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，其中从所述第一离子敏感电介质（Ｆｓｄ）和分析物（１００）之间的第一界面和第二离子敏感电介质（Ｓｓｄ）和分析物（１００）之间的第二界面之间的温度差来获得所述界面温度，并且从其上分别设置了所述第一离子敏感电介质（Ｆｓｄ）和第二离子敏感电介质（Ｓｓｄ）的第一电极（Ｆｅ）和第二电极（Ｓｅ）之间的电势差来获得所述表面电势；以及ｉｉ）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分析物中的离子敏感电介质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，用于确定分析物中的带电颗粒浓度。本发明专利技术还提出了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检测(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。炉可以根据能斯脱等式(Nernst equation)炉=W7(叫/ )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 H30\ Na+n = 1，对于Ca2+n = 2，以及ai、 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/界面一侧的活动性恒定，在所述隔膜/界面另一侧的离 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这种测量。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。甚至伪参考电极也存在一些缺陷，例如-复杂(昂贵)的集成、腐蚀性、界面泄露、食品和生物兼容性问题。
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 感器不要求传统的参考电极或伪参考电极。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-第一电极，其上设置有第一离子敏感电介质，所述第一电极配置用于经由第一 离子敏感电介质接触所述分析物，以获得所述第一离子敏感电介质和分析物之间的第一界-第二电极，其上设置有第二离子敏感电介质，所述第二电极配置用于经由所述第 二离子敏感电介质接触所述分析物，以获得所述第二离子敏感电介质和分析物之间的第二 界面；以及-控制装置，用于在所述第一界面和所述第二界面的温度差的至少两个不同的值 下测量所述第一电极和所述第二电极之间的电势差，以获得表面电势对界面温度曲线的至 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可以如下理解。在电化学传感器 中，在测量电极的表面发生感兴趣的反应。感兴趣的是控制所述测量电极的表面与溶液之 间界面两端的电势降。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其上设置了第一离子敏感电介质的第一电极。所述第一电极 配置用于经由所述第一离子敏感电介质接触所述分析物，以获得所述第一离子敏感电介质 和分析物之间的第一界面。所述电化学传感器还包括其上设置了第二离子敏感电介质的第 二电极。所述第二电极配置用于经由所述第二离子敏感电介质接触所述分析物，以获得所 述第二离子敏感电介质和分析物之间的第二界面。所述电化学传感器还包括控制装置，用 于在所述第一界面和第二界面之间温度差的至少两个不同的值下测量所述第一电极和第 二电极之间的电势差，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 控制装置确保所述第一电极和分析物之间界面的温度差达到第一值。随后，可以“读出”所 述第一电极和第二电极以给出与所述第一温度差相对应的电势差。对于与所述第一温度差 不同的至少一个第二温度差，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。一旦已经确定了所述斜率，可以根据斜率 计算相应的带电颗粒浓度。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，在根据本专利技术的电化学传感器中，并不要求所述参考电势是已 知的或者精确确定的，也不要求其不会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。此外，在本文档来自技高网...
【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：－第一电极（Ｆｅ），其上设置有第一离子敏感电介质（Ｆｓｄ），所述第一电极（Ｆｅ）配置用于经由第一离子敏感电介质（Ｆｓｄ）接触所述分析物（１００），以获得所述第一离子敏感电介质（Ｆｓｄ）和分析物（１００）之间的第一界面；－第二电极（Ｓｅ），其上设置有第二离子敏感电介质（Ｓｓｄ），所述第二电极（Ｓｅ）配置用于经由所述第二离子敏感电介质（Ｓｓｄ）接触所述分析物（１００），以获得所述第二离子敏感电介质（Ｓｓｄ）和分析物（１００）之间的第二界面；以及控制装置，用于在所述第一界面和所述第二界面的温度差的至少两个不同的值下测量所述第一电极（Ｆｅ）和所述第二电极（Ｓｅ）之间的电势差，以获得表面电势对界面温度曲线（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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