一、Multiskan EX 概述

Multiskan EX 属于单光束吸光度型酶标仪，主要用于标准 96 孔板或部分特殊微孔板的光学密度（OD）测定。其设计特点包括：

• 固定滤光片式波长选择（常配 405 nm、450 nm、492 nm、620 nm 等）

• 单光束直射光路，适合终点法、动力学法及多波长测量

• 机械结构简单，可靠性高，维护方便

• 数据处理依赖配套软件（Ascent 等）或外接计算机

二、工作原理总体框架

Multiskan EX 的工作原理可概括为 “光源发光 → 滤光波长选择 → 样品吸收 → 光电转换 → 信号放大与数字化 → 数据计算与显示”。
具体可分为以下环节：

1. 光源系统：提供稳定的宽谱光

2. 波长选择系统：使用滤光片选定特定检测波长

3. 样品检测系统：光束穿过样品孔，部分被吸收

4. 光电检测系统：检测透射光强度并转化为电信号

5. 信号处理与控制系统：放大、A/D 转换、数据计算

6. 机械传动系统：定位微孔板，确保光路对准孔中心

7. 软件处理系统：进行 OD 值计算、曲线拟合与结果输出

三、光学检测原理

1. 光源

• 类型：钨卤素灯或卤钨灯（色温高、连续光谱范围广）

• 特点：

• 输出覆盖 340–850 nm，适合大多数酶标法检测波长

• 光强稳定性高，光源预热后波动小于 ±0.5%

• 工作方式：持续发光，通过机械快门或电子控制实现光路开启/关闭

2. 波长选择

• 滤光片组：由多个窄带干涉滤光片组成，每片对应一个中心波长（带宽一般 8–10 nm）

• 切换方式：机械旋转或滑动机构切换不同滤光片至光路中

• 多波长测定：依次切换滤光片，完成同一孔的多波长检测

3. 样品吸收

• 根据 比尔-朗伯定律：

  A=−log⁡10(I/I0)=ε⋅c⋅lA = -\log_{10}(I/I_0) = \varepsilon \cdot c \cdot lA=−log10(I/I0)=ε⋅c⋅l

  其中：

• $A$ 为吸光度（OD 值）

• I0I_0I0 为入射光强

• $I$ 为透射光强

• $\epsilon$ 为摩尔吸光系数

• $c$ 为样品浓度

• $l$ 为光程（96 孔板约 6–7 mm）

• 样品中的色素或反应产物在特定波长处吸收光，导致透射光减弱，吸光度值与浓度成比例关系（在线性范围内）。

4. 光电转换

• 检测器：硅光二极管（Si-PD）

• 原理：透射光照射在光电二极管上产生光生电流，电流强度与光强成正比

• 信号特性：响应快、线性好、温漂小

四、信号处理与控制原理

1. 模拟信号放大

• 光电二极管输出的电流极微弱（nA–μA），需经跨阻放大器（TIA）放大为电压信号

• 放大电路带有低噪声运放，抑制热噪声与电磁干扰

2. 模数转换（A/D）

• 放大后的模拟电压信号通过高分辨率 A/D 转换器（典型 16 位或以上）转为数字信号

• 分辨率决定了 OD 值的最小可分辨变化

3. 数据计算

• 先计算每个孔的透射光强比例 I/I0I/I_0I/I0

• 根据比尔-朗伯定律计算 OD 值

• 若为双波长测定，执行自动背景扣除：

  Acorrected=Aλ1−Aλ2A_{\text{corrected}} = A_{\lambda_1} - A_{\lambda_2}Acorrected=Aλ1−Aλ2

4. 结果输出

• 通过内置接口将数据传输至上位机软件

• 软件进行标准曲线拟合、浓度换算、统计分析

五、机械传动与定位原理

1. 孔板传动

• 96 孔板放置在托盘上，托盘通过步进电机带动 X–Y 方向移动

• 每次移动一个孔距（9 mm），保证光路正中穿过孔底

2. 对位精度

• 高精度导轨与编码器反馈，定位误差小于 ±0.1 mm

• 确保不同孔测量结果具有可比性

3. 摇匀功能

• 通过偏心轮驱动托盘振动，实现液体混匀

• 可调振动时间与幅度，防止沉淀或反应不均匀

六、软件与数据处理逻辑

1. 控制功能

• 波长选择指令

• 测量模式切换（终点法、动力学法、扫描法）

• 孔板布局设定（标准、样品、空白、对照孔标记）

2. 数据分析功能

• OD 值计算与批量处理

• 标准曲线拟合（线性、对数、四参数、五参数逻辑回归）

• 自动浓度换算与超限标记

• 统计分析（平均值、标准差、CV%）

3. 报告与导出

• 自定义报表模板

• 数据导出为 Excel、PDF 或实验室信息管理系统（LIMS）可识别格式

七、工作原理示例：ELISA 检测流程

以 ELISA 检测为例，Multiskan EX 的工作过程如下：

1. 操作员将反应完成并洗板后的 96 孔板放入托盘

2. 软件下发测量指令，选择检测波长（如 450 nm）

3. 滤光片切换至 450 nm 光路，光源发光

4. 托盘移动至第一孔位置，光路穿过样品，检测器记录透射光强

5. 步进电机驱动托盘逐孔扫描，依次完成 96 孔数据采集

6. 软件根据空白孔数据计算校正值，并计算样品 OD 值

7. 标准曲线拟合，换算样品浓度

8. 输出检测报告

八、影响测量精度的关键因素

1. 光源稳定性

• 光强波动直接导致 OD 值漂移

• 建议预热 10–15 分钟后开始测量

2. 滤光片质量

• 中心波长偏移、透过率下降会增加系统误差

• 长期使用需定期校验或更换

3. 定位精度

• 孔位偏移可能导致光程变化，尤其在液面不平整时影响更大

4. 样品因素

• 液体气泡、沉淀、指纹污染会干扰光路

• 需严格按操作规程加样与洗板

5. 环境因素

• 电磁干扰、温度剧变会影响电子放大与 A/D 转换

九、二手 Multiskan EX 原理验证建议

对于二手设备，应通过以下方法验证其工作原理功能完好：

• 光源测试：观察点亮时间、亮度稳定性

• 滤光片切换：无卡滞与错位现象

• 读数一致性：用中性标准板检测重复性

• 线性验证：用已知浓度系列溶液检测线性

• 机械运行：托盘移动平稳无异响，摇匀功能正常

十、总结

Multiskan EX 酶标仪的工作原理基于光吸收定量分析原理，通过稳定光源、窄带滤光片、精密机械定位与高灵敏光电检测，实现对微孔板中液体样品的高精度 OD 值测量。其模块化设计使得光学、机械、电子与软件协同运行，既保证了检测精度，也提高了操作的灵活性与可靠性。在长期使用或二手购入时，理解其工作原理有助于正确操作、判断故障及实施有效维护。