CN202256152U - 一种特定蛋白测量仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及生化分析仪器领域，具体是一种用于测量人体体液中特定蛋白含量的特定蛋白测量仪。本实用新型主要由光源、入射光路、反应杯、散射光路、光电检测单元组成，光源发出的光依次经过准直透镜和准直通道进入反应杯，入射光经过反应杯里的溶液时发生散射和透射，散射光经散射光路汇聚到光电检测单元，光电检测单元输出相应的电压信号，电压信号的大小则对应着所检测体液样本蛋白含量的多少，其特征在于：光源电半导体激光器、驱动电路及其恒温控制装置组成，驱动电路用于微调控制半导体激光器的输出光强，恒温控制装置用于半导体激光器工作温度的稳定。
Description
技术领域
本实用新型涉及生化分析仪器领域，具体是一种用于测量人体体液中特定蛋白质含量的分析仪器，及其标定方法。
背景技术
特定蛋白专用测量仪是一种用于测量人体体液中特定蛋白质含量的分析仪器，它利用了激光散射比浊测量的原理，通过测量反应杯中样品和试剂反应之后溶液的浊度，来测定样品中特定蛋白质含量的高低，特定蛋白质含量的高低则反应了病人身体的相应的状态，为医生诊断提供有效的参考数据。因此，特定蛋白专用测量仪是一种在医疗机构广泛使用的生化分析仪器，仪器的使用量大，如何保证大量的特定蛋白专用测试仪在检测相同样本时，仪器测量结果一致，是大家关注的问题。贝克曼考尔特公司的专利《散射浊度计和比浊计组合》(CN1224497A)提出了采用偏振光片的方法，将光束分成两个分量，一个用于光强检测，一个用于浊度测量，由于用于光强检测的光波分量并没有进入反应杯，所以他们的这种方法只是间接地测量了激光的发射光强，未能测定进入反应杯和散射光路的真正有效的激光的光强，从而难以保证仪器测量结果的一致。深圳市国赛生物技术有限公司的专利《散射比浊专用测试仪》(CN 2890898Y)提出了在光电检测单元的输出端将输出电压进行分压调节的方法，这种方法可以将从前端光源一直到光电检测单元的所有不一致性通过分压调节进行标定。由于我们公司的特定蛋白测量仪的光电检测部分采用了精度等级高的光电传感器、运放和电阻，我们用同一激光源进行测量，光电检测部分的输出信号一致性都符合测量要求，实验表明仪器测量值的误差主要来源于光源发光强度的偏差。
发明内容
技术问题：本实用新型所要解决的问题就是提供一种可以进行快速、有效调试和标定特定蛋白测量仪及其标定方法。
技术方案：本实用新型涉及生化分析仪器领域，具体是一种用于测量人体体液中特定蛋白含量的分析仪器。本实用新型所指的特定蛋白测量仪主要由光源、入射光路、反应杯、散射光路、光电检测单元组成，标定时采用标准浊度液。光源由半导体激光器、驱动电路和恒温控制装置组成，驱动电路用于调整控制半导体激光器的输出光强，恒温控制装置保证半导体激光器工作温度的稳定。反应杯里面盛放用于检测的体液样品和相应的试剂，或者是标定用的标准浊度液。半导体激光器发出的光依次经过准直透镜和准直通道进入反应杯，入射光经过反应杯里的溶液时发生散射和透射，散射光经散射光路汇聚到光电检测单元，光电检测单元输出相应的电压信号，电压信号的大小则对应着所检测体液样本蛋白含量的多少。其特征在于：光源由半导体激光器、驱动电路及其恒温控制装置组成，驱动电路用于微调控制半导体激光器的输出光强，恒温控制装置保证半导体激光器工作温度的稳定；标定时采用标准浊度液，调节半导体激光器的输出光强，就可以快速实现多台仪器的检测标定。
上述的特定蛋白测量仪标定的方法是：标定时，预先配置好已知浊度的标准液，待标定的特定蛋白测量仪先预热一段时间，把该标准液放入反应杯，启动光源，观察光电检测单元输出的电压信号值，微调半导体激光器驱动电路，直到光电检测单元输出的电压信号值到达标定值，标定完成。
上述的半导体激光器光强微调驱动电路可以采用过压保护电阻R1和可调节电阻R2组成，过压保护电阻R1是为了限制半导体激光器的工作电压，防止调节可调电阻R2时，造成半导体激光器的永久性损坏。当然除了上述调节半导体激光器工作电压的方法外还有其他方法，比如调节电流，但是最终都是为了实现对半导体激光器的工作电压或电流的调节。
上述的半导体激光器外部具有一个恒温控制装置，保证半导体激光器工作温度的稳定。因为温度对半导体激光器发光光强的影响较大，一个稳定的温度可以很好的保证半导体激光器发射光强的稳定性。
上述的恒温控制装置由温度测量单元和半导体制冷制热模块组成。温度测量单元实时测量半导体激光器的温度，根据需要进行制冷或制热，保证半导体激光器工作温度的稳定。温度测量单元采用热敏电阻R5作为温度传感器，它和电阻R6组成一个分压电路，得到电压Ui，随着温度的变化，电压Ui随之变化，经运放U1进行阻抗转换后进入串行AD转换芯片U3，U3将模拟电压Ui转换为数字信号送给微处理器U4，U4的三个端口P1.0、P1.1、P1.2分别和AD转换芯片U3的SCK、SDA、CS管脚相连接。微处理器U4利用得到的数据计算出温度值，如果温度值高于27摄氏度，P1.3置高电平，P1.4置低电平，此时开关管G1、G4导通，开关管G2、G3关断，半导体制冷制热片U5的工作电流方向为A-＞B，处于制冷状态；如果温度值低于23摄氏度，P1.4置高电平，P1.3置低电平，此时开关管G2、G3导通，开关管G1、G4关断，半导体制冷制热片U5的工作电流方向为B-＞A，处于制热状态，从而实现了半导体激光器的恒温控制，保证了半导体激光器发射光强的稳定性。当然这个温度范围可以根据不同的半导体激光器的温度特性重新设定。
有益效果：采用驱动电路微调控制半导体激光器的输出光强，恒温控制装置可以保证半导体激光器工作温度的稳定；可以快速实现多台仪器性能指标的标定。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型装置的系统构成示意图
图2是本实施例中半导体激光器及驱动电路图
图3是本实施例中半导体激光器的恒温控制装置电路图
具体实施方式
图1是本实用新型装置的系统构成示意图。装置主要有光源、入射光路、检测池、散射光路、光电检测单元组成。光源由半导体激光器LD1及驱动电路1和恒温控制装置2组成，驱动电路1用于调整控制半导体激光器LD1的输出光强，恒温控制装置2用于保证半导体激光器LD1的工作温度的稳定。反应杯5里面盛放用于检测的体液样品和相应的试剂，或者盛放用于本实例调试标定目的的已知浊度的标准液。半导体激光器LD1的发射光S1首先经过由一组透镜组成的准直透镜3进行光线准直，然后在经过一段准直通道4进入检反应杯5，发射光S 1经过反应杯5时，激光和反应杯5里的溶液时发生光学散射和透射现象，透射光S3进入光陷9，被吸收掉；散射光S2经散射光路7汇聚到光电检测单元8，光电检测单元8输出相应的电压信号，电压信号的大小则对应着所检测体液样本蛋白含量的多少。
本实施例子中采用的半导体激光器LD1中心波长是635nm，最大发射功率1mw，驱动电路1采用恒压驱动方式，调压芯片U7是一种线性调压器，输出纹波小，调节可调电阻R2，就可以改变驱动电路1的输出电压，输出电压在1.2V至2.4V范围内。恒温控制装置2实时检测并把半导体激光器LD1的工作温度控制在23至27摄氏度之间。
由于半导体激光器LD1是一种点光源，发射光S1须经过准直透镜3和准直通道4准直成近似平行光。反应杯5是采用光学级的透明的塑料制成的，反应杯5检测时是放置在一个恒温槽6内，恒温槽6的控制温度接近人体正常体温。光电检测单元8采用VISHAY公司的硅光电池(型号：BPW34)作为接受传感器，传感器调理电路中的电阻均采用千分之一精度的电阻，保证了光电检测单元8性能的一致。
图2是本实施例中半导体激光源及驱动电路图，220V交流电进入开关电源U6，输出电压(Vo)为5V直流，一般地开关电源的纹波电压较高。开关电源U6的输出电压(Vo)进入线性电源芯片U7(MIC5209BM) 的输入端(IN)，进行降压调节输出，输出电压为Vout，电阻R1和可调电阻R2实现了线性电源芯片U7的输出电压Vout的调节，调节范围为1.2V～2.4V。电容C1可以降低输出电压的噪声。电阻R3和半导体激光器LD1相连。
电阻R1的阻值必须大于或等于可调电阻R2的最大阻值。
图3是本实施例中半导体激光器的恒温控制装置电路图，采用热敏电阻R5作为温度传感器，它和电阻R6组成一个分压电路，得到电压Ui，随着温度的变化，Ui随之变化，经运放U1(AD8605)进行阻抗转换后进入串行AD转换芯片U3(AD7683)，U3将模拟电压Ui转换为数字信号送给微处理器U4(89C2051)，U4的三个端口P1.0、P1.1、P1.2分别和AD转换芯片U3(AD7683)的SCK、SDA、CS管脚相连接。微处理器U4(89C2051)利用得到的数据计算出温度值，如果温度值高于27摄氏度，P1.3置高电平，P1.4置低电平，此时开关管G1(IRFU020)、开关管G4(IRFU020)导通，开关管G2(IRFU020)开关管G3(IRFU020)关断，半导体制冷制热片U5的工作电流方向为A-＞B，处于制冷工作状态；如果温度值低于23摄氏度，P1.4置高电平，P1.3置低电平，此时开关管G2(IRFU020)、开关管G3(IRFU020)导通，开关管G1(IRFU020)、开关管G4(IRFU020)关断，半导体制冷制热片U5的工作电流方向为B-＞A，处于制热工作状态，从而实现了半导体激光器LD1的恒温控制，保证了半导体激光器LD1发光光强的稳定性。当然这个温度范围可以根据不同的半导体激光器LD1的温度特性重新设定。
标定的方法：预先配置好400NTU的标准浊度液，打开需要标定的特定蛋白测试仪预热一段时间，打开已经标定好的一台特定蛋白测试仪预热一段时间，预热完成后，首先用移液器移取300μL配置好的400NTU的标准浊度液至反应杯，然后将反应杯放入标定好的特定蛋白测试仪进行测量，记录光电检测部分的输出电压值，作为待标定特定蛋白测试仪的标定电压值。接着再用移液器移取300μL配置好的400NTU的标准浊度液至反应杯需要标定的特定蛋白测试仪，调整可调电阻R2，直至其光电检测部分的输出电压值达到之前的标定电压值， 则这台特定蛋白测试仪就标定完成，重复这一步骤，将其余特定蛋白测试仪全部标定完成。
Claims (4)
1.特定蛋白测量仪主要由光源、入射光路、反应杯、散射光路、光电检测单元组成，光源发出的光依次经过准直透镜和准直通道进入反应杯，入射光经过反应杯里的溶液时发生散射和透射，散射光经散射光路汇聚到光电检测单元，光电检测单元输出相应的电压信号，电压信号的大小则对应着所检测体液样本蛋白含量的多少，其特征在于：光源由半导体激光器、驱动电路及其恒温控制装置组成，驱动电路用于微调控制半导体激光器的输出光强，恒温控制装置用于半导体激光器工作温度的稳定。
2.根据权利1所述的特定蛋白测量仪，其特征在于：上述半导体激光器驱动电路微调部分由过压保护电阻R1和可调节电阻R2组成。
3.根据权利1所述的特定蛋白测量仪，其特征在于：半导体激光器外部具有一个恒温控制装置。
4.根据权利1或3所述的特定蛋白测量仪，其特征在于：该恒温控制装置由温度测量单元和半导体制冷制热模块组成，温度测量单元实时测量半导体激光器的温度。
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|---|---|---|---|---|
| CN103335983A (zh) * | 2013-07-05 | 2013-10-02 | 深圳普门科技有限公司 | 采用比浊法测量特定蛋白的准自动体外检测设备及方法 |
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| CN113777076A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-12-10 | 四川南格尔生物科技有限公司 | 一种在线实时监测浓度的传感器及方法 |
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- 2011-07-27 CN CN2011202684303U patent/CN202256152U/zh not_active Expired - Lifetime
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