JP2019533809A - サンプリングポンプ、及びトラップに充填するためのサンプリングポンプの閉ループ制御 - Google Patents

サンプリングポンプ、及びトラップに充填するためのサンプリングポンプの閉ループ制御 Download PDF

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Abstract

空気試料の選択された体積をトラップに引き込むように構成される装置及びシステムのある特定の構成が記載される。いくつかの例では、装置及びシステムは、可変拘束が生じる場合でも空気試料の選択された体積をトラップに引き込むためのポンプ及びマスフローセンサを含む。

Description

連邦支援研究に関する声明
本発明は、米国内務省によって裁定された契約番号Ｄ１４ＰＣ００１５９による米国政府支援によってなされたものである。米国政府は本発明において一定の権利を有する。
優先権出願
本出願は、開示全体があらゆる目的で参照により本明細書に組み込まれている、２０１６年１０月１０日出願の米国特許仮出願第６２／４０６，３６０号の優先権及び利益を主張するものである。
本出願は、サンプリングポンプ、及び１つまたは複数の試料をトラップ上に充填するためのサンプリングポンプの閉ループ制御を対象とする。いくつかの事例では、閉ループ制御は、いずれの可変拘束とも無関係にトラップに引き込まれる空気試料の体積を制御するためのマスフローセンサの使用を含む。
トラップを使用して、空気試料における検体物質をトラップすることができる。トラップは、典型的には、大量の試料が捕獲される時に使用される従来のトラップ、及びニードルトラップを含む。ニードルトラップが使用される場合、空気流における高可変拘束は、空気試料をニードルトラップに引き込んでニードルトラップにおける収着剤上に検体を充填する時に、ポンプの早期故障またはポンプによる不精確な流量を引き起こす可能性がある。
サンプリングポンプ、及び、ニードルトラップ、または高可変拘束を有する他のトラップ内への空気試料の充填を可能にするこのポンプの制御に関するある特定の態様について以下に記載する。このポンプは、トラップに流体的に結合し、かつ、失敗せず既存のポンプより多くの一貫した流量によって空気をトラップに通すように構成可能である。さまざまな構成が記載されるが、ポンプの制御は、少なくとも部分的に、ポンプを通り、かつトラップに引き込まれる空気のモルの精確な測定を保証するようにマスフローセンサの使用に基づいてもよい。
１つの態様では、空気をトラップに引き込んで空気試料における検体をトラップ上に充填するように構成されるシステムが記載される。１つの構成では、システムは、流体配管を通してトラップに流体的に結合するように構成され、かつ空気試料をトラップに引き込むように構成されるポンプと、流体配管に流体的に結合され、かつトラップに引き込まれる空気試料におけるマスフローを測定するように構成されるマスフローセンサと、ポンプ及びマスフローセンサに電気的に結合されるコントローラであって、空気試料の選択された体積をトラップに引き込むためにマスフローセンサによるマスフロー測定値からポンプの閉ループ制御をもたらすように構成される、コントローラとを含む。
ある特定の例では、コントローラは、ポンプの動作中に大気圧及び温度を補正するように構成される。他の例では、コントローラは、マスフロー装置からの質量測定値ならびに補正された大気圧及び温度を使用して、ポンプのポンピング速度を調節するように構成される。いくつかの実施形態では、コントローラは、トラップに引き込まれる空気試料の選択された体積をもたらすために質量測定値ならびに補正された大気圧及び温度を使用してポンプのポンピング速度を自動的に調節するように構成される。いくつかの例では、トラップ上に引き込まれる空気試料の一定の体積は、システムにおける圧力変化を測定せずに判定される。ある特定の構成では、コントローラは、トラップ上に引き込まれる種の体積を判定するために質量測定値を較正表と比較するように構成される。いくつかの例では、システムはコントローラに電気的に結合される気圧センサを含む。ある特定の事例では、コントローラは、気圧センサを使用して大気圧及び温度を判定し、かつ判定した大気圧及び温度、ならびに質量測定値を使用してポンプのポンピング速度を変えるように構成される。いくつかの構成では、コントローラは、空気試料の判定された体積がトラップに引き込まれた後にポンプをトラップから流体的に切り離すように構成される。ある特定の例では、コントローラは、空気試料の判定された体積がトラップ上に引き込まれた後にポンプのポンピングを中断するように構成される。他の実施形態では、コントローラは、マスフロー測定値に基づいてポンプの流量を考慮せずに、選択された量の検体をトラップ上に充填するように構成される。いくつかの例では、コントローラは、マスフロー測定値に基づいてポンプのポンピング時間を考慮せずに、選択された量の検体をトラップ上に充填するように構成される。ある特定の実施形態では、システムは、コントローラに電気的に結合される無線装置を含む。いくつかの例では、無線装置は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）装置またはアンテナを含む。ある特定の事例では、システムは電源を含む。例えば、電源は、交流電源、直流電源、バッテリ、充電式バッテリ、電気化学的電池、燃料電池、太陽電池、及び手動クランク発電機からなる群から選択可能である。いくつかの例では、システムはコントローラに電気的に結合されるメモリユニットを含む。他の例では、システムはコントローラに電気的に結合されるディスプレイ画面を含む。ある特定の事例では、コントローラは、合計時間、ポンプ時間、全体積、平均体積、繰り返し回数、及びポンプステータスのうちの少なくとも１つを含む動作の概要をディスプレイ上に提供するように構成される。いくつかの例では、コントローラは、空気試料の選択された体積をトラップ上に引き込むために、マスフローセンサを通る時間、流量、及び体積のうちの少なくとも１つに基づいて選択された期間にポンプの動作を可能にするように構成される。
別の態様では、空気試料における検体をトラップ上に充填するように構成されるシステムは、空気試料における検体をトラップ上に引き込むためにトラップに流体的に結合するように構成される流体入口を含むポンプと、トラップとポンプの流体入口との間の流体配管におけるマスフローセンサであって、トラップに引き込まれる空気試料におけるマスフローを測定するように構成される、マスフローセンサと、外部雰囲気に流体的に結合され、かつ外部雰囲気の圧力及び温度を判定するように構成される気圧センサと、ポンプ、マスフローセンサ、及び気圧センサに電気的に結合されるコントローラであって、ポンプ動作中に判定された大気圧及び温度ならびに測定されたマスフローを使用し、かつ空気試料の選択された体積をトラップに引き込んで空気試料における検体をトラップ上に充填するためにトラップ上への検体の充填中にポンプ流量を調節するように構成される、コントローラと、を含む。
ある特定の例では、コントローラは、トラップに引き込まれる空気試料の体積を判定するために測定されたマスフローを較正表と比較するように構成される。他の例では、コントローラは、空気試料の選択された体積がトラップに引き込まれた後にポンプをトラップから流体的に切り離すように構成される。いくつかの例では、コントローラは、空気試料の選択された体積がトラップ上に引き込まれた後にポンプのポンピングを中断するように構成される。他の例では、システムはコントローラに電気的に結合される無線装置を含む。ある特定の構成では、無線装置は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ装置またはアンテナを含む。いくつかの実施形態では、システムは電源を含む。他の例では、電源は、交流電源、直流電源、バッテリ、充電式バッテリ、電気化学的電池、燃料電池、太陽電池、及び手動クランク発電機から構成される群から選択される。いくつかの実施形態では、システムは、それぞれがコントローラに電気的に結合されるメモリユニット及びディスプレイ画面を含む。他の事例では、コントローラは、マスフローセンサを通る時間、流量、及び体積のうちの少なくとも１つに基づいて選択された期間にポンプの動作を可能にするように構成される。
別の態様では、空気試料における気体検体を外部トラップ上に充填するように構成される携帯型システムは、外部トラップ内に収着剤を含む、外部トラップに流体的に結合するように構成される流体入口を含むハウジングと、ハウジング内のポンプであって、ポンプとハウジングの流体入口との間の流体配管を通して外部トラップに流体的に結合するように構成され、空気試料を外部トラップに引き込んで気体検体を外部トラップの収着剤上に充填するように構成されるポンプと、ハウジング内の、流体配管に流体的に結合されるマスフローセンサであって、外部トラップに引き込まれる、流体流におけるマスフローを測定するように構成される、マスフローセンサと、ハウジング内の、ポンプ及びマスフローセンサに電気的に結合されるコントローラであって、空気試料の選択された体積を外部トラップに引き込むためにマスフローセンサによるマスフロー測定値からポンプの閉ループ制御をもたらすように構成される、コントローラと、を含む。
ある特定の構成では、コントローラは、外部トラップに引き込まれる空気試料の体積を判定するために測定されたマスフローを較正表と比較するように構成される。いくつかの実施形態では、コントローラは、空気試料の選択された体積が外部トラップに引き込まれた後にポンプを外部トラップから流体的に切り離すように構成される。他の例では、コントローラは、空気試料の選択された体積が外部トラップ上に引き込まれた後にポンプのポンピングを中断するように構成される。いくつかの事例では、システムは、ハウジング内の、コントローラに電気的に結合される無線装置を含む。他の例では、無線装置は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ装置またはアンテナを含む。ある特定の実施形態では、システムは、ハウジングにおける電源を含む、またはシステムにおいて、ハウジングは電源に結合するように構成される外部カプラを含む。いくつかの事例では、電源は、交流電源、直流電源、バッテリ、充電式バッテリ、電気化学的電池、燃料電池、太陽電池、及び手動クランク発電機から構成される群から選択される。いくつかの例では、システムは、ハウジング内のメモリユニット、及びハウジング上のディスプレイ画面を含み、メモリユニット及びディスプレイ画面のそれぞれはコントローラに電気的に結合される。他の例では、コントローラは、マスフローセンサによる時間、流量、及び体積のうちの少なくとも１つに基づいて選択された期間にポンプの動作を可能にするように構成される。
追加の態様では、空気試料における気体検体を外部トラップ上に充填するように構成される携帯型システムは、外部トラップ内に収着剤を含む、外部トラップに流体的に結合するように構成される流体入口を含むハウジングと、ハウジング内のポンプであって、ポンプとハウジングの流体入口との間の流体配管を通して外部トラップに流体的に結合するように構成され、空気試料を外部トラップに引き込んで空気試料における検体を外部トラップ上に充填するように構成されるポンプと、ハウジング内の、流体配管に流体的に結合されるマスフローセンサであって、外部トラップに引き込まれる、空気試料におけるマスフローを測定するように構成される、マスフローセンサと、ハウジングにあり、外部雰囲気に流体的に結合され、外部雰囲気の圧力及び温度を判定するように構成される気圧センサと、ポンプ、マスフローセンサ、及び気圧センサに電気的に結合されるコントローラであって、ポンプ動作中に判定された大気圧及び温度、ならびに測定されたマスフローを使用し、かつ空気試料の選択された体積をトラップに引き込んで検体をトラップ上に充填するために外部トラップの収着剤上への検体の充填中にポンプ流量を調節するように構成される、コントローラと、を含む。
ある特定の事例では、コントローラは、外部トラップに引き込まれる空気試料の体積を判定するために測定されたマスフローを較正表と比較するように構成される。他の例では、コントローラは、空気試料の選択された体積が外部トラップに引き込まれた後にポンプを外部トラップから流体的に切り離すように構成される。いくつかの実施形態では、コントローラは、空気試料の選択された体積が外部トラップに引き込まれた後にポンプのポンピングを中断するように構成される。ある特定の例では、システムは、ハウジング内の、コントローラに電気的に結合される無線装置を含む。いくつかの例では、無線装置は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ装置またはアンテナを含む。他の例では、システムは、ハウジングにおける電源を含む、またはシステムにおいて、ハウジングは電源に結合するように構成される外部カプラを含む。ある特定の構成では、電源は、交流電源、直流電源、バッテリ、充電式バッテリ、電気化学的電池、燃料電池、太陽電池、及び手動クランク発電機から構成される群から選択される。いくつかの例では、システムは、ハウジング内のメモリユニット、及びハウジング上のディスプレイ画面を含み、メモリユニット及びディスプレイ画面のそれぞれはコントローラに電気的に結合される。他の例では、コントローラは、マスフロー装置を通る時間、流量、及び体積のうちの少なくとも１つに基づいて選択された期間にポンプの動作を可能にするように構成される。
別の態様では、空気試料における検体をトラップ上に充填する方法が記載される。ある特定の実施形態では、方法は、トラップに流体的に結合されるポンプからの陰圧を使用してトラップに引き込まれる空気試料におけるマスフローを測定することと、測定されたマスフローを使用してトラップに引き込まれる空気試料の体積を判定することと、トラップに引き込まれる空気試料の判定された体積が選択された体積に達すると空気試料をトラップに引き込むことを中断することと、を含む。
ある特定の例では、方法は、トラップを通る補正されたマスフローを判定するためにポンプからの陰圧の使用中に大気圧及び温度を判定することを含む。他の例では、方法は、空気試料の判定された体積をトラップに引き込むために、トラップを通る補正されたマスフローを使用してポンプのポンピング速度を調節することを含む。いくつかの実施形態では、方法は、圧力降下を測定せずに空気試料をトラップに引き込むことを含む。いくつかの例では、方法は、コントローラを使用して、トラップに引き込まれる空気試料の選択された体積に達する時を判定するために、トラップに引き込まれる空気試料の判定された体積、及びトラップを通る補正されたマスフローを較正表と比較することを含む。ある特定の実施形態では、方法は、判定された大気圧及び温度、ならびに質量測定値を使用して、ポンプのポンピング速度を変えることを含む。いくつかの例では、方法は、大気圧及び温度を使用してトラップに引き込まれる空気試料の体積を算出することを含む。ある特定の例では、方法は、合計時間、ポンプ時間、全体積、平均体積、繰り返し回数、及びポンプステータスのうちの少なくとも１つを含む動作の概要をディスプレイ画面上に表示することを含む。いくつかの実施形態では、方法は、トラップと別個の外部装置に概要を無線で送信することを含む。ある特定の事例では、方法は、トラップに引き込まれる空気試料の体積を較正表と比較することと、トラップに引き込まれる空気試料の比較した体積が閾値より低い場合、ポンプのポンピング速度をより高いポンピング速度に調節することとを含む。
別の態様では、器械は、流体配管を通して外部トラップに流体的に結合するように構成され、かつ空気試料をトラップに引き込むように構成されるポンプと、流体配管に流体的に結合され、かつトラップに引き込まれる空気試料におけるマスフローを測定するように構成されるマスフローセンサと、ポンプ及びマスフローセンサに電気的に結合されるコントローラであって、空気試料の選択された体積をトラップに引き込むためにマスフローセンサによるマスフロー測定値からポンプの閉ループ制御をもたらすように構成される、コントローラと、熱的脱着システムであって、熱的脱着システムによってトラップから脱着させる、トラップ上にトラップされた検体を受けるためにトラップに流体的に結合するように構成される入口を含む熱脱着システムと、を含む。
ある特定の実施形態では、コントローラは、外部トラップに引き込まれる空気試料の体積を判定するために測定されたマスフローを較正表と比較するように構成される。他の実施形態では、コントローラは、空気試料の選択された体積が外部トラップに引き込まれた後にポンプを外部トラップから流体的に切り離すように構成される。いくつかの例では、コントローラは、空気試料の選択された体積が外部トラップに引き込まれた後にポンプのポンピングを中断するように構成される。ある特定の構成では、器械は、コントローラに電気的に結合される無線装置、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ装置またはアンテナを含む。他の例では、器械は、携帯型電源を含む。ある特定の実施形態では、電源は、交流電源、直流電源、バッテリ、充電式バッテリ、電気化学的電池、燃料電池、太陽電池、及び手動クランク発電機から構成される群から選択される。いくつかの例では、コントローラは、マスフローセンサを通る時間、流量、及び体積のうちの少なくとも１つに基づいて選択された期間にポンプの動作を可能にするように構成される。いくつかの事例では、熱的脱着システムは、乾燥器及び検出器を含む。
別の態様では、器械は、流体配管を通してトラップに流体的に結合するように構成され、かつ空気試料をトラップに引き込むように構成されるポンプと、流体配管に流体的に結合され、かつトラップに引き込まれる空気試料におけるマスフローを測定するように構成されるマスフローセンサと、ポンプ及びマスフローセンサに電気的に結合されるコントローラであって、空気試料の選択された体積をトラップに引き込むためにマスフローセンサによるマスフロー測定値からポンプの閉ループ制御をもたらすように構成される、コントローラと、トラップ上にトラップされた検体を受けるためにトラップに流体的に結合するように構成される入口を含む検出器であって、検体はトラップから脱着させて検出器に提供される、検出器と、を含む。
ある特定の構成では、コントローラは、外部トラップに引き込まれる空気試料の体積を判定するために測定されたマスフローを較正表と比較するように構成される。他の構成では、コントローラは、空気試料の選択された体積が外部トラップに引き込まれた後にポンプを外部トラップから流体的に切り離すように構成される。いくつかの例では、コントローラは、空気試料の選択された体積が外部トラップに引き込まれた後にポンプのポンピングを中断するように構成される。他の例では、器械は、コントローラに電気的に結合される無線装置、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ装置またはアンテナを含む。ある特定の実施形態では、器械は、携帯型電源を含む。いくつかの例では、電源は、交流電源、直流電源、バッテリ、充電式バッテリ、電気化学的電池、燃料電池、太陽電池、及び手動クランク発電機から構成される群から選択される。ある特定の事例では、コントローラは、マスフローセンサを通る時間、流量、及び体積のうちの少なくとも１つに基づいて選択された期間にポンプの動作を可能にするように構成される。他の事例では、検出器は質量分析計である。いくつかの構成では、器械は、質量分析計に流体的に結合されるガスクロマトグラフィシステムであって、トラップから脱着させた検体流を受け、脱着させた検体流において検体種を分離し、分離した検体種を質量分析計に提供するように構成される。
別の態様では、外部トラップの収着剤上に空気試料における検体をトラップする方法は、空気試料の選択された体積を外部トラップに引き込み、かつ検体をトラップの収着剤上にトラップするように、外部トラップに流体的に結合されるポンプのポンピング速度を制御するために、閉ループ制御、及びマスフローセンサからの測定値を使用することを含む。
追加の態様、例、及び実施形態について、以下により詳細に説明する。
サンプリングポンプのある特定の構成、サンプリングポンプシステム、ならびにサンプリングポンプ及びサンプリングポンプシステムを制御するために使用されるシステム及び方法について、添付の図を参照して説明する。
ある特定の実施形態による、ポンプ、マフフローセンサ、及びプロセッサを含むサンプリングシステム示す図である。 ある特定の実施形態による、ポンプ、マスフローセンサ、気圧センサ、及びプロセッサを含むサンプリングシステムを示す図である。 ある特定の実施形態による、入口に組み入れられるマスフローセンサを含むサンプリングシステムを示す図である。 ある特定の例による、サンプリングシステムに結合するように構成される外部インターフェースにおいてマスフローセンサを含むシステムを示す図である。 ある特定の構成による、マスフローコントローラを含むシステムを示す図である。 ある特定の例による、１つより多い入口を含むシステムを示す図である。 ある特定の構成による、トラップ上に検体を充填するように構成される装置を示す図である。 ある特定の例による、内部フィルタを含むシステムを示す図である。 ある特定の例による、検出器または他のコンポーネントを含むシステムを示す図である。
本開示の利益を考慮すれば、図に示されるコンポーネントの位置及び配置が固定されず重大ではないことは、当業者には認識されるであろう。コンポーネントは、本明細書に記載されるようなサンプリングシステムを提供するために、所望の形状、形状因子、位置決めなどを実現するように配置可能である。
サンプリングポンプのある特定の具体的な構成、サンプリングポンプ制御、及びサンプリングポンプを使用するシステムについて、以下により詳細に説明する。本開示の利益を考慮すれば、サンプリングポンプが、試料をトラップ上に充填する、及び／または１つまたは複数の装置を使用した充填させた試料の分析を可能にするために、多くの異なる装置において、またはそれらの装置とともに使用可能であることは、当業者には認識されるであろう。
ある特定の実施形態では、本明細書に記載されるシステムは、失敗することなく、かつ現在のポンプより良好な流量で、空気をニードルトラップに通すことができる高真空ポンプを含んでよい。いくつかの構成では、システムは、外部体積較正曲線と比較される時、補正された体積の精度を失うことなく、可変拘束装置との使用を可能にする、閉ループ制御のための、質量から体積にマスフロー測定値を変換するように構成可能であるマスフローセンサを含む。この構成はまた、全ての圧力及び温度条件で精確な体積流量測定値を提供するためにマスフローの補正を可能にする大気圧及び温度センサを含む。ポンプは、補正体積が拘束と無関係にトラップ装置に引き込まれることを保証するためにポンピング速度を自動的に調節するように構成可能である。いずれの特定の理論に縛られることを望まずに、トラップ装置に通される空気の実際の体積は制御可能である。流量較正が拘束の変化により不正確である場合、収集される実際の体積は従来のポンプにおいて変動する可能性がある。例えば、既存のポンプは、トラップ装置の拘束が一定のままであり、圧力から流量への変換を可能にすることを予期して、単なる圧力測定値を使用することが多い。ポンプの入口の拘束が変化する（一般的である）場合、測定される圧力はもはや流量を精確に示すものではない。本明細書に記載されるサンプリングシステムにおけるマスフローセンサを使用することによって、空気のモルの精確な測定が可変拘束を考慮するように行われ得る。質量は、マスフローセンサ測定値の空気の実際の体積との関係づけを使用することによって、体積に変換される。較正は、例えば、気圧センサまたはチップから収集された大気圧及び温度を含む。大気圧及び温度を監視し続けることによって、トラップ装置に通される質量は、任意の高度または温度でかつ可変拘束上で体積に変換可能である。定量化は、時間でも流量でもなく体積に基づく。浮遊する時間を可能にすることによって、サンプリングポンプは指定された体積をトラップ上で取得するための適切な長さの時間で動作することになる。この結果は実際の流量と無関係に生じる。例えば、ポンプの入口の拘束が設定した流量に達するのにポンプにとって大き過ぎる場合、収集した体積の精度に依然悪影響を与えない。ポンプは、高い目標体積に達するのに十分な時間で作動し、拘束によって低くなった流量を補償する。
いくつかの例では、本明細書に記載されるシステム及び方法は、全ての応答を測定しかつこの応答を合計してもよい。個々のパルスを測定する場合のシステムと対照的に、応答を測定しかつ合計することによって、平均化動作及び／または平滑化動作は必要に応じて回避可能である。応答を測定しかつ合計することによって、システムの１つまたは複数のコンポーネントに引き込まれる空気のより精確な体積が制御可能である。例えば、一定の流量の使用は、それ自体で、システムの１つまたは複数のコンポーネントに引き込まれる空気の体積、例えば、可変拘束が生じる場合のトラップに引き込まれる空気試料の体積の精確な測定値を必ずしももたらす訳ではない場合がある。本明細書に記載されるシステム及び方法は、マスフローセンサによるマスフロー測定値からポンプの閉ループ制御をもたらすために、及びオプションとして以下に記されるような他の測定値を使用して、可変拘束が生じる場合がある時でも、空気試料の選択された体積をトラップまたはシステムの他のコンポーネントに引き込むために使用可能である。例えば、時間または継続時間の選択されたウィンドウにわたって選択された空気体積を引き込むことにより、本明細書に記載されるサンプリング装置、システム、及び方法を使用して試料のより精確な充填を可能とすることができる。
他の事例では、本明細書に記載されるシステムは、他のコンポーネント、装置、またはシステムに動作可能に接続または結合する必要なく、在来の建物及び施設の外部の遠隔地域で機能することができる独立型システムとして設計可能である。システムは、例えば、それ自体で、他のコンポーネントを使用する、またはシステムを使用する前に他のコンポーネントをシステムに結合する必要なく、機能することができる。システムは、例えば、ハンドヘルド装置、ラップトップ、ブリーフケース、または小型のかばんのサイズくらいの携帯型装置、またはユーザがある場所から別の場所に装置を容易に搬送することを可能にする他のサイズとしてサイズ合わせされかつ配置されてもよい。本明細書に記されるように、システム全体は、バッテリまたは他のＤＣ電源などの遠隔電源によって電力供給可能である。
ある特定の構成において、図１を参照すると、システム１００は、ポンプ１２０に流体的に結合される入口１０５を含む。入口１０５はまた、ポンプ１２０においてトラップ（図示せず）に流体的に結合するように構成される。マスフローセンサ（ＭＦＳ）１１０は、入口１０５とポンプ１２０との間の流体配管１１２に存在し、かつ流体配管１０６を通して入口１０５に流体的に結合される。マスフローセンサ１１０及びポンプ１２０は、それぞれ、相互接続部１３１、３３３を通してプロセッサ１３０に電気的に結合される。しかしながら、必要に応じて、センサ１１０及びポンプ１２０は、無線でプロセッサ１３０に電気的に結合可能である。ポンプ１２０は、流体配管１２２を通して出口１４０に流体的に結合される。システム１００の使用では、トラップ（図示せず）は、直接入口１０５に流体的に結合可能である、または入口１０５とトラップとの間に（以下に論じられるような）インターフェースが存在する場合がある。ポンプ１２０は、オンに切り換えられ、ポンプ時間、流量などは、プロセッサ１３０が、マスフローセンサ１１０からの測定値を使用してトラップを通してもたらされる空気のモル数を判定することに基づいてこのプロセッサによって制御される。いくつかの事例では、ポンプ１２０のポンピング速度は、正確な体積が拘束と無関係にトラップに引き込まれることを保証するように調節される。トラップに引き込まれる空気の実際の体積は、マスフローセンサ１１０及びプロセッサ１３０を使用して判定可能である。例えば、マスフローセンサ１１０からの測定されたマスフローは、マスフローセンサ測定値を空気の実際の体積と関係づけることによってプロセッサ１３０によって体積に変換可能である。較正は、例えば、マスフローセンサ１１０、ポンプ１２０、または流体配管１０６、１１２、１２２のうちの１つに存在する場合がある（図１に示されない）気圧センサから収集される大気圧及び温度を含む。大気圧及び温度は、トラップに通される、質量から体積への精確な変換を可能にするために連続して監視可能である。このような算出は、トラップ拘束が変動する場合、または圧力または高度が種々のサンプリング時間で大きく変動する場合、とりわけ有益である場合がある。トラップに引き込まれる実際の質量は、ポンピング時間またはシステム１００を通る流量ではなく体積に基づくことができる。例えば、プロセッサ１３０は、指定された体積をトラップ上に充填するための適切な長さの時間でサンプリングポンプ１２０を動作させるように構成可能である。適切な体積がトラップ上に充填されると、プロセッサ１３０は、ポンプ１２０をオフに切り換えることができる、または弁または他の内部コンポーネント（図示せず）を、トラップとポンプ１２０との間で流体流を停止する位置まで動かすことによって、トラップをポンプ１２０から流体的に切り離すことができる。プロセッサ１３０によって実施される実際のポンピング速度は、変化し得、または一定であってもよい。いくつかの例では、プロセッサ１３０は、選択された時間内でのトラップへのある特定の充填体積をもたらすようにポンプ１２０を制御する。このような選択された時間に達するように、プロセッサ１３０は、マスフローセンサ１１０によって測定された質量を使用し、かつ目標時間を実現するようにポンピング速度を調節することができる。ポンピング時間中に可変拘束が生じる場合、プロセッサ１３０は可変拘束を考慮するようにポンピング速度を調節できる。マスフローセンサ１１０を使用することによって、トラップに通される空気の実際の体積はより精確であり、かつ、圧力、温度、及び流れの拘束が変化しても再現可能である。
他の構成では、マスフローセンサはポンプとは別のコンポーネントである必要はない。例えば、マスフローセンサはポンプの内部流体配管に組み入れることが可能である。さらに、プロセッサもまた、必要に応じて、ポンプに組み入れられてもよい。一体化したマスフローセンサを有するポンプの例示が図２に示される。ポンプ２００は、入口２０５と、流体配管２０６を通して入口２０５に流体的に結合されるマスフローセンサ２１０とを含む。ダイヤフラム２２０は流体配管２１２を通してマスフローセンサ２１０に流体的に結合される。気圧センサ２３０は、（代替的にはシステム２００の外面上に存在する可能性があるが）ポンプ２００内に存在し、かつ圧力及び温度を判定するために外部雰囲気に流体的に結合される。流体配管２２２を通してダイヤフラム２２０に流体的に結合される出口２４０が存在し、出口２４０は、ポンプ２００によってもたらされる圧力を変えるために開位置または閉位置まで動かすことができる弁（図示せず）を含んでよい。プロセッサ２５０は、さまざまな相互接続部（図２における破線）を通して、マスフローセンサ２１０、ダイヤフラム２２０、及び気圧センサ２３０のそれぞれに電気的に結合可能である。プロセッサ２５０は、ポンプ２００に外付けされるように示されるが、必要に応じて、ポンプに一体化されてもよい。ポンプ２００の使用時に、トラップ（図示せず）は入口２０５に流体的に結合可能である。ポンプ２００は、オンに切り換えられ（または既にオンに切り換えられている場合がある）、ポンプ時間、流量などは、プロセッサ２５０が、マスフローセンサ２１０及び気圧センサ２３０からの測定値を使用してトラップを通してもたらされる空気のモル数を判定することに基づいてプロセッサ２５０によって制御される。ある特定の例では、ポンプ２００のポンピング速度は、正確な体積が拘束と無関係にトラップに引き込まれることを保証するように調節される。トラップに引き込まれる空気の実際の体積は、マスフローセンサ２１０、気圧センサ２３０、及びプロセッサ２５０によって判定可能である。例えば、マスフローセンサ２１０からの測定されたマスフローは、マスフローセンサ測定値を空気の実際の体積と関係づけることによってプロセッサ２５０によって体積に変換可能である。較正は、例えば、気圧センサ２３０から収集される大気圧及び温度を含む。大気圧及び温度は、トラップに通される、質量から体積への精確な変換を可能にするために、プロセッサ２５０によって連続して監視可能である。例えば、任意の圧力または温度での空気のモル体積（Ｖｍ）は、理想気体の法則（Ｖｍ（ＲＴ）／ｐであり、式中、Ｒは気体定数であり、Ｔは測定された温度であり、ｐは測定された圧力である）を使用して算出可能である。較正された圧力及び温度と、測定された圧力及び温度との間の比を、トラップに引き込まれる空気のモル体積を精確に判定するためにシステム２００の較正に補正係数を適用するために使用可能である。この補正係数は、任意の場所でのシステム２００の較正、さらにまた、異なる場所での較正の補正を可能にする。このような算出は、トラップ拘束が変動する場合、または圧力または高度が種々のサンプリング時間で大きく変動する場合、とりわけ有益である場合がある。トラップに引き込まれる実際の質量は、ポンピング時間またはポンプ２００を通る流量ではなく体積に基づくことができる。例えば、プロセッサ２５０は、指定された体積をトラップ上に充填するための適切な長さの時間でポンプ２００を動作させるように構成可能である。適切な体積がトラップ上に充填されると、プロセッサ２５０は、ダイヤフラム２２０をオフに切り換えることができる、または弁または他の内部コンポーネント（図示せず）を、トラップとポンプ２００との間で流体流を停止する位置まで動かすことによって、トラップをポンプ２００から流体的に切り離すことができる。プロセッサ２５０によって実施される実際のポンピング速度は、トラップの充填中、変化し得、または一定であってもよい。いくつかの例では、プロセッサ２５０は、選択された時間内でトラップ上へのある特定の充填体積をもたらすようにポンプ２００を制御する。このような選択された時間に達するように、プロセッサ２５０は、マスフローセンサ２１０によって測定された質量、センサ２３０からの測定値に基づく任意の所望の補正係数を使用し、目標時間を実現するようにポンピング速度を調節することができる。トラップの充填中に可変拘束が生じる場合、プロセッサ２５０は可変拘束を考慮するようにポンピング速度を調節できる。マスフローセンサ２１０及び気圧センサ２３０を使用することによって、ポンプ２００によってトラップに通される空気の実際の体積はより精確であり、かつ、圧力、温度、及び流量拘束が変化しても再現可能である。
いくつかの構成では、マスフローセンサは、サンプリングシステムの入口に組み入れられてもよい。例えば、図３を参照すると、ポンプ３２０は、組み入れられたマスフローセンサ３１０を有する入口を含む。ポンプ３２０は、流体配管３１２を通してマスフローセンサ３１０に流体的に結合される。気圧センサ３３０は、システム３００内に存在し、かつセンサ３３０が外部の圧力及び温度を感知できるように外部雰囲気に流体的に結合される。プロセッサ３４０は、相互接続部３４１、３４３、及び３４７を通してそれぞれ、マスフローセンサ３１０、ポンプ３２０、及び気圧センサ３３０のそれぞれに電気的に結合される。システム３００内の圧力を変えるために開位置と閉位置との間で動かすことが可能である出口３５０が存在する。ポンプ３２０は、オンに切り換えられ（または既にオンに切り換えられている場合がある）、ポンプ時間、流量などは、プロセッサ３４０が、マスフローセンサ３１０及び／または気圧センサ３３０からの測定値を使用してトラップを通してもたらされる空気のモル数を判定することに基づいてプロセッサ３４０によって制御される。ある特定の事例では、ポンプ３２０のポンピング速度は、正確な体積が拘束と無関係に、及び／または気圧センサ３３０からの測定値を使用してもたらされる補正係数に基づいて、トラップに引き込まれることを保証するように調節される。トラップに引き込まれる空気の実際の体積は、マスフローセンサ３１０、気圧センサ３３０、及びプロセッサ３４０によって判定可能である。例えば、マスフローセンサ３１０からの測定されたマスフローは、マスフローセンサ測定値を空気の実際の体積と関係づける（及び気圧センサ３３０からの測定値に基づいて任意の所望の補正係数を使用する）ことによってプロセッサ３４０によって体積に変換可能である。較正は、例えば、気圧センサ３３０から収集される大気圧及び温度を含む。大気圧及び温度は、トラップに通される実際のモル体積の精確な判定を可能にするために（気圧センサ３３０を使用して）プロセッサ３４０によって連続して監視可能である。このような算出は、トラップ拘束が変動する場合、または圧力または高度が種々のサンプリング時間で大きく変動する場合、とりわけ有益である場合がある。トラップに引き込まれる実際の質量は、ポンピング時間またはシステム３００を通る流量ではなく体積に基づくことができる。例えば、プロセッサ３４０は、指定された体積をトラップ上に充填するための適切な長さの時間でポンプ３２０を動作させるように構成可能である。適切な体積がトラップ上に充填されると、プロセッサ３４０は、ポンプ３２０をオフに切り換えることができる、または弁または他の内部コンポーネント（図示せず）を、トラップとポンプ３２０との間で流体流を停止する位置まで動かすことによって、トラップをポンプ３２０から流体的に切り離すことができる。プロセッサ３４０によって実施される実際のポンピング速度は、トラップの充填中、変化し得、または一定であってもよい。いくつかの例では、プロセッサ３４０は、選択された時間内でのトラップ上へのある特定の充填体積をもたらすようにポンプ３２０を制御する。このような選択された時間に達するように、プロセッサ３４０は、マスフローセンサ３１０によって測定された質量を使用し、センサ３３０による測定に基づいて任意の所望の補正を適用し、目標時間を実現するようにポンピング速度を調節することができる。トラップの充填中に可変拘束が生じる場合、プロセッサ３４０は可変拘束を考慮するようにポンピング速度を調節できる。マスフローセンサ３１０及び気圧センサ３３０を使用することによって、ポンプ３２０によってトラップに通される空気の実際の体積はより精確であり、かつ、圧力、温度、及び流量拘束が変化しても再現可能である。
他の事例では、マスフローセンサは、サンプリングポンプ及びトラップに結合するように構成されるインターフェースに存在してもよい。インターフェースは、１つのポートを通して空気を受け、かつ別のポートでトラップに結合するように構成されてもよい。第３のポートが、インターフェースをサンプリングポンプシステムに結合するために存在しかつ使用可能である。いくつかの構成では、マスフローセンサは、トラップに引き込まれる空気の体積のより良好な測定をもたらすようにトラップの下流にあってもよい。図４を参照すると、流体配管４１２を通してポンプ４２０に流体的に結合される入口４１０を含むシステム４００が示される。ポンプ４２０は、流体配管４２２を通して出口ポート４４０に流体的に結合される。気圧センサ４３０は、システム４００の特定の場所の大気圧及び温度を判定するために外部雰囲気に流体的に結合される。プロセッサ４５０は、存在し、かつ相互接続部（図４における破線）を通して、入口４１０、気圧センサ４３０、及びポンプ４２０のそれぞれに電気的に結合される。とりわけ、入口４１０に可逆的に結合するように構成されるインターフェース４６０に存在するマスフローセンサ４６５は、インターフェース４６０が入口４１０に結合される時プロセッサ４５０に電気的に結合してもよい。例えば、電気相互接続部が、マスフローセンサ４６５とプロセッサ４５０との間に電気的結合をもたらすように入口４１０上の電気相互接続部に電気的に結合するインターフェース４６０上に存在してもよい。代替的な構成では、電気相互接続部は代わりに、無線接続と置き換え可能である。トラップ４７０は、インターフェース４６０に結合されるように示されている。ポンプ４２０は、プロセッサ４５０が、インターフェース４６０のマスフローセンサ４６５からの測定値を使用して、及び気圧センサ４３０による測定値からの任意の補正係数を使用して、トラップ４７０を通してもたらされる空気のモル数を判定することに基づいてプロセッサ４５０によって制御される。ある特定の事例では、ポンプ４２０のポンピング速度は、正確な体積が拘束と無関係にトラップ４７０に引き込まれることを保証するように調節される。トラップ４７０に引き込まれる空気の実際の体積は、マスフローセンサ４６５、気圧センサ４３０、及びプロセッサ４５０を使用して判定可能である。例えば、マスフローセンサ４６５からの測定されたマスフローは、マスフローセンサ測定値を空気の実際の体積と関係づけることによってプロセッサ４５０によって体積に変換可能である。較正は、例えば、気圧センサ４３０から収集される大気圧及び温度を含む。大気圧及び温度は、トラップ４７０に通されるモル体積の精確な判定を可能にするために（気圧センサ４３０からの測定値を使用して）プロセッサ４５０によって連続して監視可能である。このような算出は、トラップ拘束が変動する場合、または圧力または高度が種々のサンプリング時間で大きく変動する場合、とりわけ有益である場合がある。トラップ４７０に引き込まれる実際の質量は、ポンピング時間またはシステム４００を通る流量ではなく体積に基づくことができる。例えば、プロセッサ４５０は、指定された体積をトラップ４７０上に充填するための適切な長さの時間でポンプ４２０を動作させるように構成可能である。適切な体積がトラップ４７０上に充填されると、プロセッサ４５０は、ポンプ４２０をオフに切り換えることができる、または弁または他の内部コンポーネント（図示せず）を、トラップ４７０とポンプ４２０との間で流体流を停止する位置まで動かすことによって、トラップ４７０をポンプ４２０から流体的に切り離すことができる。プロセッサ４５０によって実施される実際のポンピング速度は、変化し得、または拘束、及び／または気圧センサ４３０による感知の変化に応じて、トラップ４７０の充填中、変化し得、または一定であってもよい。いくつかの例では、プロセッサ４５０は、選択された時間内でのトラップ４７０上へのある特定の充填体積をもたらすようにポンプ４２０を制御する。このような選択された時間に達するように、プロセッサ４５０は、マスフローセンサ４６５によって測定された質量を使用し、気圧センサ４３０からの測定値に基づいて任意の補正係数を適用し、目標時間を実現するようにポンプ４２０のポンピング速度を調節することができる。トラップ４７０の充填中に可変拘束が生じる場合、プロセッサ４５０は可変拘束を考慮するようにポンプ４２０のポンピング速度を調節できる。マスフローセンサ４６５及び気圧センサ４３０を使用することによって、トラップ４７０に通される空気の実際の体積はより精確であり、かつ、圧力、温度、及び流量拘束が変化しても再現可能である。
必要に応じて、本明細書に記載されるシステムのプロセッサは、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）においてマスフローセンサと一体化可能である。マスフローコントローラは、ダイヤフラム、気圧センサ、またはシステムの他のコンポーネントに電気的に結合可能である。図５を参照すると、入口５０５、マスフローコントローラ５１０、ポンプ５２０、気圧センサ５３０、及び出口ポート５４０を含むシステム５００が示されている。入口５０５は、流体配管５０６を通してマスフローコントローラ５１０に流体的に結合される。マスフローコントローラ５１０は、流体配管５１２を通してポンプ５２０に流体的に結合される。ポンプ５２０は、流体配管５２２を通して出口ポート５４０に流体的に結合される。マスフローコントローラ５１０は、相互接続部（図５における破線）を通して、ポンプ５２０及び気圧センサ５３０に電気的に結合される。マスフローコントローラ５１０は典型的には、マスフローセンサ、プロセッサ、及び１つまたは複数のメモリユニットを含む。プロセッサまたはコンピュータシステムに関連して以下に論じられる他のコンポーネントもまた、マスフローコントローラ５１０に存在してもよい。ポンプ５２０は、ＭＦＣ５１０が、ＭＦＣ５１０のマスフローセンサからの測定値、及び／または気圧センサ５３０による測定値からの任意の補正を使用して、トラップに通される空気のモル数を判定することに基づいてＭＦＣ５１０によって制御される。ある特定の事例では、ポンプ５２０のポンピング速度は、正確な体積が拘束と無関係に、及び／または気圧センサ５３０による大気圧及び温度の測定値からの補正係数に基づいて、トラップに引き込まれることを保証するように調節される。トラップに引き込まれる空気の実際の体積は、ＭＦＣ５１０を使用して判定可能である。例えば、ＭＦＣ５１０のマスフローセンサからの測定されたマスフローは、マスフローセンサ測定値を空気の実際の体積と関係づけることによって、及び／またはセンサ５３０による測定値からの補正係数を使用することによって、ＭＦＣ５１０によって体積に変換可能である。較正は、例えば、気圧センサ５３０から収集される大気圧及び温度、及び、例えば、図２に関連して上述される比に基づく任意の補正係数を含む。大気圧及び温度は、トラップに通されるモル体積の精確な判定を可能にするために（気圧センサ５３０からの測定値を使用して）ＭＦＣ５１０によって連続して監視可能である。このような算出は、トラップ拘束が変動する場合、または圧力または高度が種々のサンプリング時間で大きく変動する場合、とりわけ有益である場合がある。トラップに引き込まれる実際の質量は、ポンピング時間またはシステム５００を通る流量ではなく体積に基づくことができる。例えば、ＭＦＣ５１０は、指定された体積をトラップ上に充填するための適切な長さの時間でポンプ５２０を動作させるように構成可能である。適切な体積がトラップ上に充填されると、ＭＦＣ５１０は、ポンプ５２０をオフに切り換えることができる、または弁または他の内部コンポーネント（図示せず）を、トラップとポンプ５２０との間で流体流を停止する位置まで動かすことによって、トラップをポンプ５２０から流体的に切り離すことができる。ＭＦＣ５１０によって実施される実際のポンピング速度は、トラップの充填中、変化し得、または一定であってもよい。いくつかの例では、ＭＦＣ５１０は、選択された時間内でのトラップ上へのある特定の充填体積をもたらすようにポンプ５２０を制御する。このような選択された時間に達するように、ＭＦＣ５１０は、ＭＦＣ５１０のマスフローセンサによって測定された質量を使用し、センサ５３０からの測定値に基づいて任意の補正係数を適用し、目標時間を実現するようにポンピング速度を調節することができる。トラップの充填中に可変拘束が生じる場合、ＭＦＣ５１０は可変拘束を考慮するようにポンピング速度を調節できる。ＭＦＣ５１０及びセンサ５３０を使用することによって、ポンプ５２０によってトラップに通される空気の実際の体積はより精確であり、かつ、圧力、温度、及び流量拘束が変化しても再現可能である。
ある特定の例では、本明細書に記載されるシステムは、典型的には、試料をトラップ上に充填するための閉ループ制御を実装する。例えば、ポンプの流量は、第１の流量、例えば、５０ｍＬ／分に設定可能である。システムは、ポンプに通される空気の体積を判定し、かつポンプを流れる所望の体積を実現するようにポンピング速度を調節することができる。多くの既存のポンプは圧力値を使用し、ポンピング中に拘束が変化する場合、システムに通される空気の体積が不精確であることを判定する方法はない。閉ループ制御を実装することによって、空気のより精確な体積がトラップに引き込まれ得る。本明細書に記載されるシステムの厳密なポンピング速度は約１ｍＬ／分から約２５０ｍＬ／分まで変動する可能性がある。マスフローセンサまたはコントローラは、所望のポンピング速度にわたって動作可能であるように選択できる。それぞれのトラップに引き込まれる空気の厳密な全体積は、（トラップのサイズに応じて）約５０ｍＬから約３リットルまで変動する可能性があり、より詳細には、約１リットル〜約２リットルがトラップに引き込まれ得る。必要に応じて、空気のより高いまたはより低い体積がトラップに引き込まれ得る。
ある特定の構成では、本明細書に記載されるシステムにおいて使用されるポンプのタイプも様々であり得る。容積式ポンプ、運動輸送ポンプ、再生ポンプ、または取り込みポンプが使用可能である。例えば、ポンプは、回転翼ポンプ、ダイヤフラムポンプ、液封式ポンプ、ピストンポンプ、スクロールポンプ、スクリューポンプ、バンケル式ポンプ、外接ベーンポンプ、ブースターポンプ、ローブポンプ、または、他の適したタイプのポンプであってもよい。ダイヤフラムポンプは、高効率である、例えば、約９７％までの効率さを有するため、多くの事例で使用され、携帯式で、かつ現場間を一人で運ぶことができるスモールフォームファクタシステムに適合するようにサイズ合わせされかつ配置可能である。いくつかの構成では、ポンプは、ポンプへのいずれの損傷もなく、例えば７ｐｓｉ以上といった高圧降下をもたらすのに十分な出力を有してもよい。同様に、本明細書に記載されるシステムにおいて使用される気圧センサは、様々であり得、典型的には、例えば、ハウジングにおけるポートを通して、雰囲気に流体的に結合可能である任意の気圧センサが、プロセッサに電気的に結合され、かつ本明細書に記載されるシステムにおいて使用可能である。
ある特定の実施形態では、本明細書に記載されるシステムは、試料を２つ以上のトラップ内に同時に充填するために使用可能である。例えば、システムは、それぞれが対応するトラップに流体的に結合可能である１つ以上の入口を含んでもよい。それぞれの入口は、それぞれのトラップに引き込まれる空気試料におけるマスフローを測定するための対応するマスフローセンサを含んでもよい。図６を参照すると、流体配管６０６を通してマスフローセンサ６２０に流体的に結合される第１の入口６０５を含むシステム６００が示されている。システム６００は、流体配管６１６を通してマスフローセンサ６３０に流体的に結合される第２の入口６１５も含む。マスフローセンサ６２０、６３０のそれぞれはまた、流体配管６２２、６３２それぞれを通してポンプ６３５に流体的に結合される。単一のポンプ６３５が図６に示されるが、必要に応じて、１つを超えるポンプが存在し得る。気圧センサ６４０は、局所的な圧力及び温度を測定するために雰囲気に流体的に結合される。必要に応じて、第２の気圧センサ（図示せず）もまた、存在する場合がある。マスフローセンサ６２０、６３０、気圧センサ６４０、及びポンプ６３５のそれぞれは、さまざまな相互接続部（図６における破線）を通して、プロセッサ６６０に電気的に結合される。出口ポート６７０は、流体配管６６２を通してポンプ６３５に流体的に結合される。ポンプ６３５は、プロセッサ６６０によってオンに切り換え可能であり（または既にオンに切り換えられている場合がある）、ポンプ時間、流量などは、プロセッサ６６０が、マスフローセンサ６２０、６３０及び気圧センサ６４０からの測定値を使用して、入口６０５、６１５に結合される（図示されない）トラップを通してもたらされる空気のモル数を判定することに基づいてプロセッサ６６０よって制御される。ある特定の事例では、ポンプ６３５のポンピング速度は、正確な体積が拘束と無関係にトラップに引き込まれることを保証するように調節される。マスフローセンサ６２０、６３０からの値が異なっている場合、プロセッサ６６０は、どの特定の流量を使用して、それぞれのトラップに引き込まれる空気の平均補正済み体積を実現すべきかを判定することができる、またはプロセッサ６６０は、必要以上の空気がトラップのうちの１つに引き込まれる場合があっても、最小空気体積がそれぞれのトラップに引き込まれるようにポンプ６３５を調節できる。例えば、マスフローセンサ６２０、６３０からの測定されたマスフローは、マスフローセンサ測定値を空気の実際の体積と関係づけることによってプロセッサ６６０によって体積に変換可能である。較正は、例えば、気圧センサ６４０から収集される大気圧及び温度、及びセンサ６４０による測定された圧力及び温度に基づいて必要とされる任意の補正係数を含む。大気圧及び温度は、トラップに通されるモル体積の精確な判定を可能にするために、プロセッサ６６０及びセンサ６４０によって連続して監視可能である。このような算出は、トラップ拘束が変動する場合、または圧力または高度が種々のサンプリング時間で大きく変動する場合、とりわけ有益である場合がある。トラップに引き込まれる実際の質量は、ポンピング時間またはシステム６００を通る流量ではなく体積に基づくことができる。例えば、プロセッサ６６０は、指定された体積をトラップ上に充填するための適切な長さの時間でポンプ６３５を動作させるように構成可能である。適切な体積がトラップ上に充填されると、プロセッサ６６０は、ポンプ６３５をオフに切り換えることができる、または弁または他の内部コンポーネント（図示せず）を、トラップとポンプ６３５との間で流体流を停止する位置まで動かすことによって、トラップをポンプ６３５から流体的に切り離すことができる。プロセッサ６６０によって実施される実際のポンピング速度は、トラップの充填中、変化し得、または一定であってもよい。いくつかの例では、プロセッサ６６０は、選択された時間内でのトラップ上へのまたはこのトラップに引き込まれるある特定の充填体積をもたらすようにポンプ６３５を制御する。このような選択された時間に達するように、プロセッサ６６０は、マスフローセンサ６２０、６３０によって測定された質量、気圧センサ６４０によって測定された圧力及び温度を使用し、目標時間を実現するようにポンピング速度を調節することができる。トラップの充填中に可変拘束が生じる場合、プロセッサ６６０は可変拘束を考慮するようにポンピング速度を調節できる。マスフローセンサ６２０、６３０及び気圧センサ６４０を使用することによって、ポンプ６３５によってトラップに通される空気の実際の体積はより精確であり、かつ、圧力、温度、及び流量拘束が変化しても再現可能である。
ある特定の構成では、本明細書に記載されるシステムは、一般的に、陰圧を使用して、例えば、空気をシステムに引き込むためにポンプによって発生させる真空を使用して、空気をトラップに引き込むように構成されるが、システムの動作は、代わりに、空気をトラップから押し出すように逆にすることができる。例えば、出口ポートを、逆方向に空気をシステムに押しやるための入口ポートにすることができる。この逆方向は、トラップがシステムの出口ポートに結合されるようになることを除いて、同様にトラップの充填を依然可能にする。ポンプは、ここでは、空気をトラップに押しやり、空気試料における検体物質をトラップにおける収着剤上に充填するための陽圧をもたらす。本明細書に記載されるシステムはまた、ブラダーまたは他の装置に具体的な量の物質を詰めるために使用されてもよい。例えば、マスフローコントローラの存在は、ある特定の量の種（またはある特定の体積の種）が、後の使用のためにブラダーまたは他の装置内に充填できるようにすることが可能である。
ある特定の実施形態では、本明細書に記載されるシステムは典型的には、ニードルトラップと組み合わせて使用される。ニードルトラップはさまざまなやり方で構成可能であるが、ニードルトラップは典型的には、トラップの内部に詰め込まれる収着剤を含む。収着剤は、検体物質を吸着するまたは脱着させるように設計される。例えば、収着剤は、第１の温度で検体物質を吸着することができ、次いで、トラップは、トラップからの検体の脱着を引き起こすためにより高い温度に加熱され得る。脱着させた物質は、次いで、分析のために、検出システム、クロマトグラフィシステム、または他の装置に提供可能である。ニードルトラップは典型的には、入口、出口、及び収着剤を含む、入口と出口との間の内部流路を含む。収着剤の厳密な数は、１、２、３、またはそれ以上から変わる場合がある。とりわけ、ニードルトラップは、幅広い検体種の吸着を可能にするために異なる強度の２つ以上の異なる収着剤を含んでもよい。ニードルトラップは、トラップの内部を密封するためにキャップとトラップとの結合を可能にし、かつ分析の前のトラップ上の充填済み検体の保持を補助するための１つまたは複数の継ぎ手を含んでもよい。
ある特定の例では、本明細書に記載されるシステムはユーザインターフェースを含んでもよい。例えば、図７を参照すると、システム７００はハウジング７０５上に入口７１０を含む。ハウジング７０５は、ディスプレイ画面７２０、オン／オフボタン７３０、及びエントリパッド７４０を含む。図示されないが、ハウジング７０５の内部には、本明細書に記載されるような、マスフローセンサまたはコントローラ、ポンプ、気圧センサ、及び他のコンポーネントがある。オン／オフボタン７３０は、システム７００の電力供給をオン及びオフにするために使用可能である。エントリパッド７４０は、画面７２０上に表示されるさまざまなメニューからナビゲートして、ユーザがシステム７００の初期設定を選択できるようにするために使用可能である。ディスプレイ画面７２０は、限定はされないが、バッテリ電源が使用される場合などに、日付、時間、バッテリ寿命を含むさまざまなパラメータを表示するように構成可能である。画面７２０はまた、システム７００に存在する、任意のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＧＰＳ装置、高度センサなどのステータスを表示してもよい。いくつかの事例では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ装置は、システム７００が、タブレット、携帯電話、ラップトップコンピュータなどのモバイル装置と通信できるようにする。他の事例では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ装置（または他の無線装置）は、システム７００に装着された外部気圧センサと通信するために使用可能である。ＧＰＳ装置は、空気サンプリング動作の場所を追跡し、かつその場所を特定のニードルトラップと関係づける、例えば、ニードルトラップ上のシリアル番号またはバーコードを特定のサンプリング場所と関係づけるために使用可能である。高度センサは、同じ地理的座標であるが異なる高さでのトラップ上への物質の充填を可能にするために存在し得る。このような構成は、とりわけ、工業用地からの空気質の監視のために有用である場合がある。画面７２０は、ユーザが、ユーザインターフェースに表示されるさまざまなオプションから選択できるようにする。例えば、ユーザインターフェースによって、オペレータは、時間及び流量、時間及び体積、または流量及び体積のいずれかを選択可能になる。最終設定選択は本明細書に記載されるシステムに特有である。エンドユーザが流量及び体積の設定を選択できるようにすることによって、この設定によって、空気の正確な体積が入口７１０に結合されるトラップに通されるまでポンプを作動させることが可能である。本明細書に論じられるように、定量化は、時間または流量ではなく体積に基づく。浮遊する時間を可能にすることによって、システム７００のポンプは、指定される体積を取得するための適切な長さの時間で作動することになる。この結果は、実際の流量と無関係に生じ得る。例えば、システム７００の入口７１０に対する拘束が設定された流量に達するのにポンプにとって大き過ぎる場合でも、依然として収集した体積の精度に依然悪影響を与えない。ポンプは、目標体積に達するための十分な時間で作動し、低くなった流量を補償する。デバイスは、内蔵ストレージ、例えば、固定可能であるまたは取り外し可能であってもよい、１つまたは複数のメモリユニット、ハードドライブ、メモリチップなどを含んでもよい。内蔵ストレージは、ユーザによって選択できる１つまたは複数のルーチンまたは方法を含んでもよい。特定の方法の選択後、方法のパラメータは、ユーザが方法を開始する前に画面７２０上に表示可能である。例えば、デフォルトパラメータは、遅延時間（ポンプが開始する前に待機する時間）、流量、体積、繰り返し回数（ポンプが作動する回数）、待機時間（ポンプの作動間の時間）などを含んでもよい。ユーザが流量及び体積を選択する場合、ポンピング時間は、選択された基準が満たされるように、システム７００のプロセッサによって調節できる。本明細書に記されるように、プロセッサは、所望の流量及び体積を実現するためにマスフローセンサ測定値及び／または気圧センサ測定値に基づいてさまざまなパラメータを再調節してもよい。ポンプは閉ループ制御を使用するため、ポンピングが始まる時に流量を調節するいくらかの初期時間を取ってもよい。この遅延は一般的に、定量化に悪影響を与えることはないが、これは、マスフローセンサを使用して、システム７００によって測定値に基づく所望の体積を収集することができるからである。必要に応じて、画面７２０はサンプリング動作中に本明細書に記載されるパラメータのいずれかまたはそれ以上を表示してもよい。さらに、残りのバッテリ寿命または他の残りの電力は必要に応じて表示できる。
ある特定の実施形態では、システム７００は、システム自体と別個のモバイル装置から遠隔に制御可能である。例えば、システム７００は、装置をラップトップコンピュータとペアリングするために使用可能である内部アンテナまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ装置を含んでもよい。ペアリングされると、システム７００はラップトップコンピュータから制御可能である。システム７００の遠隔制御は、サンプリング環境が有毒もしくは有害である、または、一般的にユーザがアクセスできない場合に、例えば、サンプリングが削孔用途での下げ孔内で生じる場合に所望される場合がある。
いくつかの事例では、システム７００は、遠隔システムとペアリングできるセルラーまたは衛星回線を含み、遠隔ユーザがサンプリングシステム７００を動作させることができるようにしてもよい。例えば、軍の車両、航空車両（航空機、ドローン、無人航空機など）、人工衛星、気象観測気球、または移動式の他の装置及びシステムなどの車両に装着されたまたはこれら車両で使用されるサンプリングシステムでは、サンプリングシステムは、装置に装着または取り付け可能であり、装置の局所的な空気環境をサンプリングするために使用可能である。必要に応じて、装置は、装置が第１のトラップと第２のトラップを交換できるようにするための１つまたは複数のロボットアームを含むことができる。代替的には、車両は、トラップを変更する必要なく異なる間隔で空気をサンプリングするための異なる回数で切り換えできる（対応するトラップに結合される）複数の別個のサンプリングシステムを含んでもよい。本明細書に記載される閉ループ制御は、とりわけ、上層大気のサンプリング、地球圏外のサンプリング、及び、地下測定で生じることが多い極圧サンプリングでの使用に望ましい場合がある。サンプリングシステムが使用される車両は、プロパン、メタン、ガソリン、ディーゼル燃料などを含む燃料源によって動力供給可能であるモータまたはエンジンを含んでもよく、電気モータを含んでもよい、または、車両に動力を供給するための他の装置を含んでもよい。車両に動力供給するために使用される電源はまた、それ自体で電源を含むサンプリングシステムを必要とせずにサンプリングシステムに電力供給するために使用可能である。いくつかの例では、例えば、交流電源、直流電源、バッテリ、燃料電池、風力タービン、手動クランク発電機、太陽電池、または他の装置を含む、追加の電源が、サンプリングシステムに電力供給するために使用可能である。
ある特定の事例では、本明細書に記載されるサンプリングシステムは、エンジンの状態を監視するためにエンジンと組み合わせて使用可能である。例えば、エンジンが燃料源を使用する際に排ガスが発生する。排ガスは、排ガスの一部分をトラップ上にトラップすることによって、本明細書に記載されるシステムによるサンプリングされたインラインとすることができる。トラップされた物質は、次いで、エンジンが適正に動作しているか、アフターサービスを必要としているか、環境規制を満たしているかどうかなどを判定するために分析可能である。インラインサンプリングはまた、工業プロセスの結果として発生する空気試料における物質を監視するために工業排気または廃棄物の発生量に関連して行われる場合がある。このようなトラッピングは、とりわけ、順守監視用途で有用である場合がある。
ある特定の実施形態では、本明細書に記載されるシステムは、必要に応じて追加の内部コンポーネントを含んでもよい。例えば、１つまたは複数のフィルタ、継ぎ手、弁などは、必要に応じてシステム内に存在し得る。図８を参照すると、ニードルトラップ８０２及びインターフェース８０４と共に使用するためのシステム８００が示されている。ニードルトラップ８０２は矢印８０３の方向にインターフェース８０４に結合するように構成される。インターフェース８０４は、空気入口８０７、及びシステム８００の入口８１０に結合するように構成される継ぎ手８０９を含む。空気は、矢印８０８によって示される一般的な方向に、インターフェース８０４、ニードルトラップ８０２、継ぎ手８０９、及び入口８１０を流れる。システム８００はまた、入口８１０に流体的に結合されるフィルタ８２０、入口８１０及び逆止め弁８４０に流体的に結合されるマスフローセンサ８３０、及び、逆止め弁８４０及び第２のフィルタ／息抜き管８６０に流体的に結合されるダイヤフラム８５０を含む。フィルタ８６０は出口ポート８７０に流体的に結合可能である。気圧センサ８８０は、本明細書に論じられるように流量制御ループ８８５を使用する閉ループ制御をもたらすために外部雰囲気に流体的に結合可能である。フィルタ／息抜き管８２０、８６０は、システム８００内の他のコンポーネントへの損傷を回避するために、空気試料から粒子状物質をフィルタ除去するために使用可能である。ニードルトラップ８０２はインターフェース８０４と別個のものとして示されているが、必要に応じてこの２つのコンポーネントを統合できる。継ぎ手８０９は、摩擦嵌合を使用して、またはフェルール、コンプレッションナットなどの継ぎ手を使用して、入口８１０に結合してもよい。いくつかの事例では、継ぎ手８０９を入口８１０に差し込み、これらの間の流体密シールが、システム８００を使用して空気をニードルトラップ８０２に引き入れるために設けられる。
ある特定の実施形態では、本明細書に記載されるサンプリングシステムは、例えば、マイクロプロセッサ及び／またはサンプリング動作のための適したソフトウェアを含む、内蔵コンポーネントまたは回路構成を含んでもよい。本明細書に記されるように、プロセッサはサンプリングシステムと一体化可能である、または異なるシステムの外付け及び一部とすることができる。プロセッサは、例えば、ポンピング速度、定時ポンプなどを制御するために使用可能である。プロセッサは典型的には、センサからデータを受信し、そのデータを、メモリにおける、１つまたは複数の較正ルーチンまたは設定点と比較し、さまざまなシステムパラメータの調節を可能にするために、１つまたは複数のメモリユニットに電気的に結合される。プロセッサは、Ｕｎｉｘ（登録商標）、ＩｎｔｅｌのＰＥＮＴＵＭタイプのプロセッサ、ＭｏｔｏｒｏｌａのＰｏｗｅｒＰＣ、Ｓｕｎ ＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓのＵｌｔｒａＳＰＡＲＣ、Ｈｅｗｌｅｔｔ−ＰａｃｋａｒｄのＰＡ−ＲＩＳＣプロセッサ、または任意の他のタイプのプロセッサに基づくものといった、汎用コンピュータの一部であってもよい。任意のタイプのコンピュータシステムの１つまたは複数が、この技術のさまざまな実施形態に従って使用されてもよい。さらに、システムは、単一のコンピュータに接続されてもよい、または通信ネットワークによって取り付けられる複数のコンピュータの間で分散されてもよい。ネットワーク通信を含む他の機能を実行することができ、この技術が任意の特定の機能または機能のセットを有すると限定されないことは、理解されるべきである。システム及び方法のさまざまな態様は、汎用コンピュータシステムにおいて実行する専門ソフトウェアとして実装されてもよい。コンピュータシステムは、ディスクドライブ、メモリ、またはデータを記憶するための他の装置といった、１つまたは複数のメモリ装置に接続されるプロセッサを含んでもよい。メモリは典型的には、サンプリングシステムの動作中に、プログラム、較正、及びデータを記憶するために使用される。コンピュータシステムのコンポーネントは、（例えば、同じマシン内に組み入れられるコンポーネントの間の）１つまたは複数のバス、及び／または（例えば、別個のディスクリートマシンに存在するコンポーネントの間の）ネットワークを含んでもよい、相互接続装置によって結合されてもよい。相互接続装置は、システムのコンポーネントの間でやり取りされる通信（例えば、信号、データ、命令）をもたらす。コンピュータシステムは典型的には、処理時間内、例えば、数ミリ秒、数マイクロ秒、またはそれ未満内にコマンドを受信及び／または発行して、サンプリングシステムの迅速な制御を可能にすることができる。プロセッサは典型的には、例えば、交流電源、直流電源、バッテリ、充電式バッテリ、電気化学的電池、燃料電池、太陽電池、風力タービン、手動クランク発電機、例えば、１２０Ｖ ＡＣ電源または２４０Ｖ ＡＣ電源の交流電源から様々である電源に電気的に結合される。システムは、また、１つまたは複数の入力装置、例えば、キーボード、マウス、トラックボール、マイクロホン、タッチスクリーン、手動スイッチ（例えば、オーバーライドスイッチ）、及び１つまたは複数の出力装置、例えば、印刷装置、ディスプレイ画面、スピーカを含んでもよい。さらに、システムは、（相互接続装置に加えて、またはこれの代替策として）コンピュータシステムを通信ネットワークに接続する１つまたは複数のインターフェースを含有してもよい。システムはまた、センサ、及び／またはシステムの他のコンポーネントから受信された信号を変換するための適した回路構成を含んでもよい。このような回路構成は、印刷回路基板上に存在し得る、または、適したインターフェース、例えば、シリアルＡＴＡインターフェース、ＩＳＡインターフェース、またはＰＣＩインターフェースなどを通して、または、１つまたは複数の無線インターフェース、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷｉＦｉ、近距離無線通信、または他の無線プロトコル及び／もしくはインターフェースを通して、印刷回路基板に電気的に結合される別個の基板または装置上に存在してもよい。
ある特定の実施形態では、記憶システムは典型的には、プロセッサによって実行されるプログラム、またはプログラムによって処理される、媒体上にまたは媒体内に記憶される情報によって使用可能であるコードが記憶可能である、コンピュータ可読及び書込み可能な不揮発性記録媒体を含む。媒体は、例えば、ディスク、ソリッドステートドライブ、またはフラシュメモリであってもよい。典型的には、動作時に、プロセッサは、データを、不揮発性記録媒体から、媒体よりもプロセッサによる情報へのアクセスを早くすることができる別のメモリに読み出させる。このメモリは典型的には、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）またはスタティックメモリ（ＳＲＡＭ）などの、揮発性ランダムアクセスメモリである。このメモリは、記憶システムまたはメモリシステムに位置してもよい。プロセッサは一般的に、集積回路メモリ内のデータを操作し、その後、このデータを、処理が完了後に媒体にコピーする。例えば、プロセッサは、センサからの信号を受信し、かつそれらの信号を使用してポンピング速度を調節してもよい。媒体と集積回路メモリ素子との間のデータ移動を管理するためのさまざまな機構が知られており、当該技術はこれらに限定されない。当該技術はまた、特定のメモリシステムまたは記憶システムに限定されない。ある特定の実施形態では、システムはまた、特別にプログラミングされた専用ハードウェア、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含んでもよい。この技術の態様は、ソフトウェア、ハードウェア、もしくはファームウェア、またはこれらの任意の組み合わせで実装されてもよい。また、このような方法、作用、システム、システムエレメント、及びこれらのコンポーネントは、上述されるシステムの一部として、または独立したコンポーネントとして実装されてもよい。この技術のさまざまな態様が実践される場合があるシステムの１つタイプの例として、具体的なシステムが説明されているが、態様は説明したシステム上で実装されることに限定されないことは、理解されるべきである。さまざまな態様が、異なるアーキテクチャまたはコンポーネントを有する１つまたは複数のシステム上で実践されてもよい。システムは、高水準コンピュータプログラミング言語を使用してプログラミング可能である汎用コンピュータシステムを含んでもよい。システムはまた、特別にプログラミングされた専用ハードウェアを使用して実装されてもよい。システムにおいて、プロセッサは典型的には、インテル社から入手可能な周知のＰｅｎｔｉｕｍ（登録商標）クラスプロセッサなどの市販のプロセッサである。多くの他のプロセッサが利用可能である。このようなプロセッサは通常、例えば、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ社から入手可能な、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）９５、Ｗｉｎｄｏｗｓ９８、Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ、Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００（Ｗｉｎｄｏｗｓ ＭＥ）、Ｗｉｎｄｏｗｓ ＸＰ、Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｖｉｓｔａ、Ｗｉｎｄｏｗｓ７、Ｗｉｎｄｏｗｓ８、もしくはＷｉｎｄｏｗｓ１０オペレーティングシステム、ＭＡＣ ＯＳ Ｘ、例えば、Ａｐｐｌｅから入手可能な、Ｓｎｏｗ Ｌｅｏｐａｒｄ、Ｌｉｏｎ、Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ｌｉｏｎ、もしくは他のバージョン、Ｓｕｎ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓから入手可能なＳｏｌａｒｉｓオペレーティングシステム、またはさまざまなソースから入手可能なＵＮＩＸもしくはＬｉｎｕｘ（登録商標）動作システムであってもよいオペレーティングシステムを実行する。多くの他のオペレーティングシステムが使用可能であり、ある特定の実施形態では、コマンドまたは命令の簡易なセットがオペレーティングシステムとして機能する場合がある。
ある特定の例では、プロセッサ及びオペレーティングシステムは共に、高水準プログラミング言語におけるアプリケーションプログラムが記述され得るプラットフォームを定めてよい。この技術が、特定のシステムプラットフォーム、プロセッサ、オペレーティングシステム、またはネットワークに限定されないことは、理解されるべきである。また、本開示の利益を考慮すれば、本発明の技術が具体的なプログラミング言語またはコンピュータシステムに限定されないことは、当業者には明らかである。また、他の適切なプログラミング言語及び他の適切なシステムも使用可能であることは理解されるべきである。ある特定の例では、ハードウェアまたはソフトウェアは、認知アーキテクチャ、ニューラルネットワーク、または他の適した実施態様を実装するように構成可能である。必要に応じて、コンピュータシステムの１つまたは複数の部分は、通信ネットワークに結合される１つまたは複数のコンピュータシステムにわたって分散されてもよい。これらのコンピュータシステムはまた汎用コンピュータシステムであってもよい。例えば、さまざまな態様は、１つまたは複数のクライアントコンピュータにサービス（例えば、サーバ）を提供するように、または分散システムの一部として全タスクを行うように構成される１つまたは複数のコンピュータシステムの間で分散されてもよい。例えば、さまざまな態様は、さまざまな実施形態に従ってさまざま機能を実行する１つまたは複数のサーバシステムの間で分散されるコンポーネントを含む、クライアントサーバまたは多層式システム上で行われてもよい。これらのコンポーネントは、通信プロトコル（例えば、ＴＣＰ／ＩＰ）を使用して、通信ネットワーク（例えば、インターネット）上で通信する、実行可能、中間（例えば、ＩＬ）、またはインタープリタ型（例えば、Ｊａｖａ（登録商標））コードとしてもよい。また、この技術が、いずれの特定のシステムまたはシステム群において実行することにも限定されないことは、理解されるべきである。さらにまた、この技術が、いずれの特定の分散型アーキテクチャ、ネットワーク、または通信プロトコルにも限定されないことは、理解されるべきである。
いくつかの事例では、さまざまな実施形態は、例えば、ＳＱＬ、ＳｍａｌｌＴａｌｋ、Ｂａｓｉｃ、Ｊａｖａ、Ｊａｖａｓｃｒｉｐｔ、ＰＨＰ、Ｃ＋＋、Ａｄａ、Ｐｙｔｈｏｎ、ｉＯＳ／Ｓｗｉｆｔ、Ｒｕｂｙ ｏｎ Ｒａｉｌｓ、またはＣ＃（Ｃ−Ｓｈａｒｐ)といった、オブジェクト指向プログラミング言語を使用してプログラミングされてもよい。他のオブジェクト指向プログラミング言語を使用することもできる。代替的には、機能的、スクリプティング、及び／または論理的プログラミング言語を使用してもよい。さまざまな構成が、非プログラミング環境（例えば、ＨＴＭＬ、ＸＭＬ、またはブラウザプログラムのウィンドウにおいて見ると、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）の態様を表現する、または他の機能を実行するその他のフォーマットで作成した文書）において実装されてもよい。ある特定の構成は、プログラミングされたエレメントもしくはプログラミングされていないエレメント、またはこれらの任意の組み合わせとして実装されてもよい。
ある特定の例では、本明細書に記載されるサンプリングシステムは、別の装置またはシステムを含む器械上にまたは器械において存在してもよい。図９には簡略化した図式が示されている。器械９００は、流体配管９１５を通して検出器または他のコンポーネント９２０に流体的に結合されてもよいサンプリングシステム９１０を含む。いくつかの例では、流体配管９１５は存在せず、サンプリングシステム及び検出器（または他のコンポーネント）は互いに直接接続されない。サンプリングシステム９１０は、本明細書に記載されるような適したサンプリングシステムであってもよい。検出器９２０または他のコンポーネントは多くの異なる形態を取ってもよい。例えば、検出器９２０は、トラップ上でトラップされた検体を受けるためにトラップに流体的に結合するように構成される入口を含んでよく、この検体は、トラップから脱着させて検出器に提供される。サンプリングシステム９１０は、トラップを充填するために使用可能であり、その後除去されて検出器９２０に結合される。検出器９２０は、例えば、オプションとして、ガスクロマトグラフィ装置または他のタイプのクロマトグラフィ装置に結合される質量分析計を含む多くの異なるタイプの検出器の形態を取ってもよい。いくつかの例では、検出器９２０は、トラップ上でトラップされた検体を受けるためにトラップに流体的に結合するように構成される入口を含む熱的脱着システムであって、この検体は熱的脱着システムによってトラップから脱着させる、熱的脱着システムと置き換え可能である。水素炎イオン化検出器、熱伝導度検出器などの他のタイプの検出器も同様にシステム９００に存在してもよい。
本明細書に開示される例のエレメントを取り入れる時、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、及び「ｓａｉｄ」は、エレメントの1つまたは複数があることを意味すると意図される。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「有する」は、オープンエンドであることが意図され、列挙されたエレメント以外の追加のエレメントがあってもよいことを意味する。本開示の利益を考慮すれば、実施形態のさまざまなコンポーネントが他の例におけるさまざまなコンポーネントと入れ替えるまたはこれの代用とすることが可能であることは、当業者には認識されるであろう。
ある特定の態様、例、及び実施形態が上に記載されているが、本開示の利益を考慮すれば、開示された例示の態様、例、及び実施形態の追加、代用、修正、及び代替が可能であることは、当業者には認識されるであろう。

Claims (81)

  1. 空気をトラップに引き込んで空気試料における検体をトラップ上に充填するように構成されるシステムであって、
    流体配管を通して前記トラップに流体的に結合するように構成され、かつ前記空気試料を前記トラップに引き込むように構成されるポンプと、
    前記流体配管に流体的に結合され、前記トラップに引き込まれる前記空気試料におけるマスフローを測定するように構成されるマスフローセンサと、
    前記ポンプ及び前記マスフローセンサに電気的に結合されるコントローラであって、前記空気試料の選択された体積を前記トラップに引き込むために前記マスフローセンサによるマスフロー測定値から前記ポンプの閉ループ制御をもたらすように構成される、前記コントローラと、を含む、前記システム。
  2. 前記コントローラは、前記ポンプの動作中に大気圧及び温度を補正するように構成される、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記コントローラは、マスフロー装置からの質量測定値ならびに補正された大気圧及び温度を使用して、前記ポンプのポンピング速度を調節するように構成される、請求項２に記載のシステム。
  4. 前記コントローラは、前記トラップに引き込まれる前記空気試料の選択された体積をもたらすために前記質量測定値ならびに前記補正された大気圧及び温度を使用して前記ポンプのポンピング速度を自動的に調節するように構成される、請求項２に記載のシステム。
  5. 前記トラップ上に引き込まれる前記空気試料の前記一定の体積は、前記システムにおける圧力変化を測定せずに判定される、請求項４に記載のシステム。
  6. 前記コントローラは、前記トラップ上に引き込まれる種体積を判定するために前記質量測定値を較正表と比較するように構成される、請求項５に記載のシステム。
  7. 前記コントローラに電気的に結合される気圧センサをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
  8. 前記コントローラは、前記気圧センサを使用して大気圧及び温度を判定し、かつ判定した前記大気圧及び温度、ならびに前記質量測定値を使用して前記ポンプのポンピング速度を変えるように構成される、請求項７に記載のシステム。
  9. 前記コントローラは、前記空気試料の判定された前記体積がトラップに引き込まれた後に前記ポンプを前記トラップから流体的に切り離すように構成される、請求項８に記載のシステム。
  10. 前記コントローラは、前記空気試料の判定された体積が前記トラップ上に引き込まれた後に前記ポンプのポンピングを中断するように構成される、請求項８に記載のシステム。
  11. 前記コントローラは、前記マスフロー測定値に基づいて前記ポンプの流量を考慮せずに、選択された量の検体を前記トラップ上に充填するように構成される、請求項１に記載のシステム。
  12. 前記コントローラは、前記マスフロー測定値に基づいて前記ポンプのポンピング時間を考慮せずに、選択された量の検体を前記トラップ上に充填するように構成される、請求項１に記載のシステム。
  13. 前記コントローラに電気的に結合される無線装置をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
  14. 前記無線装置はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ装置またはアンテナを含む、請求項１３に記載のシステム。
  15. 電源をさらに含む、請求項１３に記載のシステム。
  16. 前記電源は、交流電源、直流電源、バッテリ、充電式バッテリ、電気化学的電池、燃料電池、太陽電池、及び手動クランク発電機から構成される群から選択される、請求項１５に記載のシステム。
  17. 前記コントローラに電気的に結合されるメモリユニットをさらに含む、請求項１５に記載のシステム。
  18. 前記コントローラに電気的に結合されるディスプレイ画面をさらに含む、請求項１７に記載のシステム。
  19. 前記コントローラは、合計時間、ポンプ時間、全体積、平均体積、繰り返し回数、及びポンプステータスのうちの少なくとも１つを含む動作の概要を前記ディスプレイ上に提供するように構成される、請求項１８に記載のシステム。
  20. 前記コントローラは、前記空気試料の選択された体積を前記トラップ上引き込むために、前記マスフローセンサを通る時間、流量、及び体積のうちの少なくとも１つに基づいて選択された期間に前記ポンプの動作を可能にするように構成される、請求項１に記載のシステム。
  21. 空気試料における検体をトラップ上に充填するように構成されるシステムであって、
    前記空気試料における検体を前記トラップ上に引き込むために前記トラップに流体的に結合するように構成される流体入口を含むポンプと、
    前記トラップと前記ポンプの前記流体入口との間の流体配管におけるマスフローセンサであって、前記トラップに引き込まれる前記空気試料におけるマスフローを測定するように構成される、前記マスフローセンサと、
    外部雰囲気に流体的に結合され、前記外部雰囲気の圧力及び温度を判定するように構成される気圧センサと、
    前記ポンプ、前記マスフローセンサ、及び前記気圧センサに電気的に結合されるコントローラであって、ポンプ動作中に前記判定された大気圧及び温度、ならびに測定された前記マスフローを使用し、かつ前記空気試料の選択された体積を前記トラップに引き込んで前記空気試料における検体を前記トラップ上に充填するために前記トラップ上への前記検体の充填中にポンプ流量を調節するように構成される、前記コントローラと、を含む、前記システム。
  22. 前記コントローラは、前記トラップに引き込まれる前記空気試料の前記体積を判定するために前記測定されたマスフローを較正表と比較するように構成される、請求項２１に記載のシステム。
  23. 前記コントローラは、前記空気試料の選択された体積が前記トラップに引き込まれた後に前記ポンプを前記トラップから流体的に切り離すように構成される、請求項２２に記載のシステム。
  24. 前記コントローラは、前記空気試料の選択された体積が前記トラップに引き込まれた後に前記ポンプのポンピングを中断するように構成される、請求項２２に記載のシステム。
  25. 前記コントローラに電気的に結合される無線装置をさらに含む、請求項２４に記載のシステム。
  26. 前記無線装置は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ装置またはアンテナを含む、請求項２５に記載のシステム。
  27. 電源をさらに含む、請求項２５に記載のシステム。
  28. 前記電源は、交流電源、直流電源、バッテリ、充電式バッテリ、電気化学的電池、燃料電池、太陽電池、及び手動クランク発電機から構成される群から選択される、請求項２７に記載のシステム。
  29. それぞれが前記コントローラに電気的に結合されるメモリユニット及びディスプレイ画面をさらに含む、請求項２７に記載のシステム。
  30. 前記コントローラは、前記マスフローセンサを通る時間、流量、及び体積のうちの少なくとも１つに基づいて選択された期間に前記ポンプの動作を可能にするように構成される、請求項２９に記載のシステム。
  31. 空気試料における気体検体を外部トラップ上に充填するように構成される携帯型システムであって、
    前記外部トラップ内に収着剤を含む、前記外部トラップに流体的に結合するように構成される流体入口を含むハウジングと、
    前記ハウジング内のポンプであって、前記ポンプと前記ハウジングの前記流体入口との間の流体配管を通して前記外部トラップに流体的に結合するように構成され、前記空気試料を前記外部トラップに引き込んで気体検体を前記外部トラップの前記収着剤上に充填するように構成される、前記ポンプと、を含む、前記携帯型システム。
  32. 前記コントローラは、前記外部トラップに引き込まれる前記空気試料の前記体積を判定するために測定されたマスフローを較正表と比較するように構成される、請求項３１に記載のシステム。
  33. 気圧センサをさらに含み、前記コントローラは、前記システムを通る流体流を補正するために、前記気圧センサからの圧力及び温度測定値を使用するように構成される、請求項３２に記載のシステム。
  34. 前記コントローラは、前記空気試料の選択された体積が前記外部トラップに引き込まれた後に前記ポンプのポンピングを中断するように構成される、請求項３２に記載のシステム。
  35. 前記ハウジング内の、前記コントローラに電気的に結合される無線装置をさらに含む、請求項３４に記載のシステム。
  36. 前記無線装置は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ装置またはアンテナを含む、請求項３５に記載のシステム。
  37. 前記ハウジングにおける電源をさらに含む、または前記ハウジングは電源に結合するように構成される外部カプラを含む、請求項３５に記載のシステム。
  38. 前記電源は、交流電源、直流電源、バッテリ、充電式バッテリ、電気化学的電池、燃料電池、太陽電池、及び手動クランク発電機から構成される群から選択される、請求項３７に記載のシステム。
  39. 前記ハウジング内のメモリユニット、及び前記ハウジング上のディスプレイ画面をさらに含み、前記メモリユニット及び前記ディスプレイ画面のそれぞれは前記コントローラに電気的に結合される、請求項３７に記載のシステム。
  40. 前記コントローラは、前記マスフローセンサを通る時間、流量、及び体積のうちの少なくとも１つに基づいて選択された期間に前記ポンプの動作を可能にするように構成される、請求項３９に記載のシステム。
  41. 空気試料における気体検体を外部トラップ上に充填するように構成される携帯型システムであって、
    前記外部トラップ内に収着剤を含む、前記外部トラップに流体的に結合するように構成される流体入口を含むハウジングと、
    前記ハウジング内のポンプであって、前記ポンプと前記ハウジングの前記流体入口との間の流体配管を通して前記外部トラップに流体的に結合するように構成され、前記空気試料を前記外部トラップに引き込んで前記空気試料における検体を前記外部トラップ上に充填するように構成される、前記ポンプと、
    前記ハウジング内の、前記流体配管に流体的に結合されるマスフローセンサであって、前記外部トラップに引き込まれる、前記空気試料におけるマスフローを測定するように構成される、前記マスフローセンサと、
    前記ハウジングにあり、外部雰囲気に流体的に結合され、前記外部雰囲気の圧力及び温度を判定するように構成される気圧センサと、
    前記ハウジングにあり、前記ポンプ、前記マスフローセンサ、及び前記気圧センサに電気的に結合されるコントローラであって、ポンプ動作中に前記判定された大気圧及び温度、ならびに測定された前記マスフローを使用し、かつ前記空気試料の選択された体積を前記外部トラップに引き込んで検体を前記外部トラップ上に充填するために前記外部トラップの前記収着剤上への前記検体の充填中にポンプ流量を調節するように構成される、前記コントローラと、を含む、前記携帯型システム。
  42. 前記コントローラは、前記外部トラップに引き込まれる前記空気試料の前記体積を判定するために前記測定されたマスフローを較正表と比較するように構成される、請求項４１に記載のシステム。
  43. 前記コントローラは、前記空気試料の選択された体積が前記外部トラップに引き込まれた後に前記ポンプを前記外部トラップから流体的に切り離すように構成される、請求項４２に記載のシステム。
  44. 前記コントローラは、前記空気試料の選択された体積が前記外部トラップに引き込まれた後に前記ポンプのポンピングを中断するように構成される、請求項４２に記載のシステム。
  45. 前記ハウジング内の、前記コントローラに電気的に結合される無線装置をさらに含む、請求項４４に記載のシステム。
  46. 前記無線装置は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ装置またはアンテナを含む、請求項４５に記載のシステム。
  47. 前記ハウジングにおける電源をさらに含む、または前記ハウジングは電源に結合するように構成される外部カプラを含む、請求項４５に記載のシステム。
  48. 前記電源は、交流電源、直流電源、バッテリ、充電式バッテリ、電気化学的電池、燃料電池、太陽電池、及び手動クランク発電機から構成される群から選択される、請求項４７に記載のシステム。
  49. 前記ハウジング内のメモリユニット、及び前記ハウジング上のディスプレイ画面をさらに含み、前記メモリユニット及び前記ディスプレイ画面のそれぞれは前記コントローラに電気的に結合される、請求項４７に記載のシステム。
  50. 前記コントローラは、マスフロー装置を通る時間、流量、及び体積のうちの少なくとも１つに基づいて選択された期間に前記ポンプの動作を可能にするように構成される、請求項４９に記載のシステム。
  51. 空気試料における検体を収着剤を含むトラップ上に充填する方法であって、
    前記トラップに流体的に結合されるポンプからの陰圧を使用して前記トラップに引き込まれる前記空気試料におけるマスフローを測定することと、
    測定された前記マスフローを使用して前記トラップに引き込まれる前記空気試料の体積を判定することと、
    前記トラップに引き込まれる前記空気試料の前記判定された体積が選択された体積に達すると前記空気試料を前記トラップに引き込むことを中断することと、を含む、前記方法。
  52. 前記トラップを通る補正されたマスフローを判定するために前記ポンプからの前記陰圧の使用中に大気圧及び温度を判定することをさらに含む、請求項５１に記載の方法。
  53. 前記空気試料の判定された前記体積を前記トラップに引き込むために前記トラップを通る前記補正されたマスフローを使用して前記ポンプのポンピング速度を調節することをさらに含む、請求項５２に記載の方法。
  54. 圧力降下を測定せずに前記空気試料を前記トラップに引き込むことをさらに含む、請求項５２に記載の方法。
  55. コントローラを使用して、前記トラップに引き込まれる前記空気試料の選択された体積に達する時を判定するために、前記トラップに引き込まれる前記空気試料の前記判定された体積、及び前記トラップを通る前記補正されたマスフローを較正表と比較することをさらに含む、請求項５２に記載の方法。
  56. 前記判定された前記大気圧及び温度、ならびに前記質量測定値を使用して、前記ポンプのポンピング速度を変えることをさらに含む、請求項５２に記載の方法。
  57. 前記大気圧及び温度を使用して前記トラップに引き込まれる前記空気試料の体積を算出することをさらに含む、請求項５２に記載の方法。
  58. 合計時間、ポンプ時間、全体積、平均体積、繰り返し回数、及びポンプステータスのうちの少なくとも１つを含む動作の概要をディスプレイ画面上に表示することをさらに含む、請求項５７に記載の方法。
  59. 前記トラップと別個の外部装置に前記概要を無線で送信することをさらに含む、請求項５８に記載の方法。
  60. 前記トラップに引き込まれる前記空気試料の体積を較正表と比較することと、前記トラップに引き込まれる前記空気試料の比較した前記体積が閾値より低い場合、前記ポンプのポンピング速度をより高いポンピング速度に調節することと、をさらに含む、請求項５１に記載の方法。
  61. 流体配管を通して外部トラップに流体的に結合するように構成され、かつ空気試料を前記トラップに引き込むように構成されるポンプと、
    前記流体配管に流体的に結合され、かつ前記トラップに引き込まれる前記空気試料におけるマスフローを測定するように構成されるマスフローセンサと、
    前記ポンプ及び前記マスフローセンサに電気的に結合されるコントローラであって、前記空気試料の選択された体積を前記トラップに引き込むために前記マスフローセンサによるマスフロー測定値から前記ポンプの閉ループ制御をもたらすように構成される、前記コントローラと、
    熱的脱着システムであって、前記熱的脱着システムによって前記トラップから脱着させる、前記トラップ上にトラップされた検体を受けるために前記トラップに流体的に結合するように構成される入口を含む、前記熱脱着システムと、を含む、器械。
  62. 前記コントローラは、前記外部トラップに引き込まれる前記空気試料の前記体積を判定するために測定された前記マスフローを較正表と比較するように構成される、請求項６１に記載の器械。
  63. 前記コントローラは、前記空気試料の選択された体積が前記外部トラップに引き込まれた後に前記ポンプを前記外部トラップから流体的に切り離すように構成される、請求項６２に記載の器械。
  64. 前記コントローラは、前記空気試料の選択された体積が前記外部トラップに引き込まれた後に前記ポンプのポンピングを中断するように構成される、請求項６２に記載の器械。
  65. 前記コントローラに電気的に結合される無線装置をさらに含む、請求項６４に記載の器械。
  66. 前記無線装置はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ装置またはアンテナを含む、請求項６５に記載の器械。
  67. 携帯型電源をさらに含む、請求項６５に記載の器械。
  68. 前記電源は、交流電源、直流電源、バッテリ、充電式バッテリ、電気化学的電池、燃料電池、太陽電池、及び手動クランク発電機から構成される群から選択される、請求項６７に記載の器械。
  69. 前記コントローラは、前記マスフローセンサを通る時間、流量、及び体積のうちの少なくとも１つに基づいて選択された期間に前記ポンプの動作を可能にするように構成される、請求項６９に記載の器械。
  70. 前記熱的脱着システムは乾燥器及び検出器を含む、請求項６１に記載の器械。
  71. 流体配管を通してトラップに流体的に結合するように構成され、かつ空気試料を前記トラップに引き込むように構成されるポンプと、
    前記流体配管に流体的に結合され、かつ前記トラップに引き込まれる前記空気試料におけるマスフローを測定するように構成されるマスフローセンサと、
    前記ポンプ及び前記マスフローセンサに電気的に結合されるコントローラであって、前記空気試料の選択された体積を前記トラップに引き込むために前記マスフローセンサによるマスフロー測定値から前記ポンプの閉ループ制御をもたらすように構成される、前記コントローラと、
    前記トラップ上にトラップされた検体を受けるために前記トラップに流体的に結合するように構成される入口を含む検出器であって、この検体は前記トラップから脱着させて前記検出器に提供される、前記検出器と、を含む、器械。
  72. 前記コントローラは、前記外部トラップに引き込まれる前記空気試料の前記体積を判定するために測定された前記マスフローを較正表と比較するように構成される、請求項７１に記載の器械。
  73. 前記コントローラは、前記空気試料の選択された体積が前記外部トラップに引き込まれた後に前記ポンプを前記外部トラップから流体的に切り離すように構成される、請求項７２に記載の器械。
  74. 前記コントローラは、前記空気試料の選択された体積が前記外部トラップに引き込まれた後に前記ポンプのポンピングを中断するように構成される、請求項７２に記載の器械。
  75. 前記コントローラに電気的に結合される無線装置をさらに含む、請求項７４に記載の器械。
  76. 前記無線装置はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ装置またはアンテナを含む、請求項７５に記載の器械。
  77. 電源をさらに含む、請求項７５に記載の器械。
  78. 前記コントローラは、前記マスフローセンサを通る時間、流量、及び体積のうちの少なくとも１つに基づいて選択された期間に前記ポンプの動作を可能にするように構成される、請求項７１に記載の器械。
  79. 前記検出器は質量分析計である、請求項７１に記載の器械。
  80. 前記質量分析計に流体的に結合されるガスクロマトグラフィシステムであって、前記トラップから脱着させた検体流を受け、脱着させた前記検体流において検体種を分離し、分離した前記検体種を前記質量分析計に提供するように構成される、前記ガスクロマトグラフィシステムをさらに含む、請求項８０に記載の器械。
  81. 外部トラップの収着剤上に空気試料における検体をトラップする方法であって、前記空気試料の選択された体積を前記外部トラップに引き込み、かつ検体を前記収着剤上にトラップするように、前記外部トラップに流体的に結合されるポンプのポンピング速度を制御するために、閉ループ制御、及びマスフローセンサからの測定値を使用することを含む、前記方法。
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