Sensoren & Anwendungen mit Miniatur-Spektrometern

Transkript

1 Sensoren & Anwendungen mit n

2 Beispiele von SCiO von Integriertes Nah-Infrarot (NIR) Spektrometer Drahtlose Verbindung via Handy zum Internet Online Datenbank von Vergleichsspektren (cloud) Daten sofort nutzbar (kein Labor notwendig) Anwendung in der Landwirtschaft. Bestimmung von: Wassergehalt Kolenhydrate Fette Optimierung des Erntezeitpunkts Warnung Verkaufen oder nutzen Warnung trocknen Analyse der Ernte 2

3 Anwendung Ernährung und Gesundheit Bestimmung von: Wassergehalt Kolenhydrate Fette Molecular sensor 3

4 Anwendung Ernährung und Gesundheit Smart cup 4

5 Hautanalyse und -pflege 5

6 Fitness Body fat measure & monitor body fat percentage Heart rate monitor exercise intensity Core body temperature* assess the effects of different exercise regimes or conditions Blood oxygen saturation - monitor & improve oxygen levels Body hydration* assess hydration levels & know when it s time to re-hydrate Compare your body metrics and performance to community averages Motivate get community recommendations & support 6

7 Detektion von gefälschten Medikamenten / Placebo / Generika Messung des NIR Spektrums und Abgleich mit Datenbank 7

8 NIR Spektralbereich: 0.8 µm bis 2.4 µm (1/λλ = cm -1 bis 4000 cm -1 ) Vergleich eines Produktes ( 12 ) mit seinem Generica und einer Fälschung. Quelle: Klara Dégardin, Aurélie Guillemain, Nicole Viegas Guerreiro, Yves Roggo, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 128 (2016)

9 NIR Spektralbereich: 0.8 µm bis 2.4 µm (1/λλ = cm -1 bis 4000 cm -1 ) Problematik: geringe Signatur bei geringer Dosis des Wirkstoffes, wenn Spektren durch Matrix (Füllstoff) dominiert werden. Quelle: Klara Dégardin, Aurélie Guillemain, Nicole Viegas Guerreiro, Yves Roggo, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 128 (2016)

10 Identifizierung der Spektren über Hauptkomponentenanalyse (principle component analysis) Quelle: Klara Dégardin, Aurélie Guillemain, Nicole Viegas Guerreiro, Yves Roggo, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 128 (2016)

11 Verkauft wird eine Technologie Kunden sind Entwickler und Anbieter in den genannten Produktsparten Zitat von der Webseite: Si-Ware's spectrometer technology was licensed to Hamamatsu Photonics last year a non-exclusive license. Hamamatsu is now going to market with its own version of the product. 11

12 MEMS Prinzipieller Aufbau eines Gitter-Spektrometers: Quelle: R. F. Wolffenbuttel, J. Micromech. Microeng. 15 (2005) S145 S152 12

13 Miniatur Spektrometer in MEMS Technologie für den sichtbaren Spektralbereich (VIS), von 340 nm bis 780 nm, mit 15 nm Auflösung, 256 Pixel Abmessungen: 20.1 x 12.5 x 10.1 mm³ Linearer CMOS Sensor (für sichtbares Licht) Quelle: Hamamatsu, C12666MA product flyer 13

14 MEMS Quelle: United States Patent Pub. No.: US 2017/ A1 Quelle: Hamamatsu, C12666MA product flyer 14

15 MEMS Prinzip eines Fabry-Perot Interferometers Quelle: R. F. Wolffenbuttel, J. Micromech. Microeng. 15 (2005) S145 S152 15

16 MEMS Fabry-Perot based MIR-FIR MEMS spectrometer MEMS: micro electro mechanical system NIR, MIR, FIR: near, mid, far infrared Quelle: R. F. Wolffenbuttel, J. Micromech. Microeng. 15 (2005) S145 S152 Quelle: Jarkko Antila, Akseli Miranto, Jussi Mäkynen, Mari Laamanen, Anna Rissanen, Martti Blomberg, Heikki Saari and Jouko Malinen, MEMS and Piezo Actuator Based Fabry-Perot Interferometer Technologies and Applications at VTT, Proc. of SPIE Vol U-1 (2010) 16

17 MEMS Sensor mit 15 Fabry-Perot Filtern über einem CMOS Photodioden-Array als Sensor mit intergrierten Matrix-Schaltern, Logik und Bus Interface Quelle: R. F. Wolffenbuttel, J. Micromech. Microeng. 15 (2005) S145 S152 17

18 Literatur Klara Dégardin, Aurélie Guillemain, Nicole Viegas Guerreiro, Yves Roggo, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 128 (2016) R. F. Wolffenbuttel, MEMS-based optical mini- and microspectrometers for the visible and infrared spectral range J. Micromech. Microeng. 15 (2005) S145 S152 doi: / /15/7/