原位光密度傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學(xué)測(cè)量裝置，且更具體地但不排他地，本發(fā)明涉及一種適應(yīng)于原位 測(cè)量光學(xué)性質(zhì)的系統(tǒng)和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 光學(xué)測(cè)量裝置用于多種不同應(yīng)用。光學(xué)測(cè)量裝置包含用以測(cè)量或用其它方式確定 光的一個(gè)或多個(gè)性質(zhì)(諸如強(qiáng)度、顏色、波長(zhǎng)或其它特性)的裝置。一種類型的光學(xué)測(cè)量裝置 是光密度傳感器。一種類型的光密度傳感器是細(xì)胞密度傳感器，其通過(guò)經(jīng)由溶液向接收器 閃光而操作。溶液的光密度改變傳遞的光的吸收或散射的量。光接收器輸出取決于所接收 的光的強(qiáng)度的信號(hào)，所接收的光的強(qiáng)度又取決于溶液已引起的散射或吸收的程度。
[0003] 細(xì)胞密度傳感器用于生物科技、化學(xué)、釀造、釀酒、發(fā)酵、制藥和其它工業(yè)或研究部 門。對(duì)于生物科技應(yīng)用，細(xì)胞密度傳感器一般用以監(jiān)測(cè)細(xì)胞培養(yǎng)基中的活細(xì)胞的生長(zhǎng)。
[0004] 此類光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的缺點(diǎn)是其通常需要繁瑣的過(guò)程來(lái)加以使用。所述過(guò)程包含在 無(wú)菌條件下在連續(xù)時(shí)間點(diǎn)重復(fù)地移除溶液的樣本，將該樣本施加至測(cè)量裝置，記錄測(cè)量并 丟棄樣本。此過(guò)程增大污染的風(fēng)險(xiǎn)，和來(lái)自溶液的樣本體積的損耗。
[0005] 本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種克服或至少改善上述缺點(diǎn)中的一些或至少向公眾提供 有用選擇的改進(jìn)的測(cè)量系統(tǒng)。本發(fā)明的其它目標(biāo)從僅作為實(shí)例而給出的以下描述可變得顯 而易見(jiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 在一個(gè)方面，本發(fā)明在于一種適應(yīng)于從環(huán)境內(nèi)進(jìn)行原位光強(qiáng)度感測(cè)的測(cè)量裝置， 其包括:外殼，其適應(yīng)于圍封控制系統(tǒng)且流體地密封所述控制系統(tǒng)以與所述環(huán)境隔絕，所述 外殼具有外壁和在一個(gè)或多個(gè)位置處流體地連接至所述環(huán)境的通道，所述控制系統(tǒng)包括控 制器、光接收器組件和無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)射器組件，所述光接收器設(shè)置在所述外殼內(nèi)以從所述通 道接收光且輸出指示光強(qiáng)度的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，且其中所述控制系統(tǒng)被配置成從所述光接 收器接收指示光強(qiáng)度的所述一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，以及將指示光強(qiáng)度的信號(hào)輸出至所述無(wú)線數(shù) 據(jù)發(fā)射器。
[0007] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括設(shè)置在所述外殼內(nèi)以限定光路徑的光 源，所述光路徑從所述光源延伸穿過(guò)所述通道到所述光接收器。
[0008] 在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)光學(xué)元件設(shè)置在所述光路徑內(nèi)且被布置成防止光基本上不 平行于所述光路徑行進(jìn)。
[0009] 在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)光學(xué)元件設(shè)置在所述通道內(nèi)且被布置成防止光入射至所述 通道。
[0010] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述通道在所述外殼的所述外壁上的至少兩個(gè)位置之間延伸以 限定所述至少兩個(gè)位置之間的流體流動(dòng)路徑。
[0011] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述通道限定基本上筆直的路徑。在另一實(shí)施例中，所述通道限 定彎曲路徑，包含例如具有's'形狀的通道。
[0012] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述通道在至少一個(gè)位置處以銳角與所述外殼的所述外壁會(huì) 合。
[0013] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述通道適應(yīng)于接納含有無(wú)線電力傳送電子元件的套管。
[0014] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述外殼的所述外壁是基本上球形或至少具有基本上圓形輪 廓。舉例來(lái)說(shuō)，所述外殼的所述外壁具有基本上扁球體輪廓，包含扁圓或扁長(zhǎng)輪廓。
[0015] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述外殼的所述外壁被成形為在浸沒(méi)在將要測(cè)量光密度的環(huán)境 中時(shí)促進(jìn)移動(dòng)性。
[0016] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述測(cè)量裝置未系結(jié)、固定或緊固至所述環(huán)境內(nèi)的任何一個(gè)特 定位置。
[0017] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括溫度傳感器。在各種實(shí)施例中，溫度傳 感器被定位以便與存在所述裝置的所述環(huán)境(例如，液體懸浮液)接觸。在一個(gè)實(shí)例中，溫度 傳感器被定位成緊接所述外殼的所述外壁且被配置成將溫度信息提供至控制器。在一個(gè)實(shí) 例中，溫度傳感器被定位成緊接所述光接收器且被配置成將溫度信息提供至所述控制器。 在另外實(shí)例中，溫度傳感器被定位成緊接所述通道。
[0018] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述測(cè)量裝置進(jìn)一步包括可操作以在原位時(shí)推進(jìn)所述裝置的推 進(jìn)機(jī)構(gòu)，所述控制器被進(jìn)一步配置成輸出信號(hào)以引起所述推進(jìn)機(jī)構(gòu)的操作。
[0019] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述測(cè)量裝置進(jìn)一步包括可操作以在原位時(shí)使所述裝置漂浮或 下沉的浮力機(jī)構(gòu)，所述控制器被進(jìn)一步配置成輸出信號(hào)以引起所述浮力機(jī)構(gòu)的操作。
[0020] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制器被配置成輸出信號(hào)以引起所述光源的激勵(lì)。
[0021] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)射器被配置成將數(shù)據(jù)發(fā)射至無(wú)線數(shù)據(jù)接收裝 置。
[0022] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括無(wú)線電力接收器，所述接收器設(shè)置在 所述外殼內(nèi)緊接所述通道以便接收從所述通道內(nèi)發(fā)出的無(wú)線電力信號(hào)。
[0023] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述通道適應(yīng)于接納含有一個(gè)或多個(gè)無(wú)線電力傳送組件的套 管。
[0024] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括多個(gè)增益設(shè)置電阻器，且所述控制器 被配置成改變所述電阻器的配置以影響從所述光接收器輸出的動(dòng)態(tài)電壓范圍和/或所述光 源的強(qiáng)度中的一個(gè)或多個(gè)。
[0025] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括無(wú)線電力接收器，所述接收器設(shè)置在 所述外殼內(nèi)緊接外表面以便接收緊接所述外表面發(fā)出的無(wú)線電力信號(hào)。
[0026]在一個(gè)實(shí)施例中，所述無(wú)線電力接收器被配置成向電源提供所接收的充電電力的 源。
[0027] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述電源被配置成向包含所述控制系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)組件的所 述控制系統(tǒng)提供電力。
[0028] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述外殼包括第一和第二殼體區(qū)段，所述第一殼體區(qū)段具有可 嚙合的密封表面，所述密封表面適應(yīng)于與所述第二殼體區(qū)段的可嚙合的密封表面耦合且在 嚙合時(shí)形成圍封所述控制系統(tǒng)的基本上氣密的殼體。
[0029] 在一個(gè)實(shí)例中，所述外殼是基本上氣密的均質(zhì)殼體。
[0030] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述外殼進(jìn)一步包括流體地連接至所述環(huán)境的第一孔隙。
[0031] 在一個(gè)實(shí)施例中，管設(shè)置在所述第一孔隙內(nèi)，且所述管的內(nèi)部被布置成與所述環(huán) 境流體地連接且所述管的外部適應(yīng)于密封至所述外殼以與所述環(huán)境隔絕。
[0032] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述外殼進(jìn)一步包括兩個(gè)孔隙，且所述管適應(yīng)于從所述第一孔 隙延伸至第二孔隙以限定穿過(guò)所述外殼的流體路徑。
[0033]在一個(gè)實(shí)施例中，所述管設(shè)置在所述光路徑內(nèi)。
[0034] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述管是光學(xué)透明材料。
[0035] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述管是基本上圓柱形。
[0036] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一和第二殼體區(qū)段中的每一者的所述密封表面帶螺紋。
[0037] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一和第二殼體區(qū)段的所述密封表面適應(yīng)于通過(guò)干涉配合 而嚙合。
[0038] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一和第二殼體區(qū)段的所述密封表面適應(yīng)于圍繞〇形環(huán)或 密封裝置而壓縮。
[0039] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一和第二殼體區(qū)段適應(yīng)于化學(xué)結(jié)合或熱結(jié)合在一起。
[0040] 在另一方面，本發(fā)明廣泛地在于一種適應(yīng)于從環(huán)境內(nèi)進(jìn)行原位光強(qiáng)度感測(cè)的測(cè)量 裝置，其包括外殼，所述外殼適應(yīng)于圍封控制系統(tǒng)且流體地密封所述控制系統(tǒng)以與所述環(huán) 境隔絕，所述外殼包括：
[0041] 第一和第二殼體區(qū)段，所述第一殼體區(qū)段具有可嚙合的密封表面，所述密封表面 適應(yīng)于與所述第二殼體區(qū)段的可嚙合的密封表面耦合且在嚙合時(shí)形成圍封所述控制系統(tǒng) 的基本上氣密的殼體。
[0042] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述外殼進(jìn)一步包括流體地連接至所述環(huán)境的第一孔隙。
[0043] 在一個(gè)實(shí)施例中，管設(shè)置在所述第一孔隙內(nèi)，所述管適應(yīng)于將所述環(huán)境流體地連 接至所述外殼的內(nèi)部。
[0044] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述管是光學(xué)透明材料。
[0045] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述管是基本上圓柱形。
[0046] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述外殼具有兩個(gè)孔隙，且所述管適應(yīng)于從所述第一孔隙延伸 至第二孔隙以限定穿過(guò)所述外殼的流體路徑。
[0047] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一和第二殼體區(qū)段的所述密封表面帶螺紋。
[0048] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一和第二殼體區(qū)段的所述密封表面適應(yīng)于通過(guò)干涉配合 而嚙合。
[0049] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一和第二殼體區(qū)段的所述密封表面適應(yīng)于圍繞〇形環(huán)而 壓縮。
[0050] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述殼體是基本上球形或至少具有基本上圓形輪廓。
[0051 ]在一個(gè)實(shí)施例中，所述殼體被成形為在浸沒(méi)在所述環(huán)境中時(shí)促進(jìn)移動(dòng)性。
[0052]在一個(gè)實(shí)施例中，所述殼體未系結(jié)、固定或緊固至所述環(huán)境內(nèi)的任何一個(gè)特定位 置。
[0053]在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一和第二殼體區(qū)段適應(yīng)于化學(xué)結(jié)合或熱結(jié)合在一起。 [0054] 在另一方面，本發(fā)明廣泛地在于一種包括適應(yīng)于從環(huán)境內(nèi)測(cè)量光密度的傳感器和 數(shù)據(jù)處理裝置的系統(tǒng)，所述傳感器包括適應(yīng)于圍封控制系統(tǒng)且流體地密封控制系統(tǒng)以與所 述環(huán)境隔絕的外殼，所述外殼具有外壁和在一個(gè)或多個(gè)位置處流體地連接至所述環(huán)境的通 道，所述控制系統(tǒng)包括控制器、光接收器組件和無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)射器組件，所述光接收器設(shè)置在 所述外殼內(nèi)以從所述通道接收光且輸出指示光強(qiáng)度的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，且其中所述控制系 統(tǒng)被配置成從所述光接收器接收指示光強(qiáng)度的所述一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，且將指示光強(qiáng)度的信 號(hào)輸出至所述無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)射器，且其中所述數(shù)據(jù)處理裝置包括被配置成接收由所述無(wú)線數(shù) 據(jù)發(fā)射器發(fā)射的數(shù)據(jù)的無(wú)線數(shù)據(jù)接收器。
[0055] 在另一方面，本發(fā)明廣泛地在于一種包括適應(yīng)于從環(huán)境內(nèi)測(cè)量光密度的傳感器裝 置和數(shù)據(jù)處理裝置的系統(tǒng)，所述傳感器裝置包括被配置成將指示光密度測(cè)量的信號(hào)無(wú)線地 發(fā)射至所述數(shù)據(jù)處理裝置的無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)射器，且所述數(shù)據(jù)處理裝置包括適應(yīng)于接收指示光 密度測(cè)量的信號(hào)的接收器。
[0056] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)處理裝置被配置成將由所述無(wú)線數(shù)據(jù)接收器接收的數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置上。
[0057]在一個(gè)實(shí)施例中，所述傳感器裝置具有板上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。舉例來(lái)說(shuō)，所述傳感器 裝置具有板上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元以例如在網(wǎng)絡(luò)故障和其它停電的情況下作為支持系統(tǒng)補(bǔ)充或 取代所述數(shù)據(jù)處理裝置以便檢索數(shù)據(jù)。
[0058]在一個(gè)實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)處理裝置被配置成對(duì)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)計(jì)算一個(gè)或多個(gè)統(tǒng) 計(jì)計(jì)算。
[0059] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)處理裝置被配置成確定所述通道內(nèi)的所述光密度的度 量。
[0060] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)處理裝置被配置成向顯示器顯示指示所述通道內(nèi)的所 述光密度的所述度量的值。
[0061 ]在一個(gè)實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)處理裝置被配置成存儲(chǔ)指示從由所述無(wú)線數(shù)據(jù)接收器 接收數(shù)據(jù)的時(shí)間的數(shù)據(jù)。
[0062]在一個(gè)實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)處理裝置被配置成與一個(gè)或多個(gè)其它數(shù)據(jù)處理裝置進(jìn) 行接口連接。
[0063] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)處理裝置包括適應(yīng)于發(fā)射指示將采取的測(cè)量的信號(hào)的 無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)射器，且所述傳感器進(jìn)一步包括適應(yīng)于接收指示將采取的光密度測(cè)量的所述信 號(hào)的無(wú)線數(shù)據(jù)接收器。
[0064] 在另一方面，本發(fā)明廣泛地在于一種包括可操作以從環(huán)境內(nèi)測(cè)量光密度的原位光 強(qiáng)度傳感器和數(shù)據(jù)處理裝置的測(cè)量系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)處理裝置包括適應(yīng)于發(fā)射指示將采 取的測(cè)量的信號(hào)的無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)射器，且所述傳感器包括適應(yīng)于接收指示將采取的光密度測(cè) 量的所述信號(hào)且操作以采取測(cè)量的無(wú)線數(shù)據(jù)接收器。
[0065] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述裝置被配置成執(zhí)行以下步驟中的一個(gè)或多個(gè):將由無(wú)線數(shù) 據(jù)接收器接收的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置上，對(duì)所述所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)計(jì)算一個(gè)或多