CN117169122A - 生化分光系统和生化分析仪 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种生化分光系统和生化分析仪。生化分光系统包括光源、紫外分光片、紫外光检测器、平场凹面光栅及探测器组件。光源用于发射光线，紫外分光片被设置为能够将来自样品的光线分为紫外波段光线和其他波段光线，紫外光检测器用于接收紫外波段光线，平场凹面光栅用于接收其他波段光线，并将其他波段光线分为不同波长的光依次排开的光谱带，探测器组件用于接收光谱带。本申请提供的生化分光系统通过紫外分光片、紫外光检测器、平场凹面光栅和探测器组件的设置能够提高分光效果，兼顾紫外波段光线的检测具有足够的能量，以及其他波段光线全光谱的检测。

Description

生化分光系统和生化分析仪

技术领域

本申请涉及生化分析仪技术领域，特别是涉及生化分光系统和生化分析仪。

背景技术

生化分析仪是根据朗伯比尔定律来测量反应溶液中某种特定物质的医用仪器，已经成为临床最重要的设备之一。

在生化分析仪中，作为核心器件的生化分光系统可以将透过反应溶液的光分开为不同的波长，进入对应的检测通道，通过光电采集电路板将光电信号转化为电信号，输送给计算模块，进而计算出反应溶液中特定物质的含量。

然而，相关技术中的生化分光系统分光效果较差，进而检测效果较差。

发明内容

基于此，有必要针对相关技术中的生化分光系统分光效果较差的问题，提供一种生化分光系统和生化分析仪。

一种生化分光系统，所述生化分光系统包括：

光源，用于发射光线；

紫外分光片，所述紫外分光片被设置为能够将来自样品的光线分为紫外波段光线和其他波段光线；

紫外光检测器，所述紫外光检测器用于接收所述紫外波段光线；

平场凹面光栅，所述平场凹面光栅用于接收所述其他波段光线，并将所述其他波段光线分为不同波长的光依次排开的光谱带；及，

探测器组件，用于接收所述光谱带。

本申请提供的生化分光系统通过紫外分光片、紫外光检测器、平场凹面光栅和探测器组件的设置能够提高分光效果，兼顾紫外波段光线具有足够的能量，以及其他波段光线全光谱的检测。紫外分光片将光源发出的入射光分为紫外波段光线和其他波段光线。其中，其他波段光线经过平场凹面光栅后传播入探测器组件，经由平场凹面光栅进行分光后，由探测器组件进行检测。紫外波段光线传播入紫外光检测器，经由紫外光检测器检测。进而达到兼顾紫外波段光线具有足够的能量，以及其他波段光线全光谱的检测的效果，同时可以使生化分光系统整体结构更加紧凑。

在其中一个实施例中，所述生化分光系统包括紫外滤光片，所述紫外滤光片设于所述紫外分光片和所述紫外光检测器之间。

在其中一个实施例中，所述生化分光系统包括第一聚焦透镜和准直透镜，所述第一聚焦透镜设于所述光源和所述样品之间，所述准直透镜设于所述样品和所述紫外分光片之间。

在其中一个实施例中，所述生化分光系统包括设于所述第一聚焦透镜和所述准直透镜之间的比色杯，所述比色杯用于放置所述样品，且所述比色杯的中心与所述第一聚焦透镜对所述光线聚焦的焦点位置重合。

在其中一个实施例中，所述生化分光系统包括第二聚焦透镜，所述第二聚焦透镜设于所述紫外分光片和所述平场凹面光栅之间。

在其中一个实施例中，所述生化分光系统包括设于所述第二聚焦透镜和所述平场凹面光栅之间的入射狭缝，所述入射狭缝的中心与所述第二聚焦透镜对所述其他波段光线聚焦的焦点位置重合。

在其中一个实施例中，所述入射狭缝的宽度为20um-200um。

在其中一个实施例中，所述紫外分光片具有分光面，所述分光面被配置为能够反射紫外波段光线并透过其他波段光线，所述分光面朝向所述光源。

在其中一个实施例中，所述探测器组件包括多个探测器，所述多个探测器的敏感波长依次变化。

根据本申请的另一个方面，提供了一种生化分光仪，包括上述的生化分光系统。

附图说明

图1为本申请一种生化分光系统的结构示意图。

附图标记说明：

生化分光系统100；

光源1；比色杯2；紫外分光片3；入射狭缝4；平场凹面光栅5；探测器组件6；紫外滤光片7；紫外光检测器8；第一聚焦透镜91；准直透镜92；第二聚焦透镜93。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1，图1为本申请一种生化分光系统100的结构示意图。本申请提供的生化分光系统100可以将透过样品的光分开为不同的波长，进入对应的检测通道，进而对样品中某种特定物质进行检测。本申请提供的生化分光系统100能够达到兼顾紫外波段光线的检测具有足够的能量，以及其他波段全光谱的检测的效果，进而提高本申请提供的生化分光仪的检测效果。

本申请提供的生化分光系统100包括光源1、紫外分光片3、紫外光检测器8、平场凹面光栅5以及探测器组件6。其中，光源1用于发射光线，紫外分光片3被设置为能够将来自样品的光线分为紫外波段光线和其他波段光线。可以理解的是，光源1发出的光线经过样品之后射入紫外分光片3中，紫外分光片3将接收到的光线分为紫外波段光线和其他波段光线。紫外光检测器8设于紫外分光片3一侧，主要用于接收紫外波段光线，将接收到的紫外波段光线的光信号转换为对应的电信号，从而对接收到的紫外波段光线进行检测，实现对紫外波段光线的检测。本申请将紫外波段光线通过分光片分光，照射到单独的紫外光检测器8中，避免检测到的紫外波段光线能量较弱，从而提高了紫外波段光线的检测质量。

本申请还设置有平场凹面光栅5用于接收其他波段光线，平场凹面光栅5的作用是使接收到的光线既衍射又聚焦，其可减少吸收现象，只存在其光栅面一次反射的光损失，且无色差。可以理解的是，平场凹面光栅5将其他波段光线分为不同波长的光依次排开的光谱带，并将该光谱带反射至探测器组件6中，探测器组件6接收光谱带并进行检测，进而完成其他波段光线的检测。

本申请提供的生化分光系统100通过紫外分光片3将来自样品的光线分为紫外波段光线和其他波段光线，并利用紫外光检测器8对紫外波段光线进行检测，利用平场凹面光栅5和探测器组件6对其他波段光线进行检测，达到兼顾紫外波段光线的检测具有足够的能量，以及其他波段全光谱的检测的效果，同时，平场凹面光栅5将其他波段光线分为不同波长的光依次排开的光谱带的设置，极大的减少了光学元件，使得生化分光系统100整体结构更加紧凑，同时还能对除紫外波段光线以外的其他波段的光线进行全光谱检测。

在一些实施例中，可以采用卤钨灯作为光源1，卤钨灯在部分紫外区和整个可见光范围内可产生较强的连续光谱，且具有噪声低，漂移小的优点。在光源1的发光强度不足时，可以对光源1进行替换，从而避免影响分光效果，如影响紫外波段光线的强度，以及其他波段光线经由平场凹面光栅5分光后的光线强度，进而避免影响对样品的检测效果。

在一些实施例中，参阅图1所示，生化分光系统100包括紫外滤光片7，紫外滤光片7设于紫外分光片3和紫外光检测器8之间。紫外滤光片7接收紫外分光片3分离出的紫外波段光线，并滤出更为纯净的紫外波段光线，将更为纯净的紫外波段光线传播至紫外光检测器8中进行检测，避免杂光影响紫外波段光线的检测。同时，紫外光检测器相比于普通的光电探测器，对紫外波段光线更为敏感，能够提高对紫外波段光线的检测效果。可以理解的是，将紫外波段光线与其他波段光线分离，能够避免探测到紫外波段光线能量较弱，结合紫外滤光片7和紫外光检测器8的设置，提高紫外波段光线纯净度的同时，提高对紫外波段光线对检测敏感度，进而提高对紫外波段光线的检测效果。

在一些实施例中，参阅图1所示，生化分光系统100包括第一聚焦透镜91和准直透镜92，其中，第一聚焦透镜91沿光源1发出光线的光轴方向设于光源1和样品之间，对光源1发出光线进行聚焦，准直透镜92沿光源1发出光线的光轴方向设于样品和所述紫外分光片3之间，将经过第一聚焦透镜91的光线准直为平行光束，再将平行光束传播至紫外分光片3。从光源1发出的光线依次经过第一聚焦透镜91、样品和准直透镜92，即光源1发出的光线经过第一聚焦透镜91进行聚焦，再经过样品传播至准直透镜92，之后经由准直透镜92准直后照射至紫外分光片3上，进而将经过样品的光线照射至紫外分光片3上进行分光。准直透镜92将经过样品的光线进行准直，准直为一平行光束传播至紫外分光片3上，可以避免经过样品的光线扩散至紫外分光片3外部，从而造成信息丢失。可以理解的是，第一聚焦透镜91和准直透镜92的设置能够提高经过样品的光线的质量，进而提高对光线的检测效果。

在一些实施例中，第一聚焦透镜91可以设置为双凸透镜，准直透镜92也可以设置为双凸透镜。

参阅图1所示，生化分光系统100包括设于第一聚焦透镜91和准直透镜92之间的比色杯2，比色杯2用于放置样品，且比色杯2的中心与第一聚焦透镜91对光线的焦点位置重合。第一聚焦透镜91将光源1发出的光线聚焦至比色杯2，将样品放置在比色杯2中光线聚集的位置，光线照射至样品处即可携带样品信息传播至准直透镜92，再经由准直透镜92准直后传播至紫外分光片3进行分光，分光后携带信息的紫外波段光线由紫外光检测器8检测，携带信息的其他波段光线由平场凹面光栅5继续分光，再由探测器组件6进行检测。

在一些实施例中，比色杯可以设置为石英或优质塑料等材质。

在一些实施例中，参阅图1所示，生化分光系统100包括第二聚焦透镜93和入射狭缝4，第二聚焦透镜93设于紫外分光片3和平场凹面光栅5之间，入射狭缝4设于第二聚焦透镜93和平场凹面光栅5之间。可以理解的是，由紫外分光片3分出的其他波段光线依次经过第二聚焦透镜93、入射狭缝4和平场凹面光栅5，之后传播至探测器组件6，经由探测器组件6进行检测。且入射狭缝4的中心与第二聚焦透镜93对其他波段光线聚焦的焦点位置重合。即第二聚焦透镜93将其他波段光线聚焦至入射狭缝4的中心处，再将其他波段光线传播至平场凹面光栅5处进行下一步分光。入射狭缝4的缝宽可以根据平场凹面光栅5的参数选定。

在一些实施例中，入射狭缝4的宽度为20um-200um。在一些实施例中，入射狭缝4的缝宽不局限于设置为20um-200um，入射狭缝4的缝宽可以根据平场凹面光栅5的参数进行选定。

在一些实施例中，参阅图1所示，紫外分光片3具有分光面，分光面被配置为能够反射紫外波段光线并透过其他波段光线，分光面朝向光源1。在一些实施例中，分光面与光源1发射的光线的光轴呈45°角，光线中的紫外波段光线经过分光面被反射至紫外光检测器8，光线中的其他波段光线经由分光面会直接传播至第二聚焦透镜93。即光线经过紫外分光片3，紫外波段光线被反射，紫外波段以外的光，也就是其他波段光线被透射。

在一些实施例中，平场凹面光栅5为一种全息闪耀反射光栅，其像平面为一个平面，便于将经过平场凹面光栅5的其他波段光线成像于探测器组件6。

在一些实施例中，参阅图1所示，探测器组件6包括多个探测器，多个探测器的敏感波长依次变化。其他波段光线经由入射狭缝4传播至平场凹面光栅5，平场凹面光栅5将其他波段光线分为不同波长的光依次排开的光谱带，并将该光谱带传播至探测器组件6的接收面上，即分别传播至对应的探测器的接收面上。在一些实施例中，探测器组件6的接收面与平场凹面光栅5的像平面重合，平场凹面光栅5将不同波长的光依次排开的光谱带成像至探测器组件6的接收面，再由探测器组件6对不同波长的光进行检测。在一些实施例中，多个探测器的敏感波长依次变化，多个探测器依次对应于依次排开的不同波长的光，从而分别对不同波长的光进行检测。在一些实施例中，可以根据所检测的不同波长的光选择具有不同线性范围、不同噪声高低程度以及不同灵敏度的探测器，即参考线性范围、噪声高低程度以及灵敏度等参数选择不同的探测器对其他波段光线分开的依次排开的不同波长的光进行检测。

本申请还提供一种生化分析仪，包括上述的生化分光系统100。本申请提供的生化分光仪通过上述的生化分光系统100对经过样品的光线进行分光，再将分开的不同波长的光线进入对应的检测通道进行检测，进而计算出样品中特定物质的含量。本申请的生化分光系统100将经过样品的光线先经过紫外分光片3将紫外波段光线反射至紫外光检测器8进行检测，避免检测到的紫外波段光线的能量较低，影响信噪比。再将其他波段光线透射至依次经过第二聚焦透镜93、入射狭缝4和平场凹面光栅5，经由平场凹面光栅5分为不同波长的光依次排开的光谱带，并将光谱带传播至对应的探测器的接收面上，使不同的探测器对应于依次排开的不同波长的光，并对依次排开的不同波长的光进行检测。实现其他波段光线全光谱的检测，且使生化分光系统100的结构更加紧凑。

在一些实施例中，本申请提供的生化分光系统100还包括计算模块，紫外光检测器8与计算模块电连接，并将检测到的紫外波段光线信号转换为电信号，将电信号传递至计算模块中，由计算模块计算出样品中对应物质的含量。同理，探测器组件6中的多个探测器均与计算模块电连接，并将检测到的不同波长的光信号转换为电信号，将电信号传递至计算模块中，由计算模块计算出样品中对应物质的含量。

在一些实施例中，计算模块包括为操作者提供操作生化分析仪的界面，以实现项目的编辑，样本设置，项目的申请、执行，结果的输出和历史记录查询等。在一些实施例中，计算模块还包括数据的分析处理与计算部分，如样品信息和原始数据存储、化验结果汇总报告、质控报告、质控数据计算绘图、质控回顾性检查分析、质控物以及质控数据管理等。可以理解的是，本申请所提供的生化分析仪通过上述的计算模块的多种功能的设置能够实现自动化设置。

在一些实施例中，本申请提供的生化分析仪还包括加样系统和清洗系统等，以实现生化分析仪的自动化。在一些实施例中，加样系统用于把定量的样本(通常是微量)和试剂加入指定的比色杯以进行反应，一般包括定量吸量器、加样针等。可以通过采用合理的液路设计和连接技术、液面检测技术、随量跟踪技术以及堵塞检测技术等，保证加样系统加样的精确度。在一些实施例中，清洗系统用于清洗比色杯，或者采用自动更换反应杯的方法保证比色杯的清洁。清洗装置一般由吸液针、吐液针和擦拭刷组成。在一些实施例中，在用吸液针吸出比色杯内的反应液后，生化分析仪可以先利用吐液针向比色杯内注入碱性溶液进行冲洗，再利用吐液针向比色杯内注入酸性溶液进行冲洗，最后利用吐液针向比色杯内注入去离子水进行冲洗。擦拭刷的功能是吸去比色杯的杯壁上挂淋的水，在一些实施例中，擦拭刷的刷体内部有负吸装置。

本申请提供的生化分光系统100通过紫外分光片3、紫外光检测器8、平场凹面光栅5和探测器组件6的设置能够提高分光效果，兼顾紫外波段光线的检测具有足够的能量，以及其他波段光线全光谱的检测，进而提高了本申请提供的生化分析仪的检测效果。同时，本申请通过设置平场凹面光栅5对其他波段光线进行分光，在实现其他波段光线全光谱的检测的同时，使得本申请提供的生化分光系统100结构更加紧凑，便于实现生化分析仪的小型化设置。

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申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种生化分光系统，其特征在于，所述生化分光系统包括：

光源，用于发射光线；

紫外分光片，所述紫外分光片被设置为能够将来自样品的光线分为紫外波段光线和其他波段光线；

紫外光检测器，所述紫外光检测器用于接收所述紫外波段光线；

平场凹面光栅，所述平场凹面光栅用于接收所述其他波段光线，并将所述其他波段光线分为不同波长的光依次排开的光谱带；及，

探测器组件，用于接收所述光谱带。

2.根据权利要求1所述的生化分光系统，其特征在于，所述生化分光系统包括紫外滤光片，所述紫外滤光片设于所述紫外分光片和所述紫外光检测器之间。

3.根据权利要求1所述的生化分光系统，其特征在于，所述生化分光系统包括第一聚焦透镜和准直透镜，所述第一聚焦透镜设于所述光源和所述样品之间，所述准直透镜设于所述样品和所述紫外分光片之间。

4.根据权利要求3所述的生化分光系统，其特征在于，所述生化分光系统包括设于所述第一聚焦透镜和所述准直透镜之间的比色杯，所述比色杯用于放置所述样品，且所述比色杯的中心与所述第一聚焦透镜对所述光线聚焦的焦点位置重合。

5.根据权利要求1所述的生化分光系统，其特征在于，所述生化分光系统包括第二聚焦透镜，所述第二聚焦透镜设于所述紫外分光片和所述平场凹面光栅之间。

6.根据权利要求5所述的生化分光系统，其特征在于，所述生化分光系统包括设于所述第二聚焦透镜和所述平场凹面光栅之间的入射狭缝，所述入射狭缝的中心与所述第二聚焦透镜对所述其他波段光线聚焦的焦点位置重合。

7.根据权利要求6所述的生化分光系统，其特征在于，所述入射狭缝的宽度为20um-200um。

8.根据权利要求1所述的生化分光系统，其特征在于，所述紫外分光片具有分光面，所述分光面被配置为能够反射紫外波段光线并透过其他波段光线，所述分光面朝向所述光源。

9.根据权利要求1所述的生化分光系统，其特征在于，所述探测器组件包括多个探测器，所述多个探测器的敏感波长依次变化。

10.一种生化分析仪，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的生化分光系统。