一种新型的PKU荧光仪的研制及其临床评价

　　0 引 言

　　苯丙酮尿症(phenylketonuria，PKU)是一种由于人体正常染色体缺陷造成的新生儿体内苯丙氨酸代谢紊乱性疾病。目前，我国新生儿 PKU 平均发病率约为115 000，因而对新生儿进行 PKU 筛查意义重大[1]。目前检测苯丙氨酸的常用方法包括细菌抑制法、荧光法、时间分辨法和高效液相色谱法(HPLC)等[2]。其中，因荧光法具有灵敏度高、方法特异、操作简单、方法快捷、重现性好、取样容易、试样量少等优点[3-4]，是现今 PKU 筛查方法的发展趋势。但目前国内还没有自主知识产权的 PKU 检测诊断设备，也没有相应的临床仪器评价标准。所以研制一套具有自主知识产权的 PKU 荧光仪，并确立一套相应的可定量仪器评价方案，对我们开发的 PKU 荧光仪的误差进行科学评估，具有重要的现实意义和经济利益。本仪器已申请专利。

　　1 荧光仪的总体设计

　　PKU 荧光仪是为测定、研究新生儿苯丙酮尿症(PKU)发病及分布特征的专用仪器，它以苯丙氨酸(Phe)作为检验指标，采用荧光分析法测量血液中苯丙氨酸 PHE 水平。其测量原理是：血液样品中的苯丙氨酸在合适 pH 值及温度下的茚三酮反应会形成一种荧光复合物，在特定波长的光激发下该荧光复合物产生的荧光强度和苯丙氨酸 PHE 浓度成正比，通过和标准曲线比较则可得出待测血液样本是否患有苯丙酮尿症。

　　1.1 传统的荧光测量光学系统

　　对于“激发-接收”的光学系统，一般有“顶部激发、顶部接收”，“顶部激发、底部接收”和“顶部激发、侧面接收”三种方式。从 PKU 的实际测量方法和仪器自动化程度考虑，现有的荧光仪一般采用图1 所示的“顶部激发、顶部接收”的荧光测量光学系统。

　　该荧光测量系统的光传输本质上是一个透镜-反射镜系统，不但设计、加工复杂，而且激发光路和荧光接收两个光路的同轴度的装配、调整也很困难;特别是其中的关键元件 二向分色镜要求反射激发光、透过荧光，不但镀膜工艺复杂，用于在系统中的调试更是困难。此外，这个荧光测量系统也未能实现对激发光强度的监测，激发光源的能量波动没有反馈系统予以自动校正，影响测量结果的稳定性。

　　为了克服以上缺点，我们研制的新型 PKU 荧光仪采用光纤结构。与传统的光路系统相比，光纤型具有易于设计，空间位置易于安排，装配调整方便等优点。此外光纤耦合器制造工艺比二向分色镜简单，且造价便宜。但如果用一般的Y 型光纤耦合器的荧光测量系统仍不能监测激发光强度的波动，从而使得所测得的荧光数据有较大的不稳定误差。为此，我们设计了一种新型的N 型光纤耦合器，并以此为基础，研制出一种新型的应用 N 型光纤耦合器的荧光测量系统。