RU2549912C2 - Комбинированный оптоэлектрохимический датчик оксидов азота в газообразных пробах - Google Patents

Комбинированный оптоэлектрохимический датчик оксидов азота в газообразных пробах Download PDF

Info

Publication number
RU2549912C2
RU2549912C2 RU2011149232/28A RU2011149232A RU2549912C2 RU 2549912 C2 RU2549912 C2 RU 2549912C2 RU 2011149232/28 A RU2011149232/28 A RU 2011149232/28A RU 2011149232 A RU2011149232 A RU 2011149232A RU 2549912 C2 RU2549912 C2 RU 2549912C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrode
substrate
detector
attached
optical
Prior art date
Application number
RU2011149232/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011149232A (ru
Inventor
Нунцзянь ТАО
Эрика ФОРСАНИ
Родриго ИГЛЕСИАС
Original Assignee
Аризона Борд Оф Риджентс Эктинг Фор Энд Он Бихаф Оф Аризона Стейт Юниверсити
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Аризона Борд Оф Риджентс Эктинг Фор Энд Он Бихаф Оф Аризона Стейт Юниверсити filed Critical Аризона Борд Оф Риджентс Эктинг Фор Энд Он Бихаф Оф Аризона Стейт Юниверсити
Publication of RU2011149232A publication Critical patent/RU2011149232A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2549912C2 publication Critical patent/RU2549912C2/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
    • G01N21/783—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour for analysing gases
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/27—Association of two or more measuring systems or cells, each measuring a different parameter, where the measurement results may be either used independently, the systems or cells being physically associated, or combined to produce a value for a further parameter
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N31/00—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
    • G01N31/22—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using chemical indicators
    • G01N31/223—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using chemical indicators for investigating presence of specific gases or aerosols
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—Specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/0037—Specially adapted to detect a particular component for NOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/05—Flow-through cuvettes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/414—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
    • G01N27/4141—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS specially adapted for gases
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/48—Systems using polarography, i.e. measuring changes in current under a slowly-varying voltage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/17—Nitrogen containing
    • Y10T436/173845—Amine and quaternary ammonium

Abstract

Использование: для химических датчиков. Сущность изобретения заключается в том, что датчик обнаружения оксидов азота содержит подложку, включающую пористую мембрану, соединение ароматических аминов, систему протока газа, оптическую систему обнаружения для приема переданного света от соединения ароматических аминов для обнаружения оптических изменений соединения ароматических аминов, причем соединение ароматических аминов содержит соединение, выбранное из группы, состоящей из: ароматических моноаминов, производных ароматических моноаминов и 1,2-диаминобензола. Технический результат: обеспечение возможности увеличения надежности обнаружения оксидов азота. 6 н. и 33 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение имеет отношение к химическим датчикам и, в частности, к системам и способам комбинированного электрохимического, электрического и/или оптического обнаружения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Оксиды азота (NOx) представляют собой существенные загрязнители окружающей среды. Их уровни в выдыхаемом воздухе также являются ключевыми биомаркерами заболеваний, таких как астма. Существующие способы и приборы могут обнаруживать неизвестные анализируемые вещества, но они обычно медленны, дороги и/или громоздки. Миниатюрные датчики и способы обычно не имеют достаточной чувствительности, избирательности и/или достоверности; и могут быть в существенной степени недостаточными для обнаружения одного или нескольких анализируемых веществ в сложных смесях, таких как окружающий воздух или выдыхаемый воздух.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее раскрытие включает в себя химические датчики и способы обнаружения оксидов азота, основанные на одном или обоих из двух принципов обнаружения, оптических и электрохимических, которые могут быть объединены, для улучшения избирательности и достоверности.
Представленные измерительные приборы способны обнаруживать оксиды азота через интеграцию двух разных принципов: электрохимического и оптического, способны достигать низких пределов обнаружения в миллиардные (ppbV) и миллионные (ppmV) доли на единицу объема соответственно. Представленные приборы предусматривают различные возможности для настройки системы для улучшения избирательности.
Преимущества представленных вариантов воплощения датчиков и способов могут включать в себя: улучшенную избирательность и достоверность относительно предшествующих приборов, основанных на одном способе обнаружения; обнаружение анализируемого вещества в реальном времени; высокую возможность и/или пригодность для интеграции в другие приборы, такие как портативные устройства (например, с производственными процессами с высокой пропускной способностью); улучшенную посредством уменьшения ложноположительных и ложноотрицательных откликов достоверность результатов; и/или одновременное обнаружение специфических газов для экологических или биомедицинских целей.
Представленные датчики могут использоваться не только при экологическом контроле, но также и в качестве приборов для не инвазивной медицинской диагностики и управления при астме и других болезнях. Представленные датчики и/или способы, например, могут быть выполнены и/или использованы для лабораторных аналитических приборов, переносных или портативных химических датчиков и задач и т.п.
Варианты воплощения представленных датчиков включают в себя интегрированные датчики или сенсорные приборы, которые могут выполнять независимое или совместное электрохимическое и/или оптическое обнаружение азота и продуктов его реакции. Варианты воплощения представленных датчиков и способов интегрируют электрохимические и/или оптические принципы обнаружения в единый прибор для обнаружения оксидов азота и могут, таким образом, показать улучшенную избирательность и достоверность. Представленные датчики могут быть выполнены таким образом, чтобы, например, получать совместный оптоэлектрохимический сигнал и/или получать независимые оптические и электрохимические сигналы. Одновременное обнаружение оксидов азота может быть достигнуто посредством применения двух или более чувствительных элементов (например, в одной и той же ячейке или в различных ячейках, которые могут быть разделены фильтрующей вставкой). Чувствительные элементы могут содержать или быть заполнены окислительно-восстановительными (редокс) красителями, ароматическими диаминами и/или определителями координационного комплекса.
Некоторые варианты воплощения представленных датчиков содержат: соединение ряда ароматических аминов, присоединенное к подложке; систему протока газа, находящуюся в жидкостной связи с подложкой; и оптическую систему обнаружения, выполненную с возможностью обнаруживать оптические изменения соединения ряда ароматических аминов. В некоторых вариантах воплощения подложка содержит по меньшей мере один материал, выбранный из группы, состоящей из: целлюлозы, производных целлюлозы, стекла, пластмассы, металлической сетки, цеолитов, частиц кварца и частиц глинозема.
В некоторых вариантах воплощения подложка содержит пористую мембрану, причем соединение ряда ароматических аминов внедрено в пористую мембрану. В некоторых вариантах воплощения пористая мембрана содержит целлюлозную/полиэфирную мембрану, которая включает в себя частицы глинозема. В некоторых вариантах воплощения пористая мембрана определяет чувствительную область, в которой ароматический амин удерживается посредством материала пористой мембраны. В некоторых вариантах воплощения материал содержит полидиметилсилоксан.
В некоторых вариантах воплощения соединение ряда ароматических аминов содержит по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из: ароматических моноаминов, производных ароматических моноаминов, ароматических диаминов, 1,2-диаминобензола, производных ароматических диаминов, нафтилендиаминов и производных нафтилендиаминов.
В некоторых вариантах воплощения система протока газа содержит входную и выходную трубки. В некоторых вариантах воплощения система протока газа содержит фильтр. В некоторых вариантах воплощения оптическая система обнаружения содержит источник света и оптический детектор. В некоторых вариантах воплощения источник света и оптический детектор расположены на одной стороне подложки.
В некоторых вариантах воплощения подложка содержит пористую мембрану. В некоторых вариантах воплощения источник света расположен на одной стороне пористой мембраны, а оптический детектор расположен на противоположной от источника света стороне пористой мембраны.
В некоторых вариантах воплощения оптическая система обнаружения содержит световод. В некоторых вариантах воплощения источник света содержит светодиод (LED). В некоторых вариантах воплощения оптический детектор содержит камеру на базе прибора с зарядовой связью (CCD). В некоторых вариантах воплощения оптический детектор представляет собой камеру на базе комплементарного металлооксидного полупроводника (CMOS).
Некоторые варианты воплощения настоящих датчиков содержат: второй электрод, присоединенный к подложке и удаленный от первого электрода; перемычку, присоединяющую первый электрод ко второму электроду; электролит, присоединенный к подложке; рабочее вещество детектора, присоединенное к подложке, рабочее вещество детектора выполнено с возможностью быть чувствительным к оксидам азота; противоэлектрод, присоединенный к подложке; электрод сравнения, присоединенный к подложке; систему протока газа, находящуюся в жидкостной связи с подложкой; и электрический детектор, присоединенный по меньшей мере к двум электродам из: первого электрода, второго электрода, противоэлектрода и электрода сравнения, электрический детектор выполнен с возможностью обнаруживать электрические изменения в перемычке.
В некоторых вариантах воплощения перемычка содержит проводниковый или полупроводниковый материал. В некоторых вариантах воплощения проводниковый или полупроводниковый материал содержит один или более из материалов, выбранных из группы, состоящей из: оксидов металлов, производных оксидов металлов, полипирролов, производных полипирролов, полианилинов, производных полианилинов, политиофенов, производных политиофенов и поли-3,4-этилендиокситиофена.
В некоторых вариантах воплощения электролит содержит ионную жидкость или растворитель с низким давлением насыщенных паров, содержащий электролит. В некоторых вариантах воплощения рабочее вещество детектора находится на электроде сравнения. В некоторых вариантах воплощения рабочее вещество детектора находится в электролите. В некоторых вариантах воплощения рабочее вещество детектора содержит один или более материалов, выбранных из группы, состоящей из: ароматических моноаминов, производных ароматических моноаминов, ароматических диаминов, 1,2-диаминобензола, производных ароматических диаминов, нафтилендиаминов, производных нафтилендиаминов, гемопротеинов, гемопептидов, металлофталоцианинов, производных металлофталоцианинов, металлопорфиринов, производных металлопорфиринов, карбаматов двухвалентного железа и производных карбаматов двухвалентного железа.
В некоторых вариантах воплощения рабочее вещество детектора находится на электроде сравнения, причем рабочее вещество детектора содержит один или более материалов, выбранных из группы, состоящей из: серебра, ароматических моноаминов, производных ароматических моноаминов, ароматических диаминов, 1,2-диаминобензола, производных ароматических диаминов, нафтилендиаминов, производных нафтилендиаминов, гемопротеинов, гемопептидов, металлофталоцианинов, производных металлофталоцианинов, металлопорфиринов, производных металлопорфиринов, карбаматов двухвалентного железа и производных карбаматов двухвалентного железа.
В некоторых вариантах воплощения система протока газа содержит входную и выходную трубки. В некоторых вариантах воплощения система протока газа содержит фильтр.
В некоторых вариантах воплощения электрический детектор выполнен с возможностью регулировать и измерять одно или более электрических изменений одного или более присоединенных электродов. В некоторых вариантах воплощения электрический детектор присоединен к первому электроду и выполнен с возможностью создавать малые возмущения потенциала. В некоторых вариантах воплощения электрический детектор содержит бипотенциостат. В некоторых вариантах воплощения электрический детектор присоединен к первому электроду, второму электроду и электроду сравнения, и электрический детектор выполнен с возможностью измерять одно или более электрических изменений и/или свойств, выбранных из группы, состоящей из сдвига потенциала, проводимости и электрического тока.
В некоторых вариантах воплощения рабочее вещество детектора вмешано в электролит, а датчик выполнен таким образом, что если один или более оксидов азота будет введен в электролит, то рабочее вещество детектора будет химически реагировать по меньшей мере с одним из одного или более оксидов азота, и одно или более электрическое изменение может быть измерено одновременно с химической реакцией. В некоторых вариантах воплощения рабочее вещество детектора находится на электроде сравнения, а датчик выполнен таким образом, что если один или более оксидов азота будет подведен к электроду сравнения, то рабочее вещество детектора будет химически реагировать по меньшей мере с одним из одного или более оксидов азота, и одно или более электрическое изменение может быть измерено одновременно с химической реакцией.
Некоторые варианты воплощения настоящих датчиков содержат: подложку; соединение ряда ароматических аминов, присоединенное к подложке; первый электрод, присоединенный к подложке; второй электрод, присоединенный к подложке и удаленный от первого электрода; перемычку, присоединяющую первый электрод ко второму электроду; электролит, присоединенный к подложке; рабочее вещество детектора, присоединенное к подложке, рабочее вещество детектора выполнено с возможностью быть чувствительным к оксидам азота; противоэлектрод, присоединенный к подложке; электрод сравнения, присоединенный к подложке; систему протока газа, находящуюся в жидкостной связи с подложкой; оптическую систему обнаружения, выполненную с возможностью обнаруживать оптические изменения в соединении ряда ароматических аминов; и электрический детектор, присоединенный по меньшей мере к двум электродам из: первого электрода, второго электрода, противоэлектрода и электрода сравнения, электрический детектор выполнен с возможностью обнаруживать одно или более электрических изменений в перемычке.
Некоторые варианты воплощения настоящих способов содержат этапы, на которых: обеспечивают датчик (датчик содержит: подложку; соединение ряда ароматических аминов, присоединенное к подложке; и оптическую систему обнаружения, выполненную с возможностью обнаруживать оптические изменения в соединении ряда ароматических аминов); направляют образец, содержащий по меньшей мере один оксид азота, таким образом, чтобы он находился в жидкостной связи с подложкой, с тем чтобы по меньшей мере один оксид азота химически реагировал с соединением ряда ароматических аминов, присоединенным к подложке; обнаруживают продукт химической реакции; обнаруживают с помощью оптической системы обнаружения оптическое изменение соединения ряда ароматических аминов; и обнаруживают по меньшей мере один оксид азота из оптического изменения.
В некоторых вариантах воплощения подложка содержит пористую мембрану, соединение ряда ароматических аминов внедрено в пористую мембрану, и направление образца содержит этап, на котором направляют образец таким образом, чтобы он находился в жидкостной связи с пористой мембраной. В некоторых вариантах воплощения направление образца содержит этап, на котором направляют образец через пористую мембрану. В некоторых вариантах воплощения оптическая система обнаружения датчика содержит источник света и оптический детектор, причем обнаружение с помощью оптической системы обнаружения содержит этап, на котором пропускают свет от источника света с одной стороны пористой мембраны через пористую мембрану и принимают по меньшей мере часть пропущенного света с помощью оптического детектора на противоположной стороне пористой мембраны.
В некоторых вариантах воплощения оптическая система обнаружения датчика содержит источник света и оптический детектор, причем обнаружение с помощью оптической системы обнаружения содержит этап, на котором пропускают свет от источника света с одной стороны пористой мембраны таким образом, что по меньшей мере часть света отражается пористой мембраной, и принимают по меньшей мере часть отраженного света с помощью оптического детектора с той же самой стороны пористой мембраны. В некоторых вариантах воплощения оптическая система обнаружения датчика содержит источник света и оптический детектор, причем оптический детектор выполнен с возможностью принимать свет через световод.
Некоторые варианты воплощения настоящих способов содержат этапы, на которых: обеспечивают датчик (датчик содержит: первый электрод, присоединенный к подложке; второй электрод, присоединенный к подложке и удаленный от первого электрода; перемычку, присоединяющую первый электрод ко второму электроду; электролит, присоединенный к подложке; рабочее вещество детектора, присоединенное к подложке, рабочее вещество детектора выполнено с возможностью быть чувствительным к оксидам азота; противоэлектрод, присоединенный к подложке; электрод сравнения, присоединенный к подложке, и электрический детектор, присоединенный по меньшей мере к двум электродам из: первого электрода, второго электрода, противоэлектрода и электрода сравнения, электрический детектор выполнен с возможностью обнаруживать электрические изменения в перемычке); направляют образец, содержащий по меньшей мере один оксид азота, таким образом, чтобы он находился в жидкостной связи с подложкой, с тем чтобы по меньшей мере один оксид азота химически реагировал с рабочим веществом детектора, присоединенным к подложке; обнаруживают продукт химической реакции; обнаруживают с помощью электрического детектора электрическое изменение перемычки; и обнаруживают по меньшей мере один оксида азота по электрическому изменению.
В некоторых вариантах воплощения рабочее вещество детектора помещено в электролит таким образом, что продукт реакции образуется в электролите. В некоторых вариантах воплощения рабочее вещество детектора помещено на электрод сравнения таким образом, что продукт реакции образуется на электроде сравнения.
Некоторые варианты воплощения настоящих способов содержат этапы, на которых: обеспечивают датчик (датчик содержит: подложку; соединение ряда ароматических аминов, присоединенное к подложке; первый электрод, присоединенный к подложке; второй электрод, присоединенный к подложке и удаленный от первого электрода; перемычку, присоединяющую первый электрод ко второму электроду; электролит, присоединенный к подложке; рабочее вещество детектора, присоединенное к подложке, рабочее вещество детектора выполнено с возможностью быть чувствительным к оксидам азота; противоэлектрод, присоединенный к подложке; электрод сравнения, присоединенный к подложке; систему протока газа, находящуюся в жидкостной связи с подложкой; оптическую систему обнаружения, выполненную с возможностью обнаруживать оптические изменения соединения ряда ароматических аминов; и электрический детектор, присоединенный по меньшей мере к двум электродам из: первого электрода, второго электрода, противоэлектрода и электрода сравнения, электрический детектор выполнен с возможностью обнаруживать одно или более электрических изменений в перемычке); направляют образец, содержащий по меньшей мере один оксид азота, таким образом, чтобы он находился в жидкостной связи с подложкой, с тем чтобы по меньшей мере один оксид азота химически реагировал с соединением ряда ароматических аминов и рабочим веществом детектора; обнаруживают продукт по меньшей мере одной из химических реакций; обнаруживают с помощью оптической системы обнаружения оптическое изменение соединения ряда ароматических аминов; обнаруживают с помощью электрического детектора электрическое изменение перемычки; и обнаруживают по меньшей мере один оксид азота по меньшей мере по одному изменению из оптического изменения и электрического изменения.
Любой вариант воплощения любого из представленных способов может состоять или в существенной степени состоять из любых из описанных этапов, элементов и/или признаков, а не содержать/включать в себя/вмещать/иметь их. Таким образом, в любом из пунктов формулы изобретения термин "состоящий из" или "в существенной степени состоящий из" может заменить любой из перечисленных выше глаголов, обозначающих неограниченное присоединение, для изменения объема данного пункта формулы изобретения относительно того, который в ином случае был бы с использованием глаголов, обозначающих неограниченное присоединение. Подробные сведения, относящиеся к описанным выше и другим вариантам воплощения, представлены ниже.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Следующие чертежи служат иллюстрацией в качестве примера и не являются ограничением. Ради краткости и ясности каждый признак заданной структуры не всегда указывается на каждом чертеже, на котором эта структура появляется. Одинаковые номера для ссылок необязательно указывают на идентичную структуру. Тот же самый номер для ссылок может быть использован для указания на аналогичный признак или признак с аналогичной функциональностью, как и не идентичный номер для ссылок.
Фиг. 1a-1d - схематические представления двух вариантов воплощения представленных датчиков: фиг. 1a и фиг. 1c показывают вариант воплощения 1, и фиг. 1b и фиг. 1d показывают вариант воплощения 2.
Фиг. 2 - спектры, соответствующие формированию продукта реакции во время реакции оксидов азота с 1,2-диаминобензолом (PDA), растворенным в ацетонитриле. Скорость барботирования =20 мл/мин. Концентрация NOx (CNOX)=0,50 ppmV, концентрация PDA=5 ммоль. Спектры снимались каждые 2 минуты.
Фиг. 3 - изменение интенсивности красного, зеленого и синего (RGB), вызванное реакцией между оксидами азота и 1,2-диаминобензолом в твердой фазе. Расход =200 мл/мин. Концентрация NOx=0,20 ppmV (1); концентрация NOx=2,00 ppmV (2); концентрация NOx=69,0 ppmV (3).
Фиг. 4 - сдвиг потенциала тока исток-сток (Isd) как следствие разделения оксидов азота в слое жидкого ионного электролита.
Фиг. 5 - калибровочный график. Сдвиг потенциала тока исток-сток (Isd) при половине максимального тока (V1/2) как функция концентрации диоксида азота в газовой фазе.
ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ
Термин "соединенный" определяется как "связанный", хотя необязательно непосредственно и необязательно механически; два элемента, которые "соединены", могут представлять собой неотъемлемую часть друг друга. Употребление единственного числа определяется как обозначающее "один или более", если описание явно не требует обратного. Термины "в значительной степени", "приблизительно" и "примерно" определяются как "в значительной степени, но необязательно полностью то, что указано", как понятно специалисту в области техники. Термины "содержать" (и любая форма глагола "содержать", такая как "содержит" и "содержащий"), ", иметь" (и любая форма глагола "иметь", такая как "имеет" и "имеющий"), "включать в себя" (и любая форма глагола "включать в себя", такая как "включает в себя" и "включающий в себя") и "вмещать в себя" (и любая форма глагола "вмещать в себя", такая как "вмещает в себя" и "вмещающий в себя") представляют собой глаголы, обозначающие неограниченное присоединение. В результате система, которая "содержит", "имеет", "включает в себя" или "вмещает в себя" один или более элементов, обладает этим одним или более элементами, но не ограничена обладанием только этими элементами. Аналогичным образом, способ, который "содержит", "имеет", "включает в себя" или "вмещает в себя" один или более этапов, обладает этим одним или более этапами, но не ограничен обладанием только этим одним или более этапами (например, может обладать дополнительными этапами).
Кроме того, устройство или структура, которая выполнена некоторым образом, выполнена по меньшей мере этим образом, но она также может быть выполнена и другим образом, нежели этим конкретно описанным. На чертежах, и более конкретно на фиг. 1a-1d, показаны два варианта воплощения представленных датчиков. Фиг. 1a и фиг. 1c изображают вид сверху и поперечный разрез первого варианта 10a воплощения оптоэлектрического датчика. Фиг. 1b и фиг. 1d изображают вид сверху и поперечный разрез второго варианта 10b воплощения оптоэлектрического датчика. Аналогичные для вариантов 10a и 10b воплощения элементы помечаются аналогичными номерами для ссылок; однако следует понимать, что такие элементы необязательно идентичны для этих двух вариантов воплощения и вместо этого могут различаться по положению и/или конфигурации.
Датчик 10a содержит подложку 14, электролит 18, присоединенный к подложке; химический зонд (например, соединение ряда ароматических аминов), присоединенный к подложке (например, вмешанный или внедренный в электролит и присоединенный к подложке посредством электролита); два (первый и второй) рабочих электрода (WE1 и WE2) 22 и 26, присоединенных к подложке и удаленных один от другого (например, первый электрод 22 и второй электрод 26, удаленный от первого электрода 22), перемычку 30, присоединяющую первый электрод 22 ко второму электроду 26; и рабочее вещество детектора, присоединенное к подложке (например, вмешанное или внедренное в электролит и присоединенное к подложке посредством электролита). В различных вариантах воплощения рабочее вещество детектора может быть выполнено с возможностью быть чувствительным по меньшей мере к одному оксиду азота.
Подложка может, например, содержать любой подходящий материал и может быть непрозрачной, полупрозрачной и/или прозрачной. В некоторых вариантах воплощения подложка содержит по меньшей мере один материал, выбранный из группы, состоящей из: целлюлозы, производных целлюлозы, стекла, пластмассы, металлической сетки, цеолитов, частиц кварца, золя-геля и частиц глинозема. Электролит может быть жидким, твердым или полутвердым, таким как, например, ионная жидкость, растворитель с низким давлением насыщенных паров, содержащий электролит, и т.п. Ионные жидкости могут обеспечивать тепловую стабильность и стабильность срока службы, селективность к анализируемым веществам и способность к преконцентрированию. Химический зонд или соединение ряда ароматических аминов могут быть выполнены с возможностью изменять цвет и/или вызывать изменение цвета в электролите или вместе с электролитом в присутствии анализируемого вещества, такого как, например, диоксид азота и т.п. (например, если газообразный образец, содержащий соответствующее анализируемое вещество, приведен в жидкостную связь с подложкой (например, в жидкостную связь с соединением ряда ароматических аминов, например, через электролит). В некоторых вариантах воплощения соединение ряда ароматических аминов содержит по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из: ароматических моноаминов, производных ароматических моноаминов, ароматических диаминов, 1,2-диаминобензола, производных ароматических диаминов, нафтилендиаминов и производных нафтилендиаминов.
Рабочее вещество детектора, например, может содержать один или более материалов, выбранных из группы, состоящей из: ароматических моноаминов, производных ароматических моноаминов, ароматических диаминов, 1,2-диаминобензола, производных ароматических диаминов, нафтилендиаминов, производных нафтилендиаминов, гемопротеинов, гемопептидов, металлофталоцианинов, производных металлофталоцианинов, металлопорфиринов, производных металлопорфиринов, карбаматов двухвалентного железа и производных карбаматов двухвалентного железа. Перемычка 30 может содержать, например, один или более проводниковых или полупроводниковых материалов. В некоторых вариантах воплощения, например, один или более проводниковых или полупроводниковых материалов выбран из группы, состоящей из: оксидов металлов, производных оксидов металлов, полипирролов, производных полипирролов, полианилинов, производных полианилинов, политиофенов, производных политиофенов и поли-3,4-этилендиокситиофена. В вариантах воплощения, в которых рабочее вещество детектора вмешано или внедрено в электролит, датчик может быть выполнен таким образом, что если один или более (например, один, два, три, четыре, пять, шесть, семь, восемь, девять, десять или больше) оксидов азота введены в электролит (например, в газе, который приведен в жидкостную связь с электролитом), то рабочее вещество детектора будет химически реагировать по меньшей мере с одним из одного или более (например, одним, двумя, тремя, четырьмя, пятью, шестью, семью, восемью, девятью, десятью или больше) оксидами азота, и одно или более электрических свойств и/или изменений (например, перемычки 30) могут быть измерены одновременно с химической реакцией.
Датчик 10a, кроме того, содержит противоэлектрод 34, присоединенный к подложке; электрод 38 сравнения, присоединенный к подложке; систему 42 протока газа, находящуюся в жидкостной связи с подложкой; оптическую систему 46 обнаружения, выполненную с возможностью обнаруживать оптические изменения соединения ряда ароматических аминов; и электрический детектор 50, присоединенный по меньшей мере к двум (например, двум или более, вплоть до всех) из: первого электрода 22, второго электрода 26, противоэлектрода 34 и электрода 38 сравнения. Электрический детектор 50 выполнен с возможностью обнаруживать одно или более электрических изменений в перемычке 30 (например, присоединен к первому электроду 22 и/или второму электроду 26 таким образом, что электрический детектор 50 находится в электрическом взаимодействии с перемычкой 30 через первый электрод 22 и/или второй электрод 26).
В некоторых вариантах воплощения рабочее вещество детектора, находится на электроде 38 сравнения (например, присоединено к подложке посредством электрода 38 сравнения). В варианте воплощения, в котором рабочее вещество детектора находится на электроде сравнения, рабочее вещество детектора, например, может содержать один или более материалов, выбранных из группы, состоящей из: серебра, ароматических моноаминов/ производных ароматических моноаминов, ароматических диаминов, 1,2-диаминобензола, производных ароматических диаминов, - нафтилендиаминов, производных нафтилендиаминов, гемопротеинов, гемопептидов, металлофталоцианинов, производных металлофталоцианинов, металлопорфиринов, производных металлопорфиринов, карбаматов двухвалентного железа и производных карбаматов двухвалентного железа. В вариантах воплощения, в которых рабочее вещество детектора находится на электроде сравнения, датчик может быть выполнен таким образом, что если один или более оксидов азота будут подведены к электроду сравнения (например, в газе, который приведен в жидкостную связь с электродом, направлен вокруг электрода или приведен в контакт с электродом), рабочее вещество детектора будет химически реагировать по меньшей мере с одним из одного или более оксидов азота, и одно или более электрических свойств и/или изменений (например, перемычки 30) могут быть измерены одновременно с химической реакцией.
Система 42 протока газа содержит корпус 54, имеющий входную трубку 58 и выходную трубку 62. Корпус 54 объединяется с подложкой 14, чтобы образовать камеру 66 для образца, через которую газ или жидкий образец может проходить или быть приведен в жидкостную связь с подложкой (например, с электролитом и/или соединением ряда ароматических аминов). Таким образом, система 42 протока газа находится в жидкостной связи с подложкой (например, газ или другая текучая среда, помещенные в систему 42 и/или текущие через нее, могут быть приведены в жидкостную связь с подложкой и любыми материалами на подложке, такими как, например, электролит, химический зонд и т.п.).
Первый и второй рабочие электроды (WE1 и WE2) 22 и 26 и перемычка образуют проводящий переход (например, проводящий полимерный переход), и электрический детектор 50 выполнен с возможностью измерять одно или более электрических изменений (например, проводимость, сдвиг электрохимического потенциала и т.п.) в перемычке 30. В некоторых вариантах воплощения электрический детектор 50 выполнен с возможностью управлять и/или измерять одно или более электрических свойств и/или изменений. Например, в некоторых вариантах воплощения электрический детектор содержит потенциостат (например, бипотенциостат), который выполнен с возможностью управлять потенциалами первого и второго электродов 22 и 26 относительно электрода 38 сравнения таким образом, что току можно позволить течь между рабочими электродами 22 и 26 и противоэлектродом 34. В некоторых вариантах воплощения электрический детектор выполнен с возможностью создавать малые возмущения потенциала.
Как отмечено выше, оптическая система 46 обнаружения выполнена с возможностью обнаруживать оптические изменения соединения ряда ароматических аминов (например, оптические изменения в электролите вследствие химической реакции анализируемого вещества с соединением ряда ароматических аминов), такие как, например, на первом электроде 22 и/или около него, на втором электроде 26 и/или около него и/или на переходе 30 и/или около него. Оптическая система 46 обнаружения содержит источник 70 света и оптический детектор 74 (фотодетектор или камеру). В показанном варианте воплощения источник 70 света находится на одной стороне подложки, и оптический детектор 74 находится на противоположной стороне подложки, таким образом, что если источник 70 света активирован, чтобы излучать или иным образом обеспечивать свет, по меньшей мере часть света пройдет или будет передана через подложку и будет принята или обнаружена оптическим детектором 74 на противоположной стороне подложки. Это можно считать "пропускательной конфигурацией", в которой свет проходит через подложку. В других вариантах воплощения оптическая система обнаружения может иметь "отражательную конфигурацию", в которой источник света и оптический детектор находятся на одной и той же стороне подложки, и, таким образом, если источник света активирован для обеспечения света, по меньшей мере некоторая часть (вплоть до всего) света будет отражена от подложки и принята оптическим детектором на той же самой стороне подложки. В некоторых вариантах воплощения система 46 обнаружения света содержит один или более световодов (не показаны), которые, например, могут быть интегрированы в источник света и/или оптический детектор.
Источник света может содержать любой подходящий источник света, такой как, например, источник белого света, светодиод (LED) и т.п. В некоторых вариантах воплощения может быть желательно, чтобы источник света имел излучение (обеспечивал свет) в некоторой области видимого спектра, как, например, LED с известным спектральным распределением или широкополосный источник света, соединенный с полосовыми фильтрами для того, чтобы давать более узкую полосу излучения, с тем чтобы избирательность оптического обнаружения датчика могла быть улучшена. Оптический детектор может содержать: камеру на базе прибора с зарядовой связью (CCD), камеру на базе комплементарного металлооксидного полупроводника (CMOS) и т.п. В некоторых вариантах воплощения веб-камера или скорректированные фильтром массивы фотодиодов могут быть эффективны для увеличения и/или подбора избирательности, которая может быть обеспечена или разрешена посредством источника света с узким спектром или со спектром с управляемым диапазоном.
Переход 30 содержит проводящий или полупроводящий материал (например, полимер, металл и т.п.), внесенный и/или размещенный между первым электродом 22 и вторым электродом 26, чтобы сформировать мостик проводимости между первым и вторым электродами 22 и 26. Переход 30 выполнен с возможностью быть использованным в конфигурации электрохимического транзистора, в которой первый и второй электроды 22 и 26 представляют собой истоковый и стоковый электроды, и потенциал затвора (Vg) приложен через электрод 38 сравнения вместе с противоэлектродом 34 и электрическим детектором 50 (например, потенциостатом). Электрический детектор (и/или система обнаружения) выполнен с возможностью контролировать и/или разрешать пользователю контролировать ток исток-сток (Isd), например, с напряжением смещения (Vbias) между первым и вторым электродами 22 и 36 при различных величинах Vg потенциала затвора.
Когда оксиды азота растворены в электролите (например, посредством газообразного или жидкого образца в жидкостной связи с электролитом), любое изменение проводимости (уровне легирования) проводящего полимерного перехода или изменение электрохимического потенциала в электролите 18 и электроде 38 сравнения может быть вызвано непосредственно анализируемым веществом или продуктами реакции. Кроме того, оптические изменения (например, изменения цвета) могут быть зафиксированы или зарегистрированы с использованием источника света и фотодетектора, как описано выше.
Как показано на фиг. 1b, датчик 10b подобен в некотором отношении датчику 10а. Например, датчик 10b содержит: подложку 14; соединение ряда ароматических аминов, присоединенное к подложке 14; систему 42 протока газа в жидкостной связи с подложкой 14; и оптическую систему 46 обнаружения, выполненную с возможностью обнаруживать оптические изменения соединения ряда ароматических аминов. Однако датчик 10b содержит пористую мембрану 78, и соединение ряда ароматических аминов (или описанный выше зонд) может быть внедрено в пористую мембрану 78, которая может называться чувствительной областью (например, оптически чувствительной областью). В некоторых вариантах воплощения пористая мембрана 78 частично (или полностью) насыщается соединением ряда ароматических аминов. Пористая мембрана 78, например, может содержать целлюлозную/полиэфирную мембрану (которая, например, может включать в себя частицы глинозема для предания жесткости и т.п.). В некоторых вариантах воплощения ароматический амин привязан к чувствительной области материалом (например, полидиметилсилоксаном). Как показано, датчик 10b также содержит оптическую систему 46 обнаружения, имеющую источник 70 света, расположенный на одной стороне пористой мембраны, и оптический детектор 74, расположенный на противоположной от источника света стороне пористой мембраны.
Датчик 10b также содержит: первый электрод 22, присоединенный к подложке; второй электрод 26, присоединенный к подложке и удаленный от первого электрода; перемычку 30, присоединяющую первый электрод ко второму электроду; электролит 18, присоединенный к подложке; рабочее вещество детектора, присоединенное к подложке и выполненное с возможностью быть чувствительным к оксидам азота; противоэлектрод 34, присоединенный к подложке; электрод 38 сравнения, присоединенный к подложке; систему 42 протока газа, находящуюся в жидкостной связи с подложкой; и электрический детектор 50, присоединенный по меньшей мере к двум электродам из: первого электрода, второго электрода, противоэлектрода и электрода сравнения, электрический детектор выполнен с возможностью обнаруживать электрические изменения в перемычке.
Датчик 10b также несколько отличается тем, что система 42 протока газа содержит фильтр 82 между оптически чувствительной областью и остальной частью подложки (частями, используемыми для электрохимического обнаружения). Корпус 54 датчика 10b может образовывать полости 66a и 66b с обеих сторон подложки 14 (находящиеся в жидкостной связи друг с другом через пористую подложку 78) таким образом, что входная газовая трубка 58 входит в полость 66a и выходная газовая трубка 62 выходит из полости 66b. Таким образом, газ может быть направлен через входную трубку 58 в полость 66a, через пористую подложку 78 в полость 66b и из полости 66b через выходную газовую трубку 62. Как отмечалось выше, в вариантах воплощения представленных датчиков может иметься полость только на одной стороне подложки со входной газовой трубкой и выходной газовой трубкой, обоими на одной стороне подложки.
Разделение оптически и электрохимически чувствительных областей в датчике 10b дает возможность обнаружения и/или идентификации оксидов азота двумя независимыми способами с использованием двух различных принципов обнаружения. Таким образом, избирательность датчика 10b может быть "настроена" или улучшена посредством использования различных химических реакций для каждого из чувствительных элементов. В показанном варианте воплощения датчик 10b является комбинированным датчиком, который включает в себя и оптические, и электрохимические функции обнаружения. В других вариантах воплощения датчик может включать в себя только оптическую часть или только электрохимическую часть.
Настоящее раскрытие дополнительно включает в себя способы использования различных вариантов воплощения представленных датчиков. Например, в одном примере способа использования датчика, имеющего оптическую часть обнаружения, способ содержит этапы, на которых: обеспечивают датчик, который содержит подложку (например, 14), соединение ряда ароматических аминов, присоединенное к подложке, и оптическую систему (например, 46) обнаружения, выполненную с возможностью обнаруживать оптические изменения соединения ряда ароматических аминов. Способ может дополнительно содержать этапы, на которых направляют (например, через систему 42 протока газа) образец, содержащий по меньшей мере один оксид азота, таким образом, чтобы он был в жидкостной связи с подложкой, с тем чтобы по меньшей мере один оксид азота химически реагировал с соединением ряда ароматических аминов, присоединенным к подложке; обнаруживают продукт химической реакции; обнаруживают с помощью оптической системы обнаружения оптическое изменение (например, изменение цвета, спектра отражения, спектра пропускания и т.п.) соединения ряда ароматических аминов; и обнаруживают (например, идентифицируют) по меньшей мере один оксид азота по оптическому изменению. В некоторых вариантах воплощения подложка содержит пористую мембрану (например, 78), соединение ряда ароматических аминов внедрено в пористую мембрану, и направление образца содержит этап, на котором направляют образец таким образом, чтобы он был в жидкостной связи с пористой мембраной. В некоторых вариантах воплощения направление образца содержит этап, на котором направляют образец через пористую мембрану (например, как описано выше для датчика 10b).
В некоторых вариантах воплощения этого способа оптическая система обнаружения датчика содержит источник света и оптический детектор, и обнаружение оптической системой обнаружения содержит этап, на котором пропускают свет от источника света с одной стороны пористой мембраны через пористую мембрану и принимают по меньшей мере часть пропущенного света оптическим детектором на противоположной стороне пористой мембраны (например, как описано выше для датчика 10b). В других вариантах воплощения обнаружение оптической системой обнаружения содержит этап, на котором пропускают свет от источника света с одной стороны пористой мембраны таким образом, что по меньшей мере часть света отражается пористой мембраной, и оптическим детектором принимается по меньшей мере часть отраженного света на той же самой стороне пористой мембраны. В некоторых вариантах воплощения оптический детектор выполнен с возможностью принимать свет через световод.
В другом примере способа использования датчика, имеющего электрохимическую часть обнаружения, способ содержит этап, на котором обеспечивают датчик, который содержит: первый электрод (например, 22), присоединенный к подложке (например, 14); второй электрод (например, 26), присоединенный к подложке и удаленный от первого электрода; перемычку (например, 30), присоединяющую первый электрод ко второму электроду; электролит (например, 18), присоединенный к подложке; рабочее вещество детектора, присоединенное к подложке, рабочее вещество детектора выполнено чувствительным к оксидам азота; противоэлектрод (например, 34), присоединенный к подложке; электрод сравнения (например, 38), присоединенный к подложке; и электрический детектор (например, 50), присоединенный по меньшей мере к двум электродам из: первого электрода, второго электрода, противоэлектрода и электрода сравнения, электрический детектор выполнен с возможностью обнаруживать электрические изменения в перемычке. Способ может дополнительно содержать этапы, на которых направляют (например, через систему 42 протока газа) образец, содержащий по меньшей мере один оксид азота таким образом, чтоб он находился в жидкостной связи с подложкой, с тем чтобы по меньшей мере один оксид азота химически реагировал с рабочим веществом детектора, присоединенным к подложке; обнаруживают продукт химической реакции; обнаруживают электрическим детектором электрическое изменение перемычки; и обнаруживают по меньшей мере один оксид азота по электрическому изменению. В некоторых вариантах воплощения рабочее вещество детектора помещено в электролит таким образом, что продукт реакции образуется в электролите. В других вариантах воплощения рабочее вещество детектора помещено в электрод сравнения таким образом, что продукт реакции образуется на электроде сравнения.
В другом примере способа использования комбинированного датчика, имеющего и оптическую, и электрохимическую части обнаружения, способ содержит этап, на котором обеспечивают датчик, который содержит: подложку (например, 14); соединение ряда ароматических аминов, присоединенное к подложке; первый электрод (например, 22), присоединенный к подложке; второй электрод (например, 26), присоединенный к подложке и удаленный от первого электрода; перемычку (например, 30), присоединяющую первый электрод ко второму электроду; электролит (например, 18), присоединенный к подложке; рабочее вещество детектора, присоединенное к подложке, рабочее вещество детектора выполнено чувствительным к оксидам азота; противоэлектрод (например, 34), присоединенный к подложке; электрод сравнения (например, 38), присоединенный к подложке; систему (например, 42) протока газа, находящуюся в жидкостной связи с подложкой; оптическую систему (например, 46) обнаружения, выполненную с возможностью обнаруживать оптические изменения соединения ряда ароматических аминов; и электрический детектор (например, 50), присоединенный по меньшей мере к двум электродам из: первого электрода, второго электрода, противоэлектрода и электрода сравнения, электрический детектор выполнен с возможностью обнаруживать одно или более электрические изменения в перемычке. Способ может дополнительно содержать этап, на котором направляют (например, через систему 42 протока газа) образец, содержащий по меньшей мере один оксид азота, таким образом, чтобы он был в жидкостной связи с подложкой, с тем чтобы по меньшей мере один оксид азота химически реагировал с соединением ряда ароматических аминов и рабочим веществом детектора; обнаруживают продукт по меньшей мере одной из химических реакций; обнаруживают с помощью оптической системы обнаружения оптическое изменение соединения ряда ароматических аминов; обнаруживают с помощью электрического детектора электрическое изменение перемычки; и обнаруживают по меньшей мере один оксид азота по меньшей мере по одному изменению из оптического изменения и электрического изменения.
Примеры и экспериментальные данные
1. Предел обнаружения оксидов азота (NOx) в миллиардные объемные доли (ppbV) с использованием оптического обнаружения
A. Барботирование оксидов азота через раствор 1,2-диаминобензола в ацетонитриле
Оксиды азота, растворенные в воздухе, барботировались через раствор 1,2-диаминобензола в ацетонитриле, и были получены спектры поглощения в видимой области. Когда оксиды азота, растворенные в воздухе, проходили через ацетонитриловый раствор 1,2-диаминобензола, в растворе наблюдалось формирование интенсивной окраски.
Фиг. 2 показывает соответствующие спектры поглощения в видимой области, в которых основная полоса поглощения в видимой области расположена около 700 нм с плечом на более короткой длине волны около 580 нм. Другая сильная полоса формируется на 350 нм. Высокое значение молярного коэффициента поглощения допускает обнаружение очень низких концентраций оксидов азота. Дополнительно, многополосный спектр поглощения допускает улучшение избирательности установленного датчика посредством оптимизации излучения источника света.
B. Пропускание оксидов азота через белую ткань с 1,2-диаминобензолом
Оксиды азота были попущены через белую ткань, пропитанную 1,2-диаминобензолом: реакция между оксидами азота и 1,2-диаминобензолом также имеет место в твердой фазе без любой присадки и манипуляции рабочей средой. Когда оксиды азота были принудительно пропущены через кусок белой хлопчатобумажной ткани, пропитанной твердым 1,2-диаминобензолом, также наблюдалось формирование окраски.
Фиг. 3 показывает изменение красной, зеленой и синей (RGB) компонент белого светодиодного (LED) источника света, проходящих через кусок ткани, пропитанной твердым 1,2-диаминобензолом, во время прохождения оксидов азота. Можно отметить, что время отклика, необходимое для достижения установившегося сигнала, составляет только 60 секунд, почти независимо от концентрации оксидов азота. Предполагаемый предел обнаружения при использовании зеленой компоненты меньше чем 20 ppbV (тройной уровень шума).
2. Предел обнаружения NOx в миллиардные объемные доли с использованием электрохимических датчиков на основе полимерных нанопереходов
Фиг. 4 показывает несколько профилей токов (Isd) исток-сток, соответствующих полимерному нанопереходу поли-3,4-этилендиокситиофена (PEDOT), электрополимеризованному между двумя золотыми микроэлектродами (WE1 и WE1) в конфигурации перехода, подобной той, которая описана выше для датчиков 10a и 10b. Изменение зависимости Isd-Vg происходит, вероятно, либо вследствие изменения уровня легирования полимерного наноперехода, либо вследствие электрохимического потенциала электролита и электрода сравнения, вызванного электроокислением. Этот электрохимический эксперимент был выполнен с использованием ионной жидкости гексафторфосфат 1-бутил-3-метилимидазола ([bmim] [PF6]) в качестве электролита. Когда пары оксида азота при очень низкой концентрации (уровень миллиардных долей на единицу объема) принудительно пропускаются над слоем ионной жидкости, профиль Isd-Vg начинает смещаться к более низким потенциалам затвора, который, вероятно, определяет либо изменение тока Isd при заданном потенциале Vg, либо сдвиг потенциала при заданном токе Isd, который демонстрирует линейную зависимость от концентрации оксида азота (фиг. 5), что должно разрешить оцениваемый предел обнаружения меньше чем 50 ppbV, и очень широкий динамический диапазон.
Все датчики и/или способы, раскрытые и заявленные здесь, могут быть сделаны и выполнены без лишнего экспериментирования в свете настоящего раскрытия. Хотя датчики и способы этого изобретения были описаны с точки зрения некоторых вариантов воплощения, для специалистов будет очевидно, что к описанным здесь датчикам, способам и этапам или последовательности этапов способа могут быть применены изменения без отступления от концепции, сущности и объема изобретения.
Различные описанные здесь иллюстративные приборы, системы и способы не предназначены для ограничения конкретными раскрытыми формами. Они включают в себя все модификации, эквиваленты и альтернативы, попадающие в объем формулы изобретения.
Формула изобретения не предполагает включение в себя и не должна интерпретироваться как включающая в себя ограничения "средство плюс функция" или "этап плюс функция", если такое ограничение не изложено явно в заданном пункте формулы изобретения с использованием фраз(ы) "средство для" или "этап для" соответственно.

Claims (39)

1. Датчик обнаружения оксидов азота, содержащий: подложку (14), причем подложка (14) включает в себя пористую мембрану (78);
соединение ароматических аминов, которое является чувствительным к оксидам азота, внедренное в пористую мембрану (78);
систему (42) протока газа, включающую в себя камеру (66) для образца, через которую газ или жидкий образец может проходить или может быть приведен в жидкостную связь с подложкой (14); и
оптическую систему (46) обнаружения, размещенную для приема переданного света от соединения ароматических аминов для обнаружения оптических изменений соединения ароматических аминов, причем соединение ароматических аминов содержит по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из: ароматических моноаминов, производных ароматических моноаминов и 1,2-диаминобензола.
2. Датчик по п. 1, в котором подложка (14) содержит по меньшей мере один материал, выбранный из группы, состоящей из: целлюлозы, производных целлюлозы, стекла, пластмассы, металлической сетки, цеолитов, частиц кварца, золя-геля и частиц глинозема.
3. Датчик по п. 1, в котором пористая мембрана (78) содержит целлюлозную/полиэфирную мембрану, которая включает в себя частицы глинозема.
4. Датчик по п. 1, в котором пористая мембрана (78) определяет чувствительную область и в котором соединение ароматических аминов удерживается посредством материала пористой мембраны (78).
5. Датчик по п. 4, в котором материал содержит полидиметилсилоксан.
6. Датчик по п. 1, в котором система (42) протока газа содержит входную и выходную трубки.
7. Датчик по п. 6, в котором система (42) протока газа содержит фильтр.
8. Датчик по п. 1, в котором оптическая система (46) обнаружения содержит источник света и оптический детектор (74).
9. Датчик по п. 8, в котором источник света и оптический детектор (74) расположены на одной и той же стороне подложки (14).
10. Датчик по п. 8, в котором подложка (14) содержит пористую мембрану (78), и источник света расположен на одной стороне пористой мембраны (78), а оптический детектор (74) расположен на противоположной от источника света стороне пористой мембраны (78).
11. Датчик по п. 8, в котором оптическая система (46) обнаружения содержит световод.
12. Датчик по п. 8, в котором источник света содержит светодиод (LED).
13. Датчик по п. 8, в котором оптический детектор (74) содержит камеру на базе прибора с зарядовой связью (CCD).
14. Датчик по п. 8, в котором оптический детектор (74) представляет собой камеру на базе комплементарного металлооксидного полупроводника (CMOS).
15. Датчик обнаружения оксидов азота, содержащий:
первый электрод (22), присоединенный к подложке (14);
второй электрод (26), присоединенный к подложке (14) и удаленный от первого электрода (22);
перемычку (30), присоединяющую первый электрод (22) ко второму электроду (26);
электролит, присоединенный к подложке (14);
рабочее вещество детектора, присоединенное к подложке (14), при этом рабочее вещество детектора выполнено с возможностью быть чувствительным к оксидам азота, причем рабочее вещество детектора содержит один или более материалов, выбранных из группы, состоящей из: ароматических моноаминов, производных ароматических моноаминов, 1,2-диаминобензола, гемопротеинов, гемопептидов, металлофталоцианинов, производных металлофталоцианинов, металлопорфиринов, производных металлопорфиринов, карбаматов двухвалентного железа и производных карбаматов двухвалентного железа;
противоэлектрод, присоединенный к подложке (14);
электрод (38) сравнения, присоединенный к подложке (14);
систему (42) протока газа, находящуюся в жидкостной связи с подложкой (14); и
электрический детектор (50), присоединенный по меньшей мере к двум электродам из: первого электрода (22), второго электрода (26), противоэлектрода и электрода (38) сравнения, электрический детектор (50) выполнен с возможностью обнаруживать электрическое изменение в перемычке (30).
16. Датчик по п. 15, в котором перемычка (30) содержит проводниковый или полупроводниковый материал.
17. Датчик по п. 16, в котором проводниковый или полупроводниковый материал содержит один или более материалов, выбранных из группы, состоящей из: оксидов металлов, производных оксидов металлов, полипирролов, производных полипирролов, полианилинов, производных полианилинов, политиофенов, производных политиофенов и поли-3,4-этилендиокситиофена.
18. Датчик по п. 15, в котором электролит содержит ионную жидкость или растворитель с низким давлением насыщенных паров, содержащий электролит.
19. Датчик по п. 15, в котором рабочее вещество детектора находится на электроде (38) сравнения.
20. Датчик по п. 15, в котором рабочее вещество детектора находится в электролите.
21. Датчик по п. 15, в котором система (42) протока газа содержит входную и выходную трубки.
22. Датчик по п. 15, в котором система (42) протока газа содержит фильтр.
23. Датчик по п. 15, в котором электрический детектор (50) выполнен с возможностью регулировать и измерять одно или более электрических изменений одного или более присоединенных электродов.
24. Датчик по п. 23, в котором электрический детектор (50) присоединен по меньшей мере к первому электроду (22) и в котором электрический детектор (50) выполнен с возможностью создавать малые возмущения потенциала.
25. Датчик по п. 23, в котором электрический детектор (50) содержит бипотенциостат.
26. Датчик по п. 15, в котором электрический детектор (50) присоединен к первому электроду (22), второму электроду (26) и электроду (38) сравнения и в котором электрический детектор (50) выполнен с возможностью измерять одно или более электрических изменений, выбранных из группы, состоящей из сдвига потенциала, проводимости и электрического тока.
27. Датчик по п. 26, в котором рабочее вещество детектора вмешано в электролит и в котором датчик выполнен таким образом, что если один или более оксидов азота будет введен в электролит, то рабочее вещество детектора будет химически реагировать по меньшей мере с одним из одного или более оксидов азота, и одно или более электрические изменения могут быть измерены одновременно с химической реакцией.
28. Датчик по п. 26, в котором рабочее вещество детектора находится на электроде (38) сравнения, а датчик выполнен таким образом, что если один или более оксидов азота будут подведены к электроду (38) сравнения, то рабочее вещество детектора будет химически реагировать по меньшей мере с одним из одного или более оксидов азота, и одно или более электрических изменений могут быть измерены одновременно с химической реакцией.
29. Датчик обнаружения оксидов азота, содержащий: подложку (14);
соединение ароматических аминов, присоединенное к подложке (14);
первый электрод (22), присоединенный к подложке (14);
второй электрод (26), присоединенный к подложке и удаленный от первого электрода (22);
перемычку (30), присоединяющую первый электрод (22) ко второму электроду (26);
электролит, присоединенный к подложке;
рабочее вещество детектора, присоединенное к подложке, причем рабочее вещество детектора выполнено с возможностью быть чувствительным к оксидам азота;
противоэлектрод, присоединенный к подложке;
электрод (38) сравнения, присоединенный к подложке;
систему (42) протока газа, находящуюся в жидкостной связи с подложкой;
оптическую систему (46) обнаружения, выполненную с возможностью обнаруживать оптические изменения соединения ароматических аминов; и
электрический детектор, присоединенный по меньшей мере к двум электродам из: первого электрода (22), второго электрода (26), противоэлектрода и электрода (38) сравнения, причем электрический детектор выполнен с возможностью обнаруживать одно или более электрических изменений в перемычке (30).
30. Способ обнаружения оксидов азота, содержащий этапы, на которых:
обеспечивают датчик, содержащий: подложку (14);
соединение ароматических аминов, присоединенное к подложке (14), причем соединение ароматических аминов содержит по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из:
ароматических моноаминов, производных ароматических моноаминов и 1,2-диаминобензола; и
оптическую систему (46) обнаружения, выполненную с возможностью обнаруживать оптические изменения соединения ароматических аминов;
направляют образец, содержащий по меньшей мере один оксид азота, таким образом, чтобы он находился в жидкостной связи с подложкой (14), с тем чтобы по меньшей мере один оксид азота химически реагировал с соединением ароматических аминов, присоединенным к подложке (14);
обнаруживают продукт химической реакции;
обнаруживают с помощью оптической системы (46) обнаружения оптическое изменение соединения ароматических аминов; и
обнаруживают по меньшей мере один оксид азота по оптическому изменению.
31. Способ по п. 30, в котором подложка (14) содержит пористую мембрану (78), соединение ароматических аминов внедрено в пористую мембрану (78) и направление образца содержит этап, на котором направляют образец таким образом, чтобы он находился в жидкостной связи с пористой мембраной (78).
32. Способ по п. 31, в котором направление образца содержит этап, в котором направляют образец через пористую мембрану (78).
33. Способ по п. 30, в котором оптическая система (46) обнаружения датчика содержит источник света и оптический детектор (74) и в котором обнаружение с помощью оптической системы (46) обнаружения содержит этап, на котором пропускают свет от источника света с одной стороны пористой мембраны (78) через пористую мембрану (78) и с помощью оптического детектора (74) принимают по меньшей мере часть пропущенного света на противоположной стороне пористой мембраны (78).
34. Способ по п. 30, в котором оптическая система (46) обнаружения датчика содержит источник света и оптический детектор (74) и в котором обнаружение с помощью оптической системы (46) обнаружения содержит этап, на котором пропускают свет от источника света с одной стороны пористой мембраны (78) таким образом, что по меньшей мере часть света отражается пористой мембраной (78), и с помощью оптического детектора (74) принимают по меньшей мере часть отраженного света на той же самой стороне пористой мембраны.
35. Способ по п. 30, в котором оптическая система (46) обнаружения датчика содержит источник света и оптический детектор (74) и в котором оптический детектор (74) выполнен с возможностью принимать свет через световод.
36. Способ обнаружения оксидов азота, содержащий этапы, на которых:
обеспечивают датчик, содержащий:
первый электрод (22), присоединенный к подложке (14);
второй электрод (26), присоединенный к подложке (14) и удаленный от первого электрода (22);
перемычку (30), присоединяющую первый электрод (22) ко второму электроду (26);
электролит, присоединенный к подложке (14);
рабочее вещество детектора, присоединенное к подложке (14), при этом рабочее вещество детектора выполнено с возможностью быть чувствительным к оксидам азота, причем рабочее вещество детектора содержит один или более материалов, выбранных из группы, состоящей из: ароматических моноаминов, производных ароматических моноаминов, 1,2-диаминобензола, гемопротеинов, гемопептидов, металлофталоцианинов, производных металлофталоцианинов, металлопорфиринов, производных металлопорфиринов, карбаматов двухвалентного железа и производных карбаматов двухвалентного железа;
противоэлектрод, присоединенный к подложке (14);
электрод (38) сравнения, присоединенный к подложке (14); и
электрический детектор, присоединенный по меньшей мере к двум электродам из: первого электрода (22), второго электрода (26), противоэлектрода и электрода (38) сравнения, причем электрический детектор выполнен с возможностью обнаруживать электрические изменения в перемычке (30);
направляют образец, содержащий по меньшей мере один оксид азота, таким образом, чтобы он находился в жидкостной связи с подложкой (14), с тем чтобы по меньшей мере один оксид азота химически реагировал с рабочим веществом детектора, присоединенным к подложке (14);
обнаруживают продукт химической реакции;
обнаруживают с помощью электрического детектора электрическое изменение перемычки (30); и
обнаруживают по меньшей мере один оксид азота по электрическому изменению.
37. Способ по п. 36, в котором рабочее вещество детектора помещено в электролите таким образом, что продукт реакции образуется в электролите.
38. Способ по п. 36, в котором рабочее вещество детектора помещено на электроде (38) сравнения таким образом, что продукт реакции образуется на электроде (38) сравнения.
39. Способ обнаружения оксидов азота, содержащий этапы, на которых:
обеспечивают датчик, содержащий: подложку (14);
соединение ароматических аминов, присоединенное к подложке (14);
первый электрод (22), присоединенный к подложке (14);
второй электрод (26), присоединенный к подложке (14) и удаленный от первого электрода (22);
перемычку (30), присоединяющую первый электрод (22) ко второму электроду (26);
электролит, присоединенный к подложке (14);
рабочее вещество детектора, присоединенное к подложке (14), причем рабочее вещество детектора выполнено с возможностью быть чувствительным к оксидам азота;
противоэлектрод, присоединенный к подложке (14);
электрод (38) сравнения, присоединенный к подложке (14);
систему (42) протока газа, находящуюся в жидкостной связи с подложкой (14);
оптическую систему (46) обнаружения, выполненную с возможностью обнаруживать оптические изменения соединения ароматических аминов; и
электрический детектор, присоединенный по меньшей мере к двум электродам из: первого электрода (22), второго электрода (26), противоэлектрода и электрода (38) сравнения, причем электрический детектор выполнен с возможностью обнаруживать одно или более электрических изменений в перемычке (30);
направляют образец, содержащий по меньшей мере один оксид азота, таким образом, чтобы он находился в жидкостной связи с подложкой (14), с тем чтобы по меньшей мере один оксид азота химически реагировал с соединением ароматических аминов и рабочим веществом детектора;
обнаруживают продукт по меньшей мере одной из химических реакций;
обнаруживают с помощью оптической системы (46) обнаружения оптическое изменение соединения ароматических аминов;
обнаруживают с помощью электрического детектора электрическое изменение перемычки (30); и
обнаруживают по меньшей мере один оксид азота по меньшей мере по одному изменению из оптического изменения и электрического изменения.
RU2011149232/28A 2009-06-05 2010-06-02 Комбинированный оптоэлектрохимический датчик оксидов азота в газообразных пробах RU2549912C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18459609P 2009-06-05 2009-06-05
US61/184,596 2009-06-05
PCT/US2010/037101 WO2010141610A1 (en) 2009-06-05 2010-06-02 Integrated optoelectrochemical sensor for nitrogen oxides in gaseous samples

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011149232A RU2011149232A (ru) 2013-07-20
RU2549912C2 true RU2549912C2 (ru) 2015-05-10

Family

ID=43298117

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011149232/28A RU2549912C2 (ru) 2009-06-05 2010-06-02 Комбинированный оптоэлектрохимический датчик оксидов азота в газообразных пробах

Country Status (9)

Country Link
US (2) US8668874B2 (ru)
EP (1) EP2438432A4 (ru)
JP (2) JP2012529056A (ru)
KR (2) KR20120030075A (ru)
CN (1) CN102460140A (ru)
BR (1) BRPI1011713A2 (ru)
CA (1) CA2764045C (ru)
RU (1) RU2549912C2 (ru)
WO (1) WO2010141610A1 (ru)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010141610A1 (en) * 2009-06-05 2010-12-09 Arizona Board Of Regents Acting For And On Behalf Of Arizona State University Integrated optoelectrochemical sensor for nitrogen oxides in gaseous samples
FR2969295B1 (fr) * 2010-12-16 2012-12-14 Commissariat Energie Atomique Detecteur multifonctionnel de composes gazeux et ses applications
US20140276104A1 (en) 2013-03-14 2014-09-18 Nongjian Tao System and method for non-contact monitoring of physiological parameters
DE102013006544B4 (de) 2013-04-16 2017-04-27 Dräger Safety AG & Co. KGaA Messvorrichtung, Reaktionsträger und Messverfahren
US10466218B2 (en) * 2014-03-02 2019-11-05 Massachusetts Institute Of Technology Gas sensors based upon metal carbon complexes
US9896772B2 (en) 2014-03-13 2018-02-20 Innosense Llc Modular chemiresistive sensor
EP3120143A4 (en) * 2014-03-19 2017-10-04 Case Western Reserve University Sensor for nitric oxide detection
JP6432079B2 (ja) * 2014-06-22 2018-12-05 株式会社 京都モノテック ガスセンサとガス検出装置
JP6550640B2 (ja) * 2015-02-18 2019-07-31 学校法人日本大学 ガス濃度の変化の検出材料及びガス濃度の変化の検出方法
US10288804B2 (en) 2015-07-06 2019-05-14 University Of Houston System Method to fabricate chip-scale electronic photonic (plasmonic)-integrated circuits
CN105181767A (zh) * 2015-07-29 2015-12-23 江苏大学 一种高灵敏测定1-氨基萘的电分析方法
JP6661080B2 (ja) * 2016-04-18 2020-03-11 株式会社東海理化電機製作所 バイオセンサ
WO2018057753A1 (en) 2016-09-21 2018-03-29 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Systems and methods for computer monitoring of remote photoplethysmography based on chromaticity in a converted color space
WO2018170009A1 (en) 2017-03-13 2018-09-20 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizonia State University Imaging-based spirometry systems and methods
US11293875B2 (en) 2017-09-27 2022-04-05 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Method and apparatus for continuous gas monitoring using micro-colorimetric sensing and optical tracking of color spatial distribution
CN111712701A (zh) * 2017-12-15 2020-09-25 ams 国际有限公司 基于过滤器的集成颗粒物传感器
EP3729075A1 (de) * 2017-12-22 2020-10-28 GEA Food Solutions Germany GmbH Erkennung von verdorbenen produkten durch detektion von biogenen aminen
KR102116043B1 (ko) * 2018-09-10 2020-05-28 한국과학기술연구원 전기화학적 흐름 전지 및 이를 이용한 실시간 전기화학적 특성 분석 시스템
US11480541B2 (en) 2018-09-26 2022-10-25 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Optical imaging of single molecule size, charge, mobility, binding and conformational change
EP3918316A4 (en) * 2019-01-31 2022-10-05 Femtodx MEASUREMENT TECHNIQUES AND PROCESSES FOR NANOWIRE-BASED SEMICONDUCTOR SENSORS
US11543345B2 (en) 2019-04-25 2023-01-03 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Chemical complementary metal-oxide semiconductor (CCMOS) colorimetric sensors for multiplex detection and analysis
US11828210B2 (en) 2020-08-20 2023-11-28 Denso International America, Inc. Diagnostic systems and methods of vehicles using olfaction
US11760170B2 (en) 2020-08-20 2023-09-19 Denso International America, Inc. Olfaction sensor preservation systems and methods
US11881093B2 (en) 2020-08-20 2024-01-23 Denso International America, Inc. Systems and methods for identifying smoking in vehicles
US11813926B2 (en) 2020-08-20 2023-11-14 Denso International America, Inc. Binding agent and olfaction sensor
US11932080B2 (en) 2020-08-20 2024-03-19 Denso International America, Inc. Diagnostic and recirculation control systems and methods
US11760169B2 (en) 2020-08-20 2023-09-19 Denso International America, Inc. Particulate control systems and methods for olfaction sensors
US11636870B2 (en) 2020-08-20 2023-04-25 Denso International America, Inc. Smoking cessation systems and methods

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5958214A (en) * 1994-09-12 1999-09-28 Mst Micro-Sensor-Technologie Gmbh Electrochemical sensor with a solid electrolyte for measuring the gas concentration
US6362005B1 (en) * 1997-08-29 2002-03-26 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Nitrogen dioxide gas sensing method, nitrogen dioxide gas sensor element, and nitrogen dioxide gas sensor using the same

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4050895A (en) * 1975-09-26 1977-09-27 Monsanto Research Corporation Optical analytical device, waveguide and method
US4115067A (en) * 1975-09-29 1978-09-19 Combustion Equipment Associates Inc. Pollution monitoring apparatus
JPS6159253A (ja) * 1984-08-31 1986-03-26 Riken Keiki Kk 電気化学式ガスセンサ
DE4137030A1 (de) * 1991-11-11 1993-05-13 Mst Micro Sensor Tech Gmbh Elektrochemischer sensor zur messung der gaskonzentration
JP2935963B2 (ja) * 1995-08-04 1999-08-16 松下電器産業株式会社 ＮＯｘ濃度検出装置およびこれに用いるＮＯｘセンサ
EP1019105B1 (en) * 1995-12-29 2002-09-04 Minnesota Mining And Manufacturing Company Polar, lipophilic pressure-sensitive adhesive compositions and medical devices using same
JP3700877B2 (ja) * 1996-02-07 2005-09-28 日本電信電話株式会社 二酸化窒素ガス検出法および検出材料
JP3639123B2 (ja) * 1997-08-29 2005-04-20 日本電信電話株式会社 二酸化窒素ガスの検出方法および二酸化窒素ガスの検知素子およびそれを用いた二酸化窒素ガスの検出装置
JP3853532B2 (ja) * 1999-02-15 2006-12-06 富士写真フイルム株式会社 撮影方法および撮影装置
US6503758B1 (en) * 1999-10-12 2003-01-07 President & Fellows Of Harvard College Systems and methods for measuring nitrate levels
JP4474010B2 (ja) * 2000-03-15 2010-06-02 アークレイ株式会社 固体成分分離能を有する試験片
US6406669B1 (en) * 2001-01-12 2002-06-18 The Regents Of The University Of California Polyaniline-based optical ammonia detector
KR100403147B1 (ko) * 2001-06-07 2003-10-30 주식회사 케이티앤지 비색법을 이용한 대기나 배기가스 중의 질소산화물의측정장치 및 측정방법
US20030036202A1 (en) 2001-08-01 2003-02-20 Maria Teodorcyzk Methods and devices for use in analyte concentration determination assays
US6689411B2 (en) * 2001-11-28 2004-02-10 Lifescan, Inc. Solution striping system
JP2003202293A (ja) * 2002-01-08 2003-07-18 Hiroko Ishikawa 酸素拡散量による品質管理
US8154093B2 (en) * 2002-01-16 2012-04-10 Nanomix, Inc. Nano-electronic sensors for chemical and biological analytes, including capacitance and bio-membrane devices
JP3828427B2 (ja) * 2002-01-16 2006-10-04 独立行政法人科学技術振興機構 ホルムアルデヒド測定用試薬及びそれを用いたホルムアルデヒドの測定方法
US6703216B2 (en) * 2002-03-14 2004-03-09 The Regents Of The University Of California Methods, compositions and apparatuses for detection of gamma-hydroxybutyric acid (GHB)
US7547931B2 (en) * 2003-09-05 2009-06-16 Nanomix, Inc. Nanoelectronic capnometer adaptor including a nanoelectric sensor selectively sensitive to at least one gaseous constituent of exhaled breath
US6847451B2 (en) * 2002-05-01 2005-01-25 Lifescan, Inc. Apparatuses and methods for analyte concentration determination
US7948041B2 (en) * 2005-05-19 2011-05-24 Nanomix, Inc. Sensor having a thin-film inhibition layer
AU2003291385A1 (en) * 2002-11-08 2004-06-03 Nanomix, Inc. Nanotube-based electronic detection of biological molecules
JP2004261364A (ja) * 2003-02-28 2004-09-24 Hamamatsu Photonics Kk 濃度情報測定装置
US8920619B2 (en) * 2003-03-19 2014-12-30 Hach Company Carbon nanotube sensor
US7678253B2 (en) * 2003-08-11 2010-03-16 Mehrooz Zamanzadeh Atmospheric corrosion sensor
EP1699422A4 (en) * 2003-12-31 2009-04-29 Univ South Carolina THIN-FILED POROUS OPTICAL SENSORS FOR GASES AND OTHER LIQUIDS
US20080220984A1 (en) * 2004-03-10 2008-09-11 Bright Frank V Method for diagnosis of physiological states by detecting patterns of volatile analytes
US20050279995A1 (en) * 2004-06-21 2005-12-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Composition for preparing organic insulating film and organic insulating film prepared from the same
US20080038820A1 (en) * 2004-06-22 2008-02-14 Rudy-Reil Diane E Induction of pluripotent stem cells into mesodermal lineages
WO2006017746A2 (en) * 2004-08-06 2006-02-16 Heller Adam Ph D Devices and methods of screening for neoplastic and inflammatory disease
DE102005006703A1 (de) 2005-02-15 2006-08-17 Audi Ag Vorrichtung und Verfahren zur Schmierölversorgung
JP4184364B2 (ja) * 2005-07-08 2008-11-19 光明理化学工業株式会社 窒素酸化物濃度の測定方法
US7611671B2 (en) * 2005-10-14 2009-11-03 Aperon Biosystems Corp. Reduction of carbon monoxide interference in gaseous analyte detectors
DE102006045406B3 (de) * 2006-09-26 2007-09-27 Dräger Safety AG & Co. KGaA Vorrichtung zur Bestimmung von Chlordioxid und Verfahren
JP2008082840A (ja) * 2006-09-27 2008-04-10 National Institute Of Advanced Industrial & Technology ホルムアルデヒド検出体、ホルムアルデヒド検出装置、ホルムアルデヒド検出方法及びホルムアルデヒド検出試薬
US20080206879A1 (en) * 2007-02-28 2008-08-28 The Lubrizol Corporation Analysis of Functional Fluids Using a Redox Indicator
ES2636676T3 (es) * 2007-09-24 2017-10-06 Ascensia Diabetes Care Holdings Ag Método de ensayo de múltiples electrodos
IL187203A (en) * 2007-11-06 2015-03-31 Aphelion Ltd Contaminant Detection / Detection Matrix
US8383412B2 (en) * 2008-10-30 2013-02-26 University Of Louisville Research Foundation, Inc. Sensors and switches for detecting hydrogen
WO2010141610A1 (en) * 2009-06-05 2010-12-09 Arizona Board Of Regents Acting For And On Behalf Of Arizona State University Integrated optoelectrochemical sensor for nitrogen oxides in gaseous samples
IT1402406B1 (it) * 2010-10-22 2013-09-04 St Microelectronics Srl Metodo di fabbricazione di un dispositivo sensore di una sostanza gassosa di interesse.
US8845880B2 (en) * 2010-12-22 2014-09-30 Genia Technologies, Inc. Nanopore-based single DNA molecule characterization, identification and isolation using speed bumps

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5958214A (en) * 1994-09-12 1999-09-28 Mst Micro-Sensor-Technologie Gmbh Electrochemical sensor with a solid electrolyte for measuring the gas concentration
US6362005B1 (en) * 1997-08-29 2002-03-26 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Nitrogen dioxide gas sensing method, nitrogen dioxide gas sensor element, and nitrogen dioxide gas sensor using the same

Also Published As

Publication number Publication date
CN102460140A (zh) 2012-05-16
CA2764045C (en) 2018-05-01
WO2010141610A1 (en) 2010-12-09
US20140131223A1 (en) 2014-05-15
EP2438432A4 (en) 2015-11-25
JP6181707B2 (ja) 2017-08-16
JP2012529056A (ja) 2012-11-15
BRPI1011713A2 (pt) 2016-03-22
KR20170118959A (ko) 2017-10-25
US9581561B2 (en) 2017-02-28
US20120118045A1 (en) 2012-05-17
RU2011149232A (ru) 2013-07-20
CA2764045A1 (en) 2010-12-09
US8668874B2 (en) 2014-03-11
JP2015200663A (ja) 2015-11-12
KR101841413B1 (ko) 2018-03-22
EP2438432A1 (en) 2012-04-11
KR20120030075A (ko) 2012-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2549912C2 (ru) Комбинированный оптоэлектрохимический датчик оксидов азота в газообразных пробах
Zheng et al. Performance enhancement of a mid-infrared CH4 detection sensor by optimizing an asymmetric ellipsoid gas-cell and reducing voltage-fluctuation: theory, design and experiment
Wang et al. An ultrasensitive fluorescent paper-based CO2 sensor
JP2004144729A (ja) オゾンガスの検知素子および検出装置ならびに検出方法
JP2003529742A (ja) 流体中の長時間分析測定のための光ファイバセンサ
Wang et al. Minreview: Recent advances in the development of gaseous and dissolved oxygen sensors
US20080285012A1 (en) METHOD FOR MEASURING CHEMICAL LEVELS USING pH SHIFT
CN206906239U (zh) 水质检测探头及水质检测仪
Wang et al. A long pathlength spectrophotometric pCO2 sensor using a gas-permeable liquid-core waveguide
Hollowell Current instrumentation for continuous monitoring for SO2
JP2000081426A (ja) 二酸化窒素ガスの検出方法および二酸化窒素ガスの検知素子およびそれを用いた二酸化窒素ガスの検出装置
US6362005B1 (en) Nitrogen dioxide gas sensing method, nitrogen dioxide gas sensor element, and nitrogen dioxide gas sensor using the same
Choi et al. A novel oxygen and/or carbon dioxide-sensitive optical transducer
JP7351462B2 (ja) 一酸化窒素ガス検知方法及び一酸化窒素ガス検知装置
Choi et al. A fibre-optic oxygen sensor based on contact charge-transfer absorption
CN104048943B (zh) 传感解调一体化的集成波导光学生化传感器
CN106168619A (zh) 五参数水质在线监测仪
JP3648105B2 (ja) 二酸化窒素ガスの検出方法および二酸化窒素ガスの検出装置
Gruber et al. Instrumentation for optical measurement of dissolved oxygen based on solid state technology
CN206095922U (zh) 一种基于智能封条锁的生鲜物流用微型水质监控设备
MacCraith Optical fiber chemical sensor systems and devices
Hauser et al. All solid-state instrument for absorbance based optical gas sensor membranes
CN213957127U (zh) 一种中红外气体传感设备
Das et al. Monitoring of Air Contaminant Gases Using a UV-Based Optical Sensor
US5583051A (en) Use of a fiber optic probe for organic species determination