專利名稱：光柵光度計及采用該光柵光度計的生化分析儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及光學檢測技術，特別是涉及一種光柵光度計及采用該光柵光度計的生化分析儀。
背景技術：
在生化分析儀中，光柵光度計可用于測量不同波長下通過被測樣品的光強度，并通過測量對應不同波長被檢測樣品的入射光強和出射光強之比來判斷樣品中所含有的物質成分。根據分光元件相對被測樣品的前后位置，可分為前分光系統和后分光系統。其中前分光系統，分光元件位于被測樣品之前，照射到被測樣品的光線是單色光；后分光系統，分光元件位于被測樣品之后，照射到被測樣品的光線是復色光。對于生化分析儀光柵光度計而言，為其測試提供光能的光源的工作狀態和穩定性 對測試結果的準確性是至關重要的。當測試系統的光源出現異常或者不穩定的情況下，其測量所得的結果一定會受到干擾。特別是對于測試樣品吸光度變化速度的測試項目，測量對光源燈的穩定性要求會更加嚴格。傳統的方案中，判斷光度計的光源輸出穩定性是直接采用光度計所測量得到的水空白值作為指標的，當水空白值超過或低于某個閾值時，則認為光度計的光源出現了異常。然而，由于該測試方案所使用的水空白數據除了耦合光源燈的影響之外，還耦合了反應杯中溶液、反應杯表面質量、反應杯測試位置和探測光路特性等影響因素，所以水空白的異常并不能真正的反應光源燈本身的情況。特別是當清洗水不正常或者反應杯被污染的情況下，水空白很有可能會超過系統所設置的閾值限制，進而觸發光度計相關報警。
發明內容基于此，有必要提供一種能夠真實反映光源輸出穩定性的光柵光度計及采用該光柵光度計的生化分析儀。一種光柵光度計，包括光源、測量部及光源檢測模塊，所述光源檢測模塊包括設置在所述光源發射的光的光路上的光束孔徑控制元件、波長控制元件、光電檢測單元及與所述光電檢測單元相連的光源檢測判斷單元；所述光束孔徑控制元件控制從所述光源入射到所述光電檢測單元的光強；所述波長控制元件從所述光源發射的光中提取所述光源檢測判斷單元所需的波長；所述光電檢測單元將通過所述光束孔徑控制元件及所述波長控制元件的光信號轉化為電信號；所述光源檢測判斷單元對所述電信號進行分析和判斷并進行相應的處理。在其中一個實施例中，所述測量部包括匯聚投影組件、樣品盛放組件、光束收集組件、分光組件和光電探測組件；所述匯聚投影組件將從所述光源發射出來的光匯聚并投影到所述樣品盛放組件；所述樣品盛放組件盛放被測的樣品；所述光束收集組件收集從所述樣品盛放組件透射的，帶有樣品特性信息的光線；所述分光組件將所述光束收集組件收集的光分解成為獨立的光譜或光譜帶；所述光電探測組件接收經過所述分光組件分解的光強信號，并將所述光強信號轉化為電信號。在其中一個實施例中，所述光源檢測模塊還包括基座，所述基座上開設有收容所述光源的光源腔，所述光束孔徑控制元件、所述波長控制元件及所述光電檢測單元均設置于所述基座內，并與所述光源腔相對應。在其中一個實施例中，所述基座內開設有與所述光源相對應的檢測腔，所述波長控制元件及所述光電檢測單元均安裝于所述檢測腔內，所述光束孔徑控制元件為連接所述光源腔和所述檢測腔，并與所述光源的形狀相配合的光闌孔。在其中一個實施例中，所述基座內開設有與所述光源相對應的檢測腔，所述波長 控制元件及所述光電檢測單元均設于所述檢測腔內，所述光束孔徑控制元件為設于所述檢測腔內的光闌，所述光闌上開設有與所述光源的光軸軸對稱分布的多個光闌孔。在其中一個實施例中，所述波長控制元件為濾光片、棱鏡或光柵。在其中一個實施例中，所述光源檢測模塊還包括設于所述檢測腔內的彈簧，所述波長控制元件通過所述彈簧固定在所述基座的檢測腔內。在其中一個實施例中，所述波長控制元件包括濾光片輪、驅動器、光耦和控制器，所述濾光片輪上設有多個濾光片，所述驅動器在所述控制器的控制下驅動所述濾光片輪旋轉使其中一個濾光片與所述光源相對應，所述光耦用于檢測所述濾光片輪旋轉的位置和速度。在其中一個實施例中，所述光電檢測單元包括設于所述波長控制元件一側的光電探測器及與所述光電探測器電連接的電路板，所述電路板上設有信號轉換電路和信號放大電路。在其中一個實施例中，所述光源檢測模塊還包括固定在所述基座上的保護罩，所述保護罩罩設于所述電路板外。在其中一個實施例中，所述處理包括對判斷為異常的結果進行報警、判斷為異常時停機、根據所述光源檢測判斷單元測量得到的一個或多個波長的信號變化補償所述光電探測組件測量的信號變化中的一種或兩種以上。—種生化分析儀，包括上述的光柵光度計。上述光柵光度計及生化分析儀引入了光源檢測模塊，由于光源檢測模塊所測量的光線沒有經過被測樣品，而是直接來自于光源，因此測量結果就能真實的反映光源本身的
變化信息。利用光源檢測判斷單元測量得到的一個或多個波長的信號變化，來補償測量部光電探測組件測量的信號變化，進一步抵消了光源本身輸出對測試結果的影響，可以保證測
量結果穩定。
圖I為一實施例的光柵光度計的結構示意圖；圖2為圖I所示光源檢測模塊的結構示意圖；圖3為實施例一的光源檢測模塊的剖視圖；圖4為圖3所示光束孔徑控制元件的示意圖；圖5為實施例二的光源檢測模塊的剖視圖；[0024]圖6為圖5所示光束孔徑控制元件的示意圖；圖7為實施例三的光源檢測模塊的結構示意圖。
具體實施方式
為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，
以下結合附圖對本發明的具體實施方式
做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似改進，因此本發明不受下面公開的具體實施的限制。其次，本發明利用示意圖進行詳細描述，在詳述本發明實施例時，為便于說明，表示器件結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實例，其在此不應限制本發明保護的范圍。此外，在實際制作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。請參閱圖1，一實施例的光柵光度計100包括光源10及測量部。測量部包括匯聚投影組件20、樣品盛放組件30、光束收集組件40、分光組件50和光電探測組件60。其中，匯聚投影組件20、樣品盛放組件30、光束收集組件40、分光組件50及光電探測組件60間隔排布于光源10的一側，即測量部位于光源10的一側。匯聚投影組件20是用于將從光源10發射出來的光匯聚并投影到樣品盛放組件30上；樣品盛放組件30是用來盛放被測的樣品31 ;光束收集組件40是用于接收從樣品盛放組件30透射，帶有樣品特性信息的光線；分光組件50是用于把光束收集組件40收集的復色光分解成為獨立的光譜或光譜帶；光電探測組件60是用于接收經過分光組件50分離的不同波長的光強信號，并將其轉化為電信號，以獲得檢測樣品的檢測結果。光柵光度計100還包括光源檢測模塊70。光源檢測模塊70可以直接測試光源10發射出的光線，并根據實際測試的結果進行相應的運算和報警。光源檢測模塊70位于光源10與測量部相對的另一側，當然，光源檢測模塊70還可以位于與匯聚投影組件20相鄰的光源10的側面。下面對光源檢測模塊70作詳細描述。請參閱圖2，實施例一的光源檢測模塊70包括設置在光源10發射的光的光路上的光束孔徑控制元件71、波長控制元件72、光電檢測單元73及與光電檢測單元73相連的光源檢測判斷單元74。光束孔徑控制元件71用于控制從光源10入射到光電檢測單元73的光強。波長控制元件72用于將從光源發射的光中提取光源檢測判斷單元74所需的波長。光電檢測單元73用于將通過光束孔徑控制元件71及波長控制元件72的光轉化為電信號。光源檢測判斷單元74對電信號進行分析和判斷并進行相應的處理。這種處理可以是對判斷為異常的結果進行報警、判斷為異常時停機、根據光源檢測判斷單元74測量得到的一個或多個波長的信號變化補償光電探測組件60測量的信號變化等。圖3顯示了一實施例的光源檢測模塊70的具體結構。由圖3所示，光源檢測模塊70還包括基座75。基座75大致為方形，其一側形成有用于收容光源10的圓柱形光源腔751。基座75的另一側開設有與光源10相對應的檢測腔753。波長控制元件72和光電檢測單元73均設于檢測腔753內。請一并參閱圖4，本實施例中，光束孔徑控制元件71為連接光源腔751和檢測腔753的光闌孔。光闌孔的尺寸大小及其與光源10的距離可以由光源10的發光強度、波長控制元件72在特定波長的透過率及光電檢測單元73的性能綜合決定。光闌孔的形狀與光源10的形狀是相互配合的，在本實施例中，由于光源10的燈絲11為長條形，因此光闌孔的形狀為橢圓形，且橢圓形的長軸方向與燈絲11的長度方向保持一致。可以理解，光闌孔的形狀也可以是其他形狀，例如圓形或異形。通過光束孔徑控制元件71對入射到檢測腔753內的光線的限制和選擇，就可以保證入射光電探測單元73的光線強度匹配后續的光源檢測判斷單元74的測試范圍，以保證不會發生數據溢出或不足。同時也可以保證光源檢測模塊70得到的信號強度與光柵光度計100的其他元件的相應波長的能量在一個量級上。采用連接光源腔751和檢測腔753的光闌孔作為光束孔徑控制元件71，結構簡單，不需要額外的元件，從而可以節省成本。本實施例中，波長控制元件72為由一個濾光片構成的簡單的單色光模塊。在其他實施例中，波長控制元件72也可以為棱鏡或光柵作為分光元件構成的波長選擇模塊。波長控制元件72可以選擇的通過某一個特定波段的光譜，以保證通過波長控制元件72之后的光線具有最終為后續光源檢測判斷單元74所需的某個或多個波長。在安裝波長控制元件 72時要注意確保其安裝牢固性，因為對于棱鏡或光柵分光系統，輸出的波長準確度是與零件相對位置關系式密切相關的。而對于濾光片元件，由于其膜層在零件的不同位置存在差異，最終會導致光線照射在不同位置上時，其光線的透射效率不同。最終導致輸出能量產生波動。本實施例中，光源檢測模塊70還包括彈簧77。彈簧77 —端與檢測腔753的內壁相抵，另一端與波長控制元件72相抵以將波長控制元件72推向光電檢測單元73，從而將波長控制元件72固緊在基座75上的檢測腔753內。這樣既可以通過設計彈簧77的變形量，保證有足夠的固緊力；又可以有效降低波長控制元件72的加工難度，無論其長度尺寸是否變化，均可以使用彈簧77得到足夠的壓緊力。本實施例中，光束孔徑控制元件71位于光源10與波長控制元件72之間，即先通過光束孔徑控制元件71控制從光源10發射的光的光強，再通過波長控制元件72提取所需的波長。可以理解，在其他實施例中，根據系統設計的需要，也可以將光束孔徑控制元件71安裝在波長控制元件72之后，即將波長控制元件72與光束孔徑控制元件71的位置互換，但最好能夠盡量縮短波長控制元件72與光電探測單元73之間的間隙，以減少外界雜散光對光電探測單元73探測信號的干擾。光電檢測單元73的作用是可以將通過光束孔徑控制元件71及波長控制元件72的光信號轉化為電信號，該信號經過放大、濾波和數字化處理，最終可以被光源檢測判斷單元74進行分析與處理。光電檢測單元73包括設于波長控制元件72 —側的光電探測器731及固定于基座75 —側并與光電探測器731電連接的電路板733，電路板733上設有信號轉換電路和信號放大電路(均未標示)。本實施例中，光電探測器731直接焊接在電路板733上，這種方案可以有效降低信號從光電探測器731到信號處理端的受到的干擾，盡可能的保證測量的電壓值的可靠性。在其他實施例中，光電探測器731也可以通過延長的信號線與電路板733的信號轉換電路和信號放大電路電連接。為了防止外界的雜散光影響光電探測器731的測試結果，同時也為了屏蔽外界的電磁干擾，光源檢測模塊70還包括固定在基座75上的保護罩78。保護罩78可以由不透明的金屬材料制成，并通過多個螺釘罩設于電路板733外。可以理解，保護罩78也可省略。[0040]光源檢測判斷單元74與光電檢測單元73通過導線電連接。光源檢測判斷單元74的內部設有處理器和存儲器，能夠對光電檢測單元73產生的電信號進行分析，并將得到的結果與存儲器內預存的數據進行比對，從而判斷光源10的工作狀態是否存在異常，并對異常的結果進行報警。光源檢測判斷單元74可以與光電探測組件60相連，根據測量得到的一個或多個波長的信號變化補償光電探測組件60測量的信號變化，從而可以進一步抵消了光源10本身輸出對測試結果的影響，可以保證測量結果穩定。通過以上的結構，本實施例的光源檢測模塊70可以實時的監控光源10在某個或多個波長的輸出變化情況。具體的，光源檢測模塊70能夠實現以下功能I)實時發現光源過強或不亮的情況，并及時發出相應的報警；2)實時的發現光源燈輸出不穩定的情況，并及時發出相應的報警；
3)根據光源檢測模塊測試結果，對光柵光度計的輸出結果進行實時的修正，盡可能的降低環境變化所導致的光源輸出的波動，提高了工作穩定性；4)由于不需要通過水空白檢測結果即可獨立獲得光源檢測模塊的探測結果，通過將光源檢測模塊的探測結果和光柵光度計水空白檢測結果相結合，可以快速定位當前水空白異常是由于光源本身異常導致的，還是由于測試光路中的反應杯污染或者其他異常原因導致的，方便排查問題；5)可以根據實際需要僅對某個特殊的波長進行監控和判斷。由于光源檢測模塊70所測量的光線沒有經過被測樣品31，而是直接來自于光源10，因此測量結果就能真實反映光源10本身的變化信息。正因如此，本實施例的光柵光度計100能夠不需要通過水空白檢測結果即可獨立獲得光源的穩定性探測結果，并可異常的結果進行報警。由于引入了光源檢測模塊70，本實施例的光柵光度計100能夠根據光源檢測模塊測試結果，對輸出結果進行實時的修正，盡可能的降低環境變化所導致的光源輸出的波動，提高了工作穩定性。請同時參閱圖5和圖6，實施例二的光源檢測模塊70與實施例一的光源檢測模塊70的結構大致相同，其區別在于，光束孔徑控制元件71為設于檢測腔753內的光闌，該光闌上開設有與光源10的光軸軸對稱分布的多個圓形光闌孔711。本實施例中，該多個光闌孔711包括被光軸穿過的較大的圓形孔及環繞在該圓形孔四周的四個較小的圓形孔。在其他實施例中，孔的數量、形狀及排布方式也可以有多種變化。另外，在其他實施例中，光束孔徑控制元件71還可以是光闌和透鏡的混合光學結構。請參閱圖7，實施例三的光源檢測模塊70與實施例一的光源檢測模塊70的結構大致相同，其區別在于，波長控制元件72為濾光片輪組件，其包括濾光片輪721、驅動器723、光耦725和控制器727。濾光片輪721具有轉軸，濾光片輪721的邊緣還設有多個濾波片安裝孔。每個濾波片安裝孔安裝有一個具有特定波長的濾光片722。驅動器723與濾光片輪721的轉軸相連，并能驅動濾光片輪721繞轉軸旋轉，以使其中一個濾光片721與光源10相對應。本實施例中，驅動器723為電機。光稱725設于靠近濾光片輪721的邊緣的位置,能夠檢測濾光片輪721旋轉的位置和速度，用于確認當前光路使用的濾光片。控制器727能夠控制驅動器723旋轉，并根據系統測試和補償的需要將具有特定波長的濾光片722旋轉到光路上。[0052]此外，還提供一種生化分析儀。生化分析儀為了自動完成測試過程的加樣本、加試齊U、溶液攪拌、反應數據采集、反應容器自動清洗等一系列測試過程，圍繞反應盤圓周，需要分別配置樣本分注模塊、試劑分注模塊、攪拌混勻模塊、光電檢測模塊及反應杯自動清洗模塊等。光電檢測模塊包括上述的光柵光度計。以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并 不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求1.一種光柵光度計，包括光源及測量部，其特征在于，還包括光源檢測模塊，所述光源檢測模塊包括設置在所述光源發射的光的光路上的光束孔徑控制元件、波長控制元件、光電檢測單元及與所述光電檢測單元相連的光源檢測判斷單元；所述光束孔徑控制元件控制從所述光源入射到所述光電檢測單元的光強；所述波長控制元件從所述光源發射的光中提取所述光源檢測判斷單元所需的波長；所述光電檢測單元將通過所述光束孔徑控制元件及所述波長控制元件的光信號轉化為電信號；所述光源檢測判斷單元對所述電信號進行分析和判斷并進行相應的處理。
2.根據權利要求I所述的光柵光度計，其特征在于所述測量部包括匯聚投影組件、樣品盛放組件、光束收集組件、分光組件和光電探測組件；所述匯聚投影組件將從所述光源發射出來的光匯聚并投影到所述樣品盛放組件；所述樣品盛放組件盛放被測的樣品；所述光束收集組件收集從所述樣品盛放組件透射的，帶有樣品特性信息的光線；所述分光組件將所述光束收集組件收集的光分解成為獨立的光譜或光譜帶；所述光電探測組件接收經過所述分光組件分解的光強信號，并將所述光強信號轉化為電信號。
3.根據權利要求I或2所述的光柵光度計，其特征在于所述光源檢測模塊還包括基座，所述基座上開設有收容所述光源的光源腔，所述光束孔徑控制元件、所述波長控制元件及所述光電檢測單元均設置于所述基座內，并與所述光源腔相對應。
4.根據權利要求3所述的光柵光度計，其特征在于所述基座內開設有與所述光源相對應的檢測腔，所述波長控制元件及所述光電檢測單元均安裝于所述檢測腔內，所述光束孔徑控制元件為連接所述光源腔和所述檢測腔，并與所述光源的形狀相配合的光闌孔。
5.根據權利要求3所述的光柵光度計，其特征在于所述基座內開設有與所述光源相對應的檢測腔，所述波長控制元件及所述光電檢測單元均設于所述檢測腔內，所述光束孔徑控制元件為設于所述檢測腔內的光闌，所述光闌上開設有與所述光源的光軸軸對稱分布的多個光闌孔。
6.根據權利要求5所述的光柵光度計，其特征在于，所述波長控制元件為濾光片、棱鏡或光柵。
7.根據權利要求6所述的光柵光度計，其特征在于所述光源檢測模塊還包括設于所述檢測腔內的彈簧，所述波長控制元件通過所述彈簧固定在所述基座的檢測腔內。
8.根據權利要求I或2所述的光柵光度計，其特征在于所述波長控制元件包括濾光片輪、驅動器、光耦和控制器，所述濾光片輪上設有多個濾光片，所述驅動器在所述控制器的控制下驅動所述濾光片輪旋轉使其中一個濾光片與所述光源相對應，所述光耦用于檢測所述濾光片輪旋轉的位置和速度。
9.根據權利要求3所述的光柵光度計，其特征在于所述光電檢測單元包括設于所述波長控制元件一側的光電探測器及與所述光電探測器電連接的電路板，所述電路板上設有信號轉換電路和信號放大電路。
10.根據權利要求9所述的光柵光度計，其特征在于所述光源檢測模塊還包括固定在所述基座上的保護罩，所述保護罩罩設于所述電路板外。
11.根據權利要求2所述的光柵光度計，其特征在于所述處理包括對判斷為異常的結果進行報警、判斷為異常時停機、根據所述光源檢測判斷單元測量得到的一個或多個波長的信號變化補償所述光電探測組件測量的信號變化中的一種或兩種以上。
12. —種生化分析儀，其特征在于，包括權利要求1、2、4至7、9至11中任意一項所述的光柵光度計。
專利摘要一種光柵光度計，包括光源、測量部和光源檢測模塊，所述光源檢測模塊包括設置在所述光源發射的光的光路上的光束孔徑控制元件、波長控制元件、光電檢測單元及與所述光電檢測單元相連的光源檢測判斷單元；所述光束孔徑控制元件控制從所述光源入射到所述光電檢測單元的光強；所述波長控制元件從所述光源發射的光中提取所述光源檢測判斷單元所需的波長；所述光電檢測單元將通過所述光束孔徑控制元件及所述波長控制元件的光信號轉化為電信號；所述光源檢測判斷單元對所述電信號進行分析和判斷并進行相應的處理。所述光柵光度計具有能真實的反映光源本身的變化信息并可以保證測量結果穩定的優點。
文檔編號G01J3/28GK202547778SQ20122016319
公開日2012年11月21日 申請日期2012年4月17日 優先權日2012年4月17日
發明者周洋, 邱金宏 申請人:深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司