垂直和水平波束混合吸液管校准系统技术方案

一种用于确定由液体输送设备输送的样本溶液的体积的系统和相关方法。该系统包括用于在盒中添加和移除稀释液、被分析的样本溶液和二者的混合物的设备，所述盒具有基本上恒定的横截面积和已知的水平光学路径长度。该系统包括一个或多个分光光度计以水平和垂直地测量与两个不同生色团相关联的吸收率。未知浓度的第一生色团在稀释液中，并且已知浓度的第二生色团在样本溶液中。该方法在添加样本溶液之前水平和垂直地确定第一生色团的吸收率，并且然后在将稀释液和样本溶液混合在一起之后水平和垂直地确定第一生色团的吸收率并水平地确定第二生色团的吸收率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】垂直和水平波束混合吸液管校准系统相关申请的交叉引用本专利技术是非临时申请，并且要求标题为“VERTICALBEAMCALIBRATIONSYSTEMWITHHYBRIDMULTI-WAVELENGTHFLOWCELLDESIGN”的、2012年7月13日递交的、序列号为61/671,447并且已经转让给共同的受让人的美国临时专利申请的优先权益。该优先权申请的内容通过引用并入本文。本专利技术的背景。
本专利技术涉及使用分光光度计对液体体积的测量。更具体地，本专利技术涉及使用垂直分光光度计和水平分光光度计的组合来测试或校准液体输送设备的系统和相关方法。
技术介绍
用于测试或校准液体输送设备的所有当前制造的比色系统（例如由本专利技术和申请的受让人缅因州韦斯特布鲁克市的Artel公司提供的PCS®系统和MVS®系统二者，以及由纽约的Mt.Kisco的VistaLab提供的吸液管体积校准套件）都使用多个样本溶液以用于测试广泛的可输送溶液体积的目的。样本溶液被正被测试的设备输送到测量管中的稀释液中，并且在测量产生的混合物的吸收率之前混合溶液。浓缩的样本溶液用于测试小液体输送体积，并且更加稀释的样本溶液用于测试大液体输送体积。如本文所使用的，“管”是任何管形瓶、盒、瓶、微量滴定板或用于在其中保留流体的其他类型的容器，而不管这样的管是否被密封。此外，管可以被设计用于通过使用水平波束分光光度计（诸如像加拿大的帕洛阿尔托的Varian有限公司的Cary5000的常规UV-Vis分光光度计）或者垂直波束分光光度计（诸如像VT的Winooski的BioTekInstrument的Elx800的微量滴定板读取器）来收集光学吸收率测量值。ArtelPCS是用于吸液管或其他液体输送系统的校准的光度量方法和系统。其优点是可跟踪国家标准的高度准确和可重复的测量结果、使用的简单性、独立于环境因素（诸如振动、温度变化和气流）以及对于极低（微升）液体分发体积的适用性。其不利之处是相对高的消耗成本，因为稀释溶液被封装在干净的一次性管形瓶中，该干净的一次性管形瓶需要按高光学标准来制造，并且需要操作者干预来在一定数量的样本添加（介于11和40之间的分发，这取决于样本大小和浓度）之后改变到稀释液的新管形瓶。在实现ArtelPCS的高度准确性和精确性时一个重要要素是使用水平波束分光光度计，其测量两个波长处的吸收率并且其具有极低噪声和高准确性（在吸收率1处，噪声典型地好于2x105吸收率单位）。ArtelMVS是用于多通道吸液管和自动液体输送设备的校准的光度量测量方法和系统。其基于添加有稀释液和样本溶液二者的专用微量滴定板。其采用垂直波束分光光度计系统来测量在两个波长处的吸收率。在已知微量滴定板中井（well）的尺寸和所测量的吸收率的情况下，可以计算样本溶液的体积。其优点是：对于测量来自多通道分发器（高至一次384分发）的输送体积的适用性、速度、可跟踪国家标准的结果以及独立于操作者技术或环境变量。其弱点是高消耗成本（主要用于专用微量滴定板），以及微量滴定板的每个井仅可以输送一个样本体积的限制。诸如液体输送设备的自动测试之类的许多应用优选地自动完成而不用操作者干预。应当可能的是一整天自动地调度和实行测试操作而不用操作者关注或干预。上述的现有技术的方法均未实现该需求，因为二者都要求操作者干预以更换一次性管形瓶或微量滴定板。对于许多关键应用（其中频繁验证液体处理机性能是重要的）而言，上述方法中的任一种的消耗成本变得过高。所需的是这样的液体输送校准系统：其不要求操作者干预并且每个测试具有显著更低的消耗成本。还需要的是这样的液体输送校准系统：其使过程中对于操作者时间或装备时间的需要最小化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种液体输送校准系统，其不要求操作者干预并且每个测试具有显著更低的消耗成本。本专利技术的还一个目的是提供液体输送校准系统，其使在过程中对于操作者时间和装备时间的需要最小化。本专利技术的进一步目的包括：a）提供用于成本有效地覆盖从100nl到10ml的体积范围的单个系统和方法；b）降低的消耗成本；c）操作速度应当仅受操作者或自动分发器可以用吸液管进行吸取的速度的限制，对于10个数据点校准而言目标是1到1.5分钟；d）对于环境不敏感，例如包括：对外界低频率振动、气流、温度梯度或电压波动不敏感；以及e）服从ISO8655第7部分并且结果必须可跟踪国际标准。利用本专利技术来实现这些和其他目的，本专利技术是这样的系统：该系统包括：分光光度计，其具有水平和垂直波束二者；测量盒，其具有基本上恒定的横截面积；光学质量底部和开口顶部；大批量供应的稀释液；用于将稀释液运送到所述盒中的泵；用于清空所述盒的另一泵；废液容器；以及通路，用于混合所述盒的内容。相关方法涉及：将包含生色团的样本溶液用吸液管吸取到所述盒的开口顶部中或吸取到通向所述盒的通道中；将样本溶液与已经从大批量供应的稀释液输送来的稀释液进行混合以产生样本-稀释液混合物；以及利用分光光度计测量在一个或多个波长处的水平和垂直二者上的吸收率。基于吸收率测量值、盒尺寸和样本与稀释溶液的光学属性，基于比尔-朗伯定律（BeerLmbertLaw）的应用来计算添加到盒的样本溶液的体积。该系统还可以被配置用于多个盒，例如用于测试8或12个通道分发器。本专利技术在几个方面不同于MVS和PCS技术。关于MVS系统，应注意其限于仅垂直吸收率测量，对其来说，吸收率测量的重现性受以下事实限制：光束通过在空气-液体界面处的弯月面进入或退出盒的液体内容。弯月面的精确位置和形状并不精确地从一个测量到下一个测量可重现，这归因于：a）在空气-液体或液体-固体界面处的杂质（例如，携带油或表面活性剂的灰尘或一点沙粒），这可能局部影响弯月面形状；以及b）由于小的外界振动、由混合留下的残留运动或空气运动导致的弯月面的运动。在此方面，应注意，测量盒的直径越大，运动的可能性越大。此外，在MVS系统中，由于这些影响，对于好于约0.0005吸收率单位，读数不是可重现的。出于此原因，MVS系统被设计为决不测量小于0.250吸收率单位的吸收率差异，以确保由于吸收率读数的不可重现性导致的误差足够小而不会实质地影响整体测量不确定性。对于决不允许每次样本添加小于0.250吸收率单位的改变的要求排除了将许多样本添加到相同井的可能性，即使他们是小体积样本。如果某人进行尝试，则吸收率将迅速地超出可测性的限制。在最好情况中，在吸收率达到2.0之前，用户可能能够至多添加八种样本，这对于准确测量是合理的限制。在最坏情况中，用户仅可以向井添加一种样本。从操作的经济性或速度的视点来看，样本的该数量小于最优数量。通过使用本专利技术，在水平波束配置中，消除了与MVS过程相关联的这些限制。本专利技术提供了在样本溶液中仅包括一种生色团，该生色团不同于稀释液的生色团。现有的MVS专利涵盖这样的情况，在该情况中，样本溶液包含第一生色团（稀释液的生色团）和第二生色团二者。在本专利技术中，通过使用具有基本上恒定的横截面的盒来使该差异成为可能。在MVS过程中，微量滴定板有必要在开始之前是干净和干燥的。本专利技术的不同之处在于：通过使用具有基本上恒定横截面的盒，盒内容可以被自动清空至储存库中并且稀释液从大批量供应的稀释液自动添加；因此，其添加了在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定样本溶液的体积的系统，所述样本溶液通过液体输送设备输送到盒以帮助测试液体输送设备，所述系统包括：a. 盒，其具有被布置为从所述液体输送设备接收样本溶液到所述盒中的盒进入端口、基本恒定的横截面积以及已知的水平光学路径长度，并且所述盒被布置为在其中包含液体；b. 水平波束分光光度计，其被布置为发射通过所述盒中的内容的水平光学波束并且输出指示所述内容的光吸收率的信息，其中所述盒的内容包括稀释液，其中所述稀释液包括第一生色团；c. 垂直波束分光光度计，其被布置为发射通过所述盒中的内容的垂直光学波束并且输出指示所述内容的光吸收率的信息，其中所述盒中的内容包括样本溶液和稀释液，其中所述样本溶液包括第二生色团；以及d. 计算机程序，其被布置为基于基本恒定的横截面积、已知的水平光学路径长度、来自所述水平波束分光光度计的光吸收率信息以及来自所述垂直波束分光光度计的光吸收率信息来计算由所述液体输送设备分发到所述盒中的样本溶液的体积。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.13 US 61/6714471.一种用于确定样本溶液的体积的系统，所述样本溶液通过液体输送设备输送到盒以帮助测试液体输送设备，所述系统包括：a.盒，其具有被布置为从所述液体输送设备接收样本溶液到所述盒中的盒进入端口、基本恒定的横截面积以及已知的水平光学路径长度，并且所述盒被布置为在其中包含液体；b.水平波束分光光度计，其被布置为发射通过所述盒中的内容的水平光学波束并且输出指示所述内容的光吸收率的信息，其中所述盒的内容包括稀释液，其中所述稀释液包括第一生色团；c.垂直波束分光光度计，其被布置为发射通过所述盒中的内容的垂直光学波束并且输出指示所述内容的光吸收率的信息，其中所述盒中的内容包括样本溶液和稀释液，其中所述样本溶液包括第二生色团；以及d.计算机程序，其被布置为基于基本恒定的横截面积、已知的水平光学路径长度、来自所述水平波束分光光度计的光吸收率信息以及来自所述垂直波束分光光度计的光吸收率信息来计算由所述液体输送设备分发到所述盒中的样本溶液的体积，其中水平波束分光光度计和垂直波束分光光度计在相同盒中测量第一生色团的峰值吸收率波长，并且在第一生色团的峰值吸收率波长处第二生色团不显著吸收。2.根据权利要求1所述的系统，还包括：泵，其被布置为通过所述盒进入端口将所述稀释液输送到所述盒。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述样本溶液的所述第二生色团具有不同于所述稀释液的所述第一生色团的吸收特性的吸收特性。4.根据权利要求3所述的系统，还包括具有已知光学属性的一组试剂溶液，所述试剂溶液包括具有一定量的所述第一生色团的稀释液和具有已知浓度的所述第二生色团的样本溶液。5.根据权利要求3所述的系统，还包括：混合元件，用于将所述稀释液与所述样本溶液混合在一起。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述盒包括：过流端口，用于防止所述盒的完全填充。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述盒包括：在其顶部的开口，用于允许将所述样本溶液输送到所述盒中并绕过所述盒进入端口。8.一种用于确定样本溶液的体积的方法，所述样本溶液通过液体输送设备输送到盒以帮助测试液体输送设备，所述方法包括如下步骤：a.将稀释液输送到盒，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：RH柯蒂斯，
申请(专利权)人：亚特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US