用于进行测试样品上的光吸收测量和参考样品上的符合性测量的装置和方法与流程

本公开涉及一种用于进行测试样品上的光吸收测量和参考样品上的符合性测量的装置和方法，包括但不限于进行测试样品上的或参考样品上的光谱测量或光度测量。

背景技术：

woolfrey(woolfrey)的国际专利申请no.wo2003/078945a1描述了光谱仪的双光束校准。激光束通常指向样品聚焦光学器件，并且偏离其正常路径以照亮第一参考源。

workman(workman)的国际专利申请no.wo2013/163268a1描述了光谱仪次级参考校准。光谱仪设计为能够对样品进行测量。为了进行诊断测量，次级参考样品设置在机械地插入到光谱仪的测量室内的转动架或翼板上。

技术实现要素：

公开了一种装置，其用于进行测试样品上的光吸收测量和至少一个参考样品上的符合性测量。装置包括：照射系统，所述照射系统配置为能够沿着光路引导光；测试样品容器保持器，所述测试样品容器保持器配置为能够在所述光路中的第一位置处收纳测试样品容器从而用于测试样品测量；包括至少一个保持区域的参考样品容器支承件，所述保持区域配置为能够收纳参考样品容器从而用于参考样品测量；检测系统，所述检测系统配置为能够在所述测试样品测量期间检测由所述测试样品吸收的光，并且配置为能够在所述参考样品测量期间检测由参考样品吸收的光；以及致动器，所述致动器连接至所述参考样品容器支承件，所述致动器配置为能够移动所述参考样品容器支承件，以将收纳在所述至少一个保持区域之中相应的一个保持区域中的所述参考样品容器在第一时间点定位在所述光路中的第二位置处，并且在第二时间点定位在所述光路之外的第三位置处。第一位置和第二位置在光路中位于沿着光路的不同位置处。

所述参考样品容器支承件包括至少两个保持区域，其中，所述至少两个保持区域中的至少一个保持区域配置为能够收纳至少两个参考样品容器中的相应的一个参考样品容器。此外，所述致动器配置为能够移动所述参考样品容器支承件，以将至少两个参考样品容器中的收纳在所述至少两个保持区域中的相应的一个保持区域中的任意一个参考样品容器定位在所述第二位置处。

优选地，所述参考样品容器支承件包括非暂时性计算机可读介质。

用于进行测试样品上的光吸收测量和至少一个参考样品上的符合性测量的装置进一步还包括照射系统，所述照射系统包括光源和第一光学元件。所述第一光学元件设于发射端上并且包括第一玻璃纤维。

在另一实施例中，照射系统和检测系统配置为使得光路的在照射系统与检测系统之间的部分是基本准直的。

在另一实施例中，装置的检测系统包括接收端上的第二光学元件。第二光学元件包括第二玻璃纤维、色散元件和光检测器。

用于进行测试样品上的光吸收测量和至少一个参考样品上的符合性测量的装置还包括直线输送器，所述直线输送器连接所述致动器与所述参考样品容器支承件。

在一实施例中，装置还包括：支撑部件，所述支撑部件耦接至所述照射系统、所述测试样品容器保持器以及所述检测系统；支承组件，其包括参考样品容器支承件、致动器、直线输送器以及附接到直线输送器的盖。所述支承组件配置为可移除地附接到所述支撑部件。此外，盖配置为能够在支承组件附接到装置时至少局部地保护参考样品容器支承件、致动器以及直线输送器免受装置的外部环境。

所述支承组件配置为能够通过附接机构可移除地附接到所述支撑部件。附接机构从由卡扣附接机构、磁性附接机构和螺栓机构构成的组中选取。

在一实施例中，所述致动器和所述直线输送器配置为具有至少10微米的线性精度。

在另一实施例中，所述致动器、所述直线输送器和所述参考样品容器支承件布置为使得；收纳在所述至少一个保持区域的相应的一个保持区域中的所述参考样品容器在所述致动器进行预定的移动之前定位在所述光路之外，并且在所述致动器进行预定的移动之后定位在所述第二位置处。

用于进行测试样品上的光吸收测量和至少一个参考样品上的符合性测量的装置的参考样品容器收纳在所述至少一个保持区域之中的相应一个保持区域中。

在一实施例中，参考样品容器包括两个对置的壁部，每个壁部具有各自的窗口，当参考样品容器定位在第二位置处时光路穿过窗口。

在另一实施例中，参考样品容器的窗口为滴状。

在一实施例中，参考样品容器可以设置为与前述用于进行测试样品上的光吸收测量和至少一个参考样品上的符合性测量的装置结合。参考样品容器可以还被选择用于确定以下之一：装置的波长准确度、装置的杂散光性能、装置的线性度或装置的分辨率。

在另一实施例中，测试样品容器可以设置为与前述用于进行测试样品上的光吸收测量和至少一个参考样品上的符合性测量的装置结合。测试样品容器收纳在测试样品容器保持器中，还容纳测试样品。

根据本发明的用于进行测试样品上的光吸收测量和至少一个参考样品上的符合性测量的特别是根据任意前述实施例的装置包括：配置为能够沿着光路引导光的照射系统；测试样品容器保持器，所述测试样品容器保持器配置为能够在所述光路中的第一位置处收纳测试样品容器从而用于测试样品测量；包括至少一个保持区域的参考样品容器支承件，所述保持区域收纳用于参考样品测量的空的参考样品容器，所述参考样品容器配置为能够收纳参考样品；检测系统，所述检测系统配置为能够在所述测试样品测量期间检测由所述测试样品吸收的光，并且在所述参考样品测量期间检测由参考样品吸收的光；以及致动器，所述致动器连接至所述参考样品容器支承件，所述致动器配置为能够移动所述参考样品容器支承件，以将所述参考样品容器在第一时间点定位在所述光路中的第二位置处，并且在第二时间点定位在所述光路之外的第三位置处。第一位置和第二位置在光路中位于沿着光路的不同位置处。

公开了一种用于进行测试样品上的光吸收测量和至少一个参考样品上的符合性测量的方法。所述方法包括：移动用于进行光吸收测量的装置的参考样品容器支承件，以将收纳在所述支承件的第一保持区域中的第一参考样品容器定位在光路中的第二位置处；将来自所述装置的照射系统的光沿着所述光路导向装置的检测系统，以对容纳在位于第二位置处的所述第一参考样品容器中的第一参考样品进行光吸收测量；移动所述支承件，以将所述第一参考样品容器定位在所述光路之外；将所述装置的测试样品容器保持器中的测试样品容器布置在所述光路中的第一位置处，所述第二位置和所述第一位置在光路中位于沿着光路的不同位置处；并且将来自所述照射系统的光沿着所述光路导向所述检测系统，以对容纳在位于第一位置处的所述测试样品容器中的测试样品进行光吸收测量。

所述方法还包括：在将来自照射系统的光沿着光路导向检测系统以对容纳在位于第二位置处的所述第一参考样品容器中的所述第一参考样品进行光吸收测量之前，确保没有测试样品容器收纳在测试样品容器保持器中。

在另一实施例中，所述方法包括：移动所述支承件，以将收纳在所述支承件的第二保持区域中的第二参考样品容器定位在所述光路中的所述第二位置处。所述方法还包括以下步骤：将来自所述照射系统的光沿着所述光路导向所述检测系统，以对容纳在位于第二位置处的所述第二参考样品容器中的第二参考样品进行光吸收测量。

在用于进行测试样品上的光吸收测量和至少一个参考样品上的符合性测量的方法的实施例中，所述第一参考样品包括溶解在溶剂中的物质，并且所述第二参考样品仅包括溶剂，所述方法包括：获得从对容纳在所述第一参考样品容器中的所述第一参考样品的光吸收测量得出的第一光谱；以及获得从对容纳在所述第二参考样品容器中的物质的光吸收测量得出的第二光谱。所述方法还包括：基于第一和第二光谱获得参考样品光谱；分析参考样品光谱的波长和/或强度；判定是否实现与标准的符合性。另外，所述方法包括：在非暂时性计算机可读介质中存储表示是否实现符合性的数据。

前述的另一实施例中，所述方法包括在储存数据的步骤之后显示数据。

前述的另一实施例中，所述方法包括在判定是否实现与标准的符合性之后显示数据。

附图说明

当联系附图阅读以下示例性实施例的详细说明时，本文公开的其它特征和优点将更清楚。

图1示出用于进行测试样品上的光吸收测量和参考样品上的符合性测量的装置的示例性实施例；

图2示出用于进行测试样品上的光吸收测量和参考样品上的符合性测量的装置的照射系统和检测系统的示例性实施例；

图3示出用于进行测试样品上的光吸收测量和参考样品上的符合性测量的装置的支承组件的示例性实施例的分解图；以及

图4示出用于进行测试样品上的光吸收测量和至少一个参考样品上的符合性测量的示例性方法的方框图。

具体实施方式

图1示出用于在测试样品ts上执行光吸收测量并在参考样品rs执行符合性测量的装置100的示例性实施例。装置100包括：照射系统110，其配置成能够沿着光路lp引导光；测试样品容器保持器120，其配置为能够能够在光路lp中的第一位置a处收纳测试样品容器122用于测试样品测量；参考样品容器支承件130，其包括配置为能够收纳参考样品容器134的至少一个保持区域132，从而用于参考样品测量；检测系统140，其配置为能够检测测试样品在测试样品测量期间吸收的光，并且配置为能够检测参考样品rs在参考样品测量期间吸收的光；以及致动器150，其连接至参考样品容器支承件130。致动器150配置为能够移动参考样品容器支承件130，以将收纳在所述至少一个保持区域132中的相应的一个保持区域中的参考样品容器134在第一时间点t1时定位在光路lp的第二位置b处，并且在第二时间点t2时定位在光路lp之外的第三位置(图1未标出)处。第一位置a和第二位置b在光路lp中位于沿着光路lp的不同位置处。在示例性实施例中，通过将参考样品容器支承件移动到停放位置来实现移动参考样品容器支承件130以将参考样品容器134定位在第三位置处，其中，参考样品容器支承件130的所有参考样品容器134都在光路lp之外。能够使用具有闭环反馈机制的光学切换器确保各种位置落入预定的容差参数内。

在装置100的示例性实施例中，因为第一位置a和第二位置b位于沿着光路lp的不同位置处，所以当对位于测试样品容器保持器120中的测试样品ts进行测量时，不需要从装置100移除参考样品容器支承件130。另外，因为同一光路lp用于测试样品测量和参考样品测量(即，装置100是单光束系统)，所以不需要在测试样品测量与参考样品测量之间重新引导或改变光路lp，从而获得更精确和可靠的测量。

在装置100的示例性实施例中，参考样品容器支承件130包括两个保持区域132。每个保持区域均配置为能够收纳两个参考样品容器134的相应的一个参考样品容器。致动器150配置为能够移动参考样品容器支承件130，以将两个参考样品容器134中的收纳在两个保持区域132的相应的一个保持区域中的任意一个参考样品容器定位在第二位置b处。

参考样品容器支承件130的示例性实施例可以包括多个保持区域132。在装置100的示例性实施例中，参考样品容器支承件130包括多于两个保持区域132，从而用于执行符合已知标准的符合性测量。例如，参考样品容器支承件130可以包括八个保持区域132。

在示例性实施例中，装置100是在“uv/vis”(紫外线-可见光)范围中操作的光谱仪或分光光度计。在另外的示例性实施例中，装置100是在以下光谱范围中的任意一者或任意组合中操作的光谱仪：uv/vis、vis(可见光)、mir(中红外)和/或nir(近红外)。

在装置100的示例性实施例中，多于一个的参考样品容器134被置于参考样品容器支承件130中。例如，使用两个参考样品容器134来测量光度准确度。一个参考样品容器134容纳包括溶解在溶剂中的物质的参考样品rs，另一参考样品容器134容纳仅包括相同的溶剂而没有所述物质的参考样品rs。使用两个参考样品容器134的相似配置来测量杂散光的性能和分辨率。使用填充有空气的参考样品容器134来测量稳定性，并且使用容纳溶剂中的参考样品rs的单个参考样品容器134测量波长准确度。可以使用包含溶剂中的参考样品rs、包含溶剂而无参考样品rs、填充空气的、空的或填充有有机化合物的参考样品容器134的其它组合来测量光或者装置100的各种特性。

图2示出装置100的照射系统和检测系统的示例性实施例。照射系统110在装置100的发射端上包括光源112和第一光学元件114。第一光学元件114包括第一玻璃纤维116。照射系统110和检测系统140配置为使得光路lp的在照射系统110与检测系统140之间的部分是基本准直的。在示例性实施例中，可选地与玻璃纤维116的端部处的准直透镜115(和/或准直镜)组合的玻璃纤维116的光学特性确保了光束是基本准直的。因为光是基本准直的，所以可以在照射系统110与检测系统140之间的沿着光路的各种位置(即，第一和第二位置a、b)处在相似的光的条件下进行测量。检测系统140包括位于装置100的接收端上的第二光学元件142以及光检测器144。在示例性实施例中，滤光器、例如排序滤光器(osf滤光器)在光路lp中设置在光检测器144之前。在示例性实施例中，检测器144包括电荷耦合器件(ccd)阵列检测器、线性ccd检测器、光电二极管阵列检测器和/或互补金属氧化物半导体(cmos)检测器，和/或本领域已知的或待开发的其它合适的检测器。在示例性实施例中，检测器144设置在传感器芯片192上，该传感器芯片包括处理器和非暂时性计算机可读存储器，并且连接到显示器194或者经由用于进一步处理的计算机连接到显示器194。第二光学元件142包括第二玻璃纤维146和色散元件147。在示例性实施例中，色散元件147包括透射光栅、凹槽光栅、全息光栅和/或棱镜，和/或本领域已知或待开发的其它合适的色散元件。在示例性实施例中，第一和第二光学元件114和142包括诸如透镜和反射镜这样的光学元件，以将光从光源112沿着光路lp通过入射缝143传输到色散元件147和光检测器144。在示例性实施例中，透镜将准直的光聚焦在玻璃纤维146上。在示例性实施例中，光路lp中的所有光学元件，包括例如光源112、第一和第二光学元件114和142、玻璃纤维116和146、滤光器以及已检测器144，均被针对装置100的光谱范围而优化。

在示例性实施例中，装置100的检测系统140包括光谱仪，该光谱仪包括入射缝143、色散元件147和光检测器144。光谱仪可以包括不透光壳体。

在装置100的示例性实施例中，测试样品容器保持器120包括通孔124(见图1)，光路lp通过该通孔。更普遍地，测试样品容器保持器120配置为使得当测试样品容器122收纳在测试样品容器保持器120中时，测试样品容器122中的测试样品ts定位在光路lp中的第一位置a处，并且当测试样品容器保持器120不收纳测试样品容器122时，光路lp地不受测试样品容器保持器120妨碍行进。在装置100的示例性实施例中，测试样品容器保持器120包括至少三个杆以及用于定位测试样品容器122的槽，或者包括布置成彼此之间具有间隙的两个部件，使得光路lp经过测试样品容器122但是不被测试样品容器保持器120妨碍。在示例性实施例中，测试样品容器保持器120包括比色皿保持器、通用样品保持器和/或测试样品容器更换器(自动式或手动式)或本领域已知的或待开发的其他容器保持器。

在装置100的示例性实施例中，参考样品容器支承件130包括非暂时性计算机可读介质131(见图1)。在装置100的示例性实施例中，非暂时性计算机可读介质131包括只读或读/写介质。介质131存储数据，诸如，与容纳在参考样品容器134中的参考样品rs相关联的认证数据，和/或标准认证值、公差和唯一标识符。该数据可以由装置100的传感器读取。这降低了与将关于参考样品的数据手动地输入装置100中相关联的人为错误的风险。在装置100的示例性实施例中，非暂时性计算机可读介质131包括电可擦除可编程只读存储器(eeprom)和/或射频识别(rfid)标签的存储器。

如图3所示，装置100的示例性实施例包括连接致动器150与参考样品容器支承件130的直线输送器160。在装置100的示例性实施例中，直线输送器160是带传动机构、螺旋传动机构或本领域已知的或待开发的任何其他直线传送机。

装置100的示例性实施例包括耦接到照射系统110、测试样品容器保持器120以及检测系统140的支撑部件102。装置100还包括支承组件170，所述支承组件170包括参考样品容器支承件130、致动器150、直线输送器160以及附接到直线输送器160的盖172。直线输送器160包括直线输送部和支撑结构，所述支撑结构配置为能够将直线输送器160附接到装置100的其他元件。使用支承组件170将支承件130布置在装置100上比已知方法更不容易出现人为错误，因为参考样品容器不太可能会被错误地定位，或者指纹不太可能出现在光学器件表面上。另外，正确浓度的(根据特定参考标准)正确的参考样品可用于特定的符合性测量，并且不需要在实验室中寻找，或者不需要新鲜制造。

在装置100的示例性实施例中，支承组件170配置为能够可移除地附接到支撑部件。盖172配置为能够在支承组件170附接到装置100时至少局部地保护参考样品容器支承件130、致动器150以及直线输送器160免受装置100的外部环境。可能须要移除支承组件170用以重新校准、重新填充或重新认证。

在装置100的示例性实施例中，支承组件170配置为能够通过卡扣附接机构、磁性附接机构和/或螺栓机构可移除地附接到支撑部件102。

在装置100的示例性实施例中，致动器150和直线输送器160配置为具有至少10微米的线性精度。这提高了参考样品上进行的光吸收测量的可重复性和准确度。

在装置100的示例性实施例中，致动器150、直线输送器160和参考样品容器支承件130布置为使得收纳在相应的保持区域132中的参考样品容器134在致动器150进行预定的移动之前定位在光路lp之外，并且在致动器150进行预定的移动之后定位在第二位置b处。

装置100的一示例性实施例可以与收纳在相应的保持区域132中的参考样品容器134相结合。在装置100的示例性实施例中，参考样品容器134是空的并且可以由使用者填充。

在装置100的示例性实施例中，参考样品容器134包括两个对置的壁部136(图3中仅一个壁部可见)，每个壁部具有相应的窗口138，当参考样品容器134定位在第二位置b处时光路lp穿过所述窗口138。在示例性实施例中，光只能穿过参考样品容器134的窗口138，而参考样品容器134的其余部分是不透光的。窗口138可以是圆的、长方形的或者任意其他需要的规则或不规则形状。

在装置100的示例性实施例中，一个或两个窗口138呈滴状。光路lp通过滴状窗口138的较低的、较宽的部分行进。使用者可以通过滴状窗口138的较高的、较窄的部分视觉监视参考样品容器134中的液位。通过监视参考样品容器134内的液位，在液位对于符合性测量而言太低(即，太低以致于在光吸收测量期间光不能仅穿过液体)之前，可以替换容纳在参考样品容器134中的物质，或者替换参考样品容器134自身。替代地，窗口138可以是圆的或椭圆的。优选地，窗口大到足以使光束能够穿过，并且小到足以使仅少量的环境光穿透容器134。

装置100的一示例性实施例可以与容纳在参考样品容器134中的参考样品rs相结合。参考样品rs被选择用于确定装置的波长准确度、装置的杂散光性能、装置的线性度或装置的分辨率。参考样品rs可以符合监管标准。例如，参考样品rs可以符合由美国测试和材料协会(astm)发布的标准、美国药典委员会(usp)参考标准或本领域已知或待开发的其他标准。

装置100的一示例性实施例可以与收纳在测试样品容器保持器120中的测试样品容器122结合。

装置100的一示例性实施例可以与收纳在测试样品容器保持器120中的测试样品容器122以及容纳在测试样品容器122中的测试样品ts结合。

在装置100的示例性实施例中，容纳参考样品容器134并且该参考样品容器134容纳参考样品rs与溶剂的各种组合的这样的参考样品容器支承件130配置为不可被执行光吸收测量的装置100的使用者改变。

在装置100的示例性实施例中，容纳参考样品rs与溶剂的各种组合的参考样品容器134配置为不可被执行光吸收测量的装置100的使用者改变。然而使用者可以将各参考样品容器134放入参考样品容器支承件130中或者从参考样品容器支承件130移除，而无需改变参考样品容器和容纳在其中的物质。通过提供填充好的参考样品容器134，提高了光吸收测量的可靠性及其自身的可靠性(相对于期望的标准)。

图4示出用于进行测试样品ts的光吸收测量和至少一个参考样品rs的符合性测量的示例性方法400的方框图。方法400包括在步骤s402中，移动用于执行光吸收测量的装置100的参考样品容器支承件130，以将收纳在支承件130的第一保持区域132中的第一参考样品容器134定位在光路lp中的第二位置b处。方法400还包括在步骤s404中，将来自装置的照射系统110的光沿着光路lp导向装置的检测系统140，以对容纳在位于第二位置b处的第一参考样品容器134中的第一参考样品rs进行光吸收测量。方法400还包括在步骤s406中，移动支承件130以将第一参考样品容器134定位在光路lp之外，以及在步骤s408中将装置100的测试样品容器保持器120中的侧试样品容器122布置于光路lp中的第一位置a处，其中，第二位置b和第一位置a在光路lp中位于沿着光路lp的不同位置处。方法400还包括在步骤s410中将来自照射系统100的光沿着光路lp导向检测系统140，以对容纳在位于第一位置a处的测试样品容器122中的测试样品ts进行光吸收测量。

示例性方法400包括在将来自照射系统100的光沿着光路lp导向检测系统140以对容纳在位于第二位置b处的参考样品容器134中的第一参考样品rs进行光吸收测量之前，确保没有测试样品容器122收纳在测试样品容器保持器120中。如果测试样品容器122收纳在测试样品容器保持器120中，则该确保步骤包括将测试样品容器122从测试样品容器保持器120移除。如果没有测试样品容器122收纳在测试样品容器保持器120中，则该确保步骤包括前进到方法400中的下一步骤。确保步骤可以在移动步骤s402之前或在导光步骤s404之前进行。可以由使用者视觉地进行确保步骤。在确保步骤中，可以由使用者手动移除测试样品容器122。为了进行示例性方法，第一参考样品rs包括溶解在溶剂中的参考物质、溶剂或空气。

示例性方法400包括移动支承件130以将收纳在支承件130的第二保持区域132中的第二参考样品容器134定位在光路lp中的第二位置b处，并且将来自照射系统110的光沿着光路lp导向检测系统140，以对容纳在位于第二位置b处的第二参考样品容器134中的第二参考样品rs进行光吸收测量。为了进行示例性方法，第一参考样品rs包括溶解在合适的溶剂中的参考物质并且第二参考样品rs仅包括溶剂。

在替代性示例性方法400中，第一参考样品容器134容纳溶解在溶剂中的参考样品rs，并且第二参考样品容器134仅容纳溶剂。所述方法还包括获得从具有溶剂的参考样品rs的光吸收测量得出的第一光谱，获得从仅对溶剂的光吸收测量得出的第二光谱，以及基于第一和第二光谱获得参考样品光谱。在示例性方法中，通过从第一光谱中减去第二光谱、通过计算第一和第二光谱的比率或通过其他合适的方法获得参考样品光谱。所述方法还包括分析参考样品光谱的波长和/或强度。可以通过获得至少一个峰值或吸收最大值的位置并从中确定参考样品rs中的物质类型或物质种类来分析波长。可以通过获得至少一个峰值或吸收最大值的高度并从中确定参考样品rs中的物质的量或浓度来分析强度。所述方法还包括通过将波长和/或强度分析的结果与与标准相关联的判断标准进行比较来确定是否实现与标准的符合性。所述方法还包括在非暂时性计算机可读介质中存储表示是否实现符合性的数据和/或将所述数据显示在显示器194上。在示例性实施例中，所述数据用于生成符合性报告。

本领域技术人员应该理解，本发明可以以其他具体形式来实施，并不脱离本发明的精神或基本特征。因此，认为目前公开的实施例在所有方面都是说明性的而不是限制性的。本发明的范围由所附权利要求而不是前面的描述来指示，并且意图包含在其意义和范围内的所有变化及其等同物。参考标记列表

100装置

102支撑部件

110照射系统

112光源

114第一光学元件

115准直透镜

116第一玻璃纤维

120测试样品容器保持器

122测试样品容器

124通孔

130参考样品容器支承件

131计算机可读介质

132保持区域

134参考样品容器

136壁部

138窗口

140检测系统

142第二光学元件

143入射缝

144光检测器

146玻璃纤维

147色散元件

150致动器

160直线输送器

170支承组件

172盖

192传感器芯片

194显示器

a第一位置

b第二位置

lp光路

rs参考样品

ts测试样品