JP2021521429A - 液体サンプルセグメントを維持しつつ、液体サンプルを収集し、距離に渡って搬送するためのシステム - Google Patents

液体サンプルセグメントを維持しつつ、液体サンプルを収集し、距離に渡って搬送するためのシステム Download PDF

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Abstract

搬送ラインを介して、リモートサンプリングシステムから分析システムへ搬送される、サンプルの液体サンプルセグメントを維持するための、システムおよび方法を説明する。限定されないが、実施の形態のシステムは、ガス圧を介して、リモートサンプリングシステムから、液体サンプルを搬送するように構成された、サンプル搬送ラインと、サンプル搬送ラインと流体的に接続され、サンプル流体を保持するように構成された、サンプルループと、ガス圧源およびサンプル搬送ラインと流体的に接続される、背圧チェンバーとを、備える。背圧チェンバーは、サンプル搬送ラインを介した搬送の間、液体サンプルに対して、背圧を供給するように構成される。【選択図】図1

Description

関連出願の相互参照
本願は、「SYSTEM FOR COLLECTING LIQUID SAMPLES AND TRANSPOTING OVER DISTANCES WHILE MAINTAINING A LIQUID SAMPLE SEGMENT」と題して2018年4月10日に出願された米国特許仮出願第62/655,498号、および、「SYSTEM FOR COLLECTING LIQUID SAMPLES AND TRANSPOTING OVER DISTANCES WHILE MAINTAINING A LIQUID SAMPLE SEGMENT」と題して2018年7月3日に出願された米国特許仮出願第62/693,555号の、35 U.S.C.§119(e)の利益を主張するものである。米国特許仮出願第62/655,498号および米国特許仮出願第62/693,555号は、参照により全体において本明細書に組み込まれる。
多くの実験環境において、一度に、多くの化学または生物サンプルを分析する必要が、しばしばある。プロセスの簡素化のために、サンプルの操作は、機械化される。そのような機械化されたサンプリングは、自動サンプリングと言及され、自動化されたサンプリング装置、またはオートサンプラーを用いて、実施される。
原料の構成部分を識別するために、分光分析は、放射強度の測定を、波長の関数として読み替える。誘導結合プラズマ(Inductively Coupled Plasma:ICP)分光分析は、液体サンプルの、微量元素の濃度およびアイソトープ比の決定のために一般的に使用される分析技術である。たとえば、半導体産業においては、サンプルにおける金属濃度を決定するために、ICP分光分析を使用することができる。ICP分光分析は、おおよそ7000Kの温度に達する、電磁気的に生成された部分的にイオン化されたアルゴンプラズマを、採用する。サンプルをプラズマへと導入したとき、高温により、サンプル原子がイオン化され又は光を出射する。各化学元素が、質量特性又は発光スペクトルを、作り出すので、出射される質量又は光のスペクトルを測定することにより、オリジナルサンプルの元素組成を決定することができる。分析されるサンプルは、しばしば、サンプル混合物として提供される。
液体サンプルを、ICP分光測定法測定器(たとえば、ICP質量分析法(ICP/ICP-MS)、ICP発光分光分析法(ICP-AES)など)、または他のサンプル検出器又は分析のための分析機器へと、導入するために、サンプル導入システムは採用される。たとえば、サンプル導入システムは、コンテナから、液体サンプルの一定分量を引き出し、その後、当該一定分量を、ICP分光測定法測定器によるプラズマ内でのイオン化に適切な多分散エアロゾルへと、変換する噴霧器へ、当該一定分量を搬送する。そして、より大きなエアロゾル粒子を除去するために、当該エアロゾルは、スプレーチェンバー内に蓄積される。スプレーチェンバーを出る際、エアロゾルは、分析のためのICP−MS又はICP−AES装置のプラズマトーチアセンブリによるプラズマへと、導入される。
添付の図面を参照して、詳細な説明をおこなう。添付図面に含まれる大きさは、単なる例示として提供されるものであり、ここでの開示に限定されるものではない。
長い距離を渡って搬送されたサンプルを分析するために構成された、本開示の例となる実施の形態に係るシステムを例示する、部分的な線図である。 本開示の例となる実施の形態に係る、リモートサンプリングシステム内で使用されるリモートサンプリング装置を例示する、環境図である。 本開示の例となる実施の形態に係る、リモートサンプリングシステム内で使用されるリモートサンプリング装置を例示する、環境図である。 本開示の例となる実施の形態に係る、分析システム内で使用される分析装置を例示する、環境図である。 本開示の例となる実施の形態に係る、分析システム内で使用される分析装置を例示する、環境図である。 長い距離を渡って搬送されたサンプルを分析するために構成されたシステム内における、本開示の例となる実施の形態に係る分析システムを例示する、部分的な線図である。 本開示の例となる実施の形態に係る、図4に示された分析システム内で利用することができる検出装置を例示する、部分的な線図である。 本開示の例となる実施の形態に係るリモートサンプリングシステムから受け取られるサンプルを分析するための、複数の分析装置を有する分析システムを例示する、環境図である。 サンプル受取りラインと、本開示の例となる実施の形態に係る検出装置間で、サンプル受取りラインが、連続する液体セグメントを包含するときを決定する、ように構成された検出装置とを含む、システムの概略図である。 本開示の例となる実施の形態に係るリモートサンプリングシステムにより取得される、サンプルの複数のセグメントを含むサンプル搬送ラインの部分断面図である。 本開示の例となる実施の形態に係る、リモートサンプリング装置からサンプルループへの、リモートサンプルの印加された背圧による、加圧搬送の概略図である。 本開示の例となる実施の形態に係る、リモートサンプリング装置からサンプルループへのリモートサンプルの搬送を促進するための、任意の緩衝液導入システムの概略図である。 搬送構造における、図8Cの緩衝液導入システムの概略図である。 本開示の例となる実施の形態に係る、ガスセグメント、緩衝液セグメント、およびサンプルセグメントを有する、搬送ラインの概略図である。 本開示の例となる実施の形態に係る、リモートサンプリング装置からサンプルループへのリモートサンプルの搬送を促進するための、緩衝液導入システムの概略図である。 本開示の例となる実施の形態に係る、ガスセグメント、緩衝液セグメント、およびサンプルセグメントを有する、搬送ラインの概略図である。 本開示の例となる実施の形態に係る、サンプル受取りラインへ供給され、二つの検出部により記録された、複数の液体サンプルセグメントを例示するタイムラインである。 本開示の例となる実施の形態に係る、検出部間において、サンプル受取りラインが、連続する液体セグメントを含むときを決定する、方法を示すフロー図である。 本開示の例となる実施の形態に係る、化学検出制限に基づいてプロセス操作をモニタリングおよび制御する、制御システムのプロセスフロー図である。 本開示の例となる実施の形態に係る、複数のリモートサンプリングシステムと結合した処理設備の模式図である。 本開示の例となる実施の形態に係る、マニュアルサンプリングを示すデータ点と自動システムにより得られたデータ点とを含む、時間経過に伴う、薬液槽の金属汚染を例示するチャートである。
概要
概して図1〜13を参照して、リモートサンプリングシステムから、長い距離を経て、分析システムへと、略連続する液体サンプルを供給するための、システムおよび方法を説明する。サンプルにおける微量元素の濃度又は量の決定は、サンプルの純度の表示、または、試薬、反応成分等としての使用のためのサンプルの受容性を、提供することができる。たとえば、ある製品または製造プロセス(たとえば、鉱業、冶金、半導体製造、製薬処理など)において、不純物の許容度又はある化学物質の存在は、とても厳しい、たとえばppb(parts per billion)の割合のオーダである。したがって、十分なサンプルがサンプル分析システムに存在することを確実にすることにより、サンプルにおける微量元素濃度又は量の正確な決定を、促進することができる。たとえばリモートサンプリングシステムと分析システムとの間における搬送ラインを通して、離れた場所から受けたられるサンプルに対して、当該ラインの通過は、搬送ライン内にブローホール、または搬送ライン内に不連続な液体サンプルセグメントを形成するなどの、サンプルの脱ガス又は分離を引起し、これにより、分析システムによる分析に対して不適切な、液体サンプルセグメントが生じ得る。たとえば、ブローホール又は不連続な液体サンプルセグメントにより、ガスが、サンプルと共に、分析システムへと導入され、これが、分析システムによる不正確な濃度決定につながる。さらに、幾つかのサンプルは、液体搬送ライン内における脱ガス又は分離の影響を受けやすい。たとえば、ガス圧を介して搬送ラインを通って押圧されたとき、高蒸気圧又は低表面張力を有し、限定されないが、水酸化アンモニウム、イソプロピルアルコール、有機サンプル、界面活性剤、またはその組合せを含む、サンプルは、分離し、脱ガスされる。
したがって、本開示は、少なくとも部分的に、リモートサンプリングシステムから、長い距離を経て、分析システムへと、略連続する液体サンプルを供給するための、システムおよび方法に、向けられている。例となるシステムは、搬送ラインへ背圧を導入するための、背圧チェンバーを採用する。当該搬送ラインを通して、背圧を超えるガス圧を介して、リモートサンプリングシステムから、サンプルが搬送される。リモートサンプリングシステムは、ガスフロー制御装置を含んでもよい。当該ガスフロー制御装置は、搬送ラインを通してサンプルを移動させるために、供給されるガスの一定な圧力を制御する。他の例の実施の形態において、ガスフロー制御装置は、ガスの一定な流量を制御してもよい。あるサンプルに対して、一定のガス流量は、たとえば液体サンプルなどのサンプルを、一定流量で移動させるために、必要である。他のあるサンプルに対して、一定のガス圧が、一定流量でサンプルを移動させるために、必要である。他の例の実施の形態において、背圧と流量制御との組合せを、採用してもよい。意図されない脱ガス又はサンプルセグメント内のブローホールの他の不注意な導入なしに、搬送ライン内での略連続な液体サンプルセグメントを維持する一方で、例となるシステムは、高蒸気圧又は低表面張力を有し、限定されないが、水酸化アンモニウム、イソプロピルアルコール、有機サンプル、界面活性剤、またはその組合せを含む、サンプルを、搬送ラインを介して分析システムへと、搬送することができる。ここで説明されるようなシステムおよび方法を、必ずしも限定されないが、医薬用途(たとえば、複数の薬剤反応炉に接続された集中質量分光分析装置(central mass spectrometer analysis device)により)、1以上の廃水流の廃棄物モニタリング、半導体製造設備などを含む、様々な用途に対して使用することができる。たとえば、異物が検出されたとき、異物のために廃水流をモニタリングし、タンクへ迂回させる。
限定されないが、本開示の実施の形態のシステムは、ガス圧を介して、リモートサンプリングシスから、液体サンプルを搬送するように構成されたサンプル搬送ラインと、サンプル搬送ラインおよび緩衝液ループと流体的に接続され、サンプル流体を保持するように構成された、サンプルループと、ガス圧源およびサンプル搬送ラインと流体的に接続され、サンプル搬送ラインを通した搬送の間、液体サンプルに対して背圧を供給するように構成された、背圧チェンバーとを、備える。
本開示の他の実施の形態によれば、液体サンプルセグメントを維持する方法を、提供する。当該方法は、リモートサンプリングシステムで液体サンプルを受取ること、1以上の調整技術を用いて、配送および/または分析のために、液体サンプルを準備すること、サンプル搬送ラインを介して液体サンプルを搬送すること、を備える。サンプル搬送ラインを介して液体サンプルを搬送することは、サンプル搬送ラインに流体的に接続され、大量の液体サンプルを保持するように構成された、サンプルループを生成すること、バッファループから緩衝液を、およびサンプルループから大量の液体サンプルを押圧するために、ガス圧源のガス圧を使用すること、サンプル搬送ラインを通した搬送の間、液体サンプルに対して背圧を供給すること、をさらに含む。当該背圧は、ガス圧源およびサンプル搬送ラインと流体的に接続された背圧チェンバーにより、生成される。
本開示の他の実施の形態によれば、限定されないが、実施の形態のシステムは、リモートサンプリングシステムから、液体サンプルを搬送するように構成されたサンプル搬送ラインと、当該リモートサンプリングシステムと通信するコントローラと、コンピュータ実行可能な命令を含むメモリとを、備える。コンピュータ実行可能な命令を含むメモリは、リモートサンプリングシステムで、液体サンプルを受取ること、1以上の調整技術を用いて、分配および/または分析のため、液体サンプルを準備すること、および、サンプル搬送ラインを介して、液体サンプルを搬送すること、ができる。サンプル搬送ラインを介して液体サンプルを搬送することは、サンプル搬送ラインに流体的に接続され、大量の液体サンプルを保持するように構成された、サンプルループを作り出すこと、バッファループから緩衝液およびサンプルループから大量の液体サンプルを押出すために、ガス圧源のガス圧を用いること、および、サンプル搬送ラインを通した搬送の間、液体サンプルに対して背圧を供することを、さらに備える。背圧は、ガス圧源およびサンプル搬送ラインに流体的に接続された背圧チェンバーにより、生成される。
実施例
図1を参照して、システム100は、長い距離を経て搬送されたサンプルを分析するように構成されている。例となる実施の形態において、1つ以上のサンプルを、複数の分析システムにより分析されてもよく、この場合、当該複数の分析システムは、異なる分析技術を含み得る。システム100は、第一の位置において、分析システム102を含む。システム100は、第一の位置から離れた第二の位置において、1つ以上のリモートサンプリングシステム104をも、含む。たとえば、1以上のリモートサンプリングシステム104は、分析システム102により分析される、たとえば薬品貯蔵タンク、薬品処理タンク(たとえば、薬液槽)、または、薬品搬送ライン又はパイプなどの、化学薬品源の近くに配置される(たとえば、第二の位置)。ここで、生産設備に対する分析ハブのように、分析システム102は、リモートサンプリングシステム104から離れた位置に、配置される(たとえば、第一の位置)。システム100は、第三の位置および第四の位置等において、1以上のリモートサンプリングシステム104を、含んでいてもよい。ここで、第三の位置および/または第四の位置は、第一の位置から離れている。実施において、リモートサンプリングシステム104の、第三の位置、第四の位置、および他の位置は、他のリモートサンプリングシステム104の他の位置から、各々、離れていてもよい。たとえば、一つのリモートサンプリングシステム104を、水路(たとえば、脱イオン水搬送ライン)に配置することができ、他方、1以上の他のリモートサンプリングシステム104を、薬品貯蔵タンク、薬品処理タンク(たとえば、薬液槽)、または、薬品搬送ライン又はパイプなどに、配置することができる。幾つかの実施の形態において、システム100は、第一の位置において(たとえば、分析システム102に近接して)、1以上のリモートサンプリングシステム104を含んでいてもよい。たとえば、第一の位置におけるサンプリングシステム104は、分析システム102と接続された、オートサンプラを備えていてもよい。1以上のサンプリングシステム104は、第一の位置、第二の位置、第三の位置、および第四の位置等から、サンプルを受取るように操作され、さらに、システム100は、分析のために、分析装置102へサンプルを分配するように、操作される。
リモートサンプリングシステム104は、分配(たとえば、分析システム102へ)および/または分析のために、サンプル150を受取り、当該サンプル150を準備するように、構成されている。実施の形態において、リモートサンプリングシステム104は、分析システム102から様々な距離で、配置される(たとえば、1m、5m、10m、30m、50m、100m、300m、1000mなど)。実施において、リモートサンプリングシステム104は、リモートサンプリング装置106およびサンプル準備装置108を、備える。サンプル準備装置108は、フロースルー弁などのような、バルブ148をさらに含んでいてもよい。実施において、リモートサンプリング装置106は、サンプル流路または源(たとえば、廃水、洗浄水、薬品、産業薬品などの、液体、または、液体と接触する空気サンプルおよび/または空気さプル内の異物などの、気体など)から、サンプル150を収集するように構成された、装置を含む。サンプル源からサンプルを取得し、さらに分析システム102へサンプルを分配するのに適切な、ポンプ、バルブ、チューブ、センサなどの、構成要素を、リモートサンプリング装置106は、有する。たとえば、特定のサンプル濃度、添加サンプル(spiked samples)、検量線(calibration curves)などを提供するために、希釈剤114、内部標準116、キャリア154などを用いて、リモートサンプリング装置106からの収集されたサンプル150を準備するように構成された装置を、サンプル準備装置108は、有し、さらに、洗浄溶液を用いて洗浄される(図3B参照)。
幾つかの実施の形態において、分配および/または分析のため、必ずしも限定されないが、希釈、プリ濃度(pre-concentration)、1以上の校正用標準液の付加などを含む、1以上の準備技術を用いて、サンプル150は準備される(たとえば、準備サンプル152)。たとえば、分析システム102へ分配される前に、(サンプル150が、分配中に、分離することを防止するため)粘性サンプル150が、(たとえば、サンプル準備装置108により)遠隔的に希釈される。ここで説明されるように、リモートサンプリングシステム104から搬送されたサンプルは、単にサンプル150と称される。加えて、サンプル150は、準備サンプル152と称されることもある。幾つかの実施の形態において、所望の割合で、システム100を通してサンプル150を移動させるために、サンプル希釈は、ダイナミックに調整(たとえば、自動的に調整される)されてもよい。たとえば、サンプル150が、システム100を通って、かなりゆっくり移動するとき(たとえば、第二の位置から第一の位置への搬送時間により測定されるように)、特定のサンプル又はあるタイプのサンプルに付加された希釈剤114を、増加する。他の例において、分析システム102へ配送前に、1リットル(1L)の海水を、リモート的に、事前に濃縮する。更なる例において、考えられる気中浮遊汚染物質を事前濃縮するために、空気サンプルからの物質について、静電集中(electrostatic concentration)が使用される。幾つかの実施の形態において、システム100により、インラインダイリューションおよび/またはキャリブレーションが、自動的に実施される。たとえば、分析システム102をキャリブレーションするために、サンプル準備装置108は、分析システム102へ配送されるサンプルに、1つ以上の内部標準を付加することができる。
本開示の実施の形態において、分析システム102は、サンプル150を収集するように構成された、サンプル収集部110を備える。1以上のリモートサンプリングシステム104からサンプル150を受取るために、サンプル収集部110は、ポンプ、バルブ、チューブ、ポート、センサなどの、構成要素を含む。加えて、分析システム102は、当該分析システム102に対してローカルな、サンプル150を収集するように構成された、サンプリング装置160を備えてもよい(たとえば、ローカルオートサンプラー)。
(たとえば、流体サンプルにおいて)微量元素濃度、同位体比などを決定するために、分析システム102は、サンプルを分析するように構成された、少なくとも1つの分析装置112を、さらに備えていてもよい。たとえば、分析装置112は、限定されないが、ICP質量分析法(ICP/ICP-MS)(たとえば、微量金属決定のために)、ICP発光分光分析法(ICP-AES)、ICPOES(たとえば、微量金属決定のために)、イオン・クロマトグラフ(たとえば、アニオンおよびカチオン決定のために)、液体クロマトグラフ(LC)(たとえば、有機不純物決定のために)、FTIR赤外(たとえば、化学成分および構造情報決定のために)、粒子計数器(たとえば、非溶解粒子の検出のために)、湿度分析計(たとえば、サンプルにおける水分検出のために)、ガスクロマトグラフ(GC)(たとえば、揮発性成分の検出のために)などを含む、ICP分光分析装置を備える。実施の形態において、分析システム102は、複数の分析装置112(すなわち、1以上の分析装置)を含んでいてもよい。システム100および/または分析システム102は、複数のサンプリングループを、さらに含んでいてもよい。各サンプリングループは、複数の分析装置112へ、サンプルの一部を導入する。例となる実施の形態において、単一のサンプルが、複数の分析装置112へ、素早く、連続的に導入されるように、システム100および/または分析システム102は、多位置バルブとともに構成されてもよい。実施の形態において、複数の分析装置112により実施される分析以外の、追加又は異なるサンプル分析のために、システム100は、リモートサンプリングシステム104から離れて配置された、1以上の追加の分析装置112を含むことができる一方で、複数の分析装置112は、リモートサンプリング装置104と同じ位置に配置されてもよい。代替えとして、または追加的に、複数の分析装置112を、リモートサンプリングシステム104以外の異なる場所に、配置させてもよい。
システム100および/または分析システム102は、経時的な位置での被分析物濃度をレポートするように、構成されてもよい(下記でさらに図13を参照して示されるように)。幾つかの実施の形態において、分析装置112は、サンプル150内の1以上の微量金属を検出するように構成されてもよい。他の実施の形態において、分析装置112は、イオン・クロマトグラフィのために構成されてもよい。たとえば、イオンおよび/またはカチオンは、サンプル150内で収集され、さらにクロマトグラフィ分析装置112へ配送される。他の例として、分析システム102に接続された1以上のリモートサンプリングシステム104により取得されたサンプルの分析を介して、1以上の化学的な流れが、連続的にモニターされてもよい。これにより、汚染限界を、各化学的な流れに対して、設定できる。特定の流れに対して、汚染限界を超える不純物の検出があると、システム100は、警報を提供する。
システム100の再現性は、例となる実施を通して、テストされる。実施において、分析システム102は、リモートサンプリングシステム104から百メートル(100m)の位置に、配置される。20の個別のサンプルの各々において存在する各化学種の信号強度を決定するために、リモートサンプリングシステム104は、20の個別のサンプルを取得し、分析システム102へそれらを搬送する。各個別のサンプルは、次の化学種を含む:リチウム(Li)、ベリリウム(Be)、ボロン(B)、ナトリウム(Na)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、カルシウム(Ca)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ゲルマニウム(Ge)、ストロンチウム(Sr)、銀(Ag)、カドミウム(Cd)、インジウム(In)、錫(Sn)、アンチモン(Sb)、バリウム(Ba)、セリウム(Ce)、ハフニウム(Hi)、タングステン(W)、および鉛(Pb)。分析システム102による分析時に、全ての化学種に対する、20全ての個別のサンプルにわたる相対標準偏差(RSD)が決定されてもよい。例となるRSDは、3パーセント(3%)未満である。したがって、分析システム102とリモートサンプリングシステム104との間が100メートルである、例となるシステム100は、サンプル取得、100メートル離れた分析システム102へのサンプルの搬送、および分析システム102によるサンプルの分析について、信頼できる再現性を有することが、見出される。
図2Aおよび2Bを参照して、リモートサンプリングシステム104又はリモートサンプリング装置106は、少なくとも一つのサンプル搬送ライン144と選択的に接続されるように構成され、これにより、サンプル搬送ライン144へ、連続的な液体サンプルセグメント150を供給するために、リモートサンプリングシステム104は、サンプル搬送ライン144と流体接続するように、操作可能である。たとえば、フロースルーバルブ148を用いて、リモートサンプリングシステム104をサンプル搬送ライン144に接続して、リモートサンプリングシステム104は、サンプル150を収集するように、およびサンプル搬送ライン144へサンプル150を供給するように、構成される。サンプル搬送ライン144へのサンプル150の供給は、「ピッチ」と称される。サンプル搬送ライン144は、ガス供給部146(図1に示されるように)に接続され、さらに第二の位置(および、可能性として、第三の位置、第四の位置など)から第一の位置へ、ガスを搬送するように構成される。図2Aおよび2Bは、多位置バルブ148に対する、例となる負荷および噴射構成を、図示している。サンプル150は、最初、ループ内に押し出され、そして、その後、噴射モードにおいて、サンプル搬送ライン144からのガスにより、押出される。こういうふうにして、リモートサンプリングシステム104により供給された液体サンプルセグメントは、ガス流れ内で収集され、ガス圧力サンプル搬送を用いて、分析システム102の位置へと搬送される。
幾つかの実施の形態において、サンプル搬送ライン144内のガスは、限定されないが、窒素ガス、アルゴンガスなどを含む、不活性ガスを含んでもよい。幾つかの実施の形態において、サンプル搬送ライン144は、非分割又は最小限に分割された、8/10ミリメートル(0.8mm)の内径を有する、チューブを含んでいてもよい。しかしながら、8/10ミリメートルの内径は、単なる例であり、本開示に限定されない。他の実施の形態において、サンプル搬送ライン144は、8/10ミリメートルより大きな内径を含んでいてもよく、および/または、8/10ミリメートルよりも小さな内径を含んでいてもよい。幾つかの実施の形態において、サンプル搬送ライン144内の圧力は、少なくとも約四(4)barから十(10)barまでの範囲である。しかしながら、当該範囲は、単なる例示であり、本開示限定されるものではない。他の実施の形態において、サンプル搬送ライン144内の圧力は、10barよりも大きくてもよく、および/または、4barよりも小さくてもよい。さらに、ある実施の形態において、略上方向に(たとえば、垂直に)サンプル150が分配されるように、サンプル搬送ライン144内の圧力を調整してもよい。当該垂直の方向づけは、分析システム102よりも低い位置で収集されたサンプルの搬送を、促進することができる(たとえば、サンプル源およびリモートサンプリングシステムが、分析システム102に対して「下方向に」配置されている場合)。
幾つかの例では、サンプル搬送ライン144は、第一の液体槽(または、薬液槽)に流体的に接続されたリモートサンプリングシステム104に接続され、および、第二の液体槽(または、薬液槽)に流体的に接続された分析システム102に接続される。本開示の実施の形態において、システム100は、第一の位置および/または1以上のリモート位置(たとえば、第二の位置、第三の位置、第四の位置など)での、オーバフローを防止または最小化するために、1つ以上のリークセンサ(たとえば、トラフに搭載される)を、含んでいてもよい。シリンジポンプ又は真空ポンプなどのポンプを、サンプリング装置106内へサンプルを投入するために、使用してもよい。バルブ148を、リモートサンプリングシステム104でサンプル150を選択するために使用されてもよく、そして、サンプル150は、サンプル搬送ライン144へ供給される。このことにより、サンプル150が、第一の位置における分析システム102へ送られる。分析システム102の排水管をくみ上げるため、およびサンプル搬送ライン144からサンプル150を引き抜くため、ダイアフラムポンプなどの他のポンプを、使用してもよい。
システム100は、サンプル搬送ライン144内のガス及びサンプルが周囲環境に露出しないような、閉鎖されたサンプリングシステムとして、実施される。たとえば、筐体および/またはシースが、システム100の1以上の構成要素を、取り囲む。幾つかの実施の形態において、リモートサンプリングシステム104の1以上のサンプルラインが、サンプル配送間において、掃除される。さらに、サンプル150間において、サンプル搬送ライン144は、掃除される(たとえば、クリーニング溶液を用いて)。
図3Aおよび3Bを参照して、サンプル収集システム110に対する例となる国政が、図示されている。示されているように、サンプル搬送ライン144は、第一の位置で、サンプル受取りライン162(たとえば、サンプルループ164)と選択的に接続されるように、構成されており、これにより、連続的な液体サンプルセグメントを受取るために、サンプル搬送ライン144と流体的に接続されるように、サンプルループ164は動作し得る。サンプルループ164への連続的な液体サンプルセグメントの配送を、「キャッチ」と称する。サンプルループ164は、分析装置112と選択的に接続されるようにも構成されており、これにより、分析装置112へ連続的な液体サンプルセグメントを供給するために、サンプルループ164は、分析装置112と流体的に接続され得る(たとえば、システム100が、分析システム102による分析のため、十分な液体サンプルセグメントを入手できるかを決定するとき)。幾つかの実施の形態において、少なくとも二つのフローパス構成間(たとえば、図3Aに示されるような、バルブ148の第一のフローパス構成;図3Bで示されるようなバルブ148の第二のフローパス構成など)で切替可能なマルチポートバルブ148のような、バルブは、サンプル150とサンプルループ164との間に、配置される。実施の形態において、噴霧器156は、たとえば、サンプルにおける有機分子、プロテインなどを分析するための、高分解能飛行時間(HR−ToF)質量分析装置などの、例となる分解装置112と接続して、使用される。図3Bに示されるように、サンプル収集システム110と接続して、1以上のマルチポートバルブ148が配設されてもよい。
図4を参照して、本開示の例となる実施の形態において、分析システム102は、分析システム102による分析のため、サンプルループ164が十分な量の連続液な液体サンプルセグメントを含んでいることを決定するように構成された、1以上の検出部を備えている。一つの例において、十分な量の連続的な液体サンプルは、分析装置112へ送るのに十分な液体サンプルを含む。十分な量の連続的な液体サンプルの他の例は、第一の検出部126と第二の検出部128との間のサンプル受取りライン162内(図7でさらに示されているように)の、連続的な液体サンプルを含む。幾つかの構成要素又は全ての構成要素を含むシステム100は、たとえばコントローラ118を介して、コンピュータ制御下で動作する。たとえば、コントローラ118は、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア(たとえば、固定された論理回路)、手作業処理、またはこれらの組合せを用いて、ここで記述されるシステムの、構成要素および機能を制御する、プロセッサ120を含む。ここで使用される、「コントローラ」、「機能性」、「サービス」、および「ロジック」の用語は、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、または、ソフトウェア、ファームウェア、またはシステムの制御に関連したハードウェアの組合せを、一般的に表す。ソフトウェア実施のケースにおいて、モジュール、機能性、またはロジックは、プロセッサ(たとえば、中央処理装置(CPU)または複数のCPU)上で実行されるときの特定のタスクを実施する、プログラムコードを表す。プログラムコードは、コンピュータにより読取可能な1以上のメモリ装置(たとえば、内部メモリ、および/または1以上の有形の媒体)内などに、保存される。ここで記載される、構成、機能、アプローチ、および技術は、様々なプロセッサを有する、様々な商業コンピューティングプラットフォーム上で、実施される。
たとえば、サンプル150の、収集、配送、および/または分析を制御するために、分析システム102、リモートサンプリングシステム104、バルブ148、ポンプ、および/または検出部(たとえば、第一の検出部126、第二の検出部128、サンプル検出部130)などの、1以上のシステムの構成要素が、コントローラ118に接続される。たとえば、第一の検出部126および第二の検出部128により、成功となる「キャッチ」が示されたるとき(たとえば、両方のセンサが液体を検出するとき)、サンプルループ164を分析システム102に接続するようにバルブ148を切り替えるように、そしてサンプルループ164から分析システム102へサンプル150を向けるように、コントローラ118は構成される。さらに、コントローラ118は、「不成功となるキャッチ」(たとえば、分析システム102による完全な分析のために十分なサンプル150で、サンプルループ164が満たされていないとき)を決定する機能を実施する。幾つかの実施の形態において、たとえば、第一の検出部126又は第二の検出部128などのセンサから受信される信号の信号強度の変化に基づいて、「不成功となるキャッチ」が決定される。他の実施の形態において、第一の検出部126が、サンプル受取りライン162内のサンプル150を示し、さらに、第二の検出部128が、サンプル受取りライン162内のサンプル150を示さなかった、所定の時間が経過したときに、「不成功なるキャッチ」が決定されてもよい。
幾つかの実施の形態において、コントローラ118は、第二の位置などのリモート位置で、インディケータと通信可能に接続されており、さらに、第一の位置で、十分けないサンプル150を受け取るときに、コントローラ118は、第二の位置で、兆候(indication)(たとえば、アラート)を提供する。兆候は、追加のサンプルの収集および配送を開始するために(たとえば、自動的に)、使用される。幾つかの実施の形態において、インディケータは、オペレーターに対して、アラートを提供する(たとえば、1以上のインディケータライトを介して、ディスプレイ上の読み出された情報を介して、これらの組合せなど)。さらに、兆候は、1以上の所定の条件(たとえば、複数のサンプルを逃したときのみ)に基づいて、時限調整され、および/または開始される。幾つかの実施の形態において、インディケータは、リモートサンプリングサイトで測定される条件に基づいて、作動してもよい。たとえば、サンプル150がリモートサンプリングシステム104へ供給されたときを決定するために、第二の位置における検出部130を使用してもよく、さらに、サンプル150が収集されないとき、インディケータは作動する。
幾つかの実施の形態において、コントローラ118は、異なるリモート位置からのサンプルの収集に対して、および/またはサンプル150の異なる種類に対して、異なるタイミングを提供することができる。たとえば、リモートサンプリングシステム104が、サンプル搬送ライン144へとサンプル150を配送する準備ができたとき、コントローラ118はアラートを受け、さらに、コントローラ118は、サンプル搬送ライン144内へのサンプル150の搬送を開始する。サンプル150に関連した識別情報を受信するため(および、可能性として、ログ/記録するため)、および/または、サンプル150がシステム100内に配送される順序を制御するため、コントローラ118は、1以上のリモートサンプリングシステム102と、通信可能に接続されてもよい。たとえば、コントローラ118は、複数のサンプル150を、リモートよりキュー(queue)し、さらに1以上のサンプル搬送ライン144を通したサンプルの配送を調整する。このようにして、複数の同時フローパスに沿って(たとえば、複数のサンプル搬送ライン144を通した)、サンプル150の配送が調整され、1以上の追加サンプル150が受け取られる一方で、1以上のサンプル150が搬送される等する。
図4に示されているように、コントローラ118は、プロセッサ120、メモリ122、および通信インターフェース124を、備える。プロセッサ120は、コントローラ118のプロセシング機能を提供し、如何なる数のプロセッサ、マイクロコントローラ、または他のプロセシングシステム、およびコントローラ118によりアクセスされ又は生成されたデータおよび他の情報を格納する常駐(resident)又は外部メモリを、備える。プロセッサ120は、ここで説明される技術を実施する、1以上のソフトウェアプログラムを、実行することができる。プロセッサ120は、それが形成される部材、またはそこで採用されるプロセシング機構には、限定されない。したがって、プロセッサ120は、半導体および/またはトランジスタ(たとえば、電子集積回路(IC)部品を用いる)などを介して、実装される。
メモリ122は、ここで説明される機能を実行するに、たとえばソフトウェアプログラムおよび/またはコードセグメントなどのコントローラ118の動作に関連した様々なデータ、またはプロセッサ120および可能性としてコントローラ118の他の部品を指示する他のデータを、格納する格納機能を提供する、有形のコンピュータ読取り可能な記憶媒体の一例である。よって、メモリ122は、システム100(その部品を含む)を動作させるための指示プログラムなどの、データ等を格納することができる。単一のメモリについて説明されているが、幅広い様々なメモリのタイプおよび組合せ(たとえば、有形の一時的でないメモリ)を採用することができる、ということに留意すべきである。メモリ122は、プロセッサ120と一体とすることができ、スタンドアロンメモリを含むことができ、または両方の組合わせであってもよい。
限定されないが、メモリ122は、たとえば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリメモリ(ROM)、フラッシュメモリ(たとえば、セキュアデジタル(SD)メモリカード、ミニSDメモリカード、および/またはマイクロSDメモリカード)、磁気メモリ、光学メモリ、ユニバーサルシリアルバス(USB)メモリ装置、ハードディスクメモリ、外部メモリ等の、取り外し可能および取り外し不可能なメモリ部品を、含む。実施において、システム100および/またはメモリ122は、取り外し可能な集積回路カード(ICC)メモリ、たとえば、加入者識別モジュール(SIM)カード、ユニバーサル加入者識別モジュール(USIM)、ユニバーサル集積回路カード(UICC)などにより提供されるメモリ122を、含むことができる。
通信インターフェース124は、システムの構成要素と通信するように、動作可能に構成されている。たとえば、通信インターフェース124は、システム100内の格納部に対するデータを転送する、システム100内の格納部からデータを読み出すように、構成される。システム100の構成要素とプロセッサ120との間のデータ転送を促進するために(たとえば、コントローラ118と通信可能に接続された装置から受信されるインプットを、プロセッサ120へ通信するために)、通信インターフェース124は、通信可能にプロセッサ120に接続されてもよい。通信インターフェース124が、コントローラ118の構成要素として説明されているが、通信インターフェース124の1つ以上の構成要素が、有線および/または無線通信を介して、システム100と通信可能に接続された外部要素として、実装されてもよい、ということに留意すべきである。システム100は、限定されないが、表示装置、マウス、タッチパッド、キーボードなどを含む、1以上のインプット/アウトプット(I/O)デバイスを(たとえば、通信インターフェース124を介して)、備えていてもよく、および/または1以上のインプット/アウトプット(I/O)デバイスと接続されていてもよい。
通信インターフェース124および/またはプロセッサ120は、限定されないが、たとえば、3Gセルネットワーク、4Gセルネットワーク、または移動通信のためのグローバルシステム(GSM)ネットワークなどの広域携帯電話ネットワーク;たとえば、Wi−Fiネットワーク(たとえば、IEEE 802.11ネットワーク標準により作動される無線ローカルエリアネットワーク(WLAN))などの無線コンピュータ通信ネットワーク;インターネット;インターネット;広域ネットワーク(WAN);ローカルエリアネットワーク(LAN);パーソナルエリアネットワーク(PAN)(たとえば、IEEE 802.15ネットワーク標準を用いて作動される無線パーソナルエリアネットワーク(WPAN));公衆電話ネットワーク;エクストラネット;イントラネットなどを含む、異なる様々なネットワークと通信するように構成される。しかしながら、当該リストは、単なる一例として提供されるものであり、本開示を限定するものではない。さらに、通信インターフェース124は、単一ネットワークまたは異なるアクセスポイントに渡る複数のネットワークと、通信するように構成されてもよい。
図5を参照して、実施例において、サンプル検出部130は、たとえば図4の第一の検出部126および/または第二の検出部128は、光分析部132、光学センサ134、伝導度センサ136、金属センサ138、導電センサ140、および/または圧力センサ142を、含む。第一の検出部126および/または第二の検出部128は、他のセンサを含むことも考えられる。たとえば、第一の検出部126は、サンプルループ164にサンプル150が入ったときを検出する光分析部132を含んでいてもよく、さらに、サンプルループ164が満たされたときを検出する他の光分析部132を含んでいてもよい。これ例は、「成功となるキャッチ」と称される。光分析部132は、単なる例として提供されるものであり、本開示を限定する主旨のものではない、ということに留意すべきである。限定されないが、他の例の検出部は、光学センサ、伝導度センサ、金属センサ、導電センサ、圧力センサなどを、含む。
図6を参照して、例となるシステム600は、分析システム102と流体的に接続されたリモートサンプリングシステム104を、備える。ここで、分析システム102は、リモートサンプリングシステム104から受取るサンプルの分析のための3つの分析装置(ICPMS602、イオンクロマトグラフ(IC)カラム604、フーリエ変換赤外分光分析(FTIR)606として示されている)と接続された、多位置バルブ610を備える。図6は、分析システム102が3つの分析装置を備える実施の形態を、示している一方で、分析システム102は、より少ない(たとえば、3つ未満)又はより多くの(たとえば、3つより多い)分析装置112を、備えてもよい。
図7を参照して、例となるシステムは、連続的な液体サンプルセグメントが、サンプル受取りライン162に含まれるとき、および/または、分析のため(たとえば、分析システム102による)、サンプルループ164が、十分な量の連続的な液体サンプルセグメントを含むとき、を決定することができる。例となる実施の形態において、第一の検出部126は、サンプル受取りライン162内の第一の位置での液体(たとえば、液体サンプルセグメント)の存在、サンプル受取りライン162内の第一の位置に液体がないなどを表す、2以上の状態を決定するように構成される。たとえば、第一の状態(たとえば、ハイ状態のような第一の論理レベルにより表される)は、(たとえば、第一の検出部126に隣接する)サンプル受取りライン162内の第一の位置での液体サンプルセグメントの存在を表すために、使用され、および、第二の状態(たとえば、ロー状態のような第二の論理レベルにより表される)は、サンプル受取りライン162内の第一の位置に液体サンプルセグメントがない(たとえば、サンプル受取りライン162内のボイド又はガス)ことを表すために、使用される。
幾つかの実施の形態において、第一の検出部126は、サンプル受取りライン162内の第一の位置での液体の存在を検出するために使用される(たとえば、液体が存在するときの、第一の位置に近接するサンプル受取りライン162内における圧力の増加を検出することにより)、圧力センサ142を備える。第一の検出部126は、サンプル受取りライン162内の第一の位置における液体の不存在を検出する(たとえば、第一の位置に近接するサンプル受取りライン162内における圧力の減少を検出することにより)ためにも、使用される。しかしながら、圧力センサは、例として提供されるものであり、本開示を限定する意図はない。他の実施の形態において、第一の検出部126は、サンプル受取りライン162内の第一の位置での液体の存在を検出する(たとえば、液体が存在するときの、第一の位置に近接するサンプル受取りライン162を通過する光の減少を検出することにより)ために使用される、光学センサ134を備えていてもよい。第一の検出部126は、サンプル受取りライン162内の第一の位置における液体の不存在を検出する(たとえば、第一の位置に近接するサンプル受取りライン162を通過する光の増加を検出することにより)ためにも、使用される。これらの例において、第一の検出部126は、ハイ状態として、第一の位置での液体サンプルの存在を通知し、ロー状態として、第一の位置での液体サンプルの不存在を、通知する。
幾つかの実施の形態において、システム100は、第二の検出部128、第三の検出部などの、1以上の追加の検出部を備えてもよい。たとえば、第二の検出部128は、サンプル受取りライン162内の第二の位置での液体(たとえば、液体サンプルセグメント)の存在、サンプル受取りライン162内の第二の位置での液体の不存在などを表すことができる、2以上の状態を決定するように構成されてもよい。たとえば、第一の状態(たとえば、ハイ状態のような第一の論理レベルにより表される)は、(たとえば、第二の検出部128に隣接する)サンプル受取りライン162内の第二の位置での液体サンプルセグメントの存在を表すために、使用され、および、第二の状態(たとえば、ロー状態のような第二の論理レベルにより表される)は、サンプル受取りライン162内の第二の位置に液体サンプルセグメントがないことを表すために、使用される。
幾つかの実施の形態において、第二の検出部128は、サンプル受取りライン162内の第二の位置での液体の存在を検出するために使用される(たとえば、液体が存在するときの、第二の位置に近接するサンプル受取りライン162内における圧力の増加を検出することにより)、圧力センサ142を備える。第二の検出部128は、サンプル受取りライン162内の第二の位置における液体の不存在を検出する(たとえば、第二の位置に近接するサンプル受取りライン162内における圧力の減少を検出することにより)ためにも、使用される。しかしながら、圧力センサは、例として提供されるものであり、本開示を限定する意図はない。他の実施の形態において、第二の検出部128は、サンプル受取りライン162内の第二の位置での液体の存在を検出する(たとえば、液体が存在するときの、第二の位置に近接するサンプル受取りライン162を通過する光の減少を検出することにより)ために使用される、光学センサ134を備えていてもよい。第二の検出部128は、サンプル受取りライン162内の第二の位置における液体の不存在を検出する(たとえば、第二の位置に近接するサンプル受取りライン162を通過する光の増加を検出することにより)ためにも、使用される。これらの例において、第二の検出部128は、ハイ状態として、第二の位置での液体サンプルの存在を通知し、ロー状態として、第二の位置での液体サンプルの不存在を、通知する。
コントローラ118(図4に示される)は、1以上検出部126,128と通信可能に接続され、さらに、サンプル受取りライン162内の第一の位置、サンプル受取りライン162内の第二の位置、サンプル受取りライン162内の他の位置等での液体の検知を行う(register)。たとえば、コントローラ118は、第一の検出部126を用いた検出動作を開始、さらに、サンプル受取りライン162内の第一の位置の液体が、コントローラ118により検知される(たとえば、第一の検出部126により決定されるように、ローからハイへの状態の変化を、コントローラ118が検知するとき)。その後、第一の検出部126はモニタされ(たとえば、連続的に、少なくとも実質連続的に)、そして、コントローラ118は、サンプル受取りライン162内の第一の位置での液体の不存在を、続いて検知する(たとえば、第一の検出部126により決定されるように、ハイからローへの状態の変化を、コントローラ118が検知するとき)。
同様に、コントローラ118は、第二の検出部128を用いた検出動作を開始、さらに、サンプル受取りライン162内の第二の位置の液体が、コントローラ118により検知される(たとえば、第二の検出部128により決定されるように、ローからハイへの状態の変化を、コントローラ118が検知するとき)。その後、第二の検出部128はモニタされ(たとえば、連続的に、少なくとも実質連続的に)、そして、コントローラ118は、サンプル受取りライン162内の第二の位置での液体の不存在を、続いて検知する(たとえば、第二の検出部128により決定されるように、ハイからローへの状態の変化を、コントローラ118が検知するとき)。
コントローラ118および/または1以上の検出部126,128は、システム100に対してあるイベント(たとえば、サンプル受取りライン162内の複数の位置での、特定の時間における、液体の存在又は不存在)のタイミングを提供するタイマーの動作を含み、または影響を与える。例として、コントローラ118は、時間をモニタする。当該時間に、(たとえば、液体を、排出または保持ループへ方向付けるのとは異なり)液体サンプルを分析システム102に方向づけすることができるかどうかに関する決定を行うために、複数の検出部により、状態の変化が検知される。他の例として、コントローラ118は、検出部126,128を介してコントローラ118により検知された状態の変化に基づいて、サンプル受取りライン162および/またはサンプルループ164内で、液体が費やした時間を、モニタする。
図8Aを参照して、サンプル搬送ライン144は、複数のサンプルセグメントを含む。一般的に、関連する分析装置に近接して(たとえば、分析装置の隣のオートサンプラー)、サンプルが取得されたとき、サンプルは、実質的なサンプル量を必要とせず、サンプル源と分析装置との間の全距離にわたって延びる。しかしながら、長い距離のサンプルの搬送に対して、リモートサンプリングシステム104と分析システム102との間の全搬送ライン144(図2Aおよび2Bに示されるように)を満たすことは(たとえば、サンプル長さは、数百メートルに達する)、たとえば、未使用のサンプル部分の廃棄物に関する環境問題、サンプルの粘性等のために、禁止され又は望まれない。したがって、実施の形態において、リモートサンプリングシステム104は、サンプルにより、全搬送ライン144を満たさなくてもよく、むしろ、分析システム102による分析のために、搬送ライン144の総体積の部分を示す液体サンプルセグメントが、搬送ライン144を介して、送られる。たとえば、搬送ライン144は、数百メートルの長さに達し得る一方で、分析システム102への搬送の間である所定の時間において、サンプルは、搬送ライン144の約1m以下を占める。ラインを介した液体サンプルセグメントの送信が、リモートサンプリングシステム104から送られるサンプルの量を減らすことができる一方で、分析システム102への搬送の間、サンプル搬送ライン144内において、サンプルに、バブル又はギャップ/ボイドが生じ得る。搬送の間のチューブ間における穴の変化のような、サンプルの長距離搬送に関連した環境、サンプル間のラインの清浄のために使用される、クリーニング液体の残存との作用、ライン内の残存流体との反応、および搬送ラインのスパンに沿った圧力差などのため、上記バブル又はギャップ/ボイドは形成される。
実施の形態の例において、液体サンプル800は、リモートサンプリングシステム104から、搬送ライン144を介して、分析システム102が配置される第一の位置へと、送信される。リモートサンプリングシステム104により得られるサンプルの総体積は、図8Aにおいて、VTOTとして、表されている。示されているように、リモートサンプリングシステム104からの搬送の間に、搬送ライン144において、ギャップ又はボイド802が形成され得る。ギャップ又はボイド802が、分析システム102による分析のための、十分な量又は体積のサンプルを含まない多くのサンプルセグメント804を分割する。分析システム102による分析に十分な体積(VSAMPLEとして示される)を有する、より大きなサンプルセグメント806の前および/または後に、上記サンプルセグメント804が位置する。実施の形態において、リモートサンプリングシステム104により収集されたサンプルの量(たとえば、VTOT)は、分析装置112による分析に対して、十分な量のサンプル150を提供するように、調整される。たとえば、「捕獲される」サンプル150の量に対する、「投入される」サンプル150の量の体積比(たとえば、VTOT/VSAMPLE)は、少なくとも約1と1/4(1.25)である。しかしながら、当該比の値は、単なる一例として提供されるものであり、本開示を限定する主旨ではない。幾つかの実施の形態において、当該比の値は、1と1/4よりも大きく、さらに他の実施の形態において、当該比の値は、1と1/4よりも小さい。例となる実施の形態において、2と1/2ミリリットル(2.5mL)のサンプル150(たとえば、濃縮された、硫酸または硝酸)が投入され、1ミリリットル(1mL)のサンプル150が捕獲される。他の例の実施の形態において、1と1/2ミリリットル(1.5mL)のサンプル150が投入され、1ミリリットル(1mL)のサンプル150が捕獲される。本開示の実施の形態において、「投入される」サンプル150の量は、第一の位置と第二の位置のとの距離、第一の位置と第二の位置間のサンプル搬送ラインのチュービングの量、サンプル搬送ライン144内の圧力などを考慮して、調整される。一般的に、搬送の間にサンプル搬送ライン144内に形成される、ギャップ/ボイド802およびサンプルセグメント804を考慮して、比VTOT/VSAMPLEは、1よりも大きい。
幾つかの実施の形態において、システム100は、サンプル搬送ライン144に供給されるガス圧の制御を通して、適正な、連続的した液体サンプルセグメントの搬送を、促進する。たとえば、低表面張力を有する、またはサンプルの表面張力を人工的に低くする界面活性剤を有する、サンプルに対して、搬送ライン144を通したサンプルの押出しのために、ガス圧の急激な適用を行った場合、当該サンプルに、複数のガスバブルが生じ得り、分析システム102による分析に適する連続した液体サンプルセグメント806の代わりに、ギャップ/ボイド802が生成され、結果として、より小さいサンプルセグメント804が生成され得る。ガス圧の急激な適用は、オフ構成からフルオン構成(たとえば、搬送ライン144を通してサンプル150を搬送するための所定の搬送圧力)への、ガス供給部146からのガス流の制御による。実施において、経時的な圧力の周期的な又は徐々の増加により、搬送ライン144を介した搬送に対して、ガス供給部146からサンプルへ提供されるガスの圧力を調整するために、フロー制御部は、ガス供給に接続される。たとえば、フロー制御部は、期間に渡る圧力の連続的又は周期的な増加により、第一の状態(たとえば、オフ状態、ベース圧力、ゼロ圧力など)から、第二の状態に至るまで(たとえば、所定の搬送圧力、最大搬送圧力など)、ガス供給部146からのガス流を制御することができる。実施において、圧力を増加する当該期間は、第一の状態から第二の状態までで、約1分である。限定されないが、圧力の増加は、圧力の直線的増加、圧力の非直線的な増加、圧力の周期的な又はステップ状の増加、またはこれらの組合せを、含む。実施において、フロー制御部は、リモートサンプリングシステム104から搬送されるサンプルのサンプル識別に応じて、圧力増加を制御することができる。たとえば、コンピュータが特定のサンプル識別に関連した圧力増加計画(regimens)を有する事前のテーブルにアクセスできる場合、適切な当該圧力増加計画を制御するコンピュータ制御下において、フロー制御部は動作する。所定のサンプル識別に対して、コンピュータは、リモートサンプリングシステム104から転送されるサンプルのサンプル識別を識別することができ、サンプルを搬送するため、フロー制御部が、ガス供給部146からのガス流における圧力増加を制御するための、対応する圧力増加計画を読み込むことができる。実施において、フロー制御部は、上記の背圧システム200、図3Cで示された追加のバッファ液体導入システム300、またはこれらの組合せと組合せで、使用される。
図8Bを参照して、例となる実施の形態において、システム100内の背圧の導入を介して(たとえば、搬送ライン144を通したサンプル150の搬送の間)、システム100は、適切な連続の液体サンプルセグメントの搬送を、促進することができる。たとえば、サンプルが、高蒸気圧を有する、低表面直力を有する、または、搬送ライン内でサンプルが自然にセグメント化し又は脱ガスする傾向を引起す他の特徴を有する、液体を含む場合、リモートサンプリングシステム104からのサンプルの搬送の間、搬送ライン144へ背圧を導入するように構成された、背圧システム200を、システム100は備える。背圧チェンバー202a,202b内で加圧されたバスを受取るために、ガス圧源204と流体的に接続された、二つの背圧チェンバー202a,202bを有する、背圧システム200が示されている。二つの背圧チェンバーが示されているが、システム100は、二つの背圧チェンバーに限定されず、1つの背圧チェンバーであっても、または3以上の背圧チェンバーであってもよい。搬送ライン144を介したサンプル150の搬送に対して背圧を提供するために、ガス圧源204は、アルゴンに限定されないが、アルゴンを含む、不活性ガスの源を含み得る。
背圧チェンバー202a,202bにより受取られる、ガス圧源204からのガスの出力圧力を制御するため、ガス圧源204は、圧力制御部206に接続される。一般的に、搬送ライン144へ背圧を供給するために、圧力制御部206は、ガス圧源204からのガスの出力圧力を制御する。背圧は、連続する液体サンプルセグメント806を維持しつつ、搬送ライン144を介したサンプルの通過を許すための、リモートサンプリングシステム104により供給される搬送圧力より小さい。たとえば、圧力制御部206は、ガス圧源204から背圧チェンバー202a,202bへ、1バー(bar)圧力のガスを供給することができる。これに対して、サンプルループ164に向けて、搬送ライン144を介してサンプル150を搬送するために、リモートサンプリングシステム104は、たとえば供給圧力が2バー等、1バーの背圧を超える圧力で、サンプル150を供給することができる。実施において、サンプルの流れを維持するために、リモートサンプリングシステム104は、流量(flow rate)又は圧力差、または流量と圧力差との両方の組合せを制御する、制御部を備えていてもよい。これは、システム100に導入されるサンプルの種類に基づく。たとえば、上記制御部は、搬送のために、背圧システムよりも高い、一定の圧力を供給するガス制御部を、制御する。他の実施の形態において、搬送ライン144を通したリモートサンプリングシステム104から、所望のマスフロー率のサンプルを押出すように、上記制御部は、マスフロー制御部を制御する。ガス供給の圧力が、マスフロー制御部により制御又は変化される場合において、搬送ライン144を通して流体を押すために、ガス供給(たとえば、ガス供給部146)の制御により、マスフロー制御部は、搬送ライン144内の流体の一定の流れを提供する。たとえば、現在の流量を維持するため、または搬送の間の搬送ライン144の状況の変化、背圧の変化等に基づいて、他のフロー設定へ変更するために、マスフロー制御部は、搬送ライン144へ供給されるガスの圧力を変えることができる。
図8Cを参照して、他の選択的なバッファ液体導入システム300について、説明する。分析システム102へ送られるサンプルとリモートサンプリングシステム104との間の搬送ライン144内に位置するバッファ液体へ、ガス圧を印加することを通して、図1〜8Bのシステム100は、適切な連続する液体サンプルセグメントの搬送を促進する。たとえば、低表面張力を有する、またはサンプルの表面張力を人工的に低くする界面活性剤を有する、サンプルに対して、搬送ライン144を通したサンプルの押出しのために、ガス圧の急激な適用をサンプルに対して行った場合、当該サンプルに、複数のガスバブルが生じ得り、分析システム102による分析に適する連続した液体サンプルセグメント806の代わりに、ギャップ又はボイド802が生成され、結果として、より小さいサンプルセグメント804が生成され得る。実施の形態において、リモートサンプリングシステム104は、搬送ライン144へサンプル150を導入し、続いて、搬送ライン144へバッファ液(たとえば、DI水)を導入する。ガス供給部146からの最初のガスの存在、バッファ液を有するループを保持するバルブと、サンプルを有するループを保持するバルブとの間のボイドスペース等などを介して、ギャップ又はボイド802又はブローホールが、サンプル150とバッファ液との間に、存在する。その後、バッファ液を押出すために、リモートサンプリングシステム104は、ガス供給部146からのガス流を導入することができ、このことは、転じて、搬送ライン144を介してサンプル150(たとえば、連続する液体サンプルセグメント806)を押出すために、サンプル150とバッファ液との間のギャップ又はボイド802又はブローホールを、押出す。
図8Cを再度参照して、バッファ液導入システムは(たとえば、1以上のリモートサンプリングシステム104において)、ガス供給部146からのガスとサンプル150との間の搬送ラインへ、バッファ液を導入してもよい。サンプルループ302にサンプル150を投入し、バッファループ304にバッファ液を投入するために、バッファ液導入システム300は、図8Cの投入構成内にある。搬送ライン144へ導入される流体を操作するバッファ液導入システム300を介した液体流路を制御するため、バッファ液導入システム300は、1以上のバルブ(回転バルブ、選択バルブ、多ポートバルブなど)を含むバルブシステム306を含んでもよい。たとえば、バルブシステム306は、バッファ液導入システム300を通る液体の流れを検出する複数の構成間で切替可能な、バルブ308,310,312,314を含む。投入構成において、サンプル150は、バルブ314を介して、バルブ312へ方向付けられ、その後、バルブ312が、サンプル150を、廃棄物となる余剰の流れと共に、バルブ308へ及びサンプルループ302内へ、方向付ける。当該投入構成は、バッファループ304内へのバッファ液体の投入も、含むことができる。たとえば、バッファ液体(たとえば、DI水)は、バルブ310へ及びバッファループ304内へ、方向付けられてもよい。実施において、サンプルループ302へサンプルを投入すること、およびバッファループ304へバッファ液体を投入することは、実質、同時に行ってもよい。これとは別に、バルブ310が投入構成にあるときはいつでも、バッファループ304を満たすために、常に又は時折、バッファ液体をバルブ310へ提供してもよい。たとえば、ガス供給部146からバルブ314へガスを供給するなど、投入構成の間、ガスを搬送ライン144へ供給される。投入構成において、バルブ314は、バルブ310と流体的に接続され、当該バルブ310は、バルブ308と流体的に接続される。
図8Dを参照して、分析のために分析システム102へサンプルを搬送するために、バッファ液体導入システム300は、バッファループ304及びサンプルループ302内に保持されている液体を、搬送ライン144へ押出す、搬送構成にある。たとえば、搬送構成において、バルブ308へ向けて、バッファループ304外へ、当該バッファループ304内に保持されているバッファ液体を押出すために、ガス供給部146からのガスを、バルブ310へ方向付けする。バッファ液体は、バルブ310とバルブ308との間の流通を提供する液体ライン316内に存するガスを、押す。液体ライン316内に存するガスは、転じて、搬送ライン144内へサンプルを押出すために、サンプルループ302内に保持されているサンプルを、押す。たとえば、図8Eを参照して、搬送ライン144の例が示されている。ここで、ガス供給部146からのガス圧により、ガス318は、他のセクションのガス322(たとえば、投入構成と搬送構成との間の液体ライン316内に存するガス)に対して、バッファ液体320を押し、転じて、分析システム102へ搬送するために、このことが、サンプルセグメント324を押す。実施において、たとえば、ガス318がサンプルセグメント324内にバブルを導入することを防止することにより、分析システム102による分析に適した連続的な液体サンプルセグメント(たとえば、連続的な液体サンプルセグメント806)を維持するため、バッファ液体320は、ガス318とサンプルセグメント324との間に、バリアを提供する。たとえば、ガス318が直接サンプルセグメント324を押すこととは異なり、バッファ液体320がガス318からの初期圧力の力を受取る一方で、制御された態様でサンプルセグメント324を押すために、バッファ液体320がガス322を圧縮する。搬送に続いて、リンス工程は、リンス液体(たとえば、DI水)を、バルブ312へ導入することができる。バルブ312は、バルブ310、バッファループ304、バルブ308、およびサンプルループ302へ、リンス液体を導入するために、構成を切替える。これとは別に、別途のリンス工程なしに、バッファ液体が、搬送の間に、液体ラインを清浄してもよい。たとえば、分析システム102へのサンプルの搬送の間に、システム100の液体ラインを清浄する、十分な体積のバッファ液体を提供するために、バッファループ304の体積は、選択されてもよい。
図8Fを参照して、例となる実施において、ガス供給部146からのガス圧に対してバッファを提供するために、搬送ライン144へ、複数のバッファ液体を導入する。第二のバッファループ328を有するバルブ326は、バルブ310とバルブ308との間に挿入されてもよい。液体ライン330は、バルブ310とバルブ326とを接続し、液体ライン332は、バルブ308とバルブ326とを接続する。サンプルと複数のバッファ液体の一つとの間、または各バッファ液体の間に、ガススペーシングを提供するために、投入構成と搬送構成との間に、ガスが、液体ライン330,332に存する。バッファループ304及び第二のバッファループ328を満たすため、バッファ液体源からバルブ310とバルブ326との各々への流通を提供するため、液体ライン334は、バルブ310とバルブ326とを接続する。これとは別に、分析システムへサンプルを搬送する間、搬送ライン144内に異なるバッファ液体を提供するために、バルブ326へ、異なるバッファ液体を導入してもよい。
図8Gを参照して、例となる実施の形態において、搬送ライン144が示されている。ここで、ガス供給部146からのガス圧により、ガス336は、他のセクションのガス340(たとえば、投入構成と搬送構成との間に、液体ライン330内に存するガス)に対して、第一のバッファ液体338(たとえば、バッファループ304内に保持される)を押し、このことが、第二のバッファ液体342(たとえば、第二のバッファループ328内に保持される)を押し、このことが、更なるセクションのガス344(たとえば、投入構成と搬送構成との間に、液体ライン332内に存するガス)を押し、転じて、分析システム102への転送のために、このことが、サンプルセグメント346を押す。実施において、たとえば、ガス336がサンプルセグメント346内にバブルを導入することを防止することにより、分析システム102による分析に適した連続的な液体サンプルセグメント(たとえば、連続的な液体サンプルセグメント806)を維持するため、バッファ液体338,342は、ガス336とサンプルセグメント346との間に、バリアを提供する。たとえば、ガス336が直接サンプルセグメント346を押すこととは異なり、バッファ液体338がガス336からの初期圧力の力を受取る一方で、制御された態様でサンプルセグメント346を押すために、バッファ液体338,342がガス340,344を圧縮する。実施において、バッファ液体導入システム300は、上述の背圧システム200、上述のフロー制御部、またはこれらの組合せと、組合せえて使用されてもよい。
実施において、システム100は、分析システム102へ各サンプルを搬送する、複数のリモートサンプリングシステム104のそれを、選択することができる(たとえば、「ピッチ」)。これにより、検出部126は、分析システム102へ送るために十分なサンプルが存在するか(たとえば、サンプルループ164内のVSAMPLE)どうか(たとえば、「キャッチ」)、またはボイドまたはギャップがライン内に存在するか(たとえば、検出部126間に)どうかの、決定を促進し、これにより、特定の時間に、サンプルを分析システム102へ送るべきでない。仮に、バブル又はギャップが存在するなら(たとえば、サンプルループ164内において)、特に、もし、サンプルが希釈され、または分析装置112への導入前に分析システム102でさらに希釈されるなら、分析装置112は、「ブランク」溶液を分析することができるので、当該存在が、サンプルの分析の正確性を損なう。
幾つかの実施の形態において、システム100は、連続的な液体サンプルセグメント(たとえば、サンプルセグメント806)が、サンプル受取りライン162および/またはサンプルループ164内に含まれる時を決定するように、構成することができ、これにより、システム100は、分析装置112へ、ギャップ又はボイド802またはより小さいサンプルセグメント804を搬送することを、防止することができる。たとえば、システム100は、サンプル受取りライン162に沿って、第一の位置の位置に、第一の検出部126を含むことができ、サンプル受取りライン162に沿って(たとえば、第一の位置からの下流で)第二の位置に、第二の検出部126を含むことができる。システム100は、第一の検出部126および第二の検出部128の間に、サンプルループ164を含んでもよい。実施の形態において、たとえば、少なくとも二つの流路構成(たとえば、図3Aに示したバルブ148の第一の流路構成;図3Bに示したバルブ148の第二の流路構成など)間で切替可能な多ポートバルブのような、バルブは、第一の検出部126とサンプルループ164との間、および第二の検出部128とサンプルループ164との間に、配置される。本開示の実施の形態において、第一の位置での第一の検出部126を介したハイからローへの状態の変化を検知されない一方で、システム100は、第一の位置および第二の位置の両方で、同時に、液体を検知することにより、サンプル受取りライン162および/またはサンプルループ164内に、連続的な液体サンプルセグメントが含まれることを、決定することができる。つまり、第二の検出部126が液体サンプルの存在を検知するまで、第一の検出部126により検出される状態の変化なしに、第一の検出部126から第二の検出部126へ、連続的に、液体サンプルを転送してもよい。
図9を参照して、サンプル受取りラインへ供給され、二つの例となる検出部により検知される、複数の液体サンプルセグメントを例示するタイムラインが、記述されている。図9のタイムラインは、図7で説明さるようなシステム100、または本明細書で説明されるシステム及び方法と共に、使用される。サンプル受取りラインが、検出部間に、連続する液体セグメントを含むときを決定するために、2以上の検出部が使用される、例となる実施の形態において、サンプル受取りライン内に、液体セグメントが受け取られる。たとえば、図7を参照して、サンプル受取りライン162は、液体サンプルセグメントを、受取ってもよい。その後、サンプル受取りライン内の第一の位置で、液体セグメントの存在および/または不存在を検出するように構成される、第一の検出部を用いた検出動作を開始することにより、サンプル受取りライン内の第一の位置で、液体セグメントを検知する。たとえば、図7を参照して、第一の検出部126は、ローからハイへの状態の変化として、サンプル受取りライン162内の第一の位置での、液体サンプルセグメントを検出する。図9を参照して、第一の位置において、時刻t,tで、液体サンプルセグメントが検出される。その後、第一の位置での液体セグメントの検知に続いて、第一の検出部がモニタされてもよい。たとえば、図7を参照して、コントローラ118により、第一の検出部126がモニタされ、第一の検出部126は、ハイからローへの状態の変化として、サンプル受取りライン162内の第一の位置における、液体サンプルセグメントの不存在を検出する。図9を参照して、第一の位置が、時刻t,tで始まって、モニタされ(たとえば、連続的に、少なくとも実質連続的に)、第一の位置で、時刻t,tにおいて、液体サンプルセグメントの不存在が、検出される。
同様に、サンプル受取りライン内の第二の位置で、液体セグメントの存在および/または不存在を検出する、第二の検出部を用いた検出動作を開始することにより、サンプル受取りライン内の第二の位置で、液体セグメントを検知する。たとえば、図7を参照して、第二の検出部126は、ローからハイへの状態の変化として、サンプル受取りライン162内の第二の位置での、液体サンプルセグメントを検出する。図9を参照して、第二の位置において、時刻t,tで、液体サンプルセグメントが検出される。その後、第二の位置での液体セグメントの検知に続いて、第二の検出部がモニタされてもよい。たとえば、図7を参照して、コントローラ118により、第二の検出部126がモニタされ、第二の検出部126は、ハイからローへの状態の変化として、サンプル受取りライン162内の第二の位置における、液体サンプルセグメントの不存在を検出する。図9を参照して、第二の位置が、時刻t,tで始まって、モニタされ(たとえば、連続的に、少なくとも実質連続的に)、第二の位置で、時刻t,tにおいて、液体サンプルセグメントの不存在が、検出される。
第一の位置および第二の位置の両方で、同時に、液体が検知されるとき、第一の検出と第二の検出部との間のサンプル受取りライン内において、連続する液体セグメントが検知される。たとえば、図7を参照して、ハイ状態が、第一の検出部126および第二の検出部126の各々での、液体サンプルセグメントの存在を表すとき、コントローラ118は、サンプル受取りライン162内において、連続する液体サンプルセグメントを検知する(たとえば、第一の検出部126と第二の検出部126との間の存在として)。図9を参照して、第二の位置で、液体サンプルセグメントが検出されたとき、時刻tで、連続する液体サンプルセグメントが検知される。
幾つかの実施の形態において、連続する液体セグメントがサンプル受取りライン内で検知されるとき、さらにサンプル受取りラインから分析設備への連続する液体セグメントの搬送を開始するときを、決定するために、論理積演算を利用することができる。たとえば、図7を参照して、コントローラ118は、第一の検出部126および第二の検出部126の各々でのハイ状態時に論理積演算を用い、バルブ148を用いて、サンプルループ164と分析装置112との選択的接続を開始する。これにより、分析装置112へ連続する液体サンプルセグメントを供給するために、サンプルループ164と分析装置112とが、流体的に接続される。幾つかの実施の形態において、第一の検出部126および第二の検出部126で、ローからハイへの状態変化が検知されたとき、コントローラ118は、分析装置112へ連続する液体サンプルセグメントを供給するために、バルブ148を切替えるかどうかのみを、決定する。幾つかの実施の形態において、サンプルループ164と分析装置との選択的接続を開始する前に、ある期間(たとえば、図9で示したtΔ)の間、第二の検出部126でのハイ状態をモニタすることを、システム100は要求してもよい。たとえば、コントローラ118および/またはプロセッサ120のタイマー又はタイマー機能は、第二の検出部126がハイ状態を維持した期間を、確認する。これにより、ひとたび、第二の検出部126が期間tΔ(たとえば、閾値期間)の間ハイ状態を維持しとき、および第一の検出部ハイ状態である場合、コントローラ118は、十分な液体サンプルセグメント(たとえば、図8Aにおけるセグメント806)が捕らえられたことを決定し、分析装置112へ連続する液体サンプルセグメントを供給するために、バルブ148を切替える。tΔの期間は、ある期間に対応する。当該ある期間を超えて、第二の検出部がボイド又はバブルを測定することは可能性として低く、当該ある期間は、サンプルの流量または他の搬送条件に依存して、変化する。
幾つかの実施の形態において、コントローラ118は、ハイ状態および/またはロー状態で、第一の検出部126のタイミングをモニタする。たとえば、リモートサンプリングシステム104から搬送されるサンプルのフロー特徴が知られている場合の実施の形態において、第二の検出部126でのハイ状態の確認と共に又は確認なしに、コントローラ118に、分析装置112へサンプルを送らせるために、サンプル受取りライン162および/またはサンプルループ164内に、十分な液体サンプルが存在するかを概算するための、ハイ状態で費やされる時間の長さを決定するために、第一の検出部126がモニタされる。たとえば、サンプルの所定の流量に対して、第一の検出部126がハイ状態であった時間の長さをモニタリングすることにより、サンプルの体積を概算する。しかしながら、ポンプの機能性における振動、搬送されるサンプルの種類、サンプルの粘性、搬送の期間、搬送距離、大気温度条件、搬送ライン144の温度条件等のために、サンプルの流量は、すぐに明らかでない、よって、第二の検出部126の機能性は、有益である。
本開示の実施の形態において、ここで説明されたシステムおよび技術は、バブルの存在なしで、第一の検出部126と第二の検出部126との間のサンプル受取りライン(たとえば、サンプルループ)の一部が満たされることを、決定するために使用される。たとえば、図9を参照して説明されたように、時刻tと時刻tとの間での、第一の位置における液体サンプルの不存在は、サンプル受取りライン162内におけるバブルの存在に、対応し得る。システム100が、サンプル受取りライン162内にバブルが存在しないという条件に達したとき、サンプルループ164内の液体が分析装置112へ移動することができるように(分析または分析の前のサンプル条件のため)、コントローラ118は、バルブ148を切替える。
図10を参照して、連続する液体サンプルセグメント内にギャップ又はボイドなくして、分析システムによる分析のために、サンプル受取りラインが連続する液体サンプルセグメント内に十分な量のサンプルを含むときを決定するために、2つの検出部が使用される、例となる実施の形態において、例となる工程810が説明される。示されているように、サンプル受取りラインにおいて、液体セグメントを受取る(ブロック812)。たとえば、サンプル受取りライン162は、リモートサンプリングシステム104により取得され、搬送ライン144を介して搬送される、サンプルを受取る。工程810は、第一の位置を通過すとき、液体セグメントの存在および/または不存在を検出するように構成された第一の検出部により、サンプル受取りライン内の第一の位置で、液体セグメントを検知することも、含む(ブロック814)。たとえば、第一の検出部126は、サンプル受取りライン162内の第一の位置で、液体サンプルセグメントの存在を、測定する。図9を参照して、第一の位置において、時刻t,tで、液体サンプルセグメントが検出される。
次に、第一の位置での液体セグメントを検知したのち、第一の検出部は、モニタされる(ブロック816)。たとえば、サンプル受取りライン162内の第一の位置に、液体セグメントが存在しないか否か(たとえば、サンプル液体の検出を示す、ハイ状態から、サンプル液体が検出されない、ロー状態へと、第一の検出部126が移行したか否か)を決定するために、コントローラ118により、第一の検出部126はモニタされる。図9を参照して、第一の位置が、時刻t,t始まって、モニタされる(たとえば、連続的に、少なくとも実質連続的に)。その後、第二の位置での液体セグメントの存在および/または不存在を検出するように構成された、第二の検出部による検出動作を実行することにより、第一の位置からの下流である、サンプル受取りライン内の第二の位置で、液体セグメントを検知する前に、サンプル受取りライン内の第一の位置での液体セグメントの不存在を検知しないとき、連続する液体サンプルセグメントを、サンプル受取りライン内で検知する(ブロック818)。たとえば、図9を参照して、時刻t,tで、第二の検出部126が、サンプル液体の存在を検出する一方で、時刻t,tで、第一の検出部126は、サンプル液体の存在を検出する。第二の検出部がサンプルセグメントを検出する前の中間時間で、第一の検出部126が不存在を検出することなしに、第一の検出部の時刻tと時刻tとの間の液体サンプルセグメントのみが、第二の検出部により検知される(時刻tで始まって)。サンプルループ164内に含まれるサンプルを、分析装置112へ送るために、当該時刻に、コントローラ118は、バルブ148を切替える指示を行う。第一の検出部126が、tで、液体サンプルの存在を検知する一方で、第二の検出部126が、tで、液体サンプルの存在を続いて検知する前に、第一の検出部126が、tで、液体サンプルの不存在をも検知する。したがって、システム100は、ギャップ又はボイド(たとえば、ギャップ/ボイド802)が、サンプルループ164内に存在することを認識し、分析のためにバルブ148の切替えを行わず、代わりに、不十分なサンプルセグメント(たとえば、液体セグメント804)を、排出へと移動させる。ここで説明されるように、第一の検出部126が、その間に、ハイ状態を維持したのち、ひとたび、第二の検出部126が、ある期間(たとえば、tΔ)の間、ハイ状態を維持すると、バルブ148を切替えさせるために、タイマー(たとえば、コントローラ118により実装される)が使用される。
図11を参照して、システム100の制御フローチャートの例が、例示される。二つのリモートサンプリングシステム104a,104bおよび関連する搬送ライン144a,144bを介して、サンプル位置900およびサンプル位置902などの二つのリモートサンプル位置と、分析システム102は、流体的に接続される。示された実施の形態において、分析システム102は、リモートサンプリングシステム104a,104bの各々に、904a,904bと各々示されるように、命令を送信する。リモートサンプリングシステム104およびリモートサンプリングシステム104bは、各サンプリング位置(リモートサンプリングシステム104aに対するサンプリング位置900、リモートサンプリングシステム104bに対するサンプリング位置902)で取得されたサンプルを、搬送ライン144a,144bの各々を介して、分析システム102へ、各々搬送する。その後、分析システム102は、サンプルに含まれる、様々な化学種の量を決定するために、サンプルを処理する。その後、分析システム102は、当該化学種の量が元素選択限界(element-specific limit)(たとえば、サンプルにおける特定の汚染物に対する限界)を超えているか否かを、決定する。実施の形態において、システム100は、各サンプリング位置に対して、および各サンプリング位置独立での特定の化学種に対して、汚染物限界を個々に設定することができる。たとえば、特定の金属汚染物に対する耐性は、処理の間に減少する。なので、下流の化学サンプルは、上流で取られる化学サンプルに対するよりも、特定の化学種に対して、より低い限界を有する。
図11に示すように、分析システム102は、リモートサンプリングシステム104aにより、サンプリング位置900で取得されるサンプルに対して、如何なる化学種も、如何なる元素限定限界を超えることがない、ということを決定する。その後、元素選択限界未満でのプロセスアプリケーションの動作により、サンプリング位置900でのプロセスアプリケーションの継続を許可するため、分析システム102は、CIM Host(ホスト)906に、908aで示される指示を送信する。分析システム102は、リモートサンプリングシステム104bにより、サンプリング位置902で取得されるサンプル内に存在する、少なくとも一つの化学種が、元素選択限界(たとえば、サンプル内の汚染物に対する限界)を超えることを、決定する。その後、元素選択限界より大きい状態でのプロセスアプリケーションの動作により、サンプリング位置902でのプロセスアプリケーションへ向けられたアラートを送信するため、分析システム102は、CIM Host906に、908bで示される指示を送信する。その後、サンプリング位置902でリモートサンプリングシステム104bにより得られたサンプルの分析に基づいた動作を停止するために、CIM Host906は、停止処理命令910を介して、サンプリング位置902での処理を命令する。実施の形態において、CIM Host906とシステム100の構成要素との通信は、SECS/GEMプロトコルにより、促進されることができる。実施の形態において、元素が、特定のサンプル位置に対するサンプルで、元素選択限界を超えると決定されるとき、システム100は、コンテクスト特定アクション(context-specific action)を備える。限定されないが、当該コンテクスト特定アクションは、アラートを無視し、処理動作を継続すること、処理動作を停止すること、システム校正を行い、その後オーバリミットサンプルを再実行すること、などを含む。たとえば、第一のアラートに基づいて、分析システム102は、校正(または、他の校正)を実施し、その後、サンプルを再実施するが、後続のアラート(たとえば、第二のアラート)により、動作を停止するため、CIM Host906は、問題となっているサンプリング位置での処理を命令する。
図12を参照して、複数のサンプリング位置からサンプルを取得するため、図1〜11を参照して説明されたシステム100は、複数のサンプリングシステム104を備えることができる。図12で示した実施の形態において、システム100は、薬液槽、バルク薬品、環境廃液、および他の液体サンプルを利用する、処理設備の5つの異なる位置に配置される、5つのリモートサンプリングシステム104(104A,104B,104C,104D,104Eとして示される)を備える。5つのリモートサンプリングシステム104の各々から離れて配置されている分析システム102へ搬送するために、リモートサンプリングシステム104は、異なる位置で、サンプルを取得する。第一のリモートサンプリングシステム104Aは、脱イオン水パイプライン1000の近くに配置されており、分析システム102から、約四十メートル(40m)の距離(d5として示されている)だけ、離れている。第二のリモートサンプリングシステム104Bは、分配弁ポイント1002の近くに配置されており、分析システム102から、約八十メートル(80m)の距離(d4として示されている)だけ、離れている。第三のリモートサンプリングシステム104Cは、薬液供給タンク1004の近くに配置されており、分析システム102から、約八十メートル(80m)の距離(d3として示されている)だけ、離れている。薬液供給タンク1004は、薬液貯蔵タンク1008から離れて配置されており、さらに薬液貯蔵タンク1008から薬液が供給される。第四のリモートサンプリングシステム104Dは、薬液供給タンク1006の近くに配置されており、分析システム102から、約八十メートル(80m)の距離(d2として示されている)だけ、離れている。薬液供給タンク1006は、薬液貯蔵タンク1008から離れて配置されており、さらに薬液貯蔵タンク1008から薬液が供給される。第五のリモートサンプリングシステム104Eは、薬液貯蔵タンク1008の近くに配置されており、分析システム102から、約三百メートル(300m)の距離(d1として示されている)だけ、離れている。5つのリモートサンプリングシステム104が図示されているが、たとえば、他の処理ストリーム、薬液槽、バルク薬液貯蔵、環境廃液、および他の液体サンプルなどの、処理設備全体で、超微量不純物をモニタするために、システム100は、5より多いリモートサンプリングシステム104または5より少ないリモートサンプリングシステム104を、利用してもよい。実施において、リモートサンプリングシステム104から分析システムへのサンプルの搬送は、約1.2メートル/秒(1.2m/s)の割合で提供され、処理設備全体の超微量不純物の略リアルタイム分析(たとえば、ICPMS分析)を提供する。
図13を参照して、経時的な、半導体製造プロセスに対する薬液槽(SC−1 バス)の金属汚染物を示すチャートが、示されている。チャートは、時間内の3点で取られたマニュアルサンプルから測定された、金属汚染物に対するデータ点を示す部分1100を含む。マニュアルサンプリング方法のそれを超えるサンプリング周波数で(たとえば、少なくとも16〜17倍より多い頻度で)、システム100から(たとえば、リモートサンプリングシステム104から)取られたサンプルから測定された、金属汚染物に対するデータ点に重ね合わせて、部分1100からのマニュアルサンプルから測定された金属汚染物に対するデータ点を示す、部分1102をも、チャートは含む。部分1102に示すように、半導体製造プロセスにおいて、汚染物が、経時的に、徐々に増加している。特定の半導体プロセス(たとえば、部分1100からのマニュアルサンプリング技術)における薬液を交換するときを決定する、ライフタイムまたはライフカウント方法は、時間に渡る金属汚染物の特殊性を説明することが、しばしばできない。したがって、浴槽内の金属汚染物を認識することなく、薬液は、しばしば交換される。薬液槽が実際に追加のウェハ処理を提供できるが、とにかく薬液槽が取り換えられる(たとえば、処理アップタイムのロスとなる)場合、このことは、過剰交換となり、または、薬液槽が実際に受け入れられない金属汚染物を有するが、しばらく後まで、交換されない(たとえば、当該処理により処理されたウェハを、可能性として台無しにする)場合、このことは、交換不足となり得る。部分1102から分かるように、金属汚染物は、より高い周波数で、システム100により自動的に追跡される。薬液槽に対して汚染限界が到達されたときを、CIM Host 906に報知するために、汚染限界1104が設定される。汚染限界1104に達していないとき、処理の継続を行う一方で、したがって、汚染限界1104に到達したとき、システム100は、自動的に、処理動作を停止させ(たとえば、交換不足を避ける)、これにより、実現可能な処理アップタイムを提供する(たとえば、過剰交換を避ける)。
結び
実施において、様々な分析装置は、ここで説明された、構成、技術、アプローチなどを利用することができる。よって、ここでシステムを説明しているが、様々な分析機器は、説明された、技術、アプローチ、構成などを利用してもよい。これらの装置は、限定された機能性(たとえば、薄型装置)または強い機能性(たとえば、厚型装置)により、構成されてもよい。よって、装置の機能性は、たとえば、処理力、メモリ(たとえば、データ格納能力)、分析能力などの、装置のソフトウェア又はハードウェアリソースに関連する。
一般的に、ここで説明された各機能は、ハードウェア(たとえば、集積回路などの固定された論理回路)、ソフトウェア、ファームウェア、手作業処理、またはこれらの組合せを用いて、実装される。よって、上記の開示で説明されたブロックは、一般的に、ハードウェア(たとえば、集積回路などの固定された論理回路)、ソフトウェア、ファームウェア、手作業処理、またはこれらの組合せを、表す。ハードウェア構成の例では、上記開示で説明された各ブロックは、他の機能と共に、集積回路として実装される。当該集積回路は、所定のブロック、システム、または回路の機能の全て、または、ブロック、システム、または回路の機能の部分を、含む。さらに、ブロック、システム、または回路の要素は、複数の集積回路に渡って、実装されてもよい。必ずしも限定されないが、当該集積回路は、モノリシック集積回路、フリップチップ集積回路、マルチチップ集積回路、および/または混合信号集積回路を含む、様々な集積回路を備えていてもよい。ソフトウェア実装の例において、上記開示で説明された様々なブロックは、プロセッサ上で実行されるときの特定のタスクを実施する、実行可能なインストラクション(たとえば、プラグラムコード)を、表す。これらの実行可能なインストラクションは、1つ以上の有形のコンピュータ読込可能な媒体内に、格納される。幾つかの例において、システム、ブロック、または回路の全体は、ソフトウェアまたはファームウェア同等を用いて、実装される。他の例において、他の部分は、ハードウェアで実装される一方、所定のシステム、ブロック、または回路の一部は、ソフトウェアまたはファームウェアで実装されてもよい。
主題は、構成的特徴および/または処理動作に対して、特定の用語を用いて説明されてきたが、添付された特許請求の範囲で規定された主題は、特定の特徴又は上記で説明された動作に、必ずしも限定されない、ということを理解されるべきである。むしろ、特定の特徴又は上記で説明された動作は、特許請求の範囲を実施する例となる形態として、開示されている。

Claims (20)

  1. ガス圧を介して、リモートサンプリングシステムから、液体サンプルを搬送するように構成された、サンプル搬送ラインと、
    前記サンプル搬送ラインと流体的に接続され、大量の液体サンプルを保持するように構成された、サンプルループと、
    ガス圧源および前記サンプル搬送ラインと流体的に接続され、前記サンプル搬送ラインを介した搬送の間、前記液体サンプルに対して背圧を供給するように構成された、背圧チェンバーとを、備える、
    システム。
  2. 前記サンプル搬送ラインからの前記液体サンプルを、収集および分析するように構成された、分析システムを、さらに備え、
    前記分析システムは、ICP質量分析法(ICP/ICP-MS)、ICP発光分光分析法(ICP-AES)、液体クロマトグラフ(LC)、イオン・クロマトグラフ、ガスクロマトグラフ(GC)、湿度分析計、粒子計数器、およびFTIR赤外の、1つ以上を含む、
    請求項1に記載のシステム。
  3. 前記分析システムは、前記リモートサンプリングシステムから離れて、配置される、
    請求項2に記載のシステム。
  4. 前記サンプルルームが、
    前記分析システムによる分析に対して適切な液体サンプルセグメントを含むことを、決定するように構成された、1以上の検出部を、さらに備える、
    請求項2に記載のシステム。
  5. 前記1以上の検出部は、
    光学センサ、伝導度センサ、圧力センサ、金属センサ、または導電センサを、含む、
    請求項4に記載のシステム。
  6. コントローラを、さらに備えており、
    前記コントローラは、
    前記サンプル搬送ラインを介して前記液体サンプルを移動するため、前記ガス圧を制御し、
    前記サンプル搬送ライン内で、前記液体サンプルの一定の流量を維持し、
    前記サンプル搬送ラインにおける1以上の位置で、前記適切な液体サンプルセグメントの存在および/または不存在を検出する前記1以上の検出部と通信し、
    少なくとも部分的に、前記適切な液体サンプルセグメントの前記存在および/または不存在を検出することに基づいて、前記液体サンプルを、前記分析システムへ向けることを許す、ように動作可能である、
    請求項4に記載のシステム。
  7. 前記コントローラは、さらに、
    少なくとも部分的に、前記液体サンプルのサンプル識別に基づいて、前記ガス圧および/または前記背圧を制御する、ように動作可能である、
    請求項6に記載のシステム。
  8. リモートサンプリングシステムで、液体サンプルを受取ること、
    1以上の準備技術を用いて、配送および/または分析のために、前記液体サンプルを準備すること、
    サンプル搬送ラインを介して、前記液体サンプルを搬送することを、含み、
    前記液体サンプルを搬送することは、
    前記サンプル搬送ラインと流体的に接続され、大量の液体サンプルを保持するように構成された、サンプルループを生成すること、
    前記大量の液体サンプルを前記サンプルルームから押すため、ガス圧源のガス圧を用いること、
    前記サンプル搬送ラインを介した搬送の間、前記液体サンプルに対して、背圧を供給すること、を備え、
    前記背圧は、
    前記ガス圧源および前記サンプル搬送ラインと流体的に接続された、背圧チェンバーにより生成される、
    方法。
  9. 分析システムで、前記液体サンプルを受取ること、
    前記分析システムを用いて、前記液体サンプルを分析することを、さらに備え、
    前記分析システムは、ICP質量分析法(ICP/ICP-MS)、ICP発光分光分析法(ICP-AES)、液体クロマトグラフ(LC)、イオン・クロマトグラフ、ガスクロマトグラフ(GC)、湿度分析計、粒子計数器、およびFTIR赤外の、1つ以上を含む、
    請求項8に記載の方法。
  10. 少なくとも部分的に、前記液体サンプルのサンプル識別に基づいて、前記ガス圧および/または前記背圧を制御することを、さらに備える、
    請求項8に記載の方法。
  11. 前記サンプル搬送ラインを介して前記液体サンプルを移動するために、前記ガス圧を制御すること、
    前記サンプル搬送ライン内の前記液体サンプルの一定の流量を、維持すること、
    前記サンプル搬送ラインにおける1以上の位置で、適切な液体サンプルセグメントの存在および/または不存在を検出するために、1以上の検出部を用いること、
    少なくとも部分的に、前記適切な液体サンプルセグメントの存在および/または不存在を検出することに基づいて、前記液体サンプルを、前記分析システムへ向けることを許すことを、さらに備える、
    請求項8に記載の方法。
  12. 前記1以上の検出部は、
    光学センサ、伝導度センサ、圧力センサ、金属センサ、または導電センサを、含む、
    請求項11に記載の方法。
  13. 前記サンプル搬送ライン内の第一の位置で、液体サンプルセグメントの存在または不存在を検出するように構成された第一の検出部を用いて、検出動作を開始すること、
    前記第一の位置での前記液体サンプルセグメントの存在が検出されたとき、前記第一の位置で、前記液体サンプルセグメントを検知すること、
    検出状態の変化のため、前記第一の検出部を、継続的にモニタすること、
    前記サンプル搬送ラインにおける、前記第一の位置より下流である第二の位置で、前記液体サンプルセグメントの存在または不存在を検出するように構成された第二の検出部を用いて、第二の検出動作を開始すること、
    前記第二の位置での前記液体サンプルセグメントの存在が検出されたとき、前記第二の位置で、前記液体サンプルセグメントを検知すること、
    前記第二の位置で前記液体サンプルセグメントを検知する前に、前記第一の位置での前記液体サンプルセグメントの不存在が検知されないとき、連続的な液体サンプルセグメントを検知すること、
    前記連続的な液体サンプルセグメントを、前記適切な液体サンプルセグメントと、比較すること、
    少なくとも部分的に前記比較に基づいて、前記液体サンプルを、前記分析システムへ向けられることを、許すことを、さらに備える、
    請求項11に記載の方法。
  14. 連続する搬送動作間に、前記サンプルラインを清浄する、リンス処理を用いることを、さらに備える、
    請求項8に記載の方法。
  15. リモートサンプリングシステムから、液体サンプルを搬送するように構成された、サンプル搬送ラインと、
    前記リモートサンプリングシステムと通信する、コントローラと、
    コンピュータにより実行される命令を含む、メモリとを、備えており、
    前記命令により、
    前記リモートサンプリングシステムで、前記液体サンプルを受取り、
    1以上の準備技術を用いて、配送および/または分析のため、前記液体サンプルを準備し、
    前記サンプル搬送ラインを介して、前記液体サンプルを搬送する、ように動作可能であり、
    前記液体サンプルを搬送することは、
    前記サンプル搬送ラインに流体的に接続され、多量の液体サンプルを保持するように構成されたサンプルルームを、生成すること、
    前記サンプルループから前記多量の液体サンプルを押すため、ガス圧源のガス圧を用いること、
    前記サンプル搬送ラインを介した搬送の間、前記液体サンプルに対して、背圧を供給することを、含み、
    前記背圧は、
    前記ガス圧源および前記サンプル搬送ラインと、流体的に接続された、背圧チェンバーにより生成される、
    システム。
  16. 前記コンピュータにより実行される命令により、さらに、
    少なくとも部分的に、前記液体サンプルのサンプル識別に基づいて、前記ガス圧および/または前記背圧を制御する、ように動作可能である、
    請求項15に記載のシステム。
  17. 前記コンピュータにより実行される命令により、さらに、
    前記サンプル搬送ラインを介して前記液体サンプルを動かすために、前記ガス圧および/または前記背圧を制御し、
    前記サンプル搬送ライン内で、前記液体サンプルの一定の流量を維持し、
    1以上の検出部を用いて、前記サンプル搬送ラインにおける1以上の位置での、適切な液体サンプルセグメントの存在および/または不存在を検出し、
    少なくとも部分的に、前記適切な液体サンプルセグメントの存在または不存在を検出することに基づいて、前記液体サンプルを、分析システムへ向けることを許す、ように動作可能である、
    請求項16に記載のシステム。
  18. 前記コンピュータにより実行される命令により、さらに、
    前記サンプル搬送ライン内の第一の位置で、液体サンプルセグメントの存在または不存在を検出するように構成された第一の検出部を用いて、検出動作を開始し、
    前記第一の位置での前記液体サンプルセグメントの存在が検出されたとき、前記第一の位置で、前記液体サンプルセグメントを検知し、
    検出状態の変化のため、前記第一の検出部を、継続的にモニタし、
    前記サンプル搬送ラインにおける、前記第一の位置より下流である第二の位置で、前記液体サンプルセグメントの存在または不存在を検出するように構成された第二の検出部を用いて、第二の検出動作を開始し、
    前記第二の位置での前記液体サンプルセグメントの存在が検出されたとき、前記第二の位置で、前記液体サンプルセグメントを検知し、
    前記第二の位置で前記液体サンプルセグメントを検知する前に、前記第一の位置での前記液体サンプルセグメントの不存在が検知されないとき、連続的な液体サンプルセグメントを検知し、
    前記連続的な液体サンプルセグメントを、前記適切な液体サンプルセグメントと、比較し、
    少なくとも部分的に前記比較に基づいて、前記液体サンプルを、前記分析システムへ向けられることを許す、ように動作可能である、
    請求項17に記載のシステム。
  19. 前記分析システムは、前記リモートサンプリングシステムから、離れて配置される、
    請求項15に記載のシステム。
  20. 前記コンピュータにより実行される命令により、さらに、
    前記液体サンプル内の汚染物質の量を決定する、液体サンプルを処理し、
    もし、前記液体サンプル内の前記汚染物質の前記量が、予め決定された限界を超えるなら、前記リモートサンプリングシステムからの前記液体サンプルの搬送を停止するために、アラートを送信する、ように動作可能である、
    請求項15に記載のシステム。
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