질병의 조기 검출/진단의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않으며, 환자의 전반적인 복지, 기대 수명, 의학적 치료 유형에 엄청난 영향을 미친다. 예를 들어, 질병의 조기 검출/진단을 통해 환자는 독성이 낮은 치료를 받을 수 있고, 방사선 노출을 줄일 수 있으며, 결과적으로 생존 가능성이 획기적으로 향상될 수 있다. 다양한 종류의 암과 같은 질병의 경우, 현재의 진단 방법은 제한적이며 암-관련 사망 증가를 억제할 수 있는 충분한 수단을 제공하지 못한다.
오늘날, 폐암과 같은 암 유형의 질병이 비교적 늦은 단계에서 발견되는 경우가 많다. 이러한 늦은 진단에는 일반적으로 공격적인 치료가 필요하며, 이는 환자의 삶의 질을 저하시키고 종종 덜 효과적이다. 폐암을 조기에 검출하면, 수술적 치료를 통해 환자의 수명을 연장할 수 있으며, 결과적으로 초기 폐암으로 진단받은 환자는 말기 폐암으로 진단받은 환자에 비해 훨씬 더 긴 수명을 기대할 수 있다.
전통적인 흉부 엑스레이 및 다른 전통적인 진단 검사는 잘못된 음성 결과를 나타낼 수 있으므로 암 유형 질병dl 초기 단계에서 검출되지 않을 수 있다. 동시에, 1 mm 크기의 병변을 검출하는 능력이 있는 CT 스캔은 잘못된 양성 결과를 생성하는 경향이 있으며, 이는 결국 불필요한 수술이나 생체 검사(biopsy)를 유발할 수 있다.
전통적인 검출 기술의 또 다른 예는 유방암 진단에 사용되는 유방 조영술(mammography) 스캔이다. 유방 조영술은 사망률을 낮추고 독성이 낮은 치료가 가능한 점에도 불구하고, 비암성 소견을 발견할 수 있고, 결과적으로 일부 환자가 불필요한 추가 검사를 받고, 불필요한 치료를 받으며, 불필요한 불안감을 느낄 수 있다. 또한, 유방 조영술은 치밀 유방 조직을 가진 여성의 유방암을 발견하는데 덜 효율적이다.
이러한 전통적인 진단 도구에 대한 대안적 접근법은 혈액 샘플과 화학 분석을 사용하여 바이오마커(biomarker)를 식별하는 것이었다. 그러나, 이러한 접근법에는 많은 단점이 있다. 폐암 환자의 경우, 바이오마커를 별도로 검토해 보면, 진단 도구로 사용하기에는 적합하지 않은 것으로 드러났고, 어떤 검사 시스템이 요구되는 정확도와 민감도 수준에 도달할지는 아직 불분명하다.
냄새를 통해 질병을 검출하고 식별하면 이러한 단점 중 일부를 극복할 수 있다. 알켄, 메틸-알켄과 같은 휘발성 유기 화합물(VOC), 벤젠 등의 방향족 화합물 등은 폐암 환자의 호기 시 크로마토그래피(chromatography)와 가스 압축을 검사하는 가스 크로마토그래피 질량분석기 GCMS를 이용해 확인되었다. 검출은 이들 호기된 화합물의 상대 농도가 아픈 지원자와 건강한 지원자를 구별한다는 사실에 기초한다. 그러나, GCMS 검사는 호기된 대부분의 화학 물질을 검출할 수 없으므로 대부분의 진단 마커를 놓칠 수 있다.
현재까지 잘 훈련된 동물의 코를 대체할 수 있는 도구가 없기 때문에, 수십 년 동안 조직/군대는 냄새 시그니처를 검출하기 위해, 개와 다른 동물(예를 들어, 쥐와 같은 설치류)을 사용하였다.
동물 바이오 센서를 사용하여 암 환자를 진단했다는 보고가 1989년에 처음 나타났고, 2001년에 다시 나타났으며 그 이후 몇 년 동안 증가하였다. 또한, 일부 연구에서는 흑색종(melanoma)이나 방광암과 같은 일부 암은 환자에게서 채취한 생물학적 샘플에서 나오는 냄새로 식별할 수 있는 것으로 나타났다.
쥐를 동물 바이오 센서로 사용하는 것은 매우 낮은 농도에서도 냄새를 검출하는 능력과 수집된 냄새로부터 특정 냄새에 집중하는 능력으로 표현되는 고도로 발달된 후각을 나타내는 다양한 연구에서 축적된 방대한 지식을 바탕으로 개발되었다. 시중에 나와 있는 다른 시스템에 비해 동물 바이오 센서를 사용하는 특별한 이점 중 하나는 동물 바이오 센서가 "냄새 스탬프(odor stamp)" 또는 "냄새 이미지(odor image)"를 직관적으로 검출할 수 있다는 사실이고, 여기서 인간이 개발한 기술은 특정 냄새를 구성하는 각 분자를 특성화하는 복잡한 절차를 활용한다.
지난 몇년 동안, 인간의 냄새 시그니처를 생체 인식 식별자(biometric identifier)로 사용할 가능성에 대한 관심이 높아지고 있다. 생물학적 샘플에 존재하는 다양한 VOC를 검출하는 새로운 접근법은 특정 동물의 극도로 민감한 능력을 활용하여 VOC를 검출하고 결과적으로 질병과 같은 특정 생물학적 병리 또는 임의의 다른 의학적 상태에 대한 징후를 제공하는 검출 시스템을 통해 달성될 수 있다. 예를 들어, 종양은 물질을 혈류, 소변 및 다른 신체 분비물로 분비하며, 이는 차례로 진단 검사를 통해 검출될 수 있다는 것이 잘 알려져 있다. 다양한 유형의 암 외에도, 다양한 퇴행성 질환(파킨슨병, 알츠하이머병, 헌팅턴병 등), 다양한 바이러스성 또는 세균성 질병 등 많은 질병도 VOC의 검출로 인지될 수 있다.
아래에서 간략하게 설명되는 바와 같이, 인간의 냄새 시그니처를 생체 인식 식별자로 사용하는 것이 여러 출판물에서 공개되었다.
특허 출원 공개 US20200008395A1은 훈련된 동물(예를 들어, 개)을 사용하여 PD 특유의 냄새를 검출함으로써, 파킨슨병(PD)을 조기에 검출하는 방법을 개시한다. 상기 방법은 피험자의 신체 또는 신체 배설물로부터 방출되는 냄새에서 휘발성 화합물을 검출하도록 훈련된 동물을 활용한다. 상기 특허 출원 공개물의 개시에 따르면, 훈련된 동물은 바람직하게 개나 돼지와 같이 우수한 후각 능력을 가지고, 파킨슨증(PwP)을 앓고 있는 사람에게서 독특하고 구별되는 냄새를 검출하며 이러한 검출을 인간 핸들러(handler)에게 신호를 보낼 수 있는 능력을 가진 동물이 바람직하다. 유리하게, 이들 훈련된 동물은 검사 대상이 임의의 운동 또는 다른 임상 증상을 나타내기 전에도 검사 대상에서 PD 특유의 냄새의 존재를 검출하는데 사용될 수 있다.
특허 출원 공개 US20030008407A1은 냄새 검출에 기초한 비침습적 진단 및 모니터링 시스템을 개시하며, 여기서 한 세트의 휘발성 마커는 특정 상태 또는 질병의 특징을 나타내고, 사람의 호기 호흡 또는 검사 대상의 신체의 다른 부분으로부터의 냄새에서 발견되는 것으로 추정되는 것이 결정된다. 상기 특허 출원 공개에 따르면, 이들 마커는 인공 후각 시스템과 같은 충분한 감도의 휘발성 물질 검출기를 사용하여 비침습적으로 신체 또는 실체(entity)로부터의 호흡 냄새 또는 가스 방출에서 검출되고 검출된 마커 데이터는 인공 신경망에서 처리된다.
특허 공개 US7921810B2 및 US4022054A는 모니터링 환경에서 물질을 검출할 수 있는 방법 및 장치을 개시하고 있고, 물질을 검출할 수 있는 적어도 한 마리의 동물을 훈련시키고 회피/유인 반응을 실행하는 훈련 단계를 포함하고, 상기 훈련 단계는 상기 공기량을 훈련된 상대적 저농도의 특정 냄새를 검출하기 위해 훈련된 동물을 특정 공기량으로 노출시킴으로써 수행된다.
특허 출원 공개 US20160345539A1은 검사 대상에서 의학적 조건을 검출하고 암과 같은 조건을 검출하도록 동물을 훈련시키는 것을 포함하고, 여기서 훈련 샘플은 미리 결정된 조건과 관련된 세포 집단에 의해 생성되는 기체 샘플 또는 증기이며, 주사기를 이용하여 동물의 인클로저(enclosure)에 도입된다. 미리 결정된 조건과 관련된 세포 집단은 예를 들어, 미리 결정된 조건과 관련된 확립된 세포주의 배양물일 수 있다. 훈련 샘플 제시와 동시에 또는 그 이후에, 동물은 전기 충격과 같은 불리한 자극(부정적 강화)을 받는다. 동물은 불리한 자극을 피하거나, 탈출하거나, 종료하기 위해 미리 결정된 제1 반응을 수행하도록 허용된다.
특허 출원 공개 US20180235178A1은 일련의 필터에서 물질을 검출하도록 지정된 동물 기반 후각 검출을 위한 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품을 개시하고, 각각은 동물을 수용하는 하나 이상의 인클로저를 제공하는 것을 포함하며, 각각의 인클로저는 단일 후각 샘플이 임의의 제공된 시간에 동물에게 제공되는 샘플 제공 구조를 포함하며, 필터 시퀀스에서 표적 물질의 후각 검출에 대한 출력 표시를 생성한다.
특허 출원 공개 WO2014106852A1에는 위험 물질, 불법 물질 등의 표적 물질이나 질병(예를 들어 암)을 가질 수 있는 대상(사람 또는 동물)의 신체에서 나오는 냄새를 검출하고 미리 정의된 목표 냄새를 검출할 시 센서의 기능에서 임의의 변경에 관한 자동 경고를 제공하기 위한 개 생물학 센서(개) 기반 시스템을 개시한다.
위에 개시된 간행물은 물질 검출 시스템 분야에 관한 것이지만, 상기 간행물 중 어느 것도 단독으로 또는 조합하여, 다양한 병리학을 검출하기 위해 동물 바이오 센서를 활용하여 다양한 생물학적 샘플을 검출하는 휘발성 유기 화합물(VOC) 진단 시스템을 가르치지 않으며, 여기서 상기 VOC 진단 시스템은 동물 바이오 센서에 관한 행동 파라미터(behavioral parameter)를 분석함으로써, 지정된 이송 수단과 대안적으로 밀봉된 노출 수단을 활용한다.
다음의 상세한 설명에서, 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위해 다양한 특정 세부사항이 설명된다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 특정 세부사항 없이도 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 다른 경우에서, 잘 알려진 방법, 절차, 구성요소, 모듈, 유닛 및/또는 회로는 본 발명을 모호하게 하지 않기 위해 자세히 설명하지 않았다. 하나의 실시형태에 관해 설명된 일부 특징 또는 요소는 다른 실시형태들에 대해 설명된 특징 또는 요소와 결합될 수 있다. 명확성을 위해, 동일하거나 유사한 특징이나 요소에 대한 논의는 반복되지 않을 수 있다.
본 발명의 실시형태들이 이와 관련하여 제한되지는 않지만, 예를 들어 "제어", "처리", "컴퓨팅", "계산", "결정", "설립", "분석", "설정", "수용" 등과 같은 용어가 작동 및/또는 포로세스를 수행하기 위해 수행하기 위해 명령어를 저장할 수 있는 컴퓨터 레지스터 및/또는 메모리 또는 다른 정보 비-일시적 저장 매체 내에서 물리적 양으로 유사하게 나타낸 바와 같이 다른 데이터로 컴퓨터 레지스터 및/또는 메모리 내에서 물리적(전기적) 양으로 나타낸 데이트를 조작 및/또는 변환하는 다른 컴퓨팅 장치를 나타낼 수 있다.
명시적으로 언급되지 않는 한, 본 발명에서 설명된 방법 실시형태들은 특정 순서 또는 시퀀스(sequenc)로 제한되지 않는다. 추가로, 설명된 방법 실시형태 또는 이의 요소 중 일부는 동시에, 동일한 시점에 또는 동시에 발생하거나 수행될 수 있다.
본 발명에서 사용된 "컨트롤러"라는 용어는 중앙 처리 유닛(CPU) 또는 마이크로프로세서로 제공될 수 있고, 여러 입력/출력(I/O), 예를 들어 개인용 컴퓨터, 노트북, 태블릿, 휴대폰, 컨트롤러 칩, SoC 또는 클라우드 컴퓨팅 시스템과 같은 범용 컴퓨터로 제공될 수 있는 모든 유형의 컴퓨팅 플랫폼 또는 구성 요소를 의미한다.
본 발명에서 사용된 "냄새 시그니처(odor signature)"라는 용어는 함께 반응할 수 있고/있거나 이의 3차원 구조에서 특정 분자 조합을 가질 수 있는 복잡한 다양한 분자로 구성될 수 있는 냄새를 의미한다. 각각의 질병에는 이의 고유한 냄새 시그니처를 갖는다. 동물은 낮은 PPT(1조분의 1) 농도에서도 냄새 시그니처를 검출할 수 있는데, 이는 다른 기술에 비해 높은 감도(sensitivity)를 나타낸다. 예를 들어, 인공 분석법은 인공 분석법이 검출할 만큼 민감하지 않은 매우 낮은 농도로 존재할 수 있는 특정 분자를 식별하도록 설계된다. 반대로, 쥐와 같은 동물 바이오 센서는 다른 검출 분석법에서는 아직 알려지지 않은 냄새 시그니처를 인지할 수 있다.
본 발명은 생물학적 샘플 내에 존재하는 다양한 VOC의 조기 진단을 위한 시스템 및 방법을 개시한다. 일부 실시형태들에 따르면, VOC 진단 시스템은 쥐와 같은 설치류일 수 있는 적어도 하나의 동물 바이오 센서를 수용하도록 구성된 동물-기계 인클로저(AME)를 포함할 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 상기 AME는 동물 바이오 센서를 모니터링하도록 구성된 검출 수단을 포함할 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, VOC 진단 시스템은 상기 노출 수단과 상기 AME 사이의 상호 작용을 가능하게 하고 따라서 환자로부터 동물 바이오 센서까지 수집된 생물학적 샘플에서 나오는 VOC를 도입하기 위해, 지정된 위치로 적어도 하나의 노출 수단을 이송하도록 구성된 이송 수단을 포함할 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 컨트롤러는 VOC 진단 시스템의 작동 및/또는 작동과 관련된 결과의 검출/진단/분석/제공을 제어하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 동물 바이오 센서는 생물학적 샘플 내에 존재하는 다양한 VOC와 다르게 반응하도록 훈련될 수 있고, 검출 수단은 동물 바이오센서의 반응을 검출할 수 있으며, 컨트롤러는 상기 검출 수단으로부터 수집된 데이터에 따라, 상기 동물 바이오 센서의 반응을 분석하고 상기 생물학적 샘플에 관한 결과를 나타내는 출력을 생성하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 상기 컨트롤러는 상기 VOC 진단 시스템의 일반적인 작동을 제어하도록 추가로 구성될 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, VOC 진단 시스템에 의해 생성된 상기 출력은 특정 의료 조건과 관련된 의학적 검사 결과일 수 있다. 예를 들어, 생물학적 샘플 내에 존재하는 VOC의 농도 및/또는 조성에 영향을 미치는 임의의 병리는 위에 개시된 VOC 진단 시스템을 사용하여 검출 및 진단될 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 각각의 동물 바이오 센서는 무리 효과(herd effect)에 의해 영향을 받지 않고 동물 바이오 센서 간의 임의의 가능한 상호 영향을 피하기 위해, 격리된 AME에서 개별적으로 작동할 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 동물 바이오 센서의 검출 능력을 장려하기 위한 훈련 방법으로 긍정적 강화가 사용될 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 동물 바이오 센서 훈련 프로토콜은 관심 있는 다양한 냄새에 대한 동물 바이오 센서의 조절된 노출을 포함할 수 있다. 이러한 노출은 동물 바이오 센서가 VOC 진단 시스템에 의해 검출할 수 있는 독특한 행동 작용/들을 수행하도록 장려하기 위해 긍정적 강화 체제와 동시에 따르거나 수행될 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 동물 바이오 센서의 조절된 노출은 이의 어미(mother)를 통해 수행될 수 있지만, 동물 바이오 센서는 여전히 배아/태아이다.
일부 실시형태들에 따르면, 훈련 프로토콜은 VOC 진단 시스템의 일반적인 작동 흐름에 기초한다. 예를 들어, 먼저 생물학적 샘플이 지정된 영역에 도달한다. 둘째, 동물 바이오 센서는 냄새를 맡아 생물학적 샘플이 양성인지 음성 샘플인지 특정/일반 냄새를 식별한다. 셋째, VOC 진단 시스템은 적어도 하나의 동물 바이오 센서로부터 수집된 결과를 자동으로 분석한다.
일부 실시형태들에 따르면, 유전자 각인 또는 후각 기반 각인은 스니핑 행동(sniffing behavior)에 영향을 줌으로써 동물 바이오 센서 간의 검출 능력을 향상시키는데 사용될 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 유전적 각인은 어린 쥐를 다양한 질병에 노출시키는 것에 기초할 수 있고, 예를 들어 각인은 암 환자로부터 수집된 생물학적 샘플(예를 들어, 소변, 타액, 혈액)로부터 나오는 이들의 고유한 VOC에 의해 검출될 수 있는 다양한 암 유형에 어린 쥐를 노출시키는 것에 기초할 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 태어나지 않은 쥐는 이의 어미를 상기 표적 냄새에 노출시킴으로써 이의 배아 발달 동안 다양한 암 유형 세포와 같은 다양한 질병의 표적 냄새에 노출될 수 있다. 그 결과, 자손(F1 세대)은 상기 특정 냄새에 대한 후각 민감성을 갖고 태어날 것이다. 일부 실시형태들에 따르면, 표적 냄새를 검출하는 향상된 능력을 나타내는 F1의 개체는 근친교배되고 동일한 표적 냄새에 다시 노출될 것이다.
일부 실시형태들에 따르면, VOC 진단 시스템은 완전히 자율적인 방식으로 작동하여, 생물학적 샘플의 자동화된 조작 및 검출뿐만 아니라 분석되고 데이터베이스에 저장될 양성/음성 결과의 자동화된 생성을 가능하게 할 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, VOC 진단 시스템에 의해 수행되는 검출/진단 프로세스를 분석 및/또는 작동하기 위해 다양한 기계 학습(ML) 기술이 적용될 수 있다. 예를 들어, 동물 바이오 센서를 모니터링하고 출력 정확도를 높이는데 사용될 수 있는 내부 통계 ML 모델일 수 있는 시퀀스 알고리즘(sequence algorithm)이 있다. 일부 실시형태들에 따르면, ML 모델은 동물 바이오 센서가 AME 자체에 처음 수용되면 데이터 수집을 시작할 수 있으며, 동물 바이오 센서 정확도를 나타내는 "점수 수준(score level)"을 결정하기 위해, 제1 훈련 기간 동안 데이터를 분석하고 수집하는데 사용될 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, VOC 진단 시스템에 의해 수행되는 검출/진단 프로세스을 분석 및/또는 작동하기 위해 다양한 통계 분석 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 클래스내 상관 계수(ICC)와 같은 기술 통계는 상기 동물 바이오 센서에 의해 달성되는 성능 점수를 결정하기 위해 각각의 동물 바이오 센서의 훈련 프로세스 동안 활용될 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 다양한 통계 분석 방법의 결과에 따라, 동물 바이오 센서의 특정 비율은 부적격으로 정의될 수 있으며 향후 성능 평가에 참여하지 않을 것이다. 예를 들어, 일부 실시형태들에 따르면, 적격 동물 바이오 센서는 적어도 90%(참 양성)의 검출 수준과 최대 10%(위 양성)의 오류 수준에 도달할 수 있어야 한다.
일부 실시형태들에 따르면, 일련의 훈련 기간 이후, 그리고 동물 바이오 센서가 실제 검출 세션에 참여하기 시작하기 전에, 동물 바이오 센서에 의해 평가될 보정 시퀀스(calibration sequence)로 작용하는 알려진 생물학적 샘플의 시퀀스를 사용하는 것을 포함하는 스크리닝 세션(screening session)이 수행될 수 있다. 여러 동물 바이오 센서의 그룹(예를 들어, 쥐)은 각각의 생물학적 샘플에서 나오는 VOC를 전달하도록 지정된 노출 수단에 의해 노출된 생물학적 샘플을 평가할 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 각각의 동물 바이오 센서는 각각의 생물학적 샘플을 스니핑하는 개별적인 기회를 얻을 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 각각의 동물 바이오 센서는 검출 수단에 의해 검출되고 결과는 각각의 생물학적 샘플에 대해 +/-(양성/음성 결과)의 최종 표시를 생성하도록 지정된 컨트롤러를 통해 분석된다. 일부 실시형태들에 따르면, 최종 출력은 보정 프로세스에 참여한 모든 동물 바이오 센서 개체의 조합이다. 위의 절차는 결과가 만족스러울 때까지, 즉 교정 시퀀스의 실제 구성과 높은 상관 관계를 나타낼 때까지 여러 번 수행될 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 실제 검출 사이클에서 VOC를 검출하기 위해 위에서 설명한 것과 동일한 프로세스가 사용될 수 있다.
VOC 진단 시스템(10)의 동물-기계 인클로저(AME)(100)를 개략적으로 도시하는 도 1a 및 도 1b를 이제 참조한다. 나타낸 바와 같이, AME(100)는 동물 바이오 센서를 수용하도록 구성된 케이지 구획(cage compartment; 102)을 포함할 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 케이지 구획(102)은 내부에서 수행하도록 지정된 동물 바이오 센서에 충분한 공간을 제공하도록 설계된다. 케이지 구획(102)은 환기 구멍(103) 등과 같은 환기 수단을 추가로 포함할 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, AME(100)는 예를 들어 생물학적 샘플에서 나오는 VOC를 도입하도록 구성된 스니핑 샤프트(sniffing shaft)일 수 있는 노출 포트(104)를 포함할 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 노출 포트(104)는 교대로 폐쇄/개방되도록 구성된 배리어(106)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 상기 배리어(106)는 동물 바이오 센서가 생물학적 샘플에서 나오는 VOC를 스니핑하기 위해 미리 지정된 시간 윈도우(time window)를 허용하도록 개방/폐쇄되도록 구성된 임의의 전기/유압/기계식/자기 구동 배리어일 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, AME(100)는 동물 바이오 센서가 케이지 구획(102) 내에 머무르는 동안 충분한 양의 음식을 제공하도록 구성된 적어도 하나의 공급 장치(feeding device; 108)를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 케이지 구획(102) 내에 머무리는 동안 동물 바이오 센서에 이용 가능한 음식의 양은 동물 바이오 센서가 이상적인 방식으로 수행되는 것을 보장하기 위해 미리 계산된다. 일부 실시형태들에 따르면, 특정 음식/물 체제는 동물 바이오 센서의 작동을 장려하는 강화 보상(reinforcement reward)으로 사용될 수도 있다. 예를 들어, 동물 바이오 센서는 각각의 검출 사이클 등의 후에 음식/물로 보상 받을 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 다양한 검출 수단(110)은 동물 바이오 센서를 모니터링하기 위해 케이지 구획(102)에 근접하여 작동하거나, 대안적으로 AME(100) 내에 내장되도록 구성된다. 검출 수단(110)은 생물학적 샘플에서 발생하는 VOC에 대한 노출 시 동물 바이오 센서에 의해 나타나는 다양한 행동 파라미터의 자동 검사를 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 훈련된 쥐는 노출 포트(104)를 통해, 소변 샘플에서 나오는 특정 VOC에 노출될 수 있으며, 그런 다음 쥐는 검출 수단(110)에 의해 지속적으로 모니터링되는 동안 특정 시간 프레임 동안 상기 VOC를 스니핑할 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 검출 수단(110)은 모션, 진동 또는 IR 센서, 시각 카메라, 마이크로폰 또는 임의의 다른 알려진 감지 장치일 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 검출 수단(110)에 의해 수집된 데이터는 추가 분석을 위해 컨트롤러(미도시)로 전송될 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 생물학적 샘플에서 발생하는 특정 VOC에 대한 노출은 동물 바이오 센서에 의해 나타나고 검출 수단(110)에 의해 검출 가능한 예측 가능한 행동을 유발할 수 있다. 예를 들어, 검출 수단(110)은 이의 내부 공간 내에서 이동함에 따라 동물 바이오 센서의 포괄적인 모니터링을 제공하기 위해 AME(100)의 일부 영역을 모니터링하도록 구성된 시각 카메라 또는 임의의 유형의 센서일 수 있고, 따라서 검출 수단(110)은 생물학적 샘플로부터 나오는 VOC에 대한 상기 노출 전과 후에 행동 특성을 검출할 능력을 제공할 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 검출 수단(110)은 생물학적 샘플로부터 나오는 VOC를 스니핑하는 동안 동물 바이오 센서를 모니터링하기 위해 노출 포트(104) 및/또는 배리어(106) 주변 또는 내의 영역을 모니터링하도록 구성된 시각적 카메라 또는 임의의 유형의 센서일 수 있다.
VOC 진단 시스템(10)의 노출 수단(200)을 개략적으로 도시하는 도 2a 내지 2d를 이제 참조한다. 나타낸 바와 같이, 노출 수단(200)은 환자로부터 수집된 적어도 하나의 생물학적 샘플로부터 나오는 VOC를 적어도 하나의 동물 바이오 센서로 도입하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 플러그(212)에 적용될 수 있는 내부 리셉터클(202)은 생물학적 샘플을 저장하도록 구성되고 추가로 외부 리셉터클(204) 내에 수용되도록 구성된다. 일부 실시형태들에 따르면, 내부 리셉터클(202)은 내에 저장된 생물학적 샘플을 다양한 메커니즘을 사용하여 보이드(void; 210)의 내부 부피로 교대로 노출되도록 구성된다. 일부 실시형태들에 따르면, 지정된 메커니즘은 내부 리셉터클(202)의 내부 부피를 보이드(210)의 내부 부피에 노출시키도록 구성되어, 노출 수단(200)이 AME(100)에 대해 지정된 위치에 있을 때 생물학적 샘플로부터 나오는 VOC가 보이드(210)를 통해 노출 포트(104)를 통해 AME(100)로 이동되어, 동물 바이오 센서가 상기 VOC에 노출될 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 보이드(210)와 노출 포트(104)는 유사한 치수를 공유하고 생물학적 샘플에서 나오는 VOC가 외부 오염의 누출 없이 보이드(210)를 통해, 노출 포트(104)를 통해 AME(100)로 이동될 수 있도록 서로 긴밀한 접촉을 허용하도록 구성되어, 동물 바이오 센서가 상기 VOC에 노출되게 할 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 내부 리셉터클(202)은 플러그(212)에 적용된 검사 튜브일 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 액추에이터(미도시)는 플러그(212)의 개방을 유발하고 내부 용기(202)의 내부 부피를 보이드(210)의 내부 부피로 노출시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 액추에이터는 플러그(212)로부터 내부 리셉터클(202)을 분리하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 내부 리셉터클(202)은 액추에이터에 의해 조작되게 구성된 플랫폼(214)을 기반으로 하도록 구성될 수 있고, 결과적으로 내부 리셉터클(202) 또는 이의 대안의 폐쇄/개방 위치를 가능하게 하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 내부 리셉터클(212)/액추에이터/플랫폼(214)을 조작하도록 구성된 메커니즘은 기계적 메커니즘, 전기 메커니즘, 유압 메커니즘, 자기 메커니즘 등과 같은 임의의 알려진 이동 메커니즘일 수 있다. 일부 실시형태들 따르면, 커버(216)는 대안적으로 외부 리셉터클(204)을 밀봉하고 내부 리셉터클(202)의 삽입을 위한 접근을 제공하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 내부 리셉터클(202) 및/또는 외부 리셉터클(204) 및/또는 AME(100) 내의 공기가 오염을 방지하고 각각의 AME(100)에서 각각의 동물 바이오 센서에 동일한 VOC 농도와 조성을 제공하기 위해 각각의 노출 사이클 사이에서 교체되도록 지정된다. 일부 실시형태들에 따르면, 내부 리셉터클(202) 내에 저장된 생물학적 샘플은 VOC의 발산을 향상시키기 위해 각각의 노출 사이클 전/사이에 가열되도록 지정된다.
VOC 진단 시스템(10)의 AME(100), 노출 수단(200) 및 이송 수단(300) 간의 상호 작용을 개략적으로 도시하는 도 3a 내지 3c를 이제 참조한다. 나타낸 바와 같이, 이송 수단(300)은 노출 수단(200)과 AME(100) 간의 상호 작용을 가능하게 하기 위해 노출 수단(200)을 지정된 위치로 이송하도록 구성될 수 있어, 환자로부터 수집되고 노출 수단(200) 내에 저장된 생물학적 샘플에서 발생하는 VOC를 동물 바이오 센서에 도입할 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 컨트롤러(미도시)는 VOC 진단 시스템(10)의 작동 및/또는 작동과 관련된 결과의 검출/진단/분석/제공을 제어하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 이송 수단(300)은 지정된 경로를 따라 노출 수단(200)을 이송하도록 구성된 전통적인 컨베이어 시스템일 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 이송 수단(300)에는 각각 적어도 하나의 노출 수단(200)을 운반하도록 지정된 고정 수단(fixture means; 302)이 추가로 장착될 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 이송 수단(300)은 노출 수단(200)을 AME(100)의 대략 전방인 지정된 위치로 이송하도록 구성되어, 보이드(210)가 AME(100)의 노출 포트(104)의 대략 전방에 위치되고 통신이 이루어질 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 지정된 위치에 도달하고 접촉이 설정되면, 배리어(106)는 교대로 폐쇄/개방되어 VOC가 노출 수단(200)에 저장된 생물학적 샘플로부터 보이드(210)를 통해 노출 포트(104)를 통해 나오게 하고 AME(100) 내의 동물 바이오 센서에 도달하도록 한다.
일부 실시형태들에 따르면, 지정된 위치에 도달하면, 케이지 구획(102) 내에 내장/케이지 내에 근접하게 위치되는 검출 수단(110)(모션 또는 IR 센서/카메라, 마이크 등)은 VOC에 노출되기 전/동안/후의 동물 바이오 센서의 행동을 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 검출 수단(110)은 생물학적 샘플에서 나오는 VOC에 노출 시 동물 바이오 센서(예를 들어, 훈련된 쥐)에 의해 나타나는 다양한 행동 파라미터의 자동 검사를 가능하게 할 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 동물 바이오 센서는 검출 수단(110)에 의해 지속적으로 모니터링되는 동안 특정 시간 프레임 동안 상기 VOC를 스니핑할 수 있으며, 검출 수단(110)에 의해 수집된 데이터는 이후의 추가 분석을 위해 컨트롤러(미도시)로 전송될 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 특정 생물학적 샘플에서 나오는 특정 VOC에 대한 노출은 검출 수단(110)에 의해 검출될 수 있는 동물 바이오 센서의 예측 가능한 행동을 유발해야 한다.
일부 실시형태들에 따르면, VOC 진단 시스템(10)에는 이의 함유된 공기를 교체하여, 오염된 노출을 피하기 위해 노출 수단(200)으로부터/노출 수단으로 공기를 빼내거나 배출하도록 지정된 진공 펌프, 팬 등과 같은 임의의 유형의 공기 조작 장치일 수 있는 공기 교체 메커니즘(301)이 장착될 수도 있다. 예를 들어, 공기 교체 메커니즘(301)은 노출 수단(200)에 연결되도록 구성될 수 있으며, 노출 사이클 및/또는 샘플 교환 사이에서 외부 리셉터클(204) 내에 진공을 생성하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 노출 사이클의 종료 및/또는 평가할 샘플의 교환 후, 공기 교체 메커니즘(301)은 정지되고 신선한 공기가 외부 리셉터클(204)로 들어가도록 허용하여, 오염된 공기가 평가될 다음 샘플의 다음 노출 사이클에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 상기 프로세스는 임의의 오염된 공기를 밀어내기 위해 외부 리셉터클(204)로 분사되는 공기에 의해 수행될 수도 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 공기 교체 메커니즘(301)은 임의의 공지된 연통 포트/조인트 등을 사용하여 노출 수단(200)과 교대로 연통하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 공기 교체 메커니즘(301)은 위에 개시된 구성요소 및 작동을 활용하고 AME(100)으로부터/내에 공기를 빼내고/배출하고 AME(100) 내에 함유된 공기를 교체하도록 구성되어, 다음 샘플을 평가하는 동물 바이오-센서에 영향을 미칠 수 있는 오염된 공기를 방지할 수 있다.
VOC 진단 시스템(10)의 평면도 및 사시도에 개략적으로 도시된 도 4a-4c를 이제 참조한다. 이송 수단(300)은 차례로 노출 수단(200)을 유지하도록 구성되는 다중 고정 수단(302)(도 3a 및 3c에 도시됨)에 부착되도록 구성된 컨베이어 벨트(304)로 구성될 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, VOC 진단 시스템(10)을 지지하도록 구성된 프레임워크(framework)는 동물 바이오-센서에 이의 검출 능력을 방해하거나 영향을 미치지 않는 조용한 주변 환경을 제공하기 위해 오차(진동 등에 의해 야기될 수 있음) 감소 메커니즘(noise reduction mechanism; 306)을 추가로 포함할 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 이송 수단(300)은 다중 노출 수단(200)을 AME(100)에 관해 지정된 위치로 이송하도록 구성되어 생물학적 샘플에서 나오는 VOC가 보이드(210)를 통해, 노출 포트(104)를 통해 AME(100)로 이동될 수 있어, 도면들에서 도시된 바와 같이 동물 바이오-센서가 상기 VOC에 노출될 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 각각의 노출 수단(200)은 다수의 AME(100) 각각과 상호 작용하도록 지정될 수 있다.
일부 실시형태들에 따르고 이전에 개시된 바와 같이, 내부 리셉터클(202) 및/또는 외부 리셉터클(204) 및/또는 AME(100) 내의 공기는 오염을 방지하고 각각의 AME에서의 각각의 동물 바이오-센서를 동일한 VOC 농도와 조성으로 제공하기 위해 각각의 노출 사이클 사이에서 교체되도록 지정된다. 일부 실시형태들에 따르면, 내부 리셉터클(202) 내에 저장된 생물학적 샘플은 VOC의 발산을 강화하기 위해 각각의 노출 사이클 전/사이에 가열되도록 지정된다.
일부 실시형태들에 따르면, VOC 진단 시스템(10)은 작동자(14)에 의해 부분적으로 작동될 수 있고/있거나 작동자(14)는 VOC 진단 시스템(10)의 다양한 구성요소를 조작하는 일을 담당할 수 있다. 예를 들어, 작동자(14)는 원하는 진단 절차 목적에 따라 외부 리셉터클(204)을 갖는 내부 리셉터클(202) 쌍을 이루는 일을 담당할 수 있다. 작동자(14)는 또한 동물 바이오 센서에 노출 수단을 도입하는 속도를 결정함으로써 컨베이어 수단(300)을 담당할 수 있으므로, 작동자(14)는 전문 표준 및 실험실 프로토콜에 따라 검출 프로세스에 대해 제어할 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 작동자(14)는 동물 바이오 센서의 일반적인 복지를 담당할 수 있다. 예를 들어, 작동자(14)는 동물 바이오 센서에 먹이를 주는 일, 지정된 AME(100)로부터 동물 바이오 센서를 옮기고 제거하는 일 등을 담당할 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, VOC 진단 시스템(10)은 투명하거나 불투명할 수 있고 작동자(14)와 AME(100) 사이의 분리를 제공하도록 구성된 파티션(partition; 12)을 더 포함할 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 상기 분리는 동물 바이오 센서 행동 및 검출 능력에 영향을 미칠 수 있는 작동자(14)의 존재에 의해 야기되는 가능한 교란을 줄이기 위해 필요할 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 위에 개시된 수동 작동 및/또는 조작은 VOC 진단 시스템(10)의 전체 작동을 제어하기 위해 지정된 로봇 인프라스트럭처를 활용하는 자율적인 방식으로 수행될 수 있다.
VOC 진단 시스템(10)의 가능한 작동 흐름도를 도시하는 도 5a를 이제 참조한다. 나타낸 바와 같이, 클라우드(400)(Service SaaS 제공자 등의 소프트웨어일 수 있음)는 검출/진단/분석/결과의 제공 등과 관련된 VOC 진단 시스템(10)의 내부 흐름을 설명할 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 작동 402에서 생물학적 샘플(실험실에서 샘플을 채취할 수 있음)은 환자, 의학 의사, 병원, 건강 유지 관리(HMO) 조직 등의 특정 요청에 따라 준비된다. 그런 다음 생물학적 샘플은 바코드와 같은 고유한 기계 판독 가능한 포맷(format)으로 표시되어, 진단 절차에 따라 해당 샘플을 인지할 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 생물학적 샘플을 채취하는 실험실은 클라우드(400)와 데이터 통합을 가질 수 있다.
작동 404 및 406에서, 생물학적 샘플은 각각의 샘플에 첨부된 고유한 기계 판독 가능한 포맷을 사용하여 추적될 수 있으며, 그런 다음 환자, 의학 의사, 병원, 건강 유지 관리(HMO) 조직, 환자 본인 등에 의해 분석을 위해 제출될 수 있다.
작동 408에서, 제출된 생물학적 샘플은 적절한 저장 조건 프로토콜에 따라 지정된 위치에서 수신되고 저장된다. 일부 실시형태들에 따르면, 생물학적 샘플은 위에 공개된 바와 같이 내부 리셉터클(202) 내에 저장될 수 있다. 예를 들어, 생물학적 샘플은 작업 또는 연습 세션 동안 내부 리셉터클(202) 내에 저장될 수 있다.
작동 410에서, 상기 생물학적 샘플은 처리되어, 생물학적 바이오 센서에 노출될 수 있으며, 이는 위에 개시된 바와 같이 이의 행동 파라미터를 모니터링하기 위해 검출 수단(110)에 의해 검출될 수 있다.
작동(412)에서, 검출 결과는 클라우드(400)에 통합된 컨트롤러에 의해 수집 및 분석될 수 있으며, 결과를 나타내는 출력이 생성될 수 있다. 예를 들어, 동물 바이오 센서(예를 들어, 쥐)를 생물학적 샘플(예를 들어, 소변 샘플)에서 나오는 VOC에 노출시킨 후, 가능한 병리를 나타내는 검사 결과/들 보고서가 발행될 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 상기 컨트롤러는 중앙 처리 유닛(CPU)에 제공될 수 있는 임의의 알려진 유형의 컴퓨팅 플랫폼 또는 구성요소일 수 있고, 예를 들어 컨트롤러는 실험실 정보 관리 시스템(LIMS0 등과 같은 다양한 관리 소프트웨어/클라우드 컴퓨팅 적용을 실행하도록 구성된 프로그램 가능한 논리 컨트롤러(PLC)일 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, VOC 진단 시스템(10)의 제어 작동(10)은 특정 컨트롤러에 의해 수행될 수도 있고, 수집된 데이터의 분석은 다른 컨트롤러에 의해 수행될 수도 있다. 예를 들어, 데이터 수집은 VOC 진단 시스템(10)에 물리적으로 근접해 있는 PLC에 의해 수행될 수 있으며(예를 들어, PLC는 다른 클라우드 계정에 저장된 AI 데이터 흐름에 위치될 수 있음) 해당 데이터의 분석이 클라우드 컴퓨팅 기반 플랫폼 등 임의의 유형의 컴퓨팅 플랫폼일 수 있으며 빅데이터 분석, 알고리즘 분석, ML 분석, LIMS 분석 등 임의의 분석 유형을 사용할 수 있는 개별 컨트롤러에 의해 수행된다.
VOC 진단 시스템(10)의 다양한 작동을 제어하도록 구성된 가능한 흐름 작동을 설명하는 블록도를 도시하는 도 5b를 이제 참조한다.
이전에 개시된 바와 같이, 동물 바이오 센서는 생물학적 샘플 내에 존재하는 다양한 VOC와 다르게 반응하도록 훈련될 수 있고, 검출 수단(110)은 동물 바이오 센서의 반응을 검출할 수 있으며, 상기 컨트롤러는 상기 검출 수단(110)으로부터 수집된 데이터에 따라, 동물 바이오 센서의 행동 파라미터를 분석하고, 상기 생물학적 샘플과 관련된 결과를 나타내는 출력을 생성하도록 구성된다.
나타낸 바와 같이, 작동 502에서 생물학적 샘플은 위에 개시된 바와 같이 동물 바이오 센서에 노출될 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 생물학적 샘플은 알려진 샘플(예를 들어 교정 또는 훈련 샘플)일 수 있으며, 상기 알려진 샘플에서 나오는 VOC에 대한 노출은 동물 바이오 센서에 의해 나타나는 지정된 행동을 유도하도록 구성된다. 일부 실시형태들에 따르면, 다양한 요구/선호가 알려진 샘플이 피드백 반응을 유도할 수 있는지 여부에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 동물 바이오 센서에 의해 정확하게 식별된 알려진 샘플은 음식 또는 물과 같은 긍정적 강화 피드백을 유도할 수 있거나 신호 피드백(광 또는 음성 등과 같음)을 유도할 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 상기 피드백은 양성 또는 음성 피드백(예를 들어, 보상, 불쾌한 소리 등)일 수 있다.
작동 504에서, 바이오 센서는 평가될 샘플에 노출될 수 있으며, 상기 샘플에서 나오는 VOC에 대한 상기 노출은 검사될 노출된 생물학적 샘플을 나타내는 특정 광 패턴/색상 또는 지정된 소리와 같은 시각적 또는 음성 신호를 동반할 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 노출된 생물학적 샘플과 관련된 상기 시각적 또는 음성 신호는 검사될 새로운 향기를 명확하게 표시함으로써 동물 바이오 센서의 작동 효율성/정확성에 기여할 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 동물 바이오 센서는 검출 능력을 향상시키거나 상기 컨디셔닝 유발에 노출 시 스니핑 행동에 영향을 미치기 위해 시각적 또는 음성적 신호 관련 컨디셔닝을 겪을 수 있다.
위에 개시된 바와 같이 그리고 일부 실시형태들에 따르면, 이송 수단(300)은 노출 수단(200)을 AME(100) 앞 또는 이에 근접한 지정된 위치로 이송하도록 구성되어, 보이드(210)가 AME의 노출 포트(104)의 앞 또는 근접하게 위치된다. 작동 506에서, 노출 수단(200)이 지정된 위치에 도달하면, 배리어(106)는 교대로 폐쇄/개방되어 VOC가 노출 포트(104)를 통해 그리고 동물 바이오 센서에 의해 동반되는 AME(100) 내부에서 보이드(210)로부터 방출되도록 할 수 있다.
그런 다음 작동 507에서, 동물 바이오 센서는 일정 시간 동안 생물학적 샘플로부터 나오는 VOC를 스니핑할 수 있다. 위에 개시된 바와 같이, 검출 수단(110)은 동물 바이오 센서를 모니터링하고, 특히 VOC를 적극적으로 스니핑하는 시간 또는 나타낸 다른 행동 파라미터를 측정하도록 구성된다.
일부 실시형태들에 따르면, 작동 508에서 동물 바이오 센서는 미리 결정된 임계값(예를 들어, 0<t<6의 기간)에 비해 더 짧은 시간 동안 VOC를 스니핑할 수 있고, 결과적으로 생물학적 샘플은 VOC 진단 시스템(10)에 의해 음성 샘플로 표시될 수 있으며, 여기서 음성 생물학적 샘플은 병리학적 소견이 없는 환자를 나타낼 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 작동 509에서 동물 바이오 센서는 미리 결정된 임계값(예를 들어, 6<t<12의 시간)에 비해 더 오랜 시간 동안 VOC를 스니핑할 수 있고, 결과적으로 생물하가적 샘플은 VOC 진단 시스템(10)에 의해 양성 샘플로 표시될 수 있으며, 여기서 양성 생물학적 샘플은 가능한 병리학적 결과가 있는 환자를 나타낼 수 있다.
일부 실시형태들에 따르고 위에서 개시된 바와 같이, 512로 표시된 열을 형성하는 사각형으로 지정된 것과 같은 다양한 작동에서, 동물 바이오 센서의 반응이 평가될 수 있다. 예를 들어, 동물 바이오 센서가 알려지지 않은 샘플에서 발생하는 VOC에 노출된 경우, 스니핑 또는 임의의 다른 행동 파라미터가 미리 결정된 임계값(예를 들어, 0<t<6의 기간)과 비교하여 더 짧은 기간 동안 수행되고, 샘플은 음성으로 식별된다.
반대의 실시예에서, 동물 바이오 센서는 알려지지 않은 샘플에서 발생하는 VOC에 노출되었으며, 스니핑 또는 임의의 다른 행동 파라미터는 미리 결정된 임계값(예를 들어, 6 <t<12의 기간)과 비교하여 더 긴 기간 동안 수행되고, 샘플은 양성으로 식별된다.
일부 실시형태들에 따르면, 동물 바이오 센서가 알려진 샘플(예를 들어, 교정 또는 훈련 샘플)에서 나오는 VOC에 노출된 경우, 올바른 식별은 다른 결과로 이어질 수 있다. 예를 들어, 음성/양성 샘플을 올바르게 식별하면 양성 피드백이 발생할 수 있고, 반대로 음성/양성 샘플을 잘못 식별하면 음성 피드백이 발생할 수 있다.
스니핑을 위해 제공된 미리 결정된 시간(예를 들어, 12초 이상 등) 후 작동 514/515에서, 배리어(106)/외부 리셉터클(204)/내부 리셉터클(202)/노출 포트(104)는 AME(100)로 VOC의 발산을 중지하기 위해 폐쇄될 수 있다.
작동 516에서 외부 리셉터클(204)/AME(100) 내의 공기는 오염을 방지하고 각각의 AME(100)에서 각각의 동물 바이오 센서를 노출 사이클마다 동일한 VOC 농도와 조성으로 제공하기 위해 공기 교체 메커니즘(301)(도 3a 및 도 3c에 도시됨)을 활용하여 교체될 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 공기가 교체된 후 노출 수단(200)은 이송 수단(300)에 의해 이송되어 다른 AME(100)에 노출되거나 임의의 원하는 방식으로 추가로 처리될 수 있다.
작동 518 및 520에서, 노출 사이클 종료의 일부로, 내부 리셉터클(202)은 검사될 다른 생물학적 샘플이 들어 있는 다른 내부 리셉터클(202)로 교체될 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면 상기 교체는 자동으로 또는 인간 작동자(14)에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 내부 리셉터클(202)을 교체한 후, 공기 교체 메커니즘이 꺼질 수 있어, 다음 동물 바이오 센서로 노출될 준비가 된 오염되지 않은 노출 수단(200)으로 나타난다.
일부 실시형태들에 따르면, 내부 리셉터클(202) 내에 저장된 생물학적 샘플은 VOC의 발산을 향상시키기 위해 각각의 노출 사이클 전, 사이 또는 도중에 온도 변화를 겪도록 지정될 수 있다. 예를 들어, 내부 리셉터클(202) 내에 저장된 생물학적 샘플은 지정된 온도 변화 요소에 의해 노출 사이클 전에 예열되거나 예냉될 수 있으며, 평가할 서로 다른 AME(100) 사이로 이송되는 동안 온도 변화를 겪을 수도 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 내부 리셉터클(202) 내에 저장된 생물학적 샘플에 의해 온도 변화를 적용하는 것은 내부 리셉터클(202) 내에 내장된 온도 변화 요소에 의해 수행되거나, 대안으로 이송 수단(300)에 장착될 수도 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 지정된 온도 변화 챔버는 적어도 하나의 내부 리셉터클(202)을 저장하고 각각의 노출 사이클 전에 예열 또는 예냉을 제공하도록 구성될 수 있다.
본 발명은 특정 실시형태들을 참조하여 설명되었지만, 이러한 설명은 제한된 의미로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 대안적인 실시형태들뿐만 아니라 개시된 실시형태들의 다양한 변형은 본 발명의 설명을 참조하면 당업자에게 명백해질 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 범위 내에 속하는 이러한 변형들을 포함할 것이라고 생각된다.