ITRM20110630A1 - LPCB CALLED PRESSURE TRANSDUCER - Google Patents

Description

Descrizione dei risultati sperimentali e del principio fìsico. Description of the experimental results and of the physical principle.

Introduzione: Introduction:

il fenomeno alla base del brevetto oggetto di questa risposta à ̈ stato notato da un gruppo di ricercatori del CNR che si occupano di microscopia a forza atomica coautori del brevetto, alcuni esperimenti condotti sulle punte AFM ci hanno convinto che su questo fenomeno si potessero costruire sensori ed altri dispositivi oggetto di futuri brevetti, che potessero avere caratteristiche innovative utili in campi scientifici ed industriali. Il fenomeno avviene a scale molto piccole ed à ̈ nettamente visibile su delle "levette" ovvero travi incastrate con lunghezze dell'ordine del centinaio di nanometri e con dimensioni trasversali di alcuni nanometri, questi elementi hanno quindi dimensioni comparabili con le molecole dei comuni gas e con esse interagiscono in maniera peculiare. the phenomenon underlying the patent object of this answer was noticed by a group of CNR researchers who deal with atomic force microscopy, co-authors of the patent, some experiments conducted on AFM tips convinced us that sensors could be built on this phenomenon and other devices subject to future patents, which could have innovative features useful in scientific and industrial fields. The phenomenon occurs at very small scales and is clearly visible on the "levers" or beams stuck with lengths of the order of a hundred nanometers and with transversal dimensions of a few nanometers, these elements therefore have dimensions comparable with the molecules of common gases and they interact with them in a peculiar way.

Il modello dei gas perfetti, così come le formulazioni corrette per i gas reali sono basati sull'effetto statistico delle interazione di numeri enormi di molecole su oggetti che, a confronto con le molecole stesse, hanno dimensioni enormi; con questo approccio le equazioni gas perdono il riferimento con la natura corpuscolare e le proprietà delle interazioni di questi, definendo un media continuo, isotropo, il cui stato à ̈ identificato da pochi parametri globali. Queste equazioni non ci permettono di capire e modellizzare i fenomeni da noi studiati e che tra l'altro non sono ancora completamente chiariti nel dettaglio, le evidenze sperimentali ed i risultati ottenuti dai dispositivi di prova al contrario ci incoraggiano ad ottenere un brevetto che tuteli quanto prodotto. The ideal gas model, as well as the correct formulations for real gases, are based on the statistical effect of the interaction of enormous numbers of molecules on objects which, compared to the molecules themselves, have enormous dimensions; with this approach the gas equations lose the reference with the corpuscular nature and the properties of their interactions, defining a continuous, isotropic average, whose state is identified by a few global parameters. These equations do not allow us to understand and model the phenomena we have studied and which among other things are not yet fully clarified in detail, the experimental evidence and the results obtained from the test devices on the contrary encourage us to obtain a patent that protects what product.

Seppur la analisi di dettaglio dei fenomeni fisici à ̈ più da pubblicazione scientifica che da richiesta di brevetto, ci si à ̈ resi conto della necessità di introdurre una seppur minima spiegazione per evidenziare le differenze con altri fenomeni su cui sono basati sensori di tipologie diverse, sgomberando possibili dubbi ed incomprensioni, veniamo quindi alla descrizione degli elementi coinvolti e dei fenomeni stessi. Although the detailed analysis of physical phenomena is more from a scientific publication than from a patent application, we realized the need to introduce even a minimal explanation to highlight the differences with other phenomena on which sensors of different types are based, clearing possible doubts and misunderstandings, we come then to the description of the elements involved and the phenomena themselves.

Set up di prova: Test set up:

Levetta à ̈ un elemento allungato a base di silicio, montata su un supporto che garantisca un vincolo di incastro ad una delle estremità,, mentre l'altra à ̈ lasciata libera di muoversi (tipica configurazione di trave incastrata). La lettura della sua deformazione potrebbe essere effettuata in differenti maniere (magnetica, capacitiva, resistiva, piezoelettrica) ma si à ̈ scelto di usare un raggio laser che si riflette su uno strato superficiale di oro generando una leva ottica che amplifica la deformazione rendendola leggibile da un apposito foto ricetto re. Tale scelta garantisce che non esistano fenomeni parassiti generanti sollecitazioni e forze pulsanti sul dispositivo di prova. Un analizzatore di spettro collegato con il fotoricettore à ̈ stato usato per analizzare le frequenze e le ampiezze di deformazione. Il test set up usato a pressione atmosferica usa un sistema di sospensione pneumatico con massa sismica onde minimizzare i disturbi esterni ed una camera semi-anecoica per ridurre il disturbo acustico, mentre per i test a basse pressioni à ̈ stata usata una camera a vuoto con pompe molecolari. Lever is an elongated element based on silicon, mounted on a support that guarantees an interlocking constraint at one end, while the other is left free to move (typical configuration of a jammed beam). The reading of its deformation could be carried out in different ways (magnetic, capacitive, resistive, piezoelectric) but it has been chosen to use a laser beam which is reflected on a surface layer of gold generating an optical lever that amplifies the deformation making it readable by a special photo ricetto re. This choice guarantees that there are no parasitic phenomena generating stresses and pulsating forces on the test device. A spectrum analyzer connected to the web was used to analyze the frequencies and the amplitudes of deformation. The test set up used at atmospheric pressure uses a pneumatic suspension system with seismic mass to minimize external disturbances and a semi-anechoic chamber to reduce acoustic disturbance, while a vacuum chamber with molecular pumps.

Discrezione dei risultati: Discretion of results:

Sia a pressione atmosferica che a pressioni via via decrescenti à ̈ chiaramente visibile una oscillazione dell'elemento sensibile (la levetta) a frequenze vicine (indeterminazione sperimentale e approssimazione nel calcolo delle frequenze proprie); alla prima frequenza propria, l'ampiezza à ̈ invece fortemente influenzata dalla pressione/densità del fluido e dalle caratteristiche fisiche della levetta stessa (frequenza propria, massa, superficie, rigidezza del materiale). Both at atmospheric pressure and at gradually decreasing pressures, an oscillation of the sensitive element (the lever) at close frequencies is clearly visible (experimental uncertainty and approximation in the calculation of the natural frequencies); at the first natural frequency, the amplitude is strongly influenced by the pressure / density of the fluid and by the physical characteristics of the lever itself (natural frequency, mass, surface, stiffness of the material).

L'andamento tipico della deformazione con la pressione à ̈ del tipo esponenziale come visibile nella figura 1 (N.B. bilogaritmica), come detto sono altresì stati analizzati diversi tipi di sensore evidenziando che per ogni intervallo di pressione esiste una configurazione ottimale che massimizza la sensibilità. Ulteriori campagne sperimentali con una strumentazione migliore sono in corso di preparazione. The typical deformation trend with pressure is of the exponential type as shown in figure 1 (N.B. bilogarithmic), as mentioned different types of sensors have also been analyzed, highlighting that for each pressure range there is an optimal configuration that maximizes sensitivity . Further experimental campaigns with better instrumentation are being prepared.

Risultati preliminari del comportamento del sensore Preliminary results of the sensor behavior

di pressione of pressure

Pressione (mbar) Pressure (mbar)

Le valutazioni da noi compiute anche se preliminari ci hanno portato ad evidenziare che i risultati migliorano in funzione della diminuzione delle dimensioni, ovvero alla riduzione del numero di urti, a frequenze proprie più elevate ovvero ad un avvicinamento del numero degli urti al numero di cicli al secondo che sono propri della risposta modale, e per ultimo l'aumento della rigidezza che comunque rende il dispositivo meno sensibile ai disturbi esterni (vibrazione, acustica, ecc.)-La risposta del dispositivo à ̈ basata soprattutto sul primo modo di flessione a riprova che lo spostamento della superficie à ̈ un elemento fondamentale del processo influenzando la non linearità del fenomeno necessario ad estrarre energia dal fluido; infatti il primo modo genera il massimo spostamento sulla maggior parte della superficie per cui garantisce il massimo della efficienza nella proiezione della forzante generata dall'interazione sul modo stesso. Si veda a riguardo la Figura 2 che mostra la risposta modale del sistema (primo modo flessionale). The evaluations carried out by us, even if preliminary, have led us to highlight that the results improve as a function of the decrease in size, or the reduction in the number of impacts, at higher natural frequencies or an approximation of the number of impacts to the number of cycles at second that are specific to the modal response, and lastly the increase in stiffness which in any case makes the device less sensitive to external disturbances (vibration, acoustics, etc.) that the displacement of the surface is a fundamental element of the process influencing the non-linearity of the phenomenon necessary to extract energy from the fluid; in fact, the first mode generates the maximum displacement on most of the surface so it guarantees the maximum efficiency in the projection of the forcing generated by the interaction on the mode itself. See Figure 2 which shows the modal response of the system (first inflectional mode).

-98 -98

40 40

-100 -100

- 102 - 102

_ -104 _ -104

« -108 "-108

a to

^ -108 ^ -108

-110 -110

- 1 12 - 1 12

1 14 1 14

Frequenza (Hz) Frequency (Hz)

Figura 2 Figure 2

Anche qui si può notare come il picco sia particolarmente stretto confermando come la forzante sia un processo di coalescenza al modo proprio della levetta, al contrario un modo fortemente smorzato avrebbe avuto una forma allargata tipica degli smorzamenti elevati. Inoltre à ̈ da rilevare come non à ̈ credibile pensare che siano disturbi esterni casuali (vibrazione propagata attraverso il supporto o acustici) in quanto anche questi darebbero adito a fenomeni di fluttuazione della frequenza e dell'ampiezza, all'eccitazione di modi superiori, allargamento del picco che non si verificano in questo dispositivo). Here too it can be seen that the peak is particularly narrow, confirming that the forcing is a coalescing process in the way of the lever, on the contrary a strongly damped mode would have had an enlarged shape typical of high damping. Furthermore, it should be noted that it is not credible to think that they are random external disturbances (vibration propagated through the support or acoustic) as these would also give rise to phenomena of frequency and amplitude fluctuation, excitation of higher modes, enlargement peak that do not occur in this device).

Nota a margine: Side note:

Queste considerazioni vanno tutte nella direzione opposta a quanto normalmente succede nei dispositivi che usano lo smorzamento (in condizioni di f ree molecular flow), nei quali si tende a massimizzare l'area del dispositivo, a renderlo più flessibile, ecc. oltre ovviamente alla necessità di sistemi di attivazione esterni al sistema stesso These considerations all go in the opposite direction to what normally happens in devices that use damping (in free molecular flow conditions), in which the area of the device tends to be maximized, to make it more flexible, etc. as well as obviously the need for activation systems external to the system itself

Spiegazione del fenomeno: Explanation of the phenomenon:

Come già precedentemente introdotto il comportamento a scale così piccole non à ̈ rappresentabile con le classiche equazioni dei gas , ma con le equazioni di Maxwell e con le teorie dei gas rarefatti, in questo campo à ̈ da notare come le molecole non siano semplicemente degli elementi capaci di urti elastici, ma scambino forze intermolecolari attrattive/repulsive (del tipo della forza di Van Der Waals). Questi fenomeni fanno si che il moto della superficie della levetta possa contribuire alla dissimmetria delle forze scambiate triggerando fenomeni non lineari. Esiste quindi un meccanismo che permette alle molecole, interagenti nella direzione del moto della levetta di scambiare più efficacemente energia, rispetto a quelle in direzione opposta dando un bilancio positivo che mantiene in movimento il sistema. Considerando che le particelle hanno una loro energia cinetica e che colpiscono il dispositivo randomicamente, la condizione descritta à ̈ assolutamente necessaria alla creazione del fenomeno stesso. Se si considera che le particelle si comportano "come palle di melassa" (come previsto dalle teorie dei gas rarefatti) à ̈ chiaro come queste rimangano appiccicate al dispositivo fino a che l'agitazione termica e la condizione cinematica della superficie su cui sono attaccate non forniscono l'energia necessaria alla loro liberazione. In questo ambito il movimento e la accelerazione generata dalla oscillazione sono fondamentali nel triggerare il fenomeno in fase con l'oscillazione. La liberazione delle particelle con specifica direzione preferenziale e fase permette al dispositivo di "estrarre energia dal fluido" rilasciando le molecole con un energia inferiore di quella che avevano prima della cattura. Si può quindi affermare che il dispositivo si configuri come una minuscola macchina termica che prende molecole a temperature più alte di quelle che riemette creando un vero e proprio ciclo termodinamico. As previously introduced, the behavior at such small scales cannot be represented with the classical equations of gases, but with the Maxwell equations and with the theories of rarefied gases, in this field it should be noted that molecules are not simply elements capable of elastic collisions, but exchange attractive / repulsive intermolecular forces (of the type of the Van Der Waals force). These phenomena mean that the motion of the lever surface can contribute to the asymmetry of the exchanged forces, triggering non-linear phenomena. There is therefore a mechanism that allows the molecules, interacting in the direction of the motion of the lever to exchange energy more effectively than those in the opposite direction, giving a positive balance that keeps the system in motion. Considering that the particles have their own kinetic energy and that they hit the device randomly, the described condition is absolutely necessary for the creation of the phenomenon itself. If we consider that the particles behave "like balls of molasses" (as predicted by rarefied gas theories) it is clear how these remain stuck to the device until the thermal agitation and the kinematic condition of the surface on which they are attached does not they provide the energy necessary for their release. In this context, the movement and the acceleration generated by the oscillation are fundamental in triggering the phenomenon in phase with the oscillation. The release of the particles with specific preferential direction and phase allows the device to "extract energy from the fluid" by releasing the molecules with a lower energy than they had before capture. It can therefore be said that the device is configured as a tiny thermal machine that takes molecules at higher temperatures than those it re-emits, creating a real thermodynamic cycle.

Considerazioni generali General consideration

DI seguito si riportano alcuni punti tecnici salienti che evidenziano anche sulla base della descrizione precedente il carattere innovativo del brevetto presentato da Hypotheses S.r.l. Below are some salient technical points that highlight, also on the basis of the previous description, the innovative nature of the patent presented by Hypotheses S.r.l.

1. Il sensore avendo dimensioni nanometriche interagisce con le singole molecole in regime corpuscolare, estraendone direttamente energia attraverso un processo non lineare che eccita mantenendo in vibrazione il sensore. 1. The sensor having nanometric dimensions interacts with the single molecules in a corpuscular regime, directly extracting energy through a non-linear process that excites while keeping the sensor in vibration.

2. Il sensore à ̈ puramente passivo, reagendo alle sollecitazioni generate dalle molecole del fluido nella interazione con la superficie del sensore, à ̈ infatti grazie allo scambio di energia che il sensore à ̈ energizzato e posto in oscillazione. Non si deve pensare ad una interazione elastica, ma alla interazione in cui prendono parte diverse forze a livello molecolare, somigliando più a palline di melassa, le molecole possono quindi rimanere o meno aderenti alla superficie del sensore in funzione della dinamica vibrazionale. 2. The sensor is purely passive, reacting to the stresses generated by the molecules of the fluid in the interaction with the sensor surface, it is in fact thanks to the exchange of energy that the sensor is energized and placed in oscillation. We must not think of an elastic interaction, but of the interaction in which different forces take part at the molecular level, resembling more molasses balls, the molecules can therefore remain or not adherent to the surface of the sensor as a function of the vibrational dynamics.

3. Il sensore reagisce con la sua risposta modale alle interazioni con le molecole, generando una interazione pilotata dal movimento del dispositivo stesso, che accettando o liberando le particelle del fluido ne estrae parte dell'energia in una interazione fortemente non lineare. 4. Dalla analisi delle ampiezze (e/o delle relative frequenze) di oscillazione ottenute sperimentalmente si à ̈ verificato esserci una corrispondenza diretta tra ampiezza della oscillazione e pressione del fluido che dipende dalle caratteristiche del singolo dispositivo e dalla pressione del fluido stesso. 3. The sensor reacts with its modal response to interactions with molecules, generating an interaction driven by the movement of the device itself, which by accepting or releasing the particles of the fluid extracts part of the energy in a strongly non-linear interaction. 4. From the analysis of the amplitudes (and / or relative frequencies) of oscillation obtained experimentally, it has been verified that there is a direct correspondence between the amplitude of the oscillation and the pressure of the fluid which depends on the characteristics of the single device and on the pressure of the fluid itself.

5. Il sensore à ̈ completamente passivo dal punto di vista energetico: non necessita pertanto né di alimentazioni esterne né di sistemi di controllo controreazionati per mantenere lo stato di oscillazione necessario alla misura. 5. The sensor is completely passive from an energetic point of view: it therefore does not require external power supplies or feedback control systems to maintain the oscillation state necessary for the measurement.

Discussione di dettaglio dei brevetti riportati nel rapporto di ricerca Detailed discussion of the patents reported in the research report

US 2007/023851 Al (HARTZELL JOHN W [US] AL HARTZELL JOHN WALTER [US] ET AL) I February 2007 (2007-02-01) {* abstract * * figures 1-2 * * paragraphs [0071] -[0128] * * paragraph [0365] *} US 2007/023851 Al (HARTZELL JOHN W [US] AL HARTZELL JOHN WALTER [US] ET AL) I February 2007 (2007-02-01) {* abstract * * figures 1-2 * * paragraphs [0071] - [0128 ] * * paragraph [0365] *}

Abstract: Abstract:

ABSTRACT A MEMS pixel sensor is provided with a thin-fUm mechanlcal device havinc a mechanical body, with a mechanical state responsive to a proximate environment A thin-film electronic device converts thà ̈ mechanical state lnto electrical signals. A pixel interface supplies power to thà ̈ electronic device and transceives electrical signals. The sensor is able to operate dynamically, in real-tim . For example, if thà ̈ mechanical device undergoes a sequence of mechanical States at a corresponding plurality of times, thà ̈ electronic device is able to supply a sequence of electrical signals to the interface that are responsive to thà ̈ sequence of mechanical States, at thà ̈ plurality of times. Each MEMS pixel sensor may include a number of mechanical devices, and corresponding electronic devices, to provide redundancy or to measure a broadband response range. » ABSTRACT A MEMS pixel sensor is provided with a thin-fUm mechanlcal device havinc a mechanical body, with a mechanical state responsive to a proximate environment A thin-film electronic device converts thà ̈ mechanical state Lnto electrical signals. A pixel interface supplies power to thà ̈ electronic device and transceives electrical signals. The sensor is able to operate dynamically, in real-tim. For example, if thà ̈ mechanical device undergoes a sequence of mechanical States at a corresponding plurality of times, thà ̈ electronic device is able to supply a sequence of electrical signals to the interface that are responsive to thà ̈ sequence of mechanical States, at thà ̈ plurality of times. Each MEMS pixel sensor may include a number of mechanical devices, and corresponding electronic devices, to provide redundancy or to measure a broadband response range. "

Posizione di Hypotheses S.r.l. Location of Hypotheses S.r.l.

La descrizione non presenta alcun principio fisico, nà ̈ per quanto riguarda il fenomeno da misurare, nà ̈ la metodologia con cui si acquisisce il fenomeno, anche confermato dal condizionale usato descrivendo la configurazione dei sensori e dei dispositivi elettronici associati. La ridondanza à ̈ riportata come principio generale e generico e sembra basata solo sul numero di misure, rimanendo un sistema parallelo di acquisizione di differenti sensori senza una opportuna (specifica) capacità e/o logica. Tale introduzione à ̈ assolutamente generica con il fine di includere qualsiasi possibile utilizzo e possibili applicazioni non meglio identificate, nà ̈ definite a livello fisico, elettrico e logico, descrivendo sommariamente solamente una configurazione elettronica ed un processo(i) realizzativo(i). The description does not present any physical principle, neither as regards the phenomenon to be measured, nor the methodology with which the phenomenon is acquired, also confirmed by the conditional used describing the configuration of the sensors and associated electronic devices. Redundancy is reported as a general and generic principle and seems to be based only on the number of measurements, remaining a parallel system of acquisition of different sensors without an appropriate (specific) capacity and / or logic. This introduction is absolutely generic with the aim of including any possible use and possible applications that are not better identified, nor defined on a physical, electrical and logical level, briefly describing only an electronic configuration and a manufacturing process (s).

Figure 1 Figure 1

Posizione di Hypotheses S.r.l. Location of Hypotheses S.r.l.

Figura 1 mostra una configurazione di un sensore generico (non à ̈ chiara la funzione nà ̈ il funzionamento) ed un diagramma di risposta di un materiale piezoelettrico alla deformazione. Tale principio à ̈ utilizzato in migliaia di sensori di differente concezione (come anche da didascalia allegata), in cui si sfrutta la flessione di un elemento di materiale piezoresistivo. Leggendo il testo cui la figura fa riferimento si evincerà come questa parte à ̈ focalizzata sulla possibile connessione tramite strutture multistrato (TFT) ad un circuito elettronico. Lo scopo come à ̈ chiarito anche nel resto del documento à ̈ infatti centrato sulla realizzazione del circuito e dei sensori tramite differenti processi, mentre nella nostra domanda l'originalità à ̈ nel fenomeno fisico di interazione con il fluido a scale micrometriche, che qui non à ̈, nà ̈ citato esplicitamente, nà ̈ riferito in alcun modo. Figure 1 shows a configuration of a generic sensor (the function or operation is not clear) and a response diagram of a piezoelectric material to deformation. This principle is used in thousands of sensors of different conception (as also in the attached caption), in which the bending of an element of piezoresistive material is exploited. Reading the text to which the figure refers, it will be clear how this part is focused on the possible connection through multilayer structures (TFT) to an electronic circuit. The purpose, as clarified also in the rest of the document, is in fact centered on the realization of the circuit and of the sensors through different processes, while in our question the originality is in the physical phenomenon of interaction with the fluid at micrometric scales, which here is not It is, neither explicitly mentioned, nor referred to in any way.

Figura 2A Figure 2A

Posizione di Hypotheses S.r.l. Location of Hypotheses S.r.l.

La Figura 2 mostra il metodo di realizzazione del componente come conferma il testo a pag 7 [105] FIGS. ZA through 20 depict aspects of thà ̈ fabri-cation processes associateci with a MEMS pixel and MEMS pixel sensor array». Dalla lettura della nostra domanda sarà immediato verificare che non esiste alcuna analogia, essendo focalizzato su un nuovo principio fisico e alcune proposte per il possibile utilizzo di questo principio. Figure 2 shows the component manufacturing method as confirmed by the text on page 7 [105] FIGS. ZA through 20 depict aspects of the fabri-cation processes associateci with a MEMS pixel and MEMS pixel sensor array ". From reading our question it will be immediate to verify that there is no analogy, being focused on a new physical principle and some proposals for the possible use of this principle.

Paragrafo [0071] -[ 001281: Paragraph [0071] - [001281:

Posizione di Hypotheses S.r.l. Location of Hypotheses S.r.l.

brevetto à ̈ incentrato sulla possibile circuitazione integrata in sistemi meccanici anche MEMS con differenti configurazioni, in realtà non vengono proposti sensori innovativi, ma quanto già esistente (questi elementi sono già presenti in altri brevetti precedenti) in forma di trave incastrata, piastra, piastra circolare, ecc. integrate in un singolo array inclusivo dei componenti elettronici e circuitali da costruirsi su un singolo substrato. Il procedimento previsto fa largo uso di differenti metodologie, soprattutto basate sulla incisione laser per ottenere le geometrie dei componenti meccanici. patent is focused on the possible integrated circuit in mechanical systems including MEMS with different configurations, in reality innovative sensors are not proposed, but what already exists (these elements are already present in other previous patents) in the form of embedded beam, plate, circular plate , etc. integrated into a single array including the electronic and circuit components to be built on a single substrate. The envisaged procedure makes extensive use of different methodologies, especially based on laser engraving to obtain the geometries of the mechanical components.

È ovvio ad una semplice lettura del nostro brevetto come tali elementi esulano dalla nostra richiesta che invece à ̈ incentrata sull' utilizzo di un principio fisico innovativo non contemplato in questo, o altri brevetti da questo citato, ( si veda la descrizione iniziale del fenomeno) per ottenere misure di pressione tramite la misura della ampiezza dell'oscillazione di una levetta e generata autonomamente dalla interazione con un fluido stesso. È evidente nel brevetto usa, che la misura à ̈ dovuta alla differente pressione presente in due ambienti separati ed agenti sulle due facce del dispositivo; ne deriva che la configurazione ed il funzionamento sono completamente differenti tra loro. Inoltre non viene mai citato alcun principio fisico, descrizione di fenomeni simili a quanto presente nella nostra richiesta. It is obvious to a simple reading of our patent that these elements are beyond our request which instead focuses on the use of an innovative physical principle not contemplated in this, or other patents cited by this, (see the initial description of the phenomenon) to obtain pressure measurements by measuring the amplitude of the oscillation of a lever and generated autonomously by the interaction with a fluid itself. It is evident in the US patent that the measurement is due to the different pressure present in two separate environments and acting on the two faces of the device; it follows that the configuration and operation are completely different from each other. Furthermore, no physical principle is never mentioned, description of phenomena similar to what is present in our request.

Ad ulteriore conferma di quanto sostenuto, non vi à ̈ alcuna precisazione delle dimensioni con cui bisogna realizzare il dispositivo per ottenerne il funzionamento. Secondo il principio fisico da noi descritto ove il concetto di pressione va sostituito con l'interazione o meglio lo scambio di energia cinetica tra le singole molecole e la superficie del dispositivo di misura. Infatti come à ̈ evidente nella nostra rivendicazione (e dalle prove sperimentali) una levetta di dimensioni nanometriche esposta aM'aria comincia a oscillare ad una frequenza vicina alla prima frequenza propria per effetto delle interazioni con gli atomi del gas. Al contrario nel brevetto USA viene evidenziata la configurazione di un sistema di misura della pressione basato su un diaframma vedi figura 9A ed acquisito per il tramite della deformazione statica dovuta alla differenza di pressione tra i due ambienti a pressioni diverse (air cavity ed ambiente esterno). As a further confirmation of what has been claimed, there is no specification of the dimensions with which the device must be made in order to obtain its operation. According to the physical principle we have described where the concept of pressure must be replaced with the interaction or better the exchange of kinetic energy between the individual molecules and the surface of the measuring device. In fact, as is evident in our claim (and from the experimental tests) a nanometer-sized lever exposed to air begins to oscillate at a frequency close to the first natural frequency due to the interactions with the atoms of the gas. On the contrary, the US patent highlights the configuration of a pressure measurement system based on a diaphragm see figure 9A and acquired through the static deformation due to the difference in pressure between the two environments at different pressures (air cavity and external environment) .

[0049] esempi di possibile utilizzo, riferimento generico senza riferimento al tipo di sensore, principio fisico o tipo di misura da effettuare. [0049] examples of possible use, generic reference without reference to the type of sensor, physical principle or type of measurement to be carried out.

[0081] nuova lista di esempi di sensori che si possono sviluppare, viene chiarito che questa discussione verrà sviluppata nel seguito del testo, quindi in questa sezione non vi à ̈ alcun elemento tecnico, principio fisico o descrizione dettagliata della configurazione. [0081] new list of sensor examples that can be developed, it is clarified that this discussion will be developed later in the text, so in this section there is no technical element, physical principle or detailed description of the configuration.

[0095] viene chiarito come il circuito elettronico associato (che à ̈ il vero soggetto del brevetto) possa essere tarato elettronicamente tramite la memorizzazione delle curve di calibrazione. [0095] it is clarified how the associated electronic circuit (which is the real subject of the patent) can be electronically calibrated by storing the calibration curves.

[0099] disquisisce come la tecnologia TFT (Thin Film Transistor) possa essere sfruttata per leggere generici stati di deformazione relativi a elementi meccanici collegati ad una catena di misura basata su TFT. Quindi anche in questa sezione non esiste alcuna identificazione di principi fisici o di configurazione geometrica, fisica, meccanica di funzionamento del sensore, ma si fa solamente riferimento alla parte elettrica/elettronica di acquisizione, confermando che l'oggetto del brevetto à ̈ l'elettronica di misura del segnale. [0099] discusses how the TFT (Thin Film Transistor) technology can be exploited to read generic states of deformation relating to mechanical elements connected to a measurement chain based on TFT. Therefore also in this section there is no identification of physical principles or of geometric, physical or mechanical configuration of the sensor, but reference is made only to the electrical / electronic part of the acquisition, confirming that the object of the patent is electronics. signal measurement.

[0141] elementi da figura 3A a 3N sono identificati per uso come: microfoni, sensore fluidico, altoparlante RF filter, antenna, accelerometro, giroscopio, sensore chimico, sensore di temperatura, sensore di pressione, sensore di luce, sensore di umidità, attuatore, sensore DNA, sensore biologico, ma nessuna descrizione di dettaglio del dispositivo o del principio di funzionamento à ̈ fornita a riguardo. [0141] Items 3A to 3N are identified for use as: microphones, fluidic sensor, RF filter speaker, antenna, accelerometer, gyroscope, chemical sensor, temperature sensor, pressure sensor, light sensor, humidity sensor, actuator , DNA sensor, biological sensor, but no detailed description of the device or operating principle is provided in this regard.

«FIGS. 3A and 3B are partial cross-sectlonal and pian views, respectlvely, of an microelectro-mechanical System (MEMS) device package.» viene quindi descritto solo l'aspetto circuitale e non il sensore stesso nei suoi aspetti funzionali, fisici o geometrici. "FIGS. 3A and 3B are partial cross-sectlonal and pian views, respectlvely, of an microelectro-mechanical System (MEMS) device package. " therefore only the circuit aspect is described and not the sensor itself in its functional, physical or geometric aspects.

« FIG. 3C is a pian view showing an alternate conflguration of thà ̈ wall separating from thà ̈ electrical Circuit.» anche in questo caso viene proposta la configurazione geometrica spaziale del dispositivo elettronico e dei suoi componenti a livello di blocchi logici, viene definito un canale che pone un generico MEMS in comunicazione con un ambiente esterno, ma non viene identificato nà ̈ il principio di funzionamento, nà ̈ la fisica del dispositivo, nà ̈ tanto meno la geometria del sensore stesso essendo solamente uno schema a blocchi. "FIG. 3C is a pian view showing an alternate conflguration of thà ̈ wall separating from thà ̈ electrical Circuit. " also in this case the spatial geometric configuration of the electronic device and its components is proposed at the level of logic blocks, a channel is defined that places a generic MEMS in communication with an external environment, but the operating principle is not identified, neither the physics of the device, nor the geometry of the sensor itself, being only a block diagram.

« FIG. 3E is a cross-sectional view depicting a second alternate aspect of thà ̈ integrated package of FIG. 3B. Here, thà ̈ MEMS 112 is a micro-fluidic MEMS, depicted as a plaza-TFT cantilever. The second substrate opening 402 exposes thà ̈ micro-fluidic MEMS to a environment. The integrated package 100 may be immersed in a fluid, or as shown, thà ̈ is introduced to thà ̈ opening 402 through a tube 500. » Anche qui ci si limita ad una generica configurazione/realizzazione geometrica del substrato e degli elementi circuitali connessi ma si identifica genericamente come esempio il tipo di MEMS, il principio di funzionamento non à ̈ identificato, nà ̈ sono identificate dimensioni e geometrie. Da notarsi che lo schema proposto non à ̈ dettagliato e la configurazione à ̈ esemplificativa del packaging del sistema, e della sua possibile realizzazione, confermando ancora una volta che il brevetto in questione à ̈ rivolto all'aspetto realizzativo e circuitale e non al sensore stesso. "FIG. 3E is a cross-sectional view depicting a second alternate aspect of thà ̈ integrated package of FIG. 3B. Here, thà ̈ MEMS 112 is a micro-fluidic MEMS, depicted as a plaza-TFT cantilever. The second substrate opening 402 exposes thà ̈ micro-fluidic MEMS to a environment. The integrated package 100 may be immersed in a fluid, or as shown, thà ̈ is introduced to thà ̈ opening 402 through a tube 500. »Here too we limit ourselves to a generic geometric configuration / realization of the substrate and the connected circuit elements but the type of MEMS is generically identified as an example, the operating principle is not identified, nor are dimensions and geometries identified. It should be noted that the proposed scheme is not detailed and the configuration is an example of the packaging of the system, and of its possible realization, confirming once again that the patent in question is aimed at the construction and circuit aspect and not at the sensor itself. .

[0145] «Although only microphone and fluidic MEMS devices bave been depicted the present invention integrated package is not particularly limited to any type of MEMS or MEMS function.» Sono identificati i tipi di sensore già evidenziati nel paragrafo [0141], inoltre à ̈ chiarito nuovamente che il brevetto si riferisce all"'integrated package". [0145] "Although only microphone and fluidic MEMS devices bave been depicted the present invention integrated package is not particularly limited to any type of MEMS or MEMS function." The types of sensors already highlighted in paragraph [0141] are identified, and it is again clarified that the patent refers to the "integrated package".

[0365] «There are several paths that can be taken to improve thà ̈ performance of thà ̈ Initial PlazaTFT devices. They Include changing membrane characteristlcs to be thin-ner and longer. The stiffns of thà ̈ membrane can be lowered, making it more sensitive to noi se. An array of membra nes con bo vnd to lmprove signal-to-noise ratio. An array of several (4 or 9) adjacent membranes connocted in series produce an improved output current. This higher current permits simpler amplifiation schermes» In questo paragrafo si parla espressamente di membrane in riferimento all'unico schema (disegno) che si riferisce ad un sistema in grado di misurare la pressione (fig 9A referenced in [234]), da notare che l’array à ̈ usato espressamente per ottenere una corrente maggiore, non per estendere il range di acquisizione, migliorarne la risoluzione e/o l'affidabilità. [0365] «There are several paths that can be taken to improve the performance of the Initial PlazaTFT devices. They Include changing membrane characteristlcs to be thin-ner and longer. The stiffns of thà ̈ membrane can be lowered, making it more sensitive to noi se. An array of membra nes con bo vnd to lmprove signal-to-noise ratio. An array of several (4 or 9) adjacent membranes connocted in series produce an improved output current. This higher current permits simpler amplifiation screens "In this paragraph we expressly talk about membranes with reference to the only diagram (drawing) that refers to a system capable of measuring pressure (fig 9A referenced in [234]), it should be noted that the array is expressly used to obtain a higher current, not to extend the acquisition range, improve resolution and / or reliability.

[0252] «A cantilever is one of thà ̈ best structures for releas-ing stress, and it Is adoptod wridely In a variety MEMS devices. For MEMS mlcrophone application, a cantilever structure Is not very in collectlng acoustlc pressure.» l'uso di una cantilevered beam come microfono à ̈ scartata per la scarsa efficenza e viene proposta la configurazione in figura 13 ([253] basata su una membrana con una cantilevered beam come elemento di amplificazione meccanico/geometrica della deformazione ma senza alcuna funzione fisica rispetto alla cattura dell'effetto di misura della pressione. Anche in questo caso non vi sono neanche lontani punti di somiglianza tra i due brevetti. [0252] «A cantilever is one of thà ̈ best structures for releas-ing stress, and it Is adoptod wridely In a variety MEMS devices. For MEMS mlcrophone application, a cantilever structure Is not very in collectlng acoustlc pressure. " the use of a cantilevered beam as a microphone is rejected due to its low efficiency and the configuration in figure 13 ([253] based on a membrane with a cantilevered beam as a mechanical / geometric amplification element of the deformation but without any physical function is proposed with respect to the capture of the pressure measurement effect.In this case too there are not even distant points of similarity between the two patents.

In generale à ̈ evidente nella descrizione delle illustrazioni che non esiste nell'intenzione dell'autore nessun intento di definire un dispositivo MEMS per la misura della pressione, figure 11 e 14 sono gii unici elementi identificati come microfoni (e non come sensori di pressione). Entrambi non sono basati sull'uso del fenomeno fisico da noi proposto, nà ̈ dalla configurazione, nà ̈ dal metodo di misura; sono al contrario dispositivi classici realizzati in dimensioni tali da poter essere integrati nel circuito stesso, e non vi à ̈ alcuna descrizione specifica del dispositivo ne di principi di funzionamento di questi legati a quanto da noi proposto. In general it is evident in the description of the illustrations that there is no intention of the author to define a MEMS device for the measurement of pressure, figures 11 and 14 are already the only elements identified as microphones (and not as pressure sensors) . Both are not based on the use of the physical phenomenon we propose, neither from the configuration, nor from the measurement method; on the contrary, they are classic devices made in such dimensions as to be able to be integrated into the circuit itself, and there is no specific description of the device nor of the operating principles of these linked to what we propose.

Conclusioni: Conclusions:

Primo, come dichiarato esplicitamente dagli autori, il brevetto in oggetto à ̈ centrato sulla metodologia di realizzazione dell'integrazione tra elemento sensibile (il sensore fisico) vero e proprio e la relativa elettronica, includendo la necessità di connessione elettrica e la deposizione di strati drogati per la realizzazione di transistor ed in generale di circuiti integrati. Di conseguenza non esistendo alcuna attività inventiva sul sensore vero e proprio, su principi fisici o metodi di misura innovativi, e rifacendosi soltanto genericamente a quanto già esistente e o brevettato, questo brevetto non contiene alcun punto di contatto con il sensore che noi intendiamo brevettare. First, as explicitly stated by the authors, the patent in question is centered on the methodology for realizing the integration between the real sensitive element (the physical sensor) and the related electronics, including the need for electrical connection and the deposition of doped layers. for the realization of transistors and integrated circuits in general. Consequently, since there is no inventive activity on the actual sensor, on physical principles or innovative measurement methods, and referring only generically to what already exists and or patented, this patent does not contain any point of contact with the sensor that we intend to patent.

Secondo, la nostra richiesta non include la tecnologia realizzativa del sensore vero e proprio, ma l'attività inventiva à ̈ focalizzata sull'innovativo principio fisico e sulla configurazione del sensore che sfrutta detto principio, includendo anche la logica di base per l'elaborazione dei dati ottenibili da alcune configurazioni basate su array di sensori. In questo ambito l'uso di croscorrelazione in particolare e di metodi statistici non à ̈ stato posto in discussione. Il metodo di acquisizione del sensore, e la parte circuitale di tale acquisizione non à ̈ definita nel dettaglio in quanto ci si rifà a quanto comunemente utilizzato, considerato come maturo e specifico delle varie applicazioni, à ̈ stato quindi introdotto solamente un elenco di quanto esistente e comunemente utilizzato nei microscopi a forza atomica. Second, our request does not include the manufacturing technology of the actual sensor, but the inventive activity is focused on the innovative physical principle and on the configuration of the sensor that exploits this principle, also including the basic logic for the processing of the data obtainable from some configurations based on sensor arrays. In this context, the use of croscorrelation in particular and of statistical methods has not been questioned. The sensor acquisition method, and the circuit part of this acquisition is not defined in detail as it refers to what is commonly used, considered as mature and specific to the various applications, only a list of what exists has been introduced. and commonly used in atomic force microscopes.

Chiudiamo ribadendo che in questo brevetto non si identifica alcun principio fisico, nà ̈ strumento di misura analogo a quanto da noi proposto, nessuna delle configurazioni di sensori à ̈ destinata alla misura di pressione tramite l'uso di una "levetta" direttamente in contatto con il fluido, con scale o configurazioni funzionali a quanto da noi proposto, essendo i dispositivi riportati tutti basati sulla fisica del continuo. Non ne risultano quindi punti di contatto al di là dell'uso di termini simili ma che acquisiscono nel contesto significati differenti e non comparabili. We close by reiterating that in this patent no physical principle or measuring instrument similar to what we propose is identified, none of the sensor configurations is intended for pressure measurement through the use of a "lever" directly in contact with the fluid, with scales or configurations functional to what we have proposed, since the devices shown are all based on the physics of the continuum. There are therefore no points of contact beyond the use of similar terms but which acquire different and non-comparable meanings in the context.

Claims (1)

Rivendicazioni [RI] Trasduttore di pressione atto a misurare il parametro tramite l'effetto delle interazioni a livello molecolare del fluido sul dispositivo. [R2] Come da [R1], trasduttore di pressione abile a misurare la pressione per specifici intervalli con elevata linearità: tale dispositivo ha una elevata sensibilità anche a bassissimi valori di pressione, tipicamente 1 Pa o meno. [R3] Come da [R1], trasduttore di pressione composto da una leva, in configurazione di trave a sbalzo, di opportuno materiale, in grado di flettersi sotto l'effetto delle interazioni a livello molecolare del fluido nel quale à ̈ immerso. [R4] Come da [R3], trasduttore caratterizzato da dimensioni micrometriche, che consente una elevata capacità di non intrusione della misura. [R5] Come da [R1], [R3] ed [R4], trasduttore in grado di poter acquisire la misura tramite diversi rilevatori o metodi di rilevazione, secondo le esigenze della applicazione specifica: ad esempio, laser, piezoresistivo, resistivo. Non vi sono limitazioni nell'adozione del meccanismo di acquisizione. [R6] Sensore di pressione, basato su una configurazione ad array di trasduttori, basati su [R1], [R2], [R3], [R4] e [R5]. [R7] Come da [R6], sensore di pressione in grado di elaborare la misura in un campo esteso utilizzando la misurazione dei singoli trasduttori. Questi possono essere tarati specificatamente a seconda delle esigenze di misura. [R8] Come da [R6], [R7], sensore di pressione in grado di elaborare la misura di più trasduttori in parallelo su base statistica usando le rilevazioni dei singoli trasduttori. [R9] Come da [R6], sensore di pressione, composto da un opportuno numeri di trasduttori in configurazione serie e/o parallelo in funzione della particolare applicazione cui à ̈ destinato. L'adozione di molteplici trasduttori rende- il sensore intrinsecamente ridondato e ad elevata affidabilità.Claims [RI] Pressure transducer able to measure the parameter through the effect of the interactions at the molecular level of the fluid on the device. [R2] As per [R1], pressure transducer capable of measuring pressure for specific intervals with high linearity: this device has a high sensitivity even at very low pressure values, typically 1 Pa or less. [R3] As per [R1], pressure transducer composed of a lever, in the configuration of a cantilevered beam, of suitable material, capable of flexing under the effect of the molecular level interactions of the fluid in which it is immersed. [R4] As per [R3], transducer characterized by micrometric dimensions, which allows a high non-intrusion capacity of the measurement. [R5] As per [R1], [R3] and [R4], transducer able to acquire the measurement through different detectors or detection methods, according to the needs of the specific application: for example, laser, piezoresistive, resistive. There are no limitations in the adoption of the acquisition mechanism. [R6] Pressure sensor, based on a transducer array configuration, based on [R1], [R2], [R3], [R4] and [R5]. [R7] As per [R6], pressure sensor capable of processing the measurement in an extended range using the measurement of individual transducers. These can be specifically calibrated according to the measurement needs. [R8] As per [R6], [R7], pressure sensor able to process the measurement of several transducers in parallel on a statistical basis using the measurements of the single transducers. [R9] As per [R6], pressure sensor, consisting of an appropriate number of transducers in series and / or parallel configuration according to the particular application for which it is intended. The adoption of multiple transducers makes the sensor intrinsically redundant and highly reliable.