一种用于测量分析物穿过薄膜的传输速率的方法。该方法包括以下步骤：（ｉ）用已知面积的薄膜将腔分为第一单元和第二单元，（ｉｉ）用惰性气体冲洗第一单元以从第一单元移除任何目标分析物，（ｉｉｉ）将包含已知浓度分析物的气体引导入第二单元中，（ｉｖ）使第一单元与穿过第一单元的气体流密封隔开，以及（ｖ）用消耗分析物的速率比分析物穿过薄膜的速率大的传感器感测第一单元内的任何分析物，直到传感器测量到分析物消耗的稳态速率。
【技术实现步骤摘要】
在封闭单元中具有分析物消耗传感器的库仑分析物感测仪器
技术介绍
渗透仪器用来测量目标分析物(比如氧气、二氧化碳或水蒸汽) 穿过相关薄膜的传输速率。经受渗透测试的典型薄膜是聚合体包装薄膜，比如那些由低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、定 向聚丙烯(OPP)、聚对苯二曱酸乙二醇酯(PET)、聚偏二氯乙烯 (PVTDC)等构成的薄膜。通常，要测试的薄膜定位于测试腔内以将 腔密封地分为第一单元和第二单元。第一单元(一般称为感测单元) 用惰性气体沖洗以从该单元移除任何目标分析物并且第二单元(一般 称为分析物单元)填充有包含已知浓度目标分析物的气体。用于目标 分析物的传感器检测已经从第二单元穿过薄膜迁移入第一单元的目标 分析物的存在。渗透仪器通常使用流过方法或累积方法来感测第一单元中目标分 析物的存在。简言之，流过方法使用惰性冲洗气体来连续地获得已经 迁移入第一单元的任何目标分析物并且将其传送至远程传感器。累积 方法允许目标分析物在一个累积时期内聚集在第一单元中，并且传感 器定位在第 一单元内或在累积时期之后用冲洗气体沖洗第 一单元以将 累积的目标分析物传送至远程传感器。流过方法实际上允许使用所有类型的传感器，但是它们是昂贵并 且复杂的系统。累积方法虽然允许使用敏感度不高且便宜的传感器来 准确地测量目标分析物穿过薄膜的渗透，甚至在非常低的传输速率下， 但是却需要明显更长的测试时间。库仑传感器是服从法拉第定律的传感器，并且通常优选地用于渗 透仪器中，因为它们提供多个优点，包括(i)高度准确性，(ii)消除 任何校准需要，(iii)对于分析物的超高敏感性，(iv)对于单个分析 物较高的特殊性，(v)温度敏感性不高，(vi)压力敏感性不高，(vii)对于流动的最小化敏感性，以及(viii)低成本。大部分库仑传感器是电化学的。可惜的是，电化学传感器易于遭 受电解质迅速损耗到周围环境，导致敏感性迅速下降并且缩短使用寿 命。解决这个问题的传统方法是通过用选择性膜覆盖传感器来限制通 向电解质的环境通路，所述选择性膜允许目标分析物基本上不受限制 地通过同时限制了水分子的通过，或允许仅通过有限数量毛细管柱通 向电解质。尽管有效地降低电解质的损耗并且从而增加传感器的使用寿命，这种覆盖传感器的敏感性降低100至1000倍并且伴随着上述所 有库仑传感器益处的损失，只有低成本例外。这种覆盖的电化学传感器没有宽泛地与使用流过方法的渗透仪器 一起使用，因为它们不具有必要的敏感性，并且没有宽泛地与使用累 积方法的渗透仪器一起使用，因为它们在测试过程期间消耗一些目标 分析物，在不良的努力中需要复杂的纠正计算以"纠正，，感测的数据。能设计并且构造一种不遭受快速消耗电解质或敏感性的库仑传感 器，参见美国专利No.4，973，395和No.5，053，116,但是这些传感器用 于低成本渗透测试仪器中是非常昂贵的。因此，非常需要一种渗透仪器，其具有通过在不受电化学传感器 所固有的有限使用寿命影响的情况下使用库仑传感器可获得的益处。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于测量分析物穿过薄膜的传输速率的方法。该 方法包括步骤(i)用已知面积的薄膜将腔分为第一单元和第二单元， (ii )用惰性气体沖洗第 一单元以从第 一单元移除任何目标分析物，(iii) 将包含已知浓度分析物的气体引导入第二单元，(iv)使第一单元与穿 过第一单元的气体流密封隔开，以及(v)采用消耗分析物的速率比分 析物穿过薄膜的速率更大的传感器来感测第一单元内的任何分析物， 直到传感器测量到分析物消耗的稳态速率。只要传感器消耗分析物的速率大于分析物穿过薄膜的传输速率， 传感器就能基本上测量所有穿过薄膜进入第一单元的分析物。 一旦达5到平衡，由传感器测量的分析物传输速率将保持基本上恒定，同时遵 守法拉第定律的这个稳态电流等于薄膜的分析物传输速率。由于分析 物穿过大多数相关薄膜的传输速率倾向于低于分析物由典型的覆盖电 化学传感器所消耗的速率，所述仪器可采用标准的、低成本的、多孔 的或无孔的膜覆盖的电化学分析物传感器，同时能获得库仑传感器的 功能和益处。附图说明图1是用于执行本专利技术的测试过程的测试系统的一个实施例的示 意性概述图。图2是图1中所示测试系统的测量单元部件的侧视图。 图3是图2中所示测试系统的测量单元部件的顶视图。 图4A是图3中所示测量单元沿着线4-4截取的截面侧视图，其中上部固定板处于远离壳体上部以一定距离隔开的打开位置中。图4A'是图4A中所示测量单元中的缝隙的环绕入口区域的放大截面侧视图。图4A"是图4A中所示测量单元中的缝隙的环绕出口区域的放大 截面侧浮见图。图4A'是图4A中所示测量单元中的缝隙的环绕传感器通路区域 的放大截面侧视图。图4B是图3中所示测量单元沿着线4-4截取的横截面侧视图，其 中上部固定板处于紧邻壳体上部的封闭位置。图4Bt是图4B中所示测量单元中的缝隙的环绕入口区域的放大 截面侧视图。图482是图4B中所示测量单元中的缝隙的环绕出口区域的放大 截面侧视图。图4B'是图4B中所示测量单元中的缝隙的环绕传感器通路区域 的方文大截面侧^L图。图5A是图3中所示测量单元沿着线5-5截取的截面侧视图，其中上部固定板处于远离壳体上部以一定距离隔开的打开位置。图5Ai是图5A中所示测量单元中的环绕湿度控制窗口的放大截 面侧视图。图5B是图3中所示测量单元沿着线5-5截取的截面侧视图，其中 上部固定板处于紧邻壳体上部的封闭位置。图5Bi是图5B中所示测量单元中的环绕湿度控制窗口的放大截 面侧视图。图6A是图3中所示测量单元沿着线6-6截取的截面侧视图，其中 上部固定板处于远离壳体上部以一定距离隔开的打开位置。图6B是图3中所示测量单元沿着线6-6截取的截面侧视图，其中 上部固定板处于远离壳体上部以一定距离隔开的封闭位置。图7是图3中所示测试腔的环绕部分的明显放大侧视图，示出用 图4B中所示测量单元测试的测试薄膜的每个侧面上的相关分析物的 各个分子。图8示出了在整个测试期间每个报告周期计算的02TR。具体实施方式 术语表10 测试系统 21惰性气体源 22 测试气体源31a用于惰性气体源的入口切断阀 31b用于惰性气体源的出口切断阀 32a用于测试气体源的入口切断阀 32b用于测试气体源的出口切断阀41a用于将气体从惰性气体源引导入上部单元的入口导管41b用于将气体从上部单元排出的出口导管42a用于将气体从测试气体源引导入下部单元的入口导管42b用于将气体从下部单元排出的出口导管50 计算机或CPU60 监视器 70 打印机80从传感器至CPU的电导线 100测量单元 110壳体111壳体的上部区段llli壳体的上部区段的下表面112壳体的下部区段119由壳体限定的固位腔120固定板121上部固定板121u上部固定板的上表面121n上部固定板上的销122下部固定板125固定板之间的O形环129由固定板限定的测试腔1291测试腔的上部单元1292测试腔的下部单元130致动器131致动器轴140用于通向分析物传感器的通路的阀 141阀主体 142阀杆151a穿过壳体上部区段通向下部单元的入口通道151b穿过上部固定板通向下部单元的入口通道151c穿过下部固本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于测量分析物穿过薄膜的传输速率的方法，该方法包括： （ａ）用已知面积的薄膜将腔分为第一单元和第二单元， （ｂ）将包含已知浓度分析物的气体引导入所述第二单元中， （ｃ）使所述第一单元与穿过所述第一单元的气体流密封隔开， （ｄ）采用消耗所述分析物的速率比所述分析物穿过所述薄膜的速率更大的传感器来感测所述第一单元内的任何分析物，直到所述传感器测量到分析物消耗的稳态速率。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DW迈耶，SD图奥梅拉，
申请(专利权)人：膜康公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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