具有延迟线编码的多路复用表面声波传感器制造技术

一种多路复用表面声波(SAW)装置，用于SAW传感器的同步激励或多种被分析物、目标或生物剂的同步传感。该装置包括排列为阵列的多个SAW传感器。每个传感器具有延迟线，并且每根延迟线的长度不同。该多路复用SAW装置的传感器被同步激励，以生成沿着每个SAW传感器的延迟线传播的表面声波阵列。因为每个SAW传感器的延迟线长度彼此不同，表面声波的传播时间至少部分地基于长度变化而变化。根据延迟线的长度差，可生成具有特异性时间延迟的压缩脉冲串。该压缩脉冲的相位或其它信息是可提取的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有延迟线编码的多路复用表面声波传感器相关申请的交叉引用本申请主张2017年7月7日提交的美国临时专利申请62/529,725以及该临时专利申请一起提交的题为《用于调频表面声波传感器的设备和方法》的附录A和题为《体声波和/或表面声波》的附件B的优先权，其整体内容通过引用而并入本文。
本公开一般涉及使用表面声波(SAW)或体声波(BAW)传感器同步地鉴别、检测、测量或传感多种被分析物的装置和方法。更具体地，本公开涉及能使用具有不同长度的延迟线的SAW和/或BAW传感器来同步传感多种目标材料的多路复用SAW和/或BAW传感器装置。
技术介绍
表面声波(SAW)或体声波(BAW)传感器是用于鉴别、检测、传感或测量各种化学或生物材料，如液体介质和有机或无机气体中的那些材料的物理、化学或生物学数量或数量变化的元件或装置。迫切需要具有高灵敏度和特异性且无需任何样品处理的定点护理(出结果的时间小于30分钟)、便携、多路复用(可同步筛选来自生物流体的多种目标被分析物)的传感器。
技术实现思路
SAW传感器是无源电子装置。将输入电信号施加到垫上。转换器将电信号转化为被称为表面声波(SAW)的机械信号。传感器响应等同于机械波的性质改变(相位、振幅和频率或延迟)。例如，接收信号(Rx)和/或激励信号的脉冲之间的振幅、相位、频率或时间延迟中至少一者的变化。例如，多路复用SAW测量系统可包括相位检测，其可测定对应于多个相对于彼此的脉冲中的每一个和/或激励信号的相位。例如，SAW传感器的延迟线长度差导致所接收的信号(Rx)的脉冲间的时间延迟。压缩脉冲串的脉冲间的时间域位移对应于与特定SAW传感器相关联的相移。可测定相移，例如使用软件程序或现场可编程门控阵列(FPGA)硬件。一方面，本公开提供表面声波(SAW)装置，包括：压电基板；以及附接到该压电基板并且排列在该压电基板上的多个SAW传感器，该多个SAW传感器包括具有被构造成传播第一表面声波的第一延迟线的第一SAW传感器，以及具有被构造成传播第二表面声波的第二延迟线的第二SAW传感器，其中第一延迟线的长度大于第二延迟线的长度。一个实施方案中，第一SAW传感器包括：用于沿着第一延迟线传播第一表面声波的第一转换器，以及用于在第一表面声波沿着第一延迟线传播时接收第一表面声波的第二转换器。一个实施方案中，第一SAW传感器包括位于基板上的转换器和位于基板上且位于该转换器对面的反射器，其中该转换器沿着第一延迟线传输第一表面声波，并且该转换器在第一表面声波从该反射器反射出来并且沿着第一延迟线二次传播时接收第一表面声波。一个实施方案中，反射器是第一反射器，以及其中第一SAW传感器还包括位于基板上且相对于转换器更接近第一反射器的第二反射器，其中该转换器被构造成当第一表面声波从第二反射器反射出来并且沿着第一延迟线二次传播时接收第一表面声波。一个实施方案中，第一反射器被构造成反射具有第一频率的表面声波，并且第二反射器被构造成反射具有第二频率的表面声波。一个实施方案中，第一SAW传感器包括第一对电触头，并且第二SAW传感器包括第二对电触头，以及其中第一对和第二对电触头是电性连接的。一个实施方案中，SAW传感器各自被构造成接收激励信号。一个实施方案中，激励信号包括脉冲电压、正弦电信号、调频、线性调频、双曲调频、正交频率编码、随机调制、连续相位调制、频移键控、多频移键控、相移键控、小波调制或宽带频率信号中的至少一种。一个实施方案中，SAW传感器各自被构造成同步接收激励信号。一个实施方案中，装置还包括：与第一SAW传感器和第二SAW传感器的每一个通讯的一个或多个处理器，该一个或多个处理器被构造成至少部分地基于从第一SAW传感器和第二SAW传感器接收的信号来生成接收信号。一个实施方案中，一个或多个处理器还被构造成至少部分地基于该接收信号而测定或监控至少一种被分析物。一个实施方案中，一个或多个处理器被构造成通过检测对应于激励信号的脉冲、对应于第一SAW传感器的脉冲、或对应于第二SAW传感器的脉冲中的至少两者间的振幅、相位、频率或时间延迟的变化来测定或监控鉴别至少一种被分析物。一个实施方案中，接收信号包含具有多个脉冲的压缩脉冲串。一个实施方案中，压缩脉冲串的多个脉冲包括：对应于第一SAW传感器的第一脉冲，和对应于第二SAW传感器的第二脉冲。一个实施方案中，第一脉冲的定时至少部分地基于第一延迟线的长度，并且第二脉冲的定时至少部分地基于第二延迟线的长度。一个实施方案中，压缩脉冲串的多个脉冲包含对应于激励信号的脉冲。一个实施方案中，压电基板包含36°Y石英、36°YX钽酸锂、硅酸镓镧、钽酸镓镧、铌酸镓镧、锆钛酸铅、硫化镉、块磷铝矿、碘酸锂、四硼酸锂、或氧化铋锗中的至少一者。一个实施方案中，压电基板包括压电晶体层。一个实施方案中，压电晶体层包含的厚度大于拉夫波在非压电基板上的渗透深度。一个实施方案中，该装置还包括位于第一延迟线并且被构造成附接到被分析物或与被分析物反应的传感区域。一个实施方案中，该装置还包括用于测量表面声波相位响应的检测器，所述相位响应作为被添加到传感区域的被分析物的函数的。一个实施方案中，传感区域包括用于从液体介质捕捉被分析物的生物敏感界面。一个实施方案中，传感区域包括用于从液体介质吸收被分析物的化学敏感界面。一个实施方案中，该装置还包括位于第一延迟线上的引导层。一个实施方案中，引导层包括聚合物、SiO2或ZnO中的至少一者。一个实施方案中，对应于第一SAW传感器的第一表面声波包含大于100MHz、大于300MHz、大于500MHz、或大于1000MHz的频率。一方面，本公开提供一种方法，包括以下步骤：生成激励信号；将该激励信号传输到表面声波(SAW)装置，其中该SAW装置包括具有被构造成传播第一表面声波的第一延迟线的第一SAW传感器，和具有被构造成传播第二表面声波的第二延迟线的第二SAW传感器，其中第一延迟线的长度大于第二延迟线的长度；接收该SAW装置的输出信号，该输出信号指示第一延迟线、第二延迟线的长度、或被暴露于第一SAW传感器或第二SAW传感器中至少一者的被分析物中的至少一者；以及至少部分地基于该SAW装置的输出信号测定或监控被分析物。一方面，本公开提供一种方法，包括以下步骤：接收激励信号；生成传播跨越SAW装置的第一SAW传感器的第一延迟线的第一表面声波；生成传播跨越该SAW装置的第二SAW传感器的第二延迟线的第二表面声波，其中第一延迟线的长度大于第二延迟线的长度；接收传播跨越第一延迟线后的第一表面声波；接收传播跨越第二延迟线后的第二表面声波；以及，至少部分地基于所接收的第一表面声波、所接收的第二表面声波、或该激励信号中至少一者生成信号。一个实施方案中，第一SAW传感器包括被构造成反射第一表面声波的反射器，以及该接收第一表面声波在第一声波被反射后发生。一个实施方案中，第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面声波(SAW)装置，包括：/n压电基板；以及/n多个SAW传感器，其附接到所述压电基板并排列在所述压电基板的表面上，所述多个SAW传感器包括/n第一SAW传感器，包括被构造成传播第一表面声波的第一延迟线，以及/n第二SAW传感器，包括被构造成传播第二表面声波的第二延迟线，其中所述第一延迟线的长度大于所述第二延迟线的长度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170707 US 62/529,7251.一种表面声波(SAW)装置，包括：
压电基板；以及
多个SAW传感器，其附接到所述压电基板并排列在所述压电基板的表面上，所述多个SAW传感器包括
第一SAW传感器，包括被构造成传播第一表面声波的第一延迟线，以及
第二SAW传感器，包括被构造成传播第二表面声波的第二延迟线，其中所述第一延迟线的长度大于所述第二延迟线的长度。


2.根据权利要求1所述的SAW装置，其中所述第一SAW传感器包括：
第一转换器，用于沿着所述第一延迟线传输所述第一表面声波，以及
第二转换器，用于在所述第一表面声波沿着所述第一延迟线传播时接收所述第一表面声波。


3.根据权利要求1所述的SAW装置，其中所述第一SAW传感器包括位于所述基板上的转换器和位于基板上且位于所述转换器对面的反射器，其中所述转换器沿着所述第一延迟线传输所述第一表面声波，并且所述转换器在所述第一表面声波从所述反射器反射出来并且沿着所述第一延迟线二次传播时接收所述第一表面声波。


4.根据权利要求3所述的SAW装置，其中所述反射器是第一反射器，以及其中所述第一SAW传感器还包括位于所述基板上且相对于所述转换器更接近所述第一反射器的第二反射器，其中所述转换器被构造成当所述第一表面声波从所述第二反射器反射出来并且沿着所述第一延迟线二次传播时接收所述第一表面声波。


5.根据权利要求4所述的SAW装置，其中所述第一反射器被构造成反射具有第一频率的表面声波，并且所述第二反射器被构造成反射具有第二频率的表面声波。


6.根据权利要求1所述的SAW装置，其中所述第一SAW传感器包括第一对电触头，并且所述第二SAW传感器包括第二对电触头，以及其中所述第一对和第二对电触头是电性连接的。


7.根据权利要求1所述的SAW装置，其中所述SAW传感器各自被构造成接收激励信号。


8.根据权利要求7所述的SAW装置，其中所述激励信号包括脉冲电压、正弦电信号、调频、线性调频、双曲调频、正交频率编码、随机调制、连续相位调制、频移键控、多频移键控、相移键控、小波调制或宽带频率信号中的至少一种。


9.根据权利要求7所述的SAW装置，其中所述SAW传感器各自被构造成同步接收所述激励信号。


10.根据权利要求1所述的SAW装置，还包括：
与所述第一SAW传感器和所述第二SAW传感器中的每一个通讯的一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被构造成至少部分地基于从所述第一SAW传感器和所述第二SAW传感器接收的信号来生成接收信号。


11.根据权利要求10所述的SAW装置，其中所述一个或多个处理器还被构造成至少部分地基于所述接收信号而测定或监控至少一种被分析物。


12.根据权利要求11所述的SAW装置，其中所述一个或多个处理器被构造成通过检测对应于所述激励信号的脉冲、对应于所述第一SAW传感器的脉冲、或对应于所述第二SAW传感器的脉冲中的至少两者间的振幅、相位、频率或时间延迟的变化来测定或监控鉴别所述至少一种被分析物。


13.根据权利要求10所述的SAW装置，其中所述接收信号包含具有多个脉冲的压缩脉冲串。


14.根据权利要求13的SAW装置，其中所述压缩脉冲串的所述多个脉冲包含：
对应于所述第一SAW传感器的第一脉冲，和对应于所述第二SAW传感器的第二脉冲。


15.根据权利要求14所述的SAW装置，其中所述第一脉冲的定时至少部分地基于所述第一延迟线的长度，以及其中所述第二脉冲的定时至少部分地基于所述第二延迟线的长度。


16.根据权利要求13的SAW装置，其中所述压缩脉冲串的所述多个脉冲包含对应于所述激励信号的脉冲。


17.根据权利要求1所述的传感器，其中所述压电基板包含36°Y石英、36°YX钽酸锂、硅酸镓镧、钽酸镓镧、铌酸镓镧、锆钛酸铅、硫化镉、块磷铝矿、碘酸锂、四硼酸锂、或氧化铋锗中的至少一者。


18.根据权利要求1所述的传感器，其中所述压电基板包括压电晶体层。


19.根据权利要求18所述的传感器，其中所述压电晶体层包含大于拉夫波在非压电基板上的渗透深度的厚度。


20.根据权利要求1所述的SAW装置，还包括位于所述第一延迟线并且被构造成附接到被分析物或与被分析物反应的传感区域。


21.根据权利要求20所述的传感器，还包括用于测量表面声波相位响应的检测器，所述相位响应作为被添加到传感区域的被分析物的函数。


22.根据权利要求20所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·拉莫思，MH·李，
申请(专利权)人：艾维亚纳分子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US