LT6821B - Dujų jutiklis su talpinio mikromontuojamo ultragarso keitiklio struktūra ir funkciniu polimero sluoksniu - Google Patents
Dujų jutiklis su talpinio mikromontuojamo ultragarso keitiklio struktūra ir funkciniu polimero sluoksniu Download PDFInfo
- Publication number
- LT6821B LT6821B LT2019061A LT2019061A LT6821B LT 6821 B LT6821 B LT 6821B LT 2019061 A LT2019061 A LT 2019061A LT 2019061 A LT2019061 A LT 2019061A LT 6821 B LT6821 B LT 6821B
- Authority
- LT
- Lithuania
- Prior art keywords
- cmut
- gas
- gas sensor
- sensor
- membrane
- Prior art date
Links
- 229920001002 functional polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 87
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 38
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 22
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 17
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 125000000879 imine group Chemical group 0.000 claims description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 5
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 25
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 14
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 13
- 239000008204 material by function Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 19
- 230000008859 change Effects 0.000 description 15
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 14
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 12
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 4
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003380 quartz crystal microbalance Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-M Carbamate Chemical compound NC([O-])=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241000218202 Coptis Species 0.000 description 1
- 235000002991 Coptis groenlandica Nutrition 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- UFULAYFCSOUIOV-UHFFFAOYSA-N cysteamine Chemical compound NCCS UFULAYFCSOUIOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229920006334 epoxy coating Polymers 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 229960003151 mercaptamine Drugs 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- -1 siloxanes Chemical class 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
-
- 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
- G01N29/022—Fluid sensors based on microsensors, e.g. quartz crystal-microbalance [QCM], surface acoustic wave [SAW] devices, tuning forks, cantilevers, flexural plate wave [FPW] devices
-
- 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
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/24—Probes
- G01N29/2406—Electrostatic or capacitive probes, e.g. electret or cMUT-probes
-
- 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
- G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/4454—Signal recognition, e.g. specific values or portions, signal events, signatures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
- G01N5/02—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by absorbing or adsorbing components of a material and determining change of weight of the adsorbent, e.g. determining moisture content
-
- 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
- G01N2291/01—Indexing codes associated with the measuring variable
- G01N2291/014—Resonance or resonant frequency
-
- 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
- G01N2291/01—Indexing codes associated with the measuring variable
- G01N2291/015—Attenuation, scattering
-
- 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
- G01N2291/021—Gases
-
- 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
- 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
- G01N2291/0257—Adsorption, desorption, surface mass change, e.g. on biosensors with a layer containing at least one organic compound
-
- 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
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/02809—Concentration of a compound, e.g. measured by a surface mass change
-
- 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
- G01N2291/10—Number of transducers
- G01N2291/101—Number of transducers one transducer
-
- 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
- G01N2291/10—Number of transducers
- G01N2291/106—Number of transducers one or more transducer arrays
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Išradimas yra gravimetrinis dujų jutiklis skirtas neorganinių rūgščiųjų dujų, tokių kaip sieros dvideginis ir anglies dvideginis, selektyviam aptikimui dujų mišinyje, neapribojant galimybių panaudoti ir su kitomis dujomis. Jutiklį sudaro talpinio mikromontuojamo ultragarsinio keitiklio (CMUT) struktūra ir funkcinė medžiaga. Žinomi išradimų patentai yra artimi šiam sprendimui tuo, kad remiasi CMUT struktūros rezonansinio dažnio pokyčių matavimu. Tačiau tam, kad selektyviai aptikti skirtingas dujas, reikalinga naudoti skirtingas funkcines medžiagas. Šis išradimas remiasi specifines savybes turinčių funkcinių polimerų naudojimu, pavyzdžiui, mPEI (metiliuotas polietileniminas), neapribojant galimybių naudoti ir kitus tinkamas savybes turinčius polimerus. Sprendžiama problema: tikslesnis, greitesnis ir efektyvesnis dujų aptikimas ir koncentracijos matavimas. Išradime naudojamas kryžminis jutiklio selektyvumas skirtingoms dujoms, pasiekiamas atsisakant jutiklio modifikavimo skirtingomis medžiagomis, vietoj to panaudojant sudėtingesnį detektoriaus dinaminių parametrų matavimą. CMUT struktūra modifikuojama funkcine medžiaga. Dėl sąveikos su dujomis keičiasi funkcinės medžiagos fizinės savybės (masė, elastingumo modulis), dėl ko keičiasi CMUT membranos apkrovimo parametrai, kurie yra matuojami. Išradimas gali būti pritaikomas kalnakasybos kompanijoms, plačiam buitinių vartotojų ratui.
Description
TECHNIKOS SRITIS
Išradimas susijęs su medžiagų jutikliais, o tiksliau su gravimetriniais dujų jutikliais ir matuokliais, kurie turi rezonatorius su funkciniais polimerais modifikuotu paviršiumi, reaguojančiu su tikslinėmis dujų molekulėmis ir keičiančiu rezonatoriaus dinamines savybes.
TECHNIKOS LYGIS
Šiuo metu mikroelektromechaninės sistemos (MEMS) yra naudojamos kaip rezonansiniai, akustiniai, gravimetriniai cheminiai arba biocheminiai jutikliai. Talpinis mikromontuojamas ultragarso keitiklis (angį.Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer, CMUT) yra sudarytas iš celių, kurios yra kondensatoriai su viena judančia plokštele (membrana), atskirta nuo struktūrinio pagrindo vakuumo tarpeliu ir izoliuojančiais laikikliais. Naudojamos diskinės, keturkampės ar daugiakampės formos membranos. Keitiklio pagrindinė struktūra suformuota ant silicio ar kitos medžiagos plokštelės, kuri naudojama kaip apatinis elektrodas; viršutinis elektrodas mechaniškai sutapdinamas su judančia plokštele. Prie elektrodų prijungus įtampą, judanti plokštelė dėl kuloninės sąveikos įlinksta į pagrindo pusę. Judančios plokštelės vibravimas gali būti sužadinamas kintančiu elektriniu lauku. CMUT elementai gali turėti vieną ar daugiau celių; keitiklį sudaro elementų visuma. Apkrovus CMUT elementą papildoma mase, pavyzdžiui padengus polimeru, pasikeičia dinaminiai keitiklio parametrai: rezonansinis dažnis ir elektromechaninis impedansas.
Iki šiol yra žinoma eilė bandymų panaudoti mikromembraninę elektrostatiškai aktyvuojamą CMUT struktūrą dujų jutikliams.
CMUT keitikliai gali turėti vienintelį elementą, taip pat vienmačius bei dvimačius elementų masyvus su galimybe vienu metu lygiagrečiai matuoti keliuose kanaluose tuo pačiu išlaikant mažus keitiklio matmenis. Atsiranda aukštas lygiagrečių matavimų potencialas, turint didelį matavimo zondų skaičių mažame plote. Daugiamačiai ir kelių matavimo kanalų CMUT jutikliai paminėti JAV patente US9366651B2.
Selektyviam dujų aptikimui CMUT jutiklių paviršius yra modifikuojamas polimerais, kurie specifiškai sąveikauja su analizuojamomis dujomis jas selektyviai adsorbuodami ant modifikuoto paviršiaus ir taip sudaro sąlygas aptikti modifikuotame paviršiuje įvykusius fizikinius ir/arba cheminius pasikeitimus. Galimybė aptikti dėl dujų molekulių adsorbcijos įvykusius masės pasikeitimus sukuriama analizuojant rezonansinio dažnio pokyčius. Apie CMUT jutiklių membranų modifikavimą funkcinėmis medžiagomis ir polimerais rašoma technikos lygio patentiniuose šaltiniuose WO2011026836A1, DE200910040052, US9366651B2, US7871569B2.
Įprastai įvairios medžiagos bei polimerai ant CMUT jutiklio paviršiaus yra nusodinami lašinimo, sluoksniavimo (layer-by-layer deposition), užpurškimo būdais. Taip pat jutiklio paviršius yra modifikuojamas centrifugavimo metodu, kuris leidžia gauti atsikartojančius plono polimero sluoksnius ant jutiklio paviršiaus. Apie CMUT padengimą centrifugavimo (spinning, spincoating) būdu rašoma patentuose US7074634B2 [0167], US20070180916A1, CN107151864B.
Patento paraiška WO2019032938A1 aprašo optiškai skaidraus talpinio mikromontuojamo ultragarsinio keitiklio (CMUT) gamybos technologiją, bei paragrafe [0092] nurodyta, kad jis gali būti sukonfigūruotas kaip gravimetrinis jutiklis su selektyviu funkciniu sluoksniu ant vibruojančios membranos, kur membranos virpesių dažnis pasislenka žemyn, kai dėl masės apkrovimo tikslinės molekulės jungiasi (arba adsorbuojasi) ant funkcinio sluoksnio. Toks jutiklis gali būti suprojektuotas veikti dujinėje terpėje arba skystoje terpėje ir funkcionuoti kaip dujų jutiklis arba biosensorius. Tačiau realūs eksperimentai rodo, pavyzdžiui, šaltinis Microchimica Acta. October 2014, Volume 181, Issue 13-14, pp 1749-175, DOI:10.1109/ULTSYM.2014.0646, kad tam tikromis sąlygomis dėl specifinės sąveikos tarp dujų molekulių ir funkcinės dangos pasikeičia funkcinės dangos elastingumo modulis arba sumažėja slopinimo koeficientas, ir dėl to rezonansinis dažnis gali ne tik mažėti, bet ir didėti. Taip pat, šioje patento paraiškoje WO2019032938A1 neatskleistas CMUT taikymas tiksliai ir selektyviai matuoti tam tikrų dujų koncentracijas.
Šiuo metu rinkoje paplitę dujų jutikliai, pavyzdžiui, elektrocheminiai jutikliai, turi trūkumų ir dažnai reaguoja į įvairius dujų mišinius, be galimybės atskirti skirtingas dujas pagal gaunamą signalą, kas apriboja gaunamos informacijos pranašumą. Specifiškumas leidžia selektyviai aptikti skirtingas dujas jų mišinyje.
JAV patentas US8689606B2 (WO2010109363A2 / CN102362178B) aprašo dujų jutiklio mikroschemą turinčią celes ultragarsui skleisti ir priimti, sukonfigūruotą pakankamai dideliam dažnių diapazonui ir matuojančią bent vieno iš dujų komponentų koncentraciją pagal mažiausiai du atsakus diapazone. Dažnių diapazoną galima pasiekti keičiant celių membranų dydį, keičiant įstrižinę įtampą ir (arba) keičiant oro slėgį CMIIT ar MEMS mikrofonų rinkiniui. Jutiklio mikroschema gali būti naudojama aptikti CO2 dujas. Mikroschema realizuota kaip savarankiškas įrenginys, nereikalaujantis atskirų jutiklių. Šiame išradime yra naudojamas ultragarso sklidimo trukmės matavimas, kuris turi žemesnį tikslumo potencialą, nei selektyvinis gravimetrinis. Taip pat, šiame išradime nenaudojamos funkcinės medžiagos su jų savybėmis, todėl kryžmiškai selektyvus dujų aptikimas negalimas.
Patento paraiška WO2011026836A1 (DE102009040052A1) aprašo anglies dvideginio jutiklį, turintį dujoms jautrų sluoksnį, pagamintą iš linijinių polimerų grandinių, turinčių šonines grandines, turinčias pirminę aminogrupę. Aminogrupė reaguoja su CO2 ir sudaro karbamatą, ir šios reakcijos metu kinta medžiagos fizikinės savybės. Minėtą pokytį galima išmatuoti lauko efekto tranzistoriumi (FET), Kelvino zondu, arba išmatuojant talpos ar masės pokyčius. Medžiagų pavyzdžiai yra siloksanai, tokie kaip poli-aminopropilmetilildietoksilas, anglies nitridas ir cisteaminas. Jautri medžiaga gali būti maišoma su hidrofobine medžiaga arba polimerizuota su hidrofobiniais monomerais.
JAV patentas US9366651B2 aprašo jutiklių masyvo paviršiaus modifikacijas, suteikia jutikliams skirtingas molekulių adsorbcijos ar surišimo funkcijas. Pirmasis jutiklis masyve apima pirmąjį rezonuojantį elementą, turintį pirmąjį paviršių, turintį receptorinę medžiagą, padengtą virš pirmosios pagrindinės medžiagos. Antras jutiklis apima antrą rezonuojantį elementą, turintį antrą paviršių, apimantį receptorinę medžiagą, padengtą antrąja pagrindine medžiaga, kuri skiriasi nuo pirmosios pagrindo medžiagos. Pirmoji pagrindinė medžiaga, antroji pagrindinė medžiaga ir receptoriaus medžiaga yra parinkti taip, kad pirmasis rezonuojantis elementas, turintis receptoriaus ir pirmosios pagrindinės medžiagos derinį, turėtų skirtingą sugebėjimą adsorbuoti ar surišti vienos ar daugiau masių. Antrasis rezonuojantis elementas, turintis receptoriaus medžiagos derinį su antrąja pagrindine medžiaga, yra analitinis. Receptoriaus medžiagos yra 3- aminopropiltrimetoksisiloksanas (AMO) ir propiltrimetoksisiloksanas (PTMS).
JAV patentas US7871569B2 aprašo biomolekulių aptikimo mėginyje sistemas ir metodus, naudojant biojutiklius su rezonatoriais, kurių paviršiai turi funkcionalumą reaguoti su tikslinėmis biomolekulėmis. Įgyvendinimo variante įtaisą sudaro pjezoelektrinis rezonatorius, kurio funkcionalizuotas paviršius sukonfigūruotas reaguoti su tikslinėmis molekulėmis, taip keičiant rezonatoriaus masę ir krūvį, kuris atitinkamai keičia rezonatoriaus dažnio atsaką. Rezonatoriaus dažnio atsakas, paveiktas bandiniu, yra lyginamas su etaloniniais parametrais, tokiais kaip dažnio atsakas prieš poveikį bandiniui, išsaugotas pradinis dažnio atsakas arba kontrolinio rezonatoriaus dažnio atsakas.
Šiam išradimui artimiausi technikos lygio šaltiniai yra patentai US9366651B2 ir US7871569B2. Tačiau jie neaprašo, kaip selektyviai ir tiksliai matuoti tam tikrų dujų, pavyzdžiui, anglies dvideginio ir sieros dvideginio, koncentracijas dujų mišinyje. Taip pat šiuose prototipų patentuose naudojami kito tipo rezonatoriai (pavyzdžiui, “quartz crystal microbalance (QCM, kvarcinės mikrosvarstyklės) arba kiti pjezoelektrinėmis kristalų savybėmis paremti rezonatoriai), kurių jautrio potencialas yra mažesnis už CMUT struktūros. Todėl šiame išradime keliama problema rasti tokius funkcinius polimerus ir matavimo būdus, leidžiančius tiksliai matuoti tam tikrų dujų koncentracijas CMUT jutikliais su vienu CMUT keitikliu (arba lygiagrečiai sujungtais to paties tipo keitikliais).
IŠRADIMO ESMĖ
Išradimas išsprendžia selektyvaus dujų aptikimo dujų mišinyje vienu CMUT keitikliu problemą. Sukurta sistema leidžia gravimetriniu būdu matuoti dujų mišinyje esančių skirtingų dujų kiekius ir jas analizuoti. Išradimo įgyvendinimo viename iš variantų dujos yra anglies dvideginis ir sieros dvideginis. Taip pat, išradimas padidina gaunamos informacijos kiekį apie sąveikas, vykstančias tarp dujų molekulių ir funkcinių medžiagų. Tai pagerina matavimo kanalo patikimumą ir sumažina neapibrėžtumus, praturtina jutiklio signalo informaciją, nustatoma vykstanti specifiška sąveika su jutiklio celėmis. Išradime selektyviam dujų aptikimui naudojami iminų grupės polimerai.
Išradimo eksperimento įgyvendinimo variantas apima suderintą sistemą, skirtą aptikti ir matuoti anglies dvideginio ir sieros dvideginio dujų koncentraciją dujų mišinyje, susidedančią iš:
• CMUT jutiklių matricos su modifikuotu paviršiumi polimeru metiliuotu polietileniminas (mPEI), kur paviršius padengtas polimeru centrifugavimo (spincoating) būdu;
• matavimo elektronikos grandyno, kurį sudaro maitinimo šaltinio elektronika, ir osciliatoriaus, kurio dažnį užduoda CMUT struktūra, elektronika;
• matavimo duomenų skaitmenizavimo ir skaitmeninio apdorojimo programinė įranga.
Įgyvendinimo variante sistemą sudaro CMUT jutiklių masyvas, modifikuotas plonu polimero sluoksniu ir prijungtas prie priešįtampį sukuriančios elektrinės grandinės optimaliam darbo taškui gauti. CMUT dažninė ir elektromechaninio impedanso amplitudės charakteristikos stebimos naudojant osciliatoriaus grandinę, kuri maitinama su atskiru maitinimo šaltiniu, prijungtu prie kintamos įtampos šaltinio. Sustiprintas signalas ir jo parametrai, įskaitant rezonansinį dažnį ir osciliatoriaus išėjimo signalo amplitudę, yra oscilografu skaitmenizuojami ir perduodami į kompiuterį nuoseklaus formato skaitmenine sąsaja skaitmeniniam apdorojimui, saugojimui ir atvaizdavimui.
Įgyvendinimo variantas naudojamas anglies dvideginio ir sieros dvideginio dujų mišinio selektyviam matavimui su CMUT jutikliais, šių jutiklių panaudojimui dujų mišinių analizei, ir tiksliems anglies dvideginio ir sieros dvideginio dujų mišinio koncentracijų nustatymams.
TRUMPAS BRĖŽINIŲ PAVEIKSLŲ APRAŠYMAS
Pridedamos schemos ir brėžiniai yra išradimo aprašymo sudedamoji dalis ir pateikti kaip nuoroda į galimą išradimo įgyvendinimą, bet neturi riboti išradimo apimties. Brėžiniai ir schemos nebūtinai atitinka išradimo detalių mastelį. Detalės, kurios nėra būtinos aiškinant išradimo veikimą ir neturi ryšio, nėra pateikiamos.
Pav. 1 pavaizduota CMUT jutiklio vienos celės sudedamųjų dalių schema.
Paveiksle skaičiais pažymėti tokie elementai: 101 - CMUT celės struktūra; 102 - izoliacinis sluoksnis; 103 - viršutinio elektrodo kontaktinė aikštelė; 104 viršutinis elektrodas; 105 - paviršiaus funkcinio polimero sluoksnis; 106 - vakuumo tarpelis; 107 - membrana; 108 - apatinio elektrodo kontaktinė aikštelė; 109 - apatinis elektrodas.
Pav. 2 pavaizduota 200 - matavimo sistemos struktūrinė schema.
Paveiksle skaičiais pažymėti tokie elementai: 201 - priešįtampio generatorius; 202 - CMUT jutiklis; 203 - paviršiaus modifikavimas; 204 - osciliatoriaus grandinė; 205 - osciliatoriaus grandinės maitinimo šaltinis; 206 - oscilografas; 207 kompiuteris.
Pav. 3 pavaizduota matavimo sistemos struktūrinė schema.
Paveiksle skaičiais pažymėti tokie elementai: 301 - CMUT jutiklis; 302 - PCB; 303 - paviršiaus funkcinis polimeras; 304 - viršutinis elektrodas (auksas); 305 CMUT celė; 306 - CMUT celių masyvas; 307 - epoksidinis sluoksnis; 308 - kontaktinė aikštelė; 309 - apatinio elektrodo kontaktinė aikštelė; 310 - aukso siūlas; 311 - PCB takelis apatiniam elektrodui; 312 - apatinio elektrodo/žemės kontaktas; 313 - PCB takelis viršutiniam elektrodui; 314 — viršutinio elektrodo kontaktas.
Pav. 4 pavaizduotas 400 - rezonanso dažnio poslinkis ir osciliatoriaus išėjimo signalo amplitudė kaip laiko funkcija: prieš reakciją, CO2 ir SO2 reakcijos metu ir po reakcijos.
Paveiksle skaičiais pažymėti tokie elementai: 401 - pradinis dažnis; 402 dažnio pokytis reakcijos su CO2 metu; 403 - dažnio pokytis reakcijos su CO2 ir SO2 metu; 404 - dažnio pokytis po reakcijos su CO2 ir SO2; 405 - pradinė amplitudė; 406 CO2 reakcijos pradžia; 407- amplitudė reakcijos su CO2 ir SO2 metu; 408- CO2 ir SO2 reakcijos pradžia; 409- CO2 ir SO2 reakcijos pabaiga;
Pav. 5 pavaizduoja charakteristikas, kaip kinta CMUT membranos (107), padengtos mPEI polimero sluoksniu, rezonansinis dažnis Frez, priklausomai nuo tiriamame dujų mišinyje esančių tikslinių dujų. 501 - anglies dvideginio CO2 koncentracijos, 502 - sieros dvideginio SO2 koncentracijos, esant aplinkos temperatūrai 23°C.
DETALUS IŠRADIMO APRAŠYMAS
Šiame išradime yra atskleidžiamas CMUT jutiklis su modifikuotu paviršiumi, skirtas selektyviai aptikti mišinyje esančių dviejų dujų, pavyzdžiui, anglies dvideginio ir sieros dvideginio, dujų koncentracijas naudojant papildomus elektronikos komponentus ir matavimo kanalus.
CMUT jutiklio membranų paviršius modifikuojamas iminų grupės polimerais, kurie iš esmės gali būti tinkami ir kitoms, negu anglies dvideginis ir sieros dvideginis, dujoms selektyviai aptikti dujų mišinyje.
Jutiklio konstrukcija. CMUT jutiklis (301) yra sudarytas iš bent vieno elemento (306), apimančio bent vieną celę (101,305), kurios skersmuo yra 42pm, celių skaičius viename elemente (306) yra 1600. Kiekviena celė apima membraną (106), kuri izoliuojančiais laikikliais (102) yra atskirta nuo celės struktūrinio pagrindo (109), sudarant vakuumo tarpelį (106). Membranos viršutinis sluoksnis (104) gaminamas iš didelį elektrinį laidumą ir gerą adheziją su funkcine medžiaga turinčios medžiagos, pavyzdžiui, aukso, ant kurios technologiškai galima suformuoti aktyvų funkcinį medžiagos sluoksnį (105, 305), skirtą keitiklio selektyvumui dujų mišinyje padidinti. Galima naudoti ir kitus medžiagų sluoksnius, reikiamu būdu suderinančius membranos ir funkcinio sluoksnio elektrines, mechanines, morfologines bei kitas savybes. Membranos forma gali būti disko formos, keturkampė ar daugiakampė ar kitokios formos. Bent vienas membranos sluoksnis yra laidus elektros srovei ir yra naudojamas kaip viršutinis elektrodas (104, 105, 304). Tarp membranos (107) ir pagrindo suformuojamas izoliacinis sluoksnis (102), elektrodų atskyrimas (108) ir vakuumo tarpelis (106) reikalingi membranos vibravimui. Jutiklių celės (101,305) suformuotos ant legiruotos silicio plokštelės (109), kuri naudojama kaip apatinis elektrodas (308). Prie viršutinio elektrodo (104, 304) ir apatinio elektrodo (109, 309) yra prijungiama įtampa. Membrana (107) dėl Kulono sąveikos įlinksta į pagrindo pusę, o membranos vibravimas sužadinamas membranos įlinkį keičiant kintančiu elektriniu lauku. Įtampa viršutiniam ir apatiniam elektrodams paduodama per specialias jungtis (312, 314) sukonstruotas ant spausdinto montažo plokštės (302) kurios takeliai (311, 313) sujungti su elektrodais aukso siūlais (310) prie CMUT jutiklio kontaktinių aikštelių (309, 304) padengtų epoksidine danga (307).
CMUT jutiklio celės (101, 305) sujungiamos lygiagrečiai, suformuojant jutiklio elementų masyvą (306). Membranų masyvas (306) padengiamas auksu (304), sujungiančiu visas jutiklio celes (305) lygiagrečiai.
CMUT masyvą apkrovus papildoma mase, pasikeičia dinaminiai jutiklio parametrai: rezonansinis dažnis ir elektromechaninis impedansas. Tam, kad CMUT jutiklis veiktų kaip cheminis jutiklis, jo celių paviršius yra modifikuojamas aktyvios medžiagos (105, 303) iminų grupės polimero, pavyzdžiui, metiliuoto polietilenimino (mPEI) (303), kuris sąveikauja su tiriamų tikslinių dujų molekulėmis. Paviršiaus modifikavimas (203) atliekamas padengiant iminų grupės polimero (pavyzdžiui, mPEI) (303) sluoksnį ant jutiklio membranų (104, 106, 305) centrifugavimo metodu. Dujų molekulėms sąveikaujant su polimero sluoksniu, keičiasi jutiklio (301) dinaminės charakteristikos rezonansinis dažnis ir elektromechaninis impedansas, kuris nulemia osciliatoriaus išėjimo signalo amplitudę. Šie besikeičiantys parametrai yra registruojami kompiuteryje (207) prie kurio prijungtas oscilografas (206), realiu laiku gaunantis CMUT membranos rezonansinio dažnio ir amplitudės signalą iš osciliatoriaus grandinės (204) maitinamos atskiru maitinimo šaltiniu (205). Šioje grandinėje jutiklis (301) veikia kaip elektromechaninis rezonatorius. Darbo taško optimizavimas atliekamas priešjtampį generuojančia elektronika (201).
Kompiuteryje realiu laiku yra saugomi duomenys apie CMUT jutiklio (301) rezonansinio dažnio pokyčius ir osciliatoriaus signalo išėjimo amplitudę jutiklio paviršiaus modifikavimo sluoksniui (303, 105) reaguojant su anglies dvideginio ir sieros dvideginio dujomis keičiantis šio dujų mišinio koncentracijoms.
Eksperimentinė sistema. Suderinta sistema (200) susidedanti iš CMUT keitiklių masyvo (202) su modifikuotu paviršiumi polimeru (šiame eksperimente: metiliuotu polietileniminu arba mPEI), padengtu ant CMUT jutiklio centrifugavimo būdu, ir matavimo elektronikos grandynu, kurį sudaro maitinimo šaltinio elektronika, signalo stiprinimo elektronika, oscilografo panaudojimas duomenų saugojimui kartu su MatLab sąsaja, galintis aptikti anglies dvideginio ir sieros dvideginio dujų koncentraciją šių dujų mišinyje. Šią sistemą sudaro:
• CMUT jutiklių masyvas (202) modifikuotas plonu polimero sluoksniu (203) pajungtas prie priešjtampį sukuriančios elektrinės grandies (201) skirtos optimaliam darbo taškui gauti;
• CMUT dažninė ir signalo amplitudės charakteristikos stebimos naudojant „Colpitts“ arba kito tinkamo tipo osciliatoriaus grandinę (204), kuri yra maitinama su atskiru maitinimo šaltiniu (205) prijungtu prie kintamos įtampos šaltinio.
• Sustiprintas signalas ir signalo parametrai įskaitant rezonansinį dažnį ir amplitudę yra oscilografu (206) perduodami į kompiuterį (207) nuoseklia USB jungtimi ir išsaugomas su MatLab programiniu paketu naudojant suderintą kodą, kuris komunikuoja su oscilografu (206) ir išsaugo gautus duomenis kompiuteryje (207).
• Kompiuteryje (207) MatLab programiniame pakete atliekamas surinktų signalo duomenų apdorojimas, analizė ir pagal signalo dinamiką nustatomos tikslinių dujų (šio eksperimento atveju - anglies dvideginio CO2 ir sieros dvideginio SO2) koncentracijos tiriamame mišinyje.
Matavimo duomenų apdorojimas ir rezultatai. Eksperimento rezultatai yra siejami su kryžmiškai-selektyviu dujų aptikimu ir matavimu realiame laike, pagal paveikslą Pav. 4, (400). Buvo atlikti eksperimentai su sausais azoto N2, anglies dvideginio CO2 ir sieros dvideginio SO2 dujų mišiniais, siekiant nustatyti polimeru mPEI funkcionuoto CMUT jutiklio membranų rezonanso dažnio pokyčius ir osciliatoriaus išėjimo signalo amplitudės pokyčius. Pirmiausia, bandymo kamera buvo išvėdinta pastovaus greičio sauso azoto N2 srautu, kad CMUT jutikliai pasiektų pusiausvyros būseną. Pradinis rezonanso dažnis (401) ir signalo amplitudė (405) buvo išmatuoti realiuoju laiku ir eksperimento metu nuolat registruojami. Kai j kamerą buvo įleista CO2 dujų, dėl silpnos mPEI ir CO2 molekulių sąveikos, buvo stebimas rezonanso dažnio poslinkis Δί2-Δίι (402), be akivaizdžių aptinkamų varžos spektrų pokyčių (406). Kai į mišinį buvo įleista SO2 dujų, dėl stiprios cheminės mPEI ir SO2 molekulių sąveikos, rezonanso dažnio ir signalo amplitudės pokyčiai buvo pastebėti tuo momentu (408), kai buvo įvestos SO2 dujos ir jos reagavo su mPEI sluoksniu, kaip parodyta paveiksle 4. Šis reiškinys susijęs su silpna CO2 ir mPEI sąveika, nekeičiančia fizikinės polimero struktūros, tačiau funkcinio polimero (mPEI) stipri cheminė sąveika su SO2 molekulėmis keičia polimero plėvelės savybes, ir tai diagramoje parodo išlikęs rezonansinio dažnio pokytis (404), bandymo kameroje nebelikus SO2 dujų (409). Šie pokyčiai padidina virpesių slopinimo koeficientą ir membranos masę, o tai savo ruožtu lemia rezonanso dažnio poslinkį ir osciliatoriaus išėjimo signalo amplitudės sumažėjimą (404), kurį galima pamatyti 4 paveiksle.
Šiame išradime yra svarbu tai, kad paveiksle 4 pavaizduoti rezultatai rodo, jog įvertinus tiek rezonanso dažnio, tiek elektromechaninio impedanso pokyčius, kurie tiesiogiai nulemia osciliatoriaus išėjimo signalo amplitudę, galima aptikti dviejų „rūgščių“ dujų, SO2 ir CO2, mišinį, kiekvieno iš jų poveikį atskirti ir atmesti.
Taip pat, šiame išradime atlikti eksperimentai su gravimetrinio jutiklio funkcinėmis dangomis ir skirtingomis dujomis rodo, kad membranos (107) rezonansinis dažnis gali keistis ne tik mažėjimo, bet ir didėjimo kryptimi. Dėl specifinės sąveikos tarp dujų molekulių ir funkcinės dangos ne tik membranos masė rnm padidėja papildoma mase ma, tačiau ir gali pasikeisti ir membranos su funkcine danga elastingumo modulis km papildomu dydžiu ke arba sumažėti slopinimo koeficientas, todėl membranos rezonansinis dažnis Frez gali ir padidėti, pagal formulę:
F —
Tai pastebima matuojant ne vien membranos rezonansinį dažnį (Frez), bet ir rezonanso kokybę (Q) ar osciliatoriaus išėjimo signalo amplitudę, kurią sąlygoja membranos masė mm bei slopinimo koeficientas bapi, savo dydžiu priklausantis nuo matavimo aplinkos faktorių, tokių kaip temperatūra, slėgis ir drėgmė.
<2 = 2π/0^apt
Naudojant CMUT funkcines dangas ir tiriant skirtingas dujas, galimi šių dviejų parametrų Frez ir Q dinaminių pokyčių deriniai. Dinaminių pokyčių diferencijavimas galimas pagal bet kurio parametro teigiamą pokytį (+AFrez, +AQ), neigiamą pokytį (AFrez, -AQ) arba pokyčio nebuvimą (AFrez=0, AQ=0) - taip gaunamos 8 nenulinių pokyčių kombinacijos, leidžiančios identifikuoti skirtingus dujinius reagentus arba/ir jų būsenas. Tokiu būdu, galima kryžmiškai selektyviai atskirti dėl skirtingų dujų sąveikos įvykusius šių parametrų pokyčius ir juos atmesti.
Registruojant CMUT jutiklio signalo skirtumus įvairiose dujų koncentracijose ir aplinkos sąlygomis, taip pat galima sudaryti tikslinių dujų ir funkcinės dangos sąveikos etalonines charakteristikas, pagal kurias vėliau galima aptikti ir matuoti tikslinių dujų koncentraciją nežinomos sudėties dujų mišinyje. Tokios charakteristikos pavyzdys pavaizduotas Pav. 5 paveiksle, ir jis parodo, kaip kinta CMUT membranos (107), padengtos mPEI polimero sluoksniu, rezonansinis dažnis Frez, priklausomai nuo tiriamame dujų mišinyje esančių anglies dvideginio CO2 koncentracijos (501) ir sieros dvideginio SO2 koncentracijos (502), esant aplinkos temperatūrai 23°C. Šios charakteristikos (501) ir (502) rodo, kad CO2 ir SO2 sąveikos su funkcine danga skiriasi viena nuo kitos, ir pagal šiuos sąveikų skirtumus, CMUT signalo dinaminių pokyčių apdorojimo bei palyginimo su etaloninėmis charakteristikomis būdu, galima įvertinti tikslinių dujų koncentraciją tiriamame mišinyje.
Aprašytas įgyvendinimo variantas ir eksperimentas su SO2 ir CO2 dujomis yra šio išradimo sudedamoji dalis, bet jis neturi riboti išradimo apimties. Išradimo aspektai, tokie kaip iminų grupės polimerų panaudojimas membranos funkciniame sluoksnyje, kryžminis CMUT jutiklio selektyvumas skirtingoms tikslinėms dujoms, bei jų aptikimas ir koncentracijos nustatymas CMUT jutiklio signalo dinaminių parametrų analizės būdu - gali būti naudojamas ir kitų tikslinių dujų aptikimo ir koncentracijos matavimo atvejais. Taip pat, aprašyti CMUT jutiklio signalo skaitmeninio apdorojimo metodai yra šio išradimo sudedamoji dalis, bet neturi riboti išradimo apimties: išradime gali būti panaudota ir daugiau kitų įvairių skaitmeninio signalų apdorojimo metodų ir algoritmų, kurie leidžia padidinti vieno CMUT jutiklio su funkcine danga kryžminį selektyvumą skirtingoms tikslinėms dujoms ir jų koncentracijoms mišinyje.
Claims (9)
- IŠRADIMO APIBRĖŽTIS1. Gravimetrinis dujų jutiklis apimantis- bent vieną talpinį mikromontuojamą ultragarsinį keitiklį (CMUT) (101) su membrana (107), apatiniu pagrindo elektrodu (109) ir viršutiniu membranos elektrodu (104),- CMUT keitiklio membraną (107) dengiantį funkcinio polimero sluoksnį (105),- elektrinę CMUT keitiklio valdymo schemą, oscilografą ir kompiuterį matavimo duomenims saugoti ir apdoroti (200), besiskiriantis tuo, kad CMUT keitiklio membraną (107) dengiantis funkcinio polimero sluoksnis (105) yra iminų grupės polimeras, skirtas tiksliai matuoti dujų koncentracijas su vienu CMUT keitikliu (101) ar keliais lygiagrečiai sujungtais to paties tipo CMUT keitikliais (101).
- 2. Dujų jutiklis pagal 1 punktą besiskiriantis tuo, kad CMUT keitiklis (101) turi matricos (301) sudarytos iš daugiau kaip vieno CMUT elemento topologiją, kurioje CMUT elementų (101) elektrodai yra sujungti lygiagrečiai.
- 3. Dujų jutiklis pagal 1 punktą besiskiriantis, tuo kad CMUT jutiklio elementų membranos (107) yra padengtos funkciniu polimeru (105) centrifugavimo būdu.
- 4. Dujų jutiklis pagal 1 punktą besiskiriantis tuo, kad jame naudojamas kryžminis funkcinio polimero (105) selektyvumas bent dviems skirtingoms tikslinėms dujoms tiriamame dujų mišinyje.
- 5. Dujų jutiklis pagal 4 punktą besiskiriantis tuo, kad tiriamame dujų mišinyje tikslinės dujos aptinkamos ir jų koncentracija nustatoma CMUT signalo dinaminių parametrų membranos (107) rezonanso dažnio Frez ir rezonanso kokybės Q analizės būdu (400).
- 6. Dujų jutiklis pagal 1 punktą besiskiriantis tuo, kad funkcinis polimeras (105) yra iminų grupės polimeras metiliuotas polietileniminas (mPEI).
- 7. Dujų jutiklis pagal 6 punktą b e s i s k i r i a n t i s, tuo kad yra naudojamas anglies dvideginio koncentracijai dujų mišinyje matuoti (402).
- 8. Dujų jutiklis pagal 6 punktą b e s i s k i r i a n t i s, tuo kad yra naudojamas sieros dvideginio koncentracijai dujų mišinyje matuoti (404).
- 9. Dujų jutiklis pagal 6 punktą b e s i s k i r i a n t i s, tuo kad yra naudojamas aptikti sieros dvideginį ir anglies dvideginį ir matuoti jų koncentraciją dujų mišinyje (403).
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2019061A LT6821B (lt) | 2019-08-14 | 2019-08-14 | Dujų jutiklis su talpinio mikromontuojamo ultragarso keitiklio struktūra ir funkciniu polimero sluoksniu |
| PCT/IB2020/057535 WO2021028827A1 (en) | 2019-08-14 | 2020-08-11 | Gas sensor with capacitive micromachined ultrasonic transducer structure and functional polymer layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2019061A LT6821B (lt) | 2019-08-14 | 2019-08-14 | Dujų jutiklis su talpinio mikromontuojamo ultragarso keitiklio struktūra ir funkciniu polimero sluoksniu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| LT2019061A LT2019061A (lt) | 2021-02-25 |
| LT6821B true LT6821B (lt) | 2021-05-25 |
Family
ID=72613944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| LT2019061A LT6821B (lt) | 2019-08-14 | 2019-08-14 | Dujų jutiklis su talpinio mikromontuojamo ultragarso keitiklio struktūra ir funkciniu polimero sluoksniu |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| LT (1) | LT6821B (lt) |
| WO (1) | WO2021028827A1 (lt) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112649597A (zh) * | 2019-10-10 | 2021-04-13 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 传感器和应用该传感器的检测装置 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7074634B2 (en) | 2001-05-09 | 2006-07-11 | Consiglio Nazionale Delle Ricerche | Surface micromachining process for manufacturing electro-acoustic transducers, particularly ultrasonic transducers, obtained transducers and intermediate products |
| US20070180916A1 (en) | 2006-02-09 | 2007-08-09 | General Electric Company | Capacitive micromachined ultrasound transducer and methods of making the same |
| WO2010109363A2 (en) | 2009-03-23 | 2010-09-30 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | Gas sensing using ultrasound |
| US7871569B2 (en) | 2003-12-30 | 2011-01-18 | Intel Corporation | Biosensor utilizing a resonator having a functionalized surface |
| WO2011026836A1 (de) | 2009-09-03 | 2011-03-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Kohlendioxid-sensor |
| US9366651B2 (en) | 2013-07-03 | 2016-06-14 | Matrix Sensors, Inc. | Array of sensors with surface modifications |
| CN107151864A (zh) | 2017-05-08 | 2017-09-12 | 西安交通大学 | 基于CMUTs谐振式生化传感器的敏感功能层制备方法 |
| WO2019032938A1 (en) | 2017-08-11 | 2019-02-14 | North Carolina State University | OPTICALLY TRANSPARENT MICRO-MACHINED ULTRASONIC TRANSMITTER (CMUT) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9857243B2 (en) * | 2014-03-18 | 2018-01-02 | Matrix Sensors, Inc. | Self-correcting chemical sensor |
-
2019
- 2019-08-14 LT LT2019061A patent/LT6821B/lt not_active IP Right Cessation
-
2020
- 2020-08-11 WO PCT/IB2020/057535 patent/WO2021028827A1/en active Application Filing
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7074634B2 (en) | 2001-05-09 | 2006-07-11 | Consiglio Nazionale Delle Ricerche | Surface micromachining process for manufacturing electro-acoustic transducers, particularly ultrasonic transducers, obtained transducers and intermediate products |
| US7871569B2 (en) | 2003-12-30 | 2011-01-18 | Intel Corporation | Biosensor utilizing a resonator having a functionalized surface |
| US20070180916A1 (en) | 2006-02-09 | 2007-08-09 | General Electric Company | Capacitive micromachined ultrasound transducer and methods of making the same |
| WO2010109363A2 (en) | 2009-03-23 | 2010-09-30 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | Gas sensing using ultrasound |
| CN102362178A (zh) | 2009-03-23 | 2012-02-22 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 使用超声的气体感测 |
| US8689606B2 (en) | 2009-03-23 | 2014-04-08 | Koninklijke Philips N.V. | Gas sensing using ultrasound |
| WO2011026836A1 (de) | 2009-09-03 | 2011-03-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Kohlendioxid-sensor |
| DE102009040052A1 (de) | 2009-09-03 | 2011-03-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Kohlendioxid-Sensor |
| US9366651B2 (en) | 2013-07-03 | 2016-06-14 | Matrix Sensors, Inc. | Array of sensors with surface modifications |
| CN107151864A (zh) | 2017-05-08 | 2017-09-12 | 西安交通大学 | 基于CMUTs谐振式生化传感器的敏感功能层制备方法 |
| WO2019032938A1 (en) | 2017-08-11 | 2019-02-14 | North Carolina State University | OPTICALLY TRANSPARENT MICRO-MACHINED ULTRASONIC TRANSMITTER (CMUT) |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| DARIUS VIRŽONIS IR KITI.: "Resonant gravimetric immunosensing based on capacitive micromachined ultrasound transducers", MICROCHIMICA ACTA, 2014 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021028827A1 (en) | 2021-02-18 |
| LT2019061A (lt) | 2021-02-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6523392B2 (en) | Microcantilever sensor | |
| US7168294B2 (en) | Embedded piezoelectric microcantilever sensors | |
| US6360585B1 (en) | Method and apparatus for determining chemical properties | |
| KR100975010B1 (ko) | 다중 크기 압전 마이크로 칸티레버 공진자 어레이를 이용한 물리센서 및 그 제작방법 | |
| US8349611B2 (en) | Resonant sensors and methods of use thereof for the determination of analytes | |
| CN110057907B (zh) | 一种针对气体传感的cmut及制备方法 | |
| US20150011428A1 (en) | Array of Sensors with Surface Modifications | |
| US8733154B2 (en) | Liquid analysis using capacitative micromachined ultrasound transducers | |
| JP2005528629A5 (lt) | ||
| US20150177196A1 (en) | Differential Humidity Sensor | |
| US7726175B2 (en) | Embedded piezoelectric microcantilever sensors | |
| Cunningham et al. | Design, fabrication and vapor characterization of a microfabricated flexural plate resonator sensor and application to integrated sensor arrays | |
| US7335336B1 (en) | Sensor array using lateral field excited resonators | |
| Vasagiri et al. | A survey of MEMS cantilever applications in determining volatile organic compounds | |
| US20060183165A1 (en) | Combination of chemical differentiators and their applications in mass sensing-based chemical sensor systems | |
| Kimura et al. | Detection of volatile organic compounds by analyses of polymer-coated quartz crystal microbalance sensor arrays | |
| LT6821B (lt) | Dujų jutiklis su talpinio mikromontuojamo ultragarso keitiklio struktūra ir funkciniu polimero sluoksniu | |
| US20140364325A1 (en) | Array of Sensors Functionalized with Systematically Varying Receptor Materials | |
| Abedinov et al. | Chemical recognition based on micromachined silicon cantilever array | |
| CN102608172A (zh) | 具有直流电极的薄膜体声波谐振生化传感器 | |
| EP1531731B1 (en) | Embedded piezoelectric microcantilever sensors | |
| US20120184051A1 (en) | Device and method for detecting at least one substance | |
| CN113167717A (zh) | 液体试样分析方法和装置 | |
| CN202631471U (zh) | 具有直流电极的薄膜体声波谐振生化传感器 | |
| Baiz et al. | Quartz Crystal Microbalance a Powerful Technique for Nanogram Mass Sensing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB1A | Patent application published |
Effective date: 20210225 |
|
| FG9A | Patent granted |
Effective date: 20210525 |
|
| MM9A | Lapsed patents |
Effective date: 20220814 |