流體分析儀系統的製作方法
2023-05-30 09:57:46
專利名稱：流體分析儀系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及流體分析儀，尤其涉及能夠確定流體的各個化學成分的流體分析儀的一種改進型式。具體地說，本發明涉及一種操作簡單並且能夠定性和定量地識別一種與/或多種流體內的成分的流體分析儀。本發明提供高的精度而不必改變分析儀系統或在系統中增加附加的流體分析儀檢測器。
背景技術：
大部分分析儀依賴於檢測器，用於從流體的摩擦流量收集信息。不過，本發明的分析儀藉助於通過非侵入方法採集流體的試樣進行操作。在優選實施例中，本發明涉及一種流體分析儀，其能夠並且可用於分析在遠方位置取得的試樣，並和通常相同製造的其它的流體分析系統相互作用，使得其可以在寬範圍的環境和設置下使用。
對於本說明，流體指的是i)由任何可以自由運動的顆粒構成的。
ii)顆粒指的是物質的一個微小的部分。
iii)物質指的是物理世界的彼此相互作用的任何數量的亞原子與/或原子的組成物。
vi)組成物指的是佔據空間的任何東西。
可攜式流體分析儀是已知的，用於檢測駕駛員呼吸中的酒精濃度的呼吸分析儀便是可攜式流體分析儀的一個例子。可攜式或移動式分析儀還用於環境檢測，例如用於確定石油化工聯合企業、煤氣取暖器和鍋爐周圍的空氣的純度。可攜式或移動式分析儀還用於採礦業和其它有危險的行業中用於檢測有危險的流體的存在。
現有的可攜式流體分析儀由採樣儀和分析儀構成。不過，它們具有某些缺點。首先，流體採樣儀和分析儀構成一個一體的裝置，需要配備了解分析儀的複雜性的操作人員。此外，分析的結果通常不能在現場和以前的數據比較，這是因為以前的數據通常被存貯在遠方的位置。一個附加的缺點是，一般地說，在任何時刻可攜式分析儀通常不能檢測多於4種的氣體，特殊的分析儀通常在任一時刻不能檢測多於6種的氣體。分析儀的另一個限制是，當在氣體混合物的情況下工作時，它們不能檢測在高於與/或低於和氣體的性質有關的飽和度限制的濃度。
現有的分析儀往往是檢測當流體通過一個或幾個檢測探針時的流體流中的流體。這種技術具有這樣的缺點在每次分析之後在每次隨後的使用之前，必須清洗探針，並且難於對探針進行充分清洗以便防止對下一次檢測的汙染。此外，有時需要在每個分析之間重新校準探針。在許多現有的流體分析儀中，每種流體通過一個電子化學檢測器檢測，因而用戶需要按照要被檢測的流體更換檢測器。此時需要重新校準所述檢測器以便檢測另一種流體。
如果在一個分析儀中的流量大於另一個分析儀中的流量，並且所述檢測器是相同的。則具有較大摩擦流量的裝置應當提供更精確的讀數。不過為了獲得更高的精度和更寬的流體分析範圍，在預定的環境中的放射性掃描將提供較大的精度和數量分析支持。
有時使用化學發光用於氣體分析，並包括捕獲和解釋在化學反應期間發出的光。在流體的表面上吸附和解吸附分子的速度以及分子從流體的表面上轉移的速度和溫度有關。這個作用被稱為表面擴散，並且當存在一個平衡時，則發生吸附和解吸附，從而產生大小相等的相應的通量。這種類型的分析儀的缺點在於，其依賴於被引起的熱或化學反應，或者通過分析流體的強度值來確定存在的流體的數量。
也使用套色版用於流體分析。這種技術藉助於使流體混合物通過一種溶液或或懸浮液，通過一種介質，在所述介質中，各種成分以不同的速度運動，從而使得能夠識別在混合物中存在的不同成分，分離流體的混合物。不過，本發明的流體分析儀系統不需要使流體通過一種混合物或在一種液體中懸浮，從而使其通過容器中的試樣，以便評估各種成分或其在試樣內的數量。
還已經提出，可以由藉助於用計算方式進行化學藥品的添加而形成和識別的重構的氣體/流體的發射來分析流體。流體的表面鬆弛是發射可變光的原因。由化學反應產生的可變光幫助產生一種環境，其中電子通過溢出過程侵入x，y和z軸。在可以或不可以屏蔽電子的流體的表面附近產生弗裡德爾振蕩。其中允許離子撤回材料的表面，從所述材料接收的能量將被減少或改變。所述的改變可用於表示流體成分的性質，不過，這種處理的缺點在於其依賴於化學反應。
使用折射率來區分從不同物質反射回的光，藉以識別不同的物質，不過，所述的光不能清楚地識別6個以上的小數位，其缺點在於在相同的折射率下分類不同的物質。
還可以使用質譜分析。質譜分析的目的是分離每個質量和下一個整數質量，這可以用幾種方法來實現，第一種方法例如是通過可以和質量51區分的單位解析度質量(Unit resolution mass)50。磁部分使用區分的高斯三角峰值方法。傅立葉變換離子回旋加速器(FTICR)系統利用雙峰值，具有Lorentzian形狀和10％的谷解析度。質譜儀的飛行時間(TOF)被分解為包括高斯三角形的50％的峰值高度解析度。兩個峰值被分解為50％的谷。
質譜儀測量涉及按照原子和分子質量分離物質。在分析高達200000道爾頓(原子質量單位)的分子質量的有機化合物中是最常使用的，直到近些年來，被限制於易揮發的化合物。儀器和技術的繼續的發展和改善使得質譜測量成為當今可利用的最通用的、靈敏的和廣泛使用的分析方法。不過，本發明的流體分析系統能夠分析質譜儀不能分析的流體顆粒。此外，本發明的分析利用保持試樣的完整性的捕獲的試樣。質譜測量要保持完整性是困難的。本發明的一個附加的優點是試樣可以被儲藏。
在質譜測量輻射源中，例如使用雷射器，當前雷射器的波長接近於可見光波長。除去在生產機構中具有固有的理論興趣之外，可見光波長轉換為較短的波長輻射具有許多實際的應用，例如作為吸收源、X射線加熱源、X射線雷射器。輻射通過旨在用於試樣的雷射能量被放大。本發明的流體分析儀不需要附加的能量輻射，用於放大在試樣容器中的流體的信號輻射源，以便幫助流體的識別。
美國專利6271522提出可以使用光譜測量法進行氣體檢測。類似的美國專利5319199使用紅外輻射和紫外輻射檢測在車輛放射中存在的氣體。美國專利4746218涉及用於檢測和分析氣體的光譜吸收。這些裝置都不能同時檢測和分析多種氣體，並且都不能在足夠低的濃度下檢測氣體，而這在複雜的醫療診斷中是有用的。
本發明提供一種流體分析系統，特別是一種可攜式流體分析系統，其克服了上述的各種缺點。本發明的分析儀不需要在要被分析的流體中的探針，並對自含的靜止流體試樣進行操作，因而使得對試樣的汙染最小或者完全避免。本發明的分析儀還具有一個附加的優點，即，試樣一旦被取得便被保持密封，從而阻止汙染。本發明的流體分析儀可用於分析人的呼吸特徵，並有些類似於指紋那樣可被存儲，存儲的特徵可以對照以後取得的或者在健康檢查期間取得的新的試樣進行檢查。
按照本發明，由流體試樣中的各種成分發出的輻射的檢測用於確定在流體中存在的物質的性質和數量。這提供了一種選擇，即只有由試樣中的分子發出的輻射被用於進行分析，並且可以不需要附加的能源，例如光、熱、聲和振動源。
因而，在本發明的一個實施例中，提供一種流體分析儀系統，其包括用於收集流體試樣的容器和分析裝置，所述分析裝置含有包括溫度檢測裝置的調和(consistent)光調節隔室，在所述隔室內可以放置含有流體試樣的容器和用於檢測由試樣發出的輻射的裝置，以及用於放大被檢測的信號的裝置。
本發明還提供一種用於把放大的信號轉換成在試樣中存在的流體的性質和數量的裝置，所述裝置按照下述被引用a)已知的膨脹的容器的體積b)流體試樣的光條件
c)流體試樣的溫度d)輻射掃描的時間間隔與/或e)輻射掃描的距離。
本發明還提供一種流體分析儀系統，包括i)用於流體試樣的容器。
ii)所述容器所在的調和光調節環境。
iii)定時裝置，用於測量由容器中的流體試樣發出的輻射的掃描持續時間。
iv)用於確定試樣的溫度的溫度檢測器。
v)用於從試樣發出的輻射接收數據的一個或幾個檢測器，其位於離開所述試樣一個預定的距離處。
vi)用於轉換和放大來自所述檢測器的信號的裝置，其能夠識別強度和峰值強度值的波長。
所述系統可以選擇地包括用於確定調和光的調節環境的曝光表。
然後可以把峰值強度和峰值強度值相加與/或和已知的或未知的峰值強度與/或峰值強度值(nm波長值)相關，從而指示在試樣中存在的流體的性質，並確定試樣中的流體的濃度。
在本發明中使用的檢測器最好是一種輻射吸收裝置，其按照流體試樣內的一種或幾種流體接收的納米波能量接收輻射值，通過分開的塗汞的玻璃或其它合適的材料的表面以預定的時間間隔進行記錄。所述表面以特定的納米波分割單元記錄接收的輻射值。這些單元是方便的指示器，用於識別試樣流體及其強度值。
這種系統可以通過專門設計的、完全協調的、計算機驅動的軟體系統操作，以便提供流體成分的諮詢情況報告和進行測試的條件。
本發明的分析儀系統最好還包括用於測量試樣的溼度和露點的裝置以及用於確定大氣壓力的裝置。如果或者當這些參數和另外的試樣比較以便進行參考時，這些測量可以被存儲，使得能夠把這些因素考慮進去。當分析儀用於為健康和環境的目的而進行流體/排出物的分析時，便是這種情況。在進一步優選的實施例中，系統具有GPS，因此，可以記錄日期、時間和取試樣的位置(高度、經度和緯度)。
系統最好還包括重力、聲音以及振動、速度和方向的測量。
本發明的分析儀可以檢測試樣中多種流體的存在，還可以檢測所存在的流體的數量，所述數量可以是十億分之幾或者更低。本發明的流體分析儀的優點在於，其可以在任何時間在大部分環境和條件下由經過訓練的操作者使用。此外，本發明的分析儀系統是通用的，例如，試樣可以在一個位置被獲得，而可以在同一位置或另一位置使用掃描和分析系統。可以通過遠程控制或者由操作者把檢測信號傳遞給另一個位置，進行放大、分析與/或存儲，或保持在同一位置進行放大、分析與/或存儲。數據還可以以相同的方式被接收，並且可以使用這個數據和任何其它存儲的數據進行比較，以便對照檢查任何先前的或當前的內部與/或外部測試結果。如果數據分析系統所在的位置和取得試樣的位置不同，則最好把相關的參考數據安裝在流體分析儀系統中，所述參考數據包括獲得試樣的時間、條件和位置。以便保持參考數據的整體性。
本發明的技術可用於工業環境中，用於檢測在特定的汙染物中的氣體和例如在礦井、化工廠、石油鑽塔或油井中的有毒氣體。其還可以用於評價發動機燃燒，燃燒產生的排放物及其和環境的相互作用。其在顆粒檢測中尤其有用。這在監視發動機的性能時是有用的，隨著環境立法更加嚴格，這越來越重要。這尤其和柴油發動機的性能有關。這種技術還可以用於，但不限於，環境研究，其中大氣改變是重要的，例如天氣預報和預報火山爆發與地震。此外，這種分析儀可用於檢測在地震之前由植物產生的不同的氣體或幾種氣體的組合。
本發明的技術的一種特別的應用是檢測人和動物呼吸中的成分。因此這種技術可用於產生用於監視人體健康的數據。此外，能夠在一個位置例如在家中、在救護車中或者在事故現場獲取並掃描試樣，並把結果傳遞給醫生的手術室或醫院進行分析並產生結果，使得能夠更快地診斷和處理。
無論在什麼環境中，都可以利用本發明確定試樣的性質和數量，首先在一個或幾個容器中收集要被分析的流體的試樣。為了得到由試樣發出的輻射的銳化圖像，容器的壁應當具有高的光學透明度。容器的側壁應當是可彎曲的但是沒有彈性。容器最好具有單向閥，以便通過單向閥能夠進行填充。所述閥門將阻止引入的流體逸出，並確保當容器被充滿時被自動地封閉。容器應當應當具有最小的汙染。容器的尺寸和形狀是重要的，並取決於使用分析儀的環境。
用於製造容器的材料應當具有最小的吸收和散射率，並能承受可能遇到的極高的溫度。容器的壁最好較薄，以便改善透光性和流體試樣溫度的精度。
所需的光透明度的程度取決於容器的用途。不過，當用於流體分析時，需要較高的透明度，如同由高的百分數的紫外光和可見光的透射所表示的。太陽透射度大於90％，如由ASTME-424確定的，最好大於95％。為此，例如可以從Du Pont得到的碳氟化合物膜例如FEP是用於生產容器的優選的材料，尤其是用於進行氣體分析的容器。使用FEP或其類似物具有其不能被壓縮的附加的優點。
容器的壁也應當是柔性而無彈性的。柔性意味著材料在其使用的厚度下能夠完全從壓縮、手風琴狀、扁袋、摺扇、堆疊體、彎曲或扭曲恢復其原始形狀和形式。充分的柔性同時能夠維持在高度光透明的材料內的內容的整體性。
在一個實施例中，可以藉助於包括剛性的模製部分例如容器的頂部與/或底部使結構的一部分具有剛性。內容的整體性將仍然被保持，如前所述，不過，在容器的頂部和底部犧牲光透明度，以便有利於剛性和強度。
容器一般由許多生產方法製成，並且我們發現碳氟化合物例如FEP(聚四氟乙烯)最好是由Du Pont，MFA Ausimont和PFA供應的新鮮的FEP，是尤其有用的材料，用於製造試樣袋。一般地說，容器由5個部分構成試樣袋本身、非返回閥、非返回閥保持部分、防篡改夾和流體輸送管例如噴嘴。對於提供用於圖13的調和光環境室的結實的配合的容器，所述的袋最好被擠壓，並利用焊接技術在一端密封(見圖5)。這種袋具有一個開口，閥門和閥門保持器可以被密封在開口內並被夾住。閥門保持器還可以像閥門以及流體輸送管一樣由醫療等級的聚乙烯注射模製而成，如圖3和圖4所示的這種容器的底部那樣。在容器內形成真空，然後進行消毒，並被真空封裝，以便避免在使用之前被汙染。可以把兩個或多個容器串聯在一起，使得能夠並行地分析一種以上的試樣。
閥門保持器最好被這樣形成，使得流體輸送管例如噴嘴可被容易地連附在容器的頂上。
被膨脹的容器的形狀應當是在流體分析儀系統的調和光調節環境內的一種結實的裝配。我們希望在由要被分析的流體膨脹時所述容器在設置輻射檢測器的位置是圓柱形的。閥門和製造容器的材料應當使得容器不會由於試樣的壓力而引起的膨脹而擴大超出其原始的容量。
在收集要被分析的試樣時，最好測量試樣的溫度，並和其它的重要的信息例如溼度、大氣壓力與位置一道被記錄。
在容器中的流體試樣要被流體分析儀分析時的時刻，最好是確定流體試樣的溫度。最好提供一種機構用作溫度探針，通過調和光環境室插入，和在調和光環境內包括的試樣袋的表面接觸。探針不穿過所述表面而和試樣袋接觸。由於試樣袋的可彎曲的性質，袋的壁可以包圍著溫度探針，包圍著探針的尖端，然後流體分析儀系統可以開始進行測量。驅動溫度探針的機構被可變電阻控制，使得確保每當探針被設置時其將被袋包圍而阻止穿透。可以進行調和光環境室的環境溫度的測量並記錄。調和光環境室最好由一種材料製成，以便減少輻射汙染。其應當是不透明的，聚丙烯是合適的材料。最好是在調和光環境室的製造中不使用樹脂或黏合劑。
預先設置掃描的時間間隔。持續時間的數量是接收裝置對輻射源(流體試樣)的可允許的暴露時間。從開始到完成，時間的增量可以按照用戶的要求改變，一般為幾毫秒到7秒，但不限於此，可以更長。如前所述，最好是使用電荷耦合器件(CCD)檢測器，用於記錄由試樣發出的輻射。
也可以製造其它的裝置用於確定溼度從而確定露點。不過重要的是檢測器不穿過容器的表面，使得流體試樣不會受到物理的幹擾。
在本發明的優選的操作中，容器一旦由要被分析的流體的試樣膨脹，便被置於調和光條件下，最好是和檢測器相鄰的暗的環境隔室，所述檢測器最好是一種輻射吸收裝置(RAD)。隔室然後被封閉，使得通常的光不會干擾流體的分析。然後，在隔室中的光的讀數可以被測量和記錄。處理變量例如溫度、壓力和溼度被測量和記錄。然後在一個預定的時間間隔輻射吸收裝置(RAD)進行由試樣發出的各種輻射的測量。為了確定預選的各個流體的存在和數量，具有放大的掃描數據的分析系統對照已經存儲在流體資料庫中的已知的數據匹配和分析特別關心的波長及其峰值強度。或者，用於檢測在採樣時未知的流體的優選的方法是利用輻射吸收裝置(RAD)的整個範圍，而不管是次亞聲、亞聲、聲、超聲、微波、紅外、紫外、X射線、伽瑪射線、宇宙射線和超宇宙射線。在優選的操作中，然後再次測量和記錄處理變量，例如溫度、壓力和溼度。此時流體分析儀系統軟體不僅通過已知的流體波長資料庫確定試樣中流體的存在，而且通過強度標識的測量計算存在的每種被識別的流體的數量。
由分析儀收集的數據最好使用標準的曲線擬合法和信號放大技術被放大，其中可以包括倍增和像素的光譜的分裂。然後通過軟體使用放大的信號識別在試樣中存在的流體。這藉助於對照存儲的已知流體的波長的信息庫進行比較來實現。每種不同性質的分子將具有不同的諧振或波長值。系統最好使用這樣的軟體，其可以在輻射測量期間或之後使在每個特定值下的吸收相加。從而在RAD內被使用的電荷耦合器件(CCD)檢測器的光譜範圍內(nm)給出被識別出的每個流體存在的數量。已知使用的膨脹的容器的體積，流體被表示為試樣的百分數。通過進行一個或多個試樣的多次測量，可以增加測量的精度。
在採樣時所有的流體將在相同的條件下被分析。即使每個試樣的處理變量例如溫度或壓力可能不同。當時記錄的強度值成比例。強度的各個值不像它們作為整體的一部分所具有的關係那樣重要。因此，如果溫度改變，則在當時在整個被分析的光譜中的記錄的強度值因而也改變。因而，被識別的數量和當時的處理變量以及採樣的位置有關。溫度變化是重要的，因為當發生膨脹和收縮時，記錄的和未記錄的強度值的改變是非線性的。
能夠識別流體的存在，將其數量表示為試樣的百分數，可以確定流體的許多特徵，例如重量和尺寸。這將幫助構造一個更加綜合的圖像以及流體和它們的實時活動的運動模型。
下面通過
本發明，其中圖1是本發明的系統的性能的示意的流程圖；圖2表示本發明如何可以用作健康日記；圖3表示用於以不膨脹的形式分析的試樣的收集的圓柱形容器。
圖4表示呈膨脹的形式的圓柱形容器；圖5表示用於收集由圖13所示的調和光環境室分析的試樣的容器；圖6表示具有能變形的底部的容器，其可以在不膨脹的情況下在合適形狀的調和光環境室中用於分析流體試樣；圖7表示可以收集流體試樣的容器。閥門保持器和閥門擠壓袋的任何一端，在任何給定的時刻能夠使流體放出而通過現在膨脹的容器，並且可以收集放出的流體的試樣；圖8表示如何串聯地使用例如圖7所示的幾個容器，使得能夠同時分析一個以上的試樣；圖9表示圖3，4，5，6，7和8所示的容器如何通過撕開/折斷穿孔被單個地分配和分發，並且可以連接任何種類的導管；圖10是本發明的裝置的圖示；圖11是本發明的另一個裝置的圖示；圖12是在按照本發明進行的分析期間信息流的流程圖；圖13是按照本發明的分析儀的隔室的切掉的示意圖，其表示殼體14，其中具有一個隔室15，用於接收含有要被分析的試樣的容器。所述的隔室是可除去的，並且可以更換，從而適應於具有不同形狀和尺寸的容器，例如圖4，6和7所示。提供光檢測器16，周圍環境溫度測量裝置17，以及用於測量試樣的溫度的檢測器18。此外，隔室的壁具有檢測器19和20，在優選實施例中，它們是多CCD裝置。圖13所示的隔室可以和記錄裝置相連，如圖15所示；圖14是調和光環境隔室的示意圖；以及圖15是數據記錄器和資料庫的示意圖，它們可以和圖13所示的隔室關聯。所示的接口板可以具有被連接的相同的或不同的裝置的其它接口板。
具體實施例方式
如圖1所示，藉助於開動設備，選擇測試類型並收集要在容器中分析的流體的試樣進行測試。然後測試開始，確定溫度、並最佳地確定溼度/露點和氣壓。然後激勵輻射檢測器，並在預定的時間間隔內測量並記錄由流體試樣發出的輻射。按照測試的性質，可以分析若干個試樣或者對一個試樣進行若干個測量。圖1還表示數據存儲使得能夠捕獲適合於試樣性質的寬範圍的附加數據。例如如果是對呼吸的分析，或許出於醫療目的，則儘可能記錄位置(辦公室、家庭、旅行途中等)(戶內、戶外、地下等)。類似地，可以記錄獲取數據時的氣候條件，以及精確的日期、時間和位置。
如圖1所示，用戶/控制器藉助於下載信息、從盤中安裝與/或用戶/控制器輸入數據，能夠在流體分析儀系統的資料庫中裝入數據。此外，每個測試結果可被存儲，或者自動地加上測試的用戶的名稱、日期、時間和GPS位置。測試最好是，但是不一定，按照年代順序在外部被存儲在圖1的信息庫中，與/或一種媒體形式中，在流體分析儀存儲資料庫上在內部按照年代順序存儲有測試標籤，以便在外部直接訪問測試結果，如果各方同意的話。這個處理可被顛倒，如果終端用戶這樣選擇，使得可以自由地提取合適的數據。
最好是，本發明還使得具有用靈巧卡進行訪問和拒絕訪問的能力，如圖1所示。對於被認為是機密的信息，這是一種安全方法。
圖2表示如何使用由分析獲得的信息作為健康日記。例如，分析儀可以具有報警指示器(圖2被稱為交通信號燈)，如果檢測到不尋常的或者危險的流體或者流體的數量，所述指示器便被激勵。此外，所述的分析可以和以前存儲的個人數據進行比較，從而使得能夠識別任何改變。
此時獲得的信息可以被存儲或者加上標籤，例如供以後在法庭操作中使用。所得結果還可以和現有的數據比較。此外，可以對這些數據進行解釋，以便提出警告，告知存在危險流體、導致形成風暴和地震以及其它自然現象的環境改變。此外，所得數據可以被解釋用於醫療目的，用於診斷疾病和作為諮詢系統給出醫藥處方。這些信息例如還可以用於給予試樣源一個特定的特徵，本發明的技術的精度使得能夠有些類似於個人DNA特徵那樣獲得唯一的個人呼吸特徵。記錄的唯一的個人特徵在其它領域可能是最有用的，例如在保密和個人識別認可領域。複製在其濃度下的特定流體的獨特特徵是不可能的。流體分析儀系統可用於進行預測。例如，得知一個人可能具有一種疾病的跡象，如果被早期識別，可以阻止疾病的發展。
可以存儲的附加的數據的例子包括一個或幾個外部數據例如身高、體重、年齡、身體質量、身體的表面積、肺活量、血型、血液分析，包括血壓、水合作用水平、血糖、血睪丸激素、血雌激素水平和膽固醇。還有血流量，受寒因素，反射，呼吸速率，脈搏，性別，種族，體態，生活方式，輔助生活方式，部位，輔助部位，分子尺寸，分子重量，重力，活性以及生熱值。
本發明的流體分析儀系統可用於臨床研究。作為許多例子中的一個例子，在哮喘的研究中，不僅在哮喘和非哮喘之間具有定性與/或定量的不同，而且在不同的臨床表現的哮喘患者之間，或者在不同的生理狀態下的各個患者內的改變也有定性與/或定量的不同。用這種方式，流體分析儀系統不僅能夠確定和疾病相關的某種流體的存在，而且還能監視嚴重性以及長期的波動。除去能夠進行明確的臨床診斷之外，流體分析儀系統還能夠分析環境中的可以觸發或增加某種危險條件的成分，例如對於過敏症以及其它呼吸道疾病是重要的敏感源。
由流體分析儀系統產生的結果可用作標記。這些標記將被稱為特徵，用作覆蓋由用戶對狀態報告進行對照分析，只作為一種諮詢系統。使用諮詢數據和其它的外部信息和技術，用戶可以確定問題、疾病和病徵、診斷、單個的劑量，標準和預測，設計者藥物治療，警告和警報，醫療作用和新的流體。
流體分析儀系統的另一個優點是其能夠向用戶提供即時數據。所得的諮詢情況報告可以被廣大的用戶群理解和鑑賞，從而立即阻止有害事件發生並採取有效措施。
可被預先記錄並被放入流體分析儀系統的資料庫中用於對照分析的信息的例子如下1.已知的被用作環境的標準的和流體標準的數據。
由0-100％的正常量利用提出的分裂的測量來形成模板。例如，從0-100％的正常量的氮，其增量為至少0.0000000001％。
2.已知的以正常可接受的測量比例上下擴展的物理環境數據，在具有上下進一步的擴展，其比例可以在人為的環境中找到。從0-100％的正常值，具有提出的分裂的測量，從而形成模板。例如，溫度是-100℃到+100℃，增量為0.00001℃。
3.已知的記錄所有參數的各個物理數據表也和被上下擴展到一般可接受的測量數值範圍的呼吸氣體相關，具有被進一步上下擴展的範圍。在提出的分裂的測量下從0-100％，從而形成模板。
4.記錄當天在收集試樣時的環境的實際測量(包括溫度、壓力、溼度)。相對於上面1-3中列舉的預先記錄的已知數據利用設備覆蓋。
5.在當天在進行環境測試時記錄實際的各個物理測試。利用覆蓋相對於上面1-4中列舉的預先記錄的已知物理數據。
6.已知的流體的波長的資料庫。可以使用任何方法把新的流體加入資料庫中。不過，我們推薦設置流體系統分析儀的溫度，在預定的時間間隔記錄在裡面沒有容器的調和光環境室內存在的測量。使用輻射吸收裝置(RAD)接收並吸收來自輻射源的輻射，並記錄測量的值。所述輻射源是在調和光調節環境內的大氣及其周圍環境。接著利用純淨的流體填充容器，例如利用氮氣，並置於調和光調節環境中在設置的溫度下。在預定的時間間隔內，流體分析儀系統的輻射吸收裝置(RAD)藉助於吸收接收來自已知波長的氮氣的輻射。通過標準的曲線擬合技術，所得的值被放大，使得能夠更清楚地確定波長識別及其峰值強度值。重複這種處理若干次，通過平均將提供增加的精度。通過參考其它已知的數據進行消除處理消除被認為是失真和噪聲的數據，例如容器本身和光環境隔室的影響，以及所取的試樣，剩餘的峰值強度波長值提供識別，在本例中是氮氣。
7.當強度峰值、相應的波長和按照上面6建立的已知的流體波長的資料庫匹配時，實際的波長用作指示器，用於標記其峰值強度測量。在預定的允差內匹配波長將能夠確定一種流體的存在。這種處理被自動地重複，直到在資料庫中存儲的所有流體被檢索，並且試樣中的流體被識別為止。點4，5和8通過其定義和與/或結合7相關。
8.強度的實際吸收的數據，用於確定識別的流體的數量。當被用於健康目的時，這可以用於解釋相對於標準是過量或是不足與/或趨勢。
在確定試樣的成分之後，可以編制軟體，用於進行以下的比較A.在上面4下記錄的數據和在號碼1下的數據比較。
利用所示的數值對照表和+/-％差異。通過各個的數值測試，可以對照上面1的預先記錄的數據中列出的標準建立外插數據的趨勢或更精確的平均和+/-％差異的程度。
B.在上面5下記錄的數據和在號碼1下的數據比較。
帶有所示的數值對照表和+/-％差異。通過各個的數值測試，可以對照上面1的預先記錄的數據中列出的標準建立外插數據的趨勢或更精確的平均和+/-％差異的程度。
C.在上面5下記錄的數據和在號碼3下的數據比較。
帶有所示的數值對照表和+/-％差異。通過各個的數值測試，可以對照上面3的預先記錄的數據中列出的標準建立外插數據的趨勢或更精確的平均和+/-％差異的程度。
D.在上面的號碼4和5下記錄的數據和在號碼3和2下記錄的數據進行幾種比較。和所示的數值對照表和+/-％差異一道。通過表示試樣的數值測試，可以對照上面3和2預先記錄的數據中列出的標準建立外插數據的趨勢或更精確的平均和+/-％差異的程度。
E.在上面號碼4下記錄的數據和在號碼2下的數據比較。只利用所示的數值對照表和+/-％差異。通過表示試樣的數值測試，可以對照上面2的預先記錄的數據中列出的標準建立外插數據的趨勢或更精確的平均和+/-％差異的程度。
F.在上面號碼1和4下記錄的數據和在號碼1下的數據比較。只利用所示的數值對照表和+/-％差異。通過表示試樣的數值測試，可以對照上面2的預先記錄的數據中列出的標準建立外插數據的趨勢或更精確的平均和+/-％差異的程度。
G.在1，2，3，4，或5任何編號下記錄的數據可以和先前的內部與/或外部試樣讀數與/或數據比較。
H.歷史的編號1，2，3，4，或5的讀數可以和先前的內部與/或外部試樣讀數與/或數據比較。
I.在編號5下記錄的數據可以和編號4比較，和先前的內部與/或外部試樣讀數與/或數據比較。
J.歷史的編號5可以和歷史的編號4比較，並且可以和先前的內部與/或外部試樣讀數與/或數據比較。
K.包括7和8。從A，B，C，D，E，F，G，H，I和J或它們的組合進行比較。
如果流體分析儀要用於醫療目的監視人的呼吸，例如通過比較個人呼吸和環境的分析的實際結果和從他們的呼吸分析取得的正常特徵以及通常在所述環境中期望發現的特徵，流體分析儀系統將提供幫助進行獨立診斷的數據，確定個人的問題是否是由環境引起的。這通過使用流體分析儀系統軟體進行對照研究來實現。
通過使用流體分析儀系統，用戶通過對照分析可以確定例如運動員是否涉及興奮劑。
一種主要的用途是作為用於分析收集的流體試樣的裝置，用於檢測並定量特定的化合物或化合物的組合。產生的結果可以作為標記物。這些標記物被稱為特徵，可用作覆蓋用於由用戶進行對照分析而形成狀態報告，這隻作為諮詢系統。使用諮詢數據和其它的外部信息和技術，用戶可以確定問題、疾病和毛病、診斷、個人劑量、設計者藥物治療，警告和報警、標準和預測、治療作用和識別新的流體。流體分析儀系統數據可以在1分鐘之內由終端用戶得到。
在本發明中用於試樣收集的容器的優選的形式如圖3所示，該圖是容器的截面圖，處於未膨脹的封裝狀態。容器最好被消毒並真空封裝，以便避免汙染，其由頂部1和導管3構成，在頂部1上安裝有非返回閥2，通過所述導管可被供給流體試樣。柔性的試樣袋4處於摺疊狀態並在底部和頂部被密封/連附。
圖4a是側視圖，表示由流體試樣膨脹的容器。圖4b是正視圖，也表示由流體試樣膨脹的容器。
為了使用所述容器，打開真空封裝的密封，把流體源提供給選擇的口，並通過導管3(圖3的3)由呼氣與/或發射流的壓力收集試樣，從而從環境中得到收集的試樣。這可以通過拉動使得底部離開頂部1，從而釋放閥門2，直到圖3所示的容器完全膨脹，如圖4所示。一旦容器完全膨脹或者停止拉動底部離開頂部的運動，閥門便自動地返回其閉合位置。為了使用圖5，圖6和圖7的容器，可以採用相同的方法。
所述容器能夠使用非加壓的試樣採集方法，這是因為除去被採集的流體的流動與/或拉動運動之外不需要其它的輔助的力量或幫助，從而保持試樣的完整性。容器一旦被充滿，如圖4所示，便由閥門2密封，因此不會汙染流體分析儀系統。容器最好只使用一次，以便保持採集的試樣的完整性。可以仔細地處置，或者拆開構成容器的各個元件，以便重複利用。
作為一個例子，如果採集的試樣在分析之前要存儲一段長的時間，可以使用某種經過氟化的螺旋帽，用於進一步阻止試樣的汙染。為了連附螺旋帽，可以使用閥門保持器的螺紋。
圖10示意地表示本發明的裝置。所述裝置包括調和光環境室6，其中可以完全插入圖4，5，6或7的膨脹的容器。所述裝置具有一個蓋(未示出)，使得當閉合時，調和光環境室和膨脹的容器保持在一個受控的光環境中。所述裝置具有檢測器7，其確定調和光環境室的溫度、流體試樣的溫度和光的等級。
可以通過接口控制器10啟動分析處理，所述控制器同時啟動一個定時器。一旦輻射吸收裝置9被啟動，它們便開始記錄試樣8的輻射，定時器記錄測量的時間間隔，其一旦停止，便經過了一個預定的時間間隔。和在已知波長下由RAD檢測的強度值有關的測量被傳遞給計算機系統11和12，在那裡信號被轉換和放大。然後識別峰值強度的波長，並被發出以便參照流體的波長的已知數據的資料庫13，確定存在的流體的身份。計算機11還提供用於參照容器的已知容積和處理變量計算存在的流體的總的和單一的數量的裝置。
優選地，本發明包括圖10所示的其餘的裝置或其組合。
此外，流體分析儀系統能夠連接到多個流體分析儀系統或外圍裝置，用於傳遞、比較、參考與/或使用數據，可以採用一種形式的多個流體分析儀系統。例如，可以具有任何數量的光調和環境室6，檢測器7，RAD9，其結構和圖10所示的相同，被連接到計算機系統10、11、12和13中，用於分析採集的試樣8。可以逐一地、同時地或者其結合通過控制器10記錄採集的試樣的測量。此外，可以在任何一個時間使用不同類型的流體容器或其組合，以便確定特定場所內的不同的環境條件。因而，各個光調和環境室能夠接收不同形狀的流體容器。這種靈活性使得能夠只用一個流體分析儀系統進行多任務測量，使得同時進行所有的操作。
此外，對於只是為了識別的目的，通過利用不同結構的流體分析儀系統，可以在流體分析儀所在的外部環境中識別各個流體的成分。在圖11中，RAD9用這種方式設置，使得輻射源8是大氣環境或其它環境的流體試樣。這種流體分析儀系統可用於確定例如在人需要在其中操作的大氣中是否存在特定的或可能的危險氣體。
使用被插入受控的環境室內的多試樣容器，在一天24小時內分階段地定時，用於自動地監視大氣的氣候記錄，這將記錄規則的隨時間而改變的對照數據和在當前環境內的處理變量。
通過多次抽樣，所有從流體分析儀系統檢測器接收的數據是精度較高的被放大的與/或平均的數據。
權利要求
1.由一種流體試樣發出的輻射的檢測的用途，用於確定在所述流體中存在的物質的性質和數量。
2.一種流體分析儀系統，包括用於收集流體試樣的容器和包括含有溫度檢測裝置的調和光調節隔室的分析裝置，含有流體試樣的容器可被置於所述隔室內，以及用於檢測從所述試樣發出的輻射的裝置。
3.如權利要求2所述的分析儀，包括用於放大檢測的信號的裝置和用於把放大的信號轉換成在試樣中存在的流體的性質和數量的裝置，所述裝置按照下述被引用a)膨脹的容器的已知的容積b)流體試樣的光條件c)流體試樣的溫度d)輻射掃描的持續時間與/或距離。
4.一種流體分析儀系統，包括i)用於流體試樣的容器，ii)可以放置所述容器的調和光調節環境，iii)用於測量由容器中的流體試樣發出的輻射的掃描的持續時間的定時裝置，iv)用於確定試樣的溫度的溫度傳感器，v)位於距離試樣一個預定的距離處的用於檢測由試樣發出的輻射的一個或幾個檢測器，vi)用於轉換並放大來自所述一個或幾個檢測器的信號的裝置，使得能夠識別由流體試樣發出的輻射的強度和峰值強度值波長。
5.如權利要求4所述的流體分析儀系統，還包括曝光表，用於確定所述調和光調節環境。
6.如權利要求2-5任何一個所述的流體分析儀，包括用於使峰值強度和峰值強度值相加與/或和已知的/未知的峰值強度與/或峰值強度值(nm波長值)相關聯的裝置，以便指示在試樣中存在的流體的性質，並確定在試樣中的流體的濃度。
7.如權利要求2-6任何一個所述的流體分析儀，其通過計算機驅動的軟體系統操作，其提供流體成分和進行測試的條件的諮詢情況報告。
8.如權利要求2-7任何一個所述的流體分析儀，包括用於測量試樣的溼度和露點的裝置。
9.如權利要求2-8任何一個所述的流體分析儀，包括用於確定大氣壓力的裝置。
10.如權利要求2-9任何一個所述的流體分析儀，其具有GPS。
11.如權利要求2-10任何一個所述的流體分析儀，包括用於測量速度、聲音、重力和振動中的一個或幾個的裝置。
12.如權利要求2-11任何一個所述的流體分析儀，其中所述容器的壁具有高的光透明度並且可以彎曲但是沒有彈性。
13.如權利要求2-12任何一個所述的流體分析儀，其中所述容器由碳氟聚合物製成。
14.如權利要求2-13任何一個所述的流體分析儀，其中所述容器具有一個單向閥。
15.如權利要求14所述的流體分析儀，其中所述閥門位於閥門保持器中，閥門保持器被成形為使得一個流體輸送管可被連附於容器的頂部。
16.如權利要求2-15任何一個所述的流體分析儀，其中膨脹的容器的形狀是這樣的使得其在調和光調節環境內是一個結實的裝配。
17.如權利要求2-16任何一個所述的流體分析儀，包括一種機構，藉助於該機構通過調和光環境室的壁插入溫度探針，以便所述探針接觸調和光環境內包含的容器的表面，且探針不穿過所述表面而和所述容器壁接觸。
18.如權利要求17所述的流體分析儀，其中所述用於驅動溫度探針的機構由可變電阻控制，以便確保每當探針被定位時，其被袋包住，但阻止穿過所述袋。
19.一種用於分析流體的方法，包括利用要被分析的流體試樣填充容器，把容器置於和電荷耦合器件(CCD)檢測器相鄰的調和光調節環境隔室中，封閉所述隔室，以及在一個預定的時間內測量由試樣流體發出的輻射，並測量和記錄溫度。
20.如權利要求19所述的方法，其中輻射的測量結果被放大，並利用放大的信號識別存在的流體。
21.如權利要求20所述的方法，其中使用標準的曲線擬合與/或信號放大技術放大所述測量信號。
22.如權利要求19-21任何一個所述的方法，其中在分析時還進行溼度測量。
23.如權利要求19-22任何一個所述的方法，其中在分析時還測量大氣壓。
24.如權利要求19-23任何一個所述的方法，其中在分析時還記錄位置。
25.如權利要求2-18任何一個所述的分析儀的用途，用於檢測與/或確定流體。
26.如權利要求2-18任何一個所述的分析儀的用途，用於評價發動機燃燒。
27.如權利要求26任何一個所述的分析儀的用途，用於檢測產生的排出物。
28.如權利要求2-18任何一個所述的分析儀的用途，用於進行環境研究。
29.如權利要求28所述的分析儀的用途，用於進行天氣預報和預測火山爆發及地震。
30.本發明的技術的用途，用於檢測人和動物的呼吸的成分。
31.如權利要求30所述的用途，其中在第一位置獲取和掃描試樣，並把結果傳送到一個第二位置。
32.如權利要求31所述的用途，其中所述第一位置是家中、救護車中或事故現場。
33.如權利要求30或31所述的用途，其中所述第二位置是醫生手術室或醫院。
34.如權利要求2-18任何一個所述的分析儀的用途，用於在工業環境中檢測氣體。
35.如權利要求2-18任何一個所述的分析儀系統，其中所述分析儀系統是非侵入的。
36.如權利要求2-18和35任何一個所述的分析儀系統，其遠程操作並發送/接收測試數據。
37.如權利要求2-18，35和36任何一個所述的流體分析儀系統，包括一個或幾個視頻顯示屏，印表機，數據發送器/接收器，數據存儲器，可再充電的/通用的民用電源，外圍埠，鍵盤，滾動條，開關。
38.如權利要求2-18，以及35-37任何一個所述的流體分析儀系統，包括流體及其已知的波長的資料庫。
39.如權利要求2-18，以及35-38任何一個所述的流體分析儀系統，其適用於提供具有合適的參考數據的被分析的流體的綜合諮詢情況報告。
40.如權利要求2-18，以及35-39任何一個所述的流體分析儀系統，其適用於提供基於歷史的、虛擬的與/或實際數據的組合的對照分析。
41.如前面任何一個權利要求所述的分析儀系統，其是可攜式的。
42.如權利要求2-18，以及35-41任何一個所述的分析儀，其中所述容器由醫用等級的聚丙烯製成。
全文摘要
本發明提供了一種流體分析儀系統，其可以用非常高的精度檢測試樣中的多種流體，包括檢測極少量的流體的存在。檢測的結果是定性的和定量的。所述的系統由一個容器構成，其被充以要分析的流體試樣，並被置於調和光調節環境中，在其中測量其溫度。在預定的時間間隔內，電荷耦合器件(CCD)檢測器藉助於吸收來接收來自已知波長的流體試樣的輻射，並對照流體的已知波長的資料庫進行匹配。在預定的允差內匹配的波長將確定一種單一的流體是否存在。
文檔編號G01N33/497GK1639558SQ02825989
公開日2005年7月13日 申請日期2002年11月21日 優先權日2001年11月21日
發明者蒂莫西·尼古拉斯·摩爾, 喬納森·亞歷山大·雷迪森·迪布爾 申請人:伊蘭維塔英國有限公司