CN105246190A - 标准光源及采用该标准光源的化学发光免疫分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种标准光源及采用该标准光源的化学发光免疫分析仪。该标准光源，包括输入模块，用以产生基准信号；反馈控制模块，包括差分比例运算电路与恒流源驱动电路，差分比例运算电路连接输入模块及恒流源驱动电路；发光二极管，与恒流源驱动电路连接，用以为检测模块提供第一光信号以及为光电倍增管提供第二光信号；检测模块，与差分比例运算电路连接，用以接收第一光信号，并将第一光信号转化为电信号。上述标准光源发光强度稳定。

Description

标准光源及采用该标准光源的化学发光免疫分析仪

技术领域

本发明涉及生化检测仪器领域，特别是涉及一种标准光源及采用该标准光源的化学发光免疫分析仪。

背景技术

在全自动化学发光免疫分析仪中，单光子计数模块作为全自动化学发光免疫分析仪的核心部件，对试剂反应产生的微弱光信号进行探测处理。光电倍增管作为微弱光信号探测传感器关键元器件，已经被应用到各种工业场合，但是在临床检验分析仪器这一领域，却对它的应用提出了更高的要求，因为光电倍增管信号探测的准确性决定了病人疾病诊断分析结果的准确性。

光电倍增管作为单光子计数模块的关键元器件，其建立在外光电效应、二次电子发射和电子光学理论基础上，结合了高增益、低噪声、高频率响应和大信号接收区等特征，是一种具有极高灵敏度和超快时间响应的光敏电真空器件，可以工作在紫外、可见和近红外区的光谱区。

光电倍增管的信号输出强度、暗噪声与工作电压成正比关系，因此其需要一个输出光信号强度恒定的标准光源来描绘光电倍增管电压-信号特性曲线，用以计算出合适的工作电压，以获得良好的信噪比，同时也需要标准光源来判定光电倍增管的好坏及测量其性能指标。但是现有的标准光源的发光强度容易随电压波动而变化，不能输出恒定强度的光信号。

发明内容

基于此，有必要提供一种发光强度稳定的标准光源及采用该标准光源的化学发光免疫分析仪。

一种标准光源，包括：

输入模块，用以产生基准信号；

反馈控制模块，包括差分比例运算电路与恒流源驱动电路，所述差分比例运算电路连接所述输入模块及所述恒流源驱动电路；

发光二极管，与所述恒流源驱动电路连接，用以为检测模块提供第一光信号以及为光电倍增管提供第二光信号；以及

检测模块，与所述差分比例运算电路连接，用以接收第一光信号，并将第一光信号转化为电信号。

通过输入模块向差分比例运算电路提供基准信号，从而触发发光二极管首次发光；检测模块根据首次发光获得首次第一光信号，并将首次第一光信号转换为首次电信号；差分比例运算电路根据基准信号及首次电信号提供首次运算结果，首次运算结果经恒流源驱动电路后触发发光二极管第二次发光；实时调整，循环上述过程，使得发光二极管发出的光信号与基准信号相同。

上述标准光源中的发光二极管的发光强度能达到预设的基准值且能保持恒定，从而能有效抑制标准光源中电压波动、温度波动等对发光二极管的发光强度的影响，即上述标准光源的发光强度稳定，能输出恒定强度的光信号，而且还能有效抑制发光二极管老化。

在其中一个实施例中，所述标准光源还包括与所述发光二极管适配的滤光片，所述滤光片设于所述发光二极管用于靠近光电倍增管的一侧，用以接收所述第二光信号，以使所述第二光信号经所述滤光片后到达光电倍增管。

在其中一个实施例中，所述发光二极管发射的光信号的波长为420～475nm，所述检测模块检测的波长为420～475nm，所述滤光片能透过的波长为420～475nm。

在其中一个实施例中，所述发光二极管发射的光信号的波长为420～440nm，所述检测模块检测的波长为420～440nm，所述滤光片能透过的波长为420～440nm。

在其中一个实施例中，自所述发光二极管的中心发光点发出的光线投射至所述检测模块上，自所述发光二极管的一侧面发出的光线投射至所述滤光片上，该侧面为第一侧面，与所述第一侧面相对的一侧面为第二侧面；

所述第一光信号包括自所述发光二极管的中心发光点发出的光线以及自所述发光二极管的第二侧面发出的光线，所述第二光信号包括自所述发光二极管的第一侧面发出的光线。

在其中一个实施例中，所述反馈控制模块还包括基板，所述差分比例运算电路及所述恒流源驱动电路集成于所述基板上，所述检测模块及所述发光二极管均设于所述基板上，所述发光二极管相对于所述检测模块倾斜设置。

在其中一个实施例中，自所述发光二极管的中心发光点发出的光线与所述检测模块用于接收光线的表面形成夹角，所述夹角为40～70°。

在其中一个实施例中，所述检测信号为电流信号，所述反馈控制模块还包括：

电流-电压转换电路，连接所述差分比例运算电路与所述检测模块；和

滤波电路，连接所述差分比例运算电路与所述恒流源驱动电路；和/或

放大电路，连接所述电流-电压转换电路与所述差分比例运算电路。

在其中一个实施例中，所述输入模块包括D/A转换电路、与所述D/A转换电路连接的单片机以及为所述D/A转换电路提供稳定参考电压的稳压源，所述单片机上集成有用户操作界面；或，

所述输入模块包括D/A转换电路、与所述D/A转换电路连接的单片机、为所述D/A转换电路提供稳定参考电压的稳压源，以及与所述单片机连接的计算机，所述计算机上安装有用户操作软件。

一种化学发光免疫分析仪，包括：

上述的标准光源；以及

光电倍增管，设于所述发光二极管一侧处，用于接收所述第二光信号。

附图说明

图1为一实施方式的标准光源的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对标准光源及采用该标准光源的化学发光免疫分析仪。

如图1所示，一实施方式的化学发光免疫分析仪10，包括标准光源12及光电倍增管14。

标准光源12包括输入模块100、反馈控制模块200、发光二极管300、检测模块400以及滤光片500。

输入模块100用以产生基准信号。在本实施方式中，基准信号为电压信号。具体的，输入模块100包括D/A转换电路110、与D/A转换电路110连接的单片机120、为D/A转换电路110提供稳定参考电压的稳压源130，以及与单片机120连接的计算机140。其中，计算机140上安装有用户操作软件。通过用户操作软件输入某一数值或字母，单片机120接收到计算机140指令后，根据用户需求控制D/A转换电路110产生一个基准信号，并发送至反馈控制模块200。

在其他实施方式中，计算机140可以省略，此时，可以在单片机120上集成用户操作界面，通过用户操作界面输入某一数值或字母。

上述标准光源12设置有输入模块100，也即上述标准光源12具有开放型用户操作界面，用户可以根据自身需求调整发光二极管300的发光强度，从而使得上述标准光源12更加可控和智能。具体的，在本实施方式中，基准信号与发光二极管300的发光强度呈线性关系。

反馈控制模块200包括差分比例运算电路210与恒流源驱动电路220。差分比例运算电路210连接输入模块100及恒流源驱动电路220。具体的，差分比例运算电路210与D/A转换电路110连接。

发光二极管300与恒流源驱动电路220连接，用以为检测模块400提供第一光信号310以及为光电倍增管14提供第二光信号320。

检测模块400与差分比例运算电路210连接，用以接收第一光信号310，并将第一光信号310转化为电信号。在本实施方式中，该电信号为电流信号。

通过输入模块100向差分比例运算电路210提供基准信号，从而触发发光二极管300首次发光；检测模块400根据首次发光获得首次第一光信号310，并将首次第一光信号310转换为首次电信号；差分比例运算电路210根据基准信号及首次电信号提供首次运算结果，首次运算结果经恒流源驱动电路220后触发发光二极管300第二次发光；实时调整，循环上述过程，使得发光二极管300发出的光信号与基准信号相同。

上述标准光源12中的发光二极管300的发光强度能达到预设的基准值且能保持恒定，从而能有效抑制标准光源12中电压波动、温度波动等对发光二极管300的发光强度的影响，即上述标准光源12的发光强度稳定，能输出恒定强度的光信号，而且还能有效抑制发光二极管300老化。

在本实施方式中，反馈控制模块200还包括设于差分比例运算电路210与检测模块400之间的电流-电压转换电路230。

进一步，在本实施方式中，反馈控制模块200还包括设于电流-电压转换电路230与差分比例运算电路210之间的放大电路240，以及设于差分比例运算电路210与恒流源驱动电路220之间的滤波电路250。放大电路240能有效增加检测信号的灵敏度。滤波电路250能有效滤除驱动信号(经过差分比例运算电路210之后给出的信号)的高频，低频和热噪声，滤除后输入至恒流源驱动电路220中。

进一步，在本实施方式中，自发光二极管300的中心发光点发出的光线投射至检测模块400上，自发光二极管300的一侧面发出的光线用于投射至光电倍增管14上，该侧面为第一侧面，与第一侧面相对的一侧面为第二侧面。其中，第一光信号310包括自发光二极管300的中心发光点发出的光线以及自发光二极管300的第二侧面发出的光线。第二光信号320为自发光二极管300的第一侧面发出的光线。

进一步，在本实施方式中，自发光二极管300的中心发光点发出的光线与检测模块400用于接收光线的表面形成夹角(需要说明的是，夹角的范围为0～90°)，夹角最优为40～70°。从而使得发光二极管300发出的光信号能更合理的分别投射至检测模块400及光电倍增管14上。

进一步，在本实施方式中，反馈控制模块200还包括基板260。差分比例运算电路210、恒流源驱动电路220、电流-电压转换电路230、放大电路240及滤波电路250均集成于基板260上。检测模块400及发光二极管300均设于基板260上，发光二极管300相对于检测模块400倾斜设置。

发光二极管300相对于检测模块400倾斜设置，并使发光二极管300的中心发光点对准检测模块400，侧面发光面用于对准光电倍增管14。从而既能满足检测模块400及发光二极管300对光信号强度的要求，又能避免因发光二极管300中心发光点光信号太强，直射光电倍增管14造成光电倍增管14光阴极面老化或者响应延迟的问题，能起到保护光电倍增管14的效果。

具体的，在本实施方式中，发光二极管300通过支柱330固定于基板260上，支柱330与基板260垂直设置，发光二极管300与支柱330形成弯折角a，弯折角a最优为20～50°，且弯折角a与上述夹角互补。

滤光片500设于发光二极管300用于靠近光电倍增管14的一侧，用以接收第二光信号320，以使第二光信号320经滤光片500后到达光电倍增管14。优选为滤光片500中心点所在的水平线与光电倍增管14的中心线平齐(在同一条直线上)，以获得最优的第二光信号320。设置滤光片500后，只有与滤光片500波长匹配的光信号才能透过滤光片500，才能被光电倍增管14接收，从而能有效抑制无用的其他波长光信号。

进一步，在本实施方式中，发光二极管300发射的光信号的波长为390～780nm，即发光二极管300发射的光信号为可见光。检测模块400优选为可见光探测器，检测的波长为390～780nm。滤光片500能透过的波长为390～780nm。即发光二极管300、检测模块400及滤光片500形成配对，来限定到达检测模块400以及到达光电倍增管14上的光信号波长，从而达到有效抑制无用的其他波长光信号的作用。

研究发现，相对于黄绿光发光二极管(波长为500～600nm)，光电倍增14对可见光中的蓝光更为灵敏，且选用蓝光发光二极管作为发光光源，能满足绝大多数光电倍增管14高辐射灵敏度和量子效率要求，也有利于发挥光电倍增管14的探测性能。进一步，在本实施方式中，发光二极管300发射的光信号的波长为420～475nm，也即发光二极管300为蓝光发光二极管。为了抑制杂散光对检测模块400的干扰，检测模块400优选为蓝光探测器，检测的波长为420～475nm，滤光片500能透过的波长为420～475nm。

进一步研究发现，选择光信号的波长为420～440nm的发光二极管300，有利于模拟化学发光试剂真实发光效果，为试剂的化学发光反应的光信号强度的检测提高参照的准确性，使得采用上述标准光源12的化学发光免疫分析仪10具有更好的效果。在本实施方式中，发光二极管300发射的光信号的波长为420～440nm，为了抑制杂散光对检测模块400的干扰，检测模块400检测的波长为420～440nm，滤光片500能透过的波长为420～440nm。

在上述化学发光免疫分析仪10中，蓝光发光二极管300、检测模块400、蓝光滤光片500形成配对，限定到达光电倍增管14的光信号波长，有利于模拟化学发光试剂真实发光效果，为试剂的化学发光反应的光信号强度的检测提高参照的准确性，且有效抑制杂散光影响。而且上述标准光源12发光强度稳定，能输出恒定强度的光信号，从而使得上述化学发光免疫分析仪10具有更好的效果。

光电倍增管14设于发光二极管300一侧处，用于接收第二光信号320。具体的，在本实施方式中，光电倍增管14与检测模块400平行设置，从而便于接收自发光二极管300的第一侧面发出的光线。

上述化学发光免疫分析仪10工作时，用户向计算机140用户操作软件输入所需要的光强度参数后，计算机140向单片机120发送指令，单片机120利用稳压源130和控制D/A转换器110产生一个基准电压，表示蓝光发光二极管300光强度设定值。蓝光发光二极管300产生的第一部分光信号310照射到检测模块400上，检测模块400将光信号转化为电流信号，电流信号经过电流-电压转换模块230转化为电压信号，电压信号经过放大器240后与输入模块100产生的基准电压在差分比例运算电路210中进行运算得出一个驱动电压，驱动电压经过滤波电路250滤除高频、低频以及热噪声后，经过恒流源驱动电路220将驱动电压转化为恒定电流驱动蓝光发光二极管300。对蓝光发光二极管300的光强度进行实时调整，使发光二极管300发光强度达到预设的恒定值。发光二极管300侧面一部分光线320经过滤光片500后，得到某一特定波长光线，最后由光电倍增管14对该光线进行测量。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种标准光源，其特征在于，包括：

输入模块，用以产生基准信号；

反馈控制模块，包括差分比例运算电路与恒流源驱动电路，所述差分比例运算电路连接所述输入模块及所述恒流源驱动电路；

发光二极管，与所述恒流源驱动电路连接，用以为检测模块提供第一光信号以及为光电倍增管提供第二光信号；以及

检测模块，与所述差分比例运算电路连接，用以接收第一光信号，并将第一光信号转化为电信号。

2.根据权利要求1所述的标准光源，其特征在于，所述标准光源还包括与所述发光二极管适配的滤光片，所述滤光片设于所述发光二极管用于靠近光电倍增管的一侧，用以接收所述第二光信号，以使所述第二光信号经所述滤光片后到达光电倍增管。

3.根据权利要求2所述的标准光源，其特征在于，所述发光二极管发射的光信号的波长为420～475nm，所述检测模块检测的波长为420～475nm，所述滤光片能透过的波长为420～475nm。

4.根据权利要求3所述的标准光源，其特征在于，所述发光二极管发射的光信号的波长为420～440nm，所述检测模块检测的波长为420～440nm，所述滤光片能透过的波长为420～440nm。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的标准光源，其特征在于，自所述发光二极管的中心发光点发出的光线投射至所述检测模块上，自所述发光二极管的一侧面发出的光线投射至所述滤光片上，该侧面为第一侧面，与所述第一侧面相对的一侧面为第二侧面；

所述第一光信号包括自所述发光二极管的中心发光点发出的光线以及自所述发光二极管的第二侧面发出的光线，所述第二光信号包括自所述发光二极管的第一侧面发出的光线。

6.根据权利要求1所述的标准光源，其特征在于，所述反馈控制模块还包括基板，所述差分比例运算电路及所述恒流源驱动电路集成于所述基板上，所述检测模块及所述发光二极管均设于所述基板上，所述发光二极管相对于所述检测模块倾斜设置。

7.根据权利要求6所述的标准光源，其特征在于，自所述发光二极管的中心发光点发出的光线与所述检测模块用于接收光线的表面形成夹角，所述夹角为40～70°。

8.根据权利要求1～7任一所述的标准光源，其特征在于，所述检测信号为电流信号，所述反馈控制模块还包括：

电流-电压转换电路，连接所述差分比例运算电路与所述检测模块；和

滤波电路，连接所述差分比例运算电路与所述恒流源驱动电路；和/或

放大电路，连接所述电流-电压转换电路与所述差分比例运算电路。

9.根据权利要求1～7任一所述的标准光源，其特征在于，所述输入模块包括D/A转换电路、与所述D/A转换电路连接的单片机以及为所述D/A转换电路提供稳定参考电压的稳压源，所述单片机上集成有用户操作界面；或，

所述输入模块包括D/A转换电路、与所述D/A转换电路连接的单片机、为所述D/A转换电路提供稳定参考电压的稳压源，以及与所述单片机连接的计算机，所述计算机上安装有用户操作软件。

10.一种化学发光免疫分析仪，其特征在于，包括：

如权利要求1-9中任一项所述的标准光源；以及

光电倍增管，设于所述发光二极管一侧处，用于接收所述第二光信号。