CN102870059A - 流量调节系统以及包括所述流量调节系统的用于检测空气传播的分析物的监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明披露了一种用于维持稳定空气流量的流量调节系统，该流量调节系统包括至少一个泵、一个质量流量传感器、一个环境温度传感器、一个环境压力传感器、一个测量所述质量流量传感器的温度的温度补偿传感器，以及一个控制系统；以及一种用于使用所述流量调节系统来测量流量的方法；一种用于监测同时以气相和颗粒相存在于空气中的空气传播化合物的装置，其中该装置包括一个取样装置、一个浓缩捕集器1、一个校准调谐模块、一个空模块、所述流量调节系统、一个色谱单元，以及一个检测单元；以及一种通过使用所述监测装置来检测空气流中的空气传播化合物的方法。

Description

流量调节系统以及包括所述流量调节系统的用于检测空气传播的分析物的监测装置
技术领域
本发明涉及一种用于维持稳定空气流量的流量调节系统，该流量调节系统包括至少一个泵、一个质量流量传感器、一个环境温度传感器、一个环境压力传感器、一个测量所述质量流量传感器的温度的温度补偿传感器，以及一个控制系统，并且本发明涉及一种使用所述流量调节系统来测量空气流量的方法。
本发明还涉及一种监测装置，用于监测同时以气相和颗粒相存在的空气传播的化合物，其中该监测装置包括一个取样装置、一个浓缩捕集器、一个校准调谐模块、一个空模块、所述流量调节系统、一个色谱单元，以及一个检测单元，并且本发明涉及一种用于所述检测的方法。
背景技术
所属领域中存在对可能对暴露在外的个人产生健康影响的空气传播的化合物进行监测的明确需求。所属领域中极为关注具有由多个政府机构设置的职业接触限值的化合物，以确保这些化合物的水平低得符合要求。在许多情况下，空气污染物的组成是未知的，出于此原因，了解关于这些“未知”化合物的性质的更多细节，并且披露最主要性质的特性是有趣的。另一有趣的领域是研究并检查测量的效果，以降低空气中的这些化合物水平，例如，检查“实际”通风效率或其他测量，以控制空气水平。用于此目的的装置还可用于监测压缩空气和呼吸防护装置中空气的质量。此类装置的其他应用领域包括控制存在于食物中的不同挥发性化合物等。此类化合物可用作某些食物成分降解的标志，或者用于监测源材料以确保质量符合要求。此类装置也可用于确保其他化合物尚未污染食物。在医院中，此类装置可用于检查麻醉气体等的空气水平，并且用于确保职员、患者或其他人员不暴露于毒性水平中。化学战剂是需要检查以披露其存在并且确保个人并未与其接触的化合物。
在环境分析中，需要监测城市、公众场所以及自然中的空气质量。它的一个目的是获得统计研究的背景数据，并且检查相应水平是否在国家和国际机构所设定的水平之下。它们也可用于检查工业污染物的排放是否导致其暴露于自然中或居住区中。所获数据可对特定情况的决策和解释产生影响。因此该数据需要具有符合要求的高质量。
存在同时以气相和颗粒相出现的空气污染物的许多实例。特别有趣的是能够到达下呼吸道的粒级。有理由相信毒物学是不同的，具体不仅取决于本身的化学性质，还取决于在人体中不同靶器官上的分布。需要更深入地了解对空气中存在的可呼吸粒级的暴露。
存在许多用于监测空气传播的化合物的装置，并且所用的技术多种多样。原则上，这些装置可分组成选择性和非选择性装置。非选择性装置对若干种化合物做出响应，并且不区分两种或若干种化合物，并且还可能产生错误的阳性结果。此类装置至今仍在使用，原因可能在于其成本低廉。在许多应用中，错误的阳性结果可能导致用户需要付出高昂成本，因为出于无效数据而执行昂贵的测量。
选择性装置对一种所选化合物或一组化合物做出特定响应。存在的其他化合物不会干扰结果。相较于非选择性监测，该监测出现错误的阳性结果的频率远远降低。所获数据的质量是非常重要的。描述数据质量的典型因素是：可重复性、可再现性、线性(具有截距和背景的校准图特性)、检测极限以及量化极限。此外，关于其他化合物干扰的知识是必要的需要提出的是，特定化合物可影响结果，即使该化合物本身并不做出响应。
用于检测空气传播的化合物的类似技术涉及使用光电离检测器(PID，赛默飞世尔科技公司(Thermo Scientific)，美国马萨诸塞州富兰克林市(Franklin))、火焰电离检测器(FID、赛默飞世尔科技公司，美国马萨诸塞州富兰克林市(Franklin))、红外检测器(IR)、便携式气相色谱(GC)-PID(PID分析仪，美国马萨诸塞州彭布鲁克市(Pembroke))、便携式GC-质谱仪(MS、英福康公司(Inficon Inc.)，美国纽约)、GC-DMS((差分迁移谱)、森御轩公司(Sionex Inc.)，美国马萨诸塞州贝德福德市(Bedford))。所有技术对特定分析物做出响应，但是为了知道浓度，需要通过使用多少有些精确的校准曲线的信息来将响应转换成浓度。对于许多上述技术，响应因检测器的老化、污染(减少信号)以及其他可变因素而随时间变化。
上文提及的GC-DMS技术用于微量分析仪(MicroAnalyser)仪器中(森御轩公司(Sionex Inc.)，美国马萨诸塞州贝德福德市(Bedford))。该GC-DMS技术基于就化合物挥发性的GC分离，与就大小、形状、电荷等其他分子性质的DMS传感器中的分离相结合。
现有类型的仪器具有若干缺点。对于PID和FID，识别个别的化学物体是不可能的。PID和FID检测器测量VOC(挥发性有机化合物)的和。红外检测器遭受干扰问题。当存在其他干扰化合物时，无法使用IR检测器来监测低浓度的VOC。
如果使用GC-PID(例如，Environment S.A.公司的VOC71M；www.environnementsa.com)和GC-DMS仪器(例如，森御轩公司(Sionex Inc.)，美国马萨诸塞州贝德福德市(Bedford))来直接监测，则可能存在致使分析物的识别和量化不精确的限制，并且必须进行外部的补充预校准或后期校准。对于现有产物，所属领域中不可能自动执行校准。此外，在取样时间与确定的浓度之间出现非线性关系上也存在一些问题，如果量超出校准范围，则将无法长时间取样。此外，当收集一定量时，需要将其校准为一个体积量，并且可能就环境温度和空气压力进行校正。如果在特定取样体积容器中对一定量进行取样，或在吸附剂上对一定量取样后进行热脱附(在吸附剂的情况下)，之后将所收集的化合物注射到GC上，则色谱峰值将以影响色谱的分辨率的方式扩大。
已知技术中的另一问题是对浓度差异大的不同分析物进行分析。已引入取样系统中的化合物使被分析的样本出现带出问题和记忆效应。实际上，如果在从环境收集实际样本之前或之后，没有对代表基线或背景或空的样本进行分析，则不存在任何实用的方法来确保所估计的浓度即为实际浓度。
这方面的另一重要参数是含有即将在用于检测的设备中检测的化合物，即，分析物的气体流量。在空气中对化合物取样期间，能够通过取样装置来控制并且记录所获空气量的流量和体积至关重要，因为样本中的含量与所收集空气量之间直接相关。同时获取若干样本也至关重要，原因有三，即，更确切地说是为了提高特定样本的精确性，为了检测错误样本，以及为了获取同时获取不同的化合物。在处理取样结果时，能够跟踪样本是如何被校正的、时间、流量、温度、压力和湿度也至关重要。
已证实，在取样期间维持稳定流量的现有解决方案并不能随时间推移维持稳定的流量，并且需要现场校准。需要在取样之前和之后对流速进行校准，以确保取样速度正确并且不随时间变化。通常也缺乏记录功能。
做出尝试的一个现有解决方案是SKC AirChek泵(参见www.skcinc.com)，其中差压传感器指示流量系统的背压是否已发生改变，并且调整泵控制信号以对此作出补偿。但是，已证实该解决方案随时间的推移产生漂移误差，并且需要用外部流量计进行校准，以设置该泵的特定流速。
另一现有解决方案是Casella Apex泵系统(参见www.casellameasurement.com)。该系统具有记录功能、能够将记录的数据传输到PC，并且能够通过显示器和按钮来控制流量。本发明的发明人已于2006年对这些泵进行测试，并且结果并不与它的说明一致，因为这些泵并不能保持稳定的流量，因为它附接有产生特定背压的取样器。对于具有高背压的取样器，Casella Apex完全无效。
现有泵系统的一个问题是它们包含的流量传感器可能随着流量传感器电子器件的温度而波动。使用不同技术来实际测量气体流量的多数流量传感器具有与所测量流量对应的输出电压信号。但是，输出信号易受流量传感器中各电子部件的温度的影响。
用于检测空气传播的化合物的现有设备中的另一问题在于，系统中出现鉴于已通过系统的不同分析物化合物以及与检测无关的其他化合物的记忆效应。该现象导致检测结果不精确和错误。仪器在大多数情况下完全灵活，并且需要将管道系统从测量点连接到该仪器。在许多情况下，该管道系统可以较长并且具有特定体积。为了获得即将引入仪器和取样装置中的代表性样本，需要用比管道系统的体积多若干倍的体积来对它的体积进行冲洗。
鉴于此，非常需要一种用于检测多种空气传播的化合物或分析物的改进的直接监测装置，以及用于检测此类化合物或分析物的改进方法。
此外，也非常需要一种用于进行上文提及的空气传播的化合物检测的监测装置中的改进的泵，以及一种能够具有精确测量所需的足够泵送性能的泵。
发明内容
本发明的一个目标是消除上文提及的多个问题，并且提供一种用于在不同的相关位置对空气传播分析物进行改进的检测的装置和方法。
根据本发明，此目标通过一种包括一个流量调节系统的监测装置，一种如随附的独立权利要求中所界定的检测空气传播的分析物的方法，以及一种使用所述流量调节系统来测量流量的方法来实现。有用的实施方案在多项从属权利要求中界定。
根据一个方面，本发明涉及一种用于维持稳定空气流量的流量调节系统，该流量调节系统包括至少一个泵、至少一个质量流量传感器、一个环境温度传感器、一个环境压力传感器、一个测量所述质量流量传感器的温度的温度补偿传感器，以及一个控制系统。上文提及的传感器向控制系统的输入被适配为调整所述至少一个泵，以保持稳定的质量流量。
根据另一方面，本发明涉及一种监测装置，用于检测同时以气相和颗粒相存在于空气流中的空气传播的化合物，其中该监测装置包括一个取样装置、一个浓缩捕集器、一个校准调谐模块、一个空模块、所述空气流量调节系统，一个色谱单元，以及一个检测单元。
根据又一方面，本发明涉及一种通过使用根据本发明的监测装置来检测空气传播的分析物的方法，其中该方法包括以下连续步骤：
a)将含有不同分析物参考的一个或多个不同校准调谐模块插入该监测装置中，
b)将含有多种空气传播的分析物的空气流和一个试剂引入该取样装置中，以在其中彼此反应，
c)对含有取样管、过滤器和吸附剂的取样装置，或者含有第一吸附剂、过滤器和第二吸附剂的取样装置进行加热，以释放吸附于取样装置中的多种分析物，
d)在一个或多个浓缩捕集器中收集从所述取样装置释放的分析物，
e)对这些分析物进行色谱分析步骤，
f)定量地和定性地检测这些分析物。
根据再又一方面，本发明涉及一种用于使用根据上述内容的所述流量调节系统来测量流量的方法。该方法包括以下步骤：
用质量流量传感器来测量质量流量，
使用所述温度补偿传感器来测量该质量流量传感器的温度，
根据温度相关误差的预定校准以及来自所述温度补偿传感器的测量信号来调整质量流量测量值，
使用所测量的质量流量以及环境温度、环境压力来从所述质量流量测量计算体积流量。体积流量的计算通过使用质量流量、环境温度和环境压力的所述测量值以及理想气体定律来执行。
背压传感器实现实时监测空气样本的前进方式，并且将其记录下来，以呈现样本质量的信息。此外，该背压传感器和/或质量流量传感器实行监测流量脉动特性。这样，可通过引入产生抵消脉冲的装置来减小流量脉动。
流量调节系统可以堆叠，或者作为流量调节系统集群的一部分，以验证空气样本的收集。借助于若干堆叠的流量调节系统，可执行同时的样本收集。当所述流量调节系统中的两个系统同时使用时，例如，在其中所述系统中的一个系统的流速是另一系统的一半的情况下，可评估这些样本的穿透或过载。
附图说明
图1所示为根据本发明的方法的一个实施方案的流程图。
图2-5所示为在根据本发明的监测装置中，连接到一个或多个浓缩捕集器的取样管的四个不同实施方案。
图6A所示为根据本发明的颗粒尺寸选择性取样装置的一个实施方案。
图6B详细示出了图6A中所示的取样装置的冲击器13。
图7所示为根据本发明的监测装置中的校准调谐装置的一个实施方案。
图8A和8B详细示出了在根据本发明的监测装置中的气体流量调节系统和计算机调整的泵的一个实施方案。
图9所示为用于根据本发明的方法中的取样序列的实例。
图10所示为取样序列中的GC-DMS色谱图。
图11所示为重复苯测量的GC-DMS响应。
图12所示为热差分流量传感器的温度响应。
具体实施方式
本发明人已通过提供根据本发明的监测装置和用于检测空气传播的分析物的方法来消除或减少了上文提及的关于在不同环境中检测空气传播的化合物领域中的已知技术的问题。
待检测的相关分析物通常为：
溶剂：1，2，3-三甲基苯、1，2，4-三甲基苯、1，3，5-三甲基苯、1-丁醇、1-丁酮、2-甲基萘、4-甲基苯甲醛、丙酮、乙腈、乙酰苯、乙醛、乙炔、苯甲醛、苯、溴甲烷、COS(硫化羰)、氰尿酸、氯化氢、环己烷、癸烷、二氯甲烷、二甲醚、DIMP、DMMP、DPM、乙醇、乙酸乙酯、乙苯、桉树脑、氟代乙烷1112/氟利昂134a、氟利昂22CFFM、氟利昂152a、十六烷、己醛、己烷、盐酸、异丁烯、异丙醇、间二甲苯、甲醇、乙酸甲酯、甲基环己烷、MES(甲乙硫醚)、水杨酸甲酯、萘、二氧化氮、壬醛、邻二甲苯、八甲基环四硅氧烷、辛烷、对二甲苯、五甲基二亚乙基三胺、戊烷、苯乙烯、二氧化硫、TBM(叔丁基硫醇)、萘满、四氢噻吩、甲苯、十三烷、三(1-氯代-2-丙基)磷酸盐、尿素以及含有诸如以下官能团的化合物：异氰酸盐、异硫氰酸盐、胺、醛、甲酮、醚、酯、酚醛树脂等。
爆炸物：AN、DNT、EGDN、TATP、o-MNT、DMNB、p-MNT、NG、HMTD、RDX/C4、TNT、PETN、特屈儿
化学战剂：VX、GA(塔崩)、GB(沙林)、GD(索曼)、GF(环沙林)、HD(硫芥子气)、L(路易式毒气)、HN3(氮芥)、AC(氰化氢)、CK(氯化氢)，但在原则上，可通过本发明来检测存在于空气流中的任何化合物，只要其可以被取样器捕集即可。在申请文本全文中，术语“分析物”旨在意指即将在受分析空气流中检测的特定化合物或化合物组。术语“样本化合物”或“分析物化合物”也可用作同义词。
本发明可用于军事、石油工业、化学工业、油类工业、塑料工业、航空工业、食品工业、化妆品工业、呼吸防护装置工业，涉及环境分析、工作环境分析、质量控制以及作为报警仪器，尤其可用于环境和工作环境应用，但在原则上，可用于怀疑存在出于其他任何原因而不健康或有害的空气传播化合物的任何领域中。
图1示意性地示出了根据本发明的方法的一个实施方案。一个空气样本经由样本入口被引入取样装置中。空样本也经由空样本入口被引入取样装置中。分析物在取样装置中收集，并且随后受到热脱附，其中这些分析物从取样装置中排出并且输送到浓缩捕集器。在进一步的热脱附步骤之后，这些分析物从浓缩捕集器中排出，并且随后进行色谱分离。随后，这些分析物被电离并且通过离子过滤器，然后执行定性和定量检测步骤。
需要存在一个将空气或大气输送到取样装置的入口。该入口应将来自取样大气的界定的空气流输送穿过取样装置。该入口可以是一个受热的毛细管，该毛细管在将待分析空气输送到取样装置期间，使毛细管壁与分析物之间的表面相互作用最小化。可选地，该入口可具备附接到入口开口的管状装置，从而有助于在可实现空气流的可靠测量的位置处，在难以安排监测装置的区域中进行取样，例如，当该空气流距离监测装置一定距离时。一个或若干管道系统或输送管路可附接到该仪器或取样装置。
根据本发明的监测装置包括一种用于对引入监测装置中的空气流中的分析物进行取样的取样装置。需要对该空气流中的气体和颗粒进行有效且受控的取样。根据本发明的取样装置能够区分空气流中以气相存在和/或以颗粒相存在的分析物。具有这种区分能力的类似取样装置(EasySampler)在WO00/75622中以及US-2006-0239857(贡纳尔·斯加平(Gunnar Skarping)和穆尔·戴尼(MarianneDalene))中披露。参见图2-5，将在下文中披露涉及取样装置的四个实施方案。
在第一实施方案中，也称作溶蚀器的取样管8用于收集引入监测装置的入口中的空气流2的气相分析物，并且过滤器5用于收集所述空气流2的颗粒相分析物。如图2所示，过滤器5安排在下方并且连接到取样管8，以使空气流2首先通过取样管8，然后继续穿过过滤器5。在引入待分析的空气流2的同时，试剂流3经由单独的入口被推入取样装置中，并且通过该取样装置。在取样步骤期间，空气流2的气相分析物被吸附在取样管8的壁上，并且在该处与引入的试剂反应。取样装置还可含有用于收集气相分析物的载体4。所述试剂是挥发性化合物，该挥发性化合物与活性分析物反应，并且防止分析物进一步降解。反应产物随后将进行热脱附并受到分析。例如，如果分析物是异氰酸盐，则试剂是DBA(二丁胺)或另一种仲胺。携带分析物的颗粒不收集在取样管8中。相反，已通过取样管8并到达过滤器5的颗粒上的分析物与其中存在的试剂反应，并且收集在所述过滤器5上。所述颗粒随后被捕集在过滤器5上。吸收剂6安排在下方并且连接到过滤器5，以收集已从捕集在过滤器5上的颗粒中释放出的气相分析物。在取样步骤(10秒到数小时)之后，对取样装置的不同部分(取样管8、过滤器5、吸收剂6)执行热脱附步骤(50-400℃、10秒到数小时，用电阻式加热器或帕尔帖(peltier)元件或微波加热进行加热)，其中分析物从取样装置的每个所述部分释放。为了分别确定分析物浓度或者气体和颗粒浓度，分别对取样管8、过滤器5以及吸附剂6执行根据第一实施方案的热脱附，如图2所示。在热脱附步骤期间从取样装置的不同部分排出的分析物分别经由管道系统/导管/管子9输送通过取样装置的每个所述部分的出口，并且随后被捕集在聚焦捕集器1上，如图2所示。
为了确定总分析物浓度，根据第二实施方案来对整个取样装置执行热脱附，并且从取样装置的不同部分释放的分析物经由吸附剂6底部的出口7通过导管9输送到浓缩捕集器1中，如图3所示。
根据图4中所示的第三实施方案，使用管状吸附剂10代替取样装置8来收集空气流2的气相分析物。因此，此第三实施方案中的取样装置包括第一吸附剂10和第二吸附剂6。不同地，根据所述第三实施方案的取样装置的作用对应于根据第一实施方案的取样装置。此外，根据图5中所示的第四实施方案，能够以对应于第二实施方案中所披露的方式来确定整个取样装置中的总分析物浓度。
图2和3所示为衍生成稳定衍生物的活性化合物(例如，异氰酸盐)的取样。在取样之后，分析物进行热脱附并被输送到浓缩捕集器。在捕集在浓缩捕集器上之后，各种化合物受到热脱附，并且注入色谱柱中。在图3中，不同取样器部分8、5和6中的分析物是一起进行分析的，并且所有分析物的和是在一个色谱操作中进行分析的。在图2中，不同取样器部分8、5和6中的分析物是单独分析的。获得关于气相和颗粒相的分析物的信息。此外，通过分析吸附剂6来获得关于各分析物的数据，其避开了过滤器5中的样本。
在图4和5中，取样是针对苯、甲苯等惰性化合物呈现的。在取样之后，分析物进行热脱附并被输送到浓缩捕集器。在捕集在浓缩捕集器上之后，各种化合物受到热脱附，并且注入色谱柱中。在图5中，不同取样器部分8、5和6中的分析物是一起进行分析的，并且所有分析物的和是在一个色谱操作中进行分析的。在图5中，不同取样器部分8、5和6中的分析物是单独分析的。获得关于气相和颗粒相的分析物的信息。此外，通过分析吸附剂6来获得关于各分析物的数据，其避开了过滤器5中的样本。
在图6A中，呈现了根据本发明的一种颗粒尺寸选择性取样装置的一个实例，该取样装置针对的空气传播的化合物。为了移除大颗粒，通常是直径大于100nm的大颗粒，预选器11安排在取样装置的入口中。预选器11用于移除大颗粒，以防止这些大颗粒进入取样装置的溶蚀器8(取样管)中。改变预选器11中的流动方向，并且大颗粒将沉积在预选器11中。溶蚀器8中的载体4收集气相化合物。对于异氰酸盐等，溶蚀器8的内部被玻璃过滤器覆盖，该玻璃过滤器涂覆有乙酸和二丁胺(DBA)的混合物。异氰酸盐有效地与DBA反应成稳定的尿素衍生物，并且捕集在溶蚀器8中。串联安排有一个冲击器板13，用于分离(切断)大于可吸入(＜100nm)尺寸或可呼吸(＜4μm)尺寸的颗粒。通过管13∶4的分离的颗粒收集在过滤器12中。如图6B所示，该流通过设有小喷嘴13.2的椎体13∶1，以使线性流加速。流动流被引向冲击器板13∶3以捕集所述颗粒。冲击器板13∶3可以是颗粒进行撞击并且沉积和固持的小板。或者，冲击器板13∶3与具有小流，即约1/5-1/1000或通常为主流的1/10的小流的管13∶4相连，以将大于切断尺寸的颗粒从主流动流中分离。
进一步串联安排有一个过滤器5，用于收集可吸入或可呼吸颗粒。此类可呼吸或可吸入颗粒有效地收集在所述过滤器5(例如，0.4μm)上。在一个实施方案中，所述过滤器5被注有DBA-乙酸。在取样期间，过滤器5用从溶蚀器8蒸发的DBA冲洗。因此，异氰酸盐可进行有效的衍生。
冲击器13在此针对异氰酸盐描述。它也可用于其他空气传播的颗粒传播的有机和无机化合物。此外，它可以经修改以分离＜100μm的其他粒级。
该颗粒尺寸选择性取样装置在此被描述成一个独立取样器，但它也可以是直接读取仪器的集成部分。
本发明的颗粒尺寸选择性取样装置用作根据本发明的监测装置中的取样装置。此外，由于所述颗粒尺寸选择性取样装置本身之前并不是已知的，因此本发明也与其本身相关。
根据本发明的监测装置还包括一个校准调谐模块，该模块可以与监测装置附接，并且从监测装置拆卸。鉴于待检测的分析物，所述校准调谐模块可存在于含有一种或多种不同参考化合物的盒中。在需要时，此模块可用具有相同或其他参考化合物的新模块替换。
众所周知，所有电子监测装置需要在工厂中校准，并且在现场该校准需要进行验证。已知技术中的监测装置缺乏校准功能，或者需要复杂或昂贵的校准措施，例如，上文提及的来自Sionex的GC-DMS仪器。该校准通过分析不同浓度水平下的空白和参考标准来执行。
根据本发明的校准调谐装置需要少量用户干预。在校准模式期间，连接到校准调谐装置的计算机自动地对流量阀、定时和数据分析进行管理。在需要用户干预的少量步骤中，将通过用户友好型图形界面来逐步讲解地指导用户。也可提供用户对校准参数具有完全控制的高级校准模式。与工厂校准一起，连续的调谐和校准将确保校准数据能够用于将非线性数据转换成线性结果，只要非线性数据与该结果之间的关系在相关间隔内是严格单调的。此转换将在所涉及计算机的软件中执行。
在校准步骤期间，相关校准化合物的一个界定的浓度和一个界定的体积质量从校准调谐模块传输到取样装置，并且该过程执行数次，以检查任何漂移。
参见图7，其所示为校准调谐模块的一个实施方案的一部分，所述模块含有一个闭合单元，优选地为一个柱状或管状单元，例如，通常由硅酮、特氟隆或另一种类型的惰性可渗透聚合物制成的渗透管，其中含有一种或多种气态形式或者液态或溶液形式的参考化合物。所述单元具有一个入口和一个出口，并且被一个加热装置环绕，优选地被该加热装置共心地环绕，并且在加热所述单元期间，所述一种或多种参考化合物以界定的速率释放，并且渗透通过闭合单元的各壁。
为了电子地识别校准调谐模块的闭合单元，有若干种解决方案。一种解决方案是提供含有可提供容器的唯一ID的逻辑的集成电路。该单元也可以是若干电阻，当连接到主控制器时，在这些电阻上测量电压。一系列的电压赋予该模块一个唯一的指纹。为了进行定量校准，该校准模块的特征在于，能够在每时间单位内输送特定量的化合物。通过改变温度，每时间单位所释放的量受到影响。当被引入浓缩捕集器时，被捕集的量取决于时间和校准装置的温度。
用于本发明全文中的表达“校准调谐模块”意指所述模块同时能够用参考化合物针对定量测量来校准监测装置，并且就测量位置处的具体分析物来调谐监测装置，其中监测装置识别具体分析物，并且聚焦并调整检测参数，以使所述具体分析物的测量变得比其他方式更准确和可靠。所述调谐由计算机调整。
更确切地说，检测器参数，例如DMS设备的检测器参数，例如，射频电压和补偿电压，需要进行优化。在GC柱上的保留时间也需要优化。调谐通过将参考标准引入取样装置，或者导向检测单元，例如DMS传感器来执行。
在计算机中控制调谐的软件可预测关于所讨论的具体化合物的结果。该预测可以从工厂校准或从先前调谐作出。当调谐模块的取样已完成时，该预测将通过取样结果而调谐为新校准。
本发明涉及一种如权利要求1界定的流量调节系统，以及涉及一种包括所述流量调节系统的监测装置。除了其他部件之外，所述空气流量调节系统包括一个对泵进行调节的计算机，一个针对待分析气体的质量流量传感器，一个温度传感器以及一个压力传感器，其中从所述传感器和任何另外的传感器到所述计算机的输入对所述至少一个泵进行调整，以保持稳定的质量流量。目前为止，用所属领域中使用的已知仪器和设备并不能实现该目的。
稳定且界定的体积气体流量将减少源自流速的误差。根据本发明，这也可通过不同于权利要求1中界定的流量调节系统的常规流量调节系统来完成，只要在分析期间在监测装置中维持可接受的流量。然而，根据本发明的一方面，稳定且界定的体积气体流量是通过受控于计算机的所述流量调节系统来实现的。计算机从若干传感器获取信号，例如质量流量传感器、环境温度传感器、环境压力传感器、流量系统背压传感器以及测量流量传感器的温度并且补偿其随温度的非线性表现的温度传感器。借助于源自这些传感器的数据，该计算机对泵进行调整，以维持尽可能接近所需流量的稳定流量。流量系统的流量、温度、压力、湿度都得以记录。
本发明人已制定出上文提及的与不稳定空气和气体流量相关的问题的解决方案。发明人的目的是发现一种解决方法，其中流过取样装置的气体流可以设置成所需流速，而一种控制系统对流量进行测量和控制以使其保持稳定在所需速率，并且对流量进行记录以确保适当取样并且跟踪取样是如何进行的。该解决方案也应包括一种同时执行若干取样的方法。流量测量应相对于若干自由度而稳健：相关大气条件内的温度和压力跨度(以进行适当的体积流量转换)，以及现有“重”样本的背压水平(多达15kPa)。该解决方案还应能够将所记录的流量、时间、温度和压力数据传输到PC，并且装备一个装置以进行适当的取样捕获。通过无线连接，一个泵用作主泵，而其他多个泵用作从属泵，并且可以从该主泵，或者从用作主泵的PC来对泵网络进行控制。
图8A中所示为根据本发明一个方面的气体流量调节系统内的各个部件的示意流程图。图8A的气体流量调节系统位于图1中的取样装置之后。
泵(PMP1)受到控制，以相较于正确的流量测量，保持在用户界定的设定点处的稳定流量。该测量通过质量流量传感器以及下文“流量测量系统”部分中所述的若干补偿步骤来进行。
气体流由一个四隔板旋转叶片泵(PMP1)引起。气体流可由任何电气泵，或者能够电子地受控并且能够引起流的任何装置引起。流量由质量流量传感器(PMP2)测量，该传感器的信号相对于温度和压力针对质量流量传感器的非理想性质进行补偿。流量测量过程在下文“流量测量系统”部分中更详细的描述。粉尘和其他颗粒可能污染敏感的流量传感器。颗粒过滤器(PMP9)防止流量系统受到污染。对于IECEx(国际电工技术委员会、爆炸性空气)和ATEX(EUdirective94/9/EC：用于爆炸性空气环境中的设备)考虑(火花缓解)，流量系统中还将包括烧结过滤器(PMP8)。
该流量系统能够维持不偏离所需流量2％以上的稳定流量，所需流量可以设定在1毫升/分钟到4000毫升/分钟的范围内。
流量调节系统
控制系统依赖于可以对流量进行精确地测量。为了获得正确的流量测量，可采用图8B中所示的步骤。
每个步骤对获得正确的流量测量而言均至关重要。每个步骤的解决方案和替代方案在下文有描述。
用于控制流量的主传感器是差动质量流量传感器(PMP2)。该传感器的原理是气体流过该传感器中的通道，在该通道中设有加热元件。在该加热元件之前和之后设有差动温度传感器。气体在通过该加热元件时被加热。加热元件之前和之后的温差对应于特定的流速。该质量流量传感器的输出信号是在1V与5V之间的电压。也可以使用可以微型化的其他质量流量传感器，例如科里奥利质量流量传感器。
质量流量传感器的输出信号含有噪声，主要来源于非层状流量泵感应。以5Hz的切断频率用电子有源低通过滤器(PMP7)来对输出信号进行过滤。
该低通过滤器也可实施为
a)一个无源低通过滤器，具有电阻、电感和电容，
b)一个软件算法，该算法使用求平均值或使用快速傅立叶变换，或者
c)一个流量脉冲过滤器，该过滤器减少流中的脉冲，从而减小初始流量传感器信号中的噪声。
使用14位的ADC(模数转换器(PMP12))将电压转换成数字值。该ADC使用逐步近似法。它可具有大于10位的任意解，并且可以为∑Δ类型或积分类型。该质量流量传感器并不对所有条件均理想，并且可能随背压的增大而遭受漂移。因此，引入背压传感器(PMP13)，以使其可用于相关背压(0-15kPa)。背压传感器是测量大气压力与流量系统内的压力之间的差值的压差传感器。该值用于软件中的补偿算法中。背压测量可以通过以下方法测量：
a)在流量系统内提供一个绝对压力传感器，并且将读数与绝对大气压力传感器的进行比较，或者
b)在流量系统内提供绝对压力传感器，并且使用压差传感器来读取大气压力。
质量流量传感器信号随其温度漂移。因此，质量流量传感器的温度必须测量，以获得不同环境温度下的正确流量。将温度补偿传感器(PMP14)附接到质量流量传感器主体可以对质量流量传感器的温度漂移进行补偿。质量流量传感器电压信号与实际流量之间的关系不是线性的，并且随流量传感器个体而变。因此，建立工厂校准数据表(PMP6)，以将质量流量信号转换成质量流量。该校准数据表包括若干具有信号值以及对应的质量流量的标志。当将一个值转换成流量时，在校准表中的两个最接近值之间进行内插。
校准数据表可以用描述质量流量与传感器信号之间关系的多项式函数来替代。
为了将质量流量数字转换成体积流量，应用理想气体定律，其中大气压力和温度通过大气条件补偿传感器(PMP4)进行测量。该测量可以通过针对温度和压力的单独传感器进行。压力测量可使用在流量系统内的绝对压力传感器以及在流量系统与大气之间的压差传感器来进行。
流量控制或调节实施为在微控制器计算机模块上运行的应用程序。它也可以在嵌入式PC上运行。控制系统需要正确测量流量，如上文“流量测量系统”部分所述。将流量测量与用户设定的所需流量进行比较。该比较在软件PID控制器中进行。该PID控制器控制到泵的输出信号。
软件中的模糊逻辑部分对泵维持特定背压所指定的特定流量所需的控制信号进行评估。出于这些数据，当流量系统中的条件彻底改变时(背压，所需流量)，模糊逻辑部分可压倒PID控制器，以获得更快地响应。产生流的泵受控于脉冲宽度调制信号。它也可受控于来自D/A变换器的输出电压。
流量系统中的机械部分将随时间的推移而磨损。流量系统的诊断将通过对以下三个性质进行比较来实施：流量系统背压、泵控制信号以及质量流量传感器测量的流量。通过对来自内部压力传感器(PMP3)、质量流量传感器(PMP2)的数据以及到泵(PMP1)的信号电平进行比较，可实现对流量系统的诊断。诊断软件具有若干假定，例如，“如果泵需要高控制信号，则即使背压或所测量的流量都不高，泵也处于不利情况”。
所测量的流量记录在数字(闪存)存储器(PMP7)上。所记录的其他参数为温度、压力、湿度、GPS定位以及时间。记录文件可用USB在计算机上进行管理。泵可经由USB连接到PC。为了同时控制若干个泵，它们需要彼此相连。一个泵可以经由蓝牙连接到PC或其他泵。也可实施其他无线连接(即，ZigBee、WiFi)。
泵含有一个或若干个锂离子电池。这些电池可以经由到计算机的USB连接进行充电，或者经由USB壁装适配器进行充电。将可使用一个电池指示器来向用户显示电池电量。电池指示器可实施为一个或若干个LED，或者集成在图形用户界面中。对于标准取样条件，估计泵的运行时间为12个小时。该装置配有显示当前流量的OLED显示器。
该显示器可以省略或用七段显示器、图形LCD、矩阵字符LCD(例如，HD4470)、指示正确流量的LED以及电子纸显示器替代。用户经由若干按钮对泵进行控制，这些按钮具有不同的用途，具体取决于用户界面当前处于哪个菜单状态。一个实例是两个按钮，其中一个按钮逐步通过图形菜单替代项，另一个按钮修改所选菜单。
根据本发明的监测装置也包括一个空模块。在取样循环期间，收集一个空样本。监测装置中存在仅用于空取样的额外入口。该入口连接到所述空模块，该模块包括一个过滤器以及一个捕集化合物的吸收剂，以确保参考空气的清洁性。该装置对分析物的特定浓度作出特定响应。为了将响应转换成浓度，需要给出关于校准曲线的信息。该校准曲线可以是线性的，或者更复杂。截距可以穿过或者不穿过原点。为了了解截距，需要对一个空样本进行分析，以得出用于将电响应转换成浓度的有效校准曲线。
根据本发明的监测装置将包封于壳体中。所述装置可用作手持式装置，但也可用特定夹具置于特定位置，或者夹持到三脚架等上。它也可以用一个带夹或吊带携带。一个或多个泵将经过IECEx认证和ATEX批准，以用于爆炸性环境中。该泵将具有一个暴露的连接器，例如，USB连接器。该USB连接器用于有线通信和充电。当在爆炸性区域中使用该装置时，该连接器将被粉尘、空气和不透水密封件覆盖。该泵的显示器将被覆盖在符合IECEx和ATEX要求的透明表面的后面。因此，提供了一种用于对同时以气相和颗粒相存在的空气传播化合物进行改进的定性和定量监测的直接读取装置。该监测装置也可用于多个表面上或在一个矩阵中的化合物，这些化合物可以通过加热等挥发。
泵在取样时的使用通常覆盖五种情形：
1)手动取样：
打开该装置。通过一个图形用户界面，将所需流量设定成毫升/分钟的特定量。
经由该用户界面对该泵进行编程，以在特定时间后停止。然后经由一个图形用户界面启动该泵。泵控制系统将流量维持在尽可能接近所需流量。该泵在特定时间后停止(如果没有预编程，则手动停止)。
2)预定取样：
该装置经由USB在一个计算机上进行预编程。在装置启动时，用户可选择“运行预定取样”，而该泵在特定时间内以特定流量运行，然后停止。
3)从属模式：
该泵被置于特定位置，并且可以经由计算机应用程序，或从配置成对其他泵进行远程控制的另一泵装置进行远程控制。该模式也可用于实验室环境中，其中任意数目的泵可同时进行控制，并且其中可在计算机应用程序中建立针对顺序取样的进程。
4)传输所记录的数据：
打开该泵，并经由USB将其连接到计算机。通过一个计算机应用程序对该泵进行管理。经由该应用程序，可以将泵装置的一个或若干个记录文件传输到计算机，和/或将这些记录文件从泵装置的存储器中删除。
5)作为其他装置的部件：
该组件是一种用于获取稳定体积流量的解决方案，并且可用作需要产生稳定流量的任何装置中的一个模块或部件。
根据本发明的一个实施方案，检测单元包括一个离子过滤器(DMS)。空气流中的不同分析物的分离基于它们在离子过滤器之前的挥发性，例如在色谱单元中。
在色谱柱之前添加聚焦捕集器。当对于单独或整个分析，分析物已从取样装置中热脱附，并且随后被捕集在一个或多个浓缩捕集器1中时，分析物随后从每个浓缩捕集器1中热脱附。随后，它们将以小于取样装置中状态的较小气体体积存在，并且在进入GC柱等色谱单元之前获得聚焦效果。使用浓缩捕集器将减小峰宽度，并且提高GC色谱中的峰对称性，从而产生较低的检测限制和提高的可重复性。
在根据本发明的检测单元系统的离子过滤器实施例中，色谱分离的分析物的电离在进入离子过滤器(DMS)之前执行。更确切地说，从色谱柱中洗脱的分析物被电离。一个稳定且可再现的电离是精确监测所必需的。使用一种基于诸如光致电离、Ni63电离等的电离技术。
为了获得充分的选择性，需要对经电离的分析物进行额外分离，以基于它们在每兆区的下部处的不同运动性而分离并检测经电离的化合物。出于此目的，可使用microDMxTM传感器芯片(森御轩公司(Sionex Inc.)，美国马萨诸塞州贝德福德市(Bedford))。
如上所述，与记忆效应相关的问题，即，分析物带出，可能在浓度峰值的取样期间发生。本发明人已通过引入空气冲洗步骤来解决了该问题，其中取样装置、浓缩捕集器，以及所有连接和管道系统需要均在取样循环之间进行冲洗。执行该冲洗是为了确保不发生任何相关的带出。如果空样本的分析指示存在带出，则对冲洗参数(流速、持续时间等)进行调整，直到不再观察到带出。
根据观察，相对于现有的已知技术，根据本发明的流量调节系统和监测装置具有若干优点和不同。相较于已知方法的一个重要不同是，将样本引入质量分离器和/或质量过滤器(取样装置)和/或离子过滤器和/或质量分光仪和/或气相色谱仪和/或检测器和/或分析器是以气相和颗粒相化合物以定量和定性方式收集、脱附和确定的方式进行的。此外，自动体积取样由取样装置实现。活性化合物，即分析物，例如，异氰酸盐、异硫氰酸盐、醛、胺、酐等，以及可以衍生成可进行分析和确定的挥发性化合物的含有官能团的化合物，被收集并衍生为稳定衍生物，并且通过有源活性取样装置进行脱附和分析。有效结果通过自动现场校准来获得，并且针对穿透对取样进行检查。带出化合物和记忆效应通过空样本的自动分析进行检查。线性中的缺点通过调整取样时间来进行补偿，以获得线性范围中的样本浓度。
实例1
图9所示为挥发性分析物化合物的测量循环的实例。用于该实施方案中的GC-DMS系统监测分析物浓度，并且在对分析物、空样本以及参考样本的浓度进行监测之间交替。
实例2
图10所示为4个含有不同浓度的苯的样本的取样序列，以及含有5ppb苯的参考的GC-DMS色谱图的实例。这些样本从位于系统中不同位置的四个不同管道系统中获取。在每次将样本收集到取样系统之后，获取一个空样本。该图所示为未在空样本中观察到来自样本或参考样本的记忆效应或者带出。在参考5ppb中，可观察到额外的色谱峰值。该峰值不是苯，而是未知化合物。色谱分离是将分析物(苯)与可能存在的其他成分进行区分所必需的。
实例3
图11所示为在两周时间内，59个测量的苯(5ppb)的GC-DMS响应。偏差(RSD)小于6％。该图显示，响应随时间变化，并且有响应随时间减小的趋势。该图显示，需要对仪器进行校准，以获得有效的浓度估计。响应中的漂移起因于离子源、质量分离器(DMS)和检测器的设定参数的漂移。它可起因于电子漂移和电极污染以及/或者因气流条件(湿度、流速等)变化而引起的条件差异。该图显示，需要进行现场校准和调整，并且工厂设定参数并不足以获得有效结果。
实例4
图12所示为热差分流量传感器的温度响应。为了调查热差分流量传感器的温度漂移，该热差分流量传感器被置于温控环境中，并且被供应恒定的熟知质量流量。实际流量被保持恒定，并且使用不受温度影响的另一流量计进行测量。在图12中，已根据质量流量计校准数据将来自质量流量传感器的电压输出转换成体积流量。如图12所示，所测量的流量受温度影响很大。可以注意到，当传感器温度从3℃升高到28℃时，所测量流量从818毫升/分钟增大到866毫升/分钟，即，增大约6％。因此，对传感器温度进行补偿，以便能够产生精确且准确的测量结果是至关重要的。在图12中得出的若干测量结果，即在通过流量计测量实际流量的同时改变传感器温度时，可随后用作校准曲线，以在使用流量调节系统进行实际测量时对传感器温度进行补偿。该校准过程也对不同流重复，以对不同流量水平下的质量流量传感器电子器件的不同温度相关性进行补偿。参考文献
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马兰德·
Figure BDA00002308948400221
Figure BDA00002308948400222
卡尔森·D.(Karlsson D.)、戴尼·M.(Dalene M.)、思加平·G.(Skarping G.)，通过二丁胺进行无溶剂取样以监测空气中的异氰酸盐(Solvent-free sampling with di-n-butylamine for monitoring of isocyanates inair)，环境检测期刊(J.Environ.Monit.)(2005年)，DOI：10.1039/B414761H。

Claims (35)

1.一种用于维持稳定气体流量的流量调节系统，该流量调节系统包括
至少一个泵，
至少一个质量流量传感器，
一个环境温度传感器，
一个环境压力传感器，
一个温度补偿传感器，以测量所述质量流量传感器的温度，以及
一个控制系统，
其中所述传感器到所述控制系统的输入被适配为调整该至少一个泵，以保持稳定的质量流量。
2.根据权利要求1所述的流量调节系统，其中所述控制系统是一个电子装置，优选地是一个计算机。
3.根据前述权利要求中任一项所述的流量调节系统，其中所述至少一个泵是一个旋转叶片泵。
4.根据前述权利要求中任一项所述的流量调节系统，包括两个以上的质量流量传感器。
5.根据前述权利要求中任一项所述的流量调节系统，其中所述质量流量传感器是一个热差分流量传感器。
6.根据前述权利要求中任一项所述的流量调节系统，进一步包括一个背压传感器，其中所述背压传感器的输出端连接到所述控制系统。
7.根据前述权利要求中任一项所述的流量调节系统，进一步包括一个环境湿度传感器，其中所述环境湿度传感器的输出端连接到所述控制系统。
8.根据前述权利要求中任一项所述的流量调节系统，进一步包括记录装置，用于记录包括在以下群组中的一个值或群组中的这些值的一个组合：
质量流量、背压、环境温度、环境压力、环境湿度、质量流量传感器温度、GPS定位以及时间。
9.根据前述权利要求中任一项所述的流量调节系统，进一步包括一个图形显示器以及显示在所述图形显示器上的一个用户界面。
10.根据前述权利要求中任一项所述的流量调节系统，进一步包括用户导航装置，用于调整流量调节系统设置。
11.根据前述权利要求中任一项所述的流量调节系统，进一步包括连接装置，用于将所述流量调节系统连接到一个外部电子装置。
12.根据权利要求11所述的流量调节系统，其中所述电子装置是包括在由以下各项组成的群组中的电子装置中的一个电子装置：
一个个人计算机、一个手持式计算机、一个智能手机、一个数字存储装置。
13.根据前述权利要求中任一项所述的流量调节系统，进一步包括一个诊断系统，以使用来自所述背压传感器、所述质量流量传感器的输入信号，以及到所述至少一个泵的信号电平。
14.一种流量调节系统的群集，其中根据前述权利要求中的任一项所述的至少两个流量调节系统串联地或者并联地连接。
15.一种用于使用根据权利要求1-14中的任一项所述的流量调节系统来测量流量的方法，其中该方法包括以下步骤：
用该质量流量传感器来测量质量流量，
使用所述温度补偿传感器来测量该质量流量传感器的温度，
根据温度相关误差的预定校准以及来自所述温度补偿传感器的测量信号来调整质量流量测量值，
使用所测量的质量流量、环境温度以及环境压力来从所述质量流量测量计算体积流量。
16.根据权利要求15所述的用于测量流量的方法，进一步包括以下步骤
将来自该质量流量调节系统的模拟输出信号转换成一个数字信号。
17.根据权利要求15或16所述的用于测量流量的方法，进一步包括使用该质量流量传感器来监测和/或记录流量脉动的步骤。
18.根据权利要求15-17中任一项所述的方法，其中该流量调节系统进一步包括一个背压传感器，并且其中该方法进一步包括补偿所述质量流量测量中因当前背压而引起的误差的步骤，该步骤根据所述测量的背压以一个预定增量对该质量流量测量值进行调整。
19.根据权利要求15-18中任一项所述的方法，进一步包括使用该背压传感器来监测和/或记录流量脉动的步骤。
20.根据权利要求15-19中任一项所述的方法，进一步包括引入一个抵消脉冲以减小或抵消所述流量脉动的步骤。
21.一种用于监测同时以气相和颗粒相存在于空气中的空气传播的化合物的装置，其中该监测装置包括一个取样装置、一个浓缩捕集器1、一个校准调谐模块、一个空模块、根据权利要求1-20中任一项的所述流量调节系统、一个色谱单元，以及一个检测单元。
22.根据权利要求21所述的监测装置，其中该取样装置包括：一个取样管8，该取样管具有空气流的一个入口2并且能够吸收所述空气流中的气相分析物；一个过滤器5，该过滤器连接到该取样管并且能够吸收所述空气流中的该分析物；以及一个吸附剂6，该吸附剂连接到该过滤器5并且能够吸收已通过该过滤器5的任何分析物。
23.根据权利要求22所述的监测装置，其中一个浓缩捕集器1连接到该取样管8、该过滤器5以及该吸附剂6中的每一者，以分别对从所述取样管8、过滤器5以及吸附剂6释放的分析物进行分离检测，或者只连接到该吸附剂6，以对从该取样装置释放的分析物进行整体检测。
24.根据权利要求21所述的监测装置，其中该取样装置包括：一个第一吸附剂10，其具有空气流的一个入口2并且能够吸收所述空气流中的气相分析物；一个过滤器5，其连接到该第一吸附剂10并且能够吸收所述空气流中的颗粒相分析物；以及一个第二吸附剂6，其连接到该过滤器5并且能够吸收已通过该过滤器5的任何分析物。
25.根据权利要求24所述的监测装置，其中一个浓缩捕集器1连接到该第一吸附剂10、该过滤器5以及该第二吸附剂6中的每一者，以分别对从所述第一吸附剂10、过滤器5以及第二吸附剂6释放的分析物进行分离检测，或者只连接到该第二吸附剂6，以对从该取样装置释放的分析物进行整体检测。
26.根据权利要求21-25中任一项所述的监测装置，其中该取样装置是一个颗粒尺寸选择性取样装置，该颗粒尺寸选择性取样装置包括一个用于移除大颗粒的预选器11、一个用于收集气相分析物的溶蚀器8、一个用于将大颗粒与可吸入或可呼吸尺寸分离的冲击器13以及一个用于收集可吸入或可呼吸颗粒的过滤器5。
27.根据权利要求21-25中任一项所述的监测装置，其中该校准调谐模块可插入该监测装置并且可从其拆卸，与该取样装置相连，并且由一个计算机进行调节，以鉴于分析物的参考对该监测装置进行校准和调谐。
28.根据权利要求27所述的监测装置，其中所述校准调谐装置包括一个闭合管，该闭合管含有分析物参考并且被一个加热装置环绕。
29.根据权利要求21-28中任一项所述的监测装置，其中该空模块连接到该取样装置，具有一个通向该监测装置的单独入口，并且包括一个过滤器和一个吸附剂。
30.根据前述权利要求中任一项所述的监测装置，其中所述流量调节系统中的所述至少一个泵存在于该浓缩捕集器1与该色谱仪之间，可选地还在该取样装置与该浓缩捕集器之间。
31.根据权利要求21-30中任一项所述的监测装置，其中该色谱仪单元包括一个气相色谱仪。
32.根据权利要求21-31中任一项所述的监测装置，其中所述检测单元基于DMS(差分迁移谱)，或者是一个气相色谱检测器或一个直接读取检测器。
33.一种通过使用根据本发明的监测装置来检测空气流中的空气传播分析物的方法，其中该方法包括以下连续步骤：
a)将含有不同分析物参考的一个或多个不同校准调谐模块插入该监测装置中，
b)将含有多种空气传播的分析物的空气流和一个试剂引入该取样装置中，以在其中彼此反应，
c)对含有该取样管8、该过滤器5和该吸附剂6的该取样装置，或者含有该第一吸附剂10、该过滤器5和该第二吸附剂6的该取样装置进行加热，以释放吸附于该取样装置中的多种分析物，
d)在一个或多个浓缩捕集器1中收集从所述取样装置释放的这些分析物，
e)对这些分析物进行一个色谱分析步骤，
f)定量地和定性地检测这些分析物。
34.根据权利要求33所述的方法，其中在对每种分析物进行检测之后，对一个空样本执行步骤a)-f)。
35.根据权利要求33和34所述的方法，其中偶尔用空气对该监测装置进行冲洗，以消除因已通过所述监测装置的分析物和其他化合物引起的任何记忆效应。
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