CN110208254A - 多发光样品发光强度的测量***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多样品发光强度的测量***及方法，本发明技术方案基于光纤束对多个发光样品的发光强度进行快速测量，能够同时高效率地采集大量微弱发光信号，便于实现快速分析处理，同时也兼具成本低、制作简单和使用范围广的优点。
Description
技术领域
本发明涉及发光样品发光强度测量技术领域，更具体的说，涉及一种多发光样品发光强度的测量***及方法。
背景技术
急性心肌梗死的快速准确诊断对于及时治疗和挽救更多的濒死心肌及改善预后具有极为重要的意义。目前临床上所使用的体外诊断技术主要是基于化学发光、电化学发光的免疫分析方法。该方法通过特定识别分子与心肌梗死时人体分泌的特定蛋白发生化学反应或电化学反应，并检测反应时的化学发光、电化学发光来分析特定蛋白的浓度。肌钙蛋白是目前急性心肌梗死诊断的“金标准”。
由于急性心肌梗死时的心肌坏死是不可逆的，所以急性心肌梗死发病后1小时是再灌注的“黄金时间”。如果能在这段时间内实现心肌水平的再灌注，可挽救的心肌数量将急剧增多。因此，快速诊断要求将分析的时间(即从采样到出检测报告的时间)控制在1小时以内。
但是，由于心肌肌钙蛋白在心肌损伤后4～6小时才在外周血液中逐渐增高，在12～24小时达到峰值，不利于急性心肌梗死的早期诊断。应用多重标志物已成为急性心肌梗死快速诊断的发展趋势。临床研究显示肌钙蛋白与心脏型脂肪酸结合蛋白、肌钙蛋白与和肽素的联合应用，提高了急性心肌梗死诊断的准确率。多重标志物的应用，将弥补目前单一标志物诊断急性心肌梗死特异性与敏感性不能兼顾的缺陷，可有效提高急性心肌梗死诊断的准确性。
在光学上，多重标志物的应用对应于多个化学发光、电化学发光样品的同时发光。对多个发光样品发光强度的分析常采用成像的方式进行：以光学镜头将多个发光样品的发光图像投影到CCD相机的光学敏感面上，由CCD相机采集此发光图像，进而分析各个发光样品的发光强度。然而，由于化学发光、电化学发光都比较弱，并随时间快速衰减，这就给多个发光样品的快速测量带来了困难。
发明内容
有鉴于此，本发明技术方案提供了一种多样品发光强度的测量***及方法，可以快速测量多个发光样品的发光强度。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种多样品发光强度的测量***，所述测量***包括：
样品盒，所述样品盒用于放置多个阵列排布的发光样品；
光纤束，所述光纤束包括多个与所述发光样品一一对应的光纤子束；
其中，所述光纤子束一端与所对应的发光样品相对设置，另一端耦合到CCD相机；所述光纤子束作为采集单元，用于采集所对应的发光样品的光强信息，所述CCD相机用于基于所述光强信息成像。
优选的，在上述测量***中，所述CCD相机具有用于和所述光纤子束耦合的光学敏感面；
所述光纤子束包括至少一根光纤，所述光纤纤芯的横截面积为S1，光纤芯层的折射率为n1，光纤包层的折射率为n2。
优选的，在上述测量***中，所述光纤子束直接和所述光学敏感面耦合；
其中，A为所述光纤束直接与所述光学敏感面耦合采集发光样品光强信息的方法相对于光学镜头成像方法的光强采集增益；η1为光学镜头成像方法对单个发光样品的光强采集率；η2为所述光纤束对单个发光样品的光强采集率；N为所述光纤子束中光纤的根数，N为正整数，S为单个所述发光样品的表面面积；β为光学镜头的放大率；F为所述光学镜头的光圈数。
优选的，在上述测量***中，所述光纤子束通过辅助镜头和所述光学敏感面耦合；
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优选的，在上述测量***中，所述样品盒包括：多个阵列排布的样品腔室，所述样品腔室用于放置所述发光样品；
所述样品腔室具有样品孔，所述光纤子束通过所述样品孔采集所对应的发光样品的光强信息。
优选的，在上述测量***中，所述样品盒具有12×8个所述样品孔，所述样品孔的直径为6.9mm，相邻所述样品孔的间距为9mm；
所述发光样品为0.1M的Lumminol溶液、2M的NaOH溶液、0.1M的H2O2溶液配制而成的化学发光试剂。
优选的，在上述测量***中，所述样品盒具有3×3个所述样品孔，所述样品孔的直径为6mm，相邻所述样品孔的间距为8.2mm。
所述发光样品为1mM的Lumminol溶液、2M的NaOH溶液、0.5M的H2O2溶液和曲拉通表面活性剂配制而成的电化学发光试剂。
优选的，在上述测量***中，所述样品盒包括：
塑料片；
设置在所述塑料片表面上的导电层；
设置在所述导电层表面上的胶带，所述胶带的上具有露出所述导电层的通孔作为所述样品腔室。优选的，在上述测量***中，所有所述光纤束的一端通过光纤束架固定，耦合到所述CCD相机，另一端散开，以分别采集所对应的发光样品的发光强度。
本发明还提供了一种多样品发光强度的测量方法，采用上述任一项所述的测量***采集发光样品的光强信息，基于所述光强信息成像。
通过上述描述可知，本发明技术方案提供的多样品发光强度的测量***及方法中，基于光纤束对多个发光样品的发光强度进行快速测量，能够同时高效率地采集大量微弱发光信号，便于实现快速分析处理，同时也兼具成本低、制作简单和使用范围广的优点。
附图说明
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种多样品发光强度的测量***；
图2为光学镜头成像原理示意图；
图3为本发明实施例计算光纤采集率的原理示意图；
图4为本发明实施例提供的光纤出射端面用于描述高斯光束坐标轴示意图；
图5为本发明实施例所述测量***中发光样品端的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种样品盒的俯视图；
图7为本发明实施例提供的一种光纤束用于和CCD相机耦合的一端端面的俯视图；
图8为本发明实施例提供的一种光纤子束入光一端的俯视图；
图9为本发明实施例提供的一种光纤子束与光纤束端面上光纤的对应关系图；
图10为本发明实施例提供的3×3电化学发光阵列的尺寸示意图；
图11为本发明导光条束的排布示意图。
具体实施方式
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。
如背景技术中所述，由于化学发光、电化学发光都比较弱，并随时间快速衰减，这就给多个发光样品的快速测量带来了困难。一方面，微弱发光的准确测量，需要镜头有尽可能大的数值孔径以采集尽可能多的发光通量；另一方面，多个样品的同时测量，需要镜头有一定的视场以在空间上包含多个样品的发光区域。但是，对于一个特定的镜头，孔径角和视场尺度的乘积是一个常数，即拉格朗日不变量。换句话说，大孔径和大视场是一对矛盾。因此，通过常规成像方法分析多重标志物的微弱化学发光、电化学发光来早期诊断急性心肌梗死存在着一定的困难。
为解决上述问题，本发明提供一种基于光纤束的多发光样品发光强度的测量***和方法，可以实现在测量多个发光样品的同时，大幅提高采集效率，达到提高测量准确性的目的。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图1，图1为本发明实施例提供的一种多样品发光强度的测量***，该测量***包括：样品盒1，所述样品盒1用于放置多个阵列排布的发光样品；光纤束4，所述光纤束4包括多个与所述发光样品一一对应的光纤子束3，所述光纤子束3一端与所对应的发光样品相对设置，另一端耦合到CCD相机6；所述光纤子束3作为采集单元，用于采集所对应的发光样品的光强信息，所述CCD相机6用于基于所述光强信息成像。
光纤束4具有入光端和出光端，其入光端和样品盒相对设置，其出光端和所述CCD相机6相对设置。所述CCD相机6具有用于和所述光纤子束3耦合的光学敏感面8。所述光纤子束3包括至少一根光纤，所述光纤纤芯的横截面积为S1，光纤芯层的折射率为n1，光纤包层的折射率为n2。
本发明实施例中，所述光纤束4可以直接和CCD相机6耦合，如图1中(a)所示，此时，所有所述光纤子束3的出光端面均直接和CCD相机6的光学敏感面8耦合，或，所述光纤束4通过辅助镜头7和CCD相机6耦合，如图1中(b)所示，此时，所有所述光纤子束3的出光端面通过辅助镜头7和CCD相机6的光学敏感面8耦合。
下面详细说明本发明技术方案相对于传统光学镜头成像方法的优势：
传统光学镜头成像方法直接通过光学镜头采集发光样品的图像，也就是说，通过光学镜头直接对发光样品进行成像，其成像原理如图2所示，图2为光学镜头成像原理示意图，对应于实物成实像的情况，为方便讨论，不考虑符号法则，将参量均取整值，图2中，H和H’表示光学***的主面，光学镜头对样品上单个发光点光强的采集效率正比于光学镜头入射光瞳对样品所张的立体角2π(1-cos u)，效率为1-cos u，其中u为光学镜头入射光瞳对样品的张角。根据拉格朗日-赫姆霍兹定理，物象之间有uy＝u’y’关系，u’为光学镜头出射光瞳对像点的张角，y和y’分别为物和像的几何尺寸。光学镜头的放大率β＝y’/y，对于一个特定的光学镜头，tan u’就是光学镜头光圈数二倍的倒数，即u’＝tan-1(1/2F)，F为光学镜头的光圈数。设定η1为光学镜头成像方法对单个发光样品的光强采集率，故光学镜头成像方法对发光样品阵列中一个发光样品的光强采集率可以表示为：
其中，S为单个所述发光样品的表面面积，即发光样品上表面平面的面积。
下面分析本发明技术方案中基于光纤束的多样品发光强度的测量***的采集率。
如图3所示，图3为本发明实施例计算光纤采集率的原理示意图，使用芯层的折射率为n1、包层的折射率为n2的光纤，其对入射光束的收集角为：
其中，光纤对入射光束的收集角度等于其对出射光束的几何发散角。
对于单根光纤端面上的一个微面元dS，能从该微面元进入光纤并有效传输的光应处于图3中(a)图中半顶角为α0的圆锥内。进一步的，考虑发光样品上的一个dS’＝2πRdR的微圆环(R为微圆环的半径)，其对微面元dS所张的立体角为：
其中，r为微面元dS与微圆环dS’的间距，θ为微面元dS与微圆环dS’连线与光纤光轴的夹角。
因此，当发光样品的发光面稍大于光纤子束3的端面尺寸时，即大于图3中(b)图中直径为d+2h tan a0的圆，只要光纤入光端面离发光样品表面的距离足够小，就能够满足该根件，能够通过微面元dS进入光纤并有效传输的光束所对应的微分采集率为
其中，h是光纤入光端面与发光样品表面之间的距离。
由此可得光纤子束3的总采集率(所述光纤束4对单个发光样品的光强采集率)为：
其中，N是光纤子束3中光纤根数，N为正整数，d是光纤纤芯的直径，S1是单根光纤纤芯的横截面积。
故对于图1中(a)图所示方式中光纤子束3直接和所述光学敏感面8耦合的方式，其采集发光样品光强信息相对于图2所示光学镜头成像方式采集发光样品光强信息的光强采集增益A为：
其中，A为所述光纤束直接与所述光学敏感面耦合采集发光样品光强信息的方法相对于光学镜头成像方法的光强采增益；β为光学镜头成像方法中光学镜头的放大率；F为所述光学镜头的光圈数，S为单个所述发光样品的表面面积，即单个发光样品出光方向的面积。
由于样品盒1中发光样品组成的阵列总面积往往较大，例如生化分析中常用的96孔板，发光区域达到约106mm×70mm，对于如此大的视场，为了确保所有发光样品能够在CCD相机6的光学敏感面8成像，光学镜头成像的放大倍率β不能很大，另一方面，受技术条件的限制，光学镜头的光圈数F也不可能做的太小，故增益A就有可能是一个较大的倍数。而当使用辅助镜头7时，上述大孔径和大视场的矛盾也因为光纤束阵列面积的减小而弱化，进而获得一定的增益。光纤束下端散开，上端密排，故光纤束阵列面积减小。
对于图1中(b)图采用辅助镜头7的方式，分析如下：
从光纤出光端面出射的光束可以近似为高斯光束，建立如图4所示的坐标系，图4为本发明实施例提供的光纤出射端面用于描述高斯光束坐标轴示意图，空间中的光强分布可以表示为：
其中，在三维直角坐标系中，xy平面垂直于光轴，z轴方向与光束传播方向相同，坐标原点在光纤出光端面中心，w(z)为距离光纤出光端面z处光束的光斑半径，B为与光束强度相关的常量，由于高斯光束的光强分布对于z轴对称，可以采用柱坐标(r，φ，z)描述，即有r2＝x2+y2。
而距离光纤出光端面z处光束的光斑半径w(z)可以表示为：
w2(z)＝w0 2+(z-z0)2tan2θ0
其中，w0为高斯光束的束腰半径，z0为束腰的位置，θ0为远场发散角。
由于所采用的光纤纤芯直径都是远大于光波波长，远场发散角θ0可以近似用光纤出射光束的几何发散角α0代替，即θ0≈α0。而束腰半径w0也可以近似等于光纤纤芯半径，即w0≈d/2。在远场条件小，满足z＞＞z0，z＞＞d，在柱坐标下，光强分布可以进一步简化为：
当辅助镜头7入射光瞳对光纤束的张角u大于或等于光纤出射的远场发散角α0时，可以认为光纤的所有出射光均被辅助镜头收集，此时的采集率和光纤直接耦合CCD相机6完全相同，但是当辅助镜头7入射光瞳对光纤束的张角u小于光纤出射的远场发散角α0时，光纤的部分出射光不能被辅助镜头7采集，从而造成采集率的下降，能够被辅助镜头7收集的光束功率占光束总功率的比例ε为：
此时，对于图1中(b)图所示方式，所述光纤子束3通过辅助镜头7和所述光学敏感面8耦合时，增益A为：
其中，所述辅助镜头7使光强减弱的比例为1-ε；u为所述辅助镜头7入射光瞳对所述光纤束的张角；α0为所述光纤出射光束的几何发散角。
本发明实施例所述测量***中，所述样品盒1包括：多个阵列排布的样品腔室，所述样品腔室用于放置所述发光样品；所述样品腔室具有样品孔，所述光纤子束3通过所述样品孔采集所对应的发光样品的光强信息。所述样品盒1具有设置有所述样品库的样品盒盖2。所有所述光纤的一端通过光纤束架5固定，耦合到所述CCD相机6，另一端散开，以分别采集所对应的发光样品的发光强度。
如图5所示，图5为本发明实施例所述测量***中发光样品端的结构示意图，样品盒1包括阵列排布的样品腔室9，样品腔室9用于放置发光样品，放置有发光样品的样品盒上方具有样品盒盖2，样品盒盖2具有与所述样品腔室9一一正对的样品孔10。本发明实施例中，发光样品可以为化学发光样品或是电化学发光样品。样品腔室9可以为立方体空腔或是圆柱腔室、球形及其组合等。样品孔10和样品腔室9的中心对齐。样品孔10的直径略大于光纤子束3的直径，并使光纤子束3能穿过进入到样品腔室9内，尽可能的近距离采集发光样品的光强。
光纤子束3按照一定的顺序分别穿过样品盒盖2上的样品孔10，以采集所对应发光样品的发光强度。光纤子束3汇聚成光纤束4，并固定在光纤束架5中。为了提高光纤的传输效率，光纤束4和CCD相机6耦合的一端，光纤的出光端面平整，且密集排布。汇聚在一起的光纤束4可以直接耦合到CCD相机6或是通过辅助镜头7耦合到CCD相机6。所述光纤束4的出光面积相对于样品盒1的总发光面积大幅缩小，解决了光学成像面临的大孔径和大视场矛盾，可以用于快速测量和分析多重标志物的微弱化学发光、电化学发光。
下面结合具体的实验例对本发明实施例所述测量***的增益效果进行进一步说明。
实验例1
该实验例中，采用样品盒如图6所示，图6为本发明实施例提供的一种样品盒的俯视图，样品盒采用96孔标准板结构，所述样品盒中，具有12×8个所述样品孔10，所述样品孔10的直径为6.9mm，相邻所述样品孔的间距为9mm，所述样品盒的长为69.9mm，宽为105.9mm。
该实验例中，采用的发光样品为0.1M的Lumminol溶液、2M的NaOH溶液、0.1M的H2O2溶液配制而成的化学发光试剂。发光样品的配置方法包括：配置0.1M的Lumminol溶液，用2M的NaOH溶液将其pH值调整至11，用移液器吸取Lumminol溶液和NaOH溶液形成的混合溶液，注入到样品孔10内，再用移液器吸取0.1M的H2O2溶液滴入样品孔10内的混合溶液中，即可形成上述化学发光试剂。
用最大光圈数为1.4的某标准镜头配合某CCD相机对其进行传统光学镜头成像。CCD相机的光学敏感面的尺寸为30.7mm×30.7mm，像素2048×2048，像素大小15μm×15μm。调节发光样品距离和标准镜头位置，使整个96孔标准板105.9mm×69.9mm的发光区域清晰且尽可能地充满CCD相机的光学敏感面。因此，镜头放大率β的最大值为0.30，但受清晰成像的限制，实际放大率β＝0.17。光圈调到最大，相应的光圈数F＝1.4。对于直径为6.9mm的单个发光样品，获得的采集率为：
采用直径3.0mm的聚合物光纤99根排列成如图7所示的11×9光纤束，图7为本发明实施例提供的一种光纤束用于和CCD相机耦合的一端端面的俯视图，光纤束截面的尺寸为：28.6mm×29.1mm。光纤芯层的折射率为1.55、包层的折射率1.50，包层厚0.1mm。其对光束的收集角(也即几何发散角)为：
如上述，为了克服大孔径和大视场的矛盾，设置光纤束用于和CCD相机耦合一端通过光纤架固定，以使得光纤出光端面平整且紧密排布，朝向样品盒的一端各个光纤子束散开。该实验例中，以一根光纤作为一个光纤子束。光纤束上述端面被固定在光纤束架中，光纤束另一端散开，一个样品孔中***一根光纤，光纤***样品盒盖上的样品孔内，其入光端面距离发光样品表面距离h＝1mm，此时：
d+2h tanα0＝(3.0mm-2×0.1mm)+2×1mm×tan 23.0°≈3.6mm＜6.9mm
即单个发光样品的直径满足光纤束采集率计算公式的前提要求。将光纤束另一端端面直接耦合到CCD相机的光学敏感面上，则光纤束的采集率为：
该实验例中，采用光纤束进行测量相对于单独采用光学镜头成像法的增益为：
实验例2
该实验例中，采用与实验例1相同的具有96孔标准板结构的样品盒，相同的发光样品，并采用相同的标准镜头配合某CCD相机进行传统光学镜头成像。该实验例中，CCD相机的光学敏感面的尺寸为24.6mm×24.6mm，像素1024×1024，像素大小24μm×24μm。镜头放大率β的最大值为0.23，但同样受清晰成像的限制，实际放大率只能达到0.17。因此，采集率与实施例1相同：
η1≈0.064mm2
采用石英光纤的直径0.125mm、包层厚0.009mm，其芯层折射率1.50、包层折射率1.40，对光束的收集角(也即几何发散角)为：
取上述光纤44492根排列成光纤束，并固定在光纤束架中。光纤束散开的一端，每432根光纤作为一个光纤子束(多余的44根光纤留作备用)，每个光纤子束用热缩管箍紧并***样品盒盖上的样品孔内。如图所示，图8为本发明实施例提供的一种光纤子束入光一端的俯视图，用热缩管21箍紧后的光纤子束内的光纤31排布方式如图8所示，由此计算光纤子束的直径约为2.73mm，光纤子束与光纤束端面上光纤的对应关系如图9所示，图9为本发明实施例提供的一种光纤子束与光纤束端面上光纤的对应关系图。使光纤子束端面距离发光样品表面的距离h＝1mm，此时：
d+2h tanα0＝2.73+2×1mm×tan 32.6°≈4.0mm＜6.9mm
即单个样品的直径满足光纤束采集率计算公式的前提要求。此时光纤束部分的采集率为：
再用最大光圈F＝2.8的近摄镜头作为辅助镜头，配合CCD相机拍摄光纤束的端面。光纤束的截面积为24.6mm×24.6mm，近摄镜头成像放大率β＝1，由拉格朗日-赫姆霍兹不变量可以求得物方张角为：
于是辅助镜头对光纤束出射光束的收集效率约为：
近摄镜头成像配合CCD相机拍摄光纤束的端面获得的总采集率为：
η总＝εη2≈0.088mm2
该实验例中，采用光纤束进行测量相对于单独采用光学镜头成像法的增益为：
实验例3
该实验例中，如图10所示，图10为本发明实施例提供的3×3电化学发光阵列的尺寸示意图，样品盒具有3×3个所述样品孔41，所述样品孔41的直径为6mm，相邻所述样品孔的间距为8.2mm，样品盒的尺寸为24.6mm×24.6mm。所述样品盒包括：塑料片；设置在所述导电层表面上的胶带，所述胶带上具有露出所述导电层的通孔作为所述样品腔室。该样品盒的制作方法包括：可以在塑料片上刷制碳浆形成所述导电层，并在该导电层两端粘贴电线形成电极，然后用打孔器在0.2mm厚的宽胶带上打出3×3的通孔后，将其粘贴到所述导电层上。
该实验例中，采用的发光样品为1mM的Lumminol溶液、2M的NaOH溶液、0.5M的H2O2溶液和曲拉通表面活性剂配制而成的电化学发光试剂。该发光样品的制作方法包括：配置1mM的Lumminol溶液，并用2M的NaOH溶液将其pH值调整至11，形成Lumminol溶液和NaOH溶液配成的混合溶液，再配置0.5M的H2O2溶液，用移液器吸取混合溶液和H2O2溶液各300μL，并和5μL的曲拉通表面活性剂均匀混合，通过移液器将混合后的溶液5μL分别滴在每个通孔内，每个通孔内具有5μL溶液，在电极上施加10V电压，即可进行电化学发光。
用最大光圈2.8的近摄镜头作为CCD相机的光学镜头，配合实验例2中相同的CCD相机对发光样品进行传统光学镜头成像。CCD相机的光学敏感面的尺寸为24.6mm×24.6mm，像素1024×1024，像素大小24μm×24μm。调节发光样品盒与镜头的距离，使得3×3的通孔阵列清晰且尽可能充满光学敏感面，此时，β的值为1，光圈调到最大，相应的光圈数为2.8，对直径为6.0mm的单个发光样品，获得的采集率为：
由于发光样品数量少，光纤采用直径为5.0mm的聚合物导光条，其光学性质同实验例1中的聚合物光纤。9根导光条入光端面距离对应发光样品表面的距离h＝1mm，如图11，图11为本发明导光条束的排布示意图，9根导光条51出光端面组成一束排列形成图9所示的光纤束，所有导光条51的出光端面通过光纤束架固定，此时：
d+2htanα0＝(5.0mm-2×0.1mm)+2×1mm×tan 23.0°≈5.6mm＜6.9mm
即单个样品的直径满足中光纤束采集率计算公式的前提要求，此时光纤束部分的采集率为：
同实验例2，使用相同的CCD相机对其端面进行成像，近摄镜头作为辅助镜头，其成像放大率β＝1.64，由拉格朗日-赫姆霍兹不变量可以求得物方张角为：
由于此张角已大于导光条的出射临界角，可以认为光学镜头的收集效率为1，故该实验例相对于传统光学镜头成像法的增益为：
通过上述描述可知，本发明实施例提供了一种基于光纤束对多个发光样品光强进行快速测量的测量***，该测量***可以同时高效率地采集多个微弱发光信号，便于实时快速分析处理，同时兼具成本低、制作简单和适用范围广的优点。该测量***可以用于基于化学发光或电化学发光的疾病诊断领域，通过光纤束对多个发光样品发光强度进行同时测量，可以用于心肌梗死的化学发光或电化学发光诊断。
基于上述测量***实施例，本发明另一实施例还提供了一种多样品发光强度的测量方法，该测量方法采用上述实施例所述测量***采集发光样品的光强信息，基于所述光强信息成像。
具体的，该测量方法包括：
首先，制作化学发光或电化学发光阵列样品。将多个的发光样品装入样品盒中的不同区域，使得样品盒内多个发光样品阵列排布。
然后，样品盒中的每个样品均对应设置一光纤子束，通过光纤子束采集所对应样品的光强，即采集其光强信息。所有光纤子束同时采集各自对应的发光样品的光强信息。所有光纤子束集合为光纤束，将光强信息传递到CCD相机的光学敏感面上。其中，光纤束将光强信息传递到CCD相机方式有两种，一种方式是如图1中(a)图所示，直接将光纤束的出光端面耦合到CCD相机的光学敏感面上，另一种方式是如图1中(b)图所示，光纤束的出光端面通过辅助镜头将光强信息传递到CCD相机光学敏感面上。
可以通过上述测量***实现该测量方法，可以高效率地采集微弱发光信号，便于实时快速分析处理，同时兼具成本低、制作简单和适用范围广的优点。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的测量方法而言，由于其与实施例公开的测量***相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见测量方法对应部分说明即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种多样品发光强度的测量***，其特征在于，所述测量***包括：
样品盒，所述样品盒用于放置多个阵列排布的发光样品；
光纤束，所述光纤束包括多个与所述发光样品一一对应的光纤子束；
其中，所述光纤子束一端与所对应的发光样品相对设置，另一端耦合到CCD相机；所述光纤子束作为采集单元，用于采集所对应的发光样品的光强信息，所述CCD相机用于基于所述光强信息成像。
2.根据权利要求1所述的测量***，其特征在于，所述CCD相机具有用于和所述光纤子束耦合的光学敏感面；
所述光纤子束包括至少一根光纤，所述光纤纤芯的横截面积为S1，光纤芯层的折射率为n1，光纤包层的折射率为n2。
3.根据权利要求2所述的测量***，其特征在于，所述光纤子束直接和所述光学敏感面耦合；
其中，A为所述光纤束直接与所述光学敏感面耦合采集发光样品光强信息的方法相对于光学镜头成像方法的光强采集增益；η1为光学镜头成像方法对单个发光样品的光强采集率；η2为所述光纤束对单个发光样品的光强采集率；N为所述光纤子束中光纤的根数，N为正整数，S为单个所述发光样品的表面面积；β为光学镜头的放大率；F为所述光学镜头的光圈数。
4.根据权利要求2所述的测量***，其特征在于，所述光纤子束通过辅助镜头和所述光学敏感面耦合；
其中，A为所述光纤束通过辅助镜头和所述光学敏感面耦合采集发光样品光强信息的方法相对于光学镜头成像方法的光强采集增益；η1为光学镜头成像方法对单个发光样品的光强采集率；η2为所述光纤束对单个发光样品的光强采集率；N为所述光纤子束中光纤的根数，N为正整数，S为单个所述发光样品的表面面积；β为光学镜头的放大率；F为所述光学镜头的光圈数；所述辅助镜头使光强减弱的比例为1-ε；u为所述辅助镜头入射光瞳对所述光纤束的张角；α0为所述光纤出射光束的几何发散角。
5.根据权利要求2所述的测量***，其特征在于，所述样品盒包括：多个阵列排布的样品腔室，所述样品腔室用于放置所述发光样品；
所述样品腔室具有样品孔，所述光纤子束通过所述样品孔采集所对应的发光样品的光强信息。
6.根据权利要求5所述的测量***，其特征在于，所述样品盒具有12×8个所述样品孔，所述样品孔的直径为6.9mm，相邻所述样品孔的间距为9mm；
所述发光样品为0.1M的Lumminol溶液、2M的NaOH溶液、0.1M的H2O2溶液配制而成的化学发光试剂。
7.根据权利要求5所述的测量***，其特征在于，所述样品盒具有3×3个所述样品孔，所述样品孔的直径为6mm，相邻所述样品孔的间距为8.2mm；
所述发光样品为1mM的Lumminol溶液、2M的NaOH溶液、0.5M的H2O2溶液和曲拉通表面活性剂配制而成的电化学发光试剂。
8.根据权利要求7所述的测量***，其特征在于，所述样品盒包括：
塑料片；
设置在所述塑料片表面上的导电层；
设置在所述导电层表面上的胶带，所述胶带的上具有露出所述导电层的通孔作为所述样品腔室。
9.根据权利要求1-8任一项所述的测量***，其特征在于，所有所述光纤束的一端通过光纤束架固定，耦合到所述CCD相机，另一端散开，以分别采集所对应的发光样品的发光强度。
10.一种多样品发光强度的测量方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的测量***采集发光样品的光强信息，基于所述光强信息成像。
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