鄧振進(jìn)，周陽(yáng)，劉向榮，鄔鵬程，高飛

1 湖南省醫(yī)療器械檢驗(yàn)檢測(cè)所 （湖南長(zhǎng)沙 410011）；2 湖南樂(lè)準(zhǔn)智芯生物科技有限公司（湖南長(zhǎng)沙 410205）

化學(xué)發(fā)光免疫分析技術(shù)可對(duì)微量抗原或抗體進(jìn)行檢測(cè)，具有背景干擾小、靈敏度及精確度高、可檢測(cè)范圍寬、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)已快速發(fā)展成了免疫診斷領(lǐng)域最熱門(mén)的檢測(cè)手段。光電倍增管（photomultiplier tube，PMT）是靈敏度非常高的光電傳感器，常被用作化學(xué)發(fā)光免疫分析儀的檢測(cè)器件[1]。一旦PMT 失效，檢測(cè)結(jié)果將出現(xiàn)明顯異常，造成誤診，因此，應(yīng)經(jīng)常對(duì)PMT 進(jìn)行檢測(cè)，但由于對(duì)現(xiàn)有的化學(xué)發(fā)光免疫分析儀進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需先將PMT 從儀器上拆卸下來(lái)，操作復(fù)雜?；诖?，本研究根據(jù)化學(xué)發(fā)光免疫分析儀的結(jié)構(gòu)組成設(shè)計(jì)了一款PMT 校驗(yàn)裝置，具體介紹如下。

1 結(jié)構(gòu)組成

PMT 校驗(yàn)裝置的光路簡(jiǎn)化示意圖見(jiàn)圖1，如圖所示，化學(xué)發(fā)光免疫分析儀的被測(cè)樣品與PMT 之間的光路為第一光路，所述PMT 校驗(yàn)裝置包括電012信號(hào)采集裝置、參考光源、第一線(xiàn)性光電探測(cè)器件、將參考光源的出射光分成至少兩路出射光的分束單元。其中，分束單元的兩路出射光分別由PMT、第一線(xiàn)性光電探測(cè)器件對(duì)應(yīng)接收，一路出射光的光路與第一光路平行，且各路出射光光強(qiáng)比例固定，參考光源的出射光光強(qiáng)可調(diào)；此外，分束單元包括在第一光路中設(shè)置的第一反射片，反射片上鍍有可見(jiàn)光增透膜，第一反射片、參考光源、第一線(xiàn)性光電探測(cè)器件、分束單元均與化學(xué)發(fā)光免疫分析儀固定連接，PMT、第一線(xiàn)性光電探測(cè)器件均與電信號(hào)采集裝置電連接。

圖1 PMT 校驗(yàn)裝置的光路簡(jiǎn)化示意圖

2 研制思路

當(dāng)需要對(duì)化學(xué)發(fā)光免疫熒光進(jìn)行測(cè)量時(shí)（PMT 正常工作），參考光源不工作（處于熄滅狀態(tài)），被測(cè)樣品發(fā)出的光線(xiàn)Lt 經(jīng)過(guò)第一反射片折射后，得到的折射光Lr 由PMT 接收，Lt、Lr 構(gòu)成的光路即為第一光路。當(dāng)需要對(duì)PMT 進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，被測(cè)樣品不發(fā)出光線(xiàn)，此時(shí)參考光源工作。參考光源可采用光強(qiáng)可調(diào)的LED，通過(guò)對(duì)LED 的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)LED 光強(qiáng)的調(diào)節(jié)（LED 型號(hào)可為C4SMM-BJF）；參考光源也可由電信號(hào)采集裝置進(jìn)行控制，通過(guò)調(diào)整其輸出電壓，從而調(diào)整參考光源的輸出光強(qiáng)。第一線(xiàn)性光電探測(cè)器件為輸出電信號(hào)隨著輸入光強(qiáng)保持線(xiàn)性變化的光電探測(cè)器件[2]，可采用光敏二極管、光敏電阻、光電池中的一種。電信號(hào)采集裝置可采用單光子計(jì)數(shù)裝置，該計(jì)數(shù)裝置可通過(guò)射頻信號(hào)線(xiàn)與光敏二極管電路、PMT 電連接[3]，計(jì)數(shù)裝置中可包括控制器，而控制器可采用數(shù)字信號(hào)處理器（digital signal processing，DSP） （如TMS320F2812）、單片機(jī)或現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（field-programmable gate array，F(xiàn)PGA）。分束單元將參考光源的出射光La 分成兩路出射光的子分束單元，出射光La 經(jīng)過(guò)第二反射片得到反射光La2、折射光La1，其中La2為子分束單元的一路出射光，入射到第一反射片得到的反射光La21為分束單元的一路出射光，且由PMT 接收；La1為子分束單元的另一路出射光，且由第一線(xiàn)性光電探測(cè)器件接收。第一反射片、第二反射片均為高透反射片，相互平行，第一光路與第一反射片所在平面的夾角為45°，起到分束鏡的作用。由于PMT 為高靈敏探測(cè)器，正常分束鏡分束后光強(qiáng)極高，PMT 飽和甚至損壞，因此，采用高透的可見(jiàn)鍍膜的窗口片，反射到PMT 方向的光源約為1%；由于參考光源與第二反射片之間或第二反射片與第一反射片之間設(shè)置有光強(qiáng)減弱結(jié)構(gòu)，即沿光線(xiàn)傳播方向依次設(shè)置有5個(gè)相互平行的安放衰減片的隔板（滿(mǎn)足不少于3個(gè)發(fā)光數(shù)量級(jí)的參考光源[4]），因此，可通過(guò)設(shè)置衰減片，使光源衰減后才可入射到PMT 中。PMT 校驗(yàn)裝置采用的是高透過(guò)鏡片，起到分束的作用，可保護(hù)PMT?？梢?jiàn)光增透膜可在可見(jiàn)光波段內(nèi)增加光線(xiàn)的透過(guò)率，減少光學(xué)元件表面的反射[5]；可見(jiàn)光增反膜（為涂層，故結(jié)構(gòu)組成沒(méi)有體現(xiàn)）可在可見(jiàn)光波段內(nèi)增加光線(xiàn)的反射率，減少光學(xué)元件表面的透過(guò)；因此，可根據(jù)參考光源發(fā)光強(qiáng)度范圍及PMT接收光強(qiáng)范圍選擇具體的可見(jiàn)光增透膜或可見(jiàn)光增反膜。

PMT 校驗(yàn)裝置還包括驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)、用于遮擋PMT 光線(xiàn)接收端的遮光板。其中，遮光板設(shè)置于PMT 與第一反射片之間，定義第一平面為遮光板所在平面，第一光路垂直于第一平面，驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)帶動(dòng)遮光板沿第一平面運(yùn)動(dòng)，從而使遮光板遮擋或不遮擋PMT 光線(xiàn)接收端。驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)采用快門(mén)舵機(jī)，遮光板采用遮板快門(mén)，由于PMT 是高靈敏光電元件，當(dāng)光強(qiáng)偏高時(shí)極易造成PMT 損壞，因此，通過(guò)裝置中由快門(mén)舵機(jī)構(gòu)成的快門(mén)在非檢測(cè)時(shí)間保持關(guān)閉，有效保護(hù)了PMT，而快門(mén)在PMT 工作時(shí)打開(kāi)，進(jìn)行測(cè)試；此外，還可利用電信號(hào)采集裝置對(duì)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)和（或）參考光源的開(kāi)啟或關(guān)閉、線(xiàn)性光電檢測(cè)器件的開(kāi)或斷進(jìn)行控制。

3 數(shù)據(jù)驗(yàn)證

研究中，第一線(xiàn)性光電探測(cè)器件采用的是光敏二極管，如表1所示，先后將作為參考光源LED 的供電電壓調(diào)節(jié)為2.50、2.60、2.70、2.80、2.82 V，則光敏二極管、PMT 接收到的光強(qiáng)信號(hào)同時(shí)增加，光敏二極管數(shù)據(jù)與PMT 數(shù)據(jù)成線(xiàn)性正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r＞0.999。一旦PMT 出現(xiàn)問(wèn)題，相關(guān)系數(shù)r將下降，此時(shí)線(xiàn)性度測(cè)試失敗，需要更換PMT[6]。

表1 PMT 校驗(yàn)裝置的測(cè)試數(shù)據(jù)

4 小結(jié)

本研究為化學(xué)發(fā)光免疫分析儀上的PMT 增加了一套線(xiàn)性度驗(yàn)證裝置，該裝置不影響PMT 作為探測(cè)器件正常的檢測(cè)功能，可在儀器每次使用前對(duì)PMT 進(jìn)行線(xiàn)性度檢測(cè)，保證PMT 功能正常；此外，該裝置可監(jiān)控PMT 的工作狀態(tài)，在PMT 失效時(shí)給出警示，確保儀器正常運(yùn)行。