專利名稱：用于均相發(fā)光免疫檢測(cè)的光路切換機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于均相發(fā)光免疫檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高速光路切換機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
均相發(fā)光免疫檢測(cè)技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)旨在取代現(xiàn)有酶標(biāo)技術(shù)，具有高效，高精度，高可靠性，低成本等一系列優(yōu)點(diǎn)的全新臨床檢測(cè)手段。均相發(fā)光免疫技術(shù)利用作為供體和受體的微珠來(lái)進(jìn)行生物分子的檢測(cè)。其中，供體微珠填充有光敏劑，受體微珠填充有化學(xué)發(fā)光劑，如果樣品中存在待測(cè)生物分子，供體微珠和受體微珠會(huì)由于抗體抗原的特異性結(jié)合而相互接近，從而形成橋式耦合的供體、受體連接結(jié)構(gòu)。在受激光激發(fā)后，單體氧在橋式結(jié)構(gòu)中傳遞，再產(chǎn)生615nm的光信號(hào)?；谝陨显?均相發(fā)光免疫檢測(cè)儀器的核心部分由光子計(jì)數(shù)器，半導(dǎo)體激光器和高速光路切換機(jī)構(gòu)組成。
由于樣品被激光激發(fā)后在很短時(shí)間內(nèi)即產(chǎn)生信號(hào)光，且信號(hào)光強(qiáng)度依指數(shù)規(guī)律隨時(shí)間下降。又由于光子計(jì)數(shù)器極高的靈敏度和靶面的易損性，在激光對(duì)樣品照射期間，任何激光泄漏到光子計(jì)數(shù)器通道都可能導(dǎo)致檢測(cè)失敗甚至損害昂貴的光子計(jì)數(shù)器，極大降低了系統(tǒng)信噪比。因此，合理的高速光路切換機(jī)構(gòu)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵?，F(xiàn)有光路切換機(jī)構(gòu)是由光快門(mén)和樣品托架行走機(jī)構(gòu)組成。檢測(cè)分4步完成1)行走機(jī)構(gòu)將樣品池移到激光器下方，開(kāi)啟激光器對(duì)樣品池照射。在此期間，光快門(mén)關(guān)閉，阻止光子進(jìn)入光子計(jì)數(shù)器通道。2)激光照射結(jié)束，關(guān)閉激光器。3)行走機(jī)構(gòu)立刻將樣品池移到光子計(jì)數(shù)器下方，打開(kāi)光快門(mén)進(jìn)行光子計(jì)數(shù)。4)計(jì)數(shù)完成，關(guān)閉光快門(mén)。在現(xiàn)有光路切換機(jī)構(gòu)的檢測(cè)步驟(I)中，其切換時(shí)間受步進(jìn)電機(jī)一機(jī)械導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)的限制，很難在幾十毫秒內(nèi)運(yùn)動(dòng)十幾毫米的距離，從而錯(cuò)過(guò)最佳檢測(cè)時(shí)機(jī)，降低系統(tǒng)的靈敏度。同時(shí)，由于受機(jī)械結(jié)構(gòu)及材料的限制，單層光快門(mén)設(shè)計(jì)難以完全阻擋激光或外部光源的散射光，其滲透的散射光將泄露到光子計(jì)數(shù)器通道，導(dǎo)致“暗計(jì)數(shù)”和背景噪聲升高，降低系統(tǒng)的信噪比。在現(xiàn)有光路切換結(jié)構(gòu)的檢測(cè)步驟(3)中，該機(jī)構(gòu)的另一缺點(diǎn)是光快門(mén)和行走機(jī)構(gòu)缺一不可。在不需要樣品池移動(dòng)的場(chǎng)合，如單點(diǎn)快速檢測(cè)裝置，僅僅起光路切換作用的行走機(jī)構(gòu)使系統(tǒng)復(fù)雜，成本增加。在現(xiàn)有均相發(fā)光免疫分析儀中，激光光源、光路切換機(jī)構(gòu)、信號(hào)光采集、光子計(jì)數(shù)器均采用分體結(jié)構(gòu)，即這四個(gè)部件之間相對(duì)獨(dú)立，導(dǎo)致整個(gè)儀器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，協(xié)同工作效率降低，極大地增加了儀器整體成本，維護(hù)和升級(jí)較為困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了降低均相激發(fā)光免疫檢測(cè)中的背景噪聲，避免激光泄漏到光子計(jì)數(shù)器通道，開(kāi)發(fā)了一種高速光路切換機(jī)構(gòu)，并將激光光源、高速光路切換機(jī)構(gòu)、信號(hào)光采集、光子計(jì)數(shù)器在內(nèi)的關(guān)鍵子部位進(jìn)行固定一體化設(shè)計(jì)，使之成為一獨(dú)立的系統(tǒng)核心組件，為均相激發(fā)光免疫檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)，維修，改型帶來(lái)極大的方便。
作為優(yōu)選實(shí)施方式，用于均相發(fā)光免疫檢測(cè)的光路切換機(jī)構(gòu)，包括用于固定光子計(jì)數(shù)器I的固定支架2和旋轉(zhuǎn)盤(pán)3，在固定支架上開(kāi)設(shè)有信號(hào)光收集通道11，樣品池7置于旋轉(zhuǎn)盤(pán)3下方并處于與信號(hào)光收集通道11的正下方；旋轉(zhuǎn)盤(pán)3的旋轉(zhuǎn)中心與信號(hào)光收集通道的中心之間為偏心位置關(guān)系，在旋轉(zhuǎn)盤(pán)3的不同角度位置處放置有用于反射激光束并使激光束照射到樣品池7上的直角棱鏡6和用于收集信號(hào)光的透鏡5 ;通過(guò)控制旋轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)到相應(yīng)角度，使得直角棱鏡6和透鏡分別在不同時(shí)段旋轉(zhuǎn)到信號(hào)光收集通道11的正下方，從而實(shí)現(xiàn)光路切換。作為優(yōu)選實(shí)施方式，所述的用于均相發(fā)光免疫檢測(cè)的光路切換機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述的固定支架2和旋轉(zhuǎn)盤(pán)3的結(jié)合端面設(shè)置有同心環(huán)狀光學(xué)迷宮結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中，在固定支架2下方和旋轉(zhuǎn)盤(pán)3上方設(shè)有多重嵌套式凸部和凹槽結(jié)構(gòu)，凸部和凹槽相互耦合，但不妨礙旋轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)；所述旋轉(zhuǎn)盤(pán)3，處于激光激發(fā)工位時(shí)，在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)下將直角棱鏡6旋轉(zhuǎn)到樣品池10上方，激光器7發(fā)出的光束8經(jīng)直角棱鏡6作90度轉(zhuǎn)向后照射在樣品池10 ；所述旋轉(zhuǎn)盤(pán)3，處于信號(hào)檢測(cè)工位時(shí)，在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)下將信號(hào)光收集透鏡5旋轉(zhuǎn)到樣品池 10上方；光子計(jì)數(shù)器1，激光器7和旋轉(zhuǎn)盤(pán)3的固定軸均集成在固定支架2)上。本發(fā)明的有益效果是通過(guò)旋轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)光路從激發(fā)工位到檢測(cè)工位的切換，并通過(guò)在旋轉(zhuǎn)盤(pán)和固定支架之間的結(jié)合端面上設(shè)置同心環(huán)狀迷宮結(jié)構(gòu)，有效降低了均相激發(fā)光免疫檢測(cè)中的背景噪聲，避免了激光泄漏到光子計(jì)數(shù)器通道。此外本發(fā)明將均相發(fā)光免疫檢測(cè)所需要的光子計(jì)數(shù)器，激光器，旋轉(zhuǎn)盤(pán)，信號(hào)光采集器件在內(nèi)的關(guān)鍵子部件全部集成在固定支架上，使之成為一獨(dú)立的系統(tǒng)核心組件。該獨(dú)立核心組件為均相發(fā)光免疫檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)，維修，改型帶來(lái)極大的方便。


圖I高速光路切換機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖，(a)和(b)分別為激發(fā)工位時(shí)和檢測(cè)工位時(shí)旋轉(zhuǎn)盤(pán)位置示意圖；(C)和(d)分別為激發(fā)工位時(shí)和檢測(cè)工位時(shí)的光路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明采用的光學(xué)迷宮多次反射示意圖。圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明I:光電倍增管/光子計(jì)數(shù)器2:固定支架3:旋轉(zhuǎn)盤(pán)4:透鏡 25:透鏡 I6:直角菱鏡7:激光器8:激光束9:光學(xué)迷宮環(huán)10:樣品池11 :信號(hào)光收集通道
具體實(shí)施方式
本發(fā)明是一種高速光路切換機(jī)構(gòu)，包括光子計(jì)數(shù)器(I)、固定支架(2)、旋轉(zhuǎn)盤(pán)(3)和激光器(7)等。光子計(jì)數(shù)器(I)安裝在固定支架(2)上。固定支架(2)上開(kāi)有與光子計(jì)數(shù)器靶面同心的信號(hào)光收集通道(11)。樣品池(10)被置于旋轉(zhuǎn)盤(pán)(3)的下方并與信號(hào)光收集通道(11)同心的位置。旋轉(zhuǎn)盤(pán)(3)的旋轉(zhuǎn)中心與信號(hào)光收集通道(11)中心為偏心設(shè)置。旋轉(zhuǎn)盤(pán)(3 )與信號(hào)光收集通道(11)重合的直徑上分別安裝著用于反射激光束的直角棱鏡(6)和用于收集信號(hào)光的透鏡(5)，見(jiàn)附圖I。包括光子計(jì)數(shù)器(1)，激光器(7)，旋轉(zhuǎn)盤(pán)(3)，信號(hào)光采集器件在內(nèi)的關(guān)鍵子部件全部集成在固定支架(2)上，使之成為一獨(dú)立的高速光路切換機(jī)構(gòu)。該獨(dú)立核心組件為均相發(fā)光免疫檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)，維修，改型帶來(lái)極大的方便。固定支架(2)和旋轉(zhuǎn)盤(pán)(3)的結(jié)合端面為同心環(huán)狀光學(xué)迷宮結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)中，在固定支架(2)下方和旋轉(zhuǎn)盤(pán)(3)上方設(shè)有多重嵌套式凸部和凹槽結(jié)構(gòu)，凸部和凹槽相互緊密耦合并能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，從而形成多層壁壘迷宮結(jié)構(gòu)。見(jiàn)附圖2，△足夠小，散射光需要經(jīng)歷很多次反射才能到達(dá)光子計(jì)數(shù)器的表面。光學(xué)迷宮的表面反射率足夠低，多次反射的散射光強(qiáng)度以指數(shù)的形式下降，到達(dá)光子計(jì)數(shù)器靶面的光子數(shù)可以低于光子計(jì)數(shù)器本身的背景嘈 聲。參見(jiàn)附圖1，高速光路切換機(jī)構(gòu)的工作原理為(1)在激光激發(fā)工位，旋轉(zhuǎn)盤(pán)(3)在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)下將直角棱鏡(6)旋轉(zhuǎn)到樣品池(10)上方，激光器(7)發(fā)出的光束(8)經(jīng)直角棱鏡(6)作90度轉(zhuǎn)向后照射在樣品池。由于直角棱鏡(6)在旋轉(zhuǎn)盤(pán)(3)固定的部位不與信號(hào)光收集通道(11)相通，信號(hào)光收集透鏡(5 )也被旋轉(zhuǎn)到不與信號(hào)光收集通道(11)相通的角度，加上同心環(huán)狀光學(xué)迷宮的折反吸收功能，照射樣品的散射光不會(huì)漏到光子計(jì)數(shù)器的收集通道。保證了非常低的系統(tǒng)“暗計(jì)數(shù)”值和背景嘈音。(2)在信號(hào)檢測(cè)工位，旋轉(zhuǎn)盤(pán)
(3)在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)下將信號(hào)光收集透鏡(5)旋轉(zhuǎn)到樣品池(10)上方。此時(shí)，樣品池(10)，信號(hào)光收集透鏡(5)，信號(hào)光收集通道(11)，信號(hào)光收集透鏡(4)和光子計(jì)數(shù)器靶面同心，光子計(jì)數(shù)通道開(kāi)啟。由于旋轉(zhuǎn)盤(pán)(3)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以設(shè)計(jì)得遠(yuǎn)小于樣品池移動(dòng)托架的平移慣量，光路切換可以在幾十毫秒內(nèi)完成。下面結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步闡述一體化的高速光路切換機(jī)構(gòu)在保證低噪音、低雜散光的基礎(chǔ)上，還能獲取較高的檢測(cè)靈敏度。實(shí)驗(yàn)條件在標(biāo)準(zhǔn)96孔板反應(yīng)孔(避光深孔約300 μ I)中混勻25 μ I甲胎蛋白(AFP)標(biāo)準(zhǔn)樣品+25 μ I生物素標(biāo)記抗體+25 μ I抗體包被受體微球溶液(10 μ g/ml)，將上述溶液混勻后，在37°C震蕩溫育30min。避光加入175μ I供體微球通用液(自制)，充分混勻，震蕩溫育IOmin0實(shí)驗(yàn)結(jié)果在實(shí)驗(yàn)中，AFP標(biāo)準(zhǔn)樣品的濃度設(shè)計(jì)為0，10，20，50，100, 250ng/ml。采用高速光路切換機(jī)構(gòu)采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)，如下表所示。由表可見(jiàn)，采用高速光路切換機(jī)構(gòu)可明顯截止雜散光，降低自然本底熒光，顯著提高了系統(tǒng)的靈敏度。
權(quán)利要求
1.一種用于均相發(fā)光免疫檢測(cè)的光路切換機(jī)構(gòu)，包括用于固定光子計(jì)數(shù)器(I)的固定支架(2)和旋轉(zhuǎn)盤(pán)(3)，在固定支架上開(kāi)設(shè)有信號(hào)光收集通道(11)，樣品池(7)置于旋轉(zhuǎn)盤(pán)(3)下方并處于與信號(hào)光收集通道(11)的正下方；旋轉(zhuǎn)盤(pán)(3)的旋轉(zhuǎn)中心與信號(hào)光收集通道的中心之間為偏心位置關(guān)系，在旋轉(zhuǎn)盤(pán)(3)的不同角度位置處放置有用于反射激光束并使激光束照射到樣品池(7)上的直角棱鏡(6)和用于收集信號(hào)光的透鏡(5);通過(guò)控制旋轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)到相應(yīng)角度，使得直角棱鏡(6)和透鏡分別在不同時(shí)段旋轉(zhuǎn)到信號(hào)光收集通道(11)的正下方，從而實(shí)現(xiàn)光路切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于均相發(fā)光免疫檢測(cè)的光路切換機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述的固定支架(2)和旋轉(zhuǎn)盤(pán)(3)的結(jié)合端面設(shè)置有同心環(huán)狀光學(xué)迷宮結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中，在固定支架(2)下方和旋轉(zhuǎn)盤(pán)(3)上方設(shè)有多重嵌套式凸部和凹槽結(jié)構(gòu)，凸部和凹槽相互耦合，但不妨礙旋轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于均相發(fā)光免疫檢測(cè)的光路切換機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)盤(pán)(3)，處于激光激發(fā)工位時(shí)，在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)下將直角棱鏡(6)旋轉(zhuǎn)到樣品池(10)上方，激光器(7)發(fā)出的光束(8)經(jīng)直角棱鏡(6)作90度轉(zhuǎn)向后照射在樣品池(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于均相發(fā)光免疫檢測(cè)的光路切換機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)盤(pán)(3)，處于信號(hào)檢測(cè)工位時(shí)，在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)下將信號(hào)光收集透鏡(5)旋轉(zhuǎn)到樣品池(10)上方。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于均相發(fā)光免疫檢測(cè)的光路切換機(jī)構(gòu)，其特征在于，光子計(jì)數(shù)器(I)，激光器(7)和旋轉(zhuǎn)盤(pán)(3)的固定軸均集成在固定支架(2)上。
全文摘要
本發(fā)明屬于均相發(fā)光免疫檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于均相發(fā)光免疫檢測(cè)的光路切換機(jī)構(gòu)，包括用于固定光子計(jì)數(shù)器(1)的固定支架(2)和旋轉(zhuǎn)盤(pán)(3)，在固定支架上開(kāi)設(shè)有信號(hào)光收集通道(11)，樣品池(7)置于旋轉(zhuǎn)盤(pán)(3)下方并處于與信號(hào)光收集通道(11)的正下方；旋轉(zhuǎn)盤(pán)(3)的旋轉(zhuǎn)中心與信號(hào)光收集通道的中心之間為偏心位置關(guān)系，在旋轉(zhuǎn)盤(pán)(3)的不同角度位置處放置有用于反射激光束并使激光束照射到樣品池(7)上的直角棱鏡(6)和用于收集信號(hào)光的透鏡(5)；通過(guò)控制旋轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)到不同角度，實(shí)現(xiàn)光路切換。本發(fā)明能夠降低均相激發(fā)光免疫檢測(cè)中的背景噪聲。
文檔編號(hào)G01N33/53GK102830224SQ201210310778
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者趙丕成, 陳達(dá), 李奇峰, 薛彬 申請(qǐng)人:天津市先石光學(xué)技術(shù)有限公司