本发明专利技术涉及一种用于确定分析物（１００）中带电颗粒浓度的方法，所述方法包括以下步骤：ｉ）确定表面电势对界面温度曲线（ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４）的至少两个测量点，其中将所述界面温度定义为测量电极和分析物（１００）之间界面的温度，其中在所述界面处限定所述表面电势；以及ｉ ｉ）根据所述曲线（ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４）的至少两个测量点的位置来计算所述带电颗粒浓度。仍然是电势电化学测量方法的这种方法使用了测量电极的表面电势的温度依赖性。本发明专利技术还提出了一种电化学传感器和电化学传感器系统，用于确定分析物中的带电颗粒浓度。本发明专利技术还涉及可以用于确定带电颗粒浓度的各种传感器，即ＥＧＦＥＴ和ＥＩＳ电容器。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电化学传感器，用于确定分析物中的带电颗粒浓度，涉及一种包 括这种传感器的半导体器件，涉及一种包括这种传感器的RFID标签，以及涉及一种用于确 定分析物中的带电颗粒浓度的电化学传感器系统。本专利技术还涉及一种确定分析物中的带电 颗粒浓度的方法。
技术介绍
pH值是每一种(水)溶液的积分参数。PH值描述了溶液是碱性或酸性的程度。在 较宽的范围内，可以将PH值很好地近似为pH = -log，其中表示溶液中以mol/L为 单位的氢离子浓度。测量酸溶液的PH值在工业界和实验室中是常规作业，用于工艺控制和 分析。然而，如果PH测量单元(传感器加上电子设备)变得足够廉价，pH值测量可以引起 更宽范围应用的注意。例如，PH测量在供应链中监测(液体)易腐烂物的质量具有较大的 潜力，甚至对于客户自己本身有很大的潜力。可以将用于测量离子浓度(具体地PH值)的 实验技术划分为两类，非电化学方法，例如光学(示踪染料)、催化剂和聚合物膨胀体(凝胶 体)，以及电化学方法。电化学方法广泛用于工业和实验室的许多应用。电化学离子浓度传 感器依赖于电势原理，即他们测量固/液界面或隔膜两端的电势P，所述电势是待确定的离 子浓度的函数。沪可以根据能斯脱等式炉= ^7(叫)In(Va2)来计算，其中k是波尔兹曼常 数，T是K氏绝对温度，q是基本电荷，η是离子电荷(例如，对于Η30+、Na+n = 1，对于Ca2+n =2，以及&1、a2是隔膜/界面两侧的活动性。将隔膜/界面(1和2)两侧的离子浓度按照活动性表示为％ = fi*Ci，其中&表 示相应的活动性系数(对于稀释电解液，fi = 1)，以及Ci表示相应的离子浓度。根据能斯 脱等式，电极电势是如果保持隔膜/界面另一侧的活动性恒定，在所述隔膜/界面一侧的离 子活动性的对数函数。依赖于由“a”描述的离子类型，所述传感器对于H3O+离子、Na+离子、 Ca2+离子等敏感。所有主要的pH(离子)测量电极根据上述原理工作，包括众所周知的玻璃电极 (已经开发了分别对于pH、pNa、pK等敏感的不同玻璃成分)、锑电极、ISFET(离子敏感场效 应晶体管)和EIS电容器(电解液绝缘体半导体电容器，这里平带(flat-band)电压是电 解液的pH/pNa/pK/等的函数)。为了测量电势差(即电压)，需要参考电极；对于ISFETS和EIS器件，参考电极也 限定了电解液电势以设置工作点或者进行电容电压(C-V)测量。参考电极相对于电解液电 势的电势必须保持恒定，而与电解液成分无关。除了标准氢电极之外，Ag/AgCl电极是最公 知参考电极。Ag/AgCl电极由与良好定义的电解液(通常是3mol/L的KCl)接触的氯化银 线。分析物和电解液之间的电流接触经由图案来建立，例如来自于玻璃或陶瓷的多孔玻璃 料。在操作期间，电解液必须连续地流出参考电极进入分析物。其他参考电极(例如氯化 亚汞(基于汞)或T1/T1C1电极)用于特定应用，例如在升高的温度。它们的原理与Ag/ AgCl电极的相同，特别是关于经由图案实现的液体电解液和接触的使用。已知电化学传感器的问题是它们要求具有参考分析物的精确参考电极，以便根据 所测量的电势(差)来确定带电颗粒浓度。使用参考电极、特别是使用精确的参考电极包 含例如下述的多种难题-在参考电极中通过所述图案的电解液外流是必不可少的。这意味着需要定期对 电解液进行整流。此外，压力条件必须使得确保外流，即分析物中的压力不能高于参考电极 中的压力(否则，分析物进入参考电极并且改变其电势，这就是所谓的参考电极中毒)；-参考电极中图案的堵塞引起测量误差(依赖于应用需要定期的清洁)；-大多数参考电极具有相当大的尺寸，使得难以/不可能将它们集成到微型化的 器件中。存在一些微型参考电极，但是它们具有有限的寿命(因为不能重新填充参考电解 液)；-参考电极具有有限的温度范围，例如对于较高的温度必须使用T1/T1C1电极；以 及-一些参考电极可能会对于其他环境参数起反应，例如Ag/AgCl电极中的银是光 敏的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于确定带电颗粒浓度的电化学传感器，所述电化学传 感器不要求产生已知电势的传统参考电极。本专利技术由独立权利要求限定。从属权利要求限定了有利的实施例。在第一方面，本专利技术涉及一种电化学传感器，用于确定分析物中的带电颗粒浓度， 所述传感器包括-测量电极，用于测量在工作时所述测量电极和其中浸没测量电极的分析物之间 界面处的表面电势；以及-控制装置，用于测量所述界面的至少两个不同温度下的表面电势，以获得表面电 势对界面温度的曲线的至少两个测量点。根据本专利技术的电化学传感器的这些特征的效果如下。在电化学传感器中，在测量 电极的表面发生感兴趣的反应。感兴趣的是测量所述测量电极的表面与溶液之间界面两端 的电势(即表面电势)。然而，如果不在溶液中放置另一个电极，将不可能控制或者测量这 种表面电势。因此，必须考虑两种电势，任一个这种电势都不能独立地测量。在根据现有技 术已知的电化学传感器中参考电极为什么必须产生相当精确的参考电压的原因在于如果 不这样的话，就不能够根据能斯托等式确定带电颗粒浓度，即必须知道表面电势的绝对值。专利技术人已经认识到了也可以按照不同的方式来确定带电颗粒浓度，即可以根据表 面电势对温度的曲线来确定带电颗粒浓度，并且具体地根据该曲线的斜率来确定。为了这 么做，所述电化学传感器包括测量电极，用于测量在工作时所述测量电极与其中浸没所述 测量电极的分析物的界面处的表面电势。所述电化学传感器还包括控制装置，用于测量所 述测量点电极和所述分析物之间界面的至少两个不同的温度，以获得表面电势对界面温度 曲线的至少两个测量点。所述电化学传感器使得能够如下实现分析物中带电颗粒浓度的确定。首先，所述 控制装置确保所述测量电极和分析物之间界面的温度达到第一值。随后，可以“读出”所述测量电极以给出与所述第一温度相对应的表面电势。对于与所述第一温度不同的至少一个 其他温度随后重复这两个步骤，给出了表面电势对温度曲线的至少两个测量点的总数，并 且使得能够确定相应的斜率。在所述曲线中的至少两个测量点的相应电势的绝对值依赖于 由参考电极所限定的分析物的绝对电势。然而，并不要求所述参考界面电势是已知并且精 确确定的，即其不随着带电颗粒浓度而变化，因为所述带电颗粒浓度是由所述曲线的斜率 确定的。一旦已经确定了所述斜率，可以根据所述斜率计算相应的带电颗粒浓度。为此目 的，伪参考电极就足够了。这样命名伪参考电极是因为其并没有保持恒定的电势(电势依 赖于分析物组分)；因此通过定义可知，伪参考电极并不是真实/实际的参考电极。然而， 其电势按照明确的方式依赖于不同条件；如果所述条件是已知的，可以计算所述电势；并 且可以将所述电极用于参考电势。在根据本专利技术的传感器的实施例中，所述控制装置包括温度设置装置，配置用于 将所述界面的温度设置为所述界面的至少两个不同温度。提供这种温度设置装置是实现测 量电极和分析物之间界面的至少两个不同温度处表面电势测量的第一种方式，以获得所述 曲线的至少两个测量点。在根据本专利技术的传感器的实施例中，所述温度设置装置包括加热器和/或冷却 器。使用这两个部件的至少一本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种电化学传感器，用于确定分析物（１００）中的带电颗粒浓度，所述传感器包括：－测量电极，用于在工作时测量所述测量电极和其中浸没测量电极的分析物（１００）之间界面处的表面电势；以及－控制装置，用于测量所述界面的至少两个不同温度下的表面电势，以获得表面电势对界面温度的曲线（ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４）的至少两个测量点。
【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：马蒂亚斯·梅兹，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL
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