一次性光度测量端头制造技术

一次性光度测量端头包括聚合物端头，聚合物端头具有毛细管填充通道、充当光输入耦合部的波导通道和充当光输出耦合部的波导通道，毛细管填充通道在聚合物端头的远端具有开口，每个波导通道在毛细管填充聚合物端头的近端具有开口，其中，毛细管填充通道、充当光输入耦合部的波导通道和充当光输出耦合部的波导通道彼此连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一次性光度测量端头专利
本专利技术涉及与移动手持式光度计一起使用的一次性光度测量端头，用于在液体里进行光度的、发光的、荧光的和浊度的测量。专利技术背景光度测定是一种重要的分析方法，具有不同的应用。本领域当前状态的光度测定的仪器通常是台式仪器。光度计可分为两组，使用试管的仪器和使用浸入式传感器的仪器。试管型仪器通常是沉重的台式仪器，或功能减少的更小的便携式仪器。大多数使用浸入式传感器的仪器是由通过导光玻璃纤维连接到浸入式传感器的台式装置组成的。传感器通常由金属和/或玻璃制成。源于台式装置里的光被引导通过传感器并经过限定长度的样本量，然后被引导回到台式装置中到检测器。传感器是笨重的且在转移到另一个样本之前需要清洗。Trau与Orban(DE10149879)描述了使用具有试管凹槽功能的一次性以及浸入式传感器端头的手持式光度计。与其他仪器相比，光路的一小部分是由聚合物制成的一次性端头的整体部分。这种配置的优点是，每次测量替换新的端头，样本污染和样本交叉污染可以完全排除。而DE10149879的端头却有光必须穿过端头材料行进的长光路长度的缺点，从而导致低传输。DE10149879的端头的特有特征是，端头部分地浸入测量溶液并且整个手持式光度计在测量溶液的弯液面上。待分析的液体然后流入充当试管的端头的光学凹槽。DE10149879的端头也需要反射表面，如金属表面，这增加了复杂性和成本。本专利技术通过提供使用不同类型的光传播的光度测量端头来克服一些限制。专利技术概述本专利技术描述了一种新颖的基于光传播的测量原理和设计以特别是与手持式光度计结合的进行光度的、发光的、荧光的和浊度的测量。本专利技术的端头没有与Trau和Orban描述的一样使用凹槽作为试管。相反，端头内的内通道充满了待分析的液体，并该通道充当波导或光的传播通道以引导光通过液体样本用于吸收度和其他光学测量。最有益地是，端头可以做成一次性的以防止任何交叉污染并且只需少量的样本量,。有益地是，充当波导的通道的尺寸能够被构造成只引导一个波长的光以变成单色器。在光度测定设备里，通过使用本专利技术的端头，单色器就不是必须的，这将大幅降低光度测定设备的成本。根据本专利技术的第一方面，提供了一次性的光度测量端头，光度测量端头包括聚合物端头,聚合物端头具有毛细管填充通道、充当光输入耦合部的波导通道和充当光输出耦合部的波导通道，毛细管填充通道在聚合物端头的远端具有开口，每个波导通道在毛细管填充聚合物端头的近端具有开口，其中，毛细管填充通道、充当光输入耦合部的波导通道并且充当光输出耦合部的波导通道彼此连接。聚合物端头的长度可在0.5和10厘米之间。聚合物端头在它的毛细管填充通道末端处的直径可介于50微米到10毫米之间。聚合物端头在它的光耦合末端处的直径可介于1毫米到20毫米之间。聚合物端头可由折射率低于1.33的聚合物材料形成。聚合物端头可具有应用到波导通道的内壁上充当包层的低折射率的薄膜或涂层。聚合物端头可具有微结构化的表面，该微结构化的表面形成空气孔或空气填充的区域的二维周期阵列或结构，其被施加到波导通道内壁并且显示光子带隙效应，以及充当包层。毛细管通道和波导通道可有介于1平方微米和1平方毫米之间的横截面。毛细管填充通道和波导通道的横截面可不同。毛细管填充通道的横截面和波导通道的横截面中至少一个可以随通道长度而改变。波导通道可有弯曲或折叠的形状，使得波导通道的长度是端头长度的多倍。所述多倍可小于1000。毛细管填充通道和波导通道的横截面可相同。充当光输入耦合部的波导通道的开口以及充当光输出耦合部的波导通道的开口可是相同的。波导通道的尺寸和弯曲角度可被选择以仅引导特定波长间隔的光。波导通道的尺寸和弯曲角度可被选择以仅引导一个波长的光。波导通道的尺寸和弯曲角度可被选择以仅引导大于特定的反射率的光。端头可有一个以上的波导通道。至少一个棱镜和/或至少一个反射表面可以用来引导光。毛细管填充通道可以具有集成的过滤器。一次性光度测量端头可以有一个被连接到一个以上的充当光输出耦合部的波导通道的充当光输入耦合部的波导通道。一次性光度测量端头可以有被连接到一个以上的充当光输入耦合部的波导通道的一个充当光输出耦合部的波导通道。端头可以包含与填充通道的样本混合的试剂。端头可包括容纳至少一种试剂的储液器腔并且储液器腔可连接到至少一个通道。根据本专利技术的第二方面，提供了用于执行光度测量的系统，该系统包括根据本专利技术的第一方面的一次性光度测量端头、连接到充当光输入耦合部的波导通道的光源和连接到充当光输出耦合部的波导通道的光检测器。该系统是可操作的以执行光度或荧光或比浊或浊度或折射率的测量。根据本专利技术的第三方面，提供了使用根据本专利技术的第二方面的系统进行光度测量的方法，该方法包括以下步骤：向充当光输入耦合部的波导通道供应来自光源的光、将端头的远端浸入液体样本使得液体被吸入毛细管填充通道和波导通道以及在光检测器处检测透射光。定义术语“一次性”或“一次性端头”或“光度测量端头”或“端头”是指本专利技术的端头。端头由聚合物和玻璃制成。通常，端头在一个远端有毛细管填充通道的开口，并且在其对面的远端有充当光输入耦合部的波导通道的开口和充当光输出耦合部的相同的波导通道的第二个开口。毛细管填充通道和波导通道彼此连接。端头的长度可介于0.5厘米和10厘米之间。端头的直径可在50微米和2厘米之间；两个远端的直径可不同。通常，与连接到光度测定设备的对面的远端比较，毛细管填充通道的远端有更小的直径或横截面。通道的直径为1微米至500微米；横截面可以是圆形、矩形或任何其他形状。在图1中给出了本专利技术的端头的例子。术语“波导通道”指的是在端头内的被样本填充的通道。样本可以是液体或气体。由于端头材料和样本的折射率以及通道尺寸，光可以通过波导通道传播。通过全内反射或通过使用在波导通道上的反射面如反光的金属表面或通过微结构化的折射率显著低于水的涂层或薄膜，光的传播可以完成，在水中，光通过全内反射传播或受带隙效应的限制或其混合。波导可以被设计为多模波导或单模波导来引导多个波长或只有单一波长的光。通过波导引导的光可以从紫外(UV)区域到红外区域(IR)。术语“毛细管填充通道”指的是在端头内的用样本填充的通道。样本通过毛细作用流经毛细管填充通道流入波导通道以通过毛细作用用样本填充波导通道。毛细管填充通道可包含以调节样本的工具，如过滤器或试剂释放容器。术语“毛细管填充”是指通过毛细管力或毛细作用的使用来用样本填充毛细管通道和波导通道。术语“光耦合”是指在端头上的过程和技术特征，用以将来自光度测定设备的光或光源耦合进入波导通道，以及将从波导通道出来光耦合进入光度测定设备。端头具有在端头的一个远端终止的至少一个波导通道。波导通道的末端被称为“光耦合”。术语“光输入耦合部”和“光输出耦合部”指的是将光耦合进入波导和将光耦合出波导的波导通道的两端。从波导被耦合出来的光通常被发送到光传感器上。术语“测量”指使用端头和所附的光度测定设备来分析和确定样本中分析物的浓度的过程。术语“手持式光度测定设备”是指包含至少一个光源和连接到本专利技术的端头的至少一个光检测器以执行光度测量的移动设备。术语“分析物”是指通过执行测量来分析的物种，通常是例如但不限于蛋白质、肽、核酸、脂类、葡萄聚糖、气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一次性光度测量端头，包括：聚合物端头，所述聚合物端头具有：毛细管填充通道，所述毛细管填充通道在所述聚合物端头的远端具有开口，充当光输入耦合部的波导通道，以及充当光输出耦合部的波导通道，所述波导通道中的每一个具有在所述聚合物端头的近端的开口，其中，所述毛细管填充通道、充当光输入耦合部的所述波导通道以及充当光输出耦合部的所述波导通道彼此连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.11 GB 1318017.91.一种一次性光度测量端头，包括：聚合物端头，所述聚合物端头具有：毛细管填充通道，所述毛细管填充通道在所述聚合物端头的远端具有开口，充当光输入耦合部的波导通道，以及充当光输出耦合部的波导通道，充当光输入耦合部的所述波导通道和充当光输出耦合部的所述波导通道中的每一个具有在所述聚合物端头的近端的开口，其中，所述毛细管填充通道、充当光输入耦合部的所述波导通道以及充当光输出耦合部的所述波导通道彼此连接。2.根据权利要求1所述的一次性光度测量端头，其中，所述聚合物端头的长度介于0.5厘米和10厘米之间。3.根据权利要求1或权利要求2所述的一次性光度测量端头，其中，所述聚合物端头在它的毛细管填充通道末端的直径介于50微米到10毫米之间。4.根据权利要求1或权利要求2所述的一次性光度测量端头，其中，所述聚合物端头在它的光耦合末端的直径介于1毫米到20毫米之间。5.根据权利要求1或权利要求2所述的一次性光度测量端头，其中，所述聚合物端头是由折射率低于1.33的聚合物材料形成的。6.根据权利要求1或权利要求2所述的一次性光度测量端头，其中，所述聚合物端头具有应用到充当光输入耦合部的所述波导通道和充当光输出耦合部的所述波导通道的内壁上充当包层的低折射率的薄膜或涂层。7.根据权利要求1或权利要求2所述的一次性光度测量端头，其中，所述聚合物端头具有微结构化的表面，所述微结构化表面形成被施加到充当光输入耦合部的所述波导通道和充当光输出耦合部的所述波导通道的内壁的空气孔或空气填充的区域的二维周期阵列，并且显示光子带隙效应以及充当包层。8.根据权利要求1或权利要求2所述的一次性光度测量端头，其中，所述毛细管填充通道、充当光输入耦合部的所述波导通道和充当光输出耦合部的所述波导通道具有介于1平方微米和1平方毫米之间的横截面。9.根据权利要求1或权利要求2所述的一次性光度测量端头，其中，所述毛细管填充通道的横截面与充当光输入耦合部的所述波导通道和充当光输出耦合部的所述波导通道的横截面是不同的。10.根据权利要求1或权利要求2所述的一次性光度测量端头，其中，所述毛细管填充通道的横截面、充当光输入耦合部的所述波导通道的横截面和充当光输出耦合部的所述波导通道的横截面中的至少一个随通道长度而改变。11.根据权利要求1或权利要求2所述的一次性光度测量端头，其中，充当光输入耦合部的所述波导通道和充当光输出耦合部的所述波导通道具有弯曲的或折叠的形状使得充当光输入耦合部的所述波导通道和充当光输出耦合部的所述波导通道的长度是所述一次性光度测量端头的长度的多倍。12.根据权利要求11所述的一次性光度测量端头，其中，所述多倍少于1000。13.根据权利要求1或权利要求2所述的一次性光度测量端头，其中，所述毛细管填充通道、充当光输入耦...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪特尔·威廉·特劳，
申请(专利权)人：新加坡国立大学，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG