[发明专利]用于检测在流体中的分析物的传感器仪器系统及方法

说明书

发明领域

本发明涉及传感器仪器领域，特别是有关于检测在流体中的分析物的传感器仪器系统及其方法。 

背景技术

传感器仪器广泛地被用于检测流体中的分析物。以下是与本发明技术有关的参考文献。 

1、美国专利第4,887,455号在1989年12月9日授予佩纳(Payne)等人的题为“气体传感器”(以下为佩纳的455专利)； 

2、美国专利第5,571,401号在1996年11月5日授予刘易斯(Lewis)等人的题为“用于检测在流体中的分析物的传感器组”(以下为刘易斯的571专利)； 

3、美国专利第6,319,724号在2001年11月20号授予刘易斯等人的题为“应用人工嗅觉仪器对微量分析物的检测”(以下为刘易斯的724专利)； 

4、佩纳等人的文献题为“用交流电高频率对导电高分子材料的频率测量：一种检测挥发性化学物品的新技术”，检测科学技术，第六卷(Meas.Sci.Technol.，6)，1955年，第1500到1507页(以下为佩纳的文献)； 

5、纳格尔(Nagle)等人的文献题为“怎样的和为什么的电子鼻”，国际电气电子工程领域(IEEE Spectrum)，1998年9月，第22到34页(以下为纳格尔的文献)； 

6、贝尔特斯(Balters)等人的文献题为“超小型电子鼻”，国际电气电子工程领域(IEEE Spectrum)，1998年9月，第35到38页(以下为贝尔特斯的文献)； 

7、美国专利第6,631,333号在2003年10月7号授予刘易斯等人的题为“用于遥测气味的方法”(以下为刘易斯的333专利，另外又有美国专利第7,359,802号在2008年4月15日授予同样的发明人，该发明专利是刘易斯的333专利的分案)；和 

8、美国专利第7,465,425号在2008年12月16日授予孙(Sun)的题为“用于检测在流体中的分析物的传感器及方法”(以下为孙的425专利)。 

佩纳的455专利公开了一气体传感器。该传感器的外层有裸露与被测气体的具有半导体性质的一高分子薄膜。应用一交流电流分析仪器对该传感器施加具有特殊共振频率的交流电信号后来检测传感器改变了的电阻抗特征，然后用计算机将该特征与储存在计算机里的参照特征相比较。鉴于所得到的不同的电阻抗图谱，该发明能检测接触了传感器的气体。该专利也公开了其最佳的测试交流频率在100兆周到500兆周之间，因为在此区间，会发生电频率共振的现象。 

刘易斯的401专利公开了用来检测在流体中分析物的传感器组，包括了应用高分子材料与碳黑颗粒组成的对化合物敏感的电阻传感器。传感器有被化学敏感电阻所隔离、但又连接在电阻两端的两导电电极。这样该电阻在两电极之间提供了电流流通的途径。该电阻有众多的相间排列、并与电流流通的途径同向排列的由不导电高分子材料组成的不导电区域和由导电材料组成的导电区域。该电阻在接触流体之中具有第一种浓度的一分析物时，和接触该分析物具有第二种浓度时分别具有不同的电阻值。这样由至少二个以上此类有化学敏感电阻的 传感器所组成的传感器组，对不同的分析物提供了由不同电阻值所表现的不相似性。改变传感器的化学灵敏度可由定量或定性地改变导电和不导电区域的材料组成而达到。这样利用一电测量装置来连接这种传感器组的每一个传感器的导电电极就可以组成检测在流体中的分析物的一电子鼻仪器。 

刘易斯的724专利公开了利用人工嗅觉仪来检测多类分析物。该多类分析物可被用来诊断众多的医学状况，包括口臭、牙周炎、和其他疾病的状况。 

佩纳的的文献公开了一种传感器。当其接触挥发性化学物品时，该传感器的比啶高分子材料薄膜的交流电阻抗会产生电频率共振的现象。 

纳格尔的文献是一个专题报告。其汇集了到上一世纪九十年代末为止的对电子鼻仪器所作的研究和取得的发展。该报告详细介绍了各种用来制作电子鼻仪器的传感器，包括了金属氧化物薄膜传感器、导电高分子材料薄膜传感器、由高分子薄膜涂在晶体表面的重量感应传感器、由高分子材料薄膜涂在晶体表面的表面声波传感器、由栅极表面涂有金属氧化物薄膜的硅场效应晶体管传感器、由应用多声波的光纤传感器、由根据气相色谱、光谱和质谱原理而组成的相对应的传感器。该报告还总结了各种传感器的优缺点。其中对湿度的高灵敏性是所有具有高分子材料薄膜的传感器的一个共同的缺点。