垂直和水平波束混合吸液管校準系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用 本發(fā)明是非臨時申請，并且要求標題為"VERTICALBEAMCALIBRATIONSYSTEMWITH HYBRIDMULTI-WAVELENGTH化OWCE化DESIGN"的、2012 年 7 月 13 日遞交的、序列號為 61/671，447并且已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給共同的受讓人的美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)益。該優(yōu)先權(quán)申請 的內(nèi)容通過引用并入本文。
[0002] 本發(fā)明的背景。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明設(shè)及使用分光光度計對液體體積的測量。更具體地，本發(fā)明設(shè)及使用垂直 分光光度計和水平分光光度計的組合來測試或校準液體輸送設(shè)備的系統(tǒng)和相關(guān)方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 用于測試或校準液體輸送設(shè)備的所有當前制造的比色系統(tǒng)(例如由本發(fā)明和申請 的受讓人細因州韋斯特布魯克市的Artel公司提供的PCS?系統(tǒng)和MVS?系統(tǒng)二者，W及由 紐約的Mt.Kisco的VistaL油提供的吸液管體積校準套件）都使用多個樣本溶液W用于測 試廣泛的可輸送溶液體積的目的。樣本溶液被正被測試的設(shè)備輸送到測量管中的稀釋液 中，并且在測量產(chǎn)生的混合物的吸收率之前混合溶液。濃縮的樣本溶液用于測試小液體輸 送體積，并且更加稀釋的樣本溶液用于測試大液體輸送體積。如本文所使用的，"管"是任何 管形瓶、盒、瓶、微量滴定板或用于在其中保留流體的其他類型的容器，而不管該樣的管是 否被密封。此外，管可W被設(shè)計用于通過使用水平波束分光光度計(諸如像加拿大的帕洛阿 爾托的Varian有限公司的Cary5000的常規(guī)UV-Vis分光光度計）或者垂直波束分光光度 計(諸如像VT的Winooski的BioTekInstrument的Elx800的微量滴定板讀取器)來收集 光學(xué)吸收率測量值。
[0005] ArtelPCS是用于吸液管或其他液體輸送系統(tǒng)的校準的光度量方法和系統(tǒng)。其優(yōu) 點是可跟蹤國家標準的高度準確和可重復(fù)的測量結(jié)果、使用的簡單性、獨立于環(huán)境因素(諸 如振動、溫度變化和氣流）W及對于極低(微升）液體分發(fā)體積的適用性。其不利之處是相 對高的消耗成本，因為稀釋溶液被封裝在干凈的一次性管形瓶中，該干凈的一次性管形瓶 需要按高光學(xué)標準來制造，并且需要操作者干預(yù)來在一定數(shù)量的樣本添加(介于11和40之 間的分發(fā)，該取決于樣本大小和濃度)之后改變到稀釋液的新管形瓶。在實現(xiàn)ArtelPCS的 高度準確性和精確性時一個重要要素是使用水平波束分光光度計，其測量兩個波長處的吸 收率并且其具有極低噪聲和高準確性(在吸收率1處，噪聲典型地好于2xl05吸收率單位)。
[0006] ArtelMVS是用于多通道吸液管和自動液體輸送設(shè)備的校準的光度量測量方法和 系統(tǒng)。其基于添加有稀釋液和樣本溶液二者的專用微量滴定板。其采用垂直波束分光光度 計系統(tǒng)來測量在兩個波長處的吸收率。在已知微量滴定板中井（well)的尺寸和所測量的 吸收率的情況下，可W計算樣本溶液的體積。其優(yōu)點是；對于測量來自多通道分發(fā)器(高至 一次384分發(fā)）的輸送體積的適用性、速度、可跟蹤國家標準的結(jié)果W及獨立于操作者技術(shù) 或環(huán)境變量。其弱點是高消耗成本(主要用于專用微量滴定板)，w及微量滴定板的每個井 僅可W輸送一個樣本體積的限制。
[0007] 諸如液體輸送設(shè)備的自動測試之類的許多應(yīng)用優(yōu)選地自動完成而不用操作者干 預(yù)。應(yīng)當可能的是一整天自動地調(diào)度和實行測試操作而不用操作者關(guān)注或干預(yù)。上述的現(xiàn) 有技術(shù)的方法均未實現(xiàn)該需求，因為二者都要求操作者干預(yù)W更換一次性管形瓶或微量滴 定板。對于許多關(guān)鍵應(yīng)用（其中頻繁驗證液體處理機性能是重要的）而言，上述方法中的任 一種的消耗成本變得過高。所需的是該樣的液體輸送校準系統(tǒng)；其不要求操作者干預(yù)并且 每個測試具有顯著更低的消耗成本。還需要的是該樣的液體輸送校準系統(tǒng)；其使過程中對 于操作者時間或裝備時間的需要最小化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明的目的是提供一種液體輸送校準系統(tǒng)，其不要求操作者干預(yù)并且每個測試 具有顯著更低的消耗成本。本發(fā)明的還一個目的是提供液體輸送校準系統(tǒng)，其使在過程中 對于操作者時間和裝備時間的需要最小化。本發(fā)明的進一步目的包括；a)提供用于成本有 效地覆蓋從lOOnl到10ml的體積范圍的單個系統(tǒng)和方法；b)降低的消耗成本；C)操作速度 應(yīng)當僅受操作者或自動分發(fā)器可W用吸液管進行吸取的速度的限制，對于10個數(shù)據(jù)點校 準而言目標是1到1. 5分鐘；d)對于環(huán)境不敏感，例如包括；對外界低頻率振動、氣流、溫度 梯度或電壓波動不敏感；W及e)服從ISO8655第7部分并且結(jié)果必須可跟蹤國際標準。
[0009] 利用本發(fā)明來實現(xiàn)該些和其他目的，本發(fā)明是該樣的系統(tǒng)；該系統(tǒng)包括；分光光 度計，其具有水平和垂直波束二者；測量盒，其具有基本上恒定的橫截面積；光學(xué)質(zhì)量底部 和開口頂部；大批量供應(yīng)的稀釋液；用于將稀釋液運送到所述盒中的累；用于清空所述盒 的另一累；廢液容器；W及通路，用于混合所述盒的內(nèi)容。相關(guān)方法設(shè)及：將包含生色團的 樣本溶液用吸液管吸取到所述盒的開口頂部中或吸取到通向所述盒的通道中；將樣本溶液 與已經(jīng)從大批量供應(yīng)的稀釋液輸送來的稀釋液進行混合W產(chǎn)生樣本-稀釋液混合物；W及 利用分光光度計測量在一個或多個波長處的水平和垂直二者上的吸收率?；谖章蕼y量 值、盒尺寸和樣本與稀釋溶液的光學(xué)屬性，基于比爾-朗伯定律（BeerLmbertLaw)的應(yīng)用 來計算添加到盒的樣本溶液的體積。該系統(tǒng)還可W被配置用于多個盒，例如用于測試8或 12個通道分發(fā)器。
[0010] 本發(fā)明在幾個方面不同于MVS和PCS技術(shù)。關(guān)于MVS系統(tǒng)，應(yīng)注意其限于僅垂直 吸收率測量，對其來說，吸收率測量的重現(xiàn)性受W下事實限制；光束通過在空氣-液體界面 處的彎月面進入或退出盒的液體內(nèi)容。彎月面的精確位置和形狀并不精確地從一個測量到 下一個測量可重現(xiàn)，該歸因于；a)在空氣-液體或液體-固體界面處的雜質(zhì)(例如，攜帶油或 表面活性劑的灰塵或一點沙粒)，該可能局部影響彎月面形狀；W及b)由于小的外界振動、 由混合留下的殘留運動或空氣運動導(dǎo)致的彎月面的運動。在此方面，應(yīng)注意，測量盒的直徑 越大，運動的可能性越大。此外，在MVS系統(tǒng)中，由于該些影響，對于好于約0. 0005吸收率 單位，讀數(shù)不是可重現(xiàn)的。出于此原因，MVS系統(tǒng)被設(shè)計為決不測量小于0. 250吸收率單位 的吸收率差異，W確保由于吸收率讀數(shù)的不可重現(xiàn)性導(dǎo)致的誤差足夠小而不會實質(zhì)地影響 整體測量不確定性。對于決不允許每次樣本添加小于0. 250吸收率單位的改變的要求排除 了將許多樣本添加到相同井的可能性，即使他們是小體積樣本。如果某人進行嘗試，則吸收 率將迅速地超出可測性的限制。在最好情況中，在吸收率達到2.0之前，用戶可能能夠至多 添加八種樣本，該對于準確測量是合理的限制。在最壞情況中，用戶僅可W向井添加一種樣 本。從操作的經(jīng)濟性或速度的視點來看，樣本的該數(shù)量小于最優(yōu)數(shù)量。通過使用本發(fā)明，在 水平波束配置中，消除了與MVS過程相關(guān)聯(lián)的該些限制。
[0011] 本發(fā)明提供了在樣本溶液中僅包括一種生色團，該生色團不同于稀釋液的生色 團?，F(xiàn)有的MVS專利涵蓋該樣的情況，在該情況中，樣本溶液包含第一生色團(稀釋液的生 色團)和第二生色團二者。在本發(fā)明中，通過使用具有基本上恒定的橫截面的盒來使該差異 成為可能。在MVS過程中，微量滴定板有必要在開始之前是干凈和干燥的。本發(fā)明的不同 之處在于：通過使用具有基本上恒定橫截面的盒，盒內(nèi)容可W被自動清空至儲存庫中并且 稀釋液從大批量供應(yīng)的稀釋液自動添加；因此，其添加了在MVS中不可獲得的自動化特征。 結(jié)果，包含未知量的兩種生色團的殘余量的溶液(體積未知）可W在其被清空之后留在盒中 巧P，其未被完全清理和干燥)，而沒有負面影響或誤差積累的可能性。
[001引在PCS方法中，對于最小允許吸收率改變的對應(yīng)限制是對于MVS的對應(yīng)限制的十 分之一，即，0. 025吸收率單位。該是可能的，因為波束并不必然通過液體-空氣界面，并且 吸收率測量更加可重現(xiàn)。對于PCS,在A=1處的吸收率讀數(shù)在0. 000025吸收率單位內(nèi)是可 重現(xiàn)的或者是對于MVS可重現(xiàn)的二十倍，并且該允許多達40種樣本進入每個管形瓶。本發(fā) 明的系統(tǒng)允許選擇第一生色團（