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Lumatec液芯光纤在多功能酶标仪中的应用

摘要：多功能酶标仪是生命科学、药物筛选、体外诊断领域的核心微孔板检测设备，光路传输器件直接决定仪器灵敏度、重复性与长期稳定性。传统石英光纤束普遍存在紫外损耗高、断丝、光斑不均匀等短板。德国BMG LABTECH作为全球酶标仪代表厂商，在其系列机型中批量采用Lumatec液芯光纤替代传统石英光纤束，显著优化荧光、紫外吸光度、时间分辨荧光等检测性能。本文从酶标仪设备特点、BMG仪器技术优势、Lumatec液芯光纤产品特性出发，分析液芯光纤在酶标仪光路系统中的技术价值，为国产酶标仪光路选型提供参考。

1 酶标仪设备简介

多功能酶标仪（微孔板读板机）依托微孔板载体，可完成吸光度、荧光强度、化学发光、荧光偏振、时间分辨荧光TRF、TRFRET、AlphaScreen等多模式检测。广泛用于药物高通量筛选、ELISA免疫检测、核酸蛋白定量、细胞活性分析、酶动力学实验、靶点互作研究等场景，是药物研发、分子生物学、体外诊断实验室的标配仪器。

酶标仪光路系统包含光源、分光单元、光传输器件、微孔板样品位、信号探测器。光传输链路是光路的关键环节：负责将光源激发光高效传递至微孔板孔位，同时约束光斑质量。传统方案多采用石英光纤束完成光传导，但光纤束由大量细石英丝捆扎而成，纤维之间存在间隙死区，紫外波段吸收损耗大；反复弯折后容易出现断丝，引发光强衰减、孔间CV变差，限制微量样本、弱荧光样本的检测能力。酶标仪对通光效率、光斑均匀性、长期可靠性提出更高要求，推动液芯光导技术在该领域落地。

2 BMG LABTECH 酶标仪及其技术优势

BMG LABTECH是德国专注微孔板读板设备的专业厂商，拥有三十余年酶标仪研发制造经验，整机德国研发生产，产品面向高通量药物筛选与生命科学实验室，代表机型包含CLARIOstar Plus、PHERAstar FSX、VANTAstar等多功能酶标仪平台。

其核心竞争优势主要体现在：

1.多模式高灵敏度检测能力：同时支持吸光度、荧光、化学发光、时间分辨荧光、荧光偏振等全套检测模式，弱荧光、低丰度样本检出性能，适配961536孔高通量微孔板，满足新药筛选的大量样本检测需求。

2.模块化可扩展硬件架构：采用模块化光学模块设计，支持后期功能升级；配置可变滤光片单色器，波长选择灵活，兼顾滤光片高信噪比与光谱扫描灵活性；支持顶部读板、底部读板自动切换，适配贴壁细胞、悬浮细胞不同样本类型。

3.的数据重复性与动力学性能：配套低噪声光电倍增管，宽动态范围，动力学检测、闪光型化学发光检测性能突出；MARS数据分析软件符合FDA 21CFR Part11合规要求，满足科研及部分体外诊断合规场景使用。

4.整机长期运行稳定性：面向实验室7×24小时高通量筛选工况设计，对光路传输器件的通光稳定性、抗疲劳寿命有严苛要求。为进一步突破光学性能瓶颈，BMG LABTECH机型引入Lumatec液芯光纤作为核心光路传输元件，替代传统石英光纤束，实现光学性能进一步提升。

3 Lumatec 厂家及液芯光纤产品介绍

Lumatec总部位于德国Oberhaching，创立于1976年，是全球液芯光导（液芯光纤Liquid Light Guide）技术的开创者与头部厂商，拥有液芯光纤核心专利，产品广泛应用于生物医疗光学、光谱检测、紫外光固化、工业检测等领域，被多家国际医疗、分析仪器品牌采用。

与传统石英固体光纤束结构完全不同，Lumatec液芯光纤采用高纯度液态光学芯材+氟聚合物包层+高强度保护护套一体化密封结构，依靠液芯与包层介质的折射率差实现光的全内反射完成传光，属于单根整体通光结构，不存在多丝捆扎的间隙死区。

核心产品特性：

1.光谱覆盖宽：光谱覆盖220 nm2000 nm，从深紫外、紫外、可见光延伸至近红外，单根光导即可同时满足酶标仪紫外吸光度、荧光激发发射等多模式检测需求，无需更换光导器件。

2.高通光效率：整个横截面全部参与传光，消除光纤束纤维间隙无效死区；相比同等规格石英光纤束，综合透光效率提升30%60%，紫外波段增益尤为显著，解决石英光纤紫外本征吸收的痛点。

3.机械抗疲劳性能：光传输介质为液态，不存在石英纤维弯折断裂失效问题；仪器内部有限空间反复弯折走线工况下，不会出现断丝带来的光强衰减，大幅延长光路器件使用寿命。

4.输出光斑均匀：输出光斑无光纤束典型蜂窝纹理，光场分布均匀，微孔板不同孔位之间光输入一致性更好，降低孔间检测变异系数CV。

6.接口定制化：可根据仪器整机结构定制长度、接头形式，适配酶标仪内部光源端、分光端、样品端的耦合装配需求。

使用注意：液芯光纤为密封器件，工作环境建议控制在535℃，避免超温工作，保证长期光学稳定性。

4 Lumatec 液芯光纤应用于酶标仪的技术优势

在BMG LABTECH酶标仪的实际搭载使用中，液芯光纤对比传统石英光纤束，在仪器层面带来多维度提升：

4.1 提升激发光通量，拉高仪器检测灵敏度

石英光纤束在紫外波段存在明显本征吸收损耗，会削弱激发光能量。Lumatec液芯光纤在220 nm以上紫外可见光波段传输损耗更低，同等光源条件下到达微孔板样品的有效激发光能量显著提高，荧光信号强度提升，背景噪声相对降低，有效压低检出下限，更适合低浓度生物标志物、微量核酸、弱荧光细胞样本检测，这对高通量药物筛选的弱信号检测至关重要。

4.2 光斑均匀，改善孔间数据重复性，降低 CV 值

石英光纤束输出光斑存在纤维阵列纹理，微孔板不同孔位接收到的激发光存在差异，会引入系统误差。液芯光纤整体通光，输出光场均匀平滑，961536孔微孔板各个孔位激发条件一致性提升，微孔板板内、板间变异系数CV得到优化，实验数据重复性更好，减少假阳性、假阴性风险，提升筛选数据可靠性。

4.3 单根光导兼容全检测模式，简化整机光路设计

酶标仪同时需要紫外吸光度、多波段荧光、发光等多种检测模式。Lumatec液芯光纤超宽光谱特性，单根器件即可覆盖全部工作波段，仪器不需要配置多组不同规格光纤束，简化光路结构，减少耦合节点，降低装配复杂度，同时减少多器件带来的一致性离散问题，利于仪器批量生产的性能一致性管控。

4.4 抗弯折疲劳，提升整机长期稳定性，降低维护风险

酶标仪内部光路存在走线弯折，传统石英光纤束长期震动、反复弯折，会出现纤维微断裂，表现为仪器使用一段时间后光强下降、灵敏度漂移，需要定期维护更换光纤。液芯光纤无固体玻璃纤丝，不会发生断丝失效，仪器在长期高通量运行工况下，光路光通量衰减极小，维持仪器出厂性能，降低后期运维成本，更适配药物筛选实验室长时间不间断运行场景。