ПРОТОЧНАЯ ФОТОМЕТРИЧЕСКАЯ МИКРОКЮВЕТА
PHOTOMETRIC FLOW-CELL

Изобретение относится к области фотометрического анализа вещества и спектрофотометрических измерений в составе спектрофотометрического детектора.
Известна выполненная в виде измерительного канала проточная микрокювета Z-типа, в которой элемент с анализируемым веществом в составе жидкости подается в измерительный канал и выходит из него под углом к оптической оси излучения от источника света, взаимодействие которого с анализируемым веществом изменяет регистрируемое фотоприемником оптическое поглощение света (патент США №4374620, 1981 г.).
Кювета состоит из корпуса с соединителями для подвода жидкости и оптических окон. Жидкостной канал такой кюветы содержит как минимум два поворота. Оптический путь кюветы расположен между оптическим входом и оптическим выходом, и оба конца оптического пути расположены на поворотах жидкостного канала. В соответствии с формой жидкостного канала традиционно проточные кюветы могут быть классифицированы как Z-тип и U-тип (патент США №4822166, 1989 г.). В этих типах кювет оптический путь ограничен оптическими окнами, изготовленными из кварцевого стекла или специального стекла, в то время как жидкостной канал высверлен непосредственно в корпусе кюветы, обычно изготовленном из металла. Для проведения фотометрического анализа жидкость подается в кювету из системы соединительных трубок при помощи насоса. Недостатками существующей конструкции являются различие диаметров жидкостного подводящего/отводящего каналов и оптического канала, а так же наличие мертвых зон с обоих концов оптического пути, что приводит к тому, что ламинарное течение жидкости переходит в турбулентное. Наличие мертвых зон приводит к существенному искажению результатов, так как основной поток жидкости плохо смешивается с жидкостью находящейся в мертвой зоне и не удаляется очередным новым потоком. Результатом такого перехода может быть (изменение) рефракции и в случае недостаточной чистоты поверхности жидкостного канала выделение и адсорбция пузырьков воздуха/газа. Накопление таких пузырьков в оптическом канале будет приводить к рассеянию и ложному поглощению света, вызывая ошибки измерений.
В существующих гематологических анализаторах измерительная кювета содержит два оптических окна установленных параллельно и расположенных перпендикулярно потоку пробы. Оптическая длина кюветы обычно составляет 10 мм. Известным недостатком существующих конструкций является образование пузырьков и их налипание на стенки (поверхности кюветы), что может приводить к ошибкам измерения.
После проведения каждого измерения используют большое количество моющего раствора для промывки кюветы для ее очистки и для предотвращения образования пузырьков. По мере уменьшения объема кюветы предотвратить присоединение пузырьков к поверхности становиться все труднее.
Возможные пути преодоления недостатков кювет такого типа раскрыты в патентах США №7830503, 2010 г. и патенте США №8502969 2013 г. Патент №7830503 защищает устройство фотометрической проточной кюветы в которой весь жидкостной канал изготовлен из цельной оптически прозрачной трубки Z-образной формы, размещенной в специальном корпусе, со специально обработанными планарными, плоско параллельными поверхностями выполняющими функцию оптических окон. Такая конструкция обеспечивает отсутствие мертвых объемов, ламинарное протекание жидкости и минимальное формирование пузырьков.
Патент США №8502969 защищает устройство фотометрической проточной кюветы, изготовленной из оптически прозрачного цельного блока или двух составных блоков, в которых выполнен жидкостной и оптический каналы, представляющие единое целое. Такая конструкция обеспечивает отсутствие мертвых зон, ламинарное протекание раствора и минимальный расход промывочного раствора.
Недостатками рассмотренных выше конструкций кювет являются сложность изготовления и необходимость применения спектрофотометра с нестандартной оптической схемой.
Наиболее близким к заявленному предложению, принятым в качестве прототипа, является спектрофотометрическая жидкостная кювета, содержащая пористый элемент из нержавеющей стали или инертного полимера, предназначенный для формирования ламинарного потока жидкости в переходном формирования US, №4374620, 1981 г., Недостатками прототипа являются невозможность его применения в биохимических и гематологических анализаторах из-за возможного засорения пористого элемента.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является уменьшение объема жидкости необходимого для промывки спектрофотометрической жидкостной проточной кюветы объемом от 15 до 25 мкл с сохранением оптических качеств кюветы. Обычно очистка кюветы при последовательном измерении различных образцов может осуществляться промывкой кюветы и коммуникационных и соединительных трубок посредством смыва следующего образца или при помощи промывочного раствора. При этом объем используемой для промывки жидкости обычно превышает объем кюветы не менее чем в 5 раз.
Поставленная задача уменьшения промывочных объемов, и как следствие снижение расхода реагентов для анализа, решается за счет конструкции спектрофотометрической жидкостной кюветы.
Заявленное изобретение иллюстрируется Фиг. 1 и 2.
Фиг. 1 Проточная фотометрическая кювета.
Фиг. 2 Сечение переходной полости проточной фотометрической микрокюветы.
2
1
Кювета, изображенная на Фиг. 1, содержит корпус (1), изготовленный из металла или конструкционного полимера типа РЕЕК (полиэфирэфиркетон). Кювета снабжена измерительным проточным каналом (2) диаметром d от 0,75 до 1 мм, подводящими каналами для жидкости (3) диаметром d от 0,75 до 1 мм и оптическими окнами (4) для пропускания оптического излучения. Оптические окна приклеены к корпусу кюветы или установлены с использованием прокладок из инертного полимерного материала типа тетрафторэтилена. Для соединения подводящих каналов и проточного измерительного канала в кювете имеются специальные переходные полости (5) вокруг измерительного проточного канала и поводящих каналов для жидкости, которые соединены между собой, как показано на Фиг. 2 Геометрические размеры переходных полостей высота h и ширина l, показанные на фиг. 2, рассчитаны таким образом, чтобы высота h составляла от 0,15 до 0,2 мм и обеспечивала капиллярное действие, а площадь сечения S равна произведению h на l этих полостей не превышала площадь сечения подводящих и измерительного проточного канала в 1,2 раза.
После проведения промывки кюветы объем оставшейся жидкости будет не больше объема полостей (5), так как при наличии в измерительном проточном канале остатков жидкости большего объема остатки жидкости будут втягиваться в полость за счет капиллярного эффекта и впоследствии удаляться подающим воздухом. В результате обеспечивается расход промывочного раствора от 1,5 до 2 объемов кюветы.