CN202189010U - 自动生化分析仪分光光度计用光学检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种自动生化分析仪分光光度计用光学检测系统，它包括：同轴依次设有光源、准直镜、比色皿、聚焦镜、设有狭缝的入射板、角镜，角镜的反射工作面与轴线成一锐角，角镜后的轴线两侧分别放置平面平场全息光栅、阵列探测器，平面平场全息光栅与阵列探测器的接收工作面相对放置，光源发射出的光线依次经过准直镜、比色皿、聚焦镜、入射板上的狭缝而射向角镜并经由角镜的反射工作面反射后射向平面平场全息光栅，平面平场全息光栅将光线色散后形成的平场光谱射向阵列探测器的接收工作面，阵列探测器的输出端与检测信号处理系统的输入端连接。本实用新型可用于单波长探测以及多波长的同时探测，检测准确性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光学检测系统，具体地说，是涉及一种自动生化分析仪中的分光光度计所使用的光学检测系统。
背景技术
自动生化分析仪是一种医院临床用常规分析仪器，其主要用于测定人体液中的各种生化指标，如血常规、心肌酶谱、血糖血脂、肝功、肾功、免疫球蛋白等常规生化指标。自动生化分析仪的测量生化指标功能是基于朗伯-比尔定律的光电比色法而实现的，而自动生化分析仪的核心部分是分光光度计，可见，对于自动生化分析仪而言，其内的分光光度计性能会直接影响整个仪器的性能指标，甚至结构。
目前，公知的分光光度计具有两种结构的光学系统，一种是滤光片式光学系统，另一种是光栅式光学系统。如图3所示，滤光片式光学系统同轴排列有光源201、准直系统202、滤光片203、聚焦系统204、探测器205，探测器205与数据处理电路206相连，滤光片203的稳定性是仪器性能的关键。当处于单波长工作情况时，滤光片203可固定不变，但是，由于使用单波长，分析项目的数量受到了限制。然而，如果使用多波长，则光学系统中便需要配有滤光片203的切换机构，这样会使得仪器的结构变得复杂，可靠性下降。如图4所示，光栅式光学系统同轴排列有光源301、准直系统302、单色仪303、聚焦系统304、探测器305，探测器305与数据处理电路306相连，应用光栅式光学系统的自动生化分析仪一般采用扫描方式工作，其缺点是：第一，因光栅扫描需要一定的时间，故仪器运行速度慢；第二，具有波长重复误差；第三，必须配有光栅扫描机构，从而使仪器的结构变得复杂，可靠性下降；第四，进行不同波长检测时需要进行波长切换，无法实现多波长同时检测，无法利用去除本底的方法去除待检测物质中存在的干扰，降低了临床检测的准确性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种自动生化分析仪分光光度计用光学检测系统，该光学检测系统的检测准确性高，使得自动生化分析仪的结构简单、运行速度快、性能稳定可靠。
为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
一种自动生化分析仪分光光度计用光学检测系统，其特征在于：它包括光源、准直镜、比色皿、聚焦镜、入射板、角镜、平面平场全息光栅、阵列探测器和检测信号处理系统，其中：
同轴依次设有光源、准直镜、比色皿、聚焦镜、设有狭缝的入射板、角镜，该角镜的反射工作面与轴线成一锐角，该角镜后的轴线两侧分别放置平面平场全息光栅、阵列探测器，该平面平场全息光栅与阵列探测器的接收工作面相对放置，该光源发射出的光线依次经过该准直镜、比色皿、聚焦镜、入射板上的狭缝而射向该角镜并经由该角镜的反射工作面反射后射向该平面平场全息光栅，该平面平场全息光栅将光线色散后形成的平场光谱射向该阵列探测器的接收工作面，该阵列探测器的输出端与该检测信号处理系统的输入端连接。
所述检测信号处理系统包括模拟开关、模数转换器、数据处理器和多个放大器，其中：各个放大器的输入端分别与所述阵列探测器上相应的信号输出端连接，各个放大器的输出端分别与该模拟开关上相应的输入端连接，该模拟开关的输出端经由该模数转换器而与该数据处理器上相应的IO端连接，该模拟开关和模数转换器的控制端分别与该数据处理器上相应的IO端连接。
本实用新型的优点是：
在本实用新型光学检测系统中，由于设计有平面平场全息光栅和阵列探测器，且陈列探测器配有检测信号处理系统，因此，本实用新型不仅可用于单波长的探测，还可用于多波长的同时探测，并且，本实用新型可有效消除波长的重复误差。
本实用新型的结构简单，检测信号处理系统中模数转换器C8051F060、模拟开关等器件的使用，确保了多波长的快速同时探测以及检测的准确性，大大提高了自动生化分析仪的运行速度，并且保证了自动生化分析仪性能的可靠性。
附图说明
图1是本实用新型光学检测系统的组成示意图；
图2是检测信号处理系统的组成示意图；
图3是公知的滤光片式光学系统的组成示意图；
图4是公知的光栅式光学系统的组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
如图1所示，本实用新型自动生化分析仪分光光度计用光学检测系统包括光源101、准直镜102、比色皿103、聚焦镜104、入射板105、角镜106、平面平场全息光栅107、阵列探测器108和检测信号处理系统109，其中：同轴依次设有光源101、准直镜102、比色皿103、聚焦镜104、设有狭缝的入射板105、角镜106，该角镜106的反射工作面与轴线Z成一锐角θ，该角镜106后的轴线Z两侧分别放置平面平场全息光栅107、阵列探测器108，该平面平场全息光栅107与阵列探测器108的接收工作面相对放置，该光源101发射出的光线依次经过该准直镜102、比色皿103、聚焦镜104、入射板105上的狭缝而射向该角镜106并经由该角镜106的反射工作面反射后射向该平面平场全息光栅107，该平面平场全息光栅107将光线色散后形成的平场光谱射向该阵列探测器108的接收工作面，以使阵列探测器108探测射入的平场光谱，该阵列探测器108的输出端与该检测信号处理系统109的输入端连接。
如图2所示，该检测信号处理系统109包括模拟开关1092、模数转换器1093、数据处理器1094和多个放大器1091，其中：各个该放大器1091的输入端分别与该阵列探测器108上相应的信号输出端连接，各个该放大器1091的输出端分别与该模拟开关1092上相应的输入端连接，该模拟开关1092的输出端经由该模数转换器1093而与该数据处理器1094上相应的IO端连接，该模拟开关1092和模数转换器1093的控制端分别与该数据处理器1094上相应的IO端连接。
在实际设计时，放大器1091可选用CA3140芯片，模拟开关1092可选用CD4051芯片，数据处理器1094为单片机，模数转换器1093可选用C8051F060芯片，该模数转换器1093的AD采集速度应达到1M/S且精度为16位及以上，以满足本实用新型对多波长进行快速同时探测的目的。
在实际应用中，光源101要根据波长要求来选择，例如，光源101选为石英卤钨灯。准直镜102为石英透镜。比色皿103由石英玻璃制成。聚焦镜104为石英透镜。入射板105的狭缝为机械刀口狭缝。角镜106由k9光学玻璃制成，角镜106的反射工作面与轴线Z所成的角度θ大小由平面平场全息光栅107所要求的入射角来确定。
阵列探测器108具有的线元数要根据波长要求来确定，本实用新型中的阵列探测器108为硅光电二极管阵列。例如，自动生化分析仪对6个波长进行探测，6个波长分别为340nm、405nm、510nm、546nm、578nm和630nm，那么阵列探测器108的线元数选为6，阵列探测器108的间距可依次选为4.33mm、7mm、4.33mm、2.4mm4.33mm、2.13mm、3.47mm，平面平场全息光栅107的线色散选为15nm/mm，若光谱带宽为6nm，则阵列探测器108的宽度选为0.4mm。
本实用新型工作时，光源101发射出的光线先经准直镜102准直，然后通过比色皿103，光线被比色皿103中的被检物样品部分吸收，然后，由比色皿103射出的光线被聚焦镜104聚焦到入射板105的狭缝上，通过狭缝的光线射向角镜106，光线被角镜106的反射工作面反射，而后射到平面平场全息光栅107上，平面平场全息光栅107将光线色散形成平场光谱，并将形成的平场光谱射向阵列探测器108的接收工作面，从而由阵列探测器108对射来的平场光谱进行探测，然后，阵列探测器108将探测出的多个波长的光线(例如，设定阵列探测器108对8个不同波长的光线进行探测)进行光学信号到电流信号的转换，而后，该各个波长的光线对应的电流信号分别经由相应的放大器1091进行电流到电压信号转换后，由数据处理器1094根据被检物样品浓度的检测需要，控制模拟开关1092对该多个波长的光线对应的电压信号进行选择，将选择的至少一个电压信号经由模数转换器1093进行模数转换后送入数据处理器1094进行处理与分析，从而得出被检物样品的浓度，完成检测。
本实用新型的优点是：
在本实用新型光学检测系统中，由于设计有平面平场全息光栅和阵列探测器，且陈列探测器配有检测信号处理系统，因此，本实用新型不仅可用于单波长的探测，还可用于多波长的同时探测，并且，本实用新型可有效消除波长的重复误差。
本实用新型的结构简单，检测信号处理系统中模数转换器C8051F060、模拟开关等器件的使用，确保了多波长的快速同时探测以及检测的准确性，大大提高了自动生化分析仪的运行速度，并且保证了自动生化分析仪性能的可靠性。
以上所述是本实用新型的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自动生化分析仪分光光度计用光学检测系统，其特征在于：它包括光源、准直镜、比色皿、聚焦镜、入射板、角镜、平面平场全息光栅、阵列探测器和检测信号处理系统，其中：
同轴依次设有光源、准直镜、比色皿、聚焦镜、设有狭缝的入射板、角镜，该角镜的反射工作面与轴线成一锐角，该角镜后的轴线两侧分别放置平面平场全息光栅、阵列探测器，该平面平场全息光栅与阵列探测器的接收工作面相对放置，该光源发射出的光线依次经过该准直镜、比色皿、聚焦镜、入射板上的狭缝而射向该角镜并经由该角镜的反射工作面反射后射向该平面平场全息光栅，该平面平场全息光栅将光线色散后形成的平场光谱射向该阵列探测器的接收工作面，该阵列探测器的输出端与该检测信号处理系统的输入端连接。
2.如权利要求1所述的自动生化分析仪分光光度计用光学检测系统，其特征在于：
所述检测信号处理系统包括模拟开关、模数转换器、数据处理器和多个放大器，其中：
各个该放大器的输入端分别与所述阵列探测器上相应的信号输出端连接，各个该放大器的输出端分别与该模拟开关上相应的输入端连接，该模拟开关的输出端经由该模数转换器而与该数据处理器上相应的IO端连接，该模拟开关和模数转换器的控制端分别与该数据处理器上相应的IO端连接。
3.如权利要求2所述的自动生化分析仪分光光度计用光学检测系统，其特征在于：
所述模数转换器为C8051F060芯片。
4.如权利要求1或2所述的自动生化分析仪分光光度计用光学检测系统，其特征在于：
所述光源为石英卤钨灯。
5.如权利要求1或2所述的自动生化分析仪分光光度计用光学检测系统，其特征在于：
所述准直镜为石英透镜。
6.如权利要求1或2所述的自动生化分析仪分光光度计用光学检测系统，其特征在于：
所述比色皿由石英玻璃制成。
7.如权利要求1或2所述的自动生化分析仪分光光度计用光学检测系统，其特征在于：
所述聚焦镜为石英透镜。
8.如权利要求1或2所述的自动生化分析仪分光光度计用光学检测系统，其特征在于：
所述入射板的狭缝为机械刀口狭缝。
9.如权利要求1或2所述的自动生化分析仪分光光度计用光学检测系统，其特征在于：
所述角镜由k9光学玻璃制成。
10.如权利要求1或2所述的自动生化分析仪分光光度计用光学检测系统，其特征在于：
所述阵列探测器为硅光电二极管阵列。
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