專利名稱：48通道陣列式等吸收波長檢測系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于光度法分析技術領域，具體涉及一種用于光度分析儀中的多通道陣列式等吸收波長檢測系統。
背景技術：
光度法是基于物質對光的選擇性吸收而建立起來的一種物質濃度分析方法，也是 目前廣泛采用的儀器分析方法之一。光度法的理論依據是LamberBeer定律。在現有的光 度分析儀中，普遍采用單波長、單通道的檢測系統。由于光度法的技術原因，單波長光度法 檢測會受到儀器的噪聲、漂移、污染等因素的影響，導致檢測結果出現誤差。另外，對于單通 道檢測系統，需要在操作中更換比色皿或光源以獲得符合要求的檢測結果，從而具有操作 復雜、轉換繁瑣的缺點，難以滿足檢測中準確、快速、高效的要求。
發明內容
本發明的目的在于提供一種簡單、靈敏、快捷的48通道陣列式等吸收波長檢測系 統，以滿足檢測中準確、快速、高效的要求。為了達到上述目的，本發明提出一種48通道陣列式等吸收波長檢測系統，包括一 陣列式光源板和一陣列式光電傳感器板，其中，陣列式光源板和陣列式光電傳感器板組裝 于一系統中間框架的兩側；陣列式光源板上設有多個以陣列式排列的發光組件，每個發光 組件由分別提供主波長和參比波長兩個單色光源組成，并且同一發光組件中的兩個單色光 源的波長為等吸收波長；陣列式光電傳感器板上設有多個光電傳感器，并且發光組件的位 置與各光電傳感器的位置一一對應，且固定不動。在該48通道陣列式等吸收波長檢測系統中，陣列式光源板由光源主板和光源基 座構成，光源基座設在系統中間框架和光源主板之間；光源主板上設置單色光源并分布有 控制電路和用于與光度分析儀的單片機電連接的電路連接件；光源基座設置有多個與所述 單色光源相配合的底孔。在該48通道陣列式等吸收波長檢測系統中，陣列式光電傳感器板由光電傳感器 主板和光電傳感器基座構成，光電傳感器基座設在系統中間框架和光電傳感器主板之間； 光電傳感器主板上設置光電傳感器并分布有控制電路和用于與光度分析儀的單片機電連 接的電路連接件；光電傳感器基座設置有多個與光電傳感器相配合的底孔。在該48通道陣列式等吸收波長檢測系統中，在陣列式光源板、陣列式光電傳感器 板以及系統中間框架的彼此對應的位置上設有連接孔，通過這些連接孔用緊固螺栓將陣列 式光源板、陣列式光電傳感器板及系統中間框架連接起來。在該48通道陣列式等吸收波長檢測系統中，不同發光組件之間提供的單色光源 波長可以不同。在該48通道陣列式等吸收波長檢測系統中，系統中間框架包括支撐架，該支撐架 的內部尺寸與檢測系統中所放置的比色皿大小相配合。
在該48通道陣列式等吸收波長檢測系統中，單色光源可以是發射均勻單色光的
超高亮發光二極管。本發明還提出一種多通道陣列式等吸收波長光度分析方法，其在分光光度儀中使 用上述48通道陣列式等吸收波長檢測系統，并將裝有檢測樣品的比色皿放置于中間框架 的支撐架的內部。在該光度分析方法中，同一樣品放入不同的比色皿中，每一比色皿對應一個等吸 收波長的發光組件，用于對同一樣品進行多參數的檢測。在該光度分析方法中，將不同樣品放入不同的比色皿中，每一比色皿對應一個等 吸收波長發光組件，用于對不同樣品進行同一參數的檢測。本發明專利采用上述技術方案，其顯著特點是1、采用雙波長光度法，提高了檢測結果的精密度和準確度。2、每個檢測通道中的光源提供一個主波長和一個參比波長，同一檢測通道中的主 波長和參比波長為等吸收波長，并對應于同一個光電傳感器。3、以超高亮LED集成組合構成的陣列式光源，壽命長(十萬小時)、工作時反應速 度快、環保無污染。4、光源中的發光組件與相應的光電傳感器的位置一一對應且固定不動，檢測過程 無可動部件，使檢測結果更加穩定，實用性強。
圖1 為本發明48通道陣列式等吸收波長檢測系統結構示意圖。圖2 為本發明48通道陣列式等吸收波長檢測系統中光源主板結構示意圖。圖3 為本發明48通道陣列式等吸收波長檢測系統中的光源基座結構示意圖。圖4 為本發明48通道陣列式等吸收波長檢測系統中的系統中間框架結構示意 圖。圖5 為本發明48通道陣列式等吸收波長檢測系統中的光電傳感器基座結構示意 圖。圖6 為本發明48通道陣列式等吸收波長檢測系統中的光電傳感器主板結構示意 圖。圖7 為本發明檢測系統在光度分析儀的應用的工作原理示意圖。圖8A 為本發明48通道陣列式等吸收波長檢測系統的光源主板的電路原理示意 圖。圖8B 為本發明48通道陣列式等吸收波長檢測系統的光電傳感器主板的電路原
理示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖，說明本發明
具體實施例方式本發明是一種用于光度分析儀中的專用檢測系統，其具有多通道雙波長的設計。
目前常用的光度分析儀一般包括比色皿、檢測系統、單片機和電源。其中，比色皿為待檢測 樣品的載體，單片機控制檢測系統的操作并處理檢測結果，電源為有源部件供電；檢測系統一般由光源和檢測器組成并對待檢測樣品進行檢測，其中光源提供檢測所需的特定波長的 光，檢測器將經過待檢測樣品的光轉換為電信號。光度分析儀的主要工作原理與圖7所示 基本相同。 本發明為多通道的檢測系統，可以預先根據不同的檢測樣品在不同的檢測通道中 設定相應的主波長和參比波長，從而不需要在操作中頻繁地更換光源，簡化了檢測操作的 步驟，提高了檢測系統的實用性。本發明主要改進了光度分析儀中的檢測系統。本發明中，采用雙波長光度法，以克 服單波長檢測中的問題。雙波長光度法以差吸光度和等吸收波長為理論基礎，對于吸收光 譜具有吸收峰的物質，同濃度下吸光度相等的兩個波長，就是等吸收波長。雙波長光度法 與傳統單波長光度法不同之處在于采用兩個波長同時檢測同一溶液，這兩個波長檢測時得 出的吸光度的差與檢測溶液的濃度成正比。用雙波長法，檢測結果不會受到儀器的噪聲、漂 移、污染等因素的影響，從而提高了檢測結果的精密度和準確度。本發明檢測系統的結構如圖1所示，該檢測系統包括一系統中間框架4，一設置在 該系統中間框架4下面的光源基座3，一設置在該系統框架4上面的光電傳感器基座5。其 中，光源基座3的下面設有一光源主板2，光電傳感器基座5的上面設有一光電傳感器主板 6。另外，系統中間框架4通過緊固螺栓1將光源基座3與光電傳感器基座5以緊密配合方 式連接起來。光源主板2的結構如圖2所示。在光源主板2的一面上分布有控制電路(其原理 圖參見圖8A)和光源主板連接件21，該控制電路通過光源主板連接件21與光度分析儀中的 單片機電連接，以便接收該單片機發出的控制指令。在光源主板2的另一面上布置有光源 系統。該光源系統具有多個發光組件22，每個發光組件由一個主波長LED 221和一個次波 長LED 222組成。主波長LED 221提供主波長，次波長LED 222提供參比波長，主波長與參 比波長為等吸收波長。上述多個發光組件22可以陣列式排列，例如，由96個超高亮LED組 成的48個發光組件可以以均勻的陣列方式分布在光源主板2上。光源主板2可以為標準 PCB 板。光源基座3的結構如圖3所示。光源基座3由鋁合金材料加工制成，在光源基座 3上分布有多個LED底孔組31，每個LED底孔組31由一個與主波長LED對應的底孔311和 一個與次波長LED對應的底孔312組成。這些與LED對應的底孔為通孔，并且它們的尺寸 及排列方式與光源主板2中LED的尺寸及排列方式相配合。光源基板3的四個頂角附近另 設有光源系統連接孔32、33、34和35，緊固螺栓1通過這些光源系統連接孔將光源基座、光 電傳感器基座及系統中間框架連接起來。當然，依據上面介紹，可將光源主板2和光源基座3簡化為一塊陣列式光源板。光電傳感器主板6的結構如圖6所示。在光電傳感器主板6的一面上分布有控制 電路(其原理圖參見圖8B)及光電傳感器主板連接件61，該控制電路通過光電傳感器主板 連接件61與光度分析儀中的單片機電連接，以便將光電傳感器接收的檢測信號傳輸給該 單片機以進行分析處理。在光電傳感器主板6的另一面上布置有多個光電傳感器62，它們 的數量與光源主板上發光組件22的數量相同，并且位置和排列方式與光源主板上發光組 件22的位置和排列方式相配合；例如，發光組件的數量為48個(LED數為96個)時，光電 傳感器62的數量也為48個，并且各光電傳感器62的位置和排列方式與對應的發光組件22的位置和排列方式相匹配。光電傳感器主板6可以為標準PCB板。光電傳感器基座5的結構如圖5所示。光電傳感器基座5具有由鋁合金材料加工 制成光電傳感器底板51，在光電傳感器底板51上以陣列方式均勻分布有光電傳感器底孔 52。光電傳感器底孔52為通孔，它們的尺寸及排列方式與光電傳感器主板6上光電傳感器 62的尺寸及排列方式相配合。光電傳感器基座的四個頂角附近另設有光電傳感器系統連接 孔53、54、55和56，緊固螺栓1通過這些光電傳感器系統連接孔將將光源基座、光電傳感器 基座及系統中間框架連接起來。當然，依據上面介紹，可將光電傳感器主板6和光電傳感器基座5簡化為一塊陣列 式光電傳感器板。系統中間框架4的結構如圖4所示。系統中間框架4由鋁合金材料加工制成檢測 器系統中間框架，其包括支撐架41，支撐架41的內部尺寸與檢測器系統中所放置的比色皿 大小相配合。如圖4所示，在系統中間框架中與光源系統連接孔、光電傳感器系統連接孔對 應的位置設有系統中間框架連接孔42、43、44和45，緊固螺栓1通過這些系統中間框架連接 孔將光源基座、光電傳感器基座及系統中間框架連接起來。進行樣品檢測時，將比色皿插入 系統中間框架4中，該比色皿為酶標板或細胞培養板，具體與發光組件所提供的等吸收波 長相配合，此處不做贅述。如上所述，發光組件、LED底孔組、光電傳感器底孔以及光電傳感器彼此之間存在一一對應的關系。每個發光組件和與其對應的LED底孔組、系統中間框架中的比色皿、光電 傳感器底孔以及光電傳感器構成一個檢測通道，例如，對于本實施例，在發光組件22的數 量為48的情況下，檢測系統提供48個檢測通道。本發明檢測系統在光度分析儀中的工作原理如圖7所示根據使用要求，光度分 析儀中的單片機71將控制指令傳輸到光源主板中的控制電路72中；控制電路72按照單片 機71的控制指令來控制發光組件22發光；發光組件22所發出的光在經過比色皿中的待檢 測樣品的吸收之后進入光電傳感器62中；光電傳感器62將接收到的光信號轉換為電信號， 并經過光電傳感器主板中的控制電路73將該電信號送至單片機71以進行分析處理。在本實施例中，48通道陣列式等吸收波長檢測系統中光源主板電路原理和光電傳 感器主板電路原理及相關電路連接可以參考圖8A和圖8B，該電路僅為實現前述功能的一 種具體電路連接方式，不作為對其它可能的電路連接方式的限制。在本實施例中，單色光源采用日本的日亞和豐田公司生產的超高亮LED，其亮度參 數在5000mcd以上，另外，光電傳感器采用美國TI公司生產集成光電傳感器。當然，本發明 也可以采用其它具有同等功效的單色光源和集成光電傳感器。以下結合具體操作米介紹本發明48通道陣列式等吸收波長檢測系統在光度分析 儀中的使用。以檢測水中化學耗氧量為例，將本發明48通道陣列式等吸收波長檢測系統設計 成48通道陣列式等吸收波長化學耗氧量檢測儀，依據實驗時選用的試劑，將主波長設計為 614nm，參比波長設計為680nm。檢測樣品水樣，國家標準物質中心標準物質CBW(E) 080273，標準溶液濃度30mg/ 1。依據化學耗氧量的前處理方法，將待檢樣品制備成樣品溶液。顯色-測量操作按儀器提示進行操作，得出樣品中相關組分測量的結果。
按照化學實驗的常規原則，本實驗樣品做11個平行檢測。本實驗在相同條件下同時用普通(單通道波長614nm)化學耗氧量測定儀對樣品進行檢測。結果比較在標準濃度為30mg/l時兩組數據對比參見表1。表1實驗數據表明，使用雙波長的檢測結果中數據的相對標準偏差明顯好于單波長。表1 單波長、雙波長化學耗氧量檢測結果(濃度mg/1)
權利要求
一種多通道陣列式等吸收波長檢測系統，其包括一陣列式光源板和一陣列式光電傳感器板，特征在于所述陣列式光源板和陣列式光電傳感器板組裝于一系統中間框架的兩側；所述陣列式光源板上設有多個以陣列式排列的發光組件，每個發光組件由分別提供主波長和參比波長兩個單色光源組成，并且同一發光組件中的兩個單色光源的波長為等吸收波長；以及所述陣列式光電傳感器板上設有多個光電傳感器，并且所述發光組件的位置與各光電傳感器的位置一一對應，且固定不動。
2.如權利要求1所述的多通道陣列式等吸收波長檢測系統，其特征在于所述陣列式 光源板由光源主板和光源基座構成，光源基座設在所述系統中間框架和所述光源主板之 間；所述光源主板上設置所述單色光源并分布有控制電路和用于與光度分析儀的單片機 電連接的電路連接件；以及所述光源基座設置有多個與所述單色光源相配合的底孔。
3.如權利要求1或2所述的多通道陣列式等吸收波長檢測系統其特征在于所述陣列 式光電傳感器板由光電傳感器主板和光電傳感器基座構成，光電傳感器基座設在所述系統 中間框架和所述光電傳感器主板之間；所述光電傳感器主板上設置所述光電傳感器并分布有控制電路和用于與光度分析儀 的單片機電連接的電路連接件；以及所述光電傳感器基座沒置有多個與所述光電傳感器相配合的底孔。
4.如權利要求1所述的多通道陣列式等吸收波長檢測系統，其特征在于在所述的陣列式光源板、陣列式光電傳感器板以及系統中間框架的彼此對應的位置上 設有連接孔，通過這些連接孔用緊固螺栓將所述的陣列式光源板、陣列式光電傳感器板及 系統中間框架連接起來。
5.如權利要求1所述的多通道陣列式等吸收波長檢測系統，其特征在于，不同發光組 件之間提供的單色光源波長不同。
6.如權利要求1所述的多通道陣列式等吸收波長檢測系統，其特征在于，所述系統中 間框架包括支撐架，該支撐架的內部尺寸與檢測系統中所放置的比色皿大小相配臺。
7.如權利要求1所述的多通道陣列式等吸收波長檢測系統，其中所述單色光源為發射 均勻單色光的超高亮發光二極管。
8.多通道陣列式等吸收波長光度分析方法，其特征在于，在分光光度儀中使用權利要 求1至7任一所述多通道陣列式等波長檢測系統，將裝有檢測樣品的比色皿放置于中間框 架的支撐架的內部。
9.根據權利要求8所述光度分析方法，其特征在于，將同一樣品放入不同的比色皿中， 每一比色皿對應一個等吸收波長的發光組件，用于對同一樣品進行多參數的檢測。
10.根據權利要求8所述光度分析方法，其特征在于，將不同樣品放入不同的比色皿 中，每一比色皿對應一個等吸收波長發光組件，用于對不同樣品進行同一參數的檢測。
全文摘要
一種多通道陣列式等吸收波長檢測系統，包括陣列式光源板、陣列式光電傳感器板，以及系統中間框架。其中，陣列式光源板和陣列式光電傳感器板結合在系統中間框架兩側。另外，陣列式波長光源系統具有多個發光組件，每個發光組件由兩個單色光源組成，它們各自提供一個主波長和一個參比波長，這兩個波長為等吸收波長。陣列式光電傳感器系統具有多個光電傳感器，各光電傳感器的位置與各發光組件的位置一一對應且固定不動。
文檔編號G01N21/31GK101988893SQ20091009018
公開日2011年3月23日 申請日期2009年7月31日 優先權日2009年7月31日
發明者于愛民, 王振德 申請人:長春吉大·小天鵝儀器有限公司