CN116113500A - 荧光计校准装置和方法 - Google Patents

Abstract

用于使用校准单元校准荧光计的系统和方法，所述校准单元包括容纳具有已知荧光的一种或多种校准溶液的密封容器。本发明的校准装置包括容纳在储存室中的密封校准单元，所述储存室可永久地或暂时地固定到荧光计的顶部，使得所述校准溶液可通过手动或自动手段被直接从所述储存室移动到荧光计单元进行校准操作。任意给定校准所需的所有溶液可仅少量地包含在所述校准单元内。

Description

荧光计校准装置和方法

相关申请的交叉引用

本申请优先权源自2020年7月13日提交的美国临时专利申请第63/051,198号，其整体通过引用纳入本文中。

发明背景

技术领域

本发明主要涉及用于荧光计的改进的、简化的和精确的校准的系统和方法。更具体地，本发明是针对联机的(in-line，串联的，内联)荧光计优化的自含式(self-contained，整装的)校准系统，该校准系统包括设计成连接到联机的荧光计的歧管(manifold)和含有(contain,容纳)校准流体的密封室(sealed capsule)。

背景技术

荧光计是广泛的工业和应用中的重要测量工具。荧光检测是用于检测低浓度的荧光材料的高灵敏度分析技术。有无数发荧光的分子，因此可通过各种液体系统进行跟踪，由此对这种系统中一种或多种荧光分子的位置和/或浓度的测量为操作者、医疗保健提供者等提供有用的信息。使用荧光计测量荧光。

有若干不同类型的荧光计。手持式荧光计通常需要从工艺料流中获取样品并将所述样品转移到测量容器(通常为比色皿或小瓶)。为可靠和精确的测量，需要在进行测量之前清洁样品容器并执行校准程序。手持式荧光计的操作需要手动运送(handling，处理)样品和校准溶液，这可能易于溢出和污染各种溶液。进一步地，不可能用手持式荧光计进行连续测量。另一方面，联机的荧光计适合于工业加工线中的永久或半永久安装(installation,装置，设备)，其中需要连续、实时监测荧光材料(或用荧光材料标记的目标化合物)。有两个联机的传感器子集：潜水式(submersible)传感器和流通池(through-cell)传感器。潜水式传感器通常具有带透镜的实心头部，该透镜被设计成安装在管壁中或以其它方式浸没在工艺流中。所述透镜的面与工艺流体交界，并且可通过所述加工线实时检测一个或多个波长的荧光。

流通池荧光计一般具有激发辐射能量源、激发波长选择器、容纳目标流体或所述目标流体行进通过的贯穿通道的样品池、发射波长选择器和具有信号处理器的检测器。

荧光计装置的校准对于获得精确的测量是至关重要的。校准需要考虑现场中的各种因素、变化的环境因素、流通池的结垢(fouling)、背景荧光的干扰和由于探针老化(检测器和光源)引起的测量漂移。由于这些原因，荧光计的校准通常在每次离散测量之前进行，或至少在有规律的、常规的基础上进行，这取决于所讨论的荧光计的应用。

用于流通池荧光计的标准校准过程涉及至少以下一般步骤：(A)用校准溶液填充注射器；(B)将所述校准溶液注入到所述荧光计的流动池中；(C)重复前两个步骤多次以确保流动通道被冲洗和完全填充；和(D)使用荧光计用户界面进行校准。通常，使用具有已知量的荧光材料的一种或多种“标准化”校准溶液来校准所述荧光计。

这种校准方法存在若干缺点。举例来说，该过程需要大量的校准溶液。流通池荧光计需要在装满所述流通池用于校准测量之前用校准溶液彻底冲洗。通常，该过程需要比所述流通池本身的体积大40-60倍的量的流体。对于潜水式荧光计也是如此。潜水式荧光计的校准需要浸没所述荧光计头部，因此需要足以覆盖所述头部的水量。这需要容器(例如玻璃器皿)足够大以容纳足够体积的校准溶液以允许浸没所述荧光计头部，加上用于溶液和玻璃器皿两者的储存空间，加上任意相关联的清洁工具。

此外，注射器、玻璃器皿或校准溶液的污染，在注射期间捕获在荧光计中的气泡，或所述荧光计的不充分的冲洗将各自独立地导致校准失败，需要重复整个过程。特别地，校准溶液在校准之间的不恰当的储存可能由于蒸发而造成浓度变化，这将导致不精确的校准，并因此导致来自荧光计的不精确的测量。本发明人还已注意到，由不同公司出售的用于荧光计校准操作的标准化校准溶液的批次与批次之间的不一致性，导致进一步的潜在的不精确。

具有如下的荧光计校准系统将是有利的：其不依赖于将校准溶液注入到流动通道中，或将测量头浸没在一定体积的校准溶液中，以避免储存和运送校准溶液瓶的缺点以及该溶液随时间的潜在降解。拥有这样的系统也将是有利的：该系统使用最少量的校准溶液，以削减对操作者而言校准溶液的成本。

发明内容

因此，本发明是用于使用校准单元(calibration cell)校准荧光计的系统和方法，所述校准单元包括容纳具有已知荧光的一种或多种校准溶液的密封容器。尽管本发明的系统和方法是参考流通池型荧光计描述的，但将理解，本发明也可应用或适用于潜水式或其它类型的荧光计。

本发明的校准装置包括容纳(housed)于储存室中的密封的校准单元，所述储存室可永久地或暂时地固定到荧光计的顶部，使得校准舱(calibration capsule)(或参照物或单元)可通过手动或自动手段(means)被直接从所述储存室移动到荧光计单元进行校准操作。任意给定校准所需的所有溶液可仅少量地包含在所述校准单元内。

本发明的装置和方法可进一步包括用于使校准过程完全自动化以及用于在校准操作之前和之后自动清洁荧光计的手段。

本发明的前述目的、特征和伴随的益处将部分地被特别指出，并且将变得更易于领会，因为当结合附图时，通过参考优选的实施方式的以下详细描述及其某些修改，这些目的、特征和伴随的益处将变得更好理解。

附图说明

在附图中：

图1是根据本发明的优选实施方式，包括储存室200和柱塞300的歧管的合成的(composite，复合的)(A)、(B)和(C)图，其中图1(A)是处于储存模式的装置的内部横截面，并且图1(B)是处于校准模式的装置的内部横截面。

图2是根据本发明优选的实施方式的校准单元的孤立视图(isolated view)。

图3是本发明的歧管的两个分开的部件(储存室200和柱塞300/校准单元400)的外部侧视图。

图4是本发明装置的外部侧视图，所述装置包括荧光计、水源和指示正常使用下水流方向的虚线。

图5是本发明装置的示意图，显示了任选的阀。

图6是本发明装置的示意图，显示了包括两个不同的校准室402的实施方式。

具体实施方式

本发明的系统包括具有流动通道的歧管，所述歧管被设计成固定到荧光计、优选流通池荧光计的底部(base，底座)。替代地，本发明的系统可包括具有永久邻接的歧管(作为单一单元出售)的单一单元组合流通池荧光计。尽管本文中将主要描述单一单元，但将理解，本发明的系统可包括一个或多个可分离部件，所述一个或多个可分离部件被设计成为荧光计的附加单元，和/或根据应用可与标准帽(cap，套)等互换。进一步地，尽管本发明的校准装置和方法在本文中具体地描述为与流通池荧光计一起使用，但将理解，在不背离本公开内容的范围的情况下，其它类型的荧光计可适用本发明的装置和方法。

此外，本发明的系统包括密封的校准舱，其含有一种或多种预先测量的量的校准溶液，每种校准溶液具有已知量的荧光材料。校准舱的尺寸适于配合(fit)在歧管内(如将在下文描述的)，并且具有校准舱的歧管将通过三通阀连接到荧光计，以允许所述校准舱在校准操作期间延伸到荧光计单元中，然后缩回到所述歧管内的储存位置，用于所述荧光计的常规操作，这通过打开和关闭所述三通阀或类似机构上的入口和/或出口点来辅助。阀致动可为手动的或自动的。

根据本发明的某些实施方式的歧管和校准单元的配置示于图1中。荧光计的流动通道通过附图标记100表示。包括储存室200和进给柱塞300的歧管安装在荧光计100的上部，并通过丁字管(tee)或三通阀101连接到荧光计100。在正常荧光计操作期间，校准单元400容纳于储存室200内。

如图3中更具体地显示的，在优选的实施方式中，本发明的歧管的两个组成部件包括储存室200和进给柱塞300，为清楚起见，在图3中分开示出。储存室200优选包括空心的圆柱形主体，所述空心的圆柱形主体的尺寸适于容纳进给柱塞300。在储存室200的底部是帽201，帽201包括中心通孔202，中心通孔202的直径略大于校准单元400的直径，以允许校准单元400从中穿过而没有任何显著的摩擦，如将描述的。该帽出于两个目的：第一，它防止流动池被舱单元(capsule cell)刮擦。第二，它引导所述舱单元沿着中心轴，以确保当所述单元位于光相互作用区域中时光垂直照射。它可由具有光滑表面的塑料例如Teflon或Delrin制成。储存室200的底部与三通阀或丁字管101集成，所述三通阀或丁字管101控制液体流入或流出荧光计(未在图3中示出)，其中图3中的虚线指示在所述荧光计的正常操作期间的流体路径。三通阀101的相对侧上的法兰(flange)203将储存室(以及进给柱塞300和校准单元400，如将描述的)连接到荧光计的入口或出口，与端帽、进一步的加工线或其它组成部件永久地或可互换地连接。在优选的实施方式中，所述荧光计为流通池荧光计。

进给柱塞300被设计成并且尺寸为配合在储存室200内，很像注射器柱塞将配合在注射器筒内的方式。因此，进给柱塞300包括主体，该主体可为实心的，具有如图3中所示的“X”形横截面，或具有本领域已知的任意其它配置，只要其可配合在储存室200的空心圆柱形内部并且穿过储存室200的空心圆柱形内部。在进给柱塞300的远端上是凸缘(flange)302，该凸缘302具有略大于储存室200的开口的外径，并且用于阻止进给柱塞300通过储存室200前进，如将描述的。在进给柱塞300的近端上是密封件301，该密封件301的尺寸为当进给柱塞300在储存室200内被完全压下时提供抵靠储存室200的中心通孔202的水密配合。重要的是，凸缘302和密封件301之间的距离应当足够大，使得在密封件301可形成抵靠通孔202的水密密封件之前，凸缘302不会阻止进给柱塞300通过储存室200前进。在某些实施方式中，密封件301可被固定到进给柱塞300的近端，而在替代实施方式中，密封件301可为环绕校准单元400的顶部的环型密封件(参见例如图1)。在任一情况下，所述密封件301用于形成抵靠储存室200的基部的水密密封件的相同的主要目的。在某些实施方式中，密封件301采用橡胶索环(grommet)或垫片(spacer)的形式，该密封件301还执行引导进给柱塞和校准单元穿过所述储存室的功能，在适当的点处停止校准单元前进到荧光计中，确保所述校准单元在校准期间垂直对准。

校准单元400位于进给柱塞300的近端。校准单元包括密封的圆柱形管，其具有一个或多个单独密封的室，如将描述的。校准单元400的直径小于进给柱塞300和通孔202两者的直径。以这种方式，校准单元400可穿过通孔202，离开储存室200的底部并进入到荧光计100的室中以进行校准(如将描述的)，同时进给柱塞300和/或密封件301形成水密密封以防止流体进入储存室200。

从机械角度来看，在优选的实施方式中，部件如图1中所示地操作。图1(A)示出了组装并定位(position)在“储存位置”的组成部件。图1(B)示出了处于“校准位置”的组装的组成部件。参考图1(A)，在储存位置，校准单元400缩回到储存室200的空心圆柱形主体内。连接到校准单元400的远端的进给柱塞300位于储存室200的顶端，其中凸缘302延伸出储存室200的顶部。在储存室200和荧光计100之间使用三通阀101的情况下，三通阀101在位置A处闭合，使得离开荧光计100的流体仅流过阀位置C和B，并且通过出口流出，如图4和5中所示。

为将本发明的装置移动到校准位置，阀101在位置A处打开。进给柱塞300的远端处的凸缘302然后可被手动地或自动地(如将描述的)压下，直至密封件301碰到储存室200的底部。当进给柱塞300被压下时(如图1(B)中所示)，校准单元400通过通孔202向下下降到荧光计100的单元中。在一些实施方式中，进给柱塞300和/或储存室200具有凹槽(indentation)或其它机构，从而以某些预定间隔——对应于校准单元400内的一个或多个独立室——使校准单元400停止前进到荧光计100中。这些凹槽还可帮助引导柱塞和校准单元通过储存室，确保其在贯通每个阶段和在校准期间垂直对准。在其它实施方式中，所述进给柱塞300是机械控制的，并且系统包括机械手段，以对应于校准单元400内的所述一个或多个室的位置将进给柱塞300压下不同的距离。以这种方式，校准单元400内的所述一个或多个室(待描述)可单独地定位在荧光计400的单元内，以实现不同的校准过程。

图2是校准单元400的孤立视图。图2示出了包括一个室402的校准单元400，但将理解，根据具体应用的需要，可使用一个、两个或多个不同的室。同样如图2中所示，在优选的实施方式中，校准单元400还包括包含固体塑料等材料的空白杆401，空白杆401构成校准室402和所述柱塞300之间的校准单元400所需的额外长度，使得所述校准单元400足够长以在被压下时将校准室402放置在所述荧光计内。空白401不仅为用于不同应用中的校准单元400的总尺寸提供灵活性，而且还可帮助保护校准室402免受由柱塞300(当手动地或自动地移动柱塞300通过装置时)施加到校准单元400的端部的直接力。在一些实施方式中，校准单元400在其任一端上可包括夹在两个空白401之间的一个或多个校准室402。这种配置将有助于使所述校准室402通过装置，并帮助避免刮擦流动通道表面，并且可从本领域中已知的那些材料中为空白401选择适合用于这些目的的材料。

图6是校准单元400的另一孤立视图，但在该实施方式中，示出了两个单独的校准室402。在一些优选的实施方式中，所述两个室402中的一个容纳零校准溶液(例如去离子水)，并且另一个室402容纳具有已知量的荧光材料的校准溶液。在其它实施方式中，每个室402包括不同数量的荧光材料。在一些优选的实施方式中，在使用两个或更多个校准室的情况下，还使用相应数量的停止器(stopper，塞子)301来提供荧光计测量室内的每个隔室的单独对准。

校准单元包括的每个校准室402的长度D应当与本发明的装置将使用的荧光计的高度接近。术语荧光计的“高度”在本文中用于指示光相互作用区域的长度，其通常为几毫米。每个校准室402的长度D应当略长于所述荧光计的高度，以允许所述校准室402在所述荧光计内的对准位置的误差界限，使得可更容易地确保整个荧光计在校准操作期间具有定位在其内的校准材料。在使用多个校准室402的情况下，每个这样的室402将具有接近所述荧光计的高度的长度D。所述校准室402的直径应尽可能接近所述荧光计100内的流动通道的尺寸。在一些优选的实施方式中，校准单元400具有单一密封的校准室402，优选地含有凝胶形式的校准混合物(两种不同的染料+琼脂糖凝胶)。

如所述，校准单元400优选包括具有一个或多个独立密封的室的永久密封的舱(capsule)402，每个室容纳一种或多种参照物质，所述参照物质响应于用预定感兴趣范围内的激发光源照射而具有独特的发射光谱。密封的校准室402的一个特别有利的方面是容纳在其中的参照物质具有比溶解在溶液中的荧光团(例如在现有技术荧光计校准方法中使用的校准标准物)更长的保质期。本发明中使用的参照物质更稳定，因为它们容纳在密封室中，且因此可导致校准之间更高的一致性和均匀性。所述参照物质优选为悬浮在凝胶中的包含荧光团的多功能校准介质，但可为本领域中已知用于执行校准过程的任意形式的参照材料。

发明人已经发现，本文中所描述类型的完全密封的校准室可储存校准溶液(优选地以凝胶形式)持续至少十二(12)周或更长时间而所述校准溶液不降解。在优选的实施方式中，校准溶液以对光暴露最小的方式储存，因此储存室200(当不用于校准操作时，校准单元400被储存在其中)可由光阻挡材料例如PVC或等同材料制成。

在优选的实施方式中，校准室402由UV透明材料制成，以允许激发和荧光波穿过单元壁而不失真(distortion)。用于校准室402的优选材料包括熔融玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。

在优选的实施方式中，校准室402包括包含已知校准溶液的单一室，而空白校准是在校准单元400远离荧光计单元缩回的情况下执行的。在其它优选的实施方式中，校准室402包括两个独立密封的室，一个具有已知的校准标准物，而另一个具有去离子水等的“空白”，以用于确定所述荧光计的零设定点。在其它优选的实施方式中，校准室402包括两个或更多个独立密封的室，每个室含有不同的校准标准物。校准室402还可包括用于浊度测量的参照标准物，如下文描述的。

可用于校准室402内的校准溶液的材料包括：

(A)液体/固体校准标准物，例如替代化合物(包括但不限于量子点、有机荧光材料、贵金属纳米簇和/或碳点)。

(B)经荧光掺杂的聚合物块，其可作为内部“填料”材料纳入校准室402内；替代地，校准室402本身可完全由经荧光掺杂的聚合物块形成，并且可为实心的或空心的，填充有空气。PMMA荧光参照块是这种类型的技术的实例，例如由Starna Cells制造的PMMA荧光块(参照块中的每一种具有不同的荧光团，所述荧光团具有不同的激发和发射曲线，所述激发和发射曲线可被加工到本发明装置的校准单元400中)。

(C)荧光材料——纳入到UV-Vis透射凝胶(例如琼脂糖、聚丙烯酰胺)中。

(D)对应于具体荧光计检测器的适当波长的光电二极管(PD)和发光二极管(LED)的组合，以及必要的驱动器电路，以如下方式布置：使得在校准期间，所述PD可检测从荧光计发射的源光，并诱导成比例强度的光从LED发射并被引导到所述荧光计检测器。

液体/固体校准标准物的潜在候选物可包括：蓝色荧光碳量子点(Carbon QuantumDots-Blue luminescent)、钙钛矿量子点、硫酸奎宁、香豆素衍生物荧光团(AMCA、CMAC等)、荧光增白剂162、9,10-二苯基蒽、DAPI(4′,6-二脒基-2-苯基吲哚)和/或稀土元素(例如铥)。

在某些实施方式中，校准室402内的材料纳入浊度校准溶液，所述浊度校准溶液纳入到校准标准物中或容纳在校准单元400内的单独密封的室中。在示例性实施方式中，将聚丙烯酰胺凝胶介质(透明凝胶)用作校准标准物，并且可将浊度标准物纳入到凝胶中以允许浊度校准。在其它示例性实施方式中，可将琼脂糖凝胶用作校准标准物。该材料显示出固有的雾度，因此可用作两用校准和浊度标准物。

在其它示例性实施方式中，校准室402内的材料纳入缓冲溶液和/或具有抗衡离子的聚合物。例如，在使用PTSA染料(其为强阴离子性的(strongly anionic))作为荧光材料的情况下，使用阳离子聚合物(PTSA的抗衡离子)或使用缓冲液将有助于固定凝胶内PTSA分子的位置，使得它们不能扩散，从而增加校准凝胶的稳定性。在这种情况下使用阳离子聚合物或缓冲液将防止如下现象：其中在驱动力(离子、热、电等)存在下PTSA可能在琼脂糖凝胶(非离子)材料内扩散。这种现象可导致PTSA分布在整个凝胶中不均匀，并造成不一致的结果。

在替代实施方式中，使用阳离子聚丙烯酰胺凝胶作为校准室402内的材料，然后将PTSA分子连接到所述材料以形成校准标准物。

如上所述，每个校准室的长度D被设计成略长于将使用它的荧光计的光相互作用区域的长度。在一些实施方式中，每个校准室402在直径上优选地小于10mm，并且总校准单元400的长度在1英寸与5英寸之间、更优选地在2英寸与3英寸之间，例如2.7”长。在其它优选的实施方式中，整个校准单元400的长度与柱塞300的长度大致相同。

同样在优选的实施方式中，所述校准单元400可包括在其远端上的清洁仪器，所述远端例如为：当所述校准单元400向下移动到校准位置时，首先穿过荧光计的端部；在某些实施方式中，装置被设计成提供与向下平移耦联的螺旋运动。在一个实施方式中，所述清洁仪器可为具有清洁头的塑料杆的形式，类似于拭子，其中所述清洁头是柔性的，但具有与荧光计室的直径相似的初始直径。在其它实施方式中，所述清洁仪器可为管刷的形式，例如在预期重的沉积物的情况下。以这种方式，将所述校准单元400向下推动通过荧光计将造成所述清洁仪器首先穿过荧光计并在校准过程之前立即清洁所述荧光计。在某些实施方式中，所述清洁仪器包括清洁和干燥工具两者。在其它实施方式中，所述双重清洁和干燥装置可包括管刷头，随后是用于干燥的棉拖把(mop)。

还公开了使用本发明的校准歧管来校准荧光计的方法。首先，关闭荧光计入口阀102并在位置A处打开三通阀101(如果使用的话)。在一些实施方式中，随后将流动通道用水冲洗、清洁并干燥。这可手动完成，或如本文中描述的，在随后的步骤中，当清洁附件穿过所述校准单元400前面的流动通道时，通过操作清洁附件来完成。然后可根据本发明的装置一起使用的荧光计的具体校准规程来执行一个或多个校准规程。对于每次校准，所述校准单元400的不同部分可定位在荧光计的流动通道内，或所述校准单元400可缩回到储存室200中，例如用于空白校准。因此，如果操作者(或系统自动化)期望执行空白校准，则可使所述校准单元400与“空白”室一起定位在荧光计通道中，或可使所述校准单元400缩回到储存室200中，以允许仅用所述荧光计室中的空气(或水)进行空白校准。对于具有两种校准模式(例如，“空白”和“溶液”)的荧光计，校准单元400可如下定位：两个单独的室定位在荧光计通道中，或者，容纳校准溶液的一个室在校准室中用于“溶液”校准操作，和缩回用于所述“空白”校准操作，如所描述的。可看出，可使用所述校准单元400对荧光计执行n+1个单独的校准操作，其中n为校准单元400中单独密封的室402的数量，加上以空气或水作为空白的另外的校准操作。在完成操作者或系统自动化期望的所有校准操作之后，所述校准单元400将完全缩回到储存室200中，并且将打开和/或关闭适当的阀以允许恢复正常的荧光计操作。

对于标准荧光计校准操作，进行至少两次校准，一次用空白，一次用具有已知荧光的溶液。由此获得的(至少)两个数据点可用于计算用于荧光计的斜率系数和零偏移。根据需要，可使用各种另外的校准操作，使用具有不同量的已知荧光材料的溶液，以支持荧光计的精确操作。这可使用具有多个单独密封的室402的校准单元400来实现，所述室402在每个室中具有不同的校准标准物，或具有不同浓度的相同的校准标准物，如本文中描述的，或替代地，可根据需要通过具有用于使用另一单元替换校准单元400的简单手段的装置来实现，所述另一单元具有一个或多个具有不同的校准标准物的不同的室，和/或随时间替换溶液，以防止降解。这可包括螺旋盖或其它手段，以移除并安全地替换校准单元400，推动柱塞300连接到所述校准单元400。在替代的实施方式中，这可能意味着校准单元400可从柱塞300拆卸，例如通过旋松。

如将理解的，用于校准荧光计的上述方法还可包括使用上述或本领域中已知的溶液之一来执行浊度校准，以允许执行浊度测量，该溶液被容纳在校准单元400的一个或多个室402内。

推动柱塞300(以及因此校准单元400)的移动可由操作者手动完成，例如通过使用拇指将推动柱塞300的远端压下通过储存室200，如用注射器完成的那样。可在推动柱塞300和/或储存室200的外侧上包含标记，以向操作者指示柱塞300的适当位置，以将校准单元400的期望部分放置在荧光计单元内，或将校准单元400缩回到储存室200中。在使用多隔室(multi-compartment)的室的实施方式中，将每个隔室位置标记(例如缺口)在所述柱塞300上，用于将期望的室定位在光相互作用区域中。

替代地，柱塞300和校准单元400的移动可通过自动化手段来实现。自动化机构可包括机械、磁体(例如，电磁阀)、压缩空气和/或加压水，包括来自阀102的输入流，以将校准单元400的位置重置到储存室200中。

通过如下可使校准过程更完全地自动化：将本发明的歧管和自动化装置有线或无线连接到运行如下软件的处理器，所述软件被编程为根据特定时间表，或者当其它系统标准指示校准操作到期时，运行一个或多个校准操作。例如，这样的系统还可利用来自加工线的其它部分的输入，以检测所测量的流体或环境的结垢或其它异常状况，并且基于预定标准或机器学习来确定需要校准操作。这样的系统还可被设计成监测多个荧光计并顺序地或分批地引导校准操作，和/或使用来自其它荧光计的输入来测量所讨论的具体荧光计的性能并基于该数据安排校准操作。

除了确定所需的校准操作及其时机以外，完全自动化的系统还可将控制信号发送到移动所述柱塞300的自动化装置，以及发送到与荧光计周围的流体移动相关联的阀(例如，阀101和102)，以使所述校准操作完全自动化。

除了上述特征以外，本发明的校准设备还可在另外的实施方式中纳入各种附加特征，以增强所述装置的实用性。示例性的特征包括位于阀101正上方(参见图5)和储存室200下方的橡胶隔膜片(diaphragm)，该隔膜片具有略小于所述校准单元400的直径的柔性开口，使得每次校准单元400穿过该隔膜片向下进入到荧光计单元中时都通过刮板动作(squeegee action)清洁校准单元400。另一任选的特征是“滑动”连接到校准单元400的外部，以辅助单元400在一致的位置向下滑动到荧光计中而不刮擦任意表面。

校准单元400还可被用作第二标准，以在荧光计的正常操作期间考察荧光计的稳定性和/或漂移，而不需要关闭阀例如主流阀(main-stream valves)来监测系统。例如，对于放置在滑道的侧流中，使得水仍然可流过主流的荧光计，可通过将本发明的装置插入到所述荧光计的流动通道中来执行一个或多个校准操作，由此工艺用水仍然可流动通过所述主流。通过将来自荧光计的当前读数与校准单元中校准标准物的“已知”值进行比较，操作者和/或系统可确定所述荧光计何时需要重新校准。

可看出，本发明的解决方案相对于现有技术方法和装置的益处包括(1)校准程序的简单和容易，(2)使用少得多的消耗品(校准溶液，从而导致成本节省)，(3)校准溶液的寿命，因为它容纳在密封容器内，(4)节省的储存空间，因为不再需要手边有大量的校准溶液，和/或容纳足以使所述探针浸入其中的校准溶液深度的容器，(5)操作者能够避免与校准溶液直接接触(防止进一步污染)，(6)平台内和平台间校准的一致性和均匀性，包括能够如描述的校准操作之前立即清洁荧光计，和(7)如上所述的校准方案完全自动化的可能性。

虽然本文中公开的装置特别适用于工业操作(电力、钢铁、石化等)中主要使用的流通池荧光计，但将所述装置适用于其它类型的荧光计并用于其它领域中也在本文中公开的本发明的范围内。

因此，本申请旨在涵盖使用本发明的一般原理的本发明的任意变型、用途或改编。进一步地，本申请旨在涵盖与本公开内容的在本发明所属领域中的已知或惯常实践范围内的这种偏离。

工业实用性声明

荧光计是广泛的工业和应用中的重要测量工具。有无数发荧光的分子，因此可通过各种液体系统进行跟踪，由此对这种系统中一种或多种荧光分子的位置和/或浓度的测量为操作者、医疗保健提供者等提供有用的信息。本发明的装置和相关联的校准方法提供了优于现有技术装置的实质性益处，包括增强的校准和污垢检测的容易性。因此，本发明的装置和方法作为在广泛的技术领域中对现有技术荧光计的改进具有工业实用性。

Claims (26)

1.荧光计校准装置，该荧光计校准装置包括：

校准单元，所述校准单元包括密封室，所述密封室纳入一个或多个单独容纳的校准标准物，所述校准单元具有远端和近端；

储存室，所述储存室尺寸为容纳所述校准单元，所述储存室具有与所述校准单元的所述近端相对应的近端；和

柱塞，所述柱塞固定到所述校准单元的所述远端，所述柱塞的尺寸为穿过所述储存室；

其中所述储存室的所述近端固定到与荧光计流体连接的流动通道。

2.权利要求1所述的荧光计校准装置，其中所述校准单元包括由选自熔融玻璃和聚甲基丙烯酸甲酯的材料制成的圆柱形管。

3.权利要求1所述的荧光计校准装置，其中所述一个或多个单独容纳的校准标准物中的每一个各自具有已知量的荧光材料。

4.权利要求1所述的荧光计校准装置，

其中所述校准单元包括具有一定直径的圆柱形管；和

其中所述储存室的所述近端包括通孔，所述通孔的直径略大于所述校准单元的直径。

5.权利要求4所述的荧光计校准装置，该荧光计校准装置进一步包括环形密封件，所述环形密封件在所述校准单元的远端附近围绕所述校准单元的外部，所述环形密封件的尺寸为提供抵靠所述通孔的水密密封。

6.权利要求5所述的荧光计校准装置，其中所述环形密封件的尺寸和形状为引导所述校准单元通过所述储存室，并确保所述校准单元在所述荧光计内垂直对准。

7.权利要求1所述的荧光计校准装置，其中所述储存室的所述近端经由三通丁字管与所述荧光计流体连接。

8.权利要求1所述的荧光计校准装置，其中所述储存室的所述近端经由三通阀与所述荧光计流体连接。

9.权利要求8所述的荧光计校准装置，其中所述三通阀可被交替地打开或关闭，以允许流体穿过所述荧光计并通过出口流出，或允许所述校准棒穿过所述三通阀并进入到所述荧光计中。

10.权利要求1所述的荧光计校准装置，其中所述柱塞可通过自动化手段移动。

11.权利要求10所述的荧光计校准装置，其中所述自动化手段包括选自电磁致动、气动控制(例如压缩空气或加压水)和螺旋致动的手段。

12.权利要求1所述的荧光计校准装置，其中所述一个或多个单独容纳的校准标准物包括两个单独容纳的校准标准物，每个校准标准物具有不同量的荧光材料(或没有荧光材料，“空白”)，并且它们独立地密封在所述校准单元内。

13.权利要求1所述的荧光计校准装置，该荧光计校准装置进一步包括在所述校准单元的近端上的清洁头。

14.权利要求1所述的荧光计校准装置，该荧光计校准装置进一步包括隔膜片，所述隔膜片位于所述储存室的所述近端与所述荧光计之间，并且所述隔膜片的尺寸为在所述校准单元穿过时通过刮板动作来清洁所述校准单元。

15.权利要求1所述的荧光计校准装置，其中所述一个或多个单独容纳的校准标准物选自：具有抗衡离子的缓冲溶液、具有抗衡离子的聚合物溶液、悬浮在凝胶中的荧光团、或一种或多种已知的液体/固体校准标准物。

16.权利要求1所述的荧光计校准装置，其中所述一个或多个单独容纳的校准标准物包括适当波长的光电二极管(PD)和发光二极管(LED)的组合，以对应于特定于所述荧光计的检测器，其中布置所述LED，使得在校准期间，所述PD可检测从所述荧光计发射的源光，并诱导成比例强度的光从所述LED发射并被引导到所述检测器。

17.权利要求1所述的荧光计校准装置，其中所述一个或多个单独容纳的校准标准物纳入用于浊度测量的一个或多个参照标准物。

18.用于校准荧光计的系统，该系统包括：

校准单元，所述校准单元包括密封室，所述密封室纳入一个或多个单独容纳的校准标准物，所述校准单元具有远端和近端；

储存室，所述储存室尺寸为容纳所述校准单元，所述储存室具有与所述校准单元的所述近端相对应的近端；

柱塞，所述柱塞固定到所述校准单元的所述远端，所述柱塞的尺寸为穿过所述储存室；

其中所述储存室的所述近端固定到与荧光计流体连接的流动通道；和

其中所述流体连接通过自动阀控制；

使所述柱塞移动通过所述储存室的自动化手段；和

处理器，所述处理器与所述自动阀和移动所述柱塞的所述自动化手段操作地连接，所述处理器运行如下软件，所述软件被编程为控制所述自动阀和所述柱塞的移动以运行一个或多个校准操作。

19.使用根据权利要求1所述的装置校准荧光计的方法，所述方法包括：

使所述校准单元的第一部分定位在所述荧光计的光相互作用区域内；

执行与所述校准单元的所述第一部分内的荧光材料的已知量相对应的校准操作；和

使所述校准单元缩回到所述储存室中。

20.权利要求19所述的方法，在所述缩回步骤之前，该方法进一步包括：

使所述校准单元的第二部分定位在所述荧光计的所述光相互作用区域内；和

执行与所述校准单元的所述第二部分内的荧光材料的已知量相对应的校准操作；

其中所述校准单元的所述第一和第二部分各自对应于所述校准单元的不同的单独密封的室，每个这样的室容纳具有独特量的荧光材料的校准标准物。

21.权利要求19所述的方法，该方法进一步包括：

当所述校准单元完全缩回到所述储存室中时，执行“空白”校准操作。

22.权利要求19所述的方法，在所述定位步骤之前，该方法进一步包括：

打开所述储存室和所述荧光计之间的阀，以实现与所述荧光计的所述流体连接。

23.权利要求19所述的方法，其中所述方法是自动化的。

24.权利要求23所述的方法，其中使所述校准单元的第一部分定位在所述荧光计的光相互作用区域内的所述步骤利用电磁致动。

25.权利要求23所述的方法，其中使所述校准单元的第一部分定位在所述荧光计的光相互作用区域内的所述步骤利用螺旋致动。

26.权利要求22所述的方法，其中所述方法是自动化的。

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