用于稀释样本的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种泵装置（５０），其可用于在进行分析之前稀释样本（５２）。第一泵（５４）将样本泵入到混合区域（５８），在混合区域所述样本与稀释剂（６６）混合。第二泵（６４）将稀释了的样本泵入到分析仪器。稀释剂到混合器的流量等于样本到混合器的流量与稀释了的样本到仪器的流量之差。泵（５４）和（６４）可以由控制器单元独立控制，从而，来自仪器的数据可以用于确定样本的稀释系数。这样，一旦接收到来自仪器的这些数据，控制器就可以通过改变其中一个（或两个）泵的流量来实时控制所述稀释系数。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于在对样本进行测试或分析之前或因其它原因而对所述样本进行稀释的方法和设备。这里将参照在质谱仪(mass spectrometer)中进行分析之前需要稀释的液体样本来描述本专利技术。然而，本专利技术并不局限于液体样本或质谱仪，本专利技术还同样适用于溶解或悬浊样本以及任何其它测试或分析装置。
技术介绍
用于分析液体中的示踪元素的分析装置在测量包含相对较多的溶解固体物质或基质(例如水中的CaCO3或水中溶解的盐等)时能力有限。用户所感兴趣的示踪元素通常仅为十亿分之几或更低，而基质可以是百万分之几或更高。除非样本被适当稀释，否则基质的这种大量存在对分析装置具有不利影响，例如物质会在节流口(orifice)、玻璃器皿或离子光学元件上沉积。感应耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)典型地需要溶解的固体总浓度小于2000mg/l，以避免所谓淹没效应(swamp effect)。沉积在仪器内的部件上(例如对等离子体进行采样并萃取超声射流(supersonic jet)的一部分的锥管上)的被溶解固体显著降低了测试结果的可靠性而且显著降低了任何其它后续测试的结果的可靠性。如果产生物质沉积，则在重新开始精确测试之前需要对仪器彻底清洁。测试实验室经常需要快速分析很多样本，其中，每个样本的基质含量相差很大。通常，用户希望对每种样本稀释一定的量以确定在每个样本中的存在的分析物，以及所述样本是否可以不经稀释而进行分析。如果需要稀释，则所述初始测试提供了将总溶解固体下降到仪器可以接受的程度所必需的稀释系数的指示。如果每天都需要分析很多样本，则这种人工介入过程将变得过于繁重、费时并且成本很高。目前，要在清洁过分析仪之后重新分析带有对仪器处理而言过多的溶解固体的样本。分析过程必须由于仪器清洁而停止，必须对发生污染之后无意中分析过的样本进行重新分析。这些附加的步骤需要相当多的操作员介入。这种对样本的处理量的限制是不理想的，并且操作员介入的成本很高。参照图1，以前已经采用了自动稀释系统，现有技术中公知的这种自动系统10在图中被高度示意性地示出。样本12由样本泵14从容器中抽取到混合管16中。同样，稀释剂18由稀释剂泵20从分开的稀释剂容器中抽取到混合管16中。样本在混合管中稀释，在所述混合管中，样本与稀释剂完全混合。仪器泵22从混合管抽取稀释的样本，并将其输入到图1中未示出的仪器或分析仪。样本泵和稀释剂泵都必须能够精确地保持流量，以确保精确地稀释样本。如果稀释度没有保持在已知水平上、并处于相对严格的容限之内，则分析结果的精度将是不可接受的。同样，仪器流体必须保持在精确流量，以保证稀释样本以已知的可控速率泵入到分析仪的输入端。这样，所有的泵(及其相关流量)都需要精确控制，以保持测试结果的精确。目前，采用蠕动泵(peristaltic pump)使样本、稀释剂和稀释后的样本在整个稀释系统中流动。典型地，质谱仪使用的稀释剂对样本的稀释比为50∶1的比率。由此，稀释剂泵的速率典型地五十倍于样本泵的速率。蠕动泵的流量在受限的范围内，样本泵和稀释剂泵经常在其流量范围的极限下工作。并且，蠕动泵的受限的流量限制了用以稀释样本的稀释系数。虽然稀释样本进入仪器(未示出)的速率由所使用的仪器的类型决定，但是其相对较低，并通常为每分钟几毫升。通常，样本泵和稀释剂泵的组合流量超过了仪器泵的流量。这是由于所有的泵都具有相对相似的其可以工作的流量范围。这样，例如，在稀释系数大于10的情况下，稀释泵20必须在高流量下工作，这通常会超过分析仪器的可接受流量。因此，必须要提供废物出口24来避免系统中压力积聚；使未泵入仪器中的过量的被稀释了的样本流入到废物容器26。在高稀释系数下，流到废物容器的溶液可以超过进入到分析仪的溶液五十倍之多。废物容器中的物质被抛弃，由于精确测试结果所需的高质量稀释剂相对较贵，因此，这种浪费增加了测试实验室的经济负担。也可以使用其它类型的泵，例如注射泵(syringe pump)。在将流体(其可以是样本或稀释剂)泵入到分析仪器之前，注射泵需要注射器对流体进行抽取。因此，需要一系列的阀门来确保流体在整个系统中正确流动。需要额外的时间来将流体抽取到注射器，这限制了实验室(或分析仪器)的在一段时间内测试许多样本的能力。此外，控制阀门所需的时间还限制了测试样本的处理量，并且所述系统控制器可能还需要额外的控制算法来控制阀门，这进一步增加了系统的复杂程度。与上述泵相似的泵系统公开在US 5,007,297中(Pacific ScientificCompany，太平洋科学公司)。在图2中以高度示意的方式示出了现有技术中已知的另一种自动泵系统28。样本29由注射泵31沿第一管道30泵入，以填充注射器(未示出)。关闭阀门32以避免进入注射器的流体进入泵的排放管33。当泵中装入适当量的样本时，打开阀门，以恒定速率驱动注射器柱塞，以在大体由箭头Z所指示的方向上沿管道33提供样本流。泵中的单向阀(未示出)避免样本在沿管道33流动的过程中回流到容器29。管道的混合区34由以大致“T”或“Y”形结构邻接管道33的第二管道35定义。由于由仪器泵系统(例如喷雾器(nebuliser))来抽吸溶液，因此在管道35中会产生不受控制的压降。这使溶液从混合区域34沿管道33’不受控制地流动。所述流量是来自注射泵的溶液的受控流动与沿管道35的稀释剂的不受控流动的组合。不能对稀释剂的流动进行控制会导致稀释系数不受控制。在所述方案中没有仪器泵来将被稀释的样本泵入到分析仪中。依靠这种方案的系统会产生问题。例如，其限制了所述系统可以提供的稀释系数，特别是在分析仪需要以特定速率泵入稀释了的样本的情况下。所述问题可以通过提供仪器泵和减压系统而克服，其与图1中所示的相同。然而，这时与图1中的系统相关的问题会成为本系统的主要问题，例如稀释剂浪费。US 4,804,519公开了一种样本分析设备。电机以相同的角速度驱动一对泵，但是通过在每个泵中使用内径不同的管实现了不同的泵速。在需要通过一个泵的溶液的不同流量时，这种方案需要从系统中去除这两个泵或其中一个泵的管。US 4,245,509公开了一种采样设备，其使用注射泵通过混合区泵入流体。将每个注射器都设计为使每个注射器柱塞都以相同速率移动。这样，从每个注射器中流过的流体的流量差仅通过改变注射器直径和/或管直径而受到控制。US 2002/0011437 A1公开了一种液相色谱仪系统，其通过在流体到达混合区之前独立控制分别泵入不同流体的两个泵装置的流量来控制两种流体的混合比。
技术实现思路
本专利技术的目的在于改善与现有技术相关的问题。此外，本专利技术的目的在于提供一种对现有系统进行改进的设备。更具体地，提供了一种泵装置，用于向分析仪提供稀释了的样本，包括混合器，用于将样本与稀释剂混合以形成稀释了的样本，所述混合器位于第一导管和第二导管之间，从而，在使用过程中，样本以第一流量经过所述第一导管进入所述混合器，稀释剂以第二流量经过所述第二导管进入所述混合器，将所述混合器设计为使所述稀释了的样本以第三流量经过第三导管离开所述混合器，所述第三流量基本等于第一和第二流量之和；泵装置，用于将流体经过混合器泵入到分析仪；和泵控制器，用于从分析仪接收表示样本稀释量的数据，并对泵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将稀释了的样本提供到分析仪的泵装置，包括：混合器，用于将样本与稀释剂混合以形成稀释了的样本，所述混合器位于第一导管和第二导管之间，从而，在使用过程中，样本以第一流量经过所述第一导管进入混合器，稀释剂以第二流量经过所述第二导管 进入混合器，将所述混合器设置为使所述稀释了的样本以第三流量经过第三导管离开所述混合器，所述第三流量基本等于第一和第二流量之和；泵装置，用于将流体经过混合器泵入到所述分析仪中；和泵控制器，用于从所述分析仪接收表示样本稀释量的数 据，并对泵装置进行控制，使第一流量、第二流量或第三流量中的任何流量都可以根据接收到的数据被彼此之间相对地调节。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2002-8-14 0218946.21.一种用于将稀释了的样本提供到分析仪的泵装置，包括混合器，用于将样本与稀释剂混合以形成稀释了的样本，所述混合器位于第一导管和第二导管之间，从而，在使用过程中，样本以第一流量经过所述第一导管进入混合器，稀释剂以第二流量经过所述第二导管进入混合器，将所述混合器设置为使所述稀释了的样本以第三流量经过第三导管离开所述混合器，所述第三流量基本等于第一和第二流量之和；泵装置，用于将流体经过混合器泵入到所述分析仪中；和泵控制器，用于从所述分析仪接收表示样本稀释量的数据，并对泵装置进行控制，使第一流量、第二流量或第三流量中的任何流量都可以根据接收到的数据被彼此之间相对地调节。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述泵装置包括至少两个泵，其中一个泵设置在所述第一导管、第二导管或第三导管中的一个上。3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述控制器用于从所述分析仪实时地接收数据来对所述泵装置进行实时调节。4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其中，样本的稀释系数可根据第一流量和第二流量的比值计算，控制器用于通过控制一个或多个所述泵装置来调节所述稀释系数。5.根据权利要求1所述的装置，其中，样本或稀释剂包含内标物，所述内标物包括预定量的已知物质，并且样本的稀释系数可通过对分析仪检测到的所述内标物的量与样本或稀释剂中的内标物的量进行比较而被计算出来。6.根据权利要求2所述的装置，其中，第一泵位于第三导管上，第二泵位于第一导管或第二导管上，其中，所述第一泵用于使稀释了的样本基本恒定地流入到分析仪。7.根据权利要求4和6或5和6所述的装置，其中，所述控制器用于通过控制所述第二泵的流量来调节所述稀释系数。8.根据上述权利要求任一项所述的装置，其中，所述泵装置包括一个或多个活塞泵。9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述分析仪是质谱仪。10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述分析仪是感应耦合等离子体质谱仪。11.一种用于分析样本的分析仪，包括根据上述任一权利要求所述的泵装置。12.根据权利要求11所述的分析仪，其中，所述分析仪是质谱仪或感应耦合等离子体质谱仪。13.一种用于在分析仪中分析样本之前稀释样本的方法，所述方法使用泵系统，所述泵系统包括第一泵装置，用于稀释样本的稀释剂，混合器，用于混合所述样本和所述稀释剂，第一导管，位于样本容器与混合器之间，第二导管，位于稀释剂容器与混合器之间，和第三导管，位于混合器与分析仪之间，其中，泵装置经过混合器抽取样本，从而，沿第三导管的稀释了的样本的流量基本为沿所述第二导管的稀释剂流量与沿所述第一导管的样本流量之和，控制器控制所述泵装置，以对第一、第二或第三流量彼此之间相对地调节。14.根据权利要求13所述的方法，其中，流量可以被实时调节。15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，第三流量基本恒定，稀释系数通过改变第一和/或第二流量是可调的。16.根据权利要求13所述的方法，当另一样本需要稀释时，还包括以下步骤，i)以包含第二样本的另一样本容器替换所述样本容器；ii)将第一流量改变为基本等于第三流量并维持预定时间；和iii)预定时间之后，降低到第一流量，以使样本被以稀释系数稀释；其中，预定时间基本为将第二样本以所述第一流量从另一容器输送到混合器中所花费的时间。17.一种用于稀释样本的方法，所述方法使用泵系统，所述泵系统包括第一泵装置，第二泵装置，用于稀释样本的稀释剂，混合器，用于混合样本和稀释剂，第一导管，位于样本容器与混合器之间，第二导管，位于稀释剂容器与混合器之间，和第三导管，位于混合器与分析仪之间，第一泵装置用于分别以第一流量或第二流量将沿第一导管或第二导管的样本或稀释剂泵入到混合器，第二泵装置用于分别以第二流量或第三流量将沿第二导管或第三导管的稀释剂或稀释了的样本泵入到混合器或分析仪所述方法包括a)以第三流量在混合器与分析仪之间泵入稀释了的样本；b)在预定时间内以初始流量泵入样本；c)所述预定时间之后，将初始流量降低到第一流量；和d)将样本与稀释剂混合来稀释样本；其中，所述初始流量基本等于第三流量，所述预定时间为将样本以初始流量从容器输送到混合器中所花费的时间，并且第三、第二或第一流量分别基本等于第二流量和第一流量、第三流量和第一流量或第三流量和第二流量之差。18.一种将稀释了的样本提供到分析仪中进行分析的方法，包括通过将所述样本与稀释剂在混合器中混合来稀释样本，将所述稀释了的样本从所述混合器泵入到所述分析仪，和通过控制样本和/或稀释剂到所述混合器的流量来控制样本的稀释系数，所述，其中，控制稀释系数的步骤根据泵控制器从分析仪接收到的数据而执行。19.根据权利要求18所述的方法，其中，基本实时地从分析仪中接收所述数据。20.根据权利要求13到19中任意一项所述的方法，还包括将内标物放入到样本中，所述内标物包括已知浓度的预定物质，和通过将未稀释的样本中的已知浓度的内标物与所检测的内标物的浓度进行比较而确定样本的稀...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普尼尔肖，菲利普马里奥特，
申请(专利权)人：萨默费舍科学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]