本申請作為pct國際專利申請于2015年10月19日以心臟起搏器公司(cardiacpacemakers，inc)(美國國營公司、為對于所有國家指定的申請人)以及美國公民克雷格戈里·j·舍伍德(gregoryj.sherwood、為對于所有國家指定的發(fā)明人)的名義提交，并且要求2014年10月20日提交的美國臨時申請?zhí)?2/065,951和2015年10月15日提交的美國專利申請?zhí)?4/883,895的優(yōu)先權(quán)，這些申請的內(nèi)容在此通過援引以其全部內(nèi)容并入本文。

領(lǐng)域

本文的實施例涉及一次性傳感器元件、包括一次性傳感器元件的系統(tǒng)、以及相關(guān)的方法。

背景技術(shù)：

疾病的準(zhǔn)確檢測可以允許臨床醫(yī)生提供適當(dāng)?shù)闹委熜愿深A(yù)。此外，疾病的早期檢測可以得到更好的治療結(jié)果。可以使用許多不同的技術(shù)來檢測疾病，包括：分析組織樣品、分析各種體液、診斷掃描等。

一些疾病狀態(tài)導(dǎo)致特定化合物的產(chǎn)生。因此，檢測這些化合物或其模式可以允許早期檢測特定疾病狀態(tài)。

概述

本文的實施例包括一次性傳感器元件、包括一次性傳感器元件的系統(tǒng)、以及相關(guān)的方法。在一些方面，包括一種一次性傳感器元件。該一次性傳感器元件可以包括基板以及包括多個分立的結(jié)合檢測器的第一測量區(qū)。在一些實施例中，該一次性傳感器元件還可以包括與該第一測量區(qū)分開的、包括多個分立的結(jié)合檢測器的第二測量區(qū)。該第一測量區(qū)可以限定第一氣體流動路徑的一部分。該第二測量區(qū)可以被布置在該第一氣體流動路徑的外部。

此外，在一些方面，該基板可以具有第一側(cè)以及與該第一側(cè)相反的第二側(cè)。該第一測量區(qū)以及該第二測量區(qū)均可以布置在該第一側(cè)上。在其他方面，該第一測量區(qū)可以被布置在該第一側(cè)上，并且該第二測量區(qū)可以被布置在該第二側(cè)上。在一些方面，該一次性傳感器元件的第二測量區(qū)可以限定第二氣體流動路徑的一部分。

此外，在多個方面，可以包括第三測量區(qū)，該第三測量區(qū)可以與該第一氣體流動路徑和該第二氣體流動路徑隔離。

此外，在一些方面，該一次性傳感器元件還可以包括用于存儲參考數(shù)據(jù)的部件。

此外，在一些方面，這些分立的結(jié)合檢測器可以包括無源電路。在一些方面，該電路的電氣特性可以在與來自氣體樣品的組分結(jié)合時改變。此外，在一些方面，這些分立的結(jié)合檢測器可以包括金屬-石墨烯-氧化物電容器。

此外，在一些方面，這些分立的結(jié)合檢測器可以用能夠?qū)崿F(xiàn)特異性結(jié)合的分析物結(jié)合受體來官能化。在一些方面，這些分析物結(jié)合受體可以包括選自下組中的至少一種組分，該組由以下各項組成：抗體、抗體片段、非免疫蛋白、核酸、小分子受體、以及無機受體。

此外，在一些方面，可以在該基板上安裝擋板，該擋板可以限定該第一氣體流動路徑的一部分。在一些方面，也可以在該基板上安裝第二擋板，該擋板可以限定第二氣體流動路徑的一部分。

在多個方面，這些分立的受體元件基于其特異性結(jié)合的化合物的分子量來排序。在一些方面，這些分立的受體元件基于其特異性結(jié)合的化合物的極性來排序。

在一些方面，包括一種用于制作一次性傳感器元件的方法。該方法可以包括在基板上沉積一個或多個測量區(qū)。在一些方面，該方法還可以包括在該基板上的這些測量區(qū)內(nèi)沉積多個分立的結(jié)合檢測器。在一些方面，該方法還可以包括用能夠?qū)崿F(xiàn)特異性和/或非特異性分析物結(jié)合的分析物結(jié)合受體將這些分立的結(jié)合檢測器官能化。該方法還可以包括在該基板上沉積用于存儲參考數(shù)據(jù)的部件。在一些方面，這些測量區(qū)均可以被布置在該基板的同一側(cè)上。在其他方面，這些測量區(qū)可以被布置在該基板的不同側(cè)上。

在一些方面，包括一種測定氣體樣品的方法。該方法可以包括將一次性傳感器元件插入測試機器中。該一次性傳感器元件可以包括基板以及包括多個分立的結(jié)合檢測器的第一測量區(qū)。該第一測量區(qū)可以限定第一氣體流動路徑的一部分。該一次性傳感器元件還可以包括與該第一測量區(qū)分開的第二測量區(qū)。該第二測量區(qū)可以包括多個分立的結(jié)合檢測器。該第二測量區(qū)可以被布置在該第一氣體流動路徑的外部。在一些方面，該方法還可以包括提示受試者沿著該第一氣體流動路徑將空氣吹入該測試機器中。在一些方面，該方法還可以包括探詢這些分立的結(jié)合檢測器以確定其分析物結(jié)合狀態(tài)。在一些方面，該方法還可以包括丟棄該一次性傳感器元件。

本概述是對本申請的一些傳授內(nèi)容的綜述、并且不旨在是對本發(fā)明主題的排除性或窮盡性處理。在詳細(xì)說明和所附權(quán)利要求書中可找到進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。當(dāng)閱讀和理解以下詳細(xì)說明并且查看形成該詳細(xì)說明的一部分的附圖時，其他方面對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是清楚的，這些附圖中的每一個均不具有限制意義。本文的范圍是由所附權(quán)利要求書和它們的法律等效物來限定。

附圖簡要說明

結(jié)合以下附圖可以更完全地理解多個方面，其中：

圖1是根據(jù)本文中不同實施例的一次性傳感器元件的示意性頂部平面視圖。

圖2是根據(jù)本文中不同實施例的一次性傳感器元件的示意性頂部平面視圖。

圖3是根據(jù)本文中不同實施例的一次性傳感器元件的示意性頂部平面視圖。

圖4是根據(jù)本文中不同實施例的一次性傳感器元件的示意性頂部平面視圖。

圖5是根據(jù)本文中不同實施例的一次性傳感器元件的示意性頂部平面視圖。

圖6是根據(jù)本文中不同實施例的一次性傳感器元件的示意性頂部平面視圖。

圖7是根據(jù)本文中不同實施例的一次性傳感器元件的示意性頂部平面視圖。

圖8是根據(jù)本文中不同實施例的圖7的一次性傳感器元件的示意性底部平面視圖。

圖9是根據(jù)本文中不同實施例的測量區(qū)的一部分的示意圖。

圖10是根據(jù)本文中不同實施例的無源傳感器電路和讀取電路的一部分的電路圖。

圖11是根據(jù)本文中不同實施例的用于感測氣態(tài)分析物的系統(tǒng)的示意性側(cè)視立面圖。

圖12是根據(jù)本文中不同實施例的用于感測氣態(tài)分析物的系統(tǒng)的示意性側(cè)視立面圖。

圖13是根據(jù)本文中不同實施例的一次性傳感器元件的一部分的示意性截面視圖。

雖然多個實施例容許各種修改形式和替代形式，但本披露的具體形式已借助實例和附圖示出，并且將進(jìn)行詳細(xì)描述。然而，應(yīng)理解，本文的范圍不局限于所描述的具體實施例。與此相反，本發(fā)明將覆蓋落入本文的精神和范圍內(nèi)的修改、等效物、以及替代方案。

詳細(xì)說明

在此所描述的實施例不旨在是排他性的或?qū)⒈景l(fā)明限制為以下詳細(xì)說明中所披露的精確形式。而是，這些實施例被選擇和描述成使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可以了解和明白這些原理和實踐。

本文中提及的所有公開物以及專利都通過援引并入本文。僅為了其披露內(nèi)容而提供本文中討論的公開物以及專利。本文中的任何內(nèi)容均不得解釋為承認(rèn)發(fā)明人無權(quán)優(yōu)先于任何公開物和/或?qū)＠ㄔ诖艘玫娜魏喂_物和/或?qū)＠?/p>

本文實施例涉及用于檢測氣體樣品、例如患者的呼出氣體中的化合物的系統(tǒng)、一次性傳感器元件、和相關(guān)的方法。舉例而言，本文的系統(tǒng)和一次性傳感器元件可以用于檢測揮發(fā)性有機化合物和/或其模式，這進(jìn)而可以鑒別疾病狀態(tài)，例如癌癥、心臟疾病、感染、多發(fā)性硬化癥、阿爾茨海默病、帕金森氏病等。在一些實施例中，在一次性傳感器元件上包括基于石墨烯的傳感器，這些傳感器可以結(jié)合呼吸分析系統(tǒng)使用，以便準(zhǔn)確地感測極低濃度的分析物和/或分析物模式，從而允許以高靈敏度快速檢測疾病狀態(tài)?，F(xiàn)在將參照附圖更詳細(xì)地描述一些示例性實施例的多個方面。

參見圖1，示出了根據(jù)本文中不同實施例的一次性傳感器元件100的示意性頂部平面視圖。該一次性傳感器元件100可以包括基板102。應(yīng)了解的是，該基板可以由許多不同的材料形成。舉例而言，該基板可以由聚合物、金屬、玻璃、陶瓷、纖維素材料、復(fù)合材料等形成。該基板的厚度可以改變。在一些實施例中，該基板具有足夠的結(jié)構(gòu)完整性以便受到處理而不發(fā)生可能對其上的部件造成損壞的過度撓曲。在一些實施例中，該基板可以具有約0.05mm至約5mm的厚度。該基板的長度和寬度也可以改變。在一些實施例中，長度(或主軸)可以是從約0.2cm至約10cm。在一些實施例中，寬度(垂直于主軸)可以是從約0.2cm至約8cm。

可以在基板102上布置第一測量區(qū)104。在一些實施例中，該第一測量區(qū)104可以限定第一氣體流動路徑的一部分。該第一測量區(qū)(或氣體樣品區(qū))104可以包括多個分立的結(jié)合檢測器。還可以在該基板102上布置與該第一測量區(qū)104分開的第二測量區(qū)(或環(huán)境樣品區(qū))106。該第二測量區(qū)106也可以包括多個分立的結(jié)合檢測器。在一些實施例中，該第二測量區(qū)106可以包括與位于該第一測量區(qū)104內(nèi)的相同的(在類型和/或數(shù)量方面)分立的結(jié)合檢測器。在一些實施例中，該第二測量區(qū)106可以包括位于該第一測量區(qū)104內(nèi)的分立的結(jié)合檢測器的僅一個子集。在操作中，從該第一測量區(qū)收集的數(shù)據(jù)(可以反映所分析的呼吸樣品)可以基于從該第二測量區(qū)收集的數(shù)據(jù)(可以反映存在于環(huán)境中的分析物)被校正或歸一化。

在一些實施例中，還可以在該基板上布置第三測量區(qū)(偏移控制或見證區(qū))108。該第三測量區(qū)108可以包括多個分立的結(jié)合檢測器。在一些實施例中，該第三測量區(qū)108可以包括與位于該第一測量區(qū)104內(nèi)的相同的(在類型和/或數(shù)量方面)分立的結(jié)合檢測器。在一些實施例中，該第三測量區(qū)108可以包括位于該第一測量區(qū)104內(nèi)的分立的結(jié)合檢測器的僅一個子集。在一些實施例中，該第三測量區(qū)108包括與該第一測量區(qū)104和該第二測量區(qū)106的那些不同的分立的結(jié)合檢測器。以下將更詳細(xì)地描述該第三測量區(qū)的多個方面。

該第一測量區(qū)、第二測量區(qū)、以及第三測量區(qū)可以是相同大小或可以具有不同大小。該一次性傳感器元件100還可以包括用于存儲參考數(shù)據(jù)的部件110。該用于存儲參考數(shù)據(jù)的部件110可以是電子數(shù)據(jù)存儲裝置、光學(xué)數(shù)據(jù)存儲裝置、印刷的數(shù)據(jù)存儲裝置(例如印刷代碼)等。該參考數(shù)據(jù)可以包括但不限于關(guān)于該第三測量區(qū)的數(shù)據(jù)(以下將更詳細(xì)地描述)。

參見圖2，示出了根據(jù)本文中不同實施例的一次性傳感器元件200的示意性頂視圖。該傳感器元件200可以包括基板202、第一測量區(qū)204、第二測量區(qū)206、第三測量區(qū)208、用于存儲參考數(shù)據(jù)的部件210、以及多個電觸點212。這些電觸點212可以用于向該一次性傳感器元件200上的多個部件供電、和/或可以用于讀取關(guān)于這些測量區(qū)的數(shù)據(jù)和/或來自該用于存儲參考數(shù)據(jù)的部件210的數(shù)據(jù)。然而，應(yīng)了解的是，在其他實施例中，該一次性傳感器元件200上沒有外部電觸點212。

在多個實施例中，這些一次性傳感器元件可以包括氣流擋板，以用于引導(dǎo)氣態(tài)流體跨過該一次性傳感器元件的表面流動，例如用于分析的呼吸樣品、環(huán)境對照氣體樣品等。參見圖3，示出了根據(jù)本文中不同實施例的一次性傳感器元件300的示意性頂視圖。該傳感器元件300可以包括基板302、第一測量區(qū)304、第二測量區(qū)306、第三測量區(qū)308、以及用于存儲參考數(shù)據(jù)的部件310。該傳感器元件300還可以包括第一擋板314和第二擋板316。這些擋板314、316可以從基板302的表面突出并且與另一表面接合，該另一表面是腔室的一部分，用于將該一次性傳感器元件固持在感測系統(tǒng)中。以此方式，這些擋板314、316可以有助于限定并隔離跨該一次性傳感器元件的表面的一條或多條氣體流動路徑。圖4示出了第一氣體流動路徑318的一部分。在一些實施例中，可以至少部分地由該一次性傳感器元件限定單一氣體流動路徑318。在其他實施例中，可以由該一次性傳感器元件限定多個氣體流動路徑。

這些擋板314、316可以包括不同的材料。舉例而言，擋板可以由聚合物材料(包括但不限于熱塑性聚合物、熱固性聚合物、彈性體聚合物)、以及纖維素材料、復(fù)合材料、金屬、陶瓷、玻璃等形成。

應(yīng)了解的是，這些擋板可以采取不同的形狀和構(gòu)型。參見圖5，示出了根據(jù)本文中不同實施例的一次性傳感器元件500的示意性頂視圖。該傳感器元件500可以包括基板502、第一測量區(qū)504、第二測量區(qū)506、第三測量區(qū)508、以及用于存儲參考數(shù)據(jù)的部件510。該傳感器元件500還可以包括第一擋板514和第二擋板516。

在一些實施例中，該一次性傳感器元件可以包括多條氣體流動路徑。例如，第一氣體流動路徑可以用作供用于分析的氣體樣品(例如來自患者的呼吸樣品)流動的通道，并且第二氣體流動路徑可以用作供用于考慮分析物背景水平的環(huán)境對照樣品(例如周圍空氣樣品)流動的通道。在限定了多條氣體流動路徑的實施例中，應(yīng)了解的是，在一些情況下這些氣體流動路徑產(chǎn)生同一方向的流動并且在其他情況下產(chǎn)生氣體的逆流流動。參見圖6，示出了根據(jù)本文中不同實施例的一次性傳感器元件600的示意性頂視圖。該傳感器元件600可以包括基板602、第一測量區(qū)604、第二測量區(qū)606、第三測量區(qū)608、以及用于存儲參考數(shù)據(jù)的部件610。該傳感器元件600還可以包括第一擋板614、第二擋板616、以及第三擋板618。

在一些實施例中，一次性傳感器元件的這些部件均可以被布置在該一次性傳感器元件的基板的同一側(cè)上。在其他實施例中，該一次性傳感器元件的這些部件可以跨第一側(cè)以及相反的第二側(cè)分布。參見圖7，示出了根據(jù)本文中不同實施例的一次性傳感器元件700的示意性頂視圖。該傳感器元件700可以包括具有第一側(cè)720的基板702并且可以包括被布置在該第一側(cè)720上的第一測量區(qū)704。

在一些實施例中，該一次性傳感器元件700可以可選地包括壓力傳感器724。該壓力傳感器724可以布置在該基板702上。在一些實施例中，壓力傳感器724可以被布置在該基板702的兩側(cè)上。在一些實施例中，該壓力傳感器724可以被布置在該基板702的兩側(cè)之間的孔內(nèi)。該壓力傳感器可以用于檢測例如這些氣體流動路徑內(nèi)的空氣壓力及其變化?？梢允褂貌煌愋偷膲毫鞲衅鳎ǎ耗ば蛡鞲衅?，包括撓曲傳感器；壓阻應(yīng)變儀型傳感器；包括膜片的電容式傳感器；電磁傳感器；光學(xué)壓力傳感器；電位壓力傳感器等。

參見圖8，示出了該一次性傳感器元件700的示意性底視圖。該傳感器元件700還可以包括：第二側(cè)722以及被布置在該第二側(cè)722上的第二測量區(qū)706、第三測量區(qū)708、用于存儲參考數(shù)據(jù)的部件710；以及壓力傳感器724。

參見圖9，示出了根據(jù)本文中不同實施例的測量區(qū)900的一部分的示意圖。可以在該測量區(qū)900內(nèi)布置多個分立的結(jié)合檢測器902。在一些實施例中，這些分立的結(jié)合檢測器可以是異質(zhì)的，其方式為，它們在其結(jié)合行為或關(guān)于分析物的特異性方面均是彼此不同的。在一些實施例中，一些分立的結(jié)合檢測器可以被復(fù)制以用于驗證的目的、但是在其他方面是與其他分立的結(jié)合檢測器異質(zhì)的。雖然圖9的分立的結(jié)合檢測器902被示為被組織成網(wǎng)格的盒子，但是應(yīng)了解的是，這些分立的結(jié)合檢測器可以采取許多不同的形狀(包括但不限于：不同的多邊形、圓形、卵形、不規(guī)則形狀等)并且進(jìn)而，分立的結(jié)合檢測器的組可以被安排成許多不同的圖案(包括但不限于：星形圖案、鋸齒形圖案、放射狀圖案、符號圖案等)。

在一些實施例中，有特異性的分立的結(jié)合檢測器902跨該測量區(qū)的長度912和寬度914的順序可以是基本上隨機的。在其他實施例中，該順序可以是特定的。例如，在一些實施例中，可以對測量區(qū)排序，使得對具有較低分子量的分析物有特異性的分立的結(jié)合檢測器902被定位成離進(jìn)入氣體流更遠(yuǎn)，相比之下對具有較高分子量的分析物有特異性的分立的結(jié)合檢測器902離進(jìn)入氣體流更近。這樣，可以利用可以用于在不同分子量的化合物之間提供分離的色譜效應(yīng)，以提供化合物與相應(yīng)的分立的結(jié)合檢測器的最佳結(jié)合。

在一些實施例中，可以將測量區(qū)排序成使得，對具有較低極性的分析物有特異性的分立的結(jié)合檢測器902被定位成離進(jìn)入氣體流較遠(yuǎn)的距離，并且對具有較高極性的分析物有特異性的分立的結(jié)合檢測器902被定位成更靠近進(jìn)入氣體流。替代地，這些分立的結(jié)合檢測器902可以按相反的方式來排序。以此方式，在這些測量區(qū)附近可以施加電場，使得氣體樣品流經(jīng)該電場并且在對應(yīng)的分立的結(jié)合檢測器所處的區(qū)域中從這些氣體樣品中有效地濃縮分析物。

在特定測量區(qū)內(nèi)的分立的結(jié)合檢測器902的個數(shù)可以是從約1個至約100,000個。在一些實施例中，分立的結(jié)合檢測器902的個數(shù)可以是從約1個至約10,000個。在一些實施例中，分立的結(jié)合檢測器902的個數(shù)可以是從約1個至約1,000個。在一些實施例中，分立的結(jié)合檢測器的個數(shù)可以是從約2個至約500個。在一些實施例中，分立的結(jié)合檢測器的個數(shù)可以是從約10個至約500個。在一些實施例中，分立的結(jié)合檢測器的個數(shù)可以是從約50個至約500個。在一些實施例中，分立的結(jié)合檢測器的個數(shù)可以是從約1個至約250個。

這些分立的結(jié)合檢測器902中的每一個可以包括一個或多個電路的至少一部分。舉例而言，在一些實施例中，這些分立的結(jié)合檢測器中的每一個可以包括一個或多個無源電路。該電路的電氣特性可以在與來自氣體樣品的組分結(jié)合(例如特異性結(jié)合和/或非特異性結(jié)合)時改變。

這些分立的結(jié)合檢測器可以被能夠?qū)崿F(xiàn)特異性結(jié)合的分析物結(jié)合受體、和/或能夠?qū)崿F(xiàn)非特異性結(jié)合的分析物結(jié)合受體官能化。應(yīng)了解的是，存在可以被利用來促進(jìn)分析物結(jié)合受體的附著的各種化學(xué)作用。舉例而言，在附著至石墨烯表面上的背景下，可以使用共價或非共價結(jié)合途徑。共價鍵結(jié)合途徑可以包括在有待附接的分子或中間體的自由基或親雙烯體與石墨烯層的c＝c鍵之間形成共價鍵。共價結(jié)合途徑還可以包括在有待附接的分子或中間體的有機官能團與氧化石墨烯(石墨烯衍生物)的氧基之間形成共價鍵。僅僅作為一個示例，可以加熱重氮鹽，從而產(chǎn)生高反應(yīng)性自由基，該自由基攻擊石墨烯的sp²碳原子從而形成共價鍵。該重氮鹽本身可以被改性成包含用于將石墨烯官能化的所希望官能團、或者可以包括之后能附接至其他所希望官能團上的多個連接基團。在georgakilas等人，functionalizationofgraphene:covalentandnon-covalentapproaches,derivativesandapplications(石墨烯的官能化：共價和非共價途徑、衍生物和應(yīng)用)，chemicalreviews，2012年11月14日；112(11):6156-214；美國公開申請?zhí)?011/0017587以及美國公開申請?zhí)?014/0275597中描述了用于將石墨烯官能化的多種不同途徑，所有這些文獻(xiàn)的內(nèi)容通過援引并入本文。

應(yīng)了解的是，存在可以用作分析物結(jié)合受體的不同結(jié)構(gòu)。用于結(jié)合的示例性結(jié)構(gòu)可以包括但不限于：抗體、抗體片段、非免疫蛋白、核酸、其他有機受體、小分子受體、無機受體等。

每個具體的分立的結(jié)合檢測器可以包括結(jié)合至其上的一個或多個分析物結(jié)合受體。在一些實施例中，在特定的分立的結(jié)合檢測器內(nèi)的全部分析物結(jié)合受體就其分析物結(jié)合特性而言可以是相同的。在其他實施例中，在特定區(qū)內(nèi)的分析物結(jié)合受體中的至少一些就其分析物結(jié)合特性而言可以是彼此不同的。在一些實施例中，每個分立的結(jié)合檢測器可以是獨特的。在一些實施例中，獨特的分立的結(jié)合檢測器可以是交叉反應(yīng)的，其方式為，它們結(jié)合至相同化合物的不同部分或不同構(gòu)型上。在一些實施例中，每個分立的結(jié)合檢測器可以包括單一無源傳感器電路。在其他實施例中，每個分立的結(jié)合檢測器可以包括多個無源傳感器電路。

現(xiàn)在參見圖10，示出了根據(jù)本文中不同方面的無源傳感器電路1002和讀取電路1022的一部分的示意圖。在一些實施例中，無源傳感器電路1002可以包括聯(lián)接至感應(yīng)器1010上的石墨烯變?nèi)萜?可變電容器)或金屬-石墨烯-氧化物電容器1004(其中rs表示串聯(lián)電阻，并且cg表示變?nèi)萜麟娙萜?。石墨烯變?nèi)萜骺梢杂貌煌姆绞絹碇苽洳⑶揖哂胁煌膸缀涡螤睢H作為一個示例，在一些方面，柵電極可以凹入絕緣體層中。柵電極可以通過以下方式形成：在該絕緣體層中蝕刻出凹口并且接著在該凹口中沉積導(dǎo)電材料以便形成該柵電極。在該絕緣體層和該柵電極的表面上可以形成介電層。在一些實例中，該介電層可以由以下材料形成：例如，氧化鋁、二氧化鉿、二氧化鋯、硅酸鉿或硅酸鋯。可以在該介電層上布置石墨烯層。在一些方面，該石墨烯層可以是石墨烯單層。還可以在該石墨烯層的表面上布置接觸電極。在美國公開申請?zhí)?014/0145735中可以找到示例性石墨烯變?nèi)萜鞯亩鄠€方面，該申請的內(nèi)容通過援引并入本文。

在多個實施例中，經(jīng)官能化的石墨烯層(例如被官能化成包括分析物結(jié)合受體，是該石墨烯變?nèi)萜鞯囊徊糠植⑶乙虼耸莻鞲衅麟娐?例如無源傳感器電路)的一部分的)被暴露給在該測量區(qū)的表面上方流過的氣體樣品。該無源傳感器電路1002還可以包括感應(yīng)器1010。在一些實施例中，對于每個無源傳感器電路1002，僅包括單一變?nèi)萜?。在其他實施例中，對于每個無源傳感器電路1002，包括例如并聯(lián)的多個變?nèi)萜鳌?/p>

在該無源傳感器電路1002中，該電路的量子電容在這些分析物結(jié)合受體與來自氣體樣品的組分之間發(fā)生結(jié)合時改變。該無源傳感器電路1002可以用作lrc諧振器電路，其中在與來自氣體樣品的組分結(jié)合時該lrc諧振器電路的諧振頻率改變。

該讀取電路1022可以用于檢測傳感器電路1002的電氣特性。舉例而言，該讀取電路1022可以用于檢測該lrc諧振器電路的諧振頻率和/或其中的變化。在一些實施例中，該讀取電路1022可以包括具有電阻1024和電感1026的讀取線圈。當(dāng)傳感器側(cè)的lrc電路處于其諧振頻率時，該讀取電路的阻抗的相位針對頻率的曲線具有最小值(或相位下降頻率(phasedipfrequency))。當(dāng)變?nèi)萜麟娙蓓憫?yīng)于分析物的結(jié)合而變化時，可以發(fā)生感測，這改變了諧振頻率以及相位下降頻率的值。

現(xiàn)在參見圖11，示出了根據(jù)本文中不同實施例的用于感測氣態(tài)分析物的系統(tǒng)1100的示意性側(cè)視立面圖。該系統(tǒng)1100可以包括殼體1118。該系統(tǒng)1100可以包括嘴部1102，有待評估的受試者可以將呼吸樣品吹入該嘴部中。氣態(tài)呼吸樣品可以穿過流入導(dǎo)管1104并且穿過評估樣品(患者樣品)輸入端口1106。該系統(tǒng)1100還可以包括對照樣品(環(huán)境)輸入端口1108。該系統(tǒng)1100還可以包括傳感器元件室1110，多個一次性傳感器元件可以被放入該室中。該系統(tǒng)1100還可以包括顯示屏1114以及用戶輸入裝置1116，例如鍵盤。該系統(tǒng)還可以包括氣體流出端口1112。該系統(tǒng)1100還可以包括同與該評估樣品輸入端口1106和對照樣品輸入端口1108中的一者或多者相關(guān)聯(lián)的氣體流處于流體連通的多個流量傳感器。應(yīng)了解的是，可以使用許多不同類型的流量傳感器。在一些實施例中，可以使用熱線風(fēng)速計來測量空氣的流量。在一些實施例中，該系統(tǒng)可以包括同與該評估樣品輸入端口1106和控制樣品輸入端口1108中的一者或多者相關(guān)聯(lián)的氣體流處于流體連通的co2傳感器。

在多個實施例中，該系統(tǒng)1100還可以包括其他功能部件。舉例而言，該系統(tǒng)1100可以包括濕度控制模塊1140和/或溫度控制模塊1142。該濕度控制模塊可以同與該評估樣品輸入端口1106和控制樣品輸入端口1108中的一者或多者相關(guān)聯(lián)的氣體流處于流體連通，以便調(diào)整一個或這兩個氣體流量流的濕度，從而使得這兩個流的相對濕度基本上相同以便防止對由該系統(tǒng)所獲得的讀數(shù)造成負(fù)面影響。該溫度控制模塊可以同與該評估樣品輸入端口1106和控制樣品輸入端口1108中的一者或多者相關(guān)聯(lián)的氣體流處于流體連通，以便調(diào)整一個或這兩個氣體流量流的溫度，從而使得這兩個流的溫度基本上相同以便防止對該系統(tǒng)所獲得的讀數(shù)造成負(fù)面影響。舉例而言，流入該對照樣品輸入端口中的空氣可以被帶到37攝氏度，以與來自患者的空氣的溫度相匹配。該濕度控制模塊和該溫度控制模塊可以在系統(tǒng)1100的殼體1118中位于這些輸入端口的上游、在這些輸入端口內(nèi)、或者在這些輸入端口的下游。在一些實施例中，該濕度控制模塊1140和該溫度控制模塊1142可以是一體的。

在一些實施例(未示出)中，系統(tǒng)1100的控制樣品輸入端口1108還可以連接至嘴部1102上。在一些實施例中，該嘴部1102可以包括切換氣流閥，使得當(dāng)患者吸氣時，空氣從該輸入端口1108流向該嘴部，并且該系統(tǒng)被配置成使得這致使周圍空氣跨過適當(dāng)?shù)膶φ諟y量區(qū)(例如該第二測量區(qū))流動。接著，當(dāng)患者呼氣時，該切換氣流閥可以切換成使得來自患者的呼吸樣品從該嘴部1102流經(jīng)該流入導(dǎo)管1104并且流入該評估樣品輸入端口1106中、并且跨過該一次性傳感器元件上的適當(dāng)?shù)臉悠?患者樣品)測量區(qū)(例如，該第一測量區(qū))。

在實施例中，包括一種用于制作一次性傳感器元件的方法。該方法可以包括在基板上沉積一個或多個測量區(qū)。該方法還可以包括在該基板上的這些測量區(qū)內(nèi)沉積多個分立的結(jié)合檢測器。這些分立的結(jié)合檢測器可以是如本文中先前所描述的。在一些實施例中，該方法可以包括用能夠?qū)崿F(xiàn)特異性結(jié)合的分析物結(jié)合受體和/或能夠?qū)崿F(xiàn)非特異性結(jié)合的分析物結(jié)合受體將這些分立的結(jié)合檢測器官能化。該方法還可以包括在該基板上沉積用于存儲參考數(shù)據(jù)的部件。在一些方面，這些測量區(qū)均可以置于該基板的同一側(cè)上。在其他實施例中，這些測量區(qū)可以置于該基板的不同側(cè)上。

在實施例中，包括一種用于測定氣體樣品的方法。該方法可以包括將一次性傳感器元件插入測試機器中。該一次性傳感器元件可以包括基板以及包括多個分立的結(jié)合檢測器的第一測量區(qū)。該第一測量區(qū)可以限定第一氣體流動路徑的一部分。該一次性傳感器元件還可以包括與該第一測量區(qū)分開的第二測量區(qū)。該第二測量區(qū)也可以包括多個分立的結(jié)合檢測器。該第二測量區(qū)可以被布置在該第一氣體流動路徑的外部。

該方法還可以包括提示受試者沿著該第一氣體流動路徑將空氣吹入該測試機器中。在一些實施例中，監(jiān)測來自受試者的空氣的co2含量，并且在co2含量的平臺期期間使用一次性傳感器元件進(jìn)行采樣，因為據(jù)信源自患者肺泡的空氣被認(rèn)為具有最豐富的用于分析的化合物(例如揮發(fā)性有機化合物)含量。在一些實施例中，該方法可以包括使用流量傳感器來監(jiān)測呼吸樣品和對照(或環(huán)境)空氣樣品的總質(zhì)量流量。該方法還可以包括探詢這些分立的結(jié)合檢測器以確定其分析物結(jié)合狀態(tài)。該方法還可以包括丟棄該一次性傳感器元件。

現(xiàn)在參見圖12，示出了根據(jù)本文中不同實施例的用于感測氣態(tài)分析物的系統(tǒng)1200的示意性側(cè)視立面圖。在這個實施例中，該系統(tǒng)處于手持式形式。該系統(tǒng)1200可以包括殼體1218。該系統(tǒng)1200可以包括嘴部1202，有待評估的受試者可以將呼吸樣品吹入該嘴部中。該系統(tǒng)1200還可以包括顯示屏1214以及用戶輸入裝置1216，例如鍵盤。該系統(tǒng)還可以包括氣體流出端口1212。該系統(tǒng)還可以包括多個其他部件，例如上文參見圖11所描述的那些。

在一些實施例中，這些測量區(qū)之一可以被配置成用于指示在使用之前的儲存和處理期間可能由于老化以及暴露于變化的條件(例如，熱量暴露、光暴露等)而發(fā)生的該傳感器的變化(或偏移)。在一些實施例中，該第三測量區(qū)可以針對這個目的來配置。參見圖13，示出了根據(jù)本文中不同實施例的一次性傳感器元件1300的一部分的示意性截面視圖。該一次性傳感器元件1300可以包括基板1302以及被布置在其上的分立的結(jié)合檢測器1304，該分立的結(jié)合檢測器是測量區(qū)的一部分。可選地，在一些實施例中，該分立的結(jié)合檢測器1304可以用惰性材料1306例如氮氣、或惰性液體或固體來封裝。以此方式，用于該第三測量區(qū)的分立的結(jié)合檢測器1304可以被屏蔽以免與氣體樣品相接觸、并且因此可以用作對照物或參照物以便專門控制可能在一次性傳感器元件的制造時間與使用時間之間發(fā)生的傳感器偏移。在一些實施例中，例如在使用惰性氣體或液體的情況下，該分立的結(jié)合檢測器還可以包括阻擋層1308，該阻擋層可以是聚合物材料層、箔片等。

在一些實施例中，來自此類分立的結(jié)合檢測器的數(shù)據(jù)可以用于控制傳感器偏移。例如，可以在制造一次性傳感器元件時從第三測量區(qū)(偏移控制區(qū)或見證區(qū))中的分立的結(jié)合檢測器進(jìn)行讀取。關(guān)于這個區(qū)的數(shù)據(jù)可以存儲在該用于存儲參考數(shù)據(jù)的部件中。接著，在最終使用設(shè)置中使用一次性傳感器元件之時可以進(jìn)行另一次讀取。通過比較來自這兩個時間點的數(shù)據(jù)，可以評價傳感器的偏移。在一些實施例中，在評估來自該一次性傳感器元件上的其他測量區(qū)的結(jié)果時，使用偏移度。在其他實施例中，針對閾值量來評估偏移度。如果偏移度超過該閾值量，則該系統(tǒng)可以向系統(tǒng)用戶顯示警告來丟棄該一次性傳感器元件。

應(yīng)了解的是，雖然在本文的一次性傳感器元件的許多實施例中，存在兩個或更多個測量區(qū)，但是在其他實施例中，可能僅存在單一測量區(qū)。這樣的單一測量區(qū)可以包括本文中先前關(guān)于測量區(qū)所描述的這些特征中的任一個。

應(yīng)該注意的是，如在本說明書和所附權(quán)利要求中所使用，單數(shù)形式“一個/一種(a/an)”和“該(the)”包括復(fù)數(shù)指代物，除非內(nèi)容另外清楚地指明。因此，例如，引用一種包含“一種化合物”的組合物包括兩種或更多種化合物。還應(yīng)該注意的是，術(shù)語“或”一般以包括“和/或”的意思使用，除非內(nèi)容另外清楚地指明。

還應(yīng)該注意的是，如在本說明書和所附權(quán)利要求中所使用，短語“配置”描述了構(gòu)建或配置成進(jìn)行具體任務(wù)或采取具體配置的系統(tǒng)、設(shè)備或其他結(jié)構(gòu)。短語“配置”可以與其他類似的短語如安排并配置、構(gòu)建并安排、構(gòu)建、制造并安排等可互換使用。

本說明書中的所有出版物和專利申請指示本說明書所涉及的領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的水平。所有出版物和專利申請通過引用結(jié)合在此，其程度如同每個單獨的出版物或?qū)＠暾埓_切地并且單獨地通過引用指明一樣。

已經(jīng)參考不同的特定的和優(yōu)選的實施例和技術(shù)描述了多個方面。但是應(yīng)理解的是，在留在本文的精神和范圍之內(nèi)的同時可以進(jìn)行許多變化和修改。