检测分析物的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及以色谱分析特别是离子和液相色谱分析检测分析物的方法，其中，所述方法包括光波通过非柔性光波导的传输。此外，本发明涉及在以色谱分析特别是离子和流动色谱分析、以及连续流动分析(CFA)特别是分段流动分析(SFA)、流动注射分析(FIA)和顺序注射分析(SIA)检测分析物时非柔性光波导用于传输光波的用途。
【背景技术】
[0002]现有技术中借助于光波检测分析物的公知方法使用不同的工艺传输光波。在传统方法中，使用覆盖宽的光谱范围的光源。使用用于选择性地用单一波长或波段辐照样品的干涉滤光片。这些方法的缺点在于:不可能同时以多个确定的波长或者窄波段实施辐照过程。此外，对于流动的样品来说，滤光片的更换太过耗时。
[0003]US 2011/0188042 Al描述了一种样品的光谱分析方法，特别是用于吸收和荧光光谱分析。在该方法中，使用多个单一波长的发光二极管作为多个光源，发光二极管发射的多束光波通过仅捆绑在一起的多个独立的光纤光缆引导至样品室，样品室也可以是流动室。随后，由单个或多个光电二极管收集透射光或者荧光。
[0004]已经发现，这种设置相对容易发生故障，特别地与机械干扰有关。
[0005]Betschon等人在SENS0R+TEST会议2011的0PT0论文集4.2 发表的 Novel OpticalTitrat1n Sensor based on Integrated Planar Polymer Waveguides 描述了一种光学传感器，其用于滴定法并且包含集成在印制电路板中的平面光波导。光源、光波导以及检测器设置在集成于玻璃棒中的印制电路板上。玻璃棒被保持在滴定容器中，在滴定过程中，分析物处于滴定容器中。这种装置没有解决在流动的溶液中测量分析物的问题，同样的情形例如存在于液相色谱分析或连续流动分析(CFA)中。
【发明内容】
[0006]因此，本发明的目的是避免现有技术的缺陷，特别是开发一种以连续流体分析(CFA)和色谱分析特别是液相色谱分析检测分析物的方法，该方法使得一种或多种波长的光能够同时地、可选择地并且不耗费时间地辐照样品。此外，该方法不容易出错，例如不会由于机械干扰而出错，并且应该足够灵敏以检测少量的分析物。
[0007]本发明的第一方面涉及一种以连续流体分析(CFA)和色谱分析检测分析物的方法，包括:
[0008]a)提供光波导、容纳具有一种或多种分析物的样品的容器、一个或多个光源以及一个或多个检测器，
[0009]b)将容纳样品的容器暴露在一种波长的光或者不同的确定波长和/或波段的光中，以及
[0010]c)在将样品容器暴露在一种波长的光或者不同的确定波长和/或波段的光中之后，借助于一个或多个检测器收集产生的光波，
[0011]其中，通过使光波在进入样品容器之前通过单个可能分支的非柔性光波导传输来辐照样品。
[0012]特别地，前述方法可以应用于连续流体分析(CFA)以及离子和流动色谱分析。分析物可以是包含生色团和/或离子的组合物，其吸收来自可见光、UV、IR或NIR光谱范围内的至少一种的波长或波段，由此产生荧光或者反射这些光。
[0013]所提供的一个或多个光源可以是钨丝灯、激光器和/或发光二极管。激光器和发光二极管是特别优选的。它们发射来自可见光、UV、IR和NIR范围内的具有确定波长或窄的确定波段的光，这些光通过光波导引导。随后，容纳具有至少一种分析物的液态样品的样品容器被暴露在该一种波长或不同的确定波长和/或波段的光中。因为光源可以彼此独立地开启和关闭，所以可以同时选择性地用仅一种波长的光或者多个波长或波段的光辐照样品O
[0014]容器特别优选地是流动室，流动室包括入口和出口，液态样品以介于ΙΟμΙ/min和10ml/min之间的流速流入和流出流动室。容器包括用于入射和出射光的入射窗和出射窗，入射窗和出射窗特别地由玻璃、塑料或石英构成，其被配置为能够透射确定波段的光。
[0015]在来自光源的通过光波导传输的光辐照容纳具有至少一种分析物的液态样品的样品容器之后，产生的光可以是透射光、反射光或者荧光。光在通过容器之后、反射之后、或者发射荧光之后被一个或多个检测器收集。
[0016]这里，检测器收集所产生的光波的测量间隔优选地发生在光源的开关时间内，但是在开始辐照样品之后开始。在一个可能的实施例中，仅当经过了辐照间隔一半的时间之后开始测量。测量间隔也随着辐照间隔的结束而结束。
[0017]在另外的方法步骤中，在辐照间隔结束之后实施信号强度的另外测量。这种在辐照过程中不实施的第二测量用于允许从辐照过程中测量的强度中减去所确定的骤降的信号强度，从而以该方式消除使结果出错的背景信号。
[0018]在光波信号建立之后的另外的方法步骤包括数学评估方法，通过这种方法，评估所收集的信号，所述信号表示对顺序或同时发射的多个波长的响应。
[0019]所使用的一个或多个检测器特别地是真空光电管、辐射热电偶、光电倍增管和/或光电二极管。特别优选地使用光电二极管，特别是CXD和CMOS传感器。
[0020]特别地，根据本发明的光波导可以被附加在印制电路板上或者集成在印制电路板中。这表现为如下情形:光波导自身或者在包含其上附加有或其中集成有光波导的印制电路板的组合中是非柔性的并且优选是平面的。在本文中，非柔性意指光波导或者包含印制电路板的光波导不会柔软到弯曲，弯曲使得在在光传输过程中可能会有损耗或者产生不可逆损伤。该特性使得与机械干扰有关的故障不易被感测到。因此，在大于光纤直径200倍的半径内弯曲光纤会产生传输损耗。在本发明的范围内发现，光波导的刚性配置或者固定改善了根据本发明的传感器的可复制性和灵敏度。在大于光纤直径600倍的半径内弯曲光纤会在光纤内发生不可逆损伤。
[0021]在本发明的范围内，其上附加有或者其中集成有光波导的印制电路板可以特别地由具有光纤组织的环氧树脂(例如FR4)制造，并且优选地具有600N/mm至200N/mm(优选地500N/mm至300N/mm)范围内的横向抗弯强度，并且具有600N/mm至200N/mm (优选地500N/mm至300N/mm)范围内的纵向抗弯强度。
[0022]光波导也可以集成在聚酰亚胺印制电路板中，聚酰亚胺印制电路板被层压到具有上述抗弯强度的衬底上。
[0023]光波导是单个波导，通过该波导引导来自不同光源的具有不同波长的光。可选择地，光波导可以是分支的，即光波在沿光波导长度的不同点进入光波导。
[0024]此外，一个或多个光源特别是发光二极管可以被附加在印制电路板上，特别是集成在印制电路板中。
[0025]这里，具有集成的光波导的印制电路板可以按如下构造:其上装配有评估光信号的电子元件的印制电路板构成最底层。布置在最底层之上是所谓的光学层，即光波导设置。光波导包括背衬层、核心层和涂覆层。核心层包括导光结构。
[0026]所有这三层可以由光学透明的、紫外固化聚合物材料制造，其中，核心层的聚合物不同于背衬层和涂覆层的聚合物，而背衬层和涂覆层的聚合物可以各自不同或者相同。特别地，聚碳酸酯和PMMA可以用作聚合物层的材料。
[0027]核心层对于可见光的折射率高于背衬层和涂覆层对可见光的折射率，优选地介于1.50和1.60之间。背衬层和涂覆层的典型折射率介于1.47和1.57之间。
[0028]背衬层和涂覆层各自的层厚通常为10 μ m至500 μ m，优选地在50和200 μπι之间。核心层的层厚可以在I μπι和500 μπι之间。
[0029]在例如专利申请EP 2 219 059 Α2中描述了一种用于制造典型的光波导的方法。
[0030]借助于与核心层的折射率相匹配的粘合剂，一个或多个LED光源被模铸在印制电路板的上侧并且相对于核心层以如下方式配置:这些LED光源发射的辐射光可以被耦合进入光波导。这里，可以通过用于光学耦合的组件实现耦合，在例如EP I 715 368 BI中对该组件的制造进行了描述。印制电路板特别优选地包括仅一个光波导，多个光源的光被耦合进入该光波导。
[0031]流动室被配置为与光从光波导出射的表面的夹角在70°和110°之间，优选