CN105637357A - 用于分析物检测的装置和关联方法 - Google Patents

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Abstract

一种装置，其包括多个第一细长电极(101)，所述多个第一细长电极(101)通过电解质(103)与多个第二横向定向的细长电极(102)分隔开，所述多个横向定向的第一(101)和第二(102)电极在它们的间隔开的交叉处形成相应电化学传感器节点的阵列，其中配置所述第一电极(101)以使得分析物与一个传感器节点处的第一电极(101)的相互作用影响该传感器节点的电性能，并且其中所述装置包括连接到每个电极(101、102)的相应端子以电连接到测量电路，以便使能基于特定传感器节点的所述电性能的测量，确定分析物在该传感器节点处的存在和/或数量。

Description

用于分析物检测的装置和关联方法
技术领域
本公开涉及传感器、关联方法和装置领域，具体地说，涉及包括电化学传感器节点阵列的装置，该装置用于基于特定传感器节点的电性能的测量，确定分析物在该传感器节点处的存在和/或数量。某些公开的实例方面/实施例涉及便携式电子设备，具体地说，涉及可以手持使用的所谓手提式电子设备(尽管它们可以放在支架中使用)。此类手提式电子设备包括所谓的个人数字助理(PDA)和平板PC。
根据一个或多个公开的实例方面/实施例的便携式电子设备/装置可以提供一个或多个音频/文本/视频通信功能(例如远程通信、视频通信和/或文本传输、短消息服务(SMS)/多媒体消息服务(MMS)/电子邮件功能)、交互式/非交互式查看功能(例如，Web浏览、导航、电视/节目查看功能)、音乐录音/播放功能(例如MP3或其它格式和/或(FM/AM)无线电广播录音/播放)、下载/发送数据功能、图像捕获功能(例如使用(例如内置)数字照相机)以及游戏功能。
背景技术
可以通过将大量传感器集成到设备中，实现新的和有趣的传感器应用。
本公开的一个或多个方面/实施例可能解决也可能不解决该问题。
在本说明书中列出或讨论先前发布的文档或任何背景不一定被视为确认文档或背景是现有技术的一部分或者是常识。
发明内容
根据第一方面，提供一种装置，其包括多个第一细长电极，所述多个第一细长电极通过电解质与多个第二横向定向的细长电极分隔开，所述多个横向定向的第一和第二电极在它们的间隔开的交叉处形成相应电化学传感器节点的阵列，
其中配置所述第一电极以使得分析物与一个传感器节点处的第一电极的相互作用影响该传感器节点的电性能，并且
其中所述装置包括连接到每个电极的相应端子以电连接到测量电路，以便使能基于特定传感器节点的所述电性能的测量，确定分析物在该传感器节点处的存在和/或数量。
所述第一和第二电极被配置为针对所述第一电极与所述分析物的相互作用，在所述第一和第二电极之间展现电势差或在所述第一和第二电极之间展现电势差变化。可以配置所述第一电极以使得它们的电化学电势和电导中的一个或多个依赖于存在的分析物数量。
所述测量电路可以形成所述装置的一部分。
所述测量电路可以被配置为测量所述传感器节点处的电势差以使能确定分析物的存在和/或数量。
可以配置所述装置以使得传感器节点处的所述第一和第二电极用作电化学传感器的阳极和阴极。可以配置所述装置以使得传感器节点处的所述第一和第二电极分别用作电化学传感器的阳极和阴极。所述第二电极可以用作基准电极，相对于所述基准电极测量所述第一电极的电势。
所述装置可以包括另一电极，其通过电解质与所述多个第二电极分隔开。可以配置所述装置以使得传感器节点处的所述第一和另一电极用作电化学传感器的阳极和阴极。可以配置所述装置以使得传感器节点处的所述第一和另一电极分别用作电化学传感器的阳极和阴极。所述第二电极可以用作基准电极，相对于所述基准电极测量所述第一电极的电势。所述第二电极可以包括二茂铁，并且所述另一电极可以包括锂。
所述装置可以包括在所述第二电极与所述另一电极之间的用于将所述第二电极保持在基准电势的反馈环路。
所述测量电路可以包括伏特计、模数转换器以及施米特触发器中的一个或多个以便使能确定分析物的存在和/或数量。
所述测量电路可以被配置为在传感器节点处的所述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所述第一电极处的电流峰值。可以配置所述第一电极以使得所述电流峰值的位置和/或大小依赖于分析物的存在和/或数量。
所述测量电路可以包括恒电势器(potentiostat)和控制器中的一个或多个以便使能确定分析物的存在和/或数量。
可以配置所述多个第一电极以使得每个传感器节点的所述电性能依赖于相同分析物的存在和/或数量。每个传感器节点处的所述第一电极可以包括相同材料。
可以配置所述多个第一电极中的至少一些以使得所述相应传感器节点的所述电性能依赖于不同分析物的存在和/或数量。所述相应传感器节点处的所述第一电极可以包括不同材料或具有不同功能化的相同材料，以便允许确定所述不同相应分析物的存在和/或数量。
所述测量电路可以包括第一多路复用器和第二多路复用器，所述第一多路复用器连接到所述多个第一电极的所述端子，所述第二多路复用器连接到所述多个第二电极的所述端子。所述第一和第二多路复用器可以被配置为使能选择性地确定特定传感器节点的所述电性能。
可以配置所述装置以使得所述多个第一电极被布置为基本上彼此平行，所述多个第二电极被布置为基本上彼此平行，并且所述多个第一电极被布置为与所述多个第二电极基本上垂直。所述多个第一电极和所述多个第二电极可以是直线型细长电极或曲线型细长电极。
所述装置可以包括微流体通道和关联的泵，它们被配置为向所述传感器节点输送流体以便确定分析物在所述流体中的存在和/或数量。
所述第一电极中的一个或多个可以包括氧化石墨烯膜。所述一个或多个第一电极可以包括在所述氧化石墨烯膜之上的图案化金属的金属网或层。所述第一电极中的一个或多个可以包括氧化石墨烯和复合材料形式的导电聚合物。所述第二电极中的一个或多个可以包括氧化锂和/或二氧化锰。所述电解质可以包括聚偏氟乙烯、聚丙烯酸物、聚酯以及聚氧化乙烯衍生物中的一个或多个。
所述分析物可以包括化学和生物物种中的一个或多个。所述分析物可以包括气体、液体和蒸气中的一个或多个。所述分析物可以包括水。
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。
根据另一方面，提供一种方法，其包括使用装置和测量电路确定分析物的存在和/或数量，
所述装置包括多个第一细长电极，所述多个第一细长电极通过电解质与多个第二横向定向的细长电极分隔开，所述多个横向定向的第一和第二电极在它们的间隔开的交叉处形成相应电化学传感器节点的阵列，
其中配置所述第一电极以使得分析物与一个传感器节点处的第一电极的相互作用影响该传感器节点的电性能，并且
其中所述装置包括连接到每个电极的相应端子以电连接到测量电路，以便使能基于特定传感器节点的所述电性能的测量，确定分析物在该传感器节点处的存在和/或数量。
根据另一方面，提供一种制造在确定分析物的存在和/或数量中使用的装置的方法，所述方法包括：
在多个第一细长电极与多个第二横向定向的细长电极之间的间隔中提供电解质，以在所述第一和第二电极的间隔开的交叉处形成相应电化学传感器节点的阵列，其中配置所述第一电极以使得分析物与一个传感器节点处的第一电极的相互作用影响该传感器节点的电性能；以及
提供连接到每个电极的相应端子以电连接到测量电路，以便使能基于特定传感器节点的所述电性能的测量，确定分析物在该传感器节点处的存在和/或数量。
不必以公开的确切顺序执行在此公开的任何方法的步骤，除非技术人员明确声明或理解。
用于实现在此公开的一种或多种方法的对应计算机程序(其可能记录也可能不记录在载体上)也在本公开内，并且由一个或多个所述实例实施例所涵盖。
本公开单独或以各种组合包括一个或多个对应方面、实例实施例或特性，无论是否在该组合中或单独特别声明(包括要求保护)。用于执行一个或多个讨论的功能的对应装置也在本公开内。
上面的概述旨在仅是示例性和非限制性的。
附图说明
现在仅通过实例的方式参考附图给出描述，这些附图是：
图1示出根据本公开的一个实施例的装置；
图2更详细地示出图1的装置的传感器节点；
图3示出常规电池和关联I/V曲线；
图4示出氧化石墨烯的化学结构；
图5示出在不同湿度级别下基于氧化石墨烯的电池的开路电势差测量；
图6示出连接到测量电路的图1的装置；
图7示出根据本公开的另一个实施例的装置；
图8示出连接到测量电路的图7的装置；
图9a示出循环伏安法测量的典型电势波形；
图9b示出循环伏安法测量的一个实例；
图10示出根据本公开的另一个实施例的装置；
图11a示出使用在此描述的装置确定分析物的存在和/或数量的方法的主要步骤；
图11b示出制造在此描述的装置的方法的主要步骤；以及
图12示出包括被配置为执行、控制或实现图11a或11b的一个或多个方法步骤的计算机程序的计算机可读介质。
具体实施方式
将大量传感器集成到器件中并不容易。例如，某些现有传感器阵列需要复杂路由(针对单独定址的节点)、在阵列中包括有源组件(针对有源定址的阵列)或复杂读出技术(例如测量互电容阵列所需的电荷转移读出)。因此，分别测量大量传感器位点(site)是要求很高的。
存在包含每个传感器位点的现有化学传感器阵列，这些传感器位点分别通过它们自己的相应电极端子定址。由于大小限制，这种布置将阵列的大小限于相对少量的传感器位点。此外，已建议电化学电池阵列作为传感器阵列和分子机电存储器件。在这些结构中，通过电解质材料中的分子的氧化状态改变电池电压。此类系统需要在结构中制造复杂几何形状(例如微量试管)。此外，阵列的传感器仅对形成电解质的液体中的分子敏感。现在将描述一种装置和关联方法，它们可能提供也可能不提供用于这些问题中的一个或多个的解决方案。
图1中示出本装置的一个实施例。所述装置包括多个第一(直线型)细长电极101，多个第一(直线型)细长电极101通过电解质103与多个第二横向定向的(直线型)细长电极102分隔开，以便在第一101和第二102电极的间隔开的交叉处形成相应电化学传感器节点的阵列。配置第一电极101以使得分析物与在传感器节点处的第一电极101的相互作用影响该传感器节点的电性能。这样，通过将相应端子连接到每个电极101、102，可基于特定传感器节点的电性能的测量，确定分析物在该传感器节点处的存在和/或数量。
本装置的优点是其简单性，这是电化学电池体系结构的直接结果。间隔开的交叉条布置不需要复杂的制造，并且因此可以使用诸如丝网印刷之类的常规技术大规模地廉价制造。此外，可以使用相对基本的测量电子设备进行电读出，并且因为分析物敏感组件(即，第一电极101)位于装置的外部，所以可以使用传感器节点检测周围环境中的分析物。
在该实例中，多个第一电极101被布置为基本上彼此平行，多个第二电极102被布置为基本上彼此平行，并且多个第一电极101被布置为与多个第二电极102基本上垂直。然而，可以以其它方式布置电极101、102，前提是它们形成多个间隔开的交叉。
如果第一电极101暴露于外部环境，则所述装置可以用于检测大气分析物物种，或者它可以用于检测包含在样本流体中的分析物。在后一种情形中，所述装置可以包括微流体通道和关联的泵(未示出)，它们被配置为向传感器节点输送流体以便确定分析物在流体中的存在和/或数量。
图2是图1中的装置的平面图，其示出第一201和第二202电极的间隔开的交叉处的传感器节点204。每个节点204实际上是单独的电化学电池，其包括阴极(第一201或第二202电极)、阳极(剩余电极202、201)以及电解质203。在某些实施例中，可以配置多个第一电极201以使得每个传感器节点204的电性能依赖于相同分析物的存在和/或数量，这实际上可以通过由相同材料形成多个第一电极201而实现。在这种情形中，传感器阵列可以用于基于在该处检测到分析物的特定节点204，确定分析物的位置，以及确定其存在和/或数量。这可以例如用于呼吸控制的用户界面，其中电化学传感器节点204被配置为湿度传感器以便检测本地环境的水含量变化。
在其它实施例中，可以配置多个第一电极201中的至少一些(可能第一电极201的全部)以使得相应传感器节点204的电性能依赖于不同分析物的存在和/或数量。这可以通过由不同材料形成第一电极201，或者由具有不同功能化(即，具有附加到其中的不同化学基)的相同材料形成第一电极201而实现，并且可以用于产生电子鼻以便检测多个不同分析物物种。如后面讨论的，氧化石墨烯是用于各种功能化的有潜力的平台，因此可以基于该技术产生大量不同传感器。
电池可以被建模为与内阻串联的电动势，如图3中所示。电池的电势差(V)与其电动势(E)和内阻(r)相关，如下所示
V＝E-Ir等式1
其中I是由于电势差而围绕电路流动的电流。在本装置的一个实施例中，传感器节点处的第一和第二电极被配置为针对第一电极与分析物的相互作用，展现第一和第二电极之间的电势差(V)，配置第一电极以使得其电化学电势和电导中的一个或多个依赖于存在的分析物数量。因为第一电极的电导和电化学电势分别影响该传感器节点的内阻(r)和电动势(E)，所以分析物的存在强烈影响第一与第二电极之间的电势差(V)。这样，可以基于传感器节点的电势差(V)确定分析物的存在和/或数量。此外，因为分析物在第一与第二电极之间产生电势差，这转而用于感测分析物，所以本装置的该实施例可以被视为自供电传感器阵列(或至少其模块)。为了使这种方法起作用，第一电极应包括这样的材料：其电导和/或电化学电势随着存在的分析物数量而变化。但是，使用的电极材料类型将取决于检测到的特定分析物(即，特定化学或生物物种)和其中使用装置的环境。
一个实例是用于检测空气中的水(气体、液体和/或蒸气形式)的氧化石墨烯，即，作为湿度传感器。氧化石墨烯可以被视为具有附加到其中的一个或多个功能基的石墨烯，这些功能基例如包括羧基(C)、烃基(B)和/或环氧基(A)，如图4中所示。使用薄氧化石墨烯膜作为阳极的电池具有近似如下的内阻(r)
r＝r0exp(-H/H0)等式2
其中H是相对湿度，并且r0和H0是依赖于阳极的特定结构和几何形状的常量。可以通过改变电极的几何形状以及引入其它材料，根据特定应用调整阳极的电导。例如，通过在氧化石墨烯膜之上沉积金属网，可以将电池的内阻减少几个数量级，因为金属网桥接氧化石墨烯膜中的不连续处。备选地，可以在氧化石墨烯膜之上沉积图案化金属层，可以通过调整金属图案设计该层的电阻。此外，如果电极的导电性本质上很低，则可以使用导电聚合物(例如聚苯胺)形成氧化石墨烯聚合物复合材料来增加导电性。
电池的电动势取决于阳极与阴极之间的费米能量的相对排列。已表明，水对金属载体石墨烯的电子结构具有影响，并且费米能级(电化学电势)的迁移大约为100meV。当石墨烯包括一个或多个羧基、烃基和/或环氧基时，这种迁移变得更严重。氧化石墨烯的电化学电势因此随着水含量变化而显著变化。这可以在图5中看到，该图示出在不同湿度级别下基于氧化石墨烯的电池的开路电压测量。在该实例中，电池具有氧化石墨烯涂层阳极、聚酯电解质以及LiCoO2阴极。用于阴极的其它合适的材料包括氧化锂和/或二氧化锰，而电解质可以包括聚偏氟乙烯、聚丙烯酸物、聚酯和聚氧化乙烯衍生物中的一个或多个。
基于氧化石墨烯的电池的输出电压(电势差)随湿度的变化因此不仅由氧化石墨烯的电导变化引起，而且还由氧化石墨烯的电化学电势变化引起。电化学电势对分析物的存在和/或数量的依赖性还可以提供有关跨传感器阵列发生的基本化学过程的信息。例如，可跟踪反应的进度，因为传感器阵列上的不同位置处的反应剂化学物通过横向扩散而混合。
第一电极材料和分析物并不分别仅限于氧化石墨烯和水。其它实例包括用于感测三乙胺的2D过渡金属硫化物(例如MoS2)；用于感测氨和NO2的石墨烯；用于感测葡萄糖的功能化石墨烯(例如使用酶功能化的石墨烯)；用于感测氨的银纳米粒子；以及用于感测氨的多孔硅。
如上所述，间隔开的交叉条结构的使用允许基本电子设备用于检测每个传感器节点的状态。图6示出电连接到图1和2的装置的测量电路的一个实例，其包括伏特计605以及第一606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。
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)。
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。
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。
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。
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(Epc)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。
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。
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。
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。
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。
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。
图11a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11b中示意性地示出制造装置的方法的主要步骤1124-1125。
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。
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)。
计算机程序可以包括被配置为执行、控制或实现图11a或11b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。
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1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。
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。
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。
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。
将理解，在此描述的任何“计算机”可以包括一个或多个单独处理器/处理元件的集合，这些处理器/处理元件可以位于也可以不位于同一电路板、电路板的同一区域/位置或者甚至同一设备上。在某些实施例中，任何提及的处理器的一个或多个可以在分布多个设备上。相同或不同的处理器/处理元件可以执行在此描述的一个或多个功能。
将理解，术语“信令”可以指作为一系列发送和/或接收的信号传输的一个或多个信号。信号系列可以包括一个、两个、三个、四个或者甚至多个单独信号分量或不同信号以便组成所述信令。这些单独信号的部分或全部可以被同时、按顺序发送/接收，和/或被如此发送/接收以便它们临时彼此重叠。
关于对任何提及的计算机和/或处理器和存储器(例如包括ROM、CD-ROM等)的任何讨论，它们可以包括计算机处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)和/或以执行本发明功能的方式被编程的其它硬件组件。
申请人借此单独公开了在此描述的每个不同特性以及两个或更多此类特性的任意组合，公开的程度为：考虑到所属技术领域的技术人员的常识，此类特性或组合能够根据本说明书作为一个整体被执行，与此类特性或特性组合是否解决在此公开的任何问题无关，并且不限于权利要求的范围。申请人指出，公开的方面/实施例可以包括任何此类单独特性或特性组合。鉴于上述说明，对所属技术领域的技术人员来说显而易见的是，可以在本公开的范围内进行各种修改。
尽管已经示出、描述和指出应用于本发明的不同实施例的基本新颖特性，但应该理解，在不偏离本发明的精神的情况下，所属技术领域的技术人员可以对所述设备和方法在形式和细节方面做出各种省略、替换和更改。例如，显然这些元件和/或方法步骤的所有组合都在本发明的范围内，这些元件和/或方法步骤以基本相同的方式执行基本相同的功能以获得相同的结果。此外，应认识到，与任何公开的形式或实施例结合示出和/或描述的结构和/或元件和/或方法步骤可以作为一般设计选择事项结合在任何其它公开或描述或建议的形式或实施例中。此外，在权利要求中，功能性限定从句旨在覆盖在此描述的执行所述功能的结构，不仅包含结构等效物，而且还包含等效结构。因此，尽管钉子和螺丝可能不是结构等效物，因为钉子采用圆柱形表面以将木质部件固定在一起，而螺丝采用螺旋形表面，但在加固木质部件的环境中，钉子和螺丝可以是等效结构。

Claims (20)

1.一种装置，其包括多个第一细长电极，所述多个第一细长电极通过电解质与多个第二横向定向的细长电极分隔开，所述多个横向定向的第一和第二电极在它们的间隔开的交叉处形成相应电化学传感器节点的阵列，
其中配置所述第一电极以使得分析物与一个传感器节点处的第一电极的相互作用影响该传感器节点的电性能，并且
其中所述装置包括连接到每个电极的相应端子以电连接到测量电路，以便使能基于特定传感器节点的所述电性能的测量，确定分析物在该传感器节点处的存在和/或数量。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述第一和第二电极被配置为针对所述第一电极与所述分析物的相互作用，在所述第一和第二电极之间展现电势差或在所述第一和第二电极之间展现电势差变化，配置所述第一电极以使得它们的电化学电势和电导中的一个或多个依赖于存在的分析物数量。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述测量电路形成所述装置的一部分，所述测量电路被配置为测量所述传感器节点处的电势差以使能确定分析物的存在和/或数量。
4.如权利要求1所述的装置，其中配置所述装置以使得传感器节点处的所述第一和第二电极用作电化学传感器的阳极和阴极，并且所述第二电极用作基准电极，相对于所述基准电极测量所述第一电极的电势。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述装置包括另一电极，其通过电解质与所述多个第二电极分隔开，并且其中配置所述装置以使得传感器节点处的所述第一和另一电极用作电化学传感器的阳极和阴极，并且所述第二电极用作基准电极，相对于所述基准电极测量所述第一电极的电势。
6.如权利要求5所述的装置，其中所述装置包括在所述第二电极与所述另一电极之间的用于将所述第二电极保持在基准电势的反馈环路。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述测量电路形成所述装置的一部分，所述测量电路被配置为在传感器节点处的所述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所述第一电极处的电流峰值，并且其中配置所述第一电极以使得所述电流峰值的位置和/或大小依赖于分析物的存在和/或数量。
8.如权利要求1所述的装置，其中配置所述多个第一电极以使得每个传感器节点的所述电性能依赖于相同分析物的存在和/或数量。
9.如权利要求8所述的装置，其中每个传感器节点处的所述第一电极包括相同材料。
10.如权利要求1所述的装置，其中配置所述多个第一电极中的至少一些以使得所述相应传感器节点的所述电性能依赖于不同分析物的存在和/或数量。
11.如权利要求10所述的装置，其中所述相应传感器节点处的所述第一电极包括不同材料或具有不同功能化的相同材料，以便允许确定所述不同相应分析物的存在和/或数量。
12.如权利要求1所述的装置，其中所述测量电路形成所述装置的一部分，所述测量电路包括第一多路复用器和第二多路复用器，所述第一多路复用器连接到所述多个第一电极的所述端子，所述第二多路复用器连接到所述多个第二电极的所述端子，所述第一和第二多路复用器被配置为使能选择性地确定特定传感器节点的所述电性能。
13.如权利要求1所述的装置，配置所述装置以使得所述多个第一电极被布置为基本上彼此平行，所述多个第二电极被布置为基本上彼此平行，并且所述多个第一电极被布置为与所述多个第二电极基本上垂直。
14.如权利要求1所述的装置，其中所述装置包括微流体通道和关联的泵，它们被配置为向所述传感器节点输送流体以便确定分析物在所述流体中的存在和/或数量。
15.如权利要求1所述的装置，其中所述第一电极中的一个或多个包括氧化石墨烯膜。
16.如权利要求1所述的装置，其中所述分析物包括水。
17.如权利要求1所述的装置，其中所述装置是电子设备、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。
18.一种方法，其包括使用装置和测量电路确定分析物的存在和/或数量，
所述装置包括多个第一细长电极，所述多个第一细长电极通过电解质与多个第二横向定向的细长电极分隔开，所述多个横向定向的第一和第二电极在它们的间隔开的交叉处形成相应电化学传感器节点的阵列，
其中配置所述第一电极以使得分析物与一个传感器节点处的第一电极的相互作用影响该传感器节点的电性能，并且
其中所述装置包括连接到每个电极的相应端子以电连接到测量电路，以便使能基于特定传感器节点的所述电性能的测量，确定分析物在该传感器节点处的存在和/或数量。
19.一种制造在确定分析物的存在和/或数量中使用的装置的方法，所述方法包括：
在多个第一细长电极与多个第二横向定向的细长电极之间的间隔中提供电解质，以在所述第一和第二电极的间隔开的交叉处形成相应电化学传感器节点的阵列，其中配置所述第一电极以使得分析物与一个传感器节点处的第一电极的相互作用影响该传感器节点的电性能；以及
提供连接到每个电极的相应端子以电连接到测量电路，以便使能基于特定传感器节点的所述电性能的测量，确定分析物在该传感器节点处的存在和/或数量。
20.一种计算机程序，其包括被配置为执行如权利要求18或19所述的方法的计算机代码。
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