[發明專利]具有自供電微加熱器的氣體感測裝置

有效

• 申請號: 201610855423.0
• 申請日: 2016-09-27
• 公開（公告）號: CN107490606B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 薩伊德·阿茲米;伊拉恩·法爾賈米
• 申請（專利權）人: 戴諾賽恩斯公司
• 主分類號: G01N27/18
• 分類號: G01N27/18
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 蘇娟;徐年康

提供一種具有用于在確定在空氣或者呼吸樣本中存在一個或者多個氣體時減少功率使用和增強效率的自供電微加熱器的氣體感測裝置。氣體感測裝置包括襯底、耦合到襯底的感測層以及可操作地連接到感測層和具有至少一個薄片的加熱器元件。該薄片由鋅粉和活性炭的均勻混合物制成。來自環境空氣的氧被配置為在放熱反應中與鋅粉中的鋅離子相互作用以生成熱能，該熱能用于在感測層加熱至希望的溫度，由此允許在希望的溫度的感測層檢測空氣樣本中的一種或者多種氣體的存在或者比率。

有關申請

本申請要求對通過引用將全部內容結合于此、提交于2016年6月9日的第15/178,407號美國非臨時專利申請的優先權。

技術領域

這里的實施例主要地涉及用于確定在空氣樣本或者呼吸樣本中存在的氣體的設備。

背景技術

人類呼吸是復雜的并且在典型樣本中估計具有多達200種不同的氣體成分。這些氣體中的一些氣體存在數量小、比如十億分之1-100(ppb)，這帶來需要準確方法和設備恰當地檢測這些成分。

在本領域中可用的若干技術比如化學電阻分析用來確定在樣本中存在的氣體的比率。在這些分析中，在樣本中的氣體與傳感器相互作用，這使傳感器的電阻性質改變。化學傳感器的感測材料一般地被加熱至在50-700攝氏度這一范圍內的高溫。該加熱過程增加化學傳感器在某些溫度對存在的氣體的選擇性和靈敏度。通過測量一個或者多個化學傳感器在各種溫度的電阻，可以估計在樣本中存在的氣體的比率。因此，在執行化學電阻分析時關鍵的是通過使用微加熱器元件將每個傳感器加熱至特定溫度。

對于氣體感測應用來說，已經廣泛地報道開發微加熱器(微熱板)作為用于微傳感器的平臺。然而，微加熱器的成本和設計有挑戰性，特別是對于便攜和一次性氣體感測應用而言。例如必須在兩個電絕緣構件(例如SiO₂層)內嵌入蛇形多晶硅加熱器或者其它傳導材料，厚度為若干微米。另外，制作具有迅速加熱或者冷卻特性而表面易于清潔的低功率傳感器帶來許多挑戰。當前微加熱器具有這些限制并且需要額外電源、比如電池或者電源插座來操作。這限制設備的實用性并且給操作者帶來若干負擔。

這樣，需要一種解決現有技術的限制、有減少的功率要求的低功率氣體感測裝置，該氣體感測裝置包括自供電微加熱器。

發明內容

提供一種具有用于在確定在空氣或者呼吸樣本中存在一種或者多種氣體時減少功率使用和增強效率的自供電微加熱器的氣體感測裝置。氣體感測裝置包括襯底、耦合到襯底的感測層以及可操作地連接到感測層和包括至少一個薄片的加熱器元件，該薄片包括鋅粉和活性炭的均勻混合物，其中來自環境空氣的氧被配置為在放熱反應中與鋅粉中的鋅離子相互作用以生成熱能，該熱能用于將感測層加熱至希望的溫度，由此允許在希望的溫度的感測層檢測空氣或者呼吸樣本中的一種或者多種氣體的存在或者比率。

附圖說明

以下將參照附圖做出對本發明的一些實施例的具體描述，其中，附圖公開本發明的一個或者多個實施例。

圖1描繪氣體感測裝置的某些實施例的示意圖；

圖2描繪氣體感測裝置的熱生成機制的某些實施例的示意圖；

圖3描繪氨氣感測裝置的某些實施例的示意圖；

圖4描繪乙醇氣體感測裝置的某些實施例的示意圖；以及

圖5描繪丙酮氣體感測裝置的某些實施例的示意圖。

具體實施方式