CN116209887A - 用于检测挥发性有机化合物的系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于检测一种或多种目标分析物诸如挥发性有机化合物(VOC)的检测设备，其可包括基座和传感器模块，所述传感器模块能够耦接到所述基座并且包括至少一个电化学传感器，其中所述电化学传感器包括电极和离子液体(例如，室温离子液体)，所述离子液体布置在所述电极上并且对目标分析物具有特异性。在一些变型中，响应于所述电化学传感器接收到输入信号，在所述离子液体内形成对所述目标分析物具有特异性的至少一个空腔。

Description

用于检测挥发性有机化合物的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2021年2月8日提交的美国专利申请号63/147,135、2020年8月21日提交的美国专利申请号63/068,809和2020年6月11日提交的美国专利申请号63/037,966的优先权，这些文献中的每一篇的全文通过引入并入本文。

技术领域

本发明整体涉及分析物检测(诸如挥发性有机化合物(VOC)的检测)的领域。

背景技术

挥发性有机化合物(VOC)是一类在室温下具有高蒸气压的分子，很多都有可能会对环境和人类健康造成损害。一些VOC也是疾病的指示剂或生物标志物。因此，准确检测VOC的存在的能力在诸如空气质量监测、生物医学诊断、工业过程、安全和职业健康等领域中可能是有帮助的。用于检测挥发性有机化合物的常规技术包括质谱法、气相色谱法和离子迁移光谱法。然而，这些都是台式技术，需要训练有素的人员、大型装置、昂贵且复杂的装备，并且需要大量时间才能提供结果，从而限制了它们的现场适用性。

电化学气体感测技术已被用作检测VOC的一种现场解决方案。然而，常规的电化学气体传感器存在许多缺点，包括对不同类别的分析物缺乏高灵敏度或特异性，以及远距离检测分析物的能力有限。因此，需要用于检测目标分析物诸如VOC的新的改进的系统和方法。

发明内容

通常，用于检测一种或多种挥发性有机化合物(VOC)的检测设备可包括基座和传感器模块，该传感器模块能够可移除地耦接到基座并且含有至少一个电化学传感器。该一个或多个电化学传感器可包括电极和离子液体，该离子液体设置在电极上并且对目标VOC具有特异性。在一些变型中，离子液体可以是室温离子液体(RTIL)。离子液体可例如包括多个离子层，其中可诸如响应于提供给电化学传感器的输入信号(例如，由检测设备递送到电化学传感器的DC还原电位)，在相邻的离子层之间形成对目标VOC具有特异性的至少一个空腔。对目标VOC具有特异性的一个或多个空腔可被配置为捕获目标VOC，使得所捕获的VOC朝向电极扩散(例如，用于检测)。

在一些变型中，检测设备可包括一个或多个处理器，所述处理器被配置为至少部分地基于电极处的一个或多个电参数(例如，阻抗、电流或两者)来检测所捕获的目标VOC。检测设备可包括警报器，该警报器被配置为响应于使用一个或多个电化学传感器检测到目标VOC而提供警报。在一些变型中，检测设备可包括附加元件，诸如无线通信模块或手持外壳。附加地或替代地，检测设备可被配置为安装在表面上。检测设备可在各种应用中被用于诸如检测作为爆炸物的特征、作为药物的特征或者是作为用户的健康状态的特征的生物标志物的目标VOC。

在检测设备的一些变型中，传感器模块可包括多个电化学传感器。该多个电化学传感器的至少一部分中的每一个部分均可包括相应离子液体，其中相应离子液体对目标VOC具有特异性。相应离子液体可例如对相同目标VOC或不同目标VOC具有特异性。传感器模块可附加地包括诸如一个或多个被配置为传导地耦接到基座的电触点，或者接口管的元件。

通常，用于检测一种或多种VOC的电化学传感器可包括电极和布置在电极上的室温离子液体(RTIL)。RTIL可包括对目标VOC具有特异性的至少一个空腔，诸如响应于传感器接收到输入信号而形成的一个或多个空腔。在一些变型中，电极包括一种或多种合适的传导材料，诸如金属(例如，金)或金属合金。在一些变型中，传感器可包括叉指电极。

在电化学传感器中使用的RTIL可包括任何合适的室温离子液体，诸如基于咪唑鎓的RTIL(例如，1-丁基-3-甲基咪唑鎓氯化物或BMIM-Cl；1-丁基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐或BMIM-BF₄；1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺或EMIM-TF₂N；1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐或EMIM-BF₄；或者1-乙基-3-甲基咪唑鎓三氟甲烷磺酸盐或EMIM-OTf)。在一些变型中，RTIL可包括多个离子层(即，2个或更多个)。在电化学传感器的一些变型中，在施加合适的输入信号(例如，DC还原电位)后，在相邻的离子层之间形成至少一个空腔。输入信号可例如对应于目标VOC的氧化还原电位。空腔也可具有对应于目标VOC的氧化还原电位的尺寸。在一些变型中，空腔被配置为捕获目标VOC，使得VOC朝向电极扩散。

在一些变型中，目标VOC是爆炸物(例如，1，3-二硝基苯；2，4-二硝基甲苯；2，6-二硝基甲苯；1-乙基-2-硝基苯；2，3-二甲基-2，3-二硝基丁烷；二氧化硫；或者环己酮等)的特征。目标VOC也可以例如是C-4或火药的特征。在一些变型中，目标VOC可以是一种或多种药物诸如芬太尼的存在的特征。在一些变型中，目标VOC是与医学病症(诸如用户中COVID-19的存在)相关的生物标志物(例如，NOx、脂族烃(例如，异戊烷、庚烷)等)。电化学传感器可以是检测设备的一部分。

通常，用于检测一种或多种VOC的方法可包括将输入信号施加到电化学传感器，在施加输入信号之后从电化学传感器接收传感器信号，以及至少部分地基于传感器信号来检测目标VOC。电化学传感器可包括电极和布置在电极上的离子液体，其中诸如响应于输入信号，在离子液体内形成对目标VOC具有特异性的至少一个空腔。传感器信号可例如指示电极处的电流。在一些变型中，离子液体包括室温离子液体(RTIL)，并且其中存在的一个或多个空腔可针对目标VOC的氧化还原电位被调整。

在一些变型中，用于检测一种或多种VOC的方法可包括将输入信号施加到多个电化学传感器，每个电化学传感器包括相应电极和布置在电极上的相应离子液体。在一些变型中，响应于输入信号，多个电化学传感器的至少一部分处的相应离子液体形成对一种或多种相同或不同的目标VOC具有特异性的空腔。在一些变型中，检测目标VOC的方法包括使用对目标VOC具有特异性的电化学传感器中的大多数电化学传感器感测目标VOC。在一些变型中，该方法可包括诸如基于使用对目标VOC具有特异性的电化学传感器检测到目标VOC的计时差值(differential timing)来确定目标VOC的行进方向和/或行进速度。该方法可包括响应于检测到目标VOC而提供警报。

在一些变型中，用于检测一种或多种VOC的方法包括检测作为爆炸物的特征、作为药物的特征或者是作为用户的健康状态的特征的生物标志物的目标VOC。在一些变型中，该方法可包括检测从特定介质(例如，固体、液体或气体)排放的目标VOC。

通常，用于确定用户的健康状态的方法可包括测量接收气雾化样本的至少一个电化学传感器的传感器信号，至少部分地基于所测量的传感器信号来检测目标VOC，以及基于所检测到的目标VOC来确定用户的健康状态。在一些变型中，该至少一个电化学传感器可包括电极和布置在电极上的室温离子液体(RTIL)，其中响应于电化学传感器接收到输入信号，在RTIL内形成对目标挥发性有机化合物(VOC)具有特异性的至少一个空腔。在一些变型中，RTIL可包括多个离子层，并且至少一个空腔在相邻的离子层之间形成。在一些变型中，测量传感器信号可包括将输入信号递送到所述至少一个电化学传感器，以及在递送输入信号之后测量所述至少一个电化学传感器处的一个或多个电参数(例如，阻抗、电流或两者)。例如，输入信号可向电极施加DC还原电位。

在一些变型中，用于确定用户的健康状态的方法包括具有空腔的电化学传感器，该空腔被配置为捕获目标VOC，使得目标VOC朝向电极扩散。该方法可包括响应于检测到医学病症而提供警报。在一些变型中，检测目标VOC可包括检测气雾化样本(例如，来自用户的气息或诸如唾液或鼻液的气雾化体液)中的VOC。在一些变型中，气雾化样本来自取样设备或来自环境空气。可过滤气雾化样本以去除阈值尺寸以上的微粒。在一些变型中，用于确定用户的健康状态的方法包括可移除地耦接到基座的传感器模块中的电化学传感器。基座可包括手持单元，并且可任选地被配置为安装到表面。如果存在，传感器模块可包括接口管和喷嘴，该喷嘴被配置为在一个或多个电化学传感器上方提供气雾化样本的层流。在用于确定用户的健康状态的方法的一些变型中，目标VOC是作为疾病(例如，COVID-19)的特征的生物标志物。

通常，用于检测用户的气息中的一种或多种VOC的检测设备可包括基座、可移除地耦接到基座的传感器模块以及被配置为将一定体积的来自用户的气息导引至电化学传感器的接口管。在一些变型中，传感器模块包括至少一个电化学传感器，该电化学传感器包括电极和布置在电极上的离子液体，其中离子液体对目标VOC具有特异性。在一些变型中，离子液体是室温离子液体(RTIL)。检测设备的基座可包括手持外壳。

在一些变型中，检测设备被配置为将输入信号递送到电化学传感器，从而在离子液体内形成对目标VOC具有特异性的至少一个空腔。在一些变型中，空腔被配置为捕获目标VOC，使得所捕获的VOC朝向电极扩散。在一些变型中，基座包括一个或多个处理器，所述处理器被配置为至少部分地基于电极处的电参数(例如，阻抗、电流或两者)来检测所捕获的目标VOC。基座还可包括警报器，该警报器被配置为响应于使用一个或多个电化学传感器检测到目标VOC而提供警报。在一些变型中，传感器模块包括多个电化学传感器。在一些变型中，多个电化学传感器的至少一部分形成对一种或多种相同或不同目标VOC具有特异性的空腔。

在检测设备的一些变型中，接口管包括管。在一些变型中，传感器模块包括喷嘴，该喷嘴被配置为使所述体积的气息的流在至少一个电化学传感器上方层化。传感器模块还可包括一个或多个过滤器，所述过滤器被配置为从所述体积的气息中过滤微粒，并且附加地或替代地包括除湿元件，所述除湿元件被配置为减少所述体积的气息中的水分。在一些变型中，目标分析物是作为用户的健康状态的特征的生物标志物。健康状态可以是疾病(例如，COVID-19)。

通常，用于检测用户的气息(或其他气体)中的一种或多种挥发性有机化合物(VOC)的检测系统可包括：传感器模块，该传感器模块包括对目标VOC具有特异性的至少一个电化学传感器；以及取样设备，该取样设备能够耦接到传感器模块或检测设备的其他部分，其中取样设备是可密封的并且被配置为储存一定体积的气息。在一些变型中，传感器模块可包括电极和布置在电极上的离子液体，其中离子液体可对目标VOC具有特异性。此外，在一些变型中，检测系统可包括警报器，该警报器被配置为响应于使用至少一个电化学传感器检测到目标VOC而提供警报。

在一些变型中，取样设备可能能够可移除地耦接到传感器模块(或检测设备的其他部分)。取样设备可能能够经由连接器耦接到传感器模块(或检测设备的其他部分)。取样设备可包括隔室(例如，用于储存一定体积的气息)。在一些变型中，隔室可以是可压缩的。

在一些变型中，取样设备可包括用于将气息引入到取样设备中的接口管或其他合适的特征物(feature)。接口管可包括一个或多个气息处理元件(诸如一个或多个过滤器)和/或一种或多种干燥剂。此外，在一些变型中，取样设备可包括一个或多个单向阀(例如，以将气息流导引进和/或导引出取样设备)。

在一些变型中，检测系统可包括基座。传感器模块可能能够耦接到基座，诸如能够可移除地耦接到基座。在一些变型中，基座可包括手持外壳。

通常，取样设备可包括隔室和耦接到隔室的接口管，其中取样设备可以是可密封的并且被配置为储存一定体积的气体样本(例如，气息)。在一些变型中，隔室可包括至少一个入口和至少一个出口。在这些变型中的一些中，接口管可耦接到隔室的入口，并且/或者取样设备可进一步包括耦接到隔室的出口的止动件。止动件可以可移除地耦接到隔室的出口。

在一些变型中，取样设备可至少部分地经由一个或多个单向阀密封。例如，取样设备可包括可用第一单向阀密封的入口和可用第二单向阀(和/或止动件)密封的出口。例如，该一个或多个单向阀可包括止回阀。

在一些变型中，取样设备的隔室可以是可压缩的。例如，隔室可包括袋。在一些变型中，该袋可包括第一片材和与第一片材相对的第二片材，其中第一片材和第二片材被密封在一起(例如，经由热或RF焊接)从而形成隔室的边缘，或隔室的周界的至少一部分。

接口管可具有任何合适的形状和/或一个或多个气体处理元件。例如，在一些变型中，接口管可包括管。此外，在一些变型中，接口管可包括一个或多个过滤器和/或一种或多种干燥剂。接口管可经由任何合适的方法(包括例如热或RF焊接)耦接到隔室。

在一些变型中，取样设备可被配置为可移除地耦接到检测设备(例如，包括用于检测目标VOC的电化学传感器的检测设备)。附加地或替代地，在一些变型中，取样设备可包括一个或多个标识特征物，诸如与取样设备相关的标记区域和/或计算机可读标识符。

附图说明

图1A和1B描绘了用于检测分析物的检测设备的示例的说明性示意图。

图2描绘了用于检测分析物的检测系统的示例的说明性示意图。

图3描绘了用于检测分析物的检测设备的示例的说明性示意图。

图4A-4C描绘了用于检测分析物的检测设备的示例的说明性示意图。

图5描绘了用于检测分析物的检测设备中的电子系统的示例的说明性示意图。

图6描绘了用于检测分析物的检测设备中的传感器模块的示例的说明性示意图。

图7A-7D描绘用于检测分析物的检测设备中的传感器阵列的示例的说明性示意图。

图8描绘了用于检测分析物的传感器芯片的示例的说明性示意图。

图9A-9C描绘了用于检测分析物的传感器芯片的示例的说明性示意图。

图10描绘了用于检测分析物的传感器芯片中的电化学传感器以及其上的分析物捕获的说明性示意图。

图11描绘了电化学传感器的RTIL层的说明性示意图。

图12A和12B描绘了在感测分析物时电化学传感器的特异性的说明性示例。

图13A和13B描绘了用于检测分析物的检测设备中的耦接到传感器模块的基座的示例的说明性示意图。

图14A和14B分别描绘用于检测分析物的传感器模块的示例的组装和分解示意图。

图15描绘了用于检测分析物的传感器模块的示例的示意性示意图，其中传感器芯片包括门。

图16描绘了用于检测分析物的检测设备的示例的说明性示意图。

图17A和17B描绘了用于检测分析物的检测设备中的耦接到具有接口管的传感器模块的基座的示例的说明性示意图。

图18A-18C分别描绘了具有接口管的传感器模块的示例的组装视图、组装半透明视图以及分解视图。

图19描绘了传感器模块中的喷嘴的示例中的气流的说明性示意图。

图20A和20B分别描绘了具有传感器阵列和传导迹线的电路板的示例的顶视图和底视图。

图21描绘了检测目标VOC的方法的说明性示意图。

图22A和22B描绘了检测和/或跟踪VOC的说明性示意图。

图23A-23C描绘了展示通过检测设备检测两种浓度的VOC的说明性数据。

图24描绘了展示用于检测COVID-19的检测设备中的传感器的校准的说明性数据。

图25A和25B描绘了展示使用检测设备中的两个示例性电化学传感器来识别健康受试者和对COVID-19呈推定阳性的受试者的说明性数据。

图26A和26B描绘了展示出图25A和25B中提及的所选受试者的传感器信号相对于经调整的基线表征的％变化的说明性数据。

图27A和27B描绘了展示出图25A和25B中提及的所选受试者的传感器信号相对于经调整的基线表征的％变化的说明性数据。

图28A和28B分别描绘了用于检测分析物的检测设备中的接口管的示例的侧视图和分解示意图。

图29A描绘了包括检测设备和能够耦接到检测设备的接口管的检测系统的示例性变型。图29B描绘了图29A中所示的检测设备的详细视图。

图30描绘了包括检测设备和能够耦接到检测设备的取样设备的检测系统的示例性变型。

图31A和31B分别描绘了用于获得和储存样本的取样设备的示例性变型的前表面和后表面。图31C描绘了图31A和31B中所示的取样设备的半透明透视图。

图32描绘了取样设备的一部分的说明性示意图。

图33A描绘了取样设备的示例性变型中的接口管的说明性示意图。图33B和33C分别描绘了图33A中所示的接口管中的入口阀载体组件的组装和分解视图。图33D和33E分别描绘了图33A中所示的接口管中的出口过滤器载体组件的组装和分解视图。

图34A描绘了取样设备的示例性变型中的隔室的说明性示意图。图34B描绘了图34A中所示的隔室的部分横截面图。

图35A描绘了取样设备的示例性变型中的连接器和止动件组件的说明性示意图。图35B描绘了图35A中所示的连接器止动件组件的部分透视图。图35C和35D描绘了图35A中所示的连接器的部分透视和横截面图。图35E和35F描绘了图35A中所示的止动件的部分透视和横截面图。

图36A和36B描绘了取样设备的包装的示例性变型的说明性示意图。

图37A和37B描绘了样本提取器设备的示例性变型的说明性示意图。

图38A-38D例示了使用样本提取器设备的方法的示例性变型。

图39A描绘了护套的示例性变型的说明性示意图。图39B描绘了与检测设备和接口管一起使用以保护检测设备免受污染的护套的说明性示意图。

图40A和40B描绘了用于与检测设备结合使用的显示器的图形用户界面(GUI)的示例性变型。

图41描绘了指示设备状态的检测设备的示例性变型的说明性示意图。

图42A描绘提示输入要用检测设备测试的患者的患者标识号的显示器的GUI的示例性变型。

图42B描绘了指示检测设备的校准状态的显示器的GUI的示例性变型。

图43A-43C描绘了向患者提供向检测设备提供气息样本的指令的显示器的GUI的示例性变型。

图44描绘了为向检测设备提供气息样本的患者提供指导的显示器的GUI的示例性变型。

图45A-45C描绘了在用检测设备分析样本之后提供测试结果的显示器的GUI的示例性变型。

具体实施方式

本文描述了并且在附图中例示了本发明的各个方面和变型的非限制性示例。

本文描述了用于检测一种或多种目标分析物(包括气相化学物质)的系统和方法的变型。例如，诸如本文所述的系统和方法可用于检测附近或周围环境中的VOC(例如，用于检测和/或跟踪威胁)。在一些变型中，此类检测系统和方法可感测痕量物质(例如，爆炸物、火药、硝酸铵、阿片类药物、生物制剂、其他痕量VOC物质等)的存在和/或距离。作为另一个示例，在一些变型中，诸如本文所述的系统和方法可用于检测用户气息中的VOC，以诊断和/或跟踪医学病症或其他健康状态(例如，COVID-19)。如图1A和1B的示意图所示，检测设备100可提供传感器模块130检测到分析物(f)的警报或其他合适的指示。检测可涉及接近感测(例如，传感器模块130可放置在分析物附近，诸如图1A的示意图中所示)或远距离感测(例如，传感器模块130可放置在用于检测周边环境中的分析物的位所，诸如图1B的示意图中所示)。

此外，如图2所示，本文所述的检测系统可包括一个或多个检测设备100，所述检测设备可通过网络102(例如，云网络、本地网络)与一个或多个远程设备(例如，服务器104、执行移动应用程序的移动设备106、其他计算设备108、一个或多个其他检测设备100)通信以允许远程监测和/或联网设备的其他优点，如下面进一步描述。

与常规检测设备相比，本文所述的检测系统和方法具有若干优点，包括便携性、易于操作(例如，不需要擦拭)、提供对威胁或其他状况的连续监测的能力以及提供定量检测结果的能力。下面更详细地描述了另外的有益特征。

用于检测VOC的系统

通常，在一些变型中，用于检测目标分析物的检测设备可包括基座和传感器模块。例如，如图3所示，检测设备100可包括基座110和传感器模块130。传感器模块可耦接到基座并且包括至少一个分析物传感器(例如，电化学传感器)。分析物传感器可包括电极和离子液体(例如，室温离子液体(RTIL))，该离子液体布置在电极上并且对目标VOC具有特异性，如下面进一步描述。此外，在一些变型中，传感器模块可以可移除地耦接到基座，使得传感器模块可与其他传感器模块互换(例如，在使用后与另一个传感器模块互换，或者与专用于在其他检测应用检测不同目标VOC的其他传感器模块互换)。然而，在一些变型中，传感器模块130可与基座110集成或永久地耦接到该基座(例如，容置在该基座内、不可移除地耦接到该基座)。

基座

如图3所示，检测设备100可包括基座110，该基座包括各种部件，诸如包括一个或多个处理器112和一个或多个存储器设备114(例如，用于处理来自传感器模块130的信号，以及/或者用于操作整个检测设备的其他计算和处理动作)的电子系统。电子系统可进一步包括被配置为与其他设备通信的一个或多个通信模块116、一个或多个附加传感器118、一个或多个电源120、一个或多个连接端口122(诸如用于访问数据或用于测试目的)以及/或者可被配置为传达与一种或多种目标分析物的检测相关的信息的一个或多个警报器124。

基座可具有任何合适的形状因数，并且可针对特定应用进行定制。例如，如图4A所示，基座410可包括手持外壳，该手持外壳可由人以移动方式携带(例如，作为移动手持设备)。在一些变型中，手持外壳可包括人体工程学形状(例如，弯曲的、指槽、指环等)以促进更舒适的手持抓握。附加地或替代地，手持外壳可包括肋条、橡胶手柄和/或其他合适的摩擦特征物以帮助提高用户轻松舒适地抓握手持外壳的能力。作为另一个示例，基座可由人佩戴。例如，基座可包括条带、带子或头盔、肩托或其他衣服制品或者耦接到这些部件，并且可被佩戴在手臂、肩、手、手指、手腕、腿、脚踝、脚、躯干、头等上。

在一些变型中，基座410可包括可放置在或以其他方式安装在合适表面上(诸如以搁置在桌子(图4B)、柜台、架子、轮式推车或其他表面上)或者安装到墙壁、天花板等的独立式单元。例如，基座410可放置在机动车(图4C)(诸如汽车或卡车)，飞行器(例如，飞机、直升机等)，无人机，船舶，或者其他合适的地面、空中、海上的物品，或其他交通工具之中或之上。基座410可放置在货物区域或乘客区域中，或者放置在交通工具的外表面上。作为另一个示例，基座410可针对静态工业环境(例如，工厂或其他制造设施、仓库等)进行优化。然而，基座可被配置用于其他合适的应用。

电子系统

如上所述，基座可包括电子系统。图5描绘了用于检测设备的基座中的电子系统510的示例性变型的示意图。在一些变型中，电子系统510可用于例如移动手持式检测设备中。电子系统510可包括电路板520(例如，母板)，该电路板包括用于外围部件和/或电缆的各种电力部件和/或连接器。在一些变型中，电子系统510可包括多个电路板520，所述电路板可例如提供同时或并行功能。

例如，电子系统510可包括至少一个处理器526，该处理器被配置为与传感器模块550通信并且执行专用于获得和/或解读传感器模块550中的一个或多个分析物传感器的与检测一种或多种目标分析物(例如，VOC)有关的电参数的计算。例如，处理器526可被配置为执行电化学阻抗感测和/或计时电流法，以测量和/或解读传感器模块550中的一个或多个分析物传感器处的阻抗、电流和/或其他合适的电参数。处理器526可例如被配置为检测和测量来自一个或多个分析物传感器的传感器信号中的一个或多个电参数的变化，并且将该一个或多个变化与一个或多个目标分析物的检测相关联。在一些变型中，这种检测处理器526可被配置为检测10pA或更小的电流变化。例如，在一些变型中，这种检测处理器526可包括可从PalmSens BV(荷兰)获得的EmState Pico模块。

电子系统510可进一步包括至少一个处理器522，该处理器连接到其他电力部件并且被配置用于促进检测设备的各种其他控制和/或计算功能。当执行存储在电子系统510中的一个或多个存储器设备中的指令时，处理器522可例如执行信号传输和/或接收、如下面进一步详细描述的来自附加传感器528的传感器读数、来自传感器模块550的检测的时间和/或频率控制、加密、诊断、健康监测和/或其他合适的特征。例如，处理器522可被配置为使用AES-256加密和/或任何合适的加密协议或标准来对由检测设备接收和/或传输的所有信号进行加密并且/或者被配置为对存储在该设备上的数据进行加密。例如，在一些变型中，可使用AES-128加密和另外的自定义加密后算法的组合来对数据进行加密，该自定义加密后算法在数据从检测设备被传输时对所有数据进行加密。在这些变型中，2个密钥可被用来解密任何传输，从而提高所传输的信息的安全性。附加的加密层(需要附加密钥进行解密)可更进一步地应用于传输以提高安全性。在一些变型中，处理器522可包括微控制器、中央处理单元(CPU)、现场可编程门阵列(FPGA)或任何一个或多个合适的处理器芯片。处理器522可具有至少约100MHz的时钟速度，该时钟速度可例如有助于促进改进连续监测和处理能力。在一些变型中，单个处理器可执行处理器526和处理器522的组合特征。

在一些变型中，基座可包括任何合适容量(例如，至少1MB)的一个或多个存储器设备523(例如，闪存)。存储器设备523可例如在由电子系统510传输之前存储数据。附加地或替代地，基座可包括用于接收合适的存储器设备(例如，SD卡、miniSD、USB等)的一个或多个端口，该存储器设备可被用于存储数据、向检测设备提供软件加载和/或诊断并且提供来自检测设备的软件加载和/或诊断等。存储器设备523可例如包括使用一种或多种技术(诸如AES-256)的加密能力。在一些变型中，存储器设备523可与辅助系统(例如，另一计算设备)的存储器设备并行操作。

在一些变型中，基座的电子系统510可包括提供其他参数的测量结果的一个或多个传感器528。例如，电子系统510可包括一个或多个传感器，诸如温度传感器、湿度传感器、红外传感器、超声传感器、雷达传感器、陀螺仪、惯性测量单元(IMU)、微粒传感器(例如，PM10、PM2.5、PM1等)和/或类似物。传感器528中的任何一个或多个传感器可经由传导迹线、柔性电缆和/或其他合适的连接方案连接。传感器528中的至少一些传感器(诸如温度或湿度传感器)可提供可用于校准传感器模块550和/或其他传感器528中的电极传感器的测量结果。附加地或替代地，传感器528中的至少一些传感器可提供可用于其他监测和/或跟踪应用的传感器数据，诸如用于环境监测(例如，在冷藏卡车中)的环境温度。在一些变型中，电子系统510可被配置为以至少0.5Hz(例如，至少0.5Hz、至少0.7Hz、至少1Hz等)的频率或其他合适的频率接收数据和/或向传感器528发送命令。此外，电子系统510可被配置为以至少10Hz(例如，至少10Hz、至少15Hz等)的频率或其他合适的频率接收数据和/或向传感器模块发送评论(comment)。电子系统510可进一步包括用于执行传感器信号处理(例如，信号增益、信号滤波，诸如用于增加信噪比的噪声降低等)的合适部件，尽管附加地或替代地，上述处理器中的一个或多个处理器可执行数字信号处理。在一些变型中，电子系统510可与辅助系统(例如，另一计算设备)并行工作以执行数字信号处理。

此外，在一些变型中，电子系统可附加地或替代地包括位所传感器，诸如具有相关联的天线531的GPS模块530或GNSS，该位所传感器可实现检测设备的位所跟踪。虽然传感器528和GPS模块530在图5中被示出为检测设备的基座中的电子系统510的一部分，但是应当理解，在一些变型中，其他传感器528和/或GPS模块530中的一个或多个可附加地或替代地位于传感器模块550中。在一些变型中，可通过三角测量技术通过WiFi和/或蓝牙或者多个检测设备的电子系统510之间的类似通信来执行检测设备的位所跟踪。

在一些变型中，基座的电子系统510可包括至少一个加热模块524(例如，焦耳加热模块)。在一些变型中，加热模块524可包括电阻器加热元件或被配置为在输入电流后产生热量的其他合适的元件。加热模块可例如起到使传感器模块550的部件回热(regenerate)的作用。例如，传感器模块550的至少一部分可能会积聚可能对传感器的运作产生负面影响(例如，结垢)的不期望物质(例如，水分、非目标VOC等)。加热模块524可通过将传感器模块的至少一部分加热至引起不期望的物质蒸发的合适温度来去除这种不期望的物质。电子系统510可例如作为校准过程(例如，在检测设备的制造和/或组装期间、在检测设备启动后)和/或维护过程(例如，周期性地，响应于检测到的环境条件，诸如高于预定阈值的湿度等)的一部分来激活加热模块524。

电子系统510可进一步包括一个或无线通信模块，诸如具有相关联的天线535的蓝牙模块534和/或具有相关联的天线的无线互联网(WiFi)模块532。可附加地或替代地包括其他无线通信模块(例如，无线电、实现蜂窝网络技术(诸如LTE、2G、3G、4G、5G等)的模块)。此外，如上所述，电子系统510可包括位所传感器，诸如GPS模块530(或GNSS)。在一些变型中，蓝牙天线能力可以是任何合适的一代(例如，蓝牙4.0或更高版本)，WiFi天线能力可被配置为以任何合适的频率(例如，在a/b/c/g/n/ax频谱上以2.4GHz、5GHz、24GHz的频率)发射，并且/或者GPS天线能力可被配置为提供约每10秒至少约1米或更小的全球定位精度。附加地或替代地，电子系统510可包括一个或多个自定义信号频率的至少一个通信天线。通信模块可被配置为以无线方式发送和/或接收数据。附加地或替代地，电子系统510可包括任何合适的通信模块(例如，有线或无线通信模态)。通过这些信号，检测设备可与一个或多个外围设备(例如，服务器、移动设备(诸如移动电话或平板计算机、膝上型计算机或台式计算机等))通信。这种配对通信可例如使得能够在检测设备与配对外围设备之间传达信息(例如，传感器数据、用户数据、分析数据、传感器校准数据、软件更新等)。附加地或替代地，在一些变型中，与外围设备(例如，执行与检测设备相关联的应用程序)配对的检测设备可利用通过其无线通信模块的通信来相对于配对的外围设备定位其本身。例如，如果多个检测设备彼此紧密接近(例如，在同一房间中)，则外围设备和/或与该设备配对的任何特定检测设备可指示该特定检测设备的位所并且/或者指示哪一个检测设备当前与该外围设备配对。在一些变型中，多个检测设备可同时与同一外围设备配对，其中配对的检测设备中的任何一个检测设备的位所和/或配对状态可在外围设备和/或该检测设备上被指示出。在一些变型中，一个或多个检测设备可经由无线通信模块与位于该一个或多个检测设备附近(诸如在同一房间中)的一个或多个外围设备通信。然而，在一些变型中，一个或多个检测设备可经由无线通信模块与远离检测设备(诸如不在同一房间或甚至同一建筑物中)的外围设备通信。后一种情况例如在检测设备被配置为检测与接触性传染病相关的目标分析物(例如，与疾病相关的气息样本中的呼出代谢物，如本文进一步详细描述)的情况下可能是有利的，从而使外围设备的用户(例如，测试管理人员)更安全，免受操作检测设备的潜在接触传染性用户的感染，并且减少对外围设备的用户的个人防护装备的需要。

在多个检测设备彼此紧密接近的情况下，外围设备与一个或多个检测设备之间的成对通信可实现对感兴趣的特定检测设备的有帮助的控制。例如，在一些变型中，外围设备诸如移动设备可执行具有“查找我”操作的移动应用程序，该操作使与该外围设备配对的检测设备用提示(例如，通过用户界面，诸如通过照亮LED或其他灯元件、在显示器上显示指示、发出听觉指示)来标识其本身。来自检测设备的提示可以与来自移动应用程序的相应提示(例如，通知消息、振动等)同步的方式提供。因此，外围设备的用户可解读来自检测设备和/或移动应用程序的提示，从而识别若干个附近的检测设备中的哪个检测设备与该外围设备配对。在一些变型中，移动应用程序可进一步被配置为：如果用户期望，则改变外围设备当前与哪个附近的检测设备配对。

附加地或替代地，检测设备可与检测设备网络(例如网状网络，诸如由蓝牙启用的网状网络)中的一个或多个附加检测设备通信。此类联网检测设备中的任何一个或多个检测设备都可能通过这种网络能够相对于其他联网检测设备，诸如通过卡尔曼(Kalman)滤波和三角测量定位其本身。作为另一个示例，检测设备可对该检测设备所联网至的其他附近检测设备执行“健康检查”操作，在这种情况下该检测设备可将其传感器灵敏度水平与其他联网检测设备的传感器灵敏度水平进行对照检查，以帮助确保该联网检测设备仍然以适当校准的方式操作。下面进一步详细描述了利用这种检测设备网络作为检测系统的一部分的各种方法。

如上针对图2所述，一个或多个检测设备可被配置为通过网络诸如云网络与包括服务器或一个或多个其他合适的数据存储设备的任何合适的设备通信。在一些变型中，来自检测设备的数据(例如，传感器数据、用户数据、分析数据)可经由检测设备的无线通信模块被传达到一个或多个远程设备(例如，云存储器)。附加地或替代地，来自一个或多个存储设备的数据可从一个或多个远程设备被传达到检测设备(例如，传感器校准数据、软件更新等)。诸如如果互联网连接或其他无线通信连接是可用的且处于活动状态，则这种数据可基本上实时地被传达。在一些变型中，检测设备可在其本地存储器(例如，存储器设备114)中存储大量数据并且周期性地或间歇地将成批数据传达到一个或多个存储设备。此外，如果检测设备不具有与该一个或多个存储设备的活动无线通信连接，则在一些变型中，该检测设备可将数据存储在其本地存储器中，直到无线通信连接可用。例如，可本地存储预定数量的测试读数(例如，1000个测试读数)，直到检测设备可以通过可用连接与合适的远程或其他存储设备同步，从而清除本地存储器空间以允许存储更多的测试读数。

在一些变型中，电子系统510可包括电源或用于接入电源的连接端口。例如，如图5所示，电子系统510可包括用于耦接到电源540(例如，电池或其他便携式电源，或诸如壁装电源插座的有线电源)的电力输入端536。在基座是移动手持单元的一些变型中，基座可包括便携式电源诸如电池。在基座旨在用于车辆运输或在静态工业环境中的一些变型中，基座可从车辆本身汲取电力和/或包括便携式电源。例如，基座可利用车辆或工业环境中的电源作为主要电源，并且利用基座中的便携式电源作为备用电源，反之亦然。附加地或替代地，检测设备可通过太阳能供电。例如，电源可包括或耦接到至少一个太阳能阵列。太阳能阵列可被配置为对电源540充电或直接向检测设备的电子系统510供电。在一些变型中，太阳能阵列可提供主要电源，而在一些变型中，太阳能阵列可提供补充电源。

便携式电源540可位于例如检测设备的基座内(例如，检测设备的外壳内)。便携式电源可附加地或替代地位于传感器模块内。在一些变型中，电子系统510可被配置为接收至少3.3V的电压或任何合适的电压下的电力。检测设备可例如经由任何合适的连接(例如，微型USB等)再充电。在一些变型中，电子系统可始终(例如，在自动关闭之前)保留至少较低的电池储备阈值(例如，5％)。该电池储备可能有助于使检测设备能够执行最低限度的功能，诸如如下所述的防篡改机制。

此外，如图5所示，在一些变型中，电子系统510可包括一个或多个数据和/或测试连接器端口538。这种连接器538可例如，允许用合适的软件对电子系统510进行闪存，允许对其进行测试、分析以用于诊断，以及/或者实现与一个或多个外围设备的附接以获得扩展能力(例如，附加传感器、通信设备、显示器或其他用户界面等)。其他连接器(未画出)可进一步实现基座与传感器模块之间的连接，包括用于接收信号和/或向传感器模块550发送信号的一个或多个电传导触点或电缆。在一些变型中，可能能够用合适的软件对电子系统510进行闪存、能够对其进行测试和分析以用于诸如用无线通信模块(例如，蓝牙模块534、WiFi模块532等)进行诊断。

在一些变型中，电子系统510可包括至少一个警报系统542，该警报系统被配置为响应于检测到目标分析物(例如，目标VOC)而提供警报。警报系统542可附加地或替代地响应于检测设备的状态(例如，低电力、不可操作性或故障检测等)而提供警报。在一些变型中，警报可在检测设备的用户界面(诸如下文所述的用户界面)(例如，显示屏)上被传达，并且/或者经由信号传递，诸如视觉信号传递(例如，LED灯的照亮)和/或音频信号传递(例如，通过扬声器以一系列音调、哔哔声等)被传达。附加地或替代地，警报可诸如经由无线通信模块或其他连接器端口被传达到外围设备或其他远程设备(例如，移动计算设备、服务器、膝上型计算机或台式计算机等)，以便指示检测设备检测到目标分析物并且/或者指示检测设备的状态和/或其他合适的信息。

其他基座特征物

如图5所示，在一些变型中，基座可被配置为包括防止电磁干扰和/或热极端的保护件。例如，基座可包括屏蔽件512，该屏蔽件可例如提供精确的EMI屏蔽以防止来自基座内的部件交互和/或基座外的外围交互的电磁干扰。附加地或替代地，基座可包括被配置为将来自高能部件(例如，处理器、电源)的多余热量远离热敏区域(诸如朝向外部外壳或其他壳体)转移的部件(例如，翅片或其他散热器、风扇等)。基座可包括一个或多个通风孔以促进冷却空气循环。基座可附加地或替代地包括用于基本上防止热量返回到基座的特征物。

此外，基座可包括被配置为抵抗冲击、压力和/或其他结构要求(structuralrequirement)的结构加强件。作为说明性示例，基座可被配置为满足MIL-STD-810标准下的结构和太阳能负载要求。作为另一个示例，基座可被密封以承受高达至少约100英尺深度的水的静水压力。附加地或替代地，基座在结构上可以是坚固的以保护免受可能损坏检测设备的环境因素和/或用户操作的影响。在一些变型中，基座可包括多个外壳或其他壳体以提供上述特性中的一个或多个特性。例如，基座可包括被配置为抵抗结构负载的内骨骼底盘以及包括脊和凹槽的外骨骼壳体，以进一步保护免受环境因素的影响和/或改善用户操作(例如，增加摩擦以更好地操作)。基座可进一步包括一个或多个衬板以诸如通过紧固件(例如，磁体、粘合剂、吸力等)将检测设备附接到合适的表面。

在一些变型中，基座可包括一个或多个防篡改特征物。例如，基座可包括具有一个或多个机械防篡改特征物和/或基于电子的防篡改特征物的外壳。机械防篡改特征物的示例包括机械互锁、需要专用或不常用工具的专用紧固件(例如，Torx、星形或自定义紧固件等)。在基于电子的防篡改特征物的一个示例中，基座的电子系统内的处理器可包括自定义软件，由此为了拆卸检测设备，必须从授权的外围设备(例如，执行配套自定义软件)向检测设备发送许可命令，其中该许可命令包含认证密钥。必须将这种认证密钥发送到检测设备以便能够拆卸检测器设备(例如，基座和/或传感器模块)。如果接收到认证密钥，则可拆卸检测设备。如果没有接收到该认证密钥，则尝试拆卸检测器设备可能会导致高压电流通过关键电路系统发送，从而破坏或限制设备的功能。附加地或替代地，未经授权尝试拆卸检测设备可能会导致检测设备自动向外围设备发送警报(例如，利用警报系统542)。

在一些变型中，基座可包括用户界面。用户界面可例如包括被配置为向用户显示信息的显示屏(例如，LED显示器)。例如，如上所述，显示屏可提供来自警报系统的警报，诸如指示检测到目标分析物(例如，目标VOC)的信号和/或所检测到的目标分析物的量的定量读数。作为其他示例，显示屏可被配置为显示提供以下项的图标：网络连接性的状态(例如，蓝牙、WiFi、蜂窝等)、与电力有关的信息(例如，开/关状态、电力水平、再充电状态、与外部电源的连接性等)、系统默认值(例如，缺乏与传感器模块的连接性)或任何合适的状态更新(诸如设备状态、样本状态(例如，确认检测到或收到用于分析的气体样本)、检测状态(例如，检测到目标分析物、未检测到目标分析物、检测操作有缺陷、分析正在进行，等))和/或其他合适的信息。在一些变型中，用户界面可附加地或替代地包括其他形式的视觉通信，诸如一个或多个LED灯，其中灯的颜色、位置和/或顺序可被转换成任何以上信息或其他合适的信息。例如，一个或多个LED灯和/或其他合适的视觉提示可被照亮或以其他方式被激活以指示任何以上信息或其他合适的信息(例如，红色LED的照亮指示检测到目标分析物，绿色LED的照亮指示未检测到目标分析物)。附加地或替代地，用户界面可包括音频通信，诸如被配置为发出语音、音调和/或其他合适的听觉提示以指示任何以上信息或其他合适的信息的扬声器。此外，检测设备可附加地或替代地包括合适的触感(例如，触觉)用户界面特征物，诸如来自马达的振动等。此外，基座可包括其他合适的用户交互部件，诸如识别模块(例如，用于记录和/或验证用户身份的指纹读取器)、麦克风、扬声器、相机等。

传感器模块

如图3所示，传感器模块130可被配置为耦接到基座110。如图6所示，传感器模块630可包括外壳632和包括一个或多个分析物传感器的传感器阵列634(本文也称为“传感器芯片”)。如下面进一步详细描述，分析物传感器可包括电极和离子液体(例如，室温离子液体(RTIL))，该离子液体布置在电极上并且对一种或多种目标VOC具有特异性。因此，每个分析物传感器可被专门定制用于检测某种VOC或具有足够相似特性的一组VOC，如下面进一步详细描述。

在一些变型中，外壳632可基本上封装传感器阵列634。在一些变型中，外壳632可进一步起到门的作用，以帮助将RTIL或其他离子液体保留在传感器阵列的电极上。用于传感器模块的外壳的示例性变型在图14A-14B、图15和图17A-17B中示出，并且在下面进一步详细描述。然而，外壳632可具有用于容置传感器阵列634的任何合适的尺寸和/或形状。

传感器模块130可进一步包括过滤器632，该过滤器被配置为过滤掉大的空气微粒，从而减少可能干扰分析物传感器的功能的有噪声的物质。在一些变型中，过滤器可被定位成位于传感器阵列的一个或多个电极的正上方和/或与传感器阵列的一个或多个电极正交，以便在相对于电极表面的多个方向上进行过滤。在一些变型中，过滤器632可形成外壳632的一部分。例如，图14A-14B分别描绘了具有传感器模块外壳1332的示例性传感器模块1330的组装和分解视图。传感器模块外壳1332可包括耦接到传感器模块过滤器1336的传感器模块基座1334，其中传感器模块基座1334和传感器模块过滤器1336形成围绕传感器阵列1340的壳体。过滤器1336可由烧结不锈钢材料形成。在一些变型中，过滤器可至少部分地由烧结金属材料(例如，用烧结技术制造的铝、钢(例如，不锈钢)、钛、钼、铜等)形成。用于过滤器1336的合适的过滤器孔隙尺寸可例如在约1μm或更大的量级上。作为另一个示例，过滤器可包括分子筛干燥剂，诸如碱性硅酸铝材料，该干燥剂可被成型为合适的形状，诸如孔隙尺寸为约十埃的球形。

在一些变型中，传感器模块可以可移除地耦接到检测设备的基座，以便能够交换或互换不同的传感器模块(例如，以用未使用的传感器模块替换使用过的传感器模块，以交换对不同目标分析物具有特异性的传感器模块等)。例如，在一些变型中，基座可包括一组一个或多个第一接合元件，并且传感器模块(例如，传感器模块外壳)可包括一组一个或多个第二接合元件。第一接合元件和第二接合元件可彼此机械接合，以便将传感器模块和基座耦接在一起。接合元件的示例包括可滑动接合的特征物(例如，与凹陷特征物诸如凹槽等滑动接合的突出特征物，诸如舌状物、花键、肋条、脊、隆起等)、卡扣配合特征物、与有螺纹的元件螺纹接合的紧固件等。例如，图13A-13B描绘了移动手持检测设备的示例性变型，其中传感器模块1330被配置为以侧向方式与基座1310滑动接合和脱离。替代地，传感器模块1330和基座1310可包括卡扣配合特征物或使得能够在传感器模块1330与基座1310之间(例如，沿着纵向轴线，或用铰接闩绕横向轴线枢转等)进行竖直分离的其他特征物。虽然传感器外壳在图中主要被描述和示出为可移除地从基座耦接，但是应当理解，在其他变型中，传感器芯片中的一个或多个传感器芯片中可附加地或替代地直接从传感器外壳被移除以进行交换。此外，在一些变型中，传感器模块可集成或永久地耦接到检测设备的基座(例如，容置在基座内或与基座共享同一外壳、不可移除地耦接到基座)。

传感器模块可包括任何合适数量的传感器芯片。例如，为了在图6中说明，传感器模块630可包括传感器阵列634，该传感器阵列包括N个传感器芯片。此外，该传感器芯片可以布置成单个阵列，或以任何合适的方式布置成多个阵列。该传感器芯片可以任何合适的图案或分组(诸如线性阵列、圆环图案等)布置。该传感器芯片可附接(例如，机械地附接和电附接)到电路板或能够形成通向基座的电传导路径以便将数据、电流等传达到基座内的一个或多个处理器的合适衬底。

在一些变型中，传感器阵列可包括可足以使用检测器设备来检测目标VOC的单个分析物传感器或传感器芯片。例如，图7A描绘了包括被配置为检测单个分析物(分析物A)的一个传感器芯片的传感器阵列634a的说明性示意图。然而，在一些变型中，传感器阵列可包括任何合适数量的多个分析物传感器或传感器芯片，诸如两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个分析物传感器。多个分析物传感器可以下文参考图7B和7D所述的各种方式使用。

在一些变型中，多个分析物传感器中的至少一部分可对相同目标分析物具有特异性(例如，至少一些分析物传感器的相应离子层可对相同VOC、VOC类别或其他分析物具有特异性)。例如，图7B描绘了包括被配置为检测相同目标分析物(分析物A)的多个传感器芯片的传感器阵列634b的说明性示意图。这种布置的一个优点是冗余。例如，万一传感器芯片中的一个传感器芯片出现故障或失灵，其他类似配置的传感器芯片(其与出现故障的传感器芯片对相同的目标分析物具有特异性)仍然可提供足够的备份功能和验证。作为另一个示例，冗余传感器可有助于减少假阳性，从而增加检测灵敏度。作为例证，如果图7B中的传感器芯片中的三个传感器芯片检测到分析物A而第四个传感器芯片没有检测到，则检测设备可断定大多数类似配置的传感器芯片对分析物A的检测是准确的，并且检测设备可相应地作出响应(例如，提供指示检测到分析物A的警报)。

具有被配置为检测相同目标分析物的多个传感器芯片的另一个优点是，这种布置可使得能够跟踪所检测到的目标分析物的方向和/或速度。作为例证，如果图7B中的所有四个传感器芯片都检测到分析物A，但是是在不同的时间检测到的，则给定传感器芯片的已知间隔和位置以及传感器芯片检测到分析物A的时间戳，检测设备可计算分析物A的行进方向和/或速度。换句话说，图7B的布置使得检测设备能够确定分析物来自哪个方向以及它的行进速度。在一些变型中，检测设备可进一步通过外推到未来的方向和速度来预测所检测到的分析物的预期行进矢量。因此，预测所检测到的分析物的过去、当前和/或未来行进可例如提供用于监测和预测与所检测到的分析物相关的威胁的有用信息(例如，其可在所检测到的分析物到达特定位所之前提供预先警告)。

在具有多个传感器芯片的传感器布置的一些变型中，分析物传感器中的至少一部分可对不同分析物具有特异性(例如，至少一些分析物传感器的相应离子层可对不同VOC、不同类别的VOC或其他分析物具有特异性)。例如，图7C描绘了包括被配置为检测不同分析物(分析物A-D)的多个传感器芯片的传感器阵列634c的说明性示意图。这种布置的一个优点是传感器阵列634c可被用于在单个传感器阵列或单个传感器模块中同时检测多种物质。

此外，在一些变型中，传感器阵列的一部分可包括与图7B所示的冗余传感器芯片类似的冗余传感器芯片(即，对相同分析物具有特异性的多个传感器芯片)，而传感器阵列的另一部分可包括与图7C所示的冗余传感器芯片类似的靶向不同分析物的冗余传感器芯片(即，对不同分析物具有特异性的多个传感器芯片)。例如，如图7D所示，传感器阵列634d可包括对分析物A具有特异性的两个传感器芯片和对分析物B具有特异性的两个传感器芯片。因此，传感器阵列634a具有如上针对图7B所述的冗余和/或跟踪分析物的优点，以及如上针对图7C所述的多样化地同时检测不同分析物的优点。应当理解，图7B-7D中所示的变型仅仅是说明性的，并且其他类似的变型可包括靶向任何合适数量的相同或不同分析物以及相同或不同分析物的组合的传感器芯片。

如图6所示，传感器模块630可包括一个或多个传导触点640，当传感器模块630和检测设备的基座接合时，该传导触点使得能够在传感器模块630与该基座上的相应传导触点之间进行信号的电通信。例如，传导触点640可位于传感器模块外壳632的与基座交接的表面上。在一些变型中，传导触点可包括具有从传感器阵列634中的传感器芯片延伸的传导迹线的接触垫(例如，铜)。每个传感器芯片可具有相应的一组(例如，接地和信号)传导迹线。此外，传导触点640可包括一个或多个传导弹簧，该传导弹簧被偏置以确保传感器芯片与基座之间的良好电连接。附加地或替代地，传感器模块的传导触点640可经由至少包括足够的用于传输数据和电流的电线的电缆(例如，柔性电缆等)或连接器等耦接到检测设备的基座上的相应触点。

分析物传感器

在一些变型中，传感器模块可包括一个或多个分析物传感器，诸如被配置为执行电化学气体感测的电化学传感器。例如，如上所述，检测设备的传感器模块可包括至少一个电化学传感器，该电化学传感器包括至少一个电极和离子传导介质，诸如离子液体(例如，RTIL)。例如，该传感器模块可包括至少一个参考电极和/或至少一个反电极以及至少一个工作电极。电化学气体感测可通过电流测量感测技术(例如，计时电流法)来实现，由此将电位施加到电极，并且随时间观察所得电流。离子传导介质(换能器)的纳入有助于电荷转移，并且允许参考(和/或反)电极与工作电极之间的传导接触。这里，传感器可利用RTIL作为选择性换能器，以例如使用计时电流技术对分析物进行化学感测。RTIL具有使其非常适合用作电化学传感器中的换能器的性质，诸如高离子电导率、低挥发性、宽电化学窗口、化学稳定性和高热稳定性。RTIL比气体传感器中使用的其他电解质更具优势，因为例如RTIL不会在负电位下经受分解并且表现出更高的热稳定性。

图8描绘了包括非传导衬底的电化学传感器800或传感器芯片的示例性变型。电化学传感器800可包括一个或多个电极820，其中离子液体(诸如室温离子液体(RTIL))布置在该电极上。离子液体(例如，RTIL)可对感兴趣的目标分析物具有特异性，如下面进一步描述。此外，传感器800可包括一个或多个传导触点，该传导触点传导地耦接到电极以诸如经由布线840将信号输送到该电极并且/或者输送来自该电极的信号。图9A和9B描绘了类似于传感器800的电化学传感器900或传感器芯片的另一个示例性变型，不同之处在于传感器900进一步包括门930，该门可起到帮助容纳布置在电极上的一定体积的RTIL的作用。在一些变型中，门930在电极周围形成凸起的屏障(例如，大致矩形或其他合适的形状)，并且可沉积或以其他方式耦接到传感器的非传导衬底基座。在一些变型中，门可至少部分地由非电传导金属或复合材料制成。附加地，如图9B所示，传感器900可包括接触垫作为传导触点，以将信号输送到该电极并且/或者输送来自该电极的信号。其他传导元件诸如传导迹线、传导弹簧和/或合适的布线等可传导地耦接到电化学传感器的传导触点。

所述一个或多个电极可由一种或多种合适的传导材料诸如金属(例如，金)或金属合金组成。在一些变型中，所述电极可包括叉指电极(图9C)，但所述电极可具有任何合适的形状(例如，圆形)。电极材料在某些变化中可以使用任何合适的半导体制造技术沉积到衬底上。

如图10的说明性示意图所示，RTIL可被沉积和布置在电极上。RTIL可充当换能器，选择性地捕获VOC，并且允许它们扩散到检测到它们的电极界面。在一些变型中，门所容纳的RTIL的体积介于约1μL与10μL之间、介于约1μL与5μL之间，为约1μL、约2μL、约3μL、约4μL或约5μL。在一些变型中，RTIL的厚度介于约20μm与约150μm之间、介于约20μm与100μm之间、介于约20μm与约80μm之间、介于约20μm与约50μm之间、介于约50μm与约150μm之间、介于约50μm与约100μm之间、介于约50μm与约80μm之间、介于约80μm与约150μm之间、介于约80μm与约130μm之间、介于约80μm与约100μm之间、介于约100μm与约150μm之间，或者为约27μm、约54μm、约80μm、约108μm或约135μm。通常，当RTIL的厚度增加时，目标分析物与RTIL之间的相互作用次数增加，从而提高传感器的响应和灵敏度。然而，在一些变型中，RTIL层的厚度可小于约150μm，因此导致形成薄膜而不是较大的液滴，因为较大的液滴可能会产生导致空间位阻或不利于VOC蒸气容易地朝向电极传感器表面扩散(从而降低传感器响应)的体积效应。

如图11所示，在一些变型中，由于RTIL的阳离子和阴离子与电极的带电表面之间发生静电相互作用，因此RTIL可包括多个离子层。每个离子层均包括一系列RTIL阴离子/阳离子对。在一些变型中，RTIL可包括至少2个离子层。在一些变型中，RTIL包括3、4、5、6、7、8、9、10、15个或多于15个离子层。

在一个示例中，电化学传感器可包括金微电极，RTIL薄层分配在该金微电极上。可以通过手动沉积、通过滴铸和旋涂技术或其他合适的沉积技术将RTIL沉积在电极表面上。以固定角速度滴铸和旋涂离子液体可例如允许形成更均匀的薄层并且确保稳健的传感器性能。

在使用传感器检测目标分析物的方法中，可将输入信号诸如DC电压信号施加到传感器。如图12A所示，该输入信号使RTIL的阳离子和阴离子部分极化，从而导致RTIL键的拉伸。这种拉伸产生至少一个纳米级空腔，该纳米级空腔允许目标VOC分子结合(捕获)在离子层之间。在一些变型中，空腔的尺寸对应于并取决于期望的目标VOC的氧化还原电位。换句话说，输入信号(例如，DC电压、负还原电位)的施加可导致形成至少一个对目标VOC具有选择性的空腔。例如，当施加足够的还原电位作为输入信号时，它可允许发生从目标VOC到RTIL的电子转移。只有当施加的电位与目标VOC物质的氧化还原电位相匹配时，才会发生这种电子转移。在施加还原电位后RTIL与VOC之间的相互作用涉及该分子的化学吸附。这些化学吸附的分子可朝向电极表面扩散并引起电流信号的变化。电流的变化Δ归因于扩散的VOC分子的数量，并且与目标VOC的浓度成正比。

然而，目标VOC分子键接到空腔中，并且能够像拼图块一样结合在空腔内(图12B，情况1)。扩散的VOC分子可化学吸附在传感器表面上。离子液体物质与目标分析物之间的化学键形成以使得该分子装配在RTIL空腔内的方式发生。这种化学键形成是高度特异的，因为它发生在特定离子物质与存在于VOC中的官能团之间。所捕获的目标VOC然后能够朝向电极(例如，工作电极)扩散，从而导致在来自传感器的输出信号中可测量的电流变化。电流的变化可相对于在不存在目标VOC的情况下测量的输出传感器信号中的基线电流来测量。例如，电流的变化可表示为绝对差值(新电流相对于基线电流)或表示为比率(新电流除以基线电流，反之亦然)。因为所诱导的空腔对特定目标VOC具有特异性，所以因此传感器甚至可以在具有与电极表面处目标VOC相同或相似的浓度梯度的其他气体中检测到目标VOC。这种特异性比其他现有电化学气体传感器具有优势，因为那些现有电化学气体传感器利用在传感器表面处进行的基于电容的测量并且不能区分具有相同或相似浓度梯度的目标气体和竞争气体。

如上所述，空腔的尺寸和/或形状对应于期望的目标分析物的氧化还原电位。因此，在一些变型中，含有单种RTIL的传感器可用于检测具有相同氧化还原电位的一类目标分析物(例如，VOC)。此外，在一些变型中，可对输入信号进行调制(例如，通过调整电压幅度)以改变RTIL键的拉伸量，从而与感兴趣的目标VOC的氧化还原电位相匹配。换句话说，在一些变型中，具有单种RTIL的传感器实际上可具有宽电化学窗口，该电化学窗口能够通过将空腔调整成与特定的目标VOC相对应来检测许多可能的目标VOC中的任何一种。

使用如本文所述的电化学传感器对目标分析物进行的检测可在收到气体样本(例如，足够体积的用于分析的气体)后迅速发生。例如，在一些变型中，确定目标分析物是否在气体样本中可在收到气体样本后5分钟内、4分钟内、3分钟内、2分钟内、1分钟内、45秒内或30秒内或更短时间内发生。如本文进一步所述，指示检测到(或未检测到)目标分析物的警报可经由检测设备和/或与检测设备通信的外围设备或其他合适的设备提供。

检测设备示例

如上所述，检测设备可具有各种合适的形状因数。例如，图13A-13B、14A-14B和15例示了包括手持基座单元1310和传感器模块1330的检测设备1300的示例性变型的各个部分。如图13A和13B所示，传感器模块1330可以可移除地耦接到手持基座单元1310。例如，图13A例示了这样的构造，其中传感器模块1330通过一个或多个接合特征物(突脊(spine)1312)耦接到手持基座单元1310，该一个或多个接合特征物与传感器模块1330上的相应接合特征物(凹槽，未画出)接合。传感器模块1330可以能够容易替换的方式可移除地耦接到基座单元1310。传感器模块1330可例如被配置为是可移除的和/或一次性的，类似于可替换的盒。例如，万一传感器模块1330中的传感器阵列出现故障或退化(例如，精度下降)，传感器模块1330可与另一个传感器模块1330交换。然而，应当理解，在一些变型中，传感器模块1330可与基座集成或永久地耦接到基座(例如，容置在基座内、与基座共享同一外壳、不可移除地耦接到基座等)。

手持基座单元1310可包括一个或多个连接器(例如，被保护在凹部1314内)以允许将数据传达到手持基座单元1310并且传达来自该手持基座单元的数据。封装在手持基座单元1310内部的可以是电子系统，诸如上文(例如，参考图5)所述的电子系统。基座单元1310可包括外壳，诸如通过螺钉或其他合适的紧固件彼此耦接的外壳壳层，以封装电子系统。尽管基座单元1310在图13A和13B中被示出为大致矩形的棱柱，但是应当理解，它可具有任何其他合适的形状和/或其他特征。例如，基座单元1310可包括轮廓化的人体工程学形状(例如，弯曲的、指槽、指环等)以促进更舒适的手持抓握。附加地或替代地，基座单元1310的外表面可包括肋条、橡胶手柄和/或其他合适的摩擦特征物以帮助提高用户轻松舒适抓握手持基座单元1310的能力。手持基座单元1310可诸如通过注塑成型、铣削、3D打印或任何合适的制造工艺至少部分地由合适的刚性或半刚性材料(例如，刚性塑料、金属等)形成。

图14A和14B分别描绘了可耦接到图13A和13B中所示的手持基座单元1310的传感器模块1330的组装视图和分解视图。传感器模块1330包括传感器模块外壳1332，该传感器模块外壳包括传感器模块基座1334(例如，底盘)，该传感器模块基座可耦接到传感器模块过滤器1336以基本上包围传感器阵列1340。传感器模块基座1334和传感器模块过滤器1336可耦接在一起以容置传感器阵列1340。传感器模块1330可以是大致线性的以收容诸如图14B中所示的线性传感器阵列1340，但也可具有其他合适的形状。在一些变型中，传感器模块过滤器1336可包括半圆柱形形状，该半圆柱形形状可例如被配置为过滤靠近传感器阵列1340的电极的所有感测表面的空气。传感器模块基座1334可诸如通过注塑成型、铣削、3D打印或其他合适的制造工艺由合适的刚性或半刚性材料(例如，塑料、金属等)制成。在一个示例性变型中，传感器模块过滤器1336可包括烧结不锈钢过滤器或其他合适的过滤器材料。

如图14B所示，传感器阵列1340可容置在传感器模块外壳1332内。传感器阵列1340可例如安置在传感器模块基座上，并且可进一步用紧固件(例如，螺钉)、环氧树脂、机械互配(interfit)特征物等固定在传感器模块外壳中。图14B中所示的传感器阵列1340包括布置(例如，焊接)在电路板底板1344上的四个传感器芯片1342的线性四方阵列，但是在其他变型中，传感器芯片可以任何合适的方式布置。电路板1344包括各种传导迹线以诸如经由连接器1346(例如，微型USB连接器)中的一个或多个传导触点将信号传达到传感器芯片1342并且将来自该传感器芯片的信号传达到基座。

图15描绘了可以可移除地耦接到手持基座单元1310的传感器模块1530的另一个示例性变型。与图14A和14B中所描绘的传感器模块1330一样，传感器模块1530包括容置具有一个或多个传感器芯片1542的四方传感器阵列的传感器模块外壳1532。然而，在图15中所示的变型中，传感器芯片1542中的每个传感器芯片均附加地包括被配置为进一步将RTIL保留在电极上的门，如上针对图9A和9B所述。

接口管变型

呼出的气息可以用于无创疾病诊断。例如，呼吸道疾病常常会改变代谢途径诸如脂质过氧化，并且可能上调细胞色素P450酶的释放。改变的代谢途径会在气息中释放VOC，而这些VOC可能与特定的呼吸途径有关。此外，释放的VOC可以用于疾病的诊断，因为它们的水平可能与细胞代谢途径相关。因此，由细胞体内代谢活动产生的呼出的气息中的VOC(例如，以百万分率至十亿分率水平存在)可用于疾病的诊断。例如，在Violi等人进行的一项研究中，他们的假设得到了Covid-19患者的与对照组相比增加了＞40％的Nox2过度激活的支持(Violi，F.等人(2020)“Nox2 activation in Covid-19”，Redox Biology，36，第101655页)。该研究提供的证据表明，与对照组相比，Covid-19患者表现出Nox2过度激活，这在入住ICU的患者中更为明显。作为另一个示例，脂族烃诸如异戊烷和庚烷也与上呼吸道感染密切相关(Jia，Z.等人(2019)“Critical Review of Volatile Organic Compound Analysisin Breath and In Vitro Cell Culture for Detection of Lung Cancer”，Metabolites，9(3))。此外，已经在所培养的细胞的顶部空间中发现诸如丙酮的化合物，其与呼吸道感染相关(Traxler，S.等人(2019)“Volatile scents of influenza A andS.pyogenes(co-)infected cells”，Scientific Reports 9(1)，第18894页)。以基于阵列的方式检测这些和/或其他生物标志物可有助于提高疾病诊断的灵敏度和特异性。

在一些变型中，检测设备可被配置为与用于接收来自用户的气雾化样本(例如，气息)的接口管一起操作。检测设备可例如被用于基于检测来自用户的呼出的气息中的一种或多种目标VOC来检测用户的健康状态(例如，COVID-19)。呼出的气息中的此类目标VOC可用于疾病的诊断，如本文所述。

例如，如图16的示意图中所示，检测设备1600可包括基座1610、耦接到基座的适配器1620和耦接到适配器的接口管1640。基座1610可包括电子系统1612，该电子系统可类似于上面针对图5所述的电子系统。适配器1620可起到传感器模块外壳的作用，并且包括具有一个或多个电化学传感器的传感器阵列1632、为传感器阵列1632提供底板的电路板1622，以及用于将信号输送到传感器阵列1632并且输送来自该传感器阵列的信号的一个或多个电触点1624。接口管1640可包括气息处理元件，该气息处理元件用于在将一定体积的来自用户的气息导引到传感器阵列之前对该气息进行准备。此类气息处理元件可包括例如一个或多个过滤器1652和/或一种或多种除湿干燥剂1654。附加地或替代地，接口管1640可包括有助于促进舒适地放置到用户的嘴中以接收一定体积的气息的特征物，诸如弯曲边缘、凹形表面或用于放置唇的其他轮廓等。类似于上述传感器模块，在一些变型中，适配器1620可以可移除地耦接到基座，或可以可替代地与基座1610集成或永久地耦接到该基座。

在一些变型中，接口管1640可进一步包括电子设备1656。例如，电子设备1656可包括用于与基座1610、适配器1620或其他合适的计算设备进行近场信号通信的RFID芯片(或其他合适的通信芯片)。RFID芯片可例如传达与特定接口管1640相关的信息，诸如干燥剂类型、接口管的寿命或失效日期(例如，由于干燥剂随着时间和/或使用而变干和失效)或其他合适的信息。附加地或替代地，这种信息可被包含在无源计算机可读代码(诸如条形码或QR码)中，该代码可用单独的扫描仪设备读取并且被输入或以其他方式被传达到检测设备(或与系统相关的其他合适的计算设备)中，并且/或者被检测设备本身上(例如，适配器1620、基座1610等上)的图像传感器扫描。

此外，电子设备1656可包括一个或多个传感器(例如，温度、压力、湿度、音频等)，用于测量接口管和/或周边环境中的一种或多种条件以及/或者气息或用户的一种或多种条件。例如，电子设备1656可包括压力传感器以测量从呼出的气息接收到的气流压力(其可例如被用于诸如基于是否在阈值时间段内测量到足够的压力来指示是否已经接收到足够的气息体积)。作为另一个示例，电子设备1656可包括音频传感器(例如，MEMS麦克风)，该音频传感器可用于分析用户的气息中指示的可能指示某些呼吸状况的微小音频模式。RFID芯片(或其他合适的通信芯片)还可将上述传感器信息中的任何一种信息传达到基座1610、适配器1620或其他合适的计算设备。

此外，在一些变型中，基座和/或传感器模块可包括被配置为测量用户的一个或多个附加特性的一个或多个附加(例如，辅助)传感器。例如，如图16所示并且在下面进一步详细描述，基座可包括一个或多个附加传感器1614，并且/或者传感器模块可包括被配置为提供其他传感器测量结果(诸如患者的温度、氧饱和度等)的一个或多个附加传感器1626。一个或多个附加传感器可附加地或替代地测量周边环境特性，诸如温度、湿度等，这些特性可用于传感器校准目的。在一些变型中，此类附加传感器可附加地或替代地包括在如上所述的接口管1640(例如，电子设备1656的一部分)上。

在一些变型中，适配器1620和接口管1640可以是耦接到基座1610的传感器模块的一部分。例如，类似于上述传感器模块1330，包括适配器1620和接口管1640的传感器模块可以可移除地耦接到基座1610以与另一个传感器模块交换(例如，在用户之间交换以避免交叉污染)。附加地或替代地，接口管1630可以可移除地从适配器1620耦接，诸如以便交换或者以便能进行互换(例如，能够使用不同尺寸的接口管而无需更换整个传感器模块)。在一些变型中，接口管可被配置为单次使用或有限使用(例如，最多四次或五次)。例如，接口管可被配置用于供单个用户与接口管交互一次或有限次数(例如，以评估可能需要多个经由接口管收集的气息体积的样本的用户)。在一些变型中，接口管可以是一次性的，使得可在用检测设备评估用户的气息之后丢弃该接口管。因此，一次性接口管可有助于保持检测设备的卫生和/或有助于防止传感器模块的气流腔室长时间暴露于污染物。然而，应当理解，在一些变型中，类似于本文所述的其他传感器模块，该传感器模块可与基座集成或永久地耦接到基座(例如，容置在基座内、与基座共享同一外壳、不可移除地耦接到基座等)。

在接口管1630可以可移除地从适配器1620(或以其他方式从检测设备的其余部分)耦接的变型中，接口管1630可包括一个或多个键接特征物(例如几何特征物，诸如凹口、独特或专有的连接接口等)。此类键接特征物可帮助防止未经授权使用将其他接口管与检测设备(其可例如不包括用于帮助确保准确的气息评估的适当的气息处理元件)一起使用，并且/或者可充当用于标识接口管供某些人口(例如，成人与儿童)使用的标识特征物。接口管1630可附加地或替代地包括视觉和/或纹理识别特征物，诸如彩色标签或凸起肋条等。

此外，在一些变型中，检测设备可省略接口管1640，使得传感器阵列1632可以不同于用户直接呼吸到接口管中的方式接收气雾化样本。例如，检测设备1600可被配置为直接接收或从载体诸如鼻拭子接收体液(唾液、鼻液等)的气雾化样本。作为另一个示例，检测设备1600可被配置为从环境空气接收气雾化样本(例如，如果用户站在检测设备1600附近)。在此类变型中，检测设备1600可被用于例如使用气雾化样本(作为对呼出的气息的补充或作为呼出的气息的替代)来检测健康状态。

图17A和17B描绘了基座1710以及包括适配器1732和接口管1740的传感器模块1730的示例性变型。该基座可以是手持基座单元1710，并且传感器模块1630可以可移除地耦接到基座1710，类似于图13A-13B中所示的检测设备1600的基座和传感器模块。传感器模块1630的至少一部分可以是可移除的和/或一次性的，类似于上文所述的那些。替代地，在一些变型中，传感器模块1730可与基座1710集成或永久地耦接到该基座。

在一些变型中，基座1710可进一步包括被配置为测量用户的一个或多个特性的一个或多个附加传感器1714。例如，传感器1714可包括用于测量用户的温度的红外(IR)传感器。可例如将IR传感器以光轴与接口管大致平行或对准的方式布置在该基座上以测量目标的温度，以便在用户的嘴与接口管1740接合时靶向用户的前额(或其他合适的目标)。在一些变型中，IR传感器的光轴可以是可调节的。例如，IR传感器可安装在可枢转的、可轴向旋转的和/或可平移的衬板(mount)中以使得能够相对于基座1710调整IR传感器光轴。附加地或替代地，在一些变型中，检测设备(例如，基座和/或传感器模块)可进一步包括靶向元件(targeting element)(例如，光束或其他源)，该靶向元件被配置为提供IR传感器正在靶向什么位所进行测量的视觉指示。例如，靶向元件可与IR传感器的光轴相邻且大致平行(例如，靶向元件和IR传感器可共同位于基座上的相同衬板或其他结构中)。在一些变型中，从IR传感器获得的用户的温度信息可用于帮助表征用户的医学病症(例如，检测或诊断COVID-19等)。

作为另一个示例，所述一个或多个附加传感器1714可包括被配置为测量用户的氧饱和度的脉搏血氧计。例如，所述一个或多个附加传感器1714可包括安装在手指抓握部(或其他合适的结构)中的PPG传感器，以便测量握住基座1710的用户的氧饱和度。在一些变型中，从脉搏血氧计获得的氧饱和度可用于帮助表征用户的医学病症(例如，检测或诊断COVID-19等)。

如图18A和18B所示，传感器模块1730可包括接口管1740和适配器1720。接口管1740可包括管，并且可被配置为易于替换和处置。例如，该管可以是一次性塑料或纸板接口管。在使用中，用户可将他或她的嘴放在该管上并呼气，使得该管将呼出的气息导引至包括至少一个电化学传感器的适配器1720，如下所述。在到达一个或多个电化学传感器之前，呼出的气息可穿过一种或多种干燥剂1754和/或过滤器1752。至少一种干燥剂1754(或其他除湿元件)和至少一个过滤器1752可例如以任何合适的顺序串联布置在接口管1740内。在一些变型中，过滤器1752可包括合适的过滤器材料，诸如具有至少1μm或更大的过滤器孔隙尺寸的金属、织物和/或复合材料。作为另一个示例，过滤器可包括分子筛干燥剂，诸如碱性硅酸铝材料，该干燥剂可被成型为合适的形状，诸如孔隙尺寸为约十埃的球形。干燥剂1754可包括合适的干燥剂材料，诸如硅胶、除湿粘土、无水硫酸钙和/或其他亲水性材料。在一些变型中，干燥剂1754的几何形状可类似于矩形棱柱、球形、圆柱形棱柱或棱锥形。例如，干燥剂1754的横截面几何形状可变化以优化气息的空气动力学流(例如，干燥剂可具有大致星形、螺旋形、六边形等的横截面)。在一些变型中，检测设备可含有以阵列形式(诸如以线性、圆形或网格状方式)布置在气流路径中的多个过滤器1752和/或干燥剂1754。例如，如图18C所示，接口管1740可包括两个过滤器1752a和1752b以及两种干燥剂1754a和1754b。第一过滤器1752a可起到预过滤器的作用以在用户呼出的气息到达干燥剂之前从该气息中过滤掉较大的微粒。干燥剂1754a和1754b可以起到尽可能多地去除呼出的气息中的水分(例如液滴)的作用。第二过滤器1752b可布置在干燥剂之后，并且起到空气动力面(airfoil)的作用以去除或减少进入适配器1720的湍流气流。然而，任何合适数量的过滤器和干燥剂都可以任何合适的顺序布置在接口管内。

图28A和28B例示了可以以与上面针对接口管1640和1740所述的方式类似的方式使用的接口管2800的示例性变型。接口管2800可例如耦接(例如，可移除地耦接)到适配器诸如适配器1620或1720。例如，接口管2800可与机械互配特征物(例如，卡扣特征物、螺纹等)和/或一个或多个紧固件耦接。与接口管1740一样，接口管2800可被配置为易于替换和处置(例如，包括一次性塑料或纸板)。替代地，接口管2800可与这种适配器永久地耦接或一体形成。

如图28A所示，接口管2800可包括容纳一个或多个气息处理元件的管状外壳2810。虽然图28A和28B中所示的外壳2810大致被成形为圆形管，但是应当理解，外壳可具有其他合适的形状(例如，椭圆形横截面、正方形横截面等)。此外，外壳可具有不均匀的横截面。例如，在一些变型中，外壳2810的嘴接收端可以是大致扁平的(例如，椭圆形、矩形等)，这对于插入到用户的嘴中可能更舒适，而外壳2810然后可随着它靠近适配器而沿它的长度呈更圆或其他不太扁平的形状。

外壳2810可包括耦接到第一滤网盘2820a的第一外壳端和耦接到第二滤网盘2820b的第二外壳端。该滤网盘中的一个或多个滤网盘可例如经由机械互配(例如，卡扣配合)和/或一个或多个紧固件被完全或部分地接收在壳体2810中(例如，凹陷到该壳体中)。在一些变型中，滤网盘2820a和2820b可起到以下作用：帮助将来自用户的气息导引到检测设备的传感器模块以进行评估、从气息中提取大颗粒，以及/或者帮助将一个或多个气息处理元件容纳在外壳内。例如，该滤网盘中的一个或两个滤网盘可包括一个或多个通道(例如，开口环)以接收由用户导引到接口管中的气息。滤网材料(例如，网)可布置在此类通道上，以从用户的气息中提取大颗粒，包括大液滴(例如，唾液、水等)和/或其他呼出的颗粒。附加地，如图28B所示，在一些变型中，该滤网盘中的一个或两个滤网盘可包括可帮助容纳位于其中的一个或多个气息处理元件的肋条2822或穿过外壳2810的管腔的其他适合的容纳特征物。尽管图28B描绘了围绕外壳2810的开口径向布置的三个径向肋条2822，但是应当理解，在其他变型中，滤网盘可包括任何合适数量的径向肋条、围绕外壳2810的开口不均匀地或以任何合适的方式分布的径向肋条。此外，滤网盘中的一个或多个滤网盘可附加地或替代地包括其他合适的容纳特征物(例如，弦状侧向肋条、螺旋肋条、翅片、网等)。

如上所述，外壳2810可包括一个或多个气息处理元件，诸如一个或多个过滤器和/或干燥剂。例如，如图28B所示，干燥剂2810可布置在第一过滤器2830a与第二过滤器2830b之间。过滤器2830a和2830b以及干燥剂2810可例如包括与上面针对接口管1740所述的材料类似的材料并且/或者具有与上面针对接口管1740所述的几何特性类似的几何特性。在使用中，来自用户的气息可如上所述穿过第一滤网盘2820a，然后通过第一过滤器2830a，该第一过滤器过滤掉未从滤网盘2820a中被提取的较小液滴和其他呼出的颗粒。气息可继续穿过干燥剂2810，该干燥剂的作用是从已从滤网盘2820a和过滤器2830a逸出的气流中提取水分。在穿过干燥剂2810之后，用户的呼出的气息然后行进穿过第二过滤器2830b和第二滤网盘2830b。一旦气息穿过第二滤网盘2830b，该气息就可前进到传感器模块以进行评估(例如，对用户的健康状况进行评估)。尽管图28B描绘了滤网盘、过滤器和单种干燥剂的示例性布置，但是应当理解，其他变型可包括其他合适数量的气息处理元件(例如，在每一端串联布置与过滤器2830a和2830b类似的两个过滤器)和/或其他合适的组合。

适配器1720可包括用于传感器阵列1732的外壳，该传感器阵列包括一个或多个电化学传感器。传感器阵列1732可布置在置于适配器1720中的电路板1722上，如图18A和18B所示。例如，如图18C所示，电路板1722可被接收在诸如具有一个或多个嵌座(setting)1726(例如，托架)的适配器1720的凹部中，以帮助将电路板1722放置和/或固定在适配器1720内。此外，在一些变型中，一个或多个密封元件1760(例如，O形环)可布置在适配器1720中，以便帮助密封适配器1720内的气流并且将充气样本保留在腔室或合适的空气路径内，使得该充气样本被引导到适配器1720中的一个或多个电化学传感器上方。

在一些变型中，适配器1720可包括被配置为使气流在传感器阵列上方层化的喷嘴。例如，如图19所示，适配器1720可包括分叉漏斗以将空气导向到层流的两个路径(或附加路径)中，每个路径均经过至少一个相应电化学传感器1734。换句话说，适配器1720可沿传感器的检测面引起层流。在经过传感器1734之后，适配器1720中的气流可离开适配器1720中的通风口或其他开口。尽管图19中所示的适配器包括位于相对侧上的两个传感器，但是应当理解，该适配器中的传感器阵列可包括以任何合适的图案布置(例如，在相对侧均等地分开以接收分叉气流料流、径向布置、线性布置等)的任何合适数量的传感器(例如，一个、三个、四个、五个或更多个)。因此，喷嘴可根据传感器的数量将气流分成适当数量的通道。此外，同一设备中的多个传感器可对相同目标分析物具有特异性，或者同一设备中的至少一些传感器可对不同目标分析物具有特异性，如本文别处所述。在一些变型中，适配器1720可包括一个或多个机械翅片(和/或具有翅片状几何形状的构件或突出部)，以导引气流沿着一个或更多个特定方向以促进层流到传感器上。这些机械翅片可附加地或替代地将气流导引到过滤器1752和/或干燥剂1754(例如，如上所述)的阵列中，以便对经过传感器1734的空气进行过滤和除湿。在一些变型中，这些翅片可能能够在特定方向上旋转、倾斜和/或平移，以便将气流导引到期望的方向中。这些翅片的旋转和平移可对某些气流压力起反应并且/或者可通过电子系统510进行电子调节。

在一些变型中，适配器1720和/或检测设备的基座可包括一个或多个用户界面元件以向用户提供关于已经向检测设备提供多少气息体积的反馈以及/或者提供关于是否提供补充气息样本的指导。例如，适配器1720和/或设备的基座可包括音频和/或视觉元件以传达这种信息(例如，LED灯、屏幕、扬声器等)。作为另一个示例，适配器1720和/或基座可包括触觉反馈元件(例如，振动马达)以传达反馈信息。

此外，在一些变型中，传感器模块1730可包括一个或多个附加传感器。例如，如图18A和18B所示，一个或多个附加传感器1726可布置在接口管1740上(但是应当理解，附加地或替代地，此类一个或多个附加传感器1726可布置在适配器1720上)。在一些变型中，所述一个或多个附加传感器1726可包括被配置为测量用户的温度的IR传感器。这种IR传感器的功能、对准和/或可调节性可例如类似于上面针对图17A和17B中所示的传感器1714描述的那些。此外，检测设备(例如，基座和/或传感器模块)可包括与上面结合传感器1714描述的靶向元件类似的靶向元件，以帮助指示温度测量的位所。作为另一个示例，所述一个或多个附加传感器1726可附加地或替代地包括被配置为测量氧饱和度的脉搏血氧计，该脉搏血氧计类似于上面针对传感器1714描述的脉搏血氧计。

传感器1734可包括传感器芯片，所述传感器芯片包括电极和布置在电极上的离子液体(例如，RTIL)。如图20A和20B所示，传感器阵列1732可焊接到电路板1722上，并且电路板1722可进一步包括传导迹线1723(例如，铜或其他合适的传导材料)，以将信号输送到传感器阵列和/或一个或多个附加传感器1726并且输送来自该传感器阵列和/或该一个或多个附加传感器的信号。传导迹线可延伸到电触点1724，所述电触点被配置为传导地耦接到基座单元以进行传感器信号处理。例如，如图20A和20B所示，传导迹线可从传感器阵列侧(图20A)围绕电路板1722缠绕到基座侧(图20B)，并且传导地耦接到电路板的基座侧上的电触点1724。在一些变型中，电触点1724可以是由传导材料制成的弹簧(如图20B所示)，其中该弹簧朝向基座向外偏置，以便促使和帮助确保始终与基座上的相应电触点进行电接触。因此，来自传感器阵列1732的传感器信号可经由传导迹线1723和电触点1724被输送到基座以进行处理。

图29A描绘了检测系统2900的示例性变型。检测系统2900可包括具有手持外壳2910的检测设备，该手持外壳包括具有与上述特征物类似的特征物的基座和/或传感器模块，以及具有与上述特征物类似的特征物的接口管2940。如图29A中所示，手持外壳2910可包括手柄或抓握部分，并且可包括用户界面特征物，诸如可由操作检测设备的用户触及以接通和断开检测设备的电源按钮2912、启动用于分析的样本的测试(例如，启动取样程序)的“测试”按钮2918和/或被配置为指示检测设备的状态和/或样本分析的结果的指示器2916(例如照明元件，诸如LED)。尽管这些用户界面特征物中的许多在图29A和29B中被示出为在检测设备的手柄部分上，但用户界面特征物可在检测设备的任何合适部分上。此外，如上所述，检测设备可附加地或替代地包括其他合适的用户界面特征物(例如，扬声器、显示器和/或致动器，以向用户提供音频、视觉和/或触觉反馈)。

如图29A和29B所示，检测设备的近侧部分2910a可被成形为细长构件，但可替代地具有任何合适的形状(例如，球状的或轮廓化的)。在一些变型中，外壳2910的远侧部分2910b可容置电子系统、传感器模块等的至少一部分，但是在一些变型中，电子系统和/或传感器模块的至少一部分可被容置在外壳2910的近侧部分2910a内。在一些变型中，近侧部分2910a可包括纹理特征物(例如，肋条、手指轮廓、摩擦材料诸如硅酮等)以改进对外壳2910的抓握和/或人体工程学操作。此外，近侧部分2910a可相对于远侧部分2910b成角度(例如，介于约100度与约170度之间)，这可例如在用户握住外壳2910时改善用户对接口管的触及。外壳2910可包括被配置为与接口管2940接合的适配器或其他合适的连接接口。例如，适配器可被插入到接口管2940的空腔中并且以卡扣配合的方式或经由任何其他合适的连接接口与接口管接合。因此，接口管2940可耦接到外壳2910中的传感器模块(例如，与其流体连通)，使得接口管将一定体积的气息导引到传感器模块。在一些变型中，检测系统2900可包括可移除塞2914，该可移除塞被配置为诸如在不存在接口管2940的情况下(例如，当检测系统未使用时，诸如在运输、储存期间，在用户之间等)与连接接口接合。

在诸如上述变型的变型中，在处理传感器信号之后，如果检测设备断定传感器信号指示目标分析物的存在，则该设备可提供指示检测到目标分析物的一个或多个警报。例如，检测设备可通过检测设备上的用户界面(例如，闪烁的LED灯、听觉信号、触觉信号诸如振动等)、外围计算设备的用户界面(例如，在计算设备诸如移动电话或平板电脑上执行的移动应用程序)或向服务器等提供警报，如上文所述。用户界面可附加地或替代地经由视觉、听觉、触觉和/或其他合适的提示来提供其他合适的信息，诸如设备状态和/或取样状态的指示(例如，准备好接收气息样本、获得足够的气息样本、发生错误等)。例如，检测设备可照亮灯元件(例如，LED)、发出视觉提示和/或振动，以便向用户指示检测设备准备就绪并且等待气息样本、检测设备已接收到足够体积的气息样本、已在气息样本中检测到一种或多种目标分析物、在气息样本中未检测到一种或多种目标分析物以及/或者已发生错误(例如，接口管未正确地耦接到传感器模块)。应当理解，上述信息中的任何一种信息可附加地或替代地被传达到与检测设备通信的另一设备(例如配对外围设备，诸如执行移动应用程序的移动计算设备)。

为了进行说明，下面参考图29A和29B中所示的检测设备的示例性变型描述了具有接口管的检测设备的操作(但是应当理解，检测设备的其他变型可以类似的方式操作)。在一些变型中，检测设备可选择性地在设有或具有到计算设备上的移动应用程序的配对连接的情况下被使用。在检测设备在设有到计算设备上的移动应用程序的配对连接的情况下被使用的示例中，信息(例如，指令、设备或取样状态等)可经由指示器2916传达，该指示器可被控制成以不同颜色、空间图案和/或时间图案进行照亮。例如，在检测设备通电(例如，通过激活电源按钮2912)之后，指示器2916可用准备就绪信号(例如，白色照明)照亮以传达检测设备准备好进行测试。用户可按下“测试”按钮2918以启动取样程序，然后指示器2916可改变外观以传达检测设备本身正准备接收样本。在一些变型中，指示器2916可进一步改变外观以在预期接收到样本之前传达倒计时程序。例如，指示器2916可照亮颜色序列(例如，红色、黄色，然后是绿色照明)以指示用户何时应开始向接口管2940呼气的倒计时。用户可继续呼气到接口管2940中，直到指示器2916再次改变外观(例如，持续的红色照明)以传达已经接收到足够的样本并且用户可以停止呼气。然后，检测设备可分析已经通过接口管到达检测设备中的传感器模块的气体样本，并且指示器2916可传达分析的结果。例如，指示器2916可用第一预定颜色和/或定时(例如，闪烁的红色照明)照亮，以指示在呼出的气息样本中检测到目标分析物的阳性筛选。指示器2916可用第二预定颜色和/或定时(例如，闪烁的绿色照明)照亮，以指示在呼出的气息样本中未检测到目标分析物的阴性筛选。附加地或替代地，指示器2916可用第三预定颜色和/或定时(例如，纯蓝照明)照亮，以指示发生错误和/或需要重新测试来获得测试结果。一旦已经获得结果，该结果就被保存和/或被传达到一个或多个存储设备，并且接口管可被处置掉(例如，作为生物危害废物)。然后可在另一用户使用之前和/或在使检测设备断电之前对检测设备进行消毒(例如，用酒精湿巾)。在检测设备在具有到计算设备上的移动应用程序的配对连接的情况下被使用的示例中，经由如上所述的指示器2916传达的信息中的一些或全部可附加地或替代地经由计算设备上的显示器或其他用户界面传达。

具有取样设备的检测系统

在一些变型中，检测系统可包括传感器模块和能够耦接到传感器模块的取样设备，其中取样设备可以是可密封的并且被配置为储存待由传感器模块分析的一定体积的样本(例如，气体)。例如，传感器模块可包括对目标VOC具有特异性的至少一个电化学传感器，诸如上述电化学传感器。在一些变型中，取样设备可被配置为单独捕获并储存用于分析的样本(例如，一定体积的气息)，然后耦接到检测设备的传感器模块以进行分析。

例如，如图30所示，检测系统3000可包括传感器模块3020和取样设备3030。在一些变型中，传感器模块3020可耦接到基座3010或并入到该基座中(该基座可以是手持设备、诸如信息亭(kiosk)的独立设备，等)中。取样设备3030可包括被配置为储存一定体积的样本诸如气息或另一体积的一种或多种气体的隔室。在一些变型中，取样设备3030可包括用于将一定体积的来自受试者的气息转移到该隔室中的接口管3034(其可类似于上述接口管)。当取样设备3030从传感器模块3020和/或检测设备的其余部分脱离时，取样设备3030可捕获和储存样本。在示例性使用场景中，可向多名受试者提供多个取样设备3030，每名受试者可以呼气到储存受试者的气息的相应取样设备3030的接口管中。每个取样设备3030可被标记或以其他方式标识为与其相应的受试者相关，以便将每名受试者与他或她的样本相关联。在适当的时间，这些取样设备3030然后可耦接到包括传感器模块的一个或多个检测设备，并且每个样本可由传感器模块分析以识别目标VOC是否存在于样本中。这些取样设备3030连同它们储存的样本可在耦接到检测设备之前根据需要被运输和/或储存。在一些变型中，取样设备3030可以是单次使用消耗品。

在一些变型中，检测设备可用于处理一组取样设备3030中的多个样本。因此，具有取样设备3030的检测系统可被用于以易于使用的高效方式(例如，对于大量测试应用)处理来自多名用户的样本，并且减少需要可同时访问以便处理来自一组受试者的样本的单独检测设备的数量。

取样设备

图31A-31C描绘了取样设备3100的示例性变型。如图31A和31C所示，取样设备3100可包括具有入口部分3112和/或出口部分3114的隔室3110。接口管3120可耦接到入口部分3112并且与隔室3110流体连通，使得用户可通过接口管3120呼气以将气息样本沉积到该隔室中。在一些变型中，取样设备3100可包括耦接到出口部分3114并且与隔室3110流体连通的连接器3130，使得该隔室中的样本可通过连接器3130离开该隔室。如下面进一步详细描述，取样设备3100可进一步包括被配置为帮助防止样本从隔室3110逸出和/或帮助将取样设备耦接到检测设备(未示出)的止动件3134。如图31C所示，在使用中，样本可沿从接口管3120定向的“系统流动方向”被导引到隔室3110中。样本随后可从该隔室通过连接器3130流到检测设备(一旦取样设备耦接到检测设备)。

尽管图31A和31B描绘了其中隔室3110具有入口和出口的取样设备3100的变型，但是应当理解，在一些变型中，隔室3110可仅包括一个同时起到入口和出口的作用的通路开口(access opening)。例如，隔室3110可省略单独的出口，但包括与入口部分3112中的开口类似的开口。在该示例中，入口部分3112中的开口可以是可选择性地密封的(例如，允许一旦样本被接收在隔室3110中就密封隔室3110，并且允许当取样设备耦接到检测设备时解封隔室以允许样本被检测设备分析)。接口管3120还可以是可移除的(例如，在将取样设备耦接到检测设备之前)，以使得能够触及容纳在取样设备中的样本。

取样设备3100可包括一个或多个特征物以识别其内容物和/或将取样设备(及其内容物)与受试者相关联。例如，如图31A所示，取样设备3100可包括标记区域3116，该标记区域可以是例如空白区域以接收指示受试者的身份(例如，姓名、代码等)的标签。该标签可直接手写到标记区域3116(包括施加到标记区域3116的贴纸或贴花等)上。附加地或替代地，如图31B中所示，取样设备3100可包括取样设备标识符3118，诸如计算机可读代码(例如，条形码)、RFID、序列号和/或取样设备的其他合适标识符。标记区域3116和/或取样设备标识符3118可用于帮助跟踪取样设备并且标识样本容纳在取样设备内的受试者。

取样设备可以是可用一个或多个阀密封的，以便容纳样本。例如，如图32所示，取样设备3100可包括与上面针对图31C所述的系统流动方向一致的一个或多个单向阀，包括用于在入口(上游)侧处密封取样设备3100的第一阀3140a以及用于在出口(下游)侧处密封取样设备3100的第二阀3140b。如图32所示且如下面进一步描述，在一些变型中，第一阀3140a可布置在接口管3120中并且第二阀314b可布置在连接器3130中。然而，取样设备可在任何合适的点处(例如，在隔室3110的入口部分3112和/或出口部分3114处)被密封。

接口管3120及其组成零件的示例性变型在图33A-33E中示出。接口管3120在这里主要被描述为取样设备3100的一部分。然而，在一些变型中，作为省略取样设备3100的检测系统的一部分，接口管3120可附加地或替代地直接耦接到检测设备(例如，如图29所示且如上所述)。如图33A所示，接口管3120可包括具有入口端3300a和出口端3300b的大致管状结构。入口端3300a可以是锥形的以提高放置在受试者口中时的舒适度。出口端3300b可被配置为耦接到隔室3110，并且在一些变型中可包括密封肋条3302以改进接口管3120与隔室3110之间的流体紧密密封。

在一些变型中，接口管3120可包括一个或多个阀、一个或多个过滤器和/或干燥剂。例如，图33B描绘了入口阀载体组件的示例性变型，该入口阀载体组件可被布置成与入口端3300a邻近以接收并开始处理从用户呼出的气息。例如，该入口阀载体组件可被压入配合到接口管中。该入口阀载体组件可包括入口阀载体3310、布置在入口阀载体3310内的入口阀3312，以及(例如，利用环氧树脂或机械互配)耦接到入口阀载体3310的过滤器3314。如图33B和33C所示，入口阀载体33110可包括具有开口3311的入口侧壁。入口阀3312可具有滑动地接合在开口3311中的一个开口中的杆，并且入口阀3312可覆盖在其他开口3311上，使得系统流动方向(如图33B中所示的从左到右)上的气流将使入口阀3312打开并且允许气流穿过入口阀载体3310和过滤器3314。类似于上面在其他接口管变型中描述的过滤器的过滤器3314可被配置为在受试者的呼出的气息继续进一步通过接口管之前从该气息中去除大颗粒。类似于上述，在一些变型中，过滤器可至少部分地由烧结金属材料(例如，用烧结技术制造的铝、钢(例如，不锈钢)、钛、钼、铜等)形成。用于过滤器3314的合适的过滤器孔隙尺寸可例如在约1μm或更大的量级上。作为另一个示例，过滤器可包括分子筛干燥剂，诸如碱性硅酸铝材料。

入口阀3312可以是单向阀或止回阀，该单向阀或止回阀在受试者呼气到取样设备中时打开进入接口管的流体路径，但防止流体沿着相反方向流动。因此，该单向入口阀使得受试者能够通过接口管提供气息样本，但防止受试者吸入取样设备的内容物。此外，该单向阀还在取样设备的入口侧处提供止挡表面，当取样设备在样本分析期间被压缩时，该止挡表面促使取样设备的内容物从取样设备的相对端(出口侧)处的隔室离开，如下面进一步描述。

附加地，接口管3120可包括被配置为对通过接口管3120的气息样本进行除湿的干燥剂3320。与上面讨论的类似，干燥剂3320可包括任何合适的除湿材料，诸如硅胶、除湿粘土、无水硫酸钙和/或其他亲水性材料。干燥剂3320可被成形为填充接口管的横截面(例如，椭圆形、具有圆角边缘的矩形等)并且沿接口管的足以对样本除湿的合适长度延伸。如图33A所示，干燥剂33320可布置在入口阀载体3310与出口过滤器载体3330之间。

出口过滤器载体3330可包括(例如，利用环氧树脂或机械互配)耦接到过滤器环3330的出口过滤器3332(例如，类似于过滤器3314)。过滤器3332可执行附加的过滤以在气息样本进入隔室3110之前进一步从该样本中去除不期望的颗粒。

隔室3110的示例性变型在图34A中示出，并且该隔室的局部横截面在图34B中示出。在一些变型中，隔室3110可以是可压缩的，这可在随后隔室3110被挤压、展平或以其他方式压缩时促进样本从隔室3110中排出。例如，隔室3110可包括袋。如上所述，隔室3110可包括用于接收接口管(例如，接口管3120)的入口部分3112以及用于接收用于将取样设备耦接到检测设备的连接器(例如，连接器3130)的出口部分3114。在一些变型中，该接口管和/或连接器可通过RF或热焊接或一种或多种其他合适的工艺耦接到隔室3110。

隔室3110可以任何合适的方式成型以限定用于接收样本的体积。例如，如图34A所示，隔室3110可包括第一片材材料和与第一片材材料相对的第二片材材料，其中第一片材材料和第二片材材料被密封在一起(例如，热密封)从而形成隔室体积的边缘或部分周界。如图34A所示，该片材材料的侧翼可被密封在一起从而形成用于接收和储存样本的大致管状体积，但是该片材材料可具有用于形成用于接收样本的体积的任何合适的形状。在一些变型中，隔室3110的形状可被配置为在空时是平坦的，然后当接收样本时向外扩展。该隔室可包括柔性材料以促进隔室的可压缩性。例如，隔室3110可包括柔性膜，诸如聚乙烯、PC、PP等。然而，可以设想可使用其他技术来形成接收样本的隔室3110(以及/或者使得隔室3110是可压缩的)。隔室3110可包括不透气材料。

连接器3130及其组成零件的示例性变型在图35A-35F中示出。如上所述，连接器3130可被配置为将取样设备耦接到检测设备(或其一部分，诸如传感器模块)。连接器3130可包括具有入口端3130a和出口端3130b的大致管状结构。入口端3130a可被配置为耦接到隔室3110，并且在一些变型中可包括一个或多个密封特征物，诸如密封肋条3533(图35C和35D中所示)，以帮助改进隔室与连接器之间的流体密封。出口端3130b可被配置为诸如利用接合特征物(例如，卡扣配合等)耦接到检测设备(或其一部分，诸如传感器模块)。

连接器3130可包括一个或多个阀，诸如出口阀3542，以帮助密封隔室的内容物。连接器3130可包括例如具有开口3531的壁，如图35C所示。与上述接口管中的入口阀3312一样，出口阀3542可具有滑动地接合在开口3531中的一个开口中的杆，并且出口阀3542可覆盖在其他开口3531上，使得系统流动方向(如图35A中所示的从左到右)上的气流将使出口阀3542打开并且允许气流穿过连接器3130进入检测设备(一旦耦接到检测设备)。

在一些变型中，取样设备可进一步包括止动件3134，该止动件可起到在将取样设备耦接到检测设备之前帮助维持出口阀3542的关闭位置的作用。如图35A和35B所示，止动件3134可以是与连接器3130伸缩地接合(例如插入到该连接器中)的大致管状结构。该接合可以任何合适的方式(诸如机械互配(例如，卡扣配合、尺寸干涉)、闩锁等)被固定或锁定。例如，止动件可包括诸如以卡扣配合方式与连接器3130上的相应接合特征物接合的接合特征物3553(例如，挠曲臂)。在止动件3134的入口端处，止动件3134可包括阀轮廓2552，该阀轮廓的尺寸和形状被设定成将出口阀3542保持在连接器3130中的关闭位置。因此，当止动件3134与连接器3130接合时，出口阀3542可维持在关闭位置，从而将内容物(例如，气息样本)密封在取样设备内。在一些变型中，止动件3134可具有被配置为使止动件3134容易从连接器3130移除的出口端(例如，凸缘、扩口边缘、脊等)。一旦止动件3134被移除，出口阀3542就可被打开并且/或者连接器的出口端3130b可被暴露并自由地与检测设备耦接。

与接口管中的入口阀3312一样，出口阀3132可以是打开来自隔室的流体路径的单向阀或止回阀。在一些变型中，出口阀3132可被配置为仅在隔室被压缩时的高压(高破裂压力)下打开，但在其他正常使用(例如，运输、当从受试者获得样本时的手动处理，等)期间不打开。因此，取样设备的出口端可至少部分地通过具有高破裂压力的出口阀3132和止动件3134的放置的组合来密封。然而，在一些变型中，出口阀3132可具有较低的破裂压力，并且止动件3134单独可足以密封取样设备的出口端。

如上所述，在一些变型中，取样设备具有其中样本旨在移动通过取样设备的“系统流动方向”。因此，通过在取样设备的包装上和/或直接在取样设备上标记来指示取样设备的入口部分和/或出口部分可能是重要的。例如，包装3610(例如，小袋或密封外包装)可包括位于接口管3120附近的区域中的入口指示器3612和/或位于连接器3130附近的区域中的出口指示器3614。如图36A所示，入口指示器3612和/或出口指示器3614可包括文本(例如，“面向用户”、“接口管”、“U”、“D”、“面向设备”等)。附加地或替代地，入口指示器3612和/或出口指示器3614可包括图形图标(例如，唇、脸、代表设备的图标等)。此外，在一些变型中，类似的入口指示器和/或出口指示器可在取样设备本身上。例如，入口指示器和/或出口指示器(例如，文本和/或图形图标)可印刷在取样设备的材料上或模制到取样设备的材料中，或者通过贴花等施加到取样设备，等等。

从取样设备中提取样本

如上所述，取样设备可在与检测设备分离时接收和储存来自用户的样本(例如，气息样本)。在储存样本之后，取样设备可被运输到合适的位所和/或可被贮存到用检测设备分析的合适时间。例如，取样设备可耦接到检测设备以允许取样设备的隔室与检测设备中的传感器模块之间进行流体连通。在一些变型中，一个或多个部件可从取样设备和(例如止动件，诸如上述止动件3134)/或检测设备移除，以促进取样设备与检测设备之间的耦接和/或流体连通。然后样本可从取样设备流到传感器模块用于分析。

在一些变型中，可借助于样本提取器从取样设备获得储存的样本。取样提取器3700的示例性变型在图37A和37B中示出。如图37A所示，取样提取器3700可包括基座3710和按压件3720，该按压件被配置为抵靠基座3710压缩取样设备(例如，取样设备的柔性可压缩隔室)，从而促使或驱逐储存的样本离开取样设备。通常，基座3710和/或按压件3720可包括合适的刚性材料以在相对侧上围绕取样设备，使得将基座3710和按压件3720推向彼此(其中取样设备放置在它们之间)可导致储存的样本沿着系统流动方向朝向取样设备的出口离开取样设备(例如，由于如上所述的单向阀)。

基座3710可包括取样设备空腔3714，该取样设备空腔的尺寸和形状被设定成接收取样设备的可压缩部分。例如，在一些变型中，空腔3714可包括轮廓化空腔，以收容扩展的取样设备。在一些变型中，轮廓化空腔可具有一个或多个渐缩至圆角点(例如，中心点)的倾斜侧，如图38A所示。例如，空腔3714可具有倒锥形或锥体形状。作为另一个示例，轮廓化空腔可以是碗形(例如，椭圆形或其他弓形横截面)或具有任何其他合适的轮廓。替代地，空腔3714可具有平坦底表面，取样设备可压靠在该平坦底表面上。

当取样设备放置在空腔3714中时，取样设备的出口端(例如连接器，诸如上述连接器3130)可以是可触及的以接收驱逐出的样本。如图37A所示，取样设备空腔3714可包括侧壁以帮助定位取样设备在空腔3714中的放置和/或帮助将取样设备容纳在空腔3714中。

按压件3720可包括按压构件3722，该按压构件包括被配置为与取样设备空腔3714的表面相对的按压表面。在一些变型中，按压表面可以与取样设备空腔3714的轮廓匹配或对应的方式被轮廓化。当取样设备被放置在空腔3714的类似地轮廓化的表面与按压件3720的按压表面之间时，由按压件3720施加在取样设备上的压力可有利地在整个取样设备上更均匀并且在按压件3720的整个使用过程中保持一致。在一些变型中，如图37A和37B所示，按压件3720可包括与按压构件3722耦接或一体形成的手柄(例如，旋钮)，用户可抓握该手柄并且使用该手柄来操纵按压件3720。在一些变型中，该手柄可包括一个或多个特征物以改进用户的抓握，诸如人体工程学和/或纹理特征物(例如，手指抓握部、扩口边缘、高摩擦材料、肋条等)。此外，在一些变型中，取样设备空腔3714和/或按压件3720可包括一个或多个对准特征物(例如，键接特征物、凹槽等)，所述对准特征物可帮助引导按压件3720和取样设备空腔3714的相对定位和/或移动。在一些变型中，按压件3720可被配置为由用户手动致动，但是在一些变型中，按压件3720可附加地或替代地被自动地或半自动地致动(例如，由机器人控制的致动器等致动)。

在一些变型中，基座3710可进一步包括检测设备空腔3714，该检测设备空腔被配置为接收检测设备，使得检测设备和取样设备可在耦接至彼此的同时被放置在基座3710中。检测设备空腔3714和/或取样设备空腔3712可分别专门被模制成检测设备和取样设备的形状，使得检测设备和/或取样设备可在样本提取器的操作期间紧贴或以其他方式固定在它们的相应空腔中。

如上所述，图37A和37B中所示的取样设备3700包括具有取样设备接收空腔(负空间)的基座3710，该取样设备接收空腔与按压件3720上的突出按压表面(正特征物)互补。然而，应当理解，在其他变型中，空腔和突出按压表面的位所可交换。例如，样本提取器可替代地包括具有突出表面(例如，山形正特征物)的基座，该突出表面与按压件3720上的取样设备接收空腔(负空间)互补。此外，在一些变型中，取样设备接收空腔和按压件中的每一者均可包括突出特征物和空腔(例如，波状表面等)的组合，以用于压缩它们之间的取样设备。

图38A-38D描绘了使用图37A和37B中所示的样本提取器的示例性方法。图38A描绘了包括具有取样设备空腔3714的基座3710以及按压件3720的样本提取器3700。如图38B所示，可将取样设备3730的包括样本的扩展的隔室放置在取样设备空腔3714中。用户可手动将按压件3720定位在扩展的隔室和取样设备空腔上方，然后将按压件3720推向基座3710，如图38C所示。这种“夹心”动作由此压缩取样设备的隔室，从而将储存的样本从该隔室的出口端逐出。如果检测设备3740在图38C中所示的这种压缩时流体地耦接到取样设备3730，则被逐出的样本可被传达到检测设备3740中的传感器模块。

尽管图38A-38D描绘了使用样本提取器来手动压缩的方法，但是在一些变型中，类似的压缩技术可自动地或半自动地，诸如利用机器人控制的致动器来执行。

无菌性

如本文所述，在一些变型中，检测系统可包括检测设备和接口管(或其他取样设备)。该检测设备可被配置为分析多个样本(例如，直到传感器模块达到其可用寿命的终点，或者直到其已经被使用预定次数)，但是每个样本均可经由不同的接口管从不同的受试者获得。在一些变型中，该检测设备可在使用之间进行消毒(例如，用酒精湿巾、UV消毒等)以减少不同受试者之间的交叉污染。

附加地或替代地，检测系统可包括一个或多个无菌接口以帮助在不同受试者使用之间保护检测设备。例如，图39A例示了可附接到接口管3910的护套3920的示例性变型。该护套可包括颈部部分3922和裙部部分3924，该颈部部分被配置为与接口管3910接合，并且该裙部部分被配置为收容保持在裙部部分3924下方的检测设备3930。如图39B所示，裙部部分3924覆盖并屏蔽检测设备3930，并且颈部部分3922有助于将护套3920固定在检测设备3930上方的适当位置。在这种构造中，护套3920还限定非无菌区域(如图39B所示的护套3920上方的区域，包括接口管3910)并将该非无菌区域与“无菌”区域(护套3920下方的区域)分开。当已用接口管3910从受试者收集样本并且准备将该接口管处置掉时，可将护套3920外翻成将护套3920的非无菌表面包含在内表面上，由此保护用过的接口管的操作者免受污染。

在一些变型中，护套可预先附接到接口管3910。例如，护套的颈部部分3922可(例如，通过一个或多个紧固件，诸如环氧树脂、RF或热焊接等)耦接到接口管3910。作为另一个示例，该护套可与接口管3910一体地形成并且附接到该接口管(例如，包覆模制的护套或以其他方式一体地模制为从接口管延伸的膜的护套等)。在一些变型中，该预先附接的护套可以紧凑的方式与接口管一起包装(例如，诸如抵靠接口管卷起和/或折叠)，然后展开成图39A中所示的构造。在一些变型中，裙部部分3924可以紧凑包装构造被翻转，使得裙部部分3924可被外翻到接口管3910和/或检测设备3930上方，以用于屏蔽该检测设备。

替代地，护套3920可与接口管分开提供，然后被操纵成与接口管接合。例如，护套3920可具有渐缩的颈部部分3922，使得裙部部分3924可滑过接口管3910并且向下拉动直到渐缩的颈部部分3922干涉接口管3910的直径，由此与接口管3910接合从而基本上形成如图39A中所示的构造。在一些变型中，还可(例如，用胶带、环绕的密封夹头或合适的连接器等)在护套3920的接口与接口管3910之间形成密封以改进护套3920的屏蔽功能。

在一些变型中，该护套的材料可包含合适的防水材料，诸如高密度聚乙烯或硅酮，但是其他变型可包含其他合适的材料。此外，可以设想，在一些变型中，护套可具有图39A和39B中未示出的其他合适的形状(例如，三角形)。

移动应用程序

如本文别处所述，在一些变型中，检测设备可与一个或多个计算设备通信地耦接，其中计算设备中的至少一个计算设备可执行具有补充检测设备的操作的功能的移动应用程序。该移动应用程序可例如提供用于使用检测设备的指令、提供检测设备的状态、传达样本分析之后的测试结果、传达警报、允许访问用户和/或测试数据等。

例如，图40A例示了在用于与具有接口管的检测设备(例如，类似于上面参考图29A和29B所述的检测设备)一起使用的计算设备(例如，移动电话)上执行的移动应用程序的图形用户界面(GUI)4000a的示例性变型。GUI 4000a可例如充当在首次打开移动应用程序时显示的主屏幕。在一些变型中，一旦在计算设备上打开移动应用程序，计算设备就可自动开始扫描要与之配对的附近检测设备(例如，以便经由蓝牙或其他无线通信模态进行连接)。附加地或替代地，与一个或多个检测设备配对可手动执行，并且可通过GUI 4000a启动(例如，通过配对按钮4030经由Wi-Fi进行配对)。GUI 4000a还可显示设备连接状态4010(例如，指示“未连接设备”、“正在扫描设备”、“设备已连接”等)。在一些变型中，4000a可包括用于启动测试的测试启动按钮4020或其他合适的交互图标。在一些变型中，GUI 4000a可包括其他合适的菜单项，诸如用于启用记录用户的温度(和/或其他用户症状，诸如心率、氧饱和度等)的温度记录选项(例如，温度记录按钮4040)或者用于查看以前的测试数据的选项(例如，测试日志按钮4050)。

图40B例示了GUI 4000b的示例性变型，GUI 4000b类似于上述GUI 4000a，不同之处在于GUI 4000b中的设备连接状态4010被描绘为(通过文本和/或颜色改变)指示诸如通过蓝牙与检测设备成功配对。在一些变型中，配对的检测设备可附加地或替代地通过移动应用程序指示与计算设备成功配对。例如，图41描绘了包括指示器4110的检测设备4100(其例如类似于上面参考图29A和29B所述的检测设备)，该指示器4110可用预定颜色(例如，蓝色)和/或定时模式来照亮以传达检测设备4100与计算设备配对。

如上所述，测试或样本分析可通过移动应用程序，诸如由用户按下测试启动按钮4020启动。图42A例示了可响应于测试的启动而出现的GUI 4200a的示例性变型。例如，GUI4200a可提示输入一个或多个患者标识符(例如，姓名、序列号、医疗记录号等)以用于将检测设备的用户(例如，患者)与所提供的样本的测试结果相关联。在一些变型中，一个或多个附加提示可向用户提供用于操作检测设备以执行测试的进一步指令。

在一些变型中，移动应用程序可在检测设备准备测试时提供检测设备状态的指示。例如，图42B例示了GUI 4200b的示例性变型，其指示检测设备在接收到气息样本之前正在校准。如图42B所示，GUI 4200b可包括倒计时定时器，该倒计时定时器可视地指示校准和/或准备测试的其他设备动作的进展。倒计时定时器可包括数字定时器和/或用于传达这种信息的其他合适的可视指示器。在此期间，用户可将他或她的嘴放在检测设备的接口管上并且准备呼气到接口管中以提供气息样本。

在一些变型中，移动应用程序可向用户提供用于提供气息样本的进一步指令，诸如倒计时定时器，诸如图43A-43C中所示的示例性GUI 4300a-4300c中的倒计时定时器。例如，在GUI 4300a-4300c中，数字和/或颜色编码的定时器(例如，从红色进展到黄色、进展到绿色的图标)可提供用于指示用户呼气到检测设备的接口管中以提供气息样本的倒计时。在此期间，如果用户还没有这样做，他或她可将他或她的嘴放在接口管上的嘴上。尽管GUI4300a-4300c描绘了倒计时定时器的最后三秒，但是应当理解，所指示的倒计时时段可具有任何合适的持续时间(例如，5秒、10秒)。

在一些变型中，移动应用程序可提供用于在用户提供气息样本时指导他或她的指令。例如，图44例示了GUI 4400的示例性变型，其可提供指示何时已经通过接口管获得足够的气息样本体积的数字和/或颜色编码的定时器或者其他视觉定时器(例如，进度环)。在GUI4400中，数字定时器(例如，倒计时)可对应于随着气息样本被获得而变成充满或完成的视觉进度环。还可通过GUI 4400提供文本和/或音频指令(例如，“现在向设备呼气”)。因此，在一些变型中，可能期望用户向接口管呼气，直到一个或多个定时器已经到时并且获得成功的样本体积。在一些变型中，另一个GUI可提供已经获得足够的气息样本的确认。

在一些变型中，移动应用程序可基于对所接收到的气息样本的分析来提供一个或多个测试结果的指示。例如，图45A例示了指示测试结果的GUI 4300a的示例性变型，该测试结果包括测试完成、测试检测到目标分析物(例如，“阳性筛选”)、患者标识信息和/或测试细节(例如，日期、时间、地点等)。此类测试结果中的一个或多个测试结果还可被编码在计算机可读代码4310A(例如，QR码、其他条形码等)中，该计算机可读代码可以被扫描以访问和/或记录测试结果。作为另一个示例，图45B例示了指示测试结果的GUI 4300b的示例性变型，该测试结果包括测试完成、测试未检测到目标分析物(例如，“阴性筛选”)、患者标识信息和/或测试细节(例如，日期、时间、地点等)。与GUI 4300a中一样，此类测试结果中的一个或多个测试结果还可被编码在计算机可读代码4310b中。作为另一个示例，图45C例示了指示测试结果的GUI 4300c的示例性变型，该测试结果包括测试完成、测试产生一个或多个测试错误(例如，如图45C所示的“气息压力过低或湿度过高”)、指示应重复测试(例如，需要重新测试)、患者标识信息和/或测试细节(日期、时间、地点等)。在一些变型中，GUI 4300c可包括类似于GUI 4300a和GUI 4300b中所示的对测试结果进行编码的计算机可读代码。在一些变型中，该移动应用程序还可显示允许此类测试结果中的任何一个测试结果被转发或以其他方式被共享(例如，通过电子邮件发送给用户、通过电子邮件发送给测试设施或其他管理员、通过电子邮件发送给卫生当局等)的合适GUI。

用于检测VOC的方法

用于检测一种或多种目标分析物(例如，目标VOC)的各种方法可使用诸如本文所述的那些系统的系统来执行。例如，图21描绘了用于检测一种或多种目标VOC的方法2100，该方法包括将输入信号施加到包括电极和对目标VOC具有特异性的离子液体(例如，RTIL)的电化学传感器2110，将目标VOC捕获在离子液体2120中的一个或多个空腔中，从电化学传感器2130接收传感器信号，以及至少部分地基于传感器信号2140来检测目标VOC。例如，如上所述，将输入信号(例如，DC信号)施加到电化学传感器可导致RTIL的极化，这可拉伸RTIL键以产生用于将目标VOC捕获在RTIL内的一个或多个空腔。该一个或多个空腔可布置在RTIL的相邻层的阴离子基团之间，其中阴离子基团以拼图块状的方式对目标VOC具有特异性。如果存在于电化学传感器周围的环境中，则目标VOC被捕获在一个或多个空腔中，以便通过RTIL朝向电极扩散。当在电极两端施加电压电位时，目标VOC的捕获可作为电流变化(例如，传感器信号中的新电流与基线电流之间的差值、传感器信号中的新电流与基线电流之间的比率)来检测。此外，目标VOC的量或浓度也可基于电流变化的幅度来确定。该方法可进一步包括响应于检测到目标VOC 2150而提供警报，诸如通过在检测设备的用户界面上指示目标VOC的存在和/或估计量以及/或者将其传达到外围设备或其他计算设备来提供警报。在一些变型中，检测设备可提供强度对应于例如目标VOC的浓度和/或目标VOC与检测设备的接近度的检测信号。

在一些变型中，可使用多个检测设备来获得附加信息。例如，多个检测设备可通过如上所述的一个或多个无线通信模块(例如，蓝牙、Wi-Fi)彼此通信和/或与外围设备通信，并且包括位所信息。每个检测设备可加载有软件，以使检测设备能够将其位置清楚地传达给其本身和其他检测设备和/或外围设备，从而允许对VOC和/或其他威胁进行跟踪和三角测量。在一些变型中，检测设备可周期性地或间歇地扫描其他附近的检测设备以建立自定义的通信网络。例如，如图22A和22B的说明性示意图所示，多个设备可放置在各种位所，诸如房间的每个角落中一个检测设备(设备1-设备4)，并且可彼此通信。在图22A中所示的时间T1时，携带可检测VOC的威胁可能最接近设备3。因此，在时间T1，来自设备3的检测信号可能是四个图示的设备中最强的，而来自其他设备的检测信号可能对应于距离而较弱(例如，来自设备2的检测信号可能最弱)。当威胁在房间内移动时，来自各个检测设备的检测信号强度会发生变化。例如，在图22B所示的时间T2时，威胁更接近设备1和2，并且来自设备1和2的检测信号可能比来自设备3和4的检测信号更强。因此，检测设备之间的检测信号强度的变化可允许该设备对威胁在房间内的移动方式进行三角测量，并识别威胁所在的位置。该三角测量检测可根据需要频繁地执行，以获得对环境的适当理解。例如，计算可每秒执行一次或多次(例如，1Hz、高达3Hz、高达5Hz等)，以获得关于威胁的移动的实时或接近实时的信息。

在一些变型中，用于检测威胁的方法可利用无线通信模块来跟踪其他可能的威胁。例如，检测设备可具有能够扫描附近的Wi-Fi和/或蓝牙信号SSID以识别可能试图与其他系统通信或配对的任何其他附近的计算设备的软件。例如，输出蓝牙或Wi-Fi信号的任何设备主动告知它正在尝试配对的配对器件的类型(例如，个人的智能电话不断地搜索个人的家庭Wi-Fi或者可能是个人的蓝牙耳机或其他设备)。因此，诸如本文所述的检测设备的检测设备可被配置为识别从附近的计算设备输出的配对信号并且从该配对信号中导出信息。作为说明性示例，检测设备可检测从寻求与和特定家庭地址相关联的Wi-Fi重新配对的附近智能电话输出的配对信号。通过分析输出的配对信号，检测设备可推断出发出配对信号的智能电话的拥有者可能住在位于该家庭地址的家中。因此，检测设备的这种信号“嗅探”能力可增强威胁检测能力并且使检测设备不仅能够检测目标VOC，而且能够获得关于携带该目标VOC的人类运输者的信息。

如上所述，检测设备可被用于在各种应用中监测和/或跟踪各种目标分析物。例如，用于检测VOC的一些方法可涉及检测作为爆炸物(例如，C-4爆炸物、火药等)、药物或其他物质的特征的目标VOC。作为另一个示例，用于检测VOC的一些方法可涉及检测作为用户的健康状态的特征的目标VOC。下面将通过说明的方式进一步详细描述具体实施例。

实施例

所述传感器可以被用于检测在诸如空气监测、生物医学诊断、工业过程以及安全和职业健康的应用中有用的许多种不同的分析物或分析物类别。在一些变型中，检测设备可包括检测作为爆炸物或爆炸混合物的特征的VOC的至少一个电化学传感器。这种VOC例如可以是添加到爆炸物中以帮助检测炸弹的存在的标签剂(taggant)或挥发性化学物质。作为非限制性示例，2，4-二硝基甲苯；2，6-二硝基甲苯；1-乙基-2-硝基苯；和/或环己酮可能存在于C-4爆炸物中，因此是作为爆炸物的特征的VOC。在一些变型中，VOC是塑性爆炸物的特征。在一些变型中，VOC是组合物C-4(C-4)的特征。在一些变型中，VOC是火药的特征。通过如前所述调节传感器的RTIL以及电极输入信号来实现对作为爆炸物的特征的目标VOC的特异性。

在一些变型中，电化学传感器检测生物标志物VOC。生物标志物是可指示特定健康状态的特定生物过程的可量化特性。例如，在某些疾病中，可改变代谢途径诸如脂质过氧化，以使得产生VOC的独特特征(即，脂族烃的独特混合物)。电化学传感器可应用于例如医疗保健行业、患者床边或自我管理诊断等。在一些变型中，生物标志物是人类生物标志物。在一些变型中，目标VOC是与健康状态(例如，医学病症)相关的一种或多种生物标志物。在一些变型中，医学病症是人类医学病症，诸如COVID-19的存在。例如，在代谢过程上调或下调后由人体释放的脂族烃和无机气体的检测可以与COVID-19的存在或不存在相关联。RTIL的选择基于官能化的基于咪唑鎓的阳离子与氟化阴离子之间的相互作用程度进行。无机气体如NOx通过代谢途径释放并且可以容易地在人的气息中检测到。例如，NOx与传感器表面处的RTIL中存在的氟化官能化咪唑鎓化合物相互作用，并且引起可测量的电流变化，如上所述。NOx和基于咪唑鎓的RTIL的这种组合可以针对对COVID-19相关目标的特异性进行调整。

在一些变型中，电化学传感器检测作为药物的使用的特征的VOC(例如，由于调节代谢途径而由身体产生的VOC)。在一些变型中，药物是大麻素、醇或阿片类药物。在一些变型中，药物是阿片类药物。在一些变型中，药物是芬太尼。

实施例1：针对每种目标VOC优化RTIL的选择

在不同的感测条件下确定用于检测每种VOC的最佳RTIL。具体地，制备1ppb和800ppb的VOC溶液。将3uL RTIL分配在传感器表面上，并且在不存在VOC的情况下记录基线读数。将1ppb VOC添加到感测腔室内，并且通过计时电流法(CA)测量电流响应。记录信号，并且在测试下一个浓度之前用N2清洗腔室以去除任何残留的VOC。对800ppb VOC重复该程序，并且记录信号变化(相对于1ppb VOC)。

表1示出了作为爆炸物的特征的目标VOC、用于选择性地检测每种VOC的最佳RTIL和检测下限。

表1：作为爆炸物的特征的VOC

目标分析物	使用的RTIL	检测限
			2，4-二硝基甲苯	BMIM-BF4	1ppb
2，6-二硝基甲苯	BMIM-BF4	1ppb
			1-乙基-2-硝基苯	BMIM-BF4	1ppb
环己酮	BMIM-Cl	1ppb
			二氧化硫(弹药粉)	BMIM-BF4	100ppb

表2示出了与药物的使用相关的目标VOC、用于选择性地检测每种VOC的最佳RTIL和检测下限。

表2：与药物的使用相关的VOC

药物	使用的RTIL	检测限
			芬太尼	EMIM-TF2N	10ppb

表3示出了作为COVID-19的存在的特征的目标VOC和用于选择性地检测每种VOC的最佳RTIL。

表3：作为COVID-19的存在的特征的VOC

VOC	使用的RTIL
		NOx	EMIM-BF4
脂族烃	EMIM-OTf

实施例2：分析基于BMIM[BF₄]的传感器对作为爆炸物的特征的VOC的灵敏度

为了测试传感器检测各种浓度的VOC的能力，以及测试传感器区分这些浓度的能力，使用[BMIM]BF₄作为RTIL。分析三种作为爆炸物的特征的VOC：2，4-二硝基甲苯(2，4-DNT)；2，6-二硝基甲苯(2，6-DNT)；以及1-乙基-2-硝基苯(ENB)。简言之，将3μL[BMIM]BF₄分配到传感器电极上，并且将传感器置于25℃的测试腔室内。在不存在任何VOC的情况下记录基线测量结果。在固定电位下运行计时电流法扫描，并且记录电流。固定电位允许结合特异性地与给定的VOC发生。接着，将VOC样本以1ppb和800ppb的浓度置于测试腔室中。在每个VOC浓度下，施加负电位，从而允许扩散的VOC物质到达电极，从而选择性地与RTIL层的离子物质相互作用。测量电流。在后续读数之前清洁装置。

图23A-23C示出了对以电流比(在存在VOC的情况下测量的检测电流/在不存在VOC的情况下测量的基线电流)测量的1ppb和800ppb的每种VOC分析物的检测。具体地，制备1ppb和800ppb的VOC溶液，并且将3uL RTIL分配在传感器表面上，并且在不存在VOC的情况下记录基线读数。将1ppb VOC添加到感测腔室内，并且通过计时电流法(CA)测量电流响应。记录信号，并且在测试下一个浓度之前用N2清洗腔室以去除任何残留的VOC。对800ppb VOC重复该程序，并且记录信号变化(相对于1ppb VOC)。在每种情况下，传感器都能够检测到1ppb和800ppb的分析物。此外，传感器能够区分测试的最高和最低浓度。当使用双尾T检验进行分析时，发现响应差异具有统计学意义(P值＜在所有情况下均为＜0.0001)。

实施例3：用于检测COVID-19的传感器校准

SARS-COV-2是一种已经感染了全世界数百万人的病毒，其引起被称为COVID-19的疾病。及早检测到这种病毒可能有助于减缓社区传播。COVID-19与各种呼吸道疾病诸如哮喘、肺炎相关联。

探索了基于气息分析仪的传感器平台用于检测与COVID-19的无症状和有症状表现相关的痕量目标剂的效用。例如，使用如本文所述的电化学传感器平台来检测因COVID-19和相关呼吸道病症诸如哮喘和肺炎引起的体内代谢过程上调而释放的VOC和无机气体。使用电化学传感器检测这些疾病可以有助于隔离感染COVID-19的有症状、无症状和/或早期阳性患者。

用基线研究表征两个电化学传感器(传感器1和传感器2)。首先在存在被设计成模拟健康人类气息的750PPM CO₂的情况下执行从每个传感器读取稳定基线电流。然后记录在存在包括NOx的已知目标剂混合物的情况下来自每个传感器的电流信号响应，以提供如图1所示的校准响应。例如，图24例示了响应于暴露于目标药剂混合物，传感器1检测到相对于其基线读数的182％的电流变化，而传感器2检测到相对于其基线读数的173％的电流变化。

实施例4：用于检测COVID-19的测试

如上所述的那样制作包括两个电化学传感器(传感器1、传感器2)的检测设备。传感器1包括用于检测和表征气息中的NOx的1-乙基-3-甲基-咪唑鎓四氟硼酸盐(EMIM-BF₄)的RTIL，并且传感器2包括用于检测和表征气息中的脂族碳(例如，异戊烷、庚烷)的1-乙基-3-甲基-咪唑鎓三氟甲烷磺酸盐(EMIM-OTf)的RITL。最初单独记录基线表征以避免读数中的任何干扰并且在人类受试者测试之前表征传感器性能。具体地，使用750PPM CO₂(以模拟健康人类气息)进行基线表征。

要求十八名受试者在检测设备中呼吸两次以记录气息分析物(NOx)的信号。进行两次取样以减少数据收集中的任何误差。将信号相对于基线表征的变化用作表征疾病存在与否的参数。随机选择患者并且进行盲法研究。记录多个读数以获得传感器性能的95％置信度。

图25A和25B示出了每名测试受试者的传感器信号(电流)相对于基线的％变化，如由传感器1(图25A)和传感器2(图25B)测量的。相对于基线的正变化百分比指示受试者的COVID-19的结果是推定阳性，而几乎没有变化(或负变化)指示受试者健康。对于受试者1-12和受试者15、17、18，获得的电流小于基线测量结果；因此，电流的变化被绘制为负的。然而，对于受试者13、14和16，信号响应高于基线并且被绘制为正的。受试者13、14和16的与基线相比的相对大的正变化表明这些受试者的COVID-19的结果可能是推定阳性。

另外将受试者13、14和16的传感器数据与经调整的基线表征进行比较，假设其他十五名受试者是健康受试者。经调整的基线表征计算为其他十五名受试者的平均传感器测量结果。图26A和26B描绘了如使用传感器1(图26A)和传感器2(图26B)测量的受试者13和14的传感器信号相对于经调整的基线表征的变化％。如这些图所示，传感器1测量到受试者13和14的信号有大约25％的正变化，而传感器2测量到受试者13和14的信号有大约40％的正变化。类似地，图27A和27B描绘了如使用传感器1(图27A)和传感器2(图26B)测量的受试者16的传感器信号相对于经调整的基线表征的变化％。如这些图所示，传感器1测量到受试者16的信号有大约40％的正变化，而传感器2测量到受试者16的信号有大约75％的正变化。图26A-26B和27A-27B说明了传感器1和2在区分假定阳性COVID-19受试者和健康受试者方面的成功使用。

实施例5：用于检测COVID-19的临床研究#1

在168名患者中测试了用于检测COVID-19的基于气息分析仪的检测设备，共进行了168次评估。每次评估提供以下评估结果：“检测到”，表示检测到指示COVID-19感染的呼出VOC和无机气体的特征；“未检测到”，表示未检测到指示COVID-19感染的呼出VOC和无机气体的特征；或“有缺陷”，表示评估中发生错误，这通常是由于检测设备的接口管与主体之间缺少连接所致。另外，使用COVID-19的常规聚合酶链式反应(PCR)测试对每名患者进行测试，以提供每名患者的实际感染状态的指示。对于102次评估中的每一次，将基于气息分析仪的测试结果与PCR测试结果进行比较，以评估基于气息分析仪的检测设备在检测患者的COVID-19中的准确性。

在168次评估中，35次基于气息分析仪的阳性测试结果被视为与相应的阳性PCR测试结果匹配的“真阳性”，37次基于气息分析仪的阳性测试结果被视为与相应的阳性PCR测试结果不匹配的“假阳性”，94次基于气息分析仪的阴性测试结果被视为与相应的阴性PCR测试结果匹配的“真阴性”，并且2次基于气息分析仪的阴性测试结果被视为与相应的阴性PC测试结果不匹配的“假阴性”。基于这些结果，发现基于气息分析仪的检测设备具有76.8％的准确度、71.8％的特异性和94.6％的灵敏度。

实施例6：用于检测COVID-19的临床研究#2

在84名患者中测试了使用相同的基于气息分析仪的传感器平台检测COVID-19的三个不同检测设备，共进行了102次评估，其中每次评估分析了来自患者的两次呼吸的呼出体积。每次评估提供以下评估结果：“检测到”，表示检测到指示COVID-19感染的呼出VOC和无机气体的特征；“未检测到”，表示未检测到指示COVID-19感染的呼出VOC和无机气体的特征；或“有缺陷”，表示评估中发生错误，这通常是由于检测设备的接口管与主体之间缺少连接所致。在一些情况下，在患者的“缺陷”评估之后进行随后的评估，以获得该患者的“检测到”或“未检测到”结果。另外，使用COVID-19的常规聚合酶链式反应(PCR)测试对每名患者进行测试，以提供每名患者的实际感染状态的指示。对于102次评估中的每一次，将基于气息分析仪的测试结果与PCR测试结果进行比较，以评估基于气息分析仪的检测设备在检测患者的COVID-19中的准确性。

在102次评估中，21次评估因用户错误而被视为有缺陷。在其他评估中，27次基于气息分析仪的阳性测试结果被视为与相应的阳性PCR测试结果匹配的“真阳性”，7次基于气息分析仪的阳性测试结果被视为与相应的阳性PCR测试结果不匹配的“假阳性”，47次基于气息分析仪的阴性测试结果被视为与相应的阴性PCR测试结果匹配的“真阴性”，并且0次基于气息分析仪的阴性测试结果被视为与相应的阴性PCR测试结果不匹配的“假阴性”。基于这些结果，发现基于气息分析仪的平台具有高度的灵敏度(100％)、高度的特异性(87.0％)和高度的准确度(91.4％)。

列举的实施方案

实施方案1.一种用于检测一种或多种挥发性有机化合物(VOC)的检测设备，所述检测设备包括：

基座；和

传感器模块，所述传感器模块能够可移除地耦接到所述基座并且包括至少一个电化学传感器，

其中所述至少一个电化学传感器包括电极和离子液体，所述离子液体布置在所述电极上并且对目标VOC具有特异性。

实施方案2.如实施方案1所述的检测设备，其中所述离子液体包括室温离子液体(RTIL)。

实施方案3.如实施方案2所述的检测设备，其中所述离子液体包括多个离子层，其中响应于提供给所述电化学传感器的输入信号，在相邻的离子层之间形成对所述目标VOC具有特异性的至少一个空腔。

实施方案4.如实施方案3所述的检测设备，其中所述检测设备被配置为将所述输入信号递送到所述电化学传感器。

实施方案5.如实施方案4所述的检测设备，其中所述输入信号向所述电极施加DC还原电位。

实施方案6.如实施方案3所述的检测设备，其中所述至少一个空腔被配置为捕获所述目标VOC，使得所捕获的VOC朝向所述电极扩散。

实施方案7.如实施方案5所述的检测设备，其中所述基座包括一个或多个处理器，所述处理器被配置为至少部分地基于所述电极处的阻抗、电流或两者来检测所捕获的目标VOC。

实施方案8.如实施方案1所述的检测设备，其中所述基座包括警报器，所述警报器被配置为响应于使用所述至少一个电化学传感器检测到所述目标VOC而提供警报。

实施方案9.如实施方案1所述的检测设备，其中所述基座包括无线通信模块。

实施方案10.如实施方案1所述的检测设备，其中所述基座包括手持外壳。

实施方案11.如实施方案1所述的检测设备，其中所述基座被配置为安装到表面。

实施方案12.如实施方案1所述的检测设备，其中所述传感器模块包括多个电化学传感器。

实施方案13.如实施方案12所述的检测设备，其中所述多个电化学传感器的至少一部分中的每一个部分均包含相应离子液体，其中所述相应离子液体对相同目标VOC具有特异性。

实施方案14.如实施方案12所述的检测设备，其中所述多个电化学传感器的至少一部分中的每一个部分均包含相应离子层，其中所述相应离子层对不同目标VOC具有特异性。

实施方案15.如实施方案1所述的检测设备，其中所述传感器模块包括一个或多个电触点，所述电触点被配置为传导地耦接到所述基座。

实施方案16.如实施方案1所述的检测设备，其中所述传感器模块包括接口管。

实施方案17.如实施方案1所述的检测设备，其中所述目标VOC是爆炸物的特征。

实施方案18.如实施方案1所述的检测设备，其中所述目标VOC是药物的特征。

实施方案19.如实施方案1所述的检测设备，其中所述目标VOC是作为用户的健康状态的特征的生物标志物。

实施方案20.一种用于检测目标挥发性有机化合物(VOC)的电化学传感器，所述电化学传感器包括：

电极；

布置在所述电极上的室温离子液体(RTIL)；

其中响应于所述传感器接收到输入信号，在所述RTIL内形成对所述目标VOC具有特异性的至少一个空腔。

实施方案21.如实施方案20所述的传感器，其中所述电极包含金。

实施方案22.如实施方案21所述的传感器，其中所述电极包括叉指电极。

实施方案23.如实施方案20所述的电化学传感器，其中所述RTIL选自由以下项组成的组：1-丁基-3-甲基咪唑鎓氯化物；1-丁基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐；1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺；1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐；以及1-乙基-3-甲基咪唑鎓三氟甲烷磺酸盐。

实施方案24.如实施方案20所述的电化学传感器，其中所述RTIL包括多个离子层。

实施方案25.如实施方案20所述的电化学传感器，其中所述RTIL包括至少2个离子层。

实施方案26.如实施方案24-25中任一项所述的传感器，其中所述至少一个空腔在相邻的离子层之间形成。

实施方案27.如实施方案20所述的电化学传感器，其中所述输入信号向所述电极施加DC还原电位。

实施方案28.如实施方案27所述的电化学传感器，其中所述输入信号对应于所述目标VOC的氧化还原电位。

实施方案29.如实施方案28所述的电化学传感器，其中所述至少一个空腔具有对应于所述目标VOC的所述氧化还原电位的尺寸。

实施方案30.如实施方案29所述的电化学传感器，其中所述至少一个空腔被配置为捕获所述目标VOC，使得所捕获的目标VOC朝向所述电极扩散。

实施方案31.如实施方案20所述的电化学传感器，其中所述目标VOC是爆炸物的特征。

实施方案32.如实施方案31所述的电化学传感器，其中作为爆炸物的特征的所述目标VOC选自由以下项组成的组：1，3-二硝基苯；2，4-二硝基甲苯；2，6-二硝基甲苯；1-乙基-2-硝基苯；2，3-二甲基-2，3-二硝基丁烷；二氧化硫；以及环己酮。

实施方案33.如实施方案32所述的电化学传感器，其中所述目标VOC是C-4的特征。

实施方案34.如实施方案32所述的电化学传感器，其中所述目标VOC是火药的特征。

实施方案35.如实施方案20所述的电化学传感器，其中所述目标VOC是与医学病症相关的生物标志物。

实施方案36.如实施方案35所述的电化学传感器，其中与医学病症相关的所述生物标志物是NOx或脂族烃。

实施方案37.如实施方案20所述的电化学传感器，其中所述目标VOC与药物的使用相关。

实施方案38.如实施方案37所述的电化学传感器，其中所述药物是阿片类药物。

实施方案39.如实施方案38所述的电化学传感器，其中所述阿片类药物是芬太尼。

实施方案40.根据实施方案29-34中任一项所述的电化学传感器用于检测附近的爆炸物的存在的用途。

实施方案41.如实施方案20-30或35-36中任一项所述的电化学传感器用于检测用户的健康状态的存在的用途。

实施方案42.如实施方案41所述的用途，其中所述健康状态是疾病。

实施方案43.如实施方案41所述的用途，其中所述疾病是COVID-19。

实施方案44.一种包括实施方案20-43中任一项所述的电化学传感器的检测设备。

实施方案45.一种用于检测一种或多种挥发性有机化合物(VOC)的方法，所述方法包括：

将输入信号施加到电化学传感器，所述电化学传感器包括电极和布置在所述电极上的离子液体，其中响应于所述输入信号，在所述离子液体内形成对目标VOC具有特异性的至少一个空腔；

在施加所述输入信号之后从所述电化学传感器接收传感器信号；以及

至少部分地基于所述传感器信号来检测所述目标VOC。

实施方案46.如实施方案45所述的方法，其中所述离子液体包括室温离子液体(RTIL)。

实施方案47.如实施方案45所述的方法，其中所述传感器信号包括所述电极处的电流。

实施方案48.如实施方案45所述的方法，其中所述至少一个空腔根据所述目标VOC的氧化还原电位被调整。

实施方案49.如实施方案45所述的方法，所述方法包括将输入信号施加到多个电化学传感器，每个电化学传感器均包括相应电极和布置在所述电极上的相应离子液体。

实施方案50.如实施方案49所述的方法，其中响应于所述输入信号，所述多个电化学传感器的至少一部分处的所述相应离子液体形成对相同目标VOC具有特异性的空腔。

实施方案51.如实施方案50所述的方法，其中检测所述目标VOC包括使用对所述目标VOC具有特异性的电化学传感器中的大多数电化学传感器感测所述目标VOC。

实施方案52.如实施方案50所述的方法，所述方法进一步包括基于使用所述对所述目标VOC具有特异性的电化学传感器检测到所述目标VOC的计时差值来确定所述目标VOC的行进方向和行进速度中的至少一者。

实施方案53.如实施方案49所述的方法，其中响应于所述输入信号，所述多个电化学传感器的至少一部分处的所述相应离子液体形成对不同目标VOC具有特异性的空腔。

实施方案54.如实施方案45所述的方法，所述方法进一步包括响应于检测到所述目标VOC而提供警报。

实施方案55.如实施方案45所述的方法，其中所述目标VOC具有浓度梯度，并且其中检测所述目标VOC包括将所述目标VOC与具有与所述目标VOC相同的浓度梯度的其他气体区分开。

实施方案56.如实施方案45所述的方法，其中所述目标VOC是爆炸物的特征。

实施方案57.如实施方案45所述的方法，其中所述目标VOC是药物的特征。

实施方案58.如实施方案45所述的方法，其中所述目标VOC是作为用户的健康状态的特征的生物标志物。

实施方案59.如实施方案45所述的方法，其中所述目标VOC从固体介质排放。

实施方案60.如实施方案45所述的方法，其中所述目标VOC从液体介质排放。

实施方案61.如实施方案45所述的方法，其中所述目标VOC从气体介质排放。

实施方案62.一种用于确定用户的健康状态的方法，所述方法包括：

测量接收气雾化样本的至少一个电化学传感器的传感器信号，所述至少一个电化学传感器包括电极和布置在所述电极上的室温离子液体(RTIL)，其中响应于所述电化学传感器接收到输入信号，在所述RTIL内形成对目标挥发性有机化合物(VOC)具有特异性的至少一个空腔；

至少部分地基于所测量的传感器信号来检测所述目标VOC；以及

基于所检测到的目标VOC来确定所述用户的所述健康状态。

实施方案63.如实施方案62所述的方法，其中所述RTIL包括多个离子层，并且所述至少一个空腔在相邻的离子层之间形成。

实施方案64.如实施方案63所述的方法，测量传感器信号包括将输入信号递送到所述至少一个电化学传感器，以及在递送所述输入信号之后测量所述至少一个电化学传感器处的阻抗、电流或两者。

实施方案65.如实施方案64所述的方法，其中所述输入信号向所述电极施加DC还原电位。

实施方案66.如实施方案62所述的方法，其中所述至少一个空腔被配置为捕获所述目标VOC，使得所捕获的目标VOC朝向所述电极扩散。

实施方案67.如实施方案62所述的方法，所述方法进一步包括响应于检测到所述健康状态而提供警报。

实施方案68.如实施方案62所述的方法，其中检测所述目标VOC包括检测气雾化样本中的所述目标VOC。

实施方案69.如实施方案68所述的方法，所述方法进一步包括过滤所述气雾化样本以去除阈值尺寸以上的微粒。

实施方案70.如实施方案68所述的方法，其中所述气雾化样本包括来自所述用户的气息。

实施方案71.如实施方案68所述的方法，其中所述气雾化样本包括体液的气雾化样本。

实施方案72.如实施方案71所述的方法，其中所述体液包括唾液和鼻液中的至少一者。

实施方案73.如实施方案71所述的方法，其中所述气雾化样本来自取样设备。

实施方案74.如实施方案68所述的方法，其中所述气雾化样本来自环境空气。

实施方案75.如实施方案62所述的方法，其中所述至少一个电化学传感器位于可移除地耦接到基座的传感器模块中。

实施方案76.如实施方案75所述的方法，其中所述基座包括手持单元。

实施方案77.如实施方案75所述的方法，其中所述基座被配置为安装到表面。

实施方案78.如实施方案75所述的方法，其中所述传感器模块包括接口管和喷嘴，所述喷嘴被配置为在所述至少一个电化学传感器上方提供所述气雾化样本的层流。

实施方案79.如实施方案62所述的方法，其中所述目标VOC是作为疾病的特征的生物标志物。

实施方案80.如实施方案79所述的方法，其中所述疾病是COVID-19。

实施方案81.一种用于检测用户的气息中的一种或多种挥发性有机化合物(VOC)的检测设备，所述检测设备包括：

基座；和

可移除地耦接到所述基座的传感器模块，其中所述传感器模块包括：

至少一个电化学传感器，所述电化学传感器包括电极和布置在所述电极上的离子液体，其中所述离子液体对目标VOC具有特异性；

接口管，所述接口管被配置为将一定体积的来自用户的气息导引至所述至少一个电化学传感器。

实施方案82.如实施方案81所述的检测设备，其中所述离子液体包括室温离子液体(RTIL)。

实施方案83.如实施方案81所述的检测设备，其中所述基座包括手持外壳。

实施方案84.如实施方案81所述的检测设备，其中所述检测设备被配置为将输入信号递送到所述电化学传感器，从而在所述离子液体内形成对所述目标VOC具有特异性的至少一个空腔。

实施方案85.如实施方案84所述的检测设备，其中所述至少一个空腔被配置为捕获所述目标VOC，使得所捕获的VOC朝向所述电极扩散。

实施方案86.如实施方案85所述的检测设备，其中所述基座包括一个或多个处理器，所述处理器被配置为至少部分地基于所述电极处的阻抗、电流或两者来检测所捕获的目标VOC。

实施方案87.如实施方案81所述的检测设备，其中所述基座包括警报器，所述警报器被配置为响应于使用所述至少一个电化学传感器检测到所述目标VOC而提供警报。

实施方案88.如实施方案87所述的检测设备，其中所述传感器模块包括多个电化学传感器。

实施方案89.如实施方案88所述的检测设备，其中所述多个电化学传感器的至少一部分中的每一个部分均包含相应离子液体，其中所述相应离子液体对相同目标VOC具有特异性。

实施方案90.如实施方案88所述的检测设备，其中所述多个电化学传感器的至少一部分中的每一个部分均包含相应离子层，其中所述相应离子层对不同目标VOC具有特异性。

实施方案91.如实施方案81所述的检测设备，其中所述接口管包括管。

实施方案92.如实施方案82所述的检测设备，其中所述传感器模块包括喷嘴，所述喷嘴被配置为使所述体积的气息的流在所述至少一个电化学传感器上方层化。

实施方案93.如实施方案81所述的检测设备，其中所述传感器模块包括一个或多个过滤器，所述过滤器被配置为从所述体积的气息中过滤微粒。

实施方案94.如实施方案81所述的检测设备，其中所述传感器模块包括一个或多个除湿元件，所述除湿元件被配置为减少所述体积的气息中的水分。

实施方案95.如实施方案81所述的检测设备，其中所述目标分析物是作为所述用户的健康状态的特征的生物标志物。

实施方案96.如实施方案95所述的检测设备，其中所述健康状态是疾病。

实施方案97.如实施方案96所述的检测设备，其中所述疾病是COVID-19。

实施方案98.一种用于检测用户的气息中的一种或多种挥发性有机化合物(VOC)的检测系统，所述检测系统包括：

传感器模块，所述传感器模块包括对目标VOC具有特异性的至少一个电化学传感器；和

能够耦接到所述传感器模块的取样设备，其中所述取样设备是可密封的并且被配置为储存一定体积的气息。

实施方案99.如实施方案98所述的检测系统，其中所述传感器模块包括电极和布置在所述电极上的离子液体，其中所述离子液体对所述目标VOC具有特异性。

实施方案100.如实施方案98所述的检测系统，其中所述取样设备能够可移除地耦接到所述传感器模块。

实施方案101.如实施方案98所述的检测系统，其中所述取样设备能够经由连接器耦接到所述传感器模块。

实施方案102.如实施方案98所述的检测系统，其中所述取样设备包括隔室。

实施方案103.如实施方案102所述的检测系统，其中所述隔室是可压缩的。

实施方案104.如实施方案98所述的检测系统，其中所述取样设备包括接口管。

实施方案105.如实施方案104所述的检测系统，其中所述接口管包括一个或多个过滤器。

实施方案106.如实施方案104所述的检测系统，其中所述接口管包括干燥剂。

实施方案107.如实施方案104所述的检测系统，其中所述取样设备包括一个或多个单向阀。

实施方案108.如实施方案98所述的检测系统，所述检测系统进一步包括基座，其中所述传感器模块能够耦接到所述基座。

实施方案109.如实施方案108所述的检测系统，其中所述传感器模块能够可移除地耦接到所述基座。

实施方案110.如实施方案109所述的检测系统，其中所述基座包括手持外壳。

实施方案111.如实施方案98所述的检测系统，所述检测系统进一步包括警报器，所述警报器被配置为响应于使用所述至少一个电化学传感器检测到所述目标VOC而提供警报。

实施方案112.一种取样设备，所述取样设备包括：

隔室；和

耦接到所述隔室的接口管，

其中所述取样设备是可密封的并且被配置为储存一定体积的气体样本。

实施方案113.如实施方案112所述的取样设备，其中所述隔室包括入口和出口。

实施方案114.如实施方案113所述的取样设备，其中所述接口管耦接到所述隔室的所述入口，且其中所述取样设备进一步包括耦接到所述隔室的所述出口的止动件。

实施方案115.如实施方案114所述的取样设备，其中所述止动件可移除地耦接到所述隔室的所述出口。

实施方案116.如实施方案112所述的取样设备，其中所述取样设备可经由一个或多个单向阀密封。

实施方案117.如实施方案116所述的取样设备，其中所述取样设备包括可用第一单向阀密封的入口和可用第二单向阀密封的出口。

实施方案118.如实施方案116所述的取样设备，其中所述一个或多个单向阀包括止回阀。

实施方案119.如实施方案112所述的取样设备，其中所述隔室是可压缩的。

实施方案120.如实施方案119所述的取样设备，其中所述隔室包括袋。

实施方案121.如实施方案120所述的取样设备，其中所述袋包括第一片材和与所述第一片材相对的第二片材，其中所述第一片材和所述第二片材被密封在一起从而形成所述隔室的边缘。

实施方案122.如实施方案112所述的取样设备，其中所述接口管包括管。

实施方案123.如实施方案112所述的取样设备，其中所述接口管包括一个或多个过滤器。

实施方案124.如实施方案112所述的取样设备，其中所述接口管包括干燥剂。

实施方案125.如实施方案112所述的取样设备，其中所述接口管是RF或热焊接到所述隔室的。

实施方案126.如实施方案112所述的取样设备，其中所述取样设备被配置为可移除地耦接到检测设备。

实施方案127.如实施方案112所述的取样设备，所述取样设备进一步包括标记区域。

实施方案128.如实施方案112所述的取样设备，所述取样设备进一步包括与所述取样设备相关的计算机可读标识符。

实施方案129.一种用于检测用户的气息中的一种或多种挥发性有机化合物(VOC)的检测设备，所述检测设备包括：

传感器模块，所述传感器模块包括至少一个电化学传感器，所述电化学传感器包括电极和布置在所述电极上的离子液体，其中所述离子液体对目标VOC具有特异性；和

接口管，所述接口管被配置为将一定体积的来自用户的气息导引至所述至少一个电化学传感器。

实施方案130.如实施方案129所述的检测设备，其中所述离子液体包括室温离子液体(RTIL)。

实施方案131.如实施方案129所述的检测设备，其中所述检测设备包括手持外壳，并且其中所述传感器模块布置在所述手持外壳中。

实施方案132.如实施方案129所述的检测设备，其中所述检测设备被配置为将输入信号递送到所述电化学传感器，从而在所述离子液体内形成对所述目标VOC具有特异性的至少一个空腔。

实施方案133.如实施方案132所述的检测设备，其中所述至少一个空腔被配置为捕获所述目标VOC，使得所捕获的VOC朝向所述电极扩散。

实施方案134.如实施方案133所述的检测设备，所述检测设备进一步包括一个或多个处理器，所述处理器被配置为至少部分地基于所述电极处的阻抗、电流或两者来检测所捕获的目标VOC。

实施方案135.如实施方案129所述的检测设备，所述检测系统进一步包括警报器，所述警报器被配置为响应于使用所述至少一个电化学传感器检测到所述目标VOC而提供警报。

实施方案136.如实施方案129所述的检测设备，其中所述传感器模块包括多个电化学传感器。

实施方案137.如实施方案136所述的检测设备，其中所述多个电化学传感器的至少一部分中的每一个部分均包含相应离子液体，其中所述相应离子液体对相同目标VOC具有特异性。

实施方案138.如实施方案136所述的检测设备，其中所述多个电化学传感器的至少一部分中的每一个部分均包含相应离子层，其中所述相应离子层对不同目标VOC具有特异性。

实施方案139.如实施方案129所述的检测设备，其中所述接口管包括管。

实施方案140.如实施方案129所述的检测设备，其中所述接口管包括一个或多个过滤器，所述过滤器被配置为从所述体积的气息中过滤微粒。

实施方案141.如实施方案129所述的检测设备，其中所述接口管包括一个或多个除湿元件，所述除湿元件被配置为减少所述体积的气息中的水分。

实施方案142.如实施方案129所述的检测设备，其中所述接口管耦接到取样设备，所述取样设备能够耦接到所述传感器模块，其中所述取样设备是可密封的并且被配置为储存所述体积的气息。

实施方案143.如实施方案142所述的检测设备，其中所述取样设备能够可移除地耦接到所述传感器模块。

实施方案144.如实施方案142所述的检测设备，其中所述取样设备包括可压缩隔室。

实施方案145.如实施方案142所述的检测设备，其中所述取样设备包括一个或多个单向阀。

实施方案146.如实施方案129所述的检测设备，其中所述目标VOC是作为所述用户的健康状态的特征的生物标志物。

实施方案147.如实施方案146所述的检测设备，其中所述健康状态是疾病。

实施方案148.如实施方案147所述的检测设备，其中所述疾病是COVID-19。

出于解释的目的，前述描述使用了特定的术语来提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，实践本发明不需要具体细节。因此，本发明的具体实施方案的前述描述是为了说明和描述的目的而呈现的。它们并非旨在是详尽的或将本发明限制为所公开的精确形式；显然，鉴于以上教导内容，许多修改和变化是可能的。选择并描述这些实施方案是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够利用本发明和具有适合于设想的特定用途的各种修改的各种实施方案。所附权利要求及其等同物旨在限定本发明的范围。

Claims (148)

1.一种用于检测一种或多种挥发性有机化合物(VOC)的检测设备，所述检测设备包括：

基座；和

传感器模块，所述传感器模块能够可移除地耦接到所述基座并且包括至少一个电化学传感器，

其中所述至少一个电化学传感器包括电极和离子液体，所述离子液体布置在所述电极上并且对目标VOC具有特异性。

2.如权利要求1所述的检测设备，其中所述离子液体包括室温离子液体(RTIL)。

3.如权利要求2所述的检测设备，其中所述离子液体包括多个离子层，其中响应于提供给所述电化学传感器的输入信号，在相邻的离子层之间形成对所述目标VOC具有特异性的至少一个空腔。

4.如权利要求3所述的检测设备，其中所述检测设备被配置为将所述输入信号递送到所述电化学传感器。

5.如权利要求4所述的检测设备，其中所述输入信号向所述电极施加DC还原电位。

6.如权利要求3所述的检测设备，其中所述至少一个空腔被配置为捕获所述目标VOC，使得所捕获的VOC朝向所述电极扩散。

7.如权利要求5所述的检测设备，其中所述基座包括一个或多个处理器，所述处理器被配置为至少部分地基于所述电极处的阻抗、电流或两者来检测所捕获的目标VOC。

8.如权利要求1所述的检测设备，其中所述基座包括警报器，所述警报器被配置为响应于使用所述至少一个电化学传感器检测到所述目标VOC而提供警报。

9.如权利要求1所述的检测设备，其中所述基座包括无线通信模块。

10.如权利要求1所述的检测设备，其中所述基座包括手持外壳。

11.如权利要求1所述的检测设备，其中所述基座被配置为安装到表面。

12.如权利要求1所述的检测设备，其中所述传感器模块包括多个电化学传感器。

13.如权利要求12所述的检测设备，其中所述多个电化学传感器的至少一部分中的每一个部分均包含相应离子液体，其中所述相应离子液体对相同目标VOC具有特异性。

14.如权利要求12所述的检测设备，其中所述多个电化学传感器的至少一部分中的每一个部分均包含相应离子层，其中所述相应离子层对不同目标VOC具有特异性。

15.如权利要求1所述的检测设备，其中所述传感器模块包括一个或多个电触点，所述电触点被配置为传导地耦接到所述基座。

16.如权利要求1所述的检测设备，其中所述传感器模块包括接口管。

17.如权利要求1所述的检测设备，其中所述目标VOC是爆炸物的特征。

18.如权利要求1所述的检测设备，其中所述目标VOC是药物的特征。

19.如权利要求1所述的检测设备，其中所述目标VOC是作为用户的健康状态的特征的生物标志物。

20.一种用于检测目标挥发性有机化合物(VOC)的电化学传感器，所述电化学传感器包括：

电极；

布置在所述电极上的室温离子液体(RTIL)；

其中响应于所述传感器接收到输入信号，在所述RTIL内形成对所述目标VOC具有特异性的至少一个空腔。

21.如权利要求20所述的传感器，其中所述电极包含金。

22.如权利要求21所述的传感器，其中所述电极包括叉指电极。

23.如权利要求20所述的电化学传感器，其中所述RTIL选自由以下项组成的组：1-丁基-3-甲基咪唑鎓氯化物；1-丁基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐；1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺；1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐；以及1-乙基-3-甲基咪唑鎓三氟甲烷磺酸盐。

24.如权利要求20所述的电化学传感器，其中所述RTIL包括多个离子层。

25.如权利要求20所述的电化学传感器，其中所述RTIL包括至少2个离子层。

26.如权利要求24-25中任一项所述的传感器，其中所述至少一个空腔在相邻的离子层之间形成。

27.如权利要求20所述的电化学传感器，其中所述输入信号向所述电极施加DC还原电位。

28.如权利要求27所述的电化学传感器，其中所述输入信号对应于所述目标VOC的氧化还原电位。

29.如权利要求28所述的电化学传感器，其中所述至少一个空腔具有对应于所述目标VOC的所述氧化还原电位的尺寸。

30.如权利要求29所述的电化学传感器，其中所述至少一个空腔被配置为捕获所述目标VOC，使得所捕获的目标VOC朝向所述电极扩散。

31.如权利要求20所述的电化学传感器，其中所述目标VOC是爆炸物的特征。

32.如权利要求31所述的电化学传感器，其中作为爆炸物的特征的所述目标VOC选自由以下项组成的组：1，3-二硝基苯；2，4-二硝基甲苯；2，6-二硝基甲苯；1-乙基-2-硝基苯；2，3-二甲基-2，3-二硝基丁烷；二氧化硫；以及环己酮。

33.如权利要求32所述的电化学传感器，其中所述目标VOC是C-4的特征。

34.如权利要求32所述的电化学传感器，其中所述目标VOC是火药的特征。

35.如权利要求20所述的电化学传感器，其中所述目标VOC是与医学病症相关的生物标志物。

36.如权利要求35所述的电化学传感器，其中与医学病症相关的所述生物标志物是NOx或脂族烃。

37.如权利要求20所述的电化学传感器，其中所述目标VOC与药物的使用相关。

38.如权利要求37所述的电化学传感器，其中所述药物是阿片类药物。

39.如权利要求38所述的电化学传感器，其中所述阿片类药物是芬太尼。

40.如权利要求29-34中任一项所述的电化学传感器用于检测附近的爆炸物的存在的用途。

41.如权利要求20-30或35-36中任一项所述的电化学传感器用于检测用户的健康状态的存在的用途。

42.如权利要求41所述的用途，其中所述健康状态是疾病。

43.如权利要求41所述的用途，其中所述疾病是COVID-19。

44.一种包括如权利要求20-43中任一项所述的电化学传感器的检测设备。

45.一种用于检测一种或多种挥发性有机化合物(VOC)的方法，所述方法包括：

将输入信号施加到电化学传感器，所述电化学传感器包括电极和布置在所述电极上的离子液体，其中响应于所述输入信号，在所述离子液体内形成对目标VOC具有特异性的至少一个空腔；

在施加所述输入信号之后从所述电化学传感器接收传感器信号；以及

至少部分地基于所述传感器信号来检测所述目标VOC。

46.如权利要求45所述的方法，其中所述离子液体包括室温离子液体(RTIL)。

47.如权利要求45所述的方法，其中所述传感器信号包括所述电极处的电流。

48.如权利要求45所述的方法，其中所述至少一个空腔根据所述目标VOC的氧化还原电位被调整。

49.如权利要求45所述的方法，所述方法包括将输入信号施加到多个电化学传感器，每个电化学传感器包括相应电极和布置在所述电极上的相应离子液体。

50.如权利要求49所述的方法，其中响应于所述输入信号，所述多个电化学传感器的至少一部分处的所述相应离子液体形成对相同目标VOC具有特异性的空腔。

51.如权利要求50所述的方法，其中检测所述目标VOC包括使用对所述目标VOC具有特异性的电化学传感器中的大多数电化学传感器感测所述目标VOC。

52.如权利要求50所述的方法，所述方法进一步包括基于使用所述对所述目标VOC具有特异性的电化学传感器检测到所述目标VOC的计时差值来确定所述目标VOC的行进方向和行进速度中的至少一者。

53.如权利要求49所述的方法，其中响应于所述输入信号，所述多个电化学传感器的至少一部分处的所述相应离子液体形成对不同目标VOC具有特异性的空腔。

54.如权利要求45所述的方法，所述方法进一步包括响应于检测到所述目标VOC而提供警报。

55.如权利要求45所述的方法，其中所述目标VOC具有浓度梯度，并且其中检测所述目标VOC包括将所述目标VOC与具有与所述目标VOC相同的浓度梯度的其他气体区分开。

56.如权利要求45所述的方法，其中所述目标VOC是爆炸物的特征。

57.如权利要求45所述的方法，其中所述目标VOC是药物的特征。

58.如权利要求45所述的方法，其中所述目标VOC是作为用户的健康状态的特征的生物标志物。

59.如权利要求45所述的方法，其中所述目标VOC从固体介质排放。

60.如权利要求45所述的方法，其中所述目标VOC从液体介质排放。

61.如权利要求45所述的方法，其中所述目标VOC从气体介质排放。

62.一种用于确定用户的健康状态的方法，所述方法包括：

测量接收气雾化样本的至少一个电化学传感器的传感器信号，所述至少一个电化学传感器包括电极和布置在所述电极上的室温离子液体(RTIL)，其中响应于所述电化学传感器接收到输入信号，在所述RTIL内形成对目标挥发性有机化合物(VOC)具有特异性的至少一个空腔；

至少部分地基于所测量的传感器信号来检测所述目标VOC；以及

基于所检测到的目标VOC来确定所述用户的所述健康状态。

63.如权利要求62所述的方法，其中所述RTIL包括多个离子层，并且所述至少一个空腔在相邻的离子层之间形成。

64.如权利要求63所述的方法，测量传感器信号包括将输入信号递送到所述至少一个电化学传感器，以及在递送所述输入信号之后测量所述至少一个电化学传感器处的阻抗、电流或两者。

65.如权利要求64所述的方法，其中所述输入信号向所述电极施加DC还原电位。

66.如权利要求62所述的方法，其中所述至少一个空腔被配置为捕获所述目标VOC，使得所捕获的目标VOC朝向所述电极扩散。

67.如权利要求62所述的方法，所述方法进一步包括响应于检测到所述健康状态而提供警报。

68.如权利要求62所述的方法，其中检测所述目标VOC包括检测气雾化样本中的所述目标VOC。

69.如权利要求68所述的方法，所述方法进一步包括过滤所述气雾化样本以去除阈值尺寸以上的微粒。

70.如权利要求68所述的方法，其中所述气雾化样本包括来自所述用户的气息。

71.如权利要求68所述的方法，其中所述气雾化样本包括体液的气雾化样本。

72.如权利要求71所述的方法，其中所述体液包括唾液和鼻液中的至少一者。

73.如权利要求71所述的方法，其中所述气雾化样本来自取样设备。

74.如权利要求68所述的方法，其中所述气雾化样本来自环境空气。

75.如权利要求62所述的方法，其中所述至少一个电化学传感器位于可移除地耦接到基座的传感器模块中。

76.如权利要求75所述的方法，其中所述基座包括手持单元。

77.如权利要求75所述的方法，其中所述基座被配置为安装到表面。

78.如权利要求75所述的方法，其中所述传感器模块包括接口管和喷嘴，所述喷嘴被配置为在所述至少一个电化学传感器上方提供所述气雾化样本的层流。

79.如权利要求62所述的方法，其中所述目标VOC是作为疾病的特征的生物标志物。

80.如权利要求79所述的方法，其中所述疾病是COVID-19。

81.一种用于检测用户的气息中的一种或多种挥发性有机化合物(VOC)的检测设备，所述检测设备包括：

基座；和

可移除地耦接到所述基座的传感器模块，其中所述传感器模块包括：

至少一个电化学传感器，所述电化学传感器包括电极和布置在所述电极上的离子液体，其中所述离子液体对目标VOC具有特异性；

接口管，所述接口管被配置为将一定体积的来自用户的气息导引至所述至少一个电化学传感器。

82.如权利要求81所述的检测设备，其中所述离子液体包括室温离子液体(RTIL)。

83.如权利要求81所述的检测设备，其中所述基座包括手持外壳。

84.如权利要求81所述的检测设备，其中所述检测设备被配置为将输入信号递送到所述电化学传感器，从而在所述离子液体内形成对所述目标VOC具有特异性的至少一个空腔。

85.如权利要求84所述的检测设备，其中所述至少一个空腔被配置为捕获所述目标VOC，使得所捕获的VOC朝向所述电极扩散。

86.如权利要求85所述的检测设备，其中所述基座包括一个或多个处理器，所述处理器被配置为至少部分地基于所述电极处的阻抗、电流或两者来检测所捕获的目标VOC。

87.如权利要求81所述的检测设备，其中所述基座包括警报器，所述警报器被配置为响应于使用所述至少一个电化学传感器检测到所述目标VOC而提供警报。

88.如权利要求87所述的检测设备，其中所述传感器模块包括多个电化学传感器。

89.如权利要求88所述的检测设备，其中所述多个电化学传感器的至少一部分中的每一个部分均包含相应离子液体，其中所述相应离子液体对相同目标VOC具有特异性。

90.如权利要求88所述的检测设备，其中所述多个电化学传感器的至少一部分中的每一个部分均包含相应离子层，其中所述相应离子层对不同目标VOC具有特异性。

91.如权利要求81所述的检测设备，其中所述接口管包括管。

92.如权利要求82所述的检测设备，其中所述传感器模块包括喷嘴，所述喷嘴被配置为使所述体积的气息的流在所述至少一个电化学传感器上方层化。

93.如权利要求81所述的检测设备，其中所述传感器模块包括一个或多个过滤器，所述过滤器被配置为从所述体积的气息中过滤微粒。

94.如权利要求81所述的检测设备，其中所述传感器模块包括一个或多个除湿元件，所述除湿元件被配置为减少所述体积的气息中的水分。

95.如权利要求81所述的检测设备，其中所述目标分析物是作为所述用户的健康状态的特征的生物标志物。

96.如权利要求95所述的检测设备，其中所述健康状态是疾病。

97.如权利要求96所述的检测设备，其中所述疾病是COVID-19。

98.一种用于检测用户的气息中的一种或多种挥发性有机化合物(VOC)的检测系统，所述检测系统包括：

传感器模块，所述传感器模块包括对目标VOC具有特异性的至少一个电化学传感器；和

能够耦接到所述传感器模块的取样设备，其中所述取样设备是可密封的并且被配置为储存一定体积的气息。

99.如权利要求98所述的检测系统，其中所述传感器模块包括电极和布置在所述电极上的离子液体，其中所述离子液体对所述目标VOC具有特异性。

100.如权利要求98所述的检测系统，其中所述取样设备能够可移除地耦接到所述传感器模块。

101.如权利要求98所述的检测系统，其中所述取样设备能够经由连接器耦接到所述传感器模块。

102.如权利要求98所述的检测系统，其中所述取样设备包括隔室。

103.如权利要求102所述的检测系统，其中所述隔室是可压缩的。

104.如权利要求98所述的检测系统，其中所述取样设备包括接口管。

105.如权利要求104所述的检测系统，其中所述接口管包括一个或多个过滤器。

106.如权利要求104所述的检测系统，其中所述接口管包括干燥剂。

107.如权利要求104所述的检测系统，其中所述取样设备包括一个或多个单向阀。

108.如权利要求98所述的检测系统，所述检测系统进一步包括基座，其中所述传感器模块能够耦接到所述基座。

109.如权利要求108所述的检测系统，其中所述传感器模块能够可移除地耦接到所述基座。

110.如权利要求109所述的检测系统，其中所述基座包括手持外壳。

111.如权利要求98所述的检测系统，所述检测系统进一步包括警报器，所述警报器被配置为响应于使用所述至少一个电化学传感器检测到所述目标VOC而提供警报。

112.一种取样设备，所述取样设备包括：

隔室；和

耦接到所述隔室的接口管，

其中所述取样设备是可密封的并且被配置为储存一定体积的气体样本。

113.如权利要求112所述的取样设备，其中所述隔室包括入口和出口。

114.如权利要求113所述的取样设备，其中所述接口管耦接到所述隔室的所述入口，且其中所述取样设备进一步包括耦接到所述隔室的所述出口的止动件。

115.如权利要求114所述的取样设备，其中所述止动件可移除地耦接到所述隔室的所述出口。

116.如权利要求112所述的取样设备，其中所述取样设备能够经由一个或多个单向阀密封。

117.如权利要求116所述的取样设备，其中所述取样设备包括能够用第一单向阀密封的入口和能够用第二单向阀密封的出口。

118.如权利要求116所述的取样设备，其中所述一个或多个单向阀包括止回阀。

119.如权利要求112所述的取样设备，其中所述隔室是可压缩的。

120.如权利要求119所述的取样设备，其中所述隔室包括袋。

121.如权利要求120所述的取样设备，其中所述袋包括第一片材和与所述第一片材相对的第二片材，其中所述第一片材和所述第二片材被密封在一起从而形成所述隔室的边缘。

122.如权利要求112所述的取样设备，其中所述接口管包括管。

123.如权利要求112所述的取样设备，其中所述接口管包括一个或多个过滤器。

124.如权利要求112所述的取样设备，其中所述接口管包括干燥剂。

125.如权利要求112所述的取样设备，其中所述接口管是RF或热焊接到所述隔室的。

126.如权利要求112所述的取样设备，其中所述取样设备被配置为可移除地耦接到检测设备。

127.如权利要求112所述的取样设备，所述取样设备进一步包括标记区域。

128.如权利要求112所述的取样设备，所述取样设备进一步包括与所述取样设备相关的计算机可读标识符。

129.一种用于检测用户的气息中的一种或多种挥发性有机化合物(VOC)的检测设备，所述检测设备包括：

传感器模块，所述传感器模块包括至少一个电化学传感器，所述电化学传感器包括电极和布置在所述电极上的离子液体，其中所述离子液体对目标VOC具有特异性；和

接口管，所述接口管被配置为将一定体积的来自用户的气息导引至所述至少一个电化学传感器。

130.如权利要求129所述的检测设备，其中所述离子液体包括室温离子液体(RTIL)。

131.如权利要求129所述的检测设备，其中所述检测设备包括手持外壳，并且其中所述传感器模块布置在所述手持外壳中。

132.如权利要求129所述的检测设备，其中所述检测设备被配置为将输入信号递送到所述电化学传感器，从而在所述离子液体内形成对所述目标VOC具有特异性的至少一个空腔。

133.如权利要求132所述的检测设备，其中所述至少一个空腔被配置为捕获所述目标VOC，使得所捕获的VOC朝向所述电极扩散。

134.如权利要求133所述的检测设备，所述检测设备进一步包括一个或多个处理器，所述处理器被配置为至少部分地基于所述电极处的阻抗、电流或两者来检测所捕获的目标VOC。

135.如权利要求129所述的检测设备，所述检测系统进一步包括警报器，所述警报器被配置为响应于使用所述至少一个电化学传感器检测到所述目标VOC而提供警报。

136.如权利要求129所述的检测设备，其中所述传感器模块包括多个电化学传感器。

137.如权利要求136所述的检测设备，其中所述多个电化学传感器的至少一部分中的每一个部分均包含相应离子液体，其中所述相应离子液体对相同目标VOC具有特异性。

138.如权利要求136所述的检测设备，其中所述多个电化学传感器的至少一部分中的每一个部分均包含相应离子层，其中所述相应离子层对不同目标VOC具有特异性。

139.如权利要求129所述的检测设备，其中所述接口管包括管。

140.如权利要求129所述的检测设备，其中所述接口管包括一个或多个过滤器，所述过滤器被配置为从所述体积的气息中过滤微粒。

141.如权利要求129所述的检测设备，其中所述接口管包括一个或多个除湿元件，所述除湿元件被配置为减少所述体积的气息中的水分。

142.如权利要求129所述的检测设备，其中所述接口管耦接到取样设备，所述取样设备能够耦接到所述传感器模块，其中所述取样设备是可密封的并且被配置为储存所述体积的气息。

143.如权利要求142所述的检测设备，其中所述取样设备能够可移除地耦接到所述传感器模块。

144.如权利要求142所述的检测设备，其中所述取样设备包括可压缩隔室。

145.如权利要求142所述的检测设备，其中所述取样设备包括一个或多个单向阀。

146.如权利要求129所述的检测设备，其中所述目标VOC是作为所述用户的健康状态的特征的生物标志物。

147.如权利要求146所述的检测设备，其中所述健康状态是疾病。

148.如权利要求147所述的检测设备，其中所述疾病是COVID-19。

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