取樣方法
【專利摘要】取樣方法。本發(fā)明涉及從器皿取得樣本的方法和裝置，樣本收集器的一部分設(shè)置為受控振蕩，以便能夠從關(guān)于樣本收集器與待取得的液體或另一部件的接觸的振蕩行為的變化得出結(jié)論，并且借助振蕩實現(xiàn)樣本的更充分的混合。
【專利說明】取樣方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及從器皿取得樣本、特別是液體的方法，并且本發(fā)明涉及實現(xiàn)該方法的樣本收集器。
【背景技術(shù)】
[0002]實驗室作業(yè)熟悉從容器取出液體的問題，以便提供液體例如用于化學分析。這經(jīng)常在自動吸液管的幫助下進行，其中樣本收集器浸入液體(樣本)中以便從樣本貯存器皿取得或吸取特定量的液體。以該方式取得的樣本然后可以提供用于化學分析或另一確定。
[0003]樣本收集器的控制的移動已經(jīng)證明是個問題。通常經(jīng)由非常細的并且靈敏的吸引針取得樣本的樣本收集器的經(jīng)常自動的移動必須按照針足夠深地浸入液體以能夠吸取液體的方式執(zhí)行。但是，同時，必須防止與其他部件的碰撞，以便防止對針的損壞或?qū)κ贯樢苿拥臋C制的損壞。此外，要避免不必要的深的浸入，因為這導致一個樣本對下一個樣本的不希望的影響。在現(xiàn)有技術(shù)中，電容性地或借助電導測量來執(zhí)行樣本表面的檢測。但是，在該情況下，樣本和樣本收集器的電特性非常重要，并且不能檢測非導電樣本或液體的表面。另夕卜，由非導電材料(如，熔融石英)制成的樣本收集器不能用于該目的。此外，在借助電導測量的檢測期間，附加的電極必須浸入樣本，這進一步增加了復雜性。
[0004]為了避免針受阻，S卩，與不希望的部件的碰撞，在現(xiàn)有技術(shù)中，選擇樣本收集器或針的彈簧安裝。另外，采用用于檢測危險碰撞的擋光板。在該情況下，針對設(shè)計和控制的附加支出相當大。
[0005]此外，為了能夠排除基于分層的錯誤的分析結(jié)果，存在著在樣本器皿中避免樣本的分層的問題。為此，在現(xiàn)有技術(shù)中，搖動樣本器皿。但是，在低器皿容積的情況下，搖動沒有效果，往往同時采用大量的非常小的器皿，于是例如具有僅1.7mm的寬度。
[0006]另外，有必要避免樣本殘余附著到樣本收集器或它的針。它們能在那里干燥并污染稍后取得的其他樣本，因而對分析結(jié)果施加不希望的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此本發(fā)明的目的是提供一種可靠簡化地處理為取樣而提供的液體的方法，也能夠在避免前述缺點的同時提高分析結(jié)果的質(zhì)量。
[0008]該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的方法和根據(jù)權(quán)利要求9的樣本收集器實現(xiàn)。從從屬權(quán)利要求可以獲得其他有利的實施方式。
[0009]本發(fā)明基于下面的發(fā)現(xiàn):借助設(shè)置為振蕩的樣本收集器，不僅能夠容易地確定樣本收集器與液體或其他部件的接觸，而且能夠使用樣本收集器的振動移動而充分混合樣本和甩掉污染物，以便能夠提高取得的樣本和后續(xù)分析的質(zhì)量。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法同時按照簡單方式解決了現(xiàn)有技術(shù)已知的多個問題，因此使用于檢測針受阻的單獨裝置(擋光板等)變得不必要，并創(chuàng)造了用于檢測樣本表面的簡單可靠方法。簡化了器皿固定器的設(shè)計結(jié)構(gòu)，因為不再必須搖動它們，另外，根據(jù)本發(fā)明，可以省去用于單獨干燥樣本收集器的裝置。
[0010]可以浸入液體并且其中至少一個部分設(shè)置為振蕩的樣本收集器依靠其振蕩或振動而實現(xiàn)液體在器皿中的充分混合，使得可以從器皿取出或吸取同質(zhì)樣本。在液體外部，振動部分的振蕩實現(xiàn)了不希望附著的物質(zhì)的搖動，這促進或?qū)е铝藰颖臼占鞯母郊拥那鍧?，因此提高了分析的質(zhì)量。
[0011]如果監(jiān)測樣本收集器的振蕩在其頻率和/或振幅上的變化，則可以據(jù)此確定樣本收集器與液體或另一部件進行接觸，因為作為這樣的接觸的結(jié)果，頻率和/或振幅改變。例如，設(shè)置為振蕩的樣本收集器的針的頻率將在它從液面之上的空氣浸入液體的瞬間變化。原因是變化的密度和粘度等。如果在合適的評價單元的幫助下監(jiān)測該變化，如果根據(jù)需要考慮可預定義的容許誤差，則可以容易地檢測樣本收集器何時已經(jīng)下降得足夠遠并浸入樣本器皿的液體中以便能夠吸取樣本。隨著浸入樣本中，同時造成希望的液體充分混合，這是由樣本收集器或樣本收集器的針由于振蕩而相對于器皿和器皿中的液體的移動而造成的。與現(xiàn)有技術(shù)不同，按照該方式，甚至相當小的樣本器皿，也可以非常好地充分混合。根據(jù)本發(fā)明，可以選擇振蕩的頻率和/或振幅，使得:第一、最好可能的充分混合；第二、存在針對檢測頻率和/或振幅變化的最高可能的合適性。
[0012]本發(fā)明的另一有利的方面在于以下事實:通過監(jiān)測設(shè)置為振蕩的樣本收集器的部分的頻率和/或振幅，還可以檢測在樣本收集器移動期間該部分是否與障礙物碰撞。因而，例如，可以確保樣本收集器的針不會在樣本器皿中下降得太深，具體地遠到樣本器皿的底部(結(jié)果針可能受損)。另外，按照此方式，可以容易地檢測樣本收集器或其吸引針與器皿的壁或另一優(yōu)選地固定或固體的部件的不希望的接觸，并且在樣本收集器的移動控制中立即考慮。本發(fā)明利用以下現(xiàn)象:設(shè)置為振蕩的樣本收集器的部分與固體(器皿壁、實驗工作臺等)之間實現(xiàn)接觸導致不同于與要吸取的液體接觸的情況的頻率或振幅變化。根據(jù)變化發(fā)生的類型，因此可以確定樣本收集器是僅浸入液體中還是與(可能固定的)固體碰撞。在后一情況下，優(yōu)選地，為了消除碰撞并使損壞最小化，樣本收集器的自動受控移動可以立即停止或甚至可能倒退。
[0013]此外，根據(jù)本發(fā)明的方法還允許確定在樣本器皿中究竟是否存在樣本收集器可以取出的液體。例如，如果當從假定存在的液面之上的區(qū)域?qū)颖臼占飨陆档郊俣ㄒ好嬷碌膮^(qū)域時，不造成期望的頻率或振幅變化，則這表明不存在樣本液體或存在太少的樣本液體的事實。如果結(jié)果竟然是允許得出與固體部件接觸的結(jié)論的頻率或振幅變化，則這將表明是在不存在先前發(fā)生的液體接觸的典型的頻率或振幅變化的情況下與器皿底部的碰撞。這然后同樣表明空器皿。
[0014]本發(fā)明的另一有利方面在于以下事實:借助監(jiān)測設(shè)置為振蕩的樣本收集器的部分的頻率和/或振幅，還可以得出關(guān)于樣本收集器浸入的液體的粘度的結(jié)論。根據(jù)頻率和/或振幅變化或新建立的值，與樣本收集器不浸入待檢查液體的情況(因此，替代地例如浸入空氣或另一液體)相比，根據(jù)本發(fā)明，可以得到關(guān)于該液體的特定粘度的結(jié)論。這里，例如經(jīng)由根據(jù)經(jīng)驗或通過計算而確定的分配表，可以將特定粘度指定給造成的新的頻率或振幅。另夕卜，如果特定的頻率振幅對都對粘度的確定非常重要，則可以將這些新值分別指定給特定的粘度。另外，在評價和指定特定粘度值時可以考慮樣本收集器的浸入深度或另外的方法參數(shù)。[0015]在從器皿取出樣本之后，特別地，在放下樣本用于進一步分析之后，樣本收集器的振蕩(中斷之后再生成的或未改變地引入的)可以用于甩掉附著到樣本收集器或其吸引針的污染物。這促進或?qū)崿F(xiàn)樣本收集器的附加清潔，并防止隨后取得的其他樣本的錯誤分析。可以在無需現(xiàn)有技術(shù)中另外需要的部件(氣泵、氣源)的情況下實現(xiàn)樣本收集器的干燥。
[0016]為了將振蕩傳遞到樣本收集器的第一部分，合適的激勵元件是合適的，特別是壓電元件、電磁或電動線圈/磁體系統(tǒng)或者機械不平衡。樣本收集器的振蕩部分的頻率和/或振幅的測量同樣地可以借助壓電元件或者通過光學或磁性傳感器執(zhí)行。對本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的其他的用于確定振蕩的頻率和/或振幅的傳感器同樣適合于該目的。
[0017]可以按照不同方式激勵振蕩。必須按照使得造成的振蕩盡可能高度依賴于樣本收集器上的機械狀況、特別是液體或固體接觸的方式驅(qū)動激勵元件。一種簡單的可能的方式是以固定頻率激勵并且僅評價造成的振蕩振幅?？梢酝ㄟ^使激勵頻率在特定范圍內(nèi)變化并且通過測量各振幅確定諧振頻率來改善該方法。另選地，還可以以脈沖形式激勵振蕩并且評價瞬時行為。一種其他可能的方式是借助向激勵反饋傳感器信號來實現(xiàn)自振蕩系統(tǒng)。在該情況下，可以評價頻率和/或振幅。
[0018]根據(jù)使用的激勵元件的類型，激勵元件同時還可以特別有利地用作傳感器元件。例如，設(shè)置為振蕩的壓電兀件機械地輸出相應的電壓，利用該電壓可以確定振蕩的頻率或振幅。按照與此相似的方式，也可以經(jīng)由電動系統(tǒng)激勵和分析振蕩。通過使用這樣的組合的激勵/傳感器元件，也可以非常簡單地實現(xiàn)自振蕩系統(tǒng)，由此連接作為電子振蕩器電路的頻率確定部件。
[0019]如果樣本收集器與固體碰撞，則即使樣本收集器未設(shè)置為振蕩或振蕩已經(jīng)衰退，也會在傳感器元件或組合的激勵/傳感器元件中產(chǎn)生信號。因而，也能在沒有任何振蕩激勵的情況下檢測到碰撞。
[0020]實踐中，具有樣本的器皿經(jīng)常由膜(隔膜)封閉，作為樣本收集器的針必須臨時刺破膜以取出液體。由于針接觸膜，所以根據(jù)本發(fā)明的針的振蕩將衰減，并且在上述意義上的檢測將是困難的或不可能的。本發(fā)明的有利實施方式因此提供一種要在大于針或樣本收集器的截面的區(qū)域中使用的鉆孔器，它在樣本取出之前臨時刺穿膜。在鉆孔器內(nèi)的下降到器皿中的針則因此不接觸膜，并能在沒有妨礙的情況下設(shè)置為振蕩。鉆孔器的一種簡單形式包括小管，在其縱向方向上強制穿過彈性膜較短距離，使得膜接觸小管，并沿著小管的外周包圍小管。于是小管的自由內(nèi)部截面允許樣本收集器通過小管下降到器皿和液體中，而在處理中不接觸膜(或小管)。這樣的鉆孔器本身是已知的。另一方面，未知的是其用于振動針以便避免膜與針接觸，并因而防止膜對針的振蕩的任何不希望的影響。
[0021]為了使得借助小管更容易地刺穿膜，可以將小管的最前面部分制成斜邊，以便按照定義的方式切入膜中。另外，在刺穿膜之后、取出樣本期間，承載小管的橫向構(gòu)件可以用于穩(wěn)定地固定器皿。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]通過使用附圖，下面更詳細地說明根據(jù)本發(fā)明的方法以及相應樣本收集器的實施方式。單個圖1示出在實驗室應用期間處于不同位置的樣本收集器?！揪唧w實施方式】
[0023]圖1的左側(cè)部分中例示的樣本收集器N用于從包含液體L的器皿G取得液體L。在容器G中，液體L形成表面S，樣本收集器N必須通過表面S下降以便能夠從液體L取出樣本。
[0024]為此目的，樣本收集器具有針形式的向下方向的通道，針的一部分被指定為A部分。可以通過設(shè)置在樣本收集器N上的激勵元件T激勵該A部分以進行振蕩。同樣設(shè)置在樣本收集器上的傳感器D用于測量引入到針和A部分的振蕩的頻率和/或振幅的目的。激勵元件T和傳感器D連接到控制和評價單元C，控制和評價單元C還經(jīng)由未具體示出的機制(例如機器人)控制樣本收集器的移動。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的方法進行如下:
[0026]如圖1的左側(cè)部分中例示的，樣本收集器N首先定位在器皿G之上，最初不與液體或另一部件接觸。在樣本收集器N在液體L的表面S的方向上的后續(xù)下降之前或期間，激勵激勵元件T產(chǎn)生可預定義的振蕩，這特別地使得樣本收集器的A部分振蕩。A部分振蕩的頻率和/或振幅由傳感器D監(jiān)測并用信號發(fā)送到控制單元C。
[0027]當樣本收集器N的下部分A到達液體L的表面S時，A部分的頻率和/或振幅改變，控制單元C (根據(jù)頻率或振幅變化的類型)將把此解釋為A部分浸入液體L。樣本收集器N的向下移動可以停止一如有必要，在到達可預定義的最小浸入深度之后一以便在該深度吸取液體L到樣本收集器N中。另外，可以通過監(jiān)測A部分的頻率和/或振幅來確定浸入深度，因為這些值同樣地隨著增加的浸入深度而改變。因而經(jīng)由存儲在控制單元中的分配表，可以將特定浸入深度指定給特定頻率和/或振幅。在圖1的中央，不出樣本收集器N在到達希望的浸入深度之后的位置。
[0028]從器皿G取出希望量的液體之后，樣本收集器N可以向上移出液體L，之后可以將取出的液體提供給分析站(未示出)，以便將所述樣本放在那里。然后，(連續(xù)保持的或中斷之后繼續(xù)的)振蕩能夠甩掉可能附著到A部分的污染物M，以便因此相對簡單地清潔樣本收
集器N。
[0029]圖1中最右側(cè)的插圖示出樣本收集器N因疏忽而下降到部件K上直到A部分與該部件K接觸、而不是浸入液體L中的情況。在該情況下，檢測器D測量到的A部分的振蕩的頻率和/或振幅也改變，但是按照與接觸液體L的情況不同的方式。從A部分的“無接觸”振蕩開始，如圖1的左側(cè)示出的，A部分的振蕩行為根據(jù)分別接觸的介質(zhì)L或部件K不同地變化，意圖由圖1中樣本收集器N的A部分的各插圖中不同地描繪的振動所指示。因此，根據(jù)發(fā)生的振蕩的變化，與最左側(cè)示出的最初情形相比，評價單元C能夠確定與液體L的接觸或者與固定或固體部件K的通常不希望的接觸，部件K還包括器皿G的壁。
【權(quán)利要求】
1.一種用于樣本收集器(N)的用于處理在器皿(G)中提供的液體(L)的方法， 其特征在于， 提供的用于浸入液體的樣本收集器(N)的至少一個部分(A)按照受控方式設(shè)置為振蕩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，就頻率和/或振幅變化方面監(jiān)測設(shè)置為振蕩的所述樣本收集器(N)，以便因此檢測所述樣本收集器(N)到所述液體(L)的浸入。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的方法，其特征在于，就頻率和/或振幅變化方面監(jiān)測設(shè)置為振蕩的所述樣本收集器(N)，以便因此檢測所述樣本收集器(N)與所述器皿(G)或另一部件(K)的接觸。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的方法，其特征在于，所述樣本收集器(N)的振蕩的振幅和/或頻率借助激勵元件(T)生成，并借助傳感器(S)測量，其中所述激勵元件同時也能是所述傳感器。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的方法，其特征在于，選擇所述樣本收集器(N)的振蕩的振幅和/或頻率，使得當所述樣本收集器(N)浸入所述液體(L)時，所述樣本收集器(N)導致所述液體(L)充分混合至可預定義級別的充分混合。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的方法，其特征在于，根據(jù)監(jiān)測的振蕩的頻率和/或振幅控制所述樣本收集器(N)的移動，特別是它到所述液體(L)中的下降移動。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的方法，其特征在于，在從所述液體(L)取出之后，所述樣本收集器(N)設(shè)置為振蕩，以便甩掉附著到所述樣本收集器(N)的材料(M)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的方法，其特征在于，就頻率和/或振幅變化方面監(jiān)測設(shè)置為振蕩的所述樣本收集器(N)，根據(jù)變化程度導出所述樣本收集器(N)浸入的液體的粘度的值。
9.一種用于從器皿取得液體的樣本收集器，所述樣本收集器包括能浸入液體(L)的部分(A)，以便通過此部分(A)或利用此部分(A)取得液體(L)， 其特征在于， 部分(A)能設(shè)置為進行受控振蕩，以便利用頻率和/或振幅變化來檢測所述部分(A)與液體(L)或另一部件(G、K)的接觸。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的樣本收集器，其特征在于，提供激勵元件(T)，特別是壓電元件、電磁或機械不平衡，以便將振蕩傳遞給第一部分。
11.根據(jù)前述兩項權(quán)利要求中的一項所述的樣本收集器，其特征在于，為了測量振蕩的頻率和/或振幅，提供傳感器(D)，優(yōu)選地為壓電元件、光學或磁性傳感器。
12.根據(jù)前述裝置權(quán)利要求中的一項所述的樣本收集器，其特征在于，激勵元件(T)同時是傳感器(D)。
13.一種用于取出樣本的裝置，所述裝置包括根據(jù)前述裝置權(quán)利要求中的一項的樣本收集器，其特征在于，提供具有自由內(nèi)部截面的鉆孔器以刺穿封閉器皿的遮蓋物，其中所述樣本收集器能在所述鉆孔器的自由截面內(nèi)下降到器皿中，以便避免接觸所述遮蓋物。
【文檔編號】G01N35/10GK103454438SQ201310209283
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月31日
【發(fā)明者】A·路德維希 申請人:道尼克斯索芙特隆公司