KR20050044586A

KR20050044586A - 유체 분석기 시스템

Info

Publication number: KR20050044586A
Application number: KR1020047007829A
Authority: KR
Inventors: 티모시 니콜라스 무어; 조나단 알렉산더 레데센 디블
Original assignee: 엘란 바이탈 (유케이) 엘티디
Priority date: 2001-11-21
Filing date: 2002-11-21
Publication date: 2005-05-12
Also published as: EP1446655A1; MXPA04004884A; AU2002358030A1; CA2468526A1; CN1639558A; RU2004118488A; WO2003044503A1; BR0214358A; US7578972B2; ZA200403812B; JP2005513421A; US8003054B2; US20100079761A1; IL162049A0; US20050063866A1; JP4456866B2; NZ533095A; GB0127913D0

Abstract

샘플 내의 다중 유체를 매우 높은 정밀도로 탐지할 수 있고 매우 작은 양의 유체 존재의 탐지를 포함하는 유체 분석기 시스템이 제공된다. 그 결과는 정성적 및 정량적이다. 시스템은 분석되는 유체 샘플로 채워지고 그 온도가 측정되는 일정 빛 조건 환경 내에 위치되는 리셉터클로 구성된다. 소정 시간 동안, 전하 결합 소자(CCD) 탐지기는 공지된 파장에서 유체 샘플로부터 방사선, 흡수도에 의해 수신되고 공지된 유체 파장의 데이타뱅크에 대해 매칭된다. 소정 공차 내에서 매칭 파장은 개개 유체가 존재하는지의 여부를 결정할 것이다.

Description

유체 분석기 시스템 {FLUID ANALYSER SYSTEMS}

본 발명은 유체 분석기에 관한 것이며, 특히 유체의 각각의 화학 조성을 측정할 수 있는 개선된 형태의 유체 분석기에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 작동이 단순하고 개별적 및/또는 다수의 유체내의 성분들을 정성적 및 정량적으로 식별할 수 있는 분석기에 관한 것이다. 본 발명은 시스템의 변경 없이도 또는 시스템에 추가적인 유체 분석기 센서를 부착하지 않고도 높은 정밀도를 제공한다.

대부분의 분석기는 유체의 마찰 유속으로부터 정보를 수집하는 센서에 의존한다. 그러나, 본 발명의 분석기는 비-침투형 방법을 통해 유체 샘플을 수집함으로써 작업을 수행한다. 바람직한 실시예에서, 본 발명은 휴대가능하고 원격 위치에서 취해진 샘플을 분석하는데 이용될 수 있고 통상적으로 동일한 제조업자의 다른 유체 분석 시스템과 상호작용할 수 있는 유체 분석기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 유체 분석기 시스템은 넓은 범위의 환경 및 설정(setting)하에서 사용될 수 있다.

본 명세서에서,

ⅰ) 유체는 자유롭게 이동하는 입자들로 구성된 것을 의미한다.

ⅱ) 입자는 물질의 미소한(minute) 부분을 의미한다.

ⅲ) 물질은 서로 상호작용하는 물리계의 수많은 원자 및/또는 원자이하(subatomic)의 구성요소를 의미한다.

ⅳ) 구성요소는 공간을 점유하는 모든 것을 의미한다.

휴대용 유체 분석기는 공지되어 있으며, 운전자의 호흡내의 알콜을 감지하기 위해 사용되는 호흡 분석기는 그러한 휴대용 유체 분석기의 한 예이다. 휴대용, 또는 이동가능한 분석기는 또한 석유화학 설비, 가스 연소기 및 보일러 주변의 공기 순도를 측정하는 것과 같은 환경과 관련한 목적으로 사용된다. 휴대용, 또는 이동가능한 분석기는 광산 및 기타 위험 활동시에 위험 유체의 존재를 감지하는 곳에서도 사용된다.

현재의 휴대용 유체 분석기는 샘플러(sampler) 및 분석기로 구성된다. 그러나, 그러한 것들은 특정 단점을 가진다. 먼저, 유체 샘플러 및 분석기는 작업자의 조작으로 단일 장치로 조립되고, 분석기의 복합한 내용을 이해하여야 한다. 또한, 일반적으로 이전 데이터가 원격 위치에 저장되기 때문에, 분석 결과를 이전 데이타와 즉시 비교하지 못한다. 추가적인 단점은, 통상적으로, 휴대용 유닛의 경우에 분석자는 1 회에 4 가스 이상을 탐지하지 못하며, 숙련된 분석자도 1 회에 6 가스 이상을 탐지하지 못한다. 분석자는 또한, 가스 혼합물의 경우에, 가스의 특성에 의존하는 포화 한계 이상 및/또는 이하의 농도를 탐지하지 못한다는 점에서 더욱 제한된다.

현재의 유체 분석기는 주로 스트림(stream)내의 유체 유동내의 유체가 탐지 프로브 또는 프로브들을 통과할 때 그 유체를 탐지한다. 이러한 기술은 각 분석에 이어서 다시 사용하기 전에 프로브들을 세척하여야 하는 단점을 가지며, 다음 테스트에 대한 오염을 방지할 수 있을 정도로 충분히 청결한 프로브를 얻기가 어렵다는 단점을 가진다. 또한, 각 분석들 사이에 프로브를 재교정(recalibrate)하여야 할 필요도 종종 있다. 많은 현재의 유체 분석기에서, 각 유체는 전기 화학적 센서를 통해 탐지되며, 사용자는 탐지되는 유체에 따라 센서를 교체하여야 할 필요가 있다. 따라서, 다른 유체를 탐지할 때 센서를 재교정할 필요가 있다.

한 분석기내의 유속이 다른 분석기의 유속 보다 크고 센서들이 동일하다면, 보다 큰 마찰 유속을 가지는 장치가 보다 정확한 판독값을 제공한다. 그러나, 보다 높은 정확도 및 보다 넓은 범위의 유체 분석을 얻기 위해, 소정 환경에서의 방사성 주사가 보다 높은 정확도 및 정량 분석 기록을 제공할 것이다.

화학발광(chemiluminescence)은 가스 분석을 위해 종종 사용되며, 화학 반응중에 방출된 빛의 포획 및 해석과 관계된다. 유체 표면에서 분자의 흡수 및 탈착(desorption) 속도 및 유체 표면으로부터의 그 분자들의 이동 속도는 온도에 따라 달라진다. 이러한 작용은 표면 확산으로 지칭되며, 흡수 및 탈착이 평형을 이루는 경우에는 동일한 크기의 대응 플럭스들(fluxes)을 생성한다. 이러한 타입의 분석기는, 유체의 강도(intensity) 값을 분석하여 존재하는 유체의 양을 측정하기 위해 유도된 열적 또는 화학적 반응에 따라 달라진다는 단점을 가진다.

또한, 가스 크로마토그래피가 유체 분석을 위해 사용된다. 이러한 기술은 매체를 통해 유체 혼합물을 용액 또는 현택액으로 통과시켜 그 혼합물을 분리하며, 이때 성분들은 상기 매체 내에서 상이한 속도로 이동하여 혼합물내에 존재하는 상이한 성분들을 식별할 수 있게 한다. 그러나, 본 발명의 유체 분석기 시스템은 샘플내의 체적 또는 내용물을 식별하기 위해 액내에 유지시키거나 또는 컨테이너내의 샘플이 혼합물을 통과하게 할 필요가 없다.

또한 계산된 방식으로 화학물질을 첨가함으로써 형성되고 식별되는 재구성된 가스/유체 방출물로부터 유체를 분석하는 것도 공지되어 있다. 유체의 표면의 완화(relaxation)는 가변적인 빛을 방출하는 효과를 갖는다. 화학 반응으로부터의 가변적인 빛은 전자들이 스필링(spilling) 과정을 통해 x, y 및 z 축을 침투하는 환경을 형성하는 것을 돕는다. 프리델(Friedel) 진동은 유체의 표면 부근에 생성되며, 이는 이온들을 스크리닝(screen)하거나 또는 하지 않을 것이다. 이온들이 물질의 표면으로 회수되는 것이 허용된다면, 물질로부터 수용되는 에너지는 감소되거나 변화될 것이다. 변화들은 유체 성분의 특성을 나타내는데 사용될 수 있을 것이나, 이러한 과정은 화학적 반응에 따라 달라진다는 단점을 가진다.

굴절율은 서로 상이한 물질들로부터 반사된 빛을 구별하는데 사용되고, 그에 따라 식별할 수 있게 한다. 그러나, 그 빛은 6 의 소수 자리(decimal places) 이상으로 명확하게 식별할 수는 없으며, 이는 동일한 굴절율 자릿수의 상이한 물질들을 동일한 카테고리로 분류하는 단점을 가진다.

질량 분석법 역시 사용될 수 있다. 질량 분석법의 목적은 다음 정수 질량(next mass integer)으로부터 각 질량을 분리하는 것이며, 이는 몇가지 방법으로 달성될 수 있는데, 그 중 첫번째는 예를 들어 질량 51 과 구별될 수 있는 단위 분해(unit resolution) 50을 통하는 것이다. 푸리에(Fourier) 변환 이온 사이클로트론 공명(FTICR) 시스템은 로렌츠(Lorentzian) 형상 및 10% 밸리 분해능(valley resolution)을 가지는 트윈 피크를 이용한다. 비행시간형(TOF) 질량 분석계(time-of-flight mass spectrometer)는 가우스(Gaussian) 삼각형을 포함하는 50% 피크-높이 해상도로 분해된다. 두개의 피크들은 50% 밸리까지 분해된다.

질량 분석법은 원자량 및 분자량에 따른 물질의 분리와 관련된다. 그 분석법은 200,000돌턴(Daltons, 원자량 단위) 까지의 분자량의 유기 화합물의 분석에 주로 이용되며, 최근 몇년전까지 비교적 휘발성 화합물로 크게 제한되었다. 장비 및 기술의 계속적인 개량 및 개선을 통해, 질량 분석법은 가장 다용도적이고, 민감성을 가지며, 널리 이용되는 분석 방법이 되었다. 그러나, 본 발명의 유체 분석기 시스템은 질량 분석법의 유체 입자 해상도 이상의 해상도가 가능하다. 또한, 본 발명의 분석은 샘플의 보전성(integrity)이 유지되는 곳에서 포획된 샘플(들)을 이용한다. 질량 분석법에서는 보전성이 문제가 된다. 본 발명의 추가적인 이점은 샘플이 저장될 수 있다는 것이다.

레이저와 같은 방사선 공급원이 사용되는 질량 분석법에서, 현재 레이저의 파장은 가시광선 파장과 유사하다. 흡수 공급원, x-선 가열 공급원, x-선 레이저로서, 가시광선 파장을 보다 짧은 파장의 방사선으로 전환하는 것은 제조 기구에서의 본질적인 이론적 흥미를 넘어선 많은 실질적인 용도를 가진다. 방사선은 샘플을 향하는 레이저 에너지를 통해 증폭된다. 본 발명의 유체 분석기는 유체의 식별을 촉진시키도록 샘플 컨테이너내의 유체의 신호 방사성 공급원을 증폭시키기 위한 추가적인 에너지의 방사선을 필요로 하지 않는다.

미국 특허 공보 제 6271522 호에는 분광분석법을 가스 탐지에 사용하는 것이 제안되어 있다. 유사하게, 미국 특허 공보 제 5319199 호에서는 차량 배출가스내에 존재하는 가스를 탐지하기 위해 적외선 및 자외선을 이용한다. 미국 특허 공보 제 4746218 호는 가스를 탐지하고 분석하기 위한 스펙트럼 흡수에 관한 것이다. 이러한 장치들 중 어느 것도 다수의 가스를 동시에 탐지하고 분석할 수 없으며, 그 들 중 어느 것도 종합적인 의학적 진단에서 유용한 낮은 농도에서 가스를 탐지할 수 없다.

도 1은 본 발명에 따른 시스템의 작동을 개략적으로 도시한 흐름도이다.

도 2는 본 발명이 어떻게 헬스 다이어리(health diary)로서 사용될 수 있는가에 대하여 도시한 도면이다.

도 3은 분석하고자 하는 샘플을 수집하기 위해 사용되는 원통형 리셉터클의 비팽창된 형태를 도시한 도면이다.

도 4, 도 4a 및 도 4b는 원통형 리셉터클의 팽창된 형태를 도시한 도면이다.

도 5는 도 13에 도시된 일정 빛 환경 챔버(consistent light environment chamber)에 의해 분석되어지는 샘플을 수집하기 위해 사용되는 리셉터클을 도시한 도면이다.

도 6은 유체 샘플의 분석을 위하여 적절하게 형성된 일정 빛 환경 챔버에서 팽창되어 사용될 수 있는 가요성 베이스를 구비한 리셉터클을 도시한 도면이다.

도 7은 유체 샘플을 수집할 수 있는 리셉터클을 도시한 도면이다. 밸브 홀더와 밸브가 압출된 백의 어느 일단에 설치되어 팽창된 리셉터클을 통하여 유체가 방출될 수 있도록 하며, 임의의 주어진 시점에서, 방출되는 유체로부터 샘플이 수집될 수 있다.

도 8은 도 7에 도시된 것과 같은 수개의 리셉터클이 어떻게 직렬로 사용되어 1개 이상의 샘플의 병렬 분석을 가능하게 하는가에 대하여 도시한 도면이다.

도 9는 도 3 내지 도 8에 도시된 리셉터클이 어떻게 분포되어 천공부 인열(tearing)/파괴(breaking)에 의해 개별적으로 공급될 수 있는가에 대하여 도시한 도면이다. 이 때, 임의의 종류의 도관이 부착될 수 있다.

도 10은 본 발명의 장치를 도시한 도표이다.

도 11은 본 발명의 대안적 장치를 도시한 도표이다.

도 12는 본 발명에 따라 수행된 분석 과정에서 정보의 흐름을 나타낸 흐름도이다.

도 13은 본 발명에 따른 분석기의 격실의 투시 단면도로서, 분석하고자 하는 샘플을 수용하는 리셉터클을 수납하기 위한 격실(15)이 구비된 하우징(14)이 도시되어 있다. 상기 격실은 도 4, 도 6 및 도 7과 같이 서로 다른 리셉터클 형태 및 크기에 적합하도록 대체 및 분리가능할 수 있다. 광센서(16), 주위 환경 온도 측정기(17) 및 샘플 온도 측정 센서(18)가 설치된다. 또한, 상기 격실의 벽에는 탐지기(19)(20)가 설치되며, 바람직한 실시예에서, 이들은 복수의 CCD 기구이다. 도 13에 도시된 것과 같은 격실은 도 15에 도시된 것과 같은 기록 장치에 연결될 수 있다.

도 14는 일정 빛 환경 격실을 도시한 도면이다.

도 15는 도 13의 격실과 연관될 수 있는 데이타베이스 및 데이타 기록기를 개략적으로 도시한 도면이다. 도시된 인터페이스 보드는 동일하거나 다르게 연결 배치된 다른 인터페이스 보드를 가질 수 있다.

본 발명은 유체 분석기 시스템을 제공하며, 특히 전술한 여러 가지 단점을 극복하는 휴대용 유체 분석기 시스템을 제공한다. 본 발명의 분석기는 분석되는 유체내의 프로브를 필요로 하지 않으며, 자체 수용된 정적인 유체 샘플에 대해서 작용함으로써 샘플의 오염을 제거하거나 또는 최소화한다. 본 발명의 분석기는 일단 취해진 샘플이 밀봉되어 오염을 방지하는 추가적인 이점을 가진다. 본 발명의 유체 분석기는 개인의 호흡 프로파일(profile)을 얻도록 사용될 수 있으며, 그 프로파일은 일종의 지문과 같이 저장될 수 있고, 그 저장된 프로파일은 건강 체크중에 또는 추후에 취해진 새로운 샘플과 비교 체크될 수 있다.

본 발명에 따라, 유체 샘플내의 여러 성분으로부터 방출된 방사산의 탐지는 유체내에 존재하는 물질의 특성 및 양을 결정하는데 사용된다. 이는 샘플내의 분자들에 의해 방출되는 방사선만이 분석에 사용될 수 있게 하며, 빛, 열, 음향 및 진동 등과 같은 추가적인 에너지 공급원은 필요로 하지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 유체 샘플의 수집을 위한 리셉터클(들)(receptacle)과 분석 장치를 포함하는 유체 분석기 시스템이 제공되며, 상기 분석 장치는 유체 샘플을 포함하는 상기 리셉터클이 내부에 위치되고 온도 감지 장치를 수용하는 일정 빛 조건의 격실, 샘플에 의해 방출되는 방사선을 탐지하기 위한 수단, 및 탐지된 신호의 증폭를 위한 수단을 포함한다.

본 발명은 증폭된 신호를 샘플내에 존재하는 유체의 특성 및 양으로 해석하기 위한 수단을 추가로 제공하며, 상기 해석 수단은 다음을 참조한다: 즉,

a) 팽창된 리셉터클의 알려진 체적

b) 유체 샘플의 빛 조건

c) 유체 샘플의 온도

d) 방사선 스캔의 지속시간 및/또는

e) 방사선 스캔의 거리.

본 발명은:

ⅰ) 유체 샘플을 위한 리셉터클

ⅱ) 상기 리셉터클이 내부에 위치될 수 있는 일정 빛 조건 환경

ⅲ) 상기 리셉터클내의 유체 샘플로부터 방출되는 방사선 스캔의 지속시간을 측정하기 위한 타이밍 장치

ⅳ) 상기 샘플의 온도를 측정하는 온도 센서

ⅴ) 상기 샘플로부터 소정 거리에 위치되어 그 샘플로부터 방출되는 방사선으로부터 데이터를 수신하는 탐지기(들)

ⅵ) 상기 탐지기(들)로부터의 신호를 증폭하고 해석하여 강도와 피크 강도 값의 파장을 식별할 수 있는 수단;

을 포함하는 유체 분석기 시스템을 추가로 제공한다.

선택적으로, 상기 시스템은 일정 빛 조건 환경을 결정하기 위한 광 측정계를 포함할 수 있다.

이어서, 피크 강도 및 피크 강도 값은 샘플내에 존재하는 유체의 특성을 나타내고 그리고 샘플내의 유체의 농도를 측정하기 위해 합산되고 및/또는 공지된/비공지된 피크 강도 및/또는 피크 강도 값(nm 파장 값)과 상호관련된다.

바람직하게, 본 발명에 사용되는 탐지기(들)는 분할된 아말감(amalgam)-코팅된 유리 또는 기타 적절한 물질 표면을 통해 소정 시간 간격에 걸쳐 기록되는 것처럼 유체 샘플내의 유체(들)로부터 수신된 나노 미터 파동 에너지에 따른 방사선 레벨을 수신하는 방사선 흡수 장치(들)이다. 표면은 특정 나노 미터 파동 분할 셀(cell)에서 수신되는 방서선 레벨을 기록한다. 이러한 셀들은 샘플 유체의 강도(intensity) 체적 및 샘플 유체의 식별을 위해 사용되는 편리한 지시계(indicator)이다.

이러한 시스템은 특별히 디자인된 완전 동격의(co-ordinated) 컴퓨터 구동식 소프트웨어 시스템을 통해 작동되어 유체 내용물의 자문식 상태 및 테스트가 실시되는 조건을 보고한다.

본 발명의 분석기 시스템은 또한 바람직하게 샘플의 이슬점 및 습도를 측정하는 수단 및 대기압을 측정하는 수단을 포함한다. 이러한 측정치를 저장하여 프로파일이 다른 샘플과 비교되거나 기준으로 사용되는 경우에 그 인자들을 고려할 수 있게 한다. 이는 분석기가 건강 및 환경적인 목적을 위한 유체/방출 분석에 사용되는 경우에 그러할 것이다. 보다 바람직한 실시예에서, 샘플이 취해지는 장소의 위치(고도, 경도 및 위도), 날짜 및 시간을 기록할 수 있도록 시스템은 GPS 를 구비한다.

바람직하게, 시스템은 중력, 음향 및 진동, 속도 및 방향을 측정하기 위한 수단을 또한 포함한다.

본 발명의 분석기는 샘플내의 다수의 유체의 존재를 탐지할 수 있고 그리고 몇 ppb(parts per billion) 이하로 존재하는 유체 양의 존재를 탐지할 수 있다. 본 발명의 유체 분석기는 숙련된 조작자에 의해 거의 모든 환경 및 조건에서 사용될 수 있다는 장점을 가진다. 또한, 분석기 시스템은 다용도에 이용된다. 예를 들어, 샘플을 하나의 위치에서 취하고, 동일한 위치 또는 다른 위치에서 스캐닝 및 분석 시스템을 사용할 수 있다. 원격 제어 또는 조작자를 통해, 탐지 신호가 증폭, 분석 및/또는 저장을 위해 다른 위치로 전송될 수 있으며, 또는 증폭, 분석 및/또는 저장을 위해 동일한 위치에 유지될 수도 있다. 데이터는 또한 동일한 방식으로 수신될 수 있고, 이러한 데이터 및 다른 저장된 데이터를 이전의 또는 현재의 내부 및/또는 외부 테스트 결과에 대해 비교하기 위해 사용될 수 있다. 만약, 데이터 분석 시스템이 샘플이 취해진 위치와 다른 위치에 있다면, 샘플이 취해진 위치, 시간 및 조건을 포함하는 관련 기준 데이터를 유체 분석기 시스템내로 입력하는 것이 바람직하다. 기준 데이터의 완전성을 유지한다.

본 발명의 기술은, 예를 들어, 광산, 화학 공장, 유류 설비, 유전 등에서 특정 오염물질내의 가스 및 독성 가스들을 탐지하기 위해 산업 환경에서 사용될 수 있다. 또한, 엔진 연소, 방출 가스 및 그 가스들의 환경과의 상호작용을 평가하는데 사용될 수 있다. 또한 입자 감지에 특히 유용하다. 환경 규제가 보다 엄격해짐에 따라 점차적으로 중요시되는 엔진 성능의 모니터링에 유용하다. 이는 특히 디젤 엔진 성능에 관련된다. 이러한 기술은, 예를 들어, 기상 예보, 화산 분출 및 지진에 대한 예보와 같이 대기 변화가 중요한 환경학적 연구에도 사용될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 또한, 분석기는 지진에 앞서서 생장 식물이 방출할 수 있는 가스들의 조합 또는 여러 가지 상이한 가스들을 탐지하는데 이용할 수도 있다.

본 발명의 기술의 특별한 용도는 인간 및 동물의 호흡중의 성분을 탐지하는 것이다. 따라서, 이러한 기술은 인간 건강의 모니터링을 위한 데이터를 얻는데 사용될 수 있다. 또한, 가정, 구급차 또는 사고 현장과 같은 하나의 위치에서 샘플을 취하고 스캔하고, 그 결과를 예를 들어 의사의 수술실이나 병원에 분석할 수 있도록 전달하며, 그 결과에 의해 진단 및 치료를 보다 신속히 실시할 수 있게 한다.

본 발명이 어떠한 환경에서 사용되어 정체 및 체적을 측정하든지 간에, 분석될 유체의 샘플은 먼저 리셉터클(들)내에 수집된다. 샘플에 의해 방출되는 방사선의 보다 선명한 이미지를 얻기 위해, 리셉터클의 벽들은 매우 높은 광학적 투명도(optical clarity)를 가져야 한다. 리셉터클의 측벽들은 가요성을 가져야 하나 탄성을 가져서는 안된다. 바람직하게, 리셉터클은 일방향 밸브를 구비하며, 그 일방향 밸브를 통해 충진될 수 있다. 그 밸브는 도입된 유체가 빠져나가는 것을 방지하며, 리셉터클이 완전히 채워졌을 때 자동적으로 패쇄되게 한다. 리셉터클은 최소한의 오염 물질을 포함하여야 한다. 리셉터클의 크기 및 형상은 중용한 것이 아니며, 분석기가 사용되는 환경에 따라 달라질 것이다.

리셉터클을 구성하는데 사용되는 물질은 최소한의 흡수 및 분산율(dispersion rates)을 가져야 하며 매우 높은 온도에서 견딜 수 있어야 한다. 바람직하게, 리셉터클의 벽들은 유체 샘플 온도의 정확성 및 광학적 투명성을 개선하기 위해 얇다.

요구되는 광학적 투명도의 레벨은 리셉터클이 사용되는 용도에 따라 달라질 것이다. 그러나, 유체 분석의 경우에, 자외선 및 가시광선의 높은 백분율의 투과로 표시되는 바와 같이, 높은 투명도가 요구된다. ASTM E-424 에 의해 측정된 바에 따른 태양광선 투과는 90% 이상, 바람직하게는 95% 이상이다. 이러한 이유로, Du Pont 사가 공급하는 FEP 와 같은 플루오로카본 필름이 특히 가스 분석에 사용되는 리셉터클의 제조를 위한 물질로 바람직하다. FEP 및 유사 물질의 이용은 압축되지 않는다는 추가적인 이점을 가진다.

용기의 벽들은 또한 가요성을 가지며 비탄성적이다. 가요성은, 사용 두께에서 물질이 압축, 접힘, 평편한 포장(flat pack), 적층(fanfold), 축적(stack), 굽힘 또는 꼬임으로부터 원래의 형상 및 폼(form)을 완전히 회복할 수 있는 능력을 의미한다. 동시에, 이러한 포괄적인 가요성은 높은 광학적 투명 물질내의 성분의 완전성을 유지한다.

일 실시예에서, 강성(rigidity)은 리셉터클의 상단부 및/또는 베이스와 같은 강성의 몰딩된 부분의 통합을 통해 구조의 일부에 부여된다. 성분의 완전성은 전술한 바와 같이 여전히 유지되나, 광학적 투명성은 강성 및 강도를 위해 리셉터클의 상단부 및 바닥에서 희생된다.

리셉터클은 통상 대량 생산 방법으로 제조될 수 있으며, Du Pont사에 의해 공급되는 FEP(폴리테트라플루오로에틸렌), 바람직하게는 미가공(virgin) FEP 와 같은 플루오로카본, Ausimont사의 MFA 및 PFA 가 샘플링 백(bag) 제조에 특히 유용한 물질임을 발견하였다. 바람직하게, 리셉터클은 5개의 조각 즉, 샘플 백 자체, 체크 밸브, 체크 밸브 홀더, 손상방지(tamperproof) 클립 및 마우스피스와 같은 유체 공급 튜브로 제조된다. 도 13 의 일정 빛 분위기 챔버를 위한 확실한 조립을 제공하는 리셉터클을 위해, 바람직하게, 백은 압출되고 용접 기술에 의해 일단부가 밀봉된다(도 5 참조). 백은 개구부를 구비하며, 그 개구부내로 밸브 홀더 및 밸브가 밀봉되고 클립부착(clipped)된다. 밸브 홀더는 또한 사출 성형될 수 있고, 밸브와 유체 공급 튜브도 의료용 폴리프로필렌으로부터 사출 성형될 수 있으며, 도 3 및 도 4 에 도시한 바와 같은 리셉터클을 위한 베이스도 사출 성형될 수 있다. 리셉터클내에 진공이 생성되고, 이어서 위생처리되며 진공포장되어 사용 전에 오염이 되는 것을 방지한다. 둘 이상의 리셉터클이 일렬로 연결되어 하나 이상의 샘플의 병렬 분석을 가능하게 할 수도 있다.

바람직하게, 마우스피스와 같은 유체 공급 튜브가 리셉터클의 상단부에 용이하게 부착되도록, 밸브 홀더가 성형된다.

팽창된 리셉터클의 형상은 유체 분석기 시스템의 일정 빛 조건 분위기내에 꼭 맞아야 한다. 분석되는 유체에 의한 팽창시에, 방사능 탐지기가 위치된 지점에서 리셉터클이 원통형이 되는 것이 바람직하다. 컨테이너가 샘플의 압력에 의한 팽창으로 인해 최초의 용량 이상으로 팽창될 수 없도록, 컨테이너를 구성하는 물질 및 밸브를 선택하여야 한다.

분석되는 유체의 샘플의 수집시에, 습도, 대기압 및 위치와 같은 중요 정보와 함께 샘플의 온도가 측정되고 기록되는 것이 바람직하다.

리셉터클내의 유체 샘플이 유체 분석기에 의해 분석될 때, 유체 샘플의 온도를 측정하는 것이 바람직하다. 바람직하게, 일정 빛 분위기 챔버의 벽을 통해 삽입되어 상기 일정 빛 분위기내에 수용된 샘플 백의 외피에 닿는 온도 프로브를 위한 기구(mechanism)가 제공된다. 프로브는 외피를 침투하지 않고 샘플 백과 접촉한다. 샘플 백의 가요성으로 인해, 백의 벽은 온도 프로브의 팁(tip)을 둘러쌀 수 있고, 그에 따라 유체 분석기 시스템은 측정을 시작할 수 있다. 온도 프로브를 구동하는 기구는 가변 저항에 의해 제어되어 프로브가 위치되는 매 시간마다 프로브가 백에 의해 둘러싸이면서도 그 백을 침투하는 것이 방지되도록 보장한다. 일정 빛 분위기 챔버의 주변 온도 역시 측정되고 기록될 수 있다. 바람직하게, 방사선 오염을 줄이기 위해 빛 분위기 챔버는 단일 물질로 제조된다. 그 물질은 불투명하여야 하며 폴리프로필렌이 적합한 물질이다. 빛 분위기 챔버의 제조시에 수지나 접착제를 사용하지 않는 것이 바람직하다.

스캔의 지속시간은 미리 정해진다. 지속시간의 크기는 수신 장치가 방사선 공급원(유체 샘플)에 대해 노출되도록 허여된 시간이다. 시작부터 종료시까지, 시간 증분(increment)은 사용자의 요구에 따라 통상적으로(제한적인 것은 아니다) 밀리초로부터 7초 이상의 범위에서 변화된다. 전술한 바와 같이, 전하 결합 소자(CCD, Charge Coupled Device) 탐지기를 이용하여 샘플에 의해 방출되는 방사선을 기록하는 것이 바람직하다.

습도 및 그에 따른 이슬점을 측정하기 위한 추가적인 장치가 제공될 수 있다. 그러나, 유체 샘플과의 물리적 간섭이 없도록 센서가 컨테이너의 외피를 침투하지 않는 것이 중요하다.

본 발명의 바람직한 작동에서, 리셉터클이 일단 분석되는 유체의 샘플로 팽창되면 리셉터클은 바람직하게 방사선 흡수 장치(들)(RAD)인 탐지기 옆에서 바람직하게 어두운 분위기의 격실인 일정 빛 조건내에 위치된다. 이어서, 정상 빛이 유체의 분석에 간섭하지 않도록 상기 격실은 폐쇄된다. 이어서, 격실내의 빛 판독값이 측정되고 기록된다. 온도, 압력 및 습도와 같은 공정 변수가 측정되고 기록된다. 이어서, 방사선 흡수 장치(들)(RAD)는 소정 시간에 걸쳐서 샘플로부터 방출되는 여러 가지 방사선을 측정한다. 미리-선택된 각 유체의 존재 및 양을 측정하기 위해, 분석기 시스템은 스캔 데이터를 증폭하고, 특히 관련된 파장 및 그 피크 강도를 유체 데이터 베이스내에 이미 저장된 공지된 데이터에 대해 매칭(matching)시키고 분석한다. 그 대신에, 샘플링시에 알려지지 않은 유체를 탐지하는 바람직한 방법은 극초저음파(sub-infra sonic), 초저음파, 음파, 초음파, 마이크로파, 적외선, 자외선, x-선, 감마선, 우주선(cosmic) 및 초-우주선을 포함하는 방사선 흡수 장치(들)(RAD)의 전체 범위를 이용한다. 바람직한 작동에서, 온도, 압력 및 습도와 같은 공정 변수들이 다시 측정되고 기록된다. 유체 분석기 시스템 소프트웨어는 유체의 알려진 파장의 데이터뱅크를 통해 샘플내에 존재하는 유체를 측정할 뿐만 아니라 유체 강도의 측정을 통해 존재하는 각각의 식별된 유체의 양을 계산할 수 있다.

바람직하게, 분석기에 의해 수집된 데이터는 표준 곡선 맞추기(curve fitting) 및 신호 증폭 기술을 이용하여 증폭되며, 그러한 기술은 픽셀의 스펙트럼 분할(spectal splitting) 및 배수화(multiplication)를 포함할 수 있다. 이어서, 증폭된 신호는 소프트웨어를 통해 샘플내에 존재하는 유체를 식별하는데 사용된다. 이는 유체의 알려진 파장의 저장된 정보 뱅크와의 비교에 의해 달성된다. 상이한 특성의 각 분자는 상이한 공명 또는 파장 레벨을 가진다. 바람직하게, 시스템은 방사선 측정 중에 또는 그 후에 각 특정 값에서의 흡수를 합산하는 소프트웨어를 이용하여, RAD내에서 사용되는 CCD(Charge-Coupled Device) 탐지기의 스펙트럼 범위(nm)내에서, 식별된 각 유체의 존재 양에 대한 값을 제공한다. 팽창된 리셉터클의 체적을 알기때문에, 유체는 샘플(들)의 백분율로서 표현된다. 하나 이상의 샘플을 다수 측정함으로써 측정치의 정확도가 높아진다.

샘플링시의 모든 유체는 동일한 조건하에서 분석될 것이다. 온도나 압력과 같은 각 샘플의 공정 변수는 서로 상이할 것이다. 기록된 강도 값은 시간에 비례할 것이다. 각각의 강도 값은 전체의 일부로서 가지는 관계 만큼 중요하지 않다. 따라서, 온도가 변화된다면, 스펙트럼 분석을 통해 등록되는 식별 값은 시간에 따라 변화될 것이다. 결과적으로, 식별되는 체적은 샘플링의 위치 및 시간에서의 공정 변수에 따라 달라질 것이다. 등록된 또는 비-등록된 값에 대한 변화는 팽창 및 수축이 발생할 때 선형(linear)적이 아니기 때문에, 온도 변화는 중요하다.

샘플의 백분율로서 표현되는 체적을 가지고 존재하는 유체들을 식별할 수 있기 때문에, 중량 및 크기와 같은 유체의 많은 특징을 측정할 수 있다. 이는 보다 포괄적인 유체의 이동 모델 및 그림, 그리고 실시간 활동을 구축할 수 있게 한다.

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 설명된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 실험의 종류를 선택하는 장비를 시동하고, 분석하고자 하는 유체 샘플을 리셉터클내에 수집함으로써, 실험이 수행된다. 그 후, 실험이 개시되고, 온도와 최적의 습도/이슬점 및 대기압이 측정된다. 그 다음, 방사선 탐지기가 작동되며, 유체 샘플에 의해 방출된 방사선의 측정이 소정 기간동안 이루어지고 기록된다. 실험의 특성에 따라, 수개의 샘플이 분석될 수 있으며, 또는 해당 샘플이 수회 측정될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 데이타 저장장치는 샘플의 특성에 부합되는 광범위한 부가 데이타의 포착을 허용한다. 예를 들어, 분석이, 의학적 용도로서, 호흡에 관한 것이라면, (직장, 가정, 여행 등의) 위치가 (실내, 실외, 지하와 같이) 기록될 수 있다. 이와 유사하게, 기후 조건이 샘플을 취득한 정확한 일자, 시간 및 위치 등과 같이 기록될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 사용자/제어기는, 정보 다운로드, 디스크로부터의 인스톨링 및/또는 사용자/제어기의 데이터 입력을 통하여, 테이타를 유체 분석기 시스템의 데이타베이스에 인스톨할 수 있는 능력을 갖는다. 또한, 각각의 실험 결과는 저장될 수 있으며, 사용자의 실험명, 날짜, 시간 및 GPS 위치로 꼬리표(tagged)가 자동으로 붙여질 수 있다. 실험은 연대순으로 그리고 외부적으로 정보 은행, 도 1, 및/또는 모든 관계자가 동의한다면 외부적으로 결과에 즉각 접근하기 위하여 유체 분석기 저장장치 데이타베이스에 역시 연대순으로 내부적으로 저장된 실험 꼬리표를 구비한 미디어 포맷(media format)중 하나에 저장되는 것이 바람직하지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 최종 사용자가 자유롭게 추출될 수 있는 적합한 데이타를 대안적으로 선택한다면, 이러한 프로세스는 역전될 수 있다.

또한, 바람직하게, 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 스마트 카드 접근 및 거부 능력을 제공한다. 이는 기밀로 간주되는 정보에 대한 보호 방법론이다.

도 2는 분석에 의해 얻어진 정보가 어떻게 헬스 다이어리로서 사용될 수 있는가에 대하여 도시하고 있다. 예를 들어, 분석기는 비정상적이거나 위험한 유체 또는 유량이 탐지되는 경우 작동하는 경보 표시기(도 2의 신호등)를 구비할 수 있다. 또한, 변화를 식별할 수 있도록, 분석 결과는 미리 저장되어 있는 개인의 데이타와 비교될 수 있다.

그 다음, 얻어진 정보는, 예를 들어 법의학적 수사에서 차후 사용하기 위하여, 저장되고 꼬리표가 붙여질 수 있다. 또한, 실험 결과는 기존 데이타와 비교될 수 있다. 대안적으로, 상기 데이타는, 위험한 유체의 존재, 폭풍과 지진 그리고 기타 다른 자연현상에 선행하는 환경적 변화를 경고하도록, 해석될 수 있다. 대안적으로, 상기 데이타는 자문 시스템으로서 질병의 진단 및 의약품의 처방을 위한 의학적 용도를 위해 해석될 수 있다. 또한, 상기 정보는 샘플 공급원에 대하여 특정 표식을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 기술의 정확도로 인하여, 개인의 DNA 프로파일과 같이 개인의 특이한 호흡 표식이 얻어질 수 있다. 특이한 개인의 표식을 등록하는 것은, 보안 및 개인의 신원확인과 같은 다른 분야에서 유용할 수 있다. 농도가 특수한 유체인 상기 개인의 표식을 복제하는 것은 불가능하게 된다. 상기 유체 분석기 시스템은 예측용으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 초기 단계에서 확인된다면 억제될 수 있는 발병의 징후를 표식 또는 경향으로부터 개인이 얻을 수 있다.

저장될 수 있는 부가 데이터의 예로서, 키, 몸무게, 나이, 신체, 신체 표면적, 폐활량, 혈액형, 그리고 혈압, 수화 수준, 혈당, 혈중 테스토스테론, 혈중 에스트로겐 및 혈중 콜레스테롤 수준을 포함하는 혈액 분석결과, 혈류, 풍속냉각지수, 반사작용, 호흡속도, 맥박, 성별, 인종, 자세, 생활양식, 보조 생활양식, 거주지, 보조 거주지, 분자크기, 분자중량, 중력, 활동성 및 열량과 같은 1개 또는 그 이상의 외부 데이타가 포함된다.

본 발명의 유체 분석기 시스템은 임상 연구용으로 사용될 수 있다. 다양한 예중 하나로서, 천식의 연구에서, 천식환자와 비천식환자 뿐만 아니라 임상증상이 다른 천식환자간에도 정성적 및/또는 정량적 차이가 존재하거나, 생리적 상태가 다른 경우 개인 환자에서 변화가 존재한다. 따라서, 상기 유체 분석기 시스템은 질병 또는 질환과 관련된 특정 유체의 존재를 식별하는 능력을 가질 뿐만 아니라, 정도의 심각성과 장기간의 변화를 모니터할 수 있다. 명확한 임상적 진단능력과 아울러, 상기 유체 분석기 시스템은, 아토피성 습진 및 기타 다른 호흡기 질환에 중요한 알레르겐 및 민감제와 같이, 특정 조건의 위험을 유발 또는 증대시킬 수 있는 환경 내의 성분을 분석할 수 있다.

상기 유체 분석기 시스템으로부터 발생된 결과는 마커(markers)로서 사용될 수 있다. 이 마커는 표시(signatures)로서 알려지며, 자문 시스템 역할만 하는, 상태 보고를 위해 사용자가 비교분석하기 위한 오버레이(overlays)로서 이용될 수 있다. 기타 다른 외부의 정보 및 기술과 함께 상기 자문 데이타를 이용함으로써, 사용자는 문제점, 질병과 질환, 진단, 개별적 투약, 표준과 예측, 고가의 투약, 경고와 경보, 치료 행위와 새로운 유체를 결정하는 능력을 갖는다.

상기 유체 분석기 시스템의 다른 잇점은 사용자에게 인스턴트 데이타를 제공할 수 있다는 것이다. 결정된 자문식 상태 보고는 광범위한 사용자 그룹에 의해 이해 및 평가될 수 있으며, 행위 및 결정의 추이를 즉시 억제하여 더 혁신적으로 접근할 수 있도록 한다.

비교 분석을 위해 유체 분석기 시스템의 데이타베이스에 예비 기록 및 입력될 수 있는 정보의 예는 다음과 같다.

1. 유체의 개별적 표준 및 환경적 표준으로서 얻어진 공지의 데이타. 템플릿(template)을 구성하는 제안된 측정구간과 정상체적의 0 내지 100%. 예를 들어, 질소는 정상체적의 0 내지 100%이며, 증분은 0.0000000001% 이상이다.

2. 인공적 환경에서 밝혀진 것과 같이 척도를 증감시키는 다른 확장범위와 일반적으로 용인되는 측정 척도를 증감시키는 확장된 공지의 물리적 환경적 데이타. 템플릿을 구성하는 제안된 측정구간과 정상체적의 0 내지 100%. 예를 들어, 온도는 -100℃ 내지 +100℃이며, 증분은 0.00001℃이다.

3. 척도를 증감시키는 다른 확장범위와 일반적으로 용인되는 측정 척도를 증감시키는 확장된 호흡 기체와 관련된 모든 변수를 기록하는 개인의 공지의 물리적 데이타 표. 템플릿을 구성하는 제안된 측정구간과 체적의 0 내지 100%.

4. 샘플 수집 시간과 (온도, 압력, 습도를 포함하는)일자에서 실제 환경 측정으로서 기록된 정보. 1 내지 3 아래에 나열된 예비 기록된 공지의 데이타에 대한 오버레이를 용이하게 함.

5. 환경 실험의 시간 및 일자에서 실제 개별적 물리적 실험으로서 기록된 정보. 1 내지 4 아래에 나열된 예비 기록된 공지의 물리적 데이타에 대한 오버레이를 용이하게 함.

6. 유체의 공지된 파장 데이타뱅크. 새로운 유체를 데이타베이스에 추가하기 위하여 임의의 방법론이 사용될 수 있다. 그러나, 본 출원인은 상기 유체 시스템 분석기의 온도를 설정하는 것을 선호하며, 소정 기간동안 내부에 리셉터클이 없는 광환경 일정 챔버에 존재하는 온도의 측정값을 기록한다. 방사선 흡수 장치(RAD)를 이용하여, 방사선 공급원으로부터 방출된 방사선을 수신 및 흡수하고, 측정값을 기록한다. 상기 방사선 공급원은 상기 일정 빛 조건 환경 내의 대기와 그 주변이다. 그 다음, 상기 리셉터클은 순수한 유체, 예를 들어 질소 가스로 충진되고, 상기 일정 빛 조건 환경 내에 설치되며, 온도가 설정된다. 소정 기간동안, 상기 유체 분석기 시스템의 방사선 흡수 장치(RAD)는 질소로부터, 파장이 공지되어 있는, 방사선을 흡수하여 수신하게 된다. 표준 곡선 맞추기를 이용하여 수치가 증폭됨으로써, 파장의 정체와 그 피크 강도값에 대하여 더 명료한 정의를 가능하게 한다. 상기 프로세스를 수회 반복하면, 평균화에 의해 정밀도가 증가하게 된다. 빛 환경 격실과 리셉터클 자체의 충돌과 같은 다른 공지의 데이타를 기준으로 한 소거 프로세스를 통해 왜곡 및 잡음으로 간주되는 것은 취득된 샘플이며, 잔여 피크 강도 파장값은 그 정체를 제공한다. 본 실시예에서는 질소이다.

7. 실제 파장은 자신의 피크 강도 측정값을 표시하는 표시기 역할을 한다. 강도가 피크인 경우, 해당 파장은, 상술한 6에서 개시한 바와 같이, 유체의 공지된 파장의 데이타뱅크와 매칭된다. 소정 공차 이내의 매칭 파장은 개별 유체의 존재를 결정하게 된다. 데이타뱅크에 저장된 모든 유체가 검색되고, 샘플 내의 유체가 식별될 때까지, 이 프로세스는 자동으로 반복된다. 상술한 4, 5 및 8은 자신들의 정의에 의해 상술한 7과 연관 및/또는 합체된다.

8. 식별된 유체의 체적을 결정하기 위한 강도의 실제 흡수도 데이타. 건강을 위해 사용되는 경우, 이는 기준 및/또는 경향의 고갈과 초과를 설명할 수 있다.

샘플의 성분이 결정되었으면, 다음의 비교가 가능하도록 소프트웨어가 프로그램될 수 있다.

A. 상술한 4 아래에서 기록된 데이타는 1 아래의 데이타와 비교된다. 수치 비교 목록과 함께, +/- % 편차가 개시된다. 개인에 대한 수많은 실험에 의해, 외삽 데이타의 +/- % 편차의 더 정확한 평균 및 정도 또는 경향이 상술한 1의 예비 기록된 데이타에 나열된 표준에 대하여 설정될 수 있다.

B. 상술한 5 아래에서 기록된 데이타는 1 아래의 데이타와 비교된다. 수치 비교 목록과 함께, +/- % 편차가 개시된다. 개인에 대한 수많은 실험에 의해, 외삽 데이타의 +/- % 편차의 더 정확한 평균 및 정도 또는 경향이 1의 예비 기록된 데이타에 나열된 표준에 대하여 설정될 수 있다.

C. 상술한 5 아래에서 기록된 데이타는 3 아래의 데이타와 비교된다. 수치 비교 목록과 함께, +/- % 편차가 개시된다. 개인에 대한 수많은 실험에 의해, 외삽 데이타의 +/- % 편차의 더 정확한 평균 및 정도 또는 경향이 3의 예비 기록된 데이타에 나열된 표준에 대하여 설정될 수 있다.

D. 상술한 4와 5 아래에서 기록된 데이타는 3과 2 아래의 데이타와 비교된다. 수치 비교 목록과 함께, +/- % 편차가 개시된다. 샘플을 대표하는 수많은 실험에 의해, 외삽 데이타의 +/- % 편차의 더 정확한 평균 및 정도 또는 경향이 3과 2의 예비 기록된 데이타에 나열된 표준에 대하여 설정될 수 있다.

E. 상술한 4 아래에서 기록된 데이타는 2 아래의 데이타와 비교된다. 오직 수치 비교 목록과 함께, +/- % 편차가 개시된다. 샘플을 대표하는 수많은 실험에 의해, 외삽 데이타의 +/- % 편차의 더 정확한 평균 및 정도 또는 경향이 2의 예비 기록된 데이타에 나열된 표준에 대하여 설정될 수 있다.

F. 1과 4 아래에서 기록된 데이타는 1과 5 아래의 데이타와 비교된다. 오직 수치 비교 목록과 함께, +/- % 편차가 개시된다. 샘플을 대표하는 수많은 실험에 의해, 외삽 데이타의 +/- % 편차의 더 정확한 평균 및 정도 또는 경향이 2의 예비 기록된 데이타에 나열된 표준에 대하여 설정될 수 있다.

G. 1, 2, 3, 4 또는 5중 하나의 아래에서 기록된 데이타가 이전의 내적 및/또는 외적 샘플 판독값 및/또는 데이타와 비교될 수 있다.

H. 역사적 번호 1, 2, 3, 4 또는 5 판독값이 이전의 내적 및/또는 외적 샘플 판독값 및/또는 데이타와 비교될 수 있다.

I. 5 아래에서 기록된 데이타가 4와 비교될 수 있으며, 이전의 내적 및/또는 외적 샘플 판독값 및/또는 데이타와 비교될 수 있다.

J. 역사적 번호 5가 역사적 번호 4와 비교될 수 있으며, 이전의 내적 및/또는 외적 샘플 판독값 및/또는 데이타와 비교될 수 있다.

K. 7과 8을 포함한다. A, B, C, D, E, F, G, H, I 및 J 또는 그들의 조합으로부터 비교가 이루어진다.

이러한 비교는, 예를 들어, 개인의 호흡과 환경에 대한 실제 분석결과를 그러한 호흡 분석결과로부터 얻은 정상 표시 및 그 환경에서 발견될 것으로 일반적으로 예측되는 것과 비교함으로써, 상기 유체 분석기가 인간의 호흡을 모니터링하기 위한 의학적 용도로 사용된다면, 특히 유용하며, 상기 유체 분석기 시스템은 개인의 문제가 환경에 의해 유발되었는지의 여부에 관한 독립적 진단에 도움이 되는 데이타를 제공하게 된다. 이는 유체 분석기 시스템 소프트웨어를 사용하여 비교 연구함으로써 실현된다.

상기 유체 분석기 시스템을 이용함으로써, 사용자는 비교 분석을 통하여, 예를 들어 운동선수가 기능 강화 약물과 연관되었는지의 여부를 결정할 수 있는 능력을 갖는다.

주요 용도 중 하나는 특정 화합물 또는 화합물의 조합을 탐지하여 양을 측정하기 위하여 수집된 유체 샘플을 분석하는 수단이다. 발생된 결과는 마커가 될 수 있다. 이 마커는 표시로서 알려지며, 자문 시스템 역할만 하는, 상태 보고를 위해 사용자가 비교분석하기 위한 오버레이로서 이용될 수 있다. 기타 다른 외부의 정보 및 기술과 함께 상기 자문 데이타를 이용함으로써, 사용자는 문제점, 질병과 질환, 진단, 개별적 투약, 고가의 투약, 경고와 경보, 표준과 예측, 치료 행위를 결정할 수 있고 새로운 유체를 식별할 수 있다. 상기 유체 분석기 시스템 데이타는 최종 사용자가 1분 이내에 사용할 수 있도록 이루어질 수 있다.

본 발명에 사용되는 샘플 수집용 리셉터클의 바람직한 형태가 도 3에 도시되어 있으며, 이는 팽창되지 않은 형태로 압축된 리셉터클의 단면이다. 바람직하게는 오염되지 않도록 진공 살균 포장된 상기 리셉터클은 체크 밸브(non-return valve)(2)가 장착되는 상부(1)와 유체 샘플이 공급될 수 있는 도관(3)을 구비한다. 가요성 샘플 백(4)은 압착되며, 베이스와 상부에서 밀봉/부착된다.

도 4a는 유체 샘플에 의해 팽창된 리셉터클을 도시한 측면도이다. 도 4b는 유체 샘플에 의해 팽창된 리셉터클을 도시한 정면도이다.

리셉터클의 사용에 있어서, 진공 포장된 시일(시일들)이 파열되고, 유체 공급원이 선택된 오리피스로 공급되며, 호기 및/또는 방출 유동 압력으로부터 도관(도 3의 도면부호 3)을 통하여 샘플이 수집되거나, 또는 대안적으로 도관(도 3의 도면부호 3)을 통하여 환경으로부터 수집된 샘플을 회수하게 된다. 이는 도 3의 리셉터클이 도 4에 도시된 바와 같이 완전히 팽창될 때까지, 상부(1)로부터 베이스를 인취하여 밸브(2)를 해제시킴으로써 구현될 수 있다. 상기 리셉터클이 완전히 팽창되거나 상부로부터 베이스를 인취시키는 운동이 종료되면, 상기 밸브는 그 폐쇄위치로 자동으로 복귀된다. 도 5, 도 6 및 도 7의 리셉터클을 사용함에 있어서, 동일한 방법론이 적용될 수 있다.

수집되는 유체 흐름 및/또는 인취운동 이외의 어떠한 추가적 전력 또는 보조수단이 필요하지 않기 때문에, 상기 리셉터클은 비압축식 샘플 수집방법을 가능하게 하며, 샘플의 원형을 유지할 수 있도록 한다. 상기 리셉터클이 도 4에 도시된 바와 같이 팽창되면, 밸브(2)에 의해 밀폐되기 때문에, 유체 분석기 시스템을 오염시키는 것은 불가능하게 된다. 바람직하게, 상기 리셉터클은 수집된 샘플의 원형을 유지하고자 하는 경우에만 사용되며, 그 후, 조심스럽게 처리될 수 있으며, 또는 리셉터클을 구성하는 개별 구성요소가 재할용을 위해 분리될 수 있다.

일실시예에서와 같이, 만약 수집된 샘플이 분석되기 전에 장기간 저장된다면, 샘플의 오염을 방지하기 위하여 불소처리된 형태의 나사식 덮개가 사용될 수 있다. 상기 나사식 덮개를 부착하기 위하여, 밸브 홀더의 나사산이 사용될 수 있다.

도 10은 본 발명의 장치를 도시한 도표이다. 상기 장치는 일정 빛 환경 챔버(6)를 구비하며, 상기 챔버속으로 도 4, 도 5, 도 6 또는 도 7의 팽창된 리셉터클이 완전히 삽입될 수 있다. 상기 장치가 폐쇄되었을 때, 일정 빛 환경 챔버와 팽창된 용기가 제어된 빛환경에 유지되도록, 상기 장치는 덮개(도시 않음)를 갖는다. 상기 장치는 일정 빛 환경 챔버 내부의 온도, 유체 샘플의 온도 및 빛의 정도를 측정하는 센서를 갖는다.

분석 프로세스는 인터페이스 제어기(10)를 통하여 활성화될 수 있으며, 상기 제어기는 동시에 타이머를 작동시킨다. 방사선 흡수 장치(RAD)(9)가 작동되면, 이들은 샘플(8)로부터 방사선을 기록하기 시작하며, 상기 타이머는 측정 기간을 기록하고 소정 기간이 경과하면 정지한다. 공지의 파장에서 상기 방사선 흡수 장치에 의해 탐지된 강도 수준에 관한 측정값은 컴퓨터 시스템(11)(12)으로 전송되며, 상기 컴퓨터 시스템에서 신호가 변환되어 증폭된다. 그 다음, 피크 강도 파장이 식별 및 전송되어 유체 파장의 공지의 데이타로 이루어진 데이타베이스(13)와 대조됨으로써, 존재하는 유체의 정체가 결정된다. 또한, 상기 컴퓨터(11)는 공지의 리셉터클 체적을 기준으로 존재하는 유체의 전체 및 개별적 체적을 계산하기 위한 수단을 제공하며, 상기 프로세스는 가변적이다.

바람직하게, 본 발명은 도 10에 도시된 기타 장치 또는 그들의 조합으로 구성된다.

또한, 상기 유체 분석기 시스템은 다중 유체 분석기 시스템 또는 데이타를 전송, 비교, 대조 및/또는 사용하기 위한 주변기기에 접속될 수 있으며, 상기 다중 유체 분석기 시스템은 하나의 형태로 존재할 수 있다. 예를 들어, 수집된 샘플(8)을 분석하기 위하여 컴퓨터 시스템(10, 11, 12 및 13)에 접속되고 도 10과 동일하게 배치 구성된 임의의 갯수의 일정 빛 환경 챔버(6), 센서(7), RAD(9)가 존재할 수 있다. 수집된 샘플의 측정값은 제어기(10)를 통하여 하나씩, 동시에 또는 그 조합으로 기록될 수 있다. 또한, 특정 장소에서 다양한 환경 조건을 결정하기 위해, 서로 다른 종류의 유체 리셉터클이 임의의 시점에서 또는 그 조합이 사용될 수 있다. 각각의 일정 빛 환경 챔버가 서로 다른 형태의 해당 유체 리셉터클을 수용할 수 있다. 이와 같은 유연성 때문에, 모든 작업이 동시에 실시됨으로써 단지 1개의 유체 분석기 시스템을 사용하여 다중작업이 완료될 수 있다.

또한, 오직 식별을 목적으로, 유체 분석기 시스템을 다르게 구성함으로써, 상기 유체 분석기가 배치되는 외부 환경에서 개별 유체의 성분을 식별하는 것이 가능하다. 도 11에서, RAD(9)는, 방사선 공급원(8)이 대기이거나 또는 환경의 다른 유체 샘플이 되도록, 배치된다. 이 유체 분석기 시스템은, 특히 위험하거나 잠재적으로 유해한 가스 또는 가스들이 예를 들어 사람들이 조업하여야 하는 대기중에 존재하는지의 여부를 결정하기 위한 목적으로 사용될 수 있다.

대기의 기후 기록을 자동으로 모니터하기 위하여 제어된 환경 챔버 내에 삽입된 다중 샘플 컨테이너를 이용하여, 24시간동안의 단계적 타이밍이 현재의 환경 내에서 가변 프로세스 및 시간에 의해 변경된 규칙적인 비교 데이타를 기록하게 된다.

상기 유체 분석기 시스템 센서로부터 수신된 모든 데이타는 다중 샘플링에 의해 매우 큰 정밀도로 증폭 및/또는 평균화된다.

Claims

유체 내에 존재하는 물질의 특성 및 양을 결정하기 위해 유체 샘플에 의해 방출되는 방사선의 탐지 이용.
유체 분석기 시스템으로서,

유체 샘플의 수집을 위한 리셉터클과 분석 장치를 포함하며, 상기 분석 장치는 상기 유체 샘플을 포함하는 상기 리셉터클이 내부에 위치되고 온도 감지 장치를 수용하는 일정 빛 조건의 격실과 상기 샘플에 의해 방출되는 방사선을 탐지하기 위한 수단을 포함하는,

유체 분석기 시스템.
제 2 항에 있어서,

탐지된 신호의 증폭를 위한 수단과 상기 증폭된 신호를 상기 샘플내에 존재하는 유체의 특성 및 양으로 해석하기 위한 수단을 포함하며, 상기 해석 수단은

a) 팽창된 리셉터클의 알려진 체적

b) 상기 유체 샘플의 빛 조건

c) 상기 유체 샘플의 온도

d) 방사선 스캔의 지속시간 및/또는 거리를 참조하는,

유체 분석기 시스템.
유체 분석기 시스템으로서,

ⅰ) 유체 샘플을 위한 리셉터클

ⅱ) 상기 리셉터클이 내부에 위치될 수 있는 일정 빛 조건 환경

ⅲ) 상기 리셉터클내의 상기 유체 샘플로부터 방출되는 방사선 스캔의 지속시간을 측정하기 위한 타이밍 장치

ⅳ) 상기 샘플의 온도를 측정하는 온도 센서

ⅴ) 상기 샘플로부터 소정 거리에 위치되어 상기 샘플로부터 방출되는 방사선을 탐지하는 탐지기(들)

ⅵ) 상기 탐지기(들)로부터의 신호를 증폭하고 해석하여 상기 유체 샘플로부터 방출된 방사선의 강도와 피크 강도 값의 파장을 식별할 수 있는 수단을 포함하는,

유체 분석기 시스템
제 4 항에 있어서,

상기 일정 빛 조건 환경을 결정하기 위한 광 측정계를 더 포함하는,

유체 분석기 시스템.
제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 피크 강도 및 피크 강도 값이 상기 샘플내에 존재하는 상기 유체의 특성을 나타내고 상기 샘플내의 유체의 농도를 측정하기 위해 합산되고 및/또는 공지된/비공지된 피크 강도 및/또는 피크 강도 값(nm 파장 값)과 상호관련되게 하는 수단을 포함하는,

유체 분석기 시스템.
제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

컴퓨터 구동식 소프트웨어 시스템을 통해 작동되어 상기 유체 내용물의 자문식 상태 보고 및 테스트가 실시되는 조건을 제공하는,

유체 분석기 시스템.
제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 샘플의 이슬점 및 습도를 측정하는 수단을 포함하는,

유체 분석기 시스템.
제 2 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

대기압을 측정하는 수단을 포함하는,

유체 분석기 시스템.
제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

GPS를 포함하는,

유체 분석기 시스템.
제 2 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

속도, 음향, 중력 및 진동 중 하나 이상을 측정하기 위한 수단을 포함하는,

유체 분석기 시스템.
제 2 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 리셉터클의 벽들은 매우 높은 광학적 투명도(optical clarity)를 갖고 가요성을 가지나 탄성을 갖지 않는,

유체 분석기 시스템.
제 2 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 리셉터클은 플루오르카본 폴리머로부터 형성되는,

유체 분석기 시스템.
제 2 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 리셉터클은 일방향 밸브를 포함하는,

유체 분석기 시스템.
제 14 항에 있어서,

상기 밸브는 유체 공급 튜브가 상기 리셉터클의 상단부에 부착될 수 있도록 형성된 밸브 홀더 내에 있는,

유체 분석기 시스템.
제 2 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 팽창된 리셉터클은 유체 분석기 시스템의 일정 빛 조건 분위기내에 꼭 맞도록 형성되는,

유체 분석기 시스템.
제 2 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,

온도 프로브가 일정 빛 분위기 챔버의 벽을 통해 삽입되어 상기 일정 빛 분위기내에 수용된 상기 리셉터클의 외피에 닿게 하고 상기 프로브가 상기 외피를 침투하지 않고 상기 리셉터클 벽과 접촉하게 하는 기구를 포함하는,

유체 분석기 시스템.
제 17 항에 있어서,

상기 온도 프로브를 구동하는 상기 기구는 가변 저항에 의해 제어되어 상기 프로브가 위치되는 매 시간마다 상기 프로브가 상기 백에 의해 둘러싸이면서도 상기 백을 침투하는 것이 방지되도록 보장하는,

유체 분석기 시스템.
유체 분석 방법으로서,

리셉터클을 분석되는 샘플 유체로 채우는 단계,

상기 리셉터클을 전하 결합 소자(CCD) 탐지기 다음의 일정 빛 조건 환경 격실 내에 위치시키는 단계,

상기 격실을 밀폐시키는 단계,

소정 시간 동안 상기 샘플 유체에 의해 방출된 방사선을 측정하는 단계, 및

온도를 측정 및 기록하는 단계를 포함하는,

유체 분석 방법.
제 19 항에 있어서,

상기 방사선의 측정값은 증폭되고 상기 증폭된 신호는 존재하는 상기 유체를 식별하는데 사용되는,

유체 분석 방법.
제 20 항에 있어서,

상기 측정값은 표준 곡선 맞추기(curve fitting) 및/또는 신호 증폭 기술을 이용하여 증폭되는,

유체 분석 방법.
제 19 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 분석 시에 습도가 또한 측정되는,

유체 분석 방법.
제 19 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 분석 시에 대기압이 또한 측정되는,

유체 분석 방법.
제 19 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 분석 시에 위치가 기록되는,

유체 분석 방법.
유체의 탐지 및/또는 결정을 위해 사용되는 제 2 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 유체 분석기 시스템의 용도.
엔진 연소의 평가를 위해 사용되는 제 2 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 유체 분석기 시스템의 용도.
발생된 방출 가스를 탐지하는 제 26 항에 따른 유체 분석기 시스템의 용도.
환경학적 연구에 사용되는 제 2 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 유체 분석기 시스템의 용도.
기상 예보와 화산 분출 및 지진에 대한 예보에 사용되는 제 28 항에 따른 분석기 시스템의 용도.
인간 및 동물의 호흡중의 성분을 탐지하기 위한 본 발명의 기술의 용도.
제 30 항에 있어서,

샘플이 제 1 위치에서 취해지고 스캔되어 그 결과가 제 2 위치로 전송되는,

기술의 용도.
제 31 항에 있어서,

상기 제 1 위치는 가정, 구급차 또는 사고 현장인,

기술의 용도.
제 30 항 또는 제 31 항에 있어서,

상기 제 2 위치는 의사의 수술실이나 병원인,

기술의 용도.
가스들을 탐지하기 위해 산업 환경에서 사용되는 제 2 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 유체 분석기 시스템의 용도.
제 2 항 내지 제 18 항에 있어서,

상기 분석기 시스템은 비침투성인,

유체 분석기 시스템.
제 2 항 내지 제 18 항 및 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,

원격으로 작동되고 실험 데이타를 송신/수신하는,

유체 분석기 시스템.
제 2 항 내지 제 18 항, 제 35 항 및 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,

영상 표시 스크린, 프린터, 데이타 송신기/수신기, 데이타 저장 장치, 충전식/보편 메인스 전력 공급원, 주변 포트, 키보드, 스크롤 바, 스위치 중 하나 이상을 포함하는,

유체 분석기 시스템.
제 2 항 내지 제 18 항, 제 35 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서,

유체와 유체의 공지된 파장의 데이타베이스를 포함하는,

유체 분석기 시스템.
제 2 항 내지 제 18 항, 제 35 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서,

적절한 기준 데이타로 분석된 상기 유체의 종합적인 자문식 상태 보고를 제공하도록 구성되는,

유체 분석기 시스템.
제 2 항 내지 제 18 항, 제 35 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서,

역사적, 사실적 및/또는 이들의 조합의 실제 데이타에 기초하여 비교 분석을 제공하도록 구성되는,

유체 분석기 시스템.
휴대 가능한 전술한 항들 중 어느 한 항에 따른 분석기 시스템.
제 2 항 내지 제 18 항, 제 35 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 리셉터클은 의료용 폴리프로필렌으로부터 형성되는,

분석기.