專(zhuān)利名稱(chēng)：包括光學(xué)被分析物傳感器和光學(xué)讀取器的過(guò)濾系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及過(guò)濾系統(tǒng)，其包括過(guò)濾介質(zhì)、與所述過(guò)濾介質(zhì)流體連通設(shè)置的光學(xué)被分析物傳感器、以及被構(gòu)造并設(shè)置為詢問(wèn)所述光學(xué)被分析物傳感器的光學(xué)讀取器。
背景技術(shù)：
過(guò)濾系統(tǒng)通常用在存在蒸氣和其他危 害性空中物質(zhì)的情況下。示例性過(guò)濾系統(tǒng)包括集體防護(hù)系統(tǒng)、一次性個(gè)人呼吸器、可重復(fù)使用的個(gè)人呼吸器、帶動(dòng)力空氣凈化呼吸器、危險(xiǎn)品緊急處理防護(hù)服以及其他防護(hù)裝置。已提出各種化學(xué)、光學(xué)或電子指示器以用于警告防護(hù)裝置的使用者存在不期望的材料。例如，使用壽命終止指示器(“ESLI”)可警告此類(lèi)裝置中的過(guò)濾元件可能接近飽和或可能對(duì)特定材料無(wú)效。檢測(cè)化學(xué)被分析物(尤其是有機(jī)化學(xué)被分析物)的能力在許多應(yīng)用(包括環(huán)境監(jiān)測(cè)等等)中是重要的。已開(kāi)發(fā)出用于檢測(cè)化學(xué)被分析物的一些裝置，例如光學(xué)裝置、重量分析裝置、微電子裝置、機(jī)械裝置和比色裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種過(guò)濾系統(tǒng)，其包括殼體和設(shè)置在所述殼體內(nèi)的過(guò)濾介質(zhì)。所述過(guò)濾系統(tǒng)還包括光學(xué)被分析物傳感器，其設(shè)置在所述殼體內(nèi)，使得所述檢測(cè)介質(zhì)與所述過(guò)濾介質(zhì)流體連通。所述光學(xué)被分析物傳感器包括檢測(cè)介質(zhì)，所述檢測(cè)介質(zhì)響應(yīng)于被分析物而改變其至少一個(gè)光學(xué)特性。所述過(guò)濾系統(tǒng)還包括光學(xué)讀取器，其具有至少一個(gè)光源和至少一個(gè)檢測(cè)器。所述光學(xué)讀取器附接至所述殼體，使得所述至少一個(gè)光源所發(fā)射的光的至少一部分從所述光學(xué)被分析物傳感器反射，并被所述至少一個(gè)檢測(cè)器捕獲。在一些示例性實(shí)施例中，所述光學(xué)讀取器永久性地或可移除地附接至所述殼體。在一些示例性實(shí)施例中，所述光學(xué)讀取器可以永久性地或可移除地附接至可移除殼體部分。


通過(guò)結(jié)合附圖在下文中對(duì)各種實(shí)施例的具體描述，可以更加充分地理解本發(fā)明，其中圖I示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性過(guò)濾系統(tǒng)；圖2示出可用于根據(jù)本發(fā)明的過(guò)濾系統(tǒng)中的濾筒；圖3A和圖3B示意性地示出適用于本發(fā)明的一些示例性實(shí)施例的示例性光學(xué)被分析物傳感器；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的示例性光學(xué)讀取器；圖5A示出示例性光學(xué)讀取器的示例性光源的光譜，以及在不存在目標(biāo)被分析物的情況下示例性光學(xué)被分析物傳感器的光譜；圖5B示出表示示例性光電檢測(cè)器對(duì)入射光波長(zhǎng)靈敏度的曲線；
圖6示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)讀取器的另一示例性實(shí)施例；圖7A示出利用一個(gè)或多個(gè)寬帶光源的光學(xué)讀取器的示例性實(shí)施例；圖7B示意性地示出具有光譜透射率不同的區(qū)域的過(guò)濾器；圖8A和圖SB示出根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)讀取器的示例性實(shí)施例的不同側(cè)面；圖9A示出根據(jù)本發(fā)明的示例性光學(xué)讀取器，其被構(gòu)造為詢問(wèn)圖案化的光學(xué)被分析物傳感器；
圖9B示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例性光學(xué)讀取器，其被構(gòu)造為詢問(wèn)圖案化的光學(xué)被分析物傳感器；圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)讀取器的操作的示意圖；圖11A-11D示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例性過(guò)濾系統(tǒng)和此類(lèi)過(guò)濾系統(tǒng)的一些示例性部件；圖12示出根據(jù)本發(fā)明的可移除殼體部分的實(shí)施例；圖13A和圖13B示出附接機(jī)構(gòu)的示例性實(shí)施例；圖14A-14C示意性地示出不同類(lèi)型的配準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)；圖15示出根據(jù)本發(fā)明的過(guò)濾系統(tǒng)的另一實(shí)施例；圖16示出適用于本發(fā)明的示例性實(shí)施例的呼吸器濾筒；圖17A和圖17B示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例性過(guò)濾系統(tǒng)；圖18A和圖18B示出可用于根據(jù)本發(fā)明的過(guò)濾系統(tǒng)的合適的附接機(jī)構(gòu)；以及圖19示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例性過(guò)濾系統(tǒng)。各附圖中的類(lèi)似附圖標(biāo)記表示類(lèi)似的元件。除非另外指明，否則本文檔中的所有圖和附圖均未按比例繪制，并且被選擇用于示出本發(fā)明的不同實(shí)施例。具體地講，除非另外指明，否則僅用示例性術(shù)語(yǔ)描述各種部件的尺寸，并且不應(yīng)從附圖推斷各種部件的尺寸之間的關(guān)系。盡管在本發(fā)明中可能使用了例如“頂部”、“底部”、“上部”、“下部”、“下方”、“上方”、“前部”、“背部”、“向外”、“向內(nèi)”、“向上”和“向下”以及“第一”和“第二”等術(shù)語(yǔ)，但應(yīng)當(dāng)理解，除非另外指明，否則這些術(shù)語(yǔ)僅以它們的相對(duì)意義使用。
具體實(shí)施例方式在以下說(shuō)明中，參考了附圖，附圖形成本說(shuō)明書(shū)的一部分，并且在附圖中通過(guò)舉例說(shuō)明的方式示出若干特定的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的前提下，可以設(shè)想其它實(shí)施例并進(jìn)行實(shí)施。因此，以下的具體實(shí)施方式
不應(yīng)被理解成具有限制性意義。除非另外指明，否則本文所用的所有科技術(shù)語(yǔ)具有在本領(lǐng)域中通常使用的含義。本文給出的定義旨在便于理解本文中頻繁使用的某些術(shù)語(yǔ)，并無(wú)限制本發(fā)明范圍之意。除非另外指明，否則本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中使用的表示特征尺寸、數(shù)量和物理特性的所有數(shù)字均應(yīng)該理解為在所有情況下均是由術(shù)語(yǔ)“約”來(lái)修飾的。因此，除非有相反的說(shuō)明，否則上述說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求書(shū)中列出的數(shù)值參數(shù)均是近似值，根據(jù)本領(lǐng)域的技術(shù)人員利用本文所公開(kāi)的教導(dǎo)內(nèi)容尋求獲得的所需特性，這些近似值可以變化。除非內(nèi)容另外明確指明，否則本說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求書(shū)中使用的單數(shù)形式“一(“a”，“an”)”及“該(the)”涵蓋具有多個(gè)所指對(duì)象的實(shí)施例。如本說(shuō)明書(shū)以及附加的權(quán)利要求書(shū)中所使用，術(shù)語(yǔ)“或”一般以包括“和/或”的意思使用，除非內(nèi)容另外清楚聲明。本發(fā)明涉及這樣的系統(tǒng)和裝置，其可用于指示使用壽命的結(jié)束或向使用者提供有關(guān)過(guò)濾介質(zhì)的使用壽命(例如，在危害性環(huán)境中使用以保護(hù)不受揮發(fā)性有機(jī)化合物影響的呼吸過(guò)濾器或?yàn)V筒的使用壽命)結(jié)束的信息。預(yù)期本發(fā)明將幫助為各種過(guò)濾系統(tǒng)提供更準(zhǔn)確的使用壽命結(jié)束指示?？梢灶A(yù)見(jiàn)一些示例性實(shí)施例可提供作為呼吸器濾筒和過(guò)濾器的附件，而其他示例性實(shí)施例包括整個(gè)呼吸器和濾筒。本發(fā)明適用于各種過(guò)濾系統(tǒng)，例如個(gè)人呼吸器，包括帶動(dòng)力空氣凈化呼吸器、可重復(fù)使用的個(gè)人呼吸器、一次性個(gè)人呼吸器、危險(xiǎn)品緊急處理防護(hù)服、集體防護(hù)過(guò)濾器以及本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的其他應(yīng)用。本發(fā)明的示例性實(shí)施例可用于檢測(cè)和/或監(jiān)測(cè)所關(guān)注的一種或多種被分析物。此類(lèi)被分析物可以包括可存在于需要被監(jiān)測(cè)的環(huán)境(通常為空氣)中的蒸氣或氣體。在一些實(shí)施例中，被分析物為有機(jī)蒸氣(如揮發(fā)性有機(jī)化合物)。代表性的有機(jī)被分析物可包括(非限制性地)取代或未取代的碳化合物，其包括烷烴類(lèi)、環(huán)烷類(lèi)、芳族化合物、醇類(lèi)、醚類(lèi)、酯類(lèi)、酮類(lèi)、鹵代烴類(lèi)、胺類(lèi)、有機(jī)酸類(lèi)、氰酸酯類(lèi)、硝酸鹽類(lèi)以及腈類(lèi)，例如正辛烷、環(huán)己烷、甲基乙基酮、丙酮、乙酸乙酯、二硫化碳、四氯化碳、苯、甲苯、苯乙烯、二甲苯類(lèi)、甲基氯仿、四 氫呋喃、甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇、叔丁醇、2-乙氧基乙醇、乙酸、2-氨基吡啶、乙二醇單甲醚、甲苯-2，4- 二異氰酸酯、硝基甲烷、乙腈等等。盡管提及有機(jī)蒸氣傳感器作為根據(jù)本發(fā)明的一種特定類(lèi)型的光學(xué)被分析物傳感器，但可采用的其他類(lèi)型的光學(xué)被分析物傳感器包括對(duì)有機(jī)蒸氣、反應(yīng)性氣體(例如，酸性氣體(例如，SO2, Cl2, HC1、C102、HCN、HF、H2S和氮氧化物)和堿性氣體(例如，氨氣、甲胺))、以及其他氣體(例如，氯化氰和甲醛)做出反應(yīng)的那些傳感器。圖I示出根據(jù)本發(fā)明的示例性過(guò)濾系統(tǒng)，其示意性地示出帶動(dòng)力空氣凈化呼吸器(PAPR) I。PAPR I包括頭具例如罩子12、渦輪單元14、呼吸管13和束帶15。罩子12被構(gòu)造為佩戴在使用者11頭部上方，并至少部分地包封使用者頭部以形成呼吸區(qū)17，S卩，使用者鼻部和口部周?chē)膮^(qū)域，以使過(guò)濾空氣被引導(dǎo)至該呼吸區(qū)17。盡管圖I中示出了罩子，然而罩子12可以由任何其他合適的頭具取代，例如面罩、頭盔或全隔離服，前提條件是形成封閉的使用者環(huán)境，其至少覆蓋使用者面部的口鼻區(qū)域，以將空氣引導(dǎo)到使用者的呼吸區(qū)17。渦輪單元14可附接到束帶15以將其固定在使用者的軀干周?chē)?。渦輪單元14容納有鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)(未示出)，該系統(tǒng)利用由馬達(dá)(也未示出)提供動(dòng)力的風(fēng)扇來(lái)使空氣通過(guò)PAPR系統(tǒng)。潤(rùn)輪單元還可包括電源,例如電池組10。潤(rùn)輪單元14通過(guò)連接在渦輪單元14的出口 18和罩子12的入口 19之間的呼吸管13來(lái)向罩子12提供空氣。渦輪單元14包括濾筒(示出于圖2中)，其設(shè)置為使得容納于其中的過(guò)濾介質(zhì)處于空氣流動(dòng)路徑上，優(yōu)選設(shè)置在鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)扇開(kāi)口的上游。在本發(fā)明的典型實(shí)施例中，濾筒相對(duì)于渦輪單元可移除并可更換。提供濾筒的目的在于在將空氣遞送給使用者11之前移除環(huán)境空氣中的至少一定量的污染物，例如顆粒和/或氣體和/或蒸氣。本發(fā)明的實(shí)施例可采用多種過(guò)濾介質(zhì)中的任意一種或多種，其中一種合適的類(lèi)型是吸附劑介質(zhì)。吸附劑介質(zhì)將能夠吸附期望存在于預(yù)期使用條件下的所關(guān)注的蒸氣。有利的是，吸附劑介質(zhì)具有足夠多的孔以允許現(xiàn)成的空氣流或其他氣體流從其中通過(guò)，并且其可以采用細(xì)碎固體(例如，粉末、小球、薄片、顆粒劑或團(tuán)聚物)或多孔固體(例如，開(kāi)孔泡沫)的形式。優(yōu)選的吸附劑介質(zhì)材料包括活性炭、沸石、氧化鋁以及可通過(guò)吸附而移除所關(guān)注的蒸氣的其他金屬氧化物；粘土以及用酸性溶液(例如，乙酸)或堿性溶液(例如，氫氧化鈉水溶液)處理的其他礦物；分子篩和其他沸石；其他無(wú)機(jī)吸附劑，例如硅石；以及有機(jī)吸附劑，包括超高交聯(lián)的體系，例如稱(chēng)為“Styrosorbs”的高度交聯(lián)的苯乙烯聚合物(如例如V. A. Davankov 和 P. Tsyurupa 在 Pure and AppI. Chem.第 61 卷第 1881-89 頁(yè)(1989)以及L. D. Belyakova, T. I. Schevchenko, V. A. Davankov 和 Μ· P. Tsyurupa 在 Adv. in Colloid andInterface Sci.第 25 卷第 249-66 頁(yè)(1986)中所述)?；钚蕴?、沸石和氧化鋁是優(yōu)選吸附劑介質(zhì)的例子?？刹捎梦絼┙橘|(zhì)混合物或?qū)右岳缥照魵饣旌衔锘蚱渌P(guān)注的被分析物。如果為細(xì)分的形式，則吸附劑的粒度可以變化很大，并且通常部分地根據(jù)預(yù)期使用條件進(jìn)行選擇。作為一般性指導(dǎo)原則，細(xì)分的吸附劑介質(zhì)粒子的粒度可在約4至約3000微米的平均粒徑范圍內(nèi)變動(dòng),例如,在約30至約1500微米的平均粒徑范圍內(nèi)變動(dòng)。也可采用具有不同粒度范圍的吸附劑介質(zhì)粒子的混合物(如吸附劑介質(zhì)粒子的雙峰混合物形式，或上游層采用較大的吸附劑粒子而下游層采用較小的吸附劑粒子的多層結(jié)構(gòu)形式)。還可采用混合有合適粘結(jié)劑(如粘合碳)的吸附劑介質(zhì)，或捕集到合適的載體上(或其中)的吸附劑介質(zhì)，例如在美國(guó)專(zhuān)利No. 3，971，373 (Braun 等人)、No. 4, 208, 194 (Nelson)和No. 4, 948, 639 (Brooker等人)中以及在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No. US 2006/0096911 Al (Brey等人)中有所描述的吸附劑介質(zhì)。圖2示出濾筒100，其可用在PAPR的渦輪單元中，例如結(jié)合圖I描述的渦輪單元14。濾筒100包括殼體120和設(shè)置在殼體120內(nèi)的過(guò)濾介質(zhì)122，例如吸附劑材料，如活性炭。光學(xué)被分析物傳感器128(在下面更詳細(xì)的描述)也設(shè)置在殼體120內(nèi)，并與過(guò)濾介質(zhì)122流體連通，如下面更詳細(xì)說(shuō)明的。圖2所示的殼體120包括具有多個(gè)開(kāi)口 125的后蓋124a以及也具有多個(gè)開(kāi)口(未示出)的前蓋124b。前蓋124b和后蓋124a中的開(kāi)口可分別用作空氣入口和出口，其允許來(lái)自外部環(huán)境的環(huán)境空氣流到濾筒100中，穿過(guò)過(guò)濾介質(zhì)122，然后進(jìn)入渦輪單元(濾筒100是其一部分)的鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)扇開(kāi)口中。如果需要，蓋124a和124b中的一者或兩者中的開(kāi)口可利用例如將在使用前移除的可移除覆蓋件(未示出)來(lái)密封，直到使用為止。殼體120的壁126可包括觀察口，例如透明部分127 (其對(duì)光源和檢測(cè)器所調(diào)諧至的特定光譜范圍透明)，可通過(guò)該觀察口詢問(wèn)光學(xué)被分析物傳感器128(將在下面進(jìn)一步說(shuō)明)。如果需要，可以可選地使用可移除的或可更換的防護(hù)罩或者其他覆蓋物(未示出)來(lái)保護(hù)透明部分127免受油漆或泡沫噴涂物、灰塵或其他遮蔽物的影響。作為另外一種選擇，觀察口可包括殼體120中的開(kāi)口。在一些示例性實(shí)施例中，殼體的整個(gè)壁126或整個(gè)殼體120可為透明的。光學(xué)被分析物傳感器128 (例如)通過(guò)在過(guò)濾介質(zhì)122與被分析物在暴露條件下平衡時(shí)，其至少一個(gè)光學(xué)性質(zhì)經(jīng)歷改變(可由比色改變、反射光的亮度、強(qiáng)度改變等來(lái)顯示)，來(lái)對(duì)被分析物作出光學(xué)響應(yīng)。然后，進(jìn)入透明部分127和光學(xué)被分析物傳感器128的光通過(guò)透明部分127被反射回。當(dāng)光學(xué)被分析物傳感器128的至少一個(gè)光學(xué)性質(zhì)的可識(shí)別的改變(如，諸如從綠到紅的反射光譜改變、諸如從白或黑到彩色或者從彩色到白或黑的顏色出現(xiàn)或消失、或者從白到黑或從黑到白的改變)指示，光學(xué)被分析物傳感器128下面的過(guò)濾介質(zhì)122已在暴露條件下與蒸氣平衡時(shí)，濾筒100將被移除并用新的濾筒更換。換言之，光學(xué)被分析物傳感器可被構(gòu)造為使得光學(xué)改變能表征濾筒100的剩余使用壽命或其使用壽命的結(jié)束。在一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)被分析物傳感器128可被置于流動(dòng)路徑的預(yù)定位置處，以僅在所需剩余使用壽命百分比處給予警告。圖3A示出適用于本發(fā)明的一些示例性實(shí)施例的示例性光學(xué)被分析物傳感器的示意圖。多層光學(xué)被分析物傳感器32設(shè)置在透明基底33 (其對(duì)光源和檢測(cè)器所調(diào)諧至的特定光譜范圍透明)與過(guò)濾介質(zhì)38之間。示例性光學(xué)被分析物傳感器32包括部分反射層34、檢測(cè)介質(zhì)35和被分析物可滲透的反射層36。當(dāng)介質(zhì)38的至少一部分與所關(guān)注的被分析物之間在所施加的被分析物濃度下達(dá)到平衡時(shí)或不久之后，被分析物可穿過(guò)被分析物可滲透的反射層36，例如穿過(guò)孔37進(jìn)入檢測(cè)介質(zhì)35中。檢測(cè)介質(zhì)35可以層的形式提供，其可由合適的材料制成或用合適的結(jié)構(gòu)制成，以使得其至少一個(gè)光學(xué)特性(如，層的光學(xué)厚度)在暴露于所關(guān)注的被分析物時(shí)發(fā)生改變?？蓮耐獠浚缤高^(guò)基底33檢測(cè)所述改變。由光線39a表不的環(huán)境光的一部分穿過(guò)基底33,從部分反射層34反射成為光線39b，反向傳播穿過(guò)基底33，然后傳播出基底33之外。環(huán)境光線39a的另一部分穿過(guò)基底33、部分反射層34和檢測(cè)介質(zhì)35，并從反射層36反射成為光線39c。光線39c反向傳播穿過(guò)檢測(cè)層35、部分反射層34和基底33，然后傳播出基底33之外。如果針對(duì)檢測(cè)層35選擇 了適當(dāng)?shù)某跏己穸然蚋淖兊暮穸?，并且前提條件是層34和36充分平坦，則將通過(guò)類(lèi)似于光線39b和39c的光線形成相長(zhǎng)干涉或相消干涉，并且可通過(guò)部分反射層34檢測(cè)光學(xué)被分析物傳感器32的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)特性的可識(shí)別的改變。根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)被分析物傳感器可利用多種技術(shù)附接至過(guò)濾器殼體或其他支撐件，包括膜或體粘合劑、機(jī)械插件、熱粘結(jié)、超聲焊接以及它們的組合。基底是可選的，但當(dāng)其存在時(shí)，可由能夠?yàn)楸∧ぶ甘酒魈峁┻m當(dāng)透明支撐的多種材料制成?；卓梢允莿傂缘?如玻璃)或柔性的(如可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)輥軋工序處理的塑料膜)。如果由柔性材料(例如適當(dāng)透明的塑料)制成，則基底有利地具有足夠低的蒸氣滲透性，以使得所關(guān)注的蒸氣不會(huì)通過(guò)部分反射層進(jìn)出檢測(cè)介質(zhì)。如果基底被省略，則部分反射層應(yīng)充分不可滲透，以阻礙或防止這種蒸氣輸送。如果需要，可將多孔基底置于可滲透的反射層和吸附劑介質(zhì)之間。例如，可允許所關(guān)注的蒸氣從吸附劑介質(zhì)穿過(guò)可滲透的基底和反射層，并由此進(jìn)入檢測(cè)介質(zhì)中。部分反射層和反射層可分別由能形成漫反射或優(yōu)選的鏡面光反射的多種材料制成，并且當(dāng)其被適當(dāng)?shù)卦诳臻g上隔開(kāi)時(shí)可協(xié)同工作，以提供快速可見(jiàn)且明顯的指示器外觀變化。合適的部分反射層和反射層材料包括金屬，例如鋁、鉻、鈦、金、鎳、硅、銀、鈕、鉬、鈦以及包含這些金屬的合金；金屬氧化物，例如氧化鉻、氧化鈦和氧化招;以及美國(guó)專(zhuān)利 No. 5，699，188 (Gilbert 等人)、No. 5，882，774 (Jonza 等人)和 No. 6，049，419(Wheatley等人)、以及PCT已公布的專(zhuān)利申請(qǐng)No. WO 97/01778 (Ouderkirk等人)中所述的多層光學(xué)膜(包括雙折射多層光學(xué)膜)。部分反射層和反射層可以相同或不同。金屬納米粒子涂層(如，金屬納米粒子油墨)可用于形成反射層，如共同待審的美國(guó)專(zhuān)利公布No. 2008/0063874A1 (Rakow 等人)中所述。部分反射層的反射率低于反射層并透射一些入射光。部分反射層可例如具有約2至約50nm的物理厚度、在500nm處為約20%至約80%的透光率、以及在500nm處為約80%至約20%或其之間的任何數(shù)的反射率。部分反射層可能本身對(duì)蒸氣是不可滲透的(如果這樣，則希望其是連續(xù)的)并且可任選地涂敷在合適的基底上，或以其他方式與合適的基底相鄰。部分反射層對(duì)蒸氣也可以是可滲透的(如果這樣，其可為例如不連續(xù)的或半連續(xù)的)，并且可將其涂覆在適合的蒸氣不可滲透的基底上，或者以其他方式與適合的蒸氣不可滲透的基底相鄰。有利地，與檢測(cè)層相鄰的部分反射層的表面的平整度在約±10nm以內(nèi)。反射層可例如具有約I至約500nm的物理厚度、在500nm處為約0%至約80%的透光率、以及在500nm處為約100%至約20%的反射率。反射層優(yōu)選為多孔的、圖案化的、不連續(xù)的、半連續(xù)的或者以其他方式可充分滲透的，使得蒸氣可從吸附劑介質(zhì)穿過(guò)反射層進(jìn)入檢測(cè)介質(zhì)。所需的孔或不連續(xù)性可通過(guò)適合的沉積技術(shù)或通過(guò)適當(dāng)?shù)某练e后處理(例如選擇性蝕刻、活性離子蝕刻或圖案化激光燒蝕)獲得。也可通過(guò)沉積蒸氣可滲透的金屬納米粒子層(如在上述美國(guó)專(zhuān)利公布No. 2008/0063874A1中所述)來(lái)形成反射層，以形成填有納米粒子的蒸氣可滲透層，其中納米粒子之間的空隙形成了孔。檢測(cè)介質(zhì)混合物可為均勻的或不均勻的，并且其可以例如由無(wú)機(jī)組分的混合物、有機(jī)組分的混合物或無(wú)機(jī)和有機(jī)組分的混合物制成。由組分混合物制成的檢測(cè)介質(zhì)可以提供改善的被分析物群組的檢測(cè)。檢測(cè)介質(zhì)有利地具有一系列的孔尺寸或表面積，其被選擇成提供與所述吸附劑介質(zhì)的蒸氣吸附特性類(lèi)似的蒸氣吸附特性。可通過(guò)使用例 如由高內(nèi)相乳液制成的泡沫等多孔材料(例如在美國(guó)專(zhuān)利No. 6，573，305 BI (Thunhorst等人)中所述的那些)來(lái)獲得適合的孔隙率?？紫堵蔬€可以通過(guò)二氧化碳發(fā)泡來(lái)產(chǎn)生微孔材料而獲得(參見(jiàn) “Macromolecules，，，2001，vol. 34，pp. 8792-8801 (《大分子》，2001年，第34卷，第8792-8801頁(yè)))，或者可以通過(guò)共混聚合物的納米相分離而獲得(參見(jiàn)“Science”, 1999, vol. 283, p. 520 (《科學(xué)》，1999 年，第 283 卷，第 520 頁(yè)))。一般來(lái)講，孔直徑優(yōu)選地為小于所需指示器著色的峰值波長(zhǎng)。優(yōu)選(例如)平均孔尺寸為約O. 5至約20nm、O. 5至約IOnm或O. 5至約5nm等納米尺寸的孔。
代表性的無(wú)機(jī)檢測(cè)介質(zhì)材料包括多孔二氧化硅、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氧氮化物、以及其他可被形成為具有適當(dāng)厚度的透明且多孔的層以通過(guò)光學(xué)干涉作用來(lái)產(chǎn)生顏色或色度變化的無(wú)機(jī)材料。例如，無(wú)機(jī)檢測(cè)介質(zhì)材料可為二氧化硅類(lèi)、氮化硅類(lèi)、氮氧化硅類(lèi)、氧化鋁類(lèi)、氧化鈦類(lèi)、氮化鈦、氮氧化鈦、氧化錫類(lèi)、氧化鋯類(lèi)、沸石類(lèi)或它們的組合。由于多孔二氧化硅的穩(wěn)固性和與潤(rùn)濕蝕刻處理的相容性，因此它是尤為理想的無(wú)機(jī)檢測(cè)介質(zhì)材料。多孔二氧化硅可例如使用溶膠-凝膠加工路線制備，并且可使用或不使用有機(jī)模板制成。示例性的有機(jī)模板包括表面活性劑，如陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑，例如烷基三甲基銨鹽、聚(環(huán)氧乙烷-共-環(huán)氧丙烷)嵌段共聚物以及本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員熟知的其它表面活性劑或聚合物。溶膠-凝膠混合物可轉(zhuǎn)化成硅酸鹽，有機(jī)模板可被移除以在二氧化硅中留下微孔網(wǎng)。代表性的多孔二氧化硅材料在Ogawa等人的Chem.Commun. pp. 1149-1150 (1996)(《化學(xué)通訊》，第 1149-1150 頁(yè)，1996 年)、Kresge 等人的Nature, Vol. 359，pp. 710-712 (1992)(((自然》，第 359 卷，第 710-712 頁(yè)，1992 年)、Jia 等人的 Chemistry Letters, Vol. 33 (2), pp. 202-203 (2004)(《化學(xué)快報(bào)》，第 33 卷第 2 期，第202-203頁(yè)，2004年)以及美國(guó)專(zhuān)利No. 5，858，457(Brinker等人)中有所描述。也可采用多種有機(jī)分子作為有機(jī)模板。例如，糖類(lèi)(例如葡萄糖和甘露糖)可用作有機(jī)模板以生成多孔娃酸鹽類(lèi)，參見(jiàn)Wei等人的Adv. Mater. 1998第10卷第313頁(yè)(1998)。溶膠-凝膠組合物中可包含有機(jī)取代的硅氧烷或有機(jī)雙硅氧烷，以使微孔更具疏水性并且限制水蒸氣的吸附。也可采用等離子體化學(xué)氣相沉積法生成多孔無(wú)機(jī)檢測(cè)材料。此方法通常涉及通過(guò)以下步驟形成被分析物檢測(cè)層從氣態(tài)前體形成等離子體，在基底上沉積此等離子體以形成非晶態(tài)無(wú)規(guī)共價(jià)網(wǎng)層，然后加熱此非晶態(tài)共價(jià)網(wǎng)層以形成微孔非晶態(tài)無(wú)規(guī)共價(jià)網(wǎng)層。此類(lèi)材料的例子在美國(guó)專(zhuān)利No. 6，312，793 (Grill等人)和美國(guó)專(zhuān)利公布No. 2007/0141580A1 (Moses等人)中有所描述。代表性有機(jī)檢測(cè)介質(zhì)材料包括聚合物、共聚物(包括嵌段共聚物)和它們的混合物，其由(或可由)多種類(lèi)別的單體制備，所述單體包括疏水性丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯類(lèi)、雙官能單體、乙烯基單體、烴單體(烯烴類(lèi))、硅烷單體、氟化單體、羥基化單體、丙烯酰胺類(lèi)、酸酐類(lèi)、醛官能化單體、胺或胺鹽官能化單體、酸官能化單體、環(huán)氧化物官能化單體及其混合物或組合。上面提及的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No. US 2004/0184948A1包含此類(lèi)單體的詳盡列表，并以此作為參考以獲得更詳細(xì)的描述。上述具有固有微孔性的聚合物(PM)形成尤為理想的檢測(cè)介質(zhì)。PIM通常是形成微孔固體的非網(wǎng)狀聚合物。由 于其典型的高度剛性和扭曲的分子結(jié)構(gòu)，使得PM無(wú)法有效地填充空間，從而形成本發(fā)明所公開(kāi)的微孔結(jié)構(gòu)。合適的PIM包括(但不限于)在Budd等人的“Polymers ofintrinsic microporosity (PIMs):robust, solution-processable,organic microporousmaterials” (Chem. Commun. , 2004, pp. 230-231 (具有固有微孔性的聚合物(PIM):穩(wěn)固、可溶液加工的有機(jī)微孔材料，《化學(xué)通訊》，2004年，第230-231頁(yè))中公開(kāi)的聚合物。其他PM揭露于Budd等人的J. Mater. Chem.，2005，15，pp. 1977-1986 (《材料化學(xué)期刊》，2005年，15，第1977-1986頁(yè))，McKeown等人的Chem. Eur. J.(《歐洲化學(xué)》，2005年，11，第9期，第2610-2620頁(yè))以及已公布的PCT專(zhuān)利申請(qǐng)No. WO 2005/012397 A2 (McKeown等人)中。有機(jī)檢測(cè)介質(zhì)中的一種或多種聚合物可以至少部分地交聯(lián)。在一些實(shí)施例中交聯(lián)可能是期望的，因?yàn)槠淇稍黾訖C(jī)械穩(wěn)定性以及對(duì)某些被分析物的敏感度?？赏ㄟ^(guò)以下方法實(shí)現(xiàn)交聯(lián)在檢測(cè)介質(zhì)中包含一種或多種多官能單體，對(duì)檢測(cè)介質(zhì)進(jìn)行(如)電子束或伽馬射線處理，在檢測(cè)介質(zhì)中添加或形成配位化合物或離子化合物，或在檢測(cè)介質(zhì)中形成氫鍵。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，交聯(lián)是在存在致孔劑時(shí)進(jìn)行的，隨后可將該致孔劑從交聯(lián)體系中提取出來(lái)，以形成多孔檢測(cè)介質(zhì)。合適的致孔劑包括(但不限于)惰性有機(jī)分子，例如正構(gòu)烷烴類(lèi)(如癸烷)或芳烴類(lèi)(如苯或甲苯)。其他交聯(lián)聚合物包括上面提及的高度交聯(lián)的苯乙烯聚合物。如果需要，可對(duì)檢測(cè)介質(zhì)材料進(jìn)行處理，以改變其表面特性或吸附特性?？刹捎枚喾N這樣的處理方法，例如，使無(wú)機(jī)檢測(cè)介質(zhì)的微孔暴露到適合的有機(jī)硅烷化合物。除此之外或取而代之，可使用適合的粘合力促進(jìn)材料(如由鈦或另一適合的金屬制成的粘結(jié)層)對(duì)檢測(cè)介質(zhì)進(jìn)行處理，以提高部分反射層或反射層與檢測(cè)介質(zhì)之間的粘合力。這種處理也可應(yīng)用于部分反射層或反射層，以提高與檢測(cè)介質(zhì)之間的粘合力。對(duì)于多種應(yīng)用而言，檢測(cè)介質(zhì)有利地為疏水性的。這將降低水蒸氣(或液態(tài)水)引起檢測(cè)介質(zhì)光學(xué)厚度變化和干擾被分析物的檢測(cè)(例如，有機(jī)溶劑蒸氣的檢測(cè))的可能性。檢測(cè)介質(zhì)可由單層或由兩個(gè)或更多個(gè)次層制成。次層可具有多種構(gòu)造。例如，其可以被疊堆或并列型布置。次層也可由不同的材料制成，所述材料被選擇為能吸收不同的所關(guān)注的蒸氣。圖3B示出適用于本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)被分析物傳感器的另一示例性實(shí)施例。如圖3B所示，光學(xué)被分析物傳感器40可包括一個(gè)或多個(gè)第一區(qū)42，其對(duì)所關(guān)注的被分析物呈現(xiàn)第一響應(yīng)；和一個(gè)或多個(gè)第二區(qū)44，其對(duì)所關(guān)注的被分析物呈現(xiàn)不同的第二響應(yīng)。這樣的光學(xué)被分析物傳感器在本文中稱(chēng)為圖案化的光學(xué)被分析物傳感器。在所示實(shí)施例中，光學(xué)被分析物傳感器40具有多層構(gòu)造，其包括檢測(cè)介質(zhì)48、半反射層50和反射層52。檢測(cè)介質(zhì)48可以層的形式提供，其可由合適的材料制成或用合適的結(jié)構(gòu)制成，以使得其至少一個(gè)光學(xué)特性(如，層的光學(xué)厚度)在暴露于所關(guān)注的被分析物時(shí)發(fā)生改變。可從外部，例如透過(guò)基底46 (其可包括殼體壁)檢測(cè)所述改變。預(yù)期所述改變?cè)诘谝缓偷诙^(qū)42和44中是不同的。能被所采用的檢測(cè)器識(shí)別的任何可檢測(cè)的差異均在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，響應(yīng)于暴露于所關(guān)注的被分析物，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)被分析物傳感器的不同區(qū)可經(jīng)歷不同大小的光譜偏移(例如，不同的峰值波長(zhǎng)偏移)、不同的反射光強(qiáng)度、或其二者。一些檢測(cè)器能夠檢測(cè)小至Inm的顏色偏移差異。半反射層50通常是蒸氣無(wú)法滲透的。反射層52通常對(duì)化學(xué)藥品是可滲透的，并與過(guò)濾介質(zhì)60流體連通，使得所關(guān)注的被分析物可穿過(guò)反射層52進(jìn)入檢測(cè)介質(zhì)48，并可充分改變檢測(cè)介質(zhì)的至少一個(gè)光學(xué)特性(例如，其光學(xué)厚度)，以引起在詢問(wèn)時(shí)可被根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)讀取器檢測(cè)到的改變。粘合劑53可用于將傳感器40固定到殼體壁46的內(nèi)表面上。 生成包括一個(gè)或多個(gè)第一區(qū)(對(duì)所關(guān)注的被分析物呈現(xiàn)第一響應(yīng))和一個(gè)或多個(gè)第二區(qū)(對(duì)所關(guān)注的被分析物呈現(xiàn)不同的第二響應(yīng))的光學(xué)被分析物傳感器的一種方式是在與過(guò)濾介質(zhì)60流體連通的光學(xué)被分析物傳感器40的表面的一部分上設(shè)置阻隔層54。在所示實(shí)施例中，阻隔層54設(shè)置在第二區(qū)44的相對(duì)側(cè)上，該區(qū)44響應(yīng)于暴露于所關(guān)注的一種或多種被分析物而改變顏色。阻隔層54可在界面56處直接或經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)中間層而粘結(jié)至反射層52。界面56可為粘合劑層。如果沒(méi)有粘結(jié)至光學(xué)被分析物傳感器主體58的惰性阻隔層54，傳感器的至少一個(gè)光學(xué)特性通常將在區(qū)42和44上發(fā)生類(lèi)似的改變。然而，當(dāng)阻隔層54設(shè)置在主體58上方時(shí)，預(yù)期傳感器的至少一個(gè)光學(xué)特性在對(duì)應(yīng)于由阻隔層54所掩蔽的區(qū)域的區(qū)(例如，區(qū)42)上將不發(fā)生改變。然而，預(yù)期傳感器的至少一個(gè)光學(xué)特性在對(duì)應(yīng)于未被阻隔層54掩蔽的區(qū)域的區(qū)(例如，區(qū)44)上將發(fā)生改變。然而，由于在一些實(shí)施例中，區(qū)42和44可相鄰或?yàn)橐惑w的，上述改變可為分段的。區(qū)42和44之間的邊界可為突變或漸變的。在其他示例性實(shí)施例中，所述區(qū)可不相鄰。根據(jù)本發(fā)明，上述阻隔層可應(yīng)用于傳感器以生成可用于詢問(wèn)的多種不同的視覺(jué)圖案。在一個(gè)實(shí)施例中，可使用諸如壓敏粘合劑等粘合劑來(lái)形成阻隔層。聚異丁烯(PIB)粘合劑尤其是基于其高純度而成為這些層的可用材料?？捎糜诒景l(fā)明實(shí)施例的此類(lèi)市售丙烯酸類(lèi)壓敏粘合劑無(wú)基材膠帶的一個(gè)例子是3M的商品名為VLO 6690的無(wú)基材膠帶?？捎糜谀ぶ黧w掩蔽的其他壓敏粘合劑可包括丙烯酸類(lèi)粘合劑。在一個(gè)實(shí)施例中，壓敏粘合劑可以壓敏膠帶(其還可包括內(nèi)襯和/或背襯)的形式應(yīng)用于傳感器。在此種實(shí)施方式中，內(nèi)襯和/或背襯常常對(duì)蒸氣向傳感器中的滲透提供附加的屏蔽。熱熔融、不含溶液的粘合劑也可用作掩蔽材料。聚合物材料也可用作阻隔層以掩蔽傳感器的各區(qū)，例如水溶性聚合物或環(huán)氧材料，其可為能夠UV或熱固化的。蠟、樹(shù)脂或無(wú)機(jī)材料也可用于阻隔層。除此之外或作為另外一種選擇，示例性光學(xué)被分析物傳感器的任何其他層或一組次層中的一個(gè)可為不連續(xù)的或圖案化的，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所關(guān)注的被分析物呈現(xiàn)第一響應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)第一區(qū)以及對(duì)所關(guān)注的被分析物呈現(xiàn)不同的第二響應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)第二區(qū)。也可通過(guò)提供對(duì)于具體被分析物為活性的一個(gè)或多個(gè)部分、以及對(duì)于同一被分析物為非活性的一個(gè)或多個(gè)部分來(lái)形成層或次層圖案。也可將活性材料的圖案沉積到較大的非活性次層上，例如，通過(guò)將圖案化的層制備為足夠薄，以使得在吸收被分析物之前，光學(xué)厚度的差值是不明顯的。也可使檢測(cè)層的厚度圖案化，如在美國(guó)專(zhuān)利No. 6，010，751 (Shaw等人)中所述。這可使圖案消失(例如，當(dāng)較薄部分溶脹至與較厚部分的厚度相同時(shí))或出現(xiàn)(例如，當(dāng)某部分收縮至厚度小于相鄰的部分時(shí))。如果需要，可以所需形狀或形式的圖案在反射層中形成不連續(xù)性。這可導(dǎo)致在暴露于所關(guān)注的被分析物時(shí)可識(shí)別的圖案出現(xiàn)或消失。在一些情況下，檢測(cè)此類(lèi)圖案的對(duì)比光學(xué)性質(zhì)可比檢測(cè)整個(gè)指示器膜中的光學(xué)改變更容易。
本發(fā)明所公開(kāi)的裝置可以根據(jù)需要包括其他層或元件。例如，可將帶吸附劑的復(fù)合物的多孔層(如置于原纖化PTFE基質(zhì)中的活性炭粒子幅材，例如在上述的美國(guó)專(zhuān)利No. 4，208，194中所述)放置在反射層和吸附劑介質(zhì)之間，以使?jié)B透至指示器中的蒸氣均質(zhì)化或者以其他方式調(diào)節(jié)指示器對(duì)吸附劑介質(zhì)中條件的響應(yīng)。適用于根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)被分析物傳感器的各種構(gòu)造和材料在例如標(biāo)題為“Permeable Nanoparticle Reflector” 的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公布 No. 2008/0063874A1、標(biāo)題為 “Patterned Chemical Sensor Having Inert Occluding Layer” 的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 12/604，565 以及標(biāo)題為 “Colorimetric Sensor” 的美國(guó)專(zhuān)利 No. 7，449，146 中有所描述。共同擁有的標(biāo)題為 “Patterned Chemical Sensor Having Inert Occluding Layer”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公布No. 2008/0063575A1和美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 12/604, 565描述了利用指示器外觀的視覺(jué)可識(shí)別的改變來(lái)向有機(jī)蒸氣吸附劑防護(hù)裝置的使用者提供指示濾筒的剩余使用壽命或使用壽命的結(jié)束的信息。在該專(zhuān)利申請(qǐng)中，指示器的外觀改變可在環(huán)境照明下視覺(jué)上監(jiān)測(cè)。然而，本發(fā)明的實(shí)施例包括或涉及這樣的光學(xué)讀取器，其被構(gòu)造為檢測(cè)響應(yīng)于目標(biāo)被分析物的光學(xué)被分析物傳感器的至少一個(gè)光學(xué)特性的改變。因此，本發(fā)明能夠提供準(zhǔn)確的使用壽命結(jié)束指示，而無(wú)需依賴于使用者對(duì)顏色改變傳感器的視覺(jué)檢查。使用者對(duì)膜的視覺(jué)檢查可針對(duì)一些被分析物提供使用壽命結(jié)束指示，但在其他情況下，尤其是在被分析物濃度較低的條件下，一些所關(guān)注的揮發(fā)性有機(jī)化合物不生成明顯的顏色改變。另一方面，一些被分析物生成的顏色偏移如此大，以至于迫使光學(xué)被分析物傳感器返回至其原始顏色，這有時(shí)被稱(chēng)為回繞(wrap around)效應(yīng)。例如，傳感器可從綠到紅再到綠改變顏色。因此，本發(fā)明的一些有益效果包括增大可被檢測(cè)的揮發(fā)性有機(jī)蒸氣的范圍并防止回繞效應(yīng)影響使用壽命結(jié)束指示。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的示例性光學(xué)讀取器200。光學(xué)讀取器200包括至少一個(gè)光源(這里，212和214)和至少一個(gè)檢測(cè)器220。一個(gè)或多個(gè)光源(如212和214)和一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器220可安裝在同一支撐件250上。光學(xué)讀取器200可被構(gòu)造為附接至根據(jù)本發(fā)明的過(guò)濾系統(tǒng)(包括光學(xué)被分析物傳感器230)的殼體，使得由至少一個(gè)光源212、214發(fā)射的光212a、214a的至少一部分從光學(xué)被分析物傳感器230反射，并被所述至少一個(gè)檢測(cè)器220捕獲?！獋€(gè)或多個(gè)光源(如212和214)可包括多種光源中的任意種。例如，可使用發(fā)光二極管(LED)。在某些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)光源可包括一個(gè)或多個(gè)相對(duì)寬帶的光源(如白色光源)。在其他實(shí)施例中，光源可包括一個(gè)或多個(gè)窄帶光源(如LED)，所述窄帶光源發(fā)射特定(如相對(duì)窄)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，峰值為該范圍內(nèi)的特定波長(zhǎng)。在各種實(shí)施例中，此類(lèi)窄帶光源的特征可在于最多約50nm、最多約40nm或最多約25nm的半功率帶寬?？墒褂玫氖纠訪ED包括以商品名0VLBx4C7得自美國(guó)德克薩斯州卡羅敦市的Optek公司的那些以及表面安裝 LED，例如得自 Osram 的 LS T676、LA T676、L0T676、LY T676 系列。適用于本發(fā)明的示例性實(shí)施例的檢測(cè)器(如220)可包括能夠測(cè)量入射在其上的光量的多種裝置中的任意種，包括(例如)光電檢測(cè)器，如光電倍增管、光伏電池、光電二極管、光電晶體管、電荷耦合器件等。合適的檢測(cè)器可用于提供與檢測(cè)到的光量(如從光學(xué)被分析物傳感器230接收的反射光的強(qiáng)度)有關(guān)的信號(hào)(如電壓、電流等)，所述信號(hào)可被進(jìn)一步處理，如本文稍后描述的。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器可檢測(cè)特定(如相對(duì)較窄)波長(zhǎng)范圍的光。在其他實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器可包括可檢測(cè)相對(duì)較寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的寬帶檢測(cè)器。在多個(gè)實(shí)施例中，此類(lèi)寬帶檢測(cè)器可能夠檢測(cè)至少約150nm寬、250nm寬或500nm寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光?？捎玫氖纠詸z測(cè)器包括以商品名SHl 2430得自德國(guó) 雷根斯堡的OSRAM公司的光電二極管。如圖4所示，多個(gè)光源可用作光學(xué)讀取器200的一部分。在所示示例性實(shí)施例中，第一和第二光源212和214可各通過(guò)第一和第二光譜(或波長(zhǎng))范圍以及第一和第二峰值波長(zhǎng)來(lái)表征。第一光譜范圍可不同于第一光譜范圍，第一和第二光源可發(fā)射具有不同峰值波長(zhǎng)的光。在這樣的設(shè)計(jì)中，不同的光源212和214可靠近共用檢測(cè)器220安裝(圖4示出涉及檢測(cè)器220設(shè)置在兩個(gè)光源212和214之間的示例性設(shè)計(jì))。第一和第二光源212和214可被選擇為使得其光譜分別通過(guò)不同的波長(zhǎng)范圍A和B以及與峰值2001和2002(示出于圖5A中)對(duì)應(yīng)的不同峰值波長(zhǎng)來(lái)表征。在這樣的實(shí)施例中，單個(gè)(如寬帶)光電檢測(cè)器可用作檢測(cè)器220。在多個(gè)波長(zhǎng)范圍中監(jiān)測(cè)從光學(xué)被分析物傳感器反射的光可提供顯著優(yōu)勢(shì)。這種檢測(cè)的各種細(xì)節(jié)和原理示出于例如共同擁有的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/164，496 (Hulteen等人)中。在特定實(shí)施例中，波長(zhǎng)范圍A可被選擇為在不存在目標(biāo)被分析物的情況下落在光學(xué)被分析物傳感器的反射光譜中的波峰(如圖5A所示的波峰2000)的最大值處或其附近。波長(zhǎng)范圍B可至少在一定程度上從波長(zhǎng)范圍A去除，在一些實(shí)施例中可在不存在目標(biāo)被分析物的情況下位于光學(xué)被分析物傳感器的反射光譜中的波谷最小值(如圖5A所示的波谷最小值2003)處或其附近。在特定實(shí)施例中，波長(zhǎng)B落在緊鄰其波長(zhǎng)A被監(jiān)測(cè)的波峰的波谷最小值處或其附近。圖5A通過(guò)示出與使用PM膜的示例性光學(xué)被分析物傳感器的反射光譜疊加的兩個(gè)示例性光源的發(fā)射譜帶來(lái)說(shuō)明這一概念。圖5B不出光電檢測(cè)器的對(duì)入射光波長(zhǎng)的靈敏度。隨著在吸收目標(biāo)被分析物時(shí)光譜朝右偏移，光電檢測(cè)器對(duì)綠色光源的響應(yīng)逐漸開(kāi)始下降，而對(duì)紅色光源的響應(yīng)開(kāi)始增大。使用第一和第二光源的響應(yīng)之比是可取的，因?yàn)槠淇蓭椭鷾p小光源所輸送的光的強(qiáng)度波動(dòng)的影響。可以根據(jù)所用的具體光學(xué)被分析物傳感器的性能、需要被監(jiān)測(cè)的具體被分析物等因素而選擇具體的波長(zhǎng)范圍。在各種實(shí)施例中，選擇的波長(zhǎng)范圍A和波長(zhǎng)范圍B應(yīng)使得它們的中點(diǎn)間隔至少20、至少40或至少60納米。在其他特定實(shí)施例中，選擇的波長(zhǎng)范圍A和波長(zhǎng)范圍B應(yīng)使得它們的中點(diǎn)間隔至多140、至多120或至多l(xiāng)OOnm。在各種實(shí)施例中，第一波長(zhǎng)范圍的中心可以在波峰最大值的約10nm、20nm或40nm內(nèi)，第二波長(zhǎng)范圍的中心可以在波谷最小值的約10nm、20nm或40nm內(nèi)。在一些實(shí)施例中,可進(jìn)行光學(xué)詢問(wèn),其中波長(zhǎng)范圍A的中心在大約520nm附近，且其中波長(zhǎng)范圍B的中心在大約640nm附近。在其他實(shí)施例中，可進(jìn)行光學(xué)詢問(wèn)，其中波長(zhǎng)范圍A的中心在大約591nm附近，且其中波長(zhǎng)范圍B的中心在大約606nm附近。如上所述，例如可以通過(guò)使用窄帶光源(如LED等)來(lái)完成波長(zhǎng)范圍A和B內(nèi)的詢問(wèn)。在其他實(shí)施例中，可利用窄帶或帶通濾光器對(duì)寬帶光源進(jìn)行濾光，以將波長(zhǎng)范圍調(diào)諧至所需光譜區(qū)。在一些示例性實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)范圍可在光譜的UV或近紅外區(qū)中。PM光學(xué)被分析物傳感器(例如)在那些區(qū)中呈現(xiàn)出波峰和波谷，因此，可提供被構(gòu)造為在光譜的那些區(qū)中操作的傳感器/讀取器組合。如果需要，可在其他波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行額外的光學(xué)詢問(wèn)。這些額外的范圍可在范圍A與B之間、與范圍A和B重疊、或在范圍A和B之外。此類(lèi)額外的光學(xué)詢問(wèn)范圍(其例如可通過(guò)使用額外的光源來(lái)提供)可增大分辨率、動(dòng)態(tài)范圍、精度等。在此類(lèi)構(gòu)型中，可將表征在波長(zhǎng)范圍A內(nèi)檢測(cè)到的光量的檢測(cè)器信號(hào)與表征在波長(zhǎng)范圍B內(nèi)檢測(cè)到的光量的檢測(cè)器信號(hào)進(jìn)行比較(如用微處理器確定比值)。此比較/比值確定可提供顯著的優(yōu)點(diǎn)。例如，可允許確認(rèn)新的或更換的光學(xué)被分析物傳感器處于操作條 件下(如未被過(guò)早地暴露于被分析物、損壞、未對(duì)準(zhǔn)等)，如下文進(jìn)一步描述的。因此在一些實(shí)施例中，本文所公開(kāi)的方法包括獲得初始比較信號(hào)并確定初始比較信號(hào)是否在可接受范圍內(nèi)的步驟。使用比較(如比值)信號(hào)還可增大光學(xué)讀取器的動(dòng)態(tài)范圍。在本文所公開(kāi)方法的上下文中，比較第一和第二信號(hào)(如表示在第一波長(zhǎng)范圍和第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)檢測(cè)到的光量的信號(hào))可以包括比較平均信號(hào)(如，獲得多個(gè)第一信號(hào)并取它們的平均值，獲得多個(gè)第二信號(hào)并取它們的平均值，然后比較第一信號(hào)平均值與第二信號(hào)平均值)以及比較各個(gè)第一信號(hào)與各個(gè)第二信號(hào)。圖6示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)讀取器300的另一示例性實(shí)施例。光學(xué)讀取器300包括兩個(gè)光源312和314以及兩個(gè)檢測(cè)器322和324。一個(gè)或多個(gè)光源以及一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器可安裝在同一支撐件350上。這樣的光學(xué)讀取器還可被構(gòu)造為附接至根據(jù)本發(fā)明的過(guò)濾系統(tǒng)(包括光學(xué)被分析物傳感器)的殼體，使得至少一個(gè)光源312、314所發(fā)射的光的至少一部分從光學(xué)被分析物傳感器330反射并被檢測(cè)器322和324捕獲。在此示例性實(shí)施例中，光源312和314可各發(fā)射與另一光源所發(fā)射的光具有不同峰值波長(zhǎng)的不同波長(zhǎng)范圍的光。每一光源312和314可分別與光電檢測(cè)器322和324結(jié)合使用，所述光電檢測(cè)器被設(shè)計(jì)為檢測(cè)對(duì)應(yīng)光源所發(fā)射的特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光。圖7A示出使用一個(gè)或多個(gè)寬帶光源410的光學(xué)讀取器400的示例性實(shí)施例。寬帶光源410可為或可包括一個(gè)或多個(gè)寬帶光源，例如白色LED。當(dāng)使用不止一個(gè)寬帶光源時(shí)，所述光源中的至少兩個(gè)可被構(gòu)造為具有不同的光譜范圍和/或分布，如上面結(jié)合利用窄帶光源的示例性實(shí)施例描述的。一個(gè)或多個(gè)寬帶光源的發(fā)射光譜可簡(jiǎn)單地通過(guò)購(gòu)買(mǎi)具有所需光譜的市售光源或者通過(guò)將一個(gè)或多個(gè)濾譜器(例如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的濾譜器)置于一個(gè)或多個(gè)寬帶光源上方來(lái)調(diào)整。合適的濾譜器可包括透明基底上的光學(xué)涂層。作為另外一種選擇，由不同的波長(zhǎng)范圍以及不同的峰值波長(zhǎng)來(lái)表征的兩個(gè)或更多個(gè)窄帶光源可一起使用，以模擬寬帶光源。例如，由覆蓋不同基色區(qū)的波長(zhǎng)范圍和峰值波長(zhǎng)來(lái)表征的光源可結(jié)合使用，以模擬白色光源。具體地講，一個(gè)或多個(gè)紅色、綠色和藍(lán)色LED可結(jié)合使用。此類(lèi)示例性實(shí)施例還可包括感色(color-sensing)檢測(cè)器420。此類(lèi)檢測(cè)器允許更直接地測(cè)量光學(xué)被分析物傳感器的顏色，而非簡(jiǎn)單地測(cè)量特定照明光譜范圍內(nèi)的反射率。感色檢測(cè)器可被實(shí)現(xiàn)為多像素光電檢測(cè)器陣列，其包括兩組或更多組(優(yōu)選為三組或更多組)光電檢測(cè)器，這些光電檢測(cè)器僅對(duì)兩個(gè)或更多個(gè)(優(yōu)選為三個(gè)或更多個(gè))不同的相對(duì)窄的波長(zhǎng)范圍敏感。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，此類(lèi)感色光電檢測(cè)器可包括紅色、綠色、藍(lán)色和白色光電檢測(cè)器(例如光電二極管)堆。另一示例性感色檢測(cè)器可包括相同或類(lèi)似光電檢測(cè)器的陣列，其與濾譜器重疊以實(shí)現(xiàn)類(lèi)似的結(jié)果。適用于此類(lèi)示例性實(shí)施例的濾譜器的一個(gè)例子是具有光譜透射率不同的多個(gè)區(qū)域的濾光器，例如設(shè)置在檢測(cè)器陣列422上方的貼片濾譜器424，如圖7B所示。濾譜器424包括由不同的光譜透射率表征的區(qū)域(貼片)。例如，一個(gè)或多個(gè)貼片424a可由紅光的高透射率來(lái)表征，一個(gè)或多個(gè)貼片424b可由藍(lán)光的高透射率來(lái)表征，一個(gè)或多個(gè)貼片424c可由綠光的高透射率來(lái)表征。此類(lèi)濾譜器的一個(gè)例子是Bayer濾光器。進(jìn)一步參照?qǐng)D7A，光學(xué)被分析物傳感器430被光源410照射，反射信號(hào)通過(guò)檢測(cè)器420檢測(cè)。然后，可編程邏輯裝置(例如，微處理器)可將檢測(cè)器光學(xué)響應(yīng)分解為基色，例如R、G、B?？衫脴?biāo)準(zhǔn)算法對(duì)分解的響應(yīng)進(jìn)行處理，以推斷任何相關(guān)信息(例如光學(xué)被分析物傳感器430的至少一個(gè)光學(xué)特性是否發(fā)生改變、讀取器400是否與傳感器430對(duì)準(zhǔn)、 等等)。在其它示例性實(shí)施例中，寬帶光源可與一個(gè)或多個(gè)窄帶檢測(cè)器結(jié)合使用。作為另外一種選擇，可通過(guò)與窄帶或?qū)拵z測(cè)器結(jié)合使用窄帶光源來(lái)實(shí)現(xiàn)給定的預(yù)定波長(zhǎng)范圍處的詢問(wèn)。多個(gè)或?qū)拵Ч庠春?或多個(gè)或?qū)拵Ч怆姍z測(cè)器的使用可允許提高光學(xué)讀取器的操作。例如，使用此類(lèi)設(shè)計(jì)可檢測(cè)更寬范圍的可檢測(cè)被分析物，可檢測(cè)更寬濃度范圍的被分析物，可更精確地對(duì)被分析物的濃度進(jìn)行定量，可無(wú)需在每次安裝新的或更換的光學(xué)被分析物傳感器時(shí)都要校準(zhǔn)光學(xué)讀取器，等等。因此，在一些實(shí)施例中，采用本文所述的方法不需要在監(jiān)測(cè)可能含有被分析物的大氣環(huán)境之前將感測(cè)元件暴露于包含已知非零濃度被分析物的校準(zhǔn)氣體中。另外，如上所述使用顏色測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)在于，其無(wú)需針對(duì)任何特定的預(yù)定光譜區(qū)調(diào)整光學(xué)被分析物傳感器。圖8A和圖SB示出用于詢問(wèn)根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)被分析物傳感器的根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)讀取器500的另一示例性實(shí)施例的相對(duì)的第一和第二側(cè)面500a和500b。光學(xué)讀取器500包括第一和第二光源512和514以及檢測(cè)器520。第一光源由第一光譜分布來(lái)表征，第二光源由第二光譜分布來(lái)表征。例如，第一光源可通過(guò)第一峰值波長(zhǎng)和第一波長(zhǎng)范圍來(lái)表征，第二光源可通過(guò)第二峰值波長(zhǎng)和第二波長(zhǎng)范圍來(lái)表征。在典型的示例性實(shí)施例中，第一光譜分布不同于第二光譜分布。例如，第一和第二峰值波長(zhǎng)和/或第一和第二波長(zhǎng)帶可不同。在此示例性實(shí)施例中，第一和第二光源512和514以及檢測(cè)器520可安裝在同一支撐件550 (例如印刷電路板)上。光學(xué)讀取器還可包括可編程邏輯裝置540，其優(yōu)選也安裝在支撐件550上。光學(xué)讀取器500還可包括電池530、報(bào)警裝置(例如，一個(gè)或多個(gè)光源516和518)、和致動(dòng)器560，其全部示出于圖SB中。使用者可觸發(fā)致動(dòng)器560以由光學(xué)讀取器500開(kāi)始詢問(wèn)光學(xué)被分析物傳感器。光學(xué)讀取器500可通過(guò)無(wú)線接口或通過(guò)串行接口連接至另一裝置，例如計(jì)算機(jī)。因此，光學(xué)讀取器可向數(shù)據(jù)庫(kù)或顯示器傳輸各種信息，例如由光學(xué)讀取器通過(guò)詢問(wèn)根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)被分析物傳感器而獲得的數(shù)據(jù)。通常，在光學(xué)讀取器的測(cè)試、鑒定和/或校準(zhǔn)期間使用串行接ロ。優(yōu)選地，第一和第二光源512和514設(shè)置在支撐件550的一個(gè)側(cè)面上，而檢測(cè)器520設(shè)置在支撐件550的相對(duì)的側(cè)面上。在此示例性實(shí)施例中，支撐件具有開(kāi)ロ 520a以使得從光學(xué)被分析物傳感器返回的光可到達(dá)檢測(cè)器520。光源可相對(duì)于印刷電路板成一角度地安裝在(如附接至)印刷電路板上，以在光源、檢測(cè)器和光學(xué)被分析物傳感器之間形成所需的角度。如果ー個(gè)或多個(gè)光源為發(fā)光二極管，則其可經(jīng)由任何已知的安裝方法電連接至印刷電路板。通孔方法可能夠更好地形成所需角度，但如果需要的話，也可以使用表面安裝方法。如果需要，可用ー個(gè)或多個(gè)定位裝置(如夾持器、卡圈等)將ー個(gè)或多個(gè)光源以所需角度設(shè)置在印刷電路板上。光學(xué)讀取器的ー個(gè)或多個(gè)上述部件可設(shè)置在殼體580的內(nèi)部。優(yōu)選地，至少第一和第二光源512和514、檢測(cè)器520和支撐件550設(shè)置在殼體的內(nèi)部。然而，光學(xué)傳感器500的任何數(shù)量的部件可包封在殼體580中，在一些情況下，其全部部件均可包封在殼體中。根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)讀取器殼體可用對(duì)可見(jiàn)光譜的光透明的材料構(gòu)造而成，例如玻璃或透明塑料，如聚碳酸酷、尼龍、聚苯こ烯。作為另外一種選擇，光學(xué)讀取器殼體可由不透明材料制成，但其具有設(shè)置在檢測(cè)器和ー個(gè)或多個(gè)光源上方的透明部分，使得光學(xué)讀取器能夠照射其構(gòu)造所讀取的光學(xué)被分析物傳感器并從該光學(xué)被分析物傳感器接收光。殼體的形狀可為適合于預(yù)期與其一起使用的過(guò)濾系統(tǒng)的任何形狀。在其他示例性實(shí)施例中，所述殼體可為或可包括這樣的部分，其對(duì)可見(jiàn)光譜的光不透明，但對(duì)其他光譜區(qū)的光透明，例如其中使用紅外或近紅外光源和檢測(cè)器的ー個(gè)或多個(gè)區(qū)。在本發(fā)明的典型實(shí)施例中，殼體包括配準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)582(這里，狹槽)，其被構(gòu)造為將光學(xué)讀取器500與光學(xué)被分析物傳感器對(duì)準(zhǔn)，如下文詳細(xì)說(shuō)明的。配準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)的尺寸和形狀可根據(jù)應(yīng)用而有所不同。在一些示例性實(shí)施例中，光學(xué)讀取器中可包括不止ー個(gè)相同或不同的配準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)。光學(xué)讀取器可被構(gòu)造為附接至根據(jù)本發(fā)明的過(guò)濾系統(tǒng)(包括光學(xué)被分析物傳感器)的殼體，使得至少ー個(gè)光源512、514所發(fā)射的光的至少一部分從其設(shè)計(jì)所詢問(wèn)的光學(xué)被分析物傳感器反射，并被檢測(cè)器520捕獲。圖8A和圖SB所示示例性實(shí)施例的構(gòu)造允許使用表面安裝光學(xué)器件來(lái)獲得薄且形狀因子小的讀取器，其能夠被固定在過(guò)濾系統(tǒng)(例如下面示出并描述的濾筒)的表面上。在典型的實(shí)施例中，光學(xué)讀取器非常緊湊且薄型。例如，光學(xué)讀取器(例如，圖8A和圖SB所示的讀取器)的典型長(zhǎng)度L可為20mm、60mm、100mm、150mm或這些值中任意值之間的任何數(shù)。此類(lèi)光學(xué)讀取器的典型寬度W可為10mm、30mm、40mm、70mm或這些值中任意值之間的任何數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)讀取器的典型重量可為5g、8g、50g、100g或這些值中任意值之間的任何數(shù)。圖9A示出根據(jù)本發(fā)明的示例性光學(xué)讀取器80，其被構(gòu)造為詢問(wèn)圖案化的光學(xué)被分析物傳感器70，該光學(xué)被分析物傳感器具有對(duì)所關(guān)注的被分析物呈現(xiàn)第一響應(yīng)的第一區(qū)72以及對(duì)所關(guān)注的被分析物呈現(xiàn)不同的第二響應(yīng)的第二區(qū)74。在一些示例性實(shí)施例中，第ー響應(yīng)大于第二響應(yīng)。例如參照本發(fā)明的圖3B來(lái)描述這樣的示例性圖案化的傳感器。在此特定示例性實(shí)施例中，第一區(qū)72被構(gòu)造為用作基準(zhǔn)，即，其對(duì)所關(guān)注的被分析物不呈現(xiàn)明顯的(優(yōu)選，可檢測(cè)的)響應(yīng)。然而，在第二區(qū)74中響應(yīng)于所關(guān)注的被分析物而呈現(xiàn)光學(xué)被分析物傳感器70的至少ー個(gè)光學(xué)特性的改變。光學(xué)讀取器80包括至少ー個(gè)光源82和至少ー個(gè)檢測(cè)器84。光學(xué)讀取器80被構(gòu)造為使得當(dāng)其正確對(duì)準(zhǔn)地設(shè)置以詢問(wèn)光學(xué)被分析物傳感器70時(shí)，可認(rèn)為其在第一區(qū)72和第二區(qū)74 二者中詢問(wèn)光學(xué)被分析物傳感器70。在一個(gè)實(shí)施例中，光源82和檢測(cè)器84各分別具有光投射區(qū)域82b和檢測(cè)區(qū)域84b，如圖9A所示。區(qū)域82b和84b由光源82所發(fā)射的光82a的立體角度和檢測(cè)84a的立體角度確定，其通常由制造商設(shè)定或設(shè)計(jì)。通過(guò)選擇具有合適的立體角度的光電器件并將其小心地置于支撐件85(例如，PCB)上，可設(shè)計(jì)出圖9A所示具有詢問(wèn)能 力的光學(xué)讀取器。如果光源82和檢測(cè)器84處于第一和第二區(qū)72和74之間的邊界70a處，則通過(guò)改變讀取器和傳感器之間的間距以及光源和檢測(cè)器之間的距離，可増大或減小光源照射并且檢測(cè)器從其捕獲光的圖案化膜的表面積。優(yōu)選地，區(qū)域82b、84b的一半(所述區(qū)域可重合或可不重合)將在光學(xué)被分析物傳感器70的第一區(qū)72中，區(qū)域82b、84b的另一半將在光學(xué)被分析物傳感器70的第二區(qū)72中。通常，光源82所發(fā)射的光的至少一部分從第一區(qū)72反射并被檢測(cè)器84捕獲。類(lèi)似地，光源82所發(fā)射的光的至少一部分從第二區(qū)72反射并被檢測(cè)器84.捕獲。因此，檢測(cè)器84所接收的光84a將是從第一和第二區(qū)72和74接收的光的總和。對(duì)于未暴露于所關(guān)注的被分析物的光學(xué)被分析物傳感器，檢測(cè)器對(duì)第一和第二區(qū)72和74的響應(yīng)將類(lèi)似。然而，當(dāng)暴露吋，由于區(qū)72和74中的至少ー個(gè)的至少ー個(gè)光學(xué)特性開(kāi)始經(jīng)歷改變，因此檢測(cè)器讀數(shù)將相應(yīng)改變。圖9B示出根據(jù)本發(fā)明的另ー示例性光學(xué)讀取器，其示出光學(xué)讀取器90，該光學(xué)讀取器被構(gòu)造為詢問(wèn)圖案化的光學(xué)被分析物傳感器70，所述光學(xué)被分析物傳感器具有對(duì)所關(guān)注的被分析物呈現(xiàn)第一響應(yīng)的第一區(qū)72以及對(duì)所關(guān)注的被分析物呈現(xiàn)不同的第二響應(yīng)的第二區(qū)74。光學(xué)被分析物傳感器70的至少ー個(gè)光學(xué)特性響應(yīng)于所關(guān)注的被分析物的改變可通過(guò)ー個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器92a-92d來(lái)檢測(cè)。光學(xué)讀取器90包括第一組件192和第二組件191。對(duì)于所示實(shí)施例，第一組件可稱(chēng)為感測(cè)組件，第二組件可稱(chēng)為基準(zhǔn)組件?；鶞?zhǔn)組件包括ー個(gè)或多個(gè)(這里，兩個(gè))光源93,95以及ー個(gè)或多個(gè)(這里，ー個(gè))檢測(cè)器91。光學(xué)讀取器90被構(gòu)造為使得當(dāng)其正確對(duì)準(zhǔn)地設(shè)置以詢問(wèn)光學(xué)被分析物傳感器70吋，至少ー個(gè)光源93、95所發(fā)射的光的至少一部分從光學(xué)被分析物傳感器70的第一區(qū)72反射，并被所述至少一個(gè)檢測(cè)器91捕獲。感測(cè)組件192包括ー個(gè)或多個(gè)光源和一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器的ー個(gè)或多個(gè)區(qū)塊。在此示例性實(shí)施例中，感測(cè)組件192包括四個(gè)區(qū)塊，每一區(qū)塊包括兩個(gè)光源94a-d和96a_d以及檢測(cè)器92a_d。光學(xué)讀取器90被構(gòu)造為使得當(dāng)其正確對(duì)準(zhǔn)地設(shè)置以詢問(wèn)光學(xué)被分析物傳感器70時(shí)，對(duì)于感測(cè)組件192的每一區(qū)塊，至少ー個(gè)光源94a-d、96a-d所發(fā)射的光的至少一部分從光學(xué)被分析物傳感器70的第二區(qū)74的特定區(qū)域(A-D)反射，并被所述至少一個(gè)檢測(cè)器92a-d捕獲。具體地講,第一區(qū)塊的第一和第二光源94a和96a所發(fā)射的從光學(xué)被分析物傳感器70的第二區(qū)74的第一區(qū)域A反射的至少一部分光被第一區(qū)塊的檢測(cè)器92a捕獲；第二區(qū)塊的第一和第二光源94b和96b所發(fā)射的從第二區(qū)域B反射的至少一部分光被第二區(qū)塊的檢測(cè)器92b捕獲；第三區(qū)塊的第一和第二光源94c和96c所發(fā)射的從第三區(qū)域C反射的至少一部分光被第三區(qū)塊的檢測(cè)器92c捕獲；第四區(qū)塊的第一和第二光源94d和96d所發(fā)射的從第四區(qū)域D反射的至少一部分光被第四區(qū)塊的檢測(cè)器92d捕獲。優(yōu)選地，第一、第二和第四區(qū)塊設(shè)置在光學(xué)被分析物傳感器70的區(qū)域A、B、C和D上方，使得不同區(qū)塊所詢問(wèn)的區(qū)域之間沒(méi)有重疊。在此類(lèi)示例性實(shí)施例中，當(dāng)所關(guān)注的被分析物蔓延穿過(guò)與根據(jù)此示例性實(shí)施例的光學(xué)被分析物傳感器流體連通的過(guò)濾介質(zhì)時(shí)，光學(xué)被分析物傳感器70的響應(yīng)的第二區(qū)74的區(qū)域A、B、C和D將依次暴露于被分析物，并因此依次發(fā)生至少ー個(gè)光學(xué)性質(zhì)的改變。具體地講，如果首先區(qū)域A，然后B，然后C，最后D經(jīng)歷光學(xué)改 變，則感測(cè)組件192的第一、第二、第三和第四區(qū)塊將按照同樣的順序檢測(cè)按序的改變。因此，本示例性實(shí)施例允許使用多步指示器。例如，一種此類(lèi)定位將分別提供100%、75%、50%、25%和0%剩余使用壽命的指示。盡管感測(cè)組件中示出四個(gè)區(qū)塊，且基準(zhǔn)組件中示出一個(gè)區(qū)塊，但根據(jù)本發(fā)明可使用任何其他合適數(shù)目的區(qū)塊。適用于此示例性實(shí)施例的光源、檢測(cè)器、光學(xué)被分析物傳感器以及其他部件和裝置可為上述任何合適的系統(tǒng)、元件或組件或者任何其他合適的系統(tǒng)、元件或組件。用本文所公開(kāi)的方法和裝置詢問(wèn)光學(xué)被分析物傳感器時(shí)，可獲得與所關(guān)注的被分析物的存在和/或濃度相關(guān)的信號(hào)。在一些實(shí)施例中，由光學(xué)讀取器的至少ー個(gè)光電檢測(cè)器產(chǎn)生的信號(hào)是電信號(hào)，例如呈電壓或電流的形式。然后，這樣的信號(hào)可被調(diào)控、處理等。根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)讀取器可包括ー個(gè)或多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，在信號(hào)初始為模擬形式的情況下，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器可提供數(shù)字形式的信號(hào)以便于可編程邏輯裝置(例如，微控制器、微處理器或現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)容易地處理。在多個(gè)檢測(cè)器的情況下，各檢測(cè)器可提供単獨(dú)的信號(hào)。如果需要，可根據(jù)光學(xué)讀取器的電路中常駐(如安裝到軟件或固件中)的算法對(duì)從所述ー個(gè)或多個(gè)光電檢測(cè)器接收的信號(hào)(単獨(dú)地或組合地)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理。因此，光學(xué)讀取器可包括這樣的部件、電路等，以根據(jù)需要執(zhí)行此類(lèi)所需的信號(hào)處理，以及還根據(jù)需要控制光源和/或光電檢測(cè)器。參照?qǐng)D10的框圖，本發(fā)明的光學(xué)讀取器可包括可編程邏輯裝置(例如，微控制器、微處理器或現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)137，其可操作光源131并操作光電檢測(cè)器132 (以及從其接收信號(hào))，可對(duì)從光電檢測(cè)器132接收的信號(hào)進(jìn)行處理、調(diào)控等，可在存儲(chǔ)器中保存各種數(shù)據(jù)和參數(shù)，可操作報(bào)警裝置136 (例如，指示燈或顯示器)，并經(jīng)由接ロ139 (例如，無(wú)線或串行接ロ)與使用者通信，可經(jīng)由電源135從(內(nèi)部或外部)電源134接收電力，并可根據(jù)需要執(zhí)行其他功能。例如，從光電檢測(cè)器132收集到的信號(hào)可保存在(例如，微處理器137的)存儲(chǔ)器中，從而可存取和查詢信號(hào)的時(shí)間相關(guān)史。例如，這在以下情況中是有用的，(如在存在一定量的被分析物的情況下)光學(xué)被分析物傳感器反射光譜中的第二波峰充分偏移而靠近波長(zhǎng)范圍A，使得在由波峰產(chǎn)生的波長(zhǎng)范圍A內(nèi)接收到的信號(hào)類(lèi)似于在不存在被分析物時(shí)從第一波峰初始接收到的信號(hào)。通過(guò)遵循從光電檢測(cè)器132接收的信號(hào)的時(shí)間相關(guān)史(如波長(zhǎng)范圍A中的信號(hào)下降，然后再次朝其初始值上升)，本發(fā)明實(shí)施例可能夠?qū)⑦@樣的情況(如可能由大量被分析物導(dǎo)致)與其中在可能暴露于被分析物期間接收到相對(duì)恒定的反射光信號(hào)的情況區(qū)分開(kāi)來(lái)。使用比較(如比值)信號(hào)時(shí)可進(jìn)行類(lèi)似的信號(hào)處理。其他信息可保存在微處理器137的存儲(chǔ)器中，以增強(qiáng)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的功能。例如，可提供有關(guān)可對(duì)來(lái)自ー個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器的信號(hào)進(jìn)行比較的ー個(gè)或多個(gè)預(yù)定條件(如經(jīng)由感測(cè)元件暴露于已知被分析物濃度而以經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)出或獲得的預(yù)定響應(yīng)曲線)的信息，以使信號(hào)(如波長(zhǎng)范圍A處的光的強(qiáng)度)、或比較信號(hào)(如波長(zhǎng)范圍A處與波長(zhǎng)范圍B處的光強(qiáng)度之比)等與被監(jiān)測(cè)環(huán)境中被分析物的濃度相關(guān)。因此，示例性實(shí)施例可通過(guò)將比較信號(hào)與預(yù)定響應(yīng)曲線關(guān)聯(lián)起來(lái)以獲得與被分析物濃度相關(guān)或表示該濃度的濃度值而運(yùn)行?？蓪蝹€(gè)響應(yīng)曲線預(yù)載入(如永久性地)示例性實(shí)施例的存儲(chǔ)器中；或者可將響應(yīng)曲線定期上傳到存儲(chǔ)器中，以便用于光學(xué)被分析物傳感器的特定設(shè)計(jì)、特定被分析物等?？墒褂枚鄠€(gè)響應(yīng)曲線。在本文所公開(kāi)的方法的上下文中，將比較信號(hào)與響應(yīng)曲線關(guān)聯(lián)起來(lái)包括關(guān)聯(lián)平均比較信號(hào)(如通過(guò)獲取多個(gè)比較信號(hào)并取其平均值而獲得)、以及關(guān)聯(lián)各個(gè)比較信號(hào)。將檢測(cè)器所獲得的信號(hào)與保存在存儲(chǔ)器中的閾值關(guān)聯(lián)起來(lái)還可允許使用者設(shè)定其自己的用于觸發(fā)特定響應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，例如視覺(jué)指示或聽(tīng)覺(jué)指示、數(shù)據(jù)記錄等。在具有高毒性污染物的環(huán)境中，例如，使用者可能希望傳感器對(duì)非常低的濃度作出響應(yīng)，并可相應(yīng)地設(shè)定此閾值。相比之下，低毒性污染物可能不需要設(shè)定如此低的閾值。概括地說(shuō)，基于如本文所述接收和/或處理的信號(hào)，本發(fā)明的實(shí)施例可經(jīng)由報(bào)警特征生成通知信號(hào)，該通知信號(hào)與吸附劑床中的特定位置處所關(guān)注的被分析物的存在關(guān)聯(lián)(例如，表示吸附劑床中的特定位置處所關(guān)注的被分析物的存在)?？赏ㄟ^(guò)報(bào)警特征( 例如，通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)或觸覺(jué)信號(hào))將該通知信號(hào)傳輸給本發(fā)明的示例性實(shí)施例的使用者。在一個(gè)實(shí)施例中，通知信號(hào)可以是被分析物濃度的實(shí)際數(shù)值。除此之外，和/或取而代之，可提供盡管不是數(shù)值但與此類(lèi)數(shù)值相關(guān)的通知信號(hào)。例如，在檢測(cè)到被分析物和/或檢測(cè)到特定量的被分析物時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施例可提供聽(tīng)覺(jué)信號(hào)(如蜂鳴聲、啁啾聲、警報(bào)信號(hào))、視覺(jué)信號(hào)(例如，ー個(gè)或多個(gè)指示燈)和/或振動(dòng)信號(hào)。在一些示例性實(shí)施例中，報(bào)警裝置可能夠提供視覺(jué)指示和聽(tīng)覺(jué)指示中的至少ー種。在一個(gè)實(shí)施例中，報(bào)警裝置包括不同顔色的一個(gè)或多個(gè)閃光燈和/或指示燈(如緑色表示光學(xué)讀取器正在工作，紅色指示特定條件)。本發(fā)明的一些實(shí)施例可提供非定量性指示(例如指示所關(guān)注的被分析物是否以(如)高于一定濃度的量存在)。一些實(shí)施例可提供半定量和/或定量信息(如估計(jì)或指示被分析物的濃度)。一些實(shí)施例可提供累計(jì)指示(即，源于范圍可長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)的一段時(shí)間內(nèi)所監(jiān)測(cè)空氣中被分析物的濃度的綜合指示)。這種類(lèi)型的指示可用于將污染物穿過(guò)過(guò)濾系統(tǒng)的進(jìn)度提供給使用者。在一些其他實(shí)施例中，本發(fā)明的實(shí)施例可提供周期性或甚至“實(shí)時(shí)”讀數(shù)。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的示例性實(shí)施例可實(shí)時(shí)或周期性地(如通過(guò)發(fā)送數(shù)據(jù)記錄的信息)將此類(lèi)信息傳輸給接收站或遠(yuǎn)程裝置，例如數(shù)據(jù)庫(kù)。例如，本發(fā)明的示例性實(shí)施例可將此類(lèi)信息(如通過(guò)無(wú)線或紅外傳輸)發(fā)送給計(jì)算機(jī)、工作站、中央處理設(shè)施等。本發(fā)明的實(shí)施例中所包括的無(wú)線接ロ可提供一種無(wú)縫和透明方式來(lái)將過(guò)濾系統(tǒng)的實(shí)時(shí)或周期性狀態(tài)更新經(jīng)由無(wú)線顯示傳輸給使用者或管理者或エ業(yè)保健師。圖11A、圖11B、圖IlC和圖IlD示出根據(jù)本發(fā)明的另ー示例性過(guò)濾系統(tǒng)600。該示例性過(guò)濾系統(tǒng)是濾筒600，其可用在PAPR的渦輪單元中，例如結(jié)合圖I描述的渦輪單元14。濾筒600包括殼體620以及設(shè)置在殼體620內(nèi)的過(guò)濾介質(zhì)622，例如吸附劑材料(如活性炭)。光學(xué)被分析物傳感器628也設(shè)置在殼體620內(nèi)，并與過(guò)濾介質(zhì)622流體連通。如上所述，光學(xué)被分析物傳感器628可包括響應(yīng)于被分析物而改變其至少ー個(gè)光學(xué)特性的檢測(cè)介質(zhì)，并且其設(shè)置在殼體620內(nèi)，使得檢測(cè)介質(zhì)與過(guò)濾介質(zhì)622流體連通。殼體620的壁626包括觀察ロ，例如透明部分627，可通過(guò)該觀察ロ詢問(wèn)光學(xué)被分析物傳感器628。過(guò)濾系統(tǒng)600還包括可移除殼體部分630，其能夠可移除地附接至殼體620。盡管在圖11A-11D中示出可移除殼體部分630為環(huán)繞殼體620的外壁626的結(jié)構(gòu)，但可移除部分可采取多種其他合適的形狀。在一些實(shí)施例中，可移除殼體部分可為卡圈或裙邊或者上蓋或頂蓋的形式。圖12示出根據(jù)本發(fā)明的可移除殼體部分635的可供選擇的實(shí)施例，其成形為上蓋或頂蓋。光學(xué)讀取器655可以與結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的可移除殼體部分描述的相同方式永久性地或可移除地附接至可移除殼體部分635或過(guò)濾器殼體。在其他示例性實(shí)施例中，可移除殼體部分可僅部分地環(huán)繞或覆蓋殼體，例如，可移除殼體部分可僅環(huán)繞殼體620的外壁626的一部分。其他構(gòu)型也在本發(fā)明的范圍內(nèi)?？赏ㄟ^(guò)任何合適的附接機(jī)構(gòu)(例如，ー個(gè)或多個(gè)彈性搭扣配合特征)來(lái)將殼體部分630可移除地附接至殼體620。圖13A示出附接機(jī)構(gòu)660的一個(gè)示例性實(shí)施例，其包括一個(gè)或多個(gè)凸片663以及ー個(gè)或多個(gè)配合狹槽662。盡管圖中示出凸片是可移除殼體部分630的一部分，狹槽是殼體620的一部分，但這些特征的位置可以任何合適的方式反轉(zhuǎn)和改變。圖12和圖13B示出附接機(jī)構(gòu)的的另ー示例性實(shí)施 例。圖12示出ー個(gè)或多個(gè)(優(yōu)選，多個(gè))斜肋665，其被構(gòu)造為與ー個(gè)或多個(gè)(優(yōu)選，多個(gè))鉤部664接合。其他合適的附接機(jī)構(gòu)可包括一個(gè)或多個(gè)閂鎖(例如，結(jié)合圖18A和圖18B描述的閂鎖)、螺紋特征、或者將殼體620與殼體部分630接合的單獨(dú)的接合部件(例如，螺釘、螺母或夾片)。因此，在ー些示例性實(shí)施例中，當(dāng)濾筒過(guò)期時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的附接特征允許容易地將可移除殼體部分拆卸，并將其保留下來(lái)以便于隨后的濾筒使用。在其他示例性實(shí)施例中，殼體部分630可永久性地附接(例如，通過(guò)粘合剤)。進(jìn)ー步參照?qǐng)DIlA至圖11D，過(guò)濾系統(tǒng)600包括光學(xué)讀取器650。光學(xué)讀取器(包括其電路和電源)可以與結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的可移除殼體部分描述的相同方式永久性地或可移除地附接至殼體部分630或過(guò)濾器殼體。殼體部分630繼而可永久性地或可移除地附接至殼體620。如上所述，光學(xué)讀取器650可包括至少ー個(gè)光源和至少ー個(gè)檢測(cè)器。然后，光學(xué)讀取器應(yīng)該附接至可移除殼體部分630，使得當(dāng)可移除殼體部分630附接至殼體620吋，至少ー個(gè)光源所發(fā)射的光的至少一部分從光學(xué)被分析物傳感器628反射，并被至少ー個(gè)檢測(cè)器捕獲。在所實(shí)施例中，光學(xué)讀取器650設(shè)置在可移除殼體部分630和光學(xué)被分析物傳感器628之間。然而,在其他不例性實(shí)施例中，光學(xué)讀取器650的一些部分或部件可設(shè)置在可移除殼體部分630的外部。例如，可移除殼體部分630可包括一個(gè)或多個(gè)開(kāi)ロ 632和634。至少ー個(gè)此類(lèi)開(kāi)ロ可設(shè)置在光學(xué)讀取器650上方。在光學(xué)讀取器650包括具有通過(guò)至少ー個(gè)所述開(kāi)ロ可見(jiàn)的可視指示器的報(bào)警裝置時(shí)這會(huì)是有用的。在一些示例性實(shí)施例中，在使用者(例如，經(jīng)由按鈕)致動(dòng)時(shí)，可使得光學(xué)讀取器650詢問(wèn)光學(xué)被分析物傳感器628，并且可選地提供上述指示。使用者可通過(guò)開(kāi)ロ 632和634中的一個(gè)來(lái)觸及與光學(xué)讀取器可操作地連接的使用者致動(dòng)器(例如，結(jié)合圖8A和圖SB描述的致動(dòng)器)。因此，在此類(lèi)示例性實(shí)施例中，當(dāng)使用者致動(dòng)光學(xué)讀取器650時(shí)，可針對(duì)光學(xué)被分析物傳感器628的檢測(cè)介質(zhì)的至少ー個(gè)光學(xué)特性的改變，分析光學(xué)讀取器650的至少ー個(gè)檢測(cè)器所捕獲的光的光譜。然后，如果至少ー個(gè)光學(xué)特性的改變滿足預(yù)定條件，則光學(xué)讀取器650可向使用者提供指示。在本發(fā)明的典型實(shí)施例中，在光學(xué)讀取器具有至少ー個(gè)光源和至少ー個(gè)檢測(cè)器的情況下，光學(xué)讀取器(永久性地或可移除地，經(jīng)由殼體部分或直接地)附接至過(guò)濾系統(tǒng)(例如，濾筒)的殼體，使得至少ー個(gè)光源所發(fā)射的光的至少一部分從光學(xué)被分析物傳感器反射，并被至少ー個(gè)檢測(cè)器捕獲。為了幫助將光學(xué)讀取器以這樣的方式對(duì)準(zhǔn)，光學(xué)讀取器和殼體或可移除殼體部分(上面設(shè)置有光學(xué)傳感器的那ー個(gè))中的至少ー個(gè)包括至少ー個(gè)配準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的典型實(shí)施例中，光學(xué)讀取器和殼體或可移除殼體部分各具有配準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)，所述配準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)與連接部上的對(duì)應(yīng)特征配合。具體地講，圖IlC和圖 IlD示出光學(xué)讀取器650的配準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)652可為狹槽，而可移除殼體部分630的配準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)可為肋636。如圖IlD所示，當(dāng)過(guò)濾系統(tǒng)600如圖IlB所示組裝吋，配準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)652和636可配合以實(shí)現(xiàn)光學(xué)讀取器650和光學(xué)被分析物傳感器628的正確對(duì)準(zhǔn)?？膳c本發(fā)明相符合地使用多種其他類(lèi)型的配準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)，例如配合的凸起和凹陷、凸片和狹槽等。例如，圖14A示出具有配準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)752a和752b的光學(xué)讀取器750。配合的配準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)，例如肋(未示出)將設(shè)置在可移除殼體部分或殼體上。其他構(gòu)型也在本發(fā)明的范圍內(nèi)，包括不同形狀和尺寸的狹槽、其他類(lèi)型的凹陷或凸起、按扣等。圖14B示出一個(gè)或多個(gè)配準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)的另一示例性實(shí)施例。具體地講，光學(xué)讀取器751包括ー個(gè)、兩個(gè)或更多個(gè)柱753a、753b，這些柱被構(gòu)造為與另ー合適部件的可移除殼體部分730 (殼體本身)的ー個(gè)、兩個(gè)或更多個(gè)開(kāi)ロ 732a、732b配合。圖14C示出ー個(gè)或多個(gè)配準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)的另ー示例性實(shí)施例。具體地講，圖14C示出光學(xué)讀取器755的一部分，其包括ー個(gè)或多個(gè)導(dǎo)軌757a、757b和757c，所述導(dǎo)軌被構(gòu)造為與可移除殼體部分735的對(duì)應(yīng)凹槽737a、737b和737c、殼體本身或另ー合適的部件配合。兩個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)軌與對(duì)應(yīng)的凹槽的尺寸可不同，以確保光學(xué)讀取器的取向無(wú)法反轉(zhuǎn)。例如，如圖14C所示，導(dǎo)軌757b比導(dǎo)軌757a寬，導(dǎo)軌757c比導(dǎo)軌757b寬。根據(jù)本發(fā)明的示例性系統(tǒng)還可包括用于在使用過(guò)濾系統(tǒng)之前確認(rèn)光學(xué)讀取器與光學(xué)被分析物傳感器的對(duì)準(zhǔn)的方法或機(jī)制。例如，一旦光學(xué)讀取器安裝到過(guò)濾系統(tǒng)上，使得光學(xué)讀取器處于光學(xué)被分析物傳感器上方，就可這樣對(duì)對(duì)準(zhǔn)進(jìn)行診斷確定檢測(cè)器接收到多少光，將其與閾值進(jìn)行比較，并且如果檢測(cè)器所接收到的光量低于特定閾值，則可確定光學(xué)讀取器未對(duì)準(zhǔn)。這ー特征可例如利用圖8A和圖SB所示的光學(xué)讀取器來(lái)實(shí)現(xiàn)。除了上述特征之外，光學(xué)讀取器500還將包括對(duì)準(zhǔn)指示器(例如，所述ー個(gè)或多個(gè)指示器516和518)。作為另外一種選擇，可提供単獨(dú)的對(duì)準(zhǔn)指示器。通常，在診斷序列期間，來(lái)自ー個(gè)或多個(gè)光源512和514的光將被對(duì)準(zhǔn)反饋特征(例如，根據(jù)任何示例性實(shí)施例的測(cè)試下的光學(xué)被分析物傳感器)反射，并由檢測(cè)器520檢測(cè)。盡管對(duì)準(zhǔn)反饋特征被舉例為光學(xué)被分析物傳感器，但其也可為與光學(xué)被分析物傳感器不同的(并除其之外的)特征，例如任何鏡面反射或漫反射特征，例如反射膜或白膜、條帶、標(biāo)貼或點(diǎn)?？蓪?duì)檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行分析并與表征正確對(duì)準(zhǔn)的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定參數(shù)或標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，例如檢測(cè)器所接收到的光量和/或其光譜特性。然后，如果檢測(cè)到的信號(hào)不滿足表征正確對(duì)準(zhǔn)的至少ー個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，則確定光學(xué)讀取器未對(duì)準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)準(zhǔn)指示器可提供光學(xué)讀取器設(shè)置在光學(xué)被分析物傳感器上方的指示，例如閃爍的光。檢測(cè)器520將測(cè)量從光源512和514到達(dá)光學(xué)被分析物傳感器并被其反射的光量。如果光學(xué)讀取器正確對(duì)準(zhǔn)，則檢測(cè)器520將看到對(duì)兩個(gè)光源的響應(yīng)類(lèi)似或者成預(yù)定比率(標(biāo)稱(chēng)誤差％)。然后，對(duì)準(zhǔn)指示器可例如通過(guò)停止閃爍并穩(wěn)定打開(kāi)幾秒來(lái)提供正確對(duì)準(zhǔn)的指示。如果檢測(cè)器檢測(cè)到來(lái)自ー個(gè)或兩個(gè)光源的信號(hào)未對(duì)應(yīng)于預(yù)定值，則將提供未對(duì)準(zhǔn)的指示。例如，對(duì)準(zhǔn)指示器可繼續(xù)快速閃爍。在其它示例性實(shí)施例中，可用與光源512、514和檢測(cè)器520不同的(附加的)光源和/或檢測(cè)器來(lái)進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)測(cè)試。圖15示出根據(jù)本發(fā)明的過(guò)濾系統(tǒng)的另一實(shí)施例-個(gè)人呼吸器2，其包括呼吸器濾筒23。示例性個(gè)人呼吸器2包括面罩20，一對(duì)空氣浄化呼吸器濾筒23可安裝在該面罩上，但濾筒的數(shù)量可有所不同。例如，一些實(shí)施例可僅包括ー個(gè)濾筒。一個(gè)或多個(gè)濾筒23可相對(duì)于面罩20可移除且可更換。一個(gè)或多個(gè)濾筒23包括殼體22以及設(shè)置在殼體22內(nèi)的過(guò)濾介質(zhì)21 (示出于圖16中)，例如吸附劑材料，如活性炭。包括檢測(cè)介質(zhì)(未示出)的光學(xué)被分析物傳感器28也設(shè)置在殼體22內(nèi)，使得檢測(cè)介質(zhì)與過(guò)濾介質(zhì)流體連通。示例性殼體22包括具有多個(gè)開(kāi)ロ 25的前蓋24，所述開(kāi)ロ可用作氣體入ロ，從而允許環(huán)境空氣從外部環(huán)境流入濾筒23中，穿過(guò)過(guò)濾介質(zhì)然后穿過(guò)用作濾筒23的氣體出口和面罩20的入口的通道(未示出)。呼出的空氣通過(guò)呼氣閥排出呼吸器2。殼體22的壁26可包括透明部分27 (其對(duì)光源和檢測(cè)器所調(diào)諧至的特定光譜范圍透明)，光學(xué)讀取器29可通過(guò)該透明部分讀取光學(xué)被分析物傳感器28。作為另外ー種選擇，整個(gè)壁26可為透明的。光學(xué)被分析物傳感器28可包括在一個(gè)或多個(gè)濾筒23中。如此前所述的實(shí)施例中一祥，光學(xué)被分析物傳感器28(例如)通過(guò)在過(guò)濾介質(zhì)在暴露條件下變得 與被分析物平衡時(shí)發(fā)生改變來(lái)作出光學(xué)響應(yīng)。具體地講，光學(xué)被分析物傳感器的檢測(cè)介質(zhì)可響應(yīng)于被分析物而改變其至少ー個(gè)光學(xué)特性，所述改變由光學(xué)讀取器檢測(cè)。這一信息可以多種方式使用，包括處理、存儲(chǔ)和傳輸給穿著者或另ー個(gè)人，從而可能幫助這樣的個(gè)人識(shí)別應(yīng)該更換濾筒23 了。圖16是呼吸器濾筒23的局部剖面?zhèn)纫晥D。如果需要，可在未使用前用應(yīng)當(dāng)在使用前移除的(例如)可移除的覆蓋件(未示出)將開(kāi)ロ 25密封。過(guò)濾介質(zhì)21 (例如，吸附劑材料床)可吸收或吸附從開(kāi)ロ 25向出ロ 24流動(dòng)的所關(guān)注的蒸氣。如此類(lèi)裝置中常見(jiàn)的，單向吸入閥可安裝在柱上，防止呼出的空氣進(jìn)入濾筒23。螺紋或優(yōu)選卡ロ連接器(例如，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的那些)可用于將濾筒23可移除地耦合至面罩20。如結(jié)合圖1-3所述，當(dāng)光學(xué)被分析物傳感器28的至少ー個(gè)光學(xué)特性的改變指示光學(xué)被分析物傳感器28下面的過(guò)濾介質(zhì)21在暴露條件下已變得與被分析物平衡時(shí)，濾筒23將被移除并用新的濾筒替換。所述改變可用于指示濾筒23的剰余使用壽命、其使用壽命的結(jié)束、或在所需剩余使用壽命百分比時(shí)發(fā)出警告。圖17A和圖17B示出根據(jù)本發(fā)明的另ー示例性過(guò)濾系統(tǒng)800。在此示例性實(shí)施例中，示例性過(guò)濾系統(tǒng)為濾筒800，其可用在個(gè)人呼吸器中，例如結(jié)合圖15描述的個(gè)人呼吸器2。濾筒800包括殼體820以及設(shè)置在殼體820內(nèi)的過(guò)濾介質(zhì)822，例如吸附劑材料，如活性炭。光學(xué)被分析物傳感器828也設(shè)置在殼體820內(nèi)，與過(guò)濾介質(zhì)822流體連通。如上所述，光學(xué)被分析物傳感器828可包括響應(yīng)于被分析物而改變其至少ー個(gè)光學(xué)特性的檢測(cè)介質(zhì)，并且其設(shè)置在殼體820內(nèi)，使得檢測(cè)介質(zhì)與過(guò)濾介質(zhì)822流體連通。殼體820的壁826可包括觀察ロ(例如，透明部分827)，可通過(guò)該觀察ロ詢問(wèn)光學(xué)被分析物傳感器828。過(guò)濾系統(tǒng)800還包括可移除殼體部分830，其能夠可移除地附接至殼體820?？梢瞥龤んw部分830與殼體820的可移除的附接可通過(guò)任何合適的附接機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如ー個(gè)或多個(gè)彈性按扣配合特征，如圖18A和圖18B中所示那些。因此，在一些示例性實(shí)施例中，當(dāng)濾筒過(guò)期時(shí)，可移除殼體部分可由使用者容易地移除并保留下來(lái)以便于隨后的濾筒使用。其他合適的附接機(jī)構(gòu)可包括一個(gè)或多個(gè)閂鎖、螺紋特征(例如，圓周螺紋)、卡ロ型鎖定機(jī)構(gòu)、將殼體820與殼體部分830接合的單獨(dú)的接合件，例如螺釘、螺母或夾片。在其他示例性實(shí)施例中，殼體部分830可通過(guò)例如粘合劑永久性地附接。過(guò)濾系統(tǒng)800包括光學(xué)讀取器850。光學(xué)讀取器(包括其電路和電源)可以永久性地或可移除地附接至殼體部分830。殼體部分830繼而可以永久性地或可移除地附接至殼體820。如上所述，光學(xué)讀取器850可包括至少ー個(gè)光源和至少ー個(gè)檢測(cè)器。然后，光學(xué)讀取器應(yīng)該附接至可移除殼體部 分830，使得當(dāng)可移除殼體部分830附接至殼體820時(shí)，至少ー個(gè)光源所發(fā)射的光的至少一部分從光學(xué)被分析物傳感器828反射并被至少ー個(gè)檢測(cè)器捕獲。光學(xué)讀取器850可設(shè)置在可移除殼體部分830和光學(xué)被分析物傳感器828之間，或者光學(xué)讀取器850的ー些部分或部件可設(shè)置在可移除殼體部分830的外部。圖18A和圖18B示出可用于例如過(guò)濾系統(tǒng)800的一個(gè)合適的附接機(jī)構(gòu)。圖18A示出與殼體820分離的可移除殼體部分830。在此示例性實(shí)施例中，殼體826的側(cè)壁附接有閂鎖結(jié)構(gòu)829。閂鎖結(jié)構(gòu)829可包括大致沿著壁826的方向延伸的突起829a以及從壁826向外突起的保持構(gòu)件829b。閂鎖結(jié)構(gòu)829被構(gòu)造為接合可移除殼體部分830的配合結(jié)構(gòu)，例如可移除殼體部分的邊緣832的突起833，如圖17B所示。盡管在圖16A-16B以及圖17A-17B中，可移除殼體部分830被示出為環(huán)繞殼體820的外壁826的結(jié)構(gòu)，但可移除部分可采取多種其他合適的形狀(參見(jiàn)例如圖18)。盡管在一些實(shí)施例中，可移除殼體部分可為卡圈或裙邊或者上蓋或頂蓋的形式，在其他示例性實(shí)施例中，可移除殼體部分可僅覆蓋殼體的外壁的一部分。圖19示意性地示出這樣的構(gòu)造，其示出根據(jù)本發(fā)明的示例性過(guò)濾系統(tǒng)900。過(guò)濾系統(tǒng)900包括殼體920。過(guò)濾系統(tǒng)900還包括可移除的U形殼體部分930，其能夠可移除地附接至殼體920?？梢瞥龤んw部分930與殼體920的可移除附接可這樣實(shí)現(xiàn)用弾性材料形成可移除殼體部分930，使得可移除殼體部分的末端932和934用作活動(dòng)鉸鏈，其各對(duì)殼體920施加力，從而將可移除殼體部分保持在適當(dāng)位置。也可使用其他合適的附接機(jī)構(gòu)，例如上面結(jié)合其他實(shí)施例描述的那些或任何其他合適的附接機(jī)構(gòu)。包括可移除殼體部分(例如卡圈或裙邊)的示例性實(shí)施例提供了ー種方便的手段來(lái)將光學(xué)讀取器鄰近光學(xué)被分析物傳感器(作為呼吸器濾筒的一部分)固定并與其對(duì)準(zhǔn)。在此類(lèi)示例性實(shí)施例中，光學(xué)讀取器可根據(jù)需要與濾筒殼體和/或與可移除殼體部分分離，并以高度可再現(xiàn)的定位更換到組件中。殼體部分還可用于在使用中對(duì)光學(xué)讀取器進(jìn)行機(jī)械保護(hù)。如果由不透明塑料構(gòu)造和/或用吸光材料涂覆，則過(guò)濾器組件的各個(gè)部分可阻止進(jìn)入光，從而保持對(duì)光學(xué)讀取器的一致照明。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)的是，本文所公開(kāi)的具體示例性結(jié)構(gòu)、特征、細(xì)節(jié)、構(gòu)型等可在許多實(shí)施例中進(jìn)行取代、修改和/或組合。例如，本文所述光學(xué)讀取器和/或光學(xué)被分析物傳感器可與本文所述的多種過(guò)濾系統(tǒng)或任何其他合適的過(guò)濾系統(tǒng)一起使用。發(fā)明人所設(shè)想的所有此類(lèi)變型和組合均在所構(gòu)思的發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)限于本文所述的特定說(shuō)明性的結(jié)構(gòu)，而應(yīng)該由權(quán)利要求書(shū)的語(yǔ)言所描述的結(jié)構(gòu)以及這些結(jié)構(gòu)的等同形式來(lái)限定。如果在本說(shuō)明書(shū)和以引用方式并入本文的任何文件中的公開(kāi)內(nèi)容之間存在沖突或矛盾之處，則以本說(shuō)明書(shū)為準(zhǔn)。SMI.光學(xué)被分析物傳感器制備
表2:用于PIMS合成的材料
權(quán)利要求
1.一種過(guò)濾系統(tǒng)，包括 殼體，其具有可移除殼體部分； 過(guò)濾介質(zhì)，其設(shè)置在所述殼體內(nèi)； 光學(xué)被分析物傳感器，其包括檢測(cè)介質(zhì)，所述檢測(cè)介質(zhì)響應(yīng)于被分析物而改變其至少一個(gè)光學(xué)特性，所述光學(xué)被分析物傳感器設(shè)置在所述殼體內(nèi)，使得所述檢測(cè)介質(zhì)與所述過(guò)濾介質(zhì)流體連通；以及 光學(xué)讀取器，其包括至少一個(gè)光源和至少一個(gè)檢測(cè)器，所述光學(xué)讀取器附接至所述可移除殼體部分，使得當(dāng)所述可移除殼體部分附接至所述殼體時(shí)，所述至少一個(gè)光源所發(fā)射的光的至少一部分從所述光學(xué)被分析物傳感器反射，并被所述至少一個(gè)檢測(cè)器捕獲。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的過(guò)濾系統(tǒng)，其中所述可移除殼體部分包括卡圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的過(guò)濾系統(tǒng)，其中所述可移除殼體部分包括上蓋。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的過(guò)濾系統(tǒng)，其中所述可移除殼體部分通過(guò)一個(gè)或多個(gè)彈性按扣配合特征結(jié)構(gòu)可移除地附接至所述殼體。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的過(guò)濾系統(tǒng)，其中所述光學(xué)讀取器設(shè)置在所述可移除殼體部分和所述光學(xué)被分析物傳感器之間，并且其中所述可移除殼體部分包括設(shè)置在所述光學(xué)讀取器上方的至少一個(gè)開(kāi)口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的過(guò)濾系統(tǒng)，其中所述光學(xué)讀取器包括通過(guò)所述開(kāi)口可見(jiàn)的視覺(jué)指示器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的過(guò)濾系統(tǒng)，其中所述光學(xué)讀取器包括致動(dòng)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的過(guò)濾系統(tǒng)，其中所述光學(xué)讀取器可移除地附接至所述可移除殼體部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的過(guò)濾系統(tǒng)，其中所述光學(xué)讀取器和所述可移除殼體部分中的至少一個(gè)包括至少一個(gè)配準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的過(guò)濾系統(tǒng)，其中所述光學(xué)讀取器和所述可移除殼體部分各包括配準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的過(guò)濾系統(tǒng)，其中所述光學(xué)讀取器包括狹槽，所述可移除殼體部分包括肋。
12.一種過(guò)濾系統(tǒng)，包括 殼體； 過(guò)濾介質(zhì)，其設(shè)置在所述殼體內(nèi)； 光學(xué)被分析物傳感器，其包括檢測(cè)介質(zhì)，所述檢測(cè)介質(zhì)響應(yīng)于被分析物而改變其至少一個(gè)光學(xué)特性，所述光學(xué)被分析物傳感器設(shè)置在所述殼體內(nèi)，使得所述檢測(cè)介質(zhì)與所述過(guò)濾介質(zhì)流體連通；以及 光學(xué)讀取器，其包括至少一個(gè)光源和至少一個(gè)檢測(cè)器，所述光學(xué)讀取器可移除地附接至所述殼體，使得所述至少一個(gè)光源所發(fā)射的光的至少一部分從所述光學(xué)被分析物傳感器反射，并被所述至少一個(gè)檢測(cè)器捕獲。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的過(guò)濾系統(tǒng)，其中所述光學(xué)讀取器和所述殼體中的至少一個(gè)包括至少一個(gè)配準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的過(guò)濾系統(tǒng)，其中所述光學(xué)讀取器和所述殼體各包括配準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的過(guò)濾系統(tǒng)，其中所述光學(xué)讀取器包括狹槽，所述殼體包括肋。
16.—種過(guò)濾系統(tǒng),包括 殼體； 過(guò)濾介質(zhì)，其設(shè)置在所述殼體內(nèi)； 光學(xué)被分析物傳感器，其包括檢測(cè)介質(zhì)，所述檢測(cè)介質(zhì)響應(yīng)于被分析物而改變其至少一個(gè)光學(xué)特性，所述光學(xué)被分析物傳感器設(shè)置在所述殼體內(nèi)，使得所述檢測(cè)介質(zhì)與所述過(guò)濾介質(zhì)流體連通；以及 光學(xué)讀取器，其包括至少一個(gè)光源和至少一個(gè)檢測(cè)器，所述光學(xué)讀取器附接至所述殼體，使得所述至少一個(gè)光源所發(fā)射的光的至少一部分從所述光學(xué)被分析物傳感器反射，并被所述至少一個(gè)檢測(cè)器捕獲。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的過(guò)濾系統(tǒng)，其中對(duì)由所述至少一個(gè)檢測(cè)器所捕獲的光的光譜進(jìn)行分析，以確定所述檢測(cè)介質(zhì)的至少一個(gè)光學(xué)特性的改變。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的過(guò)濾系統(tǒng)，其中所述光學(xué)讀取器向使用者提供所述至少一個(gè)光學(xué)特性的所述改變是否滿足預(yù)定條件的指示。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的過(guò)濾系統(tǒng)，其中所述指示包括視覺(jué)指示和聽(tīng)覺(jué)指示中的至少一個(gè)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的過(guò)濾系統(tǒng)，其中所述光學(xué)讀取器提供與過(guò)濾介質(zhì)的使用壽命結(jié)束有關(guān)的信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種過(guò)濾系統(tǒng)，其包括殼體、設(shè)置在所述殼體內(nèi)的過(guò)濾介質(zhì)以及也設(shè)置在所述殼體內(nèi)與所述過(guò)濾介質(zhì)流體連通的光學(xué)被分析物傳感器。所述光學(xué)被分析物傳感器包括檢測(cè)介質(zhì)，所述檢測(cè)介質(zhì)響應(yīng)于被分析物而改變其至少一個(gè)光學(xué)特性。所述過(guò)濾系統(tǒng)還包括光學(xué)讀取器，其具有至少一個(gè)光源和至少一個(gè)檢測(cè)器。所述光學(xué)讀取器附接至所述殼體，使得至少一個(gè)光源所發(fā)射的光的至少一部分從所述光學(xué)被分析物傳感器反射，并被至少一個(gè)檢測(cè)器捕獲。
文檔編號(hào)A61B18/08GK102834711SQ201180017767
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者加里·E·德懷爾, 托馬斯·W·霍姆奎斯特-布朗, 基蘭·S·卡努庫(kù)爾蒂, 尼爾·A·拉科 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司