用于使用谐振传感器的流体分析的方法技术

用于分析样本的方法包括提供一种传感器组合件，其包括具有多个谐振电路的感测区以及多个调谐元件。该方法还包括将传感器组合件暴露于包括样本的环境，并且以传感器组合件所生成的一个或多个频率来探测样本。此外，该方法包括确定对传感器组合件的所测量谱频率范围的传感器响应的阻抗，并且将传感器组合件的阻抗的测量与样本的至少一个环境性质相关。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及用于流体分析的系统和方法，以及更具体来说，涉及用于使用谐振传感器的流体分析的系统和方法。
技术介绍
谐振传感器通常用来提供与样本中存在的物理、化学和生物组分有关的信息。传感器的选择性在传感器性能和应用方面是合乎需要的。缺乏选择性通常阻碍在非限制性地诸如医疗诊断、生命科学、水、石油和天然气以及安全性之类的应用中感测流体中的物理、化学和生物种方面的传感器的广泛使用。阻抗谱常常用于材料科学和材料表征。阻抗谱提供生物种的分析方面的多个优点，因为它为生物种的分析提供无创无毒平台。但是，传统阻抗谱的公认局限性包括对宽频率范围的较低灵敏度和极长的获取时间。当前实验室技术常常将多个预处理步骤用于样本，并且要求病理学家或技术人员手动识别样本组成。当前传感器技术利用基于光、电、机械、热和磁检测原理的不同换能器。传感器可以是谐振或者非谐振的。与非谐振换能器相比，谐振换能器在不受控制的周围环境噪声影响存在的情况下提供更准确地探测任何样本的介电性质的机制。周围环境噪声影响的非限制性示例包括温度、介质组成以及样本中的干扰的存在。
技术实现思路
在一个实施例中，用于分析样本的方法包括提供一种传感器组合件，其包括具有多个谐振电路的感测区以及多个调谐元件。该方法还包括将传感器组合件暴露于包括样本的环境，并且以传感器组合件所生成的一个或多个频率来探测样本。此外，该方法包括确定对传感器组合件的所测量谱频率范围的传感器响应的阻抗，并且将传感器组合件的阻抗的测量与样本的至少一个环境性质相关。在另一个实施例中，用于分析样本的方法包括提供一种传感器组合件，其包括具有多个谐振电路的感测区以及多个调谐元件。该方法还包括将传感器组合件暴露于包括样本的环境，并且以传感器组合件所生成的至少两个谐振来探测样本。该方法还包括确定对传感器组合件的所测量谱频率范围的传感器响应的谐振阻抗谱，将多变元统计分析应用于传感器响应的响应阻抗谱以得到多变元响应因子，并且将多变元响应因子与样本的至少一个环境性质关联。附图说明通过参照附图阅读以下详细描述，将会更好地理解本专利技术的这些及其他特征、方面和优点，附图中，相似符号在附图中通篇表示相似部件，附图包括：图1是按照本技术的实施例、采用配置成使用多个频率探测流体样本的传感器组合件的示例传感器系统的一部分的示意图；图2是按照本技术的实施例的谐振传感器的一实施例的测量阻抗参数的图表；图3是按照本技术的实施例、包括多个电极的示例感测区的示意图；图4-6是按照本技术的实施例、具有多个电极的示例感测区的示意图；图7是按照本技术的实施例、具有可重新配置设计的电极/样本结构的等效电路；图8是按照本技术的实施例、采用单个传感器区的传感器系统的示意表示；以及图9是按照本技术的实施例、用于分析样本的方法的流程图。具体实施方式实施例涉及用于物理、化学和/或生物检测的系统和方法。在某些实施例中，系统和方法可用于流体的分析。有利地，系统和方法促进使用单个传感器在各种频率探测流体。在某些实施例中，谐振传感器组合件可包括单个感测区，其配置成在多个频率进行谐振。在这些实施例的一部分中，单个感测区配置成在多个频率探测流体。单个感测区中的各种子区域可配置成探测流体样本中的不同深度，从而提供沿与传感器平面垂直的方向、与流体样本有关的断层扫描信息。这个断层扫描信息可通过使用电磁场贯穿波来提供。在一个示例中，电磁波可包括电场贯穿波和磁场贯穿波。例如，如果流体样本包含样本中的细胞或其他组分，则断层扫描信息可包括与作为离感测表面的距离的函数的样本的复介质常数有关的信息。从细胞中的不同深度所得到的信息提供细胞粘着、新细胞的迁移、细胞活动的变化以及对外部激励(例如环境、药物学)的响应的指示。在一个示例中，关于细胞形态的信息可用来在快速收集活检中跟踪癌细胞的转移。在某些实施例中，传感器可用于医疗诊断、生命科学、水技术、石油和天然气以及安全性的领域的一个或多个应用中。在医疗诊断的情况下，谐振传感器组合件可用来检测或诊断感染或癌。在水技术的情况下，谐振传感器组合件可用来检测水样本中的蛋白质和细菌细胞积聚。水样本可来自饮用水或者蒸馏或冷却箱。有利地，由于系统和方法促进在使用单个传感器的同时以多个频率探测样本，所以不要求将流体样本设置在多个传感器上以便以多个频率探测样本。在某些实施例中，谐振传感器组合件可包括：介电基片，其包括感测区；以及操作上耦合到感测区的多个调谐元件。此外，感测区耦合到多个调谐元件，以定义多个谐振电路。各谐振电路可用来定义单个感测区中的子区域，其中每个子区域配置成探测流体样本中的不同深度。在一个实施例中，介电基片和感测区可以是谐振传感器的组成部分。在某些实施例中，谐振电路可包括相结合以引起产生谐振传感器响应的组件。在一些实施例中，谐振传感器可耦合到多个调谐元件，以定义多个谐振电路。在一个实施例中，调谐元件可以是谐振传感器外部的。在另一个实施例中，调谐元件可以不是谐振传感器外部的，调谐元件可以是谐振传感器的整体部分。在一些实施例中，传感器读取器可配置成监测来自谐振传感器组合件的多个响应。读取器可通过读取器天线与传感器进行操作关联。在一个实施例中，读取器可配置成监测谐振传感器的谐振性质。来自谐振传感器的数据可使用有线或无线传输来传递。在一个实施例中，无线传输是电感耦合传输。在某些实施例中，读取器可以是响应分析器，其配置成接收多个频率的信号。在某些实施例中，传感器读取器可配置成测量具有样本的谐振传感器的阻抗谱的实部和虚部。在某些实施例中，传感器读取器可配置成测量与传感器谐振外部的样本关联的谐振传感器的阻抗谱的实部和虚部。除了复阻抗谱参数的测量之外，读取器还可测量与复阻抗谱相关的其他谱参数。谱参数的非限制性示例包括S参数(散射参数)和Y参数(导纳参数)。在一些实施例中，传感器读取器可配置成实时地监测传感器。此外，读取器可配置成间断或连续地监测传感器响应。在某些实施例中，谐振传感器可包括单个感测区，其中感测区配置成在多个频率进行谐振。在一个示例中，谐振传感器可以是RFID传感器。RFID传感器可包括存储器芯片。存储器芯片可用于在需要时存储和检索数据。数据可包括RFID传感器的数字ID或者RFID传感器的任何其他信息。存储器芯片可以是读-写芯片，例如集成电路(IC)芯片。备选地，存储器芯片可以是只读芯片，例如声波装置芯片。存储器芯片可以是独立传感器的模拟输入。如本文所使用的术语“RFID标签”表示数据存储和报告技术，其将电子标签用于存储数据，并且包含至少两个组件，其中第一组件是用于存储和处理信息并且对射频信号进行调制和解调的集成电路(存储器芯片)。这个存储器芯片还可用于其他专门功能，例如它能够包含电容器。在一个实施例中，存储器芯片还可包含用于模拟信号的输入。第二组件是用于接收和传送射频信号的天线。天线也可配置成用作感测区。在某些实施例中，具有感测功能的RFID标签是RFID传感器。在某些实施例中，具有感测区的RFID标签是RFID传感器。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分析样本的方法，包括：提供传感器组合件，其包括具有多个谐振电路的感测区和多个调谐元件；将所述传感器组合件暴露于包括所述样本的环境；以所述传感器组合件所生成的一个或多个频率来探测所述样本；确定所述传感器组合件的所测量谱频率范围上的传感器响应的阻抗；以及将所述传感器组合件的阻抗的测量与所述样本的至少一个环境性质相关。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.28 US 13/7298511.一种用于分析样本的方法，包括：
提供传感器组合件，其包括具有多个谐振电路的感测区和多个调谐元件；
将所述传感器组合件暴露于包括所述样本的环境；
以所述传感器组合件所生成的一个或多个频率来探测所述样本；
确定所述传感器组合件的所测量谱频率范围上的传感器响应的阻抗；以及
将所述传感器组合件的阻抗的测量与所述样本的至少一个环境性质相关。
2.如权利要求1所述的方法，包括使用多个谐振电路以及没有谐振电路情况下的多个调谐元件来测量传感器信号。
3.如权利要求1所述的方法，还包括在所述多个谐振电路之间的切换。
4.如权利要求1所述的方法，包括测量电路谐振的频率范围上的传感器响应。
5.如权利要求1所述的方法，包括测量所述电路谐振的频率范围之外的频率范围上的传感器响应。
6.如权利要求1所述的方法，还包括向所述样本提供外部激励，其中所述外部激励包括电场、磁场、辐射、声场、机械场、热场、电离辐射、药物激励或者其组合。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述传感器组合件包括多个电极对，其中所述方法包括通过时变电磁信号来电激发所述多个电极对的至少一对电极。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述时变电磁信号通过功率、频率、幅度或者其组合来调制。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述传感器组合件包括多个电极对，其中所述方法包括通过功率变化电磁信号来电激发所述多个电极对的至少一对电极。
10.如权利要求1所述的方法，其中，所述传感器组合件包括多个电极对，其中所述多个电极对的至少一个电极配置成充当全局电极，而所述多个电极对的其他电极配置成充当局部电极，其中所述全局电极配置成引起所述局部电极中的响应。
11.如权利要求10所述的方法，包括由全局电极驱动四电极结构，并且由局部电极驱动读出。
12.如权利要求1所述的方法，其中，所述传感器组合件包括多个电极对，并且采用时分复用、码分复用、频分复用或者其组合来对所述多个电极对寻址。
13.如权利要求1所述的方法，其中，所述样本包括蛋白质、病毒种类、细胞、细菌或者其组合。
14....

【专利技术属性】
技术研发人员：RA波蒂赖洛，Y李，VE科特罗，JA迪林格，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US