All-digital interface ASIC for a QCM-based electronic nose

Beeley, James; Mills, Christopher A.; Hammond, P.A.; Glidle, Andrew; Cooper, Jonathan M.; Wang, L.; Cumming, David R. S.

doi:10.1016/j.snb.2004.02.059

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“…11(b), by evaluating (7), (8) and (9) with the following variables: , , , , , , , and . The fitting curve predicts the oscillator phase noise with few dB lower values than the measurements.…”

Section: B Oscillator Measurementsmentioning

confidence: 99%

“…In many of the application areas foreseen, there exists a need for detection systems that are compact, portable and low-power, requirements that analytical detection instruments based on chromatography are currently not capable to fulfill. Additionally, sensing elements employed in existing e-nose systems, commonly based on either metal oxide technology [6] or transduction of polymer-absorption of volatiles such as quartz crystal micro-balances [7], [8], conductive polymer [9], [11], are either not sufficiently sensitive, stable and/or not sufficiently scalable and power efficient to be deployed in large arrays or in portable systems.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Power-Efficient Oscillator-Based Readout Circuit for Multichannel Resonant Volatile Sensors

Pettine

Petrescu

Karabacak

et al. 2012

IEEE Trans. Biomed. Circuits Syst.

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This work presents a multichannel electronic nose system that enables a range of novel applications owing to high sensitivity, low form factor and low power consumption. Each channel is based on a combination of doubly-clamped piezoelectric MEMS resonators and CMOS oscillator-based readout designed in TSMC 0.25 μm technology. Using "application specific" polymer coatings, the individual resonators can be tuned to detect mixtures of volatile organic compounds (VOCs). This system achieves ppm-level theoretical limit of detection for ethanol which paves the way towards a broad range of applications such as personalized health and environment air quality.

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Section: B Oscillator Measurementsmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Power-Efficient Oscillator-Based Readout Circuit for Multichannel Resonant Volatile Sensors

Pettine

Petrescu

Karabacak

et al. 2012

IEEE Trans. Biomed. Circuits Syst.

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“…The bio-detection or measure of nano-parameters represent an important way in scientific investigations and is applied in various domains: ADN Hybridizing, protein-protein interaction, biosensors development, corrosion and absorption studies, electrochemical deposition, dithienothiophene-based polymers [1][2][3][4][5][6]. Several types of sensors are used; the particularity of piezoelectric sensors is to traduce the variation of mass to the variation of resonant frequency with high sensitivity [7].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Multiplexed Frequency Spectrum Analyzer Instrumentation for the Characterization of Multiple QCM-Based Biosensors

Jbari¹,

Bellarbi²,

Zine³

et al. 2007

2007 International Conference on Sensor Technologies and Applications (SENSORCOMM 2007)

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“…The mechanism by which the charge transfer is produced in a conductive sensitive layer in contact with an electrode or an electrolyte has been a topic of study by several authors, due to its important applications in industrial, environmental and biological process such as: metal electrodepositing [Bruckenstein85], corrosion sensors [Hager86], electrochemical process characterisation which govern alkaline batteries [Varela00], study of polymers behaviour in presence of antibodies [AlSana03] or for making devices that emulate certain corporal senses function like smell [Beeley04], among others.…”

Section: Overviewmentioning

confidence: 99%

“…• Explore the possibility to create some devices that emulate certain corporal senses function like smell [Beeley04] to be used in these inhospitable conditions for human beings in which some measurement is required.…”

Section: Opening a Research Line In Biosensors Investigated By Qcm Tementioning

confidence: 99%

Instrumental techniques for improving the measurements based on Quartz Crystal Microbalances (Técnicas instrumentales para mejorar las mediciones con microbalanzas de cuarzo)

Torres¹,

Alberto²

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(printed version) Ref. editorial: 5609 Queda prohibida la reproducción, distribución, comercialización, transformación, y en general, cualquier otra forma de explotación, por cualquier procedimiento, de todo o parte de los contenidos de esta obra sin autorización expresa y por escrito de sus autores. To my parents for all the experiences and teachings they have transmitted to me.To Santiago who gives me the opportunity to discover and develop new aspects in my life. ResumenLa Electrogravimetría AC emplea una microbalanza de cuarzo electroquímica (EQCM) en régimen dinámico. En la EQCM uno de los electrodos de oro depositados sobre el cristal es recubierto con una fina película de un polímero electroactivo y es empleado como electrodo de trabajo (WE) dentro de una celda electroquímica. Las variaciones de la frecuencia de resonancia de la microbalanza de cuarzo (QCM) permiten obtener la respuesta masa asociada con la transferencia de carga que se da en la interfaz polímero-electrolito. La Electrogravimetría AC fue propuesta con el fin de caracterizar y separadamente identificar el movimiento de los iones y el solvente en la interfaz polímero-electrolito. En esta técnica se analiza en el domino de la frecuencia la respuesta de masa ante pequeñas perturbaciones de voltaje gracias al empleo de la microbalanza de cuarzo en régimen dinámico. Para este propósito se aplica una pequeña perturbación sinusoidal superpuesta a una tensión continua, entre el electrodo de referencia y el electrodo de trabajo de la celda. Posteriormente, se puede graficar la función de transferencia electrogravimétrica (EGTF), definida ésta como la razón (Δm/ΔE) entre la amplitud de los cambios de masa inducidos (Δm) y la amplitud de la perturbación sinusoidal aplicada (ΔE). Esta función de transferencia se grafica en un plano complejo para cada una de las frecuencias de la señal de perturbación. Las distintas especies iónicas involucradas son identificadas en el plano complejo por medio de bucles característicos siempre y cuando dichos bucles no se superpongan.Por medio de esta tesis doctoral se propone un novedoso sistema de conversión de frecuencia-tensión basado en un doble ajuste frecuencia implementado pon medio de un PLL mezclando elementos analógicos y digitales (A-D PLL). Los resultados encontrados tanto en la caracterización electrónica del dispositivo como en la fase experimental prueban la fiabilidad del sistema para las mediciones realizadas en la técnica de Electrogravimetría AC.PALABRAS CLAVE: Electrogravimetría AC; microbalanza de cristal de cuarzo; bucles de enganche de fase; compromiso ancho de bandaresolución; ajuste grueso y fino. ResumL'Electrogravimetria AC empra una microbalança de quars electroquímica (EQCM) en règim dinàmic. En l'EQCM un dels elèctrodes d'or depositats sobre el cristall és recobert amb una fina pel·lícula d'un polímer electroactiv i és emprat com a elèctrode de treball (WE) dins d'una cel·la electroquímica. Les variacions de la freqüència de ressonància de la microbalança de quars (QCM) permeten obt...

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All-digital interface ASIC for a QCM-based electronic nose

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