化学发光检测设备和方法
【专利摘要】本发明公开了一种化学发光检测设备和方法。所述化学发光检测设备包括：接收单元，接收用户选择的待检测目标；获取单元，获取待检测目标；光子计数单元，将待检测目标所产生的光子整形成脉冲信号，并且对脉冲信号进行脉冲计数；显示单元，向用户显示所述脉冲计数的数值。根据本发明的化学发光检测设备和方法，能够降低造价成本以及检测成本。另外，该化学发光检测设备和方法，操作简单。
【专利说明】化学发光检测设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化学检测设备【技术领域】，具体地讲，涉及一种化学发光检测设备和方法。
【背景技术】
[0002]化学发光免疫分析是近十年来在世界范围内发展非常迅速的非放射性免疫分析，是继酶免技术、放免技术、荧光免疫技术之后发展起来的一种超高灵敏度的微量测量技术。它是一种利用化学发光剂直接标记抗原或抗体的免疫分析方法。一般包括两个部分，即免疫反应系统和化学发光分析系统。而化学发光分析系统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(hM)，利用发光信号测量仪器测量光量子产额。
[0003]目前，在现有技术中，设备主要由拜尔、雅培、贝克曼、德普等公司生产化学发光免疫分析。虽然这些仪器集合了先进的计算机控制全自动分析技术、稳定的增强化学发光技术微粒子免疫固相分析技术以及独特高效的超声波抗污染技术，具有随机、连续、紧急取样等优点。但是，这些仪器的造价较高，测试成本较高，使得在应用上受到较大的限制，例如，新型的VIDAS仪器的价格进60万元，并且该仪器必须配合法国进口梅里埃公司生产的检测试剂盒来进行检测，经计算，每检测一次细菌的费用大约在30?50元。因此，需要提供一种造价成本较低，检测成本较低的化学发光检测设备。
【发明内容】
[0004]本发明的一个目的在于提供一种造价成本较低的化学发光检测设备和方法。
[0005]本发明的另一目的在于提供一种检测成本较低的化学发光检测设备和方法。
[0006]根据本发明的一方面，提供一种化学发光检测设备，所述化学发光检测设备包括:接收单元，接收用户选择的待检测目标；获取单元，获取待检测目标；光子计数单元，将待检测目标所产生的光子整形成脉冲信号，并且对脉冲信号进行脉冲计数；显示单元，向用户显示所述脉冲计数的数值。
[0007]根据本发明的一方面，所述光子计数单元可包括:光电倍增管，用于将待检测目标所产生的光子转换成电信号；整形单元，用于将电信号整形成脉冲信号；脉冲计数器，对脉冲信号进行脉冲计数。
[0008]根据本发明的一方面，所述整形单元包括:运算放大器和与运算放大器电连接的比较器，以将电信号整形成脉冲信号。
[0009]根据本发明的一方面，利用反激式变压器对光电倍增管进行供电。
[0010]根据本发明的一方面，所述获取单元包括两个传感器，并且通过控制两个传感器以获取待检测目标。
[0011]根据本发明的一方面，通过L297步进电机驱动器和L298步进电机驱动器来驱动两个传感器，以获取待检测目标。[0012]根据本发明的一方面，所述待检测目标位于96孔板内。
[0013]根据本发明的一方面，所述光电倍增管的波长为200?1200纳米。
[0014]根据本发明的另一方面，提供一种化学发光检测方法，所述化学发光检测方法包括:接收用户选择的待检测目标；获取待检测目标；将待检测目标所产生的光子整形成脉冲信号，并且对脉冲信号进行脉冲计数；向用户显示所述脉冲计数的数值，以测量出光子的数量。
[0015]根据本发明的另一方面，所述化学发光检测方法包括:接收用户选择的待检测目标；获取待检测目标；光电倍增管将接收到的待检测目标所产生的光子转换成电信号；通过运算放大器和比较器将电信号整形成脉冲信号；通过脉冲计数器对脉冲信号进行脉冲计数；以及向用户显示所述脉冲计数的数值，以测量出光子的数量。
[0016]根据本发明的化学发光检测设备和方法，能够降低造价成本以及检测成本。另外，该化学发光检测设备和方法，操作简单。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]通过下面结合附图进行的对实施例的描述，本发明的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中:
[0018]图1示出根据本发明示例性实施例的化学发光检测设备的框图；
[0019]图2示出根据本发明示例性实施例的化学发光检测设备的光子计数单元的框图；
[0020]图3示出根据本发明示例性实施例的化学发光检测方法的流程图；
[0021]图4示出根据本发明另一示例性实施例的化学发光检测方法的流程图；
[0022]图5示出根据本发明示例性实施例的化学发光检测设备的获取单元电路图；
[0023]图5A示出图5中所示的A处局部放大图；
[0024]图5B示出图5中所示的B处局部放大图；
[0025]图5C示出图5中所示的C处局部放大图；
[0026]图示出图5中所示的D处局部放大图；
[0027]图6示出根据本发明示例性实施例的化学发光检测设备的光子计数单元电路图；
[0028]图7示出根据本发明示例性实施例的化学发光检测设备的光电倍增管供电电路图；
[0029]图8示出根据本发明示例性实施例的化学发光检测设备的光电倍增管输出的电信号和整形后的脉冲信号的信号图，其中，a为脉冲信号，b为电信号；
[0030]图9示出根据本发明示例性实施例的化学发光检测设备的脉冲信号的脉冲上升时间的图；
[0031]图10示出根据本发明示例性实施例的化学发光检测设备的光电倍增管输出的电信号的宽度；
[0032]图11示出根据本发明示例性实施例的化学发光检测设备的整形后的脉冲信号的览度。
【具体实施方式】
[0033]现将详细参照本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本发明。
[0034]图1示出根据本发明示例性实施例的化学发光检测设备的框图。图2示出根据本发明示例性实施例的化学发光检测设备的光子计数单元的框图。图3示出根据本发明示例性实施例的化学发光检测方法的流程图。图4示出根据本发明另一示例性实施例的化学发光检测方法的流程图。图5示出根据本发明示例性实施例的化学发光检测设备的获取单元电路图。图5A示出图5中所示的A处局部放大图。图5B示出图5中所示的B处局部放大图。图5C示出图5中所示的C处局部放大图。图示出图5中所示的D处局部放大图。图6示出根据本发明示例性实施例的化学发光检测设备的光子计数单元电路图。图7示出根据本发明示例性实施例的化学发光检测设备的光电倍增管供电电路图。图8示出根据本发明示例性实施例的化学发光检测设备的光电倍增管输出的电信号和整形后的脉冲信号的信号图。图9示出根据本发明示例性实施例的化学发光检测设备的脉冲信号的脉冲上升时间的图。图10示出根据本发明示例性实施例的化学发光检测设备的光电倍增管输出的电信号的宽度。图11示出根据本发明示例性实施例的化学发光检测设备的整形后的脉冲信号的宽度。
[0035]图1示出根据本发明示例性实施例的化学发光检测设备的框图。如图1所示，根据本发明示例性实施例的化学发光检测装置包括:接收单元10、获取单元20、光子计数单元30、显示单元40。
[0036]具体地讲，接收单元10用于接收用户选择的待检测目标。作为示例，这里所述的待检测目标可以是肠炎沙门氏菌、猪霍乱沙门氏菌和鼠伤寒沙门氏菌中的一种。此外，优选地，可以将待检测目标放置于96孔板(即96孔细胞培养板或96孔细胞培养皿)内。另外，用户可选择96孔板中需要检测的待检测目标位置(例如，可将96孔板划分为X坐标和Y坐标，通过输入X坐标和Y坐标的位置来确定待检测目标位置)，通过各种操作来作出选择指示，例如，按键输入、键盘输入、触摸输入等。
[0037]获取单元20用于获取待检测目标。在本发明的一个示例性实施例中，获取单元20可包括两个传感器，并且通过控制两个传感器以获取待检测目标。为了更好地说明，两个传感器被区分为第一传感器和第二传感器，第一传感器用于定位96孔板的X坐标，第二传感器用于定位96孔板的Y坐标。当接收单元10接收到X坐标和Y坐标的位置时，通过第一传感器和第二传感器来获取待检测目标。对于本领域技术人员而言，可通过任何合适的驱动器来控制传感器以获取待检测目标。作为优选方式，通过L297步进电机驱动器和L298步进电机驱动器来驱动两个传感器，以获取待检测目标，如图5以及图5A至图5B中所示。
[0038]光子计数单元30用于将待检测目标所产生的光子整形成脉冲信号，并且对脉冲信号进行脉冲计数。在本发明的一个示例性实施例中，如图2所示，光子计数单元30可包括光电倍增管31、整形单元32、脉冲计数器33。
[0039]光电倍增管31用于将待检测目标所产生的光子转换成电信号。作为示例，在本发明中，采用滨松公司生产的型号为CRllO的波长在200?1200纳米的光电倍增管，而光电倍增管可包括光电阴极、电子光学输入系统、电子倍增系统、阳极。作为优选的方式，利用反激式变压器对光电倍增管进行供电，将18V的电压转换为1000V的高压对光电倍增管进行供电，如图7中所示。此外，为了防止高压将电阻击穿，优选地，将10个电阻(如图7中所示的R2?Rll)串联对其进行分压。[0040]整形单元32用于将电信号整形成脉冲信号。在本发明的一个示例性实施例中，整形单元32可包括运算放大器321和与运算放大器电连接的比较器322。电信号经过运算放大器和比较器整形成脉冲信号，如图6中所示。作为示例，采用Analog Devices公司生产的AD811型的高速运算放大器和Linear Technology公司生产的LT1016型高速比较器对光电倍增管输出的电信号进行整形，以得到脉冲信号。
[0041]脉冲计数器33用于对脉冲信号进行脉冲计数。作为示例，可采用16位计脉冲计数器。
[0042]显示单元40用于向用户显示所述脉冲计数的数值。另外，显示单元40可利用液晶显示屏来实现时，可将接收单元10与显示单元40均集成在液晶显示器上。通过上述的方式，通过所述脉冲计数的数值，以测量出光子的数量。
[0043]以下参照图3来描述根据本发明示例性实施例的化学发光检测方法。
[0044]参照图3，在步骤S100，利用接收单元10接收用户选择的待检测目标。可以将待检测目标放置于96孔板(即96孔细胞培养板或96孔细胞培养皿)内。用户可选择96孔板中需要检测的待检测目标位置，例如，可将96孔板划分为X坐标和Y坐标，通过输入X坐标和Y坐标的位置来确定待检测目标位置。另外，通过各种操作来作出选择指示，例如，按键输入、键盘输入、触摸输入等。
[0045]接下来，在步骤S200，由获取单元20获取待检测目标。优选的方式，可通过L297步进电机驱动器和L298步进电机驱动器来驱动两个传感器来获取接收单元10接收的待检测目标的坐标位置，以获取待检测目标。
[0046]然后，在步骤S300，通过光子计数单元30将待检测目标所产生的光子整形成脉冲信号，并且对脉冲信号进行脉冲计数。
[0047]然后，在步骤S400，由显示单元40向用户显示所述脉冲计数的数值，以测量出光子的数量。
[0048]图4示出根据本发明另一示例性实施例的化学发光检测方法的流程图。
[0049]参照图4，在步骤S100，利用接收单元10接收用户选择的待检测目标。然后，在步骤S200，由获取单元20获取待检测目标。
[0050]接下来，在步骤S310，光电倍增管将接收到的待检测目标所产生的光子转换成电信号。在步骤S320，通过运算放大器和比较器将电信号整形成脉冲信号。在步骤S330，通过脉冲计数器对脉冲信号进行脉冲计数。
[0051]这里，光电子从光电倍增管的光阴极发射后到达阳极会有一个时间延迟，这个时间延迟称为渡越时间。由于各个光电子的渡越时间不同，因此还会存在渡越时间离散(TTS)0光电倍增管的时间特性通常用脉冲上升时间和脉冲响应宽度来表示。需要指出的是，脉冲上升时间是指脉冲幅度从10%上升到90%所需的时间。脉冲响应宽度是指脉冲幅度为50%的两点之间的时间间隔。脉冲上升时间影响光电倍增管输出电信号的幅值；脉冲响应宽度决定是否产生脉冲堆积效应。光电倍增管输出的电信号和整形后的脉冲信号如图8所示。
[0052]实验测量了 3016个脉冲信号的脉冲上升时间。如图9所示，脉冲信号的脉冲上升时间的平均值为30ns，光电倍增管输出的电信号(B卩，整形前的脉冲信号)的脉冲上升时间为2.2ns。实验表明，光电倍增管满足光子计数单元进行脉冲信号进行计数的要求。[0053]实验测量了光电倍增管输出的电信号的宽度以及整形后的脉冲信号的宽度，如图10和图11所示。从图10中可以看出，电倍增管输出的电信号的统计特性为高斯分布，均值为53.6ns，0=6.3ns。从图11中可以看出，整形后的脉冲信号的均值为89.3ns，σ =26.5ns。经对比，整形后的脉冲信号的宽度明显比电信号的宽度大，这表明电信号经整形单元进行整形后输出的脉冲信号的宽度有所宽展，满足光子计数单元进行脉冲信号进行计数的要求
[0054]然后，在步骤S400，向用户显示所述脉冲计数的数值，以测量出光子的数量。
[0055]根据本发明的化学发光检测设备和方法，能够降低造价成本以及检测成本。另外，该化学发光检测设备和方法，操作简单。
[0056]本发明的以上各个实施例仅仅是示例性的，而本发明并不受限于此。本领域技术人员应该理解:在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行改变，也就是说，任何形式或细节上的变化仍落入本发明的范围之中，其中，本发明的范围在权利要求及其等同物中限定。
【权利要求】
1.一种化学发光检测设备，所述化学发光检测设备包括: 接收单元，接收用户选择的待检测目标； 获取单元，获取待检测目标； 光子计数单元，将待检测目标所产生的光子整形成脉冲信号，并且对脉冲信号进行脉冲计数； 显示单元，向用户显示所述脉冲计数的数值。
2.根据权利要求1所述的化学发光检测设备，其特征在于，所述光子计数单元包括: 光电倍增管，用于将待检测目标所产生的光子转换成电信号； 整形单元，用于将电信号整形成脉冲信号； 脉冲计数器，对脉冲信号进行脉冲计数。
3.根据权利要求1所述的化学发光检测设备，其特征在于，所述整形单元包括:运算放大器和与运算放大器电连接的比较器，以将电信号整形成脉冲信号。
4.根据权利要求2所述的化学发光检测设备，其特征在于，利用反激式变压器对光电倍增管进行供电。
5.根据权利要求1所述的化学发光检测设备，其特征在于，所述获取单元包括两个传感器，并且通过控制两个传感器以获取待检测目标。
6.根据权利要求5所述的化学发光检测设备，其特征在于，通过L297步进电机驱动器和L298步进电机驱动器来驱动两个传感器，以获取待检测目标。
7.根据权利要求1?6中任一项所述的化学发光检测设备，其特征在于，所述待检测目标位于96孔板内。
8.根据权利要求1?6中任一项所述的化学发光检测设备，其特征在于，所述光电倍增管的波长为200?1200纳米。
9.一种化学发光检测方法，包括: 接收用户选择的待检测目标； 获取待检测目标； 将待检测目标所产生的光子整形成脉冲信号，并且对脉冲信号进行脉冲计数； 向用户显示所述脉冲计数的数值，以测量出光子的数量。
10.根据权利要求9所述的化学发光检测方法，其特征在于，所述化学发光检测方法包括: 接收用户选择的待检测目标； 获取待检测目标； 光电倍增管将接收到的待检测目标所产生的光子转换成电信号； 通过运算放大器和比较器将电信号整形成脉冲信号； 通过脉冲计数器对脉冲信号进行脉冲计数；以及 向用户显示所述脉冲计数的数值，以测量出光子的数量。
【文档编号】G01N21/76GK103808710SQ201410028514
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年1月21日 优先权日:2014年1月21日
【发明者】曹际娟, 徐静, 邹明强, 曹冬梅 申请人:曹际娟, 徐静, 邹明强, 曹冬梅
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