[發明專利]測量流體的性質的方法和調節流體分析器以操作的方法

有效

• 申請號: 201910961927.4
• 申請日: 2015-03-30
• 公開（公告）號: CN110702640B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 查爾斯·麥卡利斯特·馬歇爾;唐納德·屈爾;杰弗里·格斯特
• 申請（專利權）人: 紅移生物分析有限責任公司
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 張順濤

一種流體分析器，所述流體分析器包括光源和光學探測器，所述光源和光學探測器限定通過流體流動室的檢查區域的光束路徑。流動控制裝置引導穿過通道和檢查區域的分析物和基準物流體，并且響應于控制信號以操作流體流動，以在檢查區域中移動將分析物和基準物流體分離的流體邊界。控制器生成控制信號以(1)導致流體邊界相應地在檢查區域中移動，(2)以第一間隔和第二間隔對來自光學探測器的輸出信號采樣，在第一間隔中，檢查區域包括比基準物流體更多的分析物流體，在第二間隔中，檢查區域包括比分析物流體更多的基準物流體，以及(3)從輸出信號的樣本確定指示分析物流體的光學測量特性的測量值。

本申請是分案申請，其是基于國際申請日為2015年3月30日、進入國家階段日期為2016年11月10日、申請號為201580024865.4、發明名稱為“對液體和氣體調制的流體分析器”的申請的分案申請。

背景技術

由于中紅外(Mid-IR)中可訪問的唯一光譜指紋，Mid-IR光譜是用于有機材料的定性和定量測量的有力工具。然而，由于包括以下各項的許多原因，使用Mid-IR光譜測量分析物的較低濃度可能存在挑戰：(1)由于較強的吸收背景基質的較強的背景吸收率，吸收背景基質諸如為水或其它的較強極性溶劑，所述較強極性溶劑限制容許的樣本路徑長度，(2)與分析物重疊的干涉，該干涉使得直接測量分析物吸收特征是困難的，(3)較弱和較寬的光譜特征，所述較弱和較寬的光譜特征難以或不可能與儀器光源、探測器和電子器件中的低頻漂移區分開。

處理這些限制中的一些的一個方法是在系統中引入兩個測量通道，一個測量通道具有分析物以及背景基質(例如液體樣本中的溶劑)，即“樣本通道”，另一個測量通道包括沒有分析物的背景基質，即“基準物通道”。樣本通道和基準物通道然后分別被相繼或平行測量，并且結果被按比率變換以獲得需要的“透射”光譜。在較低的分析物濃度下，樣本通道和基準物通道中的背景基質基本是相同的，并且因而抵消，使得更容易理解分析物的微弱吸收特征的提取。該方法可以通過多個方式或途經來實現。

一個技術是實時“偽”雙光束(對于FTIR)。在這種情況下僅具有一個測量通道，并且樣本室和基準物室交替地放置在測量通道中。(計算機存儲的)樣本測量值和基準物測量值然后按比率變換以獲得透射光譜。由于任何較小的漂移將向測量值增加噪聲，所以該方法要求非常穩定的系統，該系統包括源、電子器件和探測器。該方法還要求與相同的采樣室匹配，或沖洗和再填充單個室。

另一方法是在兩個光學路徑之間切換光束。盡管該方法可以是更快的，但是非常難以精確地匹配兩個通道，光學上較復雜，并且采樣室必須也緊密匹配。

雙光束光學相減涉及來自干涉儀的180°異相的兩個輸出光束的光學差分測量。又難以使通道匹配，光學上較復雜，并且仍然需要兩個匹配室。

具有兩個探測器和通道的雙光束是另一方法。盡管兩個光束可以被同時地測量，但是除了匹配兩個光學通道，探測器必須還被匹配，使得測量甚至更困難。

在常規的基于光柵的掃描儀器或可調諧激光器的情況下，雙光束系統可以被使用，其中隨著系統掃描整個光譜，機械斬波器使光束路徑在兩個光學路徑之間快速交替。該快速調制改進了信噪比，但是仍然遭受匹配光學路徑和采樣室的困難。

這些方法都要求非常穩定的源、探測器和電子器件、兩個光學通道和采樣室的精確光學匹配、或這些要求的一些組合。另外，它們都增加了測量的復雜度。

最小化這些限制的一個非常有效的方法是調制光譜。在調制光譜中，一次或多次調制施加在測量裝置或樣本上。借此，這允許檢測方法僅調制特定頻率，和/或其高頻泛音需要被檢測到。通過這樣做，該方法消除了影響位于調制頻率外的測量值的噪聲源。這還能夠消除所述常規的雙光束比率方法所固有的低頻漂移問題。