IVD分析仪器常用光源类型及应用

青草

IVD分析仪器的检测原理主要包括两种光信号检测和电信号检测。
迄今为止，大部分的IVD分析仪器仍然是采用光信号检测的方式来进行测试，仪器内部的光学检测模块是一台仪器的心脏。今天来简单介绍一下，光学检测模块常用的光源类型和优劣势。个人观点，供参考。
① 卤钨灯
卤钨灯是一种基于热辐射和卤素循环进行发光的光源，其具有光谱范围宽、能量强、寿命长、体积小等特点。广泛用于生化分析仪，分光光度计等仪器中。


卤钨灯光谱范围可覆盖可见光到近红外光区域，波长范围包括300nm到2500nm，因此在生化分析仪中采用一个卤钨灯就可以满足所有波长的需求（生化分析仪通常波长范围为340nm-900nm）。
卤钨灯体积小，能量大，在使用时将其通过陶瓷粉烧结固化在专用的灯座上，方便在仪器上安装和更换。因其发热大，使用过程中需要对其进行散热处理，同时，在更换时需要特别注意未冷却的光源灯表面温度很高，应防止灼伤。卤钨灯寿命长，可以达到2000H以上，一般可以满足仪器使用半年不换灯的需求。
② LED灯
相对卤钨灯而言，LED灯具有寿命长的优势，基本可以满足仪器整个生命周期不换灯的需求。采用LED灯作为光源目前也是IVD分析仪器的一个新趋势。目前采用LED作为光源的分析仪器主要有荧光免疫分析仪，尿液分析仪，部分特定蛋白分析仪等。


在生化分析仪中，已经开始有厂家采用或正在研发采用LED灯作为光源的产品。但因LED灯光谱相对较窄，在需要多个波长的生化分析仪中，则需要对多个窄波长的光进行组合，组合的方式包括通过光纤导光合并或通过分光片改变光路并合并的方式。
LED灯体积小，对小型设备非常方便，但其光信号受温度影响很大，所以对于发热功率大的LED光源需要做好散热设计。
目前困扰LED光源在生化分析仪上应用的主要为其紫外光源部分LED价格昂贵，且其稳定性差，受供电、温度和环境的影响很大，导致光信号不稳定。西班牙biosystem有一款仪器BA400采用了LED的光源，可以关注。
③ 激光
激光光源主要用于散射检测的特定蛋白分析仪中，国内几乎所有的散射检测的特定蛋白分析仪都是采用的激光光源。


激光光源寿命长，在仪器整个生命周期内基本无需更换光源。激光光源具有光路聚焦的特点，在进行光路设计时，基本无需使用透镜，光阑等对光路进行改变。同时，激光光源单色性好，光路上也无需使用分光片、滤光片等光学器件对其进行分光和滤光处理。
④ 氘灯
氘灯是一种特殊的光源，其波长范围为190nm-400nm，主要用于光栅光谱仪，紫外可见光分光光度计和一些特殊应用的IVD仪器中。氘灯在486.0nm、583.0nm、656.1nm三处各有一根特征谱线，经常被用来作为标定仪器的理论波长值。


以上是几种常见的IVD分析仪器光源，在实际应用过程中，还需注意一下几点：
① 标准且稳定的供电电压或电流供电电压或电流直接影响到光源灯的能量和波动，所以仪器需要提供准确及稳定的供电给光源灯，保证光源灯发光的能量的一致性和稳定性。
② 光路设计合理，保证能量利用率
不同类型的光源灯发出的光能量不同，且光的方向也不同，需要针对不同的光源类型进行合理的光路设计，选择合适的光学器件和合理的参数，尽量保证能量利用率，提高光源使用寿命。
③ 散热设计卤钨灯和大功率的LED灯都需要进行散热设计，在实际使用中需要采用风扇，水冷等方式进行主动散热，且需要保证光源灯在使用过程中温度不应发生大的波动。温度的波动会导致光信号的波动，影响测试结果。
④ 更换维护对于卤钨灯这种需要定期更换的光源灯，在结构设计时需要考虑光源灯更换的便捷性，使客户能方便换灯。

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