JP2023529481A - 揮発性有機化合物の検出のためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
揮発性有機化合物（ＶＯＣ）などの１つ以上の標的分析物を検出するための検出装置は、ベースと、ベースに結合可能で、少なくとも１つの電気化学センサを含むセンサモジュールとを含み得、電気化学センサは、電極と、電極に配置され、標的分析物に固有なイオン液体（例えば、室温イオン液体）を含む。いくつかの変形例では、標的分析物に固有な少なくとも１つのキャビティは、入力信号を受信する電気化学センサに応答してイオン液体内に形成される。
【選択図】図３
【選択図】図３
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関連出願の相互参照
本願は、２０２１年２月８日出願の米国特許出願第６３／１４７，１３５号、２０２０年８月２１日出願の米国特許出願第６３／０６８，８０９号、及び２０２０年６月１１日出願の米国特許出願第６３／０３７，９６６号に対する優先権を主張し、これらの各々は、この参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。
本願は、２０２１年２月８日出願の米国特許出願第６３／１４７，１３５号、２０２０年８月２１日出願の米国特許出願第６３／０６８，８０９号、及び２０２０年６月１１日出願の米国特許出願第６３／０３７，９６６号に対する優先権を主張し、これらの各々は、この参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。
本発明は概して、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の検出などの分析物検出の分野に関する。
揮発性有機化合物（ＶＯＣ）は、室温で蒸気圧が高い分子の一種であり、多くは環境と人間の健康の両方に害を与え得る。一部のＶＯＣは、疾患の指標またはバイオマーカーでもある。したがって、ＶＯＣの存在を正確に検出し得ることは、大気の質のモニタリング、生物医学診断、工業プロセス、セキュリティ及び労働衛生などの分野で役立つ可能性がある。揮発性有機化合物を検出するための従来の技術には、質量分析、ガスクロマトグラフィー、及びイオンモビリティー分光法が含まれる。しかし、これらはベンチトップ技術であり、訓練を受けた人員、大規模なセットアップ、高額かつ高度な機器を必要とするものであり、結果を出すのにかなりの時間を要し、そのため現場での適用性が制限されている。
電気化学式ガス検知技術は、ＶＯＣを検出するための現場でのソリューションの１つとして使用されてきた。しかし、従来の電気化学式ガスセンサは、異なるクラスの分析物に対する高い感度や特異性の欠如や、離れた場所にある分析物を検出する能力の限界を含め、多くの欠点を抱えていた。したがって、ＶＯＣなどの標的分析物を検出するための新たに改良されたシステム及び方法が必要である。
一般に、１つ以上の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を検出するための検出装置は、ベースと、ベースに取り外し可能に結合可能であり、少なくとも１つの電気化学センサを含むセンサモジュールとを含み得る。電気化学センサ（複数可）は、電極と、電極に配置され、標的ＶＯＣに固有なイオン液体とを含むことができる。いくつかの変形例では、イオン液体は、室温イオン液体（ＲＴＩＬ）であり得る。イオン液体は、例えば、複数のイオン層を含んでもよく、標的ＶＯＣに固有な少なくとも１つのキャビティは、電気化学センサに供給される入力信号（例えば、検出装置によって電気化学センサに送達されるＤＣ還元電位）に応答するなどして、隣接するイオン層間に形成され得る。標的ＶＯＣに固有な１つまたは複数のキャビティは、標的ＶＯＣを捕捉するように構成され得、捕捉されたＶＯＣが（例えば、検出のために）電極に向かって拡散するようにする。
いくつかの変形例では、検出装置は、電極における１つ以上の電気的パラメータ（例えば、インピーダンス、電流、またはその両方）に少なくとも部分的に基づいて捕捉された標的ＶＯＣを検出するように構成された１つ以上のプロセッサを含み得る。検出装置は、１つ以上の電気化学センサを使用して標的ＶＯＣの検出に応答してアラートを発するように構成された警報器を含み得る。いくつかの変形例では、検出装置は、無線通信モジュールまたはハンドヘルドハウジングなどの追加の要素を含み得る。追加的にまたは代替的に、検出装置は、表面に取り付けられるように構成されてもよい。検出装置は、爆発物に特徴的である、薬物に特徴的である、またはユーザの健康状態に特徴的なバイオマーカーである標的ＶＯＣを検出するなど、様々な用途に使用することができる。
検出装置のいくつかの変形例では、センサモジュールは、複数の電気化学センサを含み得る。複数の電気化学センサの少なくとも一部の各々は、それぞれのイオン液体を含んでもよく、それぞれのイオン液体は、標的ＶＯＣに固有である。それぞれのイオン液体は、例えば、同じ標的ＶＯＣまたは異なる標的ＶＯＣに固有であり得る。センサモジュールは、ベースに導電性に結合するように構成された１つ以上の電気接点、またはマウスピースなどの要素をさらに含み得る。
一般に、１つ以上のＶＯＣを検出する際に使用される電気化学センサは、電極及び電極上に配置された室温イオン液体（ＲＴＩＬ）を含み得る。ＲＴＩＬは、入力信号を受信するセンサに応答して形成される１つ以上のキャビティなど、標的ＶＯＣに特有の少なくとも１つのキャビティを含み得る。いくつかの変形例では、電極は、金属（例えば、金）または金属合金などの１つ以上の適切な導電性材料を含む。いくつかの変形例では、センサは、交互嵌合型電極を含み得る。
電気化学センサで使用されるＲＴＩＬは、任意の適切な室温イオン液体、例えば、イミダゾリウムベースのＲＴＩＬ（例えば、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムクロリド、またはＢＭＩＭ－Ｃｌ、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、またはＢＭＩＭ－ＢＦ４、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムビス－（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、またはＥＭＩＭ－ＴＦ２Ｎ、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、またはＥＭＩＭ－ＢＦ４、または１－エチル－３－メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート、またはＥＭＩＭ－ＯＴｆ）を含み得る。いくつかの変形例では、ＲＴＩＬは、複数のイオン層（すなわち、２つ以上）を含み得る。電気化学センサのいくつかの変形例では、適切な入力信号（例えば、ＤＣ還元電位）の印加時に、隣接するイオン層の間に少なくとも１つのキャビティが形成される。入力信号は、例えば、標的ＶＯＣの酸化還元電位に対応し得る。キャビティはまた、標的ＶＯＣの酸化還元電位に対応するサイズを有し得る。いくつかの変形例では、キャビティは標的ＶＯＣを捕捉するように構成され、ＶＯＣが電極に向かって拡散するようにする。
いくつかの変形例では、標的ＶＯＣは爆発物に特徴的である（例えば、１，３－ジニトロベンゼン、２，４－ジニトロトルエン、２，６－ジニトロトルエン、１－エチル－２－ニトロベンゼン、２，３－ジメチル－２，３－ジニトロブタン、二酸化硫黄、またはシクロヘキサノンなど）。標的ＶＯＣは、例えば、Ｃ－４または火薬に特徴的である場合もある。いくつかの変形例では、標的ＶＯＣは、フェンタニルなどの１つ以上の薬物の存在に特徴的であり得る。いくつかの変形例では、標的ＶＯＣは、ユーザにＣＯＶＩＤ－１９が存在していることなどの医学的状態に関連するバイオマーカー（例えば、ＮＯｘ、脂肪族炭化水素（例えば、イソペンタン、ヘプタン）など）である。電気化学センサは、検出装置の一部であってもよい。
一般に、１つ以上のＶＯＣを検出する方法は、電気化学センサに入力信号を印加すること、入力信号を印加した後に電気化学センサからセンサ信号を受信すること、及びセンサ信号に少なくとも部分的に基づいて、標的ＶＯＣを検出することを含み得る。電気化学センサは、電極と、電極上に配置されたイオン液体とを含むことができ、標的ＶＯＣに固有な少なくとも１つのキャビティは、入力信号に応答するなどして、イオン液体内に形成される。センサ信号は、例えば、電極における電流を示すものであり得る。いくつかの変形例では、イオン液体は室温イオン液体（ＲＴＩＬ）を含み、その中に存在するキャビティ（複数可）は、標的ＶＯＣの酸化還元電位に同調され得る。
いくつかの変形例では、１つ以上のＶＯＣを検出するための方法は、複数の電気化学センサに入力信号を印加することを含み得、複数の電気化学センサのそれぞれは電極上に配置されたそれぞれの電極及びそれぞれのイオン液体を含む。いくつかの変形例では、入力信号に応答して、複数の電気化学センサの少なくとも一部のそれぞれのイオン液体は、同一または異なる標的ＶＯＣ（複数可）に固有なキャビティを形成する。いくつかの変形例では、標的ＶＯＣを検出する方法は、標的ＶＯＣに特有の電気化学センサの大部分を使用して標的ＶＯＣを検知することを含む。いくつかの変形例では、方法は、標的ＶＯＣに特有の電気化学センサを使用して、標的ＶＯＣの検出の差分タイミングに基づいて、標的ＶＯＣの移動方向及び／または移動速度を決定することをさらに含む。方法は、標的ＶＯＣの検出に応答してアラートを発することを含み得る。
いくつかの変形例では、１つまたは複数のＶＯＣを検出する方法は、爆発物に特徴的である、薬物に特徴的である、またはユーザの健康状態に特徴的なバイオマーカーである標的ＶＯＣを検出することを含む。いくつかの変形例では、方法は、特定の媒体（例えば、固体、液体、または気体）から放出される標的ＶＯＣを検出することを含み得る。
一般に、ユーザの健康状態を判定するための方法は、エアロゾル化サンプルを受け取る少なくとも１つの電気化学センサのセンサ信号を測定すること、測定されたセンサ信号に少なくとも部分的に基づいて標的ＶＯＣを検出すること、及び検出された標的ＶＯＣに基づいてユーザの健康状態を判定することを含み得る。いくつかの変形例では、少なくとも１つの電気化学センサは、電極と、電極に配置された室温イオン液体（ＲＴＩＬ）とを含み得、標的揮発性有機化合物（ＶＯＣ）に固有な少なくとも１つのキャビティは、入力信号を受信する電気化学センサに応答してＲＴＩＬ内に形成される。いくつかの変形例では、ＲＴＩＬは、複数のイオン層を含み得、少なくとも１つのキャビティは、隣接するイオン層間に形成される。いくつかの変形例では、センサ信号を測定することは、入力信号を少なくとも１つの電気化学センサに送達すること、及び入力信号を送達した後に少なくとも１つの電気化学センサで１つ以上の電気的パラメータ（例えば、インピーダンス、電流、またはその両方）を測定することを含み得る。入力信号は、例えば、電極に直流還元電位を印加してもよい。
いくつかの変形例では、ユーザの健康状態を判定するための方法は、標的ＶＯＣを捕捉するように構成されたキャビティを有する電気化学センサを含み、標的ＶＯＣが電極に向かって拡散するようにする。方法は、医学的状態の検出に応答してアラートを発することを含み得る。いくつかの変形例では、標的ＶＯＣを検出することは、エアロゾル化サンプル（例えば、ユーザの呼吸、または唾液もしくは鼻汁などのエアロゾル化された体液）の中のＶＯＣを検出することを含み得る。いくつかの変形例では、エアロゾル化サンプルは、サンプリング装置または周囲空気からのものである。エアロゾル化サンプルは、閾値の大きさを超える微粒子を除去するために濾過され得る。いくつかの変形例では、ユーザの健康状態を判定するための方法は、ベースに取り外し可能に結合されたセンサモジュール内の電気化学センサを含む。ベースは、ハンドヘルドユニットを含んでもよく、任意選択で表面に取り付けるように構成されてもよい。存在する場合、センサモジュールは、電気化学センサ（複数可）上でエアロゾル化サンプルの層流を供給するように構成されたマウスピース及びノズルを含み得る。ユーザの健康状態を判定するための方法のいくつかの変形例では、標的ＶＯＣは、疾患（例えば、ＣＯＶＩＤ－１９）に特徴的なバイオマーカーである。
一般に、ユーザの呼吸中の１つ以上のＶＯＣを検出するための検出装置は、ベース、ベースに取り外し可能に結合されたセンサモジュール、及びユーザからの呼吸量を電気化学センサ（複数可）に向けるように構成されたマウスピースを含み得る。いくつかの変形例では、センサモジュールは、電極と、電極上に配置されたイオン液体とを含む少なくとも１つの電気化学センサを含み、イオン液体は、標的ＶＯＣに固有である。いくつかの変形例では、イオン液体は、室温イオン液体（ＲＴＩＬ）である。検出装置のベースは、ハンドヘルドハウジングを含んでもよい。
いくつかの変形例では、検出装置は、電気化学センサに入力信号を送達するように構成され、それによって、イオン液体内に標的ＶＯＣに固有な少なくとも１つのキャビティを形成する。いくつかの変形例では、キャビティは標的ＶＯＣを捕捉するように構成され、捕捉されたＶＯＣが電極に向かって拡散するようにする。いくつかの変形例では、ベースは、電極における電気的パラメータ（例えば、インピーダンス、電流、またはその両方）に少なくとも部分的に基づいて、捕捉された標的ＶＯＣを検出するように構成された、１つ以上のプロセッサを含む。ベースはまた、電気化学センサ（複数可）を使用して標的ＶＯＣの検出に応答してアラートを発するように構成された警報器を含み得る。いくつかの変形例では、センサモジュールは、複数の電気化学センサを含む。いくつかの変形例では、複数の電気化学センサの少なくとも一部は、同一または異なる標的ＶＯＣ（複数可）に固有なキャビティを形成する。
検出装置のいくつかの変形例では、マウスピースはチューブを含む。いくつかの変形例では、センサモジュールは、少なくとも１つの電気化学センサにわたって呼吸量の流れを層流化するように構成されたノズルを含む。センサモジュールはまた、呼吸量から細部をフィルタリングするように構成された１つ以上のフィルタを含み得、追加的または代替的に、呼吸量中の水分を低減するように構成された除湿要素を含むことができる。いくつかの変形例では、標的分析物は、ユーザの健康状態に特徴的なバイオマーカーである。健康状態は疾患（ＣＯＶＩＤ－１９など）であり得る。
一般に、ユーザの呼吸（または他のガス）中の１つ以上の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を検出するための検出システムは、標的ＶＯＣに固有な少なくとも１つの電気化学センサを含むセンサモジュールと、センサモジュールまたは検出装置の他の部分に結合可能なサンプリング装置とを含み得、サンプリング装置は密閉可能であり、呼吸量を貯蔵するように構成される。いくつかの変形例では、センサモジュールは、電極と、電極上に配置されたイオン液体とを含み、イオン液体は、標的ＶＯＣに固有であり得る。さらに、いくつかの変形例では、検出システム少なくとも１つの電気化学センサを使用した標的ＶＯＣの検出に応答してアラートを発するように構成された警報器を含み得る。
いくつかの変形例では、サンプリング装置は、センサモジュール（または検出装置の他の部分）に取り外し可能に結合可能であり得る。サンプリング装置は、センサモジュール（または検出装置の他の部分）にコネクタを介して結合可能であり得る。サンプリング装置は、区画（例えば、呼吸量を貯蔵するため）を含み得る。いくつかの変形例では、区画は圧縮可能であり得る。
いくつかの変形例では、サンプリング装置は、サンプリング装置に呼吸を導入するためのマウスピースまたは他の適切な特徴を含み得る。マウスピースは、１つ以上のフィルタ、及び／または１つ以上の乾燥剤などの１つ以上の呼吸処理要素を含み得る。さらに、いくつかの変形例では、サンプリング装置は、１つ以上の一方向弁を含み得る（例えば、サンプリング装置の内外に呼吸を直接流す）。
検出システムは、いくつかの変形例において、ベースを含み得る。センサモジュールは、ベースに取り外し可能に結合可能など、ベースに結合可能であってもよい。いくつかの変形例では、ベースはハンドヘルドハウジングを含み得る。
一般に、サンプリング装置は、区画と、区画に結合されたマウスピースとを含み得、サンプリング装置は、密封可能であり、ガスサンプル（例えば、呼吸）の体積を貯蔵するように構成され得る。いくつかの変形例では、区画は、少なくとも１つの入口及び少なくとも１つの出口を含み得る。これらの変形例のいくつかにおいて、マウスピースは、区画の入口に結合されてもよく、及び／または、サンプリング装置は、区画の出口に結合されたストッパーをさらに含んでもよい。ストッパーは、区画の出口に取り外し可能に結合され得る。
いくつかの変形例では、サンプリング装置は、１つまたは複数の一方向弁を介して少なくとも部分的に密閉可能であり得る。例えば、サンプリング装置は、第１の一方向弁を有する密閉可能な入口、及び第２の一方向弁（及び／またはストッパー）を有する密閉可能な出口を含み得る。１つ以上の一方向弁は、例えば逆止弁を含み得る。
いくつかの変形例では、サンプリング装置の区画は圧縮可能であり得る。例えば、区画はバッグを含み得る。いくつかの変形例では、バッグは、第１のシートと、第１のシートに対向する第２のシートとを含み得、第１のシートと第２のシートは、一緒に（例えば、熱またはＲＦ溶接を介して）密閉されて、区画の周囲の縁部または少なくとも一部を形成する。
マウスピースは、任意の適切な形状及び／または１つ以上のガス処理要素を有し得る。例えば、いくつかの変形例では、マウスピースはチューブを含み得る。さらに、いくつかの変形例では、マウスピースは、１つ以上のフィルタ及び／または１つ以上の乾燥剤を含み得る。マウスピースは、例えば、熱またはＲＦ溶接を含む任意の適切な方法を介して区画に結合され得る。
いくつかの変形例では、サンプリング装置は、検出装置（例えば、標的ＶＯＣを検出するための電気化学センサを含む検出装置）に取り外し可能に結合するように構成され得る。追加的または代替的に、いくつかの変形例では、サンプリング装置は、ラベリング領域及び／またはサンプリング装置に関連するコンピュータ可読識別子などの１つ以上の識別特徴を含み得る。
本発明の様々な態様及び変形例の非限定的な例を本明細書に記載し、添付の図面に図示する。
本明細書に記載されるのは、気相化学物質を含む１つ以上の標的分析物を検出するためのシステム及び方法の変形例である。例えば、本明細書に記載されているようなシステム及び方法は、近くまたは周囲の環境におけるＶＯＣを検出するために（例えば、脅威因子の検出及び／または追跡のために）使用され得る。いくつかの変形例では、そのような検出システム及び方法は、微量種（例えば、爆発物、火薬、硝酸アンモニウム、オピオイド、生物学的薬剤、他の微量ＶＯＣ種など）の存在及び／または距離を感知し得る。別の例として、いくつかの変形例では、本明細書に記載されるようなシステム及び方法は、病状または他の健康状態（例えば、ＣＯＶＩＤ－１９）の診断及び／または追跡のために、ユーザの呼吸の中のＶＯＣを検出するために使用され得る。図１Ａ及び図１Ｂの概略図に示されるように、検出装置１００は、センサモジュール１３０が分析物（ｆ）を検出するというアラームまたは他の適切な指示を提供し得る。検出は、近接センシング（例えば、センサモジュール１３０は、図１Ａの概略図に示されるような分析物に近接して配置され得る）または距離センシング（例えば、センサモジュール１３０は、図１Ｂの概略図に示されるような周囲環境において分析物を検出する場所に配置され得る）を含み得る。
さらに、図２に示されるように、本明細書で説明される検出システムは、リモート監視及び／または以下でさらに説明するようなネットワーク化された装置の他の利点を可能にするために、ネットワーク１０２（例えば、クラウドネットワーク、ローカルネットワーク）を介して１つ以上の遠隔装置（例えば、サーバ１０４、モバイルアプリケーションを実行するモバイル装置１０６、他のコンピューティング装置１０８、他の検出装置（複数可）１００）と通信し得る１つ以上の検出装置１００を含み得る。
従来の検出装置とは対照的に、本明細書に記載の検出システム及び方法は、携帯性、操作の容易さ（例えば、拭き取りを必要としない）、脅威因子または他の状態に対する継続的な監視を行う能力、及び定量的な検出結果を生じる能力を含むいくつかの利点を有する。追加の有益な機能については、以下で詳しく説明する。
ＶＯＣ検出システム
一般に、いくつかの変形例では、標的分析物を検出するための検出装置は、ベース及びセンサモジュールを含み得る。例えば、図３に示すように、検出装置１００は、ベース１１０とセンサモジュール１３０とを含み得る。センサモジュールは、ベースに結合され、少なくとも１つの分析物センサ（例えば、電気化学センサ）を含んでもよい。分析物センサは、さらに下段に記載するように、電極と、電極上に配置され、標的ＶＯＣに固有なイオン液体（室温イオン液体（ＲＴＩＬ）など）とを含むことができる。さらに、いくつかの変形例では、センサモジュールは、ベースに取り外し可能に結合されてもよく、他のセンサモジュールと交換可能（例えば、使用後に別のセンサモジュールと交換可能、または他の検出アプリケーションのための異なる標的ＶＯＣ（複数可）の検出に特有の他のセンサモジュールと交換可能）であってもよい。しかし、いくつかの変形例では、センサモジュール１３０は、ベース１１０と一体化されるか、またはベースに恒久的に結合され得る（例えば、ベース内に収容され、ベースに取り外し可能に結合されない）。
一般に、いくつかの変形例では、標的分析物を検出するための検出装置は、ベース及びセンサモジュールを含み得る。例えば、図３に示すように、検出装置１００は、ベース１１０とセンサモジュール１３０とを含み得る。センサモジュールは、ベースに結合され、少なくとも１つの分析物センサ（例えば、電気化学センサ）を含んでもよい。分析物センサは、さらに下段に記載するように、電極と、電極上に配置され、標的ＶＯＣに固有なイオン液体（室温イオン液体（ＲＴＩＬ）など）とを含むことができる。さらに、いくつかの変形例では、センサモジュールは、ベースに取り外し可能に結合されてもよく、他のセンサモジュールと交換可能（例えば、使用後に別のセンサモジュールと交換可能、または他の検出アプリケーションのための異なる標的ＶＯＣ（複数可）の検出に特有の他のセンサモジュールと交換可能）であってもよい。しかし、いくつかの変形例では、センサモジュール１３０は、ベース１１０と一体化されるか、またはベースに恒久的に結合され得る（例えば、ベース内に収容され、ベースに取り外し可能に結合されない）。
ベース
図３に示されるように、検出装置１００は、１つ以上のプロセッサ１１２及びメモリ装置（複数可）１１４を含むエレクトロニクスシステムなどの様々なコンポーネントを含むベース１１０を含み得る（例えば、センサモジュール１３０からの信号を処理するため、及び／または、検出装置全体の他の計算及び処理アクションを処理するため）。エレクトロニクスシステムは、他の装置と通信するように構成された１つ以上の通信モジュール（複数可）１１６、１つ以上の追加のセンサ１１８、１つ以上の電源（複数可）１２０、データへのアクセスまたはテスト目的などの１つ以上の接続ポート（複数可）１２２、及び／または１つ以上の標的分析物の検出に関する情報を通信するように構成され得る１つ以上の警報器１２４をさらに含み得る。
図３に示されるように、検出装置１００は、１つ以上のプロセッサ１１２及びメモリ装置（複数可）１１４を含むエレクトロニクスシステムなどの様々なコンポーネントを含むベース１１０を含み得る（例えば、センサモジュール１３０からの信号を処理するため、及び／または、検出装置全体の他の計算及び処理アクションを処理するため）。エレクトロニクスシステムは、他の装置と通信するように構成された１つ以上の通信モジュール（複数可）１１６、１つ以上の追加のセンサ１１８、１つ以上の電源（複数可）１２０、データへのアクセスまたはテスト目的などの１つ以上の接続ポート（複数可）１２２、及び／または１つ以上の標的分析物の検出に関する情報を通信するように構成され得る１つ以上の警報器１２４をさらに含み得る。
ベースは、任意の適切なフォームファクタを有してもよく、特定の用途に合わせて調整してもよい。例えば、図４Ａに示されるように、ベース４１０は、人によって移動様式で（例えば、モバイルハンドセットとして）運ばれ得るハンドヘルドハウジングを含み得る。いくつかの変形例では、ハンドヘルドハウジングは、より快適なハンドヘルドグリップを容易にするために、人間工学的形状（例えば、湾曲した、指の溝、指の輪など）を含み得る。追加的または代替的に、ハンドヘルドハウジングは、リブ、ゴム引きグリップ、及び／または他の適切な摩擦機能を含み得、ユーザがハンドヘルドハウジングを容易かつ快適に把持し得ることを改善させるのに役立つ。別の例として、ベースは、人によって着用可能であってもよい。例えば、ベースは、ストラップ、バンド、またはヘルメット、ショルダーマウント、または他の衣類を含むか、または結合され得、腕、肩、手、指、手首、脚、足首、足、胴体、頭などに着用され得る。
いくつかの変形例では、ベース４１０は、テーブル（図４Ｂ）、カウンター、棚、車輪付きカート、または他の表面上に置かれるか、または壁、天井などに取り付けられたような、適切な表面に置かれるか、そうでなければ取り付けられ得るスタンドアロンユニットを含み得る。例えば、ベース４１０は、自動車またはトラックなどのオートモビール（図４Ｃ）、航空機（例えば、飛行機、ヘリコプターなど）、ドローン、船舶、または地上、空中、船舶、または他の輸送車両の他の適切な物品の中または上に配置され得る。ベース４１０は、貨物エリアまたは乗客エリア、または車両の外面に配置され得る。別の例として、ベース４１０は、静的な、工業的な設定（例えば、工場または他の製造施設、倉庫など）に対して最適化され得る。しかし、ベースは、他の適切な用途のために構成されてもよい。
エレクトロニクスシステム
上述したように、ベースはエレクトロニクスシステムを含んでもよい。図５は、検出装置のベースにおいて使用するためのエレクトロニクスシステム５１０の例示的変形例の概略図を描写する。いくつかの変形例では、エレクトロニクスシステム５１０は、例えば、携帯電話スタイルの検出装置において使用され得る。エレクトロニクスシステム５１０は、周辺コンポーネント及び／またはケーブル用の様々な電気コンポーネント及び／またはコネクタを含む回路基板５２０（例えば、マザーボード）を含み得る。いくつかの変形例では、エレクトロニクスシステム５１０は、複数の回路基板５２０を含んでもよく、これらは、例えば、同時または並列の機能をもたらし得る。
上述したように、ベースはエレクトロニクスシステムを含んでもよい。図５は、検出装置のベースにおいて使用するためのエレクトロニクスシステム５１０の例示的変形例の概略図を描写する。いくつかの変形例では、エレクトロニクスシステム５１０は、例えば、携帯電話スタイルの検出装置において使用され得る。エレクトロニクスシステム５１０は、周辺コンポーネント及び／またはケーブル用の様々な電気コンポーネント及び／またはコネクタを含む回路基板５２０（例えば、マザーボード）を含み得る。いくつかの変形例では、エレクトロニクスシステム５１０は、複数の回路基板５２０を含んでもよく、これらは、例えば、同時または並列の機能をもたらし得る。
例えば、エレクトロニクスシステム５１０は、センサモジュール５５０と通信し、１つ以上の標的分析物（例えば、ＶＯＣ）の検出に関連して、センサモジュール５５０内の分析物センサ（複数可）の電気的パラメータを取得及び／または解釈するために固有な計算を実行するように構成された少なくとも１つのプロセッサ５２６を含み得る。例えば、プロセッサ５２６は、センサモジュール５５０内の分析物センサ（複数可）においてインピーダンス、電流、及び／または他の適切な電気的パラメータを測定及び／または解釈するために、電気化学的インピーダンスセンシング及び／またはクロノアンペロメトリーを実行するように構成され得る。プロセッサ５２６は、例えば、分析物センサ（複数可）からのセンサ信号における１つ以上の電気的パラメータの変化を検出及び測定し、その変化（複数可）を１つ以上の標的分析物の検出に対して相関するように構成され得る。このような検出プロセッサ５２６は、いくつかの変形例において、１０ｐＡ以下の電流の変化を検出するように構成され得る。例えば、いくつかの変形例では、そのような検出プロセッサ５２６は、ＰａｌｍＳｅｎｓ ＢＶ（オランダ）から入手可能なＥｍＳｔａｔｅ Ｐｉｃｏモジュールを含み得る。
エレクトロニクスシステム５１０は、他の電気部品に接続され、検出装置の様々な他の制御及び／または計算機能を容易にするように構成された少なくとも１つのプロセッサ５２２をさらに含み得る。エレクトロニクスシステム５１０内の１つ以上のメモリ装置に記憶された命令を実行する場合、プロセッサ５２２は、例えば、信号の伝送及び／または受信、以下でさらに詳細に説明される追加のセンサ５２８からのセンサの読み取り、センサモジュール５５０からの検出の時間及び／または頻度の制御、暗号化、診断、ヘルスモニタリング、及び／または他の適切な機能を実行し得る。例えば、プロセッサ５２２は、ＡＥＳ－２５６暗号化及び／または任意の適切な暗号化プロトコルまたは標準を使用して、検出装置によって受信及び／または送信されるすべての信号を暗号化するように構成され得る、及び／または装置に記憶されるデータを暗号化するように構成され得る。例えば、いくつかの変形例では、データは、ＡＥＳ－１２８暗号化と、検出装置から送信されているすべてのデータを暗号化する追加のカスタムポスト暗号化アルゴリズムとの組み合わせを使用して暗号化され得る。これらの変形例では、２つのキーを使用していずれかの送信を復号化できるため、送信される情報のセキュリティが向上する。さらに、暗号化の追加のレイヤー（復号化のために追加のキーを要求する）を送信に適用して、セキュリティを強化することができる。いくつかの変形例では、プロセッサ５２２は、マイクロコントローラ、中央処理装置（ＣＰＵ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または任意の適切なプロセッサチップ（複数可）を含み得る。プロセッサ５２２は、少なくとも約１００ＭＨｚのクロック速度を有し得、これは、例えば、連続監視及び処理能力の改善を容易にするのに役立ち得る。いくつかの変形例では、単一のプロセッサが、プロセッサ５２６及びプロセッサ５２２の組合わされた特徴を実行し得る。
いくつかの変形例では、ベースは、任意の適切な容量（例えば、少なくとも１ＭＢ）の１つ以上のメモリ装置５２３（例えば、フラッシュストレージ）を含み得る。メモリ装置５２３は、例えば、エレクトロニクスシステム５１０による送信の前にデータを記憶し得る。追加的または代替的に、ベースは、適切なメモリ装置（例えば、ＳＤカード、ｍｉｎｉＳＤ、ＵＳＢなど）を受信するための１つ以上のポートを含み得、これらは、例えば、データの格納、検出装置との間のソフトウェアのロード及び／または診断をもたらすために使用され得る。メモリ装置５２３は、例えば、ＡＥＳ－２５６などの１つ以上の技術を使用する暗号化能力を含み得る。いくつかの変形例では、メモリ装置５２３は、補助システムのメモリ装置（例えば、別のコンピューティング装置）と並列に動作し得る。
いくつかの変形例では、ベースのエレクトロニクスシステム５１０は、他のパラメータの測定値を提供する１つ以上のセンサ５２８を含み得る。例えば、エレクトロニクスシステム５１０は、温度センサ、湿度センサ、赤外線センサ、超音波センサ、レーダーセンサ、ジャイロスコープ、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）、微粒子センサ（例えば、ＰＭ１０、ＰＭ２．５、ＰＭ１など）及び／または同様のものなどの１つ以上のセンサを含み得る。センサ５２８のうちの任意の１つ以上は、導電性トレース、フレックスケーブル、及び／または他の適切な接続方式を介して接続され得る。温度または湿度センサなどのセンサ５２８の少なくともいくつかは、センサモジュール５５０及び／または他のセンサ５２８内の電極センサの較正に有用であり得る測定値を提供し得る。追加的または代替的に、センサ５２８の少なくともいくつかは、環境モニタリングのための周囲温度（例えば、冷蔵トラック内）などの他のモニタリング及び／または追跡アプリケーションにとって有用なセンサデータを提供し得る。いくつかの変形例では、エレクトロニクスシステム５１０は、少なくとも０．５Ｈｚの周波数（例えば、少なくとも０．５Ｈｚ、少なくとも０．７Ｈｚ、少なくとも１Ｈｚなど）または他の適切な周波数で、データを受信する、及び／またはセンサ５２８にコマンドを送信するように構成され得る。さらに、エレクトロニクスシステム５１０は、少なくとも１０Ｈｚ（例えば、少なくとも１０Ｈｚ、少なくとも１５Ｈｚなど）の周波数または他の適切な周波数でデータを受信する、及び／またはセンサモジュールにコメントを送信するように構成され得る。エレクトロニクスシステム５１０は、センサ信号処理（例えば、信号の利得、信号対雑音比を増加させるためのノイズ低減などの信号フィルタリングなど）を実行するための適切なコンポーネントをさらに含み得るが、追加的にまたは代替的に、上述のプロセッサのうちの１つ以上がデジタル信号処理を実行してもよい。いくつかの変形例では、エレクトロニクスシステム５１０は、デジタル信号処理を実行するために補助システム（例えば、別のコンピューティング装置）と並行して動作し得る。
さらに、いくつかの変形例では、エレクトロニクスシステムは、関連するアンテナ５３１を備えるＧＰＳモジュール５３０またはＧＮＳＳなどの位置センサを追加的または代替的に含み得、これは、検出装置の位置追跡を可能にし得る。センサ５２８及びＧＰＳモジュール５３０は、検出装置のベース内のエレクトロニクスシステム５１０の一部として図５に示されているが、いくつかの変形例では、他のセンサ５２８及び／またはＧＰＳモジュール５３０のうちの１つ以上が、追加的にまたは代替的にセンサモジュール５５０内に配置され得ることを理解されたい。いくつかの変形例では、検出装置の位置追跡は、ＷｉＦｉを介して、及び／または三角測量技術を介した複数の検出装置のエレクトロニクスシステム５１０間のＢｌｕｅｔｏｏｔｈまたは同様の通信を介して実行され得る。
いくつかの変形例では、ベースのエレクトロニクスシステム５１０は、少なくとも１つの加熱モジュール５２４（例えば、ジュール加熱モジュール）を含み得る。いくつかの変形例では、加熱モジュール５２４は、電流の入力時に熱を生じるように構成された電気抵抗加熱素子または他の適切な要素を含み得る。加熱モジュールは、例えば、センサモジュール５５０の構成要素を再生する機能を有し得る。例えば、センサモジュール５５０の少なくとも一部は、センサの機能に悪影響を及ぼし得る（例えば、ファウリング）望ましくない物質（例えば、水の水分、非標的のＶＯＣなど）を蓄積し得る。加熱モジュール５２４は、センサモジュールの少なくとも一部を望ましくない物質の蒸発を誘発する適切な温度に加熱することによって、そのような望ましくない物質を除去し得る。エレクトロニクスシステム５１０は、例えば、較正プロセスの一部として（例えば、検出装置の製造及び／または組み立て中、検出装置の起動時）及び／またはメンテナンスプロセス（例えば、定期的に、所定の閾値を超える湿度などの検出された環境条件に応答して）として、加熱モジュール５２４を作動させ得る。
エレクトロニクスシステム５１０は、関連するアンテナ５３５を有するＢｌｕｅｔｏｏｔｈモジュール５３４、及び／または関連するアンテナを有する無線インターネット（ＷｉＦｉ）モジュール５３２などの１つまたは無線の通信モジュールをさらに含み得る。他の無線通信モジュール（例えば、ラジオ、ＬＴＥ、２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇなどのセルラーネットワーク技術を実装するモジュール）が追加的または代替的に含まれ得る。さらに、上述したように、エレクトロニクスシステム５１０は、ＧＰＳモジュール５３０（またはＧＮＳＳ）などの位置センサを含み得る。いくつかの変形例では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈのアンテナ能力は、任意の適切な世代（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ４．０以降）であってもよく、ＷｉＦｉのアンテナ能力は、任意の適切な周波数（例えば、ａ／ｂ／ｃ／ｇ／ｎ／ａｘスペクトルにわたって２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚ、２４ＧＨｚの周波数、など）で送信するように構成されてもよく、及び／または、ＧＰＳのアンテナ能力は、約１０秒ごとに少なくとも１メートル以下の全球測位精度をもたらすように構成され得る。追加的または代替的に、エレクトロニクスシステム５１０は、１つまたは複数のカスタム信号周波数の少なくとも１つの通信アンテナを含み得る。通信モジュールは、無線方式でデータを送受信するように構成されてもよい。追加的または代替的に、エレクトロニクスシステム５１０は、任意の適切な通信モジュール（例えば、有線または無線通信モダリティ）を含み得る。これらの信号を通じて、検出装置は、１つ以上の周辺装置（例えば、サーバ、携帯電話またはタブレットなどのモバイル装置、ラップトップまたはデスクトップコンピュータなど）と通信し得る。このような対の通信は、例えば、検出装置と対の周辺装置との間の情報（例えば、センサデータ、ユーザデータ、分析データ、センサ較正データ、ソフトウェアアップデートなど）の通信を可能にし得る。追加的または代替的に、いくつかの変形例では、周辺装置に対になった検出装置（例えば、検出装置に関連付けられたアプリケーションを実行する）は、その無線通信モジュールを介した通信を利用して、対になった周辺装置に関連して自身の位置を特定し得る。例えば、複数の検出装置が互いに近接している場合（例えば、同じ部屋）、周辺装置及び／またはその装置と対にされた任意の特定の検出装置は、特定の検出装置の位置を示し、及び／またはどの検出装置が現在周辺装置と対にされているかを示すことができる。いくつかの変形例では、複数の検出装置が同時に同じ周辺装置に対にされてもよく、この場合、対の検出装置のいずれかの位置及び／または対のステータスが、周辺装置及び／またはその検出装置に示され得る。いくつかの変形例では、１つ以上の検出装置は、無線通信モジュールを介して、同じ部屋内などの検出装置（複数可）の近くにある周辺装置（複数可）と通信し得る。しかし、いくつかの変形例では、１つ以上の検出装置は、無線通信モジュールを介して、同じ部屋にない、または同じ建物にすらないなどの検出装置（複数可）から遠くにある周辺装置（複数可）と通信し得る。後者のシナリオは、例えば、検出装置が、伝染性疾患に関連する標的分析物（例えば、本明細書でさらに詳細に記載されるように、疾患に関連する呼吸サンプルの中の呼気代謝物）を検出するように構成されている場合において有利であり得、それによって、周辺装置のユーザ（例えば、試験実施要員）を、検出装置を操作する潜在的に伝染性のユーザによる感染からより安全に保ち、周辺装置のユーザのための個人用保護具の必要性を減じる。
複数の検出装置が互いに近接している場合、周辺装置と１つ以上の検出装置との間の対になった通信により、被験者の特定の検出装置に対する有用な制御が可能になり得る。例えば、いくつかの変形例では、モバイル装置などの周辺装置は、その周辺装置にペアリングされた検出装置にキューで自身を識別させる「私を見つけて」オペレーションを有するモバイルアプリケーションを実行してもよい（例えば、ＬＥＤまたは他の光要素を照明するなどのユーザインターフェースを介して、ディスプレイに表示を表し、可聴表示を鳴らす）。検出装置からの合図は、モバイルアプリケーションからの対応する合図（例えば、通知メッセージ、振動など）と同期的に提供され得る。したがって、周辺装置のユーザは、検出装置及び／またはモバイルアプリケーションからの合図を解釈して、いくつかの近くの検出装置の中でどの検出装置がその周辺装置にペアリングされているかを識別することができる。いくつかの変形例では、モバイルアプリケーションは、ユーザが望む場合、周辺装置が現在ペアリングされているどの近くの検出装置を変更するように構成されてもよい。
追加的または代替的に、検出装置は、検出装置ネットワーク（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈによって可能になるメッシュネットワークなどのメッシュネットワーク）の１つ以上の追加の検出装置と通信し得る。そのようなネットワーク化された検出装置のうちの任意の１つ以上は、そのようなネットワークを介して、カルマンフィルタリング及び三角測量などを介して、他のネットワーク化された検出装置に関連して自身の位置を特定することができる。別の例として、検出装置は、検出装置がネットワーク化されている他の近くの検出装置に対して「ヘルスチェック」動作を実行してもよく、検出装置は、ネットワーク化された検出装置が依然として適切な較正された方法で動作していることを確実にするために、他のネットワーク化された検出装置の感度レベルに対してそのセンサ感度レベルをチェックしてもよい。このような検出装置ネットワークを検出システムの一部として利用する様々な方法が、以下でさらに詳細に説明される。
図２に関して上述したように、１つ以上の検出装置は、クラウドネットワークなどのネットワークを介して、サーバまたは他の適切なデータ記憶装置（複数可）を含む任意の適切な装置と通信するように構成され得る。いくつかの変形例では、検出装置からのデータ（例えば、センサデータ、ユーザデータ、分析データ）は、検出装置の無線通信モジュールを介して１つ以上の遠隔装置（例えば、クラウドストレージ）に通信され得る。追加的または代替的に、１つ以上の記憶装置からのデータは、１つ以上の遠隔装置から検出装置に通信され得る（例えば、センサ較正データ、ソフトウェア更新など）。そのようなデータは、インターネット接続または他の無線通信接続が利用可能でアクティブである場合など、実質的にリアルタイムで通信され得る。いくつかの変形例では、検出装置は、そのローカルメモリ（例えば、メモリ装置１１４）にデータのボリュームを格納し、データのバッチを１つ以上の記憶装置に定期的または断続的に通信し得る。さらに、検出装置が記憶装置（複数可）とのアクティブな無線通信接続を有していない場合、いくつかの変形例では、検出装置は、無線通信接続が利用可能になるまで、そのローカルメモリにデータを格納してもよい。例えば、所定の数のテスト読取値（例えば、１０００個のテスト読取値）は、検出装置が、適切なリモートまたは他の記憶装置への利用可能な接続を介して同期することができるまでローカルに格納されてもよく、それによって、より多くのテスト読取値を記憶することを可能にするためにローカルメモリ空間をクリアする。
いくつかの変形例では、エレクトロニクスシステム５１０は、電源、または電源にアクセスするための接続ポートを含み得る。例えば、図５に示されるように、エレクトロニクスシステム５１０は、電源５４０（例えば、バッテリまたは他の携帯型電源、または壁のコンセントなどの有線電源）に結合するための電源入力５３６を含み得る。ベースがモバイルハンドヘルドユニットであるいくつかの変形例では、ベースは、バッテリなどの携帯型電源を含み得る。ベースが車両輸送または静的な産業環境を意図しているいくつかの変形例では、ベースは車両自体から電力を引き出すことができる、及び／または携帯型電源を含み得る。例えば、ベースは、車両または産業環境における電源を一次電源として利用し、ベース内の携帯型電源をバックアップ電源として利用し、またはその逆であってもよい。追加的または代替的に、検出装置は、太陽エネルギーを介して電力を供給され得る。例えば、電源は、少なくとも１つのソーラーアレイを含むか、または少なくとも１つのソーラーアレイに結合され得る。ソーラーアレイは、電源５４０を充電するか、または検出装置のエレクトロニクスシステム５１０に直接電力を供給するように構成され得る。いくつかの変形例では、ソーラーアレイは一次電源を備え得て、一方、いくつかの変形例では、ソーラーアレイは補助的な電源を備え得る。
携帯型電源５４０は、例えば、検出装置のベース内（例えば、検出装置のハウジング内）に配置され得る。携帯型電源は、追加的または代替的にセンサモジュール内に配置することができる。いくつかの変形例では、エレクトロニクスシステム５１０は、少なくとも３．３Ｖの電圧、または任意の適切な電圧で電力を受け取るように構成され得る。検出装置は、例えば、任意の適切な接続（例えば、マイクロＵＳＢなど）を介して再充電可能である。いくつかの変形例では、エレクトロニクスシステムは、常に（例えば、自動シャットオフの前に）少なくともより低い予備バッテリの閾値（例えば、５％）を保持し得る。この予備バッテリは、以下に説明するように、検出装置が改ざん防止機構などの最小限の機能を実行することを可能にするのに役立つ場合がある。
さらに、図５に示されるように、いくつかの変形例では、エレクトロニクスシステム５１０は、１つ以上のデータ及び／またはテストコネクタポート５３８を含み得る。そのようなコネクタ５３８は、例えば、エレクトロニクスシステム５１０を適切なソフトウェアでフラッシュし、テストし、診断のために分析し、及び／または、拡張能力のために１つ以上の周辺装置（例えば、追加のセンサ、通信装置、ディスプレイまたは他のユーザインターフェースなど）に取り付けることを可能にし得る。他のコネクタ（図示せず）は、センサモジュール５５０に対して信号を受信及び／または送信するための１つ以上の導電性接点またはケーブルを含む、ベースとセンサモジュールとの間の接続をさらに可能にし得る。いくつかの変形例では、エレクトロニクスシステム５１０を、適切なソフトウェアでフラッシュし、テストし、無線通信モジュール（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈモジュール５３４、ＷｉＦｉモジュール５３２など）を用いて診断のために分析することができる場合がある。
いくつかの変形例では、エレクトロニクスシステム５１０は、標的分析物（例えば、標的ＶＯＣ）の検出に応答してアラートを発するように構成された少なくとも１つのアラームシステム５４２を含み得る。アラームシステム５４２は、追加的または代替的に、検出装置のステータス（例えば、低電力、動作不能または障害検出など）に応答してアラートを発し得る。いくつかの変形例では、アラートは、以下で説明されるような検出装置のユーザインターフェース（例えば、表示画面）を介して通信されてもよいし、及び／または、視覚シグナリング（例えば、ＬＥＤライトの照明）及び／またはオーディオシグナリング（例えば、一連のトーン、ビープ音などスピーカを介して）などのシグナリングを介して通信され得る。追加的または代替的に、アラートは、検出装置による標的分析物の検出を示すため、及び／または検出装置のステータス及び／またはその他の適切な情報を示すために、無線通信モジュールまたは他のコネクタポートを介してなど、周辺装置または他の遠隔装置（例えば、モバイルコンピューティング装置、サーバ、ラップトップまたはデスクトップコンピュータなど）に通信され得る。
その他の基本機能
図５に示されるように、いくつかの変形例では、ベースは、電磁干渉及び／または極端な熱に対する保護を含むように構成され得る。例えば、ベースはシールド５１２を含んでもよく、これは、例えば、ベース内のコンポーネントの相互作用及び／またはベース外の周辺的な相互作用による電磁干渉からの正確なＥＭＩシールドを設けることができる。追加的または代替的に、ベースは、高エネルギーコンポーネント（例えば、プロセッサ、電源）から、例えば、外側ハウジングまたは他のエンクロージャに向かって、熱的に敏感な領域から離れて過剰な熱を伝達するように構成されたコンポーネント（例えば、フィンまたは他のヒートシンク、ファンなど）を含み得る。ベースは、冷却空気の循環を促進するための１つ以上の通気口を含み得る。ベースは、ベースへ熱が戻るのを実質的に防止する機能を追加的または代替的に含み得る。
図５に示されるように、いくつかの変形例では、ベースは、電磁干渉及び／または極端な熱に対する保護を含むように構成され得る。例えば、ベースはシールド５１２を含んでもよく、これは、例えば、ベース内のコンポーネントの相互作用及び／またはベース外の周辺的な相互作用による電磁干渉からの正確なＥＭＩシールドを設けることができる。追加的または代替的に、ベースは、高エネルギーコンポーネント（例えば、プロセッサ、電源）から、例えば、外側ハウジングまたは他のエンクロージャに向かって、熱的に敏感な領域から離れて過剰な熱を伝達するように構成されたコンポーネント（例えば、フィンまたは他のヒートシンク、ファンなど）を含み得る。ベースは、冷却空気の循環を促進するための１つ以上の通気口を含み得る。ベースは、ベースへ熱が戻るのを実質的に防止する機能を追加的または代替的に含み得る。
さらに、ベースは、衝撃、圧力、及び／または他の構造要件に対してブレースするように構成された構造補強材を含み得る。説明的な例として、ベースは、ＭＩＬ－ＳＴＤ－８１０規格に基づく構造及びソーラー搭載の要件を満たすように構成できる。別の例として、ベースは、少なくとも約１００フィートの深さまでの水の静水圧に耐えるように密封され得る。追加的または代替的に、ベースは、検出装置を損傷する可能性のある環境要因及び／またはユーザの取り扱いから保護するために構造的に堅牢であってもよい。いくつかの変形例では、ベースは、上記の特性のうちの１つ以上を備えるために、複数のハウジングまたは他のエンクロージャを含み得る。例えば、ベースは、構造的負荷に対してブレースするように構成された内骨格シャーシ、ならびに環境的な要因からさらに保護し、及び／またはユーザの取り扱いを改善する（例えば、より良い取り扱いのために摩擦を増加させる）ための隆起及び溝を含む外骨格エンクロージャを含み得る。ベースは、検出装置を適切な表面、例えばスルーファスナー（例えば、磁石、接着剤、吸引具など）に取り付けるための１つ以上のマウントをさらに含み得る。
いくつかの変形例では、ベースは、１つ以上の改ざん防止機能を含み得る。例えば、ベースは、１つ以上の機械的改ざん防止機能及び／または電子ベースの改ざん防止機能を備えたハウジングを含み得る。機械的改ざん防止機能の例には、機械的インターロック、特殊なまたは一般的でない器具を必要とする特殊なファスナー（例えば、トルクス、スター、またはカスタムファスナーなど）が含まれる。電子ベースの改ざん防止機能の一例では、ベースのエレクトロニクスシステム内部のプロセッサがカスタムソフトウェアを含むことができ、それによって、検出装置を分解するために、認証キーを含む許可されたコマンドが、許可された周辺装置（例えば、コンパニオンのカスタムソフトウェアを実行する）から検出装置に送信されなければならない。このような認証キーは、検出器装置（例えば、ベース及び／またはセンサモジュール）の分解を可能にするために、検出装置に送信されなければならない。認証キーを受信した場合、検出装置は分解され得る。この認証キーが受信されない場合、検出器装置を分解しようとすると、重要な回路を介して高電圧電流が送信され、装置の機能が破壊または制限され得る。追加的または代替的に、検出装置を分解しようとする無許可の試みが、検出装置が周辺装置に（例えば、アラームシステム５４２を用いて）アラートを自動的に送信させ得る。
いくつかの変異版では、ベースはユーザインターフェースを含み得る。ユーザインターフェースは、例えば、ユーザに情報を表示するように構成された表示画面（例えば、ＬＥＤディスプレイ）を含み得る。例えば、上述したように、表示画面は、標的分析物（例えば、標的ＶＯＣ）の検出を示す信号及び／または検出された標的分析物の量の定量的読み取り値などの、アラームシステムからの警告を発することができる。他の例として、表示画面は、ネットワーク接続のステータス（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷｉＦｉ、セルラーなど）、電力に関する情報（例えば、オン／オフステータス、電力レベル、再充電状態、外部電源への接続性など）、システムのデフォルト（例えば、センサモジュールへの接続の欠如）、または任意の適切なステータスの更新、例えば装置のステータス、サンプルのステータス（例えば、分析のためのガスサンプルの検出または受領の確認）、検出ステータス（例えば、標的分析物の検出、標的分析物の検出なし、欠陥検出操作、進行中の分析など）、及び／または他の情報を提示するアイコンを表示するように構成され得る。いくつかの変形例では、ユーザインターフェースは、色、位置、及び／または光のシーケンスが上記または他の適切な情報のいずれかに変換され得るＬＥＤライト（複数可）などの他の形態の視覚通信を追加的または代替的に含み得る。例えば、１つ以上のＬＥＤライト及び／または他の適切な視覚的合図を、上記または他の適切な情報のいずれかを示すために照明または他の方法で作動させてもよい（例えば、標的分析物の検出のための赤色ＬＥＤの照明、標的分析物の検出なしのための緑色ＬＥＤの照明）。追加的または代替的に、ユーザインターフェースは、上記の情報またはその他の適切な情報のいずれかを示すために、音声、トーン、及び／または他の適切な可聴合図を発するように構成されたスピーカなどの音声通信を含み得る。さらに、検出装置は、モータからの振動などの適切な触覚（例えば、触知可能な）ユーザインターフェースの機能を追加的または代替的に含み得る。さらに、ベースは、識別モジュール（例えば、ユーザの身元を記録及び／または検証するための指紋リーダ）、マイクロフォン、スピーカ、カメラなどの、他の適切なユーザインタラクティブコンポーネントを含み得る。
センサモジュール
図３に示すように、センサモジュール１３０は、ベース１１０に結合するように構成され得る。図６に示されるように、センサモジュール６３０は、ハウジング６３２と、１つ以上の分析物センサ（本明細書では「センサチップ」とも呼ばれる）を含むセンサアレイ６３４とを含み得る。下段にさらに詳細に記載するように、分析物センサは、電極と、電極上に配置され、１つ以上の標的ＶＯＣに固有なイオン液体（室温イオン液体（ＲＴＩＬ）など）とを含むことができる。したがって、各分析物センサは、以下でさらに詳細に説明するように、十分に類似した特性を有する特定のＶＯＣまたはＶＯＣのグループを検出するために特別に調整され得る。
図３に示すように、センサモジュール１３０は、ベース１１０に結合するように構成され得る。図６に示されるように、センサモジュール６３０は、ハウジング６３２と、１つ以上の分析物センサ（本明細書では「センサチップ」とも呼ばれる）を含むセンサアレイ６３４とを含み得る。下段にさらに詳細に記載するように、分析物センサは、電極と、電極上に配置され、１つ以上の標的ＶＯＣに固有なイオン液体（室温イオン液体（ＲＴＩＬ）など）とを含むことができる。したがって、各分析物センサは、以下でさらに詳細に説明するように、十分に類似した特性を有する特定のＶＯＣまたはＶＯＣのグループを検出するために特別に調整され得る。
いくつかの変形例では、ハウジング６３２は、センサアレイ６３４を実質的に囲み得る。いくつかの変形例では、ハウジング６３２は、ＲＴＩＬまたは他のイオン液体をセンサアレイの電極上に保持するのを助けるゲートとしてさらに機能し得る。センサモジュール用のハウジングの例示的変形例を図１４Ａ～１４Ｂ、図１５、及び図１７Ａ～１７Ｂに示し、以下でさらに詳細に説明する。しかし、ハウジング６３２は、センサアレイ６３４を収容するための任意の適切なサイズ及び／または形状を有し得る。
センサモジュール１３０は、大きな空気微粒子をフィルタ除去するように構成されたフィルタ６３２をさらに含み得、それによって分析物センサの機能を妨害する可能性のあるノイズの多い物質を低減する。いくつかの変形例では、フィルタは、電極の表面に対して複数の方向にフィルタリングするように、センサアレイの電極（複数可）の真上及び／または直交に配置されてもよい。いくつかの変形例では、フィルタ６３２は、ハウジング６３２の一部を形成し得る。例えば、図１４Ａ～図１４Ｂは、センサモジュールハウジング１３３２を備えた例のセンサモジュール１３３０の組み立て時の図及び分解時の図をそれぞれ描写する。センサモジュールハウジング１３３２は、センサモジュールフィルタ１３３６に結合されたセンサモジュールベース１３３４を含むことができ、センサモジュールベース１３３４及びセンサモジュールフィルタ１３３６は、センサアレイ１３４０の周囲にエンクロージャを形成する。フィルタ１３３６は、焼結ステンレス鋼材料から形成されていてもよい。いくつかの変形例では、フィルタは、焼結金属材料（例えば、アルミニウム、鋼（例えば、焼結技術で製造されたステンレス鋼）、チタン、モリブデン、銅などの）から少なくとも部分的に形成され得る。フィルタ１３３６に好適なフィルタ孔径は、例えば、約１μｍ以上のオーダーであり得る。別の例として、フィルタは、約１０オングストロームの孔経を有する球形などの適切な形状に形成され得るアルカリアルミナシリケート材料などのモレキュラーシーブ乾燥剤を含んでもよい。
いくつかの変形例では、センサモジュールは、異なるセンサモジュールの入れ替えまたは交換を可能にするために（例えば、使用済みのセンサモジュールを未使用のセンサモジュールと換える、異なる標的分析物に固有なセンサモジュールを入れ替えるなど）、検出装置のベースに取り外し可能に結合してもよい。例えば、いくつかの変形例では、ベースは１つ以上の第１の係合要素のセットを含んでもよく、センサモジュール（例えば、センサモジュールハウジング）は１つ以上の第２の係合要素のセットを含み得る。第１の係合要素及び第２の係合要素は、センサモジュール及びベースを一緒に結合するように、互いに機械的に係合してもよい。係合要素の例としては、スライド式に係合可能な特徴（例えば、溝などの凹んだ特徴とスライド式に係合するタング、スプライン、リブ、隆起、バンプなどの突出特徴）、スナップフィット特徴、ねじ込み要素とねじ式に係合するファスナーなどが含まれる。例えば、図１３Ａ～図１３Ｂは、センサモジュール１３３０がベース１３１０と横方向にスライド式に係合及び離脱するように構成されるモバイルハンドヘルド検出装置の例示的変形例を示す。代替的に、センサモジュール１３３０及びベース１３１０は、センサモジュール１３３０とベース１３１０との間の垂直分離を可能にするスナップフィット機能または他の特徴を含み得る（例えば、縦軸に沿って、またはヒンジ付きラッチを有する横軸の周りを旋回するなど）。センサハウジングは、ベースから取り外し可能に結合されるように主に説明され、図に示されるが、他の変形例では、１つ以上のセンサチップは、入れ替えのためにセンサハウジングから追加的にまたは代替的に、直接取り外し可能であり得ることを理解されたい。さらに、いくつかの変異例では、センサモジュールは、検出装置のベースに統合または永久的に結合されてもよい（例えば、ベース内部に収容されるか、またはベースと同じハウジングを共有し、ベースに取り外し可能に結合されない）。
センサモジュールは、任意の適切な数のセンサチップを含み得る。例えば、図６の図示のために、センサモジュール６３０は、Ｎ個のセンサチップを含むセンサアレイ６３４を含み得る。さらに、センサチップは、任意の適切な様式で単一のアレイに配置されてもよいし、または複数のアレイに配置されてもよい。センサチップは、任意の適切なパターンまたはグループ、例えば線形アレイ、円形リングパターンなどに配置され得る。センサチップは、ベース内のプロセッサ（複数可）へのデータ、電流などの通信のために、ベースへの導電性経路を可能にする回路基板または適切な基板に（例えば、機械的及び電気的に）取り付けられ得る。
いくつかの変形例では、センサアレイは、単一の分析物センサまたはセンサチップを含んでもよく、これは、検出器装置を使用して標的ＶＯＣを検出するのに十分であり得る。例えば、図７Ａは、単一の分析物（分析物Ａ）を検出するように構成された１つのセンサチップを含むセンサアレイ６３４ａの説明的な概略図を描写する。しかし、いくつかの変形例では、センサアレイは、任意の適切な数の複数の分析物センサまたはセンサチップ、例えば２、３、４、５、６、７、８、９、１０、またはそれ以上の分析物センサを含み得る。複数の分析物センサは、図７Ｂ及び図７Ｄを参照して以下に説明する様々な様式で利用され得る。
いくつかの変形例では、複数の分析物センサの少なくとも一部は、同じ標的分析物に固有であってもよい（例えば、少なくともいくつかの分析物センサのそれぞれのイオン層は、同じＶＯＣ、ＶＯＣのクラス、または他の分析物に固有であってもよい）。例えば、図７Ｂは、同じ標的分析物（分析物Ａ）を検出するように構成された複数のセンサチップを含むセンサアレイ６３４ｂの説明的な概略図を示す。この配置の利点の１つは冗長性である。例えば、センサチップの１つに障害または誤動作が発生した場合でも、他の同様に構成されたセンサチップ（故障したセンサチップと同じ標的分析物に固有なもの）は、十分なバックアップ機能と検証を依然もたらし得る。別の例として、冗長センサは擬陽性を減らし、それによって検出感度を向上させるのに役立ち得る。例示として、図７Ｂの３つのセンサチップが分析物Ａを検出し、第４のセンサチップが分析物Ａを検出しない場合、検出装置は、同様に構成されたセンサチップの大部分による分析物Ａの検出が正確であり、検出装置は適宜応答し得る（例えば、分析物Ａの検出を示すアラートを発する）と結論付けてもよい。
同じ標的分析物を検出するように構成された複数のセンサチップを有することの別の利点は、そのような配置が、検出された標的分析物の方向及び／または速度の追跡を可能にし得ることである。例示として、図７Ｂの４つのセンサチップすべてが分析物Ａを検出するが、異なる時間に、次いでセンサチップの既知の間隔及び位置、ならびにセンサチップによる分析物Ａの検出のタイムスタンプが与えられると、検出装置は、分析物Ａの移動の方向及び／または速度を計算し得る。換言すれば、図７Ｂの配置は、検出装置が、分析物がどの方向から来ているか、またその移動がどの程度速いかを判定することを可能にする。いくつかの変形例では、検出装置は、将来の方向及び速度に外挿することによって、検出された分析物についての予測移動ベクトルをさらに予測し得る。したがって、検出された分析物の過去、現在、及び／または将来の移動を予測することは、例えば、検出された分析物に関連する脅威因子を監視及び予測するための有用な情報を提供し得る（例えば、検出された分析物が特定の場所に達する前に事前の警告を発し得る）。
複数のセンサチップを備えたセンサ構成のいくつかの変形例では、分析物センサの少なくとも一部は、異なる分析物に固有であり得る（例えば、少なくともいくつかの分析物センサのそれぞれのイオン層は、異なるＶＯＣ、異なるクラスのＶＯＣまたは他の分析物に固有であり得る）。例えば、図７Ｃは、異なる分析物（分析物Ａ～Ｄ）を検出するように構成された複数のセンサチップを含むセンサアレイ６３４ｃの説明的な概略図を示す。この構成の１つの利点は、センサアレイ６３４ｃを使用して、単一のセンサアレイ内または単一のセンサモジュール内の複数の物質を同時に検出することができることである。
さらに、いくつかの変形例では、センサアレイの１つの部分は、図７Ｂに示されるものと同様の冗長センサチップ（すなわち、同じ分析物に固有である複数のセンサチップ）を含んでもよく、センサアレイの別の部分は、図７Ｃに示されるものと同様の異なる分析物を標的とする冗長センサチップ（すなわち、異なる分析物に固有な複数のセンサチップ）を含み得る。例えば、図７Ｄに示されるように、センサアレイ６３４ｄは、分析物Ａに固有な２つのセンサチップと、分析物Ｂに固有な２つのセンサチップとを含み得る。したがって、センサアレイ６３４ａは、図７Ｂに関して上述したような分析物の冗長性及び／または追跡の利点、ならびに図７Ｃに関して上述したような異なる分析物の多様な同時検出の利点を有する。図７Ｂ～７Ｄに示される変形は説明にすぎず、他の同様の変形は、同一または異なる分析物の任意の適切な数及び組み合わせを標的とするセンサチップを含み得ることを理解されたい。
図６に示されるように、センサモジュール６３０は、センサモジュール６３０とベースが係合しているときに、センサモジュール６３０と、検出装置のベースの対応する導電性接点との間の信号の電気的通信を可能にする１つ以上の導電性接点６４０を含み得る。例えば、導電性接点６４０は、ベースとインターフェースするセンサモジュールハウジング６３２の表面に位置し得る。いくつかの変形例では、導電性接触は、センサアレイ６３４内のセンサチップから延びる導電性トレースを有する接触パッド（例えば、銅）を含み得る。各センサチップは、導電性トレースのそれぞれのセット（例えば、グランド及び信号）を有し得る。さらに、導電性接点６４０は、センサチップとベースとの間の良好な電気的接続を確保するためにバイアスされた１つ以上の導電性スプリングを含み得る。追加的または代替的に、センサモジュールの導電性接点６４０は、データ及び電流を転送する少なくとも十分なワイヤ、またはコネクタなどを含むケーブル（例えば、フレックスケーブルなど）を介して、検出装置のベースの対応する接点に結合され得る。
分析物センサ
いくつかの変形例では、センサモジュールは、電気化学ガス検知を実行するように構成された電気化学センサなどの１つ以上の分析物センサを含み得る。例えば、上述したように、検出装置のセンサモジュールは、少なくとも１つの電極及びイオン液体（例えばＲＴＩＬ）などのイオン伝導媒体を含む少なくとも１つの電気化学センサを含み得る。例えば、センサモジュールは、少なくとも１つの参照電極及び／または少なくとも１つの対向電極、ならびに少なくとも１つの作用電極を含み得る。電気化学的ガスセンシングはアンペロメトリックセンシング技術（例えば、クロノアンペロメトリー）によって達成され得、それによって電位が電極に印加され、結果として生じる電流が経時的に観察される。イオン伝導媒体（トランスデューサ）を含めることで、電荷移動が容易になり、参照電極（及び／または対向電極）と作用電極との間の導電性接触が可能になる。ここで、センサは、例えば、クロノアンペロメトリック技術を用いた分析物の化学的センシングのための選択的トランスデューサとしてＲＴＩＬを利用し得る。ＲＴＩＬは、高いイオン伝導率、低い揮発性、広い電気化学的ウィンドウ、及び化学的安定性、高い熱安定性など、電気化学センサのトランスデューサとして使用するのに最適な特性を備えている。ＲＴＩＬは、例えば、ＲＴＩＬが負電位で分解を受けず、より高い熱安定性を示すため、ガスセンサに使用される他の電解質よりも有利である。
いくつかの変形例では、センサモジュールは、電気化学ガス検知を実行するように構成された電気化学センサなどの１つ以上の分析物センサを含み得る。例えば、上述したように、検出装置のセンサモジュールは、少なくとも１つの電極及びイオン液体（例えばＲＴＩＬ）などのイオン伝導媒体を含む少なくとも１つの電気化学センサを含み得る。例えば、センサモジュールは、少なくとも１つの参照電極及び／または少なくとも１つの対向電極、ならびに少なくとも１つの作用電極を含み得る。電気化学的ガスセンシングはアンペロメトリックセンシング技術（例えば、クロノアンペロメトリー）によって達成され得、それによって電位が電極に印加され、結果として生じる電流が経時的に観察される。イオン伝導媒体（トランスデューサ）を含めることで、電荷移動が容易になり、参照電極（及び／または対向電極）と作用電極との間の導電性接触が可能になる。ここで、センサは、例えば、クロノアンペロメトリック技術を用いた分析物の化学的センシングのための選択的トランスデューサとしてＲＴＩＬを利用し得る。ＲＴＩＬは、高いイオン伝導率、低い揮発性、広い電気化学的ウィンドウ、及び化学的安定性、高い熱安定性など、電気化学センサのトランスデューサとして使用するのに最適な特性を備えている。ＲＴＩＬは、例えば、ＲＴＩＬが負電位で分解を受けず、より高い熱安定性を示すため、ガスセンサに使用される他の電解質よりも有利である。
図８は、非導電性基板を含む電気化学センサ８００またはセンサチップの例示的変形例を描写する。電気化学センサ８００は、室温イオン液体（ＲＴＩＬ）などのイオン液体を有する１つ以上の電極８２０を、電極の上に配置されたものを含み得る。イオン液体（例えば、ＲＴＩＬ）は、以下でさらに説明するように、目的の標的分析物に固有であり得る。さらに、センサ８００は、配線８４０を介してなど、電極との間で信号を搬送するために電極に導電性に結合される１つ以上の導電性接点を含み得る。図９Ａ及び図９Ｂは、センサ９００が、電極上に配置されたＲＴＩＬの体積を含むのを助けるように機能し得るゲート９３０をさらに含むことを除いて、センサ８００に類似した電気化学センサ９００またはセンサチップの別の例示的変形例を描写する。いくつかの変形例では、ゲート９３０は、電極の周囲に隆起した障壁（例えば、略長方形または他の適切な形状）を形成し、センサの非導電性基板ベースに堆積または別の方法で結合され得る。いくつかの変形例では、ゲートは、非導電性の金属または複合材料から少なくとも部分的に作られてもよい。さらに、図９Ｂに示されるように、センサ９００は、電極との間で信号を搬送するために導電性接点としてコンタクトパッドを含み得る。導電性トレース、導電性スプリング、及び／または適切な配線などの他の導電性要素は、電気化学センサの導電性接点に導電的に結合され得る。
電極（複数可）は、金属（例えば金）または金属合金などの１つ以上の適切な導電性材料から構成され得る。いくつかの変形例では、電極は、インターディジット型電極（図９Ｃ）を含んでもよいが、電極は、任意の適切な形状（例えば、円形）を有し得る。電極材料は、いくつかの変形例において、任意の適切な半導体製造技術を用いて基板上に堆積され得る。
図１０の説明的な概略図に示されるように、ＲＴＩＬは、電極（複数可）上に堆積及び配置され得る。ＲＴＩＬはトランスデューサとして機能し、ＶＯＣを選択的に捕捉し、それらが検出された電極界面にそれらを拡散させることができる。いくつかの変形例では、ゲートによって含有されるＲＴＩＬの容量は、約１μＬと１０μＬの間、約１μＬと５μＬとの間、約１μＬ、約２μＬ、約３μＬ、約４μＬ、または約５μＬである。いくつかの変形例では、ＲＴＩＬの厚さは、約２０μｍと約１５０μｍとの間、約２０μｍと１００μｍとの間、約２０μｍと約８０μｍとの間、約２０μｍと約５０μｍとの間、約５０μｍと約１５０μｍとの間、約５０μｍと約１００μｍとの間、約５０μｍと約８０μｍの間、約８０μｍと約１５０μｍの間、約８０μｍと約１３０μｍの間、約８０μｍと約１００μｍの間、約１００μｍと約１５０μｍの間、または約２７μｍ、約５４μｍ、約８０μｍ、約１０８μｍ、または約１３５μｍである。一般に、ＲＴＩＬの厚さが増すにつれて、標的分析物とＲＴＩＬの間の相互作用の数が増加し、それによってセンサの応答と感度が向上する。しかし、いくつかの変形例では、ＲＴＩＬ層の厚さは約１５０μｍ未満であり得るので、より大きな液滴の代わりに薄膜の形成をもたらし、より大きな液滴は立体障害を引き起こすバルク効果をもたらし得るか、またはＶＯＣ蒸気が電極センサ表面に向かって容易に拡散する（それによってセンサ応答を低下させる）のを促進しない。
図１１に示されるように、いくつかの変形例では、ＲＴＩＬは、ＲＴＩＬのカチオン及びアニオンと電極の充電表面との間に生じる静電相互作用に起因する複数のイオン層を含み得る。各イオン層には、一連のＲＴＩＬアニオン／カチオン対が含まれている。いくつかの変形例では、ＲＴＩＬは、少なくとも２つのイオン層を含み得る。いくつかの変形例では、ＲＴＩＬは、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５または１５を超えるイオン層を含む。
一例では、電気化学センサは、ＲＴＩＬの薄層が分配される金微小電極を含み得る。ＲＴＩＬは、手動堆積、ドロップキャスティング及びスピンコーティング技術、または他の適切な堆積技術によって電極表面に堆積することができる。イオン液体を一定の角速度でドロップキャスト及びスピンコーティングすると、例えば、より均一な薄層を形成し、堅牢なセンサ性能を確保することができる。
センサを用いて標的分析物を検出する方法では、直流電圧信号等の入力信号をセンサに印加してもよい。図１２Ａに示されるように、この入力信号は、ＲＴＩＬのカチオン部分及びアニオン部分を分極し、ＲＴＩＬ結合の伸張をもたらす。この伸張は、イオン層間の標的ＶＯＣ分子の結合（捕捉）を可能にする少なくとも１つのナノスケールのキャビティを作り出す。いくつかの変形例では、キャビティのサイズは、所望の標的ＶＯＣの酸化還元電位に対応し、それに依存する。言い換えると、入力信号（例えば、ＤＣ電圧、負の還元電位）の印加は、標的ＶＯＣに対して選択的である少なくとも１つのキャビティの形成を引き起こし得る。例えば、入力信号として十分な還元電位を印加すると、標的ＶＯＣからＲＴＩＬへの電子移動が起こり得る。この電子移動は、印加された電位が標的ＶＯＣ種の酸化還元電位と一致する場合にのみ発生し得る。還元電位印加時のＲＴＩＬとＶＯＣの相互作用には、分子の化学吸着が含まれる。これらの化学吸着分子は電極表面に向かって拡散し、電流信号の変化を引き起こす可能性がある。電流のデルタ変化は、拡散したＶＯＣ分子の数に起因し、標的ＶＯＣの濃度に正比例する。
しかし、標的ＶＯＣ分子はキャビティに対してキー付きであり、パズルのピースのようにキャビティ内で結合することができる（図１２Ｂ、ケース１）。拡散したＶＯＣ分子は、センサ表面に化学吸着される場合がある。イオン液体種と標的分析物の間で化学結合が形成され、分子がＲＴＩＬキャビティ内に収まるように発生する。この化学結合の形成は、特定のイオン種とＶＯＣに存在する官能基との間で発生するため、非常に固有である。捕捉された標的ＶＯＣは、そのとき電極（作用電極など）に向かって拡散することができ、その結果、センサからの出力信号で測定可能な電流が変化する。電流の変化は、標的ＶＯＣがない場合に測定された出力センサ信号のベースライン電流に対して測定できる。例えば、電流の変化は、絶対差（ベースライン電流に対する新しい電流、または比率（新しい電流をベースライン電流で割ったもの、またはその逆）として表されてもよい。誘導キャビティは特定の標的ＶＯＣに固有であるため、センサは、電極の表面で標的ＶＯＣと同じまたは類似の濃度勾配を持つ他のガスの中でも標的ＶＯＣを検出できる。この特異性は、他の既存の電気化学式ガスセンサに比べて利点があり、センサ表面で静電容量ベースの測定を利用し、標的ガスと、同一または類似の濃度勾配を有する競合ガスとを区別できない。
上述のように、キャビティのサイズ及び／または形状は、所望の標的分析物の酸化還元電位に対応する。したがって、いくつかの変形例では、単一のＲＴＩＬを含むセンサを使用して、同じ酸化還元電位を有する標的分析物（例えば、ＶＯＣ）のクラスを検出し得る。さらに、いくつかの変形例では、入力信号を変調して（例えば、電圧振幅を調整することによって）、被験者の標的ＶＯＣの酸化還元電位に一致するようにＲＴＩＬ結合の伸張量を変化させ得る。言い換えると、いくつかの変形例では、単一のＲＴＩＬを有するセンサは、特定の標的ＶＯＣに対応するようにキャビティを調整することによって、多くの可能な標的ＶＯＣのいずれかを検出できる広い電気化学的ウィンドウを事実上有することができる。
本明細書に記載されるような電気化学センサを用いた標的分析物の検出は、ガスサンプル（例えば、分析に十分な量のガス）を受け取った後すぐに起こり得る。例えば、いくつかの変形例では、標的分析物がガスサンプル中にあるかどうかの判定は、ガスサンプルの受け取り後５分以内、４分以内、３分以内、２分以内、１分以内、４５秒以内、または３０秒以内に起こり得る。本明細書でさらに説明されるように、標的分析物の検出（または非検出）を示すアラートは、検出装置及び／または周辺装置または検出装置と通信している他の適切な装置を介して提供され得る。
検出装置の例
上述したように、検出装置は、種々の好適な形態因子を有し得る。例えば、図１３Ａ～図１３Ｂ、１４Ａ～１４Ｂ、及び図１５は、ハンドヘルドベースユニット１３１０及びセンサモジュール１３３０を含む検出装置１３００の例示的変形例の様々な部分を示す。図１３Ａ及び１３Ｂに示されるように、センサモジュール１３３０は、ハンドヘルドベースユニット１３１０に取り外し可能に結合され得る。例えば、図１３Ａは、センサモジュール１３３０が、センサモジュール１３３０上の対応する係合特徴（溝、図示せず）と係合する１つ以上の係合特徴（スパイン１３１２）を介してハンドヘルドベースユニット１３１０に結合される構成を示す。センサモジュール１３３０は、交換を容易にすることを可能にする様式でベースユニット１３１０に取り外し可能に結合され得る。センサモジュール１３３０は、例えば、交換可能なカートリッジと同様に、取り外し可能及び／または使い捨てであるように構成され得る。例えば、センサモジュール１３３０内のセンサアレイが故障または劣化している場合（例えば、精度の低下）、センサモジュール１３３０は、別のセンサモジュール１３３０と交換され得る。しかし、いくつかの変形例では、センサモジュール１３３０は、ベースと一体化されるか、またはベースに恒久的に結合され得る（例えば、ベース内に収容される、ベースと同じハウジングを共有する、ベースに取り外し可能に結合されない、など）ことを理解されたい。
上述したように、検出装置は、種々の好適な形態因子を有し得る。例えば、図１３Ａ～図１３Ｂ、１４Ａ～１４Ｂ、及び図１５は、ハンドヘルドベースユニット１３１０及びセンサモジュール１３３０を含む検出装置１３００の例示的変形例の様々な部分を示す。図１３Ａ及び１３Ｂに示されるように、センサモジュール１３３０は、ハンドヘルドベースユニット１３１０に取り外し可能に結合され得る。例えば、図１３Ａは、センサモジュール１３３０が、センサモジュール１３３０上の対応する係合特徴（溝、図示せず）と係合する１つ以上の係合特徴（スパイン１３１２）を介してハンドヘルドベースユニット１３１０に結合される構成を示す。センサモジュール１３３０は、交換を容易にすることを可能にする様式でベースユニット１３１０に取り外し可能に結合され得る。センサモジュール１３３０は、例えば、交換可能なカートリッジと同様に、取り外し可能及び／または使い捨てであるように構成され得る。例えば、センサモジュール１３３０内のセンサアレイが故障または劣化している場合（例えば、精度の低下）、センサモジュール１３３０は、別のセンサモジュール１３３０と交換され得る。しかし、いくつかの変形例では、センサモジュール１３３０は、ベースと一体化されるか、またはベースに恒久的に結合され得る（例えば、ベース内に収容される、ベースと同じハウジングを共有する、ベースに取り外し可能に結合されない、など）ことを理解されたい。
ハンドヘルドベースユニット１３１０は、ハンドヘルドベースユニット１３１０との間のデータ通信を可能にするための１つ以上のコネクタ（例えば、凹部１３１４内で保護される）を含み得る。ハンドヘルドベースユニット１３１０の内部に封入されたのは、上述したような（例えば、図５を参照して）エレクトロニクスシステムであってもよい。ベースユニット１３１０は、エレクトロニクスシステムを囲むために、ネジまたは他の適切なファスナーを介して互いに結合されたハウジングシェルなどのハウジングを含み得る。ベースユニット１３１０は、図１３Ａ及び１３Ｂにおいて、略矩形角柱として示されているが、任意の他の適切な形状及び／または他の特徴を有し得ることを理解されたい。例えば、ベースユニット１３１０は、より快適なハンドヘルドグリップを容易にするために、輪郭に合致した人間工学的形状（例えば、湾曲した、指の溝、指の輪など）を含み得る。追加的または代替的に、ベースユニット１３１０は、リブ、ゴム引きグリップ、及び／または他の適切な摩擦機能を含み得、ユーザがハンドヘルドベースユニット１３１０を容易かつ快適に把持し得ることを改善させるのに役立つ。ハンドヘルドベースユニット１３１０は、射出成形、フライス加工、３Ｄ印刷、または任意の適切な製造プロセスなどを通じて、適切な硬質または半硬質材料（例えば、硬質プラスチック、金属など）の少なくとも一部に形成され得る。
図１４Ａ及び図１４Ｂは、図１３Ａ及び１３Ｂに示されるハンドヘルドベースユニット１３１０に結合され得るセンサモジュール１３３０の組み立て図及び分解図をそれぞれ描写する。センサモジュール１３３０は、センサアレイ１３４０を実質的に取り囲むようにセンサモジュールフィルタ１３３６に結合され得るセンサモジュールベース１３３４（例えば、シャーシ）を含むセンサモジュールハウジング１３３２を含む。センサモジュールベース１３３４及びセンサモジュールフィルタ１３３６は、センサアレイ１３４０を収容するために一緒に結合され得る。センサモジュール１３３０は、図１４Ｂに示されるような線形センサアレイ１３４０を収容するために略線形であってもよいが、他の適切な形状を有してもよい。いくつかの変形例では、センサモジュールフィルタ１３３６は、例えば、センサアレイ１３４０の電極のすべての感知面に接近する空気をフィルタリングするように構成され得る半円筒形状を含み得る。センサモジュールベース１３３４は、射出成形、フライス加工、３Ｄ印刷、または他の適切な製造プロセスなどを通じて、適切な硬質または半硬質材料（例えば、プラスチック、金属など）で作成され得る。例示的な変形例では、センサモジュールフィルタ１３３６は、焼結ステンレス鋼フィルタ、または他の適切なフィルタ材料を含み得る。
図１４Ｂに示されるように、センサアレイ１３４０は、センサモジュールハウジング１３３２内に収容され得る。センサアレイ１３４０は、例えば、センサモジュールベースに着座してもよく、さらに、ファスナー（例えば、スクリュー）、エポキシ、機械的相互嵌合機能などを用いてセンサモジュールハウジング内に固定されてもよい。図１４Ｂに示されるセンサアレイ１３４０は、回路基板バックプレーン１３４４に配置された（例えば、半田付けされた）４つのセンサチップ１３４２の線形クワッドアレイを含むが、センサチップの他の変形例ではセンサチップは任意の適切な様式で配置され得る。回路基板１３４４は、コネクタ１３４６内の１つ以上の導電性接点（例えば、マイクロＵＳＢコネクタ）を介してなど、センサチップ１３４２からベースに信号を通信するための様々な導電性トレースを含む。
図１５は、ハンドヘルドベースユニット１３１０に取り外し可能に結合され得るセンサモジュール１５３０の別の例示的変形例を描写する。図１４Ａ及び１４Ｂに描かれたセンサモジュール１３３０と同様に、センサモジュール１５３０は、１つ以上のセンサチップ１５４２を有するクワッドセンサアレイを収容するセンサモジュールハウジング１５３２を含む。しかし、図１５に示す変形例では、センサチップ１５４２の各々は、図９Ａ及び図９Ｂに関して上述したように、電極上にＲＴＩＬをさらに保持するように構成されたゲートを追加的に含む。
マウスピースの変形例
吸い込まれた呼吸は、非侵襲性疾患の診断に使用できる。例えば、呼吸器疾患は、脂質過酸化などの代謝経路を変化させることが多く、シトクロムＰ４５０酵素の放出をアップレギュレートし得る。変化した代謝経路は呼吸中にＶＯＣを放出し、これらのＶＯＣは特定の呼吸経路に関連している可能性がある。さらに、放出されるＶＯＣは、そのレベルが細胞の代謝経路と相関する可能性があるため、疾患の診断に使用できる。したがって、吸い込まれた呼吸のＶＯＣ（例えば、１００万分の１～１０億分の１レベルで存在する）は、細胞のインビボ代謝活性から生じ、疾患の診断に使用され得る。例えば、Ｖｉｏｌｉらが実施した研究では、彼らの仮説は、対照と比較して＞４０％増加したＣｏｖｉｄ－１９患者のＮｏｘ２過剰活性化によって裏付けられている。（Ｖｉｏｌｉ， Ｆ． ｅｔ ａｌ． （２０２０） “Ｎｏｘ２ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｏｖｉｄ－１９”， Ｒｅｄｏｘ Ｂｉｏｌｏｇｙ， ３６， ｐ．１０１６５５）。この研究は、対照と比較して、Ｃｏｖｉｄ－１９患者がＮｏｘ２の過剰活性化を示し、ＩＣＵに入院した患者でより顕著であるという証拠を与える。別の例として、イソペンタンやヘプタンなどの脂肪族炭化水素も上気道感染症と密接に相関している。（Ｊｉａ， Ｚ． ｅｔ ａｌ． （２０１９） “Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ Ｂｒｅａｔｈ ａｎｄ Ｉｎ Ｖｉｔｒｏ Ｃｅｌｌ Ｃｕｌｔｕｒｅ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｕｎｇ Ｃａｎｃｅｒ”， Ｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓ， ９（３））。さらに、アセトンなどの化合物は培養細胞のヘッドスペースで発見されており、呼吸器感染症と相関している。（Ｔｒａｘｌｅｒ， Ｓ． ｅｔ ａｌ． （２０１９） “Ｖｏｌａｔｉｌｅ ｓｃｅｎｔｓ ｏｆ ｉｎｆｌｕｅｎｚａ Ａ ａｎｄ Ｓ． ｐｙｏｇｅｎｅｓ （ｃｏ－）ｉｎｆｅｃｔｅｄ ｃｅｌｌｓ”， Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｒｅｐｏｒｔｓ ９（１）， ｐ． １８８９４）アレイベースの方法でこれら及び／または他のバイオマーカーを検出することは、疾患診断の感度及び特異度を改善するのに役立つ可能性がある。
吸い込まれた呼吸は、非侵襲性疾患の診断に使用できる。例えば、呼吸器疾患は、脂質過酸化などの代謝経路を変化させることが多く、シトクロムＰ４５０酵素の放出をアップレギュレートし得る。変化した代謝経路は呼吸中にＶＯＣを放出し、これらのＶＯＣは特定の呼吸経路に関連している可能性がある。さらに、放出されるＶＯＣは、そのレベルが細胞の代謝経路と相関する可能性があるため、疾患の診断に使用できる。したがって、吸い込まれた呼吸のＶＯＣ（例えば、１００万分の１～１０億分の１レベルで存在する）は、細胞のインビボ代謝活性から生じ、疾患の診断に使用され得る。例えば、Ｖｉｏｌｉらが実施した研究では、彼らの仮説は、対照と比較して＞４０％増加したＣｏｖｉｄ－１９患者のＮｏｘ２過剰活性化によって裏付けられている。（Ｖｉｏｌｉ， Ｆ． ｅｔ ａｌ． （２０２０） “Ｎｏｘ２ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｏｖｉｄ－１９”， Ｒｅｄｏｘ Ｂｉｏｌｏｇｙ， ３６， ｐ．１０１６５５）。この研究は、対照と比較して、Ｃｏｖｉｄ－１９患者がＮｏｘ２の過剰活性化を示し、ＩＣＵに入院した患者でより顕著であるという証拠を与える。別の例として、イソペンタンやヘプタンなどの脂肪族炭化水素も上気道感染症と密接に相関している。（Ｊｉａ， Ｚ． ｅｔ ａｌ． （２０１９） “Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ Ｂｒｅａｔｈ ａｎｄ Ｉｎ Ｖｉｔｒｏ Ｃｅｌｌ Ｃｕｌｔｕｒｅ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｕｎｇ Ｃａｎｃｅｒ”， Ｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓ， ９（３））。さらに、アセトンなどの化合物は培養細胞のヘッドスペースで発見されており、呼吸器感染症と相関している。（Ｔｒａｘｌｅｒ， Ｓ． ｅｔ ａｌ． （２０１９） “Ｖｏｌａｔｉｌｅ ｓｃｅｎｔｓ ｏｆ ｉｎｆｌｕｅｎｚａ Ａ ａｎｄ Ｓ． ｐｙｏｇｅｎｅｓ （ｃｏ－）ｉｎｆｅｃｔｅｄ ｃｅｌｌｓ”， Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｒｅｐｏｒｔｓ ９（１）， ｐ． １８８９４）アレイベースの方法でこれら及び／または他のバイオマーカーを検出することは、疾患診断の感度及び特異度を改善するのに役立つ可能性がある。
いくつかの変形例では、検出装置は、ユーザからエアロゾル化サンプル（例えば、呼吸）を受けと取るためのマウスピースと共に動作するように構成され得る。検出装置は、例えば、ユーザからの吸い込まれた呼吸の中の１つ以上の標的ＶＯＣを検出することに基づいて、ユーザにおける健康状態（例えば、ＣＯＶＩＤ－１９）を検出するために使用され得る。呼気中のこのような標的ＶＯＣは、本明細書に記載されるような疾患の診断のために使用され得る。
例えば、図１６の概略図に示されるように、検出装置１６００は、ベース１６１０と、ベースに結合されたアダプタ１６２０と、アダプタに結合されたマウスピース１６４０とを含み得る。ベース１６１０は、エレクトロニクスシステム１６１２を含むことができ、これは、図５に関して上述したエレクトロニクスシステムと同様であり得る。アダプタ１６２０は、センサモジュールハウジングとして機能し得、１つ以上の電気化学センサを備えたセンサアレイ１６３２、センサアレイ１６３２のためのバックプレーンを備える回路基板１６２２、及びセンサアレイ１６３２との間の信号を搬送するための１つ以上の電気接点１６２４を含むことができる。マウスピース１６４０は、呼吸をセンサアレイに向けて向ける前にユーザからの呼吸量を準備するための呼吸処理要素を含み得る。このような呼吸処理要素は、例えば、１つ以上のフィルタ１６５２及び／または１つ以上の除湿乾燥剤１６５４を含み得る。追加的または代替的に、マウスピース１６４０は、唇の配置のための湾曲した縁、凹面または他の輪郭など、呼吸量の受信のためのユーザの口への快適な配置を容易にするのを助ける特徴を含み得る。上述のセンサモジュールと同様に、いくつかの変形例では、アダプタ１６２０は、ベースに取り外し可能に結合されてもよく、または代替的にベース１６１０と一体化されるか、またはベース１６１０に恒久的に結合されてもよい。
いくつかの変形例では、マウスピース１６４０は、エレクトロニクス１６５６をさらに含み得る。例えば、エレクトロニクス１６５６は、ベース１６１０、アダプタ１６２０、または他の適切なコンピューティング装置との近距離信号通信において使用するためのＲＦＩＤチップ（または他の適切な通信チップ）を含み得る。ＲＦＩＤチップは、例えば、特定のマウスピース１６４０に関連する情報、例えば、乾燥剤の種類、マウスピースの寿命または有効期限（例えば、乾燥剤の乾燥及び時間の経過及び／または使用による）、または他の適切な情報を通信し得る。追加的または代替的に、そのような情報は、バーコードまたはＱＲコードなどの受動的なコンピュータ可読コードに含まれてもよく、これは、別のスキャナ装置を用いて読み取り可能であり、検出装置（またはシステムに関連する他の適切なコンピューティング装置）に入力または別の方法で通信され得、及び／または検出装置自体（例えば、アダプタ１６２０、ベース１６１０などの）のイメージセンサによってスキャンされる。
さらに、エレクトロニクス１６５６は、マウスピース及び／または周囲環境における１つ以上の条件、及び／または呼吸またはユーザの１つ以上の条件を測定するための１つ以上のセンサ（例えば、温度、圧力、湿度、オーディオなど）を含み得る。例えば、エレクトロニクス１６５６は、吸い込まれた呼吸から受けた気流圧力を測定するための圧力センサを含み得る（これは、例えば、十分な圧力が閾値期間にわたって測定されたかどうかなどに基づいて、十分な呼吸量が受け取られたかどうかを示すために使用され得る）。別の例として、エレクトロニクス１６５６は、特定の呼吸状態を示し得るユーザの呼吸に示された微小なオーディオパターンを分析するために使用され得るオーディオセンサ（例えば、ＭＥＭＳマイクロフォン）を含み得る。ＲＦＩＤチップ（または他の適切な通信チップ）はさらに、上述のセンサ情報のいずれかをベース１６１０、アダプタ１６２０、または他の適切なコンピューティング装置に通信し得る。
さらに、いくつかの変形例では、ベース及び／またはセンサモジュールは、ユーザの１つ以上の追加の特性を測定するように構成された１つ以上の追加の（例えば、補助）センサを含み得る。例えば、図１６に示され、以下でさらに詳細に説明されるように、ベースは、１つ以上の追加のセンサ１６１４を含んでもよく、及び／または、センサモジュールは、患者の温度、酸素飽和度などの他のセンサ測定値を提供するように構成された１つ以上の追加のセンサ１６２６を含み得る。１つ以上の追加のセンサは、センサ較正目的に使用され得る温度、湿度などの周囲環境特性を追加的または代替的に測定してもよい。いくつかの変形例では、そのような追加のセンサは、上述のように、マウスピース１６４０（例えば、エレクトロニクス１６５６の一部）に追加的または代替的に含まれ得る。
いくつかの変形例では、アダプタ１６２０及びマウスピース１６４０は、ベース１６１０に結合されたセンサモジュールの一部であってもよい。例えば、上述したセンサモジュール１３３０と同様に、アダプタ１６２０及びマウスピース１６４０を含むセンサモジュールは、別のセンサモジュールと交換するために（例えば、交差汚染を避けるためにユーザ間で）ベース１６１０に取り外し可能に結合され得る。追加的または代替的に、マウスピース１６３０は、入れ替えまたは交換性（例えば、センサモジュール全体を交換することなく異なるサイズのマウスピースの使用を可能にする）などのために、アダプタ１６２０から取り外し可能に結合され得る。いくつかの変形例では、マウスピースは、単回使用または限定的使用（例えば、最大４回または５回）用に構成され得る。例えば、マウスピースは、単一のユーザがマウスピースと単一の時間または限られた回数だけインタラクトするように構成され得る（例えば、マウスピースを介して収集された呼吸量の複数のサンプルを必要とし得るユーザの評価のために）。いくつかの変形例では、マウスピースは使い捨てであってもよく、その結果、マウスピースは、ユーザの呼吸が検出装置で評価された後に廃棄されてもよい。したがって、使い捨てマウスピースは、検出装置の衛生状態を維持するのに役立ち、及び／またはセンサモジュールの気流チャンバが長期間汚染物質にさらされるのを防ぐのに役立つ場合がある。しかし、いくつかの変形例では、本明細書に記載の他のセンサモジュールと同様、センサモジュールは、ベースと一体化されるか、またはベースに恒久的に結合され得る（例えば、ベース内に収容される、ベースと同じハウジングを共有する、ベースに取り外し可能に結合されない、など）ことを理解されたい。
マウスピース１６３０がアダプタ１６２０から（またはそうでなければ検出装置の他の部分から）取り外し可能に結合され得る変形例では、マウスピース１６３０は、１つ以上のキー付き特徴（例えば、ノッチ、固有または独自の接続インターフェースなどの幾何学的特徴など）を含み得る。このようなキー付き特徴は、検出装置による他のマウスピースの不正使用（例えば、正確な呼吸評価を確実にするための適切な呼吸処理要素を含まない場合もある）を防止するのに役立ち得、及び／または、特定の人口統計（例えば、成人対小児）に対するマウスピースの使用を識別するための識別機能として機能し得る。マウスピース１６３０は、追加的または代替的に、色付きラベルまたは隆起したリブなどの視覚的及び／またはテクスチャ識別特徴を含み得る。
さらに、いくつかの変形例では、検出装置は、マウスピース１６４０を省略してもよく、その結果、センサアレイ１６３２は、ユーザがマウスピースに直接息を吹き込む以外の様式でエアロゾル化サンプルを受け取り得る。例えば、検出装置１６００は、体液（唾液、鼻汁など）のエアロゾル化サンプルを直接または鼻腔スワブなどの担体から受けるように構成され得る。別の例として、検出装置１６００は、周囲空気からエアロゾル化サンプルを受けるように構成され得る（例えば、ユーザが検出装置１６００の近くに立っている場合）。このような変形例では、検出装置１６００は、例えば、吸い込まれた呼吸に加えて、またはその代替としてエアロゾル化サンプルを使用して健康状態を検出するために使用され得る。
図１７Ａ及び図１７Ｂは、ベース１７１０と、アダプタ１７３２及びマウスピース１７４０を含むセンサモジュール１７３０の例示的変形を描写する。ベースは、ハンドヘルドベースユニット１７１０であってもよく、センサモジュール１６３０は、図１３Ａ～図１３Ｂに示す検出装置１６００のベース及びセンサモジュールと同様に、ベース１７１０に取り外し可能に結合され得る。センサモジュール１６３０の少なくとも一部は、上述したものと同様に、取り外し可能及び／または使い捨てであり得る。代替的に、いくつかの変形例では、センサモジュール１７３０は、ベース１７１０と一体化されるか、またはベース１７１０に恒久的に結合され得る。
いくつかの変形例では、ベース１７１０は、ユーザの１つまたは複数の特性を測定するように構成された１つまたは複数の追加のセンサ１７１４をさらに含むことができる。例えば、センサ１７１４は、ユーザの温度を測定するための赤外線（ＩＲ）センサを含み得る。ＩＲセンサは、例えば、ユーザの口がマウスピース１７４０と係合している間、ユーザ（または他の適切な標的）の額を標的にするように、マウスピースと概ね平行または整列している光軸を有する標的の温度を測定するためにベースに配置され得る。いくつかの変形例では、ＩＲセンサの光軸は調整可能であってもよい。例えば、ＩＲセンサは、ベース１７１０に対するＩＲセンサの光軸の調整を可能にするために、旋回可能、軸方向に回転可能、及び／または平行移動可能なマウントに取り付けられ得る。追加的または代替的に、いくつかの変形例では、検出装置（例えば、ベース及び／またはセンサモジュール）は、ＩＲセンサが測定のためにどの位置を標的としているかを視覚的に示すように構成されたターゲティング要素（例えば、光ビームまたは他の光源）をさらに含み得る。ターゲティング要素は、例えばＩＲセンサの光軸に隣接して概ね平行であってもよい（例えば、ターゲティング要素とＩＲセンサは、ベース上の同じマウントまたは他の構造内に同じ位置に配置されてもよい）。いくつかの変形例では、ＩＲセンサから得られたユーザの温度情報は、ユーザの病状を特徴付けるのを助けるために使用されてもよい（例えば、ＣＯＶＩＤ－１９の検出または診断など）。
別の例として、１つ以上の追加のセンサ１７１４は、ユーザの酸素飽和度を測定するように構成されたパルスオキシメータを含み得る。例えば、１つ以上の追加センサ１７１４は、ベース１７１０を保持しているユーザの酸素飽和度を測定するように、フィンガーグリップ（または他の適切な構造）に取り付けられたＰＰＧセンサを含み得る。いくつかの変形例では、パルスオキシメータから取得した酸素飽和度を使用して、ユーザの病状を特徴付けるのに（例えば、ＣＯＶＩＤ－１９の検出または診断など）役立てることができる。
図１８Ａ及び１８Ｂに示されるように、センサモジュール１７３０は、マウスピース１７４０及びアダプタ１７２０を含み得る。マウスピース１７４０は、チューブを含んでもよく、交換及び廃棄が容易になるように構成されてもよい。例えば、チューブは、使い捨てのプラスチックまたは厚紙のマウスピースであり得る。使用中、ユーザは、以下で説明するように、チューブが吸い込まれた呼吸を少なくとも１つの電気化学センサを含むアダプタ１７２０に向けるように、自分の口をチューブの上に置き、呼気を吐き出すことができる。電気化学センサ（複数可）に到達する前に、吸い込まれた呼吸は、１つ以上の乾燥剤１７５４及び／またはフィルタ１７５２を通過し得る。少なくとも１つの乾燥剤１７５４（または他の除湿要素）及び少なくとも１つのフィルタ１７５２は、例えば、マウスピース１７４０内に任意の適切な順序で直列に配置され得る。いくつかの変形例では、フィルタ１７５２は、少なくとも１μｍ以上のフィルタ孔径を有する金属、布、及び／または複合材料などの適切なフィルタ材料を含み得る。別の例として、フィルタは、約１０オングストロームの孔径を有する、球形などの適切な形状に形成され得るアルカリアルミナシリケート材料などのモレキュラーシーブ乾燥剤を含んでもよい。乾燥剤１７５４は、シリカゲル、除湿粘土、無水硫酸カルシウム、及び／または他の親水性材料などの適切な乾燥剤材料を含み得る。乾燥剤１７５４の形状は、いくつかの変形例では、直角プリズム、球、円筒プリズム、またはピラミッドに似ている場合がある。例えば、乾燥剤１７５４の断面幾何学は、呼吸の空気力学的流れを最適化するために変化し得る（例えば、乾燥剤は、一般に星形、らせん状、六方晶などである断面を有し得る）。いくつかの変形例では、検出装置は、直線状、円形、または格子状の様式など、気流経路内にアレイ状に配置された複数のフィルタ１７５２及び／または乾燥剤１７５４を含み得る。例えば、図１８Ｃに示されるように、マウスピース１７４０は、２つのフィルタ１７５２ａ及び１７５２ｂと、２つの乾燥剤１７５４ａ及び１７５４ｂとを含み得る。第１のフィルタ１７５２ａは、乾燥剤に到達する前にユーザの吸い込まれた呼吸からより大きな微粒子を濾過するためのプレフィルタとして機能し得る。乾燥剤１７５４ａ及び１７５４ｂは、吸い込まれた呼吸からできるだけ多くの水分（例えば、液滴）を除去するように機能し得る。第２のフィルタ１７５２ｂは、乾燥剤の後に配置され、アダプタ１７２０に入る乱流を除去または低減するための翼形として機能する。しかし、任意の適切な数のフィルタ及び乾燥剤は、マウスピース内に任意の適切な順序で配置され得る。
図２８Ａ及び図２８Ｂは、マウスピース１６４０及び１７４０に関して上述したのと同様の方法で使用され得るマウスピース２８００の例示的変形例を示す。マウスピース２８００は、例えば、アダプタ１６２０または１７２０などのアダプタに結合（例えば、取り外し可能に結合）され得る。例えば、マウスピース２８００は、機械的相互適合特徴（例えば、スナップ特徴、ねじ山など）及び／または１つまたは複数のファスナーと結合され得る。マウスピース１７４０と同様に、マウスピース２８００は、交換及び処分が容易なように構成され得る（例えば、使い捨てのプラスチックまたは厚紙を含む）。あるいは、マウスピース２８００は、そのようなアダプタと恒久的に結合または一体的に形成されてもよい。
図２８Ａに示されるように、マウスピース２８００は、１つ以上の呼吸処理要素を含む管状ハウジング２８１０を含み得る。図２８Ａ及び２８Ｂに示されるハウジング２８１０は、一般に円管として形成されるが、ハウジングは、他の適切な形状（例えば、楕円断面、正方形断面など）を有し得ることを理解されたい。さらに、ハウジングは不均一な断面を有していてもよい。例えば、いくつかの変形例では、ハウジング２８１０の口受容端部は、概ね平坦化されてもよく（例えば、楕円形、長方形など）、ユーザの口への挿入に対してより快適であり得る一方、ハウジング２８１０は、次いで、アダプタに近づくにつれて、その長さに沿って丸みを帯びた、または他のより平坦でない形状をとり得る。
ハウジング２８１０は、第１のストレーナーディスク２８２０ａに結合された第１のハウジング端部と、第２のストレーナーディスク２８２０ｂに結合された第２のハウジング端部とを含み得る。１つ以上のストレーナーディスクは、例えば、機械的嵌合（例えば、スナップフィット）及び／または１つ以上のファスナーを介してハウジング２８１０の全体的または部分的に受け取られる（例えば、凹みにされる）ことができる。いくつかの変形例では、ストレーナーディスク２８２０ａ及び２８２０ｂは、ユーザからの呼吸を評価のために検出装置のセンサモジュールに向けるのを助け、呼吸から大きな粒子を抽出し、及び／またはハウジング内に１つ以上の呼吸処理要素を含むのを助けるように機能し得る。例えば、ストレーナーディスクの１つまたは両方は、ユーザによってマウスピースに向けられた呼吸を受け取るための１つ以上の通路（例えば、開いたリング）を含み得る。ストレーナー材料（例えば、メッシュ）をそのような通路上に配置して、大きな液滴（例えば、唾液、水など）及び／または他の呼吸粒子を含む、ユーザの呼吸から大きな粒子を抽出してもよい。さらに、図２８Ｂに示されるように、いくつかの変形例では、ストレーナーディスクの１つ以上または複数、両方は、リブ２８２２、またはその中に呼吸処理要素（複数可）を収容するのに役立ち得るハウジング２８１０の内腔を横切る他の適切な貯蔵容器特徴を含み得る。図２８Ｂは、ハウジング２８１０の開口部の周囲に放射状に配置された３つの放射状リブ２８２２を描写するが、他の変形例では、ストレーナーディスクは、任意の適切な数の放射状リブ、ハウジング２８１０の開口部の周囲に不均等に分布した放射状リブ、または任意の適切な様式で、放射状リブを含み得ることを理解されたい。さらに、１つ以上のストレーナーディスクは、追加的または代替的に、他の適切な封じ込め特徴（例えば、弦状の横リブ、らせん状のリブ、フィン、メッシュなど）を含み得る。
上述のように、ハウジング２８１０は、１つ以上のフィルタ、及び／または乾燥剤などの１つ以上の呼吸処理要素を含み得る。例えば、図２８Ｂに示すように、第１のフィルタ２８３０ａと第２のフィルタ２８３０ｂとの間に乾燥剤２８１０を配置してもよい。フィルタ２８３０ａ及び２８３０ｂならびに乾燥剤２８１０は、例えば、材料を含み得、及び／またはマウスピース１７４０に関して上述したものと同様の幾何学的特性を有し得る。使用中、ユーザからの呼吸は、上述のように第１のストレーナーディスク２８２０ａを通過し、次いで、ストレーナーディスク２８２０ａから抽出されなかったより小さな液滴及び他の呼吸粒子を濾過する第１のフィルタ２８３０ａを通過し得る。呼吸は、ストレーナーディスク２８２０ａ及びフィルタ２８３０ａから逃げた気流から水分を抽出するように働く乾燥剤２８１０を通過し続け得る。乾燥剤２８１０を通過した後、ユーザの吸い込まれた呼吸は、次いで、第２のフィルタ２８３０ｂ及び第２のストレーナーディスク２８３０ｂを通過する。呼吸が第２のストレーナーディスク２８３０ｂを通過すると、呼吸は、（例えば、ユーザの健康状態の）評価のためにセンサモジュールに進み得る。図２８Ｂは、ストレーナーディスク、フィルタ、及び単一の乾燥剤の配置例を描写するが、他の変形例は、他の適切な数の呼吸処理要素（例えば、直列に配置された、各端部にフィルタ２８３０ａ及び２８３０ｂに類似した２つのフィルタ）及び／または他の適切な組み合わせを含み得ることを理解されたい。
アダプタ１７２０は、１つ以上の電気化学センサを含むセンサアレイ１７３２のためのハウジングを含み得る。センサアレイ１７３２は、図１８Ａ及び図１８Ｂに示すように、アダプタ１７２０内に配置された回路基板１７２２上に配置され得る。例えば、図１８Ｃに示されるように、回路基板１７２２は、アダプタ１７２０内に回路基板１７２２を配置及び／または固定するのを助けるために、１つ以上の設定１７２６（例えば、ブラケット）を有するようなアダプタ１７２０の凹部に受け取られ得る。さらに、いくつかの変形例では、１つ以上のシーリング要素１７６０（例えば、Ｏリング）をアダプタ１７２０内に配置して、アダプタ１７２０内の空気の流れをシールし、曝気されたサンプルをチャンバまたは適切な空気経路内に保持し、通気されたサンプルがアダプタ１７２０内の１つ以上の電気化学センサ上に導かれるようにしてもよい。
いくつかの変形例では、アダプタ１７２０は、センサアレイ上の気流を層流化するように構成されたノズルを含み得る。例えば、図１９に示されるように、アダプタ１７２０は、空気を層流の２つの経路（または追加の経路）に導く分岐漏斗を含み得、各経路は少なくとも１つのそれぞれの電気化学センサ１７３４を通過する。換言すれば、アダプタ１７２０は、センサの検出面に沿って層流を生じさせ得る。センサ１７３４を通過した後、アダプタ１７２０内の気流は、アダプタ１７２０内の通気口または他の開口部から出てもよい。図１９に示されるアダプタは反対側に２つのセンサを含むが、アダプタ内のセンサアレイは、任意の適切なパターン（例えば、反対側に等しく分割され、放射状に配置されて直線的に配置されている二股の気流流を受けるなど）で配置された任意の適切な数のセンサ（例えば、１つ、３つ、４つ、５つ、またはそれ以上）を含み得ることを理解されたい。したがって、ノズルは、センサの数に応じて適切なチャネル数に気流を分割することができる。さらに、同じ装置内の複数のセンサは、同じ標的分析物に対して固有であってもよく、または、同じ装置内の少なくともいくつかのセンサは、本明細書の他の箇所に記載されるように、異なる標的分析物に対して固有であってもよい。いくつかの変形例では、アダプタ１７２０は、センサ（複数可）への層流を促進するために気流を１つ以上の特定の方向に向けるための１つ以上の機械的フィン（及び／またはフィン様形状を有する部材または突起）を含み得る。これらの機械的フィンは、センサ１７３４上を通過する空気を濾過及び除湿するために、フィルタ１７５２及び／または乾燥剤１７５４（例えば、上述したもの）のアレイに気流を追加的または代替的に向け得る。いくつかの変形例では、これらのフィンは、気流を所望の方向に向けるために、特定の方向に回転、傾斜、及び／または平行移動し得る。これらのフィンの回転及び並進は、特定の気流圧力に反応し得る、及び／またはエレクトロニクスシステム５１０を通して電子的に調整可能であり得る。
いくつかの変形例では、アダプタ１７２０及び／または検出装置のベースは、検出装置にどれだけの呼吸量が供給されたかについてユーザにフィードバックを提供するため、及び／または補足呼吸サンプルを提供するかどうかに関するガイダンスを与えるために、１つ以上のユーザインターフェース要素を含み得る。例えば、アダプタ１７２０及び／または装置のベースは、そのような情報を通信するためのオーディオ及び／または視覚要素（例えば、ＬＥＤライト、スクリーン、スピーカなど）を含み得る。別の例として、アダプタ１７２０及び／またはベースは、フィードバック情報を通信するための触覚フィードバック要素（例えば、振動モータ）を含み得る。
さらに、いくつかの変形例では、センサモジュール１７３０は、１つ以上の追加のセンサを含み得る。例えば、図１８Ａ及び１８Ｂに示されるように、１つ以上の追加のセンサ１７２６がマウスピース１７４０に配置され得る（ただし、追加的または代替的に、そのような１つ以上の追加のセンサ１７２６がアダプタ１７２０に配置され得ることを理解されたい）。いくつかの変形例では、１つまたは複数の追加のセンサ１７２６は、ユーザの体温を測定するように構成されたＩＲセンサを含み得る。このようなＩＲセンサの機能、アライメント、及び／または調整可能性は、例えば、図１７Ａ及び１７Ｂに示されるセンサ１７１４に関して上述したものと同様であり得る。さらに、検出装置（例えば、ベース及び／またはセンサモジュール）は、温度測定の位置を示すのを助けるために、センサ１７１４に関連して上述したものと同様のターゲティング要素を含み得る。別の例として、１つ以上の追加のセンサ１７２６は、センサ１７１４に関して上述したものと同様に、酸素飽和度を測定するように構成されたパルスオキシメータを追加的または代替的に含み得る。
センサ１７３４は、電極及び電極上に配置されたイオン液体（例えば、ＲＴＩＬ）を含むセンサチップを含み得る。図２０Ａ及び２０Ｂに示されるように、センサアレイ１７３２は、回路基板１７２２上に半田付けされてもよく、回路基板１７２２は、センサアレイ及び／または１つ以上の追加のセンサ１７２６との間で信号を搬送するための導電性トレース１７２３（例えば、銅または他の適切な導電性材料）をさらに含み得る。導電性トレースは、センサ信号処理のためにベースユニットに導電性に結合するように構成された電気接点１７２４まで延び得る。例えば、図２０Ａ及び図２０Ｂに示すように、導電性トレースは、センサアレイ側（図２０Ａ）から回路基板１７２２の周りをベース側（図２０Ｂ）に回り込み、回路基板のベース側の電気接点１７２４に導電的に結合してもよい。いくつかの変形例では、電気接点１７２４は、導電性材料で作られた（図２０Ｂに示されるように）ばねであってもよく、ばねは、ベースに向かって外側に偏り、ベース上の対応する電気接点との一貫した電気的接触を促して、確保するのを助ける。したがって、センサアレイ１７３２からのセンサ信号は、導電性トレース１７２３及び電気接点１７２４を介して処理のためにベースに搬送され得る。
図２９Ａは、検出システム２９００の例示的変形例を描写する。検出システム２９００は、上記と同様の特徴を有するベース及び／またはセンサモジュールを含むハンドヘルドハウジング２９１０を備えた検出装置と、上記と同様の特徴を有するマウスピース２９４０とを含み得る。図２９Ａに示されるように、ハンドヘルドハウジング２９１０は、ハンドルまたは把持部分を含むことができ、検出装置を取り扱うユーザが検出装置をオン及びオフにするためにアクセスできる電源ボタン２９１２、分析のためのサンプルのテストを開始する（例えば、サンプリング手順を開始する）ための「テスト」ボタン２９１８、及び／または、検出装置のステータス及び／またはサンプル分析の結果を示すように構成されるインジケータ２９１６（例えば、ＬＥＤなどの照明要素）などのユーザインターフェース機能を含むことができる。これらのユーザインターフェース特徴の多くは、検出装置のハンドル部分上に図２９Ａ及び図２９Ｂに示されているが、ユーザインターフェース特徴は、検出装置の任意の適切な部分上にあってもよい。さらに、上述のように、検出装置は、追加的または代替的に、他の適切なユーザインターフェース機能（例えば、オーディオ、視覚、及び／または触覚フィードバックをユーザに提供するためのスピーカ、ディスプレイ、及び／またはアクチュエータ）を含み得る。
図２９Ａ及び２９Ｂに示されるように、検出装置の近位部２９１０ａは、細長い部材のような形状であってもよいが、代替的に、任意の適切な形状（例えば、球根状または輪郭状）を有してもよい。ハウジング２９１０の遠位部２９１０ｂは、いくつかの変形例では、エレクトロニクスシステム、センサモジュールなどの少なくとも一部を収容することができるが、いくつかの変形例では、エレクトロニクスシステム及び／またはセンサモジュールの少なくとも一部がハウジング２９１０の近位部２９１０ａ内に収容されてもよい。いくつかの変形例では、近位部２９１０ａは、ハウジング２９１０のグリップ及び／または人間工学的取り扱いを改善するために、テクスチャの特徴（例えば、肋骨、指の輪郭、シリコーンなどの摩擦性材料など）を含み得る。さらに、近位部２９１０ａは、遠位部２９１０ｂに対して（例えば、約１００度と約１７０度の間）角度付けされてもよく、これは、例えば、ユーザがハウジング２９１０を保持しているときのマウスピースへのユーザのアクセスを改善し得る。ハウジング２９１０は、マウスピース２９４０と係合するように構成されたアダプタまたは他の適切な接続インターフェースを含み得る。例えば、アダプタは、マウスピース２９４０のキャビティに挿入され、スナップフィット様式で、または任意の他の適切な接続インターフェースを介してマウスピースを係合させ得る。したがって、マウスピース２９４０は、マウスピースが呼吸量をセンサモジュールに向けるように、ハウジング２９１０内のセンサモジュールに結合（例えば、流体連通）し得る。いくつかの変形例では、検出システム２９００は、マウスピース２９４０の非存在時など（例えば、検出システムが使用中でないとき、輸送中、保管中、ユーザの間など）、接続インターフェースと係合するように構成された取り外し可能なプラグ２９１４を含み得る。
上記のような変形例では、センサ信号の処理に続いて、センサ信号が標的分析物の存在を示すと装置が結論付けた場合、検出装置は、標的分析物の検出を示す１つ以上のアラートを発し得る。例えば、検出装置は、検出装置上のユーザインターフェース（例えば、ＬＥＤライトの点滅、可聴信号、振動などの触覚信号など）、周辺コンピューティング装置のユーザインターフェース（例えば、携帯電話またはタブレットなどのコンピューティング装置上で実行されるモバイルアプリケーション）、またはサーバを介してアラート、例えば上記のアラートを発し得る。ユーザインターフェースは、視覚的、聴覚的、触覚的、及び／または他の適切な合図を介して、装置ステータス及び／またはサンプリングステータス（例えば、呼吸サンプルを受け取る準備、得られた十分な呼吸サンプル、エラー発生など）の表示などの他の適切な情報を追加的または代替的に提供してもよい。例えば、検出装置は、光要素（例えば、ＬＥＤ）を照明し、可聴合図を発し、及び／または振動し得て、検出装置が呼吸サンプルの準備ができて待機していること、検出装置が十分な量の呼吸サンプルを受け取ったこと、１つ以上の標的分析物が呼吸サンプル中に検出されたこと、１つ以上の標的分析物が呼吸サンプルで検出されなかったこと、及び／またはエラーが発生したこと（例えば、マウスピースがセンサモジュールに正しく結合されていない）をユーザに示す。上記の情報のいずれかが、追加的または代替的に、検出装置と通信している別の装置（例えば、モバイルアプリケーションを実行するモバイルコンピューティング装置などの対の周辺装置）に通信され得ることを理解されたい。
説明のために、マウスピースを備えた検出装置の動作は、図２９Ａ及び２９Ｂに示される検出装置の例示的変形例を参照して以下で説明される（ただし、検出装置の他の変形例も同様の様式で動作し得ることを理解されたい）。いくつかの変形例では、検出装置は、コンピューティング装置上のモバイルアプリケーションへの対の接続なしで、またはそれと共に選択的に使用されてもよい。検出装置がコンピューティング装置上のモバイルアプリケーションへの対の接続なしで使用される場合、情報（例えば、命令、装置またはサンプリングステータスなど）は、異なる色、空間的パターン、及び／または時間的パターンで照明するように制御可能であり得るインジケータ２９１６を介して通信され得る。例えば、検出装置の電源がオンにされた後（例えば、電源ボタン２９１２を作動させることによって）、インジケータ２９１６は、検出装置が試験する準備ができていることを通信するために、準備完了信号（例えば、白色照明）で照明され得る。ユーザは、「テスト」ボタン２９１８を押してサンプリング手順を開始することができ、インジケータ２９１６は、次に、検出装置がサンプルを受ける準備をしていることを通信するために外観を変え得る。いくつかの変形例では、インジケータ２９１６は、予想のサンプルを受け取るより前にカウントダウン手順を通信するために、外観をさらに変更し得る。例えば、インジケータ２９１６は、ユーザがマウスピース２９４０に息を吐き始めるべき時までのカウントダウンを示すために、色シーケンス（例えば、赤、黄、次いで緑の照明）を照明し得る。ユーザは、インジケータ２９１６が再び外観を変え（例えば、持続的な赤色照明）、十分なサンプルが受け取られていてユーザが吸い込みを停止できることを伝達するまで、マウスピース２９４０に息を吐き続けることができる。次に、検出装置は、マウスピースを通過して検出装置内のセンサモジュールに通過したガスサンプルを分析し得、インジケータ２９１６は、分析の結果を通信し得る。例えば、インジケータ２９１６は、吸い込まれた呼吸サンプルにおいて標的分析物が検出された陽性スクリーニングを示すために、第１の所定の色及び／またはタイミング（例えば、点滅する赤色照明）で照明され得る。インジケータ２９１６は、吸い込まれた呼吸サンプルにおいて標的分析物が検出されなかった陰性スクリーニングを示すために、第２の所定の色及び／またはタイミング（例えば、点滅する緑色照明）で照明され得る。追加的または代替的に、インジケータ２９１６は、エラーが発生したこと、及び／または検査結果を得るために再テストが必要であることを示すために、第３の所定の色及び／またはタイミング（例えば、濃い青色の点灯）で照明され得る。結果が得られると、結果を保存、及び／または１つまたは複数の記憶装置に伝達し、マウスピースを処分してもよい（例えば、バイオハザード廃棄物として）。次に、検出装置は、別のユーザで使用する前、及び／または検出装置の電源をオフにする前に、（アルコールワイプなどで）消毒できる。検出装置がコンピューティング装置のモバイルアプリケーションとの対の接続と共に使用されるインスタンスでは、上述のようにインジケータ２９１６を介して通信される情報の一部または全部が、コンピューティング装置のディスプレイまたは他のユーザインターフェースを介して追加的にまたは代替的に通信され得る。
サンプリング装置付き検出システム
いくつかの変形例では、検出システムは、センサモジュールと、センサモジュールに結合可能なサンプリング装置を含むことができ、サンプリング装置は、密閉可能であり、センサモジュールによって分析されるサンプル（例えば、ガス）の体積を貯蔵するように構成され得る。例えば、センサモジュールは、上述したもののような、標的ＶＯＣに固有である少なくとも１つの電気化学センサを含み得る。いくつかの変形例では、サンプリング装置は、分析のためにサンプル（例えば、呼吸量）を別々に捉えて貯蔵し、次いで、分析のために検出装置のセンサモジュールに結合するように構成され得る。
いくつかの変形例では、検出システムは、センサモジュールと、センサモジュールに結合可能なサンプリング装置を含むことができ、サンプリング装置は、密閉可能であり、センサモジュールによって分析されるサンプル（例えば、ガス）の体積を貯蔵するように構成され得る。例えば、センサモジュールは、上述したもののような、標的ＶＯＣに固有である少なくとも１つの電気化学センサを含み得る。いくつかの変形例では、サンプリング装置は、分析のためにサンプル（例えば、呼吸量）を別々に捉えて貯蔵し、次いで、分析のために検出装置のセンサモジュールに結合するように構成され得る。
例えば、図３０に示すように、検出システム３０００は、センサモジュール３０２０及びサンプリング装置３０３０を含み得る。いくつかの変形例では、センサモジュール３０２０は、ベース３０１０（ハンドヘルド、スタンドアロン装置、例えばキオスクなどであってもよい）に結合または組み込まれ得る。サンプリング装置３０３０は、呼吸などのサンプルの体積または１つ以上のガスの別の体積を貯蔵するように構成された区画を含み得る。いくつかの変形例では、サンプリング装置３０３０は、呼吸量を被験者から区画に移送する際に使用するためのマウスピース３０３４（これは、上記のもののようなマウスピースに類似し得る）を含み得る。サンプリング装置３０３０は、サンプリング装置３０３０がセンサモジュール３０２０及び／または検出装置の残りの部分から分断されている間に、サンプルを捉えて貯蔵し得る。例示的な使用シナリオでは、複数のサンプリング装置３０３０が複数の被験者に設けられ得、各被験者は、被験者の息を貯蔵するそれぞれのサンプリング装置３０３０のマウスピースに息を吐き出すことができる。各サンプリング装置３０３０は、各被験者を自分のサンプルと相関させるために、そのそれぞれの被験者に関連するものとして、ラベル付けまたは別の方法で識別され得る。適切なタイミングで、これらのサンプリング装置３０３０は、次いで、センサモジュールを含む１つ以上の検出装置に結合されてもよく、各サンプルは、標的ＶＯＣがサンプル中に存在するかどうかを識別するためにセンサモジュールによって分析されてもよい。これらのサンプリング装置３０３０は、それらの貯蔵されたサンプルと共に、検出装置に結合される前に、必要に応じて輸送及び／または保存され得る。いくつかの変形例では、サンプリング装置３０３０は、使い捨て消耗品であり得る。
いくつかの変形例では、検出装置を使用して、サンプリング装置３０３０のセット内の複数のサンプルを処理してもよい。したがって、サンプリング装置３０３０を備えた検出システムは、複数のユーザからのサンプルを使いやすく効率的な方法で（例えば、大衆試験用途のために）処理し、被験者のグループからのサンプルを処理するために同時にアクセス可能である必要がある個別の検出装置の数を減らすために使用され得る。
サンプリング装置
図３１Ａ～３１Ｃは、サンプリング装置３１００の例示的変形例を描写する。図３１Ａ及び３１Ｃに示されるように、サンプリング装置３１００は、入口部分３１１２及び／または出口部分３１１４を有する区画３１１０を含み得る。マウスピース３１２０は、入口部分３１１２に結合され得、かつ、区画３１１０と流体連通してもよく、その結果、ユーザは、マウスピース３１２０を通して呼吸サンプルを区画内に堆積させ得る。サンプリング装置３１００は、いくつかの変形例において、出口部分３１１４に結合され、区画３１１０と流体連通しているコネクタ３１３０を含み得、その結果、区画内のサンプルは、コネクタ３１３０を通って区画から出ることができる。以下でさらに詳細に説明するように、サンプリング装置３１００は、区画３１１０からのサンプルの脱出を防止し、及び／またはサンプリング装置を検出装置（図示せず）に結合するのを助けるように構成されたストッパー３１３４をさらに含み得る。図３１Ｃに示されるように、使用時には、サンプルは、マウスピース３１２０から区画３１１０内に向けられた「システムの流れの方向」に向けられ得る。サンプルは、続いて、区画からコネクタ３１３０を通って検出装置に流れ得る（サンプリング装置が検出装置に結合されると）。
図３１Ａ～３１Ｃは、サンプリング装置３１００の例示的変形例を描写する。図３１Ａ及び３１Ｃに示されるように、サンプリング装置３１００は、入口部分３１１２及び／または出口部分３１１４を有する区画３１１０を含み得る。マウスピース３１２０は、入口部分３１１２に結合され得、かつ、区画３１１０と流体連通してもよく、その結果、ユーザは、マウスピース３１２０を通して呼吸サンプルを区画内に堆積させ得る。サンプリング装置３１００は、いくつかの変形例において、出口部分３１１４に結合され、区画３１１０と流体連通しているコネクタ３１３０を含み得、その結果、区画内のサンプルは、コネクタ３１３０を通って区画から出ることができる。以下でさらに詳細に説明するように、サンプリング装置３１００は、区画３１１０からのサンプルの脱出を防止し、及び／またはサンプリング装置を検出装置（図示せず）に結合するのを助けるように構成されたストッパー３１３４をさらに含み得る。図３１Ｃに示されるように、使用時には、サンプルは、マウスピース３１２０から区画３１１０内に向けられた「システムの流れの方向」に向けられ得る。サンプルは、続いて、区画からコネクタ３１３０を通って検出装置に流れ得る（サンプリング装置が検出装置に結合されると）。
図３１Ａ及び図３１Ｂは、区画３１１０が入口及び出口の両方を有するサンプリング装置３１００の変形例を描写するが、いくつかの変形例では、区画３１１０は、入口及び出口の両方として機能する１つのアクセス開口部のみを含み得ることを理解されたい。例えば、区画３１１０は、別個の出口を省略しているが、入口部分３１１２と同様の開口部を含むのでもよい。この例では、入口部分３１１２の開口部は、選択的に密封可能であってもよい（例えば、サンプルが区画３１１０に一度受け取られると、区画３１１０の密封を可能にし、サンプリング装置が検出装置に結合されたときに区画の封止を解除して、サンプルが検出装置によって分析されることを可能にする）。マウスピース３１２０はさらに、サンプリング装置に含まれるサンプルのアクセスを可能にするために（例えば、サンプリング装置を検出装置に結合する前に）取り外し可能でもよい。
サンプリング装置３１００は、その内容を識別し、及び／またはサンプリング装置（及びその内容）を被験者に関連付けるための１つ以上の機能を含み得る。例えば、図３１Ａに示されるように、サンプリング装置３１００は、例えば、被験者の識別情報（例えば、名前、コードなど）を示すラベルを受け取るための空白領域であり得るラベリング領域３１１６を含み得る。ラベルは、ラベリング領域３１１６に直接手書きされてもよく、ラベリング領域３１１６に適用されるステッカーまたはデカール、及び／または同様のものを含み得る。追加的または代替的に、図３１Ｂに示されるように、サンプリング装置３１００は、コンピュータ可読コード（例えば、バーコード）、ＲＦＩＤ、シリアル番号、及び／またはサンプリング装置のための他の適切な識別子などのサンプリング装置識別子３１１８を含み得る。ラベリング領域３１１６及び／またはサンプリング装置識別子３１１８は、サンプリング装置を追跡し、サンプリング装置内に含まれるサンプルを有する被験者を識別するのを助けるために使用され得る。
サンプリング装置は、サンプルを収容するために、１つまたは複数のバルブで密閉可能であってもよい。例えば、図３２に示すように、サンプリング装置３１００は、入口（上流）側でサンプリング装置３１００を密閉する第１のバルブ３１４０ａと、出口（下流）側でサンプリング装置３１００を密閉する第２のバルブ３１４０ｂとを含む、図３１Ｃに関して上述したシステムの流れ方向と一致する１つ以上の一方向弁を含み得る。図３２及びさらに以下で説明されるように、いくつかの変形例では、第１のバルブ３１４０ａはマウスピース３１２０に配置されてもよく、第２のバルブ３１４ｂはコネクタ３１３０に配置されてもよい。しかし、サンプリング装置は、任意の適切な点（例えば、区画３１１０の入口部分３１１２及び／または出口部分３１１４）で密封され得る。
マウスピース３１２０及びその構成要素片の例示的変形例を、図３３Ａ～図３３Ｅに示す。マウスピース３１２０は、ここではサンプリング装置３１００の一部であるものとして、主として説明される。しかし、いくつかの変形例では、マウスピース３１２０は、サンプリング装置３１００を省略した検出システムの一部として、追加的または代替的に（例えば、図２９に示されているように、また上述したように検出装置に直接結合され得る。図３３Ａに示されるように、マウスピース３１２０は、入口端３３００ａ及び出口端３３００ｂを有する略管状構造を含み得る。入口端部３３００ａは、被験者の口の中に置かれたときの快適性を向上させるためにテーパー化されてもよい。出口端３３００ｂは、区画３１１０に結合するように構成されてもよく、いくつかの変形例では、マウスピース３１２０と区画３１１０との間の液密シールを改善するためのシーリングリブ３３０２を含み得る。
いくつかの変形例では、マウスピース３１２０は、１つまたは複数のバルブ、１つまたは複数のフィルタ、及び／または乾燥剤を含むことができる。例えば、図３３Ｂは、入口バルブキャリアアセンブリの例示的変形例を示しており、これは、ユーザから吐き出された呼吸を受け取って処理を開始するために入口端部３３００ａに隣接して配置され得る。例えば、入口バルブキャリアアセンブリは、マウスピースに圧入されてもよい。入口バルブキャリアアセンブリは、入口バルブキャリア３３１０、入口バルブキャリア３３１０内に配置された入口バルブ３３１２、及び入口バルブキャリア３３１０に結合された（例えば、エポキシまたは機械的インターフィットを伴う）フィルタ３３１４を含み得る。図３３Ｂ及び３３Ｃに示されるように、入口バルブキャリア３３１１０は、開口部３３１１を有する入口側壁を含み得る。入口バルブ３３１２は、開口部３３１１の１つにスライド可能に係合するステムを有してもよく、入口バルブ３３１２は、システムの流れ方向（図３３Ｂに示すように左から右）の気流が入口バルブ３３１２を開かせ、入口バルブキャリア３３１０及びフィルタ３３１４を通る空気の流れを可能にするように、他の開口部３３１１の上にあり得る。フィルタ３３１４は、他のマウスピース変形例において上述したものと同様に、呼吸がマウスピースを通ってさらに続く前に、被験者の吸い込まれた呼吸から大きな粒子を除去するように構成され得る。上述したものと類似して、いくつかの変形例では、フィルタは、焼結金属材料（例えば、アルミニウム、鋼（例えば、焼結技術で製造されたステンレス鋼）、チタン、モリブデン、銅などの）から少なくとも部分的に形成され得る。フィルタ３３１４に好適なフィルタ孔径は、例えば、約１μｍ以上のオーダーであり得る。別の例として、フィルタは、アルカリ性アルミナシリケート材料などのモレキュラーシーブ乾燥剤を含み得る。
入口バルブ３３１２は、被験者がサンプリング装置に息を吐き出すときにマウスピースへの流体経路を開くが、反対方向への流体の流れを妨げる一方向または逆止弁であり得る。したがって、一方向入口バルブは、被験者がマウスピースを通して呼吸サンプルを与えることを可能にするが、被験者がサンプリング装置の内容物を吸入することを防止する。さらに、一方向弁はまた、サンプリング装置の入口側にバックストップ面を設け、これは、以下でさらに説明するように、サンプリング装置の内容物が、サンプル分析中にサンプリング装置が圧縮されるときに、サンプリング装置の反対側の端（出口側）の区画から出るように促す。
さらに、マウスピース３１２０は、マウスピース３１２０を通過する呼吸サンプルを除湿するように構成された乾燥剤３３２０を含み得る。上で論じたのと同様に、乾燥剤３３２０は、シリカゲル、除湿粘土、無水硫酸カルシウム、及び／または他の親水性材料などの任意の適切な除乾燥剤材料を含み得る。乾燥剤３３２０は、マウスピースの断面（例えば、楕円形、丸みを帯びた縁を有する長方形など）を満たし、サンプルを除湿するのに十分なマウスピースの適切な長さに沿って延びるように成形され得る。図３３Ａに示されるように、乾燥剤３３２０は、入口バルブキャリア３３１０と出口フィルタキャリア３３３０との間に配置され得る。
出口フィルタキャリア３３３０は、フィルタリング３３３０に結合された（例えば、エポキシまたは機械的相互適合で）出口フィルタ３３３２（例えば、フィルタ３３１４と同様）を含み得る。フィルタ３３３２は、サンプルが区画３１１０に入る前に、呼吸サンプルから望ましくない粒子をさらに除去するために、追加のフィルタリングを実行し得る。
区画３１１０の例示的変形例が図３４Ａに示され、その部分的な断面が図３４Ｂに示されている。いくつかの変形例では、区画３１１０は圧縮可能であり得、これは、次いで区画３１１０が圧迫され、平坦化され、または別の方法で圧縮されるときに、区画３１１０からのサンプルの排出を容易にし得る。例えば、区画３１１０はバッグを含んでもよい。上述したように、区画３１１０は、マウスピース（例えば、マウスピース３１２０）を受けるための入口部３１１２と、サンプリング装置を検出装置に結合するためのコネクタ（例えば、コネクタ３１３０）を受けるための出口部３１１４とを含み得る。いくつかの変形例では、マウスピース及び／またはコネクタは、ＲＦもしくは熱溶着、または他の適切なプロセス（複数可）を介して区画３１１０に結合され得る。
区画３１１０は、サンプルを受け取るための容積を定めるために任意の適切な方法で形成され得る。例えば、図３４Ａに示されるように、区画３１１０は、第１のシートの材料と、第１のシートの反対側の材料の第２のシートの材料とを含み得、第１及び第２のシートは、一緒に密封されて（例えば、ヒートシールされて）、区画の容積部の縁部または部分的な周囲を形成する。図３４Ａに示されるように、シート材料の横方向の翼は、サンプルを受入及び貯蔵するための略管状の容積部を形成するために一緒に密封されてもよいが、シート材料は、サンプルを受け取るための容積部を形成するための任意の適切な形状を有し得る。いくつかの変形例では、区画３１１０の形状は、空の時に平坦であり、次いで、サンプルを受け取るときに外側に拡大するように構成され得る。区画は、区画の圧縮性を促進するために可撓性材料を含み得る。例えば、区画３１１０は、ポリエチレン、ＰＣ、ＰＰなどの可撓性フィルムを含み得る。しかし、サンプルを受け取る（及び／または区画３１１０を圧縮可能であるようにする）区画３１１０を形成するために、他の技術が使用され得ることが想定される。区画３１１０は、ガス不透過性材料を含み得る。
コネクタ３１３０及びその構成要素片の例示的変形例を、図３５Ａ～３５Ｆに示す。上述したように、コネクタ３１３０は、サンプリング装置を検出装置（またはセンサモジュールなどのその一部）に結合するように構成され得る。コネクタ３１３０は、入口端３１３０ａ及び出口端３１３０ｂを有する略管状構造を含み得る。入口端部３１３０ａは、区画３１１０に結合するように構成されてもよく、いくつかの変形例では、区画とコネクタとの間の流体シールを改善するのを助けるために、シーリングリブ３５３３（図３５Ｃ及び３５Ｄに示される）などの１つ以上のシーリング機能を含み得る。出口端３１３０ｂは、係合機能（例えば、スナップフィットなど）などを備えた検出装置（またはセンサモジュールなどのその部分）に結合するように構成され得る。
コネクタ３１３０は、区画の内容物を密封するのを助けるために、出口バルブ３５４２などの１つ以上のバルブを含み得る。コネクタ３１３０は、例えば、図３５Ｃに示すように開口部３５３１を有する壁を含み得る。前述のマウスピースの入口バルブ３３１２と同様に、出口バルブ３５４２は、開口部３５３１の１つにスライド式に係合するステムを有することができ、出口バルブ３５４２は、システムの流れ方向（図３５Ａに示すように左から右）は、出口バルブ３５４２を開き、気流がコネクタ３１３０を通って検出装置に入るのを可能にする（いったん検出装置に結合されると）ように、他の開口部３５３１に重なり得る。
いくつかの変形例では、サンプリング装置は、サンプリング装置を検出装置に結合する前に出口バルブ３５４２の閉位置を維持するのを助けるように機能し得るストッパー３１３４をさらに含み得る。図３５Ａ及び３５Ｂに示されるように、ストッパー３１３４は、コネクタ３１３０と伸縮自在に係合する（例えば、コネクタ３１３０に挿入される）略管状構造であってもよい。係合は、機械的相互適合（例えば、スナップフィット、寸法干渉）、ラッチなどの任意の適切な方法で固定またはロックされ得る。例えば、ストッパーは、例えばスナップフィット様式で、コネクタ３１３０上の対応する係合特徴と係合する係合特徴３５５３（例えば、屈曲アーム）を含み得る。ストッパー３１３４の入口端において、ストッパー３１３４は、出口バルブ３５４２をコネクタ３１３０内の閉位置に保持するようにサイズ決め及び形状化されたバルブ輪郭２５５２を含み得る。したがって、ストッパー３１３４がコネクタ３１３０と係合しているとき、出口バルブ３５４２は閉位置に維持され得、それによってサンプリング装置内の内容物（例えば呼吸サンプル）を密閉することができる。いくつかの変形例では、ストッパー３１３４は、コネクタ３１３０からのストッパー３１３４の取り外しを容易にするように構成された出口端（例えば、フランジ、フレアエッジ、隆起など）を有し得る。ストッパー３１３４が取り外されると、出口バルブ３５４２が開かれ得、及び／またはコネクタの出口端３１３０ｂが露出され得て、検出装置と自由に結合することができる。
マウスピース内の入口バルブ３３１２と同様に、出口バルブ３１３２は、区画から流体経路を開く一方向弁または逆止弁であり得る。いくつかの変形例では、出口バルブ３１３２は、区画が圧縮されているときは高圧（高亀裂圧力）でのみ開くように構成され得るが、他の通常の使用（例えば、輸送、被験者からサンプルを得る場合の手動処理など）の間は開かない。したがって、サンプリング装置の出口端は、高い亀裂圧力を有する出口バルブ３１３２とストッパー３１３４の配置との組み合わせによって少なくとも部分的に密閉され得る。しかし、いくつかの変形例では、出口バルブ３１３２は、より低い亀裂圧力を有してもよく、ストッパー３１３４は、単独で、サンプリング装置の出口端をシールするのに十分であり得る。
上述したように、いくつかの変形例では、サンプリング装置は、サンプルがサンプリング装置を通って移動することを意図する「システムの流れの方向」を有する。したがって、サンプリング装置の入口部分及び／または出口部分を、サンプリング装置のパッケージ上及び／またはサンプリング装置の直接上のラベルを通じて示すことが重要であり得る。例えば、包装３６１０（例えば、パウチまたは密封されたオーバーラップ）は、マウスピース３１２０に近接する領域に位置する入口インジケータ３６１２、及び／またはコネクタ３１３０に近接する領域に位置する出口インジケータ３６１４を含み得る。図３６Ａに示されるように、入口インジケータ３６１２及び／または出口インジケータ３６１４は、テキスト（例えば、「ユーザ向き」、「マウスピース」、「Ｕ」、「Ｄ」、「装置向き」など）を含み得る。追加的または代替的に、入口インジケータ３６１２及び／または出口インジケータ３６１４は、グラフィックアイコン（例えば、唇、顔、装置を表すアイコンなど）を含み得る。さらに、いくつかの変形例では、同様の入口インジケータ及び／または出口インジケータがサンプリング装置自体にある場合がある。例えば、入口インジケータ及び／または出口インジケータ（例えば、テキスト及び／またはグラフィックアイコン）は、サンプリング装置の材料上に印刷されるか、または中で成形されてもよいし、またはデカールなどを介してサンプリング装置に適用され得る。
サンプリング装置からのサンプル抽出
上述したように、サンプリング装置は、検出装置から切り離された状態で、ユーザからサンプル（例えば、呼吸サンプル）を受けて貯蔵し得る。サンプルを保管した後、サンプリング装置を適切な場所に輸送する、及び／または検出装置で分析するのに適切な時間まで保持することができる。例えば、サンプリング装置は、サンプリング装置の区画と検出装置内のセンサモジュールとの間の流体連通を可能にするために、検出装置に結合され得る。いくつかの変形例では、サンプリング装置と検出装置との間の結合及び／または流体連通を促進するために、サンプリング装置（例えば、上述のストッパー３１３４などのストッパー）及び／または検出装置から１つ以上の構成要素が除去されてもよい。次いで、サンプルは、分析のためにサンプリング装置からセンサモジュールに流れ得る。
上述したように、サンプリング装置は、検出装置から切り離された状態で、ユーザからサンプル（例えば、呼吸サンプル）を受けて貯蔵し得る。サンプルを保管した後、サンプリング装置を適切な場所に輸送する、及び／または検出装置で分析するのに適切な時間まで保持することができる。例えば、サンプリング装置は、サンプリング装置の区画と検出装置内のセンサモジュールとの間の流体連通を可能にするために、検出装置に結合され得る。いくつかの変形例では、サンプリング装置と検出装置との間の結合及び／または流体連通を促進するために、サンプリング装置（例えば、上述のストッパー３１３４などのストッパー）及び／または検出装置から１つ以上の構成要素が除去されてもよい。次いで、サンプルは、分析のためにサンプリング装置からセンサモジュールに流れ得る。
いくつかの変形例では、貯蔵されたサンプルは、サンプル抽出器の助けを借りてサンプリング装置から取得され得る。サンプリング抽出器３７００の例示的変形例を図３７Ａ及び３７Ｂに示す。図３７Ａに示されるように、サンプリング抽出器３７００は、ベース３７１０及び、サンプリング装置（例えば、サンプリング装置の柔軟で圧縮可能な区画）をベース３７１０に対して圧縮するように構成されたプレス３７２０を含み得、それによって、貯蔵されたサンプルをサンプリング装置から促す、または排出する。一般に、ベース３７１０及び／またはプレス３７２０は、反対側のサンプリング装置を囲むのに適切な硬質材料を含んでもよく、その結果、ベース３７１０及びプレス３７２０を互いに向かうよう促す（サンプリング装置をその間に配置する）と、貯蔵されたサンプルがサンプリング装置の出口に向かってシステムの流れ方向にサンプリング装置から出る（例えば、上記のような一方向弁による）。
ベース３７１０は、サンプリング装置の圧縮可能な部分を受け取るようにサイズ決め及び形成されたサンプリング装置キャビティ３７１４を含み得る。例えば、いくつかの変形例では、キャビティ３７１４は、拡張されたサンプリング装置を収容するために、輪郭のあるキャビティを含み得る。いくつかの変形例では、輪郭のあるキャビティは、図３８Ａに示すように、丸みを帯びた点（例えば、中心点）に向かって先細りになっている１つ以上の傾斜した側面を有し得る。例えば、キャビティ３７１４は、逆円錐形またはピラミッド形状を有し得る。別の例として、輪郭のあるキャビティは、ボウル形（例えば、楕円形または他の弓形断面）であるか、または他の任意の適切な輪郭を有し得る。あるいは、キャビティ３７１４は、サンプリング装置が押されることができる平らな底面を有してもよい。
サンプリング装置がキャビティ３７１４内に配置されると、サンプリング装置の出口端（例えば、上述した３１３０などのコネクタ）は、排出されたサンプルを受け取るためにアクセス可能であってもよい。図３７Ａに示されるように、サンプリング装置キャビティ３７１４は、キャビティ３７１４内のサンプリング装置の配置を見つけるのを助けるために、及び／またはキャビティ３７１４内にサンプリング装置を収容するのを助けるために側壁を含み得る。
プレス３７２０は、サンプリング装置キャビティ３７１４の表面に対向するように構成された押圧面を含む押圧部材３７２２を含み得る。いくつかの変形例では、押圧面は、サンプリング装置キャビティ３７１４の輪郭と一致するかまたは対応する様式で輪郭化され得る。サンプリング装置がキャビティ３７１４の同様に輪郭を描かれた表面とプレス３７２０の押圧面との間に配置される場合、プレス３７２０によってサンプリング装置に加えられる圧力は、有利にも、サンプリング装置全体にわたってより均一であり、プレス３７２０の使用を通して一定であり得る。いくつかの変形例では、図３７Ａ及び３７Ｂに示されるように、プレス３７２０は、押圧部材３７２２と結合または一体に形成されたハンドル（例えば、ノブ）を含んでもよく、ユーザはこれを把持してプレス３７２０を操作するために使用することができる。いくつかの変形例では、ハンドルは、人間工学的及び／またはテクスチャの特徴（例えば、指のグリップ、フレアエッジ、高摩擦材料、リブなど）など、ユーザのグリップを改善するための１つ以上の特徴を含み得る。さらに、いくつかの変形例では、サンプリング装置キャビティ３７１４及び／またはプレス３７２０は、プレス３７２０及びサンプリング装置キャビティ３７１４の相対的な位置決め及び／または動きを導くのを助け得る１つ以上のアライメント特徴（例えば、キー付き特徴、溝など）を含み得る。いくつかの変形例では、プレス３７２０は、ユーザであっても手動で作動するように構成され得るが、いくつかの変形例では、プレス３７２０は、追加的または代替的に自動的または半自動的に（例えば、ロボット制御アクチュエータなどによって）作動され得る。
いくつかの変形例では、ベース３７１０は、検出装置を受けるように構成された検出装置キャビティ３７１４をさらに含んでもよく、その結果、検出装置及びサンプリング装置は、別のものに結合されたままベース３７１０内に配置され得る。検出装置キャビティ３７１４及び／またはサンプリング装置キャビティ３７１２は、検出装置及び／またはサンプリング装置が、サンプル抽出器の動作中にそれぞれのキャビティにぴったり合うか、または他の方法で固定されるように、それぞれ検出装置及びサンプリング装置の形状に固有に成形され得る。
上述したように、図３７Ａ及び図３７Ｂに示すサンプリング装置３７００は、プレス３７２０上の突出押さえ面（正の特徴）に相補的なサンプリング装置受入キャビティ（負の空間）を有するベース３７１０を含む。しかし、他の変形例では、キャビティの位置と突出する押圧面とが入れ替わっていてもよいことを理解されたい。例えば、サンプル抽出器は、代わりに、プレス３７２０上のサンプリング装置受入キャビティ（負の空間）に相補的な突出面（例えば、丘状の正の特徴）を有するベースを含み得る。さらに、いくつかの変形例では、キャビティ及びプレスを受けるサンプリング装置の各々は、その間のサンプリング装置を圧縮する際に使用するための突出特徴及びキャビティ（例えば、うねり面など）の組み合わせを含み得る。
図３８Ａ～図３８Ｄは、図３７Ａ及び３７Ｂに示されるサンプル抽出器の使用の例示的方法を描写する。図３８Ａは、サンプリング装置キャビティ３７１４を有するベース３７１０と、プレス３７２０とを含むサンプル抽出器３７００を描写する。図３８Ｂに示されるように、サンプルを含むサンプリング装置３７３０の拡張された区画を、サンプリング装置キャビティ３７１４内に配置してもよい。ユーザは、拡張された区画及びサンプリング装置キャビティ上にプレス３７２０を手動で位置決めし、次いで、図３８に示すように、プレス３７２０をベース３７１０に向かって促すことができる。この「サンドイッチ」動作により、サンプリング装置の区画が圧縮され、貯蔵されたサンプルが区画から出口端外に排出される。図３８Ｃに示されるこの圧縮の時点で、検出装置３７４０がサンプリング装置３７３０に流体結合されている場合、追い出されたサンプルは、その後、検出装置３７４０内のセンサモジュールに通信され得る。
図３８Ａ～図３８Ｄは、サンプル抽出器を用いた手動圧縮の方法を描写するが、いくつかの変形例では、ロボット制御アクチュエータなどを用いて、同様の圧縮技術を自動的にまたは半自動的に実行してもよい。
滅菌性
本明細書に記載されるように、いくつかの変形例では、検出システムは、検出装置及びマウスピース（または他のサンプリング装置）を含み得る。検出装置は、複数のサンプルを分析するように構成されてもよいし（例えば、センサモジュールがその使用可能寿命の終わりに達するまで、または所定の回数使用されるまで）、各サンプルは、異なるマウスピースを介して異なる被験者から取得されてもよい。いくつかの変形例では、検出装置は、異なる被験者間の交差汚染を減少させるために、使用の間に（例えば、アルコールワイプ、ＵＶ滅菌などを用いて）消毒され得る。
本明細書に記載されるように、いくつかの変形例では、検出システムは、検出装置及びマウスピース（または他のサンプリング装置）を含み得る。検出装置は、複数のサンプルを分析するように構成されてもよいし（例えば、センサモジュールがその使用可能寿命の終わりに達するまで、または所定の回数使用されるまで）、各サンプルは、異なるマウスピースを介して異なる被験者から取得されてもよい。いくつかの変形例では、検出装置は、異なる被験者間の交差汚染を減少させるために、使用の間に（例えば、アルコールワイプ、ＵＶ滅菌などを用いて）消毒され得る。
追加的または代替的に、検出システムは、異なる被験者による使用の間に検出装置を保護するのを助けるために１つ以上の滅菌インターフェースを含み得る。例えば、図３９Ａは、マウスピース３９１０に取り付けられ得るシース３９２０の例示的変形例を示す。シースは、マウスピース３９１０に係合するように構成されたネック部３９２２と、スカート部３９２４の下に保持された検出装置３９３０を収容するように構成されたスカート部３９２４とを含み得る。図３９Ｂに示されるように、スカート部３９２４は検出装置３９３０を覆い遮蔽し、ネック部３９２２はシース３９２０を検出装置３９３０の上に所定の位置に固定するのを助ける。この構成では、シース３９２０はまた、非滅菌領域（マウスピース３９１０を含む図３９Ｂに示されるようにシース３９２０の上の領域）を「滅菌」領域（シース３９２０の下の領域）から画定し、分離する。マウスピース３９１０が被験者からサンプルを収集するために使用され、処分される準備ができると、シース３９２０は、次いでシース３９２０の非滅菌表面を内面に含有するように翻転され得、それによって使用済みマウスピースのハンドラーを汚染から保護することができる。
いくつかの変形例では、シースはマウスピース３９１０に予め取り付けられていてもよい。例えば、シースのネック部３９２２は、マウスピース３９１０に（例えば、エポキシ、ＲＦまたは熱溶着などの１つ以上のファスナーを介して）結合され得る。別の例として、シースは、マウスピース３９１０（例えば、オーバーモールドされたシース、またはマウスピースから延びる膜として一体的に成形されたシースなど）と一体的に形成されて取り付けられてもよい。いくつかの変形例では、予め取り付けられたシースは、マウスピースと共にコンパクトな様式で包装され（例えば、マウスピースなどに対して、圧延及び／または折り畳まれて）、次いで、図３９Ａに示される構成に広げられてもよい。いくつかの変形例では、スカート部３９２４は、コンパクトパッケージ構成において反転されてもよく、その結果、スカート部３９２４は、検出装置を遮蔽するために使用されるために、マウスピース３９１０及び／または検出装置３９３０の上に翻転されてもよい。
あるいは、シース３９２０は、マウスピースとは別に設けられ、次いでマウスピースに係合するように操作され得る。例えば、シース３９２０は、スカート部３９２４がマウスピース３９１０の上を滑り落ち、テーパーネック部３９２２がマウスピース３９１０の直径に干渉するまで引き下げられ、それによってマウスピース３９１０に係合して実質的に図３９Ａに示す構成を形成するようなテーパーネック部３９２２を有し得る。いくつかの変形例では、シース３９２０のシールド機能を改善するために、シース３９２０とマウスピース３９１０との界面との間にシールがさらに形成されてもよい（例えば、テープ、周囲のシーリングコレットまたは適切なコネクタなど）。
いくつかの変形例では、シースの材料は、高密度ポリエチレンまたはシリコーンなどの適切な防水材料を含んでもよいが、他の変形例は、他の適切な材料を含み得る。さらに、いくつかの変形例では、シースは、図３９Ａ及び３９Ｂに示されていない他の適切な形状（例えば、三角形）を有し得ることが企図される。
モバイルアプリケーション
本明細書の他の箇所に記載されるように、いくつかの変形例では、検出装置は、１つ以上のコンピューティング装置と通信可能に結合されてもよく、コンピューティング装置のうちの少なくとも１つは、検出装置の動作を補完する機能性を有するモバイルアプリケーションを実行し得る。モバイルアプリケーションは、例えば、検出装置を使用するための指示を提供し、検出装置のステータスを提示し、サンプル分析に続く検査結果を通信し、アラートを通信し、ユーザ及び／またはテストデータへのアクセスを可能にする、などをもたらし得る。
本明細書の他の箇所に記載されるように、いくつかの変形例では、検出装置は、１つ以上のコンピューティング装置と通信可能に結合されてもよく、コンピューティング装置のうちの少なくとも１つは、検出装置の動作を補完する機能性を有するモバイルアプリケーションを実行し得る。モバイルアプリケーションは、例えば、検出装置を使用するための指示を提供し、検出装置のステータスを提示し、サンプル分析に続く検査結果を通信し、アラートを通信し、ユーザ及び／またはテストデータへのアクセスを可能にする、などをもたらし得る。
例えば、図４０Ａは、マウスピースを備えた検出装置と共に使用するためのコンピューティング装置（例えば、携帯電話）で実行されるモバイルアプリケーションのグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）４０００ａの例示的変形例を示す（例えば、図２９Ａ及び２９Ｂを参照して上述した検出装置と同様）。ＧＵＩ４０００ａは、例えば、モバイルアプリケーションが最初に開かれたときに表示されるホーム画面として機能し得る。いくつかの変形例では、モバイルアプリケーションがコンピューティング装置で開かれると、コンピューティング装置は、ペアリングする近くの検出装置（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈまたは他の無線通信モダリティを介した接続のために）のスキャンを自動的に開始し得る。追加的または代替的に、１つ以上の検出装置とペアリングすることは、手動で実行されてもよく、ＧＵＩ４０００ａを介して開始されてもよい（例えば、ペアリングボタン４０３０を介したＷｉ－Ｆｉを介したペアリング）。ＧＵＩ４０００ａはさらに、装置接続ステータス４０１０を表示し得る（例えば、「接続されている装置はない」、「装置のスキャン中」、「装置が接続されている」などを示す）。いくつかの変形例では、４０００ａは、テスト開始ボタン４０２０またはテストを開始するための他の適切なインタラクティブアイコンを含み得る。いくつかの変形例では、ＧＵＩ４０００ａは、ユーザの温度（及び／または心拍数、酸素飽和度などの他のユーザの症状）の記録を可能にする温度ロギングオプション（例えば、温度ロギングボタン４０４０）、または以前のテストデータを表示するオプション（例えば、テストログボタン４０５０）などの他の適切なメニュー項目を含み得る。
図４０Ｂは、ＧＵＩ４０００ｂ内の装置接続ステータス４０１０が、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈを介してなど、検出装置への成功したペアリングを示すものとして描かれていることを除いて、上述したＧＵＩ４０００ａと同様であるＧＵＩ４０００ｂの例示的変形例を示す。いくつかの変形例では、ペアリングされた検出装置は、モバイルアプリケーションを介したコンピューティング装置への成功したペアリングを追加的または代替的に示すことができる。例えば、図４１は、検出装置４１００がコンピューティング装置と対になっていることを通信するために、所定の色（例えば、青色）及び／またはタイミングパターンで照明し得るインジケータ４１１０を含む検出装置４１００（例えば、図２９Ａ及び２９Ｂを参照して上述した検出装置と同様）を描写する。
上述したように、テストまたはサンプル分析は、ユーザがテスト開始ボタン４０２０を押すことなどによって、モバイルアプリケーションを介して開始され得る。図４２Ａは、テストの開始に応答して現れ得るＧＵＩ４２００ａの例示的変形例を示す。例えば、ＧＵＩ４２００ａは、検出装置のユーザ（例えば、患者）を提供されたサンプルの検査結果に関連付けるために使用される１つ以上の患者識別子（例えば、名前、シリアル番号、医療記録番号など）のエントリーを促し得る。１つ以上の追加のプロンプトは、いくつかの変形例において、テストを実行するために検出装置を操作するためのさらなる指示をユーザに提供し得る。
いくつかの変形例では、モバイルアプリケーションは、検出装置がテストの準備をするときに、検出装置ステータスの指示を提供し得る。例えば、図４２Ｂは、検出装置が呼吸サンプルを受け取る前に較正していることを示すＧＵＩ４２００ｂの例示的変形例を示す。図４２Ｂに示されるように、ＧＵＩ４２００ｂは、テストの準備における較正及び／または他の装置のアクションの進行状況を視覚的に示すカウントダウンタイマを含み得る。カウントダウンタイマは、数値タイマ及び／またはそのような情報を伝達するための他の適切な視覚インジケータを含み得る。この間、ユーザは、自分の口を検出装置のマウスピースに置き、呼吸サンプルを提供するためにマウスピースに息を吐き出す準備をしてもよい。
いくつかの変形例では、モバイルアプリケーションは、図４３Ａ～４３Ｃに示される例えばＧＵＩ４３００ａ～４３００ｃのようなカウントダウンタイマなどの呼吸サンプルを提供するためのさらなる命令をユーザに与え得る。例えば、ＧＵＩ４３００ａ～４３００ｃでは、数値及び／または色分けされたタイマ（例えば、赤から黄色、緑へと進行するアイコン）は、呼吸サンプルを提供するために検出装置のマウスピースに息を吐くようにユーザに指示するためのカウントダウンを提供し得る。この間、ユーザは、まだマウスピースに自分の口を付けていない場合、マウスピースに自分の口を付け得る。ＧＵＩ４３００ａ～４３００ｃは、カウントダウンタイマの最後の３秒間を描写するが、示されたカウントダウン期間は、任意の適切な持続時間（例えば、５秒、１０秒）を有し得ることを理解されたい。
モバイルアプリケーションは、いくつかの変形例において、ユーザが呼吸サンプルを提供している間、ユーザをガイドするための指示を提供し得る。例えば、図４４は、マウスピースを通して十分な呼吸サンプル量が得られたときを示す数値及び／または色分けされた、または他の視覚的タイマ（例えば、進行リング）を提示し得るＧＵＩ４４００の例示的変形例を示す。ＧＵＩ４４００において、数値タイマ（例えば、カウントダウン）は、呼吸サンプルが得られていると充填または完了することになる視覚的進行リングに対応し得る。テキスト及び／または音声命令（例えば、「今すぐ装置に息を吐き出してください」など）は、さらに、ＧＵＩ４４００を通じて提供され得る。したがって、いくつかの変形例では、タイマ（複数可）が経過し、成功したサンプル量が得られるまで、ユーザはマウスピースに息を吐くことが期待できる。いくつかの変形例では、別のＧＵＩが、十分な呼吸サンプルが得られたことの確認をもたらし得る。
いくつかの変形例では、モバイルアプリケーションは、受け取った呼吸サンプルの分析に基づいて１つ以上のテスト結果の表示をもたらし得る。例えば、図４５Ａは、テストが完了したこと、テストが標的分析物の検出をもたらしたこと（例えば、「陽性スクリーニング」）、患者識別情報、及び／またはテストの詳細（例えば、日付、時刻、場所など）を含むテスト結果を示すＧＵＩ４３００ａの例示的変形例を示す。そのようなテスト結果のうちの１つ以上は、さらに、テスト結果へのアクセス及び／または記録のためにスキャンすることができるコンピュータ可読コード４３１０Ａ（例えば、ＱＲコード、他のバーコードなど）に符号化され得る。別の例として、図４５Ｂは、テストが完了したこと、テストが標的分析物の検出をもたらさなかったこと（例えば、「陰性スクリーニング」）、患者識別情報、及び／またはテストの詳細（例えば、日付、時刻、場所など）を含むテスト結果を示すＧＵＩ４３００ａの例示的変形例を示す。ＧＵＩ４３００ａと同様に、そのようなテスト結果の１つ以上は、コンピュータ可読コード４３１０ｂにさらに符号化されてもよい。別の例として、図４５Ｃは、テストが完了したこと、テストが１つ以上のテストエラー（例えば、図４５Ｃに示されるような「呼吸圧が低すぎるか湿度が高すぎる」）をもたらしたことを含む検査結果を示すＧＵＩ４３００ｃの例示的変形例を示し、テストを繰り返すべきであること（例えば、「再テストが必要」）、患者識別情報、及び／またはテストの詳細（日付、時刻、場所など）を示す。いくつかの変形例では、ＧＵＩ４３００ｃは、ＧＵＩ４３００ａ及びＧＵＩ４３００ｂに示されるものと同様に、テスト結果を符号化するコンピュータ可読コードを含み得る。いくつかの変形例では、モバイルアプリケーションはさらに、そのようなテスト結果のいずれかを転送または別の方法で共有することを可能にする適切なＧＵＩを表示し得る（例えば、ユーザに電子メールで送信する、検査施設または他の管理者に電子メールで送信する、保健当局に電子メールで送信するなど）。
ＶＯＣ検出方法
１つ以上の標的分析物（例えば、標的ＶＯＣｓ）を検出するための様々な方法は、本明細書に記載されるようなシステムを用いて実行され得る。例えば、図２１は、１つ以上の標的ＶＯＣを検出するための方法２１００であって、標的ＶＯＣに固有な電極及びイオン液体（例えばＲＴＩＬ）を含む電気化学センサに入力信号を印加すること２１１０、イオン液体内の１つ以上のキャビティにおいて標的ＶＯＣを捕捉すること２１２０、電気化学センサからセンサ信号を受信すること２１３０、センサ信号に少なくとも部分的に基づいて標的ＶＯＣを検出すること２１４０を含む方法を描写している。例えば、上述したように、電気化学センサに入力信号（例えばＤＣ信号）を印加すると、ＲＴＩＬの分極が生じ得、ＲＴＩＬ結合が引き伸ばされて、ＲＴＩＬ内に標的ＶＯＣを捕捉するための１つ以上のキャビティが形成される。１つまたは複数のキャビティは、ＲＴＩＬの隣接する層のアニオン性基の間に配置されてもよく、アニオン性基はパズルのピース状の方法で標的ＶＯＣに固有である。電気化学センサの周囲の環境に存在する場合、標的ＶＯＣは、ＲＴＩＬを通って電極に向かって拡散するように１つまたは複数のキャビティに捕捉される。標的ＶＯＣの捕捉は、電圧電位が電極全体に印加されたときの電流の変化（例えば、センサ信号における新しい電流とベースライン電流との差、センサ信号における新しい電流とベースライン電流との間の比）として検出可能であり得る。さらに、目標ＶＯＣの量または濃度は、電流の変化の大きさに基づいて決定することもできる。方法は、検出装置のユーザインターフェースに標的ＶＯＣの存在及び／または推定量を示すこと、及び／または周辺装置または他のコンピューティング装置に通信することなどによって、標的ＶＯＣ２１５０の検出に応答してアラートを発することをさらに含み得る。いくつかの変形例では、検出装置は、その強度が、例えば、標的ＶＯＣの検出装置への濃度及び／または近接に対応する検出信号を供給し得る。
１つ以上の標的分析物（例えば、標的ＶＯＣｓ）を検出するための様々な方法は、本明細書に記載されるようなシステムを用いて実行され得る。例えば、図２１は、１つ以上の標的ＶＯＣを検出するための方法２１００であって、標的ＶＯＣに固有な電極及びイオン液体（例えばＲＴＩＬ）を含む電気化学センサに入力信号を印加すること２１１０、イオン液体内の１つ以上のキャビティにおいて標的ＶＯＣを捕捉すること２１２０、電気化学センサからセンサ信号を受信すること２１３０、センサ信号に少なくとも部分的に基づいて標的ＶＯＣを検出すること２１４０を含む方法を描写している。例えば、上述したように、電気化学センサに入力信号（例えばＤＣ信号）を印加すると、ＲＴＩＬの分極が生じ得、ＲＴＩＬ結合が引き伸ばされて、ＲＴＩＬ内に標的ＶＯＣを捕捉するための１つ以上のキャビティが形成される。１つまたは複数のキャビティは、ＲＴＩＬの隣接する層のアニオン性基の間に配置されてもよく、アニオン性基はパズルのピース状の方法で標的ＶＯＣに固有である。電気化学センサの周囲の環境に存在する場合、標的ＶＯＣは、ＲＴＩＬを通って電極に向かって拡散するように１つまたは複数のキャビティに捕捉される。標的ＶＯＣの捕捉は、電圧電位が電極全体に印加されたときの電流の変化（例えば、センサ信号における新しい電流とベースライン電流との差、センサ信号における新しい電流とベースライン電流との間の比）として検出可能であり得る。さらに、目標ＶＯＣの量または濃度は、電流の変化の大きさに基づいて決定することもできる。方法は、検出装置のユーザインターフェースに標的ＶＯＣの存在及び／または推定量を示すこと、及び／または周辺装置または他のコンピューティング装置に通信することなどによって、標的ＶＯＣ２１５０の検出に応答してアラートを発することをさらに含み得る。いくつかの変形例では、検出装置は、その強度が、例えば、標的ＶＯＣの検出装置への濃度及び／または近接に対応する検出信号を供給し得る。
いくつかの変形例では、複数の検出装置を使用して、追加情報を取得してもよい。例えば、複数の検出装置は、上述のように１つ以上の無線通信モジュール（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉ－Ｆｉ）を介して互いに及び／または周辺装置と通信してもよく、位置情報を含むことができる。各検出装置には、検出装置がそれ自体及び他の検出装置及び／または周辺装置に対してその位置を明確にし、ＶＯＣ及び／またはその他の脅威因子の追跡及び三角測量を可能にするソフトウェアをロードできる。いくつかの変形例では、検出装置は、定期的または断続的に他の近くの検出装置をスキャンして、カスタムの通信ネットワークを設定し得る。例えば、図２２Ａ及び図２２Ｂの説明的な概略図に示されるように、複数の装置を、部屋の各隅に１つの検出装置（装置１～装置４）のような様々な場所に配置してもよく、互いに通信してもよい。図２２Ａに示される時刻Ｔ１において、検出可能なＶＯＣを搬送する脅威因子は、装置３に最も近くてもよい。したがって、時刻Ｔ１において、装置３からの検出信号は、４つの図示の装置のうち最も強くなり得、一方、他の装置からの検出信号は、距離に応じて弱くなっていてもよい（例えば、装置２からの検出信号が最も弱くてもよい）。脅威因子が部屋を横切って移動すると、様々な検出装置からの検出信号強度が変化する。例えば、図２２Ｂに示す時刻Ｔ２では、脅威因子は装置１及び２に近く、装置１及び２からの検出信号は、装置３及び４からのものよりも強くなり得る。したがって、検出装置間の検出信号強度の変化により、装置は脅威因子が部屋の中でどのように移動しているかを三角測量し、脅威因子がどこにあるかを特定し得る。三角測量検出は、環境の適切な理解を得るために、所望する頻度だけ実行され得る。例えば、脅威因子の動きに関するリアルタイムまたはほぼリアルタイムの情報を取得するために、計算を１秒間に１回以上（例えば、１Ｈｚ、最大３Ｈｚ、最大５Ｈｚなど）実行してもよい。
いくつかの変形例では、脅威因子を検出するための方法は、無線通信モジュールを利用して、他の潜在的な脅威因子を追跡してもよい。例えば、検出装置は、近くのＷｉ－Ｆｉ及び／またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ信号ＳＳＩＤのスキャンを可能にして、他のシステムと通信またはペアリングしようとしている可能性のあるいずれかの他の近くのコンピューティング装置を識別することを可能にするソフトウェアを有してもよい。例えば、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈまたはＷｉ－Ｆｉ信号を出力するいずれかの装置は、ペアリングしようとしている結合機器のタイプをアクティブにアドバタイズする（例えば、ある人のスマートフォンは、その人の自宅のＷｉ－Ｆｉ、またはおそらくその人のＢｌｕｅｔｏｏｔｈヘッドフォンまたは他の装置を常に検索している）。したがって、本明細書に記載されるような検出装置は、近くのコンピューティング装置から出力されたペアリング信号を識別し、ペアリング信号から情報を導出するように構成され得る。説明的な例として、検出装置は、特定の自宅アドレスに関連付けられたＷｉ－Ｆｉとの再ペアリングを求めている近くのスマートフォンから出力されたペアリング信号を検出し得る。出力されたペアリング信号を分析することによって、検出装置は、ペアリング信号を発するスマートフォンの所有者がその自宅の住所の自宅に住んでいる可能性が高いと補間してもよい。したがって、検出装置のこの信号「スニッフィング」能力は、脅威因子検出能力を強化し、検出装置が標的ＶＯＣを検出するだけでなく、その標的ＶＯＣを運ぶ人間の輸送者に関する情報も得ることを可能にし得ることができる。
上述のように、検出装置は、様々な用途において様々な標的分析物を監視及び／または追跡するために使用され得る。例えば、ＶＯＣを検出するためのいくつかの方法は、爆発物（例えば、Ｃ－４爆発物、火薬など）、薬物、または他の物質に特徴的な標的ＶＯＣを検出することを含み得る。別の例として、ＶＯＣを検出するためのいくつかの方法は、ユーザの健康状態の特徴である標的ＶＯＣを検出することを含み得る。例示として具体例を以下にさらに詳細に説明する。
このセンサは、空気モニタリング、生物医学診断、工業プロセス、セキュリティ及び労働衛生などのアプリケーションで有用な、複数の異なる分析物または分析物クラスを検出するために使用できる。いくつかの変形例では、検出装置は、爆発物または爆発性混合物のＶＯＣ特性を検出する少なくとも１つの電気化学センサを含み得る。このようなＶＯＣは、例えば、爆弾の存在を検出するのを助けるために爆発物に添加されたタガント、または揮発性化学物質である可能性がある。非限定的な例として、２，４－ジニトロトルエン、２，６－ジニトロトルエン、１－エチル－２－ニトロベンゼン、及び／またはシクロヘキサノンはＣ－４爆薬中に存在する可能性があり、したがって爆薬に特徴的なＶＯＣである。いくつかの変形例では、ＶＯＣはプラスチック爆薬に特徴的である。いくつかの変形例では、ＶＯＣは組成物Ｃ－４（Ｃ－４）に特徴的である。いくつかの変形例では、ＶＯＣは火薬に特徴的である。爆薬の標的ＶＯＣ特性の特異度は、前述のように、センサのＲＴＩＬと電極入力信号を変調することによって達成される。
いくつかの変形例では、電気化学センサは、バイオマーカーＶＯＣを検出する。バイオマーカーは、特定の健康状態を示し得る特定の生物学的プロセスの定量化可能な特性である。例えば、特定の疾患では、脂質過酸化などの代謝経路が、ＶＯＣの固有のシグネチャ（すなわち、脂肪族炭化水素の固有の混合物）が生成されるように変化し得る。電気化学センサは、例えば、ヘルスケア産業において、患者のベッドサイドにおいて、または自己投与診断において適用され得る。いくつかの変形例では、バイオマーカーはヒトバイオマーカーである。いくつかの変形例において、標的ＶＯＣは、健康状態（例えば、医学的状態）に関連する１つ以上のバイオマーカーである。いくつかの変形例では、医学的状態はＣＯＶＩＤ－１９の存在などの人間の医学的状態である。例えば、代謝プロセスのアップレギュレーションまたはダウンレギュレーション時に人体から放出される脂肪族炭化水素及び無機ガスの検出は、ＣＯＶＩＤ－１９の有無と相関させることができる。ＲＴＩＬの選択は、官能化イミダゾリウムベースのカチオンとフッ素化アニオンとの間の相互作用の程度に基づいて行われる。ＮＯｘのような無機ガスは代謝経路から放出され、人間の呼吸で簡単に検出できる。例えば、ＮＯｘは、センサ表面のＲＴＩＬ中に存在するフッ素化官能化イミダゾリウム化合物と相互作用し、上述のように電流の測定可能な変化を引き起こす。ＮＯｘとイミダゾリウムベースのＲＴＩＬのこの組み合わせは、ＣＯＶＩＤ－１９に関連する標的の特異性に合わせて調整できる。
いくつかの変形例では、電気化学センサは、薬物の使用に特徴的なＶＯＣ（例えば、調節代謝経路の結果として身体によって生成されるＶＯＣ）を検出する。いくつかの変形例では、薬物はカンナビノイド、アルコール、またはオピオイドである。いくつかの変形例では、薬物はオピオイドである。いくつかの変形例では、薬物はフェンタニルである。
実施例１：標的ＶＯＣごとにＲＴＩＬの選択を最適化した
各ＶＯＣの検出に最適なＲＴＩＬは、様々な検出条件下で決定された。具体的には、１ｐｐｂ及び８００ｐｐｂのＶＯＣ溶液を調製した。３ｕＬのＲＴＩＬをセンサ表面に分注し、ＶＯＣがない場合のベースライン読み取り値を記録した。１ｐｐｂのＶＯＣをセンシングチャンバ内に添加し、クロノアンペロメトリー（ＣＡ）による電流応答を測定した。信号を記録し、チャンバをＮ２で洗浄して、次の濃度を検査する前に残留ＶＯＣを除去した。この手順を８００ｐｐｂのＶＯＣに対して繰り返し、信号の変化（１ｐｐｂのＶＯＣに対して）を記録した。
各ＶＯＣの検出に最適なＲＴＩＬは、様々な検出条件下で決定された。具体的には、１ｐｐｂ及び８００ｐｐｂのＶＯＣ溶液を調製した。３ｕＬのＲＴＩＬをセンサ表面に分注し、ＶＯＣがない場合のベースライン読み取り値を記録した。１ｐｐｂのＶＯＣをセンシングチャンバ内に添加し、クロノアンペロメトリー（ＣＡ）による電流応答を測定した。信号を記録し、チャンバをＮ２で洗浄して、次の濃度を検査する前に残留ＶＯＣを除去した。この手順を８００ｐｐｂのＶＯＣに対して繰り返し、信号の変化（１ｐｐｂのＶＯＣに対して）を記録した。
表１に、爆薬に特徴的な標的ＶＯＣ、各ＶＯＣを選択的に検出するのに使われる最適なＲＴＩＬ、及び検出下限を示す。
表２に、薬物の使用に関連する標的ＶＯＣ、各ＶＯＣを選択的に検出するのに使われる最適なＲＴＩＬ、及び検出下限を示す。
表３は、ＣＯＶＩＤ－１９の存在に特徴的な標的ＶＯＣと、各ＶＯＣを選択的に検出するために使用される最適なＲＴＩＬを示す。
実施例２：ＢＭＩＭ［ＢＦ４］ベースのセンサの爆薬特性のＶＯＣに対する感度を解析
様々な濃度のＶＯＣを検出するセンサの能力をテストし、それらの濃度を区別するセンサの能力をテストするために、［ＢＭＩＭ］ＢＦ４をＲＴＩＬとして使用した。爆発物に特徴的な３つのＶＯＣ、２，４－ジニトロトルエン（２，４－ＤＮＴ）、２，６－ジニトロトルエン（２，６－ＤＮＴ）、及び１－エチル－２－ニトロベンゼン（ＥＮＢ）を分析した。簡単に説明すると、３μＬの［ＢＭＩＭ］ＢＦ４をセンサ電極上に分注し、センサを２５°Ｃのテストチャンバ内に配置した。ベースライン測定値は、いずれのＶＯＣも存在しない状態で記録された。クロノアンペロメトリースキャンを固定電位で実行し、電流を記録した。固定電位により、特定のＶＯＣに固有に結合することができる。次に、ＶＯＣサンプルを１ｐｐｂ及び８００ｐｐｂの濃度でテストチャンバに入れた。ＶＯＣの各濃度で負の電位が印加され、拡散したＶＯＣ種が電極に到達し、ＲＴＩＬ層のイオン種と選択的に相互作用することを可能にした。電流を測定した。セットアップは、後続の読み取りの前にクリーンアップされた。
様々な濃度のＶＯＣを検出するセンサの能力をテストし、それらの濃度を区別するセンサの能力をテストするために、［ＢＭＩＭ］ＢＦ４をＲＴＩＬとして使用した。爆発物に特徴的な３つのＶＯＣ、２，４－ジニトロトルエン（２，４－ＤＮＴ）、２，６－ジニトロトルエン（２，６－ＤＮＴ）、及び１－エチル－２－ニトロベンゼン（ＥＮＢ）を分析した。簡単に説明すると、３μＬの［ＢＭＩＭ］ＢＦ４をセンサ電極上に分注し、センサを２５°Ｃのテストチャンバ内に配置した。ベースライン測定値は、いずれのＶＯＣも存在しない状態で記録された。クロノアンペロメトリースキャンを固定電位で実行し、電流を記録した。固定電位により、特定のＶＯＣに固有に結合することができる。次に、ＶＯＣサンプルを１ｐｐｂ及び８００ｐｐｂの濃度でテストチャンバに入れた。ＶＯＣの各濃度で負の電位が印加され、拡散したＶＯＣ種が電極に到達し、ＲＴＩＬ層のイオン種と選択的に相互作用することを可能にした。電流を測定した。セットアップは、後続の読み取りの前にクリーンアップされた。
図２３Ａ～図２３Ｃは、電流の比率（ＶＯＣの存在下で測定された検出電流／ＶＯＣの存在なしで測定されたベースライン電流）として測定された、１ｐｐｂ及び８００ｐｐｂにおける各ＶＯＣ分析物の検出を示す。具体的には、１ｐｐｂ及び８００ｐｐｂのＶＯＣ溶液を調製し、３ｕＬのＲＴＩＬをセンサ表面に分注し、ＶＯＣがない場合のベースライン読み取り値を記録した。１ｐｐｂのＶＯＣをセンシングチャンバ内に添加し、クロノアンペロメトリー（ＣＡ）による電流応答を測定した。信号を記録し、チャンバをＮ２で洗浄して、次の濃度を検査する前に残留ＶＯＣを除去した。この手順を８００ｐｐｂのＶＯＣに対して繰り返し、信号の変化（１ｐｐｂのＶＯＣに対して）を記録した。いずれの場合も、センサは１ｐｐｂと８００ｐｐｂの両方で分析物を検出することができた。さらに、センサはテストされた最高濃度と最低濃度を区別することができた。応答の差は、両側Ｔ検定（すべてのケースでＰ値＜０．０００１）を使用して分析すると統計的に有意であることがわかった。
実施例３：ＣＯＶＩＤ－１９を検出するためのセンサの較正
ＳＡＲＳ－ＣＯＶ－２は、世界中で何百万人もの人々に感染し、ＣＯＶＩＤ－１９として知られる疾患を引き起こしているウイルスである。このウイルスの早期発見は、地域社会での感染を遅らせるのに役立ち得る。ＣＯＶＩＤ－１９は、喘息、肺炎などの様々な呼吸器疾患に関連している。
ＳＡＲＳ－ＣＯＶ－２は、世界中で何百万人もの人々に感染し、ＣＯＶＩＤ－１９として知られる疾患を引き起こしているウイルスである。このウイルスの早期発見は、地域社会での感染を遅らせるのに役立ち得る。ＣＯＶＩＤ－１９は、喘息、肺炎などの様々な呼吸器疾患に関連している。
ＣＯＶＩＤ－１９の無症候性及び症状の症状に関連する微量の標的物質を検出するための呼吸分析装置ベースのセンサプラットフォームの有用性が調査された。例えば、本明細書に記載されている電気化学センサプラットフォームを使用して、ＣＯＶＩＤ－１９及び喘息や肺炎などの関連する呼吸器疾患によって引き起こされる体内の代謝プロセスのアップレギュレーションの結果として放出されるＶＯＣ及び無機ガスを検出した。電気化学センサを使用したこれらの疾患の検出は、ＣＯＶＩＤ－１９に感染した症候性、無症候性、及び／または早期陽性の患者の隔離に役立ち得る。
２つの電気化学センサ（センサ１とセンサ２）は、ベースライン研究で特徴付けられた。各センサからの安定したベースライン電流読み取りは、健康な人間の呼吸を模倣するように設計された７５０ＰＰＭＣＯ２の存在下で最初に実行された。次に、ＮＯｘを含む既知の標的剤混合物の存在下での各センサからの電流信号応答を記録して、図１に示すように較正された応答を提供した。例えば、図２４は、標的薬剤ミックスへの曝露に応答して、センサ１がそのベースライン読み取り値に対する電流の１８２％の変化を検出し、一方、センサ２がそのベースライン読み取り値に対する電流の１７３％の変化を検出したことを示す。
実施例４：ＣＯＶＩＤ－１９の検出のためのテスト
上述のように、２つの電気化学センサ（センサ１、センサ２）を含む検出装置を作製した。センサ１には、呼吸中のＮＯｘを検出及び特性評価するための１－エチル－３－メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート（ＥＭＩＭ－ＢＦ４）のＲＴＩＬが含まれ、センサ２には、呼吸中の脂肪族炭素（イソペンタン、ヘプタンなど）を検出及び特性評価するための１－エチル－３－メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート（ＥＭＩＭ－ＯＴｆ）のＲＩＴＬが含まれていた。ベースラインの特性評価は、読み取り値のいずれかの干渉を回避し、人間の対象のテストの前にセンサのパフォーマンスを特徴付けるために、最初に個別に記録された。具体的には、ベースライン特性評価は、７５０ＰＰＭＣＯ２（健康な人間の呼吸を模倣するため）を用いて実施した。
上述のように、２つの電気化学センサ（センサ１、センサ２）を含む検出装置を作製した。センサ１には、呼吸中のＮＯｘを検出及び特性評価するための１－エチル－３－メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート（ＥＭＩＭ－ＢＦ４）のＲＴＩＬが含まれ、センサ２には、呼吸中の脂肪族炭素（イソペンタン、ヘプタンなど）を検出及び特性評価するための１－エチル－３－メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート（ＥＭＩＭ－ＯＴｆ）のＲＩＴＬが含まれていた。ベースラインの特性評価は、読み取り値のいずれかの干渉を回避し、人間の対象のテストの前にセンサのパフォーマンスを特徴付けるために、最初に個別に記録された。具体的には、ベースライン特性評価は、７５０ＰＰＭＣＯ２（健康な人間の呼吸を模倣するため）を用いて実施した。
１８人の被験者は、呼吸分析物（ＮＯｘ）の信号を記録するために、検出装置で２回呼吸するように求められた。サンプリングは、データ収集の何らかのエラーを減らすために２回実行された。ベースライン特性評価に対するシグナルの変化を、疾患の有無を特徴付けるためのパラメータとして使用した。患者は無作為に選択され、盲検試験が実施された。センサの性能において９５％の信頼性を得るために、複数の読み取り値が記録された。
図２５Ａ及び図２５Ｂは、センサ１（図２５Ａ）及びセンサ２（図２５Ｂ）によって測定された、各試験対象についてのベースラインに対するセンサ信号（電流）の変化率％を示す。ベースラインに対する有意な正の変化率は、被験者におけるＣＯＶＩＤ－１９の推定陽性結果を示し、変化がほとんどまたはまったくない（または負の変化）は健康な被験者を示す。被験者１～１２、及び被験者１５、１７、１８では、得られた電流はベースライン測定値未満であった。したがって、電流の変化は負としてプロットされる。ただし、被験者１３、１４、及び１６では、信号応答はベースラインを上回り、正としてプロットされた。被験者１３、１４、及び１６のベースラインからの比較的大きな正の変化は、これらの被験者におけるＣＯＶＩＤ－１９に対する推定陽性結果の可能性を示唆している。
被験者１３、１４、及び１６のセンサデータは、他の１５人の被験者が健康な被験者であると仮定して、調整されたベースライン特性評価とさらに比較された。調整されたベースライン特性評価は、他の１５人の被験者の平均センサ測定値として計算された。図２６Ａ及び図２６Ｂは、センサ１（図２６Ａ）及びセンサ２（図２６Ｂ）を用いて測定された、被験者１３及び１４についての調整されたベースライン特性評価に対するセンサ信号の変化率％を図示している。これらの図に示すように、センサ１は被験者１３と１４の信号の約２５％の正の変化を測定し、センサ２は被験者１３と１４の信号の約４０％の正の変化を測定した。同様に、図２７Ａ及び２７Ｂは、センサ１（図２７Ａ）及びセンサ２（図２６Ｂ）を使用して測定された、被験者１６の調整されたベースライン特性評価に対するセンサ信号の変化率％を示す。これらの図に示すように、センサ１は被験者１６の信号の約４０％の正の変化を測定し、センサ２は被験者１６の信号の約７５％の正の変化を測定した。図２６Ａ～２６Ｂ及び図２７Ａ～２７Ｂは、推定陽性のＣＯＶＩＤ－１９被験者を健康な被験者と区別する際にセンサ１及び２を使用することが成功したことを示す。
実施例５：ＣＯＶＩＤ－１９の検出のための臨床試験１
ＣＯＶＩＤ－１９を検出するための呼吸分析装置ベースの検出装置が１６８人の患者でテストされ、合計１６８の評価が行われた。各評価では、ＣＯＶＩＤ－１９感染を示す呼吸ＶＯＣ及び無機ガスのシグネチャが検出されたことを示す「検出済み」、ＣＯＶＩＤ－１９感染を示す呼吸ＶＯＣ及び無機ガスのシグネチャが検出されなかったことを示す「検出なし」、またはマウスピースと検出装置の本体との間の接続の欠如が原因で評価の誤りを示す「欠陥」の評価結果が得られた。さらに、各患者は、ＣＯＶＩＤ－１９の従来のポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）テストを使用してテストされ、各患者の実際の感染状態の指標が提供された。１０２の評価のそれぞれについて、呼吸分析装置ベースの検査結果をＰＣＲ検査結果と比較して、患者のＣＯＶＩＤ－１９を検出する際の呼吸分析装置ベースの検出装置の精度を評価した。
ＣＯＶＩＤ－１９を検出するための呼吸分析装置ベースの検出装置が１６８人の患者でテストされ、合計１６８の評価が行われた。各評価では、ＣＯＶＩＤ－１９感染を示す呼吸ＶＯＣ及び無機ガスのシグネチャが検出されたことを示す「検出済み」、ＣＯＶＩＤ－１９感染を示す呼吸ＶＯＣ及び無機ガスのシグネチャが検出されなかったことを示す「検出なし」、またはマウスピースと検出装置の本体との間の接続の欠如が原因で評価の誤りを示す「欠陥」の評価結果が得られた。さらに、各患者は、ＣＯＶＩＤ－１９の従来のポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）テストを使用してテストされ、各患者の実際の感染状態の指標が提供された。１０２の評価のそれぞれについて、呼吸分析装置ベースの検査結果をＰＣＲ検査結果と比較して、患者のＣＯＶＩＤ－１９を検出する際の呼吸分析装置ベースの検出装置の精度を評価した。
１６８件の評価のうち、３５件の呼吸分析装置ベースの検査結果が対応する陽性ＰＣＲ検査結果と一致する「真陽性」と見なされ、３７件の呼吸分析装置ベースの検査陽性は対応する陽性ＰＣＲ検査結果と一致しない「偽陽性」と見なされ、９４件の呼吸分析装置ベースの検査結果が対応する陰性ＰＣＲ検査結果と一致する「真陰性」と見なされ、２つの陰性の呼吸分析装置ベースの検査結果は、対応する陰性のＰＣ検査結果と一致しない「偽陰性」と見なされた。これらの結果に基づき、呼吸分析装置ベースの検出装置は、精度７６．８％、特異度７１．８％、感度９４．６％であることがわかった。
実施例６：ＣＯＶＩＤ－１９の検出のための臨床試験２
ＣＯＶＩＤ－１９を検出するために同じ呼吸分析器ベースのセンサプラットフォームを使用する３つの異なる検出装置が８４人の患者で合計１０２の評価でテストされ、各評価は患者からの２回の呼吸の呼吸量を分析した。各評価では、ＣＯＶＩＤ－１９感染を示す呼吸ＶＯＣ及び無機ガスのシグネチャが検出されたことを示す「検出済み」、ＣＯＶＩＤ－１９感染を示す呼吸ＶＯＣ及び無機ガスのシグネチャが検出されなかったことを示す「検出なし」、またはマウスピースと検出装置の本体との間の接続の欠如が原因で評価の誤りを示す「欠陥」の評価結果が提供された。場合によっては、患者の「欠陥」評価の後に、その患者の「検出」または「未検出」の結果を取得するための後続の評価が続いた。さらに、各患者は、ＣＯＶＩＤ－１９の従来のポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）テストを使用してテストされ、各患者の実際の感染状態の指標が提供された。１０２の評価のそれぞれについて、呼吸分析装置ベースの検査結果をＰＣＲ検査結果と比較して、患者のＣＯＶＩＤ－１９を検出する際の呼吸分析装置ベースの検出装置の精度を評価した。
ＣＯＶＩＤ－１９を検出するために同じ呼吸分析器ベースのセンサプラットフォームを使用する３つの異なる検出装置が８４人の患者で合計１０２の評価でテストされ、各評価は患者からの２回の呼吸の呼吸量を分析した。各評価では、ＣＯＶＩＤ－１９感染を示す呼吸ＶＯＣ及び無機ガスのシグネチャが検出されたことを示す「検出済み」、ＣＯＶＩＤ－１９感染を示す呼吸ＶＯＣ及び無機ガスのシグネチャが検出されなかったことを示す「検出なし」、またはマウスピースと検出装置の本体との間の接続の欠如が原因で評価の誤りを示す「欠陥」の評価結果が提供された。場合によっては、患者の「欠陥」評価の後に、その患者の「検出」または「未検出」の結果を取得するための後続の評価が続いた。さらに、各患者は、ＣＯＶＩＤ－１９の従来のポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）テストを使用してテストされ、各患者の実際の感染状態の指標が提供された。１０２の評価のそれぞれについて、呼吸分析装置ベースの検査結果をＰＣＲ検査結果と比較して、患者のＣＯＶＩＤ－１９を検出する際の呼吸分析装置ベースの検出装置の精度を評価した。
１０２の評価のうち、２１の評価はユーザのエラーのために欠陥があると見なされた。他の評価のうち、２７件の呼吸分析装置ベースの検査結果が対応する陽性ＰＣＲ検査結果と一致する「真陽性」と見なされ、７件の呼吸分析装置ベースの検査陽性は対応する陽性ＰＣＲ検査結果と一致しない「偽陽性」と見なされ、４７件の呼吸分析装置ベースの検査結果が対応する陰性ＰＣＲ検査結果と一致する「真陰性」と見なされ、０の陰性の呼吸分析装置ベースの検査結果は、対応する陰性のＰＣＲ検査結果と一致しない「偽陰性」と見なされた。これらの結果から、呼吸分析装置ベースのプラットフォームは、感度が高い（１００％）、特異度が高い（８７．０％）、精度が高い（９１．４％）ことがわかった。
列挙された実施形態
実施形態１．１つまたは複数の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を検出するための検出装置であって、
ベース、及び
前記ベースに取り外し可能に結合可能で、少なくとも１つの電気化学センサを含むセンサモジュール、を備え、
前記少なくとも１つの電気化学センサは、電極と、前記電極に配置され、標的ＶＯＣに固有なイオン液体とを含む、前記検出装置。
実施形態１．１つまたは複数の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を検出するための検出装置であって、
ベース、及び
前記ベースに取り外し可能に結合可能で、少なくとも１つの電気化学センサを含むセンサモジュール、を備え、
前記少なくとも１つの電気化学センサは、電極と、前記電極に配置され、標的ＶＯＣに固有なイオン液体とを含む、前記検出装置。
実施形態２．前記イオン液体が室温イオン液体（ＲＴＩＬ）を含む、実施形態１に記載の検出装置。
実施形態３．前記イオン液体が複数のイオン層を含み、前記標的ＶＯＣに固有な少なくとも１つのキャビティが、前記電気化学センサに供給される入力信号に応答して隣接するイオン層間に形成される、実施形態２に記載の検出装置。
実施形態４．前記検出装置が、前記入力信号を前記電気化学センサに送達するように構成される、実施形態３に記載の検出装置。
実施形態５．前記入力信号がＤＣ還元電位を前記電極に印加する、実施形態４に記載の検出装置。
実施形態６．前記少なくとも１つのキャビティが前記標的ＶＯＣを捕捉するように構成され、前記捕捉されたＶＯＣが前記電極に向かって拡散する、実施形態３に記載の検出装置。
実施形態７．前記ベースが、前記電極におけるインピーダンス、電流、またはその両方に少なくとも部分的に基づいて前記捕捉された標的ＶＯＣを検出するように構成された１つまたは複数のプロセッサを備える、実施形態５に記載の検出装置。
実施形態８．前記ベースが、前記少なくとも１つの電気化学センサを使用した前記標的ＶＯＣの検出に応答してアラートを発するように構成された警報器を備える、実施形態１に記載の検出装置。
実施形態９．前記ベースが無線通信モジュールを含む、実施形態１に記載の検出装置。
実施形態１０．前記ベースがハンドヘルドハウジングを含む、実施形態１に記載の検出装置。
実施形態１１．前記ベースが表面に取り付けられるように構成される、実施形態１に記載の検出装置。
実施形態１２．前記センサモジュールが複数の電気化学センサを含む、実施形態１に記載の検出装置。
実施形態１３．前記複数の電気化学センサの少なくとも一部の各々がそれぞれのイオン液体を含み、前記それぞれのイオン液体が同じ標的ＶＯＣに固有である、実施形態１２に記載の検出装置。
実施形態１４．前記複数の電気化学センサの少なくとも一部の各々がそれぞれのイオン層を含み、前記それぞれのイオン層が異なる標的ＶＯＣに固有である、実施形態１２に記載の検出装置。
実施形態１５．前記センサモジュールが、前記ベースに導電的に結合するように構成された１つ以上の電気接点を備える、実施形態１に記載の検出装置。
実施形態１６．前記センサモジュールがマウスピースを備える、実施形態１に記載の検出装置。
実施形態１７．前記標的ＶＯＣが爆発物に特徴的である、実施形態１に記載の検出装置。
実施形態１８．前記標的ＶＯＣが薬物に特徴的である、実施形態１に記載の検出装置。
実施形態１９．前記標的ＶＯＣが、ユーザの健康状態に特徴的なバイオマーカーである、実施形態１に記載の検出装置。
実施形態２０．標的揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の検出に使用するための電気化学センサであって、前記電気化学センサは、
電極、
電極上に配置された室温イオン液体（ＲＴＩＬ）
を含み、
前記標的ＶＯＣに固有な少なくとも１つのキャビティは、入力信号を受信する前記センサに応答して前記ＲＴＩＬ内に形成される、前記センサ。
電極、
電極上に配置された室温イオン液体（ＲＴＩＬ）
を含み、
前記標的ＶＯＣに固有な少なくとも１つのキャビティは、入力信号を受信する前記センサに応答して前記ＲＴＩＬ内に形成される、前記センサ。
実施形態２１．前記電極が金を含む、実施形態２０に記載のセンサ。
実施形態２２．前記電極は、櫛型電極を備える、実施形態２１に記載のセンサ。
実施形態２３．前記ＲＴＩＬが、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムクロリド、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムビス－（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、及び１－エチル－３－メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネートからなる群から選択される、実施形態２０に記載の電気化学センサ。
実施形態２４．前記ＲＴＩＬが複数のイオン層を含む、実施形態２０に記載の電気化学センサ。
実施形態２５．前記ＲＴＩＬが少なくとも２つのイオン層を含む、実施形態２０に記載の電気化学センサ。
実施形態２６．前記少なくとも１つのキャビティが、隣接するイオン層の間に形成される、実施形態２４～２５のいずれか一項に記載のセンサ。
実施形態２７．前記入力信号は、ＤＣ還元電位を前記電極に印加する、実施形態２０に記載の電気化学センサ。
実施形態２８．前記入力信号は、前記標的ＶＯＣの酸化還元電位に対応する、実施形態２７に記載の電気化学センサ。
実施形態２９．少なくとも１つのキャビティが、前記標的ＶＯＣの前記酸化還元電位に対応するサイズを有する、実施形態２８に記載の電気化学センサ。
実施形態３０．前記少なくとも１つのキャビティが前記標的ＶＯＣを捕捉するように構成され、前記捕捉された標的ＶＯＣが前記電極に向かって拡散する、実施形態２９に記載の電気化学センサ。
実施形態３１．前記標的ＶＯＣは爆発物に特徴的である、実施形態２０に記載の電気化学的センサ。
実施形態３２．前記爆発物に特徴的な標的ＶＯＣは、１，３－ジニトロベンゼン、２，４－ジニトロトルエン、２，６－ジニトロトルエン、１－エチル－２－ニトロベンゼン、２，３－ジメチル－２，３－ジニトロブタン、二酸化硫黄、及びシクロヘキサノンからなる群から選択される、実施形態３１に記載の電気化学センサ。
実施形態３３．前記標的ＶＯＣはＣ－４に特徴的である、実施形態３２に記載の電気化学的センサ。
実施形態３４．前記標的ＶＯＣは、火薬に特徴的である、実施形態３２に記載の電気化学的センサ。
実施形態３５．前記標的ＶＯＣが医学的状態に関連するバイオマーカーである、実施形態２０に記載の電気化学センサ。
実施形態３６．医学的状態に関連する前記バイオマーカーは、ＮＯｘまたは脂肪族炭化水素である、実施形態３５に記載の電気化学的センサ。
実施形態３７．前記標的ＶＯＣが薬物の使用に関連する、実施形態２０に記載の電気化学センサ。
実施形態３８．前記薬物がオピオイドである、実施形態３７に記載の電気化学センサ。
実施形態３９．前記オピオイドがフェンタニルである、実施形態３８に記載の電気化学センサ。
実施形態４０．近くの爆発物の存在を検出するための、実施形態２９～３４のいずれかに記載の電気化学センサの使用。
実施形態４１．ユーザの健康状態の存在を検出するための、実施形態２０～３０または３５～３６のいずれかに記載の電気化学センサの使用。
実施形態４２．前記健康状態が疾患である、実施形態４１に記載の使用。
実施形態４３．前記疾患がＣＯＶＩＤ－１９である、実施形態４１に記載の使用。
実施形態４４．実施形態２０～４３のいずれかに記載の電気化学センサを含む検出装置。
実施形態４５．１つまたは複数の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を検出するための方法であって、
電気化学センサに入力信号を印加することであって、前記電気化学センサは、電極と、前記電極上に配置されたイオン液体とを含み、前記入力信号に応答して、標的ＶＯＣに固有な少なくとも１つのキャビティが前記イオン液体内に形成される、前記印加すること、
前記入力信号を印加した後、前記電気化学センサからセンサ信号を受信すること、及び
前記センサ信号に少なくとも部分的に基づいて前記標的ＶＯＣを検出すること、を含む、前記方法。
電気化学センサに入力信号を印加することであって、前記電気化学センサは、電極と、前記電極上に配置されたイオン液体とを含み、前記入力信号に応答して、標的ＶＯＣに固有な少なくとも１つのキャビティが前記イオン液体内に形成される、前記印加すること、
前記入力信号を印加した後、前記電気化学センサからセンサ信号を受信すること、及び
前記センサ信号に少なくとも部分的に基づいて前記標的ＶＯＣを検出すること、を含む、前記方法。
実施形態４６．前記イオン液体が室温イオン液体（ＲＴＩＬ）を含む、実施形態４５に記載の方法。
実施形態４７．前記センサ信号が前記電極における電流を含む、実施形態４５に記載の方法。
実施形態４８．前記少なくとも１つのキャビティが、前記標的ＶＯＣの酸化還元電位に合わせて調整される、実施形態４５に記載の方法。
実施形態４９．入力信号を複数の電気化学センサに印加することを含み、それぞれが、それぞれの電極と、前記電極上に配置されたそれぞれのイオン液体とを含む、実施形態４５に記載の方法。
実施形態５０．前記入力信号に応答して、前記複数の電気化学センサの少なくとも一部の前記それぞれのイオン液体が、同じ標的ＶＯＣに固有なキャビティを形成する、実施形態４９に記載の方法。
実施形態５１．前記標的ＶＯＣを検出することは、前記標的ＶＯＣに固有な前記電気化学センサの大部分を使用して前記標的ＶＯＣを検知することを含む、実施形態５０に記載の方法。
実施形態５２．前記標的ＶＯＣに特有の前記電気化学センサを使用して、前記標的ＶＯＣの検出の差分タイミングに基づいて、前記標的ＶＯＣの移動方向及び移動速度のうちの少なくとも１つを決定することをさらに含む、実施形態５０に記載の方法。
実施形態５３．前記入力信号に応答して、前記複数の電気化学センサの少なくとも一部の前記それぞれのイオン液体が、異なる標的ＶＯＣに固有なキャビティを形成する、実施形態４９に記載の方法。
実施形態５４．前記標的ＶＯＣの検出に応答してアラートを発することをさらに含む、実施形態４５に記載の方法。
実施形態５５．前記標的ＶＯＣが濃度勾配を有し、前記標的ＶＯＣを検出することが、前記標的ＶＯＣと同じ濃度勾配を有する他のガスから前記標的ＶＯＣを区別することを含む、実施形態４５に記載の方法。
実施形態５６．前記標的ＶＯＣが爆発物に特徴的である、実施形態４５に記載の方法。
実施形態５７．前記標的ＶＯＣが薬物に特徴的である、実施形態４５に記載の方法。
実施形態５８．前記標的ＶＯＣが、ユーザの健康状態に特徴的なバイオマーカーである、実施形態４５に記載の方法。
実施形態５９．前記標的ＶＯＣが固体媒体から放出される、実施形態４５に記載の方法。
実施形態６０．前記標的ＶＯＣが液体媒体から放出される、実施形態４５に記載の方法。
実施形態６１．前記標的ＶＯＣがガス媒体から放出される、実施形態４５に記載の方法。
実施形態６２．ユーザの健康状態を判定するための方法であって、
エアロゾル化サンプルを受け取る少なくとも１つの電気化学センサのセンサ信号を測定することであって、少なくとも１つの電気化学センサは、電極と、前記電極に配置された室温イオン液体（ＲＴＩＬ）とを含み、標的揮発性有機化合物（ＶＯＣ）に固有な少なくとも１つのキャビティは、入力信号を受信する前記電気化学センサに応答して前記ＲＴＩＬ内に形成される、前記測定すること、
前記測定されたセンサ信号に少なくとも部分的に基づいて前記標的ＶＯＣを検出すること、及び
前記検出された標的ＶＯＣに基づいて前記ユーザの前記健康状態を判定すること、
を含む、前記方法。
エアロゾル化サンプルを受け取る少なくとも１つの電気化学センサのセンサ信号を測定することであって、少なくとも１つの電気化学センサは、電極と、前記電極に配置された室温イオン液体（ＲＴＩＬ）とを含み、標的揮発性有機化合物（ＶＯＣ）に固有な少なくとも１つのキャビティは、入力信号を受信する前記電気化学センサに応答して前記ＲＴＩＬ内に形成される、前記測定すること、
前記測定されたセンサ信号に少なくとも部分的に基づいて前記標的ＶＯＣを検出すること、及び
前記検出された標的ＶＯＣに基づいて前記ユーザの前記健康状態を判定すること、
を含む、前記方法。
実施形態６３．前記ＲＴＩＬが複数のイオン層を含み、前記少なくとも１つのキャビティが隣接するイオン層の間に形成される、実施形態６２に記載の方法。
実施形態６４．センサ信号を測定することは、入力信号を前記少なくとも１つの電気化学センサに送達すること、及び前記入力信号を送達した後に前記少なくとも１つの電気化学センサにおいてインピーダンス、電流、またはその両方を測定することを含む、実施形態６３に記載の方法。
実施形態６５．前記入力信号がＤＣ還元電位を前記電極に印加する、実施形態６４に記載の方法。
実施形態６６．前記少なくとも１つのキャビティが前記標的ＶＯＣを捕捉するように構成され、前記捕捉された標的ＶＯＣが前記電極に向かって拡散する、実施形態６２に記載の方法。
実施形態６７．前記健康状態の検出に応答してアラートを発することをさらに含む、実施形態６２に記載の方法。
実施形態６８．前記標的ＶＯＣを検出することが、エアロゾル化サンプル中の前記標的ＶＯＣを検出することを含む、実施形態６２に記載の方法。
実施形態６９．前記エアロゾル化サンプルを濾過して、閾値サイズを超える微粒子を除去することをさらに含む、実施形態６８に記載の方法。
実施形態７０．前記エアロゾル化サンプルが前記ユーザからの呼吸を含む、実施形態６８に記載の方法。
実施形態７１．前記エアロゾル化サンプルが体液のエアロゾル化サンプルを含む、実施形態６８に記載の方法。
実施形態７２．前記体液が唾液及び鼻液の少なくとも１つを含む、実施形態７１に記載の方法。
実施形態７３．前記エアロゾル化サンプルがサンプリング装置からのものである、実施形態７１に記載の方法。
実施形態７４．前記エアロゾル化サンプルが周囲空気からのものである、実施形態６８に記載の方法。
実施形態７５．前記少なくとも１つの電気化学センサは、ベースに取り外し可能に結合されたセンサモジュール内にある、実施形態６２に記載の方法。
実施形態７６．前記ベースはハンドヘルドユニットを含む、実施形態７５に記載の方法。
実施形態７７．前記ベースが表面に取り付けられるように構成される、実施形態７５に記載の方法。
実施形態７８．前記センサモジュールが、前記少なくとも１つの電気化学センサ上で前記エアロゾル化サンプルの層流を供給するように構成されたマウスピース及びノズルを備える、実施形態７５に記載の方法。
実施形態７９．前記標的ＶＯＣが疾患に特徴的なバイオマーカーである、実施形態６２に記載の方法。
実施形態８０．前記疾患がＣＯＶＩＤ－１９である、実施形態７９に記載の方法。
実施形態８１．ユーザの呼吸の１つまたは複数の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を検出するための検出装置であって、
ベース、
前記ベースに取り外し可能に結合されたセンサモジュールであって、
電極と、前記電極上に配置されたイオン液体とを含む少なくとも１つの電気化学センサであって、前記イオン液体が標的ＶＯＣに固有である、前記少なくとも１つの電気化学センサを含む、
前記センサモジュール、及び
前記ユーザからの呼吸量を前記少なくとも１つの電気化学センサに向けるように構成されたマウスピース、
を含む、前記検出装置。
ベース、
前記ベースに取り外し可能に結合されたセンサモジュールであって、
電極と、前記電極上に配置されたイオン液体とを含む少なくとも１つの電気化学センサであって、前記イオン液体が標的ＶＯＣに固有である、前記少なくとも１つの電気化学センサを含む、
前記センサモジュール、及び
前記ユーザからの呼吸量を前記少なくとも１つの電気化学センサに向けるように構成されたマウスピース、
を含む、前記検出装置。
実施形態８２．前記イオン液体が室温イオン液体（ＲＴＩＬ）を含む、実施形態８１に記載の検出装置。
実施形態８３．前記ベースは、ハンドヘルドハウジングを備える、実施形態８１に記載の検出装置。
実施形態８４．前記検出装置が、前記電気化学センサに入力信号を送達するように構成され、前記イオン液体内の前記標的ＶＯＣに固有な少なくとも１つのキャビティを形成する、実施形態８１に記載の検出装置。
実施形態８５．前記少なくとも１つのキャビティが前記標的ＶＯＣを捕捉するように構成され、前記捕捉されたＶＯＣが前記電極に向かって拡散する、実施形態８４に記載の検出装置。
実施形態８６．前記ベースが、前記電極におけるインピーダンス、電流、またはその両方に少なくとも部分的に基づいて前記捕捉された標的ＶＯＣを検出するように構成された１つまたは複数のプロセッサを備える、実施形態８５に記載の検出装置。
実施形態８７．前記ベースが、前記少なくとも１つの電気化学センサを使用した前記標的ＶＯＣの検出に応答してアラートを発するように構成された警報器を備える、実施形態８１に記載の検出装置。
実施形態８８．前記センサモジュールが複数の電気化学センサを含む、実施形態８７に記載の検出装置。
実施形態８９．前記複数の電気化学センサの少なくとも一部の各々がそれぞれのイオン液体を含み、前記それぞれのイオン液体が同じ標的ＶＯＣに固有である、実施形態８８に記載の検出装置。
実施形態９０．前記複数の電気化学センサの少なくとも一部の各々がそれぞれのイオン層を含み、前記それぞれのイオン層が異なる標的ＶＯＣに固有である、実施形態８８に記載の検出装置。
実施形態９１．前記マウスピースがチューブを含む、実施形態８１に記載の検出装置。
実施形態９２．前記センサモジュールが、前記少なくとも１つの電気化学センサ上で前記呼吸量の流れを層流化するように構成されたノズルを備える、実施形態８２に記載の検出装置。
実施形態９３．前記センサモジュールは、前記呼吸量から微粒子を濾過するように構成された１つ以上のフィルタを備える、実施形態８１に記載の検出装置。
実施形態９４．前記センサモジュールは、前記呼吸量の水分を低減するように構成された１つ以上の除湿要素を備える、実施形態８１に記載の検出装置。
実施形態９５．前記標的分析物は、前記ユーザの健康状態に特徴的なバイオマーカーである、実施形態８１に記載の検出装置。
実施形態９６．前記健康状態が疾患である、実施形態９５に記載の検出装置。
実施形態９７．前記疾患がＣＯＶＩＤ－１９である、実施形態９６に記載の検出装置。
実施形態９８．ユーザの呼吸の１つまたは複数の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を検出するための検出システムであって、
標的ＶＯＣに固有な少なくとも１つの電気化学センサを備えるセンサモジュール、及び
前記センサモジュールに結合可能なサンプリング装置であって、前記サンプリング装置は、密閉可能であり、呼吸量を貯蔵するように構成される、前記検出システム。
標的ＶＯＣに固有な少なくとも１つの電気化学センサを備えるセンサモジュール、及び
前記センサモジュールに結合可能なサンプリング装置であって、前記サンプリング装置は、密閉可能であり、呼吸量を貯蔵するように構成される、前記検出システム。
実施形態９９．前記センサモジュールが、電極と、前記電極上に配置されたイオン液体とを含み、前記イオン液体は、前記標的ＶＯＣに固有である、実施形態９８に記載の検出システム。
実施形態１００．前記サンプリング装置は、前記センサモジュールに取り外し可能に結合可能である、実施形態９８に記載の検出システム。
実施形態１０１．前記サンプリング装置は、前記センサモジュールにコネクタを介して結合可能である、実施形態９８に記載の検出システム。
実施形態１０２．前記サンプリング装置が区画を含む、実施形態９８に記載の検出システム。
実施形態１０３．前記区画が圧縮可能である、実施形態１０２に記載の検出システム。
実施形態１０４．前記サンプリング装置がマウスピースを含む、実施形態９８に記載の検出システム。
実施形態１０５．前記マウスピースが１つまたは複数のフィルタを含む、実施形態１０４に記載の検出システム。
実施形態１０６．前記マウスピースが乾燥剤を含む、実施形態１０４に記載の検出システム。
実施形態１０７．前記サンプリング装置が１つまたは複数の一方向弁を含む、実施形態１０４に記載の検出システム。
実施形態１０８．ベースをさらに備え、前記センサモジュールは前記ベースに結合可能である、実施形態９８に記載の検出システム。
実施形態１０９．前記センサモジュールは、前記ベースに取り外し可能に結合可能である、実施形態１０８に記載の検出システム。
実施形態１１０．前記ベースがハンドヘルドハウジングを含む、実施形態１０９に記載の検出システム。
実施形態１１１．前記少なくとも１つの電気化学センサを使用した前記標的ＶＯＣの検出に応答してアラートを発するように構成された警報器をさらに備える、実施形態９８に記載の検出システム。
実施形態１１２．サンプリング装置であって、
区画、及び
前記区画に結合されたマウスピース、を含み、
前記サンプリング装置は、密閉可能であり、ガスサンプルの体積を貯蔵するように構成される、前記サンプリング装置。
区画、及び
前記区画に結合されたマウスピース、を含み、
前記サンプリング装置は、密閉可能であり、ガスサンプルの体積を貯蔵するように構成される、前記サンプリング装置。
実施形態１１３．前記区画が入口及び出口を含む、実施形態１１２に記載のサンプリング装置。
実施形態１１４．前記マウスピースが前記区画の前記入口に結合され、前記サンプリング装置が、前記区画の前記出口に結合されたストッパーをさらに含む、実施形態１１３に記載のサンプリング装置。
実施形態１１５．前記ストッパーは、前記区画の前記出口に取り外し可能に結合される、実施形態１１４に記載のサンプリング装置。
実施形態１１６．前記サンプリング装置は、１つ以上の一方向弁を介して密閉可能である、実施形態１１２に記載のサンプリング装置。
実施形態１１７．前記サンプリング装置が、第１の一方向弁で密閉可能な入口と、第２の一方向弁で密閉可能な出口とを備える、実施形態１１６に記載のサンプリング装置。
実施形態１１８．前記１つまたは複数の一方向弁が逆止弁を備える、実施形態１１６に記載のサンプリング装置。
実施形態１１９．前記区画が圧縮可能である、実施形態１１２に記載のサンプリング装置。
実施形態１２０．前記区画がバッグを含む、実施形態１１９に記載のサンプリング装置。
実施形態１２１．前記バッグは、第１のシートと、前記第１のシートに対向する第２のシートとを備え、前記第１及び第２シートは、前記区画の縁部を形成するために一緒に密封される、実施形態１２０に記載のサンプリング装置。
実施形態１２２．前記マウスピースがチューブを備える、実施形態１１２に記載のサンプリング装置。
実施形態１２３．前記マウスピースが１つまたは複数のフィルタを備える、実施形態１１２に記載のサンプリング装置。
実施形態１２４．前記マウスピースが乾燥剤を含む、実施形態１１２に記載のサンプリング装置。
実施形態１２５．前記マウスピースが前記区画にＲＦ溶接または熱溶接される、実施形態１１２に記載のサンプリング装置。
実施形態１２６．前記サンプリング装置が、検出装置に取り外し可能に結合するように構成される、実施形態１１２に記載のサンプリング装置。
実施形態１２７．標識領域をさらに備える、実施形態１１２に記載のサンプリング装置。
実施形態１２８．前記サンプリング装置に関連付けられたコンピュータ可読識別子をさらに備える、実施形態１１２に記載のサンプリング装置。
実施形態１２９．ユーザの呼吸の１つまたは複数の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を検出するための検出装置であって、
電極と、前記電極上に配置されたイオン液体とを含む少なくとも１つの電気化学センサを含むセンサモジュールであって、前記イオン液体が標的ＶＯＣに固有である、前記センサモジュール、及び
前記ユーザからの呼吸量を前記少なくとも１つの電気化学センサに向けるように構成されたマウスピース
を含む、前記検出装置。
電極と、前記電極上に配置されたイオン液体とを含む少なくとも１つの電気化学センサを含むセンサモジュールであって、前記イオン液体が標的ＶＯＣに固有である、前記センサモジュール、及び
前記ユーザからの呼吸量を前記少なくとも１つの電気化学センサに向けるように構成されたマウスピース
を含む、前記検出装置。
実施形態１３０．前記イオン液体が室温イオン液体（ＲＴＩＬ）を含む、実施形態１２９に記載の検出装置。
実施形態１３１．前記検出装置はハンドヘルドハウジングを含み、前記センサモジュールは前記ハンドヘルドハウジング内に配置される、実施形態１２９に記載の検出装置。
実施形態１３２．前記検出装置が、前記電気化学センサに入力信号を送達するように構成され、前記イオン液体内の前記標的ＶＯＣに固有な少なくとも１つのキャビティを形成する、実施形態１２９に記載の検出装置。
実施形態１３３．前記少なくとも１つのキャビティが前記標的ＶＯＣを捕捉するように構成され、前記捕捉されたＶＯＣが前記電極に向かって拡散する、実施形態１３２に記載の検出装置。
実施形態１３４．前記電極におけるインピーダンス、電流、またはその両方に少なくとも部分的に基づいて前記捕捉された標的ＶＯＣを検出するように構成された１つまたは複数のプロセッサをさらに備える、実施形態１３３に記載の検出装置。
実施形態１３５．前記少なくとも１つの電気化学センサを使用した前記標的ＶＯＣの検出に応答してアラートを発するように構成された警報器をさらに備える、実施形態１２９に記載の検出装置。
実施形態１３６．前記センサモジュールが複数の電気化学センサを含む、実施形態１２９に記載の検出装置。
実施形態１３７．前記複数の電気化学センサの少なくとも一部の各々がそれぞれのイオン液体を含み、前記それぞれのイオン液体が同じ標的ＶＯＣに固有である、実施形態１３６に記載の検出装置。
実施形態１３８．前記複数の電気化学センサの少なくとも一部の各々がそれぞれのイオン層を含み、前記それぞれのイオン層が異なる標的ＶＯＣに固有である、実施形態１３６に記載の検出装置。
実施形態１３９．前記マウスピースがチューブを含む、実施形態１２９に記載の検出装置。
実施形態１４０．前記マウスピースは、前記呼吸量から微粒子を濾過するように構成された１つ以上のフィルタを備える、実施形態１２９に記載の検出装置。
実施形態１４１．前記マウスピースは、前記呼吸量の水分を低減するように構成された１つ以上の除湿要素を備える、実施形態１２９に記載の検出装置。
実施形態１４２．前記マウスピースが前記センサモジュールに結合可能なサンプリング装置に結合され、前記サンプリング装置が密封可能であり、前記呼吸量を貯蔵するように構成される、実施形態１２９に記載の検出装置。
実施形態１４３．前記サンプリング装置は、前記センサモジュールに取り外し可能に結合可能である、実施形態１４２に記載の検出装置。
実施形態１４４．前記サンプリング装置が圧縮可能な区画を含む、実施形態１４２に記載の検出システム。
実施形態１４５．前記サンプリング装置が１つまたは複数の一方向弁を含む、実施形態１４２に記載の検出装置。
実施形態１４６．前記標的ＶＯＣが、前記ユーザの健康状態に特徴的なバイオマーカーである、実施形態１２９に記載の検出装置。
実施形態１４７．前記健康状態が疾患である、実施形態１４６に記載の検出装置。
実施形態１４８．前記疾患がＣＯＶＩＤ－１９である、実施形態１４７に記載の検出装置。
前述の説明は、説明の目的で、本発明の完全な理解をもたらすために特定の命名法を使用した。しかし、本発明の実施のために特定の詳細が必要とされないことは当業者には明らかであろう。本開示の主題の特定の実施形態の前述の説明は、例証及び説明という目的のために提示されている。それらは網羅的であるか、または本発明を開示された正確な形態に限定することを意図したものではない。明らかに、上記の教示を鑑みて、多くの修正及び変形が可能である。実施形態は、本発明の原理及びその実際の応用を説明するために選択され、説明されたものであり、これらは、それにより、他の当業者が、意図される特定の用途に適した様々な変更を加えて本発明及び様々な実施形態を利用できるようにする。以下の特許請求の範囲及びそれらの均等物が、本発明の範囲を定めるものである。
Claims (148)
- １つまたは複数の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を検出するための検出装置であって、
ベース、及び
前記ベースに取り外し可能に結合可能で、少なくとも１つの電気化学センサを含むセンサモジュール、を備え、
前記少なくとも１つの電気化学センサは、電極と、前記電極に配置され、標的ＶＯＣに固有なイオン液体とを含む、前記検出装置。 - 前記イオン液体が室温イオン液体（ＲＴＩＬ）を含む、請求項１に記載の検出装置。
- 前記イオン液体が複数のイオン層を含み、
前記標的ＶＯＣに固有な少なくとも１つのキャビティが、前記電気化学センサに供給される入力信号に応答して隣接するイオン層間に形成される、請求項２に記載の検出装置。 - 前記検出装置が、前記入力信号を前記電気化学センサに送達するように構成される、請求項３に記載の検出装置。
- 前記入力信号がＤＣ還元電位を前記電極に印加する、請求項４に記載の検出装置。
- 前記少なくとも１つのキャビティが前記標的ＶＯＣを捕捉するように構成され、前記捕捉されたＶＯＣが前記電極に向かって拡散する、請求項３に記載の検出装置。
- 前記ベースが、前記電極におけるインピーダンス、電流、またはその両方に少なくとも部分的に基づいて前記捕捉された標的ＶＯＣを検出するように構成された１つまたは複数のプロセッサを備える、請求項５に記載の検出装置。
- 前記ベースが、前記少なくとも１つの電気化学センサを使用した前記標的ＶＯＣの検出に応答してアラートを発するように構成された警報器を備える、請求項１に記載の検出装置。
- 前記ベースが無線通信モジュールを含む、請求項１に記載の検出装置。
- 前記ベースがハンドヘルドハウジングを含む、請求項１に記載の検出装置。
- 前記ベースが表面に取り付けられるように構成される、請求項１に記載の検出装置。
- 前記センサモジュールが複数の電気化学センサを含む、請求項１に記載の検出装置。
- 前記複数の電気化学センサの少なくとも一部の各々がそれぞれのイオン液体を含み、
前記それぞれのイオン液体が同じ標的ＶＯＣに固有である、請求項１２に記載の検出装置。 - 前記複数の電気化学センサの少なくとも一部の各々がそれぞれのイオン層を含み、
前記それぞれのイオン層が異なる標的ＶＯＣに固有である、請求項１２に記載の検出装置。 - 前記センサモジュールが、前記ベースに導電的に結合するように構成された１つ以上の電気接点を備える、請求項１に記載の検出装置。
- 前記センサモジュールがマウスピースを備える、請求項１に記載の検出装置。
- 前記標的ＶＯＣが爆発物に特徴的である、請求項１に記載の検出装置。
- 前記標的ＶＯＣが薬物に特徴的である、請求項１に記載の検出装置。
- 前記標的ＶＯＣが、ユーザの健康状態に特徴的なバイオマーカーである、請求項１に記載の検出装置。
- 標的揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の検出に使用するための電気化学センサであって、前記電気化学センサは、
電極、
電極上に配置された室温イオン液体（ＲＴＩＬ）
を含み、
前記標的ＶＯＣに固有な少なくとも１つのキャビティは、入力信号を受信する前記センサに応答して前記ＲＴＩＬ内に形成される、前記センサ。 - 前記電極が金を含む、請求項２０に記載のセンサ。
- 前記電極は、櫛型電極を備える、請求項２１に記載のセンサ。
- 前記ＲＴＩＬが、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムクロリド、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムビス－（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、及び１－エチル－３－メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネートからなる群から選択される、請求項２０に記載の電気化学センサ。
- 前記ＲＴＩＬが複数のイオン層を含む、請求項２０に記載の電気化学センサ。
- 前記ＲＴＩＬが少なくとも２つのイオン層を含む、請求項２０に記載の電気化学センサ。
- 前記少なくとも１つのキャビティが、隣接するイオン層の間に形成される、請求項２４～２５のいずれか一項に記載のセンサ。
- 前記入力信号は、ＤＣ還元電位を前記電極に印加する、請求項２０に記載の電気化学センサ。
- 前記入力信号は、前記標的ＶＯＣの酸化還元電位に対応する、請求項２７に記載の電気化学センサ。
- 少なくとも１つのキャビティが、前記標的ＶＯＣの前記酸化還元電位に対応するサイズを有する、請求項２８に記載の電気化学センサ。
- 前記少なくとも１つのキャビティが前記標的ＶＯＣを捕捉するように構成され、前記捕捉された標的ＶＯＣが前記電極に向かって拡散する、請求項２９に記載の電気化学センサ。
- 前記標的ＶＯＣは爆発物に特徴的である、請求項２０に記載の電気化学的センサ。
- 前記爆発物に特徴的な標的ＶＯＣは、１，３－ジニトロベンゼン、２，４－ジニトロトルエン、２，６－ジニトロトルエン、１－エチル－２－ニトロベンゼン、２，３－ジメチル－２，３－ジニトロブタン、二酸化硫黄、及びシクロヘキサノンからなる群から選択される、請求項３１に記載の電気化学センサ。
- 前記標的ＶＯＣはＣ－４に特徴的である、請求項３２に記載の電気化学的センサ。
- 前記標的ＶＯＣは、火薬に特徴的である、請求項３２に記載の電気化学的センサ。
- 前記標的ＶＯＣが医学的状態に関連するバイオマーカーである、請求項２０に記載の電気化学センサ。
- 医学的状態に関連する前記バイオマーカーは、ＮＯｘまたは脂肪族炭化水素である、請求項３５に記載の電気化学的センサ。
- 前記標的ＶＯＣが薬物の使用に関連する、請求項２０に記載の電気化学センサ。
- 前記薬物がオピオイドである、請求項３７に記載の電気化学センサ。
- 前記オピオイドがフェンタニルである、請求項３８に記載の電気化学センサ。
- 近くの爆発物の存在を検出するための、請求項２９～３４のいずれかに記載の電気化学センサの使用。
- ユーザの健康状態の存在を検出するための、請求項２０～３０または３５～３６のいずれかに記載の電気化学センサの使用。
- 前記健康状態が疾患である、請求項４１に記載の使用。
- 前記疾患がＣＯＶＩＤ－１９である、請求項４１に記載の使用。
- 請求項２０～４３のいずれかに記載の電気化学センサを含む検出装置。
- １つまたは複数の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を検出するための方法であって、
電気化学センサに入力信号を印加することであって、前記電気化学センサは、電極と、前記電極上に配置されたイオン液体とを含み、前記入力信号に応答して、標的ＶＯＣに固有な少なくとも１つのキャビティが前記イオン液体内に形成される、前記印加すること、
前記入力信号を印加した後、前記電気化学センサからセンサ信号を受信すること、及び
前記センサ信号に少なくとも部分的に基づいて前記標的ＶＯＣを検出すること、
を含む、前記方法。 - 前記イオン液体が室温イオン液体（ＲＴＩＬ）を含む、実施形態４５に記載の方法。
- 前記センサ信号が前記電極における電流を含む、請求項４５に記載の方法。
- 前記少なくとも１つのキャビティが、前記標的ＶＯＣの酸化還元電位に合わせて調整される、請求項４５に記載の方法。
- 入力信号を複数の電気化学センサに印加することを含み、それぞれが、それぞれの電極と、前記電極上に配置されたそれぞれのイオン液体とを含む、請求項４５に記載の方法。
- 前記入力信号に応答して、前記複数の電気化学センサの少なくとも一部の前記それぞれのイオン液体が、同じ標的ＶＯＣに固有なキャビティを形成する、請求項４９に記載の方法。
- 前記標的ＶＯＣを検出することは、前記標的ＶＯＣに固有な前記電気化学センサの大部分を使用して前記標的ＶＯＣを検知することを含む、請求項５０に記載の方法。
- 前記標的ＶＯＣに特有の前記電気化学センサを使用して、前記標的ＶＯＣの検出の差分タイミングに基づいて、前記標的ＶＯＣの移動方向及び移動速度のうちの少なくとも１つを決定することをさらに含む、請求項５０に記載の方法。
- 前記入力信号に応答して、前記複数の電気化学センサの少なくとも一部の前記それぞれのイオン液体が、異なる標的ＶＯＣに固有なキャビティを形成する、請求項４９に記載の方法。
- 前記標的ＶＯＣの検出に応答してアラートを発することをさらに含む、請求項４５に記載の方法。
- 前記標的ＶＯＣが濃度勾配を有し、
前記標的ＶＯＣを検出することが、前記標的ＶＯＣと同じ濃度勾配を有する他のガスから前記標的ＶＯＣを区別することを含む、請求項４５に記載の方法。 - 前記標的ＶＯＣが爆発物に特徴的である、請求項４５に記載の方法。
- 前記標的ＶＯＣが薬物に特徴的である、請求項４５に記載の方法。
- 前記標的ＶＯＣが、ユーザの健康状態に特徴的なバイオマーカーである、請求項４５に記載の方法。
- 前記標的ＶＯＣが固体媒体から放出される、請求項４５に記載の方法。
- 前記標的ＶＯＣが液体媒体から放出される、請求項４５に記載の方法。
- 前記標的ＶＯＣがガス媒体から放出される、請求項４５に記載の方法。
- ユーザの健康状態を判定するための方法であって、
エアロゾル化サンプルを受け取る少なくとも１つの電気化学センサのセンサ信号を測定することであって、少なくとも１つの電気化学センサは、電極と、前記電極に配置された室温イオン液体（ＲＴＩＬ）とを含み、標的揮発性有機化合物（ＶＯＣ）に固有な少なくとも１つのキャビティは、入力信号を受信する前記電気化学センサに応答して前記ＲＴＩＬ内に形成される、前記測定すること、
前記測定されたセンサ信号に少なくとも部分的に基づいて前記標的ＶＯＣを検出すること、及び
前記検出された標的ＶＯＣに基づいて前記ユーザの前記健康状態を判定すること、
を含む、前記方法。 - 前記ＲＴＩＬが複数のイオン層を含み、前記少なくとも１つのキャビティが隣接するイオン層の間に形成される、請求項６２に記載の方法。
- センサ信号を測定することは、入力信号を前記少なくとも１つの電気化学センサに送達すること、及び前記入力信号を送達した後に前記少なくとも１つの電気化学センサにおいてインピーダンス、電流、またはその両方を測定することを含む、請求項６３に記載の方法。
- 前記入力信号がＤＣ還元電位を前記電極に印加する、請求項６４に記載の方法。
- 前記少なくとも１つのキャビティが前記標的ＶＯＣを捕捉するように構成され、前記捕捉された標的ＶＯＣが前記電極に向かって拡散する、請求項６２に記載の方法。
- 前記健康状態の検出に応答してアラートを発することをさらに含む、請求項６２に記載の方法。
- 前記標的ＶＯＣを検出することが、エアロゾル化サンプル中の前記標的ＶＯＣを検出することを含む、請求項６２に記載の方法。
- 前記エアロゾル化サンプルを濾過して、閾値サイズを超える微粒子を除去することをさらに含む、請求項６８に記載の方法。
- 前記エアロゾル化サンプルが前記ユーザからの呼吸を含む、請求項６８に記載の方法。
- 前記エアロゾル化サンプルが体液のエアロゾル化サンプルを含む、請求項６８に記載の方法。
- 前記体液が唾液及び鼻液の少なくとも１つを含む、請求項７１に記載の方法。
- 前記エアロゾル化サンプルがサンプリング装置からのものである、請求項７１に記載の方法。
- 前記エアロゾル化サンプルが周囲空気からのものである、請求項６８に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの電気化学センサは、ベースに取り外し可能に結合されたセンサモジュール内にある、請求項６２に記載の方法。
- 前記ベースはハンドヘルドユニットを含む、請求項７５に記載の方法。
- 前記ベースが表面に取り付けられるように構成される、請求項７５に記載の方法。
- 前記センサモジュールが、前記少なくとも１つの電気化学センサ上で前記エアロゾル化サンプルの層流を供給するように構成されたマウスピース及びノズルを備える、請求項７５に記載の方法。
- 前記標的ＶＯＣが疾患に特徴的なバイオマーカーである、請求項６２に記載の方法。
- 前記疾患がＣＯＶＩＤ－１９である、請求項７９に記載の方法。
- ユーザの呼吸の１つまたは複数の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を検出するための検出装置であって、
ベース、
前記ベースに取り外し可能に結合されたセンサモジュールであって、
電極と、前記電極上に配置されたイオン液体とを含む少なくとも１つの電気化学センサであって、前記イオン液体が標的ＶＯＣに固有である、前記少なくとも１つの電気化学センサを含む、
前記センサモジュール、及び
前記ユーザからの呼吸量を前記少なくとも１つの電気化学センサに向けるように構成されたマウスピース、
を含む、前記検出装置。 - 前記イオン液体が室温イオン液体（ＲＴＩＬ）を含む、請求項８１に記載の検出装置。
- 前記ベースは、ハンドヘルドハウジングを備える、請求項８１に記載の検出装置。
- 前記検出装置が、前記電気化学センサに入力信号を送達するように構成され、前記イオン液体内の前記標的ＶＯＣに固有な少なくとも１つのキャビティを形成する、請求項８１に記載の検出装置。
- 前記少なくとも１つのキャビティが前記標的ＶＯＣを捕捉するように構成され、前記捕捉されたＶＯＣが前記電極に向かって拡散する、請求項８４に記載の検出装置。
- 前記ベースが、前記電極におけるインピーダンス、電流、またはその両方に少なくとも部分的に基づいて前記捕捉された標的ＶＯＣを検出するように構成された１つまたは複数のプロセッサを備える、請求項８５に記載の検出装置。
- 前記ベースが、前記少なくとも１つの電気化学センサを使用した前記標的ＶＯＣの検出に応答してアラートを発するように構成された警報器を備える、請求項８１に記載の検出装置。
- 前記センサモジュールが複数の電気化学センサを含む、請求項８７に記載の検出装置。
- 前記複数の電気化学センサの少なくとも一部の各々がそれぞれのイオン液体を含み、
前記それぞれのイオン液体が同じ標的ＶＯＣに固有である、請求項８８に記載の検出装置。 - 前記複数の電気化学センサの少なくとも一部の各々がそれぞれのイオン層を含み、
前記それぞれのイオン層が異なる標的ＶＯＣに固有である、請求項８８に記載の検出装置。 - 前記マウスピースがチューブを含む、請求項８１に記載の検出装置。
- 前記センサモジュールが、前記少なくとも１つの電気化学センサ上で前記呼吸量の流れを層流化するように構成されたノズルを備える、請求項８２に記載の検出装置。
- 前記センサモジュールは、前記呼吸量から微粒子を濾過するように構成された１つ以上のフィルタを備える、請求項８１に記載の検出装置。
- 前記センサモジュールは、前記呼吸量の水分を低減するように構成された１つ以上の除湿要素を備える、請求項８１に記載の検出装置。
- 前記標的分析物は、前記ユーザの健康状態に特徴的なバイオマーカーである、請求項８１に記載の検出装置。
- 前記健康状態が疾患である、請求項９５に記載の検出装置。
- 前記疾患がＣＯＶＩＤ－１９である、請求項９６に記載の検出装置。
- ユーザの呼吸の１つまたは複数の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を検出するための検出システムであって、
標的ＶＯＣに固有な少なくとも１つの電気化学センサを備えるセンサモジュール、及び
前記センサモジュールに結合可能なサンプリング装置であって、前記サンプリング装置は、密閉可能であり、呼吸量を貯蔵するように構成される、前記検出システム。 - 前記センサモジュールが、電極と、前記電極上に配置されたイオン液体とを含み、
前記イオン液体は、前記標的ＶＯＣに固有である、請求項９８に記載の検出システム。 - 前記サンプリング装置は、前記センサモジュールに取り外し可能に結合可能である、請求項９８に記載の検出システム。
- 前記サンプリング装置は、前記センサモジュールにコネクタを介して結合可能である、請求項９８に記載の検出システム。
- 前記サンプリング装置が区画を含む、請求項９８に記載の検出システム。
- 前記区画が圧縮可能である、請求項１０２に記載の検出システム。
- 前記サンプリング装置がマウスピースを含む、請求項９８に記載の検出システム。
- 前記マウスピースが１つまたは複数のフィルタを含む、請求項１０４に記載の検出システム。
- 前記マウスピースが乾燥剤を含む、請求項１０４に記載の検出システム。
- 前記サンプリング装置が１つまたは複数の一方向弁を含む、請求項１０４に記載の検出システム。
- ベースをさらに備え、
前記センサモジュールは前記ベースに結合可能である、請求項９８に記載の検出システム。 - 前記センサモジュールは、前記ベースに取り外し可能に結合可能である、請求項１０８に記載の検出システム。
- 前記ベースがハンドヘルドハウジングを含む、請求項１０９に記載の検出システム。
- 前記少なくとも１つの電気化学センサを使用した前記標的ＶＯＣの検出に応答してアラートを発するように構成された警報器をさらに備える、請求項９８に記載の検出システム。
- サンプリング装置であって、
区画、及び
前記区画に結合されたマウスピース、を含み、
前記サンプリング装置は、密閉可能であり、ガスサンプルの体積を貯蔵するように構成される、前記サンプリング装置。 - 前記区画が入口及び出口を含む、請求項１１２に記載のサンプリング装置。
- 前記マウスピースが前記区画の前記入口に結合され、
前記サンプリング装置が、前記区画の前記出口に結合されたストッパーをさらに含む、請求項１１３に記載のサンプリング装置。 - 前記ストッパーは、前記区画の前記出口に取り外し可能に結合される、請求項１１４に記載のサンプリング装置。
- 前記サンプリング装置は、１つ以上の一方向弁を介して密閉可能である、請求項１１２に記載のサンプリング装置。
- 前記サンプリング装置が、第１の一方向弁で密閉可能な入口と、第２の一方向弁で密閉可能な出口とを備える、請求項１１６に記載のサンプリング装置。
- 前記１つまたは複数の一方向弁が逆止弁を備える、請求項１１６に記載のサンプリング装置。
- 前記区画が圧縮可能である、請求項１１２に記載のサンプリング装置。
- 前記区画がバッグを含む、請求項１１９に記載のサンプリング装置。
- 前記バッグは、第１のシートと、前記第１のシートに対向する第２のシートとを備え、
前記第１及び第２シートは、前記区画の縁部を形成するために一緒に密封される、請求項１２０に記載のサンプリング装置。 - 前記マウスピースがチューブを備える、請求項１１２に記載のサンプリング装置。
- 前記マウスピースが１つまたは複数のフィルタを備える、請求項１１２に記載のサンプリング装置。
- 前記マウスピースが乾燥剤を含む、請求項１１２に記載のサンプリング装置。
- 前記マウスピースが前記区画にＲＦ溶接または熱溶接される、請求項１１２に記載のサンプリング装置。
- 前記サンプリング装置が、検出装置に取り外し可能に結合するように構成される、請求項１１２に記載のサンプリング装置。
- 標識領域をさらに備える、請求項１１２に記載のサンプリング装置。
- 前記サンプリング装置に関連付けられたコンピュータ可読識別子をさらに備える、請求項１１２に記載のサンプリング装置。
- ユーザの呼吸の１つまたは複数の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を検出するための検出装置であって、
電極と、前記電極上に配置されたイオン液体とを含む少なくとも１つの電気化学センサを含むセンサモジュールであって、前記イオン液体が標的ＶＯＣに固有である、前記センサモジュール、及び
前記ユーザからの呼吸量を前記少なくとも１つの電気化学センサに向けるように構成されたマウスピース
を含む、前記検出装置。 - 前記イオン液体が室温イオン液体（ＲＴＩＬ）を含む、請求項１２９に記載の検出装置。
- 前記検出装置はハンドヘルドハウジングを含み、
前記センサモジュールは前記ハンドヘルドハウジング内に配置される、請求項１２９に記載の検出装置。 - 前記検出装置が、前記電気化学センサに入力信号を送達するように構成され、前記イオン液体内の前記標的ＶＯＣに固有な少なくとも１つのキャビティを形成する、請求項１２９に記載の検出装置。
- 前記少なくとも１つのキャビティが前記標的ＶＯＣを捕捉するように構成され、前記捕捉されたＶＯＣが前記電極に向かって拡散する、請求項１３２に記載の検出装置。
- 前記電極におけるインピーダンス、電流、またはその両方に少なくとも部分的に基づいて前記捕捉された標的ＶＯＣを検出するように構成された１つまたは複数のプロセッサをさらに備える、請求項１３３に記載の検出装置。
- 前記少なくとも１つの電気化学センサを使用した前記標的ＶＯＣの検出に応答してアラートを発するように構成された警報器をさらに備える、請求項１２９に記載の検出装置。
- 前記センサモジュールが複数の電気化学センサを含む、請求項１２９に記載の検出装置。
- 前記複数の電気化学センサの少なくとも一部の各々がそれぞれのイオン液体を含み、
前記それぞれのイオン液体が同じ標的ＶＯＣに固有である、請求項１３６に記載の検出装置。 - 前記複数の電気化学センサの少なくとも一部の各々がそれぞれのイオン層を含み、
前記それぞれのイオン層が異なる標的ＶＯＣに固有である、請求項１３６に記載の検出装置。 - 前記マウスピースがチューブを含む、請求項１２９に記載の検出装置。
- 前記マウスピースは、前記呼吸量から微粒子を濾過するように構成された１つ以上のフィルタを備える、請求項１２９に記載の検出装置。
- 前記マウスピースは、前記呼吸量の水分を低減するように構成された１つ以上の除湿要素を備える、請求項１２９に記載の検出装置。
- 前記マウスピースが前記センサモジュールに結合可能なサンプリング装置に結合され、
前記サンプリング装置が密封可能であり、前記呼吸量を貯蔵するように構成される、請求項１２９に記載の検出装置。 - 前記サンプリング装置は、前記センサモジュールに取り外し可能に結合可能である、請求項１４２に記載の検出装置。
- 前記サンプリング装置が圧縮可能な区画を含む、請求項１４２に記載の検出装置。
- 前記サンプリング装置が１つまたは複数の一方向弁を含む、請求項１４２に記載の検出装置。
- 前記標的ＶＯＣが、前記ユーザの健康状態に特徴的なバイオマーカーである、請求項１２９に記載の検出装置。
- 前記健康状態が疾患である、請求項１４６に記載の検出装置。
- 前記疾患がＣＯＶＩＤ－１９である、請求項１４７に記載の検出装置。
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