CN1934436B - 改善的探测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于可视探测静止流体样本中胶状实体的光学装置，其包括：机壳；用于放置盛放流体样本的充分透明的容器的装置；用于把来自光发射源的光束引导穿过容器中流体样本的装置；以及用于产生光束的光发射源，其中该光束的强度使得在探测点和环境之间的强度差至少为5000LUX。该装置优选地提供有一个用于在探测点观测离开该容器的光的装置，例如具有放大透镜的照相机。

Description

改善的探测装置

技术领域

本发明涉及一种用于对流体样本中不可用眼睛探测到的胶状实体进行视觉探测的光学装置。本发明尤其涉及一种用于对从不同来源获得的水样本中包括大于0.2μm的微生物的胶状实体进行视觉探测的光学装置。

背景技术

所共知的是，尽管肉眼看上去表面上纯净的大多数流体样本，尤其是水样本通常被含有胶状物质严重污染。

这里的胶状物质指的是在液体介质中所存在的微粒尺寸在0.2μm或更大的任何有机或无机外来杂质，其尺寸和密度与周围介质、尤其是水不相同，使得即使当安静地放置较长的时间这些实体也不会由于重力而沉淀。这些物质不是介质的组成成分，而是介质的恒定污染物的结果。这包括但并不限于诸如灰尘、致病和非致病细菌、胞囊、纤维材料、微生物、死细胞、花粉等诸如此之类的物质。能够探测和监视这些特殊物质的器械采用了化学、微生物和光谱分析方法，并已发现应用于象医学、药学、生物工艺学和食品行业的多种行业。这些方法通常致力于采用用染料对微粒染色并进而对这些样本进行光谱分析以确定纯度。微生物方法通常采用薄膜过滤技术，其中微粒被收集在薄膜过滤器上，这些微粒可以进行培养并测量，或者可替换地通过显微镜观测来计数。

但这两种方法需要特殊的技能和合适的设备要求，并需要结合在样本的取样和分析中所消耗的时间，尤其在需要指示在线水纯度结果的水过滤应用中发现这些方法是难以行得通。对于这种最终应用，发现光学方法是引人注目的，并且在这个方向上已经做了几种尝试，以实现了满足对取样器需要的一种装置和探测流体样本中胶状物质的经济方法。

US 2004/0009473 A1讲述了用于探测流体样本中的微生物的一种工具和过程。该工具具有一个过滤装置，并且当包含微生物的液体通过该过滤器时微生物被停留在该过滤器上。该过滤器覆盖有溶解微生物细胞的化学物。另一种覆盖物被提供用于以诸如发光的辐射能量的形式通过发射信号来探测这些微生物。该仪器然后被放置在一个辐射能量测量仪器中来测量来自被溶解细胞的辐射能量。然后与一个提供辐射能量的测量作为微生物浓度的函数的标准进行对比，来确定液体中的微生物浓度。

因此该应用涉及的是一种配备有过滤器的过滤装置，其中该过滤器覆盖有溶解微生物的化学物并具有用于从被溶解的微生物发出信号的另一覆盖物，并且该应用并不对流体样本中存在的非微生物微粒物质进行显现或探测，其中这些非微生物微粒物质也是这些流体样本的主要污染源。

US 6,522,405 B2讲述了用于探测液体流中的亚微米微粒的方法和设备。该设备包含有一个相干光源，来自该光源的光通过透镜会聚，或者会聚到一个具有包含微粒的液体流的单元上。落到移动微粒上的会聚光被衍射到一个光电探测器上，该探测器放置在光源对面的光束的光轴上。该光电探测器产生电信号，该电信号通过电路进行处理以计算出流体中微粒的数目。液体流流过其中的所述单元位于会聚光束的焦点附近。尽管微粒以相同的速度移动，但位于焦点附近的微粒的通道长度小于那些远处的微粒的通道长度。因此，光电探测器对应于经过焦点附近的微粒发出短的信号，而对于远离焦点的微粒发出长的信号。信号频率对应于微粒通道和焦点之间的距离以及微粒的尺寸。当通过会聚光的衍射图像所引起的任何强度变化显现在光电探测器中时，这种设备是这样的以致于产生代表微粒特征的合适电信号。

然而使用光电探测器和电路在流体中处理探测聚焦和计数微粒数目中，该系统需要极端的技巧和专业技能，并没有提供微粒物质可视探测的任何显示。

US 2002/0139865 A1讲述了一种水除臭(odor reducing water)显示系统，该系统包括一个储液器、泵、与泵液体连通以把水返回到储液器的导管、和在确定位置上的一个灭菌光源。该光源投射UV光以消除微生物和恶臭。

因此，为此目的这个应用公开了一种采用UV光的微生物灭杀系统，并没有涉及对流体样本中存在的有机或无机微粒物质进行可视探测。

EP 098095 A2讲述了一种过程和设备，其中当通过探测器球形阵列的一束偏振光在球形阵列的中心被微粒流截断，并且所选择的视图被用于描绘微粒参数时，对诸如尺寸、平均折射指数和形状之类的微粒物理参数进行表征或鉴别。

这种系统复杂且造价昂贵，并且涉及复杂的计算系统来描绘和识别微粒。但是它没有讲述对流体样本中存在的有机和无机微粒物质进行可视探测。

上述的现有技术都没有讲述用于可视探测尤其是尺寸小到1μm的胶状物质的装置，且尤其没有讲述其中为了用肉眼探测上述尺寸的微粒而把一个光柱透过一个容器中的静止流体样本的一种装置。

尽管存在需求，但是现有技术没有描述能够对正常通过眼睛不能探测的微粒物质进行快速可视探测的装置。

发明目的和概述

因此，本发明的目的在于提供一种用于对正常通过眼睛不能探测的胶状物质进行可视探测的光学装置。该装置使用简单并经济，且不需要特殊的技能或设备要求。

本发明的另一目的在于提供一种用于可视探测胶状物质的光学装置，其中该装置产生一个光强差以用于通过肉眼探测在容器的静止流体样本中大于0.2μm大小的微粒。

本发明的又一目的在于提供一种用于可视探测微粒物质的光学装置，其中该装置具有简单的构造并容易操作。

本发明的又一目的在于提供一种用于可视探测微粒物质的光学装置，其中该装置经济并且不使用复杂的分析方法，并且不需要专门的技巧或设备。

本发明的又一目的在于提供一种用于可视探测微粒物质的光学装置，其中该装置容易地显示具有0.2μm尺寸的胶状物质的存在。

本发明的又一目的在于提供一种用于可视探测胶状物质的光学装置，其中该装置可以用于测量水净化系统的效率，其中可以评估水源和最终输出水的质量。

本发明的又一目的在于提供一种用于可视探测胶状物质的光学装置，其中该装置可以用于对水净化系统中被净化的连续水样本提供快速的质量控制检查。

详细描述

因此，根据本发明的一个方面提供了一种用于可视探测流体样本中的胶状实体的光学装置，该装置包括

-机壳。

-光发射源，该光发射源足够产生这样的光强以便在探测点与背景之间的强度差至少为5000LUX。

-用于放置盛放流体样本的足够透明的容器以及用于将来自所述光发射源的光束穿过所述流体样本的装置。

本发明提供了一种用于可视探测流体样本中的胶状实体的光学装置，其包括

-机壳。

-光发射源，该光发射源足够产生这样的光强以便在探测点与背景之间的强度差至少为5000LUX。

-用于放置盛放流体样本的足够透明的容器以及用于将来自所述光发射源的光束穿过所述流体样本的装置。

根据本发明的一个优选方面，提供了一种用于可视探测流体样本中的胶状实体的光学装置，其包括

-不透明的无反射的机壳。

-光发射源，该光发射源足够产生这样的光强以便在探测点与背景之间的强度差至少为5000LUX。

-在机壳内布置的平台，用于放置盛放流体样本的足够透明的容器。

-装置，其被布置用于把来自光发射源的光束引导通过容器中的流体样本。

在本发明的一个优选实施例中，提供一种用于观测在探测点离开所述容器的光的装置。在另一优选实施例中，观测装置提供有一种放大装置，优选地为一个放大透镜。所述观测装置最优选地是一种摄影成像装置(photo imaging device)，诸如照相机，优选地是ccd照相机。该照相机可连接到诸如电视机或计算机的图像显示装置，以能够在监视器上观察流体样本的图像、因而观察到样本中微粒的图像。

所述观测装置优选地被放置，使得观测方向与光束的光轴成一个角度。更优选地是观测方向垂直于光束的光轴。

所述流体样本可以是根据样本中存在胶状物质需要确定其纯度的任何样本。该流体样本优选地是来自不同来源的水样本。

这里的胶状物质指的是在液体介质中存在的0.2μm或更大微粒尺寸的任何有机或无机外来杂质，其中该物质不是介质的组成成分，而是该介质的恒定污染物的结果。这包括但并不限于诸如灰尘、致病和非致病细菌、纤维材料、微生物、死细胞、花粉等诸如此类的物质。

本发明更加优选地探测类似细菌的微球体。这些微球体可以优选地被染色以进行更好的可视探测。

所述机壳可以是一个腔，其消除环境光进入所述腔内，并且可以选择地放在一个柜子或覆盖物的形式之中，这有助于防止环境光。

所述光源可以是任何合适光源，其足够产生这样的光源以便在探测点与背景之间的强度差至少为5000LUX、优选为15000LUX、更优选为25000LUX、最优选为50000LUX。

所述优选的光源为卤素摄影光电灯(photo optic lamp)。合适的灯在现有技术中是已知，诸如用于光学投影设备的灯。例如商用的工作于12V和100W的钨丝、型号G5.3。

所述光源可选择提供有一个反射镜圆形罩，以对从光源产生的光束形成会聚，并把光束穿过用于放置盛放流体样本的足够透明的容器的装置。

该光学装置优选地具有在光源附近的散热片或过滤器以吸收所产生的一部分热量。另外还可以在光源附近提供一个诸如风扇的冷却装置以把热量传出该装置。

用于把光束引导通过容器中的流体样本的装置优选地内置穿过一个不透明平台，并优选地以狭缝或孔径的形式。所述装置有选择地提供有一个透镜以把所述光束调整为一个平行束来获得最大的对比度。

当所述装置被设计以对透过光束提供一个圆锥效果或以获得廷德尔亮锥时，所述平台被指定作为圆锥控制器，就象穿过该圆锥控制器内置的装置的尺寸将会限定所形成的圆锥的特性。

所述容器可以是对光束足够透明的任何合适容器。其形状适合于放置到所述平台上并优选地是玻璃或塑料的瓶子。在一个优选的实施例中，所述光源通过把容器放置在平台上的位置而被激励。

根据一个典型的实施例，诸如照相机、优选地为CCD照相机的摄影成像装置可选择具有一个放大装置，该装置被放置在所述液体容器的同一水平面中，如此使得当光束穿过其中时该照相机将对流体样本进行拍照。

在另一典型实施例中，用于引导来自光发射源的光束的引导装置被放置在所述平台的下面，其中在该平台的上面放置了所述容器。

附图描述

下面将参照附图中所示的实施例来进一步描述本发明，其中：

图1是用于可视探测胶状物质的本发明的一种光学装置的横断面示意图。

图2是根据本发明的一个优选实施例的用于可视探测胶状物质的一种光学装置的横断面示意图。

在图1中，光学装置1包括放置在机壳3的底座4上的一个光发射源2。该底座部分还具有散热片或过滤器5和冷却风扇6。该光发射源2具有一个反射镜圆形罩7。从光发射源2所产生的会聚光束8被引导至一个狭缝9，用于把来自所述光发射源2的所述光束8引导通过容器10中的流体样本。在容器10的流体中限定了一个廷德尔亮锥11。所述狭缝9被提供于一个不透明平台中，其中该平台是一个圆锥控制器12。

在图2中，机壳3被提供有优选为CCD照相机13的摄影成像装置。该照相机具有一个放大装置14；该照相机13可以被连接到诸如电视机或计算机的图像显示装置15，以能够在监视器上观察微粒。

这些附图仅用于解释本发明，并且应当理解的是，本发明不局限于特定的实施例。可以在不背离本发明范畴的情况下在该装置的构造中进行一些修改或变化，并因而这也应当被包括在本发明的范围之中。

Claims (12)

1.一种用于可视探测静止流体样本中胶状实体的光学装置，其包括：

-不透明的无反射机壳，其消除环境光的进入；

-在所述机壳内放置的平台，用于放置盛放所述流体样本的充分透明的容器；

-用于产生光束的光发射源；

-用于把来自所述光发射源的光束引导穿过所述容器中的流体样本的装置；

-用于观测离开容器的光的装置，所述装置提供有放大装置并被放置以便观测方向与光束的光轴成一个角度；

其中所述光束的强度使得在探测点和环境之间的强度差至少为5000LUX。

2.如权利要求1所述的光学装置，其中在探测点和环境之间的强度差至少为15000LUX。

3.如权利要求1或2所述的光学装置，其中用于观测离开容器的光的所述装置是摄影成像装置。

4.根据权利要求3所述的光学装置，其中所述摄影成像装置是CCD照相机。

5.如权利要求1或2所述的光学装置，其中观测方向与光束的光轴垂直。

6.如权利要求1或2所述的光学装置，其中所述光源被布置在所述机壳的底座上所具有的一个罩子内。

7.如权利要求1或2所述的光学装置，其中所述光源是一种配置有反射镜圆形罩的卤素摄影光学灯。

8.如权利要求1或2所述的光学装置，其中用于把来自所述光发射源的光束引导穿过容器中的流体样本的所述装置包括为孔径或狭缝的引导装置。

9.如权利要求1或2所述的光学装置，其中用于引导来自光发射源的光束的所述引导装置被放置在所述平台下面，其中在该平台上面放置有所述容器。

10.如权利要求1或2所述的光学装置，其中所述流体样本是水样本。

11.如权利要求1或2所述的光学装置，其中所述装置被提供有散热片或过滤器或冷却装置或其组合，以散发由光源产生的热量。

12.如权利要求3所述的光学装置，其中所述摄影成像装置还连接到一个图像显示装置。