用于分析流体的流体传感器系统和方法技术方案

一种传感器系统，包括：具有入口孔(18)的壳体(10)，流体通过该入口孔(18)进入壳体(10)；以及壳体(10)中的调节材料(32)，调节材料(32)适于控制壳体(10)内的物质的水平。传感器系统包括用于分析壳体(10)中的流体的传感器(12)。传感器系统包括循环装置(14)，循环装置(14)被配置为在感测流体通道和第二流体通道之间交替壳体(10)内的流体的循环，其中在所述感测流体通道中由所述传感器(12)分析所述流体，而在所述第二流体通道中对所述流体的流动进行调节。还提供了用于使用传感器(12)分析壳体(10)中的流体的方法。

Fluid sensor system and method for fluid analysis

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分析流体的流体传感器系统和方法
本专利技术涉及一种传感器系统，例如但不仅限于电化学传感器或场非对称离子迁移谱仪传感器。
技术介绍
存在各种各样的传感器，例如电化学传感器或场非对称离子迁移谱仪(FieldAsymmetricIonMobilitySpectroscopy，FAIMS)，用于探测气体(例如空气)内的特定化学物质。湿度是影响这些传感器(特别是在空气中操作的传感器)性能的因素。通常使用相对昂贵且大型的硬件来主动地控制这样的传感器系统中的湿度。US5952652描述了一种离子迁移谱仪，该离子迁移谱仪包括与壳体内的离子迁移谱仪紧密相邻地保持的蒸气吸收材料。这提供了构建微型仪器的可能性，而无需任何外部空气供应。WO93/06476描述了离子迁移谱仪设备，该离子迁移谱仪设备包括封闭的隔室，该隔室内包含有IMS单元和吸收材料主体。样品由扬声器产生的负压脉冲通过针孔吸入隔室。US2013/0234013A1描述了一种探测系统，该探测系统包括具有样品端口的壳体、探测器组件以及与探测器组件流体连通的泵。干燥器盒可拆卸地联接到探测器系统的壳体的外表面。US4786472描述了一种包含有能够采样空气以进行分析的部件的公文包。通过进气口引入空气，并且能够使用各种探测器监测空气中环境烟草烟雾的成分。US6288400描述了一种便携式辐射计，该便携式辐射计具有泵，该泵将空气通过干燥剂过滤器抽吸到采样室中并到达探测器。申请人还认识到需要具有合理使用寿命的低成本解决方案。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了如所附权利要求所述的设备和方法。本专利技术的其他特征将从从属权利要求和下面的描述中显而易见。根据一个实施例，提供了一种传感器系统，该传感器系统包括：壳体，其具有入口孔，流体通过该入口孔进入壳体；调节材料，其位于壳体中，该调节材料适于控制壳体内特定物质的水平；传感器，其用于分析壳体中的流体；以及循环装置，其被配置为在感测流体通道和第二流体通道之间交替壳体内的流体的循环，其中在所述感测流体通道中由所述传感器分析所述流体，而在所述第二流体通道中使用调节材料对所述流体的流动进行调节。调节材料通过改变其性质来调节流体(例如)以增加或减少流体内的另一种物质的量。例如，调节材料可以是吸附剂，即从流体中吸附或吸收特定物质(通常是水)的任何合适的材料。合适的例子包括活性炭，例如Restek公司在其产品中使用的活性炭或分子筛材料(例如13x分子筛)。当控制水位时，吸附剂材料可以控制壳体内的湿度。可替代地，调节材料可以增加壳体中物质的水平。例如，调节材料可以将水释放到壳体中，这增加了湿度，或者调节材料可以将改性剂气体添加到壳体中。第二流体通道可以是干燥通道，在干燥通道中，通过调节材料(即，通过吸附或吸收物质的吸附剂材料)来干燥流体。调节材料可以位于壳体中，使得流体在干燥通道中流过吸附剂。换言之，调节材料可以位于干燥通道中。可替代地，调节材料可以位于壳体中，使得调节材料不在流体通道中并且在干燥通道中存在扩散干燥。在存在分离的干燥通道的情况下，调节材料可以位于壳体中在感测流体通道的外部，使得在进行流体分析时，流体不会流过调节材料。壳体可以包括出口孔，流体通过该出口孔离开壳体。第二流体通道可以是流体流过出口孔的再生通道。例如，出口孔可以具有在1μm2到1mm2之间的范围的区域。出口孔可以用于使系统稳定到环境压力。在这种布置中，出口孔优选地大约比入口孔小十倍。以这种方式，在泵打开时抽吸流体样品的布置中，流体样品是通过入口孔而不是通过出口孔抽取的。调节材料可以位于壳体中，使得当流体流过再生通道时，流体也可以流过调节材料。流体也可以流过感测通道中的调节材料。调节材料可以是吸附剂，并且在再生过程中，例如当流体在感测通道中流动时，已经被吸附剂材料吸附或吸收的任何物质(例如水)被净化。热源可以与吸附剂材料热接触以净化已吸附或吸收物种的吸附剂材料。热源可以包括加热元件。加热元件可以与吸附剂材料直接接触。循环装置可以是在壳体内用于循环流动的任何合适的装置，例如泵、风扇或换能器。循环装置可以被配置为双向操作，由此改变循环装置的操作方向，以在感测流体通道和第二流体通道之间交替壳体内的流体的循环。换言之，当循环装置在一个方向上操作时，流体在感测流体通道中流动，并且当循环装置在相反方向上操作时，流体在第二流体通道中流动。循环装置可以被配置成在方向之间脉动，特别是当第二流体通道是再生通道时。可替代地，例如当在干燥通道中存在扩散干燥时，循环装置可以被配置为通过切换到静止阶段来交替流体的循环，以在第二流体通道中循环流体。循环装置也可以是入口上的膜，该膜具有可变的扩散速率。例如，扩散速率可以与温度相关，使得在第一温度下，扩散速率可以高，使得流体在感测流体通道中流动，并且在第二温度下，扩散速率可以低，使得流体在调节流体通道中流动。在这样的布置中，循环装置可以是膜。壳体可以具有调节室，调节材料位于调节室内。在这种布置中，循环装置可以是进入调节室的可变扩散速率膜、可控阀和/或扩散受限孔，由此膜、阀门或孔控制进入调节室的扩散的速率，从而控制在第二流体通道中的扩散的速率。可替代地，循环装置可以是用于改变调节室的尺寸的机构，该机构控制进入调节室的扩散的速率，从而控制在第二流体通道中的扩散的速率。可替代地或附加地，进入调节室的流动的速率可以通过在进入调节室的孔上使用阀门或膜612来控制，或者通过使用扩散受限孔(针孔)来控制。例如，膜可以具有取决于其温度的可变扩散速率，使得在第一温度下，扩散速率可以高，使得流体在循环流体通道中流动，并且在第二温度下，扩散速率可以低，使得流体在感测流体通道中流动。在这种布置中，循环装置可以是阀门、调节室阀门、膜和/或孔。调节室的形状也可以用于控制扩散速率，例如，室的尺寸是可变的以增大或减小从入口到吸附剂的距离从而调整到吸附剂的扩散速率。例如，在第一较短长度处，扩散速率可以高，使得流体在循环流体通道中流动；在第二较长长度处，扩散速率可以低，使得流体在感测流体通道中流动。在这种布置中，循环装置可以是控制调节室形状的机构。可替代地或附加地，可以通过改变入口和传感器之间的距离来调整流速。例如，在第一较短长度处，扩散速率可以高，使得流体在感测流体通道中流动；在第二较长长度处，扩散速率可以低，使得流体在调节流体通道中流动。在这样的布置中，循环装置可以是控制在入口和传感器之间的距离的机构。入口孔可以小，即其尺寸相对于壳体的尺寸可以是小的。例如，入口孔的尺寸可以在1μm2到1mm2的范围内。传感器系统可以包括入口阀，以控制通过入口孔的流动。类似地，出口孔可以具有出口阀，以控制通过出口孔的流动。循环装置和入口阀和/或出口阀可以共同操作地配置，使得循环装置的操作控制入口阀或出口阀的打开和关闭。例如，循环装置可以被配置为在壳体内引起压力变化，使得壳体内的压力(P1)和外部压力(P2)之间的压差的大小有增加。压差可定义为：ΔP＝P1-P2当压差的大小高于阈值速率时，入口阀可以被打开，以允许流体流入壳体。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传感器系统，包括/n壳体，其具有入口孔，流体通过所述入口孔进入所述壳体；/n调节材料，其位于所述壳体中，所述调节材料适于控制所述壳体内的物质的水平；/n传感器，其用于分析所述壳体内的所述流体；以及/n循环装置，其被配置为在感测流体通道和第二流体通道之间交替所述壳体内的流体的循环，其中在所述感测流体通道中由所述传感器分析所述流体，而在所述第二流体通道中对所述流体的流动进行调节。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170808 GB 1712712.71.一种传感器系统，包括
壳体，其具有入口孔，流体通过所述入口孔进入所述壳体；
调节材料，其位于所述壳体中，所述调节材料适于控制所述壳体内的物质的水平；
传感器，其用于分析所述壳体内的所述流体；以及
循环装置，其被配置为在感测流体通道和第二流体通道之间交替所述壳体内的流体的循环，其中在所述感测流体通道中由所述传感器分析所述流体，而在所述第二流体通道中对所述流体的流动进行调节。


2.根据权利要求1所述的传感器系统，其特征在于，所述调节材料是吸附剂材料，并且所述第二流体通道是干燥通道，所述流体在所述干燥通道中由所述吸附剂材料进行干燥。


3.根据权利要求2所述的传感器系统，其特征在于，所述吸附剂材料位于所述壳体中，使得所述流体在所述干燥通道中流过所述吸附剂材料。


4.根据权利要求1所述的传感器系统，其特征在于，所述壳体包括出口孔，所述流体通过所述出口孔离开所述壳体，并且所述第二流体通道是流体流过所述出口孔的再生通道。


5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器系统，其特征在于，所述循环装置被配置为双向操作，由此改变所述循环装置的操作方向从而在所述感测流体通道和所述第二流体通道之间交替所述壳体内的流体的循环。


6.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的传感器系统，其特征在于，所述循环装置被配置为通过切换到静止阶段来交替流体的循环，从而在所述第二流体通道中循环流体。


7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器系统，其特征在于，所述入口孔是扩散受限孔。


8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器系统，包括入口阀，所述入口阀控制通过所述入口孔的流动。


9.根据权利要求8所述的传感器系统，其特征在于，所述循环装置被配置为在第一模式下操作，其中所述壳体内的压力和所述壳体外的压力之间的压差的大小高于阈值，由此所述入口阀被打开，以允许流体流入所述壳体；以及在第二模式下操作，其中所述压差的大小低于所述阈值，由此所述入口阀被关闭。


10.根据权利要求9所述的传感器系统，其特征在于，所述循环装置被配置为当在所述感测通道和所述第二流体通道之间进行流体交替时以所述第二模式操作。


11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器系统，其特征在于，所述壳体包括容纳所述泵的流动室、容纳所述传感器的第二室以及位于所述流动室与所述第二室之间的第一内孔。


12.根据权利要求11所述的传感器系统，其特征在于，所述第二室是感测室，并且所述壳体还包括容纳所述调节材料的调节室。


13.根据权利要求12所述的传感器系统，包括位于所述流动室与所述感测室之间的第二内孔和位于所述调节室与所述感测室之间的第三内孔。


14.根据权利要求13所述的传感器系统，包括内部阀门，以控制通过所述第二内孔和所述第三内孔的流动，其中所述循环装置被配置以控制所述内部阀门的打开和关闭。


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【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·H·科勒，M·奥斯沃斯，
申请(专利权)人：奥斯通医疗有限公司，奥斯通有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB