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歐洲機構研發(fā)氣相傳感器“電子鼻”

2010-06-18 09:49 《電子工程專輯》

導讀:歐洲研究機構IMEC與旗下的Holst Center研究人員開發(fā)出一種性能更好的“電子鼻”;該種號稱靈敏度高、耗電量卻很低的氣相傳感器(vapor sensor),據(jù)說能與無線網絡結合,用以偵測各種氣體,可供醫(yī)療照護或是食品業(yè)等領域使用。

  歐洲研究機構IMEC與旗下的Holst Center研究人員開發(fā)出一種性能更好的“電子鼻”;該種號稱靈敏度高、耗電量卻很低的氣相傳感器(vapor sensor),據(jù)說能與無線網絡結合,用以偵測各種氣體,可供醫(yī)療照護或是食品業(yè)等領域使用。


  上述研究成果是以所謂的微網橋(microbridge)數(shù)組做為基礎,即一種會各自振動的懸吊式結構(suspended structure);透過采用噴墨印刷技術,將各種不同的聚合物涂布于該種結構,由于聚合物對目標氣相的吸收程度不同,就能改變微網橋的振動模式。

  據(jù)研究人員表示,該種振動模式的改變細微到足以偵測目標氣體的存在,其敏感度甚至可以達到幾百萬分之一。因此新研發(fā)的傳感器可望取代各種傳統(tǒng)的化學電阻(chemical resistor)或是石英晶體,而后者的那些組件已無法在功耗或尺寸上微縮,以符合無線感測網絡應用需求。

  IMEC所設計的MEMS傳感器,會根據(jù)涂布了吸收性聚合物的微結構振動變化來識別各種氣體

  這種傳感器整合了壓電組件(piezoelectric elements),能以低耗電量讀取數(shù)據(jù);研究人員指出,該傳感器還能達到低于1微瓦(microwatt)的耗電,不過目前尚未達成高生產良率。

  目前所制作出的8.8×8.8mm尺寸傳感器耗電量為170納瓦(nanowatt),是同類產品的萬分之一,不過性能卻能進步260倍。IMEC的研究人員Mercedes Crego-Calama指出,這類組件的價格可能也不到100美元,而市面上的氣體偵測系統(tǒng)不但體積大,還要價8,000美元。

  IMEC的技術研發(fā)已經接近可用階段,不過該機構還需要為該 MEMS傳感器完成封裝設計;不過Crego-Calama也表示,要重建市場對此類裝置的期待是最大的障礙,因為到目前為止,這種電子鼻都無法達成最初承諾的效果。

  在應用方面,這種傳感器可藉由受測者的呼氣樣本,用以偵測氣喘、肺癌、腎臟疾病甚至不良的飲食習慣;或是用來判斷酒類或是吉士等食品的成熟度與質量,以及監(jiān)測空氣中的毒素或是污染物質等。

  “這種傳感器并不會取代人類的鼻子,但卻可以整合在智能手機或是汽車中,提供多樣化的應用?!盋rego-Calama表示。