CN107532994A - 包括用于微量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及包括用于微量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置，该装置包括：光吸收单元，其包括两端开放的中空形状的毛细管；光吸收单元安装块，光吸收单元的一端安装于该光吸收单元安装块，并且该光吸收单元安装块包括发光单元，发光单元布置在光吸收单元的上方，用于向光吸收单元的一端照射光；以及光接收块，其包括光测量浸渍单元，光测量浸渍单元以供光吸收单元的另一端浸入包含在光测量浸渍单元中的样品的方式布置并检测从光吸收单元的一端照射到另一端的光。
Description
技术领域
本发明涉及包括用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置，更准确地说，涉及包括用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的、不仅能够利用很少量的低浓度样品测量吸光度(absorbance)，而且还在提高基于毛细管的测量灵敏度方面有效的测量装置。
背景技术
根据吸收光谱法(absorption spectrometry)，利用几种标准溶液制备表示浓度与吸光度之间的关系的校准曲线。通过以相同的方式操作样品溶液来测量吸光度，并且从校准曲线获得样品中的目标成分的浓度。吸收光谱法快速且非常准确，使得其广泛地用于无机和有机化合物的微量成分的定量。
特别地，该吸收光谱法是最广泛使用的化学分析方法之一。化学样品的量较大，并且这样的样品对于使用者自身而言是容易制备的，这提高了该方法的可用性。然而，在生物分析领域，样品的量相对小且昂贵，使得通常不能应用吸收光谱法。
近些年，在生物分析领域中的使用水溶液的表面张力来形成水柱并使用该水柱作为光吸收单元的吸收分析方面，已经开发了NanodropTM法。根据该方法，可以利用吸收光谱法分析几微升的少量样品，因此在特性上能够适用于少量样品的该吸收光谱法被广泛地使用。
该NanodropTM已经成功地商业化，并且目前已经传播开来，但测量灵敏度仍然存在问题。由NanodropTM形成的水柱的高度仅为使得测量灵敏度非常低，并且水柱的形成不稳定，这表明测量重现性降低，因此测量的可靠性存在问题。
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的是提供包括用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的、不仅能够利用很少量的低浓度样品测量吸光度，而且还在提高基于毛细管的测量灵敏度方面有效的测量装置。
用于解决问题的方案
包括根据本发明的实施方式的用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置包括光吸收单元，其包括具有两开放端的中空毛细管；光吸收单元安装块，其安装于所述光吸收单元的一端并包括光照射部件，所述光照射部件位于所述光吸收单元的上方，用于向所述光吸收单元的一端照射光；以及光接收块，其包括用于测量光的浸渍部件，所述用于测量光的浸渍部件配置为所述光吸收单元的另一端浸入装载在所述用于测量光的浸渍部件内部的样品中，该光接收块用于检测从所述光吸收单元的一端排出到另一端的光。
光吸收单元能够被配置成从光照射部件发出的光流过光吸收单元的一端、穿过光吸收单元的长度方向并射到光吸收单元的另一端。
所述光吸收单元安装块包括上框架和下框架，所述光吸收单元安装块还能够额外包括间隔件，所述间隔件位于所述上框架与所述下框架之间并包括用于减小或增大所述光吸收单元的内部压力的流路和连接到所述光吸收单元的一端的安装面。
光吸收单元安装块可以具有如下结构：上框架和下框架隔着包含流路的间隔件配置，以形成流路。
所述毛细管的内径可以为所述毛细管的长度可以为
所述毛细管可以由石英、玻璃、塑料和金属中的至少一种形成。
当所述毛细管由石英或玻璃制成时，所述毛细管的侧壁的厚度最大为10μm。在这里毛细管可以为薄膜毛细管。
所述毛细管由塑料或金属形成，所述毛细管可以额外包括布置在所述毛细管内的金属反射面和包围所述金属反射面的保护膜，所述保护膜由玻璃或特氟龙制成并位于所述毛细管的内部。
所述光吸收单元可以额外包括围绕所述毛细管的光反射层和围绕所述光反射层的保护管。
所述光照射部件包括照射光的光纤，上述上框架可以额外包括用于固定所述光纤的光纤连接器以及布置在所述光吸收单元的一端与所述光照射部件之间的透明遮挡板。所述下框架可以额外包括用于固定所述光吸收单元的光吸收单元固定部件。
所述间隔件的流路可以通过加压和减压使样品和清洗液进出所述光吸收单元。
装置中可以额外包括压力控制器，压力控制器因连接到间隔件的流路而能够增大或减小流路内的压力。
装置中还可以额外包括毛细管上下转移部件，用于上下调节光吸收单元的位置，使得光吸收单元的另一端浸入包含在用于测量光的浸渍部件中的样品中。
所述装置还包括样品收纳部件、清洗液收纳部件、用于吸光度测量的测光部件、水平转移部件，所述样品收纳部件供样品装载且位于所述光吸收单元安装块下方，所述水平转移部件用于使所述样品收纳部件、所述清洗液收纳部件和用于吸光度测量的所述测光部件水平移动。所述水平转移部件可以沿直线方向或旋转方向移动。
所述装置可以额外包括导电率水平测量传感器部件，所述导电率水平传感器部件离开所述光吸收单元的另一端地布置并包括以1mm至5mm的间隔配置的电极。
用于测量光的浸渍部件的底部由石英形成，并且用于测量光的浸渍部件可以包含布置在其底部的位置调节部件，用于检测光吸收单元的另一端的定位。
所述光接收块包括隔着所述用于测量光的浸渍部件的底部地配置在垂直于所述光吸收单元的另一端的位置处的测光部件。所述测光部件可以包括布置在所述用于测量光的浸渍部件的底部的单色滤波器。
所述水平转移部件包括清洗液收纳部件，通过使所述样品收纳部件、所述清洗液收纳部件和所述测光部件因所述水平转移部件沿直线方向或旋转方向移动而移动，来实现清洗、样品的吸引和排出以及吸光度的测量。
发明的效果
与包括传统光吸收单元的传统测量装置相比，包括根据本发明的实施方式的用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置以更少量的样品更优异地有利于吸光度的测量。
本发明的装置可以在流路中配备有各种传感器，从而不仅可以测量样品的吸光度，而且还可以测量样品的其它特性。
通过使光吸收单元的清洗成为可能，还可以利用一个光吸收单元连串地测量不同种类的样品。
附图说明
图1是示出光吸收单元的截面图。
图2是示出光吸收单元的制备方法的过程图。
图3是示出光吸收单元的制备方法的过程图。
图4是示出照射到光吸收单元的光的路径的图。
图5是示出包括根据本发明的实施方式的用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置的截面图。
图6是示出包括根据本发明的实施方式的用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置的一部分的截面图。
图7是示出包括根据本发明的实施方式的用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置的一部分的截面图。
图8是示出包括根据本发明的实施方式的用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置的间隔件的截面图。
图9是示出包括根据本发明的实施方式的用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置的水平转移部件的截面图。
图10和图11是示出光吸收单元的吸光度的比较的曲线图。
具体实施方式
包含根据本发明的实施方式的用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置，不仅可以容易地进行吸光度的测量，即使在样品的量有限的情况下，也可以改善测量灵敏度，有利于测量非常少量的低浓度样品的吸光度。
在常规技术(NanodropTM)的情况下，使用在拉伸微量样品溶液时产生的由表面张力形成的约0.1cm长的水柱作为光吸收单元。然而，在本发明中，将样品溶液填充在内径为几百微米以下的毛细管中，光照射通过毛细管，使得可以使用具有几微升溶液的几cm的光吸收单元。
以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。然而，本发明的实施方式可以以各种方式进行修改和改变，并且本发明不限于以下说明。本领域技术人员明白给出本发明的实施方式是为了更准确地解释本发明。因此，为了清楚说明，附图中的元件的形状和尺寸可能被夸大，并且附图中由相同标记表示的要素是相同的要素。显示相似的功能或活动的因素在所有附图中也用相同标记表示。此外，除非另有说明，否则在整个说明书中包括某要素并不排除其他要素，而是可以包括其它要素。
包含根据本发明的实施方式的用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置包括光吸收单元，该光吸收单元包含具有两个开口端的中空毛细管；光吸收单元安装块，其安装在光吸收单元的一端，并且包含位于光吸收单元顶部的光照射部件，以将光照射到光吸收单元的一端；以及光接收块，其包含用于测量光的浸渍部件，以将光吸收单元的另一端浸入样品中并检测从光吸收单元的一端排出到另一端的光。
以下，参照对包含根据本发明的实施方式的少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置中所包括的光吸收单元进行说明。
图1是示出根据本发明的实施方式的用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的截面图。
如图1所示，根据本发明的实施方式的用于少量样品的高灵敏度光吸收单元10包含保护管14和形成有光反射层12的毛细管11。另外，根据制造工艺，还可以包括环氧树脂层13。
毛细管11形成为中空形状以便填充测量样品，光反射层12可以形成于毛细管11的外周面。毛细管11可以由玻璃、石英、塑料、金属和熔凝石英(fusedsilica)中的至少一种形成。毛细管可以是厚度为10μm以下的薄膜。当毛细管11由不透光的塑料或金属形成时，无需是薄膜。毛细管11的内径优选为
如果毛细管的内径小于100μm，则毛细管在实际测量的过程中可能会被微粒堵塞，并且照射到毛细管的光还可能难以穿过毛细管。因此，毛细管的内径优选为至少100μm。
当毛细管的内径超过400μm时，毛细管的内径越大，填充在毛细管中的样品的量越大。因此，当使用有限量的样品时，填充有样品的毛细管的长度较短，使得透光距离缩短，测量灵敏度也降低。因此，毛细管的内径优选为400μm以下。
为了提高有限量的样品的测量灵敏度，长的透光距离是优选的，并且为了确保透过距离长，毛细管的内径优选为
当毛细管11由透光材料制成时，毛细管11的侧壁的厚度优选最大为10μm，更优选为如果毛细管11的厚度超过10μm，则光可能无法穿过样品溶液并从毛细管11流过(spill through)，导致吸光灵敏度降低。毛细管的厚度越薄，如上所述问题的可能性可能越小。然而，如果毛细管11的厚度小于5μm，则难以制造，并且在操作的过程中可能容易损坏。特别地，当毛细管11由石英或玻璃制成时，毛细管11的侧壁的厚度优选最大为10μm。
同时，如果毛细管的长度小于1cm，则透光距离短，并且测量灵敏度可能不足。如果毛细管的长度大于5cm，则所需样品的体积增大。随着长度越长，表示光穿过光吸收单元的程度的光导性大幅降低。因此，毛细管11的长度优选为
当毛细管由薄膜石英或玻璃制成时，光吸收单元可以包含围绕薄膜毛细管的外壁的光反射层12。此时，毛细管可以额外包括覆盖光反射层12的保护管14。
当毛细管由塑料或金属制成时，其可以包括布置在毛细管内部的金属反射面。此时，毛细管可以额外包括布置在毛细管内部且围绕金属反射面的由玻璃或特氟龙(Teflon)制成的保护膜。
光反射层12可以由光反射率至少为50％的金属制成。这种金属的例示为铝、银、金或铂。例如，光反射层可以通过化学镀(银镜反应)利用银(Ag)涂覆毛细管的外表面而形成。或者，通过溅射利用铝、金或铂涂覆毛细管的外表面，以形成优异的光反射层12。当测量紫外线范围内的吸光度时，优选使用具有优异光反射率的铝。当照射在毛细管中的光试图偏离路线并穿过毛细管的玻璃材料离开毛细管时，光反射层12防止了光损失(见图4)。光反射层12的厚度被确定为可以提供足够的反射率且在操作时不容易损坏的水平。
保护管14形成于光反射层12的外表面，用于保护形成有光反射层12的毛细管11免受物理撞击的影响并支撑毛细管11。保护管14可以由金属或塑料制成。保护管的内径优选为保护管的外径优选为 如果保护管的内径小于450μm，则非常难以将毛细管插入保护管中。外径不受限制，但是外径被优选确定为最大至1600μm，以便无任何尺寸问题地插在样品管中，但是不总是限于此，并且为了提高光吸收单元的耐久性，还可以使用外径大于1600μm的较厚保护管。以上保护管可以是内径优选为的金属管或塑料管。
如以下制备方法中所说明的，根据本发明的实施方式的用于少量样品的高灵敏度光吸收单元10可以包含形成在毛细管11与保护管14之间的环氧树脂层13。当保护管14中插有环氧树脂层13时，环氧树脂层13起到用于使毛细管11固定于保护管14的粘接剂的作用。作为用于环氧树脂层13的材料，为了防止光被引导到环氧树脂层，优选使用黑色环氧树脂粘接剂。
接下来，以下参照图2和图3说明根据本发明的实施方式的用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的制备方法。在下文中，毛细管11、光反射层12、环氧树脂层13和保护管14的内径、外径、厚度和长度的数值与上述相同，因此以下不再重复。
图2示出了根据本发明的实施方式的用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的制备方法。
首先，制备中空形状的毛细管11(图2的(a))。
然后，在毛细管11的外表面形成光反射层12(图2的(b))。例如，可以通过银镜反应利用银(Ag)涂覆毛细管的外表面来形成光反射层。
接下来，将形成有光反射层的毛细管插在保护管中(图2的(c))。
然后，通过使用环氧树脂使毛细管与保护管粘接。在这里环氧树脂粘接剂是利用良好混合的市售黑色环氧树脂粘接剂制备的。使毛细管的一部分从保护管中突出来，并对突出区域赋予适量的环氧树脂。然后将突出的毛细管推回到保护管，此时所赋予的环氧树脂粘接剂也被推回到保护管中。在固化之前擦掉留在保护管外的环氧树脂粘接剂。在另一侧重复该过程。在该过程中，优选使用端部封闭的薄膜毛细管或长的薄膜毛细管，以防止环氧树脂粘接剂进入。将保护层中的毛细管在室温下保持一天，以使环氧树脂粘接剂完全干燥(图2的(d))。
图3示出了根据本发明的另一实施方式的用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的制备方法。
首先，制备保护管14。在这里保护管14可以是不锈钢管或由塑料制成的管(图3的(a))。
然后，将保护管的内表面以化学方式或电化学方式蚀刻成光滑的，并且在处理好的保护管的内表面上形成光反射层12。
在这里通过传统的不锈钢蚀刻法进行化学蚀刻。考虑到保护管的内径非常小的事实，连续地注入蚀刻溶液以便流入内径。
对于电蚀刻，将蚀刻阴极电极插在保护管的内部。此时，在阴极电极的中间插入适当的绝缘体，使得阴极电极与作为阳极的金属管不会电短路。
当蚀刻表面的反射率足够高、高达50％以上时，不形成单独的光反射层。只是在反射率不够高的情况下，经由银镜反应形成反射层。对于银镜反应，可以使反应溶液在保护管的内表面高速流动，并且可以利用氮气吹出残留的溶液(图3的(b))。除了银镜反应以外，可以使用铝真空沉积。
接下来，利用在化学上呈非活性的保护膜(例如，无定形特氟龙)涂覆以上形成有光反射层的保护管的内表面，以形成毛细管11。使用AF601S2-100-6(DuPont)根据与该材料一起提出的涂覆膜形成方法来实施无定形特氟龙涂覆(图3的(c))。
以下参照说明包括根据本发明的实施方式的用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置。
如图5和图6所示，光吸收单元可以被配置成从光照射部件发出的光流过光吸收单元的一端、穿过光吸收单元的长度方向并射到光吸收单元的另一端。
当以这种方式布置光吸收单元时，一旦将样品装载到光吸收单元10中，就用诸如蒸馏水、去离子水或任何其它干净液体将光吸收单元10的另一端封闭，以使样品的流动因用于测量光的浸渍部件(440)而停止，同时将光吸收单元10的另一端浸在水溶液中，从而防止光路随着样品的蒸发而不规则改变。因此，根据本发明的方法，可以利用微量的样品立即且方便地进行高灵敏度吸光度测量。
光吸收单元安装块20包括上框架100和下框架200，并且还可以额外包括位于上框架100与下框架200之间的间隔件300，间隔件300包含用于减小或增大光吸收单元10的内部压力的流路和连接到光吸收单元10的一端的安装面。
上框架100中的光照射部件110可以包含光纤。上框架100包括用于保持光纤的光纤连接器和布置在光吸收单元的一端与光照射部件之间的透明遮挡板160。透明遮挡板160起到分隔样品并且透过光的作用。
下框架200包括用于固定光吸收单元10的光吸收单元固定部件220。被固定的光吸收单元的另一端连接到光照射部件110的底部，以使射出的光流入毛细管的内径。
如图所示，根据本发明的实施方式的包括用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置可以包括光吸收单元安装块20、上下转移部件30和配备有测光部件410的水平转移部件400。光吸收单元安装块20可以包含上框架100和下框架200。
上框架100和下框架200可以由塑料材料形成。例如，可以使用具有优异的强度和可加工性的诸如聚碳酸酯的塑料材料。上框架100和下框架200单独地制备，然后夹着间隔件300地连接。此时，可以通过紧固螺栓使上框架100与下框架200彼此紧密地连结。通过将上框架100连接到下框架200而形成光吸收单元安装块20。
包括根据本发明的实施方式的用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置可以包含毛细管上下转移部件40，用于上下调节光吸收单元的位置，使得光吸收单元的另一端浸入包含在用于测量光的浸渍部件中的样品中。毛细管上下转移部件40可以连接到光吸收单元安装块20。特别地，毛细管上下转移部件40可以布置于上框架100或下框架200，但是不总是限于此。毛细管上下转移部件40控制光吸收单元10的另一端的位置，由此使光吸收单元10的另一端可以以期望的深度浸在光接收块30的用于测量光的浸渍部件440中。
图8是示出包括根据本发明的实施方式的用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置的间隔件的截面图。
如图8所示，间隔件300用于在上框架100与下框架200之间形成期望的流路。间隔件300可以包括连接到光吸收单元的一端的安装面和用于使光吸收单元的内部减压或加压的流路。样品和清洗液可以通过用于减压或加压的流路进出光吸收单元。间隔件的流路可以连接到用于使流路内部加压或减压的压力控制部件。
当使用激光切割器时，可以以精确的形状构造各种类型的流路间隔件。间隔件300可以是塑料片、硅橡胶板或粘接带。上框架100和下框架200可以利用螺栓和插接件紧密配合，以便防止液体泄漏。管121从流路连接到上框架100或下框架200，然后伸展到压力控制部件120，以使样品以期望的速度和方向向光吸收单元10和流路A移动。此时，可以包括连接器，用于在水平方向上距光吸收单元一定距离地固定管121。压力控制部件120可以是真空泵或压力泵。
在上框架100中，可以形成有光照射部件110、压力控制部件120、第一样品传感器部件130和第二样品传感器部件140。
光照射部件110形成在光吸收单元10的上侧，以向光吸收单元10照射光，从而测量吸光度。光照射部件110例如可以形成有光纤线缆。光照射部件110形成在光照射部件110与光吸收单元10重叠的位置。为此，上框架100可以形成有形状与光照射部件对应的光照射部件安装部件111。因此，从光照射部件110射出的光可以直接照射到光吸收单元10的顶部。
间隔件300的上部、即上框架100配置在光吸收单元的一端与光照射部件之间。上框架100中可以形成有透明遮挡板160，用于防止流入光吸收单元的样品与光照射部件之间的直接接触。例如，透明遮挡板160可以是薄的石英板。透明遮挡板160起到分隔样品并且透过光的作用。
压力控制部件120使形成在间隔件300中的流路A减压或加压，以使样品移动经过连接到流路A的光吸收单元10。也就是，通过使形成在间隔件300中的流路A减压，装载在样品收纳部件420中用于吸光度测量的样品可以流入连接到流路A的光吸收单元10。通过使流路A加压，将样品从光吸收单元10排出并收集在样品收纳部件420中，或者经由清洗液收纳部件430进一步将样品排出到废液储存罐中。在压力控制部件120中，可以形成有连接到流路A的管121，并且可以在管121的端部处安装真空泵或压力泵122，用于控制流路A的压力。
第一样品传感器部件130检测是否样品正在流过流路A。第一样品传感器部件130可以是针型导电率测量传感器(pin-type conductivity measurement sensor)。当填充有导电性非常低的脱盐水的流路接收到样品时，导电率传感器感测到导电率的大幅改变并将其发送到阀操作部件以启动停止阀。针型导电率传感器的结构和运行原理的说明在以下参考文献中给出并适用于本说明书(SR Park和H Swerdlow，A Miniature ElectrolyticConductivity Probe with a Wide Dynamic Range，Electro analysis 2007,19,2294-2300)。
第一样品传感器部件130通过压力控制部件120的动作来检测样品的移动。也就是，在吸光度测量的早期阶段，压力控制部件使流路减压，使得当样品填充光吸收单元10、然后流过流路时，启动停止阀来进行关闭，以便使样品不再被吸引。停止阀是用于足够快地关闭流路的高速电气阀并位于尽可能靠近光吸收单元的位置，借此，在阀被关闭之后阀通过加压使对样品的吸引最小化。这在防止样品浪费方面也是有效的。
压力控制部件120可以额外包括用于提供高速数字间歇信号的电路，以便控制停止阀使停止阀在大的驱动压力下精确地控制微量流体的流动。电路没有特别地限制，并且可以是用于产生高速间歇信号的数字电路。
第二样品传感器部件140由至少一个传感器构成，用于检测或测量移动经过流路A的样品的特性。为了便于说明，在图中仅示出了一个传感器部件。各种测量传感器可以以接触的方式或非接触的方式设置于上框架，以便能够在通过光照射部件110测量吸光度之后使用样品测量其它项目。
在下框架200中，形成有光吸收单元固定部件220和供光吸收单元固定部件220插入的插入孔210。插入孔210的上部连接到流路A。光吸收单元固定部件220包含连接到光吸收单元10的连接通道，并且光吸收单元固定部件220的上部与插入孔210的上部匹配。同时，光吸收单元固定部件220的下部可以具有固定工具，用于供使用者将光吸收单元固定部件220手动地固定到下框架200。
图5是示出包括根据本发明的实施方式的用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置的截面图，图7是示出包括根据本发明的实施方式的用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置的一部分的截面图。
如图5和图7所示，下框架200的下方可以配备有光接收块30，用于接收由光照射部件110射出的且穿过光吸收单元10的光。光接收块30可以包括测光部件410，测光部件410隔着用于光测量的浸渍部件的底部垂直地配置到光吸收单元的另一端。另外，测光部件可以包括布置在用于光测量的浸渍部件的底部的下方的单色滤波器。测光部件410可以是光检测器的光接收面或连接到光检测器的光纤线缆的光接收面。
通过压力控制部件120的作用来减小压力，样品被吸引到光吸收单元10中，之后进行测光。在测光的过程中，端部中的样品可能会流出或蒸发，从而导致发射路径发生改变，因此光引导效率可能改变。为了防止以上问题，光吸收单元10的另一端优选浸在光接收块30中大约1毫米，为此，可以额外包括用于光测量的浸渍部件440。
用于光测量的浸渍部件440在测光期间通过利用蒸馏水阻塞被浸入的光吸收单元10的另一端来防止样品流动，同时用于光测量的浸渍部件440防止可能偶然发生在液-气界面处的光路的不规则改变。用于光测量的浸渍部件440可以制备成像盘一样的薄石英板形状，并且可以分离地放置在测光部件410的正上方。用于光测量的浸渍部件440还可以包括用于检测水溶液的传感器和管道(未示出)，这表明在吸光度测量期间水溶液可以自动地重新填充而不会变干。配备有给排水管道的光吸收单元浸渍部件440不仅可以用于测量光，而且还可以用于代替清洗液收纳部件430的清洗罐清洁光吸收单元10的内部和外部。
图9是示出包括根据本发明的实施方式的用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置的水平转移部件的截面图。
以下参照图9说明水平转移部件400。光吸收单元安装块20的下方可以包括水平转移部件400。水平转移部件400可以包含测光部件410、样品收纳部件(420；421、422)和清洗液收纳部件430。测光部件410与上述的相同，因此将省略其详细说明。样品收纳部件(420；421、422)用于吸光度的测量。待被引入光吸收单元10的样品可以收纳在塑料容器中。尽管在图中示出了两个样品收纳部件，但是本发明不限于此，可以形成一个或多个样品收纳部件。清洗液收纳部件430包含用于清洗光吸收单元的内部和外部的清洗液。这里清洗液可以是蒸馏水等。
如上所解释的，水平转移部件沿直线或旋转方向水平移动，使得光吸收单元的另一端可以位于样品收纳部件、清洗液收纳部件或测光部件中。于是，可以实现清洗、样品的吸引和排出以及吸光度的测量。
水平转移部件400可以通过绕着旋转轴线旋转或通过进行直线移动来进行必要的动作。也就是，对于吸光度的测量，使水平转移部件400在光吸收单元10的下方旋转。对于样品吸入，使样品收纳部件(420；421、422)旋转成位于光吸收单元10的下方。为了清洗，使清洗液收纳部件430旋转成位于光吸收单元10的下方。此时，水平转移部件400向上或向下调整光吸收单元安装块20的位置，这表示水平转移部件400垂直地控制光吸收单元10的定位，以便不妨碍水平转移部件的旋转，同时为了控制光吸收单元的另一端的高度将光吸收单元浸在样品溶液或浸渍罐溶液中的适当的深度。尽管水平转移部件400在图中示出为圆形，但是本发明不限于此，可以以矩形等的形式实现。此时，测光部件410、样品收纳部件(420；421、422)和清洗液收纳部件430优选地配置成线，水平转移部件400可以通过直线移动而进行必要的动作。
包括根据本发明的实施方式的用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置可以包括导电率水平测量传感器部件，导电率水平测量传感器部件离开光吸收单元的另一端地布置并包括以1mm至5mm的间隔配置的电极。这可以用于判断光吸收单元中的样品的量是否合适。
接下来，说明包括根据本发明的实施方式的用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置的操作程序。
1.吸光度的测量
为了测量吸光度，将光吸收单元10的另一端浸入包含在样品收纳部件(420；421、422)中的作为测量对象的样品中。在这里样品可以是诸如溶液等的液体。在该状态下，当压力控制部件120使流路A减压时，包含在样品收纳部件中的样品因压力差而吸引经过光吸收单元10。被吸引的样品移动经过光吸收单元10并经过连接到光吸收单元10的一端的流路A。当通过第一样品传感器部件130检测到样品的流入时，操作停止阀以防止不必要的样品被进一步吸引。
当样品被引入光吸收单元10时，旋转水平转移部件400，使得测光部件410位于光吸收单元的另一端的下方。此时，上下转移部件40使光吸收单元安装块20向上移动，以使得水平转移部件400的旋转顺利。
光吸收单元安装块20通过上下转移部件40而竖直下降，而光吸收单元10的另一端与光接收块30的测光部件410上下对准。此时，当光吸收单元10的另一端位于目标区域处，并且通过定位传感器检测到了定位时，上下转移部件40停止工作。
通过光照射部件110照射到光吸收单元10的光沿长度方向经过光吸收单元10，并且被装载在内部的样品部分地吸收，然后被光接收块30的测光部件410最终检测到。通过将测量到的光量应用到Beer方程来计算光吸收单元10中的样品的吸光度。
2.清洗光吸收单元
一旦完成样品的吸光度的测量，为了保存/维护以用于其它样品的吸光度的进一步测量，清洗光吸收单元。
首先，在通过上下转移部件40使光吸收单元安装块20完全上升之后，旋转水平转移部件400，以使得清洗液收纳部件430位于光吸收单元10的下方。通过上下转移部件40使光吸收单元安装块20下降，以使得光吸收单元10浸泡在清洗液收纳部件430中的清洗液内。
在该状态下，当压力控制部件120使流路A减压时，清洗液收纳部件中的清洗液因压力差而被吸引经过光吸收单元10。被吸引的清洗液移动经过光吸收单元10并经过连接到光吸收单元的一端的流路A，以清洗光吸收单元和流路的内部。当压力控制部件120使流路A加压时，清洗液反向流动。因此，通过由压力控制部件120使流路反复减压和加压来清洗光吸收单元和流路的内部。在清洗完成时，压力控制部件120使流路A加压，直到清洗液排回到清洗液收纳部件430为止。通过单独的压力装置根据需要将清洗液从储存罐转移到清洗罐，并且可以通过单独的减压装置将清洗废液转移到废液罐中。
接下来，参照图10和图11说明根据本发明的实施方式的用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的吸光度。图10和图11是示出根据本发明的实施方式的用于少量样品的高灵敏度光吸收单元与光路(ligth path)(透光距离)为1cm且样品的体积为1000μl的标准光吸收单元之间的吸光度的比较的曲线图。
作为用于吸光度测量的试剂(样品)，使用遇碱变红的酚酞溶液。以不同的浓度制备酚酞溶液，将其插入光吸收单元中，然后观察表示可见光区域中的光吸收程度的光谱。该实验中使用的测量溶液也适用于标准光吸收单元(光路长度：1cm，样品体积：1000μl)。
参照图10和图11中的由圆形虚线表示的区域，可以看出，与标准光吸收单元不同，根据本发明的实施方式的用于少量样品的高灵敏度光吸收单元甚至对于微量、低浓度酚酞溶液也以优异的灵敏度提供了稳定的吸收曲线。也就是，标准光吸收单元使用几百μl的样品，而本发明的光吸收单元使用几μl的样品。当使用本发明的光吸收单元时，即使利用少的样品，也可以以更好的灵敏度(灵敏度大约提高4倍)测量吸光度。
本领域技术人员将领会的是，为了实施与本发明相同的目的，可以容易地利用前述说明中公开的构思和具体实施方式来作为变型或设计其它实施方式的基础。本领域技术人员还将领会的是，这样的等同实施方式并未背离本发明的如所附权利要求中阐述的主旨和范围。
各图所示的标记如下。
10：光吸收单元
20：光吸收单元安装块
30：光接收块
40：上下转移部件
100：上框架
200：下框架
300：间隔件
400：水平转移部件
Claims (18)
1.一种包括用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置，其包括：
光吸收单元，其包括具有两开放端的中空毛细管；
光吸收单元安装块，其安装于所述光吸收单元的一端并包括光照射部件，所述光照射部件位于所述光吸收单元的上方，用于向所述光吸收单元的一端照射光；以及
光接收块，其包括用于测量光的浸渍部件，所述用于测量光的浸渍部件配置为所述光吸收单元的另一端浸入装载在所述用于测量光的浸渍部件内部的样品中，该光接收块用于检测从所述光吸收单元的一端排出到另一端的光。
2.根据权利要求1所述的包括用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置，其特征在于，由所述光照射部件射出的光被所述光吸收单元的一端吸收并沿长度方向流过所述光吸收单元，然后从所述光吸收单元的另一端排出。
3.根据权利要求1所述的包括用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置，其特征在于，所述光吸收单元安装块包括上框架和下框架，所述光吸收单元安装块还包括间隔件，所述间隔件位于所述上框架与所述下框架之间并包括用于减小或增大所述光吸收单元的内部压力的流路和连接到所述光吸收单元的一端的安装面。
4.根据权利要求1所述的包括用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置，其特征在于，所述毛细管的内径为所述毛细管的长度为
5.根据权利要求1所述的包括用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置，其特征在于，所述毛细管由从石英、玻璃、塑料和金属构成的组中选择的这些材料中的至少一种制成。
6.根据权利要求5所述的包括用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置，其特征在于，当所述毛细管由石英或玻璃制成时，所述毛细管的侧壁的厚度最大为10μm。
7.根据权利要求6所述的包括用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置，其特征在于，所述光吸收单元还包括围绕所述毛细管的光反射层和围绕所述光反射层的保护管。
8.根据权利要求5所述的包括用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置，其特征在于，当所述毛细管由塑料或金属形成时，所述毛细管还包括布置在所述毛细管内的金属反射面和包围所述金属反射面的保护膜，所述保护膜由玻璃或特氟龙制成并位于所述毛细管的内部。
9.根据权利要求3所述的包括用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置，其特征在于，所述光照射部件包括照射光的光纤，所述上框架还包括用于固定所述光纤的光纤连接器以及布置在所述光吸收单元的一端与所述光照射部件之间的透明遮挡板，所述下框架还包括用于固定所述光吸收单元的光吸收单元固定部件。
10.根据权利要求3所述的包括用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置，其特征在于，所述间隔件的流路通过加压和减压使样品和清洗液进出所述光吸收单元。
11.根据权利要求3所述的包括用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置，其特征在于，还包括连接到所述间隔件的流路的用于使所述流路的内部压力增大或减小的压力控制部件。
12.根据权利要求11所述的包括用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置，其特征在于，所述压力控制部件包括用于产生控制流路内的流体的流动用的高速间歇信号的数字电路。
13.根据权利要求1所述的包括用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置，其特征在于，还包括毛细管上下转移部件，用于通过上下调节所述光吸收单元的位置使所述光吸收单元的另一端浸入装载在所述用于测量光的浸渍部件中的样品中。
14.根据权利要求1所述的包括用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置，其特征在于，还包括样品收纳部件、清洗液收纳部件、测光部件和水平转移部件，所述样品收纳部件供样品装载且位于所述光吸收单元安装块的下部，所述水平转移部件用于使所述样品收纳部件、所述清洗液收纳部件和所述测光部件水平移动，所述水平转移部件沿直线方向或旋转方向移动。
15.根据权利要求1所述的包括用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置，其特征在于，还包括导电率水平测量传感器部件，所述导电率水平测量传感器部件离开所述光吸收单元的另一端地布置并包括以1mm至5mm的间隔配置的电极。
16.根据权利要求1所述的包括用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置，其特征在于，所述用于测量光的浸渍部件的底部由石英制成，所述用于测量光的浸渍部件的下部还配置有用于检测所述光吸收单元的另一端的定位的位置调节部件。
17.根据权利要求1所述的包括用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置，其特征在于，所述光接收块包括隔着所述用于测量光的浸渍部件的底部地配置在垂直于所述光吸收单元的另一端的位置处的测光部件，所述测光部件包括布置在所述用于测量光的浸渍部件的底部的下部的单色滤波器。
18.根据权利要求14所述的包括用于少量样品的高灵敏度光吸收单元的测量装置，其特征在于，所述水平转移部件包括清洗液收纳部件，通过使所述样品收纳部件和所述清洗液收纳部件因所述水平转移部件沿直线方向或旋转方向移动而移动，来实现清洗、样品的吸引和排出以及吸光度的测量。
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