JP2021512612A - 揮発性フェロモンおよび情報化学物質を検知することによって貯蔵産物中の昆虫幼体および昆虫成体を検出するためのデバイス - Google Patents

揮発性フェロモンおよび情報化学物質を検知することによって貯蔵産物中の昆虫幼体および昆虫成体を検出するためのデバイス Download PDF

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Abstract

揮発性フェロモン、情報化学物質、およびカイロモンなどのガスフェーズマーカーを検知することによって、貯蔵産物中の昆虫幼体および昆虫成体の存在を検出するために用いる、コストが最小限で高精度かつポータブルなデバイス。本明細書で開示される方法、デバイス、およびシステムは、コンパクトで高精度かつ操作が容易なままで、複数の標的マーカーを同時に測定し、背景ガスをフィルターするように構成されているセンサーアレイを利用する。

Description

関連出願への相互参照
本出願は、「Ａ ＤＥＶＩＣＥ ＦＯＲ ＤＥＴＥＣＴＩＮＧ ＩＮＳＥＣＴ ＬＡＲＶＡＥ ＡＮＤ ＡＤＵＬＴ ＩＮＳＥＣＴＳ ＩＮ ＳＴＯＲＥＤ ＰＲＯＤＵＣＴＳ ＢＹ ＳＥＮＳＩＮＧ ＴＨＥＩＲ ＶＯＬＡＴＩＬＥ ＰＨＥＲＯＭＯＮＥＳ ＡＮＤ ＳＥＭＩＯＣＨＥＭＩＣＡＬＳ」と称される、２０１８年２月１日に出願された米国仮特許出願第６２／６２５，０００号に対する優先権を主張し、その開示の全てが参照により本明細書に援用される。
背景
以下の開示は、一般的には、昆虫および昆虫侵入の検出技術、化学感知技術、ガス検出技術、揮発性有機化合物分析技術、ガス感知マイクロチップアレイ、ならびにそれらに関連する方法およびデバイスに関する。本開示は、特に、貯蔵食物、およびその他の産物または材料における、昆虫の高感度かつ高選択性の検出に関する技術に関連する用途に用いられる。
貯蔵産物昆虫（「ＳＰＩ（ｓｔｏｒｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔ ｉｎｓｅｃｔ）」）は、完成した食物産物、および食物の成分を餌にしているところを見つかることがもっとも多く、あるいはＳＰＩは、食物を調理、加工、パッケージ、または貯蔵する装置に群棲している。加工、輸送、および貯蔵システムにおけるこれらの害虫による経済的損失は、１回の異物混入、産物リコール、消費者からの苦情／提訴、および害虫駆除処理あたり数百万ドルに及びうる（Ａｒｔｈｕｒ ｅｔ．ａｌ．，２００９）。また、ある種のＳＰＩは、誤って食べてしまうと、健康に関わり、幼児や高齢者では胃のストレスの原因となる（Ｏｋａｍｕｒａ，１９６７）。
現在、昆虫の検出は、フラッシュライト検査、ならびに多数の合成フェロモンルアーを有するトラップおよびＳＰＩの成体を捕獲するためのトラップを使用することで行われている。フェロモンは、個々の種の雄および／または雌が放出する揮発性有機化合物（「ＶＯＣ（ｖｏｌａｔｉｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）」）である。フェロモンルアーおよびトラップは、昆虫の活動を利用しており、温度によって大きな影響を受け得る。フェロモンの揮発性、量／質、ならびに人間の活動および昆虫の動態がこれらの要素と相互作用するため、トラップデータはかなり変動する。トラップによる捕獲の判定は、集団の少数のサンプル（２〜１０％、またはそれ未満）に基づく。このため、害虫の侵入の検出や改善が難しい。
ノシメマダラメイガ（「ＩＭＭ（ｉｎｄｉａｎｍｅａｌ ｍｏｔｈ）」）は、米国の至る所で見られる最も一般的な貯蔵産物昆虫である（Ｍｕｅｌｌｅｒ，１９９８；Ｒｅｓｅｎｅｒ，１９９６）。ＩＭＭは、米国で、貯蔵食物および貯蔵穀物に見られる他のどの昆虫よりも多く見られる昆虫である。ＩＭＭの成体は、世界中の温帯地域のほとんどどこでも見られる。さらに、米国と欧州では、ＩＭＭは最大の損害を与えている昆虫の害虫である。われわれが住む環境中でこの昆虫がこのようにうまく生き延びてきたのには２つの理由がある。１つ目は、雌が、短い寿命の間に多数の卵を産むためであり、２つ目は、人間が食料を守るために使用する害虫駆除剤に耐えるように、遺伝的に変化または適応する能力（抵抗性）があるためである。ＩＭＭは、人類に知られた、最も薬剤抵抗性がある昆虫であることがわかった。５０年あまりの間、この昆虫の遺伝的構造は、一般的に使用されている害虫駆除剤であるマラチオンに耐えるように変化してきた。１９７０年代に、ＩＭＭは、この一般的に用いられている昆虫駆除剤に対する抵抗性の兆候を見せ始めた。ＩＭＭは、この害虫駆除剤に対して、６０，０００倍の抵抗性を獲得した。
ＩＭＭは、完成した食物産物、貯蔵小麦産物および製粉した／加工した小麦などの食物の成分、ならびに製粉した穀物産物、小麦粉、ふすま、パスタ産物、およびスパイスなどの他の貯蔵食物を餌にしているところ、あるいはＩＭＭは、食物を調理、加工、パッケージ、または貯蔵する装置に群棲しているところを見つかることが最も多い。ＩＭＭの幼体は、この昆虫（ＩＭＭ）における有害なライフステージであり、大食である。この幼体は、活発に移動し、絶えず新たな食料源を探し求めることができる。食物の価値は、ＩＭＭの幼体が食べてしまう食物、排泄する糞、およびこの幼体が移動した後に残すクモの巣状のものによって損なわれる。
さらに、ＩＭＭは、他の貯蔵産物昆虫の先駆者となることが多い。未処理のＩＭＭの侵入は、まだ来ていない他のＳＰＩの侵入の指標でありうる（Ｍｕｅｌｌｅｒ，２０１６）。最も普通に遭遇する５種の貯蔵産物昆虫（ＳＰＩ）として、ノシメマダラメイガ（Ｐｌｏｄｉａ ｉｎｔｅｒｐｕｎｃｔｅｌｌａ（ノシメマダラメイガ））、キマダラカツオブシムシ（Ｔｒｏｇｏｄｅｒｍａ ｖａｒｉａｂｉｌｅ（キマダラカツオブシムシ））、コクヌストモドキ（Ｔｒｉｂｏｌｉｕｍ ｓｐｐ．（コクヌストモドキ種））、ヒラタムシ（Ｏｒｙｚａｅｐｈｉｌｕｓ ｓｐｐ．（ノコギリヒラタムシ種））、およびタバコシバンムシ（Ｌａｓｉｏｄｅｒｍａ ｓｅｒｒｉｃｏｒｎｅ（タバコシバンムシ））があげられる（Ｍｕｅｌｌｅｒ，１９９８；Ｈａｇｓｔｒｕｍ ａｎｄ Ｓｕｂｒａｍａｎｙａｍ，２００６）。加工、輸送、および貯蔵におけるこれらの害虫による経済的損失は、１回の異物混入、産物リコール、消費者からの苦情／提訴、および害虫駆除処理あたり数百万ドルに及びうる（Ａｒｔｈｕｒ，２００９）。依然として、これらの害虫を監視および検出するための効果的で低コストな方法は存在しない。
いくつかのＳＰＩフェロモンが識別されているが、短い保存寿命と製造コストのため市販されていない（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ ｅｔ．ａｌ．，２０００）。これらの化合物は種に特有であるが、貯蔵食物蛾の群およびＴｒｏｇｏｄｅｒｍａ ｃｏｍｐｌｅｘ（カツオブシムシ複合種）に含まれるものなどの種間の競争者を誘引することができる。単一のフェロモンである（Ｚ，Ｅ）−９，１２−テトラデカジエニルアセテートは、ノシメコクガで優勢なフェロモンであるが、Ｅｐｈｅｓｔｉａ ｓｐｅｃｉｅｓ（コナマダラメイガ類）の他の３種の食物蛾を誘引する。フェロモン化合物であるＲ，Ｚ １４−メチル−８−ヘキサデセナールは、キマダラカツオブシムシ（Ｔｒｏｇｏｄｅｒｍａ ｖａｒｉａｂｉｌｅ（キマダラカツオブシムシ））を誘引する主な成分であるが、検疫害虫の１種（ヒメアカカツオブシムシ、Ｔｒｏｇｏｄｅｒｍａ ｇｒａｎａｒｉｕｍ（ヒメアカカツオブシムシ））を含む他の３種の一般的なＴｒｏｇｏｄｅｒｍａ ｓｐｅｃｉｅｓ（カツオブシムシ類）もまた誘引する。コクヌストモドキのいくつかの種（Ｔｒｉｂｏｌｉｕｍ ｓｐｅｃｉｅｓ（コクヌストモドキ類））は、１種類の化合物４，８−ジメチルデカナールに誘引され、ヒラタムシの２つの種（Ｏｒｙｚａｅｐｈｉｌｕｓ ｓｐｅｃｉｅｓ（ノコギリヒラタムシ類））は（Ｚ，Ｚ）−３，６−ドデカジエン−１１−オリドに誘引されるが、タバコシバンムシ類（Ｌａｓｉｏｄｅｒｍａ ｓｅｒｒｉｃｏｒｎｅ（タバコシバンムシ））のフェロモンである（４Ｓ，６Ｓ，７Ｓ）−４，６−ジメチル−７−ヒドロキシノナ−３−オンは、この種に特異的である。
さらに、可能性のある標的情報化学物質および／またはカイロモンに関し、そのような情報化学物質およびカイロモンは高分子量ＶＯＣである。よって、害虫が群がる貯蔵産物の上にあるヘッドスペース中の蒸気圧および濃度は低いであろうから、検出するのがより一層難しい。
よって、多様なフェロモン濃度を検出および測定することができる方法、デバイス、およびシステムを用いて、害虫の存在／不存在、存在量、および場所を検出する際の変動性および不確実性をなくすことが望まれるであろう。また、類似の方法によって他の貯蔵食物昆虫の幼体を、その情報化学物質／カイロモンを感知することによって検出できる方法、デバイス、およびシステムを提供することが望まれるであろう。トレーラー、陸上／海洋コンテナ、バルクトート、袋詰め材料のパレット、または貯蔵室の中にいる最も一般的なＳＰＩの存否を速やかに判定するために、閾値濃度を設定してもよい。建造物、壁の隙間、亀裂、および割れ目の中、または装置の中の、ＳＰＩが侵入した位置の特定およびその位置の正確な決定に役立ちうる、ＶＯＣの濃度勾配を検出する能力を提供することも求められるであろう。さらに、ＳＰＩモニタリングモデルから、活動に影響する要因としての昆虫の移動性および環境による影響の多くを解消するであろう携帯デバイスを提供することが望まれる。
参照による援用
開示の全てが参照により本明細書に援用される文献を以下に挙げる。
Ａｒｔｈｕｒ Ｆ．Ｈ．Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｊ．Ａ．Ｎｅｖｅｎ Ｌ．Ｇ．Ｈａｌｌｍａｎ Ｇ．Ｊ．Ｆｏｌｌｅｔｔ Ｐ．Ａ．（２００９）．Ｉｎｓｅｃｔ Ｐｅｓｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎ Ｐｏｓｔｈａｒｖｅｓｔ Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ．Ｏｕｔｌｏｏｋｓ ｏｎ Ｐｅｓｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，２０：２７９−２８４．
Ｈａｇｓｔｒｕｍ Ｄ．Ｗ．ａｎｄ Ｓｕｂｒａｍａｎｙａｍ Ｂ．（２００６）．Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｏｆ Ｓｔｏｒｅｄ−Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｅｎｔｏｍｏｌｏｇｙ．Ｓｔ．Ｐａｕｌ：ＡＡＣＣ Ｉｎｔ．
Ｍｕｅｌｌｅｒ，Ｄａｖｉｄ Ｋ（１９９８）．Ｓｔｏｒｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ：Ａ Ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ．Ｉｎｓｅｃｔｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｉｎｄｉａｎａｐｏｌｉｓ，Ｉｎｄ．
Ｏｋｕｍｕｒａ，Ｇ．Ｔ．（１９６７）．Ａ Ｒｅｐｏｒｔ ｏｆ Ｃａｎｔｈａｒｉａｓｉｓ ａｎｄ Ａｌｌｅｒｇｙ Ｃａｕｓｅｄ ｂｙ Ｔｒｏｇｏｄｅｒｍａ（Ｃｏｌｅｏｐｔｅｒａ：Ｄｅｒｍｅｓｔｉｄａｅ）．Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｖｅｃｔｏｒ Ｖｉｅｗｓ，Ｖｏｌ．１４ Ｎｏ．３，ｐｐ．１９−２２．
Ｐｈｉｌｌｉｐｓ，Ｔ．Ｗ．，Ｃｏｇａｎ，Ｐ．Ｍ．ａｎｄ Ｆａｄａｍｉｒｏ，Ｈ．Ｙ．（２０００）．Ｐｈｅｒｏｍｏｎｅｓ ｉｎ Ｂ．Ｓｕｂｒａｍａｎｙａｍ ａｎｄ Ｄ．Ｗ．Ｈａｇｓｔｒｕｍ（Ｅｄｓ．）．Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｓ ｔｏ Ｐｅｓｔｉｃｉｄｅｓ ｉｎ Ｓｔｏｒｅｄ−Ｐｒｏｄｕｃｔ ＩＰＭ，ｐｐ．２７３−３０２ Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，Ｂｏｓｔｏｎ，ＭＡ．
Ｒｅｓｅｎｅｒ，Ａ．Ｍ．（１９９７）．Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｕｒｖｅｙ ｏｆ Ｓｔｏｒｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｉｎｓｅｃｔｓ．Ｆｕｍｉｇａｎｔｓ ａｎｄ Ｐｈｅｒｏｍｏｎｅｓ，Ｉｓｓｕｅ ４６，ｐｐ３−４．
Ａｒｔｈｕｒ Ｆ．Ｈ．Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｊ．Ａ．Ｎｅｖｅｎ Ｌ．Ｇ．Ｈａｌｌｍａｎ Ｇ．Ｊ．Ｆｏｌｌｅｔｔ Ｐ．Ａ．（２００９）．Ｉｎｓｅｃｔ Ｐｅｓｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎ Ｐｏｓｔｈａｒｖｅｓｔ Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ．Ｏｕｔｌｏｏｋｓ ｏｎ Ｐｅｓｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，２０：２７９−２８４． Ｈａｇｓｔｒｕｍ Ｄ．Ｗ．ａｎｄ Ｓｕｂｒａｍａｎｙａｍ Ｂ．（２００６）．Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｏｆ Ｓｔｏｒｅｄ−Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｅｎｔｏｍｏｌｏｇｙ．Ｓｔ．Ｐａｕｌ：ＡＡＣＣ Ｉｎｔ． Ｍｕｅｌｌｅｒ，Ｄａｖｉｄ Ｋ（１９９８）．Ｓｔｏｒｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ：Ａ Ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ．Ｉｎｓｅｃｔｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｉｎｄｉａｎａｐｏｌｉｓ，Ｉｎｄ． Ｏｋｕｍｕｒａ，Ｇ．Ｔ．（１９６７）．Ａ Ｒｅｐｏｒｔ ｏｆ Ｃａｎｔｈａｒｉａｓｉｓ ａｎｄ Ａｌｌｅｒｇｙ Ｃａｕｓｅｄ ｂｙ Ｔｒｏｇｏｄｅｒｍａ（Ｃｏｌｅｏｐｔｅｒａ：Ｄｅｒｍｅｓｔｉｄａｅ）．Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｖｅｃｔｏｒ Ｖｉｅｗｓ，Ｖｏｌ．１４ Ｎｏ．３，ｐｐ．１９−２２． Ｐｈｉｌｌｉｐｓ，Ｔ．Ｗ．，Ｃｏｇａｎ，Ｐ．Ｍ．ａｎｄ Ｆａｄａｍｉｒｏ，Ｈ．Ｙ．（２０００）．Ｐｈｅｒｏｍｏｎｅｓ ｉｎ Ｂ．Ｓｕｂｒａｍａｎｙａｍ ａｎｄ Ｄ．Ｗ．Ｈａｇｓｔｒｕｍ（Ｅｄｓ．）．Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｓ ｔｏ Ｐｅｓｔｉｃｉｄｅｓ ｉｎ Ｓｔｏｒｅｄ−Ｐｒｏｄｕｃｔ ＩＰＭ，ｐｐ．２７３−３０２ Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，Ｂｏｓｔｏｎ，ＭＡ． Ｒｅｓｅｎｅｒ，Ａ．Ｍ．（１９９７）．Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｕｒｖｅｙ ｏｆ Ｓｔｏｒｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｉｎｓｅｃｔｓ．Ｆｕｍｉｇａｎｔｓ ａｎｄ Ｐｈｅｒｏｍｏｎｅｓ，Ｉｓｓｕｅ ４６，ｐｐ３−４．
簡単な説明
本明細書の種々の実施形態において、貯蔵産物の近傍領域からサンプリングされた標的流体フロー（例えば、空気サンプル）中の１つまたはそれを超える標的揮発性有機化合物（「ＶＯＣ」）の検出に基づいて、貯蔵産物（例えば、食物）における昆虫侵入を識別するための、低コストで高精度な方法、デバイス、およびシステムが開示される。開示されるコストが最小限で高精度な方法、システム、およびデバイスによって、産物が貯蔵されている環境中の昆虫幼体の情報化学物質／カイロモンまたは昆虫成体のフェロモンの、即時的で非侵襲的な検出の幅広い利用が可能になる。
本開示の第１の実施形態により、標的流体フロー中の１つまたはそれを超える標的ＶＯＣを検出することによって貯蔵産物における昆虫侵入を識別する方法が提供され、前記方法は、複数のＶＯＣセンサーを含むセンサーアレイを含むデバイスを提供するステップ；１つまたはそれを超える前記複数のＶＯＣセンサーを、少なくとも第１動作温度に加熱するステップ；前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーを、標的流体フローと接触させるステップ；前記標的流体フローと接触させた前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーのそれぞれに対応するコンダクタンス変化値のセットを決定するステップ；および前記コンダクタンス変化値のセットに基づいて、前記標的流体フロー中の１つまたはそれを超える前記標的ＶＯＣについてのガス成分濃度を決定するステップ、を含む。さらに、提供される前記センサーアレイの前記ＶＯＣセンサーのそれぞれは、第１面と第２面とを有する基板；前記基板の前記第１面上に形成された抵抗ヒーター回路；前記基板の前記第２面上に形成された感知回路；および前記第２面上の前記感知回路を覆うように形成された化学感受性フィルムを含む。特定の実施形態において、前記方法は、流体フロー中のＶＯＣマーカーをサンプリングした後、前記ＶＯＣセンサーのベースライン抵抗を初期ベースライン値に補正することを含んでもよく、これは前記標的ＶＯＣの各サンプリング後に、１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーの前記動作温度を調節することによって実現しうる。
本開示の別の実施形態により、標的流体フロー中の１つまたはそれを超える標的ＶＯＣを検出するためのデバイスが提供され、前記デバイスは、複数のＶＯＣセンサーを含むセンサーアレイを備え、各ＶＯＣセンサーは、基板；前記基板の第１面上に形成された抵抗ヒーター回路；前記基板の第２面上に形成された感知回路；および前記基板の前記第２面上に形成された前記感知回路を覆うように形成された化学感受性フィルムを含む。
本開示のさらに別の実施形態により、貯蔵産物における昆虫侵入を識別するためのシステムが提供され、前記システムは、センサーアレイを封入するテストチャンバー；流体フローを回収し、前記流体フローを前記テストチャンバーに送達するように構成された空気移送ユニット；および前記空気移送ユニットと前記センサーアレイに作動可能に接続されたコントローラ、を含む。前記センサーアレイは、複数のＶＯＣセンサーを備え、前記コントローラは、前記空気移送ユニットを作動させて、標的領域から前記流体フローを回収し、前記流体フローを前記テストチャンバーに送達し；前記センサーアレイを作動させて、１つまたはそれを超える前記複数のＶＯＣセンサーについてのコンダクタンスを測定し；前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーのそれぞれに対応するコンダクタンス変化値のセットを決定し；および前記コンダクタンス変化値のセットに基づいて、前記流体フロー中の１つまたはそれを超える標的ＶＯＣについてのガス成分濃度を決定するように構成されている。
本開示は、種々の要素および要素の配列の形態、ならびに種々のステップおよびステップの配列の形態を取りうる。図面は、単に好ましい実施形態を例示することを目的としており、本開示を限定するものと解釈すべきではない。
図１は、本出願の１つの実施形態による、昆虫侵入を識別する方法を例示するフローチャートである。
図２Ａ〜２Ｂは、本出願のさらなる実施形態による、昆虫侵入を識別するさらなる方法を例示するフローチャートである。 図２Ａ〜２Ｂは、本出願のさらなる実施形態による、昆虫侵入を識別するさらなる方法を例示するフローチャートである。
図３は、本出願の１つの実施形態による、本明細書に開示された方法を実施するように構成されたシステムを例示するブロックダイアグラムである。
図４Ａ〜４Ｂは、本出願のある特定の実施形態による、個々のＶＯＣセンサーの第１面（図４Ａ）および第２面（図４Ｂ）の説明図である。
図５は、本出願の１つの実施形態による、ホルダーにつり下げられた個々のＶＯＣセンサーの説明図である。
図６は、本出願の１つの実施形態による、複数のＶＯＣセンサーを含むセンサーアレイの代表的な側面断面図である。
図７は、本出願の１つの実施形態による、侵入検出システムのブロックダイアグラムである。
図８Ａ〜８Ｄは、本出願の１つの実施形態による、種々の標的揮発性有機化合物に対するＶＯＣセンサーアレイの感度を例示するグラフである。 図８Ａ〜８Ｄは、本出願の１つの実施形態による、種々の標的揮発性有機化合物に対するＶＯＣセンサーアレイの感度を例示するグラフである。
図９Ａ〜９Ｃは、本出願の１つの実施形態による、３つの標的貯蔵産物昆虫（「ＳＰＩ」）の存在に対する第１ＶＯＣセンサーの応答を例示するグラフである。 図９Ａ〜９Ｃは、本出願の１つの実施形態による、３つの標的貯蔵製品産物昆虫（「ＳＰＩ」）の存在に対する第１ＶＯＣセンサーの応答を例示するグラフである。 図９Ａ〜９Ｃは、本出願の１つの実施形態による、３つの標的貯蔵製品産物昆虫（「ＳＰＩ」）の存在に対する第１ＶＯＣセンサーの応答を例示するグラフである。
図１０Ａ〜１０Ｃは、本出願の別の実施形態による、３つの標的貯蔵産物昆虫（「ＳＰＩ」）の存在に対する第２ＶＯＣセンサーの応答を例示するグラフである。 図１０Ａ〜１０Ｃは、本出願の別の実施形態による、３つの標的貯蔵産物昆虫（「ＳＰＩ」）の存在に対する第２ＶＯＣセンサーの応答を例示するグラフである。 図１０Ａ〜１０Ｃは、本出願の別の実施形態による、３つの標的貯蔵産物昆虫（「ＳＰＩ」）の存在に対する第２ＶＯＣセンサーの応答を例示するグラフである。
図１１Ａ〜１１Ｃは、本出願の１つの実施形態による、３つの標的貯蔵産物昆虫（「ＳＰＩ」）の存在に対する第３ＶＯＣセンサーの応答を例示するグラフである。 図１１Ａ〜１１Ｃは、本出願の１つの実施形態による、３つの標的貯蔵産物昆虫（「ＳＰＩ」）の存在に対する第３ＶＯＣセンサーの応答を例示するグラフである。 図１１Ａ〜１１Ｃは、本出願の１つの実施形態による、３つの標的貯蔵産物昆虫（「ＳＰＩ」）の存在に対する第３ＶＯＣセンサーの応答を例示するグラフである。
図１２Ａ〜１２Ｃは、本出願の１つの実施形態による、３つの標的貯蔵産物昆虫（「ＳＰＩ」）の存在に対する第４ＶＯＣセンサーの応答を例示するグラフである。 図１２Ａ〜１２Ｃは、本出願の１つの実施形態による、３つの標的貯蔵産物昆虫（「ＳＰＩ」）の存在に対する第４ＶＯＣセンサーの応答を例示するグラフである。 図１２Ａ〜１２Ｃは、本出願の１つの実施形態による、３つの標的貯蔵産物昆虫（「ＳＰＩ」）の存在に対する第４ＶＯＣセンサーの応答を例示するグラフである。
図１３Ａ〜１３Ｄは、本出願の１つの実施形態による、異なる数の３つの標的貯蔵産物昆虫（「ＳＰＩ」）の存在に対する４つのＶＯＣセンサーの応答を例示するグラフである。 図１３Ａ〜１３Ｄは、本出願の１つの実施形態による、異なる数の３つの標的貯蔵産物昆虫（「ＳＰＩ」）の存在に対する４つのＶＯＣセンサーの応答を例示するグラフである。
詳細な説明
以下の詳細および添付の特許請求の範囲において、以下の意味を有するものと定義される多数の用語に言及される。
定義
以下の詳細および添付の特許請求の範囲において、以下の意味を有するものと定義される多数の用語に言及される。以下の説明において、明確性のために特定の用語が用いられるが、それらの用語は図面における例示のために選択された実施形態の特定の構造を示すことのみを意図するものであり、開示の範囲を確定または限定することを意図するものではない。以下の図面および説明において、同様の数値の呼称は、同様の機能の要素を示すことを理解すべきである。さらに、図面は実際の縮尺ではないことを理解すべきである。
単数形の「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈から明らかに反しないかぎり、複数の対象物も含む。
用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、本明細書において、指定された要素／ステップが存在することが必要であり、他の要素／ステップが存在することも許されるものとして使用される。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、指定された要素／ステップのみ存在することが許される用語「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」を含むものと解釈すべきである。
数値は、同じ数の有効数字にしたときと同じ数値を含み、また、指定された値に対して、本出願において値を決定するために説明される形式の通常の測定技術における実験誤差未満の違いがある数値を含むものと理解すべきである。
本明細書で開示される全ての範囲は、示された端点を含み、また、独立して組み合わせることができる（例えば、「２ｍｍ〜１０ｍｍ」という範囲は、端点である２ｍｍおよび１０ｍｍを含み、また、そのなかの全ての中間値を含む）。
用語「約」は、値の基本的な作用を変えることなく変化しうる任意の数値を包含させるために使用しうる。範囲と共に用いる場合、「約」は、２つの端点の確定的な値で規定される範囲も示し、例えば、「約２〜約４」は、「２〜４」という範囲も示す。より具体的には、用語「約」は、示された数値のプラスまたはマイナス１０％を示してもよい。
用語「ｐｐｍ」および「ｐｐｂ」は、それぞれ「百万分率（ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｍｉｌｌｉｏｎ）」および「十億分率（ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ）」を示すものと理解すべきである。本明細書で用いられる場合、「ｐｐｍ」、「ｐｐｂ」などは、質量分率またはモル分率ではなく、体積分率を表す。例えば、１ｐｐｍという値は、１μＶ／Ｖと表してもよく、１ｐｐｂという値は、１ｎＶ／Ｖと表してもよい。
本開示は、以下の詳細な説明、およびそこで議論される種々の図面を参照することによって、より容易に理解されうる。
方法
本明細書において、種々の貯蔵産物昆虫（「ＳＰＩ」）の１つまたはそれを超える標的揮発性有機化合物（「ＶＯＣ」）（例えば、ある特定の情報化学物質、カイロモン、および／またはフェロモンなど）の存在を検出することによって、貯蔵産物に昆虫侵入があるかどうかを決定する、高感度かつ高選択性の方法が開示される。
図１を参照すると、標的流体フロー中の１つまたはそれを超える標的揮発性有機化合物を検出することによって、貯蔵産物における昆虫侵入を識別する方法１００が提供される。前記方法は、複数のＶＯＣセンサーを含むセンサーアレイを含むデバイスを提供すること（Ｓ１１０）；１つまたはそれを超える前記複数のＶＯＣセンサーを、少なくとも第１動作温度に加熱すること（Ｓ１１５）；前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーを、標的流体フローと接触させること（Ｓ１２０）；前記標的流体フローと接触させた前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーのそれぞれに対応するコンダクタンス変化値のセットを決定すること（Ｓ１２５）；および前記コンダクタンス変化値のセットに基づいて、前記標的流体フロー中の１つまたはそれを超える前記標的ＶＯＣのガス成分濃度を決定すること（Ｓ１３０）、を含む。前記方法１００の第１の実施形態によれば、前記センサーアレイの前記各ＶＯＣセンサーは、基板；抵抗ヒーター回路；感知回路；および前記感知回路を覆うように形成された化学感受性フィルムを含む。いくつかの実施形態において、前記抵抗ヒーター回路は、前記基板の第１面上に形成されてもよく、前記感知回路は、前記基板の第２面上に形成されてもよく、前記化学感受性フィルムは、前記基板の前記第２面上の前記感知回路を覆うように形成されてもよい。
特定の実施形態において、前記方法１００は、前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーを標的流体フローと接触させた後、前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーについての信号コンダクタンスを測定することを含む。すなわち、前記標的流体フローと接触させた前記１つまたはそれを超える各ＶＯＣセンサーについての信号コンダクタンスと、対応する前記各ＶＯＣセンサーのベースラインコンダクタンスとの間の差異に基づいて、前記コンダクタンス変化値のセットを決定してもよい。いくつかの実施形態において、１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーについての前記ベースラインコンダクタンスは、前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーが、標的ＶＯＣを一切含まない大気中にある状態で測定される。
好ましい実施形態において、前記標的流体フローは、起こりうる昆虫侵入について評価される貯蔵産物の近傍内から採取された空気サンプルである。すなわち、前記標的流体フローは、対象となる貯蔵産物の上にあるヘッドスペースからのガスサンプルであってもよい。
方法１００は、Ｓ１０５で開始しＳ１３５で終了するが、特定の実施形態において、方法１００は、評価される貯蔵産物（単数または複数）の複数の近傍内から、複数の標的流体フロー（例えば、空気サンプル）をサンプリングすることによって繰り返してもよい（例えば、Ｓ１１０〜Ｓ１３０のステップを繰り返す）。すなわち、方法１００は、貯蔵産物（単数または複数）から複数の距離だけ離れた位置（例えば、貯蔵産物から約１フィート未満の距離の位置；貯蔵産物から約１フィートと２フィートの間の距離の位置；貯蔵産物から約２フィートと３フィートの間の距離の位置；その他）における１つまたはそれを超える標的流体フローをサンプリングすることによって、起こりうる昆虫侵入の密度勾配を識別しうる。
さらなる実施形態において、前記１つまたはそれを超える標的ＶＯＣは、ＳＰＩなどの、１つまたはそれを超える昆虫に関係する情報化学物質、カイロモン、および／またはフェロモンである。特に、前記１つまたはそれを超える標的ＶＯＣは、例えば、コクヌストモドキ、ノコギリヒラタムシ、キマダラカツオブシムシ、ノシメマダラメイガ、および／またはタバコシバンムシに関係する、情報化学物質、カイロモン、および／またはフェロモンであってもよい。特定の実施形態において、流体フロー中の前記１つまたはそれを超える標的ＶＯＣのうちの少なくとも１つは、４，８−ジメチルデカナール；（Ｚ，Ｚ）−３，６−（１１Ｒ）−ドデカジエン−１１−オリド；（Ｚ，Ｚ）−３，６−ドデカジエン−オリド；（Ｚ，Ｚ）−５，８−（１１Ｒ）−テトラデカジエン−１３−オリド；（Ｚ）−５−テトラデセン−１３−オリド；（Ｒ）−（Ｚ）−１４−メチル−８−ヘキサデセナール；（Ｒ）−（Ｅ）−１４−メチル−８−ヘキサデセン−アール；γ−エチル−γ−ブチロール−アクトン；（Ｚ，Ｅ）−９，１２−テトラデカジエニルアセテート；（Ｚ，Ｅ）−９，１２−テトラ−デカジエン−１−オール；（Ｚ，Ｅ）−９，１２−テトラデカジエナール；（Ｚ）−９−テトラデセニルアセテート；（Ｚ）−１１−ヘキサ−デセニルアセテート；（２Ｓ，３Ｒ，１’Ｓ）−２，３−ジヒドロ−３，５−ジメチル−２−エチル−６（１−メチル−２−オキソブチル）−４Ｈ−ピラン−４−オン；（２Ｓ，３Ｒ，１’Ｒ）−２，３−ジヒドロ−３，５−ジメチル−２−エチル−６（１−メチル−２−オキソブチル）−４Ｈ−ピラン−４−オン；（４Ｓ，６Ｓ，７Ｓ）−７−ヒドロキシ−４，６−ジメチルノナン−３−オン；（２Ｓ，３Ｓ）−２，６−ジエチル−３，５−ジメチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピラン；２−パルミトイル−シクロヘキサン−１，３−ジオン；および２−オレイル−シクロ−ヘキサン−１，３−ジオンからなる群から選択されてもよい。
図２Ａおよび２Ｂを参照すると、本開示のさらなる実施形態により、標的流体フロー中の１つまたはそれを超える標的揮発性有機化合物を検出することによる、貯蔵産物における昆虫侵入を識別する方法２００が提供される。前記方法２００は、Ｓ２０２で開始する。
ステップＳ０４において、複数のＶＯＣセンサーを含むセンサーアレイを含むデバイスが提供される。前記センサーアレイの前記ＶＯＣセンサーは、それぞれ、基板；抵抗ヒーター回路；感知回路；および前記感知回路を覆うように形成された化学感受性フィルム、を含む。いくつかの実施形態において、前記抵抗ヒーター回路は、前記基板の第１面上に形成されてもよく、前記感知回路は、前記基板の第２面上に形成されてもよく、前記化学感受性フィルムは、前記基板の前記第２面上の前記感知回路を覆うように形成されてもよい。
特定の実施形態において、前記センサーアレイは、複数の区別されたＶＯＣセンサーを含む。すなわち、１つまたはそれを超える前記複数のＶＯＣセンサーにおける表面組成物は、前記化学感受性フィルム（すなわち、活性層）中に触媒材料を含有させることによって変化させられてもよい。言い換えると、１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーの化学感受性フィルムは、ドーピングエージェントを含みうる。いくつかの実施形態において、前記ドーピングエージェントは、例えば、遷移金属であってもよい。例えば、前記ドーピングエージェントは、白金；パラジウム；モリブデン；タングステン；ニッケル；ルテニウム；およびオスミウムからなる群から選択されてもよい。
ステップＳ２０６において、１つまたはそれを超える前記複数のＶＯＣセンサーは、少なくとも第１動作温度に加熱される。特定の実施形態において、動作温度は、約１８０℃〜約４００℃である。さらなる実施形態において、前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーの動作温度は、前記方法の後続するステップの間、維持される。特に、各ＶＯＣセンサーの加熱回路は、前記ＶＯＣセンサーの動作中、前記ＶＯＣセンサーの温度を測定および制御するために利用されてもよい。
方法２００の特定の実施形態において、前記方法は、１つまたはそれを超える校正ステップ２０８を含み、前記校正ステップ２０８は、１つまたはそれを超える複数の前記ＶＯＣセンサーを、標的ＶＯＣを一切含まないサンプル流体フローと接触させること（Ｓ２１０）；１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーについてのベースラインコンダクタンスを測定すること（Ｓ２１２）；必要に応じて、前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーとの接触から、前記流体フローを取り除くこと（Ｓ２１６）；前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーを、既知の濃度の標的ＶＯＣを含む制御流体フローと接触させること（Ｓ２１８）；前記１つまたはそれを超える各ＶＯＣセンサーについての制御コンダクタンスを測定すること（Ｓ２２０）；前記ＶＯＣセンサーの測定した前記制御コンダクタンスと、前記制御流体フロー中の前記標的ＶＯＣの既知の濃度に基づいて、固有ネットコンダクタンス値を計算すること（Ｓ２２２）；および複数の制御流体フローについて、少なくともステップＳ２１８〜Ｓ２２２を繰り返すこと（Ｓ２２６）、を含む。前記校正ステップ２０８は、前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーとの接触から、前記流体フローを取り除くこと（Ｓ２２８）；および少なくとも１つの標的ＶＯＣとの接触後、１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーのベースラインコンダクタンスを調節すること（Ｓ２３０）、をさらに含んでもよい。
ステップＳ２１０において、１つまたはそれを超える前記複数のＶＯＣセンサーを、サンプル流体フローと接触させる。好ましい実施形態において、前記サンプル流体フローは、方法２００による試験の対象であってもよい標的ＶＯＣを一切含まない、ある体積の空気である。
ステップＳ２１２において、前記サンプル流体フローと接触させた前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーについてのベースラインコンダクタンスは、前記ＶＯＣセンサーの前記感知回路を用いて測定する。前記ＶＯＣセンサーの前記感知回路を覆うように形成された前記フィルムは化学感受性（例えば、半導電性）であるため、前記材料中を流れる電流はフィルムの伝導帯中の電子に起因し、望ましくないおよび／または標的となる化合物（例えば、標的ＶＯＣ）の存在による影響を受けうる。よって、ステップＳ２０６における動作温度が得られた後、かつマーカーガスを含まないガスサンプル（すなわち、サンプル流体フロー）（すなわち、少なくとも１つの標的ＶＯＣを含む流体フロー）と接触した状態で、ＶＯＣセンサー抵抗を測定し、それをベースライン抵抗またはベースラインコンダクタンスとして記録する。いくつかの実施形態において、ベースラインコンダクタンス
Figure 2021512612
 のセットを決定し、前記ベースラインコンダクタンスのセットは、前記複数のＶＯＣセンサーのそれぞれについてのベースラインコンダクタンス（例えば、
Figure 2021512612
 ）を含む。
ステップＳ２１６において、前記サンプル流体フローは、前記センサーアレイの前記ＶＯＣセンサーとの接触から取り除かれる。特定の実施形態において、これは、前記センサーアレイおよび／または１つまたはそれを超える前記ＶＯＣセンサーを収容するチャンバーまたはリアクターをパージすることを含んでもよい。
ステップＳ２１８において、１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーを、既知の濃度の少なくとも１つの標的ＶＯＣを含む制御流体フロー（例えば、マーカーガス）と接触させる。
ステップＳ２２０において、前記制御流体フローと接触させた前記１つまたはそれを超える各ＶＯＣセンサーについての制御コンダクタンスを測定する。前記制御流体フローとの接触によって、化学感受性フィルムによる伝導に利用される電子をより多くまたはより少なくすることが可能になりうるため、前記ＶＯＣセンサーの抵抗／コンダクタンスが変化する。
よって、ステップＳ２２２において、前記１つまたはそれを超える各ＶＯＣセンサーにおける固有ネットコンダクタンス値は、前記ＶＯＣセンサーの測定した前記試験コンダクタンスと、前記制御流体フロー中の前記標的ＶＯＣの既知の濃度に基づいて決定される。本明細書で検討および開示されるように、前記コンダクタンス変化の量は前記ガスの濃度に比例し、本明細書で用いられる前記固有ネットコンダクタンス（「ＳＮＣ」）は比例係数を表す。特定の実施形態において、前記制御流体フローの第１の標的ＶＯＣ濃度は、約１０ｐｐｂ〜約４００ｐｐｂである。好ましい実施形態において、前記制御流体フローの標的ＶＯＣ濃度は、約２００ｐｐｂである。
その結果として生じる、ベースラインコンダクタンスと、１つまたはそれを超える前記複数のＶＯＣセンサーについて測定される前記制御コンダクタンスとの間の変化を決定し、特定の（すなわち、既知の）濃度で割ることによって、「ｎａｎｏ−ｍｈｏｓ／ｐａｒｔ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ」または「ｎｍｈｏ／ｐｐｂ」で一般に表される単位のＳＮＣ値（すなわち、そのガスについてのそのチップの感度の尺度）が得られる。各チップは、その用途で対象とする標的ガスごとに異なるＳＮＣを有する。
さらなる校正のために、ステップＳ２２６において、追加の制御流体フローについて少なくともステップＳ２１８〜Ｓ２２２を繰り返して、１つまたはそれを超える前記ＶＯＣセンサーについての複数の固有ネットコンダクタンス（「ＳＮＣ」）値を得てもよい（前記各ＶＯＣセンサーについての前記各固有ネットコンダクタンス値は、異なる標的ＶＯＣに対応する）。いくつかの実施形態において、前記複数のＳＮＣ値は、ＳＮＣ値
Figure 2021512612
 のセットであり、前記複数のＶＯＣセンサーのそれぞれについての１つまたはそれを超える標的ＶＯＣに対応するＳＮＣ値（例えば、第１ＶＯＣセンサーについて、
Figure 2021512612
 第２ＶＯＣセンサーについて、
Figure 2021512612
 等）を含む（式中、Ｘｎは、特定の標的ＶＯＣを表す）。
方法２００は、１つまたはそれを超える前記ＶＯＣセンサーのベースラインコンダクタンス／抵抗を調節することを含むステップ（Ｓ２３０／Ｓ２３２）も含んでもよい。例えば、標的ＶＯＣと接触させた後に、ＶＯＣセンサーは、標的ＶＯＣとの接触前のベースラインコンダクタンスとは異なる、次の（すなわち、接触後の）ベースラインコンダクタンスを有してもよい。特定の実施形態において、このようなベースラインコンダクタンスの変化は、ステップＳ２３０／Ｓ２３２における標的ＶＯＣとの接触後にベースラインコンダクタンスを調節することによるものと評価されうる。校正２０８の間、前記制御流体フローは（例えば、センサーアレイチャンバーから）取り除かれＳ２２８、前記ＶＯＣセンサーのコンダクタンスを、ステップＳ２３０において、前記各ＶＯＣセンサーのコンダクタンスを測定して前記ＶＯＣセンサーの接触後コンダクタンスを決定すること、前記接触後コンダクタンスを前記ベースラインコンダクタンス２１４と比較すること、および第２動作温度における前記各ＶＯＣセンサーのコンダクタンスが、接触前の対応する前記ベースラインコンダクタンス２１４と合致するように、１つまたはそれを超える前記ＶＯＣセンサーを、少なくとも第２動作温度に加熱すること、によって調節してもよい。前記各ＶＯＣセンサーについての前記第２動作温度は、対応するＶＯＣセンサーの第１動作温度より高くても低くてもよく、前記ＶＯＣセンサーの測定された接触後コンダクタンスに基づく。
図２Ｂに移って、校正ステップ２０８の後、前記ＶＯＣセンサーのベースラインコンダクタンスを、ステップＳ２３２において、標的ＶＯＣの前記センサーアレイチャンバーをクリーニングすること、１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーのコンダクタンスを測定すること、測定した前記コンダクタンスを、対応するベースラインコンダクタンスと比較すること、および第２動作温度における前記各ＶＯＣセンサーのコンダクタンスが、前記対応するベースラインコンダクタンス２１４と合致するように、１つまたはそれを超える前記ＶＯＣセンサーを、少なくとも第２動作温度に加熱すること、によって調節してもよい。
調節ステップＳ２３２または加熱ステップＳ２０６に続いて、ステップＳ２３４において、１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーを、標的流体フローと接触させる。特定の実施形態において、前記標的流体フローは、起こりうる昆虫侵入について評価する貯蔵産物の近傍内から採取された空気サンプルである。そうであるから、前記標的流体フローは、１つまたはそれを超える昆虫（例えば、ＳＰＩ）に関連する１つまたはそれを超える標的ＶＯＣ、例えば情報化学物質、カイロモン、および／またはフェロモンなどを含んでもよい。例えば、ある特定のＳＰＩについての、いくつかのフェロモンおよび情報化学物質を、以下の表１および表２に列挙する。
Figure 2021512612
Figure 2021512612
Figure 2021512612
ステップＳ２３６において、前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーを前記標的流体フローと接触させた後、前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーについて、信号コンダクタンスが測定される。
次いで、ステップＳ２３８において、前記センサーアレイの１つまたはそれを超える前記ＶＯＣセンサーについて、コンダクタンス変化値（｛ΔＫｉ｝）のセットが決定される。特定の実施形態において、前記各ＶＯＣセンサーについて、前記コンダクタンス変化値は、以下に示すようにして決定してもよい：
Figure 2021512612
 （式中、ｉは整数であり、
Figure 2021512612
 はＶＯＣセンサーｉについてのコンダクタンス変化値であり、
Figure 2021512612
 は標的流体フロー存在下で測定したＶＯＣセンサーｉの信号コンダクタンスであり、
Figure 2021512612
 はＶＯＣセンサーｉについてのベースラインコンダクタンスである）。
ステップＳ２４０において、前記標的流体フロー中の１つまたはそれを超える前記標的ＶＯＣについてのガス成分濃度（［Ｘ］ｎ）は、前記コンダクタンス変化値のセットに基づいて決定される。特定の実施形態において、前記標的流体フロー中に、他の背景ガスおよび／または干渉ガスに加えて、１つを超える標的ＶＯＣが存在することがあり、そのことが分析を困難にする。特定の実施形態において、前記標的流体フロー中の前記１つまたはそれを超える標的ＶＯＣについてのガス成分濃度（［Ｘ］ｎ）は、前記コンダクタンス変化値のセット、および前記各ＶＯＣセンサーについての前記１つまたはそれを超えるＳＮＣに基づいて決定される。さらなる実施形態において、前記標的流体フロー中の前記１つまたはそれを超える標的ＶＯＣについての前記ガス成分濃度（［Ｘ］ｎ）は、例えば、以下に示すような連立方程式を解くことによって決定される：
Figure 2021512612
 （式中、
Figure 2021512612
 は、センサー「ｉ」について測定されたコンダクタンス変化であり、「ｉ」は、１〜４の範囲であり、ＳＮＣｉｊは、ガス（例えば、標的ＶＯＣ）「ｊ」と接触したときのセンサー「ｉ」の「固有ネットコンダクタンス」であり、「ｊ」は、ガスまたはガスカテゴリーＡ、Ｂ、Ｃ、またはＤであり、［Ｘ］は、ガスの体積／体積で表した、ガスＡ、Ｂ、Ｃ、またはＤの濃度（すなわち全ての大気１リットルあたりのガスのリットル数）である。
上記の説明では４つの標的ＶＯＣ（すなわち、Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤ）および４つのセンサー（すなわち、１、２、３、および４）だけが例示されているが、分析において存在する標的ＶＯＣの数、およびＶＯＣセンサーの数は、利用法ごとに、または用途ごとに変わってもよく、４つだけに限られない。その結果、ある特定の流体フロー中に存在するいくつかの標的ＶＯＣならびに／または背景ガスおよび干渉ガスについての濃度を決定するという難問が可能となる。
いくつかの実施形態において、方法２００は、分析結果を伝達するようにユーザーインターフェースを作動させることをさらに含んでもよい（Ｓ２４２）。すなわち、ステップＳ２０４において提供されるデバイスは、標的流体フローの分析結果を随伴ユーザーに対して表示するように構成されたユーザーインターフェースをさらに含んでもよい。例えば、前記ユーザーインターフェースは、昆虫侵入が存在すること（１つまたはそれを超える昆虫（例えば、ＳＰＩ）の存在を含む）を表示、またはその他の方法で示すように構成されていてもよい。侵入の存在は、所定の閾値濃度に基づいて示されてもよく、前記所定の閾値濃度は、貯蔵設備の種類（例えば、トレーラー、陸上／海洋コンテナ、バルクトート、袋詰め材料のパレット、または貯蔵室の中）、または試験される貯蔵産物の種類に関係していてもよい。前記ユーザーインターフェースは、さらに、検出された標的ＶＯＣに基づいて、昆虫の存在レベル（例えば、侵入の程度）を表示、またはその他の方法で示すように構成されていてもよい。
特定の実施形態において、前記ユーザーインターフェースは、例えばＴＦＴ液晶ディスプレイスクリーン、ＩＰＳ液晶ディスプレイスクリーン、静電容量式タッチスクリーン液晶ディスプレイ、ＬＥＤスクリーン、ＯＬＥＤスクリーン、ＡＭＯＬＥＤスクリーンなどの、専用スクリーンであってもよい。さらなる実施形態において、前記ユーザーインターフェースは、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＢＬＥ、Ｗｉ−Ｆｉ、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、ＬＴＥなどの、有線または無線通信プロトコルを含んでいてもよく、かつ、前記ユーザーインターフェースは、分析結果を、通信プロトコルによって、随伴ユーザーの２次デバイス（例えば、移動電話、タブレット、コンピュータなど）に伝達するように構成されていてもよい。
好ましい実施形態において、標的流体フローは、起こりうる昆虫侵入について評価する貯蔵産物の近傍内から採取された空気サンプル（または、容量）である。ステップＳ２４４において、ステップＳ２３２〜Ｓ２４２を、評価される貯蔵産物（単数または複数）の複数の近傍の内から、複数の標的流体フロー（例えば、空気サンプル）をサンプリングすることによって繰り返してもよい。すなわち、方法２００は、例えば、前記貯蔵産物（単数または複数）から異なる距離だけ離れた位置の２つまたはそれを超える標的流体フロー（例えば、第１の標的流体フロー、第２の標的流体フロー、第３の標的流体フローなど）にわたる標的ＶＯＣの濃度勾配を検出することによって、昆虫侵入の原因を識別することも含んでもよい。
方法２００のさらなる実施形態において、ステップＳ２０４において提供される前記デバイスは、前記センサーアレイと前記ユーザーインターフェースに作動可能に接続されたコントローラも含んでもよく、前記コントローラは、上記した方法２００の１つまたはそれを超えるステップを実行するように構成されたプロセッサと、上述した１つまたはそれを超えるデータタイプを格納するように構成されたメモリーと、を含む。さらに、前記メモリーは、方法２００の１つまたはそれを超える前記ステップを実行するための命令を格納するように構成されていてもよい。
ステップＳ２５０において、方法２００は終了する。
本明細書で説明される方法１００、２００を実行するために用いられるデバイスのこれらの態様および他の態様は、以下の議論およびそこで議論される種々の図面を参照することによってより容易に理解できるであろう。
デバイスおよびシステム
この項において、上記の方法１００、２００を実行するためのデバイスおよびシステムが開示される。特に、ここで議論されるのは、標的流体フロー中の、種々の貯蔵産物昆虫（「ＳＰＩ」）の、１つまたはそれを超える標的揮発性有機化合物（「ＶＯＣ」）（例えばある特定の情報化学物質、カイロモン、および／またはフェロモンなど）を検出するための、高感度かつ高選択性のデバイスである。さらに、前記デバイスおよびシステムは、容易に携帯でき手で持てるほど小型軽量でありうる。
図３を参照すると、本出願の１つの実施形態により本明細書で開示される方法を実行するように構成されたデバイス３００およびシステム３０２を例示するブロックダイアグラム。特に、デバイス３００は、複数のＶＯＣセンサー３０６を有するセンサーアレイ３０４を含む。センサーアレイ３０４の複数のＶＯＣセンサー３０６は、約２〜約１０個（３個、４個、５個、および６個を含む）のＶＯＣセンサーを含んでいてもよい。特定の実施形態において、センサーアレイ３０４は、チャンバー（またはリアクター）３０８に封入されていてもよく、センサー３０６は、チャンバー３０８内で要求される大気に曝露される（すなわち、接触する）。前記チャンバーは、チャンバーの外からの流体フロー３１４を受け入れるように構成された入口３１０、およびチャンバー３０８から流体フロー３１６を放出するように構成された出口３１２を有していてもよい。
センサーアレイ３０４の個々のＶＯＣセンサー３０６の第１面（図４Ａ）および第２面（図４Ｂ）を例示する図４Ａおよび図４Ｂに示すように、ＶＯＣセンサー３０６は、第１面３２０と第２面３２２とを有する基板３１８を含んでいてもよい。基板３１８は、例えば、セラミック材料であってもよく、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）ウエハーまたはシリコンウエハーであってもよい。特定の実施形態において、基板３１８は、全体の幅が約５ｍｍ〜約２０ｍｍ、全体の高さが約４．３ｍｍ〜約２０ｍｍ、および全体の厚さが約０．３２ｍｍ〜約０．６５ｍｍであってもよい。ＶＯＣセンサー３０６は、基板３１８の第１面３２０上に形成された抵抗ヒーター回路、基板３１８の第２面３２２上に形成された感知回路３２６、および基板３１８の第２面３２２上の感知回路３２６を覆うように形成された化学感受性フィルム３２８を含んでいてもよい。
抵抗ヒーター回路３２４は、基板３１８上に、ヒーター回路材料から、例えばフォトリソグラフィを用いて形成されてもよい。いくつかの実施形態において、前記ヒーター回路材料は、白金を含んでいてもよい。特定の実施形態において、前記ヒーター回路材料は、約７０重量％〜約９５重量％の白金を含む白金インクであってもよい。
前記ヒーター回路材料は、例えば、基板３１８上に、所望のパターンにフォトリソグラフィされうる。特定の実施形態において、センサーアレイ３０４の複数のＶＯＣセンサー３０６の少なくとも１つのうちの抵抗ヒーター回路３２４は、基板３１８の一部を横切る蛇行（すなわち、曲がりくねる）パターンを有していてもよい。例えば、いくつかの実施形態において、抵抗ヒーター回路３２４は、長手方向配線幅３３０が約０．２８８ｍｍ〜約０．３５２ｍｍであってもよい。さらなる実施形態において、抵抗ヒーター回路３２４は、長手方向配線間隔３３２が、例えば、約０．３３３ｍｍ〜約０．４０７ｍｍである。なおもさらなる実施形態において、抵抗ヒーター回路３２４の少なくとも一部は、配線の高さ３３４が約３．８０ｍｍ〜約３．９６ｍｍ、配線の外幅３３６が約４．４０ｍｍ〜約４．５８ｍｍ、および配線の厚さ（すなわち、深さ）が約０．１９ｍｍ〜約０．２４ｍｍ（約０．２１ｍｍを含む）であってもよい。
ＶＯＣセンサー３０６基板３１８の第１面３２０は、１つまたはそれを超える接点３３８、３４０も含んでいてもよい。例えば、図４Ａに示すように、基板３１８の第１面３２０は、少なくとも２つの接点３３８、３４０を含み、接点３３８、３４０は、それぞれ抵抗ヒーター回路３２４の部分（例えば、反対側の端部）３４２、３４４に作動可能に接続されている。
ここで図４Ｂに移って、感知回路３２６は、基板３１８上に、感知回路材料から、例えばフォトリソグラフィを用いて形成されてもよい。いくつかの実施形態において、前記感知回路材料は、白金を含んでいてもよい。特定の実施形態において、前記感知回路材料は、約７０重量％〜約９５重量％の白金を含む白金インクを含んでいてもよい。
前記感知回路材料は、例えば、基板３１８上に、所望のパターンにフォトリソグラフィされうる。特定の実施形態において、感知回路３２６は、１対の延在する指交差状接点（すなわち、近接しているがつながっていない、互い違いの接点）を形成する第１感知素子３４６と第２感知素子３４８とを含む。第１感知素子３４６は、複数の延在する接点３５０を含んでいてもよく、各接点３５０の横配線幅３５４は約０．１６２ｍｍ〜約０．１９８ｍｍ、横配線間隔３５６は約０．７３８ｍｍ〜約０．９０２ｍｍ、および配線の厚さ（すなわち、深さ）は約０．１９ｍｍ〜約０．２４ｍｍである。例えば、接点３５０は、横配線幅３５４が約０．１８ｍｍ、横配線間隔３５６が約０．８２ｍｍ、および配線の厚さが約０．２１ｍｍである。
同様に、第２感知素子３４８は、複数の延在する接点３５２を含んでいてもよく、各接点３５２は、横配線幅３５８が約０．１６２ｍｍ〜約０．１９８ｍｍ、横配線間隔３６０が約０．７３８ｍｍ〜約０．９０２ｍｍ、および配線の厚さ（すなわち、深さ）が約０．１９ｍｍ〜約０．２４ｍｍである。例えば、接点３５４は、横配線幅３５８が約０．１８ｍｍ、横配線間隔３６０が約０．８２ｍｍ、および配線の厚さが約０．２１ｍｍである。
いくつかの実施形態において、第１感知素子３４６は少なくとも３つの接点３５０を、第２感知素子３４８は少なくとも３つの接点３５２を含んでいてもよく、第１感知素子３４６の各接点３５０と第２感知素子３４８の各接点３５２との間の横配線間隔３６２は、約０．２８８ｍｍ〜約０．３５２ｍｍ（約０．３２ｍｍを含む）であってもよい。さらに、各接点３５０、３５２の長手方向配線長３６４は、約３．０ｍｍ〜約４．０ｍｍ（約３．８ｍｍを含む）であってもよい。
基板３１８の第２面３２２は、感知回路３２６の部分３７０、３７２に作動可能に接続されていてもよい、１つまたはそれを超える接点３６６、３６８も含んでいてもよい。
加えて、感知回路３２６の接点３５０、３５２にコーティング組成物でオーバーコーティングを施し、化学感受性フィルム３２８を形成してもよい。いくつかの実施形態において、前記コーティング組成物はゲルを含んでいてもよく、フィルム３２８は、前記コーティング組成物を基板３１８の部分（例えば、接点３５０、３５２を覆う部分）に塗布し、前記コーティング組成物を、例えば約４００℃〜約９００℃（約５００℃〜約７００℃を含む）のような高温で乾燥および焼成することによって形成されてもよい。
特定の実施形態において、フィルム３２８は、例えば酸化スズ（ＳｎＯ２）半導体フィルムなどの金属酸化物フィルムであってもよい。このような実施形態において、前記コーティング組成物は、水性ゲルを用いて製造した酸化スズを含みうる。ある特定の実施形態において、前記ゲルは、ＳｎＣｌ４で形成した酸性スズ溶液を中和してＳｎＯ２ゲルを生じさせることを含むゾル・ゲル法によって製造してもよい。次いで、例えば、基板３１８のセンサー面３２２上に前記ＳｎＯ２水性ゲルをスピンコーティングし、センサー３０６を第１の温度で乾燥させ、次いで第２の温度で焼成することによって、基板３１８上にナノ結晶酸化スズ（ＳｎＯ２）フィルム３２８を形成する。特定の実施形態において、乾燥を行う前記第１の温度は、約１００℃〜約１５０℃であり、好ましくは約１３０℃であってもよい。さらなる実施形態において、焼成を行う前記第２の温度は、約４００℃〜約９００℃であり、好ましくは約７００℃〜約８００℃であってもよい。重要なことは、これらの温度範囲によって、化学感受性フィルム３２８に優れた感度をもたらす孔径分布と粒径分布が生じることである。
前記標的ＶＯＣの化学構造および各ＶＯＣセンサー３０６の作動条件に起因して、前記標的ＶＯＣ（例えば、マーカーガス）が化学感受性フィルム３２８と接触した場合に、フィルム３２８の伝導帯において利用可能な電子数が影響を受けうる（すなわち増加または減少）。特定の実施形態において、１つまたはそれを超える前記標的ＶＯＣは「還元性ガス」であってもよく、前記還元性ガスは、フィルム３２８の前記伝導帯に追加の電子を供与し、それによってフィルム３２８の抵抗を減少させ、これがフィルム３２８のコンダクタンスの変化として測定される。ある特定の標的フェロモン、情報化学物質、およびカイロモンは、６員炭素環と、１つまたはそれを超えるカルボニル基（−Ｃ＝Ｏ）を含んでいてもよい。そこは過剰な電子密度が存在する分子内の領域となり、これが半導体フィルム３２８との相互作用を可能にし、電荷担体をフィルム３２８の伝導帯に与える（すなわち、フィルム３２８の抵抗が減少する）。２つの情報化学物質についての化学構造を下記表３に示す。
Figure 2021512612
好ましい実施形態において、センサーアレイ３０４は、複数の異なるＶＯＣセンサー３０６を含む。すなわち、１つまたはそれを超える前記複数のＶＯＣセンサー３０６の構造は異なっており、特定の検出ニーズに最適化されている。例えば、フィルム３２８を形成する前記コーティング組成物は、１つまたはそれを超える触媒またはドーパント（例えば、ドーピングエージェント）を含んでいてもよく、それらはゲルコーティング組成物を製造している間に添加してもよい。いくつかの実施形態において、前記コーティング組成物は、ドーピングエージェントを含む。いくつかの実施形態において、前記ドーピングエージェントは、例えば、遷移金属であってもよい。例えば、前記ドーピングエージェントは、白金；パラジウム；モリブデン；タングステン；ニッケル；ルテニウム；およびオスミウムからなる群から選択されてもよい。ドーピングエージェントをＶＯＣセンサー３０６のフィルム３２８に添加することによって、各ＶＯＣセンサー３０６は、所定のガスまたは標的ＶＯＣに最適化されうる。特定の実施形態において、デバイス３００は、複数のＶＯＣセンサー３０６を含んでいてもよく、前記ＶＯＣセンサー３０６の少なくとも１つは、触媒またはドーパント（すなわち、ドーピングエージェント）の添加によって特定のガスまたは標的ＶＯＣのために最適化される。さらなる実施形態において、デバイス３００内に存在する各ＶＯＣセンサー３０６は、触媒またはドーパント（すなわち、ドーピングエージェント）の添加によって特定のガスまたは標的ＶＯＣのために最適化される。例えば、特定の実施形態において、センサーアレイ３０４は、ＩＭＭ幼体の情報化学物質のために最適化された第１ＶＯＣセンサー３０６、ＩＭＭ成体のフェロモンのために最適化された第２ＶＯＣセンサー３０６、および可能性がある干渉ガスおよび／または背景ガスのために最適化された３つ以下のＶＯＣセンサー３０６を含んでいてもよいが、他の組み合わせ、および他の数のＶＯＣセンサー３０６も意図される。可能性のある干渉ガスおよび／または背景ガスは、例えば、炭化水素、アルコール、エステル、および／またはアルデヒドを含んでいてもよい。
デバイス３００の各ＶＯＣセンサー３０６は、チャンバー３０８に入る流体フローに化学感受性フィルム３２８が曝露されうるように、チャンバー３０８内に配置されてもよい。図５を参照すると、特定の実施形態において、各ＶＯＣセンサー３０６を、例えば、ワイヤーボンディング５０２、５０４、５０６、５０、５１０、５１２を用いて、センサー３０６を支え、かつセンサー３０６の接点３４０、接点３４２、接点３６６、接点３６８それぞれをセンサーホルダー５００の接点５１４、接点５１６、接点５１８、接点５２０、接点５２２、接点５２４に接触するように、ホルダー５００内につり下げてもよい。
さらに図６を参照すると、本開示のある特定の態様により、デバイス３００の側面図が示される。特に、デバイス３００は、チャンバー３０８内にセンサーホルダー５００によってつり下げられている６つのＶＯＣセンサー３０６（見えない）を含むセンサーアレイ３０４を例証している。さらに、いくつかの実施形態により、各センサーホルダー５００の部分５２６は、ホルダー５００とＶＯＣセンサー３０６をデバイス３００の回路基板５３０に作動可能に接続しているアダプター５２８を、作動可能に係合していてもよく、これが、例えば、電力がＶＯＣセンサー３０６に供給され、測定が行われることを可能にする。
言い換えると、センサーアレイ３０４は、上述した方法の１つまたはそれを超えるステップを実行するように構成されたコントローラ３７４に、作動可能に接続されていてもよい。特に、コントローラ３７４は、１つまたはそれを超える複数のＶＯＣセンサー３０６を少なくとも第１動作温度に加熱し；１つまたはそれを超える前記複数のＶＯＣセンサー３０６のコンダクタンスを測定し；流体フローと接触させた、前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサー３０６のそれぞれに対応するコンダクタンス変化値のセットを決定し；および前記コンダクタンス変化値のセットに基づいて、前記流体フロー中の１つまたはそれを超える前記標的ＶＯＣについてのガス成分濃度を決定するように構成されていてもよい。
図３に戻り、本出願の種々の態様にしたがって、侵入検出システム３０２の追加要素が説明される。システム３０２は、貯蔵産物の昆虫侵入を識別するために提供され、システム３０２は、上述したように、センサーアレイ３０４を含む。さらに、特定の実施形態において、システム３０２は、センサーアレイ３０４を封入するテストチャンバー３０８、空気移送ユニット３７６、および空気移送ユニット３７６とセンサーアレイ３０４に作動可能に接続されたコントローラ３７４を含む。
空気移送ユニット３７６は、種々の実施形態において、システム３０２を通る流体フローを制御するためのバルブ３７８、システム３０２の外から流体フローを回収（または、引き込む）し、システム３０２を通る前記流体フローを送達（または、押し出す）するためのポンプ３８０、および空気移送ユニット３７６によって回収された流体の量（例えば、体積）を測定するための流体フローセンサー３８２を含んでいてもよい。特定の実施形態において、流体フローセンサー３８２は、マスフロー制御バルブまたは差圧変換器であってもよい。さらなる実施形態において、バルブ３７８とポンプ３８０は、ユーザーが作動させてもよい。すなわち、システム３０２の随伴オペレーターが、空気移送ユニット３７６を用いて、外部流体フローの回収を指示（例えば、物理的に始動）してもよい。
空気移送ユニット３０２は、また、システム３０２の外からの流体フロー３８４の流体フロー流路を、デバイス３００の入口３１０に入るフロー３１４に決定し、およびデバイス３００の出口３１２を出るフロー３１６に決定してもよい。流体フローの部分３１４、３１６、３８４は、ポリマーチューブなどの流体フローキャリアを通して送られてもよい。
また、空気移送ユニット３７６は、コントローラ３７４が空気移送ユニット３７６を作動させて、チャンバー３０８から流体フローを回収し、前記流体フローをチャンバー３０８に送達するように、コントローラ３７４に作動可能に接続されていてもよく、前記流体フローは、ＶＯＣセンサー３０６と流体接触していてもよい。特定の実施形態において、コントローラ３７４は、例えば、システム３０２に入る流体フローの量（例えば、体積）を測定し、測定した量が所定の閾値に達したら流体（例えば、空気）の吸引を止めるように空気移送ユニット３７６（例えば、ポンプ３８０および／またはバルブ３７８）に命令してもよい。いくつかの実施形態において、前記所定の閾値は、デバイス３００が流体フロー中の１つまたはそれを超える標的ＶＯＣの存在を検出し、測定するために十分な体積である。
システム３０２のコントローラ３７４は、空気移送ユニット３７６とセンサーアレイ３０４に作動可能に接続されていてもよく、かつプロセッサおよびメモリーを含んでいてもよい。コントローラ３７４は、さらに、空気移送ユニット３７６を作動させてシステム３０２の外から流体フロー（例えば、流体フロー３７８）を回収し、前記流体フロー（例えば、流体フロー３１４）をテストチャンバー３０８に送達し（前記複数のＶＯＣセンサー３０６は、流体フロー３１４と流体接触している）；センサーアレイ３０４を作動させて、１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサー３０６を少なくとも第１動作温度に加熱し、かつ１つまたはそれを超える前記複数のＶＯＣセンサー３０６についてのコンダクタンスを測定し；前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサー３０６のそれぞれに対応するコンダクタンス変化値のセットを決定し；そして前記コンダクタンス変化値のセットに基づいて、前記流体フロー３１４中の１つまたはそれを超える標的ＶＯＣについてのガス成分濃度を決定するように構成されていてもよい。
いくつかの実施形態において、システム３０２は、ユーザーインターフェース要素３８０をさらに含む。ユーザーインターフェース３８０は、コントローラ３７４に作動可能に接続されていてもよく、前記コントローラ３７４は、ユーザーインターフェース３８０を作動させて、実行した試験の結果を、システム３０２によって、随伴ユーザーに対して表示および／または伝達するように構成されていてもよい。ユーザーインターフェース３８０は、例えばＴＦＴ液晶ディスプレイスクリーン、ＩＰＳ液晶ディスプレイスクリーン、静電容量式タッチスクリーン液晶ディスプレイ、ＬＥＤスクリーン、ＯＬＥＤスクリーン、ＡＭＯＬＥＤスクリーンなどを含むディスプレイなどの、システム３０２のユーザーまたはオペレーターが見ることができる専用ディスプレイ３８２であってもよい。さらなる実施形態において、ユーザーインターフェース３８０は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＢＬＥ、Ｗｉ−Ｆｉ、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、ＬＴＥなどの、有線または無線通信プロトコル３８４を含んでいてもよく、かつ、ユーザーインターフェース３８０は、分析結果を、通信プロトコルによって、随伴ユーザーの２次デバイス３８６（例えば、移動電話、タブレット、コンピュータなど）に伝達するように構成されていてもよい。
システム３０２は、空気移送ユニット３７６、デバイス３００、コントローラ３７４、およびユーザーインターフェース３８０のうちの少なくとも１つに作動可能に接続される電源３８８も含んでいてもよい。電源３８８は、システム３０２の１つまたはそれを超える要素に電力を供給するように構成されていてもよく、また、コントローラ３７４は、電源３８８を作動させるように構成されていてもよい。特定の実施形態において、電源３８８は、システム３０２に組み込まれていてもよい。さらなる実施形態において、電源３８８は、着脱式外部アクセサリであってもよい。いくつかの実施形態において、電源３８８は、充電式電源３８８であり得る。
ここで、上述したシステムの種々の要素を、図７を参照してさらに詳細に説明する。示されているように、図７は、例えば、１つまたはそれを超える標的ＶＯＣの存在の検出およびレベルの測定によって、貯蔵産物における昆虫侵入を識別するためのシステム７００のブロックダイアグラムを図示する。システム７００は、プロセッサ７０２を有するコントローラ３７４を含むセンサーアレイ３０６、メモリー７０４、および１つまたはそれを超える入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース７０６、７０８を含む。バス７１０は、プロセッサ７０２、メモリー７０４、およびＩ／Ｏインターフェース７０６、７０８を互いに作動可能に接続していてもよい。メモリー７０４は、本明細書で開示される方法の、１つまたはそれを超えるステップを実行するための命令７１２を格納し、プロセッサ７０２は、メモリー７０４と通信し、前記１つまたはそれを超えるステップを実施するための命令を実行するように構成されていてもよい。
図示されているように、システム７００は、複数のＶＯＣセンサー３０６を含むセンサーアレイ３０４、ならびに空気移送ユニット３７６およびユーザーインターフェース３８０も含んでいてもよい。プロセッサ７０２は、システム７００の動作全般（センサーアレイ３０４、空気移送ユニット３７６、およびユーザーインターフェース３８０の動作を含む）を制御してもよい。
メモリー７０４は、例えばランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、磁気ディスクもしくは磁気テープ、光ディスク、フラッシュメモリー、またはホログラフィックメモリーなどの、任意の種類の非一時的なコンピュータ可読媒体を表してもよい。１つの実施形態において、メモリー７０４は、ランダムアクセスメモリーとリードオンリーメモリの組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、プロセッサ７０２とメモリー７０４は、シングルチップ中に一体化されていてもよい。入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース７０６、７０８は、有線または無線接続によって、コントローラ３７４がシステム７００の他の要素（例えばセンサーアレイ３０４、流体フローセンサー３８２、空気移送ユニット３７６、およびユーザーインターフェース３８０など）と通信することを可能にする。デジタルプロセッサ７０２は、例えばシングルコアプロセッサ、デュアルコアプロセッサ（または、より一般的にはマルチコアプロセッサによって）、デジタルプロセッサ、および協調方式コプロセッサ、デジタルコントローラなどによって、様々に具現化されうる。
用語「ソフトウェア」は、本明細書で用いられる場合、コンピュータまたは他のデジタルシステムによって実行可能であり、コンピュータまたは他のデジタルシステムにそのソフトウェアが目的とするタスクを行わせる、任意の命令の集合またはセットを包含することが意図される。用語「ソフトウェア」は、例えばＲＡＭ、ハードディスク、光ディスクなどの記憶媒体に格納された、そのような命令を包含することが意図され、また、ＲＯＭなどに格納されたソフトウェアである、いわゆる「ファームウェア」も包含することが意図される。このようなソフトウェアは、種々の方法で組織化されていてもよく、ライブラリ、リモートサーバーなどに格納されたインターネットベースのプログラム、ソースコード、解釈コード、オブジェクトコード、直接実行可能なコードなどとして組織化されたソフトウェア要素を含んでいてもよい。前記ソフトウェアは、サーバーまたは他の場所にあるシステムレベルコードまたは他のソフトウェアに対する呼び出しを実行させ、ある特定の機能を発揮させうることが意図される。
コントローラ３７４の命令７１２は、種々の実施形態において、例えば、コンダクタンス変更モジュール７１４、固有ネットコンダクタンス（「ＳＮＣ」）データモジュール７１６、ガスフロー管理モジュール７１８、動作温度モジュール７２０、ＶＯＣ濃度モジュール７２２、およびレポート出力モジュール７２４などを含みうる。
コンダクタンス変更モジュール７１４は、センサーアレイ３０４の１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサー３０６のコンダクタンスを測定し、そのコンダクタンスデータ７２８をメモリー７０４に記録するように構成されていてもよい。すなわち、特定の実施形態において、コンダクタンス変更モジュール７１４は、プロセッサ７０２に命令して、各感知回路３２６を用いて、１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサー３０６の化学感受性フィルム３２８のバルク抵抗変化を測定するように構成されていてもよい。よって、コンダクタンス変更モジュール７１４は、センサーアレイ３０４のＶＯＣセンサー３０６からのコンダクタンス信号を、Ｉ／Ｏインターフェース７０６によって、測定および受信し、かつ前記コンダクタンスを、コンダクタンスデータ７２８としてメモリー３０６に格納するように構成されていてもよい。コンダクタンス変更モジュール７１４は、また、例えば、ＶＯＣセンサー３０６からの測定された前記コンダクタンス信号の電子雑音およびドリフトを最小化し、正確で精密な測定を可能にするように構成されていてもよい。いくつかの実施形態において、コンダクタンス変更モジュール７１４は、例えば、信号モデルおよび／またはアルゴリズムを適用して、前記センサーコンダクタンスの測定におけるコンダクタンスドリフトおよび電子雑音という問題を管理または除去するように構成されていてもよい。さらなる実施形態において、コンダクタンス変更モジュール７１４は、前記ＶＯＣセンサーの前記コンダクタンスを測定し、かつ、１つまたはそれを超える前記ＶＯＣセンサーの動作温度を、ＶＯＣセンサーについてのコンダクタンス値が予め決定したベースラインコンダクタンス値と合致するまで（動作温度モジュール７２０によって）上昇または下降させることによって、前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーのコンダクタンス値を調節するように構成されていてもよい。
ＳＮＣデータモジュール７１６は、上述したように、センサーアレイ３０４の１つまたはそれを超える前記ＶＯＣセンサー３０６の前記固有ネットコンダクタンス（「ＳＮＣ」）を決定するように構成されていてもよい。特に、ＳＮＣデータモジュール７１６およびコンダクタンス変更モジュール７１４は、ある特定のコンダクタンス信号（例えば、標的ＶＯＣを含まない制御流体フローおよび／またはサンプル流体フローと接触させたＶＯＣセンサーのコンダクタンス値）を、Ｉ／Ｏインターフェース７０６によって、測定および受信するように作動してもよい。次いで、前記ＳＮＣデータモジュールは、ＶＯＣセンサー３０６についてのＳＮＣ値のセットを決定し、前記ＳＮＣ値のセットを、ＳＮＣデータ７２６としてメモリー７０４に格納してもよい。
ガスフロー管理モジュール７１８は、空気移送ユニット３２６を作動させて、流体フロー（例えば、流体フロー３８４）を回収し、前記流体フローをデバイス３００に送達し、および前記流体フロー（例えば、流体フロー３１６）をシステム３０２からパージするように構成されていてもよい。特に、ガスフロー管理モジュール７１８は、空気移送ユニット３７６の流体フローセンサー３８２から、Ｉ／Ｏインターフェース７０６によって、ガスフローデータ７３０を受信するように構成されていてもよい。例えば、ガスフローデータ７３０は、流体取り入れ閾値（例えば、体積）およびフローセンサー３８２からの測定値を含んでもよく、これらはメモリー７０４に格納されてもよい。また、ガスフロー管理モジュール７１８は、空気移送ユニット３７６（バルブ３７８およびポンプ３８０を含む）、ならびにシステム３０２を通る流体フロー流路を制御する入口３１０および出口３１２を作動させるように構成されていてもよい。
動作温度モジュール７２０は、センサーアレイ３０４のＶＯＣセンサー３０６のヒーター回路３２４を、Ｉ／Ｏインターフェース７０６によって作動させるように構成されていてもよい。特に、動作温度モジュール７２０は、ＶＯＣセンサー３０６の加熱回路３２４に電力が加えられるように命令することによって、１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサー３０６を、少なくとも第１動作温度および第２動作温度に加熱するように構成されていてもよい。動作温度モジュール７２０は、さらに、センサーアレイ３０４の各ＶＯＣセンサー３０６の温度を監視し、かつ、供給される電力を調節してＶＯＣセンサー３０６の動作温度（単数または複数）を制御するように構成されていてもよい。温度モジュール７２０は、ＶＯＣセンサー３０６の動作温度（単数または複数）の設定値、ならびに測定した温度を、温度７３２として、メモリー７０４に格納してもよい。
ＶＯＣ濃度モジュール７２２は、上述したように、流体フロー中の１つまたはそれを超える標的ＶＯＣについてのガス成分濃度を決定するように構成されていてもよい。１つまたはそれを超える前記標的ＶＯＣは、前記流体フロー（例えば、空気フロー）中においてガス状であってもよい。特定の実施形態において、１つまたはそれを超える前記標的ＶＯＣは、フェロモン；情報化学物質；およびカイロモンのうちの少なくとも１つである。さらなる実施形態において、前記流体フロー中の前記１つまたはそれを超える標的ＶＯＣのうちの少なくとも１つは、４，８−ジメチルデカナール；（Ｚ，Ｚ）−３，６−（１１Ｒ）−ドデカジエン−１１−オリド；（Ｚ，Ｚ）−３，６−ドデカジエノリド；（Ｚ，Ｚ）−５，８−（１１Ｒ）−テトラデカジエン−１３−オリド；（Ｚ）−５−テトラデセン−１３−オリド；（Ｒ）−（Ｚ）−１４−メチル−８−ヘキサデセナール；（Ｒ）−（Ｅ）−１４−メチル−８−ヘキサデセン−アール；γ−エチル−γ−ブチロラクトン；（Ｚ，Ｅ）−９，１２−テトラデカジエニルアセテート；（Ｚ，Ｅ）−９，１２−テトラ−デカジエン−１−オール；（Ｚ，Ｅ）−９，１２−テトラデカジエナール；（Ｚ）−９−テトラデセニルアセテート；（Ｚ）−１１−ヘキサ−デセニルアセテート；（２Ｓ，３Ｒ，１’Ｓ）−２，３−ジヒドロ−３，５−ジメチル−２−エチル−６（１−メチル−２−オキソブチル）−４Ｈ−ピラン−４−オン；（２Ｓ，３Ｒ，１’Ｒ）−２，３−ジヒドロ−３，５−ジメチル−２−エチル−６（１−メチル−２−オキソブチル）−４Ｈ−ピラン−４−オン；（４Ｓ，６Ｓ，７Ｓ）−７−ヒドロキシ−４，６−ジメチルノナン−３−オン；（２Ｓ，３Ｓ）−２，６−ジエチル−３，５−ジメチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピラン；２−パルミトイル−シクロヘキサン−１，３−ジオン；および２−オレイル−シクロ−ヘキサン−１，３−ジオンからなる群から選択されてもよい。しかしながら、他のフェロモン、情報化学物質、およびカイロモンも意図される。１つまたはそれを超えるこれらの標的ＶＯＣについて決定された濃度は、ＶＯＣデータ７３４として、前記メモリーに格納されてもよい。
レポート出力モジュール７２４は、所望のシステム出力７３８を生じさせ、かつユーザーインターフェース３８０を作動させて、前記出力７３８を、Ｉ／Ｏインターフェース３８０によって、システム３０２の随伴ユーザーに伝達するように構成されていてもよい。特定の実施形態において、ユーザーインターフェース３８０は、専用ディスプレイであってもよく、または補助ユーザーデバイス（例えば、ＰＣ、例えば。デスクトップコンビュータ、ラップトップコンピュータ、パームトップコンピュータ、ポータブル情報端末（ＰＤＡ）、サーバーコンピュータ、携帯電話、タブレットコンピュータ、モバイルデバイスなど、またはそれらの組み合わせ）であってもよい。いくつかの実施形態において、ユーザーインターフェース３８０は、スピーカーまたはスピーカーシステムを含んでもよい。よって、いくつかの実施形態において、Ｉ／Ｏインターフェース７０８は、有線通信インターフェースであってもよい。他の実施形態において、Ｉ／Ｏインターフェース７０８は、無線通信要素を含んでもよく、かつ、ユーザーインターフェース３８０との通信は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＢＬＥ、Ｗｉ−Ｆｉ、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、ＬＴＥ無線通信プロトコルなどの無線通信プロトコルによって行われてもよい。
どちらの場合でも、システム出力７３８は、測定されたＶＯＣデータを示すユーザーインターフェース３８０（例えば、種々の実施形態において、グラフ、チャート、表、またはデータセットなど）によって伝達されてもよい。いくつかの実施形態において、出力７３８は、例えば可聴音、音色のセット、または聞き取れる言葉などの可聴要素を含んでもよく、前記可聴要素は、ユーザーインターフェース３８０のスピーカーまたはスピーカーシステムによって伝達されてもよい。前記可聴出力要素は、検出された１つまたはそれを超える前記標的ＶＯＣのガス成分濃度（単数または複数）に基づいて変化する周波数（例えば、より高い検出レベルで周波数が上がる）で鳴る音であってもよい。特定の実施形態において、出力７３８は、貯蔵産物中に昆虫侵入がありそうか否かの判定を含む。さらなる実施形態において、出力７３８は、蓋然性のある侵入原因についての推定（例えば、前記ＶＯＣデータに基づく１つまたはそれを超える特定のＳＰＩの識別）を含んでもよい。なおもさらなる実施形態において、出力７３８は、貯蔵産物の価値を守るために取るべき対応措置（例えば、燻蒸）の提案を含んでもよい。
以下の特定の実施例は、本開示の新たな態様およびそこで用いられる手順を説明する。これらの実施例は、単に例示目的を意図しており、本発明の最も広い態様に対する限定と解釈すべきではない。
図８Ａ〜８Ｄを参照して、ＶＯＣセンサーチップの種々の実施形態、およびフェロモンに対するそれらの感度に関する実験室ベンチテストのグラフを示す。昆虫成体フェロモンを、Ａ３１高圧ガス容器内の乾燥窒素中で濃度２ｐｐｍの試験ガスとした。この試験ガスを追加の乾燥窒素で希釈し、フェロモン濃度が１００ｐｐｂ〜３００ｐｐｂのガス流を得た。このガス流をプレプロトタイプデバイス内に注入し、ネットコンダクタンスを決定した。以下のチャートは、５つの異なるセンサーの応答を示し、１つは触媒を加えないものであり、４つは触媒Ｐｄ、Ｐｔ、Ｏｓ、およびＷを加えたものである。Ｗ触媒は、ＩＭＭフェロモンに対して（図８Ａ）、タバコシバンムシフェロモンに対して（図８Ｃ）、およびキマダラカツオブシムシフェロモンに対して（図８Ｄ）、優れた感度を示す。Ｐｄ触媒は、コクヌストモドキフェロモンに対して優れた感度を示した（図８Ｂ）。他の触媒は、フェロモンに対する高感度な応答について効果が低かった。
図９Ａ〜９Ｃ、図１０Ａ〜１０Ｃ、および図１１Ａ〜１１Ｃを参照して、昆虫がついた産物の上にあるヘッドスペースに対するセンサーチップの応答に関する野外テストの実験結果を示す。野外試験において、きれいな白色の小麦粉の１０ポンドのサンプルの上にあるヘッドスペースガスをプレプロトタイプデバイス内に注入し、ベースライン抵抗値を確立した。前記ベースライン抵抗値を確立してすぐに、きれいな白色の小麦粉の１０ポンドのコンパニオンサンプルの上にあるヘッドスペースガスに、異なる数の４種の生きた昆虫（ＩＭＭ、コクヌストモドキ、キマダラカツオブシムシ、およびタバコシバンムシ）を含むバイアルを投入した。生きた昆虫が埋まった産物の上にあるヘッドスペースガスについての抵抗データを、無触媒チップ（図９Ａ〜９Ｂ）、白金触媒チップ（図１０Ａ〜１０Ｃ）、オスミウム触媒チップ（図１１Ａ〜１１Ｃ）、およびタングステン触媒チップ （図１２Ａ〜１２Ｃ）について示す。
各ケースに見られるように、昆虫の個体数の増加に伴い、抵抗は明らかに減少する。さらなる昆虫が、ヘッドスペース中にさらなるフェロモンを産生する。より高いフェロモン濃度によって、センサーチップ抵抗は低下する。よって、センサーチップは、昆虫の個体数に応じた信号を生じさせることができる。この信号を分析し、昆虫の個体数と信号の間の相関を確率することができる。
図１３Ａ〜１３Ｄに関し、上述したデータの分析結果を示すグラフが示される。生データは、チップ抵抗値（Ｒ）をチップコンダクタンス値（数学的にはＫで表される）に変換することによって分析した。ネットコンダクタンスは、昆虫が存在するときのチップコンダクタンス（Ｋｇ）から、昆虫が存在しないときのチップコンダクタンス（Ｋｂ）を差し引くことによって決定した。前記ネットコンダクタンスは、数学的にはΔＫで表される。ΔＫ対昆虫数のプロットを、図１３Ａ〜１３Ｄに示す。その結果、これらのプロットによって、各フェロモンについての最適な触媒（例えば、ＩＭＭについては無触媒チップ；キマダラカツオブシムシについてはＯｓ触媒チップ；およびタバコシバンムシについては無触媒チップ）を選択することが可能になる。
本明細書は、好ましい実施形態を参照して説明されている。間違いなく、本明細書を読み、理解した者には、変形や変更が思い浮かぶであろう。添付の特許請求の範囲およびその等価物の範囲内である限り、本発明は、そのような変形および変更の全てを含むように解釈されることが意図される。言い換えると、上述の、および他の特徴および機能、またはそれらに代わるもののうちの多数が、望ましくは、組み合わされて他の多くの異なるシステムまたは利用法となることが理解され、また、現在予見または予期されていない、それらの種々の代替、変形、変化、または改良が、後に当業者によって行われるであろうことが理解され、それらも同様に以下の特許請求の範囲に包含されることが意図される。

Claims (21)

  1. 標的流体フロー中の１つまたはそれを超える標的揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を検出することによって貯蔵産物における昆虫侵入を識別する方法であって、
    複数のＶＯＣセンサーを含むセンサーアレイを含むデバイスを提供することであって、ここで、各ＶＯＣセンサーは、
    第１面と第２面とを有する基板と、
    前記基板の第１面上に形成された抵抗ヒーター回路と、
    前記基板の第２面上に形成された感知回路と、
    前記基板の第２面上の感知回路を覆うように形成された化学感受性フィルムと、を含む、提供すること；
    １つまたはそれを超える前記複数のＶＯＣセンサーを、少なくとも第１動作温度に加熱すること；
    前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーを、標的流体フローと接触させること；
    前記標的流体フローと接触させた前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーのそれぞれに対応するコンダクタンス変化値（ΔＫｉ）のセットを決定すること；および
    前記コンダクタンス変化値のセットに基づいて、前記標的流体フロー中の１つまたはそれを超える前記標的ＶＯＣについてのガス成分濃度（［Ｘ］ｎ）を決定すること、
    を含む、方法。
  2. 前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーを前記標的流体フローと接触させた後、前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーについての信号コンダクタンスを測定することをさらに含み；
    前記コンダクタンス変化値（ΔＫｉ）のセットが、前記標的流体フローと接触させた前記１つまたはそれを超える各ＶＯＣセンサーについての前記信号コンダクタンスと、前記対応する各ＶＯＣセンサーのベースラインコンダクタンスとの間の差異に基づいて決定される、請求項１に記載の方法。
  3. 前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーについての前記ベースラインコンダクタンスが、前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーが標的ＶＯＣを一切含まない大気中にある状態で測定される、請求項２に記載の方法。
  4. 少なくとも１つの標的ＶＯＣと接触させた後に、前記少なくとも１つの標的ＶＯＣとの接触前の前記対応するＶＯＣセンサーの前記ベースラインコンダクタンスと合致するように、１つまたはそれを超える前記ＶＯＣセンサーのベースラインコンダクタンスを調節することをさらに含み、
    前記ベースラインコンダクタンスが、１つまたはそれを超える前記ＶＯＣセンサーを少なくとも第２動作温度に加熱することによって調節される、請求項３に記載の方法。
  5. １つまたはそれを超える前記複数のＶＯＣセンサーを、標的ＶＯＣを一切含まないサンプル流体フローと接触させること；および
    前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーについてのベースラインコンダクタンスを測定すること、
    をさらに含む、請求項２に記載の方法。
  6. １つまたはそれを超える前記ＶＯＣセンサーについての１つまたはそれを超える固有ネットコンダクタンス値を決定することをさらに含み、
    各固有ネットコンダクタンス値が、前記標的ＶＯＣの１つに対応する、請求項１に記載の方法。
  7. 標的ＶＯＣに対応する各固有ネットコンダクタンス値が、
    前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーを、既知の濃度の前記標的ＶＯＣを含む制御流体フローと接触させること；
    前記１つまたはそれを超える各ＶＯＣセンサーについての試験コンダクタンスを測定すること；および
    前記１つまたはそれを超える各ＶＯＣセンサーについて、前記ＶＯＣセンサーの前記測定された試験コンダクタンスと、前記制御流体フロー中の前記標的ＶＯＣの前記既知の濃度に基づいて固有ネットコンダクタンス値を計算すること、
    によって決定される、請求項６に記載の方法。
  8. １つまたはそれを超える前記ＶＯＣセンサーについての複数の固有ネットコンダクタンス値を決定することをさらに含み、
    前記各ＶＯＣセンサーについての前記各固有ネットコンダクタンス値が、異なる標的ＶＯＣに対応する、請求項７に記載の方法。
  9. 前記標的流体フロー中の前記１つまたはそれを超える標的ＶＯＣについての前記ガス成分濃度（［Ｘ］ｎ）が、前記コンダクタンス変化値のセットと、前記１つまたはそれを超える各ＶＯＣセンサーについての前記１つまたはそれを超える固有ネットコンダクタンス値に基づいて決定される、請求項６に記載の方法。
  10. 前記第１動作温度が、約１８０℃〜約４００℃である、請求項１に記載の方法。
  11. 前記標的流体フローが、評価される前記貯蔵産物の近傍内から採取された空気サンプルである、請求項１に記載の方法。
  12. 標的流体フロー中の１つまたはそれを超える標的揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を検出するためのデバイスであって、
    前記デバイスが、複数のＶＯＣセンサーを含むセンサーアレイを含み、
    各ＶＯＣセンサーが、
    基板；
    前記基板の第１面上に形成された抵抗ヒーター回路；
    前記基板の第２面上に形成された感知回路；および
    前記基板の第２面上の感知回路を覆うように形成された化学感受性フィルム、
    を含む、デバイス。
  13. 前記センサーアレイが、約２〜約１０個のＶＯＣセンサーを含む、請求項１２に記載のデバイス。
  14. 前記複数のＶＯＣセンサーの少なくとも１つの前記抵抗ヒーター回路が、長手方向配線幅が約０．２８８ｍｍ〜約０．３５２ｍｍ、および長手方向配線間隔幅が約０．３３３ｍｍ〜約０．４０７ｍｍの蛇行パターンである、請求項１２に記載のデバイス。
  15. 前記複数のＶＯＣセンサーの少なくとも１つの前記感知回路が、１対の延在する指交差状接点を形成する第１感知素子と第２感知素子とを含み；
    前記第１感知素子が、複数の延在する接点を含み、各接点の横配線幅は約０．１６２ｍｍ〜約０．１９８ｍｍ、および横配線間隔が約０．７３８ｍｍ〜約０．９０２ｍｍであり；
    前記第２感知素子が、複数の延在する接点を含み、各接点の横配線幅は約０．１６２ｍｍ〜約０．１９８ｍｍ、および横配線間隔は約０．７３８ｍｍ〜約０．９０２ｍｍである、請求項１２に記載のデバイス。
  16. 前記第１感知素子および前記第２感知素子が、それぞれ少なくとも３つの延在する接点を含み、前記感知回路の、前記第１感知素子および前記第２感知素子の各延在する接点間の横配線間隔が、約０．２８８ｍｍ〜約０．３５２ｍｍである、請求項１５に記載のデバイス。
  17. 前記抵抗ヒーター回路および前記感知回路の少なくとも１つが、白金を含む組成物から形成され、そして前記化学感受性フィルムが、酸化スズの水性ゲルから形成されたナノ結晶酸化スズフィルムである、請求項１２に記載のデバイス。
  18. 前記化学感受性フィルムが、白金；パラジウム；モリブデン；タングステン；ニッケル；ルテニウム；およびオスミウムからなる群から選択されるドーピングエージェントを含む、請求項１２に記載のデバイス。
  19. 前記センサーアレイが、コントローラに作動可能に接続され、
    前記コントローラが、
    １つまたはそれを超える前記複数のＶＯＣセンサーについてのコンダクタンスを測定し；
    前記標的流体フローと接触させた前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーのそれぞれに対応するコンダクタンス変化値のセットを決定し；および
    前記コンダクタンス変化値のセットに基づいて、前記標的流体フロー中の１つまたはそれを超える前記標的ＶＯＣについてのガス成分濃度を決定するように構成された、請求項１２に記載のデバイス。
  20. 貯蔵産物における昆虫侵入を識別するためのシステムであって、
    複数のＶＯＣセンサーを含むセンサーアレイを封入するテストチャンバー；
    前記テストチャンバーから流体フローを回収し、そして前記流体フローを前記テストチャンバーに送達するように構成された空気移送ユニット；および
    前記空気移送ユニットと前記センサーアレイに作動可能に接続されたコントローラ、を含み、
    ここで、前記コントローラが、
    空気移送ユニットを作動させて、標的領域から前記流体フローを回収し、前記流体フローを前記テストチャンバーに送達し、ここで、１つまたはそれを超える前記複数のＶＯＣセンサーは、前記流体フローと流体接触している；
    前記センサーアレイを作動させて、１つまたはそれを超える前記複数のＶＯＣセンサーについてのコンダクタンスを測定し；
    前記１つまたはそれを超えるＶＯＣセンサーのそれぞれに対応するコンダクタンス変化値のセットを決定し；そして
    前記コンダクタンス変化値のセットに基づいて、前記流体フロー中の１つまたはそれを超える標的ＶＯＣについてのガス成分濃度を決定するように構成されている、システム。
  21. 流体フロー中の前記１つまたはそれを超える標的ＶＯＣの少なくとも１つが、４，８−ジメチルデカナール；（Ｚ，Ｚ）−３，６−（１１Ｒ）−ドデカジエン−１１−オリド；（Ｚ，Ｚ）−３，６−ドデカジエノリド；（Ｚ，Ｚ）−５，８−（１１Ｒ）−テトラデカジエン−１３−オリド；（Ｚ）−５−テトラデセン−１３−オリド；（Ｒ）−（Ｚ）−１４−メチル−８−ヘキサデセナール；（Ｒ）−（Ｅ）−１４−メチル−８−ヘキサデセン−アール；γ−エチル−γ−ブチロラクトン；（Ｚ，Ｅ）−９，１２−テトラデカジエニルアセテート；（Ｚ，Ｅ）−９，１２−テトラ−デカジエン−１−オール；（Ｚ，Ｅ）−９，１２−テトラデカジエナール；（Ｚ）−９−テトラデセニルアセテート；（Ｚ）−１１−ヘキサ−デセニルアセテート；（２Ｓ，３Ｒ，１’Ｓ）−２，３−ジヒドロ−３，５−ジメチル−２−エチル−６（１−メチル−２−オキソブチル）−４Ｈ−ピラン−４−オン；（２Ｓ，３Ｒ，１’Ｒ）−２，３−ジヒドロ−３，５−ジメチル−２−エチル−６（１−メチル−２−オキソブチル）−４Ｈ−ピラン−４−オン；（４Ｓ，６Ｓ，７Ｓ）−７−ヒドロキシ−４，６−ジメチルノナン−３−オン；（２Ｓ，３Ｓ）−２，６−ジエチル−３，５−ジメチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピラン；２−パルミトイル−シクロヘキサン−１，３−ジオン；および２−オレイル−シクロ−ヘキサン−１，３−ジオンからなる群から選択される、請求項１９に記載のシステム。
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