[发明专利]具有模块化结构的相控Ⅶ微流体分析器

说明书

关联申请

本申请是申请于2004年1月27日，发明名称为“MICRO IONPUMP”的审查中美国非临时专利申请序列号10/765,517(代理案号：H0006233-0760(1100.1244101))的部分接续申请，并主张其优先权，将其内容通过引用包含于本文中。本申请还是申请于2004年4月21日，发明名称为“PHASED MICRO ANALYZER VIII”的审查中美国非临时专利申请序列号10/829,763(代理案号：H0006691-0760(1100.1266101))的部分接续申请，并主张其优先权，将其内容通过引用包含于本文中。

技术领域

本发明涉及对流体的检测。本发明涉及流体检测，具体涉及流体检测器。具体而言，本发明涉及流体检测器关联于制造的结构。

背景技术

在公告于2002年5月28日、授权于Ulrich Bonne等人的发明名称为“Gas Sensor with Phased Heaters for Increased Sensitivity”的美国专利号6,393,894 B1中揭示了关联于流体分析器的结构及处理方面的内容，将其内容通过引用包含于本文中。

当前可获得的气体成分分析器可能是可选并灵敏的，但其不具备识别具有未知组分的样品气体混合物的成分的能力，此外其体积较大，且较昂贵。目前的组合分析器GC-GC及GC-MS(气相色谱仪-质谱仪)接近选择性、灵敏性及智能性的希望组合，但还是体积较大、较昂贵、速度缓慢、且不适用于电池供电应用领域。在GC-AED(气相色谱仪-原子发射检测器)中，仅AED就要消耗多于100瓦特、使用水冷、具有高于10MHz的微波放电、并且较昂贵。

相控加热器阵列传感器最初由用于浓缩器、分离器、以及用于片外流量传感器的独立芯片构成。这些芯片可以集成在单一芯片上，并在降低能耗的同时提供对结构集成及温度控制的改进。随后的相控加热器阵列传感器涉及增加用于对分析物进行检测、识别、及量化的可集成微放电装置。但是，在没有在芯片上一体集成FET开关及移位寄存器的情况下，还是需要通过其微处理器控制FET开关从子板引线接合、路由并连接多根导线至母板，这会导致体积及劳动成本增大。此外，相控加热器阵列传感器分析器以及现有的GC对在线改变预浓缩及分离能力似乎缺乏灵活性。

需要比现有技术以更廉价、更高效、低能耗、且便携的方式来对极小量的流体进行检测、识别、及分析。

发明内容

本发明的流体成分传感器、分析器或色谱仪可具有浓缩器、分离器、各种检测器、及泵。浓缩器可具有相控加热器阵列，这些相控加热器在液流通道内以彼此不同的时间打开。其可涉及相控加热器阵列结构，具体而言涉及对作用传感器、分析器或色谱仪(用于识别并量化流体成分)的结构的应用。具有这种加热器构造的这种设备可被视为或称为“相控(PHASED)”装置。术语“相控”也可被视为“用于改进检测的相控加热器阵列结构(Phased Heater ArraySturcture for Enhanced Detection)”的缩写。可将相控系统的各个元件临时但高效地通过模块组建方式(即，用于容纳相控微流体分析器的全部元件的模块结构)装配在一起，由此可以开发各个元件而不会受到机械性、系统整体制造周期时间或集成性的限制。

附图说明

图1是传感器系统的视图；

图2示出了微气体设备的细节；

图3是说明性相控加热器机构的整体结构；

图4是在直线通道上的加热器元件的长度方向的剖视图；

图5是在直线通道上的一对薄膜加热器元件的长度方向的剖视图；

图6a，6b及6c示出了一对薄膜加热器元件及单一薄膜元件的横截面端视图；

图7是示出加热器温度分布与在传感器设备的各个加热器元件处产生的对应浓度脉冲的曲线图；

图8是示出一些加热器元件的曲线图，以示出分析物浓度的逐步升高；

图9是示出浓度脉冲到达100％浓度水平的曲线图；

图10是示出对于各种元素的检测限制及选择性的图表；

图11示出了多元素测试混合物的色谱；

图12是对于气体的相对浓度放电相对于压力的图形；

图13示出了光源阵列及用于气体感测的检测器对的剖视图；

图14是微放电装置与Si光电二极管之间的光谱敏感度比较的图形；