УСТРОЙСТВА И СПОСОБ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОГЛОЩЕНИЯ СВЕТА НА ИСПЫТЫВАЕМОМ ОБРАЗЦЕ И ИЗМЕРЕНИЯ ДЛЯ УСТАНОВЛЕНИЯ СООТВЕТСТВИЯ НА КОНТРОЛЬНОМ ОБРАЗЦЕ Российский патент 2020 года по МПК G01N21/31 

[0001] Настоящее раскрытие относится к устройствам и способам для выполнения измерения поглощения света на испытываемом образце и измерения для установления соответствия на контрольном образце, в том числе, но не только, выполнения спектроскопического измерения или фотометрического измерения на испытываемом образце или на контрольном образце.

[0002] Международная заявка на патент № WO 2003/078945 A1 за авторством Woolfrey (Woolfrey) описывает двулучевую калибровку спектрометра. Лазерный луч направляют нормально к фокусирующей оптике образца и отводят в сторону от его нормального пути для освещения первого контрольного образца.

[0003] Международная заявка на патент № WO 2013/163268 A1 за авторством Workman (Workman) описывает вторичную контрольную калибровку спектрометра. Спектрометр выполнен с возможностью выполнения измерения на некотором образце. Для выполнения диагностического измерения, вторичные контрольные образцы обеспечивают в турели или лопасти, вставленной механически в измерительную камеру спектрометра.

[0004] Раскрыто устройство для выполнения измерения поглощения света на испытываемом образце и измерения для установления соответствия по меньшей мере на одном контрольном образце. Это устройство включает в себя: систему освещения, выполненную с возможностью направления света вдоль пути света; держатель приемника испытываемого образца, выполненный с возможностью приема приемника испытываемого образца в первом положении на пути света для измерения испытываемого образца; носитель приемника контрольного образца, включающий в себя по меньшей мере одну область удерживания, выполненную с возможностью приема приемника контрольного образца для измерения контрольного образца; систему детектирования, выполненную с возможностью детектирования света, поглощаемого испытываемым образцом во время измерения испытываемого образца, и выполненную с возможностью детектирования света, поглощаемого контрольным образцом во время измерения контрольного образца; и исполнительный механизм, соединенный с носителем приемника контрольного образца, причем исполнительный механизм выполнен с возможностью перемещения носителя приемника контрольного образца для расположения приемника контрольного образца, принимаемого в соответствующей одной из упомянутых одной или нескольких областей удерживания, во втором положении на пути света в первый момент времени, и в третьем положении, за пределами пути света, во второй момент времени. Первое положение и второе положение находятся на пути света в разных местах вдоль пути света.

[0005] Носитель приемника контрольного образца содержит по меньшей мере две области удерживания, причем по меньшей мере одна область удерживания из упомянутых по меньшей мере двух областей удерживания выполнена с возможностью приема соответствующего одного из по меньшей мере двух приемников контрольных образцов. Дополнительно, исполнительный механизм выполнен с возможностью перемещения носителя приемника контрольного образца для расположения любого из по меньшей мере двух приемников контрольных образцов, принимаемых в соответствующей одной из упомянутых по меньшей мере двух областей удерживания, во втором положении.

[0006] Предпочтительно, носитель приемника контрольного образца содержит энергонезависимый машиночитаемый носитель.

[0007] Устройство для выполнения измерения поглощения света на испытываемом образце и измерения для установления соответствия по меньшей мере на одном контрольном образце дополнительно содержит систему освещения, которая содержит источник света и первые оптические элементы. Первые оптические элементы находятся на излучающей стороне и содержат первое стекловолокно.

[0008] В дополнительном варианте осуществления, система освещения и система детектирования сконфигурированы таким образом, что свет на участке пути света между системой освещения и системой детектирования является по существу коллимированным.

[0009] В дополнительном варианте осуществления, система детектирования упомянутого устройства содержит вторые оптические элементы на принимающей стороне. Вторые оптические элементы содержат второе стекловолокно, дисперсионный элемент и детектор света.

[0010] Устройство для выполнения измерения поглощения света на испытываемом образце и измерения для установления соответствия по меньшей мере на одном контрольном образце дополнительно содержит линейный конвейер, соединяющий исполнительный механизм и носитель приемника контрольного образца.

[0011] В одном варианте осуществления, упомянутое устройство дополнительно содержит опорный элемент, соединенный с системой освещения, держателем приемника испытываемого образца и системой детектирования; модуль носителя, который включает в себя носитель приемника контрольного образца, исполнительный механизм, линейный конвейер, и крышку, прикрепленную к линейному конвейеру. Модуль носителя выполнен с возможностью быть съемно прикрепленным к опорному элементу. Дополнительно, крышка выполнена с возможностью по меньшей мере частично защищать носитель приемника контрольного образца, исполнительный механизм и линейный конвейер от среды, находящейся за пределами упомянутого устройства, когда модуль носителя прикреплен к упомянутому устройству.

[0012] Модуль носителя выполнен с возможностью быть съемно прикрепленным к опорному элементу посредством механизма прикрепления. Механизм прикрепления выбирают из набора, состоящего из защелкивающегося механизма прикрепления, магнитного механизма прикрепления, и болтового механизма.

[0013] В одном варианте осуществления, исполнительный механизм и линейный конвейер выполнены с возможностью иметь линейную точность, составляющую по меньшей мере 10 микрон.

[0014] В дополнительном варианте осуществления, исполнительный механизм, линейный конвейер и носитель приемника контрольного образца расположены таким образом, что приемник контрольного образца, принимаемый в соответствующей одной из упомянутых одной или нескольких областей удерживания, располагается за пределами пути света до того, как исполнительный механизм выполнит заданное перемещение, и располагается во втором положении после того, как исполнительный механизм выполнит заданное перемещение.

[0015] Приемник контрольного образца устройства для выполнения измерения поглощения света на испытываемом образце и измерения для установления соответствия по меньшей мере на одном контрольном образце принимается в соответствующей одной из упомянутых одной или нескольких областей удерживания.

[0016] В одном варианте осуществления, приемник контрольного образца содержит две противоположные стенки, каждая из которых имеет соответствующее окно, через которое проходит путь света, когда приемник контрольного образца расположен во втором положении.

[0017] В дополнительном варианте осуществления, окна приемника контрольного образца являются каплевидными.

[0018] В одном варианте осуществления, приемник контрольного образца может быть обеспечен в комбинации с вышеупомянутым устройством для выполнения измерения поглощения света на испытываемом образце и измерения для установления соответствия по меньшей мере на одном контрольном образце. Приемник контрольного образца может быть дополнительно выбран для использования в определении одного из точности длины волны, характеристик рассеянного света упомянутого устройства, линейности упомянутого устройства или разрешения упомянутого устройства.

[0019] В дополнительном варианте осуществления, приемник испытываемого образца может быть обеспечен в комбинации с вышеупомянутым устройством для выполнения измерения поглощения света на испытываемом образце и измерения для установления соответствия по меньшей мере на одном контрольном образце. Приемник испытываемого образца принимается в держателе приемника испытываемого образца, который дополнительно содержит испытываемый образец.

[0020] Устройство согласно настоящему изобретению для выполнения измерения поглощения света на испытываемом образце и измерения для установления соответствия по меньшей мере на одном контрольном образце и, в частности, согласно любому из вышеупомянутых вариантов осуществления, включает в себя систему освещения, выполненную с возможностью направления света вдоль пути света; держатель приемника испытываемого образца, выполненный с возможностью приема приемника испытываемого образца в первом положении на пути света для измерения испытываемого образца; носитель приемника контрольного образца, включающий в себя по меньшей мере одну область удерживания, принимающую пустой приемник контрольного образца для измерения контрольного образца, причем приемник контрольного образца выполнен с возможностью приема контрольного образца; систему детектирования, выполненную с возможностью детектирования света, поглощаемого испытываемым образцом во время измерения испытываемого образца, и выполненную с возможностью детектирования света, поглощаемого контрольным образцом во время измерения контрольного образца; и исполнительный механизм, соединенный с носителем приемника контрольного образца, причем исполнительный механизм выполнен с возможностью перемещения носителя приемника контрольного образца для расположения приемника контрольного образца во втором положении на пути света в первый момент времени, и в третьем положении, за пределами пути света, во второй момент времени. Первое положение и второе положение находятся на пути света в разных местах вдоль пути света.

[0021] Раскрыт способ для выполнения измерения поглощения света на испытываемом образце и измерения для установления соответствия по меньшей мере на одном контрольном образце. Этот способ включает в себя: этап перемещения носителя приемника контрольного образца устройства для выполнения измерения поглощения света, для расположения первого приемника контрольного образца, принимаемого в первой области удерживания носителя, во втором положении на пути света; этап направления света от системы освещения упомянутого устройства к системе детектирования упомянутого устройства вдоль пути света для выполнения измерения поглощения света на первом контрольном образце, содержащемся в первом приемнике контрольного образца, во втором положении; этап перемещения носителя для расположения первого приемника контрольного образца за пределами пути света; этап размещения приемника испытываемого образца в держателе приемника испытываемого образца упомянутого устройства в первом положении на пути света, причем второе положение и первое положение находятся на пути света в разных местах вдоль пути света; и этап направления света от системы освещения к системе детектирования вдоль пути света для выполнения измерения поглощения света на испытываемом образце, содержащемся в приемнике испытываемого образца в первом положении.

[0022] Способ дополнительно содержит этап обеспечения того, чтобы не было никакого приемника испытываемого образца, принимаемого в держателе приемника испытываемого образца, до этапа направления света от системы освещения к системе детектирования вдоль пути света для выполнения измерения поглощения света на первом контрольном образце, содержащемся в первом приемнике контрольного образца, во втором положении.

[0023] В дополнительном варианте осуществления, способ содержит этап перемещения носителя для расположения второго приемника контрольного образца, принимаемого во второй области удерживания носителя, во втором положении на пути света. Он дополнительно содержит этап направления света от системы освещения к системе детектирования вдоль пути света для выполнения измерения поглощения света на втором контрольном образце, содержащемся во втором приемнике контрольного образца во втором положении.

[0024] В одном варианте осуществления способа для выполнения измерения поглощения света на испытываемом образце и измерения для установления соответствия по меньшей мере на одном контрольном образце, в котором первый контрольный образец содержит вещество, растворенное в растворителе, а второй контрольный образец содержит только растворитель, этот способ содержит этап получения первого спектра, получаемого в результате измерения поглощения света на первом контрольном образце, содержащемся в первом приемнике контрольного образца, и этап получения второго спектра, получаемого в результате измерения поглощения света на веществе, содержащемся во втором приемнике контрольного образца. Способ дополнительно включает в себя этап получения спектра контрольного образца на основе первого и второго спектров, этап анализа длины волны и/или интенсивности спектра контрольного образца и этап определения того, обеспечивается ли соответствие некоторому стандарту. Дополнительно, способ включает в себя этап сохранения данных, указывающих на то, обеспечивается ли упомянутое соответствие, на энергонезависимом машиночитаемом носителе.

[0025] В дополнительном варианте осуществления вышеупомянутого, способ содержит этап отображения данных после этапа сохранения данных.

[0026] В дополнительном варианте осуществления вышеупомянутого, способ содержит этап отображения данных после определения того, обеспечивается ли соответствие некоторому стандарту.

[0027] Другие признаки и преимущества, раскрытые здесь, будут более понятными из нижеследующего подробного описания иллюстративных вариантов осуществления, которое следует читать совместно с прилагаемыми чертежами, в которых:

Фиг. 1 показывает иллюстративный вариант осуществления устройства для выполнения измерения поглощения света на испытываемом образце и измерения для установления соответствия на контрольном образце;

Фиг. 2 показывает иллюстративные варианты осуществления системы освещения и системы детектирования устройства для выполнения измерения поглощения света на испытываемом образце и измерения для установления соответствия на контрольном образце;

Фиг. 3 показывает покомпонентный вид иллюстративного варианта осуществления модуля носителя устройства для выполнения измерения поглощения света на испытываемом образце и измерения для установления соответствия на контрольном образце; и

Фиг. 4 показывает блок-схему иллюстративного способа для выполнения измерения поглощения света на испытываемом образце и измерения для установления соответствия по меньшей мере на одном контрольном образце.

[0028] Фиг. 1 показывает иллюстративный вариант осуществления устройства 100 для выполнения измерения поглощения света на испытываемом образце TS и измерения для установления соответствия на контрольном образце RS. Устройство 100 включает в себя систему 110 освещения, выполненную с возможностью направления света вдоль пути LP света, держатель 120 приемника испытываемого образца, выполненный с возможностью приема приемника 122 испытываемого образца в первом положении А на пути LP света для измерения испытываемого образца, носитель 130 приемника контрольного образца, включающий в себя по меньшей мере одну область 132 удерживания, выполненную с возможностью приема приемника 134 контрольного образца для измерения контрольного образца, систему 140 детектирования, выполненную с возможностью детектирования света, поглощаемого испытываемым образцом во время измерения испытываемого образца, и выполненную с возможностью детектирования света, поглощаемого контрольным образцом RS во время измерения контрольного образца, и исполнительный механизм 150, соединенный с носителем 130 приемника контрольного образца. Исполнительный механизм 150 выполнен с возможностью перемещения носителя 130 приемника контрольного образца для расположения приемника 134 контрольного образца, принимаемого в соответствующей одной из упомянутых одной или нескольких областей 132 удерживания, во втором положении В на пути LP света в первый момент t₁ времени, и в третьем положении (не обозначено на фиг. 1), за пределами пути LP света, во второй момент t₂ времени. Первое положение А и второе положение В находятся на пути LP света в разных местах вдоль пути LP света. В иллюстративном варианте осуществления, перемещение носителя 130 приемника контрольного образца для расположения приемника 134 контрольного образца в третьем положении обеспечивается перемещением носителя приемника контрольного образца в стояночное положение, в котором все приемники 134 контрольных образцов носителя 130 приемника контрольного образца находятся за пределами пути LP света. Оптический переключатель, включающий в себя механизм обратной связи с замкнутым контуром, может быть использован для обеспечения того, чтобы различные положения находились в пределах заданных параметров допусков.

[0029] В иллюстративном варианте осуществления устройства 100, поскольку первое и второе положения А и В находятся в разных местах вдоль пути LP света, носитель 130 приемника контрольного образца не нужно удалять из устройства 100 при проведении измерения испытываемого образца TS, расположенного в держателе 120 приемника испытываемого образца. Дополнительно, поскольку один и тот же путь LP света используется для измерений испытываемых образцов и измерений контрольных образцов (т.е. устройство 100 является однолучевой системой), путь LP света не нужно перенаправлять или изменять между измерением испытываемого образца и измерением контрольного образца, что обеспечивает, таким образом, более точные и надежные измерения.

[0030] В иллюстративном варианте осуществления устройства 100, носитель 130 приемника контрольного образца включает в себя две области 132 удерживания. Каждая область удерживания выполнена с возможностью приема соответствующего одного из двух приемников 134 контрольных образцов. Исполнительный механизм 150 выполнен с возможностью перемещения носителя 130 приемника контрольного образца для расположения любого из двух приемников 134 контрольных образцов, принимаемых в соответствующей одной из двух областей 132 удерживания, во втором положении В.

[0031] Иллюстративные варианты осуществления носителя 130 приемника контрольного образца могут включать в себя несколько областей 132 удерживания. В иллюстративном варианте осуществления устройства 100, носитель 130 приемника контрольного образца включает в себя более двух областей 132 удерживания, для выполнения измерений для установления соответствия в соответствии с известными стандартами. Например, носитель 130 приемника контрольного образца может включать в себя восемь областей 132 удерживания.

[0032] В иллюстративном варианте осуществления, устройство 100 является спектрометром или спектрофотометром, работающим в ʺUV/Visʺ (ультрафиолетовом-видимом) диапазоне. В других иллюстративных вариантах осуществления, устройство 100 является спектрометром, работающим либо в одном, либо в любой комбинации следующих спектральных диапазонов: UV/Vis, Vis (видимый диапазон), MIR (средний инфракрасный диапазон) и/или NIR (ближний инфракрасный диапазон).

[0033] В иллюстративных вариантах осуществления устройства 100, более одного приемника 134 контрольного образца размещают в носителе 130 приемника контрольного образца. Например, два приемника 134 контрольного образца используют для измерения фотометрической точности. Один приемник 134 контрольного образца содержит контрольный образец RS, включающий в себя вещество, растворенное в растворителе, а другой приемник 134 контрольного образца содержит контрольный образец RS, включающий в себя только тот же самый растворитель без вещества. Подобная конфигурация из двух приемников 134 контрольных образцов используется для измерения характеристик рассеянного света и разрешения. Наполненный воздухом приемник 134 контрольного образца используется для измерения стабильности, а единственный приемник 134 контрольного образца, содержащий контрольный образец RS в растворителе, используется для измерения точности длины волны. Другие комбинации приемников 134 контрольных образцов, содержащих контрольные образцы RS в растворителе, содержащих растворитель без контрольных образцов RS, наполненных воздухом, пустых, или наполненных органической композицией, могут быть использованы для измерения различных характеристик света или характеристик устройства 100.

[0034] Фиг. 2 показывает иллюстративные варианты осуществления системы освещения и системы детектирования устройства 100. Система 110 освещения включает в себя источник 112 света и первые оптические элементы 114 на излучающей стороне устройства 100. Первые оптические элементы 114 включают в себя первое стекловолокно 116. Система 110 освещения и система 140 детектирования сконфигурированы таким образом, что свет на участке пути LP света между системой 110 освещения и системой 140 детектирования является по существу коллимированным. В иллюстративном варианте осуществления, оптические характеристики стекловолокна 116, необязательно, в комбинации с коллимирующей линзой 115 (и/или коллимирующим зеркалом) на конце стекловолокна 116, обеспечивают то, что луч является по существу коллимированным. Поскольку свет является по существу коллимированным, измерения могут быть выполнены в подобных световых условиях в различных положениях (например, в первом и втором положениях А, В) вдоль пути света между системой 110 освещения и системой 140 детектирования. Система 140 детектирования включает в себя вторые оптические элементы 142 на принимающей стороне устройства 100, и детектор 144 света. В иллюстративном варианте осуществления, оптический фильтр, такой как, например, фильтр сортировки порядков (OSF-фильтр), расположен на пути LP света перед детектором 144 света. В иллюстративном варианте осуществления, детектор 144 включает в себя детектор на основе матрицы устройств с зарядовой связью (charge-coupled device - CCD), детектор на основе линейного CCD, детектор на основе матрицы фотодиодов, и/или детектор на основе комплементарных структур металл-оксид-полупроводник (complementary metal-oxide semiconductor - CMOS), и/или другой подходящий детектор, известный в данной области техники или который будет разработан. В иллюстративном варианте осуществления, детектор 144 расположен на интегральной схеме 192 датчика, которая включает в себя процессор и энергонезависимую машиночитаемую память и которая соединена с дисплеем 194 или соединена через компьютер для дополнительной обработки с дисплеем 194. Вторые оптические элементы 142 включают в себя второе стекловолокно 146 и дисперсионный элемент 147. В иллюстративных вариантах осуществления, дисперсионный элемент 147 включает в себя пропускающую дифракционную решетку, штриховую дифракционную решетку, голограммную дифракционную решетку и/или призму, и/или другой подходящий дисперсионный элемент, известный в данной области техники или который будет разработан. В иллюстративных вариантах осуществления, первые и вторые оптические элементы 114 и 142 включают в себя оптические элементы, такие как линзы и зеркала, для пропускания света вдоль пути LP света от источника 112 света до дисперсионного элемента 147 и детектора 144 света через входную щель 143. В иллюстративном варианте осуществления, линза фокусирует коллимированный лазерный свет в стекловолокно 146. В иллюстративных вариантах осуществления, все оптические элементы, находящиеся на пути LP света, включающие в себя, например, источник 112 света, первые и вторые оптические элементы 114 и 142, стекловолокна 116 и 146, фильтр, и детектор 144, оптимизированы для спектрального диапазона устройства 100.

[0035] В иллюстративном варианте осуществления, система 140 детектирования устройства 100 включает в себя спектрограф, который включает в себя входную щель 143, дисперсионный элемент 147 и детектор 144 света. Спектрограф может включать в себя светонепроницаемый корпус.

[0036] В иллюстративном варианте осуществления устройства 100, держатель 120 приемника испытываемого образца включает в себя сквозное отверстие 124 (см. фиг. 1), через которое проходит путь LP света. В общем, держатель 120 приемника испытываемого образца сконфигурирован таким образом, что когда приемник 122 испытываемого образца принимается в держателе 120 приемника испытываемого образца, испытываемый образец TS в приемнике 122 испытываемого образца расположен в первом положении А на пути LP света, а когда держатель 120 приемника испытываемого образца не принимает приемник 122 испытываемого образца, путь LP света не загораживается держателем 120 приемника испытываемого образца. В иллюстративных вариантах осуществления устройства 100, держатель 120 приемника испытываемого образца включает в себя по меньшей мере три опоры с канавками для расположения приемника 122 испытываемого образца, или два элемента, расположенные с зазором между этими двумя элементами, таким образом, чтобы путь LP света проходил через приемник 122 испытываемого образца, но не загораживался держателем 120 приемника испытываемого образца. В иллюстративных вариантах осуществления, держатель 120 приемника испытываемого образца включает в себя держатель кюветы, универсальный держатель образца, и/или устройство смены приемника испытываемого образца (автоматическое или ручное), или другие держатели приемников, известные в данной области техники или которые будут разработаны.

[0037] В иллюстративном варианте осуществления устройства 100, носитель 130 приемника контрольного образца включает в себя энергонезависимый машиночитаемый носитель 131 (см. фиг. 1). В иллюстративном варианте осуществления устройства 100, энергонезависимый машиночитаемый носитель 131 включает в себя носитель только для считывания и/или носитель для считывания/записи. Носитель 131 запоминает данные, такие как, например, сертификационные данные, связанные с контрольным образцом RS, содержащимся в приемнике 134 контрольного образца, и/или стандартные сертифицированные значения, допуски, и уникальный идентификатор. Эти данные могут быть считаны датчиком устройства 100. Это уменьшает опасность человеческой ошибки, связанной с ручным вводом данных, связанных с контрольными образцами, в устройство 100. В иллюстративном варианте осуществления устройства 100, энергонезависимый машиночитаемый носитель 131 включает в себя электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (electrically erasable programmable read-only memory - EEPROM) и/или память метки радиочастотной идентификации (radio-frequency identification - RFID).

[0038] Как показано на фиг. 3, иллюстративный вариант осуществления устройства 100 включает в себя линейный конвейер 160, соединяющий исполнительный механизм 150 и носитель 130 приемника контрольного образца. В иллюстративных вариантах осуществления устройства 100, линейный конвейер 160 имеет ременной привод, винтовой привод, или может быть любым другим линейным конвейером, известным в данной области техники или который будет разработан.

[0039] Иллюстративный вариант осуществления устройства 100 включает в себя опорный элемент 102, соединенный с системой 110 освещения, держателем 120 приемника испытываемого образца и системой 140 детектирования. Устройство 100 дополнительно включает в себя модуль 170 носителя, который включает в себя носитель 130 приемника контрольного образца, исполнительный механизм 150, линейный конвейер 160, и крышку 172, прикрепляемую к линейному конвейеру 160. Линейный конвейер 160 включает в себя линейный транспортирующий участок и опорную структуру, выполненную с возможностью прикрепления линейного конвейера 160 к другим элементам устройства 100. Размещение носителя 130 на устройстве 100 с использованием модуля 170 носителя обеспечивает большую устойчивость к человеческим ошибкам, чем известные способы, поскольку менее вероятно, что приемники контрольных образцов будут расположены неправильно, или что отпечатки пальцев будут присутствовать на оптических поверхностях. Дополнительно, правильный контрольный образец или контрольные образцы в правильной концентрации (согласно конкретному нормативному стандарту) могут быть использованы для конкретного измерения для установления соответствия, и их не нужно искать в лаборатории или заново изготавливать.

[0040] В иллюстративных вариантах осуществления устройства 100, модуль 170 носителя выполнен с возможностью быть съемно прикрепленным к опорному элементу. Крышка 172 выполнена с возможностью по меньшей мере частично защищать носитель 130 приемника контрольного образца, исполнительный механизм 150 и линейный конвейер 160 от среды, находящейся за пределами устройства 100, когда модуль 170 носителя прикреплен к устройству 100. Может быть желательным удалить модуль 170 носителя для перекалибровки, перезаполнения, или повторной сертификации.

[0041] В иллюстративных вариантах осуществления устройства 100, модуль 170 носителя выполнен с возможностью быть съемно прикрепленным к опорному элементу 102 посредством защелкивающегося механизма прикрепления, магнитного механизма прикрепления, и/или болтового механизма.

[0042] В иллюстративных вариантах осуществления устройства 100, исполнительный механизм 150 и линейный конвейер 160 выполнены с возможностью иметь линейную точность, составляющую по меньшей мере 10 микрон. Это увеличивает повторяемость и точность измерений поглощения света, выполняемых на контрольных образцах.

[0043] В иллюстративных вариантах осуществления устройства 100, исполнительный механизм 150, линейный конвейер 160 и носитель 130 приемника контрольного образца расположены таким образом, что приемник 134 контрольного образца, принимаемый в соответствующей области 132 удерживания, располагается за пределами пути LP света до того, как исполнительный механизм 150 выполнит заданное перемещение, и располагается во втором положении В после того, как исполнительный механизм 150 выполнит заданное перемещение.

[0044] Иллюстративный вариант осуществления устройства 100 может быть скомбинирован с приемником 134 контрольного образца, принимаемым в соответствующей области 132 удерживания. В иллюстративном варианте осуществления устройства 100, приемник 134 контрольного образца является пустым и может быть наполнен пользователем.

[0045] В иллюстративных вариантах осуществления устройства 100, приемник 134 контрольного образца включает в себя две противоположные стенки 136 (только одна из них является видимой на фиг. 3), каждая из которых имеет соответствующее окно 138, через которое проходит путь LP света, когда приемник 134 контрольного образца расположен во втором положении В. В иллюстративном варианте осуществления, свет может проходить только через окна 138 приемника 134 контрольного образца, а остальная часть приемника 134 контрольного образца является непрозрачной. Окна 138 могут быть круглыми, прямоугольными, или могут иметь любую другую требуемую правильную или неправильную форму.

[0046] В иллюстративных вариантах осуществления устройства 100, одно или оба окна 138 являются каплевидными. Путь LP света проходит через нижнюю, более широкую часть каплевидного окна 138. Пользователь может визуально контролировать уровень жидкости в приемнике 134 контрольного образца через верхнюю, более узкую часть каплевидного окна 138. Благодаря контролю уровня жидкости внутри приемника 134 контрольного образца, вещество, содержащееся в приемнике 134 контрольного образца, может быть заменено, или сам приемник 134 контрольного образца может быть заменен, до того, как уровень жидкости станет слишком низким для измерения для установления соответствия (т.е. слишком низким для прохождения света через жидкость во время измерения поглощения света). Альтернативно, окно 138 может быть круглым или овальным. Предпочтительно, это окно является достаточно большим для того, чтобы луч света проходил через него, и достаточно малым для того, чтобы только малое количество света окружающей среды проникало в приемник 134.

[0047] Иллюстративный вариант осуществления устройства 100 может быть скомбинирован с контрольным образцом RS, содержащимся в приемнике 134 контрольного образца. Контрольный образец RS выбирают для использования в определении точности длины волны упомянутого устройства, характеристик рассеянного света упомянутого устройства, линейности упомянутого устройства или разрешения упомянутого устройства. Контрольный образец RS может соответствовать нормативному документу. Например, контрольный образец RS может соответствовать стандартам, выпущенным Американским обществом по измерениям и материалам (American Society for Testing and Materials - ASTM), нормативным стандартам Конвенции Фармакопеи США (United States Pharmacopeia Convention - USP) или другим стандартам, известным в данной области техники или которые будут разработаны.

[0048] Иллюстративный вариант осуществления устройства 100 может быть скомбинирован с приемником 122 испытываемого образца, принимаемым в держателе 120 приемника испытываемого образца.

[0049] Иллюстративный вариант осуществления устройства 100 может быть скомбинирован с приемником 122 испытываемого образца, принимаемым в держателе 120 приемника испытываемого образца, и испытываемым образцом TS, содержащимся в приемнике 122 испытываемого образца.

[0050] В иллюстративном варианте осуществления устройства 100, различные комбинации контрольных образцов RS и растворителя (растворителей), содержащиеся в приемниках 134 контрольных образцов, содержащихся в носителе 130 приемника контрольного образца, сконфигурированы таким образом, чтобы они не могли быть изменены пользователем устройства 100, выполняющим измерения поглощения света.

[0051] В иллюстративном варианте осуществления устройства 100, приемники 134 контрольных образцов, содержащие различные комбинации контрольных образцов RS и растворителя (растворителей), сконфигурированы таким образом, чтобы они не могли быть изменены пользователем устройства 100, выполняющим измерения поглощения света. Пользователь может, однако, размещать отдельные приемники 134 контрольных образцов в носителе 130 приемника контрольного образца или удалять их из него, без изменения приемников контрольных образцов и веществ, содержащихся в них. Посредством обеспечения готовых наполненных приемников 134 контрольных образцов, надежность измерений поглощения света и их достоверность (относительно требуемых стандартов) повышается.

[0052] Фиг. 4 показывает блок-схему иллюстративного способа 400 для выполнения измерения поглощения света на испытываемом образце TS и измерения для установления соответствия по меньшей мере на одном контрольном образце RS. Способ 400 включает в себя этап S402 перемещения носителя 130 приемника контрольного образца устройства 100 для выполнения измерения поглощения света, для расположения первого приемника 134 контрольного образца, принимаемого в первой области 132 удерживания носителя 130, во втором положении В на пути LP света. Способ 400 дополнительно включает в себя этап S404 направления света от системы 110 освещения упомянутого устройства к системе 140 детектирования упомянутого устройства вдоль пути LP света для выполнения измерения поглощения света на первом контрольном образце RS, содержащемся в первом приемнике 134 контрольного образца, во втором положении В. Способ 400 дополнительно включает в себя этап S406 перемещения носителя 130 для расположения первого приемника 134 контрольного образца за пределами пути LP света, и этап S408 размещения приемника 122 испытываемого образца в держателе 120 приемника испытываемого образца устройства 100 в первом положении А на пути LP света, причем второе положение В и первое положение А находятся на пути LP света в разных местах вдоль пути LP света. Способ 400 дополнительно включает в себя этап S410 направления света от системы 110 освещения к системе 140 детектирования вдоль пути LP света для выполнения измерения поглощения света на испытываемом образце TS, содержащемся в приемнике 122 испытываемого образца в первом положении А.

[0053] Иллюстративный способ 400 включает в себя, до этапа направления света от системы 110 освещения к системе 140 детектирования вдоль пути LP света для выполнения измерения поглощения света на первом контрольном образце RS, содержащемся в первом приемнике 134 контрольного образца, во втором положении В, этап обеспечения того, чтобы не было никакого приемника 122 испытываемого образца, принимаемого в держателе 120 приемника испытываемого образца. Если приемник 122 испытываемого образца принимается в держателе 120 приемника испытываемого образца, то тогда этап обеспечения включает в себя этап удаления приемника 122 испытываемого образца из держателя 120 приемника испытываемого образца. Если никакой приемник 122 испытываемого образца не принимается в держателе 120 приемника испытываемого образца, то тогда этап обеспечения включает в себя этап перехода к следующему этапу способа 400. Этап обеспечения может быть выполнен до этапа S402 перемещения или до этапа S404 направления. Этап обеспечения может быть выполнен визуально пользователем. На этапе обеспечения, приемник 122 испытываемого образца может быть удален вручную пользователем. Для выполнения иллюстративного способа, первый контрольный образец RS включает в себя контрольное вещество, растворенное в растворителе, растворитель, или воздух.

[0054] Иллюстративный способ 400 включает в себя этап перемещения носителя 130 для расположения второго приемника 134 контрольного образца, принимаемого во второй области 132 удерживания носителя 130, во втором положении В на пути LP, и этап направления света от системы 110 освещения к системе 140 детектирования вдоль пути LP света для выполнения измерения поглощения света на втором контрольном образце RS, содержащемся во втором приемнике 134 контрольного образца во втором положении В. Для выполнения иллюстративного способа, первый контрольный образец RS включает в себя контрольное вещество, растворенное в подходящем растворителе, а второй контрольный образец RS включает в себя только растворитель.

[0055] В альтернативном иллюстративном способе 400, первый приемник 134 контрольного образца содержит контрольный образец RS, растворенный в растворителе, а второй приемник 134 контрольного образца содержит только растворитель. Способ дополнительно включает в себя этап получения первого спектра, получаемого в результате измерения поглощения света контрольного образца RS с растворителем, этап получения второго спектра, получаемого в результате измерения поглощения света только растворителя, и этап получения спектра контрольного образца на основе первого и второго спектров. В иллюстративных способах, спектр контрольного образца получают вычитанием второго спектра из первого спектра, вычислением соотношения первого и второго спектров, или другими подходящими способами. Способ дополнительно включает в себя этап анализа длины волны и/или интенсивности спектра контрольного образца. Длина волны может быть проанализирована посредством получения положения по меньшей мере одного пика или максимума поглощения и определения на основании этого типа вещества или класса вещества в контрольном образце RS. Интенсивность может быть проанализирована посредством получения высоты по меньшей мере одного пика или максимума поглощения и определения на основании этого количества или концентрации вещества в контрольном образце RS. Способ дополнительно включает в себя этап определения того, обеспечивается ли соответствие некоторому стандарту, посредством сравнения результатов анализа длины волны и/или интенсивности с критериями, связанными с этим стандартом. Способ дополнительно включает в себя этап сохранения данных, указывающих на то, обеспечивается ли упомянутое соответствие, в энергонезависимом машиночитаемом носителе, и/или этап отображения этих данных на дисплее 194. В иллюстративном варианте осуществления, эти данные используют для генерирования отчета о соответствии.

[0056] Специалистам в данной области техники следует понимать, что настоящее изобретение может быть реализовано в других конкретных формах, не выходя за рамки сущности или существенных характеристик настоящего изобретения. Раскрытые здесь варианты осуществления, таким образом, должны во всех отношениях считаться иллюстративными, а не ограничивающими. Объем настоящего изобретения указан прилагаемой формулой изобретения, а не приведенным выше описанием, и предполагается, что все изменения, которые находятся в пределах смысла и рамок и равноценности формулы изобретения, должны быть включены в объем настоящего изобретения.

Перечень ссылочных позиций 

[0057]

100 устройство

102 опорный элемент

110 система освещения

112 источник света

114 первый оптический элемент

115 коллимирующая линза

116 первое стекловолокно

120 держатель приемника испытываемого образца

122 приемник испытываемого образца

124 сквозное отверстие

130 носитель приемника контрольного образца

131 машиночитаемый носитель

132 область удерживания

134 приемник контрольного образца

136 стенка

138 окно

140 система детектирования

142 второй оптический элемент

143 входная щель

144 детектор света

146 стекловолокно

147 дисперсионный элемент

150 исполнительный механизм

160 линейный конвейер

170 модуль носителя

172 крышка

192 интегральная схема датчика

194 дисплей

A первое положение

B второе положение

LP путь света

RS контрольный образец

TS испытываемый образец

Раскрыты устройства и способы для выполнения измерения поглощения света на испытываемом образце и измерения для установления соответствия на контрольном образце. Способ включает в себя этап перемещения носителя приемника контрольного образца устройства для расположения первого приемника контрольного образца, принимаемого в носителе, во втором положении на пути света, этап направления света от системы освещения к системе детектирования вдоль пути света для выполнения измерения поглощения света на первом контрольном образце, во втором положении, этап перемещения носителя для расположения первого приемника за пределами пути света, этап размещения приемника испытываемого образца в держателе приемника испытываемого образца упомянутого устройства на пути света в первом положении, отличном от второго положения, и этап направления света вдоль пути света для выполнения измерения поглощения света на испытываемом образце, содержащемся в держателе приемника испытываемого образца в первом положении. 3 н. и 29 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для выполнения измерения поглощения света на испытываемом образце и измерения для установления соответствия стандарту по меньшей мере на одном контрольном образце, причем устройство содержит:

систему освещения, выполненную с возможностью направления света вдоль пути света;

держатель приемника испытываемого образца, выполненный с возможностью приема приемника испытываемого образца в первом положении на пути света для измерения испытываемого образца;

носитель приемника контрольного образца, включающий в себя по меньшей мере одну область удерживания, выполненную с возможностью приема приемника контрольного образца для измерения контрольного образца;

систему детектирования, выполненную с возможностью детектирования света, поглощаемого испытываемым образцом во время измерения испытываемого образца, и выполненную с возможностью детектирования света, поглощаемого контрольным образцом во время измерения контрольного образца;

исполнительный механизм, соединенный с носителем приемника контрольного образца, причем исполнительный механизм выполнен с возможностью перемещения носителя приемника контрольного образца для расположения приемника контрольного образца, принимаемого в соответствующей одной из упомянутых одной или более областей удерживания, во втором положении на пути света в первый момент времени и в третьем положении за пределами пути света во второй момент времени;

опорный элемент, соединенный с системой освещения, держателем приемника испытываемого образца и системой детектирования;

линейный конвейер, соединяющий исполнительный механизм и носитель приемника контрольного образца; и

модуль носителя, который включает в себя носитель приемника контрольного образца, исполнительный механизм, линейный конвейер и крышку,

причем модуль носителя выполнен с возможностью съемного прикрепления к опорному элементу,

причем крышка выполнена с возможностью по меньшей мере частично защищать носитель приемника контрольного образца, исполнительный механизм и линейный конвейер от среды, находящейся за пределами устройства, когда модуль носителя прикреплен к опорному элементу, и

причем первое положение и второе положение находятся на пути света в разных местах вдоль пути света.

2. Устройство по п. 1, в котором носитель приемника контрольного образца содержит:

по меньшей мере две области удерживания, причем упомянутая по меньшей мере одна область удерживания является одной из упомянутых по меньшей мере двух областей удерживания,

причем каждая из упомянутых по меньшей мере двух областей удерживания выполнена с возможностью приема соответствующего одного из по меньшей мере двух приемников контрольных образцов, и

причем исполнительный механизм выполнен с возможностью перемещения носителя приемника контрольного образца для расположения любого из по меньшей мере двух приемников контрольных образцов, принимаемых в соответствующей одной из упомянутых по меньшей мере двух областей удерживания, во втором положении.

3. Устройство по п. 1 или 2, в котором система освещения содержит:

источник света; и

первые оптические элементы на излучающей стороне, причем первые оптические элементы содержат первое стекловолокно,

причем система освещения и система детектирования выполнены таким образом, что свет на участке пути света между системой освещения и системой детектирования является по существу коллимированным.

4. Устройство по любому из пп. 1-3, в котором система детектирования содержит:

вторые оптические элементы на принимающей стороне, причем вторые оптические элементы содержат второе стекловолокно и дисперсионный элемент; и

детектор света.

5. Устройство по любому из пп. 1-4, в котором носитель приемника контрольного образца содержит

энергонезависимый машиночитаемый носитель.

6. Устройство по п. 1, в котором крышка прикреплена к линейному конвейеру.

7. Устройство по п. 1, в котором модуль носителя выполнен с возможностью съемного прикрепления к опорному элементу посредством механизма прикрепления, выбираемого из набора, состоящего из:

защелкивающегося механизма прикрепления,

магнитного механизма прикрепления, и

болтового механизма.

8. Устройство по любому из пп. 1-7, в котором исполнительный механизм и линейный конвейер выполнены с линейной точностью, составляющей по меньшей мере 10 микрон.

9. Устройство по любому из пп. 1-8, в котором исполнительный механизм, линейный конвейер и носитель приемника контрольного образца расположены таким образом, что приемник контрольного образца, принимаемый в соответствующей одной из упомянутых одной или более областей удерживания, располагается за пределами пути света до того, как исполнительный механизм выполнит заданное перемещение, и располагается во втором положении после того, как исполнительный механизм выполнит заданное перемещение.

10. Устройство по любому из пп. 1-9, в комбинации с приемником контрольного образца, принимаемом в соответствующей одной из упомянутых одной или более областей удерживания.

11. Устройство по п. 10, в котором приемник контрольного образца содержит:

две противоположные стенки, каждая из которых имеет соответствующее окно, через которое проходит путь света, когда приемник контрольного образца расположен во втором положении.

12. Устройство по п. 11, в котором по меньшей мере одно из окон является каплевидным.

13. Устройство по любому из пп. 10-12, в комбинации с

контрольным образцом, содержащимся в приемнике контрольного образца,

причем контрольный образец выбран для использования в определении одного из:

точности длины волны устройства;

характеристик рассеянного света устройства;

линейности устройства; или

разрешения устройства.

14. Устройство по любому из пп. 10-13 в комбинации с любым из:

приемника испытываемого образца, принимаемого в держателе приемника испытываемого образца; или

приемника испытываемого образца, принимаемого в держателе приемника испытываемого образца, дополнительно, в комбинации с испытываемым образцом, содержащимся в приемнике испытываемого образца.

15. Устройство для выполнения измерения поглощения света на испытываемом образце и измерения для установления соответствия стандарту по меньшей мере на одном контрольном образце, причем устройство содержит:

систему освещения, выполненную с возможностью направления света вдоль пути света;

держатель приемника испытываемого образца, выполненный с возможностью приема приемника испытываемого образца в первом положении на пути света для измерения испытываемого образца;

носитель приемника контрольного образца, включающий в себя по меньшей мере одну область удерживания, принимающую пустой приемник контрольного образца для измерения контрольного образца, причем приемник контрольного образца выполнен с возможностью приема контрольного образца;

систему детектирования, выполненную с возможностью детектирования света, поглощаемого испытываемым образцом во время измерения испытываемого образца, и выполненную с возможностью детектирования света, поглощаемого контрольным образцом во время измерения контрольного образца; и

исполнительный механизм, соединенный с носителем приемника контрольного образца, причем исполнительный механизм выполнен с возможностью перемещения носителя приемника контрольного образца для расположения приемника контрольного образца во втором положении на пути света в первый момент времени, и в третьем положении за пределами пути света во второй момент времени;

опорный элемент, соединенный с системой освещения, держателем приемника испытываемого образца и системой детектирования;

линейный конвейер, соединяющий исполнительный механизм и носитель приемника контрольного образца; и

модуль носителя, который включает в себя носитель приемника контрольного образца, исполнительный механизм, линейный конвейер и крышку,

причем модуль носителя выполнен с возможностью съемного прикрепления к опорному элементу,

причем крышка выполнена с возможностью по меньшей мере частично защищать носитель приемника контрольного образца, исполнительный механизм и линейный конвейер от среды, находящейся за пределами устройства, когда модуль носителя прикреплен к опорному элементу, и

причем первое положение и второе положение находятся на пути света в разных местах вдоль пути света.

16. Устройство по п. 15, в котором носитель приемника контрольного образца содержит:

по меньшей мере две области удерживания, причем упомянутая по меньшей мере одна область удерживания является одной из упомянутых по меньшей мере двух областей удерживания,

причем каждая из упомянутых по меньшей мере двух областей удерживания выполнена с возможностью приема соответствующего одного из по меньшей мере двух приемников контрольных образцов, и

причем исполнительный механизм выполнен с возможностью перемещения носителя приемника контрольного образца для расположения любого из по меньшей мере двух приемников контрольных образцов, принимаемых в соответствующей одной из упомянутых по меньшей мере двух областей удерживания, во втором положении.

17. Устройство по п. 15 или 16, в котором система освещения содержит:

источник света; и

первые оптические элементы на излучающей стороне, причем первые оптические элементы содержат первое стекловолокно,

причем система освещения и система детектирования выполнены таким образом, что свет на участке пути света между системой освещения и системой детектирования является по существу коллимированным.

18. Устройство по любому из пп. 15-17, в котором система детектирования содержит:

вторые оптические элементы на принимающей стороне, причем вторые оптические элементы содержат второе стекловолокно и дисперсионный элемент; и

детектор света.

19. Устройство по любому из пп. 15-18, в котором носитель приемника контрольного образца содержит

энергонезависимый машиночитаемый носитель.

20. Устройство по п. 15, в котором крышка прикреплена к линейному конвейеру.

21. Устройство по п. 15, в котором модуль носителя выполнен с возможностью съемного прикрепления к опорному элементу посредством механизма прикрепления, выбираемого из набора, состоящего из:

защелкивающегося механизма прикрепления,

магнитного механизма прикрепления, и

болтового механизма.

22. Устройство по любому из пп. 15-21, в котором исполнительный механизм и линейный конвейер выполнены с линейной точностью, составляющей по меньшей мере 10 микрон.

23. Устройство по любому из пп. 15-22, в котором исполнительный механизм, линейный конвейер и носитель приемника контрольного образца расположены таким образом, что приемник контрольного образца, принимаемый в соответствующей одной из упомянутых одной или более областей удерживания, располагается за пределами пути света до того, как исполнительный механизм выполнит заданное перемещение, и располагается во втором положении после того, как исполнительный механизм выполнит заданное перемещение.

24. Устройство по любому из пп. 15-23 в комбинации с приемником контрольного образца, принимаемом в соответствующей одной из упомянутых одной или более областей удерживания.

25. Устройство по п. 24, в котором приемник контрольного образца содержит

две противоположные стенки, каждая из которых имеет соответствующее окно, через которое проходит путь света, когда приемник контрольного образца расположен во втором положении.

26. Устройство по п. 25, в котором по меньшей мере одно из окон является каплевидным.

27. Устройство по любому из пп. 24-26 в комбинации с

контрольным образцом, содержащимся в приемнике контрольного образца,

причем контрольный образец выбран для использования в определении одного из:

точности длины волны устройства;

характеристик рассеянного света устройства;

линейности устройства; или

разрешения устройства.

28. Устройство по любому из пп. 24-27 в комбинации с любым из:

приемника испытываемого образца, принимаемого в держателе приемника испытываемого образца; или

приемника испытываемого образца, принимаемого в держателе приемника испытываемого образца, дополнительно, в комбинации с испытываемым образцом, содержащимся в приемнике испытываемого образца.

29. Способ выполнения измерения поглощения света на испытываемом образце и измерения для установления соответствия стандарту по меньшей мере на одном контрольном образце, причем способ содержит этапы, на которых:

перемещают носитель приемника контрольного образца устройства для выполнения измерения поглощения света, для расположения первого приемника контрольного образца, принимаемого в первой области удерживания носителя, во втором положении на пути света;

направляют свет от системы освещения упомянутого устройства к системе детектирования устройства вдоль пути света для выполнения измерения поглощения света на первом контрольном образце, содержащемся в первом приемнике контрольного образца во втором положении;

перемещают носитель для расположения первого приемника контрольного образца за пределами пути света;

размещают приемник испытываемого образца в держателе приемника испытываемого образца устройства в первом положении на пути света, причем второе положение и первое положение находятся на пути света в разных местах вдоль пути света; и

направляют свет от системы освещения к системе детектирования вдоль пути света для выполнения измерения поглощения света на испытываемом образце, содержащемся в приемнике испытываемого образца в первом положении,

при этом модуль носителя, который включает в себя носитель приемника контрольного образца, исполнительный механизм, линейный конвейер и крышку, прикрепляют к опорному элементу, соединенному с системой освещения, держателем приемника испытываемого образца и системой детектирования, так что крышка по меньшей мере частично защищает носитель приемника контрольного образца, исполнительный механизм и линейный конвейер от среды, находящейся за пределами устройства, причем линейный конвейер соединяет исполнительный механизм и носитель приемника контрольного образца.

30. Способ по п. 29, причем способ содержит этап, на котором:

до этапа направления света от системы освещения к системе детектирования вдоль пути света для выполнения измерения поглощения света на первом контрольном образце, содержащемся в первом приемнике контрольного образца во втором положении, обеспечивают то, чтобы не было приемника испытываемого образца, принимаемого в держателе приемника испытываемого образца.

31. Способ по п. 29 или 30, причем способ содержит этапы, на которых:

перемещают носитель для расположения второго приемника контрольного образца, принимаемого во второй области удерживания носителя, во втором положении на пути света;

направляют свет от системы освещения к системе детектирования вдоль пути света для выполнения измерения поглощения света на втором контрольном образце, содержащемся во втором приемнике контрольного образца во втором положении.

32. Способ по любому из пп. 29-32, причем первый контрольный образец содержит вещество, растворенное в растворителе, а второй контрольный образец содержит только растворитель, причем способ содержит этапы, на которых:

получают первый спектр, получаемый в результате измерения поглощения света на первом контрольном образце, содержащемся в первом приемнике контрольного образца;

получают второй спектр, получаемый в результате измерения поглощения света на веществе, содержащемся во втором приемнике контрольного образца;

получают спектр контрольного образца на основе первого и второго спектров;

анализируют длину волны и/или интенсивность спектра контрольного образца;

определяют то, обеспечивается ли соответствие стандарту; и

сохраняют данные, указывающие на то, обеспечивается ли упомянутое соответствие, на энергонезависимом машиночитаемом носителе, и/или отображают эти данные.