【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及胶凝时间测量领域，尤其涉及一种基于光散射效应的胶凝时间测定仪和方法。
技术介绍
1、某些溶液在合适的条件下由流动性强的液态转变成完全不流动的凝胶所需的时间称为胶凝时间，胶凝时间是一种重要的参数，凝胶时间的测定在工业、建筑、材料、生物、化工等领域都有应用，在科研和实验教学上也有测定胶凝时间的需求。目前凝胶的胶凝时间测量方法有两种，目视法和基于粘度计的胶凝时间测定仪方法。前者通过人工、时刻观察待凝胶样品，发现样品完全没有流动性时计量时间，目视法显然主观性和测量误差较大。后者是一种比较准确的测量方法，将液态样品置于容器中，用标准转子在额定扭矩驱动下在液态样品中转动，随着样品凝胶程度的增加，粘度增大，转子转速降低，当粘度增大到某个值时，转子停止旋转，此时记录凝胶化发生的时间。该方法能定量测量胶凝时间，但存在几个缺点，需要搅拌子或搅拌棒，有些样品需要在无扰动的情况下测试胶凝时间，这些样品无法使用该仪器测试；不能批量测试，一台仪器只能测试一份样品；单机价格昂贵，一般在5万元人民币以上。
2、光的散射是指光线通过不均匀介质一部分偏离原来传播方向的现象，散射光中最主要的成分是瑞利(rayleigh)散射，其强度可根据rayleigh光散射公式计算，当分散相的粒径越大，瑞利散射越强烈。
3、专利文献1(日本专利第3199850号公告)利用激光光源向血液样品照射，血小板凝聚时，血小板凝聚块的大小和数目发生变化，在检测器接收血小板90度侧方散射光，根据结果判断血小板凝聚块的大小和数目。
4、专利文献2
5、专利文献1和2为了生成凝聚，在低浓度下需要等待约90分钟的反应时间。即反应溶液的凝胶化时间虽然与试样中目的物的浓度成比例，但由于灵敏度的限制不能检测出正确的凝胶化开始时间，因此只能根据凝胶化结束时间计算反应量，以该凝胶化时间作为基准。
6、专利3(申请号200980107268.2)阐述一种凝胶例子测定装置，用于通过凝胶化反应测量凝胶例子出现的时间。其原理是内毒素或β-d-葡聚糖在搅拌时不发生凝胶，当加入鲎试剂时，鲎试剂使其凝胶化，凝胶化速度和检测对象浓度有关，通过测量透射光的强度变化推测凝胶粒子的生成状态，当透射光从稳定状态发生变化时的时间为凝胶粒子出现的时间。
7、专利4申请号200680055919.4提供一种凝胶化反应测定装置以及试验盒，反应装置能在短时间内高灵敏通过凝胶化反应测定内毒素或β-d-葡聚糖的浓度。其原理是用激光照射含有目的物质和产生凝胶化试剂的溶液，在搅拌下，溶液生成凝胶粒子，对入射激光产生散射，通过光电二极管阵列检测散射光，用计算机处理以时间序列测试生成的凝胶例子的直径和数量。
8、上述测试装置均存在如下问题：以透射或散射光绝对值作为测试依据，光源本身的信号波动或背景变化会导致较大的测试误差；只能进行单一样品测定，效率低下；光源在工作时一直开启，寿命短，能耗高。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供了一种基于光散射效应的胶凝时间测定仪及测定方法，以解决现有的上述问题中的至少一个。
2、为此，本专利技术采用的具体技术方案如下：
3、根据本专利技术的第一方面，给出了一种基于光散射效应的胶凝时间测定仪，包括激光光源、切光器、第一聚光透镜、第二聚光透镜、样品载具、光感器和控制器；
4、所述激光光源用于产生入射光；
5、所述切光器用于将入射光转变为交替的、不同方向的样品光和参比光；
6、所述参比光通过第一聚光透镜投射到所述光感器中；
7、所述样品载具设置有至少一个用于放置样品管的插口；所述样品光投射到装载在所述样品载具的某一样品管内的溶胶上，并形成散射光；
8、所述第二聚光透镜固定在与样品光呈某一夹角的路线上，所述散射光通过所述第二聚光透镜投射到所述光感器中；
9、所述光感器和上位机连接，上传参比光和样品光的数据；
10、所述控制器和所述激光光源、上位机连接，用于接收上位机的指令，配置所述激光光源的光源参数。
11、进一步的，所述入射光为脉冲式激光。
12、进一步的，所述切光器为旋转扇形镜，包括四个扇形部分：一个反射镜、一个透射镜和两个背景，所述背景既不透射也不反射；所述反射镜和所述透射镜之间通过所述背景间隔。
13、进一步的，所述旋转扇形镜分为面积相等的四个扇形部分。
14、进一步的，所述样品载具为转盘，所述转盘在所述控制器的控制下旋转，所述插口以环形阵列方式分布于所述转盘上；所述样品载具处于所述样品光路线上某一位置为测试位，所述样品管通过所述样品载具的旋转切换到所述样品载具的测试位。
15、进一步的，所述第二聚光透镜固定在与样品光呈45度的路线上。
16、进一步的，所述激光光源为脉冲光源，产生的入射光为波长445nm，功率为5-50毫瓦的蓝光；或波长532nm，功率5-50毫瓦的绿光。
17、进一步的，所述光感器为光电倍增管。
18、根据本专利技术的第一方面，给出了一种基于光散射效应的胶凝时间测定方法，应用如上所述的基于光散射效应的胶凝时间测定仪，包括以下步骤：
19、在上位机运行测试软件，设置激光脉冲周期、激光脉冲每个周期的常亮时间、信号比阈值和变化率阈值；
20、控制激光光源按设定的周期发射脉冲式激光；
21、接收光感器的数据，记录每个周期的散射光的平均强度和参比光的平均强度；计算每个周期的信号比，按照胶凝时间判断标准判断是否凝胶完全，若是则停止测试，同时将上一个周期的时间记为胶凝时间，若否则继续测试，直到凝胶完全或者触发强行结束测试的条件，并在终端显示测试结果；所述信号比是：每个激光脉冲周期内散射光的平均强度与参比光的平均强度之比；所述胶凝时间判断标准为：信号比超过信号比阈值，且信号比的变化率在变化率阈值内；所述强行结束测试的条件为：测试时长超过最长测试时间但信号比仍然小于信号比阈值。
22、进一步的，还包括样品载具控制步骤：控制样品载具的转盘转速，使得任意一根样品管在经过测试位时激光光源都是常亮状态。
23、本专利技术采用上述技术方案，实现了如下有益效果：
24、在某一具体实施例中，采用参比光设计，可有效防止由于光源信号本身的波动导致的测量误差。
25、在某一具体实施例中，样品载具采用转盘设计，可一次性测试多个样品，实现批量样品测定，效率更高。
26、在某一具体实施例中，激光光源采用脉冲式激光设计，可显著增加光源使用寿命，降低能耗。
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1.一种基于光散射效应的胶凝时间测定仪，其特征在于：包括激光光源、切光器、第一聚光透镜、第二聚光透镜、样品载具、光感器和控制器；
2.如权利要求1所述的基于光散射效应的胶凝时间测定仪，其特征在于：所述入射光为脉冲式激光。
3.如权利要求1所述的基于光散射效应的胶凝时间测定仪，其特征在于：所述切光器为旋转扇形镜，包括四个扇形部分：一个反射镜、一个透射镜和两个背景，所述背景既不透射也不反射；所述反射镜和所述透射镜之间通过所述背景间隔。
4.如权利要求3所述的基于光散射效应的胶凝时间测定仪，其特征在于：所述旋转扇形镜分为面积相等的四个扇形部分。
5.如权利要求1所述的基于光散射效应的胶凝时间测定仪，其特征在于：所述样品载具为转盘，所述插口以环形阵列方式分布于所述转盘上；所述样品载具处于所述样品光路线上某一位置为测试位，所述样品管通过所述样品载具的旋转切换到所述样品载具的测试位。
6.如权利要求1所述的基于光散射效应的胶凝时间测定仪，其特征在于：所述第一聚光透镜固定在参比光的方向，所述第二聚光透镜固定在与样品光呈45度的路线上。
7.如权利要求1所述的基于光散射效应的胶凝时间测定仪，其特征在于：所述激光光源为脉冲光源，产生的入射光为波长445nm，功率为5-50毫瓦的蓝光；或波长532nm，功率5-50毫瓦的绿光。
8.如权利要求1所述的基于光散射效应的胶凝时间测定仪，其特征在于：所述光感器为光电倍增管。
9.一种基于光散射效应的胶凝时间测定方法，其特征在于，应用如权利要求1-8任一项所述的基于光散射效应的胶凝时间测定仪，包括以下步骤：
10.如权利要求9所述的胶凝时间测定方法，其特征在于，还包括样品载具控制步骤：控制样品载具的转盘转速，使得任意一根样品管在经过测试位时激光光源都是常亮状态。
...【技术特征摘要】
1.一种基于光散射效应的胶凝时间测定仪，其特征在于：包括激光光源、切光器、第一聚光透镜、第二聚光透镜、样品载具、光感器和控制器；
2.如权利要求1所述的基于光散射效应的胶凝时间测定仪，其特征在于：所述入射光为脉冲式激光。
3.如权利要求1所述的基于光散射效应的胶凝时间测定仪，其特征在于：所述切光器为旋转扇形镜，包括四个扇形部分：一个反射镜、一个透射镜和两个背景，所述背景既不透射也不反射；所述反射镜和所述透射镜之间通过所述背景间隔。
4.如权利要求3所述的基于光散射效应的胶凝时间测定仪，其特征在于：所述旋转扇形镜分为面积相等的四个扇形部分。
5.如权利要求1所述的基于光散射效应的胶凝时间测定仪，其特征在于：所述样品载具为转盘，所述插口以环形阵列方式分布于所述转盘上；所述样品载具处于所述样品光路线上某一位置为测试位，所述样品管通过所述样品载具的旋转切换到...
【专利技术属性】
技术研发人员：林郑忠，陈素艳，欧光南，郑燕珍，吴夏泠，
申请(专利权)人：集美大学，
类型：发明
国别省市：
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