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CN113196047B - 用于测量化学传感器元件的动力学响应的系统和方法 - Google Patents

用于测量化学传感器元件的动力学响应的系统和方法 Download PDF

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CN113196047B CN201980082446.4A CN201980082446A CN113196047B CN 113196047 B CN113196047 B CN 113196047B CN 201980082446 A CN201980082446 A CN 201980082446A CN 113196047 B CN113196047 B CN 113196047B
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Abstract

本文中的实施例包括一种用于测量化学传感器元件上分析物存在的动力学响应系统。所述化学传感器元件包括一个或多个分立的结合检测器，每个分立的结合检测器包括石墨烯变容二极管。所述动力学响应系统包括测量电路，所述测量电路具有用于在一定时间段内生成一系列激励循环的激励电压发生器。每个激励循环包括在一定DC偏置电压范围内的多个分立的DC偏置电压下将DC偏置电压传递到所述分立的结合检测器。所述动力学响应系统包括用于测量所述分立的结合检测器的由所述激励循环产生的电容的电容传感器。所述动力学响应系统包括用于确定测得的电容值和基于测得的电容的计算值中的至少一个在所述时间段内的变化动力学的控制器电路。本文中还包括其他实施例。

Description

用于测量化学传感器元件的动力学响应的系统和方法
本申请于2019年12月12日以所有国家的指定申请人美国国营公司波士顿科学光学有限公司(Boston Scientific Scimed,Inc.)以及所有国家的指定发明人美国公民Gregory J.Sherwood和所有国家的指定发明人美国公民Justin Theodore Nelson的名义提交为PCT国际专利申请。本申请还以所有国家的指定申请人明尼苏达大学董事会(REGENTS OF THE UNIVERSITY OF MINNESOTA)和所有国家的指定发明人美国公民StevenJ.Koester的名义提交为PCT国际专利申请。本申请要求于2018年12月18日提交的美国临时申请号62/781,254的优先权，该临时申请的内容通过援引以其全文并入本文。
技术领域
本文中的实施例涉及用于使用化学传感器元件对气态混合物进行动力学响应感测的系统和方法。
背景技术
准确检测疾病可以使临床医生提供适当的治疗干预。疾病的早期检测可以带来更好的治疗结果。可以使用许多不同的技术来检测疾病，这些技术包括分析组织样本、分析各种体液、诊断扫描、基因测序等。
一些疾病状态导致特定化学化合物的产生。在一些情况下，释放到患者气态样本中的挥发性有机化合物(VOC)可能是某些疾病的标志。对这些化合物的检测或对它们的差动感测可以允许对特定疾病状态进行早期检测。然而，利用当前的检测方法可能难以将复杂气体的混合物彼此区分开。
发明内容
在第一方面，包括一种用于测量化学传感器元件上分析物存在的动力学响应系统。所述化学传感器元件可以包括一个或多个分立的结合检测器，其中，每个分立的结合检测器可以包括石墨烯变容二极管。所述动力学响应系统可以包括测量电路，所述测量电路包括激励电压发生器，所述激励电压发生器被配置成在一定时间段内生成一系列激励循环，其中，每个激励循环包括以一定DC偏置电压范围内的多个分立的DC偏置电压值将DC偏置电压传递到所述分立的结合检测器。所述动力学响应系统可以包括电容传感器，所述电容传感器被配置成测量所述分立的结合检测器的由所述激励循环产生的电容。所述动力学响应系统可以包括控制器电路，所述控制器电路被配置成确定测得的电容值和基于测得的电容的计算值中的至少一个在所述时间段内的变化动力学。
在第二方面，除了前述或以下方面中的一个或多个方面之外或者在一些方面的替代方案中，所述控制器电路被配置成在多个分立的DC偏置电压下计算测得的电容或基于测得的电容的计算值在所述时间段内的变化速率。
在第三方面，除了前述或以下方面中的一个或多个方面之外或者在一些方面的替代方案中，所述控制器电路被配置成在多个分立的DC偏置电压下计算测得的电容在所述时间段内的平均变化速率。
在第四方面，除了前述或以下方面中的一个或多个方面之外或者在一些方面的替代方案中，所述控制器电路被配置成通过评估测得的电容在所述时间段内的变化速率来确定来自所述分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器的稳态响应阶段的开始。
在第五方面，除了前述或以下方面中的一个或多个方面之外或者在一些方面的替代方案中，所述控制器电路被配置成通过评估测得的电容在所述时间段内的变化速率来确定来自所述分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器的非稳态响应阶段的开始。
在第六方面，除了前述或以下方面中的一个或多个方面之外或者在一些方面的替代方案中，所述控制器电路被配置成通过评估测得的电容在所述时间段内的变化速率来确定来自所述分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器的所述非稳态响应阶段的结束。测得的电容在每个分立的结合检测器的所述非稳态响应阶段期间的轮廓可以定义独特气态混合物的独特动力学响应轮廓。
在第七方面，除了前述或以下方面中的一个或多个方面之外或者在一些方面的替代方案中，所述控制器电路被配置成计算所述分立的结合检测器的狄拉克点在所述时间段内的变化速率。
在第八方面，除了前述或以下方面中的一个或多个方面之外或者在一些方面的替代方案中，所述控制器电路被配置成确定所述分立的结合检测器的电容在所述时间段内的最大变化速率。
在第九方面，除了前述或以下方面中的一个或多个方面之外或者在一些方面的替代方案中，所述动力学响应系统可以包括非易失性存储器，所述非易失性存储器被配置成存储所述分立的结合检测器在所述DC偏置电压范围内的测得的电容值。
在第十方面，除了前述或以下方面中的一个或多个方面之外或者在一些方面的替代方案中，所述动力学响应系统可以包括非易失性存储器，所述非易失性存储器被配置成存储所述分立的结合检测器在所述DC偏置电压范围内的基线电容。
在第十一方面，除了前述或以下方面中的一个或多个方面之外或者在一些方面的替代方案中，所述多个分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器具有不同的表面化学物质。
在第十二方面，除了前述或以下方面中的一个或多个方面之外或者在一些方面的替代方案中，所述多个分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器具有相同的表面化学物质。
在第十三方面，除了前述或以下方面中的一个或多个方面之外或者在一些方面的替代方案中，所述动力学响应系统可以包括流动控制阀，所述流动控制阀与相对于所述化学传感器元件的上游流动路径流体连通。
在第十四方面，包括一种用于使用动力学响应系统来测量化学传感器元件上分析物存在的方法。所述方法可以包括使包括一个或多个分立的结合检测器的化学传感器元件与气态混合物接触，每个分立的结合检测器包括石墨烯变容二极管。所述方法可以包括在一定时间段内生成一系列激励循环，其中，每个激励循环包括以一定DC偏置电压范围内的多个分立的DC偏置电压值将DC偏置电压传递到所述石墨烯变容二极管。所述方法可以包括测量所述分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器的由所述激励循环产生的电容。所述方法可以包括确定测得的电容值和基于测得的电容的计算值中的至少一个在所述时间段内的变化动力学。
在第十五方面，除了前述或以下方面中的一个或多个方面之外或者在一些方面的替代方案中，所述方法可以包括计算测得的电容或基于测得的电容的计算值在所述时间段内的变化速率。
在第十六方面，除了前述或以下方面中的一个或多个方面之外或者在一些方面的替代方案中，所述方法可以包括在多个分立的DC偏置电压下计算测得的电容在所述时间段内的平均变化速率。
在第十七方面，除了前述或以下方面中的一个或多个方面之外或者在一些方面的替代方案中，所述方法可以包括通过评估测得的电容在所述时间段内的变化速率来确定来自所述分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器的稳态响应阶段的开始。
在第十八方面，除了前述或以下方面中的一个或多个方面之外或者在一些方面的替代方案中，所述方法可以包括通过评估测得的电容在所述时间段内的变化速率来确定来自所述分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器的非稳态响应阶段的开始。
在第十九方面，除了前述或以下方面中的一个或多个方面之外或者在一些方面的替代方案中，所述方法可以包括通过评估测得的电容在所述时间段内的变化速率来确定来自所述分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器的所述非稳态响应阶段的结束，其中，所述分立的结合检测器的所述非稳态响应阶段的所述开始和所述非稳态响应阶段的所述结束定义独特气态混合物的独特动力学响应轮廓
在第二十方面，除了前述或以下方面中的一个或多个方面之外或者在一些方面的替代方案中，所述方法可以包括基于所述独特气态混合物的所述独特动力学响应轮廓将一种独特气态混合物与另一种独特气态混合物区分开。
在第二十一方面，除了前述或以下方面中的一个或多个方面之外或者在一些方面的替代方案中，所述方法可以包括计算所述分立的结合检测器的狄拉克点在所述时间段内的变化速率。
在第二十二方面，除了前述或以下方面中的一个或多个方面之外或者在一些方面的替代方案中，所述方法可以包括使所述化学传感器元件与除样本气体以外的气体接触并且检测所述分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器朝着基线电容阀返回。
在第二十三方面，除了前述或以下方面中的一个或多个方面之外或者在一些方面的替代方案中，从-3V至3V进行递送一定DC偏置电压范围内的DC偏置电压。
在第二十四方面，除了前述或以下方面中的一个或多个方面之外或者在一些方面的替代方案中，以一定DC偏置电压范围内的多个分立的DC偏置电压值将DC偏置电压传递到所述石墨烯变容二极管包括以50mV的增量步进通过所述DC偏置电压范围。
在第二十五方面，除了前述或以下方面中的一个或多个方面之外或者在一些方面的替代方案中，以一定DC偏置电压范围内的多个分立的DC偏置电压值将DC偏置电压传递到所述石墨烯变容二极管包括以10mV的增量步进通过所述DC偏置电压范围。
在第二十六方面，除了前述或以下方面中的一个或多个方面之外或者在一些方面的替代方案中，在所述DC偏置电压范围内针对每个分立的结合检测器将至少100个测得的电容值存储到存储器中
在第二十七方面，除了前述或以下方面中的一个或多个方面之外或者在一些方面的替代方案中，用于生成一系列激励循环的所述时间段包括30秒至1200秒。
在第二十八方面，除了前述或以下方面中的一个或多个方面之外或者在一些方面的替代方案中，每个激励循环的所述时间段包括1秒至30秒
本概述是对本申请的一些传授内容的综述并且并不旨在是对本发明主题的排他性或穷尽性处理。进一步细节存在于详细描述和所附权利要求中。通过阅读并理解以下详细描述并且查看形成该详细描述的一部分的附图(其中的每一者均不应被认为具有限制意义)，其他方面对于本领域普通技术人员而言将是显而易见的。本文中的范围由所附权利要求及其法律等效物来限定。
附图说明
结合以下附图可以更全面地理解各方面，在附图中：
图1是根据本文中的各个实施例的系统的各个部件的示意性视图。
图2是示出了根据本文中的各个实施例的石墨烯变容二极管的电容与DC偏置电压的图。
图3是示出了根据本文中的各个实施例的石墨烯变容二极管的电容与DC偏置电压的图。
图4是示出了根据本文中的各个实施例的两个石墨烯变容二极管的狄拉克点与时间的变化的图。
图5是示出了根据本文中的各个实施例的两个石墨烯变容二极管的狄拉克点与时间的变化的图。
图6是示出了根据本文中的各个实施例的两个石墨烯变容二极管的狄拉克点与时间的变化的图。
图7是示出了根据本文中的各个实施例的石墨烯变容二极管的狄拉克点与时间的变化的图。
图8是根据本文中的各个实施例的化学传感器元件的一部分的示意图。
图9是根据本文中的各个实施例的分立的石墨烯变容二极管的示意性透视图。
图10是根据本文中的各个实施例的用于测量多个分立的石墨烯变容二极管的电容的电路系统的示意图。
图11是根据本文中的各个实施例示出无源传感器电路以及读取电路的一部分的示意图。
图12是根据本文中的各个实施例的用于测量化学传感器元件上分析物存在的方法的示意性流程图。
虽然实施例易于经历各种修改和替代形式，但是已经通过示例和附图的方式示出了其细节并且将对其进行详细描述。然而，应理解，本文中的范围不限于所描述的特定实施例。与此相反，本发明将覆盖落入本文中的精神和范围内的修改、等效物和替代方案。
具体实施方式
具有一个或多个分立的结合检测器的化学传感器元件可以被配置成在复杂的气态混合物中结合一种或多种分析物，比如挥发性有机化合物(VOC)。分立的结合检测器可以包括石墨烯量子电容变容二极管(“石墨烯变容二极管”)，由于石墨烯变容二极管的表面上存在一种或多种分析物(比如挥发性有机化合物(VOC))，因此该石墨烯量子电容变容二极管可以响应于施加的偏置电压而展现电容变化。以此方式，可以通过使气体样本与基于石墨烯变容二极管的传感器元件接触、提供偏置电压并且测量电容来对气体样本进行分析。在许多情况下，可以将基于石墨烯变容二极管的传感器元件暴露于一定范围的偏置电压，以便辨别比如狄拉克点(或变容二极管展现最低电容的偏置电压)等特征。在存在或不存在一种或多种分析物的情况下由分立的结合检测器生成的响应信号可以用于表征气态混合物的含量。因此，对于任何给定的阵列，每种气态混合物都将具有一组独特的响应信号或“指纹”。
电容的测量常常可以被认为是在电容的值基本上没有变化的“稳态”时间点执行的。本文中的示例性稳态时间点可以包括开始状态(比如在石墨烯变容二极管暴露于气体样本之前)和结束状态(比如当石墨烯变容二极管已经暴露于气体样本足够长的时间以响应于偏置电压而展现稳定电容值或“平稳值”时)。
然而，已经发现，在落在稳态时间点之间的时间(比如当电容值在初次暴露于气体样本之后正在改变时并且在开始展现电容的稳定值之前)测量电容值可以提供大量附加数据用于增强气体样本的分辨率。这是因为在一些场景下，两个不同气体样本在开始状态和结束状态下的电容值可以非常类似或相同。因此，仅使用反映稳态时间点的数据可能不足以区分这种气体样本。但是，电容值在稳态时间点之间改变的方式(例如，在开始状态与结束状态之间的变化动力学)可以有很大不同。因此，根据本文中的各个实施例，测量并记录电容值变化动力学，以帮助分析气态样本。
现在参考图1，示出了根据本文中的各个实施例的动力学响应系统100的部件的示意性视图。动力学响应系统100可以包括感测设备160，该感测设备包括化学传感器元件，该化学传感器元件包括用于感测气态混合物中的分析物的一个或多个石墨烯变容二极管。下文将关于图8-11更详细地讨论适合于在本文中使用的石墨烯变容二极管。在图1所示的实施例中，以可以在现场使用的手持形式描绘动力学响应系统100的感测设备160。然而，应当理解的是，本文中设想了感测设备160和动力学响应系统100的许多其他形式。
感测设备160可以包括壳体178和进气口162。在一些实施例中，进气口162可以与一个或多个气体采样设备102流体连通。在其他实施例中，进气口162可以被配置为待评估受试者104可以将呼气样本吹入的吹嘴。在又其他实施例中，进气口162本身可以充当气体采样设备。感测设备160可以被配置成主动地将气体吸入到壳体178中，或者该感测设备可以被配置成被动地从受试者104或气体采样设备102接收气体。在一些实施例中，感测设备160可以包括与相对于化学传感器元件的上游流动路径流体连通的流动控制阀。
感测设备160还可以包括显示屏174和比如键盘等用户输入设备176。感测设备160还可以包括气体流出口172。感测系统和设备的各方面在美国专利申请公开号2016/0109440 A1中进行了描述，该美国专利申请的内容通过援引并入本文。虽然图1示出了被适配成从受试者或气体采样设备接收气体的感测设备160，但应当理解的是，本文中还可以使用其他类型的气体采样系统。例如，还可以使用用于与插管和内窥镜系统一起使用的气体采样设备。美国专利申请公开号2017/0360337 A1中描述了插管或内窥镜设备背景下的示例性气体采样设备，该申请的内容通过援引并入本文。
在一些实施例中，动力学响应系统100可以包括本地计算设备182，该本地计算设备可以包括微处理器、输入和输出电路、输入设备、视觉显示器、用户接口等。在一些实施例中，感测设备160可以与本地计算设备182通信，以便在感测设备160与本地计算设备182之间交换数据。本地计算设备182可以被配置成利用从感测设备160接收的数据执行各种处理步骤，包括但不限于计算本文描述的石墨烯变容二极管的各种参数。然而，应理解的是，在一些实施例中，可以将与本地计算设备182相关联的特征集成到感测设备160内。在一些实施例中，本地计算设备182可以是膝上型计算机、台式计算机、服务器(真实或虚拟)、专用计算机设备或便携式计算设备(包括但不限于移动电话、平板计算机、可穿戴设备等)。
本地计算设备182和/或感测设备160可以通过数据网络184(比如互联网或另一种网络)与远程位置的计算设备通信，以用于将数据作为数据包、帧或其他进行交换。
在一些实施例中，动力学响应系统100还可以包括计算设备，比如服务器186(真实或虚拟)。在一些实施例中，服务器186可以远离感测设备160定位。服务器186可以与数据库188进行数据通信。数据库188可以用于存储各种受试者信息，比如本文描述的受试者信息。在一些实施例中，数据库具体地可以包括电子医疗数据库，该电子医疗数据库包含关于受试者的健康状态的数据、与各种病症相关联的数据模式(比如从对较大的受试者数据集的机器学习分析生成的数据模式)、人口统计学数据等。在一些实施例中，数据库188和/或服务器186或其组合可以存储由(多个)化学传感器元件生成的数据以及由机器学习分析生成的数据输出。
动力学响应系统内的每个化学传感器元件可以包括呈阵列的一个或多个分立的结合检测器。除非另有说明或上下文另外指明，否则术语“分立的结合检测器”和“石墨烯变容二极管”在本文中可以可互换地使用。每个分立的结合检测器可以包括石墨烯变容二极管，该石墨烯变容二极管可以在暴露于气态混合物之前产生响应信号并且可以在暴露于气态混合物之后产生响应信号。为了生成响应信号，在给定的时间段内，将特定电压下和/或电压范围内的激励电流传递到(多个)石墨烯变容二极管。测量响应信号(比如测量电容)提供反映分析物与(多个)石墨烯变容二极管的结合状态或没有结合分析物的石墨烯变容二极管的基线响应的数据。
当石墨烯变容二极管暴露于气态混合物时，响应信号与不存在气态混合物的情况下的基线响应信号相比可以改变。现在参考图2，根据本文中的各个实施例在电容与DC偏置电压的图上示出了单独的石墨烯变容二极管在暴露于示例气态混合物之前和之后的响应信号。绘图202中示出了石墨烯变容二极管在暴露于气态混合物之前的响应信号。绘图204中示出了相同石墨烯变容二极管在暴露于气态混合物之后的响应信号。可以通过在将石墨烯变容二极管暴露于气态混合物之前和之后两者在一定DC偏置电压范围(激励循环的示例)内测量电容来建立响应信号，比如图2中所示的电容与电压的曲线。
在结合时通过石墨烯变容二极管感测气态混合物内的分析物时，石墨烯变容二极管响应信号的若干个不同参数可以从基线值改变为更高或更低的值，并且响应信号的形状可以改变。现在参考图3，图2中示出了示出了单独的石墨烯变容二极管在暴露于气态混合物之前和之后的相同响应信号，但其中提供了各种注释以突出可以分析石墨烯变容二极管响应信号的不同参数的变化以表征气态混合物的含量。举例来说，这些不同的参数可以包括但不限于狄拉克点(即，当石墨烯变容二极管的电容最小时的电压)的偏移、石墨烯变容二极管的最小电容的变化、响应信号的斜率的变化或石墨烯变容二极管的最大电容的变化、特定偏置电压下的电容的变化等(参数的其他示例在下文描述)。
在图3中，石墨烯变容二极管在暴露于气态混合物之前的响应信号示为绘图202，而相同石墨烯变容二极管在暴露于气态混合物之后的响应信号示为绘图204。狄拉克点的偏移指示为箭头306。石墨烯变容二极管的最小电容的变化指示为箭头308。可以通过将石墨烯变容二极管在暴露于气态混合物之前的绘图202的斜率310与石墨烯变容二极管在暴露于气态混合物之后的绘图204的斜率312进行比较来获得响应信号的斜率的变化。石墨烯变容二极管的最大电容的变化指示为箭头314。
在一些实施例中，最大电容与最小电容之比可以用于表征气态混合物的含量。在一些实施例中，最大电容与狄拉克点的偏移之比可以用于表征气态混合物的含量。在其他实施例中，最小电容与响应信号的斜率偏移之比可以用于表征气态混合物的含量。在一些实施例中，参数(包括狄拉克点的偏移、最小电容的变化、响应信号的斜率的变化或最大电容的变化)中的任何参数的比率可以用于表征气态混合物的含量。
图2和图3中的两个绘图可以表示电容值基本上不改变的“稳态”时间点，比如开始状态(比如在石墨烯变容二极管暴露于气体样本之前)和结束状态(比如当石墨烯变容二极管已经暴露于气体样本足够长的时间以响应于偏置电压而展现稳定电容值时)。
然而，根据各个实施例，当电容值改变时(比如在将(多个)石墨烯变容二极管暴露于气态混合物之后且在电容响应于气态混合物内的分析物而停止变化之前的稳态时间点之间)，在给定时间段内通过一系列激励循环可以生成一系列响应信号或响应曲线。因此，根据本文中的各个实施例，可以捕获反映在分析物与阵列内的石墨烯变容器的表面结合期间电容如何改变的电容变化动力学(动力学数据)。除了稳态数据之外或代替稳态数据，可以使用此动力学数据(或非稳态数据)来提供增强的气态样本分辨率。
在非稳态响应阶段(或动力学阶段)期间，测得的参数相对于每个测得的参数的基线值随时间增大或减小。测得的参数的增大或减小可以反映在测得的参数随时间变化的绘图中，作为相对于基线值的正或负增大。石墨烯变容二极管响应信号的参数中的至少一个参数的变化的动力学可以为每种独特气态混合物提供独特动力学响应轮廓。因此，在一些实施例中，测得的参数在每个分立的结合检测器的非稳态响应阶段期间的轮廓定义每种独特气态混合物的独特动力学响应轮廓。相比之下，在稳态响应阶段期间，石墨烯变容二极管的测得的参数随时间推移变得在很大程度上一致，并且测得的参数随时间变化的绘图达到平稳。
现在参考图4和图5，示出了根据本文中的各个实施例的展示两个分立的石墨烯变容二极管的石墨烯变容二极管参数与时间的变化的动力学的图。虽然图4和图5示出了狄拉克点的变化，但是应当理解的是，石墨烯变容二极管响应信号的参数中的一个或多个参数的变化还可以包括最大电容的变化、最小电容的变化、响应信号的斜率的变化或本文描述的另一个电容相关参数的变化。
在存在不同气态混合物的情况下，相同的石墨烯变容二极管可以产生的独特响应信号可以用于辨别一种气态混合物与另一种气态混合物。举例来说，图4中所示的图400包括在存在第一气态混合物的情况下两个分立的石墨烯变容二极管的狄拉克点与时间的变化的绘图。在存在第一气态混合物的情况下第一石墨烯变容二极管的狄拉克点的变化表示为绘图402。在存在第一气态混合物的情况下第二石墨烯变容二极管的狄拉克点的变化表示为绘图404。图5中所示的图500包括在存在第二气态混合物的情况下两个分立的石墨烯变容二极管的狄拉克点与时间的变化的绘图。在存在第二气态混合物的情况下第一石墨烯变容二极管的狄拉克点的变化表示为绘图502。在存在第二气态混合物的情况下第二石墨烯变容二极管的狄拉克点的变化表示为绘图504。
可以基于在存在不同气体中的每一种气体的情况下由石墨烯变容二极管生成的独特响应信号来将图4和图5的第一气态混合物和第二气态混合物彼此区分开。例如，图4的绘图402的非稳态阶段由绘图的从基线狄拉克点值增大到最终狄拉克点值的部分表示，如有界区域406内所示。绘图404的非稳态阶段由绘图的从基线狄拉克点值增大到最终狄拉克点值的部分表示，如有界区域408内所示。绘图402和绘图404的平稳期代表每个相应绘图的稳态阶段。
图5的绘图502的非稳态阶段由绘图的从基线狄拉克点值增大到最终狄拉克点值的部分表示，如有界区域506内所示。绘图504的非稳态阶段由绘图的从基线狄拉克点值增大到最终狄拉克点值的部分表示，如有界区域508内所示。绘图502和绘图504的平稳期代表每个相应绘图的稳态阶段。
应当理解的是，如果仅考虑稳态值(在此情况下为开始点和结束点)，则图4和图5所示的两组响应信号似乎是相同的。然而，非稳态响应(或动力学响应)是非常不同的。因此，来自第一气态混合物和第二气态混合物的分析物与石墨烯表面的结合定义第一气态混合物和第二气态混合物中的每一种气态混合物的独特动力学响应轮廓，该独特动力学响应轮廓可以用于将两种气态混合物彼此区分开。
应当理解的是，在一些实施例中，在存在气态混合物的情况下的响应信号可以在与在不存在气态混合物的情况下的响应信号相比为负的方向上改变(例如，给定电容相关参数的变化并不总是正的，其也可以是负的)。现在参考图6，示出了根据本文中的各个实施例的示出两个石墨烯变容二极管的狄拉克点与时间的变化的图600。竖直轴线上的零点仅表示起始狄拉克点，并且具体地不是0V的狄拉克点。应当理解的是，虽然图6中绘制的参数展示了狄拉克点的变化，但变化还可以包括最大电容的变化、最小电容的变化、响应信号的斜率的变化或本文描述的其他电容相关参数中的任何电容相关参数。
图6中所示的图600包括在存在第三气态混合物的情况下两个分立的石墨烯变容二极管的狄拉克点与时间的变化的绘图。在存在第三气态混合物的情况下第一石墨烯变容二极管的狄拉克点的变化表示为绘图602。在存在第三气态混合物的情况下第二石墨烯变容二极管的狄拉克点的变化表示为绘图604。图6的绘图602的非稳态阶段由绘图的从基线狄拉克点值增大到结束狄拉克点值的部分表示，如有界区域606内所示。绘图604的非稳态阶段由绘图的从基线狄拉克点值增大到结束狄拉克点值的部分表示，如有界区域608内所示。绘图602和绘图604的平稳期代表每个相应绘图的稳态阶段。应当理解的是，绘图602和绘图604的狄拉克点值与时间的变化的动力学定义第三气态混合物的独特动力学响应轮廓。
在一些实施例中，石墨烯传感器响应信号可以包括与分析物与受体表面结合(或缔合)和未结合(解离)两者相关联的动力学阶段。现在参考图7，示出了根据本文中的各个实施例的示出石墨烯变容二极管的狄拉克点与时间的变化的图700。图7中所示的图700包括在存在第四气态混合物的情况下石墨烯变容二极管的狄拉克点与时间的变化的绘图。在存在第四气态混合物的情况下石墨烯变容二极管的狄拉克点的变化表示为绘图702。狄拉克点随时间变化的绘图包括非稳态响应阶段706(比如当分析物与石墨烯变容二极管的表面结合发生时)。狄拉克点随时间变化的绘图还包括稳态响应阶段708(当分析物结合处于稳定状态(或平衡状态)时)。狄拉克点随时间变化的绘图可以进一步包括附加非稳态响应阶段710(比如当分析物与传感器表面未结合时)。附加非稳态响应阶段710可以对应于各个事件，比如样本气体的供应物被关闭、化学传感器被用环境空气或惰性气体冲洗等。
现在参考图8，示出了根据本文中的各个实施例的化学传感器元件810的一部分的示意图。多个石墨烯变容二极管802可以以阵列安置在化学传感器元件810上。在一些实施例中，化学传感器元件可以包括被配置成阵列的多个石墨烯变容二极管。在一些实施例中，该多个石墨烯变容二极管可以包括相同的表面化学物质，而在其他实施例中，该多个石墨烯变容二极管可以包括彼此不同的表面化学物质。在一些实施例中，具有相同表面化学物质的石墨烯变容二极管可以一式两份、一式三份或更多地存在，使得可以对激励循环期间获得的数据一起求平均，以进一步细化在响应信号中观察到的变化。本文中的石墨烯变容二极管可以如美国专利号9,513,244中更详细地描述的那样，该文献通过援引以其全文并入本文。
在一些实施例中，石墨烯变容二极管可以是异质的，因为这些石墨烯变容二极管在其关于特定分析物的结合行为或特异性方面是彼此不同的(呈群组形式或作为单独的石墨烯变容二极管)。在一些实施例中，一些石墨烯变容二极管可以重复两次、重复三次或重复更多次以用于验证目的，但是在其他方面与其他石墨烯变容二极管异质。在又其他实施例中，石墨烯变容二极管可以是同质的。虽然图8的石墨烯变容二极管802示为被组织成网格的方格，但是应当理解的是，石墨烯变容二极管可以采用许多不同的形状(包括但不限于各种多边形、圆形、椭圆形、不规则形状等)，并且石墨烯变容二极管群组进而可以被布置成许多不同的图案(包括但不限于星形图案、之字形图案、放射状图案、符号图案等)。
在一些实施例中，特定的石墨烯变容二极管802跨测量区的长度812和宽度814的顺序可以是基本上随机的。在其他实施例中，该顺序可以是特定的。例如，在一些实施例中，可以对测量区进行排序，使得相对于被配置成与分子量较高的分析物结合的特定的石墨烯变容二极管802(其位于更靠近进入气流的位置)，被配置成与分子量较低的分析物结合的特定的石墨烯变容二极管802位于更远离进入气流的位置。因此，可以利用可以用于在分子量不同的化合物之间提供分离的色谱效应来提供化学化合物与对应的石墨烯变容二极管的最佳结合。
石墨烯变容二极管的数量可以为约1个至约100,000个。在一些实施例中，石墨烯变容二极管的数量可以为约1个至约10,000个。在一些实施例中，石墨烯变容二极管的数量可以为约1个至约1,000个。在一些实施例中，石墨烯变容二极管的数量可以为约2个至约500个。在一些实施例中，石墨烯变容二极管的数量可以为约10个至约500个。在一些实施例中，石墨烯变容二极管的数量可以为约50个至约500个。在一些实施例中，石墨烯变容二极管的数量可以为约1个至约250个。在一些实施例中，石墨烯变容二极管的数量可以为约1个至约50个。
在一些实施例中，适合于在本文中使用的石墨烯变容二极管中的每一个石墨烯变容二极管可以包括一个或多个电路中的至少一部分。举例来说，在一些实施例中，石墨烯变容二极管中的每一个石墨烯变容二极管可以包括一个或多个无源电路中的全部或一部分。在一些实施例中，石墨烯变容二极管可以形成为使得这些石墨烯变容二极管直接集成在电子电路上。在一些实施例中，石墨烯变容二极管可以形成为使得这些石墨烯变容二极管被晶片结合到电路上。在一些实施例中，石墨烯变容二极管可以包括集成的读出电子设备，比如读出集成电路(ROIC)。电子电路的电特性(包括电阻和电容)可以在与来自生物样本的组分结合(比如特异性和/或非特异性结合)时改变。许多不同类型的电路可以用于从化学传感器元件收集数据并且将在下文关于图10和图11进行讨论。
在一些实施例中，本文中所实施的石墨烯变容二极管可以包括基于石墨烯的可变电容器(或石墨烯变容二极管)。现在参考图9，示出了根据本文中的实施例的石墨烯变容二极管802的示意性视图。应当理解的是，可以以各种方式以各种几何形状制备石墨烯变容二极管，并且图9示出的石墨烯变容二极管仅仅是根据本文中的实施例的一个示例。
石墨烯变容二极管802可以包括绝缘体层902、栅电极904(或“栅极触点”)、介电层(图9中未示出)、一个或多个石墨烯层(比如石墨烯层908a和908b)以及接触电极910(或“石墨烯触点”)。在一些实施例中，(多个)石墨烯层908a-b可以是连续的，而在其他实施例中，(多个)石墨烯层908a-b可以是不连续的。栅电极904可以沉积在绝缘体层902中形成的一个或多个凹陷内。绝缘体层902可以由在硅基材(晶片)等上形成的绝缘材料比如二氧化硅形成。栅电极904可以由导电材料，比如铬、铜、金、银、钨、铝、钛、钯、铂、铱以及其任何组合或合金形成，其可以沉积在绝缘体层902的顶部或嵌入其中。介电层可以安置在绝缘体层902和栅电极904的表面上。(多个)石墨烯层908a-b可以安置在介电层上。
石墨烯变容二极管802包括八个栅电极指906a-906h。应当理解的是，虽然石墨烯变容二极管802示出了八个栅电极指906a-906h，但可以设想任何数量的栅电极指配置。在一些实施例中，单独的石墨烯变容二极管可以包括少于八个栅电极指。在一些实施例中，单独的石墨烯变容二极管可以包括超过八个栅电极指。在其他实施例中，单独的石墨烯变容二极管可以包括两个栅电极指。在一些实施例中，单独的石墨烯变容二极管可以包括1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或更多个栅电极指。
石墨烯变容二极管802可以包括安置在石墨烯层908a和908b的各部分上的一个或多个接触电极910。接触电极910可以由导电材料，比如铬、铜、金、银、钨、铝、钛、钯、铂、铱以及其任何组合或合金形成。示例性石墨烯变容二极管的另外方面可以在美国专利号9,513,244中找到，该专利的内容通过援引以其全文并入本文。
可以通过在特定电压下和/或在电压范围内传递激励电流来测量石墨烯变容二极管的电容。测量电容提供了反映分析物与(多个)石墨烯变容二极管的结合状态的数据。如关于图10和图11所讨论的，可以使用各种测量电路系统来测量(多个)石墨烯变容二极管的电容。测量电路可以包括激励电压发生器，该激励电压发生器被配置成在一定时间段内生成一系列激励循环，其中，每个激励循环包括以一定DC偏置电压范围内的多个分立的DC偏置电压值将DC偏置电压传递到分立的结合检测器，如下文更详细地讨论的。
测量电路还可以包括电容传感器，该电容传感器被配置成测量分立的结合检测器的由激励循环产生的电容。测量电路还可以包括控制器电路，该控制器电路被配置成确定测得的电容值和基于测得的电容的计算值中的至少一个在该时间段内的变化动力学。
现在参考图10，示出了根据本文中的各个实施例的用于测量多个石墨烯传感器的电容的测量电路1000的示意图。测量电路1000可以包括与多路复用器1004电通信的电容到数字转换器(CDC)1002。多路复用器1004可以提供与多个石墨烯变容二极管1006的选择性电通信。与石墨烯变容二极管1006的另一侧的连接可以由开关1003控制(如由CDC控制)并且可以提供与第一数模转换器(DAC)1005和第二数模转换器(DAC)1007的选择性电通信。DAC 1005、1007的另一侧可以连接至总线设备1010，或者在某些情况下，连接至CDC 1002。该电路系统可以进一步包括微控制器1012，其将在下面更详细地讨论。
在此情况下，来自CDC的激励信号控制两个可编程数模转换器(DAC)的输出电压之间的切换。DAC之间的编程电压差确定了激励幅度，从而为测量提供了附加的可编程比例因子，并且允许测量比CDC规定的电容范围更大的电容。测量电容的偏置电压等于CDC输入处的偏置电压(通过多路复用器，通常等于VCC/2，其中，VCC是电源电压)与激励信号的平均电压之差，该差是可编程的。在一些实施例中，可以在DAC输出处使用缓冲放大器和/或旁路电容以在切换期间维持稳定的电压。
以上计算的方面可以用于各种诊断目的。在一些情况下，以上计算的方面可以指示气体样本中特定挥发性有机组分的身份和/或浓度。因此，以上计算值中的每一个计算值都可以用作形成给定受试者和/或给定气体样本的模式的一部分的独特数据片。另外如本文其他地方所描述的，然后可以将该模式对照现有模式或实时识别的模式、通过比如机器学习或其他技术等技术从较大的存储数据集导出的模式进行匹配，其中，将这种模式确定为表征各种病症或疾病状态。以上计算的方面也可以用于其他目的(诊断和其他)。
在一些实施例中，比如上述的那些计算等计算可以由控制器电路执行。控制器电路可以被配置成接收反映石墨烯变容二极管的电容的电信号。在一些实施例中，控制器电路可以包括微控制器以执行这些计算。在一些实施例中，控制器电路可以包括与测量电路电通信的微处理器。微处理器系统可以包括比如地址总线、数据总线、控制总线、时钟、CPU、处理设备、地址解码器、RAM、ROM等部件。在一些实施例中，控制器电路可以包括与测量电路电通信的计算电路(比如专用集成电路——ASIC)。
控制器电路可以被配置成在多个分立的DC偏置电压下计算测得的电容或基于测得的电容的计算值在该时间段内的变化速率。在一些实施例中，控制器电路可以被配置成在多个分立的DC偏置电压下计算测得的电容在该时间段内的平均变化速率。在其他实施例中，控制器电路可以被配置成通过评估测得的电容在该时间段内的变化速率来确定来自分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器的稳态响应阶段的开始。
在一些实施例中，控制器电路可以被配置成通过评估测得的电容在该时间段内的变化速率来确定来自分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器的非稳态响应阶段的开始。在一些实施例中，当变化速率超过阈值时，可以识别出非稳态响应阶段的开始。在一些实施例中，控制器电路可以被配置成通过评估测得的电容在该时间段内的变化速率来确定来自分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器的非稳态响应阶段的结束。在一些实施例中，可以基于变化速率超过阈值来识别非稳态响应阶段的结束(以及稳态响应阶段的开始)。控制器电路可以被配置成计算分立的结合检测器的狄拉克点在该时间段内的变化速率。控制器电路可以被配置成确定分立的结合检测器的电容在该时间段内的最大变化速率。测得的电容在每个分立的结合检测器的非稳态响应阶段期间的轮廓定义了独特气态混合物的独特动力学响应轮廓。
另外，在一些实施例中，系统可以包括非易失性存储器。在一些实施例中，非易失性存储器可以被配置成存储分立的结合检测器在一定DC偏置电压范围内的测得的电容值。在其他实施例中，非易失性存储器可以被配置成存储分立的结合检测器在一定DC偏置电压范围内的基线电容。在一些实施例中，非易失性存储器可以是存储石墨烯变容二极管的灵敏度校准信息的地方。
举例来说，可以在生产设施中测试石墨烯变容二极管，在该生产设施处，可以确定对各种分析物(比如VOC)的灵敏度，并且然后将该灵敏度存储在EPROM或类似部件上。另外或可替代地，当将受试者数据发送到中心位置以供分析和诊断时，灵敏度校准信息可以存储在中央数据库中并且以化学传感器元件序列号引用。这些部件可以包括在本文所述的任何硬件中。
在本文中的一些实施例中，部件可以被配置为通过比如互联网或类似网络等网络进行通信。在各个实施例中，可以包括中央存储设备和数据处理设施。在一些实施例中，在存在受试者(本地)的情况下从传感器收集的数据可以通过互联网或类似网络发送至中央处理设施(远程)，并且来自被评估的特定受试者的模式可以与成千上万的其他受试者的模式进行比较，其他受试者中的许多受试者先前已被诊断有各种病症，并且其中，这种病症数据已经被存储。模式匹配算法可用于查找与当前受试者的模式最类似的其他受试者或受试者类(例如，疾病或病症特定类)。每一类受试者可以包括具有给定病症或疾病状态的预定可能性。以这种方式，在模式匹配之后，可以通过数据网络将具有给定病症或疾病状态的可能性返回提供给受试者当前所在的设施。
在一些实施例中，适合于在本文中使用的测量电路可以包括有源感测电路和无源感测电路。这种电路系统可以实施有线(直接电接触)或无线感测技术。现在参考图11，示出了根据本文中的各个方面的无源传感器电路1102以及读取电路1122的一部分的示意图。在一些实施例中，无源传感器电路1102可以包括耦合到电感器1110的金属氧化物石墨烯变容二极管1104(其中，RS表示串联电阻并且CG表示变容二极管电容器)。在一些实施例中，读取电路1122可以包括具有电阻1124和电感1126的读取线圈。然而，应当理解的是，图10和图11中所示的电路仅仅是示例性方法。本文设想了许多不同的方法。
偏置电压/激励循环
可以通过测量一定DC偏置电压范围内的电容来收集本文的响应信号。为了确定特定的电容参数(比如狄拉克点)，在多个偏置电压(激励循环的示例)下向石墨烯变容二极管施加电流。这可能会产生数据，比如图2和图3中的曲线之一所示的数据。如果仅期望对狄拉克点(或另一个电容性参数)进行单次测量，则这可以利用单个激励循环完成。然而，为了跟踪电容参数如何改变的动力学，可以施加一系列的激励循环，其中每个激励循环表示在多个不同的电压下施加偏置电压。因此，可以在多个时间点(比如连续的时间点)生成表示图2和图3中所示的曲线的等效值的数据(例如，表示偏置电压与电容之间的关系的数据)，以便确定狄拉克点(或另一个电容性参数)在非稳态阶段期间如何改变的动力学。
针对每个激励循环可以使用许多不同的DC偏置电压范围。在一些实施例中，在本文的方法中使用的DC偏置电压可以包括-3V、-2.5V、-2.0V、-1.5V、-1.0V、-0.5V、0.5V、1.0V、1.5V、2.0V、2.5V、3.0V。应当理解的是，在本文的方法中使用的DC偏置电压可以包括在一定范围内传递DC偏置电压，其中，任何上述电压都可以用作该范围的下限或上限，条件是该范围的下限的值小于该范围的上限。
在各个实施例中，在一定电压范围内的“扫掠”可以包括在该电压范围内的多个分立的偏置电压下扫掠期间进行多个分立的测量。在一些实施例中，本文中的激励循环可以包括向前扫掠(从低偏置电压到高偏置电压)。在一些实施例中，本文中的激励循环可以包括向后扫掠(从高偏置电压到低偏置电压)。在一些实施例中，本文中的激励循环可以包括向前且向后扫描或其任何组合。在一些实施例中，可以在激励循环结束时并且在下一个激励循环之前或在所有测试结束时施加0V或0.5V的偏置电压(或其他“复位”电压)。
每个激励循环的时间长度可以取决于各个因素，包括循环期间进行电容测量的总数、所覆盖的总偏置电压范围、每次测量的电压步长、每次测量的时间等。在一些实施例中，每个激励循环的时间段可以为约0.1秒、0.5秒、1秒、2秒、3秒、4秒、5秒、6秒、7秒、8秒、9秒、10秒、12秒、15秒、20秒、30秒、45秒、60秒、120秒或更久。应当理解的是，每个激励循环的时间段可以包括范围，其中，前述时间点中的任何一个时间点都可以用作该范围的下限或上限，前提是该范围的下限的值小于该范围的上限。
在一些实施例中，所有激励循环的总时间可以被配置成与用于测试气态样本的总时间量相匹配。在一些实施例中，所有激励循环的总时间可以被配置成等于覆盖感兴趣时间段的预定时间。在一些实施例中，所有激励循环的总时间可以被配置成等于或大于非稳态阶段(或动力学阶段)的总时间量。在一些实施例中，控制器电路可以被配置成通过评估测得的电容随时间的变化速率来确定来自分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器的非稳态响应阶段的开始并且在该点启动激励循环。在一些实施例中，控制器电路可以被配置成当接收到指示气态样本的特定测试的开始的信号(比如从流动传感器接收样本气体开始流向分立的结合检测器的迹象)时启动激励循环。在一些实施例中，控制器电路可以被配置成通过评估测得的电容随时间的变化速率并在该点终止激励循环或在该点降低激励循环的频率来确定非稳态阶段的结束。
在各个实施例中，用于生成一系列激励循环的总时间段(所有激励循环的总时间)可以包括10秒到1200秒。在一些实施例中，用于生成一系列激励循环的时间段可以包括30秒到180秒。在一些实施例中，用于生成一系列激励循环的时间段可以包括10秒、15秒、20秒、25秒、30秒、40秒、45秒、60秒、90秒、120秒、150秒、180秒、360秒、540秒、720秒、1080秒、1200秒或更久。应当理解的是，用于生成一系列激励循环的时间段可以包括范围，其中，前述时间点中的任何一个时间点都可以用作该范围的下限或上限，前提是该范围的下限的值小于该范围的上限。
在一些实施例中，步进通过该DC偏置电压范围可以包括以预定的增量(比如50mV的增量)步进通过该DC偏置电压范围。在一些实施例中，步进通过该DC偏置电压范围可以包括以10mV的增量步进通过该DC偏置电压范围。步进通过该DC偏置电压范围可以在1mV、5mV、10mV、25mV、50mV、75mV、100mV、125mV、150mV、200mV、300mV、400mV或500mV的电压增量下或者按落入前述各项中的任何一个之间的范围内的步进量执行。
电容参数
可以基于电容数据来计算许多不同电容相关参数。例如，可以计算的参数包括电容对电压的最大斜率、电容对电压的最大斜率相对于基线值的变化、电容对电压的最小斜率、电容对电压的最小斜率相对于基线值的变化、最小电容、最小电容相对于基线值的变化、最小电容下的电压(狄拉克点)、最小电容下的电压的变化、最大电容、最大电容的变化、最大电容与最小电容之比、响应时间常数以及前述各项中的任何一项在不同石墨烯传感器之间并且特别是在对不同的分析物具有特异性的不同石墨烯传感器之间的比率。
动力学分析
可以使用控制器电路或其他设备以及非稳态阶段(或动力学阶段)数据来计算许多不同的参数。例如，在一些实施例中，所计算的参数可以包括动力学阶段期间的最大变化速率、达到相对变化程度的时间(比如命中总变化的80％量级的时间)、提供最佳拟合曲线的函数(例如，一次、二次、三次或四次多项式；指数函数、指数函数的总和等)、最佳拟合曲线的系数、(多个)特征时间常数、动力学阶段的总时间等。然而，应当理解的是，在一些实施例中，这些值均不需要明确地进行计算，并且动力学阶段数据(具有或不具有对应的稳态阶段数据)可以用于比如本文描述的机器学习分析等机器学习分析中。
举例来说，在化学传感器暴露于新浓度的(多种)分析物时，分析物与化学传感器的表面结合的平衡将根据(多个)传感器上方的分析物的浓度进行调整。可以基于分析物的缔合速率和分析物的解离速率使用实时数据来分析分析物或分析物混合物的结合动力学。分析物的缔合速率(即，分析物结合)可以由等式[1]表示，并且分析物的解离速率(即，分析物未结合)可以由等式[2]表示：
其中，kon是分析物与传感器结合的缔合速率(以(mol/L)-1s-1为单位)，koff是分析物与传感器的解离速率(以s-1为单位)，CA是分析物浓度，CS是传感器上的结合位点的浓度，并且CAS是与传感器结合的分析物的浓度。
在任何给定的时间t和任何给定的浓度c下分析物与传感器的结合都可以通过对速率等式[1]和[2]求积分来表示，如等式[3]所示：
其中，是可观察到的缔合速率，并且feq是在分析物与传感器结合期间化学传感器信号接近的最终值。可观察到的缔合速率可以由等式[4]定义：
最终值feq取决于分析物浓度并且由特征时间常数控制，其中，特征时间常数由等式[5]表示：
因此，随着分析物浓度的改变，化学传感器信号也改变。
可以通过从化学传感器的环境中去除(多种)分析物来观察分析物与化学传感器的解离速率。这可以通过用环境空气、惰性气体等冲洗化学传感器来完成。分析物与传感器的解离可以由等式[6]表示：
f(t)＝a*exp{-koff*t} [6]
其中，koff是分析物与传感器未结合的解离速率常数(以s-1为单位)，并且α或幅度表示恰好在分析物从化学传感器中去除之前与化学传感器结合的分析物的分数。分析物与化学传感器的解离由解离速率常数koff和以秒(s)为单位的解离时间常数τoff控制；解离时间常数由等式[7]表示：
τoff＝1/koff。 [7]
分类和模式匹配
可以根据许多不同的机器学习技术(比如模式识别)执行将获得的数据集(包括动力学阶段数据和稳态阶段数据之一或两者)分类为一个或多个预先建立的分类(比如疾病状态分类或健康状况分类)。分类可以包括使用模式匹配或模式识别算法将样本数据集与一个或多个先前确定的模式进行比较以确定作为最佳匹配的模式，其中，作为最佳匹配的先前确定的特定模式指示受试者的疾病状态。
举例来说，最初可以通过机器学习分析或另一种类似的算法技术在较大的受试者数据集中识别模式。与特定的疾病状态分类相关联的模式可以从标记的“训练”数据(监督学习)或者在没有标记的数据的情况下(无监督学习)导出。
本文中使用的用于模式匹配的算法可以包括但不限于分类算法(预测分类标签的监督算法)、聚类算法(预测分类标签的无监督算法)、集成学习算法(用于将多个学习算法组合在一起的监督元算法)、用于预测任意结构标签集的通用算法、多线性子空间学习算法(使用张量表示来预测多维数据的标签)、实值序列标记算法(预测实值标签的序列)、回归算法(预测实值标签)以及序列标记算法(预测分类标签的序列)。
分类算法可以包括参数算法(比如线性判别分析、二次判别分析和最大熵分类器)和非参数算法(比如决策树、核估计、朴素贝叶斯分类器、神经网络、感知器和支持向量机)。聚类算法可以包括分类混合模型、深度学习方法、分层聚类、K均值聚类、相关聚类和核主成分分析。集成学习算法可以包括增强、自举聚合、集合平均和专家混合。用于预测任意结构标签集的通用算法可以包括贝叶斯网络和马尔可夫随机场。多线性子空间学习算法可以包括多线性主成分分析(MPCA)。实值序列标记算法可以包括卡尔曼滤波器和粒子滤波器。回归算法可以包括监督(比如高斯过程回归、线性回归、神经网络和深度学习方法)和无监督(比如独立成分分析和主成分分析)方法。序列标记算法可以包括监督(比如条件随机字段、隐马尔可夫模型、最大熵马尔可夫模型和递归神经网络)和无监督(隐马尔可夫模型和动态时间规整)方法。
方法
本文的实施例可以包括用于使用动力学响应系统来测量化学传感器元件上分析物存在的方法。现在参考图12，示出了根据本文中的各个实施例的用于使用动力学响应系统来测量化学传感器元件上分析物存在的方法1200。方法1200可以包括1202处的使包括一个或多个分立的结合检测器的化学传感器元件与气态混合物接触，每个分立的结合检测器包括石墨烯变容二极管。方法1200可以包括1204处的在一定时间段内生成一系列激励循环，其中，每个激励循环包括以一定DC偏置电压范围内的多个分立的DC偏置电压值将DC偏置电压传递到石墨烯变容二极管。方法1200可以包括1206处的测量分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器的由激励循环产生的电容。方法1200可以包括1208处的确定测得的电容值和基于测得的电容的计算值中的至少一个在该时间段内的变化动力学。
在各个实施例中，计算测得的参数的变化速率可以包括在本文的方法中。在一些实施例中，该方法可以包括计算测得的电容或基于测得的电容的计算值在该时间段内的变化速率。在一些实施例中，该方法可以包括在多个分立的DC偏置电压下计算测得的电容在该时间段内的平均变化速率。在一些实施例中，测得的电容可以包括最大电容或最小电容。在一些实施例中，该方法可以包括计算分立的结合检测器的狄拉克点在该时间段内的变化速率。在一些实施例中，该方法可以包括计算狄拉克点的偏移或基于狄拉克点的偏移的计算值在该时间段内的变化速率。在其他实施例中，该方法可以包括计算响应信号的斜率或基于响应信号的变化的计算值在该时间段内的变化速率。
本文的方法可以包括确定石墨烯变容二极管响应信号的非稳态响应阶段和/或稳态响应阶段。在一些实施例中，该方法可以包括通过评估测得的电容在该时间段内的变化速率来确定来自分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器的稳态响应阶段的开始。在一些实施例中，该方法可以包括通过评估测得的电容在该时间段内的变化速率来确定来自分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器的非稳态响应阶段的开始。在其他实施例中，该方法可以包括通过评估测得的参数在该时间段内的变化速率来确定来自分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器的非稳态响应阶段的结束，其中，分立的结合检测器的非稳态响应阶段的开始和非稳态响应阶段的结束定义独特气态混合物的独特非稳态响应轮廓。
在一些实施例中，确定非稳态响应阶段的开始包括确定动力学响应阶段的开始。在一些实施例中，该方法可以包括通过评估测得的参数在该时间段内的变化速率来确定来自分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器的动力学响应阶段的开始或结束，并且其中，分立的结合检测器的动力学响应阶段的开始和动力学响应阶段的结束定义独特气态混合物的独特动力学响应轮廓。
该方法还可以包括基于独特气态混合物的独特动力学响应轮廓将一种独特气态混合物与另一种独特气态混合物区分开。本文中的方法可以包括使化学传感器元件与惰性气体接触并且检测分析物与分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器的未结合。本文中的方法可以包括使化学传感器元件与除样本气体以外的其他气体(比如惰性气体或环境空气)接触并且检测分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器朝着基线电容值全部返回(从而理解，即使在不存在样本气体的情况下，电容也可能不会一直返回到原始基线值)。在一些实施例中，使响应信号返回到基线电容值可以包括加热化学传感器元件(虽然是在真空下)以使响应信号完全返回到基线值。
在一些实施例中，本文中的方法可以包括在使化学传感器元件与气态混合物接触之前，在使用前使化学传感器元件与惰性气体接触和/或用惰性气体存储化学传感器元件以维持基线电容值。在其他实施例中，本文中的方法可以包括使化学传感器元件与惰性气体以及气态混合物接触。在一些实施例中，这些方法可以包括使传感器与环境空气或经过滤的环境空气接触。
在一些实施例中，可以将石墨烯变容二极管暴露于环境空气、经过滤的环境空气或惰性气体，并且可以测量响应信号。然后可以将石墨烯变容二极管暴露于比如呼出的呼气混合物等气态混合物，并且可以测量响应信号。然后可以将石墨烯变容二极管再次暴露于环境空气、经过滤的环境空气或惰性气体，并且可以最后一次测量响应信号。
以一定DC偏置电压范围内的多个分立的DC偏置电压值将DC偏置电压传递到石墨烯变容二极管可以包括步进通过该DC偏置电压范围。本文中的方法还可以利用存储器用于存储分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器的在传递到每个检测器的该DC偏置电压范围内的测得的电容值。这些方法可以包括在该DC偏置电压范围内针对每个分立的结合检测器将至少100个测得的电容值存储到存储器中。
应当注意的是，如在本说明书和所附权利要求中所使用的，除非内容另外明确指明，否则单数形式“一个(a)”、“一个(an)”以及“该(the)”均包括复数指示物。还应注意，术语“或者”总体上所使用的意义包括“和/或”，除非内容另外明确指明。
还应当注意的是，如在本说明书和所附权利要求中所使用的，短语“被配置”描述的是被构造或配置以便执行特定任务或采用特定配置的系统、装置或其他结构。短语“被配置”可以与其他类似短语比如“被布置且配置”、“被构造且布置”、“被构造”、“被制造且布置”等可互换地使用。
本说明书中的所有公开案和专利申请指示本发明所涉及的领域中的普通技术人员的水平。所有公开案和专利申请通过援引以其全文并入本文，如同每个单独的公开案或专利申请被明确且单独地通过援引指明。
本文中所描述的实施例不旨在是排他性的或将本发明限制为以下详细说明中所披露的精确形式。而是，这些实施例被选择和描述成使得本领域技术人员可以了解和明白原理和实践。因此，已经参考各个特定和优选的实施例和技术描述了各方面。然而，应理解的是，在保持在本文的精神和范围之内的同时可以进行许多变化和修改。

Claims (15)

1.一种用于测量化学传感器元件上分析物存在的动力学响应系统，所述动力学响应系统包括：
化学传感器元件，所述化学传感器元件包括一个或多个分立的结合检测器，每个分立的结合检测器包括石墨烯变容二极管；
测量电路，所述测量电路包括激励电压发生器，所述激励电压发生器被配置成在一定时间段内生成一系列激励循环，其中，每个激励循环包括以一定DC偏置电压范围内的多个分立的DC偏置电压值将DC偏置电压传递到所述分立的结合检测器；以及
电容传感器，所述电容传感器被配置成测量所述分立的结合检测器的由所述激励循环产生的电容；以及
控制器电路，所述控制器电路被配置成确定测得的电容值和基于测得的电容的计算值中的至少一个在所述时间段内的变化动力学。
2.如权利要求1所述的动力学响应系统，其中，所述控制器电路被配置成在多个分立的DC偏置电压下计算测得的电容或基于测得的电容的计算值在所述时间段内的变化速率。
3.如权利要求1所述的动力学响应系统，其中，所述控制器电路被配置成在多个分立的DC偏置电压下计算测得的电容在所述时间段内的平均变化速率。
4.如权利要求2所述的动力学响应系统，其中，所述控制器电路被配置成通过评估测得的电容在所述时间段内的变化速率来确定来自所述分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器的稳态响应阶段的开始。
5.如权利要求2所述的动力学响应系统，其中，所述控制器电路被配置成通过评估测得的电容在所述时间段内的变化速率来确定来自所述分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器的非稳态响应阶段的开始。
6.如权利要求5所述的动力学响应系统，其中，所述控制器电路被配置成通过评估测得的电容在所述时间段内的变化速率来确定来自所述分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器的所述非稳态响应阶段的结束；并且其中，测得的电容在每个分立的结合检测器的所述非稳态响应阶段期间的轮廓定义独特气态混合物的独特动力学响应轮廓。
7.一种用于使用动力学响应系统来测量化学传感器元件上分析物存在的方法，所述方法包括：
使包括一个或多个分立的结合检测器的化学传感器元件与气态混合物接触，每个分立的结合检测器包括石墨烯变容二极管；
在一定时间段内生成一系列激励循环，其中，每个激励循环包括以一定DC偏置电压范围内的多个分立的DC偏置电压值将DC偏置电压传递到所述石墨烯变容二极管；以及
测量所述分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器的由所述激励循环产生的电容；以及
确定测得的电容值和基于测得的电容的计算值中的至少一个在所述时间段内的变化动力学。
8.如权利要求7所述的方法，进一步包括计算测得的电容或基于测得的电容的计算值在所述时间段内的变化速率。
9.如权利要求7所述的方法，进一步包括在多个分立的DC偏置电压下计算测得的电容在所述时间段内的平均变化速率。
10.如权利要求8所述的方法，进一步包括通过评估测得的电容在所述时间段内的变化速率来确定来自所述分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器的稳态响应阶段的开始。
11.如权利要求8所述的方法，进一步包括通过评估测得的电容在所述时间段内的变化速率来确定来自所述分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器的非稳态响应阶段的开始。
12.如权利要求11所述的方法，进一步包括通过评估测得的电容在所述时间段内的变化速率来确定来自所述分立的结合检测器中的每一个分立的结合检测器的所述非稳态响应阶段的结束；并且
其中，所述分立的结合检测器的所述非稳态响应阶段的所述开始和所述非稳态响应阶段的所述结束定义独特气态混合物的独特动力学响应轮廓。
13.如权利要求12所述的方法，进一步包括基于所述独特气态混合物的所述独特动力学响应轮廓将一种独特气态混合物与另一种独特气态混合物区分开。
14.如权利要求7至13中任一项所述的方法，进一步包括计算所述分立的结合检测器的狄拉克点在所述时间段内的变化速率。
15.如权利要求7至13中任一项所述的方法，其中，以一定DC偏置电压范围内的多个分立的DC偏置电压值将DC偏置电压传递到所述石墨烯变容二极管包括以50mV的增量步进通过所述DC偏置电压范围。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11262354B2 (en) 2014-10-20 2022-03-01 Boston Scientific Scimed, Inc. Disposable sensor elements, systems, and related methods
JP2019527365A (ja) 2016-06-15 2019-09-26 ボストン サイエンティフィック サイムド，インコーポレイテッドＢｏｓｔｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｓｃｉｍｅｄ，Ｉｎｃ． ガス採取用カテーテル
US11172846B2 (en) 2016-10-21 2021-11-16 Boston Scientific Scimed, Inc. Gas sampling device
US10852264B2 (en) 2017-07-18 2020-12-01 Boston Scientific Scimed, Inc. Systems and methods for analyte sensing in physiological gas samples
CN111788477B (zh) 2018-02-20 2023-06-23 明尼苏达大学董事会 石墨烯非共价表面改性的基于化学变容二极管的传感器
ES2963433T3 (es) 2018-04-25 2024-03-27 Univ Minnesota Sensores químicos basados en varactores de grafeno con funcionalización de porfirinas sustituidas y procedimientos correspondientes
EP3867639A1 (en) 2018-10-19 2021-08-25 Regents of the University of Minnesota Systems and methods for detecting a brain condition
WO2020112825A1 (en) 2018-11-27 2020-06-04 Boston Scientific Scimed, Inc. Systems and methods for detecting a health condition
EP4017364A1 (en) 2019-08-20 2022-06-29 Boston Scientific Scimed, Inc. Non-covalent modification of graphene-based chemical sensors
CA3216812A1 (en) * 2021-04-16 2022-10-20 Regents Of The University Of Minnesota Systems utilizing graphene varactor hysteresis effects for sample characterization as well as corresponding method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102667448A (zh) * 2009-11-30 2012-09-12 通用电气健康护理生物科学股份公司 用于相互作用分析的方法和系统

Family Cites Families (265)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3661528A (en) 1970-04-02 1972-05-09 Instrumentation Associates Inc Breath sampler
GB1494474A (en) 1973-10-30 1977-12-07 Nat Res Dev Instruments for use in the measurement of blood gases
US3981297A (en) 1975-03-03 1976-09-21 Sorenson Research Co., Inc. Gas sampling catheter assembly and method
US5186172A (en) 1982-03-22 1993-02-16 Mountpelier Investments, S.A. Remote sensing tonometric catheter apparatus
US5174290A (en) 1982-03-22 1992-12-29 Mountpelier Investments, S.A. Tonometric catheter combination
EP0254921B1 (en) 1986-07-07 1993-12-15 Fuji Photo Film Co., Ltd. Optical wavelength conversion device, and a method of making the same
US4901727A (en) 1988-05-05 1990-02-20 The Boc Group, Inc. Micro-probe for gas sampling
US6238339B1 (en) 1991-06-20 2001-05-29 Instrumentarium Corp. Remote sensing tonometric catheter apparatus and method
US6029076A (en) 1991-06-20 2000-02-22 Instrumentarium Corp. Remote sensing tonometric catheter method
JP3128134B2 (ja) 1992-06-16 2001-01-29 ネイタス メディカル インコーポレイテッド エンド−タイドル一酸化炭素濃度の生体内測定装置及び方法，並びにそのフィルター
US5423320A (en) 1993-04-20 1995-06-13 Argus Critical Care, Inc. Air tonometry method and apparatus for measuring intraluminal gastrointestinal pCO2 and pO2
US5494831A (en) * 1993-08-30 1996-02-27 Hughes Aircraft Company Electrochemical immunosensor system and methods
US6615066B2 (en) 1994-05-26 2003-09-02 Imec Vzw Gastrointestinal probe
ES2110829T3 (es) 1994-05-26 1998-02-16 Imec Inter Uni Micro Electr Sonda gastrointestinal.
JP3235632B2 (ja) 1994-06-17 2001-12-04 グラム株式会社 胃電図および腸電図の計測装置並びにその製造方法
US6170318B1 (en) 1995-03-27 2001-01-09 California Institute Of Technology Methods of use for sensor based fluid detection devices
US6990422B2 (en) * 1996-03-27 2006-01-24 World Energy Labs (2), Inc. Method of analyzing the time-varying electrical response of a stimulated target substance
US5834626A (en) 1996-11-29 1998-11-10 De Castro; Emory S. Colorimetric indicators for breath, air, gas and vapor analyses and method of manufacture
US5928155A (en) 1997-01-24 1999-07-27 Cardiox Corporation Cardiac output measurement with metabolizable analyte containing fluid
EP0966719A1 (en) 1997-03-13 1999-12-29 Opinion Corporation First Disease management system
US5996586A (en) 1997-03-26 1999-12-07 Phillips; Michael Breath test for detection of lung cancer
JP3512321B2 (ja) 1997-12-15 2004-03-29 日立東京エレクトロニクス株式会社 呼気分析装置および呼気分析方法
US6149624A (en) 1998-02-05 2000-11-21 Mcshane; Richard Houston Apparatus and method for the rapid induction of hypothermic brain preservation
US6085576A (en) 1998-03-20 2000-07-11 Cyrano Sciences, Inc. Handheld sensing apparatus
CN1301342A (zh) 1998-03-20 2001-06-27 塞莱诺科学股份有限公司 手持传感装置
CA2340173A1 (en) 1998-08-31 2000-03-09 The Johns Hopkins University Volatile biomarkers for analysis of hepatic disorders
US6192168B1 (en) 1999-04-09 2001-02-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Reflectively coated optical waveguide and fluidics cell integration
US7122152B2 (en) 1999-05-10 2006-10-17 University Of Florida Spatiotemporal and geometric optimization of sensor arrays for detecting analytes fluids
US6608716B1 (en) 1999-05-17 2003-08-19 New Mexico State University Technology Transfer Corporation Optical enhancement with nanoparticles and microcavities
US7123359B2 (en) 1999-05-17 2006-10-17 Arrowhead Center, Inc. Optical devices and methods employing nanoparticles, microcavities, and semicontinuous metal films
US20050233459A1 (en) 2003-11-26 2005-10-20 Melker Richard J Marker detection method and apparatus to monitor drug compliance
US7206636B1 (en) 1999-11-10 2007-04-17 Pacesetter, Inc. Pacing optimization based on changes in pulse amplitude and pulse amplitude variability
US6770070B1 (en) 2000-03-17 2004-08-03 Rita Medical Systems, Inc. Lung treatment apparatus and method
US6480734B1 (en) 2000-06-30 2002-11-12 Cardiac Science Inc. Cardiac arrhythmia detector using ECG waveform-factor and its irregularity
US6666862B2 (en) 2001-03-01 2003-12-23 Cardiac Pacemakers, Inc. Radio frequency ablation system and method linking energy delivery with fluid flow
WO2002086480A1 (en) 2001-04-18 2002-10-31 Stanford University Photodesorption in carbon nanotubes
DE10121262A1 (de) 2001-04-30 2002-11-14 Siemens Ag Vorrichtung zur quantitativen Messung von Stickoxiden in der Ausatemluft und Verwendung
TW537879B (en) 2001-05-23 2003-06-21 Ind Tech Res Inst Diagnosing device by breath test including a multi-array of sensors
US6599253B1 (en) 2001-06-25 2003-07-29 Oak Crest Institute Of Science Non-invasive, miniature, breath monitoring apparatus
JP4301945B2 (ja) 2001-09-10 2009-07-22 パルモンクス 気管支内診断のための方法および装置
US6726637B2 (en) 2001-12-06 2004-04-27 Michael Phillips Breath collection apparatus
US8154093B2 (en) 2002-01-16 2012-04-10 Nanomix, Inc. Nano-electronic sensors for chemical and biological analytes, including capacitance and bio-membrane devices
US20070167853A1 (en) 2002-01-22 2007-07-19 Melker Richard J System and method for monitoring health using exhaled breath
AU2003220065A1 (en) 2002-03-04 2003-09-22 Cyrano Sciences, Inc. Detection, diagnosis, and monitoring of a medical condition or disease with artificial olfactometry
US20080021339A1 (en) 2005-10-27 2008-01-24 Gabriel Jean-Christophe P Anesthesia monitor, capacitance nanosensors and dynamic sensor sampling method
US7714398B2 (en) 2002-09-05 2010-05-11 Nanomix, Inc. Nanoelectronic measurement system for physiologic gases and improved nanosensor for carbon dioxide
US20070048181A1 (en) 2002-09-05 2007-03-01 Chang Daniel M Carbon dioxide nanosensor, and respiratory CO2 monitors
US6733464B2 (en) 2002-08-23 2004-05-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Multi-function sensor device and methods for its use
US20060263255A1 (en) 2002-09-04 2006-11-23 Tzong-Ru Han Nanoelectronic sensor system and hydrogen-sensitive functionalization
US6978182B2 (en) 2002-12-27 2005-12-20 Cardiac Pacemakers, Inc. Advanced patient management system including interrogator/transceiver unit
US8722417B2 (en) 2003-04-28 2014-05-13 Invoy Technologies, L.L.C. Thermoelectric sensor for analytes in a fluid and related method
US7032431B2 (en) 2003-06-13 2006-04-25 Baum Marc A Non-invasive, miniature, breath monitoring apparatus
US8021308B2 (en) 2003-06-19 2011-09-20 Capnia, Inc. Breath end-tidal gas monitor
KR100578747B1 (ko) 2003-12-26 2006-05-12 한국전자통신연구원 혼합 리간드에 의해 캡슐화된 금속 나노입자 화학 센서 및센서 어레이
GB0403612D0 (en) 2004-02-18 2004-03-24 Univ Glasgow Method, apparatus and kit for breath diagnosis
WO2005098412A2 (en) 2004-03-26 2005-10-20 University Of Iowa Research Foundation Multicomponent analysis of volatile organic compositions in vapor samples
GB0412096D0 (en) 2004-05-29 2004-06-30 Nutren Technology Ltd Improvements in and relating to breath measurement
US9468398B2 (en) 2004-06-24 2016-10-18 Convergent Engineering, Inc. Method and apparatus for detecting and quantifying intrinsic positive end-expiratory pressure
US8052933B2 (en) 2004-09-03 2011-11-08 Mstk Limited Device and method for entrapping an individual's breath as a keepsake
DE102004048864A1 (de) 2004-10-07 2006-04-13 Roche Diagnostics Gmbh Analytisches Testelement mit drahtloser Datenübertragung
US8043860B2 (en) 2004-10-15 2011-10-25 Simon Fraser University Vapochromic coordination polymers for use in analyte detection
US8244355B2 (en) 2004-10-29 2012-08-14 Medtronic, Inc. Method and apparatus to provide diagnostic index and therapy regulated by subject's autonomic nervous system
US7421882B2 (en) 2004-12-17 2008-09-09 University Of Iowa Research Foundation Breath-based sensors for non-invasive molecular detection
WO2006124769A2 (en) 2005-05-13 2006-11-23 State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of The University Of Oregon Method for functionalizing surfaces
US7736320B2 (en) 2005-05-25 2010-06-15 Sierra Medical Technology, Inc. Self-condensing pH sensor and catheter apparatus
BG65874B1 (bg) 2005-07-27 2010-04-30 ДУНЕВ Стефан Устройство за измерване температурата на издишвания въздух
US7426848B1 (en) 2005-08-05 2008-09-23 United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Gas composition sensing using carbon nanotube arrays
KR100680267B1 (ko) 2005-09-16 2007-02-08 주식회사 인포피아 식별정보를 포함하는 바이오 센서 및 바이오 센서의식별정보 판독장치
US20070083094A1 (en) 2005-10-11 2007-04-12 Colburn Joel C Medical sensor and technique for using the same
US8479731B2 (en) 2005-12-02 2013-07-09 General Electric Company Method and apparatus for indicating the absence of a pulmonary embolism in a patient
KR100718144B1 (ko) 2006-01-09 2007-05-14 삼성전자주식회사 이온 물질 검출용 ｆｅｔ 기반 센서, 그를 포함하는 이온물질 검출 장치 및 그를 이용한 이온 물질 검출 방법
US7417730B2 (en) 2006-03-31 2008-08-26 Los Alamos National Security, Llc Apparatus and method for monitoring breath acetone and diabetic diagnostics
US7809441B2 (en) 2006-05-17 2010-10-05 Cardiac Pacemakers, Inc. Implantable medical device with chemical sensor and related methods
US8161971B2 (en) 2006-08-04 2012-04-24 Ric Investments, Llc Nasal and oral patient interface
US7914460B2 (en) 2006-08-15 2011-03-29 University Of Florida Research Foundation, Inc. Condensate glucose analyzer
JP5680301B2 (ja) 2006-10-11 2015-03-04 ユニバーシティ オブ フロリダ リサーチ ファンデーション インコーポレーティッド ペンダントパイ相互作用性／結合性置換基を含有する電気活性ポリマー、そのカーボンナノチューブ複合体、およびその形成方法
US8364419B2 (en) * 2009-04-15 2013-01-29 General Electric Company Sensor system and methods for selective analyte detection using resonance sensor circuit
US20120166095A1 (en) 2010-12-23 2012-06-28 General Electric Company Highly selective chemical and biological sensors
US8652040B2 (en) 2006-12-19 2014-02-18 Valencell, Inc. Telemetric apparatus for health and environmental monitoring
US8157730B2 (en) 2006-12-19 2012-04-17 Valencell, Inc. Physiological and environmental monitoring systems and methods
US20080183910A1 (en) 2006-12-28 2008-07-31 Natoli Joseph D Personal medical device (PMD) docking station
WO2008088780A1 (en) 2007-01-12 2008-07-24 University Of Pittsburgh-Of The Commonwealth System Of Higher Education Detection of nitric oxide by nanostructured sensor
JP2008268170A (ja) 2007-03-22 2008-11-06 Shinshu Univ センサー
US9080942B2 (en) 2007-04-18 2015-07-14 The Research Foundation for State University of New York Flexible multi-moduled nanoparticle-structured sensor array on polymer substrate and methods for manufacture
US20080317636A1 (en) 2007-05-04 2008-12-25 Sean Imtiaz Brahim Gas sensor devices comprising organized carbon and non-carbon assembly
US10011481B2 (en) 2007-07-24 2018-07-03 Technion Research And Development Foundation Ltd. Chemically sensitive field effect transistors and uses thereof in electronic nose devices
US8168438B2 (en) 2007-07-26 2012-05-01 University Of Louisville Research Foundation, Inc. Chemical sensors for detecting hydrogen and methods of use
US8529459B2 (en) 2007-08-08 2013-09-10 Convergent Engineering, Inc. Processing of photoplethysmography signals
AU2008284273A1 (en) 2007-08-08 2009-02-12 Kemeta, Llc Biosensor system with a multifunctional portable electronic device
WO2009039298A2 (en) 2007-09-18 2009-03-26 University Of Florida Research Foundation, Inc. Sensors using aigan/gan high electron mobility transistors
US20090239252A1 (en) 2007-10-19 2009-09-24 Trevejo Jose M Rapid detection of volatile organic compounds for identification of bacteria in a sample
US20090112115A1 (en) 2007-10-29 2009-04-30 Jung-Tang Huang Apparatus for detecting human's breathing
JP4287503B1 (ja) 2007-10-29 2009-07-01 パナソニック株式会社 呼気分析方法
WO2009066293A1 (en) 2007-11-20 2009-05-28 Technion Research And Development Foundation Ltd. Chemical sensors based on cubic nanoparticles capped with an organic coating
JP5666913B2 (ja) 2007-12-12 2015-02-12 ユニバーシティ オブ フロリダ リサーチ ファウンデーション，インク．Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｏｆ Ｆｌｏｒｉｄａ Ｒｅｓｅａｔｃｈ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ． 固体デバイス及び触媒反応における電界による性能の向上
US8951473B2 (en) 2008-03-04 2015-02-10 Massachusetts Institute Of Technology Devices and methods for determination of species including chemical warfare agents
IL190475A0 (en) 2008-03-27 2009-02-11 Technion Res & Dev Foundation Chemical sensors based on cubic nanoparticles capped with organic coating for detecting explosives
US8746248B2 (en) 2008-03-31 2014-06-10 Covidien Lp Determination of patient circuit disconnect in leak-compensated ventilatory support
JP5372398B2 (ja) 2008-03-31 2013-12-18 理研計器株式会社 多成分ガス検知装置
FR2929618B1 (fr) 2008-04-03 2011-03-18 Commissariat Energie Atomique Procede pour assembler deux surfaces ou une surface avec une molecule d'interet
JP2011523363A (ja) 2008-05-01 2011-08-11 スピレーション インコーポレイテッド 直接型肺センサシステム、方法、および装置
US8222041B2 (en) 2008-05-09 2012-07-17 University Of Florida Research Foundation, Inc. Oxygen and carbon dioxide sensing
US8848189B2 (en) 2008-05-23 2014-09-30 Positiveid Corporation Method and device for express analysis of acetone traces in gases
WO2009144725A1 (en) 2008-05-29 2009-12-03 Technion Research And Development Foundation Ltd. Carbon nanotube structures in sensor apparatuses for analyzing biomarkers in breath samples
WO2009151473A1 (en) 2008-06-10 2009-12-17 University Of Florida Research Foundation, Inc. Chlorine detection
EP2321430B8 (en) 2008-08-04 2013-12-25 Institut Clinident Method of evaluating oral cancer risk in human
KR20100035380A (ko) 2008-09-26 2010-04-05 삼성전자주식회사 박막형 센싱부재를 이용한 화학 센서
CN104856679B (zh) 2008-12-01 2019-02-22 创控科技股份有限公司 用于哮喘、肺结核及肺癌诊断及疾病管控的呼吸分析系统及方法
US8481324B2 (en) 2008-12-04 2013-07-09 Technion Research And Development Foundation Ltd. Apparatus and methods for diagnosing renal disorders
CN102326078B (zh) 2009-01-09 2015-09-09 技术研究及发展基金有限公司 包括含有涂覆的导电纳米颗粒的传感器阵列的通过呼气检测癌症
EP2395915B1 (en) 2009-02-10 2019-01-16 Hok Instrument AB Breath analysis
US8294135B2 (en) 2009-05-14 2012-10-23 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy High power density photo-electronic and photo-voltaic materials and methods of making
US8287699B2 (en) 2009-07-27 2012-10-16 Nanotek Instruments, Inc. Production of chemically functionalized nano graphene materials
EP2462448B1 (en) 2009-08-03 2015-11-11 Institut Clinident Method of evaluating cancer risk in human
US8581262B2 (en) 2009-08-04 2013-11-12 Merck Patent Gmbh Electronic devices comprising multi cyclic hydrocarbons
US8494606B2 (en) 2009-08-19 2013-07-23 Covidien Lp Photoplethysmography with controlled application of sensor pressure
US8597941B2 (en) 2009-09-04 2013-12-03 The Regents Of The University Of California Bioreactor for quantification of headspace VOC content from cultures
JP5652847B2 (ja) 2009-11-10 2015-01-14 公益財団法人北九州産業学術推進機構 呼気分析の方法
PE20130501A1 (es) 2009-12-02 2013-04-22 Univ New York State Res Found Sensor de gas con compensacion para variaciones de linea base
WO2011083473A1 (en) 2010-01-07 2011-07-14 Technion Research And Development Foundation Ltd. Volatile organic compounds as diagnostic markers for various types of cancer
US9410040B2 (en) 2010-01-08 2016-08-09 Indiana University Research And Technology Corporation Soluble graphene nanostructures and assemblies therefrom
US9763600B2 (en) 2010-02-17 2017-09-19 Koninklijke Philips N.V. Nitric oxide measurement method and apparatus
EP2542921B2 (en) 2010-03-04 2019-04-03 David M. Dorrough Obscured feature detector
EP2553443B1 (en) 2010-03-31 2019-11-27 Danmarks Tekniske Universitet Multisensor array and its use for detection of analytes or mixtures thereof in the gas phase and method for its preparation
WO2011148371A1 (en) 2010-05-23 2011-12-01 Technion Research And Development Foundation Ltd. Detection, staging and grading of benign and malignant tumors
GB2480605B (en) 2010-05-24 2013-01-16 Univ Sheffield Hallam Respiration monitoring device
WO2011158068A1 (en) 2010-06-18 2011-12-22 Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) Non covalent molecular structure, device comprising the same and its use for detection of lectin
US9029168B2 (en) 2010-06-28 2015-05-12 The Trustees Of Princeton University Use and making of biosensors utilizing antimicrobial peptides for highly sensitive biological monitoring
US8747325B2 (en) 2010-07-16 2014-06-10 Fundacao De Amparo A Pesquisa Do Estado De Sao Paulo (Fapesp) Non-invasive method for diagnosing the severity of heart failure by extracting and analyzing acetone concentrations in captured exhaled breath
US9315848B2 (en) 2010-08-18 2016-04-19 Technion Research And Development Foundation Ltd. Volatile organic compounds for detecting cell dysplasia and genetic alterations associated with lung cancer
JP5494813B2 (ja) 2010-09-29 2014-05-21 富士通株式会社 呼吸検出装置および呼吸検出方法
EP2630479B1 (en) * 2010-10-20 2020-04-08 Qorvo US, Inc. Apparatus and method for measuring binding kinetics and concentration with a resonating sensor
GB2489193A (en) 2010-10-29 2012-09-26 Univ Warwick Ingestible sensor device to detect gases and VOCs in the gastrointestinal tract
JP5817108B2 (ja) 2010-12-07 2015-11-18 株式会社デンソー ガスセンサ
US10987023B2 (en) 2010-12-17 2021-04-27 Koninklijke Philips N.V. System and method for determining one or more breathing parameters of a subject
CN102183557B (zh) 2011-01-22 2013-09-04 青岛大学 一种环糊精功能化石墨烯的制备方法
US20140018691A1 (en) 2011-01-27 2014-01-16 Precision Capnography, Inc. Methods and devices for monitoring carbon dioxide
WO2012109661A2 (en) 2011-02-13 2012-08-16 Cas Medical Systems, Inc. Nirs sensor assembly including electrically conductive and optically transparent emi shielding
WO2012112746A1 (en) 2011-02-16 2012-08-23 Wayne State University Biocompatible graphene sensor
GB2488316A (en) 2011-02-22 2012-08-29 Toumaz Uk Ltd Method for determining respiration rate from uncorrupted signal segments
EP2518499B1 (en) 2011-03-09 2015-06-10 Sensa Bues AB A portable sampling device and method for drug detection from exhaled breath
US9359197B2 (en) 2011-03-24 2016-06-07 Technion Research & Development Foundation Ltd. Method of diagnosing, prognosing and monitoring parkinson's disease
WO2012135565A1 (en) 2011-03-31 2012-10-04 University Of Chicago Molecular cartesian-coordinate platforms
AU2012240367A1 (en) 2011-04-04 2013-11-07 University Of Florida Research Foundation, Inc. Nanotube dispersants and dispersant free nanotube films therefrom
US9513244B2 (en) 2011-04-14 2016-12-06 Regents Of The University Of Minnesota Ultra-compact, passive, varactor-based wireless sensor using quantum capacitance effect in graphene
US9114064B2 (en) 2011-04-29 2015-08-25 Theodosios Kountotsis Pacifier receiving breath and saliva samples for providing nutritional information
US20120306802A1 (en) 2011-06-06 2012-12-06 Mccracken David Harold Differential capacitance touch sensor
US8945935B2 (en) 2011-08-04 2015-02-03 Technion Research & Development Foundation Ltd. Diagnosing, prognosing and monitoring multiple sclerosis
US8582693B2 (en) 2011-08-04 2013-11-12 Mediatek Singapore Pte. Ltd. Wireless receiver applicable to multiple coexisting positioning systems
US9138169B2 (en) 2011-09-07 2015-09-22 Monitor Mask Inc. Oxygen facemask with capnography monitoring ports
US20130211207A1 (en) 2011-09-09 2013-08-15 Sony Corporation Method and system for monitoring respiratory gases during anesthesia
CN103975237A (zh) 2011-09-19 2014-08-06 犹他大学研究基金会 用于化合物探测的多模平台
US9103766B2 (en) 2011-10-18 2015-08-11 Breath Diagnostics, Llc Device and method for monitoring and quantifying analytes
EP2747818B1 (en) 2011-10-19 2016-09-14 Koninklijke Philips N.V. Detecting mouth-breathing in early phase expiration
US20130100067A1 (en) 2011-10-25 2013-04-25 Christopher William Dews System and method for determining a number and position of one or more touches on a touch screen
US9528979B2 (en) 2011-11-15 2016-12-27 Technion Research And Development Foundation Ltd. Breath analysis of pulmonary nodules
JP6251180B2 (ja) 2011-12-21 2017-12-20 キャプニア, インク.Capnia, Inc. 呼吸パラメータの頻度に関する補償による、呼気気体の体積の採集および分析
US10663420B2 (en) 2012-01-03 2020-05-26 Technion R&D Foundation Ltd. Morphology engineering of conductive metallic nanoparticles capped with an organic coating
FR2986716B1 (fr) 2012-02-13 2017-10-20 Commissariat Energie Atomique Procede de fonctionnalisation de nano-objets en carbone, composition comprenant des nano-objets en carbone fonctionnalises en suspension dans un solvant organique et ses utilisations
US20130211852A1 (en) 2012-02-15 2013-08-15 The Cleveland Clinic Foundation Multimodal physiologic data station and wellness transformation of large populations
FR2987129B1 (fr) 2012-02-21 2014-03-14 Commissariat Energie Atomique Capteurs de nez ou de langue electronique
US20130253358A1 (en) 2012-03-07 2013-09-26 Menssana Research, Inc. System and method for remote collection and analysis of volatile organic components in breath
US9689826B2 (en) 2012-03-11 2017-06-27 Technion Research And Development Foundation Ltd. Detection of chronic kidney disease and disease progression
NL2008737C2 (nl) 2012-05-01 2013-11-04 Consultatie Implementatie Tech Beheer B V Afsluitelement voor het afsluiten van een houder voor monsters.
MX2014015337A (es) 2012-06-13 2015-03-05 Univ California Dispositivo personal de monitoreo de funcion pulmonar capaz de un analisis de aliento exhalado.
ITTO20120516A1 (it) 2012-06-14 2013-12-15 St Microelectronics Srl Metodo di fabbricazione di un sensore elettrochimico basato su grafene e sensore elettrochimico
PL2864781T3 (pl) 2012-06-22 2018-05-30 Scandinavian Micro Biodevices Aps Sposób i układ do jakościowego lub ilościowego oznaczania składnika docelowego
EP2839294B1 (en) 2012-08-07 2019-09-25 Lifeloc Technologies, Inc. Breath alcohol tester calibration station
US10517530B2 (en) 2012-08-28 2019-12-31 Juul Labs, Inc. Methods and devices for delivering and monitoring of tobacco, nicotine, or other substances
CN102941042B (zh) 2012-10-25 2016-03-09 北京理工大学 一种石墨烯/金属氧化物杂化气凝胶、制备方法及其应用
US20140122661A1 (en) 2012-10-26 2014-05-01 Hitachi, Ltd. Computer system and file server migration method
WO2014068554A1 (en) 2012-10-29 2014-05-08 Technion Research And Development Foundation Ltd. Sensor technology for diagnosing tuberculosis
KR20140055152A (ko) 2012-10-30 2014-05-09 삼성전자주식회사 병변 진단 보조 장치 및 방법
WO2014097047A1 (en) 2012-12-19 2014-06-26 Koninklijke Philips N.V. Detection of respiratory disorders
RU2015133209A (ru) 2013-01-08 2017-02-15 Кэпниа, Инк. Выбор дыхательного цикла для анализа
WO2014111847A1 (en) 2013-01-17 2014-07-24 Koninklijke Philips N.V. Method and apparatus for monitoring a level of a gaseous species of interest
US9147398B2 (en) 2013-01-23 2015-09-29 Nokia Technologies Oy Hybrid input device for touchless user interface
US9227242B2 (en) 2013-02-28 2016-01-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Containment of molten aluminum using non-wetting materials
CN104919312B (zh) * 2013-03-12 2018-11-06 Msa技术有限公司 传感器询问
US9290524B2 (en) 2013-03-15 2016-03-22 Washington State University Methods for producing functionalized graphenes
WO2014176454A1 (en) 2013-04-24 2014-10-30 Science Medical, LLC Breathing devices and related systems and methods
CN103332678B (zh) 2013-05-24 2016-03-23 东莞上海大学纳米技术研究院 石墨烯及石墨烯-氧化物复合物的制备方法
US9147851B1 (en) 2013-06-17 2015-09-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force DNA-conjugated polymer varactors
US20150044710A1 (en) 2013-08-09 2015-02-12 University Of Calcutta Enzymatic sensors and methods for their preparation and use
US10080510B2 (en) 2013-08-28 2018-09-25 Seebreath Ab Breath analysing and training assembly
US20150196251A1 (en) 2014-01-14 2015-07-16 Christopher Scott Outwater System and method for monitoring human water loss through expiration and perspiration
CA2938165A1 (en) 2014-01-31 2015-08-06 Ulisse Biomed S.R.L. Biosensor for the determination of infections and associated pathologies
US9638169B2 (en) 2014-02-19 2017-05-02 Siemens Aktiengesellschaft Method for setting a pitch reference point for a wind turbine blade on a rotor
CN103877574B (zh) 2014-02-26 2016-01-20 广西师范大学 双重光疗用水溶性碳纳米复合材料及其制备方法与应用
CA2940766A1 (en) 2014-02-28 2015-09-03 Delos Living Llc Systems, methods and articles for enhancing wellness associated with habitable environments
US10307080B2 (en) 2014-03-07 2019-06-04 Spirosure, Inc. Respiratory monitor
US20150257676A1 (en) 2014-03-11 2015-09-17 Oridion Medical 1987 Ltd. Flexible sampling tube for patient monitoring
US20150265184A1 (en) 2014-03-20 2015-09-24 Capnia, Inc. Selection, segmentation and analysis of exhaled breath for airway disorders assessment
CN103852505B (zh) 2014-03-28 2015-11-04 哈尔滨工业大学 石墨烯-卟啉修饰电极的制备方法及其应用
US20150295562A1 (en) 2014-04-11 2015-10-15 Mangilal Agarwal Low Power Wireless Sensor System with Ring Oscillator And Sensors for Use in Monitoring of Physiological Data
CN103950920B (zh) 2014-04-16 2015-08-19 同济大学 一种二氧化碳响应的石墨烯纳米杂化材料的制备方法
CA2945796A1 (en) 2014-04-17 2015-10-22 Boston Scientific Scimed, Inc. Devices and methods for therapeutic heat treatment
US9618476B2 (en) 2014-04-28 2017-04-11 Nanomedical Diagnostics, Inc. System and method for electronic biological sample analysis
US9765395B2 (en) 2014-04-28 2017-09-19 Nanomedical Diagnostics, Inc. System and method for DNA sequencing and blood chemistry analysis
US11215580B2 (en) 2014-04-28 2022-01-04 Cardea Bio, Inc. System and method for DNA sequencing and blood chemistry analysis
US20160054312A1 (en) 2014-04-28 2016-02-25 Nanomedical Diagnostics, Inc. Chemically differentiated sensor array
EP3136958A1 (en) 2014-04-30 2017-03-08 Galvanic Limited An electrodermal activity sensor
US9011779B1 (en) 2014-05-21 2015-04-21 Andas Inc. Device for measurement of exhaled ethanol concentration
US9366664B2 (en) 2014-05-21 2016-06-14 Andas Inc. Device for measurement of exhaled nitric oxide concentration
CA2892870C (en) 2014-05-22 2020-10-27 Picomole Instruments Inc. Alveolar breath collection apparatus
CA2893178C (en) 2014-05-22 2021-04-20 Picomole Instruments Inc. Method and apparatus for non-invasive detection of conditions such as lung cancer
US20150351699A1 (en) 2014-06-06 2015-12-10 Covidien Lp Systems and methods for analyzing a respiratory parameter
CA2951690A1 (en) 2014-06-09 2015-12-17 Biometry Inc. Low cost test strip and method to measure analyte
WO2016105464A2 (en) 2014-12-24 2016-06-30 Biometry Inc. Mini point of care gas chromatographic test strip and method to measure analytes
CN105491943B (zh) 2014-06-30 2018-11-13 皇家飞利浦有限公司 光电容积脉搏波传感器装置和方法
JP2016022415A (ja) 2014-07-18 2016-02-08 日本バルカー工業株式会社 ポリテトラフルオロエチレンファイバを含む不織布層からなる防水通気膜と接着層とを有する防水通気部材およびその用途
US9299238B1 (en) 2014-07-23 2016-03-29 Invoy Technologies, Llc Ketone measurement system capable of detecting and notifying a user of proper insertion of detachable components
WO2016036950A1 (en) 2014-09-05 2016-03-10 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Volatile organic compound-based diagnostic systems and methods
EP3197542A1 (en) 2014-09-23 2017-08-02 Boston Scientific Neuromodulation Corporation Neuromodulation specific to objective function of modulation field for targeted tissue
US20160089089A1 (en) 2014-09-25 2016-03-31 Aedio, Inc. Systems and methods for digital predictive disease exacerbation and pre-emptive treatment
US9735366B2 (en) 2014-09-30 2017-08-15 Cnm Technologies Gmbh Heterostructure comprising a carbon nanomembrane
EP3201627B1 (en) 2014-10-03 2020-02-12 Rite Taste, LLC System for detecting gluten in food samples
US11262354B2 (en) 2014-10-20 2022-03-01 Boston Scientific Scimed, Inc. Disposable sensor elements, systems, and related methods
KR102390874B1 (ko) 2014-10-29 2022-04-26 삼성전자주식회사 혈당 측정기 및 그에 따른 혈당 측정 방법
US20160150995A1 (en) 2014-11-28 2016-06-02 Breathometer, Inc. Portable device for personal breath quality and dehydration monitoring
JP6508938B2 (ja) 2014-12-24 2019-05-08 株式会社Ｎｔｔドコモ 情報処理装置、行動支援方法及びプログラム
WO2016145300A1 (en) 2015-03-11 2016-09-15 Nano Engineered Applications, Inc. Chemical sensor
US9859034B2 (en) 2015-03-23 2018-01-02 Empire Technology Development Llc Functionalized boron nitride materials and methods for their preparation and use
EP3275034A1 (en) * 2015-03-24 2018-01-31 3M Innovative Properties Company Porous electrodes, membrane-electrode assemblies, electrode assemblies, and electrochemical cells and liquid flow batteries therefrom
EP3277838A1 (en) 2015-03-30 2018-02-07 Verily Life Sciences LLC Methods for combining single cell profiling with combinatorial nanoparticle conjugate library screening
US10067108B2 (en) 2015-05-13 2018-09-04 Elemental Sensor Llc Device for detecting volatile organic compounds
EP3093653B1 (en) 2015-05-13 2018-09-26 ams AG Sensor circuit and method for measuring a physical or chemical quantity
US9689836B2 (en) 2015-06-02 2017-06-27 Alphaszenszor, Inc Functionalized carbon nanotube sensors, method of making same and uses thereof
EP3304494B1 (en) 2015-06-04 2020-06-17 Palo Alto Health Sciences, Inc. Devices and methods for calibrating a colorimetric sensor
US20160370337A1 (en) 2015-06-16 2016-12-22 Lunatech, Llc Analysis System For Biological Compounds, And Method Of Operation
CN104914138A (zh) 2015-07-03 2015-09-16 深圳市共进电子股份有限公司 湿度传感器、湿度传感器阵列及其制备方法
WO2017066583A1 (en) 2015-10-16 2017-04-20 University Of Utah Research Foundation A nanomaterial complex comprising graphene oxide associated with a therapeutic agent and methods of use
KR101797737B1 (ko) 2015-11-16 2017-11-14 주식회사 포스코 기능기화된 그래핀 나노플레이트렛, 그래핀 나노플레이트렛의 기능기화 방법, 및 기능기화된 그래핀 나노플레이트렛의 크기 별 분리 방법
CN105445335A (zh) 2015-11-17 2016-03-30 中国石油大学(华东) 一种用于电力变压器绝缘状态监测的湿度传感系统
WO2017095922A1 (en) 2015-11-30 2017-06-08 The Regents Of The University Of California Complementary conjugated polyelectrolyte complexes as electronic energy relays
CN105527321B (zh) 2015-12-26 2018-10-09 靳职雄 进出口橡胶制品中有毒气体苯的在线检测方法
JP6604856B2 (ja) 2016-01-12 2019-11-13 株式会社コスモスウェブ 気道情報表示装置
CN105688995B (zh) 2016-01-21 2018-07-06 湖南科技大学 一种在室温条件下制备金属卟啉-石墨烯纳米复合材料的方法
US20170307576A1 (en) 2016-04-20 2017-10-26 Andas, Inc. Device for Measurement of Analyte Concentration
JP2019527365A (ja) 2016-06-15 2019-09-26 ボストン サイエンティフィック サイムド，インコーポレイテッドＢｏｓｔｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｓｃｉｍｅｄ，Ｉｎｃ． ガス採取用カテーテル
US10759157B2 (en) 2016-06-15 2020-09-01 Nanomedical Diagnostics, Inc. Systems and methods for transferring graphene
US10395928B2 (en) 2016-06-15 2019-08-27 Nanomedical Diagnostics, Inc. Depositing a passivation layer on a graphene sheet
US10903319B2 (en) 2016-06-15 2021-01-26 Nanomedical Diagnostics, Inc. Patterning graphene with a hard mask coating
US11056343B2 (en) 2016-06-15 2021-07-06 Cardea Bio, Inc. Providing a temporary protective layer on a graphene sheet
CN106152924A (zh) 2016-07-02 2016-11-23 南京河海南自水电自动化有限公司 一种电容式引张线仪的测量装置和测量方法
DE202016104447U1 (de) 2016-07-21 2016-08-22 Fibro Gmbh Vorrichtung zum Ausführen eines Verfahrens zur Erzeugung und Detektieren einer fälschungssicheren Identifikation
US9642577B1 (en) 2016-08-16 2017-05-09 American Reliance, Inc. Methods and systems for disease analysis based on transformations of diagnostic signals
CN106442679B (zh) * 2016-09-20 2018-10-26 德州学院 一种检测分子之间结合能及结合动力学的传感装置及方法
CN106483184A (zh) * 2016-10-14 2017-03-08 山东理工大学 基于石墨烯传感器的重金属检测装置及方法
US11172846B2 (en) 2016-10-21 2021-11-16 Boston Scientific Scimed, Inc. Gas sampling device
US10770182B2 (en) 2017-05-19 2020-09-08 Boston Scientific Scimed, Inc. Systems and methods for assessing the health status of a patient
WO2018215069A1 (en) * 2017-05-24 2018-11-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Sensor for sensing analytes using hybrid organic-inorganic sensing material
CN107180706A (zh) 2017-06-14 2017-09-19 福州大学 染料功能化石墨烯/聚苯胺复合材料的制备方法及应用
US10852264B2 (en) 2017-07-18 2020-12-01 Boston Scientific Scimed, Inc. Systems and methods for analyte sensing in physiological gas samples
NL2019492B1 (en) 2017-09-06 2019-03-14 Boston Scient Scimed Inc Systems and methods for analyte sensing in physiological gas samples
CN111788477B (zh) 2018-02-20 2023-06-23 明尼苏达大学董事会 石墨烯非共价表面改性的基于化学变容二极管的传感器
ES2927580T3 (es) 2018-02-20 2022-11-08 Univ Minnesota Máscara y sistema de muestreo del aliento
CN108534887B (zh) * 2018-04-13 2020-04-28 山东理工大学 一种基于石墨烯薄膜位移传感的振动测量装置
ES2963433T3 (es) 2018-04-25 2024-03-27 Univ Minnesota Sensores químicos basados en varactores de grafeno con funcionalización de porfirinas sustituidas y procedimientos correspondientes
JP7467455B2 (ja) 2018-11-20 2024-04-15 ナショナル リサーチ カウンシル オブ カナダ センサー・プラットフォーム
WO2020112825A1 (en) 2018-11-27 2020-06-04 Boston Scientific Scimed, Inc. Systems and methods for detecting a health condition
EP4017364A1 (en) 2019-08-20 2022-06-29 Boston Scientific Scimed, Inc. Non-covalent modification of graphene-based chemical sensors
US11921096B2 (en) 2019-09-10 2024-03-05 Regents Of The University Of Minnesota Fluid analysis system
US20210341409A1 (en) 2020-05-01 2021-11-04 Boston Scientific Scimed, Inc. Non-invasive bladder cancer detection system via liquid and gaseous phase analysis
US20220334075A1 (en) 2021-04-16 2022-10-20 Regents Of The University Of Minnesota Systems utilizing graphene varactor hysteresis effects for sample characterization

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102667448A (zh) * 2009-11-30 2012-09-12 通用电气健康护理生物科学股份公司 用于相互作用分析的方法和系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Acetone Sensing Using Graphene Quantum Capacitance Varactors;Rui Ma等;2016 IEEE SENSORS;1-3 *

Also Published As

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