DE112010000036B9

DE112010000036B9 - Vorkonzentrationsvorrichtung und -verfahren für ein Ionenbeweglichkeitserfassungsgerät

Info

Publication number: DE112010000036B9
Application number: DE112010000036T
Authority: DE
Inventors: Hua Peng; Jin Lin; Liwei Song; Jun Lv; Yue Li
Original assignee: Nuctech Co Ltd
Current assignee: Nuctech Co Ltd
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2013-08-29
Anticipated expiration: 2030-06-26
Also published as: WO2011075994A1; PL2437044T3; GB2473980B; BR112012003469B1; DE112010000036T5; BR112012003469A2; EP2437044B1; ES2651719T3; EP2437044A1; GB2473980A; GB2473980A9; GB201021923D0; US20120247332A1; DE112010000036B4; CN102109432B; CN102109432A; US8512459B2; EP2437044A4

Abstract

Vorkonzentrationsvorrichtung für ein Ionenbeweglichkeitserfassungsgerät, die folgende Merkmale aufweist: einen Auffangdurchgang (1), der ausgelegt ist, um eine Gasmischung, die zu erfassende Substanzen umfasst, aufzufangen; ein Sieb (6), das in einem Einsatzzustand innerhalb des Auffangdurchgangs (1) angeordnet und ausgelegt ist, um die zu erfassenden Substanzen von der Gasmischung zu trennen, wobei die getrennten zu erfassenden Substanzen an dem Sieb (6) absorbiert werden; eine Desorptionseinheit (40, 40'), die ausgelegt ist, um die Substanzen, die an dem Sieb (6) absorbiert wurden, zu desorbieren, wobei das Sieb (6) in einem gewickelten Zustand in der Desorptionseinheit (40, 40') aufgenommen ist; und eine Antriebsvorrichtung (60), die ausgelegt ist, um das Sieb (6) anzutreiben, um zwischen einer Absorptionsposition, in der die zu erfassenden Substanzen an dem Sieb (6) in dem Auffangdurchgang (1) absorbiert werden, und einer Desorptionsposition bewegbar zu sein, in der die zu erfassenden Substanzen von dem Sieb (6) in der zumindest einen Desorptionseinheit (40, 40') desorbiert werden, wobei die Vorkonzentrationsvorrichtung eine erste und eine zweite Desorptionseinheit (40, 40') aufweist ...

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet einer Ionenbeweglichkeitserfassungsanwendung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorkonzentrationstechnik zum Erfassen von Drogen, Explosivstoffen und anderen Substanzen, die verwendet werden kann, um Teilchen von Drogen, Explosivstoffen und anderen Substanzen, die in der Luft schweben, vorzukonzentrieren. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorkonzentrationsvorrichtung und ein -verfahren für ein Ionenbeweglichkeitserfassungsgerät.
Beschreibung der verwandten Technik
Im Stand der Technik umfassen Gasprobezuführverfahren, die mit einem IMS-Instrument verwendet werden, zum Erfassen von Drogen, Explosivstoffen und anderen Substanzen hauptsächlich die folgenden beiden Typen. Gemäß einem Typ von Analyseverfahren werden Proben fortwährend ohne Gasvorkonzentrationsbearbeitung zugeführt und untersucht. Gemäß einem weiteren Typ der Verfahren sind eine separate Gasvorkonzentrationsbearbeitung und Gasprobenahme beinhaltet.
Bei dem Analyseverfahren jedoch, das die separate Gasvorkonzentrationsbearbeitung und Gasprobenahme aufweist, ist es einerseits erforderlich, beim Auffangen von Substanzen, wie z. B. Drogen und Explosivstoffen, in der Luft eine größere Kontaktfläche bereitzustellen, um so Adsorptionsfähigkeiten zu verbessern, um zu erfassende Substanzen zu absorbieren; andererseits ist es erforderlich, während der Erfassung eine höhere Substanzverdampfungskonzentration zu erhalten, um eine Erfassungsgenauigkeit des IMS-Instruments (IMS = ion mobility spectrometer = Ionenbeweglichkeitsspektrometer) zu verbessern. Leider bewirkt das Bereitstellen einer größeren Kontaktfläche während der Adsorption oft, dass die Verdampfungskonzentration der Substanzen während der Desorption niedriger ist. Folglich sind Erfassungsempfindlichkeiten des IMS-Instruments nicht hoch.
Ferner muss der Gasprobenahmeschritt implementiert werden, nachdem der Vorkonzentrationsbearbeitungsschritt implementiert wurde, wenn der separate Gasvorkonzentrationsbearbeitungs- und Gasprobenahmeschritt eingesetzt werden, wobei die Schritte auf diese Weise wiederholt werden. So werden Erfassungswirkungsgrade des Geräts verschlechtert.
Aus der DE 690 30 686 T2 , der GB 2 176 008 A , der EP 0 447 158 A2 und der DE 690 33 217 T2 sind Vorrichtungen zur Erfassung von Substanzen bekannt, bei denen nachzuweisende Substanzen auf einer Adsorptionseinrichtung adsorbiert und in eine Desorptionseinrichtung transportiert werden, wo die Substanzen, die dann einem Analysegerät zugeführt werden, desorbiert werden.
Aus der US 4 718 268 A ist es bekannt, eine Vorrichtung zum Einsammeln von Substanzen als ein gewickeltes Sieb auszugestalten.
Zusammenfassung der Erfindung
Angesichts von Obigem ist diese Erfindung geschaffen, um zumindest einen Aspekt der technischen Probleme und Mängel, die im Stand der Technik vorliegen, zu überwinden.
Entsprechend besteht eine Aufgabe dieser Erfindung darin, eine Vorkonzentrationsvorrichtung und ein -verfahren für ein Ionenbeweglichkeitserfassungsgerät bereitzustellen, die/das in der Lage ist, Erfassungsempfindlichkeiten des Ionenbeweglichkeitsgeräts wirksam zu verbessern.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine Vorkonzentrationsvorrichtung und ein -verfahren für ein Ionenbeweglichkeitserfassungsgerät bereitzustellen, die/das in der Lage ist, Erfassungswirkungsgrade des Ionenbeweglichkeitsgeräts wirksam zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorkonzentrationsvorrichtung nach Anspruch 1 und ein Vorkonzentrationsverfahren gemäß Anspruch 8 gelöst.
Gemäß einem Aspekt dieser Erfindung wird eine Vorkonzentrationsvorrichtung für ein Ionenbeweglichkeitserfassungsgerät bereitgestellt. Die Vorkonzentrationsvorrichtung weist folgende Merkmale auf: einen Auffangdurchgang, der ausgelegt ist, um eine Gasmischung, die zu erfassende Substanzen beinhaltet, aufzufangen; ein Sieb, das in einem Einsatzzustand innerhalb des Auffangdurchgangs vorgesehen und ausgelegt ist, um die zu erfassenden Substanzen von der Gasmischung zu trennen, und die getrennten Substanzen an demselben zu absorbieren; eine erste und eine zweite Desorptionseinheit, die jeweils dazu ausgelegt ist, die zu erfassenden Substanzen, die an dem Sieb absorbiert wurden, zu desorbieren, wobei das Sieb in einem gewickelten Zustand in der Desorptionseinheit aufgenommen ist; und eine Antriebsvorrichtung, die ausgelegt ist, um das Sieb anzutreiben, um zwischen einer Absorptionsposition, in der die zu erfassenden Substanzen an dem Sieb in dem Auffangdurchgang absorbiert werden, und einer Desorptionsposition bewegbar zu sein, in der die zu erfassenden Substanzen von dem Sieb in der zumindest einen Desorptionseinheit desorbiert werden.
Insbesondere weist jede Desorptionseinheit folgende Merkmale auf: eine Siebtrommel, um die/von der das Sieb gewickelt/abgewickelt werden kann; und einen Heizzylinder, der eine Heizeinheit umfasst, um das in demselben aufgenommene und auf die Siebtrommel gewickelte Sieb zu erwärmen.
Bei einem spezifischen Ausführungsbeispiel weist der Heizzylinder einen Zylinderkörper mit zwei offenen Enden und eine Heizzylinderabdeckung, die mit einem Ende des Zylinderkörpers verbunden ist, auf. Die Heizeinheit weist ein inneres Heizbauteil und ein äußeres Heizbauteil, das mit der Heizzylinderabdeckung verbunden ist, auf, wobei das interne Heizbauteil im Inneren der Siebtrommel vorgesehen ist und das externe Heizbauteil außerhalb der Siebtrommel vorgesehen ist.
Ferner weist die Vorkonzentrationsvorrichtung eine Saugöffnung, die in der Heizzylinderabdeckung vorgesehen ist und mit einem Innenhohlraum des Heizzylinders in Verbindung steht, zum Führen der getrennten zu erfassenden Substanzen von dem Sieb aus dem Heizzylinder heraus und in eine Probezuführöffnung eines IMS-Erfassungsinstruments hinein auf.
Insbesondere besitzt die Siebtrommel eine hohle Käfigform; und die Siebtrommel ist durch das andere Ende des Zylinderkörpers des Heizzylinders in den Heizzylinder eingeführt und wird durch die Antriebsvorrichtung angetrieben, um sich in einer Vorwärtsrichtung und einer Rückwärtsrichtung zu drehen.
Die Vorkonzentrationsvorrichtung weist eine erste und eine zweite Desorptionseinheit auf. Das Sieb weist eine erste und eine zweite Adsorptionsregion auf, die voneinander entlang der Längsrichtung desselben beabstandet sind, wobei die erste Adsorptionsregion in die erste Desorptionseinheit für den Desorptionsvorgang bewegt wird und die zweite Adsorptionsregion in die zweite Desorptionseinheit für den Desorptionsvorgang bewegt wird.
Ferner weist die Antriebsvorrichtung folgende Merkmale auf: einen Antriebsmotor; eine Mehrzahl von Synchronisationsrädern, wobei eines der Mehrzahl von Synchronisationsrädern mit der Siebtrommel über eine Synchronisationsradverbindungswelle verbunden ist, um die Siebtrommel zum Drehen anzutreiben; und einen Synchronisationsriemen, der ausgelegt ist, um mit der Mehrzahl von Synchronisationsrädern verbunden zu sein und durch den Antriebsmotor angetrieben zu werden, um sich in der Vorwärtsrichtung und der Rückwärtsrichtung zu drehen.
Wenn sich die erste oder die zweite Adsorptionsregion in der Adsorptionsposition befindet, dann befindet sich die jeweils andere Adsorptionsregion in der Desorptionsposition.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist die Vorkonzentrationsvorrichtung ferner folgende Merkmale auf: ein erstes und ein zweites Kreiselgebläse, die in dem Auffangdurchgang vorgesehen sind, zum Führen der Gasmischung, die die zu erfassenden Substanzen umfasst, in Richtung der ersten und der zweiten Adsorptionsregion.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung wird ein Vorkonzentrationsverfahren für eine Gasmischung in einem Ionenbeweglichkeitserfassungsgerät bereitgestellt. Das Vorkonzentrationsverfahren weist folgende Schritte auf:

(a) Bereitstellen der Vorkonzentrationsvorrichtung gemäß Anspruch 1;
(b) Führen der Gasmischung, die die zu erfassenden Substanzen umfasst, zu der ersten Adsorptionsregion des Siebs für den Adsorptionsvorgang in der ersten Adsorptionsposition;
(c) Starten der Antriebsvorrichtung zum Führen der ersten Adsorptionsregion des Siebs in die erste Desorptionseinheit für den Desorptionsvorgang in der ersten Desorptionsposition;
(d) Führen der Gasmischung, die die zu erfassenden Substanzen umfasst, zu der zweiten Adsorptionsregion des Siebs für den Adsorptionsvorgang in der zweiten Adsorptionsposition, während Schritt (c) implementiert wird;
(e) nachdem der Desorptionsvorgang in der ersten Adsorptionsregion abgeschlossen ist, Starten der Antriebsvorrichtung zum Führen der zweiten Adsorptionsregion des Siebs in die zweite Desorptionseinheit für den Desorptionsvorgang in der zweiten Desorptionsposition; und
(f) Zurückbringen der ersten Adsorptionsregion des Siebs in die erste Adsorptionsposition, während Schritt (e) implementiert wird.

Vorzugsweise weist das Vorkonzentrationsverfahren ferner einen Schritt (g) eines Wiederholens der Schritte (b)–(f) auf, so dass der gesamte Vorgang zirkulierend wiederholt wird.
Die Ausführungsbeispiele der Erfindung weisen einen oder mehrere der folgenden Vorteile und Wirkungen auf:

1. Während der Vorkonzentration befindet sich das Sieb in einem Einsatzzustand, so dass ein größerer Teil der Fläche des Siebs verwendet werden kann, um Substanzen, wie z. B. Drogen und Explosivstoffe, die in der Luft schweben, zu adsorbieren. Während der Erfassung befindet sich das Sieb in einem gewickelten Zustand und die an dem Sieb adsorbierten Substanzen verdampfen in dem kleinen Raum mittels Erwärmen. Auf diese Weise kann eine Konzentration der verdampften Substanzen in der Vorkonzentrationsvorrichtung verbessert werden, wobei dies für das Drogen- und Explosivstofferfassungsinstrument (IMS-Erfassungsinstrument) zur Implementierung einer Erfassung vorteilhafter ist. Dies spielt eine wichtige Rolle für das Erzielen höherer Erfassungsempfindlichkeiten.
2. Das Sieb wird durch die Antriebsvorrichtung angetrieben, um automatisch in den Heizzylinder zurückgezogen zu werden, und wird auf der Siebtrommel gewickelt oder aus dem Heizzylinder herausgezogen, um in einem Einsatzzustand zu sein. Umschalten zwischen dem Adsorptions- und dem Desorptionsvorgang wird automatisch durch die Antriebswirkung der Antriebsvorrichtung implementiert, so dass Erfassungswirkungsgrade verbessert werden können.
3. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung zwei Sätze von Heizzylindern und Drogen- und Explosivstofferfassungsinstrumenten (IMS-Instrument) und zwei Desorptionseinheiten verwenden und das Sieb kann mit zwei Adsorptionsregionen versehen sein. Wenn zwei Sätze von Heizzylindern und Drogen- und Explosivstofferfassungsinstrumenten (IMS) verwendet werden, wird ein Satz der beiden Sätze zur Erfassung verwendet, während der andere Satz der beiden Sätze sich in einem Bereitschaftszustand befindet. Wenn sich eine der ersten und der zweiten Adsorptionsregion in der Adsorptionsposition befindet, befindet sich die jeweilige andere der ersten und der zweiten Adsorptionsregion in der Desorptionsposition. Dieser Vorgang wird mittels eines Antreibens von Antriebsmechanismen zirkulierend wiederholt, wodurch ein Erfassungswirkungsgrad weiter verbessert wird.

Beschreibung der Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Vorkonzentrationsvorrichtung und des -verfahrens für das Ionenbeweglichkeitserfassungsgerät werden in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 eine Vorderansicht der Vorkonzentrationsvorrichtung für das Ionenbeweglichkeitserfassungsgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung;
2 eine Draufsicht der Vorkonzentrationsvorrichtung für das Ionenbeweglichkeitserfassungsgerät;
3 eine Unteransicht der Vorkonzentrationsvorrichtung für das Ionenbeweglichkeitserfassungsgerät;
4 eine Linksansicht der Vorkonzentrationsvorrichtung für das Ionenbeweglichkeitserfassungsgerät;
5 eine Querschnittsansicht des Heizzylinders der Vorkonzentrationsvorrichtung für das Ionenbeweglichkeitserfassungsgerät;
6 eine perspektivische Ansicht der Siebtrommel, die in der Vorkonzentrationsvorrichtung für das Ionenbeweglichkeitserfassungsgerät verwendet wird; und
7 ein Flussdiagramm des Vorkonzentrationsverfahrens für das Ionenbeweglichkeitserfassungsgerät.
In den Zeichnungen sind die Komponenten, die durch Bezugszeichen angezeigt sind, wie folgt aufgelistet: 1 – Auffangdurchgang; 2 – Kreiselgebläse oder -lüfter; 3, 3' – Drogen- und Explosivstofferfassungsinstrumente (IMS-Instrument); 4, 4' – Heizzylinder; 5 – Basis; 6 – Sieb; 7 – Synchronisationsrad; 8 – Antriebsmotor; 9 – Synchronisationsriemen; 10 – Saugöffnung; 11 – Heizzylinderabdeckung; 12 – inneres Heizbauteil; 13 – äußeres Heizbauteil; 14 – Siebtrommel; 15 – Synchronisationsradverbindungswelle; 16 – äußerer Heizblock; 40 – Desorptionseinheit; 60 – Antriebseinheit; 61, 62 – erste und zweite Adsorptionsregion; 101 – Innenhohlraum; 102 – Verbindungskanal.
In der Beschreibung zeigen gleiche Bezugszeichen die gleichen Komponenten an.
Bezug nehmend auf die 1–6 ist eine Vorkonzentrationsvorrichtung für ein Ionenbeweglichkeitserfassungsgerät gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung gezeigt. Die Vorkonzentrationsvorrichtung weist einen Auffangdurchgang 1, der ausgelegt ist, um eine Gasmischung, die zu erfassende Substanzen umfasst, aufzufangen, ein Sieb 6, das in einem Einsatzzustand innerhalb des Auffangdurchgangs 1 vorgesehen und ausgelegt ist, um die zu erfassenden Substanzen von der Gasmischung zu trennen, wobei die zu erfassenden getrennten Substanzen an dem Sieb 6 absorbiert werden, zumindest eine Desorptionseinheit 40, die ausgelegt ist, um die Substanzen, die an dem Sieb 6 absorbiert wurden, zu desorbieren, wobei das Sieb 6 in einem gewickelten Zustand in der Desorptionseinheit 40 aufgenommen ist, und eine Antriebsvorrichtung 16 auf, die ausgelegt ist, um eine Bewegung des Siebs 6 zwischen einer Absorptionsposition, in der die zu erfassenden Substanzen an dem Sieb 6 in dem Auffangdurchgang 1 absorbiert werden, und einer Desorptionsposition anzutreiben, in der die zu erfassenden Substanzen von dem Sieb 6 in der zumindest einen Desorptionseinheit 40 desorbiert werden.
Bezug nehmend auf 2 kann bei obigem Ausführungsbeispiel der Auffangdurchgang 1 mit einem Auffangdurchgang (nicht gezeigt) eines türartigen Sicherheitsuntersuchungssystems für einen menschlichen Körper in Verbindung gebracht werden, das mit einem IMS-Instrument ausgestattet ist, um die Gasmischung, die die getrennten zu erfassenden Substanzen umfasst, von dem menschlichen Körper, wie z. B. Drogen, Explosivstoffe und andere verdächtigte Teilchen, in die Vorkonzentrationsvorrichtung zu führen. Bezug nehmend auf die 5 und 6 weist die Desorptionseinheit 40 eine Siebtrommel 14, um die/von der das Sieb 6 gewickelt/abgewickelt werden kann, und einen Heizzylinder 4, der Heizeinheiten 12 und 13 umfasst, zum Erwärmen des Siebs 6, das in demselben aufgenommen und auf die Siebtrommel 14 aufgewickelt ist, auf.
Ferner weist, wie in 5 gezeigt ist, der Heizzylinder 4 einen Zylinderkörper 41 mit zwei offenen Enden und eine Heizzylinderabdeckung 11, die mit einem Ende (dem oberen Ende, das in 5 gezeigt ist) des Zylinderkörpers 41 verbunden ist, auf. Wie in 6 gezeigt ist, besitzt die Siebtrommel 14 eine Hohlkäfigform. Die Siebtrommel 14 wird durch ein anderes Ende (das untere Ende, das in 5 gezeigt ist) des Zylinderkörpers 41 des Heizzylinders 4 in den Heizzylinder 4 eingeführt und kann durch die Antriebsvorrichtung 60 angetrieben werden, um sich in einer Vorwärtsrichtung und einer Rückwärtsrichtung zu drehen. Unter Bezugnahme auf 5 weist jede der Heizeinheiten ein inneres Heizbauteil 12 und ein äußeres Heizbauteil 13, das mit der Heizzylinderabdeckung 11 verbunden ist, auf. Das innere Heizbauteil 12 ist innerhalb der Siebtrommel 14 vorgesehen und das äußere Heizbauteil 13 ist außerhalb der Siebtrommel 14 vorgesehen. Mit obiger Anordnung ist während des Desorptionsvorgangs das Sieb, das um die Siebtrommel 14 gewickelt ist, in einem schmalen Raum zwischen den äußeren Heizbauteil 13 und dem inneren Heizbauteil 12 vorgesehen, um sicherzustellen, dass die Desorptionseinheit 40 eine höhere Verdampfungskonzentration bereitstellen kann.
Verschiedene Formen können für das äußere Heizbauteil 13 und das innere Heizbauteil 12 verwendet werden, z. B. die in 5 gezeigte Form, bei der das äußere Heizbauteil 13 einen äußeren Heizblock 16 umfasst, der in den Hauptkörper desselben eingebettet ist, wie z. B. einen Widerstandsheizblock, einen Heizblock mit elektromagnetischer Induktion usw. Bei einem modifizierten Ausführungsbeispiel kann das äußere Heizbauteil 13 ein äußerer Heizblock 16 sein, der in den Zylinderkörper 41 des Heizzylinders 4 eingebettet ist. Das äußere Heizbauteil 13 und das innere Heizbauteil 12 können durch verschiedene geeignete Weisen, wie z. B. Schweißen, Nieten usw. mit dem Heizzylinder 4 verbunden sein, z. B. mit der Heizzylinderabdeckung 11 des Heizzylinders 4.
Da die Siebtrommel 14 (siehe 6) eine Hohlkäfigform besitzt, verdampft die Gasmischung, die die zu erfassenden Substanzen, wie z. B. Drogen, Explosivstoffe und andere verdächtige Teilchen, umfasst, die an der Siebtrommel 14 absorbiert werden, um durch die Siebtrommel 14 zu gelangen, um in den schmalen Raum S einzutreten, der zwischen dem äußeren Heizbauteil 13 und dem inneren Heizbauteil 12 definiert ist. Wie in 6 gezeigt ist, sind Verbindungskanäle 102, die mit einem Innenhohlraum 101 des Heizzylinders 4 in Verbindung gebracht sind, an dem oberen Ende und dem unteren Ende des Raums S vorgesehen, um sicherzustellen, dass die verdampften zu erfassenden Substanzen in den Innenhohlraum 101 gelangen können, so dass eine weitere Erfassung implementiert werden kann. Wie in 5 gezeigt ist, weist die Vorkonzentrationsvorrichtung ferner eine Saugöffnung 10 auf, die in der Heizzylinderabdeckung 11 vorgesehen ist und mit dem Innenhohlraum 101 des Heizzylinders 4 in Verbindung gebracht ist. Die Saugöffnung 10 wird verwendet, um die zu erfassenden Substanzen, die von dem Sieb 6 getrennt sind, aus dem Heizzylinder 4 heraus und in eine Probezuführöffnung (nicht gezeigt) des IMS-Erfassungsinstruments 3 zu führen.
Bei dem in den 1–4 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Vorkonzentrationsvorrichtung eine erste und eine zweite Desorptionseinheit 40, 40' auf. Das Sieb 6 weist eine erste und eine zweite Adsorptionsregion 61, 62 auf, die voneinander entlang der Längsrichtung desselben beabstandet sind. Die erste Adsorptionsregion 61 wird in die erste Desorptionseinheit 40 für den Desorptionsvorgang bewegt und die zweite Adsorptionsregion 62 wird in die zweite Desorptionseinheit 40' für den Desorptionsvorgang bewegt. Ferner weist die Antriebsvorrichtung 60 unter Bezugnahme auf die 2, 3 und 5 einen Antriebsmotor 8, eine Mehrzahl von Synchronisationsrädern 7, von denen eines mit der Siebtrommel 14 über eine Synchronisationsradverbindungswelle 15 verbunden ist, um die Siebtrommel 14 zum Drehen anzutreiben, und einen Synchronisationsriemen 9 auf. Der Synchronisationsriemen 9 ist mit der Mehrzahl von Synchronisationsrädern 7 verbunden und wird durch den Antriebsmotor 8 angetrieben, um sich in der Vorwärtsrichtung und der Rückwärtsrichtung zu drehen. Auf diese Weise wird die Siebtrommel 14 durch die Synchronisationsradverbindungswelle 15 angetrieben, um sich in der Vorwärtsrichtung und der Rückwärtsrichtung zu drehen. Die Siebtrommel 14 wiederum treibt das Sieb 6 an, um sich zwischen der Adsorptionsposition und der Desorptionsposition hin- und herzubewegen, so dass der Erfassungswirkungsgrad verbessert wird. Insbesondere befindet sich, wenn sich eine der ersten und der zweiten Adsorptionsregion 61, 62 in der Adsorptionsposition befindet, die jeweilige andere der ersten und der zweiten Adsorptionsregion 61, 62 in der Desorptionsposition.
Unter Bezugnahme auf 1 kann die Vorkonzentrationsvorrichtung ferner ein erstes und ein zweites Kreiselgebläse oder einen -lüfter 2, 2' aufweisen, die in dem Auffangdurchgang 1 vorgesehen sind, um die Gasmischung, die die zu erfassenden Substanzen umfasst, in Richtung der ersten und der zweiten Adsorptionsregion 61, 62 zu führen. In Entsprechung zu der Anordnung mit den beiden Desorptionseinheiten 40, 40', der ersten und zweiten Adsorptionsregion 61, 62 und dem ersten und zweiten Kreiselgebläse 2, 2' kann die Vorkonzentrationsvorrichtung mit zwei Sätzen von Heiztrommeln und Drogen- und Explosivstofferfassungsinstrumenten 3, 3' (IMS) angebracht sein. Wenn zwei Sätze von Heiztrommeln und Drogen- und Explosivstofferfassungsinstrumenten 3, 3' angebracht sind, wird ein Satz von Erfassungsinstrument 3 zum Implementieren einer Erfassung verwendet, während der andere Satz von Erfassungsinstrument 3' sich in einem Bereitschaftszustand befindet.
Wieder Bezug nehmend auf die 1–6 können die Heiztrommeln 4, 4', der Auffangdurchgang 1 und die Kreiselgebläse oder -lüfter 2, 2' alle auf einer Basis 5 befestigt sein. Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, können der Antriebsmotor 8 (als Antriebsvorrichtung 60), die Synchronisationsräder 7 und der Synchronisationsriemen 9 innerhalb eines unteren Raums der Basis befestigt sein. Dies ist nicht einschränkend, sondern veranschaulichend, obwohl Anordnungen und Positionen der jeweiligen Komponenten hierin beschrieben sind.
Als Nächstes wird das Vorkonzentrationsverfahren der Gasmischung in dem Ionenbeweglichkeitserfassungsgerät gemäß dem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung in Verbindung mit den 1–7 beschrieben. Wie in 7 gezeigt ist, weist das Verfahren folgende Schritte auf: Bereitstellen der Vorkonzentrationsvorrichtung, wie in den 1–6 gezeigt ist (Schritt a); Führen der Gasmischung, die die zu erfassenden Substanzen umfasst, zu der ersten Adsorptionsregion 61 des Siebs 6 für den Adsorptionsvorgang in der ersten Adsorptionsposition (Schritt b); Starten der Antriebsvorrichtung 60 zum Führen der ersten Adsorptionsregion 61 des Siebs 6 in die erste Desorptionseinheit 40 für den Desorptionsvorgang in der ersten Desorptionsposition (Schritt c); Führen der Gasmischung, die die zu erfassenden Substanzen umfasst, zu der zweiten Adsorptionsregion 62 des Siebs 6, während Schritt (c) implementiert wird, für den Adsorptionsvorgang in der zweiten Adsorptionsposition (Schritt d); nachdem der Desorptionsvorgang in der ersten Adsorptionsregion 61 abgeschlossen ist, Starten der Antriebsvorrichtung 60 zum Führen der zweiten Adsorptionsregion 62 des Siebs in die zweite Desorptionseinheit 40' für den Desorptionsvorgang in der zweiten Desorptionsposition (Schritt e); und Zurückbringen der ersten Adsorptionsregion 61 des Siebs 6 in die erste Adsorptionsposition (Schritt f).
Ferner werden die Schritt (b)–(f) wiederholt, so dass der gesamte Vorkonzentrationsvorgang zirkulierend wiederholt wird.
Insbesondere wird, nachdem das System bereit ist, das Kreiselgebläse oder der -lüfter 2 gestartet. Die Luft fließt durch den Auffangdurchgang 1 und gleichzeitig filtert und adsorbiert die erste Adsorptionsregion 61 des Siebs 6 Substanzen, die in der Luft getragen werden, die durch den Auffangdurchgang 1 fließt. Da das Sieb in einer Einsatzweise in diesem Augenblick in dem Auffangvorgang 1 vorgesehen ist, kann sichergestellt werden, dass das Sieb 6 die Gasmischung, die die zu erfassenden Substanzen umfasst, ausreichend berührt, um Vorteile für eine Verbesserung von Erfassungsempfindlichkeiten bereitzustellen.
Das Kreiselgebläse oder der -lüfter 2 arbeitet für einen Zeitraum und wird dann gestoppt. Dann beginnt der Antriebsmotor 8 mit seiner Arbeit. Die Synchronisationsräder 7 und der Synchronisationsriemen 9 werden durch den Antriebsmotor 8 zum Drehen angetrieben. Ein Wickeln der ersten Adsorptionsregion 61 des Siebs 6 um die Siebtrommel 14, die mit der Synchronisationsradverbindungswelle 15 verbunden ist, beginnt. Wenn die erste Adsorptionsregion 61 des Siebs 6 um die linke Heiztrommel 4 gewickelt wird, wird ein Teil des Siebs 6, d. h. die zweite Adsorptionsregion 62 des Siebs 6, aus der rechten Heiztrommel 4 herausgezogen. Nachdem die erste Adsorptionsregion 61 des Siebs 6 um die linke Heiztrommel 4 gewickelt ist, beginnen das innere Heizbauteil 12 und das äußere Heizbauteil 13 der linken Heiztrommel 4, das Sieb 6 zu erwärmen. Zu diesem Zeitpunkt verdampfen die an dem Sieb 6 adsorbierten Substanzen und gelangen in den Innenhohlraum der linken Heiztrommel 4. Da sich das Sieb 6 während der Erfassung in einem gewickelten Zustand befindet und die an dem Sieb 6 adsorbierten Substanzen durch das Erwärmen in dem kleineren Raum S verdampfen, wird eine Konzentration der verdampften Substanzen in der Vorkonzentrationsvorrichtung verbessert. Auf diese Weise ist eine Implementierung der Erfassung für das Drogen- und Explosivstofferfassungsinstrument (IMS) 3 vorteilhafter. Dies spielt eine wichtige Rolle zum Erzielen höherer Erfassungsempfindlichkeiten.
Nachdem der obige Desorptionsvorgang abgeschlossen ist, saugt das linke Drogen- und Explosivstofferfassungsinstrument (IMS) 3 das Gas in der linken Heiztrommel 4 durch die Saugöffnung 10 in der linken Heiztrommel 4, um eine Erfassung zu implementieren. Wenn eine Desorption in der linken Heiztrommel 4 implementiert ist und/oder das Drogen- und Explosivstofferfassungsinstrument (IMS) 3 eine Erfassung implementiert, startet das Kreiselgebläse oder der -lüfter 2, und wieder filtert und adsorbiert die zweite Adsorptionsregion 62 des Siebs 6 die Substanzen, die in der Luft getragen werden, die durch den Auffangdurchgang 1 gelangt. Nachdem ein Desorptionsvorgang in der linken Heiztrommel 4 und/oder eine Erfassung, die durch das Drogen- und Explosivstofferfassungsinstrument (IMS) 3 implementiert wird, abgeschlossen sind und das Kreiselgebläse oder der -lüfter 2 stoppt, wird der Antriebsmotor 8 wieder gestartet, um die Synchronisationsräder 7 und den Synchronisationsriemen 9 zum Drehen anzutreiben, und ein Abwickeln des Siebs 6 von der Siebtrommel 14, die mit der Synchronisationsradverbindungswelle 15 verbunden ist, beginnt. Ein Teil des Siebs 6, d. h. die erste Adsorptionsregion 61, wird aus der linken Heiztrommel 4 herausgezogen, während die zweite Adsorptionsregion 62 des Siebs 6 um die rechte Heiztrommel 4 gewickelt wird. Nachdem das Sieb 6 um die rechte Heiztrommel 4 gewickelt ist, beginnen das innere Heizbauteil 12 und das äußere Heizbauteil 13 der rechten Heiztrommel 4, die zweite Adsorptionsregion zu erwärmen. Zu diesem Zeitpunkt verdampfen die Substanzen, die an der zweiten Adsorptionsregion 62 des Siebs 6 adsorbiert sind, und gelangen in den Innenhohlraum der rechten Heiztrommel 4. Das rechte Drogen- und Explosivstofferfassungsinstrument (IMS) 3 saugt das Gas in der rechten Heiztrommel 4 durch die Saugöffnung 10 in der rechten Heiztrommel 4, um eine Erfassung zu implementieren.
Durch Wiederholen der obigen Schritte wird der obige Vorgang wiederholt ausgeführt, so dass Erfassungswirkungsgrade weiter verbessert werden.
Obwohl das Vorkonzentrationsverfahren dieser Erfindung unter Bezugnahme auf das obige bevorzugte Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, bei dem zwei Sätze von Desorptionseinheiten 40, 40' und Drogen- und Explosivstofferfassungsinstrumenten (IMS) 3, 3' eingesetzt werden, ist diese Erfindung nicht darauf eingeschränkt. Wenn ein einzelner Satz von Desorptionseinheit 40, 40' und Drogen- und Explosivstofferfassungsinstrument (IMS) 3, 3' eingesetzt wird, kann die Wirkung einer Vorkonzentration auch erzielt werden.
Insbesondere ist, wenn nur eine Desorptionseinheit 4, eine Adsorptionsregion 61, ein Kreiselgebläse 2 und ein Satz von Heiztrommel und Drogen- und Explosivstofferfassungsinstrument (IMS) 3 eingesetzt werden (Schritt A), die Funktionsweise wie folgt: Führen der Gasmischung, die die zu erfassenden Substanzen umfasst, zu dem Sieb 6 in einem Einsatzzustand für den Adsorptionsvorgang in der Adsorptionsposition (Schritt B); Starten der Antriebsvorrichtung 60, um das Sieb 6 mittels Wickeln des Siebs 6 für den Desorptionsvorgang in der Desorptionsposition in die Desorptionseinheit 40 zu führen (Schritt C); nachdem der Desorptionsvorgang abgeschlossen ist, Starten der Antriebsvorrichtung 60, um das Sieb 6 in die Adsorptionsposition zurückzubringen (Schritt D). Durch ein Wiederholen der Schritte (B)–(D) kann der obige Vorgang wiederholt ausgeführt werden.

Claims

Vorkonzentrationsvorrichtung für ein Ionenbeweglichkeitserfassungsgerät, die folgende Merkmale aufweist: einen Auffangdurchgang (1), der ausgelegt ist, um eine Gasmischung, die zu erfassende Substanzen umfasst, aufzufangen; ein Sieb (6), das in einem Einsatzzustand innerhalb des Auffangdurchgangs (1) angeordnet und ausgelegt ist, um die zu erfassenden Substanzen von der Gasmischung zu trennen, wobei die getrennten zu erfassenden Substanzen an dem Sieb (6) absorbiert werden; eine Desorptionseinheit (40, 40'), die ausgelegt ist, um die Substanzen, die an dem Sieb (6) absorbiert wurden, zu desorbieren, wobei das Sieb (6) in einem gewickelten Zustand in der Desorptionseinheit (40, 40') aufgenommen ist; und eine Antriebsvorrichtung (60), die ausgelegt ist, um das Sieb (6) anzutreiben, um zwischen einer Absorptionsposition, in der die zu erfassenden Substanzen an dem Sieb (6) in dem Auffangdurchgang (1) absorbiert werden, und einer Desorptionsposition bewegbar zu sein, in der die zu erfassenden Substanzen von dem Sieb (6) in der zumindest einen Desorptionseinheit (40, 40') desorbiert werden, wobei die Vorkonzentrationsvorrichtung eine erste und eine zweite Desorptionseinheit (40, 40') aufweist; wobei das Sieb (6) eine erste und eine zweite Adsorptionsregion (61, 62) aufweist, die voneinander entlang der Längsrichtung desselben beabstandet sind; wobei die erste Adsorptionsregion (61) durch die Antriebsvorrichtung in die erste Desorptionseinheit (40) für den Desorptionsvorgang und die zweite Adsorptionsregion (62) in die zweite Desorptionseinheit (40') für den Desorptionsvorgang bewegt wird, wobei die Antriebsvorrichtung (60) derart angetrieben wird, dass, wenn sich die erste oder zweite Adsorptionsregion (61, 62) in der Adsorptionsposition befindet, sich die jeweilige andere Adsorptionsregion (61, 62) in der Desorptionsposition befindet.
Vorkonzentrationsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der jede Desorptionseinheit (40, 40') folgende Merkmale aufweist: eine Siebtrommel (14), um die oder von der das Sieb (6) gewickelt oder abgewickelt werden kann; und einen Heizzylinder (4, 4'), der eine Heizeinheit (12, 13) umfasst, um das Sieb (6), das in demselben aufgenommen und um die Siebtrommel (14) gewickelt ist, zu erwärmen.
Vorkonzentrationsvorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der: der Heizzylinder (4, 4') einen Zylinderkörper (41) mit zwei offenen Enden und eine Heizzylinderabdeckung (11), die mit einem Ende des Zylinderkörpers (41) verbunden ist, aufweist; die Heizeinheit (12, 13) ein inneres Heizbauteil (12) und ein äußeres Heizbauteil (13), das mit der Heizzylinderabdeckung (11) verbunden ist, aufweist, wobei das innere Heizbauteil (12) innerhalb der Siebtrommel (14) angeordnet ist und das äußere Heizbauteil (13) außerhalb der Siebtrommel (14) angeordnet ist.
Vorkonzentrationsvorrichtung gemäß Anspruch 3, die ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Saugöffnung (10), die in der Heizzylinderabdeckung (11) angeordnet und mit einem Innenhohlraum des Heizzylinders (4, 4') in Verbindung gebracht ist, zum Fuhren der getrennten zu erfassenden Substanzen von dem Sieb (6) aus dem Heizzylinder (4, 4') heraus und in eine Probezuführöffnung eines IMS-Erfassungsinstruments hinein.
Vorkonzentrationsvorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der: die Siebtrommel (14) eine Hohlkäfigform besitzt; und die Siebtrommel (14) durch das andere Ende des Zylinderkörpers (41) des Heizzylinders (4, 4') in den Heizzylinder (4, 4') eingeführt ist und durch die Antriebsvorrichtung (60) angetrieben wird, um sich in einer Vorwärtsrichtung und einer Rückwärtsrichtung zu drehen.
Vorkonzentrationsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Antriebsvorrichtung (60) folgende Merkmale aufweist: einen Antriebsmotor (8); eine Mehrzahl von Synchronisationsrädern (7), wobei eines der Mehrzahl von Synchronisationsrädern (7) mit der Siebtrommel (14) über eine Synchronisationsradverbindungswelle (15) verbunden ist, um die Siebtrommel (14) zum Drehen anzutreiben; und einen Synchronisationsriemen (9), der ausgelegt ist, um mit der Mehrzahl von Synchronisationsrädern (7) verbunden zu sein und durch den Antriebsmotor (8) angetrieben zu werden, um sich in der Vorwärtsrichtung und der Rückwärtsrichtung zu drehen.
Vorkonzentrationsvorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner folgende Merkmale aufweist: ein erstes und ein zweites Kreiselgebläse (2), die in dem Auffangdurchgang (1) angeordnet sind, zum Führen der Gasmischung, die die zu erfassenden Substanzen umfasst, in Richtung der ersten und der zweiten Adsorptionsregion (61, 62).
Vorkonzentrationsverfahren für eine Gasmischung in einem Ionenbeweglichkeitserfassungsgerät, das folgende Schritte aufweist: (a) Bereitstellen der Vorkonzentrationsvorrichtung gemäß Anspruch 1; (b) Führen der Gasmischung, die die zu erfassenden Substanzen umfasst, zu der ersten Adsorptionsregion (61) des Siebs (6) für den Adsorptionsvorgang in der ersten Adsorptionsposition; (c) Starten der Antriebsvorrichtung (60) zum Führen der ersten Adsorptionsregion (61) des Siebs (6) in die erste Desorptionseinheit (40) für den Desorptionsvorgang in der ersten Desorptionsposition; (d) Führen der Gasmischung, die die zu erfassenden Substanzen umfasst, zu der zweiten Adsorptionsregion (62) des Siebs (6) für den Adsorptionsvorgang in der zweiten Adsorptionsposition, während Schritt (c) implementiert wird; (e) nachdem der Desorptionsvorgang in der ersten Adsorptionsregion (61) abgeschlossen ist, Starten der Antriebsvorrichtung (60) zum Führen der zweiten Adsorptionsregion (62) des Siebs (6) in die zweite Desorptionseinheit (40') für den Desorptionsvorgang in der zweiten Desorptionsposition; und (f) Zurückbringen der ersten Adsorptionsregion (61) des Siebs (6) in die erste Adsorptionsposition, während Schritt (c) implementiert wird.
Vorkonzentrationsverfahren gemäß Anspruch 8, bei dem: (g) die Schritte (b) bis (f) wiederholt werden.
Vorkonzentrationsverfahren gemäß Anspruch 8, bei dem: der Desorptionsvorgang einen Schritt eines Erwärmens des Siebs (6), das in dem gewickelten Zustand in der Desorptionseinheit (40, 40') aufgenommen ist, aufweist.