CN105229450B - 具有脱泡功能的比色分析仪 - Google Patents

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Abstract

一种比色分析仪(100)包括反应腔(118)，该反应腔被构造为接收样品和至少一种试剂。测量单元(122)能够操作地连接至所述反应腔(118)。所述测量单元(122)具有照明源(116)和与该照明源(116)隔开的照明检测器(114)，以使得来自于所述照明源(116)的照明穿过反应的样品到达所述照明检测器(114)。控制器(102)连接至所述照明源(116)和所述照明检测器(114)。所述控制器(102)被配置为基于来自于所述照明检测器的信号产生分析输出。填充管道(154)能够操作地插入所述反应腔(118)与所述测量单元(122)之间。所述填充管道(154)被构造为减少气泡。

Description

具有脱泡功能的比色分析仪
背景技术
在线湿法化学分析仪被用在各种行业中，以提供过程样品中的分析物的连续指示。该连续指示可以由分析仪本地地提供和/或远程地提供给一个或多个合适的装置，以提供对化学过程的控制和/或监测。
在线湿法化学分析仪的一个特定示例是在线自动比色分析仪。这样的装置被构造为在过程样品中产生反应，其产生与过程样品有关的视觉指示。该视觉指示被光学传感器或光检测器测量，以提供与该反应有关的指示。自动比色分析仪的一个特定示例是在线二氧化硅分析仪，其采用已知反应使过程样品中的二氧化硅能够容易地被检测到。这样的反应的一个示例已知为钼蓝法。在钼蓝法中，钼酸盐(通常为钼酸钾的形式)被用来与过程样品中的二氧化硅反应，以产生适于比色检测的化合物。根据钼蓝法，基于通过湿法化学过程形成的硅钼酸的颜色测量水中的二氧化硅含量。
在利用光学测量技术的在线湿法化学分析仪中，促进有效的光学测量是重要的。与分析物的存在或浓度不相关的、可能干涉光学测量的样品的多个方面或属性产生测量误差。因此，为了在光学比色测量中获取更高的精度和保真度，识别和/或减少这样的矫作物(artifact)是有利的。
发明内容
一种比色分析仪包括反应腔，该反应腔被构造为接收样品和至少一种试剂。测量单元能够操作地连接至所述反应腔。所述测量单元具有照明源和与该照明源隔开的照明检测器，以使得来自于所述照明源的照明穿过反应的样品到达所述照明检测器。控制器连接至所述照明源和所述照明检测器。所述控制器被配置为基于来自于所述照明检测器的信号产生分析输出。填充管道能够操作地插入所述反应腔与所述测量单元之间。所述填充管道被构造为减少气泡。
附图说明
图1是在本发明的实施例中特别有用的在线二氧化硅分析仪的示意图。
图2是根据本发明的一个实施例的自动比色分析仪的一部分的示意图。
图3是在根据本发明的实施例的自动比色分析仪中处理样品的方法的流程图。
具体实施方式
在自动比色分析仪中，对于分析仪设计的一个挑战是在用样品填充光学试管时消除气泡。粘在试管壁上的任何气泡将偏转光线，并且因此影响光学测量的精度。根据下文提出的各个实施例，位于光学试管上游的分析仪的一部分被构造为减少或消除气泡的形成或存在，以使得到达光学试管的样品基本上是无气泡的。
图1是在本发明的实施例中特别有用在线二氧化硅分析仪的示意图。分析仪100包括控制器102，该控制器102连接至气源104、泵106、108、110和112。此外，控制器102还连接至照明源114和照明检测器116。通常，每一个泵106、108、110和112都是采用蠕动动作来移动其各自的液体的蠕动泵。腔容积通常为用于样品和标准物的2.5mL(泵106和110)和用于试剂的0.2mL(泵108)。然而，可以使用任何合适的容积用于样品、标准物和试剂。设置多个止回阀120以防止回流。当希望混合样品/试剂/标准物时，控制器102接通气源104，以将一定量的空气泵送至反应腔118中，以混合其中的内容物。在合适的反应时间逝去之后，使用泵112将处理的样品泵送至测量单元122。一旦混合的样品供给至测量单元122中，控制器102就接通照明源114，以引导光通过混合的样品而指向检测器116。根据已知技术，检测器116检测的照明提供样品中分析物的指示。例如，对于二氧化硅，控制器102自动计算吸收率并且将该结果转换成二氧化硅浓度读数。一旦测量完成，使用新鲜的样品反复冲洗，以分别从测量单元122和反应单元118中去除处理的样品。
图2是根据本发明的实施例的自动比色分析仪的一部分的示意图。在一个实施例中，测量单元122被设置成相对于重力方向或垂直方向(gravity)成角度θ。光检测器116靠近测量单元122的一端150设置，同时光源114靠近测量单元122的另一端152设置。样品填充管道154连接至测量单元122的近端150。如图2所示，样品填充管道154还优选地设置为相对于垂直方向成小于90度的非零角度，以使得在样品入口156被引入的样品将大致沿样品管道154的内径流动。在一个实施例中，θ+α之和大约为90度，其中每一个角度都大于零。
根据本发明的一个实施例，样品管道154在其内径处由疏水性材料制成或包括疏水性材料。在一些实施例中，管道154可以整体地由疏水性材料制成。在其它实施例中，样品填充管道154可以由任何材料制成，但在其内径处设置有疏水层。尽管可以使用任何特定的疏水性材料，在一个实施例中，管道154由疏水聚合物制成。更具体地，该聚合物可以是聚甲基丙烯酸甲酯。通过在样品填充管道154内设置疏水表面，样品将在流进光学试管之前沿样品填充管道154的内侧慢慢向下流动或以其它方式向下流动。借助于样品填充管道154中的疏水表面，样品溶液中的任何气泡都将被消除或以其它方式减少，以使得测量单元122可以被无气泡的样品填充。如本文中所使用的，减少气泡意指在填充管道154中减少气泡的形成或存在。因此，这样的气泡减少在气泡可能到达测量单元122之前至少消除了一些气泡。这是重要的，因为：如果气泡将捕获在光学试管的内部，那么气泡会使光从测量光束偏转，并且干扰正确的照明检测。
图3是在根据本发明的实施例的自动比色分析仪中处理样品的方法的流程图。方法200开始于方框202，其中样品经受反应，以产生与感兴趣的分析物有关的光学属性。例如，在二氧化硅的分析中，使用已知的钼蓝反应。然而，本领域技术人员将认识到其它反应可以被使用以识别和/或量化其它感兴趣的分析物。无论如何，一旦反应充分地进行，样品就会经受脱泡操作204，其消除或减少样品中的气泡。在一个实施例中，通过使反应的样品经过疏水表面而产生该脱泡操作，以消除或以减少样品中的气泡。此外，优选地，该气泡减少操作基本上在样品即将被输送至光学测量单元或试管之前发生。接下来，在方框206中，样品被引入测量单元或试管中。在一些实施例中，样品可以基本充满光学测量单元，然而在其它实施例中，至少一些分析可以在试管被部分填充时发生。在方框208中，诸如光源114的光源被接通，并且诸如检测器116的检测器被用来检测来自于光源并且通过脱泡的、反应的样品的光。基于来自于检测器的信号，与反应的样品的颜色有关的光学属性被确定。基于该属性，控制器102(图1中示出)提供指示感兴趣的分析物的分析输出。

Claims (12)

1.一种比色分析仪，包括：
反应腔，该反应腔被构造为接收样品和至少一种试剂；
测量单元，该测量单元能够操作地连接至所述反应腔，所述测量单元具有照明源和与该照明源隔开的照明检测器，以使得来自于所述照明源的照明穿过反应的样品到达所述照明检测器；
控制器，所述控制器连接至所述照明源和所述照明检测器，所述控制器被配置为基于来自于所述照明检测器的信号产生分析输出；和
填充管道，所述填充管道能够操作地以相对于垂直方向的非零角度插入所述反应腔与所述测量单元之间，其中所述填充管道设置为相对于垂直方向成小于90度的非零角度，所述填充管道包括第一材料和流体密封的且疏水性的第二材料，所述第二材料沿着所述第一材料的内径设置，使得在所述反应的样品进入所述测量单元之前所述第二材料接触所述反应的样品并且从所述反应的样品消除气泡。
2.如权利要求1所述的比色分析仪，其中，所述填充管道的疏水性的内表面由聚合物制成。
3.如权利要求2所述的比色分析仪，其中，所述聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯。
4.如权利要求1所述的比色分析仪，其中，所述第一材料和第二材料都包括疏水性材料。
5.如权利要求4所述的比色分析仪，其中，所述第一材料和第二材料都包括聚甲基丙烯酸甲酯。
6.如权利要求1所述的比色分析仪，还包括蠕动泵，该蠕动泵设置在所述反应腔与所述填充管道之间，其中，所述蠕动泵被构造为将反应的样品输送至所述填充管道的样品入口中。
7.如权利要求1所述的比色分析仪，其中，所述比色分析仪为二氧化硅分析仪。
8.一种操作比色分析仪的方法，该方法包括如下步骤：
接收样品；
输送所述样品和至少一种试剂至反应腔以在反应腔中进行反应；
将反应的样品输送穿过与所述反应腔连接的填充管道；
在所述反应的样品到达所述填充管道的出口之前，通过使所述反应的样品接触围绕所述填充管道的内径设置的疏水性表面来从所述反应的样品消除气泡；
将脱泡后的所述反应的样品输送通过所述填充管道的出口并且输送至与所述出口连接的测量单元；
在所述测量单元内检测穿过所述脱泡后的所述反应的样品的照明；并且
基于检测的照明提供分析输出，
其中所述填充管道能够操作地以相对于垂直方向的非零角度插入所述反应腔与所述测量单元之间，所述填充管道设置为相对于垂直方向成小于90度的非零角度。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述接触由反应的样品沿填充管道的疏水性表面流动而导致。
10.如权利要求8所述的方法，其中，所述疏水性表面为聚合物疏水性表面。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯。
12.如权利要求8所述的方法，还包括引导来自照明源的照明穿过反应的样品的步骤。
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