本发明专利技术提供了一种增加光学传感器寿命的方法。一方面，该方法包括了配置光学传感器的步骤，当光学传感器在连续时间段内周期性地获取相关分析物的数据时，使传感器放射源的占空比少于１００％。通过根据本发明专利技术的方法运行传感器，在传感器被用于提供相关物质的存在或浓度的数据期间，光学传感器的指示分子不总被激活。因此，该方法增加了指示分子的寿命。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用放射源、光探测器和指示分子检测一种特殊物质的存在或浓度的传感器，该放射源、光探测和指示分子具有受该物质影响的光学特性。本文中，这种传感器被称为“光学传感器”。一方面，本专利技术涉及。
技术介绍
本文中作为参考并入的美国专利No.5,517,313的公开中描述了一种包括放射源(如发光二极管-“LED”)、荧光指示分子以及光电转换器(如光电二极管、光电晶体管、光电倍增器或其它光电探测器)。传感装置也可以包括高通或带通滤波器。更广泛地说，在本专利技术所涵盖的范围内，指示分子是具有一种或多种受存在的特殊物质影响的光学特性的分子。本文作为参考并入的美国专利No.6,330,464也描述了一种基于光学的传感器装置。在根据美国专利No.5,517,313的装置中，放射源(又名“光”源)放置于使得由放射源发出的放射(如可见光或其它波长的电磁波)照射荧光指示分子，从而引起指示分子发出荧光。高通滤波器被配置为在将来自光源的散射放射过滤后，使得由指示分子发出的放射可以到达光电转换器。装置中所用的指示分子的荧光受特殊物质的局部存在调制(如衰减或增强)。例如，(4，7-联苯-1，10菲咯啉)高氯酸钌(II)络合物的橘红色荧光会由于氧的局部存在而变弱。荧光特性受各种其它物质影响的指示分子也是众所周知的。不仅如此，吸收光的指示分子也是众所周知的，其吸光能力受特殊物质的存在或浓度影响。例如，本文并入作为参考的美国专利No.5,512,246公开的组合物，其频谱响应由于如糖等多羟基化合物而变弱。优选地，该装置的光电转换元件用于输出信号，该信号与作用在其上的光量具有已知的函数关系。因此，因为高通滤波器只允许来自指示分子的光到达光敏元件，所以光电传感器输出的信号与来自指示分子的光量成函数关系。并且，因为来自指示分子的光量是局部物质的浓度的函数，所以由光电变换器输出的信号可被校准用于指示局部物质的浓度。以该方式，可以检测特殊物质的存在或浓度。将上述的光学传感器商业化的一个巨大挑战是要提供适用期限或使用寿命。通常用于这些传感器中的标准电子元件具有通常超过10年或更长的使用寿命，这对多数商品是足够的。然而，这些混合传感器的化学元件(如指示分子)也必须支持延长寿命的产品稳定性，以满足商用的实际标准的需求。不幸地，光致氧化(又名光催化氧化或光退色)是许多指示分子通常发生的光化学反应。在该反应中，当指示分子被一定入射波长的电磁能量激发时，电子被激发到激发能态。当在激发态时，该分子能(且一定)与周围的氧气反应，从而导致不可避免地向分子的分子结构中增加氧。氧化的产物通常不再是荧光物，因此不再有用。当分子处于这种“不起作用”状态时，该分子被称为光退色的。这种光退色分子的半衰期是在小时的量级。在几小时中变成光退色的指示分子的实例是蒽(光致氧化产物蒽醌是非荧光物)。利用荧光指示分子作为识别物质的存在且将其转化为可测量信号的元件的传感器，由于光退色(或光致氧化)引起的信号退化以及最终消失，它的使用寿命有限。光学传感器的微电子元件可具有超过10年的使用寿命，然而重要的指示化学元件的半衰期只能持续几个小时或几天。元件使用寿命的不一致最终使产品只具有更短的指示化学物的使用寿命。因此，需要补偿这些产品寿命间的极度不匹配，以使这类产品可商业化。
技术实现思路
本专利技术提供了克服现有技术的上述和其它缺点的系统和方法。一方面，本专利技术提供了一种方法，用以增加光学传感器的使用寿命，该传感器在工作时用于为对一个连续时段，在每X时间间隔内(如秒、分、时)内至少一次，获得某个区域内物质的存在或浓度的数据。该方法包括步骤(a)配置光学传感器，使得当光学传感器工作的时间段内，放射源的占空比大于0％但小于100％；(b)将光学传感器放置在区域中的一个位置；(c)在执行步骤(b)后，使光学传感器工作Z时间段，其中Z大于0；(d)操作放射源，使得在光学传感器工作的Z时间段内，放射源的占空比大于0％但小于100％；以及(e)在Z时间段后，使光学传感器停止工作。通过根据本专利技术的方法操作传感器，在传感器工作期间，光学传感器的指示分子不是在整个连续的时间段都被照亮的。因此，该方法增加了指示分子的使用寿命，因而增加了光学传感器产品的使用寿命。在本专利技术的另一实施例中，提供用以增加光学传感器的使用寿命的方法，该光学传感器提供区域中物质的存在或浓度的数据，其中光学传感器包括(i)具有受物质的存在影响的光学特性的指示分子、(ii)放射源以及(iii)光电探测器，该方法包括步骤(a)将光学传感器放置在区域中的位置；(b)使传感器工作，从而使传感器处于工作状态；(c)在进行步骤(b)后，配置放射源，使得放射源输出具有某个频率范围内的频率且具有某个振幅范围内的振幅的电磁波；(d)在进行步骤(c)后，在某个时刻取得来自光电探测器输出的第一次测量数据；(e)在进行步骤(c)后过了Y时间段后，而且传感器仍然在工作状态时，配置放射源，使得放射源不再输出电磁波，或者配置放射源，使得放射源输出的电磁波的频率小于一定频率范围的最低频率且/或其幅度小于一定的振幅范围的最小振幅；(f)在进行步骤(c)后过了X时间段后，而且传感器仍然在工作状态时，配置放射源，使得放射源输出频率在一定频率范围内的频率且幅度在一定振幅范围内的振幅的电磁波，其中X大于0且大于Y；(g)在进行步骤(f)后，在某个时刻取得来自光电探测器输出的第二次测量数据；以及(h)在进行步骤(f)后过了N时间段后，而且传感器仍然在工作状态时，配置放射源，使得放射源不再输出电磁波，或配置放射源，使得放射源输出的电磁波频率小于某频率范围的最低频率且/或其幅度小于一定振幅范围的最小振幅，其中N小于X。有益地，在上述的方法中，Y和N可以小于或等于X/2。通过根据本专利技术的方法操作传感器，在传感器工作时，在每两次光电检测器测量中间，“关断”或熄灭放射源一段时间，这样，光学传感器的指示分子就没有被连续照射，从而增加了指示分子的寿命。在另一实施例中，提供用以增加光学传感器的使用寿命的方法，该传感器在工作时，在连续时间段Z内每X时间段获取标志物质的存在或浓度的相关数据至少一次。其中，光学传感器包括具有受物质的存在影响的光学特性的指示分子和激活指示分子的光源，该方法包括步骤将光学传感器放置在区域中的位置；在时间段Z期间，激活指示分子的总时间不多于Y，其中Y小于Z。另一方面，本专利技术提供了具有占空比控制器的光学传感器，控制器用来控制传感器放射源的占空比。在传感器工作期间，将传感器放射源的占空比由100％减少到低于100％的某百分比，指示分子的累计照亮时间会被减少，因此降低了光致氧化率，从而增加了指示分子的寿命。另一方面，本专利技术提供了具有冷却系统的光学传感器，冷却系统用来降低的温度。降低指示分子的温度减少了光致氧化率，从而增加了指示分子的使用寿命。另一方面，本专利技术提供了确定光学传感器光源最大占空比的方法。在一个实施例中，该方法包括下列步骤(a)将指示分子在与光学传感器相同或基本相同的光源发出的光中连续曝光；(b)周期性确定指示分子的输出强度；(c)确定指示分子的输出强度变差预定量的时间长度；(d)确定传感器的总累计工作时间；(e)将(c)步骤确定的时间除以(d)步骤中确定的时间来确定最大本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种增加光学传感器寿命的方法，光学传感器在工作时用于获取关于区域内物质存在或浓度的数据，其中，该光学传感器包括（ｉ）光学特性受该物质存在影响的指示分子（ｉｉ）放射源，所述方法包括： （ａ）在该所述光学传感器工作期间，利用所述光学传感器，使得该放射源的占空比大于０％小于１００％； （ｂ）在该区域内的一个位置放置该光学传感器； （ｃ）在执行步骤（ｂ）后，使该光学传感器工作Ｚ时间段，其中Ｚ大于０； （ｄ）操作该放射源，在该光学传感器工作的Ｚ时间段内，使该放射源的占空比大于０％小于１００％； （ｅ）在经历了所述Ｚ时间段后，使该光学传感器停止工作。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿瑟E小科尔文，杰弗里C莱绍，卡丽R洛伦茨，
申请(专利权)人：医药及科学传感器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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