PL227915B1 - Urządzenie do adsorpcji cząstek chemicznych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do adsorpcji cząstek chemicznych przy pomocy włókna SPME (ang.: solid phase microextraction, mikroekstrakcja do fazy stałej), przeznaczone zwłaszcza do zastosowania przez roboty mobilne.

Znana jest technika zbierania cząstek chemicznych z powietrza lub cieczy, poprzez adsorpcję ich na tzw. włókno SPME wysuwane z korpusu urządzenia. Podczas zbierania śladów w badaniach kryminalistycznych wykorzystuje się najczęściej włókna SPME marki SUPELCO, oferowane na rynku w formie specjalnego wkładu, do którego oferowane są oprawki, pozwalające ręcznie wysunąć włókno SPME i skontaktować je z badaną substancją. Podobne w działaniu uchwyty do włókna SPME ujawniono w publikacjach patentowych numer US2002/150513 i WO 9841855. Ręczne uchwyty do wkładu z włóknem SPME nie nadają się do montowania na robotach mobilnych, co uniemożliwia bezpiecznie pobieranie próbek substancji groźnych dla człowieka. Z polskiego zgłoszenia patentowego nr P.406493 znane jest urządzenie do zautomatyzowania pobierania próbek na włókno SPME z napędem elektromagnetycznym. Urządzenie to składa się z zespołu głównego i zespołu osłony włókna SPME. Zespół główny stanowi trzyczęściowa obudowa nadająca się do mocowania w chwytaku robota, mieszcząca napęd włókna w postaci elektromagnesu, sterownik tego napędu, interfejs sterowania ręcznego oraz blok zasilania. Zespół osłony włókna stanowią postawa mocowana do obudowy zespołu głównego, część środkowa i część końcowa z otworem wyjściowym dla włókna SPME.

Celem wynalazku było opracowanie urządzenie pozwalającego zdalnie operować standardowym wkładem z włóknem SPME.

Cel taki spełnia urządzenie według wynalazku zawierające zespół główny i rurkowy zespół osłony włókna. Zespół główny stanowi trzyczęściowa obudowa, mieszcząca napęd włókna, elektroniczny sterowni zdalny oraz blok zasilania. Środkowa część obudowy wyposażona jest gniazda do mocowania jej w chwytaku robota. Na pierwszej zewnętrznej części obudowy znajdują się elementy kontrolne ręcznego interfejsu sterownika. Zespół osłony włókna stanowi postawa mocowana do obudowy zespołu głównego, oraz skręcone z podstawą część środkowa i część zewnętrzna, mająca otwór wyjściowym dla włókna SPME. Urządzenie to charakteryzuje się tym, że napęd włókna SPME stanowi elektryczny silnik liniowy z przekładnią, a elektroniczny sterownik ma blok komunikacji bezprzewodowej. Część środkowa obudowy zespołu głównego ma postać symetrycznie ściętego po bokach walca, którego przednia podstawa jest kuliście zaokrąglona i ma gniazdo na podstawę osłony włókna. Część środkową i co najmniej 60% długości części zewnętrznej osłony włókna) mają postać wydrążonych walców o zasadniczo tej samej średnicy zewnętrznej. Otwór wyjściowy włókna SPME znajduje się w półkulistej zaślepce części zewnętrznej osłony włókna. Gniazda mocowania urządzenia w chwytaku robota znajdują się na walcowych powierzchniach części środkowej obudowy zespołu głównego.

W jednym z wariantów wynalazku druga część zewnętrzna obudowy zespołu głównego stanowi jednocześnie zaczep do mocowania urządzenia podczas jego stan spoczynkowego.

W innym wariancie wynalazku interfejs sterowania ręcznego zawiera co najmniej dwa przyciski zbliżeniowe oraz co najmniej dwie sygnalizacyjne diody elektroluminescencyjne.

W jeszcze innym wariancie wynalazku stosunek średnicy walca części środkowej obudowy zespołu głównego do średnicy zewnętrznej części końcowej osłony włókna wynosi od 6 do 7.

Wynalazek pozwala na w pełni zdalne pobieranie próbek substancji przy pomocy włókna SPME. W stosunku do urządzenia z napędem elektromagnetycznym do działania urządzenie według wynalazku wymaga znacznie mniej energii elektrycznej, pozwala kontrolować wysunięcie oraz wsunięcie włókna a jednocześnie bardzo uproszczona jest kontrola czasu ekspozycji włókna.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji został poniżej szczegółowo opisany i przedstawiony schematycznie na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przykładowe urządzenie według wynalazku w widoku perspektywicznym od góry, zaś fig. 2, fig. 3 i fig. 4 przedstawiają to samo urządzenie w widoku odpowiednio od góry, z boku i od dołu. Fig. 5 i fig. 6 przedstawiają urządzenie z fig. 1 odpowiednio w widoku od przodu i od tyłu. Fig. 7 przedstawia przekrój przez zespół osłony włókna SPME płaszczyzną pionową, a fig. 8 przedstawia w ten sam przekrój w powiększonym widoku perspektywicznym. Fig. 9 przedstawia zespół główny i część zespołu osłony włókna SPME w przekroju płaszczyzną pionową z fig. 7.

PL 227 915 B1

Przykładowe urządzenie według wynalazku składa się z zespołu głównego 1 oraz osłony włókna 2. Osłona 2 mieści w sobie opisany wyżej handlowy wkład SPME 3. Zespół główny 1 stanowi trzyczęściowa obudowa, mieszcząca wewnątrz napęd włókna 4, elektroniczny sterownik 5 i nieuwidoczniony na rysunku blok zasilania. Obudowa zespołu głównego 1 składa się z części środkowej 6, pierwszej części zewnętrznej 7 i drugiej części zewnętrznej 8. Wszystkie trzy części 6, 7 i 8 obudowy skręcone są ze sobą śrubami 9 i uszczelnione uszczelkami 10. Obudowa urządzenia zapewnia ochronę przed zagrożeniami CBRN (ang. Chemical, biological, radiological and nuclear). Część środkowa 6 obudowy ma postać, symetrycznie ściętego po bokach walca, którego przednia podstawa 11 jest kuliście zaokrąglona i ma gniazdo na podstawę 12 osłony włókna 2. Podstawa 12 skręcona jest z częścią środkową 13 osłony włókna 2, która to część ma co najmniej na 60% swej długości postać wydrążonego walca. Z częścią środkową 13 skręcona jest część zewnętrzna 14 osłony 2. Średnice zewnętrzne części zewnętrznej 14 osłony 2 i walcowego odcinka części środkowej 13 tej osłony są sobie równe. Stosunek tych średnic do średnicy powierzchni walcowej części środowej 6 wynosi do 6 do 7. Otwór wyjściowy 15 dla włókna SPME 16 znajduje się w półkulistej zaślepce 17 wkręconej w część zewnętrzną 14 osłony 2. Do bocznych, walcowych, powierzchni części środkowej 6 obudowy przykręcone są dwa gniazda 18, w które wchodzą szczeki chwytaka robota. W pierwszej części zewnętrznej 7 obudowy zespołu głównego 1, zamykającej ją od góry znajduje się jest interfejs sterowania ręcznego 19 zawierający przyciski zbliżeniowe 20 i sygnalizacyjne diody elektroluminescencyjne 21. Dzięki temu interfejsowi możliwe jest ręczne sterowanie urządzeniem oraz sprawdzanie jego stanu, np. poziomu naładowania baterii zasilającej. Druga część zewnętrzna 8 obudowy zespołu głównego 1, zamyka ją od dołu. Kształt dolnej powierzchnia drugiej części zewnętrznej 8 obudowy umożliwia zamocowanie urządzenia na robocie mobilnym gdy znajduje się ono w stanie spoczynkowym. W skład elektronicznego sterownika 5 wchodzi niewyodrębniony na rysunku blok komunikacji bezprzewodowej, dzięki któremu urządzenie może kontaktować się np. z komputerem robota. Wysuw włókna 16 realizowany jest przy pomocy handlowego elektrycznego siłownika liniowego Firgelli PQ12-100-12-P o skoku roboczym 20 mm i zasilanego prądem stałym o napięciu 12 V. W skład siłownika 4 wchodzi silnik elektryczny i przekładnia mechaniczna 100:1. Ruch siłownika 4 przekazywany jest na włókno 16 za pośrednictwem popychacza 22. W jeden koniec popychacza 22 wkręcony jest koniec wkładu 3, zaś drugi koniec tego popychacza połączony jest przegubowo z elementem wykonawczym siłownika 4. Po stronie przeciwnej do osłony włókna 2 w części środkowej 6 obudowy znajduje się zabezpieczenie 23 złącza komunikacyjnego USB.

Claims (4)

1. Urządzenie do adsorpcji cząstek chemicznych na włókno SPME, zawierające zespół główny i rurkowy zespół osłony włókna, w którym zespół główny stanowi trzyczęściowa obudowa, mieszcząca napęd włókna, elektroniczny sterowni zdalny oraz blok zasilania, środkowa część obudowy wyposażona jest gniazda do mocowania jej w chwytaku robota, zaś na pierwszej zewnętrznej części obudowy znajdują się elementy kontrolne ręcznego interfejsu sterownika, natomiast zespół osłony włókna stanowi postawa mocowana do obudowy zespołu głównego, oraz skręcone z podstawą część środkowa i część zewnętrzna, mająca otwór wyjściowym dla włókna SPME, znamienne tym, że napęd (5) włókna SPME (16) stanowi elektryczny silnik liniowy z przekładnią, elektroniczny sterownik (5) ma blok komunikacji bezprzewodowej, część środkowa (6) obudowy zespołu głównego (1) ma postać symetrycznie ściętego po bokach walca, którego przednia podstawa (11) jest kuliście zaokrąglona i ma gniazdo na podstawę (12) osłony włókna (2), część środkową (13) i co najmniej 60% długości części zewnętrznej (14) osłony włókna (2) mają postać wydrążonych walców o zasadniczo tej samej średnicy zewnętrznej, otwór wyjściowy (15) dla włókna SPME (16) znajduje się w półkulistej zaślepce (17) części zewnętrznej (14) osłony włókna (2), zaś gniazda mocowania (18) urządzenia w chwytaku robota znajdują się na walcowych powierzchniach części środkowej (6) obudowy zespołu głównego (1).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że druga część zewnętrzna (8) obudowy zespołu głównego (1) stanowi jednocześnie zaczep do mocowania urządzenia podczas jego stan spoczynkowego.

PL 227 915 Β1

3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że interfejs sterowania ręcznego (19) zawiera co najmniej dwa przyciski zbliżeniowe (20) oraz co najmniej dwie sygnalizacyjne diody elektroluminescencyjne (21).

4. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienne tym, że stosunek średnicy walca części środkowej (6) obudowy zespołu głównego (1) do średnicy zewnętrznej części końcowej (14) osłony włókna (2) wynosi od 6 do 7.