化學發光檢測設備和方法
【專利摘要】本發明公開了一種化學發光檢測設備和方法。所述化學發光檢測設備包括：接收單元，接收用戶選擇的待檢測目標；獲取單元，獲取待檢測目標；光子計數單元，將待檢測目標所產生的光子整形成脈沖信號，并且對脈沖信號進行脈沖計數；顯示單元，向用戶顯示所述脈沖計數的數值。根據本發明的化學發光檢測設備和方法，能夠降低造價成本以及檢測成本。另外，該化學發光檢測設備和方法，操作簡單。
【專利說明】化學發光檢測設備和方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于化學檢測設備【技術領域】，具體地講，涉及一種化學發光檢測設備和方法。
【背景技術】
[0002]化學發光免疫分析是近十年來在世界范圍內發展非常迅速的非放射性免疫分析，是繼酶免技術、放免技術、熒光免疫技術之后發展起來的一種超高靈敏度的微量測量技術。它是一種利用化學發光劑直接標記抗原或抗體的免疫分析方法。一般包括兩個部分，即免疫反應系統和化學發光分析系統。而化學發光分析系統是利用化學發光物質經催化劑的催化和氧化劑的氧化，形成一個激發態的中間體，當這種激發態中間體回到穩定的基態時，同時發射出光子(hM)，利用發光信號測量儀器測量光量子產額。
[0003]目前，在現有技術中，設備主要由拜爾、雅培、貝克曼、德普等公司生產化學發光免疫分析。雖然這些儀器集合了先進的計算機控制全自動分析技術、穩定的增強化學發光技術微粒子免疫固相分析技術以及獨特高效的超聲波抗污染技術，具有隨機、連續、緊急取樣等優點。但是，這些儀器的造價較高，測試成本較高，使得在應用上受到較大的限制，例如，新型的VIDAS儀器的價格進60萬元，并且該儀器必須配合法國進口梅里埃公司生產的檢測試劑盒來進行檢測，經計算，每檢測一次細菌的費用大約在30?50元。因此，需要提供一種造價成本較低，檢測成本較低的化學發光檢測設備。
【發明內容】
[0004]本發明的一個目的在于提供一種造價成本較低的化學發光檢測設備和方法。
[0005]本發明的另一目的在于提供一種檢測成本較低的化學發光檢測設備和方法。
[0006]根據本發明的一方面，提供一種化學發光檢測設備，所述化學發光檢測設備包括:接收單元，接收用戶選擇的待檢測目標；獲取單元，獲取待檢測目標；光子計數單元，將待檢測目標所產生的光子整形成脈沖信號，并且對脈沖信號進行脈沖計數；顯示單元，向用戶顯示所述脈沖計數的數值。
[0007]根據本發明的一方面，所述光子計數單元可包括:光電倍增管，用于將待檢測目標所產生的光子轉換成電信號；整形單元，用于將電信號整形成脈沖信號；脈沖計數器，對脈沖信號進行脈沖計數。
[0008]根據本發明的一方面，所述整形單元包括:運算放大器和與運算放大器電連接的比較器，以將電信號整形成脈沖信號。
[0009]根據本發明的一方面，利用反激式變壓器對光電倍增管進行供電。
[0010]根據本發明的一方面，所述獲取單元包括兩個傳感器，并且通過控制兩個傳感器以獲取待檢測目標。
[0011]根據本發明的一方面，通過L297步進電機驅動器和L298步進電機驅動器來驅動兩個傳感器，以獲取待檢測目標。[0012]根據本發明的一方面，所述待檢測目標位于96孔板內。
[0013]根據本發明的一方面，所述光電倍增管的波長為200?1200納米。
[0014]根據本發明的另一方面，提供一種化學發光檢測方法，所述化學發光檢測方法包括:接收用戶選擇的待檢測目標；獲取待檢測目標；將待檢測目標所產生的光子整形成脈沖信號，并且對脈沖信號進行脈沖計數；向用戶顯示所述脈沖計數的數值，以測量出光子的數量。
[0015]根據本發明的另一方面，所述化學發光檢測方法包括:接收用戶選擇的待檢測目標；獲取待檢測目標；光電倍增管將接收到的待檢測目標所產生的光子轉換成電信號；通過運算放大器和比較器將電信號整形成脈沖信號；通過脈沖計數器對脈沖信號進行脈沖計數；以及向用戶顯示所述脈沖計數的數值，以測量出光子的數量。
[0016]根據本發明的化學發光檢測設備和方法，能夠降低造價成本以及檢測成本。另外，該化學發光檢測設備和方法，操作簡單。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]通過下面結合附圖進行的對實施例的描述，本發明的上述和/或其它目的和優點將會變得更加清楚，其中:
[0018]圖1示出根據本發明示例性實施例的化學發光檢測設備的框圖；
[0019]圖2示出根據本發明示例性實施例的化學發光檢測設備的光子計數單元的框圖；
[0020]圖3示出根據本發明示例性實施例的化學發光檢測方法的流程圖；
[0021]圖4示出根據本發明另一示例性實施例的化學發光檢測方法的流程圖；
[0022]圖5示出根據本發明示例性實施例的化學發光檢測設備的獲取單元電路圖；
[0023]圖5A示出圖5中所示的A處局部放大圖；
[0024]圖5B示出圖5中所示的B處局部放大圖；
[0025]圖5C示出圖5中所示的C處局部放大圖；
[0026]圖示出圖5中所示的D處局部放大圖；
[0027]圖6示出根據本發明示例性實施例的化學發光檢測設備的光子計數單元電路圖；
[0028]圖7示出根據本發明示例性實施例的化學發光檢測設備的光電倍增管供電電路圖；
[0029]圖8示出根據本發明示例性實施例的化學發光檢測設備的光電倍增管輸出的電信號和整形后的脈沖信號的信號圖，其中，a為脈沖信號，b為電信號；
[0030]圖9示出根據本發明示例性實施例的化學發光檢測設備的脈沖信號的脈沖上升時間的圖；
[0031]圖10示出根據本發明示例性實施例的化學發光檢測設備的光電倍增管輸出的電信號的寬度；
[0032]圖11示出根據本發明示例性實施例的化學發光檢測設備的整形后的脈沖信號的覽度。
【具體實施方式】
[0033]現將詳細參照本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中，相同的標號始終指的是相同的部件。以下將通過參照附圖來說明所述實施例，以便解釋本發明。
[0034]圖1示出根據本發明示例性實施例的化學發光檢測設備的框圖。圖2示出根據本發明示例性實施例的化學發光檢測設備的光子計數單元的框圖。圖3示出根據本發明示例性實施例的化學發光檢測方法的流程圖。圖4示出根據本發明另一示例性實施例的化學發光檢測方法的流程圖。圖5示出根據本發明示例性實施例的化學發光檢測設備的獲取單元電路圖。圖5A示出圖5中所示的A處局部放大圖。圖5B示出圖5中所示的B處局部放大圖。圖5C示出圖5中所示的C處局部放大圖。圖示出圖5中所示的D處局部放大圖。圖6示出根據本發明示例性實施例的化學發光檢測設備的光子計數單元電路圖。圖7示出根據本發明示例性實施例的化學發光檢測設備的光電倍增管供電電路圖。圖8示出根據本發明示例性實施例的化學發光檢測設備的光電倍增管輸出的電信號和整形后的脈沖信號的信號圖。圖9示出根據本發明示例性實施例的化學發光檢測設備的脈沖信號的脈沖上升時間的圖。圖10示出根據本發明示例性實施例的化學發光檢測設備的光電倍增管輸出的電信號的寬度。圖11示出根據本發明示例性實施例的化學發光檢測設備的整形后的脈沖信號的寬度。
[0035]圖1示出根據本發明示例性實施例的化學發光檢測設備的框圖。如圖1所示，根據本發明示例性實施例的化學發光檢測裝置包括:接收單元10、獲取單元20、光子計數單元30、顯示單元40。
[0036]具體地講，接收單元10用于接收用戶選擇的待檢測目標。作為示例，這里所述的待檢測目標可以是腸炎沙門氏菌、豬霍亂沙門氏菌和鼠傷寒沙門氏菌中的一種。此外，優選地，可以將待檢測目標放置于96孔板(即96孔細胞培養板或96孔細胞培養皿)內。另外，用戶可選擇96孔板中需要檢測的待檢測目標位置(例如，可將96孔板劃分為X坐標和Y坐標，通過輸入X坐標和Y坐標的位置來確定待檢測目標位置)，通過各種操作來作出選擇指示，例如，按鍵輸入、鍵盤輸入、觸摸輸入等。
[0037]獲取單元20用于獲取待檢測目標。在本發明的一個示例性實施例中，獲取單元20可包括兩個傳感器，并且通過控制兩個傳感器以獲取待檢測目標。為了更好地說明，兩個傳感器被區分為第一傳感器和第二傳感器，第一傳感器用于定位96孔板的X坐標，第二傳感器用于定位96孔板的Y坐標。當接收單元10接收到X坐標和Y坐標的位置時，通過第一傳感器和第二傳感器來獲取待檢測目標。對于本領域技術人員而言，可通過任何合適的驅動器來控制傳感器以獲取待檢測目標。作為優選方式，通過L297步進電機驅動器和L298步進電機驅動器來驅動兩個傳感器，以獲取待檢測目標，如圖5以及圖5A至圖5B中所示。
[0038]光子計數單元30用于將待檢測目標所產生的光子整形成脈沖信號，并且對脈沖信號進行脈沖計數。在本發明的一個示例性實施例中，如圖2所示，光子計數單元30可包括光電倍增管31、整形單元32、脈沖計數器33。
[0039]光電倍增管31用于將待檢測目標所產生的光子轉換成電信號。作為示例，在本發明中，采用濱松公司生產的型號為CRllO的波長在200?1200納米的光電倍增管，而光電倍增管可包括光電陰極、電子光學輸入系統、電子倍增系統、陽極。作為優選的方式，利用反激式變壓器對光電倍增管進行供電，將18V的電壓轉換為1000V的高壓對光電倍增管進行供電，如圖7中所示。此外，為了防止高壓將電阻擊穿，優選地，將10個電阻(如圖7中所示的R2?Rll)串聯對其進行分壓。[0040]整形單元32用于將電信號整形成脈沖信號。在本發明的一個示例性實施例中，整形單元32可包括運算放大器321和與運算放大器電連接的比較器322。電信號經過運算放大器和比較器整形成脈沖信號，如圖6中所示。作為示例，采用Analog Devices公司生產的AD811型的高速運算放大器和Linear Technology公司生產的LT1016型高速比較器對光電倍增管輸出的電信號進行整形，以得到脈沖信號。
[0041]脈沖計數器33用于對脈沖信號進行脈沖計數。作為示例，可采用16位計脈沖計數器。
[0042]顯示單元40用于向用戶顯示所述脈沖計數的數值。另外，顯示單元40可利用液晶顯示屏來實現時，可將接收單元10與顯示單元40均集成在液晶顯示器上。通過上述的方式，通過所述脈沖計數的數值，以測量出光子的數量。
[0043]以下參照圖3來描述根據本發明示例性實施例的化學發光檢測方法。
[0044]參照圖3，在步驟S100，利用接收單元10接收用戶選擇的待檢測目標。可以將待檢測目標放置于96孔板(即96孔細胞培養板或96孔細胞培養皿)內。用戶可選擇96孔板中需要檢測的待檢測目標位置，例如，可將96孔板劃分為X坐標和Y坐標，通過輸入X坐標和Y坐標的位置來確定待檢測目標位置。另外，通過各種操作來作出選擇指示，例如，按鍵輸入、鍵盤輸入、觸摸輸入等。
[0045]接下來，在步驟S200，由獲取單元20獲取待檢測目標。優選的方式，可通過L297步進電機驅動器和L298步進電機驅動器來驅動兩個傳感器來獲取接收單元10接收的待檢測目標的坐標位置，以獲取待檢測目標。
[0046]然后，在步驟S300，通過光子計數單元30將待檢測目標所產生的光子整形成脈沖信號，并且對脈沖信號進行脈沖計數。
[0047]然后，在步驟S400，由顯示單元40向用戶顯示所述脈沖計數的數值，以測量出光子的數量。
[0048]圖4示出根據本發明另一示例性實施例的化學發光檢測方法的流程圖。
[0049]參照圖4，在步驟S100，利用接收單元10接收用戶選擇的待檢測目標。然后，在步驟S200，由獲取單元20獲取待檢測目標。
[0050]接下來，在步驟S310，光電倍增管將接收到的待檢測目標所產生的光子轉換成電信號。在步驟S320，通過運算放大器和比較器將電信號整形成脈沖信號。在步驟S330，通過脈沖計數器對脈沖信號進行脈沖計數。
[0051]這里，光電子從光電倍增管的光陰極發射后到達陽極會有一個時間延遲，這個時間延遲稱為渡越時間。由于各個光電子的渡越時間不同，因此還會存在渡越時間離散(TTS)0光電倍增管的時間特性通常用脈沖上升時間和脈沖響應寬度來表示。需要指出的是，脈沖上升時間是指脈沖幅度從10%上升到90%所需的時間。脈沖響應寬度是指脈沖幅度為50%的兩點之間的時間間隔。脈沖上升時間影響光電倍增管輸出電信號的幅值；脈沖響應寬度決定是否產生脈沖堆積效應。光電倍增管輸出的電信號和整形后的脈沖信號如圖8所示。
[0052]實驗測量了 3016個脈沖信號的脈沖上升時間。如圖9所示，脈沖信號的脈沖上升時間的平均值為30ns，光電倍增管輸出的電信號(B卩，整形前的脈沖信號)的脈沖上升時間為2.2ns。實驗表明，光電倍增管滿足光子計數單元進行脈沖信號進行計數的要求。[0053]實驗測量了光電倍增管輸出的電信號的寬度以及整形后的脈沖信號的寬度，如圖10和圖11所示。從圖10中可以看出，電倍增管輸出的電信號的統計特性為高斯分布，均值為53.6ns，0=6.3ns。從圖11中可以看出，整形后的脈沖信號的均值為89.3ns，σ =26.5ns。經對比，整形后的脈沖信號的寬度明顯比電信號的寬度大，這表明電信號經整形單元進行整形后輸出的脈沖信號的寬度有所寬展，滿足光子計數單元進行脈沖信號進行計數的要求
[0054]然后，在步驟S400，向用戶顯示所述脈沖計數的數值，以測量出光子的數量。
[0055]根據本發明的化學發光檢測設備和方法，能夠降低造價成本以及檢測成本。另外，該化學發光檢測設備和方法，操作簡單。
[0056]本發明的以上各個實施例僅僅是示例性的，而本發明并不受限于此。本領域技術人員應該理解:在不脫離本發明的原理和精神的情況下，可對這些實施例進行改變，也就是說，任何形式或細節上的變化仍落入本發明的范圍之中，其中，本發明的范圍在權利要求及其等同物中限定。
【權利要求】
1.一種化學發光檢測設備，所述化學發光檢測設備包括: 接收單元，接收用戶選擇的待檢測目標； 獲取單元，獲取待檢測目標； 光子計數單元，將待檢測目標所產生的光子整形成脈沖信號，并且對脈沖信號進行脈沖計數； 顯示單元，向用戶顯示所述脈沖計數的數值。
2.根據權利要求1所述的化學發光檢測設備，其特征在于，所述光子計數單元包括: 光電倍增管，用于將待檢測目標所產生的光子轉換成電信號； 整形單元，用于將電信號整形成脈沖信號； 脈沖計數器，對脈沖信號進行脈沖計數。
3.根據權利要求1所述的化學發光檢測設備，其特征在于，所述整形單元包括:運算放大器和與運算放大器電連接的比較器，以將電信號整形成脈沖信號。
4.根據權利要求2所述的化學發光檢測設備，其特征在于，利用反激式變壓器對光電倍增管進行供電。
5.根據權利要求1所述的化學發光檢測設備，其特征在于，所述獲取單元包括兩個傳感器，并且通過控制兩個傳感器以獲取待檢測目標。
6.根據權利要求5所述的化學發光檢測設備，其特征在于，通過L297步進電機驅動器和L298步進電機驅動器來驅動兩個傳感器，以獲取待檢測目標。
7.根據權利要求1?6中任一項所述的化學發光檢測設備，其特征在于，所述待檢測目標位于96孔板內。
8.根據權利要求1?6中任一項所述的化學發光檢測設備，其特征在于，所述光電倍增管的波長為200?1200納米。
9.一種化學發光檢測方法，包括: 接收用戶選擇的待檢測目標； 獲取待檢測目標； 將待檢測目標所產生的光子整形成脈沖信號，并且對脈沖信號進行脈沖計數； 向用戶顯示所述脈沖計數的數值，以測量出光子的數量。
10.根據權利要求9所述的化學發光檢測方法，其特征在于，所述化學發光檢測方法包括: 接收用戶選擇的待檢測目標； 獲取待檢測目標； 光電倍增管將接收到的待檢測目標所產生的光子轉換成電信號； 通過運算放大器和比較器將電信號整形成脈沖信號； 通過脈沖計數器對脈沖信號進行脈沖計數；以及 向用戶顯示所述脈沖計數的數值，以測量出光子的數量。
【文檔編號】G01N21/76GK103808710SQ201410028514
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年1月21日 優先權日:2014年1月21日
【發明者】曹際娟, 徐靜, 鄒明強, 曹冬梅 申請人:曹際娟, 徐靜, 鄒明強, 曹冬梅
專業數控銑床產品供應商
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