用于最佳吸光度测量的光程长度传感器和方法技术

描述了一种设备，其中光纤安装在光纤保持器内，光纤保持器包括线性致动器的非旋转轴。可以使光纤保持器保持固定以限制光纤保持器并因此限制安装在其中的光纤，以免在线性制动器的操作过程中旋转，从而使线性行进具有最小旋转效果，并且使光纤在行进过程中的光学对准具有最小改变。此外，文中在操作中采用光程长度传感器结合最优吸光度方法以在各接收和发送光纤之间提供微米精度的位移，从而使得对于任何给定光程长度，都能够测量约０．００５至约２．０吸光度单位的精确吸光度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及的领域为用于使小容量样品的分光光度计及相关仪器。更具体地，本专利技术涉及光纤光传输与收集系统以及用于使这些仪器内的测量最优化的装置。
技术介绍
常常使用光学技术(诸如光度测定、分光光度测定、荧光测定、或分光荧光测定) 来表征液体、混合物、溶液、反应混合物。为了表征这些液体的样品，传统方法和设备通常采用样品保持容器或室(比如，皿)，样品保存容器或室的两个或更多个侧面具有光学性质以允许需要对容纳在其中的液体表征的那些波长通过。不幸地，生物采样技术常常生成很小量的材闻用于分析。因此，通过消耗最小的样品材者来测量吸光度和荧光性已经变得极为重要。当处理极小样品容量(比如1至2微升)时，创造足够小的待填充的室或皿并允许使用工业标准Icm的光程是困难的。清洁这些室或皿以供其它样品使用是困难和/或耗时的。因此，当处理小样品容量(诸如由激光捕获显微解剖所产生的生物样品)时，无法使用光度测定、分光光度测定、荧光测定、荧光光度测定等传统方法。在光度测定或分光光度测定的情况下，通常感兴趣的量是吸光度A，对于液体样品，A最常被定义为A = -Iogltl ⑴=-Iog10 (IE/I0)等式 1 ；其中T是透射率，Ik是透过被测量样品的光强度(例如，功率)，Itl是透过空白或参比样品的光强度。最通常地，吸光度值在具有Icm光程长度的室或皿中测量。然而，朗伯定律(Lambert' s Law)规定，对于通过相同浓度的均勻溶液的平行(全部射线近似平行) 光束，吸光度A与通过该溶液的光程长度成比例。对于两个光程长度P1和P2,A1/A2=P1/P2等式 2;其中A1和A2分别是在光程长度P1和P2处确定的吸光度值。此外，吸光度是吸光率ε、光程长度P、和分析物浓度c的函数，它们之间的关系如下A = ε CP等式 3。因此，常常可能使用除Icm之外的光程长度来测量吸光度并使用该结果来计算浓度或吸收率或，如果需要，使吸光度修改为Icm光程的等价值以便更容易与传统数据相比。美国专利第6，809，826号和第6，628，382号教导了在极小液体样品上进行分光光度测定等的方法和设备，这两篇专利的全部内容通过引用并入本文。上述专利教导的0.2 至2mm范围的样品光程长度能够被用来产生能够轻易地修改到Icm光程等价的吸光度值。根据上述被引用专利的教导，通过界面张力将样品液滴保持在两个相对的基本平行的表面之间，并且可控地使一个表面朝着和远离另一个运动。为了提供并使光透过液滴以供测量，并为了收集光以供测量，这些表面中的至少一个可以具有一部分光学测量性质。 这可以通过提供这些表面中的至少一个的至少一部分作为光纤的抛光末端来实现，其中各个这种光纤都可以与周围的表面部齐平地完成。通常，这些周围表面部常包括标准光纤连接器或其它光纤保持器的末端表面。如上述专利中所公开，为了对少于约2微升的样品进行测量，直接将该数量样品吸移至这些表面中的一个上，比如图IA和2A所示的下表面15。上表面(表面13)随后向下运动以接合样品并随后向上运动并远离下表面，因此使用界面张力粘附至下表面15和上表面13，其中表面张力形成具有机械地控制的光程长度的液柱14(见图IA至IB和图2A 至2B)。上表面和下表面(即，表面13和表面15)的形状和性质适于使样品保持在预定的光程内。这些表面中的一个(例如，表面13)能够转离另一个以便不同样品的测量之间的清洁。此外，如图IA和IB以及图2A至2B所示，可以采用不同吸光度光程。通过测量在一个或多个光程长度中的每一个处的透射的光强度I，被透射强度的差能够被用于结合已知光程长度差来计算样品的吸光度。如图IA所示，进行了测量，其中所示样品14具有通过样品的相对长的光程长度P1，并且如图IB所示，其中所示样品14具有通过样品的相对短的光程长度P2。这些光程长度在两个彼此面对的表面之间测量，如上所述，例如在上部部件12 的表面13和下部部件16的表面15之间。在测量期间，光通过两个表面中的一个传输至样品，并且通过另一个表面从样品收集透过样品的该部分光。上部和下部部件可以分别被称为上部和下部砧座或基座。然而，虽然砧座或基座是有利的配置，但应注意，该术语不表示或意味上部和下部部件的任何特定的几何形式。因为已知Δ P常常可以具有高于P1和P2两者之一的准确度和精确度，所以光程长度的差ΔΡ( = Ρ2-Ρ1|)可以被用来计算图IA至IB和图2Α至2Β所示的样品14的吸光度。光程长度本身可以通过运动装置控制，诸如，例如，通过安装在设备下方的螺线管，其中螺线管的塞能够支承在保持上部部件的铰接摇臂的销上。塞的上和/或下运动使得摆臂绕其铰链稍微旋转，因此使得上部部件与销分离以向上和/向下运动，从而改变通过样品的光程长度。图2Α和2Β特别示出前述设备的附加设置，其中上部和下部部件包括光纤连接器或保持器，并且其中第一光纤18a穿过第一部件，并且第二光纤18b穿过第二部件。光从两个光纤中的一个传输至样品并且透过样品的那部分光由光纤中的另一个从样品收集。因此，上面所描述的图中所示的配置使得透射的强度差能够被用于结合已知的通过期望样品的光程长度的差，从而计算样品在一个或多个感兴趣的波长下的吸光度。当样品吸收度A高时，通过样品的透射低，反之亦然。人们常期望具有足够集中的样品或足够长的光程长度以提供足够量的可测量吸光度。如果吸光度太低，则来自相对高水平的透射光的被称为“散粒”噪声可能干扰测量。一方面，提供具有太大吸光度的样品可能导致测量到的透射光的水平太低，从而电子或其它系统背景噪声可能妨碍和模糊吸光度值的精确确定。这种相互矛盾的效果表明，存在最佳的吸光度水平，在该水平处，吸光度的信噪比能够最大化。因此，需要提供能够通过改变光程长度来快速改变样品吸光度的仪器，以保证吸光度测量具有最佳信噪比特性。此外，还为了保证最佳信噪比特性，还需要精确地控制各光学元件(诸如，例如，一对光纤)的位置，从而不但使从仪器产生的循环误差最小化，而且对于样品，当保持在被限制表面张力模式位置时，用于精确测量所获得的可变光程长度(例如，P1和P2)，从而精确地计算Δ P，并因此精确地提供所获得的吸光度和其它相关仪器测量结果。本专利技术针对这种需求。
技术实现思路
本专利技术针对一种用于测量由表面张力限制的样品的光学性质的设备，包括第一基座表面，所述第一基座表面联接至具有发送端的第一光学导管；底座；第二基座表面，所述第二基座表面机械地联接至所述底座并被配置为接收第一液体样品，所述第二基座表面联接至具有接收端的第二光学导管，其中所述第二基座还是可操作以在可变距离(P)下调整所述第一基座和所述第二基座之间的间隔，以便将所述第一液体样品拉成柱从而由表面张力限制，从而通过所述第一光学导管的所述发送端和所述第二光学导管的所述接收端为光度测定或光谱测定的测量提供光学路径；以及板，所述板配置有传感器以提供反馈，以便能够进行所述第一基座表面和所述第二基座表面之间的精确位移，从而能够进行所述可变距离(P)，所述板还被配置为使得能够将线性致动器发电机主体相对于所述设备保持，并因此a)允许所述电路板与所述第二光学导管平行于第二光学导管轴线的平移运动，以及b)防止所述电路板和所述第二光学导管作为整体相对于所述设备的旋转；从而使第本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于测量由表面张力限制的样品的光学性质的设备，包括：第一基座表面，其联接至具有发送端的第一光学导管；底座；第二基座表面，其机械地联接至所述底座并被配置为接收第一液体样品，所述第二基座表面联接至具有接收端的第二光学导管，其中所述第二基座进一步可操作以在可变距离（Ｐ）下调整所述第一基座和所述第二基座之间的间隔，以便将所述第一液体样品拉成柱从而由表面张力限制，由此通过所述第一光学导管的所述发送端和所述第二光学导管的所述接收端为光度测定或光谱测定的测量提供光学路径；以及板，所述板配置有传感器以提供反馈，以便能够进行所述第一基座表面和所述第二基座表面之间的精确位移，从而能够进行所述可变距离（Ｐ），所述板还被配置为能够将线性致动器发电机主体保持于所述设备，并因此：ｃ）允许所述电路板与所述第二光学导管平行于第二光学导管轴线的平移运动，以及ｄ）防止所述电路板和所述第二光学导管作为整体相对于所述设备的旋转；由此生成具有最小旋转效果的线性行进以及第二光学导管相对于所述第一光学导管的光学对准的最小改变。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：小查尔斯·W·罗伯逊，
申请(专利权)人：纳诺多普科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US