JPH07209151A - 爆発物等の検出・選別装置および検出・選別方法 - Google Patents
爆発物等の検出・選別装置および検出・選別方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 外気との空気の交換が防止され、迅速かつ正
確に目的とする物質の検出を行うことを目的とする。 【構成】 サンプル抽出手段１００と、蒸気あるいは微
粒子状発散物の濃縮手段２０１と、分析手段２３６と、
制御およびデータ処理手段とから構成される。前記濃縮
手段にあっては、前記蒸気あるいは微粒子状発散物を第
１の手段に吸着させた後、第２の手段によって吸着物を
発散させる。
確に目的とする物質の検出を行うことを目的とする。 【構成】 サンプル抽出手段１００と、蒸気あるいは微
粒子状発散物の濃縮手段２０１と、分析手段２３６と、
制御およびデータ処理手段とから構成される。前記濃縮
手段にあっては、前記蒸気あるいは微粒子状発散物を第
１の手段に吸着させた後、第２の手段によって吸着物を
発散させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、爆薬および薬あるい
は麻薬などその他の爆発物等のの検出選別装置に関し、
特に、侵入しない方法によって爆薬および禁制品から放
出される気体および／または微粒子を検出するためのサ
ンプル抽出室と、検出装置と、データ処理装置とからな
る爆薬等の検出選別装置に関する。
は麻薬などその他の爆発物等のの検出選別装置に関し、
特に、侵入しない方法によって爆薬および禁制品から放
出される気体および／または微粒子を検出するためのサ
ンプル抽出室と、検出装置と、データ処理装置とからな
る爆薬等の検出選別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、薬あるいは麻薬などの禁制品の輸
送だけでなく、爆薬の不法使用が確実に増加している。
そして、爆薬および薬等を検出したり、あるいは、爆薬
および薬の密輸入の進行をすべて防いだりするのは不可
能である。しかし、空港や飛行機などの視界が開けてい
たりおよびまたは攻撃をうけやすいような特別な場所に
おいては、爆薬や禁制品の検出は可能である。人が飛行
機の中に薬や爆薬を置くことができる多くの方法があ
り、人が飛行機の中に薬や爆薬を隠すことができる場所
はさらに多くある。禁制品は、その物質を人の体に身に
つけて隠したり、飛行機の貨物室に置かれた手荷物の中
に入れられたりしてその人が知ってか知らずか飛行機に
持ち込まれる。
送だけでなく、爆薬の不法使用が確実に増加している。
そして、爆薬および薬等を検出したり、あるいは、爆薬
および薬の密輸入の進行をすべて防いだりするのは不可
能である。しかし、空港や飛行機などの視界が開けてい
たりおよびまたは攻撃をうけやすいような特別な場所に
おいては、爆薬や禁制品の検出は可能である。人が飛行
機の中に薬や爆薬を置くことができる多くの方法があ
り、人が飛行機の中に薬や爆薬を隠すことができる場所
はさらに多くある。禁制品は、その物質を人の体に身に
つけて隠したり、飛行機の貨物室に置かれた手荷物の中
に入れられたりしてその人が知ってか知らずか飛行機に
持ち込まれる。
【０００３】爆薬および薬あるいは麻薬などの物質を検
出する方法は、長年研究されてきている。そして、爆薬
／薬を嗅ぎ分ける犬から高度に洗練された気体検出装置
までに及ぶ様々な技術が開発されてきている。上述した
物質の検出は、基本的には、２つの方法、即ち、非気体
検出および気体検出の内の１つが完成されている。
出する方法は、長年研究されてきている。そして、爆薬
／薬を嗅ぎ分ける犬から高度に洗練された気体検出装置
までに及ぶ様々な技術が開発されてきている。上述した
物質の検出は、基本的には、２つの方法、即ち、非気体
検出および気体検出の内の１つが完成されている。
【０００４】非気体検出方法は、Ｘ線検出、ガンマ線検
出、中性子活性化検出および核磁気共鳴検出を含んでい
る。上述した物質が隠されたり、持ち込まれたり、ある
いは、検出技術が人に対して厳しい態度をとる飛行機に
持ち込むために、手荷物などの非生命体と結合される時
には、これらの検出方法は、さらに様々な物質の検出に
応用できる。
出、中性子活性化検出および核磁気共鳴検出を含んでい
る。上述した物質が隠されたり、持ち込まれたり、ある
いは、検出技術が人に対して厳しい態度をとる飛行機に
持ち込むために、手荷物などの非生命体と結合される時
には、これらの検出方法は、さらに様々な物質の検出に
応用できる。
【０００５】気体検出方法は、電子捕獲検出、ガス・ク
ロマトグラフィ検出、マス分光検出、プラズマ・クロマ
トグラフィ検出、バイオセンサ検出およびレーザ光音響
検出を含んでいる。上述した物質が隠されたり、様々な
物質を取り扱う人に残されている物を含んだ人の団体に
よって運ぶことができるような人と結合されたりした物
質の検出にさらに応用できる。
ロマトグラフィ検出、マス分光検出、プラズマ・クロマ
トグラフィ検出、バイオセンサ検出およびレーザ光音響
検出を含んでいる。上述した物質が隠されたり、様々な
物質を取り扱う人に残されている物を含んだ人の団体に
よって運ぶことができるような人と結合されたりした物
質の検出にさらに応用できる。
【０００６】以上説明したすべての方法は、爆薬および
薬を嗅ぎ分ける犬も含めて現在でも有用である。今日、
爆薬および薬あるいは麻薬の検出のための装置や方法の
開発を熱心に研究している多くの民間および政府の研究
所がある。普通の物と偽ることができるプラスティック
爆薬の出現などの爆薬技術の進歩に伴い、これらの物質
を検出することがますます難しくなっている。他の物質
はもちろんこれらの物質の検出において克服しなければ
ならない問題は、個々の物質から漏れ出た個々の気体の
低圧力、様々な装置の検索時間およびスループット、個
々の物質から放出される気体あるいは微粒子の低濃度、
高信頼性を持った個々の物質の分離およびシステム環境
の完全な持続を含んでいる。
薬を嗅ぎ分ける犬も含めて現在でも有用である。今日、
爆薬および薬あるいは麻薬の検出のための装置や方法の
開発を熱心に研究している多くの民間および政府の研究
所がある。普通の物と偽ることができるプラスティック
爆薬の出現などの爆薬技術の進歩に伴い、これらの物質
を検出することがますます難しくなっている。他の物質
はもちろんこれらの物質の検出において克服しなければ
ならない問題は、個々の物質から漏れ出た個々の気体の
低圧力、様々な装置の検索時間およびスループット、個
々の物質から放出される気体あるいは微粒子の低濃度、
高信頼性を持った個々の物質の分離およびシステム環境
の完全な持続を含んでいる。
【０００７】爆薬および薬の検出デバイスの技術と関係
する多数の先行技術がある。スカンディア国立研究所の
Ｒ．Ｌ．シェレンバウムによって著された「個人的な爆
薬選別入り口のための気流の研究」という論文が、ジョ
ージア州アトランタにおいて開催された安全技術のカー
ナハン会議（１９８７年７月１５日）の分冊として１９
８７年に出版された。その論文には、禁制爆薬の検出の
ための統合された装置の様々なタイプの一研究が顕され
ている。３段階の処理が略述されたその研究は、爆薬か
ら放出される気体の捕獲と検出のために、気体の収集、
濃縮および検出を含んでいる。その論文はサンプルを収
集するための収集デバイスの様々なタイプが著されてい
る。様々な入り口の形態およびそれぞれの入り口内部の
気流のメカニズムは、最良のサンプルを提供するそれら
の組み合わせの１つを調べるために研究された。アトモ
ステック・エア・シャワー入り口、改良されたアトモス
テック・エア・シャワー入り口および円筒の入り口は、
様々な気流の形態と共に研究において用いられた。入り
口の床の中の格子の真下に置かれた直径約１２インチの
気流収集通風筒と結合した体の表面を通り過ぎた下向き
の準層流が、入り口を通過した人から放出される爆薬の
気体あるいは微粒子を収集する最良の方法であったとそ
の研究は結論づけている。
する多数の先行技術がある。スカンディア国立研究所の
Ｒ．Ｌ．シェレンバウムによって著された「個人的な爆
薬選別入り口のための気流の研究」という論文が、ジョ
ージア州アトランタにおいて開催された安全技術のカー
ナハン会議（１９８７年７月１５日）の分冊として１９
８７年に出版された。その論文には、禁制爆薬の検出の
ための統合された装置の様々なタイプの一研究が顕され
ている。３段階の処理が略述されたその研究は、爆薬か
ら放出される気体の捕獲と検出のために、気体の収集、
濃縮および検出を含んでいる。その論文はサンプルを収
集するための収集デバイスの様々なタイプが著されてい
る。様々な入り口の形態およびそれぞれの入り口内部の
気流のメカニズムは、最良のサンプルを提供するそれら
の組み合わせの１つを調べるために研究された。アトモ
ステック・エア・シャワー入り口、改良されたアトモス
テック・エア・シャワー入り口および円筒の入り口は、
様々な気流の形態と共に研究において用いられた。入り
口の床の中の格子の真下に置かれた直径約１２インチの
気流収集通風筒と結合した体の表面を通り過ぎた下向き
の準層流が、入り口を通過した人から放出される爆薬の
気体あるいは微粒子を収集する最良の方法であったとそ
の研究は結論づけている。
【０００８】研究の検出部分のために、イオン・トラッ
ク・インストゥルメント・インクによって開発された濃
縮機と共にフェムトーケム１００イオン移動度分光計を
含んだ様々な検出デバイスが用いられた。イオン移動度
分光計は、大気中のイオン分子反応物を用いているプラ
ズマクロマトグラフである。このイオン分子反応物は、
イオン移動度によって解析される蓄電された分子を生み
出す。濃縮機は、モータによって回転駆動され、横たわ
った金属の枠組みを持った金属ふるい円板からなってい
る。そのふるいは、気体を吸着させた後、気体の脱着の
ために加熱される。この吸着・脱着処理は、集められた
気体サンプル中の気体およびまたは微粒子の濃縮を増大
させるために用いられる必要な濃縮段階である。研究中
において入り口の検出装置の使用について遭遇した大き
な問題は、サンプルの空気量の完全を持続することであ
った。サンプルの空気量の完全を持続することにおい
て、入り口を通過する往来の安定した流れを持続しよう
とすると同時に、サンプルの空気量が周囲の環境によっ
て汚染されることを防ぐことは必要である。このこと
は、通行量の多い普通の場所にあるどのタイプの選別装
置をも有効に操作するということにとって重要である。
上述した論文は、サンプルの空気量の完全は、ドアがな
い入り口においては持続しないことを示唆している。も
し、エアコンディショナーからの隙間風あるいはちょっ
とした歩行者の往来の流れなどの周囲の隙間風があるな
らば、検出の１０％の減少に直面したであろう。入り口
にドアを追加することは、検出率の増加をもたらした。
ところが、それは、飛行機によって必要とされる高いス
ループットの要求を満たさない。
ク・インストゥルメント・インクによって開発された濃
縮機と共にフェムトーケム１００イオン移動度分光計を
含んだ様々な検出デバイスが用いられた。イオン移動度
分光計は、大気中のイオン分子反応物を用いているプラ
ズマクロマトグラフである。このイオン分子反応物は、
イオン移動度によって解析される蓄電された分子を生み
出す。濃縮機は、モータによって回転駆動され、横たわ
った金属の枠組みを持った金属ふるい円板からなってい
る。そのふるいは、気体を吸着させた後、気体の脱着の
ために加熱される。この吸着・脱着処理は、集められた
気体サンプル中の気体およびまたは微粒子の濃縮を増大
させるために用いられる必要な濃縮段階である。研究中
において入り口の検出装置の使用について遭遇した大き
な問題は、サンプルの空気量の完全を持続することであ
った。サンプルの空気量の完全を持続することにおい
て、入り口を通過する往来の安定した流れを持続しよう
とすると同時に、サンプルの空気量が周囲の環境によっ
て汚染されることを防ぐことは必要である。このこと
は、通行量の多い普通の場所にあるどのタイプの選別装
置をも有効に操作するということにとって重要である。
上述した論文は、サンプルの空気量の完全は、ドアがな
い入り口においては持続しないことを示唆している。も
し、エアコンディショナーからの隙間風あるいはちょっ
とした歩行者の往来の流れなどの周囲の隙間風があるな
らば、検出の１０％の減少に直面したであろう。入り口
にドアを追加することは、検出率の増加をもたらした。
ところが、それは、飛行機によって必要とされる高いス
ループットの要求を満たさない。
【０００９】特許技術において、薬および爆薬の両方を
含んだ禁制品を検出するための様々な方法およびデバイ
スが著されている一群の参考文献がある。これらの参考
文献は、すべて、ひとりの人によって運ばれたのではな
く、コンテナあるいは手荷物の中にある爆発物等のの検
出について述べている。ブリティッシュ・アエロスペー
ス・パブリック株式会社に付与された米国特許第４,５
８０,４４０号および第４,７１８,２６８号は、運送貨
物に隠された禁制品を検出するための方法および装 置
を開示している。その方法は、基本的には、コンテナ内
の貨物の密閉、貨物から周囲の大気中へ放出される気体
あるいは微粒子物質を振り落とすための貨物の振り動か
し、大気のサンプリング、収集されたサンプルの加熱お
よびガスクロマトグラフィを用いたサンプルの解析とか
ら構成されている。パイ株式会社に付与された米国特許
第４,２０２,２００号は、閉められたコンテナ内におけ
る爆薬を検出するための装置を開示している。基本的に
は、手荷物などのものは、制御された軸トンネルを通過
されられ、その中において、循環している気流によって
吹き払われた後、空気のサンプルが収集され、解析され
る。また、その特許は、もし、より大きなトンネルが組
み立てられるならば、ものだけでなく人間もそのトンネ
ルを通過させることができることを示唆している。上述
した発明は、気体のサンプリングを用いることによって
禁制品を検出するための手段および方法を提供してい
る。ところが、どの発明も検出手段の感度および選択性
を増加させる濃縮手段の使用については提供も示唆もし
ていない。同様なタイプの装置を開示している付加的な
特許文献は、米国特許第３,９９８,１０１号および第
４,１１１,０４９号である。
含んだ禁制品を検出するための様々な方法およびデバイ
スが著されている一群の参考文献がある。これらの参考
文献は、すべて、ひとりの人によって運ばれたのではな
く、コンテナあるいは手荷物の中にある爆発物等のの検
出について述べている。ブリティッシュ・アエロスペー
ス・パブリック株式会社に付与された米国特許第４,５
８０,４４０号および第４,７１８,２６８号は、運送貨
物に隠された禁制品を検出するための方法および装 置
を開示している。その方法は、基本的には、コンテナ内
の貨物の密閉、貨物から周囲の大気中へ放出される気体
あるいは微粒子物質を振り落とすための貨物の振り動か
し、大気のサンプリング、収集されたサンプルの加熱お
よびガスクロマトグラフィを用いたサンプルの解析とか
ら構成されている。パイ株式会社に付与された米国特許
第４,２０２,２００号は、閉められたコンテナ内におけ
る爆薬を検出するための装置を開示している。基本的に
は、手荷物などのものは、制御された軸トンネルを通過
されられ、その中において、循環している気流によって
吹き払われた後、空気のサンプルが収集され、解析され
る。また、その特許は、もし、より大きなトンネルが組
み立てられるならば、ものだけでなく人間もそのトンネ
ルを通過させることができることを示唆している。上述
した発明は、気体のサンプリングを用いることによって
禁制品を検出するための手段および方法を提供してい
る。ところが、どの発明も検出手段の感度および選択性
を増加させる濃縮手段の使用については提供も示唆もし
ていない。同様なタイプの装置を開示している付加的な
特許文献は、米国特許第３,９９８,１０１号および第
４,１１１,０４９号である。
【００１０】長い間興味を持たれていた分子の濾過ある
いは吸収を含んでいる濃縮段階を開示しているテストお
よびモニタ技術に関する多数の特許文献がある。フィル
タリング／吸収媒体は、予め決定された期間さらされた
後、取り去られ、加熱によって放出されると同時に、新
しいフィルタ／吸収媒体が気流の中におかれる。バリン
ガー研究所株式会社に付与された米国特許第３,７６８,
３０２号は、地質学上のテスト領域内において用いられ
る装置を開示している。そして、その装置は、微粒子が
含まれた気流を収容している。そのサンプルは、気体サ
ンプルを吸収／放出段階からなる２つの通路へ輸送する
ことを含んでいる濃縮段階を経る。そして、最後に解析
される。上述した特許と同じ出願人に付与された米国特
許第４,０５６,９６８号には、地質学的なテスト領域に
おいて用いられる装置がまた開示されている。この発明
においては、収集された分子は、動いているディスクか
らだけでなく、動いているテープから放出される。米国
特許第４,７７５,４８４号には、１回転の間に微粒子材
料を吸収し、分離したおよび２回転の間に、浄化あるい
は掃除されるのに用いられる回転するフィルタ媒体が開
示されている。米国特許第４,１２７,３９５号には、一
対の吸収性媒体を用いた普通の吸収／放出回路が開示さ
れている。ペアの内の１つは、吸収であり、もう一方
は、放出である。米国特許第３,９２５,０２２号、第
３,９９７,２９７号および第３,４１０,６６３号すべて
には、吸収／放出タイプのデバイスが開示されている。
上述したデバイスのすべては、微粒子あるいは気体物質
の吸収および次の放出のための装置を開示している。と
ころが、これらは入り口タイプのサンプル抽出室につい
ては開示していない。
いは吸収を含んでいる濃縮段階を開示しているテストお
よびモニタ技術に関する多数の特許文献がある。フィル
タリング／吸収媒体は、予め決定された期間さらされた
後、取り去られ、加熱によって放出されると同時に、新
しいフィルタ／吸収媒体が気流の中におかれる。バリン
ガー研究所株式会社に付与された米国特許第３,７６８,
３０２号は、地質学上のテスト領域内において用いられ
る装置を開示している。そして、その装置は、微粒子が
含まれた気流を収容している。そのサンプルは、気体サ
ンプルを吸収／放出段階からなる２つの通路へ輸送する
ことを含んでいる濃縮段階を経る。そして、最後に解析
される。上述した特許と同じ出願人に付与された米国特
許第４,０５６,９６８号には、地質学的なテスト領域に
おいて用いられる装置がまた開示されている。この発明
においては、収集された分子は、動いているディスクか
らだけでなく、動いているテープから放出される。米国
特許第４,７７５,４８４号には、１回転の間に微粒子材
料を吸収し、分離したおよび２回転の間に、浄化あるい
は掃除されるのに用いられる回転するフィルタ媒体が開
示されている。米国特許第４,１２７,３９５号には、一
対の吸収性媒体を用いた普通の吸収／放出回路が開示さ
れている。ペアの内の１つは、吸収であり、もう一方
は、放出である。米国特許第３,９２５,０２２号、第
３,９９７,２９７号および第３,４１０,６６３号すべて
には、吸収／放出タイプのデバイスが開示されている。
上述したデバイスのすべては、微粒子あるいは気体物質
の吸収および次の放出のための装置を開示している。と
ころが、これらは入り口タイプのサンプル抽出室につい
ては開示していない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
入国あるいは入室することが望ましくない特定物質の存
在を、入国あるいは入室時点において検出するための各
種検討がなされてきたが、検査にとって好ましくない外
気との交換を招くことなく、迅速かつ正確に当該物質の
有無を検出し報告するシステムは実現されていなかっ
た。この発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので
あり、外気との空気の交換が防止され、迅速かつ正確に
目的とする物質の検出を行うことができる爆発物等の検
出方法および爆発物等の検出システムを提供することを
目的としている。
入国あるいは入室することが望ましくない特定物質の存
在を、入国あるいは入室時点において検出するための各
種検討がなされてきたが、検査にとって好ましくない外
気との交換を招くことなく、迅速かつ正確に当該物質の
有無を検出し報告するシステムは実現されていなかっ
た。この発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので
あり、外気との空気の交換が防止され、迅速かつ正確に
目的とする物質の検出を行うことができる爆発物等の検
出方法および爆発物等の検出システムを提供することを
目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段および作用】この発明は、
爆薬、化学作用剤および薬あるいは麻薬などの他の禁制
品のそれらの気体およびまたは微粒子放出を検出するこ
とによる検出のための装置について述べている。その装
置は、サンプル抽出室と、気体あるいは微粒子の濃縮機
と、解析機並びに制御およびデータ処理装置より成る。
その装置は、特に、上述した物質を検出する飛行場など
の野外環境において有用である。そこでは、それは人が
身に付けたりあるいは人の手荷物の中にある上述した物
質を検出するのに用いることができる。その装置は、ど
んな要求されたレベルでも侵害しない方法で上述した物
質を検出することと、人々および手荷物の自由な通行が
不当に妨害されないですばやく行うことという必要条件
を満たしている。サンプル抽出室は、長さ約６フィー
ト、高さ約７フィート、幅約３フィートの内径の入り口
である。入り口の寸法は、車いすにすわった人が簡単に
通過できることもちろん普通の寸法の人を許すものであ
る。その入り口は、通常の歩く速度でその入り口を歩い
てあるいは通過する人の上へ内部の気流の流れがあるよ
うに通路が設計されている。そして、同時に、解析する
ために気体あるいは微粒子物質の有意の濃縮を身につけ
ている人から吹き出される空気のサンプルが得られるよ
うに通路が設計されている。これを達成するために、サ
ンプル抽出室あるいは入り口は、特別な幾何学によって
設計されている。また、サンプル抽出室あるいは入り口
は、入り口を通過している人に効果的に吹き流している
間に、周囲の環境から内部の空気量を効果的に分離させ
る気流を供給するための空気のガイドあるいは噴流を含
んでいる。入り口の内側の空気量あるいはサンプルは、
入り口の天井部分の内側に置かれたサンプリングポート
を通って収集される。空気のサンプルは、それからサン
プル収集機および濃縮機（以下、収集濃縮機という）に
転送される。
爆薬、化学作用剤および薬あるいは麻薬などの他の禁制
品のそれらの気体およびまたは微粒子放出を検出するこ
とによる検出のための装置について述べている。その装
置は、サンプル抽出室と、気体あるいは微粒子の濃縮機
と、解析機並びに制御およびデータ処理装置より成る。
その装置は、特に、上述した物質を検出する飛行場など
の野外環境において有用である。そこでは、それは人が
身に付けたりあるいは人の手荷物の中にある上述した物
質を検出するのに用いることができる。その装置は、ど
んな要求されたレベルでも侵害しない方法で上述した物
質を検出することと、人々および手荷物の自由な通行が
不当に妨害されないですばやく行うことという必要条件
を満たしている。サンプル抽出室は、長さ約６フィー
ト、高さ約７フィート、幅約３フィートの内径の入り口
である。入り口の寸法は、車いすにすわった人が簡単に
通過できることもちろん普通の寸法の人を許すものであ
る。その入り口は、通常の歩く速度でその入り口を歩い
てあるいは通過する人の上へ内部の気流の流れがあるよ
うに通路が設計されている。そして、同時に、解析する
ために気体あるいは微粒子物質の有意の濃縮を身につけ
ている人から吹き出される空気のサンプルが得られるよ
うに通路が設計されている。これを達成するために、サ
ンプル抽出室あるいは入り口は、特別な幾何学によって
設計されている。また、サンプル抽出室あるいは入り口
は、入り口を通過している人に効果的に吹き流している
間に、周囲の環境から内部の空気量を効果的に分離させ
る気流を供給するための空気のガイドあるいは噴流を含
んでいる。入り口の内側の空気量あるいはサンプルは、
入り口の天井部分の内側に置かれたサンプリングポート
を通って収集される。空気のサンプルは、それからサン
プル収集機および濃縮機（以下、収集濃縮機という）に
転送される。
【００１３】サンプル抽出室あるいは入り口は、気体お
よびまたは微粒子物質をそれらが数ｐｐｔ（兆分率）の
外気と同様に低濃度である時に、収集濃縮機に収集し、
引き渡すことができる。収集濃縮機は、サンプル量を減
少させ、サンプル濃度を増加させる一連の段階を通っ
て、ガス・クロマトグラフィ／電子捕獲検出機あるいは
イオン移動度分光計のどちらかあるいはそれらの両方で
あるいは早い化学反応解析機へ濃縮されたサンプルを引
き渡す。収集濃縮機の動作原理は、次に選択的に熱加熱
を持つ選択された基板の上にサンプルを吸収させるもの
である。この処理は、サンプル量の減少とサンプル濃度
の増加の一連の段階を通じて繰り返される。濃縮段階の
完了と同時に、精製されたサンプル材料は、上述したデ
バイスによって解析される。その解析は、様々な材料の
同定、現在の材料の量の決定からなる。
よびまたは微粒子物質をそれらが数ｐｐｔ（兆分率）の
外気と同様に低濃度である時に、収集濃縮機に収集し、
引き渡すことができる。収集濃縮機は、サンプル量を減
少させ、サンプル濃度を増加させる一連の段階を通っ
て、ガス・クロマトグラフィ／電子捕獲検出機あるいは
イオン移動度分光計のどちらかあるいはそれらの両方で
あるいは早い化学反応解析機へ濃縮されたサンプルを引
き渡す。収集濃縮機の動作原理は、次に選択的に熱加熱
を持つ選択された基板の上にサンプルを吸収させるもの
である。この処理は、サンプル量の減少とサンプル濃度
の増加の一連の段階を通じて繰り返される。濃縮段階の
完了と同時に、精製されたサンプル材料は、上述したデ
バイスによって解析される。その解析は、様々な材料の
同定、現在の材料の量の決定からなる。
【００１４】全体の装置およびすべての装置の過程は、
ディジタルコンピュータおよび連合したソフトウエアか
らなる制御システムによって制御されている。その装置
は、すべての要求される寸法を満たすようにおよび結果
を使うのに便利でわかりやすいフォーマットに作成する
ように構成され、制御される。その制御装置は、気体の
収集、濃縮および解析段階、データ解析およびデータフ
ォーマッティングを制御する。加えて、コンピュータ
は、継続的に装置全体の自己診断および自己計測手続を
実行し、どんな潜在的な問題があるかをユーザに警告す
る。 この発明の爆薬および他の禁制品の検出のための
装置は、これらの物質から放出される気体およびまたは
微粒子の検出によって爆薬、化学作用剤あるいは薬ある
いは麻薬などの他の禁制品の有効な検出を提供する。気
体あるいは微粒子の放出は、人が身につけて若しくは人
の手荷物に隠した物質あるいは特別な物質を取り扱う人
に残されている物から生じる。この発明は、高感度およ
び広範囲の物質に対する高選択性を持った装置を提供す
る。高感度および高選択性は、周囲の環境の雑種の汚染
を持った入り口内の空気の雑種の汚染を防ぐ気体力学を
伴った特有な幾何学の入り口と、より短いサンプル収集
時間と同様により多くのサンプル量がそれによって得ら
れるようにするサンプル濃度を極限にまで拡大する一
方、サンプル量を減少させる多段階の濃縮機との組み合
わせを利用する装置を使用することによって達成され
る。その装置は、自動計測および自己診断手続のための
コンピュータ制御装置を利用することによって達成され
る高い信頼性を提供する。加えて、その装置は、コンピ
ュータのプログラミングを変更することによって、異な
っている物理的および化学的性質を持つ広範囲の爆薬、
禁制の化学作用剤および薬および麻薬が検出されること
ができるという高い融通性を提供する。ソフトウエア制
御の下に全体の装置を持つことは、さらに融通性がある
装置および簡単に再構築することができる装置を提供す
る。 この発明は、人々の高いスループットが要求され
る応用の広い多様性を持っている。飛行場において、爆
薬および禁制品の検出は、テロリストの攻撃および薬の
密輸入の増加のために最重要である。この発明は、飛行
場などの様々な野外環境において上述した物質の侵害し
ない方法によって早くおよび頼もしい検出を考慮に入れ
ている。この発明の装置は、隠された物質の検出が絶対
的に要求される場所に応用できる。
ディジタルコンピュータおよび連合したソフトウエアか
らなる制御システムによって制御されている。その装置
は、すべての要求される寸法を満たすようにおよび結果
を使うのに便利でわかりやすいフォーマットに作成する
ように構成され、制御される。その制御装置は、気体の
収集、濃縮および解析段階、データ解析およびデータフ
ォーマッティングを制御する。加えて、コンピュータ
は、継続的に装置全体の自己診断および自己計測手続を
実行し、どんな潜在的な問題があるかをユーザに警告す
る。 この発明の爆薬および他の禁制品の検出のための
装置は、これらの物質から放出される気体およびまたは
微粒子の検出によって爆薬、化学作用剤あるいは薬ある
いは麻薬などの他の禁制品の有効な検出を提供する。気
体あるいは微粒子の放出は、人が身につけて若しくは人
の手荷物に隠した物質あるいは特別な物質を取り扱う人
に残されている物から生じる。この発明は、高感度およ
び広範囲の物質に対する高選択性を持った装置を提供す
る。高感度および高選択性は、周囲の環境の雑種の汚染
を持った入り口内の空気の雑種の汚染を防ぐ気体力学を
伴った特有な幾何学の入り口と、より短いサンプル収集
時間と同様により多くのサンプル量がそれによって得ら
れるようにするサンプル濃度を極限にまで拡大する一
方、サンプル量を減少させる多段階の濃縮機との組み合
わせを利用する装置を使用することによって達成され
る。その装置は、自動計測および自己診断手続のための
コンピュータ制御装置を利用することによって達成され
る高い信頼性を提供する。加えて、その装置は、コンピ
ュータのプログラミングを変更することによって、異な
っている物理的および化学的性質を持つ広範囲の爆薬、
禁制の化学作用剤および薬および麻薬が検出されること
ができるという高い融通性を提供する。ソフトウエア制
御の下に全体の装置を持つことは、さらに融通性がある
装置および簡単に再構築することができる装置を提供す
る。 この発明は、人々の高いスループットが要求され
る応用の広い多様性を持っている。飛行場において、爆
薬および禁制品の検出は、テロリストの攻撃および薬の
密輸入の増加のために最重要である。この発明は、飛行
場などの様々な野外環境において上述した物質の侵害し
ない方法によって早くおよび頼もしい検出を考慮に入れ
ている。この発明の装置は、隠された物質の検出が絶対
的に要求される場所に応用できる。
【００１５】この発明の爆薬等の検出選別装置は、これ
らの物質から放出される気体およびまたは微粒子の検出
によって爆薬、化学作用剤あるいは薬あるいは麻薬など
の他の禁制品を検出するために設計されている。これら
の物質は、飛行場あるいは他の攻撃を受けやすい、広い
視野ある環境において人あるいはかれらの手荷物に隠さ
れていると憶測されている。どんな要求されたレベルで
も侵害しない方法で上述した物質を検出することと、人
々および手荷物の自由な通行が不当に妨害されないです
ばやく行うこととは、必要である。その装置は、サンプ
ル抽出室と、気体およびまたは微粒子の濃縮機と、解析
機並びに制御およびデータ処理装置より成る統合された
装置である。
らの物質から放出される気体およびまたは微粒子の検出
によって爆薬、化学作用剤あるいは薬あるいは麻薬など
の他の禁制品を検出するために設計されている。これら
の物質は、飛行場あるいは他の攻撃を受けやすい、広い
視野ある環境において人あるいはかれらの手荷物に隠さ
れていると憶測されている。どんな要求されたレベルで
も侵害しない方法で上述した物質を検出することと、人
々および手荷物の自由な通行が不当に妨害されないです
ばやく行うこととは、必要である。その装置は、サンプ
ル抽出室と、気体およびまたは微粒子の濃縮機と、解析
機並びに制御およびデータ処理装置より成る統合された
装置である。
【００１６】
【実施例】この発明による爆発物検出スクリーニングシ
ステムは、爆発物、化学薬品あるいはその他の禁制品
を、それらが発する蒸気あるいは特徴的な放射物に基づ
いて検出するように構成されている。空港あるいはその
他、禁制品の侵入口と成り得る場所において、それらの
禁制品は優れて可視的な環境の中で、個々の手荷物の中
に秘匿されている。これらの禁制品の検出必は、要求さ
れる水準を侵害しない方法によってなされる必要があ
り、旅行者および手荷物の自由を不当に阻害しないよう
に迅速に行われる必要がある。本システムは、サンプリ
ングチャンバ、蒸気あるいはおよび特定物質を濃縮する
濃縮装置、解析装置およびデータ処理装置を集積したも
のである。
ステムは、爆発物、化学薬品あるいはその他の禁制品
を、それらが発する蒸気あるいは特徴的な放射物に基づ
いて検出するように構成されている。空港あるいはその
他、禁制品の侵入口と成り得る場所において、それらの
禁制品は優れて可視的な環境の中で、個々の手荷物の中
に秘匿されている。これらの禁制品の検出必は、要求さ
れる水準を侵害しない方法によってなされる必要があ
り、旅行者および手荷物の自由を不当に阻害しないよう
に迅速に行われる必要がある。本システムは、サンプリ
ングチャンバ、蒸気あるいはおよび特定物質を濃縮する
濃縮装置、解析装置およびデータ処理装置を集積したも
のである。
【００１７】サンプリングチャンバは、旅行者あるいは
手荷物が通過する出入り口を有するチャンバであり、チ
ャンバを介して待合い室あるいは集積所へと通過する個
人あるいは対象物から放たれる蒸気あるいはおよび特定
放射物の取り込みが行われる。サンプリングチャンバは
高い信頼度で目的とする物質の存在の検出を可能ならし
むように、十分に高い濃度の放射物を捕獲するように設
計されている。サンプリングタイミングにおいて、少量
ずつ移動することにより、内部の気体の循環が行われ
る。また、サンプリングタイミングにおいて、１サンプ
ルに相当する気体が、外部のエアポンプあるいは扇風機
によってサンプル収集濃縮部（Sample Collector and P
reconcentorator:以下、ＳＣＡＰと称す）へと運搬され
る。また、サンプリングチャンバは、気体およびまたは
微粒子物質をそれらが数ｐｐｔ（兆分率）の外気と同様
に低濃度である時に収集し、ＳＣＡＰに引き渡す。
手荷物が通過する出入り口を有するチャンバであり、チ
ャンバを介して待合い室あるいは集積所へと通過する個
人あるいは対象物から放たれる蒸気あるいはおよび特定
放射物の取り込みが行われる。サンプリングチャンバは
高い信頼度で目的とする物質の存在の検出を可能ならし
むように、十分に高い濃度の放射物を捕獲するように設
計されている。サンプリングタイミングにおいて、少量
ずつ移動することにより、内部の気体の循環が行われ
る。また、サンプリングタイミングにおいて、１サンプ
ルに相当する気体が、外部のエアポンプあるいは扇風機
によってサンプル収集濃縮部（Sample Collector and P
reconcentorator:以下、ＳＣＡＰと称す）へと運搬され
る。また、サンプリングチャンバは、気体およびまたは
微粒子物質をそれらが数ｐｐｔ（兆分率）の外気と同様
に低濃度である時に収集し、ＳＣＡＰに引き渡す。
【００１８】ＳＣＡＰは、サンプル気体を縮小するステ
ップ、サンプルの濃度を増加させるステップ、濃縮され
たサンプルを高速化学分析装置に供給するステップから
なる一連のステップを実行する。ここで、高速化学分析
装置としては、ガスクロマトグラフ、電子捕獲検出器、
あるいはイオン移動度スペクトルメータ、あるいはこれ
らが共に装備されている。吸着処理および脱着処理から
なる多段階濃縮処理を行うことにより、膨大なサンプル
気体が高い分離感度で処理される。収集されたデータ
は、システム全体を制御する制御系の一部として設けら
れたデジタルコンピュータによって受理されると共に解
析される。
ップ、サンプルの濃度を増加させるステップ、濃縮され
たサンプルを高速化学分析装置に供給するステップから
なる一連のステップを実行する。ここで、高速化学分析
装置としては、ガスクロマトグラフ、電子捕獲検出器、
あるいはイオン移動度スペクトルメータ、あるいはこれ
らが共に装備されている。吸着処理および脱着処理から
なる多段階濃縮処理を行うことにより、膨大なサンプル
気体が高い分離感度で処理される。収集されたデータ
は、システム全体を制御する制御系の一部として設けら
れたデジタルコンピュータによって受理されると共に解
析される。
【００１９】制御系はシステム全体の制御機能およびデ
ータ処理機能を有する。基本的なデータ処理機能として
は、特定物質の存在、および必要に応じてその分量を報
告する機能が要請される。また、対象とする物質の分量
が警告に値するレベルであるか否かを弁別する必要があ
る。このシステムはデジタルコンピュータあるいはマイ
クロコンピュータが実行する自動制御プログラムに従っ
て全体の処理の制御が行われる。このシステムは、検出
しようとする対象物に合わせて容易に上記自動制御プロ
グラムを書き替えることができるので、多様な対象物の
検出を行うことができる。
ータ処理機能を有する。基本的なデータ処理機能として
は、特定物質の存在、および必要に応じてその分量を報
告する機能が要請される。また、対象とする物質の分量
が警告に値するレベルであるか否かを弁別する必要があ
る。このシステムはデジタルコンピュータあるいはマイ
クロコンピュータが実行する自動制御プログラムに従っ
て全体の処理の制御が行われる。このシステムは、検出
しようとする対象物に合わせて容易に上記自動制御プロ
グラムを書き替えることができるので、多様な対象物の
検出を行うことができる。
【００２０】〔サンプリングチャンバ〕人間用のサンプ
リングチャンバは出入口として設けられたものであり、
チャンバ内を通常のペースで人が歩行する場合に、その
者から発する蒸気あるいはおよび特定物質のサンプルを
解析のための集積所へと運び得るように設計されてい
る。このサンプリングチャンバを設計するに当たり、３
つの主要な要求項目がある。第１に、チャンバ内を通過
する人あるいは物体を取り囲む環境を含んだ意味のある
サンプルがサンプリングチャンバにおいて集められねば
ならない。この第１の設計側からの要求を解決するに
は、チャンバ内を平均的なサイズの人あるいは物体が難
無く通過し得るように考慮する必要がある。従って、か
なり多量な空気がチャンバ内に滞在することとなり、そ
の結果、検出すべき物質は数ｐｐｔに希薄化されてしま
う。この希薄化の問題は、人あるいは物体を取り巻く意
味のあるサンプルを集め得るように、十分に長い時間、
チャンバを通過する人あるいは物体がチャンバ内に滞在
するようにすることで解決される。第２の要求として、
分離感度および解析すべきサンプルの好ましからぬ外気
との交換を防止するため、収集するサンプルは可能な限
り外的環境から隔離されねばならない。この設計側から
の第２の要求の解決を考えた場合、今一度、大きなチャ
ンバを用いることによって引き起こされる希薄化の問題
を考える必要がある。既に提起した希薄化の問題から、
可能な限り広範囲に内部の空気と外部の空気とを混合す
ることにより、なお一層の希薄化および汚染を与えるよ
うな独自の幾何学的形状および内部の空気の運用形態が
設計されねばならない。
リングチャンバは出入口として設けられたものであり、
チャンバ内を通常のペースで人が歩行する場合に、その
者から発する蒸気あるいはおよび特定物質のサンプルを
解析のための集積所へと運び得るように設計されてい
る。このサンプリングチャンバを設計するに当たり、３
つの主要な要求項目がある。第１に、チャンバ内を通過
する人あるいは物体を取り囲む環境を含んだ意味のある
サンプルがサンプリングチャンバにおいて集められねば
ならない。この第１の設計側からの要求を解決するに
は、チャンバ内を平均的なサイズの人あるいは物体が難
無く通過し得るように考慮する必要がある。従って、か
なり多量な空気がチャンバ内に滞在することとなり、そ
の結果、検出すべき物質は数ｐｐｔに希薄化されてしま
う。この希薄化の問題は、人あるいは物体を取り巻く意
味のあるサンプルを集め得るように、十分に長い時間、
チャンバを通過する人あるいは物体がチャンバ内に滞在
するようにすることで解決される。第２の要求として、
分離感度および解析すべきサンプルの好ましからぬ外気
との交換を防止するため、収集するサンプルは可能な限
り外的環境から隔離されねばならない。この設計側から
の第２の要求の解決を考えた場合、今一度、大きなチャ
ンバを用いることによって引き起こされる希薄化の問題
を考える必要がある。既に提起した希薄化の問題から、
可能な限り広範囲に内部の空気と外部の空気とを混合す
ることにより、なお一層の希薄化および汚染を与えるよ
うな独自の幾何学的形状および内部の空気の運用形態が
設計されねばならない。
【００２１】第３の要求として、サンプルは可能な限り
短時間に可能な限り完全な形態で集められねばならな
い。この第３の要求の解決するには、以上検討された問
題および解を考慮し、それらのバランスを検討する必要
がある。チャンバ内を人あるいは物体が通過するための
所要時間は、有意義なサンプルを集めるのに十分な長さ
であるべきであるが、しかし、不当に旅行者の通行の遅
延を引き起こすものであってはならない。また、チャン
バは、希薄化の問題があるので外的環境との空気の交換
の防止が可能な独自な様式に設計され、しかも、この独
自な様式によって通常の交通の流れが妨げられるような
ことがあってはならない。従って、第２の要求を検討す
る際に議論された空気の運用形態は、有意義なサンプル
を迅速に集めることを可能にするものでなくてはならな
い。
短時間に可能な限り完全な形態で集められねばならな
い。この第３の要求の解決するには、以上検討された問
題および解を考慮し、それらのバランスを検討する必要
がある。チャンバ内を人あるいは物体が通過するための
所要時間は、有意義なサンプルを集めるのに十分な長さ
であるべきであるが、しかし、不当に旅行者の通行の遅
延を引き起こすものであってはならない。また、チャン
バは、希薄化の問題があるので外的環境との空気の交換
の防止が可能な独自な様式に設計され、しかも、この独
自な様式によって通常の交通の流れが妨げられるような
ことがあってはならない。従って、第２の要求を検討す
る際に議論された空気の運用形態は、有意義なサンプル
を迅速に集めることを可能にするものでなくてはならな
い。
【００２２】図１および図２は、サンプリングチャンバ
１００の側断面図および背後から見た正面図である。サ
ンプリングチャンバ１００は方形をなし、内部の凡その
寸法は、長さが６フィート、高さが７フィート、幅が３
フィートである。これらの寸法は、平均的なサイズの人
を許容するものであり、通常のペースで歩行した場合、
人はチャンバ１００内に約２〜３秒滞在することとな
る。この滞在時間は、上述した有意義なサンプルを集め
るのに十分な長さである。方形をなすサンプリングチャ
ンバ１００は、長手方向に沿った壁１０２ａ、１０２
ｂ、床１０４、円錐状に頂部が絞られて形成された天井
１０６（この重要性については後述する）および屋根１
０７を有する。チャンバ１００内における旅行者の自由
な通行を確保するために、ドアは設けず、ただ２個の壁
１０２ａおよび１０２ｂが設けられている。壁１０２ａ
および１０２ｂに各々取り付けられた手摺１０８ａおよ
び１０８ｂは、旅行者がチャンバ１００を迅速かつ安全
に通過するのを補助する。チャンバ１００における床１
０４は、特に重要な要素ではない。チャンバ１００は、
アルミニウム、プラスティックを含む様々な種類の材料
によって構成することが可能であるが、人が通過するの
を観測することができるという理由により、プレキシガ
ラス、繊維ガラスのように透明な材料が好ましい。加え
てビデオカメラ１０９がチャンバ１００内に設置されて
おり、通過する人のイメージ情報が電気的な情報として
収集される。
１００の側断面図および背後から見た正面図である。サ
ンプリングチャンバ１００は方形をなし、内部の凡その
寸法は、長さが６フィート、高さが７フィート、幅が３
フィートである。これらの寸法は、平均的なサイズの人
を許容するものであり、通常のペースで歩行した場合、
人はチャンバ１００内に約２〜３秒滞在することとな
る。この滞在時間は、上述した有意義なサンプルを集め
るのに十分な長さである。方形をなすサンプリングチャ
ンバ１００は、長手方向に沿った壁１０２ａ、１０２
ｂ、床１０４、円錐状に頂部が絞られて形成された天井
１０６（この重要性については後述する）および屋根１
０７を有する。チャンバ１００内における旅行者の自由
な通行を確保するために、ドアは設けず、ただ２個の壁
１０２ａおよび１０２ｂが設けられている。壁１０２ａ
および１０２ｂに各々取り付けられた手摺１０８ａおよ
び１０８ｂは、旅行者がチャンバ１００を迅速かつ安全
に通過するのを補助する。チャンバ１００における床１
０４は、特に重要な要素ではない。チャンバ１００は、
アルミニウム、プラスティックを含む様々な種類の材料
によって構成することが可能であるが、人が通過するの
を観測することができるという理由により、プレキシガ
ラス、繊維ガラスのように透明な材料が好ましい。加え
てビデオカメラ１０９がチャンバ１００内に設置されて
おり、通過する人のイメージ情報が電気的な情報として
収集される。
【００２３】サンプリングチャンバ１００は、循環する
気体を取り扱い、内部を循環する大量の気体のうち、比
較的少量の気体のみが、サンプリングポート１１８ａか
ら取り出される。内部の気体は、その流れによって導か
れ、円錐状の天井１０６の中央頂上部に取り付けられた
１６″×２０″×６″の寸法の方形状の収集ダクト１１
０に集められ、天井１０６と屋根１０７との間の空間に
注がれる。このようにして、大量に循環する空気の流れ
により、約１秒で、チャンバ１００内の各所における蒸
気あるいはおよび特定物質のサンプルがサンプリングポ
ート１１８ａへ供給される。
気体を取り扱い、内部を循環する大量の気体のうち、比
較的少量の気体のみが、サンプリングポート１１８ａか
ら取り出される。内部の気体は、その流れによって導か
れ、円錐状の天井１０６の中央頂上部に取り付けられた
１６″×２０″×６″の寸法の方形状の収集ダクト１１
０に集められ、天井１０６と屋根１０７との間の空間に
注がれる。このようにして、大量に循環する空気の流れ
により、約１秒で、チャンバ１００内の各所における蒸
気あるいはおよび特定物質のサンプルがサンプリングポ
ート１１８ａへ供給される。
【００２４】天井１０６の形状は漏斗を逆さにした状態
となっているため、大量の気体を小さな断面を横切って
集めるのを助ける。４個の排気ファンにより、空気が収
集ダクト１１０を介して天井へと流入する時、収集ダク
ト１１０内の領域に、低い動圧の領域が生じる。図２に
は、４個ある排気ファンのうち、２個の排気ファン１１
４および１１４ａが示されている。チャンバ１００の各
コーナ部には、直径６インチの円管１１２ａ〜１１２ｄ
が設けられている。これらの円管１１２ａ〜１１２ｄ
は、チャンバ１００内に垂直に設置され、床１０４から
天井１０６に走っている。Fig.３はチャンバ１００を上
から見た状態を示したものである。この図に示すよう
に、円管１１２ａ〜１１２ｄは、長さ１フィート、幅１
／２インチの６個のスロット１１３ａ〜１１３ｄを有し
ている。円管１１２ａ〜１１２ｄは、空気が矢印１１５
ａ〜１１５ｄによって示すようにチャンバ１００の中央
に向って４５度の角度で流れるように、方向付けを行う
ための１インチ半のガイド翼（図示せず）が内部に設け
られている。円管１１２ａ〜１１２ｄを介した空気流
は、独立した４個のファン（内２個はファン１１４、１
１４ａ）によってなされる。これら４個のファンはチャ
ンバ１００における天井１０６の上部に設置されてお
り、屋根１０７側に延びている。各ファンは円管１１２
ａ〜１１２ｄの各々の一端に接続されており、各円管１
１２ａ〜１１２ｄに１０００ＣＦＭ（立法フィート／
分）の空気を与える。この結果、図３に示すように、各
円管１１２ａ〜１１２ｄのガイド翼から、速度が１７ｍ
／ｓｅｃであり、矢印１１５ａ〜１１５ｄによって方向
の示された空気流が発生する。４個のファンの吸い込み
側は共に各ファンが設置されているのと同じ空間に開口
している。内部へ向けられたエアジェット１１３ａ〜１
１３ｄは２個のエアガイド１１７ａおよび１１７ｂ、あ
るいはフロア１０４に沿い、かつ、壁１０２ａおよび１
０２ｂに接して設けられたサイドフローパイプ１１６ａ
および１１６ｂからのジェットによって上方へと方向付
けられる。サイドフローパイプ１１６ａおよび１１６ｂ
は円管１１２ａ〜１１２ｄに接続され、それらからの空
気を受け取る。各サイドフローパイプ１１６ａおよび１
１６ｂは、その中央部に１２．５インチのエアスロット
１１７ａおよび１１７ｂを有しており、図４に示すよう
に、これらのスロット１１７ａおよび１１７ｂを介し、
チャンバ１００の中央に向って４５度の角度で空気が射
出されるようになっている。サイドフローパイプ１１６
ａおよび１１６ｂを発する時の空気の速度は１５ｍ／ｓ
ｅｃであり、向きは矢印１１９ａおよび１１９ｂによっ
て示す通りである。円管１１２ａ〜１１２ｄと、サイド
フローパイプ１１６ａおよび１１６ｂとによって発生さ
れる空気流により、チャンバ１００の中央部に動圧の高
い領域が生じる。収集ダクト１１０を介して空気を引き
込む循環用のファンは、チャンバ１００内に動圧の低い
領域を生成し、収集ダクト１１０へ向って上昇する空気
の流れが生じる。この空気の流れは、チャンバを通過す
る人あるいは物体を吸い込むように流れる。このよう
に、サンプル気体を天井１０６を介して収集ダクト１１
０により、動圧の高い領域と低い領域とが生じ、その効
果として、気圧の平衡が保たれ、チャンバ１００ではご
く少量の外気の流入あるいは外部への空気の漏れしか生
じない。基本的に動圧の高い領域は空気がチャンバ１０
０に入るのを抑制する。ほとんどの空気の動きは、収集
ダクト１１０を介し、チャンバ１００内の空気を循環を
行うために設けられた４個のファンが存在する共通領域
に戻って来る。ステンレス製のパイプ１１８は、チャン
バ１００から取り出したサンプルを処理の第２ステー
ジ、すなわち、後述するＳＣＡＰへと送給するのに用い
られるものであり、このパイプ１１８に開口したサンプ
リングポート１１８ａを介し、チャンバ１００を循環す
る空気の中の少量が収集される。
となっているため、大量の気体を小さな断面を横切って
集めるのを助ける。４個の排気ファンにより、空気が収
集ダクト１１０を介して天井へと流入する時、収集ダク
ト１１０内の領域に、低い動圧の領域が生じる。図２に
は、４個ある排気ファンのうち、２個の排気ファン１１
４および１１４ａが示されている。チャンバ１００の各
コーナ部には、直径６インチの円管１１２ａ〜１１２ｄ
が設けられている。これらの円管１１２ａ〜１１２ｄ
は、チャンバ１００内に垂直に設置され、床１０４から
天井１０６に走っている。Fig.３はチャンバ１００を上
から見た状態を示したものである。この図に示すよう
に、円管１１２ａ〜１１２ｄは、長さ１フィート、幅１
／２インチの６個のスロット１１３ａ〜１１３ｄを有し
ている。円管１１２ａ〜１１２ｄは、空気が矢印１１５
ａ〜１１５ｄによって示すようにチャンバ１００の中央
に向って４５度の角度で流れるように、方向付けを行う
ための１インチ半のガイド翼（図示せず）が内部に設け
られている。円管１１２ａ〜１１２ｄを介した空気流
は、独立した４個のファン（内２個はファン１１４、１
１４ａ）によってなされる。これら４個のファンはチャ
ンバ１００における天井１０６の上部に設置されてお
り、屋根１０７側に延びている。各ファンは円管１１２
ａ〜１１２ｄの各々の一端に接続されており、各円管１
１２ａ〜１１２ｄに１０００ＣＦＭ（立法フィート／
分）の空気を与える。この結果、図３に示すように、各
円管１１２ａ〜１１２ｄのガイド翼から、速度が１７ｍ
／ｓｅｃであり、矢印１１５ａ〜１１５ｄによって方向
の示された空気流が発生する。４個のファンの吸い込み
側は共に各ファンが設置されているのと同じ空間に開口
している。内部へ向けられたエアジェット１１３ａ〜１
１３ｄは２個のエアガイド１１７ａおよび１１７ｂ、あ
るいはフロア１０４に沿い、かつ、壁１０２ａおよび１
０２ｂに接して設けられたサイドフローパイプ１１６ａ
および１１６ｂからのジェットによって上方へと方向付
けられる。サイドフローパイプ１１６ａおよび１１６ｂ
は円管１１２ａ〜１１２ｄに接続され、それらからの空
気を受け取る。各サイドフローパイプ１１６ａおよび１
１６ｂは、その中央部に１２．５インチのエアスロット
１１７ａおよび１１７ｂを有しており、図４に示すよう
に、これらのスロット１１７ａおよび１１７ｂを介し、
チャンバ１００の中央に向って４５度の角度で空気が射
出されるようになっている。サイドフローパイプ１１６
ａおよび１１６ｂを発する時の空気の速度は１５ｍ／ｓ
ｅｃであり、向きは矢印１１９ａおよび１１９ｂによっ
て示す通りである。円管１１２ａ〜１１２ｄと、サイド
フローパイプ１１６ａおよび１１６ｂとによって発生さ
れる空気流により、チャンバ１００の中央部に動圧の高
い領域が生じる。収集ダクト１１０を介して空気を引き
込む循環用のファンは、チャンバ１００内に動圧の低い
領域を生成し、収集ダクト１１０へ向って上昇する空気
の流れが生じる。この空気の流れは、チャンバを通過す
る人あるいは物体を吸い込むように流れる。このよう
に、サンプル気体を天井１０６を介して収集ダクト１１
０により、動圧の高い領域と低い領域とが生じ、その効
果として、気圧の平衡が保たれ、チャンバ１００ではご
く少量の外気の流入あるいは外部への空気の漏れしか生
じない。基本的に動圧の高い領域は空気がチャンバ１０
０に入るのを抑制する。ほとんどの空気の動きは、収集
ダクト１１０を介し、チャンバ１００内の空気を循環を
行うために設けられた４個のファンが存在する共通領域
に戻って来る。ステンレス製のパイプ１１８は、チャン
バ１００から取り出したサンプルを処理の第２ステー
ジ、すなわち、後述するＳＣＡＰへと送給するのに用い
られるものであり、このパイプ１１８に開口したサンプ
リングポート１１８ａを介し、チャンバ１００を循環す
る空気の中の少量が収集される。
【００２５】４本の円管１１２ａ〜１１２ｄおよび２本
のサイドフローパイプ１１６ａ、１１６ｂは４個の独立
したファンによって与えられる空気を供給し、空気流れ
を方向付けするための、１つの態様である。ファンは、
様々な型のエアダクト、あるいは空気をジェット気流に
高めるためのガイド翼またはノズルを有した流路に接続
することが可能である。ガイド翼あるいはノズルを有す
る間仕切りされた中空の壁も、ファンからの空気を独立
し方向付けられたジェット気流を得るための代替手段と
して有用である。空気流をガイド手段に供給する方式、
およびジェット気流を発生する方式は、特定の方向のジ
ェット気流が得られるものであれば良く、上述したもの
に限定されるものではない。要はサンプリングチャンバ
１００内の空気が清浄に保たれている限り、サンプリン
グチャンバ１００を通過する人あるいは物体を引き込む
ような適度な方向のジェット気流が持続するようにすれ
ばよい。
のサイドフローパイプ１１６ａ、１１６ｂは４個の独立
したファンによって与えられる空気を供給し、空気流れ
を方向付けするための、１つの態様である。ファンは、
様々な型のエアダクト、あるいは空気をジェット気流に
高めるためのガイド翼またはノズルを有した流路に接続
することが可能である。ガイド翼あるいはノズルを有す
る間仕切りされた中空の壁も、ファンからの空気を独立
し方向付けられたジェット気流を得るための代替手段と
して有用である。空気流をガイド手段に供給する方式、
およびジェット気流を発生する方式は、特定の方向のジ
ェット気流が得られるものであれば良く、上述したもの
に限定されるものではない。要はサンプリングチャンバ
１００内の空気が清浄に保たれている限り、サンプリン
グチャンバ１００を通過する人あるいは物体を引き込む
ような適度な方向のジェット気流が持続するようにすれ
ばよい。
【００２６】図５において、破線によって囲まれた気体
１２０は収集ダクト１１０およびサンプリングポート１
１８ａへ向かって移動する空気の総体を示したものであ
る。チャンバの床１０４の周囲から１フィートの所から
空気の上方への流れが始まる。図５は、上部へと空気が
流れる様子を示しているが、他の空気の流れの存在を否
定するものではない。他の流れはある。しかし、それら
の向きは上方向ではない。図５から明らかなように、内
部の空気流が生じて天井１０６（図２）へ向って流れる
に従い、体積の大きな気体は小さく収束されるが、しか
し、高い濃度ではない。矢印１２２ａ〜１２２ｃ、１２
４ａ〜１２４ｃ、１２６ａ〜１２６ｃは流れに沿った各
位置での空気の体積速度を示している。中央の下部領域
では空気の流速は２〜３ｍ／ｓｅｃであり、気体が低圧
領域進むと、速度は４〜５ｍ／ｓｅｃに増加する。
１２０は収集ダクト１１０およびサンプリングポート１
１８ａへ向かって移動する空気の総体を示したものであ
る。チャンバの床１０４の周囲から１フィートの所から
空気の上方への流れが始まる。図５は、上部へと空気が
流れる様子を示しているが、他の空気の流れの存在を否
定するものではない。他の流れはある。しかし、それら
の向きは上方向ではない。図５から明らかなように、内
部の空気流が生じて天井１０６（図２）へ向って流れる
に従い、体積の大きな気体は小さく収束されるが、しか
し、高い濃度ではない。矢印１２２ａ〜１２２ｃ、１２
４ａ〜１２４ｃ、１２６ａ〜１２６ｃは流れに沿った各
位置での空気の体積速度を示している。中央の下部領域
では空気の流速は２〜３ｍ／ｓｅｃであり、気体が低圧
領域進むと、速度は４〜５ｍ／ｓｅｃに増加する。
【００２７】図６はチャンバ１００の側面の概略構成を
示したものである。破線１２８および１３０によって示
される領域は内部の空気と外部の空気との交換が生じ得
る領域である。矢印１３２ａ〜１３２ｃによって示すよ
うに、周囲を取り巻く外的環境からチャンバ１００に
０．５ｍ／ｓｅｃの速度で空気が入ってくる。外側から
の空気は、内側において空気の流れを生ぜしめる力学に
よって運用される。この空気がチャンバ１００に入り込
む結果、内側の空気が約３０秒で外側の空気と交換され
る。収集は約１秒しか要しないので、交換の量は極めて
少ない。内部の空気を清潔に保つための方法として、回
転ドアを利用する方法が考えられるが、この方法は、旅
行者にとって好ましくない通行の遅延を伴う。
示したものである。破線１２８および１３０によって示
される領域は内部の空気と外部の空気との交換が生じ得
る領域である。矢印１３２ａ〜１３２ｃによって示すよ
うに、周囲を取り巻く外的環境からチャンバ１００に
０．５ｍ／ｓｅｃの速度で空気が入ってくる。外側から
の空気は、内側において空気の流れを生ぜしめる力学に
よって運用される。この空気がチャンバ１００に入り込
む結果、内側の空気が約３０秒で外側の空気と交換され
る。収集は約１秒しか要しないので、交換の量は極めて
少ない。内部の空気を清潔に保つための方法として、回
転ドアを利用する方法が考えられるが、この方法は、旅
行者にとって好ましくない通行の遅延を伴う。
【００２８】〔ＳＣＡＰ（サンプル収集濃縮部）〕ＳＣ
ＡＰは本システムの一部をなすものであり、システム全
体の分離感度を決定するサブシステムである。ＳＣＡＰ
は、多くの処理を行うことにより、目的とする分子を選
択し、不要な気体分子を捨て去るものである。ＳＣＡＰ
の処理において、目的物は分離用吸着材に吸着され、選
択的に取り去られる。この処理が一連のステップを通し
て繰り返され、サンプルの体積は減少し、濃度は増加す
る。
ＡＰは本システムの一部をなすものであり、システム全
体の分離感度を決定するサブシステムである。ＳＣＡＰ
は、多くの処理を行うことにより、目的とする分子を選
択し、不要な気体分子を捨て去るものである。ＳＣＡＰ
の処理において、目的物は分離用吸着材に吸着され、選
択的に取り去られる。この処理が一連のステップを通し
て繰り返され、サンプルの体積は減少し、濃度は増加す
る。
【００２９】図７において、強力吸引ファン２０２は、
吸引側がパイプ１１８に接続され、排出側が通気孔ある
いは外部環境への排出系に接続されている。サンプリン
グ周期の間、強力吸引ファン２０２により、サンプリン
グチャンバ１００からサンプリングポート１１８ａを介
して気体のサンプルが引き込まれ、この気体のサンプル
は、パイプ１１８を介してＳＣＡＰ２００内に供給され
る。濃縮処理の第１段階を行うものとして、回転フィル
タ部２０４を有する第１濃縮部２０１が設けられてい
る。サンプリングチャンバ１００から取り出された空気
のサンプルはフィルタ部２０４に引き渡される。フィル
タ部２０４は内部接続された２個のフィルタ２０６およ
び２０８を有している。フィルタ２０６および２０８は
吸着すべき物資を捕らえるワイヤスクリーンによって実
現される。各フィルタ２０６および２０８は、２箇所に
おいて回転する。第１のポジションはパイプ１１８に対
応しており、第２のポジションは濃縮部２０３に対応し
ている。フィルタ２０６および２０８の位置は、制御
系、すなわち、本実施例の場合には水圧式アクチュエー
タ２１０によって制御される。さらに詳述すると、フィ
ルタ２０６および２０８は可動プラットフォーム２１２
によって上記第１および第２のポジションに移動するよ
うになっており、可動プラットフォーム２１２を持ち上
げるシャフト２１２が上記水圧式アクチュエータ２１０
に接続されている。また、濃縮制御部２１４が、シャフ
ト２１６によってフィルタ部２０４に接続されている。
水圧式アクチュエータ２１０は、水圧制御ユニット２１
０ａおよび水圧ポンプ２１０ｂを有しており、保持部材
２０５および２０７を、下方におよび上方に操作し、ロ
ック解除状態およびロック状態にすることが可能であ
る。コンピュータ制御されたステッパモータによって実
現される濃縮制御ユニット２１４は、フィルタ２０６お
よび２０８を第１および第２のポジションの間でシャフ
ト２１６によって回転することが可能である。水圧式ア
クチュエータ２１０および濃縮制御ユニット２１４の制
御は後述する制御系によってなされる。
吸引側がパイプ１１８に接続され、排出側が通気孔ある
いは外部環境への排出系に接続されている。サンプリン
グ周期の間、強力吸引ファン２０２により、サンプリン
グチャンバ１００からサンプリングポート１１８ａを介
して気体のサンプルが引き込まれ、この気体のサンプル
は、パイプ１１８を介してＳＣＡＰ２００内に供給され
る。濃縮処理の第１段階を行うものとして、回転フィル
タ部２０４を有する第１濃縮部２０１が設けられてい
る。サンプリングチャンバ１００から取り出された空気
のサンプルはフィルタ部２０４に引き渡される。フィル
タ部２０４は内部接続された２個のフィルタ２０６およ
び２０８を有している。フィルタ２０６および２０８は
吸着すべき物資を捕らえるワイヤスクリーンによって実
現される。各フィルタ２０６および２０８は、２箇所に
おいて回転する。第１のポジションはパイプ１１８に対
応しており、第２のポジションは濃縮部２０３に対応し
ている。フィルタ２０６および２０８の位置は、制御
系、すなわち、本実施例の場合には水圧式アクチュエー
タ２１０によって制御される。さらに詳述すると、フィ
ルタ２０６および２０８は可動プラットフォーム２１２
によって上記第１および第２のポジションに移動するよ
うになっており、可動プラットフォーム２１２を持ち上
げるシャフト２１２が上記水圧式アクチュエータ２１０
に接続されている。また、濃縮制御部２１４が、シャフ
ト２１６によってフィルタ部２０４に接続されている。
水圧式アクチュエータ２１０は、水圧制御ユニット２１
０ａおよび水圧ポンプ２１０ｂを有しており、保持部材
２０５および２０７を、下方におよび上方に操作し、ロ
ック解除状態およびロック状態にすることが可能であ
る。コンピュータ制御されたステッパモータによって実
現される濃縮制御ユニット２１４は、フィルタ２０６お
よび２０８を第１および第２のポジションの間でシャフ
ト２１６によって回転することが可能である。水圧式ア
クチュエータ２１０および濃縮制御ユニット２１４の制
御は後述する制御系によってなされる。
【００３０】第２の例として、内部において接続された
３個のフィルタ２０６、２０８、２０９を有するフィル
タ部２０４を図８に示す。フィルタ２０６、２０８と同
様、フィルタ２０９は目的とする物質を捕獲するワイヤ
スクリーンによって実現される。各フィルタ２０６、２
０８および２０９は、３つのポジションのいずれかに移
動可能である。第１のポジションはパイプ１１８に対応
しており、第２のポジションは第２濃縮部２０３に対応
しており、第３のポジションは第１および第２のポジシ
ョンの中央に対応している。図９にその平面図を示すよ
うに、フィルタ２０６、２０８および２０９は、可動プ
ラットフォーム２１１に互いに１２０度に分散して配置
されている。フィルタ２０６、２０８および２０９のポ
ジションは制御系、すなわち、本実施例の場合は水圧式
アクチュエータ２１０制御される。さらに詳述すると、
フィルタ２０６および２０８は可動プラットフォーム２
１２によって上記第１、第２および第３のポジションに
移動するようになっており、可動プラットフォーム２１
２を持ち上げるシャフト２１２が上記水圧式アクチュエ
ータ２１０によって回動される。また、濃縮制御部２１
４が、シャフト２１６によってフィルタ部２０４に接続
されている。水圧式アクチュエータ２１０は、水圧制御
ユニット２１０ａおよび水圧ポンプ２１０ｂを有してお
り、保持部材２０５、２０７および２１５を、下方にお
よび上方に操作し、ロック解除状態およびロック状態に
することが可能である。コンピュータ制御されたステッ
プモータによって実現される濃縮制御ユニット２１４
は、フィルタ２０６、２０８および２０９を第１、第２
および第３のポジションの間でシャフト２１６によって
回転することが可能である。
３個のフィルタ２０６、２０８、２０９を有するフィル
タ部２０４を図８に示す。フィルタ２０６、２０８と同
様、フィルタ２０９は目的とする物質を捕獲するワイヤ
スクリーンによって実現される。各フィルタ２０６、２
０８および２０９は、３つのポジションのいずれかに移
動可能である。第１のポジションはパイプ１１８に対応
しており、第２のポジションは第２濃縮部２０３に対応
しており、第３のポジションは第１および第２のポジシ
ョンの中央に対応している。図９にその平面図を示すよ
うに、フィルタ２０６、２０８および２０９は、可動プ
ラットフォーム２１１に互いに１２０度に分散して配置
されている。フィルタ２０６、２０８および２０９のポ
ジションは制御系、すなわち、本実施例の場合は水圧式
アクチュエータ２１０制御される。さらに詳述すると、
フィルタ２０６および２０８は可動プラットフォーム２
１２によって上記第１、第２および第３のポジションに
移動するようになっており、可動プラットフォーム２１
２を持ち上げるシャフト２１２が上記水圧式アクチュエ
ータ２１０によって回動される。また、濃縮制御部２１
４が、シャフト２１６によってフィルタ部２０４に接続
されている。水圧式アクチュエータ２１０は、水圧制御
ユニット２１０ａおよび水圧ポンプ２１０ｂを有してお
り、保持部材２０５、２０７および２１５を、下方にお
よび上方に操作し、ロック解除状態およびロック状態に
することが可能である。コンピュータ制御されたステッ
プモータによって実現される濃縮制御ユニット２１４
は、フィルタ２０６、２０８および２０９を第１、第２
および第３のポジションの間でシャフト２１６によって
回転することが可能である。
【００３１】次に図７を参照し、２個のフィルタを用い
た処理の場合の動作を説明する。制御系によって制御さ
れるサンプリング期間中、ファン２０２によってチャン
バ１００から空気のサンプルが取り出され、第１ポジシ
ョンに配置されたフィルタ２０６を通過する。そして、
空気のサンプルに含まれる蒸気あるいはおよび特定物質
は、フィルタ２０６における吸着サブストレートに捕獲
される。ここで、フィルタ２０６は、目的とする物質を
選択的に捕獲する吸着部材を有している。従って、空気
のサンプルが吸着部材を有するフィルタ２０６を通過す
る時、目的とする物質のサンプルが吸着部材によって選
択され、他の汚物は通過してファン２０２によって通気
孔あるいは排出系へ排出される。サンプリング期間が終
了し、目的物質のフィルタ２０６への捕獲が終わると、
予備濃縮制御ユニット２１４によって第２ポジションに
移動し、水圧式アクチュエータ２１０によって駆動され
てロックポジションに移動し、目的物質の取り出しが行
われる。
た処理の場合の動作を説明する。制御系によって制御さ
れるサンプリング期間中、ファン２０２によってチャン
バ１００から空気のサンプルが取り出され、第１ポジシ
ョンに配置されたフィルタ２０６を通過する。そして、
空気のサンプルに含まれる蒸気あるいはおよび特定物質
は、フィルタ２０６における吸着サブストレートに捕獲
される。ここで、フィルタ２０６は、目的とする物質を
選択的に捕獲する吸着部材を有している。従って、空気
のサンプルが吸着部材を有するフィルタ２０６を通過す
る時、目的とする物質のサンプルが吸着部材によって選
択され、他の汚物は通過してファン２０２によって通気
孔あるいは排出系へ排出される。サンプリング期間が終
了し、目的物質のフィルタ２０６への捕獲が終わると、
予備濃縮制御ユニット２１４によって第２ポジションに
移動し、水圧式アクチュエータ２１０によって駆動され
てロックポジションに移動し、目的物質の取り出しが行
われる。
【００３２】この目的物質を取り出す処理において、純
ガス流が目的物質および他の物質を含んだ吸着部材を通
過する。ここで、純ガスとしては、通常、イナートガス
（不活性ガス）が用いられ、本実施例の場合、ガス供給
源２１８から供給されてガス流路２２０を介し、フィル
タ部２０４における第２ポジションへと送給される。こ
の純ガス流はチャンバ１００において使用される空気の
体積より極めて少量である。吸着部材の温度は、図１５
に示す制御系によって制御される。目的物質を取り出す
期間中におけるフィルタの温度は熱交換装置２１３ある
いはガス供給源２１８からの純ガスの温度によって高め
られる。純ガスを用いてフィルタの温度を高める場合に
は、ガス流を図示しない熱源に向けて過熱し、適切な温
度にする。目的物質の取り出しにとって適切な温度に到
達すると、温度は一定値に保たれ、純ガス流は濃縮処理
における目的物質取り出しステージに切り換えられる。
そして、熱されたガスに目的物質が混入され、目的物質
を含んだガス流は、後続の処理、すなわち、第２濃縮部
２０３あるいはインタフェースユニットにガス流路２２
２を介して送られる。目的物質の取り出し処理が迅速に
行われ、少量のガスが送給され、従って、目的物質が濃
縮された形で後続処理に引き渡される。
ガス流が目的物質および他の物質を含んだ吸着部材を通
過する。ここで、純ガスとしては、通常、イナートガス
（不活性ガス）が用いられ、本実施例の場合、ガス供給
源２１８から供給されてガス流路２２０を介し、フィル
タ部２０４における第２ポジションへと送給される。こ
の純ガス流はチャンバ１００において使用される空気の
体積より極めて少量である。吸着部材の温度は、図１５
に示す制御系によって制御される。目的物質を取り出す
期間中におけるフィルタの温度は熱交換装置２１３ある
いはガス供給源２１８からの純ガスの温度によって高め
られる。純ガスを用いてフィルタの温度を高める場合に
は、ガス流を図示しない熱源に向けて過熱し、適切な温
度にする。目的物質の取り出しにとって適切な温度に到
達すると、温度は一定値に保たれ、純ガス流は濃縮処理
における目的物質取り出しステージに切り換えられる。
そして、熱されたガスに目的物質が混入され、目的物質
を含んだガス流は、後続の処理、すなわち、第２濃縮部
２０３あるいはインタフェースユニットにガス流路２２
２を介して送られる。目的物質の取り出し処理が迅速に
行われ、少量のガスが送給され、従って、目的物質が濃
縮された形で後続処理に引き渡される。
【００３３】フィルタ２０６および２０８に吸着される
目的物質を共に取り出すために、目的物質の濃縮は連続
した２段階の処理によって行われる。フィルタ２０６に
おいて目的物質の吸着を行う時、フィルタ２０８では目
的物質の脱着が行われる。フィルタ２０８における脱着
処理が終了すると、フィルタ２０８は目的物質およびそ
の他の汚物を含んでいない状態に浄化され、第１ポジシ
ョンにおける目的物質の吸着に用いることが可能にな
る。図７に示すようにフィルタ２０６および２０８の交
替を行う他、吸着位置から脱着位置に横切る単一の吸着
剥離媒体を用いることも可能であるし、フィルタの位置
は固定し、サンプル気体および熱された純ガスを交互に
フィルタを通過させ、目的物質の吸着および脱着を交互
に行うことも可能である。
目的物質を共に取り出すために、目的物質の濃縮は連続
した２段階の処理によって行われる。フィルタ２０６に
おいて目的物質の吸着を行う時、フィルタ２０８では目
的物質の脱着が行われる。フィルタ２０８における脱着
処理が終了すると、フィルタ２０８は目的物質およびそ
の他の汚物を含んでいない状態に浄化され、第１ポジシ
ョンにおける目的物質の吸着に用いることが可能にな
る。図７に示すようにフィルタ２０６および２０８の交
替を行う他、吸着位置から脱着位置に横切る単一の吸着
剥離媒体を用いることも可能であるし、フィルタの位置
は固定し、サンプル気体および熱された純ガスを交互に
フィルタを通過させ、目的物質の吸着および脱着を交互
に行うことも可能である。
【００３４】次に図８を参照し、３個のフィルタによっ
て行われる濃縮処理について説明する。この場合、第１
濃縮部２０１は、第３のフィルタ２０９が付加されてい
る。従って、３個のフィルタ２０６、２０８および２０
９について、目的物質の吸着および脱着が行われるよう
に、濃縮処理は３段階の連続した処理によってなされ
る。すなわち、フィルタ２０６において目的物質の吸着
が行われる時、フィルタ２０８では目的物質の脱着が行
われ、フィルタ２０９は第３ポジションにおいて過熱さ
れ、第２ポジションにおける脱着処理を経た後まだ残っ
ている蒸気あるいは特定物質が取り出される。各フィル
タがフィルタ部２０４における第３ポジションに位置す
る時、この第３ポジションにガス供給源２１８が発生す
る純ガスがガス流路２２０を介して供給される。ガス流
が各フィルタを通過し、各フィルタは目的物質およびそ
の他の汚物を含んでいない状態に浄化される。汚物を含
んだガスは、外部に排出される。ガス流路２２０の途中
にはバルブ２１７が設けられており、ガス流を第２ポジ
ションから第３ポジションへおよびその逆に切り換える
ことができる。
て行われる濃縮処理について説明する。この場合、第１
濃縮部２０１は、第３のフィルタ２０９が付加されてい
る。従って、３個のフィルタ２０６、２０８および２０
９について、目的物質の吸着および脱着が行われるよう
に、濃縮処理は３段階の連続した処理によってなされ
る。すなわち、フィルタ２０６において目的物質の吸着
が行われる時、フィルタ２０８では目的物質の脱着が行
われ、フィルタ２０９は第３ポジションにおいて過熱さ
れ、第２ポジションにおける脱着処理を経た後まだ残っ
ている蒸気あるいは特定物質が取り出される。各フィル
タがフィルタ部２０４における第３ポジションに位置す
る時、この第３ポジションにガス供給源２１８が発生す
る純ガスがガス流路２２０を介して供給される。ガス流
が各フィルタを通過し、各フィルタは目的物質およびそ
の他の汚物を含んでいない状態に浄化される。汚物を含
んだガスは、外部に排出される。ガス流路２２０の途中
にはバルブ２１７が設けられており、ガス流を第２ポジ
ションから第３ポジションへおよびその逆に切り換える
ことができる。
【００３５】粒子およびガス状の物質の振舞いは濃縮の
第１ステップと僅かに異なる。粒子は、目的物質による
小粒の粒子あるいは小滴であることもあるし、汚染粒子
あるいは蒸気の粒が付着した粒子あるいは小滴であるこ
ともある。特に第１ステージはチャンバ１００からのサ
ンプル空気流から選択的に吸着する性質を有するフィル
タであり、粒子はこのフィルタに物理的に捕獲あるいは
吸着され、フィルタあるいはその一部が物理的に移動さ
れ、その移動した位置において、目的物質を分解するこ
となく蒸発させるのに十分な温度に過熱される。キャリ
アとしての少量の純ガスは、新たに蒸発した物質を後続
の処理に引き渡す担い手となる。前述したように、熱さ
れたガスは蒸発のための熱として使用される。
第１ステップと僅かに異なる。粒子は、目的物質による
小粒の粒子あるいは小滴であることもあるし、汚染粒子
あるいは蒸気の粒が付着した粒子あるいは小滴であるこ
ともある。特に第１ステージはチャンバ１００からのサ
ンプル空気流から選択的に吸着する性質を有するフィル
タであり、粒子はこのフィルタに物理的に捕獲あるいは
吸着され、フィルタあるいはその一部が物理的に移動さ
れ、その移動した位置において、目的物質を分解するこ
となく蒸発させるのに十分な温度に過熱される。キャリ
アとしての少量の純ガスは、新たに蒸発した物質を後続
の処理に引き渡す担い手となる。前述したように、熱さ
れたガスは蒸発のための熱として使用される。
【００３６】通常のケースとして、サンプル空気から特
定物質の吸着するフィルタはガス状物質をも吸着する。
従って、図７に示すように、単一の第１予備濃縮部２０
７は粒子状の物質およびガス状の物質が共に捕獲され
る。しかし、目的物質は粒子として捕らえることが必要
である。何故ならば、目的物質は極めて蒸気圧が低いの
で、室温においてガスあるいは蒸気となってしまうから
である。
定物質の吸着するフィルタはガス状物質をも吸着する。
従って、図７に示すように、単一の第１予備濃縮部２０
７は粒子状の物質およびガス状の物質が共に捕獲され
る。しかし、目的物質は粒子として捕らえることが必要
である。何故ならば、目的物質は極めて蒸気圧が低いの
で、室温においてガスあるいは蒸気となってしまうから
である。
【００３７】その後の濃縮ステージにおいて、選択的吸
着部材はメタリックチューブ内に閉じ込められた状態で
固定されている。サンプルおよびキャリアガス流はコン
ピュータ制御されたスイッチングバルブによって操作さ
れる。Fig.７において、第１予備濃縮部２０１は、ガス
流路２２２を介してインタフェース２０３に接続され
る。このインタフェース２０３は、第２予備濃縮部２２
４およびマルチポートバルブ２２６を有する。ここで、
マルチポートバルブ２２６は、ガス供給源２２８によっ
てガスが供給されるガス流路２３０と、濃縮部２３０の
吸着チューブと、第１濃縮部２０１からのガス流路２２
２と、化学分析を行う化学分析装置２３４および２３６
に接続されたガス流路２３２との間の接続を切り換える
ために設けられたものであり、スイッチ網によって実現
されている。第２濃縮部２２４は一連の吸着チューブに
よって構成されている。マルチポートバルブ２２６はイ
ンタフェース制御ユニット２３８によって駆動される。
すなわち、インタフェース制御ユニット２３８は簡単な
ステッパモータによって構成されており、ステッパモー
タがコンピュータからの指令に従って回転駆動されるこ
とにより、マルチポートバルブ２３８のバルブの開閉操
作が行われる。インタフェース２０３は、第２濃縮部２
２４、それに接続される一連のマルチポートバルブシス
テム２２６、吸着チューブからなり、これらの各要素に
より、分析に耐える純度の高いサンプルが抽出される。
吸着チューブはメタリックチューブの周囲を過熱するこ
とによってかなり急激に過熱されて予め設定された温度
に保たれる。これは、通常、チューブに電流が通電さ
れ、チューブ自体がヒータとして作用することによって
なされる。長大な吸着チューブの場合、数百ｍｓｅｃか
けて１０回過熱するとすると、消費電流は数百Ａになる
であろう。温度はチューブに微少な熱電対あるいはサー
ミスタをはんだ付けすることにより測定が可能である。
熱電対はチューブに影響を与えないように十分に小さな
ものである必要があり、また、迅速に応答するものが必
要である。熱電対によって測定された温度の情報は制御
系のコンピュータに送られ、コンピュータによって測定
温度に基づいてチューブに流す電流の制御が行われる。
目的物質を取り出すための温度設定はしばしば非常に微
妙であり、目的物質にとって適切な熱が与えられるよう
に、コンピュータによって、常時、温度が監視制御され
る。チューブのサイズは後の方になる程小さくなり、そ
れに伴ってサンプルを含んだガスの体積は徐々に小さく
なる。最終的にチューブの内径は毛髪位の太さになり、
クロマトグラフィによる分析が可能になる。
着部材はメタリックチューブ内に閉じ込められた状態で
固定されている。サンプルおよびキャリアガス流はコン
ピュータ制御されたスイッチングバルブによって操作さ
れる。Fig.７において、第１予備濃縮部２０１は、ガス
流路２２２を介してインタフェース２０３に接続され
る。このインタフェース２０３は、第２予備濃縮部２２
４およびマルチポートバルブ２２６を有する。ここで、
マルチポートバルブ２２６は、ガス供給源２２８によっ
てガスが供給されるガス流路２３０と、濃縮部２３０の
吸着チューブと、第１濃縮部２０１からのガス流路２２
２と、化学分析を行う化学分析装置２３４および２３６
に接続されたガス流路２３２との間の接続を切り換える
ために設けられたものであり、スイッチ網によって実現
されている。第２濃縮部２２４は一連の吸着チューブに
よって構成されている。マルチポートバルブ２２６はイ
ンタフェース制御ユニット２３８によって駆動される。
すなわち、インタフェース制御ユニット２３８は簡単な
ステッパモータによって構成されており、ステッパモー
タがコンピュータからの指令に従って回転駆動されるこ
とにより、マルチポートバルブ２３８のバルブの開閉操
作が行われる。インタフェース２０３は、第２濃縮部２
２４、それに接続される一連のマルチポートバルブシス
テム２２６、吸着チューブからなり、これらの各要素に
より、分析に耐える純度の高いサンプルが抽出される。
吸着チューブはメタリックチューブの周囲を過熱するこ
とによってかなり急激に過熱されて予め設定された温度
に保たれる。これは、通常、チューブに電流が通電さ
れ、チューブ自体がヒータとして作用することによって
なされる。長大な吸着チューブの場合、数百ｍｓｅｃか
けて１０回過熱するとすると、消費電流は数百Ａになる
であろう。温度はチューブに微少な熱電対あるいはサー
ミスタをはんだ付けすることにより測定が可能である。
熱電対はチューブに影響を与えないように十分に小さな
ものである必要があり、また、迅速に応答するものが必
要である。熱電対によって測定された温度の情報は制御
系のコンピュータに送られ、コンピュータによって測定
温度に基づいてチューブに流す電流の制御が行われる。
目的物質を取り出すための温度設定はしばしば非常に微
妙であり、目的物質にとって適切な熱が与えられるよう
に、コンピュータによって、常時、温度が監視制御され
る。チューブのサイズは後の方になる程小さくなり、そ
れに伴ってサンプルを含んだガスの体積は徐々に小さく
なる。最終的にチューブの内径は毛髪位の太さになり、
クロマトグラフィによる分析が可能になる。
【００３８】マルチポートバルブシステム２２６は、多
数のポートを有するスイッチ網であり、本実施例の場
合、マルチポートバルブシステム２２６は６ポートのバ
ルブである。図１０および図１１に６ポートのバルブ２
２６の２つの状態が示されている。ステッパモータによ
って実現されるインタフェースユニット２３８は、６ポ
ートのバルブを２つのポジションに切り換えることが可
能である。各々のポジションにおいて、一対のポートが
接続される。すなわち、第１ポジションにおいては、図
１１に示すように、第１ポートと第２ポート、第３ポー
トと第４ポート、第５ポートと第６ポートが相互に接続
され、第２ポジションにおいては、図１０に示すよう
に、第２ポートと第３ポート、第４ポートと第５ポー
ト、第６ポートと第１ポートが相互に接続される。第２
ポジションにおいて、吸着／脱着チューブ２４８がロー
ドポジションに配置される。図７におけるガス流路２２
２を介して目的物質および若干の汚物を含んだガスが運
ばれて第１ポート（図１０における符号２４２）に入力
され、ガス流は内部流路２２４を介して第６ポート（符
号２４６）に到達する。ここで、第６ポートと第３ポー
ト（符号２５０）が吸着／脱着チューブ２４８によって
外部で接続されており、このチューブ２４８を目的物質
と若干の不要物を含んだガス流が通過する。この時、目
的物質がチューブ２４８の内壁に吸着され、キャリアガ
スと不要物がチューブ２４８を介して第３ポートに送ら
れる。キャリアガスおよび汚物は第３ポートから内部流
路２５４を介して第２ポート（符号２５２）に流れ込
み、排気排気孔２５６を介して外部に排気される。キャ
リアとなる純ガスはガス供給源２２８（図７）からガス
流路２３０を介して第４ポート（符号２３０）に供給さ
れる。そして、純ガスは第４ポートから内部流路２６２
を介して第５ポート（符号２６０）に流れる。そして、
純ガスは第５ポートから流路２６４を介して化学分析装
置２３４あるいは２３６に供給される。化学分析装置２
３４および２３６は処理を遂行するために連続的なガス
流の供給を必要とする。このようにマルチポートバルブ
システムが用いられることにより、吸着／脱着チューブ
２４８によって目的物質の吸着が行われている期間中に
おいても純ガスが化学分析装置２３４、２３６に供給さ
れる。
数のポートを有するスイッチ網であり、本実施例の場
合、マルチポートバルブシステム２２６は６ポートのバ
ルブである。図１０および図１１に６ポートのバルブ２
２６の２つの状態が示されている。ステッパモータによ
って実現されるインタフェースユニット２３８は、６ポ
ートのバルブを２つのポジションに切り換えることが可
能である。各々のポジションにおいて、一対のポートが
接続される。すなわち、第１ポジションにおいては、図
１１に示すように、第１ポートと第２ポート、第３ポー
トと第４ポート、第５ポートと第６ポートが相互に接続
され、第２ポジションにおいては、図１０に示すよう
に、第２ポートと第３ポート、第４ポートと第５ポー
ト、第６ポートと第１ポートが相互に接続される。第２
ポジションにおいて、吸着／脱着チューブ２４８がロー
ドポジションに配置される。図７におけるガス流路２２
２を介して目的物質および若干の汚物を含んだガスが運
ばれて第１ポート（図１０における符号２４２）に入力
され、ガス流は内部流路２２４を介して第６ポート（符
号２４６）に到達する。ここで、第６ポートと第３ポー
ト（符号２５０）が吸着／脱着チューブ２４８によって
外部で接続されており、このチューブ２４８を目的物質
と若干の不要物を含んだガス流が通過する。この時、目
的物質がチューブ２４８の内壁に吸着され、キャリアガ
スと不要物がチューブ２４８を介して第３ポートに送ら
れる。キャリアガスおよび汚物は第３ポートから内部流
路２５４を介して第２ポート（符号２５２）に流れ込
み、排気排気孔２５６を介して外部に排気される。キャ
リアとなる純ガスはガス供給源２２８（図７）からガス
流路２３０を介して第４ポート（符号２３０）に供給さ
れる。そして、純ガスは第４ポートから内部流路２６２
を介して第５ポート（符号２６０）に流れる。そして、
純ガスは第５ポートから流路２６４を介して化学分析装
置２３４あるいは２３６に供給される。化学分析装置２
３４および２３６は処理を遂行するために連続的なガス
流の供給を必要とする。このようにマルチポートバルブ
システムが用いられることにより、吸着／脱着チューブ
２４８によって目的物質の吸着が行われている期間中に
おいても純ガスが化学分析装置２３４、２３６に供給さ
れる。
【００３９】吸着が終了すると、制御系のコンピュータ
により、６ポートバルブ２２６が図１１に示す第１ポジ
ションに切り換えられ、取り出しモードとされる。依然
として第１ポート（符号２４２）には第１濃縮部２０１
からガス流路２３０を介してガスが送られる。しかし、
ガスは第１ポートから内部流路２６８を介して第２ポー
トに流れ、通気孔２５６から外部に排気される。第４ポ
ートはガス供給源２２８からガス流路２３０を介し純ガ
スが注入され、この純ガスは内部流路２７０を介して第
３ポートに流れる。前述したように、第３ポートは第６
ポートと吸着／脱着チューブ２４８を介して外部接続さ
れているが、しかし、このポジションの場合、キャリア
ガスは前述とは逆向きにチューブ２４８を流れる。そし
て、チューブ２４８が過熱されて適度な温度になった
時、ガスは取り出すべき目的物質を第６ポートへ運ばれ
る。そして、第６ポートから内部流路２７２を介して第
５ポートに流れ、ガス流路２６４を介して化学分析装置
２３４および２３６へ供給される。
により、６ポートバルブ２２６が図１１に示す第１ポジ
ションに切り換えられ、取り出しモードとされる。依然
として第１ポート（符号２４２）には第１濃縮部２０１
からガス流路２３０を介してガスが送られる。しかし、
ガスは第１ポートから内部流路２６８を介して第２ポー
トに流れ、通気孔２５６から外部に排気される。第４ポ
ートはガス供給源２２８からガス流路２３０を介し純ガ
スが注入され、この純ガスは内部流路２７０を介して第
３ポートに流れる。前述したように、第３ポートは第６
ポートと吸着／脱着チューブ２４８を介して外部接続さ
れているが、しかし、このポジションの場合、キャリア
ガスは前述とは逆向きにチューブ２４８を流れる。そし
て、チューブ２４８が過熱されて適度な温度になった
時、ガスは取り出すべき目的物質を第６ポートへ運ばれ
る。そして、第６ポートから内部流路２７２を介して第
５ポートに流れ、ガス流路２６４を介して化学分析装置
２３４および２３６へ供給される。
【００４０】外部の吸着／脱着チューブ２４８はバルブ
からで電気的に絶縁されており、目的物質に対して最良
な吸着特性を有し、かつ、適量に選ばれた吸着部材を内
部に有している。吸着／脱着チューブ２４８の一端には
給電線２８０および２８２が各一端接続されており、こ
れらの給電線２０８および２８２の各々の他端は制御電
流源２８１に接続されている。図１０および図１１に示
すように、熱電対２８３がチューブ２４８に取り付けら
れている。この熱電対２８３は、チューブ２４８の温度
を目的物質の取り出しに適した温度に上昇させるのに用
いられる。目的物質、汚物および余分なものを含んだガ
スのサンプルはチューブ２４８を通過する。この時、チ
ューブ２４８が低温であると、吸着部材としての作用が
選択され、ほとんどの目的物質が吸着／脱着チューブ２
４８における第６ポート側端部の付近に強力に吸着され
る。また、汚物はほとんど吸着されることがなく、チュ
ーブ２４８を通り抜け、排気孔２５６から外部へ搬出さ
れる。
からで電気的に絶縁されており、目的物質に対して最良
な吸着特性を有し、かつ、適量に選ばれた吸着部材を内
部に有している。吸着／脱着チューブ２４８の一端には
給電線２８０および２８２が各一端接続されており、こ
れらの給電線２０８および２８２の各々の他端は制御電
流源２８１に接続されている。図１０および図１１に示
すように、熱電対２８３がチューブ２４８に取り付けら
れている。この熱電対２８３は、チューブ２４８の温度
を目的物質の取り出しに適した温度に上昇させるのに用
いられる。目的物質、汚物および余分なものを含んだガ
スのサンプルはチューブ２４８を通過する。この時、チ
ューブ２４８が低温であると、吸着部材としての作用が
選択され、ほとんどの目的物質が吸着／脱着チューブ２
４８における第６ポート側端部の付近に強力に吸着され
る。また、汚物はほとんど吸着されることがなく、チュ
ーブ２４８を通り抜け、排気孔２５６から外部へ搬出さ
れる。
【００４１】ガスあるいは蒸気の固体あるいは液体から
の熱的脱着の好ましい特性として、そのプロセスが熱に
極めて強く依存するということがある。各物質が脱着す
る温度は、その物質の物理的化学的特性と、吸着材の物
理的化学的特性とに関係する。従って、目的物質よりも
低い温度において他の不要な物質が脱着するような吸着
材を選択することにより、目的物質を選択的に吸着／脱
着することが可能であり、また、そのような吸着材を選
択することも可能である。細心に熱制御を行うことは、
上記のような処理を可能にする。その一例が、第２ポジ
ションにおけるバルブ２によって制御されるチューブ２
４８の過熱である。水蒸気等の不要物は、強くは吸着さ
れず、温度が低いため、それらの大部分は吸着材に吸着
されずにシステムの外へ排出される。同時に目的物質は
脱着されず、第６ポート近くのチューブ２４８の端部に
残る。仮に６ポートバルブのポジションが第１ポジショ
ンに変更になると、２つの重要な変化が生じる。チュー
ブ２４８は後続処理を行う部位に接続され、純ガスがチ
ューブ内をそれまでとは反対方向に流れる。そして、温
度制御が迅速になされ、短時間でサンプルの脱着が行わ
れる。そして、吸着／脱着によって浄化されたサンプル
は、最小限の純ガスに運ばれて後続処理に引き渡され
る。サンプルは２回に亙って不要物が除去され、イナー
トガスをキャリアとする小さな体積のサンプルに濃縮さ
れる。
の熱的脱着の好ましい特性として、そのプロセスが熱に
極めて強く依存するということがある。各物質が脱着す
る温度は、その物質の物理的化学的特性と、吸着材の物
理的化学的特性とに関係する。従って、目的物質よりも
低い温度において他の不要な物質が脱着するような吸着
材を選択することにより、目的物質を選択的に吸着／脱
着することが可能であり、また、そのような吸着材を選
択することも可能である。細心に熱制御を行うことは、
上記のような処理を可能にする。その一例が、第２ポジ
ションにおけるバルブ２によって制御されるチューブ２
４８の過熱である。水蒸気等の不要物は、強くは吸着さ
れず、温度が低いため、それらの大部分は吸着材に吸着
されずにシステムの外へ排出される。同時に目的物質は
脱着されず、第６ポート近くのチューブ２４８の端部に
残る。仮に６ポートバルブのポジションが第１ポジショ
ンに変更になると、２つの重要な変化が生じる。チュー
ブ２４８は後続処理を行う部位に接続され、純ガスがチ
ューブ内をそれまでとは反対方向に流れる。そして、温
度制御が迅速になされ、短時間でサンプルの脱着が行わ
れる。そして、吸着／脱着によって浄化されたサンプル
は、最小限の純ガスに運ばれて後続処理に引き渡され
る。サンプルは２回に亙って不要物が除去され、イナー
トガスをキャリアとする小さな体積のサンプルに濃縮さ
れる。
【００４２】浄化および濃縮処理における次のステップ
として、さらに直径の小さな脱着チューブの接続された
他の６ポートバルブが用意されている。最終的な脱着チ
ューブは一方の化学分析装置の入力端の径に対応してお
り、ガスクロマトグラフに耐える細かさである。細心な
設計および製造技術により、チューブの内径をガスクロ
マトグラフに耐えるように加工することが可能である。
２個の６ポートバルブを接続するのに脱着チューブを用
い、浄化および濃縮を行うことも可能である。また、内
部に吸着材を設けると共に外部にヒータおよび温度測定
用の熱電対を設けても良い。目的物質の濃縮する各ステ
ージにおいて用いられる吸着材は、テナックス（Tena
x）およびカーボトラップ（Carbotrap）を含む各種のも
のが用いられ、蒸気を取り出すのに共通に用いられる。
吸着材は、検出し隔離すべき粒子状の物質に応じ、使用
される。
として、さらに直径の小さな脱着チューブの接続された
他の６ポートバルブが用意されている。最終的な脱着チ
ューブは一方の化学分析装置の入力端の径に対応してお
り、ガスクロマトグラフに耐える細かさである。細心な
設計および製造技術により、チューブの内径をガスクロ
マトグラフに耐えるように加工することが可能である。
２個の６ポートバルブを接続するのに脱着チューブを用
い、浄化および濃縮を行うことも可能である。また、内
部に吸着材を設けると共に外部にヒータおよび温度測定
用の熱電対を設けても良い。目的物質の濃縮する各ステ
ージにおいて用いられる吸着材は、テナックス（Tena
x）およびカーボトラップ（Carbotrap）を含む各種のも
のが用いられ、蒸気を取り出すのに共通に用いられる。
吸着材は、検出し隔離すべき粒子状の物質に応じ、使用
される。
【００４３】ＳＣＡＰ２００は、図１２（ａ）に示すポ
ータブルサンプリング装置２９２のアタッチメントを有
する。パイプ２２３はバルブ２２１を介し図７および８
に示すパイプ１１８に接続される。パイプ１１８はステ
ンレス鋼でも良く、アルミニウムあるいはＡＢＳプラス
ティックであっても良い。通常、ファン２０２は空気の
サンプルをチャンバ１００から取り出すが、しかし、バ
ルブ２９９が閉じてチャンバ１００が切り離され、バル
ブ２２１が開いている時、ファン２０２はワンド２９２
から空気のサンプルを引き出す。ワンド２９２は人ある
いは物体がいる特定領域から蒸気あるいはおよび特定の
放射物を引き出すことが可能である。ここで、ワンド２
９２はチャンバ１００から得られる結果が決定的でない
時に個人的にサンプリングを行うのに使用される。
ータブルサンプリング装置２９２のアタッチメントを有
する。パイプ２２３はバルブ２２１を介し図７および８
に示すパイプ１１８に接続される。パイプ１１８はステ
ンレス鋼でも良く、アルミニウムあるいはＡＢＳプラス
ティックであっても良い。通常、ファン２０２は空気の
サンプルをチャンバ１００から取り出すが、しかし、バ
ルブ２９９が閉じてチャンバ１００が切り離され、バル
ブ２２１が開いている時、ファン２０２はワンド２９２
から空気のサンプルを引き出す。ワンド２９２は人ある
いは物体がいる特定領域から蒸気あるいはおよび特定の
放射物を引き出すことが可能である。ここで、ワンド２
９２はチャンバ１００から得られる結果が決定的でない
時に個人的にサンプリングを行うのに使用される。
【００４４】第２の用法として、携帯ワンド２９２は、
これから航空機の貨物に載置されようとする手荷物が発
する蒸気あるいはおよび放射性粒子に用いられる。携帯
ワンド２９２を有するシステムは、小包および手荷物に
おける爆発物の蒸気の検出手段として、極めて効果的に
試験を行う。試験中、携帯ワンド２９２は、ボール箱等
による小包あるいはその他多様な手荷物に対向して保持
され、１本の棒状のダイナマイトの３分の１に等しい微
量な爆発物の蒸気の存在の肯定的確証が得られる。加え
て、携帯ワンド２９２は、図１２（ｂ）に示すように手
荷物を覆って配置されたサンプリングボックス２９４に
取り付けられ、これにより、検出効率を高めることがで
き、コンベアベルト２９８を含んだ手荷物検査自動化手
段が供せられる。ここで、携帯ワンド２９２は結合手段
２９６を介してサンプリングボックス２９４に取り付け
られる。
これから航空機の貨物に載置されようとする手荷物が発
する蒸気あるいはおよび放射性粒子に用いられる。携帯
ワンド２９２を有するシステムは、小包および手荷物に
おける爆発物の蒸気の検出手段として、極めて効果的に
試験を行う。試験中、携帯ワンド２９２は、ボール箱等
による小包あるいはその他多様な手荷物に対向して保持
され、１本の棒状のダイナマイトの３分の１に等しい微
量な爆発物の蒸気の存在の肯定的確証が得られる。加え
て、携帯ワンド２９２は、図１２（ｂ）に示すように手
荷物を覆って配置されたサンプリングボックス２９４に
取り付けられ、これにより、検出効率を高めることがで
き、コンベアベルト２９８を含んだ手荷物検査自動化手
段が供せられる。ここで、携帯ワンド２９２は結合手段
２９６を介してサンプリングボックス２９４に取り付け
られる。
【００４５】第２の態様として、携帯ワンド２９２と共
に微粒子収集検出装置４００を設けた構成について説明
する。この微粒子収集検出装置４００は、図１３に示す
ように、バルブ２２１と流通ホース２９０との間を接続
するステンレス鋼パイプ２２３の途中に設けられ、回転
プレート４０２、収集チャンバ４０４、脱着チャンバ４
０６、浄化チャンバ４０８、ステッパモータ４１０、６
ポートバルブ４１２、ガス供給源４１４ａおよび４１４
ｂ、化学分析装置４１６を有している。回転プレート４
０２は、１２０度離れた状態で３個の円形孔４１８、４
２０および４２２が形成されており、これらの孔はステ
ンレス鋼によるメッシュ状の遮へい物４２４、４２６お
よび４２８によって覆われている。回転プレート４０２
はステッパモータ４０２によって駆動され、各孔４１
８、４２０、４２２の各々が、順次、収集チャンバ４０
４、脱着チャンバ４０６、浄化チャンバ４０８を占める
ように、サンプリング周期に同期して１２０度ずつ回転
する。
に微粒子収集検出装置４００を設けた構成について説明
する。この微粒子収集検出装置４００は、図１３に示す
ように、バルブ２２１と流通ホース２９０との間を接続
するステンレス鋼パイプ２２３の途中に設けられ、回転
プレート４０２、収集チャンバ４０４、脱着チャンバ４
０６、浄化チャンバ４０８、ステッパモータ４１０、６
ポートバルブ４１２、ガス供給源４１４ａおよび４１４
ｂ、化学分析装置４１６を有している。回転プレート４
０２は、１２０度離れた状態で３個の円形孔４１８、４
２０および４２２が形成されており、これらの孔はステ
ンレス鋼によるメッシュ状の遮へい物４２４、４２６お
よび４２８によって覆われている。回転プレート４０２
はステッパモータ４０２によって駆動され、各孔４１
８、４２０、４２２の各々が、順次、収集チャンバ４０
４、脱着チャンバ４０６、浄化チャンバ４０８を占める
ように、サンプリング周期に同期して１２０度ずつ回転
する。
【００４６】ここで、粒子収集検出装置４００の動作を
説明する。まず、遮蔽物４２４を有する孔４１８が収集
チャンバ４０４内にあったとする。この位置において、
孔４１８と遮蔽物４２４はステンレス鋼パイプ２２３の
流路上にあり、従って、サンプリング期間中、携帯ワン
ド２９２から送られてくる粒子は、孔４１８を覆う遮蔽
物４２４によって収集される。この粒子は、目的物質そ
れ自身の小さな粒子あるいは小滴であることもあるし、
塵あるいは他の水蒸気が付着してなる小さな粒子あるい
は小滴であることもある。ワンド２９２によって取り出
された粒子は遮蔽物４２４に物理的に捕獲あるいは吸着
される。どの粒子も遮蔽物４２４に捕獲されることなく
直接にＳＣＡＰ２００に送られることはない。ステンレ
ス鋼の遮蔽物のメッシュのサイズは、捕獲しようとする
目的粒子のサイズに応じて変更する。サンプリング周期
が終了すると、後述する制御系によってステッパモータ
４１０が制御され、ステッパモータ４１０によって回転
翼が１２０度回転駆動され、孔４１８および遮蔽物４２
４は脱着チャンバ４０６の内側に移動する。
説明する。まず、遮蔽物４２４を有する孔４１８が収集
チャンバ４０４内にあったとする。この位置において、
孔４１８と遮蔽物４２４はステンレス鋼パイプ２２３の
流路上にあり、従って、サンプリング期間中、携帯ワン
ド２９２から送られてくる粒子は、孔４１８を覆う遮蔽
物４２４によって収集される。この粒子は、目的物質そ
れ自身の小さな粒子あるいは小滴であることもあるし、
塵あるいは他の水蒸気が付着してなる小さな粒子あるい
は小滴であることもある。ワンド２９２によって取り出
された粒子は遮蔽物４２４に物理的に捕獲あるいは吸着
される。どの粒子も遮蔽物４２４に捕獲されることなく
直接にＳＣＡＰ２００に送られることはない。ステンレ
ス鋼の遮蔽物のメッシュのサイズは、捕獲しようとする
目的粒子のサイズに応じて変更する。サンプリング周期
が終了すると、後述する制御系によってステッパモータ
４１０が制御され、ステッパモータ４１０によって回転
翼が１２０度回転駆動され、孔４１８および遮蔽物４２
４は脱着チャンバ４０６の内側に移動する。
【００４７】脱着チャンバ４０６はシールド型であり、
１組の電極端子４３０を有しており、遮蔽物４２４が脱
着チャンバ４０６内にある期間、電極端子４３０が遮蔽
物４２４に接続される。電極端子４３０には遮蔽物４２
４において所定量の熱を発生するための電流がコンピュ
ータ制御によって与えられる。脱離に必要な温度に達す
ると、ガス供給源４１４ａからの少量のキャリアガスに
よって脱離物質が搬送され、ガス流路４０１を介し、６
ポートバルブ４１２へ送られる。６ポートバルブ４１２
の機能については前述したマルチポートバルブシステム
２２６と同様である。注入サイクルの間、濃縮されたサ
ンプルは６ポートバルブ４１２を介して化学分析装置４
１６に送られる。この例では、化学分析装置４１６はガ
スクロマトグラフによる分析を行う。孔４１８および遮
蔽物４１８が脱離チャンバ４０６の内側にある脱離サイ
クル中において、孔４２０および遮蔽物４２６は収集チ
ャンバ４０４内にあり、遮蔽物４２６によって後続して
送られてくる粒子の捕獲が行われている。粒子の脱離が
終了すると、ステッパモータ４１０によって回転翼４０
２が１２０度回転駆動され、孔４１８および遮蔽物４２
４は浄化チャンバ４０８内に、孔４２０および遮蔽物４
２６は脱離チャンバ４０６内に、孔４２２および遮蔽物
４２８は収集チャンバ４０４内に移動する。
１組の電極端子４３０を有しており、遮蔽物４２４が脱
着チャンバ４０６内にある期間、電極端子４３０が遮蔽
物４２４に接続される。電極端子４３０には遮蔽物４２
４において所定量の熱を発生するための電流がコンピュ
ータ制御によって与えられる。脱離に必要な温度に達す
ると、ガス供給源４１４ａからの少量のキャリアガスに
よって脱離物質が搬送され、ガス流路４０１を介し、６
ポートバルブ４１２へ送られる。６ポートバルブ４１２
の機能については前述したマルチポートバルブシステム
２２６と同様である。注入サイクルの間、濃縮されたサ
ンプルは６ポートバルブ４１２を介して化学分析装置４
１６に送られる。この例では、化学分析装置４１６はガ
スクロマトグラフによる分析を行う。孔４１８および遮
蔽物４１８が脱離チャンバ４０６の内側にある脱離サイ
クル中において、孔４２０および遮蔽物４２６は収集チ
ャンバ４０４内にあり、遮蔽物４２６によって後続して
送られてくる粒子の捕獲が行われている。粒子の脱離が
終了すると、ステッパモータ４１０によって回転翼４０
２が１２０度回転駆動され、孔４１８および遮蔽物４２
４は浄化チャンバ４０８内に、孔４２０および遮蔽物４
２６は脱離チャンバ４０６内に、孔４２２および遮蔽物
４２８は収集チャンバ４０４内に移動する。
【００４８】浄化チャンバ４０８は、脱離チャンバ４０
６と同様なシールドタイプのチャンバである。このポジ
ションにおいて、正負１組の電極端子４３２が遮蔽物４
２４に接続される。そして、コンピュータ制御により、
電極端子４３２を介して遮蔽物４２４に適度な電流が通
電され、脱離チャンバ４０６において脱離されず、未だ
遮蔽物４２４に残っている粒子が脱離される。ガス供給
源４１４ａからのガスによって脱離物質が搬送され、チ
ャンバ４０８に設けられた排気口を介して外部に排気さ
れる。以上の浄化処理期間中、孔４２０および遮蔽物４
２６は脱離チャンバ４０６内にあって脱離処理が行われ
ており、また、孔４２２および遮蔽物４２８は収集チャ
ンバ４０４内にあって新たなサンプルの捕獲が行われ
る。
６と同様なシールドタイプのチャンバである。このポジ
ションにおいて、正負１組の電極端子４３２が遮蔽物４
２４に接続される。そして、コンピュータ制御により、
電極端子４３２を介して遮蔽物４２４に適度な電流が通
電され、脱離チャンバ４０６において脱離されず、未だ
遮蔽物４２４に残っている粒子が脱離される。ガス供給
源４１４ａからのガスによって脱離物質が搬送され、チ
ャンバ４０８に設けられた排気口を介して外部に排気さ
れる。以上の浄化処理期間中、孔４２０および遮蔽物４
２６は脱離チャンバ４０６内にあって脱離処理が行われ
ており、また、孔４２２および遮蔽物４２８は収集チャ
ンバ４０４内にあって新たなサンプルの捕獲が行われ
る。
【００４９】化学分析装置４１６としてイオン移動度分
析装置を用いた粒子収集検出装置４００の別の構成例を
図１４に示す。この粒子収集検出装置は、６ポートバル
ブ４１２に代えて３ウエイバルブ４３４を用いた点のみ
が図１３の構成と異なる。この構成において、脱離処理
は前述と同様に行われるが、しかし、脱離物質を搬送す
るキャリアガスが６ポートバルブ４１２ではなく、３ウ
エイバルブ４３４に流入する。３ウエイバルブ４３４は
簡単な構成であり、ガス供給源４１４ａからの流入ガス
を外部あるいは化学分析装置４１６に振り分けて出力す
る。
析装置を用いた粒子収集検出装置４００の別の構成例を
図１４に示す。この粒子収集検出装置は、６ポートバル
ブ４１２に代えて３ウエイバルブ４３４を用いた点のみ
が図１３の構成と異なる。この構成において、脱離処理
は前述と同様に行われるが、しかし、脱離物質を搬送す
るキャリアガスが６ポートバルブ４１２ではなく、３ウ
エイバルブ４３４に流入する。３ウエイバルブ４３４は
簡単な構成であり、ガス供給源４１４ａからの流入ガス
を外部あるいは化学分析装置４１６に振り分けて出力す
る。
【００５０】このように、粒子収集検出装置４００にお
いては、外部から遮蔽された環境で、回転翼４０２が回
転して孔４１８、４２０および４２２が移動制御され、
外部との間の好ましくない空気交換を生じることなく、
所期の処理が行われる。回転翼４０２の正確な動作は、
後述する制御系の自動制御下、ステッパモータ４１０に
よって駆動されることにより行われる。
いては、外部から遮蔽された環境で、回転翼４０２が回
転して孔４１８、４２０および４２２が移動制御され、
外部との間の好ましくない空気交換を生じることなく、
所期の処理が行われる。回転翼４０２の正確な動作は、
後述する制御系の自動制御下、ステッパモータ４１０に
よって駆動されることにより行われる。
【００５１】〔分析〕精練された目標物質の分析は、確
認される物質および決定される現在の量とからなる。初
期の集中物は他の多くの周囲の基本的な物質に関して非
常に少ないので、最良の精練および集中システムの下で
も、目標物質と同様の特性を有する物質のいくらかの不
純物を残すことは可能である。そのため、分析システム
は干渉物質の応答から目標物質を分離できる能力がなけ
ればならない。分析システムの２つの方式では、分離あ
るいは混合のいずれかが用いられる。これらのシステム
は分析システムに基づくイオン移動分光器（ＩＭＳ）２
３６およびシステムに基づくガスクロマトグラフ（Ｇ
Ｃ）２３４である。ＧＣ２３４のための最後の検出器は
通常電子捕獲検出器（ＥＣＤ）であるが、ＩＭＳ２３６
も望むならば検出器として用いることができる。適用に
ついては、光量子検出器若しくは窒化リン検出器若しく
は他のいくつかの検出器も以下のように用いられる。Ｇ
Ｃ２３４は梱包柱タイプあるいは毛管柱タイプのもので
ある。分析器２３４、２３６とも分離あるいは混合して
用いることができる。バルブ２３５は集められ、精練さ
れたサンプルを分析器の何れかあるいは両方に導くもの
として使用される。ＰＣＡＤ４００で用いられる分析器
４１６はガスクロマトグラフかイオン移動分光器の何れ
かであり、ＳＣＡＰ２００の分析器から全体的に分離し
て存在しているが、その操作は上述の分析器と全く同じ
である。分析に用いられる分析システムは何でも人間の
流れを自由にし、手荷物やバッグを不当に禁止しないた
めに充分に短い時間で完成しなければならない。これ
は、また同じく集中および精練のための時間が短いこと
を伴うものである。
認される物質および決定される現在の量とからなる。初
期の集中物は他の多くの周囲の基本的な物質に関して非
常に少ないので、最良の精練および集中システムの下で
も、目標物質と同様の特性を有する物質のいくらかの不
純物を残すことは可能である。そのため、分析システム
は干渉物質の応答から目標物質を分離できる能力がなけ
ればならない。分析システムの２つの方式では、分離あ
るいは混合のいずれかが用いられる。これらのシステム
は分析システムに基づくイオン移動分光器（ＩＭＳ）２
３６およびシステムに基づくガスクロマトグラフ（Ｇ
Ｃ）２３４である。ＧＣ２３４のための最後の検出器は
通常電子捕獲検出器（ＥＣＤ）であるが、ＩＭＳ２３６
も望むならば検出器として用いることができる。適用に
ついては、光量子検出器若しくは窒化リン検出器若しく
は他のいくつかの検出器も以下のように用いられる。Ｇ
Ｃ２３４は梱包柱タイプあるいは毛管柱タイプのもので
ある。分析器２３４、２３６とも分離あるいは混合して
用いることができる。バルブ２３５は集められ、精練さ
れたサンプルを分析器の何れかあるいは両方に導くもの
として使用される。ＰＣＡＤ４００で用いられる分析器
４１６はガスクロマトグラフかイオン移動分光器の何れ
かであり、ＳＣＡＰ２００の分析器から全体的に分離し
て存在しているが、その操作は上述の分析器と全く同じ
である。分析に用いられる分析システムは何でも人間の
流れを自由にし、手荷物やバッグを不当に禁止しないた
めに充分に短い時間で完成しなければならない。これ
は、また同じく集中および精練のための時間が短いこと
を伴うものである。
【００５２】システムのすべてのバルブがモータ駆動あ
るいはソレノイド駆動バルブであれば、流れ方向のタイ
ミングおよび大きさは制御し、変えることができる。時
間および温度のパラメータは制御され、変えられる。そ
のため、完成したシステムの物理的特性は目標物質の検
出のために広いレンジで調整され、感度はシステムの権
威者によって理解されるように、広いレンジでの扱いが
達成できるよう調整される。収集および集中に含まれる
すべての処理は、集められた物質の最後の分析と同じ
く、制御およびデータ処理システムのコンピュータによ
って制御され、以下のセクションで充分に説明される。
るいはソレノイド駆動バルブであれば、流れ方向のタイ
ミングおよび大きさは制御し、変えることができる。時
間および温度のパラメータは制御され、変えられる。そ
のため、完成したシステムの物理的特性は目標物質の検
出のために広いレンジで調整され、感度はシステムの権
威者によって理解されるように、広いレンジでの扱いが
達成できるよう調整される。収集および集中に含まれる
すべての処理は、集められた物質の最後の分析と同じ
く、制御およびデータ処理システムのコンピュータによ
って制御され、以下のセクションで充分に説明される。
【００５３】〔制御およびデータ処理〕本システムの制
御およびデータ処理のための原始的な要求は、若し望む
ならば、特殊な物質のレベルの存在を報告することであ
る。これは、必要な測定を行うために設備が形づくら
れ、制御されることを意味するとともに、結果がユーザ
に使用可能な方式で提供されることを意味する。主題あ
るいは目標物質はシステムの環境内で可変量として存在
しており、それ故にシステムはそのバックグラウンドレ
ベルと警報レベルとを区別できる能力がなければならな
い。もちろん、このバックグラウンドレベルも報告でき
るものという要求がある。全体的なシステムにおける制
御およびデータ処理のための第２の要求は、自己診断、
すなわち警報の間の確かな時間の存在として、制御およ
びデータ処理システムはオペレータの要求に沿って満足
すべき信頼チェックを実行する能力がなければならな
い。また、制御およびデータ処理システムによって全体
のシステムを実行する手順の較正および自己チェックの
能力もなければならない。基本的には、これは試験結果
（正あるいは負の何れか）が信頼できることを保証す
る。
御およびデータ処理のための原始的な要求は、若し望む
ならば、特殊な物質のレベルの存在を報告することであ
る。これは、必要な測定を行うために設備が形づくら
れ、制御されることを意味するとともに、結果がユーザ
に使用可能な方式で提供されることを意味する。主題あ
るいは目標物質はシステムの環境内で可変量として存在
しており、それ故にシステムはそのバックグラウンドレ
ベルと警報レベルとを区別できる能力がなければならな
い。もちろん、このバックグラウンドレベルも報告でき
るものという要求がある。全体的なシステムにおける制
御およびデータ処理のための第２の要求は、自己診断、
すなわち警報の間の確かな時間の存在として、制御およ
びデータ処理システムはオペレータの要求に沿って満足
すべき信頼チェックを実行する能力がなければならな
い。また、制御およびデータ処理システムによって全体
のシステムを実行する手順の較正および自己チェックの
能力もなければならない。基本的には、これは試験結果
（正あるいは負の何れか）が信頼できることを保証す
る。
【００５４】制御およびデータ処理のための第３の要求
は、再構築および多用途化の容易なことである。目標物
質のレンジは時間によって変えられ、システムはこれら
の物質を検出するプログラムの下で、その内部操作のパ
ラメータを変える能力がなければならない。時間束縛、
数、検出される物質の種類の点から測定の厳密さは、い
つでも迅速な仕方で変更できることが望まれる。物質の
種類および脅威のレベルの点でユーザの要求は、急激に
変化し、設備はこれらの変化要求に応じなければならな
い。
は、再構築および多用途化の容易なことである。目標物
質のレンジは時間によって変えられ、システムはこれら
の物質を検出するプログラムの下で、その内部操作のパ
ラメータを変える能力がなければならない。時間束縛、
数、検出される物質の種類の点から測定の厳密さは、い
つでも迅速な仕方で変更できることが望まれる。物質の
種類および脅威のレベルの点でユーザの要求は、急激に
変化し、設備はこれらの変化要求に応じなければならな
い。
【００５５】制御およびデータ処理のための最後の要求
は、サンプリングチャンバおよびＳＣＡＰのパラメータ
および操作がモニタされ、制御されなければならないこ
とである。これは全ての内部タイミング、すなわち温
度、機械的要素が制御およびデータ処理システムによっ
て制御可能でなければならないことを意味する。これら
の要求を達成する最初の方法は、プログラム記憶方式の
デジタルコンピュータによる制御の下に全体のシステム
を置くことである。このコンピュータは一連の組み立て
られたソフトウエアのルーチンを通してデータ分析を実
行し、ユーザの要求する方式で結果を提供する。コンピ
ュータは他の一連の組み立てられたソフトウエアのルー
チンを通して連続的に全システムの自己診断および自己
較正の手順を実行し、ユーザにいかなる潜在的な問題も
警報する。コンピュータは、さらに他の組み立てられた
ソフトウエアセットのルーチンを通して全システムのす
べてのプロセッサの制御を行い、これは次の項でより詳
しく説明される。
は、サンプリングチャンバおよびＳＣＡＰのパラメータ
および操作がモニタされ、制御されなければならないこ
とである。これは全ての内部タイミング、すなわち温
度、機械的要素が制御およびデータ処理システムによっ
て制御可能でなければならないことを意味する。これら
の要求を達成する最初の方法は、プログラム記憶方式の
デジタルコンピュータによる制御の下に全体のシステム
を置くことである。このコンピュータは一連の組み立て
られたソフトウエアのルーチンを通してデータ分析を実
行し、ユーザの要求する方式で結果を提供する。コンピ
ュータは他の一連の組み立てられたソフトウエアのルー
チンを通して連続的に全システムの自己診断および自己
較正の手順を実行し、ユーザにいかなる潜在的な問題も
警報する。コンピュータは、さらに他の組み立てられた
ソフトウエアセットのルーチンを通して全システムのす
べてのプロセッサの制御を行い、これは次の項でより詳
しく説明される。
【００５６】この制御システムの最初の利益は、信頼性
があることである。これらの構成要素自身は頑丈で信頼
性があり、失敗しない傾向がある。しかしながら、いか
なるシステムでも多くの事情からなるものでは、周囲の
変化や時間によってドリフトが発生する。プログラム制
御下での全ての構成要素を持つこと、および制御された
目標物質あるいは目標模擬物の注入のようなシステムへ
の知られた人力のための配置によって、較正および自己
診断のプログラムとすることができる。このプログラム
の機能はシステム全体を較正し、決定し、必要な時間、
温度、パラメータ等を記憶することである。これらのパ
ラメータが何らかの理由で設計値内にないならば、プロ
グラムはユーザに警報を発する。サービスプログラムに
よって導かれたユーザの反応は、即座の一時停止から後
の日の計画的なサービスへ変動し、周辺の状況を単純化
する。モデムを用いることによって、この情報は世界
中、どこへでも容易に移送できる。この種のシステムに
おける信頼性の他の面は、ユーザがシステムを信頼でき
るということを知ることである。希望的には、実際の警
報処置は非常に長い期間にわたる。しかしながら、較正
および自己診断プログラム、さらには信頼できるサンプ
ルの注入のためのハードウエアがあるならば、ユーザは
いつでも実際／模擬の警報を信用チェックとして発生さ
せることができる。
があることである。これらの構成要素自身は頑丈で信頼
性があり、失敗しない傾向がある。しかしながら、いか
なるシステムでも多くの事情からなるものでは、周囲の
変化や時間によってドリフトが発生する。プログラム制
御下での全ての構成要素を持つこと、および制御された
目標物質あるいは目標模擬物の注入のようなシステムへ
の知られた人力のための配置によって、較正および自己
診断のプログラムとすることができる。このプログラム
の機能はシステム全体を較正し、決定し、必要な時間、
温度、パラメータ等を記憶することである。これらのパ
ラメータが何らかの理由で設計値内にないならば、プロ
グラムはユーザに警報を発する。サービスプログラムに
よって導かれたユーザの反応は、即座の一時停止から後
の日の計画的なサービスへ変動し、周辺の状況を単純化
する。モデムを用いることによって、この情報は世界
中、どこへでも容易に移送できる。この種のシステムに
おける信頼性の他の面は、ユーザがシステムを信頼でき
るということを知ることである。希望的には、実際の警
報処置は非常に長い期間にわたる。しかしながら、較正
および自己診断プログラム、さらには信頼できるサンプ
ルの注入のためのハードウエアがあるならば、ユーザは
いつでも実際／模擬の警報を信用チェックとして発生さ
せることができる。
【００５７】この制御システムの第２の利益は、多能と
いうことである。システムにとっての利益は爆発物の広
い範囲、制御された化学的薬剤の範囲、薬、麻薬等にわ
たって検出できる能力があることである。全てのこれら
の物質は、異なる物理的および化学的特性を持ってい
る。これらの特性は最適の検出のために内部パラメータ
のセットによって与えられる。しかしながら、これらの
パラメータは他のある物質に対しては最適ではない。と
ころが、これらのパラメータが全て制御可能で、単純な
読込みによってあるいはコンピュータメモリにおける異
なったプログラムの動作のように容易に変えることがで
きるならば、ユーザは効率的にシステムを何のハードウ
エアの変更なしに脅威であることを考慮して合わせるこ
とができる。
いうことである。システムにとっての利益は爆発物の広
い範囲、制御された化学的薬剤の範囲、薬、麻薬等にわ
たって検出できる能力があることである。全てのこれら
の物質は、異なる物理的および化学的特性を持ってい
る。これらの特性は最適の検出のために内部パラメータ
のセットによって与えられる。しかしながら、これらの
パラメータは他のある物質に対しては最適ではない。と
ころが、これらのパラメータが全て制御可能で、単純な
読込みによってあるいはコンピュータメモリにおける異
なったプログラムの動作のように容易に変えることがで
きるならば、ユーザは効率的にシステムを何のハードウ
エアの変更なしに脅威であることを考慮して合わせるこ
とができる。
【００５８】図１５を参照すると、制御およびデータ処
理システム３００およびそれらに関連する周辺素子の代
表的なブロックダイアグラムが示されている。デジタル
コンピュータ３０２あるいはプロセッサは１０ＭＨｚで
動作するＡＴタイプのパーソナルコンピュータであり、
標準的なビデオディスプレイ端子３０４を有している。
コンピュータ３０２はプロセス制御、データ獲得、デー
タ分析および結果表示を行う。加えて、上述したように
コンピュータ３０２は自己診断および自己較正の手順の
ためのソフトウエアのルーチンを含んでいる。また、コ
ンピュータ３０２は電力分配ユニット３０６から電力を
受け、電力分配ユニット３０６はサンプリングチャンバ
１００、水圧制御ユニット２１０ａによって水圧を供給
している水圧ポンプ２１０ｂおよびプロセス制御ユニッ
ト３０８にも電力を供給している。コンピュータ３０２
の制御下にあるプロセス・制御ユニット３０８は水圧制
御ユニット２１０ａ、予備集中器制御ユニット２１４お
よびインターフェース制御ユニット２３８に接続され、
これらの実行のために必要な信号を生成している。
理システム３００およびそれらに関連する周辺素子の代
表的なブロックダイアグラムが示されている。デジタル
コンピュータ３０２あるいはプロセッサは１０ＭＨｚで
動作するＡＴタイプのパーソナルコンピュータであり、
標準的なビデオディスプレイ端子３０４を有している。
コンピュータ３０２はプロセス制御、データ獲得、デー
タ分析および結果表示を行う。加えて、上述したように
コンピュータ３０２は自己診断および自己較正の手順の
ためのソフトウエアのルーチンを含んでいる。また、コ
ンピュータ３０２は電力分配ユニット３０６から電力を
受け、電力分配ユニット３０６はサンプリングチャンバ
１００、水圧制御ユニット２１０ａによって水圧を供給
している水圧ポンプ２１０ｂおよびプロセス制御ユニッ
ト３０８にも電力を供給している。コンピュータ３０２
の制御下にあるプロセス・制御ユニット３０８は水圧制
御ユニット２１０ａ、予備集中器制御ユニット２１４お
よびインターフェース制御ユニット２３８に接続され、
これらの実行のために必要な信号を生成している。
【００５９】プロセス・制御ユニット３０８はコンピュ
ータ３０２と他の様々なアクチュエータとの間の標準的
なインターフェースユニットである。水圧制御ユニット
２１０ａは、図７に示すように、第１濃縮器２０１のフ
ィルタ２０６、２０８をロックあるいはアンロックする
ために上下方向に移動する水圧ピストンの駆動方向を決
定し、そのため前項で述べたようにピストン１からピス
トン２に回転することができる。ソフトウエアの制御
下、プロセス制御ユニット３０８は２方向のソレノイド
である水圧制御ユニット２１０ａに命令を出力し、この
ソレノイド（図示略）は水圧ピストンに係合あるいは係
合を解除する。濃縮器アクチュエータユニット２１４は
ステッパモータであり、ステッパモータは水圧制御ユニ
ット２１０ａによってもはやロックされない位置の後
に、フィルタ２０６、２０８を回転させる。ステッパモ
ータはソフトウエアによる制御で動く。インターフェー
スアクチュエータユニット２３８もステッパモータであ
り、これはマルチポートバルブ２２６を回転させたり、
第２濃縮器２０３において前記のようにピストン１から
ピストン２に回転するため等に用いられる。ＰＣＡＤア
クチュエータユニットは２つのステッパモータを有し、
１つは循環プレイン４０２の回転のためであり、他の１
つは６ポートバルブ４１２あるいは３方向バルブ４３４
の操作のためである。分析器２３４、２３６からのデー
タは処理のために直接にコンピュータ３０２に取り込ま
れる。ガスクロマトグラフ／ＥＣＤシステム２３４から
のデータは可変周波数でコンピュータ３０２に取り込ま
れ、ＩＭＳシステム２３６からのデータはアナログ電圧
としてコンピュータ３０２に取り込まれる。コンピュー
タ３０２へのデータ入力はプロセッサ３０２によってプ
ロセッサ制御モジュール３０８と互いに関係付けられ、
プロセッサ制御モジュール３０８はプロセッサ３０２の
ために必要な中断を行い、したがって、データは適当な
間隔で入力される。コンピュータ３０２は内部クロック
を有し、内部クロックは全てのタイミング制御のための
基準クロックを生成する。それ故に、全てのバルブおよ
び機械的部署はコンピュータによって操作され、設備内
における全てのガスおよびサンプルの流れは操作のタイ
ミングに関して制御可能である。操作の順序およびタイ
ミングの関係はコンピュータのメモリに記憶されたプロ
グラムで単純にステップ化されている。また、設備内に
おける全ての温度はコンピュータに読み込まれ、全ての
熱処理はコンピュータによって操作される。それ故に、
全ての温度およびその大きさはいつでも変化の割合に関
してプログラム制御の下に置かれる。ＥＣＤ２３４およ
びＩＭＳ２３６からの出力データは必要なとき処理さ
れ、要求される情報が取り出され、同じコンピュータに
よって表示される。
ータ３０２と他の様々なアクチュエータとの間の標準的
なインターフェースユニットである。水圧制御ユニット
２１０ａは、図７に示すように、第１濃縮器２０１のフ
ィルタ２０６、２０８をロックあるいはアンロックする
ために上下方向に移動する水圧ピストンの駆動方向を決
定し、そのため前項で述べたようにピストン１からピス
トン２に回転することができる。ソフトウエアの制御
下、プロセス制御ユニット３０８は２方向のソレノイド
である水圧制御ユニット２１０ａに命令を出力し、この
ソレノイド（図示略）は水圧ピストンに係合あるいは係
合を解除する。濃縮器アクチュエータユニット２１４は
ステッパモータであり、ステッパモータは水圧制御ユニ
ット２１０ａによってもはやロックされない位置の後
に、フィルタ２０６、２０８を回転させる。ステッパモ
ータはソフトウエアによる制御で動く。インターフェー
スアクチュエータユニット２３８もステッパモータであ
り、これはマルチポートバルブ２２６を回転させたり、
第２濃縮器２０３において前記のようにピストン１から
ピストン２に回転するため等に用いられる。ＰＣＡＤア
クチュエータユニットは２つのステッパモータを有し、
１つは循環プレイン４０２の回転のためであり、他の１
つは６ポートバルブ４１２あるいは３方向バルブ４３４
の操作のためである。分析器２３４、２３６からのデー
タは処理のために直接にコンピュータ３０２に取り込ま
れる。ガスクロマトグラフ／ＥＣＤシステム２３４から
のデータは可変周波数でコンピュータ３０２に取り込ま
れ、ＩＭＳシステム２３６からのデータはアナログ電圧
としてコンピュータ３０２に取り込まれる。コンピュー
タ３０２へのデータ入力はプロセッサ３０２によってプ
ロセッサ制御モジュール３０８と互いに関係付けられ、
プロセッサ制御モジュール３０８はプロセッサ３０２の
ために必要な中断を行い、したがって、データは適当な
間隔で入力される。コンピュータ３０２は内部クロック
を有し、内部クロックは全てのタイミング制御のための
基準クロックを生成する。それ故に、全てのバルブおよ
び機械的部署はコンピュータによって操作され、設備内
における全てのガスおよびサンプルの流れは操作のタイ
ミングに関して制御可能である。操作の順序およびタイ
ミングの関係はコンピュータのメモリに記憶されたプロ
グラムで単純にステップ化されている。また、設備内に
おける全ての温度はコンピュータに読み込まれ、全ての
熱処理はコンピュータによって操作される。それ故に、
全ての温度およびその大きさはいつでも変化の割合に関
してプログラム制御の下に置かれる。ＥＣＤ２３４およ
びＩＭＳ２３６からの出力データは必要なとき処理さ
れ、要求される情報が取り出され、同じコンピュータに
よって表示される。
【００６０】図１６は全体にわたるフローチャート５０
０を示し、このフローチャートは制御およびデータ処理
システムによって達成され、コンピュータ３０２によっ
て実行される。フローチャート５００のブロック５０２
では開始点の単純化あるいは全てのソフトウエアパッケ
ージへのエントリーを行っている。自己診断実行ブロッ
ク５０４では自己診断および自己較正を行う。サンプル
気体ブロック５０６ではサンプリングチャンバのサンプ
リングポートから引かれたＳＣＡＰ内に気体のサンプル
を引く。サンプル気体ブロック５０６を経ると、次いで
フローチャート５００は２つのパスに分かれ、これらは
同時に進行する。１つのパスは通常のＳＣＡＰ２００の
操作に対応し、第２のパスはＳＣＡＰ４００の操作に対
応する。第１のパスは次のように実行される。フィルタ
取外しブロック５０８では水圧制御ユニットの制御を行
い、フィルタ回転ブロック５１０では濃縮器ユニットの
制御を行う。次いで、フィルタロックブロック５１２で
は保持手段にフィルタをロックする命令を実行する。脱
着蒸気ブロック５１４では加熱手段および脱着プロセス
への純粋ガスの流れの制御を行う。マルチポートバルブ
回転ブロック５１６では第２濃縮器のマルチポートバル
ブの回転制御を行い、濃縮したサンプルを適当に分析器
に送る。データ獲得ブロック５１８では分析器からのデ
ータを獲得し、その後の分析および結果データを表示す
る。このソフトウエアはプロセスが繰り返され、ステッ
プ５１８からサンプリングステップ５０６に戻り、停止
されるまで再び続けられる。第２のパスは次の通りであ
る。ＰＣＡＤフィルタ回転ブロック５２０では循環プレ
インの回転の制御を行う。ＰＣＡＤ熱収集特別物ブロッ
ク５２２では、脱着プロセスの期間中ステンレス鋼のス
クリーンの電気加熱を行う。ＰＣＡＤ６ポートバルブ回
転ブロック５２４では、６ポートバルブの回転制御を行
い、濃縮したサンプルを適当に分析器に送る。データ獲
得ブロック５２６では分析器からのデータを獲得し、そ
の後の分析および結果データを表示する。このソフトウ
エアはプロセスが繰り返され、ステップ５２６からサン
プリングステップ５０６に戻り、停止されるまで再び続
けられる。上述したようにソフトウエアのルーチンはモ
ジュール化され、したがって、最新のものに簡単に変更
できる他、取り除いたり、付け加えたりも簡単にでき
る。
０を示し、このフローチャートは制御およびデータ処理
システムによって達成され、コンピュータ３０２によっ
て実行される。フローチャート５００のブロック５０２
では開始点の単純化あるいは全てのソフトウエアパッケ
ージへのエントリーを行っている。自己診断実行ブロッ
ク５０４では自己診断および自己較正を行う。サンプル
気体ブロック５０６ではサンプリングチャンバのサンプ
リングポートから引かれたＳＣＡＰ内に気体のサンプル
を引く。サンプル気体ブロック５０６を経ると、次いで
フローチャート５００は２つのパスに分かれ、これらは
同時に進行する。１つのパスは通常のＳＣＡＰ２００の
操作に対応し、第２のパスはＳＣＡＰ４００の操作に対
応する。第１のパスは次のように実行される。フィルタ
取外しブロック５０８では水圧制御ユニットの制御を行
い、フィルタ回転ブロック５１０では濃縮器ユニットの
制御を行う。次いで、フィルタロックブロック５１２で
は保持手段にフィルタをロックする命令を実行する。脱
着蒸気ブロック５１４では加熱手段および脱着プロセス
への純粋ガスの流れの制御を行う。マルチポートバルブ
回転ブロック５１６では第２濃縮器のマルチポートバル
ブの回転制御を行い、濃縮したサンプルを適当に分析器
に送る。データ獲得ブロック５１８では分析器からのデ
ータを獲得し、その後の分析および結果データを表示す
る。このソフトウエアはプロセスが繰り返され、ステッ
プ５１８からサンプリングステップ５０６に戻り、停止
されるまで再び続けられる。第２のパスは次の通りであ
る。ＰＣＡＤフィルタ回転ブロック５２０では循環プレ
インの回転の制御を行う。ＰＣＡＤ熱収集特別物ブロッ
ク５２２では、脱着プロセスの期間中ステンレス鋼のス
クリーンの電気加熱を行う。ＰＣＡＤ６ポートバルブ回
転ブロック５２４では、６ポートバルブの回転制御を行
い、濃縮したサンプルを適当に分析器に送る。データ獲
得ブロック５２６では分析器からのデータを獲得し、そ
の後の分析および結果データを表示する。このソフトウ
エアはプロセスが繰り返され、ステップ５２６からサン
プリングステップ５０６に戻り、停止されるまで再び続
けられる。上述したようにソフトウエアのルーチンはモ
ジュール化され、したがって、最新のものに簡単に変更
できる他、取り除いたり、付け加えたりも簡単にでき
る。
【００６１】図１７はフローチャート５００′を示し、
このフローチャートは１つのブロックを除いて図１６の
ものと同様である。フローチャート５００′では、図１
６におけるＰＣＡＤ６ポートバルブ回転ブロック５２４
がＰＣＡＤ３方向バルブ操作ブロック５２８に置き換え
られている。ＰＣＡＤ３方向バルブ操作ブロック５２８
では、イオン移動態様における３方向バルブの操作を行
い、濃縮したサンプルを適当に分析器に送る。スクリー
ニングシステムには２つの機構が存在する。順序機構は
１つのスクリーニングサイクルを完成させるのにほぼ１
４．０秒を必要とし、同時機構は１つのスクリーニング
サイクルを完成させるのにほぼ３．６秒を必要とする。
これらの機構は図１６，１７に示すフローチャート５０
０、５００′を用いて実施される。しかしながら、名称
が暗示するように、同時機構はオーバラップあるいはマ
ルチタスク環境でスクリーニングシステムに含まれる操
作の確実な実行を含んでいる。基本的には、同時機構で
はソフトウエアルーチンは正確な中断モードの中でフォ
アグランド／バックグランドシナリオで実行される。こ
の種の機械的操作のシナリオはバックグランドで実行さ
れ、分析器およびデータ処理はフォアグランドで実行さ
れる。図１６，１７は一般的なソフトウエアの代表例で
あり、タイミングダイアグラムとしては解釈されない。
以下に示すテーブル１は、順序機構に用いられるスクリ
ーニング手順に含まれる関連ステップおよび時間を示す
ものである。 テーブル１ サンプル収集 ５．０秒 第１濃縮段階 ３．０秒 第２濃縮段階 ２．０秒 分析 ３．０秒 データ処理／報告 １．０秒 全スクリーニング時間 ２．０秒
このフローチャートは１つのブロックを除いて図１６の
ものと同様である。フローチャート５００′では、図１
６におけるＰＣＡＤ６ポートバルブ回転ブロック５２４
がＰＣＡＤ３方向バルブ操作ブロック５２８に置き換え
られている。ＰＣＡＤ３方向バルブ操作ブロック５２８
では、イオン移動態様における３方向バルブの操作を行
い、濃縮したサンプルを適当に分析器に送る。スクリー
ニングシステムには２つの機構が存在する。順序機構は
１つのスクリーニングサイクルを完成させるのにほぼ１
４．０秒を必要とし、同時機構は１つのスクリーニング
サイクルを完成させるのにほぼ３．６秒を必要とする。
これらの機構は図１６，１７に示すフローチャート５０
０、５００′を用いて実施される。しかしながら、名称
が暗示するように、同時機構はオーバラップあるいはマ
ルチタスク環境でスクリーニングシステムに含まれる操
作の確実な実行を含んでいる。基本的には、同時機構で
はソフトウエアルーチンは正確な中断モードの中でフォ
アグランド／バックグランドシナリオで実行される。こ
の種の機械的操作のシナリオはバックグランドで実行さ
れ、分析器およびデータ処理はフォアグランドで実行さ
れる。図１６，１７は一般的なソフトウエアの代表例で
あり、タイミングダイアグラムとしては解釈されない。
以下に示すテーブル１は、順序機構に用いられるスクリ
ーニング手順に含まれる関連ステップおよび時間を示す
ものである。 テーブル１ サンプル収集 ５．０秒 第１濃縮段階 ３．０秒 第２濃縮段階 ２．０秒 分析 ３．０秒 データ処理／報告 １．０秒 全スクリーニング時間 ２．０秒
【００６２】次に、図１８はシーケンスダイアグラム６
００、すなわち同時サンプリング機構の各々に付与され
る様々な時間パラメータを表すために与えられるタイミ
ングチャートを示す図である。各時間の区切りはプロセ
ス内で様々なステップを示す５つのボックスを有してい
る。ボックス６０２は空気サンプリングステップ時間、
ボックス６０４はサンプルの収集に含まれる機械的ステ
ップのための時間、ボックス６０６は濃縮されたサンプ
ルを化学的分析器に注入するための関連時間、ボックス
６１０は分析時間を表している。入口を通過する時間は
ほぼ２．５秒であるから、２人では５．０秒を要し、そ
のためにタイミングチャート６００は２人の人間に対応
して示されている。１人のための総合時間を算出する
と、ほぼ３．６秒であり、最初の２人がスクリーニング
される総合時間は１４．４秒である。これから次の２人
からサンプルをサンプリングする時間およびサンプルの
収集時間を減ずると、ほぼ７．２秒であり、結果的に２
人のための時間は７．２秒、１人のための時間は３．６
秒となる。タイミングチャート６００に示したように、
同時機構ではサンプリングおよび収集期間がオーバラッ
プしている。３つの残り時間のラインはダッシュ、ツゥ
ダッシュ、スリーダッシュが付けられた同じ数字であ
る。
００、すなわち同時サンプリング機構の各々に付与され
る様々な時間パラメータを表すために与えられるタイミ
ングチャートを示す図である。各時間の区切りはプロセ
ス内で様々なステップを示す５つのボックスを有してい
る。ボックス６０２は空気サンプリングステップ時間、
ボックス６０４はサンプルの収集に含まれる機械的ステ
ップのための時間、ボックス６０６は濃縮されたサンプ
ルを化学的分析器に注入するための関連時間、ボックス
６１０は分析時間を表している。入口を通過する時間は
ほぼ２．５秒であるから、２人では５．０秒を要し、そ
のためにタイミングチャート６００は２人の人間に対応
して示されている。１人のための総合時間を算出する
と、ほぼ３．６秒であり、最初の２人がスクリーニング
される総合時間は１４．４秒である。これから次の２人
からサンプルをサンプリングする時間およびサンプルの
収集時間を減ずると、ほぼ７．２秒であり、結果的に２
人のための時間は７．２秒、１人のための時間は３．６
秒となる。タイミングチャート６００に示したように、
同時機構ではサンプリングおよび収集期間がオーバラッ
プしている。３つの残り時間のラインはダッシュ、ツゥ
ダッシュ、スリーダッシュが付けられた同じ数字であ
る。
【００６３】上記は最も典型的で好ましい実施例を示し
ていると信じられるが、本発明の精神および範囲から逸
脱しない限り当業者にとって他の特別な方法、設計が可
能であることは明らかである。また、本発明は示され、
かつ開示された特別の構成に限定されず、示されたクレ
ームの範囲内にあって首尾一貫している全ての変形態様
を採ることができる。
ていると信じられるが、本発明の精神および範囲から逸
脱しない限り当業者にとって他の特別な方法、設計が可
能であることは明らかである。また、本発明は示され、
かつ開示された特別の構成に限定されず、示されたクレ
ームの範囲内にあって首尾一貫している全ての変形態様
を採ることができる。
【００６４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、外気との好ましくない交換を防止し、目的とする物
質を迅速かつ正確に検出することができる爆発物等の検
出システムを実現することができるという効果がある。
ば、外気との好ましくない交換を防止し、目的とする物
質を迅速かつ正確に検出することができる爆発物等の検
出システムを実現することができるという効果がある。
【図１】 この発明のサンプリングチャンバの横断面図
【図２】 図１のＺ−Ｚ’矢視図
【図３】 この発明のサンプリングチャンバの上面図
【図４】 この発明のサンプリングチャンバの後面図
【図５】 この発明のサンプリングチャンバ内の気流の
概略図
概略図
【図６】 この発明のサンプリングチャンバの後にある
内部／外部の空気の境界の概略図
内部／外部の空気の境界の概略図
【図７】 この発明のサンプル収集機および濃縮機の概
略ブロック図、
略ブロック図、
【図８】 ３つのフィルタの形状を持ったこの発明のサ
ンプル収集機および濃縮機の概略ブロック図
ンプル収集機および濃縮機の概略ブロック図
【図９】 この発明の最初の濃縮機の３つのフィルタの
形状の平面図
形状の平面図
【図１０】 負荷位置におけるバルブを持ったこの発明
に用いられるマルトポートバルブの概略図
に用いられるマルトポートバルブの概略図
【図１１】 注入位置におけるバルブを持ったこの発明
に用いられるマルトポートバルブの概略図
に用いられるマルトポートバルブの概略図
【図１２】 この発明の携帯用のサンプル収集機および
手荷物サンプリング手段の概略図
手荷物サンプリング手段の概略図
【図１３】 ６ポートバルブの形状を利用するこの発明
の微粒子収集機および検出手段の概略図
の微粒子収集機および検出手段の概略図
【図１４】 ３つの通路の形状を利用するこの発明の微
粒子収集機および検出手段の概略図
粒子収集機および検出手段の概略図
【図１５】 この発明の制御およびデータ処理装置のブ
ロック図
ロック図
【図１６】 微粒子収集機および検出手段のための６ポ
ートバルブの形状を利用するこの発明において用いられ
るコンピュータプログラムのフローチャート
ートバルブの形状を利用するこの発明において用いられ
るコンピュータプログラムのフローチャート
【図１７】 微粒子収集機および検出手段のための３つ
の通路バルブの形状を利用するこの発明において用いら
れるコンピュータプログラムのフローチャート、
の通路バルブの形状を利用するこの発明において用いら
れるコンピュータプログラムのフローチャート、
【図１８】 選別処理と合成された処理の様々な時間持
続を示すタイムチャートである。
続を示すタイムチャートである。
１００ サンプリングチャンバ ２００ ＳＣＡ
Ｐ ２３４、２３６ 化学分析装置
Ｐ ２３４、２３６ 化学分析装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローレンス・ブイ・ヘンリー カナダ国・Ｋ２Ｅ・７Ｙ４・オンタリオ・ ナピーン・ユニット・108・アンタレス・ ドライブ・42 (72)発明者 ダグラス・ピー・ミーナ カナダ国・Ｋ２Ｅ・７Ｙ４・オンタリオ・ ナピーン・ユニット・108・アンタレス・ ドライブ・42
Claims (49)
- 【請求項１】 ａ）少なくとも２つの壁によって囲まれ
ると共に入口および出口を有し、かつ、上部に向かうに
従って漸次絞られて形成された集中的な天井とを有する
と共に該天井の中心部にサンプル口を有し、 前記入口および出口を介して通過する人若しくは目的物
が発する蒸気あるいは微粒子状発散物を含んだ前記人若
しくは目的物の周囲の環境のサンプルを集めるための通
り抜け可能な抽出室手段と、 ｂ）前記抽出室手段の中心領域の方へ所定の速度で空気
を導くとともに、該空気を配合して流して、前記抽出室
手段内に動圧の高いゾーンを形成せしめ、前記入口およ
び出口の各々の何れかの側にあって、内側に向けられ垂
直に方向付けられた一対の空気流ガイド手段と、 ｃ）前記一対の空気流ガイド手段と前記抽出室手段内の
空気の充満した空間との間の空気の循環を行わせ、該循
環により、前記集中的な天井の領域に動圧の低いゾーン
を形成せしめ、 前記動圧の高いゾーンおよび動圧の低いゾーンは、前記
抽出室手段内に、前記入口および出口の内あるいは外に
かなりの空気量の形成を許容しない領域を形成せしめる
空気循環手段と、 ｄ）前記抽出室手段内の空気の充満した空間から、前記
サンプル口を介し、前記抽出室手段を通過する個人ある
いは物体に対応した空気のサンプルを収集するサンプル
収集手段と、 ｅ）前記サンプル収集手段によって収集された前記蒸気
あるいは微粒子状発散物を濃縮する手段であって、収集
された蒸気あるいは微粒子状発散物を吸着する第１の手
段および該吸着物を脱着する第２の手段を有する手段か
らなる濃縮手段と、 ｆ）前記第２の手段によって脱着された蒸気あるいは微
粒子状発散物に応答して第１の信号および警報を発生す
る検出手段と、を備え、 蒸気あるいは微粒子状発散物の検出によって隠された爆
発的、化学的な薬剤および薬あるいは麻薬等の禁制品の
検出を行うことを特徴とする爆発物等の検出・選別装
置。 - 【請求項２】 前記抽出室手段は、ほぼ６フィートの長
さ、３フィートの幅および７フィートの高さの直方体を
有し、 円錐形状の天井を有することを特徴とする請求項１記載
の歩行通過による爆発物等の検出・選別装置。 - 【請求項３】 前記一対の空気流ガイド手段は、前記入
口および出口の各々の何れかの側に設けられた６インチ
の直径の端部の一対の柱に設けられた１フィートの長さ
および０．５インチの幅の６つの溝を有し、 該端部の柱は、ほぼ１７ｍ／ｓｅｃの速度の第１のジェ
ット流の空気を形成する１．５インチの内部ガイドベー
ンを有し、 該６つの溝は、４５°の角度で前記抽出室手段の中心の
方へ向いていることを特徴とする請求項２記載の爆発物
等の検出・選別装置。 - 【請求項４】 前記抽出室手段は、さらに一対のサイド
空気流管を有し、 該サイド空気流管は、床に沿って配置され、６インチの
端部の一対の柱に各々接続されるとともに、１２インチ
の長さと０．５インチの幅の空気溝をその中心に含み、 該空気溝は、ほぼ１５ｍ／ｓｅｃの速度の第２のジェッ
ト流の空気を形成するとともに、４５°の角度で前記歩
行中の抽出室手段の中心の上方へ向いていることを特徴
とする請求項３記載の爆発物等の検出・選別装置。 - 【請求項５】 前記空気を再循環させる手段は、前記空
気の充満した空間の吸込み端部に接続されるとともに、
前記６インチの直径の一対の柱端部の吐き出し端部に接
続された複数のファンを有し、 該ファンは、各々毎分１０００立方フィートの空気を配
分することができることを特徴とする請求項４記載の爆
発物等の検出・選別装置。 - 【請求項６】 前記サンプル口は、収集ダクトの中心に
位置し、 該収集ダクトは、１６インチ×２０インチ×６インチの
直方体であることを特徴とする請求項１記載の爆発物等
の検出・選別装置。 - 【請求項７】 前記サンプル収集手段は、さらに前記サ
ンプル口からの空気を収集し、前記濃縮手段に空気を移
送する移送手段と、 特別の領域からの空気のサンプルを集める携帯可能なサ
ンプル装置と、 前記携帯可能なサンプル装置によって集められた微粒子
状発散物を集めて集中させる収集・検出手段と、 手荷物から引き出されたサンプル空気を集めるサンプル
箱とを備え、 該手荷物はサンプル箱のある場所に位置し、 前記携帯可能なサンプル装置は、サンプル空気を引き出
すサンプル箱に接続されていることを特徴とする請求項
５記載の爆発物等の検出・選別装置。 - 【請求項８】 前記移送手段は、前記サンプル口のよう
な第１の開口端および所定の期間にサンプル口から空気
を引き込むための吸込みファンに接続された第２の端部
を有するパイプであり、 該パイプは、ステンレス鋼、アルミニウムあるいはＡＢ
Ｓプラスチックであることを特徴とする請求項７記載の
爆発物等の検出・選別装置。 - 【請求項９】 前記濃縮手段は、前置き的な第１の濃縮
器を有することを特徴とする請求項８記載の爆発物等の
検出・選別装置。 - 【請求項１０】 前記蒸気あるいは微粒子状発散物を吸
着する第１の手段および脱着する第２の手段は、それぞ
れ移動可能なプラットフォームに取付けられた第１、２
のフィルタ手段であり、 該第１、２のフィルタ手段は、吸着位置と脱着位置との
間を移動でき、 各フィルタ手段は、前記吸込みファンと同列に配置さ
れ、前記吸着位置における空気に含まれる蒸気および／
又は微粒子状発散物を吸着可能であるとともに、吸着さ
れた蒸気および／又は微粒子状発散物が脱着されると
き、接続手段と同列に配置されていることを特徴とする
請求項９記載の爆発物等の検出・選別装置。 - 【請求項１１】 前記第１の濃縮器は、さらに第１、２
のフィルタ手段の間で移動可能なプラットフォームに取
付けられた第３のフィルタ手段を有することを特徴とす
る請求項１０記載の爆発物等の検出・選別装置。 - 【請求項１２】 前記第１、２、３のフィルタ手段は、
前記吸着位置、脱着位置および熱浄化位置の間にそれぞ
れ移動可能に取付けられ、 各フィルタ手段は、前記吸込みファンと同列に配置さ
れ、前記吸着位置における空気に含まれる蒸気および／
又は特別の成分を吸着操作できるとともに、吸着された
蒸気および／又は特別の成分が吐き出されるとき、接続
手段と同列に配置されており、 さらに、他のフィルタ手段が吸着および脱着の状態にあ
るとき、熱浄化手段と同列に配置されていることを特徴
とする請求項１１記載の爆発物等の検出・選別装置。 - 【請求項１３】 前記第１の濃縮器は、それぞれのフィ
ルタが前記脱着位置にあるとき、前記第１、２、３のフ
ィルタ手段に流れるきれいなガスを供給するガス供給を
備え、 前記熱浄化位置では、清浄なガスの流れは集められた蒸
気および／又はフィルタ手段が脱着位置にあるとき、前
記接続手段内にある特別の物質から発している蒸気を脱
着して掃くように使用されるとともに、 周囲の環境内の残留物を熱的に浄化し、掃くように使用
され、 前記脱着位置および熱浄化位置では、第１のフィルタ手
段が前記吸着位置を占めるとともに、第３のフィルタ手
段が前記熱浄化位置を占めるとき、第２のフィルタ手段
は脱着を占め、 第１のフィルタ手段が前記脱着位置を占めるとともに、
第２のフィルタ手段が前記熱浄化位置を占めるとき、第
３のフィルタ手段は吸着位置を占めることを特徴とする
請求項１２記載の爆発物等の検出・選別装置。 - 【請求項１４】 前記清浄なガスは、不活性気体である
ことを特徴とする請求項１３記載の爆発物等の検出・選
別装置。 - 【請求項１５】 前記第１、２、３のフィルタ手段は、
特定の物質を選択的に付着保持する吸着物質によるワイ
ヤ状遮蔽部材を有することを特徴とする請求項１４記載
の爆発物等の検出・選別装置。 - 【請求項１６】 前記選択的に付着保持を行う吸着物質
は、爆発物の混合した蒸気、特定物質あるいは麻薬の混
合蒸気あるいは特定物質を選択的に付着保持することを
特徴とする請求項１５記載の爆発物等の検出・選別装
置。 - 【請求項１７】 前記第１の濃縮器は、さらに前記各フ
ィルタ手段が脱着および熱浄化位置にあるとき、蒸気お
よび／又は特別の成分の脱着を助けるように各フィルタ
手段に熱を供給する熱交換器を有することを特徴とする
請求項１５記載の爆発物等の検出・選別装置。 - 【請求項１８】 前記第１、２、３のフィルタ手段は、
制御システムによって移動することを特徴とする請求項
１３記載の爆発物等の検出・選別装置。 - 【請求項１９】 前記制御システムは、水圧制御ユニッ
トおよび堅固なシャフトによって前記プラットフォーム
に接続されたポンプを有し、 該水圧制御ユニットは、プラットフォームをロック位置
からアンロック位置に移動させることが可能であるとと
もに、 さらに、第１濃縮制御ユニットを有し、 該第１濃縮制御ユニットは、プラットフォームがアンロ
ック位置にあるとき、これを回転させることが可能であ
るとともに、ステッパモータからなることを特徴とする
請求項１８記載の爆発物等の検出・選別装置。 - 【請求項２０】 前記携帯可能なサンプル装置は、柔軟
なパイプによってバルブを介して前記移送手段に接続さ
れる手動の棒であることを特徴とする請求項７の爆発物
等の検出・選別装置。 - 【請求項２１】 前記特別の収集・検出手段は、回転プ
レートを有し、該回転プレートは、少なくとも２つの開
口部を有するとともに、回転の軸を定義し、該２つの開
口部はほぼ回転の軸の周辺に離れているとともに、前記
携帯可能なサンプル装置から微粒子状発散物を集めるた
めのステンレス鋼のメッシュ遮蔽部を支持し、 収集・検出手段は、前記移送手段と同列で回転プレート
を受ける収集室を有し、前記ステンレス鋼のメッシュス
クリーンは、露出しており、携帯可能なサンプル装置に
よって集められた成分を吸着し、 さらに収集・検出手段は、前記回転プレートを受ける脱
着室を有し、前記ステンレス鋼のメッシュスクリーン
は、集められた成分を脱着するために熱せられるととも
に、 脱着された成分はバルブ手段内に掃き引かれることを特
徴とする請求項７記載の爆発物等の検出・選別装置。 - 【請求項２２】前記収集・検出手段は、回転プレートを
有し、該回転プレートは、少なくとも３つの開口部を有
するとともに、回転の軸を定義し、該３つの開口部はほ
ぼ回転の軸の周辺に離れているとともに、前記携帯可能
なサンプル装置から特別の成分を集めるためのステンレ
ス鋼のメッシュ状遮蔽部材を支持し、 また、収集・検出手段は、前記移送手段と同列で回転プ
レートを受ける収集室を有し、前記ステンレス鋼のメッ
シュ状遮蔽部材は、露出しており、携帯可能なサンプル
装置によって集められた成分を吸着し、 さらに収集・検出手段は、前記回転プレートを受ける脱
着室を有し、前記ステンレス鋼のメッシュスクリーン
は、集められた成分を脱着するために熱せられるととも
に、脱着された成分はバルブ手段内に掃き引かれ、 また、収集・検出手段は、前記回転プレートを受ける洗
浄室を有し、前記ステンレス鋼のメッシュスクリーン
は、残存するいかなる集められた成分も吐き出すために
熱せられるとともに、吐き出された成分は周囲の環境に
発散させられることを特徴とする請求項７記載の爆発物
等の検出・選別装置。 - 【請求項２３】 前記収集・検出手段は、さらにサンプ
リング周期毎におよび前記バルブ手段の制御と同時に前
記回転プレートを所定距離だけ回転させるＰＣＡＤアク
チュエータユニット手段を備えることを特徴とする請求
項２１又は２２記載の爆発物等の検出・選別装置。 - 【請求項２４】 前記脱着室は、前記ステンレス鋼のメ
ッシュ状遮蔽部材に接続された一対の第１の電極を有
し、該電極は、前記遮蔽部材に電流を流し急激に熱して
集められた成分を脱着することを特徴とする請求項２１
又は２２記載の爆発物等の検出・選別装置、。 - 【請求項２５】 前記収集・検出手段は、さらに化学的
解析手段を有し、 該化学的解析手段は、ガスクロマトグラフあるいはイオ
ン移動分光器であることを特徴とする請求項２３記載の
爆発物等の検出・選別装置。 - 【請求項２６】 前記バルブ手段は、６つの入口のバル
ブを有し、該入口バルブは、前記脱着室と化学的解析手
段又は３方弁の間に接続され、該３方弁は、前記脱着室
と化学的解析手段の間に接続されることを特徴とする請
求項２５記載の爆発物等の検出・選別装置。 - 【請求項２７】 前記ＰＣＡＤアクチュエータユニット
は、第１、２のステッパモータを有することを特徴とす
る請求項２３記載の爆発物等の検出・選別装置。 - 【請求項２８】 前記洗浄室は、前記ステンレス鋼のメ
ッシュ状遮蔽部材に接続された一対の第２の電極を有
し、 該電極は、前記遮蔽部材に電流を流し急激に熱して集め
られた成分を一層脱着することを特徴とする請求項２１
記載の爆発物等の検出・選別装置。 - 【請求項２９】 前記接続手段は、前記第１濃縮器を前
記検出手段に接続する接続管であり、 該接続管は、集められた蒸気および／又は特別の物質か
ら発している蒸気を、最初の予備集中器から前記検出手
段に運ぶことを特徴とする請求項１３記載の爆発物等の
検出・選別装置。 - 【請求項３０】 前記接続手段は、マルチポートバルブ
システムを有する第２の濃縮器を備えていることを特徴
とする請求項１３記載の爆発物等の検出装置。 - 【請求項３１】 前記マルチポートバルブシステムは、
６ポートバルブを有し、 該６ポートバルブは、前記６ポートの２つおよび４つの
ガス配管に接続された吸着／脱着管を含むとともに、吸
着位置および脱着位置の間に回転自在に位置することを
特徴とする請求項３０記載の爆発物等の検出・選別装
置。 - 【請求項３２】 前記６ポートバルブは、電気接続制御
ユニットによって回転することを特徴とする請求項３１
記載の爆発物等の検出・選別システム。 - 【請求項３３】 前記電気接続制御ユニットは、ステッ
パーモータを含むことを特徴とする請求項３２記載の爆
発物等の検出・選別装置。 - 【請求項３４】 前記６ポートバルブが吸着位置にある
とき、前記集められた蒸気および／又は特定の物質を有
する蒸気が前記吸着管を通過し、さらなる濃縮がなされ
ることを特徴とする請求項３１記載の爆発物等の検出・
選別装置。 - 【請求項３５】 前記６ポートバルブが前記脱着位置に
あるとき、前記集められた蒸気および／又は特定の物質
を含んだ蒸気が脱着されて検出手段内に掃かれることを
特徴とする請求項３１記載の爆発物等の検出・選別装
置。 - 【請求項３６】 前記吸着／脱着管は、さらに管の脱着
温度をモニタするための熱電対あるいはサーミスタを含
むとともに、 制御される電流源に電気的に接続され、該電流源は、脱
着処理の期間、所定の温度に管を熱するように使用され
ることを特徴とする請求項３１記載の爆発物等の検出・
選別装置。 - 【請求項３７】 前記接続手段は、前記集められた蒸気
および／又は特別の物質から発している蒸気を検出手段
内に一層掃き寄せるガス供給手段を有することを特徴と
する請求項３５記載の爆発物等の検出・選別装置。 - 【請求項３８】 前記検出手段は、イオン移動分光器
（ＩＭＳ）あるいはガスクロマトグラフ／電子捕獲検出
器若しくは光量子検出器若しくは窒化リン検出器若しく
はイオン移動スペクトロメータを有し、 該ガスクロマ
トグラフ／電子捕獲検出器は、前記集められた蒸気およ
び／又は特定の物質から発している蒸気を分析し、目的
とする物質が検出されたならば、前記第１の信号を発生
することを特徴とする請求項３７記載の爆発物等の検出
・選別装置。 - 【請求項３９】 前記システムは、さらに制御およびデ
ータ処理手段を有し、 該処理手段は、システムの制御のための記憶されたデジ
タルプログラムを持つデジタルコンピュータと、 該デジタルコンピュータと前記インターフェース制御ユ
ニットとの間、および前記第１濃縮制御ユニットと前記
制御ユニットとの間を接続するプロセスコントロールモ
ジュールとを有することを特徴とする請求項３８記載の
爆発物等の検出・選別装置。 - 【請求項４０】 前記記憶されたデジタルプログラム
は、自己診断用および自己較正用のプロセッサを含む複
数のプロセッサの制御、前記サンプル収集物の制御およ
び前記検出手段から集めたデータの処理の制御が可能で
あることを特徴とする請求項３９記載の爆発物等の検出
・選別装置。 - 【請求項４１】 ａ）人若しくは目的物からの蒸気ある
いは特別の成分を払うことによって、抽出室を通過する
前記人若しくは目的物の周囲の環境のサンプルを集める
ステップと、 ｂ）前記抽出室内に動圧の高いゾーンを造るために、内
側に向けられ垂直に方向付けられた一対の空気流ガイド
手段から前記抽出室手段の中心領域の方へ所定の速度で
空気を導くとともに、該動圧の高いゾーンにより、前記
抽出室手段の入口および出口の内あるいは外にかなりの
空気量の形成を許容しない領域を造るステップと、 ｃ）前記一対の空気流ガイド手段と空気の充満する空間
との間に空気を循環させ、該循環する空気は、前記集中
的な天井の領域に動圧の低いゾーンを造るステップと、 ｄ）前記空気の充満した空間および集中的な天井の中心
に設けられた抽出口から空気を集める手段を有し、 前記抽出室手段を通過する個人あるいは目的物によって
払われる空気量のサンプルを収集するステップと、 ｅ）前記サンプル収集手段によって収集された前記蒸気
あるいは微粒子状発散物を集中させるとともに、 該集中させる手段は、収集された蒸気あるいは特別の成
分を吸着する第１の手段および脱着する第２の手段を有
するステップと、 ｆ）前記脱着する第２の手段から脱着された蒸気あるい
は微粒子状発散物を検出するステップと、を備えること
を特徴とする爆発物等の検出・選別方法。 - 【請求項４２】 前記空気を導くステップは、ほぼ１７
ｍ／ｓｅｃの速度で、かつ４５°の角度で前記抽出室手
段の中心の方へ向いている第１のジェット流の空気を形
成する処理を含むことを特徴とする請求項４１記載の爆
発物等の検出・選別方法。 - 【請求項４３】 前記空気を導くステップは、さらに一
対のサイド空気流管からほぼ１５ｍ／ｓｅｃの速度で、
かつ４５°の角度で前記抽出室手段の中心の上方へ向い
ている第２のジェット流の空気を形成する処理を含むこ
とを特徴とする請求項４２記載の爆発物等の検出・選別
方法。 - 【請求項４４】 前記収集ステップは、さらに前記集中
手段に空気を移送する処理を含むことを特徴とする請求
項４３記載の爆発物等の検出・選別方法。 - 【請求項４５】 前記集中ステップは、目標物質を第１
の位置で吸着し、目標物質を第２の位置で脱着する処理
を含むとともに、 該第２の位置で脱着するステップは、さらに前記目標物
質を所定の脱着温度あるいは蒸発温度に熱するステップ
と、 前記目標物質を不活性気体で掃くステップとを含むこと
を特徴とする請求項４４記載の爆発物等の検出・選別方
法。 - 【請求項４６】 前記検出ステップは、前記目標物質お
よび不活性気体を検出手段内に掃き、 該目標物質を化学的に分析する処理を含むことを特徴と
する請求項４５記載の爆発物等の検出・選別方法。 - 【請求項４７】 前記収集物を制御するステップと、デ
ータをプログラム記憶方式のデジタルコンピュータで処
理するステップとを含むことを特徴とする請求項４６記
載の爆発物等の検出・選別方法。 - 【請求項４８】 前記集中ステップは、前記第３の手段
が熱浄化位置にあるとき、吸着および脱着のために残留
物を該第３の手段から熱的に浄化する処理を含むことを
特徴とする請求項４４記載の爆発物等の検出・選別方
法。 - 【請求項４９】 前記熱浄化ステップは、さらに前記残
留物を第３の手段で所定の温度に熱するステップと、前
記熱せられた残留物を周囲の環境に掃くステップとを含
むことを特徴とする請求項４８記載の爆発物等の検出・
選別方法。
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|---|---|---|---|
| US36466389A | 1989-06-09 | 1989-06-09 | |
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