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IMEC最新研究成果“电子鼻”,可辨别各种气体

上网日期: 2010年06月13日 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:电子鼻? 气体传感器? IMEC?

欧洲研究机构IMEC与旗下的Holst Center研究人员开发出一种性能更好的“电子鼻”——气体传感器;该种号称灵敏度高、功耗却很低的气体传感器(vapor sensor),据说能与无线网络结合,用以侦测各种气体,可供医疗照护或是食品业等领域使用。

上述研究成果是在一种微桥接器(microbridge)阵列的基础上,即一种会各自振动的悬吊式结构(suspended structure),通过喷墨印刷技术,将各种不同的聚合物涂布于该种结构。由于聚合物对目标气体的吸收程度不同,就能改变微桥接器的振动模式。

据研究人员表示,该种振动模式的改变细微到足以侦测目标气体的存在,其灵敏度甚至可以达到几百万分之一。因此新研发的传感器可望取代各种传统的化学电阻(chemical resistor)或是石英晶体,而后者的那些组件已无法在功耗或尺寸上缩小,以符合无线感测网络应用需求。

IMEC最新研究成果“电子鼻”,可辨别各种气体(电子工程专辑)
IMEC所设计的MEMS传感器,会根据涂布了吸收性聚合物的微结构振动变化来识别各种气体

检测气体的原理:事先在该传感器芯片上涂布高分子材料,目的是吸附希望检测到的特定气体。吸附气体后,MEMS的共振频率会发生变化,因此压电材料产生的电位频率也会发生变化。由此可以检测出气体的吸附情况。吸附剂可以通过喷墨的方式分别涂布在每个MEMS上。由此还可以检测出混合气体中的各种成分比。

目前所制作出的8.8×8.8mm尺寸传感器集成了160个小型MEMS,功耗为170奈瓦(170 nanowatt),每个MEMS均不到1μW,是同类产品的万分之一,不过性能却能进步260倍,不过目前尚未达成高生产良率。IMEC的研究人员Mercedes Crego-Calama指出,这类组件的价格可能也不到100美元,而市面上的气体侦测系统不但体积大,还要价8,000美元。

IMEC的技术研发已经接近应用阶段,但是该机构还需要为该MEMS传感器完成封装设计。不过Crego-Calama也表示,要重建市场对此类装置的期待是最大的障碍,因为到目前为止,这种电子鼻都无法达成最初承诺的效果。

在应用方面,这种传感器可藉由受测者的呼气样本,侦测到气喘、肺癌、肾脏疾病甚至不良饮食习惯等健康状况;也可以用来判断酒类或是奶酪等食品的味道,以及监测空气中的毒素或是污染物质等。

“这种传感器不可能完全取代人类的鼻子,但却可以整合到智能型手机或是汽车中,提供多样化的应用。”Crego-Calama表示。

(参考原文: Update: Sensor aims to be low-power electronic nose,by Rick Merritt)







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