[发明专利]多层比色传感器阵列

说明书

背景技术

能够检测化学被分析物例如有机化学被分析物的能力在包括环境监测等在内的多种应用中是重要的。对被分析物的此类检测和/或监测可尤其用于例如个人监测器(如可由个人佩戴或携带的监测器)和/或区域监测器(如可置于所需环境中的监测器)中。

已经开发出了许多用于检测化学被分析物的方法，例如光学法、重量分析法、微电子机械法和比色法。虽然比色设备目前可用于一系列被分析物，但大多是基于使用染料或有色化学指示剂来检测。此类化合物通常具有选择性，这意味着可能会需要多个传感器，以便检测各类化合物。此外，这些系统中的许多由于光漂白或不良副反应而具有寿命局限性的问题。许多此类系统还依靠复杂或笨重的光电元件进行光学询问。

发明内容

本文公开了用于检测被分析物存在的方法和装置。此类方法和装置可包括阵列，所述阵列包括至少两个对所关注的被分析物具有不同响应的感测元件。这些感测元件各自包括至少光学响应层，该光学响应层包括至少对被分析物高度响应的子层。阵列的至少一个感测元件还包含对被分析物响应最小的子层，该子层构成光学响应层的厚度的一部分。

因此在一个方面，本文公开了一种用于光学检测被分析物的阵列，该阵列包括至少两个能够单独光学询问的感测元件，其中每一感测元件包括位于两个反射层之间的光学响应层，其中每一感测元件的光学响应层包括至少对被分析物高度响应的第一子层，并且其中至少一个感测元件的光学响应层还包括对被分析物响应最小的第二子层，其中各感测元件的第一子层和第二子层各自具有一定厚度，并且其中一个感测元件的第一子层和第二子层的厚度分别显著不同于另一个感测元件的第一子层和第二子层的厚度。

因此在另一方面，本文公开了一种检测被监测气氛中的被分析物的光学方法，包括：提供包括至少第一感测元件和至少第二感测元件的阵列，所述第一感测元件在被监测气氛存在第一较低被分析物浓度的情况下从第一外观改变为第二外观，并且在存在第二较高被分析物浓度的情况下从第二外观改变回第一外观；所述第二感测元件在存在第一较低被分析物浓度的情况下并不从第一外观改变为第二外观；在存在介于较低和较高浓度之间的第三中等被分析物浓度的情况下从第一外观改变为第二外观；并且在存在第二较高被分析物浓度的情况下并不从第二外观改变回第一外观；以及将感测元件的阵列暴露于潜在包含被分析物的气氛中。

本发明的这些方面以及其他方面在下面的具体实施方式中将显而易见。然而，在任何情况下都不应将上述发明内容理解为是对要求保护的主题的限制，该主题仅受所附权利要求书的限定，并且在审查期间可以进行修改。

附图说明

图1为示例性感测元件的一部分的侧剖视图。

图2为示例性感测元件呈现的反射光谱的通用图。

图3为示例性感测元件的一部分的侧剖视图。

图4a、4b和4c为示例性感测元件的部分的侧剖视图。

图5为两个感测元件的示例性阵列对被监测气氛中的不同被分析物浓度的响应的代表性绘图。

图6为呼吸器的透视图，其中可置换的吸附剂滤筒包括感测元件的阵列。

图7为用于图6所示呼吸器中的可置换滤筒的侧剖视图。

图8为示出对于不同感测元件在暴露于不同浓度的测试被分析物之后所观察到的波长偏移的实验数据图。

在上述多张图中，相同的参考符号表示相同的元件。除非另外指明，否则本文件中的所有附图均未按比例绘制，并且选择这些附图是为了示出本发明的不同实施例。具体地讲，除非另外指明，否则各种组件的尺寸仅以例示方式描述，并且不应从附图推断所述各种组件的尺寸之间的关系。尽管在本公开中可能使用了例如“顶部”、“底部”、“上面”、“下面”、“下方”、“上方”、“前部”、“背部”、“向外”、“向内”、“向上”、“向下”、“第一”和“第二”等术语，但应当理解，除非另外指明，否则这些术语仅以其相对含义进行使用。特别是，在给定上下文中表征某些参数(如浓度)为“较低”、“中等”和/或“较高”应当理解为在该给定上下文中以相对(比较)含义进行解释(例如，“中等”浓度介于所述上下文中所提及的“较低”浓度和“较高”浓度之间)。

具体实施方式