CN101988893B - 48通道阵列式等吸收波长检测系统 - Google Patents

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Abstract

一种多通道阵列式等吸收波长检测系统，包括阵列式光源板、阵列式光电传感器板，以及系统中间框架。其中，阵列式光源板和阵列式光电传感器板结合在系统中间框架两侧。另外，阵列式波长光源系统具有多个发光组件，每个发光组件由两个单色光源组成，它们各自提供一个主波长和一个参比波长，这两个波长为等吸收波长。阵列式光电传感器系统具有多个光电传感器，各光电传感器的位置与各发光组件的位置一一对应且固定不动。

Description

48通道阵列式等吸收波长检测系统
技术领域
本发明属于光度法分析技术领域，具体涉及一种用于光度分析仪中的多通道阵列式等吸收波长检测系统。
背景技术
光度法是基于物质对光的选择性吸收而建立起来的一种物质浓度分析方法，也是目前广泛采用的仪器分析方法之一。光度法的理论依据是LamberBeer定律。在现有的光度分析仪中，普遍采用单波长、单通道的检测系统。由于光度法的技术原因，单波长光度法检测会受到仪器的噪声、漂移、污染等因素的影响，导致检测结果出现误差。另外，对于单通道检测系统，需要在操作中更换比色皿或光源以获得符合要求的检测结果，从而具有操作复杂、转换繁琐的缺点，难以满足检测中准确、快速、高效的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简单、灵敏、快捷的48通道阵列式等吸收波长检测系统，以满足检测中准确、快速、高效的要求。
为了达到上述目的，本发明提出一种48通道阵列式等吸收波长检测系统，包括一阵列式光源板和一阵列式光电传感器板，其中，阵列式光源板和阵列式光电传感器板组装于一系统中间框架的两侧；阵列式光源板上设有多个以阵列式排列的发光组件，每个发光组件由分别提供主波长和参比波长两个单色光源组成，并且同一发光组件中的两个单色光源的波长为等吸收波长；阵列式光电传感器板上设有多个光电传感器，并且发光组件的位置与各光电传感器的位置一一对应，且固定不动。
在该48通道阵列式等吸收波长检测系统中，阵列式光源板由光源主板和光源基座构成，光源基座设在系统中间框架和光源主板之间；光源主板上设置单色光源并分布有控制电路和用于与光度分析仪的单片机电连接的电路连接件；光源基座设置有多个与所述单色光源相配合的底孔。
在该48通道阵列式等吸收波长检测系统中，阵列式光电传感器板由光电传感器主板和光电传感器基座构成，光电传感器基座设在系统中间框架和光电传感器主板之间；光电传感器主板上设置光电传感器并分布有控制电路和用于与光度分析仪的单片机电连接的电路连接件；光电传感器基座设置有多个与光电传感器相配合的底孔。
在该48通道阵列式等吸收波长检测系统中，在阵列式光源板、阵列式光电传感器板以及系统中间框架的彼此对应的位置上设有连接孔，通过这些连接孔用紧固螺栓将阵列式光源板、阵列式光电传感器板及系统中间框架连接起来。
在该48通道阵列式等吸收波长检测系统中，不同发光组件之间提供的单色光源波长可以不同。
在该48通道阵列式等吸收波长检测系统中，系统中间框架包括支撑架，该支撑架的内部尺寸与检测系统中所放置的比色皿大小相配合。
在该48通道阵列式等吸收波长检测系统中，单色光源可以是发射均匀单色光的超高亮发光二极管。
本发明还提出一种多通道阵列式等吸收波长光度分析方法，其在分光光度仪中使用上述48通道阵列式等吸收波长检测系统，并将装有检测样品的比色皿放置于中间框架的支撑架的内部。
在该光度分析方法中，同一样品放入不同的比色皿中，每一比色皿对应一个等吸收波长的发光组件，用于对同一样品进行多参数的检测。
在该光度分析方法中，将不同样品放入不同的比色皿中，每一比色皿对应一个等吸收波长发光组件，用于对不同样品进行同一参数的检测。
本发明专利采用上述技术方案，其显著特点是：
1、采用双波长光度法，提高了检测结果的精密度和准确度。
2、每个检测通道中的光源提供一个主波长和一个参比波长，同一检测通道中的主波长和参比波长为等吸收波长，并对应于同一个光电传感器。
3、以超高亮LED集成组合构成的阵列式光源，寿命长(十万小时)、工作时反应速度快、环保无污染。
4、光源中的发光组件与相应的光电传感器的位置一一对应且固定不动，检测过程无可动部件，使检测结果更加稳定，实用性强。
附图说明
图1：为本发明48通道阵列式等吸收波长检测系统结构示意图。
图2：为本发明48通道阵列式等吸收波长检测系统中光源主板结构示意图。
图3：为本发明48通道阵列式等吸收波长检测系统中的光源基座结构示意图。
图4：为本发明48通道阵列式等吸收波长检测系统中的系统中间框架结构示意图。
图5：为本发明48通道阵列式等吸收波长检测系统中的光电传感器基座结构示意图。
图6：为本发明48通道阵列式等吸收波长检测系统中的光电传感器主板结构示意图。
图7：为本发明检测系统在光度分析仪的应用的工作原理示意图。
图8A：为本发明48通道阵列式等吸收波长检测系统的光源主板的电路原理示意图。
图8B：为本发明48通道阵列式等吸收波长检测系统的光电传感器主板的电路原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图，说明本发明具体实施方式：
本发明是一种用于光度分析仪中的专用检测系统，其具有多通道双波长的设计。目前常用的光度分析仪一般包括比色皿、检测系统、单片机和电源。其中，比色皿为待检测样品的载体，单片机控制检测系统的操作并处理检测结果，电源为有源部件供电；检测系统一般由光源和检测器组成并对待检测样品进行检测，其中光源提供检测所需的特定波长的光，检测器将经过待检测样品的光转换为电信号。光度分析仪的主要工作原理与图7所示基本相同。
本发明为多通道的检测系统，可以预先根据不同的检测样品在不同的检测通道中设定相应的主波长和参比波长，从而不需要在操作中频繁地更换光源，简化了检测操作的步骤，提高了检测系统的实用性。
本发明主要改进了光度分析仪中的检测系统。本发明中，采用双波长光度法，以克服单波长检测中的问题。双波长光度法以差吸光度和等吸收波长为理论基础，对于吸收光谱具有吸收峰的物质，同浓度下吸光度相等的两个波长，就是等吸收波长。双波长光度法与传统单波长光度法不同之处在于采用两个波长同时检测同一溶液，这两个波长检测时得出的吸光度的差与检测溶液的浓度成正比。用双波长法，检测结果不会受到仪器的噪声、漂移、污染等因素的影响，从而提高了检测结果的精密度和准确度。
本发明检测系统的结构如图1所示，该检测系统包括一系统中间框架4，一设置在该系统中间框架4下面的光源基座3，一设置在该系统框架4上面的光电传感器基座5。其中，光源基座3的下面设有一光源主板2，光电传感器基座5的上面设有一光电传感器主板6。另外，系统中间框架4通过紧固螺栓1将光源基座3与光电传感器基座5以紧密配合方式连接起来。
光源主板2的结构如图2所示。在光源主板2的一面上分布有控制电路(其原理图参见图8A)和光源主板连接件21，该控制电路通过光源主板连接件21与光度分析仪中的单片机电连接，以便接收该单片机发出的控制指令。在光源主板2的另一面上布置有光源系统。该光源系统具有多个发光组件22，每个发光组件由一个主波长LED 221和一个次波长LED 222组成。主波长LED 221提供主波长，次波长LED 222提供参比波长，主波长与参比波长为等吸收波长。上述多个发光组件22可以阵列式排列，例如，由96个超高亮LED组成的48个发光组件可以以均匀的阵列方式分布在光源主板2上。光源主板2可以为标准PCB板。
光源基座3的结构如图3所示。光源基座3由铝合金材料加工制成，在光源基座3上分布有多个LED底孔组31，每个LED底孔组31由一个与主波长LED对应的底孔311和一个与次波长LED对应的底孔312组成。这些与LED对应的底孔为通孔，并且它们的尺寸及排列方式与光源主板2中LED的尺寸及排列方式相配合。光源基板3的四个顶角附近另设有光源系统连接孔32、33、34和35，紧固螺栓1通过这些光源系统连接孔将光源基座、光电传感器基座及系统中间框架连接起来。
当然，依据上面介绍，可将光源主板2和光源基座3简化为一块阵列式光源板。
光电传感器主板6的结构如图6所示。在光电传感器主板6的一面上分布有控制电路(其原理图参见图8B)及光电传感器主板连接件61，该控制电路通过光电传感器主板连接件61与光度分析仪中的单片机电连接，以便将光电传感器接收的检测信号传输给该单片机以进行分析处理。在光电传感器主板6的另一面上布置有多个光电传感器62，它们的数量与光源主板上发光组件22的数量相同，并且位置和排列方式与光源主板上发光组件22的位置和排列方式相配合；例如，发光组件的数量为48个(LED数为96个)时，光电传感器62的数量也为48个，并且各光电传感器62的位置和排列方式与对应的发光组件22的位置和排列方式相匹配。光电传感器主板6可以为标准PCB板。
光电传感器基座5的结构如图5所示。光电传感器基座5具有由铝合金材料加工制成光电传感器底板51，在光电传感器底板51上以阵列方式均匀分布有光电传感器底孔52。光电传感器底孔52为通孔，它们的尺寸及排列方式与光电传感器主板6上光电传感器62的尺寸及排列方式相配合。光电传感器基座的四个顶角附近另设有光电传感器系统连接孔53、54、55和56，紧固螺栓1通过这些光电传感器系统连接孔将将光源基座、光电传感器基座及系统中间框架连接起来。
当然，依据上面介绍，可将光电传感器主板6和光电传感器基座5简化为一块阵列式光电传感器板。
系统中间框架4的结构如图4所示。系统中间框架4由铝合金材料加工制成检测器系统中间框架，其包括支撑架41，支撑架41的内部尺寸与检测器系统中所放置的比色皿大小相配合。如图4所示，在系统中间框架中与光源系统连接孔、光电传感器系统连接孔对应的位置设有系统中间框架连接孔42、43、44和45，紧固螺栓1通过这些系统中间框架连接孔将光源基座、光电传感器基座及系统中间框架连接起来。进行样品检测时，将比色皿插入系统中间框架4中，该比色皿为酶标板或细胞培养板，具体与发光组件所提供的等吸收波长相配合，此处不做赘述。
如上所述，发光组件、LED底孔组、光电传感器底孔以及光电传感器彼此之间存在一一对应的关系。每个发光组件和与其对应的LED底孔组、系统中间框架中的比色皿、光电传感器底孔以及光电传感器构成一个检测通道，例如，对于本实施例，在发光组件22的数量为48的情况下，检测系统提供48个检测通道。
本发明检测系统在光度分析仪中的工作原理如图7所示：根据使用要求，光度分析仪中的单片机71将控制指令传输到光源主板中的控制电路72中；控制电路72按照单片机71的控制指令来控制发光组件22发光；发光组件22所发出的光在经过比色皿中的待检测样品的吸收之后进入光电传感器62中；光电传感器62将接收到的光信号转换为电信号，并经过光电传感器主板中的控制电路73将该电信号送至单片机71以进行分析处理。
在本实施例中，48通道阵列式等吸收波长检测系统中光源主板电路原理和光电传感器主板电路原理及相关电路连接可以参考图8A和图8B，该电路仅为实现前述功能的一种具体电路连接方式，不作为对其它可能的电路连接方式的限制。
在本实施例中，单色光源采用日本的日亚和丰田公司生产的超高亮LED，其亮度参数在5000mcd以上，另外，光电传感器采用美国TI公司生产集成光电传感器。当然，本发明也可以采用其它具有同等功效的单色光源和集成光电传感器。
以下结合具体操作来介绍本发明48通道阵列式等吸收波长检测系统在光度分析仪中的使用。
以检测水中化学耗氧量为例，将本发明48通道阵列式等吸收波长检测系统设计成48通道阵列式等吸收波长化学耗氧量检测仪，依据实验时选用的试剂，将主波长设计为614nm，参比波长设计为680nm。
检测样品：水样，国家标准物质中心标准物质CBW(E)080273，标准溶液浓度30mg/l。依据化学耗氧量的前处理方法，将待检样品制备成样品溶液。
显色-测量操作：按仪器提示进行操作，得出样品中相关组分测量的结果。
按照化学实验的常规原则，本实验样品做11个平行检测。
本实验在相同条件下同时用普通(单通道波长614nm)化学耗氧量测定仪对样品进行检测。
结果比较：在标准浓度为30mg/l时两组数据对比参见表1。
表1实验数据表明，使用双波长的检测结果中数据的相对标准偏差明显好于单波长。
表1：单波长、双波长化学耗氧量检测结果(浓度mg/l)
Figure G2009100901825D00061

Claims (10)

1.一种多通道阵列式等吸收波长检测系统，其包括一阵列式光源板和一阵列式光电传感器板，特征在于：
所述阵列式光源板和阵列式光电传感器板组装于一系统中间框架的两侧；
所述阵列式光源板上设有多个以阵列式排列的发光组件，每个发光组件由分别提供主波长和参比波长两个单色光源组成，并且同一发光组件中的两个单色光源的波长为等吸收波长；以及
所述阵列式光电传感器板上设有多个光电传感器，并且所述发光组件的位置与各光电传感器的位置一一对应，且固定不动。
2.如权利要求1所述的多通道阵列式等吸收波长检测系统，其特征在于：所述阵列式光源板由光源主板和光源基座构成，光源基座设在所述系统中间框架和所述光源主板之间；
所述光源主板上设置所述单色光源并分布有控制电路和用于与光度分析仪的单片机电连接的电路连接件；以及
所述光源基座设置有多个与所述单色光源相配合的底孔。
3.如权利要求1或2所述的多通道阵列式等吸收波长检测系统，其特征在于：所述阵列式光电传感器板由光电传感器主板和光电传感器基座构成，光电传感器基座设在所述系统中间框架和所述光电传感器主板之间；
所述光电传感器主板上设置所述光电传感器并分布有控制电路和用于与光度分析仪的单片机电连接的电路连接件；以及
所述光电传感器基座设置有多个与所述光电传感器相配合的底孔。
4.如权利要求1所述的多通道阵列式等吸收波长检测系统，其特征在于：
在所述的阵列式光源板、阵列式光电传感器板以及系统中间框架的彼此对应的位置上设有连接孔，通过这些连接孔用紧固螺栓将所述的阵列式光源板、阵列式光电传感器板及系统中间框架连接起来。
5.如权利要求1所述的多通道阵列式等吸收波长检测系统，其特征在于，不同发光组件之间提供的单色光源波长不同。
6.如权利要求1所述的多通道阵列式等吸收波长检测系统，其特征在于，所述系统中间框架包括支撑架，该支撑架的内部尺寸与检测系统中所放置的比色皿大小相配合。
7.如权利要求1所述的多通道阵列式等吸收波长检测系统，其中所述单色光源为发射均匀单色光的超高亮发光二极管。
8.多通道阵列式等吸收波长光度分析方法，其特征在于，在分光光度仪中使用权利要求1至7任一所述多通道阵列式等波长检测系统，将装有检测样品的比色皿放置于中间框架的支撑架的内部。
9.根据权利要求8所述光度分析方法，其特征在于，将同一样品放入不同的比色皿中，每一比色皿对应一个等吸收波长的发光组件，用于对同一样品进行多参数的检测。
10.根据权利要求8所述光度分析方法，其特征在于，将不同样品放入不同的比色皿中，每一比色皿对应一个等吸收波长发光组件，用于对不同样品进行同一参数的检测。
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