[发明专利]分析物浓缩的替代品添加装置和方法

说明书

背景

在使用分析技术监控环境中的化学物方面的兴趣日臻增高。例如，可以监控湖泊、河流、池塘以及水库中的除草剂，以确保水能安全饮用或者除草剂不会危及栖息地。在很多情况下，用于水的分析技术将需要相当大的液体体积(例如，100mL至1000mL液体)并且样品位置可能距离分析实验室很远。应注意，分析仪器例如像高压液相色谱(HPLC)和毛细管色谱不能被轻易运送到样品源，因为它们是相当重且精密的仪器。出于这些原因，用于对远距离水体进行取样的大部分程序需要将水样从远距离地点收集并运输到实验室。除收集、装瓶、保存以及运输水的成本和不便之外，在该过程的各个步骤中均存在交叉感染和出错的可能性。

在一个环境研究中，可持续长时间段监控水。人工操作者进行水取样过程可能并不方便或者不是成本有效的。一种可能性是使用被配置来持续一段时间以恒定流速从样品源取水并保存在容器中的泵罐(pump can)。使用泵的一个问题在于，它需要持续整个取样周期具有足够的功率和一致的流速。申请人认为需要一种可以检验样品已经适当收集的装置和方法。此外，申请人认为检验装置和方法应不需要电源，以使得将容易使用在远距离环境中的实现方式。

发明内容

描述一种替代品(surrogate)添加装置，该装置以一致的输送速率将替代化合物添加到流动样品流中。该替代品添加装置包括替代品储罐、流动室以及扩散屏障。替代品储罐可被配置成包含替代品溶液，其中该替代品溶液包含替代化合物。流动室包括入口端口和出口端口。该扩散屏障的至少一部分设置于该替代品储罐与该流动室之间。该扩散屏障可包括形成该替代品储罐的壁的一个内表面和形成该流动室的壁的一个外表面。该流动室可被配置成接收穿过该扩散屏障外表面的流动样品溶液并且还使该替代化合物从该替代品储罐扩散到该流动室中。沿着流动样品溶液穿过该入口端口的方向延伸的轴线相对于沿着流动样品溶液从该入口端口至该出口端口的方向延伸的线段形成一个角。该角的范围可以是从约100度至约170度。

在一个实施例中，该扩散屏障还可被配置成在取样周期过程中具有替代化合物到流动室中的近似一致的扩散速率，该取样周期包括其中样品溶液被泵入穿过流动室以在固相提取装置上浓缩分析物的持续时间。替代化合物从替代品储罐到流动室中的扩散速率的范围在每分钟约一毫升的流速下可以是从每分钟约4阿托摩尔(attomole)至每分钟约100皮摩尔。在取样周期过程中，近似一致的扩散速率可具有小于约5％的相对标准偏差。扩散屏障还可被配置成使得在取样周期过程中基本上没有大量的样品溶液流动穿过扩散屏障。流动室可包括由该扩散屏障外表面和该流动室的相对壁限定的高度，其中该高度的范围是从约0.6毫米至约13毫米。可以对替代品添加装置进行定向，其中该扩散屏障的外表面是近似平行于重力向量线的近似平面的表面。

描述一种用于从样品源浓缩分析物的系统。该系统包括泵、替代品添加装置以及固相提取装置。该泵可以被配置成将样品溶液从样品源泵入到固相提取装置中。该替代品添加装置可以流体地联接至该泵的出口上。替代品储罐可被配置成包含替代品溶液，其中该替代品溶液包含替代化合物。流动室包括入口端口和出口端口。该扩散屏障的至少一部分设置于该替代品储罐与该流动室之间。该扩散屏障可包括形成该替代品储罐的壁的一个内表面和形成该流动室的壁的一个外表面。流动室可被配置成接收穿过该扩散屏障外表面的流动样品溶液并且还使该替代化合物从该替代品储罐扩散到该流动室中。该固相提取装置可以流体地联接至流动室的出口端口。该固相提取装置可以被配置成从样品溶液结合替代化合物和分析物。

一种用于从样品源浓缩分析物的方法包括将样品溶液从样品源泵入到替代品添加装置中。可以使用该替代品添加装置将替代化合物添加到样品溶液中。来自替代品添加装置的样品溶液可流向固相提取装置。分析物和替代化合物可从样品溶液结合到固相提取装置中。作为下一个步骤，可以从固相提取装置洗脱分析物和替代化合物。可以使用分析仪器分析洗脱的分析物和洗脱的替代化合物，该分析仪器例如像，液相色谱仪、质谱仪、气相色谱仪、紫外-可见分光计、荧光分光计、火焰离子化检测器、电化学检测器或其组合。

附图简要说明

结合在此并构成本说明书的一部分的附图说明了本发明当前优选的实施例，并且与上文给出的一般说明和下文给出的详细说明一起用于解释本发明的特征(其中相似数字代表相似元件)。通过参考阐述利用本发明原理的说明性实施例的以下详细说明和附图将获得对本发明的特征和优点的详细理解，在附图中：