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感測器/MEMS  

能辨別各種氣體 IMEC研發靈敏「電子鼻」

上網時間: 2010年06月10日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:電子鼻  氣相感測器  無線網路  IMEC  氣體 

歐洲研究機構 IMEC 與旗下的Holst Center研究人員開發出一種性能更好的「電子鼻」;該種號稱靈敏度高、耗電量卻很低的氣相感測器(vapor sensor),據說能與無線網路結合,用以偵測各種氣體,可供醫療照護或是食品業等領域使用。

上述研究成果是以所謂的微橋接器(microbridge)陣列做為基礎,即一種會各自振動的懸吊式結構(suspended structure);透過採用噴墨印刷技術,將各種不同的聚合物塗佈於該種結構,由於聚合物對目標氣相的吸收程度不同,就能改變微橋接器的振動模式。

據研究人員表示,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。因此新研發的感測器可望取代各種傳統的化學電阻(chemical resistor)或是石英晶體,而後者的那些元件已無法在功耗或尺寸上微縮,以符合無線感測網路應用需求。

IMEC研發的「電子鼻」
IMEC所設計的MEMS感測器,會根據塗佈了吸收性聚合物的微結構振動變化來識別各種氣體

這種感測器整合了壓電元件(piezoelectric elements),能以低耗電量讀取數據;研究人員指出,該感測器還能達到低於1微瓦(microwatt)的耗電,不過目前尚未達成高生產良率。

目前所製作出的8.8×8.8mm尺寸感測器耗電量為170奈瓦(170 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,這類元件的價格可能也不到100美元,而市面上的氣體偵測系統不但體積大,還要價8,000美元。

IMEC的技術研發已經接近可用階段,不過該機構還需要為該 MEMS感測器完成封裝設計;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,這種感測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起士等食品的成熟度與品質,以及監測空氣中的毒素或是污染物質等。

「這種感測器並不會取代人類的鼻子,但卻可以整合在智慧型手機或是汽車中,提供多樣化的應用。」Crego-Calama表示。

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





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