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CN108445111A - 用于样品检测的闸机系统及样品检验方法 - Google Patents

用于样品检测的闸机系统及样品检验方法 Download PDF

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CN108445111A CN201810437372.9A CN201810437372A CN108445111A CN 108445111 A CN108445111 A CN 108445111A CN 201810437372 A CN201810437372 A CN 201810437372A CN 108445111 A CN108445111 A CN 108445111A
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陈志强
赵自然
刘以农
刘耀红
马秋峰
严李李
朱伟平
曹彪
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Tsinghua University
Nuctech Co Ltd
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Abstract

本申请公开一种用于样品检测的闸机系统及样品检验方法。涉及检测分析领域，该闸机系统，包括：容纳装置，用于容纳插入的待测票证；擦拭采样装置，包括擦拭采样带，所述擦拭采样带带动所述待测票证在所述容乃装置内移动，并且对所述待测票证进行擦拭采样；吸气采样装置，用于收集从所述擦拭采样装置上掉落的样品；以及检测装置，用于对所述样品进行检测，输出检测结果。本申请公开的用于样品检测的闸机系统及样品检验方法，适用范围广，能够对难挥发物质进行快速的取样检测。

Description

用于样品检测的闸机系统及样品检验方法
技术领域
本申请涉及涉及检测分析技术领域，具体而言，涉及一种用于样品检测的闸机系统及样品检验方法。
背景技术
为了打击恐怖活动和毒品走私，目前主要采用离子迁移谱、气相色谱、气相色谱-离子迁移谱联用、气相色谱-质谱联用等技术对痕量毒品、爆炸物进行检测。在诸如机场、铁路、公路、会场进出口等众多场合下迫切需要提供一种能快速且有效的用于对票、IC卡或身份证等进行包括痕量毒品、爆炸物等难挥发的高沸点样品进行采集及分析的装置。
现有对痕量毒品、爆炸物的检测主要通过试纸擦拭被检对象的衣服，行李包进行表面进行取样，后再经热解析到仪器分析。而适用于对票、IC卡或身份证等进行毒品、爆炸物等采样分析的技术还鲜有报道。其中Smiths公布了一种采用气泵吸气并用吸附带吸附采样的办法；Hitachi报道了一种采用扇形束气流吹扫证件表面并结合龙卷风吸气技术进行采样的办法。可以实现对票、IC卡、身份证等进行取样检测，但其取样效率低，对仪器的检测灵敏度要求高，实施困难。
在现有的一种样品捕集及其样品分析装置，中样品捕集部分为装配有缠绕在两个线轴上的采样带，在采样带上涂覆有吸附性材料。取样时，启动泵吸气将样品吸至采样带并被吸附。取样结束后再将吸附有样品的部分传送至热解吸区瞬间解吸出后再被送至GC-IMS检测分析。该技术可实现自动、连续采样的问题，适用于卡、证取样及检测。但是其本质还是属于吸气式采样，该采样方法对具有高沸点及粘附牢靠的毒品、爆炸物样品采集效率低。
在现有的一种闸机安检设备中，采用扇形束气流吹扫卡、证表面并用龙卷风吸气采样装置收集从卡证上掉落的样品最后再送入检测装置进行检测的闸机安检设备。这种采用强力扇形束气流吹扫卡、证表面并结合龙卷风采样的办法，较之于直接的吸气取样在采样效果上有了明显的改善，但是采用扇形束气流将样品从卡证上吹下并被龙卷风采样器捕集的同时，也会有相当一部分被吹下的样品因未被龙卷风采样装置捕集而损失，且毒品、爆炸物等高沸点微粒在被卡证吸附后也不易被气流击落，因此这种采样技术对毒品、爆炸物的采样效果也难以进一步提升。
因此，需要一种新的用于样品检测的闸机系统及样品检验方法。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种用于样品检测的闸机系统及样品检验方法，适用范围广，能够对难挥发物质进行快速的取样检测。
本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。
根据本申请的一方面，提出一种用于样品检测的闸机系统，该闸机系统包括：容纳装置，用于容纳插入的待测票证；擦拭采样装置，包括擦拭采样带，所述擦拭采样带带动所述待测票证在所述容乃装置内移动，并且对所述待测票证进行擦拭采样；吸气采样装置，用于收集从所述擦拭采样装置上掉落的样品；以及检测装置，用于对所述样品进行检测，输出检测结果。
在本公开的一种示例性实施例中，所述容纳装置，包括：卡槽，用于承载所述待测票证。
在本公开的一种示例性实施例中，所述容纳装置，还包括：弹簧顶珠，用于增加所述待测票证与所述擦拭采样带之间的接触压力，以使得所述待测票证与所述擦拭采样带接触。
在本公开的一种示例性实施例中，所述容纳装置，还包括：信息读取器，用于通过内置芯片读取所述待测票证的信息，并进行信息核验；以及弹片，用于在所述待测票证的信息核验结束后，将所述待测票证弹出所述卡槽。
在本公开的一种示例性实施例中，所述擦拭采样装置，还包括：电动滚筒，用于带动所述擦拭采样带进行传动；以及半导体制冷片，用于对所述擦拭采样带进行降温。
在本公开的一种示例性实施例中，所述吸气采样装置，包括：采样吸气口，置于所述擦拭采样装置下方，用于将所述样品吸至吸气采样装置；气流排出口，用于形成气流；以及采样头，用于采集所述样品。
在本公开的一种示例性实施例中，所述气流排出口包括：中心旋转气流排出口与外围旋转气流排出口。
在本公开的一种示例性实施例中，所述中心旋转气流排出口环绕所述采样吸气口，用于排出低速气流；以及所述经外围旋转气流排出口环绕所述中心旋转气流排出口，用于排出高速气流。
在本公开的一种示例性实施例中，所述吸气采样装置，还包括：O形密封圈，以及喇叭形采样头罩。
在本公开的一种示例性实施例中，所述吸气采样装置，包括：龙卷风采样装置。
在本公开的一种示例性实施例中，所述检测装置，包括：色谱柱和离子迁移管之中的至少一者，以及样品交换半透膜，。
根据本申请的一方面，提出一种用于样品检测的方法，该方法包括：接收待测票证；通过擦拭采样装置中的擦拭采样带对所述待测票证进行擦拭采样；通过气流将样品由所述擦拭采样带上吹落，并收集从所述擦拭采样带上掉落的样品；以及对所述样品进行检测，输出检测结果。
在本公开的一种示例性实施例中，在接收待测票证之后，通过闸机系统读取并核验置于容纳装置内的待测票证。所述闸机系统包括：容纳装置，用于容纳插入的待测票证；擦拭采样装置，包括擦拭采样带，所述擦拭采样带用于带动所述待测票证在所述容纳装置内移动，并且对所述待测票证进行擦拭采样；吸气采样装置，用于收集从所述擦拭采样装置上掉落的样品；以及检测装置，用于对所述样品进行检测，输出检测结果。
根据本申请的用于样品检测的闸机系统及样品检验方法，适用范围广，能够对难挥发物质进行快速的取样检测。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施例，本申请的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据一示例性实施例示出的一种用于样品检测的闸机系统的示意图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种用于样品检测的闸机系统中容纳装置的示意图。
图3是根据一示例性实施例示出的一种用于样品检测的闸机系统中擦拭采样装置的示意图。
图4是根据一示例性实施例示出的一种用于样品检测的闸机系统中采样装置的示意图。
图5是根据另一示例性实施例示出的一种用于样品检测的闸机系统的示意图。
图6是根据一示例性实施例示出的一种样品检验方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本申请将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本申请的各方面。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种组件，但这些组件不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一组件与另一组件。因此，下文论述的第一组件可称为第二组件而不偏离本公开概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。
本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本申请所必须的，因此不能用于限制本申请的保护范围。
述为本申请装置实施例，可以用于执行本申请方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节，请参照本申请方法实施例。
图1是根据一示例性实施例示出的一种用于样品检测的闸机系统的示意图。如图1所示，用于样品检测的闸机系统10包括容纳装置102，擦拭采样装置104，吸气采样装置106，检测装置108。其中，1为待测票证，13为所述用于样品检测的闸机系统10的外壳。
其中，容纳装置102用于容纳插入的待测票证，容纳装置102还可用于读取并核验置于所述容纳装置内的待测票证的信息。在本申请中，待测票证可例如包括车票、IC卡及身份证等证件。
擦拭采样装置104包括：擦拭采样带1042，所述擦拭采样带1042用于带动所述待测票证在所述容纳装置内移动，并且对所述待测票证进行擦拭采样。
吸气采样装置106用于收集从所述擦拭采样装置上掉落的样品。
检测装置108用于对所述样品进行检测，输出检测结果。
图2是根据一示例性实施例示出的一种用于样品检测的闸机系统中容纳装置的示意图。如图2所示，容纳装置102包括：卡槽1022，信息读取器1024，弹簧顶珠1026，弹片1028。
其中，卡槽1022用于承载所述待测票证。
信息读取器1024用于通过内置芯片读取所述待测票证的信息，并进行信息核验。信息读取器可例如包含信息读取芯片，通过信息读取芯片，读取车票、IC卡及身份证等证件中的内容，进行信息核验。
弹簧顶珠1026用于增加所述待测票证与所述擦拭采样带之间的接触压力，以使得所述待测票证与所述擦拭采样带接触。
弹片1028用于在所述待测票证的信息核验结束后，将所述待测票证弹出所述卡槽。
图3是根据一示例性实施例示出的一种用于样品检测的闸机系统中擦拭采样装置的示意图。如图3所示，擦拭采样装置104包括：擦拭采样带1042，电动滚筒1044，半导体制冷片1046。
其中，电动滚筒1044用于带动所述擦拭采样带进行传动。
半导体制冷片1046用于对所述擦拭采样带进行降温。
图4是根据一示例性实施例示出的一种用于样品检测的闸机系统中采样装置的示意图。如图4所示，吸气采样装置106包括：采样吸气口1062，中心旋转气流排出口1064与外围旋转气流排出口1066，采样头1068，O形密封圈1067，喇叭形采样头罩1069。
其中，采样吸气口1062置于所述擦拭采样装置104下方，用于将所述样品吸至采样装置中；
气流排出口用于形成气流，所述气流排出口包括：中心旋转气流排出口1064与外围旋转气流排出口1066。
采样头1068用于采集所述样品，所述吸气采样装置1068包括：龙卷风采样装置。吸气采样装置1068还可例如包括热解吸室/腔，传统吸气采样泵吸气采样方式等其他的方式的采样装置，本申请不以此为限。
所述吸气采样装置106还包括：O形密封圈1067，以及喇叭形采样头罩1069。
在本公开的一种示例性实施例中，所述检测装置108，包括：样品交换半透膜，色谱柱，以及离子迁移管。采样检测装置可例如采用现有技术中的任一型号与品种的检测设备，实现对样品的采样即可，本申请不以此为限。
其中，半透膜(semipermeable membrane)是一种只给某种分子或离子扩散进出的薄膜，对不同粒子的通过具有选择性的薄膜。例如细胞膜、膀胱膜、羊皮纸以及人工制的胶棉薄膜等。现代半透膜还用于多孔性壁并使适当的化合物沉淀于其孔隙中制成。在本申请中，样品交换半透膜以上的任一种或者几种的组合，本申请不以此为限。
其中，色谱柱可分为填充柱和开管柱两大类。多为金属或玻璃制作。有直管形、盘管形、U形管等形状。液相色谱通常均采用填充柱。色谱柱按用途可分为分析型和制备型两类，尺寸规格也不同：①常规分析柱(常量柱)，内径2～5mm，柱长10～30cm；②窄径柱(narrow bore，)，内径1～2mm，柱长10～20cm；③毛细管柱(microcolumn)，内径0.2～0.5mm；④半制备柱，内径>5mm；⑤实验室制备柱，内径20～40mm，柱长10～30cm；⑥生产制备柱内径可达几十厘米。柱内径一般是根据柱长、填料粒径和折合流速来确定，目的是为了避免管壁效应。在本申请中，色谱柱可为以上的任一种或者几种的组合，本申请不以此为限。
其中，离子迁移管是计算离子迁移谱的关键部件，在离子迁移管中离子在电场力的牵引下飞行，跟迁移气发生碰撞，使得空间大小不一样的离子发生分离，先后到达检测器。在本申请中，离子迁移管可为现有技术中的任一型号与品种的组合，本申请不以此为限。
如上文所述，毒品、爆炸物等沸点较高不易挥发，采用吸气方式对毒品爆炸物等取样时需将粘附有毒品或爆炸物等的待测票证加热到一定的温度(高于80℃)促使毒品或爆炸物挥发后才能获得较为满意的采样结果，但是诸如IC卡、身份证均含内置芯片且主体均为塑料，高温不仅会引起卡片形变而且还会损毁芯片。针对毒品爆炸物采用擦拭采样具有更好的效果，在本申请中，通过擦拭采样带1042对待测票证等进行擦拭并吸附样品后，再通过吸气采样装置106中的高温旋转气流打击擦拭采样带1042以将样品气化，然后，样品经吸气采样装置106中的龙卷风吸气采样口再经检测装置108中的样品交换半透膜，经色谱柱和离子迁移分析检测。
图5是根据另一示例性实施例示出的一种用于样品检测的闸机系统的示意图。如图5所示，用于样品检测的闸机系统10的工作过程可例如如下所述：
待通过闸机的人员将票/IC卡/身份证1插入待测票证卡槽1022的卡口中，卡口一侧设置有弹簧顶珠1026，弹簧顶珠1026能迫使票/IC卡/身份证1与擦拭采样带1042接触良好。擦拭采样带1042在电动滚筒1044的驱动下传动，同时，擦拭采样带1042还将带动票/IC卡/身份证1同步运动，待测票证信息读取器1024读取并核验待测票证信息，待票/IC卡/身份证1接触位于待测票证卡槽1022末端的弹片1028后，弹片1028将票/IC卡/身份证1弹出卡槽，旅客或相关人员可将票/IC卡/身份证1取出。同时对旅客或相关人员的票/IC卡/身份证1的擦拭取样过程结束。
吸附有证件样品的擦拭采样带1042在电机的驱动下继续传动，并经过龙卷风采样器上方。其中，龙卷风采样头1068外表面设有加热膜，并在加热膜外敷有保温棉，经净化的空气或氮气从龙卷风采样器下端的四个进气口分别经内腔、外腔加热后再分别从中心旋转气流排出口1064及外围旋转气流排出口1066旋转排出。其中，经外围旋转气流排出口1066排出的为大流量高速旋转气流，主要用于形成龙卷风局部负压；经中心旋转气流排出口1064排出的为低速高温气流，主要用于加热擦拭采样带1042，并迫使样品解吸。其中，为增强龙卷风负压效果，在龙卷风采样器上部设置有喇叭形采样头罩1069，喇叭形采样头罩1069可对气旋进行聚焦，增强龙卷风负压效果。喇叭形采样头罩1069与龙卷风采样器之间采用O型密封圈1067固定。被析出的样品在龙卷风采样器负压及采样吸气口1062下端采样吸气泵作用下经检测装置108的半透膜，色谱柱及离子迁移管分析检测。
根据本申请的用于样品检测的闸机系统，适用范围广，能够对难挥发物质进行快速的取样检测。适合于机场/公路/铁路关口，大型会议入场等人员通行的现场快速查验，弥补了传统取样方式对毒品、爆炸物等难挥发物质的取样难及检测精度差等的问题，开创了痕量物质通关查验的新模式。
本领域技术人员可以理解上述各模块可以按照实施例的描述分布于装置中，也可以进行相应变化唯一不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
图6是根据一示例性实施例示出的一种样品检验方法的流程图。
如图6所示，在S602中，读取并核验置于所述容纳装置内的待测票证的信息。通过闸机系统读取并核验置于容纳装置内的待测票证的信息；所述闸机系统包括：容纳装置，用于读取并核验置于所述容纳装置内的待测票证的信息；擦拭采样装置，包括：擦拭采样带，所述擦拭采样带用于带动所述待测票证在所述容纳装置内移动，并且对所述待测票证进行擦拭采样；采样装置，用于收集从所述擦拭采样装置上掉落的样品；以及检测装置，用于对所述样品进行检测，输出检测结果。
在S604中，通过擦拭采样装置中的擦拭采样带对所述待测票证进行擦拭采样。
在S606中，通过气流将样品由所述擦拭采样带上吹落，并收集从所述擦拭采样带上掉落的样品。
在S608中，对所述样品进行检测，输出检测结果。
根据本申请的样品检测的方法，结合运用了具有对样品尤其是难挥发的高沸点样品取样效果好的擦拭取样方式，以及具有对气体样品采样收集效率高的龙卷风采样模式。将这两种取样模式结合使用，一方面避免了直接对IC卡片、身份证等直接加热而对证件等造成损害的风险，另一方面较之于传统的热解析及吸气采样方式，采用龙卷风采样器不仅简化了设计，而且对被析出的样品采集效果较传统吸气方式更胜一筹。
应清楚地理解，本申请描述了如何形成和使用特定示例，但本申请的原理不限于这些示例的任何细节。相反，基于本申请公开的内容的教导，这些原理能够应用于许多其它实施例。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤被实现为由CPU执行的计算机程序。在该计算机程序被CPU执行时，执行本申请提供的上述方法所限定的上述功能。所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
此外，需要注意的是，上述附图仅是根据本申请示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。
通过以上的实施例的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施例可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本申请实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本申请实施例的方法。
以上具体地示出和描述了本申请的示例性实施例。应可理解的是，本申请不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本申请意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。
此外，本说明书说明书附图所示出的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所公开的内容，以供本领域技术人员了解与阅读，并非用以限定本公开可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本公开所能产生的技术效果及所能实现的目的下，均应仍落在本公开所公开的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“第一”、“第二”及“一”等的用语，也仅为便于叙述的明了，而非用以限定本公开可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当也视为本申请可实施的范畴。

Claims (12)

1.一种用于样品检测的闸机系统，其特征在于，包括：
容纳装置，用于容纳插入的待测票证；
擦拭采样装置，包括擦拭采样带，所述擦拭采样带带动所述待测票证在所述容纳装置内移动，并且对所述待测测票证进行擦拭采样；
吸气采样装置，用于收集从所述擦拭采样装置上掉落的样品；以及
检测装置，用于对所述样品进行检测，输出检测结果。
2.如权利要求1所述的闸机系统，其特征在于，所述容纳装置包括：
卡槽，用于承载所述待测票证；以及
弹簧顶珠，用于增加所述待测票证与所述擦拭采样带之间的接触压力，以使得所述待测票证与所述擦拭采样带接触。
3.如权利要求1所述的闸机系统，其特征在于，所述容纳装置还包括：
信息读取器，用于通过内置芯片读取所述待测票证的信息，并进行信息核验；以及
弹片，用于在所述待测票证的信息核验结束后，将所述待测票证弹出卡槽。
4.如权利要求1所述的闸机系统，其特征在于，所述擦拭采样装置，还包括：
电动滚筒，用于带动所述擦拭采样带进行传动；以及
半导体制冷片，用于对所述擦拭采样带进行降温。
5.如权利要求1所述的闸机系统，其特征在于，所述吸气采样装置，包括：
采样吸气口，置于所述擦拭采样装置下方，用于将所述样品吸至吸气采样装置；
气流排出口，用于形成气流；以及
采样头，用于采集所述样品。
6.如权利要求5所述的闸机系统，其特征在于，所述气流排出口包括：中心旋转气流排出口与外围旋转气流排出口。
7.如权利要求6所述的闸机系统，其特征在于，
所述中心旋转气流排出口环绕所述采样吸气口，用于排出低速气流；以及
所述经外围旋转气流排出口环绕所述中心旋转气流排出口，用于排出高速气流。
8.如权利要求7所述的闸机系统，其特征在于，所述吸气采样装置，还包括：
O形密封圈，以及喇叭形采样头罩。
9.如权利要求5所述的闸机系统，其特征在于，所述吸气采样装置，包括：
龙卷风采样装置。
10.如权利要求1所述的闸机系统，其特征在于，所述检测装置，包括：
色谱柱和离子迁移管中的至少一种，以及样品交换半透膜。
11.一种样品检测的方法，其特征在于，包括：
接收待测票证；
通过擦拭采样装置中的擦拭采样带对所述待测票证进行擦拭采样；
通过气流将样品由所述擦拭采样带上吹落，并收集从所述擦拭采样带上掉落的样品；以及
对所述样品进行检测，输出检测结果。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：在接收待测票证之后，通过闸机系统读取并核验置于容纳装置内的待测票证；
所述闸机系统包括：
容纳装置，用于容纳插入的待测票证；
擦拭采样装置，包括擦拭采样带，所述擦拭采样带用于带动所述待测票证在所述容纳装置内移动，并且对所述待测票证进行擦拭采样；
吸气采样装置，用于收集从所述擦拭采样装置上掉落的样品；以及
检测装置，用于对所述样品进行检测，输出检测结果。
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