KR20220119153A - 전자 코를 재교정하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다음 단계들: o 측정 챔버(21)로, 목표 화합물들을 함유하지 않고 상이한 상대 습도 값들(φ)을 갖는 기준 가스들을 연속적으로 주입하는 단계; o 각각의 주입 동안 측정 신호(S_k(t_i))를 결정하고, 이후, 각각의 기준 가스에 대해, 존재하는 기준 가스의 상대 습도(φ)와 연관된, 결정된 측정 신호(S_k(t_i))를 나타내는 기준 값(수식 I)을 결정하는 단계; o 결정된 기준 값들(수식 I) 및 미리 결정된 상대 습도 값들(φ)을 이용하여 제2 보정 함수(f_k ^ref1, h_k ^ref1)를 결정하는 단계 - 제2 보정 함수(f_k ^ref1, h_k ^ref1)는 이후 제1 보정 함수(f_k ^ref0, h_k ^ref0)에 대한 교체물로서 프로세싱 유닛(30)에 기록됨-을 포함하는 전자 코(1)를 재교정하는 방법에 관한 것이다.

Description

전자 코를 재교정하는 방법

본 발명의 분야는 특성화 단계 동안, 상대 습도의 변화를 나타내는 측정 챔버에 도입된 가스 샘플 내 관심 화합물들의 특성화를 가능하게 하는 전자 코들의 분야이다.

예를 들어, 가스 샘플들에 함유된, 관심 화합물들-냄새 분자들 또는 휘발성 유기 화합물들을 분석 및 특성화하는 능력은 다양한 분야들에서, 특히 건강 분야, 식품 가공 산업 그리고 향수 산업(향기들)에서, 그리고 제한된 공공 또는 개인 장소들(자동차 산업, 접객 산업, 공유 장소들, 등), 등에서의 후각 편안함과 관련하여, 중요성이 증대하고 있다. 가스 샘플에 존재하는 관심 화합물들의 특성화는 "전자 코"로 불리는 특성화 시스템을 통해서 달성된다.

특히 관심 화합물들 또는 수용체들이 마커로 미리 "표지"될 필요가 있는지 여부가 서로 상이한, 특성화에 대한 다양한 접근법들이 있다. 예를 들어, 이러한 마커들을 사용해야 하는 형광에 의한 검출과는 달리, 표면 플라즈몬 공진(SPR)에 의한 검출은 소위 무-표지(label-free) 기법의 일 예이다.

SPR 특성화 기법은 SPR 이미징 기술을 이용하여 전자 코에 의해 구현될 수도 있으며, 따라서 관심 화합물들은 가스 샘플에 함유되며 흡착/탈착을 통해 복수의 별개의 감응 부위들에 위치된 수용체들과 상호작용한다. 이 특성화 기법은 수용체들과의 관심 화합물들의 흡착/탈착 상호작용들로 인한 국부 굴절률의 시간의 함수로서의 변화를 나타내는(감응 부위들의 각각과 연관된) 광 신호를 실시간으로 검출하는 것으로 구성된다.

수용체들과의 관심 화합물들의 상호작용의 화학적 또는 물리적 친화도가 선험적으로 알려져 있지 않는 한, 관심 화합물들의 특성화는 수용체들과의 관심 화합물들의 흡착/탈착 상호작용들을 나타내는 파라미터의 (정상-상태) 평형 값을 결정하는 것과 같으며, 여기서, 파라미터는 감응 부위들의 각각에 대한 국부 굴절률의 시간의 함수로서의 변화를 나타낸다. 따라서, 관심 화합물들을 특성화하는 상호작용 패턴, 또는 시그너쳐(signature)가 획득된다. 구체적으로 설명하면, 감응 부위들(기능화된 표면들)에서 관심 화합물들의 흡착/탈착 상호작용들이 차별화된 흡착 특성들을 나타내므로, 가스에 존재하는 분자가 다양한 감응 부위들의 표면에 부착되었는지를 결정하는 것이 가능하다.

이와 관련하여, 도 1a 및 도 1b는 예컨대, 특허 출원 WO2018/158458호에서 설명된 전자 코의 일 예를 예시한다. 이러한 유형의 전자 코(1)는 일반적으로 목표 화합물들을 공급하는 유체 디바이스(10), SPR-이미징 측정 디바이스(20), 및 프로세싱 유닛(미도시)을 포함한다.

측정 디바이스(20)는 가스 샘플을 수용하도록 의도된 측정 챔버(21)를 포함하며, 챔버에는 감응 부위들(23_k)의 매트릭스-어레이가 위치된 측정 캐리어(22)가 위치된다. 측정 캐리어(22)는 관심 화합물들과 상호작용하기에 적합한 다양한 수용체들이 고정된 금속층으로 형성되며, 다양한 수용체들은 서로 별개인 감응 부위들(23_k)을 형성하도록 배열된다. 따라서, 이들 수용체들은 금속층과 유전 매질, 본원에서는, 가스 매질 사이의 계면에 위치된다.

이 측정 디바이스(20)는 여기 광 신호를 방출하는 광원(24) 및 이미지 센서(25)를 더 포함한다. 적어도 하나의 초점 또는 시준 렌즈 및 적어도 하나의 편광기가 광원(24)과 이미지 센서(25) 사이의 광 경로 상에, 기지의 방식으로 제공될 수도 있다. 광원(24)은 측정 캐리어(22)의 방향으로, 표면 플라즈몬들이 그 위에서 발생되게 하는 작동 각도(θ_R)로, 여기 광 신호를 방출하도록 설계된다. 따라서, 측정 광 신호를 형성하는, 여기 광 신호의 반사된 부분이 이미지 센서(25)에 의해 검출된다. 측정 광 신호의 강도는 측정 캐리어(22)의 굴절률에 국부적으로 의존하며, 그 자체는 발생된 표면 플라즈몬들 및 각각의 감응 부위(23_k)에 위치된 재료의 양에 의존하며, 이 재료의 양은 감응 화합물들과 수용체들 사이의 상호작용들에 따라 시간에 따라 변한다.

이로부터 전자 코(1)의 프로세싱 유닛은 수용체들과의 관심 화합물들의 상호작용(흡착 및 탈착)의 동력학에 관한 정보를 추출하려는 목적으로, "센서그램들", 즉 다양한 감응 부위들(22_k)의 각각의 수용체들과의 관심 화합물들의 흡착/탈착 상호작용들을 나타내는 파라미터의 시간 변화에 대응하는 신호들을 분석하는데 적합하다. 이들 센서그램들은 감응 부위들(23_k)의 각각의 이미지 센서(25)에 의해 실시간으로 검출된 측정 광 신호의 강도에 대응하는 측정 신호들(S_k(t))일 수도 있거나, 또는 감응 부위들(23_k)의 각각과 연관된 반사율의 변화의 시간 변화(Δ%R_k(t))에 대응하는 "유용한" 신호들(Su_k(t))일 수도 있다. 반사율(%R)은 광원(24)에 의해 방출된 여기 광 신호의 강도에 대한, 이미지 센서(25)에 의해 검출된 측정 광 신호의 강도의 비로서 정의된다. 반사율의 변화(Δ%R)은 반사율의 시간 변화(%R(t))에서, 관심 화합물들과는 독립적으로, 단지 측정 챔버 내부에 존재하는 가스와 연관된 기준선을 감산하여 획득된다.

따라서, 다양한 감응 부위들(23_k)과 연관된 유용한 신호들(Su_k(t))는 관심 화합물들이 측정 챔버(21)로 도입되기 전에 동일한 정상-상태 초기 값(바람직하게는 실질적으로 0과 동일함)을 갖는다. 따라서, 감응 부위들(23_k)의 각각에 대한 (관심 화합물들 없이) 단지 가스의 영향을 나타내는 이 기준선이 대응하는 측정 신호(S_k(t))로부터 감산된다. 따라서, 유용한 신호들(Su_k(t))의 강도는 측정 챔버(4)의 수용체들에 대한 단지 관심 화합물들의 영향을 표현한다.

마지막으로, 유체 공급 디바이스(10)는 센서그램들의 분석, 따라서 관심 화합물들의 특성화를 가능하게 하는 조건들 하에서, 관심 화합물들을 측정 챔버(21)로 도입하는데 적합하다. 이와 관련하여, 논문(Brenet et al. entitled Highly-Selective Optoelectronic Nose based on Surface Plasmon Resonance Imaging for Sensing Gas Phase Volatile Organic Compounds, Anal. Chem. 2018, 90, 16, 9879-9887)은 가스 샘플을 SPR-이미징 전자 코(1)을 이용하여 특성화하는 방법을 기술한다.

특성화 방법은 관심 화합물들과 수용체들 사이의 상호작용의 동력학이 정상-상태 평형 체제에 도달하는 방식으로 측정 챔버에 가스 샘플을 제공하는 것으로 구성된다.

좀더 정확하게는, 도 1c에 예시된 바와 같이, 유체 주입의 단계는 연속하여 다음을 포함한다:

- 관심 화합물들 없이, 단지 기준 가스가 측정 챔버에 주입되는, 초기 단계라고 하는 제1 단계(Pa). 이 기준 가스는 일반적으로 가스 샘플의 캐리어 가스와 동일하다;

- 캐리어 가스로부터 그리고 관심 화합물들로부터 형성된 가스 샘플이 측정 챔버에 주입되는, 특성화 단계라고 하는 제2 단계(Pb); 및

- 단지 기준 가스가 측정 챔버로 다시 주입되어, 측정 챔버로부터 관심 화합물들을 퍼지하는, 분리 단계라고 하는 제3 단계(Pc).

초기 단계(Pa)는 전술한 기준선을 획득 가능하게 하며, 이후 기준선이 유용한 신호들(Su_k(t))(다시 말해서, 각각의 감응 부위에 대한 반사율의 변화의 시간 변화(Δ%R_k(t)))를 획득할 목적으로 측정 신호들(S_k(t))로부터 감산되도록 의도된다. 위에서 언급한 바와 같이, 이 유체 주입의 단계는 센서그램들이 정상-상태 평형 체제가 뒤따르는 일시적 동화 체제를 특징으로 하도록 실행된다. 이 정상-상태 평형 체제에 도달될 때, 유용한 신호들(Su_k(t))의 (정상-상태) 평형 값들이 프로세싱 유닛에 추출되고, 관심 화합물들의 시그너쳐를 정의한다.

그러나, 논문(Shao et al. entitled Mechanism and Characteristics of Humidity Sensing with Polyvinyl Alcohol-Coated Fiber Surface Plasmon Resonance Sensor, Sensors 2018, 18, 2029)에 나타낸 바와 같이, 측정 챔버 내부의 상대 습도가 측정 광 신호의 강도에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 이 논문에서, 저자들은 SPR 센서를 습도 센서로서 이용한다. 그러나, 관심 화합물들을 전자 코를 이용하여 특성화하는 방법의 맥락에서, 측정 챔버 내 상대 습도의 변화는 특성화의 품질에 부정적으로 영향을 미치는 측정 바이어스(measurement bias)를 형성한다. 게다가, 상대 습도가 긴 시간 기간들에 걸쳐 변하고, 따라서 동일한 관심 화합물들 및 동일한 동작 조건들에 대해 특성화 마다 변하는 경우에, 이는 이들 동일한 관심 화합물들의 시그너쳐들을 서로 상이하게 만드는 시간에 걸쳐 드리프트를 발생시킨다.

본 발명의 목적은 선행 기술의 단점들을 적어도 부분적으로 개선하고, 보다 구체적으로는, 측정 챔버에 도입된 가스 샘플에 존재하는 목표 화합물들을 특성화하는데 적합한 전자 코를 재교정하는 방법을 제공하는 것으로, 측정 챔버는 목표 화합물들이 흡착/탈착을 통해서 상호작용할 수 있는 수용체들을 갖는 적어도 하나의 감응 부위를 포함하며, 전자 코는 상대 습도의 함수로서 기준 가스와 연관된 측정 신호를 나타내는 파라미터의 변화를 표현하는 제1 보정 함수가 사전-저장되는 프로세싱 유닛을 포함하며, 본 방법은 다음 단계들을 포함한다:

- 측정 챔버로의, 목표 화합물들을 함유하지 않는 기준 가스의, 연속 주입들 단계 - 다양한 미리 결정된, 0이 아닌 값들의 상대 습도를 갖는 기준 가스들이 차례로 주입됨-;

- 각각의 주입의 과정에서, 감응 부위로 송신된 여기 신호에 응답하여, 다양한 측정 시간들에서, 존재하는 기준 가스와의 수용체들의 상호작용들을 나타내는 측정 신호를 결정한 후, 각각의 기준 가스에 대한, 결정된 측정 신호를 나타내는 기준선의 결정 단계 - 상기 기준선은 존재하는 기준 가스의 상대 습도와 연관됨-;

- 결정된 기준선들에, 그리고 상대 습도(φ)의 미리 결정된 값들에 기초하여, 상대 습도의 함수로서 기준 가스와 연관된 측정 신호를 나타내는 파라미터의 변화를 표현하는 제2 보정 함수를 결정하는 단계 - 이후 제2 보정 함수는 제1 보정 함수 대신, 프로세싱 유닛에 저장됨-.

기준선은 대응하는 측정 신호의 적어도 하나의 부분의 평균일 수도 있으며; 측정 신호를 나타내는 파라미터는 기준선과 동일할 수도 있다.

연속 주입들 단계는 다양한 저장소들로부터 차례로 다양한 기준 가스들의 적어도 3회의 주입들을 포함할 수도 있다.

연속 주입들 단계는 주어진 기준 가스의 주입을 포함할 수도 있으며, 상기 주어진 기준 가스가 초기 상대-습도 값을 갖는 저장소로 인출되고, 측정 챔버에 도달하기 전에, 친수성 액체로 부분적으로 충전된 저장소를 통과하여, 측정 챔버로 도입된 기준 가스가 초기 값에서 중간 값을 통과하여 최종 값까지 감소하는 상대 습도를 갖는다.

연속 주입들 단계는 복수의 주입 사이클들을 포함할 수도 있으며, 각각의 사이클은 각각의 제2 상대 습도와 제1 상대 습도 사이에서 복수의 상대-습도 차이들을 획득하도록, 제1 상대 습도를 갖는 제1 기준 가스의 주입 및 다양한 제2 상대 습도들을 갖는 다양한 제2 기준 가스들의 주입으로부터 형성되며, 상대-습도 차이들은 서로 상이하다.

전자 코는 제1 상대 습도를 갖는 제1 기준 가스의 제1 소스, 및 다양한 제2 상대 습도들을 갖는 제2 기준 가스들의 다양한 제2 소스들을 포함할 수도 있다.

측정 신호를 나타내는 파라미터는 제1 기준 가스 및 각각의 제2 기준 가스와 연관된 기준선들 사이의 기준 차이와 동일할 수도 있으며, 각각의 기준 차이는 다른 것과 상이하다.

본 발명은 또한 선행하는 특징들 중 어느 하나에서 청구된 바와 같은 방법을 통해서 달성되는 재교정 전에 수행되는 제1 특성화 단계, 및 상기 재교정 후 수행되는 제2 특성화 단계를 포함하는, 목표 화합물들을 특성화하는 복수의 단계들을 포함하는 전자 코의 사용의 방법에 관한 것으로, 각각의 특성화 단계는 다음 단계들을 포함한다:

- 제1 단계(Pa) 동안, 목표 화합물들을 함유하지 않는 기준 가스, 이후 제2 단계(Pb) 동안, 상기 목표 화합물들을 포함하는 가스 샘플의, 측정 챔버로의 주입 단계;

- 주입 단계의 과정에서, 다양한 측정 시간들에서, 감응 부위로 송신된 여기 신호에 응답한, 적어도 존재하는 가스와의 수용체들의 상호작용들을 나타내는 측정 신호의 결정 단계;

- 측정 챔버에서 각각 제1 및 제2 단계들(Pa, Pb)에서의 상대-습도 값들(φ1, φ2)의 측정 단계 - φ2는 φ1과 상이함-;

- 적어도 측정된 상대-습도 값(φ2)에, 그리고, 상대 습도의 함수로서 기준 가스와 연관된 측정 신호를 나타내는 파라미터의 변화를 표현하는 미리 결정된 보정 함수(f_k, h_k)에 기초한, 감응 부위와 연관된 보정 파라미터의 결정 단계;

- 적어도 결정된 보정 파라미터에 기초한, 가스 샘플과 연관된 측정 신호의 보정을 통한 유용한 신호의 결정 단계;

- 제1 특성화 단계는 사전-저장된 제1 보정 함수를 이용하는 단계; 재교정은 제2 보정 함수를 결정하는 단계; 제2 특성화 단계는 결정된 제2 보정 함수를 이용하는 단계.

본 발명은 또한 목표 화합물들을 특성화하는 전자 코에 관한 것으로, 상기 전자 코는 상기 특징들에 따른 재교정 방법 및 상기 특징에 따른 사용의 방법을 구현하는데 적합하며, 다음을 포함한다:

- 특성화될 관심 화합물들을 함유하는 가스 샘플을 수용하는데 적합하고, 그리고 목표 화합물들이 흡착/탈착을 통해서 상호작용할 수 있는 수용체들을 갖는 적어도 하나의 감응 부위를 포함하는, 측정 챔버; 다양한 측정 시간들에서, 감응 부위로 송신된 여기 신호에 응답하여, 적어도 존재하는 가스와의 수용체들의 상호작용들을 나타내는 측정 신호를 결정하는데 적합한 측정 유닛; 측정 챔버에 존재하는 가스의 상대-습도 값들을 측정하는데 적합한 습도 센서를 포함하는, 측정 디바이스;

- 소스가 측정 챔버에 연결된, 기준 가스의 소스; 소스가 측정 챔버에 연결된, 목표 화합물들의 소스를 포함하고, 상기 가스 샘플이 가스로부터 그리고 목표 화합물들로부터 형성되는, 유체 공급 디바이스;

- 적어도 하나의 기준 가스의 적어도 하나의 소스를 포함하고, 상기 소스가 측정 챔버에 다양한 상대-습도 값들을 갖는 기준 가스들을 공급하는데 적합한, 유체 재교정 디바이스;

- 프로세싱 유닛으로서,

o 적어도 하나의 측정된 상대-습도 값에, 그리고, 감응 부위와 연관되고 측정된 상대 습도의 함수로서 기준 가스와 연관된 측정 신호를 나타내는 파라미터의 변화를 표현하는 미리 결정된 보정 함수에 기초하여, 보정 파라미터를 결정하는데;

o 적어도 결정된 보정 파라미터에 기초하여, 가스 샘플과 연관된 측정 신호의 보정을 통해서 유용한 신호를 결정하는데;

o 결정된 유용한 신호에 기초하여 목표 화합물들을 특성화하는데;

o 측정 챔버에 존재하는 기준 가스의 다양한 상대-습도 값들에, 그리고 대응하는 측정 신호들에 기초하여 보정 함수를 결정하는데 적합한, 프로세싱 유닛.

본 발명의 다른 양태들, 목적들, 이점들 및 특징들은 이의 바람직한 실시형태들의 다음 상세한 설명을 읽으면 더욱 명확히 알 수 있을 것이며, 이 설명은 비제한적인 예로서 그리고 첨부 도면들을 참조하여 제공된다:
이미 설명된 도 1a 및 도 1b는 선행 기술의 일 예에 따른 SPR-이미징 전자 코 및 측정 캐리어(measurement carrier)의 감응 부위들의, 단면(도 1a) 및 위에서 본(도 1b) 개략도 및 부분도이다.
도 1c는 선행 기술의 예에 따른 전자 코에 의해 측정된 센서그램들(Su_k(t))의 일 예이며, 여기서, 이들 센서그램들은 감응 부위들의 각각과 연관된 반사율의 변화의 시간 변화(Δ%R_k(t))에 대응한다.
도 2a는 선행 기술에 따른 특성화 방법을 이용하여 획득된 3개의 상호작용 패턴들(시그너쳐들)의 일 예이며, 초기 단계(Pa)와 특성화 단계(Pb) 사이에서 측정 챔버 내 상대-습도 차이로 인한 관심 화합물들의 특성화의 악화를 나타낸다.
도 2b는 측정 챔버 내 상대 습도(φ)에 대한 다양한 상황들: 즉, 상대 습도가 일정하고 φ1과 동일한 경우, 상대 습도가 일정하고 φ1과 상이한 φ2와 동일한 경우, 및 상대 습도가 초기 단계(Pa)와 특성화 단계(Pb) 사이에 φ1에서 φ2까지 통과하는 경우에, SPR-이미징 전자 코를 이용하여 획득된 다양한 측정 신호들(S_k(t))의 예이다.
도 2c는 특성화 단계에서 상대 습도의 변화와 연관된 측정 바이어스를 보정하는데 적합한 일 실시형태에 따른 SPR-이미징 전자 코의 개략 및 부분도이다.
도 3은 제1 실시형태에 따른 특성화 방법의 플로우차트이다.
도 4a는 상대 습도(φ)의 함수로서 (관심 화합물들 없이) 기준 가스와 연관된 기준선(

)의 변화를 표현하는 교정 함수(h_k)의 일 예이다.
도 4b는 도 2a에 이미 예시된 3개의 상호작용 패턴들(시그너쳐들), 및 제1 실시형태에 따른 특성화 방법을 이용하여 획득된 상호작용 패턴을 예시한다.
도 5는 제2 실시형태에 따른 특성화 방법의 플로우차트이다.
도 6a는 (관심 화합물들 없이) 다양한 기준 가스들의 다양한 주입 사이클들에 대한 측정 신호들(S_k(t)) 사이의 차이(

)의 일 예이며, 각각의 사이클은 상대 습도(φ_1,ref)가 사이클들의 과정에서 일정하게 유지되는, 제1 기준 가스의 주입, 뒤이어서, 상대 습도(φ_j=2,3…)가 사이클들의 과정에서 변하는, 적어도 제2 기준 가스의 주입을 포함한다.
도 6b는 도 6a에 예시된 사이클들의 과정에서 상대-습도 차이(Δφ_j)를 예시한다.
도 6c는 상대-습도 차이(Δφ)의 함수로서 기준선에서의 차이(

)의 변화를 표현하는 교정 함수(f_k)의 일 예이다.
도 7a는 재교정 단계를 수행하도록 구성된 일 실시형태에 따른 전자 코의 개략 및 부분도이다.
도 7b는 재교정 단계를 구현하는, 도 7a에 예시된 전자 코의 사용의 방법의 플로우차트이다.
도 7c는 하나의 변형 실시형태에 따른 전자 코의 일 부분의 개략도이다.
도 8a는 재교정 단계를 수행하도록 구성된 다른 실시형태에 따른 전자 코의 개략 및 부분도이다.
도 8b는 재교정 단계를 구현하는, 도 8a에 예시된 전자 코의 사용의 방법의 플로우차트이다.

도면들 및 설명의 나머지 부분에서, 동일한 참조들이 동일하거나 유사한 엘리먼트들을 지정하기 위해 사용되었다. 게다가, 다양한 엘리먼트들이 도면들의 명료성을 위해 축척대로 도시되지 않았다. 더욱이, 다양한 실시형태들 및 변형들은 상호 배타적이지 않으며, 서로 결합될 수도 있다. 달리 표시되지 않는 한, 용어들 "실질적으로", "약" 및 "정도"는 10% 이내, 바람직하게는 5% 이내를 의미한다. 더욱이, 용어들 "…와 … 사이로 구성된" 및 등가물들은 달리 표시되지 않는 한, 한계를 포함하는 것을 의미한다.

본 발명은 분석될 가스 샘플을 형성하는 캐리어 가스에 존재하는 관심 화합물들의 특성화에 관한 것이다. 특성화는 습도 센서를 가진 측정 디바이스; 목표 화합물들을 공급하는 유체 디바이스; 및 프로세싱 유닛을 포함하는 "전자 코"라고 하는 분석 시스템에 의해 실행된다. 아래에 자세히 설명되는 바와 같이, 전자 코는 또한 전자 코가 측정 챔버 내 상대 습도의 변화에 관련된 측정 바이어스를 보정하는데 사용되는 보정 함수를 업데이트 가능하게 하는 재교정 단계를 실행하는데 적합하도록, 유체 재교정 디바이스를 포함한다.

예시로서, 전자 코는 표면-플라즈몬-공진(SPR) 측정 기술을 이용한다. 따라서, 측정 디바이스는 이미지 센서일 수도 있는 광 센서, 이어서 복수의 감응 부위들(6_k)(k는 해당 감응 부위의 랭크임)를 가지거나 또는 광검출기일 수도 있는 측정 챔버를 포함하며, 이 경우, 측정은 최소 반사율 각도를 탐색하여 실행되며, 이 각도는 재료의 양이 기본 영역 상에 퇴적될 때 인덱스의 변화를 나타낸다. SPR 기술은 종종 표면 상의 임의의 지점에 퇴적된 재료들의 양들을 측정 가능하게 하는 이미지 센서(SPR 이미징을 위한 SPRI)를 이용하며, 센서의 조정의 최적의 각도는 평균 최소 반사율 각도이며, 이미지의 그레이스케일 레벨들은 재료의 표면 침착물들에 관련된 굴절률의 변화들을 나타낸다. 일 변형예로서, (예를 들어, 문헌 EP3184485호에서 설명된 바와 같은) MEMS 또는 NEMS 전자기 공진기들을 이용한 측정과 같은, 다른 측정 기술들이 구현될 수도 있다. 보다 광범위하게는, 측정 디바이스는 저항성, 압전, 기계적, 음향 또는 광학 측정 디바이스일 수도 있다.

일반적으로, "특성화"는 전자 코의 하나 이상의 감응 부위들의 수용체들과의 가스 샘플에 함유된 관심 화합물들의 상호작용들을 나타내는 정보의 획득을 의미한다. 여기서, 문제의 상호작용들은 관심 화합물들을 수용체들에 흡착 및/또는 탈착시키는 이벤트들이다. 따라서, 이 정보는 관심 화합물들의 상호작용 패턴, 또는 다시 말해서 "시그너쳐"를 형성하며, 이 패턴은 예를 들어, 히스토그램 또는 레이더 차트의 형태로 나타낼 수 있다. 좀더 정확하게는, 전자 코가 N개의 별개의 감응 부위들을 포함하는 경우, 상호작용 패턴은 정보의 N개의 스칼라 또는 벡터의 대표적인 아이템들에 의해 형성되며, 이들은 해당 감응 부위와 연관된 측정 신호로부터 획득된다.

일반적으로, 관심 화합물들(분석물질들)은 전자 코에 의해 특성화되도록 의도된 엘리먼트들이며, 가스 샘플에 함유된다. 이들은 특히, 예시로서, 박테리아, 바이러스들, 단백질들, 지질들, 휘발성 유기 분자들, 무기 화합물들일 수도 있다. 더욱이, 수용체들(리간드들)은 감응 부위들에 고정되고 관심 화합물들과 상호작용할 수 있는 엘리먼트들이지만, 감응 화합물들과 수용체들 사이의 화학적 및/또는 물리적 친화도들이 반드시 알려져 있지는 않다. 다양한 감응 부위들의 수용체들은 바람직하게는 관심 화합물들과 상호작용하는 이들의 능력에 영향을 미치는 상이한 물리-화학적 특성들을 갖는다. 특히, 일 예로서, 아미노산들, 펩티드들, 뉴클레오티드들, 폴리펩티드들, 단백질들, 유기 중합체들의 문제일 수도 있다.

위에서 부분적으로 설명된 도 1c는 센서그램들이 각각 통상적이라고 하는, 즉, 이들이 관심 화합물들과 수용체들 사이의 상호작용들에서 평형(즉, 정상 상태) 체제를 특징으로 하는, 프로파일을 갖는 특성화 방법의 상황에서, SPR-이미징 전자 코(1)의 감응 부위들(23_k)과 연관된 센서그램들(Su_k(t))의 일 예를 예시한다. 이 예에서, 상대 습도(φ)는 초기 단계(Pa)와 특성화 단계(Pb) 사이에서 크게 변하지 않는다.

센서그램(Su_k(t))는 관심 화합물들과 해당 감응 부위(23_k)의 수용체들 사이의 상호작용들을 나타내는 특성화 파라미터의 시간 변화에 대응한다. 상기 파라미터는 여기 신호의 방출에 응답하여 감응 부위(23_k)에 의해 발생된 측정 신호(S_k(t))의 강도에 기초하여 결정된다. 이 예에서, 특성화 파라미터는 기준선에 대한 감응 부위(23_k)와 연관된 반사율(%R_k(t))의 변화(Δ%R_k(t))이지만, 전자 코의 다른 구성에서, 투과율의 변화일 수도 있다. 여기서, 반사율의 변화(Δ%R_k(t))는 해당 감응 부위(23_k)의 굴절률의 수정과 상관되며, 이는 감응 부위(23_k)의 수용체들과의 관심 화합물들의 흡착 및 탈착 상호작용들에 의존한다.

공지된 방식으로, 종래의 프로파일의 센서그램(Su_k(t))는 초기 단계(Pa), 관심 화합물들을 특성화하는 단계(Pb), 그리고 이후 분리 단계(Pc)를 나타낸다. 센서그램(Su_k(t))의 Y-축 값은 특히 해당 감응 부위(23_k)의 수용체들의 개수에 비례한다.

초기 단계(Pa)는 시간 t₀에서 시간 t_c까지, (관심 화합물들을 함유하지 않는) 기준 가스의, 측정 챔버(21)로의 도입에 대응한다. 측정 신호들(S_k(t)), 다시 말해서 t₀≤t<t_c 사이에서 각각의 감응 부위(23_k)에 대해 결정된 반사율의 시간 변화(%R(t))는 감응 부위들(23_k)의 각각에 대해 측정 챔버 내 환경을 특성화한다. 이어서 그로부터, 하나의 감응 부위(23_k)가 다음 감응 부위와 일반적으로 상이한 기준선(S_k ^b)이 추론되고 그리고 이후 도 1c에 예시된 유용한 신호(Su_k(t))를 획득하기 위해 측정 신호(S_k(t))에서 감산된다. 따라서, 센서그램들은 유용한 신호들(Su_k(t))를 예시하며, 따라서, 초기 단계(Pa)에서, 감응 부위들(23_k) 모두에 대해 0과 가까운 동일한 초기 값을 갖는다.

주입 단계(Pb)는 시간 t_c에서 시간 t_d까지, 측정 챔버(21)로의, 가스 샘플(캐리어 가스 및 관심 화합물들, 및 선택적으로 무취 기상 희석제)의 도입에 대응한다. 이 단계는 일시적 동화 체제(Pb.1)에 뒤이어서, 정상-상태 평형 체제(Pb.2)를 포함한다. 이 예에서, 상대 습도(φ)는 다양한 단계들(Pa, Pb 및 Pc)에서 일정하다.

일시적 동화 체제(Pb.1)은 관심 화합물들이 측정 챔버(21)에 주입됨에 따라 관심 화합물들과 수용체들 사이의 상호작용들에서 점진적이지만 기하급수적 증가(Langmuir 흡착 모델의 근사치)에 대응한다. 이어서 동화 체제에서 센서그램들의 기하급수적 성장은 탈착 이벤트들보다 흡착 이벤트들이 더 많다는 사실에 기인한다.

이와 관련하여, 관심 화합물 A(A는 분석물질을 나타냄)와 수용체 L(L은 리간드를 나타냄) 사이의 상호작용이 관심 화합물/수용체 쌍 LA(LA는 리간드-분석물질을 나타냄)를 형성하기 위한 수용체 L 상의 관심 화합물 A의 흡착의 계수 k_a (mol^-1.s^-1 단위), 및 화합물 LA의 해리에 대응하는 탈착의 계수 k_b (s^-1 단위)를 특징으로 하는 가역성 효과인 점에 유의한다. 비 k_d/k_a는 다름 아닌 바로, 수용체들 L의 50%를 포화 가능하게 하는 관심 화합물들 A의 농도 c_A의 값을 제공하는 평형 해리 계수 k_D (mol 단위)이다.

화합물들 LA의 농도 c_LA(t)가 정상 dc_LA/dt = 0를 유지할 때, 즉 상수 k_a와, 관심 화합물들 c_A(t)의 농도 및 수용체들 c_L(t)의 농도의 곱(흡착 이벤트들의 수)이 상수 k_d와, 화합물들 LA의 농도 c_LA(t)의 곱(탈착 이벤트들의 수)과 동일할 때, 또는 다시 말해서 다음 비율 수식 dc_LA/dt = k_a×c_A×c_L - k_d×c_LA = 0이 만족될 때, 정상-상태 평형 체제(Pb.2)에 도달한다. 측정 신호의 최대 정상-상태 값은 관심 화합물들 A의 농도 c_A(t)에 비례한다. 관심 화합물들 A의 농도 c_A가 충분할 때 감응 부위에서 수용체들 L의 포화가 달성될 수도 있다.

분리 단계(Pc)는 시간 t_d에서, 화합물들 LA의 농도가 일반적으로 기하급수적으로 감소하도록, 측정 챔버 내에 존재하는 관심 화합물들을 제거하는 단계에 대응한다. 이는 또 다시 동일한 기준 가스를 측정 챔버로 도입함으로써 이루어질 수도 있다.

그러나, 특성화 단계의 과정에서 측정 챔버(21) 내 상대 습도의 변화가 특성화의 품질에 부정적으로 영향을 미치는 측정 바이어스를 발생시킨다는 것이 관찰되었다. 이 측정 바이어스는 초기 단계(Pa)와 특성화 단계(Pb) 사이에서 측정 챔버(21) 내 상대 습도의 0이 아닌 차이에 관련된 바이어스이다. 이는 측정 챔버 내부 환경을 특성화하고 이론적으로는 시간에 따라 일정하게 유지되어야 하는 파라미터(여기서는, 상대 습도)에서의 시간의 함수로서의 변화로 인해 발생하는 한, 측정 바이어스이다. 여기서, 특성이 무작위가 아닌 결정적인 측정 신호의 변화의 문제이기 때문에, "측정 잡음"이 아닌 "측정 바이어스"라고 한다. 이러한 습도의 변화는 종종 주변 공기인, 초기 단계(Pa)에서 주입된 기준 가스와, 종종 악취와 혼합된 주변 공기(주입 기간(Pb)에서 주입된 가스 샘플)인, 냄새가 나는 가스 사이의 물 함량의 차이로 발생할 수도 있으며, 이러한 악취는 아마도 하나 이상의 친수성 또는 소수성 분자들을 특징으로 하거나, 또는 실제로 주변 공기보다 더 많은 물을 함유하는 유출물인 소스 재료(예컨대, 조리중인 음식)로부터 발생할 수도 있다.

다시 말해서, 상대 습도는 초기 단계(Pa)에서 실질적으로 일정한 제1 값 φ1, 및 특성화 단계(Pb)에서 실질적으로 일정하지만 값 φ1과는 상이한 제2 값 φ2를 가질 수도 있다. 여기서, 상대-습도 차이(Δφ)는 φ2- φ1과 동일한 것으로 정의된다. 상대 습도(φ)는, 측정 챔버에 존재하는 가스, 여기서는, 캐리어 가스의 물-증기 함량을 의미한다. 이는 존재하는 가스에 함유된 수증기의 부분 압력과 동일한 온도에서 포화 증기 압력 사이의 비이다.

이 측정 바이어스는 특히 가스 샘플이 초기 단계(Pa)에서 도입된 기준 가스의 상대 습도(φ1)과는 상이한, 예를 들어, 더 낮은 상대 습도(φ2)를 가질 때 존재한다. 따라서, 초기 단계(Pa)에서, 기준 가스는 전자 코(1)의 환경으로부터 획득된 상대 습도(φ1)의 습윤 공기일 수도 있다. 특성화 단계(Pb)에서, 가스 샘플은 예를 들어, 전자 코(1)의 환경으로부터 획득된 습윤 공기, 및 저장소(12)로부터 획득된 관심 화합물들로 구성된다. 그러나, 가스 샘플의 상대 습도(φ2)는 φ1과는 상이할 수도 있다. 이는 환경으로부터 획득된 습윤 공기의 상대 습도가 변화될 수도 있기 때문이다. φ1과 φ2 사이의 상대 습도의 변화에 대한 다른 가능한 설명은 목표 화합물들을 함유하는 저장소(12)의 헤드스페이스에 존재하는 가스의 상대 습도이다. 구체적으로 설명하면, 가스 샘플을 형성하기 위해, 캐리어-가스 소스(11)로부터 획득된 φ1의 습윤 공기가 저장소(12)로 도입되고 존재하는 가스(관심 화합물들 및 기상 희석제)와 혼합된다. 그러나, 액상 희석제는 친수성일 수도 있으며, 따라서 이는 저장소(12)의 헤드스페이스로 도입된 습윤 공기의 상대 습도(φ)의 감소를 초래할 수도 있다. 그 결과, 가스 샘플은 φ1보다 낮지만 일정하지 않을 수도 있는 상대 습도(φ2)를 가질 것이다.

친수성 액상 희석제가 더 이상 헤드스페이스로 도입되는 습윤 공기의 상대 습도의 연속적인 감소를 야기하지 않도록, 저장소(12)의 헤드스페이스에서 열역학적 평형에 서서히 도달할 수도 있다는 점에 유의한다. 따라서, 이 특정의 경우에, 측정 챔버(21) 내 가스 샘플의 상대 습도가 φ1과 실질적으로 동일한 값으로 서서히 향할 것이며, 따라서 단계들 Pa와 Pb 사이의 상대 습도의 차이(Δφ)와 연관되는 측정 바이어스가 시간에 따라 감소할 것이다. 그러함에도 불구하고, 열역학적 평형에 도달할 때까지, 다양한 연속적인 특성화들은 시간에 따라 동일하지 않을 시그너쳐들을 산출할 것이다(시그너쳐들은 시간의 함수로서 드리프트할 것이다).

Δφ에 관련된 측정 바이어스의 이러한 근본적인 문제는 특히 특성화 방법이 유용한 신호들(Su_k(t))에 기초하여 수행될 때, 즉 대응하는 측정 신호(S_k(t))에서 기준선(S_k ^b)을 감산하는 단계를 포함할 때 심각하다. 구체적으로 설명하면, 이 단계의 목적은 관심 화합물들의 특성화에서, 이들의 환경과 연관된 효과, 특히 캐리어 가스의 효과를 제외하는 것이다. 그러나, 이 기준선(S_k ^b)이 초기 단계(Pa)에서 캐리어 가스를 나타내지만, 측정 챔버 내 이 캐리어 가스의 물리 속성들이 변화되었을 수도 있으므로 (상대 습도의 변화) 특성화 단계(Pb)에서 캐리어 가스를 반드시 나타내지는 않는다는 것이 관찰되었다.

도 2a는 다양한 가스 샘플들의 특성화를 표현하는, 3개의 상호작용 패턴들, 또는 시그너쳐들을 예시하며, 이러한 특성화는 선행 기술의 일 예에 따른 특성화 방법을 이용하여 수행된다. 이들 상호작용 패턴들 M1, M2 및 M3은 여기서 정상-상태 평형 체제(Pb.2)에서 센서그램들(Su_k(t))로부터 결정된 (정상-상태) 평형 값들의 레이더 차트 형태의 표현들이다. 이들은 관심 화합물들의 특성화에 대한 상대-습도 차이(Δφ)의 효과를 표시 가능하게 한다. 이들 상호작용 패턴들 M1, M2, M3을 획득하기 위해, 동일한 캐리어 가스가 3개의 테스트들에서 사용되었으며, 이 캐리어 가스는 약 12%의 초기 상대 습도(φ1)를 가진 습윤 공기이다.

제1 시그너쳐 M1은 상대 습도(φ2)가 약 50%와 동일하고 관심 화합물들이 부탄올 분자들인 습윤 공기로부터 형성된 가스 샘플에 대응한다. 따라서, 여기서 초기 단계(Pa)에서 약 12%와 동일한 φ1로부터, 특성화 단계에서 약 50%와 동일한 φ2까지의 범위인, 측정 챔버(21) 내 상대 습도의 상대적으로 큰 변화가 특성화 방법이 구현되었을 때 관찰되었다. 따라서, 기준선(S_k ^b)이 기준 가스(12%의 φ1의 습윤 공기)를 이용하여 결정되었으며, 평형 값이 기준선(S_k ^b)의 감산 후 가스 샘플(관심 화합물들과 함께 50%의 φ2의 습윤 공기)을 이용하여 결정되었다. 따라서, 이 상대-습도 차이(Δφ)는 측정 바이어스를 형성하였다. 상호작용 패턴 M1이 실제로 단지 부탄올 분자들만을 나타내도록 이러한 측정 바이어스의 효과를 제한하는 것이 중요하다.

제2 시그너쳐 M2는 φ1과 실질적으로 동일한 상대 습도(φ2)(즉, 12%)를 가진 습윤 공기로부터 형성된 제2 가스 샘플에 대응하며, 여기서, 관심 화합물들은 또한 부탄올 분자들이다. 특성화 방법이 구현되었을 때, 기준 가스(φ1의 습윤 공기)와 연관된 기준선(S_k ^b)을 감산함으로써, 그리고 상대 습도의 변화(Δφ)가 0인 한, 가스 환경의 효과를 제거하고 따라서 단지 수용체들과의 관심 화합물들의 상호작용들을 특성화하는 것이 가능하다. 따라서, 시그너쳐 M2는 상대 습도의 변화(Δφ)와 연관된 측정 바이어스가 없으므로, 단지 관심 화합물들을 나타낸다. 시그너쳐 M1이 시그너쳐 M2와 중첩하지 않는다는 점에 유의해야 하며, 이는 M1의 경우에 Δφ와 연관된 측정 바이어스의 존재를 나타낸다. 따라서, 초기 단계(Pa)와 특성화 단계(Pb) 사이에 측정 챔버 내 상대 습도의 차이(Δφ)가 있더라도, 단지 관심 화합물들만을 나타내는 시그너쳐 M2를 향하도록, 시그너쳐 M1을 보정할 수 있는 것이 중요하다.

제3 시그너쳐 M3는 (목표 화합물들 없이) 약 50%와 동일한 상대 습도(φ2)를 가진 습윤 공기로부터 단지 형성된 기준 가스에 대응한다. 여기서, 전자 코(1)에 의한 습윤 공기의 특성화에 대한 단지 상대 습도의 변화(Δφ)의 영향이, 관심 화합물들의 부재하에서, 측정되었다. 초기 단계(Pa)와 특성화 단계(Pb) 사이에서 상대 습도(Δφ)에서의 증가가 감응 부위들(23_k)의 반사율 변화(Δ%R_k)에서의 증가를 초래하였음을 알 수 있다. 시그너쳐 M1(0이 아닌 Δφ의 습윤 공기 및 관심 화합물들로 구성된 가스 샘플)이 시그너쳐 M2(0의 Δφ를 가진 습윤 공기 및 관심 화합물들로 구성된 가스 샘플)와 시그너쳐 M3(관심 화합물들을 함유하지 않는, 0이 아닌 Δφ를 갖는 습윤 공기) 사이에 위치되므로, 관심 화합물들의 시그너쳐에 대한 0이 아닌 상대-습도 차이(Δφ)와 연관된 측정 바이어스의 효과를 명확하게 나타낸다는 점에 유의한다. 따라서, 관심 화합물들의 특성화의 품질을 향상시키기 위해 이러한 측정 바이어스를 제한하거나 또는 심지어 제거할 수 있는 것이 중요하다.

도 2b는 다양한 가스 샘플들에 대한 측정 신호들(S_k(t))의 예들을 예시하며, 따라서, 또한 관심 화합물들의 특성화에 대한 상대 습도의 변화(Δφ)와 연관된 측정 바이어스의 영향을 나타낸다. 이들 예들에서, (단계(Pa)에 주입된) 기준 가스 및 (단계 Pb에서 주입된) 가스 샘플의 캐리어 가스는 습윤 공기이다.

측정 신호(S_k ^φ1(t))는 측정 챔버(21) 내 상대 습도가 초기 단계(Pa) 동안 및 특성화 단계(Pb) 동안 일정하게 유지되고 φ1과 동일한 경우에 대응한다. 따라서, 상대 습도의 변화(Δφ)는 0(연관된 측정 바이어스 없음)이다. 이는 기준 가스(관심 화합물들을 함유하지 않는 φ1의 습윤 공기)가 초기 단계(Pa)에서 측정 챔버(21)에 있을 때 전자 코(1)의 응답에 대응하는, 0이 아닌 기준선 S_k ^b,φ1을 갖는다.

측정 신호(S_k ^φ2(t))는 측정 챔버(21) 내 상대 습도가 초기 단계(Pa) 동안 및 특성화 단계(Pb) 동안 일정하게 유지되고 φ2와 동일한 경우에 대응한다. 따라서, 상대 습도의 변화(Δφ)는 0(연관된 측정 바이어스 없음)이다. 상대 습도(φ2)는 여기서 φ1보다 높다. 이는 기준 가스(관심 화합물들을 함유하지 않는 φ2의 습윤 공기)가 초기 단계(Pa)에서 측정 챔버(21)에 있을 때 전자 코(1)의 응답에 대응하고 그리고 S_k ^b,φ1와 상이한, 0이 아닌 기준선(S_k ^b,φ2)를 갖는다.

측정 신호(S_k ^Δφ(t))는 측정 챔버(21) 내 상대 습도가 일정하게 유지되지 않고 초기 단계(Pa)의 값 φ1에서 특성화 단계(Pb)의 값 φ2까지 통과하는 경우에 대응한다. 따라서, 상대 습도의 변화(Δφ)는 0이 아니며, 여기서는, 양이다. 이는 기준 가스가 초기 단계(Pa)에서 상대 습도(φ1)를 갖는 한, 측정 신호(S_k ^φ1(t))와 동일한 기준선(S_k ^b,φ1)을 갖는다. 그러나, 이는 가스 샘플이 특성화 단계(Pb)에서 상대 습도(φ2)를 갖는 한, 측정 신호(S_k ^φ2(t))와 동일한 평형 값을 갖는다. 따라서, 측정 신호(S_k ^Δφ(t))가 초기 단계(Pa)의 측정 신호(S_k ^φ1(t))에서 특성화 단계(Pb)의 측정 신호(S_k ^φ2(t))까지 서서히 통과한다. 그 후, 측정 바이어스는 S_k ^b,φ2와 S_k ^b,φ1 사이의 차이에 대응하는 ΔS_k ^b,Δφ 정도의 크기를 갖는다. 단지 관심 화합물들을 특성화하기 위해서는, 따라서, 측정 신호(S_k ^Δφ(t))에서 측정 바이어스(ΔS_k ^b,Δφ)를 감소시키거나 또는 심지어 제거할 수 있는 것이 필요하다.

도 2c는 특성화 단계의 과정에서 측정 챔버(21) 내 상대 습도의 변화(Δφ)와 연관된 측정 바이어스(ΔS_k ^b,Δφ)를 보정하는데 적합한 일 실시형태에 따른 전자 코(1)의 개략 및 부분도이다.

전자 코(1)는 여기서, 측정 챔버(21)에 도입된 가스 샘플에 함유된 관심 화합물들(예를 들어, 특히, 냄새가 나는 분자들, 휘발성 유기 화합물들)을 특성화 가능하게 하는 광전자 시스템이다. 이들 도면들에 나타낸 전자 코(1)는 여기서 SPR 기술에 기초하며, 이 예에서, 본 발명이 이러한 구성에 제한되지 않지만 통상의 기술자들에게 공지된 Kretschmann 구성의 특징들을 갖는다. 그러나, 위에서 언급한 바와 같이, 예컨대, 수용체들이 장착된 적어도 하나의 감응 부위를 갖도록 기능화된 MEMS 또는 NEMS 마이크로 공진기의 공진 주파수의 측정들과 같은, 다른 측정 기법들이 사용될 수도 있다.

전자 코(1)는 서로 별개이고 분석될 가스 샘플을 수용하도록 의도된 측정 챔버(21)에 위치된 복수의 감응 부위들(23_k)을 포함하며, 이들 감응 부위들은 각각 연구될 관심 화합물들과 상호작용할 수 있는 수용체들로부터 형성된다(도 1b 참조). 감응 부위들(23_k)은 이들이 분석될 관심 화합물들에 대한 화학적 또는 물리적 친화도의 측면에서 상이한 수용체들을 포함하고 따라서 감응 부위(23_k)마다 상이한 상호작용 정보를 전달하도록 의도된다는 점에서 서로 별개이다. 감응 부위들(23_k)은 측정 캐리어(22)의 별개의 영역들이며, 서로 인접하거나 또는 이격될 수도 있다. 전자 코(1)는 예를 들어, 임의의 측정 드리프트를 검출하고/하거나 결함 감응 부위의 식별을 가능하게 할 목적으로, 복수의 동일한 감응 부위들(23_k)을 더 포함할 수도 있다.

전자 코(1)는 여기서는, 해당 감응 부위(23_k)에 대해 획득된 측정 광 신호의 강도의 실시간 측정을 통해서, 각각의 감응 부위(23_k)에 대해, 수용체들과의 관심 화합물들의 상호작용들을 정량화 가능하게 하는 측정 디바이스(20), 여기서는 SPR 이미징 디바이스를 포함하며, 이러한 광 신호는 광원(24)에 의해 방출된 여기 광 신호의 부분, 여기서는 반사된 부분이다. 광 센서(25)에 의해 검출된 측정 광 신호의 강도는 특히 수용체들과의 관심 화합물들의 흡착/탈착 상호작용들과 직접 상관된다. NEMS 또는 MEMS 마이크로 공진기의 공진 주파수를 측정하는 기법들의 경우, 측정 신호는 마이크로빔 또는 기타 등등의 진동을 나타내는 전기 신호일 수도 있다.

SPR 이미징에 의한 측정의 상황에서, 측정 디바이스(20)는 감응 부위들(23_k) 모두로부터 측정 광 신호를 실시간으로 획득하는데 적합하다. 따라서, 여기 광 신호에 응답하여 감응 부위들(23_k)로부터 발해진 측정 광 신호들이 동일한 광 센서(25)에 의해 획득된 이미지의 형태로, 함께 그리고 실시간으로, 검출된다.

따라서, 측정 디바이스(20)는 여기 광 신호로서 지칭되는 광 신호를 감응 부위들(23_k)의 방향으로 전송하고 측정 캐리어(22) 상에 표면 플라즈몬들을 발생시키는데 적합한 광원(24)을 포함한다. 광원(24)은 발광 다이오드로 형성될 수도 있으며, 이의 방출 스펙트럼은 중앙 파장(λ_c)를 중심으로 하는 방출 피크를 갖는다. 다양한 광학 엘리먼트들(렌즈들, 편광기, 등)이 광원(24)과 측정 캐리어(22) 사이에 배치될 수도 있다.

측정 디바이스(20)는 광 센서(25), 여기서는 이미지 센서, 즉 여기 광 신호에 응답하여 감응 부위들로부터 발해진 광 신호의 이미지를 수집하거나 또는 검출하는데 적합한 매트릭스-어레이 광 센서를 더 포함한다. 이미지 센서(25)는 예를 들어, 매트릭스-어레이 광검출기, CMOS 또는 CCD 센서이다. 따라서, 이는 바람직하게는, 복수의 픽셀들이 주어진 감응 부위(23_k)로부터 발해진 측정 광 신호를 획득하도록 하는 공간 해상도를 갖는 픽셀들의 매트릭스-어레이를 포함한다.

프로세싱 유닛(30)은 특성화 방법의 상황에서 아래에서 설명되는 프로세싱 동작들을 구현 가능하게 한다. 이는 적어도 하나의 마이크로프로세서 및 적어도 하나의 메모리(31)를 포함할 수도 있다. 이는 측정 디바이스(20)에, 더 정확하게는 이미지 센서(25)에 접속된다. 이는 데이터 저장 매체 상에 저장된 명령들을 실행할 수 있는 프로그래밍가능 프로세서를 포함한다. 이는 특성화 방법을 구현하는데 필요한 명령들을 포함하는 적어도 하나의 메모리(31)를 더 포함한다. 메모리(31)는 또한 각각의 측정 시간에서 계산된 정보를 저장하는데 적합하다.

아래에서 설명되는 바와 같이, 프로세싱 유닛(30)은 특히 현재의 시간(t_i)에서 감응 부위(23_k)와 연관된 측정 신호(S_k(t_i))를 결정하기 위해, 주어진 샘플링 주파수(f_e)에서 측정 기간(Δt)에서 획득된 기본 이미지들이라 하는 복수의 이미지들을 저장 및 프로세싱하는데 적합하다. 바람직하게는, 측정 신호(S_k(t_i))는 측정 시간(t_i)에서, 이미지 센서(25)에 의해 감응 부위(23_k)와 연관된 픽셀들을 통해서 반사 및 검출된 광 신호의 강도의 평균에 대응한다. 픽셀들을 통해서 검출된 광 강도의 평균은 아래에서 자세하게 설명된 바와 같이 감응 부위(23_k)의 하나 이상의 이미지들에 대해 계산될 수도 있다.

유체 공급 디바이스(10)는 측정 챔버(21)에, 초기 단계(Pa) 동안 단독(즉, 관심 화합물들을 함유하지 않는) 기준 가스를, 그리고 특성화 단계(Pb)에서 캐리어 가스 및 관심 화합물들로 구성된 가스 샘플을 공급하는데 적합하다. 가스 샘플은 본질적으로 관심 화합물들을 함유한다는 점에서 기준 가스와 상이하다. 하나 이상의 추가적인 가스들이 존재할 수도 있지만, 이들은 무취이며, 따라서 이들은 실질적으로 전자 코(1)의 부분 상에서 반응을 일으키지 않는다. 가스 샘플에 존재하는 추가적인 가스의 일 예는 기상 희석제일 수도 있다. 도 1c를 참조하여 설명된 바와 같이, 관심 화합물들은 저장소(12)에 함유된 액체 희석제에 저장될 수도 있다. 증기상의 희석제 및 관심 화합물들이 가스 샘플을 형성하기 위해 캐리어 가스(예컨대, 습윤 공기)에 첨가된다. 기준 가스 및 가스 샘플은 서로, 여기서는 또한 이들의 상대-습도 값에서 상이하다.

이를 위해서, 유체 공급 디바이스(10)는 기준 가스의 소스(11), 및 관심 화합물들의 저장소(12)를 포함한다. 여기서, 저장소(12)는 관심 화합물들이 위치된 액체 희석제를 함유한다. 유체 공급 디바이스(10)는 또한 소스(11)의 하류에 위치된 밸브(13), 및 소스(11) 및 저장소(12)를 측정 챔버(21)와 연통하는 유체 덕트에 연결하는 밸브(14)를 포함한다. 따라서, 이는 측정 챔버(21)에, 초기 단계(Pa) 및 분리 단계(Pc)에서 기준 가스(예컨대, 상대 습도(φ1)를 가진 습윤 공기)를, 그리고 특성화 단계(Pb)에서 가스 샘플(예컨대, 상대 습도(φ2)를 가진 습윤 공기, 관심 화합물들, 및 잠재적으로 기상 희석제)를 공급 가능하게 한다. 이는 측정 챔버(21) 내 관심 화합물들의 농도가 시간에 걸쳐 일정하게 유지되는 것을 보장하도록 구성될 수도 있다. 더욱이, 전자 코(1)는 측정 챔버(21) 내 상대 습도를 측정할 수 있는 습도 센서(26)를 더 포함한다. 이 센서(26)는 가스의 상대 습도를 직접 측정할 수도 있거나, 또는 심지어 문제의 가스의 상대 습도가 추론될 수도 있는 임의의 다른 물리적 파라미터를 측정할 수도 있다. 습도 센서(26)는 측정 챔버(21), 또는 이의 (예시된 바와 같이) 상류 또는 하류에 배치될 수도 있다. 이는 초기 단계(Pa)와 특성화 단계(Pb) 사이의 상대-습도 차이를 계산하는데 추가로 적합할 수도 있는 프로세싱 유닛(30)에 접속된다.

도 3은 0이 아닌 상대-습도 차이(Δφ)와 연관된 측정 바이어스(ΔS_k ^b,Δφ)가 감소되거나 또는 심지어 제거되는 제1 실시형태에 따른 관심 화합물들을 특성화하는 방법의 플로우차트를 예시하며, 측정 챔버(21) 내 상대-습도 차이(Δφ)는 초기 단계(Pa)에서의 값 φ1과, φ1과 상이한, 특성화 단계(Pb)에서의 값 φ2 사이에서 정의된다. 이 실시형태에서, 유용한 신호(Su_k(t))는 상대 습도(φ2)에 대한 기준 가스와 연관된 기준선(

)의 추정치에 기초하여 보정되며, 이 추정치는 보정 함수(h_k)를 이용하여 획득된다.

예비 교정 단계 10에서, 각각의 감응 부위(23_k)와 연관된 보정 함수(h_k)가 결정된다. 이 보정 함수(h_k)는 상대 습도(φ)의 함수로서 초기 단계(Pa)에서 도입된 기준 가스와 연관된 측정 신호를 나타내는 파라미터의 변화를 표현한다. 좀더 정확하게는, 대표적인 파라미터는 여기서, 기준 가스가 측정 챔버(21)에 존재할 때 측정 신호의 기준선이다. 여기서,

는 측정 신호(

)의 추정된 기준선을 나타내며, 추정된 기준선은 교정 단계에서 결정된다. 좀더 정확하게는, 물결표 기호는 측정 신호 및 그 기준선이 보정 함수와 연관될 때 문자 S 상에 배치된다. 보정 함수는 특히, 다항식 또는 로그일 수도 있는 연속 함수이다. 이는 아래에서 상세하게 설명되는 바와 같이 교정 단계 10에서 파라미터화된다.

제1 단계 110에서, 전자 코(1)의 측정 챔버(21)로의 유체의 주입 단계가 수행된다. 이 단계는 기준 가스(여기서, 관심 화합물들이 없는 캐리어 가스)를 주입하는 제1, 초기 단계(Pa), 가스 샘플(관심 화합물들을 가진 캐리어 가스)이 주입되는 제2, 특성화 단계(Pb), 그리고 이후 제3, 분리 단계(Pc)를 포함한다. 기준 가스 및 가스 샘플은 기준 가스의 경우 φ1 및 가스 샘플의 경우 φ2로 표시된, 상이한 상대 습도들을 갖는다.

단계 120에서, 1 내지 N 범위의 각각의 감응 부위(23_k)에 대해, 현재의 시간(t_i)에서, 해당 감응 부위(23_k)의 반사율(%R_k(t_i))을 나타내는, 따라서, 또한 도입된 기준 가스, 따라서 가스 샘플의 측정 챔버(21) 내 존재에 대한 전자 코(1)의 응답을 나타내는, 측정 신호(S_k(t_i))가 결정된다.

이를 위해서, 주입 단계 110에서, N개의 감응 부위들(23_k)의 기본 이미지들(Ie_m)이라고 하는 복수의 이미지들이 획득된다. 좀더 정확하게는, 감응 부위들(23_k)은 표면 플라즈몬들을 발생시킬 수 있는 여기 광 신호로 조명되며, 여기 광 신호의 반사된 부분이 검출된다. 이미지 센서(25)는 획득된 이미지들을 저장하는 프로세싱 유닛(30)에 접속된다.

이미지 센서(25)는 샘플링 주파수(f_e)에서, 2개의 연속적인 측정 시간들(t_i-1 및 t_i)을 분리하는 기간(Δt)에 걸쳐, N개의 별개의 감응 부위들의 매트릭스-어레이의, 기본 이미지들이라 하는 복수의 이미지들(Ie_m)을 획득하며, m은 기본 이미지(Ie)의 획득 랭크이다. 샘플링 주파수(f_e)는 초당 10개의 이미지들일 수도 있으며, 획득 기간(Δt)은 몇 초, 예를 들어, 4 s일 수도 있다.

각각의 기본 이미지(Ie_m)에 대해, 프로세싱 유닛은 주어진 감응 부위(23_k)와 연관된 각각의 픽셀 i, j에 의해 획득된 광 강도((I_k(i,j))_m)의 평균을 취함으로써 기본 광학-강도 값((I_k)_m)을 결정하고, 획득 기간(Δt)에 걸쳐 이의 평균 값(

)을 계산한다. 따라서, 이 평균 값(

)은 감응 부위(23_k)와 연관된, 현재의 시간(t_i)에서의, 측정 신호(S_k(t_i))에 대응한다.

측정 신호들(S_k(t_i))을 획득 및 결정하는 이 단계 120은 유체 주입 단계 110에서 실행되며, 다수의 연속적인 측정 시간들(t_i) 동안 반복된다. 각각의 반복 i는 또한 현재의 시간이라 하는 하나의 측정 시간(t_i)와 연관된다.

단계 130에서, 상대 습도가 단계들 Pa 및 Pb에서 측정 챔버(21) 내에서 측정된다. 이를 위해서, 습도 센서(26)는 단계들 Pa 및 Pb에서 상대 습도(φ)를 측정하고 측정 값들을 프로세싱 유닛(30)으로 송신한다. 상대 습도(φ2)(단계 Pb)는 여기서 값 φ1(단계 Pa)과 상이하다. 상대-습도 값들(φ1 및 φ2)은 각각 해당 단계에 걸친 또는 결정된 기간에 걸친 상대 습도의 평균 값일 수도 있다. 상대 습도(φ1)은 바람직하게는 시간 t_c에 바로 선행하는 기간, 따라서 특성화 단계(Pb)에 걸쳐 계산된 평균 값이다. 상대 습도(φ2)는 바람직하게는 정상-상태 체제(Pb.2)에 위치된 기간에 걸쳐, 예를 들어, 시간 t_d에 바로 선행하는 기간, 따라서 분리 단계(Pc) 동안 계산된 평균 값이다.

단계 140에서, 기준선이 상대 습도(φ2)에 대한 기준 가스와 연관된 측정 신호를 나타내는

로 결정된다. 이 기준선(

)은 보정 함수(h_k)를 이용하여 그리고 측정 값 φ2를 이용하여 계산된다. 다시 말해서:

= h_k(φ2)이다.

단계 150에서, 가스 샘플과 연관되는, 즉 단계 Pb에 속하는 t_i(즉, t_i∈Pb)에 대한 측정 신호(S_k(t_i))가 결정된 기준선(

)을 감산하여 보정된다. 따라서, 유용한 신호(Su_k(t_i∈Pb))가 획득된다. 따라서, 이 실시형태의 상황에서, 가스 샘플과 연관된, 따라서 관심 화합물들을 함유하지만 상대 습도의 변화를 겪은, 유용한 신호가 단계 Pb에서의 그의 측정 신호(S_k(t_i∈Pb))를 보정 함수(h_k)를 이용하여 추정된 기준선(

)으로 보정함으로써, 그리고, 이로부터 그 자신의 기준선(S_k ^b)을 감산하지 않음으로써, 계산된다. 구체적으로 설명하면, 이 값 S_k ^b는 단계 Pa 동안 기준 가스의 상대 습도(φ1)와 연관되며, 반면 가스 샘플의 측정 신호는 차이(Δφ)와 연관된 측정 바이어스에 의해 영향을 받는다. 따라서, 측정 신호(S_k(t_i∈Pb))로부터 기준선(S_k ^b)을 감산하면 측정 바이어스(ΔS_k ^b,Δφ)를 고려할 수 없게 된다. 이에 반해, 이로부터 보정 함수(h_k)를 이용하여 추정된 기준선

을 감산하면 상대-습도 차이(Δφ)를 고려할 수 있게 된다.

단계 160에서, 관심 화합물들이 보정된 유용한 신호들(Su_k(t_i∈Pb))에 기초하여 특성화된다. 평형, 즉, 정상-상태, 값이 감응 부위들(23_k)의 각각에 대해 이들 신호들로부터 추출되어, 목표 화합물들의 시그너쳐를 형성하는 (특히, 히스토그램 또는 레이더 차트의 형태를 취하는) 표현을 제공한다.

따라서, 이 실시형태에 따른 특성화 방법은 단계 Pa와 단계 Pb 사이에서 0이 아닌 상대 습도의 변화(Δφ)와 연관된 측정 바이어스(ΔS_k ^b,Δφ)를 제한하거나 또는 심지어 제거함으로써, 관심 화합물들의 특성화의 품질을 향상시킬 수 있게 된다. 따라서, 관심 화합물들을 특성화 가능하게 하는 유용한 신호(Su_k(t_i∈Pb))가 가스 샘플과 연관된 측정 신호(S_k(t_i∈Pb))를 기준 가스 및 상대 습도(φ2)와 연관된 기준선(

)으로 보정함으로써 계산된다. 이는 기준 가스가 상대 습도(φ2)에 대해 가질 기준선(

)을 추정한 후, 단계 120에서 검출된 측정 신호(S_k(t_i))로부터 이 값을 감산하는 것과 같다. 관심 화합물들의 특성화가, 관심 화합물들에 단독으로 관련되고 측정 챔버(21) 내 그의 상대 습도의 변화를 일으킨 가스에 관련되지 않거나 단지 약간만 관련되는 한, 더 정확하고 정밀해진다.

유리하게는 단계들 151 내지 154가 실행될 수도 있다. 이들은 관심 화합물들 및 동작 조건들이 동일하더라도 전자 코(1)가 센서 드리프트, 즉 전자 코(1)에 의해 출력되는 측정 신호의 변화를 나타내는 경우에 관심 화합물들의 특성화의 품질을 추가로 향상시킬 수 있게 된다. 이 센서 드리프트는 교정 단계 10과 특성화 단계 100 사이에서 발생할 수도 있다.

단계 151에서, 상대 습도(φ1)에 대한 기준 가스와 연관된 측정 신호를 나타내는 기준선(

)이 결정된다. 이 기준선(

)은 보정 함수(h_k)를 이용하여 그리고 측정 값 φ1을 이용하여 계산된다. 다시 말해서,

= h_k(φ1)이다.

단계 152에서, 기준 가스와 연관된, 즉 단계 Pa에 속하는 t_i에 대한, 측정 신호(S_k(t_i))가 결정된 기준선(

)을 감산함으로써 보정된다. 따라서, Su_k(t_i∈Pa) = S_k(t_i) -

와 같은 유용한 신호(Su_k(t_i∈Pa))가 획득된다. 센서 드리프트로 인해, 유용한 신호(Su_k(t_i∈Pa))는 원래대로 실질적으로 0이 아니다.

단계 153에서, 유용한 신호(Su_k(t_i∈Pa))의 기준선(Su_k ^b)가 결정된다. 이는 예를 들어, 시간 t_c 이전, 따라서 단계 Pb 이전 미리 정의된 기간에 걸쳐 이 유용한 신호의 평균 값의 문제이다.

단계 154에서, 제2 가스 샘플과 연관된 유용한 신호(Su_k(t_i∈Pb))가 결정된 기준선(Su_kb)을 이로부터 감산함으로써 보정된다. 따라서, 이 센서 드리프트가 없는 보정된 유용한 신호(Su_ck(t_i∈Pb))가 획득된다.

단계 160에서, 관심 화합물들이 보정된 유용한 신호(Suck(t_i∈Pb))를 이용하여 특성화된다. 이 센서 드리프트가 보정되는 한, 향상된 품질의 관심 화합물들의 특성화가 획득된다.

이제 교정 단계 10을 상대 습도(φ)의 함수로서 단독(즉, 목표 화합물들을 함유하지 않는) 기준 가스와 연관된 기준선(

)의 변화의 일 예를 예시하는, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한다. 이 교정 단계 10에서, 이 단계 10에서 획득된 측정 신호들을 특성화 단계 100에서 획득된 측정 신호들과 구분하기 위해, 물결표 기호가 문자 S 상에 사용된다.

단계 11에서, 기준 가스가 측정 챔버(21)로 주입된다. 따라서, 기준 가스가 단독 캐리어 가스로부터 형성되며 임의의 관심 화합물들을 함유하지 않는다. 이는 시간에 따라, 바람직하게는 단계적 방식으로 변하는, 0이 아닌 상대 습도(φ)를 갖는다.

단계 12에서, 1 내지 N 범위의 각각의 감응 부위(23_k)에 대해, 현재의 시간(t_i)에서, 여기서 해당 감응 부위(23_k)의 반사율(%R_k(t_i))을 나타내는, 따라서, 또한 측정 챔버(21) 내 기준 가스의 존재에 대한 전자 코(1)의 응답을 나타내는 측정 신호(

)가 결정된다. 이 단계는 단계 120과 유사하므로 다시 설명하지 않는다. 기준 가스가 임의의 관심 화합물들을 함유하지 않는 한, 측정 신호(

)는 일시적 동화 체제(Pb.1) 및 정상-상태 평형 체제(Pb.2)를 특성화하지 않는다. 따라서, 주어진 값의 상대 습도(φ)와 연관된 기준선(

)을 결정하는 것이 가능하다. 이는 바람직하게는 미리 정의된 기간에 걸친

의 평균 값의 문제이며, 여기서 φ는 바람직하게는 상수이다.

단계 13에서, 시간 경과에 따른 상대 습도(φ(t_i))가 습도 센서(26)를 이용하여 측정된다.

단계 14에서, 보정 함수(h_k)가 결정된 기준선들(

)에, 그리고 상대 습도(φ)의 측정 값들에 기초하여 결정된다. 도 4a는 상대 습도의 함수로서 기준 가스(예를 들어, 습윤 공기)와 연관된 기준선(

)의 변화를 예시하는 보정 함수(h_k)의 일 예를 예시한다. 이 예에서, 보정 함수는 여기서 다항식 회귀에 의해 파라미터화된(즉, 다항식의 차수(n) 및 계수들이 결정된) 다항 함수이다. 로그 함수들, 시그모이드 신경망들, 가우시안 혼합들, 등과 같은, 다른 유형들의 보정 함수들이 사용될 수도 있다. 더욱이, 최소 자승법과 같은, 다른 파라미터화 방법들이 사용될 수도 있다. 따라서, 교정 단계 10에 뒤이어서, 각각의 감응 부위(23_k)와 연관된 보정 함수(h_k)가 획득되며, 상기 보정 함수는 기준 가스(예를 들어, 습윤 공기)와 연관된 기준선(

)을 주어진 상대 습도(φ)에 대해 결정 가능하게 한다.

도 4b는 3개의 시그너쳐들 M1, M2 및 도 2a에 나타낸 M3을 예시한다. 시그너쳐 M1c는 시그너쳐 M1과 동일한 제2 가스 샘플, 즉 약 50%와 동일한 상대 습도(φ2)를 갖는 습윤 공기로부터 형성된 가스 샘플(따라서, 상대 습도의 변화(Δφ)가 있음)에 대응하며, 여기서, 관심 화합물들은 부탄올 분자들이다. 시그너쳐 M1은 선행 기술의 일 예에 따른 특성화 방법을 이용하여 획득되었지만, 시그너쳐 M1c는 도 3에 예시된 특성화 방법을 이용하여 획득되었다. 시그너쳐 M1c가 시그너쳐 M2 상에 중첩되며, 이는 단계 Pa와 단계 Pb 사이에서의 상대 습도의 변화(Δφ)의 부재에 대응한다는 점에 유의한다. 따라서, 이 실시형태에 따른 특성화 방법은 실제로 단계 Pa와 단계 Pb 사이에서 상대 습도의 0이 아닌 차이(Δφ)와 연관된 측정 바이어스(ΔS_k ^b,Δφ)를 감소시키거나 또는 심지어 제거할 수 있게 된다.

도 5는 단계 Pa와 단계 Pb 사이에서 0이 아닌 상대-습도 차이(Δφ)와 연관된 측정 바이어스(ΔS_k ^b,Δφ)가 감소되거나 또는 심지어 제거되는, 제2 실시형태에 따른 관심 화합물들을 특성화하는 방법의 플로우차트를 예시하며, 측정 챔버(21) 내 상대-습도 차이(Δφ)는 초기 단계(Pa)에서의 값 φ1과, φ1과 상이한, 특성화 단계(Pb)에서의 값 φ2 사이에서 정의된다. 이 방법은 유용한 신호가 특히 보정 함수(f_k)를 이용하여 획득된 기준선 차이(

)의 추정치를 이용하여 보정된다는 점에서 본질적으로 도 3에 예시된 방법과 상이하다.

교정 단계 20에서, 보정 함수(f_k)가 결정된다. 이 단계는 도 6a 내지 도 6c에 예시된다. 본 목적은 상대-습도 차이(Δφ)의 함수로서 기준선의 차이(

)의 변화를 표현하는 보정 함수(f_k)를 결정하는 것이다.

단계 21에서, 측정 챔버에의 주입의 복수의 사이클들이 실행된다. 랭크 j의 각각의 사이클은 일정하고 0이 아닌 상대 습도(φ_1,ref)의 제1 기준 가스의 제1 주입, 뒤이어서 φ_1,ref과는 상이한 일정한 상대 습도(φ_j)의 랭크 j의 제2 기준 가스의 제2 주입으로 형성된다. 다양한 사이클들의 과정에서, 상대 습도(φ_j)가 변하여, 상대-습도 차이 Δφ_j = φ_j -φ_1,ref의 복수의 값들이 획득된다.

단계 22에서, 측정 신호(

)가 획득된다. 도 6a는 시간의 함수로서 다양한 연속적인 사이클들 및 감응 부위(23_k)에 대해 2개의 주입들과 연관된 측정 신호들 사이의 차이(

)를 더 정확하게 예시한다. 보다 정확하게는, 이 예에서, 제1 주입의 측정 신호가 동일한 사이클의 제2 주입의 측정 신호로부터 감산된다. 따라서, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 차이(

)는 각각의 제1 주입 동안 0의 값 및 제2 주입들 동안 0이 아닌 값을 갖는다.

따라서, 각각의 사이클의 제1 및 제2 주입들의 기준선들 사이의 차이(

)가 결정된다. 이는 각각의 사이클의 제1 및 제2 주입들에 대한 기준선(

)을 결정하고 이들 사이의 차이를 결정하는 것을 의미한다. 기준선(

)은 바람직하게는 미리 정의된 기간에 걸친 측정 신호(

)의 평균 값이다.

단계 23에서, 각각의 사이클의 제1 주입과 제2 주입 사이의 상대-습도 차이(Δφ)가 측정된다. 도 6b는 시간의 함수로서의 상대-습도 차이(Δφ)의 변화를 예시한다. 차이(Δφ)가 각각의 제1 주입에 대해 0이라는 점, 그리고 이는 0이 아니며 하나의 제2 주입에서 다음 주입까지 시간에 걸쳐 변한다는 점에 유의한다. 따라서, 일련의 값들 (Δφ_j;

의 쌍들이 획득되며, M은 수행된 사이클 수이다.

단계 24에서, 보정 함수(f_k)가 기준선의 차이(

)에 대해 결정된 값들에, 그리고 상대-습도 차이(Δφ_j)의 측정 값들에 기초하여 결정된다. 도 6c는 2개의 감응 부위들(23₁ 및 23₂)에 대해, 상대-습도 차이(Δφ)의 함수로서 기준 가스(예를 들어, 습윤 공기)와 연관된 기준선의 차이(

)에서의 변화를 예시하는 2개의 교정 함수들(f₁, f₂₎의 일 예를 예시한다. 이 예에서, 보정 함수는 여기서는 다항식 회귀에 의해 파라미터화된(즉, 다항식의 차수(n) 및 계수들이 결정된) 다항 함수이다. 단지 도 3의 예에서와 같이, 로그 함수들, 시그모이드 신경망들, 가우시안 혼합들, 등과 같은, 다른 유형들의 교정 함수들이 사용될 수도 있다. 따라서, 교정 단계 20에 뒤이어서, 각각의 감응 부위(6_k)와 연관된 보정 함수(f_k)가 획득되며, 보정 함수는 주어진 상대-습도 차이(Δφ)에 대해 기준 가스와 연관된 기준선의 차이(

)를 결정 가능하게 한다.

다음으로, 특성화 단계 200이 실행된다. 단계 210에서, 전자 코(1)의 측정 챔버(21)로 유체를 주입하는 단계가 수행된다. 이 단계는 기준 가스(관심 화합물들이 없는 캐리어 가스)를 주입하는 제1, 초기 단계(Pa), 가스 샘플(관심 화합물들을 가진 캐리어 가스)이 주입되는 과정에서의 제2, 특성화 단계(Pb), 그리고 이후 제3, 분리 단계(Pc)를 포함한다. 기준 가스 및 가스 샘플은 기준 가스의 경우 φ1 및 가스 샘플의 경우 φ2로 표시된, 상이한 상대 습도들을 갖는다.

단계 220에서, 1 내지 N 범위의 각각의 감응 부위(23_k)에 대해, 현재의 시간(t_i)에서, 기준 가스, 따라서, 측정 챔버(21) 내 가스 샘플의 존재에 대한 전자 코(1)의 응답을 나타내는 측정 신호(S_k(t_i))가 결정된다. 이 단계는 단계 120과 유사하며 다시 자세하게 설명되지 않는다.

단계 230에서, 단계들 Pa 및 Pb에서 측정 챔버(21) 내 상대 습도가 측정된다. 이를 위해서, 습도 센서(26)는 단계들 Pa 및 Pb에서 상대 습도(φ)를 측정하고 측정 값들을 프로세싱 유닛(30)으로 송신한다. 상대 습도(φ2)(단계 Pb)는 여기서 값 φ1(단계 Pa)과 상이하다. 따라서, 프로세싱 유닛(30)이 상대-습도 차이 Δφ = φ2 - φ1을 결정한다.

단계 240에서, 기준선의 차이(

)의 추정치가 측정된 상대-습도 차이(Δφ)에 기초하여 결정된다. 도 2b에 예시된 바와 같이, 이 기준선의 차이(

)는 단계 Pa와 단계 Pb 사이에서 상대-습도 차이(Δφ)가 가스 샘플과 연관된 측정 신호에 미치는 영향에 대응한다. 이 기준선의 차이(

)는 보정 함수(f_k)를 이용하여 그리고 측정된 차이(Δφ)를 이용하여 추정된다.

다음으로, 기준 가스와 연관된 기준선(S_k ^b,φ1)이 또한 측정 신호(S_k(t_i∈Pa))에 기초하여 결정된다. 이는 바람직하게는 단계 Pa에서 미리 정의된 기간에 걸친 측정 신호(S_k(t_i∈Pa))의 평균 값의 문제이다.

단계 250에서, 가스 샘플과 연관된, 즉 단계 Pb에 속하는 t_i에 대한 측정 신호(S_k(t_i))가 측정된 상대-습도 차이(Δφ)에 대한 기준선의 차이(

)의 추정치를 감산함으로써, 그리고 단계 Pa에서 기준 가스와 연관된 기준선(S_k ^b,φ1)을 감산함으로써, 보정된다. 따라서, 유용한 신호(Su_k(t_i∈Pb))가 획득된다. 다시 말해서, Su_k(t_i∈Pb) = S_k(t_i∈Pb) - [

]이다.

따라서, 이 실시형태의 상황에서, 가스 샘플과 연관된, 즉, 관심 화합물들을 포함하지만 0이 아닌 상대 습도의 변화(Δφ)를 겪은 유용한 신호가 이로부터 한편으로는 상대-습도 차이(Δφ) 및 다른 한편으로는 기준선(S_k ^b,φ1)의 영향(

)을 감산하여 그의 측정 신호(S_k(t_i∈Pb))를 보정함으로써 계산된다. 따라서, 이 실시형태는 상대-습도 차이(Δφ)와 연관된 측정 바이어스(ΔS_k ^b,Δφ)를 제거 가능하게 하며, 또한 임의의 센서 드리프트를 제거 가능하게 한다.

단계 260에서, 관심 화합물들이 유용한 신호들(Su_k(t_i∈Pb))에 기초하여 특성화된다. 평형, 즉 정상-상태, 값이 목표 화합물들의 시그너쳐를 형성하는, 히스토그램, 레이더 차트, 등의 형태의 표현을 제공하기 위해, 이들 신호들로부터 추출된다.

따라서, 이 실시형태에 따른 특성화 방법은 또한 단계 Pa와 단계 Pb 사이에서 0이 아닌 상대-습도 차이(Δφ)와 연관된 측정 바이어스(ΔS_k ^b,Δφ)를 제한하거나 또는 심지어 제거함으로써, 뿐만 아니라, 교정 단계 20과 특성화 단계 200 사이에서 임의의 센서 드리프트를 제한하거나 또는 심지어 제거함으로써, 관심 화합물들의 특성화의 품질을 향상시키는 것을 가능하게 한다. 따라서, 관심 화합물들의 특성화가, 단지 관심 화합물들과 관련되고 그 상대 습도의 변화를 경험한 캐리어 가스와 관련되지 않거나 단지 약간 관련되는 한, 더 정확하고 정밀해진다.

그러나, 전자 코(1)는 또한 프로세싱 유닛(30)의 메모리(31)에 저장된 미리 결정된 보정 함수(f_k 또는 h_k)가 측정 챔버(21)에 존재하는 가스와 연관된 측정 디바이스(20)의 응답을 더 이상 나타내지 않을 수도 있다는 점에서, 다른 유형의 센서 드리프트를 겪을 수도 있다. 따라서, 전자 코(1)를 재교정하는 것이 권장된다. 여기서, 전자 코(1)는 새로운 보정 함수(f_k 또는 h_k)를 결정할 수 있다, 즉, 여기서는, 작업장으로의 복귀 또는 도 2c의 시스템과 연관된 전자 코에 의한 새로운 특성화를 요함이 없이, 이 보정 함수를 재파라미터화할 수 있다. 이 재교정 단계 300, 400는 소위 온-라인 재교정 단계이며, 따라서 2개의 특성화 단계들 100, 200 사이에서 실행될 수도 있다.

도 7a는 재교정 단계 300을 수행하도록 구성된 일 실시형태에 따른 전자 코(1)의 개략 및 부분도이다. 여기서, 전자 코(1)는 도 2c에 예시된 것과 유사하며, 특히, 유체 재교정 디바이스(40)를 포함한다는 점에서, 그리고 프로세싱 유닛(30)이 재교정 단계 40을 실행하도록 구성된다는 점에서, 이와 상이하다.

전자 코(1)는 바람직하게는 측정 챔버(21)를 한편으로는 목표 화합물들을 공급하는 유체 디바이스(10)에, 그리고 다른 한편으로는 유체 재교정 디바이스(40)에 접속 가능하게 하고 그리고 시간에 걸쳐 다양한 상대-습도 값들을 갖는 하나 이상의 기준 가스들을 전달하는 3-방향 밸브(2)를 포함한다.

이 예에서, 유체 재교정 디바이스(40)는 상이한 상대 습도들(φ1, φ2 및 φ3)을 가진 기준 가스들의 적어도 3개의 소스들(41)(여기서는, 411, 412, 413)을 포함한다. 바람직하게는 이들 3개의 상대-습도 값들은 최대 20% 이상 정도만큼 상이할 수도 있으며, 적어도 5%만큼 서로에 대해 상이할 수도 있다. 위와 같이, 기준 가스들에는 목표 화합물들이 없다. 물론, 일반적으로, 공급 디바이스는 더 많은 개수의 소스들(41)을 포함할 수도 있다. 각각의 소스(41)는 여기서는 하나의 밸브(42)와 연관된다.

도 7b는 도 3에 예시된 교정 단계 10을 참조하여 설명된 원리와 유사한 원리에 기초하는 재교정 단계 300을 포함하는, 전자 코의 사용의 방법의 일 예이다.

이는 목표 화합물들을 특성화하는 적어도 하나의 단계 100을 포함한다. 이 단계는 도 3을 참조하여 설명된 단계와 동일하다. 여기서, 특성화 단계 100은 보정 파라미터, 여기서는, 상대 습도(φ2)에 대한 기준 가스와 연관된 측정 신호를 나타내는 기준선(

)에 기초하여 유용한 신호(Su_k)를 보정하는 단계들(140, 150)을 포함한다. 이 보정 파라미터는 교정 단계 10에서 결정된, 여기서 h_k ^ref0로 표시된, 보정 함수를 이용하여 결정된다. 이 교정 단계 10은 전자 코(1)가 실제로 시운전되기 전에 작업장에서 실행되었을 수도 있다.

아마도 센서 드리프트가 식별되었기 때문에, 이제 전자 코를 재교정하는 것, 즉 여기서 보정 함수를 재결정하는 것이 바람직하며, 이후 이러한 새로운 보정은 h_k ^ref1로 표시된다. 이는 보정 함수를 파라미터화하는 다양한 계수들을 업데이트하는 것을 포함한다.

이를 위해서, 재교정 단계 300은 측정 챔버로의 제1 기준 가스, 여기서는, 상대 습도(φ1)을 가지며 소스(41₁)로부터 인출된 기준 가스의 주입의 단계 311을 포함한다. 따라서, 밸브(2)는 유체 공급 디바이스(10)로부터의 흐름을 차단하고 유체 재교정 디바이스(40)로부터의 흐름을 허용하도록 제조된다. 소스(41₁)의 출력에 연결된 밸브(42₁)는 개방되지만 밸브들(42₂ 및 42₃)은 폐쇄된 상태로 유지된다.

단계 312에서, 측정 디바이스(20)는 주입 단계 311의 과정에서 측정 신호(

)를 획득한 후, 프로세싱 유닛(30)은 메모리(31)에 저장된 연관된 기준선(

)을 결정한다.

단계 313에서, 주입 단계 311의 과정에서, 상대 습도(φ₁)이 습도 센서(26)를 이용하여 시간에 따라 측정된다. 저장소(41₁)에 존재하는 기준 가스의 상대-습도 값이 이미 알려져 있는 것으로 간주될 수도 있으면, 그리고 측정 챔버(21) 내 상대-습도 값이 저장소(41₁) 내 기지의 상대-습도 값과 동일한 것으로 간주될 수도 있으면, 이 단계는 선택적이다. 이 상대-습도 값(φ1)은 프로세싱 유닛(30)의 메모리(31)에 저장된다.

단계들 311, 312 및 313은 소스들(41)에 저장된 다양한 기준 가스들에 대해 m=1-3 으로(즉, 1에서 3까지 증분됨) 반복된다. 따라서, 여기서 메모리는 값들

의 3개의 쌍들을 포함한다.

단계 314에서, 프로세싱 유닛(30)은 예를 들어, 회귀, 최소 자승에 의해, 특히, 값들

의 쌍들에 기초하여, 새로운 보정 함수(h_k ^ref1)을 결정한다. 새로운 보정 함수(h_k ^ref1)이 메모리에 저장되며, 이전 함수(h_k ^ref0)를 대체한다.

따라서, 전자 코(1)는 재교정 단계 300을 실행할 수도 있으며, 따라서 보정 함수와 연관된 센서 드리프트의 문제를 해결 가능하게 한다. 더욱이, 재교정이 온-라인으로 실행된다는 사실은 긴 시간 기간에 걸친 전자 코(1)의 신뢰성을 향상 가능하게 하며, 재교정을 위해 전자 코를 작업장에 반환할 필요성을 회피한다.

따라서, 본 사용의 방법은 목표 화합물들을 특성화하는 적어도 하나의 다음 단계 100을 포함할 수도 있으며, 이 단계는 재교정 단계 300 이후에 실행된다. 이 단계 100은 도 3을 참조하여 설명된 것과 동일하거나 또는 도 5를 참조하여 설명된 것과 동일할 수도 있다. 여기서, 다음 특성화 단계 100은 보정 파라미터에 기초하여 유용한 신호(Su_k)를 보정하는 단계들 140, 150을 포함한다. 이 보정 파라미터는 이전 보정 함수(h_k ^ref0)를 더 이상 이용하지 않고, 재교정 단계 300에서 결정된, 여기서 h_k ^ref1로 표시된, 업데이트된 보정 함수를 이용하여 결정된다.

더욱이, 소스들(41)은 다양한 상대 습도들의 기준 가스들로 미리 채워진 저장소들일 수도 있거나, 또는, 변형으로서, 전자 코(1) 자체에 의해 채워질 수도 있다. 따라서, 저장소들(41)은 상대-습도 센서(미도시)에 연결된 유체 덕트에 의해 외부 환경에 연결될 수도 있다. 저장소들(41)은 초기에 비어 있으며, 이 습윤 공기의 상대 습도가 변함에 따라 습윤 외부 공기를 사용하여 차례로 채워진다. 따라서, 하루 과정동안, 또는 계절 과정에 따라, 외부 공기의 상대 습도가, 예를 들어, 15% 내지 50% 범위(예컨대, 겨울 및 여름), 또는 30% 내지 70% 범위(예컨대, 봄 및 가을)로 변한다. 따라서, 전자 코(1)는 상대-습도 센서를 이용하여 외부 공기의 상대 습도를 정기적으로 측정하며, 습윤 공기가 미리 정의된 값 φ_m을 가질 때, 전자 코는 다양한 저장소들(41)이 다양한 상대 습도들(φ_m)의 습윤 공기로 채워질 때까지 저장소(41_m)를 채운다.

도 7c는 유체 재교정 디바이스(40)에서 본질적으로 도 7a에 예시된 것과는 상이한 하나의 변형 실시형태에 따른 전자 코(1)의 하나의 부분의 개략도이다.

이 예에서, 유체 재교정 디바이스(40)는 기준 가스를 복수의 별개의 저장소들로부터가 아닌, 친수성 용액의 저장소(43)과 연관된 단일 저장소(41)로부터 측정 챔버(21)에 공급하도록 구성된다. 또 다시, 기준 가스는 임의의 목표 화합물들을 함유하지 않는다.

저장소(41)는 0이 아닌 상대 습도(φ_init)를 갖는 기준 가스를 함유한다. 이는 친수성 액체 용액, 예를 들어, 질산 에스테르를 함유하는 저장소(43)의 헤드스페이스에 연결된다. 따라서, 헤드스페이스는 밸브(2)에, 여기서는, 밸브(42)에 의해 연결된다.

따라서, 재교정 단계 300에서, 기준 가스가 친수성 용액의 저장소(43)를 통과한 후, 측정 챔버(21)로 도입된다. 초기에, 이는 측정 챔버(21)에서, 상대 습도(φ_init)를 가지며, 이후, 친수성 용액이 물 분자들을 흡착함에 따라, 기준 가스의 상대 습도가 감소하여, 저장소(43)의 헤드스페이스에서 열역학적 평형에 도달할 때 후속하여 최종 값(φ_f)에 도달하기 전에, φ_init(수분 고갈)보다 낮은 중간 값(φ_int)으로 전달된다. 따라서, 단계 314에서, 프로세싱 유닛(30)은 값들

의 적어도 3개의 쌍들을 획득하여 새로운 보정 함수(h_k ^ref1)를 결정 가능하게 하다.

여기서, 상대 습도(φ_init)의 기준 가스의 저장소(41)는 작업장에서 채워질 수도 있거나, 또는 변형으로서, 전자 코(1)에 의해 외부 환경으로부터 습윤 공기로 채워질 수도 있다. 이를 위해서, 위에서 설명한 바와 같이, 저장소(41)는 상대-습도 센서(미도시)가 장착된 유체 덕트에 의해 외부 환경에 연결된다. 외부 공기가 φ_init와 실질적으로 동일한 상대 습도를 가질 때, 전자 코(1)가 저장소(41)를 채운다.

도 8a는 재교정 단계 400를 수행하도록 구성된 다른 실시형태에 따른 전자 코(1)의 개략 및 부분도이다. 여기서, 전자 코(1)는 도 7a에 예시된 것과 유사하며, 특히 유체 재교정 디바이스(40)에서 그와 상이하다.

이 예에서, 유체 재교정 디바이스(40)는 기준 가스의 3개의 소스들(41), 상대 습도(φ_1,ref)를 가진 기준 가스의 소스(41_1,ref), 및 상대 습도들(φ₂ 및 φ₃)을 가진 소스들(41₂ 및 41₃)을 포함한다. 바람직하게는, 이 값들 φ₂ 및 φ₃은 φ_1,ref와 상이하며, 바람직하게는 적어도 5% 만큼 서로 상이하다. 물론, 유체 재교정 디바이스(40)는 더 많은 개수의 저장소들을 포함할 수도 있다. 위와 같이, 기준 가스들에는 목표 화합물들이 없다.

도 8b는 도 5에 예시된 교정 단계 20을 참조하여 설명된 것과 유사한 원리에 기초하는 재교정 단계 400을 포함하는, 전자 코의 사용의 방법의 일 예이다.

이는 목표 화합물들을 특성화하는 적어도 하나의 단계 200을 포함한다. 이 단계는 도 5를 참조하여 설명된 것과 동일하다. 여기서, 특성화 단계 200은 보정 파라미터(

)에 기초하여 유용한 신호(Su_k)를 보정하는 단계(240, 250)를 포함한다. 이 보정 파라미터는 교정 단계 20에서 결정된, 여기서 f_k ^ref0로 표시된, 보정 함수를 이용하여 결정된다. 이 교정 단계 20은 전자 코(1)가 실제로 시운전되기 전에 작업장에서 실행되었을 수도 있다.

아마도 센서 드리프트가 식별되었기 때문에, 이제 전자 코를 재교정하는 것, 즉, 여기서는, 보정 함수를 재결정하는 것이 바람직하며, 이후 이 새로운 보정은 f_k ^ref1로 표시된다. 본 목적은 상대-습도 차이(Δφ)의 함수로서 기준선의 차이(

)의 변화를 표현하는 새로운 보정 함수(f_k)를 결정하는 것이다. 이는 보정 함수를 파라미터화하는 다양한 계수들을 업데이트하는 것을 포함한다.

단계 411에서, 측정 챔버(21)로의 기준 가스의 주입의 복수의 사이클들이 실행된다. 기준 가스들은 임의의 관심 화합물들을 함유하지 않는다. 각각의 사이클은 하나의 상대-습도 차이 값 Δφ_j = φ_j - φ_1,ref와 연관된다. 이를 위해서, 각각의 주입 사이클은 상대 습도(φ_1,ref)의 제1 기준 가스의 제1 주입, 뒤이어서, φ_1,ref와 상이한 상대 습도(φ_j)의 제2 기준 가스의 제2 주입으로 형성되며, 여기서, j = 2,3…이다.

다양한 사이클들의 과정에서, 상대 습도(φ_j)가 변하여, 단계 413에서, 상대-습도 차이 Δφ_j = φ_j -φref의 복수의 값들이 획득된다. 이 값들이 프로세싱 유닛(30)으로 송신되고 메모리(31)에 저장된다.

단계 412에서, 다양한 주입 사이클들에서 측정 신호(

)가 획득된다. 따라서, 사이클 j=2에서, φ_1,ref의 기준 가스와 연관된 측정 신호(

)가 획득된 후, φ₂의 기준 가스와 연관된 측정 신호(

)가 획득된다. 따라서, 프로세싱 유닛은 φ_1,ref의 기준 가스와 연관된 기준선(

)을 결정한 후, φ₂의 기준 가스와 연관된 기준선(

)을 결정한다. 이는 이후 이들 기준선들 사이의 차이(

)를 결정한다. 따라서, 상대-습도 차이는 Δφ₂이다.

단계들 411, 412 및 413은 다양한 기준 가스들에 대해 여기서는, j=2,3 (2 사이클들)으로 반복된다. 따라서, 여기서 메모리는 값들

의 2개의 쌍들을 포함한다.

단계 414에서, 프로세싱 유닛은 예를 들어, 회귀, 최소 자승에 의해, 특히, 값들

의 쌍들에 기초하여, 새로운 보정 함수(f_k ^ref1)을 결정한다. 새로운 보정 함수(f_k ^ref1)이 메모리(31)에 저장되며, 이전 함수(f_k ^ref0)을 대체한다.

따라서, 전자 코(1)는 재교정 단계 400을 실행할 수 있으며, 따라서 보정 함수와 연관된 센서 드리프트의 문제를 해결 가능하게 한다. 게다가, 재교정이 온-라인으로 실행된다는 사실은 긴 시간 기간에 걸친 전자 코의 신뢰성을 향상 가능하게 하며, 재교정을 위해 전자 코를 작업장에 반환할 필요성을 회피한다. 따라서, 본 사용의 방법은 새로운 보정 함수(f_k ^ref1)를 이용할 새로운 특성화 단계 200을 포함할 수도 있다.

특정의 실시형태들이 방금 설명되었다. 다양한 변경들 및 변형들은 통상의 기술자에게 자명할 것이다.

Claims (9)

1. 측정 챔버(21)에 도입된 가스 샘플에 존재하는 목표 화합물들을 특성화하는데 적합한 전자 코(1)를 재교정하는 방법으로서,
   상기 측정 챔버는 상기 목표 화합물들이 흡착/탈착을 통해서 상호작용할 수 있는 수용체들을 갖는 적어도 하나의 감응 부위(23_k)를 포함하며, 상기 전자 코(1)는 상대 습도의 함수로서 기준 가스와 연관된 상기 측정 신호를 나타내는 파라미터의 변화를 표현하는 제1 보정 함수(f_k ^ref0, h_k ^ref0)가 사전-저장되는 프로세싱 유닛(30)을 포함하며,
   상기 방법은,
   o 상기 측정 챔버(21)로의, 목표 화합물들을 함유하지 않는 기준 가스의, 연속 주입들(311, 411) 단계 - 다양한 미리 결정된, 0이 아닌 값들의 상대 습도(φ)를 갖는 상기 기준 가스들이 차례로 주입됨-;
   o 각각의 주입의 과정에서, 상기 감응 부위(23_k)로 송신된 여기 신호에 응답하여, 다양한 측정 시간들에서, 존재하는 상기 기준 가스와의 상기 수용체들의 상호작용들을 나타내는 측정 신호(S_k(t_i))를 결정하고(312, 412), 이후 각각의 기준 가스에 대해, 결정된 상기 측정 신호(S_k(t_i))를 나타내는 기준선

   

   을 결정하는 단계 - 상기 기준선은 상기 존재하는 기준 가스의 상기 상대 습도(φ)와 연관됨-;
   o 결정된 상기 기준선들

   

   에, 그리고, 상기 상대 습도(φ)의 미리 결정된 값들에 기초하여, 상대 습도(φ; Δφ)의 함수로서 상기 기준 가스와 연관된 상기 측정 신호를 나타내는 파라미터

   

   의 변화를 표현하는 제2 보정 함수(f_k ^ref1, h_k ^ref1)를 결정하는 단계(314, 414) - 상기 제2 보정 함수(f_k ^ref1, h_k ^ref1)는 그 후 상기 제1 보정 함수(f_k ^ref0, h_k ^ref0) 대신, 상기 프로세싱 유닛(30)에 저장됨-
   를 포함하는, 전자 코(1)를 재교정하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 기준선

   

   은 대응하는 상기 측정 신호(S_k(t_i))의 적어도 하나의 부분의 평균이며; 상기 측정 신호를 나타내는 상기 파라미터

   

   

   는 상기 기준선

   

   과 동일한, 전자 코(1)를 재교정하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 연속 주입들 단계는 다양한 저장소들(41)로부터 차례로 다양한 기준 가스들의 적어도 3회의 주입들을 포함하는, 전자 코(1)를 재교정하는 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 연속 주입들 단계는 주어진 기준 가스의 주입을 포함하며, 상기 주어진 기준 가스가 초기 상대-습도 값(φ_init)을 갖는 저장소(41)로부터 인출되고, 상기 측정 챔버(21)에 도달하기 전에, 친수성 액체로 부분적으로 채워진 저장소(43)를 통과하여, 상기 측정 챔버(21)로 도입된 상기 기준 가스가 상기 초기 값(φ_init)에서 중간 값(φ_int)을 통해서 최종 값(φ_f)까지 감소하는 상대 습도를 갖는, 전자 코(1)를 재교정하는 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 연속 주입들 단계는 복수의 주입 사이클들을 포함하며, 각각의 사이클은 각각의 제2 상대 습도(φ_j)와 상기 제1 상대 습도(φ_1,ref) 사이의 복수의 상대-습도 차이들(Δφ_j)을 획득하기 위해, 제1 상대 습도(φ_1,ref)를 갖는 제1 기준 가스의 주입 및 다양한 제2 상대 습도들(φ_j)을 갖는 다양한 제2 기준 가스들의 주입으로 형성되며, 상기 상대-습도 차이들(Δφ_j)은 서로 상이한, 전자 코(1)를 재교정하는 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 전자 코(1)는 제1 상대 습도(φ_1,ref)를 갖는 상기 제1 기준 가스의 제1 소스(41₁), 및 상기 다양한 제2 상대 습도들(φ₂)을 갖는 제2 기준 가스들의 다양한 제2 소스들(41_j)을 포함하는, 전자 코(1)를 재교정하는 방법.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 측정 신호를 나타내는 상기 파라미터

   

   는 상기 제1 기준 가스 및 각각의 제2 기준 가스와 연관된 기준선들

   

   사이의 기준 차이

   

   와 동일하며, 각각의 기준 차이

   

   는 서로 상이한, 전자 코(1)를 재교정하는 방법.
8. 전자 코(1)의 사용 방법으로서,
   제1항 내지 제7항 중 어느 하나에서 청구된 방법을 통해서 달성되는 재교정 전에 수행되는 제1 특성화 단계, 및 상기 재교정 이후에 수행되는 제2 특성화 단계를 포함하는 목표 화합물들을 특성화하는 복수의 단계들을 포함하며,
   각각의 특성화 단계는, 다음 단계들:
   o
   ㆍ 제1 단계(Pa) 동안, 상기 목표 화합물들을 함유하지 않는 기준 가스를,
   ㆍ 이후, 제2 단계(Pb) 동안, 상기 목표 화합물들을 포함하는 가스 샘플을,
   상기 측정 챔버(21)로 주입하는 단계;
   o 상기 주입 단계의 과정에서, 다양한 측정 시간들에서, 상기 감응 부위로 송신된 여기 신호에 응답하여, 존재하는 적어도 상기 가스와의 상기 수용체들의 상호작용들을 나타내는 측정 신호를 결정하는 단계;
   o 상기 측정 챔버에서 상기 제1 및 제2 단계들(Pa, Pb)에서 각각 상대-습도 값들(φ1, φ2)을 측정하는 단계 - φ2는 φ1과 상이함-;
   o 적어도 측정된 상기 상대-습도 값(φ2)에, 그리고 상대 습도의 함수로서 상기 기준 가스와 연관된 상기 측정 신호를 나타내는 파라미터의 변화를 표현하는 미리 결정된 보정 함수(f_k, h_k)에 기초하여, 상기 감응 부위와 연관된 보정 파라미터를 결정하는 단계;
   o 적어도 상기 결정된 보정 파라미터에 기초하여, 상기 가스 샘플과 연관된 상기 측정 신호의 보정을 통해서, 유용한 신호를 결정하는 단계;
   o 상기 유용한 신호에 기초하여, 상기 목표 화합물들을 특성화하는 단계;
   o 상기 제1 특성화 단계는 사전-저장된 제1 보정 함수(f_k ^ref0, h_k ^ref0)를 이용하는 단계; 상기 재교정은 제2 보정 함수(f_k ^ref1, h_k ^ref1)을 결정하는 단계; 상기 제2 특성화 단계는 결정된 상기 제2 보정 함수(f_k ^ref1, h_k ^ref1)을 이용하는 단계
   를 포함하는, 전자 코(1)의 사용 방법.
9. 목표 화합물들을 특성화하는 전자 코(1)로서,
   상기 전자 코는 제1항 내지 제7항에 청구된 재교정 방법 및 제8항에 청구된 사용의 방법을 구현하는데 적합하며,
   상기 전자 코(1)는, 측정 디바이스(20), 유체 공급 디바이스(10), 유체 재교정 디바이스(40), 및 프로세싱 유닛(30)을 포함하며,
   상기 측정 디바이스(20)는,
   ㆍ 특성화될 관심 화합물들을 함유하는 가스 샘플을 수용하는데 적합하고, 그리고 상기 목표 화합물들이 흡착/탈착을 통해 상호작용할 수 있는 수용체들을 갖는 적어도 하나의 감응 부위(23)를 포함하는 측정 챔버(21);
   ㆍ 다양한 측정 시간들에서, 상기 감응 부위로 송신된 여기 신호에 응답하여, 존재하는 적어도 상기 가스와의 상기 수용체들의 상기 상호작용들을 나타내는 측정 신호(S_k(t_i))를 결정하는데 적합한 측정 유닛(24, 25);
   ㆍ 상기 측정 챔버(21)에 존재하는 상기 가스의 상대-습도 값들을 측정하는데 적합한 습도 센서(26)
   를 포함하고;
   상기 유체 공급 디바이스(10)는,
   ㆍ 상기 측정 챔버(21)에 연결되는, 기준 가스의 소스(11);
   ㆍ 상기 측정 챔버(21)에 연결되는, 목표 화합물들의 소스(12) - 상기 가스 샘플은 가스 및 상기 목표 화합물들로부터 형성됨-
   을 포함하고;
   상기 유체 재교정 디바이스(40)는,
   적어도 하나의 기준 가스의 적어도 하나의 소스(41)를 포함하며, 상기 소스는 상기 측정 챔버(21)에 다양한 상대-습도 값들을 갖는 기준 가스들을 공급하는데 적합하며;
   상기 프로세싱 유닛(30)은,
   ㆍ
   - 적어도 하나의 측정된 상대-습도 값(φ₂);
   - 상기 감응 부위(23_k)와 연관되고, 그리고 측정된 상기 상대 습도(φ; Δφ)의 함수로서 기준 가스와 연관된 상기 측정 신호를 나타내는 파라미터

   

   의 변화를 표현하는 미리 결정된 보정 함수(f_k, h_k)
   에 기초하여 보정 파라미터

   

   를 결정하는데;
   ㆍ 적어도 결정된 상기 보정 파라미터

   

   에 기초하여, 상기 가스 샘플과 연관된 상기 측정 신호(S_k(t_i∈Pb))의 보정을 통해서, 유용한 신호(Su_k(t_i∈Pb))를 결정하는데, 그리고
   ㆍ 결정된 상기 유용한 신호(Su_k(t_i∈Pb))에 기초하여 상기 목표 화합물들을 특성화하는데;
   ㆍ 상기 측정 챔버(21)에 존재하는 상기 기준 가스의 상기 다양한 상대-습도 값들에, 그리고 대응하는 상기 측정 신호들(S_k(t_i))에 기초하여, 상기 보정 함수(f_k, h_k)를 결정하는데
   적합한, 목표 화합물들을 특성화하는 전자 코(1).

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