CN108144660A - 用于容纳小体积液体样品的样品容器 - Google Patents

用于容纳小体积液体样品的样品容器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于容纳小体积液体样品的样品容器，所述样品优选是通过气相分解获得的样品，其中该容器具有向上敞开的容纳区域。根据本发明，该容纳区域在其最低点处具有流出开口，该流出开口通过具有封闭表面的致动器以液密方式可逆地关闭。

Description

用于容纳小体积液体样品的样品容器
技术领域
本发明涉及一种用于容纳小体积液体样品的样品容器以及使用所述样品容器的方法。
背景技术
用于容纳小体积液体样品的样品容器被用于各种技术和科学领域。例如，在分析化学的样品制备方法中，在实际分析之前所获得的液体样品被储存在样品容器中，例如用于进一步调理(稀释)，为测量做准备。
在现有技术的上下文中，通常使用货架(即，用于成批货物的托架)中的所谓的小瓶，这些货架在使用之后从应用场所移除并且更换为新货架(或干净的货架)。这种干预措施是劳动密集型的，并且具有很高的污染风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种样品容器，该样品容器可以在施用场所保持固定，并且在使用后不必移除或更换。本发明的另一目的包括提出使用这种样品容器的合适的方法。
在此背景下，本发明涉及一种用于容纳小体积液体样品的样品容器，所述样品优选是通过气相分解获得的样品，其中该容器具有向上敞开的容纳区域，该容纳区域在其最低点处具有出口开口，该出口开口通过具有封闭表面的致动器以液密方式可逆地关闭。
在一个实施例中，容纳区域是锥形的，并且容纳区域的最低点由锥顶形成。根据本发明的理解，具有弯曲准线的容纳区域也被认为是锥形的。但是，优选具有笔直准线的圆锥体。笔直或斜的锥体通常是可以想象的。锥体的张角可以例如在60°和100°之间，优选地在70°和90°之间。
在一个实施例中，出口开口始于锥顶并且从锥顶开始仅沿一个方向延伸到锥体的表面中。这产生出口开口相对于锥体的不对称设计，其中锥顶不在出口开口的中心处或不在出口开口内，而是出口开口的边缘直接延伸穿过锥顶。
出口开口可以例如是圆形或椭圆形的。
在一个实施例中，致动器的封闭表面遵循容纳区域的轮廓。容纳区域的夹套表面因此在出口开口关闭的情况下没有不规则性。
在一个实施例中，致动器是柱塞，其可以优选地与锥体的轴线平行地移动，以从锥体的表面范围向下可逆地拉动封闭表面并且因此可逆地释放排放开口。柱塞可以例如是气动操作的。
在排放开口的另一侧处可以存在排放空间。排放开口或排放空间(如果存在的话)优选连接到提取器，并且优选连接到可以在排放开口或排放空间中(如果存在的话)产生真空的泵。因此在出口开口打开的情况下，液体可以向下被抽出。
在一个实施例中，容纳区域在其敞开的上侧处被溢流区域围绕。填充站和/或抽出站可以布置在样品容器的上侧，并且可以将移液管尖端引导到容纳区域。
容纳区域可以由氟塑料制造或者可以用氟塑料涂覆。合适的氟塑料例如包含PTFE/PPVE共聚物。这同样适用于致动器或至少其封闭表面以及溢流区域和排放区域或排放空间。氟塑料通常具有显著的耐化学性以及疏水性和疏油性。但是，也可以规定，例如，致动器以及可选地其封闭表面可以由PEEK制造。不同的材料，诸如不锈钢、陶瓷等，也可以用于特定的应用区域。
相对于开头提出的背景，本发明进一步涉及一种使用根据本发明的样品容器的方法，其中在移除样品之后且在用新样品填充之前的空闲阶段期间，容纳区域填充有替代液体。
在一个实施例中规定，在空闲阶段期间覆盖样品容器的容纳区域。
在一个实施例中规定，在经过预定时间段之后和/或在空闲阶段期间下降到预定液面之下之后，在容纳区域中加满额外的替代液体。
流出开口在空闲阶段期间可以保持关闭。
替代液体可以例如对应于样品的可选稀释的载液。如果载液例如是酸，如在气相分解中的情况那样，则可以规定冲洗液体中的酸浓度比载液中的酸浓度低。在一个应用示例中，替代液体是稀释的氢氟酸。
相对于开头提出的背景，本发明还涉及一种使用根据本发明的样品容器的方法，其中，在移除样品之后，运行至少一个冲洗循环且优选运行多个冲洗循环，其中容纳区域用冲洗液体冲洗，在每个冲洗循环中在流出开口关闭的情况下，用冲洗液体至少部分地填充容纳区域，然后打开流出开口以排出冲洗液体。然而，在流出开口打开的情况下，也可以通过排放空间进入溢流区域来进行反向冲洗。
可以可选地规定，在流出开口打开的情况下，冲洗液体被主动地抽出。
多次冲洗循环可以是有利的，因为清洗效果可以通过用相界反复冲刷壁来实现。
如果提供了多个冲洗循环，则可以为不同的冲洗循环提供容纳区域的不同填充量。在最后的冲洗循环中，例如容纳区域可以被填充到溢流。这样使得可以移除附着在容纳区域的壁上的液滴。
冲洗液体例如可以是水或者可以形成载液基质的另一种溶剂。
在一个实施例中，在移除样品之后且在流出开口关闭的情况下运行冲洗循环之前，用清洗流体至少部分地填充容纳区域，在经过清洗间隔之后打开流出开口以排出清洗液体。
该步骤用于溶解存在于容纳区域中的任何样品残留物。
清洗液体例如可以对应于样品的载液。在一个应用示例中，清洗液体可以是浓缩的氢氟酸。
相对于开头提到的背景，本发明还涉及一种使用根据本发明的样品容器的方法，其中，在将样品填充到容纳区域之前打开流出开口，直到冲洗液体或替代液体完全流出，并且其中在所述打开期间向流出开口施加真空和/或将冲洗气体引入到容纳区域中。
因此使得冲洗液体或替代液体的无残留流出成为可能。
在一个实施例中可以规定，在空的容纳区域的情况下，在冲洗液体或替代液体流出之后，再次关闭和打开流出开口至少一次，其中真空也被施加到流出开口，和/或冲洗气体在重复打开期间被引入到容纳区域中。
存在于封闭表面和护套表面之间的间隙区域中的任何液体残余物因此可以被移除而没有残留物。
根据本发明的两种以上方法可以彼此组合使用以形成处理小体积液体样品的常见方法。
在一个实施例中，根据本发明的方法形成用于样品分析的方法的一部分，其中随后将液体样品加入到诸如质谱仪或气相色谱柱的分析装置中。用于样品分析的方法例如包括气相分解，优选用于将污染物浓缩在诸如硅衬底的衬底上。
然而，不同的样品制备方法也可以利用本发明在其中包括缓冲液体以用于制备和/或加工/操作的的不同区段中实施。
附图说明
本发明的其它细节和优点从参考附图描述的以下实施例产生。在这些附图中：
图1是根据本发明的样品容器的透视图；
图2是根据图1的样品容器的侧视图；
图3是根据图1的样品容器的顶视图；
图4是根据图1的样品容器的截面图；并且
图5是可以在根据本发明的样品容器处执行的多个方法步骤的示意图。
具体实施方式
图1至图4显示了根据本发明的样品容器的实施例，其通常由附图标记1标记。
容器1具有向上敞开的容纳区域2。容纳区域2具有直立圆锥的形式，其具有笔直的准线，80°的张角，且最低点由锥顶3形成。
容纳区域2在其最低点处具有椭圆形的流出开口4，该流出开口4可以通过柱塞6的封闭表面5以可逆的液密方式关闭。柱塞6可以沿锥体的轴线移动以从锥体的表面范围向下可逆地拉动封闭表面5并且可逆地释放排放开口4。它是气动操作的。
柱塞6的封闭表面5遵循锥体表面的轮廓，使得在关闭流出开口4的情况下，锥体表面没有不规则性。流出开口4始于锥顶3并且从锥顶3开始仅沿一个方向延伸到锥体的表面中。这产生出口开口4相对于锥体的不对称设计，并且锥顶3不在出口开口4的中心处或在出口开口4内，而是出口开口4的边缘直接延伸穿过锥顶3。
容纳锥体2位于样品容器1的中心轴线处，而柱塞6和开口4相对于样品容器1的中心轴线偏移。开口4相对于锥顶3的不对称位置因此通过柱塞6的偏移来实现。
在排放开口4的另一侧处存在排放空间7，该排放空间7经由连接器14与吸入管线连接，从而能够在排放开口4处和排放空间7内产生真空。
容纳区域2在敞开的上侧处被环形溢流池9周向围绕。
具有多个容纳器12的填充和移除站11还布置在样品容器的腹板(web)10(其以环形方式围绕溢流池9)上，以保持用于液滴分离(drop separation)的排出喷嘴13，该排出喷嘴13突出到容纳区域2中或通向容纳区域2。
所有流体接触部件都是由PTFE/PPVE共聚物制成的。图4中所示的气动致动器15由PEEK制成，并且以固定方式被支撑以防止在相关气缸中旋转。
所示的样品容器1因此可以用于例如容纳样品，容纳样品在气相分解过程(VPD)中的准备和扫描过程之后发生。样品可以在容纳锥体2中被稀释并且被提供给相应的测量装置(例如，ICP-MS)。它可以替代通常用于这种目的的小瓶货架，但是在机器中保持固定，并且不必更换，由此避免了人员介入。免除了外部清洗小瓶及其运输的复杂且责任重大的任务。进一步的污染风险被最小化。这些目标是通过具体设计、所使用的材料、相应介质的供应以及相关工艺方法来实现的。根据固定式供应容器的型号，固定式样品容器可以在每次使用后在机器中被清洗，并且在下一次使用之前可以被有效地干燥。此外还适用于非常小的体积，诸如VPD样品所需的体积。
根据本发明的设备的优点在于，不必打开装置以插入小瓶。因此没有污染物可以渗透到封装的壳体中。因此，污染物等的检测极限非常低。由于该系统，存在可以说是可用于分析的小瓶的无限量供应。总是可以执行完全相同的清洗程序，因而在分析精度中必须接受的波动更少。该设备特别适用于长期测试和远程测试。
例如，当使用根据本发明的样品容器1时，可以使用以下(部分)过程。
空闲阶段：
关于第一组过程，在待机状态(基本状态或空闲阶段)下，容纳锥体2被关闭并且填充有稀释的VPD溶液(例如，稀释的氢氟酸)。在具有更长的等待时间(例如大于6小时或系统停止)的情况下，独立的过程也提供加满以补偿蒸发。因此防止变干，并且用VPD基质进行表面调理(基质恒定性)。
在测量之前：
一旦进行样品测量或空白测量，容纳锥体2就被排空并且不用超纯水(UPW)冲洗以避免基质改变。在流出开口4的区域中的残留液滴通过施加在连接器17上的真空而被吸入到空间7中。然后，柱塞6再次向上移动，并且将可能仍然存在于开口4的边缘和封闭表面5之间的间隙区域中的非常小的液体量(1μl的量级)压在开口4的边缘上。这些液体在第二次和最后一次打开和抽吸循环中被移除。通过将氮气吹入到容纳区域2中来辅助这些过程。容纳区域2现在是干燥的并且准备好用于样品容纳。
在测量之后：
在测量过程之后，用稀释的VPD溶液进行清洗和初始填充(在测量之后)以便调理并且保护容纳区域2的壁。因此，样品容器1再次处于基本状态。这种过程通常应该在干预和未知状态之后进行以进入基本状态。在该部分过程开始时，将少量浓缩的VPD溶液(例如1％的氢氟酸)注入到容纳锥体2的下部区域中以达到低pH。因此，应该防止溶解在残留物中的污染物的沉淀，并且应该确保样品溶液残留物的更好的溶解。现在从排放方向上方和从溢流方向下方进行多个UPW冲洗循环。柱塞的交替打开和关闭周期通过液体的相界提供对容纳区域2的壁的反复冲刷。这增加了清洗的有效性。最后，将容纳区域2填充到溢流池9并且排空以除去附着在壁上的残余液滴。在最后一步中，用稀释的VPD溶液进行填充。稀释是经由水流入利用时间控制来设定的，因此并不完全对应于测量基质。这一要求在此时不是必要的，并且为了支持总处理时间同时节省昂贵的基质成分而被放弃。
防止变干保护：
进一步的(部分)过程可以与时间控制一起使用以防止变干。如果在没有执行加满处理的情况下超过特定时间段，那么这个过程就开始。如果准备测量的程序最后执行并且如果容纳区域2是干燥的，则例外规则生效。如果在可设定的时间内(例如1小时)未发生清洗，则假定系统已经停止。为了保护壁免受污染，强制对容纳区域2进行填充并且样品容器1再次处于基本状态(空闲阶段)。这里也适用于放弃基质恒定性以支持总处理时间。
建立校准标准：
为了建立校准标准，可以在清洗程序之后(例如在测量之前)用(精确的)测量基质将容纳锥体2加满。这一项相对于浓度精确地进行。
处理程序可以在图5中示意性地识别。
样品容器1的状态通常在图中用附图标记100标记。附图标记101表示待机状态，其中容纳锥体2填充有基质一致的稀释的VPD溶液或样品；附图标记102表示在容纳区域2中具有样品的状态；而附图标记103表示多个小时之后没有使用的空闲状态。
(部分)处理总体上用附图标记200表示。附图标记201表示根据上述描述“在测量之前”的准备步骤。附图标记202表示根据上述描述“在测量之后”的清洗步骤。附图标记203表示根据上述描述“防止变干保护”的例行程序。

Claims (10)

1.一种用于容纳小体积液体样品的样品容器，所述样品优选是通过气相分解获得的样品，其中所述容器具有向上敞开的容纳区域，
其特征在于，
所述容纳区域在其最低点处具有流出开口，所述流出开口由具有封闭表面的致动器以液密方式可逆地关闭。
2.根据权利要求1所述的样品容器，其特征在于，所述容纳区域是锥形的，并且所述容纳区域的最低点由锥顶形成。
3.根据权利要求2所述的样品容器，其特征在于，所述流出开口始于所述锥顶并且从所述锥顶开始仅沿一个方向延伸到锥体的表面中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的样品容器，其特征在于，所述致动器的封闭表面遵循所述容纳区域的轮廓。
5.根据前述权利要求中任一项所述的样品容器，其特征在于，所述致动器是柱塞，所述柱塞能够优选地沿锥体的轴线移动，以从所述锥体的表面范围可逆地拉动所述封闭表面，因此可逆地释放排放开口。
6.根据前述权利要求中任一项所述的样品容器，其特征在于，所述容纳区域在其敞开的上侧处被溢流区域围绕。
7.一种使用根据前述权利要求中任一项所述的样品容器的方法，
其特征在于，
在移除样品之后且在用新样品填充之前的空闲阶段期间，用替代液体填充所述容纳区域。
8.一种使用根据权利要求1-6中任一项所述的样品容器的方法，
其特征在于，
在移除样品之后运行至少一个冲洗循环且优选运行多个冲洗循环，其中用冲洗液体冲洗所述容纳区域，在每个冲洗循环中在关闭流出开口的情况下，用冲洗液体至少部分地填充所述容纳区域，然后打开流出开口以排出所述冲洗液体。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在移除所述样品之后且在流出开口关闭的情况下运行所述冲洗循环之前，用清洗液体至少部分地填充所述容纳区域，在经过清洗间隔之后打开所述流出开口以排出所述清洗液体。
10.一种使用根据权利要求1-6中任一项所述的样品容器的方法，
其特征在于，
在用样品填充所述容纳区域之前，将所述流出开口打开直到冲洗液体或替代液体完全流出，且在打开过程中将真空施加到所述流出开口和/或将冲洗气体引入到所述容纳区域中。
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