专利名称：流体分析仪系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及流体分析仪，尤其涉及能够确定流体的各个化学成分的流体分析仪的一种改进型式。具体地说，本发明涉及一种操作简单并且能够定性和定量地识别一种与/或多种流体内的成分的流体分析仪。本发明提供高的精度而不必改变分析仪系统或在系统中增加附加的流体分析仪检测器。
背景技术：
大部分分析仪依赖于检测器，用于从流体的摩擦流量收集信息。不过，本发明的分析仪借助于通过非侵入方法采集流体的试样进行操作。在优选实施例中，本发明涉及一种流体分析仪，其能够并且可用于分析在远方位置取得的试样，并和通常相同制造的其它的流体分析系统相互作用，使得其可以在宽范围的环境和设置下使用。
对于本说明，流体指的是i)由任何可以自由运动的颗粒构成的。
ii)颗粒指的是物质的一个微小的部分。
iii)物质指的是物理世界的彼此相互作用的任何数量的亚原子与/或原子的组成物。
vi)组成物指的是占据空间的任何东西。
便携式流体分析仪是已知的，用于检测驾驶员呼吸中的酒精浓度的呼吸分析仪便是便携式流体分析仪的一个例子。便携式或移动式分析仪还用于环境检测，例如用于确定石油化工联合企业、煤气取暖器和锅炉周围的空气的纯度。便携式或移动式分析仪还用于采矿业和其它有危险的行业中用于检测有危险的流体的存在。
现有的便携式流体分析仪由采样仪和分析仪构成。不过，它们具有某些缺点。首先，流体采样仪和分析仪构成一个一体的装置，需要配备了解分析仪的复杂性的操作人员。此外，分析的结果通常不能在现场和以前的数据比较，这是因为以前的数据通常被存贮在远方的位置。一个附加的缺点是，一般地说，在任何时刻便携式分析仪通常不能检测多于4种的气体，特殊的分析仪通常在任一时刻不能检测多于6种的气体。分析仪的另一个限制是，当在气体混合物的情况下工作时，它们不能检测在高于与/或低于和气体的性质有关的饱和度限制的浓度。
现有的分析仪往往是检测当流体通过一个或几个检测探针时的流体流中的流体。这种技术具有这样的缺点在每次分析之后在每次随后的使用之前，必须清洗探针，并且难于对探针进行充分清洗以便防止对下一次检测的污染。此外，有时需要在每个分析之间重新校准探针。在许多现有的流体分析仪中，每种流体通过一个电子化学检测器检测，因而用户需要按照要被检测的流体更换检测器。此时需要重新校准所述检测器以便检测另一种流体。
如果在一个分析仪中的流量大于另一个分析仪中的流量，并且所述检测器是相同的。则具有较大摩擦流量的装置应当提供更精确的读数。不过为了获得更高的精度和更宽的流体分析范围，在预定的环境中的放射性扫描将提供较大的精度和数量分析支持。
有时使用化学发光用于气体分析，并包括捕获和解释在化学反应期间发出的光。在流体的表面上吸附和解吸附分子的速度以及分子从流体的表面上转移的速度和温度有关。这个作用被称为表面扩散，并且当存在一个平衡时，则发生吸附和解吸附，从而产生大小相等的相应的通量。这种类型的分析仪的缺点在于，其依赖于被引起的热或化学反应，或者通过分析流体的强度值来确定存在的流体的数量。
也使用套色版用于流体分析。这种技术借助于使流体混合物通过一种溶液或或悬浮液，通过一种介质，在所述介质中，各种成分以不同的速度运动，从而使得能够识别在混合物中存在的不同成分，分离流体的混合物。不过，本发明的流体分析仪系统不需要使流体通过一种混合物或在一种液体中悬浮，从而使其通过容器中的试样，以便评估各种成分或其在试样内的数量。
还已经提出，可以由借助于用计算方式进行化学药品的添加而形成和识别的重构的气体/流体的发射来分析流体。流体的表面松弛是发射可变光的原因。由化学反应产生的可变光帮助产生一种环境，其中电子通过溢出过程侵入x，y和z轴。在可以或不可以屏蔽电子的流体的表面附近产生弗里德尔振荡。其中允许离子撤回材料的表面，从所述材料接收的能量将被减少或改变。所述的改变可用于表示流体成分的性质，不过，这种处理的缺点在于其依赖于化学反应。
使用折射率来区分从不同物质反射回的光，借以识别不同的物质，不过，所述的光不能清楚地识别6个以上的小数位，其缺点在于在相同的折射率下分类不同的物质。
还可以使用质谱分析。质谱分析的目的是分离每个质量和下一个整数质量，这可以用几种方法来实现，第一种方法例如是通过可以和质量51区分的单位分辨率质量(Unit resolution mass)50。磁部分使用区分的高斯三角峰值方法。傅立叶变换离子回旋加速器(FTICR)系统利用双峰值，具有Lorentzian形状和10％的谷分辨率。质谱仪的飞行时间(TOF)被分解为包括高斯三角形的50％的峰值高度分辨率。两个峰值被分解为50％的谷。
质谱仪测量涉及按照原子和分子质量分离物质。在分析高达200000道尔顿(原子质量单位)的分子质量的有机化合物中是最常使用的，直到近些年来，被限制于易挥发的化合物。仪器和技术的继续的发展和改善使得质谱测量成为当今可利用的最通用的、灵敏的和广泛使用的分析方法。不过，本发明的流体分析系统能够分析质谱仪不能分析的流体颗粒。此外，本发明的分析利用保持试样的完整性的捕获的试样。质谱测量要保持完整性是困难的。本发明的一个附加的优点是试样可以被储藏。
在质谱测量辐射源中，例如使用激光器，当前激光器的波长接近于可见光波长。除去在生产机构中具有固有的理论兴趣之外，可见光波长转换为较短的波长辐射具有许多实际的应用，例如作为吸收源、X射线加热源、X射线激光器。辐射通过旨在用于试样的激光能量被放大。本发明的流体分析仪不需要附加的能量辐射，用于放大在试样容器中的流体的信号辐射源，以便帮助流体的识别。
美国专利6271522提出可以使用光谱测量法进行气体检测。类似的美国专利5319199使用红外辐射和紫外辐射检测在车辆放射中存在的气体。美国专利4746218涉及用于检测和分析气体的光谱吸收。这些装置都不能同时检测和分析多种气体，并且都不能在足够低的浓度下检测气体，而这在复杂的医疗诊断中是有用的。
本发明提供一种流体分析系统，特别是一种便携式流体分析系统，其克服了上述的各种缺点。本发明的分析仪不需要在要被分析的流体中的探针，并对自含的静止流体试样进行操作，因而使得对试样的污染最小或者完全避免。本发明的分析仪还具有一个附加的优点，即，试样一旦被取得便被保持密封，从而阻止污染。本发明的流体分析仪可用于分析人的呼吸特征，并有些类似于指纹那样可被存储，存储的特征可以对照以后取得的或者在健康检查期间取得的新的试样进行检查。
按照本发明，由流体试样中的各种成分发出的辐射的检测用于确定在流体中存在的物质的性质和数量。这提供了一种选择，即只有由试样中的分子发出的辐射被用于进行分析，并且可以不需要附加的能源，例如光、热、声和振动源。
因而，在本发明的一个实施例中，提供一种流体分析仪系统，其包括用于收集流体试样的容器和分析装置，所述分析装置含有包括温度检测装置的调和(consistent)光调节隔室，在所述隔室内可以放置含有流体试样的容器和用于检测由试样发出的辐射的装置，以及用于放大被检测的信号的装置。
本发明还提供一种用于把放大的信号转换成在试样中存在的流体的性质和数量的装置，所述装置按照下述被引用a)已知的膨胀的容器的体积b)流体试样的光条件
c)流体试样的温度d)辐射扫描的时间间隔与/或e)辐射扫描的距离。
本发明还提供一种流体分析仪系统，包括i)用于流体试样的容器。
ii)所述容器所在的调和光调节环境。
iii)定时装置，用于测量由容器中的流体试样发出的辐射的扫描持续时间。
iv)用于确定试样的温度的温度检测器。
v)用于从试样发出的辐射接收数据的一个或几个检测器，其位于离开所述试样一个预定的距离处。
vi)用于转换和放大来自所述检测器的信号的装置，其能够识别强度和峰值强度值的波长。
所述系统可以选择地包括用于确定调和光的调节环境的曝光表。
然后可以把峰值强度和峰值强度值相加与/或和已知的或未知的峰值强度与/或峰值强度值(nm波长值)相关，从而指示在试样中存在的流体的性质，并确定试样中的流体的浓度。
在本发明中使用的检测器最好是一种辐射吸收装置，其按照流体试样内的一种或几种流体接收的纳米波能量接收辐射值，通过分开的涂汞的玻璃或其它合适的材料的表面以预定的时间间隔进行记录。所述表面以特定的纳米波分割单元记录接收的辐射值。这些单元是方便的指示器，用于识别试样流体及其强度值。
这种系统可以通过专门设计的、完全协调的、计算机驱动的软件系统操作，以便提供流体成分的咨询情况报告和进行测试的条件。
本发明的分析仪系统最好还包括用于测量试样的湿度和露点的装置以及用于确定大气压力的装置。如果或者当这些参数和另外的试样比较以便进行参考时，这些测量可以被存储，使得能够把这些因素考虑进去。当分析仪用于为健康和环境的目的而进行流体/排出物的分析时，便是这种情况。在进一步优选的实施例中，系统具有GPS，因此，可以记录日期、时间和取试样的位置(高度、经度和纬度)。
系统最好还包括重力、声音以及振动、速度和方向的测量。
本发明的分析仪可以检测试样中多种流体的存在，还可以检测所存在的流体的数量，所述数量可以是十亿分之几或者更低。本发明的流体分析仪的优点在于，其可以在任何时间在大部分环境和条件下由经过训练的操作者使用。此外，本发明的分析仪系统是通用的，例如，试样可以在一个位置被获得，而可以在同一位置或另一位置使用扫描和分析系统。可以通过远程控制或者由操作者把检测信号传递给另一个位置，进行放大、分析与/或存储，或保持在同一位置进行放大、分析与/或存储。数据还可以以相同的方式被接收，并且可以使用这个数据和任何其它存储的数据进行比较，以便对照检查任何先前的或当前的内部与/或外部测试结果。如果数据分析系统所在的位置和取得试样的位置不同，则最好把相关的参考数据安装在流体分析仪系统中，所述参考数据包括获得试样的时间、条件和位置。以便保持参考数据的整体性。
本发明的技术可用于工业环境中，用于检测在特定的污染物中的气体和例如在矿井、化工厂、石油钻塔或油井中的有毒气体。其还可以用于评价发动机燃烧，燃烧产生的排放物及其和环境的相互作用。其在颗粒检测中尤其有用。这在监视发动机的性能时是有用的，随着环境立法更加严格，这越来越重要。这尤其和柴油发动机的性能有关。这种技术还可以用于，但不限于，环境研究，其中大气改变是重要的，例如天气预报和预报火山爆发与地震。此外，这种分析仪可用于检测在地震之前由植物产生的不同的气体或几种气体的组合。
本发明的技术的一种特别的应用是检测人和动物呼吸中的成分。因此这种技术可用于产生用于监视人体健康的数据。此外，能够在一个位置例如在家中、在救护车中或者在事故现场获取并扫描试样，并把结果传递给医生的手术室或医院进行分析并产生结果，使得能够更快地诊断和处理。
无论在什么环境中，都可以利用本发明确定试样的性质和数量，首先在一个或几个容器中收集要被分析的流体的试样。为了得到由试样发出的辐射的锐化图像，容器的壁应当具有高的光学透明度。容器的侧壁应当是可弯曲的但是没有弹性。容器最好具有单向阀，以便通过单向阀能够进行填充。所述阀门将阻止引入的流体逸出，并确保当容器被充满时被自动地封闭。容器应当应当具有最小的污染。容器的尺寸和形状是重要的，并取决于使用分析仪的环境。
用于制造容器的材料应当具有最小的吸收和散射率，并能承受可能遇到的极高的温度。容器的壁最好较薄，以便改善透光性和流体试样温度的精度。
所需的光透明度的程度取决于容器的用途。不过，当用于流体分析时，需要较高的透明度，如同由高的百分数的紫外光和可见光的透射所表示的。太阳透射度大于90％，如由ASTME-424确定的，最好大于95％。为此，例如可以从Du Pont得到的碳氟化合物膜例如FEP是用于生产容器的优选的材料，尤其是用于进行气体分析的容器。使用FEP或其类似物具有其不能被压缩的附加的优点。
容器的壁也应当是柔性而无弹性的。柔性意味着材料在其使用的厚度下能够完全从压缩、手风琴状、扁袋、折扇、堆叠体、弯曲或扭曲恢复其原始形状和形式。充分的柔性同时能够维持在高度光透明的材料内的内容的整体性。
在一个实施例中，可以借助于包括刚性的模制部分例如容器的顶部与/或底部使结构的一部分具有刚性。内容的整体性将仍然被保持，如前所述，不过，在容器的顶部和底部牺牲光透明度，以便有利于刚性和强度。
容器一般由许多生产方法制成，并且我们发现碳氟化合物例如FEP(聚四氟乙烯)最好是由Du Pont，MFA Ausimont和PFA供应的新鲜的FEP，是尤其有用的材料，用于制造试样袋。一般地说，容器由5个部分构成试样袋本身、非返回阀、非返回阀保持部分、防篡改夹和流体输送管例如喷嘴。对于提供用于图13的调和光环境室的结实的配合的容器，所述的袋最好被挤压，并利用焊接技术在一端密封(见图5)。这种袋具有一个开口，阀门和阀门保持器可以被密封在开口内并被夹住。阀门保持器还可以像阀门以及流体输送管一样由医疗等级的聚乙烯注射模制而成，如图3和图4所示的这种容器的底部那样。在容器内形成真空，然后进行消毒，并被真空封装，以便避免在使用之前被污染。可以把两个或多个容器串联在一起，使得能够并行地分析一种以上的试样。
阀门保持器最好被这样形成，使得流体输送管例如喷嘴可被容易地连附在容器的顶上。
被膨胀的容器的形状应当是在流体分析仪系统的调和光调节环境内的一种结实的装配。我们希望在由要被分析的流体膨胀时所述容器在设置辐射检测器的位置是圆柱形的。阀门和制造容器的材料应当使得容器不会由于试样的压力而引起的膨胀而扩大超出其原始的容量。
在收集要被分析的试样时，最好测量试样的温度，并和其它的重要的信息例如湿度、大气压力与位置一道被记录。
在容器中的流体试样要被流体分析仪分析时的时刻，最好是确定流体试样的温度。最好提供一种机构用作温度探针，通过调和光环境室插入，和在调和光环境内包括的试样袋的表面接触。探针不穿过所述表面而和试样袋接触。由于试样袋的可弯曲的性质，袋的壁可以包围着温度探针，包围着探针的尖端，然后流体分析仪系统可以开始进行测量。驱动温度探针的机构被可变电阻控制，使得确保每当探针被设置时其将被袋包围而阻止穿透。可以进行调和光环境室的环境温度的测量并记录。调和光环境室最好由一种材料制成，以便减少辐射污染。其应当是不透明的，聚丙烯是合适的材料。最好是在调和光环境室的制造中不使用树脂或黏合剂。
预先设置扫描的时间间隔。持续时间的数量是接收装置对辐射源(流体试样)的可允许的暴露时间。从开始到完成，时间的增量可以按照用户的要求改变，一般为几毫秒到7秒，但不限于此，可以更长。如前所述，最好是使用电荷耦合器件(CCD)检测器，用于记录由试样发出的辐射。
也可以制造其它的装置用于确定湿度从而确定露点。不过重要的是检测器不穿过容器的表面，使得流体试样不会受到物理的干扰。
在本发明的优选的操作中，容器一旦由要被分析的流体的试样膨胀，便被置于调和光条件下，最好是和检测器相邻的暗的环境隔室，所述检测器最好是一种辐射吸收装置(RAD)。隔室然后被封闭，使得通常的光不会干扰流体的分析。然后，在隔室中的光的读数可以被测量和记录。处理变量例如温度、压力和湿度被测量和记录。然后在一个预定的时间间隔辐射吸收装置(RAD)进行由试样发出的各种辐射的测量。为了确定预选的各个流体的存在和数量，具有放大的扫描数据的分析系统对照已经存储在流体数据库中的已知的数据匹配和分析特别关心的波长及其峰值强度。或者，用于检测在采样时未知的流体的优选的方法是利用辐射吸收装置(RAD)的整个范围，而不管是次亚声、亚声、声、超声、微波、红外、紫外、X射线、伽玛射线、宇宙射线和超宇宙射线。在优选的操作中，然后再次测量和记录处理变量，例如温度、压力和湿度。此时流体分析仪系统软件不仅通过已知的流体波长数据库确定试样中流体的存在，而且通过强度标识的测量计算存在的每种被识别的流体的数量。
由分析仪收集的数据最好使用标准的曲线拟合法和信号放大技术被放大，其中可以包括倍增和像素的光谱的分裂。然后通过软件使用放大的信号识别在试样中存在的流体。这借助于对照存储的已知流体的波长的信息库进行比较来实现。每种不同性质的分子将具有不同的谐振或波长值。系统最好使用这样的软件，其可以在辐射测量期间或之后使在每个特定值下的吸收相加。从而在RAD内被使用的电荷耦合器件(CCD)检测器的光谱范围内(nm)给出被识别出的每个流体存在的数量。已知使用的膨胀的容器的体积，流体被表示为试样的百分数。通过进行一个或多个试样的多次测量，可以增加测量的精度。
在采样时所有的流体将在相同的条件下被分析。即使每个试样的处理变量例如温度或压力可能不同。当时记录的强度值成比例。强度的各个值不像它们作为整体的一部分所具有的关系那样重要。因此，如果温度改变，则在当时在整个被分析的光谱中的记录的强度值因而也改变。因而，被识别的数量和当时的处理变量以及采样的位置有关。温度变化是重要的，因为当发生膨胀和收缩时，记录的和未记录的强度值的改变是非线性的。
能够识别流体的存在，将其数量表示为试样的百分数，可以确定流体的许多特征，例如重量和尺寸。这将帮助构造一个更加综合的图像以及流体和它们的实时活动的运动模型。


下面通过

本发明，其中图1是本发明的系统的性能的示意的流程图；图2表示本发明如何可以用作健康日记；图3表示用于以不膨胀的形式分析的试样的收集的圆柱形容器。
图4表示呈膨胀的形式的圆柱形容器；图5表示用于收集由图13所示的调和光环境室分析的试样的容器；图6表示具有能变形的底部的容器，其可以在不膨胀的情况下在合适形状的调和光环境室中用于分析流体试样；图7表示可以收集流体试样的容器。阀门保持器和阀门挤压袋的任何一端，在任何给定的时刻能够使流体放出而通过现在膨胀的容器，并且可以收集放出的流体的试样；图8表示如何串联地使用例如图7所示的几个容器，使得能够同时分析一个以上的试样；图9表示图3，4，5，6，7和8所示的容器如何通过撕开/折断穿孔被单个地分配和分发，并且可以连接任何种类的导管；图10是本发明的装置的图示；图11是本发明的另一个装置的图示；图12是在按照本发明进行的分析期间信息流的流程图；图13是按照本发明的分析仪的隔室的切掉的示意图，其表示壳体14，其中具有一个隔室15，用于接收含有要被分析的试样的容器。所述的隔室是可除去的，并且可以更换，从而适应于具有不同形状和尺寸的容器，例如图4，6和7所示。提供光检测器16，周围环境温度测量装置17，以及用于测量试样的温度的检测器18。此外，隔室的壁具有检测器19和20，在优选实施例中，它们是多CCD装置。图13所示的隔室可以和记录装置相连，如图15所示；图14是调和光环境隔室的示意图；以及图15是数据记录器和数据库的示意图，它们可以和图13所示的隔室关联。所示的接口板可以具有被连接的相同的或不同的装置的其它接口板。
具体实施例方式
如图1所示，借助于开动设备，选择测试类型并收集要在容器中分析的流体的试样进行测试。然后测试开始，确定温度、并最佳地确定湿度/露点和气压。然后激励辐射检测器，并在预定的时间间隔内测量并记录由流体试样发出的辐射。按照测试的性质，可以分析若干个试样或者对一个试样进行若干个测量。图1还表示数据存储使得能够捕获适合于试样性质的宽范围的附加数据。例如如果是对呼吸的分析，或许出于医疗目的，则尽可能记录位置(办公室、家庭、旅行途中等)(户内、户外、地下等)。类似地，可以记录获取数据时的气候条件，以及精确的日期、时间和位置。
如图1所示，用户/控制器借助于下载信息、从盘中安装与/或用户/控制器输入数据，能够在流体分析仪系统的数据库中装入数据。此外，每个测试结果可被存储，或者自动地加上测试的用户的名称、日期、时间和GPS位置。测试最好是，但是不一定，按照年代顺序在外部被存储在图1的信息库中，与/或一种媒体形式中，在流体分析仪存储数据库上在内部按照年代顺序存储有测试标签，以便在外部直接访问测试结果，如果各方同意的话。这个处理可被颠倒，如果终端用户这样选择，使得可以自由地提取合适的数据。
最好是，本发明还使得具有用灵巧卡进行访问和拒绝访问的能力，如图1所示。对于被认为是机密的信息，这是一种安全方法。
图2表示如何使用由分析获得的信息作为健康日记。例如，分析仪可以具有报警指示器(图2被称为交通信号灯)，如果检测到不寻常的或者危险的流体或者流体的数量，所述指示器便被激励。此外，所述的分析可以和以前存储的个人数据进行比较，从而使得能够识别任何改变。
此时获得的信息可以被存储或者加上标签，例如供以后在法庭操作中使用。所得结果还可以和现有的数据比较。此外，可以对这些数据进行解释，以便提出警告，告知存在危险流体、导致形成风暴和地震以及其它自然现象的环境改变。此外，所得数据可以被解释用于医疗目的，用于诊断疾病和作为咨询系统给出医药处方。这些信息例如还可以用于给予试样源一个特定的特征，本发明的技术的精度使得能够有些类似于个人DNA特征那样获得唯一的个人呼吸特征。记录的唯一的个人特征在其它领域可能是最有用的，例如在保密和个人识别认可领域。复制在其浓度下的特定流体的独特特征是不可能的。流体分析仪系统可用于进行预测。例如，得知一个人可能具有一种疾病的迹象，如果被早期识别，可以阻止疾病的发展。
可以存储的附加的数据的例子包括一个或几个外部数据例如身高、体重、年龄、身体质量、身体的表面积、肺活量、血型、血液分析，包括血压、水合作用水平、血糖、血睾丸激素、血雌激素水平和胆固醇。还有血流量，受寒因素，反射，呼吸速率，脉搏，性别，种族，体态，生活方式，辅助生活方式，部位，辅助部位，分子尺寸，分子重量，重力，活性以及生热值。
本发明的流体分析仪系统可用于临床研究。作为许多例子中的一个例子，在哮喘的研究中，不仅在哮喘和非哮喘之间具有定性与/或定量的不同，而且在不同的临床表现的哮喘患者之间，或者在不同的生理状态下的各个患者内的改变也有定性与/或定量的不同。用这种方式，流体分析仪系统不仅能够确定和疾病相关的某种流体的存在，而且还能监视严重性以及长期的波动。除去能够进行明确的临床诊断之外，流体分析仪系统还能够分析环境中的可以触发或增加某种危险条件的成分，例如对于过敏症以及其它呼吸道疾病是重要的敏感源。
由流体分析仪系统产生的结果可用作标记。这些标记将被称为特征，用作覆盖由用户对状态报告进行对照分析，只作为一种咨询系统。使用咨询数据和其它的外部信息和技术，用户可以确定问题、疾病和病征、诊断、单个的剂量，标准和预测，设计者药物治疗，警告和警报，医疗作用和新的流体。
流体分析仪系统的另一个优点是其能够向用户提供即时数据。所得的咨询情况报告可以被广大的用户群理解和鉴赏，从而立即阻止有害事件发生并采取有效措施。
可被预先记录并被放入流体分析仪系统的数据库中用于对照分析的信息的例子如下1.已知的被用作环境的标准的和流体标准的数据。
由0-100％的正常量利用提出的分裂的测量来形成模板。例如，从0-100％的正常量的氮，其增量为至少0.0000000001％。
2.已知的以正常可接受的测量比例上下扩展的物理环境数据，在具有上下进一步的扩展，其比例可以在人为的环境中找到。从0-100％的正常值，具有提出的分裂的测量，从而形成模板。例如，温度是-100℃到+100℃，增量为0.00001℃。
3.已知的记录所有参数的各个物理数据表也和被上下扩展到一般可接受的测量数值范围的呼吸气体相关，具有被进一步上下扩展的范围。在提出的分裂的测量下从0-100％，从而形成模板。
4.记录当天在收集试样时的环境的实际测量(包括温度、压力、湿度)。相对于上面1-3中列举的预先记录的已知数据利用设备覆盖。
5.在当天在进行环境测试时记录实际的各个物理测试。利用覆盖相对于上面1-4中列举的预先记录的已知物理数据。
6.已知的流体的波长的数据库。可以使用任何方法把新的流体加入数据库中。不过，我们推荐设置流体系统分析仪的温度，在预定的时间间隔记录在里面没有容器的调和光环境室内存在的测量。使用辐射吸收装置(RAD)接收并吸收来自辐射源的辐射，并记录测量的值。所述辐射源是在调和光调节环境内的大气及其周围环境。接着利用纯净的流体填充容器，例如利用氮气，并置于调和光调节环境中在设置的温度下。在预定的时间间隔内，流体分析仪系统的辐射吸收装置(RAD)借助于吸收接收来自已知波长的氮气的辐射。通过标准的曲线拟合技术，所得的值被放大，使得能够更清楚地确定波长识别及其峰值强度值。重复这种处理若干次，通过平均将提供增加的精度。通过参考其它已知的数据进行消除处理消除被认为是失真和噪声的数据，例如容器本身和光环境隔室的影响，以及所取的试样，剩余的峰值强度波长值提供识别，在本例中是氮气。
7.当强度峰值、相应的波长和按照上面6建立的已知的流体波长的数据库匹配时，实际的波长用作指示器，用于标记其峰值强度测量。在预定的允差内匹配波长将能够确定一种流体的存在。这种处理被自动地重复，直到在数据库中存储的所有流体被检索，并且试样中的流体被识别为止。点4，5和8通过其定义和与/或结合7相关。
8.强度的实际吸收的数据，用于确定识别的流体的数量。当被用于健康目的时，这可以用于解释相对于标准是过量或是不足与/或趋势。
在确定试样的成分之后，可以编制软件，用于进行以下的比较A.在上面4下记录的数据和在号码1下的数据比较。
利用所示的数值对照表和+/-％差异。通过各个的数值测试，可以对照上面1的预先记录的数据中列出的标准建立外插数据的趋势或更精确的平均和+/-％差异的程度。
B.在上面5下记录的数据和在号码1下的数据比较。
带有所示的数值对照表和+/-％差异。通过各个的数值测试，可以对照上面1的预先记录的数据中列出的标准建立外插数据的趋势或更精确的平均和+/-％差异的程度。
C.在上面5下记录的数据和在号码3下的数据比较。
带有所示的数值对照表和+/-％差异。通过各个的数值测试，可以对照上面3的预先记录的数据中列出的标准建立外插数据的趋势或更精确的平均和+/-％差异的程度。
D.在上面的号码4和5下记录的数据和在号码3和2下记录的数据进行几种比较。和所示的数值对照表和+/-％差异一道。通过表示试样的数值测试，可以对照上面3和2预先记录的数据中列出的标准建立外插数据的趋势或更精确的平均和+/-％差异的程度。
E.在上面号码4下记录的数据和在号码2下的数据比较。只利用所示的数值对照表和+/-％差异。通过表示试样的数值测试，可以对照上面2的预先记录的数据中列出的标准建立外插数据的趋势或更精确的平均和+/-％差异的程度。
F.在上面号码1和4下记录的数据和在号码1下的数据比较。只利用所示的数值对照表和+/-％差异。通过表示试样的数值测试，可以对照上面2的预先记录的数据中列出的标准建立外插数据的趋势或更精确的平均和+/-％差异的程度。
G.在1，2，3，4，或5任何编号下记录的数据可以和先前的内部与/或外部试样读数与/或数据比较。
H.历史的编号1，2，3，4，或5的读数可以和先前的内部与/或外部试样读数与/或数据比较。
I.在编号5下记录的数据可以和编号4比较，和先前的内部与/或外部试样读数与/或数据比较。
J.历史的编号5可以和历史的编号4比较，并且可以和先前的内部与/或外部试样读数与/或数据比较。
K.包括7和8。从A，B，C，D，E，F，G，H，I和J或它们的组合进行比较。
如果流体分析仪要用于医疗目的监视人的呼吸，例如通过比较个人呼吸和环境的分析的实际结果和从他们的呼吸分析取得的正常特征以及通常在所述环境中期望发现的特征，流体分析仪系统将提供帮助进行独立诊断的数据，确定个人的问题是否是由环境引起的。这通过使用流体分析仪系统软件进行对照研究来实现。
通过使用流体分析仪系统，用户通过对照分析可以确定例如运动员是否涉及兴奋剂。
一种主要的用途是作为用于分析收集的流体试样的装置，用于检测并定量特定的化合物或化合物的组合。产生的结果可以作为标记物。这些标记物被称为特征，可用作覆盖用于由用户进行对照分析而形成状态报告，这只作为咨询系统。使用咨询数据和其它的外部信息和技术，用户可以确定问题、疾病和毛病、诊断、个人剂量、设计者药物治疗，警告和报警、标准和预测、治疗作用和识别新的流体。流体分析仪系统数据可以在1分钟之内由终端用户得到。
在本发明中用于试样收集的容器的优选的形式如图3所示，该图是容器的截面图，处于未膨胀的封装状态。容器最好被消毒并真空封装，以便避免污染，其由顶部1和导管3构成，在顶部1上安装有非返回阀2，通过所述导管可被供给流体试样。柔性的试样袋4处于折叠状态并在底部和顶部被密封/连附。
图4a是侧视图，表示由流体试样膨胀的容器。图4b是正视图，也表示由流体试样膨胀的容器。
为了使用所述容器，打开真空封装的密封，把流体源提供给选择的口，并通过导管3(图3的3)由呼气与/或发射流的压力收集试样，从而从环境中得到收集的试样。这可以通过拉动使得底部离开顶部1，从而释放阀门2，直到图3所示的容器完全膨胀，如图4所示。一旦容器完全膨胀或者停止拉动底部离开顶部的运动，阀门便自动地返回其闭合位置。为了使用图5，图6和图7的容器，可以采用相同的方法。
所述容器能够使用非加压的试样采集方法，这是因为除去被采集的流体的流动与/或拉动运动之外不需要其它的辅助的力量或帮助，从而保持试样的完整性。容器一旦被充满，如图4所示，便由阀门2密封，因此不会污染流体分析仪系统。容器最好只使用一次，以便保持采集的试样的完整性。可以仔细地处置，或者拆开构成容器的各个元件，以便重复利用。
作为一个例子，如果采集的试样在分析之前要存储一段长的时间，可以使用某种经过氟化的螺旋帽，用于进一步阻止试样的污染。为了连附螺旋帽，可以使用阀门保持器的螺纹。
图10示意地表示本发明的装置。所述装置包括调和光环境室6，其中可以完全插入图4，5，6或7的膨胀的容器。所述装置具有一个盖(未示出)，使得当闭合时，调和光环境室和膨胀的容器保持在一个受控的光环境中。所述装置具有检测器7，其确定调和光环境室的温度、流体试样的温度和光的等级。
可以通过接口控制器10启动分析处理，所述控制器同时启动一个定时器。一旦辐射吸收装置9被启动，它们便开始记录试样8的辐射，定时器记录测量的时间间隔，其一旦停止，便经过了一个预定的时间间隔。和在已知波长下由RAD检测的强度值有关的测量被传递给计算机系统11和12，在那里信号被转换和放大。然后识别峰值强度的波长，并被发出以便参照流体的波长的已知数据的数据库13，确定存在的流体的身份。计算机11还提供用于参照容器的已知容积和处理变量计算存在的流体的总的和单一的数量的装置。
优选地，本发明包括图10所示的其余的装置或其组合。
此外，流体分析仪系统能够连接到多个流体分析仪系统或外围装置，用于传递、比较、参考与/或使用数据，可以采用一种形式的多个流体分析仪系统。例如，可以具有任何数量的光调和环境室6，检测器7，RAD9，其结构和图10所示的相同，被连接到计算机系统10、11、12和13中，用于分析采集的试样8。可以逐一地、同时地或者其结合通过控制器10记录采集的试样的测量。此外，可以在任何一个时间使用不同类型的流体容器或其组合，以便确定特定场所内的不同的环境条件。因而，各个光调和环境室能够接收不同形状的流体容器。这种灵活性使得能够只用一个流体分析仪系统进行多任务测量，使得同时进行所有的操作。
此外，对于只是为了识别的目的，通过利用不同结构的流体分析仪系统，可以在流体分析仪所在的外部环境中识别各个流体的成分。在图11中，RAD9用这种方式设置，使得辐射源8是大气环境或其它环境的流体试样。这种流体分析仪系统可用于确定例如在人需要在其中操作的大气中是否存在特定的或可能的危险气体。
使用被插入受控的环境室内的多试样容器，在一天24小时内分阶段地定时，用于自动地监视大气的气候记录，这将记录规则的随时间而改变的对照数据和在当前环境内的处理变量。
通过多次抽样，所有从流体分析仪系统检测器接收的数据是精度较高的被放大的与/或平均的数据。
权利要求
1.由一种流体试样发出的辐射的检测的用途，用于确定在所述流体中存在的物质的性质和数量。
2.一种流体分析仪系统，包括用于收集流体试样的容器和包括含有温度检测装置的调和光调节隔室的分析装置，含有流体试样的容器可被置于所述隔室内，以及用于检测从所述试样发出的辐射的装置。
3.如权利要求2所述的分析仪，包括用于放大检测的信号的装置和用于把放大的信号转换成在试样中存在的流体的性质和数量的装置，所述装置按照下述被引用a)膨胀的容器的已知的容积b)流体试样的光条件c)流体试样的温度d)辐射扫描的持续时间与/或距离。
4.一种流体分析仪系统，包括i)用于流体试样的容器，ii)可以放置所述容器的调和光调节环境，iii)用于测量由容器中的流体试样发出的辐射的扫描的持续时间的定时装置，iv)用于确定试样的温度的温度传感器，v)位于距离试样一个预定的距离处的用于检测由试样发出的辐射的一个或几个检测器，vi)用于转换并放大来自所述一个或几个检测器的信号的装置，使得能够识别由流体试样发出的辐射的强度和峰值强度值波长。
5.如权利要求4所述的流体分析仪系统，还包括曝光表，用于确定所述调和光调节环境。
6.如权利要求2-5任何一个所述的流体分析仪，包括用于使峰值强度和峰值强度值相加与/或和已知的/未知的峰值强度与/或峰值强度值(nm波长值)相关联的装置，以便指示在试样中存在的流体的性质，并确定在试样中的流体的浓度。
7.如权利要求2-6任何一个所述的流体分析仪，其通过计算机驱动的软件系统操作，其提供流体成分和进行测试的条件的咨询情况报告。
8.如权利要求2-7任何一个所述的流体分析仪，包括用于测量试样的湿度和露点的装置。
9.如权利要求2-8任何一个所述的流体分析仪，包括用于确定大气压力的装置。
10.如权利要求2-9任何一个所述的流体分析仪，其具有GPS。
11.如权利要求2-10任何一个所述的流体分析仪，包括用于测量速度、声音、重力和振动中的一个或几个的装置。
12.如权利要求2-11任何一个所述的流体分析仪，其中所述容器的壁具有高的光透明度并且可以弯曲但是没有弹性。
13.如权利要求2-12任何一个所述的流体分析仪，其中所述容器由碳氟聚合物制成。
14.如权利要求2-13任何一个所述的流体分析仪，其中所述容器具有一个单向阀。
15.如权利要求14所述的流体分析仪，其中所述阀门位于阀门保持器中，阀门保持器被成形为使得一个流体输送管可被连附于容器的顶部。
16.如权利要求2-15任何一个所述的流体分析仪，其中膨胀的容器的形状是这样的使得其在调和光调节环境内是一个结实的装配。
17.如权利要求2-16任何一个所述的流体分析仪，包括一种机构，借助于该机构通过调和光环境室的壁插入温度探针，以便所述探针接触调和光环境内包含的容器的表面，且探针不穿过所述表面而和所述容器壁接触。
18.如权利要求17所述的流体分析仪，其中所述用于驱动温度探针的机构由可变电阻控制，以便确保每当探针被定位时，其被袋包住，但阻止穿过所述袋。
19.一种用于分析流体的方法，包括利用要被分析的流体试样填充容器，把容器置于和电荷耦合器件(CCD)检测器相邻的调和光调节环境隔室中，封闭所述隔室，以及在一个预定的时间内测量由试样流体发出的辐射，并测量和记录温度。
20.如权利要求19所述的方法，其中辐射的测量结果被放大，并利用放大的信号识别存在的流体。
21.如权利要求20所述的方法，其中使用标准的曲线拟合与/或信号放大技术放大所述测量信号。
22.如权利要求19-21任何一个所述的方法，其中在分析时还进行湿度测量。
23.如权利要求19-22任何一个所述的方法，其中在分析时还测量大气压。
24.如权利要求19-23任何一个所述的方法，其中在分析时还记录位置。
25.如权利要求2-18任何一个所述的分析仪的用途，用于检测与/或确定流体。
26.如权利要求2-18任何一个所述的分析仪的用途，用于评价发动机燃烧。
27.如权利要求26任何一个所述的分析仪的用途，用于检测产生的排出物。
28.如权利要求2-18任何一个所述的分析仪的用途，用于进行环境研究。
29.如权利要求28所述的分析仪的用途，用于进行天气预报和预测火山爆发及地震。
30.本发明的技术的用途，用于检测人和动物的呼吸的成分。
31.如权利要求30所述的用途，其中在第一位置获取和扫描试样，并把结果传送到一个第二位置。
32.如权利要求31所述的用途，其中所述第一位置是家中、救护车中或事故现场。
33.如权利要求30或31所述的用途，其中所述第二位置是医生手术室或医院。
34.如权利要求2-18任何一个所述的分析仪的用途，用于在工业环境中检测气体。
35.如权利要求2-18任何一个所述的分析仪系统，其中所述分析仪系统是非侵入的。
36.如权利要求2-18和35任何一个所述的分析仪系统，其远程操作并发送/接收测试数据。
37.如权利要求2-18，35和36任何一个所述的流体分析仪系统，包括一个或几个视频显示屏，打印机，数据发送器/接收器，数据存储器，可再充电的/通用的民用电源，外围端口，键盘，滚动条，开关。
38.如权利要求2-18，以及35-37任何一个所述的流体分析仪系统，包括流体及其已知的波长的数据库。
39.如权利要求2-18，以及35-38任何一个所述的流体分析仪系统，其适用于提供具有合适的参考数据的被分析的流体的综合咨询情况报告。
40.如权利要求2-18，以及35-39任何一个所述的流体分析仪系统，其适用于提供基于历史的、虚拟的与/或实际数据的组合的对照分析。
41.如前面任何一个权利要求所述的分析仪系统，其是便携式的。
42.如权利要求2-18，以及35-41任何一个所述的分析仪，其中所述容器由医用等级的聚丙烯制成。
全文摘要
本发明提供了一种流体分析仪系统，其可以用非常高的精度检测试样中的多种流体，包括检测极少量的流体的存在。检测的结果是定性的和定量的。所述的系统由一个容器构成，其被充以要分析的流体试样，并被置于调和光调节环境中，在其中测量其温度。在预定的时间间隔内，电荷耦合器件(CCD)检测器借助于吸收来接收来自已知波长的流体试样的辐射，并对照流体的已知波长的数据库进行匹配。在预定的允差内匹配的波长将确定一种单一的流体是否存在。
文档编号G01N33/497GK1639558SQ02825989
公开日2005年7月13日 申请日期2002年11月21日 优先权日2001年11月21日
发明者蒂莫西·尼古拉斯·摩尔, 乔纳森·亚历山大·雷迪森·迪布尔 申请人:伊兰维塔英国有限公司