直管型智能流动注射化学发光分析仪的研制

　　1　引　　言

　　流动注射(flow injection)作为一种强有力的样品处理技术,与特定的检测技术相结合形成一个完整的分析体系,使它具有极为广泛的应用性。对于化学发光分析(chemiluminescence),由于发光反应速度快,必须保证样品与发光试剂能够快速和有效的重现混合,流动注射技术满足了这一要求,所以它与化学发光分析相结合产生的流动注射化学发光分析法集两者优点于一身,其特点是灵敏度高、线性范围宽和重现性好,不需要任何光源,只需要光电转换元件和放大装置,因而仪器设备简单、操作方便、灵活、分析速度快,易于实现自动化和连续分析[1～3]。

　　我国在这方面的研究起步较晚,直到20世纪80年代才进行研究,之后推出商品化的仪器,经查新1987年章竹君的盘管式液相化学发光分析仪[4],1994年李继红的单片机智能流动注射化学发光分析仪[5]。随着计算机的飞速发展,智能化程度也有了改变。文献[5]采用8098单片机,发光盒为盘管式,工作电源+5V,时钟6～12M。该系列内部具有准16位总线,外部仍为8位总线,内含一个10位、理论转换速度约在100μs、输入电压0～5V的A/D转换器,它不能直接支持浮点运算,受此影响,100μs的转换速度就会大打折扣,实际只能达到毫秒级,其5V的输入电压限制了精度的提高,虽然单片机具有体积小的优点,但程序存储器的容量有限,使仪器功能的扩展难度加大。

　　在此基础上首次推出直管型智能流动注射化学发光分析仪,反应发光盒为直管型,专门设计了一个多功能的12位的A/D ISA总线采集卡,按照虚拟仪器的框架进行设计,主机选用PC机,以适应虚拟仪器对软件界面“所见即所得”的要求,软件开发周期短,升级、维护方便。仪器将流动注射技术,化学发光分析技术与智能化控制集于一体,使化学发光分析技术重现性更好,灵敏度更高,操作更加简单,快捷。

　　2　方法原理

　　化学发光是指化学反应中吸收了化学反应能的分子由激发态回到基态时所产生的一种光辐射现象,该现象的产生,必须满足下列条件:(1)反应能提供足够的能量,使反应能量至少被一种物质接受而形成激发态;(2)激发态的分子能以辐射光子的形式释放能量回到基态。

　　化学发光反应所以能用于分析测定,是因为化学发光强度(ICL)取决于化学反应速度(dP/dt)和化学发光量子效率(ΦCL)。

　　化学发光反应可表示为:

　　对于一定的化学发光反应,ΦCL为一定值,其反应速度可按质量作用定律表示与反应体系中物质浓度的关系,因此,通过测定化学发光强度就可以测定反应体系中某种物质的浓度。在上述化学发光反应(1)中,如果物质B保持恒定,A为被测物质,化学发光强度(ICL)仅与被测物质A浓度(CA)有关。