[发明专利]具有光伏电源的分析设备

说明书

技术领域

本发明总体上涉及包括电源的分析设备。

背景技术

现代的分析系统典型地由电流和电压供电。虽然该系统的子元件可以由主系统电力供电，但是该电力必须对于每个元件都转变（transform）为期望的电压或电流。一些元件需要较窄变化范围和/或具有较低噪音的非常低电平的稳流或稳压，而这可能很难基于该主系统电力产生。

在生物化学和分析化学领域，实验室的研究人员有时基于电化学响应中的小差别来分析样品。为此，电化学检测器通常需要固定的、小电力的输入并显现出对电流或电压上的微小波动和变化的较高敏感度。电化学检测器可以使用由施加偏压操纵的参考电极组合。该偏压施加在两个电极中间，其中一个电极承载电化学检测器的输出信号。进而（in turn），该检测器连接到记录设备，该记录设备提供对发生在该检测的活性表面（active surface）上发生的事件的永久性记录。

生物医学和生物化学调查中的重要问题是监测生物活性化合物的微小量（例如，微微克(picogram)或毫微微克(femtogram)级别）的能力。这转化为对如下分析系统的需要：对目标化合物足够敏感、在生理学上相关浓度范围上的线性，以及与剩余系统元件的兼容性。该系统通常需要固定和精确的电力供应装置。即使是偏离期望的电压的较小改变也会导致巨大的性能误差。

另一个对敏感的电子仪器的重要的考虑是减少或去除由电力供应装置造成的噪声。在检测器电极的例子中，噪声可能是尤其令人烦恼的。检测器电极表现出相对高的阻抗，该电极要求偏压电力供应装置（biasing power supply）高度绝缘（insulation），从而保持足够的噪声性能。与之相反，其它研究元件典型地由高电压供电且对噪声和电压波动相对地不敏感。当高电源将噪声引入更敏感的元件时产生了问题。来自电力供应装置的小的改变、误差以及噪声可以导致设备和系统的精确度上的巨大误差。电力供应输出上的较大改变因此限制被供电设备的敏感度。

一种向电化学检测器供电的方法是用传统的AC电力供应装置。AC电力供应装置典型地和变压器组合使用以将系统电力转换为用于检测器的固定的偏压。然而，AC电力供应装置固有地产生噪声并且因此不适合用于敏感的电子元件。

另一种向电化学检测器供电的方法是用传统的DC/DC电力供应装置。与AC电力供应装置类似，传统的DC/DC电力供应装置典型地向传感器电路注入显著电平的转换信号噪声。注意到在当使用DC/DC电力供应装置向连接到浮动电极的前端放大器级供电时发现同样的问题。高效的操作需要良好的绝缘（insulation）和电力噪声隔离（separation）。已经发现传统的DC/DC电力供应装置在向敏感的设备（诸如电化学检测器）供电时通常在偏压中产生不能接受的误差和/或向系统注入过多的噪声。

此外，特别是在流体环境中，传统的电力供应装置表现出如何使设备接地而没有串音的问题。在一些情况下，例如当在有易燃的化合物的情况下工作时，传统电源的接线和开触点（open contact）甚至表现出安全危险。

另一种用于向系统元件供电的方法使用单独的、自含的（self-contained）电源，例如标准电池。标准电化学电池减少向系统中引入噪声的风险。但是电池表现出若干缺陷。一个缺陷是，用户更希望系统只使用一个电源。优选地，该系统插入持续可用的电源（诸如电插座）中。电池还表现出其自身特有的问题，例如缓慢放电和需要手动更换。该系统典型地不得不被设计为考虑随着电池老化的电漂移。电池还占用空间，这对于一些应用也可以是有问题的。此外，电池无法接通和断开。

鉴于前述，具有克服已知的电力供应装置的上述和其它缺点的方法和装置会是有利的。

提供一种可以提供处于对于高敏感度设备足够的范围内的小电压的电力供应装置会是有利的。提供一种改进的、用于和生物医学和生物化学测试和分析设备一起使用的电力供应装置会是有利的。

提供一种提供恒定和精确的电流和电压的电力供应装置会是有利的。提供一种具有最小噪声的电力供应装置会是有利的。提供一种用于提供一致的、绝缘的电压或电流的方法和设备会是有利的。

提供一种与现有的系统结合且不需要单独的电力连接的电力供应装置会是有利的。提供一种减少或去除接地问题的电力供应装置会是有利的。提供一种浮动的且可以提供在电子系统不同部分的电力供应装置会是有利的。提供一种可以接通和断开的电力供应装置会是有利的。

提供一种和分析检测器结合的电源会是有利的。

本发明的设备和方法提供了这些和其它的优点。

发明内容