JP2010501828A - 表面汚染物質の迅速かつ高感度な遠隔検出のための方法、装置およびシステム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、米国政府の契約第DAAD13−03−D−0018に基づいて行われた。米国政府は、本発明において一定の権利を有し得る。
本出願は、2006年3月22日出願の米国仮特許出願第60/784,465号と、2007年3月20日出願の米国特許出願第11/688,434号とに対する優先権を主張するものであり、両出願の全体が本明細書において参考として援用される。
Claims (32)
- 表面の汚染物質を検出および同定することが可能である、遠隔型の危険要素の検出および同定システムであって、
a.第1のユニットであって、該第1のユニットは、該第1のユニットから離れた距離にある表面に単色光のビームを放出し、該単色光のビームの結果として該表面からの散乱放射を捕捉する、第1のユニットと、
b.第2のユニットであって、該散乱放射をスペクトルデータに変換する分光器と、該表面の汚染物質を検出するために該スペクトルデータを分析するプロセッサとを備えている、第2のユニットと、
c.該第1のユニットから該第2のユニットに該散乱放射を結合するための、該第1のユニットと該第2のユニットとの間のリンクと
を備えている、システム。 - 前記第1のユニットは、ポータブルのハンドヘルドデバイスであり、前記単色光のビームを生成する単色光源を備えている、請求項1に記載のシステム。
- 前記単色光源は、紫外(UV)レーザである、請求項1に記載のシステム。
- 前記第2のユニットは、前記単色光のビームを生成する単色光源を備え、前記リンクは、該ビームを前記第1のユニットに供給する光ファイバを備えている、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1のユニットは、収集オプティクスサブシステムを備え、該収集オプティクスサブシステムは、前記リンクを経由して前記第2のユニットに結合するために、前記表面から前記散乱放射を収集する、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1のユニットは、可視標的インジケータを備え、該可視標的インジケータは、複数のビームが前記表面上で前記収集オプティクスサブシステムの焦点において互いに交差するように、該収集オプティクスサブシステムを介して複数の可視光のビームを放出する、請求項5に記載のシステム。
- 前記可視標的インジケータは、少なくとも2つのレーザダイオードを備え、該少なくとも2つのレーザダイオードは、前記第1のユニットの筐体に設置され、かつ、それらのビームが前記表面上で前記収集オプティクスサブシステムの焦点において互いに交差するように配置されている、請求項6に記載のシステム。
- 前記単色光源は、紫外(UV)スペクトルで前記単色光のビームを生成することにより、前記表面の物質に該表面からラマン散乱放射を放出させる、請求項1に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、前記スペクトルデータを複数の既知の物質のスペクトルデータと比較し、該物質が既知の物質であるか、未知の物質であるかを決定する、請求項8に記載のシステム。
- 前記第1のユニットは、毎秒数10センチメートルまでの走査速度で前記表面を走査するように、該表面を横切って動かされる、請求項8に記載のシステム。
- 前記単色光源は、直径が1ミリメートル未満の点を照明するために、前記単色光のビームを生成する、請求項1に記載のシステム。
- 前記第2のユニットは、さらに、画素化された検出器を備え、該画素化された検出器は、測定フレームを生成し、該測定フレームは、前記表面からの散乱放射の複数の反射の1つまたは蓄積を含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記第2のユニットは、毎秒10測定フレームを上回る速度でデータを生成する、請求項12に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、測定フレームに蓄積される散乱放射の複数の反射の数を調節することによって前記速度を調節する、請求項12に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、前記第2のユニットを制御することにより、動作の第1のモードおよび第2のモードのうちの1つで動作し、該第1のモードにおいては、前記画素化された検出器が、測定フレームに対する散乱放射の比較的少ない数の反射を蓄積することにより、前記表面のより速い走査のためのより速い速度と、より低い忠実度の分析とを提供し、そして、該第2のモードにおいては、該画素化された検出器が、測定フレームに対する散乱放射の比較的多くの数の反射を蓄積することにより、該表面のより遅い走査のためのより遅い速度とより高い忠実度の分析とを提供する、請求項14に記載のシステム。
- 前記第1のユニットは、収集オプティクスサブシステムを備え、該収集オプティクスサブシステムは、前記リンクを経由して前記第2のユニットに結合するために、前記表面から前記散乱放射を収集し、該収集オプティクスサブシステムは、1つ以上の光学素子を備え、該1つ以上の光学素子は、該収集オプティクスサブシステムの焦点を調節するように動かすことができる、請求項1に記載のシステム。
- 調整された危険要素の検出および同定システムであって、
a.複数の危険要素の検出器であって、該複数の危険要素検出器は、表面に光のビームを放出することによって該表面の汚染物質を検出し、該光ビームの結果として該表面から散乱放射を捕捉し、該散乱光をスペクトルデータに変換し、そして、該スペクトルデータを分析することにより、危険物質または汚染物質に関する検出および同定データを生成することが可能である、複数の危険要素の検出器と、
b.該複数の危険要素の検出器にワイヤレスで連結された中央制御局であって、該中央制御局は、関心のある領域における表面の検出掃引を調整するために、該複数の危険要素の検出器から検出および同定データを受信し、制御信号を該複数の危険要素の検出器に伝送する、中央制御局と
を備えている、システム。 - 前記複数の危険要素の検出器のぞれぞれは、遠隔型の危険要素の検出器であり、該遠隔型の危険要素の検出器のそれぞれが、第1のユニットから離れた距離にある前記表面に前記単色光のビームを放出し、該単色光のビームの結果として該表面からの散乱放射を捕捉する、第1のユニットと、該散乱放射をスペクトルデータに変換する分光器、および該表面の汚染物質を検出するために該スペクトルデータを分析するプロセッサを備えている第2のユニットと、該第1のユニットから該第2のユニットに該散乱放射を結合するための、該第1のユニットと該第2のユニットとの間のリンクとを備えている、請求項17に記載のシステム。
- ある距離から表面の汚染物質を検出および同定することが可能である遠隔型の危険要素の検出および同定システムであって、
a.第1のユニットであって、該第1のユニットは、該第1のユニットから離れた距離にある表面に光のビームを放出する単色光源と、該単色光のビームの結果として該表面からの散乱放射を捕捉する光学的サブシステムとを備えている、第1のユニットと、
b.該散乱放射をスペクトルデータに変換する分光器と、該表面の汚染物質を検出するために該スペクトルデータを分析するプロセッサとを備えている、該第1のユニットに結合された第2のユニットであって、該第2のユニットは、処理のために該スペクトルデータを別のデバイスに伝送することが可能である送受信器を備えている、第2のユニットと、
c.第3のユニットであって、該第3のユニットは、該第2のユニットから該スペクトルデータを受信する送受信器と、1つ以上のアルゴリズムを用いて該スペクトルデータを分析するプロセッサとを備え、該1つ以上のアルゴリズムは、該第2のユニットのプロセッサによって使用されるアルゴリズムよりもコンピュータ集約的である、第3のユニットと
を備えている、システム。 - 前記第3のユニットは、前記送受信器を経由して、該第3のユニットによって行われた分析の結果を前記第2のユニットに伝送する、請求項19に記載のシステム。
- 前記第2のユニットは、ユーザインタフェースと、前記結果を表示するディスプレイとを備えている、請求項21に記載のシステム。
- 前記第2のユニット内の前記送受信器と、前記第3のユニット内の送受信器とは、ワイヤレス送受信器デバイスである、請求項19に記載のシステム。
- 第2のユニットは、再充電可能な電源を備え、前記第3のユニットは、該第2のユニットと情報を交換するために、かつ、該第2のユニットの該再充電可能な電源の充電可能なバッテリを充電するために電気エネルギーを供給するために、該第2のユニットに接続するドッキングポートを備えている、請求項19に記載のシステム。
- 遠隔型の危険要素の検出システムであって、
a.表面に光のビームを放出することにより、該表面からのラマン散乱放射を励起する光源と、
b.該ラマン散乱放射を収集する光学的サブシステムと、
c.分光器であって、該分光器は、該光学的サブシステムによって収集された該ラマン散乱放射を受信し、該表面からのラマン散乱放射の複数の反射の蓄積に基づいてラマンスペクトルデータの測定フレームを生成する、分光器と、
d.該表面の物質を区別するためにラマン分光技術を使用して、該ラマンスペクトルデータを分析するプロセッサであって、該プロセッサは、毎秒少なくとも10測定フレームのサンプリング速度で該ラマンスペクトルデータを分析する、プロセッサと
を備えている、システム。 - 危険な物質の遠隔検出のための方法であって、
a.第1のハンドヘルドユニットにおいて、該第1のユニットからある距離を離れた表面に光ビームを導くことと、
b.該第1のユニットにおいて、該表面の物質と該光ビームの相互作用の結果として、該表面から反射された散乱放射を捕捉することと、
c.該反射された散乱放射を該第1のユニットとは別の第2のユニットに結合することと、
d.該第2のユニット内の該反射された散乱放射からスペクトルデータを生成することと、
e.該表面の汚染物質を検出するために該スペクトルデータを分析することと
を包含する、方法。 - 前記分析することは、前記第2のユニットにおいて行われる、請求項26に記載の方法。
- 前記第2のユニットから遠くに配置されている第3のユニットに、該第2のユニットから前記スペクトルデータをワイヤレス伝送することをさらに包含し、前記分析することは該第3のユニットにおいて行なわれる、請求項26に記載の方法。
- 前記(d)生成することは、前記表面からの散乱放射の複数の反射の1つまたは蓄積物を備えているスペクトルデータの測定フレームを生成することを包含する、請求項26に記載の方法。
- 第1のモードにおいて、前記(d)生成することは、前記表面を横切ったより速い走査とより低い忠実度の分析とのための測定フレームに対する散乱放射の比較的少ない数の反射の蓄積から前記スペクトルデータを生成することを包含し、そして、第2のモードにおいて、該(d)生成することは、該表面を横切ったより遅い走査とより高い忠実度の分析とのための測定フレームに対する散乱放射の比較的多くの数の反射の蓄積から該スペクトルデータを生成することを包含する、請求項26に記載の方法。
- 人間が携帯可能な遠隔型の危険要素の検出装置であって、
a.ハンドヘルドユニットからある距離を離れている表面に光ビームを方向づけるハンドヘルドユニット、および該光ビームの結果として該表面から反射された散乱放射を捕捉する光学的サブシステムと、
b.該反射された散乱放射からスペクトルデータを生成する分光器を備えている着用可能なユニットと、
c.該着用可能なユニットに該ハンドヘルドユニットを接続するケーブルであって、該ケーブルは、1つ以上の光ファイバを備え、該1つ以上の光ファイバは、該ハンドヘルドユニット内の該光学的サブシステムによって収集された該反射された散乱放射を、該着用可能なユニット内の該分光器に搬送する、ケーブルと
を備えている、装置。 - 前記着用可能なユニットは、プロセッサを備え、該プロセッサは、前記表面の物質を同定するために分光技術を使用して前記スペクトルデータを分析する、請求項31に記載の装置。
- 前記着用可能なユニット内にディスプレイデバイスをさらに備え、該ディスプレイデバイスは、前記プロセッサに接続されることにより、表面に存在していることを決定された物質に関する情報を表示する、請求項32に記載の装置。
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