EP0340018B1

Composition, apparatus and method for sensing ionic components

Abstract

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EP0340018B1, drawing sheet 1
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Expired 27 April 2009, 17.4 years ago.

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12 claims: 12 independent, 0 dependent

  1. 1
    An apparatus for measuring the concentration of an ionic component in a medium, which apparatus comprises a sensor means including a matrix material having a cationic or anionic charge therewithin, and a sensing component chemically bonded to said matrix material and being effective to provide a signal in response to the presence of said ionic component in said medium, wherein said matrix material has sufficient cationic or anionic charge distributed within said matrix material such that the apparent ionic concentration sensed by said sensing component within said matrix material is higher or lower than the actual ionic concentration in said medium;and signal means capable of transmitting said signal from said sensing component. Ein Gerät zum Messen der Konzentration einer lonenkomponente in einem Medium, bestehend aus einer Sensorvorrichtung, incl. einem Matrixmaterial mit darin befindlicher kationischer oder anionischer Ladung sowie einer chemisch mit besagtem Matrixmaterial verbundenen Wahrnehmungskomponente, die dem Vermitteln eines Signals, ansprechend auf Anwesenheit besagter lonenkomponente in besagtem Medium dient, wobei besagtes Matrixmaterial eine ausreichende kationische oder anionische Ladung, verteilt im besagten Matrixmaterial, aufweist, so daß die offensichtliche Ionenkonzentration, die von besagter Wahrnehmungskomponente im besagten Matrixmaterial wahrgenommen wird, höher oder niedriger als die tatsächliche Ionenkonzentration im besagten Medium ist;sowie eine Signalvorrichtung mit der Fähigkeit, besagtes Signal aus besagter Wahrnehmungskomponente zu übertragen. Un appareil pour mesurer la concentration d'un composant ionique dans un milieu, appareil qui comprend un moyen de détection incorporant un matériau de matrice ayant une charge cationique ou anionique et un composant de détection chimiquement collé audit matériau de matrice en question et étant efficace pour fournir un signal en réponse à la présence dudit composant ionique dans ledit milieu, dans lequel ledit matériau de matrice a une charge cationique ou anionique suffisante, répartie dans le matériau de matrice en question de telle sorte que la concentration ionique apparente détectée par ledit composant de détection dans ledit matériau de matrice soit plus élevé ou plus faible que la concentration ionique réelle dans ledit milieu;et un moyen de signal capable de transmettre ledit signal depuis ledit composant de détection.
  2. 2
    An apparatus according to claim 1, wherein said sensing component is covalently bonded to said matrix material. Ein Gerät nach Anspruch 1, worin besagte Wahrnehmungskomponente kovalent mit besagtem Matrixmaterial verbunden ist. Un appareil selon la revendication 1, dans lequel ledit composant de détection est collé de manière covalente audit matériau de matrice.
  3. 3
    An apparatus according to claim 1 or 2, wherein said ionic component is H+ or OH-. Ein Gerät nach Anspruch 1 oder 2, worin besagte lonenkomponente H+ oder OH- ist. Un appareil selon la revendication 1 ou 2 dans lequel ledit composant ionique est H+ ou OH-.
  4. 4
    An apparatus according to claim 1, 2 or 3, wherein said sensing component is a fluorescence indicator and said signal means comprises an optical fiber. Ein Gerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin besagte Wahrnehmungskomponente ein Leuchtstoffindikator ist und besagte Signalvorrichtung aus einem Lichtleiter besteht. Un appareil selon la revendication 1, 2 ou 3, dans lequel ledit composant de détection est un indicateur fluorescent et ledit moyen de signal comprend une fibre optique.
  5. 5
    An apparatus according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein said sensor means includes a combination of at least two of:(1) a matrix material having a cationic charge therewithin, and a first sensing component being effective to provide a signal in response to the presence of said ionic component in said medium in a first concentration range;(2) a substantially nonionic matrix material and a second sensing component within said nonionic matrix material, said second sensing component within said nonionic matrix material being effective to provide a signal in response to the presence of said ionic component in said medium in a second concentration range;and (3) a matrix material having an anionic charge therewithin and a third sensing component being effective to provide a signal in response to the presence of said ionic component in said medium in a third concentration range, wherein said first, second and third sensing components are made from the same indicator material, and said signal means is capable of transmitting said signals from said first, second and third sensing components. Ein Gerät nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, worin besagte Sensorvorrichtung eine Kombination von wenigstens zwei der folgenden umfaßt: (1) Ein Matrixmaterial mit einer darin enthaltenen kationischen Ladung und einer ersten Wahrnehmungskomponente, die der Vermittlung eines Signals, ansprechend auf die Anwesenheit besagter lonenkomponente im besagten Medium in einem ersten Konzentrationsbereich dient;(2) ein größtenteils nichtionisches Matrixmaterial und eine zweite Wahrnehmungskomponente im besagten nichtionischen Matrixmaterial, wobei besagte zweite Wahrnehmungskomponente im besagten, nichtionischen Matrixmaterial der Vermittlung eines Signals, ansprechend auf die Anwesenheit besagter lonenkomponente im besagten Medium in einem zweiten Konzentrationsbereich dient;und (3) ein Matrixmaterial mit darin befindlicher anionischer Ladung sowie einer dritten Wahrnehmungskomponente, die der Vermittlung eines Signals, ansprechend auf die Anwesenheit besagter lonenkomponente im besagten Medium in einem dritten Konzentrationsbereich dient, wobei besagte erste, zweite und dritte Wahrnehmungskomponenten aus dem gleichen Indikatormaterial bestehen und besagte Signalvorrichtung die Fähigkeit besitzt, besagte Signale aus der ersten, zweiten und dritten Wahrnehmungskomponente zu übertragen. Un appareil selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, dans lequel ledit moyen de détection comprend une combinaison d'au moins deux des éléments suivants: un matériau de matrice ayant une charge cationique intérieurement, et un premier composant de détection effectif pour fournir un signal en réponse à la présence dudit composant ionique dans ledit milieu dans une première gamme de concentration;(2) un matériau de matrice substantiellement non ionique et un deuxième composant de détection dans ledit matériau non ionique de la matrice, ce second composant de détection dans ledit matériau de matrice non ionique étant efficace pour fournir un signal en réponse à la présence dudit composant ionique dans ledit milieu dans une seconde gamme de concentration;et (3) un matériau de matrice ayant une charge anionique intérieure et un troisième composant de détection étant efficace pour fournir un signal en réponse à la présence dudit composant ionique dans ledit milieu dans une troisième gamme de concentration, dans laquelle lesdits premier, second et troisième composants de détection sont faits à partir du même matériau indicateur, et ledit moyen de signal est capable de transmettre lesdits signaux desdits premier, second et troisième composants de détection.
  6. 6
    An apparatus according to claim 5, wherein said second sensing component is covalently bonded to said substantially nonionic matrix material. Ein Gerät nach Anspruch 5, wobei besagte zweite Wahrnehmungskomponente kovalent mit besagtem, größtenteils nichtionischen Matrixmaterial verbunden ist. Un appareil selon la revendication 5, dans lequel ledit second composant de détection est collé de manière covalente audit matériau de matrice effectivement non ionique.
  7. 7
    An apparatus according to claim 5 or 6, wherein at least two of said first, second and third concentration ranges are at least partially different. Ein Gerät nach Anspruch 5 oder 6, wobei wenigstens zwei der besagten ersten, zweiten oder dritten Konzentrationsbereiche wenigstens teilweise verschieden sind. Un appareil selon la revendication 5 ou 6, dans lequel au moins deux desdites première, seconde et troisième gammes de concentration sont au moins partiellement différentes.
  8. 8
    An apparatus according to claim 5, 6 or 7, wherein said first, second and third sensing components are fluorescence indicators and said signal means is an optical fiber. Ein Gerät nach Anspruch 5, 6 oder 7, wobei besagte erste, zweite und dritte Wahrnehmungskomponente Leuchtstoffindikatoren und besagte Signalvorrichtung ein Lichtleiter ist/sind. Un appareil selon la revendication 5, 6 ou 7, dans lequel lesdits premier, second et troisième composants de détection sont des indicateurs fluorescents et ledit moyen de signal est une fibre optique.
  9. 9
    A method of sensing the concentration of an ionic component in a medium, which method comprises contacting said medium with a composition comprising a matrix material having a cationic or anionic charge therewithin;and a sensing component chemically bonded to said matrix material and being effective to provide a signal in response to the presence of said ionic component in said medium;wherein said matrix material has sufficient cationic or anionic charge distributed within said matrix material such that the apparent ionic concentration sensed by said sensing component within said matrix material is higher or lower than the actual ionic concentration in said medium;and analyzing said signal to determine the concentration of said ionic component in said medium. Eine Vorgangsweise zur Wahrnehmung der Konzentration einer lonenkomponente in einem Medium, bestehend aus dem Berühren besagten Mediums mit einer Zusammensetzung aus Matrixmaterial mit darin befindlicher kationischer oder anionischer Ladung und einer mit besagtem Matrixmaterial chemisch verbundenen Wahrnehmungskomponente, die der Vermittlung eines Signals, ansprechend auf die Anwesenheit besagter lonenkomponente im besagten Medium dient, wobei im besagten Matrixmaterial eine ausreichende kationische oder anionische Ladung verteilt ist, so daß die offensichtliche Ionenkonzentration, die von besagter Wahrnehmungskomponente wahrgenommen wird, höher oder niedriger als die tatsächliche Ionenkonzentration im besagten Medium ist;sowie Auswerten besagten Signals zum Bestimmen der besagten Ionenkonzentration im besagten Medium. Une méthode de détection de la concentration d'un composant ionique dans un milieu, méthode comprenant la mise en contact dudit milieu avec une composition comprenant un matériau de matrice ayant une charge anionique ou cationique intérieurement;et un composant de détection chimiquement collé audit matériau de matrice et efficace pour fournir un signal en réponse à la présence dudit composant ionique dans ledit milieu;dans lequel ledit matériau de matrice a une charge anionique ou cationique suffisante, répartie dans ledit matériau de matrice de telle sorte que la concentration ionique apparente détectée par ledit composant de détection dans ledit matériau de matrice soit plus élevé ou plus faible que la concentration ionique dans ledit milieu;et l'analyse dudit signal pour déterminer la concentration dudit composant ionique dans ledit milieu.
  10. 10
    A method according to claim 9, wherein the medium is contacted with a composition comprising a combination of at least two of:(1) a matrix material having a cationic charge therewithin and a first sensing component effective to provide a signal in response to the presence of said ionic component in said medium in a first concentration range;(2) a substantially nonionic matrix material and a second sensing component within said nonionic matrix material, said second sensing component within said nonionic matrix material being effective to provide a signal in response to the presence of said ionic component in said medium in a second concentration range;and (3) a matrix material having an anionic charge therewithin and a third sensing component effective to provide a signal in response to the presence of said ionic component in said medium in a third concentration range, wherein said first, second and third sensing components are made from the same indicator material, and said analyzing step comprises analyzing said signal or signals provided by said sensing components to determine the concentration of said ionic component in said medium. Eine Vorgangsweise nach Anspruch 9, wobei das Medium mit einer Zusammensetzung in Berührung gebracht wird, bestehend aus einer Kombination von wenigsten zwei der folgenden: (1) Einem Matrixmaterial mit darin befindlicher Ladung und einer ersten Wahrnehmungskomponente, die der Vermittlung eines Signals, ansprechend auf die Anwesenheit besagter lonenkomponente im besagten Medium in einem ersten Konzentrationsbereich dient;(2) ein größtenteils nichtionisches Matrixmaterial und eine zweite Wahrnehmungskomponente im besagten nichtionischen Matrixmaterial, wobei besagte zweite Wahrnehmungskomponente im besagten, nichtionischen Matrixmaterial der Vermittlung eines Signals, ansprechend auf die Anwesenheit besagter lonenkomponente im besagten Medium in einem zweiten Konzentrationsbereich dient und (3) ein Matrixmaterial mit einer darin befindlichen anionischen Ladung und einer dritten Wahrnehmungskomponente, die der Vermittlung eines Signals, ansprechend auf die Anwesenheit besagter lonenkomponente im besagten Medium in einem dritten Konzentrationsbereich dient, wobei besagte erste, zweite und dritte Wahrnehmungskomponenten aus dem gleichen Indikatormaterial bestehen und besagte Auswertungsstufe aus dem Auswerten besagten Signals oder besagter Signale besteht, das dem Bestimmen der Konzentration besagter lonenkomponente im besagten Medium dient. Une méthode solon la revendication 9, dans laquelle le milieu est mis en contact avec une composition comprenant une combinaison d'au moins deux des éléments suivants: (1) un matériau de matrice ayant une charge cationique intérieurement et un premier composant de détection efficace pour fournir un signal en réponse à la présence dudit composant ionique dans ledit milieu dans une première gamme de concentration;(2) un matériau de matrice réellement non ionique et un second composant de détection dans le matériau de matrice non ionique, ledit second composant de détection dans ledit matériau de matrice non ionique étant efficace pour fournir un signal en réponse à la présence dudit composant ionique dans ledit milieu dans une seconde gamme de concentration;et (3) un matériau de matrice ayant une charge anionique intérieurement et un troisième composant de détection efficace pour produire un signal en réponse à la présence dudit composant ionique dans ledit milieu dans une trosisième gamme de concentration, dans lequel lesdits premier, second et troisième composants de détection, sont faits à partir du même matériau indicateur, et la phase d'analyse en question comprend l'analyse dudit signal ou des signaux fournis par lesdits composants de détection pour déterminer la concentration dudit composant ionique dans ledit milieu.
  11. 11
    A composition of matter useful for sensing the concentration of an ionic component in a medium, which composition comprises a matrix material having a cationic or anionic charge therewithin;and a sensing component chemically bonded to said matrix material and being effective to provide a signal in response to the presence of said ionic component in said medium;wherein said matrix material has sufficient cationic or anionic charge distributed within said matrix material such that the apparent ionic concentration sensed by said sensing component within said matrix material is higher or lower than the actual ionic concentration in said medium. Eine Zusammensetzung von Material, die dem Wahrnehmen der Konzentration einer lonenkomponente in einem Medium dient, bestehend aus einem Matrixmaterial mit einer darin befindlichen kationischen oder anionischen Ladung und einer Wahrnehmungskomponente, die chemisch mit besagtem Matrixmaterial verbunden ist und der Vermittlung eines Signals, ansprechend auf die Anwesenheit besagter lonenkomponente im besagten Medium dient, wobei besagtes Matrixmaterial eine darin verteilte, ausreichende kationische oder anionische Ladung enthält, so daß die offensichtliche kationische Konzentration, die von besagterWahrnehmungskomponente im besagten Matrixmaterial festgestellt wird, höher oder niedriger als die tatsächliche lonenkomponente im besagten Material ist. Une composition de matières utiles à la détection de la concentration d'un composant ionique dans un milieu, composition qui comprend un matériau de matrice ayant une charge cationique ou anionique intérieurement;et un composant de détection chimiquement collé audit matériau de matrice qui est efficace pour produire un signal en réponse à la présence dudit composant ionique dans ledit milieu;dans lequel ledit matériau de matrice a une charge cationique ou anionique suffisante répartie dans ledit matériau de matrice pour que la concentration ionique apparente détectée par ledit composant de détection dans ledit matériau de matrice soit plus élevé ou plus faible que la concentration ionique réelle dans ledit milieu.
  12. 12
    A composition according to claim 11, which comprises a combination of at least two of:(1) a matrix material having a cationic charge therewithin and a first sensing component effective to provide a signal in response to the presence of said ionic component in said medium in a first concentration range;(2) a substantially nonionic matrix material and a second sensing component within said nonionic matrix material, said second sensing component within said nonionic matrix material being effective to provide a signal in response to the presence of said ionic component in said medium in a second concentration range;and (3) a matrix material having an anionic charge therewithin and a third sensing component effective to provide a signal in response to the presence of said ionic component in said medium in a third concentration range, wherein said first, second and third sensing components are made from the same indicator material. Eine Zusammensetzung nach Anspruch 11, bestehend aus einer Kombination von wenigsten zwei der folgenden: (1) Ein Matrixmaterial mit einer darin befindlichen kationischen Ladung und einer ersten Wahrnehmungskomponente, die der Vermittlung eines Signals, ansprechend auf die Anwesenheit besagter lonenkomponente im besagten Medium in einem ersten Konzentrationsbereich dient;(2) ein größtenteils nichtionisches Matrixmaterial und eine zweite Wahrnehmungskomponente im besagten, nichtionischen Matrixmaterial, wobei besagte zweite Wahrnehmungskomponente im besagten, nichtionischen Matrixmaterial der Vermittlung eines Signals, ansprechend auf die Anwesenheit besagter lonenkomponente im besagten Medium in einem zweiten Konzentrationsbereich dient und (3) ein Matrixmaterial mit einer darin befindlichen anionischen Ladung und einer dritten Wahrnehmungskomponente, die der Vermittlung eines Signals, ansprechend auf die Anwesenheit besagter lonenkomponente im besagten Medium in einem dritten Konzentrationsbereich dient, wobei besagte erste, zweite und dritte Wahrnehmungskomponenten aus dem gleichen Indikatormaterial bestehen. Une composition selon la revendication 11, qui comprend une combinaison d'au moins deux des éléments suivants: (1) un matériau de matrice ayant une charge cationique intérieure et un premier composant de détection efficace pour produire un signal en réponse à la présence dudit composant ionique dans ledit milieu dans une première gamme de concentration;(2) un matériau de matrice réellement non ionique et un second composant de détection dans ledit matériau de matrice non ionique, ledit second composant de détection dand le matériau de matrice non ionique étant efficace pour produire un signal en réponse à la présence dudit composant ionique dans ledit milieu dans une seconde gamme de concentration;et (3) un matériau de matrice ayant une charge anionique intérieurement et un troisième composant de détection efficace pour produire un signal en réponse à la présence dudit composant ionique dans ledit milieu dans une trosième gamme de concentration, dans lequel lesdits premier, second et troisième composants de détection sont faits à partir du même matériau indicateur.