改进的微波光谱仪制造技术

改进的微波光谱仪用于测量从环氧乙烷灭菌室取得的一个或多个气体试样中环氧乙烷气体的浓度和水蒸汽的浓度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及改进的微波光谱仪，特别是涉及这样一种改进的微波光谱仪，其测量一个或多个气体试样或试样气氛中指定气体的浓度。
技术介绍
微波光谱仪已用于测量气体试样或试样气氛中指定气体的浓度。例如，微波光谱仪已被使用在环氧乙烷灭菌系统中以测量从环氧乙烷灭菌室获得的气体试样中环氧乙烷气体的浓度。一种这样的微波光谱仪在1997年7月出版的Rev.Sci.Instrum.(68)7中公开，其题为“在灭菌期间使用微波光谱仪测量环氧乙烷气体浓度的特殊性、准确性及数据整理分析”，其通过引用组合于此。从微波光谱仪获得的测量可用于确定是否有足够数量或浓度的环氧乙烷气体出现在灭菌室中，其是对灭菌室中的物品进行灭菌所必须的数量或浓度。如果在预定的最短时间段内有足够浓度的环氧乙烷气体出现在灭菌室中且某些其它条件均被满足，则被灭菌的物品可作为已完全灭菌的物品投放到市场。这种基于灭菌室中环氧乙烷的级别及其它不依赖于生物指示剂的条件的投放通常被称为参数投放。在灭菌过程期间灭菌室中气体的相对湿度是可影响环氧乙烷灭菌过程的有效性的条件之一。例如，在某一环氧乙烷灭菌室中，如果灭菌室中的相对湿度在某一百分比之上(即大约33％)或在某一百分比之下(即大约90％)，灭菌室中环氧乙烷气体和被灭菌的物品之间的相互作用可改变并可影响灭菌过程。因而，为实现环氧乙烷灭菌过程的参数投放，则必须知道在灭菌过程期间灭菌室内的气体的相对湿度。已知有多种装置可测量气体试样或试样气氛中的相对湿度。此外，微波光谱仪已被测试用于测量环氧乙烷和水蒸汽的浓度。一种这样的微波光谱仪在1995年10月出版的Rev.Sci.Instrum.66(10)中公开，其题为“具有采用频率“扫描窗口”(锁定到旋转吸收峰值)的频率控制系统的微波光谱仪”，其通过引用组合于此。该系统采用了单个微波检测器并使用露点发生器来用于测量水蒸汽的装置的校准。然而，露点发生器没有充分发生作用。因此，尚须一种精确校准的微波光谱仪，其可准确且可靠地测量从环氧乙烷灭菌室获得的一个或多个气体试样中环氧乙烷的浓度和水蒸汽的浓度，并确定气体试样中的相对湿度。
技术实现思路
本专利技术通过提供一种改进的微波光谱仪解决了上述问题，其可以交替测量一个或多个气体试样中指定气体的浓度及水蒸汽的浓度，具体地，其可测量从环氧乙烷灭菌室获得的一个或多个气体试样中环氧乙烷气体的浓度及水蒸汽的浓度。改进的微波光谱仪测量水蒸汽的体积百分比并基于热力学数据计算相对湿度。从而，改进的微波光谱仪有利于经受环氧乙烷灭菌设施中的灭菌处理的物品的参数投放，其通过测量水蒸汽的浓度并确定灭菌室内的相对湿度进行，相对湿度影响环氧乙烷灭菌过程的整体效力。本专利技术的微波光谱仪由印刷电路板和计算机控制系统(统称为控制系统)控制，其包括两个微波发生器，分别产生约在环氧乙烷气体和水蒸汽分子的吸收频率的微波。根据微波光谱仪是测量从灭菌室获得的气体试样中的环氧乙烷气体还是水蒸汽，计算机控制系统使适当的微波发生器产生微波。微波被导引到调谐谐振腔，其将微波的频率恰当地精制到环氧乙烷分子或水蒸汽分子的吸收频率。在微波由调谐谐振腔精确调谐之后，它们被导引到衰减器，其调节微波的振幅或功率。衰减器将微波导引到气体测量室，当微波行进通过气体测量室时，微波与气体测量室中吸收频率等于微波的吸收频率的任意气体分子相互作用。微波被导引到两个微波检测器之一，其检测频率等于环氧乙烷吸收频率或水蒸汽吸收频率的微波的振幅。检测器将其所得的测量值发送给控制系统，控制系统基于由气体测量室中的分子吸收的功率值确定气体试样中环氧乙烷气体的浓度或水蒸汽分子的浓度，所述功率值是由衰减器调节的微波的功率和检测器确定的微波的功率之间的差。控制系统使用这些测量值确定灭菌室内的相对湿度。微波光谱仪包括联合校准/取样及稀释气体系统，其具有气体管线，气体管线在气体试样被传达或发送给气体测量室之前收集气体试样。联合校准/取样及稀释气体系统获得三种类型的气体试样。第一种气体试样从环氧乙烷细压缩气瓶(lecture bottle)或气体适当的源获得并具有已知浓度的环氧乙烷气体。微波光谱仪使用该气体试样校准其自身，其通过测量该气体试样中环氧乙烷气体的浓度并将测量值与实际已知的浓度进行比较而进行校准。第二种气体试样从包含已知浓度的水蒸汽的烧杯获得。微波光谱仪使用该试样气氛校准其自身，其通过测量该试样中的水蒸汽的浓度并将测量值与实际已知的浓度进行比较而实现校准。第三种气体试样从灭菌室获得并具有未知的环氧乙烷气体浓度和未知的水蒸汽浓度。在校准过程之后，其产生校准曲线，微波光谱仪测量该气体试样或从灭菌室获得的几个这样的气体试样中环氧乙烷气体分子的浓度和水蒸汽分子的浓度。使用校准曲线，微波光谱仪从而可测量气体试样中环氧乙烷和水蒸汽的浓度。水蒸汽的浓度是灭菌室内的绝对湿度。控制系统接着基于绝对湿度确定气体试样因而灭菌室中的相对湿度。因此，本专利技术的一个目标是提供一种改进的微波光谱仪，其交替测量一个或多个气体试样或试样气氛中指定气体的浓度和水蒸汽的浓度。本专利技术的另一目标是提供一种改进的微波光谱仪，其交替测量从环氧乙烷灭菌室获得的一个或多个气体试样中环氧乙烷气体的浓度和水蒸汽的浓度并确定该气体试样中的相对湿度。本专利技术的另一目标是提供改进的微波光谱仪，其通过测量一个或多个气体试样中环氧乙烷气体的浓度校准自己，及通过测量一个或多个气体试样中水蒸汽的浓度校准自己，并测量一个或多个气体试样中环氧乙烷气体和水蒸汽的浓度。从下面结合附图的详细描述，本专利技术的其它目标、特征和优点对本领域的一般技术人员而言将是显而易见的，附图中相同的附图标记指相同的组成部分。附图说明图1是根据本专利技术制备的微波光谱仪的示意图。图2为图1的微波光谱仪的相对湿度阀门和相对湿度刻度烧杯的放大示意图。图3为图1中的其它测量室(即Stark气室)及其中的Stark调制器的放大示意截面图。具体实施例方式图1示意性地示出了本专利技术的改进的微波光谱仪，其由数字10指示。本专利技术的改进的微波光谱仪在此参考微波光谱仪用于交替测量从环氧乙烷灭菌室获得的一个或多个气体试样或试样气氛中环氧乙烷气体的浓度和水蒸汽的浓度而进行描述。然而，应该意识到的是，本专利技术的改进的微波光谱仪可用于测量从另一来源取得的一个或多个气体试样或试样气氛中一种或多种指定气体的浓度。根据量子物理学原理，气体分子将吸收具有特殊频率的微波的能量或功率。不同的气体分子将吸收不同的特定频率的微波的能量或功率，气体分子将在其吸收微波辐射的频率称为“吸收频率”。大量气体分子的准确吸收频率已被确定并由美国标准局于1968年公布。在环氧乙烷灭菌过程中采用的环氧乙烷气体分子的吸收频率为23.134千兆赫。水蒸汽分子的吸收频率为22.235千兆赫。为测量从环氧乙烷灭菌室取得的气体试样或试样气氛中环氧乙烷分子和水蒸汽分子的浓度，本专利技术的改进的微波光谱仪交替产生在两种分子的吸收频率的微波，如下所述。微波光谱仪10通常由商业上可用的元件构造或组装。微波光谱仪由常规的计算机和印刷电路板控制系统12进行控制，这二者在此被统称为控制系统12。控制系统12包括多个印刷电路板和计算机处理机，计算机处理机执行下面描述的多个功能。微波光谱仪10包括两个微波发生器或电子枪二极管振荡本文档来自技高网...

【技术保护点】
微波光谱仪，其测量从灭菌室取得的一个或多个气体试样中指定气体的浓度及水蒸汽的浓度，所述微波光谱仪包括：第一微波发生器，其产生在指定气体的吸收频率的微波；第二微波发生器，其产生在水蒸汽的吸收频率的微波；第一检测器，其测 量在指定气体的吸收频率的微波；第二检测器，其测量在水蒸汽的吸收频率的微波；及其中微波光谱仪通过交替产生和检测具有指定气体和水蒸汽的吸收频率的微波而测量一个或多个气体试样中指定气体的浓度和水蒸汽的浓度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：长虎朱，沃伦P迪金森，
申请(专利权)人：IBASI公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]