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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6702996
(24)【登録日】2020年5月11日
(45)【発行日】2020年6月3日
(54)【発明の名称】マルチチャネル蛍光定量的センサ及びそれを使用する方法
(51)【国際特許分類】
G01N 21/64 20060101AFI20200525BHJP
【ＦＩ】
G01N21/64 Z
G01N21/64 F
【請求項の数】23
【全頁数】40
(21)【出願番号】特願2017-546119(P2017-546119)
(86)(22)【出願日】2016年3月4日
(65)【公表番号】特表2018-507411(P2018-507411A)
(43)【公表日】2018年3月15日
(86)【国際出願番号】US2016020963
(87)【国際公開番号】WO2016141323
(87)【国際公開日】20160909
【審査請求日】2018年10月12日
(31)【優先権主張番号】14/637,576
(32)【優先日】2015年3月4日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】510250467
【氏名又は名称】エコラボ ユーエスエー インコーポレイティド
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100146466
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 正俊
(74)【代理人】
【識別番号】100173107
【弁理士】
【氏名又は名称】胡田 尚則
(74)【代理人】
【識別番号】100202418
【弁理士】
【氏名又は名称】河原 肇
(74)【代理人】
【識別番号】100191444
【弁理士】
【氏名又は名称】明石 尚久
(72)【発明者】
【氏名】ユージン トクチュエブ
(72)【発明者】
【氏名】アナトリー スキルダ
(72)【発明者】
【氏名】ウィリアム エム．クリステンセン
【審査官】
伊藤 裕美
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許出願公開第２０１３／００２０５０６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開２００８−２４９４１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２０１０／００５３６１４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
国際公開第２０１５／０１２００４（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０１Ｎ ２１／００−２１／９５８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の光路であって、前記光路に光学的に接続された光学窓を通して分析中の流体試料の中に光を方向付け、前記光学窓を通して前記流体試料から光を受け取るように構成された、第１の光路と；
前記第１の光路を通して前記流体試料の中に、第１の波長の光を放出するように構成された、第１の光学エミッタと；
前記第１の光路に光学的に連結され、かつ前記第１の光路を通して前記流体試料から光を受け取るように構成された、第１の光学検知器と
を備える、光学センサであって、
前記光学センサは、前記光学センサに連結され、前記第１の光路内に少なくとも部分的に配置された光学エミッタアセンブリであって、前記第１の光路の中に、及び前記光学窓に向かって、第２の波長の光を放出するように構成された第２の光学エミッタを備える、光学エミッタアセンブリを更に備え、
前記第１の光路内の前記光学エミッタアセンブリは、前記第１の光学エミッタからの光の一部分が、前記光学窓に到達することを阻止する、光学センサ。
前記第１の光路を通して前記流体試料の中に、第１の波長の光を放出するように構成された、第１の光学エミッタと；
前記第１の光路に光学的に連結され、かつ前記第１の光路を通して前記流体試料から光を受け取るように構成された、第１の光学検知器と
を備える、光学センサであって、
前記光学センサは、前記光学センサに連結され、前記第１の光路内に少なくとも部分的に配置された光学エミッタアセンブリであって、前記第１の光路の中に、及び前記光学窓に向かって、第２の波長の光を放出するように構成された第２の光学エミッタを備える、光学エミッタアセンブリを更に備え、
前記第１の光路内の前記光学エミッタアセンブリは、前記第１の光学エミッタからの光の一部分が、前記光学窓に到達することを阻止する、光学センサ。
【請求項2】
前記第１の光学エミッタから放出された前記光の少なくとも一部分を受け取るように構成された、第１の参照光学検知器と；
前記第２の光学エミッタから放出された前記光の少なくとも一部分を受け取るように構成され、前記光学エミッタアセンブリ内に位置付けられた、第２の参照光学検知器と、
を更に備える、請求項１に記載のセンサ。
前記第２の光学エミッタから放出された前記光の少なくとも一部分を受け取るように構成され、前記光学エミッタアセンブリ内に位置付けられた、第２の参照光学検知器と、
を更に備える、請求項１に記載のセンサ。
【請求項3】
前記光学エミッタアセンブリは、前記第１の光路を通って前記第１の光学検知器に向かって前記第２の光学エミッタから光が放出されることを実質的に防ぐためのシールドを更に備える、請求項１又は２に記載のセンサ。
【請求項4】
前記光学エミッタアセンブリは、前記光学センサに取り外し可能に連結される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項5】
前記シールドは、実質的に囲まれた容積を含む、請求項３に記載のセンサ。
【請求項6】
前記第２の光学エミッタから放出された前記光の少なくとも一部分を受け取るように構成され、前記光学エミッタアセンブリ内に位置付けられた、第２の参照光学検知器を更に備え、前記第２の光学エミッタは、前記実質的に囲まれた容積の中に前記第２の波長の光を放出するように構成され、前記第２の参照光学検知器は、前記実質的に囲まれた容積内に配置される、請求項５に記載のセンサ。
【請求項7】
前記第２の光学エミッタと前記光学窓の間に配置されたコリメーティングレンズであって、前記第２の光学エミッタから放出された前記光を前記光学窓に向かって実質的に視準するように構成されたコリメーティングレンズを更に備える、請求項１に記載のセンサ。
【請求項8】
前記第１の光路に約９０度の角度で交差する第２の光路を更に備え、前記第１の光学エミッタは、前記第２の光路の中に光を放出するように構成される、請求項１に記載のセンサ。
【請求項9】
前記第１の光路と前記第２の光路の間の交差部に位置付けられた第１の部分的に反射性の光学窓であって、前記第１の光学エミッタによって放出された光の少なくとも一部分を前記第１の光路の中に及び前記流体試料に向かって方向付けるように構成された、第１の部分的に反射性の光学窓を更に備える、請求項８に記載のセンサ。
【請求項10】
前記第１の光学エミッタから放出された前記光の少なくとも一部分を受け取るように構成された、第１の参照光学検知器と；
前記第２の光路内に配置された第２の部分的に反射性の光学窓であって、前記第１の光学エミッタから放出された前記光の少なくとも一部を前記第１の参照光学検知器に向かって方向付けるように構成された第２の部分的に反射性の光学窓と
を更に備える、請求項８又は９に記載のセンサ。
前記第２の光路内に配置された第２の部分的に反射性の光学窓であって、前記第１の光学エミッタから放出された前記光の少なくとも一部を前記第１の参照光学検知器に向かって方向付けるように構成された第２の部分的に反射性の光学窓と
を更に備える、請求項８又は９に記載のセンサ。
【請求項11】
前記光学エミッタアセンブリは、前記第１の部分的に反射性の光学窓と前記光学窓の間の前記第１の光路において前記光学センサに取り外し可能に取り付けられる、請求項９に記載のセンサ。
【請求項12】
分析中の流体試料と光学的に連通する光学センサを位置付けることであって、前記光学センサは、
第１の光学エミッタと、
第２の光学エミッタと、
第１の光路と、
光学検知器と、
前記光学センサ及び前記流体試料を光学的に連結する光学窓と
を備える、ことと；
前記第１の光学エミッタによって、前記第１の光路及び光学インターフェースを通して、前記流体試料の中に、第１の波長の光を放出することと；
前記流体試料によって放出された蛍光発光を、前記第１の光路を通して、前記光学検知器によって検知することと；
第２の光学エミッタによって、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を、前記第１の光路を通して前記分析中の流体試料の中に放出することであって、前記第２の光学エミッタは第１の光路内に位置付けられている、ことと；
前記流体試料によって散乱された光を、前記第１の光路を通して、前記光学検知器によって検知することと、を含む、方法。
第１の光学エミッタと、
第２の光学エミッタと、
第１の光路と、
光学検知器と、
前記光学センサ及び前記流体試料を光学的に連結する光学窓と
を備える、ことと；
前記第１の光学エミッタによって、前記第１の光路及び光学インターフェースを通して、前記流体試料の中に、第１の波長の光を放出することと；
前記流体試料によって放出された蛍光発光を、前記第１の光路を通して、前記光学検知器によって検知することと；
第２の光学エミッタによって、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を、前記第１の光路を通して前記分析中の流体試料の中に放出することであって、前記第２の光学エミッタは第１の光路内に位置付けられている、ことと；
前記流体試料によって散乱された光を、前記第１の光路を通して、前記光学検知器によって検知することと、を含む、方法。
【請求項13】
前記光学センサは、前記第１の光路に約９０度の角度で交差する第２の光路を更に備え、前記第１の光路を通して前記第１の波長の光を放出することは、前記光学検知器と前記光学窓の間で前記第１の光路に約９０度の角度で交差する前記第２の光路の中に前記第１の波長の光を方向付けることを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記光学センサは、前記第１及び第２の光路の交差部に配置された部分的に反射性の光学窓を更に備え、それにより：
前記第２の光路の中に方向付けられた前記第１の波長における前記光の少なくとも一部分が、前記部分的に反射性の光学窓によって、前記第１の光路の中に、及び前記流体試料へと反射され；かつ
前記流体試料から前記光学窓を通して前記第１の光路の中に方向付けられた前記光の少なくとも一部分が、前記部分的に反射性の光学窓を通して光学検知器まで伝送される、請求項１２又は１３に記載の方法。
前記第２の光路の中に方向付けられた前記第１の波長における前記光の少なくとも一部分が、前記部分的に反射性の光学窓によって、前記第１の光路の中に、及び前記流体試料へと反射され；かつ
前記流体試料から前記光学窓を通して前記第１の光路の中に方向付けられた前記光の少なくとも一部分が、前記部分的に反射性の光学窓を通して光学検知器まで伝送される、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項15】
前記流体試料から検知された前記蛍光発光に基づいて、前記流体試料の少なくとも１つの特質を判断することを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項16】
前記少なくとも１つの特質は、前記流体試料の蛍光体濃度である、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記流体試料によって散乱され検知された前記光に基づいて、前記流体試料の濁度を判断することを更に含む、請求項１５又は１６に記載の方法。
【請求項18】
前記流体試料の前記少なくとも１つの特質を判断することは、前記流体試料の前記判断された濁度に更に基づく、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
前記光学センサは、前記第１の光学エミッタから放出された前記光の少なくとも一部分を受け取るように構成された第１の参照光学検知器と、前記第２の光学エミッタから放出された前記光の少なくとも一部分を受け取るように構成された第２の参照光学検知器と、を更に備え、前記流体試料の前記少なくとも１つの特質を判断することは、前記第１の参照光学検知器から検知された前記光及び前記第２の参照光学検知器から検知された前記光に更に基づく、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項20】
前記光学センサは、取り外し可能な光学エミッタアセンブリを更に備え、前記取り外し可能な光学エミッタアセンブリは、前記第２の光学エミッタ及び前記第２の参照光学検知器を備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項21】
前記取り外し可能な光学エミッタアセンブリを前記第１の光路の近傍で前記光学センサに連結することを更に含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項22】
前記光学検知器において検知された前記光及び前記第１の参照光学検知器において検知された前記光を比較して、相対蛍光測定値を判断することと；
前記光学検知器及び前記第２の参照光学検知器において検知された前記光を比較して、相対濁度測定値を判断することと、
を更に含み、
前記流体試料から検知された前記蛍光発光に基づいて、前記流体試料の少なくとも１つの特質を判断することは、前記相対蛍光測定値及び前記相対濁度測定値を組み合わせることを含む、請求項２１に記載の方法。
前記光学検知器及び前記第２の参照光学検知器において検知された前記光を比較して、相対濁度測定値を判断することと、
を更に含み、
前記流体試料から検知された前記蛍光発光に基づいて、前記流体試料の少なくとも１つの特質を判断することは、前記相対蛍光測定値及び前記相対濁度測定値を組み合わせることを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項23】
前記第１の参照光学検知器及び前記第２の参照光学検知器は電気的に並列に接続され、参照信号を単一電気チャネルに提供する、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照本出願は、２０１５年３月４日に出願された米国特許出願通し番号第１４／６３７，５７６号に対する優先権を主張し、その開示は、その全体が参照することによって本明細書に組み込まれる。
【0002】
本開示は、光学測定デバイス、より具体的には、試料内の１つ以上の物質の濃度を監視するための蛍光計に関する。
【背景技術】
【0003】
クリーニング及び抗菌動作では、商用ユーザ（例えば、レストラン、ホテル、食品及び飲料工場、食料品店等）は、クリーニングまたは抗菌製品の濃度を頼りにして、製品の働きを効果的にさせる。クリーニングまたは抗菌製品を効果的に働かせることの（例えば、濃度問題に起因する）不具合は、商用ユーザに、製品を低品質なものとして知覚させ得る。最終消費者はまた、かかる製品の商用提供者を劣ったサービスを提供するものとして知覚する可能性がある。加えて、商用ユーザは、政府規制及び健康機関によって、調査及び／または認可され得る。したがって、流体溶液の特質を監視して、例えば、製品の濃度が、ある指定された濃度範囲内にあるかを判断することができるシステムの必要性が存在する。他の適用、例えば、商用及び産業用水処理、有害生物制御、飲料及びボトリング動作、油及びガス精製及び処理動作など等についても同じことが言えるであろう。
【0004】
製品の濃度を監視する１つの方法は、試料（及び試料内の製品）が、所定波長の光に露出されるときに発生する製品の蛍光を監視することに頼る。例えば、製品内の化合物または製品に添加される蛍光トレーサは、一定波長の光に露出されるときに蛍光を発し得る。製品の濃度は、次いで、化合物の蛍光を測定して、測定された蛍光に基づいて、化学薬品の濃度を計算する、蛍光計を使用して判断することができる。
【0005】
一般に、蛍光定量的分光法は、輻射光源からの光を試料に方向付け、次いで、検知器において試料からの光を受け取ることを必要とする。そうするために、それらの光源及び検知器は、試料と光学的に連通する必要がある。既存のシステムでは、試料への光学的なアクセスを提供することが、費用のかかるプロセスであり得、システムへのかなりの修正及びかかる修正を行うためのかなりの中断時間を必要とする。
【発明の概要】
【0006】
一般に、本開示は、流体試料を監視するための蛍光計及び技法に関する。一部の実施例では、本開示に係る蛍光計が、分析中の流体試料において蛍光発光を生じるように構成された第１の光学エミッタと、光を放出して、分析中の流体試料における散乱の量を測定するように構成された第２の光学エミッタと、を含む。蛍光計はまた、流体試料から放出された蛍光及び／または流体試料から散乱された光を受け取る少なくとも１つの検知器を含んでもよい。動作の間、検知器は、分析中の流体試料から放出された蛍光の量を検知することができ、蛍光計は、次いで、蛍光に基づいて、流体試料における蛍光を発する種の濃度を判断することができる。蛍光計はまた、分析中の流体試料によって散乱された光の量を検知して、その散乱された光に基づいて、分析中の流体試料の他の特性を判断することができる。例えば、蛍光計は、分析中の流体試料における蛍光を発しない種の濃度を判断してもよい。別の実施例として、蛍光計は、例えば、蛍光発光の測定される強度への流体濁度の影響を考慮するために、光散乱情報に基づいて、検知される蛍光の量を調節してもよい。
【0007】
装備するのが簡単で、かつ汚れに耐えるコンパクトな蛍光計設計を提供するのに役立つために、蛍光計は、単一光学レンズを用いて構成されてもよく、その単一光学レンズを通して、光が、分析中の流体試料の中に放出され、かつ流体試料から受け取られる。蛍光計は、第１の光学エミッタ、第２の光学エミッタ、及び少なくとも１つの検知器を含有する筐体を含んでもよい。第１の光学エミッタ、第２の光学エミッタ、及び少なくとも１つの検知器は、構成要素の全てが、単一光学レンズと光学的に連通する（例えば、光学レンズを通して光を方向付ける及び／または光学レンズから光を受け取ることができる）ように、筐体内に配設されてもよい。単一光学レンズを用いて蛍光計を構成することによって、光学エミッタは、光学レンズの隣接の流体の実質的に同じ部分の中に光を方向付けてもよいし、検知器は、その部分からの光を受け取ってもよい。これは、異なる光学エミッタが物理的に別個の光学レンズを通して流体の異なる部分を通して光を放出する場合にさもなければ起こり得る不整合な光学読み取りを回避するのに役立ち得る。加えて、単一光学レンズを用いて蛍光計を構成することは、いくらかの異なる適用において利用することができる比較的コンパクトな蛍光計設計を提供し得る。例えば、設計に応じて、蛍光計筐体は、流体容器のポート、パイプのＴ字区分の脚部、またはプロセスシステムの他の機械的継手に挿入されるように構成されてもよい。これは、蛍光計がオンライン蛍光計として容易に装備され、プロセスを光学的に監視することを可能にし得る。
【0008】
蛍光計設計は変えることができるが、一部の追加的な実施例では、蛍光計が、分析中の流体試料の非光学特質を測定するように構成された１つ以上の補足センサを含む。例えば、蛍光計は、温度センサ、ｐＨセンサ、導電率センサ、流量率センサ、圧力センサ、及び／または任意の他の適切な種類のセンサを含んでもよい。かかる補足センサは、例えば、蛍光計の光学レンズに隣接する、蛍光計筐体の外面上に位置するセンサインターフェースを有してもよく、センサ電子機器は、筐体の内側に位置付けられる。補足センサは、蛍光計によって光学的に分析される流体の実質的に同じ部分の非光学特性を測定することができる。分析中の流体の光学及び非光学特性の両方を測定することによって、流体を利用するプロセスは、流体の光学または非光学特性のみが測定された場合よりも正確に基準に従って評価及び制御され得る。
【0009】
一実施例では、筐体、第１の光学エミッタ、第２の光学エミッタ、及び光学検知器を含む光学センサが、説明される。その実施例によれば、筐体は、光路に光学的に連結されたレンズを通して流体試料の中に光を方向付けるように、かつ流体試料からの光を受け取るように構成された該光路を画定する。第１の光学エミッタは、光路を通して試料の中に第１の波長において光を放出するように構成される。第２の光学エミッタは、光路を通して試料の中に第２の波長において光を放出するように構成される。加えて、光学検知器は、流体試料から光路を通して光を受け取るように構成される。
【0010】
一部の実施形態では、第１及び第２の波長は、第１の波長が試料において蛍光励起し、一方で、第２の波長が、試料から散乱するようなものである。検知器は、試料の特質、例えば、蛍光体の濃度などを判断するために、試料から蛍光を発した光を検知することができる。一部の実施形態では、検知器はまた、それの蛍光への影響を有し得る試料の別の特性、例えば、試料の濁度などを判断するために、試料から散乱された光を測定する。これらの実施例において検知される散乱された光の量は、検知される蛍光の量、及び、それに応じて、検知された蛍光発光に基づいて判断される任意の流体特質を調節するために使用することができる。例えば、かなり濁った流体試料が、より高い蛍光体濃度を有するとしても、かなり濁った流体試料は、濁りの少ない流体試料よりも少ない蛍光発光を生じ得る。これは、流体試料における濁度が、さもなければ蛍光計によって検知される蛍光発光を阻止する場合に発生し得る。したがって、流体試料の濁度を知った上で、流体試料から検知される蛍光発光を、それに応じて、調節することができる。
【0011】
本開示に係る光学センサは、いくらかの異なる検知器構成を有することができる。一実施例では、光学センサが、分析中の流体試料から放出された蛍光発光を受け取り、かつまた、分析中の流体試料から散乱された光を受け取る単一光学検知器を含む。光学検知器は、光学検知器筐体の外面上に搭載された単一光学レンズを通して光を受け取ってもよい。かかる実施例では、光学センサは、代わりに、散乱された光を生じるように構成された第２の光学エミッタがオフである間に、蛍光発光を生じるように構成された第１の光学エミッタから光を放出してもよく、次いで、第１の光学エミッタがオフである間に、第２の光学エミッタから光を放出してもよい。かかる実施例では、単一光学検知器が、代わりに、第１の光学エミッタからの光に応答して、流体試料から放出された蛍光発光を受け取ってもよいし、第２の光学エミッタからの光に応答して、流体試料から散乱された光を受け取ってもよく、同じ光学検知器のために異なる検知チャネルを提供する。他の実施例では、光学センサが、第１の光学エミッタからの光に応答して、流体試料から放出された蛍光発光を測定するように構成された１つの光学検知器と、第２の光学エミッタからの光に応答して、流体試料から散乱された光を測定するように構成された第２の光学検知器と、を含む、複数の光学検知器を含む。第１及び第２の光学エミッタは、これらの実施例において、同時に流体試料の中に光を放出してもよい。
【0012】
一部の追加的な実施例では、光学センサが、第１及び第２の光学エミッタからの光を、それらが試料に入射する前に測定するように構成された参照検知器を含む。このようにして、散乱及び蛍光を引き起こす試料上への光入射の量を判断することができる。この情報は、散乱された及び蛍光を発した光の量は、一般に、試料上への光入射の量に応じるので、検知された散乱された及び蛍光を発した光をスケーリングするために使用することができる。したがって、使用されるとき、参照検知器は、検知器を較正するように、かつ第１の光学検知器によって行われる測定のための参照点を提供するように機能することができる。
【0013】
種々の実施形態では、光学センサが、光路を含み、その光路を通して、光は、光学エミッタから試料に誘導され、試料から戻って光学検知器に誘導される。部分的に反射性の光学窓及びフィルタを含む種々の光学構成要素は、その所望の行先に向けて光を方向付けることができ、一方で、望まれない光が、測定値を干渉することを防ぐ。追加的な光路が、光をこれらの光学構成要素に及びこれらの光学構成要素から誘導するために提供されてもよい。例えば、一部の実施形態では、光学センサが、第１及び第２の光学エミッタの両方からの光の一部分を、第２の光学検知器（例えば、参照検知器）に及び光路に向かって方向付けるように機能する部分的に反射性の光学窓を含む。これらの実施形態では、別の部分的に反射性の光学窓が、各エミッタからの光の一部分を、光路を介して試料に向かって方向付けてもよい。一部の実施形態では、試料から散乱された及び／または蛍光を発した光が、光路を再び通って移動し、第１の光学検知器に向かって部分的に反射性の光学窓を通して伝送される。
【0014】
一実施例では、光学センサ及びコントローラを含むシステムが、説明される。光学センサは、光路に光学的に接続されたレンズを通して、分析中の流体試料の中に光を方向付けるように、かつレンズを通して流体試料からの光を受け取るように構成された該光路を有する筐体を含む。光学センサはまた、第１の光学エミッタ、第２の光学エミッタ、及び光学検知器を含む。その実施例によれば、コントローラは、第１の光学エミッタを制御して、光路を通して分析中の流体試料の中に第１の波長において光を放出し、光学検知器によって、流体試料によって放出された及び光路を通して受け取られた蛍光発光を検知し、第２の光学エミッタを制御して、光路を通して及び流体試料の中に第１の波長とは異なる第２の波長において光を放出し、ならびに光学検知器によって、分析中の流体試料によって散乱された及び光路を通して受け取られた光を検知するように構成される。
【0015】
様々な実施形態では、センサが、光学センサに連結された及び光路に少なくとも部分的に配置された光学エミッタアセンブリを含む。光学エミッタアセンブリは、センサに固定してまたは取り外し可能に連結することができる。一部の実施例では、光学エミッタアセンブリが、第２の光学エミッタを含むことができる。一部の構成では、光学エミッタアセンブリは、それが、第１の光学エミッタからの光の一部分が光学レンズに到達して、流体試料に放出されることを阻止するような光路に位置付けられる。光学エミッタアセンブリは、光学エミッタアセンブリ内に配置された第２の光学エミッタによって放出された光を検知するための参照光学検知器を含むことができる。
【0016】
別の実施例では、第１の光学エミッタによって、光路を通して、流体試料の中に、第１の波長において光を放出することと、光学検知器によって、光路を通して、流体試料によって放出された蛍光発光を受け取ることと、を含む方法が、説明される。本方法は、更に、第２の光学エミッタによって、光路を通して、流体試料の中に、第１の波長とは異なる第２の波長において光を放出することと、光学検知器によって、光路を通して、流体試料によって散乱された光を受け取ることと、を含む。第２の光学エミッタは、光路に、例えば、光学エミッタアセンブリ内に位置付けられ得る。種々の方法は、光の第１及び第２の波長の両方を同時に、または交互に、放出することを含む。一部の実施形態では、第１の光学エミッタから光を放出する間に、試料によって蛍光を発した光を受け取ることが行われ、代替の実施形態では、それは、第１の光学エミッタからの放出を中止することの後に行われる。
【0017】
１つ以上の実施例の詳細が、添付図面及び以下の説明において規定される。他の特徴、目的、及び利点は、説明及び図面から、ならびに特許請求の範囲から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本開示の実施例に係る光学センサを含み得る流体システム例を例解する図である。
【図2】流体試料の少なくとも１つの特質を判断することができる光学センサ例のブロック図である。
【図5】光学センサの代替の実施形態の断面図である。
【図6】光学エミッタアセンブリを受け入れるように構成された光学センサの実施形態である。
【図8】光学エミッタアセンブリ及び光学センサの筐体のアセンブリを例解する分解組立図である。
【図13】センサの例示的な動作を例解するプロセスフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下の発明を実施するための形態は、本質的に例示的なものであり、発明の範囲、適用性、または構成を限定することを決して意図されない。むしろ、以下の説明は、本発明の実施例を実現するためのいくつかの実用的な例解を提供する。構造、材料、寸法、及び製造プロセスの実施例が、選択された要素のために提供され、全ての他の要素が、本発明の分野の当業者に既知のものを採用する。当業者は、言及される実施例の多くが、様々な適切な代替案を有することを理解するであろう。
【0020】
光学センサが、産業プロセスを監視することを含む、様々な適用に使用される。ある光学センサは、産業プロセスにおいて流体の光学特質を定期的に分析するために使用される携帯型の手持ち式デバイスとして、実装することができる。あるいは、ある光学センサは、産業プロセスにおいて流体の光学特質を連続的に分析するためにオンラインで装備することができる。いずれの場合においても、光学センサは、流体試料を光学的に分析して、流体の異なる特質、例えば、流体内の１つ以上の化学種の濃度などを判断してもよい。
【0021】
一実施例として、光学センサは、産業用クリーニング及び消毒用途に使用されることが多い。産業用クリーニング及び消毒プロセスの間、水が、典型的には、産業用配管システムを通してポンピングされ、パイプ内に存在する製品の配管システム及びパイプの内側に蓄積されたあらゆる汚染を押し流す。水はまた、配管システムを消毒及び滅菌するように機能する消毒剤を含有してもよい。クリーニング及び消毒プロセスは、新しい製品及び／またはシステム上で前に処理されたものとは異なる製品を受け取るように配管システムを準備することができる。
【0022】
光学センサは、産業用クリーニング及び消毒プロセスの間に、配管システムを通って流れる水を押し流す及び／または消毒する特質を監視するために使用することができる。連続的または断続的のいずれかに基づいて、水の試料が、配管システムから抽出され、光学センサに送達される。光学センサ内で、光は、水試料の中に放出され、水試料の特質を評価するために使用される。光学センサは、例えば、水試料内にわずかに残りの製品が存在するかまたは全く存在しないかを判断することによって、配管システム内に残っている製品がパイプの外に十分に押し流されたかを判断してもよい。光学センサはまた、例えば、水試料の中に放出された光に応答して、消毒剤によって放出された蛍光性信号を測定することによって、水試料内の消毒剤の濃度を判断してもよい。配管システムを適切に消毒するために水試料内に消毒剤の不十分な量が存在することが判断される場合、消毒剤の量が、増やされ、システムの適切な消毒を確保する。
【0023】
光学センサは様々な異なる構成を有することができるが、一部の実施例では、光学センサが、単一光学レンズを有するように設計され、その単一光学レンズを通して、光が、流体試料の中に放出され、かつまた、流体試料から受け取られる。光学センサは、センサの種々の電子構成要素を含有する筐体を含んでもよいし、また、単一光学レンズへの及び単一光学レンズからの光運動を制御するための光路を有してもよい。かかる配設は、所望のプロセス流体を光学的に分析するために様々な機械的パイプ及びプロセス継手を通して容易に装備することができるコンパクトな光学センサの設計を容易にし得る。
【0024】
図１は、流体システム例１００を例解する概念図であり、それは、蛍光特性を有する化学溶液、例えば、蛍光特性を呈する消毒剤溶液などを生産するために使用されてもよい。流体システム１００は、光学センサ１０２、貯蔵器１０４、コントローラ１０６、及びポンプ１０８を含む。貯蔵器１０４は、希釈剤、例えば、水などと混合され得、化学溶液を生じるか、または特徴付けられるべき試料のための任意の他の供給源であり得る濃縮した化学剤を貯蔵してもよい。光学センサ１０２は、流体経路１１０に光学的に接続され、流体経路を通って移動する溶液の１つ以上の特質を判断するように構成される。
【0025】
流体経路１１０は、限定されるものではないが、パイプ、タンク、バルブ、Ｔ字管、及び接合部などを含む、流体システム１００を通して流体試料を運ぶ単一流体容器または容器の組み合わせとすることができる。一部の事例では、流体経路１１０の１つ以上の構成要素は、光学センサ１０２を受け入れるようなもしくはさもなければ光学センサ１０２と係合するようなサイズのインターフェースまたは開口部を画定することができる。動作中、光学センサ１０２は、コントローラ１０６と通信することができ、コントローラ１０６は、光学センサによって生成された流体特質情報に基づいて、流体システム１００を制御することができる。
【0026】
コントローラ１０６は、光学センサ１０２及びポンプ１０８に通信可能に接続される。コントローラ１０６は、プロセッサ１１２及びメモリ１１４を含む。コントローラ１０６は、接続１１６によって、ポンプ１０８と通信する。光学センサ１０２によって生じた信号は、有線または無線接続によって、コントローラ１０６に通信され、それは、図１の実施例では、有線接続１１８として例解される。メモリ１１４は、コントローラ１０６を動かすためのソフトウェアを記憶し、かつまた、プロセッサ１１２によって、例えば、光学センサ１０２から生成されたまたは受け取られたデータを記憶してもよい。プロセッサ１１２は、メモリ１１４に記憶されたソフトウェアを動かして、流体システム１００の動作を管理する。
【0027】
以下により詳細に説明されるように、光学センサ１０２は、流体経路１１０を通って流れる流体の試料を光学的に分析するように構成される。光学センサ１０２は、流体試料によって放出された蛍光発光を測定するように位置付けられた及び構成された光学検知器を含んでもよい。一部の構成では、単一光学検知器が、試料からの散乱及び蛍光の両方を測定するために使用することができ、センサ１０２において、単一光路を介して、散乱された光及び蛍光を発した光の両方を受け取ることができる。単一光路は、追加的に、散乱及び蛍光を試料に誘発させる光を方向付けるように使用することができ、それによって、センサ１０２及び試料の間にコンパクトかつ空間効率なインターフェースを提供する。センサ１０２及び試料の間に単一光学連通点を提供することはまた、例えば、流体経路１１０の１つ以上の構成要素、例えば、パイプにおけるＴ字構成などと簡単にインターフェースを取ることができるセンサを提供することによって、流体システム１００の中へのセンサ１０２の実装を簡素化することができる。
【0028】
図１の実施例では、流体システム１００が、蛍光特性を有する化学溶液を生じるかまたはさもなければ受け取るように構成される。流体システム１００は、貯蔵器１０４内に貯蔵されたかまたは貯蔵器１０４から受け取られた１つ以上の濃縮した化学剤を、水または別の希釈流体と組み合わせて、化学溶液を生産することができる。一部の事例では、貯蔵器が適切な試料を直ちに提供する際には、希釈は必要ではない。流体システム１００によって生産され得る化学溶液の例は、クリーニング剤、消毒剤、産業用冷却塔のための冷却水、殺生剤、例えば、農薬など、耐食剤、耐スケール剤、防汚剤、洗濯用洗剤、定置洗浄（ＣＩＰ）クリーナー、塗床材、車両ケア組成物、水ケア組成物、ボトル洗浄組成物などを含むが、それらに限定されない。
【0029】
流体システム１００によって生じられたかまたは流体システム１００を通って流れる化学溶液は、光学センサ１０２によって、溶液の中に方向付けられた光エネルギーに応答して、蛍光放射線を放出し得る。光学センサ１０２は、次いで、放出された蛍光放射線を検知して、放出された蛍光放射線の大きさに基づいて、溶液の種々の特質、例えば、溶液内の１つ以上の化学化合物の濃度などを判断することができる。一部の実施形態では、光学センサ１０２が、光エネルギーを溶液に方向付けて、光学センサ１０２内の光路を介して溶液から蛍光放射線を受け取ることができ、光学センサ１０２のためのコンパクトな設計を可能にする。
【0030】
光学センサ１０２が蛍光発光を検知することを可能にするために、流体システム１００によって生じられた及び光学センサ１０２によって受け取られた流体は、その蛍光特質を呈するモジュールを含んでもよい。一部の実施例では、流体が、１つ以上の電子供与性置換基、例えば、−ＯＨ、−ＮＨ２、及び−ＯＣＨ３などを有する多環式化合物ならびに／またはベンゼン分子を含み、それらは、蛍光特質を呈し得る。用途に応じて、これらの化合物は、化合物によって溶液に付与される機能的特性（例えば、クリーニング及び消毒特性）の理由で、自然に流体システム１００によって生じた化学溶液内に存在してもよい。
【0031】
自然に蛍光を発する化合物に加えてまたは代えて、流体システム１００によって生じた及び光学センサ１０２によって受け取られた流体は、蛍光トレーサを含んでもよい（それはまた、蛍光マーカとも称され得る）。蛍光トレーサは、特に、蛍光を発する特性を流体に付与するために流体に組み込むことができる。蛍光トレーサ化合物の例は、ナフタレンジスルホナート（ＮＤＳＡ）、２−ナフタレンスルホン酸、アシッドイエロー（Ａｃｉｄ Ｙｅｌｌｏｗ）７，１，３，６，８−ピレンテトラスルホンナトリウム塩、及びフルオレセインを含むが、それらに限定されない。
【0032】
流体システム１００によって生じた流体の特定の組成と独立して、システムは、任意の適切な様式で流体を生じることができる。コントローラ１０６の制御下で、ポンプ１０８は、貯蔵器１０４の外へと、濃縮した化学剤のある定義された量を機械的にポンピングすることができ、化学剤を水と組み合わせて、意図された用途に適した液体溶液を生じることができる。流体経路１１０は、次いで、液体溶液を意図された吐出位置まで運ぶことができる。一部の実施例では、流体システム１００は、ある期間、例えば、５分を超える期間、３０分を超える期間、またはそれどころか２４時間を超える期間などにわたって、連続的に液体溶液の流れを生じてもよい。流体システム１００は、流体経路１１０を通過する溶液の流れが、ある期間にわたって実質的にまたは完全に途切れなくすることができるという点で、溶液を連続的に生じ得る。
【0033】
一部の実施例では、流体経路１１０を通って流れる流体の特質を監視することは、流体が、意図された下流での適用のために適切に構築されることを確保するのに役立つことができる。流体経路１１０を通って流れる流体の特質を監視することはまた、例えば、新しい流体溶液を生じるために使用されるパラメータを調節するために、フィードバック情報を提供することができる。これらの及び他の理由のために、流体システム１００は、システムによって生じた流体の種々の特質を判断するためのセンサを含むことができる。センサは、流体経路１１０と直接に係合して、流体特質を監視することができるか、または、代わりに、流体経路１１０とは別個に流体システム１００から流体を受け取ることができる。
【0034】
図１の実施例では、流体システム１００が、光学センサ１０２を含む。光学センサ１０２は、任意の数の手法、例えば、流体経路１１０内のパイプにおけるＴ字構成とインターフェースを取ること、流体が定期的に流れるタンクもしくは他の流体容器のポートに挿入されることなど等で、流体経路１１０と係合することができる。光学センサ１０２は、流体経路１１０を通って流れる流体の１つ以上の特質を判断してもよい。特質の例は、流体内の１つ以上の化学化合物の濃度（例えば、貯蔵器１０４から追加される１つ以上の活性剤の濃度、及び／もしくは流体システム１００における配管から押し流される１つ以上の材料の濃度）、流体の温度、流体の伝導率、流体のｐＨ、流体が光学センサを通って移動する際の流量率、ならびに／またはシステムであって、そのシステムから流体試料が分析されるシステムが適切に動作することを確保するのに役立ち得る流体の他の特質を含むが、それらに限定されない。光学センサ１０２は、検知された特質情報を、接続１１８によって、コントローラ１０６に通信してもよい。
【0035】
光学センサ１０２は、コントローラ１０６または流体システム１００内の１つ以上の他のコントローラによって制御されてもよい。例えば、光学センサ１０２は、光学センサを制御して、光を分析中の流体の中に放出し、かつまた、流体から戻って受け取られた光を検知するデバイスコントローラ（図１に例解されない）を含んでもよい。デバイスコントローラは、光学センサの他の構成要素に物理的に隣接して、例えば、光学センサの光源及び検知器を収容する筐体の内側などに、位置付けられてもよい。かかる実施例では、コントローラ１０６が、光学センサ１０２のデバイスコントローラに通信可能に連結されたシステムコントローラとして機能してもよい。システムコントローラ１０６は、デバイスコントローラから受け取られた及び／またはデバイスコントローラによって生成された光学特質データに基づいて、流体システム１００を制御してもよい。他の実施例では、光学センサ１０２が、別個のデバイスコントローラを含まないが、代わりに、流体システム１００もまた制御するコントローラ１０６によって制御される。したがって、光学センサ１０２は、コントローラ１０６によって制御されるように一般に説明されるが、流体システム１００は、本開示における光学センサ１０２及びコントローラ１０６に属させる機能を果たすために、単独でまたは組み合わせて働く１つ以上（例えば、２つ、３つ、またはそれ以上）のコントローラを含んでもよいことを認識されたい。コントローラとして説明されるデバイスは、プロセッサ、例えば、マイクロプロセッサなど、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または任意の他の同等の集積もしくは個別の論理回路、ならびにかかる構成要素の任意の組み合わせを含んでもよい。
【0036】
図１に例解される実施例では、コントローラ１０６のプロセッサ１１２は、光学センサ１０２から判断された光学特質情報を受け取って、判断された特質情報をメモリ１１４に記憶された１つ以上の閾値、例えば、１つ以上の濃度閾値などと比較することができる。比較に基づいて、コントローラ１０６は、例えば、検知された特質が特質についての対象値に一致するように、流体システム１００を調節してもよい。一部の実施例では、コントローラ１０６は、ポンプ１０８を開始及び／または停止するか、あるいはポンプ１０８の速度を増加及び／または減少させて、流体経路１１０を通って流れる化学化合物の濃度を調節する。ポンプ１０８の開始またはポンプ１０８の動作速度の増加は、流体内の化学化合物の濃度を上げることができる。ポンプ１０８の停止またはポンプ１０８の動作速度の減少は、流体内の化学化合物の濃度を下げることができる。一部の追加的な実施例では、コントローラ１０６は、例えば、水の流れを制御するポンプを開始または停止することによって、あるいはポンプが動作する速度を増加または減少させることによって、判断された特質情報に基づいて、貯蔵器１０４内の化学化合物と混合する水の流れを制御してもよい。図１の流体システム例１００には例解されないが、コントローラ１０６はまた、熱交換器、加熱器、及び／または冷却器に通信可能に連結されてもよく、光学センサ１０２から受け取られた特質情報に基づいて、流体経路１１０を通って流れる流体の温度を調節する。
【0037】
更に他の実施例では、光学センサ１０２は、光学センサのフローチャンバを通って流れない流体の固定容積の１つ以上の特質を判断するために使用されてもよい。例えば、光学センサ１０２は、光学センサを流体システム１００から手動で抽出される流体試料で充填することを必要とする、オフラインの監視ツールとして（例えば、手持ち式センサとして）実装されてもよい。代わりに、光学センサ１０２は、流体の固定容積を受け取って保持するように構成された流体システム１００の一部分、例えば、流れ停止デバイス、または流体を受け取って、光学センサ１０２に係合するためのその他の外部容器などに係合することができる。一部の実施形態では、コントローラ１０６は、ポンプ及び／またはバルブのシステムを制御して、センサ１０２が装備されているかかる固定容器の中に測定されるべき有限量の試料を方向付けることができる。
【0038】
図１の実施例における流体システム１００はまた、貯蔵器１０４、ポンプ１０８、及び流体経路１１０を含む。貯蔵器１０４は、後続の送達のための化学剤を貯蔵する任意の種類の入れ物であってもよく、例えば、タンク、手提げ、ボトル、及び箱を含む。貯蔵器１０４は、液体、固体（例えば、粉末）、及び／またはガスを貯蔵してもよい。ポンプ１０８は、貯蔵器１０４から流体を供給する任意の形態のポンピング機構であってもよい。例えば、ポンプ１０８は、蠕動ポンプもしくは連続ポンプの他の形態、容積式ポンプ、または特定用途に適切な任意の他の種類のポンプを含んでもよい。貯蔵器１０４が固体及び／またはガスを貯蔵する実施例では、ポンプ１０８は、ガス及び／または固体化学剤を意図された吐出場所まで送達するように構成された異なる種類の計測デバイスと交換されてもよい。流体システム１００における流体経路１１０は、任意の種類の可撓性もしくは非可撓性管類、配管、または導管であってもよい。
【0039】
図１の実施例では、光学センサ１０２は、流体経路１１０を通って流れる流体の特質（例えば、化学化合物の濃度、温度など）を判断し、コントローラ１０６は、判断された特質及び、例えば、メモリ１１４に記憶された対象特質に基づいて、流体システム１００を制御する。図２は、流体経路１１０を通って流れる流体の特質を監視するために流体システム１００内に装備することができる光学センサ例２０２のブロック図である。センサ２０２は、流体システム１００において光学センサ１０２として使用されてもよいし、またはセンサ２０２は、流体システム１００以外で他の用途において使用されてもよい。
【0040】
図２の実施例では、センサ２０２が、筐体２０３、第１の光学エミッタ２２０、第２の光学エミッタ２２４、光学窓２２８、及び光学検知器２３４を含む。筐体２０３は、第１の光学エミッタ２２０、第２の光学エミッタ２２４、及び光学検知器２３４を収容する。光学窓２２８は、筐体２０３の外面に位置付けられており、筐体の内部及び筐体の外面に接触する流体試料２３０における流体の間に液密な光透過型バリアを提供する。動作中、第１の光学エミッタ２２０及び第２の光学エミッタ２２４は、光学窓２２８を通って、分析中の流体試料２３０の中に、方向付けられる光を放出する。光学窓２２８に隣接する流体に影響を及ぼす第１の光学エミッタ２２０及び／または第２の光学エミッタ２２４によって放出された光に応答して、流体は、光を散乱し得、及び／または蛍光発光を生じ得る。散乱された光及び／または蛍光発光は、光学窓２２８を通過することができ、光学検知器２３４によって検知される。
【0041】
光学窓２２８への及び光学窓２２８からの光伝送を制御するために、光学センサ２０２は、光学センサの種々の構成要素を分析中の流体試料２３０に光学的に接続する少なくとも１つの光路２２６を含む。光路２２６は、光が光学エミッタから、光学レンズ２２８を通して、及び流体試料２３０の中に誘導されるように、第１の光学エミッタ２２０及び第２の光学エミッタ２２４によって放出された光を誘導してもよい。光路２２６はまた、光が光学検知器２３４に誘導されるように、光学窓２２８を通して、流体試料２３０から受け取られた光を誘導してもよい。そのように構成されるとき、第１の光学エミッタ２２０及び第２の光学エミッタ２２４は、光路２２６の中に光を方向付けるように筐体２０３の内側に位置付けられてもよく、光学検知器２３４は、光路から光を受け取るように、筐体の内側に位置付けられてもよい。かかる配設は、光学センサ２０２が単一光学レンズと共に構成されることを可能にし得、それを通して、複数の光源が、光を放出し、及びそれを通して、光はまた、分析中の流体試料から受け取られ、検知される。これは、例えば、センサが、分析用の流体を含有するプロセス機器の部品の中にフィットする機械的なパイプを通して挿入されるのに十分にコンパクトであるように、光学センサ２０２のサイズを最小限にすることに役立ち得る。
【0042】
光学センサ２０２は、筐体２０３の内側に収容された種々のエミッタ及び検知器構成要素を、光学窓２２８を介して分析中の流体試料に光学的に接続する任意の適切な数の光路を含むことができる。図２の実施例では、光学センサ２０２は、概念上、第１の光路２２６及び第２の光路２３６を有するように例解される。第２の光路２３６は、第１の光路２２６に光学的に接続され、かつまた、第１の光学エミッタ２２０及び第２の光学エミッタ２２４に光学的に接続される。第２の光路２３６は、第１の光学エミッタ２２０及び第２の光学エミッタ２２４から光を受け取ることができ、光を第１の光路２２６に誘導することができ、それは、結果として、光学窓２２８を通して、分析中の流体試料２３０の中に光を誘導する。一部の代替の実施形態では、１つの光学エミッタが、光を第２の光路２３６の中に放出することができ、その一方で、第２の光学エミッタが、光を第１の光路２２６の中に直接的に放出するように構成される。例えば、一部の実施形態では、第１の光学エミッタ２２０が、第２の光路２３６の中に光を放出するように構成される一方で、第２の光学エミッタ２２４が、光学接続２２５を介して、光を第１の光路２２６に直接的に放出するように構成される。図２の図は、光学接続を示すことを意図され、必ずしも文字通り忠実な光学経路を例解しないことに留意されたい。例えば、一部の実施形態では、第２の光学エミッタ２２４が、第１の光路２２６に最も近く位置付けられ、光学接続２２５は、第２の光路２３６の文字通り忠実なバイパスである必要はない。むしろ、光学接続２２５は、単に、第２の光学エミッタ２２４が、第１の光路２２６に直接的に光学的に連結され得る一方で、第１の光学エミッタ２２０が、第２の光路２３６を介して、第１の光路２２６に光学的に連結されることを例解する。追加的な光路を用いて光学センサ２０２を構成することによって、光学センサ内の種々の光エミッタ及び検知器が、第１の光路２２６に直接的に隣接して位置付けられずに、分析中の流体試料に光学的に接続されることができる。
【0043】
光学センサ２０２内の光路は、光が光学センサを通って運ばれることを可能にするチャネル、光伝導性管類（例えば、光ファイバライン）の区分、またはダクトであってもよい。光路はまた、光学センサの筐体２０３の中に機械加工または鋳造されてもよい。異なる実施例では、光路が、光学的に不透明な材料によって、取り囲まれてもよいし、または取り囲まれなくてもよく、例えば、光路を通る光運動を制限し、かつ光が光路の側面から漏れることを防ぐ。光学センサ２０２が複数の光路を含むとき、別の光路との１つの光路の交差部が、画定され得、そこで、１つの光路を通って直線的に移動する光が、他の光路を通って移動する方向への変更が必要とされる。
【0044】
図２の実施例では、光学センサ２０２が、少なくとも１つの光源を含み、例解される実施例では、２つの光源、すなわち、第１の光学エミッタ２２０及び第２の光学エミッタ２２４を用いて示される。第１の光学エミッタ２２０及び第２の光学エミッタ２２４のそれぞれは、光源であり、任意の適切な光源、例えば、レーザ、ランプ、ＬＥＤなど等を使用して実装することができる。一部の実施形態では、第１の光学エミッタ２２０及び／または第２の光学エミッタ２２４が、光の実質的に視準されていないビームを光路２２６の中に放出するように構成される。この場合では、光学センサ２０２が、動作の間により高い光学効率を達成するために、第１の光学エミッタ２２０及び／または第２の光学エミッタ２２４からの光を視準するための光学構成要素を含むことができる。
【0045】
複数の光源を用いる光学センサ２０２を構成することは、例えば、流体試料２３０の中に異なる波長において光を放出するために、有用であり得る。例えば、第１の光学エミッタ２２０は、流体試料２３０の中に第１の波長範囲内の光を放出して、流体内に蛍光発光を生じるように構成されてもよい。第２の光学エミッタ２２４は、第１の波長範囲とは異なる第２の波長範囲内で光を放出して、流体試料２３０によって散乱された光の量を測定するように構成されてもよい。
【0046】
光学センサ２０２内に含まれる特定数の光源と独立して、光学センサは、光学窓２２８を含み、それを通して、光は、流体試料２３０の中に方向付けられ、流体試料２３０から受け取られる。一部の実施例では、光学窓２２８は、分析中の流体試料の中に方向付けられた光及び／または流体試料から受け取られた光を集束する。かかる実施例では、光学窓２２８は、光学レンズと称され得る。他の実施例では、光学窓２２８は、光を集束させずに、流体試料の中に方向付けられた光及び／または流体試料から受け取られた光を通過させる。したがって、光学窓２２８はまた、本開示において光学レンズ２２８とも称されるが、本開示に従う光学センサは、光を集束するまたは集束しない光学窓を有することができることを認識されたい。
【0047】
光学窓２２８は、光路２２６に光学的に接続され、一部の実施例では、光路の終端部において物理的に接続される。異なる実施例では、光学窓２２８が、流体試料２３０の中に光を方向付けること及び流体試料２３０から光を受け取ることができる単一レンズまたは複数レンズのシステムで形成される。光学窓２２８は、筐体２０３に一体化する（永久的に取り付けられる）ことができるか、または筐体から取り外し可能とすることができる。一部の実施例では、光学窓２２８は、光路２２６内に位置付けられたボールレンズによって形成された光学レンズであり、光路を封止し、流体試料２３０からの流体が光路に進入することを防ぐ。かかる実施例では、ボールレンズが、筐体２０３の外面から遠位に、例えば、流体の動いている流れの中に、延在してもよい。光学レンズ２２８は、ガラス、サファイヤ、または他の適切な光学的に透明な材料から作製することができる。
【0048】
簡潔に上述したように、光路２２６は、光路に光学的に接続された光学窓２２８を通して光を方向付けるように、かつまた、光学窓２２８を通して流体試料からの光を受け取るように構成される。分析中の流体試料から受け取られた光を検知するために、光学センサ２０２は、光路２２６に光学的に接続された少なくとも１つの光学検知器２３４を含む。光学検知器２３４は、光を検知するための任意の適切な検知器、例えば、固態フォトダイオードまたは光電子増倍管などを使用して、実装されることができる。光学検知器２３４は、波長の狭帯域に敏感であってもよく、したがって、波長の狭帯域のみを検知してもよい。代わりに、光学検知器２３４は、光波長の広範囲に敏感であってもよく、したがって、その広範囲を検知してもよい。
【0049】
動作の間、光は、光路２２６に光学的に接続された光学窓２２８を介して流体試料２３０の中に放出される。窓２２８は、追加的に、流体試料２３０からの光、例えば、試料から散乱された光、または例えば蛍光などの機構によって、試料によって放出された光などを集めることができる。かかる光は、流体試料２３０から窓２２８を介して光路２２６の中に再び方向付けることができ、光学検知器２３４によって受け取ることができる。
【0050】
光学エミッタによって放出された光及び／またはセンサ２０２内の光学検知器によって検知された光の波長を制御するために、光学センサは、光学フィルタを含んでもよい。例えば、光の一定の波長のみが、流体試料２３０の中に放出されるように、ならびに／または流体試料から受け取られ、光学検知器２３４によって検知されるように、光学フィルタが、光学エミッタによって放出された及び／または光学検知器によって受け取られた光の波長をフィルタリングすることができる。
【0051】
例えば、センサ２０２は、流体試料２３０から受け取られる望まれない光が、光学検知器２３４に影響を及ぼすことを防ぐように構成された光学フィルタ２３２を含んでもよい。特定の波長または波長帯域の検知が所望されるものの、光学検知器２３４がより広い帯域またはさもなければ多数の波長に敏感である場合、フィルタ２３２は、所望の帯域の外側の光が、光学検知器２３４に影響を及ぼすことを防ぐように機能することができる。フィルタ２３２は、通過することを許されない光を吸収または反射することができる。
【0052】
一部の実施形態によれば、第１の光学エミッタ２２０及び第２の光学エミッタ２２４の一方は、以下により詳細に説明されるように、センサ２０２との使用のために所望のものまたは有用なものより広い帯域の波長を放出してもよい。したがって、センサ２０２は、第１の光学エミッタ２２０及び／または第２の光学エミッタ２２４と流体試料２３０の間に配置されたフィルタ２２２を含むことができる。フィルタ２２２は、光の一定の波長が、光路２２６を介して流体試料２３０に到達することを防ぐように構成されてもよい。かかるフィルタ２２２は、第１の光学エミッタ２２０及び第２の光学エミッタ２２４の一方または両方のいずれかからの光を少なくとも部分的にフィルタリングするように位置付けられ得る。例えば、図２では、光学フィルタ２２２は、第１の光学エミッタ２２０及び第２の光路２３６の間に配置されて示される。
【0053】
動作の間、光学センサ２０２は、第１の光学エミッタ２２０を制御して、流体試料２３０の中に第１の波長（例えば、波長範囲）において光を放出し、第２の光学エミッタ２２４を制御して、流体試料の中に第２の波長（例えば、波長範囲）において光を放出し、及び光学検知器２３４において流体試料から光を受け取ることができる。一部の実施形態によれば、第１の光学エミッタ２２０は、分析中の流体試料２３０内の分子が蛍光を発することを引き起こすのに十分な波長において光を放出するように構成される。流体試料２３０によって蛍光を発した光は、光学窓２２８によって集められ、かつ放出ビームとして光路２２６の中に方向付けられてもよい。追加的に、第２の光学エミッタ２２４は、分析中の流体試料２３０によって光散乱を引き起こすのに十分な波長において、光を放出するように構成されてもよい。かかる光散乱は、流体試料２３０が混濁したときに起こり得、例えば、光反射性の粒子を含有する。流体試料２３０によって散乱された光は、光学窓２２８によって収集され、及び光路２２６の中に散乱ビームとして再び方向付けられてもよい。
【0054】
波長は変えることができるが、一部の実施例では、第１の光学エミッタ２２０は、約２２５ナノメートル（ｎｍ）〜約７００ｎｍ、例えば、約２５０ｎｍ〜約３５０ｎｍ、または約２６５ｎｍ〜約２９０ｎｍの範囲にある波長内で光を放出するように構成される。第２の光学エミッタ２２４は、約７５０ｎｍ〜約１２００ｎｍ、例えば、約８００ｎｍ〜約９００ｎｍなどの範囲にある波長における光を放出してもよい。例えば、第１の光学エミッタ２２０は、紫外（ＵＶ）スペクトル内の光を放出してもよく、一方で、第２の光学エミッタ２２４が、赤外（ＩＲ）スペクトル内の光を放出する。他の波長が、考察され、かつ可能であり、本開示は、これに関して限定されないことを認識されたい。
【0055】
分析中の流体試料２３０から発出する光（例えば、蛍光発光、光散乱）を検知するために、図２のセンサ２０２は、更に、光学検知器２３４を含む。光学検知器２３４は、光路２２６に光学的に接続され、分析中の流体試料２３０から光学窓２２８を通して伝送される蛍光発光ビーム及び散乱された光ビームの少なくとも一部分を受け取ってもよい。筐体２０３に進入すると、蛍光発光ビーム及び散乱された光ビームの受け取られた部分が、測定及び／または分析のために光路２２６を介して光学検知器に方向付けられてもよい。一部の実施形態では、ビームの強度が、光学検知器２３４によって測定され、及び試料についての情報、例えば、その中に含有される特定の構成要素（例えば、蛍光を発する化合物及び／または蛍光を発しない化合物）の濃度などを判断するために使用される。流体試料から受け取られ、かつ光学検知器２３４によって検知された、散乱された光及び蛍光発光によって運ばれた、分析中の流体試料についての情報は、例えば、流体試料を特徴付けるために及び／または流体試料を含有するシステムを制御するために、情報の異なるチャネルを提供してもよい。
【0056】
例えば、光学センサ２０２は、光学検知器２３４によって検知された光散乱情報を使用して、光学センサによって検知された蛍光発光の量及び／または測定された蛍光発光に基づく計算を調節あるいは訂正してもよい。分析中の流体試料の濁度は、流体試料によって生じられた及び／または光学検知器２３４によって受け取られた蛍光発光の大きさに影響を及ぼし得る。光学センサ２０２は、流体試料によって散乱された光の量に比例し得る、流体試料における濁度の量を測定することによって、及び濁度測定に基づいて、測定された蛍光発光の大きさを調節することによって、これらの濁度の影響を補償してもよい。別の構成では、光学センサ２０２は、測定された蛍光（例えば、濃度）に基づいて、計算を調節して、測定された濁度を組み込むことができる。加えて、光学検知器２３４は、第２の光学エミッタ２２４によって放出された光に応答して、流体試料２３０によって散乱された光の量を測定して、流体試料の他の特質を判断してもよい。例えば、光学センサ２０２は、流体試料によって散乱された光の量、例えば、メモリに記憶された較正データに基づいて、流体試料における非蛍光種（例えば、汚染物質）の濃度を判断してもよい。例えば、分析中の流体試料２３０が蛍光を発しない化学化合物（複数可）の第１の濃度を有する場合、光学検知器２３４は、散乱された光の第１の大きさを検知してもよい。しかしながら、流体試料が、蛍光を発しない化学化合物（複数可）の第１の濃度よりも大きい第２の濃度を有する場合、光学検知器２３４は、散乱された光の第１の大きさよりも大きい第２の大きさを検知してもよい。
【0057】
光学センサ２０２は、第１の光学エミッタ２２０及び／または第２の光学エミッタ２２４によって放出された光に応答して流体試料２３０から受け取られた光を検知するために少なくとも１つの、及び任意選択的には複数の、光学検知器を含む。分析中の流体試料２３０の中に、第１の光学エミッタ２２０及び／または第２の光学エミッタ２２４によって放出された光の量を測定するために、光学センサ２０２はまた、少なくとも１つの参照光学検知器を含んでもよい。参照光学検知器は、筐体２０３の内側に位置付けられてもよく、第１の光学エミッタ２２０及び／または第２の光学エミッタ２２４によって放出された光を測定するように構成されてもよい。第１の光学エミッタ２２０及び／または第２の光学エミッタ２２４によって放出された光に応答して、流体試料２３０から受け取られる光の量は、第１及び第２の光学エミッタによって本来放出される光の量に基づいて、変動し得る。したがって、参照光学検知器によってなされた光測定は、光学検知器２３４によってなされた光測定を調節するために使用することができる。
【0058】
図２の実施形態では、光学センサ２０２が、参照光学検知器として機能することができる第２の光学検知器２３８を含む。第２の光学検知器２３８は、第２の光路２３６と光学的に連通し、そこから光を受け取るように構成される。一部の実施形態では、第２の光学検知器２３８が、交互の順番で、第１の光学エミッタ２２０及び第２の光学エミッタ２２４の両方からの光を受け取るように構成される。かかる光は、センサの動作条件を判断するために、センサを較正するために、またはセンサと関連付けられた任意の他の有用な機能を果たすために、第２の光学検知器２３８において測定することができる。例示的な実施形態では、第２の光学検知器２３８は、第１の光学エミッタ２２０から受け取られた光を検知することができ、次いで、第２の光学エミッタ２２４から受け取られた光を検知することができる。光学センサ２０２は、次いで、２つの光学エミッタから放出された光の間の相対強度または強度比を判断してもよい。この情報は、分析中の流体試料について判断された情報を補足する、例えば、第１の光学検知器２３４によって受け取られた光に基づいて、判断された流体特質を調節することなどのために使用することができる。
【0059】
光学センサ２０２は、分析中の流体試料２３０の少なくとも１つの光学特質を測定するように構成される。光学センサ２０２によって生成された光学特質情報を補足するために、センサは、分析中の流体試料２３０の非光学特質を測定するように構成された１つ以上の非光学センサを含んでもよい。非光学センサハードウェア／ソフトウェアは、筐体２０３内に収容されてもよいし、分析中の流体試料の非光学特性を測定するために、（例えば、光学レンズ２２８に隣接して）筐体の外面を通って延びる接触子を含んでもよい。例として、光学センサ２０２は、温度センサ、ｐＨセンサ、導電率センサ、及び／または流量率センサを含んでもよい。使用されるとき、温度センサは、センサに隣接した流体の温度を感知してもよく、ｐＨセンサは、センサに隣接した流体のｐＨを判断してもよく、伝導率センサは、センサに隣接した流体の導電率を判断してもよく、流量センサは、センサを超えて流れる流体の率を監視してもよい。一実施例では、光学センサ２０２が、温度センサ及び導電率センサの両方を含む。光学センサ２０２は、追加的なまたは異なる非光学センサを含んでもよく、本開示は、任意の特定の種類の非光学センサを利用する光学センサに限定されない。
【0060】
図２のセンサ２０２は、いくらかの異なる物理的構成を有することができる。いくつかのかかる実施例は、２０１３年９月２７日に出願され、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる特許出願第１４／０３９，６８３号に説明される。図３は、図２の光学センサに使用され得る構成要素の配設例の概略図である。図３は、流体試料の少なくとも１つの特性を測定するためのセンサ３０２を示す。図２のセンサに類似して、センサ３０２は、第１の光学エミッタ３２０及び第２の光学エミッタ３２４を備える。第１の光学エミッタ３２０及び第２の光学エミッタ３２４は、図２に関して上記したものを含む、任意の適切な光源を含むことができる。動作の間、第１の光学エミッタ３２０は、第１の波長において光を放出することができる一方で、第２の光学エミッタ３２４は、第２の波長において光を放出することができる。第１の波長は、第２の波長と同じ波長または波長範囲であってもよいし、または第１の波長は、第２の波長とは異なる波長または波長範囲であってもよい。用途に応じて、第１の光学エミッタ３２０及び第２の光学エミッタ３２４は、紫外（ＵＶ）、赤外（ＩＲ）、及び／または可視光スペクトル内の光を放出することができる。上記で説明したような一部の実施例では、第１の波長は、分析中の流体試料（例えば、流体試料２３０）内に分子が励起及び蛍光を発することを引き起こし得、一方で、第２の波長は、分析中の流体試料から散乱し得る。
【0061】
追加的に、第１の光学エミッタ３２０及び／または第２の光学エミッタ３２４は、それらの一方または両方が、放出されることを望まれる光の第１または第２の波長に加えて、不必要なまたは望まれない光を放出するようなものであってもよい。かかる光が、望ましくなく測定に影響を及ぼすことを防ぐために、センサ３０２は、分析中の試料の中に第１の光学エミッタ３２０によって放出された光を制限するように構成された第１の光学フィルタ３２２を含んでもよい。図３の実施形態は、第１の光学エミッタ３２０及び部分的に反射性の光学窓３４２の間に位置付けられた第１の光学フィルタ３２２を示す。第１の光学フィルタ３２２は、流体試料が蛍光を放出するときに、例えば、流体試料によって放出された蛍光の範囲内の光の実質的に全ての波長をフィルタリングによって除去するように構成されることができる。かかるフィルタ３２２は、蛍光発光と同じ波長範囲内の光の散乱に起因して、センサ内の検知器３３４による誤った蛍光検知を排除するのに役立つことができる。例えば、第１の光学エミッタ３２０が、分析中の流体試料によって生じられた蛍光発光の波長内の光を放出した場合、光学検知器３３４は、流体試料によって生じられた蛍光発光及び第１の光学エミッタ３２０によって放出された光及び光学検知器３３４に散乱し戻された光のいずれも検知してもよい。光学フィルタ３２２は、蛍光発光の波長範囲内の第１の光学検知器３３４によって放出された光をフィルタリングによって除去することができる。
【0062】
図３の実施例におけるセンサ３０２はまた、センサの種々のハードウェア／ソフトウェア構成要素を収容する筐体３０３を含み、センサを通る光運動を制御する。一部の実施形態では、筐体３０３が、第１の光学エミッタ３２０及び／または第２の光学エミッタ３２４のうちの全てあるいは一部分を含み、一方で、他の実施形態では、それらのエミッタが、筐体３０３の外部に位置する。
【0063】
図２に示された概略的なセンサの場合のように、図３に示される実施形態は、光学検知器３３４、光を流体試料の中に方向付ける及び光を流体試料から受け取るための光学窓３２８（例えば、光学レンズ３２８）、ならびに光路３２６を含む。例解される実施例では、光学レンズ３２８が、光路３２６に光学的に接続されるのではなくて、物理的に別個に示される。他の実施例では、レンズ３２８は、光路の終端部に物理的に接続される（例えば、取り付けられる）。
【0064】
光学センサ３０２を通る光運動を制御するために、光学センサが、少なくとも１つの光路を含み、それは、例解される実施例では、３つの光路、すなわち、第１の光路３２６、第２の光路３３６、及び第３の光路３２７として示される。光路は、センサを通して光運動を制御する有界チャネル、チューブ、導管、または空洞を画定し得る。エミッタ及び光学センサ３０２の検知器は、光を光路の中に方向付ける及び／または光路から光を受け取るように、光路の周りに配設されてもよい。例えば、図３における第１の光学エミッタ３２０及び第２の光学エミッタ３２４は、光学レンズ３２８、その後、分析中の流体試料に光学的に接続される第１の光路３２６の中に、光を方向付けるように構成される。更に、図３における光学検知器３３４は、分析中の流体試料から伝播する及び光学レンズ３２８を通って移動する第１の光路３２６からの光を受け取るように構成される。
【0065】
光学センサ３０２は、いくらかの異なる光路構成を有することができ、その構成は、例えば、センサに含まれる光学エミッタ及び検知器の数に基づいて、変えることができる。図３の実施例では、光学センサ３０２が、光学レンズ３２８及び第１の光学検知器３３４の間に位置付けられた第１の光路３２６を含む。光学レンズ３２８（例えば、レンズの光心）を通って直線的に移動する光は、第１の光路３２６を通って移動することができ、第１の光学検知器３３４（例えば、検知器の光心）に影響を及ぼすことができる。かかる実施例では、第１の光路３２６が、経路の長さに沿って延び、かつ光学レンズ３２８の中心（例えば、光心）及び第１の光学検知器３３４の中心（例えば、検知器の光心）を通って延びる主軸３４０を画定し得る。第１の光路３２６は、筐体３０３内に収容される他の構成要素に対して検知器の単一光学窓（例えば、光学レンズ３２８）に光学的に接続されてもよい。
【0066】
第１の光学エミッタ３２０及び第２の光学エミッタ３２４は、光を第１の光路３２６の中に、その後、分析中の流体試料の中に放出するように構成される。一部の実施例では、第１の光学エミッタ３２０及び／または第２の光学エミッタ３２４は、光を直接的に第１の光路３２６の中に、例えば、第１の光路に交差する中間光路の中に放出することなく、放出する。他の実施例では、第１の光学エミッタ３２０及び／または第２の光学エミッタ３２４は、光を第１の光路３２６に光学的に接続された中間光路の中に放出する。すなわち、第１の光学エミッタ３２０及び／または第２の光学エミッタ３２４は、光を間接的に第１の光路３２６の中に放出してもよい。
【0067】
図３における光学センサ３０２では、第１の光学エミッタ３２０が、光を第１の光路３２６まで延びる第２の光路３３６の中に放出するように位置付けられる。更に、例解される実施形態では、第２の光学エミッタ３２４は、第２の光路３３６まで延び、ひいては、第１の光路３２６まで延びる、第３の光路３２７の中に、光を放出するように位置付けられる。第２の光路３３６は第１の光路３２６に交差し、第１の光学エミッタ３２０及び第２の光学エミッタ３２４から伝送する光の少なくとも一部分が、第２の光路を通って、第１の光路の中に、及び光学レンズ３２８を通って、移動することを可能にする。第３の光路３２７は第２の光路に交差し、第２の光学エミッタ３２４から伝送する光の少なくとも一部分が、第３の光路を通って、第２の光路の中に、第１の光路の中に、及び光学レンズ３２８を通って、移動することを可能にする。
【0068】
構成は変えることができるが、図３における第２の光路３３６は、約９０度の角度において、第１の光路３２６に交差する。更に、第３の光路３２７は、約９０度の角度において、第２の光路３３６に交差する。一部の実施例では、第３の光路３２７が、第１の光路３２６に平行に延在するが、他の実施例では、第３の光路は、第１の光路に平行に延在しない。光学エミッタ及び光学センサ３０２の光学検知器を単一光学レンズ３２８に光学的に接続された交差する光路の周りに配設することによって、センサは、様々な化学的及び流体プロセスにおいて簡単に装備されるコンパクトな設計を提供することができる。
【0069】
光学センサ３０２が光運動を制御するために交差する光路を含む実施例では、光学センサはまた、１つの交差する光路から受け取られた光を別の交差する光路の中に方向付ける光学要素（例えば、反射体、部分的に反射性の光学窓）を含んでもよい。光学要素は、光学レンズ３２８に対する及び／または光学検知器に対する光運動の方向を制御するのに役立つことができる。
【0070】
図３の例解される実施例では、センサが、第１の光路３２６及び第２の光路３３６の交差部に位置付けられる部分的に反射性の光学窓３４４を含む。部分的に反射性の光学窓３４４は、第２の光路３３６から第１の光路３２６へと第１の光学エミッタ３２０及び第２の光学エミッタ３２４によって放出された光の少なくとも一部分を反射するように構成される。一部の実施形態では、部分的に反射性の光学窓３４４が、更に、光を流体試料及びレンズ３２８から光学検知器３３４へと伝送するように構成される。したがって、部分的に反射性の光学窓は、入射光の一部分を伝送するのみならず反射するように構成することができる。第１の光路を通る光移動の方向に対する部分的に反射性の光学窓３４４の角度は、例えば、第１の光路３２６が第２の光路３３６に交差する角度に基づいて、変動し得る。しかしながら、第１の光路３２６が約９０度の角度において第２の光路３３６に交差する図３では、部分的に反射性の光学窓３４４が、例えば、第１の光路３２６及び第２の光路３３６の両方を通る光移動の方向に対して、約４５度の角度において、配向される。
【0071】
種々の実施形態によれば、部分的に反射性の光学窓３４４は、入射光の０％〜１００％を反射または伝送するように構成することができ、反射及び伝送パーセンテージは、波長に依存する。任意の適切な光学要素は、部分的に反射性の光学窓３４４として使用されることができる。かかる部分的に反射性の光学窓３４４は、例えば、２色性フィルタ、または任意の他の適切な光学構成要素を備えることができる。
【0072】
動作中、図３の部分的に反射性の光学窓３４４は、第２の光路３３６から第１の光路３２６の中に（例えば、約９０度）第１の光学エミッタ３２０及び第２の光学エミッタ３２４からの光を反射するように構成される。これは、第１の光学エミッタ３２０及び第２の光学エミッタ３２４によって放出された光の方向を、第２の光路３３６の長さに沿う移動から、第１の光路３２６の長さに沿う移動へと、変化させることができる。部分的に反射性の光学窓３４４は、第１の光学エミッタ３２０及び第２の光学エミッタ３２４によって放出された光の少なくとも一部分を、例えば、分析中の流体試料の中に、反射してもよいが、部分的に反射性の光学窓はまた、流体試料から受け取られた光の少なくとも一部分が、部分的に反射性の光学窓を通過することを可能にする。例えば、分析中の流体試料によって散乱された光及び／または流体試料によって生じられた蛍光発光は、第１の光路３２６の中に進入し得、部分的に反射性の光学窓３４４を通って（例えば、光学窓によって反射または吸収されることなく）少なくとも部分的に伝送し得、光学検知器３３４によって検知される。このようにして、部分的に反射性の光学窓３４４は、光学エミッタから受け取られた光を流体試料の中に反射することができ、光学検知器３３４によって検知されるべき流体試料から受け取られた光を伝送することができる。
【0073】
一部の実施形態では、センサ３０２は、第２の光路３３６に沿って、第１の光学エミッタ３２０から部分的に反射性の光学窓３４４の反対側に位置付けられたビームダンプ３４６を更に含む。ビームダンプ３４６は、それに入射したあらゆる光を吸収または捕捉するように構成される。例えば、一部の実施形態では、部分的に反射性の光学窓３４４を通って第２の光路３３６から伝送されるあらゆる光は、ビームダンプ３４６に伝送され、そこで、その光は吸収され、光学検知器３３４によって検知されることを防止される。
【0074】
図３における光学センサ３０２はまた、第１の参照光学検知器３３８を含み、それは、例えば、第１の３２０光学エミッタ及びまたは第２の３２４光学エミッタ３２０のための参照光学検知器として機能し得る。例解される実施形態では、第１の参照光学検知器３３８が、第１の光学エミッタ３２０及び第２の光学エミッタ３２４のうちの少なくとも１つによって放出された光を受け取るように位置付けられる。場所は変えることができるが、例解される実施例では、第２の光学検知器３３８が、第２の光学エミッタ３２４から第２の光路３３６の反対側に位置付けられる。特に、第２の光学検知器３３８は、第２の光学エミッタ３２４の反対側の、第３の光路３２７の終端部に位置付けられる。図３に例解される例示的な実施形態では、第１の光学エミッタ３２０及び第２の光学エミッタ３２４は、互いに実質的に垂直に配向され、第１の光学エミッタ３２０は、第２の光路３３６とほぼ同軸であり、第２の光学エミッタ３２４は、第３の光路３２７とほぼ同軸である。他の実施例では、第２の光学エミッタ３２４が、光学センサ３０２内の他の場所に位置付けられ得、本開示は、図３の特定の構成に限定されないことを認識されたい。一実施例として、第１の光学エミッタ３２０及び第２の光学エミッタ３２４の位置は、第１の光学エミッタが、図３に示される第２の光学エミッタによって占拠される位置にあるように、かつ第２の光学エミッタが、第１の光学エミッタによって占拠される位置にあるように、交換してもよい。
【0075】
光学センサ３０２が、第２の光路３３６に交差する第３の光路３２７を含む実施例では、センサが、第２の光路３３６及び第３の光路３２７の交差部に位置付けられた部分的に反射性の光学窓３４２を含んでもよい。部分的に反射性の光学窓３４２は、第３の光路から第２の光路３３６の中に第２の光学エミッタ３２４によって放出された光の少なくとも一部分を反射するように、かつまた第２の光学エミッタ３２４によって放出され、第２の光学検知器３３８によって受け取られる光の少なくとも一部分を伝送するように、構成されてもよい。加えて、部分的に反射性の光学窓３４２は、第１の参照光学検知器３３８によって受け取られるべき第１の光学エミッタ３２０によって放出された光の少なくとも一部分を第２の光路から第３の光路３２７の中に反射するように、かつまた第１の光学エミッタ３２０によって放出された光の少なくとも一部分を伝送して、第１の光路３２６の中へと第２の光路３３６を通過させるように構成してもよい。任意の適切な光学要素は、部分的に反射性の光学窓３４２として使用することができる。かかる部分的に反射性の光学窓３４２は、例えば、２色性フィルタ、石英窓、及び／またはサファイヤ窓を含むことができる。一部の実施形態では、部分的に反射性の光学窓３４２が、反射防止コーティングを含む。
【0076】
第２の光路３３６を通る光移動の方向に対する部分的に反射性の光学窓３４２の角度は、例えば、第２の光路３３６が第３の光路３２７に交差する角度に基づいて、変動し得る。しかしながら、第２の光路３３６が、約９０度の角度において、第３の光路３２７に交差する図３において、部分的に反射性の光学窓３４２は、例えば、第２の光路３３６を通る光移動の方向に対して、約４５度の角度に配向される。特に、例解される例示的な実施形態では、部分的に反射性の光学窓３４２は、第２の光路３３６及び第３の光路３２７、ならびに第１の光学エミッタ３２０及び第２の光学エミッタ３２４に対して、実質的に４５°に配向される。この配設では、部分的に反射性の光学窓３４２は、第１の光学エミッタ３２０によって放出された光の一部分を第２の光路３３６から第３の光路３２７の中に反射するように、及び第２の光学エミッタ３２４によって放出された光の少なくとも一部分を第３の光路３２７の中に伝送するように構成される。図３に示される部分的に反射性の光学窓３４２はまた、第１の光学エミッタ３２０から放出された光の一部分を第２の光路３３６の中に第１の光路３２６に向かって伝送するように、かつ第２の光学エミッタ３２４から放出された光の一部分を第３の光路３２７から第２の光路３３６の中に及び第１の光路３２６に向かって反射するように機能することができる。
【0077】
図４は、図３に例解される光学センサを通る光の流れの実施例を例解する概念図である。説明の簡単さのために、図４は、第１の光学エミッタ４２０及び第２の光学エミッタ４２４から同時に発出する光と、また、第１の光学検知器４３４及び参照光学検知器４３８によって同時に受け取られる光を例解する。実際には、第１の光学エミッタ４２０及び第２の光学エミッタ４２４は、同時にまたは異なる時間に放出してもよい。更に、第１の光学エミッタ４２０及び第２の光学エミッタ４２４の一方または両方が放出している間、あるいはそれらのエミッタの一方または両方が、分析中の流体試料の中に光を放出していない期間に、第１の光学検知器４３４及び参照光学検知器４３８が、光を受け取ってもよい。したがって、図４は、センサ４０２において同時に起こる際の種々の光の流れを例解するが、本開示に係る光学センサは、かかる動作例に限定されないことを認識されたい。
【0078】
光学センサ４０２の実施例では、光が、第１の波長において第１の光学エミッタ４２０から第２の光路４３６の中に放出される。第１の光学エミッタ４２０からの光は、流体試料内に蛍光を励起するように構成され得、それゆえ、例解の目的のために、励起ビーム４９０を生じると称される。図４の実施例におけるセンサ４０２内で、励起ビーム４９０が、第２の光路４３６の中に放出され、そこで、それは、部分的に反射性の光学窓４４２に直面する。励起ビーム４９０の一部分は、部分的に反射性の光学窓４４２によって反射され、第１の参照光学検知器４３８によって検知されてもよい。励起ビーム４９０の別の部分は、部分的に反射性の光学窓４４２を通過して、第２の光路４３６を通って移動し続けてもよい。
【0079】
動作中、光はまた、第２の波長において第２の光学エミッタ４２４から第３の光路４２７の中に放出される。第２の光学エミッタ４２４からの光は、流体試料から散乱するように構成されてもよく、それゆえ、例解の目的のために、散乱ビーム４９２を生じると称される。図４の実施例におけるセンサ４０２内で、散乱ビーム４９２は、第３の光路４２７の中に放出され、そこで、それは、部分的に反射性の光学窓４４２に直面する。散乱ビーム４９２の一部分は、第２の光路に向かって部分的に反射性の光学窓４４２によって反射されてもよい。散乱ビーム４９２の別の部分は、部分的に反射性の光学窓４４２を通過して、第３の光路４２７を通って移動し続けて、第２の光学検知器４３８によって検知されてもよく、その第２の光学検知器４３８は、参照光学検知器として機能し得る。
【0080】
図４の実施例において第２の光路４３６を通って移動する励起ビーム４９０及び散乱ビーム４９２の部分は、部分的に反射性の光学窓４４４に直面する。部分的に反射性の光学窓４４４に直面する励起ビーム４９０及び散乱ビーム４９２の一部分は、第１の光路光路４２６の中に部分的に反射性の光学窓によって反射されてもよい。第１の光路４２６の中に反射されたこれらのビームは、第１の光路及び分析中の流体試料の間に配置された光学レンズ４２８を介して、流体試料に方向付けられる。一部の実施例では、部分的に反射性の光学窓４４４に直面する励起ビーム４９０及び散乱ビーム４９２の別の部分は、ビームダンプ４４６の中へと部分的に反射性の光学窓を通過してもよい。ビームダンプ４４６は、第２の光路４３６から第１の光路４２６の反対側に位置付けられた光学センサ４０２の光学的な吸収領域であってもよい。ビームダンプは、その領域の中に方向付けられた光を吸収してもよく、例えば、光が、第１の光路４２６の中に戻って反射すること及び光学検知器４３４によって検知されることを防ぐのに役立つ。
【0081】
前に説明したように、光学レンズ４２８を介して流体試料の中に移動する励起ビーム４９０は、試料内に蛍光を励起し得、一方で、流体試料の中に移動する散乱ビーム４９２は、例えば、試料内の懸濁材料、例えば、油または微粒子などによって、散乱し得る。一部の実施例では、励起ビーム４９０に応答して流体試料によって放出された蛍光は、励起ビーム４９０または散乱ビーム４９２のいずれかによって包含される波長または複数波長とは異なる第３の波長にある。分析中の流体試料に応じて、第３の波長は、例えば、約２８５ｎｍ〜約３８５ｎｍなどの範囲（例えば、３００ｎｍよりも大きい、例えば、３１５ｎｍなどの波長）における、ＵＶまたは近ＵＶスペクトルにあってもよい。蛍光を発した光及び散乱された光は、光学レンズ４２８によって捕捉することができ、センサ４０２の第１の光路４２６の中に再び方向付けられ得る。一部の実施形態では、光学レンズ４２８は、蛍光を発した及び散乱された光をそれぞれ、放出ビーム４９４及び散乱されたビーム４９６の中に実質的に視準するように機能し、それらは、部分的に反射性の光学窓４４４に向かって、光路４２６を再び通って移動する。
【0082】
図４の構成では、部分的に反射性の光学窓４４４は、分析中の流体試料における蛍光を発する分子によって生じられた放出ビーム４９４の少なくとも一部分、かつまた流体試料によって引き起こされた光散乱によって生じられた散乱されたビーム４９６の少なくとも一部分を伝送してもよい。放出ビーム４９４及び散乱されたビーム４９６は、光学レンズ４２８を介して光学センサ４０２に進入し、部分的に反射性の光学窓４４４に直面する前に第１の光路４２６を通って移動してもよい。部分的に反射性の光学窓４４４に影響を及ぼした後、放出ビーム４９４及び散乱されたビーム４９６の少なくとも一部分は、部分的に反射性の光学窓を通過して、光学検知器４３４によって検知されてもよい。
【0083】
一部の実施形態では、部分的に反射性の光学窓４４４は、分析中の流体試料を光学的に特徴付けるのに望ましいより多くの光または光の波長を第１の光学検知器４３４に伝送してもよい。例えば、流体試料に到達し、流体試料によって散乱される励起ビーム４９０の一部分が、第１の光学検知器４３４に到達し得、流体試料によって放出された蛍光発光に対応するものとして検知され得るように、部分的に反射性の光学窓４４４は、励起ビーム４９０の一部分が、そこを通過することを可能にし得る。光学検知器４３４によって受け取られた及び検知された光を制御するのに役立つように、光学センサ４０２は、不要な光をフィルタリングによって除去するために、光学レンズ４２８及び第１の光学検知器４３４の間に配置された光学フィルタ４３２を含んでもよい。図４の実施形態では、光学フィルタ４３２が、部分的に反射性の光学窓４４４及び第１の光学検知器４３４の間に位置付けられる。一部の実施形態では、光学フィルタ４３２は、第１の光学エミッタ４２０によって放出された光の実質的に全ての波長（及び、他の実施例では、光の全ての波長）をフィルタリングによって除去するように設計される。これは、蛍光発光を生じない第１の光学エミッタ４２０によって放出された光が、光学検知器４３４によって検知されること、ならびに蛍光発光（例えば、光学レンズ４２８に向かってではなくて、光学検知器４３４に向かって移動する第１の光学エミッタ４２０からの光、及び／または蛍光発光を生じるのではなくて、流体試料において散乱する光学エミッタからの光）として特徴付けられることを防ぐのに役立ち得る。光学フィルタ４３２は、第１の光学エミッタ４２０からの光に応答して、流体試料から放出された蛍光発光の実質的に全ての（及び、他の実施例では、全ての）波長、ならびに第２の光学エミッタ４２４からの光に応答して流体試料によって散乱された光の波長を伝送してもよい。
【0084】
第１の光学検知器４３４は、その上への入射光の強度及び／または他の特性を検知あるいは測定するように構成することができる。説明されるように、第１の光学検知器４３４は、部分的に反射性の光学窓４４４を通して流体試料から散乱されたビーム４９６及び伝送された放出ビーム４９４の少なくとも一部分を受け取ってもよい。一部の実施形態、例えば、図３に示されるものなどでは、第１の光学検知器４３４は、放出ビーム４９４及び散乱されたビーム４９６の両方からの光を検知するように構成された単一検知器を備えることができる。かかる配設では、光学センサ４０２は、第１の光学エミッタ４２０及び第２の光学エミッタ４２４を制御して、励起ビーム４９０及び散乱ビーム４９２を交互に放出してもよい。（例えば、第２の光学エミッタ４２４が光を放出していないときに）第１の光学エミッタ４２０によって放出された光に応答して光学検知器４３４によって検知された光は、流体試料内に生じられた蛍光発光に起因し得る。逆に、（例えば、第１の光学エミッタ４２０が光を放出していないときに）第２の光学エミッタ４２４によって放出された光に応答して光学検知器４３４によって検知された光は、流体試料によって引き起こされた光散乱に起因し得る。このようにして、単一検知器は、分析中の流体試料から伝播する放出ビーム４９４及び散乱されたビーム４９６の両方を検知して分解することができる。
【0085】
前に説明されたように、第１の光学検知器は、流体試料から蛍光を発した光及び少なくとも１つの放出ビーム４９４として受け取られた光を検知することができる。一部の実施形態では、放出ビーム４９４の強度が測定され、試料の特質、例えば、蛍光体の濃度を計算することができる。一実施例では、第１の光学エミッタ４２０からの光が放出して、流体試料に入射する間に、試料からの蛍光を発した光が測定される。別の実施例では、試料からの蛍光を発した光は、第１の光学エミッタ４２０からの光が放出を中止した後に、受け取られて測定される。これらの実施例では、流体試料によって放出された蛍光は、第１の光学エミッタ４２０からの放出の持続期間を越えて存続し得る。したがって、第１の光学検知器４３４は、第１の光学エミッタ４２０からの光の放出を中止した後に、流体試料からの蛍光発光を受け取ってもよい。一部の実施例では、光学センサ４０２は、第１の光学エミッタ４２０による光放出を中止した後、第１の光学検知器４３４によって検知された蛍光発光の大きさ、及び時間を経たその大きさの変化に基づいて、分析中の流体試料の特質を判断してもよい。例えば、光学センサ４０２は、流体試料についての蛍光減衰曲線（例えば、時間の関数として蛍光強度）を測定することによって、時間分解蛍光分光法を行ってもよい。これは、第１の光学エミッタ４２０が光の放出を中止するときから、第１の光学検知器４３４が、流体からの蛍光発光の検知を中止するときまで、分析中の流体試料からの蛍光発光発出を測定することを含んでもよい。蛍光発光の検知に加えて、流体試料から散乱された光及び散乱されたビーム４９６の形態でセンサに戻った光はまた、光学検知器４３４によって検知することができる。
【0086】
一部の実施例では、分析中の流体試料によって放出された蛍光の量は、第１の光学エミッタ４２０によって試料の中に方向付けられた励起光の量に依存する。同様に、流体試料によって散乱された光の量は、第２の光学エミッタ４２４によって試料の中に方向付けられた散乱光の量に依存し得る。かかる例では、第１の光学エミッタ４２０及び／または第２の光学エミッタ４２４によって放出された光の強度は、例えば、第２の光学検知器４３８によって、測定することができる。光学センサ４０２は、次いで、第１の光学エミッタ４２０及び／または第２の光学エミッタ４２４によって放出された光の大きさに基づいて、第１の光学検知器４３４によって検知される蛍光発光及び／または散乱された光の大きさを調節することができる。
【0087】
一部の状況では、図３の構成における第２の光学エミッタ３２４によって放出された光が、例えば、光路３２６、３２７、３３６を実質的に充満し得る。一部のかかる事例では、筐体３０３内の第２の波長の光が、流体試料からの散乱された光の測定値を干渉し得る。すなわち、種々の光路を通って移動する光は、光学検知器３３４において測定可能な背景信号を結果としてもたらすことができる。大き過ぎる背景信号は、システム内の測定値を不明瞭にし得る。例えば、第２の波長の光の検知された大きい背景信号は、試料、特に、最小限の散乱された光を伴う試料からの、散乱された光を正確に検知することを困難にさせ得る。散乱された光の測定の不正確さは、試料濁度の間違った測定値につながり得る。濁度測定の誤りは、例えば、濃度の蛍光定量的測定値の訂正の誤りにおけるそれ自体を顕在化し得る。
【0088】
一部の実施形態では、光学センサの構成要素が、システムにおける背景光を最小限にするまたは排除するように再び位置付けられ得る。図５は、光学センサの代替の実施形態の断面図である。図５のセンサ５０２は、図３及び４の例解された実施形態と同様に、第１の光学エミッタ５２０、第１の光路５２６、第２の光路５３６、及び第３の光路５３７、部分的に反射性の光学窓５４２及び５４４、第１の光学検知器５３４、ならびに第１の参照光学検知器５３８を含む。例解された実施形態のセンサ５０２は、第１の光路５２６に配置された光学エミッタアセンブリ５５０を備える。光学エミッタアセンブリ５５０は、光を放出及び／または検知するように構成することができ、一部の実施形態では、第１の光路５２６を介して流体試料に向かって第２の波長の光を放出するように構成される。図５のセンサ５０２は、更に、光学エミッタアセンブリ５５０及びセンサ／試料インターフェース（図示せず）間にコリメーティングレンズ５６１を含む。コリメーティングレンズ５６１は、光が、光学窓及び流体試料（図示せず）に直面する前に、そこを通過する際に、光学エミッタアセンブリ５５０からの光を実質的に視準することができる。
【0089】
一部の実施形態では、光学エミッタアセンブリが、センサに取り外し可能に取り付けられる。図６及び７は、それぞれ、光学エミッタアセンブリを受け入れるためのセンサ及び光学エミッタアセンブリを例解する。図６のセンサ６０２は、第１の光路６２６において、穴６４８を含む。穴６４８は、そこを通る光学エミッタアセンブリの少なくとも一部分を受け取るように構成することができる。例解される実施形態では、穴６４８は、部分的に反射性の光学窓６４４及びセンサ／試料インターフェース（図示せず）の間に位置付けられる。光学エミッタアセンブリが穴６４８を通って位置付けられるときに、そこから放出された光が、流体試料に直面する前に、実質的に視準され得るように、図６のセンサ６０２のコリメーティングレンズ６６１は、穴６４８及びセンサ／試料インターフェースの間に位置付けられる。
【0090】
図７は、本発明の一部の実施形態に係る光学エミッタアセンブリの概略図である。図示されるように、光学エミッタアセンブリ７５０は、そこから延びる突起部７６７を含むエミッタ筐体７６５を備える。一部の実施形態では、センサの穴は、突起部７６７を受け入れるように構成される。例解される実施形態では、アセンブリ７５０が、光学エミッタアセンブリ７５０をセンサに固定するための複数の締結具７４９を含む。締結具７４９は、例えば、ネジ、ボルト、または任意の他の適切な締結部材を含むことができる。締結具７４９は、突起部７６７が筐体の穴の中に少なくとも部分的に延びるように、光学エミッタアセンブリ７５０をセンサ筐体に固定することができる。
【0091】
図８は、光学エミッタアセンブリ及び光学センサの筐体のアセンブリを例解する分解組立図である。分解組立図に図示されるように、光学エミッタアセンブリ８５０は、第２の光学エミッタ８２４からの放出を受け取るように構成された第２の光学エミッタ８２４及び第２の参照光学検知器８３９を含むことができる。第２の光学エミッタ８２４及び第２の参照光学検知器８３９は、図示されるように、光学エミッタアセンブリ８５０の筐体８６５ａ内に位置付けることができる。一部の実施形態では、筐体８６５ａは、バックプレート８６５ｂによって、閉鎖される。バックプレート８６５ｂは、例えば、第２の光学エミッタ８２４及び第２の参照光学検知器８３９とインターフェースを取るための回路基板を備えることができる。一部の実施形態では、光学エミッタアセンブリ８５０が、センサ筐体８０３に取り外し可能に取り付けられ得る。
【0092】
光学エミッタアセンブリ８５０は、締結具８４９によって光学センサ８０２の筐体８０３に一緒に保持され得る。光学エミッタアセンブリ８５０は、穴８４８に最も近い筐体８０３に係合することができ、その穴を通って、突起部８６７が少なくとも部分的に延びる。図示されるように、第２の光学エミッタ８２４が、光を光学センサ８０２の筐体８０３の中に放出することができるように、突起部８６７は、第２の光学エミッタ８２４を受け入れるように構成することができる。一部の実施形態では、穴８４８が、光学エミッタアセンブリ８５０を受け入れるように構成された光学センサ８０２の受け入れ要素８４５内に位置付けられ得る。
【0093】
図９は、図５の９−９線に沿う第１の光路に沿って取られた光学センサ及び取り付けられた光学エミッタアセンブリの断面図である。図示されるように、光学エミッタアセンブリ９５０は、締結具９４９によって光学センサ９０２の筐体９０３に固定される。前述したように、第２の光学エミッタ９２４が、部分的に反射性の光学窓９４４及びコリメーティングレンズ９６１の間でセンサ９０２の第１の光路９２６内にあるように、光学エミッタアセンブリ９５０が、位置付けられる。例解される実施形態では、第２の光学エミッタ９２４は、光学エミッタアセンブリ９５０の筐体９６５ａ内に囲まれる。一部の実施形態では、光学エミッタアセンブリ９５０の筐体９６５ａは、複数の経路を画定する。図示されるように、筐体９６５ａは、コリメーティングレンズ９６１及びその後、流体試料に向かって、第２の光学エミッタ９２４からの光を方向付けるように設計された第２のエミッタ経路９７３を画定する。筐体９６５ａは、第２の参照光学検知器９３９に向かって第２の光学エミッタ９２４からの光を方向付けるように設計された第２のエミッタ参照経路９７５を画定することができる。例解される実施形態では、光学エミッタアセンブリ９５０の筐体９６５ａが、さもなければ第２の光学エミッタ９２４を囲み、それによって、第２の光学エミッタ９２４からの光が、迷光を光学センサの光路の中に望ましくなく放出することを防ぐ。筐体９６５ａは、追加的に、第２の参照光学検知器９３９に到達する迷光の量を低減することができ、それは、第２の光学エミッタ９２４から放出された光のより正確な参照測定値を結果としてもたらすことができる。
【0094】
第２の光学エミッタ９２４からの光が、センサを望ましくなく充満することを防ぐ多くの構成が認識される。例えば、センサ９０２及び／または光学エミッタアセンブリ９５０は、第２の光学エミッタ９２４及び光学検知器（例えば、図５の５３４）の間に配置された１つ以上の光学シールドを含むことができる。一部の実施形態では、シールド（複数可）は、第２の光学エミッタ９２４及び部分的に反射性の光学窓９４４の間に配置することができる。一部の事例では、１つ以上のシールドは、光が、第２の光学エミッタから光学検知器に向かって放出されることを防ぐように機能する、光学エミッタアセンブリ９５０の筐体９６５ａを備える。シールド（複数可）は、光が、第２の光学エミッタ９２４から光学検知器９３４に向かって放出されることを防ぐために、実質的に囲まれた容積、例えば、筐体９６５ａなどを備えることができる。１つ以上のシールドは、光が、第２の光学エミッタから第１の光路を通って第１の光学検知器に向かって放出されることを実質的に防ぐように機能することができる。すなわち、第２の光学エミッタによって放出された光の一部分が、最初に、第１の光学検知器に向かって放出されてもよいが、光のかかる部分は、１つ以上のシールドによって、第１の光学検知器に到達することが防がれる。
【0095】
一部の実施形態では、光学エミッタアセンブリ９５０が、バックプレート９６５ｂを含み、それは、実質的に囲まれた容積を画定するように更に機能することができる。バックプレート９６５ｂは、筐体９６５ａと組み合わせて、第２の光学エミッタ９２４及び第２の参照光学検知器９３９の一方または両方を囲むことができる。一部の実施形態では、バックプレート９６５ｂは、第２の光学エミッタ９２４及び第２の参照光学検知器９３９の一方または両方とインターフェースを取るために回路基板を備えることができる。例解される実施形態では、バックプレート９６５ｂが、それぞれ、第２の光学エミッタ９２４及び第２の参照光学検知器９３９と電気的にインターフェースを取るために、そこを通り抜ける導体９２５及び９４１を有するように示される。
【0096】
図１０Ａ及び１０Ｂは、図６の光学センサを通る光の流れの実施例を例解する概念図である。図４に示されるように及び図４を参照して上記に説明されるように、第１の光学エミッタ１０２０は、励起ビーム１０９０とも称される第１の波長の光を放出するように構成される。励起ビーム１０９０は、第２の光路１０３６の中に放出され、そこで、それが部分的に反射性の光学窓１０４２に直面し、それは、励起ビーム１０９０の一部分を第１の参照光学検知器１０３８に向かって反射する。励起ビーム１０９０の別の部分は、部分的に反射性の光学窓１０４２を通して第２の部分的に反射性の光学窓１０４４に伝送され、それは、励起ビーム１０９０の一部分を第１の光路１０２６の中に、ならびに光学窓１０２８及び流体試料（図示せず）に向かって、反射する。一部の構成では、流体試料に向かって第１の光路１０２６を通って伝播するが、励起ビームの一部分は、光路１０２６において光学エミッタアセンブリ１０５０に直面し得る。一部の実施形態では、光学エミッタアセンブリ１０５０が、励起ビームの一部分が、光学窓１０２８に到達することを阻止する。
【0097】
本明細書のどこかに記述したように、励起ビーム１０９０は、試料において蛍光流体を励起することができ、それは、放出ビーム１０９４として、光学窓１０２８を介してセンサ１００２に進入することができる。放出ビーム１０９４は、光路１０２６を通って光学検知器１０３４まで移動することができ、そこで、そのビームは、分析され得る。励起ビームとして測定された蛍光発光の強度は、発光を励起する励起ビームの強度に依存し得るので、測定された放出ビーム１０９４が、第１の参照光学検知器１０３８において励起ビーム１０９０の測定された部分と比較され得る。比較は、流体試料についての情報、例えば、蛍光体の濃度などを提供するために使用することができる。
【0098】
一部の実施形態では、光学エミッタアセンブリ１０５０は、第２の波長の光を放出するように構成され、それは、散乱ビーム１０９２と称され得る。散乱ビーム１０９２は、光路１０２６、コリメーティングレンズ１０６１、及び光学窓１０２８を介して、光学エミッタアセンブリ１０５０から流体試料に向かって、方向付けることができる。散乱ビーム１０９２は、その後、試料から散乱することができる。散乱された光の一部分は、光学窓によって受け取られ得、散乱されたビーム１０９６として、光路１０２６の中に再び方向付けられ得る。散乱されたビーム１０９６は、分析のために光路１０２６を通して検知器１０３４に伝播することができる。測定された散乱されたビーム１０９６は、例えば、流体試料の濁度を判断するために使用することができる。濁度は、流体試料の蛍光に影響を与え得、したがって、蛍光計測測定値と、それゆえ、それに基づく濃度測定値とを訂正するために測定及び使用することができる。
【0099】
一部の実施形態に係る散乱ビームの光の流れが、図１０Ｂに例解される。例解された実施形態によれば、第２の光学エミッタ１０２４は、光学エミッタアセンブリの筐体１０６５ａによって実質的に囲まれる。本明細書に使用される際、実質的に囲まれることは、筐体が光学エミッタを囲み、それにより、そこから放出された光が、単に、予め構成した経路を介して筐体から漏れることを表すように意図される。筐体は、第２のエミッタ経路１０７３及び第２のエミッタ参照経路１０７５を画定し、それを通して、第２の光学エミッタ１０２４から放出された光（すなわち、散乱ビーム１０９２）が伝播することができる。例えば、散乱ビームは、図１０Ａに示されるように、第２のエミッタ経路１０７３を通って、筐体１０６５ａ及び光学エミッタアセンブリ１０５０の外へ、かつ流体試料に向かって、伝播することができる。散乱ビーム１０９２は、試料から散乱し得、散乱されたビーム１０９６としてセンサ１００２の中に戻り得、前に説明したように、検知器１０３４によって検知され得る。
【0100】
記述したように、散乱されたビームの測定値は、試料の濁度に関する情報を提供することができ、それは、蛍光計測測定値を訂正するために使用することができる。しかしながら、一部の構成では、散乱されたビーム１０９６の測定値は、試料の濁度のみならず、散乱ビーム１０９２の強度にも依存する。したがって、図１０Ｂに示されるように、光学エミッタアセンブリ１０５０の筐体１０６５ａは、第２のエミッタ参照経路１０７５を含み、それを介して、第２の光学エミッタ１０２４からの光が、第２の参照光学検知器１０３９に向かって、方向付けられる。第２の参照光学検知器１０３９は、第２の光学エミッタ１０２４によって放出された光の強度を判断することができる。かかる測定は、試料の濁度をより正確に判断するために、検知された散乱されたビーム１０９６と比較され得る。
【0101】
光学エミッタアセンブリ１０５０内に、第２の光学エミッタ１０２４及び第２の参照光学検知器１０３９を提供することは、不要な光が光学センサの光路に進入することを低減するように機能し得る。例えば、図１０Ｂの筐体１０６５ａは、第２の光学エミッタ１０２４から放出された光が、流体試料に向かって第２のエミッタ経路１０７３のみを介して、散乱ビーム１０９２として筐体１０６５ａを出ることを可能にする。追加的に、図１０Ｂの筐体１０６５ａは、第２の参照光学検知器１０３９が、第２のエミッタ参照経路１０７５のみを介して光を受け取るように構成される。したがって、第２の参照光学検知器１０３９は、第２の光学エミッタ１０２４のみから光を受け取り、第２の参照光学検知器１０３９によって受け取られる雑音を低減する。
【0102】
加えて、第２のエミッタ経路１０７３を介して流体試料に向かって第２の光学エミッタ１０２４から直接的に光を放出することは、流体試料において比較的強い散乱ビーム１０９２を結果としてもたらすことができる。比較によって、例えば、図４におけるもののような構成では、散乱ビーム４９６が、潜在的に、部分的に反射性の光学窓４４２及び４４４によって分割され、放出された光の一部分のみが、流体試料に方向付けられる。それゆえ、例えば、図１０Ｂに示されるような構成では、流体試料に方向付けられる光の相対強度は、他の構成と比較されるときに、より大きい可能性がある。一部の状況では、受け取られる光の相対強度
【0103】
したがって、一部の構成では、第１の光路１０２６に配置された光学エミッタアセンブリ１０５０から試料に向かって散乱ビーム１０９２を放出することは、試料への散乱ビーム１０９２、及びそれゆえ、散乱されたビーム１０９６の信号強度を改善することができる。追加的に、光学エミッタアセンブリ１０５０の筐体１０６５ａ内に第２の参照光学検知器１０３９を位置付けることは、第２の参照光学検知器１０３９において検知される雑音の低減を結果としてもたらすことができる。一部の状況では、かかる構成は、流体試料の濁度の判断における改善された正確さに導くことができる。試料濁度の改善された測定は、前述したように、測定された蛍光からの濃度の判断における濁度訂正の正確さを向上させることができる。
【0104】
本開示に従う光学センサは、システム（例えば、図１の流体システム１００）の一部として使用されることができ、それにおいて、センサは、データをセンサから受け取るために及びデータをセンサに送信するためのコントローラに通信可能に連結される。コントローラは、一体化構成要素、例えば、マイクロコントローラなど、または外部構成要素、例えば、コンピュータなどを含んでもよい。コントローラは、第１及び第２の光学エミッタ、ならびに種々の光学検知器と通信することができる。コントローラは、第１及び第２の光学エミッタを制御して、それぞれ、第１の波長及び第２の波長における光を放出するように構成することができる。記述したように、第１の波長は、流体試料内で蛍光を励起してもよく、一方で、第２の波長は、流体試料から散乱してもよい。コントローラはまた、光学検知器を制御して、流体試料によって放出された蛍光発光と、また、試料によって散乱された光とを検知するように構成することができる。コントローラは、更に、検知された蛍光発光に基づいて、流体試料の少なくとも１つの特質を判断するように構成することができる。例えば、コントローラは、光学センサによって生成されたデータ及びコントローラと関連付けられたメモリに記憶された情報、例えば、数式に基づく計算、ルックアップテーブルにおいて見つけ出すこと、または当分野において既知の任意の他の方法などに基づいて、流体試料の特質を判断してもよい。
【0105】
一部の実施形態では、コントローラは、更に、１つ以上の追加的な測定値に基づいて、少なくとも１つの特質の判断を調節するように構成することができる。例えば、コントローラは、試料の測定された濁度に基づいて、少なくとも１つの特質の判断を調節することができ、それは、試料から散乱された検知された光から判断することができる。更に、コントローラは、１つ以上の参照光学検知器によって、光学エミッタから放出された光を検知して、参照測定値を定めるように構成することができる。コントローラは、試料からの検知された光を１つ以上の参照光学検知器において検知された光と比較して、相対測定値を判断することができ、その値は、少なくとも１つの特質を判断する際に使用することができる。
【0106】
一部の実施例では、第１の光源が、光を第１の参照光学検知器及び流体試料に方向付け、その場合、それは、蛍光を引き起こし、その蛍光は、第１の光学検知器によって検知される。第２の光源は、光を第２の参照光学検知器及び流体試料に方向付けるように構成することができ、その場合、その光は、流体試料から少なくとも部分的に散乱し、第２の光学検知器において検知される。コントローラは、第１の光学検知器において検知された光及び第１の参照光学検知器において検知された光を比較して、相対蛍光測定値を判断するように構成することができる。同様に、コントローラは、第２の光学検知器及び第２の参照光学検知器において検知された光を比較して、相対濁度測定値を判断することができる。かかる構成では、コントローラは、相対蛍光測定値及び相対濁度測定値の組み合わせに基づいて、流体試料の少なくとも１つの特質を判断することができる。
【0107】
第１及び第２の光学エミッタを交互に連続的に起動して動作させる適用では、コントローラが、各光学エミッタからの光放出の頻度及び持続期間を調整することができる。加えて、センサが、１つ以上の参照光学検知器を含む実施形態では、コントローラは、第１及び第２の光学エミッタからの光を検知することができ、この検知された光を使用して、第１の光学検知器によって検知された光を較正することができる。
【0108】
一部の実施例では、本開示に係る光学センサはまた、１つ以上の非光学センサを含む。例示的な非光学センサとして、ｐＨセンサ、伝導率センサ、及び温度センサが挙げられるが、それらに限定されない。非光学センサからのデータは、分析中の試料の非光学的な特質を判断するために使用することができる。一部の実施形態では、１つ以上の非光学センサからのデータは、流体試料からの蛍光発光の測定値を調節して、試料の１つ以上の特質を判断するために使用することができる。例えば、温度センサは、蛍光への温度影響について訂正するためにセンサ本体内に、ならびに電子機器及び／または検知器上に搭載することができる。他の実施例では、非光学センサからのデータが、光学センサデータを使用して流体試料を監視すること及び／または流体プロセスを制御することに加えてあるいは代えて、流体試料を監視すること及び／または流体プロセスを制御するために使用されてもよい。
【0109】
記述したように、一定の実施形態では、本開示に係る光学センサは、１つ以上の波長における試料から蛍光を発した光及び更に別の波長における試料から散乱された光を検知してもよい。光学センサはまた、追加的な特質、例えば、流体試料の非光学的な特質などを検知してもよい。光学センサによって生成されたデータは、試料の少なくとも１つの特質を計算またはさもなければ判断するために使用することができる。かかるデータは、同時に、順々に交互に、または組み合わせて、受け取られ得、その組み合わせでは、全てではないが一部のデータが、同時に受け取られ得る。
【0110】
少なくとも１つの特質を判断することに寄与する受け取られたデータは、複数のチャネルにおいて受け取られ得る。チャネルは、１つ以上の蛍光チャネル及び散乱チャネルを備える光学チャネルとすることができるが、例えば、１つ以上の非光学センサから受け取られるデータなどのデータチャネルもまた含むことができる。光学チャネルは、例えば、波長帯域によって、画定され得る。したがって、一部の実施形態では、第１の蛍光を発した波長の形態で受け取られたデータは、第１の蛍光性チャネルにおいて受け取られたデータであり、一方で、試料から散乱された光の形態で受け取られたデータは、散乱チャネルにおいて受け取られたデータである。それゆえ、種々の実施形態では、光学センサは、第１の光路を介して光学チャネルの任意の組み合わせにおいて、同時に及び／または交互に、ならびに追加的に、１つ以上の非光学センサから非光学チャネルにおいて、データを受け取ることができる。加えて、前に説明したように、第１または第２の参照光学検知器は、第１の光学検知器において、測定値の較正のために使用される第１または第２の光学エミッタからの光を受け取ることができる。それゆえ、参照光学検知器において受け取られるデータは、１つ以上の較正チャネルにおいて受け取られることができる。一部の実施例では、第１及び第２の参照光学検知器は、電気的に並列に接続することができる。かかる実施形態では、第１及び第２の参照光学検知器のそれぞれは、単一参照チャネルにおいて、参照信号を提供することができる。
【0111】
光学センサが流体試料から受け取った蛍光発光を検知し、かつまた流体試料から受け取られた散乱された光を検知する単一光学検知器を含む適用では、第１及び第２の光学エミッタが、交互に連続的に起動及び停止してもよい。これは、光学検知器によって生成されたデータが、検知された蛍光発光に対応する蛍光発光データ及び検知された散乱された光に対応する散乱データに分解されることを可能にし得る。他の実施例では、光学センサは、流体試料から受け取られた蛍光発光を検知し、かつ流体試料から受け取られた散乱された光を検知する複数の光学検知器を含むことができる。例えば、光学センサは、流体試料から受け取られた蛍光発光を検知する１つの光学検知器、及び流体試料から受け取られた散乱された光を検知する別の光学検知器を含んでもよい。
【0112】
参照によって組み込まれる米国特許出願第１４／０３９，６８３号に更に説明されるように、図１１Ａ及び１１Ｂは、光学センサ、例えば、図２〜１０の光学センサなどにおいて使用されることができる代替の光学検知器の配設例を例解する。一般に、図５Ａ及び５Ｂは、複数の光学検知器要素（例えば、１１５２、１１５３、１１５５、１１５６、１１５７）を光路１１２６に組み込むための種々の構成を例解する。組み込まれる適用に説明されるように及び本明細書のどこかに説明される他の構成に類似して、部分的に反射性の光学ウィドー（例えば、１１５１、１１５４、１１５７）及び光学フィルタ（例えば、１１２３）は、光をフィルタリングし、分離し、及び適切な光学検知器要素に方向付けるために使用することができる。例えば、蛍光を発した光及び散乱された光は、蛍光を発した及び散乱された光を同時に測定するために、部分的に反射性の光学窓によって、別個の光学検知器要素に方向付けられてもよい。多くの異なる構成が、可能であり、本開示の範囲内にある。参照によって組み込まれる米国特許出願第１４／０３９，６８３号に更に説明されるように、本開示に係る光学センサは、特定の適用または構成における使用のための要件を満たすように修正することができる。例えば、図１２Ａ〜１２Ｄ（組み込まれる出願の図６Ａ〜６Ｄ）は、流体容器との使用のために種々の構成要素に取り付けられたセンサを例解する。かかる図面はまた、本開示に係る任意のセンサによって使用され得る異なるセンサ構成要素及び物理的配設を例解する。組み込まれる出願に説明されるように、種々のセンサ配設が、本発明の範囲から逸脱することなく、実装され得る。更に、本発明の実施形態は、搭載ディスク、プレス嵌めインサート、フランジなどによって、種々の流体容器に適合され得る。
【0113】
種々の実施形態及びセンサの構成が説明された。図１３は、本開示に係る光学分析技法のプロセスフロー図である。図１３は、センサが、第１の波長１３８１における光を第１の光学エミッから光路を通して、流体試料の中に、放出するプロセスを例解する。光路は、センサの筐体によって画定される。センサは、第１の参照光学検知器において、第１の光学エミッタによって放出された光を検知するように構成される１３８２。一部の実施形態では、蛍光発光は、第１の光学エミッタによって放出された光によって励起される。それゆえ、一部の構成では、センサはまた、光学検知器において、光路を通して、流体試料によって放出された蛍光発光を受け取る１３８３。センサは、第１の光学エミッタから放出された光を受け取られた蛍光発光と比較することができる１３８４。比較は、試料への第１の波長入射の光の強度に対する蛍光を発した光の量に関する情報を提供することができる。一部の実施例では、比較は、相対蛍光測定値を判断するために、行ってもよい。
【0114】
センサは、第２の光学エミッタから、光路を通して、流体試料の中に、第２の波長における光を放出するように構成することができる１３８５。一部の構成では、第２の波長の光が、第１の波長の光と同じ光路を介して試料に方向付けられる。センサは、第２の波長において放出された光を第２の参照光学検知器において検知することができる１３８６。センサはまた、光学検知器において、光路を通して、流体試料によって散乱された光を受け取ることができる１３８７。第１の波長の光を用いて上記で参照したプロセスに類似して、センサは、第２の光学エミッタから放出された光を受け取られた散乱された光と比較することができる１３８８。比較は、試料への第２の波長入射の光の強度に対する散乱された光の量に関する情報を提供することができる。一部の実施例では、比較は、相対濁度測定値を判断するために、行ってもよい。
【0115】
一部の実施形態では、センサは、比較された蛍光を発した及び散乱された光に基づいて、試料の少なくとも１つの特質を判断するように構成することができる１３８９。一部の実施例では、センサは、流体試料の成分の濃度を判断することができる。例えば、一部の事例では、流体試料からの相対蛍光測定値が、試料内の蛍光体の濃度を示している。しかしながら、一部の状況では、試料の濁度は、試料の蛍光性特性への影響を有し得る。相対濁度測定値は、試料の濁度を判断するために使用することができる。それゆえ、一部の実施例では、濁度を示している比較された散乱された光は、比較された蛍光を発した光に基づいて、蛍光体濃度の判断を調節するために使用することができる。一般に、相対蛍光測定値及び相対濁度測定値は、流体試料の少なくとも１つの特質を判断するために、組み合わせることができる。
【0116】
種々のステップが、図１３の方法に関して追加され得、省略され得、変更され得、または同時に行われ得ることが認識される。例えば、図１３のプロセスに説明されるように、光は、流体試料の中に第１の波長及び第２の波長において放出され、ならびに単一光路を介して、流体試料から受け取られる。受け取られた光は、試料から散乱され得、及び一部の実施形態では、試料から散乱された第２の波長の光を含む。受け取られた光はまた、試料から蛍光を発した光の形態とすることができ、それは、第１の波長の光によって引き起こされ得る。前述したように、一部の実施形態では、センサは、試料によって散乱された及び試料から蛍光を発した光の違いを、それらが光学検知器に同時に入射する場合に、解明することができない。それゆえ、一部の実施形態では、第１の波長における光の放出が、第２の波長における光の放出１３８５の前に中止される。同じ理由のために、プロセスが繰り返される場合には、一部の実施形態では、第２の波長における光の放出が、第１の波長における光の放出１３８１の前に中止される。
【0117】
更なる実施形態では、第１の波長における光の放出が、光学検知器における有用な蛍光発光の受け取りの前に中止される。これは、例えば、試料が、異なる持続期間、蛍光を発する複数の蛍光種を含有する場合、１つの種からの蛍光が別の種からの蛍光よりも長く存続するように、行われ得る。長く存続する種からの蛍光が測定されることが望まれる一方で、短く存続する種からの蛍光が外部からのものである場合、第１の波長における光の放出を中止して、短く存続する種によって励起された蛍光が静まるのを待って、次いで、長く存続する種に起因し得る残りの蛍光発光を測定することが有利であり得る。光学検知器は、第１の波長の光が放出されている間に、試料から蛍光発光を受け取っていてもよいが、蛍光を発した光の測定値は、適切な時間まで無視してもよいし、または無視しなくてもよいことに留意されたい。
【0118】
図１３に概説されたプロセスは、センサを備えるシステム内のコントローラによって行うことができることが認識される。コントローラは、第１または第２の光学エミッタのいずれかからの光の放出のタイミング及び持続期間、ならびに流体試料からの光の受け取りのタイミングを制御するためのプロセッサを含むことができる。すなわち、コントローラは、試料の少なくとも１つの特質を適切に判断できることを妨害し得る外部の光が存在するときに、受け取られた光を無視するようにプログラムすることができる。コントローラは、蛍光を発した光、散乱された光から受け取られたデータ、及びそれが受け取って、試料の少なくとも１つの特質を計算するまたはさもなければ判断するか、あるいはその特質の判断を調節する任意の他のデータを利用することができる。
【0119】
例示的なセンサが、説明された。一部の実施形態は、マルチチャネル蛍光定量的センサを備え、それにおいて、試料からの蛍光が、少なくとも１つの蛍光チャネルにおいて励起され、検知され、検知された蛍光は、試料の特質を判断するために使用される。他の要因、例えば、試料から散乱された光など、または追加的な非光学測定値は、蛍光検知を補足するために、及び試料の蛍光の潜在的な変動を考慮するために使用することができる。センサは、エミッタ及び検知器の制御を自動化するための、ならびに測定されたデータから試料の特質を計算するまたはさもなければ判断するためのコントローラを備えるシステムの一部分とすることができる。センサは、容器の中に固定され得、その容器内に、特徴付けられる流体試料が、存在するかまたは通って流れる。
【0120】
本開示に説明された技法は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組み合わせにおいて、少なくとも部分的に、実装されてもよい。例えば、説明された技法の種々の態様は、１つ以上のマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または任意の他の等価集積もしくは個別の論理回路、ならびにかかる構成要素の任意の組み合わせを含む、１つ以上のプロセッサ内に実装されてもよい。「プロセッサ」または「コントローラ」という用語は、一般に、単独で、あるいは他の論理回路、または任意の他の等価回路と組み合わせて、前述の論理回路のいずれかを言い得る。ハードウェアを備える制御ユニットはまた、本開示の技法の１つ以上を行ってもよい。
【0121】
かかるハードウェア、ソフトウェア、及びファームウェアは、本開示において説明された種々の動作及び機能を支援するために、同じデバイス内または別個のデバイス内に実装されてもよい。加えて、説明されたユニット、モジュール、または構成要素のいずれも、一緒に、あるいは個別であるが相互運用可能な論理デバイスとして別個に実装されてもよい。モジュールまたはユニットとしての異なる特徴の描写は、異なる機能的態様を強調することを意図され、かかるモジュールまたはユニットが、別個のハードウェアまたはソフトウェア構成要素によって実現される必要がないことを必ずしも暗示しない。むしろ、１つ以上のモジュールまたはユニットと関連付けられた機能は、別個のハードウェアもしくはソフトウェア構成要素によって果たされてもよいし、または共通もしくは別個のハードウェアまたはソフトウェア構成要素内に一体化されてもよい。
【0122】
本開示に説明された技法はまた、命令を含有する、非一時的なコンピュータ可読媒体、例えば、コンピュータ可読記憶媒体などに具体化または符号化されてもよい。コンピュータ可読記憶媒体内に埋め込まれたまたは符号化された命令は、プログラム可能なプロセッサ、または他のプロセッサに、例えば、命令が実行されるときに、方法を行わせ得る。非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラム可能な読み取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能でプログラム可能な読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電子的に消去可能でプログラム可能な読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、フロッピーディスク、カセット、磁気媒体、光学媒体、または他のコンピュータ可読媒体を含む、揮発性及び／または不揮発性メモリ形態を含んでもよい。
【0123】
以下の例は、流体試料内の構成要素の濃度を判断するために使用されるシステムにおける光学センサについての追加的な詳細を提供し得る。以下の項目［１］〜［２４］に、本発明の実施形態の例を列記する。
［１］
第１の光路であって、前記光路に光学的に接続された光学窓を通して分析中の流体試料の中に光を方向付け、前記光学窓を通して前記流体試料から光を受け取るように構成された、第１の光路と；
前記第１の光路を通して前記流体試料の中に、第１の波長の光を放出するように構成された、第１の光学エミッタと；
前記第１の光路に光学的に連結され、かつ前記第１の光路を通して前記流体試料から光を受け取るように構成された、第１の光学検知器と；
前記光学センサに連結され、前記第１の光路内に少なくとも部分的に配置された光学エミッタアセンブリであって、前記第１の光路の中に、及び前記光学窓に向かって、第２の波長の光を放出するように構成された第２の光学エミッタを備える、光学エミッタアセンブリと
を備える、光学センサ。
［２］
前記第１の光路内の前記光学エミッタアセンブリは、前記第１の光学エミッタからの光の一部分が、前記光学窓に到達することを阻止する、項目１に記載のセンサ。
［３］
前記第１の光学エミッタから放出された前記光の少なくとも一部分を受け取るように構成された、第１の参照光学検知器と；
前記第２の光学エミッタから放出された前記光の少なくとも一部分を受け取るように構成され、前記光学エミッタアセンブリ内に位置付けられた、第２の参照光学検知器と、
を更に備える、項目１に記載のセンサ。
［４］
前記光学エミッタアセンブリは、前記第１の光路を通って前記第１の光学検知器に向かって前記第２の光学エミッタから光が放出されることを実質的に防ぐためのシールドを更に備える、項目１〜３のいずれか一項に記載のセンサ。
［５］
前記光学エミッタアセンブリは、前記光学センサに取り外し可能に連結される、項目１〜４のいずれか一項に記載のセンサ。
［６］
前記シールドは、実質的に囲まれた容積を含む、項目１〜４のいずれか一項に記載のセンサ。
［７］
前記第２の光学エミッタは、前記実質的に囲まれた容積の中に前記第２の波長の光を放出するように構成され、前記第２の参照光学検知器は、前記実質的に囲まれた容積内に配置される、項目１〜６のいずれか一項に記載のセンサ。
［８］
前記第２の光学エミッタと前記光学窓の間に配置されたコリメーティングレンズであって、前記第２の光学エミッタから放出された前記光を前記光学窓に向かって実質的に視準するように構成されたコリメーティングレンズを更に備える、項目１に記載のセンサ。
［９］
前記第１の光路に約９０度の角度で交差する第２の光路を更に備え、前記第１の光学エミッタは、前記第２の光路の中に光を放出するように構成される、項目１に記載のセンサ。
［１０］
前記第１の光路と前記第２の光路の間の交差部に位置付けられた第１の部分的に反射性の光学窓であって、前記第１の光学検知器によって放出された光の少なくとも一部分を前記第１の光路の中に及び前記流体試料に向かって方向付けるように構成された、第１の部分的に反射性の光学窓を更に備える、項目１〜９のいずれか一項に記載のセンサ。
［１１］
前記第２の光路内に配置された第２の部分的に反射性の光学窓であって、前記第１の光学エミッタから放出された前記光の少なくとも一部を前記第１の参照光学検知器に向かって方向付けるように構成された第２の部分的に反射性の光学窓を更に備える、項目１〜１０のいずれか一項に記載のセンサ。
［１２］
前記光学エミッタアセンブリは、前記第１の部分的に反射性の光学窓と前記光学窓の間の前記第１の光路において前記光学センサに取り外し可能に取り付けられる、項目１〜１０のいずれか一項に記載のセンサ。
［１３］
分析中の流体試料と光学的に連通する光学センサを位置付けることであって、前記光学センサは、
第１の光学エミッタと、
第２の光学エミッタと、
第１の光路と、
光学検知器と、
前記光学センサ及び前記流体試料を光学的に連結する光学窓と
を備える、ことと；
前記第１の光学エミッタによって、前記第１の光路及び光学インターフェースを通して、前記流体試料の中に、第１の波長の光を放出することと；
前記流体試料によって放出された蛍光発光を、前記第１の光路を通して、前記光学検知器によって検知することと；
第２の光学エミッタによって、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を、前記第１の光路を通して前記分析中の流体試料の中に放出することであって、前記第２の光学エミッタは第１の光路内に位置付けられている、ことと；
前記流体試料によって散乱された光を、前記第１の光路を通して、前記光学検知器によって検知することと、を含む、方法。
［１４］
前記光路を通して前記第１の波長の光を放出することは、前記光学検知器と前記光学窓の間で前記第１の光路に約９０度の角度で交差する第２の光路の中に前記第１の波長の光を方向付けることを含む、項目１３に記載の方法。
［１５］
前記光学センサは、前記第１及び第２の光路の交差部に配置された部分的に反射性の光学窓を更に備え、それにより：
前記第２の光路の中に方向付けられた前記第１の波長における前記光の少なくとも一部分が、前記部分的に反射性の光学窓によって、前記第１の光路の中に、及び前記流体試料へと反射され；かつ
前記流体試料から前記光学窓を通して前記第１の光路の中に方向付けられた前記光の少なくとも一部分が、前記部分的に反射性の光学窓を通して光学検知器まで伝送される、項目１３又は１４に記載の方法。
［１６］
前記試料から検知された前記蛍光発光に基づいて、前記流体試料の少なくとも１つの特質を判断することを更に含む、項目１３に記載の方法。
［１７］
前記少なくとも１つの特質は、前記試料の蛍光体濃度である、項目１３〜１６のいずれか一項に記載の方法。
［１８］
前記流体試料によって散乱され検知された前記光に基づいて、前記流体試料の前記濁度を判断することを更に含む、項目１３〜１６のいずれか一項に記載の方法。
［１９］
前記流体試料の前記少なくとも１つの特質を判断することは、前記流体試料の前記判断された濁度に更に基づく、項目１３〜１８のいずれか一項に記載の方法。
［２０］
前記光学センサは、前記第１の光学エミッタから放出された前記光の少なくとも一部分を受け取るように構成された第１の参照光学検知器と、前記第２の光学エミッタから放出された前記光の少なくとも一部分を受け取るように構成された第２の参照光学検知器と、を更に備え、前記流体試料の前記少なくとも１つの特質を判断することは、前記第１の参照光学検知器から検知された前記光及び前記第２の参照光学検知器から検知された前記光に更に基づく、項目１３〜１９のいずれか一項に記載の方法。
［２１］
前記光学センサは、取り外し可能な光学エミッタアセンブリを更に備え、前記取り外し可能な光学エミッタアセンブリは、前記第２の光学エミッタ及び前記第２の参照光学検知器を備える、項目１３〜２０のいずれか一項に記載の方法。
［２２］
前記取り外し可能な光学エミッタアセンブリを前記第１の光路の近傍で前記光学センサに連結することを更に含む、項目１３〜２１のいずれか一項に記載の方法。
［２３］
前記第１の光学検知器において検知された前記光及び前記第１の参照光学検知器において検知された前記光を比較して、相対蛍光測定値を判断することと；
前記第２の光学検知器及び前記第２の参照光学検知器において検知された前記光を比較して、相対濁度測定値を判断することと、
を更に含み、
前記試料から検知された前記蛍光発光に基づいて、前記流体試料の少なくとも１つの特質を判断することは、前記相対蛍光測定値及び前記相対濁度測定値を組み合わせることを含む、項目１３〜２０のいずれか一項に記載の方法。
［２４］
前記第１の参照光学検知器及び前記第２の参照光学検知器は電気的に並列に接続され、参照信号を単一電気チャネルに提供する、項目１３〜２０のいずれか一項に記載の方法。