[发明专利]多层比色传感器

说明书

背景技术

检测化学被分析物例如有机化学被分析物的能力在包括环境监测等的多种应用中是重要的。对被分析物的此类检测和/或监测在例如个人监测器(如可由个人佩戴或携带的监测器)和/或区域监测器(如可置于所需环境中的监测器)中尤其有用。

已经开发出了许多用于检测化学被分析物的方法，例如光学法、重量分析法、微电子机械法和比色法。虽然比色设备目前可用于一范围内的被分析物，但大多是基于使用染料或有色化学指示剂来检测。此类化合物通常是选择的，这意味着可能需要多个传感器来检测各类化合物。此外，其中的许多系统由于光漂白或不良副反应而存在寿命有限的问题。许多此类系统还依靠复杂或笨重的光电元件进行光学询问。

发明内容

本申请公开了用来检测被分析物存在的方法和装置。这些方法和装置可包括至少一种感测元件，该感测元件包括至少一个光学响应层，所述光学响应层至少包括一个对被分析物高度响应的子层和一个对被分析物响应最小的子层。

因此，在一个方面，本发明公开了一种用于感测被分析物的可光学询问感测元件，其在一个反射层和一个半反射层之间包括一个光学响应层，其中所述光学响应层至少包括第一对被分析物高度响应的子层和第二对被分析物响应最小的子层。

因此，在另一方面，本发明公开了一种制造用于感测被分析物的感测元件的方法，所述方法包括：在光学透明的基底上形成半反射层；在所述半反射层上面形成对被分析物响应最小的层；在所述被分析物响应最小的层上面形成对被分析物高度响应的层；以及在所述对被分析物高度响应的层上面形成被分析物可透过的反射层。

因此，在再一个方面，本发明公开了一种使用感测元件的方法，包括：设置可光学询问感测元件以感测被分析物，所述感测元件包括一个在反射层和半反射层之间的光学响应层，其中所述光学响应层至少包括第一对被分析物高度响应的子层和第二对被分析物响应最小的子层；以及将所述感测元件暴露于可能含有所关注被分析物的气氛中。

本发明的这些方面以及其他方面在下面的具体实施方式中将显而易见。然而，在任何情况下都不应将上述发明内容理解为是对受权利要求书保护的主题的限制，该主题仅受所附权利要求书的限定，并且在审查期间可以进行修改。

附图说明

图1为一示例性感测元件的一部分的侧剖视图。

图2为一示例性感测元件的一部分的侧剖视图。

图3为一示例性感测元件呈现的反射光谱的通用图示。

图4为示出感测元件光学响应层的侧剖视图。

图5为对于不同感测元件的实验数据图，示出感测元件暴露于不同浓度的受测被分析物时观察到的波长偏移。

在上述各图中，相同的附图标记代表相同的元件。除非另外指明，本申请中的所有附图均未按比例绘制，并且选择这些附图是为了示出本发明的不同实施例。具体地讲，除非另外指明，各个组件的尺寸仅用于展示性目的，并且不应从绘图推断各个组件的尺寸之间的关系。尽管在本申请中可能使用了例如“顶部”、“底部”、“上面”、“下面”、“下方”、“上方”、“前部”、“背部”、“向外”、“向内”、“向上”、“向下”、“第一”和“第二”的术语，但应当理解，除非另外指明，这些术语仅在其相对含义下使用。特别是，在给定上下文中将某些参数(如浓度)表征为“低于”、“在…中间”和/或“高于”应当理解为在该上下文中以相对(比较)含义进行解释(例如，“中间”浓度为所指的同一上下文中“低”浓度和“高”浓度之间的浓度)。

具体实施方式

本发明中的感测元件2示于图1和图2中的不同示例性实施例中。感测元件2为包括位于反射层240和半反射层220之间的至少一层光学响应层230的多层结构，这些层结合而构成所谓的在被分析物存在的情况下呈现反射光谱变化的干扰滤波器。感测元件2呈现出图3中通用图示的普通型反射光谱，该光谱包括在不同的波长的一个或多个峰(如181、183和184)和谷(如185)，并且在存在被分析物或被分析物浓度变化时可能改变(此处和本申请中的其它涉及浓度处均指感测元件所在的气氛中的被分析物浓度)。例如，足量被分析物的存在可能导致图3中的峰和谷移至更高(更长)的波长。一经视觉观察到暴露于足量被分析物时可能改变的外观(例如，相对主要的颜色、色调或深浅)，感测元件2所呈现的反射光谱就得以显现。因此，当暴露于足量浓度的被分析物时，感测元件2的外观可从第一(初始)外观改变为可与第一外观在视觉上分辨的第二外观。