JP6298410B2 - サンプリング装置 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
Claims (23)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
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