流体传感器设备
阅读：819发布：2020-05-11
专利汇可以提供流体传感器设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及用于确定和/或监测 流体 的pH和/或溶质浓度的流体 传感器 设备和相关的传感器卡。所述流体传感器设备可以用在需要检测流体组分或溶质浓度的任何应用中，并且在示例性实施方案中，所述流体传感器设备用于检测 透析 流体中的 氨 浓度和/或pH。所述流体传感器设备具有：相机； 光源 ，所述光源与所述相机相 对地 定位 ；以及收纳槽，所述收纳槽用于将可移除的传感器卡定位于所述相机与所述光源之间，使得所述传感器卡的两侧暴露于所取样流体中。，下面是流体传感器设备专利的具体信息内容。
1.一种流体传感器设备，所述流体传感器设备包括：
可流体地连接至流体流径的至少一个流体入口和可流体地连接至所述流体流径的至少一个流体出口；
收纳槽，用于收纳传感器卡、与所述流体入口和所述流体出口流体连通；
光源，所述光源将光引导至所述收纳槽的第一侧；以及
相机或光检测器，所述相机或光检测器接收来自与所述收纳槽的所述第一侧相对的所述收纳槽的第二侧的光；
其中，所述流体传感器设备基于pH、氨浓度和温度来确定透析液的总氨浓度。
2.如权利要求1所述的流体传感器设备，其中所述光源与定位于所述收纳槽的所述第二侧上的所述相机或光检测器相对地定位于所述收纳槽的所述第一侧上。
3.如权利要求1所述的流体传感器设备，还包括将来自所述光源的光引导至所述收纳槽的所述第一侧的第一光导和将在所述收纳槽的所述第二侧上接收到的光引导至所述相机或光检测器的第二光导。
4.如权利要求1所述的流体传感器设备，还包括与所述流体入口、所述流体出口和所述收纳槽流体连通的取样室。
5.如权利要求1所述的流体传感器设备，其中所述光源是LED阵列。
6.如权利要求1所述的流体传感器设备，还包括收纳槽盖。
7.如权利要求1所述的流体传感器设备，其中所述收纳槽的内表面是非反射的。
8.如权利要求6所述的流体传感器设备，还包括收纳槽盖锁；所述收纳槽盖锁将所述收纳槽盖固定在固定位置。
9.如权利要求1所述的流体传感器设备，其中所述相机或光检测器和所述光源界定线；
并且其中所述收纳槽与所述线基本上正交。
10.如权利要求1所述的流体传感器设备，还包括与所述相机或光检测器通信的处理器，所述处理器基于所述传感器卡中的温度、pH感测膜的颜色和氨感测膜的颜色来确定pH、氨浓度或其组合。
11.如权利要求10所述的流体传感器设备，所述处理器确定通过所述相机或光检测器产生的图像中的绿色像素的强度。
12.如权利要求11所述的流体传感器设备，其中所述处理器容纳在所述pH和氨流体传感器设备内。
13.如权利要求1所述的流体传感器设备，其中所述传感器卡包括至少一个流体传感器膜、覆盖所述至少一个流体传感器膜的前侧的前载体、覆盖所述至少一个流体传感器膜的后侧的后载体以及在所述前载体和所述后载体上相对地定位的至少一对取样孔，这对取样孔在所述流体传感器膜的所述前侧和所述后侧上面对准。
14.如权利要求1所述的流体传感器设备，还包括可流体地连接至所述流体流径的至少一个第二流体出口。
15.如权利要求2所述的流体传感器设备，还包括处于所述取样室中的温度传感器。
16.一种透析液流径，所述透析液流径包括：如权利要求1所述的流体传感器设备、透析机、吸附剂盒和透析液泵。
17.一种方法，所述方法包括以下步骤：
使流体流经流体传感器设备；
在所述流体传感器设备的第一侧上从光源发出光；
在所述流体传感器设备的第二侧上检测感测输出；
基于所述感测输出来确定至少一个流体特性；以及
基于pH、氨浓度和温度来确定透析液的总氨浓度。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述流体传感器设备容纳具有传感器表面的传感器卡，并且其中使流体流经流体传感器设备包括使流体从传感器表面的第一侧和所述传感器表面的第二侧上流过；
并且还包括基于所述感测输出来确定pH、溶质浓度或其组合的步骤。
19.如权利要求18所述的方法，还包括基于所述感测输出来确定以下任一者的浓度的步骤：铝、铵、钙、碳酸盐、氯化物、氯、二氧化氯、铬酸盐、颜色、铜、氰化物、氟化物、甲醛、肼、铁、镁、锰、镍、硝酸盐、亚硝酸盐、氧、臭氧、pH、磷酸盐、残余硬度、硅酸盐、硫酸、硫化物、亚硫酸盐、总硬度、尿素、锌或其组合。
20.如权利要求18所述的方法，还包括使所述流体从所述传感器表面的所述第一侧和所述传感器表面的所述第二侧上连续地流过的步骤。
21.如权利要求18所述的方法，还包括使所述流体从所述传感器表面的所述第一侧和所述传感器表面的所述第二侧上间歇地流过的步骤。
22.如权利要求18所述的方法，还包括使澄清的水性溶液从所述传感器表面的所述第一侧和所述传感器表面的所述第二侧上流过的步骤。
23.如权利要求17所述的方法，还包括使透析流体、腹膜透析流体、反冲洗流体或血液透析流体中的任一者流经所述流体传感器设备的步骤。
24.如权利要求17所述的方法，还包括通过相机或光检测器接收来自所述感测输出的数据以及使用处理器来确定所述流体特性的步骤。
25.如权利要求17所述的方法，其中所述流体特性是所述流体的浊度、所述流体的颜色或所述流体的澄清度中的任一者。
流体传感器设备
[0001] 相关申请
[0003] 相关申请的交叉引用
[0004] 本申请要求2016年9月9日提交的美国临时专利申请No. 62/385,946的利益和优先权，所述申请的全部公开内容以引用方式并 入本文中。
技术领域
[0005] 本发明涉及用于确定和/或监测流体的pH和/或溶质浓度的流体 传感器设备和相关的传感器卡。所述流体传感器设备可以用在需要检 测流体组分或溶质浓度的任何应用中，并且在示例性实施方案中，所 述所述流体传感器设备用于检测透析流体中的氨浓度和/或pH。所述 流体传感器设备具有：相机；光源，所述光源与所述相机相对地定位； 以及收纳槽，所述收纳槽用于将可移除的传感器卡定位于所述相机与 所述光源之间，使得所述传感器卡的两侧暴露于所取样流体中。
背景技术
[0006] 为了获得对流体中的溶质的定量取样，已知的系统和方法使传感 器与流体接触。用于对流体中的溶质进行定量取样的传感器在多种领 域中是重要的，包括汽车、医疗、环境、水和流体分析、质量控制、 消费品或化学领域。所述传感器通常包括取决于所取样流体中的所测 量溶质的量而具有可变输出参数的材料。举例来说，已知系统所使用 的氨传感器具有在暴露于氨中时改变颜色或颜色强度的化学物质。通 常，在测量养鱼缸中的氨水平时，所述系统和方法通过将传感器浸入 一池静止流体中来检测所测量溶质。对于需要连续地或间歇地测量流 动流体的应用，所述系统依赖于壳体来将传感器定位成与流径流体接 触。所述系统之后将光源引导至传感器上并且使用光学检测器来测量 从所述传感器反射离开的光。
[0007] 然而，所述系统和方法没有提供所取样流体在传感器的两侧的整 个表面上的均匀分布。此外，所述系统和方法局限于从发射光投射在 上面的相同表面获得的测量。所述系统通常是经由接取口来接近传感 器，所述接取口需要传感器与壳体之间的密封以防止流体从所述接取 口流出。所述接取口将暴露的传感器表面限于传感器的单侧，因为必 须将所述传感器表面的一侧与流动方向平行定位而必须使所述传感 器表面的相对侧是所述接取口可接近的。所述壳体通常是由塑料制成 的单片结构，所述结构不可适于实现对传感器的简易替换。因为必须 通过口来接近传感器，所以替换传感器也可能会污染所取样流体。另 外，如果所测量组分是气态的，那么已知系统依赖于半透膜来将气态 的所测量组分与流体分开，由此使得对传感器的弃置和替换变得麻 烦。
[0008] 已知的系统和方法还无法提供至传感器材料上的均一照明。某些 壳体将传感器固定在两条流径的交点处或固定在弯曲的流径上。然 而，此类有拐角和弯曲的壳体依赖于从光投射在上面的相同表面反射 的光并且无法提供至所照明的传感器表面上的均一色散。所述壳体还 无法在与光投射在上面的表面相对的传感器表面的一侧上检测可见 输出。虽然一个或多个半透明窗有时是直接放置于传感器上面或与所 述传感器成某角度放置，但是光检测器仍必须依赖于从接收发射光的 相同表面反射离开的光。所述系统也没有经过设计来使得容易地清洁 和移除传感器。已知的壳体不仅增加了设计和制造的复杂性，而且还 因为限制传感器材料暴露于所取样流体中而阻碍了精确的测量。已知 的系统和方法还不可适于容易地用于可移除传感器。
[0009] 因此，需要一种流体传感器设备和相关的可移除比色材料，诸如 能够放置在流体流径中的pH和/或溶质浓度传感器，所述传感器可以 精确地检测流体的pH和溶质浓度中的任一者或两者，在组合式传感 器中或在单独传感器中。需要一种提供至传感器表面上的均一照明的 系统。所述需要包括均一背光。所述需要包括流体流在传感器的表面 区域上并且优选是在平面传感器的两侧上的均一分布。还需要一种流 体传感器设备，所述流体传感器设备可以通过将光投射在感测材料的 一侧上以及在所述传感器材料的另一侧上检测感测输出来监测流体 中的流体组分和溶质的浓度。所述需要涵盖通过使光透射穿过传感器 来检测所感测变化。还需要在流体传感器设备内使用抛弃式或可再用 传感器卡。另一个需要包括在多条流体流径或流段中避免污染的系统 和方法。所述需要扩展到能够使用多个可移除传感器返回一致结果的 pH和/或氨传感器。所述需要包括可以以稳固和一致的方式收纳可移 除传感器的设备。
发明内容
[0010] 本发明的第一方面涉及一种流体传感器设备。在任一实施方案 中，所述流体传感器设备可以包括：可流体地连接至流体流径的至少 一个流体入口和可流体地连接至所述流体流径的至少一个流体出口； 收纳槽，用于收纳传感器卡、与所述流体入口和所述流体出口流体连 通；光源，所述光源将光引导至所述收纳槽的第一侧；以及相机或光 检测器，所述相机或光检测器接收来自与所述收纳槽的所述第一侧相 对的所述收纳槽的第二侧的光。
[0011] 在任一实施方案中，所述光源可以与位于所述收纳槽的所述第二 侧上的所述相机或光检测器相对地定位于所述收纳槽的所述第一侧 上。
[0012] 在任一实施方案中，第一光导可以将来自所述光源的光引导至所 述收纳槽的所述第一侧，并且第二光导可以将在所述收纳槽的所述第 二侧上接收到的光引导至所述相机或光检测器。
[0013] 在任一实施方案中，所述流体传感器设备可以包括与所述流体入 口、所述流体出口和所述收纳槽流体连通的取样室。
[0014] 在任一实施方案中，所述光源可以是LED阵列。
[0015] 在任一实施方案中，所述流体传感器设备可以包括收纳槽盖。
[0016] 在任一实施方案中，所述收纳槽的内表面可以是非反射的。
[0018] 在任一实施方案中，所述收纳槽盖锁可以包括可插入于所述收纳 槽盖中的孔中的螺线管棒。
[0019] 在任一实施方案中，所述流体传感器设备可以具有在所述收纳槽 盖的内表面上的倒角，其中所述传感器卡的至少一部分可插入于所述 倒角中。
[0021] 在任一实施方案中，所述相机或光检测器和所述光源可以界定 线，其中所述收纳槽与所述线基本上正交。
[0022] 在任一实施方案中，所述流体传感器设备可以具有与所述相机或 光检测器通信的处理器，所述处理器基于所述传感器卡中的温度、pH 感测膜的颜色和氨感测膜的颜色来确定pH、氨浓度或其组合。
[0023] 在任一实施方案中，所述处理器可以确定通过所述相机或光检测 器产生的图像中的绿色像素的强度。在任一实施方案中，所述处理器 可以确定通过所述相机或光检测器产生的图像中的红色像素的强度。 在任一实施方案中，所述处理器可以确定通过所述相机或光检测器产 生的图像中的蓝色像素的强度。在任一实施方案中，所述处理器可以 确定通过所述相机或光检测器产生的图像中的红色、蓝色和绿色像素 的任何组合以及每种颜色的所得强度。在任一实施方案中，所述处理 器可以确定光的强度、光的平均强度、光强度的变化以及通过所述相 机或光检测器产生的图像中的像素位置。
[0024] 在任一实施方案中，所述处理器可以容纳于所述流体传感器设备 内。
[0025] 在任一实施方案中，所述传感器卡可以具有至少一个流体传感器 膜和覆盖所述至少一个流体传感器膜的前侧的前载体和覆盖所述至 少一个流体传感器膜的后侧的后载体以及在所述前载体和所述后载 体上相对地定位的至少一对取样孔，其中这对取样孔在所述流体传感 器膜的所述前侧和所述后侧上面对准。
[0026] 在任一实施方案中，所述流体传感器设备可以具有可流体地连接 至所述流体流径的至少一个第二流体出口。
[0027] 在任一实施方案中，所述流体传感器设备可以具有在所述取样室 中的温度传感器。
[0028] 被公开为本发明的第一方面的部分的特征中的任一者可以单独 地或以组合方式包括在本发明的第一方面中。
[0030] 在任一实施方案中，所述透析液流径可以包括在所述流体传感器 设备上游的温度传感器。
[0031] 在任一实施方案中，所述吸附剂盒可以定位于所述透析液流径中 在所述流体入口的上游；并且所述透析机定位于所述透析液流径中在 所述流体出口的下游。
[0032] 被公开为本发明的第二方面的部分的特征中的任一者可以单独 地或以组合方式包括在本发明的第二方面中。
[0033] 本发明的第三方面涉及一种方法。在任一实施方案中，所述方法 可以包括：使流体流经流体传感器设备；从所述流体传感器设备的第 一侧上的光源发出光；在所述流体传感器设备的第二侧上检测感测输 出；以及基于所述感测输出来确定至少一个流体特性。
[0034] 在任一实施方案中，所述流体传感器设备可以容纳具有传感器表 面的传感器卡，并且使流体流经流体传感器设备的步骤可以包括使流 体从传感器表面的第一侧和传感器表面的第二侧上流过，并且所述方 法可以包括基于所述感测输出来确定pH、溶质浓度或其组合。在任 一实施方案中，确定感测输出的步骤可以是从反射离开所述传感器表 面的所述第一侧的光获得。
[0035] 在任一实施方案中，所述方法可以包括基于所述感测输出来确定 以下任一者的浓度的步骤：铝、铵、钙、碳酸盐、氯化物、氯、二氧 化氯、铬酸盐、颜色、铜、氰化物、氟化物、甲醛、肼、铁、镁、锰、 镍、硝酸盐、亚硝酸盐、氧、臭氧、pH、磷酸盐、残余硬度、硅酸 盐、硫酸、硫化物、亚硫酸盐、总硬度、尿素、锌或其组合。
[0036] 在任一实施方案中，所述方法可以包括使所述流体从所述传感器 表面的所述第一侧和所述传感器表面的所述第二侧上连续地流过的 步骤。
[0037] 在任一实施方案中，所述方法可以包括使所述流体从所述传感器 表面的所述第一侧和所述传感器表面的所述第二侧上间歇地流过的 步骤。
[0038] 在任一实施方案中，所述方法可以包括使任何澄清的水性溶液从 所述传感器表面的所述第一侧和所述传感器表面的所述第二侧上流 过的步骤。
[0040] 在任一实施方案中，所述方法可以包括通过相机或光检测器接收 来自所述感测输出的数据以及使用处理器来确定所述流体特性的步 骤。
[0041] 在任一实施方案中，所述方法可以包括确定所述流体的温度的步 骤。
[0042] 在任一实施方案中，所述方法可以包括基于所述pH、氨浓度和 所述温度来确定透析液的总氨浓度的步骤。
[0043] 在任一实施方案中，所述流体特性可以是所述流体的浊度、所述 流体的颜色或所述流体的澄清度中的任一者。
[0044] 在任一实施方案中，所述流体可以是腹膜透析液废液。
[0045] 在任一实施方案中，所述方法可以包括基于所述感测输出来确定 所述流体的组成的步骤。
[0047] 图1A-F示出了流体传感器设备的侧视图、透视图和俯视图。
[0048] 图2示出了流体传感器设备的收纳槽盖的透视图。
[0049] 图3示出了插入有传感器卡的流体传感器设备的侧视图。
[0050] 图4示出了用于与流体传感器设备一起使用的传感器卡的俯视 图。
[0051] 图5示出了传感器卡的分解图。
[0052] 图6示出了包括流体传感器设备的透析液流径。
[0053] 图7A-B示出了通过流体传感器设备中的pH感测膜检测到的绿 光强度随着pH和时间而变的图。
[0054] 图8示出了对于pH感测膜检测的，所检测到的绿光强度相对于 流体的pH的拟合。
[0055] 图9A-B示出了如对于低敏感性氨感测膜检测的，所检测到的绿 光强度随着流体的pH和时间而变。
[0056] 图10示出了如对于低敏感性氨感测膜检测的，所检测到的绿光 强度相对于流体的氨浓度的拟合。
[0057] 图11A-B示出了如对于高敏感性氨感测膜检测的，所检测到的绿 光强度随着流体的pH和时间而变。
[0058] 图12示出了如对于高敏感性氨感测膜检测的，所检测到的绿光 强度相对于流体的氨浓度的拟合。
[0059] 图13示出了在小的氨浓度范围内，如对于高敏感性氨感测膜检 测的，所检测到的绿光强度相对于流体的氨浓度的拟合。
[0060] 图14A-B示出了对于传感器卡上的pH感测膜，均一背光对所检 测到的绿光强度的影响。
[0061] 图15A-B示出了对于传感器卡上的pH感测膜，对称的感测膜和 窗放置对所检测到的绿光强度的影响。
[0062] 图16示出了pH对透射穿过pH感测膜的红光、绿光和蓝光的强 度的影响。
[0063] 图17示出了传感器卡的非限制性实施方案。
[0064] 图18示出了传感器卡的示意图。
具体实施方式
[0065] 除非另外定义，否则本文中所用的所有科技术语一般具有与 相关领域的普通技术人员通常所理解的意义相同的意义。
[0066] 冠词“一”和“一个”在本文中用于指所述冠词的语法宾语中的 一个或一个以上(即，至少一个)。举例来说，“一个元件”表示一个 元件或一个以上元件。
[0067] 术语“对准”是指两个组件的相对位置，其中一个组件覆盖第二 组件或接近于第二组件定位。
[0068] 术语“氨水平”是指氨(NH3)的浓度。
[0069] 术语“氨水平”是指铵阳离子(NH4+)的浓度。
[0070] “氨感测膜”是可以检测氨水平的任何材料、物质、染料或组合 物。检测输出可以是颜色变化或颜色强度变化。所述输出还可以 包括任何可检测到的物理或化学变化。
[0071] “倒角”是组件中的开口或凹槽，所述开口或凹槽具有由所述组 件的原本是水平或垂直的面形成的斜坡。
[0072] “相机”、“光检测器”等是能够检测光强度、光组成或两者以产 生所检测光的数据(诸如图像)的组件。术语“相机”和“光检测器”还 可以大体上指任何类型的检测器，包括RGB检测器或分光光度计。
[0073] “载体”是传感器卡上的、覆盖一个或多个流体传感器膜的组 件。术语“前载体”或“后载体”分别指在传感器卡的前侧和后侧上的 流体传感器膜的任一侧上的载体。
[0074] “中心轴线”是穿过组件或区的中心的假想线。举例来说，中心 轴线可以基本上位于传感器卡或透镜的表面平面的中心部分处并 且垂直于所述表面平面。
[0076] “澄清的水溶液”是基本上透光的、溶解于水中的任何一种或多 种物质的溶液。
[0077] 术语“浊度”是指透射穿过含有一种或多种溶质的流体的光的 量与透射穿过不具有任何溶质的所述流体的光的量相比较的比 值。
[0078] 术语“颜色”是指从组件或特征反射或透射穿过组件或特征的 光的波长。
[0080] 短语“流体的组成”可以指流体中的任何一种或多种溶质的浓 度。
[0081] 术语“包含”包括但不限于跟在词语“包含”后面的任何东西。所 述术语的使用表明所列出的元件是必要的或强制性的但其它元件 是任选的并且可能存在。
[0082] 术语“由……组成”包括并且限于跟在短语“由……组成”后面 的任何东西。所述短语表明有限的元件是必要的或强制性的并且 不可以存在其它元件。
[0083] 术语“基本上由……组成”包括跟在术语“基本上由……组成” 后面的任何东西以及不会影响所描述的设备、结构或方法的基本 操作的额外的元件、结构、动作或特征。
[0084] 术语“连续地”是指不停地进行下去的过程。
[0085] 术语“检测”、“已检测”或“将检测”是指确定系统的状态或特 性。
[0086] 术语“确定了”和“确定”是指弄清系统或变量的特定状态。
[0087] “透析液流径”是透析液在用于常规透析操作中时将行进通过 的通路。
[0088] “透析液泵”是通过施加吸力或压力使流体或气体移动通过透 析液流径的装置。
[0089] “透析流体”是在清洁透析系统、启动透析系统或进行透析的过 程中使用的任何流体。
[0090] 术语“透析机”是指具有通过半透膜隔开的两条流径的筒或容 器。一条流径是用于血液，而一条流径是用于透析液。所述膜可 以是中空纤维、平板或螺旋缠绕的或本领域的技术人员已知的其 它常规形式。膜可以选自以下材料：聚砜、聚醚砜、聚(甲基丙烯 酸甲酯)、改性纤维素或本领域的技术人员所知的其它材料。
[0091] 术语“下游”是指流径中的第一组件相对于第二组件的位置，其 中在正常的操作期间流体将先经过第二组件再经过第一组件。第 一组件可以说是在第二组件的“下游”，而第二组件在第一组件的 “上游”。
[0092] 术语“发射”或将“发射”是指从光源放出光。
[0093] 术语“等距的”是指距参考点相同距离的两个或更多个组件或 区。
[0094] 术语“固定”、将“固定”或“固定位置”是指将抵制无意中的移动 的组件的位置。
[0095] 术语“流动”或将“流动”是指流体或气体的移动。
[0096] “流体”是在流体中任选地具有气相与液相的组合的液体物质。 明显地，如本文所使用，液体因此也可以具有物质的气相与液相 的混合物。
[0097] “流体特性”是流体的任何所感测特性，包括温度、压力、浓度、 颜色或任何其它特性。
[0098] 术语“流体流径”是指流体可以行进通过的通路。
[0099] 术语“流体入口”是指流体由此可以进入组件或设备中的导管 或开口。
[0100] 术语“流体出口”是指流体由此可以从组件或设备离开的导管 或开口。
[0101] 术语“流体传感器设备”是指可以用于泵送流体以确定流体中 的溶质、溶质浓度、离子浓度、pH或溶质的组合中的任一者的设 备。
[0102] 术语“可流体地连接”、“流体地连接”、“用于流体连接”、“流 体连通”等是指使流体或气体或其混合物从一个点移动至另一点的 能力。所述两个点可以是在隔间、模块、系统、组件和再装填器 中的任何一者或多者内或之间，所述隔间、模块、系统、组件和 再装填器全都可以是任一类型的。所述连接可以任选地断开连接 并且之后重新连接。
[0103] 如关于颜色或像素颜色所使用的，术语“绿色”是指具有一般在 约490nm至570nm的范围中的波长的光。
[0105] “血液透析流体”是在清洁血液透析系统、启动血液透析系统或 进行血液透析的过程中使用的任何流体。
[0106] “高敏感性氨感测膜”是能够检测小于2ppm氨的氨浓度变化 的氨感测膜。
[0107] 术语“孔”是指在组件的至少一侧上的开口。所述孔可以任选地 是从组件的一侧到另一侧的开口。
[0108] 术语“容纳于……内”是指在第二组件或系统内部的组件的位 置。
[0109] “通过相机产生的图像”是指通过相机检测的可见光或荧光的 数字表示。
[0110] 术语“可插入”是指将一个组件放置于第二组件内部或穿过第 二组件的能力。
[0111] 术语“强度”是指光或能量波的振幅。
[0112] 术语“内表面”是指组件的内边界。
[0113] 术语“间歇地”是指在离散时间点时停止和开始的过程。
[0114] “LED阵列”是发光二极管的任何配置。在一个非限制性实例 中，LED阵列是单独LED灯的圆形或一致间距的放置。如本文中 使用，术语“阵列”不打算限于任何特定配置，而是传达了单独LED 灯的规则或均一定位。术语“LED阵列”不限于任何一种或多种颜 色的LED或任何特定放置的LED。
[0115] “光导”是指可以使用任何类型、尺寸、位置和长度的反射表面 借助全或近全内反射使光在经界定的路径中传输的组件。
[0116] “线”是从空间中的一个点延伸至空间中的第二点的直的一维 形状。
[0117] “光源”、“发光体”、“光发射体”等是能够发出任何波长的光(包 括可见光、红外光或紫外光)的任何组件。
[0118] “低敏感性氨感测膜”是能够检测在2ppm至20ppm氨之间的 范围内或大于2ppm氨的氨浓度变化的氨感测膜。
[0120] 术语“非反射”是指吸收基本上所有的可见光或紫外光的材料 或颜色。
[0121] 术语“相对的”、“与……相对”和“相对地定位”是指两个或更多 个组件的相对位置，其中所述两个或更多个组件基本上位于参考 点的相对侧上。
[0122] 术语“正交”或“基本上正交”是指组件与一线基本上成90°角。
[0123] 术语“覆盖”是指第一组件定位于第二组件的顶部上或遮盖第 二组件。
[0124] 术语“腹膜透析液废液”是指在腹膜透析期间从患者的腹膜腔 移除的用过的透析液。
[0125] “腹膜透析流体”是在清洁腹膜透析系统、启动腹膜透析系统或 进行腹膜透析的过程中使用的任何流体。
[0126] “pH感测膜”是嵌入于基板中的染料，其中所述染料响应于流 体的pH而改变颜色。
[0127] “像素”是图像的小的颜色均一的区域。所述术语还可以互换地 用于指显示器上的图片元件、计算机图像或用于产生图像的屏幕。 术语“像素”还可以指相机图像传感器的感测元件。
[0128] 术语“平面”是由三个或更多个点界定的假想的二维形状。
[0129] 术语“定位”或“位置”是指组件、特征或结构的物理位置。
[0130] 术语“处理器”如所使用是广义术语并且被给予其一般的意义 和本领域的普通技术人员惯用的意义。所述术语是指但不限于被 设计成使用逻辑电路执行算术或逻辑运算的计算机系统、状态机、 处理器等，所述逻辑电路对驱动计算机的基本指令作出响应并且 处理所述指令。在第一、第二、第三和第四发明的任一实施方案 中，所述术语可以包括与之相关联的ROM(“只读存储器”)和/或 RAM(“随机存取存储器”)。
[0131] 术语“接收数据”或将“接收数据”是指从源或传感器获得电子 信息。
[0132] 术语“接收光”或将“接收光”是指获得任何波长或强度的光。所 接收的光可以通过传感器、透镜、相机、光检测器或能够接收来 自光源的光的任何表面获得。
[0133] 术语“收纳槽”是传感器卡可以放置于其中的、流体传感器设备 内的空间。
[0134] “收纳槽盖”是被设计成装配在收纳槽上面、将收纳槽与设备外 部隔离的组件。
[0135] “收纳槽盖锁”是传感器设备中的组件，所述组件可以与收纳槽 的盖接合以将收纳槽盖固定在固定位置。
[0136] “反冲洗流体”是添加至透析液流径中、迫使来自透析液流径的 流体通过透析机或流出透析系统的流体。
[0137] “取样室”是在其中可以确定液体、固体、气体或液体、固体和 气体的组合的特性的空间或体积。
[0138] “取样孔”是传感器卡的一部分中的孔，通过所述孔，流体和光 可以接触流体传感器膜。
[0139] 术语“感测输出”是指从系统检测到的变量。
[0140] 术语“传感器卡”是指具有任何种类的至少一个感测膜或感测 材料的刚性和/或平面组件，所述感测膜或感测材料安置在“传感器 卡”上、内部或与“传感器卡”成一体。感测膜或材料可以接触流体， 并且响应于流体的流体特性产生可检测到的变化。
[0141] “收纳槽的侧”是指相对于收纳槽的位置。
[0142] “传感器表面的侧”是具有表面区域的感测材料的任何部分。
[0143] “侧壁”是由任何类型的经界定的腔室、隔间、特征或结构的侧 形成的壁。
[0145] 术语“溶质浓度”是指溶解于第二物质中的第一物质的量。
[0146] 术语“吸附剂盒”是指容纳用于从溶液移除特定溶质的一种或 多种吸附剂材料的盒。术语“吸附剂盒”不要求盒中的内容物是基于 吸附剂的，并且吸附剂盒的内容物可以是可以从透析液移除溶质 的任何内容物。吸附剂盒可以包括任何合适量的一种或多种吸附 剂材料。在某些情况下，术语“吸附剂盒”是指除了能够从透析液移 除溶质的一种或多种其它材料之外还包括一种或多种吸附剂材料 的盒。“吸附剂盒”可以包括其中盒中的至少一些材料不会通过吸附 或吸收的机制起作用的配置。
[0147] 术语“温度传感器”是指用于测量器皿、容器或流体线路中的气 体或液体的温度的装置。
[0148] 术语“总氨浓度”是指流体中的氨浓度与铵离子浓度的和。
[0149] 术语“上游”是指流径中的第一组件相对于第二组件的位置，其 中在正常的操作期间流体将先经过第一组件再经过第二组件。第 一组件可以说是在第二组件的“上游”，而第二组件在第一组件的 “下游”。
[0150] 流体传感器设备
[0151] 图1A-F示出了流体传感器设备101的非限制性实施方案。图 1A示出了流体传感器设备101的侧视图；图1B示出了流体传感 器设备101的透视图；图1C示出了用于流体传感器设备101的收 纳槽盖112；图1D示出了在指定深度处的流体传感器设备101的 切除部分以及插入于流体传感器设备101的收纳槽102中的传感 器卡109；图1E示出了插入了传感器卡109的流体传感器设备101 的前视图；以及图1F示出了流体传感器设备101的侧视图。
[0152] 如图1D中所示，流体传感器设备101具有沿着轴线横穿取样 室128的收纳槽102。可移除传感器卡109可以如图1D和图1E 中所示在收纳槽102中插入到流体传感器设备101的指定深度处。 图1D中在取样室128的任一侧上在流体传感器设备101的所述深 度处的凹痕130可以收纳传感器卡109的边缘，以将传感器卡109 置于或紧固在适当位置。在流体传感器设备101的较高深度处， 可以形成附属于取样室128的侧壁的凹槽以收纳传感器卡109的 侧边缘。传感器卡109的边缘可以相对于发光源和/或光检测器以 指定位置或定向稳固地定位于取样室128中。替代地，一个或多 个凹槽可以形成于流体传感器设备101中以收纳传感器卡109的 边缘，以便如图1E中所示在传感器卡109具有比取样室128的任 何轴线大的宽度时将传感器卡109以指定位置或定向稳固地定位。
[0153] 取样室128可以具有如图3中所示在侧壁上的多个透明窗以 提供对传感器卡109的光学接近。如图1D中所示，形成于流体传 感器设备101的主体中的孔129可以用于使用螺钉或其它紧固件 将流体传感器设备101附接至控制台或系统。取样室128沿着流 体传感器设备101的收纳槽102的长度纵向地延伸。收纳槽102 可以延伸超过取样室128并且在紧固机构中终止以稳固地固持传 感器卡109，诸如凹痕130。取样室128可以将流体混合以改善传 感器卡109上的流体接触。明显地，取样室128界定一容积，使 得传感器卡109的前侧和后侧可以暴露于在传感器卡109的两侧 上的流体流中。所取样流体因此可以同时地接触传感器卡109的 第一和第二侧(或前侧和后侧)以有利地增加流体与传感器卡109中 的感测膜在上面接触的表面区域。所得混合可以通过使传感器卡 对流体变化更快作出响应而导致传感器卡109对流体的经改善感 测。
[0154] 传感器卡109可以至少具有pH感测膜和氨感测膜。另外，如 本文中所描述，氨感测膜可以是低敏感性或高敏感性膜。pH感测 膜、氨感测膜或两者可以基于流经取样室128的流体的pH或氨水 平而改变颜色、光学透射率或改变发射荧光强度或波长。
[0155] 然而，传感器卡不限于pH和氨感测膜，并且可以包括响应于 流体的浓度或其它流体特性产生可检测到的变化的任何比色材 料。一般来说，比色材料可以产生任何可见变化，诸如颜色或光 学透射率的变化或发射荧光强度或波长的变化，其中所述可见变 化是通过本发明的光检测器或相机来检测。可以嵌入于感测膜中 的比色材料的非限制性实例包括用于检测防冻剂或其它物质的溴 麝香草酚蓝、用于检测硫化物的乙酸铅、用于检测葡萄糖的葡萄 糖氧化酶、用于检测氯的联苯胺型色原体或本领域中已知的任何 其它比色材料。可以包括在感测膜中的额外材料包括用于检测自 动传动流体中的防冻冷却剂的ACUSTRIP 711254、用于检测燃料 中的乙醇的ACU987600、用于检测流体中的磨损金属的Acustrip Metals 以及用于检测流体中霉菌的存在的Acustrip 84050霉 菌测试，以上每一者均可购自位于新泽西州的公司 其 它非限制性比色材料包括用于测试以下各者的材料：碱性、铝、 铵、钙、碳酸盐、氯化物、氯、二氧化氯、铬酸盐、颜色、铜、 氰化物、氟化物、甲醛、肼、铁、镁、锰、镍、硝酸盐、亚硝酸 盐、氧、臭氧、pH、磷酸盐、残余硬度、硅酸盐、硫酸、硫化物、 亚硫酸盐、总硬度、尿素和锌，以上每一种材料均可购自位于马 萨诸塞州的公司EMD Millipore。传感器卡还可以仅包括pH感测 膜、仅包括氨感测膜或具有任何一类比色材料的感测膜。
[0156] 如所描述，可以通过位于取样室128的侧壁上的一个或多个 透明窗来观察颜色变化。感测膜可以是对将要感测的流体路径中 的流体的组分敏感的任何材料。感测膜具有对流体组分起反应的 性质，所述流体组分取决于流体中所述组分的浓度或任何其它流 体特性而改变光学参数。所述光学参数可以是颜色、反射率、传 递性、荧光性、吸附性或能够被光学地检测的任何其它参数中的 任一者。在优选实施方案中，所述感测膜基于所测量流体组分的 溶质浓度的变化而改变颜色。举例来说，膜可以在流体中所述组 分的溶质浓度增加时沿着色谱在第一方向上改变颜色，并且在所 述组分的溶质浓度减小时沿着第二方向改变颜色。膜的颜色变化 响应于组分浓度可以是连续的以及可逆的。在氨感测膜的情况下， 染料可以嵌入基板中，其中所述染料响应于流体的氨浓度而改变 颜色。
[0157] 在一个实施方案中，本发明的流体传感器设备可以在约6.8至 7.8的pH范围中在10分钟内以95％的可靠性和95％的置信度检测 ±0.2pH单位的pH变化。流体传感器还可以以>75％的可靠性 和>75％的置信度来检测±0.25pH单位、±0.3pH单位、±0.15pH 单位或±0.1pH单位中的任一者的pH变化。本发明的流体传感器 设备还可以在约6.8至7.8的pH范围中以95％的可靠性和95％的 置信度以±0.1pH单位的精确性来测量pH变化。另外，流体传感 器可以以>75％的可靠性和>75％的置信度以±0.05pH单位、±0.15 pH单位、±0.2pH单位或±0.3pH单位中的任一者的精确性来测量 pH变化。pH检测范围可以取决于所使用的染料，并且通过改变在 流体传感器设备的传感器膜中使用的pH敏感染料来更改。在一个 非限制性实例中，在1至20ppm的总氨浓度范围时，本发明的流 体传感器设备可以在约6.8至7.8的pH范围中在10分钟内以95％ 的可靠性和95％的置信度检测±1ppm的总氨变化。流体传感器设 备还可以以>75％的可靠性和>75％的置信度以±0.5ppm、±1.5ppm、 ±
2.0ppm或±2.5ppm中的任一者的精确性来检测总氨。氨检测范 围可以取决于所使用的氨敏感染料，并且可以通过改变氨敏感染 料来更改。在1至5ppm的总氨浓度范围时，本发明的流体传感 器设备可以在约6.8至7.8的pH范围中在10分钟内以95％的可靠 性和95％的置信度以±0.2ppm总氨变化的精确性来测量总氨浓度。 替代地，流体传感器可以以>75％的可靠性和>75％的置信度以±0.5 ppm、±1.5ppm、±2.0ppm或±2.5ppm中的任一者的精确性来测量 总氨浓度。温度探针122可以确定流体传感器设备101内的流体 的温度以便基于氨浓度和pH来确定总氨含量。电连接器124提供 从温度探针122至流体传感器设备101的电连接。流体传感器设 备不限于检测pH和/或氨，而是可以检测可以在传感器卡上的基 板中产生可检测到的变化的任何物质。在传感器卡中可以包括任 何比色材料以用于检测任何物质。
2.0ppm或±2.5ppm中的任一者的精确性来检测总氨。氨检测范 围可以取决于所使用的氨敏感染料，并且可以通过改变氨敏感染 料来更改。在1至5ppm的总氨浓度范围时，本发明的流体传感 器设备可以在约6.8至7.8的pH范围中在10分钟内以95％的可靠 性和95％的置信度以±0.2ppm总氨变化的精确性来测量总氨浓度。 替代地，流体传感器可以以>75％的可靠性和>75％的置信度以±0.5 ppm、±1.5ppm、±2.0ppm或±2.5ppm中的任一者的精确性来测量 总氨浓度。温度探针122可以确定流体传感器设备101内的流体 的温度以便基于氨浓度和pH来确定总氨含量。电连接器124提供 从温度探针122至流体传感器设备101的电连接。流体传感器设 备不限于检测pH和/或氨，而是可以检测可以在传感器卡上的基 板中产生可检测到的变化的任何物质。在传感器卡中可以包括任 何比色材料以用于检测任何物质。
[0158] 在图1F中，光源的一个非限制性实例如图所示为通过电连接 器117连接至系统的LED阵列131。LED阵列131可以将光照射 在置于收纳槽102内部的传感器卡109的第一侧上。可以将光引 导通过取样室128的侧壁中的一个或多个透明窗。光源可以是能 够将光照射在传感器卡109上的、任何波长的光的任何源。在优 选实施方案中，LED提供白光；然而，可以使用任何颜色或波长 的光。在优选实施方案中，光源将均一背光提供至传感器卡109 的一侧上，使得位于流体传感器设备101的相对侧上的相机106 (示出于图1A中)可以经由一个或多个透明窗来在传感器卡109的 相对侧上检测变化。然而，LED阵列131可以位于能够将均一光 提供至传感器卡109的设备的任何部分处，包括直接和侧点燃或 侧发光LED。重要的是，光可以透射穿过传感器卡109并且在光 投射在上面的相对侧上进行检测。一般来说，用于LED阵列131 和相机106的透明窗可以是彼此对置的。相机106可以是本领域 的普通技术人员已知的任何适当的光检测器、分光光度计或光传 感器。相机106可以将图像或感测输出传输至处理器以用于确定 流体的pH或氨水平。相机或光检测器106还可以检测从传感器卡 发出的荧光。为了检测荧光，可以在相机的前面包括光学带通滤 波器，以允许发出的荧光传递至相机，而阻挡来自LED阵列的任 何透射光。相机可以检测透射光的任何变化，包括光的波长、光 的平均强度、光的强度变化、和由相机产生的图像中的像素位置。 光强度变化和像素位置允许自动地检测通过光检测器捕捉的图像 中的传感器膜位置以进行图像分析，归因于已知的强度变化和位 置而使图像分析变得更容易。可以在传感器卡109的与相机106 相同的侧上包括第二LED阵列(未图示)或其它光源以照亮在传感 器卡109上的条形码或其它识别组件。第二LED阵列或光源可以 照亮识别组件，之后可以通过相机106读取所述识别组件以确保 使用恰当的传感器卡或从所述条形码或识别组件获得数据。
[0159] 在优选实施方案中，光是均一地投射至传感器卡109上。通 过光源的有序布置提供的此类均一照明可以导致至传感器卡109 上的均一或均匀背光。每一感测膜上的光的发光强度也可以是均 一的，这表示去往每一传感器膜的、由LED阵列发出的光的功率 在每一方向上是均一的。传输至每一感测膜上的光的光通量或能 量的量也可以是均一的，照度或感测膜的每面积的光通量也可以 是均一的。均一照明可以是光源的有序阵列或将均匀照明投射至 表面上的单个均质光源。还可以包括扩散膜和光腔以提供均一照 明。扩散膜是TM使透射光均匀分散的薄膜。扩散膜的非限制性实例 包括可购自位于明尼苏达州的公司3M的增亮膜(BEF)、双倍增 亮膜(DBEF)和通用扩散膜50(UDF 50)。光腔是由光形成驻波的镜 面或其它反射体(诸如白色表面)的布置。有利地，均一背光可以改 善传感器卡109上的所感测颜色变化的精确性。透明窗可以类似 地均一地或按一图案定位在侧壁上以接收均一光色散。举例来说， LED阵列131上的灯可以按任何形状来布置，包括矩形、圆形或 其它形状，以将光按所要色散投射至传感器卡109上。感测膜之 后可以位于传感器卡109上以与通过LED阵列131投射的光对准。 另外，用于LED阵列131的电源供应器可以提供稳定的电流和电 压以增加光均一性。
[0160] 虽然被图示为与相机相对，但是LED阵列131可以位于流体 传感器设备101上的任何地方，包括在流体传感器设备101的任 一侧上。可以包括光导以允许来自位于流体传感器设备101的一 侧上的LED阵列的光沿着任何反射路径透射穿过传感器卡并且传 输至相机上。举例来说，镜面布置可以将光引导至相机或光检测 器，使得相机或光检测器不需要与光源完全相对地定位。光导可 以提供反射路径，使得相机或光检测器可以位于任何方便位置以 接收反射光。类似地，LED或任何光源可以依赖于光导来引导光， 使得光源可以方便地位于任何位置处，并且不需要与相机或光检 测器相对地定位。在一个实施方案中，光源与相机或光检测器分 别使用光导来传输和接收光。背光设置可以是被控制来优化每一 传感器膜的背光的计算机。可以将来自LED阵列的光设为第一强 度，所述第一强度对于第一传感器膜是经优化的。之后可以将LED 切换至第二强度，所述第二强度对于第二传感器膜是经优化的。 相机可以在经优化的背光下拍取每一传感器膜的图像。
[0161] 在图1A和图1F中，相机106和LED阵列131可以放置于收 纳槽102的相对侧上以帮助减少形成于传感器卡109上的热点。 图示为LED阵列131的光源与被描述为相机106的光相机可以彼 此相对地定位于与容纳传感器卡109的收纳槽102基本上正交的 线或平面上。可以包括具有可调衍射光栅的光栅光阀(未图示)以控 制衍射至相机106上的光的强度。衍射光栅可以是一组等间距的、 窄、平行光栅。所述光栅可以使光按不同波长发生色散，使得可 以根据特定波长来测量光强度。还可以包括一个或多个光漫射层 以使照射在传感器卡
109的感测材料上的光在通过相机106检测 之前发生漫射。透明窗可以是无刮痕的，所述刮痕会降低传感器 性能。在一个非限制性实施方案中，为了减少对透明窗的刮擦， 可以用溶剂拭擦所述窗。如图1F中所示，相机106可以经由电子 链路108将图像或其它感测输出传输至与相机106电子通信的处 理器(未图示)。
109的感测材料上的光在通过相机106检测 之前发生漫射。透明窗可以是无刮痕的，所述刮痕会降低传感器 性能。在一个非限制性实施方案中，为了减少对透明窗的刮擦， 可以用溶剂拭擦所述窗。如图1F中所示，相机106可以经由电子 链路108将图像或其它感测输出传输至与相机106电子通信的处 理器(未图示)。
[0162] 如所描述，所述处理器可以确定pH感测膜和氨感测膜的颜色 以基于所述感测输出来确定流经流体传感器设备101的流体中的 pH和/或氨水平或任何溶质或离子的浓度。图1A的电子器件107 可以控制相机106和光源。虽然被图示为在相机、电子器件和处 理器之间具有有线通信链路，但是本领域的技术人员将理解，可 以使用传输和接收数据的任何方法，包括蓝牙、Wi-Fi或本领域中 已知的任何其它方法。处理器可以接收数据以及尤其是通过相机 产生的图像，并且确定感测膜的图像中的特定颜色的像素的强度。 实验已表明，绿光在感测膜与实验室测试出的pH或氨水平之间提 供良好相关。处理器之后可以确定通过相机产生的图像中的绿色 像素的强度。然而，可以使用其它颜色，诸如红色、蓝色或任何 其它合适颜色。红光、绿光和蓝光的定义可以是基于相机操作软 件，或可以通过控制器或操作控制逻辑来指定。还可以使用分光 光度计，所述分光光度计测量透射光的波长和强度。有利地，分 光光度计对于所检测的光的颜色可以是更特定的。处理器之后可 以基于所检测到的绿色像素的强度来确定流体中的氨水平、pH、 和/或总氨浓度。处理器可以使用查找表、算法或任何其它方法来 将通过相机产生的图像中的彩色像素的数目与pH或氨水平相关。 处理器可以容纳在流体传感器设备101内或位于流体传感器设备 101外部。相机106可以是在人工控制之下操作或通过用于控制曝 光、增益和白平衡的软件应用程序来操作。
[0163] 如图1A中所示，流体可以经由流体入口103进入流体传感器 设备101并且流入图1D的取样室128中。流体接触置于取样室128 的收纳槽102中的传感器卡109。流体之后可以经由流体出口104 和105流出取样室128。流体出口104和105以及流体入口103可 以均位于取样室128的同一侧上以提供弯曲的流体流径，使得流 体可以经由位于流体出口104和105之间的流体入口103进入， 其中流体之后流入取样室128的第一端中并且在弯曲的流径中流 动并且从取样室128的第二端流出并流入位于与取样室128相同 的侧上的两个流体出口104和105中。相反地，两个流体出口104 和105可以用作入口以沿着弯曲的流径将流体引入取样室128中， 使得流体从流体入口103流入和流出。本领域的技术人员将理解， 可以使用一个或多个流体入口和出口。在优选实施方案中，两个 流体出口104和105有利地改善了传感器卡109的感测膜的流体 接触。流体入口103上的凹口118、出口104上的凹口119、和出 口105上的凹口120可以在需要时提供流体入口103以及流体出 口104和105至管件的稳固紧固。
[0164] 在图1C中，收纳槽102可以包括额外组件以确保可拆卸收纳 槽盖112紧紧地装配在收纳槽102上面并且在流体流入并且流经取 样室128时不会移动。如图1A和图1B中所示，收纳槽102可以 具有延伸部分110，所述延伸部分将会在收纳槽盖112闭合时接触 收纳槽盖112。延伸部分110可以包括用于在收纳槽盖112放置于 收纳槽102上面时收纳销113和115的凹槽111和114。销113和 115与凹槽111接合以确保收纳槽盖112恰当地放置并稳固地紧固 在流体传感器设备101上。
[0165] 为了改善对pH和/或溶质浓度的精确测量，可以将传感器卡 109以指定位置和/或定向固定在收纳槽102内部中以抵制由于流 体的流动所致的任何移动。预期到用于将收纳槽盖112固定至流体 传感器设备101的任何合适紧固件。可以将磁铁放置于收纳槽盖 112和流体传感器设备101内以确定收纳槽盖是否在恰当位置。如 果收纳槽盖112闭合，那么磁铁可以提供构件来确定盖112是否在 流体传感器设备101上的收纳槽102上面闭合。如图1F中所示， 悬垂物116可以在收纳槽盖112闭合时为收纳槽盖112提供支撑。 在图1D和图1E中，延伸部分110上的开口126可以提供用于使 紧固件插入穿过收纳槽盖112以将收纳槽盖112固定在流体传感器 设备101上。
[0166] 在图1C中，可以在收纳槽盖112上形成环状倒角127以捕捉 传感器卡并且使传感器卡保持稳固地锁定在传感器设备101中。 螺钉125将电子器件和相机106紧固至流体传感器设备101。可以 使用将组件固定至流体传感器设备101的替代方法，包括粘合剂、 胶水、螺栓或本领域中已知的任何其它固定组件。孔123允许向 流体传感器设备101增添额外的组件和电子器件。
[0167] 图2示出了流体传感器设备101的收纳槽盖201的近视图。 如所描述，收纳槽盖201可以包括销202和203以用于使收纳槽 盖201保持在流体传感器设备101(图1A)上的适当位置。收纳槽 盖201还可以包括把手204以方便扭转收纳槽盖201来将收纳槽 盖201附接至流体传感器设备101以及将收纳槽盖201从流体传 感器设备101拆卸。可以包括滑动棒205，所述滑动棒作为一种构 件来在收纳槽盖在流体传感器设备101上打开时固定收纳槽盖201 以及在使用期间防止盖被移除。一旦插入，传感器卡可以相对于 收纳槽盖201固定，以确保在流体从传感器卡上流过时传感器卡 不会在图1D的收纳槽102内移动。替代地，滑动棒205可以附接 至流体传感器设备101并且插入于收纳槽盖201上的孔中。将传 感器卡固定在流体传感器设备101内向相机106(图1A)提供了恒 定的焦距，从而提高传感器的精确性。另外，可以在收纳槽盖201 的内表面上包括倒角127(图1C)，用于将传感器卡固定在适当位 置。传感器卡可以插入于所述倒角中以将传感器卡锁定于固定位 置并且防止传感器卡的插入与既定配置相差180°旋转。所述倒角 仅允许传感器卡按单个配置插入于流体传感器设备中。所述倒角 可以被设定尺寸和整形以顺应传感器卡的边缘，在传感器卡放置 于倒角中时将传感器卡固定在适当位置。从传感器卡至相机106 的距离可以是任何长度，包括在15mm与20mm之间。相机透镜 可以被配置为具有与相机106与传感器卡之间的固定距离相等的 焦距。
[0168] 图3示出了图1A的相机106被移除了的流体传感器设备的侧 视图。流体经由流体入口303进入流体传感器设备301，并且经由 流体出口304和305流出。流体入口303和两个流体出口304和 305可以提供均一的流并且增加与传感器卡307的流体接触。传感 器卡307之后可以插入于流体传感器设备301内的收纳槽中。收 纳槽盖(未图示)装配在流体传感器设备301的延伸部分302上面， 将传感器卡307固定于固定位置。透明窗306位于取样室的侧壁 上以提供对传感器卡307的光学接近。相机(未图示)放置于透明窗 306外部以捕捉通过第二透明窗(未图示)透射穿过流体传感器设备 301的光，所述第二透明窗与在传感器卡307的相对侧上对准的透 明窗306对置地定位。相机还可以位于流体传感器设备301内。 任选地，可以使用防水相机，所述防水相机具有被密封以防止相 机被在流体传感器设备301内部循环的流体损坏的组件。LED阵 列或其它光源可以将光照射穿过第二透明窗和传感器卡307，之后 通过相机检测所述光并且将所述光与流体的pH和/或氨水平相关。 在另一实施方案中，可以通过将相机的透镜部分定位成与在流体 传感器设备301内部循环的流体直接接触来避免使用一个或多个 透明窗。相机的部分可以是防水的以避免损坏；明确地说，将相 机透镜的接触流体的部分密封以与相机的容纳电子器件和元件部 分的部分隔离。传感器卡307可以包括一个或多个感测膜，包括 任何比色材料。在一个非限制性实施方案中，传感器卡可以包括 低敏感性氨感测膜308、高敏感性氨感测膜309和pH感测膜310。 传感器卡还可以包括允许透射特定波长的光的光学参考感测区。 所述参考感测区提供了参考，可以将来自感测膜的颜色或强度的 变化与所述参考进行比较。所述参考感测区允许监测和控制由于 脏脏的或刮花的窗或来自光源的可变光强度而在光的光径中出现 的任何变化。
参考感测区可以是传感器卡上的彩色点。可以通过 相机读取所述彩色点或其它参考感测区来进行自校准。使用参考 感测区的已知颜色的自校准允许处理器针对基底感测材料中的批 次差异而进行调整。感测膜可以包括响应于氨水平或pH而改变颜 色的嵌入染料。在本发明中可以使用本领域的普通技术人员已知 的其它合适的感测膜。
参考感测区可以是传感器卡上的彩色点。可以通过 相机读取所述彩色点或其它参考感测区来进行自校准。使用参考 感测区的已知颜色的自校准允许处理器针对基底感测材料中的批 次差异而进行调整。感测膜可以包括响应于氨水平或pH而改变颜 色的嵌入染料。在本发明中可以使用本领域的普通技术人员已知 的其它合适的感测膜。
[0169] 相机检测数据，诸如透射光，并且如所描述的，处理器基于 感测输出将透射光与pH或氨水平相关。如图3中所示，光源和相 机可以形成与容纳传感器卡的收纳槽基本上正交的线，其中光源 和相机在传感器卡的相对侧上。还可以使用三个点来界定与容纳 传感器卡的收纳槽基本上正交的平面，其中光源和相机在传感器 卡的相对侧上。将光源和相机放置于传感器卡的相对侧上有助于 消除形成于传感器卡上的热点，从而提高检测的精确性。还可以 通过使收纳槽和/或取样室的内表面的任何部分变成非反射的来改 善传感器的精确性。类似地，传感器卡的表面也可以是非反射的 以改善精确性和相关的光检测性质。收纳槽、取样室和/或传感器 卡的内表面可以由非反射材料建构或遮盖或者涂上非反射颜色(诸 如黑色)。
[0170] 可移除传感器卡可以是用于与非抛弃式流体传感器设备一起 使用的抛弃式传感器卡。在每次使用之后，或如果传感器卡超过 可用期限，那么可以将传感器卡从流体传感器设备移除并且用新 的传感器卡来替换。
[0171] 图4示出了用于与流体传感器设备一起使用的传感器卡401 的非限制性实施方案。传感器卡401可以具有含有比色材料的三 种感测膜。感测膜可以包括任何比色材料，包括高敏感性氨感测 膜402、低敏感性氨感测膜403和pH感测膜404。传感器卡401 还可以包括参考感测区407。本领域的技术人员将理解，在传感器 卡中可以包括任何数目的感测膜，包括任何类型的1、2、3、4、5、 6或更多个感测膜。相同类型的多个感测膜可以提供冗余度和进一 步的精确性。如所描述，传感器卡401可以包括用于在流体从传 感器卡401的两侧上流过时使压力平衡的孔405。传感器卡401还 可以具有至少一个锥形边缘406。如所描述，锥形边缘406可以装 配在流体传感器设备的收纳槽或收纳槽盖中的倒角内，将传感器 卡401进一步固定在适当位置。
[0172] 图5示出了用于与流体传感器设备一起使用的传感器卡的分 解图。传感器卡可以包括一个或多个感测膜，所述感测膜可以包 括任何比色材料，包括高敏感性氨感测膜501、低敏感性氨感测膜 502和pH感测膜503。所述感测膜可以具有嵌入于基板中或化学 结合至基板的染料，所述染料响应于流体的pH或氨水平而改变颜 色。基板可以是本领域中已知的、能够允许气态氨穿过基板以接 触所嵌入染料的任何基板，包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙 烯(PVDF)和其它氟化的、疏水聚合物，诸如氟化乙烯丙烯共聚物 (FEP)和乙烯四氟乙烯(ETFE)。气态氨渗入基板并且接触染料，更 改染料的颜色。氨敏感染料可以是能够响应于氨水平而改变颜色 的任何染料，包括溴酚蓝、溴甲酚绿、百里酚蓝、甲基水晶紫、 氯酚、自由基卟啉、四苯基卟啉(H2TPP)以及其组合。pH敏感染 料可以包括溴甲酚紫、溴麝香草酚蓝、苯酚红、百里酚蓝或其组 合。
[0173] 流体传感器设备不限于与传感器卡或传感器条带一起使用， 并且可以与任何物质一起使用，所述物质可以在暴露于特定物质 中时产生可检测到的变化。流体传感器设备可以检测流经流体传 感器设备的流体的颜色变化以确定流体内是否发生化学变化或确 定流体组成的变化。流体传感器设备还可以用于感测流体的澄清 度或颜色。
[0174] 感测膜可以放置于插入于前载体507与后载体506之间的两 个粘合剂层504和505之间，所述前载体和后载体分别覆盖传感 器卡的前侧和后侧。所述粘合剂层将感测膜粘附至前载体507和 后载体506。所述粘合剂层以及前和后载体可以包括取样孔以允许 流体接触流体传感器膜。流体传感器膜还可以检测溶解于流体中 的气体和气体的组合。虽然在“流体传感器膜”中使用了术语“流 体”，但是“流体传感器膜”不限于仅用于流体，而是也可以用于气 体和溶解于流体中的气体。
[0175] 前载体507中的取样孔508、509和510允许光和流体穿过前 载体507。取样孔511、512和513允许光和流体穿过后载体506。 切口514、515和516允许光和流体穿过粘合剂层
505。虽然未示 出于图5中，但是粘合剂层504还具有与流体传感器膜和取样孔 对准的切口。如所描述，取样孔和切口可以是任何形状，并且不 需要是与流体传感器膜相同的形状。
孔可以刺穿传感器卡的每一 层，图示为前载体507中的孔517、粘合剂504中的压力平衡孔
518、粘合剂505中的压力平衡孔519以及后载体506中的压力平 衡孔520。如所描述，孔517用于在流体从传感器卡的两侧上流过 时使传感器卡的两侧上的压力平衡。
505。虽然未示 出于图5中，但是粘合剂层504还具有与流体传感器膜和取样孔 对准的切口。如所描述，取样孔和切口可以是任何形状，并且不 需要是与流体传感器膜相同的形状。
孔可以刺穿传感器卡的每一 层，图示为前载体507中的孔517、粘合剂504中的压力平衡孔
518、粘合剂505中的压力平衡孔519以及后载体506中的压力平 衡孔520。如所描述，孔517用于在流体从传感器卡的两侧上流过 时使传感器卡的两侧上的压力平衡。
[0176] 除了图5中所示的感测膜之外，传感器卡还可以包括参考感 测区(未示出于图5中)。参考感测区可以是传感器卡的涂上了纯色 的区。如所描述，对透射穿过传感器卡的绿光的检测可以提供对 pH和/或氨的最精确感测。所述参考感测区可以被涂上绿色，并且 在确定透射穿过传感器卡的绿光的强度的过程中由处理器用作参 考。
[0177] 如所描述，氨感测区可以通过感测与感测膜接触的气态氨 (NH3)的量来感测流体中氨的量。流体的总氨浓度包括氨以及铵离 子(NH4+)。在某些流体(诸如透析液)中，铵离子可能占了流体中的 总氨的大部分。氨的pKa取决于流体的温度并且对于任何温度都可 以由本领域的技术人员确定。在温度、pH和氨浓度已知的情况下， 可以使用亨德森-哈塞尔巴尔赫方程来计算铵离子浓度。可以在本 发明的流体感测设备中包括温度传感器。举例来说，温度传感器 可以安置在所描述流体传感器设备的取样室中以允许计算总氨。 替代地，温度传感器可以位于流体流径中的流体传感器设备的上 游或下游以获得温度读数。本领域的技术人员将理解，处理器可 以基于感测到的氨浓度、温度和pH来确定流体的总氨浓度。
[0178] 图17示出了具有四个取样孔1709、1710、1711和1712的传 感器卡1708，所述四个孔围绕垂直于传感器卡1708的轴线对称地 定位并且距所述轴线是等距的，如通过虚线1715a、1715b、1715c 和1715d示出。可以在任何位置处包括任选的参考感测区1713。 可以包括压力平衡孔1714以使传感器设备中的传感器卡1708的 每一侧上的流体压力平衡。在任何传感器卡中可以包括任何数目 的取样孔，包括2、3、4、5、6、7或更多个。
[0179] 图18示出了传感器卡1801的非限制性示意图。传感器卡1801 可以包括四个取样孔1802、1803、1804和1805以及参考感测区 1806。替代地，1802、1803、1804、1805和1806中的每一者可以 各自都是取样孔，其中任选地设有单独的参考感测区。另外，可 以包括任何数目的取样孔和参考感测区。举例来说，传感器卡1801 可以具有两个参考感测区和三个取样孔、三个参考感测区和两个 取样孔或四个参考感测区和一个取样孔。取样孔可以覆盖安置在 传感器卡1801内部的流体传感器膜或其它比色材料，包括高敏感 性氨传感器膜、低敏感性氨传感器膜、和pH传感器膜或其任何组 合。本领域的技术人员将理解，流体传感器膜的次序可以改变。 压力平衡孔1807可以在使用期间使传感器卡的任一侧上的流体压 力平衡。传感器卡可以是任何长度，图示为距离1812，包括在16 mm与48mm之间。传感器卡可以是任何宽度，图示为距离1809， 包括在10mm与30mm之间。传感器卡1801可以包括至少一个 锥形边缘，所述锥形边缘沿着传感器卡的一条边向内渐缩。锥形 边缘可以在与传感器卡1801的末端相距任何距离处开始，所述距 离图示为距离1811，包括在距传感器卡1801的末端3.5mm与10.5 mm之间。所述锥形边缘可以渐缩至任何程度，图示为距离1808， 包括在距传感器卡1801的边2.0mm与6.0mm之间。压力平衡孔 1807可以与传感器卡1801的末端相距任何距离，图示为距离 1810，包括在距传感器卡1801的边缘1.5mm与4.5mm之间。
[0180] 传感器卡1801可以包括绕垂直于传感器卡1801的轴线同心 地布置的取样孔1802-1805中的每一者，其中参考感测区1806处 在所述轴线处。取样孔1802和1805可以与传感器卡的底部相距 任何距离，图示为距离1813，包括在25mm与8.0mm之间。参 考感测区
1806可以与传感器卡的底部相距任何距离，图示为距离 1814，包括在19mm与6.5mm之间。取样孔1803和1804可以与 传感器卡的底部相距任何距离，图示为距离1813，包括在4.5mm 与
13.6mm之间。取样孔1804和1805可以位于与传感器卡的边 相距任何距离处，所述距离图示为距离1816，包括在3.1mm与 9.3mm之间。参考感测区1806可以位于与传感器卡的边相距任何 距离处，所述距离图示为距离1817，包括在5.0mm与15.0mm之 间。取样孔1802和1803可以位于与传感器卡的边相距任何距离 处，所述距离图示为距离1818，包括在21mm与6.9mm之间。
1806可以与传感器卡的底部相距任何距离，图示为距离 1814，包括在19mm与6.5mm之间。取样孔1803和1804可以与 传感器卡的底部相距任何距离，图示为距离1813，包括在4.5mm 与
13.6mm之间。取样孔1804和1805可以位于与传感器卡的边 相距任何距离处，所述距离图示为距离1816，包括在3.1mm与 9.3mm之间。参考感测区1806可以位于与传感器卡的边相距任何 距离处，所述距离图示为距离1817，包括在5.0mm与15.0mm之 间。取样孔1802和1803可以位于与传感器卡的边相距任何距离 处，所述距离图示为距离1818，包括在21mm与6.9mm之间。
[0181] 流体传感器设备可以用在需要准确地测量溶质浓度(诸如pH 和/或氨水平)的任何应用中。流体传感器设备可以连续地或间歇地 测量流体的pH和/或溶质水平。流体传感器设备可以流体地连接 至流体流径，并且在需要时可以通过相机拍取感测膜的图像。
[0182] 流体传感器设备还可以用于对流体进行光学取样以确定流体 的颜色、澄清度或浊度。可以移除传感器卡以仅具有流经传感器 设备的流体。替代地，流体传感器设备可以被建构为不具有用于 传感器卡的收纳槽，并且仅用于确定流体的颜色、澄清度和/或浊 度。
[0183] 当在不具有传感器卡的情况下使用时，光源可以穿过流体传 感器设备发出光，并且可以通过在流体传感器设备的相对侧上的 光检测器或相机来检测所述光。可以通过将辐射光或能量传输至 样本中并且之后在光或能量已穿过样本的一部分之后检测辐射光 或能量来获得流体样本的颜色或澄清度。举例来说，穿过流体发 出并且通过光检测器检测的光的波长可以确定流体的颜色。如果 穿过流体发出白光，那么在流体的相对侧上检测到红光的量减小 将会指示红光被流体反射或吸收。基于所发出和所检测的可见光 或不可见光的波长，可以确定流体的颜色。从光源至光检测器的 光的强度减小可以确定流体的澄清度或浊度。举例来说，如果所 检测的光具有比发射光低10％的强度，那么流体吸收或反射了发 射光的10％，指示流体中的澄清度或浊度的缺少。可以检测光强 度的任何变化，包括在1％与50％之间、在1％与5％之间、在1％ 与10％之间、在5％与10％之间、在5％与20％之间、在10％与25％ 之间、在15％与30％之间、在15％与40％之间或在25％与50％之 间的变化。
[0184] 流体的色谱、澄清度和浊度尤其可以用于腹膜透析中。从患 者排出的腹膜透析液废液中的澄清度或浊度的缺少可以指示患者 的腹膜中的感染。腹膜透析液废液的异常变色还可以指示蛋白质 或血细胞通过患者的腹膜的泄漏以及腹膜中的纤维蛋白或滤出液 中的增加的甘油三酯。响应于异常变色或腹膜透析液废液中澄清 度的缺少，可以警告医生或患者有出现感染或问题的可能性。腹 膜透析循环机的流出管线可以是流体地连接至流体传感器设备的 入口，并且腹膜透析液废液流经流体传感器设备以确定流体的颜 色、澄清度或浊度。
[0185] 流体的颜色还可以用作质量检查。举例来说，腹膜透析中使 用的褪色或混浊的流体可以指示流体的组成是不恰当的。响应于 意料之外的流体组成，系统可以警告用户或关闭以避免将具有不 恰当的组成的腹膜透析液输注至患者体内。另外，基于流体的颜 色，可以确定流体的组成。处理器可以将预期的组成与实际确定 的组成进行比较并且如果流体的所确定的组成与流体的预期组成 相差了预定量以上，那么发出警报或关闭。
[0186] 流体传感器设备的一个非限制性应用是透析。然而，流体传 感器设备可以用在具有任何澄清水性液体的任何应用中，其中要 确定所述液体的组成、颜色或澄清度。图6示出了透析液流径的 非限制性示例性实施方案，所述透析液流径包括流体地连接至透 析液流径的流体传感器设备602。本领域的技术人员将理解，图6 中所示的透析液流径601是简化的流径，并且在需要时可以增添 任何数目的额外组件。透析液泵604提供用于使透析液流经透析 液流径601的驱动力。透析液流径601中的透析液穿过透析机603。 来自患者的血液流经血液流径(未图示)并进入透析机603中。血液 和透析液中的溶质可以穿过透析机603中的半透膜以从所述膜的 高浓度侧移动至所述膜的低浓度侧。在透析期间移除的主要废物 是尿素，尿素从患者的血液移动至透析机603中的透析液中。尿 素是在吸附剂盒605中从透析液移除，所述吸附剂盒可以容纳尿 素酶以催化尿素转化成铵离子和碳酸离子。可以通过吸附剂盒605 中的阳离子交换膜或层来移除铵离子，因为氨返回患者体内将会 引起中毒。尽管通过所述过程大体上移除了铵离子，但是监测铵 离子在透析液流体中的存在是所要的。可以通过流体的氨或铵离 子浓度以及pH来确定流体的一种或多种溶质浓度。可以通过流体 的氨或铵离子浓度以及pH来确定流体的总氨含量。容纳如所描述 的传感器卡的流体传感器设备602可以确定氨水平并且确保透析 液不会具有超过预定极限的氨水平。流体传感器设备602可以放 置在吸附剂盒605的下游和透析机603的上游，允许在尿素转化 成铵离子之后但在透析液通过透析机603返回之前确定透析液的 氨水平和pH。流体传感器设备602可以确定透析中所用的任何流 体的pH和氨水平，包括透析流体、腹膜透析流体、血液透析流体 或反冲洗流体。虽然在图6中被示出为血液透析系统，但是所述 流体传感器设备也可以用于腹膜透析中以确定任何腹膜透析流体 的pH和氨水平。如所描述，可以在流体传感器设备602内或在透 析液流径601内的任何地方包括温度传感器。
[0187] 除了水溶液之外，流体传感器设备还可以用于检测气态流体 中的物质。举例来说，在用于检测氨时，环境中的氨气在气态或 溶液状态下都可以在氨感测膜中产生可检测到的变化。作为非限 制性实例，流体传感器设备可以用于检测其中将氨用作制冷剂的 冷冻室中的氨。空气可以从流体传感器设备内的传感器上流过， 并且氨的存在将会在氨感测膜中产生可检测到的变化。通过流体 传感器设备的气流可以是主动的或被动的。可以在流体传感器设 备中包括风扇以实现越过传感器的主动气流。
[0188] 为了测试流体传感器设备的精确性，进行若干实验。对于每 一实验，每轮测试两个平行传感器单元。所使用的传感器卡具有 三个同样的膜(pH、NH3低敏感性或NH4高敏感性)以及颜色参考 感测区。测试设置提供每轮对单个类型的传感器膜的六次重复测 量。对传感器卡进行预处理以模拟系统启动。所述预处理包括在 室温的35mM NaOH和10％的柠檬酸中搅动传感器卡12分钟、在 室温的35mM NaOH中搅动传感器卡9分钟、在37℃的磷酸盐缓 冲盐水(PBS)中的35mM NaOH中搅动传感器卡5分钟以及在37℃ 的PBS中搅动传感器卡15分钟。除非另外指明，否则测试操作是 在37℃的磷酸盐缓冲盐水(PBS)中以及以325ml/min的流量进行。 先前的测试已表明，传感器性能在PBS中与在模拟透析液中相同。 通过添加HCl或NaOH来控制PBS的pH。通过添加氯化铵来控 制氨水平。因而，仅向上调整氯化铵浓度，然而，氨水平可以取 决于pH和温度而向上或向下移动。取决于所收集的数据点的数目， 测试操作进行5小时至10小时。对照实验室参考值来测量pH。假 设氯化铵浓度和pH值，计算氨水平。所述假设与如通过测试所收 集到的样本的实验室测试确定的实际氯化铵浓度密切相关。每隔 四秒收集图像，并且确定相关区(平均ROI,1500个像素)的红色、 绿色和蓝色值(RGB)。使每一测试点稳定1分钟，并且对所述测试 点进行收集至少三分钟。RGB值是平均ROI值在三分钟内的平均 值。
[0189] 实验1
[0190] 先前的测试结果确定，检测绿光可以为传感器卡提供高精确 性。图7A和图7B示出了对于两个不同的传感器卡，所检测到的 绿光强度随着流体的pH和时间而变。每幅图中的顶部的黑线是流 体的实验室测试出的pH。直的黑线表示传感器卡上的绿色参考感 测区。图的底部处的浅灰色、中灰色和深灰色的线是三个pH感测 膜中的每一者的所检测到的绿光强度。如图7A和图7B中所示， 对于每一传感器卡，绿光的强度与流体的实验室测试出的pH密切 相关。然而，如对于pH感测膜中的每一者检测到的绿光变化，如 由每幅图中的三条不同的灰线示出。另外，在各传感器卡之间所 检测到的绿光强度存在差异，如在图7A与图
7B的比较中示出。 单个卡上的膜之间和不同流体传感器设备中的卡之间的差异是由 非均一背光造成并且突出了对均一背光的需要。
7B的比较中示出。 单个卡上的膜之间和不同流体传感器设备中的卡之间的差异是由 非均一背光造成并且突出了对均一背光的需要。
[0191] 图8示出了对于pH传感器卡，如通过所描述的相机检测到的 绿光强度与流体的实验室测试出的pH值之间的相关性。如对于传 感器卡上的三个pH感测膜中的每一者检测到的绿光在图8中示出 为数据点。如图8中所示，绿光强度随着pH减小以基本上线性方 式增加。然而，在每一测试点处各批次存在显著散布，指示对于 每一pH感测膜检测到的不同强度，所述差异很可能是由于非均一 背光所致。另外，对于所测试的三个批次中的每一者，所述拟合 稍有不同。用于传感器卡的线性回归提供了随着pH而变的绿光强 度变化，为y＝-0.0107x+9.281，其中R2值是0.9902。
[0192] 实验2
[0193] 图9A和图9B示出了如对于低敏感性氨传感器膜检测的，所 检测到的绿光强度随着流体的pH和时间而变。图9A中的图是使 用具有三个氨感测区的第一传感器卡来获得，而图9B中的图是使 用具有三个氨感测区的第二传感器卡来获得。流体中的氨水平随 着pH而更改。每幅图中的顶部的黑线是流体的实验室测试出的 pH。直的黑线表示传感器卡上的绿色参考感测区。图的底部处的 浅灰色、中灰色和深灰色的线是每一传感器卡上的三个低敏感性 氨感测膜中的每一者的所检测到的绿光强度。如图9A和图9B中 所示，绿光的强度与流体的实验室测试出的pH并且因此与氨水平 密切相关。然而，如对于低灵敏性氨感测膜中的每一者检测到的 绿光变化，如在图9A和图9B中的每一者中通过三条不同的绿线 示出。另外，在各传感器卡之间所检测到的绿光强度存在差异， 如在图9A与图9B的比较中示出。
这些差异是由于非均一背光所 致。
这些差异是由于非均一背光所 致。
[0194] 图10示出了对于低敏感性氨感测膜，如通过所描述的相机检 测到的绿光强度与流体的计算出的氨值之间的相关性。如对于三 个低敏感性氨传感器膜中的每一者检测到的绿光在图10中示出为 数据点。如图10中所示，绿光强度随着氨水平增加而减小。对于 每一测试点，存在小散布，指示对于传感器卡上的三个低敏感性 氨感测膜中的每一者检测到的不同强度，所述差异很可能是由于 非均一背光所致。多项式回归提供了绿光强度与氨浓度之间的相 关性，为y＝4.9291*10-5(X2)–2.0160*10-2(X)+2.0614*100，其中 R2值为-19.8589*10 。基于图10中呈现的数据，低敏感性氨感测膜 可以用于检测大于0.05ppm的氨水平。
[0195] 实验3
[0196] 图11A和图11B示出了如对于高敏感性氨感测膜检测的，检 测到的绿光强度随着流体的pH和时间而变。图11A中的图是使用 具有三个高敏感性氨感测膜的第一传感器卡来获得，而图11B中 的图是使用具有三个高敏感性氨感测区的第二传感器卡来获得。 流体中的氨水平随着pH而更改。每幅图中的顶部的黑线是流体的 实验室测试出的pH。每幅图中的直的黑线表示传感器卡上的绿色 参考感测区。每幅图的底部处的浅灰色、中灰色和深灰色的线是 每一传感器卡上的三个高敏感性氨感测膜中的每一者的所检测到 的绿光强度。如图11A和图11B中所示，对于两个传感器卡中的 每一者，绿光的强度与流体的实验室测试出的pH并且因此与氨水 平密切相关。然而，如对于高敏感性氨感测膜中的每一者检测到 的绿光变化，如由每幅图中的三条不同的绿线示出，但是图11B 中所示的图仅展示了高敏感性氨感测膜之间的些微变化。另外， 在各传感器卡之间所检测到的绿光强度存在差异，如在图11A与 图11B的比较中示出。同样地，所述差异是由于非均一背光所致。
[0197] 图12示出了对于具有三个高敏感性氨感测膜的高敏感性氨传 感器卡，如通过所描述的相机检测到的绿光强度与流体的计算出 的氨水平之间的相关性。如对于三个高敏感性氨感测膜中的每一 者检测到的绿光在图12中示出为数据点。如图12中所示，绿光 强度随着氨水平减小而增加。然而，在每一测试点处存在显著散 布，指示对于每一pH感测膜检测到的不同强度，所述差异很可能 是由于非均一背光所致，特别是在高氨水平时。用于传感器卡的 多项式回归提供了随着氨浓度而变的绿光强度变化，为y＝ 1.125*10-5(X2)–4.121*10-3(X)+3.761*10-1，其中R2值为 9.779*10-1。用于第二批传感器卡的多项式回归表明了随着氨浓度 而变的绿光强度变化，为y＝1.027*10-5(X2)–3.424*10-3(X)+ 2.862*10-1 2 -1
，其中R值为9.682*10 。用于第三批传感器卡的线性 回归表明了随着pH而变的绿光强度变化，为y＝1.041*10-5(X2)– 3.823*10-3(X)+3.508*10-1，其中R2值为9.720*10-1。
，其中R值为9.682*10 。用于第三批传感器卡的线性 回归表明了随着pH而变的绿光强度变化，为y＝1.041*10-5(X2)– 3.823*10-3(X)+3.508*10-1，其中R2值为9.720*10-1。
[0198] 图13示出了在小于0.05ppm的氨水平时对于高敏感性氨传感 器卡，如通过所描述的相机检测到的绿光强度与流体的计算出的 氨水平之间的相关性。如对于三个高敏感性氨感测膜中的每一者 检测到的绿光在图13中示出为数据点。如图13中所示，所述传 感器卡在小于0.05ppm的氨水平时更准确，如通过R2值从图12 中的0.968增加至图13中的0.972所示。在图13中所示的缩减范 围中，单元至单元性能差异是可见的。用于传感器卡的多项式回 归提供了随着氨浓度而变的绿光强度变化，为y＝5.233*10-6(X2)– 2.170*10-3(X)+2.251*10-1，其中R2值为9.717*10-1。
[0199] 实验4
[0200] 为了测试均一背光对具有三个pH感测膜的传感器卡中的pH 感测膜中的每一者的影响，为pH和氨感测流设备建构LED阵列， 所述LED阵列在所有三个感测膜上提供均一背光。图14A示出了 在不具有均一背光的情况下从三个pH感测膜中的每一者检测到的 绿光的强度。在传感器卡上的第一位置处的第一pH感测膜在图 14A中表示为正方形并且标示为c.1hi，在传感器卡上的第二位置 处的第二pH感测膜表示为三角形并且标示为c.1wr，并且在传感 器卡上的第三位置处的第三pH感测膜由菱形表示并且标示为c.1 lo。图14B示出了在具有均一背光的情况下从三个pH感测膜中的 每一者检测到的绿光的强度。在传感器卡上的第一位置处的第一 pH感测膜在图14B中表示为正方形并且标示为c.1hi，在传感器 卡上的第二位置处的第二pH感测膜表示为三角形并且标示为c.1 wr，并且在传感器卡上的第三位置处的第三pH感测膜由菱形表示 并且标示为c.1lo。如通过图14A与图14B的比较示出，更均一的 背光提供三个pH感测膜之间的较小变化，因为透射穿过图14B的 pH感测膜中的每一者的光的强度很接近。然而，所使用的背光并 非均一到足以移除所有变化。
[0201] 实验5
[0202] 为了测试pH感测膜中的其余变化是否可能是由于球面透镜像 差所致，将传感器卡上的pH感测膜和窗关于穿过传感器卡的中心 轴线对称地布置，其中每一pH感测膜和窗距所述中心轴线是等距 的。图15A示出了在不具有均一背光但具有对称的pH感测膜和窗 布置的情况下从三个pH感测膜中的每一者检测到的绿光的强度。 图15A中的浅灰色X表示透射穿过在传感器卡上的第一位置处的 第一pH感测膜的所检测光并且被标示为c.2lo，圆形表示透射穿 过在传感器卡上的第二位置处的第二pH感测膜的光并且被标示为 c.2wr，并且深灰色X表示透射穿过在传感器卡上的第三位置处的 第三pH感测膜的光并且被标示为c.2hi。图15B示出了在具有均 一背光并且pH感测膜关于传感器卡的中心轴线对称地放置并且距 所述中心轴线是等距的情况下从所述三个pH感测膜中的每一者检 测到的绿光的强度。图15B中的菱形表示透射穿过在传感器卡上 的第一位置处的第一pH感测膜的所检测光并且标示为c.1lo，正 方形表示透射穿过在传感器卡上的第二位置处的第二pH感测膜的 光并且标示为c.1hi，并且三角形表示透射穿过在传感器卡上的第 三位置处的第三pH感测膜的光并且标示为c.1wr。即便没有均一 背光，对称的pH感测膜和窗放置仍提供所检测到的绿光强度的优 良均一性，因为来自图15A中的pH感测膜中的每一者的数据点比 不具有对称放置的情况要更接近，如图14A与图15A的比较中示 出。均一背光与对称的pH感测膜和窗放置的组合提供了在三个pH 感测膜间最一致的光强度，如图15A与图15B的比较中示出，其 中图15B中的数据提供所述三个感测膜之间的最接近匹配。
[0203] 实验6
[0204] 实验1-5示出了检测透射穿过感测膜中的每一者的绿光的强 度的传感器。然而，红光或蓝光也可以确定流体的pH和氨水平。 图16示出了红光、蓝光和绿光与pH之间的相关性。图16中所示 的数据是在PBS中在37℃以325mL/min的流量取得。图16中顶 部的图是对于单个传感器卡上的三个不同pH传感器膜的，透射穿 过传感器卡的红光与pH之间的相关性，中间的图是对于单个传感 器卡上的三个不同pH传感器膜的，透射穿过传感器卡的绿光与pH 之间的相关性，并且底部的图是对于单个传感器卡上的三个不同 pH传感器膜的，透射穿过传感器卡的蓝光与pH之间的相关性。 在每幅图中，使用三个单独的pH传感器膜。每幅图示出了相同的 三个pH传感器膜。每幅图示出了为实线的、用于三个pH传感器 膜中的每一者的红色、绿色或蓝色数据对时间与用于实验室pH的 虚线对时间的比较。所有三种颜色信号对pH的变化作出响应，其 中透射光的强度与pH成反比。对于氨传感器膜，实验展示相同的 结果。虽然可以使用红光、绿光或蓝光，但是在优选实施方案中， 所述系统使用绿光，因为绿光提供了最高的信号对pH或氨变化的 斜率并且因此提供最好的敏感性。
[0205] 本领域的技术人员将理解，可以取决于操作的特定需要而对 所描述的系统和方法进行各种组合和/或修改以及改变。被说明或 描述为本发明的一方面的部分的特征可以单独地或以组合方式用 于本发明的所述方面中。
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