專利名稱：手持熒光計(jì)及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例一般涉及用于測試液體樣品的光學(xué)測量裝置，更特別地，涉及用于確定和監(jiān)視液體樣品中的一種或更多種物質(zhì)的濃度的熒光測定傳感器和熒光計(jì)。
背景技術(shù)：
在清潔和抗菌操作中，商業(yè)用戶(例如，餐館、賓館、食品和飲料工廠、食品雜貨店等)依賴于清潔或抗菌產(chǎn)品的濃度以使得產(chǎn)品有效地工作。有效工作的清潔和抗菌產(chǎn)品的失效(由于濃度問題)可導(dǎo)致商業(yè)用戶感覺產(chǎn)品具有低的質(zhì)量。最終消費(fèi)者也會(huì)感覺商業(yè)用戶提供了劣質(zhì)的服務(wù)。另外，商業(yè)用戶會(huì)被政府監(jiān)察和衛(wèi)生部門調(diào)查和/或制裁。因此，需要可確定產(chǎn)品的濃度是否在規(guī)定的濃度范圍內(nèi)的系統(tǒng)。對(duì)于其它的應(yīng)用，諸如水看護(hù)、害物防治、飲料和裝瓶操作和封裝操作等，也同樣如此。一種監(jiān)視產(chǎn)品的濃度的方法依賴于監(jiān)視當(dāng)樣品(連同樣品內(nèi)的產(chǎn)品)暴露于預(yù)定波長的光時(shí)出現(xiàn)的產(chǎn)品的熒光。例如，產(chǎn)品內(nèi)的化合物或添加到產(chǎn)品的熒光示蹤劑在暴露于一定波長的光時(shí)會(huì)發(fā)熒光。然后，可通過使用測量化合物的熒光并基于測量的熒光計(jì)算化學(xué)品的濃度的熒光計(jì)確定產(chǎn)品的濃度。熒光測定分光法關(guān)注由關(guān)注的樣品發(fā)射的熒光的檢測。它包括使用激勵(lì)樣品中的某些化合物的分子中的電子并導(dǎo)致它們發(fā)射低能量的光(即，“發(fā)熒光”)的通常為紫外(UV)光的光束。存在幾種類型的用于測量發(fā)射的熒光的熒光計(jì)。熒光計(jì)一般具有激勵(lì)輻射能量源、激勵(lì)波長選擇器、用于獲得樣品材料的樣品單元、發(fā)射波長選擇器、具有信號(hào)處理器的檢測器和讀出裝置。濾波器熒光計(jì)使用光學(xué)濾波器以使入射光與熒光分離。分光熒光計(jì)使用衍射光柵單色器以使入射光與熒光分離。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例一般涉及用于具有能夠?qū)⒓?lì)光發(fā)射到關(guān)注的樣品中并然后檢測和測量來自樣品的熒光發(fā)射的可浸入的傳感器頭的手持熒光計(jì)的各種設(shè)計(jì)。手持熒光計(jì)的實(shí)施例有利地被自含，并且加入允許手持熒光計(jì)產(chǎn)生激勵(lì)光以產(chǎn)生激勵(lì)光、檢測并測量來自樣品的熒光發(fā)射、計(jì)算樣品中的一種或更多種物質(zhì)的濃度并在不需要與外部設(shè)備通信的情況下向用戶顯示確定的濃度的部件。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種具有手持控制器模塊、與控制器模塊連接的可浸入的傳感器頭、用于容納水樣品的樣品杯和關(guān)于傳感器頭可去除地緊固樣品杯的緊固件的手持熒光計(jì)?？刂破髂K包含具有底面的細(xì)長外殼?？刂破髂K還包含基于檢測的熒光發(fā)射確定水樣品中的物質(zhì)的濃度的控制器、與控制器耦合的用于顯示濃度的顯示器和允許用戶鍵入供控制器使用的數(shù)據(jù)的輸入界面。可浸入的傳感器頭包含與控制器耦合的光源和發(fā)射檢測器和具有近端、遠(yuǎn)端和縱軸的外殼。傳感器頭在傳感器頭外殼的近端與控制器模塊的底面連接。傳感器頭外殼還包含將來自光源的激勵(lì)光透過到傳感器頭外殼外面的分析區(qū)域的光源窗口，和使來自分析區(qū)域的熒光發(fā)射透過到發(fā)射檢測器的發(fā)射檢測器窗口。緊固件關(guān)于傳感器頭可去除地緊固樣品杯，使得至少光源窗口和發(fā)射檢測器窗口可浸入包含于樣品杯中的水樣品中，并且，水樣品占據(jù)傳感器頭外殼外面的分析區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種包含手持控制器模塊和與手持熒光計(jì)連接的可浸入的傳感器頭的手持熒光計(jì)。手持控制器模塊具有包含底面和外殼的縱軸在其間延伸的第一端和第二端的細(xì)長外殼。控制器模塊還具有基于檢測的熒光發(fā)射確定水樣品中的物質(zhì)的濃度的控制器?？刂破髂K還包含與控制器耦合的用于顯示濃度的顯示器等?？山雮鞲衅黝^還包含UV光源和與控制器耦合的UV發(fā)射檢測器等。傳感器頭還包含具有傳感器頭的縱軸在其間延伸的近端和遠(yuǎn)端的外殼。傳感器頭在傳感器頭外殼的近端與控制器模塊外殼的底面連接，使得傳感器頭的縱軸大致與控制器模塊外殼的縱軸垂直。傳感器頭還包含將來自傳感器頭外殼內(nèi)的UV光源的UV激勵(lì)光透過到傳感器頭外殼外面的分析區(qū)域的光源窗口和使來自分析區(qū)域的UV熒光發(fā)射透過到傳感器頭外殼內(nèi)的UV發(fā)射檢測器的發(fā)射檢測器窗口。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于測量來自物質(zhì)的熒光發(fā)射并確定水樣品內(nèi) 的物質(zhì)的濃度的方法。方法包括提供具有手持控制器模塊和在傳感器頭的近端上與控制器模塊的底面連接的可浸入傳感器頭的手持熒光計(jì)。方法還包括將傳感器頭浸入包含某濃度的物質(zhì)的水樣品中，并然后產(chǎn)生UV激勵(lì)光并將其引入到水樣品中，由此導(dǎo)致物質(zhì)發(fā)熒光；方法還包括用手持熒光計(jì)檢測來自水樣品的UV熒光發(fā)射并基于檢測的UV熒光發(fā)射用手持熒光計(jì)確定水樣品中的物質(zhì)的濃度。本發(fā)明的實(shí)施例可提供以下的特征和/或優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)或更多個(gè)。一些實(shí)施例通過例如加入有效的微光學(xué)配置以在激勵(lì)束方向的某角度(例如，90度)上測量熒光信號(hào)，以提供具有更高的感度的改進(jìn)的UV手持熒光計(jì)。一些實(shí)施例提供組合手持控制器手柄和與控制器手柄連接(例如，牢固地固定或者一體化)的可浸入(浸潰)探針的有用的手持熒光計(jì)。因此，在一些情況下，UV手持熒光計(jì)可被用作用于測量開放的水中的熒光發(fā)射的浸潰探針。在一些情況下，手持熒光計(jì)可在典型的現(xiàn)場條件下被使用，以測量樣品杯中的水樣品。當(dāng)被用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中時(shí)，手持熒光計(jì)的一些實(shí)施例可測量包含的樣品杯中或玻璃燒杯或其它容器中的熒光發(fā)射。在一些情況下，手持熒光計(jì)可固定有保持部件并被插入流動(dòng)單元中，以提供隨時(shí)間改變的來自單個(gè)樣品或大量的樣品的連續(xù)的測量和濃度。因此，一些實(shí)施例中的手持熒光計(jì)的便攜性和手持本質(zhì)關(guān)于熒光計(jì)的傳感器頭的設(shè)置提供靈活性。僅作為例子，熒光計(jì)可很容易并且方便地被用于食具清洗機(jī)、水槽、拖把桶和洗衣店機(jī)器等中。一些實(shí)施例在測量來自諸如萘二磺酸(NDSA)的熒光示蹤劑的熒光上提供改進(jìn)的性能。在一些情況下，具有約O. 5+/-0. 2mm的厚度的聚酯膜濾波器位于手持熒光計(jì)內(nèi)的發(fā)射濾波器與光電檢測器之間。加入這種聚酯膜在一些情況下使雜散光水平最小化以允許在具有高達(dá)100比濁法濁度單位(NTU)的濁度的樣品中測量NDSA熒光。一些實(shí)施例通過提供具有用于進(jìn)行溫度測量并在一些情況下基于評(píng)價(jià)的特定的熒光標(biāo)記補(bǔ)償溫度的手段的UV手持熒光計(jì)提供更高的精度。并且，一些實(shí)施例通過使用包含可固定于UV手持熒光計(jì)的主體上的新穎的樣品杯的UV手持熒光計(jì)提供方便的現(xiàn)場測量。在一些情況下，樣品杯用作水樣品的儲(chǔ)器，并且，當(dāng)被設(shè)置在平坦的支撐面上時(shí)，還支撐熒光計(jì)的希望的位置。
閱讀以下的詳細(xì)的描述，這些和各種其它的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得十分明顯。


以下的示圖解釋本發(fā)明的特定的實(shí)施例，并因此不限制本發(fā)明的范圍。附圖沒有按比例(除非陳述)并且要結(jié)合以下的詳細(xì)的描述中的解釋使用。以下，結(jié)合附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中，類似的附圖標(biāo)記表示類似的要素。圖I是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的手持熒光計(jì)的透視圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的激勵(lì)和發(fā)射光譜強(qiáng)度的曲線圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的手持熒光計(jì)的分解圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的控制器板的示意圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的光源板的透視圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的發(fā)射檢測器板的透視圖。圖7A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的傳感器頭的頂部透視圖。圖7B是圖7A的傳感器頭的底部透視圖。圖7C是圖7A的傳感器頭的透視斷面圖。圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于確定水樣品中的物質(zhì)的濃度的方法的流程圖。圖9A 9B是表示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的手持熒光計(jì)控制器模塊的側(cè)視圖和樣品杯的斷面圖的不圖。圖10是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的樣品杯的頂視透視圖。圖11是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的手持熒光計(jì)的側(cè)視圖。圖12是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的包括樣品杯和傳感器頭的斷面圖的手持熒光計(jì)的側(cè)視圖。圖13是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的包括樣品杯和傳感器頭的斷面圖的手持熒光計(jì)的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式以下的詳細(xì)的描述在本質(zhì)上是示例性的，并且不是要以任意方式限制本發(fā)明的范圍、適用性或配置。而是，以下的描述提供用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的一些實(shí)際的解釋。對(duì)于選擇的要素提供構(gòu)建、材料、尺寸和制造處理的例子，并且，所有其它的要素使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的要素。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，注明的例子中的許多具有各種適當(dāng)?shù)奶娲桨?。本發(fā)明的實(shí)施例一般提供具有可浸入的傳感器頭的手持光學(xué)測量裝置和使用這種裝置的方法。手持光學(xué)測量裝置的部件有利地自含于手持配置中，從而提供用于各種用途的方便的工具。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，提供手持熒光計(jì)的形式的光學(xué)測量裝置。雖然這里參照手持熒光計(jì)描述本發(fā)明的一些實(shí)施例，但應(yīng)理解，可以以各種光學(xué)測量裝置(例如，濁度計(jì)、光學(xué)吸光率計(jì)等)體現(xiàn)本發(fā)明的各方面，并且，本發(fā)明不限于裝置的任何特定的形式。圖I是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的手持熒光計(jì)100的形式的光學(xué)測量裝置的透視圖。熒光計(jì)100—般包含與手持控制器模塊104連接的可浸入傳感器頭102?？刂破髂K104還包含用于向用戶顯示傳感器讀數(shù)和計(jì)算的電子顯示器110和允許用戶與熒光計(jì)100交互作用(例如，鍵入變量、設(shè)定參數(shù)、訪問菜單項(xiàng)等)的鍵盤112的形式的輸入界面。根據(jù)一些 實(shí)施例，控制器模塊104具有提供與手柄或棍形類似的方便形式以很容易地由手抓住或保持熒光計(jì)100的一般細(xì)長的外殼106。傳感器頭102優(yōu)選包含使得能夠在部分或完全侵入關(guān)注的液體樣品中時(shí)進(jìn)行測量并另外起作用的水密外殼。因此，在一些情況下，傳感器頭102具有與可浸入浸潰探針類似的一些特征和/或特性。例如，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，可浸入的傳感器頭102具有與在共同受讓的美國專利No. 7550746和美國專利申請公開No. 2009/0212236中描述的那些類似的一個(gè)或更多個(gè)特征和/或部件，在此加入它們中的每一個(gè)的全部內(nèi)容作為參考?？山雮鞲衅黝^102的配置也可以以一些方式與在包含關(guān)注的樣品的光學(xué)單元外面定位傳感器和其它部件的熒光計(jì)和其它光學(xué)儀器形成對(duì)照。在一些情況下，傳感器頭102與控制器外殼106的與顯示器110相對(duì)并且被定位為接近控制器外殼的遠(yuǎn)端120的底面108連接(例如，固定或一體化)。在典型的方式中，用戶可在控制器外殼的近端122抓住控制器外殼106，以從樣品進(jìn)行測量、讀取顯示器110并且/或者操作鍵盤112。例如，用戶可通過在液體樣品的表面之上(例如，在現(xiàn)場的儲(chǔ)器/容器、實(shí)驗(yàn)室中的燒杯等中)保持控制器模塊104使得傳感器頭102部分或完全浸入樣品中，以將傳感器頭102浸潰于樣品中。在一些實(shí)施例中，用戶可在關(guān)于可浸入傳感器頭102固定填充有樣品的樣品杯的同時(shí)抓住控制器模塊104的第二端。當(dāng)然，控制器模塊和傳感器頭的其它配置是可能的，并且，本發(fā)明不限于任何特定的物理配置。一般地，手持熒光計(jì)100至少測量來自包含關(guān)注的物質(zhì)(例如，化學(xué)溶液，諸如抗菌或清潔產(chǎn)品)的樣品的熒光發(fā)射，計(jì)算樣品中的物質(zhì)的濃度并且向用戶顯示確定的濃度。用戶可然后任選地基于確定的濃度執(zhí)行任何希望的行動(dòng)，諸如，例如，為了增加物質(zhì)的濃度，向工業(yè)系統(tǒng)添加更多的物質(zhì)。以這種方式，熒光計(jì)可以是手持反饋環(huán)的一部分。如果熒光計(jì)確定濃度低于或高于閾值濃度，那么用戶可看到差值，并且可通過分配更多或更少的產(chǎn)品適當(dāng)?shù)卣{(diào)整產(chǎn)品分配。另外，熒光計(jì)可用作產(chǎn)品用盡(OUt-Of-PlOdUCt)報(bào)警的部分。當(dāng)產(chǎn)品耗盡時(shí)，熒光性(反映產(chǎn)品的濃度)將下降為低于預(yù)定的閾值水平。在這一點(diǎn)上，傳感器可警告用戶分配器用盡產(chǎn)品。信號(hào)可以是視覺信號(hào)或音頻信號(hào)或振動(dòng)信號(hào)。因此，這種反饋將確保存在足夠的清潔、抗菌或其它的成分以實(shí)現(xiàn)希望的效果(清潔性、微生物的減少、潤滑等)。熒光計(jì)的基本的動(dòng)作是公知的，因此，這里出于簡單明了的目的省略各種細(xì)節(jié)。一般地，熒光計(jì)100基于物質(zhì)的熒光性能計(jì)算液體樣品中的特定的物質(zhì)的濃度。如這里更詳細(xì)地描述的那樣，熒光計(jì)100包含發(fā)射選擇的波長范圍內(nèi)的光的光源。當(dāng)傳感器頭102被浸入液體樣品中時(shí)，光遇到關(guān)注的物質(zhì)的粒子，該光激勵(lì)物質(zhì)的某些分子中的電子并且導(dǎo)致它們發(fā)射另一波長范圍中的低能量的光(即，“發(fā)熒光”)。傳感器頭102包含檢測熒光發(fā)射并且產(chǎn)生表示熒光發(fā)射的強(qiáng)度的相應(yīng)的電信號(hào)的諸如光電檢測器的光學(xué)傳感器。熒光計(jì)100包含與光學(xué)傳感器耦合的可然后基于熒光發(fā)射的強(qiáng)度與物質(zhì)的濃度之間的已知的關(guān)系計(jì)算物質(zhì)的濃度的控制器。對(duì)于包含熒光計(jì)的本發(fā)明的實(shí)施例，可以設(shè)想該一般處理的大量的變更例和特定的細(xì)節(jié)。例如，關(guān)注的物質(zhì)可以是具有熒光性能的任何希望的化學(xué)溶液。例子包含但不限于諸如殺蟲劑和抗菌劑的生物殺滅劑、防腐蝕、防銹劑和防污產(chǎn)品、消毒劑和其它清潔產(chǎn)品、洗滌劑和添加劑等。為了方便，這里，這些和其它這種物質(zhì)被替代性地簡稱為“產(chǎn)品”、“化學(xué)溶液”和“處理溶液”等。另外，雖然這里給出包括確定在各種工業(yè)系統(tǒng)(例如，冷卻塔)中使用的冷卻水(例如，水樣品)的樣品內(nèi)的水處理產(chǎn)品或溶液的濃度的例子，但應(yīng)理解，對(duì)于確定在大量的設(shè)置中使用的產(chǎn)品的濃度以處理水和其它液體，手持熒光計(jì)100會(huì)是有用的。僅作為幾個(gè)例子，對(duì)于確定洗衣店、自動(dòng)食具清洗、手動(dòng)食具清洗、第三水槽應(yīng)用、能量水槽應(yīng)用、車輛護(hù)理、原位清潔動(dòng)作、衛(wèi)生保健應(yīng)用和硬表面應(yīng)用等中的一種或更多種物質(zhì)的濃度確定，手持熒光計(jì)100會(huì)是有用的。由于構(gòu)成產(chǎn)品的化合物中的許多具有熒光特性，因此，許多的產(chǎn)品在存在從傳感器頭102發(fā)射的光的情況下發(fā)熒光。例如，具有苯成分的化合物或分子可加入諸如-0Η、-ΝΗ2和OCH3的一個(gè)或更多個(gè)置換電子放出基和表現(xiàn)熒光特性的多環(huán)化合物。在上述的應(yīng)用中使用的許多的化合物包含這樣的化學(xué)結(jié)構(gòu)，諸如表面活性劑、潤滑劑、抗菌劑、溶劑、助水溶物、抗再沉積劑、染料、防腐劑和漂白添加劑。這些化合物可被加入食具清洗洗滌劑、沖洗助齊U、洗衣店洗滌劑、原位清洗清潔劑、抗菌劑、地板涂層、肉、禽和海鮮肉處理、殺蟲劑、車輛 護(hù)理成分、水看護(hù)成分、水池和礦泉成分、無菌封裝成分和瓶子清洗成分等那樣的產(chǎn)品中。可以在美國專利No. 7550746中找到這些化合物中的一些和相應(yīng)的應(yīng)用的例子，在此加入其全部內(nèi)容作為參考。另外，或者，作為替代方案，熒光示蹤劑(這里，也稱為“熒光標(biāo)記”)可被加入可能已包含或可能沒有包含天然熒光化合物的產(chǎn)品中。示蹤劑的一些非限制性的例子包括萘二磺酸(NDSA)、2-萘磺酸、Acid Yellow 7，1，3，6，8-芘四磺酸四鈉鹽和熒光素。在一些實(shí)施例中，熒光示蹤劑以已知的比例被添加到產(chǎn)品中，由此使得一旦確定示蹤劑的濃度就能夠估計(jì)產(chǎn)品的濃度。例如，在一些情況下，可通過比較當(dāng)前的熒光信號(hào)與來自在校準(zhǔn)過程中測量的已知的示蹤劑濃度的熒光信號(hào)，確定熒光示蹤劑的濃度。然后，可從熒光示蹤劑的已知的標(biāo)稱比較和測量的熒光示蹤劑的濃度估計(jì)化學(xué)產(chǎn)品的濃度。在一些情況下，可通過下式計(jì)算液體樣品中的產(chǎn)品的當(dāng)前濃度C。Cc=CmX (C0/Cf)，其中，Cm=KmX (Sx-Ztl),并且，其中，Cm是當(dāng)前熒光標(biāo)記濃度，Km是斜率校正系數(shù)，Sx是當(dāng)前熒光測量，Z0是零位偏移，C0是廣品的標(biāo)稱濃度，Cf是突光不蹤劑的標(biāo)稱濃度。參照圖2，表示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的激勵(lì)光譜強(qiáng)度202和發(fā)射光譜強(qiáng)度204的曲線圖200。在本例子中，具有紫外(UV)光發(fā)光二極管(LED)的形式的光源的熒光計(jì)將約280nm 約310nm的范圍內(nèi)的激勵(lì)光發(fā)射到具有添加的熒光示蹤劑NDSA的產(chǎn)品的冷卻塔水的樣品中。添加的NDSA吸收該UV放射線并且產(chǎn)生約310nm 約400nm的范圍中的熒光。熒光計(jì)的發(fā)射檢測器檢測該發(fā)射的放射線，并且，熒光計(jì)確定NDSA示蹤劑的濃度，并最終確定冷卻塔水的樣品中的產(chǎn)品的濃度。圖3是與圖I所示的手持熒光計(jì)類似的手持熒光計(jì)300的分解圖。手持熒光計(jì)300 一般包含與控制器模塊部分303連接的可浸入傳感器頭301?？刂破髂K303包含外殼和外殼內(nèi)的幾個(gè)部件。外殼由頂部302和底部304形成，使得控制器外殼的底部304在底部的外部限定底面305。傳感器頭301包含被配置為牢固地固定于控制外殼的底面305上的傳感器頭外殼316。在一些實(shí)施例中,傳感器頭外殼316可與控制器外殼的一個(gè)或更多個(gè)部分一體化形成。在一些實(shí)施例中，控制器模塊部分303 —般包含基于傳感器頭301接收的信號(hào)確定產(chǎn)品的濃度所需要的那些部件。如圖3所示，控制器模塊303包含通過與顯示板電纜312與顯示板308耦合的控制板306。顯示板308包含向用戶顯示信息的電子顯示器309 (例如，LCD屏)?？刂破髂K303還包含允許用戶鍵入供控制器模塊303使用的各種信息的膜片鍵盤疊層310的形式的輸入界面?？刂破髂K303還包含用于向熒光計(jì)300內(nèi)的電路供電的例如電池314的便攜式電源。在一些實(shí)施例中，可浸入的傳感器頭301具有與在共同受讓的美國專利No. 7550746和美國專利申請公開No. 2009/0212236中描述的那些類似的一個(gè)或更多個(gè)特 征和/或部件，在此加入它們中的每一個(gè)的全部內(nèi)容作為參考。重新參照圖3，在一些實(shí)施例中，傳感器頭301包含容納光源板320和發(fā)射檢測器板322的外殼316。第一 O形環(huán)318在傳感器頭外殼316與控制器外殼的底部304之間提供密封。光源板320和發(fā)射檢測器板322上的部件被基本上環(huán)繞各板的黃銅導(dǎo)管326屏蔽。各導(dǎo)管326包含導(dǎo)管的遠(yuǎn)端上的切口，并且，傳感器頭外殼316包含貫穿外殼的窗口 330。這些切口和窗口 330允許位于光源板320上的光源(例如，LED)和位于發(fā)射檢測器板322上的發(fā)射檢測器(例如，光電檢測器)與傳感器頭外殼316外面的分析區(qū)域連通。電纜324耦合光源板320與發(fā)射檢測器板322和控制板，這允許板306上的控制器控制光源并接收從發(fā)射檢測器返回的信號(hào)。在一些實(shí)施例中，傳感器頭301還包含能夠測量水樣品的溫度的一個(gè)或更多個(gè)溫度傳感器。例如，光源板320和/或發(fā)射檢測器板322可包含延伸到傳感器頭外殼316內(nèi)的一個(gè)或更多個(gè)溫度傳感器。位于傳感器外殼316的遠(yuǎn)端面中的蓋子332連同附加的O形環(huán)334提供環(huán)繞溫度傳感器的密封。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于手持熒光計(jì)的控制器板400的示意圖。控制器板400可包含位于印刷電路板401上(例如，被焊接)并且耦合在一起(沒有示出連接)的大量的離散的部件。圖4給出一個(gè)示例性的控制板400的基本部件的簡化示意圖，并且，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，部件之間的各種連接和/或關(guān)于部件的細(xì)節(jié)可改變。控制板400包含基于來自發(fā)射檢測器的強(qiáng)度信號(hào)計(jì)算水樣品內(nèi)的產(chǎn)品的濃度的控制器402?？刂破?02可提供各種其它的功能，包括但不限于執(zhí)行校準(zhǔn)程序、接收并執(zhí)行在輸入界面上鍵入的指令并且/或者將用于在熒光計(jì)的顯示器上觀察的數(shù)據(jù)格式化?？梢砸灾T如軟件驅(qū)動(dòng)微處理器、微控制器或場可編程門陣列的任何適當(dāng)?shù)男问交蛑T如應(yīng)用特定集成電路的固定硬件設(shè)計(jì)等體現(xiàn)控制器402。另外，控制器402可具有板上存儲(chǔ)器，或者，控制板可具有存儲(chǔ)用于被控制器402執(zhí)行的指令的存儲(chǔ)器(未示出)?？刂瓢暹€包含具有用于連接板400與諸如圖3所示的電池314的電源的連接器410的功率電纜。板400還包含控制器電源412、模擬電源414和用于向傳感器頭中的光源供電的光源電源416。在一些實(shí)施例中，控制板400包含實(shí)時(shí)時(shí)鐘電池418、鎖入放大器420、基準(zhǔn)光電二極管放大器422和用于顯示板424、光源板404和發(fā)射檢測器板406的連接器。在一些情況下，控制板400還可具有音響器426、USB或其它類型的數(shù)據(jù)連接器428、用于與其它計(jì)算裝置通信的無線裝置430和任選的模擬432和邏輯434輸出。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的光源板500的透視圖。板500 (在圖3中也示為320) —般包含具有光源504和基準(zhǔn)光電二極管506的印刷電路板502連同前置放大器508和用于耦合板500與控制板的連接器510。激勵(lì)濾波器512通過濾波器保持器514定位于光源504上，以在光離開可浸入傳感器頭之前從光源504過濾光。光源504可包含各種可能的兀件。例如，光源504可以是氣體放電燈、萊燈、氣燈、金屬氣相燈、發(fā)光二極管(LED)或多個(gè)LED。另外，光源504可根據(jù)選擇的元件和希望的光譜發(fā)射大量可能的光譜中的激勵(lì)放射線。在一些實(shí)施例中，光源是能夠發(fā)射具有約280nm 約310nm的波長的光的紫外LED。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的發(fā)射檢測器板600的透視圖。檢測器板600 —般包含大量的部件，包含位于印刷板電路602上的發(fā)射檢測器604。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，發(fā)射檢測器604包含UV敏感光電二極管。例如,檢測器604可基于它從傳感器頭外面的分析區(qū)域檢測的約310nm 約400nm的光產(chǎn)生強(qiáng)度信號(hào)。檢測器板600還包含前置放大器606和溫度傳感器608。關(guān)于發(fā)射檢測器604定位的發(fā)射濾波器保持器610支撐用于遮蔽放射線能量并將希望的波長轉(zhuǎn)送到檢測器604的一個(gè)或更多個(gè)濾波器。在圖6所示的實(shí)施例中，濾波器包含干涉濾波器612和UG-Il玻璃濾波器614。在一些實(shí)施例中，附加的聚酯膜濾波器616還位于發(fā)射檢測器604的前面。在一些情況下，聚酯膜濾波器616具有約O. 5+/-0. 2mm的厚度。在一些情況下，光學(xué)設(shè)計(jì)可提供更高的光學(xué)效率(例如，通過使用球透鏡、高度發(fā)散束等)，但也會(huì)損害對(duì)于準(zhǔn)直光束具有高的效率和高的拒絕值的干涉濾波器的性能。加入這種聚酯膜在一些情況下可使雜散光水平最小化以允許在具有高達(dá)100比濁法濁度單位(NTU)的濁度的樣品中測量NDSA熒光。 圖7A 7C給出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的離散的可浸入傳感器頭700的各種示圖，該可浸入傳感器頭700可被固定于諸如前面討論的手持熒光計(jì)的控制器模塊上。圖7A是傳感器頭700的頂部透視圖，圖7B是傳感器頭700的底部透視圖，圖7C是傳感器頭700的透視斷面圖。傳感器頭700可由塑料制成，并且可被成形和/或研磨以實(shí)現(xiàn)希望的形狀和特征。一般地，傳感器頭700包括包含被配置為接收光源電路板(例如，圖3的光源板320或圖5的500)的第一垂直空腔或室712的外殼702。在一些情況下，光源室712由可對(duì)于圖3所示的圓筒黃銅屏蔽326提供滑合座的圓筒配置形成。在一些實(shí)施例中，光源室712具有沿室712的橫側(cè)包含平面壁726的部分圓筒配置。返回圖7A 圖7C，與光源室712類似，傳感器頭外殼702包含用于接收發(fā)射檢測器電路板(例如，圖3的發(fā)射檢測器板322或圖6的600)的第二垂直空腔或室714。在一些情況下，可關(guān)于傳感器頭700的縱軸708對(duì)稱形成和定位光源室712和發(fā)射檢測器室714，但這不是所有實(shí)施例所需要的。傳感器頭外殼702還在外殼702的外表面中包含角度切口 725。在一些實(shí)施例中，切口 752的角度為約90度，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于切口的特定的角度。切口 752在傳感器頭700的縱軸上以與第二壁726相交的第一壁754為界。第一壁754限定為由光源發(fā)射的激勵(lì)能量提供通過第一壁754的路徑的光源窗口 720。第二壁756類似地限定對(duì)于熒光計(jì)發(fā)射提供通過第二壁756的路徑以使其到達(dá)位于傳感器頭外殼702內(nèi)的發(fā)射檢測器的發(fā)射檢測器窗口 722。在一些實(shí)施例中，光源窗口 720和/或發(fā)射檢測器窗口 722包含貫穿傳感器頭外殼702的通道。在一些實(shí)施例中，窗口 720、722還包含透鏡、棱鏡或?qū)τ诠庠捶派渚€和/或熒光發(fā)射光學(xué)透明的其它材料。例如，在一些實(shí)施例中，玻璃或藍(lán)寶石球透鏡位于各通道內(nèi)。也可使用本領(lǐng)域已知的其它適當(dāng)?shù)牟牧?。球透鏡提供光源/檢測器窗口，但也在光源/檢測器和傳感器頭700的外殼702外面的分析區(qū)域750之間提供用于引導(dǎo)光的聚
焦裝置。如這里的示圖所示，包含光源窗口 720和發(fā)射檢測器窗口 722的角度切口 752關(guān)于控制器模塊取向，使得角度切口和窗口面向控制器模塊的遠(yuǎn)端。如這里進(jìn)一步討論的那樣，在一些實(shí)施例中，角度切口和窗口可沿不同的方向取向。例如，在一些實(shí)施例中，角度切口和窗口面向控制器模塊的近端。在一些實(shí)施例中，傳感器頭700包含傳感器頭700的縱軸708和長度在其間延伸 的近端704和遠(yuǎn)端706。如圖I和圖3所示，在一些實(shí)施例中，傳感器頭700在傳感器頭700的近端704或附近與控制器模塊的底面連接。在一些情況下，傳感器頭700可通過緊固件被牢固地固定于控制器外殼上。緊固件可包含但不限于螺釘、螺栓和/或銷釘或粘接劑或焊接(圖中未示出)。在一些實(shí)施例中，傳感器頭700被壓縮位于傳感器頭700與控制器模塊之間的溝槽710中的O形環(huán)的四個(gè)螺釘固定。在一些實(shí)施例中，傳感器頭外殼702可與控制器模塊一體化形成，使得在傳感器頭的近端704與控制器模塊的底面之間存在無縫過渡。在一些實(shí)施例中，傳感器頭700還包含可去除地關(guān)于傳感器頭700緊固樣品杯的緊固件的一部分或全部。僅作為一個(gè)例子，緊固件可包含關(guān)于傳感器頭外殼702定位的一個(gè)或更多個(gè)銷釘740和樣品杯上的相應(yīng)的狹縫。在一些實(shí)施例中，銷釘740和狹縫形成關(guān)于傳感器頭固定樣品杯的刺刀緊固件，并且還關(guān)于傳感器頭700以優(yōu)選的取向(例如，旋轉(zhuǎn))對(duì)準(zhǔn)樣品杯。也可包括其它的緊固件(例如，螺釘螺紋、相對(duì)壓力元件等)。在一些實(shí)施例中，傳感器頭700還包含用于插入諸如圖3所示的那些的一個(gè)或更多個(gè)溫度傳感器蓋子的孔730。返回圖7A 7C，孔730可具有螺紋，或者被另外配置為接收并固定溫度傳感器蓋子。溫度傳感器(圖7A 7C未示出)適于感測水樣品的當(dāng)前溫度并產(chǎn)生可被用于基于由于例如可接受范圍外面的溫度的誤差校正濃度計(jì)算的相應(yīng)的信號(hào)。另外，傳感器頭700優(yōu)選是可浸入的傳感器頭，從而意味著，當(dāng)進(jìn)行熒光發(fā)射測量時(shí)，它部分或完全浸入水樣品的表面下。因此，在浸入之前，傳感器頭外殼702、與控制器外殼的連接和外殼702內(nèi)的任何窗口或其它潛在的空隙被有效地密封。例如，在一些情況下，外殼702在傳感器頭的近端704上包含第一 O形環(huán)溝槽720，并在溫度傳感器孔730上周圍包含第二 O形環(huán)溝槽732。在包括樣品杯的一些實(shí)施例中，為了在樣品杯與傳感器頭700之間提供基本上不可滲透的密封，也可在傳感器頭的近端704附近的傳感器頭700的周圍形成第三O形環(huán)溝槽742。另外，光源窗口 720和發(fā)射檢測器窗口 722也可被O形環(huán)等密封。在一些實(shí)施例中，由于窗口通道和位于通道內(nèi)的球透鏡之間的壓力配合，因此，光源窗口 720和發(fā)射檢測器窗口 722被密封。圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的水樣品中的產(chǎn)品的濃度確定方法的流程圖。一般地，熒光計(jì)測量與水樣品中的產(chǎn)品的實(shí)際濃度成比例的產(chǎn)品中的活性分子的熒光發(fā)射。在設(shè)置具有控制器模塊和與控制器模塊連接的傳感器頭的手持熒光計(jì)(802)之后，設(shè)置包含關(guān)注的產(chǎn)品的水樣品。傳感器頭被浸入水樣品中(804)，并且水樣品占據(jù)傳感器的分析區(qū)域。然后，通過傳感器頭中的光源產(chǎn)生具有第一 UV波長的紫外(UV)激勵(lì)光并將其引入水樣品和分析區(qū)域中(806)。傳感器頭然后檢測并測量第二 UV波長上的樣品的熒光發(fā)射(808)。傳感器頭包含基于測量的熒光發(fā)射計(jì)算樣品中的產(chǎn)品的濃度的控制器(例如，圖4中的402)(810)。第一波長可以處于280 310nm的范圍中。第二 UV波長可處于310nm 400nm的范圍中。傳感器還可測量第一波長上的樣品的基準(zhǔn)熒光發(fā)射。傳感器還可測量具有零濃度的化學(xué)品的零溶液的熒光發(fā)射。在這種情況下，可基于包含化學(xué)品的樣品的測量的熒光發(fā)射與零溶液的測量的熒光發(fā)射之間的計(jì)算的差值，計(jì)算樣品中的化學(xué)品的濃度。也可基于對(duì)于校準(zhǔn)樣品中的產(chǎn)品的已知的濃度確定的校準(zhǔn)常數(shù)計(jì)算樣品的濃度。作為例子，在一些情況下，可基于來自兩個(gè)UV檢測器的信號(hào)評(píng)價(jià)樣品濃度。基準(zhǔn)檢測器測量由光源產(chǎn)生的UV激勵(lì)的強(qiáng)度，而熒光發(fā)射檢測器測量由產(chǎn)品發(fā)射的熒光發(fā)射的強(qiáng)度。計(jì)算使用下式
/ F 5 r0 \Cc = Km V舊 K J這里，C。是樣品溶液中的產(chǎn)品X (例如，表面活性齊U、抗菌劑等)的實(shí)際的當(dāng)前的濃度；Kx是校準(zhǔn)系數(shù)；是來自發(fā)射檢測器的用于樣品溶液的輸出信號(hào)；U是來自基準(zhǔn)檢測器的用于樣品溶液的輸出信號(hào)；/〗.是來自發(fā)射檢測器的用于零溶液(S卩，具有零濃度的產(chǎn)品的溶液)的輸出信號(hào)；/〗是來自基準(zhǔn)檢測器的用于零溶液的輸出信號(hào)。
/, Ji-AiMm\
TfVlWOT /(Γ
H1K /這里，Ccaubk是校準(zhǔn)溶液中的產(chǎn)品的濃度。Zfii是來自發(fā)射檢測器的用于校準(zhǔn)溶液的輸出信號(hào)；f是來自基準(zhǔn)檢測器的用于校準(zhǔn)溶液的輸出信號(hào)；如以上參照圖4討論的那樣，手持熒光計(jì)內(nèi)的控制器402可基于來自發(fā)射檢測器的強(qiáng)度信號(hào)計(jì)算樣品中的產(chǎn)品的濃度。在一些實(shí)施例中，控制器402還可通過使用上述的關(guān)系基于校準(zhǔn)常數(shù)、零位偏移和/或激勵(lì)基準(zhǔn)信號(hào)計(jì)算產(chǎn)品濃度。用于控制器的操作指令可被存儲(chǔ)于板上或離散的存儲(chǔ)器中。在這一方面，存儲(chǔ)器可以是包含導(dǎo)致控制器提供歸于它們的功能中的任一個(gè)并且執(zhí)行這里描述的方法中的任一個(gè)的程序指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)?？刂破饕部稍诖鎯?chǔ)器中存儲(chǔ)通過發(fā)射和/或基準(zhǔn)檢測器獲得的原熒光數(shù)據(jù)和其它的相關(guān)數(shù)據(jù)?？刂破饕部稍诖鎯?chǔ)器存儲(chǔ)任何計(jì)算的熒光值和/或濃度數(shù)據(jù)。如上所述，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，可通過手動(dòng)將傳感器頭下降到水樣品中由手持熒光計(jì)進(jìn)行熒光測量。例如，用戶可抓住控制器模塊并暫時(shí)將可浸入的傳感器頭浸入液體樣品中，使得傳感器頭部分或完全浸入樣品中并且水樣品占據(jù)傳感器頭窗口附近的分析區(qū)域。現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖9 12，在一些實(shí)施例中，樣品杯被設(shè)置為關(guān)于可浸入傳感器頭容納水樣品。在一些實(shí)施例中，對(duì)于測量，約5ml 約20ml的少量的水會(huì)是足夠的。這種手持熒光計(jì)由此是極其便攜的，從而能夠在從水樣品的源被去除的同時(shí)測量熒光并且確定產(chǎn)品的濃度。例如，手持熒光計(jì)可被用于在現(xiàn)場或在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中測量熒光發(fā)射。
因此，與常規(guī)的基于單元的熒光計(jì)(例如，其中，水樣品位于光學(xué)透明單元內(nèi))的目標(biāo)類似，在許多的應(yīng)用中，本發(fā)明的實(shí)施例是有用的。但是，本發(fā)明的實(shí)施例提供大量的優(yōu)于基于單元的熒光計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。例如，這里描述的手持熒光計(jì)的傳感器頭可被浸入水樣品內(nèi)，而基于單元的熒光計(jì)依賴于位于單元外面的儀器，以測量單元內(nèi)的水的性能。因此，這里的手持熒光計(jì)避免諸如由于單元表面的刮擦或污垢導(dǎo)致的信號(hào)劣化的與光學(xué)單元相關(guān)的缺點(diǎn)。類似地，光源和發(fā)射檢測器窗口的小面積的最小化的清潔可與光學(xué)單元通常所需要的耗時(shí)的清潔或替換形成對(duì)照。另外，本發(fā)明的實(shí)施例提供更高的感度，這是部分是由于水樣品緊挨著光源/發(fā)射檢測器窗口，這大大降低光源/發(fā)射檢測器與水樣品內(nèi)的產(chǎn)品之間的行進(jìn)距離。因此，在本發(fā)明的實(shí)施例中提供的更高的感度對(duì)于測量非常低的濃度(例如，百萬分率，ppm)的產(chǎn)品和/或測量具有高顏色和/或濁度的水樣品內(nèi)的產(chǎn)品的濃度是有用的。圖9A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有與可浸入傳感器頭904連接的控制器模 塊902的手持熒光計(jì)900A的側(cè)視圖。熒光計(jì)900A還具有適于關(guān)于可浸入的傳感器頭904容納水樣品908的可去除的樣品杯906。樣品杯906通過緊固件(圖9A 9B未示出)關(guān)于傳感器頭904被可去除地耦合或者緊固。在一些實(shí)施例中，樣品杯906可完全與控制器模塊902和傳感器頭904分離，這允許用戶很容易地為了獲取水樣品從熒光計(jì)去除杯子。例如，用戶可解開并去除樣品杯，并然后將水樣品注入到杯子中或使用杯子以從更大的儲(chǔ)器或容器舀去水樣品。在一些實(shí)施例中，在樣品杯關(guān)于傳感器頭被緊固時(shí)，空氣逸出樣品杯，并且傳感器頭904置換樣品杯內(nèi)的空氣和水。這幫助減少或消除可在樣品杯內(nèi)捕獲的氣袋，并且影響熒光測量。在一此情況下，當(dāng)樣品杯906關(guān)于傳感器頭904被完全固定時(shí)，O形環(huán)910或其它的密封機(jī)構(gòu)可幫助容納樣品杯906內(nèi)的水樣品。但是,在一些實(shí)施例，樣品杯906不能關(guān)于傳感器頭904被密封以允許空氣進(jìn)一步從樣品杯逸出。在獲取足夠體積的水樣品908之后,用戶關(guān)于傳感器頭904緊固樣品杯906,并且可開始測量過程。假定水樣品908具有足夠的體積(例如，杯子被完全填充)，那么光源窗口912和發(fā)射檢測器窗口(圖9A未示出)將被浸入水樣品908中并且水樣品908將占據(jù)光源和發(fā)射檢測器窗口附近的分析區(qū)域914，從而允許熒光計(jì)900A確定水樣品908中的一種或更多種產(chǎn)品的濃度。在完成測量之后，水樣品908可被舍棄，并且，樣品杯906關(guān)于傳感器頭904被重新緊固。因此，當(dāng)熒光計(jì)900A不被使用時(shí)，樣品杯906還可提供用于傳感器頭904的保護(hù)外封殼。在一些實(shí)施例中，樣品杯906由對(duì)于傳感器頭904提供耐久和結(jié)實(shí)的保護(hù)外殼或蓋子的剛性塑料制成。例如，在一些情況下，樣品杯906可由聚碳酸酯、PVC或聚丙烯構(gòu)成。在一些實(shí)施例中，樣品杯906由透明聚碳酸酯、灰色PVC或黑色聚丙烯構(gòu)成。也可設(shè)想在本領(lǐng)域中已知的具有類似的性能的其它材料。繼續(xù)參照圖9A，在一些實(shí)施例中，傳感器頭904包含具有傳感器頭904的長度和縱軸944在其間延伸的近端940和遠(yuǎn)端942的外殼。如前面描述的那樣，在一些情況下，傳感器頭904與控制器模塊902的底面連接(例如，緊固或一體化形成)?？刂破髂K902包含具有控制器模塊的長度和控制器模塊902的縱軸934在其間延伸的近端930和遠(yuǎn)端932的細(xì)長的外殼。如圖9A所不,在一些實(shí)施例中，傳感器頭904與控制器模塊外殼的遠(yuǎn)端932附近的控制器模塊外殼的底面連接。該配置可提供便于用戶很容易用手抓住熒光計(jì)900A的形式。當(dāng)然，用于控制器模塊和傳感器頭的其它的配置也是可能的，并且，本發(fā)明不限于任何特定的配置。在一些實(shí)施例中,樣品杯906和控制器模塊組合以在支撐表面960上形成用于突光計(jì)900A的基本上穩(wěn)定的基底。參照圖9A，例如，樣品杯906的底部970可提供支撐表面960上的第一基礎(chǔ),并且,控制器模塊902的近端930可提供第二基礎(chǔ)。在一些情況下,樣品杯906的幾何和/或控制器模塊的近端930可被配置為提供基本上平坦的基礎(chǔ)。例如，控制器模塊的近端930的底角可帶角度，而樣品杯906的底部970也可帶角度。應(yīng)當(dāng)理解，樣品杯906和控制器模塊902的幾何可改變以在支撐表面960上提供大量的靜止配置和/或用于熒光計(jì)900A的取向。例如，在一些實(shí)施例中，控制器模塊的縱軸934在靜止位置中關(guān)于支撐表面960帶角度。當(dāng)熒光計(jì)900A座落于支撐表面960上時(shí)，關(guān)于支撐表面960的取向的角度972在一些實(shí)施例中可提供方便的控制器顯示器的觀察角度。角度972還可有利地容納高于支撐表面960的傳感器頭的高度，同時(shí)還在不需要添加與控制器模塊耦合的附加的結(jié)構(gòu)的情況下提供基本上穩(wěn)定的基底。在一些情況下，角度972可以在約O度和約45度之間。在一些實(shí)施例中，角度972可以在約10度和約30度之間。在一些實(shí)施例中，角度972可以在約25度和約35度之間。在一些實(shí)施例中，角度972可以為約30度。應(yīng)當(dāng)理解，其它的角度也是可能的。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，傳感器頭904與控制器模塊902之間的固定的取向可被設(shè)定，以提供在支撐表面960上具有希望的傾斜位置的熒光計(jì)900A。例如，參照圖9A，傳感器頭904與控制器模塊902連接，使得傳感器頭904的縱軸944與控制器模塊的縱軸934形成第一角度950。在一些實(shí)施例中，角度950可以在約60度與約90度之間。如圖9A所示，角度950為約90度。返回圖9B，熒光計(jì)900B被示為許多部件與圖9A所示的部件相同。在本例子中，通過在與圖9A所示的角度不同的角度950上耦合傳感器頭920與控制器模塊902，控制器模塊902以角度972在支撐表面960之上上升。例如，在一些情況下，圖9B所示的角度950可以為約60度。如圖9B所示，在一些實(shí)施例中，固定角度在垂直的位置中提供傳感器頭920，使得其縱軸基本上與支撐表面960垂直。帶角度的延伸部件980在傳感器頭920與控制器模塊902之間提供帶角度的界面。樣品杯922可被配置為特別容納傳感器頭與控制器模塊的任何取向。如圖9B所示，樣品杯922包含相對(duì)平坦的底部970，同時(shí)包含稍帶角度的頂部?，F(xiàn)在參照圖9A和圖9B，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，熒光計(jì)的一個(gè)或更多個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)被選擇，以使水樣品908占據(jù)分析區(qū)域914的可能性最大化使并不利地影響測量的樣品杯內(nèi)的空氣占據(jù)分析區(qū)域的可能性最小化。例如，如上所述，為了在傳感器頭下降到杯中時(shí)允許空氣逸出樣品杯，在一些實(shí)施例中，可以不關(guān)于傳感器頭緊密地密封樣品杯。在一些實(shí)施例中，傳感器頭配有一個(gè)或更多個(gè)帶角度的外表面以向著水樣品的表面驅(qū)動(dòng)可能捕獲的氣泡。例如，圖9A的傳感器頭904在傳感器頭的遠(yuǎn)端942上呈現(xiàn)帶角度的端面，這使得會(huì)變得捕獲氣泡的位置最小化。另外，在一些實(shí)施例中，光源窗口和發(fā)射檢測器窗口位于傳感器頭的遠(yuǎn)端942附近，目的是為了使它們進(jìn)一步遠(yuǎn)離水樣品的表面并進(jìn)一步使得光源窗口和發(fā)射檢測器窗口不可能在操作中不暴露于空氣。 圖10是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的樣品杯100的頂部透視圖。樣品杯1000 —般包含形成用于關(guān)于熒光計(jì)的傳感器頭容納水樣品的容器的圓筒壁1002和底壁。在一些實(shí)施例中，樣品杯1000還包含固定于底壁和/或圓筒壁上或與其一體化的用于在支撐表面上使支撐杯和熒光計(jì)穩(wěn)定化的支撐盤1010。樣品杯還包含L形刺刀狹縫1004的形式的緊固件的一部分。熒光計(jì)的傳感器頭或控制器模塊上的相應(yīng)的銷釘可接合狹縫1004以關(guān)于熒光計(jì)的傳感器頭可去除地緊固樣品杯1000。在一些實(shí)施例中，樣品杯1000包含可表不由用戶計(jì)入的水的優(yōu)選體積的建議水平標(biāo)記或浮雕1006。在一些實(shí)施例中，溢出出口或開口 1008在傳感器頭被插入樣品杯1000中時(shí)為過量的樣品水提供樣品杯1000的外出路徑。與一些實(shí)施例中的刺刀狹縫1004類似，溢出出口 1008可以是樣品杯的邊緣或附近的修改(例如，放大)的緊固件狹縫。在一些情況下，作為傳感器杯的替代，或者除了傳感器杯以外，溢出出口被設(shè)置在傳感器頭外殼或控制器模塊外殼中。在一些實(shí)施例中，溢出出口 1008有利地位于傳感器頭的分析區(qū)域和發(fā)射檢測器 窗口的視線外以使通過溢出出口 1008進(jìn)入樣品杯1000的雜散光對(duì)于測量的任何可能的影響最小化。在一些實(shí)施例中，樣品杯1000包含對(duì)于發(fā)射檢測器敏感的光波長不透明的材料。在一些實(shí)施例中，樣品杯材料對(duì)于由突光計(jì)光源產(chǎn)生的光波長不透明，以減少任何環(huán)境或雜散光會(huì)進(jìn)入分析區(qū)域并且觸發(fā)遠(yuǎn)離光源的熒光的機(jī)會(huì)。僅作為一個(gè)例子，在一些實(shí)施例中，樣品杯1000可對(duì)于對(duì)于上述的熒光計(jì)的實(shí)施例有用的約280nm 約320nm的范圍內(nèi)和約300nm 約420nm的范圍內(nèi)的UV放射線不透明。在一些實(shí)施例中，可以使用透明的聚碳酸酯以提供針對(duì)環(huán)境光的保護(hù)并允許視覺控制水樣品水平。圖11是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的手持熒光計(jì)1100的側(cè)視圖。熒光計(jì)1100包含通過使用包含刺刀狹縫1112和銷釘1110的緊固件關(guān)于傳感器頭1108固定的樣品杯1104。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除了刺刀狹縫/銷釘以外，各種緊固件是可能的。例如，緊固件可包含銷釘和狹縫、螺釘螺紋、卡鎖元件、壓力鎖定元件、加入杯子和傳感器頭/控制器模塊中的磁體和/或其它的緊固件的各種其它的配置。在一些實(shí)施例中，緊固件可以只在樣品杯1104的內(nèi)壁與傳感器頭1108或控制器模塊1102上的匹配表面之間包含光壓力配合。根據(jù)一些實(shí)施例，緊固件被配置為關(guān)于傳感器頭1108和/或控制器模塊1102以優(yōu)選的取向與樣品杯1104對(duì)準(zhǔn)。例如，圖11所示的刺刀狹縫1112和銷釘1110可關(guān)于控制器模塊和支撐表面1106以優(yōu)選的旋轉(zhuǎn)對(duì)準(zhǔn)樣品杯1104與支撐板1120，以提供基本穩(wěn)定的基底。圖12是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有控制器模塊1201的手持熒光計(jì)1200的側(cè)視圖和樣品杯1206的斷面圖。熒光計(jì)1200包含以與圖11類似的方式與傳感器頭1204連接的控制器模塊1202。根據(jù)本發(fā)明一的些實(shí)施例,傳感器頭1204被部分浸入水樣品1200A中，從而在樣品杯1206內(nèi)產(chǎn)生典型的水平1220B。發(fā)射檢測器窗口 1222和光源窗口(未示出)被浸入水表面1220B下面，使得水樣品1220A占據(jù)緊接著發(fā)射檢測器窗口 1222的分析區(qū)域1224。在一些實(shí)施例中，溢出出口 1226有利地位于分析區(qū)域1224和發(fā)射檢測器窗口1222的視線外面，以使通過溢出開口 1226進(jìn)入樣品杯1206的雜散光的任何可能的影響最小化。在一些情況下，溢出開口 1206位于樣品杯內(nèi)(例如，如圖10所示)。在一些情況下，作為傳感器杯的替代，或者，除了傳感器杯以外，溢出出口可被設(shè)置在傳感器頭外殼或控制器模塊外殼內(nèi)。如上面討論的那樣，在一些實(shí)施例中，熒光計(jì)的一個(gè)或更多個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)可被設(shè)定，以使得在熒光計(jì)1200在支撐表面1208上被設(shè)置在設(shè)置于靜止位置中時(shí)發(fā)射檢測器1222和光源浸入水樣品的表面1220B下面并且水樣品1220A占據(jù)分析區(qū)域1224的可能性最大化。例如，在一些情況下，傳感器頭1204與控制器模塊1202之間的角度1210、溢出出口1226的位置和尺寸、傳感器頭1204中的切口 1230的形狀、傳感器頭內(nèi)的光源和發(fā)射檢測器窗口的位置和/或樣品杯1206的形狀根據(jù)期望被設(shè)定，使得，當(dāng)熒光計(jì)1200位于支撐表面1208上時(shí)，給出水樣品1220A的足夠的體積，水樣品將占據(jù)分析區(qū)域1224。如圖12所示，包含光源窗口(未示出)和發(fā)射檢測器窗口 1222的角度切口 1230關(guān)于控制器模塊取向，使得角度切口和窗口面向控制器模塊1202的遠(yuǎn)端1232。在一些實(shí)施例中，角度切口和窗口可關(guān)于控制器模塊1202沿不同的方向取向。僅作為一個(gè)例子，在一些實(shí)施例中，傳感器頭1204與控制器模塊1202連接，使得角度切口 1230和窗口面向控制器模塊1202的近端1234。傳感器頭1204的各種旋轉(zhuǎn)取向也可根據(jù)傳感器頭1204關(guān)于支撐表面1208和水樣品表面1220B的斜度提供大量的益處。例如，一些旋轉(zhuǎn)取向可對(duì)于樣品杯1206內(nèi)的發(fā)射檢測器窗口提供可能更深的位置，由此增加水樣品占據(jù)分析區(qū)域的可能性。例如，如圖13 所示，在一些實(shí)施例中，傳感器頭1204旋轉(zhuǎn)，使得切口 1230面向控制器模塊的近端1234并且發(fā)射檢測器或光源窗口 1250進(jìn)一步遠(yuǎn)離水樣品的表面1220B。已經(jīng)提到，在一些情況下，從水樣品1220A的表面1220B的反射可干涉熒光測量。在一些實(shí)施例中，傳感器頭1204的旋轉(zhuǎn)可被設(shè)定，以使得這種反射的影響最小化。僅作為一個(gè)例子，切口 1230和傳感器頭窗口可如圖13那樣沿控制器模塊的近端1234的方向取向，以使這種反射最小化。在傳感器頭1204旋轉(zhuǎn)使得切口 1230面向控制器模塊的近端1234的情況下，溢出出口 1226仍可有利地位于分析區(qū)域1224的視線外面。例如，如圖13所示，溢出出口 1226可在控制器模塊的遠(yuǎn)端1232附近位于樣品杯1206的相對(duì)側(cè)。因此，該定位可使通過溢出出口 1226進(jìn)入樣品杯1206的雜散光的任何可能的影響最小化。在一些情況下，溢出出口1226如所示的那樣位于樣品杯中。在一些情況下，作為傳感器杯的替代，或者除了傳感器杯以外，溢出出口可被設(shè)置在傳感器頭外殼或控制器模塊外殼中。因此，公開了本發(fā)明的實(shí)施例。雖然參照某些公開的實(shí)施例相當(dāng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但是，公開的實(shí)施例的給出是出于解釋而不是限制的目的，并且，本發(fā)明的其它的實(shí)施例是可能的。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在不背離本發(fā)明的精神和所附的權(quán)利要求的范圍的情況下，可以進(jìn)行各種變化、適應(yīng)和修改。
權(quán)利要求
1.一種手持熒光計(jì)，該手持熒光計(jì)包括 手持控制器模塊，該手持控制器模塊包含 包含底面的細(xì)長外殼； 基于檢測的熒光發(fā)射確定水樣品中的物質(zhì)的濃度的控制器； 與控制器耦合的用于顯示濃度的顯示器；和 用于鍵入供控制器使用的數(shù)據(jù)的輸入界面； 可浸入傳感器頭，該可浸入傳感器頭包含 與控制器耦合的光源； 與控制器耦合的發(fā)射檢測器；和 包含傳感器頭的縱軸在其間延伸的近端和遠(yuǎn)端的外殼，傳感器頭在傳感器頭外殼的近端與控制器模塊的底面連接； 傳感器頭外殼還包含將來自傳感器頭外殼內(nèi)的光源的激勵(lì)光透過到傳感器頭外殼外面的分析區(qū)域的光源窗口和使來自分析區(qū)域的熒光發(fā)射透過到傳感器頭外殼內(nèi)的發(fā)射檢測器的發(fā)射檢測器窗ロ ； 用于容納水樣品的樣品杯；和 可去除地關(guān)于傳感器頭緊固樣品杯使得至少光源窗口和發(fā)射檢測器窗ロ可浸入包含于樣品杯中的水樣品中的緊固件，其中，水樣品占據(jù)分析區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的手持熒光計(jì)，其中，控制器模塊外殼還包含控制器模塊外殼的縱軸在其間延伸的第一端和第二端，并且，傳感器頭與控制器模塊的底面連接，使得傳感器頭的縱軸和控制器模塊外殼的縱軸形成約60度 約90度的第一角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的手持熒光計(jì)，其中，第一角度為約90度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的手持熒光計(jì)，其中，第一角度為約60度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的手持熒光計(jì)，其中，傳感器頭的位置接近控制器模塊外殼的第一端，并且其中，控制器模塊外殼的第二端和樣品杯在支撐表面上在靜止位置中對(duì)于手持熒光計(jì)提供基本上穩(wěn)定的基底。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的手持熒光計(jì)，其中，控制器模塊外殼的縱軸在靜止位置中關(guān)于支撐表面呈現(xiàn)角度。
7.根據(jù)權(quán)利要求I的手持熒光計(jì)，其中，樣品杯包含當(dāng)傳感器頭位于樣品杯內(nèi)時(shí)對(duì)于過量的樣品水提供樣品杯的外出路徑的溢出開ロ。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的手持熒光計(jì)，其中，溢出開ロ位于發(fā)射檢測器窗ロ的視線外面，使得樣品杯關(guān)于傳感器頭被緊固。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的手持熒光計(jì)，其中，緊固件關(guān)于傳感器頭對(duì)準(zhǔn)樣品杯。
10.根據(jù)權(quán)利要求I的手持熒光計(jì)，其中，緊固件包含一個(gè)或更多個(gè)銷釘和一個(gè)或更多個(gè)相應(yīng)的狹縫。
11.根據(jù)權(quán)利要求I的手持熒光計(jì)，其中，光源發(fā)射第一UV波長范圍的光，并且，發(fā)射檢測器檢測第二 UV波長范圍內(nèi)的發(fā)射。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的手持突光計(jì)，其中，樣品杯包含對(duì)于第一和第二UV波長范圍不透明的材料。
13.一種手持熒光計(jì)，該手持熒光計(jì)包括手持控制器模塊，該手持控制器模塊包含 包含底面和外殼的縱軸在其間延伸的第一端和第二端的細(xì)長外殼， 控制器模塊還包含基于檢測的熒光發(fā)射確定水樣品中的物質(zhì)的濃度的控制器；和 與控制器耦合的用于顯示濃度的顯示器；和 可浸入傳感器頭，該可浸入傳感器頭包含 與控制器耦合的UV光源； 與控制器耦合的UV發(fā)射檢測器；和 包含傳感器頭的縱軸在其間延伸的近端和遠(yuǎn)端的外殼，傳感器頭在傳感器頭外殼的近端與控制器模塊的底面連接，使得傳感器頭的縱軸大致與控制器模塊外殼的縱軸垂直； 傳感器頭外殼還包含將來自傳感器頭外殼內(nèi)的UV光源的UV激勵(lì)光透過到傳感器頭外殼外面的分析區(qū)域的光源窗ロ，和使來自分析區(qū)域的UV熒光發(fā)射透過到傳感器頭外殼內(nèi)的UV發(fā)射檢測器的發(fā)射檢測器窗ロ。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的手持熒光計(jì)，還包括用于容納水樣品的樣品杯和關(guān)于傳感器頭可去除地緊固樣品杯的緊固件，使得至少光源窗口和發(fā)射檢測器窗ロ可浸入包含于樣品杯中的水樣品中，其中，水樣品占據(jù)分析區(qū)域。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的手持熒光計(jì)，其中，樣品杯包含當(dāng)傳感器頭位于樣品杯內(nèi)時(shí)對(duì)于過量的樣品水提供樣品杯的外出路徑的溢出開ロ。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的手持突光計(jì),其中,傳感器頭外殼在傳感器頭外殼的近端被牢固地固定于控制器模塊外殼的底面。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的手持突光計(jì),其中，傳感器頭外殼在傳感器頭外殼的近端上與控制器模塊外殼的底面一體化連接。
18.一種用于測量來自物質(zhì)的熒光發(fā)射并確定水樣品內(nèi)的物質(zhì)的濃度的方法，包括 提供包含手持控制器模塊和在傳感器頭的近端上與控制器模塊的底面連接的可浸入傳感器頭的手持熒光計(jì)； 將傳感器頭浸入包含某濃度的物質(zhì)的水樣品中； 產(chǎn)生UV激勵(lì)光并將其引入到水樣品中，由此物質(zhì)在被UV激勵(lì)光接觸時(shí)發(fā)熒光； 用手持熒光計(jì)檢測來自水樣品的UV熒光發(fā)射；和 基于檢測的UV熒光發(fā)射用手持熒光計(jì)確定水樣品中的物質(zhì)的濃度。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中，將傳感器頭浸入水樣品中包含在水樣品之上用手暫時(shí)降低并懸吊手持熒光計(jì)使得傳感器頭的至少一部分浸入水樣品中。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中，手持熒光計(jì)包含權(quán)利要求13的手持熒光計(jì)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中，將傳感器頭浸入水樣品中包含 設(shè)置樣品杯； 用水樣品填充樣品杯；和 關(guān)于傳感器頭將樣品杯緊固于手持熒光計(jì)上，使得傳感器頭的至少一部分浸入水樣品中。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中，手持熒光計(jì)包含權(quán)利要求I的手持熒光計(jì)。
全文摘要
本實(shí)施例提供手持熒光計(jì)和確定樣品內(nèi)的產(chǎn)品的濃度的方法。在一些情況下，手持熒光計(jì)包含測量產(chǎn)品的熒光的可浸入傳感器頭和計(jì)算產(chǎn)品的濃度的控制器。在一些情況下，手持熒光計(jì)包含手持控制器模塊、與控制器模塊連接的可浸入的傳感器頭、用于容納水樣品的樣品杯和關(guān)于可浸入的傳感器頭可去除地緊固樣品杯的緊固件。在一些情況下，傳感器頭關(guān)于控制器模塊呈現(xiàn)角度，并且熒光計(jì)提供基本上穩(wěn)定的基底。樣品杯可被去除以獲取包含產(chǎn)品的水的樣品并然后為了確定濃度關(guān)于傳感器頭被重新緊固。
文檔編號(hào)G01N21/64GK102803934SQ201180014859
公開日2012年11月28日 申請日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者W·M·克里斯騰森, E·托克圖夫, B·P·卡爾森, P·R·卡拉斯, B·F·佩斯甘, J·M·科勒金, E·A·哈茲, M·P·克力莫 申請人:?？迫R布美國股份有限公司