KR20230008788A - 환경 내 화학 물질을 검출하기 위한 방법, 감지 모듈 및 키트 - Google Patents

환경 내 화학 물질을 검출하기 위한 방법, 감지 모듈 및 키트 Download PDF

Info

Publication number
KR20230008788A
KR20230008788A KR1020227042624A KR20227042624A KR20230008788A KR 20230008788 A KR20230008788 A KR 20230008788A KR 1020227042624 A KR1020227042624 A KR 1020227042624A KR 20227042624 A KR20227042624 A KR 20227042624A KR 20230008788 A KR20230008788 A KR 20230008788A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sensing
layer
specific chemical
radio transmitter
substrate layer
Prior art date
Application number
KR1020227042624A
Other languages
English (en)
Inventor
루이 누노 바티스타
리카르도 칼리
토비아스 립
Original Assignee
필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 필립모리스 프로덕츠 에스.에이. filed Critical 필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
Publication of KR20230008788A publication Critical patent/KR20230008788A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G01N33/0062—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the measuring method or the display, e.g. intermittent measurement or digital display
    • G01N33/0063—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the measuring method or the display, e.g. intermittent measurement or digital display using a threshold to release an alarm or displaying means
    • G01N33/0065—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the measuring method or the display, e.g. intermittent measurement or digital display using a threshold to release an alarm or displaying means using more than one threshold
    • 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
    • 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
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • 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
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/004—CO or CO2
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/0716—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips at least one of the integrated circuit chips comprising a sensor or an interface to a sensor
    • G06K19/0717—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips at least one of the integrated circuit chips comprising a sensor or an interface to a sensor the sensor being capable of sensing environmental conditions such as temperature history or pressure
    • 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
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/0047—Organic compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

본 발명은 환경에서 특정 화학 물질을 검출하는 방법에 관한 것으로서,
o 특정 화학 물질을 감지하도록 구성된 감지 층을 제공하는 단계;
o 일회용 무선 송신기를 포함한 기판 층을 제공하는 단계;
o 감지 모듈을 형성하기 위해 감지 층을 상기 기판 층에 부착하는 단계;
o 감지 층에 의해 환경 내 특정 화학 물질의 양을 감지하는 단계;
o 특정 화학 물질의 양이 제1 임계값을 초과하거나 그 미만인 경우, 감지된 특정 화학 물질을 나타내는 데이터를 무선 송신기를 사용하여 수신 장치에 발신하는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 특정 화학 물질을 측정하기 위한 감지 모듈 및 키트에 관한 것이다.

Description

환경 내 화학 물질을 검출하기 위한 방법, 감지 모듈 및 키트
본 발명은 환경에서 특정 화학 물질을 검출하기 위한 방법, 감지 모듈 및 키트에 관한 것으로, 상기 방법 및 키트는 일회용 감지 모듈을 포함한다.
특정 화학 물질에 대한 노출을 제한하면 사람의 건강에 영향을 미칠 수 있다. 일부 사람에게만 위험할 수 있는 일부 화학 물질, 예를 들어 취약자에게 알러지 반응을 일으킬 수 있는 알러지 유발 항원과 같이, 대부분의 생물 및 다른 생물에 잠재적으로 유해한 일부 화학 물질이 있다. 먼지, 휘발성 유기 화합물 또는 꽃가루와 같은 특정 오염 물질에 민감한 사람은 알려지지 않은 환경에 들어갈 경우에 이러한 알러지 반응을 가질 수 있다. 따라서, 익숙한 주변을 떠나는 것은, 그들 주위의 주변 공기를 모니터링할 수 없는 경우에 알레르기 또는 호흡기 문제를 가진 사람에게 문제가 될 수 있다.
공지된 공기질 모니터링 시스템은 일반적으로 실내에 고정식으로 장착된다. 또한, 기능하기 위해서, 이들은 에너지원을 필요로 하며, 이러한 이유로 이들은 공통적으로 주 전원에 연결된다. 사용자가 한 곳에서 다른 곳으로 이동하면서 공기질을 분석할 수 있게 하는 휴대용 공기 모니터링 제품도 알려져 있다. 이들 장치는 여전히 충전되어야 하며, 일반적으로 다소 부피가 크다.
따라서, 예를 들어 휴대성을 허용하며 특정 화학 물질의 존재를 검출하기 위해, 환경에서 공기질을 검출하기 위한 방법, 감지 모듈 및 키트를 가질 필요가 있다. 방법, 감지 모듈 및 키트는, 예를 들어 임의의 위치에서 특정 화학 물질의 존재로 인해, 열악한 공기질을 사용자에게 바람직하게 정확하게 그리고 경고할 수 있다. 또한, 상기 방법, 감지 모듈 및 키트는 바람직하게는 비교적 저렴하다.
일 양태에 따라, 본 발명은 환경에서 특정 화학 물질을 검출하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 특정 화학 물질을 감지하도록 구성된 감지 층을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한, 일회용 무선 송신기를 포함하는 기판 층을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한, 감지 모듈을 형성하기 위해 감지 층을 기판 층에 부착하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한, 감지 층에 의해 환경 내 특정 화학 물질의 양을 감지하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은, 특정 화학 물질의 양이 제1 임계값을 초과하거나 그 미만인 경우, 감지된 특정 화학 물질을 나타내는 데이터를 무선 송신기를 사용하여 수신 장치에 발신하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 방법에서, 특정 화학 물질의 감지는 감지 모듈에 의해 수행된다. 감지 모듈의 층상 구조로 인해, 이의 용이한 이송이 가능할 수 있다. 또한, 본 발명에 따라, 감지 모듈은 일회용 감지 모듈이다. 감지 모듈은 단일 신호를 발신하도록 구성된다. 이는, 유리하게는 감지 모듈 상에 필요한 전자 장치의 감소를 허용하여, 저비용이나 여전히 정확한 측정을 실현할 수 있게 한다.
감지 모듈은 감지 층을 포함한다. 상기 감지 층은 특정 화학 물질을 감지하도록 구성된다. 특정 화학 물질은 가스, 예컨대 CO 또는 CO2, 휘발성 유기 화합물, 먼지, 임의의 알러지 유발 항원 또는 이들의 조합일 수 있다. 감지 층은 환경, 예를 들어 환경에 존재하는 공기에서 특정 화학 물질의 존재를 검출하도록 구성될 수 있다. 검출의 경우, 감지 층의 반응은 특정 화학 물질이 “존재”하거나 “부재”일 수 있다. 이 경우에, 감지 층의 감지는 실질적으로 “존재”하거나 “부재”로 디지털화된다. 감지 층은 환경 내 특정 화학 물질의 양을 측정하도록 구성될 수 있다. 감지 층은, 예를 들어 환경에 존재하는 공기 중의 특정 화학 물질의 농도를 측정할 수 있다. 이 경우, 감지 층의 감지는 아날로그 감지로 간주될 수 있다. 감지 층은, 특정 화학 물질의 부재 또는 존재만을 검출하는 구성으로부터 특정 화학 물질의 농도를 측정하는 구성으로, 또는 그 반대로 전환할 수 있도록 구성될 수 있다.
감지 층은 바람직하게는 센서를 포함한다. 감지 층에 포함된 센서의 유형은 감지될 특정 화학 물질에 따라 달라진다. 센서 모듈은 먼지 레벨 센서, CO2 농도 센서, VOC(휘발성 유기 화합물) 농도 센서 등을 포함할 수 있다. 감지 층은 바람직하게는 센서가 고정되는 재료의 시트를 추가로 포함한다. 센서는, 예를 들어 잉크 인쇄, 기상 증착, 또는 스퍼터링에 의해 재료의 시트 상에 형성될 수 있다. 바람직하게는, 재료의 시트는 플라스틱 시트이다. 바람직하게는, 이는 중합체 시트를 포함한다.
센서는 반도체 금속 산화물 가스 센서를 포함할 수 있다. 센서는 탄소 나노튜브 기반 가스 센서를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 감지 층의 두께는 가장 두꺼운 부분에서 1 mm 내지 6 mm에 포함된다. 바람직하게는, 두께에 의해 정의된 방향에 수직인 두 개의 방향으로의 감지 층의 최대 치수는 10 mm 내지 100 mm, 보다 바람직하게는 20 mm 내지 50 mm에 포함된다.
특정 화학 물질을 감지하기 위한 센서에 더하여, 감지 층은 다른 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 감지 층은 전자기 센서, 생체 인식 센서, 온도 센서, 액체 센서 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
또한, 감지 층은 특정 화학 물질을 감지하기 위한 단일 센서를 포함할 수 있다. 감지 층은, 동일한 특정 화학 물질을 감지하기 위해 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 또한, 감지 층은 상이한 특정 화학 물질을 감지하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다.
감지 모듈은 기판 층을 추가로 포함한다. 기판 층은 바람직하게는 무선 송신기를 포함한다. 무선 송신기는 감지 층에 의해 수행되는 감지를 나타내는 데이터를 발신하도록 구성된다. 무선 송신기는 바람직하게는 데이터를 발신하기 위한 안테나를 포함한다. 바람직하게는, 무선 송신기는 감지된 특정 화학 물질에 관한 정보를 운반하는 전자기 신호를 발신한다. 무선 송신기는 “일회용” 무선 송신기이다. 일회용은 무선 송신기가 한 번 사용되도록 설계되었음을 의미한다. 무선 송신기의 “사용”은 데이터를 발신하는 것이다. 무선 송신기는, 감지 층에 의해 수행되는 감지를 나타내는 데이터를 한 번 발신하도록 구성된다. 그 다음, 무선 송신기를 폐기할 수 있다. 일회용 송신기는, 감지 층에 의해 수행되는 감지를 나타내는 데이터를 한 번만 발신하는 송신기이다. 데이터는 바람직하게는 종료되고, 즉 무선 송신기는 하나의 감지에 대해 한 번만 완전한 데이터를 송신한다(예를 들어, 무선 송신기는 하나의 측정의 완전한 데이터를 송신함). 무선 송신기는 감지에 대한 데이터의 송신 후에 추가 신호를 발신하지 않는다. 따라서, 일단 무선 송신기가 제1 신호를 송신하기 위해 사용되면, 더 이상 사용되지 않는다. 이는, 예를 들어 무선 송신기를 에너지원에 연결하는 것과 같은 경우에 얻어질 수 있다. 바람직하게는, 에너지원은, 감지 층에 의해 한번 수행되는 감지를 나타내는 무선 송신기 데이터에 의해, 발신하는 데 필요한 에너지와 동일하거나 더 큰 양의 에너지를 저장하였다. 에너지원은, 감지 층에 의해 두 번 수행되는 감지를 나타내는 무선 송신기 데이터에 의해, 발신하는 데 필요한 에너지보다 적은 에너지를 저장하였다. 다음에서, 무선 송신기에 의해 발신된 “신호”는, 감지 층에 의해 수행되는 감지를 나타내는 데이터를 의미한다.
무선 송신기는 트랜스폰더를 포함할 수 있다.
감지 층은 기판 층에 부착된다. 예를 들어, 감지 층 또는 기판 층은, 감지 층과 기판 층을 함께 접착하기 위한 접착제를 포함할 수 있다. 감지 층과 기판 층을 함께 부착하기 위한 임의의 다른 수단이, 예를 들어 마이크로 흡입 또는 정전기가 또한 사용될 수도 있다. 바람직하게는, 감지 층과 기판 층 사이의 부착은 감지 층과 기판 층 사이의 전기적 연결이 확립되도록 한다. 감지 층과 기판 층 사이의 전기적 연결은, 전기 신호가 기판 층으로부터 감지 층으로 또는 그 반대로 이동할 수 있게 하는 연결이다.
바람직하게는, 기판 층의 두께는 가장 두꺼운 부분에서 1 mm 내지 6 mm에 포함된다. 바람직하게는, 두께에 의해 정의된 방향에 수직인 두 개의 방향으로의 기판 층의 최대 치수는 10 mm 내지 100 mm, 보다 바람직하게는 20 mm 내지 50 mm에 포함된다.
바람직하게는, 감지 층은 제1 표면 및 제2 표면을 정의하고, 기판 층은 감지 층의 제1 표면에 부착된다. 바람직하게는, 기판 층은 제1 표면 및 제2 표면을 정의하고, 기판 층의 제2 표면은 감지 층의 제1 표면에 부착된다. 바람직하게는, 감지 층의 제1 표면의 영역은 형상에서 기판 층의 제2 표면의 영역과 실질적으로 동일하다. 바람직하게는, 감지 층의 제1 표면의 영역은 치수에서 기판 층의 제2 표면의 영역과 실질적으로 동일하다. 바람직하게는, 감지 층의 제1 표면 및 기판 층의 제2 표면은, 중첩될 경우에 실질적으로 정확하게 일치한다. 바람직하게는, 감지 층의 제1 표면과 기판 층의 제2 표면 사이에서, 접착 층이 개재된다.
또한, 상기 방법은, 특정 화학 물질의 양이 제1 임계값을 초과하거나 그 미만인 경우, 감지된 화학 물질을 나타내는 데이터를 무선 송신기를 사용하여 수신 장치에 발신하는 단계를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 데이터 발신은 한 번만 일어난다. 일단 무선 송신기가 감지된 화학 물질을 나타내는 데이터를 처음으로 발신하면, 무선 송신기는 더 이상 데이터를 발신하지 않는다.
특정 화학 물질의 “양”은 측정된 양, 또는 “존재” 또는 “부재” 표시일 수 있다. 따라서, “특정 화학 물질의 양은 제1 임계값을 초과하거나 그 미만임”은 환경의 공기 중의 특정 화학 물질의 측정된 양(예, 농도) MQ가 제1 임계값(FT)을 초과하거나 그 미만인 것을 의미할 수 있다:
MQ > FT 또는 MQ < FT.
“특정 화학 물질의 양은 제1 임계값을 초과하거나 그 미만임”은 또한 특정 화학 물질이 존재하거나(임계값 초과) 부재하는(임계값 미만) 것을 의미할 수 있다.
예를 들어, 사용자는 특정 알러지 유발 항원에 대한 알레르기가 있다. 감지 모듈은 공기 중의 특정 알러지 유발 항원의 농도를 감지할 수 있고, 농도가 제1 임계값보다 높은 경우에 감지 모듈은 감지된 알러지 유발 항원에 대한 데이터를 수신 장치로 발신할 수 있다. 수신 장치는, 예를 들어 휴대 전화일 수 있다. 수신 장치는, 알러지 유발 항원이 비교적 “높은” 농도로 환경에 존재함을 사용자에게 경고할 수 있다. 양을 측정하는 것에 대안적으로, 감지 모듈은 감지된 알러지 유발 항원에 대한 데이터를, 알러지 항원의 농도에 관계없이 이러한 알러지 항원의 존재가 환경에서 감지되는 즉시, 수신 장치에 발신할 수 있다.
감지 모듈은 실내에 존재하는 특정 가스의 양을 감지할 수 있다. 가스가 산소인 경우, 너무 낮은 산소량이 인간에게 해로울 수 있기 때문에, 감지 장치는 환경에서 산소의 농도가 제1 임계값 미만으로 떨어지자마자 감지된 산소에 대한 데이터를 발신할 수 있다.
바람직하게는 제1 임계값은 조정 가능하다. 상기 방법은 제1 임계값을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 임계값은 사용자의 필요에 따라, 예를 들어 이들의 알러지 민감도에 따라 조정될 수 있다. 따라서, 제1 임계값은 요구 시 상승 또는 하강될 수 있다. 제1 임계값은 수신 장치를 사용하여 설정되거나 수정될 수 있다. 사용자는 원하는 제1 임계값을 입력할 수 있거나, 이미 설정된 제1 임계값을 수정하여 수신 장치에 새로운 값을 입력할 수 있다. 수신 장치는 신호를 감지 층에 발신하여 수신 장치에 입력된 입력에 기초하여 제1 임계값을 설정할 수 있다.
특정 화학 물질이 환경에서 “부재”이라는 사실은, 물질이 감지 층에 의해 검출될 수 없을 정도로 낮은 농도를 갖는다는 것을 의미하며, 따라서 “부재”는 선택된 감지 층의 감도 또는 해상도에 의존하는 양으로 특정 화학 물질의 실제 추적이 있음을 의미할 수 있다.
감지 층에 의해 검출된 특정 화학 물질의 양이 제1 임계값을 초과하거나 그 미만인 경우, 감지된 특정 화학 물질을 나타내는 데이터는, 무선 송신기를 사용하여 감지 모듈로부터 수신 장치로 발신된다. 데이터가 발신된 후에는 무선 송신기를 다시 사용할 수 없다.
수신 장치는 바람직하게는 감지 모듈로부터 외부에 있다. 수신 장치는 무선 환경에서 작동하거나 통신하도록 구성된 임의의 유형의 장치일 수 있다. 예로서, 수신 장치는 무선 신호를 송신 또는 수신하도록 구성될 수 있고, 사용자 장비, 모바일 스테이션, 고정 또는 모바일 가입자 유닛, 호출기, 휴대 전화, 개인 휴대 정보 단말기(“PDA”), 스마트폰, 아이폰, 노트북, 넷북, 개인용 컴퓨터, 무선 센서, 소비자 가전, 및 당업계에 공지된 다른 송신기/수신기를 포함할 수 있다. 수신 장치는 인간 또는 기계에 연결될 수도 있다.
무선 송신기에 의해 발신된 데이터는 특정 화학 물질의 양, 또는 특정 화학 물질의 존재 또는 부재의 정보를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 수신 장치는 무선 송신기에 의해 발신된 데이터를 수신하도록 구성된 수신기를 포함한다. 바람직하게는, 수신 장치는 수신된 데이터를 자세히 설명하기에 적합한 제어 유닛을 포함한다. 바람직하게는, 수신 장치는 수신된 데이터 또는 정교하게 수신된 데이터를 시각화하기 위한 디스플레이를 포함한다.
무선 송신기에 의해 데이터를 발신하기 위해, 무선 송신기는 바람직하게 활성화된다. 무선 송신기를 “활성화”한다는 것은 무선 송신기를 작동시키는 것을 의미하며, 무선 송신기의 기능은 신호를 발신하는 것이다. 따라서, 무선 송신기의 활성화는 무선 송신기에 의한 신호 발신을 초래한다. 무선 송신기는, 감지된 특정 화학 물질을 나타내는 신호 데이터로서 발신하도록 구성된다. 이 경우, “신호”는 감지 층에 의해 수행되는 감지를 나타내는 데이터를 의미한다. 무선 송신기를 활성화하기 위해, 바람직하게는 감지 모듈은 에너지원을 포함한다. 바람직하게는, 에너지원은 독립형 에너지원이다. 독립형 에너지원은 다른 하드웨어와 독립적으로 기능할 수 있다. 이 경우, 이는 감지 모듈에 존재하는 에너지원이, 감지 모듈 외부의 추가 에너지원을 사용하지 않고, 무선 송신기에 의해 감지된 화학 물질에 대한 데이터를 송신하기 위한 충분한 에너지를 생성할 수 있음을 의미한다.
바람직하게는, 에너지원은 기판 층에 포함된다. 바람직하게는, 에너지원은 기판 층에 통합된다. 에너지원은 또한, 에너지원에 의해 충전되도록 구성된 에너지 저장 유닛을 포함할 수 있다. 에너지원은, 충전될 경우에 에너지원으로서 기능하는 에너지 저장 유닛으로만 구성될 수 있다. 에너지원은 에너지 저장 유닛을 충전하는 데 사용될 수 있다. 바람직하게는, 에너지원은 에너지 저장 유닛을 한 번 충전하도록 구성된다. 바람직하게는, 에너지 저장 유닛은 재충전식이 아니다.
에너지원은, 예를 들어 압전 장치, 태양 전지판, 열전기 또는 제백 발생기일 수 있다. 에너지원은 바람직하게는 전기 신호, 예를 들어 전류를 발생시킨다. 에너지원에 의해 발생된 전기 에너지는 에너지 저장 유닛에 저장될 수 있다.
에너지원 또는 에너지 저장 유닛은 1V 내지 5V, 보다 바람직하게는 1.5V 내지 2V에 포함된 전압을 발생시킬 수 있다. 에너지원 또는 에너지 저장 유닛은 50 나노암페어 내지 500 나노암페어, 보다 바람직하게는 150 나노암페어 내지 250 나노암페어로 구성된 전류를 생성할 수 있다.
무선 송신기를 활성화하기 위해, 에너지 저장 유닛에 저장된 에너지 또는 에너지원에 의해 생성된 에너지는, 바람직하게는 무선 송신기가, 감지된 특정 화학 물질에 대한 데이터를 수신 장치에 발신할 수 있도록 무선 송신기에 발신된다.
감지된 특정 화학 물질에 대한 데이터가 무선 안테나에 의해 수신 장치로 발신된 후, 제1 임계값에 도달한 경우에 무선 안테나는 재사용되지 않는다. 본 발명에 따라, 감지 모듈은 일회용 감지 모듈이므로, 감지된 화학 물질의 데이터를 포함하는 신호가 발신된 후, 더 이상 사용되지 않는다. 하나의 단일 측정에 관한 하나의 신호만이 발신된다.
바람직하게는, 감지된 특정 화학 물질에 대한 데이터를 발신한 후, 에너지원, 예를 들어 에너지 저장 유닛은 실질적으로 고갈된다. 바람직하게는, 무선 송신기를 다시 활성화하고 감지된 특정 화학 물질에 대한 다른 데이터를 수신 장치에 발신하는 데 필요한 다른 에너지 양을 생성하기 위해, 더 이상의 에너지를 생성할 수 없다. 따라서, 무선 송신기는, 예를 들어 단일 측정에 대한 데이터를 발신하기 위해 단 한 번만 활성화될 수 있다. 예를 들어, 에너지 공급원은 무선 송신기를 두 번이 아니라 한 번 활성화시키기에 충분한 양의 에너지를 함유한 배터리를 포함한다. 보다 바람직하게는, 배터리는 재충전할 수 없다. 따라서, 무선 송신기는 데이터 형태로 다른 신호를 보낼 수 없는데, 이는 다시 활성화하고 송신을 허용하기에 충분한 에너지가 없기 때문이다. 에너지 저장 유닛은 완전히 고갈되지 않을 수 있지만, 여전히 약간의 에너지를 포함할 수 있다. 그러나, 이러한 잔여 에너지는 무선 송신기의 제2 활성화에 충분하지 않다.
감지 모듈이 일회용이라는 사실은 상대적으로 저렴한 감지 모듈을 실현할 수 있게 한다. 서로 부착된 두 개의 층(감지 층 및 기판 층)을 갖는 감지 모듈의 구성은, 포함된 치수로 인해, 예를 들어 의류 또는 액세서리에 부착되는, 쉽게 운반될 수 있는 감지 모듈의 실현을 가능하게 한다. 층 구성은 비교적 얇고 별개인 감지 모듈을 형성한다. 그러나, 감지 모듈 내의 무선 송신기는, 감지된 화학 물질에 대한 신호를 수신 장치에 발신하기 위해, 여전히 활성화될 필요가 있다. 이러한 활성화는 에너지원에 의해 수행될 수 있다. 그러나, 에너지원은, 존재하는 경우에 비교적 “작을” 필요가 있으며, 그렇지 않으면 층상 감지 모듈 내에 맞지 않을 것이다. 감지 모듈이 제1 신호가 발신된 후에(즉, 감지된 특정 화학 물질에 대한 데이터가 한 번 발신된 후에) 그 사용을 소진했다는 사실은, 무선 송신기를 한 번만 활성화하기에 충분한 양의 에너지를 생성하기 위한 에너지원의 치수를 허용할 수 있다. “작은” 에너지 양의 요건은 결과적으로 비교적 작고 저렴한 에너지원을 선택할 수 있게 한다. 또한, 감지 모듈은, 데이터가 발신될 때까지만 기능할 필요가 있으므로, 감지 모듈을 형성하는 다양한 구성 요소는 또한 비교적 짧은 수명을 가질 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법은 비교적 작고 저렴한 감지 모듈에 의해 수행될 수 있다.
상기 방법은, 상기 감지된 특정 화학 물질을 나타낸 데이터를 처음으로 발신한 후 상기 감지 모듈을 폐기하는 단계를 포함할 수 있다. 감지된 특정 화학 물질의 제1 신호가 발신된 후에 감지 모듈을 더 이상 사용할 수 없기 때문에, 폐기될 수 있다.
바람직하게는, 상기 방법은 감지 모듈의 최대 수명 범위를 설정하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 감지 모듈의 최대 수명 범위는, 미리 정해진 시간 간격의 만료, 및 처음으로 감지된 특정 화학 물질을 나타내는 데이터를 발신하는 것 중 가장 빠른 것으로 설정된다. 보다 바람직하게는, 상기 방법은, 상기 감지 모듈의 최대 수명에 도달했을 경우에 상기 감지 모듈을 폐기하는 단계를 포함한다. 감지 모듈이 화학 물질에 대한 데이터를 수신 장치에 일정 시간 동안 발신하지 않는 것이 발생할 수 있다. 예를 들어, 화학 물질의 양은, 제1 임계값을 초과(또는 미만) 및 무선 송신기의 활성화가 일어나지 않는 동안에 비교적 오래 유지될 수 있다. 그러나, 언급된 바와 같이, 감지 장치는 바람직하게 “저렴한” 장치이며, 모든 구성 요소의 기능은 소정의 시간 간격 후에 보장되지 않을 수 있다. 따라서, 감지 모듈은 또한, 감지 모듈이 미리 결정된 시간 간격과 같거나 더 긴 시간 동안 지속될 경우에 폐기될 수 있다. 소정의 시간 간격은 수신 장치를 사용하여 설정될 수 있다. 따라서, 감지된 특정 화학 물질에 대한 데이터가 무선 송신기에 의해 발신되기 전에 이것이 발생하면, 미리 결정된 시간 간격이 경과되는 경우에 감지 모듈은 폐기될 수 있다. 최대 수명 범위는, 무선 송신기가 감지된 특정 화학 물질에 대한 데이터를 발신할 경우에 종료되는 미리 정해진 시간 간격과 시간 간격인 두 간격 사이에서 “처음 두 개의 만료”로서 선택될 수 있다. 최대 수명 범위는 바람직하게는 이들 모멘트 중 가장 빠른 것: 미리 정해진 시간 간격의 만료, 및 무선 송신기가 감지된 특정 화학 물질에 대한 데이터를 발신하는 모멘트에 의해 결정된다.
바람직하게는, 상기 방법은 감지 모듈에 에너지원을 제공하는 단계를 포함한다. 무선 송신기가 감지된 특정 화학 물질에 대한 데이터를 발신하는 데 필요한 에너지를 갖도록 무선 송신기를 활성화하기 위해, 바람직하게는 감지 모듈은 에너지원을 포함한다. 바람직하게는, 에너지원은 기판 층에 통합된다. 바람직하게는, 에너지원은 독립형 에너지원이다. 바람직하게는, 에너지원은 무선 송신기에 의해, 감지된 특정 화학 물질의 데이터를 발신하는 단계에 충분한 양의 에너지를 제공하도록 구성된다. 바람직하게는, 에너지원은 무선 송신기에 의해, 감지된 특정 화학 물질의 데이터를 한 번만 발신하는 단계에 충분한 양의 에너지를 제공하도록 구성된다.
바람직하게는, 기판 층을 제공하는 단계는 가요성 기판 층을 제공하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 감지 층을 제공하는 단계는 가요성 감지 층을 제공하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 가요성 기판 층 및/또는 가요성 감지 층을 갖는 감지 모듈은 의류와 같은 여러 아이템에 쉽게 부착될 수 있다. 이러한 방식으로, 필요할 때마다 쉽게 운반될 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 방법은 무선 송신기를 활성화시키기 위해 가요성 기판 층의 기계적 변형에 의해 에너지를 생성하는 단계를 포함한다. 보다 더 바람직하게는, 상기 방법은 생성된 에너지를 무선 송신기에 공급하는 단계를 포함한다. 가요성 기판 층의 가요성은 에너지 발생기로서 사용될 수 있다. 기판 층의 변형은, 예를 들어 압전 효과와 같은 물리적 효과를 사용하여 에너지를 발생시키는 데 사용될 수 있다. 변형에 의해 발생된 에너지는, 무선 송신기를 활성화하고 감지된 특정 화학 물질에 대한 데이터를 발신하는 데 사용될 수 있다. 기계적 변형에 의해 발생된 에너지는 사용 전에 저장될 수 있다.
바람직하게는, 감지 층을 제공하는 단계는, 감지 층을 보호 층으로 덮는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 상기 방법은, 환경에서 특정 화학 물질을 감지하는 단계 전에 감지 층으로부터 보호 층을 제거하는 단계를 포함한다. 감지 모듈이 본 발명의 방법에 따라 사용될 경우, 특정 화학 물질의 감지는 사용자가 원할 때, 즉 사용자가 예를 들어 새로운 환경에 도달할 때 발생하는 것이 바람직하다. 감지 모듈이 저장될 때 또는 무작위 환경에서 발생하는 화학 물질의 측정은, 일반적으로 사용자에게 유용하지 않다. 따라서, 감지 모듈의 감지 층에 보호 층을 적용하는 것이 바람직하다. 보호 층은 바람직하게는 두 배의 작용을 갖는다. 먼저, 보호 층은 감지 층, 및 바람직하게는 센서를 손상으로부터 보호할 수 있다. 예를 들어, 감지 층이 긁히거나 다른 물체에 부딪힐 경우 손상이 발생할 수 있다. 또한, 보호 층은 감지 층이 감지의 작용을 수행하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 감지 층은 보호 층에 의해 덮이는 동안, 감지 층은 특정 화학 물질을 감지할 수 없다. 감지 모듈의 소정의 시간 간격은, 바람직하게는 보호 층이 감지 층으로부터 제거될 때 시작된다.
바람직하게는, 상기 방법은 감지 모듈의 소정의 시간 간격을 설정하는 단계, 및 보호 층이 감지 모듈로부터 제거되는 순간부터 감지 모듈의 소정의 시간 간격을 시작하는 단계를 포함한다. 소정의 시간 간격은 감지 모듈의 최대 수명 범위를 계산하는 데 사용된다. 따라서, 보호 층의 제거는 소정의 시간 간격의 시작을 나타낸다. 소정의 시간 간격은 감지 모듈의 수명 범위를 계산하는 데 사용될 수 있다.
바람직하게는, 상기 방법은 특정 화학 물질의 제1 임계값을 설정하는 단계; 또는 감지 층에서 특정 화학 물질의 미리 설정된 제1 임계값을 수정하는 단계를 포함한다. 무선 송신기는, 감지된 화학 물질의 양이 제1 임계값을 초과하거나 미만인 경우에 감지된 특정 화학 물질에 대한 데이터를 수신 장치에 발신한다. 이러한 제1 임계값은 고정될 수 있는데, 즉 한 번 설정되고 나서는 변경할 수 없거나, 사용자의 필요에 따라 조정될 수 있다. 또한, 제1 임계값은, 감지 모듈이, 예를 들어 공장에서 제조될 때 설정될 수 있거나, 사용자에 의해 설정될 수 있다.
바람직하게는, 상기 방법은 감지 모듈에 비-충전식 에너지 저장 유닛을 제공하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 상기 방법은, 특정 화학 물질을 나타내는 데이터를 무선 송신기를 사용하여 수신 장치에 발신함으로써, 비-충전식 에너지 저장 유닛을 고갈시키는 단계를 추가로 포함한다. 감지 모듈은 비-충전식 에너지 저장 유닛을 포함할 수 있으며, 이는 에너지 저장 유닛이 고갈된 후에 재충전될 수 없는(또는 재충전되지 않아야 하는) 에너지 저장 유닛을 의미한다. 바람직하게는, 감지 모듈은 에너지 공급원 및 비-충전식 에너지 유닛을 포함하며, 상기 에너지 공급원은 비-충전식 에너지 유닛을 한 번 충전하도록 구성된다. 그 다음, 비-충전식 에너지 유닛은, 바람직하게는 무선 송신기에 전기적으로 연결되어, 감지된 화학 물질에 대한 데이터가 발신되어야 할 때에 이를 활성화시킨다. 예를 들어, 비-충전식 에너지 유닛은 커패시터를 포함할 수 있다. 커패시터는 세 개의 커패시터 층을 포함할 수 있다. 세 개의 축전기 층은, 유전체 층에 의해 분리된 제1 전도 층 및 제2 전도 층을 포함할 수 있다. 이들 층을 위한 재료는 당업계에 공지되어 있다. 바람직하게는, 에너지원은 압전 장치를 포함한다. 바람직하게는, 압전 장치는 제1 전극 층 및 제2 전극 층을 포함한다. 바람직하게는, 압전 장치는 제1 전극 층과 제2 전극 층 사이에 끼워진 압전 나노복합체 층을 포함한다. 바람직하게는, 압전 나노복합체 층은 BaTiO3, ZnO, MoS2 또는 WSe2 중 하나 이상의 복합체를 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은, 감지된 특정 화학 물질을 나타내는 데이터가 수신 장치에 의해 수신될 경우에 경고 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 감지된 특정 화학 물질에 대한 데이터가 수신 장치에 도달할 경우에, 이는 화학 물질의 양이 초과되었거나 제1 임계값보다 낮다는 것을 의미한다. 이는, 결국 감지 모듈이 위치하는 환경에서 사용자에게 잠재적 위험이 있음을 의미할 수 있다. 사용자에게 이러한 가능성을 경고하기 위해, 경고 신호가 발급될 수 있다. 예를 들어, 경고 신호는 수신 장치에 의해 발급될 수 있다. 경고 신호는 신호음, 예를 들어 경보와 같은 큰 음향일 수 있다. 경고 신호는 시각적 신호, 예를 들어 특정 색상의 점멸 광일 수 있다. 경고 신호는 비디오-음향 신호일 수 있다. 또한, 경고 신호는 수신 장치의 진동을 포함할 수 있다. 설정된 시간 간격 후에 경고 신호가 차단되지 않는 경우, 상기 방법은 수신 장치에 의해 선택된 전화 번호 또는 IP 주소를 호출하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 방법은, 한 세트의 감지 층을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 세트의 각각의 감지 층은 상기 세트의 다른 감지 층에 의해 감지된 특정 화학 물질과 상이한 특정 화학 물질을 감지하도록 구성된다. 바람직하게는, 상기 방법은, 감지될 특정 화학 물질을 선택하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 상기 방법은, 감지 층 세트로부터, 선택된 특정 화학 물질에 대한 감지 층을 선택하는 단계를 포함한다. 본 발명의 방법은, 화학 물질 하나 이상을 감지하는 데 사용될 수 있다. 복수의 특정 화학 물질을 감지하고, 각각의 감지된 특정 화학 물질을 나타내는 데이터를 발신하기 위해, 감지된 특정 화학 물질이 임계값 위 또는 아래에 있는 경우, 한 세트의 감지 층이 제공된다. 상기 세트의 각각의 감지 층은 상기 세트의 다른 감지 층에 의해 감지된 특정 화학 물질과 바람직하게는, 상이한 특정 화학 물질을 감지하도록 구성된다. 바람직하게는, 상기 세트의 각각의 감지 층에 대해, 임계값이 설정된다. 예를 들어, 세트가 N개의 감지 층을 포함하는 경우, N개의 임계값이 설정된다. N개 감지 층 세트의 i-번째 감지 층에 의해 감지된 특정 화학 물질의 양이 i-번째 임계값을 초과하거나 그 미만인 경우, 무선 송신기는 i-번째 감지 층에 의해 감지된 특정 화학 물질에 대한 데이터를 송신한다. 바람직하게는, N개의 임계값 중 일부는 조정 가능하다. 바람직하게는, N개의 임계값 모두는 조정 가능하다. 이러한 방식으로, 사용자의 요구를 위한 최적화된 감지 모듈이 형성될 수 있다.
바람직하게는, 한 세트의 감지 층을 제공하는 단계는, 상기 세트의 각각의 감지 층에 상기 감지 층에 의해 감지된 특정 화학 물질을 식별하는 기계 판독 가능 코드를 제공하는 단계를 포함한다. 어떤 특정 화학 물질이 어떤 세트의 감지 층에 의해 감지되는지를 쉽게 식별하거나, 상기 감지 층을 쉽게 식별하기 위해, 상기 세트의 일부 감지 층은 기계 판독 가능 코드를 포함한다. 아마도, 상기 세트의 모든 감지 층은 기계 판독 가능 코드를 포함한다. 기계 판독 가능한 표시는 바코드를 포함할 수 있다. 바코드는 선형 또는 일차원(1D) 바코드를 포함할 수 있다. 또한, 바코드는 매트릭스 코드 또는 이차원(2D) 바코드로 불리는 기하학적 패턴을 포함할 수 있다. 바코드는, 바코드를 갖는 감지 층에 의해 감지된 특정 화학 물질에 대한 데이터를 나타낸다.
한 세트의 감지 층을 제공하는 단계는, 상기 세트의 각각의 감지 층에 상기 감지 층에 의해 감지된 특정 화학 물질을 식별하는 인간 판독 가능 코드를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 감지 층에 의해 감지된 특정 화학 물질의 명칭이 감지 층 상에 기록될 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 방법은 수신 장치에 의해 기계 판독 가능 표시를 스캐닝하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 일차원 바코드는 바코드 판독기로 불리는 광학 스캐너에 의해 판독될 수 있다. 이차원 바코드는, 카메라를 포함하는 수신 장치 상의 애플리케이션 소프트웨어를 사용하여 판독되거나 분석될 수 있다. 이러한 특성을 갖는 수신 장치의 예는, 예를 들어 스마트폰이다.
바람직하게는, 상기 방법은 감지 층의 세트로부터 적어도 두 개의 감지 층을 선택하는 단계; 및 적어도 두 개의 감지 층을 동일한 기판 층에 부착하는 단계를 포함한다. 감지 모듈은, 예를 들어 동일한 무선 송신기, 또는 동일한 에너지원 또는 동일한 비-충전식 에너지 저장 유닛과 같이, 동일한 자원을 사용하여 여러 가지 상이한 특정 화학 물질을 감지할 수 있다. 이러한 방식으로, 감지 모듈은 비교적 작은 치수를 가지며, 비교적 저렴하다.
다른 양태에 따라, 본 발명은 환경에서 특정 화학 물질을 감지하기 위한 감지 모듈에 관한 것으로, 상기 특정 화학 물질을 감지하도록 구성된 감지 층을 포함한다. 감지 모듈은 감지 층에 부착된 기판 층을 추가로 포함할 수 있다. 기판 층은 무선 송신기를 포함할 수 있다. 기판 층은, 무선 송신기에 전기적으로 연결 가능하고 무선 송신기의 단일 활성화를 허용하기에 충분한 양의 에너지를 함유하도록 구성되는 비-충전식 에너지 저장 유닛을 포함할 수 있다. 감지 모듈은 또한, 감지 층에 의해 감지된 특정 화학 물질의 양이 제1 임계값을 초과하거나 그 미만이면, 무선 송신기를 비-충전식 에너지 저장 유닛에 연결함으로써 무선 송신기를 활성화시키도록 구성된 스위치를 포함할 수 있어서, 무선 송신기는 특정 화학 물질을 나타내는 데이터를 발신한다.
다른 양태에 따라, 본 발명은 환경에서 특정 화학 물질을 검출하기 위한 키트에 관한 것이다. 키트는, 각각의 감지 층이 특정 화학 물질을 감지하도록 구성되고 공통 베이스에 부착된 한 세트의 감지 층을 포함한다. 키트는 또한 기판 층을 포함할 수 있으며, 기판 층은 감지 모듈을 형성하기 위해 상기 세트의 감지 층 중 적어도 하나에 부착되도록 구성된다. 기판 층은 무선 송신기를 포함할 수 있다. 기판 층은, 무선 송신기에 전기적으로 연결 가능하고 무선 송신기의 단일 활성화를 허용하기에 충분한 양의 에너지를 함유하도록 구성되는 비-충전식 에너지 저장 유닛을 포함할 수 있다. 감지 모듈은 또한, 감지 층에 의해 감지된 특정 화학 물질의 양이 제1 임계값을 초과하거나 그 미만이면, 무선 송신기를 비-충전식 에너지 저장 유닛에 연결함으로써 무선 송신기를 활성화시키도록 구성된 스위치를 포함할 수 있어서, 무선 송신기는 감지된 특정 화학 물질을 나타내는 데이터를 발신한다. 키트는 또한, 무선 송신기에 의해 발신되는 데이터를 수신하도록 구성된 수신 장치를 포함할 수 있다.
감지 모듈 및 키트의 특징 및 장점은 본 발명의 방법의 설명을 참조하여 이미 상세히 설명되었으며, 여기에서는 반복되지 않는다.
바람직하게는, 무선 송신기는 트랜스폰더를 포함한다. 바람직하게는, 무선 송신기는 안테나를 포함한다. 바람직하게는, 트랜스폰더는 트랜스폰더 칩을 포함한다.
바람직하게는, 기판 층은 무선 송신기를 포함한 활성화 층, 및 비-충전식 에너지 저장 유닛을 포함한 에너지 층을 포함하며, 활성화 층 및 에너지 층은 서로에 대해 부착되고 전기적으로 연결된다. 바람직하게는, 기판 층은 다층이다. 다층식 기판 층의 각 층은 특정 기능을 갖는다. 에너지 층은 바람직하게는 무선 송신기에 에너지를 제공하기 위한 비-충전식 에너지 저장 유닛을 포함한다. 활성화 층은 바람직하게는 감지된 화학 물질에 대한 데이터를 발신하기 위한 무선 송신기를 포함한다. 상이한 층에서의 기능의 분리는 감지 모듈의 단순화된 제작으로 이어질 수 있다.
바람직하게는, 비-충전식 에너지 저장 유닛은 에너지를 저장하기 위한 커패시터를 포함한다. 바람직하게는, 커패시터는 삼층 구조를 포함한다.
바람직하게는, 감지 층은 감지 층을 덮는 보호 층을 포함한다.
바람직하게는, 기판 층은 에너지원을 포함한다. 바람직하게는, 에너지 층은 에너지원을 포함한다. 바람직하게는, 에너지원은 에너지 층에 통합된다. 바람직하게는, 에너지원은 비-충전식 에너지 저장 유닛을 충전하도록 구성된다.
바람직하게는, 에너지원은 압전 장치를 포함한다.
바람직하게는, 상기 세트의 각각의 감지 층은 감지 층에 의해 감지된 특정 화학 물질에 대한 정보를 포함하는 기계 판독 가능 코드를 포함한다. 바람직하게는, 상기 세트의 각각의 감지 층은 감지 층에 의해 감지된 특정 화학 물질에 대한 정보를 포함하는 인간 판독 가능 코드를 포함한다.
“에너지 저장 유닛”은 에너지를 저장하도록 구성된 유닛이다. 에너지 저장은 나중에 사용하기 위해 한 번에 생성된 에너지를 포착하는 것이다. 에너지를 저장하는 장치는 예를 들어 배터리일 수 있다. 에너지는 다수의 형태로 존재할 수 있지만, 본 맥락에서, 저장된 에너지는 바람직하게는 전자기 에너지 또는 전기화학 에너지이다. “비충전식” 에너지 저장 유닛은 한번 사용하고 폐기하도록 설계된 에너지 저장 유닛이다. 비충전식 에너지 저장 유닛은, 예를 들어 전기로 충전되고 재사용되어서는 안 된다.
“무선 송신기”는, 안테나로 신호를 전달하는 전자기파를 생성하는 전자 장치이다. 송신기 자체는 안테나에 인가되는 무선 주파수 교류를 생성할 수 있다. 이러한 교류에 의해 여기될 경우, 안테나는 전파와 같은 전자기파를 방출한다.
본 맥락에서 “층”은 적어도 10의 인자만큼 다른 두 치수보다 더 작은 두께를 갖는 재료의 시트를 정의한다. 바람직하게는, 다른 두 치수는 시트의 두께보다 큰 한 차수의 크기이다.
본 맥락에서 “가요성”은 힘이 인가될 경우에 파단 없이 형상을 변화시키는 층의 능력을 나타낸다.
화학 물질의 “감지”라는 단어는 화학 물질을 검출하거나 측정하거나, 또는 둘 다를 의미한다. 따라서, “감지”는 일반적으로, 감지 단계에서 센서의 출력이 디지털 또는 아날로그인 경우를 포함하여, 화학 물질에 대한 센서의 활성을 정의한다.
다음에서 “화학 물질”은 화학적 원소, 화학적 화합물 또는 합금과 같은 명확한 화학적 조성을 갖는 임의의 물질을 의미한다. 이는 분자를 포함할 수 있다.
본 텍스트에서, 동사 “포함하다” 및 “포함한다”는 동의어이며, 이들 모두는 특징의 비-포괄적 목록을 나타낸다. 동사 “구성하다”는 포괄적 목록을 나타낸다.
본 발명은 청구범위에 정의된다. 그러나, 아래에 비제한적인 예의 비-포괄적인 목록이 제공된다. 이들 실시예의 임의의 하나 이상의 특징부는 여기에 설명된 또 다른 실시예, 구현예 또는 양태의 임의의 하나 이상의 특징부와 조합될 수 있다.
실시예 1 Ex1: 환경에서 특정 화학 물질을 검출하는 방법으로서, 상기 방법은,
o 상기 특정 화학 물질을 감지하도록 구성된 감지 층을 제공하는 단계;
o 일회용 무선 송신기를 포함한 기판 층을 제공하는 단계;
o 감지 모듈을 형성하기 위해 상기 감지 층을 상기 기판 층에 부착하는 단계;
o 상기 감지 층에 의해 환경 내 상기 특정 화학 물질의 양을 감지하는 단계;
o 상기 특정 화학 물질의 양이 제1 임계값을 초과하거나 그 미만인 경우, 상기 감지된 특정 화학 물질을 나타내는 데이터를 상기 무선 송신기를 사용하여 수신 장치에 발신하는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 Ex2: Ex1에 있어서,
o 상기 감지된 특정 화학 물질을 나타낸 데이터를 처음으로 발신한 후 상기 감지 모듈을 폐기하는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 Ex3: Ex1 또는 Ex2에 있어서,
o 상기 감지 모듈의 최대 수명 범위를
■ 소정의 시간 간격의 만료;
■ 상기 감지된 특정 화학 물질을 나타낸 데이터를 처음으로 발신한 단계 중 가장 빠른 것으로 설정하는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 Ex4: Ex1 내지 Ex3 중 어느 하나에 있어서,
o 상기 감지 모듈에 에너지원을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 Ex5: Ex1 내지 Ex4 중 어느 하나에 있어서, 상기 기판 층을 제공하는 단계는,
o 가요성 기판 층을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 Ex6: Ex4 및 Ex5에 있어서,
o 상기 무선 송신기를 활성화시키기 위해 상기 가요성 기판 층의 기계적 변형에 의해 에너지를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 Ex7: Ex6에 있어서,
o 상기 생성된 에너지를 상기 무선 송신기에 공급하는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 Ex8: Ex1 내지 Ex7 중 하나 이상에 있어서, 상기 감지 층을 제공하는 단계는,
o 상기 감지 층을 보호 층으로 덮는 단계를 포함하되,
상기 방법은,
o 환경에서 상기 특정 화학 물질을 감지하는 단계 전에 상기 감지 층으로부터 상기 보호 층을 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 Ex9: Ex1 내지 Ex8 중 하나 이상에 있어서,
o 상기 특정 화학 물질의 제1 임계값을 설정하는 단계; 또는
o 상기 감지 층에서 상기 특정 화학 물질의 미리 설정된 제1 임계값을 수정하는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 Ex10: Ex1 내지 Ex9 중 하나 이상에 있어서,
o 상기 무선 송신기에 비-충전식 에너지 저장 유닛을 제공하는 단계;
o 상기 감지된 특정 화학 물질을 나타내는 데이터를 상기 무선 송신기를 사용하여 상기 수신 장치에 발신함으로써, 상기 비-충전식 에너지 저장 유닛을 고갈시키는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 Ex11: Ex1 내지 Ex10 중 하나 이상에 있어서,
o 상기 감지된 특정 화학 물질을 나타내는 데이터가 상기 수신 장치에 의해 수신될 경우에 경고 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 Ex12: Ex1 내지 Ex11 중 하나 이상에 있어서,
o 한 세트의 감지 층을 제공하되, 상기 세트의 각각의 감지 층은 상기 세트의 다른 감지 층에 의해 감지된 특정 화학 물질과 상이한 특정 화학 물질을 감지하도록 구성되는 단계;
o 감지될 소정의 특정 화학 물질을 선택하는 단계; 및
o 상기 감지 층의 세트로부터 상기 선택된 화학 물질을 감지하도록 구성된 감지 층을 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 Ex13: Ex12에 있어서, 상기 한 세트의 감지 층을 제공하는 단계는,
o 상기 세트의 각각의 감지 층에 상기 감지 층에 의해 감지된 상기 특정 화학 물질을 식별하는 기계 판독 가능 코드를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 Ex14: Ex13에 있어서,
o 상기 수신 장치에 의해 상기 기계 판독 가능 코드를 스캐닝하는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 Ex15: Ex12 내지 Ex14 중 하나 이상에 있어서,
o 상기 감지 층의 세트로부터 적어도 두 개의 감지 층을 선택하는 단계;
o 상기 적어도 두 개의 감지 층을 상기 동일한 기판 층에 부착하는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 Ex16: 환경에서 특정 화학 물질을 검출하는 감지 모듈로서, 상기 모듈은,
o 상기 특정 화학 물질을 감지하도록 구성된 감지 층;
o 상기 감지 층에 부착된 기판 층을 포함하되, 상기 기판 층은,
- 무선 송신기;
- 상기 무선 송신기에 전기적으로 연결 가능하고 상기 무선 송신기의 단일 활성화를 허용하기에 충분한 양의 에너지를 함유하도록 구성되는 비-충전식 에너지 저장 유닛을 포함하며,
o 상기 감지 모듈은 또한, 상기 감지 층에 의해 감지된 상기 특정 화학 물질의 양이 제1 임계값을 초과하거나 그 미만이면, 상기 무선 송신기를 상기 비-충전식 에너지 저장 유닛에 연결함으로써 상기 무선 송신기를 활성화시키도록 구성된 스위치를 포함하여, 상기 무선 송신기가 상기 감지된 특정 화학 물질을 나타내는 데이터를 발신하도록 하는, 모듈.
실시예 Ex16: Ex15에 있어서, 상기 무선 송신기는 트랜스폰더를 포함하는, 감지 모듈.
실시예 Ex17: Ex15 또는 Ex16에 있어서, 상기 기판 층은 상기 무선 송신기를 포함한 활성화 층, 및 상기 비-충전식 에너지 저장 유닛을 포함한 에너지 층을 포함하며, 상기 활성화 층 및 에너지 층은 서로에 대해 부착되고 전기적으로 연결되는, 감지 모듈.
실시예 Ex18: Ex15 내지 Ex17 중 하나 이상에 있어서, 상기 비-충전식 에너지 저장 유닛은 에너지를 저장하기 위한 커패시터를 포함하는, 감지 모듈.
실시예 Ex19: Ex15 내지 Ex18 중 하나 이상에 있어서, 상기 감지 층은,
o 상기 감지 층을 덮는 보호 층을 포함하는, 감지 모듈.
실시예 Ex20: Ex15 내지 Ex19 중 하나 이상에 있어서, 상기 기판 층은 에너지원을 포함하는, 감지 모듈.
실시예 Ex21: Ex15 내지 Ex20 중 하나 이상에 있어서, 상기 에너지원은 압전 장치를 포함하는, 감지 모듈.
실시예 Ex22: 환경에서 화학 물질을 검출하기 위한 키트로서, 상기 키트는,
o 공통 베이스에 부착된 한 세트의 감지 층으로서, 상기 세트 각각의 감지 층은 특정 화학 물질을 감지하도록 구성되는, 감지 층 세트;
o 감지 모듈을 형성하기 위해 상기 세트의 감지 층 중 적어도 하나에 부착되도록 구성된 기판 층을 포함하되, 상기 기판 층은,
- 무선 송신기;
- 상기 무선 송신기에 전기적으로 연결 가능하고 상기 무선 송신기의 단일 활성화를 허용하기에 충분한 양의 에너지를 함유하도록 구성되는 비-충전식 에너지 저장 유닛을 포함하며,
o 상기 감지 모듈은 또한, 상기 감지 층에 의해 감지된 상기 특정 화학 물질의 양이 제1 임계값을 초과하거나 그 미만이면, 상기 무선 송신기를 상기 비-충전식 에너지 저장 유닛에 연결함으로써 상기 무선 송신기를 활성화시키도록 구성되어 상기 무선 송신기가 상기 감지된 특정 화학 물질의 양을 나타내는 데이터를 발신하도록 하는 스위치; 및
o 상기 무선 송신기에 의해 발신되는 상기 데이터를 수신하도록 구성된 수신 장치를 포함하는, 키트.
실시예 Ex23: Ex22에 있어서, 상기 무선 송신기는 트랜스폰더를 포함하는, 키트.
실시예 Ex24: Ex22 또는 Ex23에 있어서, 상기 기판 층은 상기 무선 송신기를 포함한 활성화 층, 및 상기 비-충전식 에너지 저장 유닛을 포함한 에너지 층을 포함하며, 상기 활성화 층 및 에너지 층은 서로에 대해 부착되고 전기적으로 연결되는, 키트.
실시예 Ex25: Ex22 내지 Ex24 중 하나 이상에 있어서, 상기 비-충전식 에너지 저장 유닛은 에너지를 저장하기 위한 커패시터를 포함하는, 키트.
실시예 Ex26: Ex22 내지 Ex25 중 하나 이상에 있어서, 상기 감지 층은,
o 상기 감지 층을 덮는 보호 층을 포함하는, 키트.
실시예 Ex27: Ex22 내지 Ex26 중 하나 이상에 있어서, 상기 기판 층은 에너지원을 포함하는, 키트.
실시예 Ex28: Ex22 내지 Ex27 중 하나 이상에 있어서, 상기 에너지원은 압전 장치를 포함하는, 키트.
실시예 Ex29: Ex22 내지 Ex28 중 하나 이상에 있어서, 상기 세트의 각각의 감지 층은 상기 감지 층에 의해 감지된 상기 특정 화학 물질에 대한 정보를 포함하는 기계 판독 가능 표시를 포함하는, 키트.
이제, 실시예가 도면을 참조하여 추가로 설명될 것이다.
- 도 1은 본 발명의 감지 모듈의 가능한 용도의 개략도이다.
- 도 2는 부분적으로 분해된 구성에서 본 발명의 감지 모듈의 개략적인 상부도이다.
- 도 3은 도 3의 감지 모듈의 보다 상세한 도면이다.
- 도 4는 도 2 및 도 3의 감지 모듈의 일부분의 상부도이다.
- 도 5는 도 2 및 도 3의 감지 모듈의 상이한 부분의 상부도이다.
- 도 6은 본 발명의 감지 모듈의 상이한 구현예의 상부도이다.
- 도 7은 상이한 구성에서 도 6의 감지 모듈의 상부도이다.
- 도 8은 본 발명의 방법에 따라 작동하는 도 6 및 도 7의 감지 모듈의 상부도이다.
- 도 9는 본 발명에 따라 실현된 키트이다.
환경에서 화학 물질의 존재를 검출하기 위한 감지 모듈이 도 1에 나타내고 1로 표시된다. 감지 모듈(1)은 가요성 방식으로 사용자(2) 주위의 실내 및 실외 환경 공기질 점검을 위해 사용될 수 있다.
이를 위해, 감지 모듈(1)은 임의의 아이템, 표면 또는 객체 상에 부착될 수 있다. 접착제 결합, 벨크로 또는 블루-택 패스너 또는 기타(도면에 도시되지 않음)에 의해 부착이 이루어질 수 있다. 감지 모듈은 무선 송신기(3)를 포함한다. 바람직하게는, 감지 모듈(1)은 개인 영역 네트워크(PAN)에 통합된다. PAN 또는 임의의 다른 네트워크에 의해, 감지 모듈(1)은, 화학 물질이 감지 모듈의 주위에 존재하거나, 미리 설정된 임계값 초과 또는 미만으로 존재하는 경우, 사용자(2)에게 경고할 수 있는 스마트폰, 스마트워치 또는 스마트 공기 정화기와 같은 스마트 장치(4)에 연결될 수 있다.
감지 모듈(1)은 이하에서 자세히 설명되는 바와 같이 일회용 감지 모듈(1)이다.
이제 도 2를 참조하면, 감지 모듈(1)은 기판 층(200) 및 적어도 하나의 감지 층(300)을 포함한다. 기판 층(200) 및 감지 층(300)은 시트형이고, 바람직하게는 동일한 치수 및 기하학적 형상을 갖는다. 바람직하게는, 상부도에서, 기판 층(200) 및 감지 층(300)은 실질적으로 직사각형이다. 바람직하게는, 기판 층(200) 및 감지 층(300)은, 기판 층이 기판 층의 상부에 부착되도록, 서로 접착되거나 그 반대이다. 바람직하게는, 이들의 치수는 40 mm x 40 mm x 3 mm이며, 여기서 최소 치수는 그들의 두께이다.
기판 층(200)은 임의의 아이템, 표면 또는 객체에 부착되도록 그 표면 중 하나 상에 (도면에 도시되지 않은) 접착 층을 포함할 수 있고, 이는 감지 층(300)에 부착된 표면에 대향한다. 감지 층(300)은 또한 기판 층(200)에 접착하기 위해 그 표면 중 하나 상에 접착 층을 포함할 수 있다. 기판 층(200)과 감지 층(300) 사이의 연결은, 전기 전도성 연결이 두 개의 층 사이에 확립되도록 한다.
명료성을 위해 감지 모듈(1)을 형성하는 두 층(200, 300)이 서로로 분리된 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 감지 층(300) 및 기판 층(200) 둘 다는 감지 층 및 기판 층이 함께 고착되어야 하는 방식을 미리 정의하는 “둥근” 모서리(201) 및 “절단” 모서리(301)를 포함한다. 두 층(200, 300)에서 동일한 모서리(201 및 301)를 일치시킴으로써, 사용자는 기판 층(200)과 감지 층(300)을 함께 정확하게 부착할 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 기판 층(200)은 활성화 층(210) 및 에너지 층(220)을 포함한다. 활성화 층(210) 및 에너지 층(220)은, 두 개의 층(210, 220) 사이의 전기적 연결이 존재하는 방식으로 서로 부착된다. 활성화 층(210) 및 에너지 층(220)은 다른 하나의 상부에 있다.
활성화 층(210) 및 에너지 층(220)은 도 4에 보다 상세하게 도시되어 있다. 활성화 층(210)은 가요성 플라스틱 기판(211)을 포함한다. 가요성 플라스틱 기판(211) 상에, 무선 송신기(3)가 형성된다. 무선 송신기(3)는 트랜스폰더(212)를 포함할 수 있다. 트랜스폰더는 결합 안테나(212a) 및 트랜스폰더 칩(212b)을 포함한다. 트랜스폰더(212)는 와이어(214)를 통해 스위치(215)에 연결된다.
에너지 층(220)은 에너지원을 포함한다. 에너지원은 압전 나노복합체 층(222)을 포함한다. 압전 나노복합체 층(222)은 두 개의 가요성 금속-코팅된 플라스틱 기판(221) 사이에 위치한 BaTiO3, ZnO, MoS2 또는 WSe2의 복합체로 만들어진 층에 의해 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의해, 에너지 층(220)은 기계적 변형으로부터 전기 에너지를 발생시킬 수 있다. 임의의 아이템, 표면 또는 객체 상에 감지 모듈(1)을 부착하는 과정에서, 에너지 모듈(1), 및 결국 에너지 층(220)은 아마도 구부러지고 전기 에너지가 생성될 수 있다. 기계적 변형에 의해 발생된 에너지를 저장하기 위해, 에너지 층(220)은 가요성 커패시터(223)를 추가로 포함한다. 가요성 커패시터(223)는 바람직하게는 유전체 층으로서 ZrO2를 갖는 나일론 필름 또는 폴리에텐 나프탈레이트 기판의 층을 포함한다. 이에 따라, 에너지 층(220)은 일반적으로 약 1.5~2 볼트 및 150~250 나노암페어의 출력을 생성할 수 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 감지 층(300)은 투명하고 가요성인 플라스틱 기판(310), 및 화학 물질을 측정하거나 검출하도록 구성된 센서(320)를 포함한다. 센서(320)는 일반적으로 잉크 인쇄, 스퍼터링 또는 기상 증착에 의해 기판(310)에 적용된다. 바람직하게는, 감지 층(300) 상의 주어진 공간 양에 따라 여러 개의 센서(320)가 기판(310)에 적용될 수 있다.
도 6에 도시된 구현예에서, 감지 모듈(1)은 동일한 기판 층(200)에 부착된 여러 감지 층(300)을 포함한다. 바람직하게는, 각각의 감지 층(300)은 상이한 화학 물질을 감지하도록 구성된다. 도시된 구현예에서, 기판 층(200)은 네 개의 감지 층(300)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 감지 층(300)은 서로의 상부에 부착될 수 있지만, 각각의 감지 층(300)은 기판(310) 내에 절개부(323)를 포함하여, 아래에 있는 층의 센서(320)가 중첩 감지 층(300)의 기판(310)에 의해 덮이지 않고 결과적으로 모든 센서(320)가 상이한 화학 물질을 적절하게 측정하고 모니터링할 수 있다는 것을 보장할 수 있다. 예를 들어, 도 6에서, 네 개의 상이한 감지 층(300)이 존재할 수 있으며, 이는 네 개의 상이한 오염원과 같은 네 개의 상이한 화학 물질을 검출할 수 있다.
바람직하게는, 각각의 센서(320)에 임계값이 연관된다. 임계값은 센서에 의해 측정된 화학 물질을 지칭한다.
감지 층(300)에 존재하는 센서(320)는, 예를 들어 탄소 나노튜브 센서 또는 금속 산화물 센서일 수 있다. 상이한 화학 물질용 센서는 또한, 동일한 감지 층(300)의 동일한 기판(310)에 적용될 수 있으며, 이에 의해 각각의 개별 센서는 특정 오염원 및 대응하는 임계값 수준을 담당할 수 있다.
센서(320)는, 예를 들어 OR-회로에 의해 기판 층(200)의 스위치(215) 및 감지 층(300)의 접촉 영역(330)과 전기적으로 상호 연결된다.
다른 센서(도면에 미도시)는, 가요성 플라스틱 기판(310) 내로 통합된다면, UV 광, 온도에 반응하는 바이오센서(들)와 같이, 감지 층(300)의 기판(310) 상에 위치할 수 있다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 감지 층(300)의 센서(320)는 보호 필름(350)에 의해 밀봉될 수 있다. 이에 의해, 센서(320)는 보호 필름(350)에 의해 보호될 수 있다. 또한, 센서(320)가 보호 필름(350)에 의해 덮일 경우, 화학 물질의 측정이 가능하지 않다. 따라서, 감지 모듈(1)은 의도하지 않은 측정으로부터 안전하고, 보호 필름(350)이 제거될 경우에만 화학 물질(들)을 모니터링할 수 있다.
각각의 감지 층(300)은, 예를 들어 보호 필름(350) 상에 임프린트될 수 있는 QR 코드(340)를 포함할 수 있다(도 6 및 도 8 참조). 센서(320)의 사양 정보, 및 센서에 의해 검출된 화학 물질의 유형에 대한 정보는 QR 코드(340)에 포함될 수 있다. 대안적인 구현예에서, QR 코드(340)는 감지 모듈(1)의 다른 스캔 가능한 영역 상에 임프린트된다.
감지 모듈(1)은 도 9에 나타낸 바와 같이 키트(100)를 사용하여 형성될 수 있다.
키트(100)는, 동일한 기판(120) 상에 복수의 감지 층(300)을 포함하는 스티커 세트(110)를 포함할 수 있다. 동일한 기판(120) 내의 스티커 세트는 또한, 복수의 기판 층(200)을 포함한다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 모든 층(200,300)이 기판(120), 예를 들어 접합지 상에 고착되어 있다.
각각의 감지 층(300)은 바람직하게는, 감지하도록 구성된 화학 물질을 나타내기 위한 QR 코드(340)를 포함한다. 사용자는 자신의 특정 상황에 적합한 개별 감지 모듈(1)을 생성할 수 있다.
이러한 방식으로, 사용자는 하나 이상의 선택된 감지 층(300)을 제거하고 베이스 층(200)의 상부에 이를 고착시킬 수 있으며, 기판(120)으로부터 또한 제거된다. 몇몇 감지 층(300)은 기판 층(200)의 상부에서 서로 위에 고착될 수 있다. 스티커 세트(110)로부터 원하는 감지 층(300)을 선택하기 위해, 사용자는, QR 코드(340)를 스캔하여 관심 화학 물질에 대한 원하는 센서(320)를 찾을 수 있다.
네 개의 상이한 감지 층(300)을 포함하는 키트(100)로부터 생성된 감지 모듈(1)이 도 8에 나타나 있다.
감지 모듈(1)의 기능은 다음과 같다.
감지 모듈(1)은 이미 제공되거나, 키트(100)로부터 적절한 감지 층(300)을 선택함으로써 사용자에 의해 생성된다. 그 다음, 선택된 감지 층(300)이 기판 층(200)에 부착된다.
센서 모듈(1)을 활성화하기 위해, 보호 필름(350)이 제거된다.
센서 모듈(1)은 구성될 필요가 있을 수 있다. 구성은 QR 코드(340)를 판독하는 스마트 장치(4)를 사용하여 수행될 수 있다. 스마트 장치는, 예를 들어 감지 모듈(1)에 존재하는 각각의 센서(320)에 대한 임계값을 설정할 수 있다.
감지 모듈(1)의 구성 후, 사용자는 임의의 환경을 선택할 수 있고, 여기서 사용자는 특정 화학 물질(선택된 감지 층에 의해 측정됨)의 존재를 검출하기 위해 공기를 모니터링하고 임의의 물품, 표면 또는 객체에 센서 모듈(1)을 고착하고자 한다. 스마트 장치(4)는, 감지 모듈(1)에 의해 발신된 신호(6)(도 1 및 도 8에 개략적으로 도시됨)를 수신하도록 구성된다.
보호 필름(350)을 떼어냄으로써, 감지 모듈(1)이 활성화되고 센서(320)는 선택된 화학 물질의 존재 및 양을 측정하기 시작한다. 특정 시점에, 오염 물질과 같은 특정 화학 물질이 스마트 장치(4)에 의해 설정된 임계값을 초과하는 양으로 검출되는 경우, 감지 모듈(1)에 의해 사용자의 스마트 장치(4)에 경고 신호(6)가 발신된다. 이는 도 8 및 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 도 8에는, 스마트워치, 스마트폰 또는 스피커와 같은 몇몇 스마트 장치(4)가 도시되어 있다.
신호(6)를 스마트 장치(4)로 발신하기 위해, 송신기(3)가 사용된다. 센서(320)에 의해 측정된 바와 같이 임의의 화학 물질에 대해 선택된 임계값에 도달할 경우, 스위치(215)는 폐쇄된다. 스위치(215)가 폐쇄될 경우, 에너지 층(220)은 에너지원에 의해 이전에 충전된 커패시터(223)에 저장된 에너지를 활성화 층(210)에 공급한다. 커패시터(223)로부터 나오는 에너지는 트랜스폰더(212)의 안테나(212a)를 활성화시키고 따라서 경보 신호(6)를 발신하기에 충분하다.
이에 따라, 감지 모듈(1)은 임의의 외부 전력 공급부에 의존하지 않고, 충전될 필요가 없으며, 따라서 보다 유연한 방식으로 사용될 수 있다.
커패시터(223)가 재충전가능하지 않다는 사실로 인해, 신호가 안테나(212a)에 의해 발신된 후의 감지 모듈(1)은 재사용 가능하지 않다. 따라서, 감지 모듈은 바람직하게는 폐기된다. 감지 모듈(1)은 실제로 일회용이며, 신호가 스마트 장치(4)로 발신되는 순간까지, 및 이 순간을 포함하여 사용될 수 있다.
알러지 및 호흡기 반응의 효과 및 영향은 사람마다 다르므로, 모니터링된 공기 오염원의 임계값 수준은 연결된 스마트 장치를 통해 사용자의 특정 요건에 맞게 사용자에 의해 조정될 수 있다. 이에 따라, 감지 모듈은 일회용으로 설정되고, (사용자에 대해) 유해한 화학 물질이 검출되는 경우 사용자에게 경고 신호를 보낸 후 그 기능을 수행하였다. 그 결과, 사용자는 대기 오염으로 인한 향후 알러지 반응 또는 추가 건강 결과를 피할 수 있다.
본 설명 및 첨부된 청구범위의 목적을 위해, 달리 표시된 경우를 제외하고, 양, 수량, 백분율 등을 표현하는 모든 수는 모든 경우에 용어 “약”에 의해 수정된 것으로 이해되어야 한다. 또한, 모든 범위는 개시된 최대 및 최소 지점을 포함하고, 본원에서 구체적으로 열거될 수 있거나 열거되지 않을 수 있는 임의의 중간 범위를 그 안에 포함한다. 따라서, 이러한 맥락에서, 숫자 A는 A ± A의 10%로서 이해된다. 이러한 맥락에서, 숫자 A는 숫자 A가 수정하는 특성의 측정을 위한 일반적인 표준 오차 내에 있는 수치 값을 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 첨부된 청구범위에 사용된 일부 경우에, A가 벗어나는 양이 청구된 발명의 기본 및 신규한 특징(들)에 실질적으로 영향을 미치지 않는다면, 숫자 A는 위에서 열거된 백분율만큼 벗어날 수 있다. 또한, 모든 범위는 개시된 최대 및 최소 지점을 포함하고, 본원에서 구체적으로 열거될 수 있거나 열거되지 않을 수 있는 임의의 중간 범위를 그 안에 포함한다.

Claims (15)

  1. 환경에서 특정 화학 물질을 검출하는 방법으로서, 상기 방법은,
    o 상기 특정 화학 물질을 감지하도록 구성된 감지 층을 제공하는 단계;
    o 일회용 무선 송신기를 포함한 기판 층을 제공하는 단계;
    o 감지 모듈을 형성하기 위해 상기 감지 층을 상기 기판 층에 부착하는 단계;
    o 상기 감지 층에 의해 환경 내 상기 특정 화학 물질의 양을 감지하는 단계; 및
    o 상기 특정 화학 물질의 양이 제1 임계값을 초과하거나 그 미만인 경우, 상기 감지된 특정 화학 물질을 나타내는 데이터를 상기 무선 송신기를 사용하여 수신 장치에 발신하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    o 상기 감지된 특정 화학 물질을 나타낸 데이터를 처음으로 발신한 후 상기 감지 모듈을 폐기하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    o 상기 감지 모듈의 최대 수명 범위를
    ■ 소정의 시간 간격의 만료;
    ■ 상기 감지된 특정 화학 물질을 나타낸 데이터를 처음으로 발신한 단계 중 가장 빠른 것으로 설정하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    o 상기 감지 모듈에 에너지원을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 층을 제공하는 단계는,
    o 가요성 기판 층을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 제4항 및 제5항에 있어서,
    o 상기 무선 송신기를 활성화시키기 위해 상기 가요성 기판 층의 기계적 변형에 의해 에너지를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 하나 이상의 항에 있어서, 상기 감지 층을 제공하는 단계는,
    o 상기 감지 층을 보호 층으로 덮는 단계를 포함하되,
    상기 방법은,
    o 환경에서 상기 특정 화학 물질을 감지하는 단계 전에 상기 감지 층으로부터 상기 보호 층을 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 하나 이상의 항에 있어서,
    o 상기 특정 화학 물질의 제1 임계값을 설정하는 단계; 또는
    o 상기 감지 층에서 상기 특정 화학 물질의 미리 설정된 제1 임계값을 수정하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 하나 이상의 항에 있어서,
    o 상기 무선 송신기에 비-충전식 에너지 저장 유닛을 제공하는 단계;
    o 상기 감지된 특정 화학 물질을 나타내는 데이터를 상기 무선 송신기를 사용하여 상기 수신 장치에 발신함으로써, 상기 비-충전식 에너지 저장 유닛을 적어도 부분적으로 고갈시키는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 하나 이상의 항에 있어서,
    o 상기 감지된 특정 화학 물질을 나타내는 데이터가 상기 수신 장치에 의해 수신될 경우에 경고 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 하나 이상의 항에 있어서,
    o 한 세트의 감지 층을 제공하되, 상기 세트의 각각의 감지 층은 상기 세트의 다른 감지 층에 의해 감지된 특정 화학 물질과 상이한 특정 화학 물질을 감지하도록 구성되는 단계;
    o 감지될 소정의 특정 화학 물질을 선택하는 단계;
    o 상기 감지 층의 세트로부터 상기 선택된 화학 물질을 감지하도록 구성된 감지 층을 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    o 상기 감지 층의 세트로부터 적어도 두 개의 감지 층을 선택하는 단계;
    o 상기 적어도 두 개의 감지 층을 상기 동일한 기판 층에 부착하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 환경에서 특정 화학 물질을 검출하는 감지 모듈로서, 상기 모듈은,
    o 상기 특정 화학 물질을 감지하도록 구성된 감지 층;
    o 상기 감지 층에 부착된 기판 층을 포함하되, 상기 기판 층은,
    - 무선 송신기;
    - 상기 무선 송신기에 전기적으로 연결 가능하고 상기 무선 송신기의 단일 활성화를 허용하기에 충분한 양의 에너지를 함유하도록 구성되는 비-충전식 에너지 저장 유닛을 포함하며,
    o 상기 감지 모듈은 또한, 상기 감지 층에 의해 감지된 상기 특정 화학 물질의 양이 제1 임계값을 초과하거나 그 미만이면, 상기 무선 송신기를 상기 비-충전식 에너지 저장 유닛에 연결함으로써 상기 무선 송신기를 활성화시키도록 구성된 스위치를 포함하여, 상기 무선 송신기가 상기 감지된 특정 화학 물질을 나타내는 데이터를 발신하도록 하는, 모듈.
  14. 환경에서 화학 물질을 검출하기 위한 키트로서, 상기 키트는,
    o 공통 베이스에 부착된 한 세트의 감지 층으로서, 상기 세트의 각각의 감지 층은 특정 화학 물질을 감지하도록 구성되는, 감지 층 세트;
    o 감지 모듈을 형성하기 위해 상기 세트의 감지 층 중 적어도 하나에 부착되도록 구성된 기판 층을 포함하되, 상기 기판 층은,
    - 무선 송신기;
    - 상기 무선 송신기에 전기적으로 연결 가능하고 상기 무선 송신기의 단일 활성화를 허용하기에 충분한 양의 에너지를 함유하도록 구성되는 비-충전식 에너지 저장 유닛을 포함하며,
    o 상기 감지 층에 의해 감지된 상기 특정 화학 물질의 양이 제1 임계값을 초과하거나 그 미만이면, 상기 무선 송신기를 상기 비-충전식 에너지 저장 유닛에 연결함으로써 상기 무선 송신기를 활성화시키도록 구성되어 상기 무선 송신기가 상기 감지된 특정 화학 물질을 나타내는 데이터를 발신하도록 하는 스위치를 더 포함하는 상기 감지 모듈; 및
    o 상기 무선 송신기에 의해 발신되는 상기 데이터를 수신하도록 구성된 수신 장치를 포함하는, 키트.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 기판 층은 상기 무선 송신기를 포함한 활성화 층, 및 상기 비-충전식 에너지 저장 유닛을 포함한 에너지 층을 포함하며, 상기 활성화 층 및 에너지 층은 서로에 대해 부착되고 전기적으로 연결되는, 감지 모듈.
KR1020227042624A 2020-05-07 2021-04-15 환경 내 화학 물질을 검출하기 위한 방법, 감지 모듈 및 키트 KR20230008788A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20173541.2 2020-05-07
EP20173541 2020-05-07
PCT/EP2021/059804 WO2021223972A1 (en) 2020-05-07 2021-04-15 A method, a sensing module and a kit to detect a chemical substance in an environment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230008788A true KR20230008788A (ko) 2023-01-16

Family

ID=70617024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227042624A KR20230008788A (ko) 2020-05-07 2021-04-15 환경 내 화학 물질을 검출하기 위한 방법, 감지 모듈 및 키트

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230204556A1 (ko)
EP (1) EP4147042A1 (ko)
JP (1) JP2023524396A (ko)
KR (1) KR20230008788A (ko)
CN (1) CN115552240A (ko)
WO (1) WO2021223972A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11965663B2 (en) * 2021-05-03 2024-04-23 Copeland Lp Refrigerant leak sensor with extended life

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5970393A (en) * 1997-02-25 1999-10-19 Polytechnic University Integrated micro-strip antenna apparatus and a system utilizing the same for wireless communications for sensing and actuation purposes
US7081693B2 (en) * 2002-03-07 2006-07-25 Microstrain, Inc. Energy harvesting for wireless sensor operation and data transmission
EP1844299B1 (en) * 2005-01-25 2011-10-05 Nxp B.V. A sensor circuit array, a control device for operating a sensor circuit array and a sensor system
US8736452B1 (en) * 2006-09-28 2014-05-27 Louisiana Tech University Research Foundation; A Division Of Louisiana Tech University Foundation, Inc. Transmission delay based RFID tag
US8477029B2 (en) * 2008-10-23 2013-07-02 Whirlpool Corporation Modular attribute sensing device
US8715576B2 (en) * 2010-11-29 2014-05-06 The Invention Science Fund I, Llc Material, system, and method that provide indication of a breach

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023524396A (ja) 2023-06-12
US20230204556A1 (en) 2023-06-29
EP4147042A1 (en) 2023-03-15
CN115552240A (zh) 2022-12-30
WO2021223972A1 (en) 2021-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7688198B2 (en) Apparatus and method for monitoring hazardous materials in a processing or other environment
EP3211416B1 (en) A battery-powered, wireless gas sensing unit
US9767656B2 (en) Environmental data collection
Malinowski et al. CargoNet: a low-cost micropower sensor node exploiting quasi-passive wakeup for adaptive asychronous monitoring of exceptional events
US7387010B2 (en) Sensor arrangement having sensor array provided on upper portion of a container
US7378954B2 (en) Safety indicator and method
US10379072B2 (en) Multiple detector apparatus and method for monitoring an environment
US8051721B2 (en) Shock sensor system and method
KR20230008788A (ko) 환경 내 화학 물질을 검출하기 위한 방법, 감지 모듈 및 키트
JP2006266878A (ja) 衝撃検知用センサノード
US11961384B2 (en) Device for sensing the activity of people or the status of infrastructures or objects influenced by people
US20200007741A1 (en) Detection system and method
US20070279220A1 (en) Multiple article locating system and associated method
ATE551428T1 (de) Polymermembranen zur verwendung in elektrochemischen sensoren
WO2006015197A1 (en) Quality assurance system and method
US9923588B2 (en) Wireless piezoelectric indicator
SE526204C2 (sv) Mätanordning för tillståndskontroll vid rondering
JP2007249501A (ja) ポータブル型ガス警報器
JP4739997B2 (ja) ポータブル型ガス警報器
NL1021562C2 (nl) Zelfstandig werkende inrichting voor het geven van informatie inzake luchtkwaliteit.
US20240070428A1 (en) Tracking tags
JP2006058263A (ja) 生体情報測定装置およびプログラム
WO2020242722A1 (en) Detector for air-borne gases
JP2009193113A (ja) 物体検出装置
TWM473187U (zh) 脈搏及體溫即時手機傳輸系統