用于监测空调和致冷过程的生物传感器制造技术

生物传感器（１０）保证对空调或致冷过程和系统的选定方面的实时监测。生物传感器（１０）包括带有生物制剂（２２）的生物组分元件（２０），生物制剂可操作地检测指示要监测的气温控制过程的选定方面的一种或多种被分析物。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术的背景本专利技术一般涉及生物传感器，且特别是涉及用于监测气温控制过程，如加热，通风，空调和致冷过程的生物传感器。生物传感器是包括三种基本元件的化学传感器活性生物组份元件，基本传感器元件和布置在中间的界面元件。生物组份包括生物制剂，如生物活性种类或仿生种类，其经过选择以与要监测的特定被分析物起特殊反应。生物制剂通常通过生化过程发生作用，以便与被分析物结合或将其转化成可测量的组份。在常规的传感器中使用的生物组分包括各种生物种类，如酶，抗原，抗体，受体，组织，整个细胞，细胞器官，细菌和核酸。传感器元件包括可操作以产生可测量的输出的物理部件，输出通常为电或光的信号，指示被分析物的存在，在某些情况下是被分析物的实际数量。在常规传感器中使用的传感器元件，例如包括电化学装置，光学装置，声学装置和量热装置。界面元件包括将传感器与生物组份分离的隔膜或涂层，且用作两者之间的连接。在常规的生物传感器中使用的界面的实例包括聚合物薄膜，电聚合涂层和自组合的单体。例如，常规的生物传感器包括微悬臂生物传感器，生物发光的生物指示传感器，光纤探测生物传感器，多孔硅光干涉生物传感器，和仿生传感器。微悬臂生物传感器包括MEMS传感器芯片，它可操作地与电子读出芯片相连。这种类型的生物传感器已经应用于通过抗体-抗原互相作用的生物监测。另外，已经应用这样的微悬臂生物传感器测量甲苯、丙酮、甲醇和甲醛的浓度。一般应用在这种类型生物传感器中的微悬臂包括硅或四氮化三硅。生物发光的生物指示传感器包括直接与集成电路接界的生物指示有机组织。可以遗传操纵的生物指示有机组织当检测到被分析物和IC检测到光信号时会发光。目前正在考虑可用于在IC的光传感部分或其附近捕集细胞的各种材料，包括琼脂/琼脂糖，藻酸盐，角叉胶，聚氨基甲酸乙酯和聚丙烯酰胺。捕集对于维持种群的生命力，提供营养，与IC接界，和提供保护以免受环境条件的影响是必需的。已经成功地应用生物发光的生物指示集成电路传感器来检测萘，苯，甲苯，乙苯，二甲苯，多氯联苯(PCB)。也已经设计出生物发光的生物指示器来用于检测异丙基苯，监测热震荡的基因表达式，监测氧化应力，检测汞和检测在生物薄膜中的藻酸盐的生产。已经开发出光纤探测生物传感器装置来用于远距检测悬浮烟雾状细菌。一个这样的生物传感器装置包括与自动射流单元成一整体的光纤生物传感器探测器，旋风式空气取样器，小型遥控飞机上的无线电接受器和电池。该生物传感器在光纤的损耗波区域内可以同时运行多个免疫测定。当探测器与含有被分析物的样品接触时，固定的抗体会与来自大量溶液中的被分析物特殊地结合。在损耗区还会结合任何荧光团。在损耗区内通过光线(使用激光荧光计)激励荧光团产生可检测的信号。已经使用光纤探测器来分析临床样品是否有致病菌，分析食品是否有毒素，分析地下水样品是否有污染物，以及分析环境样品是否有生物战争的试剂。一种远程生物传感器使用生物素-抗生物素蛋白系统以用于连接光纤探测器的锥形远端上的抗体。通过改变结合在光纤探测器上的抗体这种系统可以很容易地适合多种被分析物的检测。使用抗生物素蛋白-生物素交叉连接方法增加灵敏度并通过钝化对非特定抗体的玻璃表面减小非特定的相互作用。多孔硅基的光干涉生物传感器改变颜色以给出各种分子存在的信号。这种技术的基础是观察光干涉图案中的变化。将化学识别的分子如DNA或抗体的串接种到多孔硅芯片的表面上。介质的有效光学厚度可与光谱干涉图中峰值的顺序和波长关联。因此，可以用强度能量关系的傅里叶变换来计算出干涉层的有效光学厚度。由生物结合所引起的有效光学厚度(折射率与厚度的乘积)的变化将依据所包含的修改折射率的机理把干涉的图案转换成或长或短的波长，结果发射出不同的颜色且可以用作生物检测的非常灵敏的方法。多孔硅的光致发光是由于存在毫微/量子尺寸大小的硅晶体。已经应用这种技术开发出便携式手提生物传感器来检测范围广泛的化合物。可以用这种装置检测DNA，抗体，和生物素/抗生物素蛋白系统。仿生传感器本身并不使用生物元件来检测被分析物，而是使用化学反应模仿生物过程。仿生传感器一般包括能传送光的多孔固态基质，如硅胶，多孔的二氧化硅和多孔的浸取硼硅玻璃；发光二极管和用于检测发射光的光电晶体管；以及注入到基质中的自我再生的化学检测试剂。在一个设计用于检测一氧化碳的这种仿生传感器中，化学检测试剂是超分子的有机金属化学复合体，它模仿血红蛋白的功能，在固态基质的表面上自我组合。用于CO检测的化学检测试剂是可溶钯盐，钼和/或钨盐，铜盐，如α-环糊精的分子密封剂的混合物。一旦该固态传感器暴露在CO环境下，化学试剂就经受它的光强度的变化。在没有CO的空气中化学检测元件可以通过自我再生过程以与环境中CO减小的速度成比例的速率逆转它们的光谱变化。传感器的响应特征(灵敏度和响应时间)可以设计成通过控制化学检测试剂的配制过程去满足特定的标准或应用。美国专利5,063,164号公开了为检测乙烯而开发的仿生传感器。在一个公开的实施例中，提供生物传感器以用于检测在居住或商业建筑物的空调系统中的细菌，真菌，代谢物，易挥发的有机化合物或特殊的过敏原。在另一个公开的实施例中，提供生物传感器以用于检测在居住或商业系统中是否存在从蒸发器盘管泄漏的致冷剂。由于潜在的对大气环境的有害影响和几种可替换的致冷剂的毒性，对致冷剂泄漏的检测是极其重要的。在再一个公开的实施例中，提供生物传感器以用于检测在空调或致冷系统中的细菌或真菌的生长；例如检测在商业建筑物空调系统，热水器或冷却塔中是否存在Legionella细菌；或者检测在冷藏食品储存容器中是否存在Ecoli细菌。在又一个公开的实施例中，提供生物传感器以用于检测在冷藏食品储存容器中是否存在某些指示水果或蔬菜成熟或食物腐败的代谢物，例如乙烯，和/或测量该代谢物的浓度。在又一个公开的实施例中，提供生物传感器以用于检测在冷藏运输容器中是否存在二氧化碳，和/或测量二氧化碳的浓度，该冷藏运输容器用于将易腐败的产品保持在氧气减少的环境中。也可以用这样的生物传感器监测房间中的二氧化碳的浓度，以便提供用于控制进入到房间中的新鲜空气的通风的控制信号。在又一个公开的实施例中，提供生物传感器以用于检测是否存在一化学品，该化学品为金属部件的腐蚀产生的副产物。在又一个公开的实施例中，提供生物传感器以用于检测在吸收冷却装置中，例如在商业建筑物空调系统的吸收冷却装置中是否存在氢气。冷却装置中的氢气的浓度是冷却装置内腐蚀量的指示。优选实施例的描述现在参考附图说明图1，图1说明适合用于实时监测加热、通风、空调或致冷过程或其他气温控制过程的选定方面的生物传感器10。生物传感器10包括带有生物制剂22的生物组份元件20，该元件可操作地检测作为要监测的气温控制过程选定方面的指示的一个或多个被分析物。如图1中说明的那样，生物组份元件20是以悬臂的形式支持在基本传感器元件30上，该基本传感器元件还可操作地从输入信号产生可测量的输出信号。界面层40在至少部分基本传感器元件30上布置在生物组份元件20和基本传感器元件30中间并与两者都接触。虽然在图1中被描述为微悬臂生物传感器，但应该理解生物传感器10可以用其他的物理结构形成而不会背离本专利技术的宗旨和范畴。每种被分析物包括由微生物产生的作为其代谢过程的副本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于实时检测加热、通风、空调或致冷过程所选定方面的生物传感器设备，其包括：从一输入信号可操作地产生一可测量的输出信号的传感器元件；以及一与传感器元件可操作地相联的生物组份元件，该生物组份元件包括一生物制剂，它可操作地检测作为被监测过程的该方面的指示的一被分析物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S查特吉，S萨雅帕尔，H米彻尔斯，R迈因策尔，JB赫茨伯格，
申请(专利权)人：卡利尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]