实现思路
1、本发明的目的在于至少部分地克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、体积小、便于手持携带、低成本的手持式检测装置，用于对不同类型的免疫荧光层析卡条进行定量检测，兼容性好。
2、为达到上述目，本发明提供了如下技术方案：一种手持式检测装置，用于对免疫荧光层析卡条进行定量检测，包括主控模块、荧光光谱采集模块和装置外壳；该主控模块用于电路控制、数据交互和信号处理；该荧光光谱采集模块包括激发光路和光谱检测组件，分别用于对免疫荧光层析卡条进行荧光激发和荧光信号的采集、检测；该装置外壳通过形状和尺寸相配合的下外壳和上盖固定连接，并设置有适于手持的握持柄，该下外壳上设置有用于定位放置免疫荧光层析卡条的卡条组件；其中，该激发光路从上到下垂直分布，光从激发光源发出，经过聚光透镜和透光小孔的整形后，最后形成光斑照射至免疫荧光层析卡条上；该光谱检测组件中，将光谱传感器设置在面向免疫荧光层析卡条上检测线的一侧，同时，该光谱传感器与免疫荧光层析卡条的垂直距离为3~5mm。
3、根据本发明的一个优选实施例，该主控模块包括主控板、光谱检测驱动电路，以及设置在主控板上的恒流驱动电路、放大电路，其中，光谱检测驱动电路设置在1块独立的光谱检测驱动电路板上，用于为光谱传感器提供电源和传输数据，该光谱检测驱动电路板与该主控板通过线路连接。
4、优选地，激发光路还包括光强反馈组件，光强反馈组件采用光电传感器，与设置在主控模块上的放大电路配合，用于动态调节激发光源的驱动电流。
5、优选地，聚光透镜为平凸透镜且直径范围为3～6mm；该激发光路上的2个透光小孔分别是第一透光小孔和第二透光小孔，第一透光小孔位于透光小孔板上、第二透光小孔位于透光小孔板上，透光小孔板和透光小孔板上下垂直分布；该光谱传感器固定在该光谱检测驱动电路板上，并且二者共同固定在2块透光小孔板之间；在第二透光小孔所在的透光小孔板上还设置有1个方形孔，用于容纳该光谱传感器。
6、进一步优选地，光谱传感器和光谱检测驱动电路板垂直方向的厚度相近；该方形孔和该第二透光小孔之间相距3mm±0.5mm。
7、根据本发明的一个优选实施例，该卡条组件，包括免疫荧光层析卡条、卡条固定座和触控开关，触控开关用于检测该卡条固定座上免疫荧光层析卡条的状态，将免疫荧光层析卡条向卡条固定座插入到位后，触控开关被触发响应。
8、第二方面，本发明提供了一种手持式检测装置，包括可移动的和固定的这2种不同结构：可移动的手持式检测装置设置1组激发光路和1组基座组件，该免疫荧光层析卡条的类型为有2条或2条以上的检测线，检测时通过基座组件带动免疫荧光层析卡条可移动地在水平方向运动，依次运动定位至激发光路的下方并完成荧光激发和荧光信号的采集、检测；固定的手持式检测装置设置2组激发光路，分别位于光谱检测组件的两侧，该免疫荧光层析卡条的类型为仅有2条检测线，检测时免疫荧光层析卡条固定、且2条检测线分别定位在2组激发光路的下方，并先后完成荧光激发和荧光信号的采集、检测。
9、根据本发明的一个优选实施例，该可移动的手持式检测装置中，该基座组件包括丝杆电机、直线轴承、导向轴、零位触控开关、直线滑块以及电机固定基座；其中，该丝杆电机固定在电机固定基座上，导向轴与丝杆电机的伸出丝杆平行设置，导向轴的一端连接电机固定基座，导向轴的中端穿过直线轴承，导向轴的另一端固定在下外壳上；该直线轴承、零位触控开关均固定在直线滑块上，直线滑块和丝杆电机的伸出丝杆连接，通过丝杆电机上丝杆的旋转带动直线滑块做直线运动，零位触控开关用于表明直线滑块的运动是否处于机械零位状态。
10、根据本发明的另一个优选实施例，该固定的手持式检测装置中，2组激发光路之间的间距，与免疫荧光层析卡条上2条检测线的间距一致，为5～10mm。
11、第三方面，本发明提供了一种荧光检测系统，与上述的手持式检测装置配套使用，对免疫荧光层析卡条上荧光光谱信号数据进行信号处理，免疫荧光层析卡条的检测线至少包括1条测试线t线和1条质控线c线；信号处理的方法包括：取测试线t线上荧光信号数据与质控线c线上荧光信号数据的比值作为光谱特征值，将敏感荧光通道上的光谱特征值，代入由系列浓度梯度标准品检测绘制的光谱特征值标准曲线上，进而获得定量检测结果。
12、第四方面，本发明要求保护上述手持式检测装置，在免疫荧光层析卡条检测领域的应用。
13、本发明的有益效果：
14、本发明提供了一种手持式检测装置和荧光检测系统，用于对不同类型的免疫荧光层析卡条进行定量检测。手持式检测装置实际要解决的核心技术问题是：装置小型化过程中面临的复杂光学结构、信号处理方式和兼容性问题。本发明的手持式检测装置的核心技术方案是，实现对免疫荧光层析卡条进行定量检测，该装置包括主控模块、荧光光谱采集模块和装置外壳这三部分主体结构，通过主控模块和荧光光谱采集模块分别实现对装置的电路控制和光路控制，荧光光谱采集模块包括激发光路和光谱检测组件，激发光路包括垂直分布的激发光路相关组件和光强反馈组件。其中，由激发光源、聚光透镜和透光小孔等相关组件形成垂直分布的1组或2组激发光路，并通过光强反馈组件精准控制激发光源发出光波的精准性和稳定性。关于兼容性，将装置设置成可移动的和固定的这2种不同结构，区别在于激发光路的数量和基座组件的有无，分别对应于进行可移动地检测（或检测场景1）和固定地检测（或检测场景2）。对应检测场景1时进行可移动的检测，该免疫荧光层析卡条的类型为有2条或2条以上的检测线，激发光路为1组，还设置有能够带动免疫荧光层析卡条做水平运动的基座组件，实现了多条检测线的依次非均速移动和定位检测，增强了对不同类型免疫荧光层析卡条定量检测的兼容性。装置外壳设置可以设置成类t形，包括一个适于手持的握持柄，而且本发明所述手持式检测装置的光路和电路设置集成性强、结构简单、体积小，手持携带方便，检测操作简单，只需要将免疫荧光层析卡条插入到位即可启动定量检测。对应检测场景2时，该免疫荧光层析卡条的类型为仅有2条检测线时，不需要基座组件，只需要在光谱检测组件的两侧分别设置1组激发光路即可实现分别对2条检测线的定量检测。
15、本发明提供的荧光检测系统，对应于2种不同结构的手持式检测装置，对免疫荧光层析卡条信号的处理方法也略有区别：当免疫荧光层析卡条的检测线至少包括1条测试线（t线）和1条质控线（c线）时，信号处理方法的核心点在于，取t线上荧光信号数据与c线上荧光信号数据的比值作为光谱特征值，将敏感荧光通道上的光谱特征值，代入由系列浓度梯度标准品检测绘制的光谱特征值标准曲线上，进而获得t线的定量检测结果。在进行可移动地检测中，还可以对非检测线的背景区域进行荧光激发和光谱检测，通过引入的背景值进一步精确调控c线上荧光信号的精确值，从而能够获得更加精准的荧光信号的定量检测数据。
16、本发明所述手持式检测装置的电路控制主要由主控模块完成，包括主控板、光谱检测驱动电路，以及设置在主控板上的放大电路、电池管理电路、信号通讯电路、显示驱动电路和恒流驱动电路，其中，光谱检测驱动电路设置在1块独立的光谱检测驱动电路板上。
17、光路控制主要由荧光光谱采集模块完成，荧光光谱采集模块又进一步包括激发光路和光谱检测组件。激发光路从上到下垂直分布，依次包括激发光源、聚光透镜和透光小孔，激发光源发出的光经聚光透镜折射后形成一个均匀、集中的、圆形的光斑，再通过透光小孔后将免疫荧光层析卡条上激发的圆形的光斑整形为所需大小和形状的光斑。在上述组件结构、位置优化的基础上，再通过对光谱传感器和光谱检测驱动电路板垂直方向的厚度、透光小孔板的方形孔和第二透光小孔之间距离、光谱传感器与免疫荧光层析卡条的垂直距离，以及激发光路最终光斑的直径等数据的层层优化，进一步提高了手持式检测装置的检测灵敏度和准确性。光谱检测组件采集和检测的荧光信号为多个波长的光谱信号数据，并进一步获得多个波长点的光谱曲线的数据序列，这样多个波长的光谱能够覆盖免疫荧光层析卡条所发出荧光的中心波长范围，从系列浓度梯度标准品检测的系列光谱特征值中，将线性相关度最高的荧光通道判定为荧光光谱的敏感荧光通道，后续取该荧光通道上的光谱特征值的数据为具体使用数据，这样避免使用为了满足对荧光光谱的波长范围的精确控制所需选用的复杂且昂贵的光路控制相关原器件，进一步降低了便携式仪器小型化研究过程中的生产成本。
18、荧光光谱采集模块中的光谱检测组件对荧光光谱进行荧光信号的采集时，相较于以pd作为传感器、配合匀速扫描的传统方法，本发明光谱检测组件通过光谱传感器实现对荧光信号的光路检测，不需要进行匀速运动控制，也不需要复杂的光路控制，因此，主控模块中光谱检测驱动电路及其他相关电路的控制都比较简单，避免了采用匀速运动对复杂传动结构的依赖。光谱检测组件位置设置中，将光谱传感器设置于免疫荧光层析卡条正上方与第二透光小孔相邻，与第二透光小孔基本在同一水平面。当免疫荧光层析卡条被激发光路的光斑照射后，光谱传感器位于整个荧光发散的空间区域内，并位于该发散的空间的斜上侧区域，能够实现对荧光信号的全面采集和检测。
19、本发明中对光路控制部分还设置了光强反馈组件，一方面将光电传感器产生的微弱光电信号放大成可测量的电信号；另一方面，每次开机时，激发光源先进行一段时间照射，由光电传感器检测这个过程中激发光源的发光强度均值，将此发光强度均值与设定发光强度进行对比，动态调节激发光源的驱动电流，确保每次检测时激发光源的发光强度保持一致，从而避免长时间使用情况下，激发光源出现老化状况，即相同驱动电流情况下激发光源的发光强度不一致的问题，从而影响检测系统的检测重复性和准确度。
20、2种不同结构的手持式检测装置的构思重点依旧在于垂直分布的激发光路的设置，并通过调整激发光路的数量和基座组件的有无实现，提高了该手持式检测装置对不同类型免疫荧光层析卡条定量检测的兼容性。对于检测场景1，检测的免疫荧光层析卡条的类型为有2条或2条以上的检测线，设置1路激发光路和基座组件。在插入免疫荧光层析卡条后，由于基座组件的存在，基座组件带动免疫荧光层析卡条进行水平运动。基座组件的主要作用是为了适应不同类型的免疫荧光层析卡条，由于免疫荧光层析卡条的类型不同，当有2条或2条以上的检测线时，检测线之间的间距往往不一样，荧光激发时，需要将免疫荧光层析卡条待检测的检测线分别移动至激发光路的下方，故只需要布置一路激发光路即可。进行光谱检测时，基座组件的运动不需要保持匀速，只需要依次运动定位至目标检测线对应的位置即可。
21、检测场景1时，引入基座组件通过水平运动实现定位，不仅克服了传动扫描对匀速运动所需复杂传动结构的依赖性，还降低了装置的成本。其中，基座组件包括零位触控开关、丝杆电机、导向轴、直线滑块、直线轴承以及电机固定基座。将免疫荧光层析卡条固定在卡条组件的卡条固定座上，卡条固定座固定在直线滑块上。丝杆电机带动直线滑块沿着导向轴前后运动，通过零位触控开关的状态表明免疫荧光层析卡条的移动位置，当免疫荧光层析卡条插入到位即为初始位置，触发零位触控开关响应，并随后指示丝杆电机带动免疫荧光层析卡条待检测区域依次经过垂直分布的激发光路整形后光斑所照射的位置，免疫荧光层析卡条上的每一个待检测区域完成激发光路照射和光谱检测后，运动到下一个待检测区域，循环重复进行激发光路照射和光谱检测。
22、检测场景2下，检测免疫荧光层析卡条时，仅需要检测固定间距的免疫荧光层析卡条上的2条检测线，分别设置2路激发光路，将设置好的激发光路上发出的激发光斑和免疫荧光层析卡条上固定位置的2条检测线的位置对应，即需要在2条检测线（c线和t线）上方各布置一路激发光路，分时检测t线/c线的光谱信息即可，无需移动。
23、本发明的手持式检测装置的外观可以设置为t型，窄端为握持柄，并优化了对电路控制和光路控制的结构组件，实现了设备小型化、低成本设计，整体结构简单，使得定量检测的操作也更加简化，并依旧能够保持对电路和光路的精确控制和互动控制。手持式检测装置整体外观更加小巧紧凑、便于手持携带，尤其是固定的手持式检测装置体积相对更小。手持式检测装置和荧光检测系统相配合，实现了对不同类型的免疫荧光层析卡条的定量检测的兼容性，在临床和现场快速诊断中具有良好的应用前景。
1.一种手持式检测装置，用于对免疫荧光层析卡条进行定量检测，其特征在于：包括主控模块、荧光光谱采集模块和装置外壳；
2.根据权利要求1所述的手持式检测装置，其特征在于：所述主控模块包括主控板(53)、光谱检测驱动电路，以及设置在所述主控板(53)上的恒流驱动电路、放大电路，其中，所述光谱检测驱动电路设置在1块独立的光谱检测驱动电路板(52)上，用于为所述光谱传感器(51)提供电源和传输数据，所述光谱检测驱动电路板(52)与所述主控板(53)通过线路连接。
3.根据权利要求2所述的手持式检测装置，其特征在于：所述激发光路(4)还包括光强反馈组件，所述光强反馈组件采用光电传感器(45)，与设置在所述主控模块上的所述放大电路配合，用于动态调节所述激发光源(41)的驱动电流。
4.根据权利要求2所述的手持式检测装置，其特征在于：所述聚光透镜(42)为平凸透镜且直径范围为3～6mm；所述激发光路(4)上的2个透光小孔分别是第一透光小孔和第二透光小孔，所述第一透光小孔位于透光小孔板(43)上、所述第二透光小孔位于透光小孔板(44)上，所述透光小孔板(43)和所述透光小孔板(44)上下垂直分布；
5.根据权利要求4所述的手持式检测装置，其特征在于：所述光谱传感器(51)和所述光谱检测驱动电路板(52)垂直方向的厚度相近；所述方形孔和所述第二透光小孔之间相距3mm±0.5mm。
6.根据权利要求1所述的手持式检测装置，其特征在于：所述卡条组件，包括免疫荧光层析卡条(31)、卡条固定座(32)和触控开关(33)，所述触控开关(33)用于检测所述卡条固定座(32)上所述免疫荧光层析卡条(31)的状态，将所述免疫荧光层析卡条(31)向所述卡条固定座(32)插入到位后，所述触控开关(33)被触发响应。
7.根据权利要求1-6任一项中所述的手持式检测装置，其特征在于：包括可移动的和固定的2种不同结构：可移动的手持式检测装置设置1组激发光路(4)和1组基座组件，所述免疫荧光层析卡条(31)的类型为有2条或2条以上的检测线，检测时通过所述基座组件带动所述免疫荧光层析卡条(31)可移动地在水平方向运动，依次运动定位至所述激发光路(4)的下方并完成荧光激发和荧光信号的采集、检测；固定的手持式检测装置设置2组激发光路(4)，分别位于所述光谱检测组件(5)的两侧，所述免疫荧光层析卡条(31)的类型为仅有2条检测线，检测时所述免疫荧光层析卡条(31)固定、且2条检测线分别定位在2组所述激发光路(4)的下方，并先后完成荧光激发和荧光信号的采集、检测。
8.根据权利要求7所述的手持式检测装置，其特征在于：所述可移动的手持式检测装置中，所述基座组件包括丝杆电机(21)、直线轴承(22)、导向轴(23)、零位触控开关(24)、直线滑块(25)以及电机固定基座(26)；其中，
9.根据权利要求7所述的手持式检测装置，其特征在于：所述固定的手持式检测装置中，2组激发光路之间的间距，与所述免疫荧光层析卡条(31)上2条检测线的间距一致，为5～10mm。
10.一种荧光检测系统，其特征在于：与权利要求1-9任一项中所述的手持式检测装置配套使用，对所述免疫荧光层析卡条(31)上荧光光谱信号数据进行信号处理，所述免疫荧光层析卡条(31)的检测线至少包括1条测试线t线和1条质控线c线；
