KR20120117802A - 기준치 변동들에 대한 보상을 이용하는 가스 센서 - Google Patents

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KR20120117802A
KR20120117802A KR1020127016873A KR20127016873A KR20120117802A KR 20120117802 A KR20120117802 A KR 20120117802A KR 1020127016873 A KR1020127016873 A KR 1020127016873A KR 20127016873 A KR20127016873 A KR 20127016873A KR 20120117802 A KR20120117802 A KR 20120117802A
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resistance
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KR1020127016873A
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펠라기아 이레네 고우마
밀루틴 스타나세빅
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더 리서치 파운데이션 오브 스테이트 유니버시티 오브 뉴욕
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Abstract

예를 들어 천식, 당뇨병, 혈중 콜레스테롤 및 폐암을 포함하는 다양한 질병들 및 상태들에 대한 개인 핸드헬드 모니터링 디바이스들을 포함하는, 신뢰성 있고 빠르며 저렴한 의학 진단용 호흡 가스 검출기 시스템들이 제공된다. 가스들을 검출하기 위한 센서 디바이스(100)는 타깃 가스의 존재시 변화하는 전기 저항을 갖는 센싱 엘리먼트(109); 센싱 엘리먼트에 전기적으로 연결되어, 타깃 가스의 존재로 인한 상기 센싱 엘리먼트의 저항의 변화를 측정하고 상기 측정을 디지털 신호로 변환하는 판독 회로; 및 상기 센싱 엘리먼트의 기준치 저항의 변동들을 보상하기 위한, 디지털 유닛(205)으로부터 상기 판독 회로로의 피드백 루프(203)를 포함한다.

Description

기준치 변동들에 대한 보상을 이용하는 가스 센서{GAS SENSOR WITH COMPENSATION FOR BASELINE VARIATIONS}
본 출원은 2009년 12월 2일자 제출된 미국 가출원 61/265,979호의 이익을 주장하며, 이 가출원의 전체 내용은 본원에 참조로 통합된다.
본 발명은 국립 과학 재단에 의해 선정된 승인 번호 DMR0304169호 하의 정부 지원에 의해 실시되었다. 정부는 본 발명에 일부 권리를 갖는다.
최근에 보고된 의학 연구들은 인간의 호흡의 일부 가스 성분들을 특정 타입들의 질병들에 연관시켰으며, 날숨(exhaled breath)에서 마커 농도들의 생리학적 레벨들의 결정시 식습관, 치과 병리, 흡연 등의 중요성을 다루어왔다. 다음의 가스들: (바이오마커(bio-marker)로서 널리 연구되어 온) NO 및 관련된 생성물들인 N02-(아질산염); N03-(아질산염); (역시 심혈관 질환들, 당뇨병, 신장염, 빌리루빈 생성에 대한 마커인) 호기(exhaled) CO; 에탄, n-펜탄과 같은 저분자 질량의 호기 탄화수소; 에틸렌, 아이소프렌(식습관의 영향을 받는 탄화수소가 혈중 콜레스테롤 수치에 대한 마커임); 아세톤, 포름알데히드; 에탄올; 황화수소, 황화카르보닐 및 암모니아/아민의 농도 변화들을 측정함으로써 폐의 염증 및 산화 스트레스가 모니터링될 수 있다. 예를 들어, 호기 암모니아의 측정들은 폐질환들에서의 바이러스 감염과 박테리아 감염을 구별하여 항생 물질의 사용을 조정할 수 있다.
이러한 대사 물질들을 측정하는 다양한 센서들이 개발되었다. 예를 들어, US 7,017,389호에서 예시들이 설명되며, 그 전체 내용이 본원에 참조로 통합된다. 의학적 상태들의 신속하고 이른 진단을 위한 제 1 검출 디바이스를 제공할 수 있는 진단 도구 호흡 분석기들의 개선들에 대한 지속적인 요구가 존재한다.
본 발명은 일부 실시예들에서는, 예를 들어 천식, 당뇨병, 혈중 콜레스테롤 및 폐암을 포함하는 다양한 질병들 및 상태들에 대한 개인 모니터링 디바이스들을 포함하는, 신뢰성 있고 빠르며 저렴한 의학 진단용 호흡 가스 검출기 시스템들에 관한 것이다. 센서 기술들의 발달과 결합된 통합 마이크로시스템들 및 시스템 온 칩(system-on-a-chip) 솔루션들의 설계는 가스 농도 센싱을 위한 센서 디바이스들의 상당한 소형화 및 핸드헬드 디바이스들로의 통합을 고려한다.
일 실시예에서, 가스들을 검출하기 위한 센서는 타깃 가스의 존재시 변화하는 전기 저항을 갖는 센싱 엘리먼트; 상기 센싱 엘리먼트에 전기적으로 연결되어, 상기 타깃 가스의 존재로 인한 상기 센싱 엘리먼트의 저항의 변화를 측정하고 상기 측정을 디지털 신호로 변환하는 판독 회로; 및 상기 센싱 엘리먼트의 기준치(baseline) 저항의 변동들을 보상하기 위한, 디지털 유닛으로부터 상기 판독 회로로의 피드백 루프를 포함한다.
특정 실시예들에서, 상기 가스 센서는 핸드헬드 유닛으로 통합되며, 이는 배터리와 같은 적당한 전원 및 LED 표시자와 같은 디스플레이 디바이스를 상기 유닛에 포함시킨다. 하나 또는 그보다 많은 가열 엘리먼트들 및 온도 센서들이 제공되어 상기 가스 센서 내에서 정확한 온도 제어를 가능하게 할 수 있다. 상기 센서 디바이스는 멀티 채널 집적 판독 회로와 함께 센싱 엘리먼트들의 배열을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 판독 회로는 상기 센싱 엘리먼트의 저항의 변화의 측정을 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기를 포함한다. 상기 A/D 변환기는 예를 들어, 변환 스케일을 제어하기 위해 디지털적으로 구성 가능한 오버샘플링 비를 갖는 1차 단일 비트 델타 시그마 변조기 디바이스를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 저항 기록 시스템은 16 비트의 해상도 및 1㎑까지의 대역폭을 갖는다.
일부 실시예들에서, 상기 가스 센서는 상기 센싱 엘리먼트를 통해 정전류를 유지하고 상기 저항의 변화로 인한 전압의 변화를 측정하도록 구성된다. 대안으로, 상기 센서는 정전압에서 바이어스된 상태로 상기 센싱 엘리먼트를 유지하고 상기 저항의 변화로 인한 전류의 변화를 측정한다.
일부 실시예들에서, 상기 피드백 루프는 상기 센싱 엘리먼트의 기준치 저항의 변동들을 보상하기 위해 독립 성분 분석(ICA: independent component analysis) 기반 신호 처리 장치를 사용할 수 있다. 전류 D/A 변환기는 상기 디지털 유닛으로부터의 디지털 신호를 상기 센싱 엘리먼트에 제공되는 바이어스 전류로 변환한다. 상기 전류 D/A 변환기는 예를 들어, 적어도 하나의 2진 가중된 비트 및 적어도 하나의 1진 가중된 비트를 갖는 멀티 비트(예를 들어, 10 비트) 세그먼트화 D/A 변환기를 포함할 수 있다. 복잡도와 단조성 사이의 적당한 절충을 제공하기 위해 최하위 비트(들)는 2진 가중될 수 있고 최상위 비트(들)는 1진 가중될 수 있다.
본 발명은 추가로, 의학 진단을 위한 호흡 가스들을 검출하는 방법들을 포함하여, 위에서 설명된 것과 같은 가스 센서를 사용하여 가스들을 검출하는 방법들에 관한 것이다. 추가 세부사항들은 2009년 5월 23일자 미국 물리학 협회의 제13회 국제 심포지엄 행사에서 Wang 등에 의한 "An Acetone Nanosensor For Non-invasive Diabetes detection"에서 확인될 수 있으며, 그 전체 내용이 본원에 참조로 통합된다.
일부 실시예들에서, 본 발명은 신속하고 이른 진단을 위한 개인 호흡 분석기이다. 진단 도구 호흡 분석기는 어디에 주의를 집중시켜야 하는지를 더 복잡한 진단 도구들에 지시할 수 있는 제 1 검출 디바이스를 제공한다. 개인 호흡 분석기는 또한 화학적 또는 생물학적 위험으로 인해, 이러한 위험에 대응하여 가능한 피해자들의 우선순위 및 검출 시간이 절대적으로 중요한 응급 진단의 경우에 상당히 중요할 수 있다. 본 호흡 분석기 도구는 또한 소외 주민들의 건강 모니터링 등을 위한 저자원 설정들에 매우 유용하다.
본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 첨부 도면들과 함께 다음의 발명의 상세한 설명으로부터 명백할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 핸드헬드 진단 호흡 분석기의 개략도이다.
도 2는 진단 호흡 분석기의 시스템 전자 기기를 개략적으로 예시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 가스 검출 방법을 예시하는 흐름도이다.
본 출원은 2009년 12월 2일자 제출된 미국 가출원 61/265,979호의 이익을 주장하며, 이 가출원의 전체 내용이 본원에 참조로 통합된다.
본 발명은 바람직한 실시예에서 핸드헬드 가스 측정 유닛으로부터의 가스 농도들의 측정에 대한 저복잡도 저전력 솔루션을 포함한다. 센서는 전자적으로는 저항으로서 작용하며, 따라서 판독 정보를 얻기 위해서는 특수 멀티 채널 장비가 요구된다. VLSI 기술은 고감도, 작은 피처 크기, 저잡음, 저전력 및 모듈성을 포함하여, 고도로 집적된 판독 회로의 구현을 위한 여러 가지 이점들을 제공한다. 저항은 우선 전압 측정치로 변환되고, 전압 신호는 디지털화된다. 입력 전압은 변환 스케일을 제어하기 위해 디지털적으로 구성 가능한 오버샘플링 비를 갖는 1차 단일 비트 델타 시그마 변조기 구조를 이용하는 A/D 변환기 설계를 이용하여 디지털화된다.
일 실시예에 따른 핸드헬드 진단 호흡 분석기 디바이스(100)가 도 1에 개략적으로 예시된다. 디바이스(100)는 분석될 가스(105)를 받아들이기 위한 개구(103)를 갖는 하우징(101)을 포함한다. 진단 애플리케이션에서, 환자가 호흡 가스(105)를 개구(103)로 내쉰다. 호흡 가스(105)는 챔버(107)에 들어가는데, 여기서 가스(105)는 하나 또는 그보다 많은 센서 엘리먼트들(109)과 상호 작용한다. 센서 엘리먼트들(109)은 센서 엘리먼트와 상호 작용하는 가스(105)의 화학 조성을 기초로 변화하는 특성을 갖는다. 일 실시예에서, 센서 엘리먼트들(109)의 전기 저항은 가스(105)의 특정 성분들의 유무에 응답하여 변화한다. 적당한 센서 엘리먼트들(109)의 예시들은 예를 들어, 본원에 참조로 통합된 US 7,017,389호에서 설명된다. 집적 회로 디바이스(111)는 센서 엘리먼트(109)에 전기적으로 연결된다. 집적 회로 디바이스(111)는 센서 엘리먼트(109)에서 저항의 변화를 판독하고 이러한 변화를 디지털 신호와 같은 적당한 전자 신호로 변환하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 디바이스(100)는 센서 엘리먼트들(109)의 배열을 포함하고, 집적 회로 디바이스(111)는 멀티 채널 판독 및 신호 처리를 가능하게 한다. 센서 엘리먼트들(109)은 회로 디바이스(111) 상에 집적될 수 있다.
도 1의 분석기 디바이스(100)는 배터리와 같은 전원(113) 및 디스플레이 디바이스(115)를 더 포함한다. 디스플레이 디바이스(115)는 예를 들어, 호흡 가스(105)에서 특정 타깃 물질의 유무를 표시하도록 구성될 수 있는 하나 또는 그보다 많은 LED 표시자들을 포함할 수 있다. 디스플레이 디바이스(115)는 예를 들어, 호흡 가스(105)에서 언제 임계량의 하나 또는 그보다 많은 물질들이 검출되는지를 표시하도록 구성될 수 있다. 디스플레이는 호흡 가스의 검출된 화학적 성분(들)과 연관된 특정 의학적 상태의 진단을 표시하도록 구성될 수 있다. 패널 디스플레이와 같은 다른 디스플레이 디바이스들이 사용될 수 있다. 디바이스(100)의 동작을 제어하기 위해 다양한 제어부들/입력 디바이스들(121)이 제공된다.
배열에서 센서들(109)의 각각의 전기 저항은 2개의 직렬 저항들의 조합으로 구성된다. 먼저, 센서 설계에 따라 그리고 심지어 동일한 설계를 갖는 센서들에 따라 달라지는 기준치 저항(Rb)이 있다. 이러한 파라미터는 기술에 의존하며, 가스의 존재와 관계없이 일정한 것으로 간주될 수 있다. 그러나 디바이스의 제조 및 노화(aging)로 인해, 이러한 기준치 저항은 변동(ΔRb)을 기록하지 않는다. 두 번째로, 센싱하도록 구성된 가스의 양에 반응하는 다른 직렬 저항(ΔRgas)이 고려될 수 있다. 따라서 배열에서 가스 센서의 총 저항은 식(1)으로 주어진다:
Rsens = Rb + ΔRgas (1)
센싱 엘리먼트들에 대해, 센서 저항(Rsens)은 100Ω 내지 20㏁의 범위이고, 기준치 저항(Rb)은 10㏀ 내지 20㏁의 범위이다. 시스템은 가스에 의해 일어나는 저항(Rgas)의 변화에 반응해야 하기 때문에, 두 가지 다른 접근 방법들이 가능하다: 센서를 통해 전류를 일정하게 유지하고 저항의 변화로 인한 전압 변화를 결정하는 것, 또는 정전압에서 바이어스된 상태로 센서를 유지하고 저항의 변화에 의해 일어나는 전류의 변화를 판독하는 것.
일 실시예에서, 측정치를 주어진 범위 내에서 가능한 한 정확히 유지하기 위해, 시스템을 기준치 저항(Rb)에 둔감하게 하도록 측정들이 이루어진다. 이는 이러한 오차를 보상하도록 일 실시예에 따라 디지털 유닛으로부터 판독 회로로의 피드백 루프를 통합함으로써 달성된다. 신호 처리 독립 성분 분석(ICA) 알고리즘을 통해 기준치 저항 변동(ΔRb)의 보상이 달성된다.
도 2에 시스템 블록도가 도시된다. 센서(109)의 고유 기준치 저항의 영향의 교정 및 제거를 위해 전류 D/A 변환기(201)가 사용된다. 큰 기준치 저항 범위를 교정하기 위해, 디지털 유닛(205)으로부터 전류 D/A 변환기(201)로의 피드백 메커니즘(203)이 제공되어 기준치 저항의 변화를 보상한다. 대부분의 전류 D/A 변환기 토폴러지들은 2진 가중되거나 1진 가중된다. 1진 전류 D/A 변환기들은 시스템 복잡도를 증가시켜 고해상도를 위해서는 용인될 수 없게 하지만, 고유 단조성의 이점을 갖는다. 2진 D/A 변환기는 시스템 복잡도를 감소시키지만, 단조성 문제를 갖는다. 복잡도 및 단조성에 대한 절충이 달성되며, 6개의 최하위 비트들이 2진 가중되고 4개의 최상위 비트들이 1진 가중된 10 비트 세그먼트화 전류 D/A 변환기 토폴러지가 사용된다.
그 다음, A/D 변환기(207)가 사용되어 가스 농도의 변화로 센서(109) 저항의 변화를 추적한다. 일 실시예에서, 저항 기록 시스템은 16 비트의 해상도 및 1㎑까지의 대역폭을 필요로 한다. 전압 측정 1차 단일 비트 델타 시그마 변조기의 선택은 관심 있는 신호의 저주파 함유와 매칭하며, 이는 높은 오버샘플링 비들 및 대역폭과 해상도 사이의 절충을 허용하고 추가 잡음 감소를 제공한다.
일 실시예에서는, 온도에 대한 강력한 센서 응답 의존성으로 인해 정확한 온도 제어가 필요하므로, 동일한 혼합 신호 VLSI 칩 상에 온도 제어 시스템이 집적된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 폴리실리콘 히터들과 같은 하나 또는 그보다 많은 수의 히터들(117)과 온도 센서들(119)(온도계들)이 포함되어, 작동 온도 기울기의 유연한 제어 및 설정을 획득한다.
도 3은 본 발명의 가스 검출 방법을 나타내는 흐름도(250)이다. 본 발명의 방법은 NO, N02-, N03-, CO, 탄화수소, 에탄, n-펜탄, 에틸렌, 아이소프렌, 아세톤, 포름알데히드, 에탄올, 황화수소, 황화카르보닐 및 암모니아/아민을 한정 없이 포함하는 날숨 가스에서 다양한 물질들의 농도를 측정하는데 사용될 수 있으며, 추가로 폐의 염증 및 산화 스트레스, 심혈관 질환, 당뇨병, 신장염, 빌리루빈 생성, 혈중 콜레스테롤 수치, 바이러스 및 박테리아 감염, 천식 및 폐암과 같은 다양한 질병들 및 의학적 상태들을 진단하는데 사용될 수 있다. 센서의 온도를 조절(252)하기 위해 온도 제어 시스템이 사용될 수 있다. 이 방법은 기준치 저항을 모니터링하는 단계(254), 피드백 제어를 이용하여 기준치 저항의 영향을 제거하는 단계(256), 및 저항의 변화를 측정(258)하여 이후에 디스플레이 상에 표시(260)되는 가스 파라미터를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 특정 방법들 및 장치들과 관련하여 설명되었지만, 기술분야에 통상의 지식을 가진 자들은 본원의 특정 실시예들에 대한 다른 등가물들을 인식할 것이다. 설명은 발명의 범위에 대한 한정이 아닌 예시이며 이러한 등가물들은 뒤에 제시되는 청구항들에 의해 포함되는 것으로 의도된다고 이해되어야 한다.

Claims (40)

  1. 가스들을 검출하기 위한 센서로서,
    타깃 가스의 존재시 변화하는 전기 저항을 갖는 센싱 엘리먼트;
    상기 센싱 엘리먼트에 전기적으로 연결되어, 상기 타깃 가스의 존재로 인한 상기 센싱 엘리먼트의 저항의 변화를 측정하고 상기 측정을 디지털 신호로 변환하는 판독 회로; 및
    상기 센싱 엘리먼트의 기준치(baseline) 저항의 변동들을 보상하기 위한, 디지털 유닛으로부터 상기 판독 회로로의 피드백 루프를 포함하는,
    가스들을 검출하기 위한 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 핸드헬드 유닛으로 통합되는,
    가스들을 검출하기 위한 센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    센싱 엘리먼트들의 배열을 더 포함하는,
    가스들을 검출하기 위한 센서.
  4. 제 3 항에 있어서,
    멀티 채널 집적 판독 회로를 더 포함하는,
    가스들을 검출하기 위한 센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 판독 회로는 상기 측정을 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D 변환기를 포함하는,
    가스들을 검출하기 위한 센서.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 A/D 변환기는 변환 스케일을 제어하기 위해 디지털적으로 구성 가능한 오버샘플링 비를 갖는 1차 단일 비트 델타 시그마 변조기 디바이스를 포함하는,
    가스들을 검출하기 위한 센서.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 센싱 엘리먼트를 통해 정전류를 유지하고 상기 저항의 변화로 인한 전압의 변화를 측정하는,
    가스들을 검출하기 위한 센서.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 정전압에서 바이어스된 상태로 상기 센싱 엘리먼트를 유지하고 상기 저항의 변화로 인한 전류의 변화를 측정하는,
    가스들을 검출하기 위한 센서.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 피드백 루프는 상기 기준치 저항의 변동들을 보상하기 위해 ICA 기반 신호 처리 장치를 사용하는,
    가스들을 검출하기 위한 센서.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 유닛으로부터의 디지털 신호를 상기 센싱 엘리먼트에 제공되는 바이어스 전류로 변환하는 전류 D/A 변환기를 더 포함하는,
    가스들을 검출하기 위한 센서.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전류 D/A 변환기는 적어도 하나의 2진 가중된 비트 및 적어도 하나의 1진 가중된 비트를 갖는 멀티 비트 세그먼트화 D/A 변환기를 포함하는,
    가스들을 검출하기 위한 센서.
  12. 제 11 항에 있어서,
    최하위 비트(들)가 2진 가중되고 최상위 비트(들)가 1진 가중되는,
    가스들을 검출하기 위한 센서.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 판독 회로는 적어도 16 비트의 해상도 및 1㎑까지의 대역폭을 갖는,
    가스들을 검출하기 위한 센서.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서의 작동 온도를 제어하기 위한 온도 센서 및 가열 엘리먼트를 더 포함하는,
    가스들을 검출하기 위한 센서.
  15. 제 1 항에 있어서,
    환자의 날숨(exhaled breath) 가스를 받아들이기 위한 개구를 갖는 하우징을 더 포함하며, 상기 날숨 가스는 상기 하우징 내의 상기 센싱 엘리먼트와 상호 작용하는,
    가스들을 검출하기 위한 센서.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 하우징에 통합된 전원을 더 포함하는,
    가스들을 검출하기 위한 센서.
  17. 제 15 항에 있어서,
    하우징에 통합된 디스플레이 디바이스를 더 포함하는,
    가스들을 검출하기 위한 센서.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱 엘리먼트는 NO, N02-, N03-, CO, 탄화수소, 에탄, n-펜탄, 에틸렌, 아이소프렌, 아세톤, 포름알데히드, 에탄올, 황화수소, 황화카르보닐, 암모니아 및 아민 중 하나 이상을 포함하는 상기 가스의 성분의 농도를 선택적으로 검출하는,
    가스들을 검출하기 위한 센서.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 폐의 염증 및 산화 스트레스, 심혈관 질환, 당뇨병, 신장염, 빌리루빈 생성, 혈중 콜레스테롤 수치, 바이러스 및 박테리아 감염, 천식 및 폐암 중 하나 이상을 포함하는 의학적 상태의 진단을 제공하도록 구성되는,
    가스들을 검출하기 위한 센서.
  20. 가스를 분석하는 방법으로서,
    가스의 하나 또는 그보다 많은 성분들의 존재시 변화하는 전기 저항을 갖는 센싱 엘리먼트에 상기 가스를 유입시키는 단계;
    판독 회로를 사용하여 상기 가스의 존재로 인한 상기 센싱 엘리먼트의 저항의 변화를 측정하고 상기 측정을 디지털 신호로 변환하는 단계; 및
    디지털 유닛으로부터 상기 판독 회로로의 피드백 루프를 사용하여 상기 센싱 엘리먼트의 기준치 저항의 변동들을 보상하는 단계를 포함하는,
    가스를 분석하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 센싱 엘리먼트를 핸드헬드 유닛에 제공하는 단계를 더 포함하는,
    가스를 분석하는 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    센싱 엘리먼트들의 배열을 제공하는 단계를 더 포함하는,
    가스를 분석하는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 센싱 엘리먼트들의 배열에 연결된 멀티 채널 집적 판독 회로를 제공하는 단계를 더 포함하는,
    가스를 분석하는 방법.
  24. 제 20 항에 있어서,
    A/D 변환기를 사용하여 상기 측정을 디지털 신호로 변환하는 단계를 더 포함하는,
    가스를 분석하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 A/D 변환기는 변환 스케일을 제어하기 위해 디지털적으로 구성 가능한 오버샘플링 비를 갖는 1차 단일 비트 델타 시그마 변조기 디바이스를 포함하는,
    가스를 분석하는 방법.
  26. 제 20 항에 있어서,
    상기 센싱 엘리먼트를 통해 정전류를 유지하고 상기 저항의 변화로 인한 전압의 변화를 측정하는 단계를 더 포함하는,
    가스를 분석하는 방법.
  27. 제 20 항에 있어서,
    정전압에서 상기 센싱 엘리먼트를 바이어스하고 상기 저항의 변화로 인한 전류의 변화를 측정하는 단계를 더 포함하는,
    가스를 분석하는 방법.
  28. 제 20 항에 있어서,
    ICA 기반 신호 처리 장치를 사용하여 상기 기준치 저항의 변동들을 보상하는 단계를 더 포함하는,
    가스를 분석하는 방법.
  29. 제 20 항에 있어서,
    전류 D/A 변환기에 의해 상기 디지털 유닛으로부터의 디지털 신호를 바이어스 전류로 변환하고 상기 바이어스 전류를 상기 센싱 엘리먼트에 제공하는 단계를 더 포함하는,
    가스를 분석하는 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 전류 D/A 변환기는 적어도 하나의 2진 가중된 비트 및 적어도 하나의 1진 가중된 비트를 갖는 멀티 비트 세그먼트화 D/A 변환기를 포함하는,
    가스를 분석하는 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    최하위 비트(들)가 2진 가중되고 최상위 비트(들)가 1진 가중되는,
    가스를 분석하는 방법.
  32. 제 20 항에 있어서,
    상기 판독 회로는 적어도 16 비트의 해상도 및 1㎑까지의 대역폭을 갖는,
    가스를 분석하는 방법.
  33. 제 20 항에 있어서,
    가열 엘리먼트 및 온도 센서에 의해 상기 센싱 엘리먼트에 대한 작동 온도를 제어하는 단계를 더 포함하는,
    가스를 분석하는 방법.
  34. 제 20 항에 있어서,
    상기 센싱 엘리먼트에 호흡 가스를 유입시키는 단계를 더 포함하는,
    가스를 분석하는 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    날숨 가스를 받아들이기 위한 개구를 갖는 하우징에 상기 센싱 엘리먼트를 제공하는 단계를 더 포함하는,
    가스를 분석하는 방법.
  36. 제 21 항에 있어서,
    상기 유닛에 전원을 제공하는 단계를 더 포함하는,
    가스를 분석하는 방법.
  37. 제 21 항에 있어서,
    상기 유닛에 디스플레이 디바이스를 제공하는 단계를 더 포함하는,
    가스를 분석하는 방법.
  38. 제 20 항에 있어서,
    NO, N02-, N03-, CO, 탄화수소, 에탄, n-펜탄, 에틸렌, 아이소프렌, 아세톤, 포름알데히드, 에탄올, 황화수소, 황화카르보닐, 암모니아 및 아민 중 하나 이상을 포함하는 상기 가스의 성분을 검출하는 단계를 더 포함하는,
    가스를 분석하는 방법.
  39. 제 20 항에 있어서,
    폐의 염증 및 산화 스트레스, 심혈관 질환, 당뇨병, 신장염, 빌리루빈 생성, 혈중 콜레스테롤 수치, 바이러스 및 박테리아 감염, 천식 및 폐암 중 하나 이상을 포함하는 의학적 상태의 진단을 표시하기 위해 상기 판독 회로로부터의 상기 디지털 신호를 사용하는 단계를 더 포함하는,
    가스를 분석하는 방법.
  40. 제 39 항에 있어서,
    디스플레이 디바이스 상에 상기 진단의 표시를 디스플레이하는 단계를 더 포함하는,
    가스를 분석하는 방법.
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