專利名稱：流槽光檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及模塊化設(shè)計的流槽(flow cell)光檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
流槽光檢測系統(tǒng)通常包括光源，用于向流槽中的流體樣本提供一個或多個波長的光；以及光檢測系統(tǒng)，用于檢測光與樣本之間的任何交互。流槽光檢測系統(tǒng)的一個示例是流槽UV吸收監(jiān)測系統(tǒng)，它用于在從欄中洗提分離分子時測量色譜系統(tǒng)中的各種波長的光的不同吸收。這種類型的監(jiān)測系統(tǒng)通常包括光源、流槽和光檢測器。理想情況下，流槽設(shè)計成確保信噪比與最小漂移和折射率敏感度。但是，在一些系統(tǒng)中，流槽采用光纖外部連接到光源，由此它對外部光、溫度差和移動(例如振動)變得敏感。光纖也是很脆的，并且在彎曲時可能破裂。這種振動和溫度波動可能導(dǎo)致監(jiān)測器操作的問題。另外，監(jiān)測器通常被構(gòu)建為一個單元，其中光源和檢測器都組合在同一個殼體中。這限制了系統(tǒng)的靈活性，并且還可能引起電磁兼容性問題，因?yàn)楣庠春兔舾袡z測器電子器件放置于同一個殼體中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種克服了現(xiàn)有技術(shù)的一個或多個缺點(diǎn)的新流槽UV吸收監(jiān)測系統(tǒng)。這通過獨(dú)立權(quán)利要求中定義的流槽UV吸收監(jiān)測系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。這種流槽UV吸收監(jiān)測系統(tǒng)的一個優(yōu)點(diǎn)在于，易于切換保存可再生測量結(jié)果的可互換流槽，同時在需要時便于更換檢測器單元。另一個優(yōu)點(diǎn)在于，檢測器單元可位于相對于光源的遠(yuǎn)程位置。通過以下提供的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它適用范圍將變得顯而易見。但是，應(yīng)當(dāng)理解，詳細(xì)描述和具體示例在指示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例時僅作為舉例說明來提供。通過以下詳細(xì)描述，在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的各種變更和修改將對本領(lǐng)域的技術(shù)人員變得顯而易見。


結(jié)合附圖閱讀以下描述，本發(fā)明的這些及其它優(yōu)點(diǎn)將會更加明顯，其中圖1示出典型多波長監(jiān)測器的示意圖；圖2A至2D示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的示意流槽光檢測系統(tǒng)；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的流槽光檢測系統(tǒng)；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的檢測器殼體、流槽和單色儀殼體；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例、通過流槽連接到圖2的單色儀的檢測器殼體；圖6示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的圖2的檢測器殼體和單色儀的截面示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的檢測器殼體、UV槽和單色儀的光纖系統(tǒng)中的連接部分的示意圖；圖8A和圖8B示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的圖5的光纖的移動；以及圖9A和圖9B以外部視圖和內(nèi)部視圖示出光纖系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖來描述本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例，其中相似組件采用相同標(biāo)號來標(biāo)識。 優(yōu)選實(shí)施例的描述是示范性的，而不是要限制本發(fā)明的范圍。圖1示出典型多波長紫外(UV)-可見監(jiān)測器。這個監(jiān)測器101包括可互換流槽103和光纖105。監(jiān)測器101可以例如是由位于Uppsala，Sweden的GE Healthcare, Life kiences所制造的監(jiān)測器UV-900。這個監(jiān)測器利用先進(jìn)的光纖技術(shù)以高靈敏度在 190-700nm的范圍中同時監(jiān)測多達(dá)三個波長的光。光纖連同獨(dú)特流槽設(shè)計一起使用確保了信噪比與最小漂移和折射率敏感度。通常，監(jiān)測器101包括單色儀107，它具有如提供高強(qiáng)度連續(xù)光譜的氙氣閃光燈(未示出)之類的光源(未示出)，以及用于選擇輸出到光纖105 的光的波長的可調(diào)單色儀布置(未示出)。僅在色譜操作期間才激活燈，確保有效地使用它的大約4000小時的有效操作的長使用壽命。在所公開的監(jiān)測器101中，光纖105光學(xué)器件把來自單色儀107的光導(dǎo)向分光器單元109，分光器單元109將光分離到參考光纖111和直接通向流槽103的流槽光纖113，并且光纖105光學(xué)器件將其完全強(qiáng)度聚焦到液體流路徑上，因而使監(jiān)測的靈敏度最大化。流槽103可具有任何路徑長度，例如路徑長度為2mm并且槽容積為2 μ 1，或者路徑長度為IOmm并且槽容積為8 μ 1。通過流槽103的透射光經(jīng)由光纖121被引導(dǎo)到光檢測單元115檢測器(未示出)。光檢測單元115具有連接到光纖121 的流槽輸入119和連接到參考光纖111的參考輸入117。檢測單元115還可包括適當(dāng)?shù)奶幚聿考?，用于將流槽輸入與參考進(jìn)行比較，以便檢測流槽中的光吸收的變化。根據(jù)圖2所示的一個實(shí)施例，提供一種包括光源107、流槽201和光檢測器205的流槽光檢測系統(tǒng)100，其中光檢測器設(shè)置在分離的檢測器單元201中，檢測器單元201設(shè)置成可松脫地附連到檢測器接口 215a。檢測器接口 21 與光源107進(jìn)行光通信，并且包括用于在自光源107的光路中光連接流槽211和檢測器單元201的光連接器221、219。流槽 211是設(shè)置成由檢測器單元201在附連到檢測器接口 21 時保持在適當(dāng)位置的可互換單元。如上所述，光檢測系統(tǒng)100可以是UV-可見光譜儀監(jiān)測器。在這類實(shí)施例中，光源可以是如以上示意公開并且稱作單色儀107的可調(diào)單色光源。在備選實(shí)施例中，光源107 可以是非可調(diào)單色光源，諸如適當(dāng)波長的激光二極管等等。在其它實(shí)施例中，光源可以是多色光源。檢測器接口 21 可以是如圖2A中示意所示的監(jiān)測器殼體101的一部分，但是它可設(shè)置成遠(yuǎn)離光源107等等。在所公開的實(shí)施例中，檢測器接口 21 通過樣本照明光纖 113和參考光纖111光連接到光源107，并且檢測器單元設(shè)置成分別通過光電檢測器205和 203來檢測流槽211之后的樣本照明光與參考之間的相對差。光電檢測器203和205可以是能夠檢測所選波長的光的任何適當(dāng)類型的，諸如光電二極管等等。在一個實(shí)施例中，作為匹配對來提供光電檢測器。在一個實(shí)施例中，流槽211通過固定連接器光連接到檢測器單元201，并且通過自行調(diào)整光連接器221連接到檢測器接口 215a。在所公開的實(shí)施例中，檢測器接口通過一個或多個光纖光連接到光源。但是在備選實(shí)施例(未示出)中，檢測器接口可以是監(jiān)測器殼體的一部分(由參考標(biāo)號101示意地指示)，并且來自光源107的光直接輸出到連接器221 并且輸入到流槽中，而沒有通過光纖。圖2B示出圖2A的光檢測系統(tǒng)100，其中檢測器單元201和流槽211從檢測器接口 21 上拆離。圖2C示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的流槽211的示意截面。流槽211包括光連接器213、209和流體入口 M2、流體出口 M1，用于將流槽211連接到流體系統(tǒng)，以便在測量槽MO中提供樣本流體流。光經(jīng)由光導(dǎo)243提供到測量槽MO中，并且由光導(dǎo)244來收集，光導(dǎo)244又將所收集的光傳送到樣本光電二極管205。圖3公開光檢測系統(tǒng)100的一個備選實(shí)施例，其中檢測器單元201與檢測器接口集成，并且包括分光器109b單元，分光器109b單元用于從光源經(jīng)由光纖105提供的光中將參考光轉(zhuǎn)向參考光電檢測器203。在這個實(shí)施例中，流槽211通過連接器簇232可松脫地附連到檢測器單元。此外，檢測器單元被示意地公開為遠(yuǎn)離光源等來設(shè)置，通過光纖105與光源互連，并且通過線路251與系統(tǒng)控制器250等進(jìn)行遠(yuǎn)程通信。根據(jù)一個實(shí)施例，檢測器單元201可包括一個檢測器和用來改變哪個射束照射一個檢測器的射束斷續(xù)器。如單色儀單元之類的光源是精密的，并且需要被放置于穩(wěn)定、無振動環(huán)境中，而檢測單元可以是能夠放置在遠(yuǎn)離單色儀單元的更外露位置的剛性固態(tài)單元。在希望執(zhí)行靠近工藝設(shè)備等的測量的情況下，這可能是有利的。根據(jù)其它實(shí)施例，檢測器接口 21 可設(shè)置為監(jiān)測器殼體的外表面的一部分。圖4示出新檢測器201、流槽211以及監(jiān)測器或單色儀殼體215的部分的一個示例。監(jiān)測器殼體215可稱作第二殼體。檢測器或檢測器殼體201或者第一殼體包括參考光電二極管203、樣本光電二極管205和鎖定機(jī)構(gòu)207。緊接著檢測器殼體201的是可互換流槽211 ；這個流槽211具有本文中稱作頂部的光輸出端，其中包括第一光纖連接器209，還具有本文中稱作底部的可互換流槽211的光輸入端，其中包括第二光纖連接器213。光纖連接器213可具有任何類型的形狀，諸如柱形或錐形。在可互換流槽211附近，存在包括下列組件的監(jiān)測器殼體215 參考光纖219、樣本光纖221、具有浮動電連接器的電纜連接器223 以及浮動連接器217。浮動連接器217是浮動的彈簧加載的接合適配器。參考光纖219和樣本光纖221在殼體215的它們的連接器中準(zhǔn)確對齊。在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，流槽 211可能沒有直接附連到單色儀。流槽211僅需要光纖來引導(dǎo)來自光纖連接器221的光。在所公開的實(shí)施例中，檢測器201包括檢測器電子器件230，它設(shè)置成收集并且可選地評估來自參考光電二極管203和樣本光電二極管205的輸出。檢測器電子器件230設(shè)置成經(jīng)由連接器223與主控制系統(tǒng)或其它數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)進(jìn)行通信?？苫Q流槽211的頂部209接合檢測器殼體201的樣本光電二極管205的孔或插座20fe?？苫Q流槽211的頂部209具有固定位置。隨后，將可互換流槽211的底部213 可移動地插入監(jiān)測器殼體215的接合連接器217的插座217a或孔中。為了使可互換流槽的頂部209接合樣本光電二極管205，在頂部209與窄口插座20 之間存在對齊?？苫Q流槽211的底部213首先通過監(jiān)測器殼體215的浮動接合適配器217的錐形入口或插座217a來引導(dǎo)。接合連接器217利用其彈簧加載機(jī)構(gòu)自行移入或移出位置，以便接納底部213并且還遇到樣本光纖221。樣本光纖221可稱作光纖連接器221。樣本光纖221及其浮動接合適配器還沿x、y、z方向移動，并且樣本光纖221移動在0至10度的范圍中的某個角度。另外，樣本光纖221可沿ζ方向在Omm至2mm的范圍內(nèi)移動。樣本光纖 221及其浮動接合適配器217沿x、y和ζ方向移動，并且移動某個角度，以便遇到UV槽211 的底部213。接合連接器217沿左側(cè)、右側(cè)、上和下方向或者以從0至10度的傾斜角移動。 這種左側(cè)或右側(cè)移動為+/-0. 3mm。例如，接合連接器217通過接合連接器217處的彈簧沿 ζ方向移動，彈簧使接合連接器217向可互換流槽211前移。沿ζ方向的移動確保光纖之間的距離在接合連接器217中是正確的，而不管具有其連接器213和209的流槽211的不同長度。在流槽211的底部被固定到監(jiān)測器殼體215之后，檢測器殼體201則通過鎖定機(jī)構(gòu) 207固定到監(jiān)測器殼體215，如圖5所示。圖6示出檢測器201、流槽211和監(jiān)測器殼體215的示意截面。在這個視圖中，流槽 211位于檢測器殼體201與監(jiān)測器殼體215之間。具體來說，流槽211的頂部209處于檢測器殼體201中，而流槽211的底部213處于監(jiān)測器殼體215中。在所公開的實(shí)施例中，流槽包括流體入口 242和流體出口 M1，用于將流槽211連接到流體系統(tǒng)，以便在測量槽240中提供樣本流體流。光經(jīng)由光導(dǎo)243提供到測量槽MO中，并且由光導(dǎo)244來收集，光導(dǎo)M4 又將所收集的光傳送到樣本光電二極管205。圖7是圖4的監(jiān)測器殼體和UV槽的光纖系統(tǒng)中的連接部分的示意圖。監(jiān)測器殼體215包括光纖連接器221、浮動接合適配器217以及位于浮動接合適配器217外部的彈簧225。UV槽211或流槽包括光纖連接器213。如圖8A所示，光纖接合適配器217沿x、y、 ζ方向移動，并且光纖接合適配器217還移動在0至10度的范圍中的某個角度α (圖8B)。 另外，光纖接合適配器217可沿ζ方向移動，如圖8Α所示。光纖連接器213沿z、y和ζ方向移動接合適配器217，并且移動某個角度，以便遇到光纖連接器213。UV槽211的連接器213被成形為或配置成適合浮動接合適配器217，并且在 0.01mm至0. Imm的距離遇到光纖連接器221。UV槽及其連接器213沿X、Y和Z方向的移動以及0至10度的傾斜運(yùn)動中的移動允許它仍然適合監(jiān)測器殼體215的浮動接合適配器 217。光纖接合適配器217具有彈簧加載的浮動部分，以便允許光纖連接器221如上所述沿幾個不同方向在UV槽211與監(jiān)測器殼體215之間移動，從而確保光纖連接器213和221處于正確距離。浮動接合適配器217使UV槽211能夠容易地插入監(jiān)測器殼體215中。圖9A示出在沒有可見光纖的情況下組裝到監(jiān)測器殼體的檢測器殼體和流槽的示意圖。在這個圖中，UV槽211插入檢測器殼體201與監(jiān)測器殼體215之間。為了將光纖連接器213固定在浮動接合適配器217中，鎖定機(jī)構(gòu)207用作外力。圖9B示出插入浮動接合適配器中的連接器213。浮動接合適配器217及其彈簧225調(diào)整其位置，使光纖連接器221 能夠在正確位置和距離接納UV槽211的光纖連接器213。這個實(shí)施例提供一種設(shè)備，它使用戶能夠容易地拆除并且更換位于監(jiān)測器殼體與檢測器殼體之間的流槽。另外，本發(fā)明保護(hù)敏感的光纖和檢測器電子器件，使對于光纖和檢測器電子器件的干擾最小化。此外，這個實(shí)施例為用戶提供一種無需任何工具，快速簡便地在單色儀和檢測器殼體上裝配或拆卸UV槽的方案。雖然已經(jīng)詳細(xì)描述和圖解說明了本發(fā)明，但是要清楚地理解，這只是作為圖解說明和示例來進(jìn)行的，而不是要作為限定。范圍僅由所附權(quán)利要求的條款來限定。
權(quán)利要求
1.一種包括光源、流槽和光檢測器的流槽光檢測系統(tǒng)，其中，所述光檢測器設(shè)置在分離的檢測器單元中，所述檢測器單元設(shè)置成可松脫地附連到檢測器接口，所述檢測器接口與所述光源進(jìn)行光通信，并且包括用于在自所述光源的光路中光連接所述流槽和所述檢測器單元的光連接器，以及其中，所述流槽是設(shè)置成由所述檢測器單元在附連到所述檢測器接口時保持在適當(dāng)位置的可互換單元。
2.如權(quán)利要求1所述的光檢測系統(tǒng)，其中，所述流槽通過固定連接器光連接到所述檢測器單元，并且其中，所述流槽通過自行調(diào)整光連接器連接到所述檢測器接口。
3.如權(quán)利要求1所述的光檢測系統(tǒng)，其中，所述檢測器接口通過一個或多個光纖光連接到所述光源。
4.如權(quán)利要求2所述的光檢測系統(tǒng)，其中，所述檢測器接口通過樣本照明光纖和參考光纖光連接到所述光源，并且其中，所述檢測器單元設(shè)置成檢測所述流槽之后的樣本照明光與參考之間的相對差。
5.如權(quán)利要求2所述的光檢測系統(tǒng)，其中，所述連接器是浮動接合適配器。
6.如權(quán)利要求1所述的光檢測系統(tǒng)，其中，所述流槽是UV可見槽。
全文摘要
本發(fā)明公開一種包括光源、流槽和光檢測器的流槽光檢測系統(tǒng)，其中所述光檢測器設(shè)置在分離的檢測器單元中，所述檢測器單元設(shè)置成可松脫地附連到檢測器接口，所述檢測器接口與所述光源進(jìn)行光通信并且包括用于在自光源的光路中光連接流槽和檢測器單元的光連接器，以及其中所述流槽是設(shè)置成由所述檢測器單元在附連到所述檢測器接口時保持在適當(dāng)位置的可互換單元。
文檔編號G01N21/13GK102224409SQ200980147782
公開日2011年10月19日 申請日期2009年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月24日
發(fā)明者H·弗勒德, M·赫恩奎斯特, P·阿克斯特倫, S·托爾莫德 申請人:通用電氣健康護(hù)理生物科學(xué)股份公司