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Detección mejorada por fluctuaciones

La detección mejorada por fluctuación ( FES ) es un tipo específico de detección química o biológica donde se analiza el componente estocástico, el ruido , de la señal del senso...

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La detección mejorada por fluctuación ( FES ) es un tipo específico de detección química o biológica donde se analiza el componente estocástico, el ruido , de la señal del sensor. [ 1 ] Las etapas posteriores al sensor en un sistema FES suelen contener filtros y preamplificadores para extraer y amplificar los componentes de la señal estocástica, que suelen ser fluctuaciones temporales microscópicas que son órdenes de magnitud más débiles que la señal del sensor. Luego se analizan propiedades estadísticas seleccionadas del ruido amplificado y se genera un patrón correspondiente como la huella dactilar estocástica del agente detectado. A menudo se utiliza el espectro de densidad de potencia de la señal estocástica como patrón de salida, sin embargo, FES también ha demostrado ser eficaz con métodos más avanzados, como estadísticas de orden superior .

Historia

Durante la década de 1990, varios autores (por ejemplo, Bruno Neri y colaboradores, Peter Gottwald y Bela Szentpali) propusieron utilizar el espectro del ruido medido para obtener información sobre las condiciones químicas ambientales. Sin embargo, la primera propuesta sistemática para una nariz electrónica genérica que utiliza sensores químicos en modo FES, y el análisis matemático relacionado con la demostración experimental, fueron llevados a cabo recién en 1999 por Laszlo B. Kish , Robert Vajtai y CG Granqvist [ 2 ] en la Universidad de Uppsala . El nombre "detección mejorada por fluctuación" fue creado por John Audia ( Marina de los Estados Unidos ) en 2001, después de conocer el esquema publicado. En 2003, Alexander Vidybida del Instituto Bogolyubov de Física Teórica de la Academia Nacional de Ciencias de Ucrania demostró matemáticamente que las fluctuaciones de adsorción-desorción durante la recepción primaria de olores pueden utilizarse para mejorar la selectividad. [ 3 ]

A lo largo de los años, la FES se ha desarrollado y demostrado en numerosos estudios con diversos tipos de sensores y agentes en sistemas químicos y biológicos. Las bacterias también se han detectado e identificado mediante FES, ya sea por su olor en el aire, [ 4 ] [ 5 ] o mediante el método " SEPTIC " en fase líquida.

En el período 2006–2009, Signal Processing Inc (Chiman Kwan) desarrolló un dispositivo FES portátil en colaboración con la Universidad de Texas A&M (Laszlo B. Kish) y la Universidad de Szeged (Zoltan Gingl y Peter Heszler ). Los esfuerzos para explorar estadísticas de orden superior para fines de FES fueron liderados por Janusz Smulko . [ 6 ] Los proyectos FES relacionados con SPAWAR ( Marina de los Estados Unidos ) fueron liderados por Gabor Schmera (ver el sitio de patentes de la Marina de los EE. UU . a continuación).

Referencias

  1. ↑ Robert Mingesz; Zoltan Gingl; Akos Kukovecz; Zoltan Konya; Krisztian Kordas; Hannu Moilanen (2011). "Sistema compacto de medición y análisis USB para detección mejorada de fluctuaciones en tiempo real". 21.ª Conferencia Internacional sobre Ruido y Fluctuaciones de 2011. Vol.  21. págs. 385–388 . arXiv : 1102.2446 . doi : 10.1109/ICNF.2011.5994350 . ISBN  978-1-4577-0189-4. S2CID 41705045 . 
  2. ↑ Kish L, Vajtai R, Granqvist C (noviembre de 2000). "Extracción de información de los espectros de ruido de los sensores químicos: narices y lenguas electrónicas de un solo sensor" (PDF) . Sensores y Actuadores B: Químicos . 71 ( 1–2 ): 55–59 . Bibcode : 2000SeAcB..71...55K . doi : 10.1016/S0925-4005(00)00586-4 .
  3. ↑ Vidybida, AK (2003). "El ruido de adsorción-desorción puede utilizarse para mejorar la selectividad". Sensors and Actuators A:Physical . 107 (3): 233– 237. arXiv : physics/0212088 . Bibcode : 2003SeAcA.107..233V . doi : 10.1016/S0924-4247(03)00355-8 . S2CID 9340741 . 
  4. ↑ Hung-Chih Chang; LB Kish; MD King; C. Kwan (2009). "Detección mejorada por fluctuaciones de olores bacterianos". Sensors and Actuators B: Chemical . 142 (2): 429. arXiv : 0901.3100 . Bibcode : 2009SeAcB.142..429C . doi : 10.1016/j.snb.2009.04.005 .
  5. ↑ Chang, Hung-Chih; Kish, Laszlo; King, Maria; Kwan, Chiman (5 de enero de 2010). "Huellas dactilares binarias en la detección mejorada por fluctuación" . Sensors . 10 (1): 361– 373. arXiv : 0912.5212 . Bibcode : 2010Senso..10..361C . doi : 10.3390/s100100361 . PMC 3270846. PMID 22315545 .  
  6. ↑ LB Kish; G. Schmera; C. Kwan; J. Smulko; P. Heszler; CG Granqvist (2007). "Fluctuation-enhanced sensing". En MacUcci, Massimo; Vandamme, Lode K.; Ciofi, Carmine; Weissman, Michael B. (eds.). Noise and Fluctuations in Circuits, Devices, and Materials . Vol. 6600. pp. 66000V. arXiv : 0705.0160 . Bibcode : 2007SPIE.6600E..0VK . doi : 10.1117/12.726838 . S2CID 119601788 .   {{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )
  • Sitio web de FES en la Universidad Texas A&M.
  • Resumen de tres patentes relacionadas con FES en el sitio web de la Marina de los EE. UU.