JP2019135486A - 自動サンプリング、試料消化、および複数の試料導入システムの接合のためのシステム - Google Patents

自動サンプリング、試料消化、および複数の試料導入システムの接合のためのシステム Download PDF

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Abstract

【課題】ＩＣＰ−ＭＳ分析のための、試料の自動サンプリング、消化、および複数の試料導入システムの接合のためのシステムおよび方法を提供する。【解決手段】加圧試料供給源から試料を受け取る消化槽と、消化槽への試料の流れを制御する遮断弁と、消化槽内の試料に試薬を導入する第１のシリンジポンプ２２０と、消化槽を囲み、消化槽の温度を制御し、消化前には消化槽の温度を第１の設定温度まで上昇させ、消化後には消化槽の温度を第２の設定温度まで低下させる熱制御ブロックと、消化槽内の試料の高さを測定するレベルセンサと、レベルセンサによって測定された高さに少なくとも部分的に基づいて、消化後に消化槽に脱イオン水を導入する第２のシリンジポンプと、消化後試料を消化槽から受け取り、消化後試料を分析システムに移送する接続弁とを備える。【選択図】図１Ａ

Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１８年１月８日に出願された米国仮特許出願第６２／６１４，７４４号、発明の名称「複数の試料導入システムを接合するためのシステム（SYSTEM FOR JOINING A PLURALITY SAMPLE INTRODUCTION SYSTEMS）」、および２０１８年１月８日に出願された米国仮特許出願第６２／６１４，７６１号、発明の名称「自動サンプリングおよび試料消化のためのシステム（SYSTEM FOR AUTOMATIC SAMPLING AND SAMPLE DIGESTION）」の、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１９（ｅ）に基づく利益を主張するものである。米国仮特許出願第６２／６１４，７４４号および米国仮特許出願第６２／６１４，７６１号は、その全体が引用により本明細書に組み込まれる。
分光測定とは、材料の構成部分を識別するための、波長の関数としての放射強度の測定のことである。誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分光法とは、液体試料中の微量元素濃度および同位体比を決定するために一般に使用される分析技術である。例えば、半導体産業では、ＩＣＰ分光法を用いて試料中の金属濃度を決定することができる。ＩＣＰ分光法では、電磁的に生成され部分的にイオン化された、約７，０００Ｋの温度に達するアルゴンプラズマを使用する。試料がプラズマに導入されると、高温によって試料原子がイオン化されるかまたは発光する。各化学元素は特徴的な質量または発光スペクトルを発生するため、放射された質量または光のスペクトルを測定することによって元の試料の元素組成を決定することができる。分析対象の試料は、試料混合物中に提供されることが多い。
試料導入システムを使用して、分析のために、ＩＣＰ分光測定機器（例えば、誘導結合プラズマ質量分析計（ＩＣＰ／ＩＣＰ−ＭＳ）、および誘導結合プラズマ原子発光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ）など）に液体試料を導入することができる。例えば、試料導入システムによって容器から液体試料のアリコートを引き出した後、そのアリコートをネブライザに搬送することができる。ネブライザは、アリコートを、ＩＣＰ分光測定機器によるプラズマ内のイオン化に適した多分散エアロゾルに変換するものである。そして、そのエアロゾルをスプレーチャンバ内で選別して、より大きなエアロゾル粒子を除去する。エアロゾルはスプレーチャンバを出ると、分析のためにＩＣＰ−ＭＳ機器またはＩＣＰ−ＡＥＳ機器のプラズマトーチ組立体によってプラズマに導入される。
詳細な説明を、添付の図面を参照して説明する。図面では、明細書および図面中の異なる事例において同じ参照番号を使用することで、同様のまたは同一の項目を示すことがある。
本開示の例示的な実施態様による、試料の自動サンプリング、消化、および複数の試料導入システムの接合のための、ならびに分析のために消化後試料を搬送および調製するためのシステムの部分概略図である。 本開示の例示的な実施態様による、試料の自動サンプリング、消化、および複数の試料導入システムの接合のための、ならびに分析のために消化後試料を搬送および調製するための図１Ａのシステムの部分概略図である。 本開示の特定の実施形態による、試料の自動サンプリング、消化、および複数の試料導入システムの接合、ならびに分析のために消化後試料を搬送および調製するためのシステムおよび方法を提供するように構成された例示的な演算装置１４０を示す。 本開示の例示的な実施態様による、図１Ａに示すシステムの消化システムの概略図である。 本開示の例示的な実施態様による、図１Ａ、図１Ｂ、および図２に示すシステムなど、分析のための試料の自動サンプリングおよび消化のためのシステムの例示的な処理を示す流れ図である。 本開示の例示的な実施態様による、図１Ａ、図１Ｂ、および図２に示すシステムなど、分析のための試料の自動サンプリングおよび消化のためのシステムの例示的な処理を示す流れ図である。
概要
ＩＣＰ−ＭＳによる後続の分析のための、試料の自動サンプリング、消化、および複数の試料導入システムの接合のためのシステムおよび方法について説明する。試料導入システムのシステム実施形態は、加圧試料供給源から試料を受け取るように構成された消化槽と、消化槽への試料の流れを制御するように構成された遮断弁と、消化槽内の試料に試薬を導入するように構成された第１のシリンジポンプと、消化槽を囲み、消化槽の温度を制御するように構成され、消化前には消化槽の温度を第１の設定温度まで上昇させ、消化後には消化槽の温度を第２の設定温度まで低下させる熱制御ブロックと、消化槽内の試料の高さを測定するように構成されたレベルセンサと、レベルセンサによって測定された高さに少なくとも部分的に基づいて、消化後に消化槽に脱イオン水を導入するように構成された第２のシリンジポンプと、消化後試料を消化槽から受け取り、消化後試料を分析システムに移送するように構成された接続弁と、を備えるがこれらに限定されない。
自動サンプリングおよび消化の方法の実施形態は、遮断弁によって加圧試料供給源から消化槽への試料の流れを制御する工程と、消化槽内の試料の比容積を捕捉する工程と、第１のシリンジポンプによって消化槽内の試料に試薬を添加する工程と、設定時間の間、熱制御ブロックを使用して消化槽の温度を第１の設定温度まで上昇させる工程と、消化槽内の試料を消化する工程と、レベルセンサによって消化槽内の試料の高さを測定する工程と、消化槽内の試料の測定された高さに少なくとも部分的に基づいて、第２のシリンジポンプによって消化槽に脱イオン水を導入して試料を比容積に戻す工程と、熱制御ブロックを使用して消化槽の温度を室温まで積極的に低下させる工程と、試料を消化槽から分析システムに移送する工程と、を含むがこれらに限定されない。
自動サンプリング、消化、および複数の試料導入システムの接合のための別のシステム実施形態は、少なくとも２つの試料導入システム間に連結された接続弁であって、第１の試料導入システムから第１の試料を受け取り、第２の試料導入システムから第２の試料を受け取るように構成された接続弁を備えるが、これに限定されない。第１の試料導入システムは、加圧試料供給源から第１の試料を受け取るように構成された消化槽と、消化槽への第１の試料の流れを制御するように構成された遮断弁と、消化槽内の第１の試料に試薬を導入するように構成された第１のシリンジポンプと、消化槽を囲み、消化槽の温度を制御するように構成され、消化前には消化槽の温度を第１の設定温度まで上昇させ、消化後には消化槽の温度を第２の設定温度まで低下させる熱制御ブロックと、消化槽内部の第１の試料の高さを測定するように構成されたレベルセンサと、レベルセンサによって測定された第１の試料の高さに少なくとも部分的に基づいて、消化後に消化槽に脱イオン水を導入するように構成された第２のシリンジポンプと、を備える。システムは、接続弁と流体連通する試料ループであって、第１のポンプによって押し出された第１の試料を受け取るように構成され、第２のポンプによって引き込まれた第２の試料を受け取るように構成された試料ループと、第１の試料または第２の試料のうちの少なくとも１つを分析するように構成された分析システムとをさらに備える。
例示的な実施態様
図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、図２、および図３を参照し、試料の自動サンプリングおよび消化、分析のための消化後試料の搬送および調製、ならびに複数の試料導入システムの接合のためのシステムおよび方法を説明する。試料の消化は、消化後試料において対象となる種の後続の分析のために、酸または他の試薬を試料に添加する工程と、試料を加熱して試料中に存在する金属または他の化合物を溶液に溶解する工程とを伴い得る。
図１Ａおよび図１Ｂは、例示的な実施態様における、試料の自動サンプリングおよび消化、分析のための消化後試料の搬送および調製、ならびに複数の試料導入システムの接合のためのシステム１００を示す。示されるように、システム１００は一般に、試料投入口１０２、消化システム１０４、第１のポンプシステム１０６、フィルタシステム１０８、接続弁１１０、二次試料供給源１１２、試料導入システム１２２、第２の試料導入システム１１４、ネブライザ１１６、およびトーチ１１８を備える。本開示を通して、試料調製システムおよび試料導入システムという用語は互換的に使用され得る。試料投入口１０２は、化学的再循環流または別の加圧試料供給源などの加圧試料供給源から試料を受け取ることができる。そして、試料投入口１０２から受け取った試料を（例えば切断弁１２０を介して）消化システム１０４に導入することができる。実施態様において、切断弁１２０は、例えば、切断弁の構成を切り替えて異なる流路を提供し、試料投入口１０２と消化システム１０４との間の流路を除去することによって、消化システム１０４への試料の流れを制御する。消化システム１０４への試料の流れは、所望の流れの時間、所望の流れの量（例えば消化試料サイズに応じて、試料の流速、および試料投入口１０２と消化システム１０４との間の流れを許容する所与の時間などによって決定される）、または別のパラメータに従って停止させることができる。
図２を参照すると、例示的な実施態様において消化システム１０４が示されている。示されるように、消化システム１０４は一般に、試料投入流２００、消化槽２０２、攪拌システム２０４、温度制御システム２０６、オーバーフロー出口２０８、二次オーバーフロー出口２１０、酸投入口２１２、脱イオン水投入口２１４、レベルセンサ２１６、および消化後試料出口２１８を備える。実施態様において、切断弁１２０は、試料投入口１０２から試料投入流２００への試料の流れを制御する。消化システム１０４に導入される試料の容量は、消化槽２０２の容量によって制御することができ、過剰な試料は、オーバーフロー出口２０８および／または二次オーバーフロー出口２１０を介して除去することができる。実施態様において、二次オーバーフロー出口２１０は、消化槽２０２から二次オーバーフロー出口２１０を通る流体の流れを監視するための漏れセンサを備える。所望量の試料が消化槽２０２内に配置されると、酸または他の試薬が酸投入口２１２を介して消化槽に導入されるが、酸または他の試薬は、第１のポンプシステム１０６のシリンジポンプ（例えば、図１Ａに示すシリンジポンプ２２０）によって添加することができる。酸または他の試薬を導入した後、またはそれに先立ってもしくはそれと組み合わせて、温度制御システム２０６は消化槽２０２の温度を上昇させて、例えば試料中に存在する金属の消化のために、組み合わせた試料および酸または他の試薬の状態を制御する。実施態様では、温度制御システム２０６は、消化槽の温度を設定温度まで、設定時間の間、またはそれらの組合せで上昇させる。例えば温度制御システム２０６は、消化槽２０２を支持し、消化槽２０２の温度を特定の期間にわたって第１の設定温度に制御するために、ペルチェ素子などの熱制御ブロックを備えてもよい。消化システム１０４内の状態は攪拌システム２０４によって管理することもでき、ここでは消化システム１０４内の流体を攪拌して消化処理を容易にすることができる。実施態様において、攪拌システム２０４は、消化槽２０２内の磁気攪拌子２２２と、消化槽２０２内の磁気攪拌子２２２の回転を制御するための磁気攪拌板２２４とを備える。
消化処理に続いて、脱イオン水が脱イオン水投入口２１４を介して消化槽２０２に添加される。実施態様において、脱イオン水は、図１Ａに示すシリンジポンプ２２６などのシリンジポンプによって消化システム１０４に導入される。別の例示的な実施態様では、蠕動ポンプによるなどの他の手段によって脱イオン水を導入することもできる。脱イオン水を消化槽２０２に添加することで、消化後の試料を比容積に戻す。実施態様において、比容積は、センサからの出力によってシリンジポンプ２２６を制御することで達成される。例えば消化システム１０４は、消化槽２０２の特定の高さにレベルセンサ２１６を備えてよく、それによって、消化槽２０２内に存在する液体の特定の高さをレベルセンサ２１６が検出した際に、シリンジポンプ２２６の動作を休止させることができる。実施態様では、レベルセンサ２１６は、光学センサ、容量センサ、またはそれらの組合せを備えることができるが、これらに限定されない。脱イオン水を添加することで試料を比容積に戻した後、温度制御システム２０６は、消化槽２０２内の試料を第１の設定温度よりも低い第２の設定温度に積極的に冷却する。例示的な実施形態では、第２の設定温度はほぼ室温に等しくてよい。次いで、システム１００は、シリンジポンプによって、消化槽２０２から消化後試料出口２１８を通して試料を引き出す。例えば、第１のポンプシステム１０６のシリンジポンプ２２８は、消化槽２０２から試料ループ２３０内に試料を引き込むことができる。次いで、試料ループ２３０から（例えば、シリンジポンプ２２８の作用によって）フィルタシステム１０８に試料を押し出すことができ、フィルタシステム１０８は、試料を分析するため、またはさらなる化学処理（例えば、追加の消化など）のために試料を二次システムに移す前に試料を濾過するための、１つ以上のフィルタ２３２を備える。例えば濾過の後には、試料を接続弁１１０（図１Ｂに示す）に導入することができ、次いで、接続弁１１０は試料を試料調製システム１１４に移送することができる。
図１Ｂを参照すると、接続弁１１０が第１の試料導入システム１２２と第２の試料導入システム１１４とを接合することで、試料を、試料導入システム１１４の動作によりループ１２４または１２５に引き込むことによって、または試料導入システム１２２の動作を通してループ１２４または１２５に押し入れることによって、システム１００に導入することが可能になる。例えば試料導入システム１２２は、本明細書で前述した消化システム１０４、第１のポンプシステム１０６、およびフィルタシステム１０８を備えるが、これらに限定されない。試料導入システム１２２からループ１２４または１２５へ試料を導入するために、接続弁１１０を（図１Ａに示すように）負荷形態とすることができ、ここではシリンジ２２８が、フィルタ２３２を通して、第２の試料導入システム１１４のバルブ１２６と流体連通している接続弁１１０上に試料を押し出すことで、試料をループ１２４に押し入れる。次いで、ネブライザ１１６およびトーチ１１８によって分析装置へ導入した後、分析装置（例えば、ＩＣＰＭＳ）による分析のために試料を調製することができる。
接続弁１１０が注入形態にあるとき（例えば、ポート１とポート２とが流体連通し、ポート３とポート４とが流体連絡し、ポート５とポート６とが流体連絡しているとき）、第２の試料導入システム１１４は、真空ポンプ１２８または第２のポンプシステム１３０のポンプ（例えば、シリンジポンプ１３２）の動作を通して二次試料供給源１１２から１つ以上の試料を引き出すことによって、二次試料供給源１１２をループ１２４に導入することができる。そして一旦ループ１２４に入ると、ネブライザ１１６およびトーチ１１８によって分析装置へ導入した後、分析装置（例えば、ＩＣＰＭＳ）による分析のために試料を調製することができる。実施態様において、第２の試料導入システム１１４は、（例えば、試料および標準のインライン自動希釈による）分析装置による分析のために試料を調製する、ネブラスカ州オマハのＥｌｅｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製のｐｒｅｐＦＡＳＴ自動希釈システムである。
ここで図１Ａおよび図１Ｃを参照すると、システム１００はシステム１００内の流体のサンプリングを自動的に管理し、消化システム１０４およびそれに動作可能に結合された構成要素（例えば、フィルタシステム１０８、接続弁１１０、切断弁１２０、第１のポンプシステム１０６、および第２のポンプシステム１３０など）の動作を通じて試料を消化し、試料導入システム（試料導入システム１２２および第２の試料導入システム１１４など）からの複数の試料の接合を容易にし、分析装置による分析のための試料の操作を容易にすることができる（例えば、試料および標準等をインライン希釈することで、既知の希釈係数で操作し、標準検量線を自動的に作成する等）。例えばシステム１００は、図１Ｃに示すように、プロセッサ１４２およびメモリ１５０を有する演算装置またはコントローラ１４０を備えてもよい。プロセッサ１４２は、演算装置１４０に処理機能を提供し、任意の数のプロセッサ、マイクロコントローラ、または他の処理システムを備えてよく、演算装置によってアクセスまたは生成されるデータおよび他の情報を格納するための常駐または外部のメモリを備えてよい。プロセッサは、本明細書に記載の技法を実装する１つ以上のソフトウェアプログラムを実行することができる。プロセッサは、それを形成する材料、またはそれに使用する処理機構によって限定されず、したがって、半導体および／またはトランジスタ（例えば、電子集積回路（ＩＣ））などによって実装されてもよい。
メモリ１５０は、上述のソフトウェアプログラムおよびコードセグメント、または本明細書に記載の技法を実行するようにプロセッサおよび演算装置の他の要素に指示するための他のデータなど、演算装置の動作に関連する様々なデータを格納するための記憶機能を提供するデバイス可読記憶媒体の一例である。単一のメモリについて上述したが、多種多様なタイプおよび組合せのメモリを使用することができる。メモリ１５０は、プロセッサと一体化してもよく、単独型メモリであってもよく、または両方の組合せであってもよい。メモリは、例えば、オペレーティングシステム１５２、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュ（例えば、ＳＤカード、ミニＳＤカード、マイクロＳＤカード）、磁気メモリ装置、光学メモリ装置、およびＵＳＢメモリ装置などの取外し可能および取外し不可能なメモリ要素を含んでよい。演算装置の実施形態では、メモリ１５０は、例えばＳＩＭ（加入者識別モジュール）カード、ＵＳＩＭ（汎用加入者識別モジュール）カード、およびＵＩＣＣ（汎用集積回路カード）などによって提供される取外し可能なＩＣＣ（集積回路カード）メモリを含んでよい。図１Ｃは、メモリ１５０とは別のリムーバブル記憶装置１５８および非リムーバブル記憶装置１６０を示す。他の実施形態では、リムーバブル記憶装置１５８および非リムーバブル記憶装置１６０をメモリ１５０内に含めることもできる。
演算装置１４０は、演算装置のユーザに情報を表示するためのディスプレイを備えてもよい。実施形態において、ディスプレイは、ＣＲＴ（陰極線管）ディスプレイ、ＬＥＤ（発光ダイオード）ディスプレイ、ＯＬＥＤ（有機ＬＥＤ）ディスプレイ、ＬＣＤ（液晶ダイオード）ディスプレイ、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）ＬＣＤディスプレイ、およびＬＥＰ（発光ポリマー）ディスプレイまたはＰＬＥＤ（ポリマー発光ダイオード）ディスプレイなどを含んでよく、テキスト情報および／またはグラフィカル・ユーザ・インタフェースなどの画像情報を表示するように構成されている。ディスプレイは、暗い環境または他の低光度環境で視認できるように、バックライトによって背面から照らされてもよい。
ディスプレイは、ユーザからの入力（例えば、データ、コマンドなど）を受け取るためのタッチスクリーンを備えてもよい。例えばユーザは、タッチスクリーンに触れることによって、および／またはタッチスクリーン上でジェスチャを行うことによって演算装置を操作することができる。いくつかの実施形態では、タッチスクリーンは、静電式タッチスクリーン、抵抗式タッチスクリーン、赤外線式タッチスクリーン、およびそれらの組合せなどであり得る。演算装置は、さらに、１つ以上の入出力（Ｉ／Ｏ）装置１４６および１４８（例えば、キーパッド、ボタン、無線入力装置、サムホイール入力装置、トラックスティック入力装置など）を備えてよい。Ｉ／Ｏ装置は、マイクロフォンおよびスピーカなどの１つ以上のオーディオＩ／Ｏ装置を含んでよい。
演算装置は、さらに、演算装置が異なるデバイス（例えば、コンポーネント／周辺機器）間で、および／または１つ以上のネットワークを介してデータを送受信することを可能にするための通信機能を表す１つ以上の通信接続１４４を備えてよい。通信接続１４４は、ブラウザ、送信機および／または受信機、データポート、ソフトウェアインタフェースおよびドライバ、ネットワークインタフェース、ならびにデータ処理コンポーネントなどの様々な通信コンポーネントおよび機能を表すことができるが、必ずしもこれらに限定されない。
１つ以上のネットワークは、様々な異なる通信経路およびネットワーク接続を表し、これらを個別にまたは組み合わせて使用して、自動サンプリングおよび消化環境における構成要素間で通信することができる。 したがって、１つ以上のネットワークは、単一のネットワークまたは複数のネットワークを使用して実現された通信経路を表すことができる。さらに、１つ以上のネットワークは様々な異なる種類のネットワークおよび接続を表し、これらのネットワークおよび接続は、インターネット、イントラネット、パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）（例えば、イーサネット）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、衛星ネットワーク、セルラーネットワーク、モバイル・データ・ネットワーク、ならびに有線および／または無線接続などを含むことが意図されるが、必ずしもこれらに限定されない。
無線ネットワークの例として、８０２．１１または８０２．１６（Ｗｉ−Ｍａｘ）規格、Ｗｉ−Ｆｉ Ａｌｌｉａｎｃｅによって公表されているＷｉ−Ｆｉ規格、およびＢｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ Ｇｒｏｕｐによって公表されているＢｌｕｅｔｏｏｔｈ規格など、電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）の１つ以上の規格に従って通信するように構成されたネットワークが挙げられるが、必ずしもこれらに限定されない。ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）、イーサネット、およびシリアル接続などを介した有線通信も考えられる。
演算装置１４０は、メモリに格納可能でプロセッサによって実行可能なユーザインタフェース（図示せず）を備えてもよい。ユーザインタフェースは、演算装置のユーザへの、ディスプレイによる情報およびデータの表示を制御する機能を表す。いくつかの実施態様では、ディスプレイは演算装置１４０に統合されていなくてもよく、代わりに、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）、イーサネット、およびシリアル接続などを使用して外部接続されてもよい。ユーザインタフェースは、ユーザが、タッチスクリーンおよび／またはＩ／Ｏ装置を介して入力（例えば、試料の識別情報、所望の希釈係数、所望の消化流体、標準溶液タイプなど）を提供することで、演算装置の１つ以上のアプリケーションとの対話を可能にする機能を提供することができる。例えばユーザインタフェースは、アプリケーション・プログラミング・インタフェース（ＡＰＩ）を生成させて、インライン希釈制御ソフトウェア１５４プログラム、消化槽制御ソフトウェア１５６プログラム、または他のソフトウェアプログラムに機能を公開することで、ディスプレイによって、もしくは他のディスプレイと組み合わせて表示するためのアプリケーションを構成することができる。実施形態では、ＡＰＩがさらに機能を公開することによって、ユーザがタッチスクリーンおよび／またはＩ／Ｏ装置を介して入力を提供して分析のための所望の希釈係数を提供することでアプリケーションと対話できるように、インライン希釈制御ソフトウェアプログラムを構成してもよい。
インライン希釈制御ソフトウェア１５４プログラム、消化槽制御ソフトウェア１５６プログラム、または他のプログラムはソフトウェアを含んでよく、これらのプログラムは、インライン希釈システムまたは消化槽に機能を提供するための特定の操作または操作のグループを行うために、メモリに格納可能かつプロセッサによって実行可能である。インライン希釈制御ソフトウェアプログラムは、例えば、内部標準および／または試料投入口１０２、二次試料供給源１１２、またはそれらの組合せからの試料の希釈を制御する機能を提供する。例えば、インライン希釈制御ソフトウェア１５４プログラム、消化槽制御ソフトウェア１５６プログラム、または他のプログラムは、システム１００のポンプ（例えば、第１のポンプシステム１０６および第２のポンプシステム１３０のシリンジポンプなど）によって供給されるキャリア、希釈剤、酸、脱イオン水、標準、または他の流体の量を制御することができる。
一般に、本明細書に記載の機能のいずれも、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア（例えば、固定論理回路）、手動処理、またはこれらの実装の組合せを使用して実装することができる。本明細書で使用される「演算装置」という用語は、一般に、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはそれらの組合せを表す。システム１００内の構成要素間の通信は、例えば、有線、無線、またはそれらの何らかの組合せとすることができる。ソフトウェア実装の場合、例えばソフトウェアは、本明細書に記載のプロセッサなどのプロセッサ上で実行されたときに指定のタスクを実行する実行可能命令を表すことができる。プログラムコードは、１つ以上のデバイス可読記憶媒体に格納することができ、その一例は演算装置に関連付けられたメモリである。
例示的な処理
以下の記述では、試料の自動サンプリングおよび消化のための装置内で実施し得る手順について説明する。手順の態様は、ハードウェア、ファームウェア、もしくはソフトウェア、またはそれらの組合せで実施することができる。手順は、１つ以上の装置によって実行される動作を指定するブロックのセットとして示されているが、それぞれのブロックによって動作を実行するために示される順序に必ずしも限定されない。
図３Ａおよび図３Ｂは、上述のシステム１００などの、試料の自動サンプリングおよび消化の方法３００を示す。方法３００は、遮断弁によって加圧試料供給源から消化槽への試料の流れを制御すること（ブロック３０２）と、消化槽内の試料の比容積を捕捉すること（ブロック３０４）と、第１のシリンジポンプによって消化槽内の試料に試薬を添加すること（ブロック３０６）と、設定時間の間、熱制御ブロックを使用して消化槽の温度を第１の設定温度まで上昇させること（ブロック３０８）と、消化槽内の試料を消化すること（ブロック３１０）と、レベルセンサによって消化槽内の試料の高さを測定すること（ブロック３１２）と、消化槽内の試料の測定された高さに少なくとも部分的に基づいて、第２のシリンジポンプによって消化槽に脱イオン水を導入して試料を比容積に戻すこと（ブロック３１４）と、熱制御ブロックを使用して消化槽の温度を室温まで積極的に低下させること（ブロック３１６）と、試料を消化槽から分析システムに移送すること（ブロック３１８）と、を含み得る。
結論
構造的特徴および／または処理動作に特有の言語によって本発明の主題が説明されたが、添付の請求項に記載される本発明が上述の特定の特徴または作用に必ずしも限定されないことは理解すべきである。むしろ、上述の特定の特徴および作用は、請求項を実施する例示的な形態として開示される。

Claims (20)

  1. 加圧試料供給源から試料を受け取るように構成された消化槽と、
    前記消化槽への前記試料の流れを制御するように構成された遮断弁と、
    前記消化槽内の前記試料に試薬を導入するように構成された第１のシリンジポンプと、
    前記消化槽を囲み、前記消化槽の温度を制御するように構成され、消化前には前記消化槽の前記温度を第１の設定温度まで上昇させ、消化後には前記消化槽の前記温度を第２の設定温度まで低下させる熱制御ブロックと、
    前記消化槽内部の前記試料の高さを測定するように構成されたレベルセンサと、
    前記レベルセンサによって測定された前記高さに少なくとも部分的に基づいて、消化後に前記消化槽に脱イオン水を導入するように構成された第２のシリンジポンプと、
    消化後試料を前記消化槽から受け取り、前記消化後試料を分析システムに移送するように構成された接続弁とを備えたシステム。
  2. 消化後に前記消化試料を濾過するように構成された濾過システムをさらに備える請求項１に記載のシステム。
  3. 前記消化槽と、前記遮断弁と、前記第１のシリンジポンプと、前記熱制御ブロックと、前記レベルセンサと、前記第２のシリンジポンプと、前記接続弁とに結合されたコントローラであって、流体のサンプリング、前記消化槽の動作、または前記分析システムによる分析のための試料の操作のうち少なくとも１つを制御するように構成されたコントローラをさらに備える請求項１に記載のシステム。
  4. 前記消化槽が二次オーバーフロー出口をさらに備え、前記二次オーバーフロー出口が、前記二次オーバーフロー出口を通る流体の流れを監視するための漏れセンサを備える請求項１に記載のシステム。
  5. 前記消化槽の攪拌を管理するための攪拌システムであって、
    磁気攪拌子と、
    前記消化槽内での前記磁気攪拌子の回転を制御するための磁気攪拌板とを備える攪拌システムをさらに備える請求項１に記載のシステム。
  6. 前記熱制御ブロックが、ペルチェ素子をさらに備える請求項１に記載のシステム。
  7. 前記接続弁と流体連通している試料ループをさらに備え、前記試料ループは、第１のポンプによって押し出された前記試料または第２のポンプによって引き込まれた第２の試料のうちの少なくとも１つを受け取るように構成される請求項１に記載のシステム。
  8. 遮断弁によって加圧試料供給源から消化槽への試料の流れを制御する工程と、
    前記消化槽内の前記試料の比容積を捕捉する工程と、
    第１のシリンジポンプによって前記消化槽内の前記試料に試薬を添加する工程と、
    設定時間の間、熱制御ブロックを使用して前記消化槽の温度を第１の設定温度まで上昇させる工程と、
    前記消化槽内の前記試料を消化する工程と、
    レベルセンサによって前記消化槽内の前記試料の高さを測定する工程と、
    前記消化槽内の前記試料の測定された前記高さに少なくとも部分的に基づいて、第２のシリンジポンプによって前記消化槽に脱イオン水を導入して前記試料を前記比容積に戻す工程と、
    前記熱制御ブロックを使用して、前記消化槽の前記温度を前記第１の設定温度より低い第２の設定温度まで積極的に低下させる工程と、
    前記試料を前記消化槽から分析システムに移送する工程とを含む方法。
  9. 濾過システムによって前記消化槽からの前記消化後試料を濾過する工程をさらに含む請求項８に記載の方法。
  10. 漏れセンサによって前記消化槽の二次出口ポートを通る流体の流れを監視する工程をさらに含む請求項８に記載の方法。
  11. 前記消化槽内の前記試料を消化する工程は、
    攪拌システムを使用して前記試料を攪拌する工程をさらに含み、前記攪拌システムは、
    磁気攪拌子と、
    前記消化槽内での前記磁気攪拌子の回転を制御するための磁気攪拌板とを備える請求項８に記載の方法。
  12. 前記熱制御ブロックがペルチェ素子をさらに備える請求項８に記載の方法。
  13. 試料ループによって、第１のポンプによって押し出された前記試料または第２のポンプによって引き込まれた第２の試料のうちの少なくとも１つを受け取る工程をさらに含み、
    前記試料ループは前記接続弁と流体連通している請求項８に記載の方法。
  14. 前記試料を前記消化槽から分析システムに移送する工程は、
    第３のシリンジポンプによって、前記消化システムから試料ループに前記試料を引き込む工程と、
    前記第３のシリンジポンプによって、前記試料ループから前記濾過システムに前記試料を押し出す工程と、
    前記濾過システムから前記接続弁へ前記試料を導入する工程とをさらに含む請求項８に記載の方法。
  15. 少なくとも２つの試料導入システム間に連結された接続弁であって、第１の試料導入システムから第１の試料を受け取り、第２の試料導入システムから第２の試料を受け取るように構成された接続弁を備えたシステムであって、前記第１の試料導入システムは、
    加圧試料供給源から前記第１の試料を受け取るように構成された消化槽と、
    前記消化槽への前記第１の試料の流れを制御するように構成された遮断弁と、
    前記消化槽内の前記第１の試料に試薬を導入するように構成された第１のシリンジポンプと、
    前記消化槽を囲み、前記消化槽の温度を制御するように構成され、消化前には前記消化槽の前記温度を第１の設定温度まで上昇させ、消化後には前記消化槽の前記温度を第２の設定温度まで低下させる熱制御ブロックと、
    前記消化槽内部の前記第１の試料の高さを測定するように構成されたレベルセンサと、
    前記レベルセンサによって測定された前記第１の試料の前記高さに少なくとも部分的に基づいて、消化後に前記消化槽に脱イオン水を導入するように構成された第２のシリンジポンプと、
    前記接続弁と流体連通する試料ループであって、第１のポンプによって押し出された前記第１の試料を受け取るように構成され、第２のポンプによって引き込まれた前記第２の試料を受け取るように構成された試料ループと、
    前記第１の試料または前記第２の試料のうちの少なくとも１つを分析するように構成された分析システムとをさらに備えるシステム。
  16. 誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分光計、誘導結合プラズマ原子発光分析計（ＩＣＰ−ＡＥＳ）、または誘導結合プラズマ質量分析計（ＩＣＰ−ＭＳ）をさらに備える請求項１５に記載の分析システム。
  17. 前記消化槽の攪拌を管理するための攪拌システムであって、
    磁気攪拌子と、
    前記消化槽内での前記磁気攪拌子の回転を制御するための磁気攪拌板とを備える攪拌システムをさらに備える請求項１５に記載のシステム。
  18. 前記熱制御ブロックがペルチェ素子を備える請求項１５に記載のシステム。
  19. 前記接続弁と流体連通している試料ループをさらに備え、前記試料ループは、前記第１のポンプによって押し出された前記試料または前記第２のポンプによって引き込まれた前記第２の試料のうちの少なくとも１つを受け取るように構成される請求項１５に記載のシステム。
  20. 前記消化槽と、前記遮断弁と、前記第１のシリンジポンプと、前記熱制御ブロックと、前記レベルセンサと、前記第２のシリンジポンプと、前記接続弁とに結合されたコントローラであって、流体のサンプリング、前記消化槽の動作、または前記分析システムによる分析のための試料の操作のうち少なくとも１つを制御するように構成されたコントローラをさらに備える請求項１５に記載のシステム。
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