JP2017111139A - 分析的プラズマ分光計用の液体試料導入システム及び方法 - Google Patents

分析的プラズマ分光計用の液体試料導入システム及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】従来技術に伴うマトリックス効果等を改善する。
【解決手段】プラズマ分光計用の液体試料導入システム２０は、液体試料を保持するための試料容器と、試料容器から液体試料を受容するように配置される表面弾性波（ＳＡＷ）ネブライザー４０と、供給された試料液体からエアロゾルを生成するために、ＳＡＷネブライザー４０の表面上に表面弾性波を生み出すようにＳＡＷネブライザー４０に電力を供給するための、電子制御器６０と、ＳＡＷネブライザー４０からエアロゾルを受容し、それを分光計のプラズマまたはフレームへと運搬するためのエアロゾル輸送装置５０とを備える。電子制御器６０は更に、エアロゾルのパラメーターの調節を可能にするためにＳＡＷネブライザー４０への電力を制御するように、かつエアロゾルの分光計のプラズマまたはフレームへの送達の調節を可能にするためにエアロゾル輸送装置５０を制御するように構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、分析的プラズマ発光または質量分析装置用の、ネブライザーを有する液体試料導入システムに関する。本発明はまた、分析的プラズマ分光計用の液体試料導入方法、ならびにそのために液体試料を噴霧する方法に関する。
プラズマ発光分析法（ＯＥＳ）及びプラズマ質量分析法（ＭＳ）は、液体中の痕跡元素の濃度の分析に関する周知の技法である。プラズマは、マイクロ波を用いて（例えば、マイクロ波誘導プラズマ発光分析法（ＭＩＰ−ＯＥＳ）もしくはマイクロ波誘導質量分析法（ＭＩＰ−ＭＳ））、または誘導結合システムを用いることによって（例えば、誘導結合プラズマ発光分析法（ＩＣＰ−ＯＥＳ）もしくは誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ−ＭＳ））形成することができ、各々が、大気圧プラズマを採用する技法の例である。典型的には、検出限界は、ＩＣＰ−ＯＥＳの場合は１０億分率（ｐｐｂ）、ＩＣＰ−ＭＳの場合は１兆分率（ｐｐｔ）に及ぶ。原子吸光（ＡＡ）及び原子蛍光分光法（ＡＦＳ）もまた、試料材料を微粒化するためにフレームを活用する、周知の技法である。これらの様々な技法は、多くの場合、実験室内で互いと併せて使用される。以下の文章における明瞭性及び一貫性のためであるが、プラズマ分光計という用語が採用されるが、これはプラズマまたはフレームを生み出すためにトーチを含む任意のデバイスを包括することを理解されたい。
上記の様々な分析技法において採用されるトーチは、それらの詳細において異なる。しかしながら、各々について原理は共通である。液体試料は通常、ネブライザーまたは何らかの形態の液滴発生装置を用いて希釈及び吸引され、その後ネブライザーまたは液滴発生装置の出口から不活性ガスまたはフレームガスのストリームに推進され、このストリームが、試料を含有する液体の液滴をトーチに運搬し、それによってプラズマまたはフレームに運搬する。プラズマ放電は、プラズマに進入する液体の液滴を、進行性で蒸発させ、微粒化し、次いで部分的にイオン化するのに十分なほど高温である。ＩＣＰ−ＯＥＳの場合、微粒化され、イオン化された材料は、励起及び弛緩されて特徴的な波長の光を放出し、この光が光学分光計によって検出される。ＩＣＰ−ＭＳの場合、イオン化された材料は、イオン光学システム及び質量分析装置を通じて真空システムに導かれる。
典型的には、試料を含有する液体は、ＩＣＰの場合のアルゴン等のガスのストリームを活用する空気式ネブライザーを用いて、液滴のストリームへと形成される。空気式ネブライザーは、広範囲のサイズを有する液滴を生み出す。しかしながら、プラズマ及びフレームの両方が、大きな液滴の有意な量を分離させるには非効率的である。ＩＣＰ分析にとって好適なエアロゾルの液滴の最大の直径は、経験的に推定及び決定され得る。具体的なサイズは、プラズマに送達されるエアロゾルの総量（プラズマ負荷）等の様々な因子、ならびにまたＩＣＰ発生装置の特性、プラズマトーチ、及び採用される負荷コイルの設計にも依存する。マルチドロップエアロゾルにおいては、１０μｍが典型的にはサイズの限界であるようである。単一液滴導入システムにおいては、明らかにより大きな液滴のサイズが採用されており、例えばＳ．Ｇｒｏｈ ｅｔ ａｌ．，Ｓｐｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ Ｐａｒｔ Ｂ，ｖｏｌ．６４，ｐｐ．２４７−２５４，２００９においては最大７０μｍの液滴のサイズが使用されており、Ｋ．Ｓｈｉｇｅｔａ ｅｔ ａｌ．，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ａｔｏｍｉｃ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，ｖｏｌ．３０，ｐｐ．１６０９−１６１６，２０１５においては、特別に設計されたトーチを用いてはいるものの、最大３００μｍの液滴が、ＩＣＰにおける分析信号を生成することが示されている。更に、利点の最適な分析数値を得るためには、液滴のサイズ分布は可能な限り狭くあるべきであることが一般に認識されている。
大きな液滴のサイズによって呈される問題に対処するために、典型的には、スプレーチャンバがネブライザーとトーチとの間に配置されて、より大きな液滴をより小さな液滴から分離し、後者がトーチへのガス流によって優先的に運搬される。結果として、典型的には、噴霧された試料を含有する液体のうちの１〜２％以下（ＩＣＰ−ＯＥＳ及びＩＣＰ−ＭＳの場合）しか、トーチ内における処理にとって好適な、十分に小さい液滴の形態ではない。しかしながら、空気式の試料導入システム（ＳＩＳ）におけるこのような低い効率性は望ましくない。例えば、このような装置を用いる、マイクロ試料の分析（直接的に実行されるか、またはハイフン付き技法を用いて実行される）は、非常に困難である。低い効率性はまた、大量の廃棄材料の生成、及び深刻なメモリー効果をもたらし、これにより、ひいては、試料のスループットが制限される。空気式ネブライザーにおける最近の進歩は、入力効率の増加（例えば、最大１０％）をもたらしているが、試料スループットの低減という代償を払っている。
液滴の最大サイズ及び液滴のサイズ分布の限定と同様に、液滴の数密度（またはエアロゾル濃度）及び初期液滴速度が、試料導入システムにおいて重要なパラメーターである。液滴の数密度及び初期液滴速度は、スプレーチャンバにおける二次プロセス及び三次プロセスの経過を大いに画定し、それ故にプラズマに進入するエアロゾルの特性及び量を画定する。これらのパラメーターは可能な限り小さいことが望ましいと考えられる。
より高い試料送達速度がより良好な感度をもたらすため、単位時間当たりの、プラズマに供給される試料の量を最大化することは望ましい。他方で、過剰量の液体はプラズマを冷却するか、最悪の場合、プラズマを焼失させる可能性がある（プラズマ負荷）。より高い試料送達速度はまた、分析内のマトリックス種の望まれない効果を増大させる。よって、これらの競合する特性をトレードオフする試料送達速度の最適値または最適範囲が存在する。この値または範囲は、試料の種類（分析物の種類、マトリックス、溶媒、相対濃度等）、及びプラズマパラメーター（出力、ガス流速等）といった多くの因子によって決定される。現在の空気式ネブライザーに基づくＳＩＳについての、水溶液による試料送達速度の典型的な範囲は、１０〜１５０μＬ／分にまたがる。同時に、試料成分の濃度は、桁が異なる場合がある。ある１つの要素について、その濃度は分析装置の検出限界にあり得、一方で別の要素は非常に豊富に存在し得るため、その検出器を非線形領域に置いてしまう。
試料エアロゾルをプラズマに輸送するために使用される中心チャネルのガス流速もまた、根本的な制約を有する。この中心チャネルガス流速は、チャネルがプラズマ軸上に形成されるように十分に高くあるべきである。これは、高温かつ高密度のプラズマにエアロゾル液滴を効率的に導入するための必須条件である。しかし、これもまた、過剰量の中心ガスは、プラズマの励起特性／イオン化特性を悪化させることによって、プラズマの頑強性を低下させる。プラズマ条件の観点からは、最適な中心チャネルガス流速は、試料が水分のない形態で、例えばレーザーアブレーションを用いて導入される場合、乾燥プラズマによる実験から推定することができ、約０．４Ｌ／分（ＩＣＰプラズマの場合）となる。湿性プラズマの場合、この値が更に小さくなるべきことは明白である。よって、０．２〜０．３Ｌ／分の範囲は、ＩＣＰプラズマにおいて「非常に頑強な」条件の達成にとって非常に有望であると見なされる。
空気式ネブライザーは、柔軟性（変動性）の欠如に悩まされる。試料送達速度の調節は、時間のかかる、機器の変更を要する。また、空気式噴霧技法の根本的に確率論的な性質、ならびにガス流パラメーター及び試料液体パラメーターの両方に対するその強い依存性により、しばしば、試料送達速度の不安定性が、制御の問題を伴ってもたらされる場合があり、ひいては、これらの両方が、分析性能の低下につながり得る。
好ましくないエアロゾル特性及び硬直性の問題に対処するため、他の形態の試料噴霧が提案されてきた。そのような技法の１つは、電気的に制御された圧電性のアクチュエーターを採用し、この噴霧効率性は、ガス流速からは独立している。電子制御はまた、試料送達速度の調節に関して、出力の調整を可能にし、したがって空気式ネブライザーの不変性による欠点に対処する。また、電子装置の内在する安定性は、液滴生成の安定性を改善する。
圧電駆動型ディスペンサー（ＰＥＤＤ）は、大まかには２つのグループ：プラズマへと連続的に伝送するための、個別の隔離された液滴を生成する、いわゆる「ドロップオンデマンド型」（ＤｏＤ）デバイス（例えば、ＷＯ−Ａ−２０１４／０５６８０７号を参照）、及びプラズマへと同時に導入するための、複数の小さい液滴を生成するエアロゾルデバイスに分類できる。ＤｏＤ ＰＥＤＤは、極めて再現可能性が高く、精密に知られている直径を有し、かつ高度に指向性である、より大きな液滴（直径２０〜１００μｍ）を生成し得る。信号対雑音比、及び信号対背景比は高い。それらの否定的側面は、比較的緩徐な試料送達速度である。対照的に、エアロゾルＰＥＤＤは、多数のより小さい液滴（直径５〜１０μｍ以下）を生成し得るが、生成された液滴の移動方向は制御がより困難であり、これが、最適化されていない輸送効率性につながり、結果的な感度の低下及びメモリー効果の増加を伴う。
それでも、エアロゾルＰＥＤＤは空気式ネブライザーの主要な欠点を克服している。エアロゾルＰＥＤＤは、目詰まりの心配がなく、プラズマへの輸送が容易である液滴を生成するためである（液滴の比較的小さいサイズによる）。エアロゾルＰＥＤＤはまた、頑強、シンプル、小型、かつ構築が安価である。
分析的分光測定における商業使用のために提案されているエアロゾルＰＥＤＤは、それら自体が振動ふるい式ネブライザー（ＶＭＮ）及び超音波ネブライザー（ＵＳＮ）の２つに細分され得る。ＶＭＮにおいては、エアロゾルは、例えば化学エッチングまたはレーザーエッチングによって形成される、μｍ単位の直径の孔を有する膜の補助を伴って生成される。この膜は次いで、電子的に制御されるピエゾアクチュエーターに対して機械的に取り付けられる。
ＵＳＮにおいては、エアロゾルは、ネブライザー本体に由来するバルク弾性波の結果として生成される。ＵＳＮを採用するＳＩＳは、例えば米国ネブラスカ州オマハのＴｅｌｅｄｙｎｅ Ｃｅｔａｃ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓからＵ５０００ＡＴ＋及びＵ６０００ＡＴ＋が市販されている。これらは、比較的狭い液滴のサイズ分布、耐目詰まり性、及び広い液体取り込み領域を特徴とし、非常に感受性の高い分析結果がもたらされる。
しかしながら、このようなＵＳＮ ＰＥＤＤネブライザーの主要な欠点は、その費用及び起動時間である。比較的高い電力要件（２０〜５０Ｗ）が存在し、冗長電力はアクチュエーターの表面上にも放散し、長期的な安定性の低下、ならびにマトリックス効果がもたらされる。液体供給もまた、ＵＳＮ ＰＥＤＤにおいては最適ではない。
本発明は、従来技術に伴うこれらの問題への対処を希求する。具体的には、本発明の態様は、マトリックス効果（分析の正確さを制限する）、分析の精密さを画定する短期的及び長期的な信号不安定性、ある特定の要素に関する不十分な感受性、限定された信号のダイナミックレンジ、及び分析時間に影響を及ぼし得るメモリー効果の問題のうちの１つ以上について少なくとも改善することを希求する。
本発明の第１の態様によれば、請求項１に記載の液体試料導入システムが提供される。
本発明はまた、請求項５０に記載の表面弾性波（ＳＡＷ）ネブライザーにも及ぶ。
本発明の更なる態様によれば、請求項５８に記載されるような、液体試料を分析的プラズマ分光計に導入する方法が提供される。
本システム、デバイス、及び方法は、相互汚染の不在、表面に接触する任意の試料の耐薬品性、エアロゾル中の大きい液滴の不在、エアロゾル流の高い安定性、及び短い安定化時間等の考慮事項に対処する。本発明の態様は、機械的かつ化学的頑強性の改善を提供する。好ましい実施形態は、固体で、一体型で、比較的安価で、低出力のシステム及び方法について企図し、これは目詰まりに対して耐性があり、一部の特定の実施形態においては、採用される、ポンプレスであり、かつ／またはチューブレスの試料供給装置を可能にし得る。好ましい実施形態においては、化学的頑強性は、攻撃的媒体に対して高度に耐性があるコーティングまたは建築材料の使用によって提供され得る。本発明の実施形態の制御可能性及び調節可能性は、マトリックス頑強性、柔軟性の改善、干渉の低減、安定した試料の流れ、及びダイナミックレンジを提供する。
更なる利点及び好ましい配置は、以下の説明及び図面の確認、ならびに添付の特許請求の範囲から明らかとなろう。
本発明はいくつかの方法で実践することができ、これからその一部を、単なる例として、添付の図面を参照しながら説明する。
本発明の第１の実施形態に従う、液体取扱システム、ＳＡＷネブライザー、及びエアロゾル輸送装置を伴う液体試料導入システムを有する分析的プラズマ分光計の概略図である。 図１の実施形態におけるＳＡＷネブライザーへの試料送達の連続モードを示す概略側面図である。 図１の実施形態におけるＳＡＷネブライザーへの試料送達のパルスモードを示す概略側面図である。 図１の実施形態におけるＳＡＷネブライザーへの試料送達の混合モードを示す概略側面図である。 図１の液体取扱システムの液体供給ラインとＳＡＷネブライザーとの間の２つの異なる境界面を示す図である。 図１の液体取扱システムの液体供給ラインとＳＡＷネブライザーとの間の２つの異なる境界面を示す図である。 図１の液体取扱システムの液体供給ラインとＳＡＷネブライザーとの間の２つの異なる境界面を示す図である。 図１の液体取扱システムの液体供給ラインとＳＡＷネブライザーとの間の２つの異なる境界面を示す図である。 図１の液体取扱システムの液体供給ラインとＳＡＷネブライザーとの間の２つの異なる境界面を示す図である。 図１の液体取扱システムの液体供給ラインとＳＡＷネブライザーとの間の２つの異なる境界面を示す図である。 本発明のある実施形態に従うＳＡＷネブライザーの平面図及び側面図である。 本発明のある代替実施形態に従うＳＡＷネブライザーの平面図である。 図４のＳＡＷネブライザーに適用される様々なコーティング層を示す側面図である。 図４のＳＡＷネブライザーに適用される様々なコーティング層を示す側面図である。 図４のＳＡＷネブライザーに適用される様々なコーティング層を示す側面図である。 図４のＳＡＷネブライザーに適用される様々なコーティング層を示す側面図である。 図４のＳＡＷネブライザーに適用される様々なコーティング層を示す側面図である。 図４のＳＡＷネブライザーに適用される様々なコーティング層を示す側面図である。 図４のＳＡＷネブライザーに適用される様々なコーティング層を示す平面図である。 図４のＳＡＷネブライザーに適用される様々なコーティング層を示す平面図である。 図４のＳＡＷネブライザーの表面に適用される様々なマクロ構造の側面図である。 図４のＳＡＷネブライザーの表面に適用される様々なマクロ構造の側面図である。 図４のＳＡＷネブライザーの表面に適用される様々なマクロ構造の側面図である。 図４のＳＡＷネブライザーの表面に適用される様々なマクロ構造の側面図である。 図４のＳＡＷネブライザーの表面に適用される様々なマクロ構造の側面図である。 図４のＳＡＷネブライザーの表面に適用される様々なマクロ構造の側面図である。 図４のＳＡＷネブライザーの表面に適用される様々なマクロ構造の側面図である。 図４のＳＡＷネブライザーの表面に適用される様々なマクロ構造の側面図である。 図１のエアロゾル輸送装置に対して、様々な配向で据え付けられる、図１及び４〜７のＳＡＷネブライザーを示す図である。 図１のエアロゾル輸送装置に対して、様々な配向で据え付けられる、図１及び４〜７のＳＡＷネブライザーを示す図である。 図１のエアロゾル輸送装置に対して、様々な配向で据え付けられる、図１及び４〜７のＳＡＷネブライザーを示す図である。 図１の液体試料導入システム及び分析的プラズマ分光計をより詳細に示す図である。 ポンプレスでチューブレスの液体取扱システムの第１の装置を例証する図である。 ポンプレスでチューブレスの液体取扱システムの第２の装置を例証する図である。 それぞれ、エアロゾル混合技法を例証するための、エアロゾル輸送システム中の１対のＳＡＷネブライザーの側断面図及び上面図である。 ＳＡＷネブライザー上における液体の湿潤試料との混合を示す図である。 ＳＡＷネブライザー上における液体の乾燥試料との混合を示す図である。
図１は、本発明の第１の実施形態に従う、液体試料導入システム２０を有する分析的プラズマ分光計１０を概略的に示す。図１は、分光計をブロック図のフォーマットで示しており、システム中の主要な構成要素の機能に対する簡潔な紹介をまず提供する。図１の構成要素の各々についてのより具体的な詳細は、後ろの図を参照しながら後ほど説明する。
液体試料導入システム２０は、液体取扱システム３０、表面弾性波（ＳＡＷ）ネブライザー４０、エアロゾル輸送装置５０、及びシステム制御器６０を備える。液体取扱システム３０は、液体試料が格納される液体試料リザーバ（図１では図示せず）を含む。液体取扱システム３０は、後続の図において更に詳細に説明される様々な方法のうちの１つで、液体試料を試料リザーバからＳＡＷネブライザー４０に輸送するように配置される。
ＳＡＷネブライザー４０において受容された液体試料は、試料液体の小さな液滴を含有するエアロゾルを形成するように、そこで噴霧される。エアロゾルは、エアロゾル輸送装置５０に進入し、次いで、任意選択で溶媒を除去されながら（脱溶媒和）、そこを通って輸送される。エアロゾル輸送装置から退出すると、（任意選択で脱溶媒和された）液滴は、分析的プラズマ分光計１０のプラズマまたはフレームに導入される。その後、結果として得られた生成物は、既知の様式で分析される。
プラズマ分光計の詳細は、それ自体は本発明と関連しない。しかしながら、プラズマまたはトーチを採用する任意の好適な分析機器、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）もしくはマイクロ波誘導プラズマ（ＭＩＰ）の、質量分析装置（ＩＣＰ−ＭＳもしくはＭＩＰ−ＭＳ）、または発光分析装置（ＩＣＰ−ＯＥＳもしくはＭＩＰ−ＯＥＳ）、原子吸光（ＡＡ）分析装置、原子蛍光分析装置等を採用できることが理解されるであろう。
液体試料導入システム２０と、プラズマ分光計１０とのそのインターフェイスについての簡単な概要を提供したところで、ここから、システムの個々の構成要素についてのより詳細な説明を提供する。
液体取扱システム
液体取扱システム３０は、ＳＡＷネブライザー４０の作業面上に、試料、希釈液、マトリックス修飾剤、及び／またはすすぎ溶液を輸送するために採用される。液体取扱システム３０の構成要素の全ては、好ましくは、相互汚染効果を回避し、耐薬品性であり、かつ生体適合性である。
ＳＡＷネブライザー４０への液体供給は、連続モード（もしくは少なくとも準連続モード）、パルスモード（液滴が個別である）、またはこれら２つのモードの混合である。
後に説明されるように、ＳＡＷネブライザー４０は圧電基板１００を含み、この上に、基板表面上に表面弾性波を生成するためのインターデジタル変換器（ＩＤＴ）１１０が形成される。運転の連続モードにおいては、図２ａに示されるように、試料液体は、試料容器（図においては示されず）からＳＡＷネブライザー４０の基板１００の表面に、実質的な連続流として、キャピラリー等の液体供給ライン１２０を通じて供給される。基板１００の表面に到着する液体は図２ａにおいては１３０と標識されており、ここでこの液体はＳＡＷネブライザー４０によって噴霧されて、この図では１４０と標識されるエアロゾルを作成する。図２ａの「オフ」モードにおいては、キャピラリーは図示されていないが、これは、この「オフ」モードにおいてはキャピラリーが必ず移動されねばならないということを示唆するものではないことが留意されるであろう。用途、汚染防止の程度、及び他の因子に応じて、連続モードにおけるキャピラリーは据え付けられていてもよく、または試料噴霧のステップ中の汚染を回避するために移動されてもよい。
試料液体は、ポンプ（図示せず）を用いて、または自己吸引を通じて（ポンプレス）のいずれかで、基板１００の表面に運ばれ得る。ポンプが採用される場合、サブμＬ／分〜数百μＬ／分の範囲の速度で液体がＳＡＷネブライザー上に流れ込むように、例えば電子制御器６０（図１）によって流速は制御されることが望ましい。液体の流速は、噴霧速度と調和してもよく、あるいはそれより高くてもよい。後者の場合、過剰な試料液体は、任意選択で再使用するために、基板表面から収集受け具（これも図示せず）に流出し得る。
図２ａにおいて例証される連続モードはまた、液体クロマトグラフィー、イオンクロマトグラフィー、キャピラリー電気泳動等の連結分離技法により、液体試料を供給することによって実現され得る。
図２ｂは、代替的なパルス（変調された）試料送達技法を示しており、ここでは、個別の液滴が基板１００の表面に供給される。図２ｂの配置においては、精密かつ正確な用量の液体（これもまた、好ましくは電子制御器６０の制御下にある）が、（この例においては）再び液体供給ライン１２０を用いて、ＳＡＷネブライザー４０の基板１００の表面上に付着される。次いで、供給された試料液体は、基板の表面上に単一の固着性液滴１３０’の形態で留まり、その後これは噴霧されてエアロゾル１４０を形成する。
このパルスモードにおいては、液体試料導入システム２０は、マイクロ試料の取り扱いを容易にし、廃物の量を減らす、完全消費デバイスとして運転可能である。固着性液滴１３０’の噴霧中に生成される遷移分析信号の領域は、噴霧効率性とは独立しており、これはひいては、試料の物理化学的特性に依存し得る。図２ｂのパルス技法は、そのような試料導入に関連するマトリックス効果を低減する。
ＳＡＷネブライザー４０の基板１００の表面上に存在する際の、固着性液滴１３０’の制御不能な蒸発は望ましくない。これは、このことが、噴霧される際の試料の濃度を、未知／不定なものにするためである。それ故に、最適には、このパルス試料溶液供給技法においては高い噴霧速度が選択されるべきである。しかしながら、固着性液滴１３０’の蒸発が測定されている場合（例えば、ビデオカメラを用いて）、固着性液滴１３０’の蒸発は有利に採用され得る。具体的には、分析方法の感度における改善を可能にするように、初期試料濃度における測定可能なリアルタイムの増加を決定することができる。
第３の、運転の混合モードが図２ｃに例証されている。このモードにおいては、液体試料は、１つのパルス、または別個の固着性液滴１３０’を形成する一連のパルスとして基板１００に送達され、これらの液滴はその後、第１の測定期間中に噴霧される。換言すれば、この測定期間中に、ＳＡＷネブライザーへの試料送達は、図２ｂに関して上で説明した通りに進行する。これらの分析段階は、図２ｃの上の４つの画像において示される。
試料の測定が完了し、最後の固着性液滴が噴霧されると（図２ｃの上から５番目の図）、次いで、第１の洗浄期間中に、上の図２ａに関連して説明された技法を用いて、すすぎ溶液の連続流が適用される。これは、図２ｃの下の２つの画像において例証される。この様式で、ＳＡＷネブライザー４０は、相互汚染を回避するために、実験の間、例えば異なる試料を用いる実験の間に洗浄できる。図２ｃにおいては、液体供給ライン１２０は、パルス流の画像と連続流の画像とで同じように標識されているが、無論、これは必ずしも同一の液体供給ラインが各回において採用されるのを示唆しないことが理解されるであろう。例えば、相互汚染を最小化するために、第１の測定期間中に第１の試料分析のために使用される液体供給ラインは、第１の洗浄期間中にすすぎ溶液を供給するために使用される液体供給ラインと異なってもよく、また後続の第２の測定期間において分析されるべき第２の試料流体を供給するために採用される液体供給ラインとも異なってもよい。液体送達ステップの全てが、電子制御器６０を介して制御され得る。
異なる種類のポンプを、反復可能かつ再現可能な様式で、ＳＡＷネブライザー４０の基板１００の表面上に試料溶液を供給するために使用できる。例えば、ポンプは、シリンジポンプ、ガス置換ポンプ、蠕動ポンプ、またはピエゾ式マイクロポンプであり得る。ピエゾ式マイクロポンプは、その小型で低費用な設計及び直接の電子制御のため、特に好ましい。この様式において、一般の電子機器によって駆動される、一体型の吸引−噴霧デバイスが実現できる。
更に、上では単一のポンプについて説明されているが、２つ以上の異なるポンプまたはポンプ原理、例えば、ＳＡＷネブライザー４０に液体試料を供給するための１つのポンプと、ＳＡＷネブライザー４０にすすぎ溶液を供給するための別のポンプとを使用してもよいことが理解される。
ポンプ駆動試料送達技法が、流速及び／または固着性液滴の体積について最適な制御を提供するものの、重力または毛管力駆動の液体流もまた、ＳＡＷネブライザー４０の表面に試料液体を送達するために使用できる。図２ｂに例証されるパルスシステムの場合、耐久性または使い捨てのチップを伴う、手動または自動ピペット（複数可）を使用できる。
無論、当業者によって必要である、または望ましいと考えられる場合、様々なマルチポートバルブ（複数可）、ライン、ループ（複数可）、継手、アダプタ、ならびに他の典型的な液体取扱及びマイクロフルイディクス構成要素が含まれてもよいことが認識されるであろう。これらのいずれも図２ａ、２ｂ、及び２ｃには示されていないが、これらの図の特色は、明瞭性と理解の容易さのために、液体取扱システム３０の好ましい実施形態の主要な機能的態様に制限されている。
図３ａ〜３ｄ、ならびに図３ｅ及び３ｆは、それぞれ、液体供給ライン１２０と、ＳＡＷネブライザー４０との間の２つの異なる境界面を示す。図３ａ〜３ｄに示される第１の滴下境界面においては、液体供給ライン（例えば、図２ａ、２ｂ、及び２ｃの液体供給ライン１２０）と、ＳＡＷネブライザー４０の表面との間において、一定の液体接触が提供される。液体供給ライン１２０は、円形もしくは長方形のキャピラリー、ネブライザーに埋め込まれたマイクロチャネル、任意の多孔質かつ耐薬品性媒体から作製されるウィック、またはこれらの何らかの組み合わせであり得る。確認されるように、液体は、ＳＡＷネブライザー４０の表面に上方から（図３ａ／３ｂ）、または下方から（図３ｃ／３ｄ）導入され得る。後者の図（３ｃ／３ｄ）は、ネブライザーに埋め込まれたマイクロチャネルの１つの具体的な変形形態を例証する（基板中に穿孔または別様に形成されたチャネル）。上部が開放された、またはコーティングによって閉鎖された、基板表面の上部の溝等、このようなマイクロチャネルの他の変形形態も無論可能である。
図３ａ〜３ｄの滴下システムに対する代替形態として、代わりに、噴射システムが採用されてもよく、これは図３ｅ及び３ｆにおいて例証されている。ここでは、液体供給ライン１２０とＳＡＷネブライザー４０の表面との間には一定の液体接触は存在せず、代わりに、液体供給ライン１２０の端部は、ＳＡＷネブライザー４０の基板１００から離間されている。間隙または間隔は、液体供給ライン１２０とＳＡＷネブライザー４０の表面との間で、（湿潤力の結果としての）液体ブリッジを維持するには大き過ぎる。したがって、試料液体の噴流１５０（図３ｅ）が、液体供給ライン１２０の端部から、ＳＡＷネブライザー４０の表面に向かって導かれる。
図３ａ〜３ｆに示される境界面の各々は、図２ａ、２ｂ、及び２ｃの連続モード、パルスモード、または混合モードで試料液体を供給するように採用され得る。
ＳＡＷネブライザー４０の表面に対する液体供給ライン１２０の端部の、これら２つの間隔に関して異なる位置と同様に（すなわち、図３ｅ〜３ｆと比較して、図３ａ〜３ｄにおいて例証されるように）、横方向における、ＳＡＷネブライザー４０の表面に対する液体供給ライン１２０の端部の位置もまた様々であり得る。例えば、液体供給ライン１２０は、ネブライザーの作業面／音響ビームの境界または中心のいずれにも位置付けることができる。
ＳＡＷネブライザー
ＳＡＷネブライザー４０にとって１つの好適な構成を、それぞれ平面図及び側面図で図４に示す。ネブライザーは、圧電性材料で形成される基板１００を備える。この目的にとって、ＬｉＮｂＯ３が最も効率的な圧電性材料であると考えられる。基板１００の表面上には、インターデジタル変換器（ＩＤＴ）１１０が存在する。ＩＤＴ１１０は、第１及び第２の略平行な外側電極１６０ａ、１６０ｂを備え、これらは、ＲＦ電圧をそこに供給するための電子制御器６０と接続されている。これらの外側電極に対して横断方向で、第１及び第２の外側電極１６０ａ、１６０ｂの間で延在するのは、一連の変換素子１７０である。各外側電極１６０ａ、１６０ｂは、それぞれ複数の変換素子１７０と接続される。各電極の変換素子１７０は、第１の素子が第１の電極１６０ａから第２の電極１６０ｂに向かって（しかし、そこまで到達はしない）延在する一方で、両側の隣接する素子は第２の電極１６０ｂから第１の電極１６０ａに向かうがそこまで到達はせずに延在するというように、互い違いに配置される。図４においては、第１及び第２の外側電極１６０ａ、１６０ｂの間の横断方向における距離は、「ｗ」として示される。この距離が、作業面の幅を画定する。（第１及び第２の外側電極１６０ａ、１６０ｂの伸びる方向と平行な方向における、ＳＡＷネブライザーに沿う）インターデジタル間隔は、「ｓ」として表される。これは、変換素子の中心間の距離であり、各変換素子の幅「ｘ」（総電極間隔、すなわち作業幅ｗを参照）と共に、ネブライザーの主要周波数を定義する。
ＩＤＴ１１０はまた、厚さ「ｔ」を有する（図４の側面図）。ＩＤＴ性能は、本質的に、変換素子のパラメーター（幅、長さ、間隔、厚さ等）によって決定される。具体的には、ＩＤＴ１１０の厚さは、ＩＤＴ１１０のインピーダンスを決定し、それ故に、ＳＡＷネブライザー４０において放散される温度、及び可能性としてはその効率性を決定する。電極幅ｘは、振動力を１つの方向に集中するための、単相一方向性変換器を提供するように選択され得る。
ＳＡＷネブライザー４０の作業領域は、図４においては点線１９０で示される。作業領域１９０は、運転のパルスモードにおいては固着性液滴１３０’（図２ｂ及び２ｃ）を受容し、または連続モードの場合（図２ａ）においては液体流を受容する。作業領域１９０は、ＩＤＴ１１０からは間隙１８０によって分離され、ＩＤＴ１１０の幅ｗが、ネブライザーの作業領域１９０の幅を決定する。
図４に示される実施形態の変形形態においては、例えばＪ．Ｊｕ ｅｔ ａｌ．，Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ａ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ，ｖｏｌ．１４７，ｐｐ．５７０−５７５，２００８に開示されるように、ＩＤＴ１１０の後ろ側に、追加的な反射電極が形成されてもよい。
表面弾性波を生成するために、ＲＦ信号（この特性については、下で更に詳細に考察する）が、電子制御器６０からＩＤＴ１１０に供給される。ＳＡＷネブライザー４０は、進行波モード及び定在波モードにおいて運転し得る。定在波モードがより効率的である。これは、より小さい液滴の獲得を可能にし、生成されたエアロゾル１４０は、表面に対して厳密に垂直方向に伝播する。定在波モードの実現のために、２つ、４つ、またはそれ以上のＩＤＴ１１０を使用できる。例えば、１対の対向するＩＤＴを採用して、定在性の表面弾性波を生み出すことができる。
ＩＤＴ電極は直線であってもよく、または音響出力の活用効率を改善するために、曲線状、円形、または楕円形であってもよい。電極は実質的に集合してもよく、または単に部分的な円、楕円等を画定してもよい。図５は、そのような可能な配置の１つを示す。図５においては、ＩＤＴ１１０’が、圧電基板１００の表面上に形成される。複数の閉環状の変換素子１７０’が提供されており、各素子は、示されるように、（すなわち、第１の変換素子が第１の電極１６０’ａから、円弧状に、第２の電極１６０’ｂに向かって（しかし、そこまでは到達しない）延在する一方で、この第１の変換素子の両側の隣接する素子は第２の電極１６０ｂから、それぞれ、より大きい半径及びより小さい半径の同心円弧状に、第１の電極１６０ａに向かうがそこまでは到達せずに延在するように）第１及び第２のＩＤＴ電極１６０’ａ、１６０’ｂの間で互い違いに配置される。図５の配置においては、液体は、ＩＤＴ１１０’の中心の作業領域１９０’に供給される。
表面弾性波を有利な位置に形作ることを可能にするために、追加的な電極の幾何学モデリング及び最適化が実行され得る。そのようなＳＡＷに基づくＰＥＤＤは、より高い周波数において動作し（最大２５０ＭＨｚ）、動作するのに有意に少ない電力しか必要としない。必要とされる電力の典型的な値は１〜５Ｗの範囲内にあり、最適値は０．３Ｗである。
試料の噴霧はＳＡＷネブライザー４０の表面から実行されるものの、ネブライザー４０の化学的及び物理的特性が、システム２０の実践的な実装形態に関連する。ＳＡＷネブライザーにおいて使用される一般的な材料はＬｉＮｂＯ３であるが、ＺｎＯ、ＡｌＮ、またはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）もまた圧電基板として、ならびに金属（例えばＡｕ、Ａｌ）が、ＩＤＴを形成する変換素子及び電極として使用できる。これらの材料は好適な弾性波の生成において望ましい特性を有し得るものの、それらは、このシステム２０を用いるプラズマ分析装置１０において分析されるべき試料の、絶えず変化する、（かつ潜在的には化学的に反応性及び／または生物学的に感受性の高い）組成を考慮すると、適用性が限定され得る。
この理由のため、ＳＡＷネブライザー４０の耐薬品性及び生体適合性を改善するための保護コーティングを採用することが提案される。耐薬品性及び生体適合性と同様に、コーティングは、ＳＡＷネブライザーの表面の繊条を容易にし、ネブライザーの作業面１９０／１９０’上の液体の限局を助長し、また安定し、かつ微細に分散されたエアロゾルの形成にとって適切な液体フィルムの厚さを提供する（または少なくとも提供に役立つ）ことが望ましい。フィルムの厚さは接触角の関数であり、好ましくは１ｍｍ未満、一部の実施形態においては０．５ｍｍ未満となるように、経験的に決定されている。そのような典型的な数値は連続液体供給の実験に基づいて決定されているが、このような数値はまた、噴霧が液滴の縁部で起こるパルス試料の場合でも、同様に好ましくあり得る。そのようなコーティングの提供にとって現在好ましい材料は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の異なる種類のフルオロポリマーである。
図６ａは、本発明のある実施形態に従う、ＳＡＷネブライザー４０の最も単純な実施形態の１つを示しており、ここでは、単一のコーティング層２００が、基板１００及びＩＤＴ１１０の頂面を、これら両方を覆うように適用されている。したがって、液体は、基板１００またはＩＤＴ１１０のいずれとも接触することなく、コーティング２００の表面上に存在する。
コーティング２００は更に、それに対して追加的な親水性／疎水性特性を付与するように改変することができる。追加的な疎水化は、洗浄プロセスを容易にし、親水化（または、少なくとも能動的疎水化ではない）は、ネブライザーの表面上でのより薄い液体フィルムの形成を容易にし、これはひいてはより良好な噴霧条件を提供する。親水性特性及び疎水性特性の組み合わせは、噴霧にとって好ましい位置に液体試料を保持するのに役立ち得る。改変された表面の特性は、広範囲の試料液体にとっての折衷案を表してもよく、または特定の試料液体の種類に対して最適化されてもよい。
ＳＡＷネブライザー４０のそのような追加的な表面特性は、追加的な改変コーティング２１０をコーティング２００の頂部に第２の層として重ね合わせることによって付与することができ、これによって、上部の追加的な改変コーティング２１０と、ＩＤＴ１１０及び基板１００との間に、第１のサンドイッチ層が形成される。そのような配置を、図６ｂに例証する。液体試料は、（中間）コーティング層２００またはＩＤＴ１１０／基板１００ではなく、追加的な改変コーティング２１０上に形成または滴下される。
更に別の手法が図６ｃ〜６ｆに例証されており、ここでは、マイクロ構造パターン２２０が、ＳＡＷネブライザーの表面上の第１のコーティング層２００に対する更なるコーティング２１０として適用され（図６ｃ）、またはＳＡＷネブライザー４０のさもなければコーティングされない表面に対する単一のコーティング層２００として、代替的に適用される（図６ｄ）。更に別の配置においては、基板１００’の表面がそれ自身パターン２２０でマイクロ構造化され、その後、コーティング層２００でコーティングされてもよく、この上に液体試料１３０’が配置される（図６ｅ及び６ｆを参照されたい。図６ｅでは、マイクロパターン化された基板のみが示されている一方で、図６ｆにおいては、コーティングされたマイクロパターン化基板が示されている）。したがって、まとめると、１つのコーティングのみがプラズマ／化学マイクロ構造化によって改変されてもよく、または２つのコーティングが改変されてもよい。後者の例においては、第１のコーティング層は基板１００及びＩＤＴ１１０の表面の保護のために使用され得る。次いで、第２の上部コーティング層は、基板１００及びＩＤＴ１１０の下部コーティング層の上側に付着またはパターン化され得、この上部コーティング層の目的は、上に説明したような試料特性を提供することである。
図６ｇ及び６ｈの平面図において最も良好に確認されるように、ＳＡＷネブライザー４０の作業領域１９０の一部のみが１つ以上のコーティング層（図６ｇにおいては、１つのコーティング層２００のみが示されている）でコーティングされてもよく、または代替的に、図６ｈに示されるように、ＳＡＷネブライザー４０の全体がコーティングされてもよい。異なる種類のコーティングを、ネブライザーの異なる部分に付着させ得ることもまた想定される（例えば、作業領域の中心の親水性スポット、及びそのスポットの外側の疎水性コーティング）。
更に、険しさまたは非平坦性のいずれかを巨視的スケールで作成するため、液体の限局及び噴霧を容易にするため、ならびにまた表面の洗浄を補助するために、マクロ構造化を、ＳＡＷネブライザー４０の表面に対して行うことができる。チャネルまたはウェル等の表面構造を、液体のそこでの限局を容易にするために形成してもよい。図７ａ〜７ｄに示されるように、マクロ構造化パターンとしては、基板中のチャネル（複数可）（図７ａ）、液体流用の溝（複数可）（図７ｂ）；空洞（図７ｃ）；液体固定用の突起（例えば、固着性液滴用のアンカー）（図７ｄを参照）等のうちの１つ以上が挙げられる。ＳＡＷネブライザー４０の表面のそのようなマクロ構造化は、図７ｅ〜７ｈにおいて確認できるように、マイクロ構造化コーティング等のコーティングと組み合わせることができる。図７ｅ〜７ｈは、図７ａ〜７ｄに対応するが、コーティング層２００が追加されている。
大まかに言えば、表面に適用されるマクロ構造の寸法は、５０〜１００マイクロメートルの領域内であり、最大数ミリメートルであり得る。
更に、ＳＡＷネブライザーは、ヒートシンク等の受動的温度安定化装置を備え付けられてもよく、または代替的に、ペルチェ素子等の能動的温度安定化装置を備え付けられてもよい。後者の場合、温度は周囲温度（室温）で安定化されてもよく、またはペルチェ素子を用いて、周囲温度よりも下もしくは上への、それぞれ、冷却もしくは加熱が存在してもよい。再度、電子制御器６０は、フィードバック温度制御を提供しながら、任意選択で、システム２０の他の要素（試料送達速度、噴霧速度等）を、独立して、または異なるパラメーターを相関的であるとして処理するグローバルフィードバックシステムの一部として、同時に制御するように、ペルチェ素子と接続され得る。
ＳＡＷネブライザー４０の温度を周囲温度または室温に対して上昇させることは、エアロゾルがプラズマに進入する際にその特性を改善し得る。これは下で更に説明する。
都合のよいことに、ＳＡＷネブライザー４０は、図８ａに示されるように、水平な配向のその平面状表面を伴って動作される（すなわち、例えば図４の作業領域１９０または図５の１９０’）。図８ａにおいては、ＳＡＷネブライザー４０は、エアロゾル輸送装置５０を表す噴霧チャンバの壁を通じて据え付けられるように示されている。簡潔性のために、図８ａにおいて先の図と共通の参照番号で標識されるＳＡＷネブライザーの構成要素については、ここで再度説明は行わない。
しかしながら、このような水平配向は、本発明を具体化するシステム２０において必須ではない。図８ｂは、エアロゾル輸送装置５０の壁を通じて垂直な配向の平面状表面を伴って据え付けられるＳＡＷネブライザー４０を示しており、図８ｃは、水平でも垂直でもない配向の平面上表面（作業領域）を示す。
作業領域が水平でない場合、固着性液滴１３０’は、表面張力によって、ＳＡＷネブライザー４０の表面上に保持され得る。試料流体の連続流の場合（図２ａ）、流体自体はＳＡＷネブライザー４０の表面に対して滴下またはスプレーされ、任意の余剰の液体が（存在する場合は）排出容器（図示せず）に排出される。
電子制御器
図９は、制御器によって実行できる様々な機能を説明するために、図１の液体試料導入システム２０のより詳細な概略図を示す。電子制御器６０は、液体試料導入システム２０における様々な構成要素の制御と、ＳＡＷネブライザー４０への電力の提供（この電力供給自体は、液体の流速、ネブライザーの流速、プラズマ負荷等の所望される実験及び／またはフィードバック測定値に基づいて制御され得る）との両方に関して、一定範囲の機能を実施することができる。
図９に示されるように、制御器６０は、液体容器４００から液体取扱システム３０を介してＳＡＷネブライザー４０までの試料液体及び／またはすすぎ溶液の流れと連通趾、それを制御可能である。図１に関して説明されたように、ＳＡＷネブライザー４０への試料送達は、ポンプを介して達成でき（図９では図示せず）、この場合、電子制御器６０がそのポンプを制御し得る。液体取扱システム３０の他の電力要件もまた、電子制御器６０によって提供され得る。
電子制御器６０はまた、エアロゾル輸送装置５０に搬送ガスを供給する、ガス供給路４１０も制御できる。例えば、第１の実施形態においては、電子制御器６０は、制御信号を（別個の）ガス供給路４１０に送信してもよく、または代替的に、電子制御器６０は、制御信号を分析装置に送信し、その後今度はこの分析装置がガス送達速度を制御してもよい。エアロゾル輸送装置５０へのガス流の速度を調節することによって、ＳＡＷネブライザー４０によって生成され、プラズマ分光計１０に運搬されるエアロゾルの取り込みは調節及び制御され得る。また、電子制御器６０をエアロゾル輸送装置５０と接続することによって、制御器６０は、受動的脱溶媒和エアロゾル輸送システム５０において、電磁弁（図示せず）に遅延性電気パルスを送信し得る。
ＳＡＷネブライザー４０への電力（ＲＦ電力）の供給に関して、これは、各具体的な分析測定の要件に調和するエアロゾル送達速度を得るように、電子制御器６０によってリアルタイムで調節可能であり得る。ＳＡＷネブライザー４０に供給される電力の、電子制御器６０によるリアルタイム調節性は、駆動電圧の出力振幅の設定、パルス幅変調（ＰＷＭ）、振幅変調（ＡＭ）等によって達成できる。ＲＦ駆動パルスの振幅、波形、及び主要周波数は、各分析手順（洗浄、試料噴霧等）について別個に最適化できる。
図９はまた、電子制御器６０と、プラズマ分光計１０との間の通信を示す。そして、電子制御器６０の更なる能力は、ＳＡＷネブライザー４０における噴霧の開始と、プラズマ分析装置１０のそのコンピューターによる分析信号測定の開始とを同期するため、ならびにまた分析信号強度、マトリックス効果または干渉の深刻度に依存する試料送達速度を調節するため、電子制御器６０が、トリガーパルスを送信／受信し、プラズマ分光計１０（または、より具体的にはそのコンピューター）への、またはそこからの信号を制御できることである。
全体的に、同一の導入システム２０の追加的なフィードバック制御は、光学センサ、抵抗性センサ、または容量センサに基づいて、試料送達プロセス及び試料噴霧プロセスの再現可能性を制御するように、電子制御器６０を通じて達成され得る。更に、液体送達プロセス及び噴霧プロセスの視覚／自動化制御、ならびに液体界面整合は、これもまた電子制御器６０の制御の下に、ビデオカメラ（図９では図示せず）によって可能となり得る。
上述の機能を実行するために、電子制御器６０は、以下の構成要素のうちの１つ以上を含み得る：変調高周波発振器、インピーダンス整合装置、減衰器、高周波発振器には典型的なトリガー及び他の電子回路、ならびにまた制御装置には典型的なマイクロプロセッサ、マイクロ制御器、またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）。
エアロゾル輸送システム
エアロゾル輸送システム５０の主要な目的は、ＳＡＷネブライザー４０によって噴霧された試料溶液エアロゾルを、損失を最小限にしながらプラズマトーチに輸送することである。分析用途に応じて、エアロゾル輸送システム５０は、プラズマトーチにおいて試料導入システム２０全体の組み立てを直接可能とするような、比較的単純で、小型の設計を有してもよい。実際、試料導入システム２０、プラズマトーチ、及び液体容器４００を備える、複合一体型デバイスが想定されてもよい。あるいは、追加的な任意選択の機能を提供するように、より複雑な設計が企図されてもよい。
そのような追加的な選択肢の１つはエアロゾル改変であり、その目的は、利点の分析数値に基づいて、液体形態中における過剰量の溶媒、またはプラズマに進入する、望まれない大きな液滴の弊害を完全に回避することである。エアロゾル改変のための技法には、初期（最初の）エアロゾルの脱溶媒和、またはエアロゾルのサイズによるフィルタリングが含まれ得る。所望される液体送達速度が非常に高くなり、プラズマ負荷の影響が顕著になる場合、脱溶媒和が好ましい技法である。
能動的脱溶媒和、すなわち脱溶媒和を加速させることを目的とした、システム内の１つ以上の物理的パラメーターの意図的な変更は、当該技術分野において既知であるように、例えばガス供給路４１０によって供給される搬送ガスの加熱による、試料液滴の蒸発速度の加速によって達成できる。同様の加速は、例えばＳＡＷネブライザー４０自体の加熱によって、エアロゾルの初期温度を上昇させることによって得られる。この場合、ＳＡＷネブライザー４０の温度は、ＳＡＷネブライザー４０の基板１００を形成するピエゾ材料のキュリー温度の半分を超過しないように、最適に制限される。ガス及び試料のプラズマへの流れの中の溶媒含有量を更に減少させるために、エアロゾルを冷却する（例えば、凝縮器内で）追加的なステップが実装されてもよい。
能動的脱溶媒和に対する代替案として、受動的脱溶媒和技法を採用してもよい。ここでは、エアロゾル輸送装置５０内における液滴の滞留時間が、意図的に延長される。エアロゾルの場合においては、受動的脱溶媒和は、エアロゾル輸送装置５０の内部容積を増加させることによって、またはエアロゾルを輸送するのに使用されるガス供給路４１０からのガスの流速を減少させることによって実現できる。中央チャネルのガス流速から生じる制約を回避するために、エアロゾル輸送を提供する第１の比較的緩徐なガス流、及び下流において、全体の中央チャネルガス流速を所望の値まで上昇させるトーチインジェクターの直前で供給される第２の比較的速いガス供給という、２つのガス流を使用してもよい。
任意の能動的脱溶媒和システムにおいて使用される温度レベルの要求に応じて、能動的脱溶媒和手法及び受動的脱溶媒和手法は組み合わせることができる。
本発明の実施形態に従うシステムの利点の１つは、それが、いかなる事象においても好ましくは存在するシステムの特色を利用することで、受動的脱溶媒和を促進するという点である。具体的には、本発明を具体化するシステム２０は、エアロゾル輸送装置５０へのエアロゾルの導入の直接的な変調を可能にする。プラズマへのエアロゾルの導入もまた、例えば、ガス供給路４１０の電磁弁４２０（図９）を閉鎖することで、そのガス供給路４１０からの搬送ガスの流れを停止させることにより、噴霧パルス列の開始に対して遅延できる。繰り返しになるが、このプロセスは、電子制御器６０によって自動的に制御することができ、またはユーザによって手動で達成されてもよい。
以下の例示的な操作上のワークフロー／シーケンスは、例証のみを目的として提供されるものであり、異なる順序のアクション、または異なるアクションが代わりに使用できることが無論理解されるであろう。
第１のステップにおいては、ガス供給路４１０の電磁弁４２０は閉鎖されている。次に、制御器６０が液体取扱システム３０及びＳＡＷネブライザー４０にトリガー信号を送信して、ネブライザーへの液体試料の流れを開始し、ネブライザーを作動させる。次いで、初期噴霧が短期間起こり、この間は、電磁弁４２０は閉鎖されたままであるため、搬送ガスは供給されない。この短期間の初期噴霧の後、制御器６０は電磁弁４２０に開放するよう命じ、その結果、搬送ガス流が、エアロゾル輸送装置５０を通ってプラズマまでエアロゾルを押し流す。同時に、制御器６０は、プラズマ分析装置のコンピューターに命じて、測定を開始させる。
初期遅延の間（搬送ガスが供給されない、初期噴霧の期間）、エアロゾルは脱溶媒和のための時間をより有する。任意の望まれない大きな試料液滴もまた、重力によって、エアロゾル輸送装置５０の内部に沈降し、それによって、これらの液滴はプラズマへと運搬されず、分析測定に悪影響を及ぼすこともない。換言すれば、本発明の実施形態のシステム２０は、追加的に、液滴脱溶媒和／分離デバイスとして見なされ得る（下も参照されたい）。更に、ガス供給路４１０からのガスの供給の変調に起因するプラズマパラメーターのばらつきを回避するために、バイパスシステムを使用してもよい。具体的には、プラズマ内にエアロゾルを注入するインジェクターの直前において、三方電磁弁が含まれてもよい。この配置においては、エアロゾル送達の停止段階には、バイパスガスがプラズマに進入する。バイパス流速は、試料エアロゾルを輸送する搬送ガスの流速とは異なり得る。バイパス経路はまた、停止段階中のプラズマ内の溶媒濃度を一定に維持するために、ブランク溶液を噴霧する追加的なネブライザーを備え付けられてもよい。
遅延された最終エアロゾルの送達を使用するこの手法は、液滴蒸発及び分離の速度論的側面が最も重要である、高い搬送ガス流速及び低い試料送達速度を有する小型の輸送システムの場合に特に魅力的である。
上述の追加的なガス経路の全ては、必要な場合、リアルタイムエアロゾルガス希釈について同様に使用できることに留意されたい。ガス調整器またはバルブの追加によって、または既存のものの交換によって、実装は達成できる。
エアロゾル輸送装置５０に進入する非常に高いガス流（最大１０Ｌ／分）を有する配置は、ＳＡＷネブライザー４０からは遠位の、エアロゾル輸送装置５０の端部（すなわち、プラズマに対して近位の、エアロゾル輸送装置５０の端部）に位置付けられるエアロゾルスプリッタを必要とする。このようなエアロゾルスプリッタシステムは、特に、試料送達速度が高い場合に、エアロゾル脱溶媒和を改善し得る。
エアロゾル改変について典型的に使用される別の方法は、液滴のサイズフィルタリング／分離である。サイズフィルタリングは、分析的プラズマ分光測定において使用される様々な既知の種類のスプレーチャンバを用いることで実現できる（サイクロン型、衝撃ビーズ、スコット型等）。したがって、一部の実施形態においては、試料導入システムは、特に、大きい液滴を除去するために、液滴のサイズフィルタリング用のスプレーチャンバを、ネブライザーとプラズマまたはフレームとの間の位置に備える。ＳＡＷネブライザーによって生成されるエアロゾル液滴の空気力学的挙動（すなわち、それらの初期始動位置、速度、及び移動方向）は、液滴のサイズと相関するようである。ガス供給路４１０からの搬送ガス流の適切な管理によって、大きな液滴の軌道は十分に強力に影響を及ぼされ得、これらの液滴は液体表面の周辺において分離され得る。そして、このことは、これらの大型の液滴がＳＡＷネブライザー４０の表面に再度導かれる可能性を提供し、そこで、これらの液滴は再収集及び再噴霧され得る。
例示のみを目的として、いくつかの実施形態について説明してきた。しかしながら、当業者であれば、様々な改変及び追加が企図され得ることを認識するであろう。例えば、図９の実施形態は、液体容器４００中の試料溶液が、液体輸送ライン及び液体界面（古典的装置）を通じて連続的に吸引されたり、固着性液滴１３０’の形態で、ＳＡＷネブライザー４０の表面上にピペットで滴下されたりする、静止装置の使用を示唆している。しかしながら、ポンプレスかつチューブレスの装置も同様に企図される。そのような２つの装置を、図１０及び１１に示す。
図１０においては、ＳＡＷネブライザー４０自体が、ピペットとして使用される。ブランクのＳＡＷネブライザー４０（図１０、左側の画像）を、液体容器４００内の試料溶液と液体接触させる（図１０、左から２番目）。基板上の作業領域１９０（例えば、図６ａ〜６ｈに関して上に説明したようにコーティングされてもよい）を液体中に浸し、一方では、好ましくは、ＩＤＴ１１０は液体の表面よりも上側に保持する。試料を、作業領域１９０上に固着性液滴の形態で採取したら、ＳＡＷネブライザー４０を液体容器から引き上げ（図１０、左から３番目）、固着性液滴１３０’を定位置に静止させながら、エアロゾル輸送装置５０（図１０の右側の画像において、側断面図で示される）に導入する。その後、上に記載された通り、固着性液滴１３０’からの液体噴霧と、結果として生じたエアロゾルのプラズマへの輸送が起こり得る。
対照的に、図１１は、試料エアロゾルを生成し、それをプラズマに輸送するための、代替的なポンプレスかつチューブレスな装置の、様々な側断面図及び正面断面図を示す。図１１においては、ＳＡＷネブライザー４０は、試料導入システムの不可欠な部分を形成する。ＳＡＷネブライザー４０は、液体容器４００中の試料溶液とＳＡＷネブライザー４０とが直接接触するように、噴霧中、液体容器４００に浸され得る。図１１から確認できるように、エアロゾル輸送装置５０は、ＳＡＷネブライザー４０が試料液体中に浸され、噴霧が起こっているときに、液体容器４００と閉鎖／気密システムを形成する。
それ故に、図１０及び１１の装置においては、様々な液体経路を伴う、液体供給システム全体が不必要となる。図１０及び１１の実施形態は、従来技術のネブライザーに対して低減されたサイズのＳＡＷネブライザー４０と、自己吸引モードで、かつ垂直の／傾斜した配向（図８ａ〜８ｃ）で動作する、ＳＡＷネブライザーの能力とを利用する。図１０及び１１に例証されるシステム等の、ポンプ及び液体供給ラインの使用を回避する試料導入システムは、迅速な半定量分析、及び更には定量化学分析にとって特に魅力的である。このような分析においては、試料送達速度におけるばらつきに起因する、分析信号における潜在的な変化は、内部標準の使用によって軽減できる。
図１２において示されるように、エアロゾルの混合もまた企図される。例えば、エアロゾルは、ＳＡＷネブライザー４０の表面の上側で混合してもよい。二重のネブライザーの設計を実現することができ、ここでは、例えば、１つのネブライザーを、試料溶液について採用してもよく、第２のネブライザーを、標準（オンライン標準添加法を用いて）、またはブランク試料（オンライン希釈）等について採用してもよい。
あるいは、液体は、代わりに、ネブライザーの作業面上で混合されてもよい。これらの液体は、希釈液、内部標準、マトリックス修飾剤等であり得る。これらは、ＳＡＷネブライザー４０の作業領域１９０上に、同一の液体界面、または図１３ａに示されるように別個で個別の液体界面を通じて供給され得る。同一の手法はまた、ネブライザーの表面上に前もって付着され、図１３ｂに示されるようにその上で乾燥された（乾燥斑点分析（ｄｒｉｅｄ ｓｐｏｔ ａｎａｌｙｓｉｓ））任意の試料の溶解及び改変についても使用できる。
最後に、本発明の実施形態のシステム、ネブライザー、及び方法は、様々な洗浄技法に対して適している。全ての種類のネブライザーの内在特性の１つは、作業面の濡れた境界上における溶解固形物の付着である。ＳＡＷネブライザーの高効率性及び開口部を持たないという性質から、付着はそれほど顕著かつ有害とはならないが、何らかの付着は依然として可能であり、その場合には問題に対処するために対策を施すことが望ましい。
第１の洗浄技法においては、ＳＡＷネブライザー４０は、すすぎ溶液が流れる容器内に置かれ得る（例えば、すすぎステーション）。洗浄プロセスを加速するために、ＳＡＷネブライザー４０は、すすぎ中通電されてもよい。
第２の技法においては、通電されたＳＡＷネブライザー４０の作業領域１９０を、すすぎ溶液でスプレーしてもよい。
第３の技法においては、ＳＡＷネブライザー４０の作業領域１９０を、すすぎ溶液でスプレーしてもよいが、一方で、ＳＡＷネブライザーは停止中である（すなわち、通電されていない）。使用したすすぎ溶液は排出容器に収集され得る。
任意選択で、第２及び第３の洗浄方法は、一緒に実行され得る。
本発明の実施形態は、様々な用途を有する。例えば、上に概説された技法は、ネブライザーの表面上の試料の（半）定量分析といった、マイクロ試料の分析にとって好適である。例えば、指紋または可溶性固体（それらがＳＡＷネブライザー４０の表面に加えられた場合、そのような固体試料の液体浸漬、溶解、または脱離後）は、このように分析され得る。フローマイクロインジェクション、ハイフン付き技法（例えば、ＳＡＷネブライザーを、下流の液体クロマトグラフィー、キャピラリー電気泳動、イオンクロマトグラフィー等とインターフェイスで連結する）もまた、本明細書に記載されるシステム、ネブライザー、及び方法を用いて有益に実行できる。
相互汚染の絶対的な排除を要する重大な用途（例えば「血液斑点分析」）もまた、単回使用の安価なＳＡＷチップを採用できるため、本明細書に記載される概念にとって良好に適している。
ＳＡＷネブライザーによる目詰まりの問題が存在しないため、高い全溶解固形物（ＴＤＳ）含有量を伴う試料の分析が容易になる。
本技法はまた、高い噴霧効率に起因して、ナノ粒子分析にも良好に適している。この高い噴霧効率は、粒径及び個数濃度の正確さ及び精密さの両方を向上する。
高い噴霧効率性に起因して、ならびに非常に高い周波数及び低い出力が使用されることに起因して、単細胞解析が好都合である。低出力と高周波数が、細胞破壊を最小化する。
ロボット化された、試料のハイスループット分析が可能である。
広範囲の分析物またはマトリックス要素の濃度を有する試料の分析が、試料送達速度（これは、ＳＡＷネブライザー４０に適用される電力に対して線形従属する）のリアルタイムの変動によって達成できる。

Claims (89)

  1. プラズマ分光計用の液体試料導入システムであって、
    （ａ）液体試料を保持するための試料容器と、
    （ｂ）前記試料容器から液体試料を受容するように配置される表面弾性波（ＳＡＷ）ネブライザーと、
    （ｃ）供給された前記試料液体からエアロゾルを生成するために、前記ＳＡＷネブライザーの表面上に表面弾性波を生み出すように前記ＳＡＷネブライザーに電力を供給するための、電子制御器と、
    （ｄ）前記ＳＡＷネブライザーから前記エアロゾルを受容し、それを分光計のプラズマまたはフレームへと運搬するためのエアロゾル輸送装置と、を備え、
    前記電子制御器が更に、前記エアロゾルのパラメーターの調節を可能にするために前記ＳＡＷネブライザーへの前記電力を制御するように、かつ前記エアロゾルの前記分光計の前記プラズマまたはフレームへの送達の調節を可能にするために前記エアロゾル輸送装置を制御するように構成される、システム。
  2. 前記液体試料を前記試料容器と前記ＳＡＷネブライザーとの間で輸送するように、かつ前記液体試料を連続及び／またはパルス液体流として送達するように構成される、液体試料輸送装置を更に備える、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記電子制御器が更に、前記液体試料の前記ＳＡＷネブライザーへの流速を制御するように構成される、請求項２に記載のシステム。
  4. 前記液体試料輸送装置がポンプを更に備え、前記電子制御器が、前記液体試料輸送装置から前記ＳＡＷネブライザーへの液体試料の実質的な連続流、または前記液体試料輸送装置から前記ＳＡＷネブライザーへの液体試料のパルス流のいずれかを生み出すために、前記ポンプを制御するように構成される、請求項３に記載のシステム。
  5. 前記ポンプが、シリンジポンプ、ガス置換ポンプ、蠕動ポンプ、及びピエゾ式マイクロポンプを含むリストから選択されたものである、請求項４に記載のシステム。
  6. 前記電子制御器が、前記ＳＡＷネブライザーにおいて、０．１μＬ／分〜１０００μＬ／分の流速を有する液体試料の連続流を生み出すために、前記ポンプを制御するように構成される、請求項４または請求項５に記載のシステム。
  7. 前記液体試料輸送装置が、前記ＳＡＷネブライザー上に液体試料の液滴を分注するためのピペットを含む、請求項２に記載のシステム。
  8. 前記ピペットが、耐久性または使い捨てのチップを有する、請求項７に記載のシステム。
  9. 前記ピペットが、手動で操作可能である、請求項７または請求項８に記載のシステム。
  10. 前記電子制御器が、前記液体試料の前記ピペットから前記ＳＡＷネブライザーへの流速を制御するために、前記ピペットを制御するように構成される、請求項７または請求項８に記載のシステム。
  11. 前記液体試料輸送装置がポンプを更に備え、前記電子制御器が、第１の期間中に、前記ＳＡＷネブライザー上に試料液体の実質的な連続流を生み出すために前記ポンプを制御するように、かつ第２の期間中に、液体試料のパルス流を生み出すために前記ポンプを制御するように構成される、請求項３に記載のシステム。
  12. 前記液体試料輸送装置と前記ＳＡＷネブライザーとの間に配置される試料境界面を更に備え、前記試料境界面が、前記ＳＡＷネブライザーの表面に隣接して延在する液体供給ラインを備える、請求項２〜１１のいずれかに記載のシステム。
  13. 前記液体供給ラインの端部が、前記液体供給ラインの前記端部における液体の液滴が、前記液体供給ライン及び前記ＳＡＷネブライザーの表面の両方と同時に接触するように、前記ＳＡＷネブライザーの表面の間近に隣接して延在する、請求項１２に記載のシステム。
  14. 前記液体供給ラインの端部が、前記ＳＡＷネブライザーの表面に隣接するが、そこから分離されて位置付けられ、前記システムが、前記液体供給ラインの前記端部から前記ＳＡＷネブライザーの前記表面に向かって液体試料を噴流として推進させるための推進手段を更に備える、請求項１２に記載のシステム。
  15. 前記液体供給ラインが、キャピラリーから形成される、請求項１２、１３、または１４のいずれかに記載のシステム。
  16. 前記キャピラリーが、断面において円形または長方形である、請求項１５に記載のシステム。
  17. 前記液体供給ラインが、前記ＳＡＷネブライザーに埋め込まれたマイクロチャネルを含む、請求項１２または請求項１３に記載のシステム。
  18. 前記液体供給ラインが、多孔質媒体から形成される芯を含む、請求項１２、請求項１３、または請求項１４に記載のシステム。
  19. 前記電子制御器が、前記ＳＡＷネブライザー上への前記液体試料の流速が、前記供給される液体試料のＳＡＷネブライザーによる噴霧の速度と実質的に同じであるか、またはそれよりも大きいように、前記液体試料輸送装置及び前記ＳＡＷネブライザーを制御するように構成される、請求項２〜１８のいずれか１項に記載のシステム。
  20. 前記電子制御器が、前記ＳＡＷネブライザーに供給される前記電力のリアルタイム調節を可能にするために、パルス幅変調器、振幅変調器、周波数及び／または振幅変換器、インピーダンス整合装置、ならびに波形処理装置のうちの１つ以上を有する高周波発振器を含む、請求項１〜１９のいずれか１項に記載のシステム。
  21. 前記ＳＡＷネブライザーへの前記液体試料の送達速度、前記噴霧速度、及び前記エアロゾル輸送装置における前記エアロゾルの流速のうちの１つ以上を判定するためのセンサを更に備え、前記電子制御器が更に、前記液体試料の噴霧及び前記プラズマへの送達の再現可能性を制御するために、前記センサの出力（複数可）に応答して、前記ＳＡＷネブライザーに送達される前記電力を制御するように、かつ前記エアロゾル輸送装置を制御するように構成される、請求項１〜２０のいずれかに記載のシステム。
  22. 前記ＳＡＷネブライザーへの前記液体試料の送達速度、前記噴霧速度、及び前記エアロゾル輸送装置における前記エアロゾルの流速のうちの１つ以上を判定するためのセンサを更に備え、前記電子制御器が更に、前記液体試料の噴霧、前記ネブライザーへの液体試料の送達速度、前記プラズマへの前記エアロゾルの送達速度の再現可能性を制御するために、前記センサの出力（複数可）に応答して、前記ＳＡＷネブライザーに送達される前記電力を制御するように、前記ＳＡＷネブライザーへの前記液体試料送達速度を制御するように、かつ前記エアロゾル輸送装置を制御するように構成される、請求項３、または請求項３に従属する請求項４〜２０のいずれかに記載のシステム。
  23. 前記センサ（複数可）が、光学センサ、抵抗性センサ、もしくは容量センサ、及び／またはビデオカメラのうちの１つ以上を含む、請求項２１または２２に記載のシステム。
  24. 前記エアロゾル輸送装置が、前記エアロゾルから溶媒を除去するための脱溶媒和手段を更に備える、請求項１〜２３のいずれかに記載のシステム。
  25. 前記脱溶媒和手段が、脱溶媒和を加速するように構成された能動的脱溶媒和装置を備える、請求項２４に記載のシステム。
  26. 前記ＳＡＷネブライザーが、前記ネブライザーの表面を加熱するためのヒータを含み、前記能動的脱溶媒和装置が、前記エアロゾルを溶媒和させるために、前記ＳＡＷネブライザーヒータによって加熱された前記エアロゾルを冷却するための冷却手段を更に有する、請求項２５に記載のシステム。
  27. 前記能動的脱溶媒和装置が、前記電子制御器によって制御される制御バルブを備え、前記制御バルブが、前記電子制御器の制御の下、前記エアロゾル輸送装置への前記エアロゾルの注入を遅延させるように操作可能である、請求項２５に記載のシステム。
  28. 前記脱溶媒和手段が、前記エアロゾル輸送装置内における液滴の滞留時間を延長するように構成された受動的脱溶媒和装置を備える、請求項２４に記載のシステム。
  29. 前記受動的脱溶媒和装置が、前記エアロゾル輸送装置内の流路によって形成される、請求項２８に記載のシステム。
  30. 前記流路が、前記エアロゾル輸送装置の入口と出口との間に前記エアロゾル用の間接的経路を提供するように配置されるチャネルを備える、請求項２９に記載のシステム。
  31. 前記エアロゾル輸送装置と接続される搬送ガス供給と、前記エアロゾル輸送装置内及び前記エアロゾル輸送装置と前記プラズマとの間の領域内における前記搬送ガスの流れを制御するためのバルブ手段とを更に備え、前記搬送ガスの流速が、前記エアロゾル輸送装置と前記プラズマとの間よりも、前記エアロゾル輸送装置内で緩徐である、請求項２９に記載のシステム。
  32. 前記受動的脱溶媒和装置が、エアロゾルスプリッタを含み、前記エアロゾル輸送装置が、前記ＳＡＷネブライザーに隣接する第１の端部と、そこから遠位の第２の端部とを有し、前記エアロゾルスプリッタが、前記エアロゾル輸送の前記遠位端に隣接して位置付けられる、請求項２８に記載のシステム。
  33. 前記ＳＡＷネブライザーが、圧電基板上に据え付けられる１つ以上のインターデジタル変換器（ＩＤＴ）を含む、請求項１〜３２のいずれかに記載のシステム。
  34. 前記ＩＤＴが複数の湾曲電極として形成され、この湾曲電極が、前記試料容器から前記液体試料を受容するための、前記湾曲電極内の中心領域を有する、請求項３３に記載のシステム。
  35. 前記ＩＤＴ及び／または前記圧電基板が、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、及び／またはフルオロポリマーのうちの１つ以上でコーティングされる、請求項３３または請求項３４に記載のシステム。
  36. 前記ＩＤＴの表面、前記圧電性の表面、または前記ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3／フルオロポリマーの表面のうちの１つ以上の上に形成される親水性層または疎水性層を更に備える、請求項３５に記載のシステム。
  37. 前記ＳＡＷネブライザーの前記表面に、もしくはその上に形成されるか、またはそれに適用される、マクロ構造パターンを更に備える、請求項３３、３４、３５、または３６に記載のシステム。
  38. 前記電子制御器が、前記ＳＡＷネブライザーの前記表面上に、進行性の表面弾性波を生成するように構成される、請求項１〜３７のいずれかに記載のシステム。
  39. 前記電子制御器が、前記ＳＡＷネブライザーの前記表面上に、定在性の表面弾性波を生成するように構成される、請求項１〜３７のいずれかに記載のシステム。
  40. 前記ＳＡＷネブライザーと接続された温度安定化デバイスを更に備える、請求項１〜３９のいずれかに記載のシステム。
  41. 前記温度安定化デバイスが、受動的温度安定化デバイス、すなわちヒートシンクである、請求項４０に記載のシステム。
  42. 前記温度安定化デバイスが、能動的温度安定化デバイス、すなわちペルチェ素子である、請求項４０に記載のシステム。
  43. 前記電子制御器が、前記ＳＡＷネブライザーの温度を制御するために、前記ペルチェ素子を制御するように更に配置される、請求項４２に記載のシステム。
  44. 前記ＳＡＷネブライザーが、使用中、非水平な配向で据え付けられ、前記システムが、前記試料容器から前記ＳＡＷネブライザーの表面に適用されたが、その後前記ＳＡＷネブライザーによって噴霧されなかった液体試料を捕獲するために、前記ＳＡＷネブライザーの下側に廃物受け具を更に備える、請求項１〜４３のいずれかに記載のシステム。
  45. 請求項１〜４４のいずれかに記載の液体試料導入システムと組み合わされた、分析的プラズマ分光計。
  46. 前記エアロゾル中の噴霧された液滴をサイズでフィルタリングするために、前記ＳＡＷネブライザーと前記プラズマ分光計との間に位置付けられるスプレーチャンバを更に備える、請求項４５に記載のプラズマ分光計。
  47. 前記スプレーチャンバが、サイクロン型、衝撃ビーズ、及びスコット型スプレーチャンバを含むリストから選択されたものである、請求項４６に記載のプラズマ分光計。
  48. 誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、発光分析装置、質量分析装置、原子吸光分析装置、または原子蛍光分析装置である、請求項４５〜４７のいずれかに記載のプラズマ分光計。
  49. 前記分光計が試料分析装置を更に備え、前記電子制御器が、前記試料分析装置と更に連通し、前記ＳＡＷネブライザーによる前記液体試料の噴霧の開始と、前記プラズマ分光計の前記試料分析装置による試料分析の開始とを同期させるように、かつまた分析信号特性に従って、試料送達測度を調節するように構成される、請求項４５〜４８のいずれかに記載のプラズマ分光計。
  50. 分析的プラズマ分光計用の表面弾性波（ＳＡＷ）ネブライザーであって、１つ以上の開口部を有する基板と、前記基板上に表面弾性波を生成するように、前記基板に電気信号を供給するために前記基板上に据え付けられた電極装置とを備え、
    前記基板及び前記電極装置の一方または両方が、耐薬品性生体適合性材料でコーティングされるか、またはそれから形成されることを特徴とする、ＳＡＷネブライザー。
  51. 前記基板及び前記電極装置の一方または両方が、親水性材料で更にコーティングされるか、またはそれで形成される、請求項５０に記載のＳＡＷネブライザー。
  52. 前記基板及び前記電極装置の一方または両方が、疎水性材料で更にコーティングされるか、またはそれで形成される、請求項５０または請求項５１に記載のＳＡＷネブライザー。
  53. 前記疎水性及び／または親水性材料が、前記基板、前記電極装置、及び／またはコーティングまたは形成する前記耐薬品性生体適合性材料の表面上にパターン形成される、請求項５１または請求項５２に記載のＳＡＷネブライザー。
  54. 前記基板の前記表面上に形成されるマクロ構造パターンを更に備える、請求項５０〜５３のいずれかに記載のＳＡＷネブライザー。
  55. 前記耐薬品性生体適合性材料が、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、またはフルオロポリマーを含む、請求項５０〜５４のいずれかに記載のＳＡＷネブライザー。
  56. 前記電極装置が、金またはアルミニウムで形成されるインターデジタル変換器（ＩＤＴ）である、請求項５０〜５５のいずれかに記載のＳＡＷネブライザー。
  57. 前記基板が、ＬｉＮｂＯ3、ＺｎＯ、ＡｌＮ、またはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で形成される圧電基板である、請求項５０〜５６のいずれかに記載のＳＡＷネブライザー。
  58. 液体試料を分析的プラズマ分光計に導入する方法であって、
    （ｉ）液体試料を表面弾性波（ＳＡＷ）ネブライザーに供給するステップと、
    （ｉｉ）前記供給された液体試料からエアロゾルを形成するように、前記ＳＡＷネブライザーの前記表面上に表面弾性波を生み出すために前記ＳＡＷネブライザーに電力を供給するステップと、
    （ｉｉｉ）前記エアロゾルを、エアロゾル輸送装置を通して、前記分析的プラズマ分光計のプラズマまたはトーチに輸送するステップと、を含む、方法。
  59. 前記エアロゾルのパラメーターを調節するために、前記ＳＡＷネブライザーへの前記電力を調節することを更に含む、請求項５８に記載の方法。
  60. 前記ＳＡＷネブライザーへの前記電力を調節することが、前記供給される電力の振幅、周波数、または波形のうちの１つ以上を調節することを含む、請求項５９に記載の方法。
  61. 前記ＳＡＷネブライザーへの前記液体試料の流速を制御することを更に含む、請求項５８〜６０のいずれかに記載の方法。
  62. 前記ＳＡＷネブライザーに、前記液体試料を、液体の連続流として供給することを更に含む、請求項５８〜６１のいずれかに記載の方法。
  63. 前記ＳＡＷネブライザーに、前記液体試料を、液体のパルス流として供給することを更に含む、請求項５８〜６１のいずれか１項に記載の方法。
  64. 前記ＳＡＷネブライザーに、前記液体試料を、第１の期間中に液体の連続流として、ならびに第２の期間中に液体のパルス流として供給することを含む、請求項５８〜６１のいずれか１項に記載の方法。
  65. 前記ＳＡＷネブライザーへの前記液体試料の連続流の流速を、０．１μＬ／分〜１０００μＬ／分に制御することを含む、請求項６１に従属する請求項６２または請求項６４に記載の方法。
  66. 前記ＳＡＷネブライザーへの前記液体試料のパルス流の試料液滴体積を、０．１μＬ〜１００μＬに制御することを含む、請求項６１に従属する請求項６３または請求項６４に記載の方法。
  67. 前記試料液滴体積が、１μＬ〜５０μＬに制御される、請求項６６に記載の方法。
  68. 液体供給ラインの端部から、前記ＳＡＷネブライザーの前記表面に向かって液体試料を噴流として推進させることを更に含む、請求項５８〜６７のいずれかに記載の方法。
  69. 前記供給される試料液体の前記ＳＡＷネブライザーによる噴霧の速度と実質的に同じであるか、またはそれよりも大きいように、前記ＳＡＷネブライザーへの前記液体試料の流速を制御することを更に含む、請求項６１、または請求項６１に従属する請求項６２〜６８のいずれかに記載の方法。
  70. 前記ＳＡＷネブライザーへの前記液体試料の送達速度、前記噴霧速度、及び前記エアロゾル輸送装置における前記エアロゾルの流速のうちの１つ以上を感知することと、
    前記液体試料の噴霧及び前記プラズマへの送達の再現可能性を制御するために、前記感知された速度（複数可）に応答して、前記ＳＡＷネブライザーに供給される前記電力を制御し、前記エアロゾル輸送装置を制御することと、を更に含む、請求項５８〜６９のいずれかに記載の方法。
  71. 前記エアロゾルを、前記ＳＡＷネブライザーと前記プラズマとの間で脱溶媒和することを更に含む、請求項５８〜７０のいずれかに記載の方法。
  72. 前記ＳＡＷネブライザーを加熱し、次いでその後、前記加熱されたエアロゾルを、能動的に脱溶媒和するために冷却することを更に含む、請求項７１に記載の方法。
  73. 前記噴霧される液体試料の、前記エアロゾル輸送装置への注入を遅延させるように、バルブを制御することを更に含む、請求項７１に記載の方法。
  74. 前記エアロゾル輸送装置内の滞留時間を延長することによって、かつ／または前記エアロゾル輸送装置の容積を増加させることによって、前記エアロゾルを受動的に脱溶媒和させることを含む、請求項７１に記載の方法。
  75. 搬送ガス供給を前記エアロゾル輸送装置に接続することと、前記エアロゾル輸送装置内及び前記エアロゾル輸送装置と前記プラズマとの間の領域内における搬送ガスの供給量を制御することとを更に含み、前記方法が更に、
    前記エアロゾル輸送装置内における前記搬送ガスの流速を、第１の比較的緩徐な速度に制御することと、前記エアロゾル輸送装置と前記プラズマとの間の前記領域内における前記搬送ガスの流速を、第２の比較的速い速度に制御することとを含む、請求項７１に記載の方法。
  76. 前記エアロゾルが、前記プラズマに向かって前記エアロゾル輸送装置を退出する際に、前記エアロゾルを分割することを更に含む、請求項７１に記載の方法。
  77. 前記ＳＡＷネブライザーが、基板とその上の電極装置とを備え、前記方法が更に、耐薬品性生体適合性材料で、ＳＡＷネブライザーの前記基板及び／もしくは電極装置をコーティングすること、または耐薬品性生体適合性材料から前記基板及び／もしくは電極装置を形成することを含む、請求項５８〜７６のいずれかに記載の方法。
  78. 前記基板及び／または前記電極装置を、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、及び／またはフルオロポリマーのうちの１つ以上でコーティングすることを更に含む、請求項７７に記載の方法。
  79. 前記ＳＡＷネブライザー及び／または前記耐薬品性生体適合性材料上に、親水性及び／または疎水性層をコーティングすることを更に含む、請求項５８〜７８のいずれか１項に記載の方法。
  80. 前記親水性及び／または疎水性層を、マイクロ構造パターンでコーティングすることを更に含む、請求項７９に記載の方法。
  81. 前記ＳＡＷネブライザーの表面上にマクロ構造を形成することを更に含む、請求項５８〜８０のいずれかに記載の方法。
  82. 前記ＳＡＷネブライザーに、進行性の表面弾性波を適用することを更に含む、請求項５８〜８１のいずれかに記載の方法。
  83. 前記ＳＡＷネブライザーに、定在性の表面弾性波を適用することを更に含む、請求項５８〜８１のいずれかに記載の方法。
  84. 前記ＳＡＷネブライザーの前記温度を安定化させることを更に含む、請求項５８〜８３のいずれかに記載の方法。
  85. 前記ＳＡＷネブライザーの温度を、周囲温度を上回る温度に加熱することを更に含む、請求項５８〜８４のいずれかに記載の方法。
  86. 前記ＳＡＷネブライザーを非水平な配向で据え付けることと、前記ＳＡＷネブライザーに供給されたが、それによって噴霧されなかった液体試料を捕獲するために、前記ＳＡＷネブライザーの下側に廃物受け具を位置付けることとを更に含む、請求項５８〜８４のいずれかに記載の方法。
  87. 液体試料を前記ＳＡＷネブライザーに供給するステップ（ｉ）が、ある体積の液体試料が前記ＳＡＷネブライザーの表面上に直接付着するように、前記ＳＡＷネブライザーを試料容器内のある嵩体積の液体試料と直接接触させることと、前記液体試料からエアロゾルを形成するステップ（ｉｉ）の開始前に、前記嵩体積の前記液体試料から前記ＳＡＷネブライザーを引き上げることとを含む、請求項５８〜８６のいずれかに記載の方法。
  88. 第１の期間中に、前記ＳＡＷネブライザーの前記表面をすすぎ流体ですすぐことと、第２の期間中に、前記ＳＡＷネブライザーに前記液体試料を供給することとを含む、請求項５８〜８７のいずれかに記載の方法。
  89. 定量分析のために請求項５８〜８８のいずれかに記載の方法を用いて、前記ＳＡＷネブライザーの表面上の液体試料の定量分析；液体クロマトグラフィー、キャピラリー電気泳動法、イオンクロマトグラフィーを含むフローマイクロインジェクション、ハイフン付き技法；血液斑点分析；全溶解固形物（ＴＤＳ）の高い含有量を伴う試料の分析；ナノ粒子分析；単細胞解析；ロボット化された、試料のハイスループット分析；及び広範囲の分析物またはマトリックス要素の濃度を伴う液体試料の分析を実行する方法。
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