CN116429695A - 一种具有可变束调光光源的微流生化分析仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微流卡片式测试技术领域，具体为一种具有可变束调光光源的微流生化分析仪，分析仪包括支架、导轨、光源盒、接收器、托盘，托盘与导轨均静止，支架水平滑动安装在导轨上，支架上部设置光源盒，支架下部设置接收器，光源盒与接收器竖直方向重合，托盘设置在光源盒和接收器之间，托盘上放置待检测微流卡，光源盒发射竖直朝下的平行光。光源盒包括盒体以及设置在盒体内的面光源、透镜组、折光镜，面光源发射平行光束，透镜组和折光镜依次设置到面光源后方，盒体上出光位置设置护镜，透镜组将面光源所发射光粗细进行调整，折光镜反射光朝向护镜并竖直向下发射。
Description
技术领域
本发明涉及微流卡片式测试技术领域，具体为一种具有可变束调光光源的微流生化分析仪。
背景技术
微流测试卡是一种新发展的测试技术，微流卡上具有样品滴入区，样品进入微流卡后，分别会被薄层的流体带往几个测点位置，然后微流卡定型。使用光源照射测点位置，穿过样品的光线到达接收器，分析接收器的光信号来获得样品内的不同参数，微流卡没有废液产生，固体试剂片处理相对方便。
现有的分析仪中，只是简单使用光源照射样品然后到达光接收器的型式，对于局部测点局部的增强光提高信号分辨率等等需求无法满足，只期待于后续的信号处理，还有就是光线照射样品的强度不稳定，位置定位问题等等都是分析仪需要一一优化的。
发明内容
本发明提供，可以有效解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种具有可变束调光光源的微流生化分析仪，分析仪包括支架、导轨、光源盒、接收器、托盘，托盘与导轨均静止，支架水平滑动安装在导轨上，支架上部设置光源盒，支架下部设置接收器，光源盒与接收器竖直方向重合，托盘设置在光源盒和接收器之间，托盘上放置待检测微流卡，光源盒发射竖直朝下的平行光。
光竖直朝下照射微流卡的一个测点，光穿过测点后到达接收器，接收器将接收的光信号传递出去进行样品分析，微流卡的一个测点完成检测后，支架带着光源盒、接收器沿导轨移动，在新的测点处停留，检测微流卡上的下一测点，原先的分析仪多采用点光源，光源直接发射扩散的光，无法在微流卡上形成强度稳定的照射，仅作为粗糙的分析使用。
光源盒包括盒体以及设置在盒体内的面光源、透镜组、折光镜，面光源发射平行光束，透镜组和折光镜依次设置到面光源后方，盒体上出光位置设置护镜，透镜组将面光源所发射光粗细进行调整，折光镜反射光朝向护镜并竖直向下发射。
面光源所发射光被透镜组收窄集束，可以在光源单位面积强度无法进一步提升时，将大面积发射的平行光集合为一束强度增强的光，在微流卡测点上提高分辨率及信号强度。折光镜方便调整出光角度，适应不同的透镜组放置方式，护镜放置外界灰尘进入光源盒。
透镜组至少包括一个凸镜和一个凹镜，凸镜与凹镜光轴重合，凸镜比凹镜靠近面光源。
凸镜先将平行光往焦点聚焦，而聚焦过程的光线在经过凸镜时会被扩散，距离适宜时，往凹镜焦点聚集的光会被扩散为平行光，出射的平行光光束直径小于原始光束直径。
透镜组包括凸镜、第一凹镜、第二凹镜，凸镜、第一凹镜、第二凹镜依次设置在面光源至折光镜的光路上，其中，凸镜和第一凹镜的沿光轴方向位置可调，光源盒还包括移位组件，移位组件操作凸镜和第一凹镜的沿光轴方向的位置。
一加二的透镜组合形式，可以实现集束幅度可调的模式，不变的量有凸镜的焦距，第一凹镜和第二凹镜的焦距，还有射入光线的光束直径，输出量即为光束直径，
在相同的面光源发射光束直径下，第一凹镜靠近第二凹镜远离凸镜的设置方式具有更粗的出射光线直径，调整凸镜和第一凹镜之间的距离，两个凹镜之间距离也进行相应调整，在保证光线穿过凸镜和第一凹镜后聚焦在第二凹镜的焦点前提下，第一凹镜更靠近凸镜的设置可以将光线集束幅度提高，直径变细，一个凸镜加两个凹镜实现集束幅度的连续调整，当然，也可以设置为几档来被选择。
移位组件包括线板、直线驱动、滚柱支撑、连接杆、支撑板，支撑板在盒体内固定，支撑板上滚动设置滚柱支撑，线板平放在若干个滚柱支撑上，线板一端连接直线驱动、线板另一端设置连接杆，连接杆连接凸镜或第一凹镜，驱动凸镜和第一凹镜移动的移位组件独立控制，滚柱支撑外形为等宽曲线。
直线驱动驱动线板进行水平方向位移，滚柱支撑也跟随进行滚动，滚柱支撑的等宽曲线能够进行滚动，但其具有“稳定位置”，只有其顶点与其中心处于同一竖直线上时，才是其“稳定位置”，因为此时重力势能最小，等宽曲线有几个顶点，该滚柱支撑就有几个“稳定位置”，在透镜组只需要几个调节档时但有需要在该某一档时凸镜和第一凹镜的位置要精确定义时，一般的直线驱动可能由于零点漂移等等因素，而只能将线板带到目标位置附近而无法准确停留，此时，可以让滚柱支撑的稳定位置对应透镜组所需位置，滚柱支撑只在稳定位置精确停留，克服直线驱动的运动间隙以及磨损造成的位置偏移、直线驱动自身位置传感器和驱动控制部分的误差。
滚柱支撑在中心位置具有配重件。滚柱支撑在稳定位置附近而朝向稳定位置复位的力来自于滚柱支撑重心位置朝低处移动的重力势能，所以，增加中心位置配重而减小边缘位置的重量可能显著增加这一作用，具体的，可以让滚柱支撑的外围使用塑料制造，在中心位置使用铅材料，复合结构制造完毕后，应当检查外形尺寸以及检查动静平衡。
生化分析仪还包括光阻膜，光阻膜设置在托盘和接收器之间，光阻膜使用变色材料，在光强较大位置减少透光率。
一束检测光竖直向下照射微流卡上的测点，穿过测点待测物的光线为有用光线，光斑上未与待测物接触，直接穿过测点的强光是不期待照射到接收器的，因为会产生明亮背景色而影响信号分析，而微流卡内待测物无法期待全部填满测点，传统只是在接收器光信号上进行背景处理，本申请加入光阻膜后，当未穿过待测物的强光直接向下运动时，光阻膜会将该部分光消除掉一部分，而穿过待测物后的减弱一定程度的光在穿过光阻膜时，损失较小，光阻膜让进入到接收器的光斑范围内的原始来源光得到一定抑制与消除，接收器的光信号可以不做背景消除处理等步骤。
托盘上带有与微流卡接合的定位口。定位口可以是两个设置在边沿的半圆缺口样式，微流卡上的定位点嵌入定位口内完成微流卡在托盘上的水平定位放置，可以依据支架与托盘的位置关系来调整支架在导轨上的滑动量，实现微流卡一个测点完成测试后的下一周期移动。
与现有技术相比，本发明通过透镜组、折光镜来改变原始面光源光线，检测光束直径可以连续进行调整，针对不同的检测区域大小可以充分构造所需要的光束，可以针对局部位置进行增强打光提高该点的信号分辨率，不规则待测物只接收圆形光斑的部分光线，还有一部分光线直接到达接收器造成信号中的明亮背景，影响信号处理，光阻膜可以在需求情况下插入接收器与微流卡之间抑制部分无损耗的强光，进入接收器的信号光不需要抑制背景的处理；在只需要特定几档的透镜组调整距离时，可以通过等宽曲线滚子来精确定义各个稳定位置，等宽滚子只稳定停留到重力势能最低的位置，消除直线驱动的零点漂移等因素影响，等宽滚子中心点的配重增加重力势能回落的效果。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的使用示意图；
图2是本发明运行原理正视示意图；
图3是本发明透镜组在一种间距下的光路传递示意图；
图4是本发明透镜组在另一种间距下的光路传递示意图；
图5是本发明移位组件的结构示意图；
图中标号：1-支架、2-导轨、3-光源盒、31-面光源、32-透镜组、321-凸镜、322-第一凹镜、323-第二凹镜、33-折光镜、34-护镜、35-移位组件、351-线板、352-直线驱动、353-滚柱支撑、354-连接杆、355-支撑板、4-接收器、5-光阻膜、6-托盘、9-微流卡。
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。
一种具有可变束调光光源的微流生化分析仪，分析仪包括支架1、导轨2、光源盒3、接收器4、托盘6，托盘6与导轨2均静止，支架1水平滑动安装在导轨2上，支架1上部设置光源盒3，支架1下部设置接收器4，光源盒3与接收器4竖直方向重合，托盘6设置在光源盒3和接收器4之间，托盘6上放置待检测微流卡9，光源盒3发射竖直朝下的平行光。
如图1所示，光竖直朝下照射微流卡的一个测点，光穿过测点后到达接收器4，接收器4将接收的光信号传递出去进行样品分析，微流卡9的一个测点完成检测后，支架1带着光源盒3、接收器4沿导轨1移动，在新的测点处停留，检测微流卡9上的下一测点，原先的分析仪多采用点光源，光源直接发射扩散的光，无法在微流卡9上形成强度稳定的照射，仅作为粗糙的分析使用。
光源盒3包括盒体以及设置在盒体内的面光源31、透镜组32、折光镜33，面光源31发射平行光束，透镜组32和折光镜33依次设置到面光源31后方，盒体上出光位置设置护镜34，透镜组32将面光源31所发射光粗细进行调整，折光镜33反射光朝向护镜34并竖直向下发射。
如图2所示，面光源31所发射光被透镜组32收窄集束，可以在光源单位面积强度无法进一步提升时，将大面积发射的平行光集合为一束强度增强的光，在微流卡测点上提高分辨率及信号强度。折光镜33方便调整出光角度，适应不同的透镜组32放置方式，护镜34放置外界灰尘进入光源盒3。
透镜组32至少包括一个凸镜321和一个凹镜，凸镜321与凹镜光轴重合，凸镜321比凹镜靠近面光源31。
凸镜321先将平行光往焦点聚焦，而聚焦过程的光线在经过凸镜时会被扩散，距离适宜时，往凹镜焦点聚集的光会被扩散为平行光，出射的平行光光束直径小于原始光束直径。
透镜组32包括凸镜321、第一凹镜322、第二凹镜323，凸镜321、第一凹镜322、第二凹镜323依次设置在面光源31至折光镜33的光路上，其中，凸镜321和第一凹镜322的沿光轴方向位置可调，光源盒3还包括移位组件35，移位组件35操作凸镜321和第一凹镜322的沿光轴方向的位置。
如图3、4所示，一加二的透镜组合形式，可以实现集束幅度可调的模式，图中，不变的量有凸镜的焦距P1，第一凹镜322和第二凹镜323的焦距P2，还有射入光线的光束直径S0，输出量即为光束直径S1，
在相同的面光源31发射光束直径S0下，图3中第一凹镜322靠近第二凹镜323远离凸镜321的设置方式具有更粗的出射光线直径S1，图4中调整了凸镜321和第一凹镜322之间的距离L1成为L1’，两个凹镜之间距离由原先L2成为L2’，在保证光线穿过凸镜321和第一凹镜322后聚焦往第二凹镜323的焦点前提下，第一凹镜322更靠近凸镜321的设置可以将光线集束幅度提高，由原先的直径S1变为直径S1’，一个凸镜加两个凹镜实现集束幅度的连续调整，当然，也可以设置为几档来被选择。
移位组件35包括线板351、直线驱动352、滚柱支撑353、连接杆354、支撑板355，支撑板355在盒体内固定，支撑板355上滚动设置滚柱支撑353，线板351平放在若干个滚柱支撑353上，线板351一端连接直线驱动352、线板351另一端设置连接杆354，连接杆354连接凸镜321或第一凹镜322，驱动凸镜321和第一凹镜322移动的移位组件35独立控制，
滚柱支撑353外形为等宽曲线。
如图2、5所示，直线驱动352驱动线板351进行水平方向位移，滚柱支撑353也跟随进行滚动，滚柱支撑353的等宽曲线能够进行滚动，但其具有“稳定位置”，只有其顶点与其中心处于同一竖直线上时，才是其“稳定位置”，因为此时重力势能最小，等宽曲线有几个顶点，该滚柱支撑353就有几个“稳定位置”，在透镜组32只需要几个调节档时但有需要在该某一档时凸镜321和第一凹镜322的位置要精确定义时，一般的直线驱动352可能由于零点漂移等等因素，而只能将线板351带到目标位置附近而无法准确停留，此时，可以让滚柱支撑353的稳定位置对应透镜组所需位置，滚柱支撑353只在稳定位置精确停留，克服直线驱动352的运动间隙以及磨损造成的位置偏移、直线驱动352自身位置传感器和驱动控制部分的误差。
滚柱支撑353在中心位置具有配重件。如图4所示，滚柱支撑353在稳定位置附近而朝向稳定位置复位的力来自于滚柱支撑353重心位置朝低处移动的重力势能，所以，增加中心位置配重而减小边缘位置的重量可能显著增加这一作用，具体的，可以让滚柱支撑353的外围使用塑料制造，在中心位置使用铅材料，复合结构制造完毕后，应当检查外形尺寸以及检查动静平衡。
生化分析仪还包括光阻膜5，光阻膜5设置在托盘6和接收器4之间，光阻膜5使用变色材料，在光强较大位置减少透光率。
如图2所示，一束检测光竖直向下照射微流卡9上的测点，穿过测点待测物的光线为有用光线，光斑上未与待测物接触，直接穿过测点的强光是不期待照射到接收器4的，因为会产生明亮背景色而影响信号分析，而微流卡内待测物无法期待全部填满测点，传统只是在接收器4光信号上进行背景处理，本申请加入光阻膜5后，当未穿过待测物的强光直接向下运动时，光阻膜会将该部分光消除掉一部分，而穿过待测物后的减弱一定程度的光在穿过光阻膜5时，损失较小，光阻膜5让进入到接收器4的光斑范围内的原始来源光得到一定抑制与消除，接收器4的光信号可以不做背景消除处理等步骤。
托盘6上带有与微流卡9接合的定位口。定位口可以是两个设置在边沿的半圆缺口样式，微流卡9上的定位点嵌入定位口内完成微流卡在托盘6上的水平定位放置，可以依据支架1与托盘6的位置关系来调整支架1在导轨2上的滑动量，实现微流卡9一个测点完成测试后的下一周期移动。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种具有可变束调光光源的微流生化分析仪，其特征在于：所述生化分析仪包括支架(1)、导轨(2)、光源盒(3)、接收器(4)、托盘(6)，所述托盘(6)与导轨(2)均静止，所述支架(1)水平滑动安装在导轨(2)上，支架(1)上部设置光源盒(3)，支架(1)下部设置接收器(4)，光源盒(3)与接收器(4)竖直方向重合，所述托盘(6)设置在光源盒(3)和接收器(4)之间，托盘(6)上放置待检测微流卡(9)，
所述光源盒(3)发射竖直朝下的平行光。
2.根据权利要求1所述的一种具有可变束调光光源的微流生化分析仪，其特征在于：所述光源盒(3)包括盒体以及设置在盒体内的面光源(31)、透镜组(32)、折光镜(33)，所述面光源(31)发射平行光束，所述透镜组(32)和折光镜(33)依次设置到面光源(31)后方，所述盒体上出光位置设置护镜(34)，所述透镜组(32)将面光源(31)所发射光粗细进行调整，所述折光镜(33)反射光朝向护镜(34)并竖直向下发射。
3.根据权利要求2所述的一种具有可变束调光光源的微流生化分析仪，其特征在于：所述透镜组(32)至少包括一个凸镜(321)和一个凹镜，所述凸镜(321)与凹镜光轴重合，凸镜(321)比凹镜靠近面光源(31)。
4.根据权利要求3所述的一种具有可变束调光光源的微流生化分析仪，其特征在于：所述透镜组(32)包括凸镜(321)、第一凹镜(322)、第二凹镜(323)，所述凸镜(321)、第一凹镜(322)、第二凹镜(323)依次设置在面光源(31)至折光镜(33)的光路上，其中，凸镜(321)和第一凹镜(322)的沿光轴方向位置可调，所述光源盒(3)还包括移位组件(35)，所述移位组件(35)操作凸镜(321)和第一凹镜(322)沿光轴方向的位置。
5.根据权利要求4所述的一种具有可变束调光光源的微流生化分析仪，其特征在于：所述移位组件(35)包括线板(351)、直线驱动(352)、滚柱支撑(353)、连接杆(354)、支撑板(355)，所述支撑板(355)在盒体内固定，支撑板(355)上滚动设置滚柱支撑(353)，所述线板(351)平放在若干个滚柱支撑(353)上，线板(351)一端连接直线驱动(352)、线板(351)另一端设置连接杆(354)，所述连接杆(354)连接凸镜(321)或第一凹镜(322)，驱动所述凸镜(321)和第一凹镜(322)移动的移位组件(35)独立控制，所述滚柱支撑(353)外形为等宽曲线。
6.根据权利要求5所述的一种具有可变束调光光源的微流生化分析仪，其特征在于：所述滚柱支撑(353)在中心位置具有配重件。
7.根据权利要求1所述的一种具有可变束调光光源的微流生化分析仪，其特征在于：所述生化分析仪还包括光阻膜(5)，所述光阻膜(5)设置在托盘(6)和接收器(4)之间，所述光阻膜(5)使用变色材料，在光强较大位置减少透光率。
8.根据权利要求1所述的一种具有可变束调光光源的微流生化分析仪，其特征在于：所述托盘(6)上带有与微流卡(9)接合的定位口。
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