【手続補正書】
【提出日】平成19年12月13日(2007.12.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  エアロゾル障害の特徴付けおよび早期警告ネットワークであって、
Ａ）  それにより保護される物理的領域にわたって位置決めされた複数の検出局を含み、各検出局は
ｉ）（ａ）  エアロゾルサンプリングおよび取扱いモジュールと、
（ｂ）  複数の散乱光検出器と、
（ｃ）  チャンバの中央面を横切る光の単色平行ビームを生成する光源とを含む光散乱チャンバモジュールと、
ii）  前記検出器によって生成されるアナログ信号をデジタル表示に変換する電子回路と、
iii）  メモリおよび処理手段を制御および処理ソフトウェアとともに含む中央処理ユニットとを含み、前記中央処理ユニットは
（ａ）  前記エアロゾルサンプリングおよび取扱いシステムを制御し、
（ｂ）  前記エアロゾル粒子が前記光の平行ビームを横切る際に起こる各粒子の光散乱事象から生成されるデジタルデータを記憶し、
（ｃ）  前記データを分析して、記憶されるデジタル化した光散乱信号の前記粒子のセットから各エアロゾル粒子を特徴付け、
（ｄ）  その後の送信のために前記特徴付けられた粒子の前記分析の集団を処理および記憶し、さらに前記検出局は
iv）  遠隔測定通信システムを含み、前記遠隔測定通信システムは
（ａ）  処理されたデータ分析を中央局に送り、
（ｂ）  変更される制御、処理および送信命令を中央局から受取り、さらに前記エアロゾル障害の特徴付けおよび早期警告ネットワークは
Ｂ）  中央局からなり、前記中央局は各検出局から処理されたデータを受取り、必要であれば各検出局にそこから受取ったデータの前記中央局分析に基づく変更されたサンプリング命令を送り、前記検出局から受取ったデータを分析してエアロゾル源の雲の程度および動きを確立し、かつ保護される前記領域において前記雲が有する脅威の早期警告を遠隔測定手段によって通信し、前記中央局は
ｉ）  遠隔測定送信および受信モジュールと、
ii）  すべての検出局から送信されるデータを受信および記憶できるようにするための切換およびバッファ手段を含む中央処理ユニットＣＰＵと、
iii）  前記ＣＰＵがそのように受取られたデータを分析および処理し、かつ必要に応じて前記各検出局によって行なわれるサンプリングおよび分析プロセスを変更できるようにするための分析ソフトウェアと、
iv）  前記保護される領域に、前記分析に基づく内在する脅威および前記脅威を軽減するために提案される好適な方策の適切な警告を伝送するための分離した遠隔測定モジュールとを含む、エアロゾル障害の特徴付けおよび早期警告ネットワーク。
【請求項２】  前記光の単色平行ビームは面偏光される、請求項１に記載のエアロゾル障害の特徴付けおよび早期警告ネットワーク。
【請求項３】  前記複数の検出器は、その前方に設けられる分析器に嵌合されるものをいくつか含む、請求項１に記載のエアロゾル障害の特徴付けおよび早期警告ネットワーク。
【請求項４】  前記複数の検出器は、前記光散乱チャンバの中心に関する大円に沿って位置する、請求項１に記載のエアロゾル障害の特徴付けおよび早期警告ネットワーク。
【請求項５】  前記検出器の各々によって生成される各アナログ信号をデジタル表示に変換する前記電子回路は、予めプログラムされたデジタル信号処理チップからなる、請求項１に記載のエアロゾル障害の特徴付けおよび早期警告ネットワーク。
【請求項６】  前記検出局は搭載バッテリ源によって電力を与えられる、請求項１に記載のエアロゾル障害の特徴付けおよび早期警告ネットワーク。
【請求項７】  前記検出局は電池バックアップ源を有する線源によって電力を与えられる、請求項１に記載のエアロゾル障害の特徴付けおよび早期警告ネットワーク。
【請求項８】  前記搭載バッテリ源は太陽電池充電手段によって充電されることにより維持される、請求項６に記載のエアロゾル障害の特徴付けおよび早期警告ネットワーク。
【請求項９】  前記複数の検出器は、前記光の単色ビームの偏光の面に対して垂直な面に位置するいくつかのものを含む、請求項４に記載のエアロゾル障害の特徴付けおよび早期警告ネットワーク。
【請求項１０】  前記分析器は狭帯域通過フィルタであり、それによってそれが取付けられた前記検出器に、散乱粒子に対して入射する波長と異なる波長のすべての光が入ることを防ぐ、請求項３に記載のエアロゾル障害の特徴付けおよび早期警告ネットワーク。
【請求項１１】  前記分析器は面偏光し、前記入射ビームの偏光の面に対して垂直な面に位置する検出器に取付けられる、請求項３に記載のエアロゾル障害の特徴付けおよび早期警告ネットワーク。
【請求項１２】  前記各検出局の前記ＣＰＵは、前記特徴付けられた粒子の平均の大きさと、大きさの分布と、前記平均の大きさおよび大きさの分布の変化とを算出する、請求項１に記載のエアロゾル障害の特徴付けおよび早期警告ネットワーク。
【請求項１３】  前記光源はレーザである、請求項１に記載のエアロゾル障害の特徴付けおよび早期警告ネットワーク。
【請求項１４】  前記レーザはＧａＡｓ固体レーザである、請求項１３に記載のエアロゾル障害の特徴付けおよび早期警告ネットワーク。
【請求項１５】  前記レーザの電力出力は３０ｍＷのオーダである、請求項１３に記載のエアロゾル障害の特徴付けおよび早期警告ネットワーク。
【請求項１６】  前記エアロゾルサンプリングおよび取扱いモジュールは、前記サンプリングされたエアロゾル源の雲を希釈し、かつ前記散乱チャンバ、前記単色光ビームを通って排出ポートから出るシース流内で個々のエアロゾル粒子を運搬する、請求項１に記載のエアロゾル障害の特徴付けおよび早期警告ネットワーク。
【請求項１７】  前記複数の検出器は高ゲイントランスインピーダンスフォトダイオードである、請求項１に記載のエアロゾル障害の特徴付けおよび早期警告ネットワーク。
【請求項１８】  前記分析器は光学波長板を含む、請求項３に記載のエアロゾル障害の特徴付けおよび早期警告ネットワーク。
【請求項１９】  前記分析器は電気的に調整可能な液晶リタ−ダを含む、請求項３に
記載のエアロゾル障害の特徴付けおよび早期警告ネットワーク。
【請求項２０】  前記処理ソフトウェアによって、前記検出局の中央処理ユニットはデジタル化された検出信号が収集された各エアロゾル粒子に対するストークスパラメータの算出が可能となる、請求項１９に記載のエアロゾル障害の特徴付けおよび早期警告ネットワーク。
【請求項２１】  前記光散乱チャンバモジュールはＵＶ光励起源を含む、請求項１に記載のエアロゾル障害の特徴付けおよび早期警告ネットワーク。
【請求項２２】  デジタル化された信号が前記検出局ＣＰＵによって処理および分析される前記検出局の散乱光検出器は、５°から１７５°の間の極角および０°から３６０°の間の方位角において設置される、請求項１に記載のエアロゾル障害の特徴付けおよび早期警告ネットワーク。
【請求項２３】  指定される物理的領域に迫るエアロゾル脅威の早期警告を与えるための方法であって、
Ａ）  前記物理的領域にわたって複数の検出局を設置するステップを含み、各検出局は
ｉ）（ａ）  エアロゾルサンプリングおよび取扱い手段と、
（ｂ）  複数の散乱光検出器手段と、
（ｃ）  チャンバの中央面を横切る光の単色平行ビームを生成する光源とを含む光散乱チャンバモジュール手段と、
ii）  前記検出器によって生成されるアナログ信号をデジタル表示に変換する電子回路手段と、
iii）  メモリおよび処理手段を制御および処理ソフトウェアとともに含む中央処理ユニット手段とを含み、前記中央処理ユニット手段は
（ａ）  前記エアロゾルサンプリングおよび取扱いシステムを制御し、
（ｂ）  前記エアロゾル粒子が前記光ビームを横切る際に起こる各粒子の光散乱事象から生成されるデジタルデータを記憶し、
（ｃ）  前記データを分析して、記憶されるデジタル化した光散乱信号の前記粒子のセットから各エアロゾル粒子を特徴付け、
（ｄ）  その後の送信のために前記特徴付けられた粒子の前記分析の集団を処理および記憶し、さらに前記検出局は
iv）  （ａ）  処理されたデータ分析を中央局に送り、
（ｂ）  変更される制御、処理および送信命令を中央局から受取るための遠隔測定通信手段を含み、さらに前記方法は
Ｂ）  中央局手段において前記各検出局手段から処理されたデータを受取るステップを含み、前記中央局手段は必要であれば各検出局手段にそこから受取ったデータの前記中央局手段分析に基づく変更されたサンプリング命令を送り、前記検出局手段から受取ったデータを分析してエアロゾル源の雲の程度および動きを確立し、かつ保護される前記領域において前記雲が有する脅威の早期警告を遠隔測定手段によって通信し、前記中央局は
ｉ）  遠隔測定送信および受信手段と、
ii）  すべての検出局から送信されるデータを受信および記憶できるようにするための切換およびバッファ手段を含む中央処理ユニット手段と、
iii）  前記中央処理ユニット手段がそのように受取られたデータを分析および処理し、かつ必要に応じて前記各検出局によって行なわれるサンプリングおよび分析プロセスを変更できるようにするための分析ソフトウェア手段と、
iv）  前記保護される領域に、前記分析に基づく内在する脅威および前記脅威を軽減するために提案される好適な方策の適切な警告を伝送するための分離した遠隔測定手段とからなる、指定される物理的領域に迫るエアロゾル脅威の早期警告を与えるための方法。
【請求項２４】  前記光の単色ビームは面偏光される、請求項２３に記載の指定される物理的領域に迫るエアロゾル脅威の早期警告を与えるための方法。
【請求項２５】  前記複数の散乱光検出器手段は、その前方に設けられる分析器に嵌合されるいくつかのものを含む、請求項２３に記載の指定される物理的領域に迫るエアロ
ゾル脅威の早期警告を与えるための方法。
【請求項２６】  前記複数の散乱光検出器手段は、前記光散乱チャンバの中心に関する大円に沿って位置する、請求項２３に記載の指定される物理的領域に迫るエアロゾル脅威の早期警告を与えるための方法。
【請求項２７】  前記散乱光検出器手段の各々によって生成される各アナログ信号をデジタル表示に変換する前記電子回路手段は、予めプログラムされたデジタル信号処理チップ手段からなる、請求項２３に記載の指定される物理的領域に迫るエアロゾル脅威の早期警告を与えるための方法。
【請求項２８】  前記検出局手段は搭載バッテリ手段によって電力を与えられる、請求項２３に記載の指定される物理的領域に迫るエアロゾル脅威の早期警告を与えるための方法。
【請求項２９】  前記検出局手段は電池バックアップ源を有する線源によって電力を与えられる、請求項２３に記載の指定される物理的領域に迫るエアロゾル脅威の早期警告を与えるための方法。
【請求項３０】  前記電池手段は太陽電池充電手段によって充電されることにより維持される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】  前記複数の散乱光検出器手段は、前記光の単色光ビームの偏光の面に対して垂直な面に位置するいくつかのものを含む、請求項２６に記載の指定される物理的領域に迫るエアロゾル脅威の早期警告を与えるための方法。
【請求項３２】  前記分析器手段は狭帯域通過フィルタ手段であり、それによってそれが取付けられた前記散乱光検出器手段に、散乱粒子に対して入射する波長と異なる波長のすべての光が入ることを防ぐ、請求項２５に記載の指定される物理的領域に迫るエアロゾル脅威の早期警告を与えるための方法。
【請求項３３】  前記分析器手段は面偏光し、前記入射光ビームの偏光の面に対して垂直な面に位置する散乱光検出器手段に取付けられる、請求項２５に記載の指定される物理的領域に迫るエアロゾル脅威の早期警告を与えるための方法。
【請求項３４】  前記各散乱光検出器手段の前記中央処理ユニット手段は、前記特徴付けられた粒子の平均の大きさと、大きさの分布と、前記平均の大きさおよび大きさの分布の変化とを算出する、請求項２３に記載の指定される物理的領域に迫るエアロゾル脅威の早期警告を与えるための方法。
【請求項３５】  前記光源手段はレーザである、請求項２３に記載の指定される物理的領域に迫るエアロゾル脅威の早期警告を与えるための方法。
【請求項３６】  前記レーザによって生成される光の前記波長は６８０ｎｍのオーダである、請求項３５に記載の指定される物理的領域に迫るエアロゾル脅威の早期警告を与えるための方法。
【請求項３７】  前記レーザの前記電力出力は３０ｍＷのオーダである、請求項３６に記載の指定される物理的領域に迫るエアロゾル脅威の早期警告を与えるための方法。
【請求項３８】  前記エアロゾルサンプリングおよび取扱い手段は、前記サンプリングされたエアロゾル源の雲を希釈する手段と、前記散乱チャンバ手段、前記光ビームを通って排出ポート手段から出るシース流手段内で個々のエアロゾル粒子を運搬する手段とを与える、請求項２３に記載の指定される物理的領域に迫るエアロゾル脅威の早期警告を与えるための方法。
【請求項３９】  前記複数の散乱光検出器手段は高ゲイントランスインピーダンスフォトダイオード手段である、請求項２３に記載の指定される物理的領域に迫るエアロゾル脅威の早期警告を与えるための方法。
【請求項４０】  前記分析器手段は光学波長板手段を含む、請求項２５に記載の指定される物理的領域に迫るエアロゾル脅威の早期警告を与えるための方法。
【請求項４１】  前記分析器手段は電気的に調整可能な液晶リタ−ダ手段を含む、請求項２５に記載の指定される物理的領域に迫るエアロゾル脅威の早期警告を与えるための方法。
【請求項４２】  前記処理ソフトウェア手段によって、前記検出局の中央処理ユニット手段はデジタル化された検出信号が収集された各エアロゾル粒子に対するストークスパラメータを算出できる、請求項４１に記載の指定される物理的領域に迫るエアロゾル脅威の早期警告を与えるための方法。
【請求項４３】  前記光散乱チャンバ手段はＵＶ光励起手段を含む、請求項２３に記載の指定される物理的領域に迫るエアロゾル脅威の早期警告を与えるための方法。
【請求項４４】  デジタル化された信号が前記検出局ＣＰＵ手段によって処理および分析される前記検出局の散乱光検出器手段は、５°から１７５°の間の極角および０°から３６０°の間の方位角において設置される、請求項２３に記載の指定される物理的領域に迫るエアロゾル脅威の早期警告を与えるための方法。
【請求項４５】  前記レーザ源はＧａＡｓ固体レーザである、請求項１３に記載のエアロゾル障害の特徴付けおよび早期警告ネットワーク。
【請求項４６】  前記光源はレーザである、請求項２３に記載の指定される物理的領域に迫るエアロゾル脅威の早期警告を与えるための方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
あらゆる警告システムに対して重要なのは、エアロゾルの脅威が放出された後にできる限り早くそれを検出する能力である。一旦エアロゾルの脅威が放出されると、有害な粒子の局所濃度は非常に高い。たとえば、ロシアのスベルドロフスク基地における炭疽事故の分析に従って、健康な個体の肺に病気を起こすためには炭疽菌の生存可能な胞子が約１０４個必要とされることが近年予測された。このためには空気１リットル当たり数万のオーダの環境濃度が必要である。このような濃度を達成するためには、放出ゾーンの近くのエアロゾル濃度は空気１リットル当たり少なくとも１０６から１０７であることが必要である。したがって放出点の近くではエアロゾル雲の集合の各成分は類似していることが期待されるため、分類／識別はかなり簡略化された仕事となる。検出が迅速で放出に近ければ好適な信号を見出すことはかなり簡単になり、それがこの発明の目的である。積極的に識別されるエアロゾル粒子のこうした巨大な収集においては、集合全体および検出された事象自身の分類を誤る可能性はほとんどなくなる。この発明の主な目的は、特定の「木」ではなく「森」に焦点を合わせることである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
図２は球形の散乱チャンバ１の内部を示す。大気中のエアロゾルはエアロゾル取扱いシステム３によってサンプリングされる。このシステムは、サンプリングされたエアロゾルを希釈し、かつ散乱チャンバを通って流出オリフィス９から出るシース流中で一度に１つずつエアロゾル粒子１５を運ぶために用いられる空気をフィルタリングするための構成要素を含む。希釈されたサンプルは次いで、チャンバの直径に沿って位置するレーザビーム１４を通るシース流中に運ばれる。レーザビームは関連するコリメータ１０による視準の後に光源２によって生成され、光トラップ１３において散乱チャンバ１を出る。前述の通り、レーザビーム１４を通る粒子１５は、ビーム／粒子交差領域１６から生じる、外に向かう球形の散乱波を生成し、それは散乱チャンバ中に設けられた検出器４によって受けられる。各検出器は、好ましくはチャンバの壁に切込まれたチャネル１１の手段によって視準される。前記チャネルは付加的な光学構成要素を含むことによって、検出器の視界およ
び１６で発生する散乱事象に対する固体受容角をさらに制限してもよい。こうした構成要素１２はマスク、簡単なレンズ、または偏波器などの分析器、さまざまな遅延を生成するための光学波長板、蛍光およびその他の非弾性散乱現象を測定するための干渉フィルタであってもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
図４に、この発明の主題であるエアロゾルの害の特徴付けおよび早期警告ネットワークの概略を示す。いくつかの検出局１８を、その散乱チャンバ１、サンプリングされたエアロゾル粒子１５、エアロゾル取扱いユニット３、ＤＳＰチップ５、ＣＰＵ６、および送信機７とともに概略的に示す。中央局はそのＣＰＵユニット２１において、複数の検出局１８からその通信／遠隔測定モジュール２０を介して受取ったデータセットを収集、バッファおよび処理する。このユニットは、遠隔測定切換および修正モジュールと、大記憶容量を有する中央ＲＡＭおよびＲＯＭメモリとを含む。中央局によって制御される検出局の数が多くなると、中央局ＣＰＵ容量も増加する必要がある。検出局をサブグループに分割し、その各々は中央局によって制御され、中央局自身は主局によって制御されるようにする必要があり得る。予めロードされたソフトウェアが脅威の可能性および予測されるエアロゾル雲の動きを分析する。検出局は広く分散されるため、この発明において後者の機能は顕著に簡略化される。エアロゾル雲が動くと、個々の局によって検出される脅威粒子の速度によって、雲の動きおよび拡散の即時測定値を得る。事象速度の増加はその雲がモニタされる領域に向かって移動していることを示し、速度の減少はその脅威要素がその領域から離れていることを示唆する。こうしたデータは、より一般的な気象学的データが入手可能であるときにはそれと一体化される。粒子はより高い放出の高さから特徴的により低い居住領域に落ち始めるため、脅威の雲の上昇にしたがうこうしたモニタは特に重要である。こうした脅威の分析から、中央局の警告および警報プロセッサ２２は警報遠隔測定手段２３によって更新された情報をさまざまな民間、警察、緊急の機関、およびモニタされる領域およびその周囲の人々の健康および安全に対する責を負うその他の機関に送る。こうした情報は、脅威の特徴の予測、犠牲者を最小化するために提案される活動、エアロゾルの動きおよび予知、排気の提案、保護戦略などを含む。中央局ＣＰＵユニット２１はまたコンピュータに選択された検出局にも通信／遠隔測定モジュール２０を介して通信し、それらにサンプリング速度、分析ソフトウェア、データ伝送速度、計算などを適切に変更するよう命令する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2002022641.tif 000001