[发明专利]用于分析流体组成部分的传感器装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于分析流体组成部分的传感器装置以及用于分析流体组成部分的方法。

背景技术

DE 101 61 213 A1描述了一种气体传感器。该气体传感器具有两个场效应结构（测量场效应晶体管和基准场效应晶体管）。通过例如经由在敏感材料表面上吸附物质的分子来改变敏感材料的逸出功，测量场效应晶体管通道中的漏极电流可被影响。

发明内容

在该背景下，利用本发明介绍了按照主权利要求的用于分析流体组成部分的传感器装置以及用于分析流体组成部分的方法。有利的拓展方案从相应的从属权利要求和以下描述中得到。

气体传感器的灵敏度随温度增加而改变。因此可以使用与待分析气体隔开、然而被置于尽可能相同的环境条件下的基准传感器。在使用基准传感器信号的条件下，气体传感器的信号可以被校正。

诸如传感器晶体管的传感器也会经历老化，该老化受待分析流体的化学物理特性的影响。因此，传感器的信号由于老化会改变。该效应可以通过使用基准传感器得到识别。该基准传感器能够有利地与流体的待检测组成部分隔开。不会在基准传感器上引起信号的流体组成部分可能到达基准传感器，以使基准传感器象传感器那样老化。有利地，可以借助于老化能得到补偿的传感器提高测量精确度，因为能够实现较小的测量不确定性。

用于分析流体组成部分的传感器装置具有以下特征:

用于探测组成部分的第一传感器；

用于探测组成部分的第二传感器，其中第二传感器布置成与第一传感器相邻；和

过滤器，它构成为用于使组成部分远离第二传感器。

流体例如指的是机动车内燃发动机的废气。因此，该传感器装置例如可以在机动车中使用。此外，流体可以指空气或呼吸气体。因此，该传感器装置例如可以作为空气分析系统使用，尤其是用于医学呼吸空气分析。该传感器装置可以理解为至少两个传感器的空间布置。传感器可以是化学敏感的传感器，例如以晶体管的形式。待探测的组成部分可以指流体的物种。除了待探测的组成部分外，流体还可以具有至少一个另外的组成部分。传感器可以构成为不能探测另外的组成部分中的至少一个。传感器可以布置在可用流体加载的空间中。第一传感器的构造可以与第二传感器的构造相应。第一传感器可以在载体上布置在第二传感器旁边。过滤器可以是机械式或催化式过滤器。该过滤器可以是多孔层。通过过滤器，第二传感器的敏感表面可以与组成部分隔开，使得组成部分只能通过第一传感器探测，而不能通过第二传感器探测。传感器分别可以构成为用于输出传感器信号。通过传感器信号的比较，导致第一传感器的传感器信号失真的干扰效应可以得到补偿。尤其是通过组成部分对第一传感器的影响引起的干扰效应可以被识别。

传感器可以是化学敏感的场效应晶体管（ChemFET）。为了探测流体中的化学物种，化学敏感的场效应晶体管可以具有作为栅电极的化学敏感的传感器面，它被预定为催化式。来自流体的物种的原子和/或分子可以在传感器面上积聚，以影响栅电极的电势。该电势影响流经晶体管的电流流通。该电流流通可以是流体中物种的浓度的尺度，因为积聚的原子和/或分子数量与流体中物种的浓度平衡。

第一传感器和第二传感器可以构成为用于探测流体的至少一个另外的组成部分。过滤器还可以构成为用于使至少一个另外的组成部分远离第二传感器。

该过滤器对于至少一个不可被第一传感器和第二传感器探测的流体组成部分来说是可通过的。该不可探测的组成部分在两个传感器上可以引起相同的老化现象并且因此相同地改变传感器的灵敏度，尤其是相同地减小传感器的灵敏度。借此，在校正第一传感器的信号时可以实现较大的可靠性。

该过滤器可以布置在第二传感器的传感器面上。该过滤器可以直接与所述传感器面相连。该过滤器还可以经由例如中间层与所述传感器面相连。通过在所述传感器面上布置过滤器，该过滤器可以在传感器或传感器装置的制造过程期间被直接施加。

该过滤器可以构成为用于使组成部分转换成不可被第一传感器和第二传感器探测的流体物种。为此，该过滤器可以具有起催化作用的材料。不可探测的流体物种可以是化学物种，传感器不对该化学物种具有受体或敏感性。

该过滤器可以构成为用于使流体的附加的组成部分积聚并且将所述附加的组成部分与组成部分组合成至少一个不可被第一传感器和第二传感器探测的流体物种。该过滤器还可以构成为用于使组成部分分裂成多个不可探测的物种。

该过滤器可以构成为用于使组成部分化合。当组成部分与过滤器接触时，该过滤器可以从流体中抽出组成部分。该过滤器可以将吸引力作用于组成部分。