RU2425359C2 - Флуоресцентный датчик для определения состава газа - Google Patents
Флуоресцентный датчик для определения состава газа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2425359C2 RU2425359C2 RU2008150781/28A RU2008150781A RU2425359C2 RU 2425359 C2 RU2425359 C2 RU 2425359C2 RU 2008150781/28 A RU2008150781/28 A RU 2008150781/28A RU 2008150781 A RU2008150781 A RU 2008150781A RU 2425359 C2 RU2425359 C2 RU 2425359C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fluorescent
- gas
- sensor according
- fluorescent sensor
- layer
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 13
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 27
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 23
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 2
- 229920003223 poly(pyromellitimide-1,4-diphenyl ether) Polymers 0.000 claims description 2
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
- G01N21/783—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour for analysing gases
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N2021/7769—Measurement method of reaction-produced change in sensor
- G01N2021/7786—Fluorescence
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к флуоресцентному датчику. Флуоресцентный датчик включает подложку (1) и нанесенный на нее флуоресцентный слой (10), который состоит по существу из газопроницаемой полимерной матрицы (2) с внедренным в нее флуоресцентным красителем (3). Над флуоресцентным слоем (10) расположен диффузионный слой (4) из газопроницаемой керамики и/или полимеров, который согласован таким образом, что он обеспечивает временную задержку диффузии газа из подлежащей детектированию окружающей среды (5) во флуоресцентный слой (10) и обратно. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к флуоресцентному датчику для определения состава газа с подложкой и нанесенным не нее флуоресцентным слоем, который по существу состоит из газопроницаемой полимерной матрицы с внедренным в нее флуоресцентным красителем.
Известные флуоресцентные датчики указанного вида выполнены таким образом, что они преимущественно реагируют на целевые газы в детектируемой окружающей среде, которые содержат кислород, или соединения NO2, или их смеси. Благодаря этому можно, например, обнаруживать и взрывчатые вещества. Флуоресценция датчиков, как правило, регистрируется измерительным прибором, установленным на подходящем расстоянии от флуоресцентного датчика, и электрическим или электронным способом преобразуется в необходимые сигналы в соответствующих генераторах сигналов.
Поскольку сформированные флуоресцентным датчиком сигналы должны воспроизводиться по времени и месту, отличному от места обнаружения, должны быть предусмотрены соответствующие носители информации, являющиеся при этом по меньшей мере соответствующими транспортными устройствами для сигналов, что, как правило, связано с конструктивными затратами.
Задача настоящего изобретения заключается в создании флуоресцентного датчика, флуоресценция которого, образующаяся из определения состава газа, сохраняется в течение желаемого времени, так чтобы считывающий измерительный прибор не нужно было располагать непосредственно на месте подлежащего определению состава газа, а флуоресцентный датчик после его переноса в другое место или же через желаемый промежуток времени мог передавать определенный состав газа на считывающий измерительный прибор, имеющийся в тот момент времени или в том месте.
Согласно изобретению, поставленная задача решается за счет того, что во флуоресцентном датчике согласно родовому понятию пункта 1 формулы изобретения над флуоресцентным слоем расположен диффузионный слой из газопроницаемой керамики и/или полимеров, который согласован таким образом, что он обеспечивает временную задержку диффузии газа из подлежащей детектированию окружающей среды во флуоресцентный слой и обратно.
Таким образом, подлежащий измерению газ окружающей среды медленнее продвигается к флуоресцентному слою и также медленнее диффундирует оттуда. При этом состав газа непосредственно над флуоресцентным слоем на определенное время консервируется, так что излучаемая в каждом случае флуоресценция показывает состав газа окружающей среды с задержкой во времени. Таким образом, возникает возможность вывести флуоресцентный датчик из подлежащей детектированию среды и там определить состав газа указанной среды с помощью соответствующей считывающей оптики. Эта задержка во времени имеет большое преимущество, заключающееся в том, что пользователь получает возможность измерять ручным измерительным прибором ту флуоресценцию или же определять концентрацию газа, которая соответствует законсервированному состоянию.
В зависимости от параметров диффузионного слоя промежуток времени, в течение которого должна храниться флуоресценция, может быть откалиброван. Например, диффузионный слой рассчитывается таким образом, что хранение газов осуществляется в течение нескольких часов.
Благодаря конструкции флуоресцентного датчика согласно изобретению, может быть предусмотрено, например, применение на радиометке (RFID Tag - Radio Frequency Identification Etikett) или же по типу такой радиометки на предметах или на упаковочных или транспортировочных структурах. При этом параметры для диффузионного слоя легко могут быть рассчитаны так, что хранение газов непосредственно над флуоресцентным слоем будет происходить в течение нескольких часов.
Например, флуоресцентный датчик интегрируется на одной или нескольких радиометках. С помощью внешней считывающей оптики радиометки считываются, например, на расстоянии в несколько сантиметров.
В предпочтительных вариантах выполнения флуоресцентного датчика согласно изобретению толщина диффузионного слоя составляет от нескольких микрометров до нескольких сотен микрометров, при этом толщина диффузионного слоя выбирается в зависимости от желаемой временной задержки диффузии газа.
В другом варианте выполнения изобретения газопроницаемость диффузионного слоя должна предпочтительно устанавливаться относительно кислорода и/или соединений NO2 или их смесей, что с учетом обнаружения соединений взрывчатых веществ должно иметь особое преимущество для практического использования.
В другом варианте выполнения изобретения предлагается предусмотреть для диффузионного слоя в качестве керамики тройные оксиды, а в качестве полимеров SU-8.
Наконец, еще один вариант выполнения изобретения заключается в том, что несколько по-разному реагирующих флуоресцентных слоев расположены рядом друг с другом и покрыты диффузионным слоем. Таким образом, с помощью одного и того же флуоресцентного датчика с желаемой задержкой во времени могут быть определены составы газов по различным газовым компонентам.
И, наконец, еще в одном варианте выполнения изобретения в качестве подложки предлагается применение полимеров, при этом особенно подходят каптон, полиуретаны или полиэтилены. Однако возможны также керамика и кремниевые подложки.
На прилагаемом чертеже схематически изображен пример осуществления флуоресцентного датчика согласно изобретению. На подложке 1, которая по существу имеет форму прямоугольной пластины, или же полосы, или ленты, расположен флуоресцентный слой 10, который по существу состоит из газопроницаемой полимерной матрицы 2 с внедренным в нее флуоресцентным красителем 3. Непосредственно на флуоресцентный слой 10 нанесен газопроницаемый диффузионный слой 4 толщиной d, так что воздействующие на флуоресцентный слой 10 газы из окружающей среды 5 могут достигнуть его лишь с задержкой после их диффузии на расстоянии d через диффузионный слой 4. Газовая атмосфера в области флуоресцентного слоя 10 поддерживается в течение относительно длительного промежутка времени, так как диффузия сквозь диффузионный слой 4 обратно в окружающую среду 5 также происходит с задержкой. Поэтому диффузионный слой 4 в соответствии с его действием мог бы быть обозначен и как удерживающий или накопительный слой.
Claims (9)
1. Флуоресцентный датчик для определения составов газов с подложкой (1) и нанесенным на нее флуоресцентным слоем (10), который состоит, по существу, из газопроницаемой полимерной матрицы (2) с внедренным в нее флуоресцентным красителем (3), отличающийся тем, что над флуоресцентным слоем (10) расположен диффузионный слой (4) из газопроницаемой керамики и/или полимеров, который согласован таким образом, что он обеспечивает временную задержку диффузии газа из подлежащей детектированию окружающей среды (5) во флуоресцентный слой (10) и обратно.
2. Флуоресцентный датчик по п.1, отличающийся тем, что толщина (d) диффузионного слоя (4) составляет от нескольких микрометров до нескольких сотен микрометров.
3. Флуоресцентный датчик по п.2, отличающийся тем, что толщину диффузионного слоя (4) выбирают в зависимости от желаемой временной задержки диффузии газа.
4. Флуоресцентный датчик по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что газопроницаемость диффузионного слоя (4) установлена предпочтительно относительно кислорода, и/или соединений NO2, или их смесей.
5. Флуоресцентный датчик по п.1, отличающийся тем, что для диффузионного слоя (4) в качестве керамики предусмотрены тройные оксиды, а в качестве полимеров - SU-8.
6. Флуоресцентный датчик по п.1, отличающийся тем, что несколько по-разному реагирующих флуоресцентных слоев (10) расположены рядом друг с другом и покрыты диффузионным слоем (4).
7. Флуоресцентный датчик по п.1, отличающийся тем, что в качестве подложки (1) используют полимеры.
8. Флуоресцентный датчик по п.7, отличающийся тем, что для подложки (1) выбирают каптон, полиуретан или полиэтилен.
9. Флуоресцентный датчик по п.1, отличающийся тем, что подложка (1) изготовлена из кремния и/или керамики.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102006025470.8A DE102006025470B4 (de) | 2006-05-30 | 2006-05-30 | Fluoreszenzsensor zur Detektion von Gaszusammensetzungen |
| DE102006025470.8 | 2006-05-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008150781A RU2008150781A (ru) | 2010-07-10 |
| RU2425359C2 true RU2425359C2 (ru) | 2011-07-27 |
Family
ID=38476856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008150781/28A RU2425359C2 (ru) | 2006-05-30 | 2007-05-08 | Флуоресцентный датчик для определения состава газа |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20100239465A1 (ru) |
| EP (1) | EP2021772A1 (ru) |
| JP (1) | JP2009539070A (ru) |
| CN (1) | CN101454657A (ru) |
| BR (1) | BRPI0712133A2 (ru) |
| CA (1) | CA2653894A1 (ru) |
| DE (1) | DE102006025470B4 (ru) |
| RU (1) | RU2425359C2 (ru) |
| WO (1) | WO2007137550A1 (ru) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT512498B1 (de) * | 2012-06-06 | 2013-09-15 | Joanneum Res Forschungsgmbh | Opto-chemischer Sensor |
| DE102014112972A1 (de) * | 2013-09-12 | 2015-03-12 | Endress + Hauser Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH + Co. KG | Messmembran für einen optochemischen oder amperometrischen Sensor |
| CN107796795B (zh) * | 2017-10-13 | 2019-08-09 | 福州大学 | 用于气体检测的荧光传感器 |
| WO2019140047A1 (en) * | 2018-01-10 | 2019-07-18 | The Trustees Of Princeton University | System and method for smart, secure, energy-efficient iot sensors |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4587101A (en) * | 1982-11-22 | 1986-05-06 | Avl Ag | Measuring device for determining the O2 content of a sample |
| US4925268A (en) * | 1988-07-25 | 1990-05-15 | Abbott Laboratories | Fiber-optic physiological probes |
| EP0601816A2 (en) * | 1992-12-11 | 1994-06-15 | Puritan-Bennett Corporation | CO2 Sensor using a hydrophilic polyurethane matrix |
| RU2064948C1 (ru) * | 1992-07-20 | 1996-08-10 | Папковский Дмитрий Борисович | Металлокомплексы порфирин-кетонов, чувствительный элемент для оптического определения кислорода в жидкой или газовой среде и способ определения кислорода |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0105870B1 (de) | 1982-10-06 | 1987-02-11 | Avl Ag | Messeinrichtung zur Bestimmung des CO2-Gehaltes einer Probe |
| US4974929A (en) | 1987-09-22 | 1990-12-04 | Baxter International, Inc. | Fiber optical probe connector for physiologic measurement devices |
| DE3923950A1 (de) | 1989-07-19 | 1991-01-31 | Biotechnolog Forschung Gmbh | Faseroptische sensoranordnung zur bestimmung eines analyts, insbesondere von glucose |
| US5387525A (en) | 1993-09-03 | 1995-02-07 | Ciba Corning Diagnostics Corp. | Method for activation of polyanionic fluorescent dyes in low dielectric media with quaternary onium compounds |
| US5577137A (en) * | 1995-02-22 | 1996-11-19 | American Research Corporation Of Virginia | Optical chemical sensor and method using same employing a multiplicity of fluorophores contained in the free volume of a polymeric optical waveguide or in pores of a ceramic waveguide |
| DE10101576B4 (de) * | 2001-01-15 | 2016-02-18 | Presens Precision Sensing Gmbh | Optischer Sensor und Sensorfeld |
| US6686201B2 (en) | 2001-04-04 | 2004-02-03 | General Electric Company | Chemically-resistant sensor devices, and systems and methods for using same |
| DE102004033303A1 (de) * | 2004-04-16 | 2005-11-03 | Endress + Hauser Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH + Co. KG | Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung eines in einem fluiden Prozessmedium enthaltenen Analyten |
-
2006
- 2006-05-30 DE DE102006025470.8A patent/DE102006025470B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2007
- 2007-05-08 BR BRPI0712133-4A patent/BRPI0712133A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2007-05-08 WO PCT/DE2007/000820 patent/WO2007137550A1/de not_active Ceased
- 2007-05-08 EP EP07722374A patent/EP2021772A1/de not_active Withdrawn
- 2007-05-08 US US12/302,767 patent/US20100239465A1/en not_active Abandoned
- 2007-05-08 JP JP2009512406A patent/JP2009539070A/ja active Pending
- 2007-05-08 RU RU2008150781/28A patent/RU2425359C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2007-05-08 CN CNA2007800199653A patent/CN101454657A/zh active Pending
- 2007-05-08 CA CA002653894A patent/CA2653894A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4587101A (en) * | 1982-11-22 | 1986-05-06 | Avl Ag | Measuring device for determining the O2 content of a sample |
| US4925268A (en) * | 1988-07-25 | 1990-05-15 | Abbott Laboratories | Fiber-optic physiological probes |
| RU2064948C1 (ru) * | 1992-07-20 | 1996-08-10 | Папковский Дмитрий Борисович | Металлокомплексы порфирин-кетонов, чувствительный элемент для оптического определения кислорода в жидкой или газовой среде и способ определения кислорода |
| EP0601816A2 (en) * | 1992-12-11 | 1994-06-15 | Puritan-Bennett Corporation | CO2 Sensor using a hydrophilic polyurethane matrix |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2021772A1 (de) | 2009-02-11 |
| US20100239465A1 (en) | 2010-09-23 |
| DE102006025470B4 (de) | 2018-08-02 |
| RU2008150781A (ru) | 2010-07-10 |
| CA2653894A1 (en) | 2007-12-06 |
| CN101454657A (zh) | 2009-06-10 |
| WO2007137550A1 (de) | 2007-12-06 |
| BRPI0712133A2 (pt) | 2012-01-10 |
| JP2009539070A (ja) | 2009-11-12 |
| DE102006025470A1 (de) | 2007-12-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8093055B2 (en) | Calibration card for photoluminescent oxygen sensors | |
| RU2425359C2 (ru) | Флуоресцентный датчик для определения состава газа | |
| US10078054B2 (en) | Systems and methods for detecting nitric oxide | |
| TWI256465B (en) | Sensor drift compensation by lot | |
| JP2012112939A (ja) | 湿度に対する交差感度を低減させた光ルミネセンス酸素プローブ | |
| ATE444481T1 (de) | Gleichzeitige bestimmung von gleichgewichts- und kinetischen eigenschaften | |
| CN108682283A (zh) | 一种测量标签 | |
| US9915602B2 (en) | Calibration vial and technique for calibrating a fiber optic oxygen sensing needle | |
| CN109564165A (zh) | 用于监测封闭环境中的空气质量的系统 | |
| EP1271143A4 (en) | SPECIMEN WITH SOLID COMPONENT SEPARATION CAPACITY | |
| US9274060B1 (en) | Methods for transmembrane measurement of oxygen concentration and monitoring changes in oxygen concentration within a space enclosed by a membrane employing a photoluminescent transmembrane oxygen probe | |
| US8329104B2 (en) | Measurement device with at least one sensor | |
| Hall et al. | A device for the local measurement of water evaporation rate | |
| DK1145009T3 (da) | Fremgangsmåde til påvisning af analytter i en målepröve samt målebærer derfor | |
| Humbert et al. | A low-power CMOS integrated sensor for CO 2 detection in the percentage range | |
| US10274473B2 (en) | Sensor | |
| US20140034847A1 (en) | Photoluminescent oxygen probe tack | |
| US20190178791A1 (en) | Method for Calibrated Optical Measurement and System Therefor | |
| CN1989403A (zh) | 检测和分析光学感应探针 | |
| Azzaman | Lingkungan Pengendapan Formasi Eemoiko Daerah Palangga Selatan, Kabupaten Konawe Selatan, Provinsi Sulawesi Tenggara | |
| US20180371520A1 (en) | Systems and methods for determining the concentrations of multiple species using multiple sensors | |
| Papez et al. | Deposition of the chemically sensitive polymer layer on SGFET gate by laser-induced chemical-vapour polymerization | |
| Watters et al. | SMART PEBBLES: passive embeddable wireless sensors for chloride ingress monitoring in bridge decks. | |
| KR101008731B1 (ko) | 액정 상변화 검출 화합물, 이를 이용한 액정 상변화 검출방법 및 비상용 경보표시장치 | |
| Baltes et al. | CMOS integrated microsystems and nanosystems |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120509 |