專利名稱：配制和控制氣體混合物中化學(xué)品濃度的方法和儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于配制和控制氣體混合物中化學(xué)品濃度的方法和儀器，更具體而言，涉及一種用于配制和控制室內(nèi)部氣體混合物中去活化化學(xué)品濃度的方法和儀器。
背景技術(shù)：
分子的極性大小是依據(jù)“偶極矩”來(lái)表示的。表現(xiàn)出分子內(nèi)電荷分離的分子，例如水，具有非零偶極矩。如果分離的電荷大小相等但符號(hào)相反，則偶極矩的大小等于分離電荷之一的數(shù)值和電荷之間分開(kāi)距離的乘積。偶極矩是從分子的負(fù)電荷側(cè)指向分子的正電荷側(cè)的矢量。偶極矩取決于三個(gè)因素，即(1)分子的極性，(2)分離電荷的大小，以及(3)分子的幾何形狀。已知不同的分子將具有不同的偶極矩。舉例而言，去活化化學(xué)品的分子，如臭氧(O3)和過(guò)氧化氫(H2O2)的分子具有與水(H2O)分子不同的偶極矩。
本發(fā)明利用不同分子在偶極矩上的差異作為配制和控制氣體混合物中化學(xué)組分濃度的手段。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于將流通室內(nèi)部污染物去活化的方法，該方法包括以下步驟(a)將第一種化學(xué)組分引入室中；(b)使室中第一種化學(xué)組分的濃度提高到第一預(yù)定濃度；(c)將第二種化學(xué)組分引入室中；和(d)使室中第二種化學(xué)組分的濃度提高到第二預(yù)定濃度，其中第一種和第二種化學(xué)組分的濃度測(cè)量方法為(1)將至少一個(gè)含有第一和第二塊極板的電容器暴露于引入室內(nèi)的第一和第二種化學(xué)組分，和(2)測(cè)定所述的至少一個(gè)電容器的電性能的變化，其中所述電性能的變化根據(jù)第一和第二種化學(xué)組分濃度的變化而改變。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于將流通室內(nèi)部污染物去活化的方法，該方法包括以下步驟(a)選擇至少一種將要在室內(nèi)去活化的污染物；(b)確定用于選擇性地去活化所述至少一種污染物的至少第一和第二種化學(xué)組分以及第一和第二種化學(xué)組分各自的預(yù)定濃度；(c)將第一種化學(xué)組分引入室中；(d)使室中第一種化學(xué)組分的濃度提高到第一預(yù)定濃度；(e)將第二種化學(xué)組分引入室中；和(f)使室中第二種化學(xué)組分的濃度提高到第二預(yù)定濃度，其中第一種和第二種化學(xué)組分的濃度測(cè)量方法為(1)將至少一個(gè)含有第一和第二塊極板的電容器暴露于引入室內(nèi)的第一和第二種化學(xué)組分，和(2)測(cè)定所述的至少一個(gè)電容器的電性能的變化，其中所述電性能的變化根據(jù)第一和第二種化學(xué)組分濃度的變化而改變。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于將流通室內(nèi)部污染物去活化的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a)用于將第一種化學(xué)組分和第二種化學(xué)組分順序引入室中的裝置；(b)用于將室中第一種化學(xué)組分濃度提高到第一預(yù)定濃度，并且將室中第二種化學(xué)組分濃度提高到第二預(yù)定濃度的流量控制裝置；(c)具有第一和第二塊極板的電容器，其中將所述電容器暴露于順序引入室內(nèi)的第一和第二種化學(xué)組分；和(d)用于測(cè)定電容器電性能變化的傳感器裝置，其中所述電性能變化根據(jù)第一和第二種化學(xué)組分濃度的變化而改變。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供一種用于將流通室內(nèi)部污染物去活化的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a)用于選擇至少一種將要在室中被去活化的污染物的輸入裝置；(b)用于確定用于選擇性地去活化所述至少一種污染物的至少第一和第二種化學(xué)組分以及第一和第二種化學(xué)組分各自的預(yù)定濃度的裝置；(c)用于將第一種化學(xué)組分和第二種化學(xué)組分順序引入室中的裝置；(d)用于將室中第一種化學(xué)組分濃度提高到第一預(yù)定濃度，并且將室中第二種化學(xué)組分濃度提高到第二預(yù)定濃度的流量控制裝置；(e)具有第一和第二塊極板的電容器，其中將所述電容器暴露于順序引入室內(nèi)的第一和第二種化學(xué)組分；和(f)用于測(cè)定電容器電性能變化的傳感器裝置，其中所述電性能變化根據(jù)第一和第二種化學(xué)組分濃度的變化而改變。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種控制室中氣體混合物的多種化學(xué)組分的濃度的方法，該方法包括以下步驟(a)將多個(gè)數(shù)據(jù)集儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中，每個(gè)數(shù)據(jù)集分別顯示化學(xué)組分的衰減，其中每個(gè)數(shù)據(jù)集包含作為時(shí)間函數(shù)的和化學(xué)組分濃度相關(guān)的電容器電性能數(shù)值；和(b)根據(jù)多個(gè)數(shù)據(jù)集，在一個(gè)運(yùn)行期間后補(bǔ)充至少一種化學(xué)組分的濃度。
本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于提供一種使用電容器的電性能感應(yīng)濃度的用于配制和控制化學(xué)品濃度的方法和儀器。
本發(fā)明的另一優(yōu)勢(shì)在于提供一種用于配制和控制氣體混合物中化學(xué)品濃度的方法和儀器，所述氣體混合物包含多種化學(xué)組分。
本發(fā)明的再一優(yōu)勢(shì)在于提供一種實(shí)施簡(jiǎn)單并且廉價(jià)的用于配制和控制化學(xué)品濃度的方法和儀器。
這些以及其它的優(yōu)勢(shì)將隨著如下連同附圖的優(yōu)選實(shí)施方案的描述和后附權(quán)利要求而變得清晰。
附圖簡(jiǎn)述本發(fā)明可以在某些部件和部件排列中采取外形，其優(yōu)選實(shí)施方案將在說(shuō)明書(shū)中詳細(xì)描述并在形成說(shuō)明書(shū)一部分的附圖中舉例說(shuō)明，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的化學(xué)品濃度配制和控制系統(tǒng)的框圖；圖2是舉例說(shuō)明傳感電路的示意圖；圖3是舉例說(shuō)明第一備選傳感電路的示意圖；圖4是舉例說(shuō)明第二備選傳感電路的示意圖；和圖5是舉例說(shuō)明一種配制和控制室中化學(xué)品濃度的方法的流程圖。
優(yōu)選實(shí)施方案詳述應(yīng)當(dāng)理解，此處使用的術(shù)語(yǔ)“氣體”包括(a)在室溫下是氣體的化學(xué)組分和(b)由于液體氣化而處于蒸氣相的化學(xué)組分。此外，盡管此處本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案是具體參照生物污染物的去活化而描述的，預(yù)期本發(fā)明還可用于其它類型污染物的去活化，包括但不限于，生物戰(zhàn)試劑和化學(xué)戰(zhàn)試劑(即，有機(jī)硫試劑，如芥子氣(H，HD，HS)；G-系列神經(jīng)毒劑(即，有機(jī)磷酸酯神經(jīng)毒劑)，如塔崩(GA)、沙林(GB)、索曼(GD)和環(huán)沙林(cyclosarin)(GF)；V-系列神經(jīng)毒劑，如VX、VE、VG、VM和V-氣；植物性和內(nèi)生孢子形成細(xì)菌(例如炭疽)；真菌；以及病毒)。
參照附圖，其中所顯示的是僅僅為了舉例說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，而不是用于限制本發(fā)明，圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的污染物去活化系統(tǒng)10。系統(tǒng)10包括化學(xué)品源70A-70C、閥72A-72C、流量計(jì)74A-74C、導(dǎo)管75A-75C、處理室100和化學(xué)品濃度配制和控制系統(tǒng)?；瘜W(xué)品源70A-70C分別提供化學(xué)品A、B和C的來(lái)源。導(dǎo)管75A-75C分別提供化學(xué)品A、B和C進(jìn)入室100的傳播路徑。閥72A-72C可在開(kāi)啟和關(guān)閉位置之間變動(dòng)，用以分別控制化學(xué)品A、B和C流到導(dǎo)管75A-75C中的流量。當(dāng)用氣化方法產(chǎn)生化學(xué)品A、B和C(例如氣化的過(guò)氧化氫)時(shí)，系統(tǒng)10中可以省略各個(gè)閥72A-72C。優(yōu)選流量計(jì)74A-74C是包括一次裝置(primary device)、變換器和變送器的常規(guī)流量計(jì)。變換器感應(yīng)通過(guò)一次裝置的流體。變送器從原始變換器信號(hào)產(chǎn)生可用的流量信號(hào)。使用流量計(jì)74A-74C精確調(diào)節(jié)通過(guò)導(dǎo)管75A-75C的氣體流量。
應(yīng)當(dāng)理解，化學(xué)品A、B和C可以包括“去活化化學(xué)品”(包括但不限于抗菌化學(xué)品)，以及“基礎(chǔ)化學(xué)品(base chemicals)”和“預(yù)處理化學(xué)品”。基礎(chǔ)化學(xué)品充當(dāng)去活化化學(xué)品的稀釋劑，或者作為去活化化學(xué)品的賦形劑或載體?；A(chǔ)化學(xué)品本身可以是去活化化學(xué)品或者具有去活化性質(zhì)。預(yù)處理化學(xué)品包括使污染物對(duì)去活化化學(xué)品的去活化作用更加敏感的化學(xué)品。在朊病毒情況下，預(yù)處理化學(xué)品可以對(duì)改變朊病毒的構(gòu)象狀態(tài)起作用，從而使朊病毒對(duì)去活化更加敏感。此外，盡管本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案是參照使用化學(xué)品A、B和C的系統(tǒng)10而描述的，但是用于污染物去活化的化學(xué)品數(shù)目可以大于或小于3。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，室100提供了將物品、設(shè)備、儀器和其它對(duì)象暴露于多種去活化化學(xué)品以進(jìn)行生物污染物去活化(例如去污染或滅菌)的區(qū)域。在舉例說(shuō)明的實(shí)施方案中，室100是“流通(flow-through)”室，該室具有和導(dǎo)管75A-75C相通的輸入口110A-110C，以及輸出口120。室100的體積可以從小于1立方英尺到超過(guò)1百萬(wàn)立方英尺?？梢蕴峁┕娘L(fēng)機(jī)或風(fēng)扇(未顯示)以便于化學(xué)品A、B和C流過(guò)室100。過(guò)濾器(例如細(xì)菌保持過(guò)濾器(bacteria-retentive filter))可以位于輸出口120處，以防止污染物通過(guò)輸出口120進(jìn)入室100中。
化學(xué)品濃度配制和控制系統(tǒng)通常包括傳感電路20、處理單元50、輸出單元62和輸入單元64。如下面將要詳細(xì)描述的，傳感電路20包括用于感應(yīng)室100內(nèi)部氣體混合物的化學(xué)品組分濃度的電容器Cx。應(yīng)當(dāng)理解，化學(xué)品濃度配制和控制系統(tǒng)可以包括多個(gè)傳感電路20以在室100的超過(guò)1個(gè)的區(qū)域中感應(yīng)化學(xué)組分的濃度。
室100中的氣體混合物可以包括(但不限于)為用于生物污染物去活化的去活化化學(xué)品的化學(xué)組分，如抗菌化學(xué)品(例如去污染劑和滅菌劑)，“基礎(chǔ)”化學(xué)品和空氣。本發(fā)明人預(yù)期氣體混合物可以包括沒(méi)有在此處具體識(shí)別的化學(xué)組分，以及與生物污染去活化過(guò)程無(wú)關(guān)的化學(xué)組分，包括具有不同偶極矩的化學(xué)品。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，處理單元50用傳感電路20操作，接受來(lái)自流量計(jì)74A-74C的數(shù)字流量信號(hào)，并且將控制信號(hào)輸出到閥72A-72C。另外，處理單元50還可以輸出用于其它系統(tǒng)元件操作的其它控制信號(hào)，其它系統(tǒng)元件如在源70A-70C用于控制氣體產(chǎn)生(例如氣化系統(tǒng))的控制裝置(未顯示)。處理單元50還可以將信號(hào)輸出到輸出單元62，向操作員提供聽(tīng)覺(jué)和/或視覺(jué)形式的信息。因此，輸出單元62可以采取揚(yáng)聲器和/或視覺(jué)顯示器單元的形式。輸入單元64提供信息進(jìn)入處理單元50的手段。在這方面，輸入單元64可以采取鍵盤(pán)、小鍵盤(pán)、開(kāi)關(guān)等形式。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，處理單元50采取微機(jī)或微控制器形式，包括用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器52。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2，該圖顯示了一個(gè)示例性傳感電路20的詳細(xì)示意圖。傳感電路20采用“橋接電路”形式。如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，橋接電路用于根據(jù)已知數(shù)值的其它阻抗測(cè)定未知阻抗的數(shù)值。由于使用零位狀態(tài)來(lái)測(cè)定未知電阻，所以可以獲得高精度的測(cè)量值。該橋接電路被用于測(cè)定顯示室100中化學(xué)組分濃度的電容值。在圖2所示的實(shí)施方案中，傳感電路20通常包括電壓源22、零點(diǎn)檢測(cè)器30、電子電位計(jì)40、已知電容的電容器C1和電容器Cx。電容器C1是位于室100外的常規(guī)電容器，或者和室100內(nèi)部的氣體混合物絕緣。
電容器Cx直接暴露于室100內(nèi)部的氣體混合物，其中氣體混合物充滿電容器Cx導(dǎo)電板之間的間隙，從而充當(dāng)電容器Cx的絕緣體或“電介質(zhì)”。對(duì)應(yīng)于化學(xué)品濃度，傳感電路20提供顯示電容Cx的數(shù)據(jù)。在這點(diǎn)上，電容Cx將根據(jù)室100內(nèi)部化學(xué)組分濃度的變化而改變。
應(yīng)當(dāng)理解，氣體混合物可以不是電容器Cx導(dǎo)電板之間間隙中的唯一電介質(zhì)。在這點(diǎn)上，預(yù)期在間隙中可能存在一種或多種固體電介質(zhì)材料，包括但不限于，有機(jī)或無(wú)機(jī)材料。而且，應(yīng)當(dāng)理解可以加熱電容器Cx的極板以使其上的凝結(jié)作用最小化。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，電容器Cx是平行板電容器。但是，應(yīng)當(dāng)理解電容器Cx可以以不同形式構(gòu)造。例如，Cx可以是圓柱形或球形電容器。如果使用球形電容器作為電容器Cx，則必須在電容器的外殼上安置多個(gè)孔以使氣體混合物能夠進(jìn)出電容器。
電子電位計(jì)40以和機(jī)械位計(jì)相同的方式起作用。在這點(diǎn)上，電子電位計(jì)40是一種三端點(diǎn)設(shè)備。兩個(gè)端點(diǎn)之間是電阻元件。已知為“游標(biāo)”的第三端點(diǎn)沿著電阻元件連接在不同點(diǎn)上。游標(biāo)是由處理單元50數(shù)字化控制的(參見(jiàn)圖1)。游標(biāo)將電阻元件分成兩個(gè)電阻器RBC和RAC。電子電位計(jì)40可以是可從Catalyst Semiconductor，Inc.of Sunnyvale，California獲得的數(shù)字程控電位計(jì)(DPPTM)。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，電壓源22提供AC電壓信號(hào)，如正弦或脈沖波形。零點(diǎn)檢測(cè)器30是用于檢測(cè)零值狀態(tài)(即，短路)的設(shè)備，如檢流計(jì)、伏特計(jì)、選頻放大器等。
現(xiàn)在詳細(xì)描述傳感電路20的操作。將橋接電路元件連接在結(jié)點(diǎn)AC、BC、AD和BD之間。用處理單元50操作電子電位計(jì)40以改變RBC和RAC的電阻，直至結(jié)點(diǎn)A和B之間的電勢(shì)差(VAB)為零。當(dāng)存在這種情形時(shí)，認(rèn)為橋達(dá)到平衡或者是“歸零的”。如下關(guān)系式適用于主分路中的電壓VAC＝VBC，并且VAD＝VBD，其中VAC是結(jié)點(diǎn)A和C之間的電壓，VBC是結(jié)點(diǎn)B和C之間的電壓，VAD是結(jié)點(diǎn)A和D之間的電壓，而VBD是結(jié)點(diǎn)B和D之間的電壓。因此，
VAD/VAC＝VBD/VBCVAD＝VBD/(VAC/VBC)將電容的電容器Cx連接在結(jié)點(diǎn)A和D之間，而將已知電容的電容器C連接在結(jié)點(diǎn)B和D之間。通過(guò)處理單元50調(diào)節(jié)從結(jié)點(diǎn)A到結(jié)點(diǎn)C到結(jié)點(diǎn)B連接的電子電位計(jì)40，以改變電壓VAC和VBC。
當(dāng)零點(diǎn)檢測(cè)器30監(jiān)測(cè)到零點(diǎn)時(shí)，電流I1從結(jié)點(diǎn)C流向結(jié)點(diǎn)A再流向結(jié)點(diǎn)D，而電流I2從結(jié)點(diǎn)C流向結(jié)點(diǎn)B再流向結(jié)點(diǎn)D。結(jié)點(diǎn)A到C的電壓VAC和結(jié)點(diǎn)B到C的電壓VBC為VAC＝I1RAC并且VBC＝I2RBC。
電容C的電容器的電壓、電流I和頻率f為V=I2πfC]]>因此，電壓VAD和VBD可以表示為V=I12πfCx]]>V=I22πfC1]]>如上討論的，VAD＝VBD/(VAC/VBC)，VAC＝I1RAC并且VBC＝I2RBC，因此，Cx=C1(RBCRAC).]]>考慮到如上關(guān)系，當(dāng)監(jiān)測(cè)到零值狀態(tài)時(shí)，可以使用RAC和RBC的電阻值，連同電容器C1的已知電容值，來(lái)確定電容器Cx的未知電容值。
不同分子在偶極矩上的差異被用來(lái)確定氣體混合物中化學(xué)組分的濃度。在這點(diǎn)上，電容器的介電常數(shù)取決于電子“極化性”。極化度是分子在電場(chǎng)下形成偶極的能力或者電場(chǎng)排列或旋轉(zhuǎn)固有偶極子如水分子的能力。如果氣體混合物中只有一種化學(xué)組分具有可測(cè)量的偶極矩，則該化學(xué)組分的濃度被測(cè)定。
如上討論，氣體混合物充滿了電容器Cx導(dǎo)電板之間的間隙，從而充當(dāng)電容器Cx的電介質(zhì)。通過(guò)將電容器Cx配置成橋接電路的元件，當(dāng)橋平衡或歸零時(shí)，可以使用RAC和RBC的電阻值來(lái)確定電容器Cx的電容。電容器Cx的電容是室100中化學(xué)組分濃度的指示，因?yàn)楦鱾€(gè)電介質(zhì)的電容率受氣體混合物中化學(xué)組分濃度影響。
公知的是，平行板電容器C＝(κε0)(A/d)＝(ε)(A/d)，其中C是電容，κ是介電常數(shù)，ε0是自由空間的電容率(8.85×10-12F/m)，ε是電容器電介質(zhì)的電容率(法拉/米)，A是電容器極板的面積(m2)，而d是電容器極板之間以米為單位的間隔。隨著ε加大，電容C也增加。在電容器是具有直徑D的圓板的平行板電容器的情況下，C＝(πD2ε)/(4d)。
應(yīng)理解電容器的介電常數(shù)κ可以根據(jù)如下表達(dá)式確定κ=4dCπD2ϵ0,]]>其中電容值C是如上所述測(cè)定的。電容器的介電常數(shù)(κ)還可以用以下方法測(cè)定測(cè)定在導(dǎo)電板之間有電介質(zhì)的電容(Cd)，然后測(cè)定沒(méi)有電介質(zhì)的電容(Co)。兩個(gè)電容的比率等于介電常數(shù)κ=CdC0.]]>電容器的響應(yīng)受施加其上的AC波形的特性(例如頻率)影響。在這點(diǎn)上，容抗(Xc)是頻率的函數(shù)。容抗通過(guò)純電容對(duì)交流電流流動(dòng)提供的阻力(opposition)，并且以歐姆表示(Xc＝1/(2πfC))。因此，電壓源22產(chǎn)生的波形的頻率影響電容器的響應(yīng)。因而，所選的電壓源22頻率應(yīng)當(dāng)優(yōu)選為提供給電容器使其隨著室100內(nèi)部化學(xué)組分濃度的變化而產(chǎn)生普通線性響應(yīng)的頻率。如下面將要進(jìn)一步討論的，這將便于使用電容值的內(nèi)插和外推法。如果沒(méi)有獲得合適的線性響應(yīng)，則可以將數(shù)據(jù)點(diǎn)的擴(kuò)展集儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器52中。
應(yīng)當(dāng)理解，盡管本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案包括橋接電路形式的傳感電路20，本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它類型的電路和技術(shù)(包括其它類型的橋接電路，以及電容計(jì))也適合用于測(cè)量電容。例如，圖3舉例說(shuō)明了一種備選傳感電路20A。傳感電路20A是LC諧振電路，含有位于室100外(或者與室100內(nèi)部氣體混合物隔離)的可變電容器CA，以及直接暴露于氣體混合物的電容器Cx。在這點(diǎn)上，電容器Cx位于室100中，其中氣體混合物充滿在電容器Cx導(dǎo)電板之間的間隙中，從而充當(dāng)電容器Cx的絕緣體或“電介質(zhì)”。由于共振頻率ω0＝[L(CA+Cx)]-1/2，因此可以測(cè)定電容器Cx的未知電容。
圖4舉例說(shuō)明了適合用于本發(fā)明的另一備選傳感電路20B。傳感電路20B是“電荷轉(zhuǎn)移”傳感電路。電荷轉(zhuǎn)移傳感電路被認(rèn)為是提供飛法拉(femtoFarad)分?jǐn)?shù)的分辨率。在電荷轉(zhuǎn)移傳感電路中，通過(guò)將感應(yīng)電極充電至固定電位，然后將該電荷轉(zhuǎn)移給包含已知電容電容器的電荷檢測(cè)器，從而測(cè)定感應(yīng)電極的未知電容。在傳感電路20B中，未知電容的電容器Cx位于室100中，其中氣體混合物充滿在電容器Cx導(dǎo)電板之間的間隙中，從而充當(dāng)電容器Cx的絕緣體或“電介質(zhì)”。首先將電容器Cx經(jīng)由開(kāi)關(guān)S1連接到DC參考電壓(Vr)。在將Cx滿意地充電到Vr電位后，重新斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1。然后在盡可能短的延遲以將由電導(dǎo)造成的泄漏效果最小化后，閉合開(kāi)關(guān)S2并且將Cx上存在的電荷(Q)轉(zhuǎn)移到電容器Cs(即電荷檢測(cè)器)上。一旦將電荷Q滿意地轉(zhuǎn)移到電容器Cs上，重新斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2。通過(guò)讀出電壓Vs，可以測(cè)定電容器Cx的電容?？梢詫s輸入放大器，以提供對(duì)于模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)具有數(shù)字處理可用電壓范圍所必需的縮放比例。開(kāi)關(guān)S3充當(dāng)復(fù)位裝置以將電荷轉(zhuǎn)移循環(huán)之間的電荷復(fù)位，使每個(gè)電荷轉(zhuǎn)移循環(huán)具有一致的初始狀態(tài)。開(kāi)關(guān)S1、S2和S3可以是機(jī)電開(kāi)關(guān)或者晶體管。優(yōu)選使用數(shù)字控制邏輯來(lái)控制開(kāi)關(guān)S1、S2和S3。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，選擇Cs使其明顯大于Cx。
支配傳感電路20B的等式如下
Vs＝Vr[Cx/(Cx+Cs)]，因此Cx＝VsCs/[Vr-Vs]。
經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，在某些情況下，暴露于位于室100中的氣體混合物的電容器的電容可以在亞飛法拉電容到低皮法拉(例如0.1fF到100pF)范圍內(nèi)，而且氣體混合物中化學(xué)組分濃度的變化可能只導(dǎo)致低皮法拉電容的電容變化，或者甚至飛法拉電容的電容變化。因此，用于測(cè)量電容的傳感電路可能需要具有高靈敏度以測(cè)量小的電容值。一種高靈敏度傳感電路是上述的電荷轉(zhuǎn)移傳感電路。其它高靈敏度電路是由Process TomographyLimited of Cheshire，United Kingdom提供的諸如PTL 110電容變換器的設(shè)備。PTL 110測(cè)量的小電容值(至多10皮法拉)的分辨率為1飛法拉。IETLabs，Inc.of Westbury，New York的1616 Precision Capacitance Bridge可以測(cè)量10-7pF到10μF范圍內(nèi)的電容。Tektronix制造的Tektronix 130 LC Meter可測(cè)量從0.3pF到3pF的電容。在現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)中還證實(shí)，使用現(xiàn)代運(yùn)算放大器和模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)的電容傳感電路能夠容易地獲得0.01pF的分辨率。
應(yīng)當(dāng)理解，盡管本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案使用電容器電容的測(cè)量值來(lái)測(cè)定濃度，但是預(yù)期使用電容器其它電性能的測(cè)量值也可以用來(lái)確定濃度，電容器的其它電性能包括但不限于，電壓、電流、電阻、電抗、電荷、電容率、介電常數(shù)或任何其它電性能的變化。
參照?qǐng)D1和5，將詳細(xì)描述化學(xué)品濃度配制和控制系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的操作。圖5提供了描述配制和控制方法的流程圖200。如參照?qǐng)D1所述的，室100是“流通”室。因此，輸入室100的去活化化學(xué)品是連續(xù)維持的，并且通過(guò)從輸出口120排出而涌過(guò)室100。
盡管本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的操作在此處是參照用于去活化“生物污染物”的“去活化化學(xué)品”而描述的，但這沒(méi)有限制本發(fā)明范圍的意圖。如上所示，可以從包括但不限于去活化化學(xué)品、基礎(chǔ)化學(xué)品和預(yù)處理化學(xué)品的化學(xué)品中選擇化學(xué)品A、B和C。此外，還是如上所指出的，被去活化的污染物包括但不限于生物污染物、化學(xué)戰(zhàn)試劑或生物戰(zhàn)試劑。
作為初始步驟，對(duì)于感興趣的每種去活化化學(xué)品，測(cè)定和濃度相關(guān)的電容器Cx電容的數(shù)據(jù)集(即，表示電容-濃度曲線的數(shù)據(jù)表)(步驟210)，并且將數(shù)據(jù)集儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器52中(步驟220)。在這點(diǎn)上，創(chuàng)造單獨(dú)的去活化化學(xué)品的氣氛(例如在室100內(nèi)部)，測(cè)量作為濃度函數(shù)的電容器Cx電容。例如，將電容器Cx暴露于驗(yàn)證過(guò)的第一種去活化化學(xué)品(例如臭氧)濃度下，測(cè)定和第一種去活化化學(xué)品有關(guān)的數(shù)據(jù)集。在排空室100后，將電容器Cx暴露于驗(yàn)證過(guò)的第二種去活化化學(xué)品(例如環(huán)氧乙烷)濃度下，測(cè)定和第二種去活化化學(xué)品有關(guān)的數(shù)據(jù)集。重復(fù)以上步驟，從而獲得另外的其它去活化化學(xué)品(例如二氧化氯和氣化過(guò)氧化氫)的數(shù)據(jù)集。
應(yīng)當(dāng)理解，可以用公知的分析工具驗(yàn)證去活化化學(xué)品的濃度。優(yōu)選根據(jù)濃度范圍、區(qū)域大小、所需的響應(yīng)時(shí)間和測(cè)量的持續(xù)時(shí)間來(lái)選擇分析工具。用于測(cè)量化學(xué)組分濃度的公知分析工具的實(shí)例包括但不限于傅里葉變換紅外(FTIR)光譜法和高質(zhì)量近紅外(NIR)光譜法。
在將每種感興趣的去活化化學(xué)品的數(shù)據(jù)集儲(chǔ)存到存儲(chǔ)器52之后，處理單元50可以開(kāi)始“配制”操作。參照步驟230(圖5)，使用者使用輸入單元64選擇一種或多種要處理的生物污染物(例如孢子、真菌、病毒、細(xì)菌、朊病毒和其它生物污染物)。然后處理單元50確定用于去活化一種或多種所選污染物的去活化化學(xué)品的合適配方(步驟240)。在這點(diǎn)上，處理單元50是用確定去活化化學(xué)品共混物的合適濃度以實(shí)現(xiàn)所選的一種或多種生物污染物的適當(dāng)去活化的數(shù)據(jù)預(yù)編程的。例如，如果選擇袍子作為生物污染物，則確定對(duì)袍子去活化最有效的去活化化學(xué)品的共混物(例如，X ppm的氣化過(guò)氧化氫和Y ppm的臭氧)。典型地，用氣化過(guò)氧化氫處理的濃度范圍為70ppm到9000ppm。但是，檢測(cè)低于70ppm的氣化過(guò)氧化氫濃度對(duì)于確保從室中抽空氣化過(guò)氧化氫可能是重要的。預(yù)期將處理單元50編程以識(shí)別污染物的級(jí)別，其中一些污染物比其它污染物更難以去活化(例如朊病毒)。因此，處理單元50可以確定用于去活化更難以去活化污染物的去活化化學(xué)方法，其對(duì)比較容易去活化污染物的去活化也將是有效的。例如，對(duì)去活化朊病毒有效的去活化化學(xué)方法可能對(duì)去活化袍子和細(xì)菌也是有效的。因此，將處理單元50編程以確定用于去活化多種所選污染物的最佳去活化化學(xué)方法。
在處理單元50已經(jīng)確定了去活化化學(xué)品共混物中每種化學(xué)組分的濃度后，將每種化學(xué)組分以它們各自的濃度順序加入到室100中，形成合并的去活化化學(xué)品的氣體混合物(步驟250)。例如，如果確定的去活化化學(xué)品共混物包括X ppm的化學(xué)品A(例如臭氧)和Y ppm的化學(xué)品B(例如二氧化氯)，那么處理單元將閥72B和72C維持在閉合位置，并且打開(kāi)閥72A將化學(xué)品A釋放到室100中。如上所示，通過(guò)導(dǎo)管75A-75C的氣體流量是用流量計(jì)74A-74C精確調(diào)節(jié)的。使用傳感電路20和預(yù)存的數(shù)據(jù)集確定化學(xué)品A的濃度。如果在預(yù)存數(shù)據(jù)中找不到電容器Cx的電容，則可以內(nèi)插或外推儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)以獲得對(duì)應(yīng)于電容器Cx測(cè)量電容的濃度。
當(dāng)傳感電路20感應(yīng)到化學(xué)品A所需的X ppm濃度水平時(shí)，調(diào)節(jié)化學(xué)品A的流量以維持該所需的濃度水平。接著，處理單元50打開(kāi)閥72B將化學(xué)品B釋放到室100中。提高室100內(nèi)部的化學(xué)品B濃度直至傳感電路20顯示等于(1)和(2)總和的電容值(1)對(duì)應(yīng)于X ppm化學(xué)品A的電容值和(2)Y ppm化學(xué)品B的電容值，其中如在步驟220中所討論的，(1)和(2)的電容值已經(jīng)被預(yù)存在存儲(chǔ)器52中。
基于如下分析，相信對(duì)應(yīng)于不同化學(xué)品各種濃度的電容值是相加的。已知對(duì)于在室溫或以上溫度下的具有永久偶極矩p的氣體，介電常數(shù)(κ)可以近似為κ＝1+4πnp2/3kT其中n是單位體積的分子數(shù)，k是玻爾茲曼常數(shù)(k＝1.38×10-16erg/K)，并且T是絕對(duì)溫度表示的溫度。應(yīng)當(dāng)注意，對(duì)于給定的溫度，介電常數(shù)(κ)隨著單位體積的氣體分子數(shù)n線性增加。于是可以用以下公式計(jì)算電容率ε＝κε0因此，作為上式的結(jié)果，相信作為具體極性氣體濃度的函數(shù)而測(cè)量的電容(對(duì)于平行板電容器C＝εA/d)，將隨著濃度線性增加。為了更好的靈敏度，可以將兩個(gè)或多個(gè)電容器并聯(lián)地連接在傳感電路20中。據(jù)信對(duì)于具有不同偶極矩的氣體，表示電容-氣體濃度的曲線的每個(gè)數(shù)據(jù)集還將具有不同的斜率。實(shí)際上，對(duì)于具有永久偶極矩的氣體，從該等式計(jì)算的介電常數(shù)趨向于稍微小于當(dāng)將分子放在電場(chǎng)中時(shí)分子獲得的額外誘導(dǎo)偶極矩的實(shí)驗(yàn)值。
對(duì)于單種極性氣體和極性氣體混合物而言，氣體之間存在偶極-偶極相互作用。在單種極性氣體的情況下，據(jù)信獲取的數(shù)據(jù)中，即在電容-濃度數(shù)據(jù)中，內(nèi)含這種偶極-偶極相互作用。在不同極性氣體混合物的情況下，除非對(duì)混合物測(cè)量電容-濃度數(shù)據(jù)，否則數(shù)據(jù)中不內(nèi)含偶極-偶極相互作用。但是，據(jù)信在氣體混合物中，偶極-偶極相互作用出于以下原因可以忽略。即，偶極-偶極相互作用的力取決于常數(shù)(即3)乘以每個(gè)偶極矩除以不同偶極矩間隔距離四次冪后再乘以取向量所得到的乘積，所述取向量由各種角度的余弦和正弦的乘積組成。簡(jiǎn)單表述Fαp1p2(取向因子)/r4。
由于偶極-偶極力隨著r-4衰減，不同偶極需要非常接近以彼此影響?？紤]這種關(guān)系，基于氣體分子是快速移動(dòng)的并且氣體分子是比較稀的事實(shí)，據(jù)信偶極-偶極相互作用對(duì)電容-濃度曲線的影響可以忽略。但是，應(yīng)理解，這種相互作用確實(shí)存在，因此當(dāng)將兩種或多種不同極性氣體分子混和在一起以形成去活化氣氛時(shí)，將氣體處理為分離的、無(wú)相互作用的氣體是一種近似。但是，如上所述，據(jù)信在不偏離本發(fā)明精神的情況下，混合物中不同極性氣體之間偶極-偶極相互作用對(duì)電容-濃度曲線的影響可以忽略。
參照步驟260，為了在合適的期間內(nèi)將室100中的濃度水平維持在所需的水平，處理單元50連續(xù)監(jiān)控通過(guò)傳感電路20感應(yīng)到的電容值。在這點(diǎn)上，將處理單元50編程以具有合適的暴露時(shí)間，以將和室100內(nèi)部的物品或設(shè)備有關(guān)的生物污染物適當(dāng)去活化。
應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選地，不應(yīng)當(dāng)將這樣一種化學(xué)組分加入到室100中，該化學(xué)組分將和另一種化學(xué)組分反應(yīng)從而減小另一種化學(xué)組分(或其本身)的濃度和對(duì)生物污染物的去活化效力。但是，在一些混和的化學(xué)組分反應(yīng)的情況下，如果進(jìn)入室100的流速快于反應(yīng)速度，仍可以操縱室100中的氣體混合物將生物污染物去活化。還應(yīng)當(dāng)理解，通常在步驟210測(cè)定數(shù)據(jù)集的溫度應(yīng)當(dāng)和在去活化處理步驟250和260中使用的溫度相同。
應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于氣化的那些去活化化學(xué)品，需要使用載氣將氣化的去活化化學(xué)品運(yùn)載到室100中。這樣的載氣實(shí)例包括但不限于氮?dú)?、氦氣、氬氣和氧氣?br> 還可以將處理單元50編程使其輸出其它信號(hào)，如用于控制氣體產(chǎn)生(例如氣化過(guò)程)的控制信號(hào)。當(dāng)所需的濃度不在可接受范圍時(shí)以及在去活化過(guò)程完成時(shí)，處理單元50還可以將信號(hào)輸出到輸出單元62以產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué)和/或視覺(jué)指示。通過(guò)包括濃度水平顯示器，視覺(jué)指示可以幫助操作員。
據(jù)認(rèn)為去活化化學(xué)品可以是有危險(xiǎn)的。因此，應(yīng)當(dāng)理解可以使用公知的常規(guī)方式來(lái)破壞通過(guò)輸出口120從室100排出的任何去活化化學(xué)品。所述的常規(guī)方式包括但不限于加熱、洗滌和催化轉(zhuǎn)化。
如上所述，電容器的響應(yīng)受施加其上的AC波形特性(例如頻率)影響。因此，在整個(gè)步驟210-260中的施加給電容器Cx的AC波形頻率都應(yīng)當(dāng)相同。
此外，如上所述，據(jù)信對(duì)應(yīng)于不同化學(xué)品各種濃度的電容值是可相加的。但是，應(yīng)當(dāng)理解還可以通過(guò)測(cè)量當(dāng)化學(xué)組分濃度變化時(shí)電容器Cx的電容，來(lái)確定和在氣體混合物中合并的兩種或多種化學(xué)組分的濃度有關(guān)的電容值。在這點(diǎn)上，將電容器Cx暴露于包括兩種或多種化學(xué)組分的氣體混合物。隨著每種化學(xué)組分濃度的變化，測(cè)定電容器Cx的電容作為化學(xué)組分濃度的函數(shù)。采用這種方式，將和兩種或多種化學(xué)組分濃度的幾種不同組合有關(guān)的電容器Cx電容的大數(shù)據(jù)集收集并且預(yù)存在存儲(chǔ)器52中。當(dāng)化學(xué)組分的濃度被配制時(shí)，處理單元50讀取預(yù)存數(shù)據(jù)以確定氣體混合物中兩種或多種化學(xué)組分的濃度。
許多去活化化學(xué)品由于化學(xué)活性和環(huán)境條件而隨著時(shí)間衰變(例如熱和光降解)。例如已知臭氧隨著臭氧分子(O3)分解成分子氧(O2)而快速降解，并且已知?dú)饣倪^(guò)氧化氫被分解成水蒸汽和分子氧。因此，在去活化系統(tǒng)中已經(jīng)觀察到，作為衰變的結(jié)果，系統(tǒng)中使用的化學(xué)組分的濃度隨著去活化處理循環(huán)的進(jìn)程而下降。根據(jù)本發(fā)明，由于涉及和濃度相關(guān)的電容器Cx電容的數(shù)據(jù)集(即代表電容-濃度時(shí)間衰變曲線的數(shù)據(jù)表)是對(duì)于感興趣的每種去活化化學(xué)品測(cè)定的(步驟210)，對(duì)于感興趣的每種去活化化學(xué)品，獲得另外的數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集涉及作為時(shí)間函數(shù)的電容器Cx電容(即時(shí)間衰變數(shù)據(jù)集)。在這方面，獲得的是表示由于衰變?cè)斐傻娜セ罨瘜W(xué)品濃度變化的數(shù)據(jù)。
盡管監(jiān)測(cè)去活化化學(xué)品衰變的方法在此處是參照感應(yīng)電容的變化(例如減小或增大)而描述的，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，備選地，可以通過(guò)感應(yīng)一個(gè)或多個(gè)電容器的電壓、電流、電阻、電抗、電荷、電容率、介電常數(shù)或任何其它電性能的變化來(lái)進(jìn)行去活化化學(xué)品衰變的監(jiān)測(cè)過(guò)程。
在多種去活化化學(xué)品的情況下，可以將每個(gè)時(shí)間衰變數(shù)據(jù)集的電容值合計(jì)，以確定表示作為時(shí)間函數(shù)的時(shí)間衰變曲線圖或總電容(即，由所有去活化化學(xué)品所貢獻(xiàn)的電容之和)曲線的數(shù)據(jù)集。
隨著去活化過(guò)程進(jìn)行，可以參照時(shí)間衰變數(shù)據(jù)集測(cè)定每種去活化化學(xué)品濃度的損失。例如，如果在去活化過(guò)程中室100中有兩種去活化化學(xué)品A和B，隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，每種去活化化學(xué)品的衰變將使通過(guò)傳感電路20測(cè)量的總電容下降。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明還可以用于監(jiān)測(cè)只使用已知去活化化學(xué)品時(shí)的衰變。
可以通過(guò)選擇預(yù)定的時(shí)間間隔，感應(yīng)根據(jù)閾值下的去活化化學(xué)品A和B的衰變而確定的總電容的減小，或者感應(yīng)總電容的預(yù)定百分比下降，來(lái)制定運(yùn)行時(shí)限。應(yīng)當(dāng)理解，時(shí)間衰變數(shù)據(jù)集，即每種去活化化學(xué)品的時(shí)間衰變數(shù)據(jù)集，還提供了每種去活化化學(xué)品衰變下的速度指示。這種衰變速度數(shù)據(jù)可用于各種目的，包括但不限于，選擇合適的預(yù)定時(shí)間間隔、閾值或百分比下降。
參考每種去活化化學(xué)品的涉及作為時(shí)間函數(shù)的電容的時(shí)間衰變數(shù)據(jù)集，以將去活化化學(xué)品A和B都補(bǔ)充到完全濃度水平。這些時(shí)間衰變數(shù)據(jù)集提供了在運(yùn)行期間，確定總電容的降低對(duì)每種去活化化學(xué)品A和B的衰變的貢獻(xiàn)大小的方法。因此，隨后可以合當(dāng)提高每種去活化化學(xué)品A和B的濃度，從而使每種去活化化學(xué)品A和B回到它們的最初濃度。使用如上討論的電容-濃度數(shù)據(jù)集，可以將時(shí)間衰變數(shù)據(jù)集的電容值和特定的濃度值相關(guān)聯(lián)。如通過(guò)參照每種去活化化學(xué)品各自的電容-時(shí)間曲線所確定的，補(bǔ)充每種去活化化學(xué)品，直至恢復(fù)給定時(shí)間間隔的電容損失。
應(yīng)當(dāng)理解，在第一種去活化化學(xué)品的濃度比第二種去活化化學(xué)品的濃度下降更快的情況下，當(dāng)?shù)谝贿\(yùn)行時(shí)間間隔過(guò)去時(shí)，可能只需要補(bǔ)充第一種去活化化學(xué)品。當(dāng)?shù)诙\(yùn)行時(shí)間間隔過(guò)去時(shí)，則可能必需同時(shí)補(bǔ)充第一種和第二種去活化化學(xué)品。
如果對(duì)于試劑去活化處理中使用的去活化化學(xué)品的一個(gè)或多個(gè)具體濃度，沒(méi)有儲(chǔ)存時(shí)間衰變數(shù)據(jù)集，而儲(chǔ)存的是相同去活化化學(xué)品其它濃度的數(shù)據(jù)，可以通過(guò)內(nèi)插可用的儲(chǔ)存數(shù)據(jù)而得到實(shí)際使用的去活化化學(xué)品每個(gè)濃度的合適的時(shí)間衰變數(shù)據(jù)集。此外，還可以將在去活化處理過(guò)程中獲得的數(shù)據(jù)加入到儲(chǔ)存數(shù)據(jù)中，從而能夠更精確地控制將來(lái)使用相同化學(xué)品進(jìn)行的去活化處理。
應(yīng)當(dāng)理解，可以使用歷史數(shù)據(jù)來(lái)導(dǎo)出其中電容器電性能被表示為時(shí)間函數(shù)的等式(例如電容＝f(t))。類似地，可以導(dǎo)出這樣的等式，其中電容器電性能的變化表示為時(shí)間變化的函數(shù)(例如Δ電容＝f(Δt))。例如，對(duì)于特定去活化化學(xué)品，可以測(cè)量電容器電性能的時(shí)間衰變曲線的一部分。一旦取得了這部分?jǐn)?shù)據(jù)，可以使用常規(guī)的曲線擬合法導(dǎo)出涉及電容器的電性能變化的作為時(shí)間函數(shù)的等式。由于電容器電性能的每個(gè)數(shù)值與去活化化學(xué)品的唯一濃度相對(duì)應(yīng)，儲(chǔ)存的等式將提供對(duì)應(yīng)于擴(kuò)展到0％到100％濃度的去活化化學(xué)品濃度范圍的電容器電性能值。因此，整個(gè)時(shí)間衰變數(shù)據(jù)集包含在一個(gè)等式中。可以使用典型的曲線擬合或回歸分析。例如，可以使用最小二乘方法來(lái)提供對(duì)應(yīng)于獲取數(shù)據(jù)部分的等式。最小二乘方法認(rèn)為給定類型的最佳擬合曲線是和所給數(shù)據(jù)集偏差平方和最小(最小平方誤差)的曲線。例如，如果在實(shí)際去活化處理循環(huán)過(guò)程中，去活化化學(xué)品的最初濃度對(duì)應(yīng)于等于X的測(cè)量的電容器電性能，并且如果自運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始經(jīng)過(guò)時(shí)間間隔T后，系統(tǒng)將使用儲(chǔ)存的等式來(lái)確定經(jīng)過(guò)時(shí)間間隔T后的電性能值。將補(bǔ)充去活化化學(xué)品直至恢復(fù)電容器的最初電性能X。另外，如上所述，可以取該等式的時(shí)間導(dǎo)數(shù)，從而提供電容器電性能變化對(duì)時(shí)間變化相關(guān)的等式。
如上所示，可以有超過(guò)一個(gè)的傳感電路20，每個(gè)傳感電路20含有用于感應(yīng)濃度的一個(gè)或多個(gè)電容器。用于感應(yīng)由于衰變而改變的濃度的電容器優(yōu)選位于室100的其中氣體分子具有高駐留時(shí)間的區(qū)域中，如室100的低流速區(qū)域，或者形成于室100中的“死區(qū)”區(qū)域，其中流速為零或接近零。
盡管已經(jīng)參照化學(xué)組分(例如化學(xué)品A、B和C)，這些化學(xué)組分是去活化化學(xué)品，描述了本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的操作，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，引入室100的化學(xué)組分可以包括但不限于，去活化化學(xué)品(例如抗菌劑)、基礎(chǔ)化學(xué)品(即去活化化學(xué)品的稀釋劑，或者去活化化學(xué)品的賦形劑或載體)、預(yù)處理化學(xué)品，以及它們的組合。例如，化學(xué)品A可以是預(yù)處理化學(xué)品，而化學(xué)品B和C可以是去活化化學(xué)品。
去活化化學(xué)品包括但不限于選自如下的化學(xué)品次氯酸鹽、碘遞體、季銨氯化物(Quats)、酸性消毒劑、醛(甲醛和戊二醛)、醇、酚、過(guò)乙酸(PAA)、二氧化氯。去活化化學(xué)品的具體實(shí)例包括但不限于氣化過(guò)氧化氫、氣化漂白劑、氣化過(guò)酸、氣化過(guò)乙酸、臭氧、環(huán)氧乙烷、二氧化氯、含鹵素的化合物、氨氣、其它氣態(tài)氧化劑，以及它們的混合物。含鹵素的化合物的鹵素包括但不限于氯、氟和溴。
基礎(chǔ)化學(xué)品的實(shí)例包括但不限于去離子水蒸汽、蒸餾水蒸汽、氣化醇(例如三級(jí)醇)以及它們的混合物。如上所述，基礎(chǔ)化學(xué)品本身可以是去活化化學(xué)品。因此，基礎(chǔ)化學(xué)品還可以是上面所列的去活化化學(xué)品中的任何一種。
可以在室100內(nèi)部創(chuàng)造的氣氛的一些實(shí)例包括但不限于臭氧；氣化過(guò)氧化氫和水蒸汽；環(huán)氧乙烷；氣化過(guò)氧化氫、水蒸汽和臭氧；氣化過(guò)氧化氫、水蒸汽和環(huán)氧乙烷；臭氧和環(huán)氧乙烷；以及氣化過(guò)氧化氫、水蒸汽、臭氧和環(huán)氧乙烷。
通過(guò)閱讀和理解說(shuō)明書(shū)，可以進(jìn)行其它改進(jìn)和變更。本發(fā)明的意圖是所有這樣的改進(jìn)和變更都包含在所要求保護(hù)的本發(fā)明或其等價(jià)物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于將流通室內(nèi)部污染物去活化的方法，該方法包括在室中引入第一種化學(xué)組分；將室中第一種化學(xué)組分的濃度提高到第一預(yù)定濃度；在室中引入第二種化學(xué)組分；和將室中第二種化學(xué)組分的濃度提高到第二預(yù)定濃度，其中第一種和第二種化學(xué)組分的濃度測(cè)量方法為將至少一個(gè)含有第一和第二塊極板的電容器暴露于引入室內(nèi)的第一和第二種化學(xué)組分，和測(cè)定所述至少一個(gè)電容器的電性能的變化，其中所述電性能的變化根據(jù)第一和第二種化學(xué)組分濃度的變化而改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述方法還包括將多個(gè)數(shù)據(jù)集儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中，其中所述數(shù)據(jù)集每個(gè)都包含作為化學(xué)組分濃度的函數(shù)的電容值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述方法還包括將室中的第一和第二種化學(xué)組分維持在各自的第一和第二預(yù)定濃度一段足以去活化污染物的期間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述方法還包括選擇至少一種將要在所述室中去活化的污染物，其中所述第一和第二種化學(xué)組分以及所述的第一和第二預(yù)定濃度是根據(jù)所述的至少一種所選污染物而確定的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第二種化學(xué)組分是去活化化學(xué)品。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述去活化化學(xué)品是氣態(tài)氧化劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述去活化化學(xué)品選自氣化過(guò)氧化氫、氣化過(guò)酸、氣化過(guò)乙酸、氣化漂白劑、臭氧、環(huán)氧乙烷、二氧化氯、氨氣、含鹵素的化合物，以及它們的混合物
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述含鹵素的化合物的所述鹵素選自氯、氟和溴。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述去活化化學(xué)品選自次氯酸鹽、碘遞體、季銨氯化物(Quats)、酸性消毒劑、醛、醇、酚、過(guò)乙酸和二氧化氯。
10.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述第二種化學(xué)組分還包括基礎(chǔ)化學(xué)品。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述基礎(chǔ)化學(xué)品是(a)和(b)中的至少一種(a)所述去活化化學(xué)品的稀釋劑和(b)所述去活化化學(xué)品的賦形劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述基礎(chǔ)化學(xué)品是去活化化學(xué)品。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述基礎(chǔ)化學(xué)品選自去離子水蒸汽、蒸餾水蒸汽、氣化醇以及它們的混合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述醇是三級(jí)醇。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述污染物選自生物污染物、生物戰(zhàn)試劑和化學(xué)戰(zhàn)試劑。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在將室中的第一種化學(xué)組分增加到第一預(yù)定濃度的同時(shí)，測(cè)定第一種化學(xué)組分的濃度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述第一種化學(xué)組分是預(yù)處理化學(xué)品。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述方法還包括將多個(gè)數(shù)據(jù)集儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中，每個(gè)數(shù)據(jù)集各自表示化學(xué)組分的衰變，其中每個(gè)數(shù)據(jù)集包含作為時(shí)間函數(shù)的和化學(xué)組分濃度有關(guān)的電容器電性能數(shù)值。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中所述方法還包括根據(jù)多個(gè)數(shù)據(jù)集補(bǔ)充第一和第二種化學(xué)組分中至少一種的濃度。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述的第一和第二種化學(xué)組分中至少一種的濃度是在經(jīng)過(guò)一段運(yùn)行期間后補(bǔ)充的。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中所述的運(yùn)行期間是通過(guò)以下的至少一個(gè)而制定的選擇預(yù)定的時(shí)間間隔，感應(yīng)電容器電性能相對(duì)于閾值的變化，以及感應(yīng)電容器電性能的預(yù)定百分比變化。
22.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中所述方法還包括從所述多個(gè)數(shù)據(jù)集中確定第一和第二種化學(xué)組分中每一種的衰變速度。
23.一種用于將流通室內(nèi)部污染物去活化的方法，該方法包括選擇至少一種將要在室中去活化的污染物；確定用于選擇性地去活化所述至少一種污染物的至少第一種化學(xué)組分和第二種化學(xué)組分，以及各自的第一和第二預(yù)定濃度；在室中引入第一種化學(xué)組分；將室中第一種化學(xué)組分的濃度提高到第一預(yù)定濃度；在室中引入第二種化學(xué)組分；和將室中第二種化學(xué)組分的濃度提高到第二預(yù)定濃度，其中第一種和第二種化學(xué)組分的濃度測(cè)量方法為將至少一個(gè)含有第一和第二塊極板的電容器暴露于引入室內(nèi)的第一和第二種化學(xué)組分，和測(cè)定所述的至少一個(gè)電容器的電性能的變化，其中所述電性能的變化根據(jù)第一和第二種化學(xué)組分濃度的變化而改變。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述方法還包括將多個(gè)數(shù)據(jù)集儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中，其中所述數(shù)據(jù)集每個(gè)都包含作為化學(xué)組分濃度的函數(shù)的電容值。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述方法還包括將室中的第一和第二種化學(xué)組分維持在各自的第一和第二預(yù)定濃度一段足以去活化所述至少一種污染物的期間。
26.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述第二種化學(xué)組分是去活化化學(xué)品。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中所述去活化化學(xué)品是氣態(tài)氧化劑。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中所述去活化化學(xué)品選自氣化過(guò)氧化氫、氣化過(guò)酸、氣化過(guò)乙酸、氣化漂白劑、臭氧、環(huán)氧乙烷、二氧化氯、氨氣、含鹵素的化合物，以及它們的混合物。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中所述含鹵素的化合物的所述鹵素選自氯、氟和溴。
30.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中所述第二種化學(xué)組分還包括基礎(chǔ)化學(xué)品。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中所述基礎(chǔ)化學(xué)品是(a)和(b)中的至少一種(a)所述去活化化學(xué)品的稀釋劑和(b)所述去活化化學(xué)品的賦形劑。
32.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中所述基礎(chǔ)化學(xué)品選自去離子水蒸汽、蒸餾水蒸汽、氣化醇以及它們的混合物。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其中所述醇是三級(jí)醇。
34.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述污染物選自生物污染物、生物戰(zhàn)試劑和化學(xué)戰(zhàn)試劑。
35.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中在將室中的第一種化學(xué)組分增加到第一預(yù)定濃度的同時(shí)，測(cè)定第一種化學(xué)組分的濃度。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的方法，其中所述第一種化學(xué)組分是預(yù)處理化學(xué)品。
37.一種用于將流通室內(nèi)部污染物去活化的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于將第一種化學(xué)組分和第二種化學(xué)組分順序引入室中的裝置；用于將室中第一種化學(xué)組分濃度提高到第一預(yù)定濃度，并且將室中第二種化學(xué)組分濃度提高到第二預(yù)定濃度的流量控制裝置；具有第一和第二塊極板的電容器，其中將所述電容器暴露于順序引入室內(nèi)的第一和第二種化學(xué)組分；和用于測(cè)定電容器電性能變化的傳感裝置，其中所述電性能變化根據(jù)第一和第二種化學(xué)組分濃度的變化而改變。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括用于將多個(gè)數(shù)據(jù)集儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的儲(chǔ)存裝置，其中所述數(shù)據(jù)集每個(gè)都包含作為化學(xué)組分濃度的函數(shù)的電容值。
39.根據(jù)權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括用于將室中第一和第二種化學(xué)組分維持在各自的第一和第二預(yù)定濃度一段足以去活化污染物的期間的控制裝置。
40.根據(jù)權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括用于選擇至少一種將要在所述室中去活化的污染物的輸入裝置，其中所述第一和第二種化學(xué)組分以及所述的第一和第二預(yù)定濃度是根據(jù)所述的至少一種所選污染物而確定的。
41.根據(jù)權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中所述第二種化學(xué)組分是去活化化學(xué)品。
42.根據(jù)權(quán)利要求41的系統(tǒng)，其中所述去活化化學(xué)品是氣態(tài)氧化劑。
43.根據(jù)權(quán)利要求41的系統(tǒng)，其中所述去活化化學(xué)品選自氣化過(guò)氧化氫、氣化過(guò)酸、氣化過(guò)乙酸、氣化漂白劑、臭氧、環(huán)氧乙烷、二氧化氯、氨氣、含鹵素的化合物，以及它們的混合物
44.根據(jù)權(quán)利要求43的系統(tǒng)，其中所述含鹵素的化合物的所述鹵素選自氯、氟和溴。
45.根據(jù)權(quán)利要求41的系統(tǒng)，其中所述去活化化學(xué)品選自次氯酸鹽、碘遞體、季銨氯化物(Quats)、酸性消毒劑、醛、醇、酚、過(guò)乙酸和二氧化氯。
46.根據(jù)權(quán)利要求41的系統(tǒng)，其中所述第二種化學(xué)組分還包括基礎(chǔ)化學(xué)品。
47.根據(jù)權(quán)利要求46的系統(tǒng)，其中所述基礎(chǔ)化學(xué)品是(a)和(b)中的至少一種(a)所述去活化化學(xué)品的稀釋劑和(b)所述去活化化學(xué)品的賦形劑。
48.根據(jù)權(quán)利要求46的系統(tǒng)，其中所述基礎(chǔ)化學(xué)品是去活化化學(xué)品。
49.根據(jù)權(quán)利要求46的系統(tǒng)，其中所述基礎(chǔ)化學(xué)品選自去離子水蒸汽、蒸餾水蒸汽、氣化醇以及它們的混合物。
50.根據(jù)權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中所述污染物選自生物污染物、生物戰(zhàn)試劑和化學(xué)戰(zhàn)試劑。
51.根據(jù)權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中在所述流量控制裝置將室中的第一種化學(xué)組分增加到第一預(yù)定濃度的同時(shí)，所述傳感裝置測(cè)定電容器電性能的變化。
52.根據(jù)權(quán)利要求51的系統(tǒng)，其中所述第一種化學(xué)組分是預(yù)處理化學(xué)品。
53.根據(jù)權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括具有第一和第二塊極板的第二個(gè)電容器，其中將第二個(gè)電容器暴露于順序引入室內(nèi)的第一和第二種化學(xué)組分，所述的第二個(gè)電容器與所述電容器平行連接。
54.根據(jù)權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括用于將多個(gè)數(shù)據(jù)集儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的裝置，每個(gè)數(shù)據(jù)集各自表示化學(xué)組分的衰變，其中每個(gè)數(shù)據(jù)集包含作為時(shí)間函數(shù)的和化學(xué)組分濃度有關(guān)的電容器電性能數(shù)值。
55.根據(jù)權(quán)利要求54的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括根據(jù)多個(gè)數(shù)據(jù)集補(bǔ)充第一和第二種化學(xué)組分中至少一種的濃度的裝置。
56.根據(jù)權(quán)利要求55的系統(tǒng)，其中所述的第一和第二種化學(xué)組分中至少一種的濃度是在經(jīng)過(guò)一段運(yùn)行期間后補(bǔ)充的。
57.根據(jù)權(quán)利要求56的系統(tǒng)，其中所述的運(yùn)行期間是通過(guò)以下的至少一個(gè)而制定的選擇預(yù)定的時(shí)間間隔，感應(yīng)電容器電性能相對(duì)于閾值的變化，以及感應(yīng)電容器電性能的預(yù)定百分比變化。
58.根據(jù)權(quán)利要求54的系統(tǒng)，其中所述方法還包括從所述多個(gè)數(shù)據(jù)集中確定第一和第二種化學(xué)組分中每一種的衰變速度。
59.一種用于將流通室內(nèi)部污染物去活化的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于選擇至少一種將要在室中被去活化的污染物的輸入裝置；確定用于選擇性地去活化所述至少一種污染物的至少第一和第二種化學(xué)組分以及各自的第一和第二預(yù)定濃度的裝置；用于將第一種化學(xué)組分和第二種化學(xué)組分順序引入室中的裝置；用于將室中第一種化學(xué)組分濃度提高到第一預(yù)定濃度，并且將室中第二種化學(xué)組分濃度提高到第二預(yù)定濃度的流量控制裝置；具有第一和第二塊極板的電容器，其中將所述電容器暴露于順序引入室內(nèi)的第一和第二種化學(xué)組分；和用于測(cè)定電容器電性能變化的傳感裝置，其中所述電性能變化根據(jù)第一和第二種化學(xué)組分濃度的變化而改變。
60.根據(jù)權(quán)利要求59的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括用于將多個(gè)數(shù)據(jù)集儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的儲(chǔ)存裝置，其中所述數(shù)據(jù)集每個(gè)都包含作為化學(xué)組分濃度的函數(shù)的電容值。
61.根據(jù)權(quán)利要求59的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括用于將室中第一和第二種化學(xué)組分維持在各自的第一和第二預(yù)定濃度一段足以去活化所述的至少一種污染物的期間的控制裝置。
62.根據(jù)權(quán)利要求59的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括用于選擇至少一種將要在所述室中去活化的污染物的輸入裝置，其中所述第一和第二種化學(xué)組分以及所述的第一和第二預(yù)定濃度是根據(jù)至少一種所選污染物而確定的。
63.根據(jù)權(quán)利要求59的系統(tǒng)，其中所述第二種化學(xué)組分是去活化化學(xué)品。
64.根據(jù)權(quán)利要求63的系統(tǒng)，其中所述去活化化學(xué)品是氣態(tài)氧化劑。
65.根據(jù)權(quán)利要求63的系統(tǒng)，其中所述去活化化學(xué)品選自氣化過(guò)氧化氫、氣化過(guò)酸、氣化過(guò)乙酸、氣化漂白劑、臭氧、環(huán)氧乙烷、二氧化氯、氨氣、含鹵素的化合物，以及它們的混合物
66.根據(jù)權(quán)利要求65的系統(tǒng)，其中所述含鹵素的化合物的所述鹵素選自氯、氟和溴。
67.根據(jù)權(quán)利要求63的系統(tǒng)，其中所述第二種化學(xué)組分還包括基礎(chǔ)化學(xué)品。
68.根據(jù)權(quán)利要求67的系統(tǒng)，其中所述基礎(chǔ)化學(xué)品是(a)和(b)中的至少一種(a)所述去活化化學(xué)品的稀釋劑和(b)所述去活化化學(xué)品的賦形劑。
69.根據(jù)權(quán)利要求67的系統(tǒng)，其中所述基礎(chǔ)化學(xué)品選自去離子水蒸汽、蒸餾水蒸汽、氣化醇以及它們的混合物。
70.根據(jù)權(quán)利要求59的系統(tǒng)，其中所述污染物選自生物污染物、生物戰(zhàn)試劑和化學(xué)戰(zhàn)試劑。
71.根據(jù)權(quán)利要求59的系統(tǒng)，其中在所述流量控制裝置將室中的第一種化學(xué)組分增加到第一預(yù)定濃度的同時(shí)，所述傳感裝置測(cè)定電容器電性能的變化。
72.根據(jù)權(quán)利要求71的系統(tǒng)，其中所述第一種化學(xué)組分是預(yù)處理化學(xué)品。
73.根據(jù)權(quán)利要求59的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括具有第一和第二塊極板的第二個(gè)電容器，其中將第二個(gè)電容器暴露于順序引入室內(nèi)的第一和第二種化學(xué)組分，所述的第二個(gè)電容器與所述電容器平行連接。
74.一種控制室中氣體混合物的多種化學(xué)組分的濃度的方法，該方法包括將多個(gè)數(shù)據(jù)集儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中，每個(gè)數(shù)據(jù)集分別顯示化學(xué)組分的衰減，其中每個(gè)數(shù)據(jù)集包含作為時(shí)間函數(shù)的和化學(xué)組分濃度相關(guān)的電容器電性能數(shù)值；和根據(jù)多個(gè)數(shù)據(jù)集，在一個(gè)運(yùn)行期間后補(bǔ)充至少一種化學(xué)組分的濃度。
75.根據(jù)權(quán)利要求74的方法，其中所述的運(yùn)行期間是通過(guò)以下的至少一個(gè)而制定的選擇預(yù)定的時(shí)間間隔，感應(yīng)電容器電性能相對(duì)于閾值的變化，以及感應(yīng)電容器電性能的預(yù)定百分比變化。
76.一種控制室中氣體混合物的化學(xué)組分的濃度的方法，該方法包括導(dǎo)出定義作為時(shí)間函數(shù)的電容器電性能的等式，其中所述電容器電性能和化學(xué)組分濃度相關(guān)；和根據(jù)所述等式在一個(gè)運(yùn)行期間后補(bǔ)充化學(xué)組分的濃度。
全文摘要
一種用于配制和控制室內(nèi)部氣體混合物中去活化化學(xué)品濃度的方法和儀器。氣體混合物可以包括作為去活化化學(xué)品的化學(xué)組分，以及作為基礎(chǔ)化學(xué)品的化學(xué)組分，其中基礎(chǔ)化學(xué)品充當(dāng)去活化化學(xué)品的稀釋劑或者去活化化學(xué)品的賦形劑或載體。將電容器暴露于氣體混合物，其中氣體混合物包含在電容器極板之間的電介質(zhì)。電介質(zhì)的電容率受化學(xué)組分的相對(duì)濃度影響，因此使用電容的測(cè)量來(lái)確定氣體混合物中多種化學(xué)組分的濃度水平。
文檔編號(hào)G01N27/22GK1802562SQ200480015748
公開(kāi)日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2004年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月6日
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