CN107817244A - 流体传感器卡 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在溶液中存在离子的情况下基于感测膜或比色材料的光学上可观察到的变化来确定和/或监测流体的溶质浓度和/或pH的传感器卡。所述传感器卡可以放置于流体传感器设备中并且用于确定任何流体，诸如透析液的溶质浓度和/或pH。

Description

流体传感器卡

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年9月9日提交的美国临时专利申请No.62/385,940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

本发明涉及用于在溶液中存在离子的情况下基于感测膜或比色材料的光学上可观察到的变化来确定和/或监测流体的溶质浓度和/或pH的传感器卡。所述传感器卡可以放置于流体传感器设备中并且用于确定任何流体(诸如透析液)的溶质浓度和/或pH。

背景技术

可以通过氨或铵离子浓度以及pH来确定流体的总氨含量。用于检测ph和/或氨浓度的已知方法和装置通常包括取决于所取样流体中的所测量溶质而具有可变输出参数的材料。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，例如，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来说，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。

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反射的测量并且无法检测透射穿过传感器材料的光。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，从而将光学上可观察到的检测限于传感器材料的一侧并且将所述可检测到的观察局限于从暴露于流体流中的相同表面反射离开的光。

因此，需要一种传感器卡，所述传感器卡容纳能够放置于流体流径中并且精确地检测流体的ph和/或氨浓度的传感器膜。所述需要扩展到在其两侧上接触流动流体的传感器卡。所述需要包括在所述传感器膜的一侧上接收光并且在所述传感器膜的另一侧上检测视觉输出。还需要一种系统，所述系统提供用于可再用设备内的抛弃式传感器卡，减少了在与多条流体流径一起使用时造成污染的机会。还需要一种ph和/或氨传感器，所述传感器在多个可替换传感器卡和不同批次的传感器膜(所述传感器膜可以是各批次不同的)中能够返回一致的结果。

发明内容

本发明的第一方面涉及一种传感器卡。在任一实施方案中，所述传感器卡可以包括：至少一个流体传感器膜；前载体，所述前载体覆盖所述至少一个流体传感器膜的前侧；以及至少一个取样孔，所述取样孔定位于所述前载体上、在所述流体传感器膜的所述前侧上面对准；其中所述流体传感器膜包括比色材料。

在任一实施方案中，所述传感器卡可以包括：后载体，所述后载体覆盖所述至少一个流体传感器膜的后侧；至少一个第二取样孔，所述取样孔定位于所述后载体上、在所述流体传感器膜的所述后侧上面对准；所述第一和第二取样孔相对地定位于所述传感器卡上。

在任一实施方案中，所述至少一个流体传感器膜可以选自由以下各者组成的组：pH传感器膜、低敏感性氨传感器膜和高敏感性氨传感器膜。

在任一实施方案中，第一取样孔可以面向发光源，并且第二取样孔可以面向相机或光检测器。

在任一实施方案中，至少一个取样孔可以绕垂直于所述传感器卡的轴线定位于具有一定半径的圆的至少一个周界上。

在任一实施方案中，垂直于所述传感器卡的所述轴线可以与光检测器或相机的透镜的垂直中心轴线基本上对准。

在任一实施方案中，至少两个取样孔可以绕垂直于所述传感器卡的轴线按不同半径同心地定位。

在任一实施方案中，至少两个取样孔可以关于垂直于所述传感器卡的轴线对称地定位。

在任一实施方案中，至少两个取样孔距垂直于所述传感器卡的轴线可以是等距的。

在任一实施方案中，所述传感器卡可以包括参考感测区以及定位于所述参考感测区上面的参考取样孔。

在任一实施方案中，所述参考感测区可以定位于所述传感器卡的中心轴线处。

在任一实施方案中，所述取样孔可以具有选自由以下各者组成的组的形状：矩形、卵形、圆形、三角形、弧形以及其组合。

在任一实施方案中，所述传感器卡可以是基本上矩形的。

在任一实施方案中，所述传感器卡可以具有至少一个锥形边缘。

在任一实施方案中，所述pH传感器膜可以检测在6.8至7.8的范围中的pH，所述高敏感性氨传感器膜可以检测在1ppm至2ppm的范围中的氨，并且低敏感性氨传感器膜可以检测在1ppm至20ppm的范围中的氨。

在任一实施方案中，所述比色材料可以检测以下任一者：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、锌或其组合。

在任一实施方案中，所述传感器卡可以包括：第一粘合剂，所述第一粘合剂插入于所述前载体与所述至少一个流体传感器膜之间；以及第二粘合剂层，所述第二粘合剂层插入于所述后载体与所述至少一个流体传感器膜之间。

在任一实施方案中，所述第一粘合剂和所述第二粘合剂可以具有与所述第一和第二取样孔对准的孔切口。

在任一实施方案中，所述传感器卡可以包括穿过所述传感器卡定位的压力平衡孔。

在任一实施方案中，所述传感器卡可以具有在0.5mm与3.0mm之间的厚度。

在任一实施方案中，所述前载体和所述后载体可以是聚丙烯、聚氯乙烯、染色聚四氟乙烯、乙烯四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、氟化乙烯丙烯、聚乙烯、聚酰亚胺、聚醚醚酮或其组合。

在任一实施方案中，所述传感器卡可以包括固定在所述前载体或所述后载体的表面上的条形码。

在任一实施方案中，所述前载体或所述后载体或两者可以是非反射的。

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。

本发明的第二方面涉及一种方法。所述方法可以包括以下步骤：使流体在至少一个流体传感器膜的相对侧上流过，其中所述流体的特性触发所述流体传感器膜中的光学上可观察到的变化；使光透射穿过所述传感器膜的一侧；以及在所述传感器膜的相对侧上检测所述光学上可观察到的变化。

在任一实施方案中，所述方法可以包括基于所述传感器膜的所述光学上可观察到的变化来确定pH或氨浓度中的任一者的步骤。

在任一实施方案中，所述光学上可观察到的变化可以是颜色或光强度。

在任一实施方案中，所述方法可以包括将所述光均一地传输至所述传感器膜的所述一侧上。均一地传输所述光的方法可以使用LED阵列。

在所述方法的任一实施方案中，所述至少一个流体传感器膜可以安置在本发明的第一方面的传感器卡内部。

在任一实施方案中，所述流体可以是透析液，并且所述传感器膜可以与透析液流径流体接触。

在任一实施方案中，所述方法可以包括在使所述透析液从所述流体传感器膜的相对侧上流过之前使所述透析液流经吸附剂盒的步骤。

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。

附图说明

图1示出了具有传感器膜和取样孔的传感器卡，所述传感器膜和取样孔是关于垂直于所述传感器卡的轴线对称地定位。

图2示出了具有传感器膜和取样孔的传感器卡，所述传感器膜和取样孔定位在穿过所述传感器卡的线上。

图3示出了传感器卡的分解图。

图4A-F示出了用于与传感器卡一起使用的传感器设备。

图5示出了收纳槽盖。

图6示出了包括感测设备的透析液流径。

图7A-B示出了通过感测设备中的pH传感器膜检测的绿光强度随着pH和时间而变的曲线图。

图8示出了对于pH传感器膜检测的，所检测到的绿光强度相对于流体的pH的拟合。

图9A-B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10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相对于流体的氨浓度的拟合。

图11A-B示出了如对于高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12示出了如对于高敏感性氨传感器膜检测的，所检测到的绿光强度相对于流体的氨浓度的拟合。

图13示出了在小的氨浓度范围内，如对于高敏感性氨传感器膜检测的，所检测到的绿光强度相对于流体的氨浓度的拟合。

图14A-B示出了所检测到的绿光强度相对于在扩展的pH和氨范围内所检测到的流体的pH和氨浓度的拟合。

图15A-B示出了对于传感器卡上的pH传感器膜，均一背光对所检测到的绿光强度的影响。

图16A-B示出了对于传感器卡上的pH传感器膜，对称的传感器膜和窗放置对所检测到的绿光强度的影响。

图17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。

图18是具有四个取样孔的传感器卡的示意图。

图19是传感器卡的示意图。

图20A-C示出了具有圆形取样孔的传感器卡。

图21A-C示出了具有弧形取样孔的传感器卡。

图22示出了具有五个卵形取样孔的传感器卡。

图23示出了具有按不同半径同心地布置的取样孔的传感器卡。

具体实施方式

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本领域的普通技术人员通常所理解的意义相同的意义。

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。

“粘合剂”是能够与另一组件形成机械结合以使两个组件保持在一起的组件。

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。

术语“氨浓度”是指溶解在给定量的流体中的氨的量。

术语“氨水平”是指氨(NH₃)的浓度。

术语“氨水平”是指铵阳离子(NH₄ ⁺)的浓度。

术语“弧”、“弧形的”、“弧节段”等是指具有在按外径的圆或曲线的圆周处的第一外边缘和在按第二较小内径的圆周处的另一内边缘的二维特征。所述边缘可以相接合以形成节段，使得弧形节段可以扫过任何度数。举例来说，180°的弧节段将遮盖半圆，并且90°的弧节段将遮盖四分之一圆。

“垂直于传感器卡的轴线”是穿过传感器卡并且与所述传感器卡成直角的假想线。

术语任何材料或组件的“后侧”。在一个非限制性实例中，后侧可以指传感器卡在放置于传感器设备中时面向发光源的侧。

“条形码”是可变厚度的平行线和间距的计算机可读图案，所述图案识别上面附接了条形码的组件。

“相机”、“光检测器”等是能够检测光强度或组成以产生所检测的光的数据(诸如图像)的组件。术语“相机”和“光检测器”还可以指任何类型的检测器，包括RGB检测器或分光光度计。

“载体”是覆盖或遮盖一个或多个层的组件，诸如平面材料。在一个非限制性实例中，载体覆盖一个或多个传感器膜。术语“前载体”或“后载体”可以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。

“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。

术语“流体的特性”可以指流体的任何物理上可观察到的性质。在一个非限制性实例中，流体的特性可以是流体的pH或流体中的一种或多种溶质的浓度。

术语“圆形的”是指大体上为圆的、圆盘形的、环形的或环状的并且具有圆的形式的二维形状。

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。

“比色材料”是可以基于与所述材料接触的一种或多种物质产生可检测到的变化的任何材料。所述可检测到的变化可以包括可见的变化，诸如颜色、光学透射率的变化或者发射荧光强度或波长的变化。

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。

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。

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。

术语“切口”是指组件的原本是连续的侧的被移除部分。

术语“检测”、“已检测”或“将检测”是指确定系统的状态或特性。

术语“确定了”和“确定”是指弄清系统或变量的特定状态。

术语“透析液”描述了来自将被透析的流体中的溶质通过膜而扩散进其中或从其中扩散出的流体。

“透析液流径”是透析液在正常的透析操作使用中时将行进通过的通路。

术语“安置在内部”是指第一组件放置在第二组件内或与第二组件成一体。所述放置可以通过本领域的普通技术人员已知的任何机械或固定构件来进行。

术语“下游”是指流径中的第一组件相对于第二组件的位置，其中在正常的操作中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”。

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。

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。

术语“流”、“流动”等是指在构成粒子中位置不断改变的情况下移动、流出或循环的气体、液体或其组合的串流。如短语“使流体流动”中所使用，所述术语是指液体的串流。

“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。

术语“流体接触”是指在使用中将触碰到流体或与流体接触的组件。

“流体传感器膜”是具有嵌入染料的基板。嵌入染料可以响应于与传感器膜接触的流体的流体特性(诸如特定溶质浓度或pH)而改变颜色、改变透射光的量或波长、和/或改变荧光的量或波长。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。

术语“前侧”是指任何表面或材料的侧。在一个非限制性实例中，“传感器卡的前侧”在放置于传感器设备中时可以面向相机。

“高敏感性氨传感器膜”是能够检测小于2ppm氨的氨浓度变化的氨传感器膜。

术语“孔”是指从组件的一侧到另一侧的开口。

术语“强度”是指光波的振幅。

术语“插入”是指组件位于两个其它组件之间。

“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。

术语“透镜”是指用于接收光的玻璃或透明组件。参考相机和光检测器，所述术语可以指光检测器或相机的、用于接收光线的透明组件。

“发光源”、“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。

“低敏感性氨传感器膜”是具有嵌入染料的基板，其中所述染料响应于流体的氨浓度而改变颜色，并且所述染料可以检测在2ppm至20ppm氨的范围内的氨浓度变化。

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。

术语“相对侧”是指组件或参照物的、面向组件的第二侧或在远离组件的第二侧180°的方向上定位的第一侧。

术语“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定位于参照物的相对侧上。

术语“光学上可观察到的变化”是指可以基于透射穿过组件或从组件反射的光的强度或波长来检测到的、组件的任何变化。所述变化可以是物理变化，诸如颜色、变形或物理性质的任何其它变化。

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。

术语“卵形”是指具有圆端和稍伸长的形状的二维形状。

“圆的周界”是指围绕圆的圆周的、圆的部分。

术语“垂直中心轴线”是指位于表面平面的中心处并且与所述表面平面成直角的线。

术语“pH”是指在用每升流体体积的H⁺摩尔数表示时流体中的H⁺浓度的负对数。

“pH传感器膜”是具有嵌入染料的基板，其中所述染料响应于流体的pH而改变颜色。

“聚丙烯”是由丙烯的缩聚制成并且具有碳原子的化学结构的聚合物，在所述碳原子的化学结构中，每个其它碳原子结合至甲基。

术语“定位”或“位置”是指组件、特征或结构的物理位置。

术语“同心地定位”是指至少两个组件的相对位置，其中每一组件是在围绕参考点的圆的周界上。

术语“对称地定位”是指至少两个组件的相对位置，其中每一组件是相对于参考点按相同的角度和距离来定位。

“压力平衡孔”是穿过组件定位的孔，用于使上面形成了所述孔的所述组件的每一侧上的压力平衡。

术语“泵送”、“已泵送”或将“泵送”是指通过泵使流体、气体或其组合移动。

术语“半径”是指圆心与圆的周界之间的距离。

术语“绕中心轴的半径”是指圆的周界与组件或系统的中心轴线之间的距离。

术语“矩形”是指具有四条边和四个角的二维形状。此描述不打算限制所描述组件的大小和尺寸，并且因此可以涵盖具有角度大于或小于九十度的拐角以及彼此长度各不同的边的组件。

“参考取样孔”是位于参考扫描区上的取样孔。

“参考感测区”是表面上的、具有不会随着流体的特性而改变的颜色的区。

“取样孔”是表面的一部分中的孔，通过所述孔，流体和光可以接触感测膜。在一个非限制性实例中，所述感测膜可以是流体感测膜。

术语“稳稳地紧固”、“稳固地紧固”、“稳固紧固”等是指将一个组件固定至另一组件。在一个非限制性实例中，传感器卡可以稳固地紧固在传感器设备内，使得所述传感器卡抵制无意中的移动。

“传感器设备”是指适于与本文所描述的传感器卡一起使用的设备，通过所述传感器设备，可以泵送流体以接触所述传感器卡的传感器膜并且确定流体的特性。

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。容纳在传感器卡内部的感测膜或材料可以接触流体，并且响应于所述流体的流体特性产生可检测到的变化。

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。

术语“基本上对准”是指一个或多个线、表面、轴线在较大程度上与彼此或对彼此的对准。举例来说，两条线可以在彼此有一定程度偏离的情况下基本上对准，使得不会失去对准的本质特性。

术语“锥形边缘”是指有至少一个边缘是按与连接边缘不同的角度来设置的组件。

术语“透射光”或将“透射光”是指光从组件的一侧穿过所述组件至所述组件的相对侧。

术语“三角形”是指具有三条边的二维形状。

术语“触发”表示引致某动作或作用。

术语“均一地透射”或将“均一地透射”是指将每秒发出的一定量的光能均匀地分布至表面上或穿过表面。

术语“上游”是指流径中的第一组件相对于第二组件的位置，其中在正常的操作中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”。

流组合件卡

图1示出了用于感测流体的流体特性的流组合件卡的非限制性实施方案。传感器卡101可以包括安置在传感器卡101内部的一个或多个流体传感器膜或比色材料。图1中的传感器卡具有第一流体传感器膜102、第二流体传感器膜103和第三流体传感器膜104。所述流体传感器膜具有嵌入于基板中的传感器染料。所述传感器染料产生响应于流体的流体特性而触发的光学上可观察到的变化，诸如颜色的变化，所述流体特性包括pH或溶液中离子的存在(诸如氨)。除了颜色变化之外，所述光学上可观察到的变化还可以是透射穿过传感器染料的光的强度的变化、传感器染料的形状的变形或颜色或灰度色标的光学上可观察到的任何其它变化。流体传感器膜可以包括pH传感器膜、高敏感性氨传感器膜、和低敏感性氨传感器膜的任何组合。pH传感器膜可以检测在6.8至7.8的范围中的pH，高敏感性氨传感器膜可以检测在1ppm至2ppm的范围中的氨，并且低敏感性氨传感器膜可以检测在1ppm至20ppm的范围中的氨。虽然在图1中被示出为三个流体传感器膜，但是所述传感器卡可以具有任何数目的流体传感器膜，包括1、2、3、4、5、6或更多个流体传感器膜。流体可以通过传感器卡中的取样孔与所述流体传感器膜中的每一者接触。取决于流体的pH和氨浓度，所述流体传感器膜将会改变颜色、光学透射率或改变发射荧光强度或波长，之后可以检测所述变化以确定所述流体的pH和/或氨浓度。然而，传感器卡不限于pH和氨感测膜，并且可以包括响应于溶质(诸如离子)在溶液中的存在或流体的其它参数而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。

如图1中所示，传感器卡101可以具有垂直于传感器卡101穿过点106的轴线。流体传感器膜102-104或其它比色材料、和取样孔可以围绕传感器卡101的中心轴线布置在某圆的周界上，所述圆具有绕着垂直于传感器卡101穿过点106的轴线的半径。传感器卡101的垂直于传感器卡101穿过点106的轴线可以与经定位以捕捉传感器卡的图像的光检测器或相机的透镜的垂直中心轴线基本上对准，使得所述传感器可以与所述相机或光检测器对准。所述半径可以从垂直于传感器卡101的轴线延伸，其中流体传感器膜102-104位于所述圆的周界上。如所描述，发光源和相机可以检测流体传感器膜102-104的颜色。所述光源可以使光透射穿过传感器卡101，并且相机可以检测透射光。由于各流体传感器膜与相机的中心轴线相距的距离不同而在通过相机产生的图像中导致的球面像差可能会降低传感器的精确性。将流体传感器膜102-104对称地定位在具有自中心106延伸的半径的圆的周界上可以通过将流体传感器膜102-104和取样孔放置成距传感器卡101的中心轴线等距来减少球面像差。流体传感器膜和取样孔可以替代地围绕传感器卡的中心轴线同心地定位，包括按距离中心轴线的不同半径。

如图1中所示，传感器卡101可以包括穿过传感器卡的压力平衡孔105。因为流体可以从传感器卡101的两侧上流过，所以任一侧上的流体压力可能会增加或减少。压力平衡孔105允许流体从传感器卡101的一侧移动至另一侧，使传感器卡101的任一侧上的压力平衡。

传感器卡可以建构成任何形状。如图1中所示，传感器卡101可以是基本上矩形的。然而，任何形状都可以用于传感器卡，包括矩形、卵形、圆形、三角形、弧形以及其组合。传感器卡101还可以具有至少一个锥形边缘107。锥形边缘107可以插入于传感器设备的倒角中，将传感器卡101进一步紧固在适当位置。锥形边缘107可以经设定尺寸和整形以对应于传感器设备中的倒角的任何合适的互补尺寸和形状。

传感器卡还可以包括固定在传感器卡的表面上的条形码(未图示)。条形码识别所述传感器卡。可以通过读取所述条形码来追踪传感器卡的使用，并且可以识别伪造的传感器卡。患者或机器信息以及其它患者或机器特定数据可以存储在所述条形码上。条形码还可以包括关于容纳在单独卡中的特定批次的传感器膜的校准的信息。

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、±0.15pH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检测范围是取决于所使用的pH染料，并且可以通过改变pH敏感染料来更改。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。氨检测范围是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±0.5ppm、±1.5ppm、±2.0ppm或±2.5ppm中的任一者的精确性来测量总氨含量。传感器卡不限于氨和pH检测，并且可以检测任何流体特性或液体或气态流体的溶液中的离子或其它溶质的浓度。可以在感测膜中包括任何比色材料以用于检测任何物质。

图2示出了具有三个流体传感器膜202-204和取样孔的传感器卡201。图2的传感器卡具有布置成一排的流体传感器膜202-204，这与使流体传感器膜距垂直于传感器卡的轴线等距相反。就流体传感器膜的任何布置来说，传感器卡201可以包括用于使传感器设备中的传感器卡201的任一侧上的流体压力平衡的压力平衡孔205。传感器卡201可以包括一个或多个锥形边缘206，所述锥形边缘可以插入于传感器设备上的倒角中以将传感器卡固定在适当位置。

在图1至图2中，流体传感器膜如图所示为基本上卵形的。然而，取样孔和/或流体传感器膜可以是任何形状，包括矩形、卵形、圆形、三角形、弧形以及其组合。另外，流体传感器膜和取样孔可以是按任何方式布置在传感器卡上。

图3示出了传感器卡的分解图。所述传感器卡可以包括安置在传感器卡内部的一个或多个流体传感器膜，包括高敏感性氨传感器膜301、低敏感性氨传感器膜302和pH传感器膜303或其任何组合。pH和/或氨传感器膜可以放置于插入于前载体307与后载体306之间的两个粘合剂层304和305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。粘合剂层304和305可以将流体传感器膜粘附至前载体307和后载体306。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。前载体307中的取样孔308、309和310允许光和流体传输穿过前载体307。取样孔311、312和313允许光和流体穿过后载体306。前载体307中的取样孔308、309和310以及后载体306中的取样孔311、312和313相对地定位在传感器卡的相对侧上。切口314、315和316允许光和流体穿过粘合剂层305。虽然图3中未示，但是粘合剂层304还具有在流体传感器膜和取样孔上面对准的切口。如所描述，取样孔和切口可以是任何形状，并且无需是与流体传感器膜相同的形状。压力平衡孔可以刺穿传感器卡的每一层，如图所示为前载体307中的压力平衡孔317、粘合剂304中的压力平衡孔318、粘合剂305中的压力平衡孔319以及后载体306中的压力平衡孔320。如所描述，压力平衡孔可以用于在使用期间使传感器卡的任一侧上的压力平衡。

在单侧实施方案中，图3的传感器卡可以具有安置于其上的两个载体中的仅一者。就是说，前或后载体中的仅一者可以与粘合剂层以及本文所描述的传感器膜一起定位。在单侧实施方案中，传感器卡具有位于单个载体侧下面的一个流体传感器膜，所述载体侧覆盖流体传感器膜的一侧；并且还具有位于载体上在流体传感器膜的一侧上面对准的一个取样孔，其中所述流体传感器膜包括比色材料。单侧实施方案中的载体材料可以是足够暗的或具有某厚度以便为基本上不透明的，以防止光透射穿过单侧载体材料，从而避免干扰相机侧上的光检测。

传感器卡的前和/或后载体可以由本领域中已知的任何材料制成，包括聚丙烯、聚氯乙烯或任何刚性的、光学上不透明的塑料，包括染色聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、氟化乙烯丙烯(FEP)、聚乙烯(PE)、聚酰亚胺(PI)或聚醚醚酮(PEEK)。流体传感器膜或比色材料可以具有嵌入于基板中或化学结合至基板的染料，并且可以响应于流体的pH或氨浓度或溶液中任何溶质或离子的存在或浓度而触发染料颜色的变化、透射穿过染料的光的强度的变化或来自染料的荧光的变化。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(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浓度而产生光学上可观察到的变化(诸如变化的颜色)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。

传感器膜或比色材料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。一般来说，传感器膜或比色材料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而改变光学参数。所述光学参数可以是颜色、反射率、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，所述传感器膜或比色材料基于所测量流体组分的溶质浓度的变化而改变颜色。术语溶质浓度是指溶解于第二物质中的第一物质(诸如离子或其它溶质)的量。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。在氨传感器膜的情况下，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。

传感器卡可以具有可用在传感器设备中的任何尺寸。传感器卡可以具有任何厚度。如果厚度相对于窗尺寸高于某一值，所述卡的边缘将会投射阴影，这可能会干扰对透射光的检测。在优选实施方案中，传感器卡的厚度被限制为小于胶片窗的最小尺寸的50％，或对于具有最小尺寸6mm的取样孔，是在0.5mm与3mm之间。传感器卡可以是任何长度，包括在16mm与48mm之间。传感器卡可以具有任何宽度，包括在10mm与30mm之间。传感器卡的前和后载体可以是0.1mm至0.3mm厚。粘合剂层可以是0.08mm至0.25mm厚。氨传感器膜可以是0.06mm至0.19mm厚。实验已表明，相同厚度的pH传感器膜允许比所要的量多的光透射穿过取样孔。因而，pH传感器膜可以较厚，包括在0.12mm与0.38mm之间。每一取样孔可以具有将适合于传感器卡的任何尺寸，包括在5mm与15mm之间。

除了图3中所示的流体传感器膜或比色材料之外，传感器卡还可以包括参考感测区(未示出于图3中)。所述参考感测区可以是涂上了纯色的、感测器卡的区并且可以包括位于参考感测区上面的参考取样孔。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。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。然而，可以使用任何光颜色，诸如红色和蓝色，来感测pH和/或氨。红光、绿光和蓝光的定义可以是基于相机操作软件，或可以是更特定的。分光光度计(分光光度计测量透射光的波长和强度)也可以对所检测的光的波长起作用并且将是更特定的。参考感测区可以位于传感器卡上的任何点处，包括在垂直于传感器卡的轴线上。

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16mm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10.5mm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1810的边缘1.5mm与4.5mm之间。

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。

图19示出了传感器卡2401的非限制性示意图。传感器卡2401可以包括三个取样孔2403、2404和2405。取样孔可以覆盖安置在传感器卡2401内部的流体传感器膜，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2402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2408，包括在16mm与48mm之间。每一卵形取样孔可以具有任何长度的小直径，图示为距离2406，包括在2mm与6mm之间。每一卵形取样孔可以具有任何长度的大直径，图示为距离2407，包括在5mm与15mm之间。传感器卡101的底部边缘与第一取样孔2405的中心之间的距离可以是任何长度，图示为距离2409，包括在2.5mm与7.5mm之间。传感器卡101的底部边缘与第二取样孔2404的中心之间的距离可以是任何长度，图示为距离2410，包括在6.5mm与19.5mm之间。如所描述，将取样窗放置于传感器设备内具有均一照明的区域中可以增加传感器的精确性。因而，可以改变距离2409和2410以将每一取样窗放置于具有均一照明的区域中，这样使光或光能均一地透射至取样孔。取样孔2403-2405可以放置于垂直于传感器卡2401的轴线上或放置于所述轴线外。传感器卡2401可以具有任何宽度，包括在10mm与30mm之间。距离2411是从传感器卡2401的边缘至传感器卡2401的中心的距离并且可以是在5mm与15mm之间。条形码2412或其它识别组件可以包括在传感器卡2401上，用于识别和追踪传感器卡2401。LED或其它光源可以包括在传感器设备中在传感器卡的与所述相机相同的侧上，以照亮条形码2412以便通过相机读取。

图1至图3示出了具有卵形取样窗的传感器卡。如所描述，取样窗可以是任何形状，包括圆形、矩形、三角形或弧形。图20A-C示出了具有基本上圆形的取样孔的传感器卡。图20A示出了具有三个取样孔2502、2503和2504的传感器卡2501。每一取样孔2502-2504可以覆盖流体传感器膜。如图20A中所示，取样孔2502-2504可以围绕垂直于传感器卡2501的轴线对称地定位并且距所述轴线是等距的，如通过虚线2507a、2507b和2507c示出。然而，可以使用取样孔的任何布置。就取样孔的任何布置来说，传感器卡2501可以包括用于使传感器设备中的传感器卡2501的任一侧上的压力平衡的压力平衡孔2506。可以在传感器卡2501的任何位置处包括任选的参考感测区2505，如图20A中所示，包括在传感器卡2501的中心轴线上。

图20B示出了具有四个取样孔2509、2510、2511和2512的传感器卡2508，所述取样孔是围绕垂直于传感器卡2508的轴线对称地定位并且距所述轴线是等距的，如通过虚线2515a、2515b、2515c和2515d示出。可以在任何位置处包括任选的参考感测区2513。可以包括压力平衡孔2514以使传感器设备中的传感器卡2508的每一侧上的流体压力平衡。图20C示出了具有五个取样孔2517、2518、2519、2520和2521的传感器卡2516，所述取样孔是围绕垂直于传感器卡2516的轴线对称地定位并且距所述轴线是等距的，如通过虚线2523a、2523b、2523c、2523d和2523e示出。可以在任何位置处包括任选的参考感测区2522。可以包括压力平衡孔2524以使传感器设备中的传感器卡2516的任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。

图21A-C示出了具有弧形取样孔的传感器卡。图21A示出了具有三个取样孔2602、2603和2604的传感器卡2601。每一取样孔2602-2604可以覆盖流体传感器膜。如图21A中所示，取样孔2602-2604可以围绕垂直于传感器卡2601的轴线对称地定位并且距所述轴线是等距的，如通过虚线2607a、2607b和2607c示出。然而，可以使用取样孔的任何布置。就取样孔的任何布置来说，传感器卡2601可以包括用于使传感器设备中的传感器卡2601的任一侧上的流体压力平衡的压力平衡孔2606。可以在传感器卡2601上的任何位置处包括任选的参考感测区2605，如图21A中所示，包括在传感器卡2601的中心轴线上。图21B示出了具有四个取样孔2609、2610、2611和2612的传感器卡2608，所述取样孔是围绕垂直于传感器卡2608的轴线对称地定位并且距所述轴线是等距的，如通过虚线2615a、2615b、2615c和2615d示出。可以在任何位置处包括任选的参考感测区2613。可以包括压力平衡孔2614以在使用期间使传感器卡2608的任一侧上的压力平衡。图21C示出了具有五个取样孔2617、2618、2619、2620和2621的传感器卡2616，所述取样孔是围绕垂直于传感器卡2616的轴线对称地定位并且距所述轴线是等距的，如通过虚线2624a、2624b、2624c、2624e和2624e示出。可以在任何位置处包括任选的参考感测区2622。可以包括压力平衡孔2623以在使用期间使传感器卡的任一侧上的流体压力平衡。

如所描述，传感器卡可以包括任何数目的取样孔和流体传感器膜。图22示出了具有五个取样孔2702、2703、2704、2705和2706的传感器卡2701，所述取样孔是关于垂直于传感器卡2701的轴线对称地定位。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取样孔和传感器膜，包括任何类型的1、2、3、4、5、6或更多个取样孔和传感器膜。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。除了pH传感器膜之外，还可以包括低敏感性氨传感器膜和高敏感性氨传感器膜、具有变化灵敏性的额外流体传感器膜。就任何数目的取样孔和流体传感器膜来说，可以包括压力平衡孔2707以在使用期间使传感器卡2701的任一侧上的压力平衡。

图23示出了具有六个取样孔的传感器卡2801，所述取样孔绕着垂直于传感器卡2801的轴线按不同半径同心地定位。取样孔2802、2803和2804是绕垂直于传感器卡2801的轴线按第一半径同心地定位，而取样孔2805、2806和2807是绕垂直于传感器卡2801的轴线按第二半径同心地定位。可以为取样孔的位置使用任何数目的半径，包括1、2、3、4或更多个。压力平衡孔2808在使用期间使传感器卡2801的任一侧上的流体压力平衡。

压力平衡孔可以放置于传感器卡上的任何位置中，包括在传感器卡的侧边缘上、在传感器卡的底部边缘上或在任何其它位置中。本领域的技术人员将理解，可以使用传感器卡形状、取样孔数目、取样孔布置和压力平衡孔位置的任何组合。可以在任何传感器中的任何位置处包括参考感测区。传感器卡可以是任何颜色的。在优选实施方案中，传感器卡的一个或多个表面(诸如前和后载体)可以由非反射材料制成或涂上非反射颜色(诸如黑色)，这样可以提高传感器的精确性。

图4A-F示出了可与所描述的传感器卡一起使用的传感器设备的非限制性实施方案。图4A示出了传感器设备401的侧视图；图4B示出了传感器设备401的前视图；图4C示出了用于传感器设备401的收纳槽盖412；图4D示出了在指定深度处的传感器设备401的切除部分以及被插入于传感器设备401的收纳槽402中的传感器卡409；图4E示出了传感器设备401的前视图，其中传感器卡409被插入；以及图4F示出了传感器设备401的侧视图。

如图4D中所示，传感器设备401具有沿着轴线横穿取样室428的收纳槽402。如本文中所描述，可移除传感器卡409可以如图4D和图4E中所示在收纳槽402中插入到传感器设备401的指定深度处。如图4D中所示在取样室428的任一侧上在传感器设备401的所述深度处的凹痕430可以收纳传感器卡409的边缘，以将传感器卡409置于或紧固在适当位置。在传感器设备401的较高深度处，可以形成附属于取样室428的侧壁的凹槽以收纳传感器卡409的侧边缘。传感器卡409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428中。替代地，一个或多个凹槽可以形成于传感器设备401中以收纳传感器卡409的边缘，以便如图4E中所示在传感器卡409具有比取样室428的任何轴线大的宽度时将传感器卡409以指定位置或定向稳固地定位。

取样室428可以具有在侧壁上的多个透明窗以提供对传感器卡409的光学接近。如图4D中所示，形成于传感器设备401的主体中的孔429可以用于使用螺钉或其它紧固件将传感器设备401附接至控制台或系统。取样室428沿着传感器设备401的收纳槽402的长度纵向地延伸。收纳槽402可以延伸超过取样室428并且在紧固机构中终止以稳固地固持传感器卡409，诸如凹痕430。取样室428可以将流体混合以改善传感器卡409上的流体接触。明显地，取样室428界定一容积，使得传感器卡409的前侧和后侧可以暴露于在传感器卡409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409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409中的传感器膜或比色材料接触的表面区域。所得混合可以导致传感器卡409对流体的经改善感测。传感器膜或比色材料的较大接触表面区域导致传感器膜或比色材料对流体组分变化的较短响应时间。

如所描述，传感器卡409可以至少具有pH传感器膜和氨传感器膜。另外，如本文中所描述，氨传感器膜可以是低敏感性或高敏感性膜。pH传感器膜和氨传感器膜可以基于流经取样室428的流体的pH和/或氨浓度而改变颜色。如所描述，可以通过位于取样室428的侧壁上的一个或多个透明窗来观察颜色变化。温度探针422可以确定传感器设备401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424提供从温度探针422至传感器设备401的电连接。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。

在图4F中，发光源的一个非限制性实例如图所示为通过电连接器417连接至系统的LED阵列431。LED阵列431可以通过将光照射在置于收纳槽402内部的传感器卡409的第一侧上使光透射穿过传感器卡409。可以将光引导通过取样室428的侧壁中的一个或多个透明窗。发光源可以是能够将光照射在传感器卡409上的、任何波长或颜色的光的任何源。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，发光源将光均一地透射至传感器卡409的一侧上，使得位于传感器设备401的相对侧上的相机406(示出于图4A中)可以经由一个或多个透明窗来检测传感器卡409的相对侧上的变化。一般来说，用于LED阵列431和相机406的透明窗是彼此对置的。然而，LED阵列431可以位于能够将均一光提供至传感器卡409的设备的任何部分处，包括直接和侧点燃或侧发光LED。相机406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406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406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，以及检测传感器膜中的任何孔，归因于已知的强度变化和位置而使图像分析变得更容易。相机还可以位于传感器设备401内。防水相机可以防止相机被流体传感器设备401内的流体损坏。

在优选实施方案中，光均一地透射至传感器卡409上。均一的照明可以导致至传感器卡409上的均匀背光。有利地，均一背光可以提高传感器卡409上的所感测颜色变化的精确性。每一传感器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。透射至每一传感器膜上的光的光通量或能量的量也可以是均一的，照度或传感器膜的每面积的光通量也可以是均一的。透明窗可以位于侧壁上以提供均一的光色散。还可以包括扩散膜和光腔以提供均一照明。扩散膜是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^TM的增亮膜(BEF)、双倍增亮膜(DBEF)和通用扩散膜50(UDF50)。光腔是可以由透射光形成驻波的镜面或其它反射体(诸如白色表面)的布置。LED阵列431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409上。传感器膜可以位于传感器卡409上以与通过LED阵列431投射的光对准。用于LED阵列431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。虽然被图示为与相机相对，但是LED阵列431可以位于流体传感器设备401上的任何地方，包括在流体传感器设备401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401的一侧上的LED阵列的光透射穿过传感器卡并且传输至相机上。光导是可以借助全或近全内反射使光在经界定的路径中传输的设备。

替代地，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。

在图4A和图4F中，相机406和LED阵列431可以放置于图4D的收纳槽402的相对侧上，使得对于每一对取样孔来说，该对取样孔中的第一孔面向发光源，并且该对取样孔中的第二孔面向相机406，由此潜在地减少形成于传感器卡409上的热点。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406上的光量。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409的感测材料上的光在通过相机406检测之前发生漫射。希望的是，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4A中所示，相机406可以经由电子链路408将图像或其它感测输出传输至与相机406电子通信的处理器(未图示)。

如所描述，所述处理器可以确定pH传感器膜和氨传感器膜的颜色以确定流经传感器设备401的流体的ph和/或氨浓度。所述处理器可以检测传感器卡中包括的任何比色材料的任何光学上可检测到的变化。图4A的电子器件407可以控制相机和发光源。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(诸如通过相机收集的图像数据)，并且确定流体传感器膜的图像中的特定颜色的像素的强度。实验已表明，绿光在流体传感器膜与实验室测试出的pH或氨浓度之间提供良好相关。处理器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。处理器之后可以基于所检测到的像素的强度和颜色来确定流体中的氨浓度、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绿色像素的数目与pH或氨浓度相关。处理器可以容纳在传感器设备401内或位于传感器设备401外部。相机406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。

如图4A中所示，流体可以经由流体入口403进入传感器设备401并且流入图4D的取样室428中。流体接触置于取样室428的收纳槽402中的传感器卡409。流体之后可以经由流体出口404和405流出取样室428。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，所述两个流体出口404和405有利地改善了传感器卡409的传感器膜的流体接触。流体入口403上的凹口418、出口404上的凹口419、和出口405上的凹口420可以在需要时提供流体入口403以及流体出口404和405至管件的稳固紧固。

收纳槽402可以包括额外组件以确保图4C的可拆卸收纳槽盖412紧紧地装配在收纳槽402上面并且在流体被泵送至传感器设备401中并且通过传感器设备401时不会移动。如图4A和图4B中所示，收纳槽402可以具有延伸部分410，所述延伸部分将会在收纳槽盖412闭合时接触收纳槽盖412。延伸部分410可以包括用于在收纳槽盖412放置于收纳槽402上面时收纳销413和415的凹槽411和414。销413和415与凹槽411接合以确保收纳槽盖412恰当地放置并稳固地紧固在传感器设备401上。

为了改善精确测量，可以将传感器卡409以特定位置和/或定向固定在收纳槽402中。预期到用于将收纳槽盖412固定至传感器设备401的任何合适紧固件。可以将磁铁放置于收纳槽盖412和传感器设备401内。如果收纳槽盖412闭合，那么磁铁可以提供构件来确定盖412是否在传感器设备401上的收纳槽402上面闭合。如图4F中所示，悬垂物416可以在收纳槽盖412闭合时为收纳槽盖412提供支撑。在图4D和图4E中，延伸部分410上的开口426可以提供用于使紧固件插入穿过收纳槽盖412以将收纳槽盖412固定在传感器设备401上。还可以通过使收纳槽和/或取样室的内部是非反射的以防止杂散的反射光干扰传感器来改善传感器的精确性。类似地，传感器卡409的任何表面可以是非反射的，以改善精确性和相关的光检测性质。收纳槽、取样室、和/或传感器卡可以由非反射材料建构或涂上非反射颜色(诸如黑色)。

在图4C中，可以在收纳槽盖412上形成环状倒角427以捕捉传感器卡并且使传感器卡稳固地锁定在传感器设备401中。螺钉425将电子器件和相机406紧固至传感器设备401。可以使用将组件固定至传感器设备401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423允许向传感器设备401增添额外的组件和电子器件。

图5示出了传感器设备的收纳槽盖501的近视图。如所描述，收纳槽盖501可以包括销502和503以用于在接合时使收纳槽盖501保持在传感器设备上的适当位置。收纳槽盖501还可以包括把手504以方便扭转收纳槽盖501来将收纳槽盖501附接至传感器设备以及将收纳槽盖501从传感器设备拆卸。可以包括作为传感器设备中的收纳孔的互补锁的螺线管棒505，所述螺线管棒作为一种构件来在收纳槽盖在传感器设备上打开时固定收纳槽盖501以及在使用期间防止盖被移除。螺线管棒505可插入于传感器设备的收纳孔中。一旦插入，收纳槽盖501便相对于传感器设备固定，确保传感器卡不会在传感器设备内移动，并且收纳槽盖501在流体流经传感器设备时不会移动或脱开。替代地，螺线管棒505可以包括在传感器设备中并且插入于收纳槽盖501上的收纳孔中。将传感器卡固定在传感器设备内向传感器和相机提供了恒定的焦距，从而提高传感器的精确性。如所描述，可以在收纳槽盖501的内表面上包括倒角(未图示)，用于将传感器卡固定在适当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传感器设备中。传感器卡的锥形边缘可插入于所述倒角中以将传感器卡锁定在固定位置。所述倒角可以被设定尺寸和整形以顺应传感器卡的锥形边缘，在传感器卡放置于倒角中时将传感器卡固定在适当位置。

可移除传感器卡可以是用于与非抛弃式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传感器设备移除并且用新的传感器卡来替换。

如所描述，氨感测区通过感测与氨传感器膜接触的气态氨(NH₃)的量来感测流体中的氨量。流体的总氨浓度包括氨以及铵离子(NH₄ ⁺)，其中铵离子占了总氨的大部分。氨的pK_a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pH和氨流体传感器设备的取样室中包括温度传感器以允许计算总氨，或者可以在流体流径中在pH和氨流体传感器设备上游或下游包括单独的温度传感器。一般来说，温度传感器可以指用于测量器皿、容器或流体线路中的气体或液体的温度的任何装置。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。

传感器卡和传感器设备可以用在需要准确地测量ph和/或氨浓度的任何应用中。传感器卡和传感器设备可以连续地或间歇地测量流体的ph和/或氨浓度。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流体传感器膜的图像。

传感器卡的一个非限制性应用是在透析中。然而，传感器卡可以用在要感测任何澄清水性液体的任何应用中。图6示出了透析液流径的非限制性实施方案，所述透析液流径包括流体地连接至透析液流径的传感器设备602。在透析液流经传感器设备602时，传感器卡的流体传感器膜将与透析液流体接触。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提供用于将透析液泵送通过透析液流径601的驱动力。透析液流径601中的透析液穿过透析机603。来自患者的血液被泵送通过血液流径(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。可以通过吸附剂盒中的阳离子交换膜来移除铵离子，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。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。传感器设备602可以用于确定透析中所用的任何流体的pH和/或氨水平，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/或氨水平。容纳如所描述的传感器卡的传感器设备602可以确定氨浓度并且确保透析液不会具有超过预定极限的氨浓度。传感器设备602可以放置在吸附剂盒的下游和透析机的上游，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浓度和pH。

除了水溶液之外，传感器设备和传感器卡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。

为了测试传感器设备的精确性，进行若干实验。对于每一实验，每轮将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浓度。因而，仅向上调整氯化铵浓度，然而，氨浓度可以取决于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，计算氨浓度。所述假设与如通过测试所收集到的样本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。

实验1

先前的测试结果确定，检测绿光可以为传感器卡提供高程度的精确性。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传感器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传感器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。所述差异很可能是由于每一传感器膜位置处以及流体传感器器械之间的传感器膜的非均一背光所致。

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传感器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传感器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。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。

实验2

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膜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传感器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，如对于低灵敏性氨传感器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。

图10示出了对于低敏感性氨传感器膜，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传感器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9.8589*10^-1。基于图10中呈现的数据，低敏感性氨传感器膜可以用于检测大于0.05ppm的氨水平。

实验3

图11A和图11B示出了如对于高敏感性氨传感器膜检测的，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传感器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，如对于高敏感性氨传感器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传感器膜之间的些微变化。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。所述差异很可能是由于非均一背光所致。

图12示出了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。如对于传感器卡上的三个高敏感性氨传感器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传感器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。图12中所示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＝1.125*10^-5(X²)–4.121*10^-3(X)+3.761*10^-1，其中R²值为9.779*10^-1。

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传感器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。图13中所示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。

实验4

还探究了在扩展范围内pH传感器膜和低敏感性氨传感器膜的性能。图14A示出了在6.5至8.0的pH范围中透射穿过pH传感器膜的绿光的强度。图14A中所使用的pH传感器卡包括三个pH传感器膜，并且来自每一pH传感器膜的数据包括于图20A中。如图14A中所示，pH传感器膜能够感测在所测试的整个范围内的、所述流体的pH，并且应能够在pH试纸的整个范围内或在6.5与10之间感测流体的pH。在适合于整个pH范围时，图14A中所示的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＝-0.0118x+9.2495，其中R²值是0.9741。

图14B示出了在0至20ppm总氨或0至2.5ppm氨的总氨水平范围时透射穿过低敏感性氨传感器膜的绿光的强度。图14A中所使用的氨传感器卡包括三个低敏感性氨传感器膜，并且来自每一低敏感性氨传感器膜的数据包括于图14B中。如图14B中所示，低敏感性氨传感器膜能够精确地测量直至20ppm的氨水平。在较高浓度时，低敏感性氨传感器膜的精确性降低并且提供每ppm氨较小的信号变化。图14B包括两个单独的多项式回归，其中用于较高氨浓度的第一多项式回归提供了随着氨浓度而变的绿光强度变化，为y＝-9.591*10^-7(X³)+4.745*10^-4(X²)–8.176*10^-2(X)+4.913*10⁰，其中R²值为9.809*10^-1。用于较低氨浓度的第二多项式回归提供了随着氨浓度而变的绿光强度变化，为y＝1.527*10^-4(X²)–4.872*10^-2(X)+3.917*10⁰，其中R²值为9.734*10^-1。可以通过经优化的背光以及传感器窗位置来改善所述两种传感器膜的性能。

实验5

为了测试均一背光对具有三个pH传感器膜的传感器卡中的pH传感器膜中的每一者的影响，为传感器设备建构LED阵列，所述LED阵列在所有三个传感器膜上提供均一背光。图15A示出了在不具有均一背光的情况下从三个pH传感器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传感器膜在图15A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传感器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传感器膜由菱形表示并且标示为c.1lo。图15B示出了在具有均一背光的情况下从三个pH传感器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传感器膜在图15B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传感器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传感器膜由菱形表示并且标示为c.1lo。如通过图15A与图15B的比较示出，更均一的背光提供三个pH传感器膜之间的较小变化，因为透射穿过图15B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。

实验6

为了测试pH传感器膜中的剩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传感器膜和窗关于相机透镜的成像轴线对称地定位，其中每一pH传感器膜和窗距所述成像轴线是等距的。图16A示出了在不具有均一背光但具有对称的pH传感器膜和窗布置的情况下从三个pH传感器膜中的每一者检测到的绿光的强度。图16A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传感器膜的所检测光并且被标示为c.2hi，圆形表示透射穿过在传感器卡上的第二位置处的第二pH传感器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传感器膜的光并且被标示为c.2lo。图16B示出了在具有均一背光并且pH传感器膜关于垂直于传感器卡的轴线对称地并且距传感器卡的轴线等距地放置的情况下从所述三个pH传感器膜中的每一者检测到的绿光的强度。图16B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传感器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传感器膜的光并且标示为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传感器膜的光并且标示为c.1wr。即便没有均一背光，对称的pH传感器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16A中的pH传感器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15A与图16A的比较中示出。均一背光与对称的pH传感器膜和窗放置的组合提供了在三个pH传感器膜间最一致的光强度，如图16A与图16B的比较中示出，其中图16B中的数据提供所述三个传感器膜之间的最接近匹配。

实验7

实验1-6示出了检测透射穿过传感器膜中的每一者的绿光的强度的传感器。图17示出了红光、蓝光和绿光与pH之间的相关性。图17中所示的数据是在PBS中在37℃时以325mL/min的流量取得。图17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。

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。

Claims (26)

1.一种传感器卡，所述传感器卡包括：

至少一个流体传感器膜；

前载体，所述前载体覆盖所述至少一个流体传感器膜的前侧；以及

至少一个取样孔，所述取样孔定位于所述前载体上、在所述流体传感器膜的所述前侧上面对准；其中所述流体传感器膜包括比色材料。

2.如权利要求1所述的传感器卡，还包括：后载体，所述后载体覆盖所述至少一个流体传感器膜的后侧；至少一个第二取样孔，所述取样孔定位于所述后载体上、在所述流体传感器膜的所述后侧上面对准；所述第一和第二取样孔相对地定位于所述传感器卡上。

3.如权利要求1所述的传感器卡，其中所述至少一个流体传感器膜选自由以下各者组成的组：pH传感器膜、低敏感性氨传感器膜和高敏感性氨传感器膜。

4.如权利要求2所述的传感器卡，其中所述第一取样孔面向发光源，并且第二取样孔面向相机或光检测器。

5.如权利要求1所述的传感器卡，其中所述至少一个取样孔绕垂直于所述传感器卡的轴线定位于具有一定半径的圆的至少一个周界上。

6.如权利要求5所述的传感器卡，其中垂直于所述传感器卡的所述轴线与光检测器或相机的透镜的垂直中心轴线基本上对准。

7.如权利要求1所述的传感器卡，其中至少两个取样孔绕垂直于所述传感器卡的轴线按不同半径同心地定位。

8.如权利要求1所述的传感器卡，其中至少两个取样孔绕垂直于所述传感器卡的轴线对称地定位。

9.如权利要求1所述的传感器卡，其中至少两个取样孔距垂直于所述传感器卡的轴线是等距的。

10.如权利要求1所述的传感器卡，还包括参考感测区以及定位于所述参考感测区上面的参考取样孔。

11.如权利要求10所述的传感器卡，其中所述参考感测区定位于所述传感器卡的中心轴线处。

12.如权利要求1所述的传感器卡，其中所述取样孔具有选自由以下各者组成的组的形状：矩形、卵形、圆形、三角形、弧形以及其组合。

13.如权利要求3所述的传感器卡，其中所述pH传感器膜检测在6.8至7.8的范围中的pH，所述高敏感性氨传感器膜检测在1ppm至2ppm的范围中的氨，并且所述低敏感性氨传感器膜检测在1ppm至20ppm的范围中的氨。

14.如权利要求1所述的传感器卡，其中所述比色材料检测以下任一者：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、锌或其组合。

15.如权利要求2所述的传感器卡，还包括：

第一粘合剂，所述第一粘合剂插入于所述前载体与所述至少一个流体传感器膜之间；以及

第二粘合剂层，所述第二粘合剂层插入于所述后载体与所述至少一个流体传感器膜之间。

16.如权利要求15所述的传感器卡，其中所述第一粘合剂和所述第二粘合剂具有与所述第一和第二取样孔对准的孔切口。

17.如权利要求1所述的传感器卡，还包括穿过所述传感器卡定位的压力平衡孔。

18.如权利要求1所述的传感器卡，其中所述传感器卡具有在0.5mm与3.0mm之间的厚度。

19.如权利要求1所述的传感器卡，其中所述前载体和所述后载体是聚丙烯、聚氯乙烯、染色聚四氟乙烯、乙烯四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、氟化乙烯丙烯、聚乙烯、聚酰亚胺、聚醚醚酮或其组合。

20.如权利要求1所述的传感器卡，其具有固定在所述前载体或所述后载体的表面上的条形码。

21.一种方法，所述方法包括以下步骤：

使流体在至少一个流体传感器膜的相对侧上流过，其中所述流体的特性触发所述流体传感器膜中的光学上可观察到的变化；

使光透射穿过所述流体传感器膜的一侧；以及

在所述流体传感器膜的相对侧上检测所述光学上可观察到的变化。

22.如权利要求21所述的方法，还包括以下步骤：

基于所述流体传感器膜的所述光学上可观察到的变化来确定pH或氨浓度中的任一者。

23.如权利要求21所述的方法，还包括以下步骤：

使用LED阵列将所述光均一地传输至所述流体传感器膜的所述一侧上。

24.如权利要求21所述的方法，其中所述至少一个流体传感器膜安置在如权利要求1所述的传感器卡内部。

25.如权利要求21所述的方法，其中所述流体是透析液，并且所述流体传感器膜与透析液流径流体接触。

26.如权利要求25所述的方法，还包括在使所述透析液在所述流体传感器膜的相对侧上流过之前使所述透析液流经吸附剂盒的步骤。