CN110220848A - 一种生化分析仪光电检测系统以及生化分析仪光电检测盒 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种生化分析仪光电检测系统以及生化分析仪光电检测盒，所述生化分析仪光电检测系统包括：光源发射组，包含至少一个320～350nm波长的LED灯，用于发射混合光源；分光系统，用于将所述混合光源分离成单种波长的光线；光电接收转换电路，用于接收所述分光系统所分离的单种波长的光线并转化成一种电信号；模拟开关，用于选择所需波长的电信号；A/D转换电路，将所选择的波长的电信号转换成数字信号。以上，采用LED灯替代了传统的卤素灯，即可以提高光稳定性和使用寿命，又保持了后分光式系统的优点。

Description

一种生化分析仪光电检测系统以及生化分析仪光电检测盒

技术领域

本发明涉及一种生化分析仪光电检测系统以及生化分析仪光电检测盒。

背景技术

比色分析法是现代生化分析仪进行生化检测的主要手段，对光和光学器件的要求非常严格，在生化分析仪中，根据分光方式的不同，可以分为前分光和后分光两种方式，通俗的可以理解为根据比色池的位置分为前后两种方式；如果复色光先经过比色池（装有待检测的溶液的器皿，例如试管或者烧杯）后再经过滤光器或者光栅进行分光得到单色光的方式，称之为后分光。如果在复色光先经过比色池之前已经被分光系统分离成单色光，则称之为前分光。

上述的方式各存在特点，由于复色光经过比色池后才进行分光，故后分光的方式得到的单色光比较精准且质量比较高，故后分光的方式的检测精度和检测准确度要高于前分光的方式；而前分光采用的是卤素灯+分光系统（核心部件为滤光器，将复合光中某种波段之外的光过滤掉，得到单色光然后在照射比色池，单色光经过比色池会减弱或者偏移，最终照射到光电采集器件那里得到的单色光质量不高或者不精准），不仅在结构上比较复杂和庞大，而且卤素灯使用寿命为1000小时左右，功耗高，为20～50W，在生化仪的使用中大概3～4个月需要更换一次灯泡。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷（不足），提供一种生化分析仪光电检测系统以及基于该系统的生化分析仪光电检测盒。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种生化分析仪光电检测系统，包括：光源发射组，包含至少一个320～350nm波长的LED灯，用于发射混合光源；分光系统，用于将所述混合光源分离成单种波长的光线；光电接收转换电路，用于接收所述分光系统所分离的单种波长的光线并转化成一种电信号；模拟开关，用于选择所需波长电信号；A/D转换电路，将所选择电信号转换成数字信号使用的时候，LED灯的光源发射组打开，得到包含各种波长段的复色光，盛放待检测溶液的器皿（可以理解为，装有待检测溶液的试管或者烧杯）放置于光源发射组与分光系统之间，让复色光透过器皿后照射分光系统，得到LED灯对应波长的单色光，然后再照射光电接收转换电路，光电接收转换电路将接收到的光转换成电信号后由模拟开关选择一种特定波长的光后转换成数字信号进行后续的处理，以得到表征待检测溶液状况的参数。

以上，采用不同波段的LED灯替代了传统的卤素灯，可以提高光照效率，和系统寿命；又保持了后分光式系统的优点；即，本发明的创造改善了前分光系统的弊端，采用了后分光式系统的优势，扬长避短，即环保节能，又得到高质量的单色光以保证结果的准确性。

在一些实施方式中，所述光源发射组包括光源板、贴在所述光源板上的波长范围在320～1000nm区间的单个全波段LED灯以及与所述光源发射组适配的光路校准器；所述光路校准器将所述光源发射组发射出的光线聚成准平行光。

在另一些实施方式中，所述光源发射组包括光源板、贴在所述光源板上的波长范围在320～1000nm区间的多个LED灯的组合以及与所述光源发射组适配的光路校准器；多个所述LED灯的波长错开而互不重叠；所述光路校准器将所述光源发射组发射出的光线聚成准平行光，具体而言，所述光源发射组包括光源板、贴在所述光源板的4个LED灯以及与所述光源发射组适配的光路校准器；4种LED灯所发射的光线分别对应4个波段的光线，4个波段的光线波长范围均在320～1000nm区间；所述光路校准器将所述光源发射组发射出的光线聚成准平行光。

在光线进入器皿前对光线进行校正处理，以提高入射光线的质量。光路校准器可以理解成一种透镜，设置于LED灯前的凸透镜，LED灯置于凸透镜的焦点位置，光线经过凸透镜后，光线被校正成近似于平行光线状；或者该光路校准器可以理解成环绕在LED灯组的凹镜，其可以将光线反射且汇聚成平行状。或者可以理解成其他可以将光线校正成平行状的任何复合镜片。

在一些实施方式中，所述分光系统包括对应于各LED灯所发出的光线波长的多个滤光器，多个所述滤光器将多余的光线过滤，仅仅使所需要的单色光通过。

在一些实施方式中，所述光电接收转换电路包括光敏器件以及电流电压转换电路；

光敏器件：用于感应所述分光系统出来的光线并转化成电流信号；电流电压转换电路：用于将所述电流信号转化成电压信号。

在 一些实施方式中，还包括电源电路，所述电源电路包括标准电池pow以及DC-DC芯片U2；所述标准电池pow通过DC-DC芯片U2输出+5V电压以供所述LED灯使用；所述标准电池pow还提供±15V以及+12V电压备用。电源单独设计，以满足各个电器器件芯片的用电需求。

在一些实施方式中，所述模拟开关型号为：MAX 4508。该标准芯片可以满足各电路的选通功能。

基于上述的系统，本发明还提供了一种生化分析仪光电检测盒，包括壳体、集成有光源发射组的光源板、集成有电源电路的电源板、集成有分光系统的分光模块以及综合电路板；所述光源发射组包含至少一个320～350nm波长的LED灯，用于发射混合光源；所述综合电路板集成有光电接收转换电路、模拟开关以及A/D转换电路；所述壳体中部设置凹槽，凹槽两相对的侧壁分别设置第一通光孔和第二通光孔； 光源板的光源对齐所述第二通光孔，分光模块对应第一通光孔；将盛装待检测溶液的器皿放置于所述凹槽，光源板的光源经第二通光孔照射器皿后进入所述第一通光孔，经分光模块分成单色光后由综合电路板转成电信号，并且选择所需要的光线对应的电信号后转化成数字信号，以便输入计算机（处理器）进行后期的分析处理。

附图说明

图1为本发明一实施方式的生化分析仪光电检测系统工作原理示意图；

图2为图1中一实施方式的光电接收转换电路示意图；

图3为图1中一实施方式的模拟开关示意图；

图4为本发明一实施方式的放大电路示意图；

图5为图1中一实施方式的A/D转换电路示意图；

图6为本发明一实施方式的电源电路示意图；

图7为图1中一实施方式的LED光源连接示意图；

图8为本发明另一实施方式的一种生化分析仪光电检测盒示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

如图1所示，为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种生化分析仪光电检测系统，包括：光源发射组，包含至少一个320～350nm波长的LED灯，用于发射混合光源；分光系统，用于将所述混合光源分离成单种波长的光线；光电接收转换电路，用于接收所述分光系统所分离的单种波长的光线并转化成一种电信号；模拟开关，用于选择所需波长电信号；A/D转换电路，将所选择电信号转换成数字信号。

使用的时候，LED灯的光源发射组打开，得到包含各种波长段的复色光，盛放待检测溶液的器皿（可以理解为，装有待检测溶液的试管或者烧杯）放置于光源发射组与分光系统之间，让复色光透过器皿后照射分光系统，得到各个LED灯对应波长的单色光，然后再照射光电接收转换电路，光电接收转换电路将接收到的光转换成电信号（对应于不同波长的LED灯的电信号以供选择）后由模拟开关选择一种特定波长的光后转换成数字信号进行后续的处理，以得到表征待检测溶液状况的参数。

以上，采用不同波段的LED灯替代了传统的卤素灯，可以提高光照效率，和系统寿命；又保持了后分光式系统的优点；即，本发明的创造改善了前分光系统的弊端，采用了后分光式系统的优势，扬长避短，即环保节能，又得到高质量的单色光以保证结果的准确性。

所述光源发射组有多种实现方式，例如，所述光源发射组包括光源板、贴在所述光源板上的波长范围在320～1000nm区间的单个全波段LED灯以及与所述光源发射组适配的光路校准器，能够涵盖生化分析所用波段即可；又或者所述光源发射组包括光源板、贴在所述光源板上的波长范围在320～1000nm区间的多个LED灯的组合以及与所述光源发射组适配的光路校准器；多个所述LED灯的波长错开而互不重叠。具体来说，所述分光系统包括对应于各LED灯所发出的光线波长的多个滤光器，更具体地说，分光系统包括和LED灯的光源发射组所设置的不同波段的LED灯对应的滤光器，滤光器排列设置，以便于复合光经过待测溶液后，都能照射到各个滤光器上，每个滤光器可以通过特定波长（光色）的光线而过滤特定波长光线以外的波，例如，四个不同波长的LED灯，对应着滤光器1，滤光器2，滤光器3以及滤光器4；四个不同波长的LED灯复合光线同时照射这四个滤光器，则经滤光器1，滤光器2，滤光器3以及滤光器4之后，分别得到四个不同波长的LED灯的单色光线，如此可以实现分光的目的。对于光源发射组，所述光源发射组包括光源板、贴在所述光源板的4个LED灯以及与所述光源发射组适配的光路校准器；4种LED灯所发射的光线分别对应4种波段的光线，4中波段的光线波长范围均在320～1000nm区间；所述光路校准器将所述光源发射组发射出的光线聚成准平行光。在光线进入器皿前对光线进行校正处理，以提高入射光线的质量。光路校准器可以理解成一种透镜，设置于LED灯前的凸透镜，LED灯置于凸透镜的焦点位置，光线经过凸透镜后，光线被校正成平行状；或者该光路校准器可以理解成环绕在LED灯组的凹镜，其可以将光线反射且汇聚成平行状。或者可以理解成其他可以将光线校正成平行状的任何复合镜片。

参考图2，对于光电接收转换电路，其包括光敏器件201以及电流电压转换电路202；光敏器件201（可以采用光电二极管）：用于感应所述分光系统出来的光线并转化成电流信号；电流电压转换电路202（可以采用电阻也可以采用比较放大器，型号可以用AD795，兼顾着电压转换及其放大的作用）：用于将所述电流信号转化成电压信号。用于将所述电流信号转化成电压信号以便下一步的A/D转换。

图2中，电流信号过比较放大器U1后从端子6出来通过电阻R17经AN1端子输出。

需要说明的是，图2只画出了一个光电接收转换电路，其实，它的数量跟LED灯的数量相等的，复合光经过分光系统后得到多路单色光，而每路单色光单独照射一个光电接收转换电路的光敏器件201，然后经过电流电压转换电路202得到一个电压信号；例如，假设有四个LED灯，就应该有四个光电接收转换电路，最终得到四个对应于四个LED灯波段的电压信号，以供下一个模拟开关根据溶液特点选通一个电压信号（单色光）进行下一步的转换和测试。

参考图3，所述模拟开关U10型号可以为：MAX 4508标准芯片；使用的时候，从多个光电接收转换电路出来的电压信号：AN1、AN2……分别连接于MAX 4508标准芯片的输入端子AN1——AN8，每个端子和特定波长光线的信号对应；然后通过控制MAX 4508标准芯片从所接入的端子AN1——AN8的电压信号中选择一路（根据待测溶液选择），最后被选出的电压信号从输出端，端子8输出（即MN端子）。个中的对应关系以及选择方式可以由计算机或者控制器编码实现。

参考图4，为放大电路，采用芯片U11，型号为AD427，将被选通的信号经过MN（和图3中模拟开关的MN端子对应）端子输入进行放大后从端子MN1输出。

参考图5，A/D转换电路，采用U12标准芯片，型号可以为AD977，从放大电路中端子MN1输出的电压进入U12的输入端（图5中的MN1，与图4中的MN1对应连接）经U12标准芯片处理，最终将被选通的信号转换成数字信号从AD-DATA端输出，给处理器或者计算机处理。

参考图6、图7，本发明还提供了一种电源电路2，所述电源电路2包括标准电池pow以及DC-DC芯片U2；所述标准电池pow通过DC-DC芯片U2输出+5V电压以供所述LED灯使用；所述标准电池pow还提供±15V以及+12V电压备用。电源单独设计，以满足各个电器器件LED灯组，芯片的用电需求。

参考图8，基于上述的系统，本发明还提供了一种生化分析仪光电检测盒，其特征在于，包括壳体14、集成有光源发射组的光源板17、集成有电源电路的电源板16、集成有分光系统的分光模块13以及综合电路板12；所述综合电路板12集成有光电接收转换电路、模拟开关以及A/D转换电路；所述壳体14中部设置凹槽18，凹槽18两相对的侧壁分别设置第一通光孔15和第二通光孔19；光源板17的光源对齐所述第二通光孔19，分光模块13对应第一通光孔15；将盛装待检测溶液的器皿放置于所述凹槽18，光源板17的光源经第二通光孔19照射器皿后进入所述第一通光孔15，经分光模块13分成单色光后由综合电路板12转成电信号，并且选择所需要的光线对应的电信号后转化成数字信号。

图中，描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种生化分析仪光电检测系统，其特征在于，包括：光源发射组，包含至少一个320～350nm波长的LED灯，用于发射混合光源；分光系统，用于将所述混合光源分离成单种波长的光线；光电接收转换电路，用于接收所述分光系统所分离的单种波长的光线并转化成一种电信号；模拟开关，用于选择所需波长电信号；A/D转换电路，将所选择电信号转换成数字信号。

2.根据权利要求1所述的生化分析仪光电检测系统，其特征在于，所述光源发射组包括光源板、贴在所述光源板上的波长范围在320～1000nm区间的单个全波段LED灯以及与所述光源发射组适配的光路校准器；所述光路校准器将所述光源发射组发射出的光线聚成准平行光。

3.根据权利要求1所述的生化分析仪光电检测系统，其特征在于，所述光源发射组包括光源板、贴在所述光源板上的波长范围在320～1000nm区间的多个LED灯的组合以及与所述光源发射组适配的光路校准器；多个所述LED灯的波长错开而互不重叠；所述光路校准器将所述光源发射组发射出的光线聚成准平行光。

4.根据权利要求1所述的生化分析仪光电检测系统，其特征在于，所述分光系统包括对应于LED灯所发出的光线波长的多个滤光器。

5.根据权利要求4所述的生化分析仪光电检测系统，其特征在于，所述光电接收转换电路包括光敏器件（201）以及电流电压转换电路（202）；光敏器件（201）：用于感应所述分光系统出来的光线并转化成电流信号；电流电压转换电路（202）：用于将所述电流信号转化成电压信号。

6.根据权利要求1~5中任一项所述的生化分析仪光电检测系统，其特征在于，还包括电源电路（2），所述电源电路（2）包括标准电池pow以及DC-DC芯片U2；所述标准电池pow通过DC-DC芯片U2输出+5V电压以供所述LED灯使用；所述标准电池pow还提供±15V以及+12V电压备用。

7.根据权利要求1~5中任一项所述的生化分析仪光电检测系统，其特征在于，所述模拟开关型号为：MAX 4508。

8.一种生化分析仪光电检测盒，其特征在于，包括壳体（14）、集成有光源发射组的光源板（17）、集成有电源电路的电源板（16）、集成有分光系统的分光模块（13）以及综合电路板（12）；所述光源发射组，包含至少一个320～350nm波长的LED灯，用于发射混合光源； 所述综合电路板（12）集成有光电接收转换电路、模拟开关以及A/D转换电路；所述壳体（14）中部设置凹槽（18），凹槽（18）两相对的侧壁分别设置第一通光孔（15）和第二通光孔（19）； 光源板（17）的光源对齐所述第二通光孔（19），分光模块（13）对应第一通光孔（15）；将盛装待检测溶液的器皿放置于所述凹槽（18），光源板（17）的光源经第二通光孔（19）照射器皿后进入所述第一通光孔（15），经分光模块（13）分成单色光后由综合电路板（12）转成电信号，并且选择所需要的光线对应的电信号后转化成数字信号。