SBIR Phase I: Optimizing Ion Mobility Spectrometry for Distributed Chemical Sensing
SBIR 第一阶段:优化离子淌度谱以实现分布式化学传感
基本信息
- 批准号:2208183
- 负责人:
- 金额:$ 25.6万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-09-01 至 2024-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The broader impact/commercial potential of this Small Business Innovation Research Phase I project seeks to produce a high performance, low power, electronic chemical sensor system that does not require a radioactive ionization source. Achieving a low cost, non-radioactive Internet of Things (IoT) systems for chemical sensing in a more distributed and connected network has potentially far reaching implications in many industries. Creating an IoT network of sensors to safely monitor chemical signatures on a large and distributed scale, in real-time, may provide new analytical-quality chemical sensing capabilities. Sensor applications may range from engineering (monitoring fermentations) and to health care (diagnostics), to environmental monitoring (air quality) and defense and security (hazard detection) or agriculture (waste mitigation). The chemical sampling and sensor platform has the potential to be integrated with cell phones and autonomous systems. The market for personal use devices could be substantial.This Small Business Innovation Research (SBIR) Phase I project seeks to establish an experimental and theoretical framework to optimize Differential Mobility Spectrometry (DMS) for analytical quality chemical identification. There are many types of chemical sensors that have been commercialized but no high-quality systems meet the performance, safety, and cost constraints required to be a successfully linked in an IoT system. The fundamental physics and commercial utility of DMS is well established, so it is a leading candidate for this use. The foundation of the system is a miniaturized DMS. Because the microchip operates on lithium ion polymer batteries, it has the potential for widely dispersed IoT-linked chemical sensing but the reliance on radioactive isotopes for chemical ionization is a critical barrier to adoption that limits commercial applications. This technical barrier may be overcome by combining a non-radioactive, plasma-based method of chemical ionization. The experimental results will be used to validate custom software to simulate performance of this complex system. If the performance of the combined system can be successfully modeled, it can be further miniaturized and optimized. The detection of natural gas odorants and selected food and flavor compounds have been selected as initial proof-of-concept commercial applications.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这个小型企业创新研究阶段I项目的更广泛的影响/商业潜力旨在生产不需要放射性电离源的高性能,低功率,电子化学传感器系统。在更分布和连接的网络中实现用于化学感测的低成本,非放射性物质互联网(IoT)系统在许多行业中可能产生的影响很大。创建一个由传感器组成的物联网网络,以实时的大规模和分布式尺度安全监视化学特征,可能会提供新的分析质量化学感应能力。传感器应用可能从工程(监测发酵)到医疗保健(诊断),到环境监测(空气质量)以及防御与安全(危害检测)或农业(减轻废物)。化学采样和传感器平台有可能与手机和自主系统集成。个人使用设备的市场可能很重要。本小型企业创新研究(SBIR)I阶段项目旨在建立一个实验和理论框架,以优化差异迁移率光谱法(DMS),以用于分析质量化学识别。有许多类型的化学传感器已被商业化,但没有高质量的系统符合在物联网系统中成功链接所需的性能,安全性和成本限制。 DMS的基本物理和商业实用性已经建立了良好,因此它是此用途的领先候选人。该系统的基础是微型DMS。由于微芯片在锂离子聚合物电池上运行,因此它具有广泛分散的IoT链接化学传感的潜力,但是对化学电离的放射性同位素的依赖是限制商业应用的采用的关键障碍。通过结合非放射性,基于等离子体的化学电离方法,可以克服这种技术障碍。实验结果将用于验证自定义软件以模拟该复杂系统的性能。如果可以成功建模组合系统的性能,则可以将其进一步微型化和优化。选择了天然气气味和精选的食物和风味化合物作为最初的概念证明商业应用。该奖项反映了NSF的法定任务,并使用基金会的知识分子优点和更广泛的影响评估标准,认为值得通过评估来获得支持。
项目成果
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