具有複合靈活壁的流體容器的製作方法

2023-04-23 09:59:36

專利名稱：具有複合靈活壁的流體容器的製作方法
技術領域：
本發明的實施例涉及流體容器，且更特定來說，涉及包括靈活壁的流體容器。所述靈活壁包括形狀記憶組件，所述形狀記憶組件傾向於使所述流體容器返回到初始形狀。所述取樣袋可用於例如工業衛生應用的環境取樣。
背景技術：
常規流體容器可具有剛性壁或柔性壁。具有剛性壁的容器具有用於容納流體的所 界定永久容積，且具有柔性壁的容器具有可變或可改變容積。常規容器包含(但不限於)瓶、罐或袋。此些容器可用於多種目的，包含獲得和保持流體樣品以及容納可用於分析儀器的校準的標準氣體混合物。如本文所使用，術語「流體」包含氣體和/或液體。存在已經被開發且專門用於特定用途的此些容器的許多配置。處於壓力下的氣體混合物有效用於製備工業量的標準流體混合物，且優選具有一種(或一種以上)組分在載體流體中的相當高的濃度。處於高壓下的氣體混合物通常存儲在具有剛性壁的容器中。對於實驗室使用，可用額外載體流體將此些氣體混合物稀釋到特定組分的所要濃度，以便製備標準混合物。用於運輸、保存和使用此些標準混合物的常規容器可以是具有包括惰性、低滲透性材料的柔性壁的容器。針對所容納組分在壁上具有低吸附作用的材料優選增加了混合物的完整性。具有柔性壁的容器(也稱作取樣袋)被廣泛用於流體取樣、空氣取樣和液體取樣。例如凱納(Kynar)和泰德拉(Tedlar)的材料被廣泛用於製造此些容器。為了獲得代表性樣品或製備準確標準，必須在填充之前適當地製備容器。通常，所述袋用中性氣體衝洗並通過強的真空泵經受高真空以從容器去除所有流體。所述袋應被清洗和衝洗以引起任何殘留物的解吸附作用，且其容積應減少到實質上零。任何所吸附殘留物或殘留氣體可能汙染放在不良製備的袋中的任何所製備流體混合物或流體樣品。具有剛性壁的容器和具有柔性壁的容器均具有其自身的優點和缺點。具有剛性壁的容器的缺點包含其極其高度價格和昂貴的維護費用；其為大體積的，且因此其存儲、運輸和郵寄成本是昂貴的；當需要遞送氣體蒸汽或混合物時其必需處於過壓下，且在用於流體取樣之前完全抽真空。通過具有剛性壁的容器取樣的另一缺陷在於在從容器去除樣品的一部分後，罐中的壓力可降低到大氣壓以下，且可添加額外載體氣體(例如稀有氣體)以將壓力增加回大氣壓。這個過程稀釋了樣品或標準，且分析要求補償額外的載氣。填充具有剛性壁的容器的一種方法是在所述容器內產生真空。通過這個真空來提供使流體到達容器中的驅動力。小的取樣真空泵不能在容器內產生充分的真空；因此，需要強的專門真空泵。具有剛性壁的容器的替代方案是具有柔性壁或袋的容器。對於具有柔性壁的容器，兩種填充方法是已知且廣泛使用的(0SHA技術手冊-指令號(Directive Number)08-05 (TED 01)，2008 年 6 月 34 日生效)第一方法包括將流體或流體樣品(例如，工業周圍空氣)遞送到具有外部泵的袋中。圖8中描繪這個方法的示意圖。取樣方法包含袋40、通過電池52供電的泵50、以及將泵50連接到袋40的管道44。典型的個人取樣泵適合於這個取樣方法。袋可用於製備標準流體混合物或用於取樣。當製備標準流體混合物時，首先用適當測量容積的載體流體來填充所述袋。乾淨的載體氣體通過通常由如圖8中展示的泵或注射器添加的一些流體來配料。當用於取樣時，環境的樣品經由泵和管道遞送到袋中。接著 將所述袋密封並送到實驗室用於分析。存在通過取樣袋使用這個方法的優點和缺點。缺點包含成本、不準確性和使用外部泵來遞送和抽取流體混合物的潛在汙染。汙染或不準確性可能由於氣體混合物或樣品的一些化學物或組分在管壁、泵的內部部分、過濾器、管道和連接器上的吸附作用和解吸附作用而發生。化學組分在取樣袋的壁上的吸附作用引起相同問題。即使在乾淨的壁的情況下，當樣品氣體隨後被去除並被分析時，所述壁上的有效吸附點可降低某些化學物的濃度。這個吸附可將某些化學化合物的回收率降低多達15%。這個方法的回收率可通過使用昂貴的固定泵和連接管來改進，所述固定泵和連接管特別用於取樣痕量組分。這些方法還可通過使用不同配置的泵和取樣袋來改進。在圖9中展示的這個配置中，柔性取樣袋40氣密地密封在具有剛性壁的外容器60內。來自外容器的空氣通過泵50經由管道44而抽空。泵可通過電池52來供電。隨著外容器60中的壓力降低，且袋40擴展且來自周圍環境的空氣進入袋40中。因此，在袋40外部且在容器60內的真空是用於流體取樣的驅動力。在圖9中展示的實施例中，取樣袋的入口與周圍流體直接連接。這個方法未遭受來自圖8中展示的配置的主要缺陷中的一者。在圖9的配置中獲取的樣品未接觸泵50或管道44，因此不存在由於管道44的壁、連接器、過濾器或取樣泵50的部件引起的吸附作用或交叉汙染。然而，圖8的組態的其它缺陷在於仍堅持圖9的替代配置，例如組件是大體積且沉重的；裝備是昂貴的；泵需要電池且頻繁的維護；袋的壁上的吸附作用與上文所述的相同。這些方法的各種實施例描述於美國專利中。舉例來說，哈塞爾曼(Hasselman)的第3，866, 474號美國專利描述一種將樣品和惰性氣體吸取到氣密密封容器內的樣品袋中的系統。迪阿羅(D' Alo)的第3，965，946號美國專利描述在外容器的構造中的改進。克魯格(Krueger)的第5，437，201號美國專利描述一種重複地清洗外容器內的取樣袋的方法。在耶蒙斯(Yemans)的第5，714，696號美國專利中揭示更複雜的裝置。所述裝置試圖克服系統的缺點以獲得具有非常低的汙染程度的樣品。吉伯(Gilbert)的第6，338，282號美國專利描述一種用於收集液體的設備證明了這個方法的通用性。思克瑞布(Srebro)的更近的第6，993，985號美國專利描述使用與仍連接到外部真空源的單個裝置組合的設備。不管這個方法提出的清潔性，但所述方法使用需要校準和電池維護的相當重的、大體積且昂貴的裝備。在吉耳(Gill)等人的第4，546，659號美國專利中揭示嘗試避免在取樣過程中使用泵。這個專利揭示一種用於收集大氣空氣樣品用於隨後分析的小的(IOml)包封。所述包封由通過柔性、氣體不可滲透材料形成的第一和第二對置面板而形成，所述第一和第二對置面板在外圍密封以界定收集腔室。包封含有例如螺旋彈簧或發泡體的可擴展構件。可擴展構件經由保護板和大的隔膜而將力轉移到壁。這些包封具有若干缺點。舉例來說，與經取樣流體接觸的可擴展構件增加了被內部元件(即，彈簧)或(尤其)任何發泡體吸附的可能性。此外，可擴展構件防止包封的內含物的完全抽空。這個用於吸附的大表面積僅允許高濃度的化學化合物以可接受回收率和準確性被取樣。此外，包封不能被重新使用，這是因為取樣容積將需要被清洗若干次以清潔包封，然而，包封的自密封隔膜不允許此程序。需要一種取樣袋，其能夠在沒有例如壓力或真空泵等外部能量源、沒有具有剛性壁的外部容器、沒有管和管連接器的情況下進行流體遞送或流體取樣。另外，需要一種取樣袋，其產生其自身的驅動力以用於樣品收集。還需要一種取樣袋，其減少對標準混合物或樣品的外部汙染。進一步需要一種用於標準混合物的容器，其不需要添加另外的載體氣體以及與使用具有剛性壁的容器有關的任何相關聯的濃度計算和容積補償。
進一步需要取樣袋，其允許使用實質上所有的取樣容積。進一步需要此種裝置，其價格低廉、易於製造、經設計用於多個用途、可供專門設計的取樣袋和常規取樣袋兩者使用、輕型、體積小、手動或自動操作且易於運輸、和/或在使用時本質安全。

發明內容
容器的實施例包括柔性、靈活壁。所述柔性、靈活壁傾向於使容器返回到初始配置。所述初始配置可為實質上完全擴展容積配置、實質上空配置或部分全容積配置。所述靈活壁可通過施加在取樣袋外部的力或在取樣袋內部的力而從初始配置變形。所述力可為按壓在容器一側或兩側上以使包從初始擴展容積配置(部分或實質上完全配置)變形到減小容積配置的手或重物。當移除所述力時，容器由於靈活壁施加到容器的偏置力而傾向於返回到初始配置。在大多數情況下，如果容器的內部容積能夠使容器內部與外部之間的壓力等化，則所述靈活壁將使容器返回到原始配置。所述靈活壁可包括具有形狀記憶組件的一個或一個以上組件，所述形狀記憶組件使取樣袋偏向於其初始配置。容器的壁可包括多個層或組件。一層可為覆蓋包壁的實質上整個表面區域的完整層或僅覆蓋所述包的一部分的部分層。所述層可由製成在一個實施例中，所述容器包括複合壁。所述複合壁可包括多個層。所述層可包含內部層和形狀記憶層。所述內部層可為適於所需應用的任何層，對於取樣容器，所述內部層可為柔性的、低排氣、具有極低吸附性和/或不滲透性。所述內部層可包括聚烯烴(聚丙烯、聚乙烯)、多氟塑料、PTFE、特氟綸中的至少一者，和其它類似材料。複合壁的其它層可包括用以在所有結構上提供額外性質的材料。舉例來說，第二層可具有使化合物進入內部層的較小滲透性，因此增加複合壁的不滲透性。另一層可包括形狀記憶組件。所述形狀記憶組件可包括選自以下各項的至少一種材料聚碳酸酯、丙烯酸樹脂、聚酯、金屬或金屬合金以及具有形狀記憶的其它材料。在一些實施例中，包括形狀記憶組件的層可與複合物的其它層相比可相對較厚。另一層或內部層可為包括具有極低或零滲透性的材料的層，所述材料例如不鏽鋼、鎳、鋁或為柔性且具有足夠滲透性的其它金屬層。在一些實施例中，尤其是在其中此層為內部層的實施例中，金屬層可包括薄表面子層或化學惰性金屬氧化物塗層。此金屬氧化物層還可以經矽化。所述層對於應用可以處於任何適當次序，以便給予複合壁適當特徵。另一任選層可包含複合壁的外層，其包括具有某些性質的材料，所述性質例如靜電消散、到不同材料的良好粘著、低摩擦力和/或抗磨損性。此種外層可包括例如選自包括以下各項的群組的至少一種材料金屬化聚酯、聚氨基甲酸酯、尼龍。在某些實施例中，所述壁的形狀記憶組件界定容器在其初始配置中的主要形狀，且軟質部分用以共形地密封所述容器。容器的實施例可具有兩個典型初始配置形狀中的一者，然而，其它形狀是可能的
-—種包括形狀記憶組件的容器，其初始扁平配置導致容器在其初始配置中在各壁之間具有實質上零容積。具有扁平初始配置的容器能夠通過增加內部壓力而擴展，見圖1-A。所述形狀記憶組件可處於初始扁平配置或處於弓形初始配置。如果形狀記憶組件處於初始弓形配置，則可通過將具有凸起側邊的形狀記憶組件彼此鄰近地放置來形成具有扁平初始配置的容器，見圖I的a-Ι。然後通過容器的其它層將形狀記憶組件的邊緣緊固在一起,見圖IA的a-2。如果將流體添加到容器的內部容積，則形狀記憶組件將變形，如圖I-A的a-3中所示。在此種實施例中，所述容器將傾向於由於形狀記憶組件返回到初始扁平配置的傾向而放氣。-具有充氣初始配置的包括兩個弓形形狀記憶組件的容器的另一實施例展示於圖I-B中。在此實施例中，所述弓形形狀記憶組件放置成凹入側邊面向彼此，見圖I-B的b-1。施加到容器內部的力可使所述容器放氣，如圖I-B的b-2中所示。所述容器將具有擴展且將流體汲取到容器內部容積中的趨勢，見圖I-B的b-3。在各壁具有初始扁平配置的容器的實施例中，各壁傾向於在變形後回復到扁平配置,對內部容積內的流體的所施加的加壓力能夠將流體從內部容積排出到零容積。此種實施例可用以為外部設備提供在容積內的所需要的流體流動或流體樣品-圖1-A，a-K a-2、a_3 ο可迫使初始配置具有實質上完全擴展容積配置或部分全擴展配置的容器的實施例達到具有實質上零內部容積的扁平形狀。具有形狀記憶組件的靈活壁然後將在周圍環境與內部空間之間施加壓力差，由此提供一定驅動力以使流體填充容器的永久擴展容積-圖I-Bjb_l、b_2、b_30本發明的實施例提供取樣袋，其準許在沒有任何額外裝置的情況下進行取樣且準許設計允許自取樣的取樣袋。如本文中所使用，自取樣意指一旦開始就將繼續，而無需來自進行取樣的人員的進一步輔助的取樣。在結合圖式檢視以下具體描述、本發明的示範性實施例之後，所屬領域的技術人員將了解包括靈活壁的取樣袋的實施例的其它方面和特徵。儘管可相對於某些實施例和圖式來論述各個特徵，但所有實施例可包含本文所論述的特徵中的一者或一者以上。儘管本文可將一個或一個以上特定實施例論述為具有某些有利特徵，但此些特徵中的每一者還可整合到本文所論述的本發明的各種其它實施例中(除了這種整合與其其它特徵不兼容的情況)。以類似方式，儘管示範性實施例在下文可論述為系統或方法實施例，但應理解，此種示範性實施例可實施於各種系統和方法中。另外，在相同發明者名下的2011年2月16日申請的標題為「用於流體取樣的裝置(DEVICE FOR FLUID SAMPLING) 」的美國專利申請案的全文特此以引用的方式併入。


圖I複合靈活壁以及其在組裝前後記住的通用形狀和由所述靈活壁施加的力的示意I-A位置a-l、a-2、a_3 ;組裝之前的位置a_l壁；組裝之後的壁的a_2位置和被推出之後的壁的a-3位置圖I-B位置b-l、b-2、b-3 ;組裝之前的壁的位置b_l、組裝之後的壁的位置b_2 ;通過靈活壁擴展到永久容積b-3圖2具有複合壁的容器圖2-A具有複合壁的容器-展示保持在扁平位置中的永久趨勢，從而在腔室中產生過壓圖2-B具有複合壁的容器-展示保持在界定內部空間位置的充氣狀態的永久趨 勢，從而在腔室中產生欠壓圖2C描繪包括兩個直線側邊和兩個彎曲側邊的形狀記憶組件圖2D描繪包括圖2C的形狀記憶組件的取樣袋，所述取樣袋展示為處於扁平狀態圖2E描繪處於擴展或填充狀態的圖2D中所示的取樣袋的透視圖，形狀記憶組件的設計導致「枕頭」形取樣袋，其在側壁上具有繃緊且較少的褶皺圖3包含具有形狀記憶的材料的多層靈活壁的橫截面-接縫的橫截面3a_側壁；3b-可樞轉地連接的靈活壁；3c-具有作為柔性鉸鏈的較薄部分的靈活壁；3d-邊緣在異形套筒中旋轉的靈活壁；3e_各邊緣由環狀物連接的靈活壁圖4與取樣管和流量限制器串聯連接的容器圖5與比色管串聯連接的容器圖6與碰撞器串聯連接的容器圖7懸掛在用於在呼吸區中進行個人取樣的帶子上的容器-翻領上的取樣裝置圖8用泵和取樣袋進行直接取樣的示意9用泵和取樣袋進行間接取樣的示意10用大的手驅動注射器型泵和內部的取樣袋進行間接取樣的示意11硬壁容器-用於真空取樣的罐a-0. 4L ；b-15. OOL圖12具有內部移動件的取樣小袋。
具體實施例方式取樣袋的實施例展示於圖IA和IB中。所述取樣袋的所述實施例包括靈活壁。所述靈活壁在不同實施例中可安裝成不同配置，以提供不同力。所述靈活壁包括用於向取樣袋的壁賦予原動力的構件。在一實施例中，所述靈活壁可包括至少一個形狀記憶組件。所述形狀記憶組件可為提供向著初始配置的偏置力的組件，例如面板或板片彈簧。在某些實施例中，形狀記憶組件併入到容器的壁中。在一些實施例中，所述形狀記憶組件可併入到容器壁中，使得形狀記憶組件將不會與容器內的流體接觸。在其它實施例中，形狀記憶組件可併入到容器中，使得形狀記憶組件不阻止對容器進行放氣，使得容器具有實質上零內部容積。如本文所使用，「實質上零內部容積」意指內部容積可被壓縮到小於容器的實質上完全擴展容積的總容積的5%。原動力或形狀記憶組件可使壁遠離彼此或朝向彼此偏置，這取決於併入到容器中的形狀記憶組件的所需初始配置或「原初」配置。形狀記憶組件可為可因力而變形且在移除力時將實質上返回到其原始形狀的任何組件。形狀記憶組件可用以在形狀記憶組件實質上返回到其原始形狀且容器返回到初始配置時增加或減小袋的容積。取樣袋的實施例展示於圖IA中。形狀記憶組件15具有原始彎曲形狀，且布置成凸起側邊鄰近於彼此。儘管未展示，但形狀記憶組件可具有任何形狀，包含長方形、正方形、三角形、圓形，橢圓形或其它形狀。另外，形狀記憶組件可為碗形，使得可加力使碗的中心為扁平的，且在移除力時，形狀記憶組件實質上返回到其原始碗形。 舉例來說，圖2中所示的取樣袋8的實施例包括兩個大體為長方形的形狀記憶組件15。在圖2的實施例中，形狀記憶組件佔據取樣袋8的壁的一相當部分。或者，形狀記憶組件可包括孔隙、條板或肋狀物。返回到圖1A，形狀記憶組件10可併入到具有柔性壁的容器的壁中，使得形狀記憶組件抵靠彼此壓成扁平，如圖lA_a2中所示。所述容器的配置將保持形狀記憶組件抵靠彼此壓成扁平。如果向圖I-A所示的容器填充流體，則具有形狀記憶的靈活複合壁將以與其相反的方式來扭曲容器或取樣袋的另一實施例展示於圖I-B中。在此實施例中，靈活壁中的兩個形狀記憶組件配置成其凸起側邊鄰近於彼此。在此種實施例中，靈活壁施加靈活力，所述靈活力傾向於打開容器，因此在容器或取樣袋內產生適度欠壓。此適度欠壓產生驅動力以使流體在無需外部能量源的情況下填充容器或取樣袋，且完成取樣。通過由靈活壁表達的力而移動的流體的方向用箭頭展示。圖I中所描繪的實施例證明了可設計為具有具其獨特性質的靈活壁的容器和取樣袋的多功能性和多樣性，從而代替更複雜的系統用於使流體移動。形狀記憶組件的形狀和形狀記憶組件歸因於靈活壁的設計的移動約束產生了具有一貫的完全填充容積的取樣袋或容器。圖2-A展示具有類似於圖I-B中所示形狀記憶組件的形狀記憶組件的取樣袋的實施例的透視圖。具有靈活壁的實施例處於扁平位置，由此力可作用於靈活壁上。取樣袋的靈活壁10包括形狀記憶組件。在圖2-A的實施例中，形狀記憶組件裝配於靈活壁的複合材料內部，且並不與扁平壁的整個區域重疊。在所述圖式中，此部件的兩個側邊由點線限制，且其它兩個側邊具有與複合壁的其它部件的共同接縫12。在某些實施例中，形狀記憶組件將被夾於多層靈活壁的其它層之間。進一步在圖3上，更詳細地闡述包含或不包含形狀記憶組件的接縫的類型。圖2所示實施例的靈活壁10的形狀記憶組件15以橫截面展示。在此實施例中，形狀記憶組件15為實質上長方形或具有類似形狀。內部含有部件15的壁10的兩個相對側邊被鉸接，或通過接縫12而處於可移動地密封連接中。部分地包含於壁10中的記憶部件15的末端用虛線展示於圖2A上。因此，當打開裝置的入口 /出口 20時，流體可通過形狀記憶組件的移動而進入並填充裝置內部的負壓空間。在此種實施例中，裝置實質上採取圓柱形狀，如圖2-B所示。不含形狀記憶組件15的側壁11形成實質圓柱形取樣容積的其它兩個側邊。壁10的靈活力幫助張緊那些側壁，由此在每次裝置充滿流體時界定實質上相同的可再現的容積。具有圖2-B的靈活壁的容器的實施例展示為處於打開狀態，其中形狀記憶組件處於「放鬆」或原始形狀。在取樣方法的一個實施例中，所述取樣方法包括對靈活壁施加力。當將力施加到靈活壁時，樣品袋被壓平，且樣品袋內部的容積減小。在施加足夠力時，樣品袋中的容積可減小到幾乎為零，且樣品袋中的流體實質上被清空。在釋放力時，所述靈活壁將返回到其原始形狀。重複地施加和移除到靈活壁的力允許將樣品袋實質上完全壓平，且然後擴展，由此清洗掉來自先前流體內容物的任何汙染。重複地清洗所述內容物準許達到內側壁上所取樣的流體混合物與樣品袋內壁上所吸附的任何化學化合物的移除的動態平衡。此種平衡無法用任何常規取樣系統或用於常規取樣袋的方法來獲得。常規取樣袋僅可通過任何已知抓取取樣方法填充一次。圖2的裝置的實施例展示為具有通用入口 /出口 20，但所屬領域的技術人員可理解，可使用入口 /出口 20的任何代替品。容器或取樣袋的實施例的入口 /出口可具有任何所需設計。容器或取樣袋的實施例可具有多個入口/出口。入口/出口可為如圖所示可在 例如特定需要時使用的專用閥22或24。當需要對例如空氣等流體進行直接抓取取樣時，例如圖1A、1B、2A和2B中所示實施例的容器或取樣袋的實施例極其簡單且可靠。能用所取樣流體衝洗裝置若干次的能力與現有方法和裝置相比具有眾多優勢。來自用於任何已知裝置中的低吸附材料的原始壁具有少量能夠吸附的活性部位，但所述部位在目標物質(汙染物)相當低(例如，處於百萬分之幾份(PPM)或十億分之幾份(PPB)範圍中)時是很重要的。即使在假定沒有穿過壁的擴散的新填充的取樣袋中，對於樣品袋的第一次填充，回收率也可由於吸附在壁上而為85-90%。回收率界定為如由分析所指示的化合物量相比於取樣環境中化合物的實際量的百分比。因此，當使用根據本發明的設計且完成用取樣流體的若干次衝洗時，對於給定濃度，甚至低濃度，此將導致接近於100%的高回收率。在圖2E中，描繪形狀記憶組件的實施例。表達靈活力的部件15(圖2-C)具有類似於「枕頭」形狀的形狀，其具有兩個平行的相對側邊。袋40完全充氣時的此形狀有助於使軟性側壁11良好地拉近而無褶皺，因此界定高度可再現的容積。當袋旨在充當對適度負壓的驅動力時，需要具有可再現容積的袋。此形狀可為有利的，且併入到圖4、5、6和7所示的實施例中。如已提及，所述裝置展示為具有簡單入口 /出口 20，其可由適當閥22或24和/或連接器或連接線44代替，如圖4到7所示。用具有預設流動性質或能夠進行流量調節和調整的適當閥22或24 (未在此處及後文在構造上加以論述)代替入口 /出口埠 20可提供重要的特徵，例如長期取樣_15、30、60分鐘或8小時，以及通過直接裝配到閥或其蓋中的隔膜取出樣品的能力。可設想此種閥具有打開/關閉功能性和/或構件以調節流體流量。此種閥可整合到所述閥，或可互換以實現不同的流動速率。靈活壁10的各部分的不同實施例展示於圖3中。根據本發明的靈活壁的在圖3-a中的靈活壁的橫截面包括扁平形狀記憶組件15以及在包含部件15的相對壁10的兩個相對側邊之間的側邊接縫12。其它側邊可具有相同類型的接縫或可涉及形狀記憶組件15之間的直接連接。圖3b和3c中展示的靈活壁的各部分的實施例具有在形狀記憶組件之間的直接連接。此種直接連接可包括圖3-c所示相同柔性材料的較薄部分，可提供材料的邊緣與圖3-b所示形狀記憶的樞轉連接、另一連接構件，或連接構件的組合。在這些實施例中，形狀記憶組件15夾於複合靈活壁10的其它部件之間。然而，形狀記憶組件還可為複合靈活壁的內層或外層，或靈活壁可整個由形狀記憶組件組成。容器或樣品袋的實施例可用於在延長的時間周期內取樣。例如但不限於圖I-B和圖2所示實施例的容器的實施例可結合其它取樣裝置提供適度欠壓源。一些取樣裝置對於延長的時間周期需要尤其小的壓力差。這樣，在此處和後文給出多種長期取樣裝置作為實例。圖4、圖5和圖6所描繪的實施例包括具有靈活壁的取樣袋。具有靈活壁的取樣袋在處於沒有實質力施加到靈活壁的打開或放鬆狀態時包括特定容積。在此打開或放鬆位置，具有靈活壁的取樣袋可包括不處於其原始位置的形狀記憶組件。所述靈活壁防止形狀記憶組件完全返回到其原始形狀。然而，在此位置的取樣袋包括張緊的側壁11，且因此保持打開的袋的容積限於可再現的特定容積。形狀記憶組件和取樣袋壁的形狀可經修改以一起起作用以產生可被壓平以減小容積且可充氣到可再現容積的取樣袋。圖2-E所示取樣袋的實施例包括長方形壁與形狀記憶組件的組合，其能夠充氣到具有繃緊的側壁11的結構，因此提供取樣容積的更好的可再現性。在圖4中的實施例中，含有吸附劑的取樣管32，例如具有木炭或矽膠的取樣管，耦合到取樣袋的入口 24上。在此實施例，流量限制器27在取樣管27之後安裝在管道44中。流量限制器可用於僅允許特定流動速率的流體穿過其中。流量限制 器的類型可調整適當取樣速率。流量限制器可為例如涉及以下各項的群組中的一者微粒流阻器(填充有玻璃或陶瓷粉末)、過濾器或每單位面積具有已知流動速率的膜，或以便利方式裝配在管27中或直接裝配在閥22或24中的有限或臨界孔口。從一升直到若干升的取樣容積可使用此方案容易地實現。使用流量限制器27可服務於一個以上工作班次、一周或甚至一個月的中等(幾分鐘到幾小時)到長期取樣的需要。巨大優勢為不僅不使用泵流量計和其它設備，而且在取樣過程中不涉及人力。這樣，這些實施例中的一些實施例可視為自取樣裝置。一個人可同時在若干不同位置執行長期取樣。另一巨大優勢為設備可易於被設計成本質安全型，且甚至可用於使用其它設備會有問題的苛刻環境中。取樣裝置的實施例可為自取樣裝置。自取樣裝置可放置在某一位置，且允許其在一段時間內「自充氣」。可隨後收集取樣袋並將其送去進行分析。所有所展示的取樣設計中的巨大優勢為其多功能性。取樣可設定到預定容積、預定取樣時間，或在必要時使用不同流量限制器設定到預定氣流。不需要流量計和泵。本發明的容器的基本設計的用途並不僅限於本文所闡釋的取樣，且可用於當需要適度負壓差作為流體流動的驅動力時的許多情況，包含工業或醫療用途。根據本發明的兩種基本類型的空氣取樣容器的實施例都可具有許多獨特特徵，且因此與常規取樣袋相比具有優勢，例如，一些實施例具有以下列舉的特徵中的一些或全部-沒有任何類型的泵來排出流體或將流體填充到容器中-沒有電池充電和維修-沒有泵校準-操作極其簡單-低廉的取樣過程-取樣時的較高回收率-在一些應用中，回收率可接近於100%-到管線或內部泵的壁上的潛在減少的吸附
-潛在減少的無交叉汙染-與使用灌和瓶的較小部分相比，所有直接取樣的容積都可用-容器輕且不依賴於能量-容器本質安全且提供本質安全取樣-隨時可供取樣-當空著且入口關閉時，可以相對小容積適配許多容器，可攜性對於野外取樣極其重要。-對於取樣需要的極其多功能性，如下-容器可用作主取樣容積以存儲所取樣的空氣、氣體或氣體混合物；-容器可結合在固定取樣容積下的吸附取樣管而用作主驅動力源(從IOml到5，000甚至10，OOOml的取樣容積都可實現)；
-容器可結合比色管而用作驅動力源，假定系統容器/管一起在校準在固定取樣容積下。任何有限時間的15分鐘STEL取樣或30分鐘。可實現最高濃度或480分鐘(所有班次長度)TWA或TLV取樣，其中預定容積為100、200、500到> 10000ml/樣品；-根據本發明的容器可結合用於預定取樣容積的氣溶膠或液體碰撞器的過濾器盒來加以校準。所描述方法和具有靈活壁的取樣袋的實施例不限於本文所揭示的特定實施例、方法步驟和材料，因為此種調配物、工藝步驟和材料可在一定程度上變化。而且，本文所使用的術語僅用於描述示範性實施例的目的，且所述術語不希望是限制性的，因為本發明的各種實施例的範圍將僅受所附權利要求書和其等效物的限制。因此，儘管參考示範性實施例描述了本發明的實施例，但所屬領域的技術人員將理解，可在所附權利要求書所界定的本發明的範圍內實現變體和修改。因此，本發明的各種實施例的範圍不應限於以上論述的實施例，而應僅由所附權利要求書和所有等效物界定。
權利要求
1.一種流體容器，其包括 靈活壁，其包括記憶形狀部件。
2.根據權利要求I所述的流體容器，其中所述記憶形狀部件包括能夠通過施加力而從初始形狀變形且在移除所述力之後實質上返回到其原始形狀的材料。
3.根據權利要求I所述的流體容器，其中所述記憶形狀部件包括金屬或塑料材料。
4.根據權利要求2所述的流體容器，其中記憶形狀部件的所述初始形狀包括U形、V形、圓形、弓形，或拋物線形橫截面。
5.根據權利要求4所述的流體容器，其中所述形狀記憶組件具有長方形、正方形、三角形、圓形、具有兩個平行側壁的「枕頭」形狀、橢圓形或其它形狀。
6.根據權利要求I所述的流體容器，其中所述靈活壁具有複合構造。
7.根據權利要求6所述的流體容器，其中所述靈活壁包括至少三個層。
8.根據權利要求7所述的流體容器，其中所述靈活壁包括內層，所述層包括所述記憶形狀部件；以及外層。
9.根據權利要求I所述的流體容器，其中所述記憶形狀部件能夠在充氣配置中偏置所述取樣袋。
10.根據權利要求9所述的流體容器，其中所述流體容器為流體取樣袋。
11.根據權利要求I所述的流體容器，其中所述記憶形狀部件能夠在放氣配置中偏置所述取樣袋。
12.根據權利要求11所述的流體容器，其中所述流體容器為流體遞送袋。
全文摘要
本發明是針對具有柔性壁的取樣袋。所述取樣袋可具有包含形狀記憶組件的靈活壁。所述形狀記憶組件傾向於使所述取樣袋返回到其初始形狀。此種取樣袋可用於多種取樣方法中。
文檔編號B65D8/08GK102883960SQ201180009795
公開日2013年1月16日 申請日期2011年2月16日 優先權日2010年2月16日
發明者格奧爾基·M·米海勒夫, 布賴恩·I·特魯克斯 申請人:耐斯特科技有限公司