检测分析物的方法
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 为90°。这里，不必通过耦合元件耦合光。更确切地说，光波导与流动室的壁精确地适配。此夕卜，在流动室和光波导之间不需要诸如粘合剂的连接材料。该设置与传统的光电二极管阵列检测器不同，传统的光电二极管阵列检测器包括复杂且昂贵的透镜系统作为耦合元件。
[0032]用于收集辐照样品之后产生的光波的检测器也可以被配置在印制电路板上。
[0033]在特别优选的实施例中，包含光波导或者光波导和一个或多个光源的印制电路板被不透光的和/或导热的外覆层封装。外覆层用于预防温度变化，特别是为了不会对光源的功率产生不利影响，并且用于屏蔽散射光。优选地，金属外壳特别是铝外壳用于外覆层。可以另外地对外壳提供冷却，特别是Peltier冷却。
[0034]此外，本发明还包括在以连续流动分析(CFA)和色谱分析、特别是离子和/或液相色谱分析检测分析物的过程中非柔性光波导用于传输光波的用途。光波导、透射光波的波长或波段以及分析物如上所述。根据本发明的设置的灵敏度和再现性出乎意料地允许不仅用于诸如光度计的稳态系统中，还用于流动室中。
【附图说明】
[0035]下面将根据示例性实施例和附图详细描述本发明，本发明的主题不限于优选实施例。具体地:
[0036]图1示出其上附加有或者其中集成有光波导、光源和流动室的印制电路板的设置的示意图。
[0037]图2a示出不分支的光波导的示意图。
[0038]图2b示出分支的光波导的示意图。
[0039]图3示出LED光源的辐照周期。
[0040]图4示出光检测器的测量周期。
[0041]图5示出在流体注射分析中借助于多个LED光源辐照样品时的测量周期的图表。
[0042]图6示出铬二苯基咔唑溶液的色谱图。
【具体实施方式】
[0043]图1描绘了印制电路板的示意性设置。其上装配有用于评估光信号的电子元件的印制电路板构成最底层7。布置在最底层上的是所谓的光学层，即光波导设置。光波导包括背衬层6、中间的核心层5和上面的涂覆层4。核心层5包括导光结构。借助于与核心层的折射率相匹配的粘合剂I，一个或多个LED光源2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，通过用于光学耦合的组件实现耦合，在EP I 715 368 BI中对该组件的制造进行了描述。印制电路板仅包含一个光波导，多个光源发出的光被親合进入该光波导。标记为3的层表不光波导的载体材料。图1没有描绘包含被来自光波导的光辐照的一种或多种分析物的流动室和一个或多个检测器。
[0044]图2在左边示出不分支的光波导I的示意图2a，来自光源2、3和4光波沿箭头所示的方向在一个点处进入光波导I。示意图2b示出光波导I的分支设置，来自光源2、3和4的光波沿箭头所示的方向在沿光波导I的长度的不同点进入光波导I。
[0045]图3示出LED光源的辐照周期。x轴表示时间，y轴上的符号“ + ”和表示:在“ + ”位置，光源处于开启状态，而在位置，光源处于关闭状态。在从O至y的时间间隔内，LED光源是开启的。
[0046]图4示出在光源的辐照周期的时间间隔内光检测器的测量周期。X轴表示时间，y轴表示LED光源是否处于开启(“ + ”)状态或者关闭(状态。在从O至y的时间间隔内，LED光源是开启的。从X至y的时间间隔是光传感器处于开启时的时间周期。在O至X的间隔内没有光信号的检测或测量。
[0047]图5示出表示X轴上的时间t和y轴上的各个LED光源的开关周期的图表。单个光源I至8在时间间隔内以时间偏移的方式相继开启和关闭。各个LED光源在y轴上表示的位置关闭而在y轴上表示的“ + ”位置开启。在X轴上从“a”至“e”表示各个测量周期。由LED光源I至8的开关周期和用于确定背景信号的周期构成的测量周期从“a”延续至“e”。在从“a”至“b”的时间间隔内，用检测器测量通过被辐照样品的光。为此，LED光源I至8相继地开启和关闭。在X轴上从“b”至“c”的时间间隔内建立背景信号，在此期间，所有的LED光源关闭。在从“c”至“e”的时间间隔内重复整个测量周期。
[0048]图6示出使用根据本发明的方法测量的5ppb铬二苯基咔唑溶液的示例性色谱图。这里，在柱温为40°C的Metrosep A Supp 5-100/4.0柱中，使用流速为0.8mL/min的12mmol/L Na2COjR 4.0mmol /T, NaHCO3作为洗脱液。
[0049]在520±15nm的波长下，测量间隔为3ms，延迟时间为2ms，周期间歇为3ms。测量信号高度为大约7.73mV，信号噪声大约为0.3mV。洗脱时间t = 5.73min?信噪比大约为
1:26ο
【主权项】
1.一种在以连续流动分析和色谱分析检测分析物的过程中非柔性的或非柔性配置的光波导用于传输光波的用途。2.根据权利要求1所述的用途，其中，所述色谱分析为离子色谱分析。3.—种以连续流动分析和色谱分析检测分析物的方法，包括: 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， b)将容纳样品的所述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 c)在将样品容器暴露在所述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， 其中，通过使所述光波在进入所述样品容器之前通过单个可能分支的非柔性的或者非柔性配置的光波导传输来辐照所述样品。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述色谱分析为离子色谱分析。5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述容器为流动室。6.根据前述权利要求3-5中任一项所述的方法，其中，所述光源为LED，特别地发射来自可见光、UV、IR和/或NIR范围内的光。7.根据前述权利要求3-6中任一项所述的方法，其中，所述光波导包括背衬层、核心层和涂覆层。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述涂覆层和背衬层包含折射率为1.47至1.5的聚合物，而所述核心层包含折射率为1.40至1.50的聚合物。9.根据前述权利要求3-8中任一项所述的方法，其中，所述光波导和/或所述一个或多个光源被附加在印制电路板上，特别地集成在印制电路板中。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述印制电路板至少在所述光波导的区域被不透光的和/或导热的外覆层覆盖特别是包围。11.根据前述权利要求3-10中任一项所述的方法，其中，在辐照所述样品之后被收集的光波源于透射光、反射光或者焚光。12.根据前述权利要求3-11中任一项所述的方法，其中，所述检测器是一个或多个光电二极管，特别是CXD传感器。13.根据前述权利要求3-12中任一项所述的方法，在所述光源的开关时间期间并且在所述样品开始被辐照之后，所述检测器的测量间隔开始。14.根据权利要求13所述的方法，其中，在所述辐照结束之后实施另外的测量间隔。15.根据前述权利要求3-14中任一项所述的方法，其中，在另外的方法步骤中，使用数学评估方法评估所收集的多个顺序地或同时地发射的波长的信号。
【专利摘要】本发明描述了一种以流速分析和色谱分析法检测分析物的方法，所述方法包括如下步骤：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；b)将容纳样品的容器暴露在一种或多种确定波长和/或波段的光中；以及c)在将样品容器暴露在所述一种或多种确定波长和/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，其中，通过使所述光波在进入样品容器之前通过非柔性的或者非柔性配置的光波导来辐照所述样品。所述非柔性的或者非柔性配置的光波导不容易被干扰并且允许在不需要太多时间的情况下选择性地用一种或多种波长的光顺序地或同时地辐照。
【IPC分类】G01N30/74
【公开号】CN104903723
【申请号】CN201380052013
【发明人】B·克里斯滕森, S·霍夫曼, T·莫里茨
【申请人】瑞士万通集团公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年9月30日
【公告号】CA2886561A1, EP2717044A1, US20150253296, WO2014053427A1
【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 为90°。这里，不必通过耦合元件耦合光。更确切地说，光波导与流动室的壁精确地适配。此夕卜，在流动室和光波导之间不需要诸如粘合剂的连接材料。该设置与传统的光电二极管阵列检测器不同，传统的光电二极管阵列检测器包括复杂且昂贵的透镜系统作为耦合元件。
[0032]用于收集辐照样品之后产生的光波的检测器也可以被配置在印制电路板上。
[0033]在特别优选的实施例中，包含光波导或者光波导和一个或多个光源的印制电路板被不透光的和/或导热的外覆层封装。外覆层用于预防温度变化，特别是为了不会对光源的功率产生不利影响，并且用于屏蔽散射光。优选地，金属外壳特别是铝外壳用于外覆层。可以另外地对外壳提供冷却，特别是Peltier冷却。
[0034]此外，本发明还包括在以连续流动分析(CFA)和色谱分析、特别是离子和/或液相色谱分析检测分析物的过程中非柔性光波导用于传输光波的用途。光波导、透射光波的波长或波段以及分析物如上所述。根据本发明的设置的灵敏度和再现性出乎意料地允许不仅用于诸如光度计的稳态系统中，还用于流动室中。
【附图说明】
[0035]下面将根据示例性实施例和附图详细描述本发明，本发明的主题不限于优选实施例。具体地:
[0036]图1示出其上附加有或者其中集成有光波导、光源和流动室的印制电路板的设置的示意图。
[0037]图2a示出不分支的光波导的示意图。
[0038]图2b示出分支的光波导的示意图。
[0039]图3示出LED光源的辐照周期。
[0040]图4示出光检测器的测量周期。
[0041]图5示出在流体注射分析中借助于多个LED光源辐照样品时的测量周期的图表。
[0042]图6示出铬二苯基咔唑溶液的色谱图。
【具体实施方式】
[0043]图1描绘了印制电路板的示意性设置。其上装配有用于评估光信号的电子元件的印制电路板构成最底层7。布置在最底层上的是所谓的光学层，即光波导设置。光波导包括背衬层6、中间的核心层5和上面的涂覆层4。核心层5包括导光结构。借助于与核心层的折射率相匹配的粘合剂I，一个或多个LED光源2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，通过用于光学耦合的组件实现耦合，在EP I 715 368 BI中对该组件的制造进行了描述。印制电路板仅包含一个光波导，多个光源发出的光被親合进入该光波导。标记为3的层表不光波导的载体材料。图1没有描绘包含被来自光波导的光辐照的一种或多种分析物的流动室和一个或多个检测器。
[0044]图2在左边示出不分支的光波导I的示意图2a，来自光源2、3和4光波沿箭头所示的方向在一个点处进入光波导I。示意图2b示出光波导I的分支设置，来自光源2、3和4的光波沿箭头所示的方向在沿光波导I的长度的不同点进入光波导I。
[0045]图3示出LED光源的辐照周期。x轴表示时间，y轴上的符号“ + ”和表示:在“ + ”位置，光源处于开启状态，而在位置，光源处于关闭状态。在从O至y的时间间隔内，LED光源是开启的。
[0046]图4示出在光源的辐照周期的时间间隔内光检测器的测量周期。X轴表示时间，y轴表示LED光源是否处于开启(“ + ”)状态或者关闭(状态。在从O至y的时间间隔内，LED光源是开启的。从X至y的时间间隔是光传感器处于开启时的时间周期。在O至X的间隔内没有光信号的检测或测量。
[0047]图5示出表示X轴上的时间t和y轴上的各个LED光源的开关周期的图表。单个光源I至8在时间间隔内以时间偏移的方式相继开启和关闭。各个LED光源在y轴上表示的位置关闭而在y轴上表示的“ + ”位置开启。在X轴上从“a”至“e”表示各个测量周期。由LED光源I至8的开关周期和用于确定背景信号的周期构成的测量周期从“a”延续至“e”。在从“a”至“b”的时间间隔内，用检测器测量通过被辐照样品的光。为此，LED光源I至8相继地开启和关闭。在X轴上从“b”至“c”的时间间隔内建立背景信号，在此期间，所有的LED光源关闭。在从“c”至“e”的时间间隔内重复整个测量周期。
[0048]图6示出使用根据本发明的方法测量的5ppb铬二苯基咔唑溶液的示例性色谱图。这里，在柱温为40°C的Metrosep A Supp 5-100/4.0柱中，使用流速为0.8mL/min的12mmol/L Na2COjR 4.0mmol /T, NaHCO3作为洗脱液。
[0049]在520±15nm的波长下，测量间隔为3ms，延迟时间为2ms，周期间歇为3ms。测量信号高度为大约7.73mV，信号噪声大约为0.3mV。洗脱时间t = 5.73min?信噪比大约为
1:26ο
【主权项】
1.一种在以连续流动分析和色谱分析检测分析物的过程中非柔性的或非柔性配置的光波导用于传输光波的用途。2.根据权利要求1所述的用途，其中，所述色谱分析为离子色谱分析。3.—种以连续流动分析和色谱分析检测分析物的方法，包括: 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， b)将容纳样品的所述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 c)在将样品容器暴露在所述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， 其中，通过使所述光波在进入所述样品容器之前通过单个可能分支的非柔性的或者非柔性配置的光波导传输来辐照所述样品。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述色谱分析为离子色谱分析。5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述容器为流动室。6.根据前述权利要求3-5中任一项所述的方法，其中，所述光源为LED，特别地发射来自可见光、UV、IR和/或NIR范围内的光。7.根据前述权利要求3-6中任一项所述的方法，其中，所述光波导包括背衬层、核心层和涂覆层。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述涂覆层和背衬层包含折射率为1.47至1.5的聚合物，而所述核心层包含折射率为1.40至1.50的聚合物。9.根据前述权利要求3-8中任一项所述的方法，其中，所述光波导和/或所述一个或多个光源被附加在印制电路板上，特别地集成在印制电路板中。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述印制电路板至少在所述光波导的区域被不透光的和/或导热的外覆层覆盖特别是包围。11.根据前述权利要求3-10中任一项所述的方法，其中，在辐照所述样品之后被收集的光波源于透射光、反射光或者焚光。12.根据前述权利要求3-11中任一项所述的方法，其中，所述检测器是一个或多个光电二极管，特别是CXD传感器。13.根据前述权利要求3-12中任一项所述的方法，在所述光源的开关时间期间并且在所述样品开始被辐照之后，所述检测器的测量间隔开始。14.根据权利要求13所述的方法，其中，在所述辐照结束之后实施另外的测量间隔。15.根据前述权利要求3-14中任一项所述的方法，其中，在另外的方法步骤中，使用数学评估方法评估所收集的多个顺序地或同时地发射的波长的信号。
【专利摘要】本发明描述了一种以流速分析和色谱分析法检测分析物的方法，所述方法包括如下步骤：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；b)将容纳样品的容器暴露在一种或多种确定波长和/或波段的光中；以及c)在将样品容器暴露在所述一种或多种确定波长和/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，其中，通过使所述光波在进入样品容器之前通过非柔性的或者非柔性配置的光波导来辐照所述样品。所述非柔性的或者非柔性配置的光波导不容易被干扰并且允许在不需要太多时间的情况下选择性地用一种或多种波长的光顺序地或同时地辐照。
【IPC分类】G01N30/74
【公开号】CN104903723
【申请号】CN201380052013
【发明人】B·克里斯滕森, S·霍夫曼, T·莫里茨
【申请人】瑞士万通集团公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年9月30日
【公告号】CA2886561A1, EP2717044A1, US20150253296, WO2014053427A1
最新回复(0)