KR20200116142A

KR20200116142A - 휘발성 페로몬 및 세미오케미컬을 감지하여 저장된 제품에서 유충 및 성충을 감지하는 장치

Info

Publication number: KR20200116142A
Application number: KR1020207025003A
Authority: KR
Inventors: 니콜라스 조세프 스밀라니치; 사무엘 파이어스톤 라이헤르트; 프랭크 버나드 튜드론
Original assignee: 센서 디벨롭먼트 코포레이션
Priority date: 2018-02-01
Filing date: 2019-02-01
Publication date: 2020-10-08
Also published as: CL2020002007A1; AU2019215141A1; PH12020551148A1; AU2023282330A1; US11835480B2; JP2022019962A; SG11202006938QA; KR102623317B1; TW202045921A; JP2021512612A; CA3090328A1; IL276377B1; AU2021258048A1; US20190234895A1; BR112020015715A2; JP7177522B2; GEP20227370B; MX2020008111A; CN111819440A; CN111819440B

Abstract

휘발성 페로몬(pheromones), 세미오케미컬(semiochemicals) 및 카이로몬(kairomones)과 같은 기체상 마커를 감지하여 저장된 제품에서 유충 및 성충의 존재를 감지하는 데 사용되는 최소 비용, 고정밀 및 휴대용 장치이다.　본 명세서에 개시된 방법, 장치 및 시스템은 복수의 표적 마커를 동시에 측정하고 배경 가스를 필터링하면서 컴팩트하고 매우 정확하며 작동하기 쉬운 센서 어레이를 사용한다.

Description

휘발성 페로몬 및 세미오케미컬을 감지하여 저장된 제품에서 유충 및 성충을 감지하는 장치

본 출원은 휘발성 페로몬 및 세미오케미컬을 감지하여 저장된 제품에서 유충 및 성충을 감지하기 위한 장치의 제목을 가지며 2018년 2월 1일에 출원된 미국 가특허출원 제62/625,000호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 여기에 참조로 포함된다.

다음의 개시는 일반적으로 곤충 및 곤충 감염 탐지 기술, 화학적 감지 기술, 가스 탐지 기술, 휘발성 유기 화합물 분석 기술, 가스 감지 마이크로 칩 어레이, 및 이와 관련된 방법 및 장치에 관한 것이다.　저장된 식품 및 기타 제품 또는 재료에서 곤충의 고감도 및 선택성 탐지와 관련된 기술과 관련하여 특별한 애플리케이션을 찾는다.

저장 제품 곤충(SPI: Stored Product Insects)은 대부분의 경우 완성된 식품, 식품 재료에서 발견되거나, 식품이 준비, 가공, 포장 또는 보관되는 장비를 감염시킨다.　가공, 운송 및 저장 시스템에서 이러한 해충으로 인한 경제적 손실은 오염, 제품 리콜, 소비자 불만/소송 및 해충 방제 신청 건당 수백만 달러에 이를 수 있다(Arthur et al., 2009).　또한 특정 SPI는 우연히 섭취하면 건강에 영향을 미쳐 영아와 노인에게 위 스트레스를 유발한다(Okamura, 1967).

현재 곤충 탐지는 플래시라이트 검사와 성인 SPI를 캡처하기 위해 여러 합성 페로몬 미끼 및 트랩이 있는 트랩 사용에 의존한다.　페로몬은 개별 종의 수컷 또는 암컷에서 방출되는 휘발성 유기 화합물(VOC: Volatile Organic Compounds)이다.　페로몬 미끼와 트랩은 곤충 활동에 의존하며 이는 온도에 크게 영향을 받을 수 있다.　페로몬의 변동성, 양/질, 인간 활동 및 곤충 역학이 이러한 요소와 상호 작용하여 매우 가변적인 트랩 데이터를 생성한다.　트랩 캐치의 해석은 인구의 작은 표본(2-10 % 이하)을 기반으로 한다.　이로 인해 해충 감염의 탐지 및 치료가 어렵다.

인디언 밀 나방(IMM: IndianMeal Moth)은 미국 전역에서 발견되는 가장 일반적인 저장 제품 곤충이다(Mueller, 1998; Resener 1996).　미국에 저장된 음식과 곡물에서 다른 어떤 곤충보다 더 자주 발견되는 곤충이다. 성충 IMM은 세계 온대 지역의 거의 모든 곳에서 발견할 수 있다.　또한 미국과 유럽에서 가장 큰 피해를 주는 하나의 해충이다.　이 곤충이 우리 환경에서 아주 잘 살아남은 데에는 두 가지 이유가 있다. 1) 암컷이 짧은 수명 동안 많은 수의 알을 낳음.　2) 인간이 식품을 보호하기 위해 사용하는 살충제(저항성)를 유전적으로 변경하거나 생존하도록 적응하는 능력.　IMM은 인간에게 알려진 가장 저항력이 강한 곤충으로 밝혀졌다.　50 년에 걸쳐 이 곤충의 유전적 구성은 일반적으로 사용되는 살충제 말라티온(Malathion)에 저항하도록 변화되었다.　1970 년대에　IMM은 일반적으로 사용되는 이 살충제에 대한 내성 징후를 보이기 시작했다.　IMM은 이 살충제에 대해 60,000 배의 저항성을 발전시켰다.

IMM은 완제품, 저장 밀 제품, 제분/가공 밀과 같은 식품 재료 및 음식이 준비, 가공, 포장 또는 저장되는 제분 시리얼 제품, 밀가루, 밀기울, 파스타 제품, 향신료 또는 감염 장비와 같은 기타 저장 제품을 먹는 경우가 가장 많다. IMM 유충은 탐욕스럽게 먹는 곤충의 파괴적인 삶의 단계이다.　유충은 이동성이 뛰어나며 지속적으로 새로운 식량 공급원을 찾을 수 있다.　음식의 가치는 그들이 소비하는 음식, 침착된 찌꺼기, 애벌레가 움직일 때 남겨둔 끈에 의해 손상된다.

또한 IMM은 종종 다른 저장 제품 곤충의 전구체이다.　처리되지 않은 IMM 감염은 아직 다가올 다른 SPI 감염의 지표가 될 수 있다(Mueller, 2016).　가장 일반적으로 접하는 5 가지 저장 제품 곤충(SPI)에는 인디언 밀 나방(Plodia interpunctella), 창고 딱정벌레(Trogoderma variabile), 밀가루 딱정벌레(Tribolium spp.), 곡물 딱정벌레(Oryzaephilus spp.) 및 담배 딱정벌레(Lasioderma serricorne)가 있다.(Mueller, 1998; Flagstrum 및 Subramanyam, 2006).　가공, 운송 및 저장에서 이러한 해충으로 인한 경제적 손실은 오염, 제품 리콜, 소비자 불만/소송 및 해충 방제 신청 건당 수백만 달러에 이를 수 있다(Arthur, 2009).　그러나 이를 모니터링하고 감지하는 효율적이고 저렴한 방법은 없다.

여러 SPI 페로몬이 확인되었지만 유통 기한과 생산 비용이 짧기 때문에 상업적으로 사용할 수 없다(Phillips et. al., 2000).　이 화합물은 독특하지만 저장된 음식 나방 그룹 및 트로고더마(Trogoderma) 복합체와 같은 특정 경쟁자를 끌어들일 수 있다.　단일 페로몬(Z,E)-9,12-테트라데카디에닐 아세테이트(Tetradecadienyl acetate)는 플로디아(Plodia)의 주요 페로몬이지만 에페스티아(Ephestia) 종의 세 가지 다른 먹이 나방을 끌어들이다.　페로몬 화합물 R,Z 14-메틸(Methyl)-8-헥사데시날(Hexadecenal)은 창고 딱정벌레(Trogoderma variabile)를 유인하는 주성분이지만 검역 병해충(Khapra beetle, Trogoderma granarium)을 포함한 3 개의 다른 일반적인 트로고더마(Trogoderma) 종도 유인한다.　여러 종의 밀가루 딱정벌레(Tribolium 종)는 단일 화합물 4,8- 디메틸데카날(Dimethyldecanal)에 끌리고, 두 종의 곡물 딱정벌레(Oryzaephilus 종)는(Z,Z)-3,6-도데카디엔(Dodecadien)-1 1-올라이드(olide)에 끌리나,(4S,6S,7S)-4,6-디메틸(Dimethyl)-7-하이드록시노나(hydroxynona)-3-원(one), 담배 딱정벌레의 페로몬(Lasioderma serricorne)은 종에 고유하다.

더욱이, 가능한 표적 세미오케미컬 및/또는 카이로몬과 관련하여, 이들 세미오 케미칼 및 카이로몬은 고분자량 VOC이다.　따라서 감염된 저장 제품의 헤드 스페이스에 있는 증기압과 농도가 낮아 감지하기가 훨씬 더 어렵다.

따라서 여러 페로몬 농도를 감지하고 측정할 수 있는 방법, 장치 및 시스템을 사용하여 병해충의 존재/부재, 풍부도 및 위치를 감지하는 가변성과 불확실성을 제거하는 것이 바람직하다.　추가로, 유사한 방식으로 그들의 세미오케미컬/카이로몬을 감지함으로써 다른 저장 제품 유충을 검출할 수 있는 그러한 방법, 장치 및 시스템을 제공하는 것이 바람직할 것이다.　임계 값 농도를 설정하여 트레일러, 육상/해상 컨테이너, 벌크 토트, 포장된 재료 팔레트 또는 보관실 내에서 가장 일반적인 SPI가 즉시 없거나 존재하는지 확인할 수 있다.　또한 VOC 농도의 기울기를 감지하는 기능을 제공하는 것이 바람직하며, 이는 구조물, 벽 공극,　균열 및 틈새 또는 장비 내에서 SPI 감염을 찾아 내고 정확히 찾아내는데 도움이 될 수 있다. 또한, SPI 모니터링 모델로부터 활동에 영향을 미치는 요인으로서 곤충 이동성과 환경의 많은 의존성을 제거할 수 있는 휴대용 장치를 제공하는 것이 바람직하다.

참조에 의한 통합

그 개시 내용이 그 전체가 참고로 포함되는 다음 참고 문헌이 언급된다:

Arthur FH Johnson JA Neven LG Flallman GJ Follett PA(2009).　미국의 수확 후 생태계에서 해충 관리.　해충 관리에 대한 전망, 20: 279-284.

Flagstrum DW 및 Subramanyam B.(2006).　저장 제품 곤충학의 기초.　St. Paul: AACC Int.

Mueller, David K(1998).　저장된 제품 보호: 전환 기간.　Insects Limited, Indianapolis, Ind.

Okumura, G.T.(1967).　트로고더마(Coleoptera: Dermestidae)에 의한 칸타리아 증 및 알레르기보고.　California Vector Views, Vol. 14 No. 3, pp. 19-22.

Phillips, TW, Cogan, PM 및 Fadamiro, HY(2000).　B. Subramanyam 및 DW Flagstrum(Eds.)의 페로몬.　저장 제품 IPM의 살충제 대안, pp. 273-302 Kluwer Academic Publishers, Boston, MA.

Resener, AM(1997).　저장된 제품 곤충에 대한 전국 조사.　훈증제 및 페로몬, 46 호, pp3-4.

본 명세서의 다양한 실시예에서, 하나 이상의 표적 휘발성 유기 화합물("VOC")의 검출에 기초하여 저장된 제품(예: 식품)의 곤충 감염을 확인하기 위한 저비용 및 고정밀 방법, 장치 및 시스템이 저장된 제품에 근접한 영역에서 샘플링된 표적 유체 흐름(예: 공기 샘플)내에 있다. 최소 비용과 높은 정확도를 갖는 개시된 방법, 시스템 및 장치는 제품이 저장되는 환경에서 유충 세미오케미컬/카이로몬 또는 성충 페로몬의 실시간, 비침습적 검출의 광범위한 적용을 가능하게 한다.

본 개시 내용의 제 1 실시예에 따르면, 표적 유체 흐름 내에서 하나 이상의 표적 VOC를 검출함으로써 저장된 제품의 곤충 감염을 식별하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 다음 단계를 포함한다: 복수의 VOC 센서를 갖는 센서 어레이를 포함하는 장치를 제공하는 단계; 복수의 VOC 센서 중 하나 이상을 적어도 제 1 작동 온도로 가열하는 단계; 하나 이상의 VOC 센서를 표적 유체 흐름과 접촉시키는 단계; 표적 유체 흐름과 접촉하는 하나 이상의 VOC 센서 각각에 대응하는 도전율 변화 값 세트를 결정하는 단계; 및 도전율 변화 값의 세트에 기초하여 표적 유체 흐름 내의 하나 이상의 표적 VOC에 대한 가스 성분 농도를 결정하는 단계.　더욱이,　제공된 센서 어레이의 각각의 VOC 센서는: 제 1 및 제 2면을 갖는 기판; 기판의 제 1면에 형성된 저항성 히터 회로; 기판의 제 2 면에 형성된 감지 회로; 및 기판의 제 2면상의 감지 회로 위에 형성된 화학적으로 민감한 필름을 포함한다.　특정 실시 양태에서, 방법은 유체 흐름에서 VOC 마커를 샘플링한 후 VOC 센서의 기준 저항을 이전 기준 값으로 수정하는 것을 포함할 수 있으며, 이는 표적 VOC의 각 샘플링 후 하나 이상의 VOC 센서의 작동 온도를 조정함으로써 달성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 표적 유체 흐름 내에서 하나 이상의 표적 VOC를 검출하기 위한 장치가 제공되며, 장치는 복수의 VOC 센서를 갖는 센서 어레이를 포함하고, 각각의 VOC 센서는: 기판; 기판의 제 1면에 형성된 저항성 히터 회로; 기판의 제 2 면에 형성된 감지 회로; 및 기판의 제 2면 상의 감지 회로 위에 형성된 화학적으로 민감한 필름을 포함한다.

본 개시 내용의 또 다른 실시예에 따르면, 저장된 제품의 곤충 감염을 식별하기 위한 시스템이 제공되며, 시스템은 센서 어레이를 둘러싸는 테스트 챔버; 유체 흐름을 회수하고 유체 흐름을 테스트 챔버로 전달하도록 구성된 공기 전달 유닛; 및 공기 전달 유닛 및 센서 어레이에 작동 가능하게 연결된 컨트롤러를 포함한다.　센서 어레이는 복수의 VOC 센서를 포함하고, 컨트롤러는: 표적 영역으로부터 유체 흐름을 회수하고 유체 흐름을 테스트 챔버로 전달하도록 공기 전달 유닛을 작동시키고; 복수의 VOC 센서 중 하나 이상에 대한 도전율을 측정하기 위해 센서 어레이를 작동시키고; 하나 이상의 VOC 센서 각각에 대응하는 도전율 변화 값 세트를 결정하고; 도전율 변화 값 세트에 기초하여 유체 흐름 내의 하나 이상의 표적 VOC에 대한 가스 성분 농도를 결정한다.　

본 개시는 다양한 구성 요소 및 구성 요소의 배열에서, 그리고 다양한 단계 및 단계의 배열에서 형태를 취할 수 있다.　도면은 바람직한 실시예를 예시하기 위한 목적일 뿐이며 본 개시를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따라 곤충 감염을 식별하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 2a-2b는 본 출원의 추가 실시 양태에 따라 곤충 감염을 확인하는 추가 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 3은 본 출원의 일 실시예에 따라 여기에 개시된 방법을 수행하도록 구성된 시스템을 예시하는 블록도이다.
도 4a-4b는 본 출원의 특정 실시예들에 따른 개별 VOC 센서의 제 1면(도 4a) 및 제 2면(도 4b)의 예시이다.
도 5는 본 출원의 일 실시예에 따른 홀더에 매달린 개별 VOC 센서의 예시이다.　
도 6은 본 출원의 일 실시예에 따른 복수의 VOC 센서를 포함하는 센서 어레이의 대표적인 측면 단면도이다.
도 7은 본 출원의 일 실시예에 따른 침입 탐지 시스템의 블록도이다.
도 8a-8d는 본 출원의 한 실시 양태에 따라 다양한 표적 휘발성 유기 화합물에 대한 VOC 센서 어레이의 감도를 예시하는 그래프이다.
도 9a-9c는 본 출원의 한 실시 양태에 따라 3 개의 표적 저장 제품 곤충("SPI")의 존재에 대한 제 1 VOC 센서의 반응을 예시하는 그래프이다.
도 10a-10c는 본 출원의 다른 실시예에 따라 3 개의 표적 저장 제품 곤충("SPI")의 존재에 대한 제 2 VOC 센서의 반응을 예시하는 그래프이다.
도 11a-11c는 본 출원의 한 실시 양태에 따라 3 개의 표적 저장 제품 곤충("SPI")의 존재에 대한 제 3 VOC 센서의 반응을 예시하는 그래프이다.
도 12a-12c는 본 출원의 한 실시 양태에 따라 3 개의 표적 저장 제품 곤충("SPI")의 존재에 대한 제 4 VOC 센서의 반응을 예시하는 그래프이다.
도 13a-13d는 본 출원의 일 실시예에 따라 3 개의 표적 저장 제품 곤충("SPI")의 다양한 양의 존재에 대한 4 개의 VOC 센서의 반응을 예시하는 그래프이다.

다음의 명세서 및 청구 범위에서, 다음과 같은 의미를 갖는 것으로 정의될 다수의 용어가 참조될 것이다.

정의

다음의 명세서 및 청구 범위에서, 다음과 같은 의미를 갖는 것으로 정의될 다수의 용어가 참조될 것이다.　이하의 설명에서는 명확성을 위해 특정 용어를 사용하였으나, 이들 용어는 도면의 예시를 위해 선택된 실시예의 특정 구조만을 지칭하기 위한 것이며, 본 개시의 범위를 정의하거나 제한하려는 의도는 아니다.　이하의 도면 및 이하의 설명에서, 유사한 도면부호 지정은 유사한 기능의 구성 요소를 지칭하는 것으로 이해되어야 한다.　또한, 도면은 축척이 아님을 이해해야 한다.

단수형 "하나의 또는 한(a 또는 an)" 및 "상기 또는 상술한(the)"는 문맥에서 달리 명시하지 않는 한 복수 대상을 포함한다.

용어 "포함하는(comprising)"은 명명된 구성 요소/단계의 존재를 요구하고 다른 구성 요소/단계의 존재를 허용하는 것으로 본원에서 사용된다.　용어 "포함하는(comprising)"은 명명된 구성 요소/단계의 존재만을 허용하는 "이루어지는(consisting of)"이라는 용어를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

수치 값들은, 값을 결정하기 위해 본 출원에서 설명된 타입의 종래의 측정 기술의 실험적 에러보다 작은 것에 의해 언급된 값과 상이한 수치 값들 및 상당한 숫자들의 동일한 수로 감소될 때 동일한 수치 값들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에 개시된 모든 범위는 언급된 종점을 포함하고 독립적으로 결합 가능하다(예: "2mm 내지 10mm"의 범위는 종점, 2mm 및 10mm, 및 모든 중간 값을 포함함).

용어 "약"은 해당 값의 기본 기능을 변경하지 않고 변할 수 있는 임의의 숫자 값을 포함하는 데 사용될 수 있다.　범위와 함께 사용될 때, "약"은 또한 두 종점의 절대 값에 의해 정의된 범위를 개시한다. 예를 들어 "약 2 내지 약 4"는 또한 "2 내지 4" 범위를 개시한다.　보다 구체적으로, 용어 "약"은 표시된 수의 플러스 또는 마이너스 10 %를 지칭할 수 있다.

용어 "ppm"및 "ppb"는 각각 "백만분율"및 "십억분율"을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.　본원에 사용 된 "ppm", "ppb"등은 질량분율 또는 몰분율이 아니라 부피 분율을 의미한다.　예를 들어 1ppm은 1pV/V로, 1ppb는 1nV/V로 표현할 수 있다.

본 개시 내용은 다음의 상세한 설명 및 그 안에서 논의되는 다양한 도면을 참조하여보다 쉽게 이해될 수 있다.

방법

본 명세서에 개시된 방법은, 높은 민감도와 높은 선택성으로, 다양한 저장된 제품 곤충의 특정 세미오케미컬, 카이로몬, 및/또는 페로몬과 같은 하나 이상의 표적 휘발성 유기 화합물("VOC")의 존재를 검출함으로써, 곤충 감염이 저장된 제품에 존재하는지 여부를 결정하는 방법이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 표적 유체 흐름 내에서 하나 이상의 표적 휘발성 유기 화합물을 검출함으로써 저장된 제품의 곤충 감염을 식별하는 방법(100)이 제공된다.　상기 방법은 복수의 VOC 센서를 갖는 센서 어레이를 포함하는 장치를 제공하는 단계(S110); 복수의 VOC 센서 중 하나 이상을 적어도 제 1 작동 온도로 가열하는 단계(S115); 하나 이상의 VOC 센서를 표적 유체 흐름과 접촉시키는 단계(S120); 표적 유체 흐름과 접촉하는 하나 이상의 VOC 센서 각각에 대응하는 도전율 변화 값의 세트를 결정하는 단계(S125); 및 도전율 변화 값의 세트에 기초하여 표적 유체 흐름 내의 하나 이상의 표적 VOC에 대한 가스 성분 농도를 결정하는 단계(S130)를 포함한다.　방법(100)의 제 1 실시예에 따르면,　센서 어레이의 각각의 VOC 센서는: 기판; 저항성 히터 회로; 감지 회로; 및 감지 회로 위에 형성된 화학적으로 민감한 필름을 포함한다.　일부 실시예에서, 저항성 히터 회로는 기판의 제 1면에 형성될 수 있고, 감지 회로는 기판의 제 2면에 형성될 수 있고, 화학적으로 민감한 필름은 기판의 제 2면에 있는 감지 회로 위에 형성될 수 있다.

특정 실시예로, 방법(100)은 하나 이상의 VOC 센서를 표적 유체 흐름과 접촉시킨 후 하나 이상의 VOC 센서에 대한 신호 도전율을 측정하는 단계를 포함한다.　즉, 도전율 변화 값의 세트는 표적 유체 흐름과 접촉하는 하나 이상의 VOC 센서 각각에 대한 신호 도전율과 대응하는 VOC 센서 각각의 기준 도전율 간의 차이에 기초하여 결정될 수 있다.　일부 실시 양태에서, 하나 이상의 VOC 센서에 대한 기준 도전율은 하나 이상의 VOC 센서가 임의의 표적 VOC가 없는 대기에 있는 동안 측정된다.

바람직한 실시 양태에서, 표적 유체 흐름은 가능한 곤충 감염에 대해 평가되는 저장된 제품에 근접한 곳에서 취한 공기 샘플이다.　즉, 표적 유체 흐름은 저장된 관심 제품 위의 헤드 스페이스로부터의 가스 샘플일 수 있다.

방법(100)은 S105에서 시작하여 S135에서 종료되지만, 특정 실시예에서, 방법(100)은 평가중인 저장 제품에서 복수의 근접성 내에서 복수의 표적 유체 흐름(예: 공기 샘플)을 샘플링함으로써 반복될 수 있다(예: 단계 S110 내지 S130 반복). 즉, 방법(100)은 저장된 제품(들)으로부터의 복수의 거리(예: 저장된 제품으로부터 약 1 피트 미만의 거리에서, 저장된 제품에서 약 1 피트에서 2 피트 사이의 거리에서, 저장된 제품에서 약 2 피트에서 3 피트 사이의 거리에서; 등)에서 하나 이상의 표적 유체 흐름을 샘플링함으로써 잠재적 곤충 감염의 구배(gradient)를 식별할 수 있다.

추가 실시 양태에서, 하나 이상의 표적 VOC는 SPI와 같은 하나 이상의 곤충과 관련된 세미오케미컬, 카이로몬 및/또는 페로몬이다.　특히, 하나 이상의 표적 VOC는 예를 들어, 붉은 가루 딱정벌레, 톱니가 있는 곡물 딱정벌레, 창고 딱정벌레, 인디언 밀 나방 및/또는 담배 딱정벌레와 관련된 세미오케미컬, 카이로몬 및/또는 페로몬일 수 있다.　특정 실시 양태에서, 유체 흐름 내의 하나 이상의 표적 VOC 중 적어도 하나는 다음으로 구성된 그룹에서 선택될 수 있다: 4,8-디메틸데카날; (Z,Z)-3,6-(1 1 R)-도데카디엔-1-올라이드; (Z,Z)-3,6-도데카디엔 올라이드; (Z,Z)-5,8-(1 1 R)-테트라데카디엔-13-올라이드; (Z)-5-테트라데센-13- 올라이드; (R)-(Z)-14-메틸-8-헥사데세날; (R)-(E)-14-메틸-8-헥사데센-알; y-에틸-y-부티롤-액톤; (Z,E)-9,12-테트라데카디에닐 아세테이트; (Z,E)-9,12-테트라-데카디엔-1-올; (Z,　E)-9,12-테트라데카디에닐; (Z)-9-테트라데세닐 아세테이트; (Z)-11-헥사-데세닐 아세테이트; (2S,3R,1 'S)-2,3-디하이드로-3,5-디메틸-2-에틸-6(1-메틸-2-옥소부틸)-4H-피란-4-원; (2S,3R,1 'R)-2,3-디하이드로-3,5-디메틸-2-에틸-6(1-메틸-2-옥소부틸)-4H-피란-4-원; (4S,6S,7S)-7-히드록시-4,6-디메틸노난-3-원; (2S,3S)-2,6-디에틸-3,5-디메틸-3,4-디히드로-2H- 피란; 2-팔미토일-시클로헥산-1,3-디원; 및 2-올레오일-시클로-헥산-1,3-디원(4,8-dimethyldecanal; (Z,Z)-3,6-(1 1 R)-Dodecadien-1 1 -olide; (Z,Z)-3,6-Dodecadien- olide; (Z,Z)-5,8-(1 1 R)-Tetradecadien-13-olide; (Z)-5-Tetradecen-13-olide; (R)-(Z)- 14-Methyl-8-hexadecenal; (R)-(E)-14-Methyl-8-hexadecen-al; y-ethyl-y-butyrol- actone; (Z,E)-9,12-Tetradecadienyl acetate; (Z,E)-9,12-Tetra-decadien-1 -ol; (Z,E)- 9,12-Tetradecadienal; (Z)-9-Tetradecenyl acetate; (Z)-1 1 -Hexa-decenyl acetate; (2S,3R,1 'S)-2,3-Dihydro-3,5-dimethyl-2-ethyl-6(1 -methyl-2-oxobutyl)-4H-pyran-4- one; (2S,3R,1 'R)-2,3-Dihydro-3,5-dimethyl-2-ethyl-6(1 -methyl-2-oxobutyl)-4H-pyran -4-one; (4S,6S,7S)-7-Hydroxy-4,6-dimethylnonan-3-one; (2S,3S)-2,6-Diethyl-3,5- dimethyl-3,4-dihydro-2H-pyran; 2-Palmitoyl-cyclohexane-1 ,3-dione; and 2-Oleoyl- cyclo-hexane-1 ,3-dione).

도 2a 및 2b를 참조하면, 본 개시 내용의 추가 실시 양태에 따라 표적 유체 흐름 내에서 하나 이상의 표적 휘발성 유기 화합물을 검출함으로써 저장된 제품의 곤충 감염을 확인하는 방법(200)이 제공된다.　방법(200)은 S202에서 시작한다.

단계 S04에서, 복수의 VOC 센서를 갖는 센서 어레이를 포함하는 장치가 제공된다.　센서 어레이의 각각의 VOC 센서는: 기판; 저항성 히터 회로; 감지 회로; 및 감지 회로 위에 형성된 화학적으로 민감한 필름을 포함한다.　일부 실시예에서, 저항성 히터 회로는 기판의 제 1면에 형성될 수 있고, 감지 회로는 기판의 제 2면에 형성될 수 있으며, 화학적으로 민감한 필름은 기판의 제 2면에 있는 감지 회로 위에 형성될 수 있다.

특정 실시예에서, 센서 어레이는 복수의 차별화된 VOC 센서를 포함한다.　즉, 하나 이상의 복수의 VOC 센서에 대한 표면 조성은 화학적으로 민감한 필름(즉, 활성층)에 촉매 물질의 포함을 통해 변할 수 있다.　즉, 하나 이상의 VOC 센서의 화학적으로 민감한 필름은 도핑제를 포함할 수 있다.　일부 실시 양태에서, 도핑제는 예를 들어 전이 금속일 수 있다.　예를 들어, 도핑제는 다음으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다: 백금; 팔라디움; 몰리브덴; 텅스텐; 니켈; 루테늄; 및 오스뮴.

단계 S206에서, 복수의 VOC 센서 중 하나 이상이 적어도 제 1 작동 온도로 가열된다.　특정 실시 양태에서, 작동 온도는 약 180 °C 내지 약 400 °C이다.　추가 실시 양태에서, 하나 이상의 VOC 센서의 작동 온도는 방법의 후속 단계 동안 유지된다.　특히, 각 VOC 센서의 가열 회로는 작동 전반에 걸쳐 VOC 센서의 온도를 측정하고 제어하는 데 활용될 수 있다.　

방법(200)의 특정 실시예에서, 방법은 하나 이상의 캘리브레이션 단계(208)를 포함할 수 있으며, 이는 다음 단계를 포함할 수 있다: 샘플 유체 흐름에 임의의 표적 VOC가 없는 샘플 유체 흐름에 하나 이상의 복수의 VOC 센서를 접촉시키는 단계(S210); 하나 이상의 VOC 센서에 대한 기준 도전율을 측정하는 단계(S212); 하나 이상의 VOC 센서와의 접촉으로부터 유체 흐름을 선택적으로 제거하는 단계(S216); 하나 이상의 VOC 센서를 알려진 표적 VOC 농도를 갖는 제어 유체 흐름과 접촉시키는 단계(S218); 하나 이상의 VOC 센서 각각에 대한 제어 도전율을 측정하는 단계(S220); VOC 센서의 측정된 제어 도전율 및 제어 유체 흐름 내 표적 VOC의 알려진 농도를 기반으로 비순도전율 값을 계산하는 단계(S222); 복수의 제어 유체 흐름에 대해 적어도 단계 S218 내지 S222를 반복하는 단계(S226).　캘리브레이션 단계(208)는 다음 단계를 더 포함할 수 있다: 하나 이상의 VOC 센서와의 접촉으로부터 유체 흐름을 제거하는 단계(S228); 및 적어도 하나의 표적 VOC와 접촉한 후 하나 이상의 VOC 센서의 기준 도전율을 조정하는 단계(S230).

단계 S210에서, 복수의 VOC 센서 중 하나 이상이 샘플 유체 흐름과 접촉된다.　바람직한 실시예에서, 샘플 유체 흐름은 방법(200)이 테스트할 수 있는 표적 VOC가 없는 공기의 부피이다.

단계 S212에서, 샘플 유체 흐름과 접촉된 하나 이상의 VOC 센서에 대한 기준 도전율은 VOC 센서의 감지 회로를 사용하여 측정된다.　VOC 센서의 감지 회로 위에 형성된 필름은 화학적으로 민감하기 때문에(예: 반도체), 재료에 흐르는 전류는 필름의 전도대에 있는 전자 때문이며, 이는 바람직하지 않거나 표적화된 화합물의 존재에 영향을 받을 수 있다.(예: 표적 VOC).　따라서, 단계 S206에서 작동 온도에 도달하고 마커 가스(즉, 하나 이상의 표적 VOC를 갖는 유체 흐름)를 포함하지 않는 가스 샘플(즉, 샘플 유체 흐름)과 접촉한 후, VOC 센서의 저항이 측정되고 기준 저항 또는 기준 도전율로 기록된다.　일부 실시예에서, 기준 도전율 세트(214)가 결정되고 복수의 VOC 센서 각각에 대한 기준 도전율(예: K°, K, ... K%)를 포함한다.

단계 S216에서, 샘플 유체 흐름은 센서 어레이의 VOC 센서와의 접촉에서 제거된다.　특정 실시예에서, 이것은 센서 어레이 및/또는 하나 이상의 VOC 센서를 수용하는 챔버 또는 반응기를 정화하는 것을 포함할 수 있다.

단계 S218에서, 하나 이상의 VOC 센서는 적어도 하나의 표적 VOC의 알려진 농도를 갖는 제어 유체 흐름(예: 마커 가스)과 접촉된다.

단계 S220에서, 제어 유체 흐름과 접촉하는 하나 이상의 VOC 센서 각각에 대한 제어 도전율이 측정된다.　제어 유체 흐름과 접촉하면 화학적으로 민감한 필름을 기반으로 전도에 사용 가능한 전자가 더 많거나 적을 수 있기 때문에 VOC 센서의 저항/도전율이 변경된다.

그 다음, 단계 S222에서, 하나 이상의 VOC 센서 각각에 대한 비순도전율 값이 VOC 센서의 측정된 테스트 도전율 및 제어 유체 흐름 내의 표적 VOC의 알려진 농도에 기초하여 결정된다.　본 명세서에서 조사되고 공개된 바와 같이, 도전율 변화량은 가스 농도에 비례할 수 있으며, 여기서 사용되는 비순도전율(SNC: Specific Net Conductance)는 비례 계수를 나타낸다.　특정 실시 양태에서, 제어 유체 흐름은 약 10ppb 내지 약 400ppb의 제 1 표적 VOC 농도를 갖는다.　바람직한 실시예에서, 제어 유체 흐름은 약 200 ppb의 표적 VOC 농도를 갖는다.

하나 이상의 복수의 VOC 센서에 대해 측정된 기준 도전율과 제어 도전율 사이의 결과적인 변화는 단위가 일반적으로 "nano-mhos/part per billion" 또는 "nmho/ppb"로 표시되는 SNC 값(즉, 해당 가스에 대한 해당 칩의 감도 측정)을 제공하기 위해 지정된(즉, 알려진) 농도로 결정되고 나뉜다. 각 칩은 애플리케이션에서 관심 대상 가스 각각에 대해 서로 다른 SNC를 갖는다.

추가 캘리브레이션을 위해, 단계 S226에서, 하나 이상의 VOC 센서에 대한 복수의 비순도전율("SNC") 값을 획득하기 위해 추가 제어 유체 흐름에 대해 적어도 단계 S218 내지 S222가 반복될 수 있으며, 여기서 각 VOC 센서에 대한 비순도전율 값은 다른 표적 VOC에 해당한다.　일부 실시예에서, 복수의 SNC 값은 SNC 값의 세트({SNC_i,x})(224)이고 복수의 VOC 센서 각각에 대한 하나 이상의 표적 VOC에 대응하는 SNC 값을 포함한다(예: 제 1 VOC 센서에 대해, SNC_1,X1　, SNC_1,X2　, ... SNC_1,Xn; 제 2 VOC 센서에 대해, SNC_2,X1　, SNC_2,X2　, · · · SNC_2,Xn; 등), 여기서 X_n은 특정 표적 VOC를 나타낸다.

방법(200)은 또한 하나 이상의 VOC 센서의 기준 도전율/저항을 조정하는 단계를 포함할 수 있다(S230/S232).　예를 들어, 표적 VOC(들)와 접촉한 후, VOC 센서는 표적 VOC(들)와 접촉하기 전에 기준 도전율과 다른 후속(즉, 접촉 후) 기준 도전율을 가질 수 있다.　특정 실시예에서, 이러한 기준 도전율 변화는 단계 S230/S232에서 표적 VOC(들)와 접촉한 후 기준 도전율을 조정함으로써 설명될 수 있다.　캘리브레이션(208) 동안, 제어 유체 흐름은 제거될 수 있고(예: 센서 어레이 챔버로부터)(S228), 접촉 후 도전율을 기준 도전율(214)와 비교하고, 제 2 작동 온도에서 VOC 센서 각각의 도전율이 접촉 전 대응하는 기준 도전율(214)와 일치하도록 하나 이상의 VOC 센서를 적어도 제 2 작동 온도로 가열하여, VOC 센서에 대한 접촉 후 도전율을 결정하도록 VOC 센서의 도전율이 단계 S230에서 각각의 VOC 센서의 도전율을 측정하여 조정될 수 있다. VOC 센서 각각에 대한 제 2 작동 온도는 VOC 센서의 측정된 접촉 후 도전율에 기초하여 대응하는 VOC 센서의 제 1 작동 온도보다 높거나 낮을 수 있다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 캘리브레이션 단계(208) 후에 VOC 센서의 기준 도전율은 표적 VOC의 센서 어레이 챔버를 비우고, 하나 이상의 VOC 센서의 도전율을 측정하고, 측정된 도전율을 대응하는 기준 도전율과 비교하며, 제 2 작동 온도에서 VOC 센서 각각의 도전율이 대응하는 기준 도전율(214)와 일치하도록 하나 이상의 VOC 센서를 적어도 제 2 작동 온도로 가열함으로써 단계 S232에서 조정될 수 있다.

조정 단계(S232) 또는 가열 단계(S206) 후에, 하나 이상의 VOC 센서가 단계(S234)에서 표적 유체 흐름과 접촉된다.　특정 실시 양태에서, 표적 유체 흐름은 가능한 곤충 감염에 대해 평가되는 저장된 제품에 근접한 곳에서 취한 공기 샘플이다.　이와 같이, 표적 유체 흐름은 하나 이상의 곤충(예: SPI)과 관련된 세미오케미컬, 카이로몬 및/또는 페로몬과 같은 하나 이상의 표적 VOC를 포함할 수 있다.　예를 들어, 특정 SPI에 대한 몇가지 페로몬 및 세미오케미컬이 아래 표 1 및 표 2에 나열되어 있다.

표 1. SPI 및 그들의 페로몬

표 1. SPI 및 그들의 페로몬

표 2. IMM 페르몬 및 세미오케미컬 구성요소

단계 S236에서, 하나 이상의 VOC 센서를 표적 유체 흐름과 접촉시킨 후에 하나 이상의 VOC 센서에 대한 신호 도전율이 측정된다.　

그 후, 단계 S238에서, 센서 어레이의 VOC 센서 중 하나 이상에 대해 도전율 변화 값 세트({ΔK _i })가 결정된다.　특정 실시예에서, 각각의 VOC 센서에 대해, 도전율 변화 값은 아래와 같이 결정될 수 있다:

여기서 i는 정수이고, ΔK _i 는 VOC 센서 i의 도전율 변화 값, K_i　는 표적 유체 흐름의 현재 측정된 VOC 센서 i의 신호 도전율,

는 VOC 센서 i의 기준 도전율이다.

단계 S240에서, 표적 유체 흐름 내의 하나 이상의 표적 VOC에 대한 가스 성분 농도([X] _n )가 도전율 변화 값 세트에 기초하여 결정된다.　특정 실시예에서, 하나 이상의 표적 VOC가 다른 배경 및/또는 간섭 가스에 추가로 표적 유체 흐름에 존재할 수 있어 분석을 어렵게 만든다.　특정 실시예　에서, 표적 유체 흐름 내의 하나 이상의 표적 VOC에　대한 가스 성분 농도([X] _n )는 도전율 변화 값 세트 및 VOC 센서 각각에 대한 하나 이상의 SNC에 기초하여 결정된다.　추가 실시예에서, 표적 유체 흐름 내의 하나 이상의 표적 VOC에 대한 가스 성분 농도([X] _n )는 아래 그림과 같이 방정식 시스템을 해결하여 결정된다:

여기서, ΔKi는 센서 "i"에 대해 측정된 도전율 변화이고, "i"는 1에서 4까지이며, SNC는 가스(예: 표적 VOC) "j"에 의해 접촉할 때 센서 "i"의 "비순도전율"이고, "j"는 가스 또는 가스 범주 A, B, C 또는 D이며, 그리고 [X]는 가스 부피 대 부피 용어로 표현되는, 즉, 총 대기 리터당 가스 리터인, 가스 A, B, C 또는 D의 농도이다.

위에는 4 개의 대상 VOC(예: A, B, C, D)와 4 개의 센서(예: 1, 2, 3, 4) 만 설명되어 있지만 분석에 포함된 대상 VOC의 수와 VOC 센서의 수는 애플리케이션에 따라 또는 사용에 따라 다르며 4 개에 국한되지 않다.　그 결과 특정 유체 흐름 내에 존재하는 여러 대상 VOC 및/또는 배경 및 간섭 가스에 대한 농도를 결정하는 문제가 가능해진다.

일부 실시예에서, 방법(200)은 분석 결과를 전달하기 위해 사용자 인터페이스를 작동시키는 단계를 더 포함할 수 있다(S242).　즉, 단계 S204에서 제공된 장치는 표적 유체 흐름의 분석 결과를 연관된 사용자에게 표시하도록 구성된 사용자 인터페이스를 더 포함할 수 있다.　예를 들어, 사용자 인터페이스는 하나 이상의 곤충(예: SPI)의 존재를 포함하여 곤충 감염의 존재를 표시하거나 다르게 나타내도록 구성될 수 있다.　감염의 존재는 사전 결정된 임계 농도를 기반으로 표시되며, 이는 저장 시설의 유형(예: 트레일러, 육상/해상 컨테이너, 벌크 토트, 포장된 재료 팔레트 또는 보관실 내) 또는 테스트중인 저장 제품의 유형과 관련될 수 있다. 사용자 인터페이스는 검출된 표적 VOC(예: 감염 정도)에 기초하여 곤충의 존재 수준을 표시하거나 다르게 나타내도록 추가로 구성될 수 있다.

특정 실시예에서, 사용자 인터페이스는 TFT LCD 스크린, IPS LCD 스크린, 정전식 터치 스크린 LCD, LED 스크린, OLED 스크린, AMOLED 스크린 등과 같은 전용 스크린일 수 있다.　추가 실시예에서, 사용자 인터페이스는 블루투스, BLE, Wi-Fi, 3G, 4G, 5G, LTE 등과 같은 유선 또는 무선 통신 프로토콜을 포함할 수 있으며, 사용자 인터페이스는 통신 프로토콜을 통하여 관련 사용자의 보조 장치(예: 휴대폰, 태블릿, 컴퓨터 등)에 분석 결과를 통신하도록 구성될 수 있다.

바람직한 실시 양태에서, 표적 유체 흐름은 가능한 곤충 감염에 대해 평가되는 저장 제품에 근접한 거리 내에서 취한 공기 샘플(또는 부피)이다.　단계 S244에서, 단계 S232 내지 S242는 평가되는 저장 제품(들)에 대한 복수의 근접한 거리 내에서 복수의 표적 유체 흐름(예: 공기 샘플)을 샘플링함으로써 반복될 수 있다.　즉, 방법(200)은 또한 예를 들어 저장된 제품으로부터 다양한 거리에서 2 개 이상의 표적 유체 흐름(예: 제 1 표적 유체 흐름, 제 2 표적 유체 흐름, 제 3 표적 유체 흐름)에 걸쳐 표적 VOC의 구배를 검출함으로써 곤충 감염의 원인을 식별하는 단계를 포함할 수 있다.

방법(200)의 추가 실시예에서, 단계 S204에서 제공된 장치는 센서 어레이 및 사용자 인터페이스에 작동 가능하게 연결된 컨트롤러를 또한 포함할 수 있으며, 여기서 컨트롤러는 설명된 방법(200)의 하나 이상의 단계를 수행하도록 구성된 프로세서 및 위에서 논의된 하나 이상의 데이터 유형을 저장하도록 구성된 메모리를 포함한다.　또한, 메모리는 방법(200)의 단계들 중 하나 이상을 수행하기 위한 명령어를 저장하도록 구성될 수 있다.

단계 S250에서, 방법(200)은 종료될 수 있다.

여기에 설명된 방법(100, 200)을 구현하는 데 사용되는 장치의 이들 및 다른 측면은 아래의 논의 및 그 안에서 논의되는 다양한 도면을 참조하여보다 쉽게 이해될 수 있다.

장치 및 시스템

전술한 방법(100, 200)을 수행하는 장치 및 시스템이 본 명세서에 개시된다.　특히, 본원에서는, 표적 유체 흐름 내에서, 다양한 저장 제품 곤충("SPI")의 특정 세미오케미컬, 카이로몬 및/또는 페로몬("SPI")과 같은 하나 이상의 표적 휘발성 유기 화합물("VOC")을 검출하기 위한 매우 민감하고 매우 선택적인 장치가 논의된다. 또한, 장치와 시스템은 쉽게 휴대하고 휴대할 수 있을 만큼 작고 가벼울 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 출원의 일 실시예에 따라 여기에 개시된 방법을 수행하도록 구성된 장치(300) 및 시스템(302)을 예시하는 블록도이다.　특히, 장치(300)는 복수의 VOC 센서(306)를 갖는 센서 어레이(304)를 포함한다. 센서 어레이(304)의 복수의 VOC 센서(306)는 3개, 4개, 5개 및 6개의 VOC 센서를 포함하는 약 2개 내지 약 10개의 VOC 센서를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 센서 어레이(304)는 챔버(또는 반응기)(308)에 둘러싸일 수 있으며, 여기서 센서(306)는 챔버(308) 내의 원하는 분위기에 노출된다(즉, 접촉하게 된다). 챔버는 챔버 외부로부터 유체 흐름(314)을 받아들이도록 구성되고, 유체 흐름(316)의 챔버(308)를 해제하도록 구성된 출구(312)를 갖는다.

센서 어레이(304)의 개별 VOC 센서(306)의 제 1면(도 4a) 및 제 2면(도 4b)을 도시하는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, VOC 센서(306)는 제 1면(320) 및 제 2면을 갖는 기판(318)을 포함할 수 있다. 기판(318)은 예를 들어 세라믹 재료일 수 있거나, 알루미나(AI₂O₃) 웨이퍼 또는 실리콘 웨이퍼일 수 있다.　특정 실시예로, 기판(318)은 약 5mm 내지 약 20mm의 전체 폭, 약 4.3mm 내지 약 20mm의 전체 높이, 및 약 0.32mm 내지 약 0.65mm의 전체 두께를 가질 수 있다.　VOC 센서(306)는 기판(318)의 제 1면(320)에 형성된 저항성 히터 회로, 기판(318)의 제 2면(322)에 형성된 감지 회로(326), 및 기판(318)의 제 2 면(322)에서 감지 회로(326)에 걸쳐 형성된 화학적으로 민감한 필름(328)을 포함할 수 있다.

저항성 히터 회로(324)는 예를 들어 포토 리소그래피를 사용하여 히터 회로 재료로 기판(318) 상에 형성될 수 있다.　일부 실시예에서, 히터 회로 재료는 백금을 포함할 수 있다.　특정 실시 양태에서, 히터 회로 재료는 약 70 중량% 내지 약 95 중량%의 백금을 포함하는 백금 잉크일 수 있다.

히터 회로 재료는 예를 들어 기판(318) 상에 바람직한 패턴으로 포토 리소그래피 될 수 있다.　특정 실시예로, 센서 어레이(304)의 복수의 VOC 센서(306) 중 적어도 하나의 저항성 히터 회로(324)는 기판(318)의 일부를 가로 질러 구불구불 한(즉, 권선) 패턴을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 저항성 히터 회로(324)는 약 0.288 mm 내지 약 0.352 mm의 길이 방향 트레이스 폭(330)을 가질 수 있다.　추가 실시예에서, 저항성 히터 회로(324)는 예를 들어 약 0.333 mm 내지 약 0.407 mm의 길이 방향 트레이스 간격(332)을 가질 수 있다.　또 다른 실시예에서, 저항 히터 회로(324)의 적어도 일부는 약 3.80mm 내지 약 3.96mm의 트레이스 높이(334), 약 4.40mm 내지 약 4.58mm의 외부 트레이스 폭(336)　및 약 0.21 mm를 포함하여 약 0.19 mm 내지 약 0.24 mm의 트레이스 두께(즉, 깊이)를 가질 수 있다.

VOC 센서(306) 기판(318)의 제 1 측면(320)은 또한 하나 이상의 단자(338, 340)를 포함할 수 있다.　도 4a에 도시된 바와 같이, 기판(318)의 제 1 측면(320)은 각각 저항성 히터 회로(324)의 일부(예: 대향 단부)(342, 344)에 작동 가능하게 연결된 적어도 2 개의 단자(338, 340)를 포함한다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 감지 회로(326)는 예를 들어 포토 리소그래피를 사용하여 감지 회로 재료로 기판(318) 상에 형성될 수 있다.　일부 실시예에서, 감지 회로 재료는 백금을 포함할 수 있다.　특정 실시예에서, 감지 회로 재료는 약 70 중량% 내지 약 95 중량% 백금을 갖는 백금 잉크를 포함할 수 있다.

감지 회로 재료는 예를 들어 기판(318) 상에 바람직한 패턴으로 포토 리소그래피 될 수 있다.　특정 실시예로, 감지 회로(326)는 한 쌍의 연장된 상호-디지털 접촉부(즉, 근접하여 교대로, 연결되지 않은 접촉부)를 형성하는 제 1 감지 요소(346) 및 제 2 감지 요소(348)를 포함한다.　제 1 감지 요소(346)는 복수의 연장된 접촉부(350)를 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 접촉부(350)는 약 0.162mm 내지 약 0.198mm의 위도 트레이스 폭(354), 약 0.738mm 내지 약 0.902mm의 위도 트레이스 간격(356), 및 약 0.19 mm 내지 약 0.24 mm의 트레이스 두께(즉, 깊이)를 갖는다. 예를 들어, 접촉부(350)는 약 0.18mm의 위도 트레이스 폭(354), 약 0.82mm의 위도 트레이스 간격(356), 및 약 0.21mm의 트레이스 두께를 가질 수 있다.

유사하게, 제 2 감지 요소(348)는 복수의 연장된 접촉부(352)를 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 접촉부(352)는 약 0.162mm 내지 약 0.198mm의 위도 트레이스 폭(358), 약 0.738mm 내지 약 0.902mm의 위도 트레이스 간격(360) 및 약 0.19 mm 내지 약 0.24 mm의 트레이스 두께(즉, 깊이)를 갖는다.　예를 들어, 접촉부(354)는 약 0.18mm의 위도 트레이스 폭(358), 약 0.82mm의 위도 트레이스 간격(360) 및 약 0.21mm의 트레이스 두께를 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 제 1 및 제 2 감지 요소(346, 348) 각각은 적어도 3개의 접촉부(350, 352)를 포함할 수 있고, 약 0.32 mm를 포함하여 약 0.288 mm 내지 약 0.352 mm의 제 1 및 제 2 감지 요소(346, 348)의 각각의 접촉부(350, 352) 사이에 위도 트레이스 간격(362)을 가질 수 있다. 또한, 각각의 콘택트(350, 352)는 약 3.8mm를 포함하여 약 3.0mm 내지 약 4.0mm의 길이 방향 트레이스 길이(364)를 가질 수 있다.

기판(318)의 제 2 측면(322)은 또한 감지 회로(326)의 부분(370, 372)에 작동 가능하게 연결될 수 있는 하나 이상의 단자(366, 368)를 포함할 수 있다.

추가로, 감지 회로(326)의 접촉부(350, 352)는 화학적으로 민감한 필름(328)을 형성하기 위해 코팅 조성물로 오버 코팅될 수 있다. 일부 실시예에서, 코팅 조성물은 겔을 포함할 수 있고, 필름(328)은 코팅 조성물을 기판(318)의 일부(예: 접촉부(350, 352)를 덮는 부분)에 도포한 다음, 약 500 °C 내지 약 700 °C를 포함하는, 예를 들어 약 400 °C 내지 약 900 °와 같은 고온에서 코팅 조성물을 건조 및 하소하여 형성될 수 있다.

특정 실시예에서, 필름(328)은 산화 주석(Sn0₂) 반도체 필름과 같은 금속 산화 필름일 수 있다.　이러한 실시 양태에서, 코팅 조성물은 수성 겔을 사용하여 생성된 산화 주석을 포함할 수 있다.　특정 실시 양태에서, 겔은 SnCl₄를 포함하는 졸-겔 공정에 의해 제조되어 산성 주석 용액을 형성하고, 이는 중화되어 Sn0₂ 겔을 생성한다.　나노 결정질 Sn0₂ 필름(328)은 기판(318) 상에 형성되는데, 예를 들어 수성 Sn0₂ 겔을 기판(318)의 센서 측(322)에 스핀 코팅하고 센서(306)를 제 1 온도에서 건조시킨 다음 제 2 온도에서 하소함으로써 형성된다. 특정 실시 양태에서, 건조가 발생하는 제 1 온도는 약 100 °C 내지 약 150 °C이고, 바람직하게는 약 130 °C일 수 있다.　추가 구현 예에서,　하소가 발생하는 제 2 온도는 약 400 ℃ 내지 약 900 ℃이고, 바람직하게는 약 700 ℃ 내지 약 800 ℃일 수 있다.　중요하게, 이러한 온도 범위는 화학적으로 민감한 필름(328)에서 우수한 감도를 제공하는 기공 크기 분포 및 입자 크기 분포를 생성한다.

표적 VOC의 화학 구조와 각 VOC 센서(306)의 작동 조건으로 인해, 표적 VOC(예: 마커 가스)가 화학적으로 민감한 필름(328)과 접촉할 때 필름(328)의 전도대에서 사용 가능한 전자의 수에 영향을 받을 수 있다(즉, 증가 또는 감소).　특정 실시 양태에서, 하나 이상의 표적 VOC는 "환원 가스"일 수 있으며, 이는 필름의 328 전도대에 추가 전자를 제공함으로써 필름(328)의 저항을 감소시키고, 이는 도전율의 변화로 측정될 수 있다. 특정 표적 페로몬, 세미오케미컬 및 카이로몬은 6-멤버드 탄소 고리 및 하나 이상의 카르보닐그룹(-C = 0)을 포함할 수 있다.　이것은 과도한 전자 밀도가 위치한 분자의 영역이다.　이는 반도체 필름(328)과의 상호 작용을 허용하여, 필름(328)의 전도대에 전하 캐리어를 기여한다(즉, 필름(328)의 저항을 감소시킨다).　2개의 세미오케미컬에 대한 화학 구조는 아래 표 3에 나와 있다.

표 3. 세미오케미컬/카이로몬 화학 구조

바람직한 실시예에서, 센서 어레이(304)는 복수의 차별화된 VOC 센서(306)를 포함한다. 즉, 복수의 VOC 센서(306) 중 하나 이상의 구성은 특정 검출 요구를 위해 다양하고 최적화된다.　예를 들어, 필름(328)을 형성하는 데 사용되는 코팅 조성물은 겔 코팅 조성물이 제조되는 동안 첨가될 수 있는 하나 이상의 촉매 또는 도펀트(예: 도핑제)를 포함할 수 있다.　일부 실시 양태에서, 코팅 조성물은 도핑제를 포함한다.　일부 실시 양태에서, 도핑제는 예를 들어 전이 금속일 수 있다.　예를 들어, 도핑제는 다음으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다: 백금; 팔라디움; 몰리브덴; 텅스텐; 니켈; 루테늄; 및 오스뮴.　VOC 센서(306)의 필름(328)에 도핑제를 첨가한 결과,　각각의 VOC 센서(306)는 주어진 가스 또는 표적 VOC에 대해 최적화될 수 있다.　특정 실시예에서, 장치(300)는 복수의 VOC 센서(306)를 포함할 수 있으며, 여기서 VOC 센서(306) 중 적어도 하나는 촉매 또는 도펀트(즉, 도핑제)의 첨가에 의해 특정 가스 또는 표적 VOC에 대해 최적화된다.　추가 실시예에서, 장치(300)에 존재하는 각각의 VOC 센서(306)는 촉매 또는 도펀트(즉, 도핑제)의 첨가에 의해 특정 가스 또는 표적 VOC에 대해 최적화된다.　예를 들어, 특정 실시예에서, 센서 어레이(304)는 IMM 유충 세미오케미컬에 최적화된 제 1 VOC 센서(306), 성충 IMM 페로몬에 최적화된 제 2 VOC 센서(306), 및 잠재적 간섭 및/또는 배경 가스에 최적화된 최대 3개의 VOC 센서(306)를 포함할 수 있다; 그러나,　VOC 센서(306)의 다른 조합 및 양이 고려된다.　잠재적인 간섭 및/또는 배경 가스는 예를 들어 탄화수소, 알코올, 에스테르 및/또는 알데히드를 포함할 수 있다.

장치(300)의 VOC 센서(306) 각각은 화학적으로 민감한 필름(328)이 챔버(308)로 들어가는 유체 흐름에 노출될 수 있도록 챔버(308) 내에 위치될 수 있다.　도 5에 도시된 바와 같이, 특정 실시예에서, 각각의 VOC 센서(306)는 예를 들어 와이어 본딩(502, 504, 506, 50, 510, 512)을 사용하여 홀더(500)에 매달려 센서(306)를 지지하고 다양한 센서(306) 단자(340, 342, 366, 368)를 센서 홀더(500)의 접촉부(514, 516, 518, 520, 522, 524)에 연결한다.

도 6을 참조하면, 장치(300)의 측면도가 본 개시의 특정 양상들에 따라 도시된다.　특히, 장치(300)는 센서 홀더(500)에 의해 챔버(308) 내에 매달린 6개의 VOC 센서(306)(보이지 않음)를 포함하는 센서 어레이(304)를 도시한다. 또한, 일부 실시예에 따르면, 센서 홀더(500) 각각의 일부(526)는 홀더(500) 및 VOC 센서(306)를 장치(300)의 회로 기판(530)에 작동 가능하게 연결하는 어댑터(528)를 작동 가능하게 결합하여, 예를 들어 VOC 센서(306)에 전력이 공급되고 측정이 수행되도록 한다.

다시 말하면, 센서 어레이(304)는 전술한 방법의 하나 이상의 단계를 수행하도록 구성된 컨트롤러(374)에 작동 가능하게 연결될 수 있다.　특히, 컨트롤러(374)는 복수의 VOC 센서(306) 중 하나 이상을 적어도 제 1 작동 온도로 가열하고; 복수의 VOC 센서(306) 중 하나 이상의 도전율을 측정하고; 유체 흐름과 접촉하는 하나 이상의 VOC 센서(306) 각각에 대응하는 도전율 변화 값 세트를 결정하고; 도전율 변화 값 세트에 기초하여 유체 흐름 내의 하나 이상의 표적 VOC에 대한 가스 성분 농도를 결정한다.

도 3으로 돌아가면, 감염 검출 시스템(302)의 추가 구성 요소는 본 출원의 다양한 측면에 따라 설명된다.　저장된 제품의 곤충 감염을 식별하기 위한 시스템(302)이 제공되며, 시스템(302)은 전술한 바와 같이 센서 어레이(304)를 포함한다.　또한, 특정 실시예에서, 시스템(302)은 센서 어레이(304)를 둘러싸는 테스트 챔버(308), 공기 전달 유닛(376), 및 공기 전달 유닛(376) 및 센서 어레이(304)에 작동 적으로 연결된 컨트롤러(374)를 포함한다.

공기 전달 유닛(376)은 다양한 실시예에서, 시스템(302)을 통한 유체 흐름을 제어하기 위한 밸브(378), 시스템(302) 외부로부터 유체 흐름을 회수(또는 흡입)하고 전달(또는 밀기)하기 위한 펌프(380), 그리고 시스템(302)을 통한 유체 흐름, 및 공기 전달 유닛(376)에 의해 회수되는 유체의 양(예: 부피)을 측정하기 위한 유체 흐름 센서(382)를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 유체 흐름 센서(382)는 질량 흐름 제어 밸브 또는 차압 변환기일 수 있다. 추가 실시예에서, 밸브(378) 및 펌프(380)는 사용자에 의해 작동될 수 있다.　즉, 시스템(302)의 연관된 오퍼레이터는 공기 전달 유닛(376)을 사용하여 외부 유체 흐름의 검색을 지시(예: 물리적으로 트리거)할 수 있다.

공기 전달 유닛(302)은 또한 시스템(302) 외부로부터 장치(300)의 입구(310) 로의 흐름(314) 및 장치(300)의 출구(312)를 나가는 흐름(316)으로의 유체 흐름(384)의 유체 흐름 경로를 정의할 수 있다. 유체 흐름(314, 316, 384)의 일부는 폴리머 튜브와 같은 유체 흐름 캐리어를 따라 전달될 수 있다.

추가적으로, 공기 전달 유닛(376)은 컨트롤러(374)에 작동 가능하게 연결될 수 있어서, 컨트롤러(374)는 공기 전달 유닛(376)을 작동하여 유체 흐름을 회수하고 유체 흐름을 챔버(308)로 전달할 수 있으며, 여기서 유체 흐름은 VOC 센서(306)로 유체 접촉될 수 있다. 특정 실시예에서, 컨트롤러(374)는 예를 들어 시스템(302)으로 들어가는 유체 흐름의 양(예: 체적)을 측정하고 공기 전달 유닛(376)(예: 펌프(380) 및/또는 밸브(378))에 지시하여 측정된 양이 미리 결정된 임계 값에 도달하면 유체(예: 공기)에서 끌어 당기는 것을 중지한다.　일부 실시예에서, 미리 결정된 역치는 장치(300)가 유체 흐름에서 하나 이상의 표적 VOC의 존재를 검출하고 측정하기에 충분한 부피이다.

시스템(302)의 컨트롤러(374)는 공기 전달 유닛(376) 및 센서 어레이(304)에 작동 가능하게 연결될 수 있고, 프로세서 및 메모리를 포함할 수 있다.　컨트롤러(374)는 또한 시스템(302) 외부로부터 유체 흐름(예: 유체 흐름(378))을 회수하고 유체 흐름(예: 유체 흐름(314))을 테스트 챔버(308)로 전달하기 위해 공기 전달 유닛(376)을 작동하도록 구성될 수 있으며, 여기서 복수의 VOC 센서(306)는 유체 흐름(314)과 유체 접촉한다; 센서 어레이(304)를 작동시켜 하나 이상의 VOC 센서(306)를 적어도 제 1 작동 온도로 가열하고 복수의 VOC 센서(306) 중 하나 이상에 대한 도전율을 측정하고; 하나 이상의 VOC 센서(306) 각각에 대응하는 도전율 변화 값 세트를 결정하며, 그리고 도전율 변화 값의 세트에 기초하여 유체 흐름(314) 내에서 하나 이상의 표적 VOC에 대한 가스 성분 농도를 결정한다.

일부 실시예에서, 시스템(302)은 사용자 인터페이스 구성 요소(들)(380)을 더 포함한다. 사용자 인터페이스(380)는 컨트롤러(374)에 작동 가능하게 연결될 수 있고, 컨트롤러(374)는 관련 사용자에게 시스템(302)을 통해 수행된 테스트의 결과를 디스플레이 및/또는 통신하기 위해 사용자 인터페이스(380)를 작동하도록 구성될 수 있다. 사용자 인터페이스(380)는 TFT LCD 스크린, IPS LCD 스크린, 정전식 터치 스크린 LCD, LED 스크린, OLED 스크린, AMOLED 스크린 등을 포함하는 디스플레이와 같이 시스템(302)의 사용자 또는 운영자가 볼 수 있는 전용 디스플레이(382)일 수 있다. 추가 실시예에서, 사용자 인터페이스(380)는 블루투스, BLE, Wi-Fi, 3G, 4G, 5G, LTE 등과 같은 유선 또는 무선 통신 프로토콜(384)을 포함할 수 있다.

시스템(302)은 또한 공기 전달 유닛(376), 장치(300), 컨트롤러(374) 및 사용자 인터페이스(380) 중 적어도 하나에 작동 가능하게 연결된 전원 공급 장치(388)를 포함할 수 있다. 전원 공급 장치(388)는 시스템(302)의 구성 요소 중 하나 이상에 전력을 전달하도록 구성될 수 있는 반면, 컨트롤러(374)는 전원 공급 장치(388)를 작동하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예에서, 전원 공급 장치(388)는 시스템(302)에 통합될 수 있다. 추가 실시예에서, 전원 공급 장치(388)는 분리 가능한 외부 액세서리일 수 있다.　일부 실시예에서, 전원(388)은 재충전 가능한 전원(388)일 수 있다.

설명된 시스템의 다양한 구성 요소는 이제 도 7을 참조하여 더 상세히 논의된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 예를 들어 하나 이상의 표적 VOC의 존재를 검출하고 수준을 측정함으로써 저장된 제품의 곤충 감염을 식별하기 위한 시스템(700)의 블록도를 예시한다.　시스템(700)은 프로세서(702), 메모리(704) 및 하나 이상의 입력/출력(I/O) 인터페이스(706,708)를 갖는 컨트롤러(374)를 포함하는 센서 어레이(306)를 포함한다. 버스(710)는 프로세서(702), 메모리(704) 및 I/O 인터페이스(706, 708)를 작동 가능하게 함께 연결할 수 있다.　메모리(704)는 본 명세서에 개시된 방법의 하나 이상의 단계를 수행하기 위한 명령(712)을 포함하고, 메모리(704)와 통신하는 프로세서(702)는 하나 이상의 단계를 수행하기 위한 명령을 실행하도록 구성된다.

예시된 바와 같이, 시스템(700)은 또한 복수의 VOC 센서(306)뿐만 아니라 공기 전달 유닛(376) 및 사용자 인터페이스(380)를 포함하는 센서 어레이(304)를 포함할 수 있다. 프로세서(702)는 또한 센서 어레이(304), 공기 전달 유닛(376) 및 사용자 인터페이스(380)의 동작을 포함하는, 시스템(700)의 전체 동작을 제어할 수 있다.

메모리(704)는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 읽기 전용 메모리(ROM), 자기 디스크 또는 테이프, 광 디스크, 플래시 메모리 또는 홀로 그래픽 메모리와 같은 임의의 유형의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 나타낼 수 있다.　일 실시예에서, 메모리(704)는 랜덤 액세스 메모리와 판독 전용 메모리의 조합을 포함한다.　일부 실시예에서, 프로세서(702) 및 메모리(704)는 단일 칩으로 결합될 수 있다.　입/출력(I/O) 인터페이스(706,708)는 컨트롤러(374)가 센서 어레이(304), 유체 흐름 센서(382), 공기 전달 유닛(376) 및 사용자 인터페이스(380)와 같은 시스템(700)의 다른 구성 요소와 유선 또는 무선 연결을 통해 통신할 수 있도록 한다.　디지털 프로세서(702)는 단일 코어 프로세서, 듀얼 코어 프로세서(또는 보다 일반적으로 다중 코어 프로세서에 의해), 디지털 프로세서에 의해 다양하게 구현 될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "소프트웨어"라는 용어는 소프트웨어의 의도인 작업을 수행하도록 컴퓨터 또는 다른 디지털 시스템을 구성하기 위해 컴퓨터 또는 다른 디지털 시스템에 의해 실행 가능한 명령 집합 또는 모음을 포함하는 것으로 의도된다.　"소프트웨어"라는 용어는 RAM, 하드 디스크, 광 디스크 등과 같은 저장 매체에 저장된 명령을 포함하는 것으로 의도되며 ROM 또는 ROM등에 저장된 소프트웨어인 소위 "펌웨어"를 포함하도록 의도된다. 이러한 소프트웨어는 다양한 방식으로 구성될 수 있으며 라이브러리로 구성된 소프트웨어 구성 요소, 원격 서버 등에 저장된 인터넷 기반 프로그램, 소스 코드, 해석 코드, 개체 코드, 직접 실행 가능한 코드 등이 포함될 수 있다.

컨트롤러(374)의 명령(712)은 다양한 실시예에서 도전율 변화 모듈(714), 비순도전율("SNC") 데이터 모듈(716), 가스 흐름 관리 모듈(718), 작동 온도 모듈(720), VOC 농도 모듈(722), 및 예를 들어 보고서 출력 모듈(724)을 포함한다.

도전율 변화 모듈(714)은 센서 어레이(304)의 하나 이상의 VOC 센서(306)의 도전율을 측정하고 도전율 데이터(728)를 메모리(704)에 기록하도록 구성될 수 있다. 즉, 특정 실시예에서, 도전율 변화 모듈(714)은 각각의 감지 회로(326)를 사용하여 하나 이상의 VOC 센서(306)의 화학적으로 민감한 필름(328)의 벌크 저항 변화를 측정하도록 프로세서(702)에 지시하도록 구성될 수 있다. 따라서, 도전율 변화 모듈(714)은 I/O 인터페이스(706)를 통해 센서 어레이(304)의 VOC 센서(306)로부터 도전율 신호를 측정 및 수신하고 도전율 데이터(728)로서 메모리(306)에 도전율을 저장하도록 구성될 수 있다. 도전율 변화 모듈(714)은 또한 예를 들어 정확하고 정확한 측정을 보장하기 위해 VOC 센서(306)로부터 측정된 도전율 신호의 전자 노이즈 및 드리프트를 최소화하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 도전율 변화 모듈(714)은 예를 들어, 센서 도전율 측정에서 도전율 드리프트 및 전자 노이즈의 문제를 관리하거나 제거하기 위해 신호 모델 및/또는 알고리즘을 적용하도록 구성될 수 있다. 추가 실시예에서, 도전율 변화 모듈(714)은 VOC 센서의 도전율을 측정하고 VOC 센서의 도전율 값이 이전에 결정된 기준 도전율 값과 일치 할 때까지 하나 이상의 VOC 센서의 작동 온도를 상승 및/또는 낮춤으로써 하나 이상의 VOC 센서의 도전율 값을 조정하도록 (작동 온도 모듈 720을 통해) 구성될 수 있다.

SNC 데이터 모듈(716)은 전술한 바와 같이 센서 어레이(304)의 VOC 센서(306) 중 하나 이상의 비순도전율("SNC")를 결정하도록 구성될 수 있다.　특히, SNC 데이터 모듈(716) 및 도전율 변화 모듈(714)은 I/O 인터페이스(706)를 통해 비도전율 신호(예: 제어 유체 흐름 및/또는 표적 VOC가 없는 샘플 유체 흐름과 접촉된 VOC 센서의 도전율 값)를 측정하고 수신하도록 작동할 수 있다. 그 후, SNC 데이터 모듈은 VOC 센서(306)에 대한 SNC 값 세트를 결정할 수 있고, SNC 값 세트를 메모리(704)에 SNC 데이터(726)로서 저장할 수 있다.

가스 흐름 관리 모듈(718)은 유체 흐름(예: 유체 흐름(384))을 회수하고, 유체 흐름을 장치(300)로 전달하고, 유체 흐름(예: 유체 흐름(316))을 장치로부터 정화하기 위해 공기 전달 유닛(326)을 작동하도록 구성될 수 있다. 특히, 가스 흐름 관리 모듈(718)은 I/O 인터페이스(706)를 통해 공기 전달 유닛(376)의 유체 흐름 센서(382)로부터 가스 흐름 데이터(730)를 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 가스 흐름 데이터(730)는 메모리(704)에 저장될 수 있는 흐름 센서(382)로부터의 측정치 및 유체 흡입 임계 값(예: 체적)을 포함할 수 있다. 추가로, 가스 흐름 관리 모듈(718)은 밸브(378) 및 펌프(370) 뿐만 아니라 시스템(302)을 통한 유체 흐름 경로를 제어하는 입구(310) 및 출구(312)를 포함하는 공기 전달 유닛(376)을 작동하도록 구성될 수 있다.

작동 온도 모듈(720)은 I/O 인터페이스(706)를 통해 센서 어레이(304)의 VOC 센서(306)의 히터 회로(324)를 작동하도록 구성될 수 있다. 특히, 작동 온도 모듈(720)은 하나 이상의 VOC를 가열하도록 구성될 수 있다. VOC 센서(306)의 가열 회로(324)에 전력이 인가되도록 지시함으로써 센서(306)를 적어도 제 1 작동 온도 및 제 2 작동 온도로 설정한다. 작동 온도 모듈(720)은 센서 어레이(304)의 각 VOC 센서의 온도를 모니터링하고 VOC 센서(306)의 작동 온도(들)를 조절하기 위해 공급되는 전력을 조정하도록 더 구성될 수 있다. 온도 모듈(720)은 또한 VOC 센서(306)의 설정 점 작동 온도(들)뿐만 아니라 온도(732)로서 측정된 온도를 메모리(704)에 저장할 수 있다.

VOC 농도 모듈(722)은 전술한 바와 같이 유체 흐름에서 하나 이상의 표적 VOC에 대한 가스 성분 농도를 결정하도록 구성될 수 있다.　하나 이상의 표적 VOC는 유체 흐름(예: 공기 흐름) 내에서 기체 형태일 수 있다.　특정 실시 양태에서, 하나 이상의 표적 VOC는 다음 중 적어도 하나이다: 페로몬; 세미오케미컬; 그리고 카이로몬.　추가 실시 양태에서, 유체 흐름 내의 하나 이상의 표적 VOC 중 적어도 하나는 다음과 같이 구성되는 그룹으로부터 선택될 수 있다: 4,8-디메틸데카날; (Z,Z)-3,6-(1 1 R)-도데카디엔-1-올라이드; (Z,Z)-3,6-도데카디엔 올라이드; (Z,Z)-5,8-(1 1 R)-테트라데카디엔-13-올라이드; (Z)-5-테트라데센-13- 올라이드; (R)-(Z)-14-메틸-8-헥사데세날; (R)-(E)-14-메틸-8-헥사데센-알; y-에틸-y-부티롤-액톤; (Z,E)-9,12-테트라데카디에닐 아세테이트; (Z,E)-9,12-테트라-데카디엔-1-올; (Z,　E)-9,12-테트라데카디에닐; (Z)-9-테트라데세닐 아세테이트; (Z)-11-헥사-데세닐 아세테이트; (2S,3R,1 'S)-2,3-디하이드로-3,5-디메틸-2-에틸-6(1-메틸-2-옥소부틸)-4H-피란-4-원; (2S,3R,1 'R)-2,3-디하이드로-3,5-디메틸-2-에틸-6(1-메틸-2-옥소부틸)-4H-피란-4-원; (4S,6S,7S)-7-히드록시-4,6-디메틸노난-3-원; (2S,3S)-2,6-디에틸-3,5-디메틸-3,4-디히드로-2H- 피란; 2-팔미토일-시클로헥산-1,3-디원; 및 2-올레오일-시클로-헥산-1,3-디원(4,8-dimethyldecanal; (Z,Z)-3,6-(1 1 R)-Dodecadien-1 1 -olide; (Z,Z)-3,6-Dodecadien- olide; (Z,Z)-5,8-(1 1 R)-Tetradecadien-13-olide; (Z)-5-Tetradecen-13-olide; (R)-(Z)- 14-Methyl-8-hexadecenal; (R)-(E)-14-Methyl-8-hexadecen-al; y-ethyl-y-butyrol- actone; (Z,E)-9,12-Tetradecadienyl acetate; (Z,E)-9,12-Tetra-decadien-1 -ol; (Z,E)- 9,12-Tetradecadienal; (Z)-9-Tetradecenyl acetate; (Z)-1 1 -Hexa-decenyl acetate; (2S,3R,1 'S)-2,3-Dihydro-3,5-dimethyl-2-ethyl-6(1 -methyl-2-oxobutyl)-4H-pyran-4- one; (2S,3R,1 'R)-2,3-Dihydro-3,5-dimethyl-2-ethyl-6(1 -methyl-2-oxobutyl)-4H-pyran -4-one; (4S,6S,7S)-7-Hydroxy-4,6-dimethylnonan-3-one; (2S,3S)-2,6-Diethyl-3,5- dimethyl-3,4-dihydro-2H-pyran; 2-Palmitoyl-cyclohexane-1 ,3-dione; and 2-Oleoyl- cyclo-hexane-1 ,3-dione). 그러나, 다른 페로몬, 세미오케미컬 및 카이로몬이 고려된다.　이들 표적 VOC 중 하나 이상에 대한 결정된 농도는 VOC 데이터(734)로서 메모리에 저장될 수 있다.

보고서 출력 모듈(724)은 원하는 시스템 출력(738)을 개발하고 I/O 인터페이스(380)를 통해 사용자 인터페이스(380)를 작동하여 출력(738)을 시스템(302)의 관련 사용자에게 전달하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예에서, 사용자 인터페이스(380)은 전용 디스플레이이거나 보조 사용자 장치(예: 데스크탑, 랩톱, 팜탑 컴퓨터, PDA(Portable Digital Assistant), 서버 컴퓨터, 셀룰러 전화, 태블릿 컴퓨터, 모바일 장치 등과 같은 PC 또는 이들의 조합)일 수 있다.　일부 실시예에서, 사용자 인터페이스(380)는 스피커 또는 스피커 시스템을 포함할 수 있다.　따라서, 일부 실시예에서, I/O 인터페이스(708)는 유선 통신 인터페이스일 수 있다.　다른 구현 예에서, I/O 인터페이스(708)는 무선 통신 컴포넌트를 포함 할 수 있고, 사용자 인터페이스 (380)와의 통신은 블루투스, BLE, Wi-Fi, 3G, 4G, 5G, LTE 등과 같은 무선 통신 프로토콜을 통해 발생할 수 있다.

어느 경우든, 시스템 출력(738)은 예를 들어 결정된 VOC 데이터를 예시하는 그래프, 차트, 테이블 또는 데이터 세트와 같은 다양한 실시예에서 사용자 인터페이스(380)를 통해 통신될 수 있다.　일부 실시예에서, 출력(738)은 사용자 인터페이스(380)의 스피커 또는 스피커 시스템을 통해 통신될 수 있는 오디오 톤, 톤 세트 또는 가청 단어와 같은 가청 구성 요소를 포함할 수 있다. 가청 출력 구성 요소는 감지된 하나 이상의 표적 VOC의 가스 성분 농도(예: 더 높은 감지 수준으로 주파수 증가)에 따라 달라지는 주파수에서 소리가 난다.　특정 실시 양태에서, 출력(738)은 곤충 감염이 저장된 제품 내에 존재할 가능성이 있는지의 결정을 포함한다.　추가 구현예에서,　출력(738)은 감염의 가능한 원인에 대한 추정치를 포함할 수 있다(예: VOC 데이터에 기초하여 하나 이상의 특정 SPI를 식별함).　또 다른 실시예에서, 출력(738)은 훈증과 같은 저장된 제품의 가치를 보호하기 위한 개선 조치를 취하기 위한 권고를 포함할 수 있다.

예

다음의 특정 실시예는 본 개시 내용 및 그 안에서 사용되는 절차의 신규한 측면을 설명한다.　이들은 단지 설명을 위한 것이며 본 발명의 가장 넓은 측면에 대한 제한으로 해석되어서는 안된다.

도 8a-8d를 참조하면, VOC 센서 칩의 다양한 실시예 및 페로몬에 대한 민감도의 실험실 벤치 테스트 그래프를 제공한다.　성충 페로몬은 A31 압축 가스 실린더에서 건조 질소에서 2ppm의 농도로 테스트 가스로 만들어졌다.　이 테스트 가스를 추가 건조 질소로 희석하여 페로몬 농도가 100ppb ~ 300ppb 인 가스 흐름을 얻었다.　이 가스 흐름은 사전 프로토 타입 장치에 주입되었고 순 도전율이 결정되었다.　다음 차트는 5개의 서로 다른 센서의 반응을 보여준다. 하나는 촉매가 추가되지 않았고 4개는 촉매 Pd, Pt, Os 및 W가 추가된 것이다.　W 촉매는 IMM 페로몬(도 8a), 담배 딱정벌레 페로몬(도 8c) 및 창고 딱정벌레 페로몬(도 8d)에 대해 우수한 감도를 제공한다.　Pd 촉매는 적색 가루 딱정벌레 페로몬에 대해 우수한 감도를 나타낸다(도 8b).　다른 촉매는 페로몬에 대한 민감한 반응에서 덜 효과적이다.

도 9a-9c, 도　10a-10c 및 도11a-11c를 참조하면, 곤충이 있는 제품의 헤드 스페이스에 대한 센서 칩 응답의 현장 테스트의 실험 결과이다.　현장 시험에서 깨끗한 흰 밀가루 10lb 샘플 위에 있는 헤드 스페이스 가스를 사전 프로토 타입 장치에 주입하여 기준 저항 값을 설정했다.　기준 저항 값이 설정되면, 다른 수의 4개의 살아있는 곤충, IMM, 붉은 가루 딱정벌레, 창고 딱정벌레 및 담배 딱정벌레를 포함하는 유리병에 주입된 깨끗한 흰 밀가루의 동반 10 lb 샘플에 대한 헤드 스페이스 가스가 주입된다. 살아있는 곤충이 매립된 제품에 대한 헤드 스페이스 가스에 대한 저항 데이터는 무촉매 칩(도 9a-9b), Pt 촉매 칩(도 10a-10c), Os 촉매 칩 (도 11a- 11c) 및 W 촉매 칩(도 12a-12c)에 대해 도시되어 있다.

각각의 경우에서 볼 수 있듯이 곤충 개체수가 증가함에 따라 저항의 감소는 분명하다.　추가 곤충은 헤드 스페이스에 추가 페로몬을 생성한다.　페로몬 농도가 높을수록 센서 칩 저항이 감소한다.　따라서 센서 칩은 곤충 개체군에 따라 신호를 생성할 수 있다.　이 신호를 분석하고 곤충 개체군과 신호 간의 상관 관계를 설정할 수 있다.

도 13a-13d에서, 위에서 논의된 데이터의 분석 결과를 보여주는 그래프가 제공된다.　원시 데이터는 칩 저항 값 R을 수학적으로 K로 표시되는 칩 도전율 값으로 변환하여 분석되었다. 순 도전율은 곤충이 있을 때 칩 도전율 Kg에서 곤충이 없을 때 칩 도전율 Kb를 빼서 결정되었다.　순 도전율은 수학적으로 ΔK로 표시된다.　ΔK 대 곤충 수의 플롯이 도 13a-13d에 도시되어 있다. 결과적으로 이러한 플롯을 통해 각 페로몬에 대해 최상의 촉매를 다음과 같이 선택할 수 있다: 예를 들어, IMM을 위한 무촉매 칩; 창고 딱정벌레용 Os 촉매 칩; 및 담배 딱정벌레용 무촉매 칩.

본 명세서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었다.　명백히, 본 명세서를 읽고 이해하면 다른 사람들에게 수정 및 변경이 일어날 것이다.　본 발명은 첨부된 청구 범위 또는 그 균등물의 범위 내에 있는 한 그러한 모든 수정 및 변경을 포함하는 것으로 해석되는 것으로 의도된다.　즉, 상기 공개된 다양한 특징 및 기능, 또는 그 대안은 바람직하게는 많은 다른 상이한 시스템 또는 애플리케이션으로 결합될 수 있으며, 또한 현재 예측하지 못하거나 예상하지 못한 다양한 대안, 수정, 그 안의 변형 또는 개선은 다음의 청구 범위에 포함되도록 유사하게 의도된 당업자에 의해 후속 적으로 이루어질 수 있다.

Claims

표적 유체 흐름 내에서 하나 이상의 표적 휘발성 유기 화합물(VOC)을 검출함으로써 저장된 제품의 곤충 감염을 식별하는 방법으로서,
복수의 VOC 센서를 포함하는 센서 어레이를 포함하되, 각각의 VOC 센서는:　제 1 및 제 2면을 갖는 기판; 기판의 제 1면에 형성된 저항성 히터 회로; 기판의 제 2 면에 형성된 감지 회로; 및 기판의 제 2면 상의 감지 회로 위에 형성된 화학적으로 민감한 필름을 포함하는, 장치를 제공하는 단계;
복수의 VOC 센서 중 하나 이상을 적어도 제 1 작동 온도로 가열하는 단계;
하나 이상의 VOC 센서를 표적 유체 흐름과 접촉시키는 단계;
표적 유체 흐름과 접촉하는 하나 이상의 VOC 센서 각각에 대응하는 도전율 변화 값(ΔKi) 세트를 결정하는 단계; 및
도전율 변화 값 세트를 기반으로 표적 유체 흐름 내 하나 이상의 표적 VOC에　대한 가스 성분 농도([X]n)를　결정하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
하나 이상의 VOC 센서를 표적 유체 흐름과 접촉시킨 후 하나 이상의 VOC 센서에 대한 신호 도전율을 측정하는 단계;를 더 포함하되,
도전율 변화 값(ΔKi)의 세트는 표적 유체 흐름과 접촉하는 하나 이상의 VOC 센서 각각에 대한 신호 도전율과 대응하는 VOC 센서 각각의 기준 도전율 사이의 차이에 기초하여 결정되는, 방법.
제2항에 있어서,
하나 이상의 VOC 센서에 대한 기준 도전율은 하나 이상의 VOC 센서가 임의의 표적 VOC가 없는 대기에 있는 동안 측정되는, 방법.
제3항에 있어서,
적어도 하나의 표적 VOC와 접촉하기 전에 대응하는 VOC 센서의 기준 도전율과 일치하도록 적어도 하나의 표적 VOC와 접촉한 후 하나 이상의 VOC 센서의 기준 도전율을 조정하는 단계를 더 포함하되, 기준 도전율은 하나 이상의 VOC 센서를 적어도 제 2 작동 온도로 가열함에 의해 조정되는, 방법.
제2항에 있어서,
복수의 VOC 센서 중 하나 이상을 임의의 표적 VOC가 없는 샘플 유체 흐름과 접촉시키는 단계; 및
하나 이상의 VOC 센서에 대한 기준 도전율을 측정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
하나 이상의 VOC 센서에 대한 하나 이상의 비순도전율 값을 결정하는 단계를 더 포함하되, 각각의 비순도전율 값은 표적 VOC 중 하나에 대응하는, 방법.
제6항에 있어서,
표적 VOC에 해당하는 각 비순도전율 값은
하나 이상의 VOC 센서를 표적 VOC의 알려진 농도를 갖는 갖는 제어 유체 흐름과 접촉시키는 단계;
하나 이상의 VOC 센서 각각에 대한 테스트 도전율을 측정하는 단계; 및 하나 이상의 VOC 센서 각각에 대해, VOC 센서의 측정된 테스트 도전율 및 제어 유체 흐름 내의 표적 VOC의 알려진 농도에 기초하여 비순도전율 값을 계산하는 단계에 의해 결정되는, 방법.
제7항에 있어서,
하나 이상의 VOC 센서에 대한 복수의 비순도전율 값을 결정하는 단계를 더 포함하되, VOC 센서 각각에 대한 비순도전율 값 각각은 상이한 표적 VOC에 대응하는, 방법.
제6항에 있어서,
표적 유체 흐름 내의 하나 이상의 표적 VOC에　대한 가스 성분 농도([X]n)는 도전율 변화 값의 세트와 하나 이상의 VOC 센서 각각에 대한 하나 이상의 비순도전율 값에 기초하여 결정되는, 방법.
제1항에 있어서,
제 1 작동 온도는 약 180 °C 내지 약 400 °C인, 방법.
제1항에 있어서,
표적 유체 흐름은 평가중인 저장된 제품에 근접한 곳에서 취한 공기 샘플인, 방법.
표적 유체 흐름 내에서 하나 이상의 표적 휘발성 유기 화합물(VOC)을 검출하기 위한 장치로서,
복수의 VOC 센서를 갖는 센서 어레이를 포함하되, 각각의 VOC 센서는:　
기판;
기판의 제 1면에 형성된 저항성 히터 회로;
기판의 제 2 면에 형성된 감지 회로; 및
기판의 제 2면 상의 감지 회로 위에 형성된 화학적 민감성 필름을 포함하는, 장치.
제12항에 있어서,
센서 어레이는 약 2개 내지 약 10개의 VOC 센서를 포함하는, 장치.
제12항에 있어서,
복수의 VOC 센서 중 적어도 하나의 저항성 히터 회로는 약 0.288 mm 내지 약 0.352 mm의 길이 방향 트레이스 폭 및 약 0.333 mm 내지 약 0.407 mm의 길이 방향 트레이스 간격 폭을 갖는 구불구불한 패턴인, 장치.
제12항에 있어서,
복수의 VOC 센서 중 적어도 하나의 감지 회로는 한쌍의 연장된 상호-디지털 접촉부를 형성하는 제 1 감지 요소 및 제 2 감지 요소를 포함하되;
제 1 감지 요소는 복수의 연장된 접촉부를 포함하고, 각각의 접촉부는 약 0.162mm 내지 약 0.198mm의 위도 트레이스 폭 및 약 0.738mm 내지 약 0.902mm의 위도 트레이스 간격을 가지며; 그리고
제 2 감지 요소는 복수의 연장된 접촉부를 포함하고, 각각의 접촉부는 약 0.162mm 내지 약 0.198mm의 위도 트레이스 폭 및 약 0.738mm 내지 약 0.902mm의 위도 트레이스 간격을 갖는, 장치.
제15항에 있어서,
제 1 및 제 2 감지 요소 각각은 적어도 3개의 연장된 접촉부를 포함하고, 감지 회로는 약 0.288mm 내지 약 0.352mm의 제 1 및 제 2 감지 요소의 각각의 연장된 접촉부 사이의 위도 트레이스 간격을 갖는, 장치.
제12항에 있어서,
저항성 히터 회로 및 감지 회로 중 적어도 하나는 백금을 포함하는 조성물로 형성되고, 화학적으로 민감한 필름은 수성 산화 주석 겔로 형성된 나노 결정 산화 주석 필름인, 장치.
제12항에 있어서,
화학적으로 민감한 필름은 백금; 팔라디움; 몰리브덴; 텅스텐; 니켈; 루테늄; 및 오스뮴으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 도핑제를 포함하는, 장치.
제12항에 있어서,
센서 어레이는 컨트롤러에 작동 가능하게 연결되고, 컨트롤러는:
복수의 VOC 센서 중 하나 이상에 대한 도전율을 측정하고;
표적 유체 흐름과 접촉하는 하나 이상의 VOC 센서 각각에 대응하는 도전율 변화 값 세트를 결정하며; 그리고
도전율 변화 값 세트를 기반으로 하여 표적 유체 흐름 내의 하나 이상의 표적 VOC에 대한 가스 성분 농도를 결정하는, 장치.
저장 제품의 곤충 감염을 식별하기 위한 시스템으로서,
복수의 VOC 센서를 포함하는 센서 어레이를 둘러싸는 테스트 챔버;
유체 흐름을 회수하고 유체 흐름을 테스트 챔버로 전달하도록 구성된 공기 전달 유닛; 및
공기 전달 유닛 및 센서 어레이에 작동 가능하게 연결된 컨트롤러를 포함하되, 컨트롤러는:
테스트 챔버로부터 유체 흐름을 회수하고 유체 흐름을 전달하도록 공기 전달 유닛을 작동시키되, 복수의 VOC 센서 중 하나 이상이 유체 흐름과 유체 접촉하고;
복수의 VOC 센서 중 하나 이상에 대한 도전율을 측정하기 위해 센서 어레이를 작동시키며;
하나 이상의 VOC 센서 각각에 대응하는 도전율 변화 값 세트를 결정하고; 그리고
도전율 변화 값 세트를 기반으로 유체 흐름 내 하나 이상의 표적 VOC에 대한 가스 성분 농도를 결정하는, 시스템.
0항에 있어서,
유체 흐름 내의 하나 이상의 표적 VOC 중 적어도 하나는 4,8-디메틸데카날; (Z,Z)-3,6-(1 1 R)-도데카디엔-1-올라이드; (Z,Z)-3,6-도데카디엔 올라이드; (Z,Z)-5,8-(1 1 R)-테트라데카디엔-13-올라이드; (Z)-5-테트라데센-13- 올라이드; (R)-(Z)-14-메틸-8-헥사데세날; (R)-(E)-14-메틸-8-헥사데센-알; y-에틸-y-부티롤-액톤; (Z,E)-9,12-테트라데카디에닐 아세테이트; (Z,E)-9,12-테트라-데카디엔-1-올; (Z,　E)-9,12-테트라데카디에닐; (Z)-9-테트라데세닐 아세테이트; (Z)-11-헥사-데세닐 아세테이트; (2S,3R,1 'S)-2,3-디하이드로-3,5-디메틸-2-에틸-6(1-메틸-2-옥소부틸)-4H-피란-4-원; (2S,3R,1 'R)-2,3-디하이드로-3,5-디메틸-2-에틸-6(1-메틸-2-옥소부틸)-4H-피란-4-원; (4S,6S,7S)-7-히드록시-4,6-디메틸노난-3-원; (2S,3S)-2,6-디에틸-3,5-디메틸-3,4-디히드로-2H- 피란; 2-팔미토일-시클로헥산-1,3-디원; 및 2-올레오일-시클로-헥산-1,3-디원으로 이루어진 그룹으로부터 선택된, 시스템.