TWI846288B - 一種分流方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種分析儀器使用的分流配件、包含分流配件的分析儀器與其分流方法，透過分流方式以幫浦抽吸定量液體樣品的設計，使得分析儀器即便搭配層析設備，依然不易受到液體樣品流速的變化而影響準確性，又可同時分析樣品中不同成分的種類與狀態。

Description

一種分流方法
一種使用於分析儀器的分流配件，特別是一種適用於半導體等級極微量分子或原子的原物料分析儀器的分流配件。
感應耦合電漿(Inductively coupled plasma,ICP)在西元19世紀後期開始應用在元素發射光譜的偵測，由於其偵測極限可達十億分率(Parts per billion,ppb)等級，對於許多元素分析技術提供了突破性的發展，並使該項技術快速地成為微量元素分析領域中重要的技術之一。
然而，此技術雖然具有能夠偵測到極低微量元素的優勢，但目前商業機型仍普遍存在著儀器訊號容易隨著進樣流速的變化而產生改變，影響準確性。ICP除非與層析管柱聯用，針對含有多種不同分析成分的樣品，無法分辨其中詳細的元素種類與狀態。但ICP儀器前接管柱後訊號，非常容易受到流速影響。同時，每次測定時都需要批次式的稀釋樣品，因此實際操作上為了取得準確的測定結果，整體分析步驟繁瑣且容易受到各種因素而影響準確性。
為了解決目前感應耦合電漿儀器訊號容易隨著進樣流速的變化而產生改變以及整體分析步驟繁瑣等問題，本發明提供第一種分析儀器使用的分流配件，其包含：一三通分流管，其包含流體連通之一進料管、一第一出料管 及一第二出料管；以及一抽吸裝置包含一進料口與一出料口，該進料口與該第二出料管液體連通。
本發明也提供第二種分析儀器使用的分流配件，其包含：一四通分流管，其包含流體連通之一第一進料管、一第二進料管、一第一出料管及一第二出料管；以及一抽吸裝置包含一進料口與一出料口，該進料口與該第二出料管與液體連通。
其中，前述該抽吸裝置包含隔膜幫浦、蠕動幫浦或文式管。
其中，另一抽吸裝置及/或一液態層析管柱設置於該進料管或該第一進料管前，此時該抽吸裝置包含隔膜幫浦、蠕動幫浦、文式管或壓力筒。
較佳地，該液態層析管柱包含陰離子、陽離子或兩性離子敏感之層析管柱。
本發明利用上述分流配件，也提供一種搭載有該分流配件的分析儀器。較佳但不限地，該分析儀器包含感應耦合電漿質譜儀。
本發明亦對應前述分流配件與分析儀器提供第一種分流方法，其步驟包含：先將前述第一種分流配件搭載於該分析儀器前；將一液體樣品自該三通分流管的該進料管通入該進料管；該預設量的該液體樣品自該抽吸裝置的該進料口抽入後自該出料口排入到另一三通管，此該三通管包含一第一三通進料管、一第二三通進料管與一三通出料管，該液體樣品由該出料口導入該第一三通進料管後由該三通出料管通入該分析儀器進行分析。
第二種分流方法，其步驟包含：先將前述第二種分流配件搭載於該分析儀器前；將該液體樣品自該四通分流管的該第一進料管通入；將一稀釋液自該四通分流管的該第二進料管通入；該抽吸裝置預設一進料量，部分該液體樣品與該稀釋液導入該第一出料管，並進入該抽吸裝置中，剩餘之該液體樣品與該稀釋液自該第二出料管導出；預設量的經稀釋後的該液體樣品自該抽吸 裝置的該進料口抽入後自該出料口排入到另一三通管，該三通管包含一第一三通進料管、一第二三通進料管與一三通出料管，經稀釋後的該液體樣品由該出料口導入該第一三通進料管後由該三通出料管通入該分析儀器進行分析。
前述兩種分流方法中，該液體樣品於該第一出料管的流速值或壓力值與該液體樣品由該出料口導入該第一三通進料管的流速值或壓力值之差值維持相近或相等。
其中，分析該液體樣品前先將一個或數個標準品由該第二三通進料管導入並由該三通出料管通入該分析儀器製作檢量線；此時，該第一三通進料管與該第二三通進料管交界處設有一切換閥，選擇性地僅使該液體樣品或該標準品通過該三通出料管並進入該分析儀器中。
藉由上述說明可知，本發明透過分流方式以幫浦抽吸定量液體樣品的設計，使得分析儀器即便搭配層析設備，依然不易受到液體樣品流速的變化而影響準確性，又可同時分析樣品中不同成分的種類與狀態。
<分流配件實施例1>
10A:三通分流管
11A:進料管
12A:第一出料管
13A:第二出料管
20A:抽吸裝置
21A:進料口
22A:出料口
<搭載分流配件實施例1之分析儀器與分流方法實施例1與實施例2>
20’:抽吸裝置
30:三通管
31:第一三通進料管
32:第二三通進料管
33:三通出料管
40:分析儀器
LC:液態層析管柱
S:液體樣品
C:標準品
<分流配件實施例2>
10B:四通分流管
11B:第一進料管
12B:第二進料管
13B:第一出料管
14B:第二出料管
20B:抽吸裝置
21B:進料口
22B:出料口
<搭載分流配件之分析儀器與分流方法實施例3與實施例4>
20’:抽吸裝置
30:三通管
31:第一三通進料管
32:第二三通進料管
33:三通出料管
40:分析儀器
LC:液態層析管柱
S:液體樣品
C:標準品
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些示例或實施例，並非絕對用以限定本發明的技術範圍。除非從前後文顯而易見或另做說明，圖中相同標號代表相同結構或操作。其中：圖1為本發明分流配件第一較佳實施例示意圖。
圖2為本發明分流配件第二較佳實施例示意圖。
圖3為本發明搭載分流配件之分析儀器與分流方法第一較佳實施例示意圖。
圖4為本發明搭載分流配件之分析儀器與分流方法第二較佳實施例示意圖。
圖5為本發明搭載分流配件之分析儀器與分流方法第三較佳實施例示意圖。
圖6為本發明搭載分流配件之分析儀器與分流方法第四較佳實施例示意圖。
圖7為對應表3-1至3-4測定液體樣品中三價鉻(Cr3+)穿透濃度對應時間結果。
本發明以下將以數個較佳實施例進行技術詳細的說明與描述，所附圖示僅僅是本發明的一些示例性代表或實施例，對於本發明所屬領域具有通常知識者來講，在不付出進步性勞動的前提下，還可以根據這些附圖將本發明應用於其它類似情形。
以下本發明使用的“系統”、“裝置”、“單元”和/或“模組”是用於區分不同級別的不同組件、元件、部件、部分或裝配的一種方法。然而，如果其他詞語可實現相同的目的，則可通過其他表達來替換所述詞語。如本發明中所示，除非上下文明確提示例外情形，“一”、“一個”、“一種”和/或“該”等詞並非特指單數，也可包括複數。一般說來，術語“包括”與“包含”僅提示包括已明確標識的步驟和元素，而這些步驟和元素不構成一個排它性的羅列，方法或者設備也可能包含其它的步驟或元素。
本發明中使用了流程圖用來說明根據本發明的實施例的系統所執行的操作。應當理解的是，前面或後面操作不一定按照順序來精確地執行。相反，可以按照倒序或同時處理各個步驟。同時，也可以將其他操作添加到這些過程中，或從這些過程移除某一步或數步操作。
<分流配件實施例1>
請參考圖1，本發明提供的分流配件第一較佳實施例包含一三通分流管10A，該三通分流管10A包含流體連通之一進料管11A、一第一出料管12A及一第二出料管13A。
一抽吸裝置20A包含一進料口21A與一出料口22A，該進料口21A與該第二出料管13A與液體連通。該抽吸裝置20A較佳可以是隔膜幫浦、蠕動幫浦或文式管。
<分流配件實施例2>
請參考圖2，本發明提供的分流配件第二較佳實施例包含一四通分流管10B，該四通分流管10B包含流體連通之一第一進料管11B、一第二進料管12B、一第一出料管13B及一第二出料管14B。
一抽吸裝置20B包含一進料口21B與一出料口22B，該進料口21B與該第二出料管13B與液體連通。該抽吸裝置20B同樣較佳可以是隔膜幫浦、蠕動幫浦或文式管。
<搭載分流配件之分析儀器與分流方法實施例1>
對應前述分流配件實施例1，其搭配於一分析儀器40並進行分流方法包含如下。如圖3所示，此實施例該分流配件實施例1搭配一感應耦合電漿質譜儀(ICP-MS)作為該分析儀器40。
步驟1)將一液體樣品S自該三通分流管10A的該進料管11A通入該進料管11A，較佳地，透過該抽吸裝置20A所產生的抽吸力，將該液體樣品S抽入該進料管11A後，透過該抽吸裝置20預設進料量，部分該液體樣品S導入該第一出料管12A，並進入該抽吸裝置20中，剩餘之該液體樣品S自該第二出料管13A導出； 步驟2)預設量的該液體樣品S自該抽吸裝置20A的該進料口21A抽入後自該出料口21A排入到另一三通管30，此該三通管30包含一第一三通進料管31、一第二三通進料管32與一三通出料管33，該液體樣品S由該出料口22A導入該第一三通進料管31後由該三通出料管33通入該分析儀器40進行分析。
較佳地，本發明在該液體樣品S於該第一出料管12A的流速值或壓力值與該液體樣品S由該出料口22A導入該第一三通進料管31的流速值或壓力值之差值維持相近或相等，如此可以使整體該液體樣品S進入到該分析儀器40中的流速穩定均勻，所測定之訊號不易受到流速劇烈變化影響。
另一方面，有鑑於本發明所提供的核心技術為該分流配件與其進入該分析儀器40前的分流方法，所使用的該分析儀器40與所有市售或市面上既有的相同，因此該分析儀器40所執行的分析內容於本發明不再贅述。
進一步地，此實施例在分析該液體樣品S前，可以先將一個或數個標準品C由該第二三通進料管32導入並同樣由該三通出料管33通入該分析儀器40製作檢量線(Calibration Curve)，作為後續該液體樣品S的檢測標準，並隨後將該液體樣品S透過前述方法與步驟導入該分析儀器40進行分析。
較佳地，為了能夠使該液體樣品S及該標準品C分開測定，該第一三通進料管31與該第二三通進料管32交界處設有一切換閥(圖為示)，選擇性地僅使該液體樣品S或該標準品C通過該三通出料管33並進入該分析儀器40中進行分析。
另一方面，本實施例可選地，於該液體樣品S進入該進料管11A前，可以額外利用另一抽吸裝置20’增加抽吸該液體樣品S的力量，以避免設置於該三通分流管10A後的該抽吸裝置20吸力不足而造成流速不足的問題，而此處的該抽吸裝置20’則可以是隔膜幫浦、蠕動幫浦、文式管或壓力筒。
<搭載分流配件之分析儀器與分流方法實施例2>
請參考圖4，此實施例整體設備與裝置與前述實施例1相同，唯差異在於進一步於該液體樣品S導入該三通分流管10A前，先通過一液態層析管柱LC，該液態層析管柱LC包含但不限於陰離子、陽離子或兩性離子敏感之層析管 柱，透過該液態層析管住LC的陰或陽離子吸附效應，可以進一步確認該液體樣品S各種不同成分的種類與狀態。
與前述實施例相同，此實施例在分析該液體樣品S前，可以先將一個或數個標準品C由該第二三通進料管32導入並同樣由該三通出料管33通入該分析儀器40製作檢量線(Calibration Curve)，作為後續該液體樣品S的檢測標準，並隨後將該液體樣品S透過前述方法與步驟導入該分析儀器40進行分析。
此實施例同樣可選地，於該液體樣品S進入該進料管11A前，可以額外利用另一抽吸裝置20’增加抽吸該液體樣品S的力量，以避免設置於該三通分流管10A後的該抽吸裝置20吸力不足而造成流速不足的問題。
<搭載分流配件之分析儀器與分流方法實施例3>
請參考圖5，對應前述分流配件實施例2，其搭配於該分析儀器40並進行分流方法包含如下。此實施例該分流配件實施例2搭配同樣感應耦合電漿質譜儀(ICP-MS)作為該分析儀器40。此實施例較佳適用於該液體樣品S需要進一步稀釋的樣態。
步驟1)將該液體樣品S自該四通分流管10B的該第一進料管11B通入；步驟2)將一稀釋液D自該四通分流管10B的該第二進料管12B通入；較佳地，該液體樣品S與該稀釋液D是透過該抽吸裝置20B所產生的抽吸力，將該液體樣品S與該稀釋液D抽入該第一進料管11B後，透過該抽吸裝置20預設進料量，部分該液體樣品S與該稀釋液D導入該第一出料管13B，並進入該抽吸裝置20中，剩餘之該液體樣品S與該稀釋液D自該第二出料管14B導出； 步驟3)預設量的經稀釋後的該液體樣品S自該抽吸裝置20B的該進料口21B抽入後自該出料口22B排入到另該三通管30，此該三通管30同樣包含該第一三通進料管31、該第二三通進料管32與該三通出料管33，經稀釋後的該液體樣品S由該出料口22B導入該第一三通進料管31後由該三通出料管33通入該分析儀器40進行分析。
此實施例同樣較佳地，經稀釋後的該液體樣品S於該第一出料管13B的流速值或壓力值與該液體樣品S由該出料口22B導入該第一三通進料管31的流速值或壓力值之差值維持相近或相等，如此可以使整體該液體樣品S進入到該分析儀器40中的流速穩定均勻，所測定之訊號不易受到流速劇烈變化影響。
此實施例同樣在分析經稀釋後的該液體樣品S前，可以先將一個或數個標準品C由該第二三通進料管32導入並同樣由該三通出料管33通入該分析儀器40製作檢量線(Calibration Curve)，作為後續該液體樣品S的檢測標準，並隨後將該液體樣品S透過前述方法與步驟導入該分析儀器40進行分析。
本實施例可選地，於該液體樣品S與該稀釋液D進入該第一進料管11B與該第二進料管12B前，可以額外利用另外的抽吸裝置20’增加抽吸該液體樣品S與該稀釋液D的力量，以避免設置於該四通分流管10B後的該抽吸裝置20吸力不足而造成流速不足的問題。
<搭載分流配件之分析儀器與分流方法實施例4>
請參考圖6，此實施例整體設備與裝置與前述實施例3相同，唯差異在於進一步於該液體樣品S導入該四通分流管10B前，同樣先通過該液態層析管柱LC，該液態層析管柱LC包含但不限於陰離子、陽離子或兩性離子敏感之層析管柱，透過該液態層析管住LC的陰或陽離子吸附效應，可以進一步確認該液體樣品S各種不同成分的種類與狀態。
<確效性測試>
請參考以下表1，其為利用前述搭載分流配件之分析儀器與分流方法實施例1，首先進行的該標準品C的檢量線測定，結果如表1所示，各元素含量約為1ppb。
Figure 112102497-A0305-02-0011-1
請參考表2，接著將相同的該液體樣品S以不同流速通入本發明的分流配件10並以該分析儀器測試，藉此了解本發明於不同流速下所測定的分析結果是否相同。
表2。
Figure 112102497-A0305-02-0012-2
由上表1與2可知，該液體樣品S中各元素含量約為1ppb，且本發明利用0.5mL/min與5mL/min的兩種不同流速進行分析，皆得到差異度(%)小於5%的極小差異分析結果，因此可證實本發明的分流配件對於不同流速的該液體樣品S進樣，並不會產生分析結果的巨大差異，具有可再現性與分析方法過程的穩定性。
請參考以下表3-1~3-4與圖7，以測定該液體樣品S中三價鉻(Cr3+)極微量含量為例，以下為使用前述含有該液態層析管柱LC的分流配件之分析儀器與分流方法實施例2進行分析。使用的該液態層析管柱LC為陽離子管柱，具有吸附三價鉻(Cr3+)的能力。此測試預期本發明配備有該液態層析管柱LC時，能夠真實反映出該液態層析管柱LC吸附離子的效果，並且其吸附效果能從測定的金屬離子含量中體現。以下表3-1為0~100秒時，該液體樣品S的流量為1mL/min。
表3-1，0~100秒時，該液體樣品S的流量為1mL/min，此時該液體樣品S經過該液態層析管柱LC後，於該分析儀器40中測定的含量約為0.12~0.15ppm左右，顯示低流速時，該陽離子管柱的該液態層析管柱LC能夠較為完全地吸附該液體樣品S中三價鉻，因此使得測定的含量降低。
Figure 112102497-A0305-02-0013-27
Figure 112102497-A0305-02-0014-4
Figure 112102497-A0305-02-0015-5
表3-2，101~242秒時，該液體樣品S的流量為3mL/min。此時該液體樣品S經過該液態層析管柱LC後，於該分析儀器40中測定的含量約為0.20~0.40ppm左右，顯示提高流速時，該陽離子管柱的該液態層析管柱LC較無法完全吸附該液體樣品S中三價鉻，因此使得測定的含量增加。值得注意的是，因連續注入該液體樣品S的因素，該三價鉻的濃度自101秒起逐漸上升至約114秒，此為流速增加時的緩衝時間。
Figure 112102497-A0305-02-0015-7
Figure 112102497-A0305-02-0016-8
Figure 112102497-A0305-02-0017-9
Figure 112102497-A0305-02-0018-10
Figure 112102497-A0305-02-0019-11
表3-3，243~378秒時，該液體樣品S的流量為6mL/min。此時該液體樣品S經過該液態層析管柱LC後，於該分析儀器40中測定的含量約為0.60~0.90ppm左右，顯示提高流速時，該陽離子管柱的該液態層析管柱LC較無法完全吸附該液體樣品S中三價鉻，因此使得測定的含量增加。值得注意的是，因連續注入該液體樣品S的因素，該三價鉻的濃度自243秒起逐漸上升，此為流速增加時的緩衝時間。
Figure 112102497-A0305-02-0019-13
Figure 112102497-A0305-02-0020-14
Figure 112102497-A0305-02-0021-15
Figure 112102497-A0305-02-0022-16
表3-4，279~537秒時，為了表示本發明具有再現性，該液體樣品S的流量再次設定為1mL/min，此時該液體樣品S經過該液態層析管柱LC後，於該分析儀器40中測定的含量逐漸下降回0.12~0.15ppm左右，顯示低流速時，該陽離子管柱的該液態層析管柱LC能夠較為完全地吸附該液體樣品S中三價鉻，因此使得測定的含量降低。
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Figure 112102497-A0305-02-0023-18
Figure 112102497-A0305-02-0024-19
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請參考以下表4，為使用前述含有該液態層析管柱LC的分流配件之分析儀器與分流方法實施例2進行分析。以該液體樣品S為含有鉻酸鹽(Cr2O7 2-)，以及該標準品C為三價鉻(Cr3+)標準溶液(Cr3+in 1%HNO3)進行測定。使用的該液態層析管柱LC為陰離子管柱，具有吸附鉻酸鹽陰離子的能力。由表4可看出，鉻酸鹽(Cr2O7 2-)離子濃度因為被陰離子管柱吸附，因此測定含量約在2~4ppm間，而三價鉻(Cr3+)標準溶液則不與陰離子管柱吸附，則濃度為9~10ppm。本發明透過搭配了該液態層析管柱LC，不僅可以即時測定出不同狀態的鉻成分，又該液體樣品S的不同流速下也不影響後續該分析儀器40的測定效果。
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些實施例中使用了描述成分、屬性數量的數字，應當理解的是，此類用於實施例描述的數字，在一些示例中使用了修飾詞“大約”、“近似”或“大體上”來修飾。除非另外說明，“大約”、“近似”或“大體上”表明所述數字允許有±20%的變化。相應地，在一些實施例中，說明書和請求項中使用的數值參數均為近似值，該近似值根據個別實施例所需特點可以發生改變。在一些實施例中，數值參數應考慮規定的有效數位並採用一般位數保留的方法。儘管本發明一些實施例中用於確認其範圍廣度的數值域和參數為近似值，在具體實施例中，此類數值的設定在可行範圍內盡可能精確。
最後，應當理解的是，本發明中所述實施例僅用以說明本發明實施例的原則。其他的變形也可能屬本發明的範圍。因此，作為示例而非限制，本發明實施例的替代配置可視為與本發明的教導一致。相應地，本發明的實施例不僅限於本發明明確介紹和描述的實施例。
10A:三通分流管
11A:進料管
12A:第一出料管
13A:第二出料管
20A:抽吸裝置
21A:進料口
22A:出料口

Claims (8)

  1. 一種分流方法，其步驟包含：將一種分析儀器使用的分流配件搭載於一分析儀器前；該分流配件包含一三通分流管，其包含流體連通之一進料管、一第一出料管及一第二出料管；以及一抽吸裝置包含一進料口與一出料口，該進料口與該第二出料管液體連通；將一液體樣品自該三通分流管的該進料管通入該進料管；該抽吸裝置預設一進料量，部分該液體樣品導入該第一出料管並進入該抽吸裝置中，剩餘之該液體樣品自該第二出料管導出；以及該預設量的該液體樣品自該抽吸裝置的該進料口抽入後自該出料口排入到另一三通管，此該三通管包含一第一三通進料管、一第二三通進料管與一三通出料管，該液體樣品由該出料口導入該第一三通進料管後由該三通出料管通入該分析儀器進行分析。
  2. 一種分流方法，其步驟包含：將一種分析儀器使用的分流配件搭載於一分析儀器前；該分流配件包含一四通分流管，其包含流體連通之一第一進料管、一第二進料管、一第一出料管及一第二出料管；以及一抽吸裝置包含一進料口與一出料口，該進料口與該第二出料管與液體連通；將該液體樣品自該四通分流管的該第一進料管通入；將一稀釋液自該四通分流管的該第二進料管通入；該抽吸裝置預設一進料量，部分該液體樣品與該稀釋液導入該第一出料管，並進入該抽吸裝置中，剩餘之該液體樣品與該稀釋液自該第二出料管導出；以及預設量的經稀釋後的該液體樣品自該抽吸裝置的該進料口抽入後自該出料口排入到另一三通管，該三通管包含一第一三通進料管、一第二三通進料管與 一三通出料管，經稀釋後的該液體樣品由該出料口導入該第一三通進料管後由該三通出料管通入該分析儀器進行分析。
  3. 如請求項1或2所述的分流方法，其中，其中：該抽吸裝置包含隔膜幫浦、蠕動幫浦或文式管。
  4. 如請求項1或2所述的分流方法，其中，其中：另一抽吸裝置及/或一液態層析管柱設置於該進料管或該第一進料管前，此該抽吸裝置包含隔膜幫浦、蠕動幫浦、文式管或壓力筒。
  5. 如請求項4所述的分流方法，其中，該液態層析管柱包含陰離子、陽離子或兩性離子敏感之層析管柱。
  6. 如請求項1或2所述的分流方法，其中，該液體樣品於該第一出料管的流速值或壓力值與該液體樣品由該出料口導入該第一三通進料管的流速值或壓力值之差值維持相近或相等。
  7. 如請求項1或2所述的分流方法，其中，分析該液體樣品前先將一個或數個標準品由該第二三通進料管導入並由該三通出料管通入該分析儀器製作檢量線；此時，該第一三通進料管與該第二三通進料管交界處設有一切換閥，選擇性地僅使該液體樣品或該標準品通過該三通出料管並進入該分析儀器中。
  8. 如請求項1或2所述的分流方法，其中，該分析儀器包含感應耦合電漿質譜儀。
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