化学发光定量免疫分析仪的研究

    长期以来, 人们大多采用光度计作为光信号的主要检测仪器, 其原理为通过光电转换器件将光信号转换为电压或电流信号, 再加以放大。其主要特点为: 结构简单、性能稳定, 但灵敏度低、线性范围较窄。

    化学发光定量免疫分析仪是我们最新研制推出的新一代高精度、高稳定性的检测仪器。该产品与配套生产的发光免疫分析试剂盒和专用的数据分析管理软件配合使 用, 就构成了目前国内唯一的化学发光免疫分析系统, 完全能够满足各类临床及基础医学领域内高灵敏度定量和定性免疫测试的要求。

    该系统采用 32 位 ARM7.0 为控制中心, 并通过标准 RS-232 串口连接及信号传输指令实现与 PC 机的通讯。本机具有操作简便、灵敏度高、计数准确、稳定性好等特点。

    1 系统主要的性能指标

    电源电压: 220V±22V, 50Hz±1Hz;

    最大输入功率: 220VA±10VA

    本底噪声: 0 RLU/S～100RLU/S;

    线性范围: 500 RLU/S～1.8×10⁶RLU/S

    稳定性: CV≤3%

    重复性: CV≤3%

    灵敏度: ( 最低检测限)≤3×10^{- 14}W

    2 仪器组成及工作原理

    化学发光免疫分析仪主要由 5 部分组成: 单光子计数器、机械传动机构、中央控制单元、上位机管理分析软件、打印机。光子脉冲数经过控制中心 ARM7.0 信号处理, 一方面, 单片机控制 X、Y方向的步进电机来变换标准试剂和病人的采样样品; 另一方面, 通过 RS- 232 串口于上位机通信, 可以实时的查询病人的信息、分析结果、质控图等, 并且可以通过打印机打印分析的结果。该产品的整机结构框图以及与外围设备的连接关系如图 1 所示。

    2.1 单光子计数器的工作原理

    该仪器的光检测部件采用了单光子计数器, 其核心部分是一个特殊类型的光电倍增管, 它是一个超高真空的圆柱型玻璃容器, 其中向光的一面( 称为窗口) 涂有一层特殊的具有光电效应的稀有金属, 称为光阴极; 而内部还装有多个以特殊方式排列的电极, 称为打拿极或加速极; 其后部另有一个电极称为阳极,各个电极之间均加有直流高压。单光子计数器的结构及其工作原理示意图如图 2 所示。

    当光子打到光阴极时, 由于光电效应, 其表面可以产生能量微弱的游离电子, 称为光电子; 该电子由于直流高压的作用离开光阴极再次打到第一打拿极上, 由于其获得了直流高压提供的能量, 因而在第一打拿极上又制造出了能量更高、数量级更大的电子。就这样经过多个打拿极的反复放大, 最后使阳极产生了一个能量远远高于最初样品发射光子的电脉冲信号。该信号经前置放大器放大, 再经过比较器去除噪声信号, 最后由分频器换算出光子脉冲数, 通常为相对发光单位, 即: RLU(Relative Lumi-nescence Unit)。一般讲, 一个 RLU 相当于 10 个光子。