具体实施方式

在某些情况下，检测环境中的特定化学品或污染物(特别是空气中污染物)可能是有利的。空气中污染物可包括有毒工业化学品(TIC)、化学战剂(CWA)和非传统制剂(NTA)。这些污染物可以攻击皮肤、血液、呼吸系统和神经系统，导致疾病、失能，并且在剂量足够高时导致死亡。爆炸性蒸汽是另一威胁。例如，可以通过激发武器来点燃以适当比率富集燃料的空气。受限空间威胁可包括氧气水平、一氧化碳、硫化氢等。低水平的氧气可以引起窒息，而高水平的氧气可以引起高氧症，高氧症导致定向障碍、癫痫发作和神经系统损伤。在一些实施例中，这些状况的存在可能对接触人员造成接近危险，并且可以指示迫在眉睫或持续存在的威胁。在某些情况下，某些化学品的存在可以指示储存或处理化学品时的泄漏或故障。手持式或可穿戴化学检测器可用于检测检测器环境中的一种或多种特定化学品，并且可以被配置成传输或显示关于一种或多种特定化学品的存在的信息。这可以为暴露于化学品的人员提供采取适当措施以通过实施自我保护措施(例如，穿戴个人防护装备(PPE))来将风险最小化的机会。

参考图1-3，大体上在10处示出的战术性化学检测器可包括感测组件20，所述感测组件包括光阵列24；传感器光学器件28；和传感器阵列32。战术性化学检测器10还可包括电源34，所述电源被配置成选择性地向战术性化学检测器10的各种部件提供电力，所述部件包括光阵列24和传感器阵列32。感测组件20可以设置在壳体36内。电源34还可设置在战术性化学检测器10的壳体36内。

感测组件20可以被配置成识别特定化学品或污染物。化学品或污染物可以是空气中化学品或污染物。在一些实施例中，当感测组件20已识别出特定化学品或污染物时，战术性化学检测器10可以被配置成响应于化学品或污染物的存在而生成警报。战术性化学检测器10还可以被配置成显示或传输警报的指示。

在一些实施例中，传感器阵列32可包括基板64，并且传感器阵列32的基板64可包括印刷电路板38。印刷电路板38还可包括控制电路38。控制电路38可以与感测组件20并且与传感器58通信。控制电路38可以被配置成从传感器接收输入，并且确定是否已识别出特定化学品或污染物。

在一些实施例中，传感器阵列可以被配置成可由用户移除和更换。

壳体36可具有第一侧40和第二侧44。在一些实施例中，壳体还可包括环46，例如弹性环，所述环在壳体36的第一侧40与第二侧44之间延伸且将所述第一侧和所述第二侧连接在一起。壳体36的第一侧40可以限定第一开口48，壳体36的第二侧44可以限定第二开口52。第二开口52可包括通风口54。通风口54可以被构造成允许空气从战术性化学检测器10的壳体36的内部释放。

在一些实施例中，战术性化学检测器10还可包括泵56。泵56可邻近壳体36的第二开口52设置且与其连通。如图2中所示，泵56可以被构造成通过壳体36中的第一开口48将空气吸引到战术性化学检测器10，并且使空气通过感测组件20并且通过壳体36的第二开口52从壳体36离开。后挡板60可以被构造成部分地包围泵56，由此引导空气通过第二开口52，而不是允许空气逃逸并保持在战术性化学检测器10的壳体36内。泵56可包括鼓风机。

感测组件20可以被配置成感测特定化学品或污染物。传感器阵列32可包括布置在基板64上的多个传感器58，如图3中所示。传感器58可包括有机导电或半导电纳米纤维化学传感器。传感器58中使用的纳米纤维可以与特定官能团合成，该特定官能团可以与空气中化学品、材料、蒸气和颗粒相互作用。纳米纤维可以沉积在叉指式电极上以形成电极-纳米纤维阵列(下文中称为“传感器”)。纳米纤维与某些空气中物质的相互作用可以改变传感器58的电特性。这些空气中物质相互作用的结果可以是特定电特性的增加或降低，包括传感器58的测量的电流或有效电阻。

纳米纤维传感器58可具有优异的灵敏度和选择性，并且可适用于小型化低功率装置。纳米纤维传感器58可具有小面积。例如，在一些实施例中，每个传感器可以是3mm x3mm。这可以允许在小仪器中传感器58的高密度。纳米纤维倾向于对某一类化合物(例如胺)具有选择性。感测组件20可以被配置成基于传感器阵列32的聚合响应识别特定化学品。可检测化学品可以各自产生唯一响应签名，该唯一响应签名可与响应签名库中的已知和/或预定响应签名匹配。

纳米纤维传感器58可以基于有机纳米纤维。纳米纤维可以从构建块分子自组装，所述构建块分子功能化以特别与某些化学品或某些类别的化学品相互作用。一旦组装好，纳米纤维就可沉积到电极对上以产生化学电阻传感器(即，通过改变电阻来信号通知化学品的检测的传感器)。电阻的变化是由于化学品的电子转移引起的电荷载体密度变化造成的。该相互作用是非共价的且是可逆的。

具有不同官能团的有机导电或半导电纳米纤维对同一空气中物质可能有不同的响应。通过在此类传感器的阵列中使用一个或多个不同传感器58，可以为特定空气中物质建立响应签名。传感器58可以被配置成检测多种空气中化学品，包括毒物、燃烧副产物和爆炸物。合适的纳米纤维的非限制性实例可通过构建块化合物如咔唑角的亚芳基-亚乙炔基四环大分子、其吲哚咔唑衍生物、取代的苝四羧酸二酰亚胺分子、取代的3,4,9,10-四羧基茈分子及其混合物的自组装形成。

在一些实施例中，为了激活传感器材料，传感器58可以暴露于光。例如，传感器光学器件28可以被配置成以足够激活相应的纳米纤维材料的量值大体上朝向传感器58引导光。光可包括可见光谱中的光。光阵列24可以被构造成向多个传感器58中的每一个提供光。光阵列24可包括设置在基板66上的多个光源62。基板66可包括印刷电路板38。在一些实施例中，光源62可以是发光二极管。光源62可以被构造成提供至少约8000勒克斯的光。

在一些实施例中，光阵列24的形状可以为大体上环形的。光阵列24可限定穿过光阵列24的中心的开口70。光源62可以围绕开口70分布。在一些实施例中，第一开口48和第二开口52可以是大体上圆形的，并且光阵列24的开口70可以与壳体36的第一侧40中的第一开口48和壳体36的第二侧44中的第二开口52同轴地对准。

传感器光学器件28可以是大体上环形的，并且可以在传感器光学器件28的中心72中限定大体上圆形的开口。传感器光学器件28的大体上圆形开口72可以被构造成与光阵列24中的开口70、壳体36的第一侧40中的第一开口48和壳体36的第二侧44中的第二开口52中的至少一者同轴对准。

传感器光学器件28可以被配置成准直光并将其引导到多个传感器58。传感器光学器件28可具有收集器侧80和发射器侧84。传感器光学器件28可包括从收集器侧80穿过传感器光学器件28延伸到发射器侧84的多个光学元件68。每个光学元件68可以与多个光源62中的一个光源光通信。每个光学元件68可以被构造成从传感器阵列的收集器侧80上的光阵列24的光源62收集光，并且从传感器光学器件28的发射器侧84处的光学元件68发射光。在一些实施例中，光学元件68可以围绕传感器光学器件28的大体上圆形开口72的圆周设置。

在一些实施例中，战术性化学检测器还可包括基于纳米纤维的传感器阵列，所述传感器阵列与用于环氧乙烷、一氧化碳、氧气和爆炸性蒸汽的爆炸下限(未示出)的至少一个额外传感器相结合。纳米纤维传感器58可能不能够准确检测环氧乙烷、一氧化碳、氧气和爆炸下限。处理器(未示出)可以设置在印刷电路板(PCB)120上，所述印刷电路板被配置成操作至少一个额外传感器。在一些实施例中，处理器可以被配置成操作至少一个额外传感器和传感器58。处理器还可以被配置成操作与确定存在的化学品的身份相关联的任何警报和算法。

唇缘88可以围绕传感器光学器件28的外周边延伸，如图4A中所示。唇缘可以被构造成允许传感器光学器件28接受光阵列24，由此将光阵列24相对于传感器光学器件28固定在某一位置。来自光阵列24的每个光源62可以与光学元件68相关联。唇缘88还可以防止流过光阵列24的中心和传感器光学器件28的中心的空气在传感器光学器件28与光阵列24之间行进，而是有助于引导空气通过传感器光学器件28到达传感器阵列32。

传感器光学器件28的发射器侧84可包括至少一个混合挡板92，如图4B中所示。至少一个混合挡板92可以被构造成使行进穿过传感器光学器件28的中心的空气转向，并且分配空气以跨越多个传感器58行进。壁86可以从传感器光学器件28的发射器侧84的周边延伸并且大体上正交于发射器侧84，由此使得传感器光学器件28能够围绕传感器阵列基板64上的多个传感器58。

在一些实施例中，传感器光学器件28可包括光学级塑料，例如，光学级聚碳酸酯或光学级丙烯酸。多个光学元件68可以一体地形成在传感器光学器件28内。

传感器阵列32可包括设置在基板64上的多个传感器58。每个传感器58可以与多个光学元件68中的一个光学元件相关联，并且可以与至少一个光源62光通信。多个传感器58可以某种布置(例如，以圆形布置)设置在基板64上。多个通风开口96可以围绕传感器布置的外周边设置。在一些实施例中，每个传感器58可以与一个通风开口96相关联。在一些实施例中，通风开口96的至少一部分可设置在传感器光学器件28的每个传感器58与壁86之间。壁86可以引导在传感器光学器件28与传感器阵列32之间流动的空气通过多个通风开口96离开。

在一些实施例中，透气疏水材料104可以设置在壳体36内，并且可以被构造成覆盖壳体36中的第一开口48。疏水材料104可以被构造成减少或防止水分进入壳体36。过滤器100可以邻近第一开口48设置在壳体内，使得疏水材料可以设置在过滤器100与壳体36的第一开口48之间。过滤器100可以被构造成覆盖壳体36的第一开口48，由此过滤通过第一开口48进入壳体36的流体。过滤器100中的开口的大小可以设定成允许空气通过进入到战术性化学检测器10中，但防止可能弄脏传感器58的颗粒通过。

如图5中所示，当泵56工作时，空气可通过壳体36的第一侧40中的第一开口48进入战术性化学检测器10，首先流动通过疏水材料104，然后流动通过过滤器100。空气接着可流动通过光阵列24的中心中的开口70，并且流动通过传感器光学28的中心中的开口72。在到达传感器阵列32的基板64后，空气可以改变方向，在传感器光学器件28与传感器阵列32之间径向向外流动经过多个传感器58并且朝向传感器布置的外周边流动。至少一个混合挡板92可有助于将空气朝向多个传感器58中的每一个引导。空气可跨越传感器58行进到沿着传感器布置的外周边设置在传感器阵列32的基板64中的通风开口96。在通过基板64之后，空气可由后挡板60限制，然后由泵56抽吸通过壳体36的第二开口52中的通风口54以离开战术性化学检测器10。

在一些实施例中，战术性化学检测器10可以被配置成在检测到一种或多种特定化学品时产生触觉警报。例如，在一些实施例中，战术性化学检测器10还可包括触觉马达108。触觉马达108可以与控制电路38通信，并且因此与感测组件20通信。在控制电路38确定已检测到特定化学品后，控制电路38可以发送输入以使触觉马达108激活。可以基于传感器58的电特性的变化来确定已检测到特定化学品。在激活后，触觉马达可以开始振动，并且可以使战术性化学检测器10振动。

在一些实施例中，战术性化学检测器10可以被配置成在检测到一种或多种特定化学品时产生可听警报。例如，在一些实施例中，战术性化学检测器10还可包括压电元件112。压电元件112可以与控制电路38通信，并且因此与感测组件20通信。在控制电路38确定已检测到特定化学品后，控制电路38可发送输入以引起压电元件112的激活。压电元件112的激活可以使战术性化学检测器10产生可听警报。

在一些实施例中，战术性化学检测器10可以被配置成在检测到一种或多种特定化学品时产生视觉警报。例如，战术性化学检测器10还可以包括至少一个光源116和被配置成提供视觉警报的相关联的印刷电路板(PCB)120。至少一个光源116和相关联的PCB 120可以与控制电路38通信，并且因此与感测组件20通信。壳体36可包括至少一个光警报开口124。透明或半透明保护罩可以覆盖光警报开口124。每个光源116可以设置在壳体36内并且定位成使得当光源116已被激活时，光可以通过光警报开口124照射。光导118可以被构造成将光从光源116引导至光警报开口124。至少一个光源116和相关联的PCB 120中的每一者可以与控制电路38通信。在控制电路38确定已检测到特定化学品后，控制电路38可以向至少一个光源116及相关联的PCB 120发送输入，所述输入可以引起至少一个光源116的激活，由此产生视觉警报。PCB还可以被配置成识别检测到的化学品，并且使得生成警报以通知用户存在潜在威胁。

在一些实施例中，战术性化学检测器10还可包括显示面板(未示出)。显示面板可以与控制电路38通信，且因此与感测组件20通信。显示面板可以被配置成在检测到特定化学品后显示视觉警报。

在一些实施例中，警报可以保持活动，直到其已被确认。至少一个确认按钮126可设置在壳体36上。激活确认按钮126可以激活壳体36内的激活开关125，这可以终止警报。

在一些实施例中，战术性化学检测器10可包括两个确认按钮126。例如，第一确认按钮126可以设置在环46的第一侧127上或壳体的第一部分128上。第二确认按钮126可以设置在环46的第二侧129上或壳体36的第二部分130上。两个确认按钮126中的任一个可以用于关闭或停用警报。使确认按钮126设置在壳体的两个不同位置可有利于惯用右手的人和惯用左手的人确认警报，因为可以用使用者的任一只手激活任一确认按钮126。

在一些实施例中，战术性化学检测器10可以被配置成产生至少两种类型的警报。例如，战术性化学检测器10可以被配置成产生可听警报和视觉警报两者。在一些实施例中，战术性化学检测器10可包括触觉马达108、压电元件112和警报光源122及相关联的PCB123，并且可以被配置成产生触觉警报、可听警报和视觉警报。在一些实施例中，所述警报可以依序产生。例如，如果未在预定时间量内确认警报，则可以激活第二警报。如果未在预定量内确认第二警报，则可以激活第三警报。例如，当已检测到特定化学品时，战术性化学检测器10可产生触觉警报。如果未在第一预定时间量内确认触觉警报，则战术性化学检测器10可接着产生可听警报。如果未在第二预定时间量内确认可听警报，则战术性化学检测器10可产生视觉警报。在一些实施例中，如果警报仍未得到确认，则可以组合警报或可以交替警报。例如，战术性化学检测器10可以将触觉警报与可听警报交替，或者可以将触觉警报与可听警报组合。

如果警报已响起但尚未得到确认，并且战术性化学检测器10检测到第二化学品，则在一些实施例中，战术性化学检测器10可以开始第二警报。例如，如果战术性化学检测器10已检测到第一特定化学品并产生触觉警报，并且进行到可听警报，并且接着检测到第二特定化学品，战术性化学检测器10可以恢复到触觉警报并开始整个警报序列。

在一些实施例中，战术性化学检测器10可包括夹子132。夹子132可以紧固到壳体36或者是壳体的整体部分。夹子132可以被构造成能够牢固地紧固到条带、皮带、口袋或其它衣服制品或其它合适的位置。夹子132可以被构造成锁定到位，从而防止战术性化学检测器10掉落。夹子132可以固定到壳体36的第二侧。

在一些实施例中，战术性化学检测器10可以被配置成自测试。可以基于通过用户界面接收的输入或以预定时间间隔或在诸如正打开战术性化学检测器10的预定事件发生时进行自测试。在一些实施例中，作为自测试功能的一部分，战术性化学检测器10可以被配置成指示是否需要更换过滤器100、传感器58或电池(未示出)，以及系统是否正常运行。

参考图6，在一些实施例中，用于检测化学品或污染物的方法600可包括提供具有光源62的战术性化学检测器10，所述光源被配置成向多个传感器58提供光，如在步骤605中所示。在步骤610中可以准直光源62。在步骤615中，可以将准直光引导至多个传感器58。在步骤620中，可以泵送流体通过战术性化学检测器。战术性化学检测器10可以被配置成使流体在设置在战术性化学检测器10内的多个传感器58上方通过。所述流体可以是空气。传感器58可包括纳米纤维化学传感器。战术性化学检测器10的感测组件可包括多个混合挡板92，该多个混合挡板被构造成朝向纳米纤维化学传感器58中的每一个引导流体。在步骤625中，在流体已在传感器58上方通过之后，可以引导流体通过多个通风开口96中的一个通风开口。所述方法还可包括步骤630，所述步骤提供触觉马达108、压电元件112和警报光源122以及相关联的印刷电路板123中的至少一者；以及使触觉马达108、压电元件112和警报光源122以及相关联的印刷电路板123中的至少一者在由纳米纤维化学传感器检测到特定化学品后生成警报。

以上描述仅被认为是优选实施例的描述。本领域的技术人员以及制作或使用本公开的技术人员将想到对本公开的修改。因此，应理解，在附图中示出且在上文描述的实施例仅用作说明的目的，且并不旨在限制本公开的范围，本公开的范围由根据包含等同原则的专利法来解释的所附权利要求书界定。

应该注意的是，在本说明书中，“前”、“后”、“后部”、“向上”、“向下”、“内部”、“外部”、“右”、“左”仅用于辨别不同元件在附图中的定向。这些术语并不意图限制它们描述的元件，因为各种元件在不同的应用中可以不同的方式定向。