(57)【要約】      （修正有）【課題】火災を警報する一方、誤警報を減らしうる検出器を提供する。【解決手段】それぞれが電気的特性を有する複数のナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐと、複数のナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐと電気的に連通する処理及び警報回路３０と、を含む検出器１０であり、複数のナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐのうちの少なくとも一つの電気的特性は、第１空中浮遊物質の存在下で変化し、複数のナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐのうちの少なくとも一つの電気的特性は、第２空中浮遊物質の存在下で変化し、第１空中浮遊物質の存在下の複数のナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐのうちの少なくとも一つの電気的特性の変化は、第２空中浮遊物質の存在下の複数のナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐのうちの少なくとも一つの電気的特性の変化とは、異なる。【選択図】図１
0003232956.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
検出器であって、
ハウジングと、
周囲空気に曝露されるように前記ハウジング内に配置された曝露ナノファイバー化学センサであって、特定の空中浮遊物質の存在下で変化する電気的特性を有する、曝露ナノファイバー化学センサと、
前記特定の空中浮遊物質の存在下で変化する電気的特性を有する相補的ナノファイバー化学センサであって、前記周囲空気に曝露されないように前記ハウジング内に配置された相補的ナノファイバー化学センサと、
前記曝露ナノファイバー化学センサ及び前記相補的ナノファイバー化学センサと連通する、前記曝露ナノファイバー化学センサ及び前記相補的ナノファイバー化学センサの前記電気的特性を監視するための処理及び警報回路と、
を備えたことを特徴とする検出器。
【請求項２】
前記処理及び警報回路は、前記相補的ナノファイバー化学センサにおける同一の電気的特性に対する前記曝露ナノファイバー化学センサの前記電気的特性の変化に応答して警報信号を生成するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の検出器。
【請求項３】
前記ナノファイバー化学センサ及び前記相補的ナノファイバー化学センサは、有機導電性ナノファイバー化学センサである
ことを特徴とする請求項１及び２のいずれかに記載の検出器。
【請求項４】
前記特定の空中浮遊物質は、燃焼副生成物である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の検出器。
【請求項５】
フォトダイオード
を更に備え、
前記フォトダイオードは、前記処理及び警報回路と電気的に連通している
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の検出器。
【請求項６】
検出器であって、
ハウジングと、
周囲空気に曝露されるように前記ハウジング内に配置された第１曝露ナノファイバー化学センサであって、第１空中浮遊物質の存在下で変化する電気的特性を有する、第１曝露ナノファイバー化学センサと、
前記周囲空気に曝露されないように前記ハウジング内に配置された第１相補的ナノファイバー化学センサであって、前記第１空中浮遊物質の存在下で変化する電気的特性を有する、第１相補的ナノファイバー化学センサと、
前記周囲空気に曝露されるように前記ハウジング内に配置された第２曝露ナノファイバー化学センサであって、第２空中浮遊物質の存在下で変化する電気的特性を有する、第２曝露ナノファイバー化学センサと、
前記周囲空気に曝露されないように前記ハウジング内に配置された第２相補的ナノファイバー化学センサであって、前記第２空中浮遊物質の存在下で変化する電気的特性を有する、第２相補的ナノファイバー化学センサと、
前記第１及び第２曝露ナノファイバー化学センサ、並びに、前記第１及び第２相補的ナノファイバー化学センサのうちの少なくとも一つ、と連通する、処理及び警報回路と、
を備えたことを特徴とする検出器。
【請求項７】
前記処理及び警報回路がプロセッサを含み、
前記プロセッサは、前記第１及び第２曝露ナノファイバー化学センサと、前記第１及び第２相補的ナノファイバー化学センサのうちの少なくとも一つと、の出力を受信するように結合され、
前記プロセッサは、前記第１及び第２曝露ナノファイバー化学センサのドリフトによってトリガされた電気的特性の変化と、燃焼イベントによってトリガされた電気的特性の変化と、を区別するようにプログラムされている
ことを特徴とする請求項６に記載の検出器。
【請求項８】
前記プロセッサは、それぞれの前記第１及び第２相補的ナノファイバー化学センサにおける同一の電気的特性に対する、前記第１及び第２曝露ナノファイバー化学センサの前記電気的特性の少なくとも一つの変化に応答して警報信号を生成するようにプログラムされている
ことを特徴とする請求項６または７のいずれかに記載の検出器。
【請求項９】
前記第１及び第２曝露ナノファイバー化学センサ及び前記第１及び第２相補的ナノファイバー化学センサは、有機導電性ナノファイバー化学センサである
ことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の検出器。
【請求項１０】
前記第１及び第２空中浮遊物質は、燃焼副生成物である
ことを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の検出器。
【請求項１１】
フォトダイオード
を更に備え、
前記フォトダイオードは、前記処理及び警報回路と電気的に連通している
ことを特徴とする請求項６〜１０のいずれかに記載の検出器。
【請求項１２】
検出器であって、
フォトダイオードと、
第１空中浮遊物質の存在下で変化する電気的特性を有する第１ナノファイバー化学センサと、
第２空中浮遊物質の存在下で変化する電気的特性を有する第２ナノファイバー化学センサと、
前記第１及び第２ナノファイバー化学センサの前記電気的特性を監視するために前記第１及び第２ナノファイバー化学センサと電気的に連通し、並びに、前記フォトダイオードと電気的に連通する、処理及び警報回路と、
を備え、
前記フォトダイオードの感度が、前記第１及び第２ナノファイバー化学センサのうちの少なくとも一つの前記電気的特性の変化に応答して調整されることが可能である
ことを特徴とする検出器。
【請求項１３】
前記フォトダイオードは、出力及び感度を有し、
前記フォトダイオードの前記感度は、前記第１及び第２ナノファイバー化学センサの電気的特性の前記変化が、燃焼イベントに由来する空中浮遊化学物質、空中浮遊化学化合物、及び、空中浮遊粒子、のうちの一つの存在を示す場合に増大される
ことを特徴とする請求項１２に記載の検出器。
【請求項１４】
前記フォトダイオードが出力及び感度を有し、
前記フォトダイオードの前記感度は、前記第１及び第２ナノファイバー化学センサの電気的特性の前記変化が、迷惑イベントにおいて存在する物質の存在を示す場合に減少される
ことを特徴とする請求項１２または１３のいずれかに記載の検出器。
【請求項１５】
少なくとも一つのナノファイバー化学センサと連通し、少なくとも一つのナノファイバー化学センサの質量を測定するように構成された、少なくとも一つの質量センサ
を更に備え、
前記フォトダイオードの前記感度は、前記少なくとも一つのナノファイバー化学センサの前記質量の変化に応答して調整されることが可能である
ことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれかに記載の検出器。
【請求項１６】
少なくとも一つのナノファイバー化学センサと連通する光吸収センサ
を更に備え、
前記フォトダイオードの前記感度は、前記少なくとも一つのナノファイバー化学センサの光吸収スペクトルの変化に応答して調整されることが可能である
ことを特徴とする請求項１２〜１５のいずれかに記載の検出器。
【請求項１７】
前記処理及び警報回路は、前記フォトダイオードの前記出力の変化に応答して警報信号を生成する
ことを特徴とする請求項１２〜１６のいずれかに記載の検出器。
【請求項１８】
前記第１及び第２ナノファイバー化学センサは、有機導電性ナノファイバー化学センサである
ことを特徴とする請求項１２〜１７のいずれかに記載の検出器。
【請求項１９】
ハウジング
を更に備え、
前記フォトダイオード、前記第１ナノファイバー化学センサ及び前記第２ナノファイバー化学センサは、前記ハウジング内に配置される
ことを特徴とする請求項１２〜１８のいずれかに記載の検出器。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、空中浮遊粒子検出器及び化学センサに関し、より具体的には、ナノファイバー化学センサに関する。
【考案の概要】
【０００２】
本開示の一態様によれば、存在が検出される特定のまたは特有の空中浮遊物質を感知するためのナノファイバー化学センサであって、特定の空中浮遊物質の存在下で変化する電気的特性を有するナノファイバー化学センサ、を備える検出器が提供される。当該検出器は、ナノファイバー化学センサの電気的特性を監視し、当該電気的特性の変化に応答して警報信号を生成するためにナノファイバー化学センサと電気的に連通する、処理及び警報回路を更に備えうる。特定の空中浮遊物質は、燃焼副生成物、化学物質、毒素、または爆発物、のうちの一つでありうる。ナノファイバー化学センサは、有機導電性ナノファイバー化学センサであり得る。検出器は、フォトダイオードを更に備えてもよく、当該フォトダイオードは、処理及び警報回路と電気的に連通してもよい。検出器は、光源を更に備えてもよく、当該光源は、フォトダイオード上に直接光を当てることを遮断されうる。
【０００３】
本開示の別の態様によれば、第１空中浮遊物質を感知するための第１ナノファイバー化学センサであって、第１空中浮遊物質の存在下で変化する電気的特性を有する第１ナノファイバー化学センサと、第２空中浮遊物質を感知するための第２ナノファイバー化学センサであって、第２空中浮遊物質の存在下で変化する電気的特性を有する第２ナノファイバー化学センサと、第１及び第２ナノファイバー化学センサの電気的特性を監視し、第１及び第２ナノファイバー化学センサのうちの少なくとも一つの電気的特性の変化に応答して警報信号を生成するために第１及び第２ナノファイバー化学センサと電気的に連通する、処理及び警報回路と、を備える検出器が提供される。第２空中浮遊物質は、第１空中浮遊物質とは異なりうる。第２空中浮遊物質は、第１ナノファイバーセンサからとは異なるレベルの応答を第２ナノファイバーセンサから誘発しうる。第１及び第２特定の空中浮遊物質は、燃焼副生成物、化学物質、または毒素、のうちの一つまたは組み合わせであり得る。ナノファイバー化学センサは、有機導電性ナノファイバー化学センサであり得る。検出器は、フォトダイオードを更に備えてもよく、フォトダイオードは、処理及び警報回路と電気的に連通してもよい。検出器は、光源を更に備えてもよく、当該光源は、フォトダイオード上に直接光を当てることを遮断されうる。追加的または代替的に、検出器は、イオン化された空中浮遊化学物質、化学化合物、または粒子の存在下で電流を生成し、前記処理及び警報回路と電気的に連通する放射性イオン化源を有するイオン化検出器を含みうる。
【０００４】
本開示の別の態様によれば、ハウジングと、周囲空気内の煙中に存在する特定の空中浮遊物質を感知するために周囲空気に曝露されるようにハウジング内に配置された曝露ナノファイバー化学センサであって、当該特定の空中浮遊物質の存在下で変化する電気的特性を有する、曝露ナノファイバー化学センサと、曝露された化学センサと同一の空中浮遊物質を感知するための相補的ナノファイバー化学センサであって、周囲空気に曝露されないようにハウジング内に配置された相補的ナノファイバー化学センサと、曝露ナノファイバー化学センサ及び相補的ナノファイバー化学センサの電気的特性を監視し、相補的ナノファイバー化学センサにおける同一の電気的特性に対する曝露ナノファイバー化学センサの電気的特性の変化に応答して警報信号を生成するための、処理及び警報回路と、を備えた検出器が提供される。処理及び警報回路は、プロセッサを含んでもよく、当該プロセッサは、曝露ナノファイバー化学センサ及び相補的ナノファイバー化学センサの出力を受信するように結合されてもよく、当該プロセッサは、曝露ナノファイバー化学センサ及び相補的ナノファイバー化学センサの電気的特性に基づいて、火災に由来する空中浮遊化学物質、化学化合物、及び粒子のうちの一つと、迷惑イベントに由来する空中浮遊化学物質、化学化合物、及び空中浮遊粒子のうちの一つと、を区別するようにプログラムされうる。特定の空中浮遊物質は、燃焼副生成物、化学物質、毒素、または爆発物、のうちの一つでありうる。ナノファイバー化学センサ及び相補的ナノファイバー化学センサは、有機導電性ナノファイバー化学センサであり得る。透水性膜が、相補的ナノファイバー化学センサを、曝露ナノファイバー化学センサと同一の相対湿度レベルに曝露させるように配置されうる。当該透水性膜は、空気に対して不透過性であり得る。検出器は、フォトダイオードを更に備えてもよく、当該フォトダイオードは、処理及び警報回路と電気的に連通してもよい。検出器は、光源を更に備えてもよく、光源は、フォトダイオード上に直接光を当てることを遮断されうる。追加的または代替的に、検出器は、イオン化された空中浮遊化学物質、化学化合物、または粒子の存在下で電流を生成し、前記処理及び警報回路と電気的に連通する放射性イオン化源を有するイオン化検出器を含みうる。
【０００５】
本開示の別の態様によれば、ハウジングと、周囲空気内の第１空中浮遊物質を感知するために周囲空気に曝露されるようにハウジング内に配置された第１曝露ナノファイバー化学センサであって、第１空中浮遊物質の存在下で変化する電気的特性を有する第１曝露ナノファイバー化学センサと、第１曝露ナノファイバー化学センサと同一の第１空中浮遊物質を感知するための第１相補的ナノファイバー化学センサであって、周囲空気に曝露されないようにハウジング内に配置された第１相補的ナノファイバー化学センサと、第２空中浮遊物質を感知するために周囲空気に曝露されるようにハウジング内に配置された第２曝露ナノファイバー化学センサであって、第２空中浮遊物質の存在下で変化する電気的特性を有する第２曝露ナノファイバー化学センサと、第２曝露ナノファイバー化学センサと同一の第２空中浮遊物質を感知するための第２相補的ナノファイバー化学センサであって、周囲空気に曝露されないようにハウジング内に配置された第２相補的ナノファイバー化学センサと、第１及び第２曝露ナノファイバー化学センサと第１及び第２相補的ナノファイバー化学センサの電気的特性を監視し、それぞれの第１及び第２相補的ナノファイバー化学センサにおける同一の電気的特性に対する第１及び第２曝露ナノファイバー化学センサのうちの少なくとも一つの電気的特性の変化に応答して警報信号を生成するための、処理及び警報回路と、を備える、検出器が提供される。第２ナノファイバー化学センサは、第２空中浮遊物質の存在下で変化しうる電気的特性を有しうる。第２空中浮遊物質は、第１空中浮遊物質とは異なりうる。第２空中浮遊物質は、第１ナノファイバーセンサからとは異なるレベルの応答を第２ナノファイバーセンサから誘発しうる。前記処理及び警報回路は、プロセッサを含んでもよく、当該プロセッサは、第１及び第２曝露ナノファイバー化学センサと、第１及び第２相補的ナノファイバー化学センサのうちの少なくとも一つと、の出力を受信するように結合され、当該プロセッサは、第１及び第２曝露ナノファイバー化学センサのドリフトによってトリガされた電気的特性の変化と、燃焼イベントによってトリガされた電気的特性の変化と、を区別するようにプログラムされ得る。当該プロセッサは、それぞれの第１及び第２相補的ナノファイバー化学センサにおける同一の電気的特性に対する第１及び第２曝露ナノファイバー化学センサのうちの少なくとも一つの電気的特性の変化に応答して警報信号を生成するようにプログラムされうる。第１及び第２曝露ナノファイバー化学センサ、並びに、第１及び第２相補的ナノファイバー化学センサは、有機導電性ナノファイバー化学センサであり得る。第１及び第２特定の空中浮遊物質は、燃焼副生成物、化学物質、毒素、または爆発物、のうちの一つまたは組み合わせであり得る。ナノファイバー化学センサ及び相補的ナノファイバー化学センサは、有機導電性ナノファイバー化学センサであり得る。透水性膜が、相補的ナノファイバー化学センサを、曝露ナノファイバー化学センサと同一の相対湿度レベルに曝露させるように配置されうる。当該透水性膜は、空気に対して不透過性であり得る。検出器は、フォトダイオードを更に備えてもよく、当該フォトダイオードは、処理及び警報回路と電気的に連通してもよい。追加的または代替的に、検出器は、イオン化された空中浮遊化学物質、化学化合物、または粒子の存在下で電流を生成し、前記処理及び警報回路と電気的に連通する放射性イオン化源を有するイオン化検出器を含みうる。
【０００６】
本開示の別の態様によれば、検出器は、第１空中浮遊物質の存在下で変化する電気的特性を有する第１ナノファイバー化学センサと、第２空中浮遊物質の存在下で変化する電気的特性を有する第２ナノファイバー化学センサと、出力及び感度を有するフォトダイオードと、第１及び第２ナノファイバー化学センサの電気的特性を監視するために第１及び第２ナノファイバー化学センサと電気的に連通し更にフォトダイオードと電気的に連通する処理及び警報回路と、を備えてもよく、フォトダイオードの感度は、第１及び第２ナノファイバー化学センサの電気的特性の変化に応答して調整されうる。第２ナノファイバー化学センサは、第２空中浮遊物質の存在下で変化しうる電気的特性を有しうる。第２空中浮遊物質は、第１空中浮遊物質とは異なりうる。第２空中浮遊物質は、第１ナノファイバーセンサからとは異なるレベルの応答を第２ナノファイバーセンサから誘発しうる。前記処理及び警報回路は、フォトダイオードの出力の変化に応答して、警報信号を生成しうる。
【０００７】
本開示の別の態様によれば、検出器は、それぞれが電気的特性を有する複数のナノファイバー化学センサと、当該複数のナノファイバー化学センサと電気的に連通する処理及び警報回路と、を備えてもよく、当該複数のナノファイバー化学センサのうちの少なくとも一つの電気的特性は、第１空中浮遊物質の存在下で変化し、前記複数のナノファイバー化学センサのうちの少なくとも一つの電気的特性は、第２空中浮遊物質の存在下で変化し得て、第１空中浮遊物質の存在下の複数のナノファイバー化学センサのうちの少なくとも一つの電気的特性の変化は、第２空中浮遊物質の存在下の複数のナノファイバー化学センサのうちの少なくとも一つの電気的特性の変化とは異なりうる。第２ナノファイバー化学センサは、第２空中浮遊物質の存在下で変化しうる電気的特性を有しうる。第２空中浮遊物質は、第１空中浮遊物質とは異なりうる。第２空中浮遊物質は、第１ナノファイバーセンサからとは異なるレベルの応答を第２ナノファイバーセンサから誘発しうる。前記処理及び警報回路は、前記複数のナノファイバー化学センサの電気的特性の変化が、燃焼イベントに由来する空中浮遊化学物質、化学化合物、または粒子、の存在を示すときに、警報信号を生成しうる。検出器は、感度を有するフォトダイオードを更に備えてもよく、当該フォトダイオードの感度は、前記複数のナノファイバー化学センサの電気的特性の変化が燃焼イベントにおいて存在する物質の存在を示すときに増大され得て、当該フォトダイオードの感度は、前記複数のナノファイバー化学センサの電気的特性の変化が迷惑イベントにおいて存在する空中浮遊化学物質、化学化合物、または粒子の存在を示すときに減少されうる。検出器は、ハウジング、及び、それぞれが電気的特性を有する複数の相補的ナノファイバー化学センサ、を更に備えてもよい。当該複数の相補的ナノファイバー化学センサは、周囲空気に曝露されないようにハウジング内に配置されうる。当該処理及び警報回路は、複数の相補的ナノファイバー化学センサと電気的に連通してもよく、当該複数の相補的ナノファイバー化学センサにおける同一の電気的特性に対する前記複数のナノファイバー化学センサの電気的特性の変化を監視しうる。前記複数の相補的ナノファイバー化学センサのうちの少なくとも一つの電気的特性は、第１空中浮遊物質の存在下で変化し得て、前記複数の相補的ナノファイバー化学センサの少なくとも一つの電気的特性は、第２空中浮遊物質の存在下で変化し得て、第１空中浮遊物質の存在下の複数の相補的ナノファイバー化学センサのうちの少なくとも一つの電気的特性の変化は、第２空中浮遊物質の存在下の複数のナノファイバー化学センサのうちの少なくとも一つの電気的特性の変化とは異なりうる。第２ナノファイバー化学センサは、第２空中浮遊物質の存在下で変化しうる電気的特性を有しうる。第２空中浮遊物質は、第１空中浮遊物質とは異なりうる。第２空中浮遊物質は、第１ナノファイバーセンサからとは異なるレベルの応答を第２ナノファイバーセンサから誘発しうる。透水性膜が、相補的ナノファイバー化学センサを、曝露ナノファイバー化学センサと同一の相対湿度レベルに曝露させるように配置されうる。当該透水性膜は、空気に対して不透過性であり得る。検出器は、ハウジングを更に備えてもよく、フォトダイオード、第１ナノファイバー化学センサ及び第２ナノファイバー化学センサは、ハウジング内に配置され得る。第１及び第２ナノファイバー化学センサは、有機導電性ナノファイバー化学センサであり得る。
【０００８】
本開示の、これら及び他の特徴、利点、及び目的は、以下の明細書、特許請求の範囲、及び添付図面を参照して、当業者によって更に理解及び認識されることになる。
【０００９】
本発明は、詳細な説明及び添付図面から、より完全に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１実施形態による検出器の電気回路図である。
【００１１】
【図２】図２は、処理及び警報回路の追加的な詳細を示す、図１の検出器の電気回路図である。
【００１２】
【図３】図３は、部分的に断面で示されている図１の検出器の側面図である。
【００１３】
【図４】図４は、第２実施形態による検出器の電気回路図である。
【００１４】
【図５】図５は、部分的に断面で示されている図４の検出器の側面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１５】
本明細書における記述の目的のために、用語「上部の」、「下部の」、「右の」、「左の」、「後方の」、「前方の」、「垂直の」、「水平の」、及びそれらについての派生語は、図３において関連付けられた開示に関するものとする。別様に述べられない限り、用語「前方の」は、装置を見ることを意図される者により近い装置の表面を指すものであり、用語「後方の」は、装置を見ることを意図された者からより離れた装置の表面を指すものである。しかしながら、それとは逆に明確に特定されたもの以外は、本発明は様々な代わりの配向をとり得る、と理解されるべきである。添付図面に図示され、かつ以下の明細書に記述された特定のデバイス及びプロセスは、添付された特許請求の範囲において定義された発明概念の単なる例示的な実施形態であることも理解されるべきである。したがって、本明細書に開示された実施形態に関する特定の寸法及び他の物理的特性は、特許請求の範囲が明示的に別段に述べない限り、限定するものと見なされるべきではない。
【００１６】
用語「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（備える）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える）」、または任意の他の変形は、要素のリストを備えるプロセス、方法、物品、または装置が、それらの要素のみを含むのではなく、このようなプロセス、方法、物品、または装置に明示的に列挙されもせず、固有でもない他の要素を含んでもよいように、非排他的包括にわたるように意図される。「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ  ａ．．．」によって始められる要素は、さらなる制約を受けずに、その要素を備えるプロセス、方法、物品、または装置において、追加の同一要素の存在を妨げない。
【００１７】
ＵＬは近年、火災及び煙検出に対する新しい要件を導入した。住宅建設や住宅で使われる新規な材料が存在する。これらの材料は、高速かつ高温に燃焼され、従来的な煙検出器では燃焼イベントの初期段階における検出が困難な場合がある燃焼生成物を放出する傾向がある。また、警報をトリガすべきではない一般的なイベント（食品の揚げ、トースト、焼き）の試験も存在する。要件に合格するには、火災警報器は、火災または燃焼イベントと迷惑イベントとを区別して適切に応答し、ほとんどの迷惑イベントに対しては警報を生成することなく、火災イベントに対して警報を生成する、という必要がある。
【００１８】
火災または煙警報器に組み込まれ、空中浮遊化学物質、化学化合物、または粒子が火災に由来するのか、または迷惑イベントに由来するのか、を判定するように構成されるスマートセンサが、建物入居者に火災を警報する一方で、誤警報を減らしうる。当該スマートセンサは、有機導電性ナノファイバー化学センサ、水晶マイクロバランスセンサ、または他のスマートセンサ、を含みうる。
【００１９】
有機導電性ナノファイバー化学センサは、燃焼イベント及び／または迷惑イベントの検出を促進するために使用されうる。これらの化学センサに使用されるナノファイバーは、空中浮遊物質、蒸気、化学物質、化学化合物、及び粒子、と相互作用しうる特定の官能基で合成される。当該ナノファイバーは、標的分析物と相互作用することができる非常に高次の３次元表面積を有する。当該ナノファイバーは、交互嵌合された電極上に堆積されて、電極とナノファイバーとのアレイを形成する（以下、「ナノファイバー化学センサ」と称する）。当該ナノファイバーは、当該ナノファイバーの電気導電率を高めるために光源でドープされ得る。ナノファイバーと空中浮遊物質との相互作用により、ナノファイバー化学センサの測定される電気的特性が変化する。ナノファイバー化学センサの測定された電流または実効抵抗を含む電気的特性の増大または減少は、これらの空中浮遊物質の相互作用の結果として生じる。
【００２０】
異なる官能基を有する有機導電性ナノファイバーは、同一の空中浮遊物質に対して異なる応答を有しうる。こうしたナノファイバー化学センサのアレイにおいて、これらの異なるナノファイバー化学センサのうちの１または複数を使用することによって、特有のまたは特定の空中浮遊物質に対して応答署名（ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）が確立されうる。ナノファイバー化学センサは、化学物質、毒素、燃焼副生成物、及び爆発物、を含む、様々な空中浮遊化学物質を検出するように構成されうる。
【００２１】
有機導電性ナノファイバーベースの化学センサは、燃焼イベントを検出することができ、燃焼副生成物の存在に応答したセンサまたはセンサアレイの応答署名に基づいて、異なる燃焼イベントを区別することができる。処理及び警報回路をトリガするナノファイバーセンサまたはナノファイバーセンサの組み合わせに基づいて、当該処理及び警報回路は、当該燃焼イベントにおいて燃焼副生成物を生成している物質のタイプを判定するように構成されうる。一実施形態では、処理及び警報回路は、警報が既知の燃焼イベントに対して特有の特徴的センサ応答によってトリガされるが、既知の迷惑イベントに対して特有の特徴的応答によってはトリガされないように、構成されうる。処理及び警報回路は、その情報を外部レシーバに送信するように構成されうる。
【００２２】
図１は、検出対象の特定の空中浮遊物質を感知するためのナノファイバー化学センサ２０ａを有する検出器１０の一実施例を示す。「ナノファイバー化学センサ」という用語は、本明細書で使用される場合、単一のナノファイバー化学センサまたは複数のナノファイバー化学センサを指しうる。空中浮遊物質は、例えば、燃焼副生成物、化学物質または化学化合物、毒素、または爆発物、でありうる。ナノファイバー化学センサ２０ａは、変化する場合があり特定の空中浮遊物質の存在下で特定量変化しうる電気的特性を有する。ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐは、特定の空中浮遊物質の存在に対する測定可能な応答を登録するのに十分な大きさであるべきである。
【００２３】
検出器１０は、ナノファイバー化学センサ２０ａの電気的特性を監視し当該電気的特性の変化に応答して警報信号を生成するために、ナノファイバー化学センサ２０ａと電気的に連通する、処理及び警報回路３０を更に含む。幾つかの実施形態では、図１に示すように、検出器１０は、第１空中浮遊物質を感知するための第１ナノファイバー化学センサ２０ａであって、第１空中浮遊物質の存在下で変化しうる電気的特性を有する、第１ナノファイバー化学センサ２０ａと、第２空中浮遊物質を感知するための第２ナノファイバー化学センサ２０ｂであって、第２空中浮遊物質の存在下で変化しうる電気的特性を有する、第２ナノファイバー化学センサ２０ｂと、を含み得る。第２空中浮遊物質は、第１空中浮遊物質とは異なりうる。第２空中浮遊物質は、第１ナノファイバーセンサからとは異なるレベルの応答を第２ナノファイバーセンサから誘発しうる。処理及び警報回路３０は、第１ナノファイバー化学センサ２０ａ及び第２ナノファイバー化学センサ２０ｂの電気的特性を監視し、第１ナノファイバー化学センサ２０ａ及び第２ナノファイバー化学センサ２０ｂのうちの少なくとも一つの少なくとも一つの電気的特性の変化に応答して警報信号を生成するために、第１ナノファイバー化学センサ２０ａ及び第２ナノファイバー化学センサ２０ｂと電気的に連通しうる。更に、複数のこうしたナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐが提供されうる。各ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐは、異なる空中浮遊物質を感知するように構成されうる。
【００２４】
幾つかの実施形態では、検出器１０は、少なくとも第１ナノファイバー化学センサ２０ａ及び第２ナノファイバー化学センサ２０ｂを含み得る。第１ナノファイバー化学センサ２０ａ及び第２ナノファイバー化学センサ２０ｂのうちの少なくとも一つは、第１空中浮遊物質の存在に対する電気的特性の変化に応答してもよく、第１ナノファイバー化学センサ２０ａ及び第２ナノファイバー化学センサ２０ｂのうちの少なくとも一つは、第２空中浮遊物質の存在に対する電気的特性の変化に応答してもよい。ただし、第１空中浮遊物質の存在下での第１ナノファイバーセンサ２０ａ及び第２ナノファイバー化学センサ２０ｂのうちの少なくとも一つの電気的特性の変化は、第２空中浮遊物質の存在下での第１ナノファイバー化学センサ２０ａ及び第２ナノファイバー化学センサ２０ｂのうちの少なくとも一つの電気的特性の変化とは異なりうる。幾つかの実施形態では、複数のこうしたナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐが提供され得る。異なる空中浮遊物質は、複数のナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐにおける応答の異なる組み合わせを誘発し得て、それによって、検出器１０が異なる空中浮遊物質を区別し、空中浮遊物質が迷惑イベントまたは燃焼イベントのいずれに起因するかを判定することを可能にする。
【００２５】
一実施形態では、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐのうちの少なくとも一つが、特定の燃焼イベントに起因する、煙の存在下、または、空中浮遊化学物質、化学化合物、または粒子の存在下で電気的特性の変化をトリガするように動作可能であり得る。特に、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐは、建物または室内火災において存在しうる繊維または建物材料の燃焼に起因する、化学物質、化学化合物、または粒子の存在下で電気的特性の変化をトリガするように動作可能であり得る。処理及び警報回路３０は、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐのそれぞれと電気的に連通して、複数のナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐのうちの任意の１または複数の電気的特性に基づいて、火災または燃焼イベントを表す化学物質の存在を検出しうる。幾つかの実施形態では、燃焼イベントに関連付けられた空中浮遊化学物質、化学化合物、または粒子の存在が、処理及び警報回路３０における警報をトリガしうる。警報は、可聴警報、視覚警報、振動などの触覚警報、またはこれらの組み合わせ、であり得る。警報は、携帯電話またはコンピュータなどの遠隔装置に対する警報として送信され得る。警報は、第１対応者またはその他の選択された受信者に警報として送信され得る。
【００２６】
ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐは、迷惑イベントに起因する空中浮遊化学物質、化学化合物、または粒子の存在に対して異なる応答を有するか、または応答を有さないように機能化されうる。迷惑イベントからの、空中浮遊化学物質、化学化合物、または粒子の存在下で、処理及び警報回路３０は、燃焼イベントによって生成されるものとは異なる警報を生成するようにトリガされてもよく、または、処理及び警報回路３０は、警報を生成するようにトリガされなくてもよい。
【００２７】
一実施形態では、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐは、特定の空中浮遊化学物質の存在に応答するように動作可能であり得る。空中浮遊化学物質の存在を示す電気的特性の変化が、処理及び警報回路３０に警報をトリガさせうる。また、警報回路３０は、例えば、特定の化学物質のさらなる放出を防止するために自動弁を閉じるための命令を含んでもよい。
【００２８】
一実施形態では、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐは、毒素または複数の毒素に関連付けられた空中浮遊化学物質、化学化合物、または粒子の存在に応答するように動作可能であり得る。毒素または複数の毒素に関連付けられた空中浮遊化学物質、化学化合物、または粒子の存在を示す電気的特性の変化が、処理及び警報回路３０に警報をトリガさせうる。警報は、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐの近傍にあるものに伝達され得る。代替的または追加的に、警報は、遠隔位置にある受信者に送信され得る。警報は他の警報回路またはセキュリティ回路と結び付けられてもよく、様々な異なる応答をトリガしてもよい。
【００２９】
幾つかの実施形態では、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐの重量または質量が、特定の空中浮遊化学物質の存在下で変化しうる。ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐの重量または質量は、増大または減少する場合があり、当該重量または質量は、特定の化学物質、化学化合物、または粒子に対しては増大し得て、その他のものに対しては減少しうる。幾つかの実施形態では、検出器１０は、少なくとも一つの質量センサ（図示せず）を備えてもよく、当該少なくとも一つの質量センサは、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐの重量または質量の変化を監視するように構成されうる。幾つかの実施形態では、当該少なくとも一つの質量センサは、閾値レベルを超える質量の変化があるか否かを測定することができる。当該少なくとも一つの質量センサは、少なくとも一つのナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐの質量の変化がある場合に、検出器１０と連通しうる。
【００３０】
幾つかの実施形態では、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐの赤外域または紫外域における可視色または吸収スペクトルが、特定の空中浮遊化学物質の存在下で変化しうる。検出器１０は、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐの色または光吸収を監視するように構成された少なくとも一つの光吸収センサ（図示せず）を備えてもよい。ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐのうちの少なくとも一つの色の変化を検出すると、当該少なくとも一つの光吸収センサは、検出器１０と連通し得る。
【００３１】
複数のナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐは、任意の態様で配置されてもよく、また、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐが外気に曝露されるように、周囲空気が第１内側チャンバー４２内へと流れることを許容するための複数の通気孔４５を有するハウジング４０の第１内側チャンバー４２内に配置され得る。通気孔４５は、周囲空気が制限なく第１内側チャンバー４２内へと流れることを許容するのに十分な大きさ及び／または十分な数であるべきである。
【００３２】
幾つかの実施形態では、ファン、ブロア、ベンチュリエアムーバ、エアポンプ、または類似の流体移動装置が、ハウジング４０内に配置され得る。流体移動装置は、空気または他の流体がナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐを通過して流れるように位置付けられうる。流体移動装置は、電源と電気的に連通してもよい。流体移動装置は、自動的に動作してもよく、または、ユーザによって制御可能であり得る。流体移動装置は、単一の速度を有してもよく、または可変速度を有してもよい。
【００３３】
幾つかの実施形態では、ハウジング４０は、取り外し可能なように、または、永久的に、表面に取り付けられるように構成され得る。ハウジング４０は、壁または天井などの表面上に取り付け可能であり得る。幾つかの実施形態では、ハウジング４０は、ユーザが着用できるほど十分に小さく、かつ十分に軽量であってもよく、使用者の衣服に装着可能であり得る。幾つかの実施形態では、ハウジング４０は、手持ち式であるように構成されてもよく、持ち運びを容易にするためのハンドルまたはストラップを有してもよい。
【００３４】
また、図１に示されるように、検出器１０の処理及び警報回路３０は、煙検出器、１または複数の報知装置、及び、当該システムの任意のコントロールパネルまたはサブパネル、などの火災検出システムの他の構成要素への接続３３を含むように構成され得る。接続３３は、有線であっても無線であり得る。
【００３５】
図２は、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐの出力を受信するように結合されたマイクロプロセッサなどのプロセッサ３２を含みうる、処理及び警報回路３０の追加的な詳細を有する、図１に示す検出器１０の電気回路図である。検出器１０内のナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐの数に応じて、選択的に、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐの出力を受信し、それらの出力をプロセッサ３２の入力端子に連続的に通信するために、マルチプレクサが提供され得る。
【００３６】
検出器１０はまた、選択的に、他の空中浮遊粒子検出器、煙検出器、及び／または、火災検出システムの他の構成要素、と連通するための有線または無線接続３３を含んでもよい。例えば、当該システムは、燃焼イベントを示す空中浮遊化学物質、化学化合物、粒子が、建物全体に提供されうる複数の検出器１０または煙検出器のうちの任意の一つによって検出されたときに、視覚警報及び可聴警報を発する専用の報知装置を含んでもよい。こうした報知装置と併用される場合、検出器１０が固有の警報灯３５及び／または警報アンプ３６及び警報スピーカ３８を含むことは選択的でありうる。あるいは、検出器１０は、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐの出力が、例えば、火災または燃焼イベントを示す空中浮遊物質を検出するときに、プロセッサ３２によって制御されるこれらの警報機構を含んでもよい。また、プロセッサ３２は、信号が別の検出器１０、煙検出器、または火災検出システムの他の構成要素から接続３３を介して受信されるときに、警報機構３５及び３８を起動してもよい。警報は、センサまたはセンサのアレイの信号応答における特定の大きさの変化をトリガするように構成され得る。
【００３７】
図３は、部分的に断面で示されている検出器１０の側面図である。図３は更に、ハウジング４０の側面における通気孔４５とナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐがその中に位置する第１内側チャンバー４２との関係を示す。図示されるように、追加的な通気孔４６が検出器１０の上面に提供されて、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐへの追加的な気流を提供してもよい。前述のように、通気孔４５及び４６は、第１内側チャンバー４２内への気流に対する制限を最小化するように構成されるべきである。
【００３８】
処理及び警報回路３０並びにナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐは、共通の回路基板４８上に取り付けられるものとして図３に示されているが、それらは別個の回路基板上に取り付けられ得る。
【００３９】
幾つかの実施形態では、検出器１０はまた、発光ダイオード５０などの光源も備えてもよく、当該光源５０はプリント回路基板４８上に取り付けられ得る。検出器１０はまた、光電池（フォトセル）またはフォトダイオード５２などの光感知手段を備えてもよい。幾つかの実施形態によれば、フォトダイオードまたは光電池５２は、シリコンフォトダイオードであってもよく、フォトダイオード５２は、光に応答して電流を生成するように物理的に最適化され得る。フォトダイオード５２は、空中浮遊化学物質、化学化合物、または粒子の存在を監視するために、処理及び警報回路３０と連通しうる。
【００４０】
フォトダイオードまたは光電池５２は、周囲光から保護されうる。幾つかの実施形態では、光学ブロック５４が、光源５０によって生成される光がフォトダイオード５２に直接当たることを阻止してもよく、それによって、フォトダイオード５２が空中浮遊微粒子状物質からの散乱光のみをピックアップすることが可能になる。幾つかの実施形態では、光源５０は、プリント回路基板４８に固定されてもよく、プリント回路基板４８は、光学ブロックとして少なくとも部分的に機能しうる。幾つかの実施形態では、フォトダイオード５２は検出器１０の凹部内にあってもよく、光学ブロック５４が、光源５０によって生成された光がフォトダイオード５２上に直接当たることを阻止するように配置されうる。フォトダイオード５２は、処理及び警報回路３０に、フォトダイオード５２によって検出される所定量の光に基づいて警報を生成させうる。
【００４１】
幾つかの実施形態では、検出器１０は、調整なしの場合よりもより高いまたはより低いレベルの検出光において処理及び警報回路３０をトリガするように、フォトダイオード５２の感度を調整するように構成され得る。検出器１０は、少なくとも一つのナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐの測定された電気的特性の変化に基づいて、フォトダイオード５２の感度を調整してもよい。これにより、粒子検出器の感度の動的変更が可能になり、非危険イベントの場合の迷惑警報に抵抗するだけでなく、粒子検出器の有効性が低い可能性がある特定の条件下で適切な感度を提供することが可能になる。
【００４２】
例えば、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐは、それぞれ、第１物質に由来する燃焼副生成物に対する曝露時に電気的特性における第１組の特徴的な変化を呈し得て、第２物質に由来する燃焼副生成物に対する曝露時に電気的特性における第２組の特徴的な変化を呈しうる。第１物質は、一般的に煙検出器における迷惑警報をトリガする物質であってもよく、第２物質は、家具または建物建設に使用される材料の燃焼から一般的に生成される物質であり得る。幾つかの実施形態では、電気的特性の第１組の特徴的な変化を感知すると、検出器１０は、フォトダイオード５２の感度を当該感度が低くなるよう調整してもよく、それによって、検出器１０が処理及び警報回路３０をトリガする可能性を低くしてもよい。逆に、電気的特性の第２組の特徴的な変化を感知すると、検出器１０は、フォトダイオード５２の感度を当該感度が高くなるよう調整しうる。後者の場合、より低い濃度の第２物質の燃焼副生成物が、処理及び警報回路３０の起動をトリガしうる。
【００４３】
幾つかの実施形態では、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐのうちの少なくとも一つの質量の変化が、検出器１０にフォトダイオード５２の感度の変化をトリガさせうる。幾つかの実施形態では、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐの可視色または吸収スペクトルの変化が、検出器１０にフォトダイオード５２の感度の変化をトリガさせうる。質量センサまたは光吸収センサのいずれかにおける特定の変化が、フォトダイオード５２の感度を高くする場合があり、質量センサまたは光吸収センサのいずれかにおける他の変化が、フォトダイオード５２の感度を低くする場合がある。
【００４４】
フォトダイオード５２の感度を調整することは、処理及び警報回路３０の起動をトリガするために、異なる大きさのフォトダイオードの出力の変化を要求することを含みうる。調整後、処理及び警報回路３０の起動をトリガするために必要な電気的特性の変化は、オリジナルの必要な電気的特性の変化よりも高いまたは低い場合がある。
【００４５】
幾つかの実施形態では、検出器１０は、イオン化検出器（図示せず）を更に備えてもよい。イオン化検出器は、当該プレートの間に配置される少量の放射性物質を有する二つの金属プレートを含むイオン化チャンバーを備えてもよい。当該放射性物質は、イオン化チャンバー内の空気をイオン化しうる。当該プレートは、それらの間に電流パスを有するように構成されうる。空中浮遊化学物質、化学化合物、または粒子は、チャンバー内のイオンに付着する場合があり、それによって、チャンバー内の空気の導電率が低下する。イオン化検出器は、空中浮遊化学物質、化学化合物、または粒子の存在を監視するために、処理及び警報回路と連通しうる。導電率があらかじめ設定された量低下すると、警報がトリガされうる。幾つかの実施形態では、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐの電気的特性の一組の特徴的な変化を感知すると、検出器１０は、処理及び警報回路３０の起動をトリガするために、イオン化検出器のチャンバー内の異なる大きさの空気の導電率の変化を要求するようフォトダイオード５２の感度を調整してもよい。検出器１０は、そうでない場合に有するであろうよりも高いレベルまたは低いレベルのいずれかで処理及び警報回路３０をトリガするように、イオン化検出器の感度を調整するように構成されうる。調整後、処理及び警報回路３０の起動をトリガするために必要なチャンバー内の空気の導電率の変化の大きさは、オリジナルの必要な変化よりも高くてもよくまたは低くてもよい。
【００４６】
ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐのナノファイバーは、経時的に汚損する可能性がある。当該汚損は、周囲空気中に存在する粒子及び他の汚染物質に由来しうる。当該汚損を低減または防止するために、幾つかの実施形態では、フィルタ（図示せず）がナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐの近位に配置され得る。フィルタは、例えば、ＨＥＰＡフィルタ、ナノファイバーマットフィルタ、または、当業者に公知の任意の好適なフィルタ材料、であり得る。幾つかの実施形態では、フィルタは、ハウジング４５の内側チャンバー４２に汚染物質が入ることを防止するために、またはその量を低減するために、ハウジング４５の内側または外側のいずれかから通気孔４５、４６を覆うように配置され得る。幾つかの実施形態では、フィルタは、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐを囲むように配置されてもよく、それによって、汚損が低減または防止される。
【００４７】
ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐにおけるナノファイバーは、水分に曝露されると劣化しうる。幾つかの実施形態では、水分シールド（図示せず）を使用して、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐの水分に対する曝露を防止または低減してもよい。水分シールドは、例えば、目の詰まったメッシュＴｅｆｌｏｎ（登録商標）またはシリコン処理された布スクリーン、または、空気が当該水分シールドを通って自由に流れるがナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐにおける水分の存在を防止または低減する、当業者に公知の任意の適切なフィルタ材料、であり得る。幾つかの実施形態では、水分シールドは、ハウジング４５の内側チャンバー４２に水分が入ることを防止するために、またはその量を低減するために、ハウジング４５の内側または外側のいずれかから通気孔４５、４６を覆うように配置され得る。幾つかの実施形態では、水分シールドは、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐを囲むように配置されてもよく、それによって、水分がナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐと接触することを低減または防止する。
【００４８】
ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐにおけるナノファイバーは、経時的に劣化する可能性がある。これは、ナノファイバーの電気的特性に影響を及ぼす場合があり、それによって、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐが標的空中浮遊物質を正確に感知する、または、検出器が燃焼イベントを検出するのに使用される場合に迷惑イベントと燃焼イベントとを区別する、という能力に影響を及ぼし得る。例えば、ナノファイバーの電気抵抗は、特定の標的化学物質に曝露された時に増大しうるが、これは、バイアス電圧がナノファイバーに印加される時の出力電流を減少させる。当該出力電流が固定の閾値に達すると、当該化学センサは、標的空中浮遊物質が存在すると判定しうる。しかしながら、当該電気抵抗はまた、ナノファイバーが劣化するにつれて増大する場合があり、これは、標的物質の存在とナノファイバーの劣化とを区別することを困難にしうる。この問題に対処するために、二つの同一の機能のナノファイバーセンサタイプを一つの装置で使用することができる。第１ナノファイバー化学センサが「清浄な空気」内に位置付けられ、第２ナノファイバー化学センサが、煙、爆発物、毒素、化学物質、化学化合物、または他の対象の空中浮遊粒子に曝露されうる周囲環境内に位置付けられ得る。次に、他方のセンサに対する一方のセンサの反応の変化に基づいて警報がトリガされうる。換言すれば、第１センサの出力及び第２センサの出力が比較されて、出力の差が警報をトリガしうる。別の方法として、それに対して第１センサの出力電流が比較される（標的化学物質が検出されるか否かを判定するために）閾値電流が、検出器１０の「清浄な空気」部分に位置する第２センサの出力電流に基づいて較正され得る。こうした配置の一実施例を図４及び５に示し、以下で論じる。
【００４９】
図４に示すように、検出器１０の構成は、同一の空中浮遊物質を感知するようにナノファイバー化学センサ２０ａと同一の機能を有する相補的ナノファイバー化学センサ２２ａが提供される点を除いて、同一のままである。複数のナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐが提供される場合、各ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐに対して、それぞれの相補的ナノファイバー化学センサ２２ａ〜２２ｐが存在し、当該相補的ナノファイバー化学センサ２２ａ〜２２ｐのそれぞれは、対応するナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐの一つと同一の物質を感知するように構成される。図５に示すように、相補的ナノファイバー化学センサ２２ａ〜２２ｐは、前述したように周囲空気が第１内側チャンバー４２内へと流れるが、第２内側チャンバー４４内へは流れることができないように、第１内側チャンバー４２から分離されたハウジング４０の第２内側チャンバー４４内に配置される。具体的には、通気孔４５及び４６は、ハウジング４０の上部に提供されるが、下部には提供されず、プリント回路基板４８（または何らかの他の構造）は、内側チャンバー４２と内側チャンバー４４との間の空気の内部流れを遮断する。
【００５０】
前述の態様で相補的ナノファイバー化学センサ２２ａ〜２２ｐを提供することにより、当該ナノファイバー化学センサ２２ａ〜２２ｐの出力は、対応するナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐの出力と比較するための、あるいは、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐの電気的特性が警報がトリガされるべき程度にまで変化したか否かを判断するために処理及び警報回路３０によって使用されるそれぞれの閾値を較正するための、ベースラインとして使用されうる。
【００５１】
図４を再び参照すると、相補的ナノファイバー化学センサ２２ａ〜２２ｐの出力に適応するために、処理及び警報回路３０は、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐ及び相補的ナノファイバー化学センサ２２ａ〜２２ｐの各対に対するコンパレータ３９ａ〜３９ｐ（または類似の回路）を含むように修正されうる。したがって、例えば、コンパレータ３９ａが、ナノファイバー化学センサ２０ａの出力と相補的ナノファイバー化学センサ２２ａの出力を比較し得る。したがって、コンパレータ３９ａは、ナノファイバー化学センサ２０ａの出力が相補的ナノファイバー化学センサ２２ａに対して変化するときに、出力を生成する。次に、コンパレータ３９ａの出力は、プロセッサ３２の入力端子に、または最初にマルチプレクサ３４に供給され得る。ナノファイバー化学センサ２０ａ及び相補的ナノファイバー化学センサ２２ａは、同一の構造を有するため、同一の速度で劣化しうる。相補的ナノファイバー化学センサ２２ａを周囲空気から遮蔽することによって、劣化による電気的特性の段階的な変化と、周囲空気中の標的物質の存在によって生じる変化と、を区別することが可能である。
【００５２】
図４では、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐの出力及び相補的ナノファイバー化学センサ２２ａ〜２２ｐの出力が比較されるように示されているが、ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐの出力及び相補的ナノファイバー化学センサ２２ａ〜２２ｐの出力は、プロセッサ３２に供給されてもよく、当該プロセッサ３２は、相補的ナノファイバー化学センサ２２ａ〜２２ｐの出力を使用して、それに対して曝露ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐの出力が較正のために比較される閾値を動的に調整しうる。これによって、劣化により生じるナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐの出力の変化を考慮する
【００５３】
図４及び図５に示す実施形態の変形として、周囲空気が、第１内側チャンバー４２から第２内側チャンバー４４までプリント回路基板４８（または他の構造）を通して通気され、警報をトリガするナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐの応答に対して相補的ナノファイバー化学センサ２２ａ〜２２ｐの応答に時間遅延があるように、相補的ナノファイバー化学センサ２２ａ〜２２ｐを更に気流に曝露させてもよい。
【００５４】
曝露ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐを、相補的ナノファイバー化学センサ２２ａ〜２２ｐと同一の相対湿度レベルに曝露することが望ましい場合がある。したがって、幾つかの実施形態では、透水性膜（図示せず）が、相補的ナノファイバー化学センサ２２ａ〜２２ｐが曝露ナノファイバー化学センサ２０ａ〜２０ｐと同一の相対湿度レベルに曝露されるように、配置され得る。透水性膜は、空気に対して不透過性であってもよく、それによって相補的ナノファイバー化学センサを保護されたままにすることが可能になる。透水性膜は、例えば、ポリ酢酸ビニルまたはＮＡＦＩＯＮ（登録商標）であり得る。
【００５５】
記述された開示及び他の構成要素の構築は、いなかる特定の材料にも限定されないことが、当業者によって理解されるだろう。本明細書に開示された発明の他の例示的な実施形態は、本明細書に別段の記載がある場合を除き、広範な材料から形成され得る。
【００５６】
本開示用に、用語「ｃｏｕｐｌｅｄ（結合された）」（ｃｏｕｐｌｅ，ｃｏｕｐｌｉｎｇ，ｃｏｕｐｌｅｄなどその形式のすべてにおいて）は、直接的であれ間接的であれ、互いに２つの構成要素（電気的または機械的）が接合することを概して意味する。このような接合は、本質的に静止状態かまたは本質的に可動状態であり得る。このような接合は、２つの構成要素（電気的または機械的）、ならびに、互いとまたは２つの構成要素と１つの単体として一体成形される付加的中間部材で、達成され得る。このような接合は、本質的に永続的であってよいか、または、別段の記載がない限り、本質的に取外し可能つまり遊離可能であり得る。
【００５７】
例示的な実施形態において示されるような本開示の要素の構築及び配置は、単に説明的であることに注意することも重要である。本発明の少数の実施形態だけが、本開示において詳細に記述されているが、本開示を検討する当業者は、列挙された主題の新規の教示及び利点から逸脱することなく、多くの修正が可能（例えば、様々な要素のサイズ、寸法、構造、形及び比率、パラメータ値、取り付け方法、材料の使用、色、向きなど）であることを容易に認識するだろう。例えば、一体成形として示される要素は、複数の部品が一体成形され得るように示される複数の部品または要素から構成されてもよく、インターフェースの操作が逆にまたは他の態様に変化されてもよく、システムの構造及び／または部材またはコネクタまたは他の要素の長さまたは幅が変化されてもよく、要素間に提供された調整位置の性質または個数が変化され得る。システムの要素及び／またはアセンブリは、任意の広範な色、質感、及び組合せにおいて、十分な強度または耐久性を提供する、任意の広範な材料から構成され得る。その結果、すべてのこのような修正は、本発明の範囲内に含まれるように意図される。他の代用、修正、変化、及び省略は、本発明の精神から逸脱することなく、所望の他の例示的な実施形態のデザイン、操作条件及び配置において、なされ得る。
【００５８】
いずれの説明されたプロセスまたは説明されたプロセス内のステップも、その他の開示されたプロセスまたはステップと組み合わされ、本開示の範囲内で構造を形成し得ることが理解されるであろう。本明細書に開示された例示的な構造及びプロセスは、説明のためのものであり、制限として解釈してはならない。
【００５９】
以上の記載は、例示的な実施形態についての記載のみとみなされる。当業者、及び本装置の製作者または使用者は、当該装置に変形を施すであろう。従って、図面に示され前述された実施形態は、単に例示の目的のためであり、均等論を含む、特許法の原理に従い解釈されるものとして、特許請求の範囲によって定義される本発明装置の範囲を制限する意図はないことが理解される。
【図１】
0003232956.tif 000003
【図２】
0003232956.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年4月16日(2021.4.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
検出器であって、
ハウジングと、
周囲空気に曝露されるように前記ハウジング内に配置された曝露ナノファイバー化学センサであって、特定の空中浮遊物質の存在下で変化する電気的特性を有する、曝露ナノファイバー化学センサと、
前記特定の空中浮遊物質の存在下で変化する電気的特性を有する相補的ナノファイバー化学センサであって、前記周囲空気に曝露されないように前記ハウジング内に配置された相補的ナノファイバー化学センサと、
前記曝露ナノファイバー化学センサ及び前記相補的ナノファイバー化学センサと連通する、前記曝露ナノファイバー化学センサ及び前記相補的ナノファイバー化学センサの前記電気的特性を監視するための処理及び警報回路と、
を備えたことを特徴とする検出器。
【請求項２】
前記処理及び警報回路は、前記相補的ナノファイバー化学センサにおける同一の電気的特性に対する前記曝露ナノファイバー化学センサの前記電気的特性の変化に応答して警報信号を生成するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の検出器。
【請求項３】
前記曝露ナノファイバー化学センサ及び前記相補的ナノファイバー化学センサは、有機導電性ナノファイバー化学センサである
ことを特徴とする請求項１及び２のいずれかに記載の検出器。
【請求項４】
前記特定の空中浮遊物質は、燃焼副生成物である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の検出器。
【請求項５】
フォトダイオード
を更に備え、
前記フォトダイオードは、前記処理及び警報回路と電気的に連通している
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の検出器。
【請求項６】
検出器であって、
ハウジングと、
周囲空気に曝露されるように前記ハウジング内に配置された第１曝露ナノファイバー化学センサであって、第１空中浮遊物質の存在下で変化する電気的特性を有する、第１曝露ナノファイバー化学センサと、
前記周囲空気に曝露されないように前記ハウジング内に配置された第１相補的ナノファイバー化学センサであって、前記第１空中浮遊物質の存在下で変化する電気的特性を有する、第１相補的ナノファイバー化学センサと、
前記周囲空気に曝露されるように前記ハウジング内に配置された第２曝露ナノファイバー化学センサであって、第２空中浮遊物質の存在下で変化する電気的特性を有する、第２曝露ナノファイバー化学センサと、
前記周囲空気に曝露されないように前記ハウジング内に配置された第２相補的ナノファイバー化学センサであって、前記第２空中浮遊物質の存在下で変化する電気的特性を有する、第２相補的ナノファイバー化学センサと、
前記第１及び第２曝露ナノファイバー化学センサ、並びに、前記第１及び第２相補的ナノファイバー化学センサのうちの少なくとも一つ、と連通する、処理及び警報回路と、
を備えたことを特徴とする検出器。
【請求項７】
前記処理及び警報回路がプロセッサを含み、
前記プロセッサは、前記第１及び第２曝露ナノファイバー化学センサと、前記第１及び第２相補的ナノファイバー化学センサのうちの少なくとも一つと、の出力を受信するように結合され、
前記プロセッサは、前記第１及び第２曝露ナノファイバー化学センサのドリフトによってトリガされた電気的特性の変化と、燃焼イベントによってトリガされた電気的特性の変化と、を区別するようにプログラムされている
ことを特徴とする請求項６に記載の検出器。
【請求項８】
前記プロセッサは、それぞれの前記第１及び第２相補的ナノファイバー化学センサにおける同一の電気的特性に対する、前記第１及び第２曝露ナノファイバー化学センサの前記電気的特性の少なくとも一つの変化に応答して警報信号を生成するようにプログラムされている
ことを特徴とする請求項７に記載の検出器。
【請求項９】
前記第１及び第２曝露ナノファイバー化学センサ及び前記第１及び第２相補的ナノファイバー化学センサは、有機導電性ナノファイバー化学センサである
ことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の検出器。
【請求項１０】
前記第１及び第２空中浮遊物質は、燃焼副生成物である
ことを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の検出器。
【請求項１１】
フォトダイオード
を更に備え、
前記フォトダイオードは、前記処理及び警報回路と電気的に連通している
ことを特徴とする請求項６〜１０のいずれかに記載の検出器。
【請求項１２】
検出器であって、
フォトダイオードと、
第１空中浮遊物質の存在下で変化する電気的特性を有する第１ナノファイバー化学センサと、
第２空中浮遊物質の存在下で変化する電気的特性を有する第２ナノファイバー化学センサと、
前記第１及び第２ナノファイバー化学センサの前記電気的特性を監視するために前記第１及び第２ナノファイバー化学センサと電気的に連通し、並びに、前記フォトダイオードと電気的に連通する、処理及び警報回路と、
を備え、
前記フォトダイオードの感度が、前記第１及び第２ナノファイバー化学センサのうちの少なくとも一つの前記電気的特性の変化に応答して調整されることが可能である
ことを特徴とする検出器。
【請求項１３】
前記フォトダイオードは、出力及び感度を有し、
前記フォトダイオードの前記感度は、前記第１及び第２ナノファイバー化学センサの電気的特性の前記変化が、燃焼イベントに由来する空中浮遊化学物質、空中浮遊化学化合物、及び、空中浮遊粒子、のうちの一つの存在を示す場合に増大される
ことを特徴とする請求項１２に記載の検出器。
【請求項１４】
前記フォトダイオードが出力及び感度を有し、
前記フォトダイオードの前記感度は、前記第１及び第２ナノファイバー化学センサの電気的特性の前記変化が、迷惑イベントにおいて存在する物質の存在を示す場合に減少される
ことを特徴とする請求項１２または１３のいずれかに記載の検出器。
【請求項１５】
少なくとも一つのナノファイバー化学センサと連通し、少なくとも一つのナノファイバー化学センサの質量を測定するように構成された、少なくとも一つの質量センサ
を更に備え、
前記フォトダイオードの前記感度は、前記少なくとも一つのナノファイバー化学センサの前記質量の変化に応答して調整されることが可能である
ことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれかに記載の検出器。
【請求項１６】
少なくとも一つのナノファイバー化学センサと連通する光吸収センサ
を更に備え、
前記フォトダイオードの前記感度は、前記少なくとも一つのナノファイバー化学センサの光吸収スペクトルの変化に応答して調整されることが可能である
ことを特徴とする請求項１２〜１５のいずれかに記載の検出器。
【請求項１７】
前記処理及び警報回路は、前記フォトダイオードの前記出力の変化に応答して警報信号を生成する
ことを特徴とする請求項１２〜１６のいずれかに記載の検出器。
【請求項１８】
前記第１及び第２ナノファイバー化学センサは、有機導電性ナノファイバー化学センサである
ことを特徴とする請求項１２〜１７のいずれかに記載の検出器。
【請求項１９】
ハウジング
を更に備え、
前記フォトダイオード、前記第１ナノファイバー化学センサ及び前記第２ナノファイバー化学センサは、前記ハウジング内に配置される
ことを特徴とする請求項１２〜１８のいずれかに記載の検出器。