[发明专利]用于气体传感器的运行方法以及气体传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于一气体传感器、尤其是一用于检测一氧化氮或二氧化氮的气体传感器的运行方法以及一种用于实施该方法的、尤其是用于确定一氧化氮或二氧化氮的气体传感器。

背景技术

呼吸气体中的一氧化氮（NO）的浓度的测量是一种重要的用于优化呼吸疾病的处理的手段。大有前途的用于检测一氧化氮的技术是基于悬浮门场效应管技术的NO₂传感器。所述传感器的结构例如从专利文献DE 19 814 857或DE 19 956 744中公开。基于场效应管的气体传感器具有的优点是在应用标准进程（CMOS）的前提下的简单的制造以及在运行中的很小的能量需求。所述传感器的另一优点在于，其针对气体检测具有一敏感层。在此，所述敏感层的材料可以近似自由选择且因此可以以相同的基础来制造一系列不同的气体传感器。

针对二氧化氮的测量，由卟啉染料或酞菁、特别是例如铜酞菁制成的层被证明是大有前途的。二氧化氮吸附在该层上并且导致一电势变化且因此导致一可测量的信号。如果二氧化氮从周围空气中消失，则与由铜酞菁制成的层的表面相结合的二氧化氮发生解吸并且所述信号返回。在此情况下的困难之处在于，所述二氧化氮的解吸特别缓慢地进行。因此在室温下的t90-时间大于1h。

发明内容

本发明的任务在于，提出一种用于一气体传感器、尤其是用于检测一氧化氮或二氧化氮的气体传感器的运行方法，所述运行方法能够实现上述问题的更好的处理。本发明的另一个任务在于，提出一种相应的用于检测一氧化氮或二氧化氮的气体传感器。

该任务在所述方法方面通过一种具有权利要求1的特征的方法来解决。在所述气体传感器方面，该解决方案在于具有权利要求6的特征的气体传感器。从属权利要求涉及有利的设计方案。

根据本发明的用于一气体传感器的运行方法适宜于在一气体传感器中使用，该气体传感器在其运行持续时间期间在一测量阶段和一再生阶段之间交替，在所述测量阶段中所述气体传感器被待测量的气体加载，在所述再生阶段中所述待测量的气体发生解吸。换句话说，所述气体的测量是非连续地发生的。这例如在一哮喘传感器的情况下满足，其中，所述测量仅在一呼气过程期间进行。在呼气阶段期间将所述气体传感器以在空气中由一氧化氮形成的二氧化氮进行加载，并且在再生阶段期间所述二氧化氮再次解吸。

根据本发明的运行方法在于，所述气体传感器在测量阶段期间在室温下或者略微加热的情况下、即在35℃和60℃之间的温度下运行。相反，在再生阶段期间，所述传感器被加热并且被带到一位于40℃至100℃的温度上。在一种独特的设计方案中，甚至将所述传感器带到超过所述测量温度50℃和130℃的温度上，尤其是超过所述测量温度至少100℃的温度上。

之后，所述敏感材料的氮氧化物敏感性随温度下降，有利地实现了，实现一种尽可能高的氮氧化物敏感性。此外，所述传感器的能量消耗由此相对很小，因为在所述测量阶段期间需要少量的电能用于加热。相反，在所述再生阶段期间采取的、所述传感器的加热导致了，所述气体、例如二氧化氮的解吸壁在所述测量阶段的温度下的情况快得多地进行。所述传感器由此快得多地过渡到一限定的状态中，在所述状态下可以进行一新的测量，所述测量不与或仅以极小的程度与所述测量的历史情况相关。换句话说，所述传感器在再生阶段期间被彻底加热。

所建议的彻底加热（Ausheizen）特别是在如呼吸空气传感器的传感器的情况下是有利的，因为在该情况下不适合持续测量，而仅适合间歇的、非连续的测量。相反，在实施一持续测量的传感器的情况下，彻底加热是不太有利的。在一泄露传感器的情况下，例如连续地观察所述测量值并且一彻底加热导致所述测量值的明显变化，但所述彻底加热完全不面对（gegenübersteht）所述测量参量的任何变化。这在连续测量的传感器的情况下导致了在信号评价时的困难。

特别有利的是，所述运行方法在一基于场效应晶体管的气体传感器（气体FET）的情况下使用。这种类型的气体传感器允许在室温下的毫无问题的测量并且同时允许针对所述再生阶段的毫无问题的电加热。同时，一气体FET允许特别敏感的测量以及在其周围环境中的成本低廉的二氧化氮。

根据本发明的气体传感器优选是一气体FET。其具有一加热装置，所述加热装置允许传感器的加热。此外，根据本发明的气体传感器具有一控制装置，所述控制装置如此设计，即其在一再生阶段中实施所述气体传感器的加热。