CN111686827A - 用于从容器中过滤样品的***和方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种方法和过滤***。所述过滤***包括真空板，所述真空板具有带有多个贯穿其中延伸的出口开口的底部、从所述底部延伸以限定腔的多个壁以及与所述腔流体连通的真空端口；安装到所述真空板上并封闭所述腔的过滤单元。所述过滤单元包括带有贯穿其中并与所述多个出口开口对准的多个过滤器开口的过滤器板；跨过所述过滤器板延伸并覆盖所述多个过滤器开口的过滤膜；以及刺穿板，所述刺穿板在所述过滤器板上并将所述过滤膜保持在所述过滤器板和所述刺穿板之间，所述刺穿板具有远离所述过滤膜延伸的多个容器刺穿构件，所述多个容器刺穿构件具有延伸通过所述刺穿板的多个导管，所述多个导管与所述多个过滤开口对准以允许在其间流体流动。

Description

用于从容器中过滤样品的***和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年3月15日提交的编号为62/818,837的美 国临时专利申请的权益，其内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及样品的过滤，并且更具体地涉及例如在消解系 统上其消解之后过滤容纳在容器中的样品。
背景技术
在实验室中使用消解***对样品进行热分解。样品通常在开放容 器中提供。
为了便于操作进出消解***，通常将多个容器通过容器保持器保 持在一起，容器保持器比单个容器更易于操作。当消解完成时，会从 容器保持器中取出容器，以便可以使用各种过滤技术对各个样品分别 进行过滤。当各个容器由实验室工作人员或机器人分别操作时，存在 操作错误的风险。
尽管现有的用于过滤这种经消解的容器的技术在一定程度上令 人满意，但仍有改进的空间。
发明内容
根据一个宽泛的方面，提供了一种用于过滤保持在多个容器中的 样品的过滤***。所述过滤***包括真空板，所述真空板具有带有多 个贯穿其中延伸的出口开口的底部、从所述底部延伸以限定腔的多个 壁以及与所述腔流体连通的真空端口；以及，安装到所述真空板上并 封闭所述腔的过滤单元。所述过滤单元包括带有贯穿其中延伸并与所 述多个出口开口对准以允许在其间流体流动的多个过滤开口的过滤 器板；跨过所述过滤器板延伸并覆盖所述多个过滤开口的过滤膜；以 及刺穿板，所述刺穿板在所述过滤器板上并将所述过滤膜保持在所述 过滤板和所述刺穿板之间，所述刺穿板具有远离所述过滤膜延伸的多 个容器刺穿构件，所述多个容器刺穿构件具有延伸通过所述刺穿板的 多个导管，所述多个导管与所述多个过滤开口对准以允许在其间流体 流动。
根据另一宽泛的方面，提供了一种过滤容纳在多个原始容器中的 样品的方法。所述方法包括：通过使所述多个原始容器的底表面与过 滤***的多个容器刺穿构件对准来刺穿所述底表面；通过向过滤*** 施加真空，通过所述多个原始容器的被刺穿的底表面、通过所述多个 刺穿构件的多个导管、通过过滤膜和通过过滤***的多个过滤器开 口，从所述多个原始容器中抽出所述样品，其中所述过滤膜跨过所述 多个过滤开口延伸；以及，在与所述过滤***的所述多个过滤开口对准 的多个出口开口中接收所过滤的样品。
根据本文描述的实施例，***，设备和方法的特征可以以各种组 合使用。
附图说明
现在参考附图，其中：
图1是示出了在其上接收有容器的过滤***的示例的斜视图；
图2是图1的过滤***的分解图；
图3是图1的过滤***中的沿图2的3-3部分截取的示出了容器 在其中具有样品的一部分的分解图；
图4是消解***的示例的透视图，所述消解***包括图1的过滤 ***；
图5A是刺穿板的示例的透视图；
图5B是图5A的刺穿板的仰视图；
图6A是过滤器板的示例的透视图；
图6B是图6A的过滤器板的仰视图；
图7是真空板的示例的仰视图；
图8是容器阵列的示例的透视图；和
图9是图8的阵列的一个容器的示例的透视图。
将注意的是，在所有附图中，相似的特征由相似的附图标记标识。
具体实施例
本文描述了用于例如在消解***上或内部的多个容器的消解之 后过滤该多个容器的***和方法。在示例实施例中，消解***是热块 消解***。本文所述的过滤***和方法可用于其中具有需要过滤的样 品的任何一组容器，例如但不限于通过微波消解***消解的样品。
图1示出了根据一些实施例的用于过滤容纳在多个容器14中的 样品12的过滤***10的示例。在该具体示例中，经由容器保持器16 将多个容器14保持在一起，这可以简化对多个容器14的操作。尽管 所示的实施例包括容器保持器16，但是意图是容器保持器16仅是可 选的。
图2示出过滤***10的分解图。如图所示，过滤***10具有真 空板18，所述真空板18带有底部20、从所述底部20延伸以限定腔 24的多个壁22、以及与所述腔24流体连通的真空端口26。在该实施 例中，真空端口26用于从腔24抽出空气。在该示例中，底部20具 有彼此隔开的多个出口开口28。
如图所示，过滤***10具有过滤单元30，所述过滤单元30可拆 卸地安装在真空板18上并且在这样安装时封闭腔24。过滤单元30 具有过滤器板32，所述过滤器板32带有与真空板18的出口开口28 对准以允许在其间流体流动的多个过滤器开口34。
过滤单元30具有覆盖过滤器板32的过滤器开口34的过滤膜36。 过滤膜36适于防止样品的固体部分通过过滤膜36，同时允许样品的 流体部分流过过滤膜36。在本公开中，样品的流体部分也称为“过滤 样品”。
如图所示，过滤单元30还具有刺穿板38，所述刺穿板38被可拆 卸地接收在过滤器板32上，并且使过滤膜36夹在过滤器板32与刺 穿板38之间。这样，在该示例中，过滤膜36位于在过滤单元30的 顶表面42和底表面44之间延伸的平面40中。如图所示，刺穿板38 具有远离过滤膜36延伸的多个容器刺穿构件46。每个容器刺穿构件 46具有各自的导管48，所述导管48延伸通过刺穿板38并且与过滤 器板32的各过滤开口34中的相应过滤开口对准以允许在其间流体流 动。
因此，当将过滤单元30安装至真空板18时，刺穿板38的容器 刺穿构件46的导管48、过滤器板32的过滤器开口34以及真空板18 的出口开口28彼此对准。这样的对准限定了延伸通过导管48、通过 相同过滤膜36的相应部分、通过过滤器开口34以及通过真空板18的出口开口28的流体流动路径50。
现在参考图3，通过使原始容器14的底表面52与过滤单元30 的刺穿板38的相应的容器刺穿构件46对准而刺穿底表面52，该相应 的容器刺穿构件46通常位于过滤单元30的顶表面42上。
然后，通过在过滤膜36下方施加真空56，能够通过原始容器14 的被刺穿的底表面52并沿着相应的流体路径50从原始容器14中抽 出样品12。在该实施例中，真空56被施加到过滤***30的真空端口 26。
在抽真空时，所过滤的样品12被接收到位于真空板18下方并与 出口开口28对准以允许流体从中流过的相应的接收容器58(也显示 在图1中)，此后可以收集所过滤的样品12用于后续使用。
在一些实施例中，真空板18的出口开口28的尺寸和形状被设置 成密封地接收各接收容器58中的相应接收容器的顶表面59，在该相 应接收容器58中可以接收所过滤的样品12，从而允许在过滤过程完 成后单个过滤后的样品12被单独地处理。
尽管上面已经描述了用于过滤单个原始容器14的样品12的步 骤，但是应该理解，这些步骤可以同时应用于接收在过滤单元30上 的所有容器14，因此导致在一些实施例中立即过滤各个容器14的样 品12。在一些实施例中，仅容器14的子集包含样品并且使用过滤系 统10过滤。各个容器14中的样品12在一些实施例中可以是彼此相 同的副本，或者在一些其他实施例中可以彼此不同。
如图所示，真空端口26从真空板18的多个壁22的其中一个延 伸。然而，在一些其他实施例中，真空端口26可以从底部20延伸。 在替代实施例中，真空板18可具有一个以上的真空端口。
如图所示，在该示例中，刺穿板和过滤器板38和32彼此配合接 合，从而允许在这样组装时容易操作过滤单元30。刺穿板38可以在 刺穿板38的下表面60处具有配合特征，而过滤器板32可以在过滤 器板32的顶表面62处具有配合特征。
在该具体示例中，刺穿板38具有从刺穿板38的下表面60朝向 过滤器板32突出的凸形配合特征64，而过滤器板32具有从过滤器板 32的顶表面62凹进的凹形配合特征66。刺穿板32和过滤器板38 的配合特征64和66以如下方式彼此对应：当过滤膜36被夹在其间时，刺穿板32和过滤器板38彼此接合。因此，在配合特征64和66 之间可以留有间隔。刺穿板32和过滤器板38之间的紧密配合能够避 免不同容器14中的样品12的交叉污染。
在经消解的容器14中的样品已经被过滤之后，刺穿板38和过滤 器板32可以彼此拆卸，从而允许在过滤期间使用的过滤膜36被未使 用的过滤膜替换。在一些其他实施例中，过滤***10或其某些部分 可以以一次使用即丢弃组件的形式提供。
在一些实施例中，过滤***10具有容器对准板70，所述容器对 准板70可拆卸地安装至真空板18。如图所示，容器对准板70具有与 容器刺穿构件46对准以允许在其间流体连通的多个容器开口72。
在该示例中，容器对准板70与真空板18配合地接合。然而，在 其他实施例中，容器对准板70可以抵靠在真空板18的壁22的顶边 缘74上或在过滤单元30的顶表面42上。还考虑了用于使容器对准 板70与真空板18或过滤单元30接合的其他实施例。
在图3示出的实施例中，容器对准板70密封地安装到真空板18。 然而，在替代实施例中，也可以省略这种密封。
如图所示，刺穿板38可以具有围绕容器刺穿构件46的多个环形 构件76。当容器对准板70接收在刺穿板38上时，容器对准板70的 容器开口72接收刺穿板38的环形构件76，其可以帮助相对于刺穿板 38对准容器对准板70。
在一些实施例中，刺穿板38的各环形构件76的顶表面78的尺 寸和形状可以设定成接收容器14的底表面52。例如，各环形构件76 的顶表面78可以具有凹入形状。
过滤器板32也可以具有多个环形构件80，所述环形构件80围绕 过滤器开口34并且朝着刺穿板38延伸以使过滤膜36抵靠刺穿板38。 这样，过滤膜36可以被夹在并且进一步夹紧在刺穿板38和过滤器板 32之间。
在一些实施例中并且如图所示，真空板18具有从底部20朝向过 滤单元30延伸的多个间隔件82，以使过滤单元30的过滤器板32与 真空板18的底部20间隔开和/或从真空板18的底部20支承过滤单元 30的过滤器板32。因此，通过将过滤单元30放置在真空板18的间隔件82上，可以将过滤单元30安装到真空板18上。取决于想要较 小的还是较大的腔，间隔件82的高度可以从一个实施例到另一实施 例变化。
在容器对准板70未密封地安装到真空板18的实施例中，过滤单 元30然而能够密封地安装在真空板18上。更具体地，过滤单元30 可具有外部周边密封件86，所述外部周边密封件86可抵接于真空板 18的壁22的内表面88。外部周边密封件86可与刺穿板38和过滤器 板32中的一个或两个制成一体。额外地或者可代替地，所述密封件 能够与壁22的内表面88制成一体。也可以使用O形圈进行密封，该 O形圈位于由外部周边密封件86形成的表面与刺穿板38和过滤板32 的内表面88之间。
在一些实施例中，壁22的内表面88设置有倾斜表面，所述倾斜 表面从底部20到壁22的顶部边缘74逐渐变窄。以这种方式，过滤 单元30可以抵靠壁22的倾斜表面，从而密封在过滤单元30和真空 板18之间延伸的腔24。在这些实施例中，间隔件82的高度可以被制成对应于预期高度，在该预期高度处当密封地安装到真空板18上时 预期到达过滤单元30的底表面52。
如该实施例中所示，容器对准板70的容器开口72、刺穿板38 的容器刺穿构件46、过滤器板32的过滤器开口34和真空板18的出 口开口28以M×N的矩形阵列彼此间隔开，其中M和N是大于1的 正整数。然而，在一些其他实施例中，所述阵列可以具有任何其他适 当的形状。
出于改装的目的，可以将过滤***10的矩形阵列制成对应于通 常与容器保持器相关联的矩形阵列，例如图1中的16处所示的矩形 阵列。
例如，在该示例中，容器保持器16以保持板90的形式提供，所 述保持板90具有延伸穿过保持板90并且容器14可被紧密地接收在 其内部的多个容器孔92。在该示例中，各个容器孔92以M×N的矩 形阵列间隔开，该阵列也对应于过滤***10的矩形阵列。
在一些实施例中，将容器对准板70、刺穿板38、过滤器板32和 真空板18的尺寸和形状设定成以紧凑和模块化的方式彼此配合，以 减小过滤***10的占地面积。容器对准板70、刺穿板38、过滤器板 32和真空板18可以由与在消解和过滤过程中通常会遇到的化学物质 相容且耐高温的材料制成。例如，在该实施例中，容器对准板70、刺 穿板38、过滤器板32和真空板18是耐酸的并且耐受高达200℃。
过滤膜36的尺寸和形状设计成对应于刺穿板38和过滤器板32 两者的尺寸和形状，从而减少了对于每个流体流动路径50的单个过 滤器的需求。
过滤膜36可具有任何合适的过滤材料，例如聚丙烯、聚乙烯、 玻璃纤维、玻璃原料等。过滤膜36可具有范围在1nm至1μm之间 的孔尺寸或其他合适的尺寸的孔。在替代实施例中，意图是多个过滤 膜36可以彼此堆叠，并且被夹在刺穿板38和过滤器板32之间。
以上描述仅是示例性的，并且本领域技术人员将认识到，可以在 不脱离所公开的各实施例的范围的情况下对所描述的实施例进行改 变。根据对本公开的回顾，落入本文的各实施例范围内的其他修改对 于本领域技术人员将是显而易见的。
例如，过滤***10可以设置有一个或多个导管密封元件，所述 导管密封元件意在密封没有接收容器14的容器刺穿构件46的导管。 以这种方式，通过防止流体经由未使用的容器刺穿构件的导管48在 腔24内被抽真空，可以维持经由真空端口26在腔24中产生的真空。
应当注意，容器刺穿构件46可以足够尖锐以相对容易地刺穿已 消解的容器14的底表面52。但是，容器刺穿构件46通常设置有足够 的坚固性，以防止容器刺穿构件46在正常使用期间破裂。
尽管示出的实施例示出了每个容器14被单个容器刺穿构件46接 收和刺穿，但是过滤***的其他实施例的尺寸和形状可以设定为使得 单个容器被接收在刺穿板的一个以上的容器刺穿构件上并被其刺穿。
所示的实施例示出，接收容器58的顶表面59从真空板18的下 方被密封地接收在相应的出口开口28中。然而，在一些其他实施例 中，接收容器的尺寸和形状可设置成被密封地接收在真空板内的出口 开口中。在这些实施例中，接收容器位于由过滤器板和真空板封闭的 腔内。此外，在这样的实施例中，出口开口不必是贯通开口，并且接 收容器58和出口开口29之间的接合不必是密封接合。
图4示出了消解***的示例，该消解***包括了参照图2和图3 描述的过滤***10。如图所示，在该具体实施例中，消解***具有框 架102、与框架102制成一体的消解站104和过滤***10。过滤*** 10可以可拆卸地安装到框架102。在该示例中，消解站104具有块状 加热器106，该块状加热器106接收由容器保持器16保持的容器14， 并出于消解目的加热容器14。一旦容器14内的样品被消解，根据上 述实施例，容器14可被接收在过滤***10上以对其进行过滤。
过滤***10可以以12个、24个、48个或任何其他合适数量的 容器14的阵列设置。在所示的实施例中，容器14具有约12mL的容 积，但是该容积可以从一个实施例到另一个实施例不同。对于12mL 的容器，在一些实施例中，样品12可具有约2mL的体积。过滤*** 10的板是消耗品。因此，过滤单元10可以与注塑过程兼容，以便以 容易且可负担的方式生产板。在以下段落中描述了注塑模制的板的示 例。
图5A和5B示出了刺穿板138的示例。如图所示，刺穿板138 具有远离刺穿板138延伸的多个容器刺穿构件146和延伸通过刺穿板 138的多个导管148。在该示例中，刺穿板138具有横穿刺穿板138 延伸以向刺穿板138提供结构的多个肋184。而且，如图5B最佳所 示，所示的刺穿板138具有围绕刺穿板的底表面上的导管148的多个 环形构件176。在该具体实施例中，刺穿板138省略了如参照图3的 实施例所描述的围绕容器刺穿构件46的环形构件76。
图6A和6B示出了过滤器板132的示例。在该具体实施例中， 过滤器板132具有围绕过滤开口134的多个环形构件180。如图6A 最佳所示，过滤器板132具有从每个环形构件180朝着相应的过滤开 口134向内延伸的径向延伸的凹槽194，以在过滤期间朝着开口134 引导流体。如图6B最佳所示，过滤器板132具有从过滤板132的底 表面突出离开并围绕每个过滤开口134的多个导管195，所述导管195 可以为圆柱形。在一些实施例中，圆柱形导管195终止于锥形喷嘴 196，以帮助流体滴入该实施例中所期待的位置。
图7示出了真空板118的示例。在该实施例中，真空板118 具有围绕出口开口128的多个接收构件198。各个接收构件198的尺
图8示出了由容器保持器116保持在一起的容器114的阵列。在 该示例中，容器保持器116以保持板190的形式提供，所述保持板具 有延伸穿过保持板190并且容器114可被紧密地接收在其内部的多个 容器孔192。在该示例中，各个容器孔192以6×4的矩形阵列间隔开， 该阵列也对应于过滤***10的矩形阵列。
图9示出了根据一些实施例的其中一个容器114。如图所示，容 器114具有可刺穿的底部152、从可刺穿的底部152延伸到开口端159 的一个或多个壁153。在一些实施例中，壁153具有锥形形状155， 以便紧密地接收在容器保持器116的容器孔192中。在一些实施例中， 可刺穿的底部152具有围绕可刺穿的膜161的环形元件157。在一些 实施例中，可刺穿的膜161的尺寸和形状可以用给定的材料制成，以 便在将容器114压到过滤***10的其中一个容器刺穿构件46上时可 被刺穿。在一些实施例中，可刺穿的膜161可以由与容器114的其余 部分的材料相同的材料形成。在这些实施例中，例如，可刺穿的膜161 的厚度可以比壁156的厚度薄。
本文描述的***和方法的各个方面可以单独使用，组合使用或以 在前面描述的实施例中未具体讨论的各种布置使用，因此，其应用不 限于在前面的描述中阐述或在附图中示出的组件的细节和布置。例 如，一个实施例中描述的方面可以以任何方式与其他实施例中描述的 方面组合。尽管已经示出和描述了特定的实施例，但是对于本领域技 术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的更广泛方面的情况下，可 以进行改变和修改。例如，过滤***可以用于过滤尚未消解的样品。 所附权利要求的范围不应该由示例中阐述的实施例来限制，而是应当 给出与整个说明书一致的最广泛的合理解释。

Claims (20)

1.一种用于过滤保持在多个容器中的样品的过滤***，所述过滤***包括：
真空板，所述真空板具有带有多个贯穿其中延伸的出口开口的底部、从所述底部延伸以限定腔的多个壁以及与所述腔流体连通的真空端口；和
过滤单元，所述过滤单元安装到所述真空板上并封闭所述腔，所述过滤单元包括：
带有贯穿其中延伸并与所述多个出口开口对准以允许在其间流体流动的多个过滤器开口的过滤器板；
跨过所述过滤器板延伸并覆盖所述多个过滤器开口的过滤膜；以及
刺穿板，所述刺穿板在所述过滤器板上并将所述过滤膜保持在所述过滤器板和所述刺穿板之间，所述刺穿板具有远离所述过滤膜延伸的多个容器刺穿构件，所述多个容器刺穿构件具有延伸通过所述刺穿板的多个导管，所述多个导管与所述多个过滤器开口对准以允许在其间流体流动。
2.根据权利要求1所述的过滤***，还包括在所述过滤单元上方的容器对准板，所述容器对准板具有贯穿其中延伸并与所述多个容器刺穿构件对准以允许在其间流体连通的多个容器开口。
3.根据权利要求2所述的过滤***，其中所述容器对准板与所述真空板配合地接合。
4.根据权利要求1所述的过滤***，其中所述刺穿板具有围绕所述多个容器刺穿构件的多个环形构件。
5.根据权利要求1所述的过滤***，其中，所述过滤器板、所述刺穿板以及所述真空板中的至少一个是注塑成型的。
6.根据权利要求1所述的过滤***，其中，所述过滤器板和所述刺穿板彼此配合地接合。
7.根据权利要求1所述的过滤***，其中，所述过滤器板具有多个环形构件，所述多个环形构件围绕所述多个过滤器开口并且朝向所述刺穿板延伸。
8.根据权利要求7所述的过滤***，其中，所述过滤器板具有从每个环形构件朝所述多个过滤器开口向内延伸的多个凹槽。
9.根据权利要求1所述的过滤***，其中，所述过滤器板具有远离其底表面延伸的多个导管。
10.根据权利要求9所述的过滤***，其中，所述多个导管终止于锥形喷嘴。
11.根据权利要求1所述的过滤***，其中，所述真空板具有从所述底部朝向所述过滤单元延伸的多个间隔件。
12.根据权利要求1所述的过滤***，其中，所述真空端口从所述真空板的所述多个壁的其中一个向外延伸。
13.根据权利要求1所述的过滤***，其中，所述刺穿板具有跨过其顶表面延伸的多个肋。
14.根据权利要求1所述的过滤***，其中，所述真空板在其底表面上具有围绕所述多个出口开口的多个接收构件。
15.根据权利要求1所述的过滤***，其中，所述刺穿板在其底表面上具有围绕所述多个导管的多个环形构件。
16.根据权利要求1所述的过滤***，其中，所述刺穿板、所述过滤器板以及所述真空板的尺寸和形状设计成以紧凑和模块化的方式彼此配合。
17.一种过滤容纳在多个原始容器中的样品的方法，所述方法包括：
通过使所述多个原始容器的底表面与过滤***的多个容器刺穿构件对准来刺穿所述底表面；
通过向过滤***施加真空，通过所述多个原始容器的被刺穿的底表面、通过所述多个刺穿构件的多个导管，通过过滤膜和通过所述过滤***的多个过滤开口，从所述多个原始容器中抽出所述样品，其中所述过滤膜跨过所述多个过滤开口延伸；和
在与所述过滤***的所述多个过滤开口对准的多个出口开口中接收所过滤的样品。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，接收所过滤的样品包括：通过所述多个出口开口的相应出口开口在多个接收容器中接收所过滤的样品。
19.根据权利要求17所述方法，还包括：将所述多个原始容器与容器保持器保持在一起，以使所述底表面与所述多个容器刺穿构件对准。
20.根据权利要求17所述的方法，还包括：在所述过滤***的接收板的多个容器开口的相应容器开口中接收所述多个原始容器的底表面，所述多个容器开口与所述多个容器刺穿构件对准。
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