专利名称：用于确定流体中的分析物含量的装置和方法
技术领域：
本发明涉及用于确定流体中的分析物含量的器件和技术，更具体地，本发明涉及用于在测试床上俘获用于随后在实验器件中分析的分析物的系统和方法。更具体地，本发明涉及用于确定在水中的碳氢化合物(hydrocarbon)含量的器件和方法。
背景技术：
存在对在水中的碳氢化合物的新的快速并且经济的测量技术的需要，该技术可以直接测量水的油含量并且不要求使用任意溶剂。红外吸收测量是超过20年的优选基础测量。然而，这些测量要求首先进行液体-液体的萃取以从水中除去碳氢化合物。因为从环境、健康和安全考虑，用于进行萃取的优选溶剂，如氟利昂、S-316、和全氯乙烯已被禁用或者逐步淘汰。解决此挑战的传感和检测工业必须引入不基于IR吸收的新方法和仪器。如这里使用的，“碳氢化合物”指所有包含氢和碳的分子；例如包括脂族和芳香族分子以及羧酸中的羧基基团或者酯基团。如这里使用的，“油”指一般地在链中具有在七和40个之间的碳原子的脂肪烃、芳香物类(aromatic species)和其它碳氢化合物的混合物。其包括原油、精炼油、加热用油以及任意其它形式的碳基油。通过奥斯陆巴黎公约(OSPAR)批准的用于测量水中的碳氢化合物的现有的方法，在欧洲和斯堪的纳维亚使用的是气相色谱火焰离子化检测(GC-FID) (OSPAR CommissionReference Number2005-15)。该方法要求使用溶剂(推荐戊烷)进行液体_液体的萃取以用于样品制备。此方法具有直接测量油含量以及从BTEX和油脂区分TPH的优点。然而，GC-FID很耗费时间并且费力，每次测量要求高达约6小时并且因为周期校准要求更多的时间。而且，从油脂区分TPX在测量技术中不是固有的，而是要求通过有经验的操作者进行单独的样品制备。如这是使用的，“TPH”指总石油烃，一般地包括高达40碳原子不同化学结构的不挥发脂肪族分子。如这是使用的，“BTEX”用于表示所有芳香有机分子，包括苯、甲苯、乙苯和正_、偏(meta)-和对(para) 二甲苯。如这里使用的，“油脂”指包括羧酸和/或酯官能团的长链碳氢化合物分子。目前通过环保局(“EPA”)(EPA, 1664)批准的替代当前的IR-基方法(EPA418.1和413.2)的用于测量水中的碳氢化合物的US标准方法同样基于液体-液体萃取。不过，在从水中将油萃取到溶剂(一般地为己烷)中之后，己烷被蒸发并且测量剩余材料的总质量并且作为TPH或者TOG报道(如这里使用的，“T0G”指总的油和油脂，即，排除BTEX的TPH和油脂的总合)。EPA1664方法同样向该方法引入了新的具体术语。替代T0G，EPA1664指己烷可萃取材料，或者HEM。替代了 !^ 41664指硅胶(811化3 gel)处理的己烷可萃取材料，或者SGT-HEM。从TPH ( 或者SGT-HEM)区分TOG (或者HEM)要求操作者的单独样品制备。此方法同样是费力的并且测量耗费很长时间。其必须保证没有水存在并且所有的己烷都被蒸发，当其任意一个存在时将导致样品的TPH/T0G含量的过报道。这意味着一次测量会耗费48小时。在对EPA1664的修改中，EPA颁布了 EPA1664A，即，一种允许使用SPE盘或者盒(cartridge)从水固相萃取(SPE) HEM,随后用己烷从SPE材料洗提HEM的技术。如在EPA1664中，然后从样品蒸发己烷并且称量剩余材料以确定HEM。通过在己烷中重新溶解HEM确定SGT-HEM以进行硅胶处理。虽然EPA，1664A减少了需要的溶剂和进行测试的时间，但是因为堵塞问题并且仍就要求使用大量的溶剂(每次测试约200ml的己烷)和时间(对大多数样品约1.5小时)，其不能用于特定样品。其它竞争测量技术基于油的BTEX成分的紫外荧光、紫外吸收或者紫外荧光/吸收的共同谱(simultaneous spectral)。它们具有能够测量水中的很低量(如声称低至50ppb)的BTEX并且测量水中的样品而没有液体-液体萃取样品制备步骤。然而，因为此方法仅基于样品的芳香(BTEX)成分的测量，TPH和/或油脂的存在必须通过一些可以测量所有三种成分的方法进行期望的油流的校准而确定。当进行遵循规则的测量(其一般要求测量感兴趣的水样品的所有污染成分)时并且当遇到未知油污染物时，此问题是明显的缺点。光散射/浊度是用于水中油分析的另一种主要的非-1R基技术。此技术基于油极轻微地可溶于水中的事实(一般地低于Ippm)并且因此其实际上为两相系统，即，油在水中以微滴存在。这些微滴依赖于微滴尺寸散射特定波长的光并且在特定波长处的散射密度依赖于微滴的数量和微滴尺寸。因此，可以通过测量两相液滴系统的光散射分布来检测油微滴的数量和尺寸。然而，会遇到气泡和固态颗粒同样散射光的问题，因此导致过高估计样品的油含量。这样的器件的侧壁必须在进行测量的点处对感兴趣的波长范围透明。然而，样品中的油和其它潜在的污染物倾向于快速污染所有表面、在相对较短的操作周期之后必须进行清洁。
例如那些基于超声脉冲回声的其它方法是未被证实并且高度复杂的，因此未能被广泛接受。德国专利N0.DE2754293 描述了一种用于可从日本的 2Miyanohigashi, Kisshoin,Minam1-ku Kyoto601-8510的HORIBA公司获得的自动系统的特定萃取溶剂。设计这些系统用于遵从EPA418.1并且通过禁用或者淘汰绝大多数萃取溶剂而基本上被废弃。虽然这些系统使用碳氢化合物的红外辐射吸收特性作为感测水中的油的基础，但它们要求使用用于液体-液体萃取的溶剂。世界上的标准实践一般地要求使用氟氯烃(chlorofluorocarbon)溶剂,其对臭氧层有害并且被普遍禁用，或者如全氯乙烯的其它萃取溶剂，其对健康和操作者的安全性有害并且同样在世界范围内被淘汰。因此，实践中普遍淘汰了基于溶剂的系统。提供了一些其他系统用于俘获并且再生萃取溶剂以再利用，但是这些系统一般地被认为在环境保护上是欠缺的。美国专利N0.5，109, 442描述了如Teflon 的疏水材料(来自DElaware的杜邦公司)，其仅用作本发明中的防水成分而不作为碳氢化合物吸收材料，但是没有描述使用包括Teflon 材料的此系统的用于水中的油测量。一般地，吸收膜由具有当与不同的分析物接触时改变折射率的金属构成。此金属膜涂敷在光纤上，一些未知频率的光可以穿过光纤，但是因为光纤的材料，其不能红外辐射。涂层的折射率的改变导致离开光纤的光信号的改变，其与在被测量的气体或者液体中的分析物的浓度有关。因此，此技术不能直接测量油含量，而是测量涂层的二级材料特性(折射率)的变化。同样，明确声明钼涂层对BTEX成分有强响应，因此在效应中，感应方法是直接测量油成分的两倍位移。即，该器件是测量仅响应水中的总碳氢化合物含量的一小部分的二级材料特性。因此，该技术依赖于相对于通常未知和/或随时间改变的BTEX化合物的含量的总碳氢化合物含量的校准。在"Determination of oil and grease by sold phase extraction andinfrared spectroscopy", Analytica Chimica Acta395(1999)77-84)中 Ferrer和 Romero描述了一种方法，其要求真空过滤装置以进行油水分离。因为过滤器堵塞，真空过滤方法不能提供足够的压力以确保液体适时(即，〈10分钟)流过膜。此限制是显著的，因为真实样品典型地包括高水平的金属/金属氧化物颗粒、有机材料以及其它颗粒，其堵塞并且因此阻止液体流过膜，除非跨膜施加足够高的压力差。Romeix)方法还要求从真空过滤装置物理处理并且提出膜，然后通过磁性支撑重新附着到不同的膜支持器用于后收集IR分析。除其它情况之外，这会导致不期望的收集器污染并且分析进程的延迟。如在提及的参考中描述的Romero方法的这些和其它限制导致系统不适合商业化。Ferrer 和 Romero 在〃Fourier Transform Infrared Spectroscopy and SolidPhase Extraction Applied to the Determination of Oil and Grease in WaterMatrices, ^Microchemica Actal40, 35-39(2002)中还描述了另一用于确定水中的碳氧化合物的系统，其包括从水样品中气化碳氢化合物并到达在水表面上悬浮的PTFE盘。作者建议该方法主要用于含柴油和汽油样品，当使用的处理条件(加热和时间，在一些情况中高达14小时)和校准随水样品中存在的碳氢化合物类型而显著变化。因此，描述的方法没有广泛应用或者实现商业化。虽然现有技术描述涉及水中的碳氢化合物含量的确定，但更一般地应该注意到基于前述原因，仍然存在对于以合理的精度检测流体中的分析物的适合商业化的装置和相关方法的需要。一般地，期望 具有一种分析物确定装置和方法，能够有效保持精确并可靠的分析物样品以用于使用包括但不限于IR谱的已知评价工具的评价。
发明内容
本发明涉及适合商业化的装置和相关方法以检测流体中的分析物。更具体地，本发明涉及用于使用已知测量工具测量有效保持精确和可靠的分析物样品的用于分析物检测的装置和方法。用于进行该方法的装置包括具有选择为最小化与感兴趣的分析物的相互作用或不与感兴趣的分析物的相互作用的分析物保持膜的固定装置。在在特定的实施例中，膜材料被配置为测试固定装置的一部分，以确保从与其接触的流体吸收或者捕获感兴趣的分析物。膜或者单独或者部分或者所有的测试固定装置随后放置在分光计、辐射计或者其它检测工具中并且被处理。随后使用如分析软件计算保持在膜上的分析物的成分和浓度。本发明的装置包括采样器件、可选的样品预处理子系统、样品制备子系统、样品收集子系统、可选的收集样品预处理子系统、样品传送子系统、分析物保持器件(包括描述的膜)、可选的样品收集和保持器件冲洗子系统、干燥子系统、分析子系统和可选的数据存档子系统。膜包括最小化的感兴趣的分析物的量或者不包含感兴趣的分析物的量，或包含最小量的类似于在感兴趣的分析物中的化学键的化学键或不包含类似于在感兴趣的分析物中的化学键的化学键，该化学键会干扰感兴趣的波长检测范围。如果膜包括分析物或者类似于分析物的化学键的化学键，这必须在测试膜的分析中被考虑。为了检测在水中的碳氢化合物成分的目的，例如，膜包括最小化的干扰感兴趣的检测范围的碳氢化合物化学键或不包含这样的化学键。在该特定实例中，膜可以用于确定存在的碳氢化合物分子的类型并因此可以从TOG区分TPH而不需要制备任何单独的样品制备。应该明白，虽然本发明的公开的重点涉及检测水中的碳氢化合物，但是应该明白本发明的特征和属性可以用于促进一般地以及在包括但不限于空气的其它流体中的分析物的检测。在参考后面的详细描述、附图和所附权利要求之后，本发明的这些和其它特征将更明白。
图1示出了本发明的装置的原始子系统的简化表示。图2示出了本发明的分析方法的简化表示。图3是本发明的分析物保持器件的第一实施例的截面侧视图。图4是本发明的保持器件的膜和密封的平面图。图5是保持器件的膜、密封和支撑体的截面侧视图。图6是连接到流动截面扩大器(flow expander)的分析物保持器件的第一实施例的截面侧视图。图7是图6的保持器件的截面侧视图，其中示出膜经受IR束。图8是在干燥、冲洗或者测量之前不要求任意处理的保持器件的第二实施例的截面图。图9是图8的保持器件的截面侧视图，其中示出膜经受IR束。图10是其中支撑体不是集成到模制器件外壳中的单独单元而是模制外壳本身执行支撑功能的保持器件的第三实施例的截面图。图11是图10的保持器件的截面侧视图，其中示出膜经受IR束。图12是示出移除的可选流动截面放大器的一部分的图6的保持器件的截面侧视图。图13是图12的保持器件的实施例的截面侧视图，其中示出膜经受IR束。图14是本发明的保持器件的第四实施例的正视截面图。图15是其中移除外壳的一部分的图14的保持器件的截面侧视图。图16是图15的保持器件的第四实施例的截面侧视图，其中示出膜经受IR束。图17是接近用于流体从源传送的接口导管的第一实施例的保持器件的截面侧视图。图18是其中包括可移除保持的保持器件的干燥子系统的平面图。图19是图18中示出的干燥子系统的歧管的平面图。图20A和20B示出了来自使用本发明的一个实施例的实验结果的FTIR谱，检测了在水中从0.1ppm到30ppm的十六烷的浓度。
图21示出了来自使用本发明的一个实施例的实验结果的FTIR谱，检测了在水中约2.3ppm的硬脂酸的浓度。图22示出了来自使用本发明的一个实施例检测四个真实废水样品的实验结果的FTIR 谱。图23是表示使用本发明在六个现实流体样品上进行的实验结果与从在墨西哥湾中的原油制备平台产生的水的标准化的基于溶剂的分析比较的表。图24示出了根据本发明的第五实施例构建的保持器件的分解图。图25示出了根据本发明的第六实施例构建的保持器件，其中在旁路线中安装保持器件。
具体实施例方式一般地，本发明涉及流体中的分析物检测，更具体地，涉及水中的碳氢化合物的检测。已公知，在水中的碳氢化合物对环境和人类健康有害。“水”可以指淡水、海水、城市废水、石油工业产生水(如这里使用的，“产生水”指例如在原油抽抽或在工业处理期间产生的废水)，来自轮船的舱底水以及其它水。每个水源都具有对在水被排放到环境中之前可以存在的碳氢化合物的浓度的限制。世界上的管理体制通过要求周期性监测工业位置和其它可能在水中存在碳氢化合物的地方推广这些限制。本发明旨在提供对测量水中的碳氢化合物这一问题的精确、经济、快速、环境友好的解决方案。如图1所示，本发明的分析装置10包括采样器件12、可选的样品预处理子系统14、样品制备子系统16、样品收集子系统18、可选的收集样品预处理子系统22、样品传递子系统24、分析物保持器件26、可选的样品收集和保持器件冲洗子系统27、干燥子系统28、分析子系统30和可选的数据存档子系统32。另外，将被分析的流体样品可以可选地在样品收集子系统18中直接收集并且通过上述随后的步骤处理。采样器件12用于取回用于一种或多种感兴趣的分析物的分析的流体样品。选择采样器件12以适应用于容器的规则要求，该容器适于在其中保持将被分析的一批流体。采样器件12应该用惰性材料制备，即，非可萃取并且在存储和任意转移期间不产生或者很少产生分析物损耗/退化的材料。可以选择采样器件12用于适合部分或所有分析装置10的自动操作。具有密封盖的玻璃容器是合适的采样器件，只要其包括足够尺寸的端口以接收来自例如龙头、池塘或者管道的已知特性的源的分析流体。发现具有Teflon 衬里的盖的一升玻璃烧杯适合作为米样器件。 如果认为合适，在传送到分析物保持器件26之前，可选的样品预处理子系统14用于调节样品。这样的预处理是必须的，例如，当在采样和处理之间经过显著的时间周期时，为了保鲜样品；或者在制备时调节样品以用于处理。选择其作为工具或者方法，其被安排以符合标准和/或规则要求，例如预处理以酸化液体。可以在采样器件12或者在具有与采样器件12的特性一致的特征的另一个合适的容器中进行可选的样品预处理。选择可选的样品预处理子系统14以确保其不影响或者冲击流体中的分析物的检测。选择可选样品预处理子系统14以适合分析装置10的一部分或所有的自动操作。如上所述，可以酸化收集的样品。除了酸化，收集的样品可以与表面活性剂混合以促进样品中的分析物(例如，碳氢化合物)的均匀分布。表面活性剂是具有氟烷基链的氟化表面活性剂，具有阴离子、阳离子或者非离子头基团。可以使用的氟化表面活性剂的实例包括全氟丁基乙基醚、全氟丁基甲基醚、全氟辛酸四丁铵、全氟辛酸四丙铵和全氟辛酸二丁基
二丙基铵。样品制备子系统16包括适合用于制备用于分析的收集样品的一个或多个工具。安排样品制备子系统16以有效搅动样品以确保在传送到样品收集子系统18之前的均匀样品。例如可以通过人工振荡、自动振荡、使用实验室混合器、磁力搅拌、超声混合或者其结合进行样品制备。加热有助于样品均匀化，无论在搅动步骤之前还是在搅动步骤期间。当在流体样品收集时或者恰好在搅动前向样品收集子系统添加时，尺寸范围在0.5微米到100微米的金属氧化物颗粒的添加有助于均匀化。这样的颗粒的浓度不足以干扰用于感兴趣的分析物的流体样品的分析，或者这样的颗粒的成分不干扰用于感兴趣的分析物的流体样品的分析。发现水平振荡样品对于搅动包括一种或更多种碳氢化合物和水的样品特别有效。可以在包含样品的采样器件12 (例如，I升的瓶子)中进行此振荡。商业可获得水平振荡器的实例可以使用例如New Brunswick Scientific公司出售的Excella El平台振荡器。其它合适的自动振荡器包括加利福尼亚的Central Pneumatic Paint Shaker of Camarillo出售的 Model94605 振荡器和 Cole Parmer Thermo Scientific of Vernon Hills, 111 出售的搅动热板(Stirring Hotplate)。破碎颗粒的合适的超声混合器的实例是Daigger ofVernon Hills, 111制造的IKA Ultra-TulTax T-18均化器。选择的样品制备子系统16可以基于合适的时间和技术特性操作以确保样品的均匀化。选择的样品制备子系统16适合分析系统的一部分或所有的自动操作。样品收集子系统18用于从采样器件12除去要分析的可选体积的流体或者可选地直接取回被分析的流体样品，以转移到分析物保持器件26。样品收集子系统18被选择为具有至少下述特征。其必须能够有效取出、容纳并且传送在测试下的样品。其应该可源于传送精确性标准，例如NIST和/或ISO制造标准。其应该有效处理宽压力范围和正压力。其被选择为不引入油、油脂、任意其它分析物干扰物。优选一次性使用和/或保留在无菌密封容器中，但是不是必需的。其为封闭系统以便消除或者最小化引入外部污染到分析过程的可能性。其具有标准化的耦合接口，例如标准连接，例如LUER接口。样品收集子系统18是惰性的并且由非可萃取材料制成；即，在分析方法过程期间不会浸取到流体流中的材料。选择样品收集子系统18以能够以主动安全停止(positive safety stop)平滑样品拖拉以防止意外溢出。应该是精确的，具有容易读出的精细的增量以用于样品的精确转移。优选安排样品收集子系统18以能够适合可选的样品收集和保持器件冲洗子系统27以“冲洗”通过系统的任意剩余的分析物，根据需要，包括保持器件26。还优选安排其适应使用可选的样品预处理子系统22，以过滤出潜在的干扰物和/或处理样品以优化分析。最后，可以选择样品收集子系统18以适合分析装置10的一部分或所有的自动操作。从德国HenkeSass Wolf of Tuttlingen获得的非致热(pyrogenic)、无毒、无菌Norm-Ject LUER Lock注射器是样品收集子系统18的适宜实施例。可选的收集样品预处理子系统22可以用于恰好在传送到保持器件26之前调节流体，以便过滤出会不利影响分析方法的任意干扰物。选择收集样品预处理子系统22以具有至少下述特征。其过滤出可以在获取原始样品批量(batch)时引入或者通过任意上游子系统引入的获取物的任意外部材料。优选安排其以至少匹配样品收集子系统18、样品传送子系统24和分析物保持器件26。其能够过滤出化学和/或物理干扰材料(例如，颗粒物质)而不损害分析物、数据质量或者系统精度。选择其以便不向分析的流体引入干扰物。其保留低体积的处理流体以便最大化提供到分析物保持器件的样品体积。可选样品预处理子系统22优选一次性使用和/或保留在无菌密封容器中，但是不必须。其为封闭系统以便消除或者最小化引入外部污染到分析过程中的可能性。最后，可以选择样品预处理子系统22以适合分析装置10的一部分或所有的自动操作。可以通过从Millipore Corporation of Billerica, Mass 获得的Millipore注射器过滤器，Millex-HV/PB过滤器单元以及例如但不限于玻璃纤维的化学惰性过滤器材料的结合形成样品预处理子系统22。样品传送子系统24用于将制备的收集/预处理的样品物理传送到分析物保持器件26。选择并且安排样品传送子系统24以包括至少下述特征。能够提供通过样品收集子系统18、可选样品预处理子系统22以及分析物保持器件26的最优差分压力而不妥协材料或者结果。可以提供样品的人工或者自动传送。在人工形式中，样品传送子系统24可以简单地为由手致动的样品收集子系统18的注射器的活塞或者其可以修改为粘接枪。手动传送可以包括或者不包括表征流动速率和压力的反馈机制。在自动形式中，样品传送子系统24可以是注射器泵,例如从Harvard Apparatus of Holliston, Mass获得远程注入/抽回PHD22/2000注射器泵。可选地，其可以为修改的粘接枪。依赖于应用要求，自动工具可以包括或者不包括压力和/或流动速率的反馈控制。自动传送实施例是优选的，因为更可能提供精确控制的传送(例如，总体积、流动速率分布和压力分布)。优选选择样品传送子系统24以便其不将任意污染或者分析物干扰物引入到过程中。如果需要辅助移动加载颗粒的样品通过系统，还可以适应于提供样品搅动。例如，在自动形式下，其可以包括振动振荡、例如通过非平衡马达或者超声脉冲，例如通过声能笔。选择样品传送子系统24以适合分析装置10的一部分或所有的自动操作。这里详细描述的分析物保持器件26被配置为保持容纳在被收集的样品中的分析物(例如，碳氢化合物)。保持器件26包括至少下列特性。其不具有移动部分并且要求使保留的分析物到达分析子系统30的最小化操纵或者没有操纵。其可以处理宽差分压力范围(以及由此的宽流动速率范围)，包括非稳恒压力流体流动，例如，恒定流动速率，包括超过IOOpsi的正压力。更具体地，构建保持器件26以在从约I到约SOpsi范围的正压力下操作。其能够以基于感兴趣的特定应用以合适的样品体积范围工作。构建保持器件26以便消除或者最小化引入外部污染到分析过程中的可能性。保持器件26由一种或者多种惰性和非可萃取材料制成；即，在分析方法过程期间不会浸取到流体流中的材料。可以选择保留采样器件26以适合于分析装置10的一部分或所有的自动操作。如图2所示本发明的分析方法100包括多个步骤，其中的一个或多个步骤为可选步骤，用于获得并且制备包括将被确定的一种或多种分析物(例如，碳氢化合物)的流体样品，并且步骤与进行该确定相关。该方法的第一步包括从一个或多个选择的源获得流体样品。下一步，可选地预处理获得的样品，如这里所述，例如被酸化和/或添加表面活性剂。无论预处理或者不预处理，样品随后被制备以收集。这里同样描述了制备步骤。制备样品的至少一部分随后被传送到样品收集子系统以收集。下一步，收集的样品可选地被预处理，同样如前所述。收集的样品，无论是否预处理，被以导致流体在膜上通过或者穿过膜的方式传送到分析物保持器件，这里将描述。例如，是或者形成样品收集子系统18的一部分的注射器被连接到保持器件26的连接器，并且样品可以通过使用注射器泵而在从约Ipsi到约SOpsi的正压力下泵抽穿过注射器以便迫使以5ml/分钟的速率穿过膜，注射器泵为或者形成样品输送子系统24的一部分。注射器、注射器泵和保持器件26为取向为使注射器垂直设置在保持器件26之下并且样品的流动向上穿过注射器和膜。作为此取向的结果，气泡不会干扰样品穿过膜的流动。样品收集子系统18和保持器件26可选地使用这里描述的冲洗子系统27冲洗。无论冲洗与否，随后在干燥子系统28中干燥保持器件26，并输送到分析子系统30，然后其被进行用于如碳氢化合物检测的分析物检测目的的测试。随后，本领域的技术人员已公知，与分析相关的信息可以用于进行计算。本发明的装置10和方法100导致改善的样品收集设置以便向分析子系统30提供最有效样品。进行最终的计算，可以在存档子系统32中可选地报道和/或存档任意样品信息和/或分析物信息。如在图3-5中示出的，分析物保持器件26 —般地包括外壳40、密封42、膜44和支撑体46，这里将参考在部分图中描述的具体实施例而更详细的描述。一般地，注意外壳40具有连接器(例如LUER连接器)并且可以各种优化的设计阵列制造以符合特定应用(尺寸、材料、流动速率、流动体积、压力)要求。密封42限定并且建立可再生流动区域。S卩，其建立了一个相容(consistent)样品流动区域,该流动区域可以等价于IR束路径截面。密封42密封膜44和支撑体46的周边，以便不允许分析物或者干扰材料在膜44的附近/之下流到分析区域。更具体地，密封42提供空气和液体的紧密封。选择物理和化学足够稳健(robust)以处理跨膜44和支撑体46的差分压力而不妥协材料或分析物的材料用于密封42。同样被选择为不影响样品的IR处理。密封42可以由部分外壳40，支撑体46和/或如衬垫的单独可变形结构形成。一般地，选择分析保持器件26的膜44用于优化捕获感兴趣的分析物，如这里所述。支撑体46，实际上，是中性密度部件并且被配置以向膜44提供刚性。配置支撑体46以便不阻碍跨或者穿过膜44的流体流动。选择其以符合用于感兴趣的分析物的IR谱，并且能够忍受跨膜44的差分压力而不妥协保持器件26的其它部件的完整性。支撑体46用作膜44的结构支撑。膜44是多孔的并且有效用于分布分析的流体流经其中或者其上。类似地，支撑体46被配置以帮助或者至少不破坏穿过或者流经膜44上的流体截面的均匀性。例如，支撑体46还可以是多孔的。其孔隙度可以与膜44的孔隙度相同或者不同。可以根据膜44的实际上被分析的区域的尺寸选择支撑体46的孔隙度。当膜44的整个表面进行分析时(即，IR光谱的束径基本匹配膜44的面积)，支撑体46可以具有相对大的孔，只要其为膜44提供支撑。当仅膜44的表面的一部分被分析时(即，IR光谱的束径小于膜44的面积)，支撑体46可以具有相对小的孔，以便帮助均匀分布流体穿过或者流经膜44。支撑体46可以是安装在外壳40中的保持器件26的单独部件。在此情况中，膜44和支撑体46可以从外壳40 —起被移除并且插入到测试固定装置中。可选地，支撑体46可以成为外壳40的永久一体部分并且仅膜44可以从外壳40除去并且插入测试固定装置。在本发明的另一个实施例中，整个外壳40，包括膜44或者膜44和支撑体46可以插入测试固定装置。还应注意，包括外壳40、支撑体46或者这两者的保持器件26的一个或多个部件可以再利用。在图6和7表不的保持器件26的第一实施例中(还用标号“a”标记),外壳40 (还用标号字母“a”标记)包括外部螺纹48，适合将外壳40a可去除地耦合到另一个器件，例如流动截面扩大器50。流动截面扩大器50可以用于跨膜44的表面分布收集的样品，例如当样品传送子系统24包括注射器52时，其否则将导引相对窄的流动流到膜44。在此第一实施例中，可以通过解螺纹(unthreading)或其它方式从扩大器50除去外壳40a并且整个保持器件26a可以插入分析子系统30中用于分析。图7示出了完整的保持器件26a，其中IR分光计的IR束54导向膜44。在图8和9表示的保持器件26的第二实施例中(还用标号“b”标记)，外壳40 (还用标号字母“b”标记)将被制造成产生图6的流动截面扩大器的等价效果的形状。具体地，外壳40b包括从支撑体46和膜44的位置延伸出去的渐变锥形截面延伸。外壳40b的端部被定尺寸为包括这样的内部尺寸，该内部尺寸与如注射器52的端部的流体导引装置的末端的外部尺寸基本匹配但是略微超过。在此第二实施例中，可以从流体导引装置分离保持器件26b并且整个保持器件26b可以插入分析子系统30中用于分析。图9示出了完整的保持器件26b，其中IR分光计的IR束54指向膜44。在图10和11表示的保持器件26的第三实施例中(还用标号“c”标记)，外壳40(还用标号字母“c”标记)被制造成产生图6的流动截面扩大器的等价效果的形状。具体地，外壳40c包括从支撑体46和膜44的位置延伸出的锐变锥形部分。外壳40c的端部被定尺寸为包括这样的内部尺寸，该内部尺寸与如注射器52的端部的流体导引装置的末端的外部尺寸基本匹配但是略微超过。在此第三实施例中，可以从流体导引装置分离保持器件26c并且整个保持器件26c可以插入分析子系统30中用于分析。图11示出了完整的保持器件26c，其IR分光计的IR束54导向膜44。注意图10和11中示出的支撑体46是其多孔实施例。如早前注意的，支撑体46可以是或者不是多孔的。图12和13示出了图6和7的保持器件26，其中可以切掉部分扩大器50并且剩余部分保持连接到保持器件26以用于插入分析子系统30。在图14-16中示出了本发明的保持器件26的第四实施例(还用标号字母“d”标记)。在此第四实施例中，外壳40 (还用标号字母“d”标记)形成样品传送子系统24的一部分，其可以包括活塞驱动56以基本跨膜44的整个截面积导引收集的样品到膜44。在此布置中，不要求扩大器以使得样品流动均匀。可以切掉外壳40d，如图15所示，以便仅包括膜44的部分形成用于传送到分析子系统30的保持器件26d的部分。然后IR束54被导向膜44。在图24中示出了本发明的保持器件26的第五实施例(还用标号字母“e”标记)。在此第五实施例中，外壳40 (还用标号字母“e”标记)具有两片结构并且包括流动截面扩大器110，其被可释放并且螺纹地固定到基底112。流动截面扩大器110包括连接器114 (例如，LUER连接器)，其通过锥形部分连接到圆柱主体部分116，该部分116具有内部螺纹和外部纹理化表面。在锥形部分和主体部分116的结合处形成环形内边缘或者肩部118。基底112包括具有外部螺纹的第一部分120和具有外部纹理化表面的第二部分124。第二部分124可以可选地具有内部螺纹。流动截面扩大器110通过用流动截面放大器110的主部分116的内部螺纹而螺纹啮合基底112的第一部分120的外部螺纹而固定到基底112。
在第五实施例中，保持器件26e包括由如硅酮(silicone)的弹性材料构成的衬垫126。膜44位于衬垫126和支撑体46之间。当流动截面扩大器11固定到基底112时，衬垫124压贴到流动截面扩大器110的肩部118，支撑体46压贴到基底112的第一部分120的环形端部并且膜44压到衬垫124和支撑46之间。以该方式，膜44固定到外壳40e中并且衬垫126、肩部118、支撑体46和第一部分120的端部形成密封42。保持器件26e的另一个优点是允许以洁净并且容易的方式进行分析物萃取方法。根据此方法，保持器件26e移到垂直位置，其中流动截面扩大器110的连接器114向下取向并且基底112的第二部分124向上取向。注射器(样品收集子系统18)连接到保持器件26e的连接器114并且通过注射器抽运IOml的样品，例如通过使用注射器泵(样品传送子系统24),在从约5psi到约30psi的正压力下以便迫使其以5ml/分钟的速率穿过膜44。注射器、注射器泵和保持器件26e被取向为注射器垂直设置在保持器件26e之下并且样品的流动向上穿过注射器和膜44。穿过膜44的样品在基底112中收集。一旦样品穿过膜44，保持器件26e可以移动到处理位置(仍旧在垂直位置上)，此处在基底112中收集的液体(水)可以溢出基底112并且适当丢弃。保持器件26e的结构还允许膜44在样品已经穿过膜44之后容易地从外壳40e移除。然后可以在分析子系统30中分析移除的膜44。当然，整个保持器件26e可以安装在分析子系统30和膜44中就地分析。在该后一方法中，FTIR的光度计的束可以导向连接器114中的开口。如图17所示，包括具有螺纹48的外壳40a的保持器件26a可以可选地用阀门62耦合到接口导管60。导管60可以连接到感兴趣的流体在其中流动的处理流量管64。在此安排中，流体的样品可以从处理流量管64收集而没有打断。另外，在期望并且没有使用这里描述的各种收集和传送步骤时，可以收集样品。在处理流量管64中的部分流体可以通过打开阀门62而被选择性地导向保持器件26的膜44。即，接口导管60被配置为向保持器件26转移部分流体。如所示，可以用弯管转移，但不限于此。当足够量的流体穿过膜44或者在膜44之上流过时，可以关闭阀门62。随后，保持器件26可以从接口导管60断开并且被处理和/或转移到分析子系统30。本领域的技术人员将认识到用于建立到其中感兴趣的流体被定位的结构的可断开接口的其它方式将为在膜44上的样品收集提供等价的机会。另外，保持器件26能够直接连接到处理流量管64，其中保持器件26可拆卸地连接到处理流量管64。在此安排中，流体的流动可以或者不可以必须在除去保持器件26之前停止。另外，应该明白，处理流量管64是流体源的代表并且本发明不限于保持器件26到流体源的直接或者间接耦合。图25示出了图17的设置的变化。在此变化中，利用了保持器件26的第六实施例(还用标号f标记)。保持器件26f具有与保持器件26a基本相同的结构，除了外壳40的两个端部被螺纹化外(还用标号f标记)。另外，外壳40f可以具更稳健结构，例如，外壳可以由金属而不是塑料构成。保持器件26f可去除地连接到旁路线130，该旁路线130包括具有螺纹端部的间隔的管部分132、134。外壳40f的端部通过内部螺纹耦合136、138可分别可移除地连接到管部分132、134。螺线管致动截止阀142、144在保持器件26f的相对侧上连接到旁路线130中。可以通过基于微型处理器的控制器146远程控制截止阀142、144。流量计150同样连接到旁路线130，在截止阀142的下游。可操作流量计150以测量样品在旁路线130中的流量并且向控制器146传递测量结果。控制器146具有存储器和处理器，可操作为执行在存储器中存储的样品程序。当执行时，样品程序打开截止阀142、144，从而导致样品从处理流量管64流经旁路线130并且因此穿过保持器件26f。在预定量的样品(如通过流量计150测量的)流过旁路线130后或者预定量的时间之后，样品程序关闭截止阀142、144。然后，样品程序通知远程服务人员样品收集完成。最为响应，服务人员可以通过解螺纹稱合136、138而从芳路线130移除保持器件26f。然后，可以处理移除的保持器件26f (干燥等)并且随后转移到分析子系统30，此处测量样品中的碳氢化合物的量。因为流过保持器件26f的样品的量通过流量计150测量并且因此，已知，可以确定在流过旁路线130的样品中的碳氢化合物的百分比。回到图1，可以使用可选样品收集和保持器件冲洗子系统27以确保所有样品流体流过保持器件26以便其上仅保留分析物。选择样品收集和保持器件冲洗子系统27以具有至少下述特征。优选安排其用于适合样品收集子系统18和可选地样品预处理子系统22。能够用合适的流体(例如，洁净水)填充样品收集子系统18以便I)清洗并且冲洗通过保持器件26的潜在剩余分析物并且2)帮助优化整个系统的分析性能。如果在分析样品传送后，执行该可选步骤，样品收集和保持器件冲洗子系统27通过公共的、惰性连接(例如，LUER连接)而容易地适应样品收集和可选的样品预处理子系统，该连接在冲洗步骤期间提供期望的穿过保持器件26的流体的单向流动。此可选样品收集和保持器件冲洗子系统27优选一次性使用和/或保留在无菌密封容器中，但是不必须。其为封闭系统以便消除或者最小化引入外部污染到分析过程中的可能性。样品收集和保持器件冲洗子系统27由一种或者多种惰性和非萃取材料制成；即，在分析方法工艺期间不浸取到流体流中的材料。最后，可以选择样品收集和保持器件冲洗子系统27用于适合分析装置10的一部分或所有的自动操作。从科罗拉多州柯林斯堡的Value Plastics, Inc.获得的连接到合适的冲洗流体源的三通阀部件DCV115是可选样品收集和保留期间冲洗子系统27的合适实施例。参考图1、18和19，干燥子系统28用于在执行本发明的方法的分析物的分析步骤之前从保持器件26除去非分析物流体(例如，水)。干燥子系统28包括外壳60、歧管62和接口 64。外壳60包括腔体，其中可移除地附接有保持器件26。具体地，外壳60包括入口66，其被配置为可用可逆连接器连接到保持器件26的外壳40。例如，每一个都可以螺纹化。入口 66还配置为在第一接口端部68处可逆连接到接口 64。安排接口以建立导管，通过导管如空气的干燥媒质通过入口 66而到外壳60中。安排接口 64的第二接口端部70用于可逆连接到歧管62。用多个干燥管72设置歧管，其中一个或多个干燥管72可以包括阀门74以能够使用户调节到保持器件26的膜44的干燥媒质流量。例如，用户可以希望部分或完全打开一个或多个阀门以产生横向干燥，即干燥膜44的顶表面。可选地，用户可以希望关闭所有阀门并且留下一个干燥管72打开，例如图17所示的中心处的一个用于强迫干燥媒质穿过膜44的目的。可选地，如上所述，与导引穿过膜44的加压干燥媒质一起，其可以适合特别地附加地导引在分析物保持器件26的输出处的干燥媒质接触膜支撑体。本领域的技术人员将认识到用于干燥取向以及时间量级、干燥媒质等等的其它选项。应该明白，干燥子系统28的部件可以由选择的材料制成，包括但不限于非金属材料，只要选择的材料不会不利地影响系统10的希望功能。
应该注意，干燥子系统28到分析物保持器件26的连接在用于分析的制备期间对从膜44和外壳40中移除非分析物流体/气体起重要作用。干燥子系统26被配置以具有至少下述特征。其被选择为优化干燥子系统28的效果以便在分析之前高效率并有效地干燥分析物保持器件26而没有移除保持的分析物或者引入对分析过程有害的干扰物或者污染。可以人工、半自动或者自动版本的干燥子系统。通过在二级流动力学和压力控制组件内包封输入源干燥空气源来设计干燥子系统26。如所注意的，配置歧管62以通过允许横向(跨膜44的顶部)和/或垂直(穿过膜44)流动路径和排气而提供干燥膜44的能力。横向和垂直流量的分布可以通过阀门74控制。歧管62可以包含自动部件(例如，传感器和电子阀)用于反馈和控制横向和垂直分析物保持器件26干燥空气分布(例如，时间、速率、压力、横向/垂直流动分布)。选择干燥子系统28以适合分析系统10的一部分部分或所有的自动化操作。干燥子系统28的合适的实施例的实例包括但不限于，来自汉克舍斯沃尔夫(Henke Sass Wolf)的Norm-Ject注射器、任意商业可获得空气泵,例如加利福尼亚圣地亚哥的Petco AnimalSupplies公司制造的Air Pump7500、空气压缩机,例如加利福尼亚圣地亚哥是TCP Global制造的TC-20压缩机。更一般地，其它用于干燥的方式包括但不仅限于机械压缩环境空气、机械压缩的、干燥并过滤的环境空气以及加压工艺气体源(例如，空气、氮气)。如所注意的，可以使用压力反馈工具以观察并且调节干燥子系统28的空气流动速率。另外，Drierite 干燥管、例如可以从俄亥俄州捷尼亚的W.A.Hamilton公司获得的一种可以用于帮助干燥保持器件26。对于水中碳氢化合物的分析，从膜44移除水是很重要的。水在红外区域强吸收，具有约3400CHT1中心峰值。当在膜44上存在太多的水时，源于水的峰延伸进入源于出现碳氢化合物的峰的区域，这导致分析不精确。另外，源于水的峰会潜在地影响基线点的位置，这同样导致分析不精确。干燥膜44的合适的量可以从当在约2850CHT1和约3000CHT1之间一个或多个碳氢化合物峰可以从在约3400CHT1处的水的峰区分时的吸收谱确定。此分离的碳氢化合物峰的检测可以通过操作者观察由分析子系统产生的谱的显示而视觉地进行或者自动地通过由分析子系统30执行的分析程序进行。分析子系统30用于在干燥工艺之后进行保持在分析物保持器件26上的任何分析物的特性的评估。保持器件26或其部分不是设置在测试固定框架中或者就是设置在分析子系统30的其它形式的支撑体中。分析子系统至少包括IR技术的特性(或者等价物)。依赖于应用要求，该技术包括放射(在IR谱上的一个小窗口)、半放射(在IR谱的不同区域上的多个小窗口)或者全谱图。分析子系统30能够处理信号用于基线矫正、积分、峰高度确定和谱分析(化学和/或相关静态处理)。优选至少包括信息存储能力、一个或多个已知分析物IR特性库、用户界面、有线或者无线通信能力，并且能够接收和支持至少膜44，具有类似于或者小于膜44的截面尺寸的截面尺寸的扫描场。必须提供足够详细的信息输出以使得本领域的技术人员能够在确定收集的样品的流体的分析物含量。分析子系统30可以是自动化的并进一步被选择为适合完整分析装置10的一部分或所有的自动操作。分析子系统30的合适的实施例包括但不限于，通过加拿大魁北克的ABB Bomen制造的MB3000FTIR和Horizon软件以及通过马萨诸塞州沃尔瑟姆的ThermoFisher Scientific制造的Nicolet Ζ10和Grams/AI分析软件。
可选存档子系统可以用于存储分析过程的原始和处理的信息。其特征包括但不限于，足够的容量以存储关于样品、分析和过程的感兴趣的任意电子信息。其有效存储原始和处理的信息用于潜在的再分析。如果位于可能不利环境中，优选保持在安全、环境控制、密封的气密和液密容器中。其应该以确保没有妥协装置10的完整性和对于确定的时间量(依赖于应用)的其采样结果的方式而有线或者无线地耦合到分析装置10的一个或多个其它子系统。与其它子系统一样，可选的存档子系统32被选择为适合完整分析装置10的一部分或所有的自动操作。下面是分析物保持器件26和分析子系统30的部件的详细描述。膜44包括具有表面处理物的基础材料。基础材料是多孔的并且由含氟聚合物构成，如聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯-丙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物或者全氟烷基(perf Iuoroalkoxy)聚合物。已发现PTFE特别适合。基础材料具有在约25 μ m和150 μ m之间的厚度，更具体地，在约45 μ m和85 μ m之间，更具体地为约65 μ m。基础材料具有从约0.2 μ m到约0.6 μ m范围内的名义孔尺寸,更具体地，从约0.4 μ m到约0.5 μ m,更优选约
0.45 μ m0表面处理物使膜44亲水，这促使了要分析的样品跨膜44的表面区域均匀分布并且促进流体穿过膜44。表面处理物可以是选择的厚度的单层或者多层涂层。涂层可以是聚(氧化乙烯)。可选地涂层可以是全氟化碳(perfluorocarbon)共聚物。这样的全氟化碳共聚物的实例是至少两个单体的共聚物，一个单体选自如氟化乙烯(vinyl fluoride)、六氟丙烯、偏氟乙烯、三氟乙烯、氯三氟乙烯、全氟(烧乙烯醚)(perf luoro (alkylvinyl ether) >四氟乙烯的含氟单体及其混合物组成的组。第二单体选自包含可以是或转化为(SO2F)、(SO3M)、(SO3R)、(SO2NR2)、(COF)、(CO2M)、(CO2R)或(CONR2)基团的管能团的含氟单体，其中M是氢(H)、碱金属、碱土金属或者NR4并且每个R单独是H、烷基基团或者芳基基团，例如CH3X2H5或者C6H5，并且可选地包含其它官能团例如羧基、胺、醚或者羧基等等以形成合适的替代烷基或者替代芳基基团。亲水涂层可以使用包括溶剂和全氟化碳共聚物的溶液而施加到膜44的基础材料。溶剂可以是含醇溶剂，如可以与水混合的甲醇、乙醇、η-丙醇或者异丙醇。可以通过将基础材料浸入溶液或者通过将溶液在不同的压力下流过膜而向基础材料施加溶液。依赖于其中使用其的特定实施例，膜支撑体46可以是非多孔或多孔的。当为多孔时，膜支撑体46可以具有从约100 μ m到约3mm范围内的名义孔尺寸，更具体地，从约100 μ m到约Imm范围内，更具体地从约200 μ m到约300 μ m范围内，更具体地约250 μ m。支撑体46可以由塑料、金属或者陶瓷制成。合适的金属包括铝、钼和不锈钢并且合适的塑料包括聚(四氟乙烯)、聚乙烯、聚丙烯和聚碳酸酯。发现不锈钢丝网(screen)特别适合用作支撑体48。由包含可忽略量的会干扰存在的碳氢化合物的量的确定的可萃取有机材料的材料构成外壳40。外壳可以是塑料、金属或者陶瓷。合适的金属包括不锈钢和铝。合适的塑料包括高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯和聚四氟乙烯(PTFE)，其任意一个都可以用合适的涂层进行表面处理以改善例如IR-顺从性和/或减少可萃取量。外壳40的配置可以变化，如上详细所述。在上面描述的配置中，配置外壳40以提供穿过膜44的流体流动。然而，应该明白，外壳40可以可选地配置为提供跨膜44的表面的流体流动。另外，外壳40可以配置为可重复使用，S卩，在将样品导向穿过膜44或者跨膜44流动之后，外壳40可以被打开，膜44或者膜44和支撑体46可以被除去，并清洁外壳40以再次使用。通过放置膜44或者具有支撑体46的膜44进入外壳40中，并且例如通过将螺纹件连接到一起而关闭外壳40，外壳40可被再次使用。保持器件26在特定实施例中还可以包括流体泵，例如但不限于蠕动泵。分析子系统30包括:1)在特定的实施例中，色散分光镜器件；2)在特定的实施例中，傅里叶变换分光镜器件；3)在特定的实施例中，衰减全反射分光镜器件；4)在特定的实施例中，色散辐射器件5)在特定的实施例中，衰减全反射辐射器件。列出的分析子系统30的实施例可以如下工作:1)在特定的实施例中，检测电磁光谱的红外区域中的吸收；2)在特定的实施例中，检测电磁光谱的近红外区域中的吸收；3 )在特定的实施例中，检测电磁光谱中的紫外区域中的吸收；以及4)在特定的实施例中，检测拉曼移动谱。对于水中碳氢化合物的分析，水中的碳氢化合物的类型的确定可以从谱中的吸收带的图形辨识确定。带以各种方式测量，即，高度、面积、曲线拟合、基线校正等。如何使用图形辨识以确定存在的碳氢化合物的类型的实例包括注意在3006CHT1处的H-C=C带和在1745cm—1处的C=O带的存在，其指示植物油成分，即，不饱和油和脂肪酸。同样，柴油典型地在2927CHT1处具有最大吸收。实例现在一般地描述了本发明，通过参考下面的实例将更容易理解，实例旨在仅用于本发明的特定方面和实施例的描述目的，而没有旨在限制本发明。实例I厚度50mu.m名义孔径尺寸0.45mu.m并且直径15mm的PTFE膜放置在0.25mm孔径和12.7_直径的金属支撑盘上。超出的膜材料被卷到金属支撑盘的背面。内径7.1_、外径
12.7mm并且厚度0.75mm的PTFE洗涤器放置在膜和盘的两侧(参见图4和5)。约30psi的力通过手将洗涤器、膜和盘压到一起；此后指支撑膜单元。支撑膜单元放置在13_红外窗口保持器中(布鲁克光学部件(Bruker optics))。透射傅里叶变换红外(FTIR)光谱在ABBFTLA2000上执行，液氮冷却的碲镉汞检测器和与计算机接口。背景谱采用平均50个扫描。然后支撑膜单元放入来自Advantec (P/N30100)的不锈钢过滤器保持器中并且通过手动紧固以在膜周围提供水密密封。通过在甲醇中首先溶解十六烷并搅动约20分种产生浓度0.l-30ppm的水中碳氢化合物测试分散体(dispersion)。这里使用的十六烷用来模拟油。然后，当其被通过磁力搅拌棒和搅拌板以约300rpm搅拌时，特定量的甲醇-十六烷溶液被分散进一升去离子水中。然后允许搅拌此水-甲醇-十六烷分散体约20分钟以确保水中的十六烷的均匀分布。当所有的十六烷浓度被测试高于约3ppm的水中的溶解度极限时，溶液作为分布在去离子水中的十六烷微滴的两相液体系统存在，微滴的尺寸未知。在设定搅拌时间后，约12ml十六烷水分散体被手动吸到低萃取塑料注射器中。然后，包括支撑膜单元的过滤器保持器通过LUER锁(LUER-1ock)附接到注射器。然后，注射器被放置到注射器泵上以设定在3分钟内泵抽10ml。当样品结束流动，从注射器除去过滤器保持器，注射器用空气填充，过滤器保持器重新附接到注射器，并且迫使约IOml空气穿过膜以将其干燥。重复此过程多于两次以干燥膜，因为膜上存在大量水时会干扰红外测量。然后过滤器保持器被从注射器除去并且打开。从过滤器保持器除去支撑膜单元并且将其再次放入13mm红外窗口保持器中。使用预先获得的背景光谱得到FTIR谱，再次平均50个扫描。在0.1ppm和Ippm的十六烧浓度处进行五次实验；在20ppm和30ppm的十六烧浓度处进行两次实验。在图20A和20B中示出了此实验的结果，其示出了通过测试水中的四种浓度的十六烷的每一个获得特征谱。在30ppm十六烷的高端，吸收峰的容易量化的水平约0.7的吸收。在0.1ppm的低端，峰吸收约0.0045，水平仍旧明显高于量化所要求的0.001的一般可接受的最小信号/噪音比。可以通过注射不同量的水和/或使用不同膜区域控制峰吸收。例如，通过注射约Iml或者通过扩大有效膜面积约10倍,指示300ppm的浓度的结果能够被测试并且而仍旧在可量化范围内。在低端，在通过注射约IOOml或者通过减少有效膜面积约10倍，指示IOppb的浓度的结果能够被测试并且可量化。实例2第二实例类似于第一实例。以相同的材料制造支撑膜单元，以相同的方式获取背景谱和使用过滤器保持器。仅有的区别是测试2.3ppm的水中的硬脂酸溶液。硬脂酸溶解在甲醇中并且搅拌20分钟。然后，向I升去离子水中加入确定量的此溶液并且搅拌20分钟以产生水中均匀分布的硬脂酸。硬脂酸用作模拟油脂。油脂包括在TOG定义中而不是TPH。以与实例I中相同的方法进行测试。类似地，IOml在水中的硬脂酸分散体以相同的方式注射穿过支撑膜单元并且干燥。然而，保留少量的水。图21示出了测试的结果。硬脂酸强吸收1700cm.sup-1的羧基吸收区域并在2800-3000cm.sup-1的碳氢化合物吸收区域。光谱显示油脂可以被测量因此本发明可以用于确定T0G。然而，油脂对于确定TPH是一种干扰，因为在区域2800-3000cm.sup-1区域中吸收峰叠加。为解决该问题，在约1700cm.sup-1处的吸收可以用于确定存在的油脂的量并且从TOG将其减去以确定TPH。实例3第三实例一般地类似于前面的两个，因为以相同的材料制造支撑膜单元和获取背景光谱。然而，在此实例中，来自真实世界源的六个不同流体的六个不同样品用于本发明的分析系统，每一个三次。另外，在相同的流体样品上进行标准基于溶剂的EPA1664分析以确定使用本发明获得的结果和当前用于水中的油检测的标准之间的关系。图22示出了从四个样品的测试结果得到的光谱(除去来自墨西哥湾的样品)。另外，可以从识别六个样品的源的图23的表看出，使用本发明获得的平均结果与使用常规基于溶剂的测试方法的结果很匹配，其中常规基于溶剂的方法被识别为1664结果。可以执行上述实例的其它变化。一个实例变化为描述的方法可以包括附加的步骤。另外，步骤的顺序不限于图2示出的顺序，因而步骤可以以其它顺序进行，并且一个或多个步骤可以与一个或多个其他步骤或者其部分串行或并行进行。另外，本方法的特定分析和检测步骤以及在保持器件26的膜44上收集的样品上进行的分析的各种实例和这些步骤的变化，独立或者结合，可以作为体现在计算机可读介质，例如，非易失性记录介质、集成电路存储元件或者其结合，上的计算机可读信号的计算机程序产品而执行。这样的计算机程序产品可以包括计算机可读信号，其有形体现在计算机可读介质上，其中这样的信号限定指令，例如，作为一个或多个程序的一部分，作为被计算机执行的结果，其命令计算机执行作为这里描述的一个或多个处理或动作，和/或不同实例、变化及其组合。可以用多个编程语言中的任意一个编写此指令，例如Java、VisualBasic、C或C++、Fortran、Pascal、Eiffel、Basic、COBO得到等等或者任意其结合。本领域的技术人员已公知，其上存储这样的指令的计算机可读介质，可以保留在一个或多个计算机系统部件上。已经描述了帮助示例本发明的大量实例。然而，应该明白，在不脱离本发明的精神和范围下可以进行各种修改。因此，其它实施例也包含在附加权利要求的范围中。
权利要求
1.一种检测在流体中的一种或多种分析物的方法，所述方法包括: 提供由选择为作为与所述一种或多种分析物接触的结果而产生可检测的改变的一种或多种材料形成的膜，所述一种或多种材料被选择为排除足以干扰所述一种或多种分析物的检测的量的任何成分； 使所述膜接触所述流体；以及 分析所述膜中的所述可检测的改变。
2.根据权利要求1的方法，其中所述膜是多孔的。
3.根据权利要求2的方法，其中接触所述膜的步骤包括使所述流体穿过所述膜。
4.根据权利要求1的方法，其中接触所述膜的步骤包括使所述流体在所述膜之上流过。
5.根据权利要求1的方法，还包括在使所述膜接触所述流体之前均匀化所述流体的步骤。
6.根据权利要求5的方法，其中水平地进行所述流体的振荡。
7.根据权利要求1的方法，其中用红外分光计进行分析所述可检测的改变的步骤。
全文摘要
一种确定流体中的分析物的装置和方法。本发明的一个方面用于使用UV、近IR、IR或者拉曼谱或放射测量学确定水中的油含量。在特定的实施例中，固态膜材料从与其接触的流体中吸收分析物。随后，膜放置在FTIR分光计中，该分光计能够通过校准确定流体中分析物的浓度。特定实施例可以确定存在的碳氢化合物的类型，并因而可以从总的油和油脂(TOG)中区分总石油碳氢化合物(TPH)，而不需要任何的单独样品制备。
文档编号G01N33/00GK103119437SQ201180043157
公开日2013年5月22日 申请日期2011年6月23日 优先权日2010年7月8日
发明者T·P·马丁, L·杜塞特, D·J·史密斯, T·P·施瓦茨 申请人:奥罗诺光谱解决方案公司