JP2009511880A - 化学マイクロマシン加工マイクロセンサー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係るセンサーは、複数のセンサー素子のアレイを含むが、センサー素子を1つのみ含んでもよい。センサー素子は、支持フレームによって基材上に支持された機能性膜を含む。これらの機能性膜、支持プレーム、及び基材は、共に真空ギャップを形成する。センサー素子は、このセンサー素子を開回路共振周波数状態下又はその付近で作動させるように構成された電気回路に接続している。機能性膜の機械的共振周波数は、膜への物質の結合に応答する。したがって、センサーは、センサー素子の機械的共振周波数に応答するセンサー出力を提供する検出器をも含む。
【選択図】図4
Description
。加熱中の実際の温度プロファイルにより、相転位、加熱効果、又は冷却効果に関する情報が得られる。バイモルフ素子であるセンサーの構造物は、バイメタル効果で機能する熱センサー素子のアレイの作成に容易に最適化することができる。熱センサー素子では、熱変化は、共振周波数及び静的曲げの両方において変化を引き起こす。カンチレバーを使用する従来の実験と同様に、示差走査熱量測定法(differential scanning calorimetry:DSC)などの異なる熱量分析を行うことで、物質を同定するためのさらなるデータを得ることができる。また、触媒層を使用することでも、化学反応によって生じた化学物質又は生化学物質(例えば、CO+O=CO2(プラチナによって触媒される))を熱で同定することが可能となる。
表1.2つのセンサー設計に関するパラメータ
Claims (21)
- 複数のセンサー素子を含むセンサーであって、
それぞれの前記センサー素子は、
(a)第1の電極を含む機能性膜と、
(b)前記第1電極と共にコンデンサを形成する第2の電極を含む基材と、
(c)前記機能性膜及び前記基材と共に真空ギャップを形成する支持フレームと、
(d)前記コンデンサを含み、且つ前記センサー素子の機械的共振周波数に応答するセンサー出力を提供する電気回路とを含み、
前記センサー素子の前記機械的共振周波数は、前記機能性膜への物質の結合に応答し、
前記電気回路は、開回路共振状態下又はそれに近い状態で前記センサー素子を作動させるように構成されていることを特徴とするセンサー。 - 請求項1に記載のセンサーであって、
約1MHzよりも大きな周波数で作動することを特徴とするセンサー。 - 請求項1に記載のセンサーであって、
約1〜100MHzの間の周波数で作動することを特徴とするセンサー。 - 請求項1に記載のセンサーであって、
気体環境で作動するように構成されていることを特徴とするセンサー。 - 請求項1に記載のセンサーであって、
液体環境で作動するように構成されていることを特徴とするセンサー。 - 請求項1に記載のセンサーであって、
前記機能性膜は、シリコンを含むことを特徴とするセンサー。 - 請求項1に記載のセンサーであって、
前記真空ギャップは、約0.1〜5μmの間の高さを有することを特徴とするセンサー。 - 請求項1に記載のセンサーであって、
DCバイアス源をさらに含むこと特徴とするセンサー。 - 請求項1に記載のセンサーであって、
前記膜は、ポリマーゲル・マトリックスで機能化されることを特徴とするセンサー。 - 請求項1に記載のセンサーであって、
少なくとも約50のQ値を有することを特徴とするセンサー。 - 請求項1に記載のセンサーであって、
当該センサーは、複数の基準素子をさらに含み、
それぞれの前記基準素子は、
(a)第1の電極を含む非機能性膜と、
(b)前記第1電極と共にコンデンサを形成する第2の電極を有する基材と、
(c)前記非機能性膜及び前記基材と共に真空ギャップを形成する支持フレームと、
(d)前記コンデンサを含み、且つ前記基準素子の機械的共振周波数に応答する基準出力を提供する電気回路とを含み、
前記電気回路は、開回路共振状態下又はそれに近い状態で前記基準素子を作動させるように構成されていることを特徴とするセンサー。 - 請求項11に記載のセンサーであって、
前記基準素子は、少なくとも1つのセンサー素子の機械的共振周波数と同じ機械的共振周波数で作動するように構成されていることを特徴とするセンサー。 - 請求項1に記載のセンサーであって、
それぞれの前記センサー素子は、他の前記センサー素子と同じ又は異なる機械的共振周波数で作動することを特徴とするセンサー。 - 請求項1に記載のセンサーであって、
それぞれの前記センサー素子は、他の前記センサー素子と同じ又は異なる化学作用で機能化されることを特徴とするセンサー。 - 請求項1に記載のセンサーであって、
前記センサー出力は、前記機械的共振周波数の基本モード及び調波に応答することを特徴とするセンサー。 - 請求項1に記載のセンサーであって、
前記センサー素子を加熱する加熱源をさらに含むことを特徴とするセンサー。 - 請求項16に記載のセンサーであって、
前記電気回路は、前記機能性膜からの結合物質の熱脱離に応答するセンサー出力をさらに提供することを特徴とするセンサー。 - 請求項1に記載のセンサーであって、
少なくとも1つのサーミスタをさらに含むことを特徴とするセンサー。 - 請求項1に記載のセンサーであって、
当該センサーは、少なくとも1つのさらなるセンサーを含み、
前記少なくとも1つのさらなるセンサーもまた、複数のセンサー素子を含むことを特徴とするセンサー。 - 複数のセンサー素子を含むセンサーであって、
それぞれの前記センサー素子は、
(a)機能性膜と、
(b)基材と、
(c)前記機能性膜及び前記基材と共に真空ギャップを形成する支持フレームと、
(d)開回路共振状態下又はそれに近い状態で前記センサー素子を作動させるように構成された電気回路と、
(e)前記センサー素子の機械的共振周波数に応答するセンサー出力を提供する検出器とを含み、
前記センサー素子の前記機械的共振周波数は、前記機能性膜への物質の結合に応答することを特徴とするセンサー。 - 請求項20に記載のセンサーであって、
前記検出器は、光学検出器、磁気検出器、圧力検出器、及びキャパシタンス検出器であることを特徴とするセンサー。
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