CN103215183A

CN103215183A - 检测微型系统的开发

Info

Publication number: CN103215183A
Application number: CN2012105992729A
Authority: CN
Inventors: S·某乐拉特; Y·岳柏林; E·罗宾
Original assignee: Centre Scientifique et Technique du Batiment CSTB
Current assignee: Centre Scientifique et Technique du Batiment CSTB
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2032-12-28
Also published as: US9725751B2; JP2013140154A; US20130171687A1; HRP20150511T1; CN103215183B; EP2610617A1; ES2536839T3; FR2985314B1; EP2610617B1; CA2800085C; HUE025926T2; CA2800085A1; JP6008190B2; FR2985314A1; DK2610617T3; PT2610617E

Abstract

本发明涉及检测室内环境中的真菌污染的装置，其包括：浓缩模块(MC)；包含色谱微柱的分离模块(MS)；以及检测模块(MD)，其特征在于包含位于检测模块(MD)上游的至少一个第一电磁阀(E3)，该第一电磁阀能够将包含靶分子的流引导向检测模块(MD)，或者当所述流不包含靶分子时，能够引导由第一过滤装置(Tx1)过滤的流，以便清洁检测模块(MD)。本发明还涉及该装置的控制接口。

Description

检测微型系统的开发

技术领域

本发明涉及一种用于检测室内环境中的真菌污染的装置及其用途，以及实施这种装置检测室内环境中的真菌污染的方法。

背景技术

在工业化国家，人们有超过90％的时间在封闭空间中度过，在封闭空间中暴露于众多的物理、化学和生物污染物。由于觉察到这些复合污染潜在地导致健康风险，政府当局在国家环境准则(Grenelle2environmental code)中引入了室内环境中的空气质量的监测法则。该法则包括用于在容纳脆弱人群(儿童、老人等)的设施和公共场所(学校、公共交通工具、博物馆等)中测量和提供信息的系统的实施方式。因此，世界卫生组织(WHO)在其2009年发表的报告“WHO室内空气质量指南：潮湿和霉菌”中指出：霉菌能够引发过敏、感染、中毒或刺激。这些微生物除了能影响健康以外，还可以作用于建筑物的实际结构，对建筑物的结构和装饰特征产生永久性的破坏，这也是文物保护专家普遍担忧的现象。

在工业化国家的许多住所都观察到了潮湿和/或霉菌问题，这一现象加剧了这些微生物的问题。因此，基于问卷或视觉观察的研究显示了非常高比例的住所存在污染。欧洲的研究因此报道具有可见霉菌的住所比例可达到25％(Brunekreef，1992；Pirhonen，1996)。在北美洲进行的研究显示污染率在14％到38％之间(Dales，1991)。而当考虑了在墙壁中检测到高度潮湿的住所时，这一比例达到80％(Miller，1988；Koskinen，1999)。

在法国，政府当局资助了一个由建筑物科学和技术中心(Centre Scientifiqueet Technique du

(CSTB))管理的室内空气质量观测所(Observatoire dela Qualitéde l’Air Intérieur(OQAI))。由OQAI实施的国家房屋运动的结果在2007年底公布，构成了法国住所的空气质量的首份报告。这次测量活动特别显示出住所的霉菌污染涉及到数值是37％-42％的很大比例的法国家庭，其中2％(即超过610000处住所)具有超过1m²的被污染的表面积(Moularat，2008)。

在这些环境中的各种生物污染物之中，小型真菌(霉菌)是世界范围内众多团队(北美洲、北欧国家、比利时、意大利、澳大利亚、法国等)的研究焦点。

室内环境是指建筑物内部没有持续空气流通的受限空间。在住所、博物馆、教堂、洞穴、古迹、行政办公建筑、学校和医院中能找到室内环境的示例。

室内环境中霉菌的存在并不是对健康没有影响的。事实上，大量的研究已经证明：有霉菌建筑中的居住者会出现一些症状；并且同样，霉菌对它们聚集生长处的材料和结构有降解作用。事实上，真菌产生的酶和/或酸还能使它们的基片退化。

从它们生长的最初开始，真菌便释放出挥发性分子(挥发性有机化合物，VOC)，这些挥发性分子或者是真菌的代谢产物，或者是由真菌产生的酶或酸降解它们的生长附着材料而产生。VOC通过壁扩散，并且在隐藏性污染的情况下，在空气本身中能检测到VOC。但是，室内环境中存在的VOC还可以来自其它来源，例如建筑材料、家庭用品或者人类活动。与室内环境中存在的所有VOC相比，起源于真菌的VOC浓度特别是在早期污染阶段中是相对较低的。

在这样的背景下，本申请人用超过十年时间开展了多种研究活动，特别是在控制霉菌在基层上的生长和其生长的早期检测方面。

按照传统惯例，环境的真菌污染的检测是通过视觉检查，或者通过培养存在于空气中、表面上或灰尘中的微生物。因此，这些通常的方法基本不可能检测到隐藏污染(例如在隔离物背后、在建筑结构中或者通风系统中的生长)或者还没有明显生长迹象的新近污染。

以早期检测真菌生长为目的，本申请人的工作是基于：真菌生长最初几小时会释放出特异性的微生物挥发性有机化合物(MVOC)，MVOC会扩散到环境中，并且构成一种生化印记。检测这种生化印记是真菌活性的预兆。

因此，为了检测所有的污染情况，在专利申请FR2913501中，本申请人开发了一种基于识别包含这种印记的化学示踪剂的技术，并且该技术使污染指数的计算能够得到发展。

专利申请FR2913501提出一种基于对存在于环境空气中的VOC的分析而通过确定真菌污染指数检测室内环境中的真菌污染的方法。该方法即便在隐藏污染的情况下也能够在生长早期检测真菌生长，但是采用传统分析方法，如气相色谱法与质谱仪的结合。这些方法要求样品的采集与实验室相关联，在实验室中，样品将经受浓缩、分离和分析等漫长的步骤。这些用于检测室内环境中的真菌污染的步骤需要合格的技术人员的介入，并且是相当耗时且高成本的。因此，这些分析技术无法实现快速和连续测定。

因此，目前可用的解决方案无法满足对真菌污染的早期检测和连续监测的需求。专利申请号1059636的专利申请描述了根据本发明所述的微型系统的主要原理。

本申请人公司组织开发了用于检测室内环境中的真菌污染的装置，该装置使能用较短测定时间对环境空气进行快速的现场分析，并且因此能连续检测污染。本发明所述装置的另一个优势是其能够在不需要专业技术人员的介入的情况下被使用。

发明内容

因此，本发明涉及用于检测室内环境中的真菌污染的装置，其包括：预浓缩模块；

包含色谱微柱的分离模块；和

包含传感器阵列的检测模块。

因此，本申请人开发出适用于现场测定的化学微型传感器的自含式系统。该系统将实验室分析集成到被开发的所述系统中，由缺少实验室分析阶段产生了时间效益，除此之外，该装置能实现连续监测公众聚集环境，如博物馆、学校、医院等。

特别地，预浓缩模块位于本装置的其它模块的上游。当色谱柱的分辨率过低，或者由于靶分子的低浓度而限制所使用的检测器的灵敏度时，色谱系统的使用需要使用预浓缩器。

预浓缩基于积聚的原理。当使用预浓缩器时，待分析的流——特别如气体——通过预浓缩模块，并且靶分子在样品收集阶段期间积聚在吸附材料上。当然，吸附材料的选择取决于所寻求的靶分子，以便靶分子可以被捕集在所述材料上，然后被解吸(例如热解吸)，并且注入色谱柱，以便进行分离和随后分析。这样，释放的靶分子在柱出口能形成具有更高浓度的靶分子的脱附峰。因此，这种预浓缩模块增加了柱分离的效益，而高浓度峰增加了分析的灵敏度。在本申请的解释中，术语“预浓缩模块”和“浓缩模块”必须被认为是同义。

优选地，浓缩模块包含预浓缩微结构。这类微结构能使生产出的装置更小，优选为便携和易于操控。另外，这类微结构不仅允许在解吸期间的更低的能耗，而且由更低的热质和更小的死体积带来了更好的加热效率。

室内环境中霉菌的存在与否不能由检测单一的真菌VOC来推断。因此，本发明人设计了一种装置，其使用的检测真菌污染的原理是基于检测某些靶VOC。本发明的所述装置由此可以特别地检测能够由真菌污染的发展导致的靶VOC的阵列的存在。所述靶VOC特别地包括：

(1)与真菌种类及其基片无关地发射VOC，以及该VOC仅由真菌种类发射，例如1-辛烯-3-醇、1，3-辛二烯和甲基-2-乙基己酸酯；

(2)与真菌种类及所述基片无关地发射、但也可以具有其它生物学起源的VOC，例如2-甲基呋喃、3-甲基呋喃、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇和α-蒎烯；

(3)根据真菌种类和/或所述基片发射的VOC，例如2-庚烯、二甲基硫、4-庚酮、2(5H)-呋喃酮、3-庚醇和茴香醚(甲氧基苯)。

靶VOC还可以包括不属于上述类别(1)、(2)或(3)，但是在真菌污染的存在的评估中涉及到的VOC，例如2-乙基己醇。

特别地，根据本发明所述装置的预浓缩模块能使环境空气中存在的靶VOC的浓度高至检测模块可检测的浓度。可以通过本领域技术人员已知的任何方法得到VOC浓度，特别是积聚在吸附材料上的VOC浓度。因此，预浓缩模块有利地包含吸附材料，其能够积聚靶VOC。吸附材料的结构通常具有使其比表面积(specific surface)能被优化的形状。优选地，吸附材料具有粒子的形式，该粒子通常具有50-200μm的尺寸，20-50m²/g的比表面积，1-5cm³/g的孔隙率，以及50-500nm的平均孔尺寸。吸附材料优选地选自活性炭、硅胶、沸石和多孔合成树脂，例如以商标

或者

销售的这些材料。预浓缩模块还有利地包含加热系统，该加热系统能使吸附在所述吸附材料上的VOC解吸。

特别地，模块连续地位于前一个的下游。根据第一方面，根据本发明所述的装置包括流生成装置，优选为位于检测模块上游的泵和至少一个第一电磁阀，该流生成装置使能向着检测模块引导包含靶分子的流，或者当所述流不包含靶分子时，该流生成装置引导由使能清洁检测模块的第一过滤装置滤过的流。

有利地，相同的流在包含靶分子时被引导入检测模块，或者当不包含靶分子时被向着第一过滤装置引导。

靶分子，特别是靶VOC的存在与否的判断优选地根据模块中分离所述靶分子的保留时间来执行。这些保留时间可以按照测定标准进行估算。有利地，所述第一电磁阀放置在分离模块和检测模块之间。

根据另一方面，所述装置也包括位于分离模块上游的至少一个第二电磁阀，当所述流包含靶分子或当所述流通过过滤装置滤过时，第二电磁阀使所述流能被引导向分离模块；或者当所述流不包含靶分子时，第二电磁阀使所述流能被引导向外部。有利地，所述第二电磁阀放置在浓缩模块和分离模块之间。

这样，在靶分子保留期间，例如靶分子在浓缩模块中时，分离模块未群集有样品采集的其它分子。而且，被过滤的流可以连续通过浓缩模块和分离模块。

优选地，该装置也包括位于浓缩模块的上游的至少一个第三电磁阀，该第三电磁阀能使样品收集流引导向浓缩模块，或者引导由过滤装置过滤的流，使至少所述浓缩模块被清洁。被过滤的流在分析过程中起载体气体(vector gas)作用。

这样，在样品采集阶段之外，装置可由被过滤的流清洁。

优选地，提供相同的过滤装置以生成用来清洁浓缩模块和分离模块的被过滤的空气流。

根据有利的方面，第一和/或第二过滤装置包括吸附聚合物。特别地，第一和/或第二过滤装置的吸附聚合物能够吸附挥发性或半挥发性分子。因而，通过这种过滤装置能降低靶分子分析中的背景噪声并且清洁不同的模块。例如，这样的吸附材料包括基于2，6-苯并呋喃的多孔聚合树脂。也可使用包含活性炭的过滤装置。

有利地，浓缩和/或分离模块包括能够吸附或吸收与相应的解吸装置相关联的所述靶分子的材料。优选地，能够吸附或吸收所述靶分子的材料是吸附聚合物，如2，6-二亚苯基，优选地，在浓缩模块的情况下是聚合物颗粒，而在分离模块的情况下是聚二甲基硅氧烷(PDMS)凝胶，并且所述解吸装置包括在所述浓缩和/或分离模块上提供的加热电阻器。

根据另一个感兴趣的方面，装置还包括控制卡，其使能控制，优选地自动控制下述装置中的至少一个：所述电磁阀，洗脱装置并且特别是加热电阻器，以及流生成装置，特别是至少一个泵。

优选地，控制卡连接到检测模块以便从其接收数据。系统的检测和控制模块的信号处理卡也可以是分离的。

有利地，控制卡和检测模块被配置以测量包含靶分子的流和被过滤的流之间的电阻率的差异。特别是，检测模块包含所谓的“惠斯通电桥”组件，该组件与放大组件相关联。

本发明还涉及用于如上所述的检测装置的控制卡，该控制卡配置成控制，优选地自动控制所述电磁阀，以便完成至少以下之一：

引导包含靶分子的流朝向检测模块，或者当所述流不包含靶分子时，引导以使能清洁检测模块的第一过滤装置过滤的流；

当所述流包含靶分子或当所述流通过第二过滤装置被过滤时，引导所述流朝向分离模块；或者当所述流不包含靶分子时，引导所述流朝向外部；

或者将样品收集流引导向浓缩模块，或者当所述流不包含靶分子时，引导由使能清洁浓缩模块的第三过滤装置过滤的流。

优选地，控制卡配置成同样控制，优选地自动控制流生成装置，特别地是至少一个泵。

有利地，控制卡配置成同样控制，优选地自动控制洗脱装置，特别地是加热电阻器，以便使靶分子解吸。

本发明还涉及使用检测装置检测室内环境中的真菌污染的方法。所述检测装置包括：

预浓缩模块；

分离模块，其包括位于预浓缩模块下游的色谱微柱；以及

检测模块，其包括位于分离模块下游的传感器阵列；

流生成装置，优选为至少一个泵，

所述方法包括以下步骤：

浓缩，其中靶分子保留在预浓缩模块中，优选地保留一定的浓缩时间；

传感器清洁，其中被过滤的流通过预浓缩模块、分离模块或检测模块中的至少一个；

分析，其中靶分子进入检测模块，优选地进入一定的分析时间。

更一般地，本发明涉及使用一种检测装置检测室内环境中的真菌污染的方法，所述检测装置包括：

预浓缩模块；

分离模块，其包括位于预浓缩模块下游的色谱微柱；以及

检测模块，其包括位于分离模块下游的传感器阵列；

流生成装置，其优选为是至少一个泵，

所述方法包括以下步骤中的至少一个：

传感器清洁，其中被过滤的流通过预浓缩模块、分离模块和检测模块中的至少一个。

根据有利的方面，所述方法在所述浓缩和分析步骤之前和/或之后包括至少一个禁用步骤(12，13，10)，其中至少所述流生成装置被禁用，所述方法的步骤优选为连续执行，以便检测室内环境中的真菌污染。

优选地，检测方法包括以下步骤：控制，优选地自动控制至少一个电磁阀，以便执行以下操作中的至少一个：

引导包含靶分子的流朝向检测模块，或者当所述流不包含靶分子时，引导由能清洁检测模块的第一过滤装置过滤的流；

当所述流包含靶分子或当所述流通过第二过滤装置被过滤时，将流引导向分离模块；或者当所述流不包含靶分子时，将所述流引导向外部；

或者引导样品收集流朝向浓缩模块，或者当所述流不包含靶分子时，引导由使能清洁浓缩模块的第三过滤装置过滤的流。

优选地，所述检测方法也包含以下步骤：控制，优选地自动控制流生成装置，特别地是至少一个泵，以便实现所述流引导。

有利地，所述检测方法还包含以下步骤：控制，优选地自动控制洗脱装置，特别地是加热电阻器，以便使靶分子解吸。

本发明还涉及计算机程序，其可加载在控制单元的存储器中，该计算机程序包含软件代码部分，当该软件代码部分由控制单元执行时，该软件代码部分用于根据本发明执行检测处理。因此，如上所述的控制卡可以例如包含这种计算机程序。

介电层的“接合”是指，例如S.Mir，Charlot的书中(Charlot，2002)描述的可得到封闭空腔的“接合”技术之一。特别地，平板之间的“接合”(“水焊接(water bonding)”)是能够把硅或不同材料(如玻璃)的基片焊接到一起从而得到能够形成封闭空腔的3D结构的技术。为本领域技术人员公知的两种技术是例如阳极焊接和熔焊。

根据一个有利的方面，根据本发明所述的装置包含聚合物传感器。事实上，化学传感器被用于有机污染物的连续测定。但是，这种传感器对于检测在真菌生长中发射的VOC的浓度水平不够灵敏，或者对区分这些真菌VOC和其它来源(如建筑或装饰材料)的VOC的选择性不足。

检测模块优选地包含导电聚合物，该导电聚合物选自包含以下物质的组：PEDOT-PSS、二溴二芴、掺杂辛烷磺酸盐的聚吡咯、掺杂高氯酸锂或其它任何聚吡咯衍生物的聚吡咯、聚噻吩或聚苯胺。

可替换地，在本发明所述装置中，预浓缩模块包含微型预浓缩器。这种微型预浓缩器有利地具有0.1-1cm³的有效体积，优选地是0.1-0.5cm³，更优选地是0.1-0.3cm³。微型预浓缩器由基片板组成，例如硅板，在所述基片板的表面上蚀刻有凹槽，吸附材料位于凹槽中。第二板由与基片板相同或者不同(例如玻璃板)的材料制成，该第二板接合到包含凹槽的蚀刻的基片板的表面并且包含微型预浓缩器。基片板具有例如2-20cm²的表面。所述凹槽有利地具有3-10cm的长度，100-1000μm的宽度，100-500μm的深度，以及0.01-0.5mm²的横截面。凹槽的横截面可以具有多种形状，例如矩形、半圆形或者圆形。

有利地，预浓缩模块还包括强制循环系统，其能迫使环境空气通过预浓缩模块。

分离模块包含色谱微柱，色谱微柱有利地具有0.01-0.25mm²的横截面。微柱的长度也必须被选择以便最优化地分离VOC。大于1m的长度是有利的，优选地在1-50m之间。选择较长的长度能提高柱的效益，并且由此获得更好的VOC的分离。所述微柱包括固定相，本领域技术人员能通过选择固定相来优化VOC的分离。固定相有利地属于聚硅氧烷族(例如聚二甲硅氧烷(PDMS))。也可以使用其它不同的固定相，这些相可以是支链烃、聚乙二醇和聚丙二醇、聚酯、聚(芳醚砜)、或者具有特异的选择性的固定相。

所述微柱包含例如基片板，如硅板，在所述基片板的表面上蚀刻有凹槽，固定相位于凹槽中。第二板由与基片相同或者不同的材料制成(例如玻璃板)，该第二板接合到包含凹槽的蚀刻的基片板的表面并且包含微柱。所述基片板通常具有2-20cm²的表面。所述凹槽有利地具有超过1m的长度，优选地是1-50m，宽度100-500μm，深度100-500μm，以及0.01-0.25mm²的横截面。凹槽的横截面可以具有多种形状，例如矩形、半圆形或者圆形。可用不同的方法产生所述凹槽，以便使其体积最小并且从而使该结构的尺寸最小，例如以平行环路(线圈)的方式产生。

根据本发明所述装置的另一个实施例，分离模块还包含用来选择靶VOC的系统，该系统优选地包含电磁阀和可编程单元，可编程单元使所述电磁阀能够被控制。该选择系统直接连接到微柱的出口。对于给定的固定相和微柱长度，每种VOC的保留时间是特定的。因此，通过提供每种靶VOC的保留时间，可编程单元可以被预编程，以便选择系统将相应于每种靶VOC的保留时间的洗脱部分选择性地引导向检测模块，而其余的洗脱部分将从分析电路中除去。所述洗脱部分可以在洗脱过程中被依次地送入检测模块，或者被存储并且然后一起送入检测模块。

与存在于环境空气中所有VOC的总浓度相比，主要包含真菌VOC的靶VOC的浓度十分低。因此，靶VOC的这种选择性的分离能够防止形成背景噪声和/或滞后现象和/或防止检测模块中传感器的饱和，该饱和将不利地影响靶VOC的检测。

根据本发明所述装置的检测模块包含传感器阵列，该传感器阵列有利地从聚合物类型的电化学传感器中选择。该传感器优选地包含聚合物层或与真菌VOC具有亲和性的聚合物的混合物层。

按照它们的化学性质，VOC可以被分类为不同的族：脂肪族VOC、醇、酮、酯、醚、醛、芳香族VOC、氯化VOC、含氮VOC或者含硫VOC。化学传感器能够检测具有确定官能团的化合物。这些传感器能够检测和识别存在的VOC属于某确定的族，但是不能区分属于相同族的VOC。

在具体的实施例中，传感器阵列包含专用于每种VOC族的传感器。在这种情况下，传感器阵列的响应使传感器能够断定给定洗脱部分是否存在VOC，但是其本身不足以确定检测到的VOC的性质。然而，传感器阵列的响应使传感器能够确定检测到的VOC所属的一个或更多个族，并且从关于所考虑的洗脱部分的保留时间的知识可以知道哪些靶VOC可以存在于所述洗脱部分中。这样，将保留时间和传感器阵列提供的信息结合起来就能够推断靶VOC存在与否。

在另一个实施例中，该阵列包含一组传感器，该组传感器使能获得专用于每种靶VOC的总体印记。我们所述的总体印记是指阵列中所有传感器的响应的组合。在这种情况下，虽然阵列中的每个传感器并非专用于单个靶VOC，但是多个传感器的组合响应能够具体地识别每种靶VOC。由此，可以从传感器阵列提供的信息来推断靶VOC存在与否。

在另一个实施例中，传感器阵列包含专用于每种靶VOC的传感器。在这种情况下，传感器阵列包含和靶VOC一样多的传感器，并且从每个专用传感器的响应能独立地断定其所专用的靶VOC存在与否。

有利地，检测模块还包含受限室，该受限室包含传感器阵列。该室能够限制传感器的敏感层，使他们只暴露于待分析的样品。该受限室有益地由在分析条件下不发射或低VOC发射的材料制成，比如不锈钢或聚四氟乙烯(PTFE)，以便防止污染待分析样品。

在一个具体的实施例中，本发明的装置还包含信息处理模块，如控制卡。信息处理模块能够解释每个传感器发射的信号，并且能够推断每个靶VOC存在与否。优选地，该信息处理模块优选地确定真菌污染存在与否。例如通过计算专利申请FR2913501中定义的真菌污染指数可以做出这种判断。

传统的检测和/或识别方法采用复杂的设备，例如质谱仪、红外光谱仪、火焰电离检测器、或者热导检测器，这些都很难小型化。这种装置的优势在于能够被小型化，并且其使用不需要专业技术人员的介入。

因此，本发明的装置在其尺寸上具有优势，这一优势能够极大地缩短连续测定之间的时间间隔和/或测定的响应时间。以本发明的装置进行的测定的持续时间一般是10-180分钟(min)，并且优选地是30-120分钟。因此，该装置提供了实现以多次测定之间的短时间间隔监测真菌污染的有效策略的可能。这样，我们可以设想一种警报程序，用来寻找和治理生长最早阶段的污染。此外，环境空气控制系统，比如空气调节单元可以隶属于本发明所述的装置，以防止或限制真菌生长。

具体地说，本发明还涉及一种由本发明的装置实现的用于检测室内环境中的真菌污染的方法，该方法包括：

收集室内环境中的VOC样品；

分离收集到的VOC；以及

检测真菌VOC的存在。

本发明的所述方法包括靶分子样品的收集，优选地是室内环境中的VOC。为了这样做，本发明所述的装置被设置在室内环境中，并且由预浓缩模块和环境空气之间的接触实现样品收集。由使得环境空气通过预浓缩模块的强制手段执行样品收集。环境空气穿过样品收集模块的流速是例如10-1000mL/min。样品的收集持续5-60分钟。所述收集优选地由VOC在吸附材料上的吸附执行。在这种情况下，本发明的方法还包含解吸被吸附的VOC的步骤。这通过本领域技术人员公知的条件下的热解吸来实现。

本发明的方法还包括分离靶分子，特别是分离收集到的VOC。收集的VOC的分离由分离模块执行。具体地说，收集的VOC通过色谱微柱上的洗脱而被分离。最佳分离参数，比如所述柱的温度或移动相的流速是按照柱的形状、固定相的性质和载体气体的性质来确定的，而这些技术是本领域技术人员公知的。

在根据本发明所述的方法的实施例中，靶VOC选自由分离模块收集的VOC。该步骤由选择系统在色谱微柱上的样品洗脱期间执行。为此，需要执行以下步骤。对于给定的色谱系统，每个靶VOC以不同的已知速率洗脱。因此，给定的保留时间被指定到靶VOC。选择系统以这些值被编程。选择系统之后能够选择具有相应于靶VOC的保留时间的洗脱部分。然后，这些洗脱部分被选择性地送入检测模块。而不相应于预编程的值的洗脱部分被除去。因此，检测模块只检测靶VOC存在与否。

将残余洗脱部分从分析电路中除去防止了滞后现象和/或检测模块的传感器的饱和，这种饱和可能是因为存在浓度通常比真菌VOC高得多的非靶VOC。

靶VOC优选为选自以下：1-辛烯-3-醇、1，3-辛二烯、甲基-2-乙基己酸酯、2-甲基呋喃，3-甲基呋喃，3-甲基-1-丁醇，2-甲基-1-丁醇、α-蒎烯、2-庚烯、二甲硫、4-庚酮、2(5H)-呋喃酮、3-庚醇、茴香醚和2-乙基己醇及其混合物。

有利地，本发明所述的方法还包括确定真菌污染指数，例如，通过使用如专利申请FR2913501定义的方法。

根据本发明所述的方法优选地连续使用。有利地，测定周期的持续时间是10-180分钟，并且优选为30-120分钟。

附图说明

本发明其它的特征、细节和优点将通过结合附图的以下描述变得清楚，所述附图说明了：

图1：根据本发明的优选的可替代方式所述的检测装置的图示；

图2：预处理微结构的对准模式的图示；

图3：生产色谱微柱的三个掩模层的图示；

图4：生产预浓缩微结构的三个掩模层的图示；

图5：用于生产预处理微型模块的处理的图形表示；

图6：用于生产检测模块的叉指式电极的处理的图形表示；

图7：用于生产包含检测模块的叉指式电极的芯片的掩模的图示；

图8：用于确认浓缩模块的包含8种示踪剂(Hewlett Packard(惠普)-SIM模式)的腔的发射色谱图；

图9：用于确认分离模块的自注入5μL包含8种示踪剂的乙醇(HP)储备溶液得到的色谱图；

图10A：用于处理检测模块的传感器信息的“惠斯通电桥”组件和放大组件；

图10B：用于处理检测模块的传感器信息的放大组件；

图10C：聚吡咯/辛烷磺酸盐膜(0.3M)对水和乙醇中的8种MVOC的响应的图示；

图10D：聚吡咯/辛烷磺酸盐膜(0.3M)和聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT-PSS)膜的响应的图示；以及

图10E：PEDOT-PSS膜的响应的图示；

图10F：PEDOT-PSS膜对受阻醇的响应的图示；

图11：包含检测装置和控制接口的分析系统的示意图；

图12：分析系统的各元件状态的图形表示；

图13：检测装置的控制接口的图示，以及

图14：分析系统的操作的流程图。

为了更清楚，在所有附图中，相同或相似的元件用相同的参考标记表示。

具体实施方式

参考图1，根据本发明的优选可替代方式的所述装置包括浓缩模块MC、分离模块MS和检测模块MD，这些模块连续地位于前一个的下游。该装置还包括电磁阀E1，其具有位于浓缩模块上游的a和b两个位置。电磁阀E1在a位置时能使空气样品进入；而当它在b位置时，通过Tenax导管Tx2能使被过滤的空气进入。该装置还包括位于浓缩模块和分离模块之间的电磁阀E2，该电磁阀E2具有a和b两个位置，并且当电磁阀E2在b位置时，使得气流的取向是从浓缩模块MC流向分离模块MS，而当电磁阀E2在a位置时，使得该气流向着装置外部排放。在这种情况下，气流由位于浓缩模块和电磁阀E2之间的泵P产生。该装置还包括位于分离模块MS和检测模块MD之间的电磁阀E3。该电磁阀E3具有a和b两个位置，并且当电磁阀E3处于a位置时，使得气流的取向是从分离模块MS直接流向检测模块MD，而当电磁阀E3处于b位置时，使得气流的取向是通过Tenax导管Tx1流向检测模块MD。

以下的实施例的示例描述了本发明，而不以任何方式限制本发明的范围。

示例1：所述装置的第一实施例

预浓缩模块包括微型预浓缩器，其通过DRIE工艺被蚀刻在硅板上。所述微型预浓缩器由20个6cm长的凹槽组成，其矩形横截面宽500μm、长250μm，并且具有0.15cm³的有效体积。所述凹槽中填充有基于2，6-二苯醚(名为

TA)的树脂颗粒，该颗粒具有平均直径120μm，比表面积35m²/g，孔隙率2.4cm³/g，和平均孔尺寸200nm。微型预浓缩器被玻璃板封闭，所述玻璃板接合到包括第一板的凹槽的表面。

色谱微柱通过DRIE工艺蚀刻在硅板上。微柱由5m长的凹槽构成，具有的矩形横截面宽150μm、长200μm。凹槽以平行回路(或线圈)形式产生，具有圆弧形式的转弯，以防止形成死角。微柱内部存在固定PDMS(聚二甲基硅氧烷)相(

184，Dow corning公司销售)。微柱被第二玻璃板封闭，所述第二玻璃板接合到包括第一板的凹槽的表面。

检测模块包含由四个聚合物传感器组成的传感器阵列。聚合物传感器对沉积在叉指式电极对上的真菌VOC(分别是PEDOT-PSS、聚吡咯/辛烷磺酸钠、聚吡咯/高氯酸锂、和聚二芴)具有亲合力。传感器阵列设置在不锈钢封闭腔中并且用聚四氟乙烯(PTFE)密封。

不同的元件通过NanoPort^TM连接器彼此链接并且链接到循环系统。

示例2：第一实施例的微柱校准

为了所述校准，用质谱仪替代示例1所述装置的传感器阵列。

表1列出了分析链的实验参数。

表1：GC/MS的特征参数表

靶VOC样品经过微柱以确定每个靶VOC的保留时间。

表2列出了每个靶VOC的保留时间。

表2

示例3：实验方法

3.1用于聚合物传感器的实验装置

3.1.A数据采集系统

实验由能从由导电聚合物组成的卡采集信号的系统实施，而该卡构成了本系统的核心。

发射腔放置在系统外部。包括TENEX导管Tx的过滤系统位于发射腔的上游，并且确保“洁净的”空气补充(泄漏)。在发射腔的下游，PTFE导管使能在发射腔和三通电磁阀之间的连接。所有的连接都由PTFE制成。三通电磁阀(BIO-CHEM-VALVE有限公司销售)使得可以选择参考路径(活性碳过滤的空气)、采样路径(发射腔)或者清洁路径(1-丁醇/水混合物)。

泵(ESCAP公司销售)可以147±1mL/min^-1的速度将不同气候中的空气向限制在PTFE腔(内部尺寸是20x25x5mm，即总体积2.5mL)内的传感器阵列传输。

为了这项研究，专门生产了一种适配这种系统的卡。该卡由沉积在玻璃晶片(板或微型板)上的12对金电极(具有铬附加层)组成。

然后，聚合物以电聚合或者液滴涂覆法(聚合物液滴在溶液中的沉积)沉积在每对电极之间。

该系统是随时间控制的。这样既能观察到传感器的电阻率(R_sample)的变化，又能通过计算机收集这种数据以便对其进行处理。被活性碳过滤的空气被用作参考来确定基线(R_reference)。1-丁醇/水(1/50体积比)混合物使能在传感器暴露于发射腔之后的完全清洁。事实上，这种混合物在使传感器饱和的同时，使能快速回到基线。

结果以电阻的差分数差分形式表示：

% \frac{dR}{R} = \frac{(R_{sample} - R_{reference})}{R_{reference}} x 100

3.1.B聚合物层的沉积

导电聚合物可以在大量抗衡离子(counter-ion)存在的情况下自在多种溶剂中的广泛的单体合成。因此，实验由在系统的阵列的电极上沉积不同的导电聚合物构成，掺杂有不同的抗衡离子以及这些聚合物的混合物。

溶液中的聚合物借助微量滴管锥沉积。可具有粉状的聚合物溶解在氯仿中，然后同样借助微量滴管锥沉积。然后，溶液中的那些聚合物掺杂碘蒸汽(I₂)两小时。PEDOT-PSS在水溶液中已经是导电聚合物，因此不需要掺杂碘蒸汽。

不可溶聚合物的沉积由借助三电极组件以及具有电解质(浓度0.1mol·L^-1)的单体溶液(浓度0.05mol·L^-1)的电聚合执行，直到渗滤(聚合物在两个电极之间汇合)。

示例4：敏感层的特征

4.1聚合物传感器对气候的区分

4.1.A基于真菌菌株的特征

在使用本研究中的不同菌株执行的初步试验中，可以获得接触发霉环境的聚合物传感器的特定响应。由不同菌株(重复三次)得到的所有曲线(profile)显示在污染环境和无菌环境中传感器具有不同的响应行为。这次观察的结果是，利用所有类型的室内环境中频繁遇到的两种霉菌：短密青霉(penicilliumbrevicompactum)和黑曲霉(aspergillus niger)，产生了更精确的聚合物传感器的响应特征。

用于特征化所述响应的实验方案包括在20min的时间里使不同的空气样品通过存在于所述系统的卡上的12个聚合物传感器。在被测试的14种聚合物和聚合物混合物(表3)中，其中5种根据样品类型(被过滤的空气、控制室、污染室)显示出不同的信号行为。使用以下导电聚合物进行测试。表3显示了用于区分未污染和污染环境的聚合物以及混合物(不同层的重叠)的列表。

表3：被测试的导电聚合物的列表

给出可用结果的传感器是基于PEDOT-PSS、聚吡咯+高氯酸锂、PEDOT-PSS和COPO、掺杂碘蒸汽的二溴二芴单元以及乙醇和水中的聚吡咯/辛烷磺酸盐(0.3M)。

其它的聚合物对施加的激励无响应或者显示出易变的非特异性响应。

如果这些聚合物用在专用于现场应用的检测霉菌的传感器系统中，那么之后为防止这种偏差，优选为执行能使吸附的VOC彻底解吸的清洁方案。

在不同的测试期间，由于连续的样品收集，还观察到了室中的污染空气的稀释现象。这可以解释相同室中两次样品收集之间的变化。

霉菌散发出的VOC是极性分子(醇、酮、含硫化合物)。这一提出相互作用机制的设想由此是将这些极性官能团与聚合物中存在的氧(O)、硫(S)和氮(N)原子相互作用。

示例5：第二实施例

在对空气中化合物的分析中，多传感器系统的主要限制是它们对潮湿以及对传感器敏感层的偏离和污染的高灵敏度。但是，对于挥发性化合物的检测和识别来说，传感器阵列的使用能够快速、简单、非侵入性地和无损地采样，而对所需用户来说不具有复杂的构成。

6.1生物材料和生长基片

为这些测试选择的真菌种类是从布鲁塞尔的卫生和真菌流行病学研究所(IHEM)获得的菌株：黑曲霉。该菌株在4℃超纯水中保存于培养基S10(用2％葡萄糖稀释的沙保氏琼脂，默克公司)上。培养可在低营养培养基S10(最接近现实的培养基)和燕麦琼脂上交替进行，所述燕麦琼脂是富营养的培养基。7天之后在25℃燕麦琼脂上获得了最终的培养物。

不论在哪种营养的培养基中，培养物都在25℃的黑暗中温育。之所以选择该种类是因为其在室内环境中被频繁发现，并且其在生长期间发射出真菌污染指数的所有示踪剂。

使用的生长基片是被涂覆的玻璃纤维织物。这种材料被切割并在蒸馏水被加入之前进行消毒(121℃，45min，湿热)。

6.2特异性VOC发射室

浓缩和分离模块上的测试也使用300mL的发射腔进行，该发射腔与该实施例中之前使用的用于生成污染指数的发射腔相同。化学靶的标准品在这些室中沉积，以便测试不同的微型模块。为此，使用被识别为真菌生长的示踪剂的8种化合物。表4列出了这些标准品(SIGMA-ALDRICH公司销售)。

表4：确认预处理模块的标准品列表

这8种示踪剂置于乙醇形成溶液，以获得5g·L^-1的浓度。

生长支撑物是玻璃纤维织物。这种材料被切割并且在蒸馏水加入之前进行消毒(121℃，45min，湿热)。每个室包含50mL的玻璃珠(glass bead)和5mL的蒸馏水。在基片被置于室中之后，获得的荷载率是7.10-2cm²/cm³。

使用这些发射室，开发出三种气候：控制气候(没有污染)、被黑曲霉污染的气候和包含8种标准品的溶液的气候。用于黑曲霉污染的孢子悬液是通过在燕麦上次代培养的菌株上倾倒50mL超纯水而制备的。

为了调节不同室，空气在活性碳上过滤(在生长开始之前除去存在的VOC)30分钟。然后，室被置入25℃并处于黑暗中的烘箱7天。

6.3VOC的采样和分析

6.3.AVOC的采样

在微结构的确认阶段中VOC的采样和分析使用了两种分析链。因此，为了使采样和两种分析链中的每种的注入系统兼容，两种样品收集技术是优选的。

对于第一种分析链，气质联用(GC/MS)1(Perkin Elmer公司销售)使用Tenax导管完成采样。对于污染指数生成部分，Tenax导管Tx上的采样是用Flec公司销售的FL-1001空气泵在室中以100mL/min的流速动态执行30min。

这样，VOC被捕集在不锈钢导管中，所述不锈钢导管包含固体吸附剂，该固体吸附剂适合包含4到18个碳原子的VOC，所述导管为Tenax TA(Supelco公司销售)。

这种吸附剂是基于2，6-苯并呋喃的多孔聚合物，其颗粒大小的范围在0.18mm到0.25mm(60目-80目)。有利地执行Tenax TA在氮气流中以热调节方式进行的初步清洁。

然后，Tenax导管以自动热解吸器解吸，由此使被捕集的VOC能被释放。由此被解吸的样品被直接注入到柱中。热解吸是使用固体阵列通过加热被惰性气体流冲洗的样品而提取出挥发性有机化合物的技术。化合物在-30℃被吸附在冷阱中，然后在被引入色谱柱进行分离之前，其在300℃解吸。

对于第二种分析链，GC/MS2(Hewlett Packard公司销售)不包含热解吸器。在这种情况下，使用小瓶(具有2ml容积的玻璃细颈瓶)执行VOC采样，待分析的气体样品被收集在所述小瓶中。来自室的发射物由SP725EC隔膜泵以6.2ml/min的流速收集于包含样品收集小瓶的室中，所述收集持续30min。

气体样品之后被限制在小瓶中，然后使分析链的自动注射器(injector)借助自动取样器上存在的一个小瓶中的注入器(syringe)收集空气体积。

6.3.B分析链的描述

用于分析VOC的两个分析链，GC/MS1和2，由两种技术组合构成：

用于分离VOC的气相色谱(GC)；

用于识别这些化合物的质谱(MS)。

表5和表6分别规定了用于确认微结构的Perkin Elmer和Hewlett Packard的两种分析链的特征。

表5：GC/MS1(Perkin Elmer)的特征

表6：GC/MS2(Hewlett Packard)的特征

对于两种分析链，得到的光谱与质谱库(NIST，1998)进行比对。

用两种分析模式来检测化合物：

所谓的“扫描”或“全扫描”模式，用于记录所谓的“源”光谱，即在给定时刻由源产生的所有离子都存在的光谱；

“SIM”(“单离子监测”)模式，其包括只检测一个(或一些)离子。故此时质谱仪起过滤器的作用。该质谱仪被编程为只检测被研究的分析物中的少数离子特征(通常1到4个)。与分析物的检测相关联的信号中的增强能够提高灵敏度，同时减低色谱背景噪声。使用四极，离子的扫描时间(驻留)与被扫描的质荷比(m/z)的范围成比例。因此，与“全扫描”相比，针对少数质荷比值的工作极大地增加了对相应离子的检测时间。当注射低浓度样品时使用“SIM”模式。

因此，在用Tenax管收集的样品中，如果某化合物浓度过高，则柱出口处的裂口能够使收集到的样品体积的3％即90mL被注入以保护检测器。

在用小瓶进行的样品收集中，注入的体积是5μL。因此，与Tenax管收集的样品的分析相比，小瓶收集具有的稀释系数为18000。表7列出了根据使用的两种采样模式的样品收集的特征。

表7：样品收集的特征

6.4用于验证模块的装置

6.4.A预浓缩模块

本实施例中开发的浓缩微结构由硅基片组成，在该硅基片中蚀刻有长60mm和宽500μm的凹槽。与玻璃基片的融合使能产生封闭的空腔。所述微结构与平均直径120μm的Tenax晶粒功能化。适用于这类微结构的流体连接器使得可以在该微型模块的接入开口装备毛细管，以便实现与泵的连接，并且使空气能通过该结构循环。

关于浓缩微结构的测试协议优选地包括两种样品类型的使用：具有示踪剂的样品(发射室包含8种示踪剂的混合物)以及具有真菌污染的样品(发射室包含被黑曲霉污染的玻璃纤维织物)。

测试协议由以下步骤组成：通过预浓缩器从不同室借助SP725EC膜泵以6.2mL/min的流速收集空气30min。来自预浓缩器的样品接着在140℃解吸30min并且经由包含样品收集瓶的室中的泵提取。来自包含在所述瓶中的预浓缩器的样品接着在GC/MS分析链中被分析。

6.4.B分离模块

本实施例开发的分离微结构也是由硅基片组成，在该硅基片中蚀刻有长5m、宽150μm、深200μm的凹槽。与玻璃基片的融合使能产生通道。微结构之后与由PDMS组成的固定相功能化，以便使通过其的分子被保留。对于浓缩微结构，适当的流体连接器可以使该微型模块的接入开口装备有毛细管，以便使能与泵的连接并且使空气能通过该结构循环。

一旦色谱微柱被生产和功能化，则进行测试以验证其对保留和分离本研究中的不同靶化合物的效益。

为此，在开发污染指数中使用的气相色谱分析台通过以微柱替换传统的色谱柱而被使用。质谱仪在所述出口处使用以识别化合物。

微柱测试协议中也使用两种样品类型：具有示踪剂的样品(发射室包含8种示踪剂的混合物)以及具有真菌污染的样品(发射室包含被黑曲霉污染的玻璃纤维织物)。不同室的空气样品通过Tenax导管借助泵(空气泵1001，Flec)以100mL/min的流速收集30min。然后所述导管被置入GC/MS分析链的自动热解吸器中，使其能被分析。这样，样品通过微柱分离并且通过质谱在出口处分析，以便验证保留效益。在微柱测试协议中，也使用瓶样品收集方法。在第二GC/MS分析链中，同样通过用微柱替代传统的柱而进行样品分析。

示例6：用于产生预处理模块的处理

7.1.A包括微型模块的元件

为了定义微型模块生产工艺，第一技术选择涉及用于蚀刻图案的基片。由于其机械和电子特性，硅是十分普遍地用于生产微型系统的基础材料。单晶硅不仅产量大、价格便宜，而且是很适合微型化的材料。

所述装置生产在使用双面板(晶片)的硅基片上，所述双面板具有4英寸(约10cm)的直径以及500μm(475μm到525μm之间)的厚度。

微流结构的生产包括能够生产微型系统和空气循环系统之间的连接装置(微型泵、阀等等)。该实施例中使用的方案是使用了“NanoPort(极小端口)”。这些流体连接器适用于微结构，并且能够使微型模块的接入开口配备毛细管。这些连接器的定位要求微结构的接入开口和连接器的开口之间的良好对准，以便毛细管能够被插入。这些连接器包括粘性环、密封连接器、连接器主体以及使毛细管能被插入的“螺孔”。

在该实施例中使用的用于生产系统的不同模块之间的连接装置的管是PEEK管，其具有的外直径是1/32英寸(800μm)，而内直径是0.008英寸(200μm)。

色谱微柱和浓缩微结构这两个模块的使用包括能够控制它们的温度。事实上，柱的温度会影响其效益，并且浓缩结构需要加热温度以能够释放被捕集的分子。基于这个原因，微型模块中集成了加热电阻器。

在文献中这类应用最经常使用的材料是铂。这种材料除了具有正温度系数以及很好的灵敏度因数之外，还具有高电阻率。按照焦耳效应，具有高电阻率的材料的优势是能散发大量的热。铂同样特征在于高温线性。但是，铂的使用需要使用附加层。用于生产这种附加层的材料是钛。钛和铂的沉积厚度分别是50nm和100nm。

7.1.B掩模设计

硅技术中的光刻法是微结构(如色谱微柱或浓缩微结构)生产工艺中使用非常广泛的技术。它能够生产高分辨率的结构。一般用于生产这类结构的方法被称作“自顶向下”，即从基片开始，该工艺包括在所述材料上蚀刻图案。

在实际生产工艺中使用的光刻法首先涉及设计掩模，使能定义基片的暴露区域以及蚀刻区域。这些掩模的设计使用Coventor2008软件执行。

这些掩模由此能够定义所述结构的最终形状。为了生产本文所述的“分离”和“浓缩”模块，必需3个掩模层：第一个定义蚀刻在正面上的凹槽的形状；第二个定义蚀刻在背面上的用于产生结构接入开口的凹槽的形状；并且最后第三个同样在背面上产生加热电阻器。

微柱掩模

第一掩模层N1由此涉及柱的柱床(sill)凹槽的形状。微柱的凹槽的布置可以采用多种几何形状，以限制结构的体积和尺寸。在该实施例中，使用的几何形状是“线圈”型配置。为了限制死体积并便于柱填充，每个凹槽之间的柱的转弯处均生成为圆弧的形式，使结构不产生直角。柱长的选择设置为5m。对这类微结构的这种相对较长的长度的选择基于这样一个事实，即该装置必须能够分离不同化合物的复杂样品。选择较长的长度由此能够提高柱的效益，并且由此获得更好的化合物的分离。

表8中列出了用于生产所微柱的芯片的几何特性。

表8：微柱芯片的几何特征(μm)

对于生产工艺中对正型或负型感光树脂的选择，在掩模设计期间必须指定掩模的“极性”的选择。这样，印在掩模上的数据(“数字化数据”)必须在暗背景中被提供为亮，或在亮背景中被提供为暗。为了生产这种第一掩模层，极性被选择为数据为亮。

第二掩模层N2涉及与微结构的接入开口。在本实施例中使用的选择是从基片背面通过NanoPort接入所述结构，NanoPort借助PEEK导管使能微型系统和空气循环系统之间的连接。由于外直径为800μm的PEEK导管的内直径被选择为200μm，使用的接入开口的尺寸的直径是400μm，使得便于NanoPort的定位。事实上，这些尺寸使导管能邻接该结构，且能够防止导管开口和该结构的开口重叠的风险。该掩模的极性同样选择为亮的数据。

第三掩模层N3涉及用于加热和控制该结构的温度的加热电阻器的产生。为本领域技术人员公知的现有技术显示了温度在这类分离微结构的生产中的重要性。

电阻器的值取决于这些几何特性，由以下公式定义：

R = ρ \frac{l}{s} = \frac{ρ}{e} \frac{l}{w}

其中，ρ表示材料的电阻率，l表示长度，w表示宽度，s表示表面积，而e表示厚度。

加热电阻器可以与该微结构集成；不过，在第一阶段中，使用了集成外部加热电阻器的受限室(confinement chamber)。

在光刻阶段中优选存在对准图案，以便可以重叠不同的掩模，以及对准存在于每个掩模上的不同图案。不同的掩模通过对准和重叠两个几何图形的方式被定位。通常在本实施例中发现和使用的对准图案是交叉(图2)。

在本实施例中，对准图案的存在特别是可以定位在背面上的接入开口，使其与在微通道末端的正面上存在的进口/出口开口定位。在这种情况下，图案对准的精确度非常重要，因为这两个图案之间几微米的偏移可以使该结构不可用。使用小型对准图案由此能够获得lμm级数的对准精确度。

加热电阻器RC的掩模同样存在对准图案，以便将加热电阻器RC定位在由微通道形成的表面之下。

图3显示了由Coventor2008开发的用以生成微柱芯片的不同掩模层的图像。

微型预浓缩器掩模

为了产生浓缩微结构，还可以采用多个几何形状。该实施例中使用的能够使为真菌检测选择的分子被捕集的吸附材料是Tenax TA。为了方便以所述材料(可以颗粒形式获得)填充所述结构，采用没有任何转弯的结构。在我们的研究中，传统地用于VOC的检测的TENAX样品收集导管包含1cm³的有效体积(长5cm、直径0.5cm)，颗粒具有300μm的平均直径。为了产生预浓缩微结构，使用的颗粒尺寸更小(平均直径120μm)。更小直径的使用使比表面积被增大(6倍)；因此，使用减小到0.25cm³(四分之一)的有效体积。由此开发了60mm长和500μm宽的凹槽。

为了在空气通过期间使颗粒保持在微结构中，使用微梁(micropillar)在所述结构的出口处产生栅格。由于插入到所述结构中的TENAX颗粒的尺寸可以具有最小直径75μm，因此使用的栅格的尺寸使得柱的宽度为56μm，并且所述柱的间距为55μm。

表9记录了用于生产微型预浓缩器的芯片的几何特性。

表9：预浓缩芯片的几何特性(μm)

对于第二掩模层上的接入开口，使用的技术方案(NanoPort)和开口的几何特性与生产微梁芯片时使用的一致。

对于微柱掩模的设计，还采用了加热电阻器与预浓缩模块的集成，由此开发了第三掩模层。但是，在第一阶段中仍提供受限室，以便能够使用外部加热电阻器。

图4显示了由Coventor2008开发的用于产生预浓缩芯片的不同的掩模层的图像。

7.1.C产生预处理模块的工艺

产生这种结构必然存在选择生产工序的问题，或者更准确说，选择与这种方案兼容的蚀刻技术。通道的特征尺寸是大约100微米，而横截面是传统的矩形、半圆或圆形。根据文献，毛细管柱的横截面的形状不影响柱的分离效益。由此，这种观察能够除去对由生产工艺限定的蚀刻形状的约束。

DRIE是一种能产生高纵横比的深各向异性(deep anisotropic)蚀刻。因此选择由DRIE蚀刻产生的矩形横截面。

对于样品的两种预处理模块微柱和预浓缩器，采用的生产工艺基本上是相同的，见图5详述。两种模块生产工艺之间的主要区别在于凹槽的蚀刻深度。因此，形成色谱微柱的通道被限定为200μm的蚀刻深度，而预浓缩结构的凹槽被限定为250μm的蚀刻深度。

步骤T1：晶片的清洁

板(晶片)的基片(Si)优选地浸泡在1％氢氟酸(HF)浴液中，直到达到疏水。然后用去离子水冲洗5min。清洁过程包括：在第一阶段中，用硫酸(H₂SO₄，在150℃进行3min)溶解有机杂质。在第二阶段中，通过使用硝酸(HNO₃，进行3min)形成表面氧化物而捕集金属杂质。然后再次用去离子水冲洗晶片5min，之后通过新的1％的HF浴液除去氧化层，最后再用去离子水冲洗。之后在氮气下干燥晶片。

步骤T2：铝沉积

DRIE蚀刻优选地涉及使用保护层，该保护层能限定基片不被蚀刻的区域。该实施例中使用的保护层是具有厚度

(即500nm)的铝(A1)层。沉积是通过在(24℃)环境温度下在氩等离子体中的阴极溅射完成的。离子加速通过0.5千伏的电势差得到。沉积是在3×10^-7毫米汞柱的低压下完成的。沉积时间取决于期望的铝厚度。在这些参数下，沉积速率约是

沉积持续5min。

以下步骤包括限定晶片的DRIE蚀刻区域，即不受铝层保护的区域。这些步骤由此包括在晶片每个面上的传统的紫外(UV)光刻相位(photolithographyphase)，然后湿法蚀刻铝层。

步骤T3、T4、T5和T6：限定蚀刻区域

步骤T3由此包括在晶片的每个面上沉积感光树脂层res+。在这里，所述树脂被选择为正型树脂(PFR7790)，即暴露于UV的树脂区域会被溶解。首先用旋转涂膜机(whirler)将树脂均匀地沉积在晶片的面上。涂抹树脂的参数(转速、加速度以及尤其是树脂的粘度)决定了沉积的最终厚度。由于期望厚度是1.2μm，所选树脂的转速是4500rpm^-1，加速度是2000rpm^-2，时间是30s。优选地，在晶片的两面上都使用树脂层优选为意味着树脂的较短的退火时间(110℃，5min)，从而使其硬化和除去一些溶剂。

晶片第二面上的树脂的沉积之后在相同的条件下完成，接着是100℃下退火15min。

现在可以在背面上进行第一个光刻法步骤L。暴露参数(灯的功率和暴露时间)能够限定图案的清晰度。在这里，所述暴露时间被设定为10s，并且灯的功率是345W。

步骤T4之后特别地包括显影树脂，以便呈现对准的图案，使得可以在暴露期间对准正面的掩模。因此，晶片浸于显像剂浴液(二氯丁砜PRD238)中1分10秒。然后用去离子水冲洗显影的晶片3min，并干燥。

步骤T5包括在正面上进行光刻法。为此，在暴露之前，优选地在掩模的图案与晶片背面的图案之间进行对准。由于晶片图案的坐标已被存储，所以在显微镜下，掩模的位置能够与这些图案的坐标对准。一旦对准完成，则对正面暴露的条件与对背面暴露的条件相同。

步骤T6包括在显像剂浴液中显影树脂，并且由此使正面的图案显现。晶片被沉浸在浴液中，直到图案完全地显现。

为了加热晶片使树脂完全硬化，最终优选地进行第二次退火。该退火步骤在100℃烘箱中进行15min。同样使用氧等离子体清洁晶片，以便除去显影之后的残留树脂(特别是蚀刻洞的底部)，从而提高树脂洞的清晰度。

步骤T7：铝Al的蚀刻

铝的蚀刻是在由酸组成的化学溶液中完成的，所述酸能够腐蚀铝(“铝蚀刻”)。溶液温度恒定在30℃。视觉地检查蚀刻，直到由树脂限定的区域中的铝层被完全除去。然后用去离子水冲洗晶片。

步骤T8：除去树脂层

铝层被蚀刻后，晶片被浸入丙酮中，以除去树脂层，并且然后晶片移动到清洗机上。清洗机是一种用水清洗的滚筒，其首先以300rpm^-1旋转，然后以1000rpm^-1旋转，并且稍微加热以干燥晶片。

步骤T9和T10：背面(下面)和正面(上面)蚀刻

在用于产生接入开口的DRIE蚀刻中，必须在硅基片的整个厚度上执行蚀刻，一部分从具有凹槽的正面蚀刻，另一部分从背面蚀刻。从背面的过蚀刻(over-etching)(自正面的蚀刻深度由凹槽的深度设定)是优选的，以便在整个基片上得到垂直的壁。事实上，在没有过蚀刻的情况下，基片的每侧的蚀刻之间的交叉部分会伴有洞直径的减小。

对于微柱芯片，凹槽的蚀刻深度设定在200μm。由于基片厚度是500μm，因此从背面的蚀刻深度设定在360μm(其中的60μm包含过蚀刻)。

对于预浓缩器芯片，凹槽的蚀刻深度设定在400μm。由于基片厚度是500μm，因此从背面的蚀刻深度设定在160μm(其中的60μm包含过蚀刻)。

两种类型的气体交替注入来进行DRIE蚀刻，第一种是硅蚀刻使用的SF6，在6s时间内以300mL/min注入室；第二种是用于抑制膜的沉积的C4F8，在2s时间内以150mL/min注入室。室内的压力在3-4Pa之间。使用45分钟的蚀刻循环(特别地防止晶片过热)。给定时间后进行的蚀刻深度的测量可以限定达到期望深度所需的蚀刻时间。在使用的这些条件下，蚀刻速率通常接近5μm/min。

一旦完成了背面上的DRIE蚀刻，则在相同条件下进行正面的DRIE蚀刻。微柱芯片和预浓缩器芯片的蚀刻深度分别设定在200μm和400μm。

步骤T11：除去铝层

在DRIE蚀刻步骤之后，晶片被浸入在酸浴中以除去铝层。酸性溶液的温度恒定在60℃，这样能够加速蚀刻铝残留物的工艺。然后，晶片在充氧浴液中(30％H₂O₂/硫酸H₂SO₄)清洗15min。之后，在热氧等离子体(225℃)下除去其余的残留物。

步骤T12、T13、T14和T15：加热电阻器RC1或RC2的产生

以下步骤可以产生钛/铂加热电阻器。沉积电阻器使用的工艺是“剥离(1ift-off)”工艺，即使用牺牲层的添加技术(与蚀刻技术相反)。

步骤T12和T13构成传统的光刻法步骤L，其中使用负型树脂“res”(未暴露的树脂被溶解)作为牺牲层。树脂由此通过旋转涂膜机涂抹以得到7μm的厚度。然后在110℃退火90秒。在储存了晶片上蚀刻的对准图案的位置后，在显微镜下进行包含电阻器的图案的掩模M的对准。树脂暴露90s，之后在110℃进行90s新的退火。然后，晶片被浸入显影剂浴液(AZ351B/水)，并且之后移动到清洗机上。

步骤T14包括产生用于产生电阻器的两种金属层的连续沉积，即(50nm)的钛Til附加层和

(100nm)的铂Ptl。在沉积金属层之前，用氩等离子体剥离基片，以便恰当地清洁产生的洞，以及去除底部的残留树脂。在达到蚀刻区域中的基片的晶片的整个表面积上，钛Ti层和铂Pt层的沉积在低压下分别进行1分15秒和1分35秒，并且沉积在非蚀刻区域中的树脂上。

步骤T15包含除去牺牲层。为此，晶片在超声下被浸入丙酮浴液中。当牺牲层被除去时，与树脂接触的金属层被脱去。除去牺牲层之后，金属层(Ti2和Pt2)只在与基片的接触区域中存在。然后晶片进行不同的清洁，以便除去不同的残留物(浴液去除聚合物残留物，如树脂，充氧水/硫酸浴和1％的HF)。

步骤16：阳极焊接

硅的直接微机械加工能够得到对外部开放的结构(凹槽、柱床)。晶片之间的阳极焊接是能够将硅的基片或者不同材料(如玻璃)焊接到一起以便得到封闭空腔的技术。用于产生封闭空腔的方案是在硅晶片(包含凹槽)和玻璃晶片v之间进行阳极焊接。

阳极焊接在真空(10^-4-10^-5毫巴)的420℃高温下并且在500V的电场中进行10min。

7.1.D微流体连接

为了能够填充微结构，但是还能使空气样品循环，微结构必须装备有上述的微流体连接器(NanoPort)。

安装所述连接器的方法优选地包括：在第一阶段中，用乙醇清洁晶片表面以保证粘合剂的良好粘合。一旦完成了表面清洁，则粘性环被定位为围绕微结构的接入开口。密封接头之后被放置在处于“环形”定位的连接器主体的下面。连接器主体之后被沉积在粘性环上并且必须被仔细定位以使晶片的开口与连接器对准。视觉地检查所述对准。

连接器一旦被定位，则晶片和连接器主体通过夹具被保持在适当位置，这样能够压缩密封件并且保证连接的紧密度。为防止微结构和夹具之间的直接接触，玻璃板被首先放置为接触晶片的另一面(玻璃侧)。然后，该组件被放入180℃的烘箱中达2小时。

7.2用于功能化模块的工艺

7.1.A分离微结构

一旦产生了微柱并且微流体连接装置被置于适当位置，则其通过填充固定相而被功能化，使能洗脱和分离气体化合物。

在为生成污染指数进行的VOC分析中，使用包含作为固定相的PDMS(优选为5％的苯基-95％的聚二甲硅氧烷)的毛细管柱通过气相色谱执行不同的化合物的分离。为微柱的产生选择相似的柱成分，即具有包含PDMS(聚二甲硅氧烷)的固定相。

使用的PDMS(

184，Dow coming公司销售)以两种液体形式出售：碱(base)形式和交联剂形式。这两种构成通常以10∶1的质量比(碱∶交联剂)混合。交联反应以混合开始，由此产生粘度的递增，随后形成凝胶。在混合期间，引入气泡，并且气泡必须在执行填充之前除去，以便在柱的整个长度上实现均匀沉积。为了除去气泡，混合物被置于真空室中。除去时间根据引入的空气量而变化。

用溶剂稀释该混合物，以便能将其插入到微型模块中，并且使能产生具有称为固定相的活性物质的通道。为了使色谱柱达到最好的可能的分离效益，沉积均一的固定相层是必需的。固定相层的沉积可以根据两种方法执行：动态(“动态涂覆”)或静态(“静态涂覆”)填充法：

动态填充过程包括以溶液填充柱的一部分，该溶液然后通过惰性气体压力以大约1-2cm/s的速率被推动经过所述柱。于是柱的壁上留下薄层溶液。在填充之后，在溶剂蒸发期间维持气流，由此在柱的壁上留下了固定相层。加热柱至溶剂的沸点以上，以便除去溶剂的残留痕量(residual trace)。薄膜的厚度由用于稀释所述相的溶剂的比例限定。但是，这个简单的方法显现出导致固定相的非均匀沉积的问题(Xu和Vermeulen，1988)。

静态填充过程包括用稀释在溶剂中的固定相溶液来完整地填充柱。用溶液填充柱后，柱的一端被塞住，而另一端连接到真空泵。然后所述柱被放入烘箱或者双层蒸锅中，以便控制柱的温度。通过施加真空来完成溶剂的蒸发，在柱的壁上留下均匀的固定相的沉积。通过这种过程，溶剂和固定相之间的比率被精确获知，并且因而获知固定相的密度，可以精确地确定沉积的厚度(Xu和Vermeulen，1988)。

进行静态填充的选择以便微柱的功能化。微柱的功能化的工艺由此包括3个步骤：

步骤1：溶液的制备

通过静态填充工艺，固定相层的厚度取决于溶液的浓度，并且在具有圆形横截面的毛细管柱的情况下，可以用以下公式确定固定相层的厚度：

\frac{1}{4} π d_{c}^{2} c = π d_{c} d_{f}

其中，d_c是柱的内直径，c是溶液的浓度，而d_f是沉积层的厚度；由此：

c = 4 \frac{d_{f}}{d_{c}}

用于微柱填充的溶剂是n-戊烷。该溶剂的优势是极易挥发，这是因为它的沸点是36.06℃，由此便于其蒸发。另外，它是质子惰性(aprotic)的，即意味着它没有能够与硅氧烷官能团(PDMS的Si-O-Si官能团)反应的酸式氢(与例如氧或氮原子等杂原子键合的氢)。质子溶剂如水或乙醇导致聚二甲硅氧烷的凝胶化。

用于测试的微柱具有矩形横截面。给定期望的PDMS厚度是200nm，而微柱的深度是200μm，宽度是150μm，那么V_PDMS/V_戊烷的比率被估计为0.47％。

为了比较用于微柱和通常用于毛细管柱的PDMS溶液的浓度，通过在上面的公式中，将内直径的值逼近微柱的深度而执行计算。对于200μm的深度，比率V_PDMS/V_戊烷估计为0.4％。故该值与以上计算的一致。

为了制备所述溶液，将这个体积比转换成质量比：已知ρ＝m/V，其中ρ是化合物的密度，m是质量，而V是体积，那么质量比是：

那么，PDMS和戊烷之间的质量比是0.82％。

步骤2：柱填充

该步骤包括以溶液完整地填充所述微柱。因此，借助注入器驱动器将以溶剂稀释的PDMS溶液注入微柱中。柱的每个末端安装了阀以便可以容易地控制通道的打开和闭合。

填充期间，两个阀均打开，并且由此溶液循环通过柱。一旦柱被完全填充，则先是出口阀，然后是进口阀，相继关闭。由此，柱可以与注入器驱动器断开。在柱连接到真空泵以用于溶剂蒸发步骤之前，在微结构的进口处的接入导管首先被断开，以便除去包含在导管内侧的溶液。在微结构的进口处观察到了新月面(meniscus)的形成。这个新月面相应于发生溶剂蒸发的(用戊烷稀释的PDMS)溶液的表面。这样就能够控制溶剂的蒸发。

溶液的浓度在所述工艺的该步骤中还发挥一个重要的作用。事实上，当PDMS未被溶剂充分稀释时，新月面的壁形成隔膜，该隔膜使溶剂不能蒸发。

步骤3：溶剂蒸发和功能化

一旦再次连接了所述柱的进口处的接入导管，则真空泵可以连接到所述柱。在进口阀和泵之间插入T型连接，以通过环形建立受控的泄漏，这样使施加在所述柱中的真空能被控制。组件元件之间的连接的紧密度是保证溶剂蒸发工艺期间的连续性的重要参数。

一旦被连接，则微柱被放置为与温控热板(hot plate)接触，使施加到微结构的温度受控。

当与微结构建立接触时，由于温度变化，能观察到溶剂扩张之后新月面的轻微的移动。事实上，在静态填充工艺中，外界的热被传递到新月面，从而使溶剂蒸发。这样产生的具有比柱开口更高的压力的溶剂蒸汽通过所述柱到达所述出口。

在该工艺中，两个主要因素是向出口的质量传递(溶剂蒸汽)和柱内的热传递。根据普怡锡里定律(Poiseulle′s law)，我们得到下列管理该物理现象的公式：

\frac{dV}{dt} = \frac{π d_{c}^{4} (P^{2} - {P_{0}}^{2})}{256 L η_{v} P_{atm}}

其中dV/dt是溶剂蒸发速率，P和P₀分别是新月面和柱出口处的压强，η_v是溶剂蒸汽的粘度。L是新月面和柱出口之间的距离，P_atm是大气压，而d_c是柱的内直径。

这个公式能够证明通过柱的溶剂的蒸发速率与P²-P₀ ²项成正比，而与L成反比。从上述公式，得到以下管理填充速率的公式：

\frac{dL}{dt} = \frac{273,16 d_{c}^{2} (P^{2} - {P_{0}}^{2}) M}{64.22400 T_{c} L η_{v} d_{1} P_{atm}}

其中dL/dt是填充速率，M是溶剂的摩尔质量，T_c是填充温度，而d1是溶剂的密度。

在常规的静态填充工艺中，P通常较低，并且因此填充速率dL/dt也较低，特别是当被填充的柱较长或者柱的内直径较小时。当使用较高的填充温度时，即使P₀也很高，但P²-P₀ ²项可以较高。但是，使用高温导致蒸气张力P1、溶液液相和蒸气相之间的平衡压力、和新月面压力P之间的差异，新月面压力P将更高。这个现象可以增加气泡形成，导致柱的非同质的功能化。

为了提高填充速率，在柱出口处连接真空泵。这样能降低P₀值，从而促进质量传递。

因此，蒸发工艺的初始条件是：真空泵(关闭)通过插入控制环连接到进口阀(关闭)。出口阀也被关闭。在第一阶段中，通过打开控制环而开启泵以产生泄漏。然后打开进口阀，并且控制环被逐步关闭，以便在柱中产生渐进的真空。在进口阀的上游进行真空的测量。

在这里，溶剂的蒸发从约0.2bar的真空开始，并且柱温被保持在33℃。由溶剂的蒸发形成的新月面的进程使沉积的进程能被监控。由此，新月面在柱中从进口移动到出口。

蒸发工艺持续约15min，即约0.5cm/s的速率。一旦新月面达到柱出口，则维持数分钟的真空，以便使包含在出口导管中的溶剂能被蒸发。然后通过控制环逐步解除真空。

功能化微柱的最终步骤是将柱放置在80℃的烘箱中达2小时，以便使沉积在壁上的PDMS层交联。

溶剂蒸发工艺中施加到微柱的温度和真空的环境参数难以被控制。事实上，不足的温度(低于31℃)不能使溶剂蒸发，而过度的温度(高于35℃，即溶剂沸点附近)导致蒸发工艺中通过柱的蒸发的间断。所以，选择33℃的温度；但是，蒸发工艺仍然对温度敏感。

受控真空的使用能够克服这个问题。实际上，即使找到适当的温度仍很困难，但是一旦微结构的温度已稳定，对施加在柱中的真空的管理能够控制溶剂蒸发速率。递增的真空由此在一方面能够开始蒸发工艺(在该实施例中为0.2bar)，而在另一方面，能够控制其速率(真空度越高，蒸发速率增加得越多)。

7.3.B浓缩微结构

真菌污染指数的生成能够将Tenax TA，Tx识别为捕集为真菌检测选择的分子的合适的吸附剂。这种材料可以颗粒的形式获得，借助滤网(sieve)选择颗粒的尺寸以得到直径在50-100μm之间的颗粒。

由于所述材料具有颗粒形式，因此用溶剂来稀释，以便能借助注入器驱动器将其引入微结构中。用于浓缩微结构的填充工艺没有功能化微柱那么复杂。但是，通过将Tenax颗粒插入该装置中以对微结构的功能化进行优化的阶段是优选的。必须特别地限定稀释和插入速率参数，以防止阻塞所述结构的接入通道或破坏微结构的风险。

用于功能化浓缩微结构的溶剂是乙醇。对于稀释参数，Tenax体积和乙醇体积(V_Tenax/V_乙醇)之间的比率被估计在1％-2％之间。

因此，浓缩微结构填充工艺包括经由注入器驱动器将稀释在乙醇中的Tenax颗粒注入。插入到注入器中的磁石连同微型搅拌器一起能够保持颗粒悬浮在溶剂中。这样能解决Tenax颗粒沉降在注入器底部的问题。因此，由溶剂运输的颗粒被相继注入到所述结构中。在垂直位置中的微结构使颗粒能在所述结构中向着出口流动。在所述结构的出口处包含微梁的栅格的存在使颗粒能被过滤。

注入器驱动器的使用能够控制填充速率，并且由此控制颗粒通过接入通道注入到所述结构中。然而，过快的填充速率可能导致形成通道的壁的局部破损，或者导致在结构的背面形成裂缝。

选择250μL/min的流速来填充微结构。这一方面能够避免因颗粒注入结构引起的接入通道的阻塞，而另一方面避免微结构承受过大的应力，特别是在结构填充的末期承受过大的应力。

一旦完全填充微结构，则该微结构被放置在100℃的烘箱中达2小时，以便除去溶剂的残留痕量，然后在140℃下通过使被过滤的空气通过所述结构而调节达2小时。

7.4产生检测模块的工艺

用于导电聚合物传感器上的测试的数据采集系统未能集成以产生真菌VOC分析微链。从这个角度说，产生了检测模块，该检测模块基于包括采集系统的核心的聚合物基质。因此，所述检测模块包括用于沉积聚合物层的4对叉指式电极，以及使聚合物层被限制并使空气通过的不锈钢室。

7.4.A叉指式电极

以前在采集中使用的卡不能简单和精确地产生沉积。

一方面，所述沉积的配置和用于沉积不同聚合物的方法要求相同的聚合物被沉积在所有电极上。事实上，其它聚合物或电解液以及化学掺杂(碘蒸气)的连续沉积改变了先前的沉积物，而且由此未能获知VOC和聚合物之间独特的交互机制。另外，所用电极的配置不能控制两个电极之间的聚合物的沉积区域。

由此开发了包含一对叉指式电极的独立的“芯片”，以便克服这些缺点。对于先前的卡，电极由具有铬附加层的黄金制成。图6展示了产生工艺。

步骤D1：晶片的清洁

所述清洁等同于产生先前模块使用的清洁。

步骤D2：铬和金层的沉积

对于电极的产生，所述工艺包括连续均质地沉积具有

(沉积时间1分15秒)的厚度的铬附加层，然后沉积黄金层，该黄金层的厚度为

(沉积时间10min)。沉积是在(24℃)环境温度下在氩等离子体中通过阴极溅射完成的。

以下步骤包括限定用于产生图案的蚀刻区域。这些步骤由此包括传统的UV光刻阶段，然后湿法蚀刻铬和黄金层。

步骤D3和D4：限定蚀刻区域

一旦沉积了各层，则该工艺包括执行使产生叉指区域的传统的光刻步骤。

步骤D3由此包括用旋转涂膜机沉积感光树脂层(正型PFR树脂7790)。期望的厚度是1.2μm(转速4500rpm^-1，加速度2000rpm^-2达30s)。树脂的退火在110℃下在热板上进行3min。然后在设定为10s的树脂暴露时间和345W的灯功率下执行光刻步骤。图7中呈现了在暴露期间使用的掩模的图像。该图从左至右显示了一组芯片、之后是一个芯片并且最后是叉指式电极。

表10表明了用于产生包含叉指式电极对的芯片的几何特征

表10：电极的几何特征(μm)

步骤D4包括对树脂显影，由此随后形成被蚀刻的图案。晶片由此浸入显影剂浴液(PRC238)中1分10秒。用去离子水冲洗被显影的晶片达3min，并且在进行第二次后显影(post-development)退火之前被干燥，这样能够使树脂被完全硬化。这种退火步骤在100℃下的烘箱中进行15min。此外，用氧等离子体清洁晶片，以便除去显影后的树脂残留物(特别是在被蚀刻的洞的底部)，并且提高树脂中洞的清晰度。

步骤D5：铬和黄金层的蚀刻

黄金和随后的铬的蚀刻在包含酸的化学溶液中完成。溶液保持在30℃的温度。

第一次浴(bath)在使黄金层能被蚀刻的溶液中进行。视觉地检查所述蚀刻，直到整个黄金层被从由树脂限定的区域中除去。然后用去离子水冲洗晶片。

第二次浴在使铬层能被蚀刻的溶液中进行。视觉地检查所述蚀刻，直到整个铬层被从由树脂限定的区域中除去。然后用去离子水冲洗晶片。

之后在黄金层和铬层交界处产生一种用于黄金和铬蚀刻的新型的非常快速的浴。然后用去离子水冲洗晶片。

步骤D6：除去树脂层

一旦各层已被蚀刻，则晶片被浸入丙酮中，以除去其余的树脂层，并且然后晶片移动到清洗机上。

一旦完成了卡产生工艺，则再次将厚度为3μm的树脂层沉积在晶片的整个表面上，以防止在切割存在于晶片上的不同卡期间微粒在电极上的沉积。然后树脂在110℃下在热板上退火1分30秒。在用导电聚合物功能化所述卡之前，需要用丙酮浴液除去保护性树脂层。

7.4.B受限室

对于测试系统，聚合物传感器的使用优选地涉及产生室，该室使敏感层被限制以便只暴露于在所述系统中循环的空气样品。选择不锈钢作为产生所述室的材料并且使用特氟龙(Teflon)(聚四氟乙烯PTFE)密封件能够限制背景噪声的产生，因为不锈钢和特氟龙在该实施例的实验条件下均是非发射性材料。

受限室划分成例如两部分：基部具有能够插入电极的四个中空凹槽。隔板(stop)使电极上存在的用于沉积聚合物的区域能被置为与外壳部分中存在的受限“容积”相对。

因此，外壳部分包括四个受限容积，它们通过通道彼此链接。这些受限容积由此可以只包含聚合物沉积区域，并且由此限制样品在过大容积中被稀释。为了保证电极和受限容积之间的紧密度，在两个元件之间的凹槽中插入特氟龙密封件。该密封件由此具有四个开口，使存在于受限容积中的空气样品能够暴露于电极的敏感层。

最后，借助NanoPort确保了在外壳部分上的室的进口和出口处的空气样品的循环。

每个传感器之间的尺寸和间距被限定，从而可以使用具有2.54mm的步长的可插拔连接器。该连接器由此能够在传感器和信息处理卡之间产生连接。

7.4.C信息处理

用导电聚合物功能化的传感器放置于受限室中，以便能够被用作分析系统的检测模块。这些传感器的工作原理基于在聚合物表面吸附气体化合物引起的聚合物的导电率的变化。这种吸附取决于化合物与聚合物中存在的活性位置的亲合力。

为了将导电率的这种变化转换成可测量的信号，传感器被放置在称为“惠斯通电桥”PWh的能够测量电阻变化的组件中。该组件的原理包括通过将传感器放置在两个支路中的一个上来平衡电桥的两个支路。传感器电阻率的变化产生不平衡，并且在电桥的两个支路之间出现电压(见图10A和10B)。

在该组件中，dR表示在传感器表面吸附气体化合物期间传感器的电阻率的变化。输出电压VS1的值由该组件的元件限定：

V_{S 1} = \frac{VCC}{2} \frac{dR}{R}

其中VCC是施加到惠斯通电桥组件PWh的电压。

当所有的电阻均相等时(dR＝0)，V_S1值等于0。当传感器的电阻率变化时(dR≠0)，V_S1是这种变化的反映，且可以通过基于运算放大器Ampli1的放大组件被放大(见图10A的显示)。

该组件能够根据包括该组件的电阻器的值而放大V_a和V_b之间的电压(即VS1)：

V_S＝(V_a-V_b)G并且

G = 4 + \frac{60000}{R_{1}}

其中R₃＝30kΩ，而R₄10kΩ。

所述组件的输出电压(代表传感器的电阻率的变化)由下式表示：

V_{S} = V_{s 1} G = \frac{dR}{R} \frac{VCC}{2} (4 + \frac{60000}{R_{1}})

从这个角度看，开发了一种能够处理由传感器传输的信息的卡。该卡包括将惠斯通电桥与每个传感器相关联，以便将电阻率的变化转换成电压并且进入放大器组件Ampli1(图10A)。可替换地，图10B所示的放大器组件Ampli2的使用也不超出本发明的范围。

用Cadence Allegro Design Entry开发的所述组件的图示代表用于处理每个传感器的四个组件之一。终端联合不同传感器的测量信号并且使能与测量节点的连接，以便使用户能接收被传输的信息。参考Cx(图13)表示处理卡和控制卡的连接终端。

所述四个组件和终端一起形成用于处理不同传感器的信号的卡。这种组件之后可借助Allegro PCB设计工具集成，以便开发所述卡。该工具通过集成在Cadence Allegro Design Entry下限定的所有连接而使能所述卡的不同组件之间的放置和布线。之后可以产生用于处理由传感器传输的信号的卡。

7.5模块的特征

7.5.A样品浓缩模块

参考图8，用传统的色谱法确认了8种示踪剂的捕集和解吸。在被霉菌污染的气候中发现了所述8种示踪剂，但是观测到的浓度更低。

图8中各个峰值如下：

c：甲基呋喃；d：2-甲基-1-丁醇；d′：3-甲基-1-丁醇；e：4-庚酮；f：3-庚醇；g：茴香醚；h：α-蒎烯；i：1-辛烯-3-醇。

7.5.B样品分离模块

同样通过色谱法和质谱法确认了分离模块。图9呈现了从溶液中8种示踪剂获得的色谱图。

被测试的微柱能够分离被测试的8种示踪剂中的7种：3-甲基-1-丁醇和2-甲基1-丁醇，两者是异构体，被同时洗脱。

所有这些测试还可以发现最适合分离示踪剂的条件(40℃恒温和氦气流速0.5ml/min)，并且极大地缩短了分析时间(相比标准柱的1小时30秒，微柱耗时约10min)。因此，这些测试可以通过以下方式确认分离模块，即通过示出获得了用于11种示踪剂的不同的保留时间，使真菌污染指数能被计算。

7.5.C检测模块

在聚吡咯/辛烷磺酸钠(0.3M)和PEDOT-PSS上进行测试。这两种敏感层暴露于不同的挥发性有机化合物(VOC)。这些测试按照图10A和10B所示布置进行。

在图10C所示的测试中，两种电子导电聚合物暴露于来自真菌污染指数的8种VOC、暴露于蒸馏水(1)和乙醇(m)。通常，参考CH1到CH4代表不同的测试。

观测到6种VOC(α-蒎烯、茴香醚(j)、1-辛烯-3-醇、2-甲基呋喃、3-庚醇(k))、乙醇和水的负的分数电阻差分(fractional resistance difference)。然而，观测到2种VOC即2-甲基-1-丁醇和3-甲基-1-丁醇的正的分数电阻差分。这两个同分异构的VOC的这些响应是相似的，所述同分异构的VOC是伯醇。当聚合物暴露于也是伯醇的醇时，观测到负的分数电阻差分。这是由于它包含水的事实。

为了验证对伯醇的选择性，所述两种敏感层暴露于：一系列伯醇：2-甲基-1-丁醇、3-甲基1-丁醇、1-丁醇(n)、1-戊醇(o)和1-己醇(p)；暴露于两种烷烃，庚烷(q)和辛烷(s)；暴露于3-庚醇(r)；暴露于2-辛烯-3-醇以及暴露于4-庚酮。对伯醇观测到正的分数电阻差分。然而，对于其它VOC观测到负的分数电阻差分。结果在图10D中显示。在该图中，参考CH1和CH3代表用PEDOT/PSS的测试，而参考CH2和CH4代表用OSS(0.3M)的测试。

然后，PEDOT-PSS暴露于：一系列伯醇：2-甲基-1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、1-丁醇、1-戊醇和1-己醇；暴露于三种烷烃：戊烷、庚烷和辛烷。结果在图10E中显示。

在暴露于烷烃期间，观测到负的分数电阻差分。

该敏感层然后暴露于具有不同的阻碍(hindrance)的三种伯醇。结果在图10F中显示。

从图10C到10F可以推断：当伯醇被阻碍时，它的分数电阻差分相对于无阻碍伯醇降低。

导电聚合物能够超越金属氧化物或复合材料的局限(模块性、对极性化合物的特异性、能量消耗等)。它们的化学成分与这些VOC的相似，从而在聚合物和VOC之间产生物理的相互作用。另外，它们的结构是可修改的，使能产生具有被限定的选择性的材料，以便靶向所述VOC。

示例7：系统的集成和控制

8.分析系统的控制接口

8.1分析系统的构造

8.1.A分析系统的原理

图11显示了所述系统的示意图，并且由此所述系统包括三个模块(预浓缩模块、分离模块和检测模块)、泵P、和3个电磁阀E1、E2、E3。

选择的泵P是例如偏心隔膜泵，由Scharzer Precision出售并具有参考标记SP725EC。所述泵在0-24V之间的直流电下工作。泵的特性根据使用微通道产生的压头损失(head loss)在1-2bar之间选择。

浓缩阶段期间，所述泵能够通过经过模块的空气循环实现样品的收集。这样，在浓缩之后，通过分子积聚工艺，在待分析的空气样品中包含的分子被保留在微结构中。在分析阶段期间，在系统的进口处，过滤器(活性碳)能与泵关联，能够使清洁空气循环流过系统，由此作为载体气体。

在分析步骤期间，电磁阀能够选择气流的方向。系统中还集成了与温度调节器关联的加热元件，以便能加热浓缩微结构和分离微结构，从而能释放被捕集的分子。

在所述系统中使用的电磁阀是Lee公司开发的微型电磁阀。

关于浓缩和分离模块使用的加热元件，选择MINCO公司生产的RC云母加热器。

通过说明的方式，表11中列出了所述两个微结构中的一个使用的元件的特性。

表11：云母加热器的特性

所述系统由控制卡C Com控制，控制卡一方面能够管理对电磁阀、温度调节器和泵的控制；而另一方面，能够借助处理卡CTr采集由传感器传输的信息。

8.1.B分析步骤的描述

样品的分析由此被拆分为与传统的气相色谱系统相同的两个主要步骤：即样品的浓缩，然后是分离分析。泵和电磁阀的使用能够通过切换其状态来引导气流通过所述模块。图12所示的优选的所述工艺的说明根据执行的分析步骤关联包括所述系统的不同元件的可能的状态。可以由此限定表示分析步骤的四种状态：“禁用”10，“浓缩”20、“分子分析”40和“传感器清洁”30。

所述系统的“禁用”状态10相应于所述系统在分析步骤开始和结束时的状态。

“浓缩”状态20相应于第一步骤，该第一步骤包括通过浓缩微结构收集待分析的空气，从而使样品能被浓缩。

“分子分析”40和“传感器清洁”30状态相应于所述系统根据感兴趣的分子的存在与否所采用的两种状态。

图14的其它参考标记说明如下：

V：正确；F：错误；O：是；N：否；13B：开始；14：初始化？；11：步骤选择？；21：t＝t_concen？；23：分析？；31：t＝t_分子？；32：t＝t_分析？；31：t＝t_暴 _露？；42：分析完成；12：系统停止；13A：结束。

系统能够给待分离的样品中的分子具有专用于不同分子的保留时间。在分离模块的出口处，当分析时间对应于感兴趣的一个分子的保留时间时，所述系统切换到数秒的“分子分析”状态，以便将所述分子引导到检测模块。当不是待分析的分子通过的时间时，所述系统保持在“传感器清洁”状态，这样能够使检测模块中循环清洁空气(由活性碳过滤)。

表12限定了根据进行的分析步骤的所述系统的不同元件的状态。当泵分别被开启或关闭时，泵状态(P)表示为“开”状态和“关”状态。浓缩模块的加热电阻器RC1和分离模块的加热电阻器RC2在被分别供电或断电时也用“开”状态和“关”状态表示。最后，根据选择的气流的方向，电磁阀(图10中编号1到3)被表示为状态“a”或状态“b”。

表12：根据分析步骤的系统的元件的状态

8.1.C构成原型的元件的描述

所述系统可以使用微型元件，例如泵P、加热电阻器RC和电磁阀E。为了得到可能的最紧密的系统，根据元件的性能选择具有最小体积的这些元件，以满足由系统施加的约束。这些元件可在各专业商业地获得。

这些元件包含蚀刻的层状元件，所述层状元件包含在两个云母层之间并具有0.5mm的厚度。这些膜能够迅速地达到高温(达到600℃)，该膜的表面上具有均匀的温度。待加热的微结构优选地置为与两层绝缘材料(具有3.2mm的厚度的陶瓷纸)之间的加热器接触，并机械性保持在用两个铝板之间。

温度调节系统能够控制施加到微结构的温度。这些三通阀通过使用螺线管工作，使能向着两个进口/出口端口中的一个磁性锁止所述阀。这些电磁阀的尺寸设计为获得低内部体积(72μL)，以便限制死体积。

8.2用于控制系统的仪器

8.2.A控制信号的生成

如图13所示，所述装置的操作由控制卡C.Com.管理，所述控制卡通过测量节点No与处理卡相关联。

所述控制卡从传感器接收信息，并且通过与放大器组件Ampli相关联的惠斯通电桥Pwh传输该信息，所述放大器组件Ampli在这里提供在处理卡中。

所述控制卡中提供多路分解卡Dmx，所述控制卡与电磁阀控制继电器(comEV)、加热电阻器(comRC)和用于控制泵(H)的H-桥(HcomP)相关联。这种Dmx卡能够从逻辑电平产生不同的控制信号，所述逻辑电平被施加到测量节点的每个数字输入端。优选地，控制卡包括在节点No和Dmx卡之间的电压转换器conv。

这种配置使能管理所述系统的不同元件的状态，以便可以通过计算机控制它们。

测量节点能够传输由用户发出的系统状态信息。在此情况下，测量节点提供4个模拟输入4A±10V，以及4个双向数字输入4N。控制卡由此被设计为能够借助写入模式下的测量节点的4个数字输入比特4N(DIO0到DIO3)产生不同的系统状态。由检测模块的传感器传输的信息通过使用测量节点的4个模拟输入而被路由到用户。

图13提供的图示显示了用于设计控制卡的控制信号的发生部件。

由此，控制信号产生电压，能够通过使用继电器com确认用于不同的元件的控制电压的应用。因此，这些零件能起到由多路分解卡的信号控制的开关的作用。

由于电磁阀受所施加的电压的极性的控制，两个继电器优选地用来控制所述电磁阀：一个继电器产生正极性，另一个继电器产生负极性。在由Dmx卡解码期间，2个互补的控制信号的使用由此优选用于每一电磁阀(即8个信号)。

H-电桥，HcomP，优选地用来控制泵，这样能够使用比电磁阀的电流更高的电流。

8.2.C卡设计

包括所述卡的元件的电源和电压控制是传统的。这方面由参考Alim说明。

在这种情况下，开发的控制卡是结合了先前开发的不同部件的双面卡。

基于测量节点(控制总线)的4个数字输入，Dmx卡在多路分解之后能够产生高达16个控制信号(数据总线)。这样就能控制多达4个泵，4个电磁阀和2个加热电阻器。由此，根据能够由控制总线使用的不同值可以将解码表编程入Dmx卡中。

这样解码表仅包括4比特控制总线(DIO0，DIO1，DIO2和DIO3)，并且包括数据总线，例如包括用于控制4个电磁阀的8个信号(6个信号用于控制3个电磁阀)、用于控制4个泵的6个信号(2个信号用于控制1个泵)、以及用于控制加热电阻器的2个信号(图11)。

8.3用户界面

多路分解卡的编程能够限定通过改变系统的状态而限定分析的同步，所述系统的状态通过作用于包括系统的4个数字输入的控制总线的值而被改变，并且所述多路分解卡的编程实现了所述系统的不同元件的状态的图形显示，其中物理行为由控制卡管理。

流程图是围绕系统的上述4个可能的状态(“禁用”10，“浓缩”20，“分子分析”40和“传感器清洁”30)组织的并且由两个数字输入比特DIO0和DIO1产生。在对应于这些状态中的每一个的“子程序”中，执行两种动作：控制总线的数字输入的状态被传递给测量节点，并且相应于系统元件的状态的值被赋予代表它们的图形对象。在下面的8.3.B中将更加详细地描述该处理和流程图。

由于数字输入DIO2和DIO3未用来限定系统的状态，因此它们能够控制微柱的温度调节，并且可以将电磁阀控制信号设定在睡眠方式。

在分析阶段中使用加热电阻器，以便释放捕集在预浓缩模块中的分子以及调节分离模块的温度。此外，由于调节必须尽可能快地产生，所以如果预浓缩模块的加热不要求可控的调节，则分离模块的温度调节可能影响分子的保留时间。数字输入DIO2未用于定义系统的分析阶段，而是用来在全或无(all-or-nothing)模式中控制分离模块的加热速率。输入DIO2的状态改变以及由此模块加热控制均由方波信号定义，方波信号的循环比率能够虚拟地产生可控的温度斜坡。

电磁阀的控制是通过使用两个互补的继电器完成的，以便能够根据致动的继电器生成控制状态。控制脉冲是优选地，以便使每个电磁阀均根据施加于控制输入的极性来开关。

当所述系统更变状态时，继电器因此被激活，以便在每个电磁阀的控制输入处施加极性。

由此，表13显示了根据分析步骤确定的用来控制所述系统的所有元件的控制表。

表13：系统控制表

*X相应于所述信号的任意状态

8.3.B用户界面的设计

表13中指出了根据不同步骤的系统的元件的状态(阀、泵和加热电阻器)。这些元件的图形显示对象由此被赋予二进制数值，使其在所述分析的不同阶段中的变化能被观测。

在流程图中找到的所述系统的不同的输入参数能够定义分析步骤的同步。

首先的两个参数由此涉及在样品浓缩阶段中的样品收集时间(t_concen)和样品分析需要的时间(t_分析)。用户可以通过用户界面上的控制按钮来调整这两个参数。

下一个参数涉及在样品分析期间系统的管理。事实上，在这个阶段中，所述系统可以处于两种状态：“传感器清洁”状态和“分子分析”状态。在初始阶段中，所述系统能够限定分子的数量，该分子将通过将其与保留时间(t_molecul)和暴露时间(t_暴露)相关联而被分析，所述暴露时间即所述系统可以将保留的分子发送到检测模块的时间。

这种数据表示在表中，并且与样品分析时间和分子保留时间相关联的计时仪之间的比较可以使所述系统在与分子相关联的暴露时间期间切换到“分子分析”状态。

9.分析系统的特性

9.1流速的特性

当泵在真空下操作时，所述泵能够获得相对高的流速。在高于8V的电源电压下观测到通过使用微型模块产生的平台期。因此，最大样品收集流速是7ml/min。使用的电源电压是12V，由此即使在具有由例如颗粒的收集产生的额外的压头损失的情况下，仍使所述系统能够保持相同的样品收集流速。

9.2温度斜坡的特性

浓缩微结构和分离微结构中每一一个的温度斜坡同样被特征化。由调节器的设定点调节的最大温度是140℃。

对于浓缩微结构，这种设定点温度必须优选地尽可能快地达到，以便在可能的最短时间量内释放保留的分子。因此，在不同的电源电压下获得的温度斜坡以及由此被注入加热电阻器的电力均被特征化。

为了在这种第一原型上尽可能快地达到温度斜坡，使用的电源电压是20V。当用于浓缩微结构的加热电阻器的额定电阻为21.2Ω时，20V的电压下的电流是约0.94A，即消耗的功率是18.8W。

因此，所述系统被设计为能够通过由所述调节器的全或无模式的电源产生温度斜坡来控制分离模块的加热速率。

为此，数字输入之一(DIO2)能够直接控制微柱的加热电阻器(RC2)的控制继电器。

在特征化微柱时实施的测试显示了40℃的温度足以分离感兴趣的分子。因此，循环比率的值被设定在10％。

为了使能释放要求更高温度的分子并且由此实现微柱的清洁，必须达到最大设定点温度。

当加热控制被激活时，由于用于分离微结构的加热电阻器的额定电阻为23.2Ω，因此20V电压下的电流是约0.86A，即消耗功率17.2W。

可以设想多种组合而不超出本发明的范围；本领域技术人员将根据经济学的、工效学的、尺寸的或其它必须遵从的约束选择其中某一个。例如，本领域技术人员可配置微控制器来代替控制卡和/或处理卡。

Claims

1.用于检测室内环境中的真菌污染的装置，包括：

预浓缩模块MC；

分离模块MS，其包括位于所述预浓缩模块MC下游的色谱微柱；以及

检测模块MD，其包括位于所述分离模块MS下游的传感器阵列；

流生成装置，优选为至少一个泵P；

其特征在于所述装置包括位于所述检测模块MD上游的至少一个第一电磁阀E3，所述第一电磁阀使能将包含靶分子的流引导向所述检测模块MD，或者当所述流不包含靶分子时，所述第一电磁阀能引导由第一过滤装置Tx1过滤的流，使所述检测模块MD能被清洁。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于所述第电磁阀放置在所述分离模块MS和所述检测模块MD之间。

3.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于还包括位于所述分离模块上游的至少一个第二电磁阀E2，当流包含靶分子或当所述流被过滤装置Tx2过滤时，所述第二电磁阀使所述流能被引导向所述分离模块MS，或者当所述流不包含靶分子时，所述第二电磁阀使所述流能被引导向外部。

4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于所述第二电磁阀被放置在所述浓缩模块MC和所述分离模块MS之间。

5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的检测装置，其特征在于还包括位于所述浓缩模块MC上游的至少一个第三电磁阀E1，所述第三电磁阀E1使能将样品收集流引导向所述浓缩模块MC，或者当所述流不包含靶分子时，能够引导被过滤装置Tx2过滤的流，使所述浓缩模块能被清洁。

6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的检测装置，其特征在于至少一个所述过滤装置包含吸附聚合物，优选为基于2，6-二亚苯基的聚合物。

7.根据权利要求1-6中任一权利要求所述的检测装置，其特征在于所述浓缩模块MC和/或分离模块MS包含能够吸附所述靶分子的材料，所述靶分子与相应的解吸装置相关联。

8.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于能够吸附所述靶分子的材料是吸附聚合物，优选为珠状聚合物，在所述浓缩模块中优选为基于2，6-二苯并呋喃，而在所述分离模块中优选为基于聚二甲硅氧烷PDMS，并且所述解吸装置包含加热电阻器，该加热电阻器提供在所述浓缩模块和/或分离模块上。

9.根据权利要求1-8中任一权利要求所述的检测装置，其特征在于还包括控制接口，该控制接口包含控制卡C.Com，该控制卡使能控制，优选地自动控制所述电磁阀、洗脱装置、特别是加热电阻器以及流生成装置、特别是所述泵中的至少一个。

10.根据权利要求9所述的检测装置，其特征在于所述控制接口优选地通过处理卡C.Tr连接到所述检测模块，以便从所述检测模块接收数据。

11.根据权利要求10所述的检测装置，其特征在于所述处理卡和检测模块配置为使得测定包含靶分子的流和被过滤的流之间的电阻率的差。

12.根据权利要求1-11中任一权利要求所述的检测装置，其特征在于所述检测模块包含选自以下组中物质的导电聚合物，所述组包括：PEDOT-PSS、二溴二芴、掺杂辛烷磺酸盐的聚吡咯、掺杂高氯酸锂的聚吡咯或其它任何聚吡咯衍生物、聚噻吩或聚苯胺。

13.一种包含用于根据权利要求9-12中任一权利要求所述的检测装置的控制卡的控制接口，所述控制接口配置为控制，优选地自动控制所述电磁阀(E1、E2、E3)，以便执行以下操作中的至少一个：

将包含靶分子的流引导向所述检测模块，或者当所述流不包含所述靶分子时，引导被所述第一过滤装置过滤的流，使所述检测模块能被清洁；

当所述流包含靶分子或当所述流被所述第二过滤装置过滤时，将所述流引导向所述分离模块，或当所述流不包含所述靶分子时，将所述流引导向外部；

或者将样品收集流引导向所述浓缩模块，或者当所述流不包含所述靶分子时，引导被第三过滤装置过滤的流，使所述浓缩模块能被清洁。

14.根据权利要求13所述的控制接口，其配置为还控制，优选地自动控制所述流生成装置，特别是至少一个泵。

15.根据权利要求13或14所述的控制接口，其配置为还控制，优选地自动控制所述洗脱装置，特别是所述加热电阻器，以便使所述靶分子解吸。

16.用于使用检测装置检测室内环境中的真菌污染的方法，所述检测装置包括：

预浓缩模块；

分离模块，其包括位于所述预浓缩模块下游的色谱微柱；以及

检测模块，其包括位于所述分离模块下游的传感器阵列；

流生成装置，优选为至少一个泵；

所述方法包括以下步骤：

浓缩(20)，其中靶分子被保留在所述预浓缩模块中，优选地保留浓缩时间；

传感器清洁(30)，其中被过滤的流经过所述预浓缩模块、分离模块或检测模块中的至少一个；

分析(40)，其中所述靶分子进入所述检测模块中优选地持续分析时间。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于在所述浓缩和分析步骤之前和/或之后包括至少一个禁用步骤(12，13，10)，其中至少所述流生成装置被禁用，所述方法的步骤优选为连续执行，以便检测室内环境中的真菌污染。

18.根据权利要求16-17所述的方法，其特征在于包含以下步骤：控制，优选地自动控制至少一个电磁阀，以便执行以下操作中的至少一个：

将包含靶分子的流引导向所述检测模块，或者当所述流不包含所述靶分子时，引导被第一过滤装置过滤的流，使所述检测模块能被清洁；

当所述流包含靶分子或当所述流被第二过滤装置过滤时，将所述流引导向所述分离模块；或者当所述流不包含所述靶分子时，将所述流引导向外部；

19.根据权利要求16-18中任一权利要求所述的方法，其特征在于还包含以下步骤：控制，优选地自动控制所述流生成装置，特别是所述泵，以便实现所述流的方向。

20.根据权利要求16-19中任一权利要求所述的方法，其特征在于还包含以下步骤：控制，优选地自动控制所述洗脱装置，特别是加热电阻器，以便使靶分子解吸。

21.一种能够被加载到包括软件代码部分的控制单元的存储器中的计算机程序，当所述软件代码部分由控制单元执行时，该软件代码部分用于执行根据权利要求16-20中任一权利要求所述的方法。

22.根据权利要求13-15中任一权利要求所述的控制接口，其包括根据权利要求21所述的计算机程序。