液体环境监测方法和液体环境监测系统

摘要

公开了一种用于从液体环境原位积聚一种或多种物质的方法。方法包括以下动作：将具有吸着剂的药筒放置在液体环境中；驱动一定的液体体积通过吸着剂；作为时间的函数对驱动动作进行重复。还公开了一种用于原位积聚物质的系统，具有带有吸着剂的药筒和适于执行方法动作的装置。系统包括：支撑有致动器的框架结构。致动器被构造成驱动限定位移轴线的心轴。心轴可联接到法兰，用于沿位移轴线位移。法兰可支撑活塞顶。活塞顶可构造成在腔室中操作，限定腔室容积作为活塞顶的函数。腔室具有用于固定到框架结构的装置并与具有吸着剂的药筒处于液体连接。还公开了包括使得系统执行方法动作的指令的计算机程序和其上存储有计算机程序的计算机可读介质。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于从液体环境原位积聚一种或多种物质的方法。

本发明涉及一种用于在液体环境中原位积聚物质的系统。

背景技术

目前，存在着这样一些方法，其通过市场上已有的系统来执行，能够测量液体环境中的污染物，所述液体环境诸如为海洋、河流、湖泊、地下水库或湿土。

这些方法中，有一些方法使用固相萃取(SPE)，其中，将吸着剂定位在表面下并且迫使液体通过吸着剂。于是，污染物便可以被吸着剂吸收或者吸附到吸着剂上。

这些使用固相萃取的方法可以分为两种方法：主动方法，其中，系统对液体做功以便驱动该液体通过吸着剂；和被动方法，其中，液体受驱动通过吸着剂而并不主动对该液体做功。

主动方法使用泵来泵送液体通过吸着剂。泵使得主动方法昂贵且能耗高。因此，主动方法受到电池尺寸规格的限制，电池尺寸规格决定了最大采样周期。主动方法利用必须经常检修维护的设备，且电池需更换或再充电。

被动方法包括用于被动地确定通过吸着剂的流量的装置。在一些方法中，该装置是伴随在吸着剂旁边布置的示踪剂。示踪剂以与通过的水成比例的速率浸出。然而，随着示踪剂浸出，通过药筒的水所经历的阻力便降低，导致通过的水的速率增加。结果是，采样周期的最后部分与采样周期的第一部分相比，水速率更高，这就导致统计不确定性显著增加。此外，因为当将总采样时间从一天改变为两天时，采样时间第一部分和采样时间最后部分的积分水体积之差增加，所以这种负面影响随着总采样时间增长而增大。

在无检修维护的情况下，被动方法和主动方法都不能具备一个月的采样周期。这是因为主动系统具有太高的功耗，而被动系统具有在采样周期内逐渐增加的水速率。

市场上存在着一些能够测量液体环境中污染物的系统，所述液体环境诸如为海洋、河流、管道、湖泊、地下水库或湿土。

这些系统中，有一些系统使用固相萃取(SPE)，其中，将药筒中的吸着剂定位在表面下并且迫使液体通过吸着剂。于是，污染物便可以被吸着剂吸收或者吸附到吸着剂上。

固相萃取系统可以分为两种系统：主动系统和被动系统。

主动系统包括用于泵送液体通过吸着剂的泵。问题是，这些泵昂贵且耗能。因此，主动系统受到电池尺寸规格的限制，电池尺寸规格决定了最大采样周期，并且主动系统必须经常维护和更换电池。

被动系统包括用于被动地确定通过吸着剂的流量的装置。该装置可以是伴随在吸着剂旁边布置的示踪剂。示踪剂以与通过的水成比例的速率浸出。然而，随着示踪剂浸出，通过药筒的水所经历的阻力便降低，导致通过的水的速率增加。结果是，采样周期的最后部分与采样周期的第一部分相比，水速率更高，这就导致显著的统计不确定性。此外，因为当将总采样时间由一天改变为两天时，从采样时间第一部分到采样时间最后部分的积分水体积之差增加，所以这种负面影响随着总采样时间增长而增大。

在无检修维护的情况下，被动系统和主动系统都不能具备一个月的采样周期，因为主动系统具有太高的功耗，而被动系统具有在采样周期内逐渐增加的水速率。

发明内容

发明目的：

本发明的第一目的是通过提供一种方法来克服现有技术的限制，该方法是高能效的并且能够重复地执行驱动精确液体体积通过吸着剂的动作。

本发明的第二目的是通过提供一种系统来克服现有技术的限制，该系统是高能效的并且能够重复地执行精确的测量。

发明概述：

本发明的目的通过一种用于从液体环境原位积聚一种或多种物质的方法来实现。该方法可以包括以下动作：

-将具有吸着剂的药筒放置在液体环境中；

-驱动一定的液体体积通过吸着剂；

-作为时间的函数对驱动动作进行重复。

从而，每次执行驱动一液体体积通过吸着剂的动作时，吸着剂就会积聚一种或多种物质，因为当该液体体积通过吸着剂时，液体中的物质可以被吸着剂吸收或吸附。吸着剂或具有吸着剂的药筒可随后送至实验室并予以测试。通过吸着剂的所积聚的液体体积是已知的，由此便可以计算所积聚的液体体积中的一种或多种物质的平均量并且将其与允许的阈值进行比较。

吸着剂可以适于积聚特定物质(即某一物质)或特定物质组(即某类物质)。

吸着剂可以适于积聚硝酸盐、磷酸盐、油、杀虫剂或药物。吸着剂可以适于积聚其它物质。

吸着剂可以是由诸如沃特世(Waters)或默克(Merck)公司出售的固相萃取吸着剂。

吸着剂可以是由其它或相同公司出售的不同种类的吸着剂。

将具有吸着剂的药筒放置在液体环境中的动作，通过将药筒放置在海洋、河流、湖泊、钻孔、地下水库或任何其它液体环境中来执行。

驱动液体体积通过吸着剂的动作，确保吸着剂积聚了来自被驱动通过吸着剂的液体体积的物质。

作为时间的函数对驱动动作进行重复的动作，使得该方法能够在0.1-3个月、0.5-2个月或0.75-1.5个月或1个月的时间段内执行，因为时间函数可以适于使得该方法能够在长时间段内执行。

在吸着剂变得饱和或失活之前，可以通过吸着剂的液体量取决于吸着剂和在药筒中的吸着剂的量，由此各个吸着剂具有积聚液体体积极限。

如果该方法要进行超过一个月，并且吸着剂具有积聚液体体积极限，那么可以适配调整驱动液体体积通过吸着剂的动作，使得驱动动作在达到积聚液体体积极限之前可以重复100次。

然后，可以适配调整时间函数，使得驱动动作以诸如每7.2小时的周期重复。

时间函数可以被适配调整为，使得重复动作在下午4点至上午8点之间的小时内执行，以确定工厂、工场或废水处理厂在下班后是否污染。

污染物从污染者到河流、海洋或湖泊的浸出时间通常非常短。污染物的浸出时间可能仅为六小时或更短。由此，当污染物可测量时，所述方法必须执行驱动液体体积通过吸着剂的动作。

时间函数可以随机地分配重复动作或半随机地分配重复动作。

在本方法的一个实施方式中，药筒与一腔室液体连接，其中，液体体积被驱动通过吸着剂进入到腔室之中，从而液体体积可以通过控制腔室的容积来控制。

所述液体可以是水或基本上是水。

所述液体可以包括水。

在一个实施方式中，方法用于原位积聚来自流体环境的一种或多种物质。该方法可以包括以下动作：

-将具有吸着剂的药筒放置在液体环境中；

-驱动流体体积通过吸着剂；

-作为时间的函数对驱动动作进行重复。

从而，该方法可用于从流体环境积聚一种或多种物质。

在本发明的一个方面中，驱动动作可以通过改变与药筒处于液体连接的腔室(该腔室具有一定的初始腔室容积)的容积来执行。

容积从所述初始腔室容积的变化导致腔室中的压力相对于液体环境发生变化。该压力变化将驱动一定的液体体积通过吸着剂，直到在腔室与液体环境之间没有压力差为止。

当等于腔室容积变化的流体体积已经被驱动通过吸着剂时，腔室和液体环境中的压力便相等。从而，因为可以精确地控制腔室容积，所以能将妥当确定的流体体积驱动通过吸着剂。

所述初始腔室容积可以是零或接近零，并且腔室容积可以被改变一个等于所期望之流体体积的容积。

所述初始腔室容积可以等于所期望的流体体积，并且腔室容积可以变为零。

在本发明的一个方面中，所述驱动动作通过增加腔室的腔室容积来执行。

腔室容积的增加导致腔室中产生相对于流体环境的负压。该负压执行驱动流体体积通过吸着剂的动作。

由腔室容积的增加引起的负压均匀地影响吸着剂，并且通过吸着剂的液体流因此而均匀地分布，这影响吸着剂积聚物质的能力。

当等于腔室容积变化的流体体积已经被驱动通过吸着剂时，腔室和液体环境中的压力便相等。从而，因为可以精确地控制腔室容积，所以能将妥当确定的流体体积驱动通过吸着剂。

在本发明的一个方面中，在腔室具有固定的腔室容积的情况下，所述驱动动作可以通过腔室处相对于液体环境的压力差来执行。

从而，该方法执行半被动式驱动的动作，因为该方法主动地改变腔室容积，并且压力差对液体做功，从而驱动液体体积通过吸着剂。

本方法可以在腔室具有固定腔室容积的情况下执行休眠动作，直到腔室容积填充有液体为止。

填充腔室所需的时间取决于各种不同因素，诸如容积变化、吸着剂和吸着剂的量和吸着剂的密度/浓度以及其它因素。

实验表明，如果容积变化是+8mL，那么对于许多吸着剂，填充+8mL所花费的时间是5-15分钟。本领域技术人员在其能力范围内，应能测试使用任何吸着剂填充任何容积所需的时间。

该方法可以在增加腔室容积之后执行休眠20分钟的动作。

在本发明的一个方面中，驱动动作包括将腔室复位到初始腔室容积的动作。

这样使得：与在各次驱动动作之间不复位腔室容积的方法相比，更容易控制液体体积，并且腔室可以更小。

此外，初始腔室容积可以是零或接近零。腔室中的任何残余液体使得更难以控制腔室容积的变化，并且可能导致腔室容积和腔室容积变化在对驱动动作进行重复的动作之间发生漂移。

腔室中的液体可以通过位于药筒与腔室之间的液体连接(区段)中的排放部从腔室排出。该排放部可以具有单向排放阀，使得腔室中的所有液体通过排放部从腔室排出，同时确保液体通过药筒进入腔室。

在本发明的一个方面中，所述重复动作包括在驱动动作之间作为时间的函数进行休眠的动作。

该方法是高能效的，因为在对驱动流体体积通过吸着剂之动作进行重复的动作之间的休眠动作导致低能耗。

在本发明的一个方面中，所述休眠动作被执行0.1-24小时、0.1-10小时、0.5-5小时、0.75-3.5小时或1-2小时之间的休眠时间。

休眠时间取决于时间函数，该时间函数确定何时执行驱动动作。

该方法能够通过在可能很长的休眠时间内执行休眠动作来在长时段内上进行测量。

在本发明的一个方面中，本方法在0.1-3个月、0.5-2个月或0.75-1.5个月或1个月的时段内执行。

从而，该方法使得污染者更难以隐藏污染，因为该方法在长时间段内随机地测量污染。

本发明的目的通过一种用于原位积聚物质的系统来实现。该系统可以具有带有吸着剂的药筒和适于执行一个或多个前述动作的装置。

该系统可以具有驱动液体体积通过吸着剂的装置。

从而，所述系统可以执行高效的方法，能够对驱动液体体积通过吸着剂的动作进行重复。

在本发明的一个方面中，该系统可以包括：

-框架结构，该框架结构支撑有致动器，该致动器被构造为驱动一心轴，该心轴限定一位移轴线，所述心轴联接到

-法兰，用于沿着位移轴线进行位移，该法兰支撑着活塞顶，该活塞顶被构造成在

-腔室中操作，限定腔室容积作为活塞顶的函数，该腔室具有用于固定到框架结构的装置。所述腔室可以与药筒处于液体连接。

当转动心轴时，活塞顶改变腔室容积，并且当将药筒被置于液体环境中时，腔室容积的改变能够驱动液体容积通过吸着剂。

从而，该系统将驱动等于腔室容积变化的液体体积通过吸着剂。通过吸着剂的总液体体积是积聚的液体体积，当重复地驱动液体体积通过吸着剂时，积聚的液体体积就会增加。

腔室容积的变化与心轴的旋转成比例。心轴的旋转导致法兰沿着位移轴线位移，由此，活塞顶将会沿着位移轴线位移。

所述活塞顶限定活塞的一端部。活塞顶可以通过从法兰延伸到活塞顶的活塞轴被支撑于法兰。活塞轴可平行于位移轴线延伸，因为这将导致法兰的位移等于活塞顶相对于位移轴线的位移。从而，由于在心轴的旋转与容积变化之间存在直接的相关性，所以系统的精度提高。

所述活塞可以通过适于与法兰接合的活塞底座紧固到法兰上。

通过将活塞底座粘合到法兰或通过将螺钉穿过活塞底座拧入法兰，活塞底座可以紧固到法兰上。活塞的不希望有的位移以及由此活塞顶的不希望有的位移基于活塞与法兰之间的连接而受到限制。

在一个实施方式中，活塞底座通过活塞轴的各侧上的两个螺钉紧固到法兰上，从而限制不希望有的位移并提高系统的精度。

任何与位移轴线不平行的位移都会降低精度。在严重情况下，不希望有的位移可能导致药筒与腔室之间的液体连接(区段)被破坏。

该系统可以设置为，使得液体存在于法兰的相对于位移轴线的两侧上，使得法兰暴露于相同的压力，由此在法兰的两侧上暴露于相同的作用力。效果是，法兰的位移精度显著提高，这将导致更精确的测量。

所述腔室可包括腔室通道，该腔室通道适于实现活塞顶平行于位移轴线的位移，同时与活塞顶形成液密连接，使得液体仅可通过所述液体连接(区段)进入和离开腔室。

活塞顶可以配备有一个或多个活塞环，用于增进活塞顶与腔室之间的液密连接，同时所述一个或多个活塞环具有足够低的摩擦，使得活塞顶可以被位移。

活塞顶具有两个位置，这两个位置限定了最小腔室容积和最大腔室容积。当液体连接(区段)与活塞顶之间的距离最小时，该腔室具有其最小腔室容积。

最小腔室容积可以是零或接近零，因为与具有不同于零的最小腔室容积相比，其更容易控制。从而，防止了容积变化的漂移或至少使该漂移最小化，并且这样降低了不确定性，否则，在驱动单一液体体积通过吸着剂的若干动作中，不确定性将显著增加。

当液体连接(区段)与活塞顶之间的距离被最大化而活塞顶仍然牢固地连接于腔室时，腔室具有其最大腔室容积。本领域技术人员通过反复试验(trial and error)能够确定针对于特定系统设计或特定腔室和活塞设计的最大腔室容积。

当系统被置于液体环境中时，系统可以通过在具有初始腔室容积的腔室中移动活塞顶使得腔室容积增加来执行驱动单一液体体积的动作。腔室通过与药筒的液体连接来连接到液体环境，并且容积的增加将在腔室处相对于液体环境产生负压。该负压是用于驱动液体通过药筒和吸着剂进入腔室的驱动力，直到在腔室与液体环境之间没有压力差为止。这确保了：所述液体体积的体积大小等于腔室的容积变化。腔室的容积变化可以可靠且精确地控制。

由此，本系统消除了或至少显著地减少了液体体积的尺寸的漂移，因而被驱动通过吸着剂的第一液体体积等于或至少几乎等于被驱动通过吸着剂的第100个液体体积。

然后，可以通过复位活塞顶来去除腔室中的液体，使得腔室具有初始腔室容积。这将导致液体被推出腔室并通过药筒。

所述初始腔室容积可以是零或接近零。

本领域技术人员将认识到，所述系统仅在位移活塞顶时是主动的并且仅在此时消耗能量。系统在液体驱动通过吸着剂并进入腔室时是被动的，从而，该系统是高能效的，因为法兰和活塞顶的位移不需要能量。

由此，该系统能够以高能效的方式重复地驱动精确的液体体积通过吸着剂。

当腔室填充液体时，系统可以休眠，以便减少空闲功耗。

该低能耗并且可靠的系统能够在0.5-2个月的时间段内实现一种或多种物质的积聚而无需进行检修维护，这在今天是不可能的。该系统可以在0.5-2个月的时间内执行50-200次驱动液体体积通过吸着剂的动作。

当要使用时，药筒可以包括与液体环境直接接触的入口。

药筒可以包括连接到液体连接(区段)的出口，并且吸着剂布置在入口与出口之间。

在一个实施方式中，吸着剂可以定位在出口附近，以便限制吸着剂与液体连接(区段)之间的残余液体的量。

此外，如果吸着剂定位在入口附近，并且系统放置在具有强水流的河流中，那么残余液体可被水流通过吸着剂拖出。这将导致吸着剂与液体连接(区段)之间的压力下降，从而导致液体通过吸着剂的不受控移动，由此精度显著降低。

药筒中的吸着剂可以是吸附剂或吸收剂。

吸着剂可以适于积聚特定物质(即某一物质)或特定物质组(即某类物质)。

吸着剂可以适于积聚硝酸盐、磷酸盐、油、杀虫剂或药物。吸着剂可以适于积聚其它物质。

吸着剂可以是由诸如沃特世或默克公司出售的固相萃取吸着剂。

吸着剂可以是由其它或相同公司出售的不同种类的吸着剂。

以后可以从系统中去除吸着剂并在实验室中进行分析。

腔室固定到框架结构，以确保法兰的位移导致活塞顶在腔室中位移，而腔室没有任何不受控制的移动，因为这将导致液体体积的漂移，从而导致液体体积在驱动液体体积通过吸着剂的各个动作之间不受控制地相异。

腔室可以由从框架结构延伸到腔室的柱子固定。

框架结构可以包括在心轴的大体方向上延伸的外壳。该外壳可以至少部分地包围心轴、法兰、腔室和药筒。腔室可以具有用于固定到外壳的装置。

在一个实施方式中，外壳包围心轴、法兰、腔室和药筒。

所述外壳的两个实施方式均保护系统的机械零件免受鱼、强水流或水流所带动的物体的影响。

外壳不得密封所述系统而将其与液体环境隔离，因此外壳可具有用于液体在液体环境中扩散的扩散间隙。

在一个实施方式中，该系统适于在流体环境中原位积聚物质。从而，增加了系统的用途。

在本发明的一个方面中，系统可以包括固定到框架结构的腔室板。该腔室板适于紧固腔室。

由于腔室板可以在两个或三个或更多个点处紧固到框架结构，因此腔室板使得将腔室板紧固到框架结构更容易。从而，液体体积的漂移减小，并且系统变得更可靠。

腔室板可以通过胶粘或通过螺钉或摩擦构件紧固到腔室。

腔室板可以具有用于插入腔室的腔室孔口。

腔室孔口可以具有用于紧固腔室的摩擦构件。

在一个实施方式中，该系统可以包括第一腔室板和第二腔室板，并且该腔室包括腔室翼。第一腔室板和第二腔室板通过夹紧腔室翼而紧固到腔室。

第一腔室板和第二腔室板可以具有两个、三个或更多个凸连接件，这些凸连接件用于与具有对应的第一和第二腔室板通道的外壳连接，各具有用于限制腔室板的移动的锁定结构。

测试表明，该特定实施方式随时间推移可保持机械稳定性，并且该实施方式还使得易于更换不同的机械部件，因为不需要上紧或者拆松螺接件。

在本发明的一个方面中，系统包括围绕位移轴线对称地定位的两个或更多个活塞顶、两个或更多个腔室以及两个或更多个药筒。

当活塞顶、腔室和药筒相对于位移轴线对称地定位时，法兰上的力将均匀地分布。从而，若将该系统与仅具有单个活塞顶、单个腔室和单个药筒的系统相比较，法兰可精确地移动，而几乎没有扭曲或挠曲。

所述两个或更多个药筒通过两个或更多个液体连接(区段)而连接到所述两个或更多个腔室，并且所述两个或更多个药筒包括两种或更多种吸着剂。

在本发明的一个方面中，所述系统可包括：两个或更多个活塞顶以及两个或更多个对应的腔室，限定两个或更多个腔室容积作为所述两个或更多个活塞顶的两个或更多个函数；以及两个或更多个药筒，其中，活塞顶、腔室和药筒被布置成建立起相对于位移轴线的力对称(即作用力对称性)。

所述两个或更多个腔室以及两个或更多个对应的活塞顶可以限定两个或更多个腔室容积，这些腔室容积可以由活塞顶的位移的两个不同函数限定。由此，具有位移相同的活塞顶的两个腔室可具有两个不同的腔室容积。这将导致各个腔室中相对于流体环境的负压的差异，法兰将因此经受两个不同的力。这种差异可以通过将活塞顶、腔室和药筒布置成建立力对称来减小。从而，该系统能够驱动不同的液体体积通过吸着剂，而无损驱动液体体积通过吸着剂的各个动作的再现性。

所述两个或更多个药筒通过两个或更多个液体连接(区段)而连接到所述两个或更多个腔室，并且所述两个或更多个药筒包括两种或更多种吸着剂。

在本发明的一个方面中，心轴可以通过滚珠丝杠连接到法兰。滚珠丝杠将减少心轴与法兰之间的松弛度。这将增加法兰位移的精度，并且这对于在无检修维护的情况下执行50-200次测量是重要的。

在本发明的一个方面中，法兰可以包括从法兰朝向致动器垂直延伸的颈部。该颈部包括适于与心轴的一端部接合的内螺纹。

颈部的长度与法兰移动的精度之间存在相关性。

颈部可以是仅有的稳定部分。

在一个实施方式中，当腔室具有最大腔室容积时，颈部将靠近框架结构。

该系统可以包括用于给致动器供电的电池，使得该系统可以是单个的单元。

在本发明的一个方面中，液体连接(区段)包括适于从腔室排出液体的排放部。

在本发明的一个方面中，液体连接(区段)可以包括适于从腔室排出流体的排放部。这将减少通过药筒和吸着剂排回的液体量，并且降低了吸着剂上的压力，于是减小了在从腔室排出液体时吸着剂被推出药筒的风险。

所述排放部可以配备有单向排放阀，使得当在腔室中相对于液体环境存在负压时，液体不进入腔室，由此提高了通过吸着剂的流体体积的精度。

所述液体连接(区段)还可以设置有单向药筒阀，使得当从腔室排出液体时，那么液体仅通过排放部排出。

在一个实施方式中，所述液体连接(区段)可以包括具有单向排放阀的排放部，使得当腔室中相对于液体环境存在负压时，液体不进入腔室，并且所述液体连接(区段)还可以包括单向药筒阀，使得当从腔室排出液体时，那么液体仅通过排放部排出。

本发明的目的通过一种计算机程序来实现，该计算机程序包括使得所述系统执行所述方法的动作的指令。

本发明的目的通过一种其上存储有计算机程序的计算机可读介质来实现。

本发明的第二目的通过一种用于原位积聚物质的系统来实现。该系统包括：

-支撑致动器的框架结构。致动器被构造成驱动一心轴，该心轴限定一位移轴线。

所述心轴可以联接到

-法兰，用于沿着位移轴线进行位移。所述法兰可以支撑活塞顶。所述活塞顶可以被构造成在

-腔室中操作，限定腔室容积作为活塞顶的函数。该腔室具有用于固定到框架结构上的装置，并且与具有吸着剂的药筒处于液体连接。

该系统可以放置在液体环境中，诸如海洋、河流、具有流动液体的管道、湖泊、地下水库或湿土。

当转动心轴时，活塞顶改变腔室容积，并且当将药筒置于液体环境中时，腔室容积的改变能够驱动液体容积通过吸着剂。

从而，所述系统将驱动等于腔室容积变化的液体体积通过吸着剂。通过吸着剂的总液体体积是积聚的液体体积，当重复驱动液体体积通过吸着剂时，积聚的液体体积将会增加。

腔室容积的变化与心轴的旋转成比例。心轴的旋转导致法兰沿着位移轴线位移，由此，活塞顶将沿着位移轴线位移。

活塞顶限定活塞的一端部。活塞顶可以通过从法兰延伸到活塞顶的活塞轴支撑于法兰上。活塞轴可平行于位移轴线延伸，因为这将导致法兰的位移等于活塞顶相对于位移轴线的位移。从而，由于在心轴的旋转与容积变化之间存在直接的相关性，所以系统的精度提高。

活塞可以通过适于与法兰接合的活塞底座紧固到法兰上。

通过将活塞底座粘合到法兰或通过将螺钉穿过活塞底座拧入法兰，活塞底座可得以紧固。活塞的不希望有的位移以及由此活塞顶的不希望有的位移基于活塞与法兰之间的连接而受到限制。

在一个实施方式中，活塞底座通过活塞法兰的各侧上的两个螺钉紧固到法兰上，从而限制不希望有的位移并提高系统的精度。

任何与位移轴线不平行的位移都会降低精度。在严重情况下，不希望有的位移可能导致药筒与腔室之间的液体连接(区段)被破坏。

本系统可以被布置为使得液体存在于法兰的相对于位移轴线的两侧上，使得法兰暴露于相同的压力，由此在法兰的两侧上暴露于相同的作用力。效果是，法兰的位移精度显著提高，这将导致更精确的测量。

腔室可包括腔室通道，该腔室通道适于活塞顶平行于位移轴线位移，同时与活塞顶形成液密连接，使得液体仅可通过液体连接(区段)进入和离开腔室。

活塞顶可以配备有一个或多个活塞环，用于增进活塞顶与腔室之间的液密连接，同时具有足够低的摩擦，使得活塞顶可以被位移。

活塞顶具有两个位置，这两个位置限定了最小腔室容积和最大腔室容积。当液体连接(区段)与活塞顶之间的距离最小时，该腔室具有其最小腔室容积。

最小腔室容积可以是零或接近零，因为与具有不同于零的最小腔室容积相比，其更容易控制。从而，防止了容积变化的漂移或至少使该漂移最小化，这降低了不确定性，否则，在驱动单一液体体积通过吸着剂的若干动作中，不确定性将会显著增加。

当液体连接(区段)与活塞顶之间的距离被最大化而活塞顶仍然牢固地连接到腔室时，腔室具有其最大腔室容积。本领域技术人员通过反复试验能够确定针对于特定系统设计或特定腔室和活塞设计的最大腔室容积。

当所述系统被置于液体环境中时，系统可以通过在具有初始腔室容积的腔室中移动活塞顶使得腔室的容积增加来执行驱动单一液体体积的动作。腔室通过与药筒的液体连接来连接到液体环境，并且容积的增加将在腔室处相对于液体环境产生负压。负压是用于驱动液体通过药筒和吸着剂进入腔室的驱动力，直到在腔室与液体环境之间没有压力差为止。这确保了：所述液体体积的体积大小等于腔室的容积变化。腔室的容积变化可以可靠且精确地控制。

由此，本系统消除了或至少显著地减少了液体体积的尺寸的漂移，因而被驱动通过吸着剂的第一液体体积等于或至少几乎等于被驱动通过吸着剂的第100个液体体积。

然后，可以通过复位活塞顶来去除腔室中的液体，使得腔室具有初始腔室容积。这将导致液体被推出腔室并通过药筒。

所述初始腔室容积可以是零或接近零。

本领域技术人员将认识到，所述系统仅在位移活塞顶时是主动的并且仅在此时消耗能量。系统在液体驱动通过吸着剂并进入腔室时是被动的，从而，该系统是高能效的，因为法兰和活塞顶的位移不需要能量。

由此，该系统能够以高能效的方式重复地驱动精确的液体体积通过吸着剂。

当腔室填充液体时，系统可以休眠以减少空载功耗。

该低能耗且可靠的系统能够在0.5-2个月的时间段内使实现一种或多种物质的积聚而无需进行检修维护，这在今天是不可能的。该系统可以在0.5-2个月的时间内执行50-200次驱动液体体积通过吸着剂的动作。

当要使用时，药筒可以包括与液体环境直接接触的入口。

所述药筒可以包括连接到液体连接(区段)的出口，其中，吸着剂布置在入口与出口之间。

在一个实施方式中，吸着剂可以定位在出口附近，以便限制吸着剂与液体连接(区段)之间的残余液体的量。

此外，如果吸着剂定位在入口附近，并且药筒放置在具有强水流的河流中，那么残余液体可被水流通过吸着剂拖出。这将导致吸着剂与液体连接(区段)之间的压力下降，从而导致液体通过吸着剂的不受控移动，由此精度显著降低。

药筒中的吸着剂可以是吸附剂或吸收剂。

吸着剂可以适于积聚特定物质(即某一物质)或特定物质组(即某类物质)。

吸着剂可以适于积聚硝酸盐、磷酸盐、油、杀虫剂或药物。吸着剂可以适于积聚其它物质。

吸着剂可以是由诸如沃特世或默克公司出售的固相萃取吸着剂。

吸着剂可以是由其它或相同公司出售的不同种类的吸着剂。

以后可以从系统中去除吸着剂并在实验室中进行分析。

所述腔室固定到框架结构，以确保法兰的位移导致活塞顶在腔室中位移，而腔室没有任何不受控制的移动，因为这将导致液体体积的漂移，从而导致液体体积在驱动液体体积通过吸着剂的各个动作之间不受控制地相异。

腔室可以由从框架结构延伸到腔室的柱子固定。

框架结构可以包括在心轴的大体方向上延伸的外壳。该外壳可以至少部分地包围心轴、法兰、腔室和药筒。腔室可以具有用于固定到外壳的装置。

在一个实施方式中，外壳包围心轴、法兰、腔室和药筒。

所述外壳的两个实施方式均保护系统的机械零件免受鱼、强水流或水流所带动的物体的影响。

外壳不得密封所述系统而将其与液体环境阻隔，因此外壳可具有用于液体在液体环境中扩散的扩散间隙。

在一个实施方式中，该系统适于在流体环境中原位积聚物质。从而，增加了系统的用途。

在本发明的一个方面中，系统可以包括固定到框架结构的腔室板。该腔室板适于固定腔室。

由于腔室板可以在两个或三个或更多个点处紧固到框架结构，因此腔室板使得将腔室板紧固到框架结构更容易。从而，液体体积的漂移减小，并且系统变得更可靠。

腔室板可以通过胶粘或螺钉或摩擦构件固定到腔室。

腔室板可以具有用于插入腔室的腔室孔口。

腔室孔口可以具有用于固定腔室的摩擦构件。

在一个实施方式中，该系统可以包括第一腔室板和第二腔室板，并且该腔室包括腔室翼，其中，第一腔室板和第二腔室板通过夹紧腔室翼来紧固腔室。

第一腔室板和第二腔室板可以具有两个、三个或更多个凸连接件，这些凸连接件用于与具有对应的第一和第二腔室板通道的外壳固定，各具有用于限制腔室板的移动的锁定结构。

测试表明，该特定实施方式随时间推移可保持机械稳定性，并且该实施方式还使得易于更换不同的机械部件，因为不需要上紧或者拆松螺接件。

在本发明的一个方面中，系统可以包括固定到框架结构的端板。该端板可具有用于接纳心轴的心轴凹部。

所述心轴具有远离致动器的心轴端部。心轴端部在未受约束时会发生摇摆，并且该摇摆在心轴的一定长度以上可能是问题。本领域技术人员通过实验能够确定心轴的长度，其中，当驱动精确的液体体积时，这种摇摆成为问题。通过将心轴插入心轴凹部中，可以使心轴远端的摇摆最小化。从而，系统变得更稳定，因为心轴的移动被更好地控制，这使得活塞顶的任何位移以更高的精度被控制，由此腔室的容积变化以更高的精度被控制。

从而，所述系统可以采用更精确的液体体积，并且该系统可以重复地驱动液体体积通过吸着剂，而没有体积的显著漂移。

所述端板可以包括用于与外壳连接的一个或多个外壳凹部。

外壳凹部可形成相对所述位移轴线成轴向的通道，用于与外壳接合，该外壳可完全包围凹部、通道、药筒和法兰。

在本发明的一个方面中，所述端板构成系统的总重量的至少40％、50％、70％、85％或95％。

所述端板相对于整个系统的较大重量确保了：端板和系统可定位在海洋、管道、河流或湖泊的底部，而没有系统倾倒的风险。

随着液体环境中液体流动的增强，端板的重量必须相对于整个系统增加，以便使系统保持稳定。

框架结构在与液体环境密封隔离的部分中支撑有致动器和电池。该部分由于浮力而被流体环境提升。端板和致动器彼此远离地定位，于是，带有致动器和电池的所述部分上的提升作用以及端板的重量共同起作用，以在处于液体环境中时稳定系统。

在一个实施方式中，由于系统的浮力，系统漂浮在液体环境中，其中，端板被锚定到液体环境的底部。框架结构在液体环境的顶部处连接到浮筒。

在本发明的一个方面中，法兰可以包括在法兰周边处的两个或更多个凹口。所述两个或更多个凹口可适于与两个或更多个杆相互作用，这些杆基本上平行于位移轴线延伸并且沿着框架结构的一部分依纵向被支撑。

不均匀的力可能影响法兰，这导致法兰挠曲或扭曲。当法兰受到不均匀的力影响时，法兰周边处的凹口和定位在凹口中的杆将会减小法兰的挠曲和/或扭曲。法兰与杆之间的相互作用力可能非常大，因此杆沿着框架结构的一部分依纵向受支撑。

当法兰平行于位移轴线位移时，法兰周边上的杆和凹口使法兰稳定，由此避免了由于不同部件(诸如活塞顶和腔室)之间的摩擦力而引起的任何扭曲或挠曲。这就使得系统能够以高的再现性驱动明确限定的液体体积通过吸着剂，因为体积漂移得以最小化。

在一个实施方式中，所述杆通过胶粘被紧固于外壳。

在另一个实施方式中，外壳被制成具有两个或更多个杆，这些杆被整合集成到外壳中，因为这样将增加总体强度。

在一个实施方式中，外壳和法兰的周边具有互补的形状，使得外壳的没有杆的部分也有助于保持法兰稳定。

在一个实施方式中，法兰的周边基本上是圆形的，并且外壳基本上是中空的圆柱体，因为这是简单且可靠的设计。

在本发明的一个方面中，端板包括两个或更多个用于插入杆并支承杆的一部分的孔。因为所述杆被更好地紧固，杆的额外支撑使得系统更加可靠。

在本发明的一个方面中，液体连接(区段)可以包括适于从腔室排出流体的排放部。这将减少通过药筒和吸着剂排回的液体量，并且降低了吸着剂上的压力，于是减小了在从腔室排出液体时吸着剂被推出药筒的风险。

所述排放部可以配备有单向排放阀，使得当在腔室中相对于液体环境存在负压时，液体不进入腔室，由此提高了通过吸着剂的流体体积的精度。

所述液体连接(区段)还可以设置有单向药筒阀，使得当从腔室排出液体时，那么液体仅通过排放部排出。

在一个实施方式中，所述液体连接(区段)可以包括具有单向排放阀的排放部，使得当腔室中相对于液体环境存在负压时，液体不进入腔室，并且液体连接(区段)还可以包括单向药筒阀，使得当从腔室排出液体时，那么液体仅通过排放部排出。

在本发明的一个方面中，所述系统可以包括固定到框架结构的药筒板。该药筒板适于稳定药筒。

所述药筒板不需要固定药筒，而是仅在药筒连接到液体连接(区段)时稳定药筒。药筒可能摇摆，这可能导致药筒和所述液体连接(区段)断开。

所述药筒板可以具有用于限制药筒摇摆的药筒板孔口。

药筒板可相对于位移轴线从药筒的入口略微偏移，使得药筒板与药筒的具有最大幅度的部分相互作用。

药筒板可以通过从框架结构延伸的柱子固定到框架结构。

在一个实施方式中，所述药筒板固定到外壳上。

在一个实施方式中，药筒板包括两个、三个或更多个用于与外壳相互作用的凸连接件。外壳可包括适于接纳凸连接件的药筒板通道。

在一个实施方式中，药筒板是圆形的，并且外壳是与药筒板互补的圆形中空圆柱体。

在本发明的一个方面中，所述系统可包括两个或更多个活塞顶和两个或更多个对应腔室，限定两个或更多个腔室容积，以及包括两个或更多个药筒。

所述两个或更多个药筒通过两个或更多个液体连接(区段)而连接到所述两个或更多个腔室，并且所述两个或更多个药筒包括两种或更多种吸着剂。

从而，该系统可以同时驱动两个或更多个流体体积通过两种或更多种吸着剂。

所述两种或更多种吸着剂可以是相同的，并且可以将药筒送到两个不同的实验室以便确定物质的积聚。

所述两种或更多种吸着剂可测量相同的物质或物质组，并且可将药筒送到相同或不同的实验室以便确定所述物质或物质组的积聚。

所述两种或更多种吸着剂可测量不同的物质或物质组，并且可将药筒送到相同或不同的实验室以便确定所述物质或物质组的积聚。

在本发明的一个方面中，该系统可包括两个或更多个活塞顶和两个或更多个对应的腔室，限定两个或更多个腔室容积，以及包括两个或更多个药筒，其中，活塞顶、腔室和药筒相对于位移轴线对称地定位。

当活塞顶、腔室和药筒相对于位移轴线对称地定位时，则法兰上的力将均匀地分布。从而，若将该系统与仅具有单个活塞顶、单个腔室和单个药筒的系统相比较，法兰可精确地移动，而几乎没有扭曲或挠曲。

所述两个或更多个药筒通过两个或更多个液体连接(区段)而连接到所述两个或更多个腔室，并且所述两个或更多个药筒包括两种或更多种吸着剂。

在本发明的一个方面中，所述系统可包括两个或更多个活塞顶以及对应的两个或更多个腔室，限定两个或更多个腔室容积作为所述两个或更多个活塞顶的两个或更多个函数；以及包括两个或更多个药筒，其中，活塞顶、腔室和药筒被布置成建立相对于位移轴线的力对称。

所述两个或更多个腔室以及对应的两个或更多个活塞顶可以限定两个或更多个腔室容积，这些腔室容积可以由活塞顶的位移的两个不同函数限定。由此，具有位移相同的活塞顶的两个腔室可具有两个不同的腔室容积。这将导致各个腔室中相对于流体环境的负压的差异，法兰将因此经受两个不同的力。这种差异可以通过将活塞顶、腔室和药筒布置成建立力对称来减小。从而，该系统能够驱动不同的液体体积通过吸着剂，而无损驱动液体体积通过吸着剂的各个动作的再现性。

所述两个或更多个药筒通过两个或更多个液体连接(区段)而连接到所述两个或更多个腔室，并且所述两个或更多个药筒包括两种或更多种吸着剂。

在本发明的一个方面中，所述心轴可以通过滚珠丝杠连接到法兰。滚珠丝杠将减少心轴与法兰之间的松弛度。这将增加法兰位移的精度，并且这对于在无检修维护的情况下执行50-200次测量是重要的。

在本发明的一个方面中，法兰可以包括从法兰朝向致动器垂直延伸的颈部。该颈部包括适于与心轴的端部接合的内螺纹。

颈部的长度与法兰移动的精度之间存在相关性。

所述颈部可以是仅有的稳定部分。

在一个实施方式中，当腔室具有最大腔室容积时，颈部将靠近框架结构。

该系统可以包括用于给致动器供电的电池，使得该系统可以是单个的单元。

该系统可以包括用于控制整个系统的控制器。

附图说明

将在附图中描述本发明的实施方式，附图中：

图1例示了用于从液体环境原位积聚一种或多种物质的方法；

图2例示了用于从液体环境原位积聚一种或多种物质的方法的另一个实施方式；

图3例示了用于原位积聚物质的系统的实施方式；

图4例示了用于原位积聚物质的系统的实施方式的横截面；

图5例示了用于原位积聚物质的系统的顶部侧视图；以及

图6例示了用于原位积聚物质的系统。

将在附图中描述本发明的第二实施方式，附图中：

图7例示了用于原位积聚物质的系统的实施方式；

图8例示了用于原位积聚物质的系统的实施方式的横截面；

图9例示了用于原位积聚物质的系统；

图10例示了用于原位积聚物质的系统的顶部侧视图；

图11例示了用于原位积聚物质的系统；

图12例示了心轴连同法兰，支撑有连接到腔室的四个活塞；

图13例示了活塞、腔室、液体连接(区段)和药筒的设置；

图14例示了外壳的横截面；

图15例示了端板；

图16例示了致动器和电池；

图17例示了药筒板；

图18例示了第一腔室板；以及

图19例示了第二腔室板。

具体实施方式

图1例示了用于从液体环境50原位积聚一种或多种物质的方法1000。

方法1000具有将带有吸着剂750的药筒700放置1100在液体环境50中的动作。药筒700可以被放置在河流、海洋、湖泊、土壤中的钻孔、地下水或任何其它种类的液体环境50中。

方法1000具有驱动1200液体体积通过吸着剂750的另一动作。

吸着剂750被设计用于吸附或吸收某些物质或物质组。如果液体体积包含一种或多种特定物质或物质组，那么这些物质或物质组将被吸着剂750吸附或吸收。

方法1000还具有作为时间的函数对驱动1200动作进行重复1300的又一动作。

吸着剂750将会在各次驱动1200动作期间积聚物质或物质组，如若液体环境50中存在这些物质或物质组的话。因为驱动1200动作的数量是已知的，于是通过吸着剂750的总液体体积是已知的。然后测试吸着剂750的物质或物质组的总积聚，由此可以确定总液体体积中的物质或物质组的量是高于还是低于阈值。

时间函数可导致在下午4点与第二天上午8点之间重复1300驱动1200动作一次或多次的动作。

时间函数可导致每天重复1300驱动1200动作一次或多次的动作。

时间函数可随机导致对驱动1200动作进行重复1300的动作。

图2例示了用于从液体环境50原位积聚一种或多种物质的方法1000的另一个实施方式。

方法1000具有将带有吸着剂750的药筒700放置1100在液体环境50中的动作。药筒700可以被放置在河流、海洋、湖泊、土壤中的钻孔、地下水或任何其它种类的液体环境50中。

方法1000具有驱动1200液体体积通过吸着剂750的另一动作，其中，驱动1200动作通过改变与药筒700处于液体连接600的具有初始腔室容积510i的腔室500的容积来执行。

吸着剂750被设计用于吸附或吸收某些物质或物质组。如果液体体积包含一种或多种特定物质或物质组，那么这些物质或物质组将会被吸着剂750吸附或吸收。

驱动1200动作包括将腔室500复位1250到初始腔室容积510i的动作。从而，当腔室容积510不必随着各个驱动1200动作而增大时，腔室500可以更小并且更容易控制腔室容积510。

方法1000还具有作为时间的函数对驱动1200动作进行重复1300的动作。

吸着剂750将会在各次驱动1200动作期间积聚物质或物质组，如若液体环境50中存在这些物质或物质组的话。因为驱动1200动作的数量是已知的，于是通过吸着剂750的总液体体积是已知的。然后测试吸着剂750的物质或物质组的总积聚，由此可以确定总液体体积中的物质或物质组的量是高于还是低于阈值。

时间函数可导致在下午4点与第二天上午8点之间重复1300驱动1200动作一次或多次的动作。

时间函数可导致每天重复1300驱动1200动作一次或多次的动作。

时间函数可随机导致对驱动1200动作进行重复1300的动作。

重复1300动作包括在驱动1200动作之间作为时间的函数进行休眠1350的动作。

休眠1350动作使得方法1000能效更高。

图3例示了用于原位积聚物质的系统10的实施方式。

图3A公开了不带外壳140的系统10，图3B公开了带有外壳140的横截面的相同系统10。

系统10具有支撑未示出的致动器20的框架结构100。致动器被构造用于驱动心轴30。心轴30限定了在与心轴30相同的方向上延伸的一条位移轴线34。

心轴30的一端连接到法兰300，法兰300具有朝向未示出的致动器20延伸的颈部320。颈部320具有未示出的内螺纹322，该内螺纹用于与心轴30的外螺纹36接合。具有相当长度的颈部320确保法兰300的位移是精确的，几乎没有扭曲或挠曲。

法兰300具有限定与外壳140互补的形状的法兰周边310。

法兰300支撑两个活塞400，各个活塞400通过活塞底座440被连接到法兰300，活塞底座使用螺钉紧固到法兰300。各个活塞400具有从活塞底座440延伸到活塞顶420的活塞轴410。

各个活塞顶420被构造成在腔室500中操作。互补的活塞顶420和腔室500限定腔室容积510作为活塞顶420的位移的函数。在图1B中，腔室容积处于最小腔室容积512，该最小腔室容积通常是初始腔室容积510i。

各个腔室500具有用于将腔室500固定到腔室板110的腔室翼530。在图3B中，腔室板110连接到外壳140上，从而腔室500相对于框架结构100得以紧固。

各个腔室500具有适于活塞顶420位移的腔室通道520。

腔室500与药筒700处于液体连接600。液体连接(区段)600具有带有排放阀620的排放部610和靠近药筒700的药筒阀630。

各个药筒700包括连接到液体连接(区段)600的药筒出口730、在欲要使用时与液体环境50直接接触的入口710。

药筒700具有两种不同的吸着剂750I、750II，用于积聚两种不同的物质或两种不同的物质组。

药筒700通过由外壳140固定到框架结构100的药筒板120来稳定。

外壳140具有扩散间隙142，用于将液体从液体环境50扩散到系统10中。

系统10将会通过致动心轴30使法兰300平行于位移轴线34位移而积聚物质。由法兰300支撑的活塞顶420将同样平行于位移轴线34朝向框架结构100位移。这将导致腔室容积510增加，从而在腔室500中相对于液体环境50产生负压。该负压将驱动等于腔室容积510的变化的液体体积通过吸着剂。

排放部610中的排放阀620确保：无液体通过排放部610进入腔室500。

吸着剂750将会充当液体通过的阻力，因此腔室500可能需要花十分钟来填充液体。系统10可以在腔室500的填充期间休眠。吸着剂750将会从通过的液体中吸收或吸附物质，只要该液体包含吸着剂750适于吸收或吸附的物质即可。

通过将活塞顶420返回到初始位置将腔室容积510复位为初始腔室容积510i，可以将液体从腔室500中排出，该初始位置通常是腔室500具有最小腔室容积512的位置，即活塞顶420靠近液体连接(区段)600的位置。

系统10被设计成具有距位移轴线34很小的轴向范围，从而使系统10能够被插入到土壤中的钻孔中。

外壳140内的空间填充有来自液体环境50的液体，从而法兰300将在相对于位移轴线34的两侧上暴露于相同的压力，这将提高法兰300的位移精度。

图4例示了用于原位积聚物质的系统10的实施方式的横截面。

系统10具有支撑致动器20的框架结构100和为致动器20供电的电池40。致动器被构造用于驱动心轴30。心轴30限定了在与心轴30相同的方向上延伸的一条位移轴线34。

心轴30的一端连接到法兰300，法兰300具有朝向致动器20延伸的颈部320。颈部320具有内螺纹322，该内螺纹用于与心轴30的外螺纹36接合。具有相当长度的颈部320确保法兰300的位移是精确的，几乎没有扭曲或挠曲。

法兰300具有限定与外壳140互补的形状的法兰周边310。

法兰300支撑两个活塞400，各个活塞400通过活塞底座440被连接到法兰300，所述活塞底座使用螺钉紧固到法兰300。各个活塞400具有从活塞底座440延伸到活塞顶420的活塞轴410。

各个活塞顶420被构造成在腔室500中操作。互补的活塞顶420和腔室500限定腔室容积510作为活塞顶420的位移的函数。

各个腔室500具有用于将腔室500紧固到腔室板110的腔室翼530。

各个腔室500具有适于活塞顶420位移的腔室通道520。

腔室500与药筒700处于液体连接600。液体连接(区段)600具有带有排放阀620的排放部610和靠近药筒700的药筒阀630。

各个药筒700包括连接到液体连接(区段)600的药筒出口730、和在预期使用时与液体环境50直接接触的入口710。

药筒700具有两种不同的吸着剂750I、750II，用于积聚两种不同的物质或两种不同的物质组。

药筒700通过由外壳140固定到框架结构100的药筒板120来稳定。

外壳140具有扩散间隙142，用于将液体从液体环境50扩散到系统10中。

系统10将会通过致动心轴30使法兰300平行于位移轴线34位移而积聚物质。由法兰300支撑的活塞顶420将同样平行于位移轴线34朝向框架结构100位移。这将会导致腔室容积510增加，从而在腔室500中相对于液体环境50产生负压。该负压将会驱动等于腔室容积510的变化的液体体积通过吸着剂。

排放部610中的排放阀620确保：无液体通过排放部610进入腔室500。

吸着剂750将会充当液体通过的阻力，因此腔室500可能需要十分钟来填充液体。系统10可以在腔室500的填充期间休眠。吸着剂750将会从通过的液体中吸收或吸附物质，只要该液体包含吸着剂750适于吸收或吸附的物质即可。

通过将活塞顶420返回到初始位置将腔室容积510复位为初始腔室容积510i，可以将液体从腔室500中排出，该初始位置通常是腔室500具有最小腔室容积512的位置，即活塞顶420靠近液体连接(区段)600的位置。

系统10被设计成具有距位移轴线34很小的轴向范围，从而使系统10能够被插入到土壤中的钻孔中。

图5例示了用于原位积聚物质的系统10的顶部侧视图。

系统10具有支撑未示出的致动器20的框架结构100。致动器20被构造用于驱动心轴30。心轴30限定了在与心轴30相同的方向上延伸的一条位移轴线34。

心轴30通过滚珠丝杠32连接到法兰300，以便减少松弛度。

法兰300具有法兰周边310，限定出一种与外壳140互补的形状，所述外壳为框架结构100的一部分并且径向围绕着心轴30。该系统被公开为不带外壳140，然而，对于该具体实施方式，外壳140是必须存在的，否则系统10可能会坍塌。

法兰300支撑四个活塞400，各个活塞400通过活塞底座440连接到法兰300。活塞底座440使用螺钉紧固到法兰300。各个活塞400具有从活塞底座440延伸到活塞顶420的活塞轴410。

法兰周边310还包括四个凹口312(两个可见)，这些凹口用于与四个杆140(三个可见)接合，所述杆依纵向支撑于未示出的外壳140上。

各个活塞顶420被构造成在腔室500中操作。活塞顶420和腔室500限定腔室容积510作为活塞顶420的位移的函数。

各个腔室500具有腔室翼530，该腔室翼用于通过夹紧将腔室500紧固到第一和第二腔室板110I、110II。腔室板110I、110II连接到未示出的外壳140上，从而腔室500相对于框架结构100得以紧固。

各个腔室500具有适于活塞顶420位移的腔室通道520。

各个腔室500与药筒700处于液体连接600。液体连接(区段)600具有带有排放阀620的排放部610和靠近药筒700的药筒阀630。

各个药筒700包括连接到液体连接(区段)600的药筒出口730、在预期使用时与液体环境50直接接触的入口710。所述入口具有入口翼720。

各个药筒700具有用于积聚一种或多种物质或物质组的吸着剂750(未示出)。

药筒700通过由(未示出的)外壳140固定到框架结构100的药筒板120来稳定。

系统10包括一端板200，其具有用于与心轴30接合的心轴凹部210。

端板200还包括用于在预期使用时接合外壳140的外壳凹部230。在该实施方式中，外壳凹部230形成圆形通道。

系统10通过致动心轴30使法兰300平行于位移轴线34位移而积聚物质。由法兰300支撑的活塞顶420将同样平行于位移轴线34远离框架结构100位移。这将导致腔室容积510增加，从而在腔室500中相对于液体环境50产生负压。该负压将会驱动等于腔室容积510变化的液体体积通过吸着剂750。

排放部610中的排放阀620确保：无液体通过排放部610进入腔室500。

吸着剂750将会充当液体通过的阻力，因此腔室500可能需要十分钟来填充液体。系统10可以在腔室500的填充期间休眠。吸着剂750将会从通过的液体中吸收或吸附物质，只要该液体包含吸着剂750适于吸收或吸附的物质即可。

通过将腔室容积510复位为初始腔室容积510i或通过将活塞顶420返回到初始位置，可以将液体从腔室500中排出，该初始位置通常是腔室500具有最小腔室容积512的位置，即活塞顶420靠近液体连接(区段)600的位置。

图6例示了用于原位积聚物质的系统10。

系统10与图5中公开的系统10相同，但是示出了具有扩散间隙142的外壳140。该外壳140通过夹扣180连接到框架结构100，并且外壳140插入到端板200的外壳凹部230中。

外壳140内的空间填充有来自液体环境50的液体，从而法兰300将在相对于位移轴线34的两侧上暴露于相同的压力，这将提高法兰300的位移精度。

图7例示了用于原位积聚物质的系统10的实施方式。

图7A公开了没有外壳140的系统10，图7B公开了具有外壳140的横截面的相同系统10。

系统10具有支撑未示出的致动器20的框架结构100。致动器被构造用于驱动心轴30。心轴30限定了在与心轴30相同的方向上延伸的一条位移轴线34。

心轴30的一端连接到法兰300，法兰300具有朝向未示出的致动器20延伸的颈部320。颈部320具有未示出的内螺纹322，该内螺纹用于与心轴30的外螺纹36接合。具有相当长度的颈部320确保法兰300的位移是精确的，几乎没有扭曲或挠曲。

法兰300具有法兰周边310，限定出一种与外壳140互补的形状。

法兰300支撑两个活塞400，各个活塞400通过活塞底座440被连接到法兰300上，活塞底座用螺钉紧固到法兰300上。各个活塞400具有从活塞底座440延伸到活塞顶420的活塞轴410。

各个活塞顶420被构造成在腔室500中操作。互补的活塞顶420和腔室500限定腔室容积510作为活塞顶420的位移的函数。在图7B中，腔室容积处于最小腔室容积512，该最小腔室容积通常是初始腔室容积510i。

各个腔室500具有用于将腔室500固定到腔室板110的腔室翼530。在图7B中，腔室板110连接到外壳140上，从而腔室500相对于框架结构100被固定。

各个腔室500具有适于活塞顶420位移的腔室通道520。

腔室500与药筒700处于液体连接600。液体连接(区段)600具有带有排放阀620的排放部610和靠近药筒700的药筒阀630。

各个药筒700包括连接到液体连接(区段)600的药筒出口730、在预期使用时与液体环境50直接接触的入口710。

药筒700具有两种不同的吸着剂750I、750II，用于积聚两种不同的物质或两种不同的物质组。

药筒700通过由外壳140固定到框架结构100的药筒板120来稳定。

外壳140具有扩散间隙142，用于将液体从液体环境50扩散到系统10中。

系统10将会通过致动心轴30使法兰300平行于位移轴线34位移而积聚物质。由法兰300支撑的活塞顶420将会同样平行于位移轴线34朝向框架结构100位移。这将导致腔室容积510增加，从而在腔室500中相对于液体环境50产生负压。该负压将会驱动等于腔室容积510的变化的液体体积通过吸着剂。

排放部610中的排放阀620确保：无液体通过排放部610进入腔室500。

吸着剂750将会充当液体通过的阻力，因此腔室500可能需要10分钟来填充液体。系统10可以在腔室500的填充期间休眠。吸着剂750将会从通过的液体中吸收或吸附物质，只要该液体包含吸着剂750适于吸收或吸附的物质即可。

通过将活塞顶420返回到初始位置将腔室容积510复位为初始腔室容积510i，可以将液体从腔室500中排出，该初始位置通常是腔室500具有最小腔室容积512的位置，即活塞顶420靠近液体连接(区段)600的位置。

系统10被设计成具有距位移轴线34很小的轴向范围，从而使系统10能够被插入到土壤中的钻孔中。

外壳140内的空间填充有来自液体环境50的液体，从而法兰300将在相对于位移轴线34的两侧上暴露于相同的压力，这将提高法兰300的位移精度。

图8例示了用于原位积聚物质的系统10的实施方式的横截面。

系统10具有支撑致动器20的框架结构100和为致动器20供电的电池40。致动器被构造用于驱动心轴30。心轴30限定了在与心轴30相同的方向上延伸的一条位移轴线34。

心轴30的一端连接到法兰300，法兰300具有朝向致动器20延伸的颈部320。颈部320具有内螺纹322，该内螺纹用于与心轴30的外螺纹36接合。具有相当长度的颈部320确保法兰300的位移是精确的，几乎没有扭曲或挠曲。

法兰300具有法兰周边310，限定出一种与外壳140互补的形状。

法兰300支撑两个活塞400，各个活塞400通过活塞底座440被连接到法兰300，活塞底座使用螺钉紧固到法兰300。各个活塞400具有从活塞底座440延伸到活塞顶420的活塞轴410。

各个活塞顶420被构造成在腔室500中操作。互补的活塞顶420和腔室500限定腔室容积510作为活塞顶420的位移的函数。

各个腔室500具有用于将腔室500固定到腔室板110的腔室翼530。

各个腔室500具有适于活塞顶420位移的腔室通道520。

腔室500与药筒700处于液体连接600。液体连接(区段)600具有带有排放阀620的排放部610和靠近药筒700的药筒阀630。

各个药筒700包括连接到液体连接(区段)600的药筒出口730、在预期使用时与液体环境50直接接触的入口710。

药筒700具有两种不同的吸着剂750I、750II，用于积聚两种不同的物质或两种不同的物质组。

药筒700通过由外壳140固定到框架结构100的药筒板120来稳定。

外壳140具有扩散间隙142，用于将液体从液体环境50扩散到系统10中。

系统10将会通过致动心轴30使法兰300平行于位移轴线34位移而积聚物质。由法兰300支撑的活塞顶420将会同样平行于位移轴线34朝向框架结构100位移。这将导致腔室容积510增加，从而在腔室500中相对于液体环境50产生负压。该负压将会驱动等于腔室容积510的变化的液体体积通过吸着剂。

排放部610中的排放阀620确保：无液体通过排放部610进入腔室500。

吸着剂750将会充当液体通过的阻力，因此腔室500可能需要十分钟来填充液体。系统10可以在腔室500的填充期间休眠。吸着剂750将从通过的液体中吸收或吸附物质，只要该液体包含吸着剂750适于吸收或吸附的物质即可。

通过将活塞顶420返回到初始位置将腔室容积510复位为初始腔室容积510i，可以将液体从腔室500中排出，该初始位置通常是腔室500具有最小腔室容积512的位置，即活塞顶420靠近液体连接(区段)600的位置。

系统10被设计成具有距位移轴线34很小的轴向范围，从而使系统10能够被插入到土壤中的钻孔中。

外壳140内的空间填充有来自液体环境50的液体，从而法兰300将在相对于位移轴线34的两侧上暴露于相同的压力，这将提高法兰300的位移精度。

图9例示了用于原位积聚物质的系统10。

系统10具有支撑未示出的致动器20的框架结构100。致动器被构造用于驱动心轴30。心轴30限定了在与心轴30相同的方向上延伸的一条位移轴线34。

心轴30通过滚珠丝杠32连接到法兰300，以便减少松弛度。

法兰300具有法兰周边310，限定出一种与外壳140互补的形状，所述外壳作为框架结构100的一部分并且径向围绕着心轴30。外壳140具有扩散间隙142，用于将液体在液体环境50与系统10之间扩散。

法兰300支撑四个活塞400，各个活塞400通过可以使用螺钉紧固到法兰300的活塞底座440被连接到法兰300。各个活塞400具有从活塞底座440延伸到活塞顶420的活塞轴410，并且活塞顶420具有活塞环430。

法兰周边310还包括四个未示出的凹口312，用于与纵向支撑到外壳140的四个杆150(仅示出一个)接合。

各个活塞顶420被构造成在腔室500中操作。

在本图中，仅一个活塞顶420在腔室500中操作。活塞顶420和腔室500限定腔室容积510作为活塞顶420的位移的函数。

腔室500具有腔室翼530，该腔室翼用于通过夹紧将腔室500固定到第一和第二腔室板110I、110II。腔室板110I、110II连接到外壳140，从而腔室500相对于框架结构100固定。

腔室500具有适于活塞顶420位移的腔室通道520。

腔室500与药筒700处于液体连接600。液体连接(区段)600具有带有排放阀620的排放部610和靠近药筒700的药筒阀630。

药筒700包括连接到液体连接(区段)600的药筒出口730、在预期使用时与液体环境50直接接触的入口710。该入口具有入口翼720。

药筒700具有用于积聚一种或多种物质或物质组的吸着剂750。

药筒700通过由外壳140固定到框架结构100的药筒板120来稳定。

系统10包括一端板200，其具有用于与心轴30接合的(未示出的)心轴凹部210。

端板200还包括用于接合外壳140的(未示出的)外壳凹部230。

系统10通过致动心轴30使法兰300平行于位移轴线34位移而积聚物质。由法兰300支撑的活塞顶420将同样平行于位移轴线34远离框架结构100位移。这将导致腔室容积510增加，从而在腔室500中相对于液体环境50产生负压。该负压将会驱动等于腔室容积510的变化的液体体积通过吸着剂750。

排放部610中的排放阀620确保：无液体通过排放部610进入腔室500。

吸着剂750将会充当液体通过的阻力，因此腔室500可能需要十分钟来填充液体。系统10可以在腔室500的填充期间休眠。吸着剂750将从通过的液体中吸收或吸附物质，只要该液体包含吸着剂750适于吸收或吸附的物质即可。

通过将活塞顶420返回到初始位置将腔室容积510复位为初始腔室容积510i，可以将液体从腔室500中排出，该初始位置通常是腔室500具有最小腔室容积512的位置，即活塞顶420靠近液体连接(区段)600的位置。

图10例示了用于原位积聚物质的系统10的顶部侧视图。

系统10具有支撑未示出的致动器20的框架结构100。致动器20被构造用于驱动心轴30。心轴30限定了在与心轴30相同的方向上延伸的一条位移轴线34。

心轴30通过滚珠丝杠32连接到法兰300，以便减少松弛度。

法兰300具有法兰周边310，限定出一种与外壳140互补的形状，所述外壳作为框架结构100的一部分并且径向围绕着心轴30。该系统10被公开为不带外壳140，然而，对于该具体实施方式，外壳140是必须存在的，否则系统10可能会坍塌。

法兰300支撑四个活塞400，各个活塞400通过活塞底座440连接到法兰300。活塞底座440使用螺钉紧固到法兰300。各个活塞400具有从活塞底座440延伸到活塞顶420的活塞轴410。

法兰周边310还包括四个凹口312(两个可见)，用于与纵向支撑到未示出的外壳140的四个杆150(三个可见)接合。

各个活塞顶420被构造成在腔室500中操作。活塞顶420和腔室500限定腔室容积510作为活塞顶420的位移的函数。

各个腔室500具有腔室翼530，该腔室翼用于通过夹紧将腔室500固定到第一和第二腔室板110I、110II。腔室板110I、110II连接到未示出的外壳140，从而腔室500相对于框架结构100固定。

各个腔室500具有适于活塞顶420位移的腔室通道520。

各个腔室500与药筒700处于液体连接600。液体连接(区段)600具有带有排放阀620的排放部610和靠近药筒700的药筒阀630。

各个药筒700包括连接到液体连接(区段)600的药筒出口730、在预期使用时与液体环境50直接接触的入口710。所述入口具有入口翼720。

各个药筒700具有用于积聚一种或多种物质或物质组的吸着剂750(未示出)。

药筒700通过由(未示出)外壳140固定到框架结构100的药筒板120来稳定。

系统10包括一端板200，其具有用于与心轴30接合的心轴凹部210。

端板200还包括用于在预期使用时接合外壳140的外壳凹部230。在该实施方式中，外壳凹部230形成圆形通道。

系统10通过致动心轴30使法兰300平行于位移轴线34位移而积聚物质。由法兰300支撑的活塞顶420将会同样平行于位移轴线34远离框架结构100位移。这将导致腔室容积510增加，从而在腔室500中相对于液体环境50产生负压。该负压将会驱动等于腔室容积510的变化的液体体积通过吸着剂750。

排放部610中的排放阀620确保：无液体通过排放部610进入腔室500。

吸着剂750将会充当液体通过的阻力，因此腔室500可能需要十分钟来填充液体。系统10可以在腔室500的填充期间休眠。吸着剂750将从通过的液体中吸收或吸附物质，只要该液体包含吸着剂750适于吸收或吸附的物质即可。

通过将腔室容积510复位为初始腔室容积510i或通过将活塞顶420返回到初始位置，可以将液体从腔室500中排出，该初始位置通常是腔室500具有最小腔室容积512的位置，即活塞顶420靠近液体连接(区段)600的位置。

图11例示了用于原位积聚物质的系统10。

系统10与图10中公开的系统10相同，但是示出了具有扩散间隙142的外壳140。外壳140通过夹扣180连接到框架结构100，并且外壳140插入端板200的外壳凹部230中。

外壳140内的空间填充有来自液体环境50的液体，从而法兰300将在相对于位移轴线34的两侧上暴露于相同的压力，这将增加法兰300的位移精度。

图12例示了具有支撑连接到腔室500的四个活塞400的法兰300的心轴30。

图12A至图12C公开了相同的设置，但是在图12B中，设置具有最小腔室容积512，并且在图12C中，设置具有最大腔室容积514。

心轴30限定了一条位移轴线34。法兰300通过滚珠丝杠32连接到心轴30。

法兰300具有法兰周边510，该法兰周边具有四个凹口312，用于与未示出的杆150接合，从而增加稳定性。

法兰300支撑相对于位移轴线34对称定位的四个活塞400。各个活塞400通过活塞底座440连接到法兰300。活塞轴410从各个活塞底座440延伸到活塞顶420。

各个活塞顶420在腔室500中操作，从而限定腔室容积510。

各个腔室500具有适于活塞顶420的位移的腔室通道520和用于与一个或两个(未示出的)腔室板110接合的腔室翼530。

图13例示了活塞400、腔室500、液体连接(区段)600和药筒700的设置。

活塞400包括从活塞底座440延伸到远端活塞顶420的活塞轴410。活塞顶420被构造成在腔室500中协作，从而限定出腔室容积510。腔室500具有用于活塞顶420位移的腔室通道520。

腔室500还包括用于与一个或两个未示出的腔室板110接合的腔室翼530。

腔室500通过液体连接(区段)600连接到药筒700。液体连接(区段)600包括具有单向排放阀620的排放部610和靠近药筒700的单向药筒阀630，使得液体可仅通过药筒700进入腔室500，并且可仅通过排放部610离开腔室500。

图14例示了外壳140的横截面。

外壳140是圆形的中空圆柱体。示出了位移轴线34，用于为不同技术特征的放置提供参考基准。

外壳140适于以其他方式在图10中公开的系统10。

外壳140具有扩散间隙142，用于外壳140或系统10的内部零件与液体环境之间的液体扩散。扩散间隙142所具有的尺寸使得系统10中的液体在驱动液体体积通过吸着剂的两个动作之间被置换。

扩散间隙142定位在当液体从药筒700和药筒700周围收集时药筒700将会放置的位置附近。

外壳140具有三个药筒板通道170，但在外壳140的横截面中仅示出了两个药筒板通道170。药筒板通道170适于接纳和保持药筒板120的凸连接件130。在图17中公开了药筒板120的一个实施方式。药筒板通道170被构造成允许药筒板120略微旋转。

外壳140具有三个第一腔室板通道160I，尽管在横截面中仅示出了两个。所述三个第一腔室板通道160I适于接纳和保持第一腔室板110I的凸连接件130。图18中公开了第一腔室板110I的一个实施方式。

外壳140具有三个第二腔室板通道160II，尽管在横截面中仅示出了两个。所述三个第二腔室板通道160II适于接纳和保持第二腔室板110II的凸连接件130。图19中公开了第二腔室板110II的一个实施方式。

第一腔室板通道160I相对于位移轴线34略微偏离第二腔室板通道160II，使得第一腔室板110I和第二腔室板110II可以将一个或多个腔室500固定到外壳140，并且在预期使用时通过外壳140固定到框架结构。腔室板110I、110II通过夹紧腔室翼530而固定腔室500。

腔室通道160I、160II具有用于固定凸连接件130的锁定结构162。通过将腔室板110I、110II的凸连接件140插入到腔室通道160I、160II中并将腔室板110I、110II沿着腔室通道160I、160II移向一端，将腔室板110I、110II锁定在锁定结构162中。然后，将腔室板110I、110II转动，然后提升，然后再次转动，然后移动到锁定结构162的最内部。然后就会限制腔室板110I、110II的凸连接件130。

外壳140配备有四个杆150，尽管在横截面中仅示出了两个。

当要使用时，杆150适于与法兰300的周边310中的凹口312相互作用。从而，法兰300移动得更稳定和精确。

图15以侧视图(A)和顶视图(B)例示了端板200。

端板200具有用于接纳并从而稳定心轴30的心轴凹部210。

端板200具有用于接纳外壳140的外壳凹部230。在该实施方式中，外壳凹部230形成径向围绕心轴凹部210的通道。

外壳凹部230配备有四个孔220，这些孔用于接纳和进一步稳定另外由外壳140纵向支撑的杆150。

图16从顶视图(A)、侧视图(B)和底视图(C)例示了致动器20和电池40。

图16公开了当由框架结构100支撑时电池40和致动器20通常如何布置。电池40连接到用于对电池40充电的插头42。

图17例示了药筒板120。

药筒板120具有基本上圆形的形状，带有用于心轴30穿过的中心定位的药筒板心轴孔124。

药筒板120具有三个凸连接件130，用于将药筒板120紧固到具有药筒板通道170的外壳140上。

药筒板120具有四个用于稳定多达四个药筒700的药筒板孔口122。四个药筒板孔口122的形状适于接纳具有不同形状的不同药筒700。

图18从顶视图(A)、底视图(B)和顶部侧视图(C)例示了第一腔室板110I。

第一腔室板110I适于定位在第二腔室板110II下方，其中，腔室板110I、110II与定位在腔室板110I、110II之间的至少一个腔室翼530相互作用。

第一腔室板110I具有基本上圆形的形状，带有用于心轴30穿过的中心定位的腔室板心轴孔114。

第一腔室板110I具有三个凸连接件130，用于将第一腔室板110I紧固到具有第一腔室板通道160I的外壳140。

第一腔室板110I具有用于固定多达四个腔室700的四个腔室板孔口112。

这四个腔室板孔口112的形状适于在一个或多个腔室500已经安装于系统10中之后插入第一腔室板通道160I。因此，腔室板孔口112适于移动经过具有腔室翼530的腔室500。

各个腔室板孔口112具有相对于腔室板心轴孔114径向延伸的腔室板孔口凹部113，用于使得第一腔室板110I能够通过旋转而锁定在第一腔室板通道160I的锁定结构162中。

图19从顶视图(A)、底视图(B)和顶部侧视图(C)例示了第二腔室板110II。

第二腔室板110II适于定位在第一腔室板110I上方，其中，腔室板110I、110II与定位在腔室板110I、110II之间的至少一个腔室翼530相互作用。

第二腔室板110II具有基本上圆形的形状，带有用于心轴30穿过的中心定位的腔室板心轴孔114。

第二腔室板110II具有三个凸连接件130，用于将第二腔室板110II紧固到具有第二腔室板通道160II的外壳140上。

第二腔室板110II具有用于固定多达四个腔室500的四个腔室板孔口112。

这四个腔室板孔口112的形状适于在一个或多个腔室500和第一腔室板110I已经安装于系统10中之后插入第二腔室板通道160I中。因此，腔室板孔口112应当仅能够移动经过腔室500的一部分。

各个腔室板孔口112具有一种相对于腔室板心轴孔114径向延伸的形状，用于使得第二腔室板110II能够通过旋转而锁定在第二腔室板通道160II的锁定结构162中。