TW202115393A - 監測和指示系統 - Google Patents

Abstract

一種監測和指示系統，包括感測器部分、控制和指示部分以及電源部分。監測和指示系統被配置為：（a）監測消毒溶液中消毒劑的濃度；（b）在檢測到消毒劑的濃度變為等於預設閾值濃度水準時，或下降為低於預設閾值濃度水準時，確定消毒劑的耗盡；以及（c）通過發出通知以指示消毒溶液中消毒劑的耗盡。

Description

監測和指示系統

本發明總體上涉及消毒監測和指示領域。更具體地，本發明涉及用於消毒系統的監測和指示系統的領域。

本申請案主張2019年8月12日提交的美國臨時專利申請案第62／885,646號的優先權的權益，其全部公開內容通過引用合併在本文中。

消毒系統用於減少表面上微生物的存在。交叉污染不僅會在器皿接觸多種食物源時發生，而且還會在器皿接觸堅果等常見過敏原時發生。此外，當器皿清潔不當或清潔不及時，可能會發生微生物生長，清潔不及時可能對公眾造成不良影響。接觸還未準備好的或未被正確冷藏的食物的食物表面可能會污染其他食物，如果攝入會造成有害的影響。因此，保持清潔的和經消毒的食物接觸表面（例如刀和其他器皿）是食品服務行業不可或缺的一部分。

在消毒溶液中，可以使用不同的化學物質作為消毒劑。常用的化學物質包括氯（漂白劑）、季銨、碘和其他。在消毒過程中，必須定期更換含有一種或更多種這些化學物質的消毒溶液，因為這些化學物質的濃度會隨著時間的推移而降低，從而最終失去消毒效果。因此，法律、規章或政策通常要求消毒化學物質的濃度在一定範圍內，以確保所需的消毒效果。例如，通常要求氯消毒液的氯濃度為百萬分之50至200（ppm）；通常要求季銨消毒液的季銨濃度為100至400 ppm；通常要求碘消毒液的碘濃度為5至50 ppm。

以下給出了本發明的簡化概要，以便提供對本發明的某些方面的基本理解。該概要不是本發明的廣泛概述。其並非旨在標識關鍵要素或描繪本發明的範圍。其唯一目的是以簡化的形式提出本發明的一些概念，作為在別處提出的更詳細描述的序言。

根據本發明的一個實施例，一種監測和指示系統，其包括感測器部分、控制和指示部分以及電源部分。監測和指示系統被配置為：（a）監測消毒溶液中消毒劑的濃度；（b）在檢測到消毒劑的濃度變為等於預設閾值濃度水準時，或下降為低於預設閾值濃度水準時，確定消毒劑的耗盡；以及（c）通過發出通知以指示消毒溶液消毒劑的耗盡。

根據本發明的另一個實施例，一種用於監測消毒溶液中消毒化學物質的濃度的方法包括：（a）提供容器；（b）用包含消毒劑的消毒溶液填充所述容器；（c）將具有感測器部分、控制和指示部分以及電源部分的監測和指示系統放置在所述容器中；（d）啟動所述監測和指示系統以測量消毒劑的濃度；（e）當所測量的消毒溶液中的消毒劑的濃度高於預設閾值濃度水準時，啟動所述監測和指示系統以發出第一通知；（f）當所測量的消毒溶液中的消毒劑的濃度變為等於預設閾值濃度水準時，或下降為低於預設閾值濃度水準時，啟動所述監測和指示系統以發出第二通知以指示消毒溶液已耗盡；（g）用具有高於預設閾值濃度水準的消毒劑的濃度的新批次的消毒溶液更換已耗盡的消毒溶液；（h）佈置監測和指示系統；以及（i）將新的監測和指示系統放置在具有新批次的消毒溶液的廚房容器中。

所有國家都有食品服務法典和規章，該法典和規章規定了清潔器皿（例如刀、匙、叉等）的可接受的方法和時間。規章通常要求消毒化學物質的濃度在一定範圍內，以確保所需的消毒效果。但是，保持適當的清潔度依靠於負責確保遵守法典和規章的人員的奉獻精神和常識。例如，儘管氯消毒溶液在殺死細菌和其他微生物以及防止食品行業污染方面非常有效，但該溶液的氯濃度會隨著時間的流逝而降低，從而在被暴露於諸如食物垃圾等物質後喪失了消毒效果。如果沒有人檢查溶液的濃度，則溶液可能無法有效地消毒器皿。

取決於器皿接觸的食物，所述器皿需要被非常頻繁地用消毒溶液清潔。因此，消毒過程通常是費力的且耗時的，並且消毒溶液很快耗盡，這在例如午餐和晚餐的高服務時段期間尤其不便。在某些情況下，食品行業人員可能並不總是能夠及時使用傳統的氯測試條來測量氯消毒溶液中的氯濃度，因此可能無法及時更換耗盡的氯消毒溶液。因此，可能希望有一個簡單、自動、可靠和低成本的監測和指示系統，以更好地提醒食品行業人員並通知他們需要更換的已耗盡的氯消毒溶液。

用於監測消毒溶液的功效的系統和方法在圖1-7中示出。首先參考圖1，在一些實施例中，監測和指示系統100通常包括感測器部分110、控制和指示部分120以及電源部分130。感測器部分110包括一次性絲網印刷電極系統，該電極系統可以是例如兩電極系統、三電極系統、四電極系統等多電極系統。在圖1所示的三電極系統中，一次性絲網印刷電極系統包括對電極111、工作電極112和參比電極113。感測器部分110被具有開口115的頂部絕緣層114覆蓋（或在一些實施例中被層壓），以同時暴露出對電極111、工作電極112和參比電極113的一部分，同時將感測器部分110的其餘部分從外部環境（例如氣體、流體、固體）隔離開。控制和指示部分120包括恆電位模組121、類比／數位轉換器模組122（ADC）、處理器模組123（DSP）和指示模組124。電源部分130可以包括電源模組131。

如下面將更詳細地描述的，在實施例中，感測器部分110、控制和指示部分120以及電源部分130可以單獨製造並配置為連接在一起。部分感測器部分110、指示部分120和／或電源部分130中的一個或更多個可以配置為設置在容器一側上的張貼物。在其他實施例中，各個部分感測器部分110、指示部分120和電源部分130一起製造為單個一次性可配置的監測和指示系統100，其可以但不一定是張貼物。

在任何情況下，使用者可以將監測和指示系統100放置在其中具有消毒溶液的容器內。消毒溶液的濃度將隨著使用時間的推移逐漸降低。如本文所述，感測器部分110可以即時地確定消毒溶液中消毒劑（例如氯）的濃度。當指示模組124被啟動時，用戶知道消毒溶液的濃度低於下限，該用新批次的消毒溶液來更換耗盡的消毒溶液了，新批次的消毒溶液中消毒化學物質的濃度高於預設閾值濃度水準。如果監測和指示系統100是一次性的，則可以將新的張貼物的監測和指示系統100放置在新批次的消毒溶液中，或者更換監測和指示系統100中的一次性部分。

圖2示出了根據各種實施例的監測和指示系統100。在實施例210中，監測和指示系統100的控制和指示部分212以及電源部分213可被容納在外部殼體214中，該外部殼體214被配置為通過連接插座215連接到監測和指示系統100的感測器部分211上。在該實施例210中，監測和指示系統100的感測器部分211可以是一次性的，並且可以在一次測試、多次測試或預設測試時間段之後被更換。容納在外部殼體214內的控制和指示部分212以及電源部分213可以是一次性的或永久的。並且在一些實施例中，該外部殼體214可自由地位於消毒溶液的內部或外部或固定在消毒溶液的內部或外部。

在實施例220中，監測和指示系統100的感測器部分221以及控制和指示部分222可以作為一個完整的一次性部件一起製造，該一次性部件可以在一次測試、或預設測試時間段之後更換。包括感測器部分221以及控制和指示部分222的該一次性部件可以通過連接插座225連接到電源部分223。監測和指示系統100的電源部分223可以被容納在外部殼體224中。在一些實施例中，該外部殼體224可自由地位於消毒溶液的內部或外部或固定在消毒溶液的內部或外部。

在實施例230中，感測器部分231、控制和指示部分232以及電源部分233可以作為一個完整的部件一起製造，並且用作一次性監測和指示系統100，該監測和指示系統可以是一個張貼物，並且可以在一次測試、多次測試或預設測試時間段之後進行處理。與實施例210和220一樣，在實施例230中，一次性監測和指示系統100可自由地位於消毒溶液的內部或外部或固定在消毒溶液的內部或外部。

雖然在圖2中僅示出了監測和指示系統100的210、220和230三個實施例。應當理解，監測和指示系統100的感測器部分231、控制和指示部分232以及電源部分233可以單獨地或組合地製造為一次性部件或永久性部件。另外，它們還可以單獨或組合地用作一次性部件或永久性部件。

接下來，圖3示出了一次性絲網印刷電極300，該一次性絲網印刷電極300可以單獨地或組合地用作監測和指示系統100的感測器部分110。一次性絲網印刷電極300包括對電極310、工作電極320和參比電極330。這些電極可以單獨地或組合地由諸如鉑、鈀、金、銀、氯化銀、氯化鉀、鎳、鋁、鈣、銫、溴、鋰、鉬、銅、鋅、鈷、黃銅、鈦、釷、鋯、鑭、鈰、釕、銥、錳、鎘、銦錫氧化物、石墨、石墨烯、碳、鉛、鉛筆芯、陶瓷、塑膠、聚合物、納米管、納米線、納米棒、摻硼金剛石、金剛石、二茂鐵、苄索氯銨以及包括貴金屬釕、銥、鉑和鈦的氧化物的混合金屬氧化物的材料製成。

一次性絲網印刷電極300還包括襯底膜340，在該襯底膜340上佈置有對電極310、工作電極320和參比電極330。襯底膜340可以單獨地或組合地由諸如玻璃、鋁、陶瓷、金屬、紙、蠟、矽、碳化矽、聚酯、環烯烴共聚物、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚三氟氯乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚乙炔、聚四氟乙烯、酚醛樹脂、聚醯亞胺、聚碸、聚吡咯、對位芳綸、聚氯丁二烯、聚苯胺、聚噻吩、聚乙烯基吡咯烷酮、聚苯酚磺酮、甲醛樹脂、呋喃、矽酮、聚甲基丙烯酸甲酯、乙基纖維素、聚醚醚酮、聚萘二甲酸乙二醇酯和其他合適的聚合材料製成。在一些實施例中，襯底膜可以是剛性或柔性帶。優選地，襯底膜340被配置為處於約–20°C（-4°F）至約150°C（302°F）之間的溫度中。

具有開口360的絕緣層350設置在襯底膜340的頂部，從而覆蓋對電極310、工作電極320和參比電極330。雖然圖3中的絕緣層350的開口340具有矩形結構，但是應當理解，該開口340可以是任何形狀，只要其同時暴露對電極310、工作電極320和參比電極330的部分，同時將一次性絲網印刷電極300的剩餘部分與外部環境（例如氣體、流體、固體）隔離。

圖4示出了一次性絲網印刷電極300的一些另外的示例性實施例410、420、430和440。實施例410、420、430和440中的絲網印刷電極均包括三電極，該三電極中每個電極具有其自己的電極形狀排列。

電極可配置為測量溶液重的電壓和電流。根據結果，可以確定溶液是否在可接受的範圍內，因此可以確定是否需要更改溶液。

在實施例中，絲網印刷電極300可以用化學敏感場效應電晶體（ChemFET）代替。該ChemFET可用作測量消毒溶液的化學濃度的感測器。隨著消毒溶液的化學濃度的變化，流經電晶體的電流相應變化。

圖5示出了監測和指示系統100的控制和指示部分520（通常對應於圖1中的控制和指示部分120）和電源部分530（通常對應於電源部分130）的實施例。控制和指示部分520包括恆電位模組521、類比／數位轉換器模組522、處理器模組523和指示模組524。在一些實施例中，恆電位模組521可以從感測器部分510（通常對應於感測器部分110，並且還被描述為實施例300、410、420、430和440）中的一次性絲網印刷電極接收電化學信號。並且恆電位模組521可通過類比／數位轉換器模組522與處理器模組523進一步電連接。類比／數位轉換器模組522可以將從恆電位模組521接收的類比信號轉換為數位信號，然後將轉換後的數位信號發送給處理器模組523。根據從類比／數位轉換器模組522接收的數位信號，處理器模組523確定測量的消毒溶液的濃度是否在目標範圍以上、在目標範圍內或在目標範圍以下，然後，基於濃度測量值相應地啟動指示模組524，下面將更詳細地描述。例如，處理器模組523可以使指示模組524：（1）啟動低功率照明源605（圖6A和6B所示的示例）以向用戶提供一個或更多個警報通知；（2）啟動其中的傳輸模組，無線地或有線地將一個或更多個警報通知傳輸到遠端設備；（3）啟動其中的機械機制以釋放特定顏色的通知染料；和／或（4）例如啟動揚聲器以播放通知消息。監測和指示系統100的電源部分530包括電源模組531，該電源模組531可以是電池（配置為具有一定的預定義保質期）、由化學能或電化學能供電的內部電化學源、有線或無線連接到外部電源的電源介面或任何其他為系統提供必要電源的方法，無論是現在已知的還是以後開發的。

在一些實施例中，指示模組524可包括一個或更多個低功率照明源，諸如超低功率發光二極體（LED）、低功率燈、低功率燈泡或低功率發光光源。在一個示例中，指示模組包括一個或更多個紅色超低功率LED單元，當消毒溶液的濃度變為等於預設濃度閾值水準時或下降為低於預設濃度閾值水準時，啟動該紅色超低功率LED單元。指示模組524可以進一步包括一個或更多個綠色超低功率LED單元，當消毒溶液的濃度高於預設濃度閾值水準時，可以啟動該綠色超低功率LED單元。

在其他實施例中，指示模組524包括傳輸模組，該傳輸模組被配置為將警報通知（例如無線地）傳輸到遠端設備。在示例中，當消毒溶液的濃度變為等於預設濃度閾值水準時或下降為低於預設濃度閾值水準時，指示模組524被啟動以將無線通知發送到遠端設備。可選地，指示模組524可以按預設間隔將指示氯消毒溶液的即時氯濃度的通知或者僅將該濃度高於／低於閾值的通知發送給遠端設備。可選地，通知可以是精確的濃度。

在另外的實施例中，指示模組524包括將染料釋放到消毒溶液中的機械機構。根據不同的應用，可以使用一種染料或多種染料的組合。例如，當濃度變為等於預設濃度閾值水準時或下降為低於預設濃度閾值水準時，非反應性食用染料可能會釋放並溶解在消毒溶液中。因此，用戶可以容易地檢測到消毒溶液已耗盡並且需要更換。

在另一個實施例中，非反應性染料可以釋放在監測和指示系統100中，而不是被釋放並溶解在消毒溶液中。當然，反應性和非反應性染料都可以單獨使用或組合使用。

儘管以上實施例示出了監測和指示系統100的一些特定配置，但是應當理解，可能存在能夠實現類似功能和／或實現類似結果的其他配置。例如，應該理解的是，在一些實施例中，控制和指示部分520（通常為120）和電源部分530（通常為130）可以一起製造，容納在外部殼體內並通過連接插座與監測和指示系統100的感測器部分510（通常為110）連接。在這種情況下，監測和指示系統100的感測器部分510可以是一次性的，並且可以在一次測試、多次測試或預設測試時間段之後被更換。容納在外部殼體內的控制和指示部分520以及電源部分530可以是一次性的或永久的。因此，用戶在用新批次溶液替換耗盡的溶液時可替換感測器部分510，而無需扔掉容納控制和指示部分520以及電源部分530的外部殼體。在其他實施例中，控制和指示部分520以及感測器部分510可被一起製造為通過連接插座與電源部分530連接的一次性部分。並且電源部分530可以單獨容納在另一個外部殼體內。在這種情況下，每次將耗盡的溶液替換為新批次的溶液時，用戶都可以更換包含感測器部分510以及控制和指示部分520的一次性部分，而不用丟棄電源部分530。

繼續，圖6示出了具有各種外部指示功能的監測和指示系統100的更多的實施例，以基於所測量的消毒溶液的濃度水準是否高於預設濃度閾值水準來指示消毒溶液的良好和／或不良狀態。如圖6所示，監測和指示系統100可包括襯底膜層601和絕緣層602。絕緣層602可包括配置為顯示通知的照明源605的顯示區域604。在一些示例中，當消毒溶液的濃度高於預設濃度閾值水準時，顯示區域604可以被啟動以顯示核取記號的照明源605。並且核取記號可以是諸如綠色的顏色，該顏色可以容易地識別為指示狀態為“良好”的顏色。在其他示例中，當消毒溶液的濃度變為等於預設濃度閾值水準時或下降為低於預設濃度閾值水準時，監測和指示系統100的顯示區域604可以被啟動以顯示十字標記的照明源605。並且，十字標記可以是諸如紅色的顏色，該顏色易於識別為指示狀態為“不良”的顏色。

圖7示出了使用中的消毒監測和指示系統100。其中，容器700可以充滿消毒溶液710，並位於食品加工場所附近。消毒溶液710可用於廚房器皿使用後的消毒。使用者可以將監測和指示系統100（可以是張貼物）自由地或固定位置地佈置在廚房容器700內。監測和指示系統100可以在與消毒溶液接觸時立即開始工作（例如可以由來自消毒溶液的電荷供電）。監測和指示系統100可以連續測量如上所述消毒溶液710中所述消毒化合物成分的濃度。當消毒溶液的濃度高於預設濃度閾值時，監測和指示系統100可以啟動指示模組124以發出第一通知（例如光指示、有線或無線信號、染料、聲音等），否則監測和指示系統100可能會保持休眠狀態。當消毒溶液的濃度變為等於預設濃度閾值時或下降為低於預設濃度閾值時，監測和指示系統100啟動指示模組124以發出表示消毒溶液需要更換的第二通知（例如光指示、有線或無線信號、染料、聲音等）。廚房人員會看到該通知，隨後用新批次的消毒溶液替換耗盡的消毒溶液，新批次的消毒溶液中消毒化學物質的濃度高於預設閾值濃度水準。廚房人員可以放置用過的張貼物監測和指示系統100（或視情況而設置其監測和指示系統100的一部分），並將新的監測和指示系統100插入容器700。

在實施例中，用於保持消毒溶液的濃度的方法包括以下步驟：（a）提供容器；（b）用包含消毒化學物質的消毒溶液填充容器；（c）將第一監測和指示系統放置在容器內或容器上，其中該系統具有粘合區域；（d）啟動監測和指示系統以測量消毒化學物質的濃度；以及（e）當所測量的至少一種消毒化學物質的濃度高於預設閾值濃度水準時，啟動監測和指示系統以發出通知，從而指示已耗盡的消毒溶液。該方法還可以包括：（f）用具有高於預設閾值濃度水準的消毒化學物質的濃度的新批次的消毒溶液更換已耗盡的消毒溶液；（g）佈置第一監測和指示系統；以及（i）將第二監測和指示系統放置在廚房容器的表面上。

在其他實施例中，用於監測和指示消毒溶液濃度的方法包括以下步驟：（a）提供容器；（b）用包含消毒化學物質的消毒溶液填充容器；（c）將帶有感測器部分、控制和指示部分以及動電源部分的監測和指示系統放置在裝有消毒溶液的容器中；（d）啟動監測和指示系統以測量消毒化學物質的濃度；（e）當所測量的消毒化學物質的濃度高於預設閾值濃度水準時，啟動監測和指示系統以發出第一通知；（f）當所測量的消毒化學物質的濃度變為等於預設閾值濃度水準時或下降為低於預設閾值濃度水準時，啟動監測和指示系統以發出第二通知，從而指示消毒溶液已經耗盡；（g）用具有高於預設閾值濃度水準的消毒化學物質的濃度的新批次消毒溶液更換耗盡的消毒溶液；（h）佈置監測和指示系統；以及（i）將新的監測和指示系統以及新批次的消毒溶液自由地或固定位置地放置在廚房容器中。

在另外的實施例中，用於監測和指示消毒溶液的濃度的方法包括以下步驟：（a）提供容器；（b）用包含消毒化學物質的消毒溶液填充容器；（c）在具有消毒溶液的容器中提供具有監測指示系統的電源部分（例如電池）的殼體，該監測指示系統包括感測器部分以及控制和指示部分，其中這些部分是可分離的並且感測器部分是一次性的；（d）將帶有電源部分的殼體自由地或固定位置地放置在帶有消毒溶液的容器中；（e）通過連接插座將監測和指示系統的一次性感測器部分以及控制和指示部分連接到殼體上；（e）啟動監測和指示系統以測量消毒化學物質的濃度；（f）當所測量的消毒化學物質的濃度高於預定設閾值濃度水準時，啟動監測和指示系統以發出第一通知；（g）當所測量的消毒化學物質的濃度變為等於預設閾值濃度水準時或下降為低於預設閾值濃度水準時，啟動監測和指示系統以發出第二通知，從而指示消毒溶液已耗盡；（h）用具有高於預設閾值濃度水準的消毒化學物質的濃度的新批次消毒溶液更換耗盡的消毒溶液；（i）佈置監測和指示系統的感測器部分以及控制和指示部分；以及（j）通過連接插座在具有新批次消毒溶液的容器中將監測和指示系統的新的感測器部分以及新的控制和指示部分連接到具有電源部分的殼體上。

在實施例中，監測和指示系統100在食品行業中特別有用，以監測和／或指示用於清潔廚房器皿的消毒溶液中的消毒化學物質的濃度，如本文所述，當消毒化合物成分的濃度變為等於預設水準時或下降為低於預設水準時，監測和指示系統100可選擇地發送通知。例如，消毒溶液可用於清潔和消毒與食物接觸的表面，例如刀、湯匙、叉子和其他器皿。

消毒劑可以是以下化學物質中的一種或更多種：酒精、福馬林、戊二醛、過氧化氫、臭氧、高錳酸鉀、過氧酸、酚類、季銨化合物、氯、次氯酸鹽、次氯酸、碘、碘伏、鈉氫氧化物、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鎂、亞硫酸、二氧化硫、百里酚、松油、乳酸、碳酸氫鈉、聚氨基丙基雙胍、二甘醇、苄索氯銨等。

監測和指示系統100可以用於測試、監測和／或指示氯消毒溶液中氯濃度，氯消毒溶液可以通過將氯或一種或更多種氯化合物（例如次氯酸鈉）添加到水中來製備。並且氯濃度可以在10至200ppm之間。優選地，氯濃度上限可以為200ppm，氯濃度下限可以為50ppm。氯濃度閾值可以設置在10至200ppm之間，並且在實施例中，例如可以設置為50ppm、75ppm、100ppm、125ppm、150ppm或175ppm。

在實施例中，監測和指示系統100用於測試、監測和／或指示季銨消毒溶液的季銨濃度。季銨濃度可以在100至400ppm之間。在實施例中，季銨濃度上限可以為200ppm，而季銨濃度下限可以為150ppm。季銨濃度閾值可以設置為100至400ppm之間，在一些實施例中，可以設置為100 ppm、125 ppm、150 ppm、175 ppm、200 ppm、225 ppm、250 ppm、275 ppm、300 ppm ppm、325 ppm、350 ppm、375 ppm或400 ppm。

在其他實施例中，監測和指示系統100用於測試、監測和／或指示碘消毒溶液的碘濃度。並且碘濃度可以在5至50ppm之間。在實施例中，碘濃度上限可以為25ppm，而碘濃度下限可以為12.5ppm。碘濃度閾值可以設置為5至50ppm之間，並且在實施例中，例如可以設置為5ppm、10ppm、15ppm、20ppm、25ppm、30ppm、35ppm、40ppm、45ppm或50 ppm。

如上所述，監測和指示系統可以是一般具有矩形形狀的張貼物。監測和指示張貼物系統的長度可能是1到10英寸；例如，監測和指示張貼物系統的寬度可以是0.5至5英寸，以及例如，監測和指示張貼物系統的深度可以是0.1到5英寸。在示例性實施例中，監測和指示張貼物系統的長度可以是2到3英寸，並且監測和指示系統的寬度大約1英寸。在本發明的範圍內，還可以考慮張貼物的其他形狀和構造。

例子： 活性氯難以在高水準（例如大於50 ppm）下測量。已知測試條是不準確的，監測氯水準的替代方法如離子專用電極是價格昂貴的而且易受污染引起的錯誤。設計了一個實驗以測試溶液中活性氯的水準，該溶液含有來自次氯酸鈉溶液或有機氯源（例如二氯異氰尿酸鈉）的氯漂白劑。次氯酸鹽是強氧化劑，因此，研究了溶液的電性能。

將電極（Cu陰極，Zn陽極）放置在含有活性氯源的消毒溶液中。Cu／Zn電極對的理論電勢為1.10伏直流電（VDC）。在溶液中，電極測量的電壓為0.95伏直流電（VDC），電流約為15-20 mAmps。如果沒有例如二氯異氰尿酸鈉的活性氯源，則所測量的溶液的電壓大約等於含活性氯源的溶液的電壓；但是，產生的電流要低得多，測量低於2 mAmps。非活性氯溶液中產生的低電流很可能是由於Zn陽極與鹼性溶液的反應而形成的，這很可能形成氫氧化鋅。在活性氯溶液中，所測量的較高電流水準被認為是由於次氯酸鈉對鋅陽極的氧化作用。儘管未具體測量次氯酸鈉的濃度，但是由於Zn的氧化而產生的電流與次氯酸鹽濃度成正比。類似地，產生的電流量與陽極的表面面積成比例。

對各種溶液組合物進行了多次實驗。在所有測量中均使用pH在6.2至6.8之間的蒸餾水。在室溫下進行測量，溫度範圍在18.5-19.5攝氏度之間。所測量的蒸餾水的電壓範圍為0.85至0.9 VDC，沒有測量電流。電極的表面面積約為6平方英寸。該基礎溶液是由Purdy®製造的專有消毒溶液，並且該專有消毒溶液包含除二氯異氰尿酸鈉以外的所有消毒組分。從Purdy獲得二氯異氰脲酸鈉用於添加到測試溶液中。該基礎溶液的pH為10.5至11.0。加入氯源後，溶液的pH降低約1／2至1pH單位。

在沒有氯源的情況下，消毒溶液的pH值約為11.0，所測量的電壓為0.95 VDC以及所測量的電流為0.5至1.5 mAmp。有氯源的情況下，消毒溶液的pH為10.5、所測量的電壓為0.94 VDC以及所測量的電流為18 mAmp +／- 2 mAmp。除非攪拌溶液，否則觀察到的所測量的電流有些不穩定。

將氯源添加到基礎溶液中使所測量的電流明顯變化，電流的變化似乎與添加的氯源的量成比例。在幾種實例中，觀察到當氯的量增加一倍時，所測量的電流幾乎是兩倍。

隨著時間的推移，電極可能會發生極化。在沒有攪拌的靜態系統中，離子的帶電層可能會在電極表面積聚。這可能會抑制反應物的擴散，從而減慢電極表面的反應，從而導致不準確的讀數。為了創建動態系統，在系統中使用了磁力攪拌器來保持攪拌，攪拌似乎最大程度地減少極化的影響並獲得穩定的電流讀數。

除了極化之外，可能會發生反應產物（例如ZnO）污染陽極（Zn）表面的情況。觀察到污染是陽極表面上白色沉澱物的堆積。

溶液中的次氯酸鹽在陽極處被消耗。該反應產生電流，該電流用於確定次氯酸鹽的濃度。可以認為，所消耗的次氯酸鹽不足以干擾系統的整體性能。這是因為，在系統中，母體化合物（二氯異氰尿酸鈉）與各種次氯酸鹽化合物之間存在平衡。當次氯酸鹽在陽極處被消耗時，二氯氰尿酸鈉會“釋放”更多的氯。這種平衡有助於維持溶液中次氯酸鹽的水準。

陽極的表面污染可能導致較低的電流讀數。污染可能是由於溶液中積聚的食物（例如脂肪、油、微粒）引起的。到這個時候可以認為，這種積聚已經足夠顯著，以至於對讀數產生影響，因此，使用者希望根據水的髒汙性質來改變溶液，而與任何讀數無關。

基於觀察到的結果，可以確定溶液中次氯酸鹽的濃度可以通過原電池產生的電流間接跟隨。

在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，所描繪的各種元件以及未示出的元件的許多不同的佈置都是可能的。已經出於說明性而非限制性的目的描述了本發明的實施例。不脫離其範圍的替代實施例對於本領域技術人員是顯而易見的。技術人員可以在不脫離本發明的範圍的情況下開發實現前述改進的替代手段。

可以理解的是，某些特徵和子組合是有用的，並且可以在不參考其他特徵和子組合的情況下使用，並且被認為在請求項的範圍內。除非另有說明，並非所有附圖中列出的所有步驟都必須按照所述的特定循序執行。

100:監測和指示系統 110:感測器部分 111:對電極 112:工作電極 113:參比電極 114:頂部絕緣層 115:開口 120:控制和指示部分 121:恆電位模組 122:類比／數位轉換器模組 123:處理器模組 124:指示模組 130:電源部分 131:電源模組 210:實施例 211:感測器部分 212:控制和指示部分 213:電源部分 214:外部殼體 215:連接插座 220:實施例 221:感測器部分 222:控制和指示部分 223:電源部分 224:外部殼體 225:連接插座 230:實施例 231:感測器部分 232:控制和指示部分 233:電源部分 300:絲網印刷電極 310:對電極 320:工作電極 330:參比電極 340:襯底膜 350:絕緣層 360:開口 410:實施例 420:實施例 430:實施例 440:實施例 520:指示部分 521:恆電位模組 522:類比／數位轉換器模組 523:處理器模組 524:指示模組 530:電源部分 531:電源模組 601:襯底膜層 602:絕緣層 604:顯示區域 605:照明源 700:容器 710:消毒溶液

下面參考附圖詳細描述本發明的說明性實施例。 圖1示出了監測和指示系統的實施例。 圖2示出了監測和指示系統的示例性實施例。 圖3示出了一次性絲網印刷電極的示例性實施例。 圖4示出了一次性絲網印刷電極的實施例。 圖5示出了監測和指示系統的電源部分以及控制和指示部分的示例性實施例。 圖6示出了具有各種外部指示功能的監測和指示系統的實施例。 圖7示出了具有監測和指示系統的廚房用品的實施例。

100:監測和指示系統

110:感測器部分

111:對電極

112:工作電極

113:參比電極

114:頂部絕緣層

115:開口

120:控制和指示部分

121:恆電位模組

122:類比/數位轉換器模組

123:處理器模組

124:指示模組

130:電源部分

131:電源模組

Claims (10)

1. 一種監測和指示系統，包括： 感測器；以及 控制和指示部分； 其中，所述監測和指示系統被配置為： 監測消毒溶液中消毒劑的濃度； 在檢測到消毒劑的濃度變為等於預設閾值濃度水準時，或下降為低於預設閾值濃度水準時，確定消毒劑的耗盡；以及 通過發出通知以指示消毒溶液的消毒劑的耗盡。
2. 如請求項1所述的監測和指示系統，還包括電源部分，其中，所述電源部分為發出所述通知以供電。
3. 如請求項1所述的監測和指示系統，其中，所述系統是印刷在襯底膜上的絲網，所述襯底膜被配置為處於-20至150攝氏度之間的溫度。
4. 如請求項1所述的監測和指示系統，其中： 所述感測器包括一次性絲網印刷的兩電極系統、一次性絲網印刷的三電極系統或一次性絲網印刷的四電極系統；以及 每個電極由鉑、鈀、金、銀、鎳、鋁、銅、鋅、黃銅、鈦、鋯、釕、銥、石墨、石墨烯、碳和金剛石中的一種或更多種製成。
5. 如請求項1所述的監測和指示系統，其中，所述控制和指示部分包括恆電位模組、類比／數位轉換器模組、處理器模組和指示模組。
6. 如請求項5所述的監測和指示系統，其中，所述指示模組由所述處理器模組啟動以： （a）啟動照明源以發出通知； （b）啟動所述指示模組內的傳輸模組，以將警報通知傳輸到遠端設備； （c）啟動機械機制以釋放通知染料；或者 （d）啟動揚聲器以播放通知。
7. 如請求項5所述的監測和指示系統，其中，所述指示模組由所述處理器模組啟動，以啟動發光二極體以發出通知。
8. 如請求項2所述的監測和指示系統，其中，所述電源部分包括：一個或更多個電池、由化學能或電化學能供電的內部電化學源以及連接外部電源的電源介面。
9. 如請求項1所述的監測和指示系統，其中，所述消毒劑包括氯。
10. 如請求項9所述的監測和指示系統，其中，所述消毒溶液中的所述消毒劑的所述預設閾值濃度水準為50ppm。

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