CN104040355B - 用于光学照相测量的多试管自动进样器 - Google Patents

Abstract

一种机动的多试管可旋转转盘将试管定位在固定轴线周围。可旋转的试管保持板将试管定位在转盘上。试管保持板具有将试管保持在试管保持板内的精确位置处的弹簧张力元件。试管定位臂被附接至可旋转的转盘组件。定位臂将试管几何定位以便进行深度分辨激光诱导荧光检测。

Description

用于光学照相测量的多试管自动进样器

发明人：EzzatHegazi(加拿大)

ChristophStamm(瑞士)

PeterEngel(瑞士)

BenjaminFellman(瑞士)

HanspeterSautter(瑞士)

受让人：SaudiArabianOilCompany(沙特阿拉伯石油公司)

技术领域

本发明涉及对包含样品的试管的光学照相测量，并且更具体地涉及在多试管系统中对试管的精确定位，所述样品接受深度分辨激光诱导荧光检测。

背景技术

深度分辨激光诱导荧光测量技术已经被用于测量燃料混合物的浓度。测量包括用激光照射样品并且测量样品的荧光发射。这种装置通常被设置用于检测单个样品。工业上使用这样的技术通常要求具备以有效方式快速检测多个样品的能力。尽管之前的装置和方法带来了优良的效果，但是以时效性强的方式准确照射多个样品将是更有优势的。

目前存在一些用于处理生物样品或者其他样品以便进行多样品检测的系统。这些系统通常有特定的生物学目的，并且系统之间对样品处理的精度水平差别很大。此外，还存在很多可承载多个样品容器的自动进样系统。这些系统由于不能解决单个样品容器的精确定位的问题以便进行多样品的重复定位检测，因而经常存在精度和可重复性的困扰。因此，开发一种确保精确定位并由此实现可重复的多样品检测的系统是有益的。

其他自动进样系统由多样品容器或者多样品卡组成，这些多样品容器或者多样品卡在一个容器内的多个样品检测位上承载单个的样品。这些系统可以采用荧光或者其他检测技术使得样品容器中的多个样品可以被同步照射和检测。这些基于多样品的容器管理系统缺乏能够给出正在被检测的样品的精确几何位置的元件。因此，提供一种可以给出样品精确几何位置的系统是有益的。

目前存在有多种多样品检测系统。这些系统通常有与上述系统相类似的局限性，例如：一次只能用于检测一个样品的系统；不具有能够给出检测装置中的样品的精确几何位置的元件的多样品系统；以及在传送样品的装置之外不能提供样品的几何定位的多样品系统。本发明力求通过解决这些问题和其他问题，来改进上述系统。

发明内容

本发明提供了一种有效且精确地对试管装载的工业流体样品进行深度分辨激光诱导荧光测量的试管定位系统。流体样品可以包括气体、液体或者气液混合的试管装载的样品。这种试管定位系统也可以被用于其他样品类型，可以使用其他光源，并且可以被用于其他光学照相测量，比如吸收、透射和干涉。

在本发明的一个实施例中，试管定位系统提供了用于在光学照相测量站内将试管定位到精确几何位置的装置。所述装置包括可旋转转盘组件以及分离的定位臂组件，该可旋转转盘组件以宽松配合的方式承载多个试管，该定位臂组件用于将试管相对于精确定位的狭缝独立地锁定在相同的精确方位和位置处以便用于相对光学照相测量。所述装置还包括线性平移台，该线性平移台允许整个可旋转转盘组件和定位臂组件相对于固定狭缝沿着线性轴线移动。所述装置使得可以针对多个样品在不同的可选择深度处进行绝对或者相对的光学照相测量，这些深度对于类似深度分辨激光诱导荧光测量的光学照相测量方法而言是足够精确的。

附图说明

为了能够获得使本发明的上述特征、方面和优点，以及其他方面变得显而易见的方法，并使得该方法能被全面理解，需要通过参考作为本说明书一部分的附图中所示出的实施例，来对上述简要总结的本发明作更详细的说明。但是需要注意的是，附图仅示出了本发明优选的实施例，因而并不能认为是限制本发明的范围，因为本发明也可以认可其他同等效果的实施例。

图1是试管定位系统的示意图，示出了根据本发明实施例的承载有多个试管的转盘、平移台以及定位臂。

图2a和图2b是俯视图，示出了根据本发明实施例的试管定位系统的线性移动、激励源发出的光的方向以及穿过固定狭缝的各荧光发射。

图3是根据本发明实施例的没有试管定位臂的机动旋转台组件的分解示意图。

图4是根据本发明实施例的试管定位臂和试管定位臂支柱的后视示意图。

图5是根据本发明实施例的试管定位臂的正视示意图。

图6是根据本发明实施例的试管定位臂的后视示意图。

图7是示意图，示出了根据本发明实施例的试管被定位在转盘上并且被试管定位臂保持住时的安装情况。

图8是俯视图，示出了根据本发明实施例的试管被定位在转盘上并且被试管定位臂保持住。

具体实施方式

图1示出了试管定位系统的实施例。试管定位系统具有用于提供整个试管定位系统的线性移动的机动平移台10。机动旋转平台组件20附接在机动平移台10上。机动旋转平台组件20使用马达将试管30定位在中心轴24周围。在该实施例中，试管30呈方形。单个试管30借助试管定位臂40保持在精确的几何方位处。试管定位臂40连接至试管定位臂支柱42。试管定位臂支柱42更进一步连接至机动旋转台组件20。

图2a和图2b示出了试管定位系统的实施例，示出了系统在线性移动中的两个位置。在该实施例中，10a和10b所表示的机动平移台将试管30a和试管30b定位在了两个不同的线性位处。试管30a和试管30b显示了试管由于激励光源66a和激励光源66b而发荧光的情况。激励光源66a和激励光源66b发出激发光束62a和激发光束62b，激发光束照射在试管30a和试管30b内的样品上并且产生荧光发射64a和荧光发射64b。荧光发射64a和荧光发射64b在从固定狭缝60a和固定狭缝60b中射出时被测量。机动平移台10a和机动平移台10b使机动旋转台组件相对于固定狭缝60a和固定狭缝60b线性移动，以使得可以在装有样品的试管30的不同深度处进行荧光发射测量。

图3示出了有平移台10但没有试管定位臂的机动旋转台组件的分解图。平移台10连接至平移台平台12，平移台平台相对于如上图2所示光源提供基本沿着一个轴线的线性移动。机动旋转台组件包括均附接至机动旋转台组件连接板28的转盘旋转部分和试管定位臂。机动旋转台组件连接板28更进一步附接至机动平移台10。转盘旋转部分从容纳有驱动转盘旋转的马达的机动旋转台基座26开始，穿过连接的机动旋转台顶板29。机动旋转台顶板29附接至转盘支撑板25，转盘支撑板25具有定位螺栓27以便与试管支撑板23对准，试管支撑板23具有连接部21，连接部21连接至试管保持板22。试管支撑板23设置成倚靠着每个试管的下壁并且向试管提供竖直支撑。中心轴24穿过转盘的中心，用作转盘旋转的中心轴线。定位螺栓27起到双重作用：使得转盘安装在预设方位；以及提供在旋转过程中将转盘锚定在旋转台上的手段。转盘旋转是由机动旋转台基座26上的马达驱动的，机动旋转台基座26连接至转盘并且能够使转盘朝两个方向转动。转盘的旋转使得如图1所示的收纳有试管的转盘转到精确的位置以便受到固定位置光源的照射，如图2所示。

图4示出了试管定位臂组件的另一个实施例。试管定位臂组件由连接至试管定位臂支柱42的试管定位臂40组成。试管定位臂组件拴固在机动旋转台组件连接板28上，如图1所示。这样的连接使得使用线性平移台使试管定位臂组件与转盘一起移动。继续看图4，试管定位臂40有很多部件辅助试管的精确定位。唇部弹簧48被唇部弹簧保持板43保持在合适位置。当转盘上的试管在定位唇部44前滑动并且将要被锁定在精确测量位置时，唇部弹簧48使得定位唇部44枢转远离再回向转盘。唇部弹簧48通过对定位唇部44施加张力来获得这种移动，以便当转盘上的试管在定位唇部44前滑动时，定位唇部44置于唇部弹簧48的较强大张力之下，这样当试管滑动经过定位唇部44时，定位唇部44能向着转盘移动回来。试管间隔板45位于试管定位臂40和试管端部挡板46之间。一旦试管被试管定位臂40锁定在合适位置时，试管端部挡板46将阻止转盘检测位置处的活动试管向上移动。试管间隔板45有利地允许系统中使用不同高度的试管。试管臂保持板47用于将试管定位臂40附接至试管定位臂支柱42。

图5示出了图4中描述的定位臂组件的前视图。图中的定位臂40没有示出图4中描述和示出的试管间隔板、试管端部挡板和试管臂保持板。前视图示出了定位唇部44的独特形状，便于单个试管的精确定位。定位唇部44具有位于定位唇部44前侧的两个舌部41以及位于定位唇部44的侧部的倒圆边缘。定位件以让两个舌部41在定位唇部44的前侧突出的方式附接在定位臂的主体上。两个舌部41用作与试管的四个侧壁中的一个侧壁对准的竖直边沿。定位唇部44的倒圆边缘在定位唇部枢转远离转盘时用作定位唇部旋转的铰链。

图6示出了图4中所描述的定位臂组件的后视图。图中的定位臂40没有示出试管间隔板、试管端部挡板和试管臂保持板。后视图示出了定位唇部44的独特形状。唇部保持板43将唇部弹簧48保持在合适位置，以提供对定位唇部44的张力。

图7示出了试管定位臂组件的前视图，试管定位臂将转盘上的检测位置中的活动试管保持在测量用精确几何位置。试管30被如之前描述的试管定位臂组件保持在合适位置。试管端部挡板46阻止试管向上移动，以助于维持试管定位臂所寻求实现的精确几何位置。试管定位唇部44被试管定位臂40保持住并且被唇部弹簧(未示出)绷紧在试管30上。定位唇部44的特定形状决定了试管相对于入射激发光束的精确几何位置。试管保持板22具有允许多种定位的柔性弹簧39，这可以被具有不同舌部形状的定位唇部所实现。柔性弹簧39可以呈矩形，设置成与试管保持板22齐平，与位于试管保持板22上的试管的侧面接合并用于将试管位置偏置到相对于试管保持板22基本垂直的位置。随着时间流逝，试管保持板22的柔性弹簧39可能会变弱而使得试管保持板22内的各个试管存在更多的移动。就转盘内各个试管的可能增加的移动而言，仍然可以利用试管定位臂组件为如图4所示进行测量的试管获得精确几何定位。

图8示出了上面图7中描述的实施例的俯视图。如之前所描述的，试管30被试管定位臂组件保持在合适位置。试管端部挡板46阻止试管30向上移动。定位唇部44被试管定位臂40保持住并且被唇部弹簧48绷紧在试管30上。

如图1至图8所示，就定位臂组件而言，试管定位系统实施例的操作流程按照如下步骤进行：承载有试管的转盘顺时针旋转，从而将队列中的下一个试管切换到测量位置。由于被测量的单个试管到达并按压在所述定位唇部44的突出舌部41上，引发定位唇部44枢转远离转盘，使得试管越过突出舌部41。在新的试管穿过并到达舌部41的横侧后，转盘被驱使沿逆时针旋转小角度直到试管的一侧触碰并从横侧轻轻按压舌部41为止。定位唇部44的独特设计在从横侧按压舌部41的同时限制试管向回枢转，使得试管被逼入角落里并与舌部41平行。试管被逼入角落里而抵靠住舌部41的横侧的方式可以实现试管的所需精确光学定位，以便于测量。在实施例中，舌部41的接触试管的部分可以基本平行于转盘中心轴24，这样试管被逼入角落里而基本平行于中心轴24。在另一个实施例中，舌部41的接触试管的部分可以成角度或者每个舌部可以相互偏离，这样试管相对于转盘中心轴24以精确角度被逼入角落。当试管位于测量位置时，可以对装有样品的试管进行深度分辨激光诱导荧光测量或者其他光学照相测量。试管可以是透明的，这样激光可以进入试管并且引发样品的荧光发射，并且荧光从透明试管射向测量设备。在实施例中，这些发射可以通过图2中所描述的基本固定的狭缝，或者其他技术来测量。

除了深度分辨激光诱导荧光测量，上述实施例也可以采用其他光学照相测量技术，例如吸收、透射和干涉。

尽管结合具体的实施例描述了本发明，但是对于本领域内的技术人员，显然基于前面描述的内容还可以有很多的选择、修改和变型。因此，意图将所有的这样的选择、修改和变型包含在本发明所附加的权利要求书的精神和广泛范围之内。本发明可以适当包括所披露的元件，或者由所披露的元件组成，或者主要由所披露的元件组成，并且可以在未披露的元件不存在的情况下来实施。更进一步，与顺序相关的语言，例如第一个或者第二个之类的，应当被理解为只是示例性的而非限制性的。例如，本领域的技术人员可以认识到一些步骤可以结合成单个步骤。

除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一”、“一个”、以及“该”也包括复数指示物。

可选择的或者可选择地意思是接下来要描述的事项或者情况可能发生也可能不发生。描述的内容包括事项或者情况发生的例子，以及不发生的例子。

本文中的范围可表达为从约一个具体值起和/或到另一具体值。当表达这种范围时，应该理解为另一实施例是与落入所述范围内的全部组合一起从该一个具体值起和/或到另一个具体值。

Claims (14)

1.一种试管定位系统，其包括：

机动旋转台组件，其包括可旋转转盘组件和试管定位臂组件，所述机动旋转台组件包括机动平移台，所述机动平移台用于将所述机动旋转台组件相对于激励光源线性定位；

所述可旋转转盘组件包括围绕在中心轴周围的多个试管，所述多个试管中的每一个试管都包括有下壁、上壁、多个侧壁、开口以及腔室；

所述多个试管定位在所述可旋转转盘组件的试管保持板内，所述试管保持板包括抵靠在所述多个试管的多个侧壁上的多个柔性的弹簧张力臂，所述多个弹簧张力臂将所述多个试管中的每一个试管的侧壁偏置向基本平行于所述中心轴的位置，从而将所述多个试管中的每一个试管的位置准备好，以便当所述可旋转转盘组件将所述多个试管中的单个试管旋转到检测位置时，所述试管定位臂组件能与所述单个试管接合；

所述试管定位臂组件包括连接至试管定位臂支柱的试管定位臂，所述试管定位臂使所述多个试管中的单个试管对准到特定的测量位置，使得所述多个试管侧壁呈特定的测量角度，从而将所述单个试管的位置设置在所述检测位置，以便当每一个所述单个试管借助可旋转转盘组件安放在所述检测位置时，所述单个试管的特定位置对于所述多个试管中的每一个单个试管都具有可重复性；

试管定位唇部连接至所述试管定位臂，所述试管定位唇部包括多个舌部；以及

唇部弹簧包括连接至所述试管定位臂的唇部弹簧保持板，所述唇部弹簧保持板按压在所述试管定位臂上；

其中，所述唇部弹簧将所述试管定位唇部的舌部按压在借助所述试管定位臂组件定位的试管上，从而使得所述试管在特定的位置被逼入角落里而抵靠住所述舌部。

2.根据权利要求1所述的系统，其还包括：

试管保持板连接至所述机动旋转台组件，并且定位成抵靠在所述多个试管中的每一个试管的下壁上，从而支撑所述机动旋转台组件中的每个试管的下壁，并且维持住所述多个试管中的每一个试管在所述试管保持板内的竖直位置。

3.根据权利要求1所述的系统，其还包括：

试管端部挡板连接至所述试管定位臂组件，且定位成阻止被所述试管定位臂组件定位的试管向上移动。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述激励光源包括激光。

5.一种试管定位装置，其包括：

可旋转转盘组件，其包括围绕在机动中心轴周围的多个试管；

所述多个试管在试管保持板内定位成使所述多个试管中的每一个试管的多个试管壁接触到所述试管保持板，所述试管保持板连接至所述机动中心轴，从而允许所述试管保持板使所述多个试管中的每一个试管都围绕所述机动中心轴旋转且到达检测位置；

试管定位臂组件，其包括连接至位于检测位置附近的试管定位臂支柱的试管定位臂，所述试管定位臂将所述多个试管中的单个试管对准到特定的测量位置，当每一个单个试管被旋转至所述检测位置时，所述测量位置对于所述多个试管中的每一个所述单个试管而言都具有可重复性；

唇部弹簧和唇部弹簧保持连接至所述试管定位臂；以及

试管定位唇部连接至所述试管定位臂，所述试管定位唇部包括多个舌部，所述舌部在所述试管被所述试管定位臂组件保持住时使单个试管对准；

其中，所述唇部弹簧将所述试管定位唇部的舌部按压在被所述试管定位臂组件定位的试管上，从而使得所述试管被逼入角落里而抵靠在所述舌部上。

6.根据权利要求5所述的系统，其还包括：

激励光源定位成使得被所述试管定位臂定位在所述检测位置的试管发出荧光。

7.根据权利要求5所述的系统，其还包括：

试管保持板连接至所述可旋转转盘组件，并且定位成抵靠在所述多个试管中的每一个试管的下壁上，从而将所述多个试管支撑在所述可旋转转盘组件内。

8.根据权利要求5所述的系统，其还包括：

试管端部挡板连接至所述试管定位臂组件，且定位成阻止被所述试管定位臂组件定位的试管向上移动。

9.根据权利要求6所述的系统，其中，所述激励光源包括激光。

10.一种定位试管的方法，其包括：

将多个试管定位在可旋转转盘组件的中心轴周围，所述多个试管被定位在所述转盘内的试管保持板中，所述试管保持板包括被定位成抵靠在所述多个试管的侧部上的柔性弹簧张力臂；

使所述可旋转转盘组件沿顺时针方向旋转，直到所述多个试管中的单个试管的侧部按压在试管定位臂组件的多个舌部上，使得所述单个试管的侧部越过所述多个舌部；以及

使所述可旋转转盘组件沿逆时针方向旋转小角度，直到所述多个试管中的单个试管的一个侧部触碰并且轻轻按压在所述试管定位臂组件的多个舌部上，使得所述单个试管被逼入角落里而抵靠在所述舌部上，从而精确定位所述单个试管，这样对于每一个所述单个试管而言能基本重复相同的位置。

11.根据权利要求10所述的方法，其还包括：

利用激励光源使得发出荧光，所述多个试管中的单个试管被所述试管定位臂组件逼入角落里而抵靠在所述舌部上，从而引发荧光发射从装载在所述单个试管中的样品发出并穿过设置在所述单个试管附近的固定狭缝。

12.根据权利要求11所述的方法，其还包括：

通过机动平移台组件将所述可旋转转盘组件以及所述试管定位臂组件相对于所述激励光源进行线性定位。

13.根据权利要求11所述的方法，其还包括：

继续将所述可旋转转盘组件沿顺时针方向旋转小角度，直到所述多个试管中的单个试管的一个侧部进一步按压在所述试管定位臂组件的所述多个舌部上，使得部分地克服所述试管保持板的弹簧张力臂的张力，从而使所述弹簧张力臂弯曲，这样所述单个试管靠着所述试管定位臂的舌部被刚性地保持。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述激励光源包括激光。