Multi-band millimeter wave / terahertz breath sensor based on molecular absorption spectroscopy

基于分子吸收光谱的多波段毫米波/太赫兹呼吸传感器

基本信息

  • 批准号:
    272356870
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    德国
  • 项目类别:
    Priority Programmes
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    德国
  • 起止时间:
    2014-12-31 至 2022-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Breath analysis has an enormous potential in clinical diagnosis. It is inherently safe and non-invasive. It can be used to detect diseases, monitor disease progression or monitor therapy. Despite of its potential breath analysis is still not widely used. One of the reasons is inadequate instrumentation, which is often expensive, difficult to use, and not portable. In addition most practical sensors can only detect one species and it is not possible to measure a characteristic pattern of many volatile organic compounds (VOCs) simultaneously with only one instrument. The common objective of the groups at Humboldt-Universität zu Berlin, Leibniz-Institut für Innovative Mikroelektronik, and Universität Marburg is to develop a novel, very sensitive and highly specific sensor for human breath analysis. The detection principle of the sensor is molecular absorption spectroscopy at millimeter wave (mmW) and terahertz (THz) frequencies. The sensor will allow detecting many relevant VOCs in human breath simultaneously. It consists of a frequency tunable mmW/THz transmitter (TX) and a receiver (RX). In a prior project the feasibility of such a mmW breath sensor has been demonstrated at frequencies around 240 GHz and breath gases have been measured. In this project the sensitivity, specificity and selectivity of the sensor will be significantly improved. This will be achieved by increasing the output power, sensitivity and linearity of the TX and RX. The frequency coverage of the sensor will be extended by two frequency bands centered at 480 GHz and 720 GHz, which allows more gases to be detected with higher sensitivity. Also a novel multi-band spectroscopy approach using the harmonics of the TX will be explored. A new absorption and gas handling system will reduce system losses and increase sensitivity. Since there is a lack of spectroscopic data of VOCs at mmW/THz frequencies a number of VOCs will be spectroscopically investigated using a dedicated laboratory spectrometer. The new developments will be integrated into a portable mmW/THz breath sensor. This sensor will be evaluated at Universität Marburg by applying the mmW/THz breath sensor to patients with lung diseases. Finally, the feasibility of a mmW/THz breath sensor for practical use in clinics and ambulances will be assessed. This interdisciplinary collaboration will contribute significantly to the implementation of breath analysis for routine medical diagnostics.
呼吸分析在临床诊断中具有巨大的潜力。它本质上是安全和非侵入性的。它可用于检测疾病,监测疾病进展或监测治疗。尽管其潜在的呼吸分析仍然没有被广泛使用。原因之一是仪器不足,仪器通常昂贵,难以使用,并且不便携。此外,大多数实用的传感器只能检测一种物质,并且不可能仅用一种仪器同时测量许多挥发性有机化合物(VOC)的特征模式。Humboldt-Universität zu柏林、Leibniz-Institut für Innovative Mikroelektronik和Universität马尔堡的共同目标是开发一种用于人体呼吸分析的新型、非常灵敏和高度特异性的传感器。传感器的检测原理是毫米波(mmW)和太赫兹(THz)频率的分子吸收光谱。该传感器将允许同时检测人类呼吸中的许多相关VOC。它由一个频率可调的mmW/THz发射机(TX)和一个接收机(RX)组成。在先前的项目中,已经在大约240 GHz的频率下证明了这种mmW呼吸传感器的可行性,并且已经测量了呼吸气体。在该项目中,传感器的灵敏度、特异性和选择性将得到显著提高。这将通过增加TX和RX的输出功率、灵敏度和线性度来实现。传感器的频率覆盖范围将扩展到以480 GHz和720 GHz为中心的两个频段,这使得可以以更高的灵敏度检测更多的气体。此外,一种新的多波段光谱方法使用的TX的谐波将被探索。新的吸收和气体处理系统将减少系统损失并提高灵敏度。由于缺乏mmW/THz频率下VOC的光谱数据,因此将使用专用实验室光谱仪对许多VOC进行光谱研究。新的开发将集成到便携式mmW/THz呼吸传感器中。该传感器将在马尔堡大学通过将mmW/THz呼吸传感器应用于肺部疾病患者进行评估。最后,将评估毫米波/太赫兹呼吸传感器在诊所和救护车中实际使用的可行性。这种跨学科的合作将大大有助于实施呼吸分析的常规医疗诊断。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professor Dr. Heinz-Wilhelm Hübers其他文献

Professor Dr. Heinz-Wilhelm Hübers的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professor Dr. Heinz-Wilhelm Hübers', 18)}}的其他基金

Helium-like impurity centers in silicon and germanium: Infrared light interaction, non-equilibrium distributions and optoelectronic applications
硅和锗中的类氦杂质中心:红外光相互作用、非平衡分布和光电应用
  • 批准号:
    389056032
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Towards infrared diamond optoelectronics: time-resolved spectroscopy of excited acceptors in diamond
走向红外金刚石光电子学:金刚石中激发受体的时间分辨光谱
  • 批准号:
    336679739
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Compressed sensing for terahertz body scanners
太赫兹人体扫描仪的压缩传感
  • 批准号:
    273378044
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
High-resolution terahertz semiconductor spectroscopy using quantum-cascade lasers: Spectros-copy of impurity transitions in Ge and Si
使用量子级联激光器的高分辨率太赫兹半导体光谱:Ge 和 Si 中杂质跃迁的光谱复制
  • 批准号:
    269855598
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Halbleiter-Terahertz-Laser basierend auf Übergängen zwischen Energieniveaus flacher Verunreinigungen
基于平面杂质能级之间跃迁的半导体太赫兹激光器
  • 批准号:
    5288272
  • 财政年份:
    1996
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Quantitative analytical spectroscopy of ultra-high purity germanium crystals
超高纯锗晶体的定量分析光谱
  • 批准号:
    509105207
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
HgCdTe-based quantum-well-heterostructures for mid-infrared heterodyne spectroscopy
用于中红外外差光谱的基于 HgCdTe 的量子阱异质结构
  • 批准号:
    448961446
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Cryo-micro-Raman spectroscopy and next generation sequencing for investigation of biomarkers in water ice inclusions of the subglacial antarctic lake
冷冻显微拉曼光谱和下一代测序用于研究南极冰下湖水冰包裹体中的生物标志物
  • 批准号:
    429811207
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Atomic oxygen in the mesosphere and lower thermosphere of the Earth
地球中层和低层热层中的原子氧
  • 批准号:
    502949516
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Micro-integrated terahertz quantum-cascade laser for high-resolution spectroscopy (Micro-QCL)
用于高分辨率光谱的微集成太赫兹量子级联激光器(Micro-QCL)
  • 批准号:
    468535812
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes

相似国自然基金

人参结合Band-3蛋白胞质结构域调控蛋白复合物装配调节红细胞形态和功能的分子机制研究
  • 批准号:
    82004074
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
CD47和Band3介导的衰老红细胞吞噬机制的单分子定位成像研究
  • 批准号:
    81501432
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    18.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
miR-150调控红细胞膜蛋白生成对红系终末分化的作用和机制研究
  • 批准号:
    81270576
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    75.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
超高频超宽带系统射频基带补偿理论与技术的研究
  • 批准号:
    61001097
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
Band3蛋白关联的一种新活性蛋白酶的纯化、基因克隆及其特性研究
  • 批准号:
    39970291
  • 批准年份:
    1999
  • 资助金额:
    11.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Advanced Multi-band Interferometric Front-ends and Transceivers for Next Generations Ubiquitous Millimeter-wave Applications
适用于下一代无处不在的毫米波应用的先进多频段干涉前端和收发器
  • 批准号:
    RGPIN-2021-03386
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Advanced Multi-band Interferometric Front-ends and Transceivers for Next Generations Ubiquitous Millimeter-wave Applications
适用于下一代无处不在的毫米波应用的先进多频段干涉前端和收发器
  • 批准号:
    RGPIN-2021-03386
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Development of millimeter-wave band multi-beam/multi-band spectroradiometer for precise observation of the middle atmosphere
中层大气精密观测毫米波多光束/多波段光谱辐射计的研制
  • 批准号:
    20H01971
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Studies on Microwave and Millimeter-Wave Multi-Band Filters for the 5G Mobile Communications
5G移动通信微波毫米波多频段滤波器研究
  • 批准号:
    17K06373
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Theory-based rapid development of multi-band and millimeter wave devices for 5G wireless communication
基于理论的5G无线通信多频段和毫米波器件快速开发
  • 批准号:
    16K06320
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Investigation of enabling technologies for multi-band OFDM ultra wide-band and millimeter-wave wireless signals over fiber transmission systems and architectures
研究通过光纤传输系统和架构实现多频段 OFDM 超宽带和毫米波无线信号的支持技术
  • 批准号:
    261215-2009
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Investigation of enabling technologies for multi-band OFDM ultra wide-band and millimeter-wave wireless signals over fiber transmission systems and architectures
研究通过光纤传输系统和架构实现多频段 OFDM 超宽带和毫米波无线信号的支持技术
  • 批准号:
    261215-2009
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Investigation of enabling technologies for multi-band OFDM ultra wide-band and millimeter-wave wireless signals over fiber transmission systems and architectures
研究通过光纤传输系统和架构实现多频段 OFDM 超宽带和毫米波无线信号的支持技术
  • 批准号:
    261215-2009
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Investigation of enabling technologies for multi-band OFDM ultra wide-band and millimeter-wave wireless signals over fiber transmission systems and architectures
研究通过光纤传输系统和架构实现多频段 OFDM 超宽带和毫米波无线信号的支持技术
  • 批准号:
    261215-2009
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Investigation of enabling technologies for multi-band OFDM ultra wide-band and millimeter-wave wireless signals over fiber transmission systems and architectures
研究通过光纤传输系统和架构实现多频段 OFDM 超宽带和毫米波无线信号的支持技术
  • 批准号:
    261215-2009
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了