CN116465467A - 基于热传递的气体流量检测器和在线氯分析仪 - Google Patents

基于热传递的气体流量检测器和在线氯分析仪 Download PDF

Info

Publication number
CN116465467A
CN116465467A CN202310553678.1A CN202310553678A CN116465467A CN 116465467 A CN116465467 A CN 116465467A CN 202310553678 A CN202310553678 A CN 202310553678A CN 116465467 A CN116465467 A CN 116465467A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluid
fluid lines
location
sensing element
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310553678.1A
Other languages
English (en)
Inventor
墨菲·皮夏德
彼得·别拉夫斯基
拉塞尔·保罗·戈勒姆
兰迪·安德森
拉杰什·谢蒂
埃雷兹·拉维夫
蒂莫西·N·柯克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hach Co
Original Assignee
Hach Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hach Co filed Critical Hach Co
Publication of CN116465467A publication Critical patent/CN116465467A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/002—Investigating fluid-tightness of structures by using thermal means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/52—Containers specially adapted for storing or dispensing a reagent
    • B01L3/527—Containers specially adapted for storing or dispensing a reagent for a plurality of reagents
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/688—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/688—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
    • G01F1/6888—Thermoelectric elements, e.g. thermocouples, thermopiles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/696—Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/02—Adapting objects or devices to another
    • B01L2200/025—Align devices or objects to ensure defined positions relative to each other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/14—Process control and prevention of errors
    • B01L2200/143—Quality control, feedback systems
    • B01L2200/147—Employing temperature sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/16—Reagents, handling or storing thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/04—Closures and closing means
    • B01L2300/041—Connecting closures to device or container
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/04—Closures and closing means
    • B01L2300/046—Function or devices integrated in the closure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0877—Flow chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1805—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks
    • B01L2300/1827—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks using resistive heater
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0487—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure fluid pressure, pneumatics
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N31/00—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
    • G01N31/22—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using chemical indicators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/18—Water

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)

Abstract

实施方案提供了一种装置，所述装置包括：包括基体和盖子的盒；位于盒的基体和盖子之间的至少一个流体管线；位于基体或盖子上并且与至少一个流体管线紧密接触地对齐的至少一个加热元件；与至少一个流体管线紧密接触的至少一个热传感元件，其中所述至少一个热传感元件与所述至少一个加热元件在下游间隔开；向所述盒供电的电源；以及与所述盒电连通的处理器，所述处理器执行指令程序以：操作所述至少一个加热元件在第一位置处产生对所述至少一个流体管线的加热；并且操作所述至少一个热传感元件在所述第一位置下游的位置处检测在所述至少一个流体管线内的流体的热量。描述并要求保护其他实施方案。

Description

基于热传递的气体流量检测器和在线氯分析仪
本申请是PCT国际申请日为2017年6月22日、PCT国际申请号为PCT/US2017/038822、中国国家申请号为201780034728.8的发明名称为“基于热传递的气体流量检测器和在线氯分析仪”的申请的分案申请。
技术领域
本文描述的主题涉及在线水分析仪，特别是在线氯分析仪。
背景技术
在线氯分析仪检测水(例如，旨在用于透析、其他医学应用或其中氯检测重要的其他用途的水)中氯的存在。对于基于颜色的检测，在线氯分析仪将两种试剂从瓶中通过管泵入氯测量池(即比色计)中。将试剂与待分析的水样品混合，并且时间允许与水样品中存在的氯的量成比例的试剂(例如，N，N二乙基-1，4-苯二胺硫酸盐，“DPD”)的颜色变化。
在与样品水混合并允许进行显色之前，通常以大约1∶1的比率输送DPD试剂(即缓冲剂和指示剂)。色密度是氯浓度的量度，并且采用精密的光学器件以使用校准光源和集成于测量池的敏感光电二极管来测量色密度变化。
为了进行可靠的氯测定，必须知晓已经进行了试剂输送并且已经以适当比率同时输送试剂。适当体积的样品水的适当混合和输送也是重要的，但是这超出了试剂输送检测的要求。
发明内容
一个实施方案提供了一种装置，所述装置包括：包括基体和盖子的盒；位于所述盒的基体和盖子之间的至少一个流体管线；位于所述基体或所述盖子上并且与所述至少一个流体管线紧密接触地对齐的至少一个加热元件；与所述至少一个流体管线紧密接触的至少一个热传感元件，其中所述至少一个热传感元件与所述至少一个加热元件在下游间隔开；用于向所述盒供电的单元；以及与所述盒电连通的处理器，所述处理器执行指令程序以：操作所述至少一个加热元件在第一位置处产生对所述至少一个流体管线的加热；并且操作所述至少一个热传感元件在所述第一位置下游的位置处检测在所述至少一个流体管线内的流体的热量。
另一个实施方案提供了一种系统，所述系统包括：外壳；设置在所述外壳内的比色计；包括基体和盖子的盒；位于所述盒的基体和盖子之间的至少一个流体管线；位于所述基体或所述盖子上并且与所述至少一个流体管线紧密接触地对齐的至少一个加热元件；与所述至少一个流体管线紧密接触的至少一个热传感元件，其中所述至少一个热传感元件与所述至少一个加热元件在下游间隔开；用于向所述盒供电的单元；以及与所述盒电连通的处理器，所述处理器执行指令程序以：操作所述至少一个加热元件在第一位置处产生对所述至少一个流体管线的加热；并且操作所述至少一个热传感元件在所述第一位置下游的位置处检测在所述至少一个流体管线内的流体的热量。
另一个实施方案提供了一种检测盒中的流体流量的方法，所述方法包括：提供包括基体和盖子的盒；提供其中设置有流体的至少一个流体管线，所述至少一个流体管线位于所述基体和所述盖子之间，所述流体管线与泵流体连通；提供位于所述基体或所述盖子上并且与所述至少一个流体管线紧密接触地对齐的至少一个加热元件；提供与所述至少一个流体管线紧密接触的至少一个热传感元件，其中所述至少一个热传感元件与所述至少一个加热元件在下游间隔开；提供用于向所述盒供电的单元；以及提供与所述盒电连通的处理器，所述处理器执行指令程序以：对所述至少一个加热元件供能以在第一位置处产生对所述至少一个流体管线的加热；对流体泵供能以将流体泵送通过所述至少一个流体管线；监测所述至少一个热传感元件以在所述第一位置下游的位置处检测在所述至少一个流体管线内的流体的热量；并且在所述第一位置处施加热量之后检测来自所述热传感元件的热量信号的上升。
另一个实施方案提供了一种用于含水流体中的氯检测的系统，所述系统包括：外壳；设置在外壳内的比色池，所述比色池包括设置在其至少一个壁中的测量光学器件以及盖子，其中所述比色池的至少一个壁包括具有波状边缘的堰；接近比色池设置的盒；以及至少第一和第二独立流体管线，所述至少第一和第二独立流体管线进入所述外壳，穿过所述盒和所述盖子，并且具有从所述盖子底侧离开的其端部；所述至少第一和第二独立流体管线的所述端部大体上彼此平行地对齐；并且所述至少第一和第二独立流体管线的所述端部各自布置为将液体试剂输送到所述比色池中。
在一个实施方案中，测量光学器件可以包括准直透镜和检测器透镜；液体试剂包括指示剂和缓冲剂；其中使用至少第一和第二独立流体管线将指示剂和缓冲剂分别输送到比色池。
在一个实施方案中，盖子包括多个孔；所述至少第一和第二独立流体管线以蛇形方式穿过所述多个孔。
一个实施方案还可以包括泵；其中泵与盒对齐。泵可以是蠕动泵，所述蠕动泵可以运行以将来自两个独立流体管线中每一个的相同体积的液体试剂同时泵送到反应容器中。
在一个实施方案中，比色池的盖子包括用于一个或多个另外的流体管线的至少一个入口。
在一个实施方案中，盖子包括用于另外的流体管线的至少两个出口，所述两个出口朝向比色池的侧壁成角度。比色池的侧壁包括测量光学器件。
在一个实施方案中，其中测量光学器件包括光源和光检测器。光检测器配置成测量预定波长的光。在该系统中，预定波长可以是预定波长范围。在该系统中，比色池可以包括大约22mm的路径长度。
以上是概述，因而可以包含细节的简化、概括和省略；因此，本领域技术人员将理解，该概述仅是说明性的，并且不旨在以任何方式进行限制。
为了更好地理解实施方案连同它们的其他和另外的特征和优点，结合附图参考以下描述。本发明的范围将在所附权利要求中指出。
附图说明
图1示出了试剂输送子系统的分解图。
图2示出了图1的试剂输送系统的印刷电路板(PCB)。
图3示出了检测在线氯分析仪中的试剂输送的示例性方法。
图4(A-C)示出了一个示例性比色计盖子。
图5示出了一个示例性比色池。
具体实施方式
容易理解的是，除了所描述的示例性实施方案以外，如本文附图中一般描述和示出的实施方案的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，如附图中所示的示例性实施方案的以下更详细描述并非旨在限制所要求保护的实施方案的范围，而仅仅是示例性实施方案的代表。
本说明书全文中提到“一个实施方案”或“实施方案”(等)意指结合该实施方案描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个实施方案中。因此，在本说明书全文中各个地方出现短语“在一个实施方案中”或“在实施方案中”等不必然都指代相同的实施方案。
此外，所描述的特征、结构或特性可以在一个或多个实施方案中以任何合适的方式组合。在以下描述中，提供了许多具体细节以给出对实施方案的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可以在不具有一个或多个具体细节的情况下或者利用其他方法、组件、材料等来实践各种实施方案。在其他情况下，未详细示出或描述公知的结构、材料或操作以避免混淆。
一个实施方案提供了一种在线氯分析仪。DPD试剂从单独的瓶中同时移动到比色计。在一个实施方案中，通过凸轮驱动的线性蠕动泵使DPD试剂移动通过不同的管线(例如一个缓冲剂管线、一个含有指示剂试剂的管线)，然后通过试剂输送子系统处理所述线性蠕动泵的(两个)管输出以验证适当的试剂输送。试剂输送子系统允许指示是否向比色计提供了适当的试剂，因为缺乏试剂将失去可靠的氯检测。
无论泵的性能如何，DPD试剂的缺乏或不当比率可能由试剂瓶中的一个或两个为空的简单事实引起。还存在这样的可能性：来自一个或多个瓶的管可能堵塞或扭结并且泵和一个或多个瓶之间的流动被阻塞。可能的是测量室试剂通道可以部分或完全阻塞。此外，存在以下可能性：在从瓶到测量室的试剂流动路径中的某处存在泄漏。
因此，试剂输送子系统具体地以高度确定性检测流量损失和空瓶/管状态。
在一个实施方案中，试剂输送子系统包括热流量传感器。DPD试剂输送体积典型地仅为～50uL/测量周期。此外，泵管小，泵中约千分之62英寸的管腔直径颈状收缩为进入比色计测量室/池的试剂输送管中约千分之13英寸的管腔直径。正常的十二秒泵周期以适当的体积同时输送两种DPD试剂，用于正常的测量周期。冲洗或起动注水(priming)系统动作涉及简单的延长泵运行时间；在这些情况下，不需要流量检测。
因此，试剂输送子系统足以检测适当的流量并且实际上不计算流速。换言之，可能仅需要检测两个试剂管中存在流动以及在两个管中同时发生流动，精确地与泵操作一致。
通过参考附图将最好地理解说明的示例性实施方案。以下描述仅旨在作为实例，并且简单示出某些示例性实施方案。
在图1中，示出了根据一个实施方案的试剂输送子系统101的实例。如所示的，使用热传递方法感测试剂管(统称为102)中的流动。在用于流量测量的热方法中，流体流动路径的一部分经受局部施加的外部热源或冷源，其与环境流体温度显著不同。如果流体流动，则可以在注入点下游的一些固定距离处检测这样的向流动中的热“注入”。如何施加热注入和施加热注入持续多长时间以及用作检测器的热传感器的类型因应用而异。在适当的测量时间、已知条件(如管直径)和系统校准的情况下，这样的系统可以提供精确的流量测量。流量测量的精确度和流动体积决定了对于在给定环境中的使用可接受的可能设计。
实际流速由泵确定，并且试剂输送子系统101仅需要确定试剂管102中的流动实际上已经与泵启动同时发生；也就是说，实际的试剂流速不需要由试剂输送子系统101本身确定。试剂输送子系统101仅需要检测在两个管102中已经发生流动或者是否还未如此进行，无论流动故障是由于没有泵动作还是由于空管等。可能由于多种原因而发生空管。注意，完全泵故障可以由其他系统资源检测，因此通常试剂输送子系统101检测空管102或者满但表现出低流体流量或没有流体流量的管102(例如由于流动路径中某处的堵塞)。
使试剂输送子系统101夹在试剂管102上方和周围，在那里它们离开泵(即在103指示的区域中)。试剂输送子系统101是非侵入性的，因为管102的壁并未穿孔；它是一种流通式设计。印刷电路板(PCB)104上的表面安装电阻器用作低功率热源，并且PCB 104上的下游热敏电阻器用作热传感器，例如，每个试剂管102一个热传感器。电阻器操作由位于PCB 104上接近电阻器的第三热敏电阻器验证。如结合图2进一步详细描述的，第四热敏电阻器安装在PCB 104上，靠近管传感器(热敏电阻器)，以提供对管传感器附近的局部PCB 104温度的测量。
机械地，具有蛤壳式设计的由盖105和基体106形成的模制塑料外壳包含PCB 104，并且具有内置于其中的引导件，该引导件锚固管102，同时外壳围绕管102闭合并紧固。这允许试剂输送子系统101是模块化的，即，它可以作为单独的单元提供，该单元位于较大的外壳内并且装配到位，如本文中进一步描述的。
参考图2，迫使管202与一个或多个加热器电阻器207和热敏电阻器212、213紧密表面接触，以确保管202外表面和这些其他元件之间的低热阻。小型连接器仅将四条线带回系统控制器。
在操作中，就在测量周期开始之前，通过系统控制器例如经由I2C接口电缆将一个或多个电阻器207接通五秒。在对一个或多个电阻器207除去能源之后，立即开始30秒的泵周期。四通道A/D转换器扫描所有热敏电阻器(212、213)通道数据并将其传送回系统控制器，用于流量检测处理。
出于安全目的，在对一个或多个电阻器207供能之前读取加热器热敏电阻器208以确定电阻器控制并未发生故障并且使一个或多个电阻器207连续地接通。为了冗余，专用电路使用单独的加热器热敏电阻器209，以在出现温度过高的情况下自动断开加热器电源。在所有完全可用的功率连续施加到一个或多个电阻器207的情况下，不存在火灾危险或管熔化或损坏。然而，试剂化学性质可能受极端加热影响，可能导致测量不准确。然而，施加到管202用于流量检测的短热脉冲不会可测量地影响试剂化学性质。
如果管202是空的或者是满的但未出现试剂移动，则基于(热)飞行时间原理，在泵送开始后，PCB 204的热敏电阻器212、213将不会预期时间范围内检测到显著的温度升高。这是试剂输送子系统201的显著性特征，其允许成功进行多种形式的分析，用于宽松的热敏电阻器容差，以及用于有用的相对温度测量。在泵送开始后，可以将管传感器212、213数字数据输出到系统控制器达十二秒窗口。如果在此期间没有流体流动，则热脉冲不会简单地在时间窗口内沿试剂管202向下传播。有趣的是，没有流动的满管202实际上不显示温度升高，即使其良好地进入泵送阶段。空管202确实沿着管壁传导足以在热敏电阻器212、213中显示温度变化的热量，但是这样的变化既是微弱的又是延迟的。在下一个测量周期发生之前，整个系统返回到与环境条件的热平衡。
因为试剂输送子系统201基于热变化，所以进行测试以确定试剂本身的环境温度(在冰箱温度下安装新鲜试剂瓶)或管202和PCB 204是否负面地影响正确检测流量损失的能力。这样的测试是在高于和低于工作温度规范的5开氏度的环境温度中进行的。此外，将在冰浴温度(略不高于冰点)的试剂引入在25℃的试剂输送子系统本身201。在所有测试情况中都证明了完全检测能力。
一个实施方案提供了试剂管202和PCB 204组件(例如，207、212和213)之间的热界面，使得试剂管202物理地接触PCB 204的组件。
PCB 204可以使用.031”厚的玻璃纤维环氧树脂原料代替常用的.062”原料制造。可以这样做以减小PCB 204材料的热容，从而使其更快地冷却并且不作为储热器。可以在PCB 204材料中引入高热阻抗槽210、216。例如，高热阻抗槽210使一个或多个加热器电阻器207与PCB 204的其余部分热绝缘。理想地，这些电阻器207将仅将热量传递到跨过一个或多个电阻器207的顶部的两个试剂管202。
图2的实例中示出的四个电阻器207是以串联-并联结构布置的各自为49.9欧姆的2512封装电阻器，因此在8W的标称额定功率的总电阻为49.9欧姆。这些电阻器207可以由在控制器板上的外部15V电源驱动，因此驱动电流为～300mA。使用在外壳盖子105中的小有机硅泡沫垫将管202压靠在一个或多个电阻器207的顶部。该高耐热垫减少了从管202通过外壳的热传递，并且向管202提供了机械顺从的压力。直接在一个或多个电阻器207下方的PCB204的底部具有支撑PCB 204的小块，其尺寸被修整为施加轻微的压力负载，将试剂管202压在泡沫垫和一个或多个电阻器207之间。在PCB 204的较远下方，板中的水平高热阻抗槽216有助于使下部热敏电阻器区域(传感器212、213)与PCB 204区域的其余部分热绝缘，其再次充当与来自一个或多个电阻器207的跨过PCB 204传导的热量的热阻。两个管热敏电阻器212、213位于几乎被槽围绕的略细长的“指状物”上(一个在216处示出，另一个在217处示出)，提供与彼此的热阻以及与PCB 204区域的其余部分的热阻。管202被压在热敏电阻器212、213和外壳盖子(图1中的105)之间，外壳盖子提供了允许外壳的快速装配和夹紧的用于管的模制引导件。调节垂直尺寸，使得以略微向下的压力预加载指状物，并且通过模制到外壳底部中的凸起小块将指状物的端部支撑在PCB 204下方。这确保了随时间推移耐久的在管202壁和传感器热敏电阻器212、213之间的热界面。
电阻器215是零欧姆0603SMD电阻器，其由于高热阻抗陶瓷基板的价值而用于破坏铜迹线热路径。已经发现铜迹线是出色的热导体，其热阻远低于PCB 204材料本身。因此，.005”的最小可行迹线宽度用于与热敏感的组件的连接。
PCB 204布局使用围绕热敏电阻器传感器212、213区域的铜路径迹线，以将传导的热脉冲重新导向并扩散穿过PCB 204而远离该区域。出于类似的原因，类似的铜保护环围绕一个或多个电阻器207区域，但是将该热量传导到在PCB 204的顶端上的离散的散热翼。
在测量周期之间，热量通过传导和自然对流从PCB 204传递到环境。该冷却阶段使热敏电阻器传感器212、213在下一个测量周期之前返回到准稳态温度。
图3示出了试剂输送检测的一个示例性方法。如本文中所述，试剂输送子系统可以作为盒或模块提供(310)，其可以安装到位并且连接到现有管，例如用于DPD试剂和水源。盒可以包括PCB 104、基体106和盖子106，以及管102，例如如图1中举例示出的。
如在320处所示，提供至少一个流体管线其中设置有流体，例如，管102中的DPD试剂，其中至少一个流体管线位于基体106和盖子105之间，流体管线与使流体移动的泵流体连通，如本文中所述。
提供至少一个加热元件330，其中至少一个加热元件(例如一个或多个电阻器207)位于基体106和/或盖子106的组件上并且与至少一个流体管线102紧密接触地对齐。此外，如在340处所示，提供至少一个热传感元件，例如一个或多个热敏电阻器212、213，其与至少一个流体管线102紧密接触，其中至少一个热传感元件与至少一个加热元件在下游间隔开，如例如图2中所示，流动方向由毛细管路径表示。
如在350处所示，提供用于向盒供电的单元，其为与盒电连通的处理器，所述处理器执行指令程序以进行试剂输送检测机制，如例如在以下步骤中概述的。
在360处对至少一个加热元件供能以在第一位置处产生对至少一个流体管线的加热。在370处，对流体泵供能以将流体泵送通过至少一个流体管线，例如，沿毛细管流动方向并朝向比色计。
在380处监测至少一个热传感元件以在第一位置下游的位置处检测在至少一个流体管线内的流体的热量。此后，在390处，在第一位置处施加热量之后检测来自热敏电阻器的热量信号的上升。在390处检测到的该热量信号的上升或未检测到该热量信号的上升允许试剂输送子系统检测DPD试剂已经通过管移动到比色计以在样品水中的可靠氯检测。
将DPD试剂输送至比色池，其中设置在池壁中的光学器件检测与氯的存在相关的颜色变化。当操作从加压源供给样品水的比色池时，可能存在夹带或溶解的气体，所述气体然后在光程中的池的表面上的部位周围成核并形成气泡。然后气泡干扰比色测量并且能够导致测量量的误差(例如，高达100倍)，例如，随着气泡长大并且在参考和样品测量之间来回移动。
在一个实施方案中，如图4(A-C)所示，比色池421A的盖子420A设置有多个喷嘴419B，所述多个喷嘴419B将流体(例如，在池壁处从样品水管线418A进入比色池421A的样品水)导向到光学器件(光源和光检测器)上方以及到比色池421A的光源和光检测器之间穿过的光程中。这允许样品水从管线418A、418B进入并且导向池421A的壁(以图4B中的虚线箭头所示的方向)并且在它们有机会干扰光学测量之前吹走或移开气泡。在图4A中的402A处和图4B中的402B处共同表示的DPD试剂管线提供了具有用于比色氯检测的指示剂和试剂的比色池。
图4C示出了盖子420C的下侧的另一个视图。喷嘴419C示出为为水管线418C入口提供出口。DPD试剂管线402C可以或可以不类似地导向池421A的壁。
如图5所示，比色池521包括主要部分522，其形成用于样品水、指示剂和缓冲剂根据样品水中氯的存在反应并生成有色产物的反应池。使用比色池521的测量光学器件，例如设置在比色池521的壁(其可以是透明或透光材料)中的测量光学器件，检测样品水的颜色，具体地，利用光源和光检测器测量样品水的色密度。测量光学器件可以包括准直器和/或其他常规光学器件。由于存在氯氧化DPD或其他指示剂时产生的颜色，所以样品水的色密度增大。
如本文中所述，使用泵以向比色池521提供DPD试剂和样品水。因为比色池521具有有限的体积，所以样品水和其他液体(即DPD试剂的缓冲剂和指示剂)需要离开比色池521。
因此，一个实施方案在比色池521的壁522中提供了堰523。堰523可以具有波状表面524(如所示)，从而促使比色池521的液体内容物的平稳流出。因此，当流体水平到达堰523的顶部时，流体流过堰523的顶部并且向下流到下方的排放系统。这种布置允许比色池521在测量周期之间用流体(例如，样本水)冲洗，并且还有助于比色池521内的一致填充水平，允许精确的基于体积的测量。堰523的波状表面524减少了在流体顶部的大弯月面的形成，并且允许实现恒定的填充体积。
对于本领域普通技术人员明显的是，本文中描述的各种过程可以通过执行指令程序的处理器完成，其中指令程序可以存储在本地存储器中或可以远程访问。例如，可以根据预定程序处理从比色计的池获得的比色测量值，以检测在样品水内氯的存在。类似地，处理器可以执行代码或指令以对多种元件(例如电阻器)供能，并且监测例如在热传感器处产生的热量，以检测试剂输送或缺少试剂输送。
出于举例说明和描述的目的已经呈现了本公开，但是其并不旨在是详尽或限制性的。多种修改和变化对于本领域普通技术人员将是明细的。选择和描述实施方案以解释原理和实际应用，并且使本领域其他普通技术人员能够理解具有多种修改的多种实施方案的公开内容，所述修改适合于预期的特定用途。
因此，尽管本文中已经参考附图描述了说明性的示例性实施方案，但是应理解，这种描述不是限制性的，并且本领域技术人员在不脱离本公开的范围或精神的情况下可以在其中进行各种其他改变和修改。

Claims (15)

1.一种装置，所述装置包括：
包括基体和盖子的盒；
位于所述盒的基体和盖子之间的至少两个流体管线；
与所述基体或所述盖子一体化并且与所述至少两个流体管线紧密接触地对齐的至少一个加热元件；
与所述至少两个流体管线紧密接触的至少一个热传感元件，其中所述至少一个热传感元件与所述至少一个加热元件在下游间隔开；
用于所述盒的电源；以及
与所述盒电连通的处理器，所述处理器被编程为：
在测量周期开始之前，操作所述至少一个加热元件在第一位置处产生对所述至少两个流体管线加热至少五秒的预定时间量，其中所述测量周期包括：
在所述第一位置上游将流体引入到所述至少两个流体管线中；和
操作所述至少一个热传感元件在所述第一位置下游的位置处检测在所述至少两个流体管线内的流体的热量；
在经过所述预定时间量之后，操作所述至少一个加热元件停止在所述第一位置处对所述至少两个流体管线加热；
在所述第一位置上游将流体引入到所述至少两个流体管线中；并且
操作所述至少一个热传感元件在所述第一位置下游的位置处检测在所述至少两个流体管线内的流体的热量。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理器执行指令程序以：
检测使用所述至少一个热传感元件的预定加热模式；并且
由所述预定加热模式检测流体在所述至少两个流体管线中流动。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个加热元件包括至少一个电阻式加热元件。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述基体包括印刷电路板，并且进一步其中所述至少一个电阻式加热元件设置在所述印刷电路板上。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个热传感元件包括热敏电阻器。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述基体包括印刷电路板，并且进一步其中所述热敏电阻器设置在所述印刷电路板上。
7.根据权利要求5所述的装置，其中所述热敏电阻器包括非线性热敏电阻器。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少两个流体管线包括两个携带试剂的流体管线。
9.一种系统，所述系统包括：
外壳；
设置在所述外壳内的比色计；
包括基体和盖子的盒；
位于所述盒的基体和盖子之间的至少两个流体管线；
与所述基体或所述盖子一体化并且与所述至少两个流体管线紧密接触地对齐的至少一个加热元件；
与所述至少两个流体管线紧密接触的至少一个热传感元件，其中所述至少一个热传感元件与所述至少一个加热元件在下游间隔开；
用于所述盒的电源；以及
与所述盒电连通的处理器，所述处理器被编程为：
在测量周期开始之前，操作所述至少一个加热元件在第一位置处产生对所述至少两个流体管线加热至少五秒的预定时间量，其中所述测量周期包括：
在所述第一位置上游将流体引入到所述至少两个流体管线中；和
操作所述至少一个热传感元件在所述第一位置下游的位置处检测在所述至少两个流体管线内的流体的热量；
在经过所述预定时间量之后，操作所述至少一个加热元件停止在所述第一位置处对所述至少两个流体管线加热；
在所述第一位置上游将流体引入到所述至少两个流体管线中；并且
操作所述至少一个热传感元件在所述第一位置下游的位置处检测所述至少两个流体管线内的流体的热量。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理器执行指令程序以：
检测使用所述至少一个热传感元件的预定加热模式；并且
由所述预定加热模式检测流体在所述至少两个流体管线中流动。
11.根据权利要求9所述的系统，其中所述至少一个加热元件包括多个电阻式加热元件。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述基体包括印刷电路板，并且进一步其中所述多个电阻式加热元件设置在所述印刷电路板上。
13.根据权利要求9所述的系统，其中所述至少一个热传感元件包括热敏电阻器。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述基体包括印刷电路板，并且进一步其中所述热敏电阻器设置在所述印刷电路板上。
15.根据权利要求9所述的系统，其中所述至少两个流体管线包括两个携带试剂的流体管线。
CN202310553678.1A 2016-06-30 2017-06-22 基于热传递的气体流量检测器和在线氯分析仪 Pending CN116465467A (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/199,726 2016-06-30
US15/199,726 US10247635B2 (en) 2016-06-30 2016-06-30 Online chlorine analyzer
PCT/US2017/038822 WO2018005236A1 (en) 2016-06-30 2017-06-22 Heat transfer based gas flow detector and online analyzer for chlorine
CN201780034728.8A CN109313051A (zh) 2016-06-30 2017-06-22 基于热传递的气体流量检测器和在线氯分析仪

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780034728.8A Division CN109313051A (zh) 2016-06-30 2017-06-22 基于热传递的气体流量检测器和在线氯分析仪

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116465467A true CN116465467A (zh) 2023-07-21

Family

ID=59285365

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310553678.1A Pending CN116465467A (zh) 2016-06-30 2017-06-22 基于热传递的气体流量检测器和在线氯分析仪
CN201780034728.8A Pending CN109313051A (zh) 2016-06-30 2017-06-22 基于热传递的气体流量检测器和在线氯分析仪

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780034728.8A Pending CN109313051A (zh) 2016-06-30 2017-06-22 基于热传递的气体流量检测器和在线氯分析仪

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10247635B2 (zh)
EP (1) EP3479078B1 (zh)
CN (2) CN116465467A (zh)
WO (1) WO2018005236A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113030480B (zh) * 2019-12-25 2024-04-05 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 试剂预热装置及样本分析仪

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4925444A (en) * 1987-08-07 1990-05-15 Baxter Travenol Laboratories, Inc. Closed multi-fluid delivery system and method
US4938079A (en) * 1989-03-06 1990-07-03 Ivac Corporation Thermal transit time flow measurement system
JPH0627123A (ja) 1992-07-08 1994-02-04 Honda Motor Co Ltd ガス式角速度検出器
JP3175887B2 (ja) 1992-10-27 2001-06-11 株式会社半導体エネルギー研究所 測定装置
US6487904B1 (en) 2000-11-09 2002-12-03 Rosemont Aerospace Inc. Method and sensor for mass flow measurement using probe heat conduction
JP4502256B2 (ja) 2004-09-07 2010-07-14 株式会社山武 流量センサ
US8728025B2 (en) * 2008-03-10 2014-05-20 S.E.A. Medical Systems, Inc. Intravenous fluid monitoring
US9186457B2 (en) * 2011-04-27 2015-11-17 Freddie Eng Hwee Lee Intravenous infusion monitoring apparatus, system and method
JP5819784B2 (ja) 2012-06-15 2015-11-24 日立オートモティブシステムズ株式会社 熱式流量計

Also Published As

Publication number Publication date
US10247635B2 (en) 2019-04-02
EP3479078A1 (en) 2019-05-08
CN109313051A (zh) 2019-02-05
EP3479078B1 (en) 2021-01-27
WO2018005236A1 (en) 2018-01-04
US20180003585A1 (en) 2018-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2478112C (en) Gas chromatograph and expired air component analyzer
US6080583A (en) Blood analysis system and method for regulating same
US7836750B2 (en) Gas detection system and method
US4443407A (en) Analysis system
CA1154092A (en) Analysis system
EP0753721B1 (en) Volume detection apparatus and method
JP2005526245A (ja) 統合された流体流れ及び特性マイクロセンサ・アセンブリ
JP6466598B2 (ja) 流体試験セル用ライトガイド
EP1594795A2 (en) Method and apparatus for aspirating liquid from a container
EP4177698A1 (en) Sensor system for fluids
EP0759168A1 (en) Fluid analyser
CN116465467A (zh) 基于热传递的气体流量检测器和在线氯分析仪
JP4054324B2 (ja) 液中の気泡の検出方法
US8689625B2 (en) Method and apparatus for detecting the level of a liquid in monitoring a dispense/aspirate process
US7909063B2 (en) Microchip inspection system and program employed for the same
JP2009008478A (ja) マイクロチップ検査システム
JP2007086035A (ja) 液体性状判定装置及び方法
EP3252467B1 (en) Heating system for a measurement cell
EP4059605B1 (en) Pipette-fillable cartridge fluid detection
JP2007322327A (ja) 分注装置および自動分析装置
JP2000271216A (ja) 気泡検出装置および気泡検出方法
JP5487324B2 (ja) 自動分析装置
US20190120819A1 (en) Blood analysis device
JP4418972B2 (ja) 光学式メタノールセンサの流路装置
JP2003270018A (ja) 微小流量の測定及び分配の方法と装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination