光学测量探针制造技术

本发明专利技术涉及一种光学侧量探针。具体地，本发明专利技术涉及一种用于检测与测量介质的被测量相关的测量值的光学测量探针，所述光学侧量探针包含：‑探针外壳，所述探针外壳具有至少一个以浸入在所述测量介质中的方式设计的浸入区域；‑布置在所述探针外壳中的辐射源；‑布置在所述探针外壳中的辐射接收器；和‑形成在所述探针外壳中的指示剂室，所述指示剂室通过布置在所述探针外壳的浸入区域中的膜受到密封；其中指示剂包含在所述指示剂室中，所述指示剂包含AIE活性物质，所述AIE活性物质特别是溶解在指示剂溶液或指示剂凝胶中，所述AIE活性物质是由物种(特别地，分子、络合物或簇)形成的物质并且其发光效率通过形成含有所述物种的聚集体而增加。

Optical measurement probe

The invention relates to an optical side probe. Specifically, the present invention relates to an optical measurement probe for detecting measurements related to measurements of a measuring medium, comprising: (a probe housing having at least one immersion area designed by immersion in the measuring medium; (a radiation source disposed in the probe housing; (b) disposed in the probe housing. The radiation receiver and the indicator chamber formed in the probe shell are sealed by the film arranged in the immersion area of the probe shell; wherein, the indicator is contained in the indicator chamber, and the indicator contains AIE active material, especially the AIE active substance dissolved in indicator solution or indicator gel, and the AIE active substance. Quality is a substance formed by species (in particular, molecules, complexes or clusters) and its luminescence efficiency increases by forming clusters containing the species.

【技术实现步骤摘要】
光学测量探针
本专利技术涉及一种光学侧量探针。具体地，本专利技术涉及一种光学测量探针，所述光学测量探针用于检测与测量介质的被测量相关的测量值。例如，被测量可以是取决于测量介质(例如测量流体)中分析物的浓度的变量如压力或温度。
技术介绍
这种测量探针通常用作过程计量或分析工程中的内联传感器的组件。包含集成到处理容器(例如反应器或管)中的测量探针以对在处理容器中实施的过程的被测量进行监测的传感器被称为内联传感器。因此，内联传感器直接检测待监测或待控制过程中(例如用于所述过程中的测量流体中)的被测量。因此，利用内联传感器，不需要从过程中提取和预处理样品来确定被测量。为了将测量探针集成到处理容器中，这可以例如借助于适配器或配件而固定在处理容器的壁中。除了测量探针之外，内联传感器还可以包含连接到测量探针的电子评估装置，并且可以内置于其中。这通常布置在处理容器的外部。除此之外，光学或光化学传感器可用于确定：测量流体如测量气体或测量液体中的气态或溶解的分析物的浓度；或者与测量流体中的分析物浓度相关的其它被测量如活度或分压。这些传感器包含通常集成到测量探针中的传感器元件，该传感器元件与测量流体接触以测量被测量，并且其光学特性作为被测量的函数而变化。例如，传感器元件可以具有其中包含指示剂的膜，所述指示剂可以受到激发而发射发光辐射。例如，指示剂可以是荧光团，其荧光辐射可以在分析物存在下由于与其相互作用而熄灭。该效应也称为荧光熄灭或荧光猝灭。基于荧光熄灭效应的光学传感器包含(可以是电子的)传感器电路，所述传感器电路被设计为基于荧光测量，例如借助于时间相关的单个光子计数(荧光强度和衰减时间)、借助于荧光检测的空闲时间(技术术语：门控检测)、借助于相位调制和/或关于第二波长(双波长配给)来检测分析物浓度或与分析物浓度相关的被测量的测量值。例如，这种光化学传感器可用于确定分析物如氧气或其它分子的浓度，而且可用于测量测量流体中特定离子分析物的pH值或浓度。然而，这种光学传感器，特别是用于测量pH值和/或离子浓度的光学传感器，也存在缺点。例如，它们通常表现出缓慢的响应特性。例如，传感器(其传感器元件包括包含在聚合物膜中的指示剂)的化学稳定性通常仅在相对有限的温度范围内能够被确保。例如，在这些情况下，在高于120℃的温度下进行的灭菌已经导致传感器元件的损坏，或者至少导致与测量相关的性质的改变。利用光化学传感器，在其使用寿命期间，经常观察到测量信号的漂移(也称为传感器漂移)，其由来自传感器元件的指示剂的漂白和/或浸出引起的。这使得必须频繁维护，例如频繁地校准传感器，或定期更换传感器元件或者至少包含指示剂的膜。特别是，如果试图通过现有技术中已知的最多样的保护措施来保护传感器元件以防止指示剂的过早漂白或浸出，则这种光化学传感器的生产也可能是昂贵的。其中指示剂固定在透氧聚合物基质中的光化学氧传感器构成例外。该传感器类型没有上述问题，并且近年来已被广泛接受。与这种氧传感器相比，许多光化学离子传感器和pH传感器的稳定性较差的一个原因是，在所述离子传感器和pH传感器中用作指示剂的荧光团由于其极性而对水解敏感和对光敏感，并且与溶剂接触时，可发生分解产物的加速物质输送。特别地，利用含水测量流体的情况下，最初固定在膜中的染料可以容易地再次被冲洗掉。这导致指示剂的降解和膜中指示剂浓度的快速且连续的降低。一方面，这限制了传感器元件的使用寿命。另一方面，指示剂浓度的连续降低伴随着显著的传感器漂移，使得需要频繁的校准或调节以确保使用这些传感器能够得到足够可靠的测量值。期望提供光学内联传感器，所述光学内联传感器在生产和维护方面比上述光学传感器成本更低。特别地，这些传感器应该可以在更长时间内免维护地操作并且没有传感器漂移。近年来，聚集诱导发光(AIE)的效应已为人所知。这种效应可以在特定物质(所谓的AIE活性物质)上观察到，其发光效率随着该物质分子的聚集而增加。通过持续、持久地浓缩AIE活性物质，在聚集体形成的情况下，可以由此观察到其发光强度的增加。强度的增加或发光效率的增加通常与分析物的浓度变化成比例，所述分析物的浓度变化引起或影响AIE活性物质分子参与的聚集。目前，有许多探索利用AIE检测分析物的活动，但大多数仍处于学术研究阶段。在US9,051,598B2中，描述了含水样品中葡萄糖的检测方法，其中(1,2-二苯乙烯-1,2-二基)双(1,4-亚苯基)-1,1’-二硼酸(TPEDB)充当AIE活性物质。为了检测葡萄糖，将溶解在碱性二甲亚砜溶液中的TPEDB添加到样品中，并对由此发生的荧光强度的增加进行检测。为了用这种方法监测过程工程和/或生物技术过程，有必要从过程中提取测量流体的样品，然后需要将样品与包含AIE活性物质的检测试剂混合，从而使用荧光测量来检测样品的分析物含量。取样需要设备支出并包括来自环境的有害物质渗透到过程中的风险；另一方面，在实验室中从提取的样品确定的测量结果仅在时间延迟的情况下可用，这在所述情况下是有意义的。因此，使用实验室方法的测量结果来控制或调节所述过程通常是不可能的，或者至少是有问题的。为了能够尽可能快地提供测量结果、在很大程度上避免取样的所述缺点，因此需要内联传感器，其直接在过程中确定分析物浓度或与分析物浓度相关的被测量而不影响所述过程。US9,051,598B2中描述的实验室方法不适合于此。
技术实现思路
从这点出发，本专利技术的目的是实现一种测量探针，所述测量探针用于确定光学内联传感器的被测量例如测量流体中的分析物浓度或取决于所述分析物浓度的被测量，所述测量探针是低维护的。特别地，与传统的光学内联传感器相比，测量探针的测量信号具有更低的漂移，并因此，应该可以在更长的时间段内可靠地操作而无需校准/调节或其它维护措施。根据本专利技术，该目的是通过具有权利要求1的特征的光学测量探针单元来实现的。有利的实施方式列在从属权利要求中。根据本专利技术的用于检测测量流体的被测量的测量值的光学测量探针包含：-探针外壳，所述探针外壳具有以浸入在测量流体中的方式设计的浸入区域；-布置在所述探针外壳中的辐射源；-布置在所述探针外壳中的辐射接收器；和-形成在所述探针外壳中的指示剂室，所述指示剂室通过布置在所述探针外壳的浸入区域中的膜受到密封；其中指示剂包含在所述指示剂室中，所述指示剂包含AIE活性物质，所述AIE活性物质特别是溶解在指示剂溶液中或指示剂凝胶中，所述AIE活性物质是由物种(特别是分子、络合物或簇)形成的物质并且其发光效率通过形成含有所述物种的聚集体而增加。根据本专利技术的测量探针可以用作内联传感器，其中所述膜防止包封在指示剂室中的AIE活性物质排出到测量流体中。探针外壳使得借助于适配器将测量探针集成到含有测量流体的容器的壁例如反应器的壁或管的壁中。与US9,051,598B2中描述的方法相反，因此不需要样品提取和预处理来确定被测量。AIE活性物质通常在水溶液中适度溶解。通过借助于膜将测量区域密封以不与测量流体接触，AIE浓度基本上保持恒定并且防止被洗掉。AIE活性物质的物种的在聚集体形成中起作用的那些官能团通常本质上是极性的。这些官能团在化学上是稳定的并因此对老化过程、特别是那些由水解引发的那些过程不敏感，甚至完全不敏感。因此，根据本专利技术的测量探针可以在比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测测量流体的被测量的测量值的光学测量探针，所述光学测量探针包含：‑探针外壳，所述探针外壳具有至少一个以浸入在所述测量流体中的方式设计的浸入区域；‑布置在所述探针外壳中的辐射源；‑布置在所述探针外壳中的辐射接收器；和‑形成在所述探针外壳中的指示剂室，所述指示剂室通过布置在所述探针外壳的浸入区域中的膜受到密封；其中指示剂包含在所述指示剂室中，所述指示剂包含AIE活性物质，所述AIE活性物质特别是溶解在指示剂溶液中或指示剂凝胶中，所述AIE活性物质是由特别是分子、络合物或簇的物种形成的物质，并且所述AIE活性物质的发光效率通过形成含有所述物种的聚集体而增加。

【技术特征摘要】
2017.08.22 DE 102017119171.21.一种用于检测测量流体的被测量的测量值的光学测量探针，所述光学测量探针包含：-探针外壳，所述探针外壳具有至少一个以浸入在所述测量流体中的方式设计的浸入区域；-布置在所述探针外壳中的辐射源；-布置在所述探针外壳中的辐射接收器；和-形成在所述探针外壳中的指示剂室，所述指示剂室通过布置在所述探针外壳的浸入区域中的膜受到密封；其中指示剂包含在所述指示剂室中，所述指示剂包含AIE活性物质，所述AIE活性物质特别是溶解在指示剂溶液中或指示剂凝胶中，所述AIE活性物质是由特别是分子、络合物或簇的物种形成的物质，并且所述AIE活性物质的发光效率通过形成含有所述物种的聚集体而增加。2.根据权利要求1所述的光学测量探针，其中所述被测量代表所述测量介质中分析物的浓度，其中所述膜对所述分析物是可透过的。3.根据权利要求1或2所述的光学测量探针，其中所述指示剂包含指示剂溶液或指示剂凝胶，并且其中所述膜对所述指示剂、特别是对所述AIE活性物质的分子是不可透过的，和/或对所述指示剂溶液或所述指示剂凝胶的其它组分是不可透过的。4.根据权利要求1～3中的一项所述的光学测量探针，其中所述指示剂室布置在连接到探针主体以形成所述探针外壳的传感器膜盒中，特别是能够更换的传感器膜盒中。5.根据权利要求4所述的光学测量探针，其中所述辐射源、所述辐射接收器和电连接到所述辐射源和所述辐射接收器的传感器电路布置在所述探针主体中。6.根据权利要求1～5中的一项所述的光学测量探针，其中所述测量探针包含：一种装置，用于将由所述辐射源发射的辐射辐射到所述指示剂室中，特别是，借助于光波导，将由所述辐射源发射的辐射引导到所述指示剂室中；以及一种装置，用于将源自所述指示剂室的发光辐射辐射到所述辐射接收器上，特别是，借助于光波导，将源自所述指示剂室的发光辐射引导到所述辐射接收器上。7.根据权利要求1～6中的一项所述的光学测量探针，其中所述指示剂室通过第一流体导管流体连接到布置在所述指示剂室外部的贮存器，所述贮存器含有包含所述指示剂的液体。8.根据权利要求7所述的光学测量探针，其中所述指示剂室...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚斯·勒克波特，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔分析仪表两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE