CN102854307A - 一种用于酶联免疫检测的分光系统及分光方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于酶联免疫检测的光路系统光路系统及分光方法，其中系统包括：步进电机、光源、单色器、盛有多排待测样品溶液的微孔板、光电转换器和信号处理模块；其中，所述步进电机在所述信号处理模块的控制下控制所述步进电机的脉冲个数，从而对所述单色器进行定位；所述单色器将所述光源发出的复色光分成特定波长的单色光，所述特定波长的单色光通过盛有样品溶液的所述微孔板，所述光电转换器将所述透过所述多排待测样品溶液的光信号转换为电信号，所述信号处理模块将所述电信号进行处理，得到所述样品溶液的浓度。本发明实施例可避免人为的干预，提高检测样品溶液的自动化程度。

Description

一种用于酶联免疫检测的分光系统及分光方法

技术领域

本发明涉及医疗仪器技术领域，特别涉及一种用于酶联免疫检测的分光系统及分光方法。

背景技术

随着医学检测技术的进步和医疗保障事业的发展，对全自动酶免分析系统和ELISA检测技术的灵敏度和特异性以及检测过程的自动化程度提出了更高的要求；而自动化程度的提高，使得全自动酶免分析系统需要寻找更复杂的定量检测实验方法学以及更复杂的标本处理过程与全面的并行实时工作模式。酶免测定全过程自动化的意义，集中体现在减少人为的误差、显著提高酶免试验的特异性和使标本传染操作人员机会最小化等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于酶联免疫检测的光路系统及分光方法，提高检测的自动化程度。

本发明实施例提供一种用于酶联免疫检测的光路系统，其特征在于，所述光路系统包括：步进电机、光源、单色器、盛有多排待测样品溶液的微孔板、光电转换器和信号处理模块；

其中，所述步进电机在所述信号处理模块的控制下控制所述步进电机的脉冲个数，从而对所述单色器进行定位；所述单色器将所述光源发出的复色光分成特定波长的单色光，所述特定波长的单色光通过盛有样品溶液的所述微孔板，所述光电转换器将所述透过所述多排待测样品溶液的光信号转换为电信号，所述信号处理模块将所述电信号进行处理，得到所述样品溶液的浓度。

本发明实施例还提供一种分光方法，包括：

步进电机在信号处理模块的控制下控制步进电机的脉冲个数，从而对单色器进行定位；

通过所述单色器将光源发出的复色光分成特定波长的单色光；

所述特定波长的单色光通过盛有多排待测样样品溶液的微孔板，

通过光电转换器将透过所述样品溶液的光信号转换为电信号；

信号处理系统将所述电信号进行处理，得到所述样品溶液的浓度；所述样品的吸光度、样品溶液浓度和所述透射光通过所述微孔板的距离成正比。

本发明提供的用于酶联免疫检测的光路系统及分光方法，通过信号处理模块对步进电机进行控制，实现对单色器更准确和可靠的定位，从而提高了单色光的精度；由于整个光路检测过程避免了人为的干预，从而提高了检测样品溶液的自动化程度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明用于酶联免疫检测的光路系统一个实施例的结构示意图；

图2为本发明用于酶联免疫检测的光路系统又一个实施例的结构示意图；

图3为本发明所适用的图2所示实施例中的光路系统的结构示意图；

图4为本发明分光方法一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明用于酶联免疫检测的光路系统一个实施例的结构示意图；如图1所示，本发明实施例具体包括：光源11、单色器12、盛有多排待测样品溶液的微孔板13、光电转换器14和信号处理模块15、步进电机16。

其中，步进电机16在信号处理模块15的控制下控制步进电机16的脉冲个数，从而对单色器12进行定位；单色器12将光源11发出的复色光分成特定波长的单色光，特定波长的单色光通过盛有样品溶液的微孔板10，光电转换器14将透过多排待测样品溶液的光信号转换为电信号，信号处理模块15将电信号进行处理，得到所述样品溶液的浓度。

本发明实施例提供的用于酶联免疫检测的光路系统，通过信号处理模块15对步进电机16进行控制，实现对单色器更准确和可靠的定位，从而提高了单色光的精度；由于整个光路检测过程避免了人为的干预，从而提高了检测样品溶液的自动化程度。

图2为本发明用于酶联免疫检测的光路系统又一个实施例的结构示意图；如图2所示，本发明实施例包括：光源11、单色器12、盛有多排待测样品溶液的微孔板13、光电转换器14和信号处理模块15、步进电机16、多路光纤17、塑料光纤耦合器18；

其中，单色器12将光源11发出的复色光分成特定波长的单色光，特定波长的单色光通过盛有样品溶液的微孔板13，光电转换器14将透过多排待测样品溶液的光信号转换为电信号，信号处理模块15将电信号进行处理，得到所述样品溶液的浓度；步进电机16在信号处理模块15的控制下控制步进电机16的脉冲个数，从而对单色器12进行定位；多路光纤17的一端与单色器12耦接，多路光纤17中的每一路光纤的光学扩展量与光源11的光学扩展量相匹配。

进一步地，单色器12包括中心波长分别为405nm、450nm、492nm、570nm和630nm的五组滤光片，单色器12的半带宽为10nm，该五组滤光片固定在步进电机16的传送架上，传送架在步进电机16的控制下运动，从而更换滤光片以实现多组单色光的获取；由于通过步进电机16切换多组滤光片，因此避免了单色器的更换，使得系统结构简单、经济实用，而且可操作性强，通过控制步进电机16的工作状态，从而可以提高滤光片的切换精度，减小转动误差，进而提高获得单色光的精度。

进一步地，多路光纤均为塑料光纤，每一路塑料光纤的输出光通量Φ为：

其中，Φ_liber为塑料光纤的输出光通量，η_liber为塑料光纤的的透过率，η_optic为光路系统的效率。

进一步地，塑料光纤耦合器18耦合在塑料光纤的一个端部与单色器12之间；塑料光纤耦合器18将光信号在塑料光纤耦合器18的耦合区发生耦合，对光信号进行再分配，使得再分配后的光信号通过多路光纤输出。

进一步地，该系统还可以包括：耦接在光源11和单色器12之间的光阑21和准直透镜22，光阑和准直透镜用于将光源11发出的复色光转变为强度均匀的平行光束。

进一步地，信号处理模块15可以包括：第一检测单元151、第二检测单元152、第三检测单元153、计算单元154；第一检测单元151通过检测空白溶液得到所述空白溶液的第一吸光度值；第二检测单元152通过检测标准溶液得到所述标准溶液的第二吸光度值；第三检测单元153通过检测所述样品溶液得到所述样品溶液的第三吸光度值；计算单元154通过所述第一吸光度值、第二吸光度值、第三吸光度值计算所述样品溶液的浓度。

具体地，信号处理模块15在获取样品溶液的浓度时，分别对空白溶液、标准溶液、待测样品三个试样进行测量，得到三个吸光度值，分别为：第一吸光度A_空白、第二吸光度A_标准、第三吸光度A_待测样品，从而按照等式（1-1）计算得到待测样品浓度。

C_待测样品=C_标准·（A_待测样品-A_空白）/（A_标准-A_空白）       （1-1）

其中，A_空白表示n毫升蒸馏水加入到m毫升试剂中，在恒温环境中反应确定的时间后，反应液的吸光度；A_标准表示n毫升标准溶液加入到m毫升试剂中，在恒温环境中反应确定的时间后，反应液的吸光度；A_待测样品表示n毫升待测样品溶液加入到m毫升试剂中，在恒温环境中反应确定的时间后，反应液的吸光度；C_标准表示试剂盒中标准液的给定浓度。其中，n和m的数值由试剂盒给定，或者根据试剂盒按比例确定，反应温度和反应时间也由试剂盒给定。

本发明实施例提供的用于酶联免疫检测的光路系统，通过信号处理模块15对步进电机16进行控制，实现对单色器更准确和可靠的定位，从而提高了单色光的精度；由于整个光路检测过程避免了人为的干预，从而提高了检测样品溶液的自动化程度。

进一步地，如图2所示，通过采用1×8圆柱形混合棒塑料光纤耦合器，塑料光纤耦合器是一种能使传输中的光信号在特殊结构的耦合区发生耦合，并对光束进行再分配，实现光从主光纤进入，自分支光纤输出的器件从而实现了在多根光纤之间实现光功率的重新分配。

为了更清楚的理解图2所示实施例的技术方案，下面通过图3对图2所示实施例进行示例性描述。

图3为本发明所适用的图2所示实施例中的光路系统的结构示意图。如图3所示，该光路系统包括：光源11、单色器12、盛有待测样品溶液的容器23、光电池24、光纤27。

具体地，光源11可以为白光LED光源，波长范围为400～700nm，半带宽为20nm，光源的供电电压为6V，功率为10W。单色器12可以为中心波长分别为405nm、450nm、492nm、570nm和630nm的五组滤光片，半带宽为10nm。五组滤光片固定在传送架上，传送架通过步进电机控制运动。盛有待测样品溶液的容器23为设置在微孔板上的一个试管，本发明实施例为简单起见，省略了图2所示实施例中的微孔板13；图2所示实施例中的光电转换器采用光电池24，并且仅以一根光纤27进行示例性描述。

为了使得系统的光学效率最大化，光纤27的光学扩展量与光源11的光学扩展量相匹配，即：E_LED=E_fiber时能使光的利用效率达到理论最大值。

本发明实施例采用通光孔径为

数值孔径为0.6，光损耗<180db/km的塑料光纤传输，光纤的输出光通量

为1000lm，透过率η_liber为55%，在光学系统的效率η_optic为80%（LED集光效率为90%，光路集光效率为90%）的情况下，则要求LED输出光通量

至少为公式（1-2）：

图4为本发明分光方法一个实施例的流程示意图，图1和图2所示实施例的分光系统可以实现本发明实施例的方法流程；如图4所示，本发明实施例包括如下步骤：

步骤401、步进电机在信号处理模块的控制下控制步进电机的脉冲个数，从而对单色器进行定位；

步骤402、通过单色器将光源发出的复色光分成特定波长的单色光；

步骤403、特定波长的单色光通过盛有多排待测样样品溶液的微孔板；

步骤404、光电转换器将透过所述样品溶液的光信号转换为电信号；

步骤405、信号处理系统将所述电信号进行处理，得到所述样品溶液的浓度。

本发明实施例提供的分光方法，通过信号处理模块对步进电机进行控制，实现对单色器更准确和可靠的定位，从而提高了单色光的精度；由于整个光路检测过程避免了人为的干预，从而提高了检测样品溶液的自动化程度。

进一步地，在上述图4所示实施例中，步骤步骤404还可以包括：

通过所述信号处理系统检测空白溶液得到所述空白溶液的第一吸光度值；

通过所述信号处理系统检测标准溶液得到所述标准溶液的第二吸光度值；

通过所述信号处理系统检测所述样品溶液得到所述样品溶液的第三吸光度值；

所述信号处理系统通过所述第一吸光度值、第二吸光度值、第三吸光度值计算所述样品溶液的浓度。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种用于酶联免疫检测的光路系统，其特征在于，所述光路系统包括：步进电机、光源、单色器、盛有多排待测样品溶液的微孔板、光电转换器和信号处理模块；

其中，所述步进电机在所述信号处理模块的控制下控制所述步进电机的脉冲个数，从而对所述单色器进行定位；所述单色器将所述光源发出的复色光分成特定波长的单色光，所述特定波长的单色光通过盛有样品溶液的所述微孔板，所述光电转换器将所述透过所述多排待测样品溶液的光信号转换为电信号，所述信号处理模块将所述电信号进行处理，得到所述样品溶液的浓度。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述单色器包括中心波长分别为405nm、450nm、492nm、570nm和630nm的五组滤光片，单色器的半带宽为10nm，所述五组滤光片固定在所述步进电机的传送架上，所述传送架在所述步进电机的控制下运动，从而更换滤光片以实现多组单色光的获取。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括多路光纤，所述多路光纤的一端与所述单色器耦接，所述多路光纤中的每一路光纤的光学扩展量与所述光源的光学扩展量相匹配。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述多路光纤均为塑料光纤，所述光源的输出光通量Φ为：

其中，Φ_liber为所述塑料光纤的输出光通量，η_liber为所述塑料光纤的的透过率，η_optic为所述光路系统的效率。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括塑料光纤耦合器，所述塑料光纤耦合器耦合在所述塑料光纤的一个端部与所述单色器之间；所述塑料光纤耦合器用于将所述光信号在所述塑料光纤耦合器的耦合区发生耦合，对所述光信号进行再分配，使得所述再分配后的光信号通过所述多路光纤输出。

6.根据权利要求1～5任一所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：耦接在所述光源和所述单色器之间的光阑和准直透镜，所述光阑和准直透镜用于将所述光源发出的复色光转变为强度均匀的平行光束。

7.根据权利要求1～5任一所述的系统，其特征在于，所述信号处理系统包括：

第一检测单元，用于通过检测空白溶液得到所述空白溶液的第一吸光度值；

第二检测单元，用于通过检测标准溶液得到所述标准溶液的第二吸光度值；

第三检测单元，用于通过检测所述样品溶液得到所述样品溶液的第三吸光度值；

计算单元，用于通过所述第一吸光度值、第二吸光度值、第三吸光度值计算所述样品溶液的浓度。

8.一种分光方法，其特征在于，所述分光控制方法包括：

步进电机在信号处理模块的控制下控制步进电机的脉冲个数，从而对单色器进行定位；

通过所述单色器将光源发出的复色光分成特定波长的单色光；

所述特定波长的单色光通过盛有多排待测样样品溶液的微孔板，

通过光电转换器将透过所述样品溶液的光信号转换为电信号；

信号处理系统将所述电信号进行处理，得到所述样品溶液的浓度。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述信号处理系统将所述电信号进行处理，得到所述样品溶液的浓度的步骤包括：

通过所述信号处理系统检测空白溶液得到所述空白溶液的第一吸光度值；

通过所述信号处理系统检测标准溶液得到所述标准溶液的第二吸光度值；

通过所述信号处理系统检测所述样品溶液得到所述样品溶液的第三吸光度值；

所述信号处理系统通过所述第一吸光度值、第二吸光度值、第三吸光度值计算所述样品溶液的浓度。

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