(57)【要約】【課題】  サンプル収集及び導入装置の半透膜の面積を増大させることの困難性を減らすこと。【解決手段】  本開示は、安全性検出の技術分野に関し、特にサンプル収集及び導入装置、及び検出システムに関する。本開示によって提供されるサンプル収集及び導入装置は、サンプルを収集するためのサンプリング装置と、サンプリング装置によって収集されたサンプルを抽出し、抽出されたサンプルを検出機器に運ぶための半透膜装置とを含む。サンプリング装置には、サンプルを運ぶ空気流を半透膜装置に流すように案内するべく構成される空気案内キャビティが設けられ、半透膜装置には半透膜が設けられ、半透膜はサンプリング装置の外側に配置される。本開示では、半透膜のサイズは、サンプリング装置によってもはや制限されず、従って、半透膜の面積を増大させることの困難性が低減される。【選択図】  図１
2019117192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル収集及び導入装置であって、当該サンプル収集及び導入装置は、
サンプルを収集するためのサンプリング装置（１）と、
該サンプリング装置（１）によって収集されたサンプルを抽出し、該抽出されたサンプルを検出機器（４）に導入するための半透膜装置（３）と、を有しており、
前記サンプリング装置（１）には、前記サンプルを運ぶ空気流を前記半透膜装置（３）に流すように案内するべく構成される空気案内キャビティ（１ｊ）が設けられ、前記半透膜装置（３）には半透膜（３４）が設けられ、該半透膜（３４）は前記サンプリング装置（１）の外側に配置される、
サンプル収集及び導入装置。
【請求項２】
前記半透膜装置（３）は、前記半透膜（３４）を保持するための保持部材（３３）をさらに含み、前記半透膜（３４）の一方の側に位置する第１の空間（３ａ）及び前記半透膜（３４）の他方の側に位置する第２の空間（３ｂ）が、前記保持部材（３３）と前記半透膜（３４）との間に存在し、
前記空気案内キャビティ（１ｊ）は、前記サンプルを運ぶ前記空気流を第１の空間（３ａ）内に流入させるように案内し、第１の空間（３ａ）内に流れ込む前記空気流によって運ばれる前記サンプルは、前記半透膜（３４）によって脱離された後に第２の空間（３ｂ）に入り、第２の空間（３ｂ）は前記検出機器（４）と流体連通する、請求項１に記載のサンプル収集及び導入装置。
【請求項３】
凹部（３３１）及び凸部の少なくとも一方が、前記半透膜に（３４）に隣接する前記保持部材（３３）の側面に設けられる、請求項２に記載のサンプル収集及び導入装置。
【請求項４】
前記半透膜装置（３）は空気ポンプ（３６）をさらに含み、該空気ポンプ（３６）は、第１の空間（３ａ）と流体連通して、前記半透膜（３４）を透過しない空気流を第１の空間（３ａ）の外側に排出する、請求項２に記載のサンプル収集及び導入装置。
【請求項５】
前記半透膜装置（３）はガス供給装置（３１）をさらに含み、該ガス供給装置（３１）は、キャリアガスを第２の空間（３ｂ）内に注入するように第２の空間（３ｂ）と流体連通しており、前記キャリアガスは、前記半透膜（３４）によって脱離され、第２の空間（３ｂ）に入るサンプルと混合された後に前記検出機器（４）に流れる、請求項２に記載のサンプル収集及び導入装置。
【請求項６】
前記半透膜装置（３）は濾過装置（３２）をさらに含み、該濾過装置（３２）は、前記ガス供給装置（３１）と第２の空間（３ｂ）との間の連通路に配置されて、前記ガス供給装置（３１）から第２の空間（３ｂ）に流れる前記キャリアガスを濾過する、請求項５に記載のサンプル収集及び導入装置。
【請求項７】
前記半透膜装置（３）は温度制御装置（３５）をさらに含み、該温度制御装置（３５）は、前記半透膜（３４）を加熱及び冷却するように構成され、それにより前記半透膜装置（３）は、比較的低温で前記サンプルを濃縮し、且つ比較的高温で前記サンプルを脱離させる、請求項１に記載のサンプル収集及び導入装置。
【請求項８】
サンプル導入管をさらに含み、該サンプル導入管は、前記空気案内キャビティ（１ｊ）と前記半透膜装置（３）との間に接続される、請求項１に記載のサンプル収集及び導入装置。
【請求項９】
前記半透膜装置（３）は前記サンプリング装置（１）の外側に配置される、請求項１に記載のサンプル収集及び導入装置。
【請求項１０】
前記サンプリング装置（１）は噴射部を含み、該噴射部は、検出対象物に付着したサンプルを前記空気流によって吹き飛ばすように構成され、該吹き飛ばされたサンプルは、前記空気流の駆動の下で前記空気案内キャビティ（１ｊ）に流れる、請求項１に記載のサンプル収集及び導入装置。
【請求項１１】
前記噴射部は、互いに連続的に流体連通する空気ポンプ（１０）、空気噴射キャビティ（１ｆ）、及び噴射孔（１ｆ）を含み、前記空気ポンプ（１０）によって送り出される空気は、前記空気噴射キャビティ（１ｆ）及び噴射孔（１ｈ）を通って前記検出対象物（６）に向けて噴射される、請求項１０に記載のサンプル収集及び導入装置。
【請求項１２】
前記サンプリング装置（１）はサイクロン発生部をさらに含み、該サイクロン発生部は、サイクロンを発生させて、前記噴射部によって吹き飛ばされた前記サンプルを、前記発生させたサイクロンによって前記空気案内キャビティ（１ｊ）に流すように駆動するべく構成される、請求項１０に記載のサンプル収集及び導入装置。
【請求項１３】
前記サイクロン発生部は、互いに連続的に流体連通する空気補給ポンプ（１４）、空気補給キャビティ（１ｃ）、及び旋回孔（１ｂ）を含み、前記空気補給ポンプ（１４）は前記空気補給キャビティ（１ｃ）内に空気流を送り込み、前記旋回孔（１ｂ）は、前記空気補給キャビティ（１ｃ）に入る前記空気流を回転方向に噴射させてサイクロンを形成する、請求項１２に記載のサンプル収集及び導入装置。
【請求項１４】
前記旋回孔（１ｂ）は、前記空気補給キャビティ（１ｃ）から前記サンプリング装置（１）の外面まで延びる、請求項１３に記載のサンプル収集及び導入装置。
【請求項１５】
検出機器（４）と、請求項１に記載のサンプル収集及び導入装置とを含む検出システムであって、前記サンプル収集及び導入装置の前記半透膜装置（３）は、前記検出機器（４）と流体連通している、検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年１２月２６日に中国特許庁に出願された中国出願第２０１７１１４２９５４４．Ｘ号の優先権を主張するものであり、その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、安全性検出の技術分野に関し、特にサンプル収集及び導入装置、及び検出システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
安全性を高めるために、検出対象物（detected object）に付着した微量物質を検出するための検出機器が用いられ、この検出と協働するために、検出対象物に付着したサンプルを収集及び抽出するためのサンプル収集及び導入装置が用いられる。
【０００４】
現在、様々なサンプル収集及び導入装置がある。その１つとして、サンプル収集及び導入装置は、サンプリング装置と、半透膜装置とを含み、サンプリング装置は、検出対象物に空気流を吹き付けてサンプルを収集し、収集したサンプルを空気案内キャビティを介して半透膜装置に運ぶ。半透膜装置は、半透膜によってサンプルを抽出し、抽出したサンプルを検出のために検出機器に運ぶ。サンプルが半透膜によって抽出されるので、器具の汚染を防ぐことができるだけでなく、サンプル収集効率を改善するためにサンプルの濃縮機能を果たすこともできる。半透膜の面積が大きいほど、サンプリング効率を高めるのに有利である。
【０００５】
しかしながら、従来技術では、半透膜は、通常、サンプリング装置の内側に配置される。この場合に、半透膜の面積を大きくするためには、それに応じて半透膜の外側のサンプリング装置の構造部品のサイズを大きくしなければならず、これは困難であり、サンプル収集及び導入装置全体の重量及び体積を増大させ、こうして、サンプル収集及び導入装置の使用が不便となる。
【発明の概要】
【０００６】
本開示によって解決すべき１つの技術的問題は、サンプル収集及び導入装置の半透膜の面積を増大させることの困難性を減らすことである。
【０００７】
上記の技術的問題を解決するために、本開示は、一側面において、サンプル収集及び導入装置を提供し、サンプル収集及び導入装置は、
サンプルを収集するためのサンプリング装置と、
サンプリング装置によって収集されたサンプルを抽出し、抽出されたサンプルを検出機器に導入するための半透膜装置と、を有しており、
サンプリング装置には、サンプルを運ぶ空気流を半透膜装置に流すように案内するべく構成される空気案内キャビティが設けられ、半透膜装置には半透膜が設けられ、半透膜はサンプリング装置の外側に配置される。
【０００８】
本開示のいくつかの実施形態によれば、半透膜装置は、半透膜を保持するための保持部材をさらに含み、半透膜の一方の側に位置する第１の空間及び半透膜の他方の側に位置する第２の空間が、保持部材と半透膜との間に存在し、空気案内キャビティは、サンプルを運ぶ空気流を第１の空間内に流入させるように案内し、第１の空間内に流れ込む空気流によって運ばれるサンプルは、半透膜によって脱離された後に第２の空間に入り、第２の空間は検出機器と流体連通する。
【０００９】
本開示のいくつかの実施形態によれば、凹部及び凸部の少なくとも一方が、半透膜に隣接する保持部材の側面に設けられる。
【００１０】
本開示のいくつかの実施形態によれば、半透膜装置は空気ポンプをさらに含み、空気ポンプは、第１の空間と流体連通して、半透膜を透過しない空気流を第１の空間の外側に排出する。
【００１１】
本開示のいくつかの実施形態によれば、半透膜装置はガス供給装置をさらに含み、ガス供給装置は、キャリアガスを第２の空間内に注入するように第２の空間と流体連通しており、キャリアガスは、半透膜によって脱離され、第２の空間に入るサンプルと混合された後に検出機器に流れる。
【００１２】
本開示のいくつかの実施形態によれば、半透膜装置は濾過装置をさらに含み、濾過装置は、ガス供給装置と第２の空間との間の連通路に配置されて、ガス供給装置から第２の空間に流れるキャリアガスを濾過する。
【００１３】
本開示のいくつかの実施形態によれば、半透膜装置は温度制御装置をさらに含み、温度制御装置は、半透膜を加熱及び冷却するように構成され、それにより半透膜装置は、比較的低温でサンプルを濃縮し、比較的高温でサンプルを脱離させる。
【００１４】
本開示のいくつかの実施形態によれば、半透膜装置は、比較的低温でサンプルを濃縮（又は抽出）し、比較的高温でサンプルを脱離させる。
【００１５】
本開示のいくつかの実施形態によれば、サンプル収集及び導入装置はサンプル導入管をさらに含み、サンプル導入管は、空気案内キャビティと半透膜装置との間に接続される。
【００１６】
本開示のいくつかの実施形態によれば、半透膜装置はサンプリング装置の外側に配置される。
【００１７】
本開示のいくつかの実施形態によれば、サンプリング装置は噴射部を含み、噴射部は、検出対象物に付着したサンプルを空気流によって吹き飛ばすように構成され、吹き飛ばされたサンプルは、空気流の駆動の下で空気案内キャビティに流れる。
【００１８】
本開示のいくつかの実施形態によれば、噴射部は、互いに連続的に流体連通する空気ポンプ、空気噴射キャビティ、及び噴射孔を含み、空気ポンプによって送り出される空気は、空気噴射キャビティ及び噴射孔を通って検出対象物に向けて噴射される。
【００１９】
本開示のいくつかの実施形態によれば、サンプリング装置はサイクロン発生部をさらに含み、サイクロン発生部は、サイクロンを発生させ、噴射部によって吹き飛ばされたサンプルを、発生させたサイクロンによって空気案内キャビティに流すように駆動するべく構成される。
【００２０】
本開示のいくつかの実施形態によれば、サイクロン発生部は、互いに連続的に流体連通する空気補給ポンプ、空気補給キャビティ、及び旋回孔を含み、空気補給ポンプは、空気補給キャビティ内に空気流を送り込み、旋回孔は、空気補給キャビティに入る空気流を回転方向に噴射してサイクロンを形成する。
【００２１】
本開示のいくつかの実施形態によれば、旋回孔は、空気補給キャビティからサンプリング装置の外面まで延びる。
【００２２】
本開示の別の態様は、検出機器と、本開示のサンプル収集及び導入装置とを含む検出システムをさらに提供し、サンプル収集及び導入装置の半透膜装置は検出機器と流体連通している。
【００２３】
本発明によって提供されるサンプル収集及び導入装置によれば、半透膜はサンプリング装置の外側に配置され、それにより半透膜のサイズがサンプリング装置によってもはや制限されず、従って半透膜の面積を増大させることの困難性が低減される。
【００２４】
本開示の他の実施形態及びその利点は、図面を参照した以下の本開示の例示的な実施形態の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００２５】
本開示の実施形態又は従来技術における技術的解決策をより明確に示すために、本実施形態又は従来技術の説明において必要とされる図面の簡単な説明を以下に示す。明らかに、以下の説明における図面は、本開示の実施形態のほんの一部に過ぎず、その図面に基づいて、当業者は他の図面を創作的な努力なしに入手し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本開示の実施形態におけるサンプル収集及び導入装置の縦断面概略図である。
【図２】図１に示したサンプル収集及び導入装置が検出対象物からサンプルを収集する状態の概略図である。
【図３】図１に示されるサンプル収集及び導入装置の上面図である。
【図４】保持部材の構造概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本開示の実施形態における技術的解決策の明確且つ完全な説明を、本開示の実施形態における図面と組み合わせて以下に与える。明らかに、以下に説明する実施形態は、本開示の実施形態の一部に過ぎず、全部ではない。少なくとも１つの例示的な実施形態の以下の説明は例示的なものに過ぎず、本開示又はその応用又は使用に対するいかなる限定として作用するものでは決してない。当業者が本開示の実施形態に基づいて創作的な努力なしに得る他の全ての実施形態は、本開示の保護範囲に入る。
【００２８】
当業者に既知の技術、方法、及び機器について詳細には議論しないことがあるが、適切な場合には、その技術、方法、及び機器は、当然のことながら明細書の一部として考慮すべきである。
【００２９】
本開示の説明において、「前、後、上、下、左、右」、「横方向、縦方向、垂直方向、水平方向」、及び「上部、底部」等の向きを示す用語によって示される向き又は位置関係は、一般に図面に示される向き又は位置関係に基づいており、本開示を説明し説明を簡略化する便宜上のものに過ぎないことを理解すべきである。上記の向きを示す用語は、別段の記載がない限り、装置又は要素が特定の向きを有さなければならない、又は特定の向きで構築及び操作しなければならないことを示す又は暗示することを意図するものではなく、こうして、本開示の保護範囲に対する限定として解釈することはできない。そして、向きを示す用語「内側、外側」は、構成要素自体の輪郭の内側、外側を指す。
【００３０】
本開示の説明において、対応する部分及び構成要素の区別を容易にする目的のためだけに、部分及び構成要素が「第１」、「第２」等の用語によって規定され、別段の記載がない限り、上記の用語は特定の意味を有さず、従って本開示の保護範囲に対する限定として解釈することはできないことを理解すべきである。
【００３１】
図１〜図４は、本開示のサンプル収集及び導入装置の実施形態を示す。図１〜図４を参照すると、本開示によって提供されるサンプル収集及び導入装置は、サンプルを収集するためのサンプリング装置１と、サンプリング装置１によって収集されたサンプルを抽出し、抽出されたサンプルを検出機器４に導入するための半透膜装置３とを有する。サンプリング装置１には、サンプルを運ぶ空気流を半透膜装置３に流すように案内するべく構成された空気案内キャビティ１ｊが設けられる。半透膜装置３には半透膜３４が設けられ、半透膜３４は、サンプリング装置１の外側に配置される。
【００３２】
本開示では、サンプル収集及び導入装置の半透膜３４は、サンプリング装置１の外側に配置され、それにより半透膜３４のサイズはサンプリング装置１によってもはや制限されず、こうして半透膜３４の面積を増大させることの困難性が低減される。これは、サンプリング効率及びユーザ経験を改善するのに有利である。
【００３３】
本開示について、図１〜図４に示される実施形態を参照して以下にさらに説明する。
図１〜図４に示されるように、本実施形態では、サンプル収集及び導入装置は、サンプリング装置１、サンプル導入管２、及び半透膜装置３を有する。サンプリング装置１は、検出対象物６に空気流を吹き付けることにより検出対象物６に付着したサンプルを収集し、収集したサンプルを半透膜装置３に運ぶように構成される。半透膜装置３は、サンプリング装置１によって収集されたサンプルを抽出し、そのサンプルを検出のために検出機器４に運ぶように構成される。本実施形態では、半透膜装置３は、サンプリング装置１の外側に配置され、且つサンプル導入管２を介してサンプリング装置１と接続される。検出対象物６に付着したサンプルは、検出対象物６の揮発性物質、半揮発性物質、表面汚染物質でもよく、且つ顆粒状、粉末状等の種々の形態の微量物質でもよい。
【００３４】
図１に示されるように、本実施形態のサンプリング装置１は、噴射部と流れ案内部とを含む。噴射部は、検出対象物６に付着したサンプルを空気流によって吹き払うように構成される。流れ案内部は、半透膜装置３と連通して、噴射部によって吹き飛ばされたサンプルを半透膜装置３に流すように導入する。
【００３５】
図１及び図２と組合せにおいて、本実施形態では、噴射部は、互いに連続的に流体連通する空気ポンプ１０、空気噴射キャビティ１ｆ、及び噴射孔１ｈを含む。空気ポンプ１０は、空気を空気噴射キャビティ１ｆ及び噴射孔１ｈを介して検出対象物６に向けて噴射させるように圧送する。流れ案内部は空気案内キャビティ１ｊを含み、空気案内キャビティ１ｊは、噴射部及び半透膜装置３と流体連通している。これに基づいて、噴射孔１ｈは空気流を検出対象物６に噴射する。空気流は、検出対象物６に付着したサンプルに衝突してこのサンプルを吹き飛ばすことができ、それによりサンプルは、検出対象物６から吹き払われ、且つ空気流によって空気案内キャビティ１ｊを通って半透膜装置３に流れるように運ばれ、これによりサンプルの収集を実現する。空気を吹き付けることによってサンプル収集を実現することは、クリーンで、無公害であり、そしてサンプル拡散時間の短縮及び収集効率の改善に資する。
【００３６】
また、沸点の高いサンプルの収集効率を高めるために、図１に示されるように、本実施形態では、噴射部は、加熱装置１６及び保温装置１５をさらに含む。加熱装置１６は、空気噴射キャビティ１ｆ内の空気を加熱するように構成され、それにより噴射部は、検出対象物６上のサンプルに高温空気流を吹き付けることができる。これは、沸点の高いサンプルを検出対象物６から外れるようにより簡便に駆動させることができ、こうして、沸点の高いサンプルの収集が実現され、沸点の高いサンプルの収集漏れ及び漏れ検出のリスクが低減され、サンプル収集範囲が拡大され、収集効率が改善される。さらに、高温空気流によって粒状及びクラスター状のサンプルを単一分子に分散させるのを促進することができるので、高温空気流をサンプルに吹き付けることによって、サンプルを単一分子の形態でより完全に半透膜装置３に入れることができる。これは、沸点の高いサンプルの検出限界を下げることができるだけでなく、半透膜装置３の濃縮及び脱離効率、並びに検出機器４の検出感度を高めることもできる。加熱装置１６は、加熱シート、電熱線、又は加熱ベルト等の様々な構造形態で実施することができる。保温装置１５は、空気噴射キャビティ１ｆ内の空気を保温するように構成され、この場合に、噴射部を所望の温度に都合よく保つことができ、それにより噴射部は、予め設定された温度の空気流を検出対象物６に連続的に噴射することができる。これにより、噴射部の作業信頼性がさらに向上する。
【００３７】
また、収集効率をさらに高めるために、本実施形態のサンプリング装置１は、サイクロン発生部をさらに含み、サイクロン発生部は、サイクロンを発生させ、噴射部によって吹き飛ばされたサンプルを、発生させたサイクロンによって空気案内キャビティ１ｊに流すように駆動するべく構成される。図１に示されるように、本実施形態のサイクロン発生部は、互いに連続的に流体連通する空気補給ポンプ１４、空気補給キャビティ１ｃ、及び旋回孔１ｂを含む。空気補給ポンプ１４は、空気補給キャビティ１ｃ内に空気流を送り込み、旋回孔１ｂは、空気補給キャビティ１ｃに入る空気流を回転方向に（rotationally）噴射させてサイクロンを形成する。サイクロン発生部が発生させるサイクロンは竜巻に似ており、空気案内キャビティ１ｊの上方に大きな負圧を有する負圧中心を発生させることができ、その負圧中心は噴射部によって吹き飛ばされたサンプルを吸引することができる。これにより噴射部によって吹き飛ばされたサンプルは、流れ案内キャビティ１ｊを介して半透膜装置３により効率的且つより円滑に流れることができ、それによってサンプル収集効率を高める。
【００３８】
具体的には、図１及び図３に示されるように、本実施形態のサンプリング装置１は、シェルを含み、このシェルは、外側キャビティ本体１１、上部カバー１２、及び底部カバー１９を含む。外側キャビティ本体１１は、中空であり、且つ上端部と下端部との両方で開口している。上部カバー１２は、外側キャビティ本体１１の上側開口部を覆っている。底部カバー１９は、外側キャビティ本体１１の下側開口部を覆っている。底部カバー１９は、第２のねじ１ｅによって外側キャビティ本体１１に接続される。シェルは、サンプリング装置１の他の構造部品のための取付けベースを提供し、且つシェル内に位置するサンプリング装置１の他の構造部品のための一定の支持及び保護機能を提供する。空気噴射キャビティ１ｆ、噴射孔１ｈ、空気案内キャビティ１ｊ、加熱装置１６、保温装置１５、空気補給キャビティ１ｃ、及び旋回孔１ｂは全て、シェルの内側に配置される。
【００３９】
図１から分かるように、本実施形態のサンプリング装置１は、シェル内に配置された空気噴射キャビティ本体１７及び空気案内キャビティ本体１８をさらに含む。空気噴射キャビティ１ｆは、空気噴射キャビティ本体１７とシェルとの間に位置しており、空気案内キャビティ１ｉは、空気案内キャビティ本体１８とシェルとの間に位置している。より具体的には、図１に示されるように、空気噴射キャビティ本体１７及び空気案内キャビティ本体１８は、上部カバー１２の内側に配置され、空気噴射キャビティ本体１７と空気案内キャビティ本体１８との両方には、内部に中空のキャビティが設けられ、両方とも下端部で開口している。空気案内キャビティ本体１８は、空気噴射キャビティ本体１７内に位置する。外側キャビティ本体１１の下部開口部を覆う底部カバー１９はまた、空気噴射キャビティ本体１７及び空気案内キャビティ本体１８の下部開口部を覆う。加熱装置１６は、空気噴射キャビティ本体１７の外面に配置される。保温装置１５は、加熱装置１６の外側に配置され、且つ加熱装置１６と上部カバー１２の内壁との間に配置される。保温装置１５は、第１のねじ１ｄによって上部カバー１２に接続される。この場合に、空気案内キャビティ本体１８及び底部カバー１９は空気案内キャビティ１ｊを取り囲む。保温装置１５、空気噴射キャビティ本体１７、空気案内キャビティ本体１８、及び底部カバー１９は、空気噴射キャビティ１ｆを取り囲む。空気案内キャビティ１ｊは、空気噴射キャビティ１ｆ内に位置している。換言すれば、空気案内キャビティ１ｊは、サンプリング装置１の中央部に位置している。噴射部によって吹き飛ばされるサンプルが空気流の作用下で噴射キャビティ１ｆの中央部に向けて集まるので、サンプリング装置１の中央部に配置された空気案内キャビティ１ｊは、サンプルを運ぶ空気流を半透膜装置３に流すようにより都合よく且つ効率的に案内することができる。当然ながら、保温装置１５、空気噴射キャビティ本体１７、空気案内キャビティ本体１８、及び底部カバー１９によって空気噴射キャビティ１ｆを取り囲まなくてもよく、例えば、空気噴射キャビティ本体１７、空気案内キャビティ本体１８、及び底部カバー１９によって、空気噴射キャビティ１ｆを直接的に取り囲んでもよい。
【００４０】
また、図１から分かるように、空気案内キャビティ１ｊと半透膜装置３との間の流体連通を容易にするために、底部カバー１９には、空気案内キャビティ１ｊに対応する位置に開口部が設けられる。さらに、空気噴射キャビティ１ｆと空気ポンプ１０との間の流体連通を容易にするために、底部カバー１９にも、空気噴射キャビティ１ｆに対応する位置に開口部が設けられる。本実施形態では、空気ポンプ１０とサンプル導入管２との両方は、シェルの外側であって底部カバー１９の下に配置される。空気ポンプ１０は、エアチューブを介して空気噴射キャビティ１ｆと流体連通している。サンプル導入管２は、空気噴射キャビティ１ｆから下向きに延びて半透膜装置３と連通しており、それにより空気案内キャビティ１ｊと半透膜装置３との間の流体連通を実現している。サンプリング装置１及び半透膜装置３をサンプル導入管２と接続することにより、サンプリング装置１と半透膜装置３との分解及び組立を容易にすることができ、特に半透膜装置３の保守及び交換をより便利且つ迅速に行うことができる。
【００４１】
噴射孔１ｈは、空気噴射キャビティ本体１７に配置される。図１及び図３に示されるように、本実施形態では、複数の噴射孔１ｈが、空気噴射キャビティ本体１７の上部に空気噴射キャビティ本体１７の周方向に沿って間隔を空けて配置される。空気噴射キャビティ１ｆ内の空気を空気案内キャビティ１ｊの上の検出対象物６に噴射して検出対象物６に付着したサンプルに衝撃力を与えるために、噴射孔１ｈは、空気噴射キャビティ１ｆと流体連通するとともに、空気案内キャビティ１ｊの上の外部環境と流体連通する。図１から明らかなように、本実施形態では、噴射孔１ｈは、空気案内キャビティ１ｊの外側に位置しており、且つ空気流が空気噴射キャビティ１ｆから検出対象物６に流れる方向（すなわち、図１の底部から上部への方向）に沿って、空気噴射キャビティ１ｆの中央部に向けて傾斜している（すなわち、空気案内キャビティ１ｊの中心軸線に向けて傾斜している）。こうして、吹き飛ばされたサンプルは、空気噴射キャビティ１ｆの中央部に向けて集まるように駆動させることができ、これは、一方ではサンプルが空気案内キャビティ１ｊの中央部に位置する空気案内キャビティ１ｊ内に流れ込むのに好都合であり、他方では噴射部がサイクロン発生部とより良く協働するのに好都合であり、サイクロン発生部により発生したサイクロンによりサンプルをより完全に吸引することができる。
【００４２】
空気補給キャビティ１ｃは、外側キャビティ本体１１と上部カバー１２との間に形成される。図１から分かるように、本実施形態では、上部カバー１２の下端部は、外側キャビティ本体１１内に延びており、且つ空気補給キャビティ１ｃを形成するように外側キャビティ本体１１に取り囲まれる。空気補給管１３が外側キャビティ本体１１に配置され、空気補給管１３の一端部が空気補給キャビティ１ｃと流体連通し、空気補給管１３の他端部が空気補給ポンプ１４と連通しており、これにより空気補給ポンプ１４は、空気補給管１３を介して空気補給キャビティ１ｃと流体連通し、空気補給ポンプ１４は、空気補給管１３を介して空気補給キャビティ１ｃ内に空気を送り込むことができる。当然のことながら、空気補給管１３を省略することができ、空気補給キャビティ１ｃは、空気補給ポンプ１４と直接的に流体連通してもよく、又は他の連通部材を介して空気補給ポンプ１４と連通してもよい。
【００４３】
旋回孔１ｂは、上部カバー１２上であって、噴射孔１ｈ及び空気案内キャビティ１ｊの外側に位置している。これまでは、図１に示されるように、空気案内キャビティ１ｊの中心軸線から空気案内キャビティ１ｊの外側への方向に沿って、空気案内キャビティ１、噴射孔１ｈ、及び旋回孔１ｂは、連続的に配置される。また、図１に示されるように、本実施形態では、複数の旋回孔１ｂが、上部カバー１２に、上部カバー１２ｂの周方向に沿って間隔を空けて配置される。各旋回孔１ｂは斜めに配置されており、旋回孔１ｂの中心軸線と空気補給キャビティ１ｃの中心軸線とは非同一平面上にあり、各旋回孔１ｂの傾斜角度は略同じである。これに基づいて、旋回孔１ｂから噴射される空気流は、ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向と一定の角度で回転してサイクロンを発生させ、さらに外部空気流の流れを駆動して空気流を増幅して竜巻に似たサイクロンを形成し、これにより、空気案内キャビティ１ｊの上方に負圧中心が形成される。本実施形態では、旋回孔１ｂは空気補給キャビティ１ｃからサンプリング装置１の外面まで延びており、この場合に、旋回孔１ｂはサンプリング装置１の外部環境と直接的に流体連通しており、それにより旋回孔１ｂは、サンプリング装置１の外部環境内に空気流を直接的に及び回転方向に噴射することができる。具体的には、旋回孔１ｂは、空気補給キャビティ１ｃから上部カバー１２の上面まで延びており、且つ空気案内キャビティ１ｊの上方の外部環境流体と連通し、それによりサイクロンの負圧中心が空気案内キャビティ１ｊの上方に形成され、これにより、噴射部１ｂによって吹き飛ばされたサンプルをサイクロンによって空気案内キャビティ１ｊ内により良く吸引させることができる。
【００４４】
また、図１に示されるように、本実施形態では、サンプリング装置１は、サンプル吸引ポートをさらに含み、サンプル吸引ポートは、空気案内キャビティ１ｊを外部環境と連通させ、サンプル流を運ぶ空気流を空気案内キャビティ１ｊに流すように案内する。図１から分かるように、本実施形態のサンプル吸引ポートは、第１のサンプル吸引ポート１ｇ及び第２のサンプル吸引ポート１ｋを含む。第１のサンプル吸引ポート１ｇは、上部カバー１２の上部に配置され、且つ外部環境を第２のサンプル吸引ポート１ｋ及び噴射孔１ｈと連通させる。また、第１のサンプル吸引ポート１ｇは、上部から底部にテーパが付けられたホーン形状となっている。一方、第２のサンプル吸引ポート１ｋは、空気噴射キャビティ本体１７の上部に配置され、且つ第１のサンプル吸引ポート１ｇを空気案内キャビティ１ｊと連通させる。また、第２のサンプル吸引ポート１ｋは、上部から底部にテーパが付けられたホーン形状となっている。第１のサンプル吸引ポート１ｇの底面（最小断面積を有する面）の縁部は、噴射孔１ｈの外側に位置している。第２のサンプル吸引ポート１ｋの上面（最大断面積を有する面）の縁部は、噴射孔１ｈの内側に位置している。この設定に基づいて、第１のサンプル吸引ポート１ｇ及び第２のサンプル吸引ポート１ｋは、空気流が検出対象物６から空気案内キャビティ１ｊに流れる方向（すなわち、図１の上部から底部への方向）に沿って、及び空気流が検出対象物６から空気案内キャビティ１ｊに流れ方向に沿って連続的に配置され、第１のサンプル吸引ポート１ｇの断面積と第２のサンプル吸引ポート１ｋの断面積がともに減少する。また、第１のサンプル吸引ポート１ｇの最小断面積は、第２のサンプル吸引ポート１ｋの最大断面積よりも大きい。こうして、空気流が検出対象物６から空気案内キャビティ１ｊに流れる方向に沿って、サンプル吸引ポートの断面積が小さくなり、具体的にはテーパが付いたホーン形状となる。従って、本実施形態のサンプリング装置１のサイクロン発生部によって発生したサイクロンの半径が上部から底部にかけて小さくなるので、断面積が上部から底部にかけて小さくなるサンプル吸引ポートが、サイクロン空気流の吸引の下でサンプルをより良く空気案内キャビティ１ｊに流すべく案内するように、サイクロンの空気流の特性により適合される。
【００４５】
サンプリング装置１の気密性を高めるために、図１に示されるように、本実施形態のサンプリング装置１は、複数のシールリング１ａをさらに含む。具体的には、図１から分かるように、シールリング１ａは、上部カバー１２の外壁と外側キャビティ本体１１の内壁との間に配置され、空気補給キャビティ１ｃの気密性を高める。シールリング１ａは、空気噴射キャビティ本体１７と空気案内キャビティ本体１８との間に配置され、空気噴射キャビティ１ｆの気密性を高める。
【００４６】
以上のサンプリング装置１の説明から分かるように、本実施形態のサンプリング装置１は、噴射部から噴射される空気流によって検出対象物６からサンプルを吹き飛ばし、吹き飛ばされたサンプルを、サイクロン発生部で発生したサイクロンによってサンプル吸引ポートを介して空気案内キャビティ１ｊ内に流入させるのを促進し、次に、サンプルを運ぶ空気流を、空気案内キャビティ１ｊによる抽出のために半透膜装置３に入れるように案内する。
【００４７】
半透膜装置３は、サンプリング装置１により収集されたサンプルを、半透膜３４を介して濃縮及び脱離（desorb）した後に、サンプルを検出機器４に運ぶ。図１に示されるように、本実施形態では、半透膜装置３は、半透膜３４、保持部材３３、温度制御装置３５、空気ポンプ３６、ガス供給装置３１、及び濾過装置３２を含む。
【００４８】
異なる粒子の透過に対して選択的である半透膜３４は、所望の粒子のみを透過させる。本実施形態では、半透膜３４は、水分子及びアンモニア分子等の不純物の透過を防ぎ、且つクラスター分子の形成を抑制することができるため、検出機器４の検出感度を高めることができる。
【００４９】
保持部材３３は、半透膜３４を保持するように構成される。図１に示されるように、本実施形態では、半透膜３４の一方の側に位置する第１の空間３ａと半透膜３４の他方の側に位置する第２の空間３ｂとが、保持部材３３と半透膜３４との間に形成される。空気案内キャビティ１ｊは、サンプルを運ぶ空気流を第１の空間３ａ内に流すように案内し、半透膜３４によって抽出された後に、空気流によって第１の空間３ａ内に流れるように運ばれるサンプルを、検出機器４と流体連通する第２の空間３ｂに入れる。具体的には、空気案内キャビティ１ｊは、サンプル導入管２を介して第１の空間３ａと連通している。こうして、サンプリング装置１によって収集されたサンプルは、サンプル導入管２を介して第１の空間３ａに入り、半透膜３４によって濃縮及び脱離された後に第２の空間３ｂを透過し、最後に検出機器４に流れ込むことができ、検出を完了する。
【００５０】
温度制御装置３５は、半透膜３４を加熱及び冷却するように構成される。半透膜３４は、より低い温度でサンプルを濃縮し、より高い温度でサンプルを脱離させる。温度制御装置３５を設定することによって、半透膜３４をサンプリング装置１と協働するように制御して、サンプル濃縮及び脱離プロセスを実現することができる。サンプリング装置１がサンプルの収集を終了する前に、半透膜３４を温度制御装置３５によって冷却することができ、半透膜３４を透過することができるサンプル分子５が半透膜３４に吸着され、サンプルの濃縮を達成する。サンプリング装置１がサンプリングを完了した後に、温度制御装置３５によって半透膜３４を加熱して半透膜３４に吸着されたサンプル分子５を放出することができ、その後、サンプル分子は第２の空間３ｂを通って検出機器４に流れる。図１に示されるように、温度制御装置３５の配置を容易にするために、本実施形態の温度制御装置３５は、保持部材３３の外面に配置され、且つ保持部材３３を加熱及び冷却することによって、半透膜３４を間接的に加熱及び冷却する。これに基づいて、保持部材３３は、熱伝達を容易にするために熱伝導の良好な不活性金属材料で作製することができる。温度制御装置３５は、加熱装置及び冷却装置を含み得る。加熱装置は、電熱線、加熱ベルト、加熱シート等を含み得る。冷却装置は、半導体冷凍装置等を含み得る。
【００５１】
空気ポンプ３６は、洗浄目的を達成するために、半透膜３４を透過しない空気流を第１の空間３ａの外側に排出するために第１の空間３ａと流体連通している。空気ポンプ３６を設定することにより、半透膜３４を透過しない物質の排出速度を速めることができ、洗浄効率が向上する。具体的には、図１から分かるように、空気ポンプ３６及び検出機器４は、それぞれ、第１の空間３ａ及び第２の空間３ｂの下部に接続される。動作中に、検出機器４は、負圧状態にあり、且つ空気ポンプ３６の吸引力よりも大きくなるように設定された一定の吸引力を有する。
【００５２】
空気供給装置３１は、第２の空間３ｂと流体連通してキャリアガスを第２の空間３ｂ内に注入し、キャリアガスは、半透膜３４によって脱離された後に第２の空間３ｂ内に入るサンプルと混合され、次に検出機器４に流れる。ガス供給装置３１を設定することにより、半透膜３４を透過したサンプル分子５をキャリアガスによってさらに検出機器４に流すように駆動させることができ、それにより脱離したサンプル分子の検出機器４に流れる速度を速めることができる。これにより、検出効率が向上する。
【００５３】
濾過装置３２は、ガス供給装置３１と第２の空間３ｂとの間の連通路に配置され、ガス供給装置３１から第２の空間３ｂに流れるキャリアガスを濾過する。濾過装置３２は、ガス供給装置３１によって供給されたキャリアガスを濾過して、キャリアガス中の水分等の不純物を除去するように構成され、それにより、検出機器４に送られるサンプルの純度をさらに高めることができる。これは、検出精度と検出感度を高めるのに資する。
【００５４】
本実施形態におけるサンプル収集及び導入装置の作業プロセスは、次のようにして実施することができる。
【００５５】
サンプリングするときに、空気噴射キャビティ１ｆの下方の空気ポンプ１０がパルス状に作動し、噴射孔１ｈから噴射する空気流が検出対象物６にパルス状に衝突してサンプルを下方に吹き飛ばす。このプロセスでは、空気補給管１３を介して空気補給キャビティ１ｃと連通する空気補給ポンプ１４が作動し続け、旋回孔１ｂには空気が吹き付けられ、サイクロン発生部により発生したサイクロンの負圧中心及び第１の空間３ａの底部に位置する空気ポンプ３６吸引下で、吹き飛ばされたサンプル分子は、空気案内キャビティ１ｊを通って半透膜装置３の第１の空間３ａに入り、このとき、半透膜３４は温度制御装置３５の冷却下の低温状態にあり、大部分のサンプル分子が、第１の空間３ａに入った後に、半透膜３４に吸着され、サンプルの濃縮が実現され、そして半透膜３４で吸着できない水分子等が、半透膜装置３の下端部の空気ポンプ３６によって第１の空間３ａの外側に排出されて、予備洗浄の目的が達成される。一定時間に亘って収集が行われた後に、半透膜３４は温度制御装置３５によって急速に加熱され、それにより半透膜３４に吸着したサンプルが半透膜３４から脱離し、脱離したサンプル分子５が、検出機器４の負圧及びガス供給装置３１によって供給されるキャリアガスの駆動の下で検出のために検出機器４に入る。なお、温度制御装置３５は、保持部材３３を急速に冷却して次のサンプリング・プロセスを行う。
【００５６】
また、図１から分かるように、本実施形態の半透膜装置３は、サンプリング装置１のシェルの外側に一体的に配置される。すなわち、半透膜３４がサンプリング装置のシェルの外側に配置されるだけでなく、保持部材３３、空気ポンプ３６、保温装置３５、ガス供給装置３１、及び濾過装置３２等の半透膜装置３の他の部品もサンプリング装置１のシェルの外側に配置される。
【００５７】
本実施形態では、半透膜装置３がサンプリング装置１の外側に一体的に配置されることの利点は、一方では半透膜装置３とサンプリング装置１とが互いに比較的独立しているため、半透膜装置３及びサンプリング装置１を別々に分解、保守、及び改良することがより容易であり、特に、頻繁に交換する必要がある半透膜３４を交換するのに便利である。他方では、半透膜３４はサンプリング装置１の外側に位置し、半透膜３４のサイズはもはやサンプリング装置１によって制限されない。半透膜３４の面積が増大するときに、空気案内キャビティ本体１８、空気噴射キャビティ本体１７、加熱装置１６、保温装置１５、及びシェルのサイズをそれに応じて大きくする必要がないので、従って半透膜３４の面積を、サンプル収集及び導入装置の容積や重量を過度に増やさないことを前提として、都合よく大きくすることができる。半透膜３４の面積を大きくすることでサンプルと半透膜３４との接触面積を大きくすることができるため、サンプル収集効率を、より都合よく改善することができる。
【００５８】
また、半透膜装置３のサンプル収集率をさらに高めるために、図１及び図４に示されるように、本実施形態では、凹部３３１が、半透膜３４に隣接する保持部材３３の一方の側面にさらに配置される。凹部３３１が保持部材３３の内面に配置されるので、保持部材３３の内面の面積が大きくなり、それにより半透過膜３４の一方の側（第１の空間３ａ）から半透膜３４の他方の側（第２の空間３ｂ）にサンプルが透過する時間が長くなり、サンプル濃縮係数が増大し、サンプル濃縮率が高まる。なお、凹部３３１を除いて、代わりに、凸部を、半透膜３４に近接する保持部材３３の側面に配置してもよく、又は凹部３３１と凸部との両方を、同時に半透膜３４に接近する保持部材３３の側面に配置してもよい。実際には、空気流と半透膜との接触面積を増大させることができ、同時に半透膜３４を十分な強度で支持することができる限り、全ての変形は本開示の保護範囲内に入る。
【００５９】
要約すると、以上説明したように、本開示のサンプル収集及び導入装置に基づいて、半透膜３４の面積を容易に大きくすることができ、より広い沸点範囲及びより高い効率を有するサンプリング及び濃縮プロセスを実現することができる。本開示のサンプル収集及び導入装置は、イオン移動度スペクトロメータ（ＩＭＳ）、ガスクロマトグラフ（ＧＣ）、質量分析計（ＭＳ）、ガスクロマトグラフ及びイオン移動度スペクトロメータ（ＧＣ−ＩＭＳ）、ガスクロマトグラフ及び質量分析計（ＧＣ−ＭＳ）、及び他の検出機器４と協働して使用することができ、揮発性、半揮発性、表面汚染物質等の現場でのリアルタイム検出及び分析を実現し、これは高い検出速度で検出精度のものである。従って、本開示は、検出機器４と、本開示のサンプル収集及び導入装置とを含む検出システムをさらに提供する。
【００６０】
上記の説明は本開示の例示的な実施形態に過ぎず、本開示を限定することを意図するものではない。本開示の精神及び原理の範囲内で行われるあらゆる修正、等価の置換え、改良等は本開示の保護範囲内に包含すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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