JP5078873B2 - 電気的応答デバイス - Google Patents
電気的応答デバイス Download PDFInfo
- Publication number
- JP5078873B2 JP5078873B2 JP2008505449A JP2008505449A JP5078873B2 JP 5078873 B2 JP5078873 B2 JP 5078873B2 JP 2008505449 A JP2008505449 A JP 2008505449A JP 2008505449 A JP2008505449 A JP 2008505449A JP 5078873 B2 JP5078873 B2 JP 5078873B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrically responsive
- substrate
- electrode
- electrical response
- responsive material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000004044 response Effects 0.000 title claims description 101
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 329
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 143
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 116
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 74
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 37
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 23
- 239000011263 electroactive material Substances 0.000 claims description 22
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 19
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 15
- 239000012491 analyte Substances 0.000 claims description 12
- 108091027981 Response element Proteins 0.000 claims description 10
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 7
- 230000005574 cross-species transmission Effects 0.000 claims description 6
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 5
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims description 2
- 230000010399 physical interaction Effects 0.000 claims description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 38
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 10
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 10
- 239000010408 film Substances 0.000 description 9
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 8
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 8
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 6
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 5
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 239000000382 optic material Substances 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- 235000019687 Lamb Nutrition 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- DYAHQFWOVKZOOW-UHFFFAOYSA-N Sarin Chemical compound CC(C)OP(C)(F)=O DYAHQFWOVKZOOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- NWAIGJYBQQYSPW-UHFFFAOYSA-N azanylidyneindigane Chemical compound [In]#N NWAIGJYBQQYSPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I dipotassium trisodium dihydrogen phosphate hydrogen phosphate dichloride Chemical compound P(=O)(O)(O)[O-].[K+].P(=O)(O)([O-])[O-].[Na+].[Na+].[Cl-].[K+].[Cl-].[Na+] LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N iron nickel Chemical compound [Fe].[Ni] UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000002953 phosphate buffered saline Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000003380 quartz crystal microbalance Methods 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000013076 target substance Substances 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/02—Analysing fluids
- G01N29/036—Analysing fluids by measuring frequency or resonance of acoustic waves
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
- H03H3/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks for obtaining desired frequency or temperature coefficient
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/08—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of resonators or networks using surface acoustic waves
- H03H3/10—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of resonators or networks using surface acoustic waves for obtaining desired frequency or temperature coefficient
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/025—Change of phase or condition
- G01N2291/0256—Adsorption, desorption, surface mass change, e.g. on biosensors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
- G01N9/002—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity using variation of the resonant frequency of an element vibrating in contact with the material submitted to analysis
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
本発明は、広くは、電気的に応答性のデバイスと、電気的に応答性のデバイスを製造する方法とに関する。
電気的応答デバイスとは、電気信号に応答して出力信号を発生する、及び／又は、入力信号に応答して電気信号を発生するデバイスである。典型的なタイプの入力及び出力信号には、電気信号、光信号、電磁気信号、振動信号及び熱信号が含まれる。１つのタイプの電気的応答信号に、共鳴（resonant）デバイスがある。
実質的に、表面音響波デバイス、バルク音響波デバイス、撓み板／ラム（lamb）波デバイス、水晶振動子マイクロバランスデバイスなどの共鳴デバイスは、水晶などのモノリシックな材料から、又は、電気活性（electroactive）材料（例えば、スズ酸化物、鉛ジルコネート・チタネート−ＰＺＴ、アルミニウム窒化物、インジウム窒化物、ゾル−ゲル・ピエゾセラミック材料など）とそれ以外のマイクロマシン加工が可能な材料（例えば、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物、ニッケル鉄など）との組合せで構成される一様な薄膜を含む層状の材料から、製造される。これらの共鳴デバイスは、好ましくは適切な材料を用いてコーティングされる及び／又は適切な環境においてパッケージングされると、例えば、電気フィルタ（例えば、受動）、気相検出器、液相センサとして用いられる。
電気フィルタとして、共鳴デバイスは、共鳴エネルギを送信する及びそのデバイスの通過帯域の外部にある信号をフィルタリングするのに用いられる。電気フィルタ（例えば、表面音響波（ＳＡＷ）デバイスや、フィルム・バルク音響共鳴（ＦＢＡＲ）デバイスなど）は、典型的には、その挿入性、透過性、反射性によって特徴付けられる。共鳴動作の高透過性、孤立した狭帯域性及び安定性が、ワイアード及びワイアレス信号を変調及び復調するのに用いられるフィルタの望ましい特徴である。定義され安定的な狭通過帯域フィルタの特性により、与えられた帯域幅の中により多くの搬送波周波数を詰め込むことが可能になる。
共鳴デバイスは、また、気相及び液相のサンプルにおける様々な測定量の存在及び値を決定するのに用いられることもある。共鳴センサは、例えば、アエロゾルにおける化学気相及び生物物質の存在及び大きさ、液体のバルク特性（例えば、濃度、粘度、音速など）、溶液における被検物（analytes）の濃度を判断するのに用いられる。
気相での動作では、共鳴デバイスの表面は、典型的には、共鳴デバイスの表面上を通過した特定の気相プロダクトと選択的に相互作用し結合する吸収性材料を用いてコーティングされている。吸収性材料と結合する気相プロダクトは、共鳴デバイスの質量ローディングを増加させる。質量ローディングの増加により、デバイスの特性が変化する（例えば、デバイスの剛性や共鳴など）。共鳴デバイスによって生じた電気信号は、デバイスの共鳴の変化を反映する。
液体動作では、共鳴デバイスの表面は、液体に露出される。共鳴デバイスの表面は液体と相互作用し、その後で、液体と共鳴デバイスとの物理的相互作用によってロードされる。いくつかのデバイスでは、共鳴デバイスのローディングは、コヒーレントな発振圧縮とデバイスの表面に近い液体の運動とを介して、生じる。共鳴デバイスは、ローディングが変動することにつれて変動する電気信号を生じる。液体の運動が安定的で発振的である場合には、検出可能な共鳴応答が結果的に生じ、この発振的な運動は、共鳴デバイスの移動する表面のピークが保存された潜在的エネルギよりも雲散霧消が実質的に少ない。液体の特性の変化は、共鳴デバイスによって生じた電気信号に基づいて決定される。
一般に、様々な動作環境において用いられるときには（例えば、真空、気相、液相など）、共鳴デバイスが、孤立した共鳴モードと、通過狭帯域と、低い損失と、安定的で反復可能な動作特性を有することが望ましい。デバイスにおける変動（例えば、製造時の公差に起因する）は、結果的に、孤立していない共鳴モードと、広い共鳴帯域と、高い損失と、不安定で反復不可能な動作特性を生じる傾向を有する。
従って、改善された電気的応答デバイスと、電気的応答デバイスを製造する方法とに対する必要性が存在している。
本発明は、電気応答デバイスと電気応答デバイスを製造する方法とに関する。いくつかの実施例では、本発明は、共鳴デバイスと共鳴デバイスを製造する方法とに関する。
本発明は、ある１つの特徴では、空間的に変調された構造特性を有するデバイスに関する。このデバイスの励起及び／又は感知手段は、変調された構造特性と実質的に相関している。構造特性（例えば、剛性や質量特性）の選択的な変調の結果として、好適な共鳴モード形状が生じる。例えば、励起手段を構造変調と相関させることによって、好適な共鳴が選択的に励起され、結果的に好適な通過帯域が生じる。感知手段を構造変調と相関させることによって、好適な共鳴の選択的な感知が可能になり、また、結果的に、好適な通過帯域が得られる。
本発明は、ある１つの特徴では、空間的に変調された構造特性を有するデバイスに関する。このデバイスの励起及び／又は感知手段は、変調された構造特性と実質的に相関している。構造特性（例えば、剛性や質量特性）の選択的な変調の結果として、好適な共鳴モード形状が生じる。例えば、励起手段を構造変調と相関させることによって、好適な共鳴が選択的に励起され、結果的に好適な通過帯域が生じる。感知手段を構造変調と相関させることによって、好適な共鳴の選択的な感知が可能になり、また、結果的に、好適な通過帯域が得られる。
ある実施例では、励起及び感知手段をデバイスの構造特性の変調と相関させる結果として、構造的な修正なしに達成される場合よりも、より好適な通過帯域、より狭い帯域幅、より低い伝送損失を有する電気フィルタ（例えば、表面音響波（ＳＡＷ）デバイスや、フィルム・バルク音響共鳴子（ＦＢＡＲ）デバイス）が得られる。
いくつかの実施例では、好適な剛性及び質量変調が、材料を実質的に平坦（プレーナ）なデバイスとの間で選択的に除去及び／又は追加することによって達成される。変調は、デバイスのモード形状の中の１つと（実質的に）一致するように設定された空間周期性を用いて、周期的にすることができる。
いくつかの実施例では、このデバイスは、変調された構造特性を有するように製造された材料の複合体である。いくつかの実施例では、このデバイスは、実質的に一様な厚さを有する。例えば、デバイスの第１の材料を除去し、次に、第１の材料を除去することによって露出した領域を第１の材料とは異なる剛性を有する第２の材料を用いて充填することによって、一様な厚さを有するデバイスを製造することができる。
ある実施例では、このデバイスは、本発明の例示的な実施例による電極材料、電気活性材料、基板材料を有する。電気活性材料は、基板材料と組み合わされて、特性（例えば、剛性及び／又は質量）がデバイスに沿って変動するような複合的な構造特性が達成される。好適な励起及び感知モードは、電極材料をデバイスの実質的な面積にわたる電気活性材料に適用（例えば、積層）することによって、達成される。いくつかの実施例では、別の材料を代わりに用いて、本発明の原理を組み入れたデバイスを作ることもできる。例えば、静電的な又は容量的な励起及び／又は管理を可能にするような材料を用いてデバイスを作ることも可能である。
本発明は、別の側面では、電気応答（例えば、共鳴）デバイスを製造する方法に関する。この方法は、電気応答材料（例えば、電気活性又は電気光材料）を基板材料の表面の少なくとも一部に適用するステップと、前記電気応答材料の表面の少なくとも一部に電極材料を適用するステップと、を含む。この方法は、また、前記電極材料の少なくとも１つの領域を選択的に除去して前記電気応答材料を露出させるステップを含む。この方法は、前記電極材料の前記少なくとも１つの領域に対応する領域において、前記電気応答材料の少なくとも一部を選択的に除去するステップ（すなわち、電極材料を除去することによって領域を露出させる）を含む。
いくつかの実施例では、前記電極材料の選択的除去と前記電気応答材料の除去とが、前記デバイスの帯域通過応答（例えば、第１のモードよりも大きなモード）を実質的に改善する。
いくつかの実施例では、前記デバイスの応答の共鳴モードを実行することによって、前記デバイスの応答の共鳴モードを修正する方法に関する。いくつかの実施例では、電極材料の特定のパターンを用いて、前記デバイスの応答の共鳴モードを実行する。いくつかの実施例では、前記電気応答材料の除去により、前記デバイスの他の共鳴モードと関連するモード・オーバラップ及びスピルオーバを減少させることによって前記デバイスの応答の少なくとも１つの共鳴モードを実質的に修正するステップを含む。
いくつかの実施例では、この方法は、前記電極材料の前記少なくとも１つの領域に対応する領域において前記基板材料の少なくとも一部を選択的に除去するステップを含む。前記電極材料の除去と前記電気応答材料の除去とはエッチング・プロセス（ウェット・エッチング、ドライ・エッチング、プラズマ・エッチング、レーザ支援エッチング、レーザ・アブレーション、イオンビーム・ミリング及び電子ビーム・エッチングの中の１又は複数の方法による）を含む。
前記電極材料の除去と前記電気応答材料の除去とは単一の除去ステップを用いて実行される（例えば、単一エッチング・ステップが実行されて、材料が除去される）。電極材料の除去は、電極において櫛形パターンを生じることを含む。前記電気応答材料を前記基板材料の表面に適用する前記ステップは、例えば、前記電気応答材料の反応性スパッタリングによって、前記電気応答材料を前記電極材料の表面の上に適用するステップを含む。
前記電極材料を前記電気応答材料の表面に適用する前記ステップは、前記電極材料を前記電気応答材料の表面の上に適用するステップを含む。いくつかの実施例では、前記電極材料は物理的蒸着法（例えば、ｅビーム蒸着プレーティング及びスパッタリング）によって適用される。いくつかの実施例では、前記基板材料と前記電気応答材料との間に電極材料を適用するステップが含まれる。
いくつかの実施例では、前記電極材料の前記少なくとも１つの領域に対応する領域において前記電気応答材料を選択的に除去する前記ステップは、前記電極材料の前記少なくとも１つの領域に対応する領域において前記電気応答材料をすべて除去するステップを含む。いくつかの実施例では、別の材料が前記領域に適用されるが、この領域は、本発明の原理に従って、電極材料と電気応答材料とが除去されて、変調された剛性及び／又は質量特性を依然として有しながら、実質的に一様な厚さを有するデバイスを生じている領域である。
いくつかの実施例では、この方法は、前記基板材料の一部を選択的に除去するステップを含む。前記基板材料の一部を選択的に除去する前記ステップは、結果的に、前記基板に支持されない少なくとも１つの領域を有する電気応答材料を生じさせる。いくつかの実施例では、前記支持されていない電気応答材料はカンチレバー式の電気活性要素である。前記電気応答材料は、例えば、電気活性材料（例えば、圧電材料、ピエゾセラミック材料、電気セラミック材料及び単結晶電気活性材料）である。
基板、電気応答材料及び電極材料の組合せは、集積回路パッケージの中に組み入れることができる。この方法に従って製造されたデバイスは、フィルタ又はセンサ（例えば、物理的、生物的又は化学的センサ）でありうる。
いくつかの実施例では、選択的に除去された前記電気応答材料の前記領域に充填材料が適用される。前記充填材料は前記電気応答材料の剛性とは異なる剛性を有している。
本発明は、別の側面では、電気応答デバイス（例えば、共鳴デバイス）を製造する方法であって、電極材料を電気応答材料の表面の少なくとも一部に適用するステップを含む。この方法は、更に、前記電極材料の少なくとも１つの領域を選択的に除去して前記電気応答材料を露出させるステップを含む。この方法は、更に、前記電極材料の前記少なくとも１つの領域に対応する領域において前記電気応答材料の少なくとも一部を選択的に除去して前記デバイスの少なくとも１つの共鳴モードを実質的に修正するステップを含む。
本発明は、別の側面では、電気応答デバイス（例えば、共鳴デバイス）を製造する方法であって、電極材料を電気応答材料の表面の少なくとも一部に適用するステップを含む。この方法は、更に、前記電極材料の少なくとも１つの領域を選択的に除去して前記電気応答材料を露出させるステップを含む。この方法は、更に、前記電極材料の前記少なくとも１つの領域に対応する領域において前記電気応答材料の少なくとも一部を選択的に除去して前記デバイスの少なくとも１つの共鳴モードを実質的に修正するステップを含む。
本発明は、別の側面では、電気応答デバイスを製造する方法に関する。この方法は、電気応答材料を基板材料の表面に選択的に適用するステップと、電極材料を前記電気応答材料の表面に選択的に適用して前記デバイスの応答の少なくとも１つの共鳴モードを実質的に修正するステップと、を含む。
本発明は、別の側面では、電気応答デバイスに関する。このデバイスは、基板材料と、前記基板の上にある少なくとも１つの電気応答要素と、を含む。このデバイスは、更に、前記少なくとも１つの電気応答要素の表面の上にある電極材料を備えており、前記電気応答要素と前記電極材料とはこのデバイスの応答の少なくとも１つの共鳴モードを修正するように構成されている。
本発明は、別の側面では、電気応答デバイスであって、基板材料と、前記基板の上にある少なくとも１つの電気応答要素と、を含む電気応答デバイスに関する。このデバイスは、更に、前記少なくとも１つの電気応答要素の表面の上にある電極材料を備えており、前記電気応答要素と前記電極材料とは、このデバイスの他の共鳴モードと関連するモード・オーバラップ及びスピルオーバを減少させることによって、このデバイスの応答の少なくとも１つの共鳴モードを修正するように、前記基板層においてパターニングされている。
いくつかの実施例では、前記電気応答材料と電極材料とは、少なくとも１つの付勢要素と少なくとも１つの感知要素とを生じるようにパターニングされている。いくつかの実施例では、前記電気応答材料と電極材料とは、少なくとも１つの開始（launch）要素と少なくとも１つの受取（receiver）要素とを生じるようにパターニングされている。この共鳴デバイスは、前記電気応答材料と前記基板材料との間に導電材料（例えば、金属材料）を備えている。
本発明は、別の側面では、表面を有し平面を定義する基板材料を含む電気応答デバイスに関する。このデバイスは、更に、前記基板材料の前記表面の少なくとも一部の上にあり、前記基板材料の前記平面の厚さによって変動する電気応答材料を含む、このデバイスは、更に、前記電気応答材料の前記表面の上にあり櫛形パターンを有する電極材料を含んでいる。
いくつかの実施例では、前記電極材料の領域は前記電気応答材料のより厚い領域の上にある。また、いくつかの実施例では、前記電極材料の領域は前記電気応答材料のより薄い領域の上にある。
本発明は、別の側面では、電気応答デバイスに関する。このデバイスは、表面を有する基板材料であって前記基板材料の平面において厚さが変動する基板材料を有する。このデバイスは、更に、前記基板材料の前記表面の少なくとも一部の上にある電気応答材料を有する。このデバイスは、更に、前記電気応答材料の前記表面の上にあり櫛形パターンを有する電極材料を含む。
本発明は、別の側面では、電気応答デバイスを製造する方法に関する。この方法は、基板材料の表面の少なくとも一部の上に電気応答材料を適用するステップを含む。また、この方法は、前記電気応答材料の少なくとも一部を選択的に除去するステップを含む。この方法は、更に、前記電気応答材料の表面の少なくとも一部に電極材料を適用するステップを含む。
いくつかの実施例では、前記電極材料を適用する前記ステップは、櫛形の電極パターンを生じるステップを含む。いくつかの実施例では、前記電極材料を適用する前記ステップは、環状の形状の電極パターンを生じるステップを含む。
本発明は、別の側面では、電気応答デバイスを製造する方法に関する。本発明は、基板材料の表面の一部に第１の電極材料を適用するステップを含む。更に、本発明は、前記第１の電極材料の表面の少なくとも一部に電気応答材料を適用するステップを含む。本発明は、また、前記電気応答材料の表面の少なくとも一部に第２の電極材料を適用するステップを含む。本発明は、更にまた、前記電気応答材料又は前記基板材料の少なくとも一方の一部を選択的に除去して前記デバイスの応答の少なくとも１つの共鳴モードを修正するステップを含む。
本発明は、別の側面では、被検物質を検出する装置に関する。この装置は、流体チャネルを含む。この装置は、前記流体チャネルの少なくとも１つの表面の少なくとも一部を定義する電気応答デバイスを含む。この装置は、また、このデバイスによって出力された少なくとも１つの信号をモニタするモニタリング・デバイスを含む。このデバイスは、表面を有し平面を定義する基板材料を有する。このデバイスは、また、前記基板材料の前記表面の少なくとも一部の上にあり、前記基板材料の前記平面の厚さによって変動する電気応答材料を含む。このデバイスは、更にまた、前記電気応答材料の前記表面の上にあり櫛形パターンを有する電極材料を有する。
本発明は、別の側面では、被検物質を検出するカートリッジに関する。このカートリッジは、流体チャネルと、前記流体チャネルの内部に配置される又は前記流体チャネルの少なくとも１つの表面の少なくとも一部を定義する電気応答デバイス（例えば、共鳴デバイス）とを含む。このデバイスは、表面を有し平面を定義する基板材料を含む。更に、このデバイスは、前記基板材料の前記表面の少なくとも一部の上にあり、前記基板材料の前記平面の厚さによって変動する電気応答材料を含む。このデバイスは、更にまた、前記電気応答材料の前記表面の上にあり櫛形パターンを有する電極材料を含む。
本発明は、別の側面では、被検物質を検出するキットに関する。このキットは、流体チャネルと、前記デバイスの表面に前記被検物質を特異的に結合する第１のコンポーネントとを含む。このカートリッジは、更に、前記流体チャネルの内部に配置され、又は、前記流体チャネルの少なくとも１つの表面の少なくとも一部を定義する電気応答デバイス（例えば、共鳴デバイス）を含む。このデバイスは、表面を有し平面を定義する基板材料を含む。このデバイスは、更に、前記基板材料の前記表面の少なくとも一部の上にあり、前記基板材料の前記平面の厚さによって変動する電気応答材料を含む。このデバイスは、更に、前記電気応答材料の前記表面の上にあり櫛形パターンを有する電極材料を含む。このキットは、また、前記被検物質と特異的に結合する第２のコンポーネントを含む粒子（例えば、磁気ビーズ）を含む。
本発明は、別の実施例では、電気応答デバイスを製造する方法に関する。この方法は、基板材料の少なくとも一部の上に電気応答材料を提供するステップを含む。この方法は、更に、前記電気応答材料又は前記基板材料の少なくとも一方の特性（例えば、構造特性）を変化させて狭くかつ低損失の通過帯域を生じさせるステップを含む。
特性を変更させる前記ステップは、前記電気応答材料又は前記基板材料の一部の上の剛性を変化させるステップを含む。また、特性を変更させる前記ステップは、前記電気応答材料又は前記基板材料の一部の上の質量の分配を変化させるステップを含む。更に、特性を変更させる前記ステップは、前記電気応答材料の一部を前記電気応答材料の表面の上の電極パターンと実質的に対応するように除去するステップを含む。
本発明は、別の側面では、電気応答デバイスに関する。このデバイスは、基板材料を含む。このデバイスは、また、前記基板の少なくとも一部の上の電気応答材料を含み、前記基板材料又は前記電気応答材料の少なくとも一方の特性は、このデバイスの剛性を変化させることによって、このデバイスの共鳴モードを孤立させる。
本発明は、別の側面では、電気応答デバイスを製造する方法に関する。この方法は、基板材料の表面の少なくとも一部の上に電気応答材料を適用するステップを含む。この方法は、また、前記電気応答材料の表面の少なくとも一部の上に電極材料を適用するステップを含む。この方法は、更にまた、前記デバイスの前記表面の少なくとも一部の上に材料を適用して、前記デバイスの上の質量分配を変化させ前記デバイスの応答の少なくとも１つの共鳴モードを実質的に修正するステップを含む。
本発明は、別の側面では、空間的に変調された構造特性を有する複合構造を有する電気応答デバイスに関する。このデバイスは、また、前記空間的に変調された特性と実質的に相関する構造の運動を励起及び感知して狭く（例えば、周波数に関して）低損失（例えば、伝達関数がより明確なピークを有する）の通過帯域を生じる手段を備えている。本発明による効果は、流体ローディングに、又は、流体ローディングに露出されていないデバイスにおいて、達成することができる。
いくつかの実施例では、複合的な構造は、電気活性材料を含む。またいくつかの実施例では、空間的に変調された特性は、構造の表面に沿って周期的である。更にいくつかの実施例では、複合的な構造は、生物又は化学物質を結合することができるコンポーネントを含む。
本発明の以上の及びそれ以外の目的、特徴及び効果と発明自体とは、以下の説明的な記載を添付の図面を参照して読むことにより、より完全に理解されうる。ただし、添付の図面は、必ずしも寸法通りではない。
図１Ａは、電気的応答デバイス１００の概略的な図解である。この実施例では、電気的応答デバイス１００は、この技術分野において既知であるマイクロファブリケーション技術を用いて基板１０８（例えば、シリコン・ウエハ）から構築される共鳴デバイスである。本発明の範囲から逸脱することなく、別の代替的な製造方法も可能である。この実施例では、空洞１２４が基板１０８の内部にエッチングによって作られ、約１．６ｍｍの長さ（Ｘ軸に沿って）と、０．３ｍｍの幅（Ｚ軸に沿って）と、２μｍの厚さ（Ｙ軸に沿って）とを有する薄い吊り下げられた膜１０４を生じる。全体的な基板１０８の厚さは、約５００μｍであり、従って、空洞１２４の深さは基板１０８の厚さよりも若干小さいだけである。電気的応答材料１３２（例えば、電気活性又は電子光学材料）の０．５μｍの層が、図１Ｂの拡大された視野挿入に示されているデバイス１００の領域１２０に示されているように、膜１０４の外側表面１６０（すなわち、空洞１２４とは反対側の表面）の上に積層されている。ある実施例では、流体チャネルが空洞１２４の代わりに用いられて、その場合には、流体チャネルは、例えば、流体を膜１０４まで運ぶ、及び／又は、流体を膜１０４から離れる方向へ導く。
ある実施例では、電気的応答デバイスは、複合構造を形成する様々な材料から製造される。このデバイスは、また、複合構造の付勢と複合構造の運動の感知とを可能にする付勢及び感知構造を含む。ある実施例では、この複合構造は、図２の領域１２０を含む図１に示された吊り下げられた構造１４２である。
電気的応答材料１３２は、例えば、電気活性材料（例えば、圧電材料、ピエゾセラミック材料、電子セラミック材料、単結晶電気活性材料などである）でありうる。ある実施例では、電気活性材料は、アルミ窒化物（ＡＩＮ）である。櫛形（interdigitated）金属の電極材料１４０の２つの集合の形式を有する電極材料が、電気的応答材料１３２の外側表面の上に積層される。いくつかの実施例では、チタニウム及び／又は金が適切な電極材料である。ある実施例では、チタニウムの１００オングストロームの層が、電極材料１４０として用いられる。いくつかの実施例では、金属（例えば、金）の薄膜が、電極材料１４０の積層の前に、電気的活性材料１３２の外側表面１６４の上に積層される。
この実施例では、膜１０４を形成する基板１０８は、シリコンである。シリコン膜１０４は、下側の電極として機能する。櫛形の電極材料１４０と膜１０４との集合の間に電場が印加される。この実施例では、電極材料１４０と膜１０４との間の電場は、実質的にＸ−Ｙ平面内に存在する。しかし、いくつかの実施例では、膜は導電性ではなく、導電材料が膜の下側に配置されることはない（Ｘ−Ｙ平面で見たときに）。これらの実施例では、追加的な別個の電極材料のリード又は層（図示せず）が提供され、櫛形の電極材料１４０から電気的に分離されるようになっている。追加的な電極材料は、電極材料のそれぞれの集合の間に配置され、電場が、電極材料と追加的な材料とのそれぞれの間に加えられ、例えば、電気的応答材料を付勢する。このようにして、電場は、実質的にＸ−Ｚ平面内に加えられる。
金属（例えば、約５００オングストロームの金）の層１３６が、膜１０４の内側表面１３８（すなわち、空洞１２４に面する側の表面）の上に積層され、例えば、捕捉エージェントの不動化を容易にする。生物的又は化学的物質が、デバイス１００が例えば流体サンプルの中にある物質を数量化するのに用いられる状況下で、層１３６の上の捕捉エージェントに結合する。いくつかの実施例では、金属の層１３６は用いられない。
動作の際には、機器／制御電子装置１２８（図１Ａを参照）が、時間変動する電気信号を電極材料の集合に（膜１０４に対して）加え、吊り下げられた膜１０４において振動１１２を発生させる。機器／制御電子装置１２８は、また、膜１０４に対する電極材料１４０の第２の集合からセンサ信号を受け取ることによって、膜１０４の振動特性をモニタする。
ある実施例では、いくつかの流体を共鳴デバイスを加える際に用いて、流体の中で吊り下げられている生物的な分子の存在を検出する。基準バッファ流体は、層１３６に露出されて、ベースラインの共鳴応答を確立する。生物的な分子を含むサンプル溶液が、デバイス１００の層１３６の上を流される。生物的分子の少なくとも一部は層１３６に結合し、デバイス１００の共鳴特性を変化させる。生物分子が結合したデバイス１００の共鳴が、ベースライン共鳴と比較され、どのくらいの生物材料がデバイス１００の層１３６に結合しているかが判断される。
ある実施例では、流体が膜１０４の空洞側１２４と接触しているときに、板構造の最大応答は、デバイス１００の様々な特性（例えば、膜１０４の長さ、厚さ、剛性など）によって決定されるように約１５−２５ＭＨｚである。ある実施例では、機器／制御電子装置１２８が、基準信号と電極材料１４０の第２の集合からの信号と比較し、信号の相対的な大きさと位相角とにおける変化を周波数の関数として決定する。器具／制御電子装置１２８は、これらの変化を解釈して、例えば、膜１０４の層１３６に付着した目的の被検物質の存在を検出する。いくつかの実施例では、機器／制御電子装置１２８は、また、例えば、膜１０４の層１３６の上にある目的とする被検物質の濃度を決定する。
いくつかの実施例では、基板１０８と電気活性材料１３２と電極材料１４０とが、この技術分野において既知の技術を用いて集積回路パッケージの中に一体化されているデバイス１００の一部である。いくつかの実施例では、デバイス１００は、フィルタ・デバイス（例えば、表面音響波（ＳＡＷ）デバイスや、フィルム・バルク音響共鳴子（ＦＢＡＲ）デバイスなど）である。いくつかの実施例では、デバイス１００は、例えば、流体又は気体の生物的、化学的又は物理的性質を検出又は測定するのに用いられるセンサである。
しかし、図１Ａ及び１Ｂのデバイス１００などのデバイスは、最適状態には及ばない性能を有する。これらのデバイスは、非孤立共鳴モードと、高い損失と、広い共鳴帯域と、不安定かつ非反復的な動作特性とを有する。更に、これらのデバイスの応答は、例えば、膜１０４と電気応答材料１３２との上、下又はそれらの間に配置された空洞１２４と膜１０４と電気応答材料１３２とそれ以外の材料とによって定義される１４２の吊り下げ構造によって定義される構造の境界条件に対して敏感である。いくつかの実施例では、製造の間に、Ｘ軸及びＹ軸に沿った吊り下げ構造１４２の寸法と、吊り下げ構造１４２の境界に対する電極材料１４０のアライメントと吊り下げ構造１４２の境界における領域の整合性（コンプライアンス）とを制御して、デバイス１００の反復可能な性能を達成することが望ましい。
図２は、従来技術のデバイスの制限を克服する本発明の原理を組み入れた電気応答デバイス（例えば、図１Ａのデバイス１００）の領域１２０の概略的な図解である。デバイスの領域１２０は、膜１０４と、膜１０４の複数の部分にわたって分散されている電気応答材料１３２（例えば、ＡＩＮ）とを有する。この実施例では、電気応答デバイスの領域１２０は、更に、電気応答材料１３２の上に配置された櫛形電極材料の２つの集合を有している。
電気応答デバイスの領域１２０のこの実施例は、電気応答材料を有していない位置２４４が存在する点で、図１Ｂの領域１２０とは異なる。位置２４４には電気応答材料が存在しないことにより、デバイスの構造特性を変更することにより、デバイスの応答の少なくとも１つの共鳴モードが実質的に修正される。この実施例では、位置２４４に材料が存在しないことで、デバイスのＸ軸に沿ったデバイスの剛性が変更される。図２を参照すると、電気応答材料を欠いている位置２４４は、電気応答デバイスの所望のモード応答を強制することになり、電子装置（）によって電極材料１４０に加えられた電気的刺激と組み合わされると、結果的に、モード孤立と動的増幅とが改善される。
モード孤立（modal isolation）とは、特定の周波数範囲において電気応答デバイスによって示された他の共鳴モードでの１つの共鳴モードの狭帯域の好適な応答である。動的増幅の改善は、デバイス・モード形状とトランスデューサ手段とのアライメント（すなわち、電気応答材料１３２に対する電極材料１４０の位置）の改善の結果として生じる。電気応答材料を
欠いた位置を有する電気応答デバイスは、また、デバイスと関連する信号の動的増幅を改善する。これは、電気応答材料が位置２４４に配置されている場合には生じるである材料の減衰が減少することに起因する。
欠いた位置を有する電気応答デバイスは、また、デバイスと関連する信号の動的増幅を改善する。これは、電気応答材料が位置２４４に配置されている場合には生じるである材料の減衰が減少することに起因する。
電気応答材料１３２を欠いたデバイス位置２４４は、様々な方法で達成できる。例えば、位置２４４は、電気応答材料１３２の選択的な除去によって作成することができる。いくつかの実施例では、位置２４４は、電気応答材料１３２を有することが望ましいこれらの位置だけに電気応答材料１３２を選択的に適用又は積層することによって作成される。
この実施例では（図２を参照のこと）、位置２４４は、電気応答材料１３２を完全に欠いている。しかし、別の実施例では、位置２４４において、電気応答材料の一部だけが書けている場合もある。いくつかの実施例では、位置２４４に残存している電気応答材料は、例えば、正方形、矩形、半円、くさびなどの形状を有することがある。いくつかの実施例では、位置２４４における電気応答材料１３２は、不規則な敬樹尾を有する（例えば、粗いテクスチャ）。
例えば、等方エッチング・プロセスを用いて、Ｘ−Ｙ平面で見ると半円の形状を生じさせることができる。いくつかの実施例では、位置２４４における電気応答材料１３２の一部又は全部を除去するエッチング・プロセスにより、隣接箇所（例えば、電極材料１４０の位置の下）にある電気応答材料１３２の一部が除去される。本発明の範囲から逸脱することなく、いくつかの実施例では、本発明の原理が組み入れられている電気応答デバイスを製造するのに用いられる１又は複数の材料は、一様ではない寸法を有する（例えば、Ｘ−Ｙ平面で見た厚さ）。例えば、Ｘ軸及び／又はＺ軸に沿った厚さがほぼ滑らかに変動する電気応答材料の層を生じさせることを可能にする製造技術が存在する。このようにして、デバイス１００の剛性を、本発明の原理に従って、Ｘ軸及び／又はＺ軸に沿ってへのウェブサイトセルことが可能である。
いくつかの実施例では、制御可能なエッチング・プロセスを用いて、電気応答デバイスの１又は複数の層の構造的な特性を修正又は変調する。いくつかの実施例では、エッチングされた深さの一様性及び反復可能性が、約５００オングストローム以内に制御される。いくつかの実施例では、約１５００オングストロームの電気応答材料が、電気応答デバイスの位置２４４において除去される（例えば、エッチングされる）。いくつかの実施例では、電気応答デバイスを製造するのに用いられるステップが、電気応答材料が例えばエッチングされることが望ましくなるまで、プロセスの間に電気応答材料を保護する順序で実行される。
いくつかの実施例では、充填材料が、後で、位置２４４に適用される。この充填材料は、電気応答材料１３２の剛性とは異なる剛性を有することができる。充填材料（又は、別の材料）は、電気応答デバイスのＸ−Ｚ平面において実質的に平面状又は平坦（プレーナ）な表面を生じさせるように適用することができる。
本発明の原理は、本発明の他の実施例においても達成することができる。デバイスの１又は複数の特性を、電気応答デバイスのＸ軸、Ｙ軸又はＺ軸の１又は複数に沿って、変更することが可能である。電気応答デバイスの剛性は、例えば、基板材料又は電気応答材料（例えば、図２の基板材料１０８や電気応答材料１３２）から材料を除去することによって変更することが可能である。デバイスの剛性は、基板材料や電気応答材料の一部を修正又はドープすることによって、変更できる。また、デバイスの一部の上の質量の分配を変更して、デバイスの少なくとも１つの共鳴モードを修正することが可能である。
ある実施例では、剛性及び／又は質量の分配は、デバイスの上に（例えば、電極材料、電気応答材料及び／又は基板材料の上に）特定のパターンで材料（例えば、ＭＥＭＳプロセス技術と互換性のある材料）を加えることによって変更される。いくつかの実施例では、材料が追加されるのは、例えばエッチングに関連するタイミングがより大きな可変性を有するエッチング・プロセスの場合よりも積層プロセスを制御する方が容易であるからである。
いくつかの実施例では、電気応答デバイスは、膜だけを含む（例えば、図１Ａの膜１０４）。膜は、その一部１２０が図２に図解されているような特徴を有するように調整される。いくつかの実施例では、被検物質を検出するカートリッジには、電気応答デバイスと流体チャネルとが組み入れられている。電気応答デバイスは、流体チャネルの中に配置されるか、又は、流体チャネルの表面の少なくとも一部を定義する。カートリッジは、装置の消費可能なコンポーネントであり、取外しや取り替えが可能である。いくつかの実施例では、カートリッジ又はカートリッジを組み入れた装置を通過する流れを変更する流体制御デバイス（例えば、プラグ、妨害物、バッフルなど）を含む場合もある。
本発明のある実施例では、被検物質又はそれ以外の目的物質（例えば、化学的又は生物的物質）の検出にキットが用いられる。このキットは、電気応答デバイスと流体チャネルとを含むカートリッジを含む。電気応答デバイスは、また、被検物質と結合することができる第１のコンポーネント（例えば、材料、膜、物質、化学物質など）を含む。このコンポーネント又は材料は、電気応答デバイスの表面に結合される物質である（例えば、図１Ａ及び２のデバイス１００の膜１０４の層１３６の表面）。いくつかの実施例では、このキットは、また、被検物質に結合することができる第２のコンポーネントを含む粒子（例えば、ビーズ）を含む。この粒子は、例えば、カートリッジとは別個であるか、又は、カートリッジの中に配置されている空洞又はチャネルにおいて、カートリッジの中に配置されている。他の実施例では、被検物質を含むサンプルが、カートリッジの中の又はカートリッジの外部の粒子と混合される。被検物質の少なくとも一部が、粒子と結合する。これらの粒子は、次に、第１のコンポーネントを有する電気応答デバイスの表面を通過して流れる。粒子に結合している被検物質は、第２のコンポーネントに結合する。次に、上述した態様で、電子装置（例えば、図１Ａの電子装置）が、例えば、オペレータによって又はプロセッサによって自動的に用いられ、存在する被検物質の量の存在と量との少なくとも一方が検出される。
いくつかの実施例では、気相の選択的吸収性の層が、電気応答デバイスを製造するのに用いられる材料の１又は複数の表面に提供される。この吸収性の層は、電気応答デバイスに露出される気体と選択的に結合する又はそれと選択的に接着する。吸収性の層の構造的な特性（例えば、質量、剛性、損失など）は、吸収性の層の中への気体の拡散の度合いに基づいて変化する。これらの構造的な変化は、デバイスの通過帯域特性の変化に基づいて決定される。このようにして、気体の存在及び／又は量を、デバイスに提供された気体を含むサンプルに対して決定することができる。
いくつかの実施例では、液体が、電気応答デバイスの１又は複数の表面に提供される。液体の電気応答デバイスへの結合（例えば、音響結合）によりデバイスがロードされ、ロードされたデバイス通過帯域が生じる（図９の曲線９１２及び９１６は、液体がロードされた電気応答デバイスに対する伝達関数のプロットである）。露出された液体特性の変化は、液体ローディングが存在しない場合に得られた同様の曲線と比較することによって、曲線のデバイス通過帯域特性の変化から決定される。
図３は、本発明の例示的な実施例による電気応答デバイス（例えば、図２のデバイス領域１２０を含む共鳴デバイス）を製造する方法３００における異なる段階を示す概略的な側面図である。方法３００は、基板材料１０８の膜１０４の表面１６０の少なくとも一部の上に電気応答材料１３２（例えば、電気活性材料）を適用する（ステップ３０４）ことを含む。ある実施例では、電気応答材料１３２は、電気応答材料１３２の反応性スパッタリングによって膜１０４の表面１６０に適用される。あるいは、他の適切な方法を用いて、電気応答材料１３２を基板材料１０８上に適用することができる。
方法３００は、また、電気応答材料１３２の表面１６４の少なくとも一部の上に電極材料１４０を適用する（ステップ３０８）ことを含む。様々な方法を用いて、電極材料１４０を適用することが可能である。ある実施例では、電極材料１４０は、物理的蒸着法（ｅビーム蒸着プレーティング又はスパッタリング）によって適用される。
いくつかの実施例では、最適なステップが、電極材料１４０の適用（ステップ３０８）の前に実行される。いくつかの実施例では、中間層が、電極材料１４０の適応の前に、電気応答材料１３２の表面１６４に最初に適用される。ある実施例では、中間層が、電気応答材料１３２への電極材料１４０の以後の結合を改善する。いくつかの実施例では、本発明によって、追加的な材料層が電極材料１４０の上に積層され、下位にある材料をコーティング又は保護し、構造的な特性を変更する。
方法３００は、また、電気応答材料１３２を露出している電極材料１４０の少なくとも１つの領域３２０を選択的に除去する（ステップ３１２）ことを含む。この除去のステップ（ステップ３１２）は、任意の適当な除去プロセスを含む（例えば、適切な半導体材料除去プロセス）。この実施例では、電極材料１４０は、エッチング処理を用いて除去される（例えば、ウェット・エッチング、ドライ・エッチング、プラズマ・エッチング、レーザ支援エッチング、レーザ・アブレーション、イオンビーム・ミリング、電子ビーム・エッチングなど）。電極材料１４０の領域３２０を除去することにより、電気応答材料１３２の表面１６４の上に電極材料１４０の複数の位置が生じる。
方法３００は、また、領域３２０における電気応答材料１３２の少なくとも一部を選択的に除去し（ステップ３１６）、領域２４４を生じるステップを含む。ステップ３１６は、この出願において述べられている様々なタイプの除去プロセス（例えば、エッチング・プロセス）を用いて実行することができる。この実施例では、すべての電気応答材料が、電極材料１４０に対応する領域３２０において除去される。このようにして、電気応答材料１３２の領域２４４は、電極材料１４０の領域３２０と、Ｘ軸及びＺ軸に沿って幾何学的には実質的に同一である。
しかし、いくつかの実施例では、電気応答材料１３２の一部だけが領域３２０において除去され、結果的に、電気応答材料１３２の領域２４４は、Ｘ軸及びＺ軸に沿った電極材料１４０の領域３２０と比較して、幾何学的により小さくなる。いくつかの実施例では、電極材料の除去（ステップ３０８）と電気応答材料の除去（ステップ３１２）とは、単一の除去ステップを用いて実行される。
図４は、本発明の例示的な実施例による電気応答デバイスの領域１２０の概略的な図解である。この実施例では、基板１０８が、デバイスの領域１２０の領域４０４から除去される。基板１０８の領域４０４は、電極材料１４０の領域３２０及び電気応答材料１３２の領域２４４の両方と、Ｘ軸及びＺ軸に沿って幾何学には実質的に同一である。基板１０８の領域４０４を作成することによって、デバイスの所望のモード応答が得られる。他の実施例では、領域３２０、２４４及び４０４は、Ｘ軸及びＺ軸に沿って相互に幾何学的に異なっている。
図５は、本発明の例示的な実施例による電気応答デバイスの膜１０４の領域１２０の概略的な図解である。膜１０４の領域１２０は、基板１０８の上に積層された電気応答材料１３２の層を有する。電極材料１４０は、電気応答材料１３２の上に配置されている。この実施例では、図５の領域１２０を含むデバイスのモード応答は、領域５０４における基板１０８の除去によって修正される。領域５０４は、電極材料１４０と関連する領域３２０における電極材料１４０の幾何学的形状と（Ｘ軸及びＺ軸に沿って）実質的に対応している。
いくつかの実施例では、電気応答デバイスのモード応答は、その代わりに、基板１０８の、Ｙ軸に沿って電極材料１４０の下に配置された領域に、領域（基板材料を欠いた）領域を作成することによって修正される。いくつかの実施例では、少なくとも１つの領域５０４は、電気応答材料１３２の下には基板材料１０８を含まない。このようにして、電気応答材料は、この領域では、基板材料１０８によって支持されていない。このようにして、支持されていない電気応答材料は、カンチレバー式の電気応答要素を生じることができる。いくつかの実施例では、カンチレバー式の電気応答要素は、曲げられることによって付勢されるカンチレバー式の電気活性要素である。
いくつかの実施例では、充填材料が、後で、領域５０４に適用される。この充填材料は、基板材料１０８の剛性とは異なる剛性を有することができる。このようにして、電気応答デバイスの特性を変更して、デバイスの共鳴を実質的に修正することが可能である。
図６は、本発明の例示的な実施例による、図２の電極材料１４０などの電極材料のパターン６００の概略的な図解である。パターン６００は、感知又は受取側６０４と付勢又は開始側６０８とを有する。感知又は受取側６０４は、デバイスからの出力信号を提供する（例えば、図１Ａ及び１Ｂのデバイス１００）。付勢又は開始側６０８は、入力信号をデバイスに提供するのに用いられる。側６０４は、例えば、図２の電極材料１４０に関して上述したものと同様の電極材料位置１４０ａ及び１４０ｂ（全体では１４０）の２つの集合を有する。同様に、側６０８は、上述したものと同様の電極材料位置１４０ｃ及び１４０ｄ（全体で１４０）の２つの集合を有する。
ある実施例での動作では、時間変動する極性が対向する電気信号が、側６０８の電極材料位置１４０ｃ及び１４０ｄに加えられて、共鳴デバイスの膜１０４において振動を発生する。膜１０４の外側のエッジ６１２は、図６に示されている。動作では、電極材料位置１４０ａ及び１４０ｂが、共鳴デバイスと接触する流体の効果を測定するのに用いられる（例えば、膜１０４の表面、又は、膜１０４の上もしくは下に配置された材料の表面）。いくつかの実施例では、電極材料位置１４０ｃ及び１４０ｄと電極材料位置１４０ａ及び１４０ｂとが組み合わされて用いられて、例えば、膜１０４の表面と接触している生物的物質の効果を測定される。
図７は、本発明の例示的な実施例による図２の電極材料１４０などの電極材料のパターン７００の概略的な図解である。パターン７００は、感知又は受取側７０４と付勢又は開始側７０８とを有する。側７０４は、電極材料位置１４０ａ及び１４０ｂの２つの集合を有する。同様に、側７０８は、電極材料位置１４０ｃ及び１４０ｄの２つの集合を有する。本発明によるデバイスは、電極材料と電気応答材料との組合せにより１又は複数の感知又は受取要素が得られるように、製造することができる。同様に、本発明によるデバイスは、電極材料と電気応答材料との組合せにより１又は複数の付勢又は開始要素が得られるように製造することができる。
ある実施例での動作では、時間変動する極性が対向する電気信号が、電極材料位置１４０ｃ及び１４０ｄに加えられて、共鳴デバイスの膜１０４において振動を発生する。膜１０４の外側のエッジ７１２は、図７に示されている。動作では、電極材料位置１４０ｃ及び１４０ｄと電極材料位置１４０ａ及び１４０ｂとの組合せを用いることにより、共鳴デバイスと接触する流体の効果を測定するのに用いられる。
この実施例では、膜１０４は、Ｘ−Ｚ平面において見ると矩形の形状を有する。本発明の原理を組み入れて、これとは異なる幾何学的形状を有する膜（そして、例えば、図１の吊り下げ醸造１４２）を考えることができる。更に、この実施例では、側７０４と側７０８とは、共に、Ｘ−Ｚ平面平面で見てほぼ矩形の形状を有する。本発明の原理を組み入れて、これとは異なる幾何学的形状を有する一方又は両方の側７０４及び７０８を考えることができる。例えば、膜１０４、吊り下げ構造１４２、電極１４０（例えば、側７０４及び側７０８）は、Ｘ−Ｚ平面において見ると、様々な形状を有することができる。
ある実施例では、膜１０４、吊り下げ構造１４２、側７０４及び７０８は、Ｘ−Ｚ平面において見ると、ほぼ正方形の形状を有する。別の実施例では、膜１０４と吊り下げ構造１４２とは、Ｘ−Ｚ平面で見ると、ほぼ円形の形状を有する。この実施例では、電極材料位置１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ及び１４０ｄは、Ｘ−Ｚ平面において見ると、ほぼ円形の形状を有する。この実施例では、電極材料位置１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ及び１４０ｄは、（Ｘ−Ｚ平面において見ると）それぞれが環状の形状をしており、相互にほぼ同心円的になっている。
説明として、ある実験が行われ、本発明の原理を組み入れた共鳴デバイスのためにデータが取得された、この実験は、米国ミズーリ州セントルイス所在のシグマ・アルドリッチ（Sigma-Aldrich）社によって市販されている１ｘのフォスフェート・バッファード・サリン流体（phosphate buffered saline fluid）に露出されたデバイスの空洞及び感知表面（例えば、図１Ａのデバイス１００の空洞１２４と、空洞１２４の中の表面）を用いて実行された。図８には、図１Ａのデバイス１００を用いて得られた伝達関数のプロット８００が図解されている。プロット８００のＹ軸８０４は、デバイス１００の出力信号に対するデバイス１００に加えられた入力信号の大きさである。プロット８００のＸ軸８０８は、ヘルツ（Ｈｚ）を単位とする周波数である。
曲線８１２は、本発明の原理を組み入れていない領域１２０（例えば、図１Ｂの領域１２０）を有する電気活性材料デバイス１００の場合の、周波数を横軸とした伝達関数の大きさである。曲線８１６は、本発明の原理を組み入れた領域１２０（例えば、図２の領域１２０）を有する電気活性材料デバイス１００の場合の、周波数を横軸とした伝達関数の大きさである。これらを参照すると、曲線８１２及び８１６と関連するデータを得るのに用いられた共鳴デバイス１００は、それぞれが、図６のパターン６００と対応する電極材料のパターンを有する。
曲線８１２は、電気応答デバイスの様々な支配的な共鳴モードに対応する領域８２０及び８２４を有する。曲線８１６は、しかし、共鳴デバイスの共鳴モードが曲線８１６上の他の位置と比較して相対的に支配的であるような１つの領域８２８を有する。この実験では、曲線８１６の領域８２８は好適な通過帯域であるが、その理由は、それが、領域８２８の左側及び右側に曲線８１６が外れたという観察によって示される電気応答デバイスの隣接する共鳴モードからほぼ分離されているからである。このようにして、図２のデバイス１００の領域１２０材料１３２を構成する材料１３２の少なくとも一部を選択的に除去することで、デバイスの少なくとも１つの共鳴モードが実質的に修正される。約１６ＭＨｚと約２６ＭＨｚとの間のいくつかの共鳴モードと関連するモード・オーバラップ及びスピルオーバは減少され、曲線８１６の領域８２８に図解されているように、デバイス１００の応答の少なくとも１つの共鳴モードが得られる。
説明のために、別の実験が行われ、本発明の原理を組み入れた共鳴デバイスのためにデータが取得された、この実験は、米国ミズーリ州セントルイス所在のシグマ・アルドリッチ社によって市販されている１ｘのフォスフェート・バッファード・サリン流体に露出されたデバイスの空洞及び感知表面（例えば、図１Ａのデバイス１００の空洞１２４と、空洞１２４の中の表面）を用いて実行された。図９には、図１Ａのデバイス１００を用いて得られた伝達関数のプロット９００が図解されている。プロット９００のＹ軸９０４は、デバイス１００の出力信号に対するデバイス１００に加えられた入力信号の大きさである。プロット９００のＸ軸９０８は、ヘルツ（Ｈｚ）を単位とする周波数である。
曲線９１２は、本発明の原理を組み入れていない領域１２０（例えば、図１Ｂの領域１２０）を有する電気活性材料デバイス１００の場合の、周波数を横軸とした伝達関数の大きさである。曲線９１６は、本発明の原理を組み入れた領域１２０（例えば、図２の領域１２０）を有する電気活性材料デバイス１００の場合の、周波数を横軸とした伝達関数の大きさである。これらを参照すると、曲線９１２及び９１６と関連するデータを得るのに用いられた共鳴デバイス１００は、それぞれが、図７のパターン７００と対応する電極材料のパターンを有する。
曲線９１２は、共鳴デバイスの様々な支配的な共鳴モードに対応する領域９２０を有する。曲線９１６は領域９２８を有しており、この領域９２８では、共鳴デバイスの少なくとも１つの共鳴モードが修正され、曲線９１６上の他の位置と比較して、領域９２８に図解されている少なくとも１つの共鳴モードを得られる。この実験では、曲線９１６の領域９２８は好適な通過帯域であるが、その理由は、それが、領域９２８の左側及び右側に曲線８１６が外れており領域９２８の左側及び右側に示されている共鳴モードが実質的に存在しないという観察によって示される電気応答デバイスの隣接する共鳴モードからほぼ分離されているからである。対照的に、例えば、曲線９１２の領域９２０は、領域９２０に隣接する少なくとも１つの実質的な共鳴モードを有する。このようにして、曲線９１２に対応するデバイスは、好適である度合いが低い通過帯域領域９２０を有するが、これは、少なくとも１つの共鳴モード９４０が存在するからである。このデバイスは、周波数とより低い伝送損失とに関して、好適な通過帯域、より狭い帯域幅を有するが、これは、本発明の原理を組み入れていない場合に達成されるよりも、領域９２０におけるピークと比較して領域９２８におけるピークがより鮮明である。また、好適な通過帯域、より狭い帯域、より低い伝送損失が、流体ローディングの存在しない場合でも、このデバイスにおいて達成される。
更に、曲線９１６の領域９２８は、領域９２８における少なくとも１つの共鳴モードは、曲線９１２の匹敵する領域９２０と比較されると、実質的に修正されていることを図解している。この実質的な修正は、図２のデバイス１００の領域１２０の領域２４４を生じさせる電気活性材料１３２の少なくとも一部の除去に起因する。約１６ＭＨｚと約２６ＭＨｚとの間のいくつかの共鳴モードと関連するモード・オーバラップ及びスピルオーバは減少され、曲線９１６の領域９２８に図解されているように、デバイス１００の応答の少なくとも１つの共鳴モードが得られる。
以上で説明した内容の変更、修正及びそれ以外の実装は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、この技術分野の当業者には明らかであり、本発明の範囲に含まれると考えるべきである。従って、本発明は、上述の詳細な説明だけによっては画定されない。
Claims (46)
- 電気応答デバイスを製造する方法であって、
電気応答材料を基板材料の表面の少なくとも一部に適用するステップと、
前記電気応答材料の表面の少なくとも一部に電極材料を適用するステップと、
前記電極材料の少なくとも１つの領域を選択的に除去して前記電気応答材料を露出させるステップと、
前記電極材料の前記少なくとも１つの領域に対応する領域において、前記電気応答材料の少なくとも一部を選択的に除去するステップと、
前記基板材料の領域によって離隔された、前記電気応答材料の互いに離隔された領域を形成するステップと、
を含み、前記離隔された領域を形成する前記ステップの結果として、前記電気応答デバイスにおいて、通過帯域における共鳴周波数モードの数を低減させることを特徴とする方法。 - 請求項１記載の方法において、前記電気応答材料は電気活性又は電気光材料であることを特徴とする方法。
- 請求項１記載の方法において、前記電極材料の除去と前記電気応答材料の除去とは、前記デバイスの応答の少なくとも１つの共鳴モードを修正することを特徴とする方法。
- 請求項３記載の方法において、前記少なくとも１つの共鳴モードは前記デバイスの第１の共鳴モードよりも大きなモードであることを特徴とする方法。
- 請求項３記載の方法において、前記少なくとも１つの共鳴モードを修正する前記ステップは前記デバイスの応答の前記少なくとも１つの共鳴モードを実行するステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項５記載の方法において、前記デバイスの応答の前記少なくとも１つの共鳴モードを実行する前記ステップは、前記電極材料の特定のパターンと関連する前記デバイスの応答の前記少なくとも１つの共鳴モードを実行するステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項１記載の方法において、前記電気応答材料の除去は、前記デバイスの他の共鳴モードと関連するモード・オーバラップ及びスピルオーバを減少させることによって前記デバイスの応答の少なくとも１つの共鳴モードを修正するステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項１記載の方法において、前記電極材料の前記少なくとも１つの領域に対応する領域において前記基板材料の少なくとも一部を選択的に除去するステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項１記載の方法において、前記電極材料の除去と前記電気応答材料の除去とは単一の除去ステップを用いて実行されることを特徴とする方法。
- 請求項１記載の方法において、前記基板材料を前記電気応答材料との間に電極材料を適用するステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項１記載の方法において、前記電極材料の前記少なくとも１つの領域に対応する領域において前記電気応答材料を選択的に除去する前記ステップは、前記電極材料の前記少なくとも１つの領域に対応する領域において前記電気応答材料をすべて除去するステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項１記載の方法において、前記基板材料の一部を選択的に除去するステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項１２記載の方法において、前記基板材料の一部を選択的に除去する前記ステップは、結果的に、前記基板に支持されない少なくとも１つの領域を有する電気応答材料を生じさせることを特徴とする方法。
- 請求項１記載の方法において、前記電気応答材料は、圧電材料、ピエゾセラミック材料、電気セラミック材料及び単結晶電気活性材料から構成されるグループから選択される電気活性材料であることを特徴とする方法。
- 請求項１記載の方法において、前記電極材料の除去は前記電極において櫛形パターンを生じさせるステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項１記載の方法において、前記基板、電気応答材料、電極材料の組合せを集積回路パッケージの中に組み入れるステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項１記載の方法において、選択的に除去された前記電気応答材料の前記領域に充填材料を適用するステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項１７記載の方法において、前記充填材料は前記電気応答材料の剛性とは異なる剛性を有していることを特徴とする方法。
- 請求項１記載の方法において、前記電気応答デバイスは流体との物理的相互作用によってロードされる音響波デバイスであることを特徴とする方法。
- 電気応答デバイスを製造する方法であって、
電気応答材料を基板材料の表面に選択的に適用するステップと、
前記基板材料の前記表面の領域によって離隔された、前記電気応答材料の互いに離隔された領域を形成するステップと、
電極材料を前記電気応答材料の表面に選択的に適用して前記デバイスの応答の少なくとも１つの共鳴モードを修正するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 電気応答デバイスであって、
基板材料と、
前記基板の上にある少なくとも１つの電気応答要素であって、前記基板材料の領域によって離隔された、電気応答材料の互いに離隔された領域から形成される少なくとも１つの電気応答要素と、
前記少なくとも１つの電気応答要素の表面の上にある電極材料と、
を備えており、前記電気応答要素と前記電極材料とは、前記電気応答デバイスの応答の少なくとも１つの共鳴モードを修正するように構成されていることを特徴とする電気応答デバイス。 - 電気応答デバイスであって、
基板材料と、
前記基板の上にある少なくとも１つの電気応答要素であって、前記基板材料の領域によって離隔された、電気応答材料の互いに離隔された領域から形成される少なくとも１つの電気応答要素と、
前記少なくとも１つの電気応答要素の表面の上にある電極材料と、
を備えており、前記電気応答要素と前記電極材料とは、前記電気応答デバイスの他の共鳴モードと関連するモード・オーバラップ及びスピルオーバを減少させることによって、前記電気応答デバイスの応答の少なくとも１つの共鳴モードを修正するように、前記基板材料においてパターニングされていることを特徴とする電気応答デバイス。 - 請求項２２記載のデバイスにおいて、前記電気応答材料は電気活性材料であり、前記電気応答材料と前記電極材料とは少なくとも１つの付勢要素と少なくとも１つの感知要素とを生じるようにパターニングされていることを特徴とするデバイス。
- 請求項２２記載のデバイスにおいて、前記電気応答材料と前記電極材料とは、少なくとも１つの開始要素と少なくとも１つの受取要素とを生じるようにパターニングされていることを特徴とするデバイス。
- 電気応答デバイスであって、
表面を有し平面を定義する基板材料と、
前記基板材料の前記表面の少なくとも一部の上にあり、前記基板材料の前記平面に沿って厚さが変動する電気応答材料であって、前記基板材料の露出された部分によって互いに離隔された、前記電気応答材料の互いに離隔された領域を形成する電気応答材料と、
前記電気応答材料の部分の上にあり櫛形パターンを有する電極材料と、
を備えていることを特徴とする電気応答デバイス。 - 請求項２５記載のデバイスにおいて、前記電極材料の領域は前記電気応答材料の厚い方の領域の上にあることを特徴とするデバイス。
- 請求項２５記載のデバイスにおいて、前記電極材料の領域は前記電気応答材料の薄い方の領域の上にあることを特徴とするデバイス。
- 電気応答デバイスであって、
表面を有する基板材料であって、該基板材料の平面に沿って厚さが変動し、互いに離隔された領域を形成する基板材料と、
前記基板材料の前記表面の少なくとも一部の上にある電気応答材料と、
前記電気応答材料の上にあり、櫛形パターンを形成する電極材料と、
を備えていることを特徴とする電気応答デバイス。 - 電気応答デバイスを製造する方法であって、
基板材料の表面の少なくとも一部の上に電気応答材料を適用するステップと、
前記電気応答材料の少なくとも一部を選択的に除去して、前記基板材料の露出された部分によって互いに離隔された、前記電気応答材料の互いに離隔された領域を形成するステップと、
前記電気応答材料の表面の少なくとも一部に電極材料を適用するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項２９記載の方法において、前記電極材料を適用する前記ステップは、櫛形の電極パターンを生じるステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項２９記載の方法において、前記電極材料を適用する前記ステップは、環状の形状の電極パターンを生じるステップを含むことを特徴とする方法。
- 電気応答デバイスを製造する方法であって、
基板材料の表面の一部に第１の電極材料を適用するステップと、
前記第１の電極材料の表面の少なくとも一部に電気応答材料を適用するステップと、
前記電気応答材料の表面の少なくとも一部に第２の電極材料を適用するステップと、
前記電気応答材料又は前記基板材料の少なくとも一方の一部を選択的に除去して前記デバイスの応答の少なくとも１つの共鳴モードを修正するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 被検物質を検出する装置であって、
流体チャネルと、
前記流体チャネルの少なくとも１つの表面の少なくとも一部を定義する電気応答デバイスであって、
表面を有し平面を定義する基板材料と、
前記基板材料の前記表面の少なくとも一部の上にあり、前記基板材料の前記平面に沿って厚さが変動する電気応答材料であって、前記基板材料の露出された部分によって互いに離隔された、前記電気応答材料の互いに離隔された領域を形成する電気応答材料と、
前記電気応答材料の部分の上にある、櫛形パターンの電極材料と、
を備えている電気応答デバイスと、
前記電気応答デバイスによって出力される少なくとも１つの信号をモニタするモニタリング・デバイスと、
を備えていることを特徴とする装置。 - 被検物質を検出するカートリッジであって、
流体チャネルと、
前記流体チャネルの内部に配置される又は前記流体チャネルの少なくとも１つの表面の少なくとも一部を定義する電気応答デバイスであって、
表面を有し平面を定義する基板材料と、
前記基板材料の前記表面の少なくとも一部の上にあり、前記基板材料の前記平面に沿って厚さが変動する電気応答材料であって、前記基板材料の露出された部分によって互いに離隔された、前記電気応答材料の互いに離隔された領域を形成する電気応答材料と、
前記電気応答材料の部分の上にある、櫛形パターンの電極材料と、
を備えている電気応答デバイスと、
を備えていることを特徴とするカートリッジ。 - 被検物質を検出するキットであって、
カートリッジであって、
流体チャネルと、
前記流体チャネルの少なくとも１つの表面の少なくとも一部を定義する電気応答デバイスであって、前記デバイスの表面に前記被検物質を特異的に結合する第１のコンポーネントと、表面を有し平面を定義する基板材料と、前記基板材料の前記表面の少なくとも一部の上にあり、前記基板材料の前記平面に沿って厚さが変動する電気応答材料であって、前記基板材料の露出された部分によって互いに離隔された、前記電気応答材料の互いに離隔された領域を形成する電気応答材料と、前記電気応答材料の前記表面の上にある、櫛形パターンの電極材料とを有する電気応答デバイスと
を備えるカートリッジと、
前記被検物質と特異的に結合する第２のコンポーネントを含む粒子と、
を備えていることを特徴とするキット。 - 電気応答デバイスを製造する方法であって、
基板材料の少なくとも一部の上に電気応答材料を提供するステップと、
前記電気応答材料と前記基板材料とのうちの少なくとも一方の特性を変化させて、前記電気応答デバイスの狭くかつ低損失の通過帯域を生じさせるステップと、
前記基板材料の領域によって離隔された、前記電気応答材料の互いに離隔された領域を形成するステップと、
を含み、前記離隔された領域を形成する前記ステップの結果として、前記電気応答デバイスにおいて、通過帯域における共鳴周波数モードの数を低減させることを特徴とする方法。 - 請求項３６記載の方法であって、前記特性は構造的特性であることを特徴とする方法。
- 請求項３６記載の方法において、特性を変化させる前記ステップは、前記電気応答材料又は前記基板材料の一部の上の剛性を変化させるステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項３６記載の方法において、特性を変化させる前記ステップは、前記電気応答材料又は前記基板材料の一部の上の質量の分配を変化させるステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項３６記載の方法において、特性を変化させる前記ステップは、前記電気応答材料の一部を、前記電気応答材料の表面の上の電極パターンと対応するように除去するステップを含むことを特徴とする方法。
- 電気応答デバイスであって、
基板材料と、
前記基板の少なくとも一部の上の電気応答材料と、
を備えており、
前記基板材料と前記電気応答材料とのうちの少なくとも一方の構造的特性は、前記電気応答デバイスの剛性を変化させることによって、前記電気応答デバイスの通過帯域の共鳴モードを孤立させるように変更されており、
前記基板材料と前記電気応答材料とのうちの少なくとも一方は、互いに離隔された領域から形成される
ことを特徴とする電気応答デバイス。 - 電気応答デバイスであって、
空間的に変調された構造特性を有し、基板材料と電気応答材料とのうちの少なくとも一方を含む複合構造であって、前記基板材料と前記電気応答材料とのうちの少なくとも一方が、互いに離隔された領域から形成されてなる複合構造と、
前記複合構造の前記空間的に変調された特性と相関する運動を励起及び感知して狭く低損失の通過帯域を生じるよう構成された制御デバイスと、
を備えていることを特徴とする電気応答デバイス。 - 請求項４２記載のデバイスにおいて、前記複合構造は電気活性材料を含むことを特徴とするデバイス。
- 請求項４２記載のデバイスにおいて、前記空間的に変調された構造特性は前記複合構造の表面に沿って周期的であることを特徴とするデバイス。
- 請求項４２記載のデバイスにおいて、前記複合構造は、生物的又は化学的物質と結合することができるコンポーネントを含むことを特徴とするデバイス。
- 請求項４３記載のデバイスにおいて、約１５００オングストロームの材料が前記電気活性材料の領域から除去されて前記複合構造の構造特性を空間的に変調することを特徴とするデバイス。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US66893305P | 2005-04-06 | 2005-04-06 | |
| US60/668,933 | 2005-04-06 | ||
| PCT/US2006/012491 WO2006107961A2 (en) | 2005-04-06 | 2006-04-05 | Electrically responsive device |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008536395A JP2008536395A (ja) | 2008-09-04 |
| JP2008536395A5 JP2008536395A5 (ja) | 2009-05-21 |
| JP5078873B2 true JP5078873B2 (ja) | 2012-11-21 |
Family
ID=36717063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008505449A Expired - Fee Related JP5078873B2 (ja) | 2005-04-06 | 2006-04-05 | 電気的応答デバイス |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8536037B2 (ja) |
| EP (1) | EP1872474A2 (ja) |
| JP (1) | JP5078873B2 (ja) |
| KR (1) | KR101245296B1 (ja) |
| WO (1) | WO2006107961A2 (ja) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10224567B4 (de) * | 2002-06-03 | 2014-10-23 | Boehringer Ingelheim Vetmedica Gmbh | Sensor-Anordnung und Verfahren zum Betreiben einer Sensor-Anordnung |
| US7497133B2 (en) | 2004-05-24 | 2009-03-03 | Drexel University | All electric piezoelectric finger sensor (PEFS) for soft material stiffness measurement |
| US8171795B1 (en) | 2006-01-23 | 2012-05-08 | Drexel University | Self-exciting, self-sensing piezoelectric cantilever sensor for detection of airborne analytes directly in air |
| ES2412887T3 (es) * | 2006-01-23 | 2013-07-12 | Drexel University | Sensor piezoeléctrico en voladizo de autodetección, autoexcitable |
| WO2007133619A1 (en) * | 2006-05-10 | 2007-11-22 | Drexel University | Molecular control of surface coverage |
| US8481335B2 (en) * | 2006-11-27 | 2013-07-09 | Drexel University | Specificity and sensitivity enhancement in cantilever sensing |
| US7992431B2 (en) * | 2006-11-28 | 2011-08-09 | Drexel University | Piezoelectric microcantilevers and uses in atomic force microscopy |
| EP2100125A4 (en) | 2006-11-28 | 2012-02-15 | Univ Drexel | PIEZOELECTRIC MICROCANTILEVER SENSORS FOR BIOSENSORS |
| JP2010518380A (ja) | 2007-02-01 | 2010-05-27 | ドレクセル・ユニバーシティー | センサー用途向けハンドヘルド型位相シフト検出器 |
| US7892759B2 (en) | 2007-02-16 | 2011-02-22 | Drexel University | Enhanced sensitivity of a cantilever sensor via specific bindings |
| US8512947B2 (en) * | 2007-02-16 | 2013-08-20 | Drexel University | Detection of nucleic acids using a cantilever sensor |
| FR2916271B1 (fr) | 2007-05-14 | 2009-08-28 | St Microelectronics Sa | Circuit electronique permettant la mesure de masse de materiau biologique et procede de fabrication |
| WO2009035732A2 (en) * | 2007-05-30 | 2009-03-19 | Drexel University | Detection and quantification of biomarkers via a piezoelectric cantilever sensor |
| US20090120168A1 (en) * | 2007-11-08 | 2009-05-14 | Schlumberger Technology Corporation | Microfluidic downhole density and viscosity sensor |
| WO2009079154A2 (en) * | 2007-11-23 | 2009-06-25 | Drexel University | Lead-free piezoelectric ceramic films and a method for making thereof |
| US8236508B2 (en) * | 2008-01-29 | 2012-08-07 | Drexel University | Detecting and measuring live pathogens utilizing a mass detection device |
| WO2009126378A2 (en) | 2008-03-11 | 2009-10-15 | Drexel University | Enhanced detection sensitivity with piezoelectric microcantilever sensors |
| WO2009140660A2 (en) * | 2008-05-16 | 2009-11-19 | Drexel University | System and method for evaluating tissue |
| IT1392736B1 (it) | 2008-12-09 | 2012-03-16 | St Microelectronics Rousset | Dispositivo a microbilancia torsionale integrata in tecnologia mems e relativo processo di fabbricazione |
| US8722427B2 (en) * | 2009-10-08 | 2014-05-13 | Drexel University | Determination of dissociation constants using piezoelectric microcantilevers |
| US20110086368A1 (en) * | 2009-10-08 | 2011-04-14 | Drexel University | Method for immune response detection |
| CN104596906B (zh) * | 2015-01-16 | 2017-08-25 | 上海大学 | 多测量头的水氧透气率测量系统 |
| CN106404849B (zh) * | 2015-01-22 | 2019-04-26 | 江西师范大学 | 基于纳米材料的传感器检测气体的方法 |
| JP6945357B2 (ja) * | 2017-06-08 | 2021-10-06 | 東京エレクトロン株式会社 | 制御装置。 |
| KR102321513B1 (ko) | 2018-08-21 | 2021-11-02 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 버스바 플레이트를 포함하는 배터리 모듈 |
| CN109450401B (zh) * | 2018-09-20 | 2022-03-18 | 天津大学 | 柔性单晶兰姆波谐振器及其形成方法 |
Family Cites Families (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4278492A (en) * | 1980-01-21 | 1981-07-14 | Hewlett-Packard Company | Frequency trimming of surface acoustic wave devices |
| US4364016A (en) * | 1980-11-03 | 1982-12-14 | Sperry Corporation | Method for post fabrication frequency trimming of surface acoustic wave devices |
| US5189914A (en) * | 1988-02-29 | 1993-03-02 | The Regents Of The University Of California | Plate-mode ultrasonic sensor |
| WO1989008336A1 (en) * | 1988-02-29 | 1989-09-08 | The Regents Of The University Of California | Plate-mode ultrasonic sensor |
| US5490034A (en) * | 1989-01-13 | 1996-02-06 | Kopin Corporation | SOI actuators and microsensors |
| JPH0325343A (ja) * | 1989-06-23 | 1991-02-04 | Nec Corp | センサ装置 |
| US4952832A (en) * | 1989-10-24 | 1990-08-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Surface acoustic wave device |
| JPH0497611A (ja) * | 1990-08-15 | 1992-03-30 | Clarion Co Ltd | 弾性表面波素子の製造方法 |
| JPH04199906A (ja) * | 1990-11-29 | 1992-07-21 | Kokusai Electric Co Ltd | 弾性表面波共振子 |
| EP0666983B1 (de) * | 1992-04-30 | 1997-02-12 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V. | Sensor mit hoher empfindlichkeit |
| US5836203A (en) * | 1996-10-21 | 1998-11-17 | Sandia Corporation | Magnetically excited flexural plate wave apparatus |
| US6091182A (en) * | 1996-11-07 | 2000-07-18 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric/electrostrictive element |
| JP3470031B2 (ja) * | 1997-12-22 | 2003-11-25 | 京セラ株式会社 | 弾性表面波装置の製造方法 |
| US6323580B1 (en) * | 1999-04-28 | 2001-11-27 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Ferroic transducer |
| AU2001247612A1 (en) * | 2000-03-20 | 2001-10-03 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Flexural plate wave sensor and array |
| US6455980B1 (en) * | 2000-08-28 | 2002-09-24 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Resonator with preferred oscillation mode |
| US6506620B1 (en) * | 2000-11-27 | 2003-01-14 | Microscan Systems Incorporated | Process for manufacturing micromechanical and microoptomechanical structures with backside metalization |
| US6946314B2 (en) * | 2001-01-02 | 2005-09-20 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Method for microfabricating structures using silicon-on-insulator material |
| EP1364398A4 (en) * | 2001-01-02 | 2011-11-30 | Draper Lab Charles S | METHOD FOR MICROUSING STRUCTURES USING SILICON MATERIAL ON INSULATION |
| CN1255946C (zh) * | 2001-01-10 | 2006-05-10 | 精工爱普生株式会社 | 弹性表面波装置及其制造方法 |
| US6511915B2 (en) * | 2001-03-26 | 2003-01-28 | Boston Microsystems, Inc. | Electrochemical etching process |
| AU2002322938A1 (en) * | 2001-08-28 | 2003-03-10 | Scott Ballantyne | Electromagnetic piezoelectric acoustic sensor |
| JP4281327B2 (ja) * | 2002-10-28 | 2009-06-17 | 株式会社村田製作所 | 表面波装置の製造方法 |
| JP4345328B2 (ja) * | 2003-03-13 | 2009-10-14 | セイコーエプソン株式会社 | 弾性表面波デバイス及びその製造方法 |
| US7045407B2 (en) * | 2003-12-30 | 2006-05-16 | Intel Corporation | Amorphous etch stop for the anisotropic etching of substrates |
-
2006
- 2006-04-05 KR KR1020077022508A patent/KR101245296B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2006-04-05 JP JP2008505449A patent/JP5078873B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2006-04-05 WO PCT/US2006/012491 patent/WO2006107961A2/en active Application Filing
- 2006-04-05 EP EP06749241A patent/EP1872474A2/en not_active Withdrawn
- 2006-04-05 US US11/398,308 patent/US8536037B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2006107961A3 (en) | 2007-04-12 |
| JP2008536395A (ja) | 2008-09-04 |
| KR20080007552A (ko) | 2008-01-22 |
| US8536037B2 (en) | 2013-09-17 |
| KR101245296B1 (ko) | 2013-03-19 |
| EP1872474A2 (en) | 2008-01-02 |
| US20060228657A1 (en) | 2006-10-12 |
| WO2006107961A2 (en) | 2006-10-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5078873B2 (ja) | 電気的応答デバイス | |
| EP3377886B1 (en) | Acoustic resonator with reduced mechanical clamping of an active region for enhanced shear mode response | |
| US7667369B2 (en) | High sensitivity microsensors based on flexure induced frequency effects | |
| WO2000026636A1 (fr) | Capteur qcm | |
| JP2008536395A5 (ja) | ||
| US8593155B2 (en) | MEMS in-plane resonators | |
| US10352904B2 (en) | Acoustic resonator devices and methods providing patterned functionalization areas | |
| JPH05240762A (ja) | 表面横波装置 | |
| WO2017106489A2 (en) | Temperature compensation and operational configuration for bulk acoustic wave resonator devices | |
| US10812045B2 (en) | BAW sensor with enhanced surface area active region | |
| US20140182361A1 (en) | Piezoresistive nems array network | |
| US9164051B2 (en) | Electrically responsive device | |
| KR100706561B1 (ko) | 마이크로 음향 센서 장치를 작동시키기 위한 방법 및 장치 | |
| JP2018533310A (ja) | 音響共振器装置、ならびに気密性および表面機能化を提供する製造方法 | |
| US11549913B2 (en) | Shear-mode chemical/physical sensor for liquid environment sensing and method for producing the same | |
| Hu et al. | Design, fabrication and characterization of a piezoelectric MEMS diaphragm resonator mass sensor | |
| Choi et al. | Increase in detection sensitivity of surface acoustic wave biosensor using triple transit echo wave | |
| JP4228993B2 (ja) | フローセル型ｑｃｍセンサ | |
| JP3162376B2 (ja) | 分析装置 | |
| Kao et al. | Human serum albumin adsorption study on 62-MHz miniaturized quartz gravimetric sensors | |
| JP2008180668A (ja) | ラム波型高周波センサデバイス | |
| Wang et al. | Biosensors based on flexural mode piezo-diaphragm | |
| Agarwal et al. | A study of surface stress and flexural rigidity of symmetrically and asymmetrically biofunctionalized microcantilevers | |
| Guirardel et al. | On-chip self-sensing function of 4/spl times/4 matrix micromachined resonating piezoelectric membranes for mass detection applications [biosensor/chemical sensor applications] | |
| US9638616B2 (en) | Devices and methods for gravimetric sensing in liquid environments |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090406 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090406 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20110913 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20111215 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120104 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20120403 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20120410 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20120501 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20120510 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20120601 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20120608 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120702 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120730 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120828 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150907 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |