體外診斷（In Vitro Diagnosis，IVD）是指將血液、體液、組織樣本從人體中取出后進行檢測而進行的診斷。IVD 在現(xiàn)代社會中扮演著越來越重要的角色，目前臨床上80%以上的疾病診斷都依靠它。其在疾病預防、診斷、監(jiān)測以及指導治療的全過程中，發(fā)揮著極其重要的作用，是現(xiàn)代疾病與健康管理不可或缺的工具，也被人譽為了醫(yī)生的“眼睛”。[1]

而讓這雙“大眼睛”真正具備發(fā)現(xiàn)和診斷能力的，則是它心中那道“光”，也就是體外診斷中所用的“光學法”。

在傳統(tǒng)的實驗室中，我們可以通過光譜的發(fā)射、吸收等特性來分析物質(zhì)的種類、多少；用顆粒物對光的散射特性來分析顆粒物的大小、多少?，F(xiàn)在人們把傳統(tǒng)分析儀器的方法和血液學、免疫學、生物化學、標記技術結(jié)合起來，就形成了目前的臨床檢驗的方法。光學法是一種安全、可靠、非接觸的檢測方法，測試熒光、分析光譜、讀取顏色等都是目前檢驗醫(yī)學中對光學法的典型應用。

典型使用光學法的檢驗醫(yī)學設備

就像在傳統(tǒng)分析儀器行業(yè)一樣，光電探測器和光源在體外診斷的儀器中也有著重要的地位，別看我們的探測器在一個設備中可能僅僅是小小的一塊，但卻是方法學的核心，探測器的性能對于設備功能的實現(xiàn)、性能的好壞會起到非常關鍵的作用。檢驗醫(yī)學設備一般會對傳感器探測下限、信噪比、動態(tài)范圍、抗干擾性能方面有著很高的要求。

那么，體外診斷中“光學法”的種類有哪些？光電探測器、光源等如何對應相關應用？接下來，就讓我們進一步走近“光視角”下的體外診斷技術，揭開這些問題的答案吧！

一、發(fā)光法

目前在體外診斷中主要的發(fā)光種類有以下幾種：

1、化學發(fā)光，（chemiluminescence）指伴隨化學反應過程所產(chǎn)生的光的發(fā)射現(xiàn)象。某些物質(zhì)（發(fā)光劑）在化學反應時，吸收了反應過程中所產(chǎn)生的化學能，使反應的產(chǎn)物分子或反應的中間態(tài)分子中的電子躍遷到激發(fā)態(tài)，當電子從激發(fā)態(tài)回復到基態(tài)時，以發(fā)射光子的形式釋放出能量，這一現(xiàn)象稱為化學發(fā)光。其中有酶促反應、電化學發(fā)光等，像化學發(fā)光免疫分析儀、電化學發(fā)光免疫分析儀都是利用的這種方法。

2、生物發(fā)光（bioluminescence）是指發(fā)生在生物體內(nèi)的發(fā)光現(xiàn)象，如螢火蟲的發(fā)光，反應底物為螢火蟲熒光素，在熒光素酶的催化下，利用ATP能，生成激發(fā)態(tài)氧化型熒光素，它在回復基態(tài)時多余的能量以光子的形式釋放出來。我們可以利用這種方法對一些病毒、細菌進行檢測。

螢火蟲的光芒屬于生物發(fā)光

3、光致發(fā)光（photoluminescence），也就是我們常說的熒光，是指發(fā)光劑（熒光素）經(jīng)短波長的入射光照射后，電子吸收能量躍遷到激發(fā)態(tài)，在其回復至基態(tài)時，發(fā)射出較長波長的可見光（熒光）。像經(jīng)常聽到的實時熒光PCR、流式細胞分析儀、時間分辨免疫熒光、生物芯片掃描儀就用到這種方法。

利用免疫學、基因?qū)W的方法，我們將特定的標記物加入到要檢測的血液、體液、組織等樣本上，而這些標記物會在發(fā)生化學反應、酶催化作用、電流作用或者光照下發(fā)出特定的光，我們通過檢測光的強度就可以得到標記物的多少，從而確定樣本中含有某種物質(zhì)的多少，這種方法目前被使用在化學發(fā)光免疫分析儀、電化學發(fā)光分析儀、流式細胞分析儀、熒光PCR等儀器中。

探測器和光源：

光電倍增管模塊和光子計數(shù)探頭作為極微弱光檢測器件，正在發(fā)揮著不可替代的作用，而閃爍氙燈作為大功率紫外光源也越來越受到儀器廠商的青睞。

二、 比色法

比色法，同樣的是標記物與特定的試劑反應以后會有顯色反應，就像我們所熟悉的PH試紙一樣，在不同酸堿度下會呈現(xiàn)不同的顏色。體外診斷中也是如此，例如金標儀、尿液分析儀就是一種典型的顯色，不同的物質(zhì)、不同物質(zhì)含量會讓試紙或者試劑顯示不同的顏色。對于傳統(tǒng)的方法我們可以通過我們的眼睛去判斷顏色，不過不同的人、不同的光線條件下人眼對于顏色的分辨就會有偏差，存在一定的主觀性，另外也會消耗大量的人力，現(xiàn)在人們用光學法，利用不同顏色對于光的反射不一樣。

探測器和光源：

我們通過顏色傳感器或者光電二極管測試光的反射量，就可以得到顏色的信息，有效的提高的檢驗的準確性。

色彩傳感器

三、光譜吸收法

光譜吸收法是進行物質(zhì)種類、多少進行分析的典型方法，廣泛應用在實驗室設備中，有原子光譜、分子光譜、吸收光譜、發(fā)射光譜等，在體外診斷中的生化分析儀就是使用這種經(jīng)典的分析方法，對血清、尿液、腦脊液等的不同物質(zhì)的含量進行分析。生化分析儀可以看成是特殊應用的分光光度計。

探測器和光源：

既然是分光光度計，那么許多光電元器件都可以應用于其中，如光源、光電倍增管、CCD芯片、微型光譜儀等等。不過生化分析儀是對一些特定的物質(zhì)進行分析，一般只有10-16個通道，在這探測器就可以使用光電二極管或者光電二極管陣列，對于測試速度較慢的設備單點的光電二極管是比較合適的。而對于高端、測試速度要求較高的設備，就需要根據(jù)所需的光譜位置進行定制化的光電二極管陣列了。

生化分析儀用定制光電二極管陣列

四、散射法

散射法是通常被用在判斷顆粒物的多少和大小中，同樣方法也可以用在分析細胞的大小和結(jié)構信息上面，例如五分類血球儀、尿沉渣分析儀都用到了這種傳統(tǒng)的方法。當然，在像五分類血球、尿沉渣等設備中，為了得到更多的關于細胞及其它有形成分的特性，也用到了我們提到的發(fā)光法中的方法。

探測器和光源：

在這種方法中，光電二極管、光電倍增管模塊、流通池就將發(fā)揮著非常重要的作用。

近年來，由于臨床醫(yī)學中診斷、治療、監(jiān)測和醫(yī)學研究的諸多需要，醫(yī)學檢驗方法的發(fā)展十分迅速。血液學、免疫學、生物化學、微生物學、光學、計算機科學的任何新理論、新技術，凡是能夠用于診斷疾病的，遲早會發(fā)展成為一種檢驗方法學，并應用于臨床或者實驗室。

其他體外診斷中的光學應用

而新的發(fā)展帶來了新的需求，目前總體來說體外診斷設備是朝著兩個方向發(fā)展的，大型化、快速化、功能全面化，與之對應的便攜化、簡單化，特異化。

濱松小型化、集成化、低功耗的光電探測器方案

不論是哪一個發(fā)展方向，或者說不論是哪一個體外診斷的應用，作為核心光電探測器的供應者來說，除了需要保障最基本的供貨的穩(wěn)定和產(chǎn)品的性能，以及為客戶提供合理的產(chǎn)品解決方案、特色化的定制服務以外，分享更廣闊的行業(yè)發(fā)展視野也是十分重要，而且是必須做到的。?

濱松“光視角”的檢驗醫(yī)學

以上所涉及產(chǎn)品，均為濱松公司的光電元器件產(chǎn)品。

注：[1] 引自“風口上的體外診斷”