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歐洲機(jī)構(gòu)研發(fā)氣相傳感器“電子鼻”

2010-06-18 09:49 《電子工程專輯》

導(dǎo)讀:歐洲研究機(jī)構(gòu)IMEC與旗下的Holst Center研究人員開發(fā)出一種性能更好的“電子鼻”;該種號稱靈敏度高、耗電量卻很低的氣相傳感器(vapor sensor),據(jù)說能與無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)合,用以偵測各種氣體,可供醫(yī)療照護(hù)或是食品業(yè)等領(lǐng)域使用。

  歐洲研究機(jī)構(gòu)IMEC與旗下的Holst Center研究人員開發(fā)出一種性能更好的“電子鼻”;該種號稱靈敏度高、耗電量卻很低的氣相傳感器(vapor sensor),據(jù)說能與無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)合,用以偵測各種氣體,可供醫(yī)療照護(hù)或是食品業(yè)等領(lǐng)域使用。


  上述研究成果是以所謂的微網(wǎng)橋(microbridge)數(shù)組做為基礎(chǔ),即一種會各自振動的懸吊式結(jié)構(gòu)(suspended structure);透過采用噴墨印刷技術(shù),將各種不同的聚合物涂布于該種結(jié)構(gòu),由于聚合物對目標(biāo)氣相的吸收程度不同,就能改變微網(wǎng)橋的振動模式。

  據(jù)研究人員表示,該種振動模式的改變細(xì)微到足以偵測目標(biāo)氣體的存在,其敏感度甚至可以達(dá)到幾百萬分之一。因此新研發(fā)的傳感器可望取代各種傳統(tǒng)的化學(xué)電阻(chemical resistor)或是石英晶體,而后者的那些組件已無法在功耗或尺寸上微縮,以符合無線感測網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求。

  IMEC所設(shè)計(jì)的MEMS傳感器,會根據(jù)涂布了吸收性聚合物的微結(jié)構(gòu)振動變化來識別各種氣體

  這種傳感器整合了壓電組件(piezoelectric elements),能以低耗電量讀取數(shù)據(jù);研究人員指出,該傳感器還能達(dá)到低于1微瓦(microwatt)的耗電,不過目前尚未達(dá)成高生產(chǎn)良率。

  目前所制作出的8.8×8.8mm尺寸傳感器耗電量為170納瓦(nanowatt),是同類產(chǎn)品的萬分之一,不過性能卻能進(jìn)步260倍。IMEC的研究人員Mercedes Crego-Calama指出,這類組件的價(jià)格可能也不到100美元,而市面上的氣體偵測系統(tǒng)不但體積大,還要價(jià)8,000美元。

  IMEC的技術(shù)研發(fā)已經(jīng)接近可用階段,不過該機(jī)構(gòu)還需要為該 MEMS傳感器完成封裝設(shè)計(jì);不過Crego-Calama也表示,要重建市場對此類裝置的期待是最大的障礙,因?yàn)榈侥壳盀橹?,這種電子鼻都無法達(dá)成最初承諾的效果。

  在應(yīng)用方面,這種傳感器可藉由受測者的呼氣樣本,用以偵測氣喘、肺癌、腎臟疾病甚至不良的飲食習(xí)慣;或是用來判斷酒類或是吉士等食品的成熟度與質(zhì)量,以及監(jiān)測空氣中的毒素或是污染物質(zhì)等。

  “這種傳感器并不會取代人類的鼻子,但卻可以整合在智能手機(jī)或是汽車中,提供多樣化的應(yīng)用。”Crego-Calama表示。