具有脫泡功能的比色分析儀的制作方法
【專利說(shuō)明】
【背景技術(shù)】
[0001]在線濕法化學(xué)分析儀被用在各種行業(yè)中，以提供過(guò)程樣品中的分析物的連續(xù)指示。該連續(xù)指示可以由分析儀本地地提供和/或遠(yuǎn)程地提供給一個(gè)或多個(gè)合適的裝置，以提供對(duì)化學(xué)過(guò)程的控制和/或監(jiān)測(cè)。
[0002]在線濕法化學(xué)分析儀的一個(gè)特定示例是在線自動(dòng)比色分析儀。這樣的裝置被構(gòu)造為在過(guò)程樣品中產(chǎn)生反應(yīng)，其產(chǎn)生與過(guò)程樣品有關(guān)的視覺(jué)指示。該視覺(jué)指示被光學(xué)傳感器或光檢測(cè)器測(cè)量，以提供與該反應(yīng)有關(guān)的指示。自動(dòng)比色分析儀的一個(gè)特定示例是在線二氧化硅分析儀，其采用已知反應(yīng)使過(guò)程樣品中的二氧化硅能夠容易地被檢測(cè)到。這樣的反應(yīng)的一個(gè)示例已知為鉬藍(lán)法。在鉬藍(lán)法中，鉬酸鹽(通常為鉬酸鉀的形式)被用來(lái)與過(guò)程樣品中的二氧化硅反應(yīng)，以產(chǎn)生適于比色檢測(cè)的化合物。根據(jù)鉬藍(lán)法，基于通過(guò)濕法化學(xué)過(guò)程形成的硅鉬酸的顏色測(cè)量水中的二氧化硅含量。
[0003]在利用光學(xué)測(cè)量技術(shù)的在線濕法化學(xué)分析儀中，促進(jìn)有效的光學(xué)測(cè)量是重要的。與分析物的存在或濃度不相關(guān)的、可能干涉光學(xué)測(cè)量的樣品的多個(gè)方面或?qū)傩援a(chǎn)生測(cè)量誤差。因此，為了在光學(xué)比色測(cè)量中獲取更高的精度和保真度，識(shí)別和/或減少這樣的矯作物(artifact)是有利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]—種比色分析儀包括反應(yīng)腔，該反應(yīng)腔被構(gòu)造為接收樣品和至少一種試劑。測(cè)量單元能夠操作地連接至所述反應(yīng)腔。所述測(cè)量單元具有照明源和與該照明源隔開(kāi)的照明檢測(cè)器，以使得來(lái)自于所述照明源的照明穿過(guò)反應(yīng)的樣品到達(dá)所述照明檢測(cè)器?？刂破鬟B接至所述照明源和所述照明檢測(cè)器。所述控制器被配置為基于來(lái)自于所述照明檢測(cè)器的信號(hào)產(chǎn)生分析輸出。填充管道能夠操作地插入所述反應(yīng)腔與所述測(cè)量單元之間。所述填充管道被構(gòu)造為減少氣泡。
【附圖說(shuō)明】
[0005]圖1是在本發(fā)明的實(shí)施例中特別有用的在線二氧化硅分析儀的示意圖。
[0006]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的自動(dòng)比色分析儀的一部分的示意圖。
[0007]圖3是在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的自動(dòng)比色分析儀中處理樣品的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]在自動(dòng)比色分析儀中，對(duì)于分析儀設(shè)計(jì)的一個(gè)挑戰(zhàn)是在用樣品填充光學(xué)試管時(shí)消除氣泡。粘在試管壁上的任何氣泡將偏轉(zhuǎn)光線，并且因此影響光學(xué)測(cè)量的精度。根據(jù)下文提出的各個(gè)實(shí)施例，位于光學(xué)試管上游的分析儀的一部分被構(gòu)造為減少或消除氣泡的形成或存在，以使得到達(dá)光學(xué)試管的樣品基本上是無(wú)氣泡的。
[0009]圖1是在本發(fā)明的實(shí)施例中特別有用在線二氧化硅分析儀的示意圖。分析儀100包括控制器102，該控制器102連接至氣源104、栗106、108、110和112。此外，控制器102還連接至照明源114和照明檢測(cè)器116。通常，每一個(gè)栗106、108、110和112都是采用蠕動(dòng)動(dòng)作來(lái)移動(dòng)其各自的液體的蠕動(dòng)栗。腔容積通常為用于樣品和標(biāo)準(zhǔn)物的2.5mL(栗106和110)和用于試劑的0.2mL(栗108)。然而，可以使用任何合適的容積用于樣品、標(biāo)準(zhǔn)物和試劑。設(shè)置多個(gè)止回閥120以防止回流。當(dāng)希望混合樣品/試劑/標(biāo)準(zhǔn)物時(shí)，控制器102接通氣源104，以將一定量的空氣栗送至反應(yīng)腔118中，以混合其中的內(nèi)容物。在合適的反應(yīng)時(shí)間逝去之后，使用栗112將處理的樣品栗送至測(cè)量單元122。一旦混合的樣品供給至測(cè)量單元122中，控制器102就接通照明源114，以引導(dǎo)光通過(guò)混合的樣品而指向檢測(cè)器116。根據(jù)已知技術(shù)，檢測(cè)器116檢測(cè)的照明提供樣品中分析物的指示。例如，對(duì)于二氧化硅，控制器102自動(dòng)計(jì)算吸收率并且將該結(jié)果轉(zhuǎn)換成二氧化硅濃度讀數(shù)。一旦測(cè)量完成，使用新鮮的樣品反復(fù)沖洗，以分別從測(cè)量單元122和反應(yīng)單元118中去除處理的樣品。
[0010]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的自動(dòng)比色分析儀的一部分的示意圖。在一個(gè)實(shí)施例中，測(cè)量單元122被設(shè)置成相對(duì)于重力方向或垂直方向(gravity)成角度Θ。光檢測(cè)器116靠近測(cè)量單元122的一端150設(shè)置，同時(shí)光源114靠近測(cè)量單元122的另一端152設(shè)置。樣品填充管道154連接至測(cè)量單元122的近端150。如圖2所示，樣品填充管道154還優(yōu)選地設(shè)置為相對(duì)于垂直方向成小于90度的非零角度，以使得在樣品入口 156被引入的樣品將大致沿樣品管道154的內(nèi)徑流動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，θ+α之和大約為90度，其中每一個(gè)角度都大于零。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，樣品管道154在其內(nèi)徑處由疏水性材料制成或包括疏水性材料。在一些實(shí)施例中，管道154可以整體地由疏水性材料制成。在其它實(shí)施例中，樣品填充管道154可以由任何材料制成，但在其內(nèi)徑處設(shè)置有疏水層。盡管可以使用任何特定的疏水性材料，在一個(gè)實(shí)施例中，管道154由疏水聚合物制成。更具體地，該聚合物可以是聚甲基丙烯酸甲酯。通過(guò)在樣品填充管道154內(nèi)設(shè)置疏水表面，樣品將在流進(jìn)光學(xué)試管之前沿樣品填充管道154的內(nèi)側(cè)慢慢向下流動(dòng)或以其它方式向下流動(dòng)。借助于樣品填充管道154中的疏水表面，樣品溶液中的任何氣泡都將被消除或以其它方式減少，以使得測(cè)量單元122可以被無(wú)氣泡的樣品填充。如本文中所使用的，減少氣泡意指在填充管道154中減少氣泡的形成或存在。因此，這樣的氣泡減少在氣泡可能到達(dá)測(cè)量單元122之前至少消除了一些氣泡。這是重要的，因?yàn)?如果氣泡將捕獲在光學(xué)試管的內(nèi)部，那么氣泡會(huì)使光從測(cè)量光束偏轉(zhuǎn)，并且干擾正確的照明檢測(cè)。
[0012]圖3是在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的自動(dòng)比色分析儀中處理樣品的方法的流程圖。方法200開(kāi)始于方框202，其中樣品經(jīng)受反應(yīng)，以產(chǎn)生與感興趣的分析物有關(guān)的光學(xué)屬性。例如，在二氧化硅的分析中，使用已知的鉬藍(lán)反應(yīng)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到其它反應(yīng)可以被使用以識(shí)別和/或量化其它感興趣的分析物。無(wú)論如何，一旦反應(yīng)充分地進(jìn)行，樣品就會(huì)經(jīng)受脫泡操作204，其消除或減少樣品中的氣泡。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)使反應(yīng)的樣品經(jīng)過(guò)疏水表面而產(chǎn)生該脫泡操作，以消除或以減少樣品中的氣泡。此外，優(yōu)選地，該氣泡減少操作基本上在樣品即將被輸送至光學(xué)測(cè)量單元或試管之前發(fā)生。接下來(lái)，在方框206中，樣品被引入測(cè)量單元或試管中。在一些實(shí)施例中，樣品可以基本充滿光學(xué)測(cè)量單元，然而在其它實(shí)施例中，至少一些分析可以在試管被部分填充時(shí)發(fā)生。在方框208中，諸如光源114的光源被接通，并且諸如檢測(cè)器116的檢測(cè)器被用來(lái)檢測(cè)來(lái)自于光源并且通過(guò)脫泡的、反應(yīng)的樣品的光?；趤?lái)自于檢測(cè)器的信號(hào)，與反應(yīng)的樣品的顏色有關(guān)的光學(xué)屬性被確定?；谠搶傩裕刂破?02(圖1中示出)提供指示感興趣的分析物的分析輸出。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種比色分析儀，包括: 反應(yīng)腔，該反應(yīng)腔被構(gòu)造為接收樣品和至少一種試劑； 測(cè)量單元，該測(cè)量單元能夠操作地連接至所述反應(yīng)腔，所述測(cè)量單元具有照明源和與該照明源隔開(kāi)的照明檢測(cè)器，以使得來(lái)自于所述照明源的照明穿過(guò)反應(yīng)的樣品到達(dá)所述照明檢測(cè)器； 控制器，所述控制器連接至所述照明源和所述照明檢測(cè)器，所述控制器被配置為基于來(lái)自于所述照明檢測(cè)器的信號(hào)產(chǎn)生分析輸出；和 填充管道，所述填充管道能夠操作地插入所述反應(yīng)腔與所述測(cè)量單元之間，所述填充管道被構(gòu)造為減少氣泡。2.如權(quán)利要求1所述的比色分析儀，其中，所述填充管道具有疏水性的內(nèi)表面。3.如權(quán)利要求2所述的比色分析儀，其中，所述疏水性的內(nèi)表面由聚合物制成。4.如權(quán)利要求3所述的比色分析儀，其中，所述聚合物為聚甲基丙烯酸甲酯。5.如權(quán)利要求1所述的比色分析儀，其中，所述填充管道設(shè)置為相對(duì)于垂直方向成小于90度的非零角度。6.如權(quán)利要求1所述的比色分析儀，其中，所述填充管道整體地由疏水性材料制成。7.如權(quán)利要求6所述的比色分析儀，其中，所述填充管道整體地由聚甲基丙烯酸甲酯制成。8.如權(quán)利要求1所述的比色分析儀，還包括蠕動(dòng)栗，該蠕動(dòng)栗設(shè)置在所述反應(yīng)腔與所述填充管道之間，其中，所述蠕動(dòng)栗被構(gòu)造為將反應(yīng)的樣品輸送至所述填充管道的樣品入口中。9.如權(quán)利要求1所述的比色分析儀，其中，所述比色分析儀為二氧化硅分析儀。10.一種操作比色分析儀的方法，該方法包括如下步驟: 接收樣品； 輸送所述樣品和至少一種試劑至反應(yīng)腔； 脫泡反應(yīng)的樣品； 輸送脫泡后的所述反應(yīng)的樣品至測(cè)量單元； 檢測(cè)穿過(guò)所述脫泡后的所述反應(yīng)的樣品的照明；并且 基于檢測(cè)的照明提供分析輸出。11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，脫泡反應(yīng)的樣品的步驟包括使反應(yīng)的樣品接觸疏水性表面。12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述接觸由反應(yīng)的樣品沿傾斜的填充管道流動(dòng)而導(dǎo)致。13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述疏水性表面為聚合物疏水性表面。14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述聚合物為聚甲基丙烯酸甲酯。15.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括引導(dǎo)來(lái)自照明源的照明穿過(guò)反應(yīng)的樣品的步驟。
【專利摘要】一種比色分析儀(100)包括反應(yīng)腔(118)，該反應(yīng)腔被構(gòu)造為接收樣品和至少一種試劑。測(cè)量單元(122)能夠操作地連接至所述反應(yīng)腔(118)。所述測(cè)量單元(122)具有照明源(116)和與該照明源(116)隔開(kāi)的照明檢測(cè)器(114)，以使得來(lái)自于所述照明源(116)的照明穿過(guò)反應(yīng)的樣品到達(dá)所述照明檢測(cè)器(114)?？刂破?102)連接至所述照明源(116)和所述照明檢測(cè)器(114)。所述控制器(102)被配置為基于來(lái)自于所述照明檢測(cè)器的信號(hào)產(chǎn)生分析輸出。填充管道(154)能夠操作地插入所述反應(yīng)腔(118)與所述測(cè)量單元(122)之間。所述填充管道(154)被構(gòu)造為減少氣泡。
【IPC分類】G01N21/01, G01N21/78
【公開(kāi)號(hào)】CN105229450
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201580000568
【發(fā)明人】布拉德利·A·布徹, 馮昌東
【申請(qǐng)人】羅斯蒙特分析公司
【公開(kāi)日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年2月19日
【公告號(hào)】US20150233838, WO2015127034A1