CN111133309B - 自动化热解吸系统和方法 - Google Patents

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Abstract

根据本技术的实施例，一种自动化热解吸系统包括：样本管，其包括用以包含分析物的腔室；样本管上的可见标记；热解吸装置；以及样本管监测系统。该热解吸装置被配置成容纳样本管并且包括加热设备。该加热设备被配置成对热解吸装置中的样本管进行加热，并且由此使分析物从样本管解吸。样本管监测系统包括：光学传感器，其被配置成读取样本管上的可见标记并且生成与其相对应的输出信号；以及控制器，其被配置成从光学传感器接收与可见标记相对应的输出信号，并且基于该输出信号来确定样本管相对于热解吸装置的取向。

Description

自动化热解吸系统和方法
技术领域
本技术涉及热解吸装置和方法，并且更特别地，涉及自动化热解吸装置和方法。
背景技术
气相色谱法本质上是一种物理分离方法，其中载气中的蒸气样本的成分被吸附或吸收，并且然后被柱中的固定相材料解吸。该固定相材料与样本各种组分之间的相互作用（其基于组分的分配系数当中的差异而不同）使得样本被分离成相应的组分。在柱的端部处，各个组分在时间上被或多或少地分离。气体的检测提供了通常被称为色谱图的时间标度的（time-scaled）模式，该模式通过与已知样本的校准或比较来指示存在于测试样本中的成分及其特定浓度。发生这种情况的过程的示例在授予Hinshaw的美国专利No. 5,545,252中被描述。
通常，要测量的分析物被样本管中的吸附剂（absorbent）保留并被浓缩在其上。一旦将分析物收集在样本管中，然后就将该管运送到热解吸单元，其中该管被放置在惰性气体（诸如，氦气或氮气）的流动路径中。随后加热该管，由此使分析物解吸，并且载气将分析物吹扫出该管。在某些情况下，在将样本引入到色谱柱中之前，将捕集阱（trap）定位在样本管的下游，以便进一步对分析物进行预浓缩，并且偶尔从其中去除水分。这种捕集阱的一个示例是通常被冷却至低于环境温度的吸附剂捕集阱，其可以仅仅是具有合适吸附剂材料的另一个吸着剂管。当样本气体首先传递通过该管时，吸附剂捕集阱吸附分析物。然后通常通过加热将分析物随后从捕集阱解吸到色谱柱中，以用于如上所描述的那样进行随后的分离和分析。通常，该柱直接耦合到热解吸单元中的吸着剂管，或者该单元经由传递线（诸如例如，经由一定长度的熔融石英管状物）直接连接到柱。
使用热解吸单元进行色谱分析的一种常见应用是用以确定特定环境的成分。例如，通常期望检测某种空气样本中存在的挥发性有机化合物（VOC）的量。做到这一点的一个方式是通过首先将装有吸附剂材料的样本管运送到待测试的环境中，并且允许空气中的VOC通过自然扩散（通常称为“扩散性的”或“被动采样”）迁移到该管中。可替代地，可以使用小型真空泵（通常被称为“泵送采样”）来通过这种管抽取气体样本（通常是环境空气）来收集VOC。在每种情况下，随着空气传递通过该管，要测量的分析物（即，VOCS）被吸附剂保留并且被浓缩在吸附剂上。
一旦以这种方式收集了VOC，就将样本管运送到热解吸单元，其中该管被放置在惰性气体（诸如，氦气或氮气）的流动路径中。随后加热样本管，由此使分析物解吸，并且载气将VOC吹扫出该管并且吹扫到第二捕集阱（通常被冷却至低于环境的温度）或色谱柱中。通常，色谱柱直接耦合到吸着剂管或热解吸单元中的低于环境温度的捕集阱，或者该单元经由传递线（诸如例如，经由一定长度的熔融石英管状物）直接连接到柱。
一些热解吸装置是使样本管的处理和处置自动化的自动化热解吸装置或单元。例如，可从PerkinElmer获得的TurboMatrix 650 ATD是一种自动化分析热解吸器，其包括圆盘传送带（carousel）、机器人臂、加盖/去盖站和采样站。在使用时，机器人臂自动从圆盘传送带收集样本管，并且将样本管运送到加盖/去盖站，在其中，端盖从样本管被去除。然后，机器人臂将未加盖的样本管放置在采样站中。如上所描述，在采样站中，对样本管进行加热以使分析物从样本管解吸。此后，机器人臂将样本管返回到加盖/去盖站（在其中，给样本管重新加盖），并且然后返回到圆盘传送带。
发明内容
根据本技术的实施例，一种自动化热解吸系统包括：样本管，其包括用以包含分析物的腔室；样本管上的可见标记；自动化热解吸设备；以及样本管监测系统。该自动化热解吸设备被配置成容纳样本管并且包括加热设备。该加热设备被配置成对自动化热解吸设备中的样本管进行加热，并且由此使分析物从样本管解吸。样本管监测系统包括：光学传感器，其被配置成读取样本管上的可见标记，以生成与其相对应的输出信号；以及控制器，其被配置成从光学传感器接收与可见标记相对应的输出信号，并且基于该输出信号来确定样本管相对于自动化热解吸设备的取向。
在一些实施例中，可见标记是条形码。根据一些实施例，条形码基本上永久地位于样本管上。条形码可以基本上永久地被打印、蚀刻或压印在样本管上。
在一些实施例中，控制器被配置成以编程方式并且自动地确定样本管相对于自动化热解吸设备是否未以规定的取向而定向。
在一些实施例中，样本管监测系统被配置成：确定样本管相对于自动化热解吸设备未以规定的取向而定向；并且响应于确定样本管未以规定的取向而定向，发出警报和/或自动停止自动化热解吸设备对样本管的处理。
根据一些实施例，自动化热解吸设备包括出口导管和采样站，该采样站被配置成容纳样本管，使得腔室流体地连接到出口导管并且样本管被定位成由加热设备来加热，并且样本管监测系统被配置成当样本管处于采样站中时使用光学传感器读取可见标记，并且从其中确定样本管相对于采样站的取向。在一些实施例中，自动化热解吸设备进一步包括流体地连接到载气供应的入口导管，并且采样站被配置成容纳样本管，使得腔室流体地连接到入口导管以引导载气流从入口导管通过腔室并且将其引导到出口导管中。
在一些实施例中，自动化热解吸设备包括被配置成保持多个样本管的样本管保持器，并且样本管监测系统被配置成当样本管处于样本管保持器中时使用光学传感器读取可见标记，并且从其中确定样本管相对于自动化热解吸设备的取向。样本管保持器可以是可旋转的圆盘传送带。
根据一些实施例，自动化热解吸设备包括出口导管、采样站和管运送系统。采样站被配置成容纳样本管，使得腔室流体地连接到出口导管，并且样本管被定位成由加热设备来加热。管运送系统包括机器人臂。管运送系统被配置成使用机器人臂来收集样本管并且将样本管移动到采样站。光学传感器被安装在机器人臂上。
在一些实施例中，自动化热解吸系统包括端盖，该端盖被安装在样本管上并且选择性地可从样本管去除，其中，样本管监测系统被配置成使用光学传感器来获取样本管的图像，并且从其中确定端盖是否被安装在样本管上。在一些实施例中，样本管监测系统被配置成：基于样本管监测系统确定端盖未被安装在样本管上，发出警报和/或自动停止自动化热解吸设备对样本管的处理。根据一些实施例，自动化热解吸设备包括被配置成从样本管去除端盖的去盖站，并且样本管监测系统被配置成：响应于确定端盖未被安装在样本管上，发出警报和/或自动使自动化热解吸设备停止尝试使用去盖站从样本管去除端盖。
在一些实施例中，自动化热解吸系统包括气相色谱仪，该气相色谱仪流体地连接到自动化热解吸设备，以接收和检测来自自动化热解吸设备的所解吸的分析物。
根据本技术的实施例，一种用于使分析物从样本管解吸的方法包括：提供样本管，该样本管包括包含分析物的腔室，其中，可见标记被设置在样本管上；将样本管放置在自动化热解吸设备中，该自动化热解吸设备包括加热设备，该加热设备被配置成对自动化热解吸设备中的样本管进行加热，并且由此使分析物从样本管解吸；以及使用样本管监测系统的光学传感器来读取可见标记，并且基于可见标记来确定样本管相对于自动化热解吸设备的取向。
根据本技术的实施例，一种自动化热解吸系统包括：样本管，其包括用以包含分析物的腔室；端盖，其被安装在样本管上，并且选择性地可从样本管去除；样本管上的可见标记；自动化热解吸设备；以及样本管监测系统。该自动化热解吸设备被配置成容纳样本管并且包括加热设备。该加热设备被配置成对自动化热解吸设备中的样本管进行加热，并且由此使分析物从样本管解吸。样本管监测系统包括：光学传感器，其被配置成获取样本管的图像；以及控制器，其被配置成从光学传感器接收与所获取的图像相对应的图像数据，并且基于所获取的图像来确定端盖是否被安装在样本管上。
在一些实施例中，自动化热解吸系统包括：第二端盖，其被安装在样本管的与第一端盖相对的一端上，并且选择性地可从样本管去除，并且控制器被配置成基于所获取的图像来确定第二端盖是否被安装在样本管上。
根据本技术的实施例，一种用于使分析物从样本管解吸的方法包括：提供样本管，该样本管包括包含分析物的腔室，其中，可见标记被设置在样本管上；将样本管放置在自动化热解吸设备中，该自动化热解吸设备包括加热设备，该加热设备被配置成对自动化热解吸设备中的样本管进行加热，并且由此使分析物从样本管解吸；以及使用样本管监测系统的光学传感器来读取可见标记，并且根据所获取的图像来确定端盖是否被安装在样本管上。
根据对随后的优选实施例的详细描述以及附图的阅读，本领域普通技术人员将领会到本技术的进一步的特征、优点和细节，这种描述仅仅举例说明了本技术。
附图说明
图1是根据本技术的实施例的样本分析仪系统的示意性表示。
图2是形成图1的样本分析仪系统的一部分的自动化热解吸（ATD）系统的顶视图。
图3是图2的ATD系统的局部侧视图。
图4是形成图2的ATD系统的一部分的采样站的局部侧视图。
图5是形成图2的ATD系统的一部分的样本管组装件的侧视图。
图6是沿图5的线6-6截取的图5的样本管组装件的分解横截面图。
图7是表示形成图1的样本分析仪系统的一部分的示意图。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图来更充分地描述本技术，在附图中示出了本技术的说明性实施例。在附图中，为了清楚起见，区域或特征的相对大小可能被夸大。然而，该技术可以以许多不同的形式来体现，并且不应当被解释为限于本文中所阐述的实施例；而是，提供这些实施例以使得本公开将是详尽和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本技术的范围。
将理解的是，虽然术语第一、第二等可以在本文中被用来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅被用来将一个元件、组件、区域、层或部分与另一区域、层或部分进行区分。因此，在不偏离本技术的教导的情况下，下面所讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可以被称为第二元件、组件、区域、层或部分。
为了易于描述，本文中可能使用诸如“在...之下”、“在…下面”、“下方”、“在...之上”、“上方”等等的空间相关术语来描述如附图中图示的一个元件或特征与另外的（一个或多个）元件或（一个或多个）特征的关系。将理解的是，空间相关术语意图涵盖设备在使用或操作时除附图中描绘的取向之外的不同取向。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下面”或“之下”的元件则将被定向在该其他元件或特征“之上”。因此，示例性术语“在...下面”可以涵盖上方和下方两个取向。可以以其他方式使设备定向（旋转90º或以其他取向），并且相应地解释本文中使用的空间相对描述语。
如本文中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也意图包括复数形式，除非以其他方式清楚地陈述。将进一步理解到，术语“包括（include）”、“包括（comprise）”、“包括（including）”和/或“包括（comprising）”当在本说明书中使用时指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组的存在或添加。将理解的是，当一元件被称为“连接”或“耦合”至另一元件时，它可以被直接连接或耦合至其他元件或可能存在介于中间的元件。如本文中使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项的任何以及全部组合。
术语“自动地”意指该操作基本上并且可以完全在没有人工或手动输入的情况下执行，并且可以以编程方式被指导或执行。
术语“以编程方式”指代由计算机程序模块、代码和/或指令以电子方式指导和/或主要以电子方式执行的操作。
术语“以电子方式”包括组件之间的无线和有线连接两者。
参考附图，其中示意性地示出了根据本技术的一些实施例的样本分析仪系统10。样本分析仪系统10包括自动化热解吸（ATD）系统101、气相色谱（GC）系统20和控制器50。ATD系统101包括自动化热解吸（ATD）设备100和一个或多个样本管组装件160。
GC系统20可以是任何合适的GC装置。参考图1，示例性GC系统20包括样本馈送线22、柱24、加热器或烘箱26以及检测器28。在使用时，载气（流动相；例如，氦气或氮气）将样本从ATD设备100通过馈送线22吹扫到柱24的入口，并且通过柱24到达检测器28，并且之后到达废物收集、进一步的检测器或其他期望目的地。烘箱26在样本传递通过其中之前、期间和/或之后选择性地对柱24进行加热，以便控制柱24和样本的温度。柱24在该柱24的内壁中或内壁上包括所选固定相的内层或填料（packing）。样本中的气态化合物与固定相进行相互作用；在针对每个组分具有不同亲和性的情况下，使样本的不同组分保留不同的时间。结果，不同的化合物在不同的时间处洗脱，并且花费不同的时间量以传递通过和离开柱24而到达检测器28（即，组分在柱24内具有不同的保留时间）。检测器28监测来自柱24的出口流以检测或感测每个分析物组分从柱24出来并到达检测器28的时间和/或该分析物的量。来自检测器28的检测数据可以由记录器存储。该过程的各种参数可以由控制器50来控制，该参数包括载气流动速率（使用流量控制器）、柱和/或流动相温度（使用GC烘箱26）以及样本注入定时和速率。
参考图1-4，ATD设备包括支撑框架102、样本管处置或运送系统110、样本管监测系统120、加盖/去盖站130和热解吸（TD）系统140。TD系统140包括载气供应142、采样站150和捕集阱144。
参考图2和图3，样本管运送系统110包括安装在框架102上以用于绕旋转轴线R-R旋转的样本管保持器（以圆盘传送带样本托盘112的形式）。样本管保持插口或槽114在圆盘传送带托盘112中提供，并且均被配置成容纳并可释放地保持样本管组装件160以用于存储和运送。提供圆盘传送带致动器115（例如，一个或多个电动机）来例如在控制器50的控制下驱动圆盘传送带112的旋转。
样本管运送系统110进一步包括安装在框架102上的机器人传送臂116、以及安装在臂116上的末端执行器或夹持器118。臂116可以绕枢转轴线P-P枢转。夹持器118可以沿延伸轴线E-E相对于臂116延伸和缩回（即，向前和向后平移）。夹持器118包括相对的钳夹118A，它们可以打开和关闭以接收和抓持样本管组装件160。例如，提供机器人臂致动器119（例如，一个或多个电动机）来在控制器50的控制下驱动臂116和夹持器118的移动。
参考图4，采样站150包括供应端固定装置154和相反的出口端固定装置156，在它们之间限定了样本管接收器槽152。载气供应导管154A将载气供应142流体地连接到固定装置154。出口导管156A将固定装置156流体地连接到馈送线22。将领会到的是，导管154A可以不将载气供应142直接连接到固定装置154。可以在载气供应142与导管154A之间的线中提供一个或多个阀、导管或其他组件，以控制流动并且完成载气供应142与固定装置154之间的流体连接。同样地，导管156A可以不将固定装置156直接连接到馈送线22。可以在固定装置156与馈送线22之间的线中提供一个或多个阀、导管或其他组件，以控制流动并且完成固定装置156与馈送线22之间的流体连接。
管端接收器孔154B、156B被限定在固定装置154、156中并且被提供有密封件157（例如，O形环）。样本管加热器158被定位成对样本管接收器槽152中的样本管进行加热。样本管加热器158可以被定位成邻近或围绕样本管接收器槽152的一部分。样本管加热器158例如可以是电阻加热器。
样本管监测系统120包括光学传感器122。根据一些实施例，光学传感器122是条形码读取器。条形码读取器（或其他光学传感器）122具有光学接收窗124，光学接收窗124可以包括透镜。条形码读取器122具有如在图2和3中示意性示出的视场FOV。样本管监测系统120可以包括两个或更多个光学传感器122。
用于光学传感器122的合适的条形码读取器可以包括MicroScan ID20条形码读取器。用于光学传感器122的其他合适的光学传感器可以包括JADAK JE-205条形码扫描引擎。
样本管组装件160中的示例性的一个在图5和6中示出。样本管组装件160包括具有样本管轴线T-T的管状样本管162。样本管162限定了在入口开口162B和相对的出口开口162C处终止的容纳（containment）腔室、腔或通道162A。样本管组装件160具有沿样本管轴线T-T间隔开的规定入口端161D和规定出口端161E。样本管162具有从入口开口162B和入口端161D延伸到出口开口162C和出口端161E的规定操作方向F。
样本管162可以由任何（一种或多种）合适的材料形成。在一些实施例中，样本管162由从包括钢或玻璃的组中选择的材料形成。
样本管组装件160进一步包括流体地密封开口162B的入口端盖168和流体地密封出口开口162C的出口端盖169。端盖168、169可去除地并且可更换地安装在样本管162的入口端163D和出口端163E上。
端盖168、169可以由任何（一种或多种）合适的材料形成。在一些实施例中，端盖168、169由从包括聚四氟乙烯（PFTE）的组中选择的材料形成。
样本管组装件160进一步包括在样本管上的可见标记170。在一些实施例中并且如该图中所示，可见标记170是条形码，该条形码包括沿着样本管162的长度分布的多个标记条172。条形码170具有沿着样本管轴线T-T间隔开的规定的第一端171D和规定的第二端171E。第一端171D位于入口端163D附近，而第二端171E位于出口端163E附近。因此，条形码170具有与样本管162的轴线T-T的取向相对应的取向。
条形码（或其他可见标记）170可以由任何（一种或多种）合适的材料形成，并且可以通过任何合适的技术固定到样本管162。在一些实施例中，条形码170永久地位于（即，固定或形成于）样本管162上。在一些实施例中，条形码170被永久地压印或蚀刻到样本管162的表面（例如，外表面）中。在一些实施例中，条形码170被打印（并且在一些实施例中被永久地打印）在样本管162的表面（例如，外表面）上。
在一些实施例中，样本管组装件160包括设置在腔室162A中的吸附剂介质164。待解吸和分析的分析物或样本165可以存在于（例如，被吸附）在吸附剂介质164上和/或吸附剂介质164中。保留介质166可以位于腔室162A中的吸附剂介质164的一端或两端上，以抑制吸附剂介质164在腔室162A内的移动。
吸附剂介质164可以由任何（一种或多种）合适的材料形成。在一些实施例中，吸附剂介质164由从包括活性炭的组中选择的材料形成。
保留介质166可以由任何（一种或多种）合适的材料形成。在一些实施例中，保留介质166由从包括玻璃棉的组中选择的材料形成。
载气可以是任何合适的气体。载气可以包括例如氦气、氮气、氢气或氩气。
控制器50可以是用于提供本文中描述的功能的任何一个或多个合适的设备。控制器50可以包括多个分立的控制器，它们协作和/或独立地执行本文中描述的功能。控制器50可以包括基于微处理器的计算机。
根据本技术的方法，样本分析仪系统10可以被使用和操作如下。控制器50、致动器115、119、条形码读取器122、加盖/去盖站130、TD系统140和GC系统20共同地用作可操作以执行这些方法的控制系统。
一个或多个样本管组装件160均被安装在圆盘传送带托盘112中的相应的一个槽114中。每个样本管组装件160及其在圆盘传送带托盘112中的位置可以被标识并且被注册或索引在与控制器50相关联的管数据存储器216A（图7）中。每个样本管组装件160具有在其条形码170中表示的唯一标识。
通常，当期望分析所选样本管组装件160中的样本165时，该样本管组装件160被运送系统110从圆盘传送带托盘112运送到加盖/去盖站130，在其中盖168、169被去除。然后，由运送系统110将去盖的样本管162运送到采样站槽152。采样站150捕获并且密封分别在端部固定装置154和156中的样本管162的端部163D和163E，如图4中所示。然后，采样站150使用加热器158来加热样本管162。样本165由此从吸附剂介质164解吸，并且被载气从供应导管154A吹扫到出口导管156A中。样本/载气混合物流动到捕集阱144，该样本在其中被浓缩。样本/载气混合物从捕集阱144流动通过馈送线并且流动到GC系统20的柱24中。在GC系统20中，样本如上所描述的那样被处理。样本管162然后可以被运送到加盖/去盖站130，在其中重新安装端盖168、169。然后可以将样本管组装件返回到圆盘传送带托盘112或将其放置在其他地方。
现在将更详细地描述样本管162的处置和样本管监测系统120的操作。将领会到的是，在一些实施例中，可以省略下面讨论的步骤中的一个或多个。
控制器50可以旋转圆盘传送带托盘112以将目标或所选样本管组装件160定位在靠近机器人臂116的规定拾取位置处。在拾取位置中，所选样本管组装件160的样本管162的条形码170在条形码读取器122的视野FOV中。条形码读取器122将读取条形码170，并且将与该条形码170相对应的输出信号发送到控制器50。更特别地，在一些实施例中，条形码读取器122（光学传感器）被配置成生成具有采用与条形码170（可见标记）相对应的模式的电压电平的电输出信号。控制器50被配置成接收和处理输出信号。在一些实施例中，输出信号表示或体现与条形码170相对应的图像数据。在本文中下面将参考图像数据来描述输出信号；然而，在一些实施例中，输出信号可以表示或体现除图像数据以外的数据，诸如一维数据串。
控制器50将处理图像数据以确定样本管162的取向。在一些实施例中，控制器50以编程方式并且自动地处理图像数据以确定样本管162的取向。如果样本管162没有被正确地定向（例如，样本管162是倒置的），则控制器50可以停止该自动化过程和/或向操作者发出警报。如果样本管162被正确地定向，则控制器50将继续该过程。
在一些实施例中，在拾取位置中，样本管组装件160的端部161D、161E也在条形码读取器122的视场FOV中。条形码读取器122将要把与端部161D、161E的形状相对应的图像数据发送到控制器50。控制器50将处理该图像数据，以确定端盖168、169中的每一个是否被正确地安装在样本管162上。在一些实施例中，控制器50以编程方式并且自动地处理该图像数据，以确定端盖168、169中的每一个是否被正确地安装在样本管162上。如果端盖168、169中的一个或两者没有被正确地安装在样本管162上，则控制器50可以停止该自动化过程和/或向操作者发出警报。如果端盖168、169中的两者被正确地安装在样本管162上，则控制器50将继续该过程。
然后，控制器50将操作致动器119以延伸夹持器118，用夹持器118抓住所选样本管组装件160，并且将该样本管组装件160从圆盘传送带托盘112移除。
在一些实施例中，当样本管162被保持在夹持器118中时，条形码170将处于条形码读取器122的视场FOV中，并且条形码读取器122将读取条形码170并且将与条形码170相对应的图像数据发送到控制器50。控制器50将处理该图像数据以确定样本管162的取向。在一些实施例中，控制器50以编程方式并且自动地处理图像数据以确定样本管162的取向。如果样本管162没有被正确地定向，则控制器50可以停止该自动化过程和/或向操作者发出警报。如果样本管162被正确地定向，则控制器50将继续该过程。
在一些实施例中，当样本管162被保持在夹持器118中时，样本管组装件160的端部161D、161E也处于条形码读取器122的视野FOV中，并且条形码读取器122将获取样本管组装件160的端部161D、161E的图像，并且将与端部161D、161E的形状相对应的图像数据发送到控制器50。控制器50将处理该图像数据，以确定端盖168、169中的每一个是否被正确地安装在样本管162上。如果端盖168、169中的一个或两者没有被正确地安装在样本管162上，则控制器50可以停止该自动化过程和/或向操作者发出警报。如果端盖168、169中的两者被正确地安装在样本管162上，则控制器50将继续该过程。
控制器50然后将操作致动器119以将样本管组装件160放置在加盖/去盖站130中。加盖/去盖站130将去除端盖168、169，以使得样本管162被保持在夹持器118中而没有在其上的端盖168、169。
在一些实施例中，在由加盖/去盖站130执行去盖操作之后，条形码读取器122和控制器50可以再次协作以获取样本管162的端部161D、161E的图像，并且确认端盖168、169中的两者已经从样本管162中去除。
在去除端盖168、169之后，条形码读取器122和控制器50可以再次协作来读取条形码170，并且确定样本管162是否被正确地定向。
控制器50将操作致动器119以将去盖的样本管162放置在采样站150中。然后，样本165由采样站150从样本管162解吸，并且被转移到GC系统，如上所描述的那样。
通过使用机器人臂116，控制器50然后可以将采样管162运送到加盖/去盖站130，在其中端盖168、169被重新安装。通过使用机器人臂116，控制器50然后可以将样本管组装件160返回到圆盘传送带托盘112或将其放置在其他地方。在每一个步骤处，条形码读取器122和控制器50可以协作，以便用与上述相同的方式确定样本管162的取向、以及端盖168、169在样本管162上的存在。
样本分析仪系统10、并且特别是样本管监测系统120可以防止与样本管162的错误取向相关联的问题或者冒该问题的危险。如上所讨论，每个样本管162具有规定的方向性。如果样本管162以错误的取向（例如，其中出口端161E在供应固定装置154中，并且入口端161D在出口固定装置156中）安装在采样站150中，则分析或测量的可靠性和/或准确性可能受到损害，样本可能丢失和/或样本管组装件160可能被损坏。
样本分析仪系统10、并且特别是样本管监测系统120还可以防止与样本管162的不正确加盖相关联的问题或者冒该问题的危险。如果样本管162被安装在加盖/去盖站130中，以便在样本管162的一个或两个端部163D、163E缺少其盖的情况下被去盖，则加盖/去盖站130可能因此被卡住或以其他方式被损坏。如果采样管162在端盖168、169中的一个或两者仍然安装在样本管162的端部163D、163E上的情况下被安装在采样站150中，则采样站150将不会正确地操作，并且可能被损坏。
样本管监测系统120可以包括一个或多个光学传感器122以用于读取可见标记170来确定样本管162的取向，以及一个或多个附加的光学传感器以用于确定端盖168、169中的一个或两者是否被安装在样本管162的端部上。
本文中描述的操作可以由控制器50执行或通过控制器50执行。系统10的致动器115、119和其他设备可以被电子地控制。根据一些实施例，控制器50以编程方式执行所描述的一些步骤，并且在一些实施例中执行所描述的所有步骤。根据一些实施例，致动器115、119的移动由控制器50完全自动地并且以编程方式来执行。
在一些实施例中，控制器50以编程方式并且自动地执行以下步骤中的每一个：读取条形码170；处理图像数据以确定样本管162的取向；发出警报或停止对样本管162的处理（如果需要的话）；以及将样本管162放置在采样站150中。在一些实施例中，控制器50以编程方式并且自动地执行以下步骤中的每一个：获取样本管162的端部的图像；确定端盖168、169是被安装在其上还是没有被安装在其上；以及发出警报或停止对样本管162的处理（如果需要的话）。在一些实施例中，控制器50以编程方式并且自动地执行以下步骤中的每一个：将样本管162从圆盘传送带托盘112运送到采样站150。在一些实施例中，控制器50以编程方式并且自动地执行上面描述的ATD设备100的操作的步骤中的每一个。
控制器50逻辑的实施例可以采取完全软件的实施例或结合了软件和硬件方面的实施例的形式，所有这些在本文中通常被称为“电路”或“模块”。在一些实施例中，电路包括软件和硬件两者，并且软件被配置成与具有已知物理属性和/或配置的特定硬件一起工作。此外，控制器逻辑可以采取计算机可使用的存储介质上的计算机程序产品的形式，该计算机可使用的存储介质具有体现在该介质中的计算机可使用的程序代码。可以利用任何合适的计算机可读介质，包括硬盘、CD-ROM、光学存储设备、传输介质（诸如支持互联网或内联网的那些）或其他存储设备。
图7是可以在控制器50中使用的电路或数据处理系统的示意图。电路和/或数据处理系统可以被结合在任何合适的一个或多个设备中的数字信号处理器202中。处理器202经由地址/数据总线206与HMI 204和存储器210通信。处理器202可以是任何商业上可得的或定制的微处理器。存储器210代表包含被用来实现数据处理系统的功能的软件和数据的存储器设备的总体层级结构。存储器210可以包括但不限于以下类型的设备：高速缓存、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、闪速存储器、SRAM和DRAM。
图7图示了存储器210可以包括在数据处理系统中使用的若干个类别的软件和数据：操作系统218；应用程序212；输入/输出（I/O）设备驱动器214；以及数据216。
数据216可以包括设备专用数据。图7还图示了数据216可以包括管数据216A、条形码数据216B和过程数据216C。管数据216A可以包括与每个样本管162有关或代表每个样本管162的特性的数据，包括例如唯一标识符（例如，序列号）、名称以及样本管162中包含的分析物的描述。条形码数据216B可以例如包括对样本管162的序列号的注册表索引或交叉引用条形码。过程数据216C可以包括表示用以执行本文中描述的过程的协议或步骤序列的数据（例如，包括分析序列）。
图7还图示了应用程序212可以包括热解吸器控制模块212A（用以控制TD系统140）、圆盘传送带控制模块212B（用以控制致动器115）、加盖/去盖控制模块212C（用以控制加盖/去盖站130）、光学读取器控制和图像处理模块212D（用以控制样本管监测系统120（包括光学传感器122））、以及机器人臂控制模块212E（用以控制（一个或多个）致动器119）。
如本领域技术人员将领会到的，操作系统218可以是适合与数据处理系统一起使用的任何操作系统，诸如来自纽约州阿蒙克的国际商业机器公司的OS/2、AIX、DOS、OS/390或System390、来自华盛顿州雷德蒙的微软公司的Windows CE、Windows NT、Windows95、Windows98、Windows2000或其他Windows版本、Unix或Linux或FreeBSD、来自Palm公司的Palm OS、来自苹果计算机的Mac OS、LabView、或专有的操作系统。I/O设备驱动器214通常包括软件例程，该软件例程由应用程序212通过操作系统218访问，以便与诸如（一个或多个）I/O数据端口、数据存储装置和某些存储器组件之类的设备进行通信。应用程序212说明了实现数据处理系统的各种特征的程序，并且可以包括支持根据本技术的实施例的操作的至少一个应用。最终，数据216代表由应用程序212、操作系统218、I/O设备驱动器214以及可以驻留在存储器210中的其他软件程序使用的静态和动态数据。
如本领域技术人员将领会到的，在仍然受益于本技术的教导的同时，也可以利用其他配置。例如，模块中的一个或多个可以被结合到操作系统、I/O设备驱动器或数据处理系统的其他这种逻辑划分中。因此，本技术不应当被解释为受限于图7的配置，其意图涵盖能够执行本文中描述的操作的任何配置。进一步地，模块中的一个或多个可以与诸如控制器50之类的其他组件通信，或者被完全地或部分地并入在其他组件中。
鉴于本公开的益处，本领域普通技术人员可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下作出许多更改和修改。因此，必须理解的是，所图示的实施例仅出于示例的目的而被阐述，并且其不应被视为限制本发明，本发明由以下权利要求限定。因此，以下权利要求要被理解为不仅包括从字面上阐述的元件的组合，还包括用于以基本相同的方式实行基本上相同的功能以获得基本上相同的结果的所有等同元件。因此，权利要求要被理解为包括以上具体图示和描述的内容、概念上等同的内容、以及还有结合了本发明的基本思想的内容。

Claims (32)

1.一种自动化热解吸系统，其包括：
样本管，其包括用以包含分析物的腔室；
所述样本管上的可见标记；以及
自动化热解吸设备，其包括：
采样站，其被配置成容纳所述样本管并且包括加热设备，其中所述加热设备被配置成对所述采样站中的样本管进行加热，并且由此使所述分析物从所述样本管解吸；以及
样本管监测系统，其包括：
光学传感器，其被配置成读取所述自动化热解吸设备中的所述样本管上的可见标记，并且生成与其相对应的输出信号；以及
控制器，其被配置成从所述光学传感器接收与所述可见标记相对应的输出信号，并且基于所述输出信号来确定所述样本管相对于所述自动化热解吸设备的取向。
2.根据权利要求1所述的自动化热解吸系统，其中，所述控制器被配置成从所述光学传感器接收与所述可见标记相对应的输出信号，并且基于所述输出信号来确定所述样本管相对于所述采样站的取向。
3.根据权利要求1所述的自动化热解吸系统，包括管运送系统，所述管运送系统包括被配置成保持多个样本管的样本管保持器，其中所述管运送系统被配置成以编程方式并且自动地将所述样本管从所述样本管保持器移动到所述采样站。
4.根据权利要求3所述的自动化热解吸系统，其中，所述样本管监测系统被配置成：在由所述管运送系统将所述样本管从所述样本管保持器去除之后，使用所述光学传感器来读取所述可见标记，并且从其中确定所述样本管相对于所述自动化热解吸设备的取向。
5.根据权利要求3所述的自动化热解吸系统，其中，所述样本管监测系统被配置成：使用所述光学传感器在所述自动化热解吸设备中的多个不同位置处读取所述可见标记。
6.根据权利要求5所述的自动化热解吸系统，其中：
所述样本管监测系统被配置成：当所述样本管在所述样本管保持器中时使用所述光学传感器来读取所述可见标记，并且从其中确定所述样本管相对于所述自动化热解吸设备的取向；以及
所述样本管监测系统被配置成：还在由所述管运送系统将所述样本管从所述样本管保持器去除之后，使用所述光学传感器来读取所述可见标记，并且从其中确定所述样本管相对于所述自动化热解吸设备的取向。
7.根据权利要求3所述的自动化热解吸系统，其中：
所述自动化热解吸设备包括支撑框架；以及
所述采样站、所述样本管保持器、所述管运送系统和所述样本管监测系统被安装在支撑框架上。
8.根据权利要求3所述的自动化热解吸系统，其中：
端盖被安装在所述样本管上，并且选择性地可从所述样本管去除；
所述样本管监测系统被配置成：使用所述光学传感器来获取所述样本管的图像，并且从其中确定所述端盖是否被安装在所述样本管上；
所述自动化热解吸设备包括去盖站，所述去盖站被配置成将所述端盖从所述样本管去除；以及
所述管运送系统被配置成：以编程方式并且自动地将所述样本管从所述样本管保持器移动到所述去盖站并且移动到所述采样站。
9.根据权利要求1所述的自动化热解吸系统，其中，所述可见标记是条形码。
10.根据权利要求9所述的自动化热解吸系统，其中，所述条形码永久地位于所述样本管上。
11.根据权利要求10所述的自动化热解吸系统，其中，所述条形码永久地被打印、蚀刻或压印在所述样本管上。
12.根据权利要求1所述的自动化热解吸系统，其中，所述控制器被配置成：以编程方式并且自动地确定所述样本管是否相对于所述自动化热解吸设备没有以规定的取向而定向。
13.根据权利要求1所述的自动化热解吸系统，其中，所述样本管监测系统被配置成：
确定所述样本管相对于所述自动化热解吸设备没有以规定的取向而定向；以及
响应于确定所述样本管没有以规定的取向而定向，发出警报和/或自动停止所述自动化热解吸设备对所述样本管的处理。
14.根据权利要求1所述的自动化热解吸系统，其中：
所述自动化热解吸设备包括出口导管；
所述采样站被配置成容纳所述样本管，使得所述腔室流体地连接到所述出口导管，并且所述样本管被定位成由所述加热设备来加热；
当所述样本管被设置在所述采样站中时，所述样本管由所述加热设备来加热，并且所述分析物从所述样本管解吸，并从所述样本管流动并且流动到所述出口导管中；以及
所述样本管监测系统被配置成：当所述样本管在所述采样站中时使用所述光学传感器读取所述可见标记，并且从其中确定所述样本管相对于所述采样站的取向。
15.根据权利要求14所述的自动化热解吸系统，其中：
所述自动化热解吸设备进一步包括入口导管，所述入口导管流体地连接到载气的供应；以及
所述采样站被配置成容纳所述样本管，使得所述腔室流体地连接到所述入口导管，以引导载气流从所述入口导管通过所述腔室并且将其引导到所述出口导管中。
16.根据权利要求1所述的自动化热解吸系统，其中：
所述自动化热解吸设备包括被配置成保持多个样本管的样本管保持器；以及
所述样本管监测系统被配置成：当所述样本管在所述样本管保持器中时使用所述光学传感器读取所述可见标记，并且从其中确定所述样本管相对于所述自动化热解吸设备的取向。
17.根据权利要求16所述的自动化热解吸系统，其中，所述样本管保持器是可旋转的圆盘传送带。
18.根据权利要求1所述的自动化热解吸系统，其中：
所述自动化热解吸设备包括出口导管；
所述采样站被配置成容纳所述样本管，使得所述腔室流体地连接到所述出口导管，并且所述样本管被定位成由所述加热设备来加热；
所述自动化热解吸设备包括管运送系统，所述管运送系统包括机器人臂，其中所述管运送系统被配置成使用所述机器人臂来收集所述样本管并且将其移动到所述采样站；
当所述样本管被设置在所述采样站中时，所述样本管由所述加热设备来加热，并且所述分析物从所述样本管解吸，并从所述样本管流动并且流动到所述出口导管中；以及
所述光学传感器被安装在所述机器人臂上。
19.根据权利要求1所述的自动化热解吸系统，其包括端盖，所述端盖被安装在所述样本管上并且选择性地可从所述样本管去除，其中所述样本管监测系统被配置成使用所述光学传感器来获取所述样本管的图像，并且从其中确定所述端盖是否被安装在所述样本管上。
20.根据权利要求19所述的自动化热解吸系统，其中，所述样本管监测系统被配置成：基于所述样本管监测系统确定所述端盖未被安装在所述样本管上，发出警报和/或自动停止所述自动化热解吸设备对所述样本管的处理。
21.根据权利要求19所述的自动化热解吸系统，其中：
所述自动化热解吸设备包括去盖站，所述去盖站被配置成将所述端盖从所述样本管去除；以及
所述样本管监测系统被配置成：响应于确定所述端盖未被安装在所述样本管上，发出警报和/或自动使所述自动化热解吸设备停止尝试使用所述去盖站将所述端盖从所述样本管去除。
22.根据权利要求1所述的自动化热解吸系统，其包括气相色谱仪，所述气相色谱仪流体地连接到所述自动化热解吸设备，以接收和检测来自所述自动化热解吸设备的所解吸的分析物。
23.一种用于使分析物从样本管解吸的方法，所述方法包括：
提供样本管，所述样本管包括包含分析物的腔室，其中可见标记被设置在所述样本管上；
提供自动化热解吸设备，其包括：
采样站，其被配置成容纳所述样本管并且包括加热设备；以及
样本管监测系统，其包括：
光学传感器，其被配置成读取所述样本管上的所述可见标记，并且生成与其相对应的输出信号；以及
控制器，其被配置成从所述光学传感器接收与所述可见标记相对应的输出信号；
使用所述自动化热解吸设备中的样本管监测系统的光学传感器来读取所述可见标记，并且使用所述控制器基于所述可见标记来确定所述样本管相对于所述自动化热解吸设备的取向；以及
对所述采样站中的样本管进行加热，并且由此使所述分析物从所述样本管解吸。
24.根据权利要求23所述的方法，其中
所述自动化热解吸设备包括管运送系统，所述管运送系统包括被配置成保持多个样本管的样本管保持器；以及
所述方法包括使用所述管运送系统将所述样本管从所述样本管保持器移动并且将所述样本管放置在所述采样站中。
25.一种自动化热解吸系统，其包括：
样本管，其包括用以包含分析物的腔室；
端盖，其被安装在所述样本管上，并且选择性地可从所述样本管去除；
自动化热解吸设备，其包括：
采样站，其被配置成容纳所述样本管并且包括加热设备，其中所述加热设备被配置成对所述采样站中的样本管进行加热，并且由此使所述分析物从所述样本管解吸；以及
样本管监测系统，其包括：
光学传感器，其被配置成获取所述自动化热解吸设备中的所述样本管的图像；以及
控制器，其被配置成从所述光学传感器接收与所获取的图像相对应的图像数据，并且基于所获取的图像来确定所述端盖是否被安装在所述样本管上。
26.根据权利要求25所述的自动化热解吸系统，包括：
去盖站，其被配置成将所述端盖从所述样本管去除；以及
管运送系统，其包括被配置成保持多个样本管的样本管保持器，其中所述管运送系统被配置成以编程方式并且自动地将所述样本管从所述样本管保持器移动到所述去盖站并且移动到所述采样站。
27.根据权利要求26所述的自动化热解吸系统，其中：
所述样本管监测系统被配置成：响应于确定所述端盖未被安装在所述样本管上，而自动使所述自动化热解吸设备停止尝试使用所述去盖站将所述端盖从所述样本管去除。
28.根据权利要求27所述的自动化热解吸系统，其中：
所述样本管监测系统被配置成获取所述样本管的第二图像，以确认所述端盖已经由所述去盖站从所述样本管去除，以及；
如果所述样本管监测系统确定所述端盖仍被安装在所述样本管上，则自动使所述管运送系统停止将所述样本管移动到所述采样站；以及
如果所述样本管监测系统确定所述端盖不再被安装在所述样本管上，则允许所述管运送系统将所述样本管移动到所述采样站。
29.根据权利要求26所述的自动化热解吸系统，其中：
所述样本管监测系统被配置成获取所述样本管的图像，以确认所述端盖已经由所述去盖站从所述样本管去除，以及；
如果所述样本管监测系统确定所述端盖仍被安装在所述样本管上，则自动使所述管运送系统停止将所述样本管移动到所述采样站；以及
如果所述样本管监测系统确定所述端盖不再被安装在所述样本管上，则允许所述管运送系统将所述样本管移动到所述采样站。
30.根据权利要求25所述的自动化热解吸系统，其包括第二端盖，所述第二端盖被安装在所述样本管的与第一端盖相对的一端上，并且选择性地可从所述样本管去除，其中所述控制器被配置成基于所获取的图像来确定所述第二端盖是否被安装在所述样本管上。
31.一种用于使分析物从样本管解吸的方法，所述方法包括：
提供样本管，其包括包含分析物的腔室；
提供自动化热解吸设备，其包括：
采样站，其被配置成容纳所述样本管，其中所述采样站包括加热设备，所述加热设备被配置成对所述自动化热解吸设备中的所述样本管进行加热，并且由此使所述分析物从所述样本管解吸；以及
样本管监测系统，其包括：
光学传感器，其被配置成获取所述自动化热解吸设备中的所述样本管的图像；以及
控制器，其被配置成从所述光学传感器接收与所获取的图像相对应的图像数据，并且基于所获取的图像来确定端盖是否被安装在所述样本管上；
将所述样本管放置在所述自动化热解吸设备中；以及
使用所述样本管监测系统的光学传感器来获取所述自动化热解吸设备中的所述样本管的图像，并且使用所述控制器基于所获取的图像来确定所述端盖是否被安装在所述样本管上；以及
对所述采样站中的所述样本管进行加热，并且由此使所述分析物从所述样本管解吸。
32.根据权利要求31所述的方法，其中：
所述自动化热解吸设备包括：
去盖站，其被配置成将所述端盖从所述样本管去除；以及
管运送系统，其包括被配置成保持多个样本管的样本管保持器；以及
所述方法包括：
使用所述管运送系统将所述样本管从所述样本管保持器移动到所述去盖站；
使用所述去盖站将所述端盖从所述样本管去除；以及
使用所述管运送系统将所述样本管从所述去盖站移动到所述采样站。
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