一种降低信号噪音的方法及其应用技术

本发明专利技术涉及降低信号噪音的检测方法及其应用。包括提供一种电路系统，电路系统包括电路及连接于电路上的电化学传感器，所述电路包括基准电压电路、恒电位电路和微信号测量电路，并在对应电路上设置通断开关。利用所述方法，通过通断开关在连接和断开两种状态之间切换，能有效消除了对电极在反应过程中对工作电极检测信号的干扰，提高了检测信号的精度，可被广泛应用于样本分析。被广泛应用于样本分析。被广泛应用于样本分析。

A method of reducing signal noise and its application

【技术实现步骤摘要】
一种降低信号噪音的方法及其应用


[0001]本专利技术涉及电学领域，具体涉及一种在样本中被分析物的检测中降低信号噪音的检测方法及其应用。

技术介绍

[0002]电化学传感器具有高效、简便、灵敏、快速、易于微型化、集成化、能耗低等诸多优点，近年来更是随着电化学、材料学、生物学等相关学科技术的快速发展，电化学传感器已经被广泛应用到汽车工业、环境监测、食品安全、临床诊断等领域中。
[0003]电化学传感器的工作原理是将待测物质以适当形式置于电化学反应池中，测量其电化学参数(如电位、电流、电导)的变化，实现待检物质含量的测定。电化学传感器按照其输出信号的不同，可以分为电位型传感器、电流型传感器和电导型传感器。
[0004]电流型的电化学传感器应用非常普遍，包括一些气体传感器如一氧化碳传感器、一氧化氮传感器、氧传感器等，生物传感器如血糖试纸、血酮试纸、尿酸试纸等，都是基于电流型传感器的原理。这类传感器最简单的一种形式就是两电极系统，由工作电极(敏感电极)和对电极组成，两者之间用一个薄层电解液隔开。当待测样本进入传感器后，在工作电极表面进行氧化或者还原反应，产生电流并通过外电路流经两个电极。产生的电流的大小和待测物的浓度成正比，外电路通过测量电流的大小推算出待测物的浓度。
[0005]为了让反应能够发生，工作电极的电位需要保持在一个特定的范围内，因此一些电化学传感器需要在工作电极相对于对电极之间维持一个偏置电压。当反应物的浓度增加时，反应电流增加，对电极电位因极化发生改变，导致工作电极的电位也随之改变。如果反应物浓度不断地升高，工作电极的电位最终有可能超出其允许范围，传感器信号将不成线性。因此针对上述问题，技术人员引入了参比电极，并利用恒电位电路在参比电极上施加了基准电位；在检测过程中，参比电极上基本无电流流过，因此在工作电极和参比电极之间维持在一个恒定的电位；此时对电极则仍然可以极化，和工作电极形成反应回路，但不会对传感器的检测上限造成限制。
[0006]一些电化学传感器，如一氧化氮气体传感器(如Alphasense公司的NO B4一氧化氮传感器)，在新施加偏置电压后，会产生一个比较大的、快速下降的基线信号，并且需要一个比较长的时间进行稳定。因此对于这类电化学传感器，生产厂家通常会在产品出厂时在传感器上配制偏置电压的电路，通过电池供电，以保证传感器“准备好工作”的状态。
[0007]目前，电化学传感器经常被应用到痕量物质的检测中，如呼气中一氧化氮的检测。因为被测物质含量很低，电化学传感器的响应信号很小，所以一些微弱的干扰(如对电极回路平衡电流的干扰)也会对工作电极检测信号造成显著的噪音干扰。然而，现有技术尚未有效解决背景噪音(如对电极回路平衡电流所产生的背景噪音)的问题，电化学传感器检测结果的精度、可靠性等性能都受到了一定的局限，甚至影响其检测结果的应用。

技术实现思路

[0008]为克服现有技术存在的上述问题和缺陷，本专利技术提出了一种与电化学传感器相关联的电路系统，及其相对应的检测方法，以消除对电极回路平衡电流等因素对工作电极检测信号的干扰，降低检测信号的背景噪音，提高检测结果的精密度。
[0009]为实现本专利技术的目的，本专利技术提供了如下的技术方案。
[0010]本专利技术提供了一种电路系统，包括电路和与电路连接的电化学传感器，电化学传感器上的对电极与电路之间通过通断元件连接，所述通断元件控制对电极与所述电路之间的连通或断开。
[0011]在一个实施例中，所述电化学传感器包括工作电极、对电极、参比电极和辅助电极。
[0012]进一步的，所述电路包括基准电压发生电路、恒电位电路和微信号测量电路。所述基准电压发生电路通过恒电位电路连接到电化学传感器上。所述电化学传感器的工作电极、辅助电极分别与微信号测试电路连接。
[0013]进一步的，电化学传感器上的对电极、参比电极分别与恒电位电路连接。更进一步的，通断元件设置在对电极和恒电位电路之间。
[0014]在一个实施例中，所述电路系统还包括差分电路，工作电极、辅助电极通过微信号测量电路与差分电路连接。
[0015]进一步的，所述通断元件选自通断开关、继电器、场效应管、模拟开关或三极管。
[0016]本专利技术提供了一种电路系统，包括电化学传感器和电路，所述电化学传感器包括工作电极、对电极、参比电极和辅助电极，与对电极连接的电路上设置有通断开关，所述通断开关控制对电极和所述电路之间的通断。
[0017]进一步的，所述电路包括基准电压发生电路、恒电位电路和微信号测量电路。
[0018]更进一步的，所述通断开关设置在恒电位电路和对电极之间。对电极通过通断开关连接到恒电位电路上；基准电压发生电路通过恒电位电路连接到电化学传感器参比电极上，恒电位电路同时也和电化学传感器的对电极连接；电化学传感器的工作电极和辅助电极上分别连接微信号测试电路以检测反应产生的信号；微信号测量电路和恒电位电路(以及基准电压发生电路)皆连接到外电路。
[0019]进一步的，控制对电极和电路之间通断的元件除采用前述的通断开关外，还可选择继电器、场效应管、模拟开关或三极管，以及可以实现通断功能的其他通断元件。
[0020]所述电路系统的电路可以是集成的基准电压发生电路、恒电位电路和微信号测量电路，以及在连接对电极上包括有通断功能的集成电路或芯片。
[0021]所述的微信号测量电路为I/V转换放大电路，通过此电路可以检测工作电极及辅助电极上的反应电流信号。
[0022]进一步的，所述电路系统在工作电极和辅助电极的微信号测量电路之后还可设置有差分电路，检测时直接检测差分信号。
[0023]本专利技术提供了一种用于样本中被分析物检测的测试装置，所述测试装置中包括本专利技术所述的电路系统。
[0024]进一步的，所述的样本为气体样本。
[0025]进一步的，所述的被分析物为含量非常微小的痕量物质。例如，所述痕量物质选自
气体样本中的一氧化氮等。更进一步的，所述气体样本为呼气样本。
[0026]进一步的，所述测试装置还包括进气口、出气口和气室，电化学传感器安装在所述气室内。
[0027]本专利技术提供了一种检测一氧化氮的测试装置，所述测试装置包括本专利技术所述的电路系统。
[0028]本专利技术提供了一种降低信号噪音的检测方法，所述方法包括提供一种测试装置，所述测试装置包括本专利技术所述的电路系统；在检测时，断开对电极与电路之间的连接。
[0029]进一步的，检测前，对电极和电路之间保持连通。
[0030]进一步的，检测结束后，再次使对电极和电路之间的连通。
[0031]具体的，所述检测方法包括以下步骤：检测前，给电化学传感器施加偏置电压，此时对电极和电路之间保持连接状态；检测时，断开通断元件，使对电极和电路之间不连通；检测结束后，重新连接上通断元件，使对电极与电路连通。
[0032]进一步的，检测前，在电化学传感器的工作电极和辅助电极、参比电极之间施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低信号噪音的方法，包括提供一种电路系统，所述电路系统包括电路和与电路连接的电化学传感器，其特征在于，电化学传感器上的对电极与电路之间通过通断元件连接，所述通断元件控制对电极与所述电路之间的连通或断开；在检测时，断开对电极与电路之间的连接。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在不处于检测状态时，对电极和电路之间保持连通。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，电化学传感器包括工作电极、对电极、参比电极和辅助电极。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，检测前，在电化学传感器的工作电极和辅助电极、参比电极之间施加偏置电压，使电化学传感器的基线信号达到稳定。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电路包括基准电压发生电路、恒电位电路和微信号测量电路。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述通断元件设置在对电极和恒电位电路之间。7.一种用于样本中被分析物检...

【专利技术属性】
技术研发人员：王天星，胡锡江，章子毅，
申请(专利权)人：浙江亿联康医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：