无线感测封闭环境的性质及其装置的制作方法

文档编号:17934161
研发日期:2019/6/15

本申请要求2016年7月15日提交的美国临时申请62/362,737的优先权,其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及测量和调节封闭环境的内容物的性质。

技术背景

许多过程依赖于观察封闭环境的内容以便监视和控制过程。例如,在实验室环境中,可以在封闭容器中加热物质以促进所需的化学反应或物理变化。这些封闭的容器可以使用热板搅拌器加热,该热板搅拌器可以混合物质或保持它们均匀,同时将它们保持在一定温度。在这些物质混合时保持这些物质的温度可能因诸如从热板到物质的热传递不一致以及室温或热板功率波动等因素而变得复杂。因此,热板的用户可以使用外部温度探测器来监测物质的温度。一些热板具有内置于板中的温度探测器,可以测量加热板表面的温度。然而,由于板与容器之间的热接触不一致,以及对容器内物质的不一致的热传递,内置温度探测器通常具有低精度。用于测量温度的其他方法包括使用容器外部的支撑结构将温度探测器降低到样品中,以直接测量物质的温度。然而,确保探测器保持与物质接触可能是困难的,尤其是当物质被混合或搅拌时。此外,如果在加热和混合过程中需要封闭容纳物质的容器,则将外部探测器降低到容器中会损害该过程的完整性。

其他封闭系统同样可以使系统性质的测量复杂化。因此,需要用于检测封闭系统的性质而不损害系统完整性的方法。

发明概述

无线传感器测量物质的性质并将性质发送到远程无线接收器。无线传感器可以完全封装在容纳有物质的容器内,可以远程监控物质的性质,而不会损害封闭系统的完整性。

无线传感器可以结合到搅拌棒装置中,该搅拌棒装置可以通过仪器磁力操纵以搅动容器中的流体。仪器还可以加热容器中的流体。当搅拌棒装置搅动流体时,该装置可以测量流体的性质并将性质传递给仪器的控制系统。控制系统可以基于从搅拌棒装置中的无线传感器接收的反馈来调节仪器的输出,例如加热量或搅拌棒装置的旋转速率。由于搅拌棒装置将数据无线传输到控制系统,因此可以密封容器。

无线传感器可以用在系统中以远程监控和控制物质的性质。

公开了一种仪器,其可具有搅拌器、温度传感器和控制器。搅拌器可以配置成搅拌容器中的液体。温度传感器可浸入液体中。温度传感器可以配置为测量液体的温度。温度传感器可以将指示液体温度的反馈无线发送到无线接收器。控制器可以配置成基于反馈来调节液体的温度。

公开了一种可以具有无线传感器和无线接收器的仪器。无线传感器可以封装在容纳有物质的封闭容器中。无线传感器可以具有无线发射器。无线传感器可以具有配置为测量物质的性质的传感器。无线接收器可以与无线发射器进行电子通信。无线发射器可以将描述物质性质的数据发送到无线接收器。

公开了一种无线温度测量装置。无线温度测量装置可以配置成用作可以放入液体中的搅拌器。可以通过仪器加热或冷却液体。仪器可以无线地与测量装置通信并为其提供电力。该装置可以测量液体的温度。

无线温度测量装置可以具有无线温度传感器装置,其被配置为经由无线通信与接收器通信。传感器装置可以具有以下性质中的至少一个:a)所述传感器装置是用无线能量供电;b)所述传感器装置利用磁力作用搅动液体;c)所述传感器装置具有至少2个可以比较的不同温度测量元件,如果它们不跟踪,则认为该装置损坏或未校准;d)至少一个温度测量元件被配置为通过测量热敏电阻中的电阻变化来进行操作;和/或e)至少一个温度测量元件被配置为通过测量半导体装置的电压变化来进行操作。

该装置可以完全浸入液体中。测量装置可能不需要任何导线来起作用。无线温度测量装置可以具有以下性质中的至少一个:a)所述测量装置通过无线信号与所述仪器通信,并且所述测量装置由无线能量供电;b)待加热的液体被容纳在单独的容器中,所述容器能够放在所述仪器上或所述仪器处;c)测量装置还用作待加热液体的搅拌器,并且所述仪器通过磁场激活搅拌器功能;和/或d)所述测量装置还测量至少一种其他液体特征,所述至少一种其他特征是pH、比重、粘度、盐度、电导、颜色、吸光度、荧光、压力、电化学、电导率、化学发光、液位、旋转、加速度或速度中的任一个。

测量装置可以完全浸入液体中。测量装置可以测量液体的温度。无线测量装置可以具有以下性质中的至少一个:a)所述测量装置通过无线电波与所述仪器通信,并且所述测量装置由无线电波供电;b)待搅拌的液体被容纳在单独的容器中,该容器能够放在仪器上或仪器处;c)所述测量装置还用作待加热液体的搅拌器,并且所述仪器能够通过磁场激活搅拌器功能;d)所述测量装置还测量其他液体特征,例如任何pH值或流体速度中的任一个;和/或e)所述测量装置还测量流体的至少一个其他特征,所述至少一个其他特征是pH、比重、粘度、盐度、电导率、颜色、吸光度、荧光、压力、电化学、电导率、化学发光、液位、旋转或速度中的任一个。

公开了一种系统,其中设置在密封容器内部的流体被远程自动测量,用于至少一次测量而无需直接电连接。所述系统可以具有以下至少一个:a)使用传感器的无线通信和无线供电完成所述至少一次测量,至少一种测量是温度、电化学、pH、比重、粘度、电导、盐度、颜色、吸光度、荧光、压力、电导率、化学发光、液位、旋转、速度和加速度中的任何一个;b)使用无线或光学通信对无线或光学供电的传感器进行至少一次测量,所述至少一次测量是温度、电化学、pH、比重、粘度、电导、盐度、颜色、吸光度、荧光、压力、电导率、化学发光、液位、旋转、速度和加速度中的任何一个。

公开了一种用于基于来自无线传感器元件的反馈来操纵液体化合物的系统,所述无线传感器元件可以测量液体中的一个或多个参数。所述液体操纵可以是加热、搅拌、机械均化、电解、添加暴露于包括任何光或无线电波或X射线的电磁波的另一种化合物、暴露于辐射、暴露于压力或真空暴露于声波或超声波、暴露于离心力、暴露于电场、暴露于磁场、通过过滤或密度分离某些化合物去除选择性成分、脱气中的任何一种;并且其中所述反馈是从至少一个无线测量获得的,所述至少一个无线测量是温度、电化学、pH、比重、粘度、电导、盐度、颜色、吸光度、荧光、压力、电导率、化学发光、液位、旋转、速度、加速度或其组合中的任何一个。

公开了一种系统,该系统可以具有容器,容器可以具有嵌入式无线温度传感器和能够与所述无线温度传感器通信的单独通信装置。所述系统可以具有以下中的任何一个:a)所述嵌入式无线温度传感器也由无线电源供电;b)所述通信装置配置为加热所述容器;c)所述通信装置能够设置为根据无线传输的温度反馈来加热所述容器;d)所述容器内置有机械刀片,用于均质化或加热容器中的材料,并且所述通信装置具有配置成激活所述机械刀片的激活元件;e)所述通信装置能够设置为基于无线传输的温度反馈来激活所述容器中的刀片。

附图说明

图1是用于测量和调节封闭容器内容物的性质的系统的透视图。

图2是图1的横截面A-A的变型。

图3A是系统中仪器的变型的局部透视顶视图。

图3B是系统中仪器的变型的局部透视透视图。

图4是示出用于测量和调节封闭容器的内容物的性质的系统的示例电子配置的示意图。

图5A-5B示出了被配置为测量温度的感测装置的示例配置。

图6A-6B示出了示例性可浮动感测装置。

图7示出了耦合到封闭容器的塞子的示例性感测装置。

图8示出了配置为无线电化学传感器的示例感测装置。

图9示出了配置为无线pH传感器的示例性感测装置。

图10示出了配置为无线荧光传感器的示例性感测装置。

图11示出了配置为无线吸收传感器的示例感测装置。

图12示出了配置为无线折射计的示例性感测装置。

图13示出了配置为无线比重计的示例性感测装置。

图14是示出用于基于从无线感测装置接收的反馈来调节物质的温度的示例过程的流程图。

图15示出了用于基于从无线感测装置接收的反馈来控制试剂递送的示例系统。

图16示出了调节多种物质的性质的示例性热板系统。

图17示出了使用无线感测装置的示例性混合器系统。

图18A-18B示出了使用无线感测装置的示例性葡萄酒监测系统。

图19示出了示例性可浮动水平感测装置。

发明详述

图1示出了用于测量和调节封闭容器的内容物的性质的系统100可以具有容纳物质115的容器110和感测装置120。容器110可以是封闭的或部分封闭的环境。例如,容器110可以是可以容纳物质115的烧瓶、小瓶或罐,并且可以通过塞子或盖子封闭以形成气密环境。容器110可以用塞子或盖子封闭以形成不是气密的环境,或者可以对周围环境开放。容器110的其他示例包括混合器瓶状体、发酵容器、瓶子、孔板或适于容纳物质115的任何其他容器。

物质115可包括任何液体、固体、凝胶、气体或材料组合。物质115的性质可以由系统100基于感测装置120检测到的数据来改变和控制。描述物质115的性质的数据可以由感测装置120无线地发送到容器110外部的无线接收器。

感测装置120可以完全封闭在容器110中,并且感测装置120的一些配置可以完全或部分地浸入物质115中。感测装置120可以由容器110支撑并完全容纳在容器110内,或者可以穿过容器110而不损害容器110中的封闭环境的完整性。感测装置120可以由外部无线接收器无线供电,使得感测装置120能够在没有电池的情况下运行。因为电池需要定期充电,在多次充电后会磨损,并且通常在有限的温度范围内最有效地操作,从感测装置120省略电池可以改善装置的寿命并且可以用于可能装置120暴露于极端温度的应用。感测装置120可包括电池。

图2沿着图1中所示的横截面AA示出了系统100的示例性配置200。系统200可以是用于加热和搅动容器110中的物质115的系统,并且可以包括仪器210和感测装置120。

仪器210可包括加热表面212,用于支撑容器110并将热量从加热元件216传递到容器110和物质115。无线接收器214可定位在加热表面212下方并且与加热元件216电绝缘和隔热,或者加热元件216可以与无线接收器214结合。在加热元件216下面可以是绝缘层218。仪器210还可以包括可由马达220旋转的磁体222。

当磁体222被马达220旋转时,磁体222可以使放置在被加热表面212上或附近的磁性物体旋转。因此,放置在容器110中的磁性物体可以在物质115被磁体222旋转时搅动或混合物质115。感测装置120可以包括相应的磁体,使得感测装置120能够用作物质115的搅拌器,或者可以将与感测装置120分离或耦合的磁体放置在容器110中。磁作用也可以通过放置在加热表面212下方或附近的电磁铁来实现。

仪器210还可以包括控制面板224,其被配置为接收用户输入并向用户显示信息。例如,控制面板224可以接收用户输入以增加或降低加热元件216的温度并增加或减小磁体222的旋转速率。控制面板224可以包括显示器,例如LCD屏幕或电子墨水(E Ink)屏幕或一个或多个LED,可以向用户显示温度、磁铁旋转或其他信息。控制面板224可以附加地或替代地包括按钮、旋钮或其他输入装置,使用户能够向仪器210提供输入。

仪器210中的控制器226可以控制仪器210,处理从用户接收的输入和从无线接收器214接收的反馈。仪器210的输出,例如由加热元件216发出的热能和电动机220的旋转速率,可以由控制器226基于从感测装置120和/或仪器210中的其他感测装置接收的反馈来控制。

无线接收器214可以被配置为接收从感测装置120无线发送的数据。无线接收器214可以是例如射频识别(RFID)接收器、近场通信(NFC)接收器、BLUETOOTH接收器或Wi-Fi接收器。由无线接收器214接收的数据可以存储在存储器中或由处理器接收,用于基于接收的数据来控制仪器210的输出。无线接收器214还可以通过无线电信号或感应充电来无线地为感测装置120供电。物质115的性质,例如温度、pH、比重、粘度、盐度、电导率、吸光度、荧光或压力,可以由感测装置120测量并发送到无线接收器214。

图3A示出了仪器210的示例性顶视图,其中移除了加热表面212。如图3A所示,无线接收器214可以放置在加热元件216与加热表面212之间。一个或多个温度传感器306可以测量加热元件216或加热表面212的温度。温度传感器306可以使用多种不同的传感器类型来验证校准或确保温度测量的准确性。例如,一个温度传感器306可以是铂电阻温度检测器(RTD),另一个温度传感器306可以是热电偶。

图3B示出了无线接收器214可以包括第一天线302和第二天线304,第一天线302和第二天线304被配置为从感测装置120接收数据并且任选地将数据发送到感测装置120。第一和第二天线302和304可以具有在感测装置120的任何旋转位置检测来自感测装置120的信号的不同取向。仪器210中可以包括更多或更少的天线。天线可以由高温Ceramawire制成。

图4是示出感测装置120可包括集成电路402的示意图,该集成电路402可读取来自传感器404的输出并与天线406通信。集成电路402可包含内部温度传感器。磁体408可以机械地耦合到集成电路402,例如通过封装磁体408和集成电路402的壳体。

仪器210可包括控制面板224、WiFi模块414、微处理器系统416、电源418、加热器驱动器电路420、电机驱动器电路422和通信电路424。其他变型可包括额外的,更少的或不同的组件。微处理器系统416、WiFi模块414、加热器驱动器电路420、电动机驱动器电路422和RFID通信电路424可以共同形成关于图2描述的控制器226。

电源418从诸如AC电源的输入接收电力,并向仪器210的其他组件提供电力。

仪器210的功能可以由微处理器系统416控制。微处理器系统416可以是例如基于ARM的微处理器系统,具有随机存取存储器、闪存以及时钟源和其他创建微处理器系统所需的电路,并且可以包括微处理器以及易失性或非易失性存储器。微处理器系统416可以与控制面板224通信以显示信息或接收用户输入,并且可以控制加热器驱动器电路420和电动机驱动器电路422。微处理器系统416还可以与RFID通信电路424和WiFi模块414通信以用于接收发送到WiFi模块414或RFID通信电路424的数据,或者从WiFi模块414或RFID通信电路424发送数据。

加热器驱动器电路420驱动加热元件216以向加热表面212提供热量。加热器驱动器电路420可基于从一个或多个温度传感器306接收的输入来调节加热元件216的温度。加热器驱动器电路420还可以基于从微处理器系统416接收的数据来调节加热元件216的温度,例如由感测装置120检测的物质115的温度。

电动机驱动器电路422驱动电动机220,电动机220又以各种速度和两个方向旋转磁体222。基于在控制面板224处接收的用户输入,微处理器系统416可以将磁体222的旋转速率传送到电机驱动器电路222。

RFID通信电路424可以从诸如感测装置120之类的远程无线装置接收信号并将信号发送到远程无线装置。RFID通信电路424可以向感测装置120提供电子信号以为感测装置120供电。由RFID通信电路424输出的信号可以通过分路器432,分路器432将分离信号传递到第一天线434和90度移相器436和第二天线438。90度相移可以使得RFID通信电路424在感测装置120处于任何旋转位置时与感测装置120通信。可替代地,如果系统中只有一个天线,则来自RFID通信电路424的输出可以直接进入一个天线,而不需要分路器432以及90度相移436和第二天线438。

感测装置

图5A-5B示出了被配置为测量物质115的温度的感测装置120的实施例。感测装置120可包括支撑集成电路402的电路板502和能由集成电路402读取的热敏电阻504。热敏电阻504的电阻可以响应于物质115中的温度而改变,并且集成电路402可以通过测量电阻来确定物质115的温度。集成电路402还可以具有内部温度传感器,可以将由热敏电阻504测量的温度与其进行比较。通过使用两种不同的温度传感器类型测量温度,可以确定老化,校准和其他可靠性问题,因为这些可靠性问题的影响可能在两种不同的温度传感器类型上不同。包括例如40AWG铜线的内部线圈510可以形成用于感测装置120的天线。如图5A所示,内部线圈510可以在感测装置120内纵向缠绕。图5B示出了内部线圈510可以围绕与感测装置120的纵向轴线同心的铁氧体管512缠绕。

感测装置120还可以包括磁体408,使得感测装置120能够搅动或混合容器110中的物质115。壳体530可以封装电路板502、内部线圈510和磁体408。许多类型的封装可以用于壳体530,例如塑料、玻璃、橡胶或其他可以在物质115与感测装置120内部的电子器件之间提供屏障的材料。例如,壳体530可以由来自DaikonTM的EFEP构造,是一种含氟聚合物,加工温度相对较低,约为230℃。

除了测量温度之外,图5B中所示的感测装置120还可用于测量物质115的粘度。无线接收器,例如仪器210的天线302和天线304,可以垂直于内部线圈510定向。当感测装置120通过磁体408旋转时,无线接收器可以检测内部线圈510的取向。可以基于取向计算感测装置的旋转速率,并且可以测量电动机220上的扭矩。基于旋转速率和电动机220上的扭矩,可以确定物质115的粘度。可以以其他方式测量感测装置120的旋转速率,例如使用陀螺仪或加速计。

图6A示出了被配置为漂浮在物质115上的感测装置120的另一实施例。与感测装置120分离的搅拌器602(例如磁力搅拌棒)可用于如上所述搅拌物质115。图6B示出了可浮动感测装置120的组件,其被配置为感测物质115的温度。如图6B所示,可浮动感测装置120可包括天线线圈510、电路板502、热敏电阻504和集成电路402。天线导线604可以将天线线圈510耦合到集成电路402。镇流器606稳定感测装置120,并且塑料包覆模制件608封装电子器件和镇流器606。可浮动感测装置120可以测量物质115的温度并且通过天线线圈510将检测到的温度发送到无线接收器。尽管图6B中所示的可浮动感测装置120是温度传感器,但是可以在可浮动感测装置120中提供测量物质115的其他性质的传感器,代替温度传感部件或者作为温度传感部件的补充。

图7示出了示例性感测装置120,其耦合到闭合或密封容器110的顶部开口的塞子702。无线电路和天线704可以容纳在塞子702中,并且可以耦合到传感器,通过轴708与物质115接触。传感器706可以测量物质115的性质并将性质传送给无线电路和天线704,无线电路和天线704又可以将描述性质的数据发送到外部接收器。感测装置120的类似配置可以设置在盖子或其他外壳或容器110本身中,而不是设置在塞子702中。

图8示出了配置为无线电化学传感器的示例性感测装置120。如图8所示,电化学传感器可包括无线通信电路802、测量电极804、对电极806和参考电极808。无线通信电路802可以接收测量电极804与对电极806之间的电压差,并通过天线510向无线接收器报告电压差。基于电压数据,无线通信电路802或远程系统可以确定物质115的电化学特性,其可以指示诸如物质中葡萄糖或酒精的浓度的性质。无线通信电路802还可以使用参考电极808和嵌入在无线通信电路802中的恒电位器(图8中未示出)在测量电极804处维持稳定的电压。感测装置120还可包括磁体和/或镇流器810,其允许感测装置120用作搅拌器和/或稳定感测装置120。图8中的装置还可用于通过当在两个电极上施加特定电压时测量两个电极之间的电导率来进行物质115的电导率测量。

图9示出了配置为无线pH传感器的示例性感测装置120。如图9所示,pH传感器可包括无线通信电路802、第一电极902、第二电极904、参比电解质906、H+选择性玻璃908和多孔结910。H+选择性玻璃908对物质115中的氢离子敏感,在第一电极902上产生电荷。参比电解质906在第二电极904处产生电荷。无线通信电路802可以测量第一电极902与第二电极904之间的电压差,基于电压差确定物质115的pH,并通过天线510将pH报告给无线接收器。多孔结910可以促进参比电解质906缓慢渗透到物质115中,从而在参比电解质906与物质115之间产生电接触。参比电解质906可以通过感测装置120中的填充孔912周期性地再填充。感测装置120还可包括磁体和/或镇流器810,其允许感测装置120用作搅拌器和/或稳定感测装置120。

图10示出了配置为无线荧光传感器的示例性感测装置120。如图10所示,荧光传感器可以包括无线通信电路802、LED光源1006、发射滤光器1008、光传感器1002、检测滤光器1004和光学板1010。光信号从LED光源1006通过发射滤光器1008进入物质115。物质115可以与物质115中各种化合物的浓度成比例地发荧光。由荧光发射的光信号通过检测滤光器1004并到达光传感器1002上到达光学板1010,在光学板1010处可以测量荧光。光学板1010可以将与荧光有关的信号传送到无线通信电路802,无线通信电路802可以经由天线510将数据传输到无线接收器。基于测量的荧光,无线通信电路802或外部装置可以确定物质115中的分析物的浓度。可以调制LED光源1006以减少来自环境光的干扰。感测装置120还可包括磁体和/或镇流器810,其允许感测装置120用作搅拌器和/或稳定感测装置120。感测装置120的一种形式可通过使用光传感器1002和检测滤波器1004感测来自物质115的发光并经由天线510将化学发光值与通信电路802进行通信来起化学发光传感器的作用。

图11示出了配置为无线吸收传感器的示例感测装置120。如图11所示,吸光度传感器可包括无线通信电路802、第一透镜1102、第二透镜1104、第一光学板1106、第二光学板1108和线性可变滤光器1110。第一光学板1106可以包括白色LED发射器1112,其发射白光,白光沿着光路1114穿过第一透镜1102到达第二透镜1104。光可以穿过第二透镜1104到达线性可变滤光器1110。在穿过线性可变滤光器1110后(在线性可变滤光器1110中,光被滤光),第二光学板1108可以检测信号的大小并通过结合光电二极管阵列或线性CMOS光学传感器基于检测到的光来确定物质115的吸光量。第二光学板1108可以将与吸光度有关的信号传送到无线通信电路802,无线通信电路802可以经由天线510将数据发送到无线接收器。基于测量的吸光度,无线通信电路802或外部装置可以确定物质115中的分析物的浓度。可以调制LED发射器1112以减少来自环境光的干扰。感测装置120还可包括磁体和/或镇流器810,其允许感测装置120用作搅拌器和/或稳定感测装置120。

图12示出了配置为无线折射计的示例感测装置120。如图12所示,折射计可包括无线通信电路802、LED光源1202、测量窗口1204、线性阵列传感器1206和电路板1208。LED光源1202可朝向测量窗口1204发出光信号,测量窗口1204可以是允许光信号到达物质115的透明窗口。光信号可以被物质115折射并朝向线性阵列传感器1206反射。基于反射光照射线性阵列传感器1206的位置,电路板1208可以确定物质115的折射率。电路板1208可以将与折射率有关的信号发送到无线通信电路802,无线通信电路802经由天线510将折射率信号发送到无线接收器。可以调制LED光源1202,以减少来自环境光的干扰。在LED光源1202之后可以存在滤光器,以便将投射到测量窗口1204上的波长减小到有限的波长范围。感测装置120还可包括磁体和/或镇流器810,其允许感测装置120用作搅拌器和/或稳定感测装置120。

图13示出了配置为无线比重计的示例性感测装置120。如图13所示,比重计可以包括无线通信电路802和超声波传感器1302。图13中所示的感测装置120可以在物质115上以与物质115的比重成比例的高度漂浮。超声波传感器1302可以朝向物质115的表面发射超声波并检测所发射的波的反射。无线通信电路802可以基于检测到的反射来确定超声波传感器1302与物质115的表面之间的距离1304,并基于所确定的距离来计算物质115的比重。无线通信电路802可以经由天线510将比重发送到无线接收器。感测装置120还可以包括镇流器1310以稳定感测装置120。还可以光学地测量到液体的距离。

基于反馈调节性质

图14是示出用于基于从无线感测装置120接收的反馈来调节物质115的温度的示例性过程1400的流程图。关于热板系统200描述过程1400,但是类似的过程可用于调节任何其他系统的温度。过程1400可以由控制器226执行。

如图14所示,控制器226可以从感测装置120中的两个传感器读取1402温度,例如热敏电阻504和集成电路402中的温度传感器。控制器226可以确定1404是否两个传感器检测到的温度之间的差值是否在阈值差(例如,+/-2℃)内。如果差值大于阈值差值,则控制器226可以关闭1406加热元件216并在控制面板224上显示1408错误。如果差值小于阈值差值,则控制器226可以计算两个温度的平均值并确定1410平均值是否小于设定点。控制器226可以将不同的温度与设定点进行比较,例如由两个传感器中的一个输出的温度。

如果平均温度小于设定点,则控制器226可以增加1412加热元件216的温度。如果控制器226确定1414平均温度大于设定点,则控制器226可以降低1416加热元件216的温度。控制器226可以将平均温度与两个或更多个不同的设定点进行比较。例如,控制器226可以在步骤1410中确定平均温度是否小于下设定点,并且在步骤1414中确定平均温度是否大于上设定点。然后,控制器226可以在重复过程1400之前等待1418指定的时间量,例如一分钟,以继续调节物质115的温度。等待时间1418可以小于1分钟。

图15示出了用于基于从感测装置120接收的反馈来控制试剂输送的系统1500。如图15所示,系统1500可包括控制单元1510和配置成经由分配喷嘴1524泵送指定量的试剂1522到容器110中的注射器分配器泵1520。位于物质115中的感测装置120可以测量物质的一种或多种性质,例如荧光、吸光度、折射率、pH、电化学信号、液位或比重,并且将描述测量的性质的数据无线发送到控制单元1510。控制单元1510可以用所需的测量性质的设定点编程,并且可以配置成控制注射器分配器泵1520以将试剂1522输送到容器110以达到所需的设定点。

例如,设定点可以是物质115的期望pH,并且试剂1522可以是酸或碱。控制单元1510接收由感测装置120测量的pH,并将测量的pH与期望的pH进行比较。如果测量的pH与期望的pH不同,则控制单元1510可以使注射器分配器泵1520将指定体积的试剂1522分配到容器110中,直到达到所需的pH。作为另一个实施例,设定点可以是所需的吸光度、荧光或电化学信号,对应于可通过添加试剂1522而改变的物质115中特定化合物的所需浓度。控制单元1510接收由感测装置120测量的吸光度、荧光或者电化学信号,并将接收的数据与设定点进行比较。如果接收的数据不同于设定点,则控制单元1510可以使注射器分配器泵1520将指定体积的试剂1522分配到容器110中,直到达到所需的性质。

控制单元1510和注射器分配器泵1520可以结合到单个装置中,而不是图15中所示的两个装置。此外,控制单元1510可以控制多个注射器分配器泵1520以将多种试剂1522输送到物质115中。该系统还可以配置成从容器110中去除一些或全部物质115,例如当物质115的特定性质已经达到或控制物质115的水平时。

使用方法

图16示出了示例性热板系统1600,其包括多个容器110A和110B,以及多个感测装置120A和120B。第一感测装置120A可以通过第一磁体1622A旋转,在第一感测装置120A旋转时搅拌和测量第一容器110A中的第一物质115A的性质。第二感测装置120B可以通过第二磁体1622B旋转,在第二感测装置120B旋转时搅拌和测量第二容器110B中的第二物质115B的性质。第一物质115A可以由第一加热表面1612A加热,第二物质115B可以由第二加热表面1612B加热。无线接收器214从感测装置120接收数据,根据该数据可以控制热板系统1600的输出。例如,基于从感测装置120A接收的数据,热板系统1600可以增加或减小第一加热表面1612A的温度,或者可以增加或减小第一磁体1622A的旋转速率。

图17示出了包括无线感测装置120的示例性混合器系统1700。在图17的示例中,混合器瓶状体1710可容纳待混合的物质(未示出)。刀片1720可在混合器瓶状体1710内旋转以破碎并混合物质。感测装置120可以结合到叶片1720中,以在物质混合时测量物质的性质。控制单元1730可以接收用户输入以增加或减小叶片1720的旋转速率,并且可以从感测装置120接收反馈以基于检测到的混合器瓶状体1710中的物质的性质自动地增加或减小叶片1720的旋转速率。可替代地,内置于混合器瓶状体1710中的温度传感器1740可以检测待混合物质的温度,并且经由混合器瓶状体1710中的天线1750经由控制单元中的接收器天线1760发送温度信息1730。

图18A-18B示出了示例性葡萄酒监测系统1800。在图18A的实施例中,无线感测装置120可以在瓶子被密封之前放置在葡萄酒瓶1810中并且可以监测瓶子1810中的葡萄酒的性质。感测装置120可以将测量的性质发送到外部无线接收器,外部无线接收器可以向零售商或消费者报告该性质。例如,感测装置120可报告葡萄酒中硫醇、乙酸或氧气的浓度。零售商或消费者可以在打开瓶子1810之前使用所报告的信息来确定葡萄酒的质量。

图18B示出了感测装置120的实施例,该感测装置120被配置为检测可以指示其质量的葡萄酒的感官特性。图18B中所示的感测装置120的配置可包括塑料包覆模制件1820,在其表面上具有暴露的电化学感测区域1822。电化学感测区域1822可包括关于图8描述的测量电极804、对电极806和参考电极808中的一个或多个,并且可配置成检测酒中的硫醇、乙酸、氧气或其他相关组分。感测装置120还可以包括用于控制操作的电路板502和用于与外部装置进行无线通信的天线510。

图19示出了被配置为感测容器110中的物质115的液位的感测装置120的实施例。感测装置120使用耦合到无线通信电路和天线1910的超声传感器1930。感测装置120还包含用于定向感测装置120的镇流器1920。

如本文所述的无线感测装置120可用于许多其他应用。例如,啤酒制造商可以使用感测装置120来远程监控啤酒的比重。当比重达到指定数量时,可以生成警报以通知啤酒制造商。作为另一个实施例,医院或实验室的雇员可以使用感测装置120来验证灭菌或高压灭菌的物质是否达到所需的灭菌温度。感测装置120可以在物质高压灭菌时监测物质的温度,并通知员工物质内的温度是否达到灭菌温度。在又一个实施例中,厨师可以使用感测装置120监测封闭容器中的食物的性质,以精确地确定食物何时达到期望的温度、粘度、比重或其组合。在另一个实施例中,可以通过使用感测装置120作为温度传感器和反应化合物中的搅拌器来处理具有多个步骤的化学反应,其中仪器被编程以使化学化合物暴露于不同的温度步骤和搅拌速度达不同的时间段并且使用来自感测装置120的反馈以在各个步骤中设定正确的温度。在另一个实施例中,工业加工站可以监测清洁液的导电性,并且如果导电率高于特定值则更换清洁液。

本文描述和示出的各个变型例或实施方案中的每一个具有离散的组件和特征,其可以容易地与任何其他变型或实施方案的特征分离或组合。可以进行修改以使特定情况、材料、物质组成、过程、过程动作或步骤适应本公开的目的、精神或范围。

本文所述的方法可以以逻辑上可能的所述事件的任何顺序以及所列举的事件顺序来执行。此外,可以提供额外的步骤或操作,或者可以消除步骤或操作以实现期望的结果。

此外,在提供一系列值的情况下,该范围的上限和下限之间的每个中间值以及该所述范围内的任何其他所述或中间值都包含在本公开内。而且,所描述的变型的任何任选的特征可以独立地阐述和要求保护,或者与本文描述的任何一个或多个特征组合。

本文提及的所有现有主题(例如,出版物、专利、专利申请和硬件)通过引用整体并入本文,除非主题可能与本公开的主题相冲突(在这种情况下,以本文呈现的内容为准)。提供的所引用项目仅仅是为了在本申请的提交日之前公开。本文中的任何内容均不应被解释为承认本公开无权凭借在先公开而先于这些材料。

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本公开内容并不旨在限于所阐述的特定形式的范围,而是旨在覆盖本文描述的变型例的替代、修改和等同物。此外,本公开的范围完全涵盖了鉴于本公开内容对于本领域技术人员而言可能变得显而易见的其他变型。

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