专利名称：光纤光谱测碘仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种分析仪器，特别是涉及一种分析测定碘元素的专用仪器。
背景技术：
碘元素与人类生命休戚相关，缺乏碘元素可以严重的影响人的智力成为废人。我 国是碘缺乏病严重流行国家之一，中国曾向世界卫生组织承诺消灭碘缺乏病，但未实现，消 灭碘缺乏病任重道远。检测尿碘含量的方法是防治碘缺乏病的决断性手段，孕妇和婴幼儿 补碘是关键，这部分人群补碘依赖于检测尿碘的准确结果，科学补碘可使中国每年少生上 百万个痴、呆、傻儿童。碘元素的监测还涉及饮用水、碘盐、粮食、食品、药物等。世界卫生组织公认检测尿碘含量是监测、评价人群碘元素营养状况的最佳指标。 目前现有技术中，《尿碘的砷铈催化分光光度测定法》(WS/T 107-2006)，是我国卫生行业标 准方法。此法的缺点是样品经过繁琐的预处理之后，在分光光度计上每操作一次只能检测 几个样品，不适应碘缺乏病高危地区的流行病学调查。根据《2010年实现消除碘缺乏病目 标行动方案》的要求，卫生部制定了《全国碘缺乏病监测方案》，按照行业标准法完成这项任 务工作周期太长。2003年公开的实用新型《碘元素自动检测仪》(ZL02234266. 2)，其致命弱点是光学 系统设计不科学，棱镜做单色器较落后，看不出有狭缝设置，光信号与试管距离过长，杂散 光严重影响比色结果，它不具备721分光光度计的技术指标，机电设计也过于原始。
发明内容
本发明的目的是提供一种一次可以检测二十一个尿碘样品，解决了分光光度计的 一次只检测几个样品的难题，用分光光度计测碘，需要预热和反复调零、调波长，检测时间 响应慢，还需手工绘制标准曲线图。使用光纤光谱仪测定尿碘就不存在这些缺陷。为了达到上述目的，本发明的技术方案是适应卫生行业标准《尿碘的砷铈催化 分光光度测定法》的要求，以下简称《行业标准法》，也适用于业内分析人员发明的《尿碘手 工化学法》，以下简称《业内流行法》，引用了成熟的光纤光谱仪模块化设计技术，提高了碘 元素检测的灵敏度、准确度、响应时间；设计了比色皿箱体，箱体里横位四排，纵位七列，可 装载28支方形比色皿；设计使用了微型震动电机震摇比色皿箱体，整体震勻比色皿里的试 剂，使化学反应充分；设计使用了云母电热片，使箱体里的比色皿和需要加温的试剂盒精确 控制温度；设计使用了 X轴与Y轴机电传动定位装置使比色皿箱体前、后、左、右移动，以保 证计量泵向比色皿注入试剂和光谱仪光纤探头检测定位准确；设计使用了四支独立的计量 泵，一端吸取试剂，一端向比色皿内注入试剂；仪器有控制电路、操作表屏和仪器外壳。本发明引用光纤光谱仪，最大化的满足《行业标准法》检测的需要，可以提高尿碘 分析的灵敏度和准确度，提升分析速度，适宜于碘缺乏病的流行病学普查和监测，缩短普查 监测工作周期，减少普查成本。光纤光谱仪具有多功能性，可以担负国家法定的加碘食盐监 测，以及水体、食品、粮食等碘元素检测。本发明也满足于《业内流行法》，两法均可达到殊途
3同归的功效。
下面结合附图和具体的实施方案对本发明作进一步详细的描述。图1是本发明专利的光纤光谱仪平面示意图。图2是本发明专利的光纤光谱仪侧面示意图。图3是本发明专利的光纤光谱仪立面示意图。图4是本发明专利的光纤光谱仪背面示意图。
具体实施方案图1所示，是除去仪表操作屏外壳上盖下的仪器平面图，基本显示了仪器的结构 分布，共有五部分组合器件构成。仪器分前后区间，前后区间以分隔板I为界，在前区间， 第一部分是比色皿箱体及其配套的组合器件(1-9)；第二部分是X轴与Y轴机电传动组 合机件(10-22)；在后区间，设计了集装框架II，框架中间分为上下两层，两层之间有横隔 板III，显示了 第三部分是光纤光谱仪及其组合器件(30-39)，横隔板III上层实线空白区 是光纤光谱仪，下层虚线阴影区是卤钨灯光源；第四部分是计量泵和试剂盒及其配套附件 (40-45)，在横隔板III上下层，光纤光谱仪两边，共有四套计量泵和试剂盒及其附件；第五部 分是集装框架的左右两侧的控制电路组合器件和操作表屏以及仪器外壳(50-59)。所述的比色皿箱体及其配套组合器件平面图只可显示比色皿箱体1，在它的平 面上从后向前数有横位四排，从左向右数有纵位七列，比色皿箱体1总计装载28支比色皿 2，箱体平面后第一排，第一支是参比比色皿2，其它6支是标准液系列比色皿2，第二、三、四 排是被测样品比色皿2，共21支，箱体底面有透光孔3，箱体的内面四壁贴有云母电热片4， 比色皿箱体1以下的透光孔3、底板5、支撑杆6、连接螺丝7、微型震动电机8、弹簧9不可显
7J\ o所述的X轴与Y轴机电传动组合机件X轴组合机件由X轴伺服电机10、X轴联轴 器11、X轴丝杆12及丝杆上的螺帽13，X轴配有X光轴14，X轴丝杆12和光轴14保持平行 和水平，X轴丝杆12上的一个螺帽13和X光轴14上的两个直线轴承15，三点一面构成定 位平台16 ；Y轴组合机件由Y轴伺服电机17、Y轴联轴器(与联轴器座一体)18、Y轴丝杆 19及后端的丝杆座20，Y轴丝杆19配有Y光轴21，它的前后端各一个Y光轴轴座22，Y轴 丝杆19和Y光轴21保持平行和水平；X轴丝杆12、X光轴14与Y轴丝杆19、Y光轴21有 a、b、c、d四个连接点a是X轴丝杆12左端丝杆座与Y轴丝杆19上前螺帽的连接点，b是 X光轴14左端轴座与Y轴丝杆19上后螺帽的连接点，c是X轴右端联轴器座11下与Y光 轴21上前直线轴承的连接点，d是X光轴14右端轴座下与Y光轴21上后直线轴承的连接 点，a、b、c、d四点连接上下X、Y轴组成全套定位机电传动装置，X轴丝杆12和光轴14连接 定位平台16上的比色皿箱体1组合器件由X轴伺服电机10驱动做左右移动，Y轴丝杆19 和光轴21又托着X轴的组合器件及载物做前后移动；所述的光纤光谱仪组合器件光纤光 谱仪有两个光学模块组成，光纤光谱仪和商钨灯上下侧身叠着放置，它们之间有横隔板III 分上下两层，上层实线空白显示较长的是光纤光谱仪，有光谱仪本体30(其光学器件内部 由SMA 905标准光纤接口、固定接入狭缝、准直镜、光栅、聚焦反射镜、检测器聚焦透镜、CCD
4阵列探测器件构成)，光谱仪光纤31，光纤探头32组成；下层虚线阴影显示较短的是卤钨灯 光源，有卤钨灯本体33，卤钨灯光纤34，光纤发射头35组成。所述的计量泵和试剂盒及其配套附件平面图后区间，在光纤光谱仪和卤钨灯两 侧，横隔板III的上下两层，共有四支计量泵40和四种试剂盒41，实线表示横隔板III上层两 支计量泵40和两种试剂盒41及硅胶软管43，虚线表示横隔板III下层计量泵和两种试剂盒 以及被云母电热片4控温护套42，它是《行业标准法》检测操作时，箱体比色皿2和试剂盒 41里的温度要求控制在同一水平，必须采用云母电热片4控温护套42 ；所述的配套附件是 指从分隔板I中间延伸出来横放的U字槽型板，平面图显示了上槽型板46较宽，上槽型板 46上中间有延伸出的光谱仪光纤31及光纤探头32，两侧各有两根硅胶软管43和两个弯形 移液针头44，上支架45，下槽型板48不可显示。所述的控制电路组合器件和操作表屏以及仪器外壳平面图后区间可显示集装框 架两侧，右侧下层有电源50、上层有电路主板51、侧壁上有USB接口 52 ；左侧有伺服电器驱 动器53，仪器总开关54，仪器平面图不可显示打印机55，操作屏56，液晶屏57、支座59。图2所示横放的U字槽型板断面全貌，其底部固定在分隔板I中间位置，上槽型 板46面上有从分隔板1大方孔47后面延伸出来的光谱仪光纤31，光纤探头32弯曲向下， 硅胶软管43进入弯形移液针头44都由上支架45固定；下槽型板48有从分隔板I下面小 孔49后面延伸出来向上弯曲的光纤发射头35和下支架45。侧面图的比色皿箱体1里显 示了纵列四支比色皿2，前后壁上云母电热片4，底板5下面的微型震动电机8，底板5上支 撑杆6与比色皿箱体1上角的螺丝7连接，底板5下面弹簧9和定位平台16连接，它的下 面是全套X轴与Y轴机电传动组合机件，比色皿箱体1在U字槽型板上下之间可以前、后、 左、右移动无障碍。侧面图后区间显示了，中间上面较长的是光纤光谱仪本体30，下面较短 的是卤钨灯本体33，中间有横隔板III，分上下两层，显示了右侧上下层的微型计量泵40和 试剂盒41，下层的试剂盒设有云母电热片4及控温护套42，以及连接试剂盒盖上的硅胶软 管43。侧面图还显示了 X轴端联轴器的虚线11、X光轴14轴座断面，分别与Y光轴上的c、 d前后直线轴承相连接。侧面图前端虚线只显示了左侧Y轴伺服电机17。后区间还显示了 顶部是仪器表屏区的打印机55、操作屏56、液晶屏57、仪器外壳58、仪器支座59。图3所示比色皿箱体1壁上可见云母电热片4，下面的底板5、支撑杆6、连接螺 丝7 ；还显示了底板5下的微型震动电机8，底板5下与定位平台16的连接弹簧9 ；比色皿 箱体1上下沿显示了 U字槽型板上槽板46、下槽板48前端断面，较宽的上槽板46可见其前 端中间被上支架45固定的光纤探头32检测位置及两侧各两支弯形移液针头44是注入试 剂的位置，较窄的下槽板48可见其前端的卤钨灯光纤发射头35弯曲向上，它的的光信号穿 过比色皿箱体1下的透光孔3进入比色皿2里的试剂，试剂化学反应产生的光信号，由其上 槽板46上的光谱仪光纤探头32所接收，上下轴心必须保持在一条直线上；定位平台16以 下可见X轴传动机件组合，X轴伺服电机10、联轴器11、丝杆12、螺帽13 ；左侧只可见Y轴 伺服电机17，右侧可见Y光轴21前端的轴座22。图4所示仪器后区间可见集装架II有横隔板III分隔为上下两层，上层中间是光 纤光谱仪本体30尾部，下层是商钨灯光源本体33尾部，它们的两侧分别放置了计量泵40、 试剂盒41，只有下层两侧的试剂盒41有配置了云母电加热片4的控温护套42 ；仪器右侧外 壳内下层有电源50，上层有电路主板51和USB接口 52 ；左侧外壳内显示了伺服电机驱动器
553和电源开关54的位置；顶部外壳下是仪器表屏区三个方框，中间是打印机55、右侧是操 作屏56、左侧是液晶显示屏57、仪器外壳58、仪器支座59。 本发明开发的软件操作系统可分别执行两套操作模式检测碘元素，一套适用于 《行业标准法》，使用的是《行业标准配方》，三种试剂组成；另一套适用于《业内流行法》，它 有三套试剂配方，《刘氏六种试剂配方》、《熊氏五种试剂配方》和《熊氏四种试剂配方》，本 发明引用《熊氏四种试剂配方》。两种方法的区别一是试剂配方有区别；二是化学反应终 点检测方式有区别；三是公式计算有区别。本发明既保证了《行业标准法》的应用，又保留 了《业内流行法》应用，前者操作较为繁琐，试验条件有严格的限制，时间和温度控制必须精 确；后者操作特别简便，工作效率高，流行于基层实验室。
权利要求
一种分析仪器，它包括比色皿和箱体及其配套的组合器件，X轴与Y轴机电传动组合机件，光纤光谱仪和卤钨灯光源模块组合器件，计量泵和试剂盒及其配套附件，控制电路组合器件和操作表屏以及仪器外壳；所述的比色皿和箱体及其配套的组合器件，其特征在于比色皿箱体1，它的平面上从后向前数横位四排，从左向右数纵位七列，比色皿箱体1总计装载28支比色皿2，箱体平面后第一排第一支是参比比色皿，其它6支是标准液系列比色皿，第二、三、四排是被测样品比色皿2共21支，箱体底面有透光孔3，箱体内面四壁贴有云母电热片4，比色皿箱体1下底板5上和四根支撑杆6、四个螺丝7相连接，底板5下装有微型震动电机8，底板5下有弹簧9和定位平台连接；所述的X轴与Y轴机电传动组合机件，其特征在于X轴组合机件有X轴伺服电机10、X轴联轴器11、X轴丝杆12及丝杆上的螺帽13，X轴配有X光轴14，X轴丝杆12和光轴14保持平行和水平，X轴丝杆12上的螺帽13和X光轴14上的两个直线轴承15，三点一面构成定位平台16；Y轴组合机件有Y轴伺服电机17、Y轴联轴器及联轴器座18、Y轴丝杆19、Y轴丝杆座20，Y轴丝杆19配有Y光轴21，它的前后端各有一个轴座22，Y轴丝杆19和Y光轴21保持平行和水平，X轴丝杆12、X光轴14与Y轴丝杆19、Y光轴21有a、b、c、d四个连接点a是X轴丝杆12左端丝杆座与Y轴丝杆19上前螺帽的连接点，b是X光轴14的左端轴座与Y轴丝杆19上后螺帽的连接点，c是X轴右端联轴器11下与Y光轴21前直线轴承的连接点，d是X光轴14右端轴座下与Y光轴21后直线轴承的连接点，a、b、c、d四点连接上下X、Y轴组成全套定位机电传动装置，X轴丝杆12和X光轴14连接定位平台16上的比色皿箱体1组合器件由X轴伺服电机10驱动做左右移动，Y轴丝杆19和光轴21又托着X轴组合机件及载物做前后移动；所述的光纤光谱仪和卤钨灯模块组合器件，其特征在于光纤光谱仪本体30和卤钨灯本体33上下侧身叠着放置，光谱仪光纤31、光纤探头32被上支架45固定在从分隔板I中间延伸出来横放的U字槽型板46上，光纤探头32弯曲向下，卤钨灯光纤34、光纤发射头35被下支架45固定在从分隔板I下面延伸出来下槽型板48上，光纤发射头35弯曲向上，它和光纤探头32的中心轴必须在一条直线上，还必须使比色箱体1在U字槽型板上下之间可以左、右、前、后移动无障碍；所述的微型计量泵和试剂盒及其配套附件，其特征在于在横隔板III的上下两层，光谱仪和卤钨灯两侧共有四支计量泵40和四种试剂盒41，下层的试剂盒有云母电热片4控温护套42，四种试剂盒各有硅胶软管43与计量泵连接，并从分隔板I中间延伸出来到上槽型板46，折成弯形移液针头44，由上支架45固定，向下面的比色皿注入试剂。
2.根据权利要求1所述的控制电路组合器件，其特征在于仪器外壳右侧内，下层有电 源50，上层有电路主板51和USB接口 52 ；仪器外壳左侧内有伺服电机驱动器53和电源开 关54。
3.根据权利要求1所述的操作表屏以及仪器外壳，其特征在于仪器外壳顶部后下有 三个方框，表示中间是打印机55、右侧是操作屏56、左侧是液晶显示屏57、仪器外壳58、仪 器支座59。
全文摘要
本发明公开了一种光纤光谱测碘仪，包括比色皿箱体及其配套的组合器件，X轴与Y轴机电传动组合机件，光纤光谱仪和卤钨灯模块组合器件，计量泵和试剂盒其及配套附件，控制电路组合器件和操作表屏以及仪器外壳，在软件操作系统的指令下，依靠X、Y轴机件传动定位装置，带动比色皿箱体及配套器件左、右、前、后移动定位，计量泵把各种试剂依次泵出注入比色皿，卤钨灯发射头的光信号透射到比色皿里的试剂，试剂的化学反应变化由光纤光谱仪探头进行定量分析，一次可以检测21个样品。
文档编号G01N21/78GK101900667SQ20091014156
公开日2010年12月1日 申请日期2009年5月30日 优先权日2009年5月30日
发明者万文炳 申请人:万文炳