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1. WO2004017063 - DEVICE AND METHOD FOR DETECTING A SUBSTANCE WITH THE AID OF A HIGH FREQUENCY PIEZO-ACOUSTIC THIN FILM RESONATOR

Publication Number WO/2004/017063
Publication Date 26.02.2004
International Application No. PCT/DE2003/002226
International Filing Date 03.07.2003
Chapter 2 Demand Filed 19.02.2004
IPC
G PHYSICS
01
MEASURING; TESTING
N
INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
27
Investigating or analysing materials by the use of electric, electro-chemical, or magnetic means
G PHYSICS
01
MEASURING; TESTING
N
INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
29
Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
02
Analysing fluids
G PHYSICS
01
MEASURING; TESTING
N
INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
29
Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
02
Analysing fluids
036
by measuring frequency or resonance of acoustic waves
G PHYSICS
01
MEASURING; TESTING
N
INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
29
Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
22
Details
G PHYSICS
01
MEASURING; TESTING
N
INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
29
Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
34
Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves
G PHYSICS
01
MEASURING; TESTING
N
INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
33
Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/-G01N31/131
48
Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
50
Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
53
Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
543
with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
G01N 27/00 (2006.01)
G01N 29/02 (2006.01)
G01N 29/036 (2006.01)
G01N 29/22 (2006.01)
G01N 29/34 (2006.01)
G01N 33/543 (2006.01)
CPC
G01N 2291/0255
G01N 2291/0256
G01N 2291/02809
G01N 2291/0422
G01N 2291/0426
G01N 2291/045
Applicants
  • SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT [DE/DE]; Wittelsbacherplatz 2 80333 München, DE (AllExceptUS)
  • GABL, Reinhard [AT/DE]; DE (UsOnly)
  • WERSING, Wolfram [DE/DE]; DE (UsOnly)
  • FEUCHT, Hans-Dieter [DE/DE]; DE (UsOnly)
  • ZEININGER, Heinrich [DE/DE]; DE (UsOnly)
Inventors
  • GABL, Reinhard; DE
  • WERSING, Wolfram; DE
  • FEUCHT, Hans-Dieter; DE
  • ZEININGER, Heinrich; DE
Common Representative
  • SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT; Postfach 22 16 34 80506 München, DE
Priority Data
102 32 940.019.07.2002DE
103 08 975.628.02.2003DE
Publication Language German (DE)
Filing Language German (DE)
Designated States
Title
(DE) VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR DETEKTION EINER SUBSTANZ MITHILFE EINES HOCHFREQUENTEN PIEZOAKUSTISCHEN DÜNNFILMRESONATORS
(EN) DEVICE AND METHOD FOR DETECTING A SUBSTANCE WITH THE AID OF A HIGH FREQUENCY PIEZO-ACOUSTIC THIN FILM RESONATOR
(FR) DISPOSITIF ET PROCEDE POUR DETECTER UNE SUBSTANCE
Abstract
(DE)
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Detektion mindestens einer Substanz eines Fluids (9). Die Vorrichtung weist mindestens einen piezoakustischen Resonator (2) mit mindestens einer piezoelektrischen Schicht (4), einer an der piezoelektrischen Schicht angeordneten Elektrode (5), mindestens einer an der piezoelektrischen Schicht angeordneten weiteren Elektrode (6) und einem Oberflächenabschnitt (8) zur Sorption der Substanz des Fluids auf, wobei die piezoelektrische Schicht, die Elektroden und der Oberflächenabschnitt derart aneinander angeordnet sind, dass eine elektrische Ansteuerung der Elektroden zu einer Schwingung (51, 52) des Resonators mit einer Resonanzfrequenz führt und die Resonanzfrequenz abhängig ist von einer am Oberflächenabschnitt sorbierten Menge der Substanz. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Schichtdicke (7) der piezoelektrischen Schicht aus dem Bereich von einschliesslich 0,5 µm bis einschliesslich 20 µm und die Resonanzfrequenz der Schwingung aus dem Bereich von einschliesslich 500 MHz bis einschliesslich 2 GHz ausgewählt ist. Die Vorrichtung ist ein Massensensor mit einem piezoakustischen Hochfrequenz-Dünnfilmresonator. Die Vorrichtung zeichnet sich durch eine hohe Massensensitivität im Bereich von wenigen Hz×pg-1×cm2 aus und eine kleine laterale Ausdehnung. Die Vorrichtung wird als Bio- oder als Gassensor eingesetzt.
(EN)
The invention relates to a device (1) for detecting at least one substance of a fluid (9). The device comprises at least one piezo-acoustic resonator (2) with at least one piezo layer (4), an electrode (5) arranged on the piezo-electric layer, at least one other electrode (6) arranged on the piezo-electric layer and a surface section (8) used for sorption of the substance of the fluid. The piezo-electric layer, the electrodes and the surface section are disposed in such a way that electric control of the electrodes leads to an oscillation (51,52) of the resonator at a resonance frequency which depends upon the amount of the substance which is sorbed on the surface section. The device is characterized in that the thickness (7) of the piezo-electric layer is in the region of 0.5 µm to 20 µm and the resonance frequency of the oscillation ranges from 500 MHz to 2 GHz. The device is a mass sensor with a piezo-acoustic high-frequency thin film resonator. The device is characterized by high mass sensitivity in the region of a few Hz×pg-1×cm2 and small lateral expansion. The device is used as a bio sensor or gas sensor.
(FR)
La présente invention concerne un dispositif (1) conçu pour détecter au moins une substance d'un fluide (9). Ce dispositif comprend au moins un résonateur piézoacoustique (2) qui présente au moins une couche piézoélectrique (4), une électrode (5) montée sur ladite couche piézoélectrique, au moins une autre électrode (6) également montée sur ladite couche piézoélectrique, ainsi qu'une section superficielle (8) conçue pour sorber la substance du fluide. La couche piézoélectrique, les électrodes et la section superficielle sont disposées les unes par rapport aux autres de façon qu'une activation électrique des électrodes induise une vibration (51, 52) du résonateur à une fréquence de résonance, cette fréquence de résonance dépendant d'une quantité de substance sorbée au niveau de la section superficielle. Le dispositif selon cette invention est caractérisé en ce que l'épaisseur de couche (7) de la couche piézoélectrique est située dans une plage allant de 0,5 $g(m)m à 20 $g(m)m et en ce que la fréquence de résonance de la vibration est située dans une plage allant de 500 MHz à 2 GHz. Ce dispositif est un capteur de masse comprenant un résonateur à couche mince haute fréquence piézoacoustique. Ledit dispositif est caractérisé par une sensibilité de masse élevée dans une plage de quelques Hz×pg-1×cm2 et par une faible dilatation latérale. Le dispositif est utilisé en tant que biocapteur ou capteur de gaz.
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