TW202340721A - 用於判定揮發性標記物之濃度的氣體層析術儀器 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種用於判定一揮發性標記物的一濃度的氣體層析術儀器2。該儀器2包含一第一層析管柱8及一第一偵測器12。已發現一層析圖中的所有化合物的滯留時間及峰高度不係通用的自然常數，而強烈地取決於許多參數，像是管柱尺寸、材料、及操作條件。藉由利用一額外偵測器22或一額外層析管柱24，其中該額外偵測器22以一偵測器性質與該第一偵測器12不同，及/或該額外層析管柱24以一管柱性質與該第一層析管柱8不同，可利用此等冗餘性判定該標記物的一可靠共識濃度值並允許判定其的一信賴度位準。
Description
本發明係關於用於判定揮發性標記物之濃度的氣體層析術儀器、方法、及電腦程式。
氣體層析術儀器係用於偵測及判定氣體化合物之濃度的眾所周知的儀器。其由具有將氣體混合物分離成個別組分之能力的層析管柱及取決於通過層析管柱之氣體的濃度及/或類型而輸出信號的偵測器組成。
層析管柱在其可分離之氣體化合物的數目上受到限制。一般而言，此隨管柱之長度的平方根擴縮。意謂著對於其對所謂的處理氣體層析有益且甚至對微氣體層析更加有益的較短長度管柱，經記錄層析圖不會僅由隔離峰組成，而係由部分或完全重疊峰的重合組成。此意謂著可能變得難以識別對應於關注標記物的實際峰、及判定關注標記物的峰面積、校正相鄰峰的重疊貢獻。此在標記物濃度的判定上導致不準確且甚至導致誤差。
本發明的一目的係提供一種用於更準確地判定一揮發性標記物的一濃度的氣體層析術儀器、方法、及電腦程式。
在一第一態樣中，呈現一種用於判定一揮發性標記物的一濃度的氣體層析術儀器。該儀器包括一取樣裝置、一第一層析管柱、一處理流動路徑，其將該取樣裝置連接至該層析管柱、及一第一偵測器，其連接至該第一層析管柱，其中該層析術儀器包含下列中之至少一者：一額外偵測器、一額外層析管柱，其中該額外偵測器以一偵測器性質與該第一偵測器不同，及/或該額外層析管柱以一管柱性質與該第一層析管柱不同。
已發現一層析圖中的所有化合物的滯留時間及峰高度不係通用的自然常數，而強烈地取決於許多參數，像是管柱尺寸、材料、及操作條件。藉由組合來自多個不相同層析條件的濃度判定，可利用其等的冗餘性來判定標記物的可靠共識濃度值並允許判定其之信賴度位準。
在一較佳實施例中，該氣體層析術儀器進一步包含一樣本流動路徑，該樣本流動路徑經組態以將待取樣的一流體導引至該取樣裝置、及一閥配置，其用於將該樣本流動路徑或該處理流動路徑的其中一者連接至該取樣裝置，其中在一取樣模式中，該取樣裝置連接至該樣本流動路徑，且在一分析模式中，該處理流動路徑及該層析管柱連接至該取樣裝置。流體可係氣體或經轉換成氣體之液體。
該氣體取樣裝置優先組態為下列中之一者：樣本環、熱脫附器(thermal desorber)。樣本環廣泛地用於商業氣體層析術儀器。已認知到熱脫附器允許在連續層析運行期間將經吸附樣本分成注入至管柱中的多個流份。以此方式，即使在使用單一樣本、單一管柱、及單一偵測器時，熱脫附器允許產生多個層析條件，具體而言係多個循序層析條件。
該管柱性質可係下列中之至少一者：管柱尺寸（具體而言係管柱長度、管柱直徑、管柱膜厚度的任一者或組合）、管柱材料、管柱操作條件（具體而言係管柱溫度、管柱壓力、管柱流速的任一者或組合）。此多管柱實施例的基本原理係其允許建立具有不同峰模式的多個層析條件，使得標記物濃度可與各條件獨立地判定。此允許最終濃度評估更加穩健及可靠。
該偵測器性質可係下列中之至少一者：偵測器原理、感測材料、感測器操作條件。較佳地，第一偵測器並聯或串聯地連接至額外偵測器。就此方面，就與氣體化合物無關之峰面積至ppb濃度的通用轉換因子而言，已認知到不存在具有用於所有氣體化合物的通用靈敏度的偵測器。因此，二個不相同偵測器將對不同化合物提供不同資訊、不同峰高度。因此，即使在第一偵測器已提供允許判定標記物濃度的資訊時，有增加第二偵測器，具體而言係不相同偵測器的利益，因為此增加不同資訊。從此等二個偵測器的組合、經組合資訊，可獲得標記物濃度的更可靠判定。
根據一個實施例，該第一管柱並聯或串聯地連接至該額外管柱。該額外管柱可連接至該第一偵測器。該額外管柱可連接至一第二偵測器。
在本發明的另一態樣中，呈現一種用於使用氣體層析術判定一揮發性標記物的一濃度的方法，該方法包含：提供在一第一層析條件下的一第一層析圖、提供在一第二層析條件下的一第二層析圖，其中該第二層析條件與該第一層析條件不同、識別各層析圖內對應於該標記物的一峰、針對各層析圖判定對應於該標記物之該峰的一峰面積及/或峰高度、針對各層析圖基於一已知標記物濃度的一峰面積及/或峰高度使用預定校準資訊判定該標記物濃度的一評估、從來自該二個層析圖的該等標記物濃度的該二個評估判定該標記物濃度的一共識值。
換言之，對於二個層析條件，考量來自其等之校準層析圖的預期峰寬度，而將關注標記物適配在預期峰位置。可從二個層析圖的經判定標記物濃度之間的比較產生標記物濃度及其信賴度位準的穩健評估。
該第一及第二不同層析條件可藉由將一單一樣本及不相同偵測器用於各層析條件而建立。較佳地，不相同偵測器彼此並聯連接或彼此串聯連接。
該第一及第二不同層析條件可藉由將一單一樣本及不相同管柱用於各層析條件而建立。較佳地，將單獨偵測器用於各不相同管柱及/或將共同偵測器用於二個不相同管柱。管柱可彼此並聯連接或彼此串聯連接。
在一實施例中，該第一及第二不同層析條件係藉由利用一單一樣本及，例如，來自一熱脫附器的多個循序注入而建立，其中判定各循序注入的層析圖。
在一進一步實施例中，該第一及第二不同層析條件係藉由利用多個循序樣本及不同的操作條件建立。不同的操作條件可藉由下列中之至少一者特徵化：注入條件、管柱流動速率、管柱壓力率、管柱溫度、偵測器操作條件，例如，偵測器中之基於化學阻抗感測原理之感測層的溫度。
較佳地，對應於一標記物之該峰的該識別係基於預定校準資訊。在一實施例中，該預定校準資訊包含峰滯留時間、及峰轉換因子。
在此方面，峰滯留時間係在將樣本注入至管柱中與在偵測器中測量到其之最大回應之間的時間持續時間。此滯留時間取決於氣體化合物的類型（諸如極性/非極性）、沸點、管柱的材料（例如，固定相的極性）、管柱的尺寸、通過管柱的流動速率、及管柱的溫度，具體而言係動態溫度。峰轉換因子h，具體而言係每標記物濃度的峰面積，表示偵測器對於該特定標記物的偵測器靈敏度。
較佳地，該預定校準資訊進一步包含下列中之至少一者：一高斯標準偏差的峰寬度、該指數峰擴大的時間常數。在一個實施例中，該方法包含判定該標記物濃度的該共識值的一信賴度位準。
峰寬度來自管柱內的擴散擴大，一般與峰滯留時間的平方根成比例。指數擴大時間常數可來自如同連續攪拌槽反應器(CSTR)般地行為之偵測器內側的氣體體積，所以即使標記物進入為理想尖峰波形，具體而言係狄悅克(Dirac)尖峰波形，偵測器體積內側的濃度遵循具有藉由偵測器體積除以體積流速所給定之時間常數的指數衰減。實際上，特別對於短管柱（像是微氣體層析），指數擴大時間常數將比高斯峰寬度顯著。
在本發明的進一步態樣中，呈現一種氣體層析術儀器。該儀器包含一提供單元，該提供單元經組態以用於提供在一第一層析條件下的一第一層析圖，且用於提供在一第二層析條件下的一第二層析圖，其中該第二層析條件與該第一層析條件不同；及一處理器，其經組態以實行如請求項6至13中任一項之方法的該等步驟。
在又另一態樣中，呈現一種用於判定一樣本中的一標記物的一濃度的電腦程式，該電腦程式包含用於導致一電腦實行如請求項6至13中任一項之方法的該等步驟的程式碼構件。
應瞭解如請求項1及14的氣體層析術儀器、用於使用如請求項6之氣體層析術判定一揮發性標記物的一濃度的方法、及如請求項15的電腦程式具有類似及/或相同的較佳實施例，具體而言，如附屬請求項中所定義的較佳實施例。
應瞭解本發明的較佳實施例亦可為附屬請求項或上述實施例與各別獨立請求項的任何組合。
本發明的此等及其他態樣將參考下文描述的實施例闡明且將係顯而易見的。
圖1示意且例示地顯示用於判定揮發性標記物之濃度的氣體層析術儀器2的第一實施例。氣體層析術儀器2允許工業製程中的連續氣體混合物監測。氣體層析術儀器2包含經組態為樣本環26的取樣裝置4。樣本環26包含經定義內部體積，該樣本環可利用閥配置14在二種模式之間切換：取樣模式及分析模式。在取樣模式中，樣本環26連接至樣本流動路徑6。此在點虛線的幫助下顯示於圖1中。當閥配置14切換至分析模式時，樣本環26連接至第一層析管柱8。此在虛線的幫助下繪示於圖1中。氣體層析術儀器2操作如下：
閥配置14最初切換至取樣模式，意謂著使待取樣氣體路由通過樣本環26。在樣本環26內側的氣體的組成物已變為代表待分析氣體的充分時間之後，閥配置14切換至分析模式。藉由壓力控制器18，由載體氣體源16供應的載體氣體藉由處理流動路徑10將樣本環26內側的氣體樣本輸送至第一層析管柱8中，氣體樣本於該處分成氣體化合物（具體而言係藉由與管柱8的固定相之在時間上的不同瞬間離開管柱8的相互作用），並由第一偵測器12記錄。
第一偵測器12提供在第一層析條件下的第一層析圖。第一偵測器12連接至第二偵測器22。第二偵測器22提供在第二層析條件下的第二層析圖。換言之，第一偵測器12及第二偵測器22輸出不相同信號。第二偵測器22連接至氣體出口20。
例如，偵測器12、22可選自不同類型的偵測器，諸如光游離、火焰游離、化學阻抗、電流式、導熱率、電容式、或在化學阻抗及電流式偵測器的情形中，來自相同類型但基於不同材料，或甚至來自相同類型及相同材料但在不同條件下操作，例如，在不同熱板溫度操作的二個相同化學阻抗偵測器。
第一偵測器12及第二偵測器22經串聯配置。在第一實施例中，僅需要單一樣本、單一管柱8、及單一層析分離以產生在第一層析條件下的第一層析圖及產生在第二層析條件下的第二層析圖。
圖2顯示氣體層析術儀器2之類似於呈現在圖1中之實施例的替代實施例。圖1與圖2之實施例之間的主要差異係圖2的第一偵測器12及第二偵測器22並聯連接。再次，第一偵測器12及第二偵測器22相關於偵測器性質不同，諸如偵測器的類型、所使用的材料、或操作條件，如參照圖1所解釋的。第一偵測器12及第二偵測器22連接至氣體出口20。
圖3繪示氣體層析術儀器2的替代實施例，其中儀器2包含至少二個管柱8、24，亦即，第一層析管柱8及第二層析管柱24。在圖3的實施例中，第一層析管柱8並聯連接至第二層析管柱24。第一層析管柱8連接至第一偵測器12。第二層析管柱24連接至第二偵測器22。第一偵測器12及第二偵測器22連接至氣體出口20。
顯示於圖3中之實施例的基本原理係允許建立具有不同峰模式的多個層析條件，使得標記物濃度可與各條件無關地判定，以允許所評估的最終濃度更加穩健及可靠，如將特別參照圖7所描述的。
圖4顯示利用多個管柱8、24之氣體層析術儀器2的替代實施例。在圖4的實施例中，第一層析管柱8連接至樣本環26。此外，第一層析管柱8連接至第一偵測器12。第一偵測器12連接至第二層析管柱24。第二層析管柱24連接至第二偵測器22。第二偵測器22連接至氣體出口20。換言之，與圖3的實施例相比，管柱8、24與偵測器12、22串聯連接。在圖3及圖4的實施例中，第一偵測器12與第二偵測器22不同，且第一層析管柱8與第二層析管柱24不同。圖4的實施例得益於較高的偵測限制，因為經取樣氣體未分成二個串流，但全部樣本量可得自二個偵測器。
圖5顯示包含第一層析管柱8及第二層析管柱24的另一替代多管柱實施例。層析管柱8、24二者連接至共同偵測器12，該共同偵測器–繼而–連接至氣體出口20。管柱8、24可相關於其等的管柱尺寸（具體而言係管柱長度、管柱直徑、或管柱膜厚度）、管柱材料、或管柱操作條件（具體而言係管柱溫度、管柱壓力、或管柱流速）不同。圖5之實施例的主要優點係整體儀器成本由於僅需要單一偵測器12而降低。不同層析條件係藉由利用由共同偵測器12所記錄之層析圖的不同區段產生。
圖6顯示氣體層析儀器2的替代實施例，其中使用熱脫附器28取代圖1至圖5的樣本環26。當閥配置14切換成取樣模式（藉由點虛線指示）時，樣本氣體流路由通過熱脫附器28。當熱脫附器28在環境溫度操作時，擷取及儲存來自輸入氣體流的一連串揮發性化合物。在取樣期望的氣體體積之後，經組態作為六埠閥的閥配置14切換成藉由虛線指示的分析位置。在分析位置，由載體氣體源16供應的載氣氣體朝向第一層析管柱8路由通過熱脫附器28。藉由快速地加熱熱脫附器28至某個設定點溫度，先前在取樣相期間吸附的化合物將脫附及注入至層析管柱8中。
所脫附之揮發性化合物的範圍取決於實際設定點溫度。一般而言，具有較高沸點的揮發性化合物需要比具有較低沸點的化合物更高的溫度以從吸著劑脫附。已認知到熱脫附器28允許在連續層析運行期間將經吸附樣本分成注入至層析管柱8中的多個流份。
以此方式，即使使用單一樣本、單一管柱8、及單一偵測器12，熱脫附器28允許產生多個或循序層析條件。如圖6所揭示之實施例中的儀器2的操作原理如下：
程序以將樣本移轉至熱脫附器28中開始。接著，由於注入條件A，將經捕獲樣本的部分注入至層析管柱8中，例如，藉由將熱脫附器28加熱至100℃的溫度。接著，藉由偵測器12記錄所得層析圖A。然後，由於注入條件B，將經捕獲樣本的另外部分注入至管柱中，例如，藉由將熱脫附器28加熱至150℃的溫度。藉由偵測器記錄所得層析圖B。
圖7繪示用於使用氣體層析術判定揮發性標記物之濃度的方法100的實施例。方法100包含步驟提供102在第一層析條件下的第一層析圖，及提供104在第二層析條件下的第二層析圖，其中第二層析條件與第一層析條件不同。第一層析條件可藉由將單一樣本及不相同偵測器用於層析條件的各者而與第二層析條件不同。替代地，不同的層析條件可藉由將單一樣本及不相同管柱用於各層析條件而建立。單獨偵測器可用於各不相同管柱或共同偵測器可用於二個不相同管柱。
第一及第二不同層析條件亦可替代地藉由利用單一樣本及多個循序注入建立，其中判定各循序注入的層析圖。替代地，第一及第二不同層析條件可藉由利用多個循序樣本及不同操作條件建立。不同操作條件可藉由注入條件、管柱流動速率、管柱壓力率、管柱溫度、或偵測器操作條件（例如，化學阻抗感測器的熱板溫度）而特徵化。
方法100進一步包含步驟識別106各層析圖內對應於標記物的峰。峰的識別106可基於預定校準資訊。預定校準資訊可含有用於層析條件之各者的峰滯留時間、峰寬度，具體而言係高斯標準偏差的峰寬度、且較佳地含有指數峰擴大的時間常數。
方法100進一步包含針對各層析圖步驟判定108與標記物關聯之峰的峰面積及/或峰高度，及針對各層析圖基於已知標記物濃度的峰面積及/或高度使用預定校準資訊判定110標記物濃度的評估。方法100進一步包含從來自二個層析圖之標記物濃度的二個評估判定112標記物濃度之共識值的步驟。
圖8顯示層析術儀器200的替代實施例。層析術儀器200包含提供單元202。提供單元202經組態以用於提供在第一層析條件下的第一層析圖，及用於提供在第二層析條件下的第二層析圖，其中第二層析條件與第一層析條件不同。
必需注意到用語「提供(providing)」將瞭解成使得層析圖係在儀器本身的幫助下判定或係從外部來源提供至儀器。層析術儀器200進一步包含處理器204。處理器204經組態以實行如請求項6至13中任一項之方法的步驟，具體而言係實行如圖7所示之方法的步驟。
圖9顯示說明根據本發明之方法用於圖1所示之實施例的樣本層析圖a至d。面板a及b指示對純粹含有關注標記物的樣本（具有已知濃度，在此情形中，十億分之1莫耳）使用偵測器A（圖1中之左側偵測器12）及偵測器B（圖1中之右側偵測器22）記錄的層析圖。
記錄在層析圖A及B中的所得標記物峰係藉由四個性質定義：
- 峰滯留時間µ：在將樣本注入至管柱中與在偵測器中測量到其之最大回應之間的時間持續時間。此滯留時間取決於氣體的類型（例如，極性/非極性）、沸點、管柱的材料（例如，固定相的極性）、管柱的尺寸、通過管柱的流動速率、及管柱的溫度，具體而言係管柱的動態溫度。
- 高斯峰寬度σ：此來自管柱內的擴散擴大，一般與峰滯留時間的平方根成比例。
- 指數擴大時間常數τ：此可來自如同連續攪拌槽反應器(CSTR)般地行為之偵測器內側的氣體體積，所以即使標記物進入為理想（狄悅克）尖峰波形，偵測器體積內側的濃度遵循具有藉由偵測器體積除以體積流速所給定之時間常數τ的指數衰減。實際上，特別對於短管柱，指數擴大時間常數將比高斯峰寬度σ顯著。
- 峰轉換因子h，具體而言係每標記物濃度的峰面積，或替代地，每標記物濃度的峰高度，表示偵測器對於該特定標記物的偵測器靈敏度。
一般而言，當使用二個不相同偵測器A及B時，靈敏度不同係最有可能的大，時間常數，及滯留時間不同亦係可能的，但高斯峰寬度一般彼此相等。
圖9的二個剩餘面板c及d描繪由含有包括上述標記物之組分的混合物的氣體樣本所導致的層析圖A及B。面板c及d對應於相同樣本及相同管柱，但由於偵測器A與B之間對樣本內側的各種組分的不相等靈敏度而不同。
此等係使用短管柱儀器獲得之層析圖的典型實例，其中化合物顯示至少部分重疊峰。挑戰係判定關注標記物的濃度，從而判定標記物對總記錄層析圖的貢獻。藉由該方式，大部分偵測器具有線性輸出，若所有個別組分會分開地測量，意謂著其等對於一混合物的輸出等於所會產生之輸出的總和。
在此實例中，從校準層析圖知道關注標記物具有6.1分鐘的滯留時間。標記物的真實濃度係1.3 ppb。
根據本發明的適配方法現在將相關於面板c及d說明。在識別樣本層析圖中的標記物時，不僅考慮預期滯留時間，亦考慮預期高斯及指數峰寬度。因此，接著嘗試將6分鐘的樣本區域與二個指數擴大高斯匹配，其中一者具有與經校準標記物完全相同的峰參數。描繪於面板c中的適配具有恰如a中之校準所預期的保持時間、高斯及指數峰寬度。同樣地，描繪於面板d中的適配含有與b中之校準相同的峰。此外，此等二個適配的成功可藉由比較其等之完全匹配於1.3 ppb的所得濃度而斷定。
嘗試藉由單一指數擴大高斯適配6分鐘周圍的峰的替代策略已發現係不準確的。
圖10顯示使用不同管柱獲得之說明根據本發明之方法的樣本層析圖。在頂部面板中，可看到管柱材料影響關注標記物的滯留時間及高斯峰寬度二者。所以明顯地，大部分化合物的滯留時間及甚至相對溶析順序在管柱A與管柱B之間不同。此將若在條件A下有遮罩關注標記物的重疊峰，則在條件B下–當標記物及遮罩峰二者皆移位時–標記物峰意外地與周圍峰更加隔離的機會最大化。
使用在此實施例中的方法與本發明的通用方法一致：對於二個條件（在此情形中係二個管柱），從其等的校準層析圖，關注標記物適配在預期峰位置且考量預期峰寬度。可從二個層析圖的經判定標記物濃度之間的比較產生標記物濃度及其信賴度位準的穩健評估。
圖11顯示使用多個注入獲得之說明根據本發明之方法的樣本層析圖a至d。左側的二個面板顯示特定混合物中之與使用在先前實施例中相同的標記物及樣本。在此參考情形中，在圖6之熱脫附器中捕獲的樣本在足夠高溫度的單一注入事件中完全注入至管柱中。
在圖11的剩餘面板中，繪示二個注入條件A及B。注入條件A在低溫發生，導致來自熱脫附器的化合物部分注入至管柱中。在底部中間的面板中，可觀察到在該特別低溫度注入條件A下，具有低滯留時間的化合物脫附，該等化合物一般係具有較低沸點的化合物。具有較高滯留時間的化合物（包括關注標記物）在注入A期間明顯地保持在熱脫附器內側，但隨後在高溫度注入條件B期間脫附。應注意到一些中間化合物在條件A中部分脫附且在條件B中部分脫附。
根據本發明之方法，在使用樣本之前，儀器需要在關注標記物上校準。此意謂著在純粹地由已知濃度的關注標記物組成的樣本上執行精確的層析條件。將在注入條件A及B下所得的校準層析圖描繪在頂部右側面板上。此處可看出，對於此特定實例，關注標記物不在條件A中脫附。方法之最終步驟中的重點係估算經測量樣本中的標記物在二個注入A與B之間的分散是否與校準期間的分散一致。此將增強經判定濃度的信賴度位準。
此方法的附加利益係降低每層析運行的化合物的總數目，允許峰更容易地適配。可選地且有利地，對應於後續注入條件的管柱操作條件可不同，例如，將在層析圖A的記錄期間導致注入A之具有低沸點的化合物最佳化。額外地，對注入B期間的高沸點化合物類似地最佳化。在該情形中，與圖11中的實例不同，注入A及B中的標記物適配不需要共用用於保持時間及峰寬度的相同參數。標記物參數將從完全相同的管柱操作條件下的校準而變為已知。額外地，遵循本發明的一般方法，其等將用於樣本層析圖中之標記物峰的適配。
圖12顯示使用多個樣本獲得之說明根據本發明之方法的樣本層析圖。在此實施例中，多個不相同層析條件係藉由分析不同條件下的循序樣本而實現。
對於可自主地捕獲及分析氣體樣本（例如，溫室或穀倉的室內空氣）的已知儀器，額外樣本係易於存取的。額外地，考慮到短管柱，分析時間在數分鐘內繼續進行，後續樣本可能會具有非常可比性的組成物。此實施例的利益有成本效益，因為裝置架構中不需要雙重元件，意謂著單一管柱及單一偵測器就足夠。
需要在不同條件下分析（理想上，相同組成物的）二個後續樣本，例如，不同注入條件A之於B、及/或不同管柱操作條件A之於B（包括壓力/流動及溫度條件）、及/或不同偵測器操作條件A之於B（包括化學阻抗感測器中的熱板溫度設定）。
二種情形的實例層析圖顯示於圖12中。將層析圖產生如下：方法以將樣本A移轉至注入器中（例如，熱吸著劑）開始。接著，將樣本注入管柱中，導致層析條件A。緊接在將樣本A注入管柱中之後，因此在所有樣本組分已從管柱洗提之前，可再次將第二樣本B移轉至注入器中。接著，較佳地，在管柱再次變空時，新注入可發生在管柱中，導致層析條件B。剩餘步驟與先前實施例相同。
理想上，樣本A及B將具有相等組成物。此實際上係可行的，因為二個樣本可在沒有長延遲的狀況下獲取：在樣本A的所有組分已從管柱洗提之前，第二樣本B可已再次移轉至注入器中。
對於後續層析條件僅在注入條件上不同的情形，在圖12中提供實例。圖12的實例類似於圖11的實例。在此實例中，將第一樣本A完全注入至管柱中（注入條件A）。後續樣本B分成在低熱脫吸溫度的兩個部分注入B及在高溫度的部分注入C。此導致3個層析圖，其中可對各者判定標記物濃度，且一致性可基於對應的校準測量估算。在此實例中，若樣本A的經適配標記物濃度等於樣本B的二個經適配標記物濃度的總和，且再者，樣本B的二個經適配標記物濃度具有與校準一致的相對值，則經判定濃度上的信賴度位準將係高的。
後續層析條件具有相等注入但在層析操作條件上不同（諸如管柱流動及溫度）的替代情形描繪於圖13中。
在此實例中，相同組成物的三個循序樣本A、B、C在3種不同的管柱操作條件下分析。各樣本由三種化合物組成：四氫呋喃、環己烷、及二
烷。條件A對應於15 cm/s的管柱線性速度及50℃的溫度，對3種化合物導致最低滯留時間。條件B對應於15 cm/s的管柱線性速度，但30℃的降低管柱溫度，在三種化合物的滯留時間之間導致較高分散。條件C對應於50℃的預設管柱溫度，但在7.5 cm/s的降低線性速度，導致所有三個滯留時間增加。
在此實例中，環己烷係關注標記物。明顯地，假如環己烷的峰適配參數（在所有3個樣本A、B、C中）匹配純環己烷校準的參數，且最重要的係若環己烷在所有三個後續樣本A、B、C中的經判定濃度值皆提供相同濃度值，此在共識濃度值上提供高可靠性。
在此實施例中，後續樣本在不同條件下慎重地分析。此與後續樣本在相同條件下分析的再現測量的不重要情形不同。本文揭示之發明方法的利益係其產生具有比單純再現更高信賴程度的濃度值。
藉由研究圖式、本揭露、與所附申請專利範圍來實施所主張的發明，所屬技術領域中具有通常知識者可理解與實現所揭示的實施例的其他變型。
在申請專利範圍中，詞語「包含(comprising)」不排除其他元素或步驟，且不定冠詞「一(a)」或「一(an)」不排除複數個。
單一單元或裝置可滿足申請專利範圍中所述之數個項目的功能。在相互不同的附屬項中所敘述的某些測量的這一事實並未指示此等測量之組合無法用以得利。
藉由一或數個單元或裝置執行之像是在第一層析條件下提供第一層析圖及在第二層析條件下提供第二層析圖的程序，或所提及的識別或判定步驟可由任何其他數目的單元或裝置執行。此等程序可實施為電腦程式的程式碼構件及/或專用硬體。
電腦程式可儲存/分布在合適的媒體上，諸如光學儲存媒體或固態媒體，其連同其他硬體或作為其他硬體的部分供應，但亦可以其他形式分布，諸如經由網際網路或其他有線或無線電信系統。
申請專利範圍中的任何元件符號不應解釋為限制範圍。
本發明係關於一種用於判定一揮發性標記物的一濃度的氣體層析術儀器。該儀器包含一第一層析管柱及一第一偵測器。已發現一層析圖中的所有化合物的滯留時間及峰高度不係通用的自然常數，而強烈地取決於許多參數，像是管柱尺寸、材料、及操作條件。藉由利用一額外偵測器或一額外層析管柱，其中該額外偵測器以一偵測器性質與該第一偵測器不同，及/或該額外層析管柱以一管柱性質與該第一層析管柱不同，可利用此等冗餘性判定該標記物的一可靠共識濃度值並允許判定其的一信賴度位準。
2:氣體層析術儀器；儀器
4:取樣裝置
6:樣本流動路徑
8:第一層析管柱；管柱；層析管柱
10:處理流動路徑
12:第一偵測器；共同偵測器；偵測器
14:閥配置
16:載體氣體源
18:壓力控制器
20:氣體出口
22:第二偵測器；偵測器；額外偵測器
24:管柱；第二層析管柱；額外層析管柱
26:樣本環
28:熱脫附器
100:方法
102:提供
104:提供
106:識別
108:判定
110:判定
112:判定
200:層析術儀器；氣體層析術儀器
202:提供單元
204:處理器
a:樣本層析圖；面板
A:偵測器；層析圖；注入條件；注入；樣本；管柱；條件
b:樣本層析圖；面板
B:偵測器；層析圖；注入條件；注入；樣本；管柱；條件
c:樣本層析圖；面板
C:樣本；注入；條件
d:樣本層析圖；面板
在以下圖式中：
〔圖1〕示意且例示地顯示用於判定揮發性標記物之濃度的氣體層析術儀器的實施例，
〔圖2〕示意且例示地顯示用於判定揮發性標記物之濃度的氣體層析術儀器的替代實施例，
〔圖3〕繪示採替代組態之氣體層析術儀器的進一步實施例，
〔圖4〕示意及例示地顯示氣體層析術儀器的進一步實施例，
〔圖5〕繪示用於判定揮發性標記物之濃度的氣體層析術儀器的另一實施例，
〔圖6〕顯示氣體層析術儀器的又另一例示性實施例，
〔圖7〕繪示用於使用氣體層析術判定揮發性標記物之濃度的方法，
〔圖8〕繪示氣體層析術儀器的替代實施例，
〔圖9〕顯示使用多個偵測器獲得之說明根據本發明之方法的樣本層析圖a至d，
〔圖10〕顯示使用多個管柱獲得之說明根據本發明之方法的樣本層析圖a至d，
〔圖11〕顯示使用多個注入獲得之說明根據本發明之方法的樣本層析圖a至d，
〔圖12〕顯示使用多個樣本獲得之說明根據本發明之方法的樣本層析圖a至d，
〔圖13〕顯示使用多個樣本獲得之說明根據本發明之方法的替代樣本層析圖a至d。
2:氣體層析術儀器；儀器
4:取樣裝置
6:樣本流動路徑
8:第一層析管柱；管柱；層析管柱
10:處理流動路徑
12:第一偵測器；共同偵測器；偵測器
14:閥配置
16:載體氣體源
18:壓力控制器
20:氣體出口
22:第二偵測器；偵測器；額外偵測器
26:樣本環
Claims (15)
- 一種用於判定一揮發性標記物的一濃度的氣體層析術儀器(2)，該儀器(2)包含： 一取樣裝置(4)， 一第一層析管柱(8)， 一處理流動路徑(10)，其將該取樣裝置(4)連接至該層析管柱(8)，及 一第一偵測器(12)，其連接至該第一層析管柱(8)，其中該層析術儀器(2)進一步包含下列中之至少一者： 一額外偵測器(22)， 一額外層析管柱(24)，其中該額外偵測器(22)以一偵測器性質與該第一偵測器(12)不同，及/或該額外層析管柱(24)以一管柱性質與該第一層析管柱(8)不同。
- 如請求項1之氣體層析術儀器(2)，其進一步包含： 一樣本流動路徑(6)，其經組態以將待取樣的一流體導引至該取樣裝置(4)， 一閥配置(14)，其用於將該樣本流動路徑(6)或該處理流動路徑(10)的其中一者連接至該取樣裝置(4)，其中在一取樣模式中，該取樣裝置(4)連接至該樣本流動路徑(6)，且在一分析模式中，該處理流動路徑(10)及該層析管柱(8)連接至該取樣裝置(4)。
- 如請求項1或2之氣體層析術儀器(2)，其中該取樣裝置(4)經組態為下列中之一者： 樣本環(26)， 熱脫附器(thermal desorber)(28)。
- 如前述請求項中任一項之氣體層析術儀器(2)，其中該管柱性質係下列中之至少一者： 管柱尺寸， 管柱材料， 管柱操作條件。
- 如前述請求項中任一項之氣體層析術儀器(2)，其中該偵測器性質係下列中之至少一者： 偵測器原理， 感測材料， 感測器操作條件。
- 一種用於使用氣體層析術判定一揮發性標記物的一濃度的方法(100)，該方法包含： 提供(102)在一第一層析條件下的一第一層析圖， 提供(104)在一第二層析條件下的一第二層析圖，其中該第二層析條件與該第一層析條件不同， 識別(106)各層析圖內對應於該標記物的一峰， 針對各層析圖判定(108)對應於該標記物之該峰的一峰面積及/或峰高度， 針對各層析圖基於一已知標記物濃度的一峰面積及/或峰高度使用預定校準資訊判定(110)該標記物濃度的一評估， 從來自該二個層析圖的該等標記物濃度的該二個評估判定(112)該標記物濃度的一共識值。
- 如請求項6之方法(100)，其中該等第一及第二不同層析條件係藉由利用一單一樣本及多個循序注入建立，其中判定各循序注入的一層析圖。
- 如請求項6之方法(100)，其中該等第一及第二不同層析條件係藉由利用多個循序樣本及不同的操作條件建立。
- 如請求項8之方法(100)，其中該等不同操作條件藉由下列中之至少一者特徵化： 注入條件， 管柱流動速率， 管柱壓力率， 管柱溫度， 偵測器溫度。
- 如請求項6至9中任一項之方法(100)，其中對應於一標記物之該峰的該識別係基於預定校準資訊。
- 如請求項6至10中任一項之方法(100)，其中該預定校準資訊包含： 峰滯留時間，及 峰轉換因子。
- 如請求項11之方法(100)，其中該預定校準資訊進一步包含下列中之至少一者： 一高斯標準偏差的峰寬度， 指數峰擴大的時間常數。
- 如請求項6至12中任一項之方法(100)，其包含： 判定該標記物濃度的該共識值的一信賴度位準。
- 一種氣體層析術儀器(200)，該儀器包含： 一提供單元(202)，其經組態以用於提供在一第一層析條件下的一第一層析圖，及用於提供在一第二層析條件下的一第二層析圖，其中該第二層析條件與該第一層析條件不同， 一處理器(204)，其經組態以實行如請求項6至13中任一項之方法的該等步驟。
- 一種用於判定一樣本中的一標記物的一濃度的電腦程式，該電腦程式包含用於導致一電腦實行如請求項6至13中任一項之方法(100)的該等步驟的程式碼構件。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP21204423.4 | 2021-10-25 | ||
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| Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW111140264A TW202340721A (zh) | 2021-10-25 | 2022-10-24 | 用於判定揮發性標記物之濃度的氣體層析術儀器 |
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2021
- 2021-10-25 EP EP21204423.4A patent/EP4170341A1/en not_active Withdrawn
-
2022
- 2022-10-17 WO PCT/EP2022/078773 patent/WO2023072645A1/en unknown
- 2022-10-24 TW TW111140264A patent/TW202340721A/zh unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4170341A1 (en) | 2023-04-26 |
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