CN113631921A - 干扰和基线漂移校正传感器系统 - Google Patents

干扰和基线漂移校正传感器系统 Download PDF

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N·达尔特奈尔
P·凯彻林
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Abstract

一种传感器系统，其去除来自干扰物的响应和/或校正传感器的基线漂移以确定气体环境中目标材料的存在、浓度或浓度改变。流入系统的流体可以由阀布置引导至第一流体流动路径或第二流体流动路径。目标材料可以被第一流体流动路径中的过滤材料吸收。沿着第二气体流动路径流动的流体直接流向传感器。传感器对来自第一和第二流体流动路径的流体的响应可以被用于确定目标材料的存在、浓度或浓度改变。

Description

干扰和基线漂移校正传感器系统
背景技术
本公开的实施例涉及用于感测环境中的目标气体的装置和方法。更特别地，但不作为限制，提供了一种校正/移除干扰的影响和/或校正基线漂移的气体传感器系统。本公开的一些实施例涉及用于感测例如1-甲基环丙烯(1-MCP)的极性气体的装置和方法。
薄膜晶体管(TFT)先前被用作气体传感器。例如，Feng等人在“UnencapsulatedAir-stable Organic Field Effect Transistor by All Solution Processes for LowPower Vapor Sensing”Scientific Reports6:20671DOI:10.1038/srep20671中、以及Besar等人在“Printable ammonia sensor based on organic field effecttransistor”，Organic Electronics，第15卷，第11期，2014年11月，第3221-3230页中描述了薄膜晶体管作为气体传感器这样的使用。在薄膜晶体管气体传感器中，半导体层与源电极和漏电极电接触，并且栅极电介质部署在半导体层和栅极电极之间。目标材料与TFT气体传感器的相互作用可能改变TFT气体传感器的漏极电流。
由植物产生的乙烯可以加速呼吸跃变型果实的成熟、花的开放和植物叶片的脱落。已知1-甲基环丙烯(1-MCP)用于抑制这样的过程。
可能期望确定气体环境中的某些材料的存在和/或浓度。然而，用于这个目的的气体传感器可能对环境中的不同于目标材料的一种或多种材料做出响应；气体传感器所响应的环境中的背景材料的浓度可能随时间改变；或者气体传感器对目标材料或背景材料的响应可能会随着气体传感器的老化而改变。
发明内容
在一些实施例中，提供了一种被配置为确定环境(例如液体或气体环境)中的目标材料的存在、浓度或浓度改变的装置。该装置可以包括传感器(例如气体传感器)，该传感器被配置为对目标材料做出响应。该装置可以包括流体入口(例如液体或气体入口)，该流体入口被配置为将液体或气体从环境抽取到该装置中。该装置可以包括阀布置，该阀布置被配置为将从环境抽取的流体引导至与传感器流体连通的第一流体流动路径或者引导至与气体传感器流体连通的第二流体流动路径。
可选地，第一流体流动路径部署在气体传感器和阀组件的第一阀之间，并且第二流体流动路径部署在气体传感器和阀组件的第二阀之间。
可选地，第一和第二流体流动路径部署在传感器和阀组件的三通阀之间。
可选地，该装置还具有与传感器流体连通并部署在阀布置的阀和传感器之间的第三流体流动路径。
可选地，在流体是气体的情况下，与第一流体流动路径流体连通的加湿段(humidification stage)(例如，包括储水器或由储水器构成)被部署成与阀组件和传感器之间的第一流体流动路径流体连通。可选地，加湿段(例如储水器)与第一和第二流体流动路径流体连通。可选地，饱和盐溶液部署在储水器中。干燥剂可以部署在用于对抽取到装置中的气体进行除湿的除湿段(dehumidification stage)中，除湿后的气体随后在加湿段被再水化。可选地，除湿段部署在入口和阀组件之间。可选地，干燥剂部署在第二流体流动路径中。
可选地，传感器是薄膜晶体管。
在一些实施例中，提供了一种确定环境(例如液体或气体环境)中的目标材料的存在、浓度或浓度改变的方法。处理可以包括以任一次序测量传感器装置的传感器的第一响应和第二响应。第一响应可以是传感器对来自第一流动路径的气体的响应，该气体已经被处理以从流体中去除目标材料。第二响应可以是传感器对来自第二流动路径的气体的响应，该气体尚未被处理以从流体中去除目标材料。该方法可以包括从第二传感器测量结果或其导数中减去第一传感器测量结果或其导数。
可选地，用于从流体中去除目标材料的过滤材料部署在第一流体流动路径中。
在一些实施例中，过滤材料是分子筛。
在一些实施例中，过滤材料是干燥剂过滤材料，可选地是硅胶。
可选地，第一传感器测量结果是通过将传感器暴露于来自环境的已被暴露于干燥剂过滤材料并被再水化的样本而生成的。
可选地，系统是气体传感器系统，传感器是气体传感器，并且从其抽取流体的环境是气体环境。
可选地，目标材料是烯烃，可选地是乙烯或1-甲基环丙烯。
可选地，第一和第二传感器测量结果或其导数选自：传感器的电阻的改变；或者，在TFT传感器的情况下，传感器的漏极电流的改变；以及dI/dt的改变，其中I是漏极电流并且t是时间。
在一些实施例中，提供了一种从气体环境中取出1-甲基环丙烯的方法，其中该环境与硅胶接触。
在一些实施例中，提供了一种确定环境中的目标材料(例如目标气体)的存在、浓度或浓度改变的方法。该方法可以包括在暴露于环境一段时间后测量TFT气体传感器的漏极电流或电阻的改变率。该方法可以包括从改变率确定在该一段时间期间的时间点处目标材料的存在、浓度或浓度改变。
可选地，该方法包括：确定该一段时间的dI/dt，其中I是漏极电流并且t是时间；识别dI/dt峰；以及从dI/dt峰值确定在该一段时间期间的所述时间点处目标材料的存在、浓度或浓度改变。可选地，气体是1-甲基环丙烯。
在一些实施例中，本公开提供了一种确定气体中的目标材料的存在、浓度或浓度改变的方法，该方法包括：
对气体进行除湿；
对除湿后的气体进行再加湿；以及
测量被配置为检测目标材料的气体传感器的响应。
可选地，气体被再加湿到预定范围内。
可选地，通过使气体与分子筛或固体金属盐接触来对其进行除湿。
可选地，由饱和盐溶液对气体进行再加湿。
可选地，目标气体是烯烃。
可选地，目标气体是1-甲基环丙烯或乙烯。
根据一些实施例，本公开提供了一种被配置为确定气体环境中的目标材料的存在、浓度或浓度改变的气体传感器装置，该气体传感器装置包括：
除湿段，被配置为对从入口抽取到装置中的气体进行除湿；
气体传感器；以及
再加湿段，部署在除湿段和气体传感器之间并与除湿段和气体传感器流体连通，再加湿段被配置为对除湿后的气体进行再加湿。
附图说明
所公开的技术和附图描述了所公开的技术的一些实施方式。
图1图示了根据一些实施例的具有第一和第二气体流动路径的气体传感器装置，其中从进入装置的到达气体传感器之前的气体中分别去除了和未去除目标材料；
图2图示了根据一些实施例的用于使用处于第一和第二状态的气体传感器装置的测量结果来确定环境中的目标气体的存在、浓度或浓度改变的处理；
图3图示了根据一些实施例的用于使用处于第一状态、第二状态和关闭状态的气体传感器装置的测量结果来确定环境中的目标气体的存在、浓度或浓度改变的处理；
图4图示了根据一些实施例的气体传感器装置，其中干燥的气体在到达气体传感器之前被再水化；
图5图示了根据一些实施例的气体传感器装置，其中干燥的和未处理的气体在到达气体传感器之前都暴露于水；
图6图示了根据一些实施例的气体传感器装置，其中进入装置的气体在被分流到第一和第二气体流动路径中之前被除湿并且随后在到达气体传感器之前被再加湿；
图7图示了根据一些实施例的气体传感器装置，其中进入装置的气体被分流到第一和第二气体流动路径中，其中在一条或两条气体流动路径中的气体在到达气体传感器之前被除湿并且随后被再加湿；
图8图示了根据一些实施例的气体传感器装置，其中进入装置的气体被除湿并且随后被再加湿；
图9图示了根据一些实施例的底栅、底接触TFT传感器；
图10图示了根据一些实施例的底栅、顶接触TFT传感器；
图11图示了根据一些实施例的顶栅、底接触TFT传感器；
图12图示了根据一些实施例的顶栅、顶接触TFT传感器；以及
图13A是根据一些实施例的已减去背景的OTFT气体传感器的平均电阻改变相对于时间的曲线图；
图13B是图13A数据的平均电阻改变相对于理论(假设)1-MCP浓度的曲线图；
图14是根据一些实施例的已减去背景的OTFT气体传感器暴露5分钟和20分钟之后的平均电阻改变相对于理论1-MCP浓度的曲线图；
图15A是具有相同结构但在不同批次中形成的多个OTFT气体传感器在暴露于1-MCP时的电流相对于时间的曲线图；
图15B是图15A的气体传感器的响应相对于1-MCP浓度的曲线图；
图16A是具有相同结构但在不同批次中形成的多个OTFT气体传感器在暴露于1-MCP时的dI/dt相对于时间的曲线图；
图16B是图16A的气体传感器的dI/dt相对于1-MCP浓度的曲线图；
图17A是仅对输入气体进行加湿后的输出气体的湿度的曲线图；以及
图17B是对输入气体进行除湿和再加湿后的输出气体的湿度的曲线图。
附图未按比例绘制并且具有各种视点和视角。附图是一些实施方式和示例。此外，出于讨论所公开的技术的一些实施例的目的，一些部件和/或操作可以被分成不同的块或组合成单个块。而且，虽然该技术可以进行各种修改和替代形式，但具体实施例已经通过示例的方式在附图中示出并且在下面详细描述。然而，并不意图将技术限制于所描述的特定实施方式。相反，该技术旨在涵盖落入所附权利要求书所限定的技术范围内的所有修改、等同物和替代物。
具体实施方式
除非上下文另有明确要求，否则贯穿本说明书和权利要求书，词语“包括”“包含”等应被解释为包括性意义，而不是排他性或穷尽性意义；也就是说，在“包括但不限于”的意义上。如本文所使用的，术语“连接”、“耦合”或其任何变体是指两个或更多元件之间的任何直接或间接的连接或耦合；元件之间的耦合或连接可以是物理的、逻辑的、电磁的或其组合。此外，当在本申请中使用时，词语“本文”、“以上”、“以下”和类似含义的词语是指作为整体的本申请而不是本申请的任何特定部分。在上下文允许的情况下，具体实施方式中的使用单数或复数的词语也可以分别包括复数或单数。在引用两个或更多项目的列表时，词语“或”涵盖了该词语的以下所有解释：列表中的任何项目，列表中的所有项目，以及列表中的项目的任何组合。
如本文所使用的，在层“之上”的材料是指材料与层直接接触或通过一个或多个中间层与其隔开。
如本文所使用的，在层“上”的材料是指该材料与该层直接接触。
如本文所描述的，两个其他层“之间”的层可以与它位于其间的两个层中的每个层直接接触，或者可以通过一个或多个中间层与该两个其他层中的一个或两个隔开。
本文提供的技术的教导可以应用于其他系统，不一定是下面描述的系统。下面描述的各种示例的元素和动作可以组合以提供该技术的进一步的实施方式。该技术的一些替代实施方式不仅可以包括以下提到的那些实施方式的附加元素，而且还可以包括更少的元素。
根据以下详细描述，可以对技术进行这些和其他改变。虽然说明书描述了该技术的某些示例，并描述了所设想的最佳模式，但无论描述看起来多么详细，该技术都可以以多种方式来实践。系统的细节在其具体实施方式中可以有很大不同，但仍被本文所公开的技术所涵盖。如上所述，在描述该技术的某些特征或方面时使用的特定术语不应当被视为暗示该术语在本文中被重新定义以限于与该术语相关联的技术的任何具体特点、特征或方面。一般而言，以下权利要求书中使用的术语不应当被解释为将技术限制在说明书中所公开的具体示例，除非具体实施方式部分明确定义了此类术语。因而，本技术的实际范围不仅涵盖所公开的示例，而且还涵盖实践或实施依据权利要求书的技术的所有等效方式。
为了减少权利要求的数量，该技术的某些方面在下面以某些权利要求形式呈现，但申请人在任何数量的权利要求形式中都考虑了该技术的各个方面。例如，虽然该技术的一些方面可以被描述为计算机可读介质权利要求，但其他方面同样可以被实施为计算机可读介质权利要求，或以其他形式被实施，诸如被实施在部件加功能权利要求中。
在以下描述中，出于解释的目的，阐述了众多具体细节以提供对所公开的技术的实施方式的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说清楚的是，可以在没有这些具体细节中的一些具体细节的情况下实践所公开的技术的实施例。
这里介绍的技术可以被实施为专用硬件(例如电路系统)，被实施为利用软件和/或固件适当编程的可编程电路系统，或者被实施为专用和可编程电路系统的组合。因此，实施例可以包括其上存储有指令的机器可读介质，指令可以被用于对计算机(或其他电子设备)进行编程以执行处理。机器可读介质可以包括但不限于软盘、光盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、磁光盘、ROM、随机存取存储器(RAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁卡或光卡、闪存或者适合存储电子指令的其他类型的介质/机器可读介质。机器可读介质包括非暂态介质，其中非暂态不包括传播信号。例如，处理器可以连接到存储用于由处理器执行指令的指令的非暂态计算机可读介质。
诸如气体、液体或颗粒传感器之类的传感器可能会受到漂移的影响，即，产生的信号可能在环境没有任何改变(例如，环境的组成或者压力或温度的改变)的情况下随时间改变。这可能限制传感器的使用寿命和/或其测量的准确度。本发明人已经发现，可以使用如本文所述的气体传感器装置和方法来补偿由这样的漂移引起的改变。
图1图示了根据本公开的一些实施例的气体传感器装置100。虽然本文参考气体传感器装置描述了装置，但是将理解的是，装置可以例如用于检测液体中的目标材料。虽然本文参考包括被配置为检测目标气体的气体传感器的装置描述了装置，但是将理解的是，目标材料可以是液体目标材料或者被包括在流体中的颗粒材料，并且可以相应地选择传感器。
装置具有在第一阀115和气体传感器150之间的第一气体流动路径110以及在第二阀125和气体传感器150之间的第二气体流动路径120。图1图示了具有第一和第二阀(例如第一和第二双通阀)的阀组件的装置。在其他实施例中，阀组件可以包括单个三通阀或由单个三通阀构成，该三通阀可以被用于将气体的流从大气引导至第一或第二气体流动路径。
将理解的是，如本文所使用的，“阀”是指被配置为允许或阻止气体流过阀的任何装置，并且可以被手动操作(例如，通过手动操作的龙头(tap))，和/或可以是可由控制器(例如可编程控制器)控制的机电的(例如电磁阀)。
参考图2，在使用装置时，通过本领域技术人员已知的任何方法，例如通过使用一个或多个泵(未示出)，将来自大气的气体抽取到装置中。在气体仅从第一流动路径110到达气体传感器的装置的第一状态下(例如，当第一阀115打开而第二阀125关闭时)测量气体传感器150的响应以给出第一气体传感器测量结果，并且针对在气体仅从第二流动路径120到达气体传感器的装置的第二状态下(例如，当第二阀125打开而第一阀115关闭时)到达气体传感器的气体来测量气体传感器150的响应以给出第二气体传感器测量结果。气体传感器可以被密封以防止与除了来自第一或第二气体流动路径的气体以外的任何气体的气体连通。装置状态可以在第一和第二状态之间交替。
在一些实施例中，装置可以被配置为在气体传感器150暴露于来自第一气体流动路径和第二气体流动路径中的一个气体流动路径的气体之后并且在暴露于来自第一和第二气体流动路径中的另一个气体流动路径的气体之前将气体排出该装置。
沿着第二气体流动路径120流动的气体可以在该气体与该气体被从其抽取的环境中的成分基本无改变的情况下到达气体传感器150。
沿着第一气体流动路径110流动的气体可以穿过或经过在第一阀115和气体传感器150之间的第一气体流动路径110的过滤区域或过滤段中的过滤材料。过滤材料可以部署在具有与第一气体流动路径流体连通的入口和出口的腔室130中。腔室可以是可移除的和/或可以具有可密封的开口，例如，用于更换其中的过滤材料。
过滤材料可以吸附或吸收目标材料。过滤材料可以与目标材料发生反应。在一些实施例中，过滤材料从其暴露于的气体中选择性地仅去除目标材料。将理解的是，过滤材料是根据目标材料来选择的。在一些实施例中，过滤材料从其暴露于的气体中选择性地去除目标材料和一种或多种另外的材料。过滤材料可以是干燥剂(例如硅胶)，其除了去除目标材料以外还去除水。本发明人已经发现硅胶可以被用于从环境中取出水和1-MCP这两者。
在一些实施例中，过滤材料是分子筛。分子筛的平均孔径可以根据目标材料来选择。在挥发性有机化合物(例如1-MCP)的情况下，分子筛可选地具有至少
Figure BDA0003260518040000091
可选地至少
Figure BDA0003260518040000092
或
Figure BDA0003260518040000093
的孔径。
在一些实施例中，过滤材料是活性炭。
上面已经参考过滤材料描述了目标材料的过滤。在其他实施例中，可以使用过滤设备，例如用于颗粒目标材料的网或HEPA过滤器，或者用于目标化合物的洗涤器。
可以通过从第二气体传感器测量结果或其导数中减去第一气体传感器测量结果或其导数来确定目标材料的存在、浓度或浓度改变。可以在不需要单独的背景读数(background reading)的情况下做出这个确定。
装置可以在第一状态和第二状态之间循环，以使得能够考虑例如由于温度或压力改变而引起的气体的改变(诸如湿度的改变)。
在一些实施例中，装置可以保持在第二状态比保持在第一状态更长时间。可选地，在进行气体传感器测量期间的至少60％或至少70％的时间内，装置保持在第二状态。第二状态可以穿插有到第一状态的周期性且相对短的改变以使得能够进行背景测量。以这种方式，可以实现近乎连续地监视环境中的目标材料，并由于背景测量的任何改变(例如，由于环境和/或气体传感器的改变)而进行准确调整。
在一些实施例中，例如，如果气体传感器在目标材料存在的情况下劣化(例如，由于气体传感器的活性材料被目标材料抑制活性)，或者如果气体传感器在暴露于目标材料时响应相对快但在暴露之后相对慢地恢复到基线状态，则装置可以保持在第一状态比保持在第二状态更长时间。可选地，根据这些实施例，在进行气体传感器测量期间的至少80％或至少90％的时间内，装置保持在第二状态。通过限制气体传感器暴露于目标材料，可以延长气体传感器的寿命和/或可以在更长的时段内维持测量的准确度。
本文描述的方法可以使得能够考虑气体传感器的响应能力随时间的改变，例如，由于：气体传感器的老化；大气成分随时间的改变，诸如湿度随时间的改变；和/或环境条件的改变，诸如大气温度或压力的改变。以这种方式，可以考虑环境随时间的改变，例如，在一天的过程中的改变(诸如早上、下午、傍晚和晚上之间的改变)或者更长时段内的改变(诸如在一年的过程中的季节性改变)。
参考图3，在气体进入第一气体流动路径和第二气体流动路径中的一个之后，在气体进入第一气体流动路径和第二气体流动路径中的另一个之前，可以通过将装置与外部环境隔绝一段时间(例如，通过关闭第一阀和第二阀这两者)而将装置置于关闭状态。如果目标气体的浓度随时间改变，则可以将装置与外部环境隔离。关闭时间段可以根据气体传感器响应于暴露于来自第一流动路径或第二流动路径的气体而提供具有足够大的信噪比的信号所花费的时间的长度来选择。
装置可以在以下状态之间循环：第一状态；第一状态之后的关闭状态；第二状态；以及第二状态之后的关闭状态。在第一状态和第二状态之间，装置中的气体可以例如通过泵或通过用气体传感器不响应的气体置换而从装置中移除。
装置可以在第一状态、第二状态或者第一状态或第二状态之后的关闭状态下保持预定时段。该预定时段例如可以取决于目标材料的估计浓度和/或气体传感器对目标材料的响应能力。
通过将装置设置为关闭状态，可以限制气体传感器暴露于的目标材料的量和/或气体传感器暴露于目标材料的时间的长度。这可以延长气体传感器的寿命。
气体传感器150对来自第一流动路径的气体的响应的测量在本文中被描述为“第一气体传感器测量”，并且气体传感器150对来自第二流动路径的气体的响应的测量在下文中被描述为“第二气体传感器测量”。将理解的是，可以以任何次序进行第一气体传感器测量和第二气体传感器测量。
在一些实施例中，装置可以被配置为在气体传感器暴露于来自第一流动路径和/或来自第二流动路径的气体之后将气体引导至返回回路(未示出)以重复进行气体传感器对气体的响应的测量。循环气体和重复测量可以在装置处于装置与外部环境隔绝(例如，第一阀和第二阀被关闭)的关闭状态时发生。
与沿着第一气体流动路径流动的气体流体连通的过滤材料的量和/或过滤材料的表面积可以根据包括以下中的一个或多个的参数来选择：从环境中取出目标气体的速率；气体的流速；环境条件下每单位质量过滤材料的目标材料吸收能力。在过滤材料是干燥剂的情况下，过滤材料的量和/或表面积可以至少部分地根据环境的湿度来选择。
参考图4，在过滤材料是干燥剂的情况下，可以在过滤区域和气体传感器150之间的第一气体流动路径中部署例如包括储水器140或由储水器140构成的加湿段。沿着第一气体流动路径流动的气体可以穿过或经过部署在储水器中的水。由此，沿着第一气体流动路径流动的干燥气体的水含量可以返回到与气体被从其抽取的环境中的气体的水含量相同或相似的水平。部署在储水器中的水可以在其中溶解有盐。水可以是饱和盐溶液。加湿段可以包括凝胶加湿器。凝胶可以含有或不含盐。可以将气体的湿度设置为预定水平或范围，例如在L.B.Rockland，Anal.Chem.1960，32，10，1375.“Saturated Salt Solutions forStatic Control of Relative Humidity between 5°and 40℃”或L.Greenspan，Journalof Research of the National Bureau of Standards-A.Physics and Chemistry，第81A卷，第1期，1977.“Humidity Fixed Points of Binary Saturated Aqueous Solutions”中所描述的，其内容通过引用合并入本文。可以选择预定湿度水平或范围以使气体传感器的寿命最大化。例如，预定湿度水平或范围可以低于在气体传感器上形成冷凝的阈值湿度。在传感器是有机薄膜晶体管并且目标材料是1-甲基环丙烯的情况下，到达气体传感器的气体的优选湿度在60％-95％的范围内。
如果气体传感器对水不敏感，则可以从装置中省略水源。
图5图示了根据本公开的一些实施例的气体传感器装置。除了水源140被部署成使得流过该装置的所有气体在到达气体传感器150之前与来自水源的水流体连通之外，该装置如参考图4所描述的。通过将来自第一气体流动路径和第二气体流动路径这两者的气体暴露于来自公共储水器140的水，从两条气体流动路径到达气体传感器150的气体可以具有相同的水含量。到达气体传感器的气体的水含量可以被控制和/或设置为预定值，如参考图4所描述的。当从第一气体传感器测量结果中减去第二气体传感器测量结果时，可以因此消除气体传感器150对水蒸气的任何响应。
图1、图4和图5图示了气体传感器装置，其中沿着第二气体流动路径流动的气体在与环境中的气体基本无改变的情况下到达气体传感器150。
在其他实施例中，部署在第一气体流动路径中的过滤材料可以从其暴露于的气体中选择性地去除目标材料和一种或多种另外的材料，并且可以在第二气体流动路径中部署用于从气体中选择性地仅去除该一种或多种另外的材料的另外的不同的过滤材料。例如，可以在第一气体流动路径中部署用于取出水和目标材料的干燥过滤材料，并且可以在第二气体流体路径中部署用于从目标材料中仅取出水的另外的干燥剂材料。在一些实施例中，气体可以在干燥状态下到达气体传感器。到达气体传感器的气体的干燥可以消除气体传感器由于水而引起的任何响应。
在一些实施例中，两种或更多种不同的过滤材料部署在第一气体流动路径中，其中不同的过滤材料对于从环境中抽取的气体中的材料具有不同的吸收速率和/或不同的吸收能力(以每克过滤材料可以吸收的目标材料的克数来测量)。在一些实施例中，第一过滤材料可以以比第二过滤材料更快的速率和/或以更大的容量吸收目标材料，并且第二过滤材料可以以比第一过滤材料更快的速率和/或更大的容量吸收非目标材料(例如水)。
在一些实施例中，可以在从环境中抽取的气体到达阀布置之前利用合适的过滤材料去除目标材料以外的材料(例如水)。在一些实施例中，干燥剂部署在气体入口的进口处或进口中。在一些实施例中，干燥的气体可以在到达气体传感器之前例如通过暴露于如图4中所示的储水器而被再水化。
图6图示了如图5中图示的并且还包括除湿段160的气体传感器装置。除湿段可以包括腔室，该腔室包括部署在气体入口和阀组件之间或气体入口和阀组件处的干燥剂。因此，输入气体被除湿段160中的干燥剂除湿并且随后被储水器140中的水再加湿。再加湿的程度可以通过但不限于饱和盐溶液或凝胶加湿器来控制，如参考图4所描述的。
本发明人已经发现，对来自大气的输入气体进行除湿然后对除湿后的气体进行再加湿可以导致(例如，由于输入气体的湿度的变化而引起的)再加湿后的输出气体的湿度的变化小于只经过除湿和加湿中的一种的输出气体。
部署在腔室160中的干燥剂可以选择性地仅从气体中去除水。在一些实施例中，干燥剂是分子筛，其尺寸可以被选择为去除水但不去除目标材料，例如，在目标气体是有机化合物(诸如烯烃(例如1-MCP或乙烯))；酒精(例如乙醇)；或CO2的情况下，孔径小于
Figure BDA0003260518040000141
(例如
Figure BDA0003260518040000142
)的分子筛。干燥剂可以是固态盐。盐可以是铵盐、碱金属盐、碱土金属盐或过渡金属盐。盐可以是但不限于卤化物、氢氧化物、硫酸盐、乙酸盐、重铬酸盐、甲酸盐或硝酸盐。示例性盐包括但不限于NH4NO3、(NH4)2SO4、LiCl、NaCl、MgCl2、KCl、KOH、KBr、KI、NaBr、Mg(NO3)2、NaNO3、KNO3、乙酸钠或乙酸钾、重铬酸钠或重铬酸钾、甲酸钙和硫酸铜。
图7图示了除了除湿段160部署在第二气体流动路径120中(即，在阀组件和气体传感器150之间)之外如参考图6所描述的气体传感器装置。在第一气体流动路径110中流动的气体可以被部署在第一气体流动路径中的过滤材料除湿，或者可以不被部署在第一气体流动路径中的过滤材料除湿。
将认识到的是，根据这些实施例的用于去除目标材料的过滤材料可以也去除水或者也可以不去除水。将认识到的是，输入气体的除湿和再加湿以控制输出气体的湿度可以被用在不同于具有如图1-图7中描述的第一和第二气体流动路径的布置的那些布置中。
图8图示了根据本公开的一些实施例的气体传感器装置。该装置包括用于对抽取到装置中的气体进行除湿的除湿段160、气体传感器150以及部署在除湿段和气体传感器150之间的流体流动路径中的再加湿段140。如图8中所示，该装置可以在该装置的入口和气体传感器之间包括单条气体流动路径。该装置可以在装置的入口和气体传感器之间包括两条或更多条气体流动路径。除湿和再加湿可以如本文中任何地方(例如，关于图4、图5、图6和图7)所描述的那样实现。
图1、图4、图5、图6和图7图示了具有包括双通阀的阀组件的气体传感器装置。在其他实施例中，阀组件可以包括三通阀或由三通阀构成。
图1、图4、图5、图6和图7图示了在阀布置和气体传感器之间具有第一气体流动路径和第二气体流动路径的气体传感器装置。在其他实施例中，气体传感器装置可以在阀布置和气体传感器之间具有一条或多条另外的气体流动路径，例如，在第三阀和气体传感器之间具有第三气体流动路径。在一些实施例中，第二气体流动路径可以不包括用于取出气体中的任何材料的任何过滤材料；并且第一气体流动路径和第三气体流动路径可以包括用于从气体中去除不同材料或不同材料组合的材料。这在气体传感器对环境中的目标材料和一种或多种其他材料(例如水)都有响应的情况下可以是特别有利的。
如果气体传感器对气体中的目标材料和另一种材料(例如水)都有响应，则第一气体流动路径可以包括用于从气体中取出这两种材料的材料，而第三气体流动路径可以包括用于从气体中取出这些材料中的仅一种的材料。气体传感器对来自第一和第三气体流动路径的气体的响应可以被用于确定由目标材料引起的响应和由气体传感器所响应的其他材料引起的响应。如果气体传感器对水有响应，那么如果使用从气体中取出目标材料和水这两者的过滤材料，则这种布置可以消除对到达气体传感器的气体进行再水化的需要。
(从第二气体传感器测量结果或其导数(其中尚未从到达气体传感器的气体中去除目标材料，例如，其中气体与其在外部环境中的成分基本无改变)减去第一气体传感器测量结果或其导数(其中任何目标材料都已被过滤材料吸收)可以提供目标材料的浓度值或者可以从其导出浓度的值。
可以测量气体传感器对已知浓度的目标材料的响应以从第一气体传感器测量结果和第二气体传感器测量结果导出浓度值。
气体传感器装置可以与被配置为从气体传感器接收测量结果的处理器进行有线或无线通信。处理器可以被配置为根据接收到的测量结果来确定目标材料的存在、浓度和/或浓度改变。
处理器可以与显示器、用户接口或控制器进行有线或无线通信。在目标材料是1-MCP的情况下，气体传感器装置可以被配置为如果如从气体传感器装置的测量结果中确定的1-MCP浓度降至阈值浓度以下则向显示器、用户接口或控制器发送信号。控制器可以被配置为在从处理器接收到1-MCP浓度已降至阈值浓度以下的信号后激活1-MCP源以将1-MCP释放到环境中。
本文描述的传感器可以是气体、液体或颗粒传感器，优选地是气体传感器，并且可以选自本领域技术人员已知的任何传感器，包括但不限于：半导体传感器，例如半导体气体传感器；光电离检测器；电化学传感器和IR传感器，载体催化传感器(pellistor)，光学粒子监视器，石英晶体微天平传感器，表面声波传感器(SAWS)，腔衰荡光谱(CRDS)传感器以及生物传感器。半导体传感器可以包括有机半导体、无机半导体或其组合。有机半导体可以是聚合的或非聚合的。
示例性半导体传感器是薄膜晶体管传感器；垂直或水平化学电阻传感器；以及金属氧化物半导体传感器。
金属氧化物和光电离检测器在干燥环境中可以最有效地起作用。因此，在一些实施例中，被抽取到包括金属氧化物传感器或光电离检测器的装置中的气体可以由去除水但不去除目标材料的材料和去除水和过滤材料这两者的过滤材料中的至少一种进行除湿，但是在到达气体传感器之前不被再加湿。
如果不连续地暴露于如本文所描述的目标气体，则电化学传感器可以提供更稳定的信号和/或具有更长的寿命。
可以根据传感器类型选择第一和第二气体传感器测量结果。在薄膜晶体管传感器的情况下，测量结果或其导数可以是以下中的一个或多个：漏极电流的改变；电阻的改变；或者例如dI/dt随时间的改变的梯度，其中I是漏极电流并且t是时间。
图9-图12描述了各种气体传感器。将认识到的是，根据这些实施例的传感器可以可替代地用作液体或颗粒传感器。
图9是适用于如本文描述的气体传感器装置的底接触底栅TFT气体传感器的示意图。底接触底栅TFT包括：基板201之上的栅极电极203；源极和漏极电极207、209；栅极电极与源极和漏极电极之间的介电层205；以及在源极和漏极电极之间延伸的半导体层211。半导体层211可以至少部分地或完全地覆盖源极电极和漏极电极。
图10是适用于如本文描述的气体传感器装置的顶接触底栅TFT气体传感器的示意图。除了半导体层211位于介电层205与源极和漏极电极207、209之间之外，顶接触底栅TFT如参考图9所描述的。
图11是适用于如本文描述的气体传感器系统的顶栅、底接触TFT气体传感器的示意图。顶栅底接触TFT包括：基板201上的源极和漏极电极207、209；半导体层211；以及位于栅极电极203与半导体层之间的介电层205。
图12是适用于如本文描述的气体传感器装置的顶栅、顶接触TFT气体传感器的示意图。除了半导体层211位于基板201与源极和漏极电极207、209之间之外，顶栅、顶接触TFT如参考图11所描述的。
如本文描述的顶栅TFT气体传感器的介电层可以是气体可透过材料，可选地是有机材料，其使得气体能够透过以通过介电层到半导体层被感测。除了半导体层211位于介电层205与源极和漏极电极207、209之间之外，顶栅顶接触TFT如参考图11所描述的。
如本文描述的顶栅TFT气体传感器的栅极电极可以是气体可透过材料，可选地是有机导电材料，和/或可以是限定气体可以通过的间隙的图案的电极，例如，具有从其延伸的指状物的导电条，相邻指状物之间具有间隙，或者其中形成有孔的有图案的导体。
目标材料可以是挥发性有机化合物。将理解的是，目标材料可以是蒸发的有机化合物，其在环境的压力下具有高于环境的温度的沸点，例如，在1个大气压下具有高于25℃的沸点的有机化合物。
在一些实施例中，目标材料是烯烃。烯烃可以是无环烯烃，例如乙烯。烯烃可以包括被芳烃基团取代的烯烃基团，例如苯乙烯。烯烃可以是环状的，例如1-MCP。
在一些实施例中，目标材料是烷烃，例如甲烷。
在一些实施例中，目标材料是酯。酯可以是C1-10烷基酯或C1-10烷酸酯，可选地是C1-10烷基-C1-10烷酸酯，例如：乙酸乙酯；丁酸乙酯；己酸乙酯；乙酸丙酯；乙酸丁酯；丁酸丁酯；己酸丁酯；乙酸戊酯；乙酸己酯；丁酸己酯；己酸己酯；乙酸2-甲基丙酯；乙酸2-甲基丁酯；2-甲基丁酸乙酯；2-甲基丁酸丁酯；以及2-甲基丁酸己酯。
在一些实施例中，目标材料是极性化合物。目标极性化合物可以是不具有将碳氢化合物的碳-碳键一分为二的镜面的碳氢化合物。目标极性化合物可以具有大于0.2德拜(Debye)、可选地大于0.3德拜或0.4德拜的偶极矩。目标极性化合物可以是1-MCP。
在一些实施例中，干燥剂是硅胶并且目标极性化合物是1-MCP。
示例
OTFT气体传感器
将PEN基板在真空烘箱中烘烤，然后用UV臭氧处理30秒。对通过通道长度为125μm、通道宽度为4mm的阴影掩模的3nm Cr随后是40nm Au进行热蒸发，将源极和漏极触点沉积到基板上。如下所示的半导体聚合物1通过从1,2,4-三甲苯中的1％w/v溶液旋涂至40nm的厚度并在100℃下在空气中干燥1分钟而沉积在基板上。聚合物电介质
Figure BDA0003260518040000181
AF2400由2.5％w/v溶液在50:50v/v氟化溶剂FC43和FC85混合物中旋涂至300nm厚度，并在旋涂的同时初始干燥5分钟之后在80℃干燥10分钟。栅极是对通过阴影掩模的Cr(3nm)随后是Al(200nm)进行热蒸发形成的，以形成具有梳指状物宽度为125微米并且指状物之间的间隙为125微米的梳状结构的栅极电极。
Figure BDA0003260518040000191
气体传感器测量
OTFT气体传感器设置在如图5中描述的装置中，该装置包括填充有硅胶丸粒的40ml或100ml小瓶(vial)和包括用于气体流过的水的20ml小瓶。通过将含有已知量的1-MCP(4.3wt％)的环糊精添加到水中，将1-MCP引入到装置中。假设所有1-MCP都通过这个过程释放以给出假设(理论)浓度的1-MCP。
根据步骤(i)-(iv)进行测量：
(i)将OTFT气体传感器暴露在来自第一气体流动路径(即，1-MCP被干燥剂去除)的空气中1小时，并根据Vd＝Vg＝-4V时的漏极电流确定电阻的改变，以提供基线。
(ii)然后将OTFT气体传感器暴露于通过第二气体流动路径的空气20分钟，其中1-MCP以0.5ppm的理论浓度存在。
(iii)通过暴露于来自第一气体流动路径的空气2小时，使得OTFT能够恢复。
(iv)重复步骤(ii)和(iii)两次，其中第二次和第三次迭代中的1-MCP的理论浓度分别为1ppm和4.5ppm。
贯穿步骤(ii)-(iv)而周期性地测量OTFT气体传感器的电阻的改变，并减去(i)和(iii)的背景测量结果。
参考图13A和图13B，减去背景之后的电阻的改变示出与理论1-MCP浓度的线性关系。
除了步骤(ii)中的暴露时间为5分钟而不是20分钟之外，OTFT气体传感器的响应在不同的1-MCP浓度下如上所述进行测量。
参考图14，OTFT气体传感器暴露于1-MCP的时间越长，响应越强(信噪比越大)。
改变率测量
气体传感器对目标材料的灵敏度在不同时间制造的(例如，在不同批次中制造的)传感器之间会有所不同，这会影响测量的准确度。
如上所述但在不同批次中制备的多个OTFT气体传感器暴露于浓度不断增加的1-MCP，每次暴露之间具有无1-MCP暴露的恢复期。
参考图15A，在Vds＝Vg＝-4V时测量到的漏极电流存在显著改变。如图15B中所示，这种改变导致随着响应的量值增加而增加的相对大的误差棒(error bar)。
如漏极电流改变率(dI/dt)与时间的关系的来自这些多个器件的数据与漏极电流与时间的关系相比示出各设备之间的更均匀的响应，给出与1-MCP浓度的线性相关性，具有更小的误差棒，如图16A和图16B中所示。
气体传感器对目标材料浓度的改变的响应的改变率可以比造成气体传感器响应改变的其他因素(诸如背景环境中的改变和/或气体传感器的老化)显著得多。
因此，气体传感器的响应的改变率的相对大的改变可以归因于目标材料浓度的改变。通过识别这种相对大的改变的开始并在这种大的改变事件开始之前将其从改变率中减去，可以不需要单独测量气体传感器对背景环境的响应和/或提供控制气体传感器。
如本文描述的气体传感器装置和方法可以被用于监视环境中的气体的浓度，例如，存储有收获的水果或植物的地点(诸如仓库或商店)的1-MCP的浓度，或者在收获的水果或植物的运输期间的1-MCP的浓度。
湿度控制
具有不同湿度水平的空气(输入空气)通过仅加湿或者除湿然后再加湿来处理以产生输出空气。
使湿度为大约12％或大约90％的输入空气以50cm3/min的固定流速和5℃的温度经过含有干燥LiCl盐的30ml小瓶以进行除湿，然后经过含有大约30ml饱和NaCl溶液的40ml小瓶以进行再加湿。为了比较，输入空气以相同的方式处理，但没有除湿。
参考图17A，将输入空气从大约12％的湿度改变到大约90％的湿度伴随着输出空气的大约10％的湿度增加。
参考图17B，将输入空气从大约12％的湿度改变到大约90％的湿度伴随着输出空气的更小的湿度改变(大约3％)。如本文描述的气体传感器装置和方法可以在监视环境中的目标材料的浓度时使用，其中使得目标材料浓度能够在环境中自然地改变，或者其中目标材料被人为地引入或从环境中去除(例如将1-MCP引入到环境中)，这会导致气体的浓度随时间发生不规则的改变。

Claims (34)

1.一种传感器系统，被配置为确定气体或液体环境中的目标材料的存在、浓度或浓度改变，包括：
传感器，被配置为对目标材料做出响应；
入口，被配置为将气体从环境抽取到装置中；以及
阀布置，被配置为将从环境抽取的流体引导至与传感器流体连通的第一流体流动路径或者引导至与传感器流体连通的第二流体流动路径。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，第一流体流动路径部署在传感器和阀组件的第一阀之间，并且第二流体流动路径部署在传感器和阀组件的第二阀之间。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，第一流体流动路径和第二流体流动路径部署在传感器和阀组件的三通阀之间。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述系统还包括与传感器流体连通并且部署在阀布置的阀和传感器之间的第三流体流动路径。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，与第一流体流动路径流体连通的储水器被部署成与阀组件和传感器之间的第一流体流动路径流体连通。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，储水器与第二流体流动路径流体连通。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，饱和盐溶液部署在储水器中。
8.根据权利要求6或7所述的系统，其中，干燥剂部署在入口和阀组件之间。
9.根据权利要求6或7所述的系统，其中，干燥剂部署在第二流体流动路径中。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，传感器是薄膜晶体管。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，用于从流体中去除目标材料的过滤材料部署在第一流体流动路径中。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，过滤材料是干燥剂过滤材料。
13.根据权利要求11或12所述的系统，其中，过滤材料包括硅胶。
14.根据权利要求11或12所述的系统，其中，过滤材料是分子筛。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述系统是气体传感器系统，并且传感器是气体传感器。
16.一种用于形成根据前述权利要求中的任一项所述的传感器系统的套件，包括传感器、流体入口、第一流体流动路径、第二流体流动路径和用于形成阀布置的至少一个阀。
17.根据权利要求16所述的套件，还包括根据权利要求11-14中的任一项所述的过滤材料。
18.一种确定气体或液体环境中的目标材料的存在、浓度或浓度改变的方法，所述方法包括：
以任一次序测量根据权利要求1-15中的任一项所述的传感器系统的传感器的第一响应和第二响应，其中，第一响应是传感器对来自第一流动路径的已被处理以从流体中去除目标材料的流体的响应，并且第二响应是传感器对来自第二流动路径的尚未被处理以从流体中去除目标材料的流体的响应；以及
从第二传感器测量结果或其导数中减去第一传感器测量结果或其导数。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，用于从流体中去除目标材料的根据权利要求10-13中的任一项所述的过滤材料部署在第一流体流动路径中。
20.根据权利要求18或19所述的方法，其中第一传感器测量结果是通过将传感器暴露于来自流体环境的已被暴露于根据权利要求12-14中的任一项所述的干燥剂过滤材料并且被再水化的样本而生成的。
21.根据权利要求18-20中的任一项所述的方法，包括在来自环境的流体被分流到第一流体流动路径和第二流体流动路径中之前对该流体进行除湿，以及在来自第一流体流动路径和第二流体流动路径的流体到达传感器之前对该流体进行再加湿。
22.根据权利要求18-21中的任一项所述的方法，其中，目标材料是1-甲基环丙烯。
23.根据权利要求18-22中的任一项所述的方法，其中，第一传感器测量结果或其导数和第二传感器测量结果或其导数选自：传感器的电阻的改变；传感器的漏极电流的改变；以及dI/dt的改变，其中，I是漏极电流，并且t是时间。
24.一种从气体环境中取出1-甲基环丙烯的方法，包括使该环境与硅胶接触。
25.一种确定环境中的目标材料的存在、浓度或浓度改变的方法，所述方法包括：
测量在TFT传感器暴露于环境一段时间后TFT传感器的漏极电流或电阻的改变率；
从改变率确定在所述一段时间期间的时间点处目标材料的存在、浓度或浓度改变。
26.根据权利要求25所述的方法，包括：确定所述一段时间的dI/dt，其中，I是漏极电流，并且t是时间；识别dI/dt峰；以及从dI/dt峰确定在所述一段时间期间的所述时间点处目标材料的存在、浓度或浓度改变。
27.根据权利要求25或26所述的方法，其中，目标材料是1-甲基环丙烯。
28.一种确定气体中的目标材料的存在、浓度或浓度改变的方法，所述方法包括：
对气体进行除湿；
对除湿后的气体进行再加湿；以及
测量被配置为检测目标材料的气体传感器的响应。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，气体被再加湿到预定范围内，并且其中，从测量到的响应中减去气体传感器对所述预定范围内的湿度的响应。
30.根据权利要求28或29所述的方法，其中，通过使气体与分子筛或固体金属盐接触来对气体进行除湿。
31.根据权利要求28-30中的任一项所述的方法，其中，由饱和盐溶液对气体进行再加湿。
32.根据权利要求28-31中的任一项所述的方法，其中，目标气体是烯烃。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，目标气体是1-甲基环丙烯或乙烯。
34.一种气体传感器装置，被配置为确定气体环境中的目标材料的存在、浓度或浓度改变，包括：
除湿段，被配置为对从入口抽取到装置中的气体进行除湿；
气体传感器；以及
再加湿段，部署在除湿段和气体传感器之间并与除湿段和气体传感器流体连通，再加湿段被配置为对除湿后的气体进行再加湿。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2593511A (en) * 2020-03-25 2021-09-29 Sumitomo Chemical Co Sensor apparatus
JP2022147316A (ja) * 2021-03-23 2022-10-06 株式会社東芝 ガス濃縮装置、ガス検出システム、ガス濃縮方法、及びガス検出方法。

Citations (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB686762A (en) * 1949-08-18 1953-01-28 British Cellophane Ltd Improvements in or relating to the treatment of continuous films of water-sensitive, organic, non-fibrous materials
DE4325319C1 (de) * 1993-07-29 1994-04-28 Messer Griesheim Gmbh Gerät zur kontrollierten Zudosierung von NO zur Atemluft von Patienten
US5542284A (en) * 1994-10-18 1996-08-06 Queen's University At Kingston Method and instrument for measuring differential oxygen concentration between two flowing gas streams
US20010027678A1 (en) * 1998-11-09 2001-10-11 Mottram Toby Trevor Fury Apparatus and methods relating to humidified air and to sensing components of gas or vapour
WO2004027410A1 (en) * 2002-09-23 2004-04-01 Saes Getters S.P.A. Method and system for measuring oxygen and water concentration in hydrogen through ion mobility spectrometry
US20060108221A1 (en) * 2004-11-24 2006-05-25 William Goodwin Method and apparatus for improving measuring accuracy in gas monitoring systems
US20070051163A1 (en) * 2005-09-07 2007-03-08 Henry Wohltjen Method and apparatus for gas measurement at substantially constant pressure
US20070295203A1 (en) * 2006-06-20 2007-12-27 Fluid Analytics, Inc. Tree fruit postharvest chemical sensor
US20090113984A1 (en) * 2007-11-07 2009-05-07 Honeywell International Inc. Gas sensor system having a zeroing mechanism
US20100304494A1 (en) * 2009-05-29 2010-12-02 Ecolab Inc. Microflow analytical system
US20110290015A1 (en) * 2009-06-05 2011-12-01 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Gas-concentration/humidity detection apparatus
CA2816746A1 (en) * 2011-05-24 2012-11-29 Saltworks Technologies Inc. Method, apparatus and system for concentrating solutions using evaporation
CA2802540A1 (en) * 2012-01-20 2013-07-20 Douglas G. Ohs Dehumidification system
WO2014033145A1 (en) * 2012-08-29 2014-03-06 Brita Professional Gmbh & Co. Kg Processing data obtained by operating a liquid treatment system
JP2014178118A (ja) * 2013-02-12 2014-09-25 Espec Corp 環境試験装置
US20150177196A1 (en) * 2013-12-20 2015-06-25 Matrix Sensors, Inc. Differential Humidity Sensor
US20170176378A1 (en) * 2014-05-09 2017-06-22 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Gas component concentration measurement device and method for gas component concentration measurement
CN107003163A (zh) * 2014-12-11 2017-08-01 英特尔公司 向传感器系统传递受控流的合成射流
WO2017185005A1 (en) * 2016-04-22 2017-10-26 Be Power Tech Llc Liquid desiccant air conditioner system with humidification capability
US20170321909A1 (en) * 2014-10-27 2017-11-09 Intex Holdings Pty Ltd Dehumidification system and method
WO2018062503A1 (ja) * 2016-09-30 2018-04-05 京セラ株式会社 センサモジュール及び検出方法
US20190031531A1 (en) * 2017-07-31 2019-01-31 Gradiant Corporation Temperature-Matched Influent Injection in Humidifier Systems and Associated Methods
WO2019133613A2 (en) * 2017-12-27 2019-07-04 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Thermal desorption systems with drying devices and methods of using them
US20200041443A1 (en) * 2017-04-07 2020-02-06 Sumitomo Chemical Company Limited Gas sensor system and method

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58166254A (ja) * 1982-03-26 1983-10-01 Yokogawa Hokushin Electric Corp 成分濃度測定装置
US5304796A (en) * 1992-03-25 1994-04-19 The Boc Group, Inc. Atmospheric pressure ionization mass spectroscopy method including a silica gel drying step
EP0621051B1 (de) * 1993-04-17 2001-08-22 MESSER GRIESHEIM AUSTRIA Ges.m.b.H. Gerät zur kontrollierten Zudosierung von NO zur Atemluft von Patienten
US5376163A (en) * 1993-05-18 1994-12-27 Andros Incorporated Filter system
US5360467A (en) * 1993-08-03 1994-11-01 Air Products And Chemicals, Inc. Method of separating and detecting impurities using a fractional concentration detector
DE19509146C1 (de) * 1995-03-14 1996-08-29 Draegerwerk Ag Vorrichtung zum selektiven Nachweis einer Komponente in einem Gasgemisch
US6207460B1 (en) * 1999-01-14 2001-03-27 Extraction Systems, Inc. Detection of base contaminants in gas samples
US6596236B2 (en) * 1999-01-15 2003-07-22 Advanced Technology Materials, Inc. Micro-machined thin film sensor arrays for the detection of H2 containing gases, and method of making and using the same
ATE316239T1 (de) * 2000-06-28 2006-02-15 Us Gov Sec Navy Vorrichtung und verfahren zur pneumatischen probenahme für gassensoren
JP4590091B2 (ja) * 2000-11-24 2010-12-01 大陽日酸株式会社 ガス分析装置
US20030034443A1 (en) * 2001-01-12 2003-02-20 Kouznetsov Andrian I. Absolute humidity sensor to control drying equipment
US7092077B2 (en) * 2001-09-24 2006-08-15 Entegris, Inc. System and method for monitoring contamination
US7140229B2 (en) * 2004-06-29 2006-11-28 Mst Technology Gmbh Gas-monitoring assembly comprising one or more gas sensors and one or more getters, and method of using same
US7578925B2 (en) * 2005-12-07 2009-08-25 Ford Global Technologies, Llc System and method for updating a baseline output of a gas sensor
US8349260B2 (en) * 2006-05-19 2013-01-08 Microsensor Systems, Inc. System and method for limiting sensor exposure to ozone
WO2008024138A1 (en) * 2006-08-23 2008-02-28 Georgia Tech Research Corporation Fluidically-assisted sensor systems for fast sensing of chemical and biological substances
US8024133B2 (en) * 2006-11-29 2011-09-20 California Institute Of Technology System for detecting and estimating concentrations of gas or liquid analytes
US8584509B2 (en) * 2009-12-31 2013-11-19 Emilcott Associates, Inc. Environmental monitoring system and method with a prefilter
EP2542326A4 (en) * 2010-03-05 2016-09-07 Xtralis Technologies Ltd FILTER REDIRECTION
US9389111B2 (en) * 2010-03-11 2016-07-12 Measurement Technology Group, Inc. Dynamic-adaptive vapor reduction system and method
WO2013008170A2 (en) * 2011-07-13 2013-01-17 Koninklijke Philips Electronics N.V. Gas sensing apparatus
US10085674B2 (en) * 2011-09-22 2018-10-02 Koninklijke Philips N.V. Method and apparatus for monitoring and controlling a pressure support device
DE102011055001A1 (de) * 2011-11-02 2013-05-02 Hygrosens Instruments GmbH Messgerät und Verfahren zum Erfassen des Kohlenwasserstoffanteils in Gasen
CN104284996B (zh) * 2012-05-02 2017-10-24 巴斯夫欧洲公司 沉积有机材料的方法
US10466218B2 (en) * 2014-03-02 2019-11-05 Massachusetts Institute Of Technology Gas sensors based upon metal carbon complexes
CN106461548B (zh) * 2014-03-31 2019-11-01 红移系统有限公司 对液体和气体调制的流体分析器
GB2537914B (en) * 2015-04-30 2019-03-20 Thermo Fisher Scient Bremen Gmbh Flow reduction system for isotope ratio measurements
US20180348117A1 (en) * 2017-05-31 2018-12-06 Campbell Scientific, Inc. Gas analyzers with a molecular sieve
US10866135B2 (en) * 2018-03-26 2020-12-15 Applied Materials, Inc. Methods, systems, and apparatus for mass flow verification based on rate of pressure decay
EP3623806B1 (en) * 2018-08-17 2023-06-14 HORIBA, Ltd. Gas analysis apparatus and gas analysis method
GB201900834D0 (en) * 2019-01-21 2019-03-13 Sumitomo Chemical Co Organic thin film transistor gas sensor
GB2584892B (en) * 2019-06-20 2022-06-01 Sumitomo Chemical Co Semiconductor gas sensor and gas sensing method
GB2593511A (en) * 2020-03-25 2021-09-29 Sumitomo Chemical Co Sensor apparatus

Patent Citations (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB686762A (en) * 1949-08-18 1953-01-28 British Cellophane Ltd Improvements in or relating to the treatment of continuous films of water-sensitive, organic, non-fibrous materials
DE4325319C1 (de) * 1993-07-29 1994-04-28 Messer Griesheim Gmbh Gerät zur kontrollierten Zudosierung von NO zur Atemluft von Patienten
US5542284A (en) * 1994-10-18 1996-08-06 Queen's University At Kingston Method and instrument for measuring differential oxygen concentration between two flowing gas streams
US20010027678A1 (en) * 1998-11-09 2001-10-11 Mottram Toby Trevor Fury Apparatus and methods relating to humidified air and to sensing components of gas or vapour
WO2004027410A1 (en) * 2002-09-23 2004-04-01 Saes Getters S.P.A. Method and system for measuring oxygen and water concentration in hydrogen through ion mobility spectrometry
US20060108221A1 (en) * 2004-11-24 2006-05-25 William Goodwin Method and apparatus for improving measuring accuracy in gas monitoring systems
US20070051163A1 (en) * 2005-09-07 2007-03-08 Henry Wohltjen Method and apparatus for gas measurement at substantially constant pressure
US20070295203A1 (en) * 2006-06-20 2007-12-27 Fluid Analytics, Inc. Tree fruit postharvest chemical sensor
US20090113984A1 (en) * 2007-11-07 2009-05-07 Honeywell International Inc. Gas sensor system having a zeroing mechanism
US20100304494A1 (en) * 2009-05-29 2010-12-02 Ecolab Inc. Microflow analytical system
US20110290015A1 (en) * 2009-06-05 2011-12-01 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Gas-concentration/humidity detection apparatus
CA2816746A1 (en) * 2011-05-24 2012-11-29 Saltworks Technologies Inc. Method, apparatus and system for concentrating solutions using evaporation
CA2802540A1 (en) * 2012-01-20 2013-07-20 Douglas G. Ohs Dehumidification system
WO2014033145A1 (en) * 2012-08-29 2014-03-06 Brita Professional Gmbh & Co. Kg Processing data obtained by operating a liquid treatment system
JP2014178118A (ja) * 2013-02-12 2014-09-25 Espec Corp 環境試験装置
US20150177196A1 (en) * 2013-12-20 2015-06-25 Matrix Sensors, Inc. Differential Humidity Sensor
US20170176378A1 (en) * 2014-05-09 2017-06-22 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Gas component concentration measurement device and method for gas component concentration measurement
US20170321909A1 (en) * 2014-10-27 2017-11-09 Intex Holdings Pty Ltd Dehumidification system and method
CN107003163A (zh) * 2014-12-11 2017-08-01 英特尔公司 向传感器系统传递受控流的合成射流
WO2017185005A1 (en) * 2016-04-22 2017-10-26 Be Power Tech Llc Liquid desiccant air conditioner system with humidification capability
WO2018062503A1 (ja) * 2016-09-30 2018-04-05 京セラ株式会社 センサモジュール及び検出方法
US20200041443A1 (en) * 2017-04-07 2020-02-06 Sumitomo Chemical Company Limited Gas sensor system and method
US20190031531A1 (en) * 2017-07-31 2019-01-31 Gradiant Corporation Temperature-Matched Influent Injection in Humidifier Systems and Associated Methods
WO2019133613A2 (en) * 2017-12-27 2019-07-04 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Thermal desorption systems with drying devices and methods of using them
US20190252168A1 (en) * 2017-12-27 2019-08-15 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Thermal desorption systems with drying devices and methods of using them

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A.NIEWALDA T.: "流动体积的测定——用传感器检测物流的体积", 《现代制造》, vol. 10, pages 40 - 41 *
BESAR等: "P r i n ta bl e a m m o n ia s e n s o r ba s ed o n o rg a n i c f i e ld ef f e c t transistor", 《ORGANIC ELECTRONICS》, vol. 15, no. 11, pages 3221 *
JIAN ZHANG等: "Mechanism of NO2 detection in carbon nanotube field effect transistor chemical sensors", 《APPLIED PHYSICS LETTERS》, vol. 88, no. 12, pages 1 - 3, XP012080755, DOI: 10.1063/1.2187510 *

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Publication number Publication date
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