CN110018121A - 一种免清洗的微型流通式光学液体池及其流通光学检测方法 - Google Patents

一种免清洗的微型流通式光学液体池及其流通光学检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种免清洗的微型流通式光学液体池及其流通光学检测方法，包括液体管路、准直透镜、液体池、超声发生装置、抑菌环；所述液体管道数量为2，分别安装于液体池的两侧，所述准直透镜，数量为2分别安装在液体池的另两侧，超声发生装置安装于液体池的上表面，装置总体积不超过50*50*50mm，具体是基于流通式光学检测，利用超声技术、膜技术，实现微型流通式检测装置的免清洗目的。

Description

一种免清洗的微型流通式光学液体池及其流通光学检测方法
技术领域
本发明涉及微型流通式的液体光学检测装置，具体是基于流通式光学检测，利用超声技术、膜技术，实现微型流通式检测装置的免清洗目的。
背景技术
在食品药品以及化学生产领域中，流通式光学液体池具有广泛的应用，其中十字交叉式的流通光学液体池应用最为广泛，其结构包括液体流通管道以及光学检测通路；流通式的光学液体池具有一些显著的优点，实时监测液体的变化、体积极小、流量大、光程可调等；
光学检测通路中又包括光学接口耦合器(OIC)，OIC的窗口材料一般要求具有良好的透光率，因此会采用熔融石英或蓝宝石制造；为了保证OIC与液体通路之间的密封性，OIC往往设计为不可拆卸式；这就带来了一些问题，如在检测一些有颜色且易染色的液体时，OIC的光学窗口会由于沉积色素导致光学窗口透光率下降，影响检测结果，对生产造成不可估量的损失。
如申请号CN201611271635.0，“可调节尺寸的光学池及其***”专利，公开了一种光程可调节的光学液体池，可以通过一定的机械装置调节光学窗口之间的距离，达到直接调节光程的目的，能够根据需要改变光学液体池的光程大小，而且光学液体池整体密封性好，同时此专利还公开了一种可拆卸的光学透镜，用于保证光学液体池的洁净。但是该设计采用的拆卸式清洗方法存在着液体池污染、表面划痕的风险。
如申请号CN201721145777.2的“一种能够对衣物污渍进行实时清除的免洗装置”专利，公开了一种便携式超声波洗衣装置，利用超声波清洗衣物灰尘，免除洗涤剂的使用，说明了超声波清洗灰尘的可行性；但是该装置对超声的作用没有详细规定，没有发挥超声作用的最优效果。
发明内容
基于上述存在的缺陷，本发明设计一种具有免清洗功能的流通液体池及其流通光学检测方法。
本发明的技术方案为：一种免清洗的微型流通式光学液体池，包括液体管路1、准直透镜2、超声发生装置3、液体池4、抑菌环5；所述液体管路1数量为两个，分别安装于液体池4的两侧，所述准直透镜2，数量为两个，分别安装在液体池4的另两侧，超声发生装置3安装于液体池4的上表面；抑菌环5安装在准直透镜2靠近液体池的一侧，并且不突出于液体池4内壁面。
进一步，所述抑菌环的外形为横截面是圆形的圆环，环的内径与准直透镜的最大直径相同，抑菌环的外部直径与准直透镜的外轮廓直径相同。
进一步，所述超声发生装置3中，超声波的功率范围是200W～300W；超声波间歇启动，每隔30s启动一次，作用时长为3s；所述超声发生装置3发出的超声波会作用在所述抑菌环5上，抑菌环5的材质选取为混有抑菌纳米材料的聚乙烯。
进一步，所述抑菌纳米材料包括银纳米颗粒和氧化锌纳米颗粒，其质量比为5:2；纳米颗粒掺入聚乙烯材料的比例为7％的质量比。
进一步，所液体池4总体积不超过50*50*50mm，抑菌环5横截面是直径2mm的圆环。
本发明的检测方法技术方案为：一种免清洗的微型流通式光学液体池的流通光学检测方法，所述方法包括：
光路与液体池4中的液体流向呈十字交叉，使得光线能够贯穿流经的液体，通过计算光纤在经过一定行程的液体时被吸收的程度，以及被吸收的特定波长，判断液体性质；
间歇性采集光学信号，采集时间为每一次超声波停止作用后的第5秒、第10秒、第15秒、第20秒、第25秒，在一个作用周期内采集五次，超声波作用公式为：
T＝5n+30，(n＝1，2，3....)
其中T为超声作用的时间点单位为秒，n为启动后超声作用次数；
其中W为超声作用功率，w0为超声初始功率，t为当前时间单位为秒；
进一步，超声发生装置3发出的超声和采集光谱间隔工作，在某一时刻定义为时间0s，时间为30s时超声波发生开始作用，作用时间为3s，期间超声功率按照正弦函数递增；光谱数据的采集为超声波作用结束后，第38s时，采集第一次光谱数据，第43s时采集第二次光谱数据，第48s时采集第三次光谱数据，第53秒时采集第四次光谱数据，第58秒时采集第五次光谱数据，五次数据经过求平均值，作为一个检测周期的光谱数据；光谱数据的采集，与超声作用时间点错开进行。
本发明具有以下技术效果：
本发明采用耐用材料制造光学流通液体池，结合超声波技术、抑菌材料技术，使得色素或其他物质难以在管道内壁附着沉积，微生物难以在透镜表面繁殖，达到流通液体池的免清洗目的，同时使流通式液体池的尺寸小于5*5*5cm，适用于集成化的安装环境。
本发明的目的在于解决传统光学液体池在检测有色液体、有机酸等液体时发生的色素沉积、结垢等现象导致的光学窗口透光率下降，检测精度降低的问题；本发明提供一种免清洗的光学液体池，该装置采用超声技术和抑菌材料、抗附着膜，可以大大减轻色素在光学窗口的附着程度以及微生物在光学窗口表面的生存概率以减少菌膜的形成。
本发明的免清洗流通光学检测方法，所述方法具体是在超声波的作用下防止沉淀物和色素在液体池内表面和准直透镜表面沉积附着；所述超声波的作用，一是超声在水中形成超空泡，超空泡破裂产生的机械作用和振动可以将污垢从容器表面清除，二是超声波作用在抑菌环后，可以增强抑菌环在水中释放抑菌离子的强度，增强抑菌环的抑菌效果；进一步，所述超声波作用方式在超声波作用期间超声频率改变、超声功率逐渐增强。
本发明的免清洗流通光学检测方法，所述方法具体是交叉式液体流通光学检测，所述方法包括：光路与液体流向呈十字交叉，使得光线能够贯穿流经的液体，通过计算光纤在经过一定行程的液体时被吸收的程度，以及被吸收的特定波长，判断液体性质；光谱信息采集与超声作用分别工作，避免超声作用对光谱检测的干扰。
本发明的免清洗流通光学检测装置，所述装置具体是安装抑菌环防止微生物在准直透镜的透镜表面附着繁殖，抑菌环嵌套安装于准直透镜镜片周围。需要指出的是，所述超声发生装置3中，超声波的功率范围是200W～300W；超声波间歇启动，每隔30s启动一次，作用时长为3s；所述超声发生装置3发出的超声波会作用在所述抑菌环5上，抑菌环5的材质选取为混有抑菌纳米材料的聚乙烯。当所述抑菌纳米材料包括银纳米颗粒和氧化锌纳米颗粒，其质量比为5:2；纳米颗粒掺入聚乙烯材料的比例为7％的质量比时，超声波工作功率和间歇启动能够配合抑菌纳米材料达到最佳除垢和抑菌的效果。
附图说明
图1为装置图
图2为抑菌环安装图
图中，(1)液体管路，(2)准直透镜，(3)超声波发生装置，(4)液体池，(5)抑菌环；
具体实施方式
如图1-2所示的一种免清洗的微型流通式光学液体池，包括液体管路1、准直透镜2、超声发生装置3、液体池4、抑菌环5；所述液体管路1数量为两个，分别安装于液体池4的两侧，所述准直透镜2，数量为两个，分别安装在液体池4的另两侧，超声发生装置3安装于液体池4的上表面；抑菌环5安装在准直透镜2靠近液体池的一侧，并且不突出于液体池4内壁面。
所述抑菌环的外形为横截面是圆形的圆环，环的内径与准直透镜的最大直径相同，抑菌环的外部直径与准直透镜的外轮廓直径相同。
所述超声发生装置3中，超声波的功率范围是200W～300W；超声波间歇启动，每隔30s启动一次，作用时长为3s；所述超声发生装置3发出的超声波会作用在所述抑菌环5上，抑菌环5的材质选取为混有抑菌纳米材料的聚乙烯。
所述抑菌纳米材料包括银纳米颗粒和氧化锌纳米颗粒，其质量比为5:2；纳米颗粒掺入聚乙烯材料的比例为7％的质量比。
所液体池4总体积不超过50*50*50mm，抑菌环5横截面是直径2mm的圆环。
本发明的免清洗流通光学检测方法，所述方法具体是在抑菌环的作用下防止微生物在透镜表面附着繁殖，其特征在于，材质为混有抑菌纳米材料的聚乙烯，所述抑菌纳米材料，具体是银纳米颗粒和氧化锌纳米颗粒的质量比为5:2；纳米颗粒掺入聚乙烯材料的比例为7％质量比；进一步，所述抑菌材料，超声作用的有益效果为，在超声波作用后，可以增强抑菌环在水中释放抑菌离子的强度，增强抑菌环的抑菌效果；进一步，所述超声波作用方式在超声波作用期间超声频率改变、超声功率逐渐增强。
本发明的免清洗流通光学检测方法，所述方法具体是在超声波的作用下防止沉淀物和色素在液体池内表面沉积附着，其特征在于，所述的方法包括：超声波的功率范围是200W～300W；超声波间歇启动，每隔30s启动一次，作用时长为3s。
本发明的免清洗流通光学检测方法，所述方法具体是交叉式液体流通光学检测，所述方法包括：光路与液体流向呈十字交叉，使得光线能够贯穿流经的液体，通过计算光纤在经过一定行程的液体时被吸收的程度，以及被吸收的特定波长，判断液体性质；间歇性采集光学信号，采集时间为每一次超声波停止作用后的第5秒、第10秒、第15秒、第20秒、第25秒，在一个作用周期内采集五次。超声波作用公式为：
T＝51n+30，(n＝1，2，3·…)
其中T为超声作用的时间点单位为秒，n为启动后超声作用次数；
其中W为超声作用功率，w0为超声初始功率，t为当前时间单位为秒；
具体是：超声和采集光谱间隔工作，在某一时刻定义为时间0s，时间为30s时超声波发生器开始作用，作用时间为3s，期间超声功率按照正弦函数递增；光谱数据的采集为超声波作用结束后，第38s时，采集第一次光谱数据，第43s时采集第二次光谱数据，第48s时采集第三次光谱数据，第53秒时采集第四次光谱数据，第58秒时采集第五次光谱数据，五次数据经过求平均值，作为一个检测周期的光谱数据；进一步，所述光谱数据的采集，与超声作用时间点错开进行，有益效果为防止超声波产生的超空泡影响光谱检测精度。
综上，本发明的一种免清洗的微型流通式光学液体池，包括液体管路、准直透镜、液体池、超声发生装置、抑菌环；所述液体管道数量为2，分别安装于液体池的两侧，所述准直透镜，数量为2分别安装在液体池的另两侧，超声发生装置安装于液体池的上表面，装置总体积不超过50*50*50mm，具体是基于流通式光学检测，利用超声技术、膜技术，实现微型流通式检测装置的免清洗目的。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种免清洗的微型流通式光学液体池，其特征在于，包括液体管路(1)、准直透镜(2)、超声发生装置(3)、液体池(4)、抑菌环(5)；所述液体管路(1)数量为两个，分别安装于液体池(4)的两侧，所述准直透镜(2)，数量为两个，分别安装在液体池(4)的另两侧，超声发生装置(3)安装于液体池(4)的上表面；抑菌环(5)安装在准直透镜(2)靠近液体池的一侧，并且不突出于液体池(4)内壁面。
2.根据权利要求1所述的一种免清洗的微型流通式光学液体池，其特征在于，所述抑菌环的外形为横截面是圆形的圆环，环的内径与准直透镜的最大直径相同，抑菌环的外部直径与准直透镜的外轮廓直径相同。
3.根据权利要求1所述的一种免清洗的微型流通式光学液体池，其特征在于，所述超声发生装置(3)中，超声波的功率范围是200W～300W；超声波间歇启动，每隔30s启动一次，作用时长为3s；所述超声发生装置(3)发出的超声波会作用在所述抑菌环(5)上，抑菌环(5)的材质选取为混有抑菌纳米材料的聚乙烯。
4.根据权利要求3所述的一种免清洗的微型流通式光学液体池，其特征在于，所述抑菌纳米材料包括银纳米颗粒和氧化锌纳米颗粒，其质量比为5:2；纳米颗粒掺入聚乙烯材料的比例为7％的质量比。
5.根据权利要求1所述的一种免清洗的微型流通式光学液体池，其特征在于，所液体池(4)总体积不超过50*50*50mm，抑菌环(5)横截面是直径2mm的圆环。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种免清洗的微型流通式光学液体池的流通光学检测方法，其特征在于，所述方法包括：
光路与液体池(4)中的液体流向呈十字交叉，使得光线能够贯穿流经的液体，通过计算光纤在经过一定行程的液体时被吸收的程度，以及被吸收的特定波长，判断液体性质；
间歇性采集光学信号，采集时间为每一次超声波停止作用后的第5秒、第10秒、第15秒、第20秒、第25秒，在一个作用周期内采集五次，超声波作用公式为：
T＝5n+30，(n＝1，2，3....)
其中T为超声作用的时间点单位为秒，n为启动后超声作用次数；
其中W为超声作用功率，w0为超声初始功率，t为当前时间单位为秒。
7.根据权利要求6所述的一种免清洗的微型流通式光学液体池的流通光学检测方法，其特征在于，超声发生装置(3)发出的超声和采集光谱间隔工作，在某一时刻定义为时间0s，时间为30s时超声波发生开始作用，作用时间为3s，期间超声功率按照正弦函数递增；光谱数据的采集为超声波作用结束后，第38s时，采集第一次光谱数据，第43s时采集第二次光谱数据，第48s时采集第三次光谱数据，第53秒时采集第四次光谱数据，第58秒时采集第五次光谱数据，五次数据经过求平均值，作为一个检测周期的光谱数据；光谱数据的采集，与超声作用时间点错开进行。
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