[发明专利]用于流体的化学分析的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于测量存在于流体中的化学成份浓度的系统、装置 和方法，更具体而言涉及用于电化学测量分析物浓度的系统、装置和 方法。

背景技术

流体中分析物的化学浓度可通过将分析物的存在转换为可测量 物理参数来测量。例如，分析物溶液的浓度可以经由诸如光谱法、色 谱法、量热法或者光学荧光的技术来确定。

另外的浓度测量技术涉及探测分析物溶液的电学特性。一些这样 的技术涉及电量测定法。其它涉及电流、电压和/或电势滴定。许多 这样的技术能够达成高准确度、速度(例如吞吐量)以及效率。遗憾的 是，实施这些技术所需的设备会趋于庞大且笨重。结果，这些设备的 使用典型地限制在实验室环境，且寻求经由测量电学特性来进行浓度 确定的本领域技术人员经常面临很少的有吸引力的选择。

尽管迄今为止所做出了努力，仍然需要用于分析物浓度的电化学 测量的有效方法和系统，特别是用于在便携性和现场可用性方面进行 了额外投入的应用。这些和其它需要是由此处公开的方法和系统来满 足的。

发明内容

根据此公开内容，提供了用于流体的电化学分析的设备和方法。

在此公开内容的实例性实施例中，提供了一种设备，该设备包括： 腔体，具有用于容纳一定体积的受测试流体的深度维度；第一电极， 布置在所述腔体内且在所述腔体内沿着所述深度维度延伸；第二电 极，布置在所述腔体内且在所述腔体内沿着所述深度维度按与所述第 一电极横向分隔方式延伸；以及可溶性固体，布置在所述第一和第二 电极之间的所述腔体内，从而基本上完全占据第一和第二电极之间的 横向间隙至所述深度维度至少一部分的程度。可溶性固体在所述流体 中的溶解速率至少部分地依赖于存在于所述流体中溶液内的相应分 析物的化学浓度。

还提供了一种用于流体的电化学分析的方法。在此公开内容的实 例性实施例中，该方法包括：将可溶性固体暴露到流体；测量可溶性 固体在流体中的溶解速率；以及基于所测量的溶解速率，确定流体中 溶液内存在的相应分析物的化学浓度。

所公开的用于流体电化学分析的设备和方法的附加有利特征、功 能和应用在特别当结合附图来阅读时将根据后续描述而显而易见。

附图说明

参考附图以辅助本领域技术人员制作和使用所公开的系统和方 法，其中：

图1为依据此公开内容的分析物浓度测量工具的实施例的示意 图；

图2为依据此公开内容的可用于制作图1测量工具的CMOS管 芯的向下透视图；

图3为依据此公开内容的图2CMOS管芯在经由在其上缘形成金 属性接触图案的改进之后的俯视平面图；

图4为沿图3所示剖面线4--4截取的图3改进CMOS管芯的剖 面图；

图5为图3改进的CMOS管芯的向下透视图；

图6为依据此公开内容的图3改进的CMOS管芯，在经由在其 金属性接触图案的顶上形成成对电极阵列的进一步改进之后的俯视 平面图；

图7为沿图6所示剖面线7--7截取的图6改进的CMOS管芯的 剖面图；

图8为图6改进CMOS管芯的向下透视图；

图9为依据此公开内容的图6改进的CMOS管芯在经由在其成 对电极阵列的顶上形成电介质材料层的进一步改进之后的俯视平面 图；

图10为沿图9的剖面线10--10截取的图9改进的CMOS管芯的 剖面图；

图11为图9改进CMOS管芯的向下透视图；

图12为依据此公开内容的图9改进的CMOS管芯在用聚合物材 料填充其圆柱形腔体以及关联的退火以形成图1分析物浓度测量工 具的实施例之后的俯视平面图；

图13为图12分析物浓度测量工具的剖面图；

图14为依据此公开内容的图12分析物浓度测量工具的流体-聚 合物填充的圆柱体的剖面图；

图15为依据此公开内容的图12分析物浓度测量工具的流体填充 的圆柱体的剖面图；

图16为对应于图14的流体-聚合物填充的圆柱体的实例性电学 电路的示意图；以及

图17为对应于图15的流体填充圆柱体的实例性电学电路的示意 图。

图18为实例性电学电路的示意图。

具体实施方式