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JP2021509958A - Systems and methods for determining subject status based on volatile organic compounds - Google Patents

Systems and methods for determining subject status based on volatile organic compounds Download PDF

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JP2021509958A JP2020557021A JP2020557021A JP2021509958A JP 2021509958 A JP2021509958 A JP 2021509958A JP 2020557021 A JP2020557021 A JP 2020557021A JP 2020557021 A JP2020557021 A JP 2020557021A JP 2021509958 A JP2021509958 A JP 2021509958A
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Abstract

被検体に由来する気相中の揮発性有機化合物(VOCs)に基づいて被検体の状態を決定する方法を開示する。この方法は、VOCsのサンプルに、1つまたは複数のセンサを晒すことに応答して、センサの信号のセットを、1つまたは複数のセンサから受信するステップと、前記センサ信号のセットから、1つまたは複数の特徴値を抽出するステップと、被検体の1つまたは複数の状態に相関する、1つまたは複数の抽出された特徴値に基づいて、VOCsのサンプルを分類するようにトレーニングされた分類モデルを受信するステップと、センサ信号のセットから受信した、1つまたは複数の特徴値を、分類モデルの1つまたは複数の分類と関連づけるステップと、この関連に基づいて、被検体の状態を決定するステップを含むことができる。【選択図】図1ADisclosed is a method for determining the state of a subject based on volatile organic compounds (VOCs) in the gas phase derived from the subject. This method comprises the step of receiving a set of sensor signals from one or more sensors in response to exposing one or more sensors to a sample of VOCs, and one from the set of sensor signals. Trained to classify VOCs samples based on the steps of extracting one or more feature values and one or more extracted feature values that correlate with one or more states of the subject. Based on the step of receiving the classification model and the step of associating one or more feature values received from the set of sensor signals with one or more classifications of the classification model, the condition of the subject is determined. It can include a step to determine. [Selection diagram] FIG. 1A

Description

この発明は、一般に、生体認証データに基づいて被検体の状態を決定することに関する。より具体的には、本発明は、被検体から生じた揮発性有機化合物(VOC)を感知するための、センサから収集された生体認証データに基づいて、被検体の状態を決定するシステムおよび方法に関する。 The present invention generally relates to determining the condition of a subject based on biometric data. More specifically, the present invention is a system and method for determining the state of a subject based on biometric data collected from a sensor for sensing volatile organic compounds (VOCs) generated from the subject. Regarding.

被検体の生体認証データを収集することは、顔の画像認識(顔認識としても知られる)、指の指紋、虹彩認識、音声認識等のような広範囲に使用されている方法を含む。リストした方法は、すべて測定したパラメータを検出し、これらのパラメータをデータベースに記憶された、単一の被検体に関連づけられたパラメータの測定値と比較する。通常、被検体の1回の測定は、被検体を識別するのに必要な、すべてのパラメータを収集するのに十分である。例えば、被検体の顔の単一の画像は、顔認識をするのに十分であり、単一の音声認識は、音声認識をするのに十分であろう。 Collecting biometric data of a subject includes widely used methods such as face image recognition (also known as face recognition), finger fingerprints, iris recognition, voice recognition, and the like. The methods listed detect all measured parameters and compare these parameters with the measured values of the parameters associated with a single subject stored in the database. Usually, a single measurement of the subject is sufficient to collect all the parameters needed to identify the subject. For example, a single image of the subject's face would be sufficient for face recognition, and a single speech recognition would be sufficient for speech recognition.

認識方法として、被検体から収集したVOCsを用いることは、より一層、複雑である。人間および/または哺乳動物の匂い(scent)は、健康、性別、食事、精神状態、一般的な健康(例えば、フィットネス)、環境状態などの複数のパラメータの影響を受ける。人間および/または哺乳動物の匂いは、その匂いに影響を与える、1つまたは複数のパラメータ、例えば、食べた食物における変化により、朝から晩までの一日の間に変化する可能性がある。人間および/または哺乳動物は、毎秒多くの種々のVOCs(例えば、臭気(odor))を生成している。VOCsは、被検体の皮膚、被検体の髪、尿、汗、唾液、糞および実質的には、被検体の体に由来するあらゆる物質に由来し得る。人間は、皮膚だけからでも数千の異なる化合物(VOCs)を生成することができる。 Using VOCs collected from a subject as a recognition method is even more complicated. Human and / or mammalian scents are affected by multiple parameters such as health, gender, diet, mental status, general health (eg fitness), and environmental status. Human and / or mammalian odors can change during the day from morning to evening due to changes in one or more parameters that affect the odor, such as the foods eaten. Humans and / or mammals produce many different VOCs (eg, odors) per second. VOCs can be derived from the subject's skin, subject's hair, urine, sweat, saliva, feces and virtually any substance derived from the subject's body. Humans can produce thousands of different compounds (VOCs) from the skin alone.

人間および/または哺乳動物の鼻は、少なくとも10,000の異なるVOCs(例えば、匂い(smells))を識別できる能力を有した、体の中で最も感度が高い器官の1つである。人工的なVOCsセンサは、非常に限られており、通常は、有機配位子でコーティング/被覆された導電性エレメントに基づく。有機配位子の各タイプは、異なるタイプのVOCまたはVOCsのファミリに反応/接続するように構成することができるが、また、他のVOCsにもある程度反応/接続することができる。従って、そのようなセンサは、1つのVOCまたはVOCsの特定のリスト(例えば、VOCsのファミリ)により敏感であり得る。既知のVOCsセンサのリストは、化学抵抗器、金属酸化物センサ(MOS)、触媒近赤外線センサ、光イオン化検出器(PID)、UVdoas\IRオープンパスセンサ、携帯型ガスクロマトグラフィ質量分析計(GS−MS)、電気化学などを含むことができる。 The human and / or mammalian nose is one of the most sensitive organs in the body, capable of distinguishing at least 10,000 different VOCs (eg, smells). Artificial VOCs sensors are very limited and are usually based on conductive elements coated / coated with organic ligands. Each type of organic ligand can be configured to react / connect to different types of VOCs or families of VOCs, but can also react / connect to other VOCs to some extent. Therefore, such sensors may be more sensitive to a particular list of VOCs or VOCs (eg, a family of VOCs). A list of known VOCs sensors includes chemical resistors, metal oxide sensors (MOS), catalytic near-infrared sensors, photoionization detectors (PIDs), UVdoas \ IR open path sensors, and portable gas chromatography mass spectrometers (GS-). MS), electrochemical and the like can be included.

しかしながら、被検体の匂い(smell)や臭気(odor)は、1日以内に劇的に変化し、長期間にわたって変化する。さらに、VOCs(例えば、臭跡(scent))を測定するための標準スケールが無い。従って、他の生体認識方法で行うことができるように、被検体に由来する単一のVOC測定に基づいて、被検体を認識することは、実際には不可能である。 However, the odor of the subject changes dramatically within a day and over a long period of time. In addition, there is no standard scale for measuring VOCs (eg, scents). Therefore, it is practically impossible to recognize a subject based on a single VOC measurement derived from the subject, as can be done by other biometric methods.

それゆえ、生体認識法に含めるには、被検体由来のVOCを利用できるシステムと方法を開発する必要がある。このような生体認識法は、個人を特定するためだけでなく、その個人の状態、例えば、病状、精神状態、または個人の一般的な健康さえも特定するために使用することができる。 Therefore, in order to be included in the biometric recognition method, it is necessary to develop a system and a method that can utilize VOCs derived from the subject. Such biometrics can be used not only to identify an individual, but also to identify the individual's condition, such as a medical condition, mental condition, or even the general health of the individual.

本発明のいくつかの態様は、被検体に由来する、気相中の揮発性有機化合物(VOC)に基づいて、被検体の状態を決定する方法に関連し得る。いくつかの実施形態において、方法は、1つまたは複数のセンサを、VOCのサンプルに晒すことに応答して、1つまたは複数のセンサから、センサ信号のセットを受け取ることと、前記センサ信号のセットから、1つまたは複数の特徴値を抽出することと、被検体の1つまたは複数の状態に相関する、1つまたは複数の抽出された特徴値に基づいて、VOCのサンプルを分類するようにトレーニングされた分類モデルを受信することと、前記センサ信号のセットから受信された1つまたは複数の抽出された特徴値を、前記分類モデルの1つまたは複数の分類と関連付けることと、前記関連付けに基づいて、被検体の状態を決定することと、を含むことができる。 Some aspects of the invention may relate to methods of determining the state of a subject based on the volatile organic compounds (VOCs) in the gas phase that are derived from the subject. In some embodiments, the method involves receiving a set of sensor signals from one or more sensors in response to exposing one or more sensors to a sample of VOCs, and the said sensor signals. To classify VOC samples based on extracting one or more feature values from the set and one or more extracted feature values that correlate with one or more states of the subject. Receiving a classification model trained in, and associating one or more extracted feature values received from the set of sensor signals with one or more classifications of the classification model, said association. It can include determining the condition of the subject based on.

いくつかの実施形態において、状態は、被検体の医学的状態、被検体の精神状態、被検体のアイデンティティ、および被検体の一般的な健康、の少なくとも1つであり得る。いくつかの実施形態において、方法は、さらに追加のデータを受信することと、受信した追加のデータを、分類モデルの1つまたは複数の分類と相関付けることと、前記追加データの関連付けに基づいて、被検体の状態を決定することと、をさらに含むことができる。いくつかの実施形態において、追加データは、サンプル関連データを含むことができる。いくつかの実施形態において、サンプル関連データは、湿度レベル、温度、サンプルが採取された地理的位置、日時の少なくとも1つを含むことができる。いくつかの実施形態において、追加データは、被検体データを含むことができる。いくつかの実施形態において、被検体関連データは、性別、年齢、病状、民族、文化、ライフスタイル、食事の少なくとも1つを含むことができる。いくつかの実施形態において、被検体関連データは、被検体から採取した特定サンプルに関連するデータを含むことができる。 In some embodiments, the condition can be at least one of the medical condition of the subject, the mental state of the subject, the identity of the subject, and the general health of the subject. In some embodiments, the method is based on receiving additional data, correlating the received additional data with one or more classifications of the classification model, and associating the additional data. , Determining the condition of the subject, and can be further included. In some embodiments, the additional data may include sample-related data. In some embodiments, the sample-related data can include at least one of humidity level, temperature, geographic location from which the sample was taken, and date and time. In some embodiments, the additional data can include subject data. In some embodiments, subject-related data can include at least one of gender, age, medical condition, ethnicity, culture, lifestyle, and diet. In some embodiments, the subject-related data can include data related to a particular sample taken from the subject.

いくつかの実施形態において、VOCsは、少なくとも一人の被検体に取り付けられた吸収材料、少なくとも一人の被検体によって運ばれるデバイスに取り付けられた吸収材料、および少なくとも一人の被検体から蒸発するVOCを収集するための容器、の少なくとも1つにより収集することができる。いくつかの実施形態において、前記少なくとも一人の被検体は、哺乳動物であり得る。いくつかの実施形態において、VOCsは、被検体の尿、被検体の汗、被検体の唾液の少なくとも1つに含まれるVOCsを含むことができる。 In some embodiments, VOCs collect absorption materials attached to at least one subject, absorption materials attached to a device carried by at least one subject, and VOCs that evaporate from at least one subject. It can be collected in at least one of the containers for which it is used. In some embodiments, the at least one subject can be a mammal. In some embodiments, the VOCs can include VOCs contained in at least one of the subject's urine, the subject's sweat, and the subject's saliva.

いくつかの実施形態において、被検体は、人間であり、方法は、さらに、人間がトイレを使用するとき、VOCsサンプルを収集することと、サンプルからVOCsを抽出し、1つまたは複数のセンサを抽出したVOCsに晒すことと、を含むことができる。 In some embodiments, the subject is a human, and the method further comprises collecting VOCs samples and extracting VOCs from the samples when a human uses the toilet and using one or more sensors. Exposure to extracted VOCs can be included.

いくつかの実施形態において、少なくとも1つの被検体は、メスの哺乳動物であり、状態(condition)は生殖能力(fertility)である。いくつかの実施形態において、VOCsは、雌の哺乳動物の尿、汗、唾液、の少なくとも1つに含まれるVOCsを含むことができる。いくつかの実施形態において、VOCsは、雌の哺乳動物の皮膚、および髪の少なくとも1つに含まれる、VOCsを含むことができる。いくつかの実施形態において、少なくとも1つの被検体は、少なくとも2人の人間を含むことができ、その状態はマッチングが成功する機会である。いくつかの実施形態において、分類モデルは、マッチングが成功したという少なくとも1つの表示を有する、人間のペアから受け取った、1つまたは複数の特徴値のペアを含む。いくつかの実施形態において、少なくとも1つの表示は、所定期間を超える期間、長く続く関係、子供の数、報告された愛情および報告された性的魅力、の少なくとも1つを含むことができる。 In some embodiments, the at least one subject is a female mammal and the condition is fertility. In some embodiments, VOCs can include VOCs contained in at least one of female mammal urine, sweat, saliva. In some embodiments, VOCs can include VOCs, which are found in at least one of the skin and hair of a female mammal. In some embodiments, at least one subject can include at least two humans, the condition of which is an opportunity for successful matching. In some embodiments, the classification model comprises a pair of feature values received from a pair of humans having at least one indication that the match was successful. In some embodiments, the at least one indication can include at least one of a period of time beyond a predetermined period, a long-lasting relationship, a number of children, a reported affection and a reported sexual attraction.

いくつかの実施形態において、少なくとも1つの被検体は、人間の赤ん坊であり、状態は、一般的な健康であり得る。いくつかの実施形態において、VOCsは、尿および糞の少なくとも1つに含まれるVOCsを含むことができる。いくつかの実施形態において、少なくとも1つの被検体は、哺乳動物であり、状態は、哺乳動物のアイデンティティである。いくつかの実施形態において、方法は、さらに、1つまたは複数のセンサから、1つまたは複数の初期信号を受信することと、初期信号を、周囲の背景信号として関連づけることと、初期信号を用いて、センサ信号のセットから、背景ノイズをフィルタリングすることと、をさらに含むことができる。 In some embodiments, the at least one subject is a human baby and the condition can be general health. In some embodiments, VOCs can include VOCs contained in at least one of urine and feces. In some embodiments, the at least one subject is a mammal and the condition is the identity of the mammal. In some embodiments, the method further uses the initial signal to receive one or more initial signals from one or more sensors, to associate the initial signal as an ambient background signal, and to use the initial signal. It can further include filtering background noise from the set of sensor signals.

この発明のいくつかの態様は、被検体に由来する気相内の揮発性有機化合物(VOC)に基づいて、被検体の状態を決定するためのシステムに関連し得、システムは、少なくとも1つの被検体から由来したVOCsを検出するように構成された、1つまたは複数のVOCsと、1つまたは複数のセンサが、VOCsのサンプルに晒されることに応答して、センサ信号のセットを、1つまたは複数のセンサから受信し、センサ信号から1つまたは複数の特徴値を抽出し、被検体の1つまたは複数の状態に相関した、1つまたは複数の抽出された特徴値に基づいて、VOCsのサンプルを分類するようにトレーニングされた分類モデルを受信し、センサ信号のセットから受信した1つまたは複数の抽出された特徴を、分類モデルの1つまたは複数の分類と相関づけ、相関付けに基づいて被検体の状態を決定する、ように構成されたコントローラと、を含むことができる。 Some aspects of the invention may relate to systems for determining the state of a subject based on the volatile organic compounds (VOCs) in the gas phase derived from the subject, the system being at least one. One or more VOCs configured to detect VOCs derived from a subject and one or more sensors respond to exposure to a sample of VOCs by setting the set of sensor signals to 1. Received from one or more sensors, extracted one or more feature values from the sensor signals, and based on one or more extracted feature values correlated with one or more states of the subject. Receives a classification model trained to classify VOCs samples and correlates and correlates one or more extracted features received from a set of sensor signals with one or more classifications of the classification model. It can include a controller configured to determine the condition of the subject based on.

いくつかの実施形態において、システムはさらに、1つまたは複数のセンサを保持するためのチャンバと、気相のVOCを、1つ以上のセンサに向けるためのガス循環システムと、を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガス循環システムは、ファン、ポンプ、1つ以上のガス監視センサ、および1つまたは複数のバルブの少なくとも1つを含むことができる。いくつかの実施形態において、システムは、さらに1つまたは複数のセンサを再生するための、再生デバイスを含むことができる。いくつかの実施形態において、再生デバイスは、加熱エレメント、真空ポンプ、ガスの流れの少なくとも1つを含むことができる。 In some embodiments, the system can further include a chamber for holding one or more sensors and a gas circulation system for directing the VOC of the gas phase to one or more sensors. .. In some embodiments, the gas circulation system can include a fan, a pump, one or more gas monitoring sensors, and at least one of one or more valves. In some embodiments, the system can further include a replay device for replaying one or more sensors. In some embodiments, the regeneration device can include at least one of a heating element, a vacuum pump, and a gas stream.

いくつかの実施形態において、システムは、さらに少なくとも1つの被検体の状態を検出するための、1つまたは複数の追加のセンサをさらに含むことができる。いくつかの実施形態において、システムは、さらに少なくとも1つの被検体から収集したVOCsを運ぶ吸収材料を保持するためのホルダを含むことができる。いくつかの実施形態において、吸収材料は、被検体からのVOCsを吸収するように構成された吸収材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、1つまたは複数のセンサは、有機リガンドシェル(organic ligands shell)で被覆された金属ナノ粒子を含む、1つ以上の化学抵抗器、金属酸化物センサ(MOS)、触媒近赤外線センサ、光イオン化検出器(PID)、IRオープンパス(open path)センサ、ポータブルガスクロマトグラフィ質量分析計(GC−MS)、電気化学センサなどを含むことができる。 In some embodiments, the system may further include one or more additional sensors for detecting the condition of at least one subject. In some embodiments, the system can further include a holder for holding an absorbent material carrying VOCs collected from at least one subject. In some embodiments, the absorbent material can include an absorbent material configured to absorb VOCs from the subject. In some embodiments, the sensor is one or more chemical resistors, metal oxide sensors (MOS), catalysts, including metal nanoparticles coated with organic ligands shells. Near infrared sensors, photoionization detectors (PIDs), IR open path sensors, portable gas chromatography mass spectrometers (GC-MS), electrochemical sensors and the like can be included.

いくつかの実施形態において、コントローラは、上述した方法のいずれか1つを実行するように構成することができる。この発明のいくつかの態様は、被検体の状態を決定するために、分類モデルをトレーニングする方法に関連づけることができる。この方法は、
a.1つまたは複数のセンサから、1つまたは複数のセンサを、被検体に由来するVOCsのサンプルに晒すことに応答して、センサ信号のセットを受信すること、
b.センサ信号から、1つまたは複数の特徴値を抽出すること、
c.1つまたは複数の特徴値を、被検体の少なくとも1つの既知の状態に関連づけられた分類でタグ付けすること、
d.異なるサンプルでステップ(a)乃至(c)を反復し、分類モデルをトレーニングすること、
を含むことができる。
In some embodiments, the controller can be configured to perform any one of the methods described above. Some aspects of the invention can be associated with methods of training a classification model to determine the condition of a subject. This method
a. Receiving a set of sensor signals from one or more sensors in response to exposing one or more sensors to a sample of VOCs from a subject.
b. Extracting one or more feature values from the sensor signal,
c. Tagging one or more feature values with a classification associated with at least one known condition of the subject,
d. Repeating steps (a)-(c) with different samples to train the classification model,
Can be included.

いくつかの実施形態において、状態は、被検体の医学的状態、被検体の精神状態、被検体のアイデンティティ、被検体の一般的健康の少なくとも1つであり得る。いくつかの実施形態において、方法はさらに、追加のデータを受信すること、追加のデータを、被検体の既知の状態に関連づけられた分類でタグ付けすること、をさらに含むことができる。いくつかの実施形態において、追加のデータは、サンプルに関連したデータを含むことができる。いくつかの実施形態において、サンプルに関連したデータは、湿度レベル、温度、サンプルが採取された地理的位置、時間、および日付の少なくとも1つを含むことができる。いくつかの実施形態において、追加のデータは、被検体データを含むことができる。いくつかの実施形態において、被検体に関連したデータは、性別、年齢、医学的状態、民族、文化、ライフスタイル、および食事の少なくとも1つを含むことができる。いくつかの実施形態において、被検体に関連したデータは、被検体から採取した、特定のサンプルに関連した、データを含むことができる。 In some embodiments, the condition can be at least one of the medical condition of the subject, the mental state of the subject, the identity of the subject, and the general health of the subject. In some embodiments, the method can further include receiving additional data, tagging the additional data with a classification associated with a known state of the subject. In some embodiments, the additional data may include data associated with the sample. In some embodiments, the data associated with the sample can include at least one of humidity level, temperature, geographic location where the sample was taken, time, and date. In some embodiments, the additional data can include subject data. In some embodiments, the subject-related data can include at least one of gender, age, medical condition, ethnicity, culture, lifestyle, and diet. In some embodiments, the data associated with the subject can include data associated with a particular sample taken from the subject.

いくつかの実施形態において、VOCsは、少なくとも1つの被検体に装着された吸収材料、少なくとも1つの被検体により運ばれるデバイスに装着された吸収材料、および少なくとも1つの被検体から蒸発するVOCsを収集するための容器の少なくとも1つにより収集することができる。いくつかの実施形態において、方法はさらに、1つまたは複数のセンサから、1つまたは複数の初期信号を受信すること、初期信号を、周囲の背景信号として関連付けること、初期信号を用いて、センサ信号のセットから、背景雑音をフィルタリングすること、を含むことができる。 In some embodiments, VOCs collect absorption material attached to at least one subject, absorption material attached to a device carried by at least one subject, and VOCs evaporating from at least one subject. Can be collected by at least one of the containers for. In some embodiments, the method further comprises receiving one or more initial signals from one or more sensors, associating the initial signal as an ambient background signal, using the initial signal, and using the sensor. From a set of signals, filtering background noise can be included.

この発明のいくつかの態様は、被検体の状態を決定するために、分類モデルをトレーニングするためのシステムに、関連付けることができ、システムは、少なくとも1つの被検体に由来するVOCsを検出するように構成された、1つまたは複数のVOCsと、ストレージユニットと、
e.1つまたは複数のセンサを、被検体に由来するVOCsのサンプルに晒すことに応答して、1つまたは複数のセンサからセンサ信号のセットを受信し、
f.センサ信号から、1つまたは複数の特徴値を抽出し、
g.1つまたは複数の特徴値を、被検体の少なくとも1つの既知の状態に関連付けられた分類で、タグ付けし、
h.異なるサンプルでステップ(a)乃至(e)を反復し、分類モデルをトレーニングし、
i.トレーニングされた分類モデルを、ストレージユニットに記憶する、ように構成されたコントローラと、を含むことができる。
Some aspects of the invention can be associated with a system for training a classification model to determine the condition of a subject, such that the system detects VOCs from at least one subject. One or more VOCs, storage units, and
e. Receiving a set of sensor signals from one or more sensors in response to exposing one or more sensors to a sample of VOCs from the subject,
f. Extract one or more feature values from the sensor signal and
g. One or more feature values are tagged with a classification associated with at least one known condition of the subject.
h. Repeat steps (a)-(e) with different samples to train the classification model,
i. It can include a controller configured to store the trained classification model in a storage unit.

いくつかの実施形態において、コントローラはさらに、サンプル毎に、被検体の少なくとも1つの既知の状態を受信するように、構成することができる。いくつかの実施形態において、システムはさらに、ユーザインタフェースを含むことができ、コントローラは、ユーザインタフェースから、少なくとも1つの既知の状態を受信するように構成することができる。いくつかの実施形態において、システムは、さらに少なくとも1つの追加のセンサを含むことができ、コントローラは、追加のセンサから受信した信号から、少なくとも1つの既知の状態を受信するように構成される。いくつかの実施形態において、追加の信号は、少なくとも1つの状態を示すことができる。いくつかの実施形態において、コントローラは、上述した方法のいずれか1つを実行するように構成することができる。本発明と見なされる主題は、本明細書の結論部分で特に指摘され、明確に主張されている。しかしながら、本発明は、構成および動作方法の両方に関して、その目的、特徴、および利点と共に、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を参照することによって、最もよく理解することができる。説明を簡単かつ明瞭にするために、図に示される要素は、必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではないことを理解されたい。例えば、明確にするために、いくつかの要素の寸法は、他の要素に対して誇張されている場合がある。さらに、適切であると考えられる場合、参照番号は、対応する要素または類似の要素を示すために、図の間で繰り返される場合がある。 In some embodiments, the controller can be further configured to receive at least one known state of the subject per sample. In some embodiments, the system can further include a user interface, and the controller can be configured to receive at least one known state from the user interface. In some embodiments, the system may further include at least one additional sensor, and the controller is configured to receive at least one known state from the signal received from the additional sensor. In some embodiments, the additional signal can indicate at least one state. In some embodiments, the controller can be configured to perform any one of the methods described above. The subject matter considered to be the present invention is specifically pointed out and explicitly asserted in the conclusions of this specification. However, the present invention can be best understood with reference to the accompanying drawings and the following detailed description, both in terms of configuration and method of operation, along with its purpose, features and advantages. For the sake of simplicity and clarity, it should be understood that the elements shown in the figure are not necessarily drawn to a constant scale. For example, for clarity, the dimensions of some elements may be exaggerated relative to other elements. In addition, reference numbers may be repeated between figures to indicate corresponding or similar elements, where appropriate.

この発明のいくつかの実施形態に従う、VOCsに基づいて、被検体の状態を決定するためのシステムの図である。FIG. 5 is a diagram of a system for determining the state of a subject based on VOCs, according to some embodiments of the present invention. この発明のいくつかの実施形態に従う、コンピューティングデバイスのブロック図の図である。FIG. 6 is a block diagram of a computing device according to some embodiments of the present invention. この発明のいくつかの実施形態に従う、図1Aのシステムを動作させる方法のフローチャートの図である。FIG. 5 is a flowchart of a method of operating the system of FIG. 1A according to some embodiments of the present invention. この発明のいくつかの実施形態に従う、センサの図である。FIG. 5 is a diagram of a sensor according to some embodiments of the present invention. この発明のいくつかの実施形態に従う、有機リガンドで被覆された導電性ナノ粒子の図である。FIG. 5 is a diagram of conductive nanoparticles coated with an organic ligand according to some embodiments of the present invention. この発明のいくつかの実施形態に従う、時間の関数として、図2Aのセンサから受信した信号を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a signal received from the sensor of FIG. 2A as a function of time, according to some embodiments of the present invention. この発明のいくつかの実施形態に従うVOCsに基づいて、被検体の状態を決定するためのシステムの図である。FIG. 5 is a diagram of a system for determining the condition of a subject based on VOCs according to some embodiments of the present invention. この発明のいくつかの実施形態に従う、VOCsに基づいて、被検体の状態を決定するためのシステムの図である。FIG. 5 is a diagram of a system for determining the state of a subject based on VOCs, according to some embodiments of the present invention. この発明のいくつかの実施形態に従う、牛に由来するVOCsを収集するための、吸収材料を含むパッドの図である。FIG. 5 is a diagram of a pad containing an absorbent material for collecting VOCs derived from cattle, according to some embodiments of the present invention. この発明のいくつかの実施形態に従う、人間に由来するVOCsを収集するための、吸収材料を含むパッドの図である。FIG. 5 is a diagram of a pad containing an absorbent material for collecting VOCs of human origin, according to some embodiments of the present invention. この発明のいくつかの実施形態に従う、VOCsに基づいて、被検体の状態を決定するための方法のフローチャートである。It is a flowchart of the method for determining the state of a subject based on VOCs according to some embodiments of the present invention. この発明のいくつかの実施形態に従う、被検体の状態を決定するために、分類モデルをトレーニングする方法のフローチャートである。It is a flowchart of a method of training a classification model to determine the condition of a subject according to some embodiments of the present invention. この発明のいくつかの実施形態に従う、センサから受信した信号を表す8つのグラフを示す。Eight graphs showing the signal received from the sensor are shown according to some embodiments of the present invention.

以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するために、多くの特定の詳細が示されている。しかしながら、本発明は、これらの特定の詳細なしに実施されてもよいことが当業者によって理解されるであろう。他の例では、本発明を不明瞭にしないように、周知の方法、手順、およびコンポーネント、モジュール、ユニット、および/または回路は、詳細には説明されていない。一実施形態に関して説明されるいくつかの特徴または要素は、他の実施形態に関して説明される特徴または要素と組み合わせることができる。明確にするために、同じまたは同様の特徴または要素の説明は、繰り返さない場合がある。本発明の実施形態はこの点で限定されないが、例えば「処理」、「計算(computing)」、「計算(calculating)」、「決定」、「確立」、「分析」、「チェック」等は、物理的(例えば、電子的)として表されるデータを操作および/または変換する、コンピュータ、コンピューティングプラットフォーム、コンピューティングシステム、または、コンピュータのレジスタおよび/またはメモリ内の物理(例えば、電子)量として表されたデータを、コンピュータのレジスタ、および/またはメモリまたは動作、および/またはプロセスを実行するための命令を記憶することができる、他の情報非一時的記憶媒体内の物理量として同様に表された、他のデータに操作、および/または変換する、他の電子コンピューティングデバイスの動作、および/またはプロセスを指すことがある。本発明の実施形態はこの点に関して限定されないが、本明細書で使用される「複数」および「複数」という用語は、例えば、「複数」または「2つ以上」を含み得る。「複数」または「複数」という用語は、本明細書全体にわたって、2つ以上のコンポーネント、デバイス、要素、ユニット、パラメータなどを説明するために使用される場合がある。セットという用語は、ここで使用されるとき、1つまたは複数のアイテムを含むことができる。明示的に述べられていない限り、本明細書で説明される方法の実施形態は、特定の順序またはシーケンスに制約されない。さらに、説明されている方法の実施形態またはその要素のいくつかは、同時に、同じ時点で、または同時に、発生または実行することができる。 The following detailed description provides many specific details to provide a complete understanding of the present invention. However, it will be appreciated by those skilled in the art that the present invention may be practiced without these particular details. In other examples, well-known methods, procedures, and components, modules, units, and / or circuits are not described in detail so as not to obscure the invention. Some features or elements described for one embodiment can be combined with features or elements described for other embodiments. For clarity, descriptions of the same or similar features or elements may not be repeated. Embodiments of the present invention are not limited in this respect, but for example, "processing", "computing", "calculating", "determination", "establishment", "analysis", "check", etc. As the amount of physical (eg, electronic) in a computer, computing platform, computing system, or computer's registers and / or memory that manipulates and / or transforms data represented as physical (eg, electronic). The represented data is similarly represented as physical quantities in other information non-temporary storage media that can store computer registers and / or memory or operations and / or instructions for executing processes. It may also refer to the behavior and / or process of other electronic computing devices that manipulate and / or convert to other data. Embodiments of the present invention are not limited in this regard, but the terms "plurality" and "plurality" as used herein may include, for example, "plurality" or "plurality". The term "plurality" or "plurality" may be used throughout the specification to describe two or more components, devices, elements, units, parameters, and the like. The term set can include one or more items when used herein. Unless explicitly stated, embodiments of the methods described herein are not constrained to any particular order or sequence. Moreover, some of the embodiments or elements of the described method can occur or be performed at the same time, at the same time, or at the same time.

本発明のいくつかの実施形態によるシステムおよび方法は、被検体の状態の変化または被検体のアイデンティティさえ検出するために、人工の香りセンサを使用することを可能にすることができる。そのようなセンサは、気相中のVOCを検出するように構成され得る。システムは、これらのセンサにより生成された信号を用いて状態を決定することができる。被検体(例えば、ヒトまたは哺乳類)の匂いは、被検体の状態の変化に非常に敏感であり、1日以内であっても、被検体から得られた1回の測定は、いかなる認識/診断システムおよび方法の基礎にもなり得ない。さらに、VOCを測定するための標準的な方法があり、測定は、使用するVOCセンサのタイプと数に大きく依存する。したがって、いくつかの実施形態によるシステムおよび方法は、 分類モデルをトレーニングして、被験者または別の被験者から採取した、新しいサンプルを分類またはタグ付けするために、さらに使用するために、人工知能(AI)および機械学習(ML)技術を使用して、各被験者または被験者のグループから採取された、複数のサンプルから受信された信号を、研究および分析することができる。分類モデルを使用して被検体の状態を決定することができる。 Systems and methods according to some embodiments of the present invention can allow the use of artificial scent sensors to detect changes in the condition of a subject or even the identity of a subject. Such sensors may be configured to detect VOCs in the gas phase. The system can use the signals generated by these sensors to determine the state. The odor of a subject (eg, human or mammal) is very sensitive to changes in the condition of the subject, and a single measurement obtained from the subject, even within a day, is any recognition / diagnosis. It cannot be the basis of systems and methods. In addition, there are standard methods for measuring VOCs, which are highly dependent on the type and number of VOC sensors used. Therefore, systems and methods according to some embodiments are artificial intelligence (AI) for further use to train a classification model and further use to classify or tag new samples taken from one subject or another. ) And machine learning (ML) techniques can be used to study and analyze signals received from multiple samples taken from each subject or group of subjects. The classification model can be used to determine the condition of the subject.

ここで使用するように、「被検体」という用語は、臭気(odor)(例えばVOCs)を生成する任意の生物を含むことができる。被検体は、人間、哺乳動物(例えば、家畜)または任意の他の動物を含むことができる。本明細書で使用される場合、「状態」という用語は、生物に関連する任意の状態(condition)、状態(state)、またはパラメータを指し得、例えば、被検体の医学的状態、被検体の精神状態、被検体のアイデンティティ、2人の被検体間のマッチングの成功、被検体の一般的な健康など、生物からのVOCの蒸発に関連している。 As used herein, the term "subject" can include any organism that produces odors (eg, VOCs). Subjects can include humans, mammals (eg, livestock) or any other animal. As used herein, the term "state" can refer to any condition, state, or parameter associated with an organism, eg, the medical condition of a subject, of a subject. It is associated with the evaporation of VOCs from an organism, such as mental state, subject identity, successful matching between two subjects, and general health of the subject.

本明細書で使用される場合、「揮発性有機化合物(VOC)」という用語は、被検体から蒸発するか、または被検体によって引き起こされ得る任意の有機化合物を含み得る。VOCは、尿、糞便、唾液などに由来する、被検体の皮膚または髪に由来する(例えば、汗によって蒸発する)可能性がある。 As used herein, the term "volatile organic compound (VOC)" may include any organic compound that can evaporate from or be caused by the subject. VOCs can be derived from the skin or hair of a subject, such as from urine, feces, saliva, etc. (eg, evaporate by sweat).

本発明のいくつかの実施形態による、被検体から生じる、気相中のVOCに基づいて被検体の状態を決定するためのシステム10の図である、図1Aを参照する。いくつかの実施形態では、システム10は、分類モデル(例えば、図1Bに示される分類モデル128)を訓練して、被検体の状態を決定するためのものであり得る。システム10は、少なくとも1人の被験者から発せられたVOCを検出するように構成された、1つ以上のVOCセンサ50と、コンピューティングデバイス100のコントローラ105(図1Bに図示および考察されている)とを含み得る。1つまたは複数のセンサ50は、気相中のVOCsに晒されたとき、信号(例えば、電気信号)を生成するように構成された、任意のセンサを含むことができる。たとえば、1つまたは複数のセンサ50は、図2A乃至2Cに関して詳細に論じたように、有機リガンドシェルでコーティングされた金属ナノ粒子を含む、1つまたは複数の化学抵抗器を含むことができる。他の例において、1つまたは複数のVOCsセンサ50は、金属酸化物センサ(MOS)、触媒近赤外線センサ、光イオン化検出器(PID)、IRオープンパスセンサ、ポータブルガスクロマトグラフィ質量分析計(GC−MS)、電気化学センサなどの少なくとも1つを含むことができる。 See FIG. 1A, which is a diagram of a system 10 for determining the state of a subject based on VOCs in the gas phase resulting from the subject, according to some embodiments of the present invention. In some embodiments, the system 10 may be for training a classification model (eg, classification model 128 shown in FIG. 1B) to determine the condition of the subject. System 10 includes one or more VOC sensors 50 configured to detect VOCs emitted by at least one subject and controller 105 of computing device 100 (illustrated and discussed in FIG. 1B). And can be included. One or more sensors 50 may include any sensor configured to generate a signal (eg, an electrical signal) when exposed to VOCs in the gas phase. For example, one or more sensors 50 can include one or more chemical resistors, including metal nanoparticles coated with an organic ligand shell, as discussed in detail with respect to FIGS. 2A-2C. In another example, the one or more VOCs sensors 50 are a metal oxide sensor (MOS), a catalytic near infrared sensor, a photoionization detector (PID), an IR open path sensor, a portable gas chromatography mass spectrometer (GC-). MS), at least one such as an electrochemical sensor can be included.

いくつかの実施形態において、システム10は、さらに1つまたは複数のセンサ50を保持するためのチャンバ40を含むことができる。チャンバ40は、VOCs42の1つまたは複数のセンサ50を晒しながら気相中のVOCs42を保持するように構成することができる。チャンバ40は、例えば温度計、気圧計、湿度センサ、流量計などの、チャンバ40内の環境およびガスの流れを感知するための、1つまたは複数の追加のセンサ60をさらに含むことができる。いくつかの実施形態において、チャンバ40は、さらに、1つまたは複数のセンサ50に関する、再生デバイス70を含むことができる。再生装置70は、1つまたは複数のセンサ50を加熱するための加熱要素を含むことができ、したがって、1つまたは複数のセンサ50によって捕捉されたVOCを蒸発させる。いくつかの実施形態では、再生装置70は、準大気圧によるVOCの蒸発を引き起こすための、真空ポンプを含み得る。いくつかの実施形態では、再生装置70は、1つまたは複数のセンサ50の表面からのVOCのフラッシング(flashing)を引き起こすために、ガス流(たとえば、清浄空気または制御された量のVOCを有する任意の他のガス)を含み得る。 In some embodiments, the system 10 may further include a chamber 40 for holding one or more sensors 50. The chamber 40 can be configured to hold the VOCs 42 in the gas phase while exposing one or more sensors 50 of the VOCs 42. The chamber 40 may further include one or more additional sensors 60 for sensing the environment and gas flow within the chamber 40, such as a thermometer, barometer, humidity sensor, flow meter, etc. In some embodiments, the chamber 40 can further include a regeneration device 70 for one or more sensors 50. The regenerator 70 can include a heating element for heating one or more sensors 50, thus evaporating VOCs captured by one or more sensors 50. In some embodiments, the regenerator 70 may include a vacuum pump to cause evaporation of VOCs by quasi-atmospheric pressure. In some embodiments, the regenerator 70 has a gas stream (eg, clean air or a controlled amount of VOC) to cause flashing of VOCs from the surface of one or more sensors 50. It may contain any other gas).

いくつかの実施形態では、システム10は、気相のVOCをチャンバ40に含まれる、1つまたは複数のセンサ50に向けるためのガス循環システム30を、さらに含むことができる。ガス循環システム30は、ファン33、ポンプ33、1つまたは複数のガス監視センサ60、1つまたは複数のバルブ34および35、フィルタ31、マニホールド32、パイプ37などを含むことができる。図1Aに示されるガス循環システム30の構成要素は、例としてのみ与えられ、本発明の実施形態によるガス循環システム30は、図示されているコンポーネントの一部、全部またはそれ以上を含み得ることを当業者は、理解すべきである。 In some embodiments, the system 10 may further include a gas circulation system 30 for directing the VOC of the gas phase to one or more sensors 50 contained in the chamber 40. The gas circulation system 30 can include a fan 33, a pump 33, one or more gas monitoring sensors 60, one or more valves 34 and 35, a filter 31, a manifold 32, a pipe 37, and the like. The components of the gas circulation system 30 shown in FIG. 1A are provided by way of example only, indicating that the gas circulation system 30 according to an embodiment of the present invention may include some, all or more of the components shown. Those skilled in the art should understand.

いくつかの実施形態では、システム10は、図5および図6に関して説明したように、少なくとも1つの被検体から収集されたVOCsを運ぶ吸収材料を保持するための、少なくとも1つのホルダ(図示せず)を含むか、または流体接続することができる。 In some embodiments, the system 10 holds at least one holder (not shown) for holding an absorbent material carrying VOCs collected from at least one subject, as described with respect to FIGS. 5 and 6. ) Can be included or fluid connected.

本発明のいくつかの実施形態による、コンピューティングデバイスの例の概略ブロック図である。図1Bを参照する。コンピューティングデバイス100は、コントローラまたはプロセッサ105(例えば、中央処理装置プロセッサ(CPU)、グラフィックス処理ユニット(GPU)、チップ、クラウドベースのコンピューティングサービスまたは任意の適切なコンピューティングまたは計算デバイス)、オペレーティングシステム115、メモリ120、実行可能コード125、ストレージ130、入力デバイス135(たとえばキーボードまたはタッチスクリーン)、および出力デバイス140(たとえばディスプレイ)、例えば、インターネットのような通信ネットワークを介して遠隔装置と通信するための通信ユニット145(たとえばセルラー送信機またはモデム、Wi−Fi通信ユニット、等)を含むことができる。コントローラ105は、ここに記載した動作を実行するためのプログラムコードを実行するように構成することができる。ここに記載したシステムは、1つまたは複数のコンピューティングデバイス(複数の場合もある)100を含むことができる。 It is a schematic block diagram of an example of a computing device according to some embodiments of the present invention. See FIG. 1B. The computing device 100 is a controller or processor 105 (eg, central processing unit processor (CPU), graphics processing unit (GPU), chip, cloud-based computing service or any suitable computing or computing device), operating. Communicate with remote devices via a communication network such as system 115, memory 120, executable code 125, storage 130, input device 135 (eg keyboard or touch screen), and output device 140 (eg display), eg the Internet. Communication unit 145 for the purpose (eg, cellular transmitter or modem, Wi-Fi communication unit, etc.) can be included. The controller 105 can be configured to execute program code for performing the operations described herein. The system described herein can include one or more computing devices (s) 100.

オペレーティングシステム115は、コンピューティングデバイス100の動作の調整、スケジューリング、調停、監視、制御、またはその他の管理、たとえば、ソフトウェアプログラムの実行をスケジュールし、ソフトウェアプログラムまたは他のモジュールやユニットが通信できるようにすることを含むタスクを実行するように設計および/または構成された任意のコードセグメント(たとえば、本明細書に記載の実行可能コード125と同様のもの)であるか、またはそれを含み得る。 The operating system 115 schedules the coordination, scheduling, arbitration, monitoring, control, or other management of the operation of the computing device 100, such as the execution of a software program, so that the software program or other modules or units can communicate. It may be, or may include, any code segment (eg, similar to the executable code 125 described herein) that is designed and / or configured to perform tasks that include doing so.

メモリ120は、例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読み取り専用メモリ(ROM)、ダイナミックRAM(DRAM)、同期DRAM(SD−RAM)、ダブルデータレート(DDR) メモリチップ、フラッシュメモリ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、キャッシュメモリ、バッファ、短期メモリユニット、長期メモリユニット、または他の適切なメモリユニット、またはストレージユニットであり得るか、またはそれらを含み得る。メモリ120は、複数の、場合によっては異なるメモリユニットであり得るか、またはそれらを含み得る。メモリ120は、コンピュータまたはプロセッサの非一時的な読み取り可能な媒体、または例えばRAMのようなコンピュータの非一時的な記憶媒体であり得る。 The memory 120 includes, for example, a random access memory (RAM), a read-only memory (ROM), a dynamic RAM (DRAM), a synchronous DRAM (SD-RAM), a double data rate (DDR) memory chip, a flash memory, and a volatile memory. It can be or include non-volatile memory, cache memory, buffers, short-term memory units, long-term memory units, or other suitable memory units, or storage units. The memory 120 may be a plurality of, and in some cases different memory units, or may include them. The memory 120 can be a non-transitory readable medium of a computer or processor, or a non-temporary storage medium of a computer such as RAM.

実行可能コード125は、例えば、アプリケーション、プログラム、プロセス、タスクまたはスクリプトなどの任意の実行可能コードであり得る。実行可能コード125は、オペレーティングシステム115の制御下で、コントローラ105によって実行することができる。たとえば、実行可能コード125は、本明細書でさらに説明するような方法、たとえば、被検体に由来する気相のVOCに基づいて、被検体の状態を判定する方法を実行するソフトウェアアプリケーションであり得る。さらに別の例では、コード125は、本発明のいくつかの実施形態による分類モデル128をトレーニングする方法を実行する、ソフトウェアアプリケーションを含み得る。明確にするために、実行可能コード125の単一のアイテムが、図1Bに示されているが、本発明の実施形態によるシステムは、メモリ120に格納することができ、コントローラ105に、本明細書に記載された方法を実行させる実行可能コード125と同様の複数の実行可能コードセグメントを含み得る。 Execution code 125 can be any executable code, such as an application, program, process, task or script. Execution code 125 can be executed by controller 105 under the control of operating system 115. For example, executable code 125 may be a software application that performs a method as further described herein, eg, a method of determining a subject's condition based on the VOC of the gas phase derived from the subject. .. In yet another example, code 125 may include a software application that implements a method of training classification model 128 according to some embodiments of the invention. For clarity, a single item of executable code 125 is shown in FIG. 1B, but a system according to an embodiment of the invention can be stored in memory 120 and is described in Controller 105. It may include a plurality of executable code segments similar to the executable code 125 that causes the method described in the document to be performed.

メモリ120は、本発明のいくつかの実施形態による、被検体の状態を決定する際に使用される分類モデル128をさらに含み得る。分類モデル128をトレーニングする方法は、図8のフローチャートに関して開示される。 The memory 120 may further include a classification model 128 used in determining the condition of the subject according to some embodiments of the present invention. A method of training classification model 128 is disclosed with respect to the flowchart of FIG.

ストレージ130は、例えば、ハードディスクドライブ、ユニバーサルシリアルバス(USB)デバイス、または他の適切なリムーバブルおよび/または固定ストレージユニットであり得るか、または含むことができる。いくつかの実施形態において、ストレージ10は、インターネットを介してシステム10と通信するクラウドベースストアリングサービスであり得る。いくつかの実施形態において、図1Bに示すコンポーネントのいくつかは、省略することができる。例えば、メモリ120は、ストレージ130の記憶容量を有する不揮発性メモリであり得る。従って、別個のコンポーネントとして図示されているけれども、ストレージ130は、メモリ120に埋め込む、または含めることができる。 The storage 130 can be or can be, for example, a hard disk drive, a universal serial bus (USB) device, or other suitable removable and / or fixed storage unit. In some embodiments, the storage 10 can be a cloud-based storing service that communicates with the system 10 over the Internet. In some embodiments, some of the components shown in FIG. 1B can be omitted. For example, the memory 120 can be a non-volatile memory having the storage capacity of the storage 130. Thus, although illustrated as a separate component, the storage 130 can be embedded or included in the memory 120.

入力デバイス135は、キーボード、タッチスクリーンまたはパッド、1つまたは複数のセンサ、または任意の、他のまたは追加の、適切な入力デバイスであり得るか、または含むことができる。任意の適切な数の入力デバイス135は、コンピューティングデバイス100に動作可能に接続することができる。出力デバイス140は、1つまたは複数のディスプレイまたはモニタ、および/または任意の他の適切な出力デバイスを含むことができる。任意の適切な数のデバイス140は、コンピューティングデバイス100に動作可能に接続することができる。任意の適用可能な入出力(I/O)デバイスは、ブロック135および140で示すようにコンピューティングデバイス100に接続することができる。例えば、有線または無線ネットワークインタフェースカード(NIC)、ユニバーサルシリアルバス(USB)デバイスまたは外部ハードドライブを、入力デバイス135および/または出力デバイス140に含めることができる。 The input device 135 can be or include a keyboard, touch screen or pad, one or more sensors, or any other or additional suitable input device. Any suitable number of input devices 135 can be operably connected to the computing device 100. The output device 140 can include one or more displays or monitors and / or any other suitable output device. Any suitable number of devices 140 can be operably connected to the computing device 100. Any applicable input / output (I / O) device can be connected to the computing device 100 as shown in blocks 135 and 140. For example, a wired or wireless network interface card (NIC), a universal serial bus (USB) device or an external hard drive can be included in the input device 135 and / or the output device 140.

発明の実施形態は、例えば、プロセッサまたはコントローラによって実行されたときに、本明細書に開示された方法を実行する命令、たとえばコンピュータ実行可能命令を符号化し、含み、または格納する、コンピュータまたはプロセッサの非一時的な読み取り可能な媒体、または例えばメモリ、ディスクドライブ、またはUSBフラッシュメモリ等の、コンピュータまたはプロセッサの、非一時的な記憶媒体などの物品を含み得る。例えば、物品は、メモリ120などの記憶媒体、実行可能コード125などのコンピュータ実行可能命令、およびコントローラ105などのコントローラを含むことができる。そのような非一時的なコンピュータ可読媒体は、例えば、プロセッサまたはコントローラによって実行されると、ここに開示された方法を実行するコンピュータ実行可能命令を符号化し、含み、または格納する、例えば、メモリ、ディスクドライブ、またはUSBフラッシュメモリであり得る。記憶媒体は、これらに限定されないが、読み取り専用メモリ(ROM)および/またはランダムアクセスメモリ(RAM)、フラッシュメモリ、電気的に消去可能なプログラム可能な読み取り専用メモリ(EEPROMs)、またはプログラム可能なストレージデバイスを含む、電子命令を格納するのに適した、任意のタイプの媒体を含むメディアのような半導体デバイスを含む、任意のタイプのディスクを含むことができる。例えば、いくつかの実施形態において、メモリ120は、非一時的機械読み取り可能媒体である。 Embodiments of the invention, for example, encode, include, or store instructions that execute the methods disclosed herein, eg, computer-executable instructions, when executed by a processor or controller, of a computer or processor. It may include non-transitory readable media or articles such as non-temporary storage media of a computer or processor, such as a memory, disk drive, or USB flash memory. For example, the article can include a storage medium such as memory 120, computer executable instructions such as executable code 125, and a controller such as controller 105. Such non-transitory computer-readable media, eg, when executed by a processor or controller, encode, contain, or store computer-executable instructions that perform the methods disclosed herein, eg, memory. It can be a disk drive or a USB flash memory. Storage media are, but are not limited to, read-only memory (ROM) and / or random access memory (RAM), flash memory, electrically erasable programmable read-only memory (EEPROMs), or programmable storage. It can include any type of disk, including semiconductor devices such as media containing any type of medium suitable for storing electronic instructions, including devices. For example, in some embodiments, the memory 120 is a non-temporary machine-readable medium.

本発明の実施形態によるシステムは、これらに限定されないが、複数の中央処理装置(CPU)、グラフィック処理装置(GPU)、または任意の他の適切な、多目的または特定の、プロセッサまたはコントローラ(例えば、コントローラ105と同様のコントローラ)、複数の入力ユニット、複数の出力ユニット、複数のメモリユニット、および複数の記憶ユニットを含むことができる。システムはさらに、他の適切なハードウェアコンポーネントおよび/またはソフトウェアコンポーネントを含む。 Systems according to embodiments of the present invention are limited to, but are not limited to, a plurality of central processing units (CPUs), graphics processing units (GPUs), or any other suitable, versatile or specific processor or controller (eg, for example. A controller similar to the controller 105), a plurality of input units, a plurality of output units, a plurality of memory units, and a plurality of storage units can be included. The system further includes other suitable hardware and / or software components.

いくつかの実施形態において、システムは、例えば、パーソナルコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ワークステーション、サーバーコンピュータ、ネットワークデバイス、または任意の他の適切なコンピューティングデバイスであり得るか、または含むことができる。いくつかの実施形態において、コンピューティングデバイス100のコンポーネントの少なくともいくつかは、システム10のようなシステムにアセンブルされる印刷回路基板(PCB)上に組み立てることができる。いくつかの実施形態において、システム10は、さらに、システム10のコンポーネントの少なくともいくつか、例えば、コンピューティングデバイス100、センサ50、センサ60等に電力を供給する(図1Aに示す)電源101を含むことができる。いくつかの実施形態において、電源101は、PCB上に組み立てることができる。 In some embodiments, the system may be, or may include, for example, a personal computer, desktop computer, laptop computer, workstation, server computer, network device, or any other suitable computing device. it can. In some embodiments, at least some of the components of the computing device 100 can be assembled on a printed circuit board (PCB) assembled into a system such as system 10. In some embodiments, the system 10 further includes a power supply 101 (shown in FIG. 1A) that powers at least some of the components of the system 10, such as the computing device 100, the sensor 50, the sensor 60, and the like. be able to. In some embodiments, the power supply 101 can be assembled on a PCB.

システム10の種々のコンポーネントを動作させるための例を示すフローチャートを図1Cに示す。1つまたは複数のセンサ50から信号を受信するために、VOCsのサンプルをシステム10に導入することができ、従って、サンプリングサイクルは、ボックス150で開始することができる。いくつかの実施形態において、コントローラ105は、ファン33を制御して、VOCsサンプルを運ぶことが出来る、空気の流れを生成することが出来る。VOCsサンプルは、システム10付近の空気から直接受信することができ、あるいは、フィラー31へのエントランス付近のホルダに配置された、吸収材料(例えば、ペッド(ped)の形で)から収集することができる。ファン33によって生成された空気流は、サンプリングされたVOCを含む空気を、フィルタ31を通過させて、1つまたは複数のセンサ50によって行われた測定を損なう可能性がある粒子および塵から、濾過することができる。空気流は、次にマニホールド23に導入することができる。VOCを運ぶ空気をチャンバ40に導入するために、ポンプ36を操作してチャンバ40(ボックス153)から空気をポンプで送りながら、バルブ34を閉じ(ボックス151)、バルブ35を開いて、チャンバ40に、真空を形成することができる。バルブ35とポンプ36を閉じ、バルブ34を開くことにより、VOCsサンプルを運ぶ空気は、バルブ34(ボックス154)の閉鎖に続いて、チャンバ40に導入することができる。 A flowchart showing an example for operating various components of the system 10 is shown in FIG. 1C. Samples of VOCs can be introduced into the system 10 to receive signals from one or more sensors 50, so the sampling cycle can be started in box 150. In some embodiments, the controller 105 can control the fan 33 to generate an air flow capable of carrying VOCs samples. VOCs samples can be received directly from the air near the system 10 or collected from an absorbent material (eg, in the form of a ped) placed in a holder near the entrance to the filler 31. it can. The airflow generated by the fan 33 filters the sampled VOC-containing air through the filter 31 from particles and dust that can impair measurements made by one or more sensors 50. can do. The airflow can then be introduced into the manifold 23. In order to introduce the air carrying the VOC into the chamber 40, the valve 34 is closed (box 151), the valve 35 is opened, and the chamber 40 is operated while pumping air from the chamber 40 (box 153) by operating the pump 36. In addition, a vacuum can be formed. By closing the valve 35 and the pump 36 and opening the valve 34, the air carrying the VOCs sample can be introduced into the chamber 40 following the closing of the valve 34 (box 154).

いくつかの実施形態において、VOCsサンプルを運ぶ空気を導入する前に、再生システム70に含まれるような加熱システムを動作させて(ボックス160において)制御された環境を生成する、および/またはセンサ50を洗浄することができる。いくつかの実施形態において、1つまたは複数のセンサ50は、所定時間、空気中のVOCsに晒すことができ、1つまたは複数の信号を、コントローラ105により受信することができる(ボックス155)。検知に続いて、バルブ35(ボックス156)およびポンプ36(ボックス157)は、チャンバ40(ボックス158)をポンプアップおよび洗浄するために再作動することができる。いくつかの実施形態において、チャンバ40からの空気のポンピングは、追加のVOCサンプルを導入する前に、以前のVOCから洗浄される1つまたは複数のセンサ50を再生することもできる(ボックス159)。 In some embodiments, before introducing air carrying VOCs samples, a heating system such as that included in the regeneration system 70 is operated to create a controlled environment (in box 160) and / or sensor 50. Can be washed. In some embodiments, the one or more sensors 50 can be exposed to VOCs in the air for a predetermined time and one or more signals can be received by the controller 105 (box 155). Following detection, valve 35 (box 156) and pump 36 (box 157) can be reactivated to pump up and clean chamber 40 (box 158). In some embodiments, pumping air from the chamber 40 can also regenerate one or more sensors 50 that are washed from the previous VOC before introducing additional VOC samples (box 159). ..

いくつかの実施形態において、システム10を用いて、異なる動作方法を適用することができる。例えば、バルブ34と35の両方を開いたままにし、VOCsの流れに晒されたセンサ50により、センサ信号を生成することができる。そのような動作方法において、ファン33とポンプ37の両方は、VOCsを運ぶ空気の流れを、チャンバ40にコンスタントに供給することができる。 In some embodiments, the system 10 can be used to apply different operating methods. For example, a sensor signal can be generated by a sensor 50 that is exposed to the flow of VOCs, leaving both valves 34 and 35 open. In such an operating method, both the fan 33 and the pump 37 can constantly supply the air flow carrying the VOCs to the chamber 40.

いくつかの実施形態において、システム10は、ハウジング20内に収納することができる。異なるハウジング構造の例が、図3および図4に図示されている。いくつかの実施形態において、ハウジング20は、被検体の口に挿入されるか、または被検体から空気の呼吸を受け取るように構成された(例えば、マウスピースの形状の)取入れ口を含むことができる。取り入れ口は、フィルタ31の前に配置することができる。いくつかの実施形態において、空気の呼吸は、被検体の口および消化器系からのVOCを含むことができる。 In some embodiments, the system 10 can be housed in a housing 20. Examples of different housing structures are illustrated in FIGS. 3 and 4. In some embodiments, the housing 20 may include an inlet (eg, in the form of a mouthpiece) that is inserted into the mouth of the subject or configured to receive a breath of air from the subject. it can. The intake can be arranged in front of the filter 31. In some embodiments, air breathing can include VOCs from the subject's mouth and digestive system.

次に、本発明のいくつかの実施形態による化学センサ50の例の図である図2Aを参照する。化学センサ50は、一般的に化学物質、特に気相中のVOCに晒されると、その抵抗を変化させることができる、抵抗器であり得る。化学抵抗器は、有機配位子シェル(図2Bに示される)でコーティングされた、金属ナノ粒子で作られた感知要素52と、要素52を外界に接続する(例えば、AuまたはPtで作られた)金属電極とを含み得る。検知エレメント52および金属電極は、ガラス、プラスチックなどから作製された分離層を有する、半導体ウェハなどの基板54上に配置され得る。 Next, reference is made to FIG. 2A, which is a diagram of an example of a chemical sensor 50 according to some embodiments of the present invention. The chemical sensor 50 can be a resistor that can change its resistance when exposed to chemicals in general, especially VOCs in the gas phase. The chemical resistor is made of a sensing element 52 made of metal nanoparticles coated with an organic ligand shell (shown in FIG. 2B) and connecting the element 52 to the outside world (eg, made of Au or Pt). It may include metal electrodes. The detection element 52 and the metal electrode may be arranged on a substrate 54 such as a semiconductor wafer having a separation layer made of glass, plastic or the like.

検知エレメント52は、金属または合金、例えば、Au、Pt、Pd、Ag、Ni、Co、Cu、Al、Au/Ag、Au/Cu、Au/Ag/Cu、Au/Pt、Au/Pd、Au/Ag/Cu/Pd、Pt/Rh、Ni/Co、および/またはPt/Ni/Feから作製された金属ナノ粒子コアを含み得る。金属ナノ粒子コアは、有機リガンドで被覆することができる。異なる有機リガンドを選択して、異なるVOCsまたはVOCsのファミリを検知することができる。たとえば、有機配位子のシェルは、C3−C24鎖を持つアルキルチオール、共官能化アルカンチオレート、アレンチオレート、(g-メルカプトプロピル)トリメチルオキシシラン、ジアルキルジスルフィド、キサンテート、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、ペプチド、タンパク質、酵素、多糖類、リン脂質などのようなチオール(thiol)(スルフィド(sulfide))結合(金属コアへの)基で構成することができる。 The detection element 52 is a metal or alloy such as Au, Pt, Pd, Ag, Ni, Co, Cu, Al, Au / Ag, Au / Cu, Au / Ag / Cu, Au / Pt, Au / Pd, Au. It may include metal nanoparticle cores made from / Ag / Cu / Pd, Pt / Rh, Ni / Co, and / or Pt / Ni / Fe. The metal nanoparticle core can be coated with an organic ligand. Different organic ligands can be selected to detect different VOCs or families of VOCs. For example, the shell of an organic ligand is an alkyl thiol with a C3-C24 chain, a co-functionalized alkanethiolate, an allenthiolate, a (g-mercaptopropyl) trimethyloxysilane, a dialkyldisulfide, a xanthate, an oligonucleotide, a polynucleotide. , Peptides, proteins, enzymes, polysaccharides, phospholipids, etc., can be composed of thiol (sulfide) -bonded groups (to the metal core).

いくつかの実施形態において、システム10は、センサ50のアレイ(例えば、複数)を含むことができる。例えば、そのようなアレイは、(一部の有機配位子は、複数のタイプのVOC(たとえば、VOCのファミリ)を検知できるので)、特定のタイプのVOC、または特定のタイプのVOCに対して、他のVOCよりも感度が高くなるように(例えば、有機リガンドのタイプを選択することにより)それぞれ(またはいくつか)設計され得る様々なセンサ50を含み得る。従って、センサのアレイ50は、複数のVOCsを検知するように構成することができる。 In some embodiments, the system 10 can include an array (eg, plural) of sensors 50. For example, such an array (because some organic ligands can detect multiple types of VOCs (eg, families of VOCs)), for a particular type of VOC, or for a particular type of VOC. It may include various sensors 50, each (or some) of which may be designed to be more sensitive than other VOCs (eg, by choosing the type of organic ligand). Therefore, the array 50 of sensors can be configured to detect a plurality of VOCs.

ここで、システム10の動作の異なる段階で、センサ50などのセンサから受信された信号の例を示す、図2Cに示されるグラフを参照する。そのようなセンサ信号は、センサ50によって生成され、さらなる分析のためにコントローラ105に送られる。最初に、システムが周囲条件にあるとき、VOCの(たとえば、検出中の量に比べて)少量のVOC(たとえば、常に空気中にある量のVOCがある)がチャンバ50に存在し(1)、ほとんど信号(例:抵抗(オーム))を検出することができない。サンプルからVOCを運ぶ空気が、チャンバ40に導入され、センサ50に晒されると、抵抗が変化する可能性がある(たとえば、増加、図示、減少、交互など)(2)。検知/露出時間の終わりに(3)VOCを運ぶ空気が、チャンバ50から排出され(4)、システムが、周囲条件に戻ると、信号が最小(5)に減少する。 Here, refer to the graph shown in FIG. 2C, which shows an example of signals received from sensors such as the sensor 50 at different stages of operation of the system 10. Such sensor signals are generated by the sensor 50 and sent to the controller 105 for further analysis. First, when the system is in ambient conditions, there is a small amount of VOCs (eg, there is always an amount of VOCs in the air) in chamber 50 (eg, compared to the amount being detected) (1). , Almost no signal (eg resistance (ohm)) can be detected. When air carrying VOCs from the sample is introduced into the chamber 40 and exposed to the sensor 50, the resistance can change (eg, increase, illustration, decrease, alternation, etc.) (2). At the end of the detection / exposure time (3) the air carrying the VOC is expelled from the chamber 50 (4) and the signal is reduced to a minimum (5) when the system returns to ambient conditions.

ここで、トイレに組み立てられるように構成されたVOCに基づいて、被検体の状態を決定するためのシステム10の図である、図3を参照する。いくつかの実施形態では、被検体は、人間であってもよく、VOCは、人間がトイレを使用するときに収集することができる。そのようなシステム10は、例えば、動き検出器などの外部センサから受信された、トイレ内の人間の存在を検知するように構成することができる。人間がトイレに入ると、検知シーケンス(例えば、図1Cのボックス151−159)がトリガされ得る。いくつかの実施形態では、検知シーケンスは、人間がトイレを出た後、または人間がトイレに入った後の所定の時間にトリガされてもよい。尿および/またはヒト由来の糞便から蒸発したVOC42は、カラム(column)25に入り、ポンプで送られ、2つ以上のセンサ50を含む、センサアレイに向かって流れる。ハウジング20は、商業用トイレに取り付けられ、システム10の近くからのVOCの収集を可能にするように構成される。 Here, refer to FIG. 3, which is a diagram of a system 10 for determining the condition of a subject based on a VOC configured to be assembled in a toilet. In some embodiments, the subject may be a human and VOCs can be collected when the human uses the toilet. Such a system 10 can be configured to detect the presence of a human being in the toilet, for example, received from an external sensor such as a motion detector. When a human enters the toilet, a detection sequence (eg, box 151-159 in FIG. 1C) can be triggered. In some embodiments, the detection sequence may be triggered at a predetermined time after the human leaves the toilet or after the human enters the toilet. Evaporated VOC42 from urine and / or human-derived feces enters column 25, is pumped, and flows towards a sensor array containing two or more sensors 50. The housing 20 is attached to a commercial toilet and is configured to allow VOC collection from near the system 10.

次に、組み立てられるか、またはごみ袋5に含まれるように構成された、VOCに基づいて被検体の状態を決定するためのシステム10の図である、図4を参照する。ごみ袋5は、例えば、1つ以上のディッパ(dipper)、衛生パッドなどを収集するように構成され得る。フロス20は、ゴミ袋5の穴に気密に挿入されるように構成することができる。バッグ5を閉じると、ユーザは、検知シーケンスを、開始またはトリガすることができる(例えば、図1Cのボックス151−159)。いくつかの実施形態では、図4に示す構成では、センサ50のアレイは、プラスチックバッグ5の内部に挿入されたシステム10の部分に配置され、ガス循環システム(図示せず)は、バッグ5の外側に配置された、システム10の部分に配置される。 Next, refer to FIG. 4, which is a diagram of a system 10 for determining the state of a subject based on VOCs, which is assembled or configured to be contained in a garbage bag 5. The garbage bag 5 may be configured to collect, for example, one or more dippers, sanitary pads, and the like. The floss 20 can be configured to be airtightly inserted into the hole of the garbage bag 5. Upon closing the bag 5, the user can start or trigger the detection sequence (eg, box 151-159 in FIG. 1C). In some embodiments, in the configuration shown in FIG. 4, the array of sensors 50 is located in a portion of the system 10 inserted inside the plastic bag 5, and the gas circulation system (not shown) is the bag 5. It is arranged in a part of the system 10 which is arranged on the outside.

次に、哺乳動物、例えば、ウシ、ウマ、船などの家畜から、VOCを収集するための、吸収材料15から作られたパッド16の図である、図5を参照する。いくつかの実施形態では、吸収材料は、取り付け手段17(例えば、ベルト、ステッカなど)によって哺乳類に取り付けられたパッド16に含めることができる。いくつかの実施形態では、パッド15は、様々な場所で、例えば、後ろ側(図のように尾の下)、背中、ブリスケット(briskets)または膣の近く(雌哺乳動物の)、額などで哺乳動物に取り付けられるように構成することができる。吸収材料15は、VOCを吸収するように構成された任意の材料、例えば、綿、高分子スポンジ、高分子ゴム、または任意の他の適切な材料であり得る。吸収材料15は、例えば、システム10への入口(例えば、フィルタ31の近く)で、空気の流れに晒されると、VOCを放出するように、さらに構成することができる。いくつかの実施形態によれば、パッド16は、システム10の吸気口の近くに配置され得、それにより、吸収材料に吸収されたVOCが解放され得、ファン33および/またはポンプ37の動作時に、チャンバ40に入る。 Next, refer to FIG. 5, which is a diagram of a pad 16 made of absorbent material 15 for collecting VOCs from mammals, such as livestock such as cows, horses, and ships. In some embodiments, the absorbent material can be included in a pad 16 attached to the mammal by attachment means 17 (eg, belt, sticker, etc.). In some embodiments, the pad 15 is placed in various locations, such as on the back (under the tail as shown), on the back, near the briskets or vagina (of female mammals), on the forehead, and the like. It can be configured to be attached to a mammal. The absorbent material 15 can be any material configured to absorb VOCs, such as cotton, polymeric sponge, polymeric rubber, or any other suitable material. The absorbent material 15 can be further configured to release VOCs when exposed to airflow, for example at the inlet to the system 10 (eg near the filter 31). According to some embodiments, the pad 16 may be located near the air intake of the system 10 so that the VOCs absorbed by the absorbent material can be released and during the operation of the fan 33 and / or the pump 37. , Enter the chamber 40.

次に、図6を参照すると、人間からVOCを収集するための、パッドに含まれる吸収材料15が示されている。いくつかの実施形態では、吸収材料15は、図示されるように、人間が着用するブレスレット18に含まれてもよい。いくつかの実施形態では、吸収材料15は、ウェアラブルデバイス(例えば、時計)または衣服(例えば、帽子、スカーフ、スウェットバンドなど)に統合されてもよい。いくつかの実施形態によれば、吸収材料15は、例えば、ステッカーを使用するなど、任意の他の方法で、人間に取り付けられてもよい。いくつかの実施形態によれば、吸収材料15は、例えば、携帯電話、タブレットコンピュータなど、人間によって定期的に運ばれるデバイスまたはアクセサリに取り付けられてもよい。 Next, with reference to FIG. 6, an absorbent material 15 contained in the pad for collecting VOCs from humans is shown. In some embodiments, the absorbent material 15 may be included in a human-worn bracelet 18 as illustrated. In some embodiments, the absorbent material 15 may be integrated into a wearable device (eg, watch) or garment (eg, hat, scarf, sweatband, etc.). According to some embodiments, the absorbent material 15 may be attached to a human by any other method, such as using a sticker. According to some embodiments, the absorbent material 15 may be attached to a device or accessory that is regularly carried by a human, such as a mobile phone, tablet computer, or the like.

いくつかの実施形態では、システム10は、システム10への入口(例えば、フィルタ31の前)に吸収材料15を保持するためのホルダ(図示せず)を含み得る。したがって、図1A乃至1Cに関して開示するように、ガス循環システム30が、フィルタ31を介して空気を循環させるとき、吸収材料15によって捕捉されたVOCは、図3および4に関して開示されるように、蒸発してシステム10に入り(例えば、フィルタ31およびマニホールド32を介して)センサ50にさらされる。当業者によって理解されるように、図3乃至6に示される構成は、例示に過ぎず、本発明はこれらの例に限定されない。 In some embodiments, the system 10 may include a holder (not shown) for holding the absorbent material 15 at the inlet to the system 10 (eg, in front of the filter 31). Therefore, as disclosed with respect to FIGS. 1A-1C, when the gas circulation system 30 circulates air through the filter 31, the VOCs captured by the absorbent material 15 are disclosed with respect to FIGS. 3 and 4. It evaporates into the system 10 (eg, via the filter 31 and manifold 32) and is exposed to the sensor 50. As will be appreciated by those skilled in the art, the configurations shown in FIGS. 3-6 are merely exemplary and the present invention is not limited to these examples.

次に、本発明のいくつかの実施形態による、被検体から生じる気相中のVOCに基づいて、被検体の状態を決定する方法のフローチャートである図7を参照する。図7の方法は、システム10のコントローラ105等のコントローラによって、または任意の他の適切なコントローラによって実行され得る。ステップ710では、1つまたは複数のセンサを、VOCのサンプルに晒すことに応答して、1つまたは複数のセンサから、1組のセンサ信号を受信することができる。例えば、1つ以上の被検体(例えば、ヒトまたは哺乳類)に由来するVOCを含むサンプルは、システム10の循環システム30に導入されてもよい。例えば、サンプルは、図3に示されるように、トイレに組み立てられたシステム10の近くから収集された空気を含み得る。別の例では、VOCは、図4に示されるように、ディッパを保持するごみ袋5から収集されてもよい。さらに別の例では、VOCは、図5および図6に関して、本明細書で上述した吸収材料15から収集することができる。 Next, refer to FIG. 7, which is a flowchart of a method for determining the state of the subject based on the VOC in the gas phase generated from the subject according to some embodiments of the present invention. The method of FIG. 7 can be performed by a controller such as controller 105 of system 10 or by any other suitable controller. In step 710, a set of sensor signals can be received from one or more sensors in response to exposing one or more sensors to a sample of VOCs. For example, a sample containing VOCs from one or more subjects (eg, humans or mammals) may be introduced into the circulation system 30 of system 10. For example, the sample may include air collected from near the system 10 assembled in the toilet, as shown in FIG. In another example, VOCs may be collected from a garbage bag 5 holding a dipper, as shown in FIG. In yet another example, VOCs can be collected from the absorbent material 15 described herein with respect to FIGS. 5 and 6.

サンプルに含まれるVOCは、チャンバ40(例えば、VOC42)に導入され、図1Cおよび図2A−2Cに関して本明細書で上述したように、1つまたは複数のセンサ50によって検知される。いくつかの実施形態では、露光後、一連のセンサ信号が、コントローラ105によって受信されてもよい。そのようなセットは、1つ以上のセンサ信号を含み得る。8個のセンサ50からの1組の8個のセンサ信号の例が、図9に示されている。図9に示す例では、各信号は、異なるタイプのVOCに敏感なセンサ50から受信された。 The VOCs contained in the sample are introduced into chamber 40 (eg, VOC42) and detected by one or more sensors 50 as described herein with respect to FIGS. 1C and 2A-2C. In some embodiments, after exposure, a series of sensor signals may be received by controller 105. Such a set may include one or more sensor signals. An example of a set of eight sensor signals from the eight sensors 50 is shown in FIG. In the example shown in FIG. 9, each signal was received from a different type of VOC-sensitive sensor 50.

いくつかの実施形態では、VOC測定をスケーリングすることができないので、センサ信号自体は、サンプルを分類するのに十分ではないかもしれない。したがって、セット内の1つまたは複数のセンサ信号の分析を行うことができる。ステップ720で、1つまたは複数の特徴値が、センサ信号のセットから抽出され得る。例えば、各センサ信号が分析され得、1つ以上の特徴値が抽出され得る。本明細書で使用されるように、特徴値は、信号の分析から導出できる任意の数学的値、例えば、平均値、最大値、最小値、一次微分、二次微分、信号対雑音比 、傾斜勾配、減少勾配、立ち上がり時間、定常状態値に対するオーバーシュート値、時間内の振動減衰、振動周波数等として、定義することができる。したがって、各信号は、コントローラ105によってさらに評価される、1つまたは複数の特徴値に関連付けられ得る。 In some embodiments, the VOC measurement cannot be scaled, so the sensor signal itself may not be sufficient to classify the sample. Therefore, it is possible to analyze one or more sensor signals in the set. In step 720, one or more feature values may be extracted from the set of sensor signals. For example, each sensor signal can be analyzed and one or more feature values can be extracted. As used herein, feature values are any mathematical value that can be derived from the analysis of the signal, such as mean, maximum, minimum, first-order differential, second-order differential, signal-to-noise ratio, gradient. It can be defined as a gradient, a decreasing gradient, a rising time, an overshoot value with respect to a steady state value, vibration damping in time, a vibration frequency, and the like. Therefore, each signal can be associated with one or more feature values that are further evaluated by controller 105.

ステップ730において、分類モデル(例えば、分類モデル128)が受信され得、分類モデル128は、被検体の1つ以上の状態に相関する、1つ以上の抽出された特徴値に基づいて、VOCのサンプルを分類するように訓練され得る。分類モデル128は、ストレージ130またはメモリ120に格納され、そこから受信され得る。そのような分類モデルをトレーニングおよび作成するための方法は、図8に関して開示および議論される。 In step 730, a classification model (eg, classification model 128) can be received, which is based on one or more extracted feature values that correlate with one or more states of the subject. Can be trained to classify samples. The classification model 128 is stored in storage 130 or memory 120 and can be received from there. Methods for training and creating such classification models are disclosed and discussed with respect to FIG.

ステップ740において、センサ信号のセットから受信された、1つまたは複数の抽出された特徴は、分類モデルの1つまたは複数のクラスに、関連付けられ得る。いくつかの実施形態では、各クラスは、1つまたは複数の被検体の状態に関連付けられてもよく、したがって、1つまたは複数の抽出された特徴が関連付けられ得るクラスを識別することによって、被検体の状態は、ステップ750で決定され得る。 In step 740, one or more extracted features received from the set of sensor signals may be associated with one or more classes of the classification model. In some embodiments, each class may be associated with the condition of one or more subjects, and thus by identifying the classes to which one or more extracted features may be associated. The state of the specimen can be determined in step 750.

いくつかの実施形態において、状態は、被検体の医学的状態、被検体の精神状態、被検体のアイデンティティ、被検体の一般的な健康状態等の少なくとも1つを含む。例えば、被験者は、図3に示されるように、システム10を含むトイレを使用している人間であり得る。人間がトイレを使用したときに収集されたVOCは、1つまたは複数のセンサ50によって検出され得、信号のセットは、コントローラ105によって分析され得る。たとえば、コントローラ105は、人間の病状、たとえば糖尿病、膀胱炎、脱水症、ビタミン欠乏、インフルエンザ、偏食、便秘下痢、異物の内部摂取などと相関するクラスに抽出された、少なくとも1つの特徴または特徴値のグループを関連付けることができる。いくつかの実施形態では、被検体は、女性のヒトであってもよく、状態は、女性のヒトの尿に由来するVOCで感知され得る受胎能力(fertility)を含み得る。 In some embodiments, the condition includes at least one such as the medical condition of the subject, the mental condition of the subject, the identity of the subject, the general health condition of the subject, and the like. For example, the subject can be a human using a toilet that includes system 10, as shown in FIG. The VOCs collected when a human uses the toilet can be detected by one or more sensors 50, and the set of signals can be analyzed by the controller 105. For example, controller 105 has at least one feature or feature value extracted into a class that correlates with human medical conditions such as diabetes, cystitis, dehydration, vitamin deficiency, influenza, unbalanced diet, constipation diarrhea, internal intake of foreign bodies, etc. Groups can be associated. In some embodiments, the subject may be a female human and the condition may include fertility that can be sensed by VOCs derived from the female human urine.

別の例では、1人または複数の被検体は、任意の雌の哺乳動物を含むことができ、状態は、生殖能力であり得る。VOCは、図5および6に示される吸収材料15等の吸収材料を使用して、収集されてもよい。いくつかの実施形態では、雌の哺乳動物が排卵しているとき、雌の哺乳動物の尿中のVOCsが変化する。これらのVOCは、開示された方法を使用して検出することができ、雌の哺乳動物のホルモン周期を決定するために使用することができる。 In another example, one or more subjects can include any female mammal and the condition can be fertility. VOCs may be collected using absorbent materials such as the absorbent material 15 shown in FIGS. 5 and 6. In some embodiments, when the female mammal is ovulating, the VOCs in the urine of the female mammal are altered. These VOCs can be detected using the disclosed methods and can be used to determine the hormonal cycle of female mammals.

さらに別の例では、1人または複数の被験者は、少なくとも2人の人間を含むことができ、状態はマッチングが成功するチャンスである可能性がある。たとえば、カップル(図6に示す)または1人の人間から取得したVOCサンプルを使用して、グループ内のカップルまたは2人の個人が、マッチングに成功する可能性が高いかどうかを確認することができる。カップル間のマッチングの成功は、関係が十分に確立されたものであるという少なくとも1つの肯定的な兆候を関係に持つ人々のマッチングまたはペアリングとして、定義することができる。いくつかの実施形態では、分類モデル128は、マッチングが成功したという、少なくとも1つの表示を有する人間のペアから受け取った、1つまたは複数の特徴値のペアを含むことができる。いくつかの実施形態において、少なくとも1つの表示は、所定の期間以上長く続く関係、子供の数、報告された愛情および報告された性的魅力、の少なくとも1つを含むことができる。 In yet another example, one or more subjects can include at least two humans, and the condition may be a chance for successful matching. For example, VOC samples taken from a couple (shown in Figure 6) or one person can be used to see if a couple or two individuals in a group are likely to succeed in matching. it can. Successful matching between couples can be defined as matching or pairing of people who have at least one positive sign that the relationship is well established. In some embodiments, the classification model 128 can include one or more pairs of feature values received from a pair of humans having at least one indication that the match was successful. In some embodiments, the at least one indication can include at least one of a relationship that lasts longer than a predetermined period of time, the number of children, the reported affection and the reported sexual attraction.

いくつかの実施形態では、追加のデータが分類モデル128に含まれてもよく、モデルのクラスに関連付けられてもよい。たとえば、次のような追加のデータのマッチングが成功した場合:マッチングが成功する可能性が高いペアを分類するときは、性別、年齢、性的嗜好、民族性、文化、ライフスタイル、食事などを考慮することができる。このタイプのデータには、被検体に関連するデータが含まれる場合があり、マッチングが成功する可能性の判断の正確性を高める場合がある。いくつかの実施形態では、病状、精神状態および一般的な健康などの追加の被検体関連データがさらに含まれ、分類モデルの1つまたは複数のクラスに関連付けられてもよい。いくつかの実施形態では、被検体関連データは、ユーザインタフェース、例えば、入力デバイス135を使用して、ユーザ(例えば、被検体、介護者など)から受信されてもよい。いくつかの実施形態では、被検体関連データは、例えば、データをコントローラ105にアップロードすることができる(例えばインターネットを介して)、コンピューティングデバイス100と通信するモバイルデバイス上で実行されるアプリケーションを使用して、介護者(例えば親)によってシステム10に提供され得る。 In some embodiments, additional data may be included in the classification model 128 and may be associated with the class of the model. For example, if additional data matching is successful: Gender, age, sexual orientation, ethnicity, culture, lifestyle, diet, etc. when classifying pairs that are likely to be successful: Can be considered. This type of data may include data related to the subject, which may improve the accuracy of the determination of the likelihood of successful matching. In some embodiments, additional subject-related data such as medical condition, mental state and general health may be further included and associated with one or more classes of the classification model. In some embodiments, subject-related data may be received from a user (eg, subject, caregiver, etc.) using a user interface, eg, input device 135. In some embodiments, the subject-related data uses an application that runs on a mobile device that communicates with the computing device 100, for example, the data can be uploaded to the controller 105 (eg, via the Internet). It can then be provided to the system 10 by a caregiver (eg, a parent).

いくつかの実施形態では、被検体関連データは、被検体から採取された特定のサンプルに関連するデータを含み得る。例えば、図4に関して図示され、説明されるように、被検体が赤ん坊であり、サンプルが赤ん坊のディッパ(dipper)から採取された場合、被検体に関連するデータには、赤ん坊がディッパを着用した時間、ディッパをつけて寝る時間等を含むことができる。そのようなデータは、例えば、コントローラ105にデータをアップロードすることができるモバイルデバイス上で実行されるアプリケーションを使用して、介護者(例えば、親)によってシステム10に提供され得る。 In some embodiments, the subject-related data may include data related to a particular sample taken from the subject. For example, if the subject was a baby and the sample was taken from the baby's dipper, as illustrated and described with respect to FIG. 4, the data associated with the subject wore the baby's dipper. It can include time, time to sleep with a dipper, and so on. Such data may be provided to the system 10 by a caregiver (eg, a parent), for example, using an application running on a mobile device that can upload the data to the controller 105.

いくつかの実施形態では、追加のデータは、サンプル関連データを含み得る。そのようなサンプル関連データは、サンプルが採取された、例えば、1つまたは複数のセンサ70から受け取った環境条件を含むことができる。例えば、サンプル関連データは、チャンバ40内の湿度レベル、チャンバ40内の温度または周囲温度、サンプルが採取された地理的位置、サンプルが採取された日時などを含み得る。 In some embodiments, the additional data may include sample-related data. Such sample-related data can include environmental conditions from which the sample was taken, eg, received from one or more sensors 70. For example, sample-related data may include the humidity level within chamber 40, the temperature or ambient temperature within chamber 40, the geographical location where the sample was taken, the date and time when the sample was taken, and the like.

いくつかの実施形態では、地理的位置および日時などのパラメータは、対象から発生したVOCのタイプおよび量に影響を与える可能性がある。たとえば、暖かい場所では、寒い場所よりも汗をかく頻度が高いため、VOCには、汗に由来するVOCが含まれる場合がある。同様に、日付(季節やこの日の正確な天気など)と時刻もVOCに影響を与える可能性がある。いくつかの実施形態では、方法は、センサがVOCサンプルに曝されていないときに、1つまたは複数のセンサ50から、1つまたは複数の初期信号を受信することをさらに含むことができる。初期信号は、初期信号を使用して、センサ信号のセットから背景ノイズをフィルタリングするために使用できる、周囲の背景信号として、関連付けることができる。 In some embodiments, parameters such as geographic location and date and time can affect the type and amount of VOCs generated from the subject. For example, VOCs may contain VOCs derived from sweat because warm places sweat more often than cold places. Similarly, dates (such as the season and the exact weather for the day) and time can also affect VOCs. In some embodiments, the method can further comprise receiving one or more initial signals from one or more sensors 50 when the sensors are not exposed to VOC samples. The initial signal can be associated as an ambient background signal that can be used to filter background noise from a set of sensor signals using the initial signal.

いくつかの実施形態では、図7の方法は、対象を識別するために使用されてもよい。したがって、状態は被検体のアイデンティティである可能性がある。いくつかの実施形態では、分類モデル128は、対象の場所、食事、病状などの変化に関係なく、特定の対象に典型的な特徴を、特定するように訓練することができる。このようなトレーニング方法は、図8の方法に関して以下に説明される。 In some embodiments, the method of FIG. 7 may be used to identify an object. Therefore, the condition may be the identity of the subject. In some embodiments, the classification model 128 can be trained to identify features typical of a particular subject, regardless of changes in subject location, diet, medical condition, and the like. Such a training method will be described below with respect to the method of FIG.

いくつかの実施形態では、コントローラ105はさらに、決定された状態に関連する対象のコマーシャルデータに関連する、対象またはユーザに表示するように構成されてもよい。例えば、コントローラ105は、保護者のモバイル機器に、ディッパ、乳児に関連するコマーシャルに関連するデータを、アップロードするように構成することができる。別の例では、コントローラ105は、2人の個人のマッチングに成功した後、ロマンチックなホテルまたはレストランに関連する商業データを、2人の個人に表示することができる。 In some embodiments, the controller 105 may also be configured to display to the subject or user in relation to the commercial data of the subject associated with the determined state. For example, the controller 105 can be configured to upload data related to dippers, baby-related commercials, to a parent's mobile device. In another example, controller 105 can display commercial data related to a romantic hotel or restaurant to two individuals after successfully matching the two individuals.

次に、本発明のいくつかの実施形態による分類モデル128をトレーニングする方法のフローチャートである、図8を参照する。図8の方法は、システム10のコントローラ105などのコントローラによって、または任意の他の適切なコントローラによって実行され得る。ステップ810および820は、図7の方法のステップ710および720と実質的に同じであり得る。ステップ830では、1つまたは複数の特徴値に、被験者の少なくとも1つの既知の状態に関連するクラスをタグ付けすることができる。いくつかの実施形態では、既知の条件は、ユーザインタフェースを介してユーザまたは複数のユーザから、例えば、入力デバイス135、またはユーザに関連付けられ、コンピューティングデバイス100と通信するモバイルデバイス上で実行されるアプリケーションから、受信され得る。例えば、異常な医学的状態を有することが知られている対象、例えば糖尿病は、システム10によって検査されて、感知されるサンプルを提供することができる。したがって、提供されたサンプルから抽出された1つまたは複数の特徴値は、「糖尿病を有する」というクラスでタグ付けされ得る。 Next, refer to FIG. 8, which is a flowchart of a method of training the classification model 128 according to some embodiments of the present invention. The method of FIG. 8 may be performed by a controller such as controller 105 of system 10 or by any other suitable controller. Steps 810 and 820 can be substantially the same as steps 710 and 720 of the method of FIG. In step 830, one or more feature values can be tagged with a class associated with at least one known condition of the subject. In some embodiments, known conditions are performed from the user or multiple users via a user interface, eg, on an input device 135, or a mobile device associated with the user and communicating with the computing device 100. Can be received from the application. For example, a subject known to have an abnormal medical condition, such as diabetes, can be provided with a sample that is tested and sensed by System 10. Therefore, one or more feature values extracted from the provided sample can be tagged with the class "have diabetes".

いくつかの実施形態では、対象に関連する追加のデータも受信され、1つまたは複数の特徴値、例えば、年齢、性別、ライフスタイル、体重、身長、民族、食事、地理的位置などでタグ付けされ得る。例えば、糖尿病の被験者からの提供されたサンプルがタグ付けされたクラスは、以下のタグ付けをさらに含み得る:男性、通常のBMI、アジア人、米国在住、60−70歳、喫煙、身体活動を行わない。ステップ840において、ステップ810−830は、新しいサンプルで繰り返されてもよい。 In some embodiments, additional data related to the subject is also received and tagged with one or more feature values, such as age, gender, lifestyle, weight, height, ethnicity, diet, geographic location, etc. Can be done. For example, a class tagged with a sample provided from a diabetic subject may further include the following tagging: male, normal BMI, Asian, US resident, 60-70 years old, smoking, physical activity. Not performed. In step 840, steps 810-830 may be repeated with new samples.

いくつかの実施形態では、対象関連データは、追加のセンサ、例えば、尿サンプルの化学組成を直接測定することができるセンサから、受け取ることができる。このようなセンサは、例えば、尿中の受精ホルモンのレベルを提供することができ、尿サンプルを提供する女性の受精能力に、直接的な指標を提供することができる。追加のセンサは、対象の体温を測定するための体温計、酸素飽和センサ、血圧センサ、心拍数センサなどを含み得る。いくつかの実施形態では、関連データは、対象の医療提供者から提供された対象の医療記録を含み得る。医療記録は、コントローラ105によって、インターネットを介して、医療提供者に関連する外部データベースを形成して受信することができる。 In some embodiments, subject-related data can be received from additional sensors, such as sensors that can directly measure the chemical composition of urine samples. Such a sensor can provide, for example, the level of fertilizing hormone in the urine and can provide a direct indicator of the fertility of a woman who provides a urine sample. Additional sensors may include a thermometer, an oxygen saturation sensor, a blood pressure sensor, a heart rate sensor, etc. for measuring the body temperature of the subject. In some embodiments, the relevant data may include the subject's healthcare record provided by the subject's healthcare provider. The medical record can be received by the controller 105 via the Internet by forming an external database related to the medical provider.

いくつかの実施形態では、サンプルに関連する追加のデータ、またはサンプルが感知された状態も、例えば、図7の方法に関して本明細書で上に開示したように、センサ70などのセンサから形成され得る。収集されたすべてのデータは、分類モデルのクラスに関連付けられ、タグ付けされる。例えば、クラスには、太りすぎや不妊の問題がある30−40歳の人間の女性が含まれる場合があり得る。 In some embodiments, additional data associated with the sample, or the state in which the sample is perceived, is also formed from a sensor, such as the sensor 70, as disclosed herein above, for example with respect to the method of FIG. obtain. All data collected is associated with and tagged with a class in the classification model. For example, the class may include a human female aged 30-40 who has problems with overweight and infertility.

いくつかの実施形態では、コントローラ105は、「対照群」から採取されたサンプルから抽出された特徴値を受け取るように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、分類モデル128は、同様の特徴を有するが、既知の状態を有さない被験者の追加のグループ、例えば、妊娠可能性の問題を有しない過体重の30−40歳のヒト女性から受け取ったサンプルをさらに含み得る。いくつかの実施形態では、コントローラ105は、類似の特性により、両方のグループで類似している特徴値を排除するために、追加の対象グループから抽出された特徴値を、分類された対象グループと比較して、クラスにのみ既知の病状に起因する特徴値を残すことができる。 In some embodiments, the controller 105 may be configured to receive feature values extracted from a sample taken from a "control group". In some embodiments, classification model 128 has similar characteristics, but an additional group of subjects who do not have a known condition, eg, overweight 30-40 years old without fertility issues. It may further include samples received from human females. In some embodiments, the controller 105 sets the feature values extracted from the additional target group with the classified target group in order to eliminate similar feature values in both groups due to similar characteristics. By comparison, only the class can leave characteristic values due to known medical conditions.

分類モデル128をトレーニングして対象を特定する例は、さまざまな条件、たとえばさまざまな地理的位置、さまざまな日時で、食事療法の変更後、病状の変更後などで、特定の対象から採取されたサンプルにそれぞれ関連する信号のセットから、複数の特徴を抽出することを含むことができる。いくつかの実施形態では、分類モデルは、サンプルが採取された異なる条件に関係なく、対象から採取されたサンプルの大部分で見られる可能性がある特徴値を探すように訓練され得る。これらの特徴値は、対象のアイデンティティでタグ付けされてもよく、対象を識別するためにさらに使用されてもよい。 Examples of training taxonomy model 128 to identify subjects were taken from specific subjects in different conditions, such as different geographic locations, different dates and times, after diet changes, after changes in medical condition, and so on. It can include extracting multiple features from the set of signals associated with each sample. In some embodiments, the classification model may be trained to look for feature values that may be found in most of the samples taken from the subject, regardless of the different conditions in which the samples were taken. These feature values may be tagged with the identity of the subject or may be further used to identify the subject.

別の例では、分類モデル128を訓練して、2人の人間の間でマッチングが成功する可能性を判断することができる。訓練プロセスでは、マッチングが成功したことを示す、少なくとも1つの指標があると特定されたカップルからのサンプルが、収集される場合がある。例えば、関係が15年以上続くカップル、少なくとも2人の子供がいるカップル、相互愛情を報告しているカップル、相互性的魅力を報告しているカップルからのサンプルが収集される場合がある。カップルはさらに、年齢グループ、民族、居住地などに応じて、異性愛者のカップル、レズビアンのカップル、同性愛者のカップルなどの追加のタグ付けでタグ付けされる。いくつかの実施形態では、分類モデル128は、「マッチングの成功」を示し得る、カップルによって提供されたサンプルから受信された信号から抽出された、類似の特徴を探すように訓練され得る。これらの特徴は、「マッチングが成功した」すべてのカップルまたはサブグループで識別可能である。例えば、分類モデル128は、少なくとも10年続く関係を有し、2人の子供を有し、20−40歳であり、イタリアに住んでいる、レズビアンのカップルから受信した信号における、同様の特徴を識別し得る。 In another example, classification model 128 can be trained to determine the likelihood of successful matching between two humans. The training process may collect samples from couples identified as having at least one indicator of successful matching. For example, samples may be collected from couples who have been in a relationship for more than 15 years, couples who have at least two children, couples who report mutual affection, and couples who report mutual attractiveness. Couples are further tagged with additional tags such as heterosexual couples, lesbian couples, homosexual couples, etc., depending on age group, ethnicity, place of residence, and so on. In some embodiments, the classification model 128 may be trained to look for similar features extracted from the signals received from the samples provided by the couple, which may indicate "successful matching". These features are identifiable in all "successfully matched" couples or subgroups. For example, classification model 128 has a relationship that lasts at least 10 years, has two children, is 20-40 years old, and has similar characteristics in signals received from a lesbian couple living in Italy. Can be identified.

さらに別の例では、分類モデル128は、ディッパから受け取ったサンプルに基づいて赤ん坊の一般的な健康状態を決定するようにトレーニングすることができる(図4に関して上で説明したように)。いくつかの実施形態では、分類モデル128は、携帯機器上で実行されるアプリケーションを介して、介護者から、ディッパを提供する赤ん坊の一般的な健康に関する情報を受け取ることができる。たとえば、ディッパに由来する各サンプルには、赤ん坊が夜に途切れることなく何時間寝るか、歯が生えているか、赤ん坊はガス、年齢、性別、食事などに苦しんでいるかをタグ付けすることができる。いくつかの実施形態において、分類モデル128は、4−7ヶ月の乳児から与えられたサンプルから受信した信号の同様の特徴を識別し、歯が生え、3時間未満連続して睡眠をとるように訓練することができる。ステップ840において、分類モデル128は、メモリ120および/またはストレージユニット130に記憶することができる。 In yet another example, the classification model 128 can be trained to determine the general health of the baby based on the sample received from the dipper (as described above with respect to FIG. 4). In some embodiments, the classification model 128 can receive information about the general health of the baby providing the dipper from the caregiver via an application running on a mobile device. For example, each sample from a dipper can be tagged with how many hours the baby sleeps uninterrupted at night, whether it has teeth, and whether the baby suffers from gas, age, gender, diet, etc. .. In some embodiments, classification model 128 identifies similar features of the signal received from a sample given from a 4-7 month old baby so that it grows teeth and sleeps continuously for less than 3 hours. Can be trained. In step 840, the classification model 128 can be stored in memory 120 and / or storage unit 130.

この発明を、ある特徴をここに、図示し、記載したが、当業者には、多くの変形、代替、変更および均等物を生じることが可能である。従って、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神に含まれる、すべてのそのような修正および変更を網羅することを意図していることを理解されたい。 Although the present invention has been illustrated and described here with certain features, those skilled in the art are capable of producing many modifications, substitutions, modifications and equivalents. Therefore, it should be understood that the appended claims are intended to cover all such modifications and modifications contained in the true spirit of the invention.

種々の実施形態が提示された。これらの実施形態の各々は、当然提示された他の実施形態からの特徴を含むことができ、特に記載していない実施形態は、ここに記載した種々の特徴を含むことができる。

Various embodiments have been presented. Each of these embodiments can, of course, include features from other embodiments presented, and embodiments not specifically described can include various features described herein.

Claims (48)

被検体に由来する、気相中の揮発性有機化合物(VOC)に基づいて、前記被検体の状態を決定する方法において、
1つまたは複数のセンサを、前記VOCのサンプルに晒すことに応答して、前記1つまたは複数のセンサから、センサ信号のセットを受信するステップと、
前記センサ信号のセットから、1つまたは複数のセンサを受信するステップと、
前記被検体の1つまたは複数に相関した、前記1つまたは複数の抽出した特徴のサンプルを、分類するようにトレーニングされた分類モデルを受信するステップと、
前記センサ信号のセットから受信した、前記1つまたは複数の抽出した特徴を、前記分類モデルの1つまたは複数の分類と関連付けるステップと、
前記関連付けに基づいて、前記被検体の前記状態を決定するステップと、
を備えた、方法。
In a method of determining the state of a subject based on a volatile organic compound (VOC) in the vapor phase derived from the subject.
A step of receiving a set of sensor signals from the one or more sensors in response to exposing the one or more sensors to a sample of the VOC.
A step of receiving one or more sensors from the set of sensor signals.
A step of receiving a classification model trained to classify a sample of the extracted features correlated with one or more of the subjects.
A step of associating the one or more extracted features received from the set of sensor signals with one or more classifications of the classification model.
A step of determining the state of the subject based on the association,
A method equipped with.
前記状態は、前記被検体の医学的情報、前記被検体の精神状態、前記被検体のアイデンティティ、および前記被検体の一般的な健康の少なくとも1つである、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the condition is at least one of the medical information of the subject, the mental state of the subject, the identity of the subject, and the general health of the subject. 追加データを受信するステップと、
前記受信した追加データを、前記分類モデルの1つまたは複数の分類と関連づけるステップと、
前記追加データの関連付けにも、基づいて、前記被検体の前記状態を決定するステップをさらに備えた、請求項1または2に記載の方法。
Steps to receive additional data and
With the step of associating the received additional data with one or more classifications of the classification model.
The method of claim 1 or 2, further comprising the step of determining the state of the subject based on the association of the additional data.
前記追加データは、サンプル関連データを備える、請求項3に記載の方法。 The method of claim 3, wherein the additional data comprises sample-related data. 前記サンプル関連データは、湿度レベル、温度、前記被検体が採取された地理的位置、時間および日付の少なくとも1つを備える、請求項4に記載の方法。 The method of claim 4, wherein the sample-related data comprises at least one of humidity level, temperature, geographical location where the subject was taken, time and date. 前記追加データは、被検体データを備える、請求項3に記載の方法。 The method of claim 3, wherein the additional data comprises subject data. 前記被検体関連データは、性別、年齢、医学的状態、民族、文化、ライフスタイルおよび食事の少なくとも1つを備える、請求項6に記載の方法。 The method of claim 6, wherein the subject-related data comprises at least one of gender, age, medical condition, ethnicity, culture, lifestyle and diet. 前記被検体関連データは、前記被検体から採取した特定のサンプルに関連したデータを備える、請求項6に記載の方法。 The method according to claim 6, wherein the subject-related data includes data related to a specific sample collected from the subject. 前記VOCsは、前記少なくとも1つの被検体に取り付けられた吸収材料、前記少なくとも1つの被検体により運ばれるデバイスに取り付けられた吸収材料、前記少なくとも1つの被検体から蒸発するVOCsを収集するための容器の少なくとも1つにより収集される、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の方法。 The VOCs are an absorbent material attached to the at least one subject, an absorbent material attached to a device carried by the at least one subject, and a container for collecting VOCs evaporating from the at least one subject. The method according to any one of claims 1 to 8, which is collected by at least one of the above. 前記少なくとも1つの被検体は、哺乳動物である、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the at least one subject is a mammal. 前記VOCsは、被検体の尿、被検体の汗及び被検体の唾液の少なくとも1つに含まれるVOCsを備える、請求項10に記載の方法。 The method according to claim 10, wherein the VOCs include VOCs contained in at least one of a subject's urine, a subject's sweat, and a subject's saliva. 前記被検体は人間であり、前記方法は、さらに、
前記人間がトイレを使用するときのVOCsを収集するステップと、
前記サンプルから前記VOCsを抽出し、前記1つ又は複数のセンサを前記抽出したVOCsに晒す、ステップと、をさらに備えた、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の方法。
The subject is a human, and the method further comprises
The step of collecting VOCs when the human uses the toilet, and
The method according to any one of claims 1 to 7, further comprising a step of extracting the VOCs from the sample and exposing the one or more sensors to the extracted VOCs.
前記少なくとも1つの被検体は、雌の哺乳動物であり、前記状態は、生殖能力である、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の方法。 The method of any one of claims 1-9, wherein the at least one subject is a female mammal and the condition is fertility. 前記VOCsは、前記雌の哺乳動物の尿、汗、および唾液の少なくとも1つに含まれるVOCsを備える、請求項13に記載の方法。 13. The method of claim 13, wherein the VOCs comprise VOCs contained in at least one of the female mammal's urine, sweat, and saliva. 前記VOCsは、前記雌の哺乳動物に含まれる皮膚および毛髪の少なくとも1つに含まれるVOCsを備える、請求項13に記載の方法。 13. The method of claim 13, wherein the VOCs comprise VOCs contained in at least one of the skin and hair contained in the female mammal. 前記少なくとも1つの被検体は、少なくとも二人の人間を含み、前記状態は、成功するマッチングの機会である、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の方法。 The method of any one of claims 1-9, wherein the at least one subject comprises at least two humans, wherein the condition is an opportunity for successful matching. 前記分類モデルは、成功するマッチングを有する、少なくとも1つの表示を有する人間のペアから受信した、1つまたは複数の特徴値のペアを備える、請求項16に記載の方法。 16. The method of claim 16, wherein the classification model comprises one or more pairs of feature values received from a pair of humans having at least one indication with successful matching. 前記少なくとも1つの表示は、所定期間以上続く関係、子供の数、報告された愛情、および報告された性的魅力の少なくとも1つを備える、請求項17に記載の方法。 17. The method of claim 17, wherein the at least one indication comprises at least one of a relationship, a number of children, a reported affection, and a reported sexual attraction that lasts for a period of time or longer. 前記少なくとも1つの被検体は、人間の赤子であり、前記状態は、一般的な健康である、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の方法。 The method of any one of claims 1-9, wherein the at least one subject is a human baby and the condition is general health. 前記VOCsは、尿および便の少なくとも1つに含まれるVOCsを備える、請求項19に記載の方法。 19. The method of claim 19, wherein the VOCs comprise VOCs contained in at least one of urine and stool. 前記少なくとも1つの被検体は、哺乳動物であり、前記状態は、前記哺乳動物のアイデンティティである、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の方法。 The method of any one of claims 1-9, wherein the at least one subject is a mammal and the condition is the identity of the mammal. 前記1つまたは複数のセンサから1つまたは複数の初期信号を受信するステップと、
前記初期信号を、周囲の背景信号として関連付けるステップと、
前記初期信号を用いて前記センサ信号のセットから、背景ノイズを
フィルタリングするステップと、
をさらに備えた、請求項1乃至21のいずれか一項に記載の方法。
The step of receiving one or more initial signals from the one or more sensors,
With the step of associating the initial signal with the surrounding background signal,
A step of filtering background noise from the set of sensor signals using the initial signal,
The method according to any one of claims 1 to 21, further comprising.
気相中の揮発性有機化合物(VOCs)に基づいて、被検体の状態を決定するシステムにおいて、
前記少なくとも1つの被検体に由来するVOCsを検出するように構成された、1つまたは複数のVOCsと、
前記1つまたは複数のセンサを、前記VOCsのサンプルに晒すことに応答して、センサ信号のセットを、前記1つまたは複数のセンサから受信し、
前記センサ信号から、1つまたは複数の特徴値を抽出し、
前記被検体の1つまたは複数の状態に相関した、前記1つ又は複数の抽出された特徴値に基づいて、VOCsのサンプルを分類するようにトレーニングされた、分類モデルを受信し、
前記センサ信号のセットから受信した、前記1つまたは複数の抽出した特徴を、前記分類モデルの1つまたは複数の分類と関連づけ、
前記関連に基づいて、前記被検体の前記状態を決定する、
ように構成されたコントローラと、
を備えた、システム。
In a system that determines the state of a subject based on volatile organic compounds (VOCs) in the gas phase
With one or more VOCs configured to detect VOCs derived from at least one subject,
In response to exposing the one or more sensors to a sample of the VOCs, a set of sensor signals is received from the one or more sensors.
One or more feature values are extracted from the sensor signal,
Received a classification model trained to classify VOCs samples based on the extracted feature values correlated with one or more states of the subject.
The one or more extracted features received from the set of sensor signals are associated with one or more classifications of the classification model.
The state of the subject is determined based on the association.
With a controller configured to
A system equipped with.
前記1つまたは複数のセンサを保持するチャンバと、
気相中のVOCを、前記1つまたは複数のセンサに向けるためのガス循環システムと、
をさらに備えた、請求項23に記載のシステム。
A chamber holding the one or more sensors,
A gas circulation system for directing VOCs in the gas phase to the one or more sensors.
23. The system according to claim 23.
前記ガス循環システムは、ファン、ポンプ、1つまたは複数のガスモニタリングセンサ、および1つまたは複数のバルブの、少なくとも1つを含む、請求項24に記載のシステム。 24. The system of claim 24, wherein the gas circulation system comprises at least one of a fan, a pump, one or more gas monitoring sensors, and one or more valves. 前記1つまたは複数のセンサを再生するための再生デバイスをさらに備えた、請求項23乃至25のいずれか一項に記載のシステム。 The system according to any one of claims 23 to 25, further comprising a reproduction device for reproducing the one or more sensors. 前記再生デバイスは、過熱エレメント、真空ポンプおよびガスの流れの少なくとも1つを備える、請求項26に記載のシステム。 26. The system of claim 26, wherein the regeneration device comprises at least one of a superheating element, a vacuum pump and a gas stream. 前記少なくとも1つの被検体の状態を検出する1つまたは複数の追加のセンサをさらに備える、請求項23乃至27のいずれか一項に記載のシステム。 The system according to any one of claims 23 to 27, further comprising one or more additional sensors for detecting the condition of at least one subject. 前記少なくとも1つの被検体から収集した前記VOCsを運ぶ吸収材料を保持するホルダをさらに備えた、請求項23乃至28のいずれか一項に記載のシステム。 The system according to any one of claims 23 to 28, further comprising a holder for holding an absorbent material carrying the VOCs collected from the at least one subject. 前記吸収材料は、前記被検体からVOCsを吸収するように構成された吸収材料を備えた、請求項29に記載のシステム。 29. The system of claim 29, wherein the absorbing material comprises an absorbing material configured to absorb VOCs from the subject. 前記1つ以上のセンサは、有機リガンドシェルでコーティングされた金属ナノ粒子を含む1つ以上の化学抵抗器、金属酸化物センサ(MOS)、触媒近赤外線センサ、光イオン化検出器(PID)、IRオープンパスセンサ、携帯型ガスクロマトグラフィ質量分析計(GCV−MS)および電気化学センサを含む、請求項23乃至30のいずれか一項に記載のシステム。 The one or more sensors are one or more chemical resistors containing metal nanoparticles coated with an organic ligand shell, a metal oxide sensor (MOS), a catalytic near-infrared sensor, a photoionization detector (PID), IR. The system according to any one of claims 23 to 30, comprising an open path sensor, a portable gas chromatography mass spectrometer (GCV-MS) and an electrochemical sensor. 前記コントローラは、請求項1乃至19のいずれか1つの方法を実行するように構成される、請求項23乃至31のいずれか一項に記載のシステム。 The system according to any one of claims 23 to 31, wherein the controller is configured to perform any one of the methods of claims 1 to 19. 被検体の状態を決定するための分類モデルをトレーニングする方法において、
a.前記被検体に由来するVOCsのサンプルに、前記1つまたは複数のセンサを晒すことに応答して、1つまたは複数のセンサから、センサ信号のセットを受信するステップと、
b.前記センサ信号から、1つまたは複数の特徴値を抽出するステップと、
c.前記1つまたは複数の特徴値を、前記被検体の少なくとも1つの既知の状態に関連付けられた分類で、タグ付けするステップと、
d.ステップ(a)乃至(c)を反復し、前記分類モデルをトレーニングする、ステップと、
を備えた方法。
In a method of training a classification model to determine the condition of a subject,
a. A step of receiving a set of sensor signals from one or more sensors in response to exposing the one or more sensors to a sample of VOCs derived from the subject.
b. A step of extracting one or more feature values from the sensor signal, and
c. A step of tagging the one or more feature values with a classification associated with at least one known condition of the subject.
d. Steps (a) to (c) are repeated to train the classification model.
Method with.
前記状態は、前記被検体の医学的状態、前記被検体の精神状態、前記被検体のアイデンティティ、および前記被検体の一般的な健康の少なくとも1つである、請求項33に記載の方法。 33. The method of claim 33, wherein the condition is at least one of the medical condition of the subject, the mental state of the subject, the identity of the subject, and the general health of the subject. 追加データを受信するステップと、
前記被検体の前記既知の状態と関連付けられた前記分類で、前記追加データをタグ付けするステップと、
をさらに備えた、請求項33または34に記載の方法。
Steps to receive additional data and
The step of tagging the additional data with the classification associated with the known state of the subject.
33 or 34.
前記追加データは、サンプル関連データを備える、請求項35に記載の方法。 35. The method of claim 35, wherein the additional data comprises sample-related data. 前記サンプル収集データは、湿度レベル、温度、前記サンプルが採取された地理的位置、時間および日付の少なくとも1つを備える、請求億30に記載の方法。 The method of claim 30, wherein the sample collection data comprises at least one of humidity level, temperature, geographic location where the sample was taken, time and date. 前記追加データは、被検体関連データを備える、請求項35に記載の方法。 35. The method of claim 35, wherein the additional data comprises subject-related data. 前記被検体関連データは、性別、年齢、医学的状態、民族、および食事の少なくとも1つを備える、請求項38に記載の方法。 38. The method of claim 38, wherein the subject-related data comprises at least one of gender, age, medical condition, ethnicity, and diet. 前記被検体関連データは、前記被検体から採取した、特定のサンプルに関連した、データを備える、請求項38に記載の方法。 38. The method of claim 38, wherein the subject-related data comprises data associated with a particular sample taken from the subject. 前記VOCsは、前記少なくとも1つの被検体に取り付けられた吸収材料、前記少なくとも1つの被検体により運ばれるデバイスに取り付けられた吸収材料、および前記少なくとも1つの被検体から蒸発したVOCsを収集するコンテナの、少なくとも1つにより収集される、請求項33乃至40のいずれか一項に記載の方法。 The VOCs are of an absorbent material attached to the at least one subject, an absorbent material attached to a device carried by the at least one subject, and a container for collecting VOCs evaporated from the at least one subject. The method according to any one of claims 33 to 40, which is collected by at least one. 前記1つまたは複数のセンサから、1つまたは複数の初期信号を受信するステップと、
前記初期信号を周囲の背景信号として関連づけるステップと、
前記初期信号を用いて前記センサ信号のセットから、背景雑音をフィルタリングするステップと、
をさらに備えた、請求項33乃至41のいずれか一項に記載の方法。
The step of receiving one or more initial signals from the one or more sensors,
With the step of associating the initial signal with the surrounding background signal,
A step of filtering background noise from the set of sensor signals using the initial signal,
The method according to any one of claims 33 to 41, further comprising.
被検体の状態を決定するように分類モデルをトレーニングするためのシステムにおいて、
前記少なくとも1つの被検体に由来するVOCsを検出するように構成された1つまたは複数のVOCsと、
ストレージユニットと、
a.前記被検体に由来するサンプルVOCsに、前記1つまたは複数のセンサを晒すことに応答して、1つまたは複数のセンサからセンサ信号のセットを受信し、
b.前記センサ信号から1つまたは複数の特徴値を抽出し、
c.前記被検体の少なくとも1つの既知の状態に関連付けられた分類で、前記1つまたは複数の特徴値をタグ付けし、
d.異なるモデルでステップ(a)乃至(c)を反復し、前記分類モデルをトレーニングし、
e.前記トレーニングした分類モデルを、前記ストレージユニットに記憶する、ように構成されたコントローラと、
を備えたシステム。
In a system for training a classification model to determine the condition of a subject,
With one or more VOCs configured to detect VOCs derived from at least one subject,
Storage unit and
a. In response to exposing the one or more sensors to the sample VOCs derived from the subject, a set of sensor signals is received from the one or more sensors.
b. One or more feature values are extracted from the sensor signal and
c. The one or more feature values are tagged with the classification associated with at least one known condition of the subject.
d. Steps (a) to (c) are repeated with different models to train the classification model.
e. A controller configured to store the trained classification model in the storage unit.
System with.
前記コントローラは、サンプル毎に、前記被検体の少なくとも1つの既知状態を受信するようにさらに構成された、請求項43に記載のシステム。 43. The system of claim 43, wherein the controller is further configured to receive at least one known state of the subject for each sample. ユーザインタフェースをさらに備え、前記コントローラは、前記ユーザインタフェースから、少なくとも1つの既知の状態を受信するように構成される、請求項44に記載のシステム。 44. The system of claim 44, further comprising a user interface, wherein the controller is configured to receive at least one known state from the user interface. 少なくとも1つの追加センサをさらに備え、前記コントローラは、前記追加センサから受信した信号から、少なくとも1つの既知の状態を受信するように構成される、請求項44に記載のシステム。 44. The system of claim 44, further comprising at least one additional sensor, wherein the controller is configured to receive at least one known state from a signal received from the additional sensor. 前記追加信号は、前記少なくとも1つの状態を示す、請求項46に記載のシステム。 46. The system of claim 46, wherein the additional signal indicates at least one of the states. 前記コントローラは、請求項33乃至42のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成される、請求項43乃至47のいずれか一項に記載のシステム。

The system of any one of claims 43-47, wherein the controller is configured to perform the method of any one of claims 33-42.

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