用于液体样品引入的设备和方法_3

文档序号:9437475阅读:来源:国知局
撑位点。该声换能器和该气体导管两者优选地在垂直于样品支架的方向上使用线性致动器移动。不同的此类致动器是本领域已知的。一旦声换能器和气体导管已经移动远离该样品支架,该样品支架可以被重新定位并且该声换能器和气体导管然后可以再施加到样品支架上,使得样品可以从新的样品支撑位点发射并且在气体流中运送到该分析装置中。当该样品支架包括呈圆形安排的样品支撑位点阵列时,有利地是该样品支架可以简单地旋转以将不同的样品支撑位点定位到声换能器的路径中以及气体导管的路径中。
[0037]不同的样品支撑位点的辨识可通过已知的手段,例如条形码或RFID识别来完成,以使不同的样品可以被跟踪并且不同类型的样品支架安排可以被识别。
[0038]有利的是该气体导管、声学液滴发生器、样品支架板和分析装置的入口可以包括在充有惰性气体(如氩气)的外壳内,使得安置在样品支架上的样品不暴露于周围空气中。可替代地,当样品被包括在容器内时,每个容器可以由聚合物膜覆盖以保护免受周围空气,并且在将该第二气体导管定位到与样品支撑位点相邻的样品支架上的过程中,该聚合物薄膜密封可以被打破以提供从该样品支撑位点发射液滴的路径。
[0039]多个量的样品可以手动地或通过自动化装置引入到该一个或多个样品支撑位点之上或之中。多个量的不同的样品可以安置于不同的样品支撑位点上。当存在多个样品支撑位点时,该多个量的一个或多个样品优选地同时通过自动化装置引入到多个样品支撑位点之上或之中。自动化装置包括在本领域中或通过任何其他手段已知的栗。
[0040]两种不同的液体可以使用以下方法引入分析装置进行同时分析,该方法包括以下步骤:使用第一按需液滴发生器以提供第一液体的第一液滴流;使用第二按需液滴发生器以提供第二液体的第二液滴流,并且将该第一和第二液滴流在它们进入该分析装置之前合并。该方法可以使用用于分析装置的样品引入系统进行,该样品引入系统包括适用于从第一液体产生液滴流的第一按需液滴发生器;适用于从第二液体产生液滴流的第二按需液滴发生器;被安排为供应第一气体流用于夹带从该第一液体产生的液滴的气体供应;被安排为供应第二气体流用于夹带从该第二液体产生的液滴的气体供应;以及气体导管,该气体导管在该分析装置入口的上游,被安排为在该第一和第二气体流进入该分析装置之前合并它们。
[0041]按需液滴液滴发生器是一种类型的液滴发生器,其中液滴发生设备使单个液滴能响应于控制信号被喷射。本发明可应用于各种已知的以及至今未知的按需液滴发生器。优选地,该按需液滴发生器包括以下项之一:压电致动液滴发生器、热喷墨装置、单分散干燥微粒注射器、声换能器(例如被配置在此处所述的根据本发明的另外独立方面的样品引入系统中)。
[0042]当存在多个样品支撑位点时,优选地一些样品支撑位点可以是多个量的稀释剂位置的位点并且一些可以是多个量的一种或多种标准物位置的位点。提供一个以上的按需液滴发生器(它优选地包括声换能器)然后可用于基本上同时从第一位点发射样品液滴流和从一个或多个其他位点发射稀释剂和/或一种或多种标准物的液滴流。优选地,将该第一和第二液滴流在气体流中合并并且该气体流将这些液滴运送到该分析装置的入口。优选地,在样品支架上的每个位点设置有气体流,并且将这些气体流在它们到达分析装置之前合并,由此在到达分析装置之前混合这些液滴流,这些液滴流由来自不同位点的不同成分组成,这些不同成分被同时递送到该分析装置。优选地,该一个或多个气体流包括惰性气体并且更优选地基本上仅惰性气体。优选地,该惰性气体包括氩气。有利的是当液滴在飞行中并且不与任何表面接触时发生有效混合。因此,优选地多个液滴从各自安置于固体表面上的多个量的液体基本上同时产生并且其中至少一个量的液体包含样品并且一个量的液体包含稀释剂和/或标准物。使用气体流将这些样品液滴运送到分析装置中,并且该气体流包含第一气体流,并且将第二气体流与第一气体流合并,该第二气体流包含稀释剂液滴或标准物液滴。当该样品使用包括声换能器的按需液滴发生器分配时,该样品有利地不会接触该样品支架的表面之外的任何固体表面并因此不存在不同样品的分析之间所要求的冲洗,因为这些不同的样品安置在不同的样品支撑位点上。在这种情况下,该第二按需液滴发生器可以是任何类型的,因为它仅仅分配有待与不同的样品组合的包含稀释剂和/或标准物的单一溶液。
[0043]在其中要求至分析装置中的低液滴进入率的情况下,液滴流可以通过在样品支架下游增加附加的气体来稀释。稀释在这种情况下是进入该分析装置中的气体流中的液滴密度的降低,并且它是通过将附加的气体流加入到在其中夹带液滴的气体流中实现的。附加的气体可以具有与在其中夹带液滴的气体流相同或类似的组成,或者它可以是不同的气体。附加的气体还可用于增加进入该分析装置的气体流速,其中该装置要求比夹带液滴所希望的更高的气体流速。因此,存在一种将液体样品引入如先前所述的分析装置中的方法,其中该气体流包括第一气体流,并且第二气体流在该分析装置的上游与该第一气体流合并。
[0044]有利的是,本发明提供了通过在气体流中夹带液滴将声发射的液滴供应到分析装置。在现有技术系统中,声学液滴发生器已被用于从一定量的样品发射液滴并且将它们沉积到与声换能器相对紧密贴近的另一表面上。在本发明中,该气体流有利地将液滴直接运送到分析装置中。优选地,将液滴运送到该分析装置,其中一旦这些液滴离开该量的液体样品的表面则不接触任何表面。与分析装置一起使用声学液滴发生器使得液滴能被供应到该分析装置而不使用管道将含样品的液体从存储容器运送到液滴发生器并且其中该液滴发生器本身不会将暴露的表面呈现给该含样品的液体。因此,不存在对于在不同样品的吸取之间清洗液滴发生器的管道或表面的要求,并且至分析装置的样品通过量大大增加。
[0045]所提供的其他优点包括将样品与稀释剂和/或标准物在进入分析装置入口的气体流中混合,而不要求任何混合容器,否则其表面将要求在接纳另一个样品之前进行清洗。混合在气体流内发生而无需进一步的干预,并且因此不要求额外的混合装置,从而降低了复杂性。
【附图说明】
[0046]图1是利用声学液滴喷射器的现有技术的液滴喷射系统的示意图。
[0047]图2是使用分析用装置用于样品分析的现有技术的样品引入系统的示意图。
[0048]图3是本发明的实施例的示意图,图3a是孔板顶视图的示意图。图3b是图3a的孔板在标有A-A的截面上的示意截面图。图3c是图3b的孔板与示出的另外部件的示意截面图。
[0049]图4是本发明的另一个实施例的示意截面图。
[0050]图5是本发明的又另一个实施例的示意截面图。
[0051]详细说明
[0052]图1是利用声学液滴喷射器的现有技术的液滴喷射系统的示意图。待分配液体10被容纳在样品容器阵列20内,该容器阵列在这种情况下是孔板。声换能器和透镜系统30提供了脉冲声能40,该脉冲声能从声换能器32行进,并且穿过所结合的透镜系统34,之后被发射穿过孔板20并且进入容器之一 22内。结合到换能器和透镜系统30中的透镜系统34被安排为将声脉冲聚焦在容器22内液体的表面区域12上。当到达表面区域12时,声能40破坏液体的表面,以喷射液体10的液滴14。液滴14 (不按比例)离开表面区域12并且向上行进,大致正交地离开表面区域12,并沉积在接收板50上,在其中的孔之一内。通过这种方式,液体可通过逐滴地从样品容器22转移到接收板50。声换能器和透镜系统30、样品容器阵列20以及接收板50的相对位置可以改变,使得阵列20中不同容器内的样品液体可接收聚焦的声能并且所发射的液滴可以在接收板50上不同的地方被收集。优选地,这些相对位置使用自动化装置确定。在阵列20内的不同样品容器中不同液面可以要求透镜系统34的聚焦的变化,以便确保声能聚焦在相应液体的表面区域中。已设计了使用从液体表面反射的声能来测量此类容器内的液面的方法并且此类信息可以用来以自动化方式不断改变透镜系统34的聚焦性能。
[0053]图2是使用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)作为分析装置用于样品分析的现有技术的样品引入系统的示意图。图2示出了喷雾器60,具有样品入口管62和气体入口管64。典型地,喷雾器60由玻璃制成。在使用中,将液体样品流(未示出)供应到入口管62中,同时将惰性气体(通常为氩气)供应到气体入口管64中。惰性气体在它从喷雾器66的尖端离开时具有足够的流速从而引起局部压降,该压降作用是从变窄的样品入口管68抽取液体样品并且将自管68出现的液体破碎成液滴69。由此种喷雾器产生大范围的液滴尺寸。来自喷雾器60的气体流进入喷雾室70中,其在本实施例中是具有撞击球72的撞击球喷雾室。喷雾室70典型地由玻璃或惰性聚合物制成。样品液滴69被夹带在气体流中并且致使许多液滴冲击撞击球72,而一部分围绕撞击球72流动。冲击撞击球72的液滴主要是较大的液滴,并且通过这种方式,撞击球72用来滤掉较大的液滴,在此类液滴内的液体沿撞击球72向下流动并且通过废物出口 74流到废物中。如已经指出的,使用所描述类型的气动喷雾器,所产生的液滴只有1-2%具有对于分析有用的尺寸。围绕撞击球72流动的更小的液滴被气体流携带到出口 76,并进入炬管80的入口。炬管80包括注射管82、辅助管84和外部管86。典型地,炬管80是由石英玻璃或陶瓷元件制成的。进入注射管82的气体流被称为注射气体。附加气体经由入口 85被供应到辅助管84,并且该气体流被称为辅助气体。再一个气体流通过入口 87供应到外管86,并且该气体流被称为冷却气体,因为它主要是用于沿外管86的内表面引入气体屏障。ICP线圈90被用来将RF功率(典型地,在27MHz)耦合到在区域88内的外部管86中形成的等离子体(等离子体未示出)上。通过注射管82进入炬管80入口的液滴在该注射气体中被运送到等离子体的轴线区域91,在此处它们去溶剂化和原子化并且所释放的原子中一部分被电离。穿过等离子体的样品产物通过孔94进入样品锥92,并且进入质谱仪的入口系统(未示出)。
[0054]图2的喷雾器60、喷雾室70和炬管80可以可替代地与ICP-OES分析装置一起使用。类似的炬管安排用于MIP光谱法中;AA和AFS使用稍微不同地设计的炬管。
[0055]图3是本发明的实施例的示意图。图3a是孔板顶视图的示意图。图3b是图3a的孔板在标有A-A的截面上的示意截面图。图3c是图3b的孔板与示出的另外部件的示意截面图。孔板300被描绘于图3中,包括三个孔,301、302、303,每个孔包括样品支撑位点;因此,描绘了三个样品支撑位点并且孔板300包括多个孔。孔302包括侧壁304,并且孔302具有内部下表面306,在该内部下表面上安置一定量的液体样品310 (该量的样品310在图3a中不可见)。该量的液体样品310部分地填充孔302并完全覆盖内部下表面306 ;因此,在这个实例中样品支架的固体表面包括孔302的内部下表面306(即,内部下表面306是样品支撑位点)。
[0056]孔板300进一步包括通道320,这些通道部分地围绕孔301、302、303。参见孔302,通道320从第一表面307并且在孔302的一个或多个侧壁304内延伸到第三表面309,表面309与该量的样品310相比离第一表面307的距离更大,第三表面309形成孔302的边缘。第一表面307可以包括弯曲表面的部分,并且可以包括具有方向变化的平坦表面,如图3b中所示。通道320不完全围绕孔302的边缘,因为设置了支撑肋3
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