IT202000007336A1 - Complesso di sensore di gas chemoresistivo - Google Patents
Complesso di sensore di gas chemoresistivo Download PDFInfo
- Publication number
- IT202000007336A1 IT202000007336A1 IT102020000007336A IT202000007336A IT202000007336A1 IT 202000007336 A1 IT202000007336 A1 IT 202000007336A1 IT 102020000007336 A IT102020000007336 A IT 102020000007336A IT 202000007336 A IT202000007336 A IT 202000007336A IT 202000007336 A1 IT202000007336 A1 IT 202000007336A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- sensors
- group
- sensor assembly
- chemoresistive
- gas sensor
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 81
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 16
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 16
- 150000004032 porphyrins Chemical class 0.000 claims description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 11
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 10
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 claims description 10
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 9
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 5
- -1 porphyrin compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 4
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 claims description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000002843 nonmetals Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 3
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 claims description 2
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 claims description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N copper(I) oxide Inorganic materials [Cu]O[Cu] BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N cuprous oxide Chemical compound [O-2].[Cu+].[Cu+] KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N nickel(II) oxide Inorganic materials [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 2
- ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N tungsten(VI) oxide Inorganic materials O=[W](=O)=O ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 239000011370 conductive nanoparticle Substances 0.000 claims 1
- 125000000325 methylidene group Chemical group [H]C([H])=* 0.000 claims 1
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 6
- 241000894007 species Species 0.000 description 5
- IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N Acetaldehyde Chemical compound CC=O IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N Isoprene Chemical compound CC(=C)C=C RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N Ethylbenzene Chemical compound CCC1=CC=CC=C1 YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical compound CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N Pyrrole Chemical compound C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- OSBSXTGABLIDRX-UHFFFAOYSA-N 5-methylidenecyclohexa-1,3-diene Chemical group C=C1CC=CC=C1 OSBSXTGABLIDRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 206010019663 Hepatic failure Diseases 0.000 description 1
- 229910002647 NiO–SnO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010035664 Pneumonia Diseases 0.000 description 1
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 229910010442 TiO2-SnO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010257 TiO2—SnO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000006673 asthma Diseases 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000008121 dextrose Substances 0.000 description 1
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 208000024711 extrinsic asthma Diseases 0.000 description 1
- 238000000445 field-emission scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 150000002605 large molecules Chemical class 0.000 description 1
- 208000007903 liver failure Diseases 0.000 description 1
- 231100000835 liver failure Toxicity 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 230000002186 photoactivation Effects 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 239000003642 reactive oxygen metabolite Substances 0.000 description 1
- 208000023504 respiratory system disease Diseases 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
- G01N27/125—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
- G01N27/125—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer
- G01N27/127—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer comprising nanoparticles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0031—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector comprising two or more sensors, e.g. a sensor array
- G01N33/0032—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector comprising two or more sensors, e.g. a sensor array using two or more different physical functioning modes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
Descrizione della domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo:
"Complesso di sensore di gas chemoresistivo?
Campo tecnico dell?invenzione
La presente invenzione riguarda un complesso di sensore di tipo chemoresistivo per la rilevazione delle quantit? di molteplici gas target in una miscela di gas.
Tecnica nota
Sono noti sensori di gas di tipo chemoresistivo, in cui viene applicato un potenziale costante tra due semi-elementi conduttivi di un elettrodo interdigitato, tra i quali ? deposto uno strato sottile comprendente un semiconduttore nanostrutturato (ossia provvisto di nanoparticelle di semiconduttori). Fornendo un?idonea energia di attivazione ai semiconduttori, normalmente mantenendoli ad una temperatura elevata, che pu? essere compresa tra i 200 e i 400 ?C a seconda della tipologia, si provoca la riduzione o l?ossidazione sulla loro superficie del gas target, ossia del gas da rilevare. Tali reazioni di riduzione o ossidazione provocano un cambiamento nella concentrazione delle cariche superficiali sullo strato semiconduttore nanostrutturato, in particolare rispettivamente una diminuzione o un aumento di elettroni nella banda di conduzione. Pertanto, cambia altres? la conduttivit? elettrica dello strato semiconduttore e varia la corrente che scorre tra i due elettrodi. Tale variazione ? legata alla quantit? di gas target, che pu? quindi essere misurata dal sensore.
Sensori siffatti trovano svariate applicazioni, quali ad esempio: monitoraggio ambientale, controllo dei processi chimici, controllo qualit? nella produzione industriale, nella protezione ambientale e nella sicurezza sul lavoro, monitoraggio della qualit? dell?aria nelle aree urbane, applicazioni mediche.
Con particolare riferimento alle applicazioni mediche, in tempi recenti ha avuto un notevole sviluppo la diagnostica medica non invasiva basata sull?analisi del respiro. Il respiro umano include principalmente N2, O2, CO2, H2O e altri gas inerti. Esiste poi una piccola frazione del respiro che comprende ulteriori composti organici volatili (VOC) con concentrazioni molto basse (dell?ordine di grandezza compreso tra parti per milione e parti per trilione), quali: ammoniaca, acetone, isoprene, metanolo, etanolo, propanolo, acetaldeide.
E? noto in letteratura medica che la presenza in certe quantit? dei VOC presenti nel respiro umano ? correlata a certe malattie. Ad esempio, alti livelli di etano e pentano possono indicare malattie respiratorie; alti livelli di acetone possono essere collegati a problemi nel metabolismo del destrosio e al diabete; alta concentrazione di composti contenenti zolfo pu? indicare insufficienza epatica o rigetto di allotrapianto; elevate concentrazioni di NO e/o NO2 possono indicare asma atopica o infiammazione polmonare.
Pertanto ? nata l?esigenza di avere a disposizione sensori in grado di rilevare in maniera semplice la concentrazione di VOC nel respiro a scopo diagnostico.
Tali sensori devono avere un?alta sensibilit? (data la bassissima concentrazione dei VOC nel respiro) e un?elevata selettivit?, ossia la capacit? di distinguere in maniera sufficientemente affidabile i diversi gas. Inoltre, tali sensori dovrebbero garantire risposte rapide, elevata sensibilit? anche in presenza di umidit? e preferibilmente bassi costi di produzione e manutenzione.
I sensori a base di semiconduttori nanostrutturati di tipo chemoresistivo rappresentano una tipologia di sensore di gas aventi le potenzialit? per raggiungere tali scopi. Tali sensori tuttavia presentano ancora dei problemi che li rendono di difficile applicazione, specialmente nel settore medico. In particolare, come detto, essi lavorano a temperature tra i 200 e i 400 ?C, cosa che li rende di difficile utilizzo in dispositivi portatili, per la scarsa maneggiabilit? legata all?utilizzo di un circuito di riscaldamento/raffreddamento. Inoltre, l?ottenimento di un?adeguata selettivit?, necessaria per distinguere tra loro ad esempio i molteplici VOC presenti nel respiro umano, risulta tutt?oggi ancora problematico.
Breve sommario dell?invenzione
Scopo della presente invenzione ? pertanto quello di rendere disponibile un complesso di sensore di gas per la rilevazione delle quantit? di molteplici gas target in una miscela di gas avente adeguate sensibilit? e selettivit? verso ciascuno di questi gas target e che sia in grado di lavorare a basse temperature, in modo tale che il sensore possa essere utilizzato a scopo diagnostico, ma anche, pi? in generale, per ridurre i consumi energetici associati al sensore.
Questo ed altri scopi vengono raggiunti da un complesso di sensore di gas secondo la rivendicazione 1.
Le rivendicazioni dipendenti definiscono possibili vantaggiose forme di realizzazione dell?invenzione.
Breve descrizione dei disegni
Per meglio comprendere l?invenzione ed apprezzarne i vantaggi verranno di seguito descritte alcune sue forme di realizzazione esemplificative non limitative, facendo riferimento alle annesse figure, in cui:
la figura 1 ? un?illustrazione schematica funzionale di un complesso di sensore di gas secondo una forma di realizzazione dell?invenzione;
la figura 2 ? un?illustrazione schematica in prospettiva di un sensore di gas del complesso di sensore di gas secondo una forma di realizzazione dell?invenzione;
le figura 3a-3e illustrano immagini di possibili strutture di nanoparticelle semiconduttive di ossido di metallo impiegabili nel complesso di sensore di gas secondo possibili forme di realizzazione dell?invenzione (immagini tratte da Adv. Mater. 29 (2017) 1700874 e Adv. Mater. 2018, 1800931);
le figure 4a-4s illustrano possibili molecole porfiriniche impiagabili in strati attivi di sensori di gas del complesso di sensore di gas secondo forme di realizzazione dell?invenzione;
le figure 5a-5c sono viste laterali/in sezione di un dispositivo portatile comprendente un complesso di sensore secondo una possibile forma di realizzazione dell?invenzione;
le figure 6a-6e sono viste laterali/in sezione di un dispositivo portatile comprendente un complesso di sensore secondo una ulteriore possibile forma di realizzazione dell?invenzione;
le figure 7a-7d sono viste laterali/in sezione di un dispositivo portatile comprendente un complesso di sensore secondo una ulteriore possibile forma di realizzazione dell?invenzione;
le figure 8a e 8b sono viste in prospettiva di kit comprendenti un dispositivo portatile provvisto di un complesso sensore secondo forme di realizzazione alternative dell?invenzione.
Descrizione dettagliata dell?invenzione
Con riferimento all?annessa figura 1, un complesso di sensore di gas ? indicato con il riferimento 100. Il complesso di sensore 100 comprende almeno un gruppo di sensori di gas chemoresistivi, in cui ciascun gruppo comprende almeno un sensore di gas chemoresistivo. Con riferimento all?esempio in figura 1, il complesso di sensore 100 comprende un primo gruppo 200 comprendente sensori chemoresistivi 201?, 201??? ed un secondo gruppo 300 comprendente sensori chemoresistivi 301?, 301??? In altre parole, il complesso di sensore 100 comprende un array di sensori chemoresistivi tra loro suddivisi in gruppi, con propriet? che verranno dettagliate in seguito, in cui ciascun sensore chemoresistivo dell?array ? realizzato in maniera tale da essere selettivo verso almeno uno specifico gas target. In questo modo, il complesso di sensore 100 ? in grado di rilevare selettivamente pi? gas contemporaneamente mediante ciascuno dei sensori dell?array.
Con riferimento alla annessa figura 2, un sensore di gas chemoresistivo (corrispondente ad uno dei sensori 201?, 201?? del primo gruppo 200 o 301?, 301?? del secondo gruppo 300 del complesso di sensore 100 di figura 1) ? complessivamente indicato con il riferimento 1.
Il sensore di gas 1 comprende un elettrodo 10, preferibilmente interdigitato, avente un primo 2 ed un secondo 3 semi-elemento conduttore, ai quali pu? essere applicata una tensione (ad esempio per mezzo di contatti metallici 5 e 6), preferibilmente costante da parte di una sorgente di tensione (non mostrata nelle figure). Il sensore 1 comprende inoltre uno strato attivo 7 tale da consentire il collegamento elettrico tra il primo 2 ed il secondo 3 semielemento conduttivo. In accordo con una forma di realizzazione, il sensore 1 comprende un substrato 4 su cui i semi-elementi conduttivi 2 e 3 nonch? lo strato attivo 7 sono depositati, lo strato attivo 7 essendo preferibilmente depositato sui semi-elementi conduttivi 2 e 3.
Lo strato attivo 7 ? variamente configurato nei sensori di ciascun gruppo 200, 300. I sensori del primo gruppo 200 e del secondo gruppo 300 sono rispettivamente accomunati dalla tipologia dello strato attivo 7, secondo quanto verr? descritto di seguito.
Con riferimento al primo gruppo 200, lo strato attivo 7 dei sensori del primo gruppo 200 ? realizzato in un materiale porfirinico. Le porfirine sono una classe di composti avente uno scheletro fondamentale eterociclico che si ottiene dall'unione di quattro molecole di pirrolo unite fra loro tramite ponti metinici (=CH-). Lo scheletro base ? la cosiddetta porfina (figura 4a) e le altre porfirine differiscono per i sostituenti legati al nucleo porfirinico.
Composti porfirinici sono materiali versatili grazie alla possibilit? di modificare i sostituenti periferici, lo scheletro molecolare ed il metallo di coordinazione.
In accordo con una forma di realizzazione, gli strati attivi 7 porfirinici di almeno alcuni dei sensori del primo gruppo 200 presentano differenti metalli di coordinazione. A titolo esemplificativo, in figura 4 sono mostrate porfirine con differenti metalli di coordinazione, in particolare Zn (figura 4b), Ni (figura 4c), Fe (figura 4d).
Pi? in generale, i metalli di coordinazione sono preferibilmente scelti nel gruppo composto da: Sn, Zn, Sb, Mo, Cu, Co, Fe, Cr, Mn, Ni. Tali metalli di coordinazione hanno una bassa entalpia di formazione dell?eventuale complesso con una specifica molecola gassosa polare o organica e questo comporta un?elevata selettivit? del complesso di sensore 100.
Preferibilmente, gli strati attivi 7 porfirinici di almeno alcuni dei sensori del primo gruppo 200 presentano una struttura molecolare planare (si vedano a tal proposito le figure 4a-4s), in modo tale da migliorare il trasferimento di carica.
In accordo con una forma di realizzazione, gli strati attivi 7 porfirinici di almeno alcuni dei sensori del primo gruppo 200 differiscono tra loro per i sostituenti periferici dei composti porfirinici.
Preferibilmente, i sostituenti periferici sono scelti nel gruppo composto da: sostituenti benzenici metilenici, solfati, acidi carbossilici, terminazioni anfifiliche cationiche e anioniche, chirali, piridinici, fenolici, tiazolinici (Figure 4e-4o).
Si noti che, vantaggiosamente, negli strati attivi 7 porfirinici pu? essere prevista la presenza sia dei metalli di coordinazione, sia dei sostituenti periferici, che possono essere previsti in tutte le combinazioni di metalli di coordinazione e di sostituenti periferici tra quelli sopra elencati (Figure 4p-4s).
In accordo con una forma di realizzazione, gli strati attivi 7 porfirinici di almeno alcuni dei sensori del primo gruppo 200 comprendono anelli aromatici come sostituenti periferici e atomi di fluoro sugli anelli aromatici, nonch? un metallo di coordinazione (ad esempio Zn, figura 4s). Tali atomi di fluoro hanno un effetto elettron-attrattore nei confronti del metallo di coordinazione centrale e sono quindi in grado di aumentare l?effetto catalitico verso un determinato gas target. Inoltre, essi possono ridurre l?affinit? dello strato attivo verso molecole di vapore acqueo, che costituisce la principale specie interferente.
Con riferimento ora al secondo gruppo 300, lo strato attivo 7 dei sensori del secondo gruppo 300 ? realizzato in un materiale composito comprendente una matrice carboniosa e nanoparticelle semiconduttive a base metallo ossido intimamente legate alla matrice carboniosa.
In accordo con una forma di realizzazione, la matrice carboniosa ? realizzata in grafene o in derivati del grafene. Il grafene ? un materiale non semiconduttore che si caratterizza per alta resistenza meccanica, buona stabilit? termica, conduttivit? elettrica, elevata mobilit? dei portatori di carica a temperatura ambiente, basso rumore elettrico grazie alla sua conformazione a reticolo a nido d'ape. Inoltre, il grafene e i suoi derivati sono economici e facili da produrre su larga scala. Secondo una forma di realizzazione, la matrice carboniosa ? realizzata in ossido di grafene.
Le nanoparticelle di ossido di metallo possono essere di differente natura a seconda del o dei gas che si intendono rilevare e possono includere ad esempio uno o pi? tra: ZnO, SnO2, TiO2, WO3, In2O3, Cu2O, NiO, da sole o in combinazione tra loro per incrementare la selettivit? del sensore. Ad esempio, le combinazioni SnO2-TiO2 e NiO-SnO2 migliorano il sensing nei confronti di acetone; alta selettivit? all?etanolo pu? essere, invece, raggiunta grazie alla combinazione fra ZnO e SnO2 nanometrici.
E? stato osservato che gli effetti sinergici tra la matrice carboniosa e tali nanoparticelle di ossido di metallo (che di per s? richiederebbero temperature generalmente superiori ai 300 ?C per essere attivate) consentono di ridurre la temperatura (fino a temperatura ambiente) a cui va mantenuto lo strato attivo 7.
Infatti, il grafene o l?ossido di grafene consentono di ottenere una elevata conduttivit? dello strato attivo.
Inoltre, l?impiego in particolare dell?ossido di grafene consente di aumentare la quantit? di elettroni nella banda di conduzione nell'ossido di metallo sulla sua superficie. Grazie alla presenza di un numero elevato di elettroni eccitati, molte pi? specie di ossigeno (O<- >and O<2->) altamente reattive sono debolmente adsorbite sulla superficie dello strato attivo 7. Queste specie possono reagire con i gas target, provocando quindi l'effettiva variazione di corrente/resistenza. Quindi, maggiore ? la disponibilit? di specie ossigeno adsorbite, pi? intensa ? la risposta finale. In questo modo, la sensibilit? dei sensori del secondo gruppo 300 del complesso di sensore 100 nei confronti dei differenti gas sar? molto elevata.
In accordo con una forma di realizzazione, gli strati attivi 7 dei sensori del secondo gruppo 300 presentano spessori tra loro differenti, che variano preferibilmente da una o pi? decine di nanometri a uno o pi? micron. Infatti, lo spessore dello strato attivo 7 influisce sulla capacit? di sentire selettivamente una determinata molecola, sia sulla temperatura operativa del sensore, che pu? essere sensibilmente ridotta fino alla temperatura ambiente.
In accordo con una forma di realizzazione, le nanoparticelle semiconduttive a base metallo ossido dello strato attivo 7 dei sensori del secondo gruppo 300 presentano una morfologia frattale o con numerosi spigoli e/o vertici. A titolo esemplificativo, la figura 3 mostra:
(a) un?immagine SEM di una sezione di film di TiO2 con morfologia frattale;
(b) immagini FESEM e (c) TEM di composti poliedrici di ossidi metallici;
(d) immagine schematica e (e) foto di una struttura frattale ossidica.
Materiali con microstruttura frattale, ovvero caratterizzata da un disegno geometrico sempre uguale che si ripete su scale diverse, consentono di ridurre la resistivit? e aumentare la conducibilit? elettrica, grazie ad un accumulo di elettroni nelle zone di spigolo e bordo. Anche questo aspetto consente di ridurre la temperatura di utilizzo, garantendo altres? tempi di risposta del sensore brevi, dell?ordine di poche decine di secondi.
In accordo con una forma di realizzazione, le nanoparticelle semiconduttive di ossido di metallo sono drogate con specie aventi funzioni catalitiche nei confronti di una specifica molecola. Ad esempio, il drogaggio pu? avvenire mediante metalli o mediante non metalli. Il drogaggio produce un miglioramento significativo della risposta del sensore.
In accordo con una forma di realizzazione, le nanoparticelle di ossido di metallo semiconduttore sono decorate esternamente con nanoparticelle metalliche o non metalliche.
I metalli impiegati per il drogaggio e/o per la decorazione, possono includere metalli nobili (rutenio, rodio, palladio, argento, osmio, iridio, platino e oro), mentre i non-metalli possono includere silicio, fosforo, azoto o zolfo. In definitiva, le nanoparticelle di metalli nobili/non metalli catalitici possono facilitare la dissociazione delle molecole di gas, incrementando cos? la sensibilit? del gas e aumentando la conduttivit? elettronica. Ad esempio, nanoparticelle di ossido di stagno decorate con nanoparticelle di argento hanno elevata selettivit? nei confronti di molecole di etanolo. Parallelamente, nanomateriali a base ossido di tungsteno drogato silicio mostrano buona attivit? sensoristica nei confronti dell?acetone presente in una miscela complessa di gas, quale ad esempio il respiro umano.
In accordo con una forma di realizzazione, gli strati attivi 7 di almeno alcuni dei sensori del secondo gruppo 300 presentano differenti rapporti tra le quantit? di nanoparticelle semiconduttive e matrice carboniosa. Infatti, un?elevata concentrazione di materiale ossidico ? ottimale per il sensing di molecole piccole e polari (quali acetone, etanolo, propanolo, acetaldeide), mentre un eccesso di materiale carbonioso ? utile per monitorare molecole apolari e grosse (toluene, etilbenzene, isoprene). In questo modo, la sensibilit? del complesso di sensore nei confronti di differenti gas target sar? molto elevata.
Secondo una possibile forma di realizzazione, il complesso di sensore 100 comprende uno o pi? riscaldatori 8 tali da riscaldare uno o pi? degli strati attivi 7 dei sensori del primo 200 e/o del secondo 300 gruppo per la loro termoattivazione.
In alternativa o in aggiunta ai riscaldatori 8, il complesso di sensore 100 comprende una o pi? sorgenti di luce ultravioletta (UV) 9, ad esempio sorgenti di luce UV o visibile, tali da illuminare gli strati attivi 7 del primo 200 e/o del secondo 300 per la loro fotoattivazione.
In accordo con una forma di realizzazione, il complesso di sensore 100 comprende uno o pi? filtri atti a ridurre la quantit? di specie ulteriori rispetto ai gas target che possono interferire con gli strati attivi 7. Ad esempio, tali filtri possono includere un filtro fisico per ridurre la quantit? di vapore acqueo, che ? il principale interferente nel caso in cui il sensore analizzi il respiro umano.
In accordo con una forma di realizzazione, il complesso di sensore 100 comprende mezzi per l?alimentazione di ossigeno ai sensori del primo 200 e/o del secondo 300 gruppo. E? stato infatti osservato che l?immissione di ossigeno nel complesso di sensore 100 ne migliora le prestazioni durante l?analisi del respiro.
Il complesso di sensore 100 secondo l?invenzione pu? essere integrato in un dispositivo portatile 1000 per l?analisi del respiro di un soggetto. Con riferimento alle figure 5-8 verranno ora descritte alcune possibili forme di realizzazione di tale dispositivo portatile 1000.
Con riferimento alla forma di realizzazione esemplificativa illustrata nelle figure 5a-5c, il dispositivo portatile 1000 comprende un corpo principale 1001 che definisce al suo interno una sede 1002 dove ? alloggiato il complesso di sensore 100. Il complesso di sensore pu? essere posizionato su una piastrina sganciabile 1004 che consente la rimozione del complesso di sensore 100 dal dispositivo portatile 1000, ad esempio per manutenzione. Nella medesima sede 1002 pu? altres? essere alloggiata la sorgente di luce ultravioletta 9. Il complesso di sensore 100 pu? comprendere contatti elettrici 101 per il collegamento elettrico con un cavo elettrico 1003 che fuoriesce dalla sede 1002 all?esterno del dispositivo portatile 1000 per il collegamento con una sorgente elettrica. In alternativa o in aggiunta, il complesso di sensore 100 pu? essere alimentato da una batteria (non mostrata nella figura), ad esempio anch?essa disposta nella sede 1002. Il corpo principale 1001 comprende, vantaggiosamente, un?apertura 1005 che pone in comunicazione la sede 1002 con l?esterno e che realizza i precedentemente citati mezzi per l?alimentazione di ossigeno al complesso di sensore 100. Preferibilmente, il corpo principale 1001 comprende un?impugnatura 1006, ad esempio sotto forma di manico allungato, e un boccaglio 1007 sostituibile, in comunicazione con la sede 1002, che pu? essere impiegato dalla persona di cui si vuole analizzare il respiro per soffiare verso il complesso di sensore 100 nella sede 1002. Il corpo principale 1001 pu? comprendere una porzione separabile 1008 tale da consentire l?accesso al complesso di sensore 100.
Con riferimento ora alle figure 6a-6e, in esse ? illustrata una forma di realizzazione del dispositivo portatile 1000 alternativa alla forma di realizzazione illustrata nelle figure 5a-5c, che differisce da quest?ultima essenzialmente per la forma del corpo principale 1001 e per il fatto che la sorgente di luce ultravioletta 9 ? disposta in un corpo esterno 1009 che termina in corrispondenza della sede 1002 dove ? alloggiato il complesso di sensore 100. Le altre caratteristiche sono analoghe e pertanto la loro descrizione viene qui omessa per brevit?.
Con riferimento ora alle figure 7a-7d, in esse ? rappresentato un dispositivo portatile 1000 secondo un?ulteriore possibile forma di realizzazione dell?invenzione. A differenza dei dispositivi portatili illustrati con riferimento alle precedenti forme di realizzazione, che prevedevano l?impugnatura 1006, questa variante ? invece priva di tale impugnatura poich? il dispositivo portatile secondo questa forma di realizzazione ? destinato ad essere associato ad una mascherina 1010 oppure ad un boccaglio indossabile 1011 dei tipi ad esempio illustrati nelle figure 8a e 8b, rispettivamente. Poich?, secondo queste varianti, la bocca del soggetto di cui si intende analizzare il respiro non entra direttamente a contatto con elementi del dispositivo portatile 1000, bens? con la mascherina 1010 oppure con il boccaglio indossabile 1011, in questo caso il dispositivo 1000 non deve necessariamente comprendere il boccaglio rimuovibile 1007 previsto invece nelle altre forme di realizzazione descritte. Gli altri elementi del dispositivo portatile 1000 sono analoghi a quelli descritti con riferimento alle altre forme di realizzazione e pertanto la loro descrizione viene qui omessa.
Alla descrizione sopra fornita la persona esperta, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti specifiche, potr? apportare numerose aggiunte, modifiche, o sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza tuttavia uscire dall?ambito delle annesse rivendicazioni.
Claims (25)
- RIVENDICAZIONI 1. Complesso (100) di sensore di gas per la rilevazione delle quantit? di molteplici gas target in una miscela di gas, comprendente almeno un primo gruppo (200) di sensori di gas, detto almeno un primo gruppo di sensori di gas comprendendo uno pi? sensori chemoresistivi (1) per la rilevazione delle quantit? di uno o pi? di detti gas target in detta miscela di gas, ciascuno di detti uno o pi? sensori chemoresistivi (1) del primo gruppo (200) comprendendo un elettrodo (10) avente un primo (2) ed un secondo (3) semi-elemento conduttivo e uno strato attivo (7) tale da consentire il collegamento elettrico tra il primo (2) ed il secondo (3) semielemento conduttivo dell?elettrodo (10), in cui detto strato attivo (7) degli uno o pi? sensori chemoresistivi del primo gruppo di sensori (200) ? realizzato in materiale porfirinico.
- 2. Complesso (100) di sensore di gas secondo la rivendicazione 1, in cui gli strati attivi (7) porfirinici di almeno alcuni di detti uno o pi? sensori chemoresistivi del primo gruppo di sensori (200) comprendono un metallo di coordinazione scelto nel gruppo composto da: Sn, Zn, Sb, Mo, Cu, Co, Fe, Cr, Mn, Ni.
- 3. Complesso (100) di sensore di gas secondo la rivendicazione 2, in cui gli strati attivi (7) di almeno alcuni di detti uno pi? sensori chemoresistivi del primo gruppo (200) comprendono differenti metalli di coordinazione.
- 4. Complesso (100) di sensore di gas secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui gli strati attivi (7) porfirinici di almeno alcuni degli uno o pi? sensori chemoresistivi del primo gruppo (200) presentano una struttura molecolare planare.
- 5. Complesso (100) di sensore di gas secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui i composti porfirinici che realizzano gli strati attivi (7) porfirinici di almeno alcuni degli uno o pi? sensori chemoresistivi del primo gruppo di sensori (200) comprendono sostituenti periferici scelti nel gruppo composto da: sostituenti benzenici, metilenici, solfati, acidi carbossilici, terminazioni anfifiliche cationiche e anioniche, chirali, piridinici, fenolici, tiazolinici.
- 6. Complesso (100) di sensore di gas secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui i composti porfirinici che realizzano gli strati attivi (7) porfirinici di almeno alcuni degli uno o pi? sensori chemoresistivi del primo gruppo di sensori (200) comprendono anelli aromatici come sostituenti periferici e atomi di fluoro sugli anelli aromatici.
- 7. Complesso (100) di sensore di gas secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui gli strati attivi (7) di almeno alcuni di detti uno pi? sensori chemoresistivi del primo gruppo (200) comprendono differenti sostituenti periferici dei composti porfirinici che realizzano gli strati attivi (7).
- 8. Complesso (100) di sensore di gas secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un secondo gruppo (300) di sensori di gas, detto secondo gruppo (300) di sensori di gas comprendendo uno pi? sensori chemoresistivi (1) per la rilevazione delle quantit? di uno o pi? di detti gas target in detta miscela di gas, ciascuno di detti uno o pi? sensori chemoresistivi (1) del secondo gruppo (300) comprendendo un elettrodo (10) avente un primo (2) ed un secondo (3) semi-elemento conduttivo e uno strato attivo (7) tale da consentire il collegamento elettrico tra il primo (2) ed il secondo (3) semi-elemento conduttivo dell?elettrodo (10), in cui detto strato attivo (7) degli uno o pi? sensori chemoresistivi del secondo gruppo di sensori (300) ? realizzato in un materiale composito comprendente una matrice carboniosa e nanoparticelle semiconduttive di ossido di metallo legate alla matrice carboniosa.
- 9. Complesso (100) di sensore di gas secondo la rivendicazione 8, in cui detta matrice carboniosa dello strato attivo (7) degli uno o pi? sensori chemoresistivi del secondo gruppo (300) ? realizzata in grafene o in derivati del grafene.
- 10. Complesso (100) di sensore di gas secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui detta matrice carboniosa dello strato attivo (7) degli uno o pi? sensori chemoresistivi del secondo gruppo (300) ? realizzata in ossido di grafene.
- 11. Complesso (100) di sensore di gas secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 10, in cui dette nanoparticelle semiconduttive di ossido di metallo dello strato attivo (7) degli uno o pi? sensori chemoresistivi del secondo gruppo (300) comprendono uno o pi? tra: ZnO, SnO2, TiO2, WO3, In2O3, Cu2O, NiO.
- 12. Complesso (100) di sensore di gas secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 11, in cui dette nanoparticelle semiconduttive di ossido di metallo dello strato attivo (7) di almeno alcuni degli uno o pi? sensori chemoresistivi del secondo gruppo (300) sono drogate con specie aventi funzioni catalitiche nei confronti della molecola di uno specifico gas target.
- 13. Complesso (100) di sensore di gas secondo la rivendicazione precedente, in cui dette nanoparticelle semiconduttive di ossido di metallo dello strato attivo (7) di almeno alcuni degli uno o pi? sensori chemoresistivi del secondo gruppo (300) sono drogate mediante metalli scelti nel gruppo composto da rutenio, rodio, palladio, argento, osmio, iridio, platino e oro e/o mediante non metalli scelti nel gruppo composto da silicio, fosforo, azoto e zolfo.
- 14. Complesso (100) di sensore di gas secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 13, in cui dette nanoparticelle semiconduttive di ossido di metallo dello strato attivo (7) di almeno alcuni degli uno o pi? sensori chemoresistivi del secondo gruppo (300) sono decorate con nanoparticelle di metalli e/o di non metalli.
- 15. Complesso (100) di sensore di gas secondo la rivendicazione precedente, in cui dette nanoparticelle di metalli sono scelte nel gruppo composto da rutenio, rodio, palladio, argento, osmio, iridio, platino e oro, e dette nanoparticelle di nonmetalli sono scelte nel gruppo composto da silicio, fosforo, azoto e zolfo.
- 16. Complesso (100) di sensore di gas secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 15, in cui gli strati attivi (7) di almeno alcuni degli uno o pi? sensori di gas chemoresistivi del secondo gruppo (300) presentano spessori tra loro differenti.
- 17. Complesso (100) di sensore di gas secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 16, in cui le nanoparticelle semiconduttive a base metallo ossido degli strati attivi (7) di almeno alcuni degli uno o pi? sensori di gas chemoresistivi del secondo gruppo (300) presentano una morfologia frattale o con molteplici spigoli e/o vertici.
- 18. Complesso (100) di sensore di gas secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 17, in cui gli strati attivi (7) di almeno alcuni degli uno o pi? sensori di gas chemoresistivi del secondo gruppo (300) presentano differenti rapporti tra le quantit? di nanoparticelle semiconduttive a base metallo ossido e matrice carboniosa.
- 19. Complesso (100) di sensore di gas secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente uno o pi? riscaldatori tali da riscaldare (8) e termoattivare almeno alcuni degli strati attivi (7) dei sensori di gas chemoresistivi del primo (200) e/o del secondo (300) gruppo di sensori.
- 20. Complesso (100) di sensore di gas secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente una o pi? sorgenti di luce ultravioletta o visibile (9) tali da illuminare e fotoattivare almeno alcuni degli strati attivi (7) degli uno o pi? sensori di gas chemoresistivi del primo (200) e/o del secondo (300) gruppo di sensori.
- 21. Complesso (100) di sensore di gas secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente uno o pi? filtri fisici atti a ridurre la quantit? di specie ulteriori rispetto ai gas target interferenti con gli strati attivi (7) dei sensori di gas chemoresistivi del primo (200) e/o del secondo (300) gruppo di sensori.
- 22. Complesso (100) di sensore di gas secondo la rivendicazione precedente, in cui detti uno o pi? filtri fisici comprendono un filtro fisico per ridurre la quantit? di vapore acqueo.
- 23. Complesso (100) di sensore di gas secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi per l?alimentazione di ossigeno ad almeno alcuni degli uno o pi? sensori del primo (200) e/o del secondo (300) gruppo.
- 24. Dispositivo portatile comprendente un corpo principale (1001) che definisce al suo interno una sede (1002) che accoglie un complesso (100) di sensore di gas secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
- 25. Kit comprendente un dispositivo portatile (1000) secondo la rivendicazione precedente e una mascherina (1010) o un boccaglio (1011) indossabili da un soggetto.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102020000007336A IT202000007336A1 (it) | 2020-04-07 | 2020-04-07 | Complesso di sensore di gas chemoresistivo |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102020000007336A IT202000007336A1 (it) | 2020-04-07 | 2020-04-07 | Complesso di sensore di gas chemoresistivo |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| IT202000007336A1 true IT202000007336A1 (it) | 2021-10-07 |
Family
ID=71094724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT102020000007336A IT202000007336A1 (it) | 2020-04-07 | 2020-04-07 | Complesso di sensore di gas chemoresistivo |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | IT202000007336A1 (it) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20180217087A1 (en) * | 2017-02-01 | 2018-08-02 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Electrode and sensor apparatus and related methods for detection of nitric oxide and peroxynitrate |
| US20190107524A1 (en) * | 2017-06-20 | 2019-04-11 | The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Graphene-based ppb level sulfur detector in fuels |
| US20190204265A1 (en) * | 2018-01-04 | 2019-07-04 | Lyten, Inc. | Resonant gas sensor |
| US20200029858A1 (en) * | 2018-07-29 | 2020-01-30 | nGagelT Digital Health, Inc. | Systems, Methods and Devices for Detecting and Identifying Substances in a Subject's Breath |
-
2020
- 2020-04-07 IT IT102020000007336A patent/IT202000007336A1/it unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20180217087A1 (en) * | 2017-02-01 | 2018-08-02 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Electrode and sensor apparatus and related methods for detection of nitric oxide and peroxynitrate |
| US20190107524A1 (en) * | 2017-06-20 | 2019-04-11 | The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Graphene-based ppb level sulfur detector in fuels |
| US20190204265A1 (en) * | 2018-01-04 | 2019-07-04 | Lyten, Inc. | Resonant gas sensor |
| US20200029858A1 (en) * | 2018-07-29 | 2020-01-30 | nGagelT Digital Health, Inc. | Systems, Methods and Devices for Detecting and Identifying Substances in a Subject's Breath |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| MOSCIANO F ET AL: "The gas sensing properties of one-pot prepared porphyrin-ZnO nanoparticles", 2015 IEEE 15TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON NANOTECHNOLOGY (IEEE-NANO), IEEE, 27 July 2015 (2015-07-27), pages 694 - 697, XP032853649, DOI: 10.1109/NANO.2015.7388701 * |
| ROBERTO PAOLESSE ET AL: "Porphyrinoids for Chemical Sensor Applications", CHEMICAL REVIEWS, vol. 117, no. 4, 19 October 2016 (2016-10-19), US, pages 2517 - 2583, XP055611033, ISSN: 0009-2665, DOI: 10.1021/acs.chemrev.6b00361 * |
| SOPHIE F. LIU ET AL: "Single-Walled Carbon Nanotube-Metalloporphyrin Chemiresistive Gas Sensor Arrays for Volatile Organic Compounds", CHEMISTRY OF MATERIALS, vol. 27, no. 10, 8 May 2015 (2015-05-08), pages 3560 - 3563, XP055611031, ISSN: 0897-4756, DOI: 10.1021/acs.chemmater.5b00153 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Koo et al. | Catalyst-decorated hollow WO3 nanotubes using layer-by-layer self-assembly on polymeric nanofiber templates and their application in exhaled breath sensor | |
| Gao et al. | Ultrasensitive and low detection limit of toluene gas sensor based on SnO2-decorated NiO nanostructure | |
| Kukkola et al. | Room temperature hydrogen sensors based on metal decorated WO3 nanowires | |
| Ueda et al. | Enhancement of methylmercaptan sensing response of WO3 semiconductor gas sensors by gas reactivity and gas diffusivity | |
| US20130040397A1 (en) | Detection of hydrogen sulfide gas using carbon nanotube-based chemical sensors | |
| Zheng et al. | Flexible and stretchable metal oxide gas sensors for healthcare | |
| Sun et al. | Nitric oxide sensors using combination of p-and n-type semiconducting oxides and its application for detecting NO in human breath | |
| Singh et al. | Temperature dependent selective detection of ethanol and methanol using MoS2/TiO2 composite | |
| Kundu et al. | Relative humidity sensing properties of doped polyaniline-encased multiwall carbon nanotubes: Wearable and flexible human respiration monitoring application | |
| Cho et al. | Facile synthetic method of catalyst-loaded ZnO nanofibers composite sensor arrays using bio-inspired protein cages for pattern recognition of exhaled breath | |
| Hung et al. | Rb2CO3-decorated In2O3 nanoparticles for the room-temperature detection of sub-ppm level NO2 | |
| Lin et al. | Using a TiO2/ZnO double-layer film for improving the sensing performance of ZnO based NO gas sensor | |
| Vajhadin et al. | Metal oxide‐based gas sensors for the detection of exhaled breath markers | |
| WO2016105464A2 (en) | Mini point of care gas chromatographic test strip and method to measure analytes | |
| Li et al. | Gigantically enhanced NO sensing properties of WO3/SnO2 double layer sensors with Pd decoration | |
| Balakrishnan et al. | Based electronics using graphite and silver nanoparticles for respiration monitoring | |
| Choi et al. | Remarkable improvement of CO-sensing performances in single-walled carbon nanotubes due to modification of the conducting channel by functionalization of Au nanoparticles | |
| Varma | Enhanced room temperature sensitivity of Ag-CuO nanobrick/reduced graphene oxide composite for NO2 | |
| Gong et al. | Construction of 1D/2D α-Fe2O3/SnO2 hybrid nanoarrays for sub-ppm acetone detection | |
| US20190120701A1 (en) | Reduced graphene oxide-silver nanocomposite films for temperature sensor application | |
| US20190187135A1 (en) | Gas sensor using metal nanoparticles | |
| CN107421995B (zh) | 一种基于AgVO3纳米线的呼吸传感器及其制备方法 | |
| Kalidoss et al. | Socio-economic demands and challenges for non-invasive disease diagnosis through a portable breathalyzer by the incorporation of 2D nanosheets and SMO nanocomposites | |
| Sun et al. | Selective detection of part per billion concentrations of ammonia using ap–n semiconducting oxide heterostructure | |
| Alam et al. | Fabrication of ascorbic sensor acid with Co3O4. Fe2O3 nanosphere materials by electrochemical technique |