概述:

 

三年级博士生Toshiaki高桥,高桥和宏副教授及其研究小组从电气和电子信息工程系丰桥技术大学开发出一种测试芯片使用半导体微细加工,可以检测挥发气体浓度在ppm的呼出的气息在室温下。在一个柔性可变形的纳米薄片上形成一种气体吸收时膨胀和收缩的聚合物，并测量目标气体被吸收时发生的变形量，从而允许在高灵敏度下检测气体。该测试芯片只有几平方毫米大小，采用半导体微加工技术，杏耀代理开号有望作为物联网气体传感器为远程医疗做出贡献，可以方便地在家中进行呼吸测试。

 

细节:

 

有一些测试方法可以测量呼吸和血液中的特定分子，这些分子是确定各种疾病存在和发展程度的指标。其中呼吸测试无创检测是近年来备受关注的一种极具发展前景的低患者负担疾病检测方法。据报道，呼气中挥发性有机化合物的浓度在糖尿病、肾衰竭、肺癌等病例中增加，预计这些实验室标记物将用于患者筛查。先前开发的半导体气体传感器在传感器上形成薄膜，其电阻和电容会随着气体的反应而变化，测量方法是将薄膜加热到几百摄氏度。然而,为了减少外围电路由于加热,温度升高的独立形成结构,加热部分和外围是必需的,和制造过程的复杂性不断增加,集成单位面积的减少由于元素的隔离问题。此外，加热导致的电力消耗增加对物联网设备的应用构成了一个问题。

 

因此， 杏耀平台谈科技 ，研究团队开发了一种传感器，这种传感器可以形成一种聚合物材料，当气体分子被吸附在一个薄而灵活的可变形的纳米薄片上时，这种材料就会膨胀或收缩，它可以根据薄片的变形量来测量目标气体的吸收量。该传感器利用光通过窄间隙增强的干涉特性来确定颜色变化方面的气体吸附。利用该技术，实现了一种不需要加热机制就能在室温下测量气体的测试芯片。此外，这种传感器可以在不增加面积的情况下增加灵敏度，因为在改变形状的纳米薄片和半导体衬底之间形成了一个狭窄的亚微米气隙，最高可达几百纳米。然而，在形成亚微米气隙上方的纳米薄片非常困难，因此有必要开发一种新的制造工艺来实现这种结构。因此，该团队将重点放在了纳米薄片在热和压力作用下的强粘合性能上。引入了一种新的制造工艺，即粘接两个不同的硅基板，然后移除一侧的基板，以创建一个具有约400纳米亚微米气隙的传感器结构。与只有几微米间隙的传统传感器结构相比，该传感器的响应性能提高了11倍，而且可以通过颜色变化来确定气体吸附引起的纳米薄片的变形。

 

此外，还演示了所开发的测试芯片可以检测乙醇气体，这是一种典型的挥发性有机化合物，浓度为ppm。较低的浓度检测限在性能上相当于可以在室温下测量的最灵敏的半导体传感器，与使用相同检测方法的传感器相比，检测性能提高了40倍，杏耀拿代理单个元素面积减少到1/150。该传感器有望作为一种小型、便携式呼吸测试设备使用。

 

未来展望:

 

该研究小组计划证明使用他们开发的半导体传感器检测与疾病相关的各种挥发性气体的可能性。此外，他们还打算建造一个小型便携式呼吸监测传感器系统，比传统物联网气体传感器消耗更少的电力。