[发明专利]光学测量探针

说明书

本发明涉及一种光学侧量探针。具体地，本发明涉及一种用于检测与测量介质的被测量相关的测量值的光学测量探针，所述光学侧量探针包含：‑探针外壳，所述探针外壳具有至少一个以浸入在所述测量介质中的方式设计的浸入区域；‑布置在所述探针外壳中的辐射源；‑布置在所述探针外壳中的辐射接收器；和‑形成在所述探针外壳中的指示剂室，所述指示剂室通过布置在所述探针外壳的浸入区域中的膜受到密封；其中指示剂包含在所述指示剂室中，所述指示剂包含AIE活性物质，所述AIE活性物质特别是溶解在指示剂溶液或指示剂凝胶中，所述AIE活性物质是由物种(特别地，分子、络合物或簇)形成的物质并且其发光效率通过形成含有所述物种的聚集体而增加。

技术领域

本发明涉及一种光学侧量探针。具体地，本发明涉及一种光学测量探针，所述光学测量探针用于检测与测量介质的被测量相关的测量值。例如，被测量可以是取决于测量介质(例如测量流体)中分析物的浓度的变量如压力或温度。

背景技术

这种测量探针通常用作过程计量或分析工程中的内联传感器的组件。包含集成到处理容器(例如反应器或管)中的测量探针以对在处理容器中实施的过程的被测量进行监测的传感器被称为内联传感器。因此，内联传感器直接检测待监测或待控制过程中(例如用于所述过程中的测量流体中)的被测量。因此，利用内联传感器，不需要从过程中提取和预处理样品来确定被测量。为了将测量探针集成到处理容器中，这可以例如借助于适配器或配件而固定在处理容器的壁中。除了测量探针之外，内联传感器还可以包含连接到测量探针的电子评估装置，并且可以内置于其中。这通常布置在处理容器的外部。

除此之外，光学或光化学传感器可用于确定：测量流体如测量气体或测量液体中的气态或溶解的分析物的浓度；或者与测量流体中的分析物浓度相关的其它被测量如活度或分压。这些传感器包含通常集成到测量探针中的传感器元件，该传感器元件与测量流体接触以测量被测量，并且其光学特性作为被测量的函数而变化。例如，传感器元件可以具有其中包含指示剂的膜，所述指示剂可以受到激发而发射发光辐射。例如，指示剂可以是荧光团，其荧光辐射可以在分析物存在下由于与其相互作用而熄灭。该效应也称为荧光熄灭或荧光猝灭。基于荧光熄灭效应的光学传感器包含(可以是电子的)传感器电路，所述传感器电路被设计为基于荧光测量，例如借助于时间相关的单个光子计数(荧光强度和衰减时间)、借助于荧光检测的空闲时间(技术术语：门控检测)、借助于相位调制和/或关于第二波长(双波长配给)来检测分析物浓度或与分析物浓度相关的被测量的测量值。例如，这种光化学传感器可用于确定分析物如氧气或其它分子的浓度，而且可用于测量测量流体中特定离子分析物的pH值或浓度。

然而，这种光学传感器，特别是用于测量pH值和/或离子浓度的光学传感器，也存在缺点。例如，它们通常表现出缓慢的响应特性。例如，传感器(其传感器元件包括包含在聚合物膜中的指示剂)的化学稳定性通常仅在相对有限的温度范围内能够被确保。例如，在这些情况下，在高于120℃的温度下进行的灭菌已经导致传感器元件的损坏，或者至少导致与测量相关的性质的改变。利用光化学传感器，在其使用寿命期间，经常观察到测量信号的漂移(也称为传感器漂移)，其由来自传感器元件的指示剂的漂白和/或浸出引起的。这使得必须频繁维护，例如频繁地校准传感器，或定期更换传感器元件或者至少包含指示剂的膜。特别是，如果试图通过现有技术中已知的最多样的保护措施来保护传感器元件以防止指示剂的过早漂白或浸出，则这种光化学传感器的生产也可能是昂贵的。

其中指示剂固定在透氧聚合物基质中的光化学氧传感器构成例外。该传感器类型没有上述问题，并且近年来已被广泛接受。与这种氧传感器相比，许多光化学离子传感器和pH传感器的稳定性较差的一个原因是，在所述离子传感器和pH传感器中用作指示剂的荧光团由于其极性而对水解敏感和对光敏感，并且与溶剂接触时，可发生分解产物的加速物质输送。特别地，利用含水测量流体的情况下，最初固定在膜中的染料可以容易地再次被冲洗掉。这导致指示剂的降解和膜中指示剂浓度的快速且连续的降低。一方面，这限制了传感器元件的使用寿命。另一方面，指示剂浓度的连续降低伴随着显著的传感器漂移，使得需要频繁的校准或调节以确保使用这些传感器能够得到足够可靠的测量值。