用于分析物检测器的校准系统的制作方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年3月16日提交的题为“calibrationsystemsandmethodsforanalytedetectors”的美国临时专利申请62/644,302的权益和优先权，在此通过引用将其整体并入本文。
本公开涉及分析物检测器，并且更具体地，涉及用于分析物检测器的校准系统和方法。
背景技术：
由于安全和其他目的，对爆炸物、毒品和其他感兴趣材料的检测是全球持续关注的领域。比如x射线衍射、核四极共振、离子迁移谱、质谱分析和气相色谱分析的常规检测系统是已知的，并且高度灵敏且有效。然而，这样的系统通常昂贵、难以维护，并且可能不容易以更方便的便携式形状因素来实现。
不幸的是，许多便携式检测装置在本领域中仍然可能遇到困难。当使用这种装置时，可能需要校准它们的分析物检测器以确保提供准确的读数并防止假阳性或假阴性读数。
例如，如果分析物检测器接收了特别大量的分析物，则其相关联的分析物报告器可能变得暂时饱和，这可能影响将来的读数。替代地，如果分析物报告器耗尽，则用户可能难以辨别阴性读数是确实为真，还是仅仅是非响应性分析物报告器的结果。因此通常，这样的装置不能仅仅依赖于预设的出厂校准来保持精度。
用于校准这种装置的常规技术通常涉及通过分析物报告器将材料手动地引入具有预定响应的系统，以常规方式检查材料，并审查结果。只有在这种大量的努力之后，用户才能够辨别特定的分析物报告器是否如预期的那样运行。这通常是不方便的，并且可能需要用户保持用于执行这种校准操作的材料和相关设备的单独供应品。
此外，这种手动方法可能受到人为错误的影响，因为它们要求用户提供正确的测试材料和正确的量，以便获得可靠的校准结果。因此，需要提供促进感兴趣材料的分析物检测和相关分析物检测系统的校准的改进方式。
技术实现要素：
根据本文进一步讨论的各种实施例，提供了用于分析物检测系统的校准系统和方法。例如，分析物检测系统可以包括可释放地附接、永久地附接或与其集成的检测装置和校准装置。校准装置的腔室可以接收用于检查的样品(例如，也称为待检查样品、用于检查的材料、待评估材料)，该样品可以是采样介质(例如，用于现场检测操作)或存储已知校准剂的校准剂贮存器(例如，用于现场校准操作)。采样介质可以使用合适的基质，比如聚四氟乙烯(ptfe)、芳族聚酰胺、聚乙烯、聚酯、纸和/或其他材料来实施。在一些情况下，可以在校准剂贮存器中提供固体形式、凝胶形式或液体形式的校准剂。例如，校准剂贮存器可以包括设置在校准剂(例如，固体、凝胶、液体)上的网格特征，比如透气膜，至少部分气化的校准剂(例如，从加热和/或吹送空气通过校准剂获得)可以通过该网格特征。在一些情况下，校准剂贮存器可以包括清洗剂(例如，丙酮、甲苯、水、其混合物)来清洁校准剂贮存器和/或检测装置。例如，清洗剂可以冲洗或激活校准剂贮存器和/或检测装置。
在一些实施例中，校准装置的加热器可以加热设置在腔室中的样品(其可以包括分析物)来至少部分地气化样品，以向检测装置的分析物检测器提供样品的气化部分(其可以包括分析物(例如，气化的分析物))。分析物是或包括响应于分析物检测器的一个或多个分析物报告器的材料。在一些实施例中，可以在没有加热器的情况下提供样品的一部分。校准装置和/或检测装置的(一个或多个)泵和/或(一个或多个)风扇可以用于分别吸入空气或推动空气通过样品或通过样品上方，以向分析物检测器提供样品的至少一部分。在一些实施例中，替代地和/或除了加热器之外，可以使用这种(一个或多个)泵和/或(一个或多个)风扇来提供样品的一部分。
在一些实施例中，分析物检测器可以被提供为一种或多种材料，其可以被直接提供给校准装置以接收用于检查的样品(例如，校准剂)。例如，分析物检测器可以是涂覆有响应于样品的材料的物体(例如，纸张)。
当用于检查的样品为采样介质时，该采样介质包括测试样品。将测试样品的至少一部分提供(例如，以蒸发或颗粒形式)给分析物检测器。分析物检测器的分析物报告器可以暴露于测试样品的该部分。当测试样品包括合适的分析物时，分析物检测器的一个或多个分析物报告器可以表现出对一个或多个分析物的响应。分析物报告器响应的存在指示与存在于测试样品中的分析物相关联的一种或多种感兴趣材料。作为非限制性的示例，感兴趣材料可以酌情包括爆炸物、麻醉剂、生物材料、生物和/或化学战剂、有毒工业化学品(tic)、非法物质和其他物质。
当用于检查的样品是校准剂贮存器时，存储在其中的校准剂可以用于确定分析物报告器是否正确运行。多个校准剂贮存器可以循环通过以测试分析物报告器。可以基于通过将分析物报告器暴露于一个或多个校准剂而获得的测试结果来选择性地校准分析物检测器。
在一个或多个实施例中，系统包括配置为与分析物检测器(例如，检测装置)一起运行的校准装置。校准装置包括腔室，该腔室配置为接收样品并将包括分析物的样品的至少一部分传递到分析物检测器以进行检查。校准装置还包括贮存器，该贮存器包括校准剂并配置为作为样品选择性地布置在腔室中，以提供包括分析物的样品的一部分来校准分析物检测器。在一些实施例中，该系统还包括样品提取部件，该样品提取部件配置为将样品的至少一部分从腔室提供(例如，推进)到分析物检测器以进行检查。样品提取部件可以包括配置为加热样品以至少部分地气化样品以提供分析物的加热器。替代地和/或附加地，样品提取部件可以包括泵和/或风扇来使空气通过样品或通过样品上方(例如，在样品被加热的情况下使空气通过加热的样品)，以提供分析物。样品提取部件可以包括一个或多个相关联的致动器来酌情布置加热器、泵和/或风扇，以向分析物检测器提供样品的该部分。
在一个或多个实施例中，方法包括启动校准操作以校准分析物检测器。该方法还包括响应于启动而将贮存器布置在校准装置的腔室中。贮存器包括校准剂。该方法还包括向分析物检测器提供包括与校准剂相关联的分析物的校准剂的至少一部分。该方法还包括检测分析物检测器对分析物的响应。该方法还包括至少基于检测到的响应来确定分析物检测器是否正确运行。
本公开的范围由权利要求书来限定，这些权利要求通过引用并入本章。通过考虑以下对一个或多个实施例的详细描述，将向本领域技术人员提供对本公开实施例的更完整的理解以及对其附加优点的实现。将对首先将会简要描述的附图进行参照。
附图说明
图1示出根据本公开的实施例的包括检测装置和附接的校准装置的系统的外部视图。
图2示出根据本公开的实施例的包括检测装置和分离的校准装置的系统的外部视图。
图3示出根据本公开的实施例的系统的框图。
图4示出分析物通过根据本公开的实施例的系统的操作流程。
图5和图6示出根据本公开的实施例的校准装置的立体图。
图7至图9示出根据本公开的实施例的移除了各种罩的校准装置的立体图。
图10示出根据本公开的实施例的加热器和相关联的部件。
图11示出根据本公开的实施例的校准剂轮和相关联的部件。
图12示出根据本公开的实施例的具有排放口的校准剂贮存器盖。
图13示出根据本公开的实施例的密封构件。
图14a示出根据本公开的实施例的具有突起的校准剂贮存器基部。
图14b示出根据本公开的实施例的具有网格特征的校准剂贮存器基部。
图15示出根据本公开的实施例的操作系统来执行校准的处理。
图16示出根据本公开的实施例的操作系统来对用于检查的样品执行化学检测的处理。
通过参照以下的详细描述来最佳地理解本公开的实施例及其优点。应当理解，相同的附图标记用于标识在一个或多个附图中示出的相同元件。
具体实施方式
本文提供各种技术来促进分析物检测系统的校准。这样的分析物检测系统可以运行以基于对可能在测试样品中的分析物(例如，气相分析物)的检测和分析来检测感兴趣材料的存在。作为非限制性的示例，感兴趣材料可以酌情包括爆炸物、麻醉剂、生物材料、生物和/或化学战剂、tic、非法物质和其他物质。
在实施例中，分析物检测系统(例如，也简称为检测系统或系统)包括检测装置和校准装置。检测装置可以包括入口、分析物检测器、出口和泵。入口可以用于比如从校准装置接收和传递分析物(例如，包括在测试样品中)。根据应用，分析物可以是由入口接收和输送(例如，使用由风扇推动和/或由泵吸入的空气)的固相材料、气相材料、微粒(例如，灰尘)和/或其他材料。例如，在一些情况下，可以加热测试样品以向入口提供气相的测试样品的至少一部分。泵可以用于将空气(例如，包括任意分析物)吸入到入口中，通过入口和分析物检测器，并从出口离开。在一些情况下，可以包括分析物的测试样品的一部分可以在没有泵或风扇的情况下通过入口传送到分析物检测器。
分析物检测器可以包括一个或多个分析物报告器和相关联的响应检测器。在一些情况下，分析物报告器可以被称为分析物检测器的感测通道。当分析物报告器暴露于分析物时，每个分析物报告器能够对可能存在于分析物中的一种或多种感兴趣材料(例如，爆炸物、毒品和/或其他化学和/或生物材料)作出响应(例如，反应)。就此而言，分析物检测器可以实现为化学检测器、微粒检测器、生物材料检测器和/或通常能够检测一种或多种感兴趣材料的任意检测器。分析物报告器对分析物的响应或无响应可以用于检测分析物中存在或不存在感兴趣材料。例如，分析物报告器可以包括能够与分析物中的基于过氧化物的爆炸物(或其组分)发生反应的过氧化物反应性化合物，检测到这种反应是分析物中存在基于过氧化物的爆炸物的指示。
可以通过相应的响应检测器来检测(例如，采集、测量)分析物报告器对分析物的响应。在实施例中，当暴露于感兴趣材料时，分析物报告器可以产生能够由响应检测器检测到的荧光响应、荧光变化、发光响应、发光变化、电性质(例如，电导率、电阻率和/或其他性质)变化和/或色度响应(例如，分析物报告器颜色的变化)，例如相对于分析物报告器不暴露于感兴趣材料的情况。由响应检测器检测到的响应可以被称为响应数据。可以向检测系统提供和/或至少部分地由检测系统推导出与响应数据相关联的响应数据和/或信息(例如，统计数据)。例如，响应数据和/或相关联的信息可以被提供给检测装置的处理器和/或由检测装置的处理器推导出。
如本文所进一步讨论的，分析物检测器可以实现为质谱仪(ms)、离子迁移谱仪(ims)、基于荧光的检测器、色度检测器、基于电的检测器和/或使用其他技术、包括使用基于扫刷(swipe)的热解吸器来执行材料检测的那些技术。例如，基于电的检测器可以是如下检测器，其配置为当分析物报告器暴露于感兴趣材料时检测分析物报告器的电性质的变化，比如电导率、电阻率、电压、电流、电磁场和/或其他性质的变化。各种技术可以与或不与加热器和/或与或不与泵和/或风扇一起使用。
校准装置包括腔室和一个或多个校准剂贮存器。校准装置可以可释放地附接、永久地附接于检测装置或与检测装置集成。例如，在实施例中，校准装置可以是能够可释放地附接、永久地附接于检测装置或与检测装置集成的附件(例如，也称为附接件、模块化附接件)。该腔室配置为接收用于检查的样品。可以向检测装置的入口提供样品的至少一部分。
在一些实施例中，系统可以包括样品提取部件，以向分析物检测器提供样品的至少一部分。就此而言，样品提取部件的一个或多个部件可以包括在校准装置和/或检测装置中。样品提取部件可以包括加热器，该加热器配置为加热样品以(例如，经由入口)向检测装置的分析物检测器提供完全或部分气化的样品。替代地或另外地，样品提取部件可以包括风扇和/或泵来推动或吸入样品，以向分析物检测器提供样品的至少一部分。样品提取部件还可以包括一个或多个致动器来酌情移动相关联的加热器、风扇、泵和/或校准剂贮存器(例如，经由平移和/或旋转运动)，以将样品布置在腔室中和/或向分析物检测器提供样品的至少一部分。
在实施例中，分析物检测系统可以用于执行正常操作(例如，也称为分析物检测操作或非校准操作)或校准操作(例如，也称为评估操作)。在实施例中，在正常操作中，包括测试样品的采样介质可以通过槽插入到校准装置的腔室中。在这种情况下，用于检查的样品可以是指采样介质和/或测试样品。在一些情况下，采样介质被加热(例如，通过校准装置的加热器)以至少部分气化测试样品并向分析物检测器提供至少部分气化的测试样品的至少一部分。分析物可以包括在被提供给分析物检测器的该部分中。在这些情况下，可以移动加热器来接触采样介质。在其他情况下，例如分别通过校准装置的风扇或泵来推动或吸入空气通过采样介质，以向分析物检测器提供样品的该部分(例如，以气化或颗粒形式)。分析物检测器可以确定测试样品中是否存在感兴趣材料，例如基于一个或多个分析物报告器对通过一个或多个响应检测器检测到的测试样品中包括的分析物的响应。
在实施例中，在正常操作中，采样介质的使用可能不是必需的，因为入口可以用于直接采样环境空气以向分析物检测器提供气相分析物。例如，校准装置可以与检测装置分离，使得检测装置的入口暴露于环境空气。附加装置(例如，耦合到校准装置和/或检测装置或作为其一部分)可以用于将可能包括分析物的采样环境空气(比如布置在采样环境空气的流动路径中的空气过滤器/浓缩器)引导到入口中。因此，在一些实施例中，在正常操作中，可以对插入的采样介质或通过采样环境空气来执行检测处理，以确定是否存在一种或多种感兴趣材料。
在一些实施例中，对分析物报告器执行校准操作以确定每个分析物报告器是否正确运行。就此而言，在校准操作中，可以使用校准剂来测试分析物检测器的一个或多个分析物报告器。就此而言，每个校准剂贮存器中包含的校准剂可以用于引发(或不引发)来自分析物报告器的响应。校准剂是指已知其对分析物报告器的响应的已知物质。例如，校准剂可以包括已知量(例如，已知浓度)的一种或多种感兴趣材料。校准剂可以用于测试分析物报告器检测存在或不存在某些感兴趣材料的能力。
在校准操作期间，腔室接收校准剂贮存器。在这种情况下，用于检查的样品可以是指校准剂贮存器和/或由校准剂贮存器存储的校准剂。在校准剂贮存器设置在腔室中的情况下，加热器对校准剂贮存器进行加热以向分析物检测器提供气化的校准剂。气化的校准剂可以是或者可以包括响应于分析物检测器的一个或多个分析物报告器的分析物。在一些情况下，可以移动加热器来接触校准剂贮存器。分析物检测器的响应检测器可以检测分析物报告器对校准剂的响应。因此，在校准操作中，对校准剂贮存器执行测试处理以测试分析物报告器。校准操作可以包括循环通过所有校准剂贮存器、校准剂贮存器的子集和/或校准剂贮存器的通常任意期望的组合。在实施例中，校准剂贮存器可以由校准剂轮来提供，校准剂轮可以旋转来选择性地将校准剂贮存器中的一个布置在腔室中。
对于给定分析物报告器暴露于校准剂，可以将由分析物检测器的响应检测器检测的、分析物报告器对校准剂的响应与预期响应进行比较以确定分析物报告器是否正运行。在实施例中，当暴露于分析物报告器所响应的校准剂中的感兴趣材料时，分析物报告器可以产生荧光响应、荧光变化、发光响应、发光变化、电阻率变化、电性质变化、色度响应和/或可以由响应检测器检测到的其他响应。
对于被测试的每个分析物报告器，检测系统可以基于由相应的响应检测器所检测到的响应来确定分析物报告器是否正确运行。这样的响应可以是或者可以用于推导出关于分析物报告器的校准操作的结果。在一些情况下，检测装置的处理器可以用于基于由相应的响应检测器所检测到的响应来进行确定。
检测系统可以基于分析物报告器是否被确定为正确运行来执行一个或多个动作。当结果指示分析物报告器未正确运行和/或提供不一致的结果时，这样的结果可以指示可能需要更换分析物报告器。当分析物报告器表现出的预期响应在分析物报告器表现出的测量响应的阈值内时，可以确定分析物报告器正确运行。就此而言，超过阈值可以用作分析物报告器未正确运行的触发器。利用另一种分析物报告器(例如，具有相似或相同组成的分析物报告器)来替换分析物报告器可以被认为是分析物检测器的校准。
作为示例，响应检测器可以是、可以包括基于荧光的检测器或者可以是基于荧光的检测器的一部分，该检测器测量当分析物报告器暴露于分析物时由分析物报告器发射的荧光信号。当由响应检测器检测到的荧光信号太亮、太暗或与预期荧光响应完全不同(例如，不同超过预定阈值强度)时，处理器可以确定分析物报告器未正确运行；否则，处理器可以确定分析物报告器正在正确运行。作为另一示例，响应检测器可以是、可以包括基于电的检测器或者可以是基于电的检测器的一部分，该检测器测量分析物检测器的电导率。当由响应检测器测量的电导率相对于预期电导率太小或太大时，处理器可以确定分析物报告器没有正确运行；否则，处理器可以确定分析物报告器正在正确运行。在一些情况下，当响应检测器测量到无响应时，可以确定校准剂贮存器是空的。
在响应数据与预期结果不一致和/或大大偏离的情况下，处理器可以向用户提供关于错误和/或识别可能需要维护、替换和/或进一步分析的检测系统的部件(例如，分析物报告器)的指示(例如，通知)(例如，经由指示错误的显示器、发光二极管(led)等)。例如，检测系统可以包括和/或可以耦合到显示器或其他音频和/或视觉装置，以向检测系统的用户提供哪个(哪些)分析物报告器正在正确运行和/或哪个(哪些)分析物报告器未正确运行的指示。在一些情况下，检测系统可以向用户提供建议的动作过程(例如，基于由检测系统检测到的错误的类型或幅度)。通过这种方式，用户可以采取校正动作，比如对分析物报告器执行附加测试和/或移除或替换被确定为未正确运行的分析物报告器，或者可以根据检测装置的能力来将变化自动化。
在一些情况下，当确定分析物报告器未正确运行时，可以利用另一分析物报告器(例如，具有与被替换的分析物报告器类似或相同的标称性质)来替换(例如，手动或自动替换)分析物报告器。在使用之前，可能需要对替换分析物报告器进行调节，比如单独放置并停留在分析物检测器中一定时间(例如，对于一些分析物报告器，5秒至90秒)。在一些情况下，在调节之后(如果需要的话)，可以在校准操作中测试替换分析物报告器。
在一些实施例中，可以响应于校准操作的结果来选择性地校准分析物检测器。在一些情况下，可以在校准分析物检测器之后的校准操作中重新测试分析物检测器(例如，分析物报告器中的一些或全部)。在一些情况下，当确定分析物报告器正确运行时，不执行校准(例如，不对分析物检测器进行调整)。
在一些情况下，当处理器确定由某一响应检测器提供的响应数据一致地偏移(例如，某一量)时，处理器可以引起对由响应检测器提供的响应数据的调整以使响应数据更好地符合预期结果。例如，处理器可以从响应检测器接收响应数据并通过偏移来调整响应数据。在该示例中，当响应检测器一致地偏移一偏移量时，处理器可以将该偏移量施加于从响应检测器接收的任意响应数据。
作为另一示例，替代地和/或附加地，基于检测到的响应，处理器可以向响应检测器提供控制信号来引起响应检测器调整由响应检测器提供的响应数据以校准响应检测器。在该示例中，处理器可以调整或引起响应检测器调整响应检测器的设置，比如响应度、灵敏度、响应数据范围(例如，最大输入和/或输出水平)、所施加的偏移量和/或与获得和/或推导出响应数据相关联的其他参数。
在一些实施例中，校准剂贮存器中的一个或多个(例如，由校准剂轮提供)不包含校准剂并且不具有排放口。这样的校准剂贮存器可以实施并且可以被称为密封构件。在一些情况下，可以推动密封构件的表面抵靠与分析物检测器相关联的入口，并且可以使用流量或压力传感器(例如，在分析物检测器内)来检查泄漏。就此而言，密封构件可以布置在校准装置的腔室中来检查入口下游的泄漏(例如，分析物检测器或其间的路线中的泄漏)。
在一些情况下，校准操作可以由检测系统的用户来手动启动。替代地和/或附加地，当已经满足一个或多个标准时，可以启动校准操作。一个示例性标准可以是已经插入附件中并被分析的采样介质的数量。例如，在分析物检测系统已经用于对预定数量的采样介质执行检测处理之后，可以由痕量材料检测装置的处理器自主地启动校准操作。另一示例性标准可以是自先前的校准操作和/或自检测系统已被使用以来所经过的时间量。其他示例性标准可以包括接收与一个或多个分析物报告器相关联的特别高的读数、特别低的读数和/或通常不期望的读数(例如，相对于预期的读数)。例如，在一些情况下，由响应检测器提供的特别高的读数可能引起将由分析物检测器的响应检测器和/或其他响应检测器进行的后续读数读取得更高。
在实施例中，校准装置可以包括阻挡件(例如，也称为封闭件或封闭构件)来选择性地封闭校准装置或采样装置的槽，以便防止材料(例如，采样介质、环境空气)在校准操作期间经由槽进入/插入到校准装置中(例如，进入校准装置的腔室中)。例如，阻挡件可以是或者可以包括物理螺线管门。进入校准装置的任意材料都可能污染或以其他方式影响来自校准操作的结果。在一些情况下，当校准装置未使用(例如，不用于正常或校准操作)时，阻挡件可以封闭槽，以减少与移除进入腔室的任意材料或以其他方式清洁腔室相关联的维护成本和资源。
可以使用校准操作来减少与检测和分类感兴趣材料相关联的错误。错误可以包括假阳性和假阴性，在假阳性中，当实际上不存在感兴趣材料时，确定感兴趣材料存在于用于检查的样品中，在假阴性中，当实际上存在感兴趣材料时，确定感兴趣材料不存在于样品中。在一些情况下，基于对校准响应的分析(例如，通过处理器)，处理器可以调整或引起用于材料检测和分类的参数的调整，使得检测和/或分类结果得到普遍改善。例如，如果分析物报告器在响应幅度方面对校准剂响应良好(例如，如所期望的)，但是响应比所期望的慢，则可以使用该数据来调整用来确定在用于检查的样品中是否检测到感兴趣材料(例如，威胁)和/或对感兴趣材料进行分类的参数。
在实施例中，检测系统的用户可以设置引起校准操作启动的一个或多个标准和/或定义校准操作。例如，对校准操作的定义可以识别将在操作中使用的校准剂贮存器、使用校准剂贮存器的顺序和/或在校准操作中使用的其他参数(例如，来自加热器的温度、来自泵的吸入压力)。处理器可以确定触发校准操作的启动是否已发生的任意标准，并相应地启动校准操作。在实施例中，可以向处理器提供设置一个或多个标准和/或定义校准操作的自主权。在这样的实施例中，可能不需要或者需要最少的用户干预，例如在用户初始设置检测系统之后。在一些情况下，处理器可以请求授权以启动由处理器定义的校准操作(例如，并且提供关于执行校准操作的基本原理的信息)，并且如果接收到授权则继续启动校准操作。
在实施例中，可以使用与感兴趣材料相关联的已知或预期响应的现有库来分析响应检测器提供的响应数据。例如，可以通过将检测到的强度与预期强度进行比较来分析分析物报告器暴露于分析物所发射的光强度。可以在正常操作期间使用该比较来确定在校准操作期间是否存在感兴趣材料和/或是否使用感兴趣材料来评估和选择性地校准分析物检测器。
尽管前面对校准装置与检测装置的操作进行了描述，但是在实施例中，校准装置可以作为独立的校准和/或检测装置(例如，独立于检测装置)来运行。校准装置可以包含电源(例如，电池)和/或与其的连接(例如，到出口的有线连接)。作为示例，在该实施例中，测试样品可以放置在校准装置的腔室中或放置在校准剂贮存器附近或与校准剂贮存器接触(例如，由用户在校准剂贮存器上推动测试样品)。校准装置的泵和/或风扇可用于将校准剂贮存器中包含的校准剂(例如，模拟物)吹出到测试样品上。泵和/或风扇可以与或者不与加热器和/或与或者不与入口一起使用。
当测试样品包含与校准剂反应的一种或多种感兴趣材料时，测试样品可能表现出电性质(例如电导率、电阻率等)的变化、色度响应(例如，颜色变化)和/或其他变化。这种变化可以通过人工检查来检测，比如测试样品(例如石蕊试纸)的颜色变化，或者通过附加设备来检测，比如对测试样品的电性质进行测量的万用表。通过这种方式，校准可以用于测试测试样品和/或校准剂贮存器中包含的校准剂。
作为示例，在该实施例中，分析物检测器可以是向校准装置直接提供的一种或多种反应材料。例如，分析物检测器可以是涂覆有适于响应于用于检查的样品的材料的物体(例如，纸张)。可以在腔室中提供校准剂贮存器作为样品。在一种情况下，可以将材料片放置在腔室中，并且(例如，通过使用者的手、通过致动器)推动该材料片以抵靠校准剂贮存器，以允许该材料片暴露于校准剂。在另一种情况下，可以推动该材料片抵靠在孔上(例如，以与图2所示的入口202相同或相似的方式实施)，该孔从校准剂贮存器向材料片提供校准剂。在一些情况下，入口可以实现为校准装置的一部分以接收和通过校准剂。校准剂贮存器可以但不必被加热(例如，取决于校准剂)。当暴露于正确运行的校准剂时，该材料片的一个或多个性质(例如，该材料片的颜色)可能变化。可以执行校准操作以确定材料片和/或校准剂是否正确运行。
因此，使用各种实施例，可以利用检测系统以通过测试样品或已知的校准剂来进行化学检测。检测系统可以以低成本、快速且高度便携的方式来提供对测试样品中感兴趣材料的检测以及对化学检测器的评估和选择性校准。通常，在校准时不需要提供附加的物质、设备和/或设置，用于正常操作(例如，使用测试样品)和校准操作(例如，使用校准剂)的部件已经集成在检测系统中。从正常操作到校准操作或从校准操作到正常操作的转换是精简化的。
在一些实施例中，需要很少或不需要用户交互来从这些操作进行转换。例如，在一些情况下，一旦启动校准操作，就可能需要用户交互来移除校准装置的腔室中的任意采样介质，之后可以由检测系统以最少的用户交互或没有用户交互来自主地执行校准操作。就此而言，校准剂贮存器可以设置在腔室中并用于在用户交互最少或没有用户交互的情况下提供分析物(例如，通过加热和/或使空气通过校准剂贮存器或使空气通过校准剂贮存器上方)。在实施例中，检测系统的分析物报告器中任一个或所有的健康情况可以使用不同的校准剂源来确定，以收集来自分析物报告器的反馈。减少的用户交互可以具有相关联的减少的用户错误，比如与在常规系统中用户错误地手动插入验证样品有关的用户错误。
现在转向附图，图1示出了根据本公开的实施例的、包括检测装置102和附接的校准装置104的系统100(例如，也称为分析物检测系统或检测系统)的外部视图。图2示出了包括检测装置102和分离的校准装置104的系统100的外部视图。例如，在一些实施例中，系统100可以实现为能够检测爆炸物、毒品和/或其他生物和/或化学物质的手持便携式检测系统。
如图所示，系统100包括检测装置102和可释放地附接到检测装置102的校准装置104。校准装置104在图1中被示出为附接到检测装置102，并且在图2中被示出为与检测装置102分离。在其他实施例中，校准装置104可以与检测装置102永久地附接或集成。在一些实施例中，校准装置104可以被提供为检测装置102的附件、附接件或模块化附接件。在一些实施例中，校准装置104可以用作独立装置(例如，独立于检测装置102)。
检测装置102包括用户控制器106和显示器108。用户控制器106接收用户输入来运行系统100。如图1所示，用户控制器106可以实现为物理按钮。在其他实施例中，用户控制器106可以由一个或多个键盘、杠杆、操纵杆、触摸屏和/或其他控制器来实现。在一些实施例中，用户控制器106可以作为触摸屏与显示器108集成。在实施例中，用户可以使用用户控制器106来将系统100设置为正常操作或校准操作。在一些情况下，用户可以使用用户控制器106来提供用于定义校准操作的输入。
显示器108向系统100的用户呈现信息。在各种实施例中，显示器108可以实现为液晶显示器(lcd)、有机发光二极管(oled)显示器和/或任意其他合适的显示器。在实施例中，显示器108可以向用户显示响应数据、警报、授权请求和/或可以但未必涉及用户交互的通常任意的反馈。例如，在校准操作期间，显示器108可以指示待定校准操作的状态(例如，腔室中的当前校准剂贮存器)、相关联的响应数据和/或预期数据、潜在错误(例如，化学检测器未正确运行、采样介质在腔室中且需要被移除)和/或其他信息或提示。作为另一示例，显示器108可以包括启动校准操作的授权请求。用户可以使用用户控制器106来响应授权请求和/或其他提示。
校准装置104包括槽110。在系统100的正常操作中，可以使采样介质与待测试的一个或多个表面物理接触。例如，在一些实施例中，用户可以将采样介质(例如，也称为采样拭子、采样刷或采样介质)擦拭在感兴趣表面上，以收集残留在该表面上的一种或多种测试物质的痕量。测试表面可以是包装、行李、衣服或其他物品的表面。然后，用户通过槽110将采样介质插入校准装置104的腔室中，此后，如本文进一步讨论的，执行附加的操作和分析。在一些实施例中，采样介质可以使用比如ptfe、芳族聚酰胺、聚乙烯、聚酯、纸和/或其他材料的合适的基质来实现。在系统100的校准操作中，校准贮存器可以设置在校准装置104的腔室中，此后，如本文进一步讨论的，执行额外的操作和分析。在一些情况下，校准装置104可以包括阻挡件以选择性地封闭槽110以防止采样介质、环境空气和通常任意材料进入校准装置104(例如，在校准操作期间)。
在一些实施例中，采样介质的使用可能不是必需的，因为(例如，检测装置102和/或校准装置104的)入口可以用于直接采样环境空气中的气相分析物。在一些情况下，可以经由校准装置104的槽110向入口提供采样的环境空气(其可以包括气相分析物)。附加装置可以用于将采样的环境空气引导到入口中，比如布置在采样的环境空气的流动路径中的空气过滤器/浓缩器。
如图2所示，检测装置102包括入口202、电接口204和接合槽206(例如，也称为接合孔或接合结构)。入口202采样环境空气中的分析物(例如，通过接收和/或吸入环境空气)。采样的环境空气可以包括由入口202接收的固相材料、气相材料、微粒(例如，灰尘)和/或其他材料。电接口204包括用于提供电力和控制信号的电连接。例如，电接口204包括用于提供电力的电源引脚和接地引脚以及用于提供控制信号的通信引脚。在实施例中，当校准装置104附接到检测装置102时，电接口204向校准装置104提供电力和控制信号。
校准装置104可以至少通过将校准装置104的弹簧加载凸片208接合到检测装置102的对应接合槽206而可释放地附接到检测装置102。替代地和/或附加地，在其他实施例中，校准装置104和检测装置102可以通过其他装置可释放地附接。
在操作中，当校准装置104附接到检测装置102时(例如，如图1所示)，检测装置102可以经由电接口204向校准装置104提供电力和控制信号。在一些情况下，校准装置104包括耦合到检测装置102的电接口204并从电接口204接收电力和控制信号的对应电接口(图1和图2中未示出)。检测装置102的入口202可以接收由校准装置104提供的、可以包括分析物的测试样品。
在各种实施例中，系统100的附加部件(例如，在图3和其他附图中进一步示出的)可以分布在检测装置102和校准装置104的相应壳体和/或罩的内部和/或外部的物理位置处。根据实施例的系统100的附加特征在图3中进一步示出。然而，应注意，可能不需要所有所描绘的部件，并且一个或多个实施例可以包括图3中未示出的附加部件。在不脱离本文阐述的权利要求书的精神或范围的情况下，可以对部件的配置和类型进行变化。可以提供附加的、更少的和/或不同的部件。例如，在一些实施例中，检测装置102的泵314和/或加热器316可以是可选的，和/或校准装置104的加热器336和加热器致动器338可以是可选的。
图3示出了根据本公开实施例的系统100的框图。除了前面讨论过的、图1和图2中示出的几个部件之外，检测装置102还包括处理器302、存储器304、出口312、泵314、加热器316、分析物检测器318、电源326、音频部件328、通信接口330和其他部件332。
处理器302可以实现为一个或多个微处理器、微控制器、芯片上系统(soc)、专用集成电路(asic)、可编程逻辑装置(pld)(例如，现场可编程门阵列(fpga)、复杂可编程逻辑装置(cpld)、片上现场可编程系统(fpsc)或其他类型的可编程装置)或用于控制检测装置102的操作的其他处理装置。在一些情况下，处理器302还可以控制校准装置104的操作，比如当校准装置104附接到检测装置102时。就此而言，处理器302可以实施存储在存储器304中的机器可读指令(例如，软件、固件或其他指令)。处理器302可以产生用于检测装置的各种部件(例如，加热器316、分析物检测器318)和/或校准装置104的各种部件的控制信号。
在实施例中，处理器302可以产生控制信号以将校准装置104从正常操作转换到校准操作。在一些情况下，可以向处理器302提供设置用于启动校准操作的一个或多个标准的自主权和/或定义校准操作的自主权。
对于被测试的每个分析物报告器320，处理器302可以基于由相应的响应检测器检测到的响应来确定分析物报告器320是否正确运行。这样的响应可以是或者可以用于推导出关于分析物报告器320的校准操作的结果。例如，当由分析物报告器320表现出的预期响应处于由分析物报告器320表现出的测量响应的阈值内时，处理器302可以确定分析物报告器320正在正确运行。处理器302可以基于分析物报告器是否被确定为正确运行来执行一个或多个动作。当结果指示分析物报告器320未正确运行和/或提供不一致的结果时，这样的结果可以指示可能需要替换分析物报告器320。
在来自响应检测器324的响应数据与预期结果不一致和/或大大偏离的情况下，处理器302可以(例如，经由显示器108)向用户提供关于错误和/或识别系统100的可能需要维护、替换和/或进一步分析的部件(例如，分析物报告器)的指示。显示器108可以向用户提供哪个分析物报告器320正确运行和/或哪个未正确运行的指示。在一些情况下，处理器302可以向用户提供在显示器108中显示的、所建议的动作过程(例如，基于由处理器302检测到的错误的类型或幅度)。用户可以采取校正动作，比如对分析物报告器320中的一个或多个执行附加测试和/或移除或替换基于响应被确定为未正确运行或自动化的分析物报告器320。在一些情况下，当响应检测器测量到无响应时，可以确定校准剂贮存器344是空的。
在一些情况下，当确定分析物报告器320未正确运行时，可以利用另一分析物报告器(例如，具有与被替换的分析物报告器类似或相同的标称性质)来替换分析物报告器320。在使用之前，可能需要对替换分析物报告器进行调节，比如单独放置并停留在分析物检测器中一定时间(例如，对于一些分析物报告器，5秒至90秒)。在一些情况下，在调节之后(如果需要的话)，可以在校准操作中测试替换分析物报告器。
在实施例中，替代地和/或除了识别并向用户指示错误之外，处理器302可以基于由响应检测器324提供的响应数据来确定是否校准分析物检测器318。在一些情况下，处理器302可以例如通过施加偏移来调整从响应检测器324接收到的响应数据，以校准响应检测器324。在一些情况下，处理器302可以向响应检测器324提供控制信号来引起响应检测器324调整由响应检测器324提供的响应数据以校准响应检测器324，比如通过调整或引起响应检测器324调整响应检测器324的设置(例如，响应率、灵敏度)。在一些情况下，可以在对分析物检测器318进行校准之后的校准操作中重新测试分析物检测器318(例如，分析物报告器320中的一些或全部)。
存储器304可以实现为存储各种机器可读指令和数据的机器可读介质。例如，在一些实施例中，存储器304可以将操作系统306和一个或多个应用程序308存储为可由处理器302读取和实施来执行本文所描述的各种操作的机器可读指令。处理器302可以利用应用程序308来产生控制信号并在系统100的正常和/或校准操作期间呈现检测结果。存储器304可以存储各种类型的数据310，包括例如各种材料(例如，测试样品、校准剂、分析物报告器)简况、哪个校准剂贮存器包含哪种校准剂、校准结果、测试样品识别结果和/或由系统100的各种部件使用或提供的其他信息。
在实施例中，数据310可以包括来自材料手册的信息。该信息可以包括材料性质，比如各种材料的成分、蒸气压、熔点、凝点、气化点、解吸温度、解吸速率和/或其他信息。该信息可以被用户和/或应用程序308中的一个或多个用作参考，以便于分析物检测器318的分析物检测和/或分析物检测器318的评估/校准。存储器304可以存储材料手册本身和/或可以存储访问材料手册(例如，在线或云源)的信息(例如，链接、访问信息等)。
在实施例中，存储器304可以存储与当某些分析物报告器暴露于某些材料时的预期响应有关的信息。例如，对于分析物报告器和用于检查的样品的一些组合，分析物报告器暴露于材料可能引起分析物报告器产生荧光响应、荧光变化、发光响应、发光变化、电性质变化、色度响应和/或其他响应。预期结果(例如，由等式/关系式确定)与实际结果(例如，由实验响应数据获得)之间的比较可以用于校准分析物检测器318。在一些情况下，这样的比较可以由处理器302来执行。存储器304还可以存储校准结果。
在各种实施例中，存储器304可以实现为以非暂时性方式存储这样的指令和数据，和/或可以实现为具有暂时性部分和非暂时性部分两者，以酌情以任意方式选择性地存储这样的指令和数据的全部或部分。在实施例中，存储器304可实现为非易失性存储器(例如，闪存、硬盘驱动器、固态驱动器或其他非暂时性机器可读介质)、易失性存储器(例如，随机存取存储器)或其组合。
如本文进一步论述的，入口202、出口312、泵314和分析物检测器318可以与加热器316一起使用来提供基于扫刷的热解吸器来执行材料检测(例如，基于蒸气的材料检测)。就此而言，可以使用泵314将可以包括分析物的测试样品抽入入口202，通过分析物检测器318，并从出口312抽出。在一些实施例中，入口202可以直接采样环境空气中的分析物，而不需要基于扫刷的热解吸器。例如，可以使用泵314将来自周围环境的空气直接抽入入口202，通过化学分析物318，并从出口312抽出。在一些实施例中，加热器316可以是电阻加热器，然而在其他实施例中可以使用其他配置。在一些情况下(例如，取决于校准剂和感兴趣材料)，加热器316可以是可选的。
分析物检测器318可以包括分析物报告器320，其中每个分析物报告器320响应于(例如，能够检测)感兴趣材料。分析物检测器318还包括与分析物报告器320相关联的照明器322和响应检测器324。如本文进一步论述的，在实施例中，分析物检测器318可以实现为ms、ims、基于荧光的检测器、色度检测器、基于电的检测器和/或使用其他技术，以提供基于扫刷的热解吸器来执行材料检测。例如，当分析物报告器暴露于感兴趣材料时，基于电的检测器可以用于检测分析物报告器的电导率的变化。这样的技术可以与一个或多个加热器一起使用或者不使用任意加热器。
电源326可以实现为例如电池，以允许移动和远程使用检测装置102(或系统100)、太阳能电源、燃料电池或墙插电源。在一些实施例中，电源326可以是可移除电池。电源326可以用于向检测装置102的各种部件和/或校准装置104的各种部件提供电力(例如，通过电接口204提供)。
音频部件328可以实现为例如扬声器或具有相应驱动器电路的其他换能器，以向检测装置102或系统100的用户提供可听的声音。例如，在一些实施例中，音频部件328可以响应于用户控制器106的操纵和/或响应于处理器302的操作来提供可听信号。
在系统100的正常操作中，当与采样介质相关联的分析完成时，音频部件328可以发射可听信号以指示特定材料存在或不存在，需要手动的用户输入和/或其他可听警报以向用户指示正常操作的状态和/或结果。在校准操作中，音频部件328可以发射可听信号以指示在校准操作模式期间发生错误、完成与一个或多个与校准相关联的分析、需要用户输入和/或其他可听警报以向用户指示校准操作的状态和/或结果。
通信接口330可以实现为将检测装置102与各种外部装置连接(例如，通过通用串行总线(usb)、以太网、wifi、蓝牙、蜂窝、红外、无线电和/或其他协议)以更新操作系统306、更新应用程序308和/或传送数据310的有线和/或无线接口。在一些实施例中，通信接口330可以连接到外部电源(例如，电源插座)以对电源326的电池进行充电和/或直接为检测装置102或系统100供电。也可以酌情为各种类型的系统100提供其他部件332，以支持例如这种装置的应用专用操作。
转向校准装置104，校准装置104还包括腔室334、封闭构件333、封闭构件致动器335、加热器336、加热器致动器338、风扇339、校准剂盒340、校准剂轮致动器348、腔室检测器350(例如，也称为采样介质检测器、拭子检测器、扫刷式检测器、或介质检测器)、电接口352、本地控制器354和其他部件356。在一些情况下，泵314可以包括在校准装置104中而不是检测装置102中。在一些情况下，检测装置102和校准装置104都包括泵。
腔室334提供校准装置104的空间体积，在该空间体积内接收用于检查的样品。用于检查的样品可以是通过槽110插入的采样介质或校准剂贮存器344中的一者。在一些情况下，加热器336可以加热设置在腔室334中的样品和/或通常任意材料。腔室334可以处于加热器336和入口202之间。在实施例中，例如，加热器336可以用于将用于检查的样品加热到期望的温度，使得材料至少部分地气化以经由入口202向分析物检测器318提供分析物(例如，气相分析物)。加热器致动器338(例如，也称为解吸器致动器)可以用于将加热器336(例如，经由平移和/或旋转运动)布置到合适的位置(例如，预布置置)来加热样品。在一些情况下，加热器336可以移动以接触样品。在实施例中，加热器336可以是电阻加热器，然而在其他实施例中可以使用其他配置。加热器致动器338可以是直流(dc)电机、伺服致动器和/或通常任意用于移动加热器336的致动器。风扇339可以用于推动空气使其通过样品或通过样品上方，以将样品的至少一部分从腔室334吹到入口202。
封闭构件333(例如，也称为阻挡件)选择性地封闭槽110，以防止采样介质、环境空气和/或通常任意材料在校准操作期间进入校准装置104。就此而言，当校准剂贮存器344处于腔室334中时，封闭构件333可以防止外部介质(例如，采样介质)插入腔室334中。进入校准装置104的任意材料都可能污染或以其他方式影响来自校准操作的结果。封闭构件致动器335可以用于移动封闭构件333以封闭槽110或打开槽110。在一些情况下，封闭构件333可以由用户手动布置以封闭或打开槽110。
校准剂盒340包括校准剂轮342、一个或多个校准剂贮存器344和密封阻挡件346(例如，也简称为阻挡件)。校准剂轮342可以包括保持校准剂贮存器344的结构。每个校准剂贮存器344可以包含(例如，存储)校准剂。校准剂可以用于评估和/或校准分析物检测器318。例如，当分析物报告器320暴露于校准剂时，校准剂可以用于引发来自分析物检测器318的至少一个分析物报告器320的响应。密封阻挡件346可以用于防止与用于检查的样品相关联的分析物(例如，在腔室334中)与校准剂贮存器344之间的转移(例如，泄漏)，反之亦然。就此而言，样品可以是测试样品或校准剂贮存器344中的一个。
校准剂轮致动器348可以用于布置校准剂轮342(例如，经由平移和/或旋转运动)，使得校准剂贮存器344中的一个被设置在腔室334中。在一些情况下，加热器致动器338可以推动加热器336，使得加热器336与腔室334中的校准剂贮存器344接触。在一些情况下，风扇339可以推动空气通过校准剂贮存器344，以将设置在腔室334中的校准剂贮存器344的校准剂作为分析物提供给分析物检测器318。就此而言，校准剂轮342可以由校准剂轮致动器348选择性地旋转。校准剂轮致动器348可以是dc电机、伺服致动器和/或用于移动校准剂轮342的通常任意致动器。
校准剂轮342还包括密封构件345。密封构件345可以布置在腔室334中并抵靠入口202，以允许检查入口202下游的泄漏。就此而言，校准剂轮致动器348可以将密封构件345布置(例如，经由至少旋转运动)在腔室334中，并将密封构件345推靠在入口202上。在推动密封构件345抵靠入口202的情况下，流量或压力传感器(例如，在检测装置102内)可以用于执行与检测装置102相关联的压力测量，并且处理器302可以用于至少基于压力测量来检查泄漏。
腔室检测器350可以检测腔室334中是否设置了采样介质和/或任意其他材料。例如，腔室检测器350可以是、可以包括光遮断二极管或可以是光遮断二极管的一部分。在一些情况下，当腔室检测器350检测到腔室334中设置有采样介质时，当在腔室334中检测到采样介质时，可以防止校准剂轮致动器348(例如，通过腔室检测器350)旋转校准剂轮342。
电接口352可以耦合到检测装置102的电接口204(例如，经由直接或/或间接接触)以从检测装置102接收电力和/或控制信号。来自检测装置102的电力可以用于为校准装置104的各种部件供电。本地控制器354可以从检测装置102接收控制信号，并且向校准装置104的各个部件提供控制信号。在一些情况下，本地控制器354可以是用于便于校准装置104的各种部件的操作的集中控制器。替代地和/或附加地，本地控制器354可以分布在校准装置104的各种部件之间。
在一些情况下，来自检测装置102的控制信号可以包括高级指令，比如用于校准装置104启动校准操作(例如，根据预定参数)的指令。根据这些高级指令，本地控制器354可以自主地产生控制信号到各个部件以实现高级指令，比如设置加热器336的温度、运行加热器致动器338和校准剂轮致动器348、运行风扇339等的信号。
在其他情况下，替代地和/或附加地，来自检测装置102的控制信号可以定义由校准装置104的各种部件使用的参数，比如设置加热器336的温度。控制信号可以由本地控制器354分配和/或从检测装置102提供给校准装置104，而不被本地控制器354接收。
可以酌情为各种类型的校准装置104提供其他部件356，以支持例如校准装置104的应用专用操作。部件356可以包括通信能力(例如，有线、无线能力)、音频和/或视频能力、存储器、电源(例如，电池)和/或可以但未必与分析物检测器318的化学检测和/或校准相关联的通常任意部件。
在实施例中，校准装置104可以作为独立装置(例如，独立于检测装置102)来运行。校准装置104可以包含电源(例如，电池)和/或与其的连接(例如，到出口的有线连接)。例如，在该实施例中，分析物检测器(例如，以纸的形式提供)可以放置在校准装置104的腔室334中。替代地，分析物检测器可以放置在校准剂贮存器344附近或与校准剂贮存器344接触，比如被用户推动以抵靠校准剂贮存器344，或抵靠入口上，通过该入口可以提供来自校准剂贮存器344的校准剂。风扇339和/或校准装置104的泵可以用于将校准剂贮存器344中包含的校准剂(例如，模拟物)吹出到分析物检测器上。在一些情况下，校准装置104可以包括入口，通过该入口可以接收来自风扇339和/或泵的空气并将其提供给校准剂贮存器344以吹出校准剂贮存器344中包含的校准剂。
当校准剂包含与分析物检测器发生反应的一种或多种感兴趣材料(例如，以纸的形式提供)时，分析物检测器可以表现出电性质(例如，电导率、电阻率等)的变化、色度响应(例如，颜色变化)和/或其他变化。这种变化可以通过人工检查来检测，比如分析物检测器(例如石蕊试纸)的颜色变化，或者通过附加设备来检测，比如用于对测试样品的电性质进行测量的万用表。通过这种方式，校准操作可以用于测试分析物检测器和/或校准剂贮存器中包含的校准剂。
图4示出了根据本公开的实施例的分析物通过系统100的操作流程。然而，应注意，可能不需要所有所描绘的部件，并且一个或多个实施例可以包括图4中未示出的附加部件。在不脱离本文阐述的权利要求书的精神或范围的情况下，可以对部件的配置和类型进行变化。可以提供附加的、更少的和/或不同的部件。例如，在一些实施例中，泵314、加热器316、加热器336和/或加热器致动器338可以是可选的。
如图所示，采样介质402已经通过槽110插入并布置在校准装置104的腔室334中。采样介质402包括测试样品406a、406b、406c，测试样品406a、406b、406c对应于通过用户对一个或多个感兴趣表面(例如，包装、行李、衣服或其他物品的表面)施加采样介质402而拾取的三种不同的待测材料。
加热器336运行来将热施加到采样介质402和测试样品406a-406c，以将其温度升高到期望的解吸温度。例如，加热器336可以运行来响应于由检测装置102的处理器302和/或校准装置104的本地控制器354提供的控制信号以施加热。在一些实施例中，期望的解吸温度可以在大约90℃至大约160℃的范围内，然而根据需要可以使用更高或更低的温度(例如，基于要至少部分气化的用于检查的样品)。在一些情况下，替代地或者除了加热器336之外，检测装置102的加热器316a可以用于向采样介质402施加热。
就此而言，测试样品406a-406c可以是响应于由加热器336和/或316a施加的热而部分或完全气化以经由入口202向分析物检测器318提供分析物404(例如，对应于测试样品406a-406c的气化部分)的材料。作为示例，测试样品406a、406b和406c可以分别是2,4,6-三硝基甲苯(tnt)、甲基安非他明盐酸盐和三丙酮三过氧化物(tatp)，它们中的每一个可以由分析物检测器318来检测(例如，使用分析物检测器318的一个或多个分析物报告器320a-320c)。
分析物检测器318耦合到入口202和出口312。泵314可以运行来将包括分析物404的测试样品406a-406c的至少一部分抽入并使其通过检测装置102的入口202进入分析物检测器318并通过出口312排出。气化的材料可以表现出各种蒸气压力，这些蒸气压力有助于泵314和分析物检测器318适当地接收分析物404的能力(例如，研究部门爆炸物(rdx)在20℃下具有5×10-7托的蒸气压力，tnt在20℃下具有2×10-5托的蒸气压力，甘油在50℃下具有2.5×10-3托的蒸气压力，并且乙醇在20℃下具有45托的蒸气压力。
加热器316a可以加热入口202，使得包括分析物404的测试样品406a-406c的一部分在通过入口202时被加热器316a加热。通过这种方式，加热器316a可以将入口202维持在足以将分析物404保持为气相的温度。在实施例中，更具体地，加热器316a配置为向入口202施加足够的热，以在分析物404通过入口202朝向分析物报告器320a-320c行进时防止分析物404的损失。
分析物检测器318包括各种分析物报告器320a、320b和320c、与分析物报告器320a和320b相关联的照明器322a和322b(例如，也称为激发源)以及与分析物报告器320a、320b和320c相关联的响应检测器324a、324b和324c。一旦分析物404被分析物检测器318接收，分析物404可以通过(例如，传播通过)并暴露于分析物报告器320a-320c。就此而言，泵314将具有分析物404的空气通过入口202吸入、使其到达并通过分析物报告器320a-320c，并通过出口312排出。通过经过分析物报告器320a-320c，分析物404暴露于分析物报告器320a-320c，且因此可以与分析物报告器320a-320c中的一者或多者相互作用(例如，与其反应)。加热器316b可以将热施加到分析物报告器320a-320c以减少分析物404能够聚集在一起的“冷点”的形成。另外，加热器316b可以帮助分析物404从分析物报告器320a-320c解吸以改善分析物404的后续检测。基于由响应检测器324a-324c检测到的、分析物报告器320a-320c对分析物404的响应，可以确定某些感兴趣材料的存在(或不存在)。
在一些情况下，在分析物404分别暴露于分析物报告器320a和320b之后，照明器322a和322b可以用于发射波长适于与分析物404相互作用的光。例如，响应于来自照明器322a的激发，暴露于分析物404的分析物报告器320a可以发射由响应检测器324a接收的光。在该示例中，分析物报告器320a和320b暴露于分析物404可以在分析物报告器320a和/或320b中产生荧光响应、荧光变化、发光响应和/或发光变化。响应检测器324a和324b可以配置为(例如，布置为)分别接收与分析物报告器320a和320b暴露于分析物404相关联的响应。
在一些情况下，对于某些分析物报告器，照明器是可选的。例如，在不涉及分析物报告器的照明的化学检测技术中不需要照明器。例如，当分析物报告器通过表现出电阻率的变化来响应感兴趣材料时，不需要照明器。在该示例中，分析物报告器的响应通过由合适的响应检测器检测到的电流和/或电压的相应变化来表现。参考图4，分析物报告器320c不具有相关联的照明器来照射分析物报告器320c。例如，分析物报告器320c可以通过表现出电导率的变化来响应分析物404。响应检测器324c可以用于确定电流(例如，电流变化)、电压(例如，电压变化)和/或适于表征分析物404对分析物报告器320c的响应的其他类型的信号。
尽管图4示出了在正常操作期间分析物通过系统100的流动，但分析物的流动也适用于校准操作。就此而言，在正常操作期间，系统100(例如，分析物检测器318)用于确定测试样品中是否存在感兴趣材料。在校准操作期间，使用一种或多种校准剂(例如，存储在校准剂贮存器中)来评估和/或校准系统100，例如通过测试分析物报告器320a-320c中的一个或多个对校准剂的响应。在一些情况下，为了便于校准操作，封闭构件333选择性地封闭槽110，以防止采样介质、环境空气和通常任意材料在校准操作期间进入校准装置104。封闭构件致动器335可以用于在校准操作期间移动封闭构件333以封闭槽110，并在校准操作之后打开槽110以允许用于检查的样品经由槽110被接收在腔室334中。
在一些实施例中，检测装置102的处理器302可以产生控制信号并将控制信号提供给检测装置102的各种部件和/或校准装置104的各种部件以实现校准操作。在一些情况下，控制信号可以包括启动校准操作的指令。
校准操作可以涉及测试分析物报告器320a-320c中的一个或多个。在一些情况下，校准操作可以包括循环通过校准剂贮存器中的一些或全部校准剂。校准操作可以由用户或处理器302定义。校准操作中使用的校准剂贮存器可以至少基于要评估的分析物报告器320a、320b和/或320c中的哪一个。
响应于控制信号，校准剂轮致动器348(例如，图9中所示)可以布置校准剂轮342(例如，经由平移和/或旋转运动)，使得校准剂贮存器344a-344d中的一个设置在腔室334中，例如设置在加热器336与入口202之间。加热器致动器338可以布置加热器336(例如，经由平移和/或旋转运动)来加热设置在腔室334中的校准剂贮存器344，以至少部分地气化校准剂贮存器344中存储的校准剂，来经由入口202将气化的校准剂提供给分析物检测器318。气化的校准剂包括对分析物检测器318的一个或多个分析物报告器的一个或多个分析物响应。设置在腔室334中的校准剂贮存器344可以被加热合适的时间量以将合适量的校准剂蒸气解吸并作为分析物输送到入口202。加热器316a可以将热施加到入口202以在通往分析物检测器318的路线中将分析物维持在气化状态。在一些情况下，检测装置102和校准装置104可以协调，使得由加热器336和316a实现的解吸器和入口温度适于特定的校准剂。就此而言，不同的校准剂(例如，存储在不同的校准剂贮存器344a-344d中)可以与不同的解吸器和/或入口温度相关联。
在一些情况下，校准剂盒340(和/或其一部分)是用于校准装置104的消耗品，其可由用户移除和替换。例如，用户可以基于校准剂盒340的到期日期来替换校准剂盒340，例如以确保校准剂本身对于评估和校准分析物检测器318是可靠的。
校准操作可以用于确定分析物报告器320a-320c对一个或多个校准剂贮存器344a-344d中包含的校准剂的响应。在一些情况下，每个分析物报告器320a-320c响应于至少一种校准剂。分析物检测器318的响应检测器324a-324c可以用于测量分析物报告器320a-320c对校准剂的响应，并基于测量的响应提供响应数据。响应数据可以是测量的响应或者可以基于测量的响应推导出。
在实施例中，响应检测器324a-324c在与分析物报告器320a-320c相互作用时提供由气化的校准剂发射的光的强度。在一些情况下，对于给定的校准剂贮存器344，响应检测器324a-324c中的一个或多个可以用于测量相关联的分析物报告器320a-320c对气化的校准剂的响应。例如，对于校准剂贮存器344a，可以预期分析物报告器320a和320c对校准剂贮存器344a中存储的校准剂的响应，而不需要分析物报告器320b对校准剂的响应(例如，校准剂不对分析物报告器320b做出反应)。在一种情况下，与分析物报告器320b相关联的响应检测器324b不产生任意响应数据和/或处理器302不使用来自响应检测器324b的任意强度数据。在另一情况下，仍可以利用响应检测器324b来产生强度数据，因为来自响应检测器324b的意外强度数据可以用于确定分析物报告器320b是否正确运行。
对于被测试的每个分析物报告器320a-320c，处理器302(例如，和/或系统100的其他处理器)可以基于由相应的响应检测器检测到的响应来确定分析物报告器是否正确运行。这样的响应可以是或者可以用于推导出关于分析物报告器的校准操作的结果。
处理器302可以基于分析物报告器是否被确定为正确运行来执行一个或多个动作。当结果指示分析物报告器未正确运行和/或提供不一致的结果时，这样的结果可以指示可能需要更换分析物报告器。在这种情况下，处理器302(例如，和/或系统100的其他处理器)可以自动地或向用户提供(例如，经由显示器108)关于错误和/或识别可能需要维护、替换和/或进一步分析的系统100的(一个或多个)部件(例如，(一个或多个)分析物报告器)的指示。用户可以采取校正动作，比如对分析物报告器320a-320c中的一个或多个执行附加测试和/或移除或替换被确定为不正确运行的分析物报告器320a-320c。可以使用系统100和/或使用其他系统(例如，其他测试设备)来执行附加测试。
在一些情况下，当确定分析物报告器(例如320b)未正确运行时，可以利用另一分析物报告器(例如，具有与被替换的分析物报告器320b类似或相同的标称性质)来替换分析物报告器。在使用之前，可能需要对替换分析物报告器进行调节，比如单独放置并停留在分析物检测器中一定时间(例如，对于一些分析物报告器，5秒至90秒)。在一些情况下，在调节之后(如果需要的话)，可以在校准操作中测试替换分析物报告器(以及可能的其他分析物报告器)。
在实施例中，替代地和/或除了识别和向用户指示错误之外，处理器302(例如，和/或系统100的其他处理器)可以响应于结果选择性地校准分析物检测器318和/或系统100的其他部件。就此而言，处理器302可以确定是否需要任意调整(例如，对响应检测器)和/或是否可以对分析物检测器318实现(例如，而不是替换任意分析物报告器)。当分析物报告器320a-320c被确定为正确运行时，不执行校准(例如，不对分析物检测器318进行调整)。当一个或多个分析物报告器320a-320c被确定为不正确运行时，处理器302可以调整与被确定为不正确运行的分析物报告器320a-320c相对应的一个或多个响应检测器324a-324c的设置(例如，响应率、灵敏度)。作为另一示例，当由响应检测器提供的响应数据一致偏移某一量时，处理器302可以对从响应检测器接收的响应数据施加偏移量，或引起响应检测器在将响应数据提供到处理器302之前施加该偏移量。在一些情况下，可以在校准分析物检测器318之后的校准操作中重新测试分析物检测器318(例如，分析物报告器320a-320c中的一些或全部)。
在一些实施例中，加热器316a-316b、加热器336、加热器致动器338和/或风扇339是可选的。例如，替代地和/或除了包括加热器336之外，风扇339和/或其他风扇和/或泵可以用于推动或吸入样品的一部分，以经由入口202将其中包括任意分析物的那部分提供给分析物检测器318。就此而言，在一些情况下，腔室334中的校准剂贮存器344中包含的校准剂不需要被加热。在一些情况下，泵314和/或风扇339和/或其他风扇和/或泵可以设置在校准装置104和/或检测装置102中。一个或多个致动器(例如，在校准装置104和/或检测装置102中)来酌情移动一个或多个加热器、一个或多个风扇和/或一个或多个泵，以将分析物从腔室334中的样品提供给分析物检测器318。
在实施例中，分析物404在每个分析物报告器320a-320c上方移动(例如，依次地)。在一些情况下，分析物报告器320a-320c可以以任意顺序放置。此外，尽管在图4中示出为离散部分，但在一些实施例中，分析物报告器320a、320b和/或320c可以彼此接触和/或可以彼此层叠。
作为示例，分析物报告器320a可以用于检测某些军用爆炸物(和/或与爆炸物相关的化合物)。例如，这样的军用爆炸物、与爆炸物相关的化合物和/或其组分可以包含在采样介质402上的测试样品(例如，一个或多个测试样品406a-406c)中，或者包含在校准剂贮存器(例如，校准剂贮存器344a-344d中的一个或多个)中存储的校准剂中。在一些实施例中，分析物报告器320a包括放大荧光聚合物或其他军事分析物报告器。由放大荧光聚合物发射的光的强度响应于放大荧光聚合物与分析物的相互作用而变化。例如，一个分析物分子与放大荧光聚合物的键合淬灭了许多聚合物重复单元的发射。因此，当感兴趣分析物落在聚合物键合位点上时，键合分析物附近的许多聚合物重复单元不发射作为荧光的吸收光。结果，聚合物荧光被称为被分析物分子的吸附“淬灭”。
在各种实施例中，分析物报告器320a与具有相关联波长的照明器322a和响应检测器324a(例如，光学检测器)相关联。照明器322a(例如，led)发射波长适于与放大荧光聚合物相互作用以使放大荧光聚合物产生发射的光。作为示例，波长可以为约400nm(例如，365nm)。响应检测器424a(例如，光电二极管)布置为接收由放大荧光聚合物产生的发射以检测一种或多种分析物的存在。照明器322a和响应检测器324a可以布置为使得由照明器322a发射的光不被响应检测器324a采集(例如，响应检测器324a主要采集由放大荧光聚合物产生的发射)。考虑照明器322a和响应检测器324a的其他配置，并且照明器322a和响应检测器324a可以以任意期望的配置布置(例如，在一些实施例中接近或共同布置)。
可以由分析物报告器320a检测的分析物的示例包括tnt(例如，测试样品406a)。美国专利no.6,558,626中公开了可以检测到的其他物质，其通过引用整体并入本文作为参考。
在示例中，分析物报告器320b可以运行来检测某些基于胺的物质，比如胺化合物，像盐酸甲基苯丙胺(例如，测试样品406b)。分析物报告器320b包括荧光的质子化2-[5-甲氧基-2-(4-苯基-喹啉-2-基)-苯基]-乙醇(pqp)。例如，这样的基于胺的物质和/或其组分可以包含在采样介质402上的测试样品中或包含在校准剂贮存器中存储的校准剂中。荧光的变化(即，分析物报告器320b的质子化pqp对光的响应的增加或减少)确立了胺化合物的存在。例如，在胺化合物与分析物报告器320b的质子化pqp反应时，质子化pqp可能经历荧光响应强度的变化。在一些实施例中，胺化合物使分析物报告器320b的质子化pqp去质子化以产生降低的荧光响应。就此而言，质子化的pqp的响应可能由于分析物报告器320b中质子化pqp的胺化合物的去质子化而随着时间推移表现出荧光强度的降低。
分析物报告器320b与具有相关联波长(例如，365nm或405nm)的照明器322b以及响应检测器324b(例如，光学检测器)相关联。照明器322b(例如，led)发射波长与分析物报告器320b的质子化pqp相互作用的光，以使质子化pqp产生发射。响应检测器324b布置为接收由分析物报告器320b的质子化pqp产生的发射，以检测胺化合物的存在。响应检测器324b检测分析物报告器320b的质子化pqp的响应变化，从而确立胺化合物的存在。照明器322b和响应检测器324b可以布置为使得由照明器322b发射的光不被响应检测器324b采集(例如，响应检测器324b主要采集由放大荧光聚合物产生的发射)。
在示例中，分析物报告器320c可以用于检测某些基于过氧化物的爆炸物，比如含过氧化物的化合物，像过氧化氢和尿素过氧化氢，以及过氧化物前体，像tatp(例如，测试样品406c)。例如，这种基于过氧化物的爆炸物和/或其组分可以包含在采样介质402上的测试样品(例如，一个或多个测试样品406a-406c)中，或者包含在校准剂贮存器(例如，校准剂贮存器344a-344d中的一个或多个)中存储的校准剂中。在一些实施例中，分析物报告器320c包括发光过氧化物反应性化合物并与响应检测器324c(例如，光学检测器)相关联。适于使用的发光材料可以是任意发光材料，包括色素、低聚物、聚合物及其组合。可以选择表现某些性质的发光材料，比如特定发射波长、高量子产率、当配制于过氧化物反应性系统中时的高输出光效率和/或与系统的一个或多个部件的相容性(例如，溶解度)。关于发光材料的附加细节可以在美国专利no.9,005,524中找到，其通过引用整体并入本文作为参考。
发光过氧化物反应性材料响应于由含过氧化物的化合物或过氧化物前体产生的过氧化氢，以产生光子发射形式的能量。在一些实施例中，所得到的能量可以激发发光过氧化物反应性材料发光，使得发射出光能。所得到的发射可以被响应检测器324c检测到，响应检测器324c发信号通知过氧化氢(和过氧化物前体和/或含过氧化物的化合物)的存在。
在一些实施例中，使用单个校准剂执行的校准操作可以在一些实施例中用于校准多于一个分析物报告器。就此而言，两个或更多个分析物报告器320a-320c可以响应于相同或相似类型的化合物。例如，分析物报告器320a和320b(和/或分析物报告器320a和320c)可以各自包括质子化pqp来检测胺化合物的存在。通过这种方式，胺校准剂可以与多于一个分析物报告器相互作用并在其处被检测以用于校准目的。
应注意的是，图4(和其他附图)示出了示例性数量和配置的加热器316和336、校准剂贮存器344、照明器322、分析物报告器320、响应检测器324和其他部件。例如，尽管在图4中分析物检测器318包括三个分析物报告器320a-320c，但分析物检测器318中可以包括更多或更少的分析物报告器。在其他实施例中，系统100可以包括更多或更少的这些部件和/或不同的部件和/或其配置。
图5和6示出了根据本公开实施例的校准装置104的立体图。图7至图9示出了根据本公开的实施例的、移除了各个罩502a-502c的校准装置104的立体图。然而，应注意，可能不需要所有所描绘的部件，并且一个或多个实施例可以包含图5至图9中未示出的附加部件。在不脱离本文阐述的权利要求书的精神或范围的情况下，可以对部件的配置和类型进行变化。可以提供附加的、更少的和/或不同的部件。例如，在一些实施例中，加热器336和加热器致动器338可以是可选的。虽然入口202被描述为检测装置102的一部分而不是校准装置104的一部分，但是校准装置104可以包括入口202和/或另一入口。
校准装置104包括罩502a-502c。例如，罩502a和502b可以分别是或可以被称为顶罩和侧罩。罩502c可以用于覆盖校准剂盒340(例如，和/或其部件)。罩502a-502c可以可释放地附接到校准装置104的不同部件。例如，可以移除罩502a-502c中的一个或多个以便于接近由罩502a-502c封装的各种部件，例如以清洁部件、替换部件、拧紧部件(例如，拧紧螺钉)和/或清洁罩502a-502c。如图5和图6所示，弹簧加载的突片208可以实现为具有相关联的弹簧208b的突片208a，以便于将校准装置104附接到检测装置102和从检测装置102拆卸校准装置104。
槽110可以被限定在罩502a中。在一些情况下，校准装置104可以包括封闭构件333来选择性地封闭槽110，以防止采样介质、环境空气和通常任意材料进入校准装置104(例如，至少在校准操作期间)。
加热器336可以实现为通过垫圈环708保持在滑块704(例如，可移动滑块)中的加热板602。加热器致动器338可以用于在校准装置104的腔室中移动加热器336(例如，经由平移和/或旋转运动)以接近或接触用于检查的样品(例如，包含测试样品的采样介质、包含校准剂的校准剂贮存器)来加热样品(其可以包括分析物)，以向入口202提供气化的样品的至少一部分。在实施例中，加热器致动器338可以移动加热板602，使得加热板602与用于检查的样品(例如，正常操作中的采样介质、校准操作中的校准剂贮存器)接触。例如，加热器致动器338可以响应于由检测装置102向校准装置104(例如，经由电接口204)和/或本地控制器354提供的控制信号来移动加热器336。
在图6中，盒罩502c被示出为透明的，以示出校准盒340的部件。校准剂盒340包括校准剂轮342、校准剂贮存器344a-344d、密封阻挡件346、毂706。在操作中(例如，在校准操作期间)，校准剂轮致动器348可以移动校准剂轮342来将校准贮存器344a-344d中的一个布置在腔室中。例如，校准剂轮致动器348可以响应于由检测装置102向校准装置104和/或本地控制器354提供的控制信号来移动校准剂轮342。
在图6中，校准剂轮致动器348旋转校准剂轮342，使得校准剂贮存器344a设置在腔室中并布置在入口202与加热板602之间。在一些情况下，腔室检测器350(例如，光遮断二极管)可以用于检测采样介质和/或任意其他材料是否设置在腔室334中。当在腔室中检测到采样介质时，腔室检测器350、校准剂轮致动器348、处理器302和/或系统100的其他部件可以防止校准剂轮342旋转，并且当采样介质从腔室移除时，腔室检测器350、校准剂轮致动器348、处理器302和/或系统100的其他部件可以允许校准剂轮342旋转。
密封阻挡件346包括纵向杆702，纵向杆702具有设置在其上的管道604。毂706接收纵向杆702。在实施例中，在正常操作期间，密封阻挡件346可以用于防止测试样品(例如，406a-406c)和/或相关联的分析物(例如，404)转移到校准剂贮存器344的校准剂，反之亦然。换句话说，密封阻挡件346可以用于防止校准剂对测试样品和/或相关分联的析物的污染，并防止测试样品和/或相关联的分析物对校准剂的污染。
一个或多个校准剂贮存器位置传感器802可以用于确定校准剂贮存器是否正确地布置在腔室中。例如，当校准剂贮存器酌情位于腔室中入口202与加热器336之间的位置以被加热器336加热并将分析物提供给入口202时，可以确定校准剂贮存器正确布置。在一些情况下，校准剂贮存器位置传感器802可以用于确定校准剂贮存器344a-344d中的哪一个位于腔室中。在一些情况下，每个校准剂贮存器344a-344d可以包括条形码，该条形码识别能够由校准剂贮存器位置传感器802扫描的校准剂贮存器(和/或其中包含的校准剂)。例如，当校准剂贮存器正确布置时，校准剂贮存器位置传感器802能够正确地扫描条形码，和/或可以基于条形码的位置确定校准剂贮存器的位置。
在一些情况下，校准剂贮存器位置传感器802可以基于校准剂轮342中的校准剂贮存器相对于其他校准剂贮存器的位置来识别校准剂贮存器(和/或其中包含的校准剂)。这种信息可以存储在存储器304中和/或由处理器302提供。在图8中，校准剂贮存器位置传感器802位于本地控制器354上。在其他实施例中，校准剂贮存器位置传感器可以为离散部件和/或可以实现为另一部件的一部分。
图10示出了根据本公开的实施例的加热器336和相关联的部件。在图10中，各个部件处于备用配置。在该备用配置中，弹簧1002在加热器336的滑块704上施加张力，该张力适于将滑块704推向入口202。销904将滑块704保持就位，使得由弹簧1002施加的张力不足以将滑块704推向入口202。
加热器致动器338比如响应于控制信号而使各种部件从备用配置转换出来，以加热样品来进行检查(例如，测试样品、校准剂贮存器)。加热器致动器338产生扭矩以使凸轮710旋转(例如，图10中的逆时针方向)。销904响应于凸轮710的旋转而在入口202的方向上移动。销904的移动引起(例如，允许)将由弹簧1002施加在滑块704上的张力施加在滑块704上，并使滑块704朝向入口202移动。如前所述，加热器336可以实现为通过垫圈环708保持在滑块704中的加热板602。因此，加热器致动器338将滑块704与加热板602及垫圈环708一起朝向入口202移动，以允许将加热板602布置为加热用于在腔室中检查的样品。在一些情况下，加热器336(例如，加热板602)由加热器致动器338移动，使得加热器336与采样介质(例如，402)或校准剂贮存器接触或接近。一些实施例中，加热器336和加热器致动器338是可选的。
图11示出了根据本公开的实施例的校准剂轮342和相关联的部件。校准剂轮致动器348可以产生使齿轮902旋转的扭矩。齿轮902的旋转转而使齿轮1102(例如，较小的齿轮)旋转。就此而言，齿轮902和1102可以形成两个啮合齿轮。齿轮1102的旋转引起心轴712旋转。心轴712的旋转导致校准剂盒340(例如，密封阻挡件346和校准剂轮342)旋转。校准剂盒340可以由校准剂轮致动器348旋转来选择性地将校准剂贮存器344a-344d中的一个布置(并保持在适当位置)在加热器336与入口202之间，同时也布置在腔室中，以便于校准操作。当校准剂贮存器344a-344d中的一个或多个在校准操作期间循环通过时，校准剂轮342可以由校准剂轮致动器348旋转以将校准剂贮存器344a-344d中的一个移出腔室并将校准剂贮存器344a-344d中的另一个移入腔室。
图12示出了根据本公开的实施例的、具有校准剂贮存器344的排放口1204的校准剂贮存器盖1202。例如，校准剂贮存器344可以是校准剂贮存器344a-344d中的一个或任意其他校准剂贮存器。盖1202包括排放口1204(例如，也称为排放孔)，该排放口1204可以用于使气化的校准剂例如经由入口(例如，202)到分析物检测器(例如，318)。排放口1204实现为限定在盖1202中的圆孔。中心孔直径可被设计以调节提供到分析物检测器318的分析物的量。在其他实施例中，可以使用适于气化的校准剂通过的其他形状和尺寸来实现排放口1204。在一些情况下，盖1202附接到校准剂贮存器344的基部，并封闭除排放口1204之外的校准剂。在一些情况下，校准剂贮存器可以在侧部上实现有排放口以增加空气流。
图13示出了根据本公开的实施例的密封构件345。密封构件345可以设置在校准剂轮(例如342)中。在一些情况下，密封构件345的形状和尺寸可以类似于校准剂贮存器344。在这些情况下，密封构件345可以被认为是不包含校准剂且不具有排放口的校准剂贮存器。在其他情况下，密封构件345的形状和/或尺寸可以不同于校准剂贮存器344，并且校准剂轮可以具有容纳密封构件345的结构(例如，专用于密封构件345的结构)。在一些情况下，可以推动密封构件345的表面以抵靠在与分析物检测器(例如，318)相关联的入口(例如，202)上，并且可以使用流量或压力传感器(例如，在分析物检测器内)来检查泄漏。就此而言，密封构件345可以布置在校准装置(例如，104)的腔室(例如，334)中来检查入口下游的泄漏(例如，分析物检测器或其间的路线中的泄漏)。
图14a示出了根据本公开的实施例的具有突起的校准剂贮存器基部1402。图14b示出了根据本公开的实施例的具有网格1414的校准剂贮存器基部1402。在一些情况下，校准剂贮存器基部1402可以用于图12所示的校准剂贮存器344中。基部1402的表面包括侧壁1404和具有设置在其上的顶表面(例如1406、1410)和侧表面(例如1408、1412)的其他突起。基部1402、侧壁1404和盖1202限定了用于存储校准剂的体积。突起增加了用于接收(例如，存储)校准剂的校准剂贮存器344的内表面积。就此而言，突起的各个表面(例如1406、1408、1410、1412)提供校准剂可以粘附于其上的表面区域。基部1402(例如，包括侧壁1404和突起)和盖1202限定了能够用于存储校准剂的校准剂贮存器344的体积。在图14b中，基部1402还包括网格1414。网格1414可以是透气膜，气化的校准剂(例如，气化的固体、凝胶和/或液体校准剂)可以通过该透气膜。网格1414可以将固体形式的校准剂保持在用于存储校准剂的校准剂贮存器的体积内，并将气化形式的校准剂传送到排放口1204。需要注意的是，在一些实施例中，图14a和图14b中示出的突起是可选的。
在实施例中，可以使用具有高导热性的材料(例如铝、铝合金、镍合金和/或其他导热材料)来实现校准剂贮存器344。就此而言，校准剂贮存器344的热质量、热导率和几何形状是影响校准剂释放速率的因素。在另一实施例中，可以使用非导热材料(例如塑料)来实现校准剂贮存器344。例如，可以基于校准剂的成本和/或挥发性来选择非导热材料。比如冲压金属或其他合适的金属材料可以用于校准剂贮存器344。在一些情况下，校准剂贮存器344和/或其部件可以使用选择性激光烧结(sls)工艺来制造。在这些情况下，可以使用eos铝(alsi10mg)。在一些情况下，可以使用铸铝或铸铝合金。作为非限制性示例，校准剂贮存器材料的其他示例可以包括氟化乙烯丙烯(fep)、全氟烷氧基(pfa)、聚偏二氟乙烯(pvdf)和尼龙(例如，尼龙6)。如本领域技术人员所理解的，不同的贮存器材料可用于不同的校准剂。
在一个方面中，钝化涂层被可选地提供为校准剂贮存器344。在一些情况下，钝化涂层可以改善与校准剂贮存器344和/或其中包含的校准剂相关联的响应和/或寿命。在一个示例中，silcotek
通常基于检测系统(例如，检测系统的感兴趣材料)的应用来选择各种校准剂贮存器344中包含的校准剂。就此而言，可以通过在分析物检测器中使用的分析物报告器来确定校准剂贮存器中提供的校准剂。作为非限制性示例，校准剂可以包括普通或专用爆炸物(亚硝胺、rdx、季戊四醇四硝酸酯(petn)等)或其模拟物(像jehudayinon的“advancesinanalysisanddetectionofexplosives”，第四届爆炸物分析和检测国际研讨会论文集，1992年9月7-10日中所找到的那些)、化学和生物战模拟物(二甲基甲基膦酸盐(dmmp)等)和毒品(海洛因、甲基苯丙胺、可卡因、精神药物等)。在其他实施例中可以使用其他校准剂。
在一些情况下，校准剂贮存器344可以涂覆有惰性或耐腐蚀涂层，以防止校准剂与基部1302的材料之间的化学相互作用。一些校准剂可以从溶剂溶液计量加入基部1302中，并留在那里直到溶剂气化。在一些实施例中，可以在校准剂贮存器344中提供固体形式、凝胶形式或液体形式的校准剂。例如，校准剂贮存器344可以包括在校准剂(例如，固体、凝胶、液体)上方的气体可渗透膜，至少部分气化的校准剂(例如，从加热校准剂获得的校准剂)可以通过该膜。在一些情况下，校准剂贮存器344可以包括清洗剂(例如，丙酮、甲苯、水、其混合物)来冲洗检测装置和/或校准剂贮存器344或激活检测装置和/或校准剂贮存器344。
图15示出了根据本公开的实施例的操作系统100来执行校准的处理1500。在框1502处，用户在测试表面(例如，包裹、行李、衣服或其他物品)上施加采样介质402以获得对应于存在于测试表面上的痕量材料的一个或多个测试样品(例如，如图4所示的测试样品406a-406c)。
在框1504处，用户通过槽110将采样介质402插入到腔室334中，如图3所示。在框1506处，对插入的采样介质402执行检测处理。参照图15描述用于执行检测处理的示例性处理。在框1508处，从腔室334移除采样介质402。
在实施例中，采样介质402的使用可能不是必需的，因为入口202可以用于直接采样环境空气中的分析物(例如，气相分析物)。附加装置(例如，耦合到校准装置104和/或检测装置102或作为其一部分)可以用于将可以包括分析物的采样的环境空气引导到入口202中，比如布置在采样的环境空气的流动路径中的空气过滤器/浓缩器。
在框1510处，确定是否测试校准剂。在实施例中，作为校准操作的一部分可以测试一种或多种校准剂。校准操作可以由系统100的用户启动或者由处理器302自主启动。
当测试校准剂时，在框1512处，选择校准剂贮存器(例如，校准剂贮存器344a-344d中的一个)。可以基于来自处理器302的控制信号来选择校准剂贮存器。例如，控制信号可以识别在校准操作期间测试校准剂贮存器中的哪一个和/或以什么顺序测试校准剂贮存器。在一些情况下，校准装置104(例如，本地控制器354)可以自主地确定测试校准剂贮存器的顺序。
在框1514处，校准剂轮致动器348引起校准剂轮342旋转，使得所选择的校准剂贮存器布置在加热器336与入口202之间，同时也布置在腔室334中。在一些情况下，加热器336(例如，加热板602)可以移动为与所选择的校准剂贮存器接触。在块1516处，对所选择的校准剂贮存器执行校准剂测试处理。参照图16描述了用于执行校准剂测试的示例性处理。
在块1518处，确定是否有附加的校准剂用于测试。当存在要用于测试的附加校准时，处理进行到框1512。当不存在要用于测试的附加校准时，在框1520处，处理器302基于测试结果执行动作。例如，当测试结果指示校准剂测试的所有分析物报告器都正确工作时，不需要响应于测试结果而执行任意动作。作为另一示例，当确定一个或多个分析物报告器未正确运行时，处理器302可以向用户提供(例如，在显示器108上)未正确运行的分析物报告器、正确运行的分析物报告器、建议的动作(例如，替换错误的分析物报告器、执行进一步的分析等)的指示)和/或其他信息。用户可以采取校正动作，比如对分析物报告器执行附加测试和/或移除或替换被确定为不正确运行的分析物报告器。作为另一示例，在一些情况下，处理器302可以基于测试结果调整与分析物报告器相关联的响应检测器，比如调整响应检测器的响应率。
图16示出了根据本公开的实施例的操作系统100来对用于检查的样品执行化学检测的处理1600。在实施例中，处理1600可以在图15的框1506和/或1516期间执行。这种处理的细节可以应用于使用发射(例如，荧光和发光)技术的技术。
在框1602处，加热器336将热施加到用于检查的样品。例如，样品可以是在正常操作期间在采样介质(例如，402)上提供的测试样品(例如，406a-406c)或在校准操作期间选择的校准剂。在各个实施例中，加热器336可以响应于用户对一个或多个用户控制器106的操作而运行和/或响应于将样品放入腔室334中(例如将采样介质402插入到腔室334中或将校准剂贮存器旋转到腔室334中)而自动运行。在一些情况下，也可以运行加热器316a来向样品施加热。
在框1604处，响应于由加热器336施加的热，样品至少部分地气化以提供分析物(例如，404)。在一些情况下，加热器336移动为与样品接触。在框1606处，泵314运行来通过入口202抽入包括分析物的样品的至少一部分并通过出口312抽出。在框1608处，分析物检测器318接收分析物。
在一些实施例中，替代地和/或除了加热样品之外，一个或多个风扇和/或泵可以推动或吸入样品的至少一部分(其可以包括分析物)，以经由入口202向分析物检测器318提供样品的该部分。在这样的实施例中，分析物可以是但不必是气化的分析物。在一些情况下，替代检测装置102的泵314和/或除了检测装置102的泵314之外，校准装置104中可以包括风扇和/或泵。
在框1610处，分析物检测器318的一个或多个分析物报告器320a-320c对分析物做出相应。在一些情况下，分析物通过经过(例如，由泵314抽吸通过)分析物报告器320a-320c而暴露于分析物报告器320a-320c。例如，不同的分析物报告器可以响应于分析物的不同部分(例如，组分)。例如，分析物报告器320a可以响应于分析物中存在的某些军用爆炸物和/或爆炸物相关化合物，而分析物报告器320b可以响应于分析物中的某些基于胺的物质。在一些情况下，一旦分析物已经分别暴露于分析物报告器320a和320b，照明器322a和322b可以用于促进来自分析物的响应。
在框1612处，响应检测器324a-324c检测分析物报告器320a-320c对分析物的响应。例如，在正常操作期间，响应检测器324a检测分析物报告器320a对分析物中与测试样品406a对应的那部分的响应，响应检测器324b检测分析物报告器320b对分析物中与测试样品406b对应的那部分的响应，而响应检测器324c检测分析物报告器320c对分析物中与样品406c对应的那部分的响应。作为另一示例，在校准操作期间，响应检测器324a-324c检测分析物报告器320a-320c对通过分析物报告器320a-320c的分析物(例如，气化的校准剂)的响应。
在框1614处，提供结果。在一些情况下，结果可以被提供给处理器302和/或由处理器302推导出(例如，基于检测到的响应)。根据系统100的操作，结果可以用于检测处理(例如，正常操作)或测试处理(例如，校准操作)。例如，在正常操作期间，结果可以是是否确定测试样品中存在感兴趣材料。在校准操作期间，结果可以指示分析物报告器320a-320c是否正确运行。还可以提供来自响应检测器324a-324c的响应数据。在一些情况下，结果可以被提供给用户(例如，经由显示器108)。
根据本公开将领会到，本文提供的各种实施例可以用于便于对感兴趣材料的化学检测及相关联的化学检测系统的校准。特别地，本文提供的附接件可以用于以低成本、快速且高度便携的方式在现场检测操作和现场校准操作中选择性地执行，而用户交互最少或没有用户交互。值得注意的是，具有一个或多个相关联的校准剂贮存器的致动校准剂轮可以有效地用于选择性地将校准剂贮存器布置在也用于接收测试样品的腔室中。结果，可以有效地进行现场测试和现场校准。此外，以本文公开的方式实现的化学检测系统可以避免与传统手动校准操作相关联的错误和/或不便。
在适用的情况下，可以使用硬件、软件或硬件和软件的组合来实施本公开提供的各种实施例。同样在适用的情况下，本文阐述的各种硬件部件和/或软件部件可以组合到包括软件、硬件和/或两者的复合部件中而不背离本公开的精神。在适用的情况下，本文阐述的各种硬件部件和/或软件部件可以分成包括软件、硬件或两者的子部件而不背离本公开的精神。此外，在适用的情况下，可以想到软件部件可以实现为硬件部件，反之亦然。
根据本公开的软件(比如程序代码部分和/或数据)可以存储在一个或多个非暂时性机器可读介质上。还可以想到，可以使用联网和/或其他方式的一个或多个通用或专用计算机和/或计算机系统来实现本文标识的软件。在适用的情况下，本文描述的各种步骤的排序可以改变、组合成复合步骤和/或分成子步骤以提供本文描述的特征。
上述实施例阐释但不限制本公开。还应当理解，根据本公开的原理的许多修改和变化是可能的。因此，本公开的范围仅由后附的权利要求书限定。
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