CN102539327A - 一种用于干式化学检测的积分球装置 - Google Patents

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程文播
唐玉国
孙海旋
王弼陡
王心醉
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Abstract

本发明公开了一种用于干式化学检测的积分球装置，在积分球上开一光源入射口和样品检测入口；在所述积分球的内部设置有第一挡板和第二挡板，所述第一挡板和第二挡板布置于所述光源入射口的两侧、并与所述光源入射口处于同一经线上；所述第一挡板上、样品检测入口的正下方设置有样品光电探测器，所述样品光电探测器的样品探测面正对着所述样品检测入口；所述第二挡板上、样品光电探测器的正下方设置有基准光电探测器，所述基准光电探测器的基准探测面正对朝下。本发明与现有技术相比，能减小无关的光学背景噪声，提高检测结果的准确度和重复性。

Description

一种用于干式化学检测的积分球装置
技术领域
本发明涉及一种光学装置，具体涉及一种积分球，尤其是用于干式化学检测的积分球装置。
背景技术
在临床检验分析中，利用血液、尿液或其他体液进行临床分析检验，可以快速得到多个临床检验项目的结果，是医生进行诊断的最准确、最直接的方法之一。在进行临床检验分析中，目前最常采用的湿式化学分析法。它使用了被称为溶液化学的方法。通常，采用湿式化学分析法的仪器是以朗伯-比尔定律的比色法为基础。这种检测方法需要通过以下步骤：血液抽血、离心、配置试剂溶液、光电检测。此类检测方法的缺点是：试剂需以液体方式保存，检测时需进行准备工作，需要对全血进行离心得到血清，整个检测需较长的时间。
为了克服湿式化学分析法的缺点，人们研究出了更简便易行的方法，即干式化学分析法。干式化学分析法不使用分析用溶液，以待检测样品中的液体作为反应媒介，待检测样品直接与固化于固相载体上的干式化学试剂进行反应，进而进行检测。它与传统湿化学分析技术的最大区别在于参与化学反应的媒介不同，湿化学分析采用溶液作为反应媒介，而干式化学分析直接采用待测样品中液体，因此节省了配置试剂溶液的环节。相对于湿化学分析法，干式化学分析法具有如下优点：检测快速、操作简易，样本可以是全血、血浆或血清，丢弃物是固体干式化学试剂片，无废液产生，更加环保。
基于干式化学分析法的测量***包括干式化学分析仪和干式化学试剂片，干式化学分析仪用来为干式化学试剂片提供必备的化学反应环境，如恒温***等，并自动检测干式化学试剂片的反应结果。一般的干式化学分析仪基于两种检测方式：差示电位法和反射光度法。差示电位法通过直接测量干片上的电信号而得到检测结果，常用在测量无机离子等的情况。而其它类型的测量如检测比色法或速率法或免疫速率法干片时，采用反射光度法。
反射光度法的原理是依据反射介质不同，当光线进入介质后出现下列几种效应：1)在照射表面产生反射和折射；2)内部吸收；3)在内部或照射表面产生散射；这些效应的总和决定了光在离开介质的比率和方向，其最终的反射光强度与介质上材料有关，依据此原理可以得到干式化学试剂片的吸光度，进而推导出待测样品浓度。因此在基于反射光度法的干式化学分析仪中，一般是由以下部件组成：光源装置、准直单色装置、光电探测装置、信号处理***以及结果显示装置。
在利用干式化学分析仪进行检测时，通过在仪器内部光源发出一束光，经过单色和准直之后照射到干式化学试剂片上，干式化学试剂片中有一定的显色底物，由于该显色底物于特定波长处存在较强的特异性吸收，在与样品进行化学反应后会吸收该波长的光，通过检测干式化学试剂片化学反应后的反射光强，进而可以得到待测样品的浓度。在进行干式化学法测定时，由于待测物干式化学试剂片通常是多层膜结构的试剂片，所以检测到的光信号包含了反射光、折射光、散射光和多重内反射光等，光信号中杂散光的存在导致光电检测的信噪比较低，因此导致检测结果精度较低、重复性受不同待测物的影响波动较大。这使得目前干式化学分析仪在准确度与重复性上与湿式化学分析仪相比还有差距。
为解决此类问题，专利(200410041858.9)提出了一种利用积分球配合后端的光学***进行测量的装置，该方法虽然一定程度上提高了信噪比，但是需要对标准品和待测品分别进行两次测量，而且光学***比较复杂。其它的方法包括通过增加光强而提高信噪比，通过利用增大放大倍数提高信噪比等方式，但是由于未从光电检测装置上进行改进，因此不能从根本上解决光电检测的问题。
发明内容
为了克服现有干式化学分析中信噪比低和重复性不好的不足，本发明的目的在于，提供一种特殊结构的积分球装置，该装置与现有的光电检测装置相比，能减小无关的光学背景噪声，提高检测结果的准确度和重复性。
为了解决上述技术问题，实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：
一种用于干式化学检测的积分球装置，在积分球上开一光源入射口和样品检测入口；在所述积分球的内部设置有第一挡板和第二挡板，所述第一挡板和第二挡板布置于所述光源入射口的两侧、并与所述光源入射口处于同一经线上；所述第一挡板上、样品检测入口的正下方设置有样品光电探测器，所述样品光电探测器的样品探测面正对着所述样品检测入口；所述第二挡板上、样品光电探测器的正下方设置有基准光电探测器，所述基准光电探测器的基准探测面正对朝下。
进一步的，所述光源入射口和样品检测入口两者之间的夹角为90°。
与现有技术相比，本发明的用于干式化学检测的积分球装置，利用两个对称位置的光电探测器，提高了光学测量尤其是干式化学测量的信噪比和准确度，同时可一次测量出待测样品的光强和基准光强，与传统方法相比省去了需更换测量标准板基准光强的过程，提高了重复性和检测速度。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的用于干式化学检测的积分球装置的结构示意图。
图2是本发明的用于干式化学检测的积分球装置的一实施例的结构示意图。
图中标号说明：1、积分球，2、光源入射口、3、样品检测入口，41、第一挡板，42、第二挡板，51、样品光电探测器，511、样品探测面，52、基准光电探测器，521、基准探测面，6、光源，7、待测样品。
具体实施方式
参见图1所示，一种用于干式化学检测的积分球装置，在积分球1上开一光源入射口2和样品检测入口3；在所述积分球1的内部设置有第一挡板41和第二挡板42，所述第一挡板41和第二挡板42布置于所述光源入射口2的两侧、并与所述光源入射口2处于同一经线上；所述第一挡板41上、样品检测入口3的正下方设置有样品光电探测器51，所述样品光电探测器51的样品探测面511正对着所述样品检测入口3；所述第二挡板42上、样品光电探测器51的正下方设置有基准光电探测器52，所述基准光电探测器52的基准探测面521正对朝下。
进一步的，所述光源入射口2和样品检测入口3两者之间的夹角为90°。
参见图2所示，当待测样品7放到样品检测入口3处之后，一设置于光源入射口2处的光源6发出一定波长的光照进入积分球1的内部，光束被积分球1白色内壁多次反射，均匀化的光照射在待测样品7上，均匀化的光透过待测样品7如干式化学试剂片的透明支持层，在试剂层被有色化合物部分吸收后，在扩散层的反射面再次反射到积分球1中。位于积分球1上半部分的光强与下半部分的光强会有较为明显的不同，待测样品7正对面处的样品光电探测其51可以接收此处的光强，可以得到待测样品7的光强Rt，同时位于积分球1相对的下半部分处的基准光电探测器52接收标准的光强R0。两个光电探测器转换后的电信号被传送至后端信号处理模块，由微处理器进行处理进行计算，可得到最后的待测物浓度值。
通过得到的样品光电探测其51的光强Rt和基准光电探测器52的光强R0，根据Williams-Clapper公式
Dr＝lgR0/(Rt-Rr)
式中，Dr为反射光密度(reflective density)。R0为标准板(如积分球内壁)的反射光强度，Rt为待测样品的反射光强度，Rr为非线性校正因子。可以计算出反射光密度Dr，进一步可以计算出待测样品的浓度。
优选的，通过使用本发明的用于干化学检测的积分球装置进行测试，光源选择580nm的LED，检测相应的GLU类型的干式化学试剂片，检测结果的准确度在靶值的±5％以内，精密度的变异系数CV＜3％，高于普通检测结果，提高了信噪比和准确度。
优选的，通过使用本发明的用于干化学检测的积分球装置进行测试，光源选择380nm的LED，检测相应的丙氨酸氨基转移酶类型的干式化学试剂片，检测结果的准确度在靶值的±8％以内，精密度的变异系数CV＜3％，高于普通检测结果，提高了信噪比和准确度。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种用于干式化学检测的积分球装置，其特征在于：在积分球(1)上开一光源入射口(2)和样品检测入口(3)；在所述积分球(1)的内部设置有第一挡板(41)和第二挡板(42)，所述第一挡板(41)和第二挡板(42)布置于所述光源入射口(2)的两侧、并与所述光源入射口(2)处于同一经线上；所述第一挡板(41)上、样品检测入口(3)的正下方设置有样品光电探测器(51)，所述样品光电探测器(51)的样品探测面(511)正对着所述样品检测入口(3)；所述第二挡板(42)上、样品光电探测器(51)的正下方设置有基准光电探测器(52)，所述基准光电探测器(52)的基准探测面(521)正对朝下。
2.根据权利要求1所述的用于干式化学检测的积分球装置，其特征在于：所述光源入射口(2)和样品检测入口(3)两者之间的夹角为90°。
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