▶ ハミルトン・サンドストランド・コーポレイションの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024008917
(43)【公開日】2024-01-19
(54)【発明の名称】システム、および方法
(51)【国際特許分類】
G01N 1/22 20060101AFI20240112BHJP
G01N 33/00 20060101ALI20240112BHJP
【ＦＩ】
G01N1/22 A
G01N1/22 C
G01N33/00 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023112022
(22)【出願日】2023-07-07
(31)【優先権主張番号】63/367,893
(32)【優先日】2022-07-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/402,030
(32)【優先日】2022-08-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/952,104
(32)【優先日】2022-09-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】500107762
【氏名又は名称】ハミルトン・サンドストランド・コーポレイション
【氏名又は名称原語表記】ＨＡＭＩＬＴＯＮ ＳＵＮＤＳＴＲＡＮＤ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
(74)【代理人】
【識別番号】100086232
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 博通
(74)【代理人】
【識別番号】100092613
【弁理士】
【氏名又は名称】富岡 潔
(72)【発明者】
【氏名】ベン ディー．ガードナー
【テーマコード（参考）】
2G052
【Ｆターム（参考）】
2G052AA01
2G052AA05
2G052AB23
2G052AC02
2G052AD03
2G052AD23
2G052AD46
2G052BA14
2G052BA22
2G052EA03
2G052GA11
2G052HA12
2G052JA07
2G052JA09
(57)【要約】
【課題】 エアロゾル検出システムを提供する。
【解決手段】 本開示の少なくとも１つの態様によれば、システムは、雲からエアロゾルサンプルを収集するように構成された収集アームと、収集アームに動作可能に接続され、雲からのサンプルの組成を分析するように構成された検出モジュールと、を含む。特定の実施形態では、収集アーム及び／または検出モジュールのうちの１つ以上は、例えば陸上ビークル、航空機、または船舶を含む移動プラットフォームに連結するように構成され得る。特定の実施形態では、収集アーム及び／または検出モジュールのうちの１つ以上は、例えば建物などの静止構造物に連結するように構成され得る。
【選択図】図１
【解決手段】 本開示の少なくとも１つの態様によれば、システムは、雲からエアロゾルサンプルを収集するように構成された収集アームと、収集アームに動作可能に接続され、雲からのサンプルの組成を分析するように構成された検出モジュールと、を含む。特定の実施形態では、収集アーム及び／または検出モジュールのうちの１つ以上は、例えば陸上ビークル、航空機、または船舶を含む移動プラットフォームに連結するように構成され得る。特定の実施形態では、収集アーム及び／または検出モジュールのうちの１つ以上は、例えば建物などの静止構造物に連結するように構成され得る。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
雲からエアロゾルサンプルを収集するように構成された収集アームと、
前記サンプルとは反対側の前記収集アームの端部で、前記収集アームに動作可能に接続され、前記雲からの前記サンプルの組成を分析するように構成された検出モジュールと、
を備える、システム。
前記サンプルとは反対側の前記収集アームの端部で、前記収集アームに動作可能に接続され、前記雲からの前記サンプルの組成を分析するように構成された検出モジュールと、
を備える、システム。
【請求項2】
前記収集アーム及び／または前記検出モジュールのうちの１つ以上は、移動プラットフォームに連結するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記収集アームは、
前記収集アームの外方突出部と前記検出モジュールとの間のプレナムであって、前記収集アームは、前記雲から前記プレナム内にエアロゾル粒子を受け取るように構成された開口部を有する、前記プレナムと、
前記サンプルを収集するために前記プレナムに流体連結された収集管と、
を画定する、請求項１に記載のシステム。
前記収集アームの外方突出部と前記検出モジュールとの間のプレナムであって、前記収集アームは、前記雲から前記プレナム内にエアロゾル粒子を受け取るように構成された開口部を有する、前記プレナムと、
前記サンプルを収集するために前記プレナムに流体連結された収集管と、
を画定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項4】
前記収集管の入口に配置された収集媒体であって、前記雲からエアロゾル粒子を収集して、前記収集媒体上に前記エアロゾル粒子を凝結させるように構成された前記収集媒体をさらに備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項5】
前記収集管内にて前記収集媒体の下流に配置されたポンプであって、前記収集アームの前記開口部を通して、前記収集管の前記入口を通して、前記収集媒体内または前記収集媒体上に、前記エアロゾル粒子を吸い込むように構成された前記ポンプをさらに備える、請求項４に記載のシステム。
【請求項6】
前記検出モジュールは、光学検出モジュールを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項7】
前記光学検出モジュールは、前記収集媒体を調査するために前記プレナムを通して調査ビームを送信するように構成された放射源を含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項8】
前記光学検出モジュールはさらに、前記収集媒体から前記プレナムを通して返送信号を受信するように構成された放射受信器を含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項9】
前記光学検出モジュールはさらに、前記放射受信器からデータを受信して、前記収集媒体内の前記エアロゾル粒子の化学組成を特定するように構成された組成特定モジュールを含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項10】
前記収集管の長さは、前記検出モジュールと前記雲との間に十分なスタンドオフ距離を提供して、前記雲への前記検出モジュールの曝露が最小限に抑えられるように、構成される、請求項８に記載のシステム。
【請求項11】
前記収集アームの形状は、前記調査ビームの経路及び前記返送信号の経路を前記プレナム内に囲むように構成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項12】
前記収集管は、短端部及び長側部を有するＬ字形であり、前記収集管の前記入口は、前記収集管の前記短端部内で、前記検出モジュールとは反対側の前記収集管の前記長側部の端部に、配置される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項13】
前記収集管の前記入口は、前記収集アームの前記開口部の近くで前記収集アームの内面に配置され、前記収集管の前記入口に、前記収集媒体が配置される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項14】
前記移動プラットフォームはさらに、コントローラと通信して、前記雲に関する空間内の１つ以上の位置に前記移動プラットフォームを誘導するように構成された通信モジュールを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項15】
前記コントローラは、遠隔コントローラ及び／または地上コントローラを含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項16】
前記通信モジュールは、前記光学検出モジュールに動作可能に接続され、さらに、前記雲の前記組成を前記コントローラ及び／またはユーザに通信するように構成される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項17】
前記移動プラットフォームはさらに、遠隔コントローラまたは地上コントローラからの通信なしに、前記雲に関する空間内の１つ以上の位置に前記移動プラットフォームを誘導するように構成されたナビゲーションモジュールを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項18】
雲からエアロゾル化したサンプル物質を収集媒体内に遠隔収集することと、
前記収集媒体内の前記サンプル物質を光学的に調査することと、
前記収集媒体内の前記サンプル物質の化学組成を特定することと、
前記化学組成をユーザに通信することと、
を含む、方法。
前記収集媒体内の前記サンプル物質を光学的に調査することと、
前記収集媒体内の前記サンプル物質の化学組成を特定することと、
前記化学組成をユーザに通信することと、
を含む、方法。
【請求項19】
前記遠隔収集することは、さらに、
前記エアロゾル雲の縁部を検出することと、
光学検出モジュールと、前記光学検出モジュールに動作可能に接続された収集アームとを有する移動プラットフォームを、前記エアロゾル雲の近くにスタンドオフ距離だけ離して配置することであって、前記収集アームの一部のみが前記エアロゾル雲に入り、前記移動プラットフォームまたは前記光学検出モジュールのどの部分も前記エアロゾル雲に入らない、前記配置することと、
前記収集アームの収集管の入口を通して前記エアロゾル雲の一部を吸い込むことであって、前記収集管の前記入口に前記収集媒体が配置される、前記吸い込むことと、
を含む、請求項１８に記載の方法。
前記エアロゾル雲の縁部を検出することと、
光学検出モジュールと、前記光学検出モジュールに動作可能に接続された収集アームとを有する移動プラットフォームを、前記エアロゾル雲の近くにスタンドオフ距離だけ離して配置することであって、前記収集アームの一部のみが前記エアロゾル雲に入り、前記移動プラットフォームまたは前記光学検出モジュールのどの部分も前記エアロゾル雲に入らない、前記配置することと、
前記収集アームの収集管の入口を通して前記エアロゾル雲の一部を吸い込むことであって、前記収集管の前記入口に前記収集媒体が配置される、前記吸い込むことと、
を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
前記移動プラットフォームを前記エアロゾル雲の近くに再配置して前記方法を繰り返す、または前記移動プラットフォームをベースに帰還させることと、
前記サンプル物質の前記化学組成に少なくとも部分的に基づいて汚染除去プロトコルを開始することと、
をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
前記サンプル物質の前記化学組成に少なくとも部分的に基づいて汚染除去プロトコルを開始することと、
をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２２年７月７日に出願された米国仮特許出願第６３／３６７，８９３号及び２０２２年８月２９日に出願された米国仮特許出願第６３／４０２，０３０号に対する優先権及び利益を主張するものであり、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれるものとする。
本出願は、２０２２年７月７日に出願された米国仮特許出願第６３／３６７，８９３号及び２０２２年８月２９日に出願された米国仮特許出願第６３／４０２，０３０号に対する優先権及び利益を主張するものであり、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれるものとする。
【0002】
本開示は、エアロゾル検出システムに関し、より具体的には、化学的及び／または生物学的エアロゾル検出システムに関する。
【背景技術】
【0003】
国家安全保障環境内において、戦闘空間、さらには都市部にわたり、エアロゾル化された化学物質の脅威を検出することが求められている。求められることには、化学物質の雲の構成成分の迅速な識別、ならびに雲の寸法及び進行方向のマッピングが含まれる。実際問題として、検出システムは、雲と接触することにより汚染されることのない「スタンドオフ」タイプであることも、強く望まれている。化学兵器（ＣＷＡ）または他の危険な化学物質による汚染からシステムを守ることにより、ミッション後に、再利用のためにシステムを回収する人員に対する潜在的な危険が排除される。
【0004】
これまでに、いくつかの化学検出システムが、ＵＡＶで飛行してエアロゾルの検出を実証してきたが、真のスタンドオフ機能と強力な化学物質識別機能の両方を提供することができる適切なシステムは存在しない。最も性能の高いシステム（例えば移動度分光分析及び質量分光分析）は、機能するが、サンプルとの接触が必要であり、結果、システムが汚染される。光学ベースシステムは、安全な距離から作動することができるが、検出限界が強力ではなく、検出特定性も限られているため、現在までのところ、これらのシステムは、静止した表面上の液体化学物質または固体化学物質の分析にのみ、うまく機能する。エアロゾル雲に含まれる化学物質は、高度に分散することができ、それらから検出される光も高度に分散するため、検出限界は著しく低下する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
当技術分野では、化学エアロゾル検出の改良が、依然として必要とされている。本開示は、この必要性に対する解決策を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の少なくとも１つの態様によれば、システムは、雲からエアロゾルサンプルを収集するように構成された収集アームと、収集アームに動作可能に接続され、雲からのサンプルの組成を分析するように構成された検出モジュールと、を含む。特定の実施形態では、収集アーム及び／または検出モジュールのうちの１つ以上は、例えば陸上ビークル、航空機、または船舶を含む移動プラットフォームに連結するように構成され得る。特定の実施形態では、収集アーム及び／または検出モジュールのうちの１つ以上は、例えば建物などの静止構造物に連結するように構成され得る。
【0007】
実施形態では、収集アームは、収集アームの外方突出部と検出モジュールとの間に、プレナムを画定し得る。収集アームは、雲からプレナム内にエアロゾル粒子を受け取るように構成された開口部を含み得る。収集アームはまた、サンプルを収集するためにプレナムに流体連結された収集管を含み得る。
【0008】
収集管の入口に、収集媒体が配置され得、収集媒体は、雲からエアロゾル粒子を収集して、収集媒体上にエアロゾル粒子を凝結させるように構成される。実施形態では、収集媒体は、多孔質媒体などのフィルタ媒体を含み得る。
【0009】
特定の実施形態では、収集管内にて収集媒体の下流に、ポンプが配置され得、ポンプは、収集アームの開口部を通して、収集管の入口を通して、収集媒体内または収集媒体上に、エアロゾル粒子を吸い込むように構成される。特定の実施形態では、サンプルの収集は、受動的であり得る。実施形態では、移動プラットフォームと検出モジュールは、それらの間に流体チャネルを画定するように連結され、これにより、プレナムからの流体を、受動的に、またはポンプ排出で能動的に、収集管の出口を通して排出／放出することが可能となり得る。
【0010】
実施形態では、検出モジュールは、光学検出モジュールを含む。光学検出モジュールは、収集媒体を調査するためにプレナムを通して調査ビームを送信するように構成された放射源を含み得る。光学検出モジュールはまた、収集媒体からプレナムを通して返送信号を受信するように構成された放射受信器を含み得る。実施形態では、光学検出モジュールは、放射受信器からデータを受信して、収集媒体内のエアロゾル粒子の化学組成を特定するように構成された組成特定モジュールを含み得る。
【0011】
実施形態では、収集管の長さは、移動プラットフォーム及び検出モジュールと、雲との間に十分なスタンドオフ距離を提供して、雲への移動プラットフォーム及び検出モジュールの曝露が最小限に抑えられるように、構成され得る。実施形態では、収集アームの形状は、調査ビームの経路及び返送信号の経路をプレナム内に（例えば完全に）囲むように構成される。実施形態では、収集管は、短端部及び長側部を有するＬ字形であり得る。収集管の入口は、収集管の短端部内で、検出モジュールとは反対側の収集管の長側部の端部に、配置され得る。実施形態では、収集管の入口は、収集アームの開口部の近くで収集アームの内面に配置され得、収集管の入口に、収集媒体が配置され得る。
【0012】
特定の実施形態では、移動プラットフォームは、さらに、コントローラと通信して、雲に関する空間内の１つ以上の位置に移動プラットフォームを誘導するように構成された通信モジュールを含む。特定の実施形態では、コントローラは、遠隔及び／または地上コントローラを含み得る。特定の実施形態では、通信モジュールは、光学検出モジュールに動作可能に接続され、さらに、雲の組成をコントローラ及び／またはユーザに通信するように構成され得る。実施形態では、移動プラットフォームは、遠隔コントローラまたは地上コントローラからの通信なしに、雲に関する空間内の１つ以上の位置に移動プラットフォームを誘導するように構成されたナビゲーションモジュールを含み得る。特定の実施形態では、移動プラットフォームは、少なくとも部分的に自律的であり得る。
【0013】
本開示の少なくとも１つの態様によれば、方法は、エアロゾル雲からサンプル物質を収集媒体内に遠隔収集することと、収集媒体内のエアロゾル化サンプルを凝結させることと、収集媒体内のサンプル物質を光学的に調査することと、収集媒体内のサンプル物質の化学組成を特定することと、化学組成をユーザ及び／またはコントローラに通信することと、を含み得る。実施形態では、サンプル物質は、エアロゾル雲からのエアロゾル粒子を含み得る。
【0014】
実施形態では、サンプルを遠隔収集することは、さらに、エアロゾル雲の縁部を検出することと、光学検出モジュールと、光学検出モジュールに動作可能に接続された収集アームとを有する移動プラットフォームを、エアロゾル雲の近くにスタンドオフ距離だけ離して配置することであって、これにより、収集アームの一部のみがエアロゾル雲に入り、移動プラットフォームまたは光学検出モジュールのどの部分もエアロゾル雲に入らない、当該配置することと、を含み得る。サンプルを収集することは、また、収集アームの収集管の入口を通してエアロゾル雲の一部を吸い込むことを含み得、収集管の入口に収集媒体が配置される。
【0015】
実施形態では、方法は、また、光学検出システムが化学組成を特定している間に、移動プラットフォームをエアロゾル雲から遠ざけることと、移動プラットフォームをエアロゾル雲の近くに再配置して方法を繰り返す、または移動プラットフォームをベースに帰還させることと、サンプル物質の化学組成に少なくとも部分的に基づいて汚染除去プロトコルを開始することと、を含み得る。
【0016】
本開示の実施形態のこれらの特徴及び他の特徴は、図面と併せて下記の発明を実施するための形態から、当業者にはより容易に明らかになるであろう。
【0017】
本開示が属する技術分野の当業者が、不要な実験をすることなく本開示のデバイス及び方法の作り方及び使い方を容易に理解できるように、本開示の実施形態が、特定の図を参照して本明細書に詳しく後述される。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【発明を実施するための形態】
【0019】
ここで図面を参照するが、同様の参照番号は、本開示の同様の構造的特徴または態様を識別する。限定ではなく説明及び例示の目的で、本開示によるシステムの実施形態の実例図が図１に示され、参照符号１００で概して指定される。本開示の別の実施形態及び／または態様は、図２～図６に示される。本明細書で説明される特定の実施形態を使用して、空気中の化学的及び／または生物学的脅威の収集及び検出が改善され得る。
【0020】
本開示の少なくとも１つの態様によれば、図１～図４に示されるように、システム１００（例えばエアロゾル雲１０２の化学組成を特定するためのシステム１００）は、ビークル１０４を含む。特定の実施形態では、例えば図示されるように、ビークルは、航空機であり、ビークル１０４を移動させるためにビークル１０４に動作可能に接続された１つ以上のエアムーバ１０６を含み得る。特定のこのような実施形態では、ビークルは、飛行機または回転翼機などの任意の適切な航空機を含み得、無人航空機（ＵＡＶ）であってもよい。本明細書では、有人または無人を問わず、任意の適切な陸上走行機、航空機、または船舶を含む任意の適切なビークルが企図される。特定の実施形態では、移動プラットフォームは、人間またはロボットであり得る。検出モジュール１０８は、ビークル１０４に取り付けられ、エアロゾル雲１０２から収集されたサンプルの組成を分析するように構成され得る。
【0021】
エアロゾル雲１０２からサンプルを収集するように構成された収集アーム１１０は、ビークル１０４及び検出モジュール１０８の一方または両方に動作可能に接続され得、通常はそこから外向きに延在し得る。実施形態では、例えば、拡大図２に示されるように、収集アーム１１０は、収集アーム１１０の１つ以上の外方突出部１１２ａ、１１２ｂと、検出モジュール１０８との間にプレナム１１４を画定するシュラウド１１２を形成し得る。シュラウド１１２は、開口部１１６を含み得、開口部１１６は、エアロゾル雲１０２からのエアロゾル粒子を含む周囲Ａからのエアロゾル粒子を受け入れるように構成される。収集アーム１１０はまた、プレナム１１４からサンプルを収集するためにプレナム１１４に流体連結された収集管１１８を含み得る。実施形態では、収集管及び収集アーム１１０の全体の長さｌは、ビークル１０４／検出モジュール１０８と、エアロゾル雲１０２との間に、十分なスタンドオフ距離Ｄを提供するように構成され得、よって、エアロゾル雲１０２へのビークル１０４及び検出モジュール１０８の曝露は、最小限に抑えられる。収集アーム１１０の長さｌは、曝露を最小限に抑えるのに十分な最小スタンドオフ距離Ｄであり得るが、エアロゾル雲１０２が移動または分散するにつれて、またビークル１０４／検出モジュール１０８が異なるタスクを実行するにつれて、スタンドオフ距離は変化し得る。実施形態では、スタンドオフ距離Ｄは、移動プラットフォーム１０４及びその構成要素に応じて、決定され得る。例えば、移動プラットフォーム１０４が回転翼機（例えばドローン）を含む場合、スタンドオフ距離Ｄは、約１０フィートであり得、または回転翼またはプロペラの洗浄及び光学検出モジュール１０８への汚染の流れを回避するのに、少なくとも十分な離れた距離であり得る。陸上走行機または船舶の場合、スタンドオフ距離Ｄは、４０フィートより長くてもよく、短くてもよい。
【0022】
図１及び図２を参照すると、実施形態では、下記でさらに論述されるように、収集アーム１１０の形状は、検出モジュール１０８から発信され、検出モジュール１０８により受信される光信号の経路１２０をプレナム１１４内に囲む（例えば完全に囲む）ように構成される。実施形態では（例えば図示されるように）、収集管１１８は、長側部１２２と短端部１２４を有するＬ字形であり得る。本明細書で使用される「長い」及び「短い」は、相互に関するものであり、例えば、長側部１２２は短端部１２４より長く、短端部１２４は長側部１２２より短い。長側部１２２はプレナム１１４の上部境界Ｕを形成し得、短端部はプレナム１１４の外側境界Ｏを形成し得る。検出モジュール１０８の外方突出部１１２ａは、プレナム１１４の下部境界Ｌを形成し得、同時に検出モジュール１０８自体が、プレナム１１４の最終境界を形成する。特定の実施形態では、収集管１１８の短端部１２４は、重力Ｇの方向に関して下向きであり得（例えばビークル１０４が直立状態の時）、収集管１１８の入口１２６は、短端部１２４に、またはその近くに、配置され得る。実施形態では、収集管１１８の入口１２６は、シュラウド１１２の開口部１１６に近くでシュラウド１１２の内面１２８に（例えばプレナム１１４内に面し、検出モジュール１０８に面して）配置され得、よって、収集管１１８は、プレナム１１４に流体連結され、プレナム１１４の開口部１１６を介して周囲Ａに流体連結される。実施形態では、収集管１１８の入口１２６は、検出モジュール１０８とは反対側の収集管１１８の長側部１２２の端部に存在し得る。
【0023】
収集媒体１３０が収集管１１８の入口１２６に配置され、収集媒体１３０は、プレナム１１４に入ったエアロゾル雲１０２からエアロゾル粒子１３２を収集して、収集媒体１３０上または収集媒体１３０内にエアロゾル粒子を凝結させるように構成され得る。実施形態では、収集媒体１３０は、例えば濾紙を含む、多孔質媒体などのフィルタ媒体を含み得る。
【0024】
引き続き図２を参照すると、特定の実施形態では、サンプルの収集は受動的であり得、単純に収集アーム１１０がエアロゾル雲１０２に入ることにより、エアロゾル粒子１３２が自然にプレナム１１４及び収集管１１８内、収集媒体１３０上へと進入する。特定の実施形態では、収集管１１８内にて収集媒体１３０の下流に、ポンプ１３４が配置され得、ポンプ１３４は、プレナム１１４の開口部１１６を通して、収集管１１８の入口１２６を通して、収集媒体１３０内または収集媒体上に、エアロゾル粒子を引き込むまたは吸い込むように構成される。実施形態では、ビークル１０４と検出モジュール１０８は、それらの間に流体チャネル１３６を画定するように連結され、これにより、プレナム１３４からの粒子が、収集管１１８の出口１３８を通して、能動的または受動的に排出あるいは放出され、周囲Ａに戻ることが可能となり得る。実施形態では、収集媒体１３０は、収集管１１８の入口１２６全体を埋めることができ、よって、流体チャネル１３６を通して流体が排出または放出される時に、ビークル１０４または検出モジュール１０８のいずれも、エアロゾル雲１０２からのエアロゾル粒子に曝露されない。
【0025】
さらに図２を参照すると、実施形態では、検出モジュール１０８には、光学検出モジュールが含まれ得る。光学検出モジュール１０８は、収集媒体１３０を調査するためにプレナム１１４を通して調査ビーム１４２を送信するように構成された放射源１４０（例えば深ＵＶ、赤外線、または量子カスケードレーザなど）を含み得る。光学検出モジュール１０８はまた、収集媒体１３０からプレナム１１４を通して返送信号１４６を受信するように構成された放射受信器１４４を含み得る。調査ビーム１４２は、サンプルを調査して、サンプルの化学組成に応じた（例えばラマン分光法による）１つ以上の波長（調査ビームと同じまたは異なる波長）を返す。実施形態では、光学検出モジュール１０８はまた、放射受信器１４４からデータ（例えば光の量及び波長）を受信して、収集媒体１３０内の粒子の化学組成、ひいてはエアロゾル雲１０２の化学組成を特定するように構成された組成特定モジュール１４８を含み得る。特定の実施形態では、特定モジュール１４８は、分光計（例えばラマン分光計）を含み得る。
【0026】
ビークル１０４の発進時及び最初のサンプルが調査されるまで、エアロゾル雲１０２の組成は不明であることから、エアロゾル雲１０２が汚染物質または有害物質を含む場合に、エアロゾル雲１０２へのＵＡＶ１０４の曝露を最小限に抑えられるように、ＵＡＶ１０４と雲との間のスタンドオフ距離Ｄは、十分な距離でなければならない。エアロゾル雲１０２の化学組成が特定されると（たとえ単に予備的であっても）、エアロゾル雲１０２が汚染物質を含む場合、サンプリングが継続し、雲１０２が移動または分散し始める間は、スタンドオフ距離Ｄは維持されなければならない。
【0027】
ここで図１～図４を参照すると、実施形態では、ビークル１０４は、さらに通信モジュール１５０を含み得、通信モジュール１５０は、コントローラ１５２と通信して、エアロゾル雲１０２に関する空間内の１つ以上のそれぞれの位置に（例えばエアロゾル雲１０２の疑わしい位置といった関心地理的座標に）、ビークル１０４を誘導するように構成される。例えば、発進時に、コントローラ１５２は、通信モジュール１５０と通信して、ビークル１０４を、エアロゾル雲１０２に、またはエアロゾル雲１０２の近くに（例えばエアロゾル雲１０２の縁部１０２’に）配置し得る。実施形態では、通信モジュール１５０はまた、エアロゾル雲１０２の組成をコントローラ１５２及び／またはユーザ１５５に通信するように構成され、例えば、エアロゾル雲１０２の組成に関する潜在的危険性を、遠隔地の人員に通知することができる。コントローラ１５２は、特定の実施形態では、遠隔及び／または地上コントローラであり得、または遠隔及び／または地上コントローラを含み得、特定の実施形態では、ベースユニット１５４上またはベースユニット１５４内に含まれ得る。
【0028】
実施形態では、ビークル１０４はまた、各自のナビゲーションモジュール１５６を含み得、ナビゲーションモジュール１５６は、遠隔コントローラまたは地上コントローラ（例えばコントローラ１５２）からの通信なしで、エアロゾル雲１０２に関する空間内の１つ以上の位置に、ビークル１０４を誘導するように構成される。例えば、特定の実施形態では、ビークル１０４は、エアロゾル雲１０２に対するビークル１０４の位置を特定すること（例えば収集アームまたは検出モジュール内のセンサからのセンサデータに基づいて）、及び／またはシステム１００内に含まれる他のビークルが近くに存在する場合、それらのビークルに対するビークル１０４の位置を特定することなどに関して、少なくともある程度の自律制御を含み得る。これは、エアロゾル雲が移動または分散する時にスタンドオフ距離Ｄを維持する所与の位置にビークル１０４を配置するために、ビークル１０４とコントローラ１５２との通信、及び／または、とりわけ衝突を回避するために、他の近くのビークル間の通信を含み得る。
【0029】
本明細書では、ビークル１０４と、地上コントローラ１５２あるいは遠隔コントローラ１５２との任意の適切なまたは好適な通信システムが企図される。例えば、ビークル１０４は、近くのビークルの位置を特定し、所与の距離を維持することができる車載感知システムまたは車載測位システムを有し得る。また、ビークル１０４が衛星誘導を含み得ることも、企図される。
【0030】
本開示の少なくとも１つの態様によれば、例えば図３及び図４に示されるように、方法２００は、エアロゾル雲（例えば雲１０２）からサンプル物質を収集媒体（例えば媒体１３０）内に遠隔収集することと、収集媒体上または収集媒体内でエアロゾル粒子を凝結させることと、を含み得る。方法は、収集媒体内の粒子を光学的に調査することと、収集媒体内の粒子の化学組成を特定することと、化学組成をユーザ（例えばユーザ１５５）及び／またはコントローラ（例えば１５２）に通信することと、を含み得る。
【0031】
実施形態では、サンプルを遠隔収集することは、さらに、エアロゾル雲の縁部（例えば縁部１０２’）を検出することと、光学検出モジュールと、それに動作可能に接続された収集アームとを有するビークル（例えば検出モジュール１０８と、収集アーム１１０とを有するビークル１０４）を、エアロゾル雲の近くにスタンドオフ距離だけ離して配置することであって、これにより、収集アームの一部のみがエアロゾル雲に入り、ビークルまたは光学検出モジュールのどの部分もエアロゾル雲に入らない、当該配置することと、を含み得る。実施形態では、サンプルを収集することは、また、収集アームの収集管（例えば収集管１１８）の入口を通して、エアロゾル雲の一部を吸い込むこと（例えばポンプ１３４を用いて）を含み得る。実施形態では、方法は、サンプルを受動的に収集することを含み得る。
【0032】
実施形態では、方法はまた、光学検出システムが化学組成を特定している間に、ビークルをエアロゾル雲から遠ざけること、ビークルをエアロゾル雲の近くに再配置して方法を繰り返す（例えばさらなるサンプリングが必要な場合）、またはビークルを地上またはローカルのベース（例えばベース１５４）に帰還させることと、を含み得る。一旦帰還すると、方法は、再利用または保管するには汚染されすぎた任意のビークルまたは部品を汚染除去または破壊するために、エアロゾル粒子の化学組成に少なくとも部分的に基づいて汚染除去プロトコルを開始することを含み得る。
【0033】
特定の実施形態では、図５及び図６に示されるように、システム３００は、定置型エアロゾル収集及び検出システム３００であり得る。システム３００は、互いに物理的に分離された光学検出モジュール３０８及び収集システム３０９を含み得る。光学検出システム３０８は、前述の光学検出システム１０８と同一または同様のものであり得る。収集システム３０９は、前述の収集アーム１１０及び収集管１１８と同一または同様の収集アーム３１０及び収集管３１８を含み得る。システム３００は、システム１００に関して前述されたものと同一または同様の方法で、動作し得る。
【0034】
特定の実施形態では、例えば図示されるように、光学検出システム３０８は、第１の静止構造物３６０上または第１の静止構造物３６０内に含まれ得、収集システム３０９は、第１の静止構造物３６０とは物理的に離間する第２の静止構造物３６２上または第２の静止構造物３６２内に含まれ、構造物３６０、３６２の周囲のエアロゾルサンプル、または構造物３６０、３６２内からの（例えば配管における）エアロゾルサンプルを収集し得る。構造物には、例えば都市環境である場合（例えば図６に示されるような）、建物が含まれ、または所与の環境に適した任意の他の構造物／固定物が含まれ得る。特定の実施形態では、光学検出モジュール３０８は、第１の静止構造物３６０上または第１の静止構造物３６０内に含まれ得、一方で収集システム３０９は、ビークル３０４などの移動プラットフォーム上に含まれ得る。特定の実施形態では、その逆も当てはまり得、光学検出モジュール３０８は、ビークル３０４などの移動プラットフォーム上に含まれ得、一方で収集システム３０９は、第２の静止構造物３６２上または第２の静止構造物３６２内に含まれ得る。実施形態では、システム３００は、任意の適切な数の光学検出モジュール３０８及び任意の適切な数の収集システム３０９を含み得る。特定の実施形態では、システム３００は、光学検出モジュール３０８よりも多くの収集システム３０９を含み得、このような実施形態では、光学検出モジュール３０８は、複数の収集システム３０９の中央に配置され得る（例えば複数の収集システム３０９に囲まれ得る）。特定の実施形態では、第１の構造物３６０及び第２の構造物３６２は、任意の適切な数の光学検出モジュール３０８または収集システム３０９を含み得る。例えば、第１の構造物３６０は、光学検出モジュール３０８と、複数の収集システム３０９とを含み得る。特定の実施形態では、第２の構造物は、複数の収集システム３０９を含むが、光学検出モジュール３０８を含まなくてもよい。光学検出モジュール３０８及び収集システム３０９の任意の適切な配置が、本明細書で企図される。
【0035】
実施形態は、収集ペイロードプラットフォーム及び光学ベース検出システムを有する、移動型または定置型（またはこれら２つの組み合わせ）のエアロゾル検出システムを含み得る。移動型の実施形態では、後にシステムにより調査され得るエアロゾル化した物質を、表面上に収集するアームまたは他の延長部が、ビークル上に含められ得る、またはビークルに取り付けられ得る。アームは、エアロゾルの一部が捕捉されるフィルタ表面の前面に、エアロゾルを含む空気を吸い込む能動的気流を含み得る。必要に応じて、検出限界を高めるために、エアロゾルは一定期間蓄積され得、または、システムはリアルタイムで検出し得る。特定の実施形態では、図示及び説明される検出システムは、例えばエアロゾルを硬質表面（例えば濾紙など）の上に収集することにより、液体エアロゾル検出を硬質表面検出に変換し得る。実施形態では、長い収集アームを利用することにより、汚染エアロゾルへの検出システム及びビークルの曝露を、最小限に抑えることができる。
【0036】
本明細書では、ビークルと他の近くのビークルとの、またはビークルと地上コントローラあるいは遠隔コントローラとの、任意の適切なまたは好適な通信システムが企図される。例えば、各ビークルは、近くのビークルの位置を特定できるように、車載感知システムまたは車載測位システムを有し得る。実施形態は、無人航空機（「ＵＡＶ」）などの特定にビークルを使用するエアロゾル検出システムを含み得、例えば化学的及び／または生物学的エアロゾル検出システムが挙げられる。
【0037】
当業者には理解されるように、本開示の態様は、システム、方法、またはコンピュータプログラム製品として具体化され得る。したがって、本開示の態様は、完全なハードウェア実施形態、完全なソフトウェア実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、またはソフトウェア態様とハードウェア態様を組み合わせた実施形態の形態を取り得、これらのすべての可能な形態は、本明細書にて「回路」、「モジュール」、または「システム」と称され得る。「回路」、「モジュール」、または「システム」は、「回路」、「モジュール」、または「システム」の開示される機能を共に実行し得る１つ以上の別個の物理ハードウェア構成要素及び／またはソフトウェア構成要素の１つ以上の部分を含み得、あるいは「回路」、「モジュール」、または「システム」は、（例えばハードウェア及び／またはソフトウェアの）単一の自己完結型ユニットであり得る。さらに、本開示の態様は、コンピュータ可読プログラムコードが組み込まれた１つ以上のコンピュータ可読媒体（複数可）に具現化されたコンピュータプログラム製品の形態を取り得る。
【0038】
１つ以上のコンピュータ可読媒体（複数可）の任意の組み合わせが利用され得る。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体またはコンピュータ可読記憶媒体であり得る。コンピュータ可読信号媒体には、例えばベースバンドに、または搬送波の一部として、コンピュータ可読プログラムコードが組み込まれた伝播データ信号が含まれ得る。このような伝播信号は、電磁的形態、光学的形態、またはこれらの任意の適切な組み合わせを含むがこれらに限定されない様々な形態のうちのいずれかを取り得る。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読記憶媒体ではなく、命令実行システム、命令実行装置、または命令実行デバイスにより使用される、またはこれらと接続して使用されるプログラムを、通信、伝搬、または搬送することができる任意のコンピュータ可読媒体であり得る。
【0039】
実施形態は、コンピュータプログラム命令を含み得る、または利用し得る。これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ可読媒体に格納され得、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、または他のデバイスに特定の方法で機能するように命令することができ、よって、コンピュータ可読媒体に格納された命令により、フローチャート及び／またはブロック図の１つ以上のブロックで特定される機能／行為を実施する命令を含む製造品が作り出される。
【0040】
コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、または他のデバイスにロードされ、コンピュータ、他のプログラム可能装置、または他のデバイスで一連の動作ステップを実行させて、コンピュータ実施プロセスを引き起こすことができ、よって、コンピュータ、または他のプログラム可能装置で実行される命令により、本明細書で特定される機能／行為を実施するプロセスが提供される。
【0041】
本明細書に開示される任意の数値は、正確な値であり得、または範囲内の値であり得ることが、当業者には理解されよう。さらに、本開示で使用される近似を表すいずれの用語も（例えば「約」、「ほぼ」、「およそ」）、範囲内の記載された値を意味し得る。例えば、特定の実施形態では、範囲は、（例えば既知の許容限界または誤差範囲に関して）当業者により認識されるように、（プラスまたはマイナス）２０％以内、または１０％以内、または５％以内、または２％以内、または任意の他の適切なパーセンテージもしくは数値以内であり得る。
【0042】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される冠詞「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈上明らかに別段の指示がない限り、冠詞の文法的対象の１つまたは複数（すなわち少なくとも１つ）を指すように、本明細書では使用される。例として、「要素（ａｎ ｅｌｅｍｅｎｔ）」とは、１つの要素または複数の要素を意味する。
【0043】
本明細書及び特許請求の範囲で使用される「及び／または」という語句は、「及び／または」で結合された要素のうちの「いずれかまたは両方」を意味する、すなわち、いくつかの事例では共同して存在し、他の事例では選言的に存在する要素を意味すると、理解されるべきである。「及び／または」で列挙される複数の要素は、同じように、すなわち「及び／または」結合された要素のうちの「１つ以上」と解釈されるべきである。「及び／または」節により具体的に特定される要素以外の他の要素は、具体的に特定される要素と関連するか否かにかかわらず、任意で存在してもよい。よって、非限定的な例として、「Ａ及び／またはＢ」への言及は、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの非制限型言語と併せて使用される場合、一実施形態ではＡのみ（任意でＢ以外の要素を含む）、別の実施形態ではＢのみ（任意でＡ以外の要素を含む）、さらに別の実施形態ではＡとＢの両方（任意で他の要素を含む）などを、指し得る。
【0044】
本明細書及び特許請求の範囲で使用される用語「または」は、上記で定義された「及び／または」と同じ意味を有すると、理解されるべきである。例えば、「または」または「及び／または」は、リスト内の項目を区切る場合、包括的であるように解釈されるべきであり、すなわち、複数の要素または要素のリストのうちの少なくとも１つを含むが、２つ以上も含み、任意で追加の非リスト項目も含む。それとは反対に、「～のうちの１つのみ」または「～のうちの厳密に１つだけ」、または特許請求の範囲で使用される場合は「～から成る」など、明確に指示される用語のみが、複数の要素または要素のリストのうちの厳密に１つの要素だけを含むことを指す。一般に、本明細書で使用される用語「または」は、「～のいずれか」、「～のうちの１つ」、「～のうちの１つのみ」、または「～のうちの厳密に１つだけ」などの排他的な用語が後に続く場合、排他的な選択肢（すなわち「一方または他方であるが両方ではない」）を示すものとしてのみ、解釈されるものとする。
【0045】
本開示に照らして当業者には理解されるように、本明細書では、開示される任意の実施形態及び／またはその任意の適切な部分（複数可）の任意の適切な組み合わせ（複数可）が企図される。
【0046】
上記で説明され、図面で示されたように、本開示の実施形態は、それらが属する技術分野の向上をもたらす。本開示の装置及び方法が図示及び説明されたが、本開示の範囲から逸脱することなく、変更及び／または修正を行うことができることを、当業者は容易に理解するであろう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【外国語明細書】