一种磁免疫层析定量检测方法及系统
本发明涉及磁免疫层析定量检测，具体的说是一种磁免疫层析定量检测方法及系统。
背景技术：
1、磁免疫层析技术是近年来出现的一种新型免疫层析技术，它以超顺磁性纳米粒子(mnps)代替胶体金、荧光颗粒等传统指示物质作为标记物。具体的，超顺磁性纳米粒子标记物能够与目标分析物发生特异性结合，并通过毛细管作用在条状纤维试纸上流动，最终在试纸t线和c线位置聚集，通过检测磁免疫层析试纸t线和c线上超顺磁性纳米粒子的含量实现对目标分析物的定量检测。
2、目前，多采用磁阻传感器对磁免疫层析试纸进行定量检测，具体的，磁阻传感器沿着试纸长度方向对其进行一维线性扫描，并输出单通道信号。通过分析单通道信号形成的一维连续信号曲线实现目标分析物定量检测。但是一维信号无法获取t线和c线线条形状、宽度和边缘等细节信息，导致定量检测准确性不高。现有技术中，也可通过直接拍摄试纸图像，并对试纸图像进行光学分析，但是，该方法只能拍摄表面图像，无法获取试纸内部信号，进而损失信号和遗漏重要信息，这对定量检测的灵敏度有不利影响。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中磁免疫层析定量检测的准确性较低的问题，本发明提供一种磁免疫层析定量检测方法及系统，能够更加全面的获取磁免疫层析试纸信息，提高了磁免疫层析定量检测的准确性和可靠性。
2、为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：一种磁免疫层析定量检测方法，包括以下步骤：
3、s1，将反应后的磁免疫层析试纸置于匀强磁场中，采集磁免疫层析试纸被激励产生的原始磁图像响应信号，生成免疫层析试纸磁图像信号曲线图；
4、s2，对原始磁图像响应信号进行预处理得到预处理磁图像信号，并将预处理磁图像信号转换为免疫层析试纸磁图像；
5、s3，提取免疫层析试纸磁图像的特征值；
6、s4，将特征值输入训练好的浓度预测模型中，得到磁免疫层析试纸上目标分析物的浓度。
7、作为上述一种磁免疫层析定量检测方法的一种优化方案：所述s1中，原始磁图像响应信号为多通道信号。
8、作为上述一种磁免疫层析定量检测方法的另一种优化方案：所述s2包括：
9、s21，对原始磁图像响应信号进行滤波处理，得到滤波响应信号；
10、s22，设置阈值threshold，且将滤波响应信号中小于阈值threshold的数据设为0，得到预处理磁图像信号；
11、s23，将预处理磁图像信号转换为免疫层析试纸磁图像。
12、作为上述一种磁免疫层析定量检测方法的另一种优化方案：所述s22中，阈值threshold为原始磁图像信号的均值。
13、作为上述一种磁免疫层析定量检测方法的另一种优化方案：所述s3包括：
14、s31，利用形态学开运算对免疫层析试纸磁图像进行腐蚀和膨胀，消除边界点，得到免疫层析试纸磁图像中t线和c线轮廓；
15、s32，通过区域坐标确定t线和c线顺序，剔除异常点，得到t线和c线检测区域；
16、s33，提取t线和c线检测区域的特征值。
17、作为上述一种磁免疫层析定量检测方法的另一种优化方案：所述特征值包括t线和c线检测区域磁信号强度值和t线和c线检测区域面积。
18、作为上述一种磁免疫层析定量检测方法的另一种优化方案：所述s4中，浓度预测模型的训练过程包括：
19、制备多个不同目标分析物浓度样本，将其滴加到磁免疫层析试纸上等待反应完成，得到多个磁免疫层析试纸训练样本；
20、将磁免疫层析试纸训练样本置于匀强磁场中，采集磁免疫层析试纸训练样本被激励产生的原始磁图像响应样本信号；
21、对原始磁图像响应样本信号进行预处理得到预处理磁图像样本信号，并将预处理磁图像样本信号转换为免疫层析试纸样本磁图像；
22、提取免疫层析试纸样本磁图像的特征值；
23、将特征值和其对应的目标分析物浓度作为训练数据对浓度预测模型进行训练，得到训练好的浓度预测模型。
24、作为上述一种磁免疫层析定量检测方法的另一种优化方案：浓度预测模型为卷积神经网络或支持向量机。
25、一种磁免疫层析定量检测系统，包括电源模块、信号采集模块和上位机，信号采集模块包括磁阻传感器阵列、匀强磁场发生器、信号调理电路和数据采集器，其特征在于：
26、所述磁阻传感器阵列水平放置在匀强磁场发生器的样品台上，且磁阻传感器陈列包括多个按直线型结构分布的磁阻传感器单元，每个磁阻传感器单元为一个信号通道，每个磁阻传感器单元包括4个采用惠斯通全桥结构连接且输出差分信号的磁阻传感器元件；
27、所述匀强磁场发生器，用于提供单一方向的匀强磁场；
28、反应后的磁免疫层析试纸放在匀强磁场中，匀速水平通过磁阻传感器阵列上方，磁传感器阵列对磁免疫层析试纸t线和c线检测区域进行扫描，并检测t线和c线上被捕获的mnps在匀强磁场中被激励产生的原始磁图像响应信号，原始磁图像响应信号经信号调理电路调理后通过数据采集器传输至上位机。
29、作为上述一种磁免疫层析定量检测系统的一种优化方案：所述的信号调理电路包括低通滤波器和信号放大器。
30、与现有技术相比，本发明有如下有益效果：
31、1、本发明提供了一种磁免疫层析定量检测方法，将获取的多通道原始磁图像响应信号经过预处理后转换为免疫层析试纸磁图像，并提取免疫层析试纸磁图像的特征值，将特征值输入训练好的浓度预测模型中，得到目标分析物的浓度，即将原始磁图像响应信号转换为免疫层析试纸磁图像进行分析，能够获取t线和c线的形状、边缘、宽度、纹理和面积特征，提高了磁免疫层析定量检测的准确性和可靠性；将原始磁图像响应信号转换为图像，更方便数据的传输和处理，且方便与现有的图像处理工具和库集成，进而加速定量检测的过程，提高磁免疫层析定量检测的效率。
32、2、本发明提供了一种磁免疫层析定量检测系统，通过多个磁阻传感器单元获取原始磁图像响应信号，并通过数据采集器将多通道原始磁图像响应信号传输至上位机。
技术特征：
1.一种磁免疫层析定量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种磁免疫层析定量检测方法，其特征在于：所述s1中，原始磁图像响应信号为多通道信号。
3.如权利要求1所述的一种磁免疫层析定量检测方法，其特征在于：所述s2包括：
4.如权利要求3所述的一种磁免疫层析定量检测方法，其特征在于：所述s22中，阈值threshold为原始磁图像信号的均值。
5.如权利要求1所述的一种磁免疫层析定量检测方法，其特征在于：所述s3包括：
6.如权利要求5所述的一种磁免疫层析定量检测方法，其特征在于：所述特征值包括t线和c线检测区域磁信号强度值和t线和c线检测区域面积。
7.如权利要求1所述的一种磁免疫层析定量检测方法，其特征在于：所述s4中，浓度预测模型的训练过程包括：
8.如权利要求1所述的一种磁免疫层析定量检测方法，其特征在于：浓度预测模型为卷积神经网络或支持向量机。
9.一种磁免疫层析定量检测系统，包括电源模块、信号采集模块和上位机，信号采集模块包括磁阻传感器阵列(4)、匀强磁场发生器、信号调理电路和数据采集器，其特征在于：所述磁阻传感器阵列(4)水平放置在匀强磁场发生器的样品台(12)上，且磁阻传感器陈列包括多个按直线型结构分布的磁阻传感器单元(5)，每个磁阻传感器单元(5)为一个信号通道，每个磁阻传感器单元(5)包括4个采用惠斯通全桥结构连接且输出差分信号的磁阻传感器元件；
10.如权利要求9所述的一种磁免疫层析定量检测系统，其特征在于：所述的信号调理电路包括低通滤波器和信号放大器。
技术总结
一种磁免疫层析定量检测方法及系统，包括以下步骤：S1，将反应后的磁免疫层析试纸置于匀强磁场中，采集磁免疫层析试纸被激励产生的原始磁图像响应信号，得到免疫层析试纸磁图像信号曲线图；S2，对原始磁图像响应信号进行预处理得到预处理磁图像信号，并将预处理磁图像信号转换为免疫层析试纸磁图像；S3，提取免疫层析试纸磁图像的特征值；S4，将特征值输入训练好的浓度预测模型中，得到磁免疫层析试纸上目标分析物的浓度。本发明能够更加全面的获取磁免疫层析试纸信息，提高磁免疫层析定量检测的准确性和可靠性。
技术研发人员：张元,赵旭燕,王莉,牛群峰,王瞧,邢成龙,贾昆明,张豪福,赵畅通
受保护的技术使用者：河南工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23