CN107192825A

CN107192825A - 一种病毒抗体检测系统及方法

Info

Publication number: CN107192825A
Application number: CN201710643989.1A
Authority: CN
Inventors: 刘晓竹; 冯钶; 童立
Original assignee: Chongqing Aoyun Micro Biological Technology Co Ltd
Current assignee: Chongqing Aoyun Micro Biological Technology Co Ltd
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2017-07-31
Publication date: 2017-09-22

Abstract

本发明提供了一种病毒抗体检测系统及方法，首先设计一个移动测试端对病毒抗体样本和病毒抗原试液的测试结果进行采集，同时测量此时的温度、相对湿度及气压，然后将所述测试结果、温度、相对湿度和气压信息通过发送给数据终端，数据终端将接收的信息与预先实验得到的不同气温、不同环境相对湿度和不同气压条件下的检测实验结果进行对比，得到病毒抗体的分析结果，并将所述分析结果发送给移动测试端，解决了现有病毒抗体检测技术需要在实验室条件下进行、检测结果时间滞后且检测效率低下的问题，达到了精简检测方法、增加检测设备便携性及提高检测精确度的目的。

Description

一种病毒抗体检测系统及方法

技术领域

本发明属于测量技术领域，涉及一种病毒抗体检测系统及方法。

背景技术

一般病毒抗体的检测采用免疫检测法，免疫检测法是基于抗原-抗体结合的一种免疫学检测方法，对特定生化物质进行定性或定量分析的技术。抗体通过抗原表面的表位识别对应抗原并结合，这种识别也使免疫检测具有高度的特异性：如艾滋病抗体只会与艾滋病抗原结合，而不会与其他抗原反应。

现有的抗体检测通常是由经过专业培训的操作人员在实验室环境使用购买或者自制的试剂盒并结合如荧光显微镜等仪器来完成。由于抗原与抗体结合的必要条件是抗原与抗体靠近或接触，现有的试剂盒中有出厂前覆盖好的待测样品中目标抗原，待测样品通常需要在实验室内经过离心等预处理，此外，部分检测还需要购买荧光标记过的抗原来完成。检测实验结果通常是观察试剂盒中颜色的变化，或者用荧光显微镜观测荧光亮度来获取，最后通过人工将结果记录存档以保存。由于检测人员需要专业培训，检测结果与检测人员的经验相关，具有一定的主观性，间接造成了抗体的检测有较大的系统误差。

综上，发明人发现，当前免疫检测存在的问题有：操作复杂，许多抗体的检测都需要在实验室环境中进行；同时需要对检测人员进行专门培训，检测结果具有主观性；除此之外，检测周期长、检测结果时间滞后。

发明内容

本发明的目的在于提供一种病毒抗体检测系统及方法，用于解决现有病毒抗体检测技术中需要在实验室条件下进行且检测效率低下的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种移动测试端，包括：测试模块，用于检测所述病毒抗体样本，以获得病毒抗体样本与病毒抗原试液反应的测试结果；

环境探测模块，用于获取病毒抗体样本与病毒抗原试液反应时所述移动测试端所处环境的信息，所述移动测试端所处环境的信息包括温度、相对湿度和气压；

以及第一信号收发模块，用于将所述移动测试端所处环境的信息以及测试结果发送至一数据终端，并接收所述数据终端发送的病毒抗体浓度分析结果。

可选的，所述病毒抗原试液制备具体为：对病毒抗原试液进行过滤处理，过滤掉所述病毒抗原试液中的杂质。

可选的，所述移动测试端还包括用于记录检测位置信息的定位模块、用于输入信息的输入模块和用于记录检测时间的时钟模块，所述定位模块、所述输入模块和所述时钟模块与所述第一信号收发模块相连接。

本发明还提供了一种数据终端，所述数据终端包括：

实验样本数据库，用于记录在多个不同温度值、多个不同相对湿度值和多个不同气压值条件下病毒抗原试液与病毒抗体样本反应数据；

分析模块，用于将一移动终端发送的环境信息以及测试结果与所述实验样本数据库中的数据进行比对分析，以获得所述病毒抗体样本中病毒抗体的浓度；以及第二信号收发模块，用于接收所述移动测试端发送的环境信息以及测试结果，并将分析模块的分析结果反馈至所述移动测试端。

可选的，所述实验样本数据库的制备方法包括：

保持实验相对湿度值和实验气压值不变，改变实验温度值将所述病毒抗体样本与所述病毒抗原试液反应，获取温度实验样本数据；

保持实验温度值和实验气压值不变，改变实验相对湿度值将所述病毒抗体样本与所述病毒抗原试液反应，获取湿度实验样本数据；

保持实验温度值和实验相对湿度值不变，改变实验气压值将所述病毒抗体样本与所述病毒抗原试液反应，获取气压实验数据；

将所述温度实验数据、所述湿度实验数据和所述气压实验数据拟合得到所述反应实验样本数据库。

可选的，所述病毒抗体样本包括不同病毒抗体浓度的病毒抗体样本，所述实验样本数据库的制备方法具体为：

保持RH＝50％和P＝101.325kPa不变，在T＝－50°+0.5n₁的条件下，将所述病毒抗体样本与所述病毒抗原试液反应，获取所述温度实验数据，n₁为实验次数，n₁为0至100的整数；

保持T＝20°和P＝101.325kPa不变，在RH＝(n₂－1)×5％的条件下，将所述病毒抗体样本与所述病毒抗原试液反应，获取所述湿度实验数据，n₂为湿度实验次数，n₂为1至21的整数；

保持T＝20°和RH＝50％不变，在P＝(901.325+5n₃)kPa的条件下，将所述病毒抗体样本与所述病毒抗原试液反应，获取所述气压实验数据，n₃为气压实验次数，n₃为0至40的整数；

T为所述实验温度值，RH为所述实验相对湿度值，P为所述实验气压值；

优选地，所述数据终端还包括用于记录所述分析模块分析结果的存储模块以及用于显示所述分析结果的显示模块，所述存储模块与所述分析模块信号连接。

优选地，本发明还提供了一种病毒抗体检测方法，其包括：

S1：所述移动测试端检测所述病毒抗体样本，获得所述病毒抗体样本与所述病毒抗原试液的所述测试结果，并将所述移动测试端检测的所述环境温度值、所述环境湿度值、所述环境气压值及所述测试结果发送给所述数据终端；

S2：根据所述环境温度值、所述环境湿度值、所述环境气压值从所述实验样本数据库中获取不同抗体浓度的病毒抗体样本反应数据；

S3：将所述反应数据与所述测试结果进行对比分析，获得所述病毒抗体样本中病毒抗体浓度的分析结果，并将所述分析结果发送给所述移动测试端。

可选的，所述S3中对比分析的公式为：

其中，f₀为所述分析结果，f(T,RH,P)为所述实验样本数据库，P₀为所述环境气压值，T₀为所述环境温度值，RH₀为所述环境相对湿度，T₁和T₂为所述实验样本数据库中与T₀相邻的两个实验温度值，l_a为T₁和T₂之间的阈值长度，l₁和l₂分别为T₀对应到T₁和T₂的距离；RH₁和RH₂为所述实验样本数据库中与RH₀相邻的两个实验相对湿度值，l_b为RH₁和RH₂之间的阈值长度，l₃和l₄分别为RH₀对应到RH₁和RH₂的距离；P₁和P₂为所述实验样本数据库中与P₀相邻的两个实验气压值，l_c为P₁和P₂之间的阈值长度，l₅和l₆分别为P₀对应到P₁和P₂的距离。

与现有技术相比，本发明提供的一种病毒抗体检测系统及方法，具有以下有益效果：

1、无需通过在实验室外提取病毒抗体样本及在实验室条件下对所述病毒抗体样本进行检测，通过采用移动测试端增大了便携性，同时提高了检测效率，减缓了检测结果的时间滞后；

2、通过数据分析得到检测结果，较人为主观判断精确性高，取代人工记录存档，降低了系统误差，防止人工记录过程中出现的作弊现象，提高了病毒抗体检测的精确性；

3、根据影响检测结果的气温、相对湿度和气压参数，制定阈值宽广的实验样本数据库，很好地适应了不同地理环境和气候条件下对病毒抗体的检测，能够满足在偏远地区和自然条件恶劣地区的使用要求；

4、无需专业的人员即可操作，不必对使用人群进行专业技术培训，降低了使用操作难度，便于推广使用；

5、移动测试端结构简单，便于携带；

6、移动测试端检测病毒抗体，通过移动通信传输给数据终端，进而获取不同地区的病毒抗体及其浓度数据信息，对疾病治疗、医疗资源投放、疾病预防和科学研究都有一定的意义。

附图说明

图1为本发明实施例提供的移动测试端和数据终端结构示意图；

图2为本发明实施例提供的实验样本数据库制备方法；

图3为本发明实施例提供的病毒抗体检测方法流程图；

其中，1-试管，21-温度传感器，22-相对湿度传感器，23-气压传感器，3-信号采集模块，4-第一信号收发模块，5-激励信号模块，6-第二信号收发模块，7-分析模块，8-实验样本数据库，9-移动通信，10-定位模块，11-时钟模块，12-输入模块，13-存储模块。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参阅图1，本发明实施例提供了一种移动测试端A，用于检测病毒抗体样本中病毒抗体浓度，包括：

测试模块，用于检测所述病毒抗体样本，以获得病毒抗体样本与病毒抗原试液反应的测试结果；

环境探测模块，用于获取病毒抗体样本与病毒抗原试液反应时所述移动测试端所处环境的信息，所述移动测试端所处环境的信息包括温度、湿度和气压；

所述测试模块包括用于存放所述病毒抗原试液的试管1和信号采集模块3，所述病毒抗原试液用于标定所述病毒抗体样本的所述病毒抗体浓度，信号采集模块3用于采集所述病毒抗体样本与所述病毒抗原试液反应的测试结果；

所述环境探测模块包括用于测量所述移动测试端A环境温度值的温度传感器21、用于测量所述移动测试端A环境相对湿度值的湿度传感器22和用于测量所述移动测试端A环境气压值的气压传感器23；

第一信号收发模块4将信号采集模块3采集的所述测试结果、温度传感器21测得的环境温度、相对湿度传感器22测得的环境相对湿度及气压传感器23测得的气压值发送给数据端B，并接收数据端B发送而来的所述病毒抗体浓度分析结果。

发明人发现，现有的病毒抗体检测技术，一般通过采集病毒抗体样本，接着进行保藏，然后将采集到的抗体样本运送到实验室中，在实验室环境中对所述病毒抗体样本进行检测，采用这种方案步骤繁多、检测结果时间滞后、检测效率低下，而且需要对人员进行专业培训以满足检测要求。发明人经过研究发现：影响病毒抗体检测的环境因素主要为检测时的气温、环境相对湿度和气压，因此发明人提出了在非实验室条件(即在不同气温、环境相对湿度和气压条件下)对病毒抗体样本进行检测，然后通过将其与预先实验得到不同气温、环境相对湿度和气压条件下的检测实验结果进行对比，得到病毒抗体检测结果的技术方案。为了实现上述技术方案，首先设计一个移动测试端A对病毒抗体样本和试管1中的所述病毒抗原试液的测试结果进行采集，同时通过温度传感器21测量此时的温度、通过相对湿度传感器22测量此时的相对湿度及通过气压传感器23测量此时的气压，然后将测试结果、温度、相对湿度和气压信息通过第一信号收发模块发送给数据终端B，所述发送以移动通信9的方式进行，所述移动通信9例如为GSM、GPRS、4G、5G和/或wifi。

优选地，所述病毒抗原试液制备具体为：对所述病毒抗原试液进行过滤和提纯处理，过滤掉所述病毒抗原试液中的杂质，进而提高所述病毒抗原试液中病毒抗原的浓度，以减少病毒抗原试液中无关杂质对检测结果的影响。在实际操作中，可将试管1中的所述病毒抗原试液按照固定标准制备，所述试管1采用可拆卸连接安装在移动测试端A上，在进行下一个病毒抗体样本检测时，换装新的装有所述病毒抗原试液的试管1，进而实现了对多个病毒抗体样本的检测。

优选地，移动测试端A还包括用于记录检测位置信息的定位模块10、用于记录检测时间的时钟模块11和用于输入信息的输入模块12，所述定位模块10、所述时钟模块11、所述输入模块12与所述第一信号收发模块4相连接且能够实现数据传输。在进行病毒抗体检测的同时，对检测时的位置信息、时间信息记录并通过第一信号收发模块4传输给数据终端B。对病毒抗体的时间和位置信息进行记录，有助于数据终端B了解测检测地点和检测时间，进而有助于了解病毒抗体分布的地区和检测者需要检测病毒抗体的时间分布，对疾病的防控、医疗资源的投入和科学研究有着积极的意义。输入模块12可以是采用键盘输入、指纹输入和/或手写输入的方式，对检测时需要标记的检测信息如检测对象的物种、年龄、性别、民族、健康状况等等进行输入和说明，有助于了解该病毒抗体的进一步信息，如果测量对象是人时，可以手写输入检测者和被检测者的签字信息和/或指纹信息，提高了检测结果的客观、公正性。

优选地，所述移动测试端A还包括用于激励所述试管1中的所述病毒抗原试液与所述病毒抗体样本反应的激励信号模块5，所述激励信号模块5与所述试管1相连接，所述试管1中的所述病毒抗原试液与所述病毒抗体样本混合生成反应试液，所述激励信号模块5的工作频率为10Hz到10MHz。当所述病毒抗原试液中的病毒抗原与所述病毒抗体样本中抗体反生免疫反应时，试管1内的激励信号的输出信号会发生电压和/或电流以及信号相位的变化，此变化为所述测试结果，信号采集模块3用于采集试管1内发生的电压和/或电流以及信号相位的变化，信号采集模块3与第一信号收发模块4信号连接，第一信号收发模块4用于将所述测试结果发送给所述数据终端。

传统的检测方法一般通过抗体和抗原分子之间的布朗运动进行结合，由于布朗运动的速度较慢造成了检测结果时间滞后，采用信号激励频率对所述反应试液进行持续激励，增大了抗体和抗原分子的运动活跃度，能够提高所述反应试液的反应速度，进而减少了检测时间，提高了检测效率。

本发明实施例还提供了一种数据终端B，用于接收、分析来自移动测试端A的病毒抗原试液与病毒抗体样本反应的信号，并把分析结果发送给移动测试端A，所述数据终端包括：

实验样本数据库8，所述实验样本数据库8用于记录在多个不同温度值、多个不同相对湿度值和不同气压值条件下病毒抗原试液与病毒抗体样本反应数据；

分析模块7，所述分析模块7用于将一移动测试端A发送的环境信息以及测试结果与所述实验样本数据库8中的数据进行比对分析，以获得所述病毒抗体样本中病毒抗体的浓度；

以及第二信号收发模块6，所述第二信号收发模块6用于接收所述移动测试端A发送的环境信息以及测试结果，并将分析模块6的分析结果反馈至所述移动测试端A。

请参阅图2，所述实验样本数据库的制备方法为：

优选地，所述病毒抗体样本包括不同病毒抗体浓度的病毒抗体样本，所述实验样本数据库的制备具体为：

保持RH＝50％和P＝101.325kPa不变，在T＝－50°+0.5n₁的条件下，将所述病毒抗体样本与所述病毒抗原试液反应，获取所述温度实验数据，n₁为实验次数，n₁为0至100的整数，在温度实验数据中各个样本之间温度不同的，各个样本之间的温度公差为0.5摄氏度，采取这个温度公差为发明人基于温度传感器分辨率、经济适用性、实验次数和样本数据量的考虑，通过实验验证得出优选值，在实际情况中以病毒抗体和病毒抗原对温度的敏感度综合考虑，可以采集更多或者更少的温度实验数据样本，即各个样本之间的温度公差为1摄氏度、……、0.4摄氏度、0.3摄氏度、0.2摄氏度、0.1摄氏度、……。采取这样实验的目的是记录在一定相对湿度和气压条件下，控制温度变化，观察温度变化对所述病毒抗体样本与所述病毒抗原试液反应的情况；

保持T＝20°和P＝101.325kPa不变，在RH＝(n₂－1)×5％的条件下，将所述病毒抗体样本与所述病毒抗原试液反应，获取所述湿度实验数据，n₂为湿度实验次数，n₂为1至21的整数，在相对湿度实验数据中各个样本之间相对湿度不同的，各个样本之间的相对湿度公差为1％，采取这个相对湿度公差为发明人基于相对湿度传感器分辨率、经济适用性、实验次数和样本数据量的考虑，通过实验验证得出优选值，在实际情况中以病毒抗体和病毒抗原对环境相对湿度的敏感度综合考虑，可以采集更多或者更少的湿度实验数据样本，即各个样本之间的相对湿度公差为10％、……、4％、3％、2％、1％、……。采取这样实验的目的是记录在一定温度和气压条件下，控制相对湿度变化，观察相对湿度变化对所述病毒抗体样本与所述病毒抗原试液反应的情况；

保持T＝20°和RH＝50％不变，在P＝(901.325+5n₃)kPa的条件下，将所述病毒抗体样本与所述病毒抗原试液反应，获取所述气压实验数据，n₃为气压实验次数，n₃为0至40的整数，在气压实验数据中各个样本之间气压不同的，各个样本之间的气压公差为5kPa，采取这个气压公差为发明人基于气压传感器分辨率、经济适用性、实验次数和样本数据量的考虑，通过实验验证得出优选值，在实际情况中以病毒抗体和病毒抗原对气压的敏感度综合考虑，可以采集更多或者更少的气压实验数据样本，即各个样本之间的气压公差为10kPa、……、4kPa、3kPa、2kPa、1kPa、……。采取这样实验的目的是记录在一定相对湿度和温度条件下，控制气压变化，观察气压变化对所述病毒抗体样本与所述病毒抗原试液反应的情况；

T为所述实验温度值，RH为所述实验相对湿度值，P为所述实验气压值；将所述温度实验数据、所述湿度实验数据和所述气压实验数据拟合得到所述反应实验样本数据库。

优选地，所述数据终端B还包括用于记录所述分析模块7分析结果的存储模块13以及用于显示所述分析结果的显示模块(图中未标出)，所述存储模块13分别与所述分析模块7相连接，由于移动测试端A采集的病毒抗体样本与病毒抗原试液来自不同的地区，然后移动测试端A将采集到信息通过远程通信9发送给数据端B，因此存储模块13具有不同地区、不同地理环境、不同民族、不同季节、不同年龄病毒抗体样本的大数据，这对于疾病治疗、医疗资源投放、疾病预防和科学研究都有一定的意义，同时检测结果传输到数据端B，防止人工记录过程中出现的作弊现象。

请参考图3，本发明还提供了一种病毒抗体检测方法，其包括：

S1：所述移动测试端A检测所述病毒抗体样本，获得所述病毒抗体样本与所述病毒抗原试液的所述测试结果，并将所述移动测试端A检测的所述环境温度值、所述环境湿度值、所述环境气压值及所述测试结果发送给所述数据终端B；

S2：根据所述环境温度值、所述环境湿度值、所述环境气压值从所述实验样本数据库8中获取不同抗体浓度的病毒抗体样本反应数据；

S3：将所述反应数据与所述测试结果进行对比分析，获得所述病毒抗体样本的病毒抗体浓度，并将分析结果发送给所述移动测试端A。

优选地，所述S3中对比分析的公式为：

其中，f₀为所述分析结果，f(T,RH,P)为所述实验样本数据库，P₀为所述环境气压值，T₀为所述环境温度值，RH₀为所述环境相对湿度，T₁和T₂为所述实验样本数据库中与T₀相邻的两个实验温度值，l_a为T₁和T₂之间的阈值长度，l₁和l₂分别为T₀对应到T₁和T₂的距离；RH₁和RH₂为所述实验样本数据库中与RH₀相邻的两个实验相对湿度值，l_b为RH₁和RH₂之间的阈值长度，l₃和l₄分别为RH₀对应到RH₁和RH₂的距离；P₁和P₂为所述实验样本数据库中与P₀相邻的两个实验气压值，l_c为P₁和P₂之间的阈值长度，l₅和l₆分别为P₀对应到P₁和P₂的距离，采用加权平均算法，进一步提高了检测结果的精确性。

综上，在本发明实施例提供的一种病毒抗体检测系统及方法中，首先设计一个移动测试端对病毒抗体样本和病毒抗原试液的测试结果进行采集，同时测量此时的温度、相对湿度及气压，然后将测试结果、温度、相对湿度和气压信息通过发送给数据终端，数据终端将接收的信息与预先实验得到不同气温、环境相对湿度和气压条件下的检测实验结果进行对比，得到病毒抗体检测结果，并将检测结果发送给移动测试端，解决了现有病毒抗体检测技术中需要在实验室条件下进行、检测结果时间滞后且检测效率低下的问题，达到了精简检测方法、增加检测设备便携性及提高检测精确度的目的。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种移动测试端，用于检测病毒抗体样本中的病毒抗体浓度，其特征在于，所述移动测试端包括：

2.如权利要求1所述的移动测试端，其特征在于，所述病毒抗原试液制备具体包括：

对所述病毒抗原试液进行过滤处理和提纯处理，以过滤掉所述病毒抗原试液中的杂质。

3.如权利要求1所述的移动测试端，其特征在于，所述移动测试端还包括：

用于记录检测位置信息的定位模块；

用于记录检测时间的时钟模块；

以及用于输入信息的输入模块。

4.一种数据终端，其特征在于，所述数据终端包括：

分析模块，用于将一移动测试端发送的环境信息以及测试结果与所述实验样本数据库中的数据进行比对分析，以获得所述病毒抗体样本中病毒抗体的浓度；

以及第二信号收发模块，用于接收所述移动测试端发送的环境信息以及测试结果，并将分析模块的分析结果反馈至所述移动测试端。

5.如权利要求4所述的数据终端，其特征在于，所述实验样本数据库的制备方法包括：

保持实验温度值和实验相对湿度值不变，改变实验气压值将所述病毒抗体样本与所述病毒抗原试液反应，获取气压实验数据；以及

6.如权利要求5所述的数据终端，其特征在于，所述病毒抗体样本包括不同病毒抗体浓度的病毒抗体样本，所述实验样本数据库的制备方法具体为：

7.如权利要求4所述的数据终端，其特征在于，所述数据终端还包括：

用于记录所述分析模块分析结果的存储模块以及用于显示所述分析结果的显示模块，所述存储模块与所述分析模块信号连接。

8.一种病毒抗体浓度检测系统，其特征在于，所述病毒抗体检测系统包括：

权利要求1-3任一项所述的移动测试端；以及权利要求4-7任一所述的数据终端。

9.一种病毒抗体检测方法，其特征在于，所述病毒抗体检测方法包括：

S1：移动测试端检测所述病毒抗体样本，获得病毒抗体样本与病毒抗原试液反应的测试结果，并将所述移动测试端所处环境的信息及所述测试结果发送给一数据终端；

S2：根据所述移动测试端所处环境的信息从所述实验样本数据库中获取不同抗体浓度的病毒抗体样本反应数据；

S3：将所述不同抗体浓度的病毒抗体样本反应数据与所述测试结果进行对比分析，获得所述病毒抗体样本中病毒抗体浓度的分析结果，并将所述分析结果发送给所述移动测试端。

10.如权利要求9所述的一种病毒抗体检测方法，其特征在于，所述S3中对比分析的公式为：