專利名稱：改善的探測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)流體樣本中不可用眼睛探測(cè)到的膠狀實(shí)體進(jìn)行視覺探測(cè)的光學(xué)裝置。本發(fā)明尤其涉及一種用于對(duì)從不同來源獲得的水樣本中包括大于0.2μm的微生物的膠狀實(shí)體進(jìn)行視覺探測(cè)的光學(xué)裝置。
背景技術(shù)：
所共知的是，盡管肉眼看上去表面上純凈的大多數(shù)流體樣本，尤其是水樣本通常被含有膠狀物質(zhì)嚴(yán)重污染。
這里的膠狀物質(zhì)指的是在液體介質(zhì)中所存在的微粒尺寸在0.2μm或更大的任何有機(jī)或無機(jī)外來雜質(zhì)，其尺寸和密度與周圍介質(zhì)、尤其是水不相同，使得即使當(dāng)安靜地放置較長(zhǎng)的時(shí)間這些實(shí)體也不會(huì)由于重力而沉淀。這些物質(zhì)不是介質(zhì)的組成成分，而是介質(zhì)的恒定污染物的結(jié)果。這包括但并不限于諸如灰塵、致病和非致病細(xì)菌、胞囊、纖維材料、微生物、死細(xì)胞、花粉等諸如此之類的物質(zhì)。能夠探測(cè)和監(jiān)視這些特殊物質(zhì)的器械采用了化學(xué)、微生物和光譜分析方法，并已發(fā)現(xiàn)應(yīng)用于象醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、生物工藝學(xué)和食品行業(yè)的多種行業(yè)。這些方法通常致力于采用用染料對(duì)微粒染色并進(jìn)而對(duì)這些樣本進(jìn)行光譜分析以確定純度。微生物方法通常采用薄膜過濾技術(shù)，其中微粒被收集在薄膜過濾器上，這些微粒可以進(jìn)行培養(yǎng)并測(cè)量，或者可替換地通過顯微鏡觀測(cè)來計(jì)數(shù)。
但這兩種方法需要特殊的技能和合適的設(shè)備要求，并需要結(jié)合在樣本的取樣和分析中所消耗的時(shí)間，尤其在需要指示在線水純度結(jié)果的水過濾應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)這些方法是難以行得通。對(duì)于這種最終應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)光學(xué)方法是引人注目的，并且在這個(gè)方向上已經(jīng)做了幾種嘗試，以實(shí)現(xiàn)了滿足對(duì)取樣器需要的一種裝置和探測(cè)流體樣本中膠狀物質(zhì)的經(jīng)濟(jì)方法。
US 2004/0009473 A1講述了用于探測(cè)流體樣本中的微生物的一種工具和過程。該工具具有一個(gè)過濾裝置，并且當(dāng)包含微生物的液體通過該過濾器時(shí)微生物被停留在該過濾器上。該過濾器覆蓋有溶解微生物細(xì)胞的化學(xué)物。另一種覆蓋物被提供用于以諸如發(fā)光的輻射能量的形式通過發(fā)射信號(hào)來探測(cè)這些微生物。該儀器然后被放置在一個(gè)輻射能量測(cè)量?jī)x器中來測(cè)量來自被溶解細(xì)胞的輻射能量。然后與一個(gè)提供輻射能量的測(cè)量作為微生物濃度的函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，來確定液體中的微生物濃度。
因此該應(yīng)用涉及的是一種配備有過濾器的過濾裝置，其中該過濾器覆蓋有溶解微生物的化學(xué)物并具有用于從被溶解的微生物發(fā)出信號(hào)的另一覆蓋物，并且該應(yīng)用并不對(duì)流體樣本中存在的非微生物微粒物質(zhì)進(jìn)行顯現(xiàn)或探測(cè)，其中這些非微生物微粒物質(zhì)也是這些流體樣本的主要污染源。
US 6,522,405B2講述了用于探測(cè)液體流中的亞微米微粒的方法和設(shè)備。該設(shè)備包含有一個(gè)相干光源，來自該光源的光通過透鏡會(huì)聚，或者會(huì)聚到一個(gè)具有包含微粒的液體流的單元上。落到移動(dòng)微粒上的會(huì)聚光被衍射到一個(gè)光電探測(cè)器上，該探測(cè)器放置在光源對(duì)面的光束的光軸上。該光電探測(cè)器產(chǎn)生電信號(hào)，該電信號(hào)通過電路進(jìn)行處理以計(jì)算出流體中微粒的數(shù)目。液體流流過其中的所述單元位于會(huì)聚光束的焦點(diǎn)附近。盡管微粒以相同的速度移動(dòng)，但位于焦點(diǎn)附近的微粒的通道長(zhǎng)度小于那些遠(yuǎn)處的微粒的通道長(zhǎng)度。因此，光電探測(cè)器對(duì)應(yīng)于經(jīng)過焦點(diǎn)附近的微粒發(fā)出短的信號(hào)，而對(duì)于遠(yuǎn)離焦點(diǎn)的微粒發(fā)出長(zhǎng)的信號(hào)。信號(hào)頻率對(duì)應(yīng)于微粒通道和焦點(diǎn)之間的距離以及微粒的尺寸。當(dāng)通過會(huì)聚光的衍射圖像所引起的任何強(qiáng)度變化顯現(xiàn)在光電探測(cè)器中時(shí)，這種設(shè)備是這樣的以致于產(chǎn)生代表微粒特征的合適電信號(hào)。
然而使用光電探測(cè)器和電路在流體中處理探測(cè)聚焦和計(jì)數(shù)微粒數(shù)目中，該系統(tǒng)需要極端的技巧和專業(yè)技能，并沒有提供微粒物質(zhì)可視探測(cè)的任何顯示。
US 2002/0139865A1講述了一種水除臭(odor reducing water)顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)儲(chǔ)液器、泵、與泵液體連通以把水返回到儲(chǔ)液器的導(dǎo)管、和在確定位置上的一個(gè)滅菌光源。該光源投射UV光以消除微生物和惡臭。
因此，為此目的這個(gè)應(yīng)用公開了一種采用UV光的微生物滅殺系統(tǒng)，并沒有涉及對(duì)流體樣本中存在的有機(jī)或無機(jī)微粒物質(zhì)進(jìn)行可視探測(cè)。
EP 098095 A2講述了一種過程和設(shè)備，其中當(dāng)通過探測(cè)器球形陣列的一束偏振光在球形陣列的中心被微粒流截?cái)?，并且所選擇的視圖被用于描繪微粒參數(shù)時(shí)，對(duì)諸如尺寸、平均折射指數(shù)和形狀之類的微粒物理參數(shù)進(jìn)行表征或鑒別。
這種系統(tǒng)復(fù)雜且造價(jià)昂貴，并且涉及復(fù)雜的計(jì)算系統(tǒng)來描繪和識(shí)別微粒。但是它沒有講述對(duì)流體樣本中存在的有機(jī)和無機(jī)微粒物質(zhì)進(jìn)行可視探測(cè)。
上述的現(xiàn)有技術(shù)都沒有講述用于可視探測(cè)尤其是尺寸小到1μm的膠狀物質(zhì)的裝置，且尤其沒有講述其中為了用肉眼探測(cè)上述尺寸的微粒而把一個(gè)光柱透過一個(gè)容器中的靜止流體樣本的一種裝置。
盡管存在需求，但是現(xiàn)有技術(shù)沒有描述能夠?qū)φＭㄟ^眼睛不能探測(cè)的微粒物質(zhì)進(jìn)行快速可視探測(cè)的裝置。
發(fā)明目的和概述因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于對(duì)正常通過眼睛不能探測(cè)的膠狀物質(zhì)進(jìn)行可視探測(cè)的光學(xué)裝置。該裝置使用簡(jiǎn)單并經(jīng)濟(jì)，且不需要特殊的技能或設(shè)備要求。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于可視探測(cè)膠狀物質(zhì)的光學(xué)裝置，其中該裝置產(chǎn)生一個(gè)光強(qiáng)差以用于通過肉眼探測(cè)在容器的靜止流體樣本中大于0.2μm大小的微粒。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種用于可視探測(cè)微粒物質(zhì)的光學(xué)裝置，其中該裝置具有簡(jiǎn)單的構(gòu)造并容易操作。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種用于可視探測(cè)微粒物質(zhì)的光學(xué)裝置，其中該裝置經(jīng)濟(jì)并且不使用復(fù)雜的分析方法，并且不需要專門的技巧或設(shè)備。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種用于可視探測(cè)微粒物質(zhì)的光學(xué)裝置，其中該裝置容易地顯示具有0.2μm尺寸的膠狀物質(zhì)的存在。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種用于可視探測(cè)膠狀物質(zhì)的光學(xué)裝置，其中該裝置可以用于測(cè)量水凈化系統(tǒng)的效率，其中可以評(píng)估水源和最終輸出水的質(zhì)量。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種用于可視探測(cè)膠狀物質(zhì)的光學(xué)裝置，其中該裝置可以用于對(duì)水凈化系統(tǒng)中被凈化的連續(xù)水樣本提供快速的質(zhì)量控制檢查。
詳細(xì)描述因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種用于可視探測(cè)流體樣本中的膠狀實(shí)體的光學(xué)裝置，該裝置包括-機(jī)殼。
-光發(fā)射源，該光發(fā)射源足夠產(chǎn)生這樣的光強(qiáng)以便在探測(cè)點(diǎn)與背景之間的強(qiáng)度差至少為5000LUX。
-用于放置盛放流體樣本的足夠透明的容器以及用于將來自所述光發(fā)射源的光束穿過所述流體樣本的裝置。
本發(fā)明提供了一種用于可視探測(cè)流體樣本中的膠狀實(shí)體的光學(xué)裝置，其包括-機(jī)殼。
-光發(fā)射源，該光發(fā)射源足夠產(chǎn)生這樣的光強(qiáng)以便在探測(cè)點(diǎn)與背景之間的強(qiáng)度差至少為5000LUX。
-用于放置盛放流體樣本的足夠透明的容器以及用于將來自所述光發(fā)射源的光束穿過所述流體樣本的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面，提供了一種用于可視探測(cè)流體樣本中的膠狀實(shí)體的光學(xué)裝置，其包括-不透明的無反射的機(jī)殼。
-光發(fā)射源，該光發(fā)射源足夠產(chǎn)生這樣的光強(qiáng)以便在探測(cè)點(diǎn)與背景之間的強(qiáng)度差至少為5000LUX。
-在機(jī)殼內(nèi)布置的平臺(tái)，用于放置盛放流體樣本的足夠透明的容器。
-裝置，其被布置用于把來自光發(fā)射源的光束引導(dǎo)通過容器中的流體樣本。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，提供一種用于觀測(cè)在探測(cè)點(diǎn)離開所述容器的光的裝置。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，觀測(cè)裝置提供有一種放大裝置，優(yōu)選地為一個(gè)放大透鏡。所述觀測(cè)裝置最優(yōu)選地是一種攝影成像裝置(photo imaging device)，諸如照相機(jī)，優(yōu)選地是ccd照相機(jī)。該照相機(jī)可連接到諸如電視機(jī)或計(jì)算機(jī)的圖像顯示裝置，以能夠在監(jiān)視器上觀察流體樣本的圖像、因而觀察到樣本中微粒的圖像。
所述觀測(cè)裝置優(yōu)選地被放置，使得觀測(cè)方向與光束的光軸成一個(gè)角度。更優(yōu)選地是觀測(cè)方向垂直于光束的光軸。
所述流體樣本可以是根據(jù)樣本中存在膠狀物質(zhì)需要確定其純度的任何樣本。該流體樣本優(yōu)選地是來自不同來源的水樣本。
這里的膠狀物質(zhì)指的是在液體介質(zhì)中存在的0.2μm或更大微粒尺寸的任何有機(jī)或無機(jī)外來雜質(zhì)，其中該物質(zhì)不是介質(zhì)的組成成分，而是該介質(zhì)的恒定污染物的結(jié)果。這包括但并不限于諸如灰塵、致病和非致病細(xì)菌、纖維材料、微生物、死細(xì)胞、花粉等諸如此類的物質(zhì)。
本發(fā)明更加優(yōu)選地探測(cè)類似細(xì)菌的微球體。這些微球體可以優(yōu)選地被染色以進(jìn)行更好的可視探測(cè)。
所述機(jī)殼可以是一個(gè)腔，其消除環(huán)境光進(jìn)入所述腔內(nèi)，并且可以選擇地放在一個(gè)柜子或覆蓋物的形式之中，這有助于防止環(huán)境光。
所述光源可以是任何合適光源，其足夠產(chǎn)生這樣的光源以便在探測(cè)點(diǎn)與背景之間的強(qiáng)度差至少為5000LUX、優(yōu)選為15000LUX、更優(yōu)選為25000LUX、最優(yōu)選為50000LUX。
所述優(yōu)選的光源為鹵素?cái)z影光電燈(photo optic lamp)。合適的燈在現(xiàn)有技術(shù)中是已知，諸如用于光學(xué)投影設(shè)備的燈。例如商用的工作于12V和100W的鎢絲、型號(hào)G5.3。
所述光源可選擇提供有一個(gè)反射鏡圓形罩，以對(duì)從光源產(chǎn)生的光束形成會(huì)聚，并把光束穿過用于放置盛放流體樣本的足夠透明的容器的裝置。
該光學(xué)裝置優(yōu)選地具有在光源附近的散熱片或過濾器以吸收所產(chǎn)生的一部分熱量。另外還可以在光源附近提供一個(gè)諸如風(fēng)扇的冷卻裝置以把熱量傳出該裝置。
用于把光束引導(dǎo)通過容器中的流體樣本的裝置優(yōu)選地內(nèi)置穿過一個(gè)不透明平臺(tái)，并優(yōu)選地以狹縫或孔徑的形式。所述裝置有選擇地提供有一個(gè)透鏡以把所述光束調(diào)整為一個(gè)平行束來獲得最大的對(duì)比度。
當(dāng)所述裝置被設(shè)計(jì)以對(duì)透過光束提供一個(gè)圓錐效果或以獲得廷德爾亮錐時(shí)，所述平臺(tái)被指定作為圓錐控制器，就象穿過該圓錐控制器內(nèi)置的裝置的尺寸將會(huì)限定所形成的圓錐的特性。
所述容器可以是對(duì)光束足夠透明的任何合適容器。其形狀適合于放置到所述平臺(tái)上并優(yōu)選地是玻璃或塑料的瓶子。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述光源通過把容器放置在平臺(tái)上的位置而被激勵(lì)。
根據(jù)一個(gè)典型的實(shí)施例，諸如照相機(jī)、優(yōu)選地為CCD照相機(jī)的攝影成像裝置可選擇具有一個(gè)放大裝置，該裝置被放置在所述液體容器的同一水平面中，如此使得當(dāng)光束穿過其中時(shí)該照相機(jī)將對(duì)流體樣本進(jìn)行拍照。
在另一典型實(shí)施例中，用于引導(dǎo)來自光發(fā)射源的光束的引導(dǎo)裝置被放置在所述平臺(tái)的下面，其中在該平臺(tái)的上面放置了所述容器。
附圖描述下面將參照附圖中所示的實(shí)施例來進(jìn)一步描述本發(fā)明，其中

圖1是用于可視探測(cè)膠狀物質(zhì)的本發(fā)明的一種光學(xué)裝置的橫斷面示意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的用于可視探測(cè)膠狀物質(zhì)的一種光學(xué)裝置的橫斷面示意圖。
在圖1中，光學(xué)裝置1包括放置在機(jī)殼3的底座4上的一個(gè)光發(fā)射源2。該底座部分還具有散熱片或過濾器5和冷卻風(fēng)扇6。該光發(fā)射源2具有一個(gè)反射鏡圓形罩7。從光發(fā)射源2所產(chǎn)生的會(huì)聚光束8被引導(dǎo)至一個(gè)狹縫9，用于把來自所述光發(fā)射源2的所述光束8引導(dǎo)通過容器10中的流體樣本。在容器10的流體中限定了一個(gè)廷德爾亮錐11。所述狹縫9被提供于一個(gè)不透明平臺(tái)中，其中該平臺(tái)是一個(gè)圓錐控制器12。
在圖2中，機(jī)殼3被提供有優(yōu)選為CCD照相機(jī)13的攝影成像裝置。該照相機(jī)具有一個(gè)放大裝置14；該照相機(jī)13可以被連接到諸如電視機(jī)或計(jì)算機(jī)的圖像顯示裝置15，以能夠在監(jiān)視器上觀察微粒。
這些附圖僅用于解釋本發(fā)明，并且應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明不局限于特定的實(shí)施例?？梢栽诓槐畴x本發(fā)明范疇的情況下在該裝置的構(gòu)造中進(jìn)行一些修改或變化，并因而這也應(yīng)當(dāng)被包括在本發(fā)明的范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種用于可視探測(cè)靜止流體樣本中膠狀實(shí)體的光學(xué)裝置，其包括-機(jī)殼；-用于放置盛放所述流體樣本的充分透明的容器的裝置；-用于產(chǎn)生光束的光發(fā)射源；-用于把來自所述光發(fā)射源的光束引導(dǎo)穿過所述容器中的流體樣本的裝置；其中所述光束的強(qiáng)度使得在探測(cè)點(diǎn)和環(huán)境之間的光強(qiáng)度差至少為5000LUX。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中在探測(cè)點(diǎn)和環(huán)境之間的強(qiáng)度差至少為15000LUX。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)裝置，其中所述裝置允許可視探測(cè)0.2微米以及更大的膠狀實(shí)體。
4.如權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)裝置，其中用于放置盛放流體樣本的充分透明的容器的所述裝置包括一個(gè)平臺(tái)，該平臺(tái)被放置在所述機(jī)殼內(nèi)以放置盛放流體樣本的充分透明的容器。
5.如權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)裝置，其中所述光源被放置在所述機(jī)殼的底座上所具有的一個(gè)罩子內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)裝置，其中所述光源是一種配置有反射鏡圓形罩的鹵素?cái)z影光學(xué)燈。
7.如權(quán)利要求1-6中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)裝置，其中用于把來自所述光發(fā)射源的光束引導(dǎo)穿過容器中的流體樣本的所述裝置包括為孔徑或狹縫的引導(dǎo)裝置。
8.如權(quán)利要求1-7中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)裝置，其中用于引導(dǎo)來自光發(fā)射源的光束的所述引導(dǎo)裝置被放置在所述平臺(tái)下面，其中在該平臺(tái)上面放置有所述容器。
9.如權(quán)利要求1-8中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)裝置，其中所述引導(dǎo)裝置適于確定透過光束的一個(gè)膠狀的或廷德爾效應(yīng)。
10.如權(quán)利要求1-9中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)裝置，其中所述流體樣本是水樣本。
11.如權(quán)利要求1-10中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)裝置，其中所述機(jī)殼是一個(gè)不透明的無反射的腔，其消除環(huán)境光進(jìn)入該腔中。
12.如權(quán)利要求1-11中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)裝置，其中所述裝置被提供有散熱片或過濾器或冷卻裝置或其組合，以散發(fā)由光源產(chǎn)生的熱量。
13.如權(quán)利要求1-12中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)裝置，其中所述裝置被提供有一個(gè)用于觀測(cè)在探測(cè)點(diǎn)離開所述容器的光的裝置。
14.如權(quán)利要求13所述的光學(xué)裝置，其中所述觀測(cè)裝置被提供有一個(gè)放大裝置。
15.如權(quán)利要求13或14所述的光學(xué)裝置，其中所述觀測(cè)裝置是一種攝影成像裝置。
16.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)裝置，其中所述攝影成像裝置還連接到一個(gè)圖像顯示裝置。
17.如權(quán)利要求13-16中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)顯示裝置，其中所述觀測(cè)裝置被放置使得觀測(cè)方向垂直于光束的光軸。
18.一種用于可視探測(cè)靜止流體樣本中膠狀實(shí)體的光學(xué)裝置，正如這里參照附圖來充分描述和闡明的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于可視探測(cè)靜止流體樣本中膠狀實(shí)體的光學(xué)裝置，其包括機(jī)殼；用于放置盛放流體樣本的充分透明的容器的裝置；用于把來自光發(fā)射源的光束引導(dǎo)穿過容器中流體樣本的裝置；以及用于產(chǎn)生光束的光發(fā)射源，其中該光束的強(qiáng)度使得在探測(cè)點(diǎn)和環(huán)境之間的強(qiáng)度差至少為5000LUX。該裝置優(yōu)選地提供有一個(gè)用于在探測(cè)點(diǎn)觀測(cè)離開該容器的光的裝置，例如具有放大透鏡的照相機(jī)。
文檔編號(hào)G01N15/06GK1934436SQ200580008452
公開日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2005年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月16日
發(fā)明者J·查特杰, S·帕爾 申請(qǐng)人:荷蘭聯(lián)合利華有限公司