JP2020514687A - 湿度補正付きガスセンサー - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (20)
- 少なくとも1つの被検物質を検出するためのデバイスであって、
a)振動部を有する少なくとも1つの共振センサーと、
b)前記共振部上に配置された少なくとも第1のコンデンサーであって、前記第1のコンデンサーは、少なくとも2つの電極と、前記電極の間に配置されているセンシング材料と、によって形成されている、第1のコンデンサーと、
c)物質が前記センシング材料内で吸着または吸収された際の前記コンデンサーのキャパシタンスおよび前記振動部の応答を測定するために配置された少なくとも1つの読み出し回路と、を含むデバイス。 - 前記電極は、金属の略平行な層または板を含み、前記電極の少なくとも1つは、分子が、前記センシング材料へ通過することを可能とするために、ガス透過性である請求項1のデバイス。
- 前記第1のコンデンサーとは反対側の前記共振器の面上に配置された第2のコンデンサーをさらに含み、前記第2のコンデンサーは、少なくとも2つの電極と、それらの間に配置された追加的なセンシング材料と、から形成されている請求項1のデバイス。
- 前記第2のコンデンサーを形成する前記電極の少なくとも1つは、ガス透過性であり、前記読み出し回路は、前記第1および第2のコンデンサーを形成する4つの電極に接続され、前記第1および第2のコンデンサーの合計キャパシタンスを測定、または、前記第1および第2のコンデンサーのそれぞれのキャパシタンスを測定する請求項3のデバイス。
- 前記共振センサーは、円形の面を有する水晶振動子を含み、前記コンデンサーは、前記円形の面の略中心に配置されている請求項1のデバイス。
- 前記キャパシタンスおよび前記振動部の前記応答を表す信号またはデータを受信するために前記読み出し回路と通信する少なくとも1つのプロセッサーをさらに含み、前記プロセッサーは、前記キャパシタンスおよび前記振動部の前記応答の双方の測定値に基づいて、前記被検物質の存在、量、または濃度を示す少なくとも1つの被検物質値を判別するようプログラムされている請求項1のデバイス。
- 前記振動部の前記応答は、前記センシング材料内で吸着または吸収された水と前記被検物質の複合質量を示す周波数シフトであり、前記プロセッサーは、前記周波数シフトまたは前記周波数シフトによって示された前記複合質量に対する前記水の寄与を判別するために前記キャパシタンスの前記測定値を用いることによって、前記被検物質値を判別するようプログラムされている請求項6のデバイス。
- 前記プロセッサーは、前記キャパシタンスの前記測定値から少なくとも1つの湿度値を算出するようさらにプログラムされている請求項6のデバイス。
- 前記共振センサーは、機械共振器と、前記機械共振器の対向する面に接合された第1および第2の電極と、を備えており、前記センシング材料は、前記第2の電極上に設けられており、前記コンデンサーは、前記第2の電極と、前記センシング材料上に設けられた第3の電極と、から形成され、前記センシング材料が前記第2および第3の電極の間に位置するようになっており、前記第3の電極は、ガス透過性である請求項1のデバイス。
- 前記第1の電極と、第4の電極と、前記第1および第4の電極の間に配置された追加的なセンシング材料と、によって形成された第2のコンデンサーをさらに含み、前記読み出し回路は、前記第1および前記第2のコンデンサーを形成する前記4つの電極に接続され、前記第1および第2のコンデンサーの合計キャパシタンスまたは前記第1および第2のコンデンサーのそれぞれのキャパシタンスを測定する請求項9のデバイス。
- 前記デバイスは、5mm以下の長さと、5mm以下の幅と、1mm以下の高さと、を有している請求項1のデバイス。
- 前記センシング材料は、水の比誘電率よりも低い比誘電率を有するガスのターゲット分子を選択的に吸着または吸収する少なくとも1つの有機フレームワークを含む請求項1のデバイス。
- 少なくとも1つの被検物質を検出するためのセンサーデバイスであって、
a)振動部を有する少なくとも1つの共振器と、
b)前記共振器の第1および第2の面に接合された第1および第2の電極であって、前記第1および第2の電極は、前記振動部の振動動作を駆動するために前記共振器の両面に電位差を付与するよう配置されている、第1および第2の電極と、
c)前記第2の電極上に設けられたセンシング材料であって、前記センシング材料は、前記被検物質が存在する場合には、前記被検物質を吸着または吸収する、センシング材料と、
d)前記センシング材料上に設けられた第3の電極であって、前記第3の電極は、前記センシング材料が前記第2および第3の電極の間に位置するように設けられ、さらに、前記第3の電極は、ガス透過性である、第3の電極と、
e)物質が前記センシング材料内で吸着または吸収された際の前記第2および第3の電極によって形成された前記コンデンサーのキャパシタンスおよび前記振動部の応答を測定するよう配置された少なくとも1つの読み出し回路と、を含むセンサーデバイス。 - 前記第2および第3の電極は、金属の略平行な層または板を含む請求項13のデバイス。
- 前記キャパシタンスおよび前記振動部の前記応答を表す信号またはデータを受信するために前記読み出し回路と通信する少なくとも1つのプロセッサーをさらに含み、前記プロセッサーは、前記コンデンサーの前記キャパシタンスおよび前記振動部の前記応答の双方の測定値に基づいて、前記被検物質の存在、量、または濃度を示す少なくとも1つの被検物質値を判別するようプログラムされている請求項13のデバイス。
- 前記センシング材料は、水の比誘電率よりも低い比誘電率を有するガスのターゲット分子を選択的に吸着または吸収する少なくとも1つの有機フレームワークを含む請求項13のデバイス。
- 水の影響の補正を行い、少なくとも1つの被検物質を検出するための方法であって、
a)前記被検物質および水蒸気を含んでいる可能性のある環境またはサンプルに対して、少なくとも1つの共振センサーを露出させる工程であって、前記共振センサーは、少なくとも1つの振動部と、前記振動部上に配置された少なくとも1つのコンデンサーと、を備え、前記コンデンサーは、少なくとも2つの電極と、前記電極の間に配置されているセンシング材料と、によって形成されている、前記少なくとも1つの共振センサーを露出させる工程と、
b)物質が前記センシング材料内で吸着または吸収された際の前記コンデンサーのキャパシタンスおよび前記振動部の応答を測定する工程と、
c)少なくとも1つのプロセッサーを用いて、前記コンデンサーの前記キャパシタンスおよび前記振動部の前記応答の測定値に従って、前記被検物質の存在、量、または濃度を示す少なくとも1つの被検物質値を判別する工程と、を含む方法。 - 前記電極は、金属の略平行な層または板を含み、前記電極の少なくとも1つは、ガス透過性である請求項17の方法。
- 前記振動部の前記応答は、前記センシング材料内で吸着または吸収された水および前記被検物質の複合質量を示す周波数シフトであり、前記被検物質値は、前記周波数シフトまたは前記周波数志首都によって示される前記複合質量に対する前記水の寄与を判別するために、前記キャパシタンスの前記測定値を用いることによって判別される請求項17の方法。
- 前記センシング材料は、水の比誘電率よりも低い比誘電率を有するガスのターゲット分子を選択的に吸着または吸収する少なくとも1つの有機フレームワークを含む請求項17の方法。
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