專利名稱：一種半自動生化分析儀及其雙波長測試方法
一種半自動生化分析儀及其雙波長測試方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半自動生化分析儀。背景技術：
生化分析儀通常包括光源、比色通道和光電采集裝置，半自動生化分 析儀具有單光束、單比色通道和單光電采集裝置。雙波長測試方法是在傳 統(tǒng)的分光光度法基礎上發(fā)展起來的，與單波長測試方法相比，雙波長測試 方法能夠消除或有效抑制光源波動的影響，有效抑制反應中干擾物質對測 試結果的影響，同時對因溶液混濁或比色皿光學特性不均等缺陷可能引起 的測試結果不準具有較好的改善作用。實際應用中，對于多檢測通道的光 度計一般是同時測量主次波長的吸光度，對于單檢測通道的光度計只能分 時測量主波長和次波長對應的吸光度值，兩種應用都是將主次波長的吸光
度差值作為被測物質的吸光度，最后根據(jù)LB (朗伯-比爾)原理來計算被
測溶液的濃度?，F(xiàn)有的適用于半自動生化分析儀的雙波長測試方法為先 連續(xù)采集主波長對應的吸光度值，待主波長的所有數(shù)據(jù)采集完后再進行次 波長所有數(shù)據(jù)的采集。這種雙波長測試方法的缺陷是l)兩種波長的測試 周期不具備同時性，測試時間點相差較大，即使對于終點法來說也不能完 全扣除光源本身波動對測試結果的影響，在數(shù)據(jù)處理中可能引起其他誤差。 2)因兩種波長的測試時間點相差較大，所以現(xiàn)有的雙波長測試方法不適用 于通過速率法和固定時間法進行分析的半自動生化分析儀。
發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的就是解決現(xiàn)有技術中的問題，提供一種半自動生化 分析儀及其雙波長分析方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種半自動生化分析儀，包括光源； 用于通過由光源發(fā)出的光束并將其轉化為單色光的單色器；用于容納被測 樣本溶液的比色皿，所述比色皿位于所述光源和所述單色器之間的光路中 或所述比色皿位于從單色器透射出的單色光的光路中并透過由光源發(fā)出 的光；用于對透過所述比色皿和單色器的單色光進行信號采集的光電采集 裝置；單色器驅動裝置，所述單色器具有至少兩個不同波長的濾光片，所
4述單色器驅動裝置用于在測試過程中驅動單色器變換位置，使與至少兩個
被測波長對應的濾光片依次置于光路中以使光束通過，并轉化為單色光； 和控制裝置，用于控制光電采集裝置在每個采集周期內對至少兩個不同波 長的單色光依次進行信號采集，并控制所述單色器驅動裝置的動作。
所述控制裝置用于在與一被測波長對應的濾光片靜止在光路中時，控 制光電采集裝置開始對所述波長光進行信號采集，并在信號采集完成后控 制所述單色器驅動裝置驅動單色器變換位置，以使與另一被測波長對應的 濾光片靜止在光路中。
本發(fā)明還同時提供一種雙波長測試方法，適用于半自動生化分析儀， 所述半自動生化分析儀包括光源、單色器、比色皿和光電采集裝置，所述 單色器具有至少兩個不同波長的濾光片，所述光源發(fā)出的光透過單色器和 比色皿，所述方法包括以下步驟
Al、在測試過程中變換所述單色器的位置，使與至少兩個被測波長對 應的濾光片依次置于光路中以使光束通過，并轉化為單色光；
Bl、控制光電采集裝置在每個采集周期內對通過比色皿和單色器的至 少兩個不同波長的單色光依次進行信號采集；
Cl、循環(huán)步驟A1、 Bl，直至完成設定的采集周期數(shù)。上述步驟A1、 Bl 構成一個采集周期，按照操作者所設定的采集周期數(shù)，不斷循環(huán)步驟A1、 Bl，直至整個測試過程結束。
所述被測波長為兩個。
每個采集周期包括以下步驟在步驟A1中，當與第一波長對應的濾光 片靜止在光路中時，控制光電采集裝置開始對所述第一波長光進行信號采 集，采集完成后，控制單色器變換位置，當與第二波長對應的濾光片靜止 在光路中時，控制光電采集裝置開始對所述第二波長光進行信號采集，采 集完成后，控制單色器變換位置，以使與第一波長對應的濾光片靜止在光 路中，開始下一采集周期。
本發(fā)明的有益效果是間隔測試的設計方法，縮小兩個波長之間采集
的時間間隔，更接近于反應的實際進行過程，有利于提高測試結果的準確 性和可靠性。并且本發(fā)明的雙波長測試方式同時滿足半自動生化分析儀的 速率法、固定時間法和終點法項目的測試。

圖1為半自動生化分析儀單波長測試原理圖； 圖2為本發(fā)明一種實施例的雙波長測試原理5圖3為本發(fā)明一種實施例的雙波長測試時序原理圖； 圖4為本發(fā)明另一種實施例的雙波長測試時序原理圖； 圖5為本發(fā)明又一種實施例的多波長測試時序原理圖。
具體實施方式
本申請的特征及優(yōu)點將通過實施例結合附圖進行詳細說明。 半自動生化分析儀的通常結構如圖l所示，其中，光源l是比色系統(tǒng) 的能量源，可發(fā)出復合光；透鏡組2收集、傳遞來自光源l的復合光，在 有些情況下可以不設置透鏡組2;單色器3將經(jīng)過準直或會聚的復合光線 進行過濾，只通過測試所需波長的單色光。經(jīng)過濾光后的光線通過比色皿 4的比色通道后，未被吸收的能量由光電采集裝置5進行信號采集，再經(jīng) 過后繼的信號轉換、處理和計算，可得到被測樣本的濃度。
本發(fā)明一種實施例中，半自動生化分析儀的結構如圖2所示，包括光 源l、透鏡組2、單色器3、比色皿4、光電采集裝置5、單色器驅動裝置6 和控制裝置7。光源1發(fā)出單束光，系統(tǒng)中可以不增加其他分光設備，如 光纖等。通過比色皿4比色通道的光線同樣為單束光，測試過程中，系統(tǒng) 的光源l、透鏡組2、比色皿4以及光電采集裝置等都保持靜止，而單色器 3按照系統(tǒng)設計時序旋轉。對于雙波長測試，單色器3具有至少兩個不同 波長的濾光片，選擇其中的兩個波長做為測試波長，假設一個波長為主波 長入l，另一個波長為次波長入2。系統(tǒng)時序設計為將對雙波長所有數(shù)據(jù)進 行采集的時間根據(jù)操作者要求分為若干個相同的時間階段，每個時間階段 為一個采集周期。在每個采集周期內，控制裝置7 (例如FPGA、微處理器 或其它邏輯控制器件)控制單色器驅動裝置6依據(jù)系統(tǒng)時序指令，驅動單 色器變換位置，使兩個波長所對應的濾光片依次位于光路中，同時，控制 裝置7控制光電采集裝置5依據(jù)系統(tǒng)指令，在每一個采集周期內依次對透 過比色皿和濾光片的兩種單色光進行信號采集。 一個采集周期結束后再重 復上述控制，開始另一個采集周期，直到操作者所設置的采集周期數(shù)完成。 在每個采集周期中，對兩個波長光的采集時間優(yōu)選為相等。
使單色器變換位置的方法可以是旋轉或直線移動，當通過旋轉單色器 使其位置變換時，單色器優(yōu)選為圓盤式的。當通過直線移動單色器使其位 置變換時，單色器優(yōu)選為矩形的。驅動裝置6可以為包含有電機的驅動裝 置。
比色皿4也可以位于光源1到單色器3之間的光路中，光源1發(fā)出的復合光通過比色皿4的比色通道后再通過單色器3，轉化為單色光。
雙波長測試時序如圖3、 4所示。測試前，單色器驅動裝置保持勻速 旋轉或靜止狀態(tài)。在tl時刻，操作者執(zhí)行雙波長測試，操作系統(tǒng)響應后發(fā) 送指令給控制裝置，控制裝置響應指令后發(fā)出控制脈沖，控制單色器驅動 裝置驅動單色器從t2時刻開始以設定速度旋轉一定角度使與主波長A 1對 應的濾光片旋轉到光路上(此狀態(tài)也稱為主波長位置)，使光束通過?；騿?色器驅動裝置先執(zhí)行一次復位動作后再驅動單色器旋轉到主波長位置。單 色器旋轉到主波長位置后，在一定時間內穩(wěn)定后于t3時刻保持靜止狀態(tài)。 這時，有兩種工作方式
1) 如圖3所示，t3時刻單色器驅動裝置穩(wěn)定后，控制裝置即發(fā)送指 令對主波長執(zhí)行光電采集，并在t4時刻完成主波長入1的數(shù)據(jù)采集。然后， 控制裝置發(fā)送控制脈沖，單色器驅動裝置以設定速度由主波長位置直接運 動到次波長X2位置(即使與次波長入2對應的濾光片旋轉到光路上)，并 在t5時刻靜止穩(wěn)定后執(zhí)行次波長數(shù)據(jù)采集。每個采集周期內，對每種波長 的采集次數(shù)可以大于l次，由系統(tǒng)設計確定，例如設定在每個采集周期內 對每個波長的采集時間為1秒，采集頻率為20次/秒。t6時刻對次波長入 2采集結束。然后，系統(tǒng)再切換到主波長位置，并依次按主、次波長間隔 切換的方式，循環(huán)執(zhí)行上述步驟，在操作者設定的測試周期內完成雙波長 測試。該時序對應的一個測試循環(huán)周期為t6-t2。
2) 如圖4所示，t4時刻完成主波長A 1的數(shù)據(jù)采集后，控制裝置并 不直接控制單色器驅動裝置驅動單色器旋轉到次波長位置，而是等待一定 時間到t5時刻后，再由主波長位置向次波長位置運動。其中(t5-t2)=
(t8 — t5)。然后依次循環(huán)執(zhí)行主次波長的數(shù)據(jù)采集，每次在完成數(shù)據(jù)采集 后都必須滿足系統(tǒng)設定的時間后才進行波長切換。
本實施例中主波長和次波長可以依操作者的要求而設定。 常用的生化分析方法主要有終點法、速率法(又稱動力學法)以及固 定時間法。其中，終點法指反應達到平衡后，吸光度與被測物的濃度成正 比；速率法指在反應過程中，反應速度與底物濃度的零次方成正比，反應 物勻速生成某個產物，導致被測定溶液在某一波長下吸光度均勻地減小或 增加，減小或增加的速度與被測物的活性或濃度成正比；固定時間法指在 一定的反應時間內，反應速度與底物濃度的一次方成正比。由于底物在不 斷的消耗，因此整個反應速度在不斷的減小，—表現(xiàn)為吸光度的增加(或降低)速度越來越小。
本發(fā)明所設計的測試時序，對于單通道測試系統(tǒng)，最大限度的縮短了 主次波長之間測試的時間差，滿足速率法和固定時間法等測試項目對時間 同步性的嚴格要求，該方法同樣適用于終點法測試，且優(yōu)于已有雙波長測 試方法，能有效抑制測試過程中的波動對測試結果的影響。同時，配合單 色器直連驅動方式和微步控制方法，能更加快速、準確的實現(xiàn)雙波長之間 的切換，有利于測試精度的提高。
相比較兩種時序設計，方法l理論上主、次波長之間采集間隔的時間 最短，對速率法和固定時間法的測試比較有利，但對控制系統(tǒng)設計要求較 高；方法2雖然在波長切換上時間有所滯后，但比較符合驅動控制系統(tǒng)的 實際工作狀態(tài)，且主次波長切換的總間隔周期保持恒定，便于實現(xiàn)控制。 兩種測試時序中，主波長和次波長分別完成一次測試的時間相等，數(shù)據(jù)采 集次數(shù)也相同。
除此之外，本發(fā)明所設計的方法還可拓展到單通道多波長測試范圍，
單色器具有多個波長的濾光片，其采集時序設計如圖5所示。測試時，單 色器驅動裝置驅動單色器依次在每個選定波長之間切換，并控制光電采集 裝置采集數(shù)據(jù)，所有波長都完成一次數(shù)據(jù)采集后即為一個完整采集周期， 然后再循環(huán)各波長繼續(xù)測試至操作者設定的測試周期。
本發(fā)明除了在濾光片靜止在光路中時進行信號采集外，還可以在濾光 片運動的過程進行信號采集。
以上內容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說 明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術 領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若 干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種半自動生化分析儀，包括光源；用于通過由光源發(fā)出的光束并將其轉化為單色光的單色器；用于容納被測樣本溶液的比色皿，所述比色皿位于所述光源和所述單色器之間的光路中或所述比色皿位于從單色器透射出的單色光的光路中并透過由光源發(fā)出的光；用于對透過所述比色皿和單色器的單色光進行信號采集的光電采集裝置；其特征在于還包括單色器驅動裝置，所述單色器具有至少兩個不同波長的濾光片，所述單色器驅動裝置用于在測試過程中驅動單色器變換位置，使與至少兩個被測波長對應的濾光片依次置于光路中以使光束通過，并轉化為單色光；和控制裝置，用于控制光電采集裝置在每個采集周期內對至少兩個不同波長的單色光依次進行信號采集，并控制所述單色器驅動裝置的動作。
2. 如權利要求1所述的半自動生化分析儀，其特征在于所述控制 裝置用于在與一被測波長對應的濾光片靜止在光路中時，控制光電采集裝 置開始對所述波長光進行信號采集，并在信號采集完成后控制所述單色器 驅動裝置驅動單色器變換位置，以使與另一被測波長對應的濾光片靜止在 光路中。
3. 如權利要求2所述的半自動生化分析儀，其特征在于所述單色 器為圓盤狀，所述單色器驅動裝置包括電機。
4. 一種雙波長測試方法，適用于半自動生化分析儀，所述半自動生 化分析儀包括光源、單色器、比色皿和光電采集裝置，所述單色器具有至 少兩個不同波長的濾光片，所述光源發(fā)出的光透過單色器和比色皿，其特 征在于所述方法包括以下步驟Al、在測試過程中變換所述單色器的位置，使與至少兩個被測波長對應的濾光片依次置于光路中以使光束通過，并轉化為單色光；Bl、控制光電采集裝置在每個采集周期內對通過比色皿和單色器的至少兩個不同波長的單色光依次進行信號采集；Cl、循環(huán)步驟A1、 Bl，直至完成設定的采集周期數(shù)。
5. 如權利要求4所述的雙波長測試方法，其特征在于所述被測波長為兩個。
6. 如權利要求5所述的雙波長測試方法，其特征在于每個采集周 期包括以下步驟在步驟Al中，當與第一波長對應的濾光片靜止在光路 中時，控制光電采集裝置開始對所述第一波長光進行信號采集，采集完成 后，控制單色器變換位置，當與第二波長對應的濾光片靜止在光路中時， 控制光電采集裝置開始對所述第二波長光進行信號采集，采集完成后，控 制單色器變換位置，以使與第一波長對應的濾光片靜止在光路中，開始下 一采集周期。
7. 如權利要求6所述的雙波長測試方法，其特征在于在每個采集 周期內，對每個波長的采集時間相同。
8. 如權利要求6所述的雙波長測試方法，其特征在于在所述步驟 Al中，通過單色器驅動裝置旋轉單色器來變換所述單色器的位置。
9. 如權利要求6所述的雙波長測試方法，其特征在于在每次采集 完成后，等待一定時間后再控制單色器變換位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半自動生化分析儀，包括光源、單色器、比色皿和光電采集裝置，還包括單色器驅動裝置和控制裝置，所述單色器具有至少兩個不同波長的濾光片，所述單色器驅動裝置用于在測試過程中驅動單色器變換位置，使與至少兩個被測波長對應的濾光片依次置于光路中以使光束通過，并轉化為單色光；控制裝置用于控制光電采集裝置在每個采集周期內對至少兩個不同波長的單色光依次進行信號采集，并控制所述單色器驅動裝置的動作。本發(fā)明有利于提高測試結果的準確性和可靠性。
文檔編號G01N35/00GK101672856SQ20081021608
公開日2010年3月17日 申請日期2008年9月11日 優(yōu)先權日2008年9月11日
發(fā)明者禹 夏, 張少維, 俊 王, 陳雪亮 申請人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司