光电比色法生化分析实验的开发

1　引　言

作为计算机与生物化学技术相结合产物的生化分析仪器,集中了两个学科尖端的研究成果,在全球各医疗机构的化验室、超过15万个实验室需求的推动下,具有难以估量的社会和经济价值[1]。生化分析仪是各级医院化验室最基本的检验设备,常用的临床生化指标如血糖、血脂、胆固醇、转氨酶等参数90%以上都可以用这种仪器来测量[2]。生化分析仪工作原理是光学中的光电比色法,利用它为精密仪器专业学生开设跨学科的生化分析实验,可以开阔学生的视野、培养综合能力、提高学习兴趣。

进口的全自动型生化分析仪,价格昂贵、很少需要人工操作,不适合用来做学生实验。半自动型生化分析仪价格较低,由人工加样,学生可以通过自己操作来学习基本的生化分析方法。

半自动生化分析仪问世较早,我国目前正在使用的这类仪器一般都由单片机或单板机控制,通过液晶屏观察化验结果,操作提示少、直观性差。我们对旧式生化仪进行了改造,利用当前的主流PC机取代单片机,开发出智能型半自动生化仪,使其每步操作均有提示,还可实时显示反应曲线和检测结果。利用这种仪器开发的生化分析实验取得良好的教学效果。

2　实验系统原理

我们开发的智能型半自动生化仪的原理如图1所示。选用在中小医院使用非常普遍的BT224型半自动生化仪为改造对象,自制一块接口板取代单片机电路接管仪器的信号后续处理和温度控制、蠕动泵控制信号,并将截获的信号通过外购的包含A/D和D/A和I/O功能的AC1451转换卡送往PC机,该机配置为Celeron1GB CPU,128MB内存,40GB硬盘,17寸彩显,外配HPLaserJet 1000激光打印机打印检测结果,操作系统为Windows2000。

　　仪器采用碘钨灯S为光源,它发出紫外-可见光波段的照明光,经透镜LA会聚后光束投射到内含待测样品液的石英比色池C的窗口处,透射光经透镜LB,射向同轴安装并成45°角倾斜的8路分光镜BS1~BS8上;8块分光镜分别镀有对340、380、405、492、510、546、578、630 nm波长具有高反射率的光学薄膜,反射光经上述通光波长的8块干涉滤光片F1~F8后,就成为对应于以上波长的8路单色光束。具有选择反射/透射功能的8块分光镜和8块干涉滤光片组成单色器,透过单色器后的8路单色光束再分别由小透镜L1~L8聚焦,信号由紫外/可见光硅光二极管PD1~PD8分别接收,进行光电转换、前置放大,然后经8选1模拟开关选择、对数放大、由接口板上的选通电路选择,再经A/D转换后送往PC机做分析处理。对测量结果影响很大的比色池恒温控制和进行加样清洗的蠕动泵驱动均由PC根据用户设定参数自动完成。

测控软件用Delphi6.0编写,充分发挥了Windows图形用户界面信息量丰富的特点,各种与同一项操作有关的数据均在一个界面内显示,旧式生化仪需按键多次才能完成的操作,现在只需点击鼠标一次即可完成;旧式生化仪需要化验员记忆操作流程,而改造后的仪器增加了智能提示功能,每一步操作均有提示信息和声音反馈,避免了操作失误。软件界面之一如图2所示。