CN114981654A - 色谱应用中的异常检测和诊断 - Google Patents

色谱应用中的异常检测和诊断 Download PDF

Info

Publication number
CN114981654A
CN114981654A CN202080093348.3A CN202080093348A CN114981654A CN 114981654 A CN114981654 A CN 114981654A CN 202080093348 A CN202080093348 A CN 202080093348A CN 114981654 A CN114981654 A CN 114981654A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sample
chromatography system
standard
response
processing unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202080093348.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114981654B (zh
Inventor
伊夫斯·加马什
安德烈·拉蒙塔涅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Spira Innovations
Original Assignee
Spira Innovations
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Spira Innovations filed Critical Spira Innovations
Publication of CN114981654A publication Critical patent/CN114981654A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114981654B publication Critical patent/CN114981654B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H10/00—ICT specially adapted for the handling or processing of patient-related medical or healthcare data
    • G16H10/40—ICT specially adapted for the handling or processing of patient-related medical or healthcare data for data related to laboratory analysis, e.g. patient specimen analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/86—Signal analysis
    • G01N30/8624—Detection of slopes or peaks; baseline correction
    • G01N30/8631—Peaks
    • G01N30/8634—Peak quality criteria
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/26—Conditioning of the fluid carrier; Flow patterns
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/62—Detectors specially adapted therefor
    • G01N30/74—Optical detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/86—Signal analysis
    • G01N30/8624—Detection of slopes or peaks; baseline correction
    • G01N30/8631—Peaks
    • G01N30/8637—Peak shape
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/86—Signal analysis
    • G01N30/8658—Optimising operation parameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/86—Signal analysis
    • G01N30/8665—Signal analysis for calibrating the measuring apparatus
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/497—Physical analysis of biological material of gaseous biological material, e.g. breath
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H40/00—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices
    • G16H40/60—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices
    • G16H40/63—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices for local operation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N2030/022—Column chromatography characterised by the kind of separation mechanism
    • G01N2030/025—Gas chromatography
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/88—Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86
    • G01N2030/8809—Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86 analysis specially adapted for the sample
    • G01N2030/8813—Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86 analysis specially adapted for the sample biological materials

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

公开了用于色谱系统中的异常检测和诊断的方法，该色谱系统包括样品处理单元、色谱分离单元和检测单元。该方法可以包括使用色谱系统对样品进行色谱分析，以得到样品的色谱图，该样品包括已知量的参考标准物。该方法还可以包括确定色谱图中对应于参考标准物的峰信息，以及确定峰信息是否符合与参考标准物相关的色谱系统的预期响应。如果峰信息不符合预期响应，则该方法可以包括确定该系统运行中存在异常，并将异常原因诊断为与样品处理单元、色谱分离单元和检测单元中的至少一项的运行有关。

Description

色谱应用中的异常检测和诊断
相关专利申请
本申请要求于2019年12月13日提交的美国临时专利申请No.62/947,844的优先权，其公开内容通过援引整体并入本文。
技术领域
技术领域一般而言涉及色谱，且更具体地，涉及用于检测和诊断色谱应用中的异常运行的方法和系统。
背景技术
几十年来，色谱已在广泛的领域和行业中用于分离和分析样品的成分。通常将样品溶解或以其他方式引入流体中以形成流动相，该流动相通过柱或其他包含固定相的分离装置。根据流动相是气体还是液体，可以将色谱归类为两个主要分支：气相色谱(GC)和液相色谱(LC)。当流动相通过柱或分离装置时，不同的样品组分由于其与固定相的相互作用强度或亲和力不同而以不同的速度移动，使得保留时间不同，相互作用越强，保留时间越长。
色谱系统使用柱、阀、泵、检测器及其他硬件设备将样品暂时分离成其组分，并随后检测所分离的组分。为了准确和可靠，色谱系统依赖于对许多运行参数和条件的严格控制，包括但不限于载液流量和纯度、柱温度、进样体积、组件惰性以及环境温度和压力补偿。色谱系统的性能可能受到各种变化源的影响，这些变化源可以与仪器、材料、环境和工艺条件以及操作员失误有关。例如，柱特性可能因老化或者载气或样品污染物的污染而随时间变化，引起保留时间漂移，这可能导致分析物被错误地检测或者根本未被检测到。检测器响应也可能随时间变化，通常是由于老化、损坏、降解以及诸如电子和温度漂移的其他影响而降低，导致不精确和不准确的测量。然而，维持准确和可靠的性能在任何色谱应用中都是重要的，不正确的运行或错误的分析在一些领域尤其是在医学诊断应用中可能造成更严重的后果。例如，在使用GC检测癌症及其他疾病和疾患的呼出气分析领域，诊断失败、诊断延迟或误诊可能导致致命、危及生命或损害健康的后果。
存在用于从色谱数据中获取定量信息以提高系统性能的方法，这些方法可以基于归一化峰面积、内标、外标和标准加入法。虽然这些方法可以在一些应用中使用，但它们并非不存在缺陷和限制。因此，仍然需要能够更好地检测色谱应用中的异常或错误运行以提高可靠性的技术。
发明内容
本说明书一般而言涉及用于监测、检测、诊断和补偿色谱应用中的异常的技术。
根据一个方面，提供了用于色谱系统中的异常检测和诊断的方法，该色谱系统包括样品处理单元、色谱分离单元和检测单元。该方法可以包括：
使用色谱系统对样品进行色谱分析，以得到样品的色谱图，该样品包括已知量的参考标准物；
确定样品色谱图中与参考标准物对应的峰信息；
确定峰信息是否符合与参考标准物相关的色谱系统的预期总体标准物响应；
如果确定峰信息符合预期总体标准物响应，则确定色谱系统运行中无异常；以及
如果确定峰信息不符合预期总体标准物响应，则确定色谱系统运行中存在异常，并将异常原因诊断为与样品处理单元的运行、色谱分离单元的运行和检测单元的运行中的至少一项有关。
在一些实施方式中，该方法包括确定预期总体标准物响应的预校准操作。
在一些实施方式中，确定峰信息是否符合预期总体标准物响应包括：
由峰信息确定与参考标准物相关的色谱系统的当前总体标准物响应；和
评估当前总体标准物响应相对于预期总体标准物响应的偏离是否超过预定阈值。
在一些实施方式中，峰信息包括峰面积、峰高度、峰形状、峰宽度、峰信噪比或其组合。
在一些实施方式中，诊断异常的原因包括进行如下三项评估操作中的至少一项：
评估与参考标准物相关的并传达关于样品处理单元的运行的信息的色谱系统的第一当前特定标准物响应是否符合与样品处理单元相关的第一预期特定标准物响应，且如果不符合，则确定异常的原因至少部分地与样品处理单元的运行有关；
评估与参考标准物相关的并传达关于色谱分离单元的运行的信息的色谱系统的第二当前响应是否符合与色谱分离单元相关的第二预期特定标准物响应，且如果不符合，则确定异常的原因至少部分地与色谱分离单元的运行有关；以及
评估与参考标准物相关的并传达关于检测单元的运行的信息的色谱系统的第三当前响应是否符合与检测单元相关的第三预期特定标准物响应，且如果不符合，则确定异常的原因至少部分地与检测单元的运行有关。
在一些实施方式中，该方法包括确定第一、第二和第三预期特定标准物响应中的至少一个的预校准操作。
在一些实施方式中，评估色谱系统的第一、第二和第三当前响应中的每一个是否符合第一、第二和第三预期特定标准物响应中相应的一个包括基于相应的预定阈值进行比较操作。在一些实施方式中，进行至少一项评估操作包括进行全部三项评估操作。在一些实施方式中，可以依次进行这三项评估操作，例如，从与检测单元相关的评估操作开始。
在一些实施方式中，参考标准物是内标物。
在一些实施方式中，包含已知量的参考标准物的样品是包含目标分析物的测试样品。
在一些实施方式中，该方法包括在进行色谱分析之前将参考标准物添加到测试样品中。
在一些实施方式中，将参考标准物添加到测试样品中包括在样品气体基质中或通过渗透供应参考标准物。
在一些实施方式中，在样品气体基质中提供目标分析物，并且其中该方法包括：
在样品处理单元的样品阱中接收测试样品，该样品处理单元被配置为在将测试样品注入色谱分离单元之前积累和浓缩测试样品；
从样品阱释放样品气体基质；
检测从样品阱释放的样品气体基质并由此生成检测信号；以及
分析检测信号以确定传达注入色谱分离单元的测试样品的体积的信息。
在一些实施方式中，测试样品是呼出气体样品。在一些实施方式中，该方法包括在样品处理单元的样品收集器处收集通过使用者的呼气得到的呼出气体样品。
在一些实施方式中，该方法包括分析样品的色谱图以进行目标分析物的鉴定和定量。
在一些实施方式中，含有已知量的参考标准物的样品是标准物样品，并且其中该方法包括：
使用色谱系统，在对标准物样品进行色谱分析之前或之后，对测试样品进行色谱分析，以得到测试样品的色谱图，该测试样品包括目标分析物；和
分析样品的色谱图以进行目标分析物的鉴定和定量。
在一些实施方式中，参考标准物与测试样品中的目标分析物之一具有相同的组成。在一些实施方式中，测试样品是呼出气体样品。在一些实施方式中，参考标准物包括苯、苯乙烯、甲苯、硫化氢或其组合。
在一些实施方式中，该方法包括在样品处理单元的样品收集器处收集通过使用者的呼气得到的呼出气体样品。
在一些实施方式中，样品处理单元包括样品调节器，该样品调节器被配置为在将样品注入色谱分离单元之前调节样品，并且该方法包括：
使纯化气体流过样品调节器；
在纯化气体离开样品调节器后检测纯化气体；
由所检测的纯化气体生成纯化气体检测信号；
分析纯化气体检测信号以评估纯化气体检测信号是否包括指示所检测纯化气体中存在污染物的特征；和
如果纯化气体检测信号包括这样的特征，则确定样品调节器的泄漏完整性可能受损。
在一些实施方式中，该方法包括响应于确定在色谱系统的运行中存在异常而生成警报。在一些实施方式中，警报传达与异常的原因有关的信息。
在一些实施方式中，该方法包括采取校正动作来至少部分地校正异常。在一些实施方式中，采取校正动作包括自动实施校正动作。
在一些实施方式中，如果确定异常至少部分地源自样品处理单元，则将校正动作至少部分地应用于样品处理单元；如果确定异常至少部分地源自色谱分离单元，则将校正动作至少部分地应用于色谱分离单元；以及如果确定异常至少部分地源自检测，则将校正动作至少部分地应用于检测单元。
在一些实施方式中，该方法包括验证校正动作对色谱系统运行的作用。
在一些实施方式中，验证校正动作的作用包括：
使用相同样品或其他样品确定校正的总体标准物响应；和
评估校正的总体标准物响应是否符合预期总体标准物响应。
在一些实施方式中，检测单元包括等离子体发射检测器。
在一些实施方式中，色谱系统是气相色谱系统，且样品是气体样品。
在一些实施方式中，色谱系统包括载气单元，并且其中该方法包括：
从载气单元供应载气流；
将气体样品引入载气流以形成流动相，用于注入色谱分离单元。
在一些实施方式中，该方法包括在进行色谱分析后再循环至少部分载气。
在一些实施方式中，样品处理单元包括进样器，该进样器被配置为将样品注入色谱分离单元，并且其中该方法包括：
使吹扫气体循环通过进样器；
在吹扫气体离开进样器后检测吹扫气体；
由所检测的吹扫气体生成吹扫气体检测信号；
分析吹扫气体检测信号以评估吹扫气体检测信号是否包括指示所检测吹扫气体中存在污染物的特征；和
如果吹扫气体检测信号包括这样的特征，则确定进样器的泄漏完整性可能受损。
根据另一方面，提供了用于对包括已知量的参考标准物的样品进行色谱分析的色谱系统。该色谱系统可以包括：
样品处理单元，其被配置为处理样品；
色谱分离单元，其被配置为接收来自样品处理单元的样品并进行样品的色谱分离；
检测单元，其被配置为检测色谱分离的样品并由此生成检测信号；
控制和处理单元，其被配置为：
接收来自检测单元的检测信号；
由检测信号得到样品的色谱图；
确定样品的色谱图中与参考标准物相对应的峰信息；
确定峰信息是否符合与参考标准物相关的色谱系统的预期总体标准物响应；
如果确定峰信息符合预期总体标准物响应，则确定色谱系统的运行中无异常；以及
如果确定峰信息不符合预期总体标准物响应，则确定色谱系统的运行中存在异常，并将异常的原因诊断为与样品处理单元的运行、色谱分离单元的运行和检测单元的运行中的至少一项有关。
在一些实施方式中，控制和处理单元被配置为通过以下方式确定峰信息是否符合预期总体标准物响应：
由峰信息确定与参考标准物相关的色谱系统的当前总体标准物响应；和
评估当前总体标准物响应相对于预期总体标准物响应的偏离是否超过预定阈值。
在一些实施方式中，控制和处理单元被配置为通过进行以下三项评估操作中的至少一项来诊断异常的原因：
评估与参考标准物相关的并传达关于样品处理单元的运行的信息的色谱系统的第一当前特定标准物响应是否符合与样品处理单元相关的第一预期特定标准物响应，且如果不符合，则确定异常的原因至少部分地与样品处理单元的运行有关；
评估与参考标准物相关的并传达关于色谱分离单元的运行的信息的色谱系统的第二当前响应是否符合与色谱分离单元相关的第二预期特定标准物响应，且如果不符合，则确定异常的原因至少部分地与色谱分离单元的运行有关；以及
评估与参考标准物相关的并传达关于检测单元的运行的信息的色谱系统的第三当前响应是否符合与检测单元相关的第三预期特定标准物响应，且如果不符合，则确定异常的原因至少部分地与检测单元的运行有关。
在一些实施方式中，控制和处理单元被配置为通过基于相应预定阈值进行比较操作来评估色谱系统的第一、第二和第三当前响应是否分别符合第一、第二和第三预期特定标准物响应。
在一些实施方式中，控制和处理单元被配置为进行三项评估操作。
在一些实施方式中，包含已知量的参考标准物的样品是包括目标分析物的测试样品，并且其中样品处理单元包括被配置为收集测试样品的样品收集器。在一些实施方式中，测试样品是呼出气体样品，并且其中样品收集器被配置为接收通过使用者的呼气得到的呼出气体样品。在一些实施方式中，样品处理单元被配置为将参考标准物添加到测试样品中。
在一些实施方式中，控制和处理单元被配置为分析样品的色谱图以进行目标分析物的鉴定和定量。
在一些实施方式中，控制和处理单元被配置为响应于确定在色谱系统的运行中存在异常而生成警报。在一些实施方式中，警报传达与异常的原因有关的信息。
在一些实施方式中，控制和处理单元被配置为确定校正动作以至少部分地校正异常。在一些实施方式中，控制和处理单元被配置为验证校正动作对色谱系统运行的作用。
在一些实施方式中，控制和处理单元被配置为通过以下方式验证校正动作的作用：
使用相同样品或其他样品确定校正的总体标准物响应；和
评估校正的总体标准物响应是否符合预期总体标准物响应。
在一些实施方式中，检测单元包括等离子体发射检测器。
在一些实施方式中，色谱系统是气相色谱系统。在一些实施方式中，色谱系统包括载气单元，该载气单元被配置为供应载气流并将气体样品引入载气流以形成流动相用于注入色谱分离单元。在一些实施方式中，色谱系统包括载气再循环单元，该载气再循环单元被配置为再循环用于进行色谱分析的载气的至少一部分。
根据另一方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其具有存储于其上的计算机可读指令，当由处理器执行时，使处理器执行用于色谱系统中的异常检测和诊断的方法，该色谱系统被配置为用于获得包括已知量的参考标准物的样品的色谱图，该色谱系统包括样品处理单元、色谱分离单元和检测单元。该方法可以包括：
提供样品的色谱图；
确定样品色谱图中与参考标准物相对应的峰信息；
确定峰信息是否符合与参考标准物相关的色谱系统的预期总体标准物响应；
如果确定峰信息符合预期总体标准物响应，则确定色谱系统的运行中无异常；以及
如果确定峰信息不符合预期总体标准物响应，则确定色谱系统运行中存在异常，并将异常原因诊断为与样品处理单元的运行、色谱分离单元的运行和检测单元的运行中的至少一项有关。
在一些实施方式中，该方法包括通过预校准操作确定预期总体标准物响应。
在一些实施方式中，确定峰信息是否符合预期总体标准物响应包括：
由峰信息确定与参考标准物相关的色谱系统的当前总体标准物响应；和
评估当前总体标准物响应相对于预期总体标准物响应的偏离是否超过预定阈值。
在一些实施方式中，诊断异常的原因包括进行如下三项评估操作中的至少一项：
评估与参考标准物相关的并传达关于样品处理单元的运行的信息的色谱系统的第一当前特定标准物响应是否符合与样品处理单元相关的第一预期特定标准物响应，且如果不符合，则确定异常的原因至少部分地与样品处理单元的运行有关；
评估与参考标准物相关的并传达关于色谱分离单元的运行的信息的色谱系统的第二当前响应是否符合与色谱分离单元相关的第二预期特定标准物响应，且如果不符合，则确定异常的原因至少部分地与色谱分离单元的运行有关；以及
评估与参考标准物相关的并传达关于检测单元的运行的信息的色谱系统的第三当前响应是否符合与检测单元相关的第三预期特定标准物响应，且如果不符合，则确定异常的原因至少部分地与检测单元的运行有关。
在一些实施方式中，该方法包括通过预校准操作确定第一、第二和第三预期特定标准物响应中的至少一个。
在一些实施方式中，评估色谱系统的第一、第二和第三当前响应中的每一个是否符合第一、第二和第三预期特定标准物响应中相应的一个包括基于相应的预定阈值进行比较操作。在一些实施方式中，进行至少一项评估操作包括进行全部三项评估操作。
在一些实施方式中，参考标准物是内标物。
在一些实施方式中，包含已知量的参考标准物的样品是包含目标分析物的测试样品。在一些实施方式中，测试样品是呼出气体样品。
在一些实施方式中，该方法包括分析样品的色谱图以进行目标分析物的鉴定和定量。
在一些实施方式中，该方法包括响应于确定在色谱系统的运行中存在异常而生成警报。在一些实施方式中，警报传达与异常的原因有关的信息。
在一些实施方式中，该方法包括确定校正动作来至少部分地校正异常。在一些实施方式中，如果确定异常至少部分地源自样品处理单元，则该方法包括将校正动作至少部分地应用于样品处理单元；如果确定异常至少部分地源自色谱分离单元，则该方法包括将校正动作至少部分地应用于色谱分离单元；以及如果确定异常至少部分地源自检测，则该方法包括将校正动作至少部分地应用于检测单元。
在一些实施方式中，该方法包括验证校正动作对色谱系统运行的作用。
在一些实施方式中，验证校正动作的作用包括：
使用相同样品或其他样品确定校正的总体标准物响应；和
评估校正的总体标准物响应是否符合预期总体标准物响应。
根据另一方面，提供了一种计算机装置，包括处理器；以及诸如本文所公开的非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质可操作地耦接至处理器。
根据另一方面，提供了用于色谱系统中的异常检测和诊断的方法，该色谱系统包括样品处理单元、色谱分离单元和检测单元。该方法可以包括：
使用色谱系统对样品进行色谱分析，以得到样品的色谱图，该样品包括已知量的参考标准物；
检测样品的色谱图中与参考标准物相对应的峰；
确定样品的色谱图中与参考标准物相对应的峰是否符合与参考标准物相关的色谱系统的预期总体标准物响应；和
如果确定该峰不符合预期总体标准物响应，则确定色谱系统的运行中存在异常，并通过进行如下步骤中的至少一个来诊断异常的原因：
评估与参考标准物相关的并传达关于样品处理单元的运行的信息的色谱系统的第一当前响应是否符合第一预期特定标准物响应，且如果不符合，则确定异常的原因至少部分地与样品处理单元的运行有关；
评估与参考标准物相关的并传达关于色谱分离单元的运行的信息的色谱系统的第二当前响应是否符合第二预期特定标准物响应，且如果不符合，则确定异常的原因至少部分地与色谱分离单元的运行有关；以及
评估与参考标准物相关的并传达关于检测单元的运行的信息的色谱系统的第三当前响应是否符合第三预期特定标准物响应，且如果不符合，则确定异常的原因至少部分地与检测单元的运行有关。
在一些实施方式中，该方法可以包括确定预期总体标准物响应以及第一、第二和第三预期特定标准物响应的预校准步骤。
在一些实施方式中，确定峰是否符合预期总体标准物响应包括由峰确定与参考标准物相关的色谱系统的当前总体标准物响应的步骤，然后是评估当前总体标准物响应相对于存储在存储器中的预期总体标准物响应是否偏离超过预定阈值。
在一些实施方式中，对色谱系统的第一、第二和第三当前响应分别是否符合第一、第二和第三预期特定标准物响应的评估在每种情况下都涉及针对相应预定阈值的比较。
在一些实施方式中，包含已知量的参考标准物的样品是包括待分析的目标分析物的未知测试样品。未知测试样品可以是呼出气体样品。在一种变型中，该方法可以包括分析未知测试样品的色谱图以进行目标分析物的鉴定和定量的步骤。
在一些实施方式中，包含已知量的参考标准物的样品是标准物样品。在一种变型中，该方法可以包括如下步骤：使用色谱系统，且在对标准物样品进行色谱分析之前或之后，对未知测试样品进行色谱分析，以得到未知测试样品的色谱图，该未知测试样品包括待分析的目标分析物。例如，未知测试样品可以是呼出气体样品。在一种变型中，该方法可以包括分析未知测试样品的色谱图以进行目标分析物的鉴定和定量的步骤。
在一些实施方式中，色谱系统是气相色谱系统。在另一实施方式中，色谱系统是液相色谱系统。
在一些实施方式中，该方法可以包括响应于确定在色谱系统的运行中存在异常而生成警报。生成的警报可以传达关于异常的原因的信息，并且可以包括进行一项或更多项动作的请求或建议。这样的动作的非限制性实例可与维护、清洁、修理、更换、检查、测试、重新校准、运行方案改变或其任意组合相关。
在一些实施方式中，该方法可以包括采取校正动作以尝试至少部分地校正异常的步骤。根据应用，可以将色谱系统配置为自动、可能地实时或仅在使用者授权时实施校正动作。如果确定检测到的异常至少部分地源自样品处理单元，或至少部分地源自色谱分离单元，或至少部分地源自检测单元，则可以分别将校正动作至少部分地应用于样品处理单元，或至少部分地应用于色谱分离单元，或至少部分地应用于检测单元。在一种变型中，该方法可以包括验证校正动作对色谱系统运行的作用的步骤。验证可以包括使用相同样品或其他样品确定校正的总体标准物响应，并评估校正的总体标准物响应是否符合预期总体标准物响应的步骤。
根据一个方面，提供了一种色谱系统，其被配置为进行本文所述的方法。该色谱系统可以包括样品处理单元、色谱分离单元、检测单元以及控制和处理单元，其可以被配置为用于进行样品的色谱分析。控制和处理单元还可以被配置为用于确定样品的色谱图中与参考标准物相对应的峰是否符合与参考标准物相关的色谱系统的预期总体标准物响应。如果确定该峰不符合预期总体标准物响应，则控制和处理单元可以被配置为确定色谱系统的运行中存在异常，并通过进行上述评估步骤中的至少一个来诊断异常的原因。
根据另一方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读指令，当由处理器执行时，使处理器执行诸如本文所述的用于色谱系统中的异常检测和诊断的方法的各个步骤。
根据另一方面，提供了一种与诸如本文所述的色谱系统一起使用或在诸如本文所述的色谱系统中使用的计算机装置，该计算机装置包括处理器和可操作地耦接到处理器并在其上存储有计算机可读指令的非暂态计算机可读存储介质，当计算机可读指令由处理器执行时，使处理器执行诸如本文所述的用于色谱系统中的异常检测和诊断的方法的各个步骤。
可以在本文所述的步骤之前、期间或之后进行其他方法和工艺步骤。一个或更多个步骤的顺序也可以不同，并且可以省略、重复和/或组合一些步骤，视情况而定。此外，可以使用各种分析和处理技术来进行一些步骤，这些分析和处理技术可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。
本说明书的其他目的、特征和优点将在阅读以下仅参考附图以示例方式给出的其特定实施方式的非限制性描述后变得更加显而易见。尽管可以就特定实施方式或方面来描述上文的概述和下文的详细描述中描述的特定特征，但是应当注意，除非另有说明，否则这些特定特征彼此可以组合。
附图说明
图1是气相色谱(GC)系统的可能实施方式的示意图。
图2是图1的GC系统的示意图，描绘了另一种运行配置。
图3是图1的GC系统的示意图，描绘了另一种运行配置。
图4是图1的GC系统的示意图，描绘了另一种运行配置。
图5是图1的GC系统的示意图，描绘了另一种运行配置。
图6是GC系统的另一种可能实施方式的示意图。
图7是GC系统的另一种可能实施方式的示意图。
图8是GC系统的另一种可能实施方式的示意图。
图9是GC系统的另一种可能实施方式的示意图。
具体实施方式
在本说明书中，对附图中的相似特征给予相似的附图标记。为避免造成某些附图混乱，如果一些元件已在前面的图中标出，则可能不会再示出这些元件。还应当理解，附图的元件不一定按比例绘制，因为重点放在清楚地说明本发明实施方式的元件和结构。为了描述的方便和清晰，在本文中采用指示一个元件相对于另一元件的位置和/或方向的位置描述符。除非另有说明，否则这些位置描述符应当用于附图的上下文中，并且不应视为限制。应当理解，除了附图中例示的方向之外，这些空间相对术语旨在涵盖本发明实施方式的使用或操作中的不同方向。此外，当提及第一元件在第二元件“上”、“之上”、“下”、“上方”或“下方”时，第一元件可以直接或间接地分别在第二元件上、之上、下、上方或下方，使得一个或多个中间元件可设置在第一元件与第二元件之间。
术语“一”、“一个”和“一种”在本文中被定义为表示“至少一个/种”，即，这些术语不排除复数个要素，另有说明除外。
除非另有说明，否则术语“或”在本文中被定义为意指“和/或”。
表述“A、B和C中的至少一个/种/项”和“A、B和C中的一个/种/项或更多个/种/项”及其变型被理解为包括单独的A、单独的B和单独的C，以及A、B和C的任意组合。
修饰示例性实施方式的特征的值、条件或特性的诸如“基本上”、“一般”和“约”的术语应当理解为表示该值、条件或特性定义在对于该示例性实施方式的正确操作用于其预期应用而言可接受或者落入实验误差的可接受范围内的公差范围内。特别地，术语“约”通常是指本领域技术人员认为与所述值等效的数值范围(例如，具有相同或等效的功能或结果)。在一些情况下，术语“约”是指所示值的±10％的变化。请注意，除非另有说明，否则本文中使用的全部数值均假定为由术语“约”修饰。除非另有说明，否则本文使用的术语“之间”指的是由端点定义的数字或值的范围意在包括两个端点。
如本文所用，术语“基于”意在表示“至少部分基于”，无论是直接还是间接，并且涵盖“仅基于”和“部分基于”两者。特别地，术语“基于”也可以理解为表示“根据”、“代表”、“指示”、“关联”等。
在本文中，术语“匹配”、“相匹配”和“匹配的”是指其中两个要素相同或在彼此的一些特定公差内的条件。即，这些术语意在不仅涵盖“完全地”或“相同地”匹配这两个要素，还涵盖“基本上”、“近似地”或“主观地”匹配这两个要素，以及在多个匹配可能性中提供更高或最佳匹配。
除非另有说明，否则在本文中术语“连接的”和“耦接的”及其派生词和变体是指两个或更多个元件之间的任何直接或间接的连接或耦接。例如，元件之间的连接或耦接可以是机械的、光学的、电的、磁的、热的、化学的、逻辑的、流体的、操作的或其任意组合。
在本文中，术语“同时”是指两个或更多个过程在重合或重叠的时间段期间发生。术语“同时”并不一定意味着完全同步，而是涵盖各种场景，包括两个过程时间一致或同时发生；在第二个过程持续期间第一个过程的发生开始并结束；以及在第二个过程持续期间第一个过程的发生开始但在第二个过程完成后第一个过程才结束。
本说明书一般而言涉及用于监测、检测、诊断和补偿色谱系统和方法中的不适当、异常、错误或次优运行的技术。在一些实施方式中，本技术可以允许对色谱系统运行中的异常进行自动、实时地检测和自诊断，并且对总分析时间的影响有限。在一些实施方式中，本技术可以涉及监测和评估与色谱系统相关的一个或更多个响应因素。
在本文中，术语“色谱”是指用于将样品或混合物分离成其单独组分并定性和定量分析所分离的样品组分的分析或处理技术。在大多数色谱应用中，样品在载液中输送以形成流动相。根据流动相是气体还是液体，可以将色谱归类为两个主要分支：气相色谱(GC)和液相色谱(LC)，两者均可用于实施本技术。然后流动相通过位于柱或其他分离装置中的固定相。可以选择流动相和固定相，以使在流动相中输送的样品组分表现出与固定相不同的相互作用强度。这使得不同的样品组分具有不同的通过系统的保留时间，其中与固定相强烈相互作用的样品组分随着流动相的流动而移动得更慢，并且比与固定相相互作用弱的样品组分更晚从柱洗脱。随着样品组分的分离，它们从柱中洗脱并进入检测器。检测器被配置为每当检测到样品组分的存在时生成电信号。信号的振幅与检测到的组分的浓度水平成正比。可以通过计算机处理测量数据以获得色谱图，其是代表样品组分的峰随着它们从柱洗脱的时间序列。每个峰的保留时间表示相应洗脱组分的组成，而峰高度或峰面积传达关于洗脱组分的量或浓度的信息。
在本文中，术语“样品”是指任何已知、预期或怀疑含有分析物的物质。样品可大致分为有机样品、无机样品或生物样品，并可进一步细分为固体、半固体(例如凝胶、乳膏、糊剂、混悬液、胶体)、液体和气体。在色谱分析之前，色谱样品通常接受一些类型的预处理或调节。样品可以包括分析物和非分析物的混合物。术语“分析物”意指可以通过色谱分析的任何目标样品组分，而术语“非分析物”意指在给定应用中无意于进行色谱分析的任意样品组分。非分析物的非限制性实例可以包括例如水、油、溶剂及其他其中可以找到分析物的介质，以及杂质和污染物。应当注意，在一些情况下，术语“样品组分”可以与术语“分析物”互换使用，以指代样品的目标组分。
本技术可以在可受益于色谱应用中增强的异常检测和诊断的各个领域中使用或实施。非限制性实例可包括例如医疗、制药、食品分析、环境、石油化学、毒理学、法医学和质量测试应用。特别地，本技术在用于检测和诊断疾病和疾患的基于GC的呼吸气体分析中具有潜在用途。呼吸气体分析是一种用于医学研究和诊断的非侵入性工具，其可用于获取关于个体生理状态的临床信息。呼出气体主要由氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气和氩气构成，这些通常是非分析物，还有痕量的挥发性有机化合物(VOC)，其中一些可以是可用于诊断的分析物。呼吸气体分析涉及对提供指示各种病状和病症的生物标志物的分析物进行鉴定和定量。这样的病状和病症的非限制性实例可以包括例如癌症、呼吸系统疾病、肺病、肾病和肝病、糖尿病、酒精中毒、器官排斥、睡眠呼吸暂停以及精神和生理压力。
现在将参考附图描述本技术的各种实施方式。应当注意，这些图通常用实线描绘流体流动并且用虚线描绘通信链路。
图1是可用于实施本技术的气相色谱(GC)系统100的可能实施方式的示意图。GC系统100允许将汽化或气态样品分离(或部分分离)成其组分，通过使携带气体样品的流动相通过固定相，并随后对所分离的组分进行检测和分析。在所示实施方式中，气体样品是呼出气体样品，但可以在其他实施方式中分析各种其他类型的样品，包括气体、汽化液体和汽化固体。还应当理解，尽管所示实施方式针对GC系统，但是本技术可以在任何合适的色谱系统中实施，包括LC系统，诸如高效液相色谱(HPLC)系统。
图1的GC系统100通常包括样品处理单元102、载气单元104、色谱分离单元106、检测单元108以及控制和处理单元110。将在下文中提供关于GC系统100的这些单元以及其他可能的组件的结构和操作的更多细节。应当理解，图1是示出GC系统100的多个基本组件的简化示意图，因此可能不会具体描绘对于GC系统100的实际操作可能有用或必需的附加特征和组件。这样的附加特征和组件的非限制性实例可包括例如去除死体积的吹扫管线、压力和流量调节器、限流器以及其他标准物硬件和设备。还应当理解，色谱系统和方法的理论、仪器、操作和应用在本领域中通常是已知的，并且除辅助理解本技术之外不需要在本文中详细描述。
样品处理单元102包括配置用于处理样品以进行分析的GC系统100的仪器，其可以包括如下步骤：诸如收集或接收样品；处理样品以使其适合GC分析；以及将经处理的样品作为流动相的一部分配量并注入色谱分离单元106。可以理解，样品处理单元102可以包括各种硬件组件，诸如入口、出口、流线、容器、腔室、样品环路和阱、流动引导和调节设备(例如，泵和阀、流量计量设备、过滤器)等，所有这些在本领域中都是公知的，并且不需要在本文中详细描述。
在图1中，样品处理单元102通常包括样品收集器112、样品调节器114和进样器116。应当理解，虽然图1中的样品处理单元102被描述为包括进行特定功能(即，收集、调节和注入)的模块，但其他实施方式可以包括组合和添加图1中描绘的样品处理单元102的功能的模块。
样品收集器112可以包括被配置用于对来自受试者118的呼出气体进行收集或采样的任何装置或装置的组合，这可以涉及通过面罩呼气或呼气到袋子中。
样品调节器114可以包括被配置用于将样品制备、处理或以其他方式调节成适合作为流动相的一部分注入色谱分离单元106的气体样品的任何装置或装置的组合。应当理解，样品调节器114可以被配置为进行各种处理步骤。这样的步骤的非限制性实例可包括例如控制样品的温度、压力、浓度和/或流量的步骤，以及各种其他预处理步骤，诸如样品积累、储存、过滤、分离、纯化、提取、干燥、汽化、衍生化、增强、混合，及其任意组合。
进样器116可以包括被配置为用于将气体样品注入色谱分离单元106的任何装置或装置的组合。在图1中，气体样品被引入由载气单元104供应的载气流中，且所得样品-载气混合物作为流动相流入色谱分离单元106。进样器116可以包括可手动操作或作为自动进样器一部分的注射器，或配置为用于将气体样品注入到由载气单元104供应的载气流中的其他流体输送装置。在图1中，进样器116包括多端口切换阀120，但在其他实施方式中可以提供用于组合和引导流体流动的其他流体引导装置。在图1中，多端口切换阀120是六通切换阀，其具有连接到载气单元104的第一入口端口122a、连接到样品调节器114(例如，经由注射器)的第二入口端口122b、连接到色谱分离单元106的第一出口端口122c、限定样品排放口的第二出口端口122d和限定样品环路124的两个端口122e、122f。在另一些实施方式中，样品环路124可以被配置为用于样品浓缩的样品阱代替，如图8和图9所示。请注意，在图1中，多端口切换阀120被描绘成样品注入配置，其中在入口和出口端口之间的连接用实线表示。应当理解，多端口切换阀120可以切换到样品加载配置，其中入口和出口端口之间的连接用虚线表示。用于GC应用中的样品注入的多端口切换阀的结构和操作在本领域中是已知的并且不需要在本文中详细描述。还应当理解，本技术可以采用任何合适的样品注入方法，其可以在自动、半自动或手动的基础上进行。
载气单元104可以包括被配置为供应载气流以提供合适的流动相从而将气体样品输送到色谱分离单元106中并通过色谱分离单元106的任何装置或装置的组合。载气单元104可以包括载气源(例如，储气罐或储气筒)、载气供应管线(例如，管道，诸如管子或管)以在载气源与色谱分离单元106之间经由样品处理单元102和流量调节器(例如，泵、阀和限流器)输送载气来控制载气流速和压力。载气与气体样品被引入色谱分离单元106的上游，通常在进样器116处或接近进样器116，例如，经由诸如图1所示的多端口切换阀120(例如，经由第一入口端口122a)。载气可以是能够提供适合的流动相用于携带气体样品的任何气体，其非限制性实例可以包括例如氦气、氮气、氩气、空气、氧气和氢气。
色谱分离单元106可以包括GC柱126或能够将气体样品分离为其成分的其他色谱装置或装置的组合。GC柱的非限制性实例包括填充柱和毛细管柱。GC柱126具有柱入口128和柱出口130。柱入口128经由进样器116(例如，经由多端口切换阀120的第一出口端口122c)流体连接到样品处理单元102和载气单元104。柱出口130流体连接至检测单元108。GC柱126可以容置在热控GC烘箱132中或以其他方式与热控GC烘箱132相关联。GC烘箱132可以具有任何适当的配置以将GC柱126维持在选定的温度或根据选定的温度曲线改变GC柱126的温度。色谱分离单元106包含适合GC的固定相，其可以包括沉积在GC柱126内表面上的颗粒或膜。可以选择固定相的组成，以使气体样品中的不同样品组分表现出与固定相不同的相互作用强度，从而导致不同的保留时间。因此，随着流动相流过GC柱126，气体样品逐渐分离成分离的样品组分。在柱出口130洗脱的分离的样品组分被检测单元108接收和检测。
检测单元108可以包括任何合适的检测器或检测器的组合，其被配置为用于提供从色谱分离单元106洗脱的分离的样品组分的定性和/或定量测量。通常，检测单元108被配置为响应分离的样品组分的性质，基于所测量的性质生成电检测信号，将生成的电检测信号转换成数字检测信号，并将数字检测信号提供给控制和处理单元110用于分析、显示和/或存储。存在各种类型的色谱检测器，并且可以按不同的方式分类，包括破坏性或非破坏性、选择性或通用以及浓度敏感或质量敏感的检测器。色谱检测器的非限制性实例包括火焰离子化检测器(FID)、热导检测器(TCD)、电子捕获检测器(ECD)、火焰热离子检测器(FTD)、火焰光度检测器(FPD)、原子发射检测器(AED)、光学发射光谱(OES)检测器、氮磷检测器(NPD)、质谱仪(MS)、电解电导检测器(ELCD)、等离子体发射检测器(PED)、增强等离子体放电(Epd)检测器、UV检测器、荧光检测器和光电离检测器(PID)。在一些实施方式中，检测单元108可以包括两种或更多种不同类型的检测器的组合。例如，在一些实施方式中，检测单元108可以集成到分析仪器中，诸如质谱仪(MS)或离子迁移光谱仪(IMS)。可以根据许多因素来选择合适的检测器，诸如待检测的分析物的类型和数量、待从所检测的分析物获得的分析信息的类型、所需或要求的分析准确度和精密度、成本和空间考虑等。
控制和处理单元110被配置为用于控制、监测和/或协调GC系统100的各种组件的功能和运行，诸如，例如样品处理单元102、载气单元104、色谱分离单元106和检测单元108以及各种温度、压力和流速条件。控制和处理单元110还被配置为分析从检测单元108接收的检测信号，以得出关于所分析气体样品中分析物的存在和浓度的信息。例如，控制和处理单元110可以将检测信号处理成色谱图，该色谱图是以检测器响应作为保留时间的函数绘制的图示。色谱图通常提供代表在不同保留时间从色谱分离单元106洗脱并进入检测单元108的样品中存在的分析物的峰谱。每个峰的保留时间可用于鉴定样品组分，而峰高度或峰面积可用于对气体样品中的样品组分进行定量。分析中也可以考虑其他峰参数，诸如峰形状和峰宽度。应当理解，处理色谱数据以得到关于测试样品的分析信息的基本原理在本领域中通常是已知的，并且除辅助理解本文公开的技术之外无需详细描述。
控制和处理单元110可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现，并经由有线和/或无线通信链路连接至GC系统100的各个组件以发送和/或接收各种类型的信号，诸如定时和控制信号、测量信号和数据信号。控制和处理单元110可以通过直接使用者输入和/或通过程序指令来控制，并且可以包括用于控制和管理GC系统100的各种功能的操作系统。根据应用，控制和处理单元110可以与GC系统100的其他硬件组件完全或部分集成或物理分隔。在图1中，控制和处理单元110通常包括处理器134和存储器136。
处理器134可能能够执行计算机程序，通常也称为命令、指令、功能、进程、软件代码、可执行程序、应用程序等。应当注意，虽然图1中的处理器134出于说明的目的而被描绘为单个实体，但术语“处理器”不应被解释为仅限于单个处理器，并因此，可以使用任何已知的处理器架构。在一些实施方式中，处理器134可以包括多个处理单元。这样的处理单元可以物理地位于同一装置内，或者处理器134可以表示协同操作的多个装置的处理功能。例如，控制和处理单元110可以包括配置为提供整体控制的主处理器和配置为用于专用控制操作或信号处理功能的一个或更多个二级处理器。根据应用，处理器134可以包括如下各项或者作为如下各项的一部分：计算机；微处理器；微控制器；协处理器；中央处理单元(CPU)；图像信号处理器(ISP)；在片上系统(SoC)上运行的数字信号处理器(DSP)；单板计算机(SBC)；专用图形处理单元(GPU)；包含在硬件装置中的专用可编程逻辑装置，例如，现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)；数字处理器；模拟处理器；用于处理信息的数字电路；用于处理信息的模拟电路；状态机；和/或被配置为以电子方式处理信息并作为处理器共同运行的其他机制。
存储器136，也可以称为计算机可读存储介质，能够存储计算机程序和待由处理器134检索的其他数据。在本文中，术语“计算机可读存储介质”和“计算机可读存储器”意指代非暂态和有形的计算机产品，其可以存储和传送可执行指令以用于实现本文公开的方法的各个步骤。计算机可读存储器可以是任何计算机数据存储装置或这样的装置的组合，包括随机存取存储器(RAM)；动态RAM；只读存储器(ROM)；磁存储装置，诸如硬盘驱动器、固态驱动器、软盘和磁带；光存储装置，诸如小型光盘(例如，CD和CDROM)、数字视频光盘(DVD)和Blu-RayTM光盘；闪存驱动器存储器；和/或其他非暂态存储器技术。如本领域技术人员可以理解的，可以提供多个这样的存储装置。计算机可读存储器可以与计算机或处理器相关联、相耦接或者包括在计算机或处理器中，该计算机或处理器被配置为执行存储在计算机可读存储器中的计算机程序中包含的指令并且与计算机或处理器相关的各种功能有关。
GC系统100还可以包括一个或更多个使用者界面装置，其可操作地连接至控制和处理单元110以允许向GC系统100输入命令和查询以及呈现命令和查询的结果。使用者界面装置可以包括输入装置138(例如，触摸屏、小键盘、键盘、鼠标、开关等)和输出装置140(例如，显示屏、打印机、视觉和听觉指示器和警报等)。
如上所述，本说明书涉及用于监测、检测和诊断色谱应用中的异常的技术。如现在将描述的，本技术涉及使用参考标准物。
术语“参考标准物”意指一种物质，其量或浓度是已知的，并且将其响应与被分析样品的响应进行比较以进行分析物鉴定和/或定量。参考标准物可以用作内标物或外标物。
对于分析物鉴定，参考标准物可用于计算目标分析物的相对保留时间(RRT)，这可能涉及计算分析物保留时间与标准物保留时间的比率。使用RRT可以使得补偿保留时间漂移。保留时间漂移可能由各种变化来源引起，其可能与仪器、材料、环境和加工条件以及操作员失误有关。
对于分析物定量，参考标准物可用于提供参考响应因子。在本文中，术语“响应因子”意指化合物产生的检测器响应或信号与产生检测器响应或信号的化合物的量或浓度之间的比率。在色谱图中，参考响应因子可以计算为标准物的峰面积与标准物的量或浓度的比率。参考标准物的响应因子可用于计算目标分析物的相对响应因子(RRF)，这可能涉及计算分析物的响应因子与标准物的响应因子的比率。请注意，术语“响应因子”和“相对响应因子”不仅意指单个因子，而且，尤其是在非线性检测器响应的情况下，还指“响应函数”和“相对响应函数”，定义为涵盖一定范围的量或浓度。使用RRF可以使得补偿不同分析之间的样品制备、配量和进样、色谱分离和检测的变化。至于RRT漂移，这种变化可能来自许多来源(例如，仪器、环境、工艺条件、材料、人为因素等)。
内标物是一种非分析物质，其以已知量或浓度添加到含有分析物的样品中，并用于测量分析物的相对响应。内标物存在于所分析的各种样品中，包括校准样品和测试样品两者。内标法旨在提高定量分析的精确度。内标物的目的是表现得与分析物相似，使得任何影响分析物的因素在理想情况下都应当以相同或基本相同的方式影响内标物。因此，分析物信号与内标物信号的比率应当表现出与单独的分析物信号相比更低的可变性。然而，内标物应当与任何分析物有足够的差异，以产生色谱分离峰。此外，内标物应当以纯的形式提供，应当是稳定的，不应当在样品中存在，应当对于样品具有稳定性和惰性，并且不应当干扰分析物的鉴定和定量。内标法可以包括使用单点或多点校准方法的初始校准程序。
在单点校准中，使用单个校准样品，其中包含已知量的分析物和预定量的内标物。内标物的响应因子RFIS、nth分析物的响应因子RFn和nth分析物相对于内标物的相对响应因子RRFn-IS可计算如下：
Figure BDA0003746670800000231
Figure BDA0003746670800000232
Figure BDA0003746670800000233
其中AIS和CIS分别是内标物的所测量的峰面积和已知量，An和Cn分别是nth分析物的测得的峰面积和已知量。然后，含有预定量CIS的内标物的测试样品中nth分析物的未知量可以从等式(3)中获得，如下所示：
Figure BDA0003746670800000241
其中峰面积An和AIS由测量的色谱图确定，相对响应因子RRFn-IS从校准中已知，并且假定CIS已知。
在多点校准中，使用多个校准样品。每个校准样品包含已知量的分析物和预定量的内标物。在不同的校准样品之间，分析物的已知量有所不同，以覆盖测试样品中预期数量的范围。使用等式(1)至(3)为每个校准样品获得nth分析物的相对响应因子RRFn-IS。然后，可以构建nth分析物的RRF校准曲线。校准曲线将An/AIS比率与Cn/CIS比率联系起来，这两个比率之间的关系表示相对响应因子RRFn-IS作为nth分析物量的函数的变化。然后可以通过进行以下步骤获得包含预定量CIS的内标物的测试样品中nth分析物的未知量：由所测量的色谱图确定比率An/AIS；由RRF校准曲线，直接或通过插值确定对应于测量的比率An/AIS的比率Cn/CIS；以及将确定的比值Cn/CIS乘以已知的CIS得到Cn。
应当理解，虽然如上所述考虑了添加单一内标物，但在一些实施方式中使用多种内标物可能是有利的或甚至是需要的，尤其是在样品包含大量目标分析物和/或目标分析物经长时间洗脱的情况下。例如，在后一种情况下，可以选择多种内标物，以使它们的保留时间覆盖分析物的预期保留时间范围。此外，在一些实施方式中，由于峰对的保留时间之间的比率可以传达关于柱性能和运行条件的信息，因此使用至少两种内标物可以允许计算这样的保留时间比率并将其用于评估柱和整体系统性能。
在外标校准中，分析物定量涉及将含有未知量目标分析物的测试样品的色谱图与含有已知量目标分析物的单个或多个校准样品的色谱图进行比较。当找不到合适的内标物时，例如，由于与目标分析物的色谱分离不足，则外标可能是有用的。在单点校准中，使用RFn＝An/Cn确定校准样品中nth分析物的校准响应因子RFn，其中An和Cn分别是所测量的峰面积和nth分析物的已知量。然后，可以通过用测试样品中nth分析物的所测量的峰面积An除以校准的响应因子RFn来获得测试样品中nth分析物的未知量。在多点校准中，记录每个校准样品的nth分析物的峰面积An，其中，在不同的校准样品之间nth分析物的已知量不同，以覆盖测试样品中预期量的范围。然后，可以构建nth分析物的RF校准曲线，它表示nth分析物的响应因子RFn作为其量的函数的变化。然后可以通过测量其峰面积An并将其拟合到校准曲线来确定测试样品中nth分析物的未知量。
应当理解，在色谱应用中用于分析物鉴定和定量的内标和外标的理论和使用的基本原理在本领域中通常是已知的，并且除辅助理解本技术之外无需在本文中详细描述。
返回图1，样品处理单元102还包括参考标准物模块142。参考标准物模块142可以包括被配置为用于将参考标准物添加到所分析样品中的任何装置或装置的组合。这种装置的非限制性实例包括基于渗透管的系统和含有稀释混合物的校准瓶。在所示实施方式中，通过参考标准物模块142添加的参考标准物是内标物，但在其他实施方式中不先验地排除使用外标物。如上所述，添加到样品中的内标物的量是已知的并且受控良好，并且对于每种样品而言通常是相同的，即对于未知样品和校准样品而言都是相同的。
可以根据许多因素来选择合适的内标物以及使用的内标物的数量，诸如待检测的分析物的类型和数量，待从检测到的分析物获得的分析信息的类型、灵敏度要求、成本和材料可用性考虑等。如上所述，合适的内标物应当在化学上与样品相似，以便在分析过程中表现出相似的行为；它应当给出一个分离良好的峰，但洗脱接近目标分析物；并且不应当干扰分析物的鉴定和定量。例如，在呼出气体样品的情况下，可用作内标物的物质的非限制性实例可包括具有相同或相似的化学官能团、相同或相似的分子量、相同或相似的极性、相同或相似的检测器中的响应行为、相同或相似的色谱分离特性等的物质。
应当理解，存在用于制备内标物和将内标物引入样品的各种方法，并且本技术可以采用任何合适的内标物制备和引入方法，其可以在自动、半自动或手动基础上进行。例如，可以经由专用气路将内标物添加到样品中。在这种情况下，内标物可以在气体基质中提供，或使用渗透管提供，如图1所示。当内标物包含在气体基质中时，气体基质可以与样品气体基质相同(例如，如果样品是呼出气体，则为空气)或与载气相同。
通常在色谱过程中将内标物在尽可能上游处添加到样品中。这样，内标物的使用可以补偿GC系统100运行在各个过程阶段发生的并涉及不同的系统组件的变化，包括在样品制备步骤、样品注入步骤、色谱分离步骤和分析物检测步骤期间。如上所述，GC系统100运行的变化可能有许多原因，包括与仪器相关的原因(例如，功能障碍、磨损、老化、损坏、退化、故障、污染、硬件设备的固有可变性)、环境原因(例如，周围条件的变化，诸如压力、温度和湿度)以及与操作员相关的原因(例如，人为失误)。在所示实施方式中，内标物在位于样品收集器112和样品调节器114之间的点处添加到样品中，但在其他实施方式中，内标物可以在GC系统100的不同点处添加到样品中，例如在样品收集点。
在一些实施方式中，参考标准物可用于双注入方法。在这种情况下，该过程可以包括使用待分析的测试样品的第一注入步骤，以及使用含有参考标准物的标准物样品的第二注入步骤。根据应用，测试样品的注入可以在标准物样品的注入之前或之后进行。在一些实施方式中，两个注入步骤可以在它们之间几乎没有延迟的情况下进行，以减少色谱分离和检测器响应中可能的变化来源，以及不过度延长测量过程。在这种情况下，测试样品的响应和标准物样品的响应可以在时间上足够接近并且在足够相似的条件下被测量以示于同一色谱图上。
可以理解，与测试样品不同的标准物样品的使用不仅需要不同的注入步骤，而且需要不同的制备步骤。因此，在这种情况下，参考标准物可能不能用于补偿样品制备和注入过程中发生的变化，诸如仪器可变性和操作员失误，以及样品损失、污染或损坏。应当理解，根据应用，可以制备标准物样品并将其通过样品调节器114和进样器116沿与测试样品相同的路径(如图1所示)或沿部分或完全不同的路径注入色谱分离单元106。此外，如果有延迟，则可以调整或控制两个注入步骤之间的延迟，以避免标准物样品中包含的参考标准物与测试样品中包含的任何分析物之间的共洗脱，从而确保参考标准物产生色谱分离的响应。可以理解，在这样的双注入方法中，不需要在测试样品中不存在所用的参考标准物。换言之，在一些实施方式中，参考标准物与测试样品中存在的目标分析物之一可以具有相同的组成。例如，在呼吸分析应用中，参考标准物可以包括苯、苯乙烯、甲苯、硫化氢或其组合，它们可见于典型的呼出气体样品中。在这种情况下，可以将这种参考标准物称为单独注入的内标物。在任何情况下，实施双注入方法的实施方式可以使用诸如上述的内标和外标校准方法，用于分析物校准目的以及RRT和RRF漂移的实时补偿。
在一些实施方式中，可能不希望或不需要针对RRT漂移的参考标准物补偿。在这种情况下，标准物样品和测试样品可以由检测单元的同一检测器检测，但在色谱分离单元106中沿不同的GC柱分离。此外，根据应用，标准物样品和测试样品可以沿相同的路径、部分不同的路径或完全不同的路径通过样品调节器和进样器。
基于影响分析物响应的变化会以相同方式影响内标物响应的原理，内标物可用于通过补偿分析之间色谱系统响应的变化来提高定量分析的精确度和准确度。如上所述，这种变化可能发生在样品制备、配量和注入、色谱分离和检测过程中的任何时间点。变化来源的非限制性实例可以包括例如样品制备过程中的样品损失、进样体积的变化、工艺条件的变化(例如压力、温度、湿度)、色谱柱的老化或污染，以及由噪声、漂移或灵敏度引起的检测器问题。
此外，由于通常在所有样品(包括所有测试样品和校准样品)中引入相同量的内标物，因此可以设想随着时间的推移监测内标物的响应，以检测在色谱系统运行过程中可能出现的异常。例如，在一些实施方式中，本技术可以监测所有测试样品中内标物的响应相对于预期响应的变化。如可以理解的，可以通过先前的校准程序或以任何其他合适的方式来建立预期的内标物响应，根据该预期的内标物响应来评估当前的内标物响应。根据应用，可以以各种峰参数或系统参数监测内标物响应，所述峰参数诸如峰面积、峰高度、峰形状、峰宽度、峰信噪比(SNR)等，所述系统参数诸如基线噪声和信号漂移。应当理解，在一些实施方式中，根据其响应因子监测内标物的响应可能是不合适的，因为添加到任何测试样品中的内标物的实际量或浓度仅被假定为已知，但通常不能直接测量。
可以理解，超过某个阈值，内标物响应的变化可能变得不合需要或不可接受。这是因为这样的变化可能导致灵敏度降低和分析不准确，并且可能指示色谱系统的运行和/或性能问题。因此，在测试样品的色谱分析过程中，优选地自动和实时地监测内标物响应以发现可能的异常。然而，由于内标物通常在色谱分析开始时、在样品制备和注入之前添加到样品中，因此确定内标物响应中检测到的异常的原因可能并不简单。实际上，由于内标物与测试样品一起经过样品制备、进样、色谱分离和检测步骤，因此色谱图上记录的内标物响应中见到的异常可归因于这些步骤中的任意步骤、一些步骤或全部步骤。因此，对观察到的异常的原因进行诊断，例如，考虑到进行校正动作，可能是具有挑战性和乏味的。
返回到图1，在一些实施方式中，本技术旨在通过确定与GC系统100的不同组件例如样品处理单元102、色谱分离单元106和检测单元108相关的预期标准物响应来解决这些限制。至于与整个GC系统100相关的预期标准物响应，与GC系统100的特定单元相关的预期标准物响应也可以通过预校准程序来确定。为简单起见，在下文中将与整个GC系统100相关的预期标准物响应称为“预期总体标准物响应”，而在下文中将与GC系统100的特定单元相关的预期标准物响应称为“预期特定标准物相应”。
在一些实施方式中，可以定义三个预期特定标准物响应：与样品处理单元102相关的第一预期特定标准物响应，在本文中指定为RS-样品；与色谱分离单元106相关的第二预期特定标准物响应，在本文中指定为RS-SEP；以及与检测单元108相关的第三预期特定标准物响应，在本文中指定为RS-DET。将预期总体标准物响应指定为RO。需要注意，对于总体响应RO，待监测的特定响应RS-样品、RS-SEP和RS-DET可以对应于可以在色谱图上观察到的各种峰参数，或者这些峰参数的组合，诸如峰面积、峰高度、峰形状、峰宽度、峰信噪比(SNR)等。在一些实施方式中，例如仅使用处理器134可以全自动地进行由校准测量确定预期标准物响应RO、RS-样品、RS-SEP和RS-DET，而无需操作员输入。然而，在另一些实施方式中，例如可以使用处理器134和一些操作员输入部分自动地进行确定。
参考图2至图5，图1的GC系统100可以被配置为允许总体和特定标准物响应的确定(例如，出于校准目的，以建立总体和特定标准物响应的预期值)和监测(例如，出于异常检测目的，以将总体和特定标准物响应的当前值与其预期值进行比较)。
参考图2，可以通过预校准程序确定预期总体标准物响应RO。该程序可以涉及对第一参考标准物样品进行色谱分析以获得总体参考色谱图。第一参考标准物样品包括参考标准物，其量对应于添加到测试样品中的参考标准物的量，其中将监测参考标准物响应相对于由预校准程序确定的预期总体标准物响应的变化。在色谱分析期间，参考标准物通过连续流过样品调节器114和样品处理单元102的进样器116以及色谱分离单元106的GC柱126从参考标准物模块142供应到检测单元108。可以通过分析(例如，使用处理器134，有或没有操作员输入)由检测单元108所测量的检测信号通过控制和处理单元110生成的总体参考色谱中的与参考标准物相关的峰信息来获得预期总体标准物响应RO。如上所述，各种峰参数可用于定义预期总体标准物响应RO。例如，在一些实施方式中，预期总体标准物响应RO由峰面积定义。由此确定的预期总体标准物响应RO可以存储在存储器136中以供以后在异常监测和检测步骤期间使用。
参考图3，GC系统100被描绘成用于确定与样品处理单元102相关的预期特定标准物响应RS-样品的配置。该程序可以包括在预定条件下和预定时间段内使包含参考标准物的第二参考标准物样品通过样品调节器114和进样器116；并且随后将第二参考标准物样品从进样器116释放到流体连接到检测单元108(或另一个检测单元，视情况而定)的流动路径144中。例如，可以在预定条件下和预定时间段内，通过在进样器116的样品环路124内部提供的吸附剂浓缩第二参考标准物样品，并然后在预定时间段过去之后从样品环路124释放并经由样品排放口122d和流动路径144进入检测单元108。检测单元108被配置为用于检测从样品处理单元102出来的第二参考标准物样品。可以从来自检测单元108所检测的第二参考标准物样品的信号获得预期特定标准物响应RS-样品(例如，使用处理器134，有或没有操作员输入)。例如，所检测的信号可以包括代表第二参考标准物样品中包含的参考标准物的峰，并且可以根据该峰的参数例如峰面积来定义预期特定标准物响应RS-样品。预期特定标准物响应RS-样品可以存储在存储器136中以供以后在异常监测和检测步骤期间使用。应当理解，因为第二参考标准物样品在没有通过色谱分离单元106的情况下被检测到，所以预期特定标准物响应RS-样品可以允许样品处理单元102的性能的表征(例如，在进样期间进样体积的变化和/或样品制备期间样品损失的变化方面)独立于与色谱分离单元106相关的任何潜在的变化源。
参考图4，GC系统100被描绘成用于确定与样品处理单元108相关的预期特定标准物响应RS-DET的配置。该程序可以涉及使用检测单元108来测量包含已知量或浓度的参考标准物的第三参考标准物样品的响应。在图4中，第三参考标准物样品从参考标准物模块142经由合适的流动路径146供应至检测单元108。可以从来自检测单元108所检测的第三参考标准物样品的信号获得预期特定标准物响应RS-DET(例如，使用处理器134，有或没有操作员输入)。例如，所检测的信号可以包括代表第三参考标准物样品中包含的参考标准物的峰，并且可以根据该峰的参数例如峰面积来定义预期特定标准物响应RS-DET。预期特定标准物响应RS-DET可以存储在存储器136中以供以后在异常监测和检测步骤期间使用。应当理解，因为第三参考标准物样品在没有通过样品调节器114、进样器116和色谱分离单元106的情况下被检测到，所以预期特定标准物响应RS-DET可以允许检测单元108的性能的表征(例如，在诸如噪声、漂移和灵敏度的参数方面)独立于与样品调节器114、进样器116或色谱分离单元106相关的任何潜在变化源。在一些实施方式中，以这种方式确定的预期特定标准物响应RS-DET可用于确定或调整预期特定标准物响应RS-样品，例如，通过从RS-样品中去除与由检测单元108检测第二参考标准物样品相关的特征。
与色谱分离单元106相关的预期特定标准物响应RS-SEP可以以不同方式确定。在一些实施方式中，预期特定标准物响应RS-SEP可以与与色谱分离单元106相关的预期峰形状相关。例如，预期特定标准物响应RS-SEP可以由用于确定总体标准物响应RO的峰形状的峰形状分析(例如，使用处理器134，有或没有操作员输入)定义，如上文中参照图2所述。根据应用，色谱峰的形状可以通过许多参数来表征，这些参数可能与峰的宽度、对称性或不对称性、高斯或非高斯特征、拖尾、前置或裂分的程度等有关。应当理解，基于峰形状确定预期特定标准物响应RS-SEP在峰形状主要受与色谱分离单元106的性能相关的因素影响的色谱系统中可能是有利的。这些因素的非限制性实例可以包括例如柱老化、柱污染、填料密度随时间的变化、固定相降解、温度、流量及其任意组合。
在另一实施方式中，预期特定标准物响应RS-SEP可以由预期总体标准物响应RO和与样品处理单元102相关的预期特定标准物响应RS-样品确定。该方法基于如下原理：确认RO的方法和确定RS-样品的方法彼此不同之处主要在于后者不涉及将参考标准物样品通过色谱分离单元106。因此，与色谱分离单元106相关的预期特定标准物响应RS-SEP的确定可以基于用预期总体标准物响应RO减去预期特定标准物响应RS-SEP，或其他合适的操作，其中预期特定标准物响应RS-SEP用于从预期总体标准物响应RO中去除与第一参考标准物样品通过色谱分离单元106无关的特征。预期特定标准物响应RS-SEP可以存储在存储器136中以供以后在异常监测和检测步骤期间使用。
参考图5，GC系统100被描绘成用于确定与色谱分离单元106相关的预期特定标准物响应RS-SEP的配置。该程序可以涉及将包含参考标准物的第四参考标准物样品从参考标准物模块142经由绕过样品调节器114的流动路径162通过进样器116；以及随后使第四参考标准物样品流过色谱分离单元106的GC柱126并进入检测单元108。可以通过分析来自检测单元108所检测的第四参考标准物样品的信号中与参考标准物相关的峰来获得预期特定标准物响应RS-SEP(例如，使用处理器134，有或没有操作员输入)。例如，所检测的信号可以包括代表第四参考标准物样品中包含的参考标准物的峰，并且可以根据该峰的参数例如峰面积来定义预期特定标准物响应RS-SEP。预期特定标准物响应RS-SEP可以存储在存储器136中以供以后在异常监测和检测步骤期间使用。
一旦通过校准确定了预期标准物响应RO、RS-样品、RS-SEP和RS-DET，诸如上文所述，则用于异常检测和诊断的方法可以涉及使用色谱系统对测试样品进行色谱分析的步骤以获得测试样品的色谱图。在呼出气体样品的情况下，可以使用图1所示的GC系统100进行色谱分析。待分析的测试样品包含目标分析物和已知量或浓度的参考标准物(例如，内标物)。参考标准物通常与用于预期总体标准物响应RO的参考标准物具有相同的组成和量或浓度。测试样品的色谱图提供了作为保留时间的函数绘制的峰谱，并包括与目标分析物相关的峰和与参考标准物相关的峰。该方法可以包括通过将分析物峰的RRT和RRF与从在用于样品的相同操作条件下获取的校准样品中获得的RRT和RRF进行比较来进行分析物鉴定和定量的步骤。
该方法还可以包括异常检测操作，其可以涉及分析测试样品的色谱图以确定测试样品色谱图中与参考标准物相对应的峰信息的步骤，以及确定峰信息是否符合预期总体标准物响应RO的步骤。在一些实施方式中，确定峰信息是否符合预期总体标准物响应RO可以包括由峰信息确定与参考标准物相关的色谱系统的当前总体标准物响应RO*，以及评估当前总体标准物响应RO*是否相对于存储在存储器中的预期总体标准物响应RO偏离超过预定阈值。
在一些实施方式中，分析和评估步骤以及分析物鉴定和定量步骤可以同时进行或在它们之间几乎没有延迟地连续进行，从而减小进行异常检测运行对色谱分析的总持续时间的影响。如果当前总体标准物响应RO*与预期总体标准物响应RO之间的偏离小于或等于预定阈值，则该方法可以确定色谱系统的运行中没有异常。然而，如果当前总体标准物响应RO*与预期总体标准物响应RO之间的偏离超过预定阈值，则该方法可以确定色谱系统的运行中存在异常。
在检测异常时，该方法可以包括进行检测到的异常的诊断操作以确定其原因的步骤。诊断操作可以涉及将异常的原因确定为与样品处理单元的运行、色谱分离单元的运行和检测单元的运行中的至少一项有关。例如，异常诊断操作可以包括确定第一、第二和第三当前特定标准物响应RS-样品*、RS-SEP*和RS-DET*的步骤，诸如上文中参照图2至图5所述，并且通过进行比较操作来评估由此确定的第一、第二和第三当前特定标准物响应RS-样品*、RS-SEP*和RS-DET*中的每一项是否相对于第一、第二和第三预期特定标准物响应RS-样品、RS-SEP和RS-DET中的相应的项偏离超过相应的预定阈值。如果RS-样品*和RS-样品之间的偏差(如果存在的话)超过相应的预定阈值，则该方法可以确定RS-样品*不符合RS-样品并且色谱系统运行中的异常至少部分地源自样品处理单元。如果RS-SEP*和RS-SEP之间的偏差(如果存在的话)超过相应的预定阈值，则该方法可以确定RS-SEP*不符合RS-SEP并且色谱系统运行中的异常至少部分地源自色谱分离单元。如果RS-DET*和RS-DET之间的偏差(如果存在的话)超过相应的预定阈值，则该方法可以确定RS-DET*不符合RS-DET并且色谱系统运行中的异常至少部分地源自检测单元。
应当理解，根据应用，该方法可以涉及确定预期特定标准物响应RS-样品、RS-SEP和RS-DET中的一项、一些或全部，确定当前特定标准物响应RS-样品*、RS-SEP*和RS-DET*中的一项、一些或全部，并评估当前特定标准物响应RS-样品*、RS-SEP*和RS-DET*中的一项、一些或全部是否符合其相应的预期特定标准物响应RS-样品、RS-SEP和RS-DET。
在一些实施方式中，该方法可以评估当前特定标准物响应RS-样品*、RS-SEP*和RS-DET*是否依次符合其相应的预期特定标准物响应RS-样品、RS-SEP和RS-DET。例如，该方法可以通过评估与检测单元108相关的当前特定标准物响应RS-DET*是否符合预期特定标准物响应RS-DET开始。如果RS-DET*不符合RS-DET，则该方法可以确定异常的原因至少部分地与检测单元108的运行有关，并且可以结束异常检测和诊断操作。然而，如果RS-DET*确实符合RS-DET，则该方法可以确定异常的原因与检测单元108的运行无关，并且该方法可以继续评估与样品处理单元102相关的当前特定标准物响应RS-样品*是否符合预期特定标准物响应RS-样品。如果RS-样品*不符合RS-样品，则该方法可以确定异常的原因至少部分地与样品处理单元102的运行有关，并且可以结束异常检测和诊断操作。然而，如果RS-样品*确实符合RS-样品，则该方法可以确定异常的原因与样品处理单元102的运行无关，并且该方法可以继续评估与色谱分离单元106相关的当前特定标准物响应RS-SEP*是否符合预期特定标准物响应RS-SEP。如果RS-SEP*不符合RS-SEP，则该方法可以确定异常的原因至少部分地与色谱分离单元106的运行有关，并且可以结束异常检测和诊断操作。然而，如果RS-SEP*确实符合RS-SEP，则该方法可以确定异常的原因与色谱分离单元106的运行无关，并且可以结束异常检测和诊断操作。
基于诊断操作的结果，该方法可以包括生成警报的步骤。警报可以是发声警报、视觉信号、触觉警报、振动警报或其任意组合。该色谱系统可以包括用于生成警报和/或被配置为使用有线和/或无线通信链路将警报传输至外部装置(例如，操作员的移动装置)的输出装置。警报可以包括进行一个或更多个动作的请求或建议。这样的动作的非限制性实例可与维护、清洁、修理、更换、检查、测试、重新校准、运行方案改变或其任意组合相关。
在一些实施方式中，除了生成警报之外或代替生成警报，该方法可以包括采取校正动作以尝试补偿异常的步骤。根据应用，可以将色谱系统配置为自动、可能地实时或仅在使用者授权时实施校正动作。应当理解，可以推荐、请求或进行各种类型的校正动作。例如，在一些实施方式中，如果确定检测到的异常至少部分地源自样品处理单元并且指示注入体积不足，则校正动作可以包括增加样品浓缩时间的步骤。在一些实施方式中，如果确定检测到的异常至少部分地源自检测单元，则校正动作可以包括调整(通常增加)检测器的灵敏度以帮助克服问题的步骤。在一些实施方式中，该方法可以包括验证校正动作对色谱系统运行的作用的步骤。验证可以包括以下步骤：使用相同或其他测试样品确定校正的总体标准物响应，并评估校正的总体标准物响应与预期总体标准物响应之间的偏离是否小于预定阈值。
如现在将描述的，本技术可以实施用于验证色谱系统的运行的其他方法，以试图提高其可靠性并防止错误分析。
参考图6，示出了GC系统100的另一实施方式。图6的实施方式与图1的实施方式共有若干特征，除强调它们之间的区别外，不再赘述。GC系统100通常包括样品处理单元102、载气单元104、色谱分离单元106、检测单元108以及控制和处理单元110，其可以与图1中的那些相似。为了进一步提高其稳健性和自主性，图6的GC系统100包括载气再循环单元148，用于再循环载气、证明其质量并减少其消耗。提供载气再循环单元148可以允许GC系统100保持待机更长的时间。这是因为在分析之间，排放的载气将被再循环回到载气单元104中，而不是排放到大气中和被浪费掉。在一些实施方式中，载气再循环单元148可以包括惰性气体纯化器，其可以设置有集成的寿命终止检测器，该检测器被配置为用于评估经纯化的载气的质量。
应当理解，随着时间推移，色谱组件可能会失效、开始泄漏以及被污染。例如，污染物可能会污染色谱柱。在一些实施方式中，可以在本技术中包括任选步骤以连续或间歇地监测一些特定污染物的存在和水平。可能的污染物的非限制性实例包括例如N2、O2和H2O。当测量的污染物水平超过预定阈值时，可以生成警报以建议或请求清洁色谱系统。
参考图7，示出了GC系统100的另一实施方式。图7的实施方式与图1的实施方式共有若干特征，除强调它们之间的区别外，不再赘述。GC系统100通常包括样品处理单元102、载气单元104、色谱分离单元106、检测单元108以及控制和处理单元110，其可以与图1中的那些相似。特别地，如图1中，样品处理单元102包括具有多端口切换阀120的进样器116。图7的GC系统100可以被配置为实施包括如下步骤的方法：使吹扫气体循环通过进样器116；在吹扫气体离开进样器116后检测吹扫气体，由所检测的吹扫气体生成吹扫气体检测信号；分析吹扫气体检测信号以评估吹扫气体检测信号是否包括指示所检测吹扫气体中存在污染物的特征；并且如果吹扫气体检测信号包括这样的特征，则确定进样器116的泄漏完整性可能受损。
在图7中，多端口切换阀120可以包括具有吹扫入口152、吹扫出口154和吹扫通道156的吹扫系统150。吹扫入口152连接至载气单元104，用于从载气单元104接收载气，用作清洁多端口切换阀120内部的吹扫气体。吹扫出口154连接至吹扫气体检测器158，该吹扫气体检测器158被配置为在吹扫气体已经通过吹扫系统150之后检测吹扫气体并且由所检测的吹扫气体生成吹扫气体检测信号，该吹扫气体检测信号传达关于吹扫气体的组成的信息。在图7中，吹扫气体检测器158是与检测单元108分离的检测器。然而，在其他实施方式中，检测单元108可以充当或包括吹扫气体检测器158。可以分析吹扫气体检测信号以寻找指示吹扫气体中存在污染物的特征，这可以提供在多端口切换阀120的端口中存在泄漏的指示，污染物可以通过这些端口进入吹扫系统150并与吹扫气体混合。当在吹扫气体中检测到的污染物水平超过预定阈值时，可以生成警报以指示多端口切换阀120的泄漏完整性可能受损。
参考图8，示出了GC系统100的另一实施方式。图8的实施方式与图1的实施方式共有若干特征，除强调它们之间的区别外，不再赘述。GC系统100通常包括样品处理单元102、载气单元104、色谱分离单元106、检测单元108以及控制和处理单元110，其可以与图1中的那些相似。在图8中，样品调节器114包括样品阱160，该样品阱160设置有被配置为用于样品浓缩和与样品基质分离的吸附管或材料。样品阱160连接至多端口切换阀120的端口122e-122f。应当理解，GC应用中连接至多端口切换阀的样品阱的结构和操作在本领域中是已知的并且不需要在本文中详细描述。色谱中的一个挑战是进样体积的可变性。例如，进样体积的变化可能是由于循环到吸附管中的体积不正确和/或吸附管材料的劣化造成的。进样体积不受控制的变化可能影响色谱分析的精确度和准确度。在一些实施方式中，本技术提供了一种计算或评估进样体积的方法。
确定进样体积的常规方法可涉及测量通过样品阱的吸附管的样品流量。虽然这种方法在一些情况下可以是可接受的，但它不能确定或确认已注入的正确样品体积。根据本技术的方法不是测量样品流量，而是经由合适的流动路径144将多端口切换阀120的样品排放口122d连接至检测单元108。在其他变体中，可以使用与检测单元108不同的专用气体检测器用于该目的。
在本方法中，将在样品气体基质中包含目标分析物的样品注入样品阱160中，该样品阱160设置有吸附管或材料。例如，在呼出气体样品的情况下，目标分析物可以包括痕量的在诊断上有用的VOC，且样品气体基质可以由空气组成。在进样期间，吸附管从样品气体基质中提取目标分析物，从而允许分析物在样品阱160内聚集和浓缩。样品气体基质不被吸附管保留，而是从样品阱160经由样品排放口122d释放，在这里沿流动路径144被运送并进入检测单元108中。检测单元108被配置用于检测样品气体基质。检测到的信号可以包括一个或更多个指示样品基质组成的峰。例如，在诸如其中样品气体基质是(或主要是)空气的呼出气体分析的应用中，预计检测到的信号将包括氮峰。如果可以假设检测器响应是特定的并代表氮，则可以使用氮峰的面积来计算或估计注入体积。此外，当样品基质是(或主要是)空气时，氮峰的存在可以提供对已注入正确的样品体积的确认。
参考图9，示出了GC系统100的另一实施方式。图9的实施方式与图8的实施方式共有若干特征，除强调它们之间的区别外，不再赘述。如图8所示，样品调节器114包括样品阱160，该样品阱连接至多端口切换阀120的端口122e-122f，并设置有配置为用于样品提取和浓缩的吸附管或材料。图9的实施方式可用于评估样品调节器114的泄漏完整性和伴随的样品污染风险。图9的实施方式还可以用于例如在进行色谱分析之前评估样品调节器114是否回到已知的初始条件。
特别地，图9的GC系统100可以被配置为实施包括如下步骤的方法：使纯化的气体流过样品调节器114，其中样品调节器114被配置为在将样品注入色谱分离单元106之前调节样品；在纯化的气体离开样品调节器114后检测纯化的气体；由所检测的纯化的气体生成纯化气体检测信号；分析纯化气体检测信号以评估纯化气体检测信号是否包括指示所检测的纯化的气体中存在污染物的特征；并且如果纯化气体检测信号包括这样的特征，则确定样品调节器114的泄漏完整性可能受损。
在图9中，为了评估泄漏完整性，将多端口切换阀120的样品排放口122d经由合适的流动路径144连接至检测单元108。替代地，可以使用专用气体检测器来代替检测单元108。该方法涉及在纯化的气体流过样品调节器114之后，使用检测单元108测量纯化的气体流(诸如氩气或氦气)中的痕量分子，诸如N2和O2。诸如N2和O2的分子的存在可能表明样品调节器114的泄漏完整性存在问题。在图9中，纯化的气体流由载气单元104供应。在一些实施方式中，该方法可以包括净化步骤以清洁样品调节器114，通常通过在一段时间内将其在高温下加热。当使用GC系统100分析呼出气体样品或其他含有空气的气体样品时，可以达到高水分浓度。可以理解的是，水分可能粘附在吸附管上并使其降解，从而影响GC系统100的性能。通过将检测单元108连接至样品排放口122d，可以检测和定量痕量的水蒸气或其他化合物。
根据另一方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其具有存储于其上的计算机可读指令，当由处理器执行时，使处理器执行用于色谱系统中的异常检测和诊断的方法，该色谱系统被配置为用于获得包括已知量的参考标准物的样品的色谱图。该色谱系统可以包括样品处理单元、色谱分离单元和检测单元。该方法可以包括提供样品的色谱图，确定样品色谱图中对应于参考标准物的峰信息，以及确定峰信息是否符合与参考标准物相关的色谱系统的预期总体标准物响应。如果确定峰信息符合预期总体标准物响应，则该方法可以包括确定色谱系统的操作中没有异常。然而，如果确定峰信息不符合预期总体标准物响应，则该方法可以包括确定色谱系统的运行中存在异常，并将异常的原因诊断为与样品处理单元的运行、色谱分离单元的运行和检测单元的运行中的至少一项有关。应当理解，由处理器进行的方法可以包括本文描述的异常检测和诊断方法的各个步骤、方面和特征。
根据另一方面，提供了一种计算机装置，该计算机装置包括处理器和可操作地耦接到处理器并在其上存储有计算机可读指令的非暂态计算机可读存储介质，当计算机可读指令由处理器执行时，使处理器执行本文所述的异常检测和诊断方法的各个步骤。图1描绘了计算机装置110(上文中也称为控制和处理单元)的实施例，该计算机装置110包括处理器134和可操作地连接至处理器134的非暂态计算机可读存储介质136(上文中也称为存储器)。
在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以对上述实施方式进行许多修改。

Claims (70)

1.一种用于色谱系统中的异常检测和诊断的方法，所述色谱系统包括样品处理单元、色谱分离单元和检测单元，所述方法包括：
使用所述色谱系统对样品进行色谱分析，以得到所述样品的色谱图，所述样品包括已知量的参考标准物；
确定所述样品的色谱图中与所述参考标准物相对应的峰信息；
确定所述峰信息是否符合与所述参考标准物相关的所述色谱系统的预期总体标准物响应；
如果确定所述峰信息符合所述预期总体标准物响应，则确定所述色谱系统运行中无异常；以及
如果确定所述峰信息不符合所述预期总体标准物响应，则确定所述色谱系统运行中存在异常，并将异常原因诊断为与所述样品处理单元的运行、所述色谱分离单元的运行和所述检测单元的运行中的至少一项有关。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括确定所述预期总体标准物响应的预校准操作。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，确定所述峰信息是否符合所述预期总体标准物响应包括：
由所述峰信息确定与所述参考标准物相关的色谱系统的当前总体标准物响应；和
评估所述当前总体标准物响应相对于所述预期总体标准物响应的偏离是否超过预定阈值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述峰信息包括峰面积、峰高度、峰形状、峰宽度、峰信噪比或其组合。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，诊断异常的原因包括进行以下三项评估操作中的至少一项：
评估与所述参考标准物相关的并传达关于所述样品处理单元的运行的信息的所述色谱系统的第一当前特定标准物响应是否符合与所述样品处理单元相关的第一预期特定标准物响应，且如果不符合，则确定异常的原因至少部分地与所述样品处理单元的运行有关；
评估与所述参考标准物相关的并传达关于所述色谱分离单元的运行的信息的所述色谱系统的第二当前响应是否符合与所述色谱分离单元相关的第二预期特定标准物响应，且如果不符合，则确定异常的原因至少部分地与所述色谱分离单元的运行有关；以及
评估与所述参考标准物相关的并传达关于所述检测单元的运行的信息的所述色谱系统的第三当前响应是否符合与所述检测单元相关的第三预期特定标准物响应，且如果不符合，则确定异常的原因至少部分地与所述检测单元的运行有关。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括确定所述第一、第二和第三预期特定标准物响应中的至少一个的预校准操作。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，评估所述色谱系统的所述第一、第二和第三当前响应中的每一个是否符合所述第一、第二和第三预期特定标准物响应中相应的一个包括基于相应的预定阈值进行比较操作。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中，进行至少一项评估操作包括进行全部所述三项评估操作。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述参考标准物是内标物。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，包含已知量的所述参考标准物的样品是包含目标分析物的测试样品。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括在进行所述色谱分析之前将所述参考标准物添加到所述测试样品中。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，将所述参考标准物添加到所述测试样品中包括在样品气体基质中或通过渗透供应所述参考标准物。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，在样品气体基质中提供所述目标分析物，并且其中所述方法包括：
在所述样品处理单元的样品阱中接收所述测试样品，所述样品处理单元被配置为在将所述测试样品注入所述色谱分离单元之前积累和浓缩所述测试样品；
从所述样品阱释放所述样品气体基质；
检测从所述样品阱释放的所述样品气体基质并由此生成检测信号；以及
分析所述检测信号以确定传达注入所述色谱分离单元的所述测试样品的体积的信息。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其中，所述测试样品是呼出气体样品。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括在所述样品处理单元的样品收集器处收集通过使用者的呼气得到的所述呼出气体样品。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的方法，还包括分析所述样品的色谱图以进行所述目标分析物的鉴定和定量。
17.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，包含已知量的所述参考标准物的样品是标准物样品，并且其中所述方法还包括：
使用所述色谱系统，在对所述标准物样品进行色谱分析之前或之后，对测试样品进行色谱分析，以得到所述测试样品的色谱图，所述测试样品包括目标分析物；和
分析所述样品的色谱图以进行所述目标分析物的鉴定和定量。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述参考标准物与所述测试样品的目标分析物之一具有相同的组成。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中，所述测试样品是呼出气体样品。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述参考标准物包括苯、苯乙烯、甲苯、硫化氢或其组合。
21.根据权利要求19或20所述的方法，还包括在所述样品处理单元的样品收集器处收集通过使用者的呼气得到的所述呼出气体样品。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的方法，其中，所述样品处理单元包括样品调节器，所述样品调节器被配置为在将所述样品注入所述色谱分离单元之前调节所述样品，并且其中所述方法还包括：
使纯化气体流过所述样品调节器；
在所述纯化气体离开所述样品调节器后检测所述纯化气体；
由所检测的纯化气体生成纯化气体检测信号；
分析所述纯化气体检测信号以评估所述纯化气体检测信号是否包括指示所检测纯化气体中存在污染物的特征；和
如果所述纯化气体检测信号包括这样的特征，则确定所述样品调节器的泄漏完整性可能受损。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的方法，还包括响应于确定在所述色谱系统的运行中存在异常而生成警报。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述警报传达与异常的原因有关的信息。
25.根据权利要求23或24所述的方法，还包括采取校正动作以至少部分地校正异常。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，采取所述校正动作包括自动实施所述校正动作。
27.根据权利要求25或26所述的方法，其中：
如果确定异常至少部分地源自所述样品处理单元，则将所述校正动作至少部分地应用于所述样品处理单元；
如果确定异常至少部分地源自所述色谱分离单元，则将所述校正动作至少部分地应用于所述色谱分离单元；和
如果确定异常至少部分地源自所述检测，则将所述校正动作至少部分地应用于所述检测单元。
28.根据权利要求25至27中任一项所述的方法，还包括验证所述校正动作对所述色谱系统的运行的作用。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，验证所述校正动作的作用包括：
使用相同样品或其他样品确定校正的总体标准物响应；和
评估所述校正的总体标准物响应是否符合所述预期总体标准物响应。
30.根据权利要求1至29中任一项所述的方法，其中，所述检测单元包括等离子体发射检测器。
31.根据权利要求1至30中任一项所述的方法，其中，所述色谱系统是气相色谱系统，并且所述样品是气体样品。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述色谱系统还包括载气单元，并且其中所述方法还包括：
从所述载气单元供应载气流；
将所述气体样品引入所述载气流以形成流动相，用于注入色谱分离单元。
33.根据权利要求32所述的方法，还包括在进行所述色谱分析之后再循环至少部分载气。
34.根据权利要求1至33中任一项所述的方法，其中，所述样品处理单元包括进样器，所述进样器被配置为将所述样品注入所述色谱分离单元，并且其中所述方法还包括：
使吹扫气体循环通过所述进样器；
在所述吹扫气体离开所述进样器后检测所述吹扫气体；
由所检测的吹扫气体生成吹扫气体检测信号；
分析所述吹扫气体检测信号以评估所述吹扫气体检测信号是否包括指示所检测吹扫气体中存在污染物的特征；和
如果所述吹扫气体检测信号包括这样的特征，则确定所述进样器的泄漏完整性可能受损。
35.一种用于对包含已知量的参考标准物的样品进行色谱分析的色谱系统，所述色谱系统包括：
样品处理单元，其被配置为处理所述样品；
色谱分离单元，其被配置为接收来自所述样品处理单元的样品并进行所述样品的色谱分离；
检测单元，其被配置为检测色谱分离的样品并由此生成检测信号；控制和处理单元，其被配置为：
接收来自所述检测单元的所述检测信号；
由所述检测信号得到所述样品的色谱图；
确定所述样品的色谱图中与所述参考标准物相对应的峰信息；
确定所述峰信息是否符合与所述参考标准物相关的色谱系统的预期总体标准物响应；
如果确定所述峰信息符合所述预期总体标准物响应，则确定所述色谱系统的运行中无异常；以及
如果确定所述峰信息不符合所述预期总体标准物响应，则确定所述色谱系统的运行中存在异常，并将异常的原因诊断为与所述样品处理单元的运行、所述色谱分离单元的运行和所述检测单元的运行中的至少一项有关。
36.根据权利要求35所述的色谱系统，其中，所述控制和处理单元被配置为通过以下方式确定所述峰信息是否符合所述预期总体标准物响应：
由所述峰信息确定与所述参考标准物相关的色谱系统的当前总体标准物响应；和
评估所述当前总体标准物响应相对于所述预期总体标准物响应的偏离是否超过预定阈值。
37.根据权利要求35或36所述的色谱系统，其中，所述控制和处理单元被配置为通过进行以下三项评估操作中的至少一项来诊断异常的原因：
评估与所述参考标准物相关的并传达关于所述样品处理单元的运行的信息的所述色谱系统的第一当前特定标准物响应是否符合与所述样品处理单元相关的第一预期特定标准物响应，且如果不符合，则确定异常的原因至少部分地与所述样品处理单元的运行有关；
评估与所述参考标准物相关的并传达关于所述色谱分离单元的运行的信息的所述色谱系统的第二当前响应是否符合与所述色谱分离单元相关的第二预期特定标准物响应，且如果不符合，则确定异常的原因至少部分地与所述色谱分离单元的运行有关；以及
评估与所述参考标准物相关的并传达关于所述检测单元的运行的信息的所述色谱系统的第三当前响应是否符合与所述检测单元相关的第三预期特定标准物响应，且如果不符合，则确定异常的原因至少部分地与所述检测单元的运行有关。
38.根据权利要求37所述的色谱系统，其中，所述控制和处理单元被配置为通过基于相应预定阈值进行比较操作来评估所述色谱系统的所述第一、第二和第三当前响应是否分别符合所述第一、第二和第三预期特定标准物响应。
39.根据权利要求37和38所述的色谱系统，其中，所述控制和处理单元被配置为进行所述三项评估操作。
40.根据权利要求37至39中任一项所述的色谱系统，其中，包含已知量的所述参考标准物的所述样品是包括目标分析物的测试样品，并且其中所述样品处理单元包括被配置为收集所述测试样品的样品收集器。
41.根据权利要求40所述的色谱系统，其中，所述测试样品是呼出气体样品，并且其中所述样品收集器被配置为接收通过使用者的呼气得到的呼出气体样品。
42.根据权利要求40或41所述的色谱系统，其中，所述样品处理单元被配置为将所述参考标准物添加到所述测试样品中。
43.根据权利要求40至42中任一项所述的色谱系统，其中，所述控制和处理单元被配置为分析所述样品的色谱图以进行所述目标分析物的鉴定和定量。
44.根据权利要求37至43中任一项所述的色谱系统，其中，所述控制和处理单元被配置为响应于确定在所述色谱系统的运行中存在异常而生成警报。
45.根据权利要求44所述的色谱系统，其中，所述警报传达与异常的原因有关的信息。
46.根据权利要求44或45所述的色谱系统，其中，所述控制和处理单元被配置为确定校正动作以至少部分地校正异常。
47.根据权利要求46所述的色谱系统，其中，所述控制和处理单元被配置为验证所述校正动作对所述色谱系统运行的作用。
48.根据权利要求47所述的色谱系统，其中，所述控制和处理单元被配置为通过以下方式验证所述校正动作的作用：
使用相同样品或其他样品确定校正的总体标准物响应；和
评估所述校正的总体标准物响应是否符合所述预期总体标准物响应。
49.根据权利要求37至48中任一项所述的色谱系统，其中，所述检测单元包括等离子体发射检测器。
50.根据权利要求37至49中任一项所述的色谱系统，其中，所述色谱系统是气相色谱系统。
51.根据权利要求50所述的色谱系统，还包括载气单元，所述载气单元被配置为供应载气流并将气体样品引入所述载气流以形成流动相用于注入所述色谱分离单元。
52.根据权利要求51所述的色谱系统，还包括载气再循环单元，所述载气再循环单元被配置为再循环用于进行色谱分析的载气的至少一部分。
53.一种非暂态计算机可读存储介质，具有存储于其上的计算机可读指令，当由处理器执行时，使处理器执行用于色谱系统中的异常检测和诊断的方法，所述色谱系统被配置为用于获得包括已知量的参考标准物的样品的色谱图，所述色谱系统包括样品处理单元、色谱分离单元和检测单元，所述方法包括：
提供所述样品的色谱图；
确定所述样品的色谱图中与所述参考标准物相对应的峰信息；
确定所述峰信息是否符合与所述参考标准物相关的色谱系统的预期总体标准物响应；
如果确定所述峰信息符合所述预期总体标准物响应，则确定所述色谱系统运行中无异常；以及
如果确定所述峰信息不符合所述预期总体标准物响应，则确定所述色谱系统运行中存在异常，并将异常原因诊断为与所述样品处理单元的运行、所述色谱分离单元的运行和所述检测单元的运行中的至少一项有关。
54.根据权利要求53所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，所述方法还包括通过预校准操作确定所述预期总体标准物响应。
55.根据权利要求53或54所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，确定所述峰信息是否符合所述预期总体标准物响应包括：
由所述峰信息确定与所述参考标准物相关的色谱系统的当前总体标准物响应；和
评估所述当前总体标准物响应相对于所述预期总体标准物响应的偏离是否超过预定阈值。
56.根据权利要求53至55中任一项所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，诊断异常的原因包括进行以下三项评估操作中的至少一项：
评估与所述参考标准物相关的并传达关于所述样品处理单元的运行的信息的所述色谱系统的第一当前特定标准物响应是否符合与所述样品处理单元相关的第一预期特定标准物响应，且如果不符合，则确定异常的原因至少部分地与所述样品处理单元的运行有关；
评估与所述参考标准物相关的并传达关于所述色谱分离单元的运行的信息的所述色谱系统的第二当前响应是否符合与所述色谱分离单元相关的第二预期特定标准物响应，且如果不符合，则确定异常的原因至少部分地与所述色谱分离单元的运行有关；以及
评估与所述参考标准物相关的并传达关于所述检测单元的运行的信息的所述色谱系统的第三当前响应是否符合与所述检测单元相关的第三预期特定标准物响应，且如果不符合，则确定异常的原因至少部分地与所述检测单元的运行有关。
57.根据权利要求56所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，所述方法还包括通过预校准操作确定所述第一、第二和第三预期特定标准物响应中的至少一个。
58.根据权利要求56或57所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，评估所述色谱系统的所述第一、第二和第三当前响应中的每一个是否符合所述第一、第二和第三预期特定标准物响应中相应的一个包括基于相应的预定阈值进行比较操作。
59.根据权利要求56至58中任一项所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，进行至少一项评估操作包括进行全部所述三项评估操作。
60.根据权利要求53至59中任一项所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，所述参考标准物是内标物。
61.根据权利要求53至60中任一项所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，包含已知量的所述参考标准物的样品是包含目标分析物的测试样品。
62.根据权利要求61所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，所述测试样品是呼出气体样品。
63.根据权利要求61或62所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，所述方法还包括分析所述样品的色谱图以进行所述目标分析物的鉴定和定量。
64.根据权利要求53至63中任一项所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，所述方法还包括响应于确定在所述色谱系统的运行中存在异常而生成警报。
65.根据权利要求64所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，所述警报传达与异常的原因有关的信息。
66.根据权利要求64或65所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，所述方法还包括确定校正动作以至少部分地校正异常。
67.根据权利要求66所述的非暂态计算机可读存储介质，其中：
如果确定异常至少部分地源自所述样品处理单元，则所述方法包括将所述校正动作至少部分地应用于所述样品处理单元；
如果确定异常至少部分地源自所述色谱分离单元，则所述方法包括将所述校正动作至少部分地应用于所述色谱分离单元；和
如果确定异常至少部分地源自所述检测，则所述方法包括将所述校正动作至少部分地应用于所述检测单元。
68.根据权利要求66或67所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，所述方法还包括验证所述校正动作对所述色谱系统运行的作用。
69.根据权利要求68所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，验证所述校正动作的作用包括：
使用相同样品或其他样品确定校正的总体标准物响应；和
评估所述校正的总体标准物响应是否符合所述预期总体标准物响应。
70.一种计算机装置，包括：
处理器；和
根据权利要求53至69中任一项所述的非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质可操作地耦接到所述处理器。
CN202080093348.3A 2019-12-13 2020-12-10 色谱应用中的异常检测和诊断 Active CN114981654B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962947844P 2019-12-13 2019-12-13
US62/947,844 2019-12-13
PCT/CA2020/051703 WO2021113977A1 (en) 2019-12-13 2020-12-10 Anomaly detection and diagnosis in chromatography applications

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114981654A true CN114981654A (zh) 2022-08-30
CN114981654B CN114981654B (zh) 2024-07-09

Family

ID=

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115236260A (zh) * 2022-09-16 2022-10-25 华谱科仪(北京)科技有限公司 一种色谱数据储存方法、装置、电子设备及存储介质
CN115825313A (zh) * 2023-02-22 2023-03-21 华谱科仪(北京)科技有限公司 色谱信息检测方法、装置、电子设备和计算机可读介质
CN115840016A (zh) * 2023-02-24 2023-03-24 华谱科仪(北京)科技有限公司 色谱分析系统的备份还原方法、装置、设备和计算机介质
CN116106465A (zh) * 2023-04-11 2023-05-12 华谱科仪(北京)科技有限公司 一种基于参数分析的色谱仪故障诊断方法及装置
CN117535084A (zh) * 2023-12-11 2024-02-09 哈尔滨觅归期科技有限公司 一种天然气净化系统及方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4713772A (en) * 1985-11-18 1987-12-15 Westinghouse Electric Corp. Automatic on-line chemistry monitoring system having improved calibration unit
US20030110000A1 (en) * 2001-11-30 2003-06-12 Quimby Bruce D. Method of matching retention times among multiple chromatographic system
GB201111253D0 (en) * 2010-07-15 2011-08-17 Sutan Anwar Method for gas chromatography analysis and maintenance
CN102507813A (zh) * 2011-09-26 2012-06-20 天津大学 色谱柱短化后在程序升温下气相色谱的保留时间的预测方法
US20130304393A1 (en) * 2012-04-02 2013-11-14 I-Vigilant Technologies Limited Improved method of analysing gas chromatography data
CN105051529A (zh) * 2013-03-15 2015-11-11 戴安公司 校准色谱系统的方法
CN105518454A (zh) * 2013-09-02 2016-04-20 株式会社岛津制作所 色谱仪用数据处理装置以及方法
US20190162707A1 (en) * 2016-07-27 2019-05-30 Siemens Aktiengesellschaft Method for Calibrating a Gas Chromatograph

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4713772A (en) * 1985-11-18 1987-12-15 Westinghouse Electric Corp. Automatic on-line chemistry monitoring system having improved calibration unit
US20030110000A1 (en) * 2001-11-30 2003-06-12 Quimby Bruce D. Method of matching retention times among multiple chromatographic system
GB201111253D0 (en) * 2010-07-15 2011-08-17 Sutan Anwar Method for gas chromatography analysis and maintenance
CN102507813A (zh) * 2011-09-26 2012-06-20 天津大学 色谱柱短化后在程序升温下气相色谱的保留时间的预测方法
US20130304393A1 (en) * 2012-04-02 2013-11-14 I-Vigilant Technologies Limited Improved method of analysing gas chromatography data
CN105051529A (zh) * 2013-03-15 2015-11-11 戴安公司 校准色谱系统的方法
CN105518454A (zh) * 2013-09-02 2016-04-20 株式会社岛津制作所 色谱仪用数据处理装置以及方法
US20190162707A1 (en) * 2016-07-27 2019-05-30 Siemens Aktiengesellschaft Method for Calibrating a Gas Chromatograph

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115236260A (zh) * 2022-09-16 2022-10-25 华谱科仪(北京)科技有限公司 一种色谱数据储存方法、装置、电子设备及存储介质
CN115236260B (zh) * 2022-09-16 2022-12-06 华谱科仪(北京)科技有限公司 一种色谱数据储存方法、装置、电子设备及存储介质
CN115825313A (zh) * 2023-02-22 2023-03-21 华谱科仪(北京)科技有限公司 色谱信息检测方法、装置、电子设备和计算机可读介质
CN115825313B (zh) * 2023-02-22 2023-04-11 华谱科仪(北京)科技有限公司 色谱信息检测方法、装置、电子设备和计算机可读介质
CN115840016A (zh) * 2023-02-24 2023-03-24 华谱科仪(北京)科技有限公司 色谱分析系统的备份还原方法、装置、设备和计算机介质
CN116106465A (zh) * 2023-04-11 2023-05-12 华谱科仪(北京)科技有限公司 一种基于参数分析的色谱仪故障诊断方法及装置
CN116106465B (zh) * 2023-04-11 2023-06-16 华谱科仪(北京)科技有限公司 一种基于参数分析的色谱仪故障诊断方法及装置
CN117535084A (zh) * 2023-12-11 2024-02-09 哈尔滨觅归期科技有限公司 一种天然气净化系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20230012349A1 (en) 2023-01-12
EP4073504A4 (en) 2024-01-03
WO2021113977A1 (en) 2021-06-17
EP4073504A1 (en) 2022-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230012349A1 (en) Anomaly detection and diagnosis in chromatography applications
EP3448256B1 (en) Systems and device for capturing breath samples
EP1721155B1 (en) Systems for characterizing a sorbent tube
US20100064770A1 (en) Gas chromatography apparatus
US20090150087A1 (en) Chromatography using multiple detectors
JP5665863B2 (ja) 質量分析計の機能を点検するテスト方法および装置ならびに質量分析でのイオン収量変動の補償する方法および装置
JP4018737B2 (ja) ヘッドスペース蒸気を抽出するためのシステムおよび方法
TWI642936B (zh) 口臭偵測用之分析呼吸氣體混合物之裝置及方法
US20160349238A1 (en) Method for measuring human exhaled air
Konieczna et al. Bioanalysis of underivatized amino acids in non-invasive exhaled breath condensate samples using liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry
CN112444586A (zh) 用于检查分析仪的状态的技术
CN114981654B (zh) 色谱应用中的异常检测和诊断
KR101910017B1 (ko) 호기 분석을 통한 질병진단장치
US11567042B2 (en) State determination of a fluidic system
US20090206246A1 (en) Detection Apparatus and Methods
JP7197369B2 (ja) コンパクトなガス分析装置及び方法
JPWO2020084886A1 (ja) 自動分析装置
CN113791133B (zh) 一种非甲烷总烃的直接测量方法及其检测系统
JP6079910B2 (ja) 赤外線ガス分析装置
WO2022230282A1 (ja) 自動分析装置
JP7349489B2 (ja) 患者の呼気中の物質濃度を同定及び／又は測定するシステム及び方法
JP2005265666A (ja) 油中ガスの分析装置および分析方法
JP3183965U (ja) 赤外線ガス分析装置
CN118090879A (zh) 一种提高呼出气氨检测选择性和灵敏度的装置及方法
RU80006U1 (ru) Газовый сигнализатор повышенной чувствительности

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant