CN103238052A - 用于采样装置的样本获取元件 - Google Patents

Abstract

一种用于采样装置中的可伸出的样本获取元件被公开，所述采样装置被设计成能从器皿、例如反应器皿中提取样本、例如反应/反应物样本。本发明的样本获取元件包括可具有不同的形状和容积的一个或多个凹形的样本座口。样本获取座口适于在样本获取元件伸到所述材料中时获取已知体积的材料。材料样本在样本获取元件缩回时仍然留存在样本获取座口中。当存在多个座口时，至少一个座口可充当混合座口。所述至少一个样本获取座口中的端口可被放置成：与穿过或沿着样本获取元件延伸的对应的材料转移通道连通，以使所获取的材料样本能够骤冷、稀释和释放、例如释放至分析器或另一下游位置。

Description

用于采样装置的样本获取元件

技术领域

本发明涉及一种用于获取材料样本的采样装置。更特别地，本发明涉及一种在采样装置中使用的可伸展的样本获取元件，所述采样装置被设计成能从器皿、例如反应器皿中提取样本、例如但不限于反应/反应物样本。

背景技术

如本领域技术人员所已知的，存在多种期望将材料的样本从容纳该材料的器皿中提取出来的场合和/或过程。这种提取通常期望用于检查或测试的目的，但也可出于其他目的而实施。

对于过程监测而言，这种样本提取在多种过程中是期望的，这些过程包括但不限于平行合成（例如组合化学）应用、有机合成、化工过程开发、以及实验室过程到生产中的扩展。多种关注样本提取的其他这类应用也是存在的，且对本领域技术人员而言是已知的。

现有的采样装置通常必须由手操作，或要求使用远程安装的或在容纳所关注的材料的器皿中安装的真空装置，或要求使用所关注的材料量可被虹吸而通过的旁路端口或类似机构。在任一情况下，所提取的样本通常被从器皿中移出，之后被转移至另一容器，然后该样本才能够被骤冷或施以类似操作。

现有的手操作式装置通常在样本获取时间和随后的样本处理方面缺乏精度，且显然通常无法适用于进行自动操作。另外，现有的手操作式装置仅可操作用于获取处于大气压下的样本。在压力作用下产生的反应不能通过这种手操作式装置被采样。旁路型采样装置（其中，反应物经过回路流到它能够被采样的位置）可用于在压力作用下对反应物采样——然而，需要大的反应空间以使用这种装置。

现有的自动化装置不允许骤冷、稀释等与样本获取基本上同时地进行，而是要求样本首先被转移至另一器皿。因此，给定样本的状态实际上从样本提取的时间到骤冷的时间等会改变。

因此，基于现有的采样装置的这些前述问题，显然已经发展出这样一种原位采样装置：其能够准确地并反复地获取已知体积的材料样本，且能够与样本获取基本上同时地对样本进行骤冷或其他处理。这些装置和它们的使用方法在皆于2010年6月25日提交的美国专利申请No.12/823,655和No.12/823,718中被公开。

这些前述专利申请中所描述的采样装置的实施例可布置为具有可伸展的样本获取元件的长条形的取样器。除此之外，本发明的采样装置可用于获取小的样本体积、例如5-100μl，且从反应空间内提取样本。由于这种采样装置是密封的单元，因此它还能够通过端口被放入加压的或排空的反应室中，以对加压的反应空间采样。这种采样装置还可在宽的温度范围、例如-40℃至150℃之间使用。

在这种采样装置的一个示例性实施例中，该装置被构造为大致圆柱形的且中空的一段外管。外管的近端可被夹持或以其他方式附连至取样器致动组件的主体部分。在外管内于其远端处同心地布置有包括外套筒、内套筒和可伸展的样本获取元件的组件。大致截头圆锥形的适配器附连于外管的远端，且缩窄至与外套筒的直径接近的减小的直径。

样本获取元件定位成能在内套筒内往复运动。样本获取元件的外直径设置成在尺寸上与内套筒的内直径接近，从而在两者之间产生紧密而可滑动的配合。当样本获取元件处于缩回或闭合位置时，其远端可定位成与内端口套筒和外套筒的远端大致平齐。当样本获取元件处于伸出或采样位置时，其远端可从外套筒的远端伸出。样本获取元件设有至少一个样本获取座口，所述至少一个样本获取座口在样本获取元件伸出过程中接触到并获取所关注的样本量。

样本获取元件设有端口，以能够对位于样本获取元件的所述至少一个样本获取座口中的材料样本进行清洗/通风，并进行原位处理、例如混合、稀释、骤冷等。特别地，每个样本获取座口都设有供送端口和清洗/通风端口，所述端口中的每个与通过样本获取元件延伸、并通过样本获取元件的近端退出的对应的通道连通。采样管路、例如管道可连通于这些供送和清洗/通风通道中的每个，以将处理中的材料引导至样本获取座口，且允许通风并允许材料从样本获取座口被清洗。

在另一示例性实施例中，上述设计可替代成具有较少数目的单独构件。特别地，在该替代性实施例中，前述实施例的内、外套筒和适配器组合成单个元件。该元件形成端帽，所述端帽螺合到外管的远端中，且为样本获取元件充当往复引导和防护盖。端帽包括内部通道或凹槽，所述内部通道或凹槽将样本获取元件的样本获取座口的端口连通至样本获取元件的通道。

在使用这些实施例中的任一个的过程中，装置的远端基本上浸入待从中提取样本的材料中、或保持靠近待从中提取样本的材料的表面。在期望的时刻，样本获取元件伸到材料中，从而材料的量填充所述至少一个样本获取座口，并在样本获取元件随后退回到闭合位置时一直保持在所述至少一个样本获取座口中。当材料的样本处于所述至少一个样本获取座口中时，在材料的样本被转移至另一设备或器皿之前，所述样本可被处理，例如通过使样本与骤冷或稀释物质接触以停止进行中的反应或稀释样本。

发明内容

本发明的样本获取元件可与这种采样装置一起使用，以便于获取和处理所关注的材料样本。

本发明涉及在如公开于美国专利申请No.12/823,655和No.12/823,718中的那些采样装置中使用的样本获取元件。这种样本获取元件可通常是圆筒形形状的，尽管其他横截面形状也是可行的。样本获取元件的长度可根据采样装置的其他构件的长度而变化。

总之，本发明的样本获取元件被设计成能在上述采样装置的主体部分内往复运动。为此，样本获取元件的外表面、例如直径的尺寸优选为能与所述样本获取元件往复运动所在的采样元件产生密封但可引导地滑动的配合。

本发明的样本获取元件设有至少一个凹形的样本获取座口，所述样本获取座口在样本获取元件伸出的过程中接触到并获取采样装置的远端所侵入的样本的量。所述至少一个样本获取座口可设置成不同的尺寸，以获取不同的样本体积或样品量。类似地，所述至少一个样本获取座口可具有不同的形状，以产生期望的骤冷、混合、稀释和/或释放或清洗特征。

样本获取元件设有端口，以能够对位于样本获取元件的所述至少一个样本获取座口中的材料样本进行清洗/通风和进行骤冷。特别地，本发明的样本获取元件的样本获取座口设有供送端口和清洗/通风端口，所述端口中的每个与对应的通道连通，所述通道穿过样本获取元件或沿着样本获取元件的外部延伸，并通过或沿着样本获取元件的近端退出。在骤冷、稀释或清洗过程中，采样装置主体的样本获取元件往复运动所在的部分适于使所述至少一个样本获取座口中的端口能够与样本获取元件中的对应的通道连通。

本发明的样本获取元件还可设有旁路凹槽，所述旁路凹槽被放置成与样本获取元件中的通道的转移端口流体地连通，以使骤冷介质在样本获取元件处于伸出的位置中时能够循环。这使样本获取元件中的采样管路和通道能够被填充以再循环骤冷介质，使得骤冷介质得以立即流入所述至少一个样本获取座口中，并在样本获取元件缩回时与所获取的样本混合。

本发明的样本获取元件的特定实施例可具有多于一个的样本获取座口。当存在多个样本获取座口时，所述座口可具有相同的容积或不同的容积。当存在多个样本获取座口时，所述座口还可具有不同的功能——例如，一个座口可作为样本获取座口，而另一座口可充当混合座口。

样本获取座口的端口可设置成处于特别的位置和/或处于特别的角度，以优化位于所述座口中的样本材料的骤冷、稀释、混合和/或释放。相应的样本获取元件中的对应的通道的尺寸、位置和路径可类似地被设计成能优化上述操作中的一个或多个。本发明的样本获取元件可由公开于美国专利申请No.12/823,655和No.12/823,718中的材料构造，或据本领域技术人员所知能为这种目的所接受的其他材料构造。

附图说明

除了上述特征以外，本发明的其它方面将通过附图和示例性实施例的下述说明而变得非常明显，其中，各附图中相同的附图标记指代相同或等同的结构特征，其中：

图1a示出了本发明的样本获取元件的一个示例性实施例的一部分，其中，所述样本获取元件包括半球形形状的样本获取座口；

图1b透明性地示出了图1a的样本获取元件的部分，从而样本获取元件中的与样本获取座口连通的端口和相应的通道是可见的；

图2a示出了本发明的样本获取元件的另一示例性实施例的一部分，其中，所述样本获取元件包括与图1a-1b中示出的座口基本上具有相同容积的样本获取座口，但是该座口是截头圆锥形形状的；

图2b透明性地示出了图2a的样本获取元件的部分，从而样本获取元件中的与样本获取座口连通的端口和相应的通道是可见的；

图3是图1a-1b和图2a-2b的样本获取座口的放大的、透明的透明图；

图4a-4b是示例性路径的两个三维渲染视图，所述路径可由用于将材料提供至和移除自样本获取元件的样本获取座口的端口和相应的通道形成；

图5a-5d示出了半球形的样本获取座口内的流动的不同视图，该样本获取座口的前端口具有特定角度，而后端口具有特定角度和倾斜，且前端口充当入口端口；

图6a-6d示出了半球形的样本获取座口内的流动的不同视图，该样本获取座口与图5a-5d的样本获取座口具有相同的前端口和后端口角度和倾斜，但是后端口充当入口端口；

图7a-7e示出了另一半球形的样本获取座口内的流动的不同视图，该样本获取座口与图5a-5d及图6a-6d的样本获取座口相比具有不同角度的前端口，且与图5a-5d及图6a-6d的样本获取座口相比具有不同角度和倾斜的后端口，且前端口充当入口端口；

图8a-8d示出了半球形的样本获取座口内的流动的不同视图，该样本获取座口与图7a-7e的样本获取座口具有相同的前端口和后端口角度和倾斜，但是后端口充当入口端口；

图9a-9b是本发明的样本获取元件的示例性实施例的一部分的透明视图，其中，所述样本获取元件包括一对半球形形状的样本获取座口；

图10是示出本发明的样本获取元件的替代性的示例性实施例的一部分的透明视图，所述样本获取元件具有皆成半球形形状的单个的样本获取座口和次级的混合座口。

具体实施方式

本发明的样本获取元件5的一个示例性实施例在图1a-1b中示出。如上所述，样本获取元件5定位成能在采样装置的主体部分、例如内套筒内往复运动。为此，样本获取元件5的外直径和周围元件的内直径的尺寸被选择成能在两者之间产生密封但可引导地滑动的配合。

样本获取元件5设有凹形的样本获取座口10，在样本获取元件的伸展过程中，所述样本获取座口10接触到并获取某一量的材料，相应的采样装置的远端定位在所述材料中或上方。样本获取座口10可设置成不同的尺寸，以获取不同的样本体积或试样量。在该特殊的实施例中，样本获取座口10是半球形形状的。然而，如图2a-2b所示，样本获取座口也可以是其他形状的，以产生期望的骤冷、混合、稀释和/或释放或清洗特征。

样本获取元件5设有端口，以便能够对位于它的样本获取座口10中的材料样本进行骤冷、稀释和释放，并能够进行清洗和通风。特别地，样本获取座口10为这些目的设有第一端口15和第二端口20。第一端口15可以是用于将稀释、骤冷和清洗材料供送至样本获取座口10的入口端口，而第二端口20可以是出口端口，以用于释放材料样本和用于清洗被供送至样本获取座口的其他材料。第一端口15和第二端口20的功能也可调换。如以下更详细地描述，端口15、20的角度、例如旋涡角和轴向倾斜度可以变化。

第一端口15和第二端口20分别与对应的通道25、30连通，所述通道25、30沿着样本获取元件5延伸并沿着样本获取元件5的近端5a退出。在该特殊的实施例中，通道25、30延伸穿过样本获取元件5。在其他实施例中，这些通道可被切入样本获取元件的外部中。

如图4a-4b所示，样本获取座口10中的端口15、20通过位于采样装置中的样本获取元件5往复运动的部分中的端口槽35、40连通到样本获取元件5中的通道25、30（当样本获取元件缩回时）。在清洗、骤冷、稀释或释放过程中，端口槽35、40和端口15、20使样本获取座口10能够与样本获取元件5中的对应的通道25、30连通。

通道25、30将样本获取座口10连通至可以是管道或类似的导管的采样管路（未示出）。采样管路中的一个可连通至骤冷、稀释和清洗材料源，而另一采样管路可将用过的清洗材料引导到废料位置或将已释放的材料样本引导到分析器或另一下游位置。

样本获取元件5还可设有旁路凹槽45，所述旁路凹槽45被放置成：在样本获取元件处于伸展位置时，通过采样主体中的端口槽35、40与样本获取元件中的通道25、30流体连通，以使骤冷介质能够循环。这使得采样管路和样本获取元件5中的通道25、30预先被填充再循环骤冷介质。因此，骤冷介质得以立即流入样本获取座口10中，并在样本获取元件缩回时与已获取的样本混合。

本发明的一个替代性实施例的样本获取元件50在图2a-2b中示出。该样本获取元件50与图1a-1b中示出的样本获取元件5基本上相同，只不过该替代性实施例的样本获取座口55是大致截头圆锥形状的，这也能够在图3的座口透明图中看出。样本获取座口形状的差异在下面更详细地论述。

出于以上就图1a-1b的实施例所述的目的，样本获取元件50还设有端口60、65。如先前所解释的，第一端口60可以是用于将稀释、骤冷和清洗材料供送至样本获取座口55的入口端口，而第二端口65可以是出口端口，以用于释放材料样本和用于清洗被供送至样本获取座口的其他材料，或者第一端口60和第二端口65的功能可调换。端口60、65的角度、例如旋涡角和轴向倾斜特性也可变化。

如同图1a-1b的样本获取元件5，第一端口60和第二端口65也与对应的通道70、75连通，所述通道70、75沿着样本获取元件50延伸，并沿着样本获取元件50的近端50a退出。样本获取座口55中的端口60、65也通过位于采样装置中的样本获取元件50往复运动的部分中的端口槽35、40与样本获取元件50中的通道70、75连通（当样本获取元件缩回时）。该样本获取元件5也可设有旁路凹槽80，如以上针对图1a-1b的样本获取元件5所述。

本发明的样本获取元件的长度可根据安装有样本获取元件的采样装置的其他构件的长度而变化。优选地但并非必要地，样本获取元件的长度能使得：当样本获取元件处于缩回或闭合位置时，其远端与采样装置主体的远端大致平齐地定位；当样本获取元件处于伸展或采样位置时，其远端以预定的距离从采样装置主体的远端伸出。在任何情况下，无论样本获取元件处于伸展还是缩回位置，样本获取元件的近端都居于采样装置主体的内部中。

本发明的样本获取元件可根据它可能接触到的物质而由不同的材料构造。例如，本发明的样本获取元件可由金属材料（例如HASTELLOY）、陶瓷材料或玻璃材料构造。

已确定的是，给定的样本获取元件的样本获取座口的最佳形状可受多个因素影响。这些因素可包括但不限于：期望的样本体积；适当的样本获取；与周围的采样装置元件的密封；在致动过程中样本获取元件的座口区域上的负载；座口制造的容易程度；在制造过程中实现可接受的表面光洁度的能力；在样本获取元件伸展时，适当的泡沫（例如清洗气体泡沫）释放；为了可制造性的端口位置；以及为了有效的双向流动的端口位置。

对本领域技术人员而言可能明显的是，采用便于制造的样本获取座口形状通常也提高了实现好的表面光洁度的能力，而无需二次操作。简单的样本获取座口几何形状也更易于测量和校验。

如上所述，在设计样本获取座口时的另一考虑因素是适当的泡沫释放。当用气体清洗材料进行清洗时，这种泡沫通常将在样本获取座口中形成，该泡沫随后在对应的样本获取元件的随后的伸展时从样本获取座口释放。通常，当样本获取元件伸到所关注的材料中以获得材料样本时，气体泡沫被释放到所关注的材料中。在这方面已发现，气体泡沫释放通过采用具有浅边的浅的样本获取座口而增强。

样本获取座口的入口和出口端口的位置理想地通过优化液体在样本获取过程中通过样本获取座口的流动来限定。由于给定的样本获取元件的入口和出口端口的期望的功能在使用中可调换，所以通过相应的样本获取座口的流动应在任一流动方向上能够有效地移除或释放已获取的样本。

为此，已经进行了针对各种样本获取座口形状、端口位置和端口角度的实验。测试过的两种样本获取座口形状包括分别如图1a-1b和图2a-2b所示的半球形的和截头圆锥形的座口形状。

截头圆锥形的座口使得更极端的后端口位置能够被测试和评估。从该测试可确定，由于圆锥形状与通过样本获取座口的材料流动相干涉，从而产生低流动区域，因此流动除气能够被提高。

当容积相等时，图1a-1b的半球形的样本获取座口比图2a-2b的截头圆锥形的样本获取座口更浅。半球形的形状被认为能消除存在于截头圆锥形的样本获取座口中的低流动区域。

在测试过程中确定了，当前端口充当入口端口时，偏置前端口在样本获取座口内引起强的除气旋涡。类似地确定了，当后端口充当入口端口时，偏置后端口在样本获取座口内引起强的除气旋涡。另外发现，后端口通到样本获取座口中的进入部需要低于样本获取座口的唇部，以避免直接联接。如本文所使用的，“直接联接”是指在样本获取座口内不引起旋涡效应的流动。更特别地，尤其对粘性的材料样本而言，确定了，向样本获取座口中的流入可能在材料中冲出凹穴，并在不产生材料的旋涡的情况下在入口和出口端口之间形成直接流动。上述后端口通到样本获取座口中的进入部的位置有助于保证不产生直接联接。

前述认识通过在各种样本获取座口和端口设计上执行多个不同的流动显示而得出。使用SOLIDWORKS FloXpress生成的几个这种示例性流动显示在图5a-5d、6a-6d、7a-7e和8a-8d中呈现。在这些显示中的每个中，样本获取座口是0.200英寸的球体的一部分，其中，所述球体的中心离样本获取元件的中心线0.110英寸，且流动材料选择水。在每个示例中，前端口是切入样本获取元件的表面中的凹槽，而后端口穿过样本获取元件并进入样本获取座口。因此，在此处示出的流动显示示例中的每个中，前端口由其角度偏置限定，而后端口由其角度偏置及其相对于样本获取元件的中心线的倾斜度限定。

在图5a-5d的流动显示中，前端口充当入口端口，而后端口充当释放端口。前端口和后端口具有20°的旋涡角，且后端口具有43°的轴向倾斜度。图6a-6d的流动显示的样本获取座口与图5a-5d中示出的相同，但是后端口充当入口端口，而前端口充当释放端口。

在图7a-7e的流动显示中，前端口充当入口端口，而后端口充当释放端口。前端口具有10°的旋涡角，而后端口具有15°的旋涡角和50°的轴向倾斜度。图8a-8d的流动显示的样本获取座口与图7a-7e中示出的相同，但是后端口充当入口端口，而前端口充当释放端口。

当本发明的样本获取元件伸展时，其样本获取座口可与材料样本、例如反应混合物以任意方向定向。这使用户例如能够利用通常由搅拌引起的材料的循环的优势。

样本获取元件在其周围套筒内的配合使得样本获取元件能够轴向地往复运动，同时提供能够抵抗例如在骤冷、清洗和清洁过程中产生的内部压力的密封。在样本获取元件及其周围套筒之间形成的密封也应足以防止由可能存在于样本反应室或其他器皿内的外部压力引起的样本材料的侵入——无论样本获取元件处于伸展还是缩回位置。

样本获取座口唇部的详细设计最小化或消除了可能由样本获取元件的反复的伸展/缩回而引起的套筒的过度磨损。附加地，当样本获取之后缩回时，样本获取元件由套筒擦拭。

从进行的实验和示例性流动显示可得出几个结论。这些结论例如包括：球形的样本获取座口加强了所获取的样本的转移，且可产生任一方向上的更符合期望的流动型式。球形的样本获取座口还可产生更快的和更完全的混合以及更低的样本稀释值，且还使流动能够绕着最大的尺度——外密封套筒和样本获取元件之间的唇部接合部位来建立。当样本的粘度增加时，球形的样本获取座口内所产生的旋涡流动类型尤其有益，这是因为它将所获取的样本从样本获取座口的壁上释放。特别是当样本是浆料时，由这种样本获取座口所产生的圆形除气流动也已被发现是是符合期望的，因为保持浆料处于悬浮使得样本能够完全地骤冷和排空。使用球形的样本获取座口还被发现能减少拖尾，即：当获取的样本从样本获取座口移除时，样本浓度的特别是从峰值到零的逐渐降低。

本发明的一个替代性实施例的样本获取元件100在图9a-9b中示出。该样本获取元件100基本上类似于图1a-1b和图2a-2b中示出的样本获取元件，只不过存在两个样本获取座口105、110。在该特别的实施例中，样本获取座口105、110彼此对置地定位，且离样本获取元件100的远端基本上距离相等。样本获取座口105、110放置成能通过连通端口115流体地连通。

样本获取座口105、110分别包括端口120、125，所述端口120、125用于在样本获取座口与位于样本获取元件100中或上的通道130、135之间提供流体连通。如图9b所示，样本获取座口105、110的端口120、125放置成能通过端口槽140、145与样本获取元件100的通道130、135连通，所述端口槽140、145位于采样装置的样本获取元件往复运动所在的元件150中。

特别是与具有单个样本获取座口的样本获取元件相比，该样本获取元件100的两座口设计可使更大的样本体积被获取，同时保持给定的样本获取元件的相同的泡沫释放几何形状和基本尺寸。替代性地，与单个样本获取座口相比，这种两座口设计可具有基本上相同的样本获取体积，但是可采用两个更浅的样本获取座口，以便于获取往往难以流入座口中的样本材料。

样本获取座口105、110可具有相同的或不同的尺寸和容积。所述两个样本获取座口105、110之间的连通端口115与图1a和图1b的端口20以类似的方式起作用，不过该端口115还提供所述两个样本获取座口之间的流体连通。

在图9a-9b的实施例中，端口120、125中的任一个都可充当入口端口，以将非样本材料、例如骤冷材料供送至已获取的样本材料。例如，在骤冷操作过程中，如果端口125被选择为入口端口，骤冷材料流进入相应的样本获取座口110，并置换一些留存于所述样本获取座口110中的所获取的材料，使其通过连通端口115并进入另一样本获取座口105。这将相应地使一些材料从接收性样本获取座口105、以及可能地使一些已获取的材料和/或骤冷材料从发送性座口110移位到端口槽140中、以及可能的通道130中。

此时，骤冷材料的流动可被反向，使得样本和骤冷材料通过样本获取座口退回，从而，产生附加的混合。该循环的流动模式可执行多次，以获得完全骤冷的样本，所述完全骤冷的样本然后通过端口槽中的一个及对应的通道排出，并通过连通的样本管路至下游位置、例如样本瓶、分析系统等。

在图9a-9b的特定的样本获取元件100中，样本获取元件100的横截面是大致圆形的，且样本获取座口105、110彼此对置地定位，且离样本获取元件100的远端基本上距离相等。然而，其他样本获取座口布置方式也是可行的。在这方面，优选地但并非必要地，其他样本获取元件实施例的样本获取座口之间的横向和纵向角度被构造成能提供双向除气流动。

本发明的一个替代性实施例的样本获取元件200在图10中示出。在该示例性实施例中，样本获取元件200的横截面也是大致圆形的，且也存在两个座口205、210。然而，虽然本实施例的座口205、210也可但并非必要地基本上彼此对置地定位，但是它们离样本获取元件200的远端距离不相等。相反地，上座口205示出为比下座口210离样本获取元件200的远端更远。

该样本获取元件200的两座口设计使得下座口充当样本获取座口210，而上座口充当混合座口205，材料的样本可在所述混合座口205内与骤冷介质、稀释材料等混合。因此，材料样本将在下样本获取座口210中被捕获，随后材料样本可全部或部分地被转移至上混合座口205以骤冷或稀释，然后被释放至分析器或其他下游位置。

为此，混合座口205包括入口端口220，而样本获取座口210包括入口端口225和出口端口230，所述入口端口225用于接收非样本材料，所述出口端口230用于提供与混合座口的流体连通、以及提供样本获取元件200中或上的通道235、240之间的流体连通。在该实施例中，样本获取座口210的入口端口225经由采样装置中的样本获取元件往复运动所在的元件150中的端口槽245将样本获取座口连通至对应的样本获取元件通道240。样本获取座口210的出口端口230经由位于采样装置的周围元件150中的第二端口槽250和混合座口入口端口220将样本获取座口连通至混合座口205。特别地，混合座口205的入口端口220连通至第二端口槽250，且混合座口还连通至样本获取元件200中的对应的通道235。

作为涉及这种样本获取元件150的骤冷操作的一个示例，混合座口205可被供给骤冷介质，同时样本获取元件200伸展，以将所关注的材料样本获取到样本获取座口210中。样本获取元件缩回后，骤冷介质可经由样本获取座口210的入口端口225被供送至样本获取座口210。骤冷介质流动进入样本获取座口210中，骤冷了位于样本获取座口210中的一些样本，并通过出口端口230将一些样本置换至已经填充了骤冷介质的混合座口205中。因此，骤冷混合现在在所获得的样本的两端处都发生，从而加快了骤冷过程。

然后，骤冷材料的流动可反向，使得样本和骤冷材料通过样本获取座口和混合座口退回，从而产生附加的混合。如上所述，该循环的流动模式可实施多次，以获得完全骤冷的样本，所述完全骤冷的样本随后从混合座口205通过通道235并通过连通的样本管路排出至下游位置、例如样本瓶、分析系统等。这种循环的流动过程可附加地有助于使浆料成悬浮状态。

如图10所示，该特定的样本获取元件的样本获取座口210和混合座口205具有不同的容积。特别地，样本获取座口210示出为与混合座口205相比具有更大的容积。然而，应当理解，该实施例的座口的尺寸关系可调换。另外，样本获取和混合座口的容积也可以是基本上相同的容积。

虽然已经通过提出具体的示例性实施例来描述了本发明，但显而易见的是，许多其他变型可基于本发明的认知而建立，这例如通过将多个实施例的单独示例的特征互相组合和/或通过将多个实施例之间的单独的功能单元互换来进行。

Claims (20)

1.一种用于采样装置中的样本获取元件，所述采样装置被设计成能获取所关注的材料的样本，所述样本获取元件包括：

长条形的主体，其具有近端和远端，所述近端用于直接地或间接地连接至致动器，所述远端用于从采样装置的安装有所述样本获取元件的主体部分伸出；

样本获取座口，其靠近所述样本获取元件的所述远端定位，所述样本获取座口适于获取某一体积的材料；

所述样本获取座口中的入口端口，其用于向所述样本获取座口供送材料，所述入口端口以在所述材料从所述入口端口进入所述样本获取座口时能引起所述材料旋涡的角度定向；以及

所述样本获取座口中的出口端口，其用于从所述样本获取座口排出材料。

2.如权利要求1所述的样本获取元件，其特征在于，所述样本获取元件的外表面的尺寸被选择成：能与所述样本获取元件往复运动所在的采样装置元件的配合表面产生密封但可滑动的配合。

3.如权利要求1或2所述的样本获取元件，其特征在于，所述样本获取座口是半球形形状的。

4.如权利要求1或2所述的样本获取元件，其特征在于，所述样本获取座口是截头圆锥形形状的。

5.如权利要求1至4中任一所述的样本获取元件，其特征在于，当所述样本获取元件处于缩回位置时，所述入口端口和所述出口端口与所述样本获取元件中或所述样本获取元件上的对应的通道流体连通。

6.如权利要求5所述的样本获取元件，其特征在于，所述入口和出口端口被放置成：能通过相应的端口槽与所述对应的通道流体连通，所述端口槽居于所述样本获取元件往复运动所在的采样装置元件中。

7.如权利要求1至6中任一所述的样本获取元件，其特征在于，所述样本获取元件还包括旁路凹槽，当所述样本获取元件从相应的采样装置伸出时，所述旁路凹槽使流体能够通过所述样本获取元件的非样本获取座口部分循环。

8.一种特别是根据权利要求1的用于采样装置中的样本获取元件，所述采样装置被设计成能获取所关注的材料的样本，，所述样本获取元件包括：

长条形的主体，其具有近端和远端，所述近端用于直接地或间接地连接至致动器，所述远端用于从采样装置的安装有所述样本获取元件的主体部分伸出；

位于所述样本获取元件中的一对样本获取座口，所述样本获取座口的尺寸被选择成能保持某一体积的材料；

每个样本获取座口中的入口端口，其用于向所述样本获取座口供送材料，所述入口端口以在所述材料从所述入口端口进入所述样本获取座口时能引起所述材料旋涡的角度定向；

每个样本获取座口中的出口端口，其用于将材料从所述样本获取座口排出至所述长条形的主体上/所述长条形的主体中的通道；以及

在所述样本获取座口之间延伸的连通端口，所述连通端口使所述座口彼此流体连通。

9.如权利要求8所述的样本获取元件，其特征在于，所述样本获取元件的外表面的尺寸被选择成：能与所述样本获取元件往复运动所在的采样装置元件的配合表面产生密封但可滑动的配合。

10.如权利要求8或9所述的样本获取元件，其特征在于，所述样本获取座口中的至少一个是半球形形状的。

11.如权利要求8或9所述的样本获取元件，其特征在于，所述样本获取座口中的至少一个是截头圆锥形形状的。

12.如权利要求8至11中任一所述的样本获取元件，其特征在于，所述样本获取座口之间的横向和纵向角度引起通过所述座口的双向除气流动。

13.如权利要求8至12中任一所述的样本获取元件，其特征在于，所述长条形的主体的横截面是大致圆形的，且所述样本获取座口彼此对置地定位，且离所述样本获取元件的远端基本上距离相等。

14.如权利要求8至13中任一所述的样本获取元件，其特征在于，所述一对样本座口彼此对置地定位，且距离所述样本获取元件的远端不同的距离。

15.一种特别是根据权利要求1的用于采样装置中的样本获取元件，所述采样装置被设计成能获取所关注的材料的样本，所述样本获取元件包括：

长条形的主体，其具有近端和远端，所述近端用于直接地或间接地连接至致动器，所述远端用于从采样装置的安装有所述样本获取元件的主体部分伸出；

样本获取座口，其靠近所述样本获取元件的远端定位在所述样本获取元件中，所述样本获取座口的尺寸被选择成能保持某一体积的材料；

混合座口，其定位在所述样本获取元件中，所述混合座口与所述样本获取座口相比定位得离所述样本获取元件的所述远端更远，所述混合座口的尺寸被选择成能保持某一体积的材料；

所述样本获取座口中的入口端口，其用于向所述样本获取座口供送非样本材料；

所述样本获取座口中的出口端口，所述出口端口连通至所述混合座口的入口端口；

所述混合座口中的入口端口，所述入口端口用于将材料从所述样本获取座口供送至所述混合座口；以及

所述混合座口中的出口端口，其用于将材料从所述混合座口排出至所述长条形的主体上/所述长条形的主体中的通道。

16.如权利要求15所述的样本获取元件，其特征在于，所述样本获取座口和所述混合座口具有大致相同的容积。

17.如权利要求15所述的样本获取元件，其特征在于，所述样本获取座口的容积大于所述混合座口的容积。

18.如权利要求15所述的样本获取元件，其特征在于，所述混合座口的容积大于所述样本获取座口的容积。

19.如权利要求15至18中任一所述的样本获取元件，其特征在于，所述样本获取座口的所述入口端口以在材料从其进入所述样本获取座口时能引起所述材料旋涡的角度定向。

20.如权利要求15至19中任一所述的样本获取元件，其特征在于，所述长条形的主体的横截面是大致圆形的，且所述样本获取座口与所述混合座口基本对置地定位。

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