引言

　　在醫(yī)學檢驗中,，體內(nèi)多類激素水平及其微量代謝產(chǎn)物,、藥物及代謝產(chǎn)物,、維生素類及疾病相關抗原的分析測定總計可達幾十至上百種之多,。但由于其檢測靈敏度要求較高，一般免疫技術難以達到,。因此,，長期以來一直沿用放射免疫法。它不僅對操作人員的健康造成了危害,，而且其廢棄物對環(huán)境也有嚴重的污染,。因此需要特殊的防護及廢物處理系統(tǒng)，同時由于受到自然衰變的限制,，其試劑不便長期儲存和運輸,，因而大大地限制了它的發(fā)展。EIA 技術穩(wěn)定,，試劑價格合理,，酶免技術在中國市場處于成長期，開發(fā)一種應用酶免技術用于臨床檢測的儀器很有必要,。

　　AD1674的性能特點,、內(nèi)部結(jié)構(gòu),、工作時序

　　AD1674是美國AD公司推出的一種完整的12位并行模/數(shù)轉(zhuǎn)換單片集成電路。該芯片內(nèi)部自帶采樣保持器(SHA),、10伏基準電壓源,、時鐘源以及可和微處理器總線直接接口的暫存/三態(tài)輸出緩沖器。

　　AD1674的基本特點和參數(shù)如下：

　　帶有內(nèi)部采樣保持的完全12位逐次逼近(SAR)型模/數(shù)轉(zhuǎn)換器,；采樣頻率為100kHz,；轉(zhuǎn)換時間為10μs；具有±1/2LSB的積分非線性(INL)以及12位無漏碼的差分非線性(DNL),；滿量程校準誤差為0.125%,；內(nèi)有+10V基準電源，也可使用外部基準源,；四種單極或雙極電壓輸入范圍分別為±5V，±10V,，0V～10V和0V～20V,；數(shù)據(jù)可并行輸出，采用8/12位可選微處理器總線接口,；內(nèi)部帶有防靜電保護裝置(ESD),，放電耐壓值可達4000V；采用雙電源供電：模擬部分為±12V/±15V,，數(shù)字部分為+5V,。

　　內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　圖1所示為AD1674的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖，AD1674的引腳按功能可分為邏輯控制端口,、并行數(shù)據(jù)輸出端口,、模擬信號輸入端口和電源端口四種類型。

　　工作時序

　　AD1674的工作模式可分為全控(Full-Control)模式和獨立(Stand-Alone)模式,，獨立模式主要用于具有專門輸入端系統(tǒng),，因而不需要有全總線的接口能力。而采用全控工作模式則有利于和CPU進行總線連接,。

　　光子計數(shù)儀設計

　　總體方案設計

　　基于儀器整體安裝及可維護性的考慮,，儀器采用整體形式。包括對儀器的控制,，鍵盤操作及顯示,，儀器的傳動部分及硅光電池檢測部分。采用96微孔板作為測量載體;為增強測量的定位準確度,，運行的平穩(wěn)性,，光電檢測系統(tǒng)以固定方式檢測樣品，送樣機構(gòu)可按要求進行Y方向及X方向順序運動,。采用可視性強的液晶顯示器,，可顯示儀器當前所處狀態(tài)及每孔測量結(jié)果,。定義20種可選擇的測量時間，可對微孔板的任意行數(shù)定義測量,，數(shù)據(jù)輸出采用外接打印機,。原始數(shù)據(jù)可在主機獨立測量完畢后由打印機輸出。計算機控制測量可完全替代單機測量的功能,，同時可在WINDOWS的操作軟件包下進行樣品區(qū),、標準區(qū)、陰陽性孔位定義,、測量及數(shù)據(jù)處理,。

　　組件構(gòu)思

　　采用日產(chǎn)硅光電池作為酶標儀檢測裝置的核心部分。傳動系統(tǒng)采用國際流行,、運行平穩(wěn),、定位準確的齒杠、齒輪傳動與同步帶,、齒輪傳動相結(jié)合的形式,，送樣器(孔板托盤)、光電檢測裝置在開機后及測量完畢均定位在初始位置,；送樣器及光電檢測裝置的傳采用日產(chǎn)硅光電池作為酶標儀檢測裝置的核心部分,。傳動系統(tǒng)采用國際流行、運行平穩(wěn),、定位準確的齒杠,、齒輪傳動與同步帶、齒輪傳動相結(jié)合的形式,，送樣器(孔板托盤),、光電檢測裝置在開機后及測量完畢均定位在初始位置；送樣器及光電檢測裝置的傳動系統(tǒng)采取互相垂直的獨立運動機構(gòu),；采用MGL(S)24064帶背景光綠色顯示屏的顯示器,；  89C55單片微機控制；外接中文打印機,，和微機通過RS232通訊,。 計算機數(shù)據(jù)處理軟件包，控制功能完全可在計算機上完成,。具體電路原理框圖如圖2,。

　　測量原理

　　光是電磁波，波長100nm～400nm稱為紫外光,， 400nm～780nm之間的光可被人眼觀察到,，大于780nm稱為紅外光。人們之所以能夠看到色彩,，是因為光照射到物體上被物體反射回來,。綠色植物之所以是綠色,，是因為植物吸收了光中的紅色光譜。酶標儀測定的原理是在特定波長下,，檢測被測物的吸光值,。

　　檢測單位：

　　光通過被檢測物，前后的能量差異即是被檢測物吸收掉的能量,，特定波長下,，同一種被檢測物的濃度與被吸收的能量成定量關系。 　　

　檢測單位用OD值表示,， OD是optical density(光密度)的縮寫,，表示被檢測物吸收掉的光密度， OD＝1og(1／trans),，其中trans為檢測物的透光值,。根據(jù)Bouger-amberT-beer法則，OD值與光強度成下述關系：

　　E＝OD=logΙ0/Ι

　　其中E表示被吸收的光密度,， Ι0 為在檢測物之前的光強度,，Ι為從被檢測物出來的光強度。

　　OD值由下述公式計算：

　　E＝OD=C×D×E

　　C為檢測物的濃度

　   D為檢測物的厚度

　　E為摩爾因子

　　在特定波長下測定每一種物質(zhì)都有其特定的波長,，在此波長下，此物質(zhì)能夠吸收最多的光能量,。如果選擇其它的波長段,，就會造成檢測結(jié)果的不準確。因此,，在測定檢測物時,，我們選擇特定的波長進行檢測，稱為測量波長,。

　　但是每一種物質(zhì)對光能量還存在一定的非特異性吸收,，為了消除這種非特異性吸收，我們再選取一個參照波長,，以消除這個不準確性,。在參照波長下，檢測物光的吸收最小,。檢測波長和參照波長的吸光值之差可以消除非特異性吸收,。

　　Anthos 酶標儀檢測值計算

　　儀器中的檢測器接收透過被檢測物的光能量，轉(zhuǎn)換成二進位數(shù)字信號,，最大為4095,。儀器定義沒有光源下的透光值為 0％，沒有檢測物的透光值為100％,。則實際檢測中,，檢測物的透光值均在 0％～100％之間,。透光值的計算如下：

　　T＝(Meas—Min)／(Max—Min)

　　其中T為透光值， Meas為檢測的二進位數(shù)值,， Min為在 0％的情況下檢測的二進位數(shù)值,， Max為在100％的情況下檢測的二進位數(shù)值，舉例如下：

　　Max=3600

　　Min=20 Meas＝30

　　T=(30-20)/(3600-20)＝0．0028

　　OD＝1og(1/T)=1og(1/0.0028)=2.552

　　軟件設計

　　設置軟件陷阱

　　當程序進入到非程序區(qū),，只要在非程序區(qū)設置攔截措施,，使程序進入陷阱，然后強迫程序回到初始狀態(tài),。如對CPU的RST指令對應的字節(jié)碼為0FFH,，如果不用的程序存儲區(qū)預先寫入0FFH，則當程序因干擾而“飛”到該區(qū)域執(zhí)行代碼時,，就相當于執(zhí)行1條RST指令,，從而達到系統(tǒng)復位的目的。96孔測量程序流程如圖(3),。

　　結(jié)語

　　整機無論從結(jié)構(gòu)到電器性能都達到了設計要求,，采用的原理科學，技術及關鍵器件先進,。通過一段時間的使用,，從各用戶中反饋的信息都很滿意。該樣機從主機到應用軟件符合國際設計潮流及臨床操作要求,。

　　參考文獻：

　　1.  朱根娣,，臨床常用檢驗儀器——原理.結(jié)構(gòu).維護，上?？茖W技術文獻出版社,，2002

　　2.  美國Anglog Devices公司的AD1674 datasheet

　　3.  哈爾濱思創(chuàng)生物酶標儀使用說明書

　　4.  梁立森，CF-ZS系列板式酶標儀在市場競爭中發(fā)展,，航天技術與民品1998年第1期