KR20170097001A

KR20170097001A - 제어된 흐름을 센서 시스템에 전달하는 합성 제트

Info

Publication number: KR20170097001A
Application number: KR1020177012783A
Authority: KR
Inventors: 제시카 걸브랜드; 멜리사 에이 코완; 치트라 파와쉬; 페라스 이드
Original assignee: 인텔 코포레이션
Priority date: 2014-12-11
Filing date: 2015-11-10
Publication date: 2017-08-25
Anticipated expiration: 2035-11-10
Also published as: EP3230732A1; CN107003163A; JP2018505386A; US20160171869A1; WO2016094007A1; EP3230732A4; BR112017009529A2; KR102454205B1; US10282965B2

Abstract

감지 응용을 위한 공기 전달 디바이스로서 합성 제트 기술을 사용하기 위한 기술이 개시된다. 특히, 합성 제트 디바이스는 제어된 공기흐름 또는 다른 유체 흐름을 센서 측정 영역에 전달하는데 사용된다. 그러한 감지 시스템은 가스, 미립자, 용액, 혼합물 및 제어된 공기흐름으로부터 감지될 수 있는 임의의 다른 환경적 특징과 같은 주변 환경에 존재하는 목표 특징의 정확한 농도를 검출하는데 사용될 수 있다. 예시적인 응용은 하나 이상의 합성 제트 디바이스를 사용하여 알고 있는 또는 다른 방식으로 제어된 공기흐름을 감지 영역에 전달하여, 해로운 또는 그렇지 않으면 수용 불가한 농도의 입자상 물질, 가스 또는 대기 오염물질을 검출할 수 있는 공기 품질 모니터링이다. 일부 실시예에서, 합성 제트 디바이스는 공통의 하우징 내에서 유동 채널을 통해 센서에 작동 가능하게 연결되어, 제어된 흐름 감지 시스템을 제공한다.

Description

제어된 흐름을 센서 시스템에 전달하는 합성 제트{SYNTHETIC JET DELIVERING CONTROLLED FLOW TO SENSOR SYSTEM}

알려진 바와 같이, 합성 제트 기술(synthetic jet technology)은 유체 및 공기 흐름을 발생시키는데 사용될 수 있다. 때로는 합성 제트 이젝터 또는 합성 제트 펌프라고 지칭되는 합성 제트 디바이스는 일반적으로 오리피스(orifice)가 있는 공동 내의 진동하는 멤브레인을 포함한다. 진동하는 멤브레인은 유체의 퍼프(puff)(예를 들어, 와류)를 발생시키고, 오리피스를 통해 배출된다. 제트 흐름은 주변의 유체 또는 공기와 같은 주위의 매질을 와류의 흐름에 혼입시킴으로써 생성된다. 주위의 매질은 응용에 따라 다르다. 예를 들면, 전자 응용(이를테면 LED 및 마이크로프로세서 냉각)에서 냉각에 사용되는 합성 제트 공기 이동기(synthetic jet air mover) 응용의 경우 주위 매질은 주변 공기이다. 이러한 사례에서, 진동하는 멤브레인에 의해 유발되는 유체 흐름은 일반적으로 일차 제트 흐름이라 지칭되며, 혼입된 주변 공기는 이차 흐름이라 지칭된다. 작동 시, 일차 제트 흐름에 의해 생성된 와류는 결과적으로 주변 공기를 혼입하게 된다. 동작 요구에 따라, 일차 제트 흐름은 뜨거운 공기를 혼입하여 제거할 수 있거나, 차가운 주변 공기 또는 이들의 조합을 혼입할 수 있다. 합성 제트 기술은 예를 들어 항력을 감소시키고 리프트(lift)를 향상시키며 기동성을 향상시키기 위해 항공기의 기류를 제어하는 데에도 또한 사용되어 왔다.

도 1a 내지 도 1d는 각기 본 개시의 실시예에 따라 구성된 합성 제트 감지 시스템(synthetic jet sensing system)을 예시한다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 합성 제트 감지 시스템으로 구성된 이동 컴퓨팅 디바이스를 예시한다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 합성 제트 감지 시스템으로부터 검출 신호를 수신하고 처리하기 위한 방법을 예시한다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라 구성된 집적된 합성 분사 디바이스를 도시한다.
도 5a 내지 도 5k는 본 개시의 실시예에 따른 다양한 중간 및 결과 구조체를 포함하는 합성 제트 디바이스 기반의 감지 시스템을 제조하기 위한 방법론을 일괄하여 예시한다.
도 5l 내지 도 5r은 본 개시의 일 실시예에 따른 합성 제트 감지 시스템에 사용될 수 있는 다른 예시적인 제트 및 흐름 채널 구성을 예시한다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따라 구성된 분산형 센서 시스템을 예시한다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 유동 채널 길이의 함수로서의 유속을 예시하며, 여기서 합성 제트 디바이스의 직경은 1mm이고 유동 채널은 2mm이다.

감지 응용예에 적합한 공기 전달 디바이스로서 합성 제트 기술을 사용하는 기술이 개시된다. 특히, 합성 제트 디바이스는 제어된 공기흐름(controlled airflow) 또는 다른 유체 흐름을 센서 측정 지점, 영역 또는 용적에 전달하는데 사용된다. 이러한 합성 제트 기반의 감지 시스템은 가스, 입자, 용액, 혼합물 및/또는 제어된 공기흐름으로부터 감지될 수 있는 임의의 다른 주변 또는 국소적 특징과 같이 시스템의 주변 환경에 존재하는 목표로 삼은 특징(target feature)의 정확한 농도를 검출하는데 사용될 수 있다. 예시적인 응용은 알려진 또는 그렇지 않고 제어된 공기흐름을 하나 이상의 합성 제트 디바이스를 사용하여 감지 영역에 전달함으로써, 입자상 물질(particulate matter), 유해 가스(예를 들어, 황 산화물 및 질소 산화물) 또는 다른 대기 오염 물질의 유해한 또는 그렇지 않으면 용인할 수 없는 농도를 탐지할 수 있게 하는 공기 오염 모니터링이다. 일부 실시예에서, 합성 제트 디바이스는 제어된 흐름 감지 시스템을 제공하기 위하여, 합성 제트와 센서 어레이 사이에 유동 채널이 있는 공통 패키지 또는 하우징 내에 센서 어레이와 함께 패키징되거나 집적된다. 본 개시에 비추어 인식되는 바와 같이, 이와 같은 시스템은 목표 특징 또는 농도의 정확한 결정을 위해 제어된 흐름을 센서에 전달하도록 구성될 수 있다.

전반적인 개요

중요한 건강상의 문제는 호흡기 및 심혈관 문제에 이르게 할 수 있는, 때로는 입자상 물질이라고 불리는, 공기 중에 부유하는 작은 입자에 기인한다. 환경 보호 기관(Environmental Protection Agency, EPA)은 안전한 그리고 건강에 좋지 않은 노출 한계치에 관한 권고안을 갖고 있다. 이러한 한계치는 입자상 물질 및 가스의 농도 범위로 기재되어 있다. 오늘날 시장에는 환경 센서 시스템이 있다. 이러한 해결책은 상당히 크기가 크고 강제로 공기흐름을 전해주도록 설치되는 팬이나 송풍기이다. 그러나 팬과 송풍기는 특히 이들이 밀리미터 규모와 같이 매우 작은 크기로 축소되어야 하는 경우에는 아주 비효율적인 공기 이동기이다. 다른 환경 보호 해결책은 자연적인 대류 흐름을 일으키기 위해 열 저항을 사용하는데, 이것은 알려진 또는 제어된 공기흐름을 전달하지 않는다. 합성 제트 디바이스는 매우 작은 디바이스가 비교적 큰 유속을 전달하는 데 사용될 수 있다. 그러나 합성 제트 디바이스는 역사적으로 전자 장치를 냉각하는 것과 같은 다른 유형의 응용에 사용되어 왔다.

그러므로 본 개시의 실시예에 따르면, 합성 제트 디바이스에 대한 새로운 사용법이 제공된다. 특히, 착용 가능한 컴퓨팅 디바이스 또는 소위 웨어러블 기기, 스마트폰, 태블릿 및 기타 그와 같은 모바일 컴퓨팅 디바이스와 같이 특히 공간 및 전력이 제한된 디바이스 내의 센서 위치에 제어된 흐름을 전달하기 위해 합성 제트가 사용될 수 있다. 그러나 본 명세서에서 제공되는 기술은 모바일 컴퓨팅 플랫폼에 한정될 필요는 없으며 임의의 컴퓨팅 플랫폼 또는 여타 감지 시스템에서 사용될 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 합성 제트 디바이스는 하나 이상의 목표 특징의 정확한 농도 측정을 위해 알고 있는 유속 및 그에 따른 공기 (또는 유체)의 양을 감지 영역에 전달할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 합성 제트 디바이스는 시스템-온-칩(system-on-chip, SOC)과 같은 감지 시스템을 제공하기 위해 하나 이상의 센서와 공통 패키지 또는 하우징 내에 집적된다. 본 개시에 비추어 많은 변형 및 구성이 명백해질 것이다.

합성 제트(들)가 패키징되거나 또는 달리 사용되는 센서 또는 센서 어레이는 주어진 감지 응용에 따라 변할 수 있는 임의의 원하는 목표로 하는 주변의 특징 또는 특징들을 감지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 목표 특징은 몇몇 예를 들면 주변 공기 품질(예를 들어, 황 산화물 및 질소 산화물), 입자상 물질, 방사성 물질 또는 특정 가스, 용액, 혼합물 또는 화합물일 수 있다. 그러한 모든 사례에서, 각각의 합성 제트 및 감지 디바이스는 작은 폼 팩터(form factor)로 집적하기 위해 축소될 수 있으며, 합성 제트 디바이스는 목표 특징(들)의 정확한 농도 측정이 가능하도록 하기 위해 하나 이상의 유동 채널을 통해 제어된 공기흐름을 센서에 제공한다. 합성 제트 디바이스는 임의의 유체의 제트 이동을 또한 생성할 수 있으므로 공기 이동에 국한되지 않는다는 것을 유의하여야 한다.

특정의 예시적인 일 실시예는 용인할 수 없는 농도의 특정 대기 오염물질 또는 그렇지 않으면 열악한 품질의 공기를 사용자에게 경고하는 개인 공기 품질 모니터링 시스템을 제공하는 이동 컴퓨팅 디바이스로 구현될 수 있다. 그러한 일 실시예에서, 합성 제트 기반 감지 시스템은 사용자가 가는 곳마다 주변 공기를 주기적으로 샘플링하도록 구성될 수 있으며, 경고 메시지가 사용자에게 제공될 수 있다. 사용자의 지리적 위치의 변동은 주변 공기를 샘플링하는 것을 시작하는 데에도 또한 사용될 수 있다. 어떤 경우이든, 경고 메시지는 예를 들어 텍스트 또는 이메일 메시지, 팝업 창 또는 사용자가 이전에 감지 응용과 연관시켜 놓은 가청 차임벨 소리(audible chime)(예를 들어, 2-톤 차임벨 소리는 용인할 수 없는 농도 또는 황 산화물이 검출되었음을 나타낸다)일 수 있다. 경우에 따라, 사용자는 예를 들면, 검출될 목표 특징뿐만 아니라 경고가 주어지기 위해 초과하여야 하는 검출 문턱치와 관련하여 시스템을 구성할 수 있다. 본 개시에 비추어 인식되는 바와 같이, 복수의 이러한 메시징 및 사용자 인터페이스 방식은 사용자 경험을 향상시키는데 사용될 수 있다.

다른 특정 실시예는 분산형 센서 시스템으로, 이 시스템의 상이한 노드는 본 명세서에 제공된 바와 같은 센서 시스템을 포함한다. 예를 들어, 하나의 특정 예에서, 본 명세서에 제공되는 바와 같은 하나 이상의 합성 제트 기반 센서는 센서 데이터를 중앙 위치 또는 센서 노드(들)에 액세스할 수 있는 어떤 주체에도 제공할 수 있는 액세스 가능한 센서 노드를 제공하기 위해 통신 네트워크상에 분산되거나 또는 다른 방식으로 배치될 수 있다. 이러한 실시예는, 예를 들어, 하나 이상의 센서 노드 또는 이러한 다른 분산 센서 시스템을 제공하기 위해 소위 사물지능 인터넷(Internet of Things, IOT) 구성의 맥락으로 구현될 수 있다. 또한, 이러한 IoT 시스템에서, 디바이스는 특정 위치에 배치된 고정된 센서 노드에 집적될 수 있으며, 반드시 이동성일 필요는 없다.

시스템 아키텍처

도 1a는 본 개시의 일 실시예에 따라 구성된 합성 제트 감지 시스템(100)을 예시한다. 도시된 바와 같이, 시스템(100)은 물리적 유동 채널(103)을 통해 합성 제트 디바이스(105)와 작동 가능하게 연결된 센서(101)를 포함한다. 이들 구성요소(101, 103 및 105) 각각은 예를 들어, 인쇄 회로 기판 또는 다른 적절한 기판상에 실장된 개별 구성요소를 사용하여 구현될 수 있다. 기판은 집적 회로 해법을 효과적으로 제공하기 위해 하우징 또는 패키지에 내장될 수 있다. 이와 달리, 각각의 구성요소(101, 103 및 105)는 본 개시에 비추어 인식되는 바와 같이, 집적 회로 해법을 제공하기 위해 반도체 재료 및 표준 처리를 사용하여 구현될 수 있다. 어떤 경우이든, 물리적 유동 채널(103)은 합성 공기 제트 디바이스(105)의 출력과 작동 가능하게 연결되어, 주변 공기(또는 경우에 따라 유체)가 혼입되어 유동 채널(103) 내로 효과적으로 흡입되고 센서 영역(101)으로 전해진다. 혼입된 공기 또는 유체의 유속은 센서 영역(101)에 의한 정확한 농도 검출을 위해 제어된 흐름을 제공하도록, 주어진 감지 응용의 요구에 따라 조정되거나 또는 다른 방식으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어된 흐름은 구동 신호의 진폭 및/또는 형상, 진동 주파수 및/또는 멤브레인의 진동 형태를 변경함으로써 상이한 유속으로 전달될 수 있다. 정전 구동형 디바이스(electrostatically driven device)의 경우, 이렇게 하는 것은, 예를 들면, 구동 신호의 전압 진폭 또는 구동 신호의 형상을 (예를 들어, 정현파, 삼각형, 구형파 신호 또는 다른 그와 같은 신호 형상을 사용하여) 변경하는 것 및 진동 주파수를 변경하는 것을 포함할 수 있다. 센서 영역(101)은 주어진 감지 응용에 적합한 임의의 유형의 센서를 포함할 수 있다. 예시적인 센서는 몇 가지 예를 들면 광학 센서, 마이크로전자기계 시스템(microelectromechanical systems, MEMS) 공진 센서, 전기기계적 센서 또는 변환기, 금속 산화물 센서, 전기화학 센서, 방사선 센서, 오염물질 센서, 가스 센서를 포함한다. 더 일반적인 의미에서, 센서 영역(101)은 유동 채널(103)을 통해 합성 제트 디바이스(105)의 작동에 의해 제어된 흐름 내에 제공될 때 목표 물질의 존재를 감지할 수 있는 임의의 감지 기술로 구성될 수 있다.

도 1b는 본 개시의 다른 실시예에 따라 구성된 합성 제트 감지 시스템(100')을 예시한다. 도시된 바와 같이, 이러한 시스템(100')은, 합성 제트 디바이스(105)의 어레이(디바이스 #1 내지 #N)를 센서 영역(101)의 어레이(센서 영역 #1 내지 #N)에 작동 가능하게 연결하는 복수의 유동 채널(101)(유동 채널 #1 내지 #N)이 존재한다는 것을 제외하고는, 도 1a의 시스템(100)과 유사하다. 인식하는 바와 같이, 일부 실시예에서 센서 영역(101) 각각은 동일한 유형의 센서를 포함할 수 있지만, 다른 실시예는 상이한 유형의 센서(예를 들어, 황 산화물 검출용 센서, 질소 산화물 검출용 센서, 일산화탄소 검출용 센서 등)로 구성되는 각각의 센서 영역(101)을 가질 수 있다. 이와 같은 어레이 기반의 합성 제트 감지 시스템(100')은 또한 시스템(100)과 마찬가지로 집적형 해법을 제공하기 위해 패키지 또는 하우징 내에 포함될 수 있다.

도 1c는 본 개시의 다른 실시예에 따라 구성된 합성 제트 감지 시스템(100")을 도시한다. 도시된 바와 같이, 이 시스템(100")은, 합성 제트 디바이스(105)(디바이스 #1 내지 #N)의 어레이를 센서 영역(101)(센서 영역 #1 내지 #N)의 어레이에 작동 가능하게 연결하는 단일의 유동 채널(103)이 존재하는 것을 제외하고는, 도 1b의 시스템(100')과 유사하다. 도 1b와 관련하여 앞에서 설명된 바와 같이, 센서 영역(101) 각각은 일부 실시예에서 동일한 유형의 센서를 포함할 수 있지만, 다른 실시예에서는 상이한 유형의 센서(예를 들어, 황 산화물 검출용 센서, 질소 산화물 검출용 센서, 일산화탄소 검출용 센서 등)로 구성되는 각각의 센서 영역(101)을 가질 수 있다. 이러한 예시적인 실시예는 N 개의 센서(101) 및 N 개의 합성 제트 디바이스(105)를 도시하지만, 다른 실시예는 합성 제트 디바이스(105)보다 더 적은 또는 더 많은 센서(101)를 가질 수 있음을 주목하여야 한다. 이와 같은 어레이 기반의 합성 제트 감지 시스템(100")은 또한 시스템(100)과 마찬가지로 집적형 해법을 제공하기 위해 패키지 또는 하우징 내에 포함될 수 있다.

도 1d는 본 개시의 다른 실시예에 따라 구성된 합성 제트 감지 시스템(100"')을 예시한다. 이러한 예시적인 사례에서, 유동 채널(103)은 단일의 합성 분사 장치(105)로부터 공급받고 타단에서 둘 이상의 상이한 채널로 나누어지며, 각각의 채널은 제어된 흐름을 대응하는 센서(101)(센서 영역 #1 내지 #N)에 전달한다. 도 1b와 관련하여 앞에서 설명된 바와 같이, 센서 영역(101) 각각은 일부 실시예에서 동일한 유형의 센서를 포함하지만, 다른 실시예에서는 상이한 유형의 센서(예를 들어, 황 산화물 검출용 센서, 질소 산화물 검출용 센서, 일산화탄소 검출용 센서 등)로 구성되는 각각의 센서 영역(101)을 가질 수 있다. 앞에서 또한 설명한 바와 같이, 이와 같은 어레이 기반의 합성 제트 감지 시스템(100''')은 또한 시스템(100)과 마찬가지로 집적형 해법을 제공하기 위해 패키지 또는 하우징 내에 포함될 수 있다.

본 개시에 비추어 임의의 개수의 합성 제트 디바이스(105)가 하나 이상의 유동 채널(103)을 통해 하나 이상의 센서(101)에 작동 가능하게 연결되는 다른 많은 구성이 명백해질 것이다. 합성 제트 디바이스(105)의 집단은 하나 이상의 센서(101)를 향해 각자 진행하는 복수의 채널로 분리되는 단일의 유동 채널(103)에 공급해줄 수 있다. 마찬가지로, 센서(103)의 집단은 하나 이상의 유동 채널(103)로부터 공급받을 수 있고, 각각의 유동 채널은 하나 이상의 합성 제트 디바이스(105)에 의해 공급받을 수 있다. 본 개시는 그러한 모든 변경을 포함하는 것으로 의도된다.

생성된 채널 흐름의 순간 속도 윤곽(m/s)은 때로는 생성될 때 영상화될 수 있고, 그에 따라 주어진 응용에 조정될 수 있다. 일반적으로, 유동 채널(103)을 통한 흐름은 안정적이어서, 감지 영역(101)에서 제어된 흐름을 생성하기에 이상적일 수 있다. 도 7에는 상이한 길이의 유동 채널(103)에 대해, 멤브레인이 3㎛의 진폭으로 진동하는 1mm의 합성 제트 디바이스(105)에 의해 2mm 직경의 유동 채널에서 생성된 공기흐름이 도시된다. 도시된 바와 같이, 이러한 특정 예에서 유동 채널(103)이 길수록, 유속은 더 커진다.

이전에 설명된 바와 같이, (100)과 같은 합성 제트 감지 시스템(이 시점부터, (100', 100", 100"') 및 본 개시에 비추어 명백해지는 여타 그러한 실시예 및 구성과 같은 변형 예 중의 임의의 시스템을 포함하는 것으로 가정한다)은 실험실 또는 사무실 환경의 고정형 컴퓨터 시스템이든 또는 이동 컴퓨팅 플랫폼이든, 임의의 컴퓨팅 시스템에서 구현될 수 있다. 또한 인식되는 바와 같이, 시스템은 전용 센싱 시스템일 수 있으며, 일반적인 컴퓨팅 시스템일 필요는 없다. 이동 컴퓨팅 디바이스의 유비쿼터스 특성을 고려하면, 이들 시스템은 본 명세서에서 제공되는 기술을 사용하여 대기 오염물질을 모니터링하도록 구성하기에 특히 적합하다. 그러한 어떤 경우든, 합성 제트 감지 시스템은 USB 케이블 또는 무선 통신 링크 또는 데이터 교환을 허용하는 몇몇 다른 적합한 통신 매체와 같은 외부 결합에 의해서든 또는 컴퓨팅 디바이스의 아키텍처 내에 직접 통합되어 있든, 호스트 컴퓨팅 시스템과 작동 가능하게 연결될 수 있다. 임의의 개수의 이러한 외부 및 내부 구성은 본 개시에 비추어 명백해질 것이다. 도 2는 이러한 구성 예 중의 하나를 예시한다.

도시된 바와 같이, 도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 합성 제트 감지 시스템(100)으로 구성된 이동 컴퓨팅 디바이스(200)를 도시한다. 컴퓨팅 디바이스(200)는 예를 들어 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터 또는 착용 가능한 컴퓨터(예를 들어, 손목시계, 안경, 보석 또는 의류 기반 컴퓨팅 시스템)일 수 있으며, 통상적으로 그러한 컴퓨팅 디바이스에 포함되는 임의의 표준 구성요소를 포함할 수 있다. 대안으로, 디바이스(200)는 또한 일반적인 컴퓨팅 성능으로도 구성되는 전용의 이동 감지 시스템일 수 있지만, 보다 구체적으로는 범용 컴퓨팅보다는 감지 응용에 적합하도록 맞추어진다. 인식되는 바와 같이, 도시된 모든 특징이 모든 실시예에 포함될 필요는 없다. 예를 들어, 스마트폰 또는 태블릿은 마이크로폰 및 스피커를 포함할 수 있지만, 착용 가능한 컴퓨팅 디바이스가 이러한 기능을 반드시 갖지 않을 수 있다. 이를 위해, 도시된 컴퓨팅 디바이스(200)는 단지 예시적인 실시예로서 제공되며, 본 개시에 비추어 수많은 다른 실시예 및 변경이 명백해질 것이다.

이와 같은 예의 경우, 디바이스(200)는 디스플레이(258)(터치 스크린 또는 다른 적절한 디스플레이)를 지지하는 하우징(256), 이미지 및 비디오를 촬영하기 위한 카메라(262), 디바이스(200)를 통해 액세스 가능하거나 달리 제시 가능한 콘텐츠의 청각적 프레젠테이션을 위한 스피커(200) 및 사용자로부터 구두 지령 또는 연락을 수신하기 위한 마이크로폰(266)을 포함한다. 또한, 디바이스(200)는 다양한 디지털 파일(예를 들어, 문서, 사진 등)뿐만 아니라 명령어 및 앱(256)과 같은 애플리케이션을 포함할 수 있는 메모리(252)에 작동 가능하게 연결된 프로세서(254)를 더 포함한다. 또한 도시된 바와 같이, 프로세서(254)는 디바이스(200)와 통합된 시스템(100)으로부터 검출 신호를 수신하도록 구성된다. 프로세서(254)는 또한 스마트폰, 태블릿 및 특화된 컴퓨팅 디바이스와 같이 흔히 이동 컴퓨팅 디바이스에 포함된 위성위치확인 시스템(global positioning system, GPS) 수신기로부터 지리적 위치 신호와 같은 임의의 다른 작용 가능한 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 앞에서 설명된 바와 같이, 이러한 지리적 위치 신호는 디바이스의 지리적 위치를 추적하고 샘플링 프로세스를 디바이스(100)에 알려주기 위해 사용될 수 있다. 무선 통신 모듈, 코-프로세서, 그래픽 프로세서, 운영 체제 및 드라이버와 같은 다른 전형적인 컴퓨팅 디바이스 구성요소는 도시되지는 않았지만 명백할 것이다.

이러한 예시적인 사례에서, 인식하는 바와 같이, 앱(256)은 디바이스(200)가 합성 제트 감지 시스템(100)과 효율적으로 상호 작용할 수 있게 하는 사용자 인터페이스를 제공한다. 작동 중에, 시스템(100)은 합성 제트 작용에 의해 공기를 혼입시킴으로써 국소의 또는 주변 공기를 연속적으로 또는 주기적으로 샘플링하도록 구성된다. 일부 사례에서, 혼입된 공기는 하우징(256)에 제공된 그릴(grill) 또는 입구 포트를 통해 시스템(100) 내로 끌려들어 올 수 있다. 일부 사례에서, 감지를 위한 전용 입구 포트를 원하지 않으면, 입구 포트는 예를 들어, 스피커(264) 또는 마이크로폰(266)에 제공된 포트와 동일한 포트가 될 수 있다. 어떤 경우든, 주변 공기는 시스템(100)의 센서(들)에 의해 혼입되어 샘플링될 수 있다. 그 결과로 생성된 검출 신호는 프로세서(254)에 제공되며, 프로세서(254)는 그 검출 신호를 분석하여 목표 특징에 대해 소정의 문턱치가 초과하였는지 그렇지 않으면 만족하는지를 결정하도록 앱(256)에 의해 프로그래밍되거나 구성된다.

검출 문턱치가 충족되면, 앱(256)은 추가로 팝업 창(260)을 출력하도록 실행되어 사용자에게 경고를 제공한다. 도 2에 도시된 이러한 예시적인 사례에서, 감지되거나 그렇지 않으면 검사될 목표 특징은 입자상 물질(particulate matter)(때로는 PM이라 지칭됨), 지반 고도의 오존(ground-level ozone), 일산화탄소, 황 산화물, 질소 산화물 및 납을 비롯한, EPA에 의해 조절되거나 그와 달리 모니터링되는, 복수의 전형적인 오염물질을 포함한다. 일부 이러한 실시예에서, 팝업 창(260)은 또한 경고 조건이 검출되는 경우에만 나타날 것이다. 다른 실시예에서, 팝업 창(260)은 사용자가 현재 검출된 것을 볼 수 있게 하기 위해 수동으로 불러낼 수도 있다. 이러한 예시적인 사례에서, 합격/불합격 데이터만이 사용자에게 제시된다. 다른 실시예에서, 검출된 목표 특징의 실제의 양이 제시될 수 있다. 도시된 예시적인 사용자 인터페이스에서, 사용자는 (예를 들어, 적절히 지시되는 핑거 탭 또는 마우스 클릭을 통해) 세부 UI 제어 기능을 선택하여 보고된 특징(예를 들면, 검출된 특정 농도 및 주어진 문턱치뿐만 아니라 오염물질에 관한 정보로의 링크)에 관한 추가적인 세부 사항을 볼 수 있다. 사용자가 보고서를 보는 것을 끝내면, 팝업 창(260)을 닫는 닫기 UI 제어 기능이 선택될 수 있다.

또한, 앱(256)은 사용자가 목표 특징 각각에 대해 개인의 문턱치를 설정할 수 있도록 프로그래밍된다. 이것은, 예를 들어, 사용자가 주어진 오염물질에 특히 민감하며, 따라서 더 엄격한 문턱치를 설정하고자 하면, 적절할 때 경고를 더 일찍 제공하는데 유용할 수 있다. 이러한 예시적인 시나리오에서는 여섯 개의 목표 특징 중 두 개가 EPA 및 사용자 중 적어도 하나에 의해 설정된 문턱치를 초과하는 것으로 보고하고 있다. 특히, 황 산화물의 양은 EPA와 사용자 모두에 의해 설정된 문턱치를 초과하였으며, 질소 산화물의 양은 EPA 문턱치를 통과했지만 사용자가 설정한 엄격한 문턱치를 초과하였다. 본 개시에 비추어 다른 많은 시나리오 및 보고 방식이 명백해질 것이다.

검출을 보고하는 방법론

도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른, 합성 제트 감지 시스템으로부터 검출 신호를 수신하고 처리하기 위한 방법을 도시한다. 이 방법론은, 예를 들어, 도 2에 도시된 앱(256)에 의해 구현될 수 있지만, 본 개시에 비추어 다른 많은 실시예가 명백해질 것이다. 애플리케이션(256)은 메모리(252)(예를 들어, 하나 이상의 판독 전용 메모리 디바이스, 랜덤 액세스 메모리 디바이스, 플래시 메모리 디바이스, 및/또는 임의의 다른 적합한 비일시적 메모리 디바이스)와 같은 컴퓨터 프로그램 제품에서 인코딩된 다음, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 방법론이 실행되거나 다른 방식으로 수행되게 하는 임의의 명령어 집합(예를 들어, C, C++, 베이직 등)을 사용하여 구현될 수 있다.

방법은 목표 특징(예를 들어, 오염물질, 가스, 혼합물 등)과 연관된 검출 신호를 수신하는 단계(302)와, 검출 신호가 목표 특징의 주어진 문턱치를 초과했다고 표시하는지를 결정하는 단계(304)를 포함한다. 검출 신호는 예를 들어, 제 1 상태(예를 들어, 논리 로우) 또는 제 2 상태(예컨대, 논리 하이) 중 어느 하나인 이진신호일 수 있다. 하나의 그러한 사례에서, 제 1 상태는 주변 공기 중의 목표 특징의 농도가 소정의 문턱치(들) 아래임을 표시하며, 제 2 상태는 농도가 주어진 문턱치(들) 이상임을 표시한다. 대안으로, 검출 신호는 센서 디바이스 출력의 최소-최대 범위 내의 전압 레벨일 수 있으며, 이 경우 출력 전압 레벨은 주변 공기 중의 목표 특징의 농도 레벨과 상관될 수 있다. 더 일반적인 의미에서, 검출 신호는 목표 특징의 검출 레벨과 농도 레벨 중 적어도 하나를 포함하거나 또는 달리 의미하는 센서 출력으로부터의 임의의 출력 신호일 수 있거나 센서 출력으로부터 도출될 수 있다. 수많은 이러한 검출 신호 및 신호 처리 방식은 본 개시에 비추어 명백해질 것이며, 본 개시는 임의의 특정 유형으로 제한되는 것으로 의도되지 않는다.

방법은 계속하여 (306)에서 문턱치를 초과하였는지에 관해 결정한다. 초과하지 않았다면, 본 방법은 (314)에서 계속하여 모니터링하기를 지속한다. 이전에 설명된 바와 같이, 이러한 지속적인 모니터링은 연속적인 방식(예를 들어, 상시 작동, 상시 모니터링)으로 수행될 수 있다. 대안으로, 모니터링은 이를테면 사전에 정의된 샘플링 스케줄에 따라 주기적으로 수행되고/수행되거나 사용자가 한 지리적 위치에서 다른 지리적 위치로 이동하는 것에 근거하여 수행될 수 있다(예를 들어, 사용자가 현재 위치로부터 500피트 이상을 이동한다거나 또는 지리적 위치의 일부 다른 검출 가능한 변동이 있다면 주변 공기의 새로운 샘플링 세션을 시작한다).

한편, (306)에서 문턱치를 초과한 것으로 결정되면, 방법은 사용자에게 경보를 발행하는 단계(308)로 이어진다. 하나의 예시적인 경보는, 예를 들어, 특정 검출을 표시하는 차임벨 소리 또는 연속 음(tone sequence)과 같은 가청 신호일 수 있다(예를 들어, 3회 차임벨 소리는 지반 고도의 오존 검출에 상당하며, 반면에 높은 피치로 반복되는 음은 일산화탄소 검출에 상당한다). 다른 예시적인 경보는 도 2에 도시된 것과 같은 경보의 시각적 프레젠테이션 또는 사용자가 주변 환경에서 목표 특징의 검출과 연관시킬 수 있는 다른 묘사일 수 있다. 또 다른 예시적인 경고는 감지 디바이스의 스피커를 통해 목표 특징이 감지되었음을 사전에 기록한 표현(예를 들어, "고농도 수준의 황 산화물이 검출되었습니다. 보고서가 이메일로 전송되었습니다.")과 같은 경고의 청각적 프레젠테이션이다. 또 다른 예시적인 경고는 압전 액추에이터 또는 다른 적절한 요소에 의해 제공되는 촉각 응답(예를 들어, 디바이스의 진동)이다. 인식하는 있는 바와 같이, 수많은 통신 방식이 경보를 전해주기 위해 사용될 수 있다.

방법은 또한 검출 날짜/시간, 지리적 검출 위치, 및 검출된 목표 특징의 양과 같은 경보 및 연관된 데이터를 기록하는 단계(310)를 포함할 수 있다. 이러한 기록은 감지 디바이스 자체의 메모리 및/또는 원격 보관소 또는 저장소(예를 들면, 앱(256)과 함께 사용되는 클라우드 기반 저장소 또는 일부 다른 온라인 저장 설비)에 보관될 수 있다. 일부 사례에서, 검출된 목표 특징이 중요한 경우(예를 들어, 방사선의 경우), (310)에서 기록하는 것은 검출 및 관련 데이터를 중앙 기관 또는 정부 기관(예를 들어, EPA, 연방 수사국(Federal Bureau of Investigation), 지방 경찰 등)에 자동 보고하는 것을 더 포함할 수 있다.

방법은 도 2에 도시된 닫기 UI 제어 기능을 선택하는 것과 같이, 사용자 입력에 응답하여 경보를 클리어하는 단계(312)를 계속할 수 있다. 대안으로, 경보는 위반하는 목표 특징이 완화된다면 (목표 특징이 더 이상 주어진 문턱치를 초과하는 농도로 존재하지 않기 때문에) 자동으로 클리어될 수 있다. 또한 도시된 바와 같이, 방법은 (314)에 표시된 바와 같이 모니터링을 계속할 수 있다. 일부 실시예에 따라, 이러한 지속적인 모니터링은 경보가 클리어되었는지에 상관없이 이루어질 수 있다는 것을 주목하여야 한다.

합성 제트 구조체

도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라 구성된 집적된 합성 제트 디바이스를 예시한다. 도시된 바와 같이, 이러한 예시적인 실시예의 합성 제트 구조체는 하부 스페이서(429)에 의해 작동형 멤브레인(427)으로부터 이격되어, 하부 공동(475)을 형성하는 하부 전도체(431)를 포함한다. 또한 오리피스를 정의하는 배플(421)은 상부 스페이서(425)에 의해 작동형 멤브레인(427)으로부터 이격되어, 상부 공동(476)을 정의한다. 작동 시, 멤브레인(427)이 진동으로 구동됨에 따라, 멤브레인 변위는 유체, 일 예의 경우에는 공기를 공동(476) 내부로 끌어들인 다음 오리피스(423)를 통해 밀어내어, 주위 공기를 혼입하여 제트 흐름의 형성을 유도하는 공기의 "퍼프"(예를 들어, 와류)를 생성한다.

이러한 예시적인 사례에서 작동형 멤브레인(427)은 정전기적으로 작동되는 전도성의 원형 멤브레인(도 4에서 단면으로 도시됨)이다. 하부 스페이서(429) 및 상부 스페이서(425)는 예를 들어 산화물 또는 임의의 다른 적절한 비전도성 또는 절연성 물질로 구현될 수 있다. 배플(421)은 임의의 개수의 다른 적절한 물질이 사용될 수 있지만, 예를 들어 실리콘 또는 세라믹과 같은 절연성 물질 또는 반도체성 물질로도 또한 구현될 수 있다. 예를 들어, 또 다른 실시예에서, 상부 스페이서(425)는 배플(421)이 전도성일 수 있으므로 전도성일 수 있다(이들이 절연성일 필요는 없다). 더 일반적인 의미에서, 멤브레인(427)의 진동을 유발하기 위해 바이어스 또는 구동 신호가 인가될 수 있는 한, 합성 제트 디바이스의 다양한 기능을 구현하는데 임의의 물질(예를 들면, 플라스틱, 세라믹, 금속, 절연체)이 사용될 수 있다. 특정한 일 실시예에서, 전도성 멤브레인(427)을 하부 전도체(431) 및 배플(421)로부터 격리시키기 위해, 상부 및 하부 스페이서(429 및 425)는 절연체이다. 압전 또는 전자기 작동을 채용하는 실시예와 같은 다른 실시예에서, 인식하는 바와 같이, 하부/상부 스페이서(429 및 425)는 전도성일 수 있다.

하부 전도체(431)는 폴리실리콘, 구리, 알루미늄, 백금, 도핑된 실리콘 또는 다른 전도성 물질과 같은 임의의 적절한 전도성 물질일 수 있다. 예를 들어, 하부 전도체는 실리콘 또는 실리콘 산화물과 같은 몇 가지 적절한 물질의 베이스 기판상에 전도성이 되도록 실리콘이 도핑되어 구현되거나 또는 구리나 알루미늄과 같은 패턴화된 금속 층으로 구현될 수 있다.

이러한 합성 제트 디바이스는 감지 응용에 따라 그리고 감지 영역으로 이동될 공기 또는 유체의 부피에 따라 이를테면 마이크로 규모 또는 그 보다 큰 임의의 치수로 미세 가공되고 크기 조정될 수 있다. 기술이 진보함에 따라, 본 명세서에 제공되는 원리를 사용하여 그리고 인식하는 것처럼, 나노 규모 및 그 보다 작은 구성이 또한 구현될 수 있다. 합성 제트 구조체를 1mm 직경 또는 그 보다 작은 직경의 치수로 크기 조정하기 위해, 상업용 MEMS 디바이스를 제조하는데 사용되는 것과 같은 미세 가공 기술이 사용될 수 있다. 예를 들어, MEMS 또는 웨이퍼 본딩 공정 흐름을 사용하여 정전기적으로 작동되는 멤브레인이 제조될 수 있다.

이러한 예시적인 실시예에서, 멤브레인(427)은 전도성이며 전극으로서 사용된다. 이를 위해, 멤브레인(427) 자체는 전도성 물질로 구현될 수 있거나, 아니면 금속화된 비 전도성 물질 또는 다른 방식으로 그 표면 또는 적절히 도핑된 반도체 상에 전도성 물질로 코팅되는 비 전도성 물질로 구현될 수 있다. 유사한 방식으로, 하부 전도체(431) 자체는 전도성 물질로 구현될 수 있거나, 아니면 그의 표면 또는 적절하게 도핑된 반도체 상에 전도성 물질로 금속화되거나 그와 달리 피복되는 비 전도성 물질로 구현 될 수 있다. 이러한 전도성 코팅은 패턴(예를 들어, 패턴화된 금속 전극)으로 배치될 수 있으며 반드시 하부 전도체(431) 또는 멤브레인(427)의 전체 영역을 덮을 필요는 없다는 것을 유의해야 한다. 이러한 모든 사례에서, 멤브레인(427) 및 하부 전도체(431) 양단에 AC 전압 신호가 인가됨으로써 멤브레인은 진동 및/또는 공진하여 구동된다.

일부 실시예에서, 멤브레인은 (에피택셜 성장, 스핀 코팅, 화학적 증착과 같은 증착 기술 또는 다른 적합한 증착 기술을 사용하여) 구성될 수 있거나, 그렇지 않으면 공동(475)을 형성하고 멤브레인(427)의 움직임을 가능하게 하기 위해 비전도성 스페이서(429)를 통해 하부 전도체(431)에 접착(425)될 수 있다. 오리피스(423)를 갖는 상부 공동(476)은 예를 들어 웨이퍼 본딩 또는 희생 MEMS 공정을 통해 형성될 수 있다. 이러한 상부 공동(476)은 스페이서(425)에 의해 멤브레인(427)의 에지에 기밀하게 밀봉될 수 있어, 공동(476) 내로 끌려들어 오는 유체(본 예의 경우 공기)가 스페이서(425)를 통해 주변 환경으로 소실되지 않도록 보장한다. 또한 인식되는 바와 같이, 하나 이상의 센서 디바이스는 증착 또는 본딩 공정이 마련될 수 있는 유동 채널을 통해 오리피스(423)로부터 이격될 수 있다. 기밀한 밀봉은 웨이퍼 본딩 공정에 의해 생성된다. 예를 들어, 실리콘 멤브레인(427)이 실리콘 산화물 스페이서 물질에 접착된 경우, 접착에 의해 형성된 밀봉은 기밀하게 밀폐된다. 다른 실시예에서, 만일 에폭시 밀봉이 사용되면, 그 접착의 기밀성은 배플 및 측벽을 포함하는 세라믹/실리콘 캡의 경우처럼 세라믹/실리콘일 수도 있는 스페이서 물질과는 관계없을 것이다. 또한 인식되는 바와 같이, 3D 프린팅, 주조된 플라스틱, 에칭된 PCB 트렌치, 에칭된 반도체 기판, 에칭된 금속 및 마이크로 기계 가공 및 이러한 형성 기술들의 임의의 조합과 같은 많은 방법으로 유동 채널이 형성될 수 있다. 많은 적절한 제조 방법이 본 개시에 비추어 명백할 것이다.

제조 방법론

도 4를 참조하여 기술된 디바이스를 제조하기 위한 예시적인 공정 흐름은 도 5a 내지 도 5k에 도시되며, 이 도면에서 전도성 멤브레인(427)은 반도체-온-인슐레이터(semiconductor-on-insulator, SOI) 웨이퍼의 하이 도핑된 디바이스 층으로부터 형성된다. 이러한 일 실시예에서, SOI 웨이퍼가 예를 들어 산화물 층 상에 단결정 실리콘 층을 포함한다고 가정하는데, 이것은 멤브레인 물질로서 (예를 들어, 다결정 물질과는 반대로) 단결정 실리콘을 사용하는 것의 더 높은 품질 인자(Q) 및 그로 인한 더 나은 에너지 효율로 인해 특히 유리하다. 도 5a 내지 도 5k의 흐름도는 웨이퍼 본딩을 통한 상부 공동을 제조하는 예를 도시한다. 센서는 또한 미리 형성된 다음 증착 또는 그렇지 않으면 상부 공동 층에 근접하여 형성되는 중간 유동 채널을 통해 오리피스로부터 이격될 수 있다. 오리피스와 유동 채널 사이의 갭은 주변 공기/유체를 공동 내부로 끌어들이고 이후 주위의 주변 공기/유체를 혼입하기 위해 주변 공기/유체로의 접근을 제공한다. 따라서, 합성 제트 감지 시스템을 제조하는 특정 물질 및 그 방법에 대한 공정 흐름이 제공된다. 그러나 본 개시에 비추어 인식되는 바와 같이, 다른 물질 및 처리 기술을 사용하여 구조체의 각종 부분(예를 들어, 하부 공동, 상부 공동, 감지 층이 성장되거나 또는 다른 방식으로 서로의 위에 형성되거나 그렇지 않으면 작동 방식으로 서로 결합되든, 이들 하부 공동, 상부 공동, 감지 층)이 형성될 수 있다.

보다 상세하게, 도 5a는 하이 도핑된 실리콘 웨이퍼(471)를 도시한다. 예시적인 일 실시예에서, 도펀트는 붕소이지만, 다른 적합한 도펀트(예를 들어, 비소, 인 및 갈륨)도 또한 사용될 수 있다. 도 5b는 산화물 층(473)이 그 위에 형성된 도핑된 실리콘 웨이퍼(471)를 도시한다. 산화물은 단면의 모든 벽 상에 있는 것으로 도시되지만, 다른 실시예에서 산화물은 상부 표면에만 제공되거나 그와 달리 선택적으로 제공될 수 있다. 예시적인 일 사례에서, 실리콘 이산화물 층은 도핑된 실리콘 기판(471)을 산소흐름에 노출시킴으로써 형성될 수 있다. 산화물(473)의 두께는 노출 시간, 온도 및 압력과 같은 공정 파라미터에 의해 관리될 수 있다. 본 개시에 비추어 인식되는 바와 같이, 도핑된 실리콘 웨이퍼(471)는 하부 전도체(431)를 제공하며 산화물 층은 하부 전도체(431)와 멤브레인(427) 사이의 비전도성 하부 스페이서(429)를 제공한다. 도 5c는 어떻게 결과적인 구조체가 패터닝되고 에칭되어 형성될 공동 영역 내의 산화물을 제거할 수 있는지를 도시하며, 도 5d는 실리콘 에칭 이후의 결과적인 하부 공동(475)을 도시한다. 통상적인 패터닝 및 에칭 기술이 사용될 수 있다.

공정 흐름은 도 5e에 도시된 바와 같이 SOI 웨이퍼를 구조체에 융착시키는 것으로 이어진다. 도시된 바와 같이, SOI 구조체 또는 기판은 SOI 디바이스 층(477)(예를 들어, 단결정 실리콘 층), 매립된 산화물 층(479)(예를 들어, 실리콘 이산화물 층) 및 SOI 핸들(481)(예를 들어, 벌크 실리콘 층)을 포함한다. 도 5f는 SOI 핸들(481)의 대부분이 제거된 후의 결과적인 구조체를 도시하는 것으로, 이것은 화학기계적 평탄화(chemical mechanical planarization, CMP) 공정을 통해 달성될 수 있으며, 도 5g는 하부의 매립된 산화물 층(479)을 노출하기 위해 SOI 핸들(481)의 잔여물이 제거된 이후의 결과적인 구조체를 도시하는 것으로, 이것은 실리콘에 주로 사용되는 임의의 횟수의 통상적인 에칭 공정(습식 및/또는 건식, 이방성 및/또는 등방성)을 사용하여 달성될 수 있다.

도 5h는 SOI 디바이스 층(477)을 해제하기 위해 매립 산화물 층(479)이 에칭된 이후의 결과적인 구조체를 도시한다. 되풀이하면, 임의의 적절한 에칭 방식이 사용될 수 있다. 인식되는 바와 같이, 웨이퍼(471)가 다른 전극을 제공할 수 있는 것처럼, SOI 디바이스 층(477)은 제 1 전극을 제공하기 위해 금속으로 패터닝되거나 금속화될 수 있는 작동형 멤브레인(427)을 제공한다. 일부 실시예에서, 전극을 형성하기 위해 상이한 물질의 층이 사용될 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 앞에서 설명한 바와 같이, 멤브레인을 작동시키기 위해 AC 바이어스 전압이 두 전극에 인가되면 멤브레인이 공진 주파수에서 진동하여 움직임/퍼프를 제공할 수 있다.

도 5i는 사전 에칭된(pre-etched) 세라믹 캡 또는 실리콘 웨이퍼(485)가 SOI 디바이스 층(477)에 융착되어 상부 공동(476)를 형성한 이후의 결과적인 구조체를 도시한다. 이러한 일 사례에서, 산화물(483)은 접착되기 전에 캡(485)상에 형성되거나, 그렇지 않으면 캡(485)의 일부이다. 인식되는 바와 같이, 사전 에칭된 캡/웨이퍼(485)는 오리피스(423)를 갖는 배플(421)을 제공하며, 산화물(483)은 상부 비전도성 스페이서(425)를 제공한다. 일 실시예에서, 단일 요소는 산화물(483) 및 오리피스가 있는 캡(485)의 조합을 제공하여, 배플(421), 오리피스(423) 및 상부 스페이서(425)의 결과적인 구조체/기하학적 구성을 제공한다. 이러한 의미에서 배플(421)은 실질적으로 캡(485)의 상단이며 및 상부 스페이서(425)는 실질적으로 산화물(483)을 가진 캡(485)의 하단이다. 예를 들면, 캡(485)의 상부 및 스페이서(425)는 비전도성 세라믹으로 형성될 수 있으며, 캡(485)과 웨이퍼 사이의 밀봉은 에폭시 수지로 이루어진다. 이러한 사례에서, 산화물 층(483)은 필요가 없다. 또 다른 실시예에서, 층(479)이 목표로 하는 응용에 적절한 기하학적 구성을 갖는다고 가정하면, 스페이서(425)는 도 5h에 도시된 매립된 산화물(buried oxide)(BOX) 에칭 공정 동안 마스킹되어 남은 매립된 산화물 층(479)의 일부일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 산화물 층(483)은 증착되거나 그렇지 않으면 SOI 디바이스 층(477) 상에 직접 형성될 수 있으며, 그런 다음 사전 에칭된 캡(485)(하부 스페이서 부분 및 상부 배플 부분의 모두 다가 아닌 단지 배플 부분)이 제자리에 접착될 수 있다. 대안으로, 사전 에칭된 캡(485)은 희생 물질을 사용하여 산화물 층(483) 상에 직접 형성되어 상부 공동(476)을 정의할 수 있다. 또한, 캡(485) 및 산화물(483)은 실제로는 산화물일 필요는 없고, 앞에서 설명한 것처럼 임의의 다른 적합한 물질일 수 있다. 이를 위해, 도시된 공정 흐름은 하나의 예시적인 실시예이며, 본 개시에 비추어 다른 많은 물질의 집합과 구조체 및 형성 기술이 명백할 것이다.

이어서, 결과적인 합성 제트 구조체는 유동 채널(487)을 통해 사전에 형성된 센서 층과 작동 가능하게 연결될 수 있다. 예를 들면, 도 5j에 도시된 바와 같이, 유동 채널(487)은 캡(485)에 근접하여 증착될 수 있다. 캡(485)과 유동 채널(487) 사이의 갭은 이전에 설명된 바와 같이 주변 공기/유체가 혼입되게 한다는 것을 주목하여야 한다. 유동 채널이 에칭되거나 다른 방식으로 형성된 이후 사전에 형성된 센서(489)(예를 들어, 센서 회로가 그 위에 형성된 웨이퍼 또는 다른 적절한 기판)는 유동 채널(487)에 접착되거나 그렇지 않으면 유동 채널(487)로부터 작동 가능하게 이격될 수 있다. 일부 실시예에서, 유동 채널(487)과 센서(489) 사이의 공간은 센서가 제트 흐름을 샘플링할 때 센서에 의해 제트 흐름이 통과할 수 있게 한다. 다른 실시예는 유동 채널이 합성 제트 디바이스(들)보다 커서, 합성 제트 디바이스(들)가 유동 채널(487) 내부에 배치되는 사례이다. 이 실시예도 또한 주변 공기/유체의 혼입을 가능하게 할 것이다. 유동 채널(487)과 센서(489)가 직접 결합되는 다른 실시예에서, 센서의 양측으로 유동 채널 통기공(vent) 또는 포트는 샘플링된 제트 흐름을 방출 또는 통과시키도록 마련될 수 있다. 결과적인 구조체의 일 예는 도 5k에 도시된다. 또한 도시된 바와 같이, 검출 신호는 센서 층으로부터 판독되거나 다른 방식으로 제공될 수 있으며 전술한 바와 같이 후속하는 분석 및 처리를 위해 제공될 수 있다. 일부 실시예는 검출 신호를 증폭 및/또는 필터링한 다음 이들 신호를 처리를 위해 전송하는 중간의 판독 회로를 더 포함할 수 있다.

도 5a 내지 도 5k는 임의의 특정한 규모로 도시되지 않았으며, 유동 채널은 합성 제트 디바이스보다 클 필요가 없다는 것을 주목해야 한다. 또한 인식되는 바와 같이, 유동 채널당 하나보다 많은 디바이스가 있을 수 있다. 예를 들면, 도 5l은 합성 제트 디바이스가 한 단부 근방에서 유동 채널 내부에 있는 다른 실시예를 도시한다. 도 5m은 합성 제트 디바이스가 유동 채널 내부에 있지만, 유동 채널 내부의 유동 채널의 측벽 상에 있는 다른 예시적인 구성을 도시한다. 도 5n은 합성 제트 디바이스가 유동 채널 외부에 있고 측벽의 오리피스를 통해 유동 채널에 접근한다는 것을 제외하고는, 도 5m의 예시적인 구성과 유사하다. 도 5o는 하나의 제트 디바이스가 흐름 채널의 입력에 근접하여 있고 둘 이상의 제트 디바이스가 유동 채널의 외부에 있으면서 측벽(들)의 각 오리피스를 통해 유동 채널에 접근하는 복수의 합성 제트 디바이스(본 예의 경우에는 3개)의 다른 예시적인 구성을 도시한다. 도 5p는 유동 채널의 입력에 근접한 분사 디바이스가 이제는 유동 채널 내부에 있는 것을 제외하고는, 도 5o의 예시적인 구성과 유사하다. 따라서, 일부 실시예에서, 제트 디바이스는 유동 채널의 내부 및 외부 모두에 있을 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 또한, 유동 채널은 임의의 기하학적 형상을 가질 수 있고 원통형일 필요는 없다는 점에 유의해야 한다. 예를 들면, 유동 채널은 정사각형, 삼각형, 직사각형 또는 타원형일 수 있다. 이것 때문에, 측벽 또는 측벽들에 대해 임의로 언급했다 하여 본 개시를 임의의 특정 형상으로 한정하는 것으로 의도하는 것은 아니다. 합성 제트 디바이스가 여러 개인 경우, 출력이 동일할 필요가 없다는 것을 유의해야 한다. 예를 들어, 도 5q의 예시적인 실시예는 동 위상(in-phase) 동작을 제공하기 위해 공통의 구동 신호에 의해 모두 구동되는 복수의 제트 디바이스를 포함하는 반면, 도 5r의 예시적인 실시예는 위상 시프트된 동작을 제공하기 위해 위상 시프트되는 드라이버 신호를 이용한다. 이것은 합성 제트 디바이스가 동시에 공기를 방출하지 않는다는 것을 의미하며, 오히려 합성 제트 디바이스는 시간에 맞추어 시프트된다. 이것은 합성 제트 디바이스 흐름이 (예를 들어, 본 예에서는 위 또는 아래로) 향하게 될 수 있는 결과를 가져온다. 인식되는 바와 같이, 혼입된 공기/유체는 도 5l 내지 도 5r에서 화살표로 도시된다. 인식되는 바와 같이, 임의의 다른 유동 채널 및 제트 구성이 또한 사용될 수 있다.

본 개시에 비추어 수많은 변형이 명백할 것이다. 예를 들면, 다른 실시예에서, 멤브레인(427)(디바이스 층(477))은 정전기 멤브레인 대신에 압전 물질(예를 들어, 알루미늄 질화물, 바륨 티탄산염, 납 지르콘산염 티탄산염) 또는 전자기 물질을 사용하여 구현된다. 압전의 사례에서, 멤브레인(427)은 임의의 물질일 수 있으며, 예를 들면, 실리콘 또는 압전 물질이 그 위에 증착된 실리콘 산화물과 같은 임의의 물질로 만들어질 수 있다는 것을 주목해야 한다. 전자기 사례의 경우, 멤브레인 위치에서 자기장을 제공하기 위해 영구 자석이 멤브레인의 위 또는 아래에 삽입될 수도 있다는 것을 주목해야 한다. 대안으로, 멤브레인(427)은 비전도성일 수 있으며 자석은 멤브레인에 부착되어 외부 시간에 따라 가변하는 자기장을 인가함으로써 작동될 수도 있다. 더 일반적인 의미에서, 감지 시스템에 포함된 합성 제트 디바이스는 혼입된 공기/유체를 감지 영역에 제어하여 전달할 목적을 위해 주변 공기/유체를 혼입하는 합성 제트 흐름을 생성하도록 작동할 수 있는 임의의 변환기 기술로 구현될 수 있다. 또한, 도 5e 내지 도 5g에 도시된 예시적인 실시예는 멤브레인(427)에 접착된 얇은 실리콘(477) 층을 생성하기 위해 SOI 웨이퍼를 사용한다는 것을 주목해야 한다. 대량 생산에 더 적합할 수 있는 대안의 접근법은 실리콘 웨이퍼를 도 5d에 도시된 공동 웨이퍼에 접착하고, 이온 주입 및 층 분할을 사용하여 얇은 실리콘 층을 정의하고 형성하는 것일 수 있다. 또한, 도 5i는 실리콘 캡(485)을 실리콘 멤브레인 표면에 접착시키는 하나의 방법으로서 산화물 기반 융착법을 도시한다. 대안의 방법은 에폭시 본드가 있는 세라믹 캡을 사용하는 것이다. 그러한 예시적인 사례에서, 배플이 비전도성이거나 그렇지 않으면 디바이스 층(477)의 실리콘 멤브레인으로부터 전기적으로 절연되어 있는 한, 산화물 층(483)은 필요하지 않을 수 있다. 또한, 캡(485)/상부 공동(476)의 내부 직경은 멤브레인 층(477) 직경의 직경과 일치할 필요는 없다. 예를 들어, 상부 공동(476)의 내부 직경은 멤브레인 층(477)의 직경보다 클 수 있다. 또한, 도 5a 내지 도 5k의 예시적인 실시예는 단순화 목적을 위해 웨이퍼 표면상에서 하나의 다이만을 도시하지만, 다른 실시예는 여러 다이를 포함할 수 있다.

또한 인식되는 바와 같이, 임의의 개수의 컴퓨팅 플랫폼과의 통합을 위한 감지 해법을 제공하거나, 독립형 센서 해법을 제공하거나, 마이크로 규모 펌핑 응용을 제공하는 기술이 사용될 수 있다. 실시예는 멤브레인 맞은편의 합성 제트의 오리피스를 도시하고 있지만, 다른 실시예는 오리피스 맞은편의 공동의 단부 대신에 공동의 일측과 같은 다른 곳에 오리피스를 가질 수 있다는 것을 유의해야 한다. 오리피스를 가운데 배치할 필요도 없고 그와 달리 특정 위치에 놓을 필요도 없다. 예를 들어, 예시적인 일 실시예에서, 도 4를 다시 참조하면, 오리피스(423)는 우측 스페이서(425)에 있거나 다른 방식으로 대체할 수 있으며, 꼭대기에서 오리피스(423)는 막혀있을 수 있다. 본 개시에 비추어 그러한 다른 많은 변형이 명백할 것이다.

분산형 감지 시스템

도 6은 본 개시의 실시예에 따라 구성된 분산형 센서 시스템을 예시한다. 도시된 바와 같이, 시스템은 네트워크(601)에 통신 가능하게 연결된 복수의 합성 제트 기반 감지 시스템(100)을 포함한다. 센서 데이터 수집 모듈을 실행할 수 있는 애플리케이션 서버(603)는 각종 센서 시스템(100)에 접근하여 각각으로부터 검출 레벨을 취득하도록 구성된다. 서버(603)에 의해 수신된 센서 데이터는 센서 데이터 저장소(605)에 저장될 수 있다. 마찬가지로, 하나 이상의 클라이언트 컴퓨팅 시스템(607)은 (예를 들면, 클라우드 기반의 환경 감지 시스템에 가입하거나 또는 다른 허가된 용도로 가입하여) 센서 시스템(100) 중의 하나 이상의 시스템에 액세스 할 수 있다.

네트워크(601)는 인터넷 및 하나 이상의 근거리 네트워크(local access network)와 같은 임의의 통신 네트워크 또는 네트워크의 조합일 수 있다. 인식하는 바와 같이, 무선 및 유선 네트워크 기술이 사용될 수 있다. 단지 하나의 클라이언트(607) 및 하나의 서버(603)가 도시되어 있지만, 필요에 따라 임의의 개수의 클라이언트(607) 및 서버(603)가 시스템에 포함될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 각각의 클라이언트(607) 및 서버(603)는 일반적으로 행해지는 임의의 적절한 컴퓨팅 아키텍처로 구현될 수 있으며, 분산형 센서 시스템으로부터 데이터 수집을 실행하도록 프로그래밍되거나 다른 방식으로 구성될 수 있다. 서버(들)(603)는 예를 들어 (시스템의 범위와 목적에 따라) 여러 도시 및/또는 세계 또는 국가 또는 캠퍼스 또는 실험실 주위의 다른 장소에 센서가 배치된 환경 모니터링 시스템과 같은 클라우드 기반의 감지 시스템의 일부일 수 있고, 그래서 사용자(예를 들어, 여행자, 정부 기관, 실험실 직원 또는 다른 이해 당사자)가 시스템에 액세스하여 어떤 영역의 목표 특징의 레벨이 수용 가능한지 아니면 예상대로인지를 결정할 수 있다. 클라이언트 컴퓨팅 시스템(607)의 사용자 인터페이스(UI)는 임의의 개수의 적절한 UI 방식이 사용될 수 있을지라도, 예를 들어, 도 2에 도시된 시스템과 유사할 수 있다. 인식되는 바와 같이, 유사한 UI 방식은 또한 애플리케이션 서버(603)와 관련하여 사용될 수 있으며, 저장소에 데이터를 기록하고 저장소로부터 데이터를 판독하기 위해 저장소(605)로의 액세스를 제공하는데 사용될 수 있다.

이러한 실시예는, 예를 들어, 하나 이상의 센서 노드(100) 또는 다른 그와 같은 분산형 센서 시스템을 제공하기 위해 소위 사물지능 인터넷(Internet of Things, IoT) 구성의 맥락에서 구현될 수 있다. 또한, 이러한 IoT 시스템에서, 디바이스는 특정 위치에 배치된 고정 센서 노드에 집적될 수도 있다는 것을 주목하여야 한다. 이를 위해, 센서 시스템(100)은 이동성일 필요는 없다. 센서 시스템(100)은 이를테면 소정의 IP 어드레스, MAC 어드레스 및/또는 주어진 네트워크상의 요소가 액세스될 수 있는 임의의 다른 적절한 어드레싱 메커니즘에 의해, 주어진 네트워크상의 임의의 다른 컴퓨팅 시스템처럼 어드레싱 가능할 수 있다는 것을 또한 주목하여야 한다. 본 개시에 비추어 분산형 감지 시스템을 채용하는 수많은 변형 및 실시예가 명백할 것이다.

추가 실시예

다음과 같은 예는 추가 실시예에 관한 것으로, 추가 실시예로부터 많은 변경 및 구성이 명백해질 것이다.

예 1은 감지 시스템이다. 감지 시스템은 유동 채널과, 유동 채널로 출력하는 오리피스를 갖는 공동 내에 진동 멤브레인을 포함하는 합성 제트 디바이스를 포함한다. 합성 제트는 주위의 공기/유체를 유동 채널 내로 혼입하여 제트 흐름을 제공하도록 구성된다. 시스템은 또한 유동 채널로부터 제트 흐름을 받아들이고 제트 흐름에 포함된 목표 특징을 검출하도록 구성된 센서를 포함한다.

예 2는 예 1의 주제를 포함하며, 이 예에서 유동 채널, 합성 제트 및 센서는 각각 기판(예를 들어, 인쇄 회로 기판 또는 다른 적합한 기판) 상에 실장된 개별 구성요소로 구현된다.

예 3은 예 2의 주제를 포함하며, 이 예에서 채널, 합성 제트 및 센서가 실장된 기판은 하우징 또는 패키지 내에 있다.

예 4는 예 1의 주제를 포함하며, 이 예에서 유동 채널, 합성 제트 및 센서는 각각 집적 회로로서 구현된다.

예 5는 예 4의 주제를 포함하며, 이 예에서 채널, 합성 제트 및 센서로 구성된 집적 회로는 하우징 또는 패키지 내에 있다.

예 6은 앞의 예 중의 어느 예의 주제를 포함하며, 이 예에서 센서는 광 센서, 마이크로전자기계 시스템 공진 센서, 전자기계 센서, 금속 산화물 센서, 전자화학 센서, 방사선 센서, 오염물질 센서 및 가스 센서 중의 적어도 하나를 포함한다. 인식되는 바와 같이, 임의의 개수의 다른 센서가 사용될 수 있다.

예 7은 앞의 예 중의 어느 예의 주제를 포함하며, 이 예에서 목표 특징은 대기 오염물질이다.

예 8은 앞의 예 중의 어느 예의 주제를 포함하며, 이 예에서 목표 특징은 입자상 물질, 지반 고도의 오존, 일산화탄소, 황 산화물, 질소 산화물 및 납 중의 적어도 하나이다.

예 9는 앞의 예 중의 어느 예의 주제를 포함하며, 이 예에서 시스템은 복수의 센서를 포함한다. 그와 같은 일부 사례에서, 각각의 센서는 상이한 목표 특징을 감지하도록 구성된다.

예 10은 앞의 예 중의 어느 예의 주제를 포함하며, 이 예에서 시스템은 복수의 합성 제트를 포함한다.

예 11은 앞의 예 중의 어느 예의 주제를 포함하며, 이 예에서 시스템은 복수의 유동 채널을 포함한다.

예 12는 앞의 예 중의 어느 예의 주제를 포함하며, 이 예에서 시스템은 대응하는 유동 채널을 통해 각자 하나 또는 복수의 센서에 연결된 복수의 합성 제트를 포함한다. 유동 채널은 복수의 별개의 유동 채널 또는 둘 이상의 출력으로 된 분할 출력을 갖는 공통 유동 채널일 수 있다.

예 13은 앞의 예 중의 어느 예의 주제를 포함하며, 이 예에서 진동 멤브레인은 단결정 실리콘을 포함한다.

예 14는 앞의 예 중의 어느 예의 주제를 포함하며, 시스템은 또한 센서에 의해 검출되는 목표 특징에 응답하여 경보를 발행하도록 구성된 프로세서를 포함한다.

예 15는 예 14의 주제를 포함하며, 시스템은 또한 경보를 시각적으로 사용자에게 제시하는 디스플레이와, 경보를 사용자에게 제시하는 촉각 요소와, 경보를 청각적으로 사용자에게 제시하는 스피커 중의 적어도 하나를 포함한다.

예 16은 예 15의 주제를 포함하며, 이 예에서 디스플레이는 터치 스크린 디스플레이다.

예 17은 앞의 예 중의 어느 예의 주제를 포함하며, 시스템은 또한 검출되는 목표 특징에 응답하여 검출 정보를 제시하도록 구성된 사용자 인터페이스를 포함한다.

예 18은 예 17의 주제를 포함하며, 이 예에서 사용자 인터페이스는 검출 정보의 시각적 프레젠테이션을 제공한다.

예 19는 예 17의 주제를 포함하며, 이 예에서 사용자 인터페이스는 검출 정보의 청각적 프레젠테이션을 제공한다.

예 20은 예 17 내지 예 19 중의 어느 예의 주제를 포함하며, 이 예에서 검출 정보는 목표 특징의 합격/불합격 상태, 목표 특징의 농도 레벨, 목표 특징의 지리적 위치 및 검출 시간 중의 적어도 하나를 포함한다.

예 21은 앞의 예 중의 어느 예의 시스템을 포함하는 시스템-온-칩(SOC)이다.

예 22는 앞의 예 중의 어느 예의 시스템을 포함하는 이동 컴퓨팅 디바이스이다.

예 23은 예 22의 주제를 포함하며, 이 예에서 이동 컴퓨팅 디바이스는 착용 디바이스, 스마트폰, 태블릿 또는 랩톱 컴퓨터 중의 하나이다.

예 24는 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 프로세스가 수행되게 하는 명령어가 인코딩되어 있는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 프로그램 제품이다. 프로세스는 합성 제트 감지 시스템에 의해 검출되는 목표 특징과 연관된 검출 신호를 수신하는 것 - 목표 특징은 합성 제트 감지 시스템 주위의 주변 공기에서 검출됨 - 과, 검출 신호가 목표 특징에 대한 주어진 문턱치를 초과하였다고 표시하는지를 결정하는 것을 포함한다. 문턱치를 초과하였다고 결정하는 것에 응답하여, 프로세스는 경보가 발행되게 하는 것을 계속한다.

예 25는 예 24의 주제를 포함하며, 이 예에서 검출 신호는 목표 특징에 대해 합격 상태를 표시하는 제 1 상태 또는 타겟 대상에 대해 불합격 상태를 표시하는 제 2 상태 중의 어느 한 상태를 갖는 특성 상 이진 신호이다.

예 26은 예 24의 주제를 포함하며, 이 예에서 검출 신호는 검출된 목표 특징의 농도 레벨을 나타내는 전압 레벨을 포함한다.

예 27은 예 24 내지 예 26의 주제를 포함하며, 이 예에서 문턱치를 초과하였다고 결정하는 것에 응답하여, 프로세스는 목표 특징의 존재에 대하여 모니터링을 지속하는 것을 포함한다.

예 28은 예 27의 주제를 포함하며, 이 예에서 목표 특징의 존재에 대하여 모니터링을 지속하는 것은 사전에 정의된 샘플링 스케줄에 따라 주기적으로 모니터링하는 것을 포함한다.

예 29는 예 27 또는 예 28의 주제를 포함하며, 이 예에서 목표 특징의 존재에 대하여 모니터링을 지속하는 것은 사용자가 한 지리적 위치에서 다른 지리적 위치로 이동함에 근거하여 주기적으로 모니터링하는 것을 포함한다.

예 30은 예 24 내지 예 29 중의 어느 예의 주제를 포함하며, 이 예에서 경보는 디스플레이 스크린을 통해 시각적으로 제시된다.

예 31은 예 24 내지 예 30 중의 어느 예의 주제를 포함하며, 이 예에서 경보는 스피커를 통해 청각적으로 제시된다.

예 32는 예 24 내지 예 31 중의 어느 예의 주제를 포함하며, 이 예에서 프로세스는 또한 경보 및 연관된 데이터를 전자 저장소 설비에 기록하는 것을 포함한다.

예 33은 예 32의 주제를 포함하며, 이 예에서 연관된 데이터는 검출 날짜, 검출 시간, 지리적 검출 위치 및 검출된 목표 특징의 양 중의 적어도 하나를 포함한다.

예 34는 예 32 또는 예 33의 주제를 포함하며, 이 예에서 전자 저장소 설비는 합성 제트 감지 시스템의 원격지에 있다.

예 35는 예 32 또는 예 33의 주제를 포함하며, 이 예에서 전자 저장소 설비는 합성 제트 감지 시스템에 접속되어 있다.

예 36은 예 32-35 중의 어느 예의 주제를 포함하며, 이 예에서 경보 및 연관된 데이터를 기록하는 것은 검출 및 관련 데이터를 중앙 기관 또는 정보 기관에 자동 보고하는 것을 포함한다.

예 37은 감지 디바이스이다. 디바이스는 하부 공동을 제공하기 위해 멤브레인으로부터 이격된 하부 전도체와, 상부 공동을 제공하기 위해 멤브레인의 대향 측으로부터 이격되고 오리피스를 갖는 배플을 구비하는 합성 제트를 포함하며, 멤브레인은 오리피스 출력부에서 제트 흐름을 생성하기 위해 멤브레인 및 하부 전도체 양단에 인가되는 바이어스에 응답하여 진동한다. 디바이스는 또한 제트 흐름을 받아들이는 유동 채널과, 유동 채널로부터 제트 흐름을 받아들여 제트 흐름에서 목표 특징을 검출하는 센서를 포함한다.

예 38은 예 37의 주제를 포함하며, 이 예에서 디바이스는 반도체 디바이스이다.

예 39는 예 37 또는 예 38의 주제를 포함하며, 이 예에서 하부 전도체는 금속 전극이 그 위에 있는 비전도성 물질을 포함한다.

예 40은 예 37 내지 예 39 중의 어느 예의 주제를 포함하며, 이 예에서 멤브레인은 금속 전극이 그 위에 있는 비전도성 물질을 포함한다.

예 41은 예 37 내지 예 40 중의 어느 예의 주제를 포함하며, 이 예에서 멤브레인은 단결정 실리콘을 포함한다.

예 42는 예 37 내지 예 41 중의 어느 예의 주제를 포함하며, 이 예에서 멤브레인은 압전 물질을 포함한다.

예 43은 예 37 내지 예 41 중의 어느 예의 주제를 포함하며, 이 예에서, 멤브레인은 전자기적으로 작동되는 물질을 포함한다.

예 44는 예 37 내지 41 중의 어느 예의 주제를 포함하며, 이 예에서 멤브레인은 정전기 멤브레인을 포함한다.

예시적인 실시예의 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 본 개시를 개시된 정확한 형태로 총망라하려거나 제한하려는 의도는 아니다. 본 개시에 비추어 많은 수정 및 변형이 가능하다. 본 개시의 범위는 이러한 상세한 설명에 의해서가 아니라, 본 명세서에 첨부된 청구범위에 의해 제한되는 것으로 의도된다. 본 출원에 대한 우선권을 주장하여 향후에 출원된 출원은 개시된 주제를 다른 방식으로 청구할 수 있으며, 일반적으로는 본 명세서에 다양하게 개시되거나 달리 입증된 것과 같은 임의의 일련의 하나 이상의 제한사항을 포함할 수 있다.

Claims

감지 시스템으로서,
유동 채널(flow channel)과,
상기 유동 채널로 출력하는 오리피스(orifice)를 갖는 공동(cavity) 내에 진동 멤브레인을 포함하는 합성 제트 디바이스(synthetic jet device) - 합성 제트는 주위의 공기/유체를 상기 유동 채널 내로 혼입하여 제트 흐름을 제공하도록 구성됨 - 와,
상기 유동 채널로부터 상기 제트 흐름을 받아들이고 상기 제트 흐름에 포함된 목표 특징을 검출하도록 구성된 센서를 포함하는
감지 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 유동 채널, 합성 제트 및 센서는 각각 기판상에 실장된 개별 구성요소로 구현되는
감지 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 채널, 합성 제트 및 센서가 실장된 상기 기판은 하우징 또는 패키지 내에 있는
감지 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 센서는 광센서, 마이크로전자기계 시스템 공진 센서(microelectromechanical systems resonance sensor), 전자기계 센서, 금속 산화물 센서, 전자화학 센서, 방사선 센서, 오염물질 센서 및 가스 센서 중의 적어도 하나를 포함하는
감지 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 목표 특징은 입자상 물질, 지반 고도의 오존(ground-level ozone), 일산화탄소, 황 산화물, 질소 산화물, 납 및 대기 오염물질 중의 적어도 하나인
감지 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 시스템은 각자 상이한 목표 특징을 감지하도록 구성된 복수의 센서를 포함하는
감지 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 시스템은 복수의 합성 제트를 포함하는
감지 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 시스템은 복수의 유동 채널을 포함하는
감지 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 시스템은 대응하는 유동 채널을 통해 각자 하나 또는 복수의 센서에 연결된 복수의 합성 제트를 포함하는
감지 시스템.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 진동 멤브레인은 단결정 실리콘을 포함하는
감지 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 센서에 의해 검출되는 상기 목표 특징에 응답하여 경보를 발행하도록 구성된 프로세서와,
상기 경보를 시각적으로 사용자에게 제시하는 디스플레이와,
상기 경보를 상기 사용자에게 제시하는 촉각 요소(haptic element)와,
상기 경보를 청각적으로 상기 사용자에게 제시하는 스피커와,
검출되는 상기 목표 특징에 응답하여 검출 정보를 전해주도록 구성된 사용자 인터페이스
중의 적어도 하나를 더 포함하는
감지 시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 사용자 인터페이스는 상기 검출 정보의 시각적 프레젠테이션 및 상기 검출 정보의 청각적 프레젠테이션 중의 적어도 하나를 제공하는
감지 시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 검출 정보는 상기 목표 특징의 합격/불합격 상태, 상기 목표 특징의 농도 레벨, 상기 목표 특징의 지리적 위치 및 검출 시간 중의 적어도 하나를 포함하는
감지 시스템.
청구항 제 1 항 내지 제 9 항 및 제 11 항 내지 제 13 항 중의 어느 한 항의 시스템을 포함하는
이동 컴퓨팅 디바이스.
하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 프로세스가 수행되게 하는 명령어가 인코딩되어 있는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
상기 프로세스는,
합성 제트 감지 시스템에 의해 검출되는 목표 특징과 연관된 검출 신호를 수신하는 것 - 상기 목표 특징은 상기 합성 제트 감지 시스템 주위의 주변 공기에서 검출됨 - 과,
상기 검출 신호가 상기 목표 특징에 대한 주어진 문턱치를 초과하였다고 표시하는지를 결정하는 것과,
상기 문턱치를 초과하였다고 결정하는 것에 응답하여, 경보가 발행되게 하는 것을 포함하는
컴퓨터 프로그램 제품.
제 15 항에 있어서,
상기 문턱치를 초과하였다고 결정하는 것에 응답하여, 상기 프로세스는 상기 목표 특징의 존재에 대하여 모니터링을 지속하는 것을 포함하는
컴퓨터 프로그램 제품.
제 16 항에 있어서,
상기 목표 특징의 존재에 대하여 모니터링을 지속하는 것은 사전에 정의된 샘플링 스케줄에 따라 주기적으로 모니터링하는 것을 포함하는
컴퓨터 프로그램 제품.
제 16 항에 있어서,
상기 목표 특징의 존재에 대하여 모니터링을 지속하는 것은 사용자가 한 지리적 위치에서 다른 지리적 위치로 이동함에 근거하여 주기적으로 모니터링하는 것을 포함하는
컴퓨터 프로그램 제품.
제 15 항에 있어서,
상기 경보는 디스플레이 스크린을 통해 시각적으로 전해지는 경보 및 스피커를 통해 청각적으로 전해지는 경보 중의 적어도 하나인
컴퓨터 프로그램 제품.
제 15 항 내지 제 19 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 프로세스는 상기 경보 및 연관된 데이터를 전자 저장소 설비에 기록하는 것을 더 포함하며, 상기 연관된 데이터는 검출 날짜, 검출 시간, 지리적 검출 위치 및 검출된 상기 목표 특징의 양 중의 적어도 하나를 포함하는
컴퓨터 프로그램 제품.
제 20 항에 있어서,
상기 전자 저장소 설비는 상기 합성 제트 감지 시스템의 원격지에 있는
컴퓨터 프로그램 제품.
감지 디바이스로서,
하부 공동을 제공하기 위해 멤브레인으로부터 이격된 하부 전도체와, 상부 공동을 제공하기 위해 상기 멤브레인의 대향 측으로부터 이격되고 오리피스를 갖는 배플을 구비하는 합성 제트 - 상기 멤브레인은 상기 오리피스 출력부에서 제트 흐름을 생성하기 위해 상기 멤브레인 및 하부 전도체 양단에 인가되는 바이어스에 응답하여 진동함 - 와,
상기 제트 흐름을 받아들이는 유동 채널과,
상기 유동 채널로부터 상기 제트 흐름을 받아들이고 상기 제트 흐름에서 목표 특징을 검출하는 센서를 포함하는
감지 디바이스.
제 22 항에 있어서,
상기 하부 전도체는 금속 전극이 그 위에 있는 비전도성 물질을 포함하며,
상기 멤브레인은 금속 전극이 그 위에 있는 비전도성 물질을 포함하는
것 중의 적어도 하나를 포함하는
감지 디바이스.
제 22 항에 있어서,
상기 멤브레인은 단결정 실리콘을 포함하는
감지 디바이스.
제 22 항 내지 제 24 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 멤브레인은 압전 물질, 전자기적으로 작동되는 물질 또는 정전기 멤브레인 중의 하나를 포함하는
감지 디바이스.