CN112834489A - 一种用于化学发光的单光子计数装置 - Google Patents
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Abstract
本发明中的用于化学发光的单光子计数装置的光电倍增模块和光学检测模块呈现倒“L”形状，光电倍增模块安装在光学检测模块上部，光学检测模块对芯片杯进行光学检测，并将接收到的光信号传递到光电倍增模块；光电倍增模块将光信号转化为电信号。该种用于化学发光的单光子计数装置能够适应于用于体外诊断的化学发光分析仪器。并且内部采用紧密的结构设计和分离式可插拔的电路板设计，将电路板和光电倍增管之间的安装位置和连接方式进行改善，实现了单光子计数装置具有结构紧凑，便于安装，密封性能好的优点。
Description
技术领域
本申请涉及光学检测的技术领域，尤其涉及一种用于化学发光的单光子计数装置。
背景技术
在现有的体外诊断领域，化学发光检测技术有着高灵敏度、高特异性的优点。而化学发光检测技术正是依赖于能对微弱光的光子进行计数的装置完成检测，一般而言，单光子计数模块包括了光电转换传感器、电信号检测与处理电路。常用的光电转换传感器包括了硅光电二极管以及光电倍增管，由于光电倍增管具有高增益、高信噪比的优点，使得它更适用于这种微弱光计数的场景。
目前大部分体外诊断公司采用购买进口的光电倍增管器件、自研光电倍增的信号处理电路的方案。由于各家化学发光仪器内部的结构大相径庭，使得光子计数装置的结构也各不相同，而通用的小型化的单光子计数器存在价格昂贵的缺点、使用不便等缺点。
因此需要针对不同的仪器结构开发出不同结构的光子计数模块，并且具有低成本、结构紧凑、易于安装的特点。
发明内容
基于上述技术问题，本发明提供一种用于化学发光的单光子计数装置，包括：
光电倍增模块和光学检测模块；
光电倍增模块安装在光学检测模块上部，光学检测模块对芯片杯进行光学检测，并将接收到的光信号传递到光电倍增模块；
光电倍增模块将光信号转化为电信号。
本发明中的化学发光的单光子计数装置的光电倍增模块和光学检测模块呈现倒“L”形状，能够适应于用于体外诊断的化学发光分析仪器。并且内部采用紧密的结构设计和分离式可插拔的电路板设计实现了结构紧凑，便于安装，密封性能好的优点。
光电倍增模块包括：光电倍增管，电路板隔板，高压发生电路板，高压发生电路板向光电倍增管通电，以使光电倍增管将从光学检测模块检测到的光信号转化为电信号。
电路板隔板和高压发生电路板电性插接连接，电路板隔板电性套接在光电倍增管上，高压发生电路板位于光电倍增管的顶部。
具体的，光电倍增模块还包括信号处理电路板。
具体的，高压发生电路板与信号处理电路分开到两块电路板，同时采用板对板连接器将两块电路板插接在一起。
光电倍增模块还包括：电路板外壳、外壳盖板以及上盖板；电路板外壳设置在光学检测模块最外侧，与上盖板卡合，以形成闭合箱体；
外壳盖板安装在高压发生电路板和上盖板之间。
具体的，光电倍增模块还包括快门开关，快门开关在外置电机的控制下进行开关动作，以控制从光学检测模块接收到的光信号传输到光电倍增管。
具体的，上盖板和外壳盖板是全金属的结构设计，并将电路板安装在其中。整个结构采用金属设计，将光电倍增管和所有的电路板都固定在金属结构之中。
进一步的，上述金属材质是可导电的金属材质。
具体的，该金属可以是金属铁、铝、铜等导电金属。
进一步的，采取上述全金属外壳，并将上盖板和外壳盖板的外表面做氧化处理，电路板固定孔则去氧化，使得光电倍增管与上述电路板能够取得良好的接地保护。
具体的，由于光电倍增管受光面非常脆弱，直接受到强光照射会给光感应面带来不可逆的损伤，所以需要在不检测微弱光时，将光电倍增管的受光面保护起来。
进一步的，上盖板和外壳盖板紧密连接，不可透光。
具体的，全金属的设计使得它能够屏蔽磁场以及具有良好的导热性。
具体的，高压发生电路板中采用文氏电阻桥震荡电路，能够产生交流电压信号，通过变压器升压，最后设计多级电容二极管电压倍增电路，使得电压达到1000伏以上。
光学检测模块还包括外壳，弹性件和检测头，外壳突出于光电倍增模块的外表面，与光电倍增模块可拆卸连接，弹性件安装在外壳和检测头之间。
外壳包括外壳本体和套筒，套筒安装在外壳本体与弹性件之间，抵接弹性件。
具体的，弹性件可以是弹簧，弹性硅胶等弹性装置。
具体的，外壳能够向下按压，使得检测头紧紧盖住需要检测的反应杯，这样的设计能够防止外界自然光进入反应杯而导致检测的光子数变高。
检测头包括遮光环和固定片，检测头自上向下依次设置遮光环和固定片，遮光环位于弹性件和固定片之间。
外壳为多阶梯中空轴，自上向下，多阶梯轴的直径依次下降。
可替换的，外壳内部可以安装光纤，用于传输光信号。
光学检测模块外凸出于光电倍增模块外表面。
一种用于体外诊断的化学发光分析仪器，安装上述的用于化学发光的单光子计数装置。
本发明中的用于化学发光的单光子计数装置的光电倍增模块和光学检测模块呈现倒“L”形状，能够适应于用于体外诊断的化学发光分析仪器。并且内部采用紧密的结构设计和分离式可插拔的电路板设计，将电路板和光电倍增管之间的安装位置和连接方式进行改善，实现了单光子计数装置具有结构紧凑，便于安装，密封性能好的优点。
附图说明
图1为一实施例提供的为光子计数装置的整体图；
图2为一实施例提供的计数电路的原理示意图；
图3为一实施例提供的光子计数装置的内部示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述；显然，所描述的实施例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。
本发明提供一种用于化学发光的单光子计数装置，参考图1和图3包括：
光电倍增模块12和光学检测模块13；
其中，光电倍增模块12包括：光电倍增管01，电路板隔板04，高压发生电路板05，高压发生电路板05向光电倍增管01通电，以使光电倍增管01将从光学检测模块13检测到的光信号转化为电信号。
其中，光电倍增管01一般用在光学测量仪器和光谱分析仪器中，光电倍增管01是将微弱光信号转换成电信号的真空电子器件。通常情况下，光电倍增管01一般可分成4个主要部分，分别是：光电阴极、电子光学输入系统、电子倍增系统、阳极。
其中，电路板隔板04和高压发生电路板05电性插接连接，电路板隔板04电性套接在光电倍增管01上，高压发生电路板05位于光电倍增管01的顶部。
其中，光电倍增模块12还包括信号处理电路板。
其中，高压发生电路板05与信号处理电路分开到两块电路板，同时采用板对板连接器将两块电路板插接在一起。
光电倍增模块12还包括：电路板外壳03、外壳盖板06以及上盖板07；电路板外壳03设置在光学检测模块13最外侧，与上盖板07卡合，以形成闭合箱体；
外壳盖板06安装在高压发生电路板05和上盖板07之间。
其中，上盖板07、电路板外壳03以及外壳盖板06是金属铝的结构设计，并将电路板安装在其中。整个结构采用金属设计，将光电倍增管01和所有的电路板都固定在金属结构之中。
其中，采取上述全金属外壳，并将上盖板07、电路板外壳03以及外壳盖板06的外表面做氧化处理，电路板固定孔则去氧化，使得光电倍增管与上述电路板能够取得良好的接地保护。
其中，由于光电倍增管01受光面非常脆弱，直接受到强光照射会给光感应面带来不可逆的损伤，所以需要在不检测微弱光时，将光电倍增管的受光面保护起来。
其中，上盖板07、电路板外壳03紧密连接，不可透光。
其中，全金属的设计使得它能够屏蔽磁场以及具有良好的导热性。
其中，高压发生电路板05中采用文氏电阻桥震荡电路，能够产生交流电压信号，通过变压器升压，最后设计多级电容二极管电压倍增电路，使得电压达到1000伏以上。
光电倍增模块12安装在光学检测模块13上部，光学检测模块13对芯片杯进行光学检测，并将采集到的光信号传递到光学检测模块13；
光电倍增模块12将光信号转化为电信号。
光学检测模块13还包括外壳02，弹性件09和检测头，外壳组件突出于光电倍增模块12的外表面，与光电倍增模块12可拆卸连接，弹性件09安装在外壳组件和检测头之间。
外壳组件包括外壳本体02和套筒08，套筒08安装在外壳本体02与弹性件09之间，抵接弹性件。
其中，弹性件09可以是弹簧，弹性硅胶等弹性装置。
其中，外壳本体能够向下按压，使得检测头紧紧盖住需要检测的反应杯，这样的设计能够防止外界自然光进入反应杯而导致检测的光子数变高。
检测头包括遮光环10和固定片11，检测头自上向下依次设置遮光环10和固定片11，遮光环10位于弹性件09和固定片11之间。
外壳本体02为多阶梯中空轴，自上向下，多阶梯轴的直径依次下降。
光学检测模块13外凸出于光电倍增模块外表面。
还包括电机，电机与光电倍增管电性连接。
其中，该电机可以是微型直流电机，通过控制光电倍增管受光面是否受光。
在其中一个实施例中，还包括一种用于体外诊断的化学发光分析仪器，安装上述的用于化学发光的单光子计数装置。
参阅图2，本发明的工作原理如下：
在进行化学发光检测时，化学发光物质经催化剂的催化和氧化剂的氧化，形成一个激发态的中间体，当这种激发态中间体回到稳定的基态时，同时发射出光子。
光电倍增管01将撞击到光接收面的光子转换为电子，从而形成电流信号，经过放大器将脉冲信号反向并放大，甄别器检测到脉冲信号转为方波信号，再经过脉冲整形产生标准的TTL信号，最后通过计数器将脉冲数计算出来。
在其中一个实施例中还集成了嵌入式系统，能够将计数到的值通过通信接口发送到外部控制系统。
在本发明中的反应在反应杯中进行，当反应进行时，光子计数装置的检测头紧紧的按压在反应杯上，一方面使得外部的自然光无法进入反应杯内，另一方面使反应杯内产生的光子尽量飞入到光电倍增管01的受光面上。光子入射到由高压电路供电的光电倍增管01，转换为电流信号，后级处理电路将电流信号转换为电压信号，进行比较、计数，从而完成反应体系发出的光子数计量，最后测量到待测物的浓度。在进行测量时，计数装置上升离开检测孔，芯片杯向前移动一个孔位，随后计数装置再下降压住反应孔进行检测。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同提换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于化学发光的单光子计数装置，其特征在于，包括：
光电倍增模块和光学检测模块；
所述光电倍增模块安装在所述光学检测模块上部，所述光学检测模块对芯片杯进行光学检测，并将接收到的光信号传递到所述光电倍增模块；
所述光电倍增模块将所述光信号转化为电信号。
2.如权利要求1所述的用于化学发光的单光子计数装置，其特征在于，所述光电倍增模块包括：光电倍增管，电路板隔板，高压发生电路板，所述高压发生电路板向所述光电倍增管通电，以使所述光电倍增管将从所述光学检测模块接收到的光信号转化为电信号；
所述电路板隔板和所述高压发生电路板电性插接连接，所述电路板隔板电性套接在所述光电倍增管上，所述高压发生电路板位于所述光电倍增管的顶部。
3.如权利要求2所述的用于化学发光的单光子计数装置，其特征在于，所述光电倍增模块还包括：电路板外壳、外壳盖板以及上盖板；所述电路板外壳设置在所述光学检测模块最外侧，与所述上盖板卡合，以形成闭合箱体；
所述外壳盖板安装在所述高压发生电路板和所述上盖板之间。
4.如权利要求1所述的用于化学发光的单光子计数装置，其特征在于，所述光学检测模块还包括外壳，弹性件和检测头，所述外壳突出于所述光电倍增模块的外表面，与所述光电倍增模块可拆卸连接，所述弹性件安装在所述外壳和所述检测头之间。
5.如权利要求4所述的用于化学发光的单光子计数装置，其特征在于，所述外壳包括外壳本体和套筒，所述套筒安装在所述外壳本体与所述弹性件之间，抵接所述弹性件。
6.如权利要求4所述的用于化学发光的单光子计数装置，其特征在于，所述检测头包括遮光环和固定片，所述检测头自上向下依次设置遮光环和固定片，所述遮光环位于所述弹性件和所述固定片之间。
7.如权利要求4所述的用于化学发光的单光子计数装置，其特征在于，所述外壳为多阶梯中空轴，自上向下，所述多阶梯轴的直径依次下降。
8.如权利要求2所述的用于化学发光的单光子计数装置，其特征在于，所述光学检测模块外凸出于所述光电倍增模块外表面。
9.如权利要求2所述的用于化学发光的单光子计数装置，其特征在于，所述光电倍增模块还包括快门开关，所述快门开关在外置电机的控制下进行开关动作，以控制从所述光学检测模块接收到的光信号传输到所述光电倍增管。
10.一种用于体外诊断的化学发光分析仪器，其特征在于，安装如权利要求1到权利要求9任意一种所述的用于化学发光的单光子计数装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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