多分析物检测系统和方法

专利名称：多分析物检测系统和方法
多分析物检测系统和方法相关串请的交叉参考不适用。关于联邦资助研究的声明不适用。
背景技术：
用于爆炸物、危险化学品、危险生物学物质或化学/生物战争用物质的目前可用的基于气体的检测器检测多种威胁的能力有限。例如，单目标检测器可受限于设计为响应于指定物质的分析物(比如具体爆炸物或化学品)的一种类型的具体指示器。这些检测器在更换或维护之前通常具有短暂且受限的操作时期。因为气体，比如空气样品，能携载多于一 种的来自爆炸物、危险化学品或危险生物物质的分析物，因此每次使用需要多个检测器。致力于短暂货物和/或人的检查的政府机构通常负责爆炸物、危险化学品或危险生物物质或其它违禁品的检查。这些政府机构寻找对于公众存在危险的潜在地伪装或隐藏的危险物质。使用具有不同指示器的几个不同检测器给政府机构带来较大的物流区域以及显著的消耗费用。实际上，预算限制迫使政府机构购买一个或两个检测器，每个具有单个指示器。即使政府机构具有几个带有不同指示器的不同检测器，它们可能也仅使用一个检测器以加速瞬息货物或人的处理时间。一种类型检测器布置于另一种上意味着政府机构猜测可能会遇到哪种危险物质或其它违禁品。不幸的是，观察政府机构或知道政府通常如何操作的任何人都能确定政府机构的实践和动作。这增大了源自于为了邪恶原因故意制造这些危险物质的那些人的威胁。同样的危险情形出现于不知道运输危险或有毒物质的那些人。在这两种情况下，多种类型检测器的受限布置增大了对人民和财产造成伤害的威胁。非政府机构(NGA)也需要能足够快速地检测和监控危险化学品和生物物质以防止事故的系统。类似于政府机构的方法，NGA所需的大量检测器增大了物流踪迹和相关费用。在NGA采用单个检测器时，他们决定将最可能会遇到的危险化学品或生物物质。不幸的是，化学品和生物物质在混合时或在接触其它物质时能改变性质。为了保护以免于不同类型危险物质的范围，需要几种不同类型的检测器。在已知检测器中，大多使用涂覆有化学品或指示器的多孔膜。选定的指示器将响应于由气体携载的分析物。样品与指示器相互作用，产生特定反应，比如发荧光或经受颜色变化。在样品流动穿过多孔膜时发生检测。需要能检测多于一种爆炸物、化学品、生物物质和/或其组合的检测器和系统。另夕卜，这种系统需要轻质，易于布置，并且通过减少消耗元件的数目而降低消耗费用。易于便携的多分析物检测系统需要最小化非目标杂质的影响，以及为终端用户降低复杂性，以及降低消耗品出卖的间隔。这些物质的快速检测挽救生命和财产
发明内容
在一个实施例中，本发明提供了一种用于检测气体样品中的分析物的装置。该装置包括承载传感器头和加热区块的流系统。传感器头和加热区块在其间限定模块接收器。该装置具有定位于传感器头上并且提供通向样品区域的气态流体相通的气体入口。该装置具有定位于传感器头上并且提供源自样品区域的气态流体相通的气体出口。该装置具有定位于传感器头的底部上并且在模块接收器内的密封边缘。该装置还具有定位于模块接收器内并且定位为给传感器头、加热区块以及模块接收器提供热的加热器。承载基片的模块定位于模块接收器内，其中模块承载窗口。基片上承载至少一个指示器。指示器选择为其能响应于由气体样品承载的特定分析物。基片在模块的窗口中暴露至气体样品。传感器头的底部、密封边缘以及基片限定样品区域。密封边缘和基片在其间限定无泄漏的密封。样品区域定位于窗口内。该装置具有与样品区域光通信的至少一个光学端口。光学端口为至少一个适合于照明样品区域的光学发光器以及为至少一个适合于检测荧光、颜色或化学照明反应变化的光学检测器提供光通信。该装置具有与光学发光器、光学检测器以及模块电通信的控制系统。
在另一实施例中，公开了一种检测多种分析物的方法。该方法包括a.由检测器捕获气态样品，所述检测器承载用于接收所述气态样品的样品端口以及用于排出所述气态样品的排出端口；b.将所述气态样品连通至多个指示器，所述指示器定位于由定位于所述检测器内的可移除模块承载的基片上；c.在分析物与至少一个所述指示器之间引起响应，所述分析物由所述气态样品承载；d.由检测器检测所述响应，所述检测步骤识别所述分析物；e.告知控制设备关于所述分析物的识别；以及f.将所述指示步骤通信至显示器，所述通信由所述控制设备控制。在又一实施例中，本发明提供了一种用于检测气态样品中的分析物的装置，该装置包括检测器、模块和控制系统。该检测器包括流系统，流系统承载传感器头和加热区块，传感器头和加热区块在其间限定模块接收器，并且传感器头具有定位于其上的密封边缘。该检测器还具有定位于传感器头上的气体入口，并提供通向样品区域的气态流体相通。该检测器具有定位于传感器头上的气体出口并提供源自样品区域的气态流体相通。该检测器具有定位于模块接收器内并且对其提供加热的加热器。该检测器具有与样品区域光通信的至少一个光学端口，其中光学端口提供来自光学发光器和光学检测器的通信。模块容纳基片，其中基片在其上承载多个指示器。控制系统提供对检测器、光学发光器、光学检测器和模块的控制。


图IA是现有技术指示器容器的示意性透视图。图IB和IC是图IA的现有技术指示器容器的端视图，示出具有和不具有指示器的容器。图2是本发明的基于卡盒的系统的示意性透视图。图3A和3B是多指示器基片的示意性平面图。
图4是用于检测装置的流系统的示意性透视图。图5是流系统的示意性底视图。图6-9是包含基片的不同模块的示意性透视图。图10是具有卡盒的流系统的示意性透视图。图11是自含式检测装置的示意性透视图。图12A是弹簧偏压杠杆臂自含式检测装置的示意性透视图。图12B是弹簧加载滑块自含式检测装置的示意性透视图。
具体实施方式

参照图2-12B，示出检测装置并且通常由数字10指示。检测装置10包括流系统
12、模块14、模块14内的基片16、检测系统18以及检测器/处理器系统20。流系统12能接收模块14。模块14限定用于基片16的存储和传输系统。模块14能是任何形状的，如这里所讨论的，并且在图2和6-9中示出。为了说明的目的，模块14在这里示出并且在这里一般性地称为卡盒22。卡盒22包含基片16并且通过窗口 72将基片16的一部分暴露于流过流系统12的气体。图I示出现有技术的刚性但易碎的模块。检测装置在图10和11的优选实施例中，检测装置10定位于壳体24内。检测装置10也称为检测器10。下面讨论的图12A和12B是检测装置10的两个替代构造。为了在外部环境与流系统12之间提供流体相通，壳体24承载有样品端口 26和排出端口 28。在优选实施例中，检测系统10包括多个连接至流系统12的检测端口 32的光纤电缆30。光纤电缆30提供与检测系统18的光通信。优选地，壳体24在其中结合有检测系统18，如图11中所示。替代地(未示出)，壳体24可脱离地连接至检测系统18。优选地，检测装置10包括电源34，其给所有系统提供电能。电源34是任一方便的电源，或多个电源，给检测装置的剩余部分提供充分电能。优选地，电源34包括可选择的多个电源。检测装置10还包括控制系统36，其包括至少一个处理器、存储设备、数据输入端口以及通信端口。控制系统36提供对检测装置10的控制，其包括将基片16定位于流系统12内，并且当分析物在气体样品经过指示器38时响应于指示器38时检测和处理这个响应。通常使用的指示器38在下面限定。优选地，控制系统36提供处理能力以操作检测系统18以及所检测分析物的相关辨别。控制系统36和检测系统18电通信。控制系统36优选地存储所有电子数据并且显示相关信息以便操作员采取任何必要的动作。电子存储设备优选地与控制系统36共同定位。参照图12A，示出不同实施例的检测装置10，其中卡盒22由弹簧偏压的杠杆臂52保持于壳体24上。弹簧56给弹簧偏压的杠杆臂52提供偏压。在这个实施例中，传感器头39定位于壳体24内。响应于弹簧56，密封区块62将压力施加于卡盒22上，并且为基片
16、卡盒22和传感器头39提供密封。参照图12B，示出另一个实施例的检测装置10，其中卡盒22由弹簧加载的滑块64保持于壳体24上。与图12A中所示的实施例类似，传感器头39定位于壳体24中。使用偏压弹簧(未示出)，弹簧加载的滑块64将压力施加至密封区块62，密封区块62然后将压力施加至卡盒22上，并且为基片16、卡盒22和传感器头39提供密封。流系统参照图4、5、10和11，壳体24在其中包含流系统12。流系统12包括传感器头39、气体样品入口 40、气体样品出口 42、加热区块43、至少一个加热器46、突起轮缘48、以及样品区域50。加热区块43和加热器46覆盖至少与基片16 —样宽的区域，并且在一些情况下，这个区域大于基片16的区域。传感器头39和加热区块43的构造限定模块接收器44。所限定的模块接收器44构造为接收模块14。优选地，在流系统12的设计之前选择模块14。如图10和11中所示，模块接收器44具有适合于允许卡盒22的窗口 72插入流系统12的传感器头39与加热区块43之间的构造。在一个实施例中，模块接收器44操作为围绕模块14闭合并且密封模块14。图12A和12B示出这个实施例的两个示例。然而,本领域技术人员知道不同类型的闭合和密封机构，在其围绕模块14或卡盒22闭合时与模块接收器44 一起起作用。窗口 72为气体样品提供通路以与由基片16承载的指示器38相互作用。窗口 72将基片16的这个部分和指示器38暴露至流系统12，窗口 72在基片16的上方和下方都打开。气体样品入口 40提供样品端口 26与样品区域50之间的气态流体相通。传感器头39的底部、突起轮缘48以及基片16限定样品区域50。突起轮缘48在基片16上为密封区域50提供无泄漏的密封。密封边缘49包括突起轮缘48，以及在传感器头39的底部和基片16之间提供密封的其它已知表面。因而，突起轮缘48是密封边缘49的子设备。样品区域50定位于窗口 72内。样品区域50将基片16上的指示器38暴露至从样品端口 26相通越过样品区域50的气体样品。气体样品出口 42将来自样品区域50的气体样品连通至排出端口 28。与排出端口 28气态流体相通的泵54在样品端口 26与排出端口 28之间产生压降，从而促使流过样品区域50。虽然优选实施例将泵54定位于壳体24内部，但是图11中所示的实施例将泵54定位于外部。这证明了泵54可定位于样品区域50与排出端口 28之间的任何地方。优选地，泵54产生的压降足以在样品区域50上产生大约I. 0升/分钟或更低的流速。在一个实施例中，泵54选择性地产生至少I. 0升/分钟或更低的恒定流速，或小于大约I. 0升/分钟的可变流速。在另一个实施例中，泵54仅具有至少I. 0升/分钟或更低的恒定流。加热器区块43承载至少一个加热器46。优选地，加热器46提供足以升高流系统12和基片16的温度的热输入。通过将热施加至流系统12，气体样品更有可能将分析物从外部环境传输至样品区域50和指示器38。例如，气体样品可包括痕量的爆炸物质。在室温下，痕量的爆炸物质开始粘附至入口 66的表面。通过加热流系统12，气体样品不大可能粘附。因而，较暖的流系统12保持痕量的爆炸物质处于气态并且悬浮于气体样品内。优选地，加热器46在大约40°C和大约200°C之间的操作温度下维持加热流系统12。图4示出加热器46位置的非限制性示例。加热器46可放置于流系统12上提供充分加热的任何位置。在加热时，基片16也由加热器46加热，或替代地，基片16由单独的源(未示出)加热。樽块/卡倉如前所示，在全文中使用卡盒22来代表模块14。然而，卡盒仅表示模块14的一种可能的非限制性构造。熟练的技术人员理解到，模块14可以是能保持基片16并且将基片16传输至样品区域50的任何形状。图6-9示出模块14的四个示例。图6示出作为模块14的卡盒22。图7示出作为模块14的卡盒的变化，其具有通过窗口 72和样品区域50将基片16供给入捕获箱68的单个存储卷轴。图8示出盘型的模块14，其用于将基片16传输穿过窗口 72和样品区域50。图9示出条带型的模块14，其用于将基片16传输穿过窗口72和样品区域50。任何形式的模块14都可以。然而,在一个实施例中，模块14具有用于基片16的密封存储容积并且其提供用于基片16移动穿过窗口 72和样品区域50。在另一个实施例中，模块14具有用于基片16的未密封存储容积并且其提供用于基片16移动穿过窗口 72和样品区域50。为了排除假阳性、污染以及指示器38材料的损耗，模块14包括密封71或其它构造，将基片16过早暴露至环境的情况排除。在一个实施例中，未暴露的基片16密封于模块14内以免任何前述模块14示例过早暴露。在一个使用卡盒22的替代实施例中，卡盒22的端部70在窗口 72处由密封71隔离，从而排除容纳于端部70内的基片16上的指示器38的暴露。在这个实施例中，密封71足够地挠曲以允许基片16前进至窗口 72，用于在没有损耗来自基片16的指示器之下在样品区域50内暴露。优选地，密封71在使用时是不响应于任何潜在指示器38或基片16的材料。密封71可由多种材料比如毛毡、橡胶、纸张、硅树月旨、氯丁橡胶、其它非响应材料及其组合制成。继续以卡盒22说明模块14，卡盒22具有将基片16暴露至样品区域50的窗口 72。优选地，窗口 72的尺寸允许模块接收器44的突起轮缘48完全地接触基片16，以使得泵54的致动形成基片16对于突起轮缘48的真空密封。因而，突起轮缘48或密封边缘49与基片16的顶部以及传感器头39的底部共同配合，限定样品区域50。因而，泵54的致动将样品气体通过气体样品入口 40拉入，让样品经过由基片16承载的指示器38上方，并且然后将气体样品通过气体样品出口 42导出。卡盒22在预定时期之后或检测事件之后自动地推进基片16穿过样品区域50。这个自动推进优化了指示器38的暴露。用于卡盒22的推进机构可以是本领域技术人员已知的任何类型。一些非限制性示例包括手动推进设备、电动或气动马达、螺线管、活塞或其它机电或电子气动设备。卡盒22的相关推进的控制使用控制系统36实现。基片16从暴露区域的边缘推进直到基片16的整个新的未暴露区域处于窗口 72内。对于卡盒22的未密封实施例，基片16前进并且指示器38保持不受影响。对于卡盒22的密封实施例，密封元件(未示出)允许基片16和指示器38前进而不损坏指示器38。在一个实施例中，基片16可承载可移除保护层(未示出)以保护卡盒22中的指示器38。可移除保护层在基片16前进入窗口 72时自动地移除。优选地，控制系统36对卡盒22的识别在安装期间出现。条形码、无线电频率识别(RFID)芯片、手动输入的描述识别符或任何其它识别符在安装时为卡盒22提供唯一识别。唯一识别符允许控制系统36识别卡盒22并且获得与所安装卡盒22 —起供应的指示器38的相关数据。与卡盒22相关的唯一识别符便于卡盒22的控制、操作和分配。一旦卡盒22已经被识别，控制系统36基于指示的指示器38优化基片16的暴露，以及其暴露的次数、亮度和持续时间。用于卡盒22前进的自动化和控制对于卡盒制造领域 中的熟练技术人员而言是公知的，并且这里不再详细描述。基丑
基片16是适合用于承载多种指示器38的无孔介质。作为非限制性示例，图3A示出优选的基片16，其具有定位于其上的指示器38、任选的校准条带74、和/或任选的预处理条带76。优选地，一个或多个指示器38粘附至基片16和/或布置于轨道78中的基片16的可限定区段上。图3A示出承载多个指示器38和任选的预处理条带76的基片16的示例。图3A还示出使用基片16的区段58作为校准条带74。图3B示出基片16的替代实施例，其具有在方框段60中连续顺序的指示器38。不同于图I中基于玻璃的现有技术示例，在用于卡盒22中时，基片16优选地是柔性材料，其保持完整性直到大约200°C的温度。替代地，模块14中的基片16如图8中所示是刚性的板或盘。基片16可以是不透明、半透明或透明的，只要其与一个或多个光学发光器84和检测系统18相对于基片16的布置相一致。基片16优选地是不导电性的，但是具有充分的导热性以允许指示器38的加热。 特别优选的基片16材料将不会响应于指示器38。例如，基片16可以是选自于由聚乙烯对苯二酸酯(PET)、聚乙烯对苯二酸乙二醇酯(PETG)、聚萘二甲酸乙二醇酯、环烯共聚物、聚碳酸酯、聚酰亚胺、醋酸纤维素、三醋酸纤维素、丙烯酸树脂、苯乙烯及其组合所构成的组中的塑料。另外，前述塑料可以镀膜。如本领域技术人员已知的，这些化合物可以处理和配制以提供在卡盒22中使用所必要的柔性。优选地，基片16必须能执行用于突起轮缘48的垫圈的作用。为了确保穿过样品区域50的足够流动，基片16不可以是多孔的，也不允许气体样品穿过其中的任何流动。基片16必须能在泵54跨过样品区域50形成压降时密封突起轮缘48。基片16与突起轮缘48之间的密封防止不期望地泄漏入样品区域50或气体样品的污染。然而，基片16必须具有充分的粗糙度以允许指示器38粘附于此。任选地，无反应的非响应性0环(未示出)辅助突起轮缘48与基片16的密封。替代地，刚性表面、有边表面、顺从表面或0环的组合有助于突起轮缘48与基片16的密封。任选的校准条带74在卡盒22最初插入流系统12期间给检测系统18提供已知的指示器型响应。例如，如果指示器38是突光型指示器,任选的校准条带74将提供已知响应，用于检查检测装置10的部件的操作。任选的校准条带74提供信号给检测装置10以验证信号的强度以及信号的质量。在气体样品流上游定位于基片16上的任选的预处理条带76提供粘合剂以捕获污染物。优选地，任选的预处理条带76捕获污染物。任选的预处理条带76优选地在气体样品入口 40附近定位于卡盒22的方框段60上。检测系统气体样品中的分析物与指示器38之间的响应可产生荧光响应，可产生荧光变化、颜色变化、或化学发光变化。检测系统18检测对于暴露至基片16的承载有指示器38的那部分的分析物的响应。响应从样品区域50光学地传输至检测器/处理器系统20。检测器/处理器系统20提供气体样品的分析物的分析以及阳性识别。检测器/处理器系统20将分析物的分析和识别通信至控制系统36。控制系统36提供用于气体样品历史的跟踪和视觉识别。然而，本领域技术人员理解到，检测器/处理器系统20能提供这些相同的功能。优选地，图4中所示的检测系统18在光学端口 80和/或光学端口 82处检测模块接收器44中的分析物的响应。在这个优选实施例中，使用两个光学端口 80和82。如图5和10中所示，光学端口 80和82在基片16下面。光学端口 80和82可定位于光学视线的上面、下面或任何地方，或能光学地传导至基片16，只要光学发光器84和光学检测器86能在响应出现于气体样品与指示器38之间时与基片16和样品区域内的指示器38光通信。检测系统18具有至少一个光学发光器84以及至少一个光学检测器86。光学发光器84和光学检测器86定位为与光学端口 80或光学端口 82直接或间接地光通信。优选地，光学发光器84和光学检测器86具有光纤电缆30，其在光学端口 80和82与光学发光器84和光学检测器86之间提供光通信。如图11中所75,光学发光器84定位于发光系统81内，并且光学检测器86定位于检测器/处理器系统20内，它们在此经由光纤电缆30发射和接收光信号。理解到，光学发光器84和光学检测器86可定位于它们能发射和/或接收光信号的任何地方。可使用其它光学转播方法，举一些非限制性示例如下光管、成像和非成像转播光学器件、检测器86和基板16的紧密靠近结合、或其组合。在优选实施例中，光纤电缆30具有第一端90和第二端92以提供照明。第一端90 布置于光学端口 80和/或光学端口 82中。第二端92连接至照明系统81内的光学发光器84。光学发光器84的一个不例是具有特定波长的发光二级管(LED)。如前所述,光学端口80和/或光学端口 82可定位于基片16的上面或下面。用于照明系统81的电能能是识别为电源34的上述电源。光学发光器84优选地能产生紫外线范围中的光线以在指示器38中形成荧光。优选地，多个光学发光器84用来产生多个照明。这些照明的每个优选地处于与其它照明的每个不同的波长。在操作中，这些发光器84顺序地询问指示器38以防止光信号的交叉污染。然而，光学发光器84的任选的编程提供了指示器38任意顺序的询问。来自指示器38的期望响应确定询问的顺序。指示器38的编程询问包括能同时询问的能力。在一个实施例中，每个具有不同波长的多个光学发光器84用来通过使用更多个指示器38来增大覆盖宽度，从而增大检测多个不同分析物的机会。在另一个实施例中，多个光学检测器86用来增大捕获检测信号的机会，从而提供更大的机会以在仔细研究之下验证样品物质的身份。在又一个实施例中，使用多个光学发光器84和多个光学检测器86。在优选实施例中，具有第一端94和第二端96的第二光纤电缆30为光学检测器86提供光学端口 80和82的任一个之间的光通信。第一端94与光学端口 80和82的任一个光通信。第二端96与光学检测器86光通信。第二光纤电缆30不是用于照明目的，而是在第一光纤电缆用于照明目的时与第一光纤电缆30共同定位在光学端口 80和82的任一个中。光学检测器86能将光信号转换为电信号。光学检测器86定位于检测器/处理器系统20内。光学检测器86的电源是上述电源34。优选地，传感器头39定位为最大化检测系统18的效率。如图3A中所示，检测器系统18的传感器头39相对于基片16成一角度。成一角度在询问期间增大指不器38的表面区域。然而，传感器头39还能正交或平行于指示器38。指示器在优选实施例中，检测装置10同时采用多个轨道中基片16上的很多指示器38。而且，每个轨道可包括多个指示器38。另外，检测装置10可任选地包括多个明视场指示器38和多个暗视场指不器38。
明视场指示器38需要主动照明。对分析物的响应产生可检测的荧光或颜色变化。暗视场指示器38通常是化学发光的并且不需要主动照明。这些指示器响应于目标分析物产生光。暗视场指示器38不具有任何开启或关闭控制机构。优选地，在模块14包括多于一个暗视场指示器时，暗视场指示器将基于所产生光的已知波长来分区。指示器38将根据需要改变，但是代表性示例包括放大荧光聚合物(AFP)、其它荧光材料、化学战争物质指示发色团(CWIC)、其它化学发光材料、苯基喹啉(PQ)、导电聚合物、比色分析材料、有机薄膜晶体管、金属、金属氧化物基传感器、或者其组合。随着其它指示器38或更加精细的指示器38的开发，它们将成为在基片16上使用的候选指示器。一些指示器38是一次暴露，但是大多数公知的指示器38能在失去其响应性之前接收多次暴露。如前所述，指示器38优选地附着至基片16。用于将指示器38沉积至基片16的一 些方法可包括喷墨应用、直接沉积、光刻法、丝网印刷、真空密封、加热、层压、或提供用于在相同基片16上应用多个指示器38并且防止指示器38交叉污染的某种其它方法。指示器38将通常具有在大约0. 5微米至大约0. 5毫米范围内的厚度。还撞在一个实施例中，检测装置10必须能在没有穿着任何特殊保护装备的人周围的封闭环境中操作。在另一个实施例中，检测装置10必须经受战斗部署状况，比如在沙漠、热带、温带和寒带气候中出现的状况。另外，检测装置10优选地能经受未训练人员的装运和操纵。因而检测装置10优选地能在不添加任何另外保护措施之下经受大约3英尺高度的坠落。另外，检测装置必须经受闭合容器中的反复跳动。操作考虎事顶/影响优选地，对于不同的威胁，检测装置10使用不同的模块14。例如，如果检测装置使用卡盒22，并且如果存在着涉及爆炸化合物或生物物质的威胁，操作者选择能检测这些威胁的任一个的卡盒。替代地，如果威胁涉及化学战争试剂和爆炸化合物，操作者选择能检测这两个威胁的卡盒22。然而，理解到，卡盒22可具有一系列指示器38，用于检测一个目录内的特定威胁，比如爆炸物、化学战争试剂、生物战争试剂和/或危险化学品。检测装置10可由训练最少的人员实地使用。因而，更换模块14优选地是容易的任务。在卡盒22到达未暴露基片16的端部时,实地人员能移除并且插入新的卡盒22。在一个实施例中，卡盒22的更换间隔超过8小时。在另一个实施例中，卡盒22 (模块14)将具有大约三至四周的更换间隔。替代地，暴露或气体样品的数量限定卡盒22的更换间隔。检测系统18的检测器确定是否已经出现指示器38和/或基片16的污染。例如，照片漂白或氧化潜在会影响指示器的功效。检测器定期询问指示器38以识别指示器38的状态。检测器还监控来自指示器38的响应的亮度降级。如果检测器发现污染或降级的指示器38，控制系统36将卡盒22内的基片16推进至新的未暴露区段。在检测事件出现时，控制系统36产生检测装置10上的显示(未示出)和/或用于传递至另一个设备的电信号。也可产生可听信号。操作者能基于气体样品中检测物质的类型采取适合的动作。在检测事件结束之后，泵54通过让足够量的未污染空气经过样品区域50来净化样品区域50。控制系统36推进卡盒22内的基片16，呈现一组新的指示器38。方法
检测装置10的使用方法包括将其放置于样品端口 26捕获和接收承载有至少一种分析物的气体样品处。由于由泵54产生压降，气体样品从样品端口 26通向至气体样品入口 40，越过样品区域50和指示器38，穿过气体样品出口 42并且通过排出端口 28排出。分析物响应定位于基片16上的至少一个指示器38。在一个实施例中，分析物响应明视场指不器38。该方法包括由光学发光器84主动地照亮明视场指示器38。主动照明步骤出现在样品区域50内。一个非限制性示例使用将来自照明系统81的光线越过第一光纤电缆30传播至样品区域50从而引起分析物发荧光的紫外线LED发光器84。在指示器38响应于分析物时，光学检测器86在检测器/处理器系统20中检测指示器38响应于分析物的荧光变化。第二光纤电缆30将检测的荧光变化从样品区域50通信至光学检测器86。 在另一个实施例中，分析物响应于暗视场指示器38。由于暗视场指示器38是化学发光的，光学检测器86连续地监控指示器38用于指示器38与分析物之间的响应。在响应出现时，指示器38在样品区域50内发出荧光。光纤电缆30将荧光从样品区域50光学地通信至检测/处理器系统20中的光学检测器86。对于这两个实施例，检测器/处理器系统20和光学检测器86处理特定响应。并且，基于模块14以及包含于其中的指示器38的在先识别，告知控制系统36特定分析物的识别。所产生识别的显示给操作者提供气体样品中存在分析物的立即告知。控制系统36将分析物的识别通信至显示器。控制系统36记录所有操作用于未来的参考。一旦事件结束，控制系统36与自动推进系统通信以将基片16推进至未暴露区段。控制系统36连续地监控模块14。在所有或基本上所有的基片16被消耗或大部分被消耗之后，控制系统36告知操作者需要更换模块14。对于本领域技术人员而言，在考虑本发明在这里公开的说明书或实践的考虑之下，本发明的其它实施例将是很明显的。因而，前述说明书仅认为是本发明的示例，本发明的真实范围由以下权利要求限定。
权利要求
1.一种用于检测气体样品中的分析物的装置，其包括 承载传感器头和加热区块的流系统，所述传感器头和所述加热区块在其间限定模块接收器； 定位于所述传感器头上并且提供通向样品区域的气态流体相通的气体入口； 定位于所述传感器头上并且提供源自所述样品区域的气态流体相通的气体出ロ； 定位于所述传感器头的底部上并且位于所述模块接收器内的密封边缘； 定位于所述模块接收器内并且定位为给所述传感器头、所述加热区块以及所述模块接收器提供热的加热器； 定位于所述模块接收器中并且承载基片的模块，所述模块带有窗ロ ； 由所述模块承载的基片，所述基片在其上承载至少ー个指示器，其中所述指示器选择为其能响应于由所述气体样品承载的特定分析物，其中所述基片在所述窗口中暴露至所述气体样品，其中所述样品区域由所述传感器头的所述底部、所述密封边缘以及所述基片限定，其中所述密封边缘和所述基片在其间限定无泄漏的密封，其中所述样品区域定位于所述窗ロ内； 与所述样品区域光通信的至少ー个光学端ロ，所述光学端ロ为至少ー个光学发光器以及为穿过其中通信的至少ー个光学检测器提供光通信，以及 与所述光学发光器、所述光学检测器以及所述模块电子通信的控制系统。
2.根据权利要求I的装置，还包括至少ー个定位于所述基片上的预处理条带。
3.根据权利要求I的装置，其中定位于所述基片上的所述指示器包括用于检测爆炸物的指示器以及用于检测危险化学品的指示器。
4.根据权利要求I的装置，其中定位于所述基片上的所述指示器包括用于检测爆炸物的指示器、用于检测化学战争试剂的指示器以及用于检测生物战争试剂的指示器。
5.根据权利要求I的装置，其中定位于所述基片上的所述指示器包括用于检测危险化学品的指示器。
6.根据权利要求I的装置，其中定位于所述基片上的所述指示器包括用于检测爆炸物的指示器。
7.根据权利要求I的装置，其中定位于所述基片上的所述指示器包括用于检测生物战争试剂的指示器。
8.根据权利要求I的装置，其中定位于所述基片上的所述指示器包括用于检测化学战争试剂的指示器。
9.根据权利要求I的装置，还包括定位于所述气体入口附近的污染物粘合剤。
10.根据权利要求I的装置，其中所述模块可移除并且能够由承载不同组指示器的模块替换。
11.根据权利要求I的装置，其中所述模块可移除并且能够由新的模块替换。
12.根据权利要求I的装置，其中所述模块是卷轴到卷轴型卡盒。
13.根据权利要求I的装置，其中所述模块是条带供给卡盒。
14.根据权利要求I的装置，其中所述模块是旋转盘型卡盒。
15.根据权利要求I的装置，其中所述模块具有至少ー个卷轴，所述卷轴包含在所述模块开始使用之前所述基片的大部分未暴露部分。
16.根据权利要求I的装置，其中所述模块由对指示器和气体样品也是非响应性的非除气型材料制成。
17.根据权利要求I的装置，还包括基片供给器，其能自动地将所述模块中的所述基片推进穿过所述窗ロ，从而将所述基片暴露至所述样品区域。
18.根据权利要求I的装置，其中所述加热器在所述模块接收器内定位于所述基片下方。
19.根据权利要求I的装置，其中所述加热器在所述模块接收器内定位于所述基片上方。
20.根据权利要求I的装置，其中所述气体入口以大约I.O升/分钟的流速接收所述气体样品。
21.根据权利要求I的装置，其中所述气体入口接收所述气体样品，所述气体样品在所述气体入口与所述气体出ロ之间连通，从而以直到大约I. O升/分钟的流速将所述气体样品连通至所述样品区域。
22.根据权利要求I的装置，其中所述气体入口接收所述气体样品，所述气体样品在所述气体入口与所述气体出ロ之间连通，从而以在大约O. 01升/分钟和大约I. O升/分钟之间的流速将所述气体样品连通至所述样品区域。
23.根据权利要求I的装置，其中所述基片是塑料材料。
24.根据权利要求23的装置，其中所述塑料材料由选自于聚こ烯对苯ニ酸酷、聚こ烯对苯ニ酸こニ醇酯、聚酯、聚碳酸酷、聚萘ニ甲酸こニ醇酯、环烯共聚物、聚酰亚胺、醋酸纤维素、三醋酸纤维素及其组合所组成的组中的材料构成。
25.根据权利要求24的装置，其中所述塑料材料还包括硬涂覆的塑料材料。
26.根据权利要求I的装置，还包括所述模块上的识别器，所述识别器形成承载指定指示器或指示器组的特定类型模块。
27.根据权利要求26的装置，其中所述识别器是所述模块上的条形码。
28.根据权利要求26的装置，其中所述识别器是嵌入的电子芯片，其承载用于所述指示器或指示器组的指定编码。
29.根据权利要求26的装置，其中所述识别器是无线电频率识别芯片。
30.根据权利要求I的装置，还包括基片密封，其提供保护以防止所述指示器的意外过早暴露。
31.根据权利要求I的装置，其中所述基片密封是由选自于毛毡、橡胶、纸张、硅树脂、氯丁橡胶、其它非响应性材料及其组合构成的组中的材料所构成的所述垫圏。
32.根据权利要求I的装置，其中所述基片能经受直到200°C的温度。
33.根据权利要求I的装置，其中所述基片暴露至大约40°C的温度。
34.根据权利要求I的装置，其中所述指示器层压在所述基片上。
35.根据权利要求I的装置，还包括校准条带，所述校准条带定位于所述基片的第一区段上，其中所述第一区段限定所述基片的开始。
36.根据权利要求I的装置，其中所述基片是柔性基片。
37.ー种检测多种分析物的方法，其包括 由检测器捕获气态样品，所述检测器承载用于接收所述气态样品的样品端ロ以及用于排出所述气态样品的排出端口； 将所述气态样品连通至多个指示器，所述指示器定位在由位于所述检测器内的可移除丰旲块承载的基片上； 在分析物与至少一个所述指示器之间引起响应，所述分析物由所述气态样品承载； 由检测器检测所述响应，所述检测步骤识别所述分析物； 告知控制设备关于所述分析物的识别；以及 将所述报告步骤通信至显示器，所述通信由所述控制设备控制。
38.根据权利要求37的方法，还包括在所述可移除模块内推进所述基片。
39.根据权利要求38的方法，还包括在所述基片消耗完时更换所述可移除模块。
40.一种用于检测气体样品中的分析物的装置，该装置包括 检测器，其中该检测器包括 承载传感器头和加热区块的流系统，其中传感器头和加热区块在其间限定模块接收器，并且其中传感器头具有定位于其上的密封边缘； 提供通向样品区域的气态流体相通的气体入口； 提供源自样品区域的气态流体相通的气体出口； 定位于模块接收器内并且对其提供热的加热器； 与样品区域光通信的至少一个光学端口，其中光学端口提供来自光学发光器和光学检测器的通信； 容纳基片的模块，其中基片在其上承载多个指示器；以及 提供对检测器、光学发光器、光学检测器和模块的控制的控制系统。
全文摘要
本发明提供了一种多分析物检测器，其能用具有多个指示器的单个系统检测和识别具有多种分析物的爆炸物、化学品或生物物质。指示器包括荧光聚合物、导电聚合物、金属氧化物元件、电化学单元等。指示器可以是被优化用于宽范围检测的其它指示器的组合。
文档编号G01N21/00GK102656439SQ201080057131
公开日2012年9月5日 申请日期2010年12月14日 优先权日2009年12月15日
发明者B·D·奥德尔, K·扎哈里亚斯, M·拉格罗恩, M·洛伊申 申请人:诺麦迪克斯股份有限公司