(Corona)sensor met CMOS?

Hiertoe wordt gebruik gemaakt van CMOS. "De slimmigheid zit daar al ingebouwd. We hopen op deze manier een sneltest te maken. Je kan ze zelfs in mondkapjes inbouwen, waardoor je weet of je Covid-19 hebt of ergens bent geweest waar het in de lucht zat." Het doel is om een test voor een paar euro te maken. Maar dat is voorlopig nog toekomstmuziek.

Steeneken werkt aan de studie met onder anderen Frans Widdershoven en Murali Ghatkesar uit Delft en Serge Lemay van de UT.

Widdershoven is net benoemd tot hoogleraar Low Power Embedded Smart Sensors. Daarnaast is hij Fellow bij chipfabrikant NXP. Bij de TU werkt hij aan nieuwe slimme sensoren. Bijvoorbeeld met CMOS. "Nu zijn sensoren vrijwel altijd losse componenten die je ergens aankoppelt. Ze meten bijvoorbeeld beweging of CO2 en geven hun signalen door aan een CMOS-chip. Daar worden die signalen vervolgens geanalyseerd en verwerkt. Als ik bij mijn vakgebied vooruitkijk naar de toekomst, dan zou je bijna alle sensoren direct willen inbedden in die CMOS-chip. Ik denk dat dit mogelijk is. Op die manier maak je sensoren zelf slim, verklein je het totale oppervlak en bespaar je energie en kosten."

Een algemene aanpak is daarbij belangrijk. "Je wilt niet voor elk type sensor speciale aanpassingen in de CMOS-technologie maken. Dat is veel te complex en duur en kan niet hergebruikt worden. Daarom ontwikkel ik een universele methode waarbij je de CMOS-chip uitbreidt met een sensorveld met vele piepkleine elektroden die net onder het chip-oppervlak zitten. Hiervoor hoef je de CMOS-technologie zelf niet aan te passen. De micro-elektroden kunnen dwars door het oppervlakte van de chip meten welke materialen of objecten er zich net boven bevinden. Op die manier voeg je een nieuwe sensoroptie toe aan de al bestaande CMOS-technologie."

Microscopisch touchscreen

Met een inkjetprinter is het mogelijk om meerdere materialen naast elkaar bovenop dat sensorveld te printen. Dit kan van alles zijn, afhankelijk van wat je nodig hebt. "Stel je maakt een alcoholtest. Dan print je materiaal dat daar gevoelig voor is. Maar dit materiaal reageert ook op andere stoffen in jouw adem, zoals waterdamp. Deze zogeheten kruisgevoeligheid wil ik eruit filteren. Dit is mogelijk door een tweede materiaal ernaast te printen dat gevoeliger is voor waterdamp dan voor alcohol. De chip berekent dan zelf wat je precies meet."

Zo’n capacitieve sensor lijkt op een piepklein touchscreen van een vierkante millimeter of zelfs kleiner. De druppels uit een inkjetprinter, zijn echter groter dan één benodigde elektrode. Stel je brengt verschillende druppels op een chip aan, bijvoorbeeld om luchtvochtigheid en de CO2-concentratie te meten. Hoe weet je dan of een druppel op de juiste plek is gekomen? "Dat laat je de chip zelf uitzoeken. Die scant de oppervlakte en gaat zo na wat er precies op is gekomen. Het ingebouwde rekenprogramma herkent welk materiaal het is. Je maakt dan slim gebruik van de intelligentie op de chip."

Bron: TU Delft