[发明专利]用于物质或环境条件的光学传感的装置与方法

权利要求书

1.一种用于在流体中物质或环境条件的光学传感的装置，所述装置包括：

多个不重叠的相邻传感元件，每个所述的传感元件包括用于产生波长特异干涉效应的层状光学元件，其中每个所述的层状光学元件是处理过的以致对预定的物质或预定的环境条件作出响应，以导致光学上可检测的改变；以及

其中，所述传感元件是在波长特异干涉效应和所述光学上可检测的改变这两方面互相区分的，以致当所述装置是由多波长照明的普通照明光束来照射时，在反射照明或发射照明上进行的光谱分析能够同时传感多个物质或环境条件。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述层状光学元件包括至少一层多孔硅。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述传感元件是通过所述至少一层多孔硅的厚度来区分的。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述至少一个所述传感元件是通过将指示剂至少部分地放置在所述至少一层多孔硅的孔内来处理的。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述至少一个所述传感元件是通过所述至少一层多孔硅的表面的氧化来处理的。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：每个传感元件的所述层状光学元件包括至少一层，该层厚度为0.2至10微米。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：至少一个所述传感元件是通过将指示剂与所述传感元件相关联来处理的。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述指示剂是至少一层的所述层状光学元件的主要结构成分。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：至少一个所述传感元件的所述指示剂包括温度响应材料。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：至少一个所述传感元件的所述指示剂包括压力响应材料。

11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：至少一个所述传感元件的所述指示剂是对预定物质或预定环境条件的存在作出响应的，以在吸收光谱中产生改变。

12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：至少一个所述传感元件的所述指示剂是对预定物质或预定环境条件的存在作出响应的，以在折射指数中产生改变。

13.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：至少一个所述传感元件的所述指示剂是对预定物质或预定环境条件的存在作出响应的，以在维度中产生改变。

14.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：至少一个所述传感元件的所述指示剂包括以下的至少一种：pH敏感染料、卟啉、金属卟啉、蛋白质、抗体和DNA。

15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述多个传感元件包括至少三个传感元件。

16.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述多个传感元件包括至少四个传感元件。

17.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：参考元件，配置为与所述多个传感元件相邻的非重叠关系；所述参考元件包括层状光学元件，用于产生区别于每个所述传感元件的波长特异干涉效应的波长特异干涉效应；所述参考元件是不提供指示剂的，以致当与所述传感元件一起被照射时可提供校准参考。

18.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述多个传感元件是整合在普通半导体芯片上的。

19.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于：还包括照明装置，引导多波长的光同时照向所有的所述参考元件。

20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于：还包括光谱分析装置，配置为接收和分离从所述传感元件反射的或者穿过所述传感元件发射的光的光谱分量，因而识别对应于每个传感元件和/或参考元件的光谱特征，并检测在那些指示每个传感元件的指示剂的状态的光谱特征中的变化。

21.一种用于在流体中传感物质或环境条件的方法，包括：

（a）提供任意前述权利要求所述的装置；

（b）引导多波长的光同时照向所有的所述参考元件；以及

（c）分离从所述传感元件反射的或者穿过所述传感元件发射的光的光谱分量，因而识别对应于每个传感元件和/或参考元件的光谱特征，并检测在那些指示每个传感元件的指示剂的状态的光谱特征中的变化。