[实用新型]一种用于化学品检测的装置和系统

说明书

相关申请的交叉引用

本实用新型根据35U.S.C§119(e)要求于2010年12月30日提交的美国临时专利申请61/428,826的权益，该申请通过引用全文并入于此。 

技术领域

本公开涉及一种形成在半导体裸片中的化学品传感器。 

背景技术

相关领域说明 

化学品传感器被用在多种应用中。化学品传感器被用于医疗应用、工业应用、机动车应用、安全应用以及家庭应用中。化学品传感器的一些示例是血糖传感器、二氧化碳检测器、机动车废气排放监视器、氡检测器、一氧化碳检测器、爆炸物检测器以及大量各种其他应用。 

在过去，许多化学品传感器体积大型并且相对昂贵。某些化学品传感器被用在其中它们仅能一次性使用的应用中。这些一次性使用传感器通常被用于生物医疗应用。在每次使用之后更换整个化学品检测系统是非常昂贵的。这因此可能大大增加医疗诊断和治疗的成本。 

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型旨在提供一种不需要在每次使用之后更换整个化学品检测装置或者系统的化学品检测装置和系统，从而减小医疗诊断和治疗的成本。 

一个实施例是包括三个半导体裸片的化学品检测系统。该系统的化学品感测部分被形成在第一可替换半导体裸片上。化学品感测部分输出指示了待检测的化学品的存在的模拟信号。该系统进一步包括形成在第二半导体裸片中的模数转换器。该模数转换器接收模拟信号并且将其转换为数字信号。该系统进一步包括形成在第三半导体裸片中的微控制器。该微控制器从模数转换器接收数字信号并且计算待检测的化学品的浓度。 

该化学品传感器形成在与模数转换器和微控制器分离的半导体裸片上。当该化学品传感器安装在系统中时，第一半导体裸片电连接至第二半导体裸片的数字端，包括数字模拟转换器。在已使用了该化学品传感器之后，包括化学品传感器的第一半导体裸片从该系统移除。第一半导体裸片然后被替换为包括化学品传感器的另一半导体裸片。系统然后准备用于第二次使用。 

CMOS模数转换器和复杂的微控制器的制造可以是非常耗费成本的。因为模数转换器和微控制器形成在与包括化学品传感器的裸片相分离的划片(dice)上，所以包括化学品传感器的第一半导体裸片可以相对廉价地制造。 

在一个实施例中，信号放大器形成在具有模数转换器的第二半导体裸片中。信号放大器放大来自化学品传感器的模拟信号以使得模数转换器能做出可靠的转换。在一个实施例中，信号放大器是稳压器。当化学品传感器裸片安装在该系统中时，稳压器控制在化学品传感器的感测电极上的电压并且放大来自该化学品传感器的电流信号。模数转换器然后将经放大的模拟信号转换为数字信号。 

在一个实施例中，模数转换器和微控制器形成在相同的半导体裸片中。 

在备选实施例中，模数转换器和化学品传感器形成在相同的半导体裸片中。 

根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于化学品检测的装置，其特征在于，其包括：支撑结构；裸片连接槽，其位于所述支 撑结构中；第一半导体裸片，其耦合至所述裸片连接槽，所述裸片连接槽被配置为允许易于所述第一半导体裸片在所述裸片连接槽中的移除和安装；化学品传感器，其定位在所述第一半导体裸片中，所述化学品传感器被配置为输出指示选定的化学品的存在的模拟信号；第二半导体裸片，其位于所述支撑结构中并且被耦合至所述第一半导体裸片；模数转换器，其形成在所述第二半导体裸片中，所述模数转换器被配置为接收所述模拟信号并且将所述模拟信号转换为数字信号；第三半导体裸片，其位于所述支撑结构中并且被耦合至所述第二半导体裸片；以及微控制器，其形成在所述第三半导体裸片中，所述微控制器被配置为从所述模数转换器接收所述数字信号并且基于所述数字信号计算所述选定化学品的浓度值。 

在一个实施例中，所述第二半导体裸片包括信号放大器，所述信号放大器被配置为放大所述模拟信号并且将所述模拟信号输出至所述模数转换器。 

在另一实施例中，所述信号放大器为稳压器。 

在另一实施例中，所述第一半导体裸片包括湿度传感器，所述湿度传感器被配置为输出指示湿度的湿度信号。 

在另一实施例中，所述微控制器被配置为部分地基于所述湿度信号估算所述选定化学品的浓度。 

在另一实施例中，该装置进一步包括显示器，所述显示器耦合至所述微控制器并且被配置为显示所述选定化学品的所述浓度值。