(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプリングバッグと、
前記サンプリングバッグの壁によって画定される内部容積であって、前記壁が、少なくとも１つの柔軟性のある金属層を含む、内部容積と、
前記内部容積と流体連通する入口と、
前記サンプリングバッグに連結されたハンギング要素と、
前記サンプリングバッグに連結された重り支持要素と、
前記重り支持要素に接続される重りであって、前記重りが、前記内部容積内に真空を生成し、前記入口を通ってサンプリングすべき流体の所望の流量を生成するのに十分である、重りと、
前記サンプリングバッグの容積膨張を制限するための容積制限システムと、
を含み、
前記容積制限システムが、前記制限を解除することができるように構成されていることを特徴とするサンプリング装置。
【請求項２】
前記入口およびサンプリングすべき流体と流体連通する流量制御デバイスを含むことを特徴とする請求項１に記載のサンプリング装置。
【請求項３】
前記ハンギング要素によって前記サンプリングバッグを支持することができる支持構造体を含むことを特徴とする請求項１に記載のサンプリング装置。
【請求項４】
前記支持構造体は、ボックスであり、前記ボックスは、前記入口または前記入口と流体連通する流体導管を受け入れるための開口を画定する蓋を含み、前記ハンギング要素は、前記蓋に接続されることを特徴とする請求項３に記載のサンプリング装置。
【請求項５】
前記重りは、水を含むボトルを含むことを特徴とする請求項１に記載のサンプリング装置。
【請求項６】
前記重りは、リザーバを含み、前記リザーバは、水、砂、土、砂利、または金属物体のうちの少なくとも１つで満たされることを特徴とする請求項１に記載のサンプリング装置。
【請求項７】
前記重りは、５００グラムから６０００グラムの間の重量を有することを特徴とする請求項１に記載のサンプリング装置。
【請求項８】
前記入口は、バルブを含むことを特徴とする請求項１に記載のサンプリング装置。
【請求項９】
前記ハンギング要素は、フックを有するパネルおよびリングを有するパネルのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項４に記載のサンプリング装置。
【請求項１０】
前記支持構造体は、ボックスであり、前記ボックスは、側壁を含み、前記パネルは、前記ボックスの上部開口部に隣接して前記側壁の上に支持されることを特徴とする請求項９に記載のサンプリング装置。
【請求項１１】
前記真空は、大気圧より１水柱インチ（０．２５ｋＰａ）から１０水柱インチ（２．５０ｋＰａ）下回ることを特徴とする請求項１に記載のサンプリング装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載のサンプリング装置を使用してサンプリングする方法であって、
重りをサンプリングバッグの底部部分に取り付けるステップであって、前記サンプリングバッグが、少なくとも１つの柔軟性のある金属層と、内部容積と、支持要素と、前記内部容積および前記サンプリングバッグの外部の流体と流体連通する入口と、前記入口に取り付けられた流量制御デバイスとを含む、ステップと、
前記重りが前記サンプリングバッグの前記内部容積のサイズを増加させてサンプルを前記内部容積内へ前記入口を通って引き込みかつ前記入口を通ってサンプリングすべき流体の所望の流量を生成するのに十分な真空を前記内部容積内に生成することを可能にするために前記サンプリングバッグを前記支持要素から懸架するステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記サンプリングバッグは、バルブを含み、前記方法は、前記バルブを開くステップを含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記サンプリングバッグを懸架するステップは、前記サンプリングバッグをボックス内に懸架するステップを含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
蓋を前記ボックスの上に置くステップをさらに含み、前記蓋には、前記入口と一直線になった開口が形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記入口は、前記開口を通って延びることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記サンプリングバッグを改ざんすることを防止するために前記蓋を前記ボックスに固定するステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記サンプリングバッグは、上部パネルおよび底部パネルを含み、前記支持要素は、前記上部パネルに接続され、前記重りは、前記底部パネルに取り付けられることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記重りは、水を含むボトルを含み、前記方法は、水を前記ボトルに加えるステップを含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記重りは、リザーバを含み、前記リザーバは、水、砂、土、砂利、または金属物体のうちの少なくとも１つで満たされることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
前記重りは、５００グラムから８０００グラムの間の重量を有することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
サンプリングバッグの壁によって画定される内部容積を含むサンプリングバッグであって、前記壁が、少なくとも１つの柔軟性のある金属層と、前記内部容積と流体連通する入口と、ハンギング要素と、重り支持要素とを含む、サンプリングバッグと、
力を与える要素に接続される力であって、前記内部容積内に真空を生成するのに十分であり、重力、付勢力、スプリング力、空気圧の力、または液圧の力を含む群のうちの１つであり、大気圧より１水柱インチ（０．２５ｋＰａ）から１０水柱インチ（２．５０ｋＰａ）下回る真空を前記内部容積内に生成することができる、力と、
前記入口およびサンプリングすべき流体と流体連通する流量制御デバイスと、
前記サンプリングバッグの容積膨張を制限するための容積制限システムと、
を含み、
前記容積制限システムが、前記制限を解除することができるように構成されていることを特徴とするサンプリング装置。
【請求項２３】
前記力は、重りが大気圧より１水柱インチ（０．２５ｋＰａ）から１０水柱インチ（２．５０ｋＰａ）下回る真空を前記内部容積内に生成することができるような重力によって提供されることを特徴とする請求項２２に記載のサンプリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
サンプリング装置は、分析すべき流体のサンプルを得るためおよびサンプリングされる環境での流体の組成を求めるために使用される。サンプリング装置は、特定の時点での流体のサンプルを得るまたは長期間にわたるサンプルを得るように設計されることもある。サンプリング装置は、正確な全空気サンプルを比較的容易に取得し、サンプリングプロセスの間およびサンプルの保管の間のサンプルの汚染を最小限にするように設計される。サンプリング装置の実施形態は、空気、蒸気、および／もしくはガスのサンプルを収集しかつ／もしくは保管するために使用され、かつ／またはサンプルバッグが膨張するときにサンプルバッグの入口、ソーベント管、カセット、および／もしくは他の収集媒体を通じて液体、空気、蒸気、および／もしくはガスのサンプルを引き込むことによって液体、空気、蒸気、および／もしくはガスのサンプルをソーベント管、カセットもしくは他の収集媒体に収集するために使用される膨張式サンプルバッグを含む。
【背景技術】
【０００２】
流体サンプリングは通常、化学施設、実験室、限定空間などのエリア、または化合物によって潜在的に汚染されることもあり得る他のエリアでの様々な目標化合物の量を求めるために行われる。サンプルは、職員の化合物への「瞬間的」暴露を示す短いサンプリング期間にわたって取得されることもあり（「グラブサンプル」）、またはサンプルは、長いサンプリング期間にわたる職員の化合物への平均的暴露をあきらかにするために長いサンプリング期間にわたって取得されることもある。従来は、サンプルは典型的には、サンプリングポンプによってサンプルバッグ中に引き込まれるまたはポンプに取り付けられたカセットに収集される。
【０００３】
基本的には２つの従来のサンプリングシステム、すなわち直接サンプリングシステムおよび間接サンプリングシステムがある。典型的な直接サンプリングシステムは、図１Ａで示される。図１Ａで示すように、従来の直接サンプリング装置またはデバイス６１は、サンプリングすべきガスを周囲の環境から引き込み、サンプリングしたガスをサンプルバッグ６２中に配管６５を通って送り出すサンプリングポンプ６０を含む。サンプルバッグ６２は、配管接続部を備えた入口６６を含む。入口６６はさらに、サンプリングプロセスの間は開けられ、サンプルをサンプルバッグ６２に保有するために閉じられることもあるバルブに取り付けられる。サンプルバッグ６２は次いで、サンプリング装置６１から取り外され、分析のために実験室に送られることもある。直接サンプリング装置では、サンプリングポンプ６０の入口は、サンプリングすべきエリアと流体連通しており、ポンプ６０の出口は、サンプルバッグ６２の内部容積と流体連通している。そのため、サンプリングすべきガスは、サンプリングポンプ６０および配管６５を通って流れる。そのような直接サンプリングシステムでは、ガスは、サンプリングポンプ６０の内部コンポーネントおよび配管６５の内壁に接触し、この接触は、サンプルの一部がポンプの材料もしくは配管の壁に付着するまたはそれらと反応するので、サンプリングしたガスの汚染またはサンプルの一部の喪失をもたらすこともあり、サンプルに表われる汚染物質の濃度が実際よりも低くなる。ポンプの内部コンポーネントおよび配管の内壁は、前にサンプリングしたガスの残留物をなお含むこともあり、または洗浄もしくは保守手順から汚染されることもある。直接サンプリング装置のサンプリングポンプまたは他のコンポーネントとの接触によるサンプリングしたガスの汚染および／またはサンプルの成分の一部の喪失の可能性をなくすために、間接サンプリング装置が、使用されることもある。
【０００４】
典型的な間接サンプリング装置は、図１Ｂで示される。図１Ｂで示すように、従来の間接サンプリング装置６３もまた、サンプリングポンプ６０を含む。しかしながら、間接サンプリング方法でのサンプリングポンプ６０は、真空を生成するために密封ボックス６４  （「ラング（ｌｕｎｇ）ボックス」と呼ばれることもある）の内部から空気を引き抜く。ラングボックス６４は、ポンプ６０の入口のためのコネクタおよびサンプルバッグ６２とサンプリングすべき外部エリアとの間の流体連通を提供するためのコネクタ６５を備えた剛性壁の密封ボックスである。ラングボックス６４内のサンプルバッグ６２は、真空に起因して膨張し、こうしてガスをサンプリングすべきエリアから配管６５を通ってサンプルバッグ６２中に引き込む。間接サンプリングシステムでのサンプルバッグ６２はまた、配管接続部を備えた入口６６およびサンプリングプロセスの間は開かれ、サンプルをサンプルバッグ６２に保有するために閉じられることもあるバルブも含む。サンプルバッグ６２は、ラングボックス６４から取り外されて、分析のために実験室に送られることもある。ポンプが、空気をラングボックス６４から外へ引き抜くと、ガス−サンプリングバッグ６２の壁は、結果として得られる真空によって引き離され、こうしてサンプルバッグ６２の内部容積を増加させ、サンプリングすべき周囲のガスがサンプルバッグ６２を満たすための駆動力を提供する。間接サンプリング装置６３は、直接サンプリング装置６１よりもかさばることもあるが、しかしサンプルの汚染、交差汚染および／または汚染物質の一部の喪失のより低いリスクを提供する。従来の直接および間接サンプリング装置の両方についての欠点は、かさばる機器を運搬しかつ保管すること、ポンプ電池を充電すること、ポンプを定期的に保守しかつ校正すること、ならびに時間荷重平均（ＴＷＡ）サンプルのためおよび清浄な静止サンプリング場所を確立するためにポンプの使用前後に訓練を受けた職員によってポンプを校正することの必要性を含む。さらに、限定はしないが、化学、石油化学、石油、および天然ガスの施設などのある種の応用では、直接および間接サンプリング装置の電子ポンプは、電子ポンプが爆発または火災を引き起こすのに十分な火花を生成しないことを保証するために本質的に安全であると認証されなければならない。
【０００５】
直接および間接サンプリング装置の両方ならびに付属機器の高価格は、サンプリングの全費用に影響を及ぼす。これらのサンプリング装置は、サンプリングポンプがよく校正され、特に長期間にわたってサンプリングプロセスを行うときに一貫して送り込むことができることを必要とする。
【０００６】
より洗練されたサンプリング装置は、図１Ｃで示すようなＳＵＭＭＡキャニスタ７０を含む。ＳＵＭＭＡキャニスタは、「ＳＵＭＭＡ」不動態化プロセスを使用して特別に不動態化された内部表面を有するステンレス鋼容器である。ＳＵＭＭＡ不動態化プロセスは、化学的に不活性である表面を作製するために電解研磨ステップを化学的不活性化と組み合わせる。表面の不動態化に起因して、化合物は、表面で吸収されず、ＳＵＭＭＡキャニスタに保有されるサンプルは、従来のサンプルバッグに保有されるサンプルよりも長い期間にわたって安定である。サンプルをキャニスタ中に引き込むために、ＳＵＭＭＡキャニスタ７０内の圧力は、キャニスタ７０中の実質的にすべてのガスを除去するために約２８インチ水銀柱の真空に低減される。残留ガスは典型的には、非汚染空気または窒素もしくは他の不活性搬送ガスなどのバラスト（ballast）である。ＳＵＭＭＡサンプリング装置は、例えば１５分、３０分、１時間、２時間または２４時間に至るまでの所定のサンプリング時間を達成するように校正されることもある特別な流量調整器を含む。サンプリングプロセスは典型的には、ＳＵＭＭＡキャニスタ中の圧力が約２インチ水銀柱の真空まで上昇したときに終了し、したがって、キャニスタは、サンプリングの後でさえなお真空下にある。分析または他の使用のためのキャニスタからのサンプルの引き出しを容易にするために、ＳＵＭＭＡキャニスタ７０はその後、不活性搬送ガスまたはろ過した校正グレードの清浄空気で加圧されなければならない。不活性搬送ガスまたはろ過した校正グレードの清浄空気は、サンプルを汚染することなくＳＵＭＭＡキャニスタ内の圧力を上昇させる。しかしながら、加圧プロセスでの追加ガスおよび真空度を２８インチまで低減した後のキャニスタ中の当初のガスは、サンプル中の目標ガスの濃度の希釈をもたらす。
【０００７】
加圧の後、希釈されたガスのアリコート（aliquot）容量分析サンプルは、分析のために引き出される。ＳＵＭＭＡキャニスタの真空引き、サンプリング、および加圧を含む各ステップは、圧力計の使用によって監視され、各ステップを監視する精度は、キャニスタ中のガスの容積を計算するための圧力計の精度および信頼性に依存する。多くの場合、ＳＵＭＭＡキャニスタで使用される圧力計は、実際にサンプリングされたガスと容器中の残留ガスおよび加圧プロセスの間に追加されたガスとの間の希釈率の極めて正確な判定のために必要な精度を有さないまたはそのために十分に精密に校正されない。したがって、ガス濃度計算および目標ガス分析判定に固有の系統的誤差がある。そのため、方法全体の精度は、多くのステップから危うくなり、誤差が生じやすい。
【０００８】
ＳＵＭＭＡキャニスタサンプリング装置を使用することの不都合は、キャニスタの高い初期費用、キャニスタの内部の高い洗浄費用、キャニスタおよび周辺機器の高い保守費用、専用実験室での特殊洗浄システムを購入しかつ保守する高い費用、特殊計器および高価な流量コントローラの高い費用、それぞれの長いサンプリング期間のための精密な流量校正の必要性、圧力が２インチ水銀柱の真空の限界を超えないようにサンプリングプロセスを終わらせるためのサンプリング期間中の常時観察の必要性、ＳＵＭＭＡキャニスタを搬送ガスまたはろ過した校正グレードの清浄空気で正確に加圧する必要性、不活性搬送ガスシリンダおよびシリンダデマレージ（demurrage）の高い費用またはろ過した校正グレードの清浄空気を生成する費用、化学分析後に追加の計算を行う必要性、ならびに温度、大気圧、および海抜高度を含む初期サンプリング条件を知る必要性を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願第１３／０３５，１６３号
【特許文献２】米国特許出願第１３／０２８，５８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のサンプリング装置およびプロセスの欠点に起因して、従来のサンプリング方法の欠点の少なくとも一部を取り除くことになるサンプリング装置の必要性がある。
【００１１】
加えて、ポンプおよび／または補助真空機器の使用なしに１５分、３０分、２時間（場合によってはＳＴＥＬまたは上限、ｒタスク継続時間）を含むプリセットの短いサンプリング期間および／または８時間から２４時間（ＴＷＡ）を含む長いサンプリング期間にわたるサンプリングを可能にすることになるデバイスの必要性がある。さらに、サンプリングプロセスのための代替エネルギー源を使用し、低費用で製造するのが容易でかつ操作しやすいサンプリング装置の必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
サンプリングシステムは、サンプルが取得された環境を表すサンプルを得るために使用される。サンプリングシステムのコンポーネントは、サンプルを有意に汚染すべきでない。サンプリング装置の実施形態は、サンプリングバッグおよびサンプルを環境から引き出してそれをサンプルバッグ中に移動させるための手段を含んでもよい。一実施形態では、サンプルを引き出してそれをサンプルバッグ中に移動させるための手段は、サンプルバッグの容積を物理的に膨張させてサンプルバッグ内に真空または減圧を生成するための手段を含む。
【００１３】
サンプルバッグの容積を物理的に膨張させてサンプルバッグ内に真空または減圧を生成するための手段は、例えば重力、空気圧、付勢力、液圧の力の使用、またはサンプルバッグ保有容器の容積を増加させることによってサンプルバッグの壁を引き離すことを含む。
【００１４】
一実施形態では、サンプリング装置は、サンプルバッグ、ハンギング要素、およびサンプリングバッグに接続された重りに働く重力などの力を含み、重りによって生成される力は、サンプルバッグの内部容積を増加させて内部容積内に真空を生成するのに十分である。サンプルバッグはさらに、サンプリングバッグの壁に取り付けられた、上部パネルおよび／または底部パネルなどのパネルを含んでもよい。サンプリング装置はさらに、入口およびサンプリングすべきガスと流体連通する流量制御デバイスを含んでもよい。流量制御デバイスは、サンプルバッグ中への流量を制御するための毛細管であってもよくまたはオリフィスを含有してもよい。さらになお、流量制御デバイスは、特定のフィルタを含んでもよい。サンプリング装置または装置はさらに、重力、スプリング、付勢要素、圧縮空気、または液圧流体を含む他の力によって稼働されてもよい。
【００１５】
サンプリング装置のさらなる実施形態は、重力、スプリング、付勢要素、圧縮空気、または液圧流体による稼働のためのシステムを含む間接稼働サンプリング装置または装置を含んでもよい。
【００１６】
本明細書で使用する用語は、特定の実施形態だけを説明するためであり、本発明を限定することを目的としていない。本明細書で使用するように、用語「ａｎｄ／ｏｒ」は、関連する記載事項の１つまたは複数のいずれかおよびすべての組合せを含む。本明細書で使用するように、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が明瞭にそうでないことを示さない限り、複数形ならびに単数形を含むことを目的としている。用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」および／または「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」は、本明細書で使用するときは、述べた特徴、ステップ、操作、要素、および／またはコンポーネントの存在を明記するが、しかし１つまたは複数の他の特徴、ステップ、操作、要素、コンポーネント、および／またはそれらの群の存在または追加を除外しないことがさらに理解されよう。
【００１７】
別のやり方で定義されない限り、本明細書で使用するすべての用語（技術的および科学的用語を含む）は、本発明が属する技術分野の当業者によって普通に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書で定義されるそれらなどの用語は、関連する技術分野および本開示の文脈でのそれらの意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書でそのように明確に定義されない限り、理想的なまたは過度に形式的な意味に解釈されないことになることがさらに理解されよう。
【００１８】
本発明を説明する際には、多くの技法およびステップが、開示されることが理解されよう。これらの各々は、個々の便益を有し、各々はまた、その他の開示される技法の１つもしくは複数、または場合によってはすべてと併用して使用されてもよい。それに応じて、明瞭さのために、本説明は、個々のステップのあらゆる可能な組合せを不必要に繰り返すことを控えることになる。それにもかかわらず、本明細書および請求項は、そのような組合せが完全に本発明および請求項の範囲内であることを理解して読まれるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】３つの従来のサンプリング装置を描写する図であり、図１−Ａは、サンプルをガス−サンプリングバッグ中に送り込む可変速ポンプを含む短期間または長期間の直接サンプリングの能力がある従来の直接サンプリング装置を描写し、図１−Ｂは、剛性壁を備えた密封ボックスに接続される可変速ポンプおよびその壁の１つを通って周囲空気と流体連通する入口を備えたボックス内のサンプルバッグを含む短期間または長期間の間接サンプリングのための従来の間接サンプリング装置を描写し、図１−Ｃは、流体流量コントローラ／調整器および圧力計を備えた従来のＳＵＭＭＡキャニスタ装置を描写する。
【図２】サンプルバッグおよび内部容積内に真空を生成するのに十分な重りを含み、それによって重力をエネルギー源として利用するサンプリング装置ならびに比色管および流量制御デバイスを含む追加のサンプリング装置の実施形態を描写する図である。
【図３】３つのサンプリング装置の実施形態を描写する図であり、図３−Ａは、サンプルバッグと、内部容積内に真空を生成するのに十分な重りと、サンプルバッグの上部壁に取り付けられたパネルに接続されたハンギング要素とを含むサンプリング装置の実施形態を描写し、図３−Ｂは、サンプルバッグと、内部容積内に真空を生成するのに十分な重りと、パネルを支持するための支持要素とを含むサンプリング装置の実施形態を描写し、図３−Ｃは、サンプルバッグと、内部容積内に真空を生成するのに十分な重りと、プラスチックボックスに蓋として取り付けられた上部パネルを含むハンギング要素とを含むサンプリング装置の実施形態を描写する。
【図４】異なる形状および／または様式のサンプルバッグを用いたサンプリングの様々な段階での容積制限デバイスを備えた３つのサンプリング装置を描写する図であり、図４−Ａは、２つの対称的な柔軟側部を備えた普通の型のバッグを含むサンプリング装置を描写し、図４−Ｂは、アコーディオン型の側壁を備えたサンプリングバッグを含むサンプリング装置を描写し、図４−Ｃは、ランダムに折り畳まれた側壁を備えたサンプルバッグを含むサンプリング装置を描写する。
【図５】支持ボックスの部分断面、サンプリング装置ならびに所望の重量およびサンプリング時間を提供するように満たされてもよいボトルまたは他のリザーバを備えたサンプリング装置の斜視図を描写する図である。
【図６】バッグの壁を付勢するために重力と異なる力を利用するサンプリング装置の実施形態を描写する図であり、図６−Ａａおよび図６−Ａｂは、サンプルバッグ内に取り付けられたスプリングの使用を示し、図６−Ａｃおよび図６−Ｂは、サンプルバッグの外部に取り付けられたスプリングおよびサンプルバッグ壁の一部に取り付けられたまたはそれを形成する付勢パネルを描写し、図６−Ｃは、サンプリングプロセスの稼働のためにサンプルバッグ壁の一部に取り付けられたまたはそれを形成するパネルを付勢するための空気圧または液圧シリンダでの加圧流体の使用を描写し、図６−Ｄａ、図６−Ｄｂおよび図６−Ｄｃは、サンプリングバッグ壁またはパネルを付勢するためのサンプリングバッグを取り囲む１つまたは複数の膨張体で使用される加圧ガスを例示する。
【図７】２つの剛性壁および少なくとも１つの膨張可能な（アコーディオン型の）壁を含む、サンプリングバッグを含むラングボックス型容器の使用を描写する図であり、剛性壁は、重力、スプリング、手、圧縮ガス、または液圧流体の力によって付勢されてもよい。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
サンプリング装置およびサンプリング装置（本明細書では「サンプリング装置」または「複数サンプリング装置」として使用される）は、分析用のサンプルを得るためおよび流体の組成を求めるために使用される。本明細書で使用するように、用語「流体」は、液体、ガス、蒸気、エアロゾルおよび微粒子を含む流体を含む。サンプルバッグの実施形態は、空気、蒸気、および／もしくはガスのサンプルを収集しかつ／もしくは保管するために使用され、かつ／または空気、蒸気、および／もしくはガスのサンプルをソーベント管、カセット、もしくは他の収集媒体を通じて引き込むことによって空気、蒸気、および／もしくはガスのサンプルをソーベント管、カセットの微粒子、フィルタ、もしくは他の収集媒体に収集するために使用されてもよい。環境保護庁準拠サンプリングおよび産業衛生監視は、職員の作業環境の品質を正確に判定し、検証するために正確で再現可能なサンプリング技法およびデバイスを頼りにする。例えば、サンプルは、作業環境での空気から取得されることもあり、サンプルは次いで、サンプリングした空気の環境品質を判定するために分析用の実験室に輸送されることもあり、または現地サンプルが、限定はしないが、現場での分析のガスクロマトグラフ、赤外線分析器、質量分光光度計などの分析機器に収集され、取得されることもある。現場分析は、遠く離れた場所で完了する分析と比較して時間および金銭を節約する。産業衛生サンプリングは、職員のための安全な作業環境を監視し、確保するために使用される。
【００２１】
典型的な従来のサンプリングシステムは、サンプリングすべきガスをサンプリングバッグ中に送り込むための駆動力としてサンプリングポンプを含む。図１−Ａおよび図１−Ｂを参照されたい。これらのシステムは、うまく機能するが、サンプリングポンプは、高価であり、頻繁な保守を必要とし、サンプルの汚染を引き起こすこともある。
【００２２】
本明細書で説明するサンプリング装置の実施形態は、サンプリングすべきガスをサンプリングバッグ中に引き込ませるための駆動力を開発するために重力、スプリング、圧縮空気、または液圧流体を使用する。説明されるサンプリング装置の実施形態では、サンプリング装置は、サンプリングのための駆動力としてサンプリングポンプを含まない。
【００２３】
従来のサンプリングシステムでのように、サンプリング装置およびシステムの実施形態は、サンプリング容器またはサンプルバッグを含む。サンプリング容器は、サンプリング、輸送および分析の間にサンプリングした流体の完全性を保持し、実質的に保護することができる任意の容器であってもよい。サンプリング装置の実施形態は、サンプリング稼働手段の少なくとも１つを含んでもよい。上述のように、稼働手段は、直接稼働または間接稼働であってもよい。直接稼働では、稼働手段は、サンプリング容器の内部容積を膨張させてサンプルをサンプリング容器中に引き込むためにサンプリング容器の壁に直接作用する。間接稼働では、稼働手段は、サンプリング容器を含む密封二次容器に作用する。（従来の間接稼働システムについては図１−Ｂおよび加重間接稼働サンプリングプロセスの実施形態については図７を参照されたい）。二次容器内のわずかな真空でさえ、サンプリングバッグの容積の膨張をもたらし、サンプリングすべき流体がサンプル容器の入口を通ってサンプリングバッグ中に引き込まれる結果となる。
【００２４】
サンプル容器
本明細書で説明するサンプリング装置の実施形態は、限定はしないが、サンプルバッグなどのサンプリング容器を含む。サンプル容器は、少なくとも１つの柔軟なまたは弾力性のある壁を含んでもよい。サンプル容器の柔軟なまたは弾力性のある壁は、サンプル容器の内部容積が増加することを可能にし、こうしてサンプリングすべき流体をサンプル容器中に入口を通って引き込む。サンプリング容器の壁は、サンプル容器の内部容積を画定する。サンプリング容器の内部容積は、壁が離れるように付勢するためにバッグの壁に力を印加することによって膨張させられてもよい。力は、上述のように、壁に直接作用する力またはサンプル容器の壁に作用する二次容器内の真空であってもよい。サンプリング容器はさらに、内部容積およびサンプル容器の外部のエリアと流体連通する少なくとも１つの入口を含む。
【００２５】
サンプル容器は、サンプルバッグであってもよい。サンプルバッグは、限定はしないが、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ＦＬＥＸＦＩＬＭ（商標）、ＦＬＥＸ  ＦＯＩＬ（商標）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン、金属化フィルム、金属合金、低炭素ステンレス鋼を含むステンレス鋼、ステンレス鋼の柔軟シート、および多層フィルムなどの任意の実質的に不浸透性の柔軟材料から少なくとも部分的に構成されてもよい。サンプルバッグは、参照により全体としてこれによって組み込まれる特許文献１で述べられるようなものであってもよい。例えばＳＫＣ（商標）から入手できる多くのサンプルバッグがある。柔軟な中央本体のための材料は、ポリエステル、ナイロンもしくは両方の層および／またはポリオレフィンを含む密封層の間にアルミニウム箔を含む多層材料などの多層材料の群から選択されてもよい。サンプルバッグが、ＳＳＴ、ＰＥＥＫ、テフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）（登録商標）、Ｋａｙｎａｒ、Ｔｅｄｌａｒ（登録商標）または同様のものを含む群から選択される追加の薄い内層を有することは、本発明にとって有利である。
【００２６】
サンプルバッグの実施形態は、気密ポーチを形成する少なくとも１つの薄い単層または多層の柔軟壁を含む。サンプル容器またはサンプルバッグは、柔軟壁および剛性壁の組合せを含んでもよい。サンプルバッグは、限定はしないが、円形、楕円形、正方形、長方形または多角形を含む任意の所望の形状で作られてもよい。サンプルバッグの実施形態は、継ぎ目のあるいくつかの壁で構成されてもよい。継ぎ目は、例えば溶接、折り畳み、熱密封、および／または接着剤を含む任意の効果的な方法によって形成されてもよい。本体は、２つの主要壁を有してもよく、オプションとして追加の側壁を有してもよい。本体は、平たいポーチ、アコーディオンまたはランダムに折り畳まれた側壁の形状に沿ってもよい。主要壁の両方は、例えば配管コネクタ、バルブ、オリフィス、および隔膜などの取り付けられた入口／出口のための１つまたは複数の開口を有してもよい。
【００２７】
サンプリング装置の実施形態は、取り付けられたパネルを持つサンプルバッグを含んでもよい。パネルは、参照により全体としてこれによって組み込まれる特許文献２で述べられるパネルと同様であってもよい。サンプルバッグの１つの壁は、上部壁と考えられてもよい。上部壁の指定は、使用時のサンプリング装置の典型的な向きに基づいている。パネルの実施形態は、軽く頑丈な材料から作られたパネルを含んでもよい。軽く頑丈な材料は、例えばプラスチック、金属シート、ボール紙、木材、複合材料、発泡体または他の材料であってもよい。サンプルバッグは、望むなら１つだけのパネルを含んでもよい。もしパネルの材料が波形プラスチックシート、好ましくはポリプロピレンであるならば、本発明にとって有利であるが、パネルの材料は、アルミニウムまたはステンレス鋼のシートを含む、任意の頑丈で比較的薄い材料であってもよい。パネルはまた、サンプリング容器の壁の１つであってもよい。そのため、サンプル容器は、柔軟壁が接続される少なくとも１つの剛性壁を有してもよい。剛性パネルは、例えば壁およびパネルとしての両方の目的を果たしてもよい。パネルの材料は有利には、例えば２から８ｍｍの厚さのポリプロピレンなどの軽く硬質の波形プラスチックとして選択される。
【００２８】
一実施形態では、サンプリング装置は、平らになったサンプルバッグよりも大きい表面積を有するパネルを含む。サンプルバッグに取り付けられたパネルはまた、適切ならばサンプルバッグの入口が開口を通って延びてもよいような開口を含んでもよい。
【００２９】
別の実施形態では、サンプリング装置は、任意の所望の形状を持つ実質的に気密のバッグを形成する薄い単層もしくは多層の柔軟な箔（または薄い金属シート）から構成された壁を有するサンプルバッグを含む。サンプルバッグは、いくつかの壁から構成されてもよい。壁は、継ぎ目、溶接、接着剤、熱密封、圧縮密封、それらの組合せ、または他の密封手段を使って一緒に接続されてもよい。例えば、サンプルバッグは、２つの主要壁を有してもよく、オプションとして追加の側壁を有してもよい。サンプルバッグは、平らなポーチ、蛇腹形状、アコーディオン形状であってもよく、またはランダムに折り畳まれた側壁を有してもよい。２つの主要壁の両方は、１つまたは複数の開口、入口ならびに入口バルブおよび隔膜を有してもよい。
【００３０】
重力稼働のためのサンプリング装置のある種の実施形態では、１つまたは複数のパネルのサイズは、サンプルバッグ（の上部）の表面積よりもわずかに大きくてもよい。さらに、サンプルバッグ中の任意の開口は、パネル中の開口に一致するように作られ、その開口を通じてアクセス可能であってもよい。底部壁は、サンプリングバッグの上部壁と反対側の壁として定義される。一般に重力稼働実施形態については、サンプルバッグの上部壁は、ハンガー要素に（直接的にまたは間接的に）接続されることになり、底部壁は、重りに（直接的にまたは間接的に）接続されることになる。したがって、重力は、バッグの内部容積を増加させるようにサンプルバッグ壁に付勢力を提供する。ハンガー要素は、フック、リング、支持構造上に載せるためのパネル、または上部部分を支持するための他の手段であってもよい。他の実施形態では、底部パネルは、静止していてもよく、上部パネルは、サンプリングバッグ内にサンプルを引き込むように移動されてもよい。
【００３１】
重力稼働のための具体的実施形態では、サンプリング装置は、上部パネルと、サンプルバッグの底部壁よりも大きい表面積および上部パネルよりも小さい表面積を有する底部パネルとを含む。この底部パネルは、重力稼働方法での重りを取り付けるための手段を含む。
【００３２】
重り支持要素は、例えば、重りを保有するための凹部を画定する少なくとも１つの格納式Ｃ字状ハンドルを含んでもよく、ポーチなどの実質的に囲まれたアクセス可能な空間を形成してもよく、フック、接着剤、機械的コネクタ、フックおよびループコネクタを含んでもよく、または壁もしくはパネルに統合して形成されてもよい。重りは、いくつかの特定の実施形態では、内部サンプリング空間中に位置決めされてもよい。Ｃ字状ハンドルを含む重り支持要素を含むサンプリング装置の実施形態では、Ｃ字状ハンドルは、所定の容積を有するボトルもしくは他の容器または重りを受け入れてもよい凹部を画定してもよい。容器は、所望の重りを作製するために任意の液体または固体で満たされてもよい。水は、容易に入手でき、無毒性であり、一貫した密度を有するので、ボトルの容積は、容器および水の周知の総合重量に対応する周知の容積まで満たされてもよい。ボトルはまた、相補的コネクタが底部パネル上の重り支持要素またはサンプルバッグ壁上の重り支持要素に付着することを可能にするための手段を有してもよい。ポーチが底部にある実施形態では、ポーチは、任意の種類または形状の重りを受け入れてもよい。いくつかの実施形態では、ポーチまたは他の重り支持要素のための重りは、例えば、所望の全重量を作成するように組み合わされてもよい、周知のサイズおよび密度を持つ金属片または金属片−シムであってもよい。上部パネルは、重りをつるすための少なくとも１つのスプリング、ワイヤ、ロープ、リボン、他の細長い部材、またはそれらの組合せを用いて懸架されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、サンプルバッグは、重りをサンプルバッグの底部またはサンプリング装置の底部パネルに接続するための少なくとも３つのストリングまたは他の柔軟な支持物を含んでもよい。
【００３３】
ハンギング要素は、サンプリングプロセスが完了した後にその満ちた構成のデバイスを収容するために、その空の構成のサンプリング装置の下に十分な空間を可能にする任意の適切な物体につるされてもよい。ハンギング要素は、天井に接続するためのフック、壁もしくは天井のフックの上に設置できるリング、またはデバイスの全重量を支持することができる他の物体であってもよい。典型的には、サンプリング装置は、６ポンド未満の重りを有する。有利には、上部パネルは、ボックスまたはボックス状フレームもしくは構造体によって支持されてもよい。一実施形態では、ボックスまたはボックス状フレームもしくは構造体は、パネルと同様のまたは同じ材料から作られてもよい。有利には、上部パネルは、好ましくは透明な壁または壁の少なくとも１つに窓を持つ頑丈な壁のあるボックスの上部に適合してもよい。ある種の実施形態では、サンプリング装置は、操作者の支援なしにデバイスを支持することができる任意の手段によって支持されてもよい。
【００３４】
重力稼働
ある種の実施形態では、サンプリングプロセスは、サンプルバッグがサンプリング装置の一部への重力によって膨張することを可能にすることによって稼働されてもよい。サンプリングプロセスの重力稼働を含む実施形態では、サンプリング装置は、サンプリングバッグの対向する側に支持要素および重りを含んでもよい。ハンギング支持要素は、サンプリングバッグの片側に位置決めされ、重りは、反対側に位置決めされる。重りは、サンプルバッグの片側に伝達される下向きの力を提供する。支持要素は、反対側を実質的に静止した位置に保持し、こうして壁は、互いから離れるように付勢されてサンプルバッグの内部容積内に真空を生成し、それによってサンプルをバッグ中に引き込むための駆動力を引き起こす。
【００３５】
重りは、取り外されて、再度取り付けられるまたは異なる重りもしくは加重システムで置き換えられてもよいように、サンプル装置、パネルまたはサンプルバッグの片側に取り外し可能に固定されてもよい。実施形態では、サンプリング装置またはサンプルバッグは、重り支持要素を含んでもよく、重りは、重り支持要素に接続されてもよい。重りは、内部容積内に真空を生成するのに十分な重量または質量とすべきである。真空は、サンプリングすべきガスをサンプルバッグの外部からサンプルバッグ中に引き込むための駆動力である。真空は、サンプリングバッグの壁の少なくとも１つへの重りによって生成される下向きの力によって生成されてもよい。サンプリングバッグの膨張率は、サンプルバッグ中にサンプリングされる流体の流量によって判定されてもよく、サンプルバッグの内部容積が増加することを可能にする。
【００３６】
サンプリングバッグはさらに、入口流動システムを含んでもよい。入口流動システムは、入口バルブ、流量制御デバイス、配管もしくは他の流動導管、微粒子フィルタ、およびオプションとして比色もしくはソーベント管、比色バッジ、比色紙インジケータ、インピンジャまたは他の所望のコンポーネントのうちの少なくとも１つを含んでもよい。
【００３７】
サンプリング装置の実施形態は、典型的なサンプリング時間にわたって規定の繰り返し可能で再現性のある動力源を提供するために重力を使用することによって機械的ポンプを必要とするサンプリング装置を置き換える。そのような実施形態では、重りによって提供される力は、一貫しており、したがってデバイスの内部容積中に生成される適度な真空は、サンプリングプロセス全体にわたって一貫しており、サンプリングバッグ中への流体流量もまた、一貫していてもよい。流量は、サンプルバッグの内部容積とサンプリングすべき環境との間の圧力差ならびに入口および入口に取り付けられたコンポーネントの構成に依存する。そのため、同様の重りおよびサンプリング装置について、繰り返し可能なサンプリング時間および結果が、可能であり、得られてもよい。
【００３８】
一実施形態では、サンプリング装置は、上部パネル上の入口またはその近くに取り付けられた配管を含んでもよい。例えば、サンプリング装置は、床面から５から６フィート上方のサンプル点まで延びる配管およびその支持のための手段を含んでもよい。いくつかの種類の長期間サンプリングでは、床面より５から６フィート上方のサンプリング入口点は、作業者が作業シフトまたは他の期間の間にさらされることもある環境の代表サンプルを得るために推奨される。
【００３９】
駆動力として重力、付勢力、スプリング、加圧流体、または圧縮空気による稼働を用いた本発明のサンプリング装置は有利には、他のサンプリング装置またはキャニスタサンプリング方法の欠点を回避する。本デバイスは、製造し、輸送し、使用のためにサンプリング場所で構成するのが容易である。駆動力として重力、付勢力、スプリング、加圧流体、または圧縮空気による稼働を用いたサンプリング装置の使用は、デバイスを操作して正確なサンプルを得るために操作者がかなりの訓練または他の資格を有することを必要とせず、いったん稼働されると、サンプリング期間の間は停電または電池切れの心配なしに無人で動くこともある。さらに、サンプリング装置は、デバイスを腐食環境または他の要素から保護するためにボックスまたは他の容器中に置かれてもよい。
【００４０】
重りは、サンプリング容器の壁を離すように付勢することによって内部容積内に真空を生成するのに十分な重量の任意の物体であってもよい。真空は、流体またはガスをサンプルバッグの内部容積中に引き込むための駆動力を提供する。重りの実施形態は、金属の重り、容器、ボトルもしくは他のリザーバ、花こう岩、大理石などの岩石、または十分な重量の他の材料であってもよい。容器、ボトルまたは他のリザーバは、材料で満たされてもよい。容器、ボトル、または他のリザーバ中の材料の種類、材料の量は、重りの重量を決定し、したがって内部容積中の真空度およびサンプリングプロセスの駆動力に影響を及ぼすことになる。ボトル、容器、または他のリザーバは、所望の重りを作製するために水、砂、土、砂利、および／または金属物体で満たされまたは部分的に満たされてもよい。ボトル、容器、または他のリザーバは、ボトル、容器または他のリザーバを所望のレベルまで正確に満たすために、使用すべき容器上に目盛り線を含んでもよい。重りは、入口を通ってサンプリングすべきガスの所望の流量を生成するのに十分でなければならない。いくつかの実施形態では、重りは、５００グラムよりも大きい重量を有してもよい。他の実施形態では、重りは、５００グラムから６０００グラムの間の重量を有してもよい。
【００４１】
重りの目的は、サンプリングのための駆動力を生成することである。具体的実施形態では、重りは、大気圧より水圧１インチから水圧８インチ下回る真空をサンプル容器またはサンプルバッグの内部容積内に生成することができる。他の実施形態では、重りは、大気圧より水圧２インチから水圧６インチ下回る真空をサンプル容器またはサンプルバッグの内部容積内に生成することができる。減圧サンプリングに関する場合は、追加の重りが、サンプル流体をサンプルバッグの内部容積中に引き込むのに十分な真空を生成するために加えられてもよい。
【００４２】
支持要素
サンプリング装置は、サンプリング装置を支持することができる支持構造体を含んでもよい。支持要素は、サンプルバッグの上部部分、上部壁、または底部壁に対して静止している上部パネルを保持する任意の機構であってもよい。実施形態では、サンプリング装置は、例えば穴もしくは小穴、フック、パネル、フックおよびループコネクタ、ワイヤもしくはストリング、ハンガー、フレームもしくはボックスなどの支持構造体、それらの組合せまたは他のハンギング要素を含む支持要素を含む。
【００４３】
一実施形態では、サンプリング装置は、図３−Ｃで示すようにサンプルバッグの上部パネルを支持するためのボックスまたはボックス状フレーム（「ボックス」）を含んでもよい。重りを備えたサンプルバッグは、ボックス内に懸架されてもよい。ボックスは、開いた断面または透明部分を含んでもよく、それでサンプルバッグは、ボックスの外部から見えてもよく、サンプリングプロセスは、監視されてもよい。ボックスはさらに、入口を受け入れるための開口を画定する蓋を含んでもよい。別の実施形態では、蓋は、サンプルバッグの上部パネルであってもよい。
【００４４】
他の実施形態では、ハンギング要素は、パネルおよびフックを含み、パネルは、ボックス内でサンプリングバッグを支持することができ、ボックスは、側壁を含み、パネルは、ボックスの上部開口に隣接して側壁上に、または例えば他の支持要素上に支持される。
【００４５】
入口
サンプルバッグまたはサンプル容器は、入口を含む。入口は、サンプリングバッグの内部容積とサンプリングすべき環境との間に流体連通を提供する。内部容積が、稼働力によって膨張させられると、サンプリングすべき流体は、入口を通って内部容積に流れ込む。
【００４６】
入口は、入口に取り付けられた他のコンポーネントを有してもよい。サンプルデバイスの実施形態は、入口システムを含む。入口システムは、配管接続部、バルブ、流量制限器などの流量制御デバイス、隔膜、比色管、および／または他のコンポーネントのうちの１つまたは複数を含んでもよい。バルブは、オン／オフ型バルブであってもよくまたは流量制御特徴を含んでもよく、管のための接続手段および／または組み込み式隔膜を含んでもよい。入口システムが隔膜を有する場合は、サンプルバッグは、隔膜を含む追加の入口を必要としないことになる。入口システムが管のための接続手段を有する場合は、サンプリングバッグ上の第２の開口は、別個の隔膜を取り付けられてもよい。
【００４７】
入口での管接続部は、様々な長期サンプリング期間にわたって流量制限器を入口システムに接続するための１つの手段である。ある種の流量制限器は、サンプリングバッグ中への最大流量を可能にするためにバルブを通る流れに空気力学的抵抗を加える。
【００４８】
流量制御デバイス
いくつかのサンプリング操作では、一定の流量が、長期サンプルを提供するために長い期間にわたって望まれる。そのような実施形態では、入口およびサンプリングすべきガスと流体連通する流量制御デバイスが、サンプリングバッグに取り付けられてもよい。流量制御デバイスは、サンプリングバッグ中にサンプリングすべきガスの流量を制限することになり、長期サンプリング方法が行われることを可能にする。流量制御デバイスは、制限器プレートもしくはオリフィス、小径を持つ配管、多孔質不活性材料などの流量制限を含む配管および／または自動的に一定の流量を維持する膜／針機構であることもあり得る。
【００４９】
流量制御デバイスは、長期サンプルプロセスを提供するためにサンプリングバッグの容積と整合してもよい。長期サンプリングプロセスは、住宅の空気サンプリングおよび新しい建造物の空気試験にとって典型的なこともある、１５分、３０分、１時間、４時間、８時間（典型的な作業シフト）またはそれ以上、例えば２４時間などの標準期間にわたる連続サンプリングを含むこともある。もちろん、多くの異なる所望のサンプル期間のサンプリングプロセスは、サンプルバッグがサンプル期間の終了より前に完全に満たされることにならないように、適切なサンプルバッグ容量および流量コントローラを選択することによって行われてもよい。例えば、８時間サンプルは、もしサンプルバッグ中への流量が１２５ｍｌ／時間（１リットル／８時間）未満に制御されるならば、１リットルのサンプルバッグ中に取得されてもよい。この特定の発明での流量制御デバイスは有利には、サンプリングされるガスと接触する表面が最小の流量制限デバイスとして選択され、したがって目標ガスの無視できるほどの吸着しか起こらない。
【００５０】
流量制限デバイス
流量制限デバイスは、低吸着性および低浸透性を持つ高耐食性材料から製作されてもよい。そのような材料は、ステンレス鋼、いくつかのプラスチック、石英または特殊ガラス好ましくはシラン処理ガラスであってもよい。ＰＥＥＫ（ポリエーテル−エーテル−ケトン）などのプラスチックによって製作された毛細管を制限器として使用することは、本発明にとって有利である。毛細管またはオリフィスの内径、毛細管の長さ、サンプリング装置の容積および引っ張る力（重量）または縮小した容積は、サンプリング流量を規定する。所与のサンプリング容積および固定重量については、毛細管の内径および長さが、サンプリング流量およびサンプリング時間を規定する。サンプリング時間を校正するために主に２つの幾何学的パラメータ、すなわち毛細管の長さ（Ｌ）および内径（ＩＤ）を使って操作することは、本発明にとって有利である。別の選択肢は、重量を変えること（例えば適切に目盛を付けたボトル中の水の容積を変えること）であり、内部容積中の減圧を変えることもまた可能である。これらの方法によって、サンプリング時間は、１分未満から５分まで変えられてもよく、これは実際には、グラブ−サンプリングプロセスであり、全セット（いくつかのサンプリング標準時間からの）、すなわち１５分（ＳＴＥＬ）、３０分、一部の作業シフトを表す上限１、２、４、８時間または全作業シフトもしくは２４時間（住宅環境−建築基準）は、適切に校正された流量制限器および重量の使用によって達成されてもよい。本発明は、交換可能な事前校正済み流量制限器のセットが究極的セットのサンプリング装置の一部であることを示唆する。
【００５１】
微粒子フィルタ
浮遊微粒子の蓄積によって毛細管を塞ぐことを避けるために、制限用毛細管とサンプリングされる環境との間に、焼結石英、ガラス、プラスチック、ステンレス鋼の微細メッシュ（１インチにつき３００×３００ラインを超える）、ナイロン、ポリエステルまたはフッ素重合体からの微粒子フィルタを有することは、有利なこともある。
【００５２】
入口システムでのバルブが、完全に開いた位置「オン」にあるとき、重りは、底部パネルおよび／または底部壁を引き下ろし、それによって本体中に適度な真空を生成する。サンプリングされる流体またはガスは、内部容積中に引き込まれ、内部容積を部分的にかまたはその最大利用可能容積まで満たす。
【００５３】
容積制限システム
サンプリング装置またはサンプルバッグは、容積制限システムを含んでもよい。例えば、機械的手段が、サンプリングバッグの最終膨張を制限してもよく、その機械的手段は、ストリップ、ストリング、チェーン、固体ポスト、またはパネル間の距離を制限することができるデバイスを含む。機械的手段は、上部パネルと底部パネルとの間に取り付けられてもよくまたはサンプリングバッグの壁の間に接続されてもよい。容積制限システムは、デバイスがその全容積まで満たされるのを機械的に制限してもよい。容積制限システムは、サンプリング容積を制限し、また柔軟壁がしわを形成し、それらのしわの応力点にピンホールを潜在的に形成することからも保護する。容積制限システムは、サンプリング手順の間は係合されることになるオプションの手段を有してもよく、輸送の間は解放されてもよく、それによってもしサンプルが、圧力差がサンプルバッグを破裂させることにつながることもある高い高度で空中郵送されるならば、容積が膨張することを可能にする。
【００５４】
スプリング稼働
サンプリング装置の他の実施形態では、パネルおよび／またはサンプル壁は、少なくとも１つのスプリングによって付勢される。具体的実施形態では、スプリングは、サンプルバッグの内部容積の内部にあり、サンプルバッグ内に真空を生成するためにパネルを離すように付勢する。いくつかの実施形態では、スプリングは、小さい圧縮スプリングまたは頂部接合（ｃｒｅｓｔ−ｔｏ−ｃｒｅｓｔ）スプリングであってもよい。
【００５５】
サンプル装置は、サンプルバッグの外部に少なくとも１つのスプリングを含んでもよく、サンプルバッグの壁に取り付けられる要素を付勢してもよい。例えば、サンプルバッグは、サンプリングバッグの対向する壁に取り付けられたパネルを有してもよく、スプリングは、パネルを離すように付勢するためにパネル間に取り付けられてもよい。
【００５６】
圧縮気体稼働
サンプリング装置の別の実施形態では、パネルおよび／またはサンプル壁は、少なくとも１つの空気圧シリンダによって付勢されまたはさもなければ圧縮ガスによって付勢される。具体的実施形態では、空気圧シリンダは、サンプルバッグの内部容積の外部にあり、サンプルバッグ内に真空を生成するためにパネルを離すように付勢する。別の実施形態では、サンプルデバイスは、空気圧もしくは液圧シリンダまたは２つのパネルの間に隔離されたサンプルバッグの外部に位置する他の管状空気圧膨張式デバイスを含んでもよい。いったん管状デバイスが膨張すると、パネルは、付勢されてサンプルバッグ中に真空を生成する。
【００５７】
他の実施形態は、少なくとも１つの液圧シリンダを含んでもよい。
【００５８】
二次容器
他の実施形態は、重り、スプリングまたは空気圧もしくは液圧シリンダが、サンプルバッグを含む可変容積を持つ密封二次容器の壁に作用する、間接稼働システムを含む。間接または直接稼働によって、二次容器の壁は、離れるように付勢されて二次容器内に真空を生成し、サンプルバッグの壁を離れるように付勢する。二次容器中の縮小した容積は、サンプルをサンプルバッグの内部容積中に引き込むようにサンプルバッグの壁に作用する。
【００５９】
（実施例）
サンプリング装置の実施形態は、図２で示される。サンプリング装置の実施形態は、グラブサンプルまたは長い期間にわたるサンプルを得るために使用されてもよい。サンプリング装置１０は、内部容積を規定するサンプリングバッグまたは中央本体１２と、上部パネル１４と、底部パネル１６と、重り支持要素１７と、重り２０とを含む。上部パネル１４は、支持物３０の間で支持され、静止している。支持物３０は、サンプリングプロセスの前および間は、上部パネル１４を実質的に静止した位置に維持する。この実施形態では、上部パネル１４は、底部パネル１６およびデバイスの柔軟な中央本体またはサンプルバッグ１２よりも大きい表面積を有する。しぼんだ状態の中央本体またはサンプルバッグ１２は、底部パネル１６よりも大きくてもまたは小さくてもよい。底部パネル１６および重り２０は、支持物３０の間のギャップを通って下されてもよく、上部パネル１４は、支持物３０上に載っていることになる。重り２０は、重り支持要素１７によって底部パネル１６に固定されてもよい。サンプリング容積は、上部パネル１４と底部パネル１６との間に延びる制限ストラップ１５によってその可能な最大容積まで膨張するのを防止される。サンプリングのときに上部パネル１４を支持要素３０に係合して取り付けるためのオプションの手段がある。取り付け要素１９は、接着剤、フックおよびループコネクタ、ピンおよび穴、ねじまたはサンプルバッグを支持要素に少なくとも一時的に固定するための他のデバイスであってもよい。重り２０は、底部パネル１６およびサンプルバッグ１２の壁に働く下向きの力を提供する。上部パネル１４は、サンプルバッグ１２の上部壁に接着され、重り２０によって働く引っ張り力は、中央本体１２を引き伸ばして内部容積内に適度な真空を生成する。適度な真空は、周囲流体が入口バルブ１８を通って中央本体１２を満たすための駆動力である。短期サンプリングについては、バルブ１８は、完全に開かれてもよい。長期サンプリングについては、入口バルブ１８は、流量制限器アセンブリ４０に接続されてもよい。長期サンプリングの場合は、サンプリング流量は、臨界的なオリフィスまたは制限されたオリフィスによって制限される。具体的実施形態では、オリフィスは、不活性材料の細い毛細管４１内の開口の横断面であってもよい。毛細管は、例えば任意のステンレス鋼、テフロン（登録商標）、ＰＥＥＫ、フッ素樹脂または同様の材料でできていてもよい。所望の流体流量および重りのサイズに基づいて、例えば、毛細管の内径は、１．０ミクロンから３．０ミクロン、毛細管の長さは、１ｍｍから１００ｍｍのいずれであってもよい。他の長さおよびサイズもまた、ある種の応用では適していることもある。
【００６０】
底部パネル１６は有利には、重り２０を収容するための重り支持要素１７を有する。図２で示すような支持要素１７は、重り２０を受け入れるための適切なチャンネル（図５でもまた示す）を形成してもよい格納式ブラケットまたはハンドル１７を含む。一般的な重り２０は、周知の重量を持つ平らな金属片であってもよくまたは周知の全重量に調節された周知の密度を有する材料によって満たされた空の容器であってもよい。重り２０は有利には、容積目盛りを壁に付けられ、前述の材料で満たされ、密封蓋をかぶせられたプラスチックボトル２２（図５で示すような）であってもよい。ボトル２２の形状は、長方形であってもよく、格納式ブラケット１７によって形成されるチャンネルに適合するように調節されてもよい。ボトル２２は、ブラケット１７中へのより良好な調節のための手段２４ならびに液体または乾燥材料の挿入された容積を読み取るための手段、すなわち目盛りをさらに有してもよい。サンプリングプロセスを開始するために、バルブ１８は、少なくとも部分的に開かれてもよく、いったんサンプリングプロセスが完了すると、バルブ１８は、閉じられてもよい。容積制限ストラップ１５は、２つの一般的理由のために、すなわち応力点を生成することもある側面のしわの形成を防止するためおよび航空便を介した輸送などの間の周囲圧力の変化による追加の膨張を可能にするために、デバイスがその最大可能容積まで満たされることを防止する。ストラップ１５は、サンプリング装置１０バッグが航空便で送られる前にベルクロ（Ｖｅｌｃｒｏ）（登録商標）接着点によって解放されてもよく、それによってデバイスが圧力低下に応じてその容積を広げて高度を補償することを可能にする。
【００６１】
図３は、サンプリング装置の実施形態のための３つの可能な支持要素を描写する。図３−Ａは、天井または他の高められた物体３０に取り付けられたフックからのワイヤ３２からつるされたデバイス１０を示す。そのような支持要素は、１つまたは複数のワイヤまたはストリング３２を有してもよい。図示する実施形態は、サンプリング装置１０全体を実質的に水平に保つように調節されてもよい４つのストリング３２を有する。図３−Ｂは、側壁のあるボックス状のフレーム３４によって支持されたサンプリング装置１０を示す。そのような構成は、側部パネルのための材料と同じ種類の波形プラスチックから実行されてもよくまたはプラスチック、ボール紙、もしくは金属などの任意の他の構造的支持材料であってもよい。側部支持壁３４は、デバイス１０がサンプリングプロセスの間は実質的に水平に保持されることを確実にする折り畳み式構成を形成してもよい。図３−Ｃは、プラスチックボックス３６上に側部支持物があるサンプリング装置の実施形態を含み、サンプリング装置の上部パネル１４は、ボックス３６のための蓋としての役割を果たす。有利には、バルブ１８を受け入れるための開口を含む追加の蓋が、上部パネル１４の上に置かれてもよく、そのことは、この蓋が固定されるまたはロックされることを可能にしてサンプリングプロセスの妨害を防止する。この蓋は有利には、より高いサンプリング点までのサンプリング管の延長を支持するための手段４６を有してもよい（いくつかのサンプリングプロセスは、床面より約６フィート上方のサンプリング点を支持するための構造を含んでもよい）。図２および図３に示す本発明の実施形態は、サンプル容器内に適度な真空を生成するために重力を使用している。サンプリング装置はまた、限定はしないが、例えば長期間の検出器管もしくはサンプリング管またはＴＷＡサンプリング管、ソーベント管、比色管もしくはバッジまたはインピンジャ、カセットまたはフィルタなどの追加のコンポーネントと併用して使用されてもよい。追加のコンポーネントは、サンプル流体を追加のコンポーネントを通って引き込むために入口に取り付けられてもよい。
【００６２】
図４は、サンプリングの様々な段階でのサンプリング装置の様々な実施形態を描写する。実施形態は、図４−Ａでのポーチ、図４−Ｂでのアコーディオン型、または図４−Ｃでのランダムに折り畳まれた側壁を持つサンプル容器などの、サンプル容器１２の異なる形状および様式を有する。ランダムに折り畳まれた側壁またはアコーディオン様式の壁を持つサンプル容器は有利には、補助デバイス、すなわちサンプリング管、比色管、フィルタ、その他のためのサンプリングポンプとして使用されてもよい。デバイスは、容器容積の３つの段階、すなわち初期、進行および完了段階でのサンプリングプロセスを描写して示される（完了段階のサンプリング容積は、サンプル本体１２の大部分であるが、しかし制限要素１５に起因して全最大容積ではない）。
【００６３】
図５は、ボックス３６中に取り付けられたサンプルバッグ１２を含むサンプリング装置１０の実施形態を描写する。ボックス３６は、限定はしないが、例えばボール紙、プラスチック、金属またはそれらの組合せなどの任意の支持材料であってもよい。さらに、ボックス３６の少なくとも一部は、アクリル、ポリカーボネート、ポリオレフィン、その他などの透明材料から作られてもよく、サンプリングプロセスの観察を可能にする透明壁を有してもよい。ボックスの少なくとも一部は、透明であるので、サンプリングプロセスは、観察されてもよく、もしそれが不適切に設定されたまたはサンプルバッグ１２中の欠陥が進展したまたはサンプリング期間が完了したならば修正されてもよい。ボックスの上部では、上部パネルが、蓋でさらに覆われてもよく、蓋上には、延長管４３のための支持手段４６が、取り付けられてもよい。それ故に、延長管４３は、床面より約５から６フィート上方に延びてＯＳＨＡによって規定されるような「呼吸ゾーン」に入ってもよい。延長管４３の端部は、サンプリングもしくは比色管５０、インピンジャ、およびフィルタまたは同様のものなどの補助サンプリング装置に接続されてもよい。
【００６４】
図６−Ａａは、スプリング５２がサンプリングバッグの内部に取り付けられた頂部接合型であり、そのスプリングが適度な真空を生成するために２つの硬質壁、すなわちパネル１４と１６との間に駆動力を提供する場合のサンプリング装置を描写する。頂部接合スプリングは、非吸着コーティング（Ｓｉｌｃｏｃｏａｔなど）で被覆されてもよく、そのようなスプリングは、平たいサンプリングバッグ中で圧縮されるとき非常に短い高さを有する。
【００６５】
図６−Ａｂでは、らせんスプリングを含むサンプリング装置の実施形態が、使用され、それは、サンプリングバッグ内部に取り付けられたスプリングの材料にあまり吸着しないことになるガスのサンプリングのために使用されてもよい。図６−Ａｃで示す別の実施形態では、サンプリング装置は、パネル１４および１６を離すように付勢するためにサンプリングバッグの外部に取り付けられたらせんスプリングを含む。図６−Ａｃで示すような大きい直径のスプリングは、より大きい重量を有することもあるので、サンプリング装置の実施形態は、図６−Ｂで示すように複数のスプリングを含んでもよい。サンプリング装置は、複数のスプリング（少なくとも２つ）を含み、スプリングは、付勢力をパネル１４および１６に提供し、したがってサンプルバッグ中に適度な真空を生成するために、バッグの外部に近接近して取り付けられてもよい。いくつかの実施形態では、スプリングは、サンプリングバッグが平らになって空であるときにパネル１４、１６間の小さいギャップ中に収容するために、頂部接合型であることが有利である。らせんまたは平らなはさみ型などの他の型の外部に取り付けられるスプリングがまた、もし小さい空間を収容するまたはさもなければ付勢力を提供するための要件を前向きに満たすならば使用されてもよい。
【００６６】
図６−Ｃは、空気圧シリンダで使用される加圧ガスの使用を表示する。少なくとも２つのガス圧シリンダ９１は、サンプリングバッグの外周の周りに近接近して取り付けられてもよい。いったん加圧ガスがシリンダ９１およびピストン９２に作用すると、ピストン９２は側部パネル１４および１６を離すように付勢し、これまでに述べたように作用する。シリンダは、開いて、空気圧移動として使用されてもよくまたは圧力下で閉じてガススプリングとして使用されてもよい。液圧シリンダが、同様に使用されてもよい。
【００６７】
図６−Ｄａ〜図６−Ｄｃは、加圧ガスで膨らませられてもよい膨張式ブラダー（ｂｌａｄｄｅｒ）９４を含むサンプリング装置を描写する。図示するサンプリング装置の実施形態では、膨張式本体は、サンプリングバッグを取り囲んで膨張しながらパネル表面を離すように付勢する。バッグが平らになると、周りの膨張式本体もまた、平らになる。いったん加圧ガスがブラダー９４を膨張させ始めると、それは、両方のパネル１４および１６に付勢力を与えてこれまでに述べたのと同じサンプリングプロセスを提供する。
【００６８】
図７は、サンプリングプロセスの間接稼働を含むサンプリング装置を表示する。この実施形態では、サンプリングバッグは、外部容器内に含有される。この容器は、少なくとも１つの剛性壁および少なくとも１つの柔らかいアコーディオン型側壁を有してもよい。図７で示すサンプリング装置の実施形態は、２つの剛性壁を有する容器を含む。硬質壁を互いから離す付勢および軟質壁の膨張は、容器の内部に適度な真空を生成する。この真空は、バッグの壁にそれらを引き離すことによって作用し、したがってサンプルバッグ内に別個の真空を生成する。有利には、容器壁は、サンプルバッグ６２の膨張のより良好な観察のために透明にされてもよい。図７のサンプリング装置の容器壁は、限定はしないが、重りを容器の底部に取り付けることによる重力、スプリング、空気圧シリンダおよび／または液圧シリンダなどの、サンプリング装置の他の実施形態について述べられた任意の手段によって付勢されてもよい。
【００６９】
本発明に基づくサンプリング装置は、すべての最先端のデバイスおよびサンプリングの関連戦略と比較して複数の利点を有する。述べられた利点は、２つの主な既存の群のデバイスおよびそれらと関連する方法との比較であるので、本発明に基づくデバイスと既存の群および方法の各々との間の比較を提供することは、合理的である。
【００７０】
述べられたサンプリング装置および方法の実施形態は、そのようなコンポーネント、プロセスステップ、および材料は変化してもよいので、本明細書で開示する特定の実施形態、コンポーネント、方法ステップ、および材料に限定されない。その上、本明細書で用いる用語は、例となる実施形態だけを説明するためであり、本発明の様々な実施形態の範囲は、添付の請求項およびそれらの等価物によってのみ限定されることになるので、用語は、限定することを目的としていない。
【００７１】
したがって、本発明の実施形態は、例となる実施形態を参照して説明されるが、当業者は、変形形態および変更形態が、添付の請求項で規定されるような本発明の範囲内で達成されてもよいと理解するであろう。それに応じて、本発明の様々な実施形態の範囲は、上で論じた実施形態に限定されるべきでなく、次の請求項およびすべての等価物によってのみ規定されるべきである。
【符号の説明】
【００７２】
１０  サンプリング装置
１２  サンプルバッグ、中央本体、サンプル容器、サンプル本体
１４  上部パネル
１５  制限ストラップ
１６  底部パネル
１７  重り支持要素、ハンドル
１８  バルブ
１９  取り付け要素
２０  重り
２２  ボトル
２４  調節のための手段
３０  支持物、支持要素、天井、高められた物体
３２  ワイヤ、ストリング
３４  フレーム、支持側壁
３６  ボックス
４０  流量制限器アセンブリ
４１  毛細管
４３  延長管
４６  サンプリング管の延長を支持するための手段、延長管のための支持手段
５０  比色管
５２  スプリング
６０  ポンプ
６１  サンプリング装置
６２  サンプルバッグ
６３  従来の間接サンプリング装置
６４  密封ボックス、ラングボックス
６５  配管、コネクタ
６６  入口
７０  ＳＵＭＭＡキャニスタ、キャニスタ
９１  ガス圧シリンダ、シリンダ
９２  ピストン
９４  ブラダー
【図１−Ａ】
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【図１−Ｂ】
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【図１−Ｃ】
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【図２】
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【図３−Ａ】
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【図３−Ｂ】
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【図３−Ｃ】
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【図４−Ａ】
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【図４−Ｂ】
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【図４−Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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