專利名稱：用于檢測低濃度分析物的傳感器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測低濃度分析物的傳感器系統(tǒng)，以及一種相應的用于檢測
低濃度分析物的方法。
背景技術(shù)：
在許多應用情況中，需要能夠?qū)缫后w中的特定物質(zhì)進行采集或檢測。這些物 質(zhì)例如可以是水中，尤其是飲用水中的毒素、農(nóng)藥或其它有害物質(zhì)。在此通常必須采集或檢 測濃度已經(jīng)很低的此類物質(zhì)。 為此可以使用在現(xiàn)有技術(shù)中公知的各種分析方法。其例如為在1999年的 《Today' s Chemist at Work》(8，10，42)中所公開的原子吸收光譜(AAS)、原子發(fā)射光譜 (AMS)或者原子質(zhì)譜(AMS)。其中原子質(zhì)譜法為最靈敏的方法。然而這三種方法全都需要 極其昂貴的設備。這種類型的設備并不適用于例如對飲用水供給進行實時監(jiān)控。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種足夠精確及靈敏的用于檢測水中低濃度 分析物的傳感器系統(tǒng)，以及一種相應的用于檢測水中低濃度分析物的方法，該方法成本低 廉并且尤其能夠?qū)崿F(xiàn)實時監(jiān)控。 本發(fā)明的技術(shù)問題通過一種具有權(quán)利要求1特征的用于檢測低濃度分析物的傳 感器系統(tǒng)以及一種具有權(quán)利要求ll特征的方法來解決。從屬權(quán)利要求、以下的描述及附圖 則給出了優(yōu)選實施方式。 根據(jù)本發(fā)明的傳感器系統(tǒng)用于檢測尤其是水中、特別是飲用水中離子形式的低濃 度分析物。所述傳感器系統(tǒng)包括至少一個傳感元件，該傳感元件具有至少一個檢測區(qū)域。該 檢測區(qū)域構(gòu)造成在其表面能夠檢測或采集至少一種分析物。這意味著在根據(jù)本發(fā)明的傳感 器系統(tǒng)中，通過傳感元件的檢測區(qū)域識別周圍環(huán)境中存在的待檢測的分析物。在此傳感元 件至少構(gòu)造成，肯定能夠識別出分析物的存在，但是優(yōu)選構(gòu)造成，還能夠檢測分析物的量。
此外，根據(jù)本發(fā)明的傳感器系統(tǒng)構(gòu)造成，設有充電電源或電壓源，通過該充電電源 或電壓源可為傳感元件的檢測區(qū)域加載電壓或電荷。由此在檢測區(qū)域和周圍環(huán)境之間可以 產(chǎn)生電勢差，因此使得位于周圍環(huán)境(例如周圍的液體)中的分析物電化學地積聚在檢測 區(qū)域上。隨后可以在該檢測區(qū)域上通過傳感元件來檢測分析物。 此外通過所述系統(tǒng)還可以實現(xiàn)，就是在液體中的待檢測分析物濃度很低時，在傳 感元件的檢測區(qū)域上也可以提供更易于檢測或采集的較高濃度的分析物。這使得可以使用 成本低廉且不具有對于檢測低濃度分析物所必需的靈敏度的傳感元件。 另一個優(yōu)點在于，這一過程是可逆的，即可以通過關(guān)掉電源或改變極性實現(xiàn)使積 聚的物質(zhì)或離子離開檢測區(qū)域的表面，從而使檢測區(qū)域再次恢復其初始狀態(tài)。這使傳感器 系統(tǒng)能夠長期地使用而無需更換傳感元件。 此外，通過根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以極其簡單地控制或檢測何種物質(zhì)或離子積聚在
4檢測區(qū)域。因此，不必為了吸引特定的待檢測物質(zhì)或者促進這種物質(zhì)或分析物的積聚而以 特殊的方式來設計檢測區(qū)域。 當檢測區(qū)域與周圍環(huán)境之間的電勢差大到超過待檢測分析物的電離電勢時，才能 夠?qū)崿F(xiàn)周圍液體中待檢測分析物的運動或集中。因此，可以通過在檢測區(qū)域加載的電壓、即 電勢差來控制何種分析物積聚在表面的檢測區(qū)域。出于對特定物質(zhì)或分析物的電離電勢的 認知，可以在檢測當前電勢差并同時檢測傳感元件的測量結(jié)果時，將該測量結(jié)果與電離電 勢與所檢測到的電勢差相等的特定的分析物相對應。這可以通過適當?shù)姆治鲅b置來完成。
傳感元件本身是彈簧懸臂傳感器(Federbalken-Sensor)(微懸臂梁傳感器， Microcantilever-Sensor)。額外設置的、在傳感元件的檢測區(qū)域和周圍區(qū)域之間產(chǎn)生電勢 差的電壓源僅用于使待檢測的物質(zhì)或分析物積聚到傳感元件上，使得待檢測物質(zhì)或分析物 在低濃度時也可以通過傳感元件被檢測到。也就是說，通過電勢差可以使位于傳感元件上 的待檢測分析物或離子的濃度高于在液體的其它區(qū)域中的濃度。這使得可以使用公知的、 其它靈敏度較低或靈敏度不足的傳感元件，但盡管如此仍然能夠達到所期望的較高的靈敏 度。此外，可以省去用于使待檢測分析物積聚或集中在傳感器上的不可逆的系統(tǒng)。
彈簧懸臂傳感器基于當分析物積聚在表面上時表面張力 (0berf laechenspa皿ng)的變化。對這種變化的檢測或測量基于共振頻率的變化，或者基于 彈簧懸臂的彎曲來實現(xiàn)。這可以通過壓電材料或者借助于激光光束的反射來測量。這種傳 感器對于質(zhì)量變化非常靈敏并且能夠探測明顯小于lpg(皮克)的質(zhì)量變化。
優(yōu)選的是，電壓源與檢測區(qū)域以及反電極連接，使得由電壓源所產(chǎn)生的電壓施加 在檢測區(qū)域和反電極之間。在此，反電極和檢測區(qū)域都處于要對分析物進行檢測的液體中。 作為反電極的替代，也可使電壓差或者電勢差施加在檢測區(qū)域和地(例如管道的周壁)之 間。此外也可以采用其它的方式將電荷施加至檢測區(qū)域。 如上所述，優(yōu)選由電壓源所產(chǎn)生的電壓等于待檢測分析物的電離電勢，或者選擇 為高于該電離電勢。當高于電離電勢時會發(fā)生待檢測分析物的離子化，從而使得待檢測分 析物隨后由于其電荷而向檢測區(qū)域移動并積聚在檢測區(qū)域。這樣，就可以在檢測區(qū)域檢測 在此處積聚的分析物的存在，以及必要時檢測在此處積聚的分析物的量。
還優(yōu)選的是，電壓源構(gòu)造成，電荷或電壓的絕對值和/或極性可變，尤其是可隨其 時間的變化而變化。由此可以使電壓這樣改變使得能夠?qū)崿F(xiàn)各種電離電勢，從而使不同的 分析物積聚在傳感元件的檢測區(qū)域。以此方式可以使用同樣的通用傳感元件探測不同的分 析物。此外，如上所述，還可以通過使電壓降低到分析物的電離電勢之下或者干脆顛倒電壓 的極性來使積聚在檢測區(qū)域表面的分析物再次離開檢測區(qū)域。由此可實現(xiàn)可逆的過程。如 果此時電壓在時間變化中周期性地達到或高于待檢測分析物的電離電勢并在過后再次低 于待檢測分析物的電離電勢，則能夠?qū)崿F(xiàn)對介質(zhì)或液體中分析物的近似連續(xù)的檢測。
特別優(yōu)選的是，在汽提過程中(Stri卯ing-Prozess)實現(xiàn)對分析物的檢測，在汽 提過程中電壓變化在時間上是這樣進行的電壓首先上升到超過待檢測分析物的電離電勢 或上升至待檢測分析物的電離電勢，從而使分析物積聚在檢測區(qū)域。隨后電壓再次下降，從 而低于電離電勢，此時分析物或離子再次離開檢測區(qū)域。這樣，通過傳感元件可以檢測分析 物積聚的狀態(tài)與隨后分析物離開的狀態(tài)的差別，并由此特別是還可以確定分析物的濃度或
還優(yōu)選的是，傳感元件構(gòu)造成產(chǎn)生與位于檢測區(qū)域上的分析物的濃度相關(guān)的輸出 信號。以此方式不僅可以確定周圍介質(zhì)中分析物的存在，而且可以確定分析物的量，即濃度。 特別優(yōu)選的是，設有分析裝置，其用于對傳感元件的輸出信號和施加在傳感元件 的檢測區(qū)域上的當前電壓進行檢測并共同進行分析。因為能夠測量當前電壓，所以以此方 式，如上所述，能夠?qū)鞲性z測的值唯一地與特定的分析物相對應。在此尤其是在測量 過程中可以高于或低于待確定分析物的電離電勢，從而能夠在傳感元件上檢測到在低于電 離電勢的狀態(tài)與等于或高于電離電勢的狀態(tài)之間的信號差。因此以此方式能夠檢測到具有 該電離電勢的特定分析物的存在，尤其是如果傳感元件能夠進行定量測量，則還能夠確定 在周圍液體中分析物的濃度。 理想的是，電壓連續(xù)變化，使得至少有規(guī)律地高于或低于某種特定分析物的電離 電勢，從而能夠近乎連續(xù)地檢測該分析物。還優(yōu)選的是，使電壓這樣變化，即依次高于或低 于不同分析物的電離電勢。這樣就能夠在高于或低于特定的電離電勢時，檢測傳感元件的 當前測量值差，以確定恰好具有該電離電勢的相應分析物的存在，以及必要時確定該分析 物的濃度。以此方式可以在同一過程中利用同一傳感元件檢測不同的分析物。
根據(jù)另一種優(yōu)選的實施方式，設有電壓測量系統(tǒng)，其用于檢測傳感元件與周圍環(huán) 境之間的電壓。該電壓測量系統(tǒng)可以集成在電壓源中，或集成在電壓源的控制裝置中，因此 在電壓生成時能夠直接獲知電壓值并提供給分析裝置。替代地，還可以設置單獨的電壓測 量系統(tǒng)，其優(yōu)選連續(xù)地檢測位于檢測區(qū)域的電壓差。 為此還優(yōu)選設置參考電極，并且電壓測量系統(tǒng)構(gòu)造為用于檢測在所述參考電極和 傳感元件的檢測區(qū)域之間的電壓。在特殊的實施方式中，參考電極可以同時用作反電極 (Gegenelektrode)，在該反電極和檢測區(qū)域之間施加有電壓。 特別優(yōu)選的是，電壓源構(gòu)造為，使電壓源所產(chǎn)生的電壓這樣變化，即在時間變化中 電壓首先快速地，即優(yōu)選直接從零上升到預定值，然后從該預定值緩慢地、優(yōu)選線性地下 降。特別優(yōu)選的是，在電壓下降期間進行實際的電壓測量。為此，電壓首先快速上升到高于 待檢測分析物的電離電勢的值，而后緩慢地下降，從而再次下降到低于該電離電勢。在此， 對于在待分析的液體中存在相應的分析物的情況，會導致傳感元件輸出信號中的跳動，從 該跳動能夠推斷出相應分析物的存在并在必要時對該分析物進行定量測定。也就是說，在 此當積聚在檢測區(qū)域的分析物再次離開檢測區(qū)域時，進行對傳感元件上的分析物的測量或 檢測。相反，也可以實施當分析物積聚在檢測區(qū)域上時進行測量的方法。
還優(yōu)選的是，設有控制裝置，其為了優(yōu)選自動地檢測至少一種分析物(優(yōu)選多種 分析物)，控制電壓源以得到期望的特征電壓或電壓變化曲線。在此，該控制裝置可以集成 在分析裝置中，該分析裝置同時檢測當前的電勢差和傳感元件的輸出信號。如上所述，優(yōu)選 電壓連續(xù)變化，以使分析物集中或積聚在傳感元件的檢測區(qū)域上，并再次離開檢測區(qū)域。
此外，本發(fā)明涉及一種用于檢測水中，尤其是飲用水中低濃度分析物或離子的方 法。根據(jù)本發(fā)明，在所述方法中使用構(gòu)造為用于檢測至少一種分析物的傳感元件。其中，傳 感元件如上所述構(gòu)造為彈簧懸臂傳感器。這種傳感器易于檢測表面上的分子或離子。根據(jù) 本發(fā)明，通過對傳感元件的檢測區(qū)域加載電壓，或者相對于周圍環(huán)境對檢測區(qū)域充電，來實 現(xiàn)分子或離子的積聚。傳感元件的檢測區(qū)域是對所積聚的物質(zhì)或分子實際上進行檢測的區(qū)
6域。通過所加載的電壓會產(chǎn)生電勢差，待檢測的分析物由于該電勢差而向檢測區(qū)域移動，并 集中或積聚在所述檢測區(qū)域。此外，通過適當選擇電壓優(yōu)選使分析物再次離開檢測區(qū)域。也 就是說，該電壓用于將待檢測分析物帶到傳感元件的檢測區(qū)域并優(yōu)選集中在那里，從而可 以通過傳感元件檢測分析物。 此外，優(yōu)選這樣選擇電壓，使其等于或高于待檢測分析物的電離電勢。由此使分析
物離子化，并由于該分析物的電荷而被引至檢測區(qū)域的表面且積聚在那里。 還優(yōu)選的是，電壓的絕對值和/或極性變化，在此電壓在時間變化中達到或超過
待檢測分析物的電離電勢。由此可以連續(xù)地執(zhí)行所述的方法，因為通過電壓的變化能夠使
分析物積聚在檢測區(qū)域的表面并隨后可使其再次離開所述檢測區(qū)域。因此如上所述，可以
在積聚期間或在離開期間進行測量。 還優(yōu)選的是，傳感元件的輸出信號與同時施加在檢測區(qū)域上的特定電壓相對應。 以此方式可以確定，是何種分析物或什么樣的分析物位于檢測區(qū)域表面上。這種識別通過 分析物的特征電離電勢來實現(xiàn)。當電壓位于該區(qū)域上或者正在實施測量期間，低于或高于 該電勢，傳感元件的測量值能夠與具有該特定電離電勢的分析物唯一地對應。
根據(jù)一種特別優(yōu)選的方法，這樣選擇電壓的時間變化，使得電壓首先直接上升到 高于至少一種待檢測的分析物的電離電勢的最大值。這導致該分析物電離，并使該分析物 積聚在檢測區(qū)域的表面。隨后電壓從該最大值開始下降，即電壓優(yōu)選線性地下降，在此再次 低于電離電勢。 一旦低于電離電勢，分析物再次從檢測區(qū)域的表面散開，從而使傳感元件的 測量值突然改變。這種測量值上的不同可用于確定具有特征性電離電勢的分析物的存在， 在此優(yōu)選由測量值的差還能夠確定周圍液體中分析物的量，即分析物的濃度。還優(yōu)選的是， 電壓上升到高于不同分析物的多個電離電勢的最大值，然后電壓這樣下降，即依次低于各 個電離電勢，在此在每次低于一個電離電勢時對恰好具有該電離電勢的分析物進行測量。 由此能夠在一個測量過程中確定不同的分析物。該過程可以直接地彼此銜接，優(yōu)選連續(xù)地 重復，從而可以近似連續(xù)地進行測量。


下面將參照附圖對本發(fā)明進行示例性描述。其中 圖1示出了在使用彈簧懸臂傳感器的情況下本發(fā)明的第一個優(yōu)選實施方式的示 意圖， 圖2a和圖2b示出了彈簧懸臂傳感器的工作原理示意圖，
圖3a示出了電壓變化曲線， 圖3b示出了在根據(jù)圖3a的電壓變化曲線下彈簧懸臂傳感器的彎曲曲線， 圖4a和圖4c示出了根據(jù)另一優(yōu)選實施方式的電壓變化曲線， 圖4b和圖4d示出了屬于根據(jù)圖4a和圖4c的電壓變化曲線的彈簧懸臂傳感器的
彎曲曲線。
具體實施例方式
根據(jù)圖1，傳感器系統(tǒng)2包括彈簧懸臂形式的傳感元件4。在彈簧懸臂4上檢測 區(qū)域6構(gòu)造為工作電極(Arbeitselektrode)。彈簧懸臂4的第一端部鉸接在基本構(gòu)件
7(Basiselement) 8上。相對的自由長端10可自由運動，即彈簧懸臂4可以從鉸接區(qū)域在基 本構(gòu)件8上彎曲。 如圖2a和圖2b示意性所示，通過傳感元件4對特定分析物進行檢測。在圖2a中 示出了傳感元件4的靜止狀態(tài)，該傳感元件4從基本構(gòu)件8出發(fā)基本上筆直地延伸。在傳 感元件4的表面，即檢測區(qū)域6上沒有元素積聚。在圖2b示出的狀態(tài)中，分析物的元素或 分子12積聚在檢測區(qū)域6上。分子12在傳感元件4的表面上的積聚導致表面張力的變化 和彈簧懸臂的彎曲或偏轉(zhuǎn)。傳感元件或懸臂4的這種偏轉(zhuǎn)例如可以通過設置在傳感元件4 上或設置在傳感元件4中的壓電元件來測量。替代地例如還可以通過使激光束反射到傳感 元件4上來確定這種彎曲。 分子12或分析物12以電化學的方式積聚在檢測區(qū)域6的表面上。為此電壓源或 電壓發(fā)生器14通過第一導線16與構(gòu)成工作電極的檢測區(qū)域6連接。電壓發(fā)生器14通過 第二導線18與反電極20連接。檢測區(qū)域6和反電極20都浸在要確定的分析物所在的液 體中。以此方式可以通過電壓發(fā)生器14產(chǎn)生檢測區(qū)域6和反電極20之間的電壓，即相對 于周圍環(huán)境對檢測區(qū)域6充電。當檢測區(qū)域6和周圍環(huán)境的電勢之間的電壓超過分析物的 電離電勢時，檢測區(qū)域6和周圍環(huán)境之間的電勢差導致分析物的電離，因此分析物向檢測 區(qū)域6移動并以電化學的方式積聚在那里，從而如圖2b所示造成懸臂4的彎曲。該過程是 可逆的，其中，電壓發(fā)生器14所產(chǎn)生的電壓再次降低到該分析物的電離電勢之下。然后分 析物的分子又離開檢測區(qū)域6。 此外，在根據(jù)圖1的實施例中設有電壓測量系統(tǒng)22，其通過第一導線24與檢測區(qū) 域6連接。電壓測量系統(tǒng)22通過第二導線26與參考電極28連接，該參考電極28同樣浸 在待確定分析物所在的液體中。通過檢測到的在參考電極28和檢測區(qū)域6之間的電壓，可 以根據(jù)分析物的電離電勢準確地識別分析物。在示出的實施例中使用反電極20。然而也可 以省去反電極20。在沒有反電極20時，檢測區(qū)域6也能夠相對于周圍環(huán)境被充電。例如， 可考慮的是，將參考電極28同時用作反電極20。 對檢測區(qū)域6和參考電極28之間的電壓差的檢測使得可以通過確定傳感元件4 的測量結(jié)果在哪個電壓下發(fā)生變化來將傳感元件4的測量結(jié)果與特定的分析物相對應。當 所述電壓等于特定的分析物的電離電勢時，可由此確定，由傳感元件4同時檢測到的測量 結(jié)果的變化正好是由具有通過電壓測量系統(tǒng)22所檢測到的電離電勢的分析物引起的。根 據(jù)圖3a和圖3b對這種測量的功能進行詳細描述。其中圖3a示出了關(guān)于時間t的電壓變 化曲線U，如其由電壓發(fā)生器14在檢測區(qū)域6和周圍環(huán)境之間產(chǎn)生、并通過位于檢測區(qū)域6 和參考電極28之間的電壓測量系統(tǒng)22所檢測的那樣。圖3b示出了關(guān)于時間t的屬于傳 感元件4的偏轉(zhuǎn)角e 。首先，電壓U在電壓變化曲線的第一部分30中基本上直接上升到在 電壓變化曲線的第二部分32中占主導地位的電壓水平。在此超過至少一種待確定的分析 物的電離電勢36。在電壓曲線的第二部分32中，電壓首先恒定地保持在高于電離電勢36 的水平，直到時刻、。在超過電離電勢之后，越來越多的分析物的分子12積聚在傳感元件 4上，如圖2b所示。這導致傳感元件4的偏轉(zhuǎn)角e增加，直到達到其最大值38。隨后電壓 從時刻^開始在電壓曲線的第三部分34中線性地下降到0，在此電壓的這種下降明顯比電 壓在電壓曲線34的第一部分30中的上升慢。當位于電壓曲線的第三部分34中的電壓低 于電離電勢36時，這導致在檢測區(qū)域36積聚的分析物或分子12非常快地再次離開，因此在該時刻彎曲角e非常快地減小到0，如圖3b所示。在對傳感元件4進行相應地校準時， 可以由在低于電離電勢36之前的最大彎曲角38和低于電離電勢36之后的彎曲角e (理 想狀態(tài)=0)得出在周圍液體中具有電離電勢36的分析物的濃度。 圖3a中示出的電壓變化曲線可以周期性地重復，從而能夠近乎連續(xù)地在液體中 進行測量。如果選擇電壓變化曲線使得電壓在該電壓變化曲線的第一部分30中上升時超 過多個位于不同電勢水平的、不同分析物的電離電勢，則每當?shù)陀谝环N特定分析物的電離 電勢且該分析物在液體中存在時，會在電壓隨后在電壓曲線的第三部分34中下降時在彎 曲角e的曲線中出現(xiàn)多個跳動。由此可以在一個電壓過程中同時檢測多種分析物。
當位于檢測區(qū)域6和周圍環(huán)境之間的電壓U緩慢地線性升高時，在圖4a和圖4b 中再一次示出了隨時間t變化的電壓變化曲線40。圖4b示出了屬于彎曲角e的曲線42。 可以看出，如果在時刻^時低于特定分析物的電離電勢仏，就會在彎曲角e的曲線42中
出現(xiàn)跳動，即傳感元件4在時刻t2由于相應分析物的積聚而彎曲并達到彎曲角e 2。 圖4c示出了當使用交流電壓時在檢測元件6和參考電極28之間的電勢差的可能 的時間變化，在此交流電壓在時間上線性地升高。交流電壓信號的變化曲線44是緩慢上升 的直流電壓信號與具有特定恒定頻率的交流電壓信號的和。在此，應將交流電壓的振幅選 擇得相對于直流電壓在時間t上的變化較小。圖4d示出了在分析物12積聚時屬于傳感元 件4的彎曲角e的變化曲線46。彈簧懸臂4的彎曲角e同樣是直流電壓分量和交流電壓 分量的和，該交流電壓分量以與根據(jù)圖4c的交流電壓相同的頻率振蕩。圖4d僅示出了交 流電壓分量的振幅，當在檢測區(qū)域6和參考電極28之間加載的電壓超過特定分析物的電離 電勢時，交流電壓分量的振幅具有最大值48 。附圖標記列表2傳感器系統(tǒng)4傳感元件6檢測區(qū)域8基本構(gòu)件10自由端部12分析物，分子14電壓發(fā)生器16， 18導線20反電極22電壓測量系統(tǒng)24， 26導線28參考電極30， 32， 34電壓曲線的部分36電離電勢38最大偏轉(zhuǎn)40 ，44電壓變化曲線42，46彎曲角e的變化曲線48最大值
9
T彎曲角
U電壓
t時間
權(quán)利要求
一種傳感器系統(tǒng)(2)，用于檢測水中的低濃度分析物，其特征在于，具有至少一個構(gòu)造成具有至少一個檢測區(qū)域(6)的彈簧懸臂傳感器(微懸臂梁傳感器)形式的傳感元件(4)，所述檢測區(qū)域(6)用于探測在該檢測區(qū)域(6)表面上的至少一種分析物；以及電壓源(14)，借助該電壓源能對所述傳感元件(4)的檢測區(qū)域(6)加載電壓。
2. 如權(quán)利要求l所述的傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓源(14)與所述檢測區(qū)域 (6)和反電極(20)連接，使得由所述電壓源(14)產(chǎn)生的電壓能加載于所述檢測區(qū)域(6)和 所述反電極(20)之間。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的傳感器系統(tǒng)，其特征在于，由所述電壓源(14)產(chǎn)生的電壓 等于待檢測的分析物(12)的電離電勢(36)或者高于該電離電勢(36)。
4. 如前面任一權(quán)利要求所述的傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓源(14)構(gòu)造成，使 電壓的絕對值和/或極性能夠改變，尤其是能夠在時間變化中改變。
5. 如前面任一權(quán)利要求所述的傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感元件(4)構(gòu)造成產(chǎn) 生輸出信號，該輸出信號與所述檢測區(qū)域(6)上的所述分析物(12)的濃度有關(guān)。
6. 如前面任一權(quán)利要求所述的傳感器系統(tǒng)，其特征在于，設有分析裝置，所述分析裝置 構(gòu)造用于對所述傳感元件(4)的輸出信號和施加在所述傳感元件(4)的檢測區(qū)域(6)上的 實際電壓進行檢測并進行共同分析。
7. 如前面任一權(quán)利要求所述的傳感器系統(tǒng)，其特征在于，設有用于檢測所述傳感元件 (4)和周圍環(huán)境之間的電壓的電壓測量系統(tǒng)(22)。
8. 如權(quán)利要求7所述的傳感器系統(tǒng)，其特征在于，設有參考電極(28)，并且所述電壓測 量系統(tǒng)(22)構(gòu)造成用于檢測所述參考電極(28)和所述傳感元件(4)的檢測區(qū)域(6)之間 的電壓。
9. 如前面任一權(quán)利要求所述的傳感器系統(tǒng)，其特征在于，由所述電壓源(14)產(chǎn)生的 電壓能夠變化，使得所述電壓在時間變化中首先快速升高到預定值(32)，然后從該預定值 (32)緩慢地、優(yōu)選線性地下降。
10. 如前面任一權(quán)利要求所述的傳感器系統(tǒng)，其特征在于，設有控制裝置，所述控制裝 置為了優(yōu)選自動地檢測至少一種分析物、優(yōu)選多種分析物，而控制所述電壓源(14)以得到 期望的特征電壓或電壓變化曲線。
11. 一種用于檢測水中低濃度分析物的方法，其中，使用彈簧懸臂傳感器作為用于檢測 至少一種分析物(12)的傳感元件(4)，其特征在于，同時在所述傳感元件(4)的檢測區(qū)域 (6)上加載電壓，使得待檢測的分析物(12)積聚在所述檢測區(qū)域(6)上，并優(yōu)選使其再次離 開所述檢測區(qū)域(6)。
12. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，選擇所述電壓，使其等于待檢測分析物 (12)的電離電勢(36)或者高于該電離電勢(36)。
13. 如權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，改變所述電壓的絕對值和/或極性， 其中所述電壓在所述時間變化中達到或超過待檢測分析物(12)的電離電勢(36)。
14. 如前述權(quán)利要求11至13中任一項所述的方法，其特征在于，所述傳感元件(4 ;50 ; 56 ;62)的輸出信號對應于施加所述檢測區(qū)域(6)上的特定電壓。
15. 如前述權(quán)利要求11至14中任一項所述的方法，其特征在于，使用所述電壓的時間 變化，其中，所述電壓首先上升到高于至少一種待檢測分析物(12)的電離電勢(36)的最大值，隨后從該最大值開始又下降到低于所述電離電勢(36)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，在所述電壓從所述最大值(32)下降期間， 對在所述檢測區(qū)域(6)上的分析物(12)進行檢測。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢測低濃度分析物的傳感器系統(tǒng)(2)，包括至少一個具有至少一個檢測區(qū)域(6)的傳感元件(4；50；56；62)，所述檢測區(qū)域(6)構(gòu)造用于探測至少一種在其表面上的分析物，其中可以借助電壓源(14)對傳感元件(4；50；56；62)的檢測區(qū)域(6)加載電壓。本發(fā)明還涉及一種相應的用于檢測低濃度分析物的方法。
文檔編號G01N27/00GK101784888SQ200880103439
公開日2010年7月21日 申請日期2008年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月18日
發(fā)明者本廷安·安諾斯 申請人:格倫德福斯管理聯(lián)合股份公司