工業控制技術應用在微量氣體分析
奧地利 Ionicon 公司的質譜儀在很多應用中都被用作微量氣體分析儀，尤其是在醫學研究領域。新加坡也有一套這樣的系統，使用倍福可靠且長期可用的控制技術取得了突破性進展，並成為臨時批准的新冠病毒檢測設備。
PTR-TOF 系統是一款具有極高靈敏度的檢測儀，用於非侵入性呼氣診斷。據 Ionicon 介紹，檢測儀每秒鐘可記錄一個完整的光譜，能夠處理大量資訊，同時具有高靈敏度和品質分辨力，成為即時呼氣診斷的事實標準。
近年來，基於人體呼出氣體中的揮發性有機化合物（VOC）的檢測已成為一個快速增長的領域。肺泡與血液進行氣體交換後，肺泡中的二氧化碳透過呼氣排到體外，氧氣由肺泡進入血液。這種交換也適用於揮發性代謝物（內源性化合物）或已被消耗或先前吸入的 VOC（外源性化合物）。對人體呼出氣體 VOC 進行採樣是非侵入式的，既簡單又快速。
在即時呼吸診斷方法中，不需要準備樣品就可以直接對呼出的氣體進行診斷分析。記錄完整的呼吸週期可以提供呼氣末（肺泡）部分的濃度，也可以提供吸入（室內空氣）的濃度，這兩者都可以透過軟體輕鬆提取。這提供立竿見影的結果，避免因樣品收集和儲存而經常出現的難題。另外，即時診斷可能是測量降解速度超快的不穩定化合物的唯一方法。
採用非侵入式方式快速檢測新冠病毒
新加坡新創公司 Breathonix 研發出的一款新冠病毒呼氣檢測設備已經進入臨床試驗階段，據 Ionicon 介紹，臨床試驗結果令人鼓舞。這款便捷的呼氣檢測設備可在一分鐘內檢測出是否感染新冠病毒，目前已獲得新加坡衛生科學局（HSA）的初步批准和馬來西亞衛生部的批准。最終目標是在機場、港口等交通樞紐以及體育場館和奧運會等重大賽事活動中推廣應用這種呼氣檢測法。
新檢測程式的高精度分析設備由 Ionicon 開發，Ionicon 公司 CEO Lukas Märk 描述道：「新的新冠病毒呼氣檢測法以PTR-TOF 微量氣體分析儀為基礎，以及我們開發的專用呼氣採樣系統實現。我們的設備可以即時採集測量數據，然後由研究人員使用專用軟體進行分析。」研究人員透過這些數據能夠檢測出新冠病毒生物標誌物。
VOC 在人體呼出氣體中的濃度非常低。「呼氣檢測法的採樣非常簡單，難的是識別和分類 VOC。我們的分析儀可以從一次呼氣中同時測量數百種 VOC。」Lukas Märk 解釋道。呼氣檢測設備可以快速、精確地分析測量結果，在一分鐘內檢測出是否感染新冠病毒。在新加坡進行一項探索性臨床試驗中，其準確性達到了 90％ 以上。
Breathonix 目前正與新加坡衛生部（MOH）合作，在新加坡海關測試此技術，讓入境的旅客進行呼吸檢測。這套呼吸檢測系統已經在 3 個不同地點進行臨床試驗，包括新加坡國家傳染病中心及樟宜機場，另外，他們還與杜拜衛生局以及穆罕默德·本·拉希德醫學與健康科學大學合作，在杜拜進行了臨床試驗。
PC-based和 EtherCAT 的通用控制技術
Ionicon 公司的分析系統是質子轉移反應飛行時間質譜儀。在這些系統中，氣體樣品透過樣品導入系統送入反應室，並對樣品氣體中的分子進行電離。由此產生的離子透過電場加速，然後穿過一個飛行路徑，在路徑末端通過探測器對離子進行定位。它們可以探測出離子的飛行時間，進而確定樣品的成分。
Ionicon 公司資深工程師 Stefan Haidacher 在描述PC-based和 EtherCAT 的控制技術的細節時說道：「我們的質譜儀包含用於在其中電離和檢測分子的真空系統、用於產生真空的泵、用於產生電場的精密電源，以及用於導入樣品和校準系統的流量壓力控制器，以及用於檢測離子的超高速電子元件。這些系統元件由一台搭載 Intel Atom® 處理器並安裝有 TwinCAT 控制軟體的 CX5020 嵌入式控制器進行控制和監測。為了方便用戶使用並高效地顯示和配置基本系統參數，我們採用 CP2907 適合控制櫃安裝的多點觸控控制台，面板配備 7 英寸顯示幕和 DVI/USB Extended 介面。」
其中，I/O 產品使用的是 2 通道 EtherCAT 串口端子模組 EL6022，負責實現與各個系統元件的通訊，如用於產生高真空的渦輪泵。此外還使用了 2 埠 EtherCAT 拓撲擴展模組 EK1122 將數據快速傳輸至流量壓力控制器等其它 EtherCAT 設備。Stefan Haidacher 強調了超高速數據通訊的重要性：「在我們的新開發專案中，我們越來越依賴 EtherCAT 系統總線，尤其是對於時間要求苛刻的控制任務。」
倍福 EtherCAT 端子模組、IP67 EtherCAT 端子盒以及其它端子模組、保險絲和繼電器佈置在 19 英寸外殼內，用作控制單元，用於為系統元件供電並進行控制，包括控制電離室溫度、採集真空壓力電池的測量值，以及控制閥門。
Ionicon 公司的質譜儀有不同版本和各種設備選項可選，可根據具體的應用領域提供最合適的產品。針對新冠病毒檢測應用，PTR-TOF 1000 配備 C6920 控制櫃式工業 PC。Stefan Haidacher 介紹此系統的主要優點：「我們的系統在運行期間會不斷產生大量數據，這些數據通常透過外部 PC 或筆電進行記錄和分析。新冠病毒檢測應用對數據獲取系統的穩定性和安全性以及元件的長期可用性的要求越來越高。C6920 具備應用所需的性能，並且能夠整合到我們的系統中，讓我們能夠更好地控制整個裝置。到目前為止，倍福的工業 PC 在可靠性和長期可用性方面表現非常優異。此外，倍福因斯布魯克（Innsbruck）銷售辦事處提供有力的支援，在辦事處負責人 George Hampel 的帶領下，自 2007 年起，每天都有人會向 Ionicon 諮詢自動化新技術都有哪些優勢。」