TW201604525A - 取樣裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種裝置，其包含一取樣容器，該取樣容器包含一中空細長結構，其由至少一個側壁形成；一第一末端，其呈開放式用以接納一儀器；及一第二末端，其呈開放式用以提供一流體通道以便在該取樣容器之該第一末端插入至一貯器中之流體中時使該流體自該貯器進入該流體通道或自該流體通道排出，該第一末端與該第二末端係安置於該中空細長結構之相對端；一連接至該至少一個側壁之側臂，該側臂包含一接頭；及一安置於該接頭處之閥。

Description

取樣裝置

在化學生產過程期間，可收集樣品來了解生產過程、監控反應進程、控制反應條件或評估樣品特征。可採用各種構造之取樣裝置及使用方法來獲得樣品。參見例如Sharples之美國專利第553,044號、Soderlund之美國專利第804,894號、Croom之美國專利第3,607,100號、Kellett之美國專利第2,930,238號及Demos之美國專利第2,994,349號、Valt之美國專利第4,054,061號、Geyer之美國專利第2,079,344號、Erfmann之美國專利第658,250號、Phillips之美國專利第3,323,874號、Geyer之美國專利第1,973,755號、Schreiner之美國專利第1,382,600號、Coulter等人之美國專利第2,869,078號、Coulter等人之美國專利第3,361,965號、Barbarin之美國專利第83,024號、Baloche等人之美國專利第317,074號、Lapham之美國專利第209,904號、Ryan之美國專利第300,328號、Bhuchar等人之美國專利第4,006,062號、Bigley等人之美國專利第3,989,169號、Geyer之美國專利第1,973,754號及Morris之美國專利第8,701,506號。

一些化學生產方法可能需要與取樣儀器或探針之操作條件不相容或可能形成環境或安全危害之條件(例如，溫度、壓力或非水環境等)。可利用需要儀器操作範圍以外之條件的預期處理有害或不穩定樣品之取樣裝置。參見例如Kaspaul的美國專利第2,932,974號、中國實用新型第202033216U號，及Reese等人的美國專利第4,726,238號。

在一些實施例中，取樣裝置可包含一取樣容器、一側臂及一閥。取樣容器可包含一中空細長結構，其由至少一個側壁形成；取樣容器之一第一末端，其呈開放式用以接納一儀器；及一第二末端，其呈開放式用以提供一流體通道以便在取樣容器之第一末端插入至貯器中之流體中時使流體自貯器進入流體通道或自流體通道排出。取樣裝置之第一末端與第二末端可安置於中空細長結構之相對端。側臂可連接至該至少一個側壁。側臂可包含一接頭及複數個與該接頭連接之側臂節段。複數個側臂節段可包含一第一側臂節段，該第一側臂節段具有一與該至少一個側壁連接之第一末端及一與該接頭連接之第二末端；一第二側臂節段，該第二側臂節段具有一與接頭連接之第一末端及一與貯器連接之第二末端；及一第三側臂節段，該第三側臂節段具有一與接頭連接之第一末端及一用以自裝置、貯器或自該兩者釋放壓力之第二開放式自由末端。閥可安置於接頭處。閥能夠至少定位於第一閥位置及第二閥位置中。第一閥位置可經由該閥在第一側臂節段與第三側臂節段之間提供一壓力釋放通道以便將來自取樣容器之壓力自第三側臂節段之第二開放式自由末端向外釋放且使得來自貯器之流體自取樣容器之第一末端進入流體通道中。第二閥位置可在第一側臂節段與第二側臂節段之間提供一壓力連通通道，以便使得取樣容器與貯器之間的壓力相當且使得流體自流體通道排至貯器中。

在一些實施例中，取樣裝置可包含一貯器，其中取樣容器之第二末端及第二側臂節段之第二末端可與貯器連接。在一些實施例中，取樣裝置可包含一與取樣容器連接之儀器。在一些實施例中，取樣裝置可包含安置在中空細長結構上靠近取樣容器之第一末端的引線，其與安置在儀器上之引線緊密配合。在一些實施例中，閥可包含一活栓。在一些實施例中，閥可包含一三通活栓。

在一些實施例中，一種方法可涵蓋使用一種裝置，該裝置包含 一管、一與該管連接之側臂、一安置於該側臂上之閥、一與該管及該側臂密封接合的含有流體之貯器及一與該管密封接合之取樣儀器。該方法可包括使該閥定位於一第一閥位置，以經由該閥在管與側臂之間提供一第一通道。在將閥定位於第一閥位置之後，該管可展示一第一管壓力且該貯器可展示一第一貯器壓力。第一管壓力可小於第一貯器壓力以使流體自貯器流入管中。

在一些實施例中，使閥自第一閥位置定位至第二閥位置可經由該閥在管與貯器之間提供一第二通道。在使閥自第一閥位置定位至第二閥位置之後，該管可顯示一第二管壓力且該貯器可顯示一第二貯器壓力。第二管壓力可大於或實質上等於第二貯器壓力以使流體自管排入至貯器中。

在一些實施例中，閥可包含一活栓。在一些實施例中，閥可包含一三通活栓。

100‧‧‧取樣裝置

120‧‧‧取樣容器

122‧‧‧主體

124a‧‧‧第一末端

124b‧‧‧第二末端

126‧‧‧引線

140‧‧‧側臂

142‧‧‧接頭

144‧‧‧側臂節段

146‧‧‧側臂節段

148‧‧‧側臂節段

150a‧‧‧第一末端

150b‧‧‧第二末端

152a‧‧‧第一末端

152b‧‧‧第二末端

154a‧‧‧第一末端

154b‧‧‧自由或開放式末端

156a‧‧‧第一末端

156b‧‧‧第二末端

160‧‧‧閥

162a‧‧‧第一末端部分

162b‧‧‧第二末端部分

162c‧‧‧中間部分

164‧‧‧手柄

166a‧‧‧第一開口

166b‧‧‧第二開口

166c‧‧‧第三開口

168a‧‧‧第一通道

168b‧‧‧第二通道

168c‧‧‧第三通道

圖1展示取樣裝置之一例示性實施例之示意圖。

圖2A展示側臂指向左側之取樣裝置之一例示性實施例的側面透視圖。

圖2B展示側臂指向右側之取樣裝置之一例示性實施例的側面透視圖。

圖3展示取樣裝置之一例示性實施例之側臂中的接頭之側面透視圖。

圖4展示三通活栓之一例示性實施例。

圖5A至5D展示當閥160之手柄分別向上指向取樣容器120之第一末端124a、向左指向第三側臂節段148之第一末端150a、向下指向取樣容器120之第二末端124b及向右指向第一側臂節段144之自由或開放式末端154b時，流體在如圖2B中所示之位置處流經取樣裝置之複數 個側臂節段。

本文中提及之所有公開案、專利及專利文件均以全文引用之方式併入本文中，如同個別地以引用之方式併入一般。

2015年7月16日申請之標題為“SAMPLING DEVICE”之美國臨時申請案第62/025,114號以其全文引用之方式併入本文中。

製備導電結構(例如，銀奈米線)可能需要與取樣儀器或探針(例如，pH探針)不相容之條件(例如，溫度、壓力、非水環境)。舉例而言，製備銀奈米線可能涉及多元醇溶劑及約100與200℃之間之反應溫度歷時長時間。

在某些情形下，可能需要經由多元醇方法來監控反應(諸如，銀奈米線合成)之pH。基於包含參考電極與量測電極之pH量測電路進行pH探針操作，參考電極與量測電極兩者均浸沒於待量測pH之樣品中。pH量測係一種電位量測，即量測電位。參考電極欲提供恆定電位，而與其所置放之溶液的組成無關，而量測電極量測溶液之pH。某些pH探針可能受限於在低於水之沸點(例如，在1個大氣壓之壓力下為99.97℃)之溫度下操作，在高達約130℃之溫度下短時間操作，或其參考電極可能需要水基電解質溶液。

申請人已構建一種可經受與取樣儀器或探針不相容或可形成環境或安全危害之條件的取樣裝置及一種使用取樣裝置分離樣品之方法。取樣裝置例如可用於樣品高溫加工，諸如用於在多元醇中製備銀奈米線，或更一般而言用於萃取因任何各種原因在環境中所含之任何樣品(例如，用以飛濺或溢出、防止使用者或環境暴露於反應、防止反應因暴露於周圍條件而受到破壞)、使反應之樣品冷卻、降低來自高壓反應容器之樣品的壓力、減少材料浪費等。在一例示性實施例中，取樣裝置包含一閥，其可在取樣裝置與反應容器之間產生壓力 差，使得將流體自反應容器吸至取樣裝置中及/或將流體自取樣裝置抽回反應容器中。在一例示性實施例中，取樣裝置在與反應容器及取樣儀器組裝時可氣密性或不透氣密封以產生所需之壓力差。

圖1展示取樣裝置100之一例示性實施例之示意圖。圖2A展示側臂指向左側之取樣裝置100之一例示性實施例的側面透視圖。圖2B展示側臂指向左側之取樣裝置100之一例示性實施例的側面透視圖。取樣裝置100包含一取樣容器120、一與管連接之側臂140及一安置於側臂140上之閥160。

取樣容器120包含一主體122，其係由至少一個側壁及安置於取樣容器120之主體或側壁之相對端的相對第一末端124a與第二末端124b界定的中空細長結構形式。取樣容器120可為包含由管狀側壁界定之中空細長圓柱體形式之主體的管。應注意，取樣容器120可具有其他形狀或結構。第一末端124a可接納取樣探針或儀器(例如，pH探針)且包含引線126用以與取樣探針或儀器連接。取樣容器120與取樣探針或儀器(例如，pH探針)之間之連接可為氣密性的(例如，真空氣密性、不透氣性密封等)。可使用除引線以外之配接器使得取樣探針或儀器符合與取樣容器120配合連接。第二末端124b可插入至貯器中，諸如反應容器，其含有從中提取樣品之流體。配接器可安裝至取樣容器之主體上以使取樣容器符合與反應容器配合連接。配接器可在取樣容器120與貯器(例如，反應容器)之間提供氣密性(例如，不透氣性密封、真空氣密性等)連接。如圖2A及2B中所示，配接器可包含一Chem-Thread蓋、o形環及一錐形玻璃配件，其可由Chemglass Life Sciences(Vineland,NJ)獲得。取樣容器120之第二末端124b可插入至Chem-Thread蓋、o形環及錐形玻璃配件之開口中。o形環有助於在Chem-Thread蓋與錐形玻璃配件擰接時保持配接器在取樣容器120上固定不動。

側臂140與取樣容器120之主體或側壁(例如，圓柱體主體或結構或管狀側壁)相連接。側臂140包含一接頭142，此處可連接複數個側臂節段144、146及148。複數個側臂節段144、146及148各自可具有管狀結構(例如，包含由管狀側壁界定之中空細長圓柱體形式之主體的管)。應注意，複數個側臂節段144、146及148可具有其他形狀或結構，且複數個側臂節段144、146及148各自可具有相同或不同結構。如所示，複數個側臂節段可包含一第一側臂節段144、一第二側臂節段146及一第三側臂節段148。第一側臂節段144具有一與該取樣容器120之主體或側壁連接之第一末端150a及一與接頭142連接之第二末端150b。第二側臂節段146具有一與接頭142連接之第一末端152a及一可經由連接元件(未展示，諸如管材)與貯器(未展示，諸如反應容器)連接之第二末端152b。第三側臂節段148具有一與接頭142連接之第一末端154a及一未與取樣裝置100連接之自由或開放式末端154b。自由或開放式末端154b可對周圍環境開放，或由自由或開放式末端154b排出之內容物可由與自由或開放式末端154b連接或未連接之容器接納。應注意，側臂可具有任意數量之側臂節段(第一側臂節段、第二側臂節段、第三側臂節段等)。

如圖3中所示，接頭142包含由至少一個側壁及安置於接頭142之主體或側壁之相對端的相對第一末端156a與第二末端156b界定之中空結構形式的主體。接頭142可為由錐形側壁界定之中空圓錐形截頭錐體(例如，剪錐、錐形圓柱體)結構形狀，以便相對端之一(例如，第一末端156a)可具有比另一末端(例如，第二末端156b)較大之圓周。應注意，接頭142可具有其他形狀或結構。配接接頭142以在側臂140上含有或支撐閥160。接頭142可與閥160之形狀相符或對應以便在將閥160插入至接頭142中時接頭142與閥160之間緊密配合。相對第一末端156a與第二末端156b中之任一者或兩者均可呈開放式用以接納閥 160。在例示性實施例中，兩個相對第一末端156a與第二末端156b均呈開放式，第一末端156a用以接納閥160且第二末端156b使得閥160經第二末端156b突出以便其他機械組件可與閥160之突出部件連接以將閥160緊固於接頭142中。

在例示性實施例中，如圖4中所示，閥160係活栓，尤其係三通活栓。應注意，取樣裝置100可包含一與三通活栓不同之閥。閥160包含一主體，其具有安置於中間部分162c之相對端的相對第一末端部分162a與第二末端部分162b。第一末端部分162a包含一手柄164。中間部分162c具有圓錐形截頭錐體形狀(例如，剪錐、錐形圓柱體)，但其可具有其他形狀及結構。如圖5A至5D中描繪，中間部分具有第一開口166a、第二開口166b及第三開口166c，其延伸至主體內且在主體內分別形成第一、第二及第三通道168a、168b及168c。第一開口166a定位於與手柄164對準之第一位置，以便自第一開口166a延伸至主體內之第一通道168a與手柄164之縱向維度所處平面實質上平行之平面對準。第二開口166b定位於與第一開口166a呈約90度之第二位置，以便自第二開口166b延伸至主體內之第二通道168b實質上與第一通道168a垂直。第三開口166c定位於與第二位置呈約180度之第三位置(例如，與第二位置相對之第一位置呈90度)，以便自第三開口166c延伸至主體內之第三通道168c實質上與第一通道168a垂直(例如，與第二通道168b呈約180度)。

在一例示性實施例中，取樣裝置100係氣密性的(例如，真空氣密性、不透氣性密封等)，其取樣容器120之第一末端124a與取樣探針或儀器(例如，pH探針)氣密性(例如，真空氣密性、不透氣性密封等)接合，且其側臂140之第三側臂節段148之第二末端154b及其取樣容器120之第二末端124b各自與填充有可取樣之反應產物之貯器(例如，反應容器)氣密性(例如，真空氣密性、不透氣性密封等) 接合。基於取樣容器120與貯器之間之壓力差異(例如，壓力差)，流體流入取樣裝置120中或自取樣裝置120排出。閥160之手柄164可旋轉至不同位置，在取樣容器120、貯器(例如，反應容器)及周圍環境之間提供不同通道。圖5A至5D展示當閥160之手柄分別向上指向取樣容器120之第一末端124a、向左指向第三側臂節段148之第一末端150a、向下指向取樣容器120之第二末端124b及向右指向第一側臂節段144之自由或開放式末端154b時，流體在如圖2B中所示之位置處流經取樣裝置之複數個側臂節段。

為將貯器(例如，反應容器)中之內容物樣品排至取樣容器120中，可使用手柄164將閥160定位(例如，旋轉、轉動等)至第一閥位置。手柄164可沿與第二側臂節段146自接頭142延伸方向相反之方向沿閥160之第一末端部分162a延伸。手柄164可實質上平行於取樣容器120之縱向維度、實質上平行於第二側臂節段146、實質上垂直於第一側臂節段144或第三側臂節段148來對準。如圖5A中所示，第一通道168a自閥160之主體延伸且經由第一開口166a延伸至接頭之側壁中，且第二通道168b與第三通道168c經由各自之第二與第三開口166b、166c在取樣容器120與自由或開放式末端154b之間在第一側臂節段144及第三側臂節段148中形成第一通道。來自取樣容器120之壓力可經由第一通道排出自由或開放式末端154b，且取樣裝置100中之壓力可變得小於貯器(例如，反應容器)中之壓力。此壓力差可導致反應產物樣品自貯器流入取樣容器120中。

為將樣品自取樣容器120抽回貯器中，可使用手柄164將閥160自第一閥位置定位(例如，旋轉、轉動等)至第二閥位置(例如，自第一閥位置以反時針方向旋轉90度)。手柄164可沿與第三側臂節段148自接頭142延伸方向相反之方向沿閥160之第一末端部分162a延伸。手柄164可實質上垂直於取樣容器120之縱向維度、實質上垂直於第二側 臂節段146、實質上平行於第一側臂節段144或第三側臂節段148來對準。如圖5B中所示，第一通道168a與第二通道168b經由各自之第一與第二開口166a、166b在取樣容器120與貯器之間在第一側臂節段144及第二側臂節段146中形成第二通道，且第三通道168c自閥160之主體延伸且經由第三開口166c延伸至接頭之側壁中。取樣容器120與貯器中之壓力實質上相當。此壓力差可導致樣品抽至貯器中。

圖5C展示彼此連通之所有通道168a、168b、168c。在此構造中，取樣容器120中之壓力與貯器中之壓力實質上與自由或開放式末端154b所開放之環境相當。圖5D展示貯器與自由或開放式末端154b之間之第三通道。在此構造中，貯器中之壓力可經由自由或開放式末端154b排出，且貯器中之壓力可小於取樣容器120中之壓力，或貯器中之壓力可實質上等於自由或開放式末端154b所開放之環境。應了解，取樣裝置可在操作取樣裝置以抽吸或排出樣品之前在任意閥位置處裝配閥。

例示性實施例

2015年7月16日申請之標題為“SAMPLING DEVICE”的以其全文引用之方式併入本文中之美國臨時申請案第62/025,114號揭示以下十種例示性非限制性實施例：

A.一種裝置，包含：一取樣容器，其包含一中空細長結構，其由至少一個側壁形成；一第一末端，其呈開放式用以接納一儀器；及一第二末端，其呈開放式用以提供一流體通道以便在取樣容器之第一末端插入至一貯器中之流體中時使流體自貯器進入流體通道或自流體通道排出，該第一末端與該第二末端係安置於中空細長結構之相對端，一連接至該至少一個側壁之側臂，該側臂包含一接頭及複數個與該接頭連接之側臂節段，該複數個側臂節段包含一第一側臂節段， 該第一側臂節段具有一與該至少一個側壁連接之第一末端及一與該接頭連接之第二末端；一第二側臂節段，該第二側臂節段具有一與該接頭連接之第一末端及一與該貯器連接之第二末端；及一第三側臂節段，該第三側臂節段具有一與該接頭連接之第一末端及一用以自該裝置、該貯器或自該兩者釋放壓力之第二開放式自由末端，及一安置於該接頭處之閥，該閥可至少定位於一第一閥位置，其用於經由該閥在第一側臂節段與第三側臂節段之間提供一壓力釋放通道以便將來自取樣容器之壓力自第三側臂節段之第二開放式自由末端向外釋放且使得來自貯器之流體自取樣容器之第一末端進入流體通道中，及一第二閥位置，其用於在第一側臂節段與第二側臂節段之間提供一壓力連通通道，以便使得取樣容器與貯器之間之壓力相當且使得流體自流體通道排至貯器中。

B.根據實施例A之裝置，進一步包含一貯器，其中取樣容器之第二末端及第二側臂節段之第二末端與貯器連接。

C.根據實施例A或B中任一者之裝置，進一步包含一與取樣容器連接之儀器。

D.根據實施例A至C中任一者之裝置，進一步包含安置在中空細長結構上靠近取樣容器之第一末端處的引線，其與安置在一儀器上之引線緊密配合。

E.根據實施例A至D中任一者之裝置，其中該閥包含一活栓。

F.根據實施例A至E中任一者之裝置，其中該閥包含一三通活栓。

G.一種使用一裝置之方法，該裝置包含一管、一與該管連接之側臂、一安置於該側臂上之閥、一與該管及該側臂密封接合的含有流體之貯器及一與該管密封接合之取樣儀器，該方法包括以下步驟： 使該閥定位於一第一閥位置，以經由該閥在管與側臂之間提供一第一通道，其中在將閥定位於第一閥位置之後，該管展示一第一管壓力且該貯器展示一第一貯器壓力，第一管壓力小於第一貯器壓力以使流體自貯器流入管中。

H.根據實施例G之方法，進一步包含使該閥自第一閥位置定位至第二閥位置，以經由該閥在管與貯器之間提供一第二通道，其中在使閥自第一閥位置定位至第二閥位置之後，該管顯示一第二管壓力且該貯器顯示一第二貯器壓力，第二管壓力大於或實質上等於第二貯器壓力以使流體自管排入至貯器中。

J.根據實施例G或H中任一者之方法，其中該閥包含一活栓.

K.根據實施例G至J中任一者之方法，其中該閥包含一三通活栓。

已參考特定實施例詳細描述本發明，但應了解在本發明之精神及範疇內可進行變化及修改。因此認為本發明揭示之實施例在所有方面均係說明性而非限制性的。本發明之範疇由隨附申請專利範圍指定，且在其等效物含義及範圍內之所有改變均欲涵蓋其中。

100‧‧‧取樣裝置

120‧‧‧取樣容器

122‧‧‧主體

124a‧‧‧第一末端

124b‧‧‧第二末端

126‧‧‧引線

140‧‧‧側臂

142‧‧‧接頭

144‧‧‧側臂節段

146‧‧‧側臂節段

148‧‧‧側臂節段

150a‧‧‧第一末端

150b‧‧‧第二末端

152a‧‧‧第一末端

152b‧‧‧第二末端

154a‧‧‧第一末端

154b‧‧‧自由或開放式末端

160‧‧‧閥

Claims (10)

1. 一種裝置，其包含：一取樣容器，其包含一中空細長結構，其由至少一個側壁形成；一第一末端，其呈開放式用以接納一儀器；及一第二末端，其呈開放式用以提供一流體通道以便在該取樣容器之該第一末端插入至一貯器中之流體中時使該流體自該貯器進入該流體通道或自該流體通道排出，該第一末端與該第二末端係安置於該中空細長結構之相對端，一連接至該至少一個側壁之側臂，該側臂包含一接頭及複數個與該接頭連接之側臂節段，該複數個側臂節段包含一第一側臂節段，該第一側臂節段具有一與該至少一個側壁連接之第一末端及一與該接頭連接之第二末端；一第二側臂節段，該第二側臂節段具有一與該接頭連接之第一末端及一與該貯器連接之第二末端；及一第三側臂節段，該第三側臂節段具有一與該接頭連接之第一末端及一用以自該裝置、該貯器或自該兩者釋放壓力之第二開放式自由末端，及一安置於該接頭處之閥，該閥可至少定位於一第一閥位置，其用於經由該閥在該第一側臂節段與該第三側臂節段之間提供一壓力釋放通道以便將來自該取樣容器之壓力自該第三側臂節段之該第二開放式自由末端向外釋放且使得來自該貯器之流體自該取樣容器之該第一末端進入該流體通道中，及一第二閥位置，其用於在該第一側臂節段與該第二側臂節段之間提供一壓力連通通道，以便使得該取樣容器與該貯器之間 的壓力相當且使得流體自該流體通道排至該貯器中。
2. 如請求項1之裝置，其進一步包含一貯器，其中該取樣容器之該第二末端及該第二側臂節段之該第二末端與該貯器連接。
3. 如請求項1之裝置，其進一步包含一與該取樣容器連接之儀器。
4. 如請求項1之裝置，其進一步包含安置在該中空細長結構上靠近該取樣容器之該第一末端處的引線，其與安置在一儀器上之引線緊密配合。
5. 如請求項1之裝置，其中該閥包含一活栓。
6. 如請求項1之裝置，其中該閥包含一三通活栓。
7. 一種使用一裝置之方法，該裝置包含一管、一與該管連接之側臂、一安置於該側臂上之閥、一與該管及該側臂密封接合的含有一流體之貯器及一與該管密封接合之取樣儀器，該方法包括：使該閥定位於一第一閥位置，以經由該閥在該管與該側臂之間提供一第一通道，其中在將該閥定位於該第一閥位置之後，該管展示一第一管壓力且該貯器展示一第一貯器壓力，該第一管壓力小於該第一貯器壓力以使流體自該貯器流入該管中。
8. 如請求項7之方法，進一步包含使該閥自該第一閥位置定位至第二閥位置，以經由該閥在該管與該貯器之間提供一第二通道，其中在使該閥自該第一閥位置定位至該第二閥位置之後，該管顯示一第二管壓力且該貯器顯示一第二貯器壓力，該第二管壓力大於或實質上等於該第二貯器壓力以使流體自該管排入至該貯器中。
9. 如請求項7之方法，其中該閥包含一活栓。
10. 如請求項7之方法，其中該閥包含一三通活栓。