光电倍增管组件、分析装置以及其光学校准方法与流程

1.本发明涉及化学分析仪技术领域，特别涉及一种光电倍增管组件、分析装置以及其光学校准方法。


背景技术：

2.化学发光免疫分析仪是利用化学发光物质经催化剂的催化和氧化剂的氧化，形成一个激发态的中间体，当这种激发态中间体回到稳定的基态时，同时发射出光子，利用发光信号测量仪器测量光量子产额。免疫反应系统是将发光物质(在反应剂激发下生成激发态中间体)直接标记在抗原(化学发光免疫分析)或抗体(免疫化学发光分析)上，或酶作用于发光底物。
3.化学发光免疫分析仪器中核心探测器件为光电倍增管(pmt)，由单光子检测并传输至放大器，并加高压电流放大，放大器将模拟电流转化为数字电流，数字电流将发光信号由r232数据线传输给电脑并加以计算，得出临床结果。
4.光电倍增管是灵敏度非常高的光电传感器，但是在实际使用中，一旦光电倍增管失效，检测结果将出现异常，造成误诊，因此需要经常性对光电倍增管的性能进行检测、校准。现有的化学发光免疫分析仪中，常见的做法是将光电倍增管从化学发光免疫分析仪中拆卸下来，再进行检测、校准，这种做法操作复杂费时，且容易由于操作失误导致光电倍增管损坏。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的是提出一种光电倍增管组件、分析装置以及其光学校准方法，旨在实现光电倍增管组件同时具有检测待测样品发出的光和校验自身性能的功能。
6.为实现上述目的，本发明提出的光电倍增管组件包括：
7.光电倍增管本体，用于对待测样品发出的光进行检测；
8.参考装置，所述参考装置用于对光电倍增管本体进行检测和校准；所述参考装置包括参考光源、光电探测器和导光件，所述参考光源和所述光电探测器间隔设置；所述导光件具有输入端、第一输出端以及第二输出端，所述输入端与所述参考光源连接，所述第一输出端与所述光电探测器连接，所述第二输出端对应光电倍增管本体设置；以及
9.电信号采集装置，所述光电倍增管本体和所述光电探测器分别与所述电信号采集装置电连接。
10.在本发明的一实施例中，所述参考装置还包括基板，所述参考光源和所述光电探测器均设于所述基板。
11.在本发明的一实施例中，所述参考光源包括：
12.第一遮光罩，所述第一遮光罩设于所述基板，所述第一遮光罩设有第一安装腔，所述输入端与所述第一遮光罩连接，并伸入至所述第一安装腔内；和
13.光源本体，所述光源本体设于所述第一安装腔内，并与所述基板连接，所述光源本
体对应所述输入端设置；
14.其中，所述光源本体发出的光从所述输入端射入所述导光件，经所述导光件传输后从所述第一输出端和所述第二输出端射出。
15.在本发明的一实施例中，所述光电探测器包括：
16.所述第二遮光罩，所述第二遮光罩设于所述基板，并与所述第一遮光罩间隔设置；所述第二遮光罩设有第二安装腔，所述第一输出端与所述第二遮光罩连接，并伸入至所述第二安装腔内；和
17.探测器本体，所述探测器本体设于所述第二安装腔内，并与所述基板连接，所述探测器本体对应所述第一输出端设置，所述探测器本体与所述电信号采集装置电连接；
18.其中，所述探测器本体对从所述第一输出端射出的光进行检测。
19.在本发明的一实施例中，所述导光件为包括主体部和两个分支部，所述主体部的一端为所述输入端，所述主体部的另一端连接有两个所述分支部，两个所述分支部远离所述主体部的一端分别为所述第一输出端和所述第二输出端。
20.在本发明的一实施例中，所述第二输出端设有滤光片。
21.在本发明的一实施例中，所述光电倍增管本体设有光敏元件，所述第二输出端对应所述光敏元件设置。
22.在本发明的一实施例中，所述光电倍增管组件还包括透镜，所述透镜对应所述光敏元件设置，并位于所述待测样品与所述光敏元件之间，所述第二输出端位于所述透镜和所述光敏元件之间。
23.本发明还提出一种分析装置，所述分析装置包括试剂样本针模块、试剂盘模块、孵育测光模块、磁分离模块和如上所述的光电倍增管组件，其中：
24.试剂盘模块，用于存储试剂；
25.试剂样本针模块，用于吸取样本和所述试剂盘模块的试剂，并将试剂与样本转运至反应杯中进行反应，形成样本和试剂的反应液；
26.孵育测光模块，包括孵育盘和所述光电倍增管组件，所述孵育盘用于孵育样本和试剂的反应液，所述光电倍增管组件用于校验自身性能并检测反应杯中的反应液浓度；
27.磁分离模块，用于对孵育后的反应液进行磁分离，以清洗与分离磁珠与未反应的废液，获得清洗后的磁珠并注入底物发光液。
28.本发明还提出一种分析装置的光学校准方法，所述光学校准方法包括以下步骤：
29.启动参考光源；
30.分别获取不同参考光源强度时，光电倍增管本体和光电探测器的检测信号，并建立映射关系，形成映射曲线；
31.判断所述映射曲线是否呈线性；
32.若是，则将所述映射曲线的线性度与预设线性度进行比较，获得修正系数；
33.根据所述修正系数对光电倍增管本体的检测信号进行修正。
34.本发明技术方案中参考光源发出的光从输入端射入导光件，经导光件传输，并从第一输出端和第二输出端射出，光电探测器对第一输出端射出的光进行检测，并通过电信号采集装置获取检测信号，光电倍增管本体对第二输出端射出的光进行检测，并通过电信号采集装置获取检测信号。可通过对光电探测器的检测信号和光电倍增管本体的检测信号
进行校验和校准，以实现对光电倍增管本体的检测和校准。本发明将参考模块与光电倍增管本体集成为一体，一起安装到分析装置中，无需将光电倍增管组件从分析装置中拆卸下来进行检测和校准，光电倍增管组件自身就可完成检测和校准。本发明利用光电倍增管组件的参考装置，能够在分析装置每次使用前对光电倍增管组件进行检测和校准，从而保证光电倍增管本体功能是正常。当不需要对光电倍增管本体进行检测和校准时，不开启参考光源，被测样品通过化学反应发光，光电倍增管本体对被测样品的发光强度进行检测。因此本发明的光电倍增的参考装置不会影响光电倍增管本体对被测样品的正常的检测功能。当需要对光电倍增管本体进行检测和校准时，被测样品不发生化学发光，被测样品的检测装置及其光路，不会对参考装置产生影响。本发明光电倍增管组件同时具有检测待测样品发出的光和校验自身性能的功能，且结构简单，采用导光件进行光的传输，光路简单，体积小，可实现光电倍增管组件小型化的目的。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
36.图1为本发明光电倍增管组件一实施例的结构示意图。
37.附图标号说明：
[0038][0039][0040]
本发明的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0041]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0042]
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，
则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0043]
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b为例”，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
[0044]
本发明提出一种光电倍增管组件，可应用于分析装置中，下面以化学分析仪为例，用于对待测样品7的浓度进行检测。化学分析仪工作原理是：待测样品7通过化学反应发光，发出的光聚焦在光电倍增管组件上，与光电倍增管组件电连接的电信号采集装置对被测样品的发光强度进行检测，通过定标曲线，计算样本中待测物的浓度。
[0045]
在本发明实施例中，如图1所示，该光电倍增管组件，包括：
[0046]
光电倍增管本体1，用于对待测样品7发出的光进行检测；
[0047]
参考装置，所述参考装置用于对光电倍增管本体1进行检测和校准；所述参考装置包括参考光源2、光电探测器3和导光件4，所述参考光源2和所述光电探测器3间隔设置；所述导光件4具有输入端4a、第一输出端4b以及第二输出端4c，所述输入端4a与所述参考光源2连接，所述第一输出端4b与所述光电探测器3连接，所述第二输出端4c对应光电倍增管本体1设置；以及
[0048]
电信号采集装置(图中未示出)，所述光电倍增管本体1和所述光电探测器3分别与所述电信号采集装置电连接。
[0049]
本实施例中参考光源2发出的光从输入端4a射入导光件4，经导光件4传输，并从第一输出端4b和第二输出端4c射出，光电探测器3对第一输出端4b射出的光进行检测，并通过电信号采集装置获取检测信号，光电倍增管本体1对第二输出端4c射出的光进行检测，并通过电信号采集装置获取检测信号。可通过对光电探测器3的检测信号和光电倍增管本体1的检测信号进行校验和校准，以实现对光电倍增管本体1的检测和校准。本实施例将参考模块与光电倍增管本体1集成为一体，可一起安装到分析装置中，无需将光电倍增管组件从分析装置中拆卸下来进行检测和校准，光电倍增管组件自身就可完成检测和校准。
[0050]
本实施例利用光电倍增管组件的参考装置，能够在分析装置每次使用前对光电倍增管组件进行检测和校准，从而保证光电倍增管本体1功能是正常。当不需要对光电倍增管本体1进行检测和校准时，不开启参考光源2，被测样品通过化学反应发光，光电倍增管本体1对被测样品的发光强度进行检测。因此本实施例的光电倍增的参考装置不会影响光电倍增管本体1对被测样品的正常的检测功能。当需要对光电倍增管本体1进行检测和校准时，被测样品不发生化学发光，被测样品的检测装置及其光路，不会对参考装置产生影响。
[0051]
本实施例光电倍增管组件同时具有检测待测样品7的发出的光和校验自身性能的功能，可实现正常检测与校准功能的切换，且结构简单，采用导光件4进行光的传输，光路简单，体积小，可实现光电倍增管组件小型化的目的。
[0052]
本实施例中，电信号采集装置采用光子计数装置，光子计数板上fpga管脚读取光
电倍增管本体1传送的脉冲个数，脉冲个数等于光子数。
[0053]
相关技术中，有在参考光源2和光电倍增管本体1之间设置多个反射镜片来输送光线的技术方案，然而这种设置光路复杂，占用体积较大，不便于化学分析仪的小型化。本实施例中，利用导光件4实现光的传输，光路简单，体积小，而且可根据实际需要合理布置参考光源2和光电探测器3的位置，提高灵活性。
[0054]
在本发明的一实施例中，如图1所示，所述参考装置还包括基板5，所述参考光源2和所述光电探测器3均设于所述基板5。
[0055]
可以理解的是，通过将参考光源2和光电探测器3安装在同一基板5上，可以使得参考装置的体积更小，进一步实现光电倍增管组件的小型化的目的。
[0056]
本实施例中，基板5为pcb电路板。
[0057]
在本发明的一实施例中，如图1所示，所述参考光源2和所述光电探测器3设于所述基板5的同一侧，所述光电倍增管本体1位于所述基板5背离所述参考光源2的一侧。可以理解的是，该设计可减少参考光源2对光电倍增管本体1产生影响，可保障光电倍增管本体1的检测精度。
[0058]
在本发明的一实施例中，如图1所示，所述参考光源2包括：
[0059]
第一遮光罩21，所述第一遮光罩21设于所述基板5，所述第一遮光罩21设有第一安装腔，所述输入端4a与所述第一遮光罩21连接，并伸入至所述第一安装腔内；和
[0060]
光源本体22，所述光源本体22设于所述第一安装腔内，并与所述基板5连接，所述光源本体22对应所述输入端4a设置；
[0061]
其中，所述光源本体22发出的光从所述输入端4a射入所述导光件4，经所述导光件4传输后从所述第一输出端4b和所述第二输出端4c射出。
[0062]
可以理解的是，第一遮光罩21为不透光材质，输入端4a伸入至所述第一安装腔内，且光源本体22设于第一安装腔内，光源本体22发出的光可在第一安装腔内射入导光件4，避免光线外泄。通过第一遮光罩21的设置可避免光源本体22发出的光对光电倍增管本体1的检测产生影响，也能避免对光电探测器3的检测产生影响。
[0063]
本实施例中，光源本体22采用led，可通过改变led的电流，获得不同的led光强输出。
[0064]
在本发明的一实施例中，如图1所示，所述光电探测器3包括：
[0065]
所述第二遮光罩31，所述第二遮光罩31设于所述基板5，并与所述第一遮光罩21间隔设置；所述第二遮光罩31设有第二安装腔，所述第一输出端4b与所述第二遮光罩31连接，并伸入至所述第二安装腔内；和
[0066]
探测器本体32，所述探测器本体32设于所述第二安装腔内，并与所述基板5连接，所述探测器本体32对应所述第一输出端4b设置，所述探测器本体32与所述电信号采集装置电连接；
[0067]
其中，所述探测器本体32对从所述第一输出端4b射出的光进行检测，并将检测信号发送至所述电信号采集装置。
[0068]
可以理解的是，第二遮光罩31为不透光材质，第一输出端4b伸入至所述第二安装腔内，且探测器本体32设于第二安装腔内，探测器本体32设接收到第一输出端4b射出的光，第一输出端4b射出的光仅分布于第二安装腔内，可避免光线外泄。
[0069]
本实施例中，光电探测器3采用光电二极管，也可以根据需要选择光敏晶体管、光敏电阻、光电池中等。
[0070]
在本发明的一实施例中，如图1所示，所述导光件4为包括主体部41和两个分支部42，所述主体部41的一端为所述输入端4a，所述主体部41的另一端连接有两个所述分支部42，两个所述分支部42远离所述主体部41的一端分别为所述第一输出端4b和所述第二输出端4c。
[0071]
可以理解的是，通过两个分支部42的设置，可以将光源发出的光分按照固定比例分为两路，分别传输到光电探测器3和光电倍增管本体1。
[0072]
在另一些实施例中，也可以根据实际需要增加分光的路数。分别传输到多个光电探测器3和多个光电倍增管组件。
[0073]
本实施例中，所述导光件4为一分二光纤分束器。在另一些实施例中，也可采用两根独立的光纤，或二分二光纤束，多分多的光纤束，都在本发明的保护范围内。
[0074]
在本发明的一实施例中，所述第二输出端4c设有滤光片。
[0075]
可以理解的是，由于光电倍增管本体1是高灵敏光电元件，为了避免接收到较高强度的光而造成光电倍增管本体1损坏，可在第二输出端4c增加一个滤光片，以降低光强，从而保证聚集到光电倍增管本体1的光强度不会太高而造成光电倍增管本体1的损坏。
[0076]
在本发明的一实施例中，所述导光件4的材质为光纤。由于光纤的可弯曲特性，使得参考光源2、光电探测器3、光电倍增管组件的相对位置可以灵活放置，优选的是将参考光源2与光电探测器3安装在同一块基板5上，同时基板5可以根据需要也可以灵活放置，合理利用空间，从而最大限度地减少体积。
[0077]
导光件4的材质为光纤仅是本发明的优选方案。在另一些实施例中，也可采用塑料管或玻璃管代替光纤，都在本发明的保护范围内。
[0078]
在本发明的一实施例中，如图1所示，所述光电倍增管本体1设有光敏元件11，所述第二输出端4c对应所述光敏元件11设置。
[0079]
可以理解的是，在对待测样品7进行检测时通过光敏元件11接收待测样品7发出的光，在对光电倍增管本体1进行检测和校准时，通过光敏元件11接收来自参考光源2发出的一路光。
[0080]
在本发明的一实施例中，如图1所示，所述光电倍增管组件还包括透镜6，所述透镜6对应所述光敏元件11设置，并位于所述待测样品7与所述光敏元件11之间，所述第二输出端4c位于所述透镜6和所述光敏元件11之间。
[0081]
可以理解的是，所述透镜6的作用是让更多的光能够聚集到光电倍增管组件的光敏元件11。
[0082]
光电倍增管组件的工作原理是：光电倍增管组件进行检测和校准时，被测样品是不发光的，只有参考光源2发光。参考光源2发出的光经过导光件4分为两路，一路传输到光电探测器3，一路传输到光电倍增管本体1，导光件4两路的分光比是固定的。当改变参考光源2出射光的光强时，光电倍增管本体1和光电探测器3检测到的信号也随之改变。通过分析光电倍增管组件和光电探测器3采集到的信号数据的线性关系，便可以检测光电倍增管组件是否正常。当光电倍增管组件和光电探测器3采集到的信号数据确实呈线性关系时，将其线性度与预设的线性度进行比对，从而对光电倍增管组件采集信号值进行修正，起到校准
作用。当光电倍增管组件和光电探测器3采集到的信号数据确实不呈线性关系时，表示该光电倍增管本体1失效，需进行更换，此时可发出失效提示以及时更换。
[0083]
本发明还提出一种分析装置，所述分析装置包括试剂样本针模块、试剂盘模块、孵育测光模块、磁分离模块和如上述实施例所述的光电倍增管组件。该光电倍增管组件的具体结构参照上述实施例，由于本分析装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的全部有益效果，在此不再一一赘述。其中，试剂盘模块，用于存储试剂，使试剂保持在2
‑
8℃下冷藏，延长在机有效时间；
[0084]
试剂样本针模块，用于吸取样本和所述试剂盘模块的试剂，并将试剂与样本转运至反应杯8中进行反应，形成样本和试剂的反应液；
[0085]
孵育测光模块，包括孵育盘和所述光电倍增管组件，所述孵育盘用于孵育样本和试剂的反应液，使其满足生化反应所需要的条件，并进行转运调度；所述光电倍增管组件用于校验自身性能并检测反应杯8中的反应液浓度；如图1所示，待测样品7即样本和试剂的反应液，可放置于反应杯8内。反应杯8对应光电倍增管本体1的光敏元件11设置。
[0086]
磁分离模块，用于对孵育后的反应液进行磁分离，以清洗与分离磁珠与未反应的废液，获得清洗后的磁珠并注入底物发光液。
[0087]
本发明还提出一种分析装置的光学校准方法，也即上述光电倍增管组件的光学校准方法，所述光学校准方法包括以下步骤：
[0088]
启动参考光源2；
[0089]
分别获取不同参考光源2强度时，光电倍增管本体1和光电探测器3的检测信号，并建立映射关系，形成映射曲线；
[0090]
判断所述映射曲线是否呈线性；
[0091]
若是，则将所述映射曲线的线性度与预设线性度进行比较，获得修正系数；
[0092]
根据所述修正系数对光电倍增管本体1的检测信号进行修正。
[0093]
本实施例中，该分析装置的具体结构参照上述实施例，由于本分析装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的全部有益效果，在此不再一一赘述。
[0094]
当需要对光电倍增管组件进行检测和校准时，启动参考光源2，光电倍增管本体1和光电探测器3分别接收到从第二输出端4c和第一输出端4b射出的两路光，并通过电信号采集装置进行信号检测和采集。可改变参考光源2的工作电流，参考光源2则会发出不同光强的光，光电探测器3和光电倍增管本体1同时会接收到一组不同光强的光电信号。然后将光电探测器3和光电信增管本体1接收到的光电信号分别记录在xy轴，绘制出一条曲线，即为映射曲线。
[0095]
当映射曲线呈非线性时，表示光电倍增管本体1失效，发出更换提示。
[0096]
当映射曲线呈线性时，可对光电倍增管本体1采集的信号进行校准。
[0097]
具体的，相同参考光源2强度下，预先对一批符合线性功能的光电倍增管本体1的信号值取平均值，作为该光强下的预设值。在不同光强下，可获得一组预设值，形成预设曲线，该预设曲线具有预设线性度。
[0098]
如果当前检测的映射曲线与预设曲线存在偏差时，可将映射曲线的线性度与预设曲线的线性度进行比较，并获得修正系数。
[0099]
在后续对待测样品7发出的光进行检测时，光电倍增管本体1接收待测样品发出的光，电信号采集装置进行信号检测和采集，并根据修正系数将获取的信号值件修正，以获取正确的信号值。
[0100]
本光学校准方法不仅可以对光电倍增管组件进行检测，还可以对光电倍增管组件进行校准，以保证化学分析仪的准确度和精确性。
[0101]
上述分析装置包括存储器、处理器及存储在所述处理器上并可在处理器上运行的分析装置的光学校准程序(也即光电倍增管组件的光学校准程序)，所述处理器执行所述光学校准程序时实现如上所述光学校准方法的步骤。具体的，电信号采集装置与处理器电连接。
[0102]
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的创造构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。