用于分析物检测的装置和关联方法_3

文档序号:9872308阅读:来源:国知局
606和第二 607多路复用器。此外或备选地,测量电路可以包括模数转换器和施米特触发器以便使能阈值(即,定性)检测而不是定量电压测量。该测量电路被配置为测量传感器节点处的电势差以便使能确定分析物的存在和/或数量。第一多路复用器606连接到多个第一电极601的端子608,并且第二多路复用器607连接到多个第二电极602的端子609。多路复用器606、607被配置为使能通过将第一电极端子608之一和第二电极端子609之一连接到伏特计605的相应端子610、611,选择性地确定特定传感器节点的电势差。
[0070]在上述实施例中,配置所述装置以使得传感器节点处的第一601和第二 602电极用作电化学传感器的阳极和阴极(反之亦然),并且第二电极602用作基准电极,相对于该基准电极测量第一电极601的电势。因此,使用这种配置,第二电极602充当电压基准和电流源或漏极(drain)。
[0071]为了提高电压测量的准确性,所述装置可以包括另一电极712,其通过电解质713(可以与将多个第一电极701与多个第二电极702分隔开的电解质703相同)与多个第二电极702分隔开,如图7中所示。多个第二电极702可以由二茂铁(ferrocene)形成,并且另一电极712可以由锂形成。在该实施例中,配置所述装置以使得传感器节点处的第一 701和另一 712电极用作阳极和阴极(反之亦然),并且第二电极702用作基准电极。这样,相对于第二电极702(其未包括在电化学反应中)测量第一电极701的电势,而另一电极712充当电流源或漏极。
[0072]图8示出适合于与图7的实施例一起使用的测量电路。除了先前测量电路的伏特计和多路复用器(和/或模数转换器和施米特触发器)之外,该测量电路在传感器节点的第二电极802与另一电极812之间进一步包括反馈环路814,反馈环路814用于保持第二电极802处于基准电势,并且维持在第一 801与另一 812电极之间的电流。
[0073]可以通过使用恒电势器和控制器(未示出)替换测量电路的伏特计,将本装置配置用于伏安法,而不是使用电势差的测量来确定分析物的存在和/或数量。在这种情形中,恒电势器(在控制器的影响下)被配置为在传感器节点处的第一与第二电极之间施加变化的电势差,并且响应于所施加的电势差而测量第一电极处的电流峰值。为了实现分析物检测/测量,配置第一电极以使得电流峰值的位置和/或大小依赖于分析物的存在和/或数量。这可以通过在第一电极处使用适当的分析物敏感材料(例如用于检测水的氧化石墨烯)来实现。
[0074]如图9a中所示,所施加的电压以受控循环方式倾斜上升和下降,并且在第一电极处测量产生的电流。图9b示出使用该方法获得的典型I/V曲线的一个实例。在施加的电压与特定还原(EP。)或氧化(Epa)反应的电化学电势(活化能)匹配的位置出现电流峰值。峰值的定位因此可以用于研究化学反应并且确定分析物(多种)。在某些情况下,第一电极的电导能够影响电流峰值的高度,这也可以用于确定分析物的存在和/或数量。
[0075]图10示出本装置的另一个实例(包括虚线框505中示出的多个第一电极、多个第二电极、电解质、端子以及测量电路),其进一步包括电子显示器1016、扬声器1017、发送器1018(或收发器)、处理器1019以及存储介质1020作为测量电路的一部分,它们通过数据总线1021电连接到彼此。所述装置可以是电子设备、便携式电子设备、便携式远程通信设备、传感器阵列中的一个或多个,以及用于上述任意设备的模块。
[0076]在某些实施例中,测量电路可以被配置为测量传感器节点的电性能并且向装置的用户提供原始数据,使得他/她可以基于该测量手动检测分析物的存在并且量化分析物。但是,在其它实施例中,测量电路可以被配置为使用电性能测量自动确定分析物的存在和/或数量,并且向用户指示结果(具有或没有电性能测量的指示)。该特性因此为用户提供最终结果而不需要他/她从原始数据得出该结果。
[0077]电子显示器1016和扬声器1017被配置为向所述装置的用户提供来自传感器节点的电性能测量(和/或分析物的存在和/或数量的指示),而发送器/收发器1018被配置为将数据发送到另一个设备。发送器/收发器1018因此使用户能够从远程位置监视分析物的存在和/或数量。
[0078]处理器1019被配置用于所述装置的一般操作,方式为:将信令提供给其它组件以及从其它组件接收信令以便管理其操作。存储介质1020被配置为存储计算机代码,该计算机代码被配置为执行、控制或实现所述装置的操作。存储介质1020还可以被配置为存储其它组件的设置。处理器1019可以访问存储介质1020以取回组件设置,以便管理其它组件的操作。处理器1019可以是微处理器,包括专用集成电路(ASIC)。存储介质1020可以是临时存储介质,例如易失性随机存取存储器。另一方面,存储介质1020可以是永久存储介质,例如硬盘驱动器、闪存或非易失性随机存取存储器。
[0079]在其中测量电路被配置为自动判定分析物是否存在以及分析物的数量的实施例中,处理器1019还可以被配置为接收电性能测量,并且将此测量与存储介质1020中的预定校准数据(例如电势差的预定测量对比分析物含量)相比较。
[0080]图1la中示意性地示出使用装置确定分析物的存在和/或数量的方法的主要步骤1122-1123。同样,图1lb中示意性地示出制造装置的方法的主要步骤1124-1125。
[0081]可以使用多种不同制造工艺形成本装置。具体地说,可以使用丝网印刷、凹版印刷、喷墨印刷或卷对卷印刷制造整个器件,从而显著降低其制造成本。在这种情形中,可以使用导电环氧树脂将不能直接印刷的关联测量电路的任何组件结合到所述装置。
[0082]图12示意性地示出根据一个实施例的提供计算机程序的计算机/处理器可读介质1226。在该实例中,计算机/处理器可读介质1226是盘,例如数字通用光盘(DVD)或压缩光盘(CD)。在其它实施例中,计算机/处理器可读介质1226可以是以执行本发明功能的方式被编程的任何介质。计算机/处理器可读介质1226可以是可移动存储设备,例如记忆棒或存储卡(SD、迷你SD、微型SD或纳米SD)。
[0083]计算机程序可以包括被配置为执行、控制或实现图1Ia或I Ib的方法步骤1122-1123、1124-1125中的一个或多个的计算机代码。具体地说,计算机程序可以被配置为测量传感器节点的电性能,并且还可以被配置为基于电性能测量确定分析物的存在和/或数量。此外或备选地,计算机程序可以被配置为控制上述制造工艺以便形成/组装所述装置。
[0084]附图中示出的其它实施例已具备对应于先前描述的实施例的类似特性的参考标号。例如,特性编号I还可以对应于编号101、201、301等。这些编号的特性可能出现在附图中,但可能不会在这些特定实施例的描述中被直接引用。它们仍在附图中提供以便有助于理解其他实施例,特别是相对于先前描述的类似实施例的特性。
[0085]本领域技术人员将理解,任何提及的装置/设备和/或特定提及的装置/设备的其它特性可以通过布置的装置提供,以使得它们变得被配置为仅当启用(例如开启等)时执行所需操作。在此类情况下,它们可能不一定在非启用状态(例如关闭状态)下将适当的软件加载到活动存储器中,并且仅在启用状态(例如开启状态)下加载适当的软件。所述装置可以包括硬件电路和/或固件。所述装置可以包括加载到存储器中的软件。此类软件/计算机程序可以被记录在相同的存储器/处理器/功能单元和/或一个或多个存储器/处理器/功能单元上。
[0086]在某些实施例中,可以使用适当的软件对特定提及的装置/设备进行预编程以便执行所需操作,并且其中可以启用适当的软件以便由下载“密钥”的用户例如用于解锁/启用软件及其关联的功能。与此类实施例关联的优点可以包括当设备需要进一步功能时,减少下载数据的需要,并且这可以在以下实例中很有用:其中设备被视为具有足够的容量以便存储此类预编程的软件以实现用户可能未启用的功能。
[0087]将理解,除了提及的功能之外,任何提及的装置/电路/元件/处理器还可以具有其它功能,并且这些功能可以由相同的装置/电路/元件/处理器执行。一个或多个公开的方面可以包含记录在适当的载体(例如存储器、信号)上的关联计算机程序和计算机程序(其可以源/被传输编码)的电子分发。
[0088]将理解,在此描述的任何“计算机”可以包
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