具有脫泡功能的比色分析儀的制作方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]在線濕法化學分析儀被用在各種行業中，以提供過程樣品中的分析物的連續指示。該連續指示可以由分析儀本地地提供和/或遠程地提供給一個或多個合適的裝置，以提供對化學過程的控制和/或監測。
[0002]在線濕法化學分析儀的一個特定示例是在線自動比色分析儀。這樣的裝置被構造為在過程樣品中產生反應，其產生與過程樣品有關的視覺指示。該視覺指示被光學傳感器或光檢測器測量，以提供與該反應有關的指示。自動比色分析儀的一個特定示例是在線二氧化硅分析儀，其采用已知反應使過程樣品中的二氧化硅能夠容易地被檢測到。這樣的反應的一個示例已知為鉬藍法。在鉬藍法中，鉬酸鹽(通常為鉬酸鉀的形式)被用來與過程樣品中的二氧化硅反應，以產生適于比色檢測的化合物。根據鉬藍法，基于通過濕法化學過程形成的硅鉬酸的顏色測量水中的二氧化硅含量。
[0003]在利用光學測量技術的在線濕法化學分析儀中，促進有效的光學測量是重要的。與分析物的存在或濃度不相關的、可能干涉光學測量的樣品的多個方面或屬性產生測量誤差。因此，為了在光學比色測量中獲取更高的精度和保真度，識別和/或減少這樣的矯作物(artifact)是有利的。
【發明內容】
[0004]—種比色分析儀包括反應腔，該反應腔被構造為接收樣品和至少一種試劑。測量單元能夠操作地連接至所述反應腔。所述測量單元具有照明源和與該照明源隔開的照明檢測器，以使得來自于所述照明源的照明穿過反應的樣品到達所述照明檢測器。控制器連接至所述照明源和所述照明檢測器。所述控制器被配置為基于來自于所述照明檢測器的信號產生分析輸出。填充管道能夠操作地插入所述反應腔與所述測量單元之間。所述填充管道被構造為減少氣泡。
【附圖說明】
[0005]圖1是在本發明的實施例中特別有用的在線二氧化硅分析儀的示意圖。
[0006]圖2是根據本發明的一個實施例的自動比色分析儀的一部分的示意圖。
[0007]圖3是在根據本發明的實施例的自動比色分析儀中處理樣品的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0008]在自動比色分析儀中，對于分析儀設計的一個挑戰是在用樣品填充光學試管時消除氣泡。粘在試管壁上的任何氣泡將偏轉光線，并且因此影響光學測量的精度。根據下文提出的各個實施例，位于光學試管上游的分析儀的一部分被構造為減少或消除氣泡的形成或存在，以使得到達光學試管的樣品基本上是無氣泡的。
[0009]圖1是在本發明的實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和照明檢測器116。通常，每一個栗106、108、110和112都是采用蠕動動作來移動其各自的液體的蠕動栗。腔容積通常為用于樣品和標準物的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、標準物和試劑。設置多個止回閥120以防止回流。當希望混合樣品/試劑/標準物時，控制器102接通氣源104，以將一定量的空氣栗送至反應腔118中，以混合其中的內容物。在合適的反應時間逝去之后，使用栗112將處理的樣品栗送至測量單元122。一旦混合的樣品供給至測量單元122中，控制器102就接通照明源114，以引導光通過混合的樣品而指向檢測器116。根據已知技術，檢測器116檢測的照明提供樣品中分析物的指示。例如，對于二氧化硅，控制器102自動計算吸收率并且將該結果轉換成二氧化硅濃度讀數。一旦測量完成，使用新鮮的樣品反復沖洗，以分別從測量單元122和反應單元118中去除處理的樣品。
[0010]圖2是根據本發明的實施例的自動比色分析儀的一部分的示意圖。在一個實施例中，測量單元122被設置成相對于重力方向或垂直方向(gravity)成角度Θ。光檢測器116靠近測量單元122的一端150設置，同時光源114靠近測量單元122的另一端152設置。樣品填充管道154連接至測量單元122的近端150。如圖2所示，樣品填充管道154還優選地設置為相對于垂直方向成小于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的內徑流動。在一個實施例中，θ+α之和大約為90度，其中每一個角度都大于零。
[0011]根據本發明的一個實施例，樣品管道154在其內徑處由疏水性材料制成或包括疏水性材料。在一些實施例中，管道154可以整體地由疏水性材料制成。在其它實施例中，樣品填充管道154可以由任何材料制成，但在其內徑處設置有疏水層。盡管可以使用任何特定的疏水性材料，在一個實施例中，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。通過在樣品填充管道154內設置疏水表面，樣品將在流進光學試管之前沿樣品填充管道154的內側慢慢向下流動或以其它方式向下流動。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，以使得測量單元122可以被無氣泡的樣品填充。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測量單元122之前至少消除了一些氣泡。這是重要的，因為:如果氣泡將捕獲在光學試管的內部，那么氣泡會使光從測量光束偏轉，并且干擾正確的照明檢測。
[0012]圖3是在根據本發明的實施例的自動比色分析儀中處理樣品的方法的流程圖。方法200開始于方框202，其中樣品經受反應，以產生與感興趣的分析物有關的光學屬性。例如，在二氧化硅的分析中，使用已知的鉬藍反應。然而，本領域技術人員將認識到其它反應可以被使用以識別和/或量化其它感興趣的分析物。無論如何，一旦反應充分地進行，樣品就會經受脫泡操作204，其消除或減少樣品中的氣泡。在一個實施例中，通過使反應的樣品經過疏水表面而產生該脫泡操作，以消除或以減少樣品中的氣泡。此外，優選地，該氣泡減少操作基本上在樣品即將被輸送至光學測量單元或試管之前發生。接下來，在方框206中，樣品被引入測量單元或試管中。在一些實施例中，樣品可以基本充滿光學測量單元，然而在其它實施例中，至少一些分析可以在試管被部分填充時發生。在方框208中，諸如光源114的光源被接通，并且諸如檢測器116的檢測器被用來檢測來自于光源并且通過脫泡的、反應的樣品的光。基于來自于檢測器的信號，與反應的樣品的顏色有關的光學屬性被確定。基于該屬性，控制器102(圖1中示出)提供指示感興趣的分析物的分析輸出。
【主權項】
1.一種比色分析儀，包括: 反應腔，該反應腔被構造為接收樣品和至少一種試劑； 測量單元，該測量單元能夠操作地連接至所述反應腔，所述測量單元具有照明源和與該照明源隔開的照明檢測器，以使得來自于所述照明源的照明穿過反應的樣品到達所述照明檢測器； 控制器，所述控制器連接至所述照明源和所述照明檢測器，所述控制器被配置為基于來自于所述照明檢測器的信號產生分析輸出；和 填充管道，所述填充管道能夠操作地插入所述反應腔與所述測量單元之間，所述填充管道被構造為減少氣泡。2.如權利要求1所述的比色分析儀，其中，所述填充管道具有疏水性的內表面。3.如權利要求2所述的比色分析儀，其中，所述疏水性的內表面由聚合物制成。4.如權利要求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.如權利要求1所述的比色分析儀，其中，所述填充管道設置為相對于垂直方向成小于90度的非零角度。6.如權利要求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.如權利要求1所述的比色分析儀，還包括蠕動栗，該蠕動栗設置在所述反應腔與所述填充管道之間，其中，所述蠕動栗被構造為將反應的樣品輸送至所述填充管道的樣品入口中。9.如權利要求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腔； 脫泡反應的樣品； 輸送脫泡后的所述反應的樣品至測量單元； 檢測穿過所述脫泡后的所述反應的樣品的照明；并且 基于檢測的照明提供分析輸出。11.如權利要求10所述的方法，其中，脫泡反應的樣品的步驟包括使反應的樣品接觸疏水性表面。12.如權利要求11所述的方法，其中，所述接觸由反應的樣品沿傾斜的填充管道流動而導致。13.如權利要求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.如權利要求10所述的方法，還包括引導來自照明源的照明穿過反應的樣品的步驟。
【專利摘要】一種比色分析儀(100)包括反應腔(118)，該反應腔被構造為接收樣品和至少一種試劑。測量單元(122)能夠操作地連接至所述反應腔(118)。所述測量單元(122)具有照明源(116)和與該照明源(116)隔開的照明檢測器(114)，以使得來自于所述照明源(116)的照明穿過反應的樣品到達所述照明檢測器(114)。控制器(102)連接至所述照明源(116)和所述照明檢測器(114)。所述控制器(102)被配置為基于來自于所述照明檢測器的信號產生分析輸出。填充管道(154)能夠操作地插入所述反應腔(118)與所述測量單元(122)之間。所述填充管道(154)被構造為減少氣泡。
【IPC分類】G01N21/01, G01N21/78
【公開號】CN105229450
【申請號】CN201580000568
【發明人】布拉德利·A·布徹, 馮昌東
【申請人】羅斯蒙特分析公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年2月19日
【公告號】US20150233838, WO2015127034A1