引言

在醫(yī)學檢驗中，體內多類激素水平及其微量代謝產物、藥物及代謝產物、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、內部結構、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)轉換單片集成電路。該芯片內部自帶采樣保持器(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：

帶有內部采樣保持的完全12位逐次逼近(SAR)型模/數(shù)轉換器;采樣頻率為100kHz;轉換時間為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。

內部結構

圖1所示為AD1674的內部結構框圖，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。

組件構思

采用日產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;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都有其特定的波長，在此波長下，此物質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)。

結語

整機無論從結構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.結構.維護，上海科學技術文獻出版社，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