具有基于led的光源的色谱分析系统的制作方法
【专利说明】具有基于LED的光源的色谱分析系统
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求2013年I月10日提交的美国临时申请N0.61/751,227的权益，该申请通过引用结合于此。
【背景技术】
[0002]用于色谱分析系统的很多检测装置根据将样品暴露于特定波长的能量以确定样品的物理性质的原理来操作。例如，经常测量样品的折射率或者紫外吸光度(absorbance)。通常以激光束为形式来提供能量，因为检测系统对杂散(stray)能量检测非常敏感。
[0003]然而，基于激光器的系统实现起来昂贵并且在改变检测参数方面缺乏灵活性。例如，要测量的每个特定性质可能需要具有相应的不同波长输出的不同的激光器。因此，改变检测参数对于很多色谱分析系统可能是难以置信的并因此限制了科学进步。因此，需要一种改进的检测系统。
【发明内容】
[0004]本发明的一些实施例涉及在色谱分析系统(例如，用于280-320nm内的蛋白质纯化)的检测器中使用发光二极管(LED)光源。该光源可以是容纳在单个包装中的单、双、三倍或四倍LED设备。该系统能够使用单独的源并多路复用它们以读到1、2、3或4个波长。宽滤光器(broadfilter)可被用于从LED构造中移除任何不想要的或杂散光伪像。
[0005]—些实施例涉及具有单个发射体的检测器系统，该单个发射体包括用于发射多个波长的多个LED，每个LED被适配成发射不同波长的光。宽带滤光器被适配成接收该多个波长。检测器装置被适配成接收由宽带滤光器所过滤的多个波长。控制器被适配成控制该多个LED和检测器装置。
[0006]—些实施例涉及用于操作检测器系统的方法。在该方法中，包括多个LED的单个发射体被控制成将多个波长发射至宽带滤光器，每个LED被适配成发射不同带(band)的光。检测器装置被控制成接收由宽带滤光器所过滤的多个波长。并且从检测器装置接收的参考信号和样品信号被处理以确定样品的性质。
[0007]在一些实施例中，单个发射体包括2-10个LED。
[0008]在一些实施例中，单个发射体包括4个LED。
[0009]在一些实施例中，单个发射体包括280nm LED和260nm LED。
[0010]在一些实施例中，单个发射体进一步包括320nm LED。
[0011]在一些实施例中，宽带滤光器具有260-320nm的带宽。
[0012]在一些实施例中，检测器装置包括被适配成检测样品的吸光度的样品检测器和参考检测器。
[0013]在一些实施例中，分束器位于宽带滤光器和检测器装置之间。
[0014]在一些实施例中，单独地操作所述多个LED中的每个LED。
[0015]在一些实施例中，操作所述多个LED以脉动。
【附图说明】
[0016]图1和2是根据很多实施例的用于控制基于LED的光源和相关的检测器装置的相应的系统的不意图。
[0017]图3A和3B是根据很多实施例的相应的LED光源的示意性引脚图。
[0018]图4A-4C是根据很多实施例的相应的LED驱动器电路的示意图。
[0019]图5是根据很多实施例的示出了基于LED的色谱分析系统的比较测试结果的曲线图。
【具体实施方式】
[0020]图1示出了用于控制基于LED的光源和相关的检测器装置的系统100的示意图。系统100可以是更大的系统(诸如色谱分析系统)的子系统。
[0021]该系统包括控制器102。该控制器可以是专用或通用计算系统。该控制器通常包括至少一个处理器(CPU)和用于将该处理器连接至外围设备、输入和输出的系统总线，诸如模数(A/D)转换器。例如，可使用通信端口来将该控制器连接至广域网(诸如互联网)、鼠标输入装置或扫描仪。经由系统总线的互连允许CPU与每个子系统通信并控制来自系统存储器或固定的盘片的指令的执行以及子系统之间的信息的交换。系统存储器和/或固定的盘片可包含计算机可读介质。
[0022]控制器102被连接至LED光源KM13LED光源104包括单个发射体(emitter body)，该单个发射体包含多个LED。该多个LED中的每个LED被配置成发射相对于彼此不同且唯一的波长的能量。示例性的LED波长范围从260nm到320nm。控制器102将控制信号发送至LED光源。控制信号可使LED光源激活LED中的一个、全部或一个子集。进一步，可以脉冲激活LED中的一个、全部或一个子集。
[0023]LED光源104被布置成将能量输出至样品吸收池(cuvette) 106，该样本吸收池保持诸如蛋白质分析物(assay)之类的样品。检测器装置108被布置成接收通过样品吸收池106的能量，即，没有被样品吸收池106内的样品所吸收的能量。检测器装置108可包括光电二极管和相关的信号放大器。通过该检测器装置生成模拟信号并将其发送至控制器的A/D转换器。
[0024]图2示出了系统100的详细示例。这里，LED光源包括被容纳在单体内的4个LED。这些LED分别输出255、280、320和405nm波长。LED光源104被布置成将能量输出至孔径布置，该孔径布置包括用于将从LED光源发出的能量锥(a cone of energy)向下减少为能量束(a beam of energy)的灯孔110，视场光阑(field stop) 112以及系统孔径113。
[0025]该能量束被引导至宽带滤光器114，该宽带滤光器114帮助减少能量的杂散以及不想要的伪像(artifact)。宽带滤光器114可被配置成仅使260_320nm的带宽内的光通过。然而，LED输出和带宽过滤不限于UV波长。通常，宽带滤光器114的目标是仅使所使用的特定LED的波长下的光通过。例如，对于405nm LED，宽带滤光器将需要使多达至少405nm的光通过。当宽带滤光器仅使LED的波长的范围通过而没有其它范围通过时将实现最佳性能。因此，不同的LED波长的较宽的分布需要使相应的宽范围的波长通过的宽带滤光器；然而，此带宽必须与所需的性能输出相平衡，因为随着增加的带宽出现更高机会的不想要的伪像。
[0026]经过滤的能量束离开宽带滤光器114并且随后被双凸透镜116聚焦。经聚焦的能量束被引导至50/50分束器118以使得50%的能量束被引导至参考(reference) 二极管120，该参考二极管120被耦合至控制器102。由参考二极管120所生成的信号被控制器102用作比较参考值。剩余的50%的能量束被引导至具有5_光路的z路径流动池122。由流动池122所生成的信号被发送至控制器102以用于分析。
[0027]图3A示出了具有3个LED的LED光源的示意性的引脚图。LED光源被构造为单个发射体，诸如具有多个阳极-阴极(柱(post)和砧(anvil))结