特開 2024-8918 システム、および方法

(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】P2024008918

(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 21/65 20060101ALI20240112BHJP

   G01N 21/27 20060101ALI20240112BHJP

【ＦＩ】

G01N1/22 A

G01N1/22 C

G01N21/65

G01N21/27 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023112024

(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】17/952,131

(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）】

2G043

2G052

2G059

【Ｆターム（参考）】

2G043AA01

2G043EA03

2G043JA01

2G052AA01

2G052AA05

2G052AB22

2G052AB23

2G052AC02

2G052AD03

2G052AD23

2G052AD46

2G052BA14

2G052BA22

2G052EA03

2G052GA11

2G052HA12

2G052JA06

2G052JA09

2G052JA24

2G059AA01

2G059BB02

2G059CC19

2G059DD12

2G059EE03

2G059HH01

2G059HH03

(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、エアロゾル雲からの試料を捕集するように構成された１つ以上の捕集ユニット、及びエアロゾル雲からの試料の組成を分析するように構成された検出ユニットを含む。特定の実施形態では、１つ以上の捕集ユニットは、複数の捕集ユニットを含み得る。実施形態では、捕集ユニットは、エアロゾル雲からエアロゾル粒子を捕集し、捕集媒体上またはその中でエアロゾル粒子を凝縮または捕捉するように構成された捕集媒体を含み得る。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

システムであって、
エアロゾル雲から試料を捕集するように構成された１つ以上の捕集ユニットと、
前記エアロゾル雲からの前記試料の組成を分析するように構成された検出ユニットと、
を含む、システム。

【請求項2】

前記１つ以上の捕集ユニットが、複数の捕集ユニットを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記捕集ユニットが、前記エアロゾル雲からエアロゾル粒子を捕集し、捕集媒体上またはその中で前記エアロゾル粒子を凝縮させるように構成された前記捕集媒体を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記捕集ユニットが、さらに、前記エアロゾル雲から前記捕集媒体上にエアロゾル粒子を引き込むように構成されたポンプを含む、請求項３に記載のシステム。

【請求項5】

前記捕集媒体が、フィルタ媒体を含む、請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

前記捕集ユニットが、さらに、前記捕集媒体中の有害粒子を検出し、それぞれの捕集ユニットが有害なエアロゾル雲に入っていることを前記検出ユニットに通知するように構成されたセンサーを含む、請求項４に記載のシステム。

【請求項7】

前記検出ユニットが、それぞれの捕集ユニットのそれぞれの捕集媒体に遠隔で詮索するために詮索光線を送信するように構成された放射線源と、前記それぞれの捕集媒体から戻り信号を受信するように構成された放射線受信器とを有する光学検出モジュールを含む、請求項３に記載のシステム。

【請求項8】

前記光学検出モジュールが、さらに、前記放射線受信器からデータを受信して前記捕集媒体中の前記粒子の化学組成を決定するように構成された組成決定モジュールを含む、請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

前記エアロゾル雲への前記検出ユニットの曝露が最小限に抑えられるように、前記検出ユニット及び前記それぞれの捕集ユニット間のスタンドオフ距離が十分である、請求項７に記載のシステム。

【請求項10】

前記検出ユニットの１つ以上及び／または前記１つ以上の捕集ユニットが、移動プラットフォームに接続するように構成されている、請求項９に記載のシステム。

【請求項11】

前記検出ユニット及び前記１つ以上の捕集ユニットが、それぞれ、さらに、制御器と通信して前記検出ユニット及び前記１つ以上の捕集ユニットを、前記エアロゾル雲に対する空間内の１つ以上のそれぞれの位置に誘導するように構成されたそれぞれの通信モジュールを含む、請求項１０に記載のシステム。

【請求項12】

前記それぞれの通信モジュールが、前記スタンドオフ距離を維持するために、前記検出ユニットのそれぞれの位置を、前記１つ以上の捕集ユニットに通信するように構成されている、請求項１０に記載のシステム。

【請求項13】

前記検出ユニットの前記それぞれの通信モジュールが、さらに、前記エアロゾル雲の前記組成を前記制御器及び／またはユーザーに通信するように構成されている、請求項１０に記載のシステム。

【請求項14】

前記検出ユニット及び前記１つ以上の捕集ユニットが、それぞれ、さらに、遠隔または地上制御器からの通信なしに、前記検出ユニット及び前記１つ以上の捕集ユニットを、前記エアロゾル雲に対する空間内の１つ以上の位置に誘導するように構成されたそれぞれの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15】

方法であって、
複数の捕集ユニットをエアロゾル雲に向けて送り出すことと、
それぞれの捕集ユニット内に配置されたセンサーを用いて、前記エアロゾル雲の端を検出することと、
それぞれの捕集ユニット内の捕集媒体中の前記エアロゾル雲から試料を捕集することと、
検出ユニットを用いて、前記捕集媒体上またはその中の前記試料内のエアロゾル粒子を光学的に詮索することと、
前記捕集媒体上またはその中の前記エアロゾル粒子の化学組成を決定することと、
前記エアロゾル粒子の前記化学組成をユーザーに通信することと、
を含む、方法。

【請求項16】

捕集することが、さらに、
前記エアロゾル雲の一部を捕集ユニット上に引き込むことを含み、前記捕集ユニットが、その中に配置された前記捕集媒体を含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

光学的に詮索することが、さらに、
光学検出モジュールが動作可能に接続された前記検出ユニットを、スタンドオフ距離だけ離れた前記エアロゾル雲に近接して配置することと、
前記捕集されたエアロゾル粒子を有するそれぞれの捕集ユニットを、前記エアロゾル雲及び前記検出ユニット間の位置に配置することと、
を含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記光学検出モジュールが前記捕集されたエアロゾル粒子の化学組成を決定する間に、前記それぞれの捕集ユニットを前記エアロゾル雲から遠ざけることと、
前記エアロゾル雲内で前記捕集ユニットを再配置して前記方法を繰り返すか、または前記捕集ユニットをベースに帰還させることと、
前記エアロゾル粒子の前記化学組成の少なくとも一部に基づいて、除染及び／または破壊プロトコールを開始することと、
をさらに含む、請求項１７に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願との相互参照）
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号の優先権及び利益を主張し、この内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示は、エアロゾル検出システム、より具体的には、化学物質及び／またはエアロゾル検出システムに関する。

【背景技術】

【0003】

国家安全保障環境においては、戦闘空間で、さらには市街地で、エアロゾル化した化学物質の脅威を検出する必要がある。このニーズには、化学雲の成分の迅速な同定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、雲と接触せず、そのため汚染されない「スタンドオフ」タイプであることも強く望まれている。化学兵器使用者（ＣＷＡ）または他の危険な化学物質によるシステムが汚染しないようにすることは、再利用のためにシステムを回収する人員の任務後の潜在的な危険を排除する。

【0004】

これまでに、いくつかの化学検出システムがＵＡＶ上で飛行しており、エアロゾルの検出を実証しているが、真のスタンドオフ機能及び強力な化学物質識別機能の両方を提供し得る好適なシステムはない。最も性能の高いシステム（例えば、移動度分析及び質量分析）は、機能するが、試料との接触を必要とし、システムの汚染がもたらされる。光学ベースのシステムは、安全な距離から操作することができるが、確実な検出限界がなく、検出特異性も限られており、現在、これらのシステムは、静止表面上の液体または固体化学物質の分析のみに機能する。エアロゾル雲に見られる化学物質は、高度に分散し得、そこから検出される光も高度に分散するので、検出限界は、大幅に減少する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

航空宇宙産業における化学エアロゾル検出の改良が当該技術分野で依然として必要とされている。本開示は、このニーズ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、エアロゾル雲の試料を捕集するように構成された１つ以上の捕集ユニット、及びエアロゾル雲の試料の組成を分析するように構成された検出ユニットを含む。実施形態では、１つ以上の捕集ユニットを送り出すように構成されたベースユニットが含まれ得る。特定の実施形態では、１つ以上の捕集ユニットは、複数の捕集ユニットを含み得る。

【0007】

実施形態では、捕集ユニットは、エアロゾル雲からエアロゾル粒子を捕集し、捕集媒体上またはその中でエアロゾル粒子を凝縮または捕捉するように構成された捕集媒体を含み得る。特定の実施形態では、捕集モジュールは、さらに、エアロゾル雲から捕集媒体上にエアロゾル粒子を引き込むように構成されたポンプを含み得る。特定の実施形態では、捕集媒体は、濾過媒体を含み得る。

【0008】

特定の実施形態では、捕集ユニットは、捕集媒体中の有害粒子を検出し、それぞれの捕集ユニットが有害なエアロゾル雲に入っていることを検出ユニットに通知するように構成されたセンサーも含み得る。実施形態では、センサーは、光学センサーまたは分光計を含み得る。

【0009】

実施形態では、検出ユニットは、それぞれの捕集ユニットのそれぞれの捕集媒体に遠隔で詮索するために、詮索光線を送信するように構成された放射線源と、それぞれの捕集媒体から戻り信号を受信するように構成された放射線受信器とを有する光学検出モジュールを含み得る。実施形態では、光学検出モジュールは、放射線受信器からデータを受信して捕集媒体中の粒子の化学組成を決定するように構成された組成決定モジュールも含み得る。

【0010】

実施形態では、検出ユニット及びそれぞれの捕集ユニット間のスタンドオフ距離は十分であり、その結果、エアロゾル雲への検出ユニットの曝露が最小限に抑えられる。特定の実施形態では、検出ユニットのうちの１つ以上及び／または捕集ユニットのうちの１つ以上は、移動式検出システムを規定するために、移動プラットフォームに接続するように構成することができる。そのような実施形態では、検出ユニット及び１つ以上の捕集ユニットは、それぞれ、さらに、制御器と通信して検出ユニット及び１つ以上の捕集ユニットを、エアロゾル雲に対する空間内の１つ以上のそれぞれの位置に誘導するように構成されたそれぞれの通信モジュールを含み得る。特定の実施形態では、制御器は、遠隔及び／もしくは地上制御器であるか、またはそれらを含み得る。実施形態では、それぞれの通信モジュールは、スタンドオフ距離を維持するために、検出ユニットのそれぞれの位置を、１つ以上の捕集ユニットに通信するように構成することができる。実施形態では、検出ユニットのそれぞれの通信モジュールは、エアロゾル雲の組成を、制御器及び／またはユーザーに通信するように構成することもできる。

【0011】

実施形態では、検出ユニット及び１つ以上の捕集ユニットは、それぞれ、さらに、遠隔または地上制御器からの通信なしに、検出ユニット及び１つ以上の捕集ユニットを、エアロゾル雲に対する空間内の１つ以上の位置に誘導するように構成されたそれぞれの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、検出ユニット及び／または１つ以上の捕集ユニットは、エアロゾル雲に対する配置に関して、及びシステムに含まれる近くの移動式プラットフォームに関して少なくとも何らかの自律制御を含み得る。

【0012】

本開示の少なくとも１つの態様によれば、方法は、複数の捕集ユニットをエアロゾル雲に向けて送り出すこと、それぞれの捕集ユニット内に配置されたセンサーを用いてエアロゾル雲の端を検出すること、及びそれぞれの捕集ユニット内の捕集媒体内のエアロゾル雲から試料を捕集することを含む。方法は、さらに、捕集媒体上またはその中の試料内のエアロゾル粒子を凝縮または捕捉すること、検出ユニットを用いて、捕集媒体上またはその中のエアロゾル粒子を光学的に詮索すること、を含み得る。この方法は、さらに、捕集媒体中のエアロゾル粒子の化学組成を決定すること、及びエアロゾル粒子の化学組成をユーザーに通信することを含む。

【0013】

実施形態では、遠隔捕集は、さらに、エアロゾル雲の一部を捕集ユニット上に引き込むことを含み得、捕集ユニットは、その中に配置された捕集媒体を含む。

【0014】

実施形態では、光学的に詮索することは、さらに、光学検出モジュールが動作可能に接続された検出ユニットを、スタンドオフ距離だけ離れたエアロゾル雲に近接して配置すること、及びエアロゾル粒子を捕集したそれぞれの捕集ユニットをエアロゾル雲及び検出ユニット間の位置に配置することを含み得る。

【0015】

実施形態では、方法は、さらに、光学検出モジュールが化学組成を決定している間に、それぞれの捕集ユニットをエアロゾル雲から遠ざけること、捕集ユニットをエアロゾル雲内に再配置して方法を繰り返すか、または捕集ユニットをベースに帰還させること、ならびにエアロゾル粒子の化学組成の少なくとも一部に基づいて、除染及び／または破壊プロトコールを開始すること、を含み得る。

【0016】

本開示の実施形態のこれら及び他の特徴は、図面と併せた以下の詳細な説明から、当業者らにはより容易に明らかになるであろう。

【0017】

本開示が関連する当業者らが、過度な実験をすることなく、本開示のデバイス及び方法を実施及び使用する方法を容易に理解できるように、その実施形態を、特定の図を参照して以下の本明細書で詳細に記載されることになる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本開示によるエアロゾル捕集及び検出システムの一実施形態の概略図である。

【図2】本開示による図１のシステム用の別のエアロゾル捕集デバイスの実施形態である。

【図3】本開示による定置式エアロゾル捕集及び検出システムの一実施形態の概略図である。

【図4】図３のシステムの環境概略図であり、都市環境における定置式エアロゾル捕集及び検出システムを示す。

【発明を実施するための形態】

【0019】

ここでは、図面への言及がなされることになり、同等の参照番号は、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目的で、本開示によるシステムの一実施形態の図解図が、図１に示され、参照符号１００で一般に示される。本開示の他の実施形態及び／または態様が、図２～４に示される。本明細書に記載の特定の実施形態は、空気中の化学的または生物学的脅威の捕集及び検出を改善するために使用することができる。

【0020】

本開示の少なくとも１つの態様によれば、システム１００（例えば、エアロゾル雲１０２の化学組成の決定用）は、移動プラットフォーム１０４を含み得る。特定の実施形態では、例えば、示されるように、移動プラットフォームは、ビークル、例えば、ビークル１０４を移動させるための１つ以上のエアームーバー１０６が動作可能に接続された航空機、であり得る。そのような特定の実施形態では、ビークルは、任意の好適な航空機、例えば、飛行機または回転翼航空機を含み得、無人航空機（ＵＡＶ）であってよい。任意の好適な上陸用舟艇、航空機、または船舶を含む、有人または無人の任意の好適なビークルが本明細書で企図される。特定の実施形態では、移動プラットフォームは、ヒトまたはロボットであり得る。ビークルを含む実施形態では、ビークルが送り出される間（例えば、示されるような飛行中）、検出モジュール１０８は、エアロゾル雲１０２の組成を分析するように構成されたビークル１０４に接続させることができる。限定ではなく説明を容易にするために、ビークル１０４及び検出モジュール１０８は、以下では一括して「検出ユニット１１０」と呼ばれるであろう。システム１００は、１つ以上の追加の移動プラットフォーム２０４も含み得る。特定の実施形態では、例えば、示されるように、移動プラットフォームは、ビークル、例えば、１つ以上のそれぞれのビークル２０４を移動するための１つ以上のそれぞれのエアームーバー２０６が動作可能に接続された航空機、であり得る。１つ以上の追加の移動プラットフォーム２０４は、移動プラットフォーム１０４と同じかまたは異なる可能性がある。１つ以上の追加の移動プラットフォーム２０４のそれぞれは、それに接続され、エアロゾル雲１０２から試料を捕集するように構成された捕集モジュール２０８も含み得る。限定ではなく説明を容易にするために、１つ以上の追加のビークル２０４及び捕集モジュール２０８は、以下では一括して「捕集ユニット２１０」と呼ばれるであろう。システム１００は、捕集ユニット２１０の送り出しを制御するように構成されたベースユニット１１２も含み得る。実施形態では、ベースユニット１１２は、示されるように、複数の、または一群の捕集ユニット２１０を発射するように構成することができる。

【0021】

実施形態では、捕集モジュール２０８は、エアロゾル雲１０２からエアロゾル粒子（例えば、液体粒子１１６及び固体粒子１１８）を捕集し、捕集媒体２１４上またはその中でエアロゾル粒子を凝縮させるように構成された捕集媒体２１４を含み得る。捕集媒体２１４は、例えば、捕集媒体２１４をエアロゾル雲１０２に曝露することにより、試料を受動的に捕集するように構成され得る。特定の実施形態では、捕集モジュール２０８は、試料を積極的に捕集するように構成され得、例えば、捕集モジュール２０８は、さらに、捕集媒体２１４を通して及び／またはそれ上にまたはその中に、エアロゾル雲１０２から流体を引き込むように構成されたポンプ２２０を含み得る。実施形態では、捕集媒体２１４は、濾紙を含む濾材などの多孔質表面を含み得る。

【0022】

特定の実施形態では、捕集モジュール２０８は、捕集媒体２１４中の有害粒子を検出し、少なくとも１つの捕集ユニット２１０が有害なエアロゾル雲に入ったことを検出ユニット１１０に早期に通知するように構成されたセンサー２２２も含み得る。実施形態では、センサー２２２は、金属酸化物センサー、光センサー、分光計などの任意の好適なセンサーを含み得る。検出ユニット１１０への早期の通知は、例えば、以下でさらに説明されるように、エアロゾル雲１０２から所定のスタンドオフ距離Ｄを維持するための通知を含み得る。

【0023】

実施形態では、検出ユニット１１０の検出モジュール１０８は、それぞれの捕集媒体２１４内に保持されたそれぞれの試料を遠隔で詮索するために、詮索光線１２６を送信するように構成された放射線源１２４（例えば、遠紫外、赤外線、量子カスケードレーザなど）を有する光検出モジュールを含み得る。光検出モジュール１０８は、それぞれの試料からの戻り信号１３０を受信するように構成された放射線受信器１２８も含み得る。詮索光線１４２は、試料を詮索し、１つ以上の波長（詮索光線と同じまたは異なる）を返すであろう。波長は、試料の（例えば、ラマン分光法のような）化学組成の関数である。実施形態では、光学検出モジュール１０８は、捕集媒体２１４中の粒子の化学組成、それにより、エアロゾル雲１０２の化学組成を決定するために、放射線受信器１３０からデータ（例えば、光の量及び波長）を受信するように構成された組成決定モジュール１３２も含み得る。特定の実施形態では、決定モジュール１４８は、分光計（例えば、ラマン分光計）を含み得る。

【0024】

エアロゾル雲１０２の組成は、検出ユニット１１０及び捕集ユニット２１０を送り出す時点及び最初の試料の詮索前には不明であるので、詮索されるべき検出ユニット１１０及びそれぞれの捕集ユニット２１０間のスタンドオフ距離Ｄは十分でなければならず、その結果、エアロゾル雲が汚染物質または有害物質を含有する場合には、エアロゾル雲１０２への検出ユニット１１０の曝露が最小限に抑えられる。スタンドオフ距離は、エアロゾル雲１０２が移動または分散するにつれて、及び検出ユニット１１０が異なるタスクを実行するにつれて変化し得る。実施形態では、スタンドオフ距離Ｄは、移動式プラットフォーム１０４／２０及びそのコンポーネントの関数として決定することができる。例えば、移動式プラットフォーム１０４／２０４が回転翼航空機（例えば、ドローン）を含む場合、スタンドオフ距離Ｄは、約１０フィートであるか、または、少なくとも回転翼もしくはプロペラによる逆流及び漂流で汚染が光学検出モジュール１０８まで達するのを防ぐのに十分な距離であり得る。上陸用舟艇または船舶の場合、スタンドオフ距離Ｄは、４０フィートより大きくても小さくてもよい。エアロゾル雲１０２の化学組成が（たとえ予備的であっても）決定されると、エアロゾル雲１０２が汚染物質を含む場合には、スタンドオフ距離Ｄは、サンプリングが継続している間維持されなければならない。

【0025】

実施形態では、検出ユニット１１０及び捕集ユニット２１０のそれぞれは、さらに、制御器１３６と通信してユニット１１０、２１０を、エアロゾル雲１０２に対する空間内の１つ以上のそれぞれの位置（例えば、目的の地理的座標、例えば、エアロゾル雲１０２の疑わしい位置）に誘導するように構成された、それぞれの通信モジュール１３４、２３４を含み得る。例えば、送り出しまたは発射時に、制御器１３６は、それぞれの通信モジュール１３４、２３４と通信して、捕集ユニット２１０を、エアロゾル雲１０２内またはその近く（例えば、橋１０２’）に配置することができるが、検出ユニット１１０は、雲１０２から離れた、雲１０２からスタンドオフ距離Ｄと少なくともと同じくらい離れた位置に送り出すことができる。サンプリングプロセス中、実施形態では、それぞれの通信モジュール１３４、２３４は、スタンドオフ距離Ｄを維持するために、及び適切な詮索距離Ｄ’を維持するために、検出ユニット１１０のそれぞれの位置を捕集ユニット２１０に（例えば、互いに）通信するように構成され得る。実施形態では、それぞれの通信モジュール１３４、２３４は、また、例えば、エアロゾル雲１０２の組成に関する潜在的な危険を遠隔地の人員に通知するために、エアロゾル雲１０２の組成を制御器１３６及び／またはユーザー１３８に通信するように構成され得る。特定の実施形態では、制御器１３６は、遠隔及び／もしくは地上制御器であるか、またはそれを含み得、特定の実施形態では、ベースユニット１１２上またはその中に含まれてもよい。

【0026】

実施形態では、検出ユニット１１０及び捕集ユニット２１０のそれぞれは、遠隔または地上制御器（例えば、制御器１３６）から通信することなく、エアロゾル雲１０２に対する空間内の１つ以上の位置にユニット１１０、２１０を誘導するように構成されたそれぞれのナビゲーションモジュール１４０、２４０も含み得る。例えば、特定の実施形態では、ユニット１１０、２１０は、例えば、エアロゾル雲１０２に対するユニット１１０、２１０の配置（例えば、センサー２２２のセンサーデータに基づく）及び／またはシステム１００に含まれる他の近くのユニット１１０、２１０に対するユニット１１０、２１０を配置に関して、少なくともある程度の自律制御を含み得る。これは、とりわけ、エアロゾル雲が移動または分散する場合にスタンドオフ距離Ｄを維持するように検出ユニット１１０を所与の位置に配置するユニット１１０、２１０間の通信、サンプリング中に検出ユニット１１０から適切な距離Ｄ’に捕集ユニット２１０を配置するユニット１１０、２１０間の通信、及び／または衝突を回避する捕集ユニット２１０間の通信を含み得る。

【0027】

実施形態では、ユニット１１０、２１０の全ては、遅くとも送り出し時に、雲１０２のおおよその位置に近づくことを知っておく必要がある。しかし、サンプリング中に、検出ユニット１１０は、雲１０２の外におり、それから離れていることを知っておく必要があるが、捕集ユニット２１０は、雲１０２に入ることを知っておく必要がある。同時に、捕集ユニット２１０は、また、雲１０２から抜け出し、次に、検出ユニット１１０が許容可能な距離Ｄ’で離れていることを確認し、試料を分析している間、検出ユニット１１０と連携して維持することを知っておく必要がある。サンプリング後、捕集ユニット２１０は、さらにサンプリングするために雲１０２に戻るか、または廃棄（例えば、破壊）もしくは試料保管のために地上もしくはベース１１２に戻るかも知っておく必要がある。

【0028】

特定の実施形態では、検出ユニット１１０及びサンプリングユニット２１０は、検出ユニット１１０がマスターとして機能し、各捕集ユニット２１０がスレーブとして機能するマスター／スレーブ関係で動作し得、その結果、サンプリングユニット２１０は、少なくとも部分的には、自律的にまたは制御器１３６により制御されない場合、配置及び／または飛行経路に関して検出ユニット１１０により制御され得る。特定の実施形態では、検出ユニット１１０及び／または捕集ユニット２１０は、例えば、検出ユニット１１０及び捕集ユニット２１０間、または、任意のユニット１１０、２１０及び制御器１３６間の通信がない場合、配置のための、ある程度の自律的または別の方法で内在的な制御システムを含んでもよい。検出ユニット１１０及び捕集ユニット２１０間、ならびに、ユニット１１０、２１０及び接地またはそうでなければ遠隔制御器１３６間の任意の好適または適切な通信システムが本明細書で企図される。例えば、各ユニット１１０、２１０は、近くのユニットを設置することができるオンボード感知または配置システムを有し得る。検出ユニット１１０が、捕集ユニット２１０のそれぞれに配信することができる衛星誘導を含み得ることも考えられる。

【0029】

本開示の少なくとも１つの態様によれば、方法３００（例えば、エアロゾル雲１０２の化学組成を検出するための）は、複数の捕集ユニット（例えば、ユニット２１０）をエアロゾル雲（例えば、雲１０２）に向けて送り出すこと、及びそれぞれの捕集ユニット内に配置されたセンサー（例えば、センサー２２２）を用いて、エアロゾル雲の端（例えば、端１０２’）を検出すること、を含み得る。方法は、捕集ユニットの少なくとも１つをエアロゾル雲内に配置すること、及びそれぞれの捕集ユニット内の捕集媒体（例えば、捕集媒体２１４）内のエアロゾル雲から試料を捕集することを含み得る。特定の実施形態では、捕集することは、さらに、捕集媒体上もしくはその中の試料からエアロゾル粒子を受動的に捕集することを含み得るか、または、特定の実施形態では、遠隔で捕集することは、捕集モジュールを通して、及び捕集媒体上またはその中に、エアロゾル雲の一部を（例えば、ポンプ２２０を用いて）積極的に引き込むことを含み得る。

【0030】

方法は、捕集媒体中またはその上でエアロゾル粒子を凝縮させること、及び検出ユニット（例えば、検出ユニット１１０）の検出モジュール（例えば、モジュール１０８）を用いて、捕集媒体中のエアロゾル粒子を光学的に詮索することを含み得る。実施形態では、光学的に詮索することは、検出ユニットをエアロゾル雲に近接させるが、スタンドオフ距離（例えば、距離Ｄ）だけ離れて配置すること、及び捕集されたエアロゾル粒子を有するそれぞれの捕集ユニットをエアロゾル雲及び検出ユニット間の位置（例えば、検出ユニットから距離Ｄ’）に配置すること、を含み得る。これは、検出ユニットがエアロゾル雲に入るのを防ぐのに役立つ。

【0031】

実施形態では、捕集ユニットの捕集媒体内に保持された試料の詮索は、連続的に行い得る。例えば、検出ユニットは、１つの捕集ユニットに詮索のために接近するように要請し得る。詮索後（例えば、数秒後）、使用済みの捕集ユニットは後退し、適切な数の試料が詮索されるまで必要に応じて、別の捕集ユニットを呼び出すことができる。

【0032】

方法は、さらに、捕集媒体中のエアロゾル粒子の化学組成を決定すること、及び試料中のエアロゾル粒子の化学組成をユーザーまたは制御器に（例えば、通信モジュール１３４を介して制御器１３６またはユーザー１３８に）通信することを含み得る。実施形態では、例えば、それぞれの捕集ユニットの詮索後、方法は、さらに、光学検出システムが化学組成を決定している間に、それぞれの捕集ユニットをエアロゾル雲から遠ざけること、次に、それぞれの捕集ユニットをエアロゾル雲内に再配置して方法を繰り返すか、またはそれぞれのユニットをベース（例えば、ベース１１２）に帰還させること、を含み得る。サンプリングが完了し、全ての検出ユニット及び捕集ユニットが帰還する（例えば、航空機の場合、地上に戻る）と、方法は、再利用または保管するには汚染されすぎている任意のユニットを除染または破壊するために、エアロゾル粒子の化学組成の少なくとも一部に基づいて除染及び／または破壊プロトコールを開始することを含み得る。

【0033】

特定の実施形態では、図３及び図４に示されるように、システム４００は、定置式エアロゾル捕集及び検出システム４００であり得る。システム４００は、互いに物理的に分離された光学検出モジュール４０８及び捕集ユニット４０９を含み得る。光検出モジュール３０８は、上述した光検出モジュール１０８と同一または類似のものであり得る。捕集システム４０９は、上述した捕集ユニット２１０と同一または類似のものであり得る。特定の実施形態では、捕集システム４０９は、捕集アーム４１１及び捕集管４１３を含み得る。システム４００は、システム１００に関して上述したものと同じ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、示されるように、光学検出システム４０８は、第１の定置式構造物４６０に含まれ得、捕集システム４０９は、構造物４６０、４６２の周囲に、または構造物４０６、４６２内部から（例えば、ダクト内）からエアロゾル試料を捕集するために、第１の定置式構造物４６０から物理的に分離された第２の定置式構造物４６２に含まれ得る。構造物には、例えば、都市環境（例えば、図４に示される）にある場合、建物、または、所与の環境に適した他の任意の構造物／付属品が含まれ得る。特定の実施形態では、光学検出モジュール４０８は、第１の定置式構造物４６０に含まれ得るが、捕集システム４０９は、ビークル４０４などの移動式プラットフォームに含まれ得る。特定の実施形態では、その逆が、真であり得、光学検出モジュール４０８は、ビークル４０４など移動式プラットフォームに含まれ得るが、捕集システム４０９は、第２の定置式構造物４６２に含まれ得る。

【0035】

実施形態では、システム４００は、好適な任意数の光検出モジュール４０８及び好適な任意数の捕集システム４０９を含み得る。特定の実施形態では、システム４００は、光学検出モジュール４０８よりも多くの捕集システム４０９を含み得、そのような実施形態では、光学検出モジュール４０８は、複数の捕集システム４０９の中央に位置し（例えば、それにより囲まれ）得る。特定の実施形態では、第１及び第２の構造物４６０、４６２は、好適な任意数の光学検出モジュール４０８または捕集システム４０９を含み得る。例えば、第１の構造物４６２は、光学検出モジュール４０８及び複数の捕集システム４０９を含み得る。特定の実施形態では、第２の構造物は、複数の捕集システム４０９を含み、光学検出モジュール４０８を含まない可能性がある。光学検出モジュール４０８及び捕集システム４０９の任意の好適な配置が本明細書で企図される。

【0036】

実施形態は、光学ベースの液体／固体化学検出の態様を、サンプリング／検出ユニットの汚染の危険及び費用を最小限に抑える移動式スキームと組み合わせることにより、エアロゾル雲同定へのハイブリッドアプローチを利用し得る。示され、記載されるように、システム１００、４００及び方法２００は、光学的検出により適した硬い表面上へのエアロゾル粒子の捕集を可能にし得、試料捕集ステップのためのより小型でより安価なユニットを犠牲にすることにより、高価で洗練された光学的検出システムを汚染雲から遠ざけ得る。
捕集ユニット用の得られる混合型移動式プラットフォーム／ペイロードは、実質的に使い捨て可能であるか、または少なくとも試料の保管及び確認試験のために少なくとも回収可能であるには十分な費用効率であり得る。
本開示は、移動プラットフォームに接続され得る捕集ユニットとの協調動作を可能にする方法で、光学検出モジュールを移動プラットフォームと統合することを企図する。例えば、独自のコンポーネントは、光学検出モジュールが捕集ユニットを呼び出すか、または見つけ出し、その後、それらに対し所定の相対位置を維持するために必要なもの（例えば、レーダー、ＬＩＤＡＲ、光学など）を含む。実施形態では、分析のためにサンプリングユニットを地上に戻すのではなく、分析ペイロード（例えば、検出モジュール）を飛行中（または、一般には、移動中）にすると、システム１００が、軍司令官によりなされるタイムリーな決定のための、及び人員に危害を与えることなく係争地域での作戦を可能にするための、データ生成に必要な時間を最小限にすることが可能になる。

【0037】

当業者ら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。従って、本開示の態様は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態（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及びハードウェアの態様を組み合わせた実施形態の形態をとってもよく、これらのあらゆる可能性は、本明細書では、「回路」、「モジュール」、または「システム」と呼ばれ得る。「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」の開示された機能を共に実施し得る１つ以上の別々の物理ハードウェア及び／またはソフトウェアコンポーネントの１つ以上の部分を含み得るか、または、「回路」、「モジュール」、もしくは「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）単一の内蔵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）に組み込まれたコンピュータプログラム製品の形態をとってもよい。

【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ってよい。コンピュータ可読信号媒体は、例えば、ベースバンド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を含んでもよい。そのような伝播信号は、限定されないが、電磁的、光学的、またはそれらの任意の好適な組み合わせを含む様々な形態のいずれかをとってもよい。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、装置、またはデバイスにより、またはそれらに関連して使用するためのプログラムを通信、伝播、または移動し得る任意のコンピュータ可読媒体であってよい。

【0039】

実施形態は、コンピュータプログラム命令を含んでも、利用してもよい。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、他のプログラム可能なデータ処理装置、または他のデバイスを、特定の方法で機能するように指示し得るコンピュータ可読媒体に格納され得、その結果、コンピュータ可読媒体に格納された命令は、フローチャート及び／またはブロック図（複数可）で指定された機能／動作を実装する命令を含む製造物品を生成する。

【0040】

コンピュータプログラム命令は、また、一連の動作ステップをコンピュータ、他のプログラム可能な装置、または他のデバイス上で実行させて、コンピュータ実装プロセスを生成するために、コンピュータ、他のプログラム可能なデータ処理装置、または他のデバイスにロードされ得、その結果、コンピュータまたは他のプログラム可能な装置上で実行する命令が、本明細書で指定される機能／動作を実装するためのプロセスを提供する。

【0041】

当業者らは、本明細書に開示の任意の数値が正確な値であり得るか、または、ある範囲内の値であり得る。さらに、本開示で使用される近似の用語（例えば、「約」、「おおよそ」、「約」）は、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、（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、または当業者らが理解する任意の他の好適なパーセンテージまたは数値以内（例えば、既知の許容限界または誤差範囲について）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、本明細書では、文脈が別途明示しない限り、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）を指すために使用される。例として、「要素」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」という表現は、そのように結合された要素、すなわち、ある場合では、共同で存在する要素及び別の場合では、分離的に存在する要素、の「いずれかまたは両方」を意味すると理解されるべきである。「及び／または」と共に記載された複数の要素は、同じ方法で、すなわち、そのように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。具体的に同定されるそれらの要素に関連があるか、または無関係であるかに関わらず、「及び／または」節により具体的に同定される要素以外の他の要素が、任意に、存在し得る。従って、非限定例として、「Ａ及び／またはＢ」への言及は、「を含むこと」などの制限のない文言と組み合わせて使用される場合、一実施形態では、Ａのみ（任意に、Ｂ以外の要素を含む）；別の実施形態では、Ｂのみ（任意に、Ａ以外の要素を含む）；さらに別の実施形態では、Ａ及びＢの両方（任意に、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場合、「または」は、上で定義された「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、リスト内の項目を区切る場合、「または」または「及び／または」は、要素の数またはリスト、及び任意に、追加の記載されていない項目を含むと解釈されるべきであり、すなわち、それらのうちの少なくとも１つを含むが、それらのうちの複数も含むと解釈されるべきである。反対のことが明確に示されている用語、例えば、「のうちの１つのみ」もしくは「のうちのちょうど１つ」、または特許請求の範囲で使用される場合の「からなる」だけが、要素の数またはリストのうちのちょうど１つの要素を含むことを指すであろう。一般に、本明細書で使用される「または」という用語は、排他性の用語、例えば、「いずれか」、「のうちの１つ」、「のうちの１つのみ」、または「のうちのちょうど１つ」が先行する場合、単に排他的な代替物（すなわち、「どちらか一方で両方ではない」）を示すものと解釈されるべきである。

【0045】

本開示を考慮して当業者らが理解するように、開示された任意の実施形態の任意の好適な組み合わせ（複数可）及び／またはその任意の好適な部分（複数可）が本明細書で企図される。

【0046】

本開示の実施形態は、上で記載され、図面に示されるように、それらが関連する技術分野の改善を提供する。本開示の装置及び方法を示され及び記載されているが、本開示の範囲から逸脱することなく、本開示に変更及び／または修正がなされ得ることを、当業者らは容易に理解するであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【外国語明細書】