包含校准信息的电子器件及其使用方法

包含校准信息的电子器件及其使用方法
【专利摘要】本发明提供了生成用于与吸收性电容式蒸汽传感器一起使用和用于校准所述吸收性电容式蒸汽传感器的基准相关性的方法。本发明还公开了一种包含所述基准相关性的电子制品及其使用方法。
【专利说明】包含校准信息的电子器件及其使用方法
【背景技术】
[0001]在许多应用领域中均要监测蒸汽的存在及其在空气中的浓度。已开发出多种用于检测蒸汽(例如，挥发性有机物(VOC))的方法，包括例如光致电离、气相色谱法、重量分析技术、光谱技术(例如，质谱测定法、荧光光谱法)和吸收传感技术。
[0002]在一种吸收性电容式传感器中，两个通常平行(其中至少一者是多孔的)或交错的导电电极通过待分析蒸汽(即，被分析物蒸汽)可在扩散到其中的电介质微孔材料层进行分隔。随着吸收到电介质微孔材料中的蒸汽量增加，电介质微孔材料的介电性能发生变化(通常为非线性变化)。如本文所用，术语“吸收”是指材料逐渐沉积在电介质微孔材料内，无论其是仅吸收到孔壁或是溶解到主体电介质微孔材料中。
[0003]吸收性电容式传感器的响应通常取决于传感器参数，诸如(例如)电介质微孔材料层的孔隙度和厚度和/或电极面积，其可在制造公差内发生一定程度的变化。将传感器的所测电容与实际的被分析物蒸汽浓度准确关联需要克服这样的问题，即，需要高成本的复杂制造方法和/或对各个传感器的耗时费力的校准。
[0004]测量单一被分析物蒸汽浓度下电容式传感器的灵敏度通常通过以下操作实现:将传感器置于可控气氛室中，引入所需含量的所需被分析物蒸汽，然后测量传感器的电容。将此过程在不同浓度下重复多次，以针对具体电容式传感器生成校准曲线。一旦生成校准曲线，就可根据校准曲线容易地将使用传感器在未知被分析物蒸汽含量下的电容测量值与独特浓度关联。对电容式传感器旨在使用的每种溶剂重复该工序。
[0005]因此，为了确保此类传感器将按照预期起作用，可能有必要的是在制造运行期间针对数百个或数千个传感器样品生成被分析物蒸汽的校准曲线，或由于落在极窄的制造公差之外而淘汰大量传感器，从而确保传感器在销售之前的正确校准。

【发明内容】

[0006]目前发现，对于上述类型的吸收性电容式传感器，在固定浓度的第一蒸汽下获得的第一实际电容(Cl)与使用固定浓度的第二蒸汽获得的第二实际电容(C2)的比率(gp，C1/C2)对于类似设计的电容式传感器是基本上恒定的:例如，根据制造方法制备的电容式传感器。根据此意外的发现，本发明人已开发出一种方法，其用于校准此类电容式传感器并将其用于与常规方法相比大幅减少了精力和花费的领域中。该方法可生成可与电子器件一起并入的校准库，这些电子器件包括此类吸收性电容式传感器元件或适于结合此类吸收性电容式传感器元件使用。
[0007]因此，在一个实施方式中，本发明提供一种生成基准库的方法，该方法包括以下步骤:
[0008]a)测量在标准温度下暴露于已知浓度(Y)的第一被分析物蒸汽时的基准电容式传感器元件的电容(CMf)，其中基准电容式传感器元件包括设置在第一和第二导电电极之间并且与二者接触的电介质微孔材料层，并且其中被分析物蒸汽的至少一部分被吸收到电介质微孔材料的孔内；[0009]b)测量在标准温度下缺乏第一被分析物蒸汽时的基准电容式传感器元件的基线
电名Cref基线)； [0010]C)确定实际基准电容Cref实际，其中[0011 ]Cref 实际=Cref-Cref 基线；
[0012]d)测量暴露于已知浓度的第二被分析物蒸汽时的基准电容式传感器元件的电容(Cn2);
[0013]e)确定相对基准电容(Cn2ref),其中
[0014]Cn2ref= (Cn2-Cref 基线)/Cref 实际；
[0015]f )在至少两种另外不同浓度的第二被分析物蒸汽下重复步骤d)和e)；
[0016]g)确定Cn^f与第二被分析物蒸汽的浓度之间的第一基准相关性；和
[0017]h)将第一基准相关性记录到计算机可读介质上。
[0018]在一些实施例中，该方法还包括:
[0019]i)测量暴露于已知浓度的第三被分析物蒸汽时的基准电容式传感元件的电容(Cn3);
[0020]j)确定 Cn3ref，其中

Cn3ref ^n3 ^ref 基线)/Cref 实际；
[0021]k)在至少两种另外不同浓度的第三被分析物蒸汽下重复步骤i)和j);
[0022]I)确定Cn3Mf与第三被分析物蒸汽的浓度之间的第二基准相关性；和
[0023]m)将第二基准相关性记录到计算机可读介质上。基准库可用于(例如)电子蒸汽传感器的制造应用中。因此，在另一方面，本发明提供一种电子器件，其包括具有其上存储的信息的计算机可读介质，该信息包括可根据本发明的方法制备的基准库。
[0024]在一些实施例中，该电子器件还包括:
[0025]适于对至少集成电容式传感器元件供电的操作电路，其中集成电容式传感器元件与基准电容式传感器元件的构造基本上相同；
[0026]与操作电路电连通的检测模块，其中检测模块适于接收来自集成电容式传感器元件的电信号；
[0027]可通信地连接到检测模块和计算机可读介质的处理器模块，其中处理器模块适于:
[0028]获得暴露于未知浓度的指定被分析物蒸汽时的集成电容式传感器元件的电容(Cmk),对于该指定被分析物蒸汽而言，相应的基准相关性存在于校准库中；
[0029]获得集成电容式传感器元件的基线电容(Cintsa)；
[0030]获得相对电容Cunk Ml= (Cunk-Cint基线)/R_v，其中R_v可通过如下方法获得，该方法包括:
[0031]将集成传感器元件暴露于已知第一蒸汽浓度的第二被分析物，其中集成传感器元件包括设置在两个电极之间并且与二者接触的微孔材料层，并且其中第二被分析物的至少一部分被吸收到微孔材料的孔内；
[0032]测量在集成传感器元件暴露于已知第一蒸汽浓度的第二被分析物时的集成传感器元件的第一电容(Cint measl)；
[0033]测量在集成传感器元件暴露于已知第二蒸汽浓度的第二被分析物时的集成传感器元件的第二电容(C


int meas2 ) ?[0034]获得差值(ΛCintmeas),其中
[0035]Δ C^nt meas I Cint measl ^int meas2 I ;
[0036]获得第一蒸汽浓度的第二被分析物下的基准传感器元件的第一相对基准电容(Cn2refl)与第二蒸汽浓度的被分析物下的基准传感器元件的第二相对基准电容(Cn2M2)之间的差值(ACn2ref),其中 ACn2ref=I ^refl-Cn2ref2 ;矛口
[0037]按照Δ Cint meas/ Δ Cn2ref 计算 Rconv ；
[0038]将Cmk rel与基准库中的相应基准相关性进行比较并获得被分析物蒸汽的实际浓度；和
[0039]下列中的至少一种:
[0040]将实际浓度记录到计算机可读介质上；或
[0041]将实际浓度传送至显示构件；和
[0042]可通信地连接到显示构件和处理器模块的通信接口模块，
[0043]其中操作电路将电能提供给至少检测模块、处理器模块、显示构件和通信接口模块。
[0044]在一些实施例中，操作电路与适于加热集成电容式传感器元件的加热元件电连通。
[0045]在一些实施例中，电子器件还包括与操作电路电连通的集成电容式传感器元件，其中集成电容式传感器元件与基准电容式传感器元件的构造相同。
[0046]在另一方面，本发明提供一种制备校准的电子传感器的方法，该方法包括:
[0047]提供包括集成电容式传感器元件的电子器件，该集成电容式传感器元件根据本发明与操作电路电连通；
[0048]获得集成电容式传感器元件的基线电容(Cintsa)；
[0049]通过如下方法获得R_v，该方法包括:
[0050]将集成传感器元件暴露于已知第一蒸汽浓度的第二被分析物，其中集成传感器元件包括设置在两个电极之间并且与二者接触的微孔材料层，并且其中第二被分析物的至少一部分被吸收到微孔材料的孔内；
[0051]测量在集成传感器元件暴露于已知第一蒸汽浓度的第二被分析物时的集成传感器元件的第一电容(Cint measl)；
[0052]测量在集成传感器元件暴露于已知第二蒸汽浓度的第二被分析物时的集成传感器元件的第二电容(C


int meas2 ) ?
[0053]获得差值(ΛCintmeas),其中
[0054]Δ Cint meas— I Cint measi Cint meas21 ;
[0055]获得第一蒸汽浓度的第二被分析物下的基准传感器元件的第一相对基准电容(Cn2refl)与第二蒸汽浓度的被分析物下的基准传感器元件的第二相对基准电容(Cn2M2)之间的差值(ACn2ref),其中 ACn2ref=I ^refl-Cn2ref2 I ;
[0056]按照Δ Cint 腿J A Cn2ref 计算 Rconv ;和
[0057]将R_v和Cint 存储在电子器件上以提供校准的电子传感器。
[0058]在另一方面，本发明提供一种根据本发明制备的校准的电子传感器。
[0059]在另一方面，本发明提供一种使用校准的电子传感器的方法，该方法包括:[0060]提供根据本发明的校准的电子传感器；
[0061]测量在标准温度下暴露于未知浓度的指定被分析物蒸汽时的集成电容式传感器元件的电容(Cunk)；
[0062]获得相对电容Cunk rel= (Cunk-Cint 基线)/Rconv ；
[0063]将Cmk rel与基准库中的相应基准相关性进行比较并获得被分析物蒸汽的实际浓度；和
[0064]下列中的至少一种:
[0065]将被分析物蒸汽的实际浓度记录到计算机可读介质上；或
[0066]将被分析物蒸汽的实际浓度传送至显示构件。
[0067]目前发现，在一些情况下(例如，其中电容式传感器元件彼此之间具有高可重复性的情况)，实际电容与传感器元件的基线电容的比率是基本上恒定的。
[0068]因此，在第二个实施方式中，本发明提供一种生成基准库的方法，该方法包括以下步骤:
[0069]a)测量在标准温度下暴露于已知浓度(Y)的第一被分析物蒸汽时的基准电容式传感器元件的电容(Cnl)，其中基准电容式传感器元件包括设置在第一和第二导电电极之间并且与二者接触的电介质微孔材料层，并且其中被分析物蒸汽的至少一部分被吸收到电介质微孔材料的孔内；
[0070]b)测量在标准温度下缺乏第一被分析物蒸汽时的基准电容式传感器元件的基线电各(Cref基线)；
[0071]c)确定相对基准电容(Cnlref),其中
[0072]Cnlref= (Cnl-Cref 基线)/Cref 基线；
[0073]d)在至少两种另外不同浓度的第一被分析物蒸汽下重复步骤a)和c);
[0074]e)确定Cntof与第一被分析物蒸汽的浓度之间的第一基准相关性；和
[0075]f )将第一基准相关性记录到计算机可读介质上。
[0076]在一些实施例中，上述方法还包括:
[0077]g)测量暴露于已知浓度的第二被分析物蒸汽时的基准电容式传感元件的电容(Cn2);
[0078]h)确定 Cn2ref，其中

Gn2ref ^n2 ^ref 基线)/Cref 基线；
[0079]i)在至少两种另外不同浓度的第二被分析物蒸汽下重复步骤g)和h)；
[0080]j )确定第二基准相关性，其中第二基准相关性包括Cn2Mf与第二被分析物蒸汽的浓度之间的数学或图形相关性；和
[0081]k)将第二基准相关性记录到计算机可读介质上。
[0082]在另一方面，本发明提供一种电子器件，其包括具有其上存储的信息的计算机可读介质，该信息包括根据本发明的方法制备的基准库。
[0083]在一些实施例中，该电子器件还包括:
[0084]适于对至少集成电容式传感器元件供电的操作电路，其中集成电容式传感器元件与基准电容式传感器元件的构造基本上相同；
[0085]与操作电路电连通的检测模块，其中检测模块适于接收来自集成电容式传感器元件的电信号；[0086]可通信地连接到检测模块和计算机可读介质的处理器模块，其中处理器模块适于:
[0087]获得暴露于未知浓度的指定被分析物蒸汽时的集成电容式传感器元件的电容(Cmk),对于该指定被分析物蒸汽而言，相应的基准相关性存在于校准库中；
[0088]获得集成电容式传感器元件的基线电容(Cintsa)；
[0089]犾得相对电各(Cunkrei) = (Cunk-Cint 基线)/Cint 基线;
[0090]将Cmk rel与基准库中的相应基准相关性进行比较并获得被分析物蒸汽的实际浓度；和
[0091]下列中的至少一种:
[0092]将实际浓度记录到计算机可读介质上；或
[0093]将实际浓度传送至显示构件；和
[0094]可通信地连接到显示构件和处理器模块的通信接口模块，
[0095]其中操作电路将电能提供给至少检测模块、处理器模块、显示构件和通信接口模块。
[0096]在一些实施例中，电子器件还包括与操作电路电连通的集成电容式传感器元件，其中集成电容式传感器元件与基准电容式传感器元件的构造相同。
[0097]在另一方面，本发明提供一种制备校准的电子传感器的方法，该方法包括:
[0098]提供根据本发明的电子器件；
[0099]通过如下方法获得集成电容式传感器元件的基线电容(Cintsa),该方法包括:
[0100]将集成传感器元件暴露于已知第一蒸汽浓度的第一被分析物，其中集成传感器元件包括设置在两个电极之间并且与二者接触的微孔材料层，并且其中第二被分析物的至少一部分被吸收到微孔材料的孔内；
[0101]测量在集成传感器元件暴露于已知第一蒸汽浓度的第二被分析物时的集成传感器元件的第一电容(Cint measl)；
[0102]获得第一蒸汽浓度的第一被分析物下的基准传感器元件的第一相对基准电容
(Cnirefi );
[0103]按照Cint ffleasl/(l+Cnlrefl)计算 Cint 基线；和
[0104]将Cintsa存储在电子器件上以提供校准的电子传感器。
[0105]在又一方面，本发明提供一种根据本发明制备的校准的电子传感器。
[0106]在又一方面，本发明提供一种使用校准的电子传感器的方法，该方法包括:
[0107]提供根据本发明的校准的电子传感器；
[0108]测量在标准温度下暴露于未知浓度的指定被分析物蒸汽时的集成电容式传感器元件的电容(Cunk)；
[01 09]犾得相对电各(Cunk rei) = (Cunk-Cint 基线)/Cint 基线;
[0110]将Cmk rel与基准库中的相应基准相关性进行比较并获得被分析物蒸汽的实际浓度；和
[0111]下列中的至少一种:
[0112]将被分析物蒸汽的实际浓度记录到计算机可读介质上；或
[0113]将被分析物蒸汽的实际浓度传送至显示构件。[0114]有利地，本发明对在制造期间或由最终使用者校准吸收性电容式传感器所需的时间和精力方面提供了显著的改善。此外，根据本发明可容易地实现湿度校正。
[0115]由于吸收层的孔隙度、电极面积和吸收层厚度未显著地涉及使用根据本发明的技术将电容转化成浓度，因此不需要复杂的制造方法来非常精确地控制这些参数。例如，根据本发明，不必非常均匀地涂布吸收层。另外，电极面积不必特别一致，这允许所用制造方法更加灵活。
[0116]本发明(包括权利要求书)的方法中提及的步骤可以任何合适顺序实施，除非另外指明。
[0117]在本文中:
[0118]术语“基线电容”是指在相同条件下在缺乏被分析物蒸汽的情况下将观察到的电容；
[0119]与材料层相关的术语“可渗透的”意指在其中存在所述层的区域内，所述层是充分多孔的，从而至少一种有机化合物可非反应性地渗透穿过其厚度(例如，在25°C下)；
[0120]术语“基准相关性”是指电容值与被分析物的浓度两者之间的相关性，该相关性可为例如数学相关性、表格相关性和/或图形相关性；和
[0121 ] 术语“实际电容”是指观察到的电容减去基线电容。
[0122]在考虑【具体实施方式】以及所附权利要求书之后，将进一步理解本发明的特征和优点。
【专利附图】

【附图说明】
[0123]图1A为16个传感器暴露于IOOppm的MEK蒸汽和暴露于25ppm的甲苯蒸气时的实际电容的图线。
[0124]图1B为16个传感器暴露于25重量份每一百万份(ppm)甲苯蒸气时的实际电容除以传感器暴露于25ppm的甲乙酮(MEK)蒸汽时的实际电容的图线。
[0125]图2示出相对电容相对于各种有机蒸汽的被分析物浓度的图线。
[0126]图3A为根据本发明的一示例性电子器件300的示意性平面图；和
[0127]图3B为图3A中所示集成电容式传感器元件310的放大剖视示意图。
[0128]在所有情况下，对本发明进行示例性而非限制性地展示。应当理解，本领域的技术人员可以设计出大量其他修改形式和实施例，这些修改形式和实施例也在本发明的原理的范围和精神内。
【具体实施方式】
[0129]本发明中提及的电容式传感器元件包括设置在第一和第二导电电极之间并且与二者接触的电介质微孔材料层。被分析物蒸汽被吸收到电介质微孔材料中，导致电介质微孔材料层的介电常数发生变化，从而导致传感器元件的电容发生变化。
[0130]现参见图3B，一示例性的此电容式传感器元件310包括设置在(例如，被夹在)第一和第二导电电极316、314之间并且接触这二者的吸收性本质多孔材料层312。第一导电电极316设置在任选的介电基板318上。在图3B中所示的实施例中，至少第二电极314可被传感器元件旨在与其一起使用的被分析物蒸汽渗透。例如，在如图3B中所示的构造中，第二电极有利地是多孔的(包括微孔的)以有利于被吸收性本质多孔材料吸收。
[0131]在一替代构造中，第一和第二电极可并列设置在介电基板的表面上(例如，在单个平面内)，由吸收性本质多孔材料分隔。在此实施例中，被分析物蒸汽可能不会渗透第二导电电极。在此情况下，可使用适于用作第一导电电极的材料来制造第二导电电极。
[0132]电介质微孔材料可为微孔的并且其内部能够吸收至少一种被分析物的任何材料。在上下文中，术语“微孔”和“微孔性”意指材料具有大量内部的互连的孔体积，并且平均孔尺寸(例如用吸附等温线方法表征)小于约100纳米(nm)，通常小于约10nm。这种微孔性使得有机被分析物的分子(如果存在)将能够渗透材料的内部孔隙体积，并且留在内部孔隙中。内部孔中这种被分析物的存在可以改变材料的介电性质，使得介电常数(或任何其它合适的电气特性)的变化可被观测。在一些实施例中，电介质微孔材料包括所谓的自具微孔聚合物(PIM)。由于聚合物链的低效堆砌，PIM为具有纳米级孔的聚合物材料。例如，在Budd等人的Chemical Communications (化学通讯)，2004，(2)第230-231页中报道一系列本质微孔材料，其在刚性和/或扭曲的单体结构单元之间包含二苯并二噁烷键。这组聚合物中的代表性成员包括如根据方案I的表1 (如下)中所示的由组分A (例如A1、A2或A3)与组分B (例如B1、B2或B3)的缩合所生成的那些。
[0133]方案I
[0134]
【权利要求】
1.一种生成基准库的方法，所述方法包括以下步骤: a)测量在标准温度下暴露于已知浓度(Y)的第一被分析物蒸汽时的基准电容式传感器元件的电容(CMf)，其中所述基准电容式传感器元件包括设置在第一和第二导电电极之间并且与所述第一和第二导电电极接触的电介质微孔材料的层，并且其中所述被分析物蒸汽的至少一部分被吸收到所述电介质微孔材料的孔内； b)测量在标准温度下没有所述第一被分析物蒸汽时的所述基准电容式传感器元件的基线电各(CMf )； c)确定实际基准电容CMf，其中
^ref 实际 Cref Cref 基线； d)测量暴露于已知浓度的第二被分析物蒸汽时的所述基准电容式传感器元件的电容(Cn2); e)确定相对基准电容(Cn2Mf)，其中
Cn2ref ^n2 ^ref 基线)/Cref 实际； f )在至少两种另外不同浓度的所述第二被分析物蒸汽下重复步骤d)和e)； g)确定Cn&rf与所述第二被分析物蒸汽的浓度之间的第一基准相关性；和 h)将所述第一基准相关性记录到计算机可读介质上。
2.根据权利要求1所述的生成基准库的方法，其中所述计算机可读介质包括非暂时性半导体存储设备。
3.根据权利要求1或2所述的生成基准库的方法，其中所述第一被分析物蒸汽和所述第二被分析物蒸汽是不同的。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的生成基准库的方法，其中所述第一基准相关性为数学相关性。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的生成基准库的方法，其中所述第一被分析物蒸汽和所述第二被分析物蒸汽由相同的化学化合物组成。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的生成基准库的方法，其中所述第二被分析物蒸汽为水蒸汽。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的生成基准库的方法，其中所述标准温度在40°C至80°C的范围内。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的生成基准库的方法，还包括: i)测量暴露于已知浓度的第三被分析物蒸汽时的所述基准电容式传感元件的电容(Cn3);
j)确定 Cn3ref， 其中 Cn3ref ^n3 Cref 基线)/Cref 实际； k)在至少两种另外不同浓度的所述第三被分析物蒸汽下重复步骤i)和j); I)确定Cn&rf与所述第三被分析物蒸汽的浓度之间的第二基准相关性；和 m)将所述第二基准相关性记录到所述计算机可读介质上。
9.一种电子器件，包括存储有信息的计算机可读介质，所述信息包括根据权利要求1至8中任一项所述的生成基准库的方法制备的基准库。
10.根据权利要求9所述的电子器件，还包括: 用于对至少集成电容式传感器元件供电的操作电路，其中所述集成电容式传感器元件与所述基准电容式传感器元件的构造基本上相同； 与所述操作电路电连通的检测模块，其中所述检测模块用于接收来自所述集成电容式传感器兀件的电信号； 能通信地连接到所述检测模块和所述计算机可读介质的处理器模块，其中所述处理器模块适用于: 获得暴露于未知浓度的指定被分析物蒸汽时的所述集成电容式传感器元件的电容(cmk)，对于所述指定被分析物蒸汽而言，相应的基准相关性存在于所述校准库中； 获得所述集成电容式传感器元件的基线电容(Cint ；
犾得相对电各Cunk rel= (Cunk-Cint基线)/Rconv,其中所述Rconv
能通过包括如下步骤的方法获得: 将所述集成传感器元件暴露于已知第一蒸汽浓度的所述第二被分析物，其中所述集成传感器元件包括设置在两个电极之间并且与这两个电极接触的微孔材料的层，并且其中所述第二被分析物的至少一部分被吸收到所述微孔材料的孔内； 测量在所述集成传感器元件暴露于已知第一蒸汽浓度的所述第二被分析物时的所述集成传感器兀件的第一电容(Cint measl)； 测量在所述集成传感器元件暴露于已知第二蒸汽浓度的所述第二被分析物时的所述集成传感器元件的第二电容(Cintnieas2)； 获得差值(ACint _s)，其中
A Cint meas I ^int measl ^int meas2 I ; 获得所述第一蒸汽浓度的所述第二被分析物下的基准传感器元件的第一相对基准电容(Cn2M1)与所述第二蒸汽浓度的所述被分析物下的所述基准传感器元件的第二相对基准电容(C
n2ref2
)之间的差值(AC

n2ref )，其中
^ Cn2ref-1 Cn2refl "C n2ref2 ;和
按照 Δ Cint meas/ Δ Cn2ref 计算 Rconv ； 将CunkW与所述基准库中的相应基准相关性进行比较并获得所述被分析物蒸汽的实际浓度；和 下列中的至少一种: 将所述实际浓度记录到所述计算机可读介质上；或 将所述实际浓度传送至显示构件；和 能通信地连接到所述显示构件和所述处理器模块的通信接口模块， 其中所述操作电路将电能提供给至少所述所述检测模块、处理器模块、显示构件和通信接口模块。
11.根据权利要求10所述的电子器件，其中所述操作电路与用于加热所述集成电容式传感器元件的加热元件电连通。
12.根据权利要求10或11所述的电子器件，其中所述电子器件还包括与所述操作电路电连通的集成电容式传感器元件，其中所述集成电容式传感器元件与所述基准电容式传感器元件的构造相同。
13.—种制备校准的电子传感器的方法，所述方法包括: 提供根据权利要求11或12所述的电子器件；获得所述集成电容式传感器元件的基线电容(Cint ia)； 通过包括如下步骤的方法获得R_v: 将所述集成传感器元件暴露于已知第一蒸汽浓度的所述第二被分析物，其中所述集成传感器元件包括设置在两个电极之间并且与这两个电极接触的微孔材料的层，并且其中所述第二被分析物的至少一部分被吸收到所述微孔材料的孔内； 测量在所述集成传感器元件暴露于已知第一蒸汽浓度的所述第二被分析物时的所述集成传感器兀件的第一电容(Cint measl)； 测量在所述集成传感器元件暴露于已知第二蒸汽浓度的所述第二被分析物时的所述集成传感器元件的第二电容(Cintnieas2)； 获得差值(ACint _s)，其中
A Cint meas I ^int measl ^int meas2 I ; 获得所述第一蒸汽浓度的所述第二被分析物下的基准传感器元件的第一相对基准电容(Cn2M1)与所述第二蒸汽浓度的所述被分析 物下的所述基准传感器元件的第二相对基准电容(C
n2ref2
)之间的差值(AC


n2ref )， 其中
A Cn2ref_ I C^refl-Cn2ref2 I ；
按照 Δ Cint _s/ Δ Cn2ref 计算 Rconv ;和 将艮_和Cintsa存储在所述电子器件上以提供所述校准的电子传感器。
14.一种校准的电子传感器，所述校准的电子传感器是根据权利要求13所述的方法制备的。
15.一种使用校准的电子传感器的方法，所述方法包括: 提供根据权利要求14所述的校准的电子传感器； 测量在所述标准温度下暴露于未知浓度的所述指定被分析物蒸汽时的所述集成电容式传感器元件的电容(Cunk)；
犾得相对电各 Cunk rel= (Cunk-Cint 基线)/Rconv ； 将Cunk W与所述基准库中的相应基准相关性进行比较并获得所述被分析物蒸汽的实际浓度；和 下列中的至少一种: 将所述被分析物蒸汽的实际浓度记录到所述计算机可读介质上；或 将所述被分析物蒸汽的实际浓度传送至所述显示构件。
16.一种生成基准库的方法，所述方法包括以下步骤: a)测量在标准温度下暴露于已知浓度(Y)的第一被分析物蒸汽时的基准电容式传感器元件的电容(Cnl)，其中所述基准电容式传感器元件包括设置在第一和第二导电电极之间并且与所述第一和第二导电电极接触的电介质微孔材料的层，并且其中所述被分析物蒸汽的至少一部分被吸收到所述电介质微孔材料的孔内； b)测量在标准温度下没有所述第一被分析物蒸汽时的所述基准电容式传感器元件的基线电各(CMf )； c)确定相对基准电容(CnlMf)，其中
Gnlref ^nl ^ref 基线)/Cref 基线；d)在至少两种另外不同浓度的所述第一被分析物蒸汽下重复步骤a)和c)； e)确定Cntof与所述第一被分析物蒸汽的浓度之间的第一基准相关性；和 f)将所述第一基准相关性记录到所述计算机可读介质上。
17.根据权利要求16所述的生成基准库的方法，其中所述计算机可读介质包括非暂时性半导体存储设备。
18.根据权利要求16至17中任一项所述的生成基准库的方法，其中所述相关性为数学相关性。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的生成基准库的方法，其中所述第一被分析物蒸汽为水蒸汽。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的生成基准库的方法，其中所述标准温度在40°C至80°C的范围内。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的生成基准库的方法，还包括: g)测量暴露于已知浓度的第二被分析物蒸汽时的所述基准电容式传感元件的电容(Cn2);
h)确定Cn2ref，其中 Cn2ref-(Cn2 _ Cref 基线)/Cref基线； i)在至少两种另外不同浓度的所述第二被分析物蒸汽下重复步骤g)和h)； j)确定第二基准相关性，其中所述第二基准相关性包括Cn2ref与第二被分析物蒸汽的浓度之间的数学或图形相关性；和 k)将所述第二基准相关性记录到所述计算机可读介质上。
22.一种电子器件，包括存储有信息的计算机可读介质，所述信息包括根据权利要求16至21中任一项所述的生成基准库的方法制备的基准库。
23.根据权利要求22所述的电子器件，还包括: 用于对至少集成电容式传感器元件供电的操作电路，其中所述集成电容式传感器元件与所述基准电容式传感器元件的构造基本上相同； 与所述操作电路电连通的检测模块，其中所述检测模块用于接收来自所述集成电容式传感器兀件的电信号； 能通信地连接到所述检测模块和所述计算机可读介质的处理器模块，其中所述处理器模块用于: 获得暴露于未知浓度的指定被分析物蒸汽时的所述集成电容式传感器元件的电容(Cmk),对于所述指定被分析物蒸汽而言，相应的基准相关性存在于所述校准库中； 获得所述集成电容式传感器元件的基线电容(Cint ；
犾得相对电各(Cunk rei) = (Cunk-Cint基线)/Cint基线; 将Cunk W与所述基准库中的相应基准相关性进行比较并获得所述被分析物蒸汽的实际浓度；和 下列中的至少一种: 将所述实际浓度记录到所述计算机可读介质上；或 将所述实际浓度传送至显示构件；和 能通信地连接到所述显示构件和所述处理器模块的通信接口模块， 其中所述操作电路将电能提供给至少所述检测模块、处理器模块、显示构件和通信接口模块。
24.根据权利要求23所述的电子器件，其中所述操作电路与用于加热所述集成电容式传感器元件的加热元件电连通。
25.根据权利要求24所述的电子器件，其中所述电子器件还包括与所述操作电路电连通的集成电容式传感器元件，其中所述集成电容式传感器元件与所述基准电容式传感器元件的构造相同。
26.—种制备校准的电子传感器的方法，所述方法包括: 提供根据权利要求24或25所述的电子器件； 通过包括如下步骤的方法获得所述集成电容式传感器元件的基线电容(Cint 基线):将所述集成传感器元件暴露于已知第一蒸汽浓度的所述第一被分析物，其中所述集成传感器元件包括设置在两个电极之间并且与这两个电极接触的微孔材料的层，并且其中所述第二被分析物的至少一部分被吸收到所述微孔材料的孔内； 测量在所述集成传感器元件暴露于已知第一蒸汽浓度的所述第二被分析物时的所述集成传感器兀件的第一电容(Cint measl)； 获得所述第一蒸汽浓度的所述第一被分析物下的基准传感器元件的第一相对基准电容(CnIrefl );
按照 Cint measl/ (I+CnIrefl)计算 Cint 基线；和
将Cintsa存储在所述电子器件上以提供所述校准的电子传感器。
27.一种校准的电子传感器，所述校准的电子传感器是根据权利要求26所述的方法制备的。
28.一种使用校准的电子传感器的方法，所述方法包括: 提供根据权利要求27所述的校准的电子传感器； 测量在所述标准温度下暴露于未知浓度的所述指定被分析物蒸汽时的所述集成电容式传感器元件的电容(Cunk)；
犾得相对电各(Cunk rei) = (Cunk-Cint基线)/Cint基线; 将Cunk W与所述基准库中的相应基准相关性进行比较并获得所述被分析物蒸汽的实际浓度；和 下列中的至少一种: 将被分析物蒸汽的实际浓度记录到所述计算机可读介质上；或 将所述被分析物蒸汽的实际浓度传送至所述显示构件。
【文档编号】G01N27/22GK103477217SQ201280018217
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年3月28日 优先权日:2011年4月13日
【发明者】姜明灿, M·C·帕拉佐托, S·H·格里斯卡 申请人:3M创新有限公司