Chemical Identification Device for First Responders

急救人员化学识别装置

基本信息

  • 批准号:
    8058175
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 47.77万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2005
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2005-03-01 至 2013-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): In this Phase II project, Intelligent Optical Systems, Inc. (IOS) will prototype a cost-effective handheld chemical detection device that will enable first responders to rapidly and accurately identify multiple contaminants, measure their concentration, and define site boundaries. IOS's innovative multi-element optical sensor array (MOSA) device will incorporate a disposable optical chip bearing 14 chemically sensitive waveguides, and an optoelectronics and signal processing unit similar in size to a personal digital assistant. With waveguide widths on the order of 100 microns, the chip's high packing density will allow multiple chemical substances to be detected simultaneously with very low false alarm rates. Each waveguide channel will be fabricated of high-quality chemically permeable optical polymer containing a chemical indicator (sensor dye) designed to undergo a large and rapid optical change (e.g., optical absorbance shift, or fluorescence quenching) in the presence of a target analyte. The handheld unit will use an advanced system of semiconductor light sources and detectors to monitor changes in the light guided through the sensors. Although each waveguide channel will be designed to respond to a single substance or class of chemicals, false alarms resulting from cross response will be resolved by two distinctive approaches: First, the use of a secondary cladding that contains scrubbing agents against potential cross contaminants; second, sophisticated signal processing that combines the optical intensity at all wavelengths from all waveguide channels (28 signals) to unambiguously detect each analyte of interest. In the final product, disposable chips with different "panels" of indicator waveguides will be designed for different applications; this will allow the universal handheld MOSA instrument to be used in virtually any chemical detection application, from occupational toxin monitoring to chemical release "first response." In addition to demonstrating a prototype MOSA reader, this Phase II project will show how an electronically controlled micro-dispenser can be used to produce multi-waveguide optical chips that are highly reproducible, reliable, and inexpensive. These chips will have a long shelf life when packaged, thus allowing them to be disposable and stored in quantity. MOSA readout units and sensor chips will be easily affordable by industry, compliance monitoring agencies, fire departments, and hazmat response teams. Detailed cost analysis for the final Phase II and Phase III prototype is provided in the commercialization plan. PUBLIC HEALTH RELEVANCE: Public health will benefit from the multichannel optical sensor array (MOSA) in several ways. First, by identifying toxic substances and measuring their level, MOSA can be used in industrial environments to warn of incipient problems. MOSA can also guide first responders to the correct emergency response, including selection of required protective gear, can provide data that will help to determine the correct treatment for exposed individuals, and can aid in the process and verification of decontamination.
描述(由申请人提供):在此II阶段项目中,Intelligent Optical Systems,Inc。(iOS)将原型原型制作一种具有成本效益的手持化学检测设备,该设备将使急救人员能够快速,准确地识别多个污染物,测量其浓度,并定义位点边界。 iOS的创新多元素光传感器阵列(MOSA)设备将结合一次性光学芯片轴承14个化学敏感的波导,光电和信号处理单元的大小与个人数字助手相似。随着波导宽度为100微米,芯片的高包装密度将允许以非常低的错误警报速率同时检测到多种化学物质。每个波导通道将均由含有化学指示器(传感器染料)的高质量化学渗透性光学聚合物制造,该聚合物旨在在存在目标分析物的情况下经历大型且快速的光学变化(例如光吸光度移位或荧光震荡)。手持式单元将使用半导体光源和探测器的先进系统来监视通过传感器引导的光的变化。尽管每个波导通道都将被设计为响应一种物质或类化学物质,但交叉反应引起的虚假警报将通过两种独特的方法来解决:首先,使用含有含有擦洗剂的二次覆层,以抵抗潜在的交叉污染物;其次,结合了从所有波导通道(28个信号)的所有波长的光学强度结合的复杂信号处理,以明确检测每个感兴趣的分析物。在最终产品中,将为不同的应用设计带有不同指标波导的“面板”的一次性芯片;这将使通用手持式MOSA仪器几乎可以用于任何化学检测应用,从职业毒素监测到化学释放“第一反应”。除了展示原型MOSA读取器外,该II期项目还将展示如何使用电子控制的微型分散器来生产高度可重复,可靠且廉价的多波导光学芯片。包装时,这些芯片将具有很长的保质期,从而使它们具有可抛售并存储在数量上。 MOSA读数单元和传感器芯片将通过行业,合规监测机构,消防部门和Hazmat响应团队轻松负担得起。商业化计划中提供了最终II和III期原型的详细成本分析。 公共卫生相关性:公共卫生将以几种方式从多通道光学传感器阵列(MOSA)中受益。首先,通过识别有毒物质并测量其水平,可以在工业环境中使用MOSA来警告初期问题。 MOSA还可以指导急救人员对正确的紧急响应,包括选择所需的防护装备,可以提供有助于确定暴露个人的正确处理的数据,并可以帮助进行净化的过程和验证。

项目成果

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