Устройство для отбора образца, система, содержащая устройство для отбора образца, и способ Российский патент 2023 года по МПК B01L3/00 

Настоящее изобретение относится к контейнеру для образца и, в частности, к контейнеру для образца, выполненному с возможностью вращения для отделения образца и получения фракции для использования в последующем процессе, в котором используют аналит или жидкость/текучую среду/поверхность в другом контейнере, обеспеченном в контейнере для образца.

Такой тип работы с образцами описан в ЕР 0272915 и WO 2010/026911, содержание которых включено в настоящий документ посредством ссылки.

Согласно первому аспекту, настоящее изобретение относится к устройству для отбора образца, содержащему емкость и контейнер для образца; причем емкость имеет внутреннее пространство для приема материала, образованное боковой стеночной частью, нижней стеночной частью на первом конце емкости, и имеет проем емкости напротив нижней стеночной части на втором конце емкости, противоположном первому концу; и контейнер для образца, выполненный с возможностью перекрывания проема емкости при соединении с емкостью, причем контейнер для образца содержит:

- часть для приема образца, которая, когда контейнер для образца соединен с емкостью, сообщается посредством жидкости с внутренним пространством для приема материала,

- лунку для образца, расположенную радиально снаружи части для приема образца в направлении, перпендикулярном продольной оси, проходящей через первый и второй концы емкости, причем лунка для образца имеет проем лунки,

- проход для жидкости, проходящий от первого проема в части для приема образца до второго проема в проеме лунки,

- контейнер, имеющий проем контейнера; и

- непроницаемый для жидкости барьер, выполненный с возможностью предотвращения поступления жидкости в проем контейнера из центральной части для приема образца.

В некоторых вариантах осуществления контейнер для образца может быть выполнен с возможностью обеспечения постоянного закрытия проема емкости, а в других вариантах осуществления контейнер для образца может быть выполнен с возможностью обеспечения временного закрытия открытой верхней части емкости. Указанные последние варианты осуществления имеют преимущества, заключающиеся в том, что может быть изготовлена одна емкость, которую можно использовать для различных целей в зависимости от типа контейнера для образца, с которым она будет соединена, что может позволить снизить расходы на изготовление емкости; кроме того, емкость может быть пригодной для многократного использования, в результате чего снижаются эксплуатационные расходы.

Проем контейнера может быть постоянно открытым или быть первоначально перекрыт и закрыт непроницаемым для жидкости барьером. В указанных последних вариантах осуществления непроницаемый для жидкости барьер может быть выполнен из хрупкого материала, при разрывании которого может быть осуществлен доступ в контейнер.

Контейнер может содержать компоненты или аналиты, которые необходимы для воздействия на образец. Таким образом, контейнер может содержать аналиты или другие компоненты, такие как химически активные поверхности или шарики, для осуществления, например, химической реакции в образце или с образцом или же иного преобразования образца или его части перед любой дальнейшей реакцией с участием контейнера, как описано ниже.

Емкость имеет нижнюю часть и боковые стенки, которые образуют внутреннее пространство для приема материала, предназначенное для вмещения материала, из которого будет отобран образец. Материал часто представляет собой жидкость или суспензию, но также может представлять собой газ, гель или другой текучий материал. Емкость обычно изготавливают из материала или композиционного материала, который не изменяет, не преобразует, не впитывает или не пропускает материал, из которого будет отобран образец, если только это непосредственно не требуется. При необходимости емкость может содержать консервант, например, если материал, из которого будет отобран образец, легко разлагается, или если ожидается, что материал, из которого будет отобран образец, будет храниться в емкости в течение длительного времени.

Как будет описано ниже, контейнер для образца также может содержать фильтр и/или уплотнение, размещаемое с возможностью закрытия по меньшей мере участка части для приема образца. Этот фильтр и/или уплотнение предпочтительно могут предотвращать проливание материала, из которого будет отобран образец, и/или другого материала, находящегося в емкости. Фильтр может быть использован для разделения материала, из которого будет отобран образец, на отфильтрованную фракцию, которая образует образец, который может достичь лунки, и еще одну фракцию, оставляемую в емкости.

Контейнер для образца в некоторых вариантах осуществления содержит проходное отверстие для приема материала, сообщающееся с емкостью, которое в некоторых из этих вариантов осуществления не закрыто каким-либо фильтром и/или уплотнением.

Лунка для образца выполнена с возможностью вмещения по меньшей мере части текучей среды, которая проходит через часть для приема образца с образованием образца, и имеет проем лунки. Проем лунки и часть для приема образца могут быть расположены в направлении, радиально перпендикулярном продольной оси, которая проходит через открытую верхнюю часть и нижнюю стеночную часть емкости, причем лунка и/или проем лунки, таким образом, размещены радиально за пределами части для приема образца или, в более общем смысле, проем лунки расположен ближе к наружной периферии контейнера для образца, чем часть для приема образца.

Настоящее устройство для отбора образца, в частности, пригодно для вращения вокруг продольной оси для разделения материала, из которого отбирают образец, с получением фракции, которая направляется вверх через часть для приема образца с образованием образца, часть которой поступает в лунку через проход. Естественно, что материал в емкости не обязательно должен иметь разные фракции с разной плотностью, например так, что лишь часть материала выталкивается вверх с образованием образца, причем эта часть идентична материалу, остающемуся в емкости.

В других вариантах осуществления внутреннее пространство для приема материала выполнено с возможностью обеспечения переменного объема, например, его уменьшения путем сжатия или перемещения его нижней стеночной секции по направлению к открытой верхней части для обеспечения перемещения жидкой текучей среды в емкости по направлению к части для приема образца контейнера для образца и через нее. В некоторых вариантах осуществления может быть добавлено большее количество текучей среды, например газа, для уменьшения объема, доступного для жидкого текучего материала, и, таким образом, достигнут такой же эффект перемещения. В вышеупомянутых вариантах осуществления относительные продольные положения (положения, спроецированные вдоль продольной оси) части для приема образца и лунки для образца выбирают таким образом, чтобы текучая среда из емкости, переместившаяся вверх и в радиальном направлении, выходила из части для приема образца и чтобы ее часть поступала в лунку для образца с образованием образца. Кроме того, часть для приема образца может проходить дальше в радиальном направлении, чем лунка для образца, если проем лунки расположен соответствующим образом.

Как описано в данном документе, обеспечен проход для жидкости, проходящий от первого проема в части для приема образца до второго проема в проеме лунки для образца. Первый проем может представлять собой проем в части для приема образца, например, если жидкость просто выталкивается из части для приема образца. Альтернативно, проход для жидкости может представлять собой специальный канал для перемещения образца (части) к проему лунки и в лунку для образца, благодаря чему он может иметь отдельный, первый проем в части для приема образца. Аналогичным образом второй проем в проеме лунки может представлять собой проем лунки сам по себе или специальный проем, ведущий от прохода в лунке.

В некоторых вариантах осуществления первый проем расположен ближе к верхней части, чем к нижней части на части для приема образца.

Во время вращения или во время любого из упомянутых выше этапов уменьшения объема материал в емкости или его часть сжимается, как правило, радиально наружу и, таким образом, вверх относительно направления земного притяжения и вдоль внутренних стеновых частей емкости в направлении, параллельном продольной оси. Затем материал достигает части для приема образца, проходя через нее с образованием образца, затем к первому проему и направляется по проходу ко второму проему и в лунку для образца. Затем вращение/уменьшение объема может быть остановлено и, таким образом, часть образца теперь находится в лунке для образца.

Чтобы боковая стеночная часть емкости была пригодна для повышения уровня жидкости при вращении, она может быть образована со стенками, по существу параллельными продольной оси, например, с отклонением менее 5 градусов от направления, параллельного оси, чтобы перемещение жидкости во время вращения происходило надлежащим образом и было легко регулируемым.

В некоторых вариантах осуществления часть для приема образца может быть расположена в первом положении, спроецированном на продольную ось, проем лунки во втором продольном положении, спроецированном на продольную ось, а проем контейнера в третьем продольном положении, спроецированном на продольную ось, причем третье положение расположено выше первого и второго положений в направлении вдоль продольной оси, проходящей от нижней стеночной части к открытой верхней части. Таким образом, когда уровень жидкости увеличивается, жидкость может подниматься, достигая второго положения и, таким образом, поступать в лунку, при этом жидкость не достигнет третьего положения и, таким образом, не попадет в контейнер. Кроме того, материал контейнера для образца, в котором образованы лунка для образца и контейнер, обеспечивает непроницаемый для жидкости барьер, предотвращающий поступление жидкости в контейнер из части для приема образца.

В действительности, дополнительно или альтернативно, контейнер может быть уплотнен непроницаемым для жидкости барьером, который может быть отделен от материала, составляющего контейнер для образца, в котором образованы лунка для образца и контейнер, чтобы предотвратить поступление жидкости в контейнер раньше, чем это потребуется.

Естественно, может быть образовано множество лунок. Это может быть, например, сделано для увеличения объема образца, содержащегося в контейнере для образца.

В некоторых вариантах осуществления емкость может иметь овальное поперечное сечение, так что жидкий образец прежде всего выталкивается вверх в наиболее удаленных от центра частях (на большой оси). Кроме того, в этих частях может быть образована одна или более лунок для образца.

Контейнер может содержать аналит, химическое вещество, химически активную поверхность или т.п. Таким образом, содержимое контейнера может быть использовано для проведения реакции с частью образца или со всем образцом, содержащимся в лунке (-ах) для образца. Часть содержимого контейнера может быть помещена в лунку (-и) для образца или наоборот. Лунка (-и) для образца и/или контейнер может иметь заданный объем в целом или же заданный объем/количество образца или аналита/химического вещества/поверхности, так что может происходить управляемая реакция.

Естественно, может быть применено множество контейнеров для увеличения количества реакций или этапов химических реакций, которым может быть подвержен образец.

В одном варианте осуществления:

- проем лунки при проецировании на плоскость, перпендикулярную продольной оси, расположен между первым минимальным расстоянием до оси и вторым максимальным расстоянием до оси, а

- проем контейнера расположен в плоскости между третьим минимальным расстоянием до оси и четвертым максимальным расстоянием до оси, причем интервал, определенный первым и вторым расстояниями, имеет перекрытие с интервалом, определенным третьим и четвертым расстояниями.

Таким образом, пипетка, например, может входить как в лунку для образца, так и в контейнер без изменения ее расстояния до оси. В одном примере пипетка или другой дозирующий элемент может быть выполнен с возможностью перемещения только вдоль оси, тогда как контейнер для образца может быть выполнен с возможностью поворота вокруг оси. Кроме того, пипетка или другой дозирующий элемент может входить как в лунку для образца, так и в контейнер, просто за счет поворота контейнера для образца и перемещения пипетки вверх и вниз вдоль оси.

Предпочтительно второй проем открыт в верхнюю часть лунки для образца. Альтернативно, второй проем может быть обеспечен в более низком положении, чем первый проем. Таким образом, когда контейнер для образца неподвижен, жидкость будет оставаться в лунке для образца.

В одном варианте осуществления контейнер для образца также содержит проем, предпочтительно расположенный по центру, с продольной осью от наружной стороны контейнера для образца к емкости. Предпочтительно, этот центральный проем содержит проходное отверстие, проходящее на заданное расстояние параллельно оси, например, заканчивающееся выше первого и второго расстояний, так что при вращении жидкость, когда она выталкивается радиально наружу, не будет выходить из этого проходного отверстия. Таким образом, между наружными частями центрального проема и наружными частями внутренней поверхности части для приема образца может быть обеспечена кромка, так что при выталкивании наружу жидкость может достигать этого края, препятствующего выходу жидкости из части для приема образца. Альтернативно, в этом положении может быть установлен фильтр для фильтрации жидкости, выходящей из части для приема образца. Такое положение центрального проема позволяет предотвратить выход жидкости из части для приема образца в неотфильтрованном виде.

Как уже упоминалось, предпочтительно, чтобы в контейнере присутствовал компонент, например аналит. Этот компонент может быть выбран на основании типа образца для проведения заданной реакции, для приготовления образца или для другого воздействия на образец требуемым образом. Таким образом, компонент, при добавлении к нему образца, позволяет получить образец, который готов, например, к выполнению конкретного количественного определения или измерения.

В одном варианте осуществления контейнер для образца также содержит уплотнительный элемент, как правило, действующий как непроницаемый для жидкости барьер, выполненный с возможностью уплотнения по меньшей мере контейнера. Таким образом, содержимое контейнера не может вытечь, а сам контейнер не может быть загрязнен.

Кроме того, это уплотнение можно удалить или проколоть, чтобы удалить жидкость/аналит из контейнера или чтобы добавить в него образец из лунки для образца.

Уплотнение также может закрывать, например, лунку и/или проход, чтобы предотвратить вытекание образца во время вращения и направить образец от центральной части для приема образца в лунку. Кроме того, уплотнение над лункой может быть прорвано или удалено для получения доступа к образцу, находящемуся в нем.

В одном варианте осуществления контейнер для образца также содержит удлиненный канал, содержащий удлиненный элемент для отбора образца. Удлиненный элемент для отбора образца может представлять собой элемент, указывающий изменение параметра в зависимости от присутствия или концентрации компонента в добавленной к нему жидкости.

Стандартным типом удлиненного элемента для отбора образца является указатель уровня или устройство для анализа бокового растекания, такое как элемент, содержащий по меньшей мере часть, выполненную с возможностью переноса внутри нее жидкости за счет действия капиллярных сил. Альтернативно, жидкость может перенесена в канал с помощью насоса. Капиллярные силы могут возникать, если удлиненный элемент для отбора образца содержит тканую или нетканую часть. Существует множество альтернатив, таких как материалы, подобные бумаге, гидрофильные или липофильные материалы или т.п., применяемые в зависимости от типа образца или жидкости, подлежащих переносу. Кроме того, эта часть может содержать или на ней может содержаться химическое вещество, вызывающее реакцию, видимую для наблюдателя или обнаруживаемую с помощью средства измерения. Эта часть, выполненная с возможностью переноса жидкости, предпочтительно полностью расположена вдоль длины удлиненного элемента для отбора образца, как, например, если бы удлиненный элемент для отбора образца был изготовлен из такого материала.

Удлиненный элемент для отбора образца или его часть, или удерживаемый на ней материал может быть выполнен с возможностью изменения цвета или другого оптического свойства, такого как поглощение, пропускание, отражение или другой параметр, который может быть обнаружен оптически, например, как при образовании химической связи может быть обнаружена ее вибрация.

Другие обнаруживаемые параметры могут быть обнаружены электронным способом, например, с помощью сгенерированного тока или тока, пропущенного через удлиненный элемент для ввода образца. Контейнер для образца может содержать электроды, выполненные с возможностью подачи тока на удлиненный элемент для отбора образцов или через него.

Дополнительно или альтернативно, контейнер для образца может содержать окно или другой пропускающий излучение элемент между каналом и окружающей средой, чтобы можно было определить изменение цвета или обнаружить отражение/поглощение/рассеяние путем подачи излучения на удлиненный образец и/или приема от него излучения.

Удлиненный канал может быть виден в направлении, перпендикулярном продольной оси, например, если удлиненный канал проходит вокруг оси, или в направлении вдоль оси, например, если удлиненный канал проходит в плоскости, перпендикулярной оси, например, через верхнюю поверхность контейнера для образца.

Канал может быть открытым, так что удлиненный элемент для отбора образца может быть установлен в него, извлечен из него или заменен в нем. Альтернативно, канал может быть уплотнен для предотвращения разрушения, загрязнения или потери удлиненного элемента для отбора образца.

В одном варианте осуществления удлиненный канал открыт в контейнер. Таким образом, жидкость в контейнере может протекать в канал и, таким образом, смачивать удлиненный элемент для отбора образца. Часть для переноса жидкости удлиненного элемента для отбора образца выполнена с возможностью переноса жидкости вдоль длины удлиненного элемента для отбора образца от проема. Кроме того, канал предпочтительно находится по меньшей мере приблизительно в том же продольном положении, спроецированном на ось, что и контейнер. Альтернативно, канал может проходить от проема вниз таким образом, чтобы земное притяжение способствовало переносу жидкости вдоль удлиненного элемента для отбора образца.

Альтернативно, канал может быть открыт в лунку, если полученная жидкость, подлежащая тестированию, присутствует в лунке. Понятно, что в данном случае применимы те же соображения.

Еще в одном альтернативном варианте осуществления удлиненный канал может быть открыт во второй контейнер. Этот второй контейнер, как и первый контейнер, может быть выполнен таким образом, чтобы в него не поступала текучая среда из части для приема образца, лунки или прохода во время нормального режима работы. Таким образом, второй контейнер может быть пустым до тех пор, пока в него не будет добавлена жидкость, например, из первого контейнера, например, после того, как в первом контейнере произойдет химическая реакция. Альтернативно, сам второй контейнер может содержать дополнительные химические соединения для проведения дополнительных реакций с жидкостью перед ее переносом в канал и в удлиненный элемент для отбора образца.

Второй контейнер может иметь заданный объем для обеспечения точного количества жидкости, достигающей удлиненного элемента для отбора образца.

Этот второй контейнер может иметь проем, по меньшей мере частично расположенный в пределах вышеуказанного перекрытия проема лунки и проема контейнера, так что пипетка, перемещающаяся только вверх/вниз, также может быть выполнена с возможностью переноса жидкости во второй контейнер.

Естественно, что второй контейнер и продольный канал могут быть расположены выше центральной части для приема образца, лунки, прохода для жидкости и даже первого контейнера, если это необходимо.

В одном варианте осуществления контейнер для образца представляет собой прикрепляемую крышку или крышку емкости для образца. В этой ситуации могут быть предусмотрены разные конфигурации контейнера для образца для разных типов образцов, причем одинаковые емкости для образца могут быть предоставлены большими партиями. Кроме того, разные контейнеры для образца могут содержать компоненты специального назначения в контейнерах, так что разные контейнеры для образцов могут быть использованы для разных типов образцов или разных типов измерений. Кроме того, выбранный контейнер для образца может быть прикреплен к емкости для образца, чтобы он был готов к выполнению измерения. Это прикрепление может предполагать возможность снятия или оно может быть постоянным. В предыдущем варианте при необходимости емкости для образца можно использовать повторно.

Таким образом, второй аспект настоящего изобретения относится к контейнеру для образца для использования в устройстве для отбора образца согласно первому аспекту.

Третий аспект настоящего изобретения относится к системе для работы с образцом, содержащей:

- устройство для отбора образца согласно первому аспекту настоящего изобретения,

- вращающее устройство для вращения устройства для отбора образца вокруг продольной оси, и

- выдачное устройство, размещенное с возможностью переноса некоторого количества материала между контейнером и лункой для образца.

В этом контексте вращающее устройство может представлять собой вращающий механизм любого типа, например, элемент для взаимодействия устройства для отбора образца и двигателя или т.п.для вращения элемента. Понятно, что при необходимости могут быть применены шестерни, подшипники и т.п. Кроме того, может быть применен двигатель любого типа, а также средства регулирования и/или измерения для регулирования скорости вращения.

Выдачное устройство может представлять собой выдачное устройство любого типа, например, элемент для приема жидкости, который могут вводить в центральный проем (или проходное отверстие) контейнера или над ним (при его наличии), лунку (-и) для образца и контейнер (контейнеры) для доставки в них жидкости/текучей среды или т.п., или же для удаления из них жидкости/текучей среды или т.п. Выдачное устройство может содержать насос или т.п. для переноса жидкости или т.п. в элемент для приема жидкости и подачи жидкости из него. Кроме того, может быть применен резервуар, если требуется доставить большое количество жидкости или необходимо доставить ее в множество контейнеров для образца.

Выдачное устройство может быть выполнено с возможностью прокалывания или прорывания его верхнего слоя или уплотнения, например, над лункой (-ами) для образца, контейнером (-ами) или центральным проемом контейнера.

Может быть применено множество выдачных устройств. Таким образом, одно выдачное устройство может быть использовано для выдачи в центральный проем контейнера, а одно выдачное устройство может быть использовано для переноса жидкости между лункой (-ами) для образца и контейнером (-ами). Может быть использовано множество выдачных устройств, если требуется быстрое выполнение операции или если перемещение выдачных устройств ограничено.

В одном варианте осуществления конкретное выдачное устройство или каждое выдачное устройство может быть выполнено с возможностью перемещения по меньшей мере вдоль направления, параллельного продольной оси. Это позволяет упростить все выдачное устройство или узел выдачи, поскольку требуется только линейное перемещение. В этой ситуации перекрытие между радиальными положениями проемов лунки (лунок) для образца и контейнера (-ов) позволяет с помощью одной пипетки взаимодействовать с лункой (-ами) и контейнером (-ами).

Четвертый аспект настоящего изобретения относится к способу работы с образцом, включающему:

- удержание текучего материала в емкости устройства для отбора образца согласно первому аспекту настоящего изобретения,

- вращение устройства для отбора образца вокруг продольной оси таким образом, чтобы часть текучего материала прошла через часть для приема образца и попала в лунку для образца через проход для жидкости, и

- перенос по меньшей мере части материала между контейнером и лункой для образца.

Понятно, что при необходимости элементы из всех вариантов осуществления и аспектов настоящего изобретения могут быть объединены.

Как упоминалось выше, устройство для отбора образца может быть выполнено таким образом, чтобы при вращении жидкость выталкивалась наружу и вверх, причем жидкость может поступать в проход, а затем в лунку.

Часть жидкости из лунки может быть перемещена в контейнер или часть вещества из контейнера может быть перемещена в лунку. Это перемещение может быть выполнено с использованием указанной выше пипетки, например, если это позволяют осуществить относительные положения лунки и проема контейнера, причем пипетка перемещается только вверх и вниз.

Может быть применен один или более дополнительных контейнеров и часть жидкого образца из лунки для образца или из первого контейнера может быть выдана в дополнительный контейнер, а жидкость из этого дополнительного контейнера выдана в другой дополнительный контейнер и т.д. для осуществления (другой) химической реакции.

Вышеупомянутый удлиненный канал может содержать удлиненный элемент для отбора образца, так что жидкость, перемещенная в него (посредством первого, второго или дополнительных контейнеров), может быть перенесена в удлиненный элемент для отбора образца, чтобы вызвать изменение, которое затем может быть определено наблюдателем или с помощью средства измерения. Изменение цвета может быть определено, например, невооруженным глазом, тогда как изменение отражения или электрических свойств может быть определено с помощью средства измерения.

Пятый аспект настоящего изобретения относится к способу работы системы согласно третьему аспекту настоящего изобретения, включающему:

- удержание текучего материала в емкости устройства для отбора образца согласно первому аспекту настоящего изобретения,

- вращение устройства для отбора образца вокруг продольной оси таким образом, чтобы часть текучего материала была перенесена через часть для приема образца и попала в лунку для образца через проход для жидкости, и

- управление выдачным устройством для переноса по меньшей мере части материала между контейнером и лункой для образца.

Кроме того, могут быть предусмотрены и выполнены такие же дополнительные этапы и элементы, как описано выше.

Как описано выше, этап управления может включать:

- опускание пипетки выдачного устройства в лунку для образца и извлечение из нее части жидкости,

- поднятие пипетки,

- поворот устройства для отбора образца вокруг продольной оси для продольного выравнивания проема контейнера с проемом контейнера, и

- опускание выдачного устройства в контейнер и подача в него части извлеченной жидкости.

Это простое перемещение облегчается, если проемы лунки и контейнера имеют описанное выше перекрытие.

Далее варианты осуществления описаны со ссылкой на чертежи фигур, на которых:

- на фиг. 1 показан первый вариант осуществления контейнера для образца;

- на фиг. 2 показан второй вариант осуществления контейнера для образца;

- на фиг. 3 показан третий вариант осуществления контейнера для образца;

- на фиг. 4 показан узел, содержащий устройство для отбора образца согласно настоящему изобретению; и

- на фиг. 5 представлен вид в разрезе устройства для отбора образца по фиг. 4.

На фиг. 1 показан первый вариант осуществления контейнера 10 для образца, содержащий кольцевой корпус 8, образованный: расположенным по центру проемом, в данном случае в форме проходного отверстия 12; часть 14 для приема образца; проход 16 для жидкости, в данном случае в виде собирающей дорожки, и лунку 18 для образца. Контейнер 20 предназначен для вмещения материала. Как показано на фигуре, продольная ось А проходит через центр контейнера 10 для образца.

Как правило, контейнер 10 для образца выполнен с возможностью вращения вокруг оси А, так что текучая среда, как правило, жидкость, присутствующая в емкости (не показана на этой фигуре) ниже контейнера 10 для образца, выталкивается наружу и, таким образом, вверх через часть 14 для приема образца и в собирающую дорожку 16, которая в данном варианте осуществления расширяется наружу от оси А для направления текучей среды от части 14 для приема образца по направлению к лунке 18 для образца, в которой затем будет собрана по меньшей мере часть текучей среды, которая поступила на дорожку 16.

Затем текучая среда из лунки 18 для образца и материал из контейнера 20 могут быть смешаны для обеспечения процесса или получения результата, который затем может быть количественно определен, если это необходимо.

Фильтрующий материал (не показан на фиг. 1) может покрывать часть 14 для приема образца. Фильтрация может потребоваться, если жидкость, присутствующая ниже части 14 для приема образца, представляет собой суспензию из твердого вещества и жидкости, а присутствие твердого вещества нежелательно в лунке 18 для образца.

Настоящий контейнер 10 для образца может быть использован для множества задач, таких как тестирования или измерения.

В других вариантах осуществления сам контейнер 10 для образца может содержать измерительный элемент. Могут быть применены различные типы измерительных элементов или элементов, участвующих в измерении. В одном примере измерительный элемент может представлять собой окно или подобный проем в лунке/контейнере, так что оптическое измерение может быть выполнено без удаления жидкости или т.п. из лунки/контейнера. Альтернативно, в контейнере/лунке могут быть установлены электроды для выполнения измерения.

На фиг. 2 показан вариант осуществления контейнера 10' для образца, который, помимо контейнера 10 для образца, показанного на фиг. 1, содержит второй контейнер 20', соединенный с удлиненным, в данном случае продольным каналом 21. В настоящем варианте осуществления продольный канал 21 проходит, как правило, параллельно наружной периферийной стенке корпуса 8 и имеет некоторый размер в направлении продольной оси А. Указатель уровня или другой продольный элемент для анализа содержит удлиненный элемент 23 для отбора образца, выполненный с возможностью переноса жидкости из контейнера 20' вдоль его длины, и может быть вставлен в удлиненный, в данном случае продольный, канал 21 таким образом, чтобы он располагался на химически активной поверхности, как правило, параллельной продольной оси А. Как известно, указатель 23 уровня также содержит один или более компонентов, расположенных на химически активной поверхности, выполненной с возможностью вступления в реакцию с компонентом, имеющимся в переносимой жидкости, или на нем. Указатели уровня и т.п.можно использовать для иллюстрации рН (водородного показателя) жидкости, а также для идентификации большого количества других компонентов. Указатели уровня имеют по меньшей мере часть, выполненную с возможностью переноса жидкости, как правило, за счет капиллярного эффекта. Затем жидкость может быть перенесена из контейнера 20' по каналу 21 с возможностью управления. Понятно, что контейнер 20' может иметь размеры, благодаря которым он может вмещать отмеренное и регулируемое количество жидкости с обеспечением возможности регулирования количества жидкости, достигающей удлиненного элемента 23 для отбора образца.

Часто цвет указателей уровня и т.п. изменяется в зависимости от результата реакции. Кроме того, указатель 23 уровня может быть извлечен из контейнера 10' для образца для определения указанного изменения цвета или может быть образовано окно 25, позволяющее определить цвет или изменение цвета без извлечения этого элемента из контейнера 10' для образца.

В этом варианте осуществления применен фильтрующий материал 14', который покрывает часть 14 для приема образца контейнера 10' для образца.

Затем в этом варианте осуществления может быть осуществлен перенос части жидкости или другого текучего материала, который был пропущен через фильтрующий материал 14', из контейнера 20 или лунки 18 для образца в контейнер 20'. Альтернативно, вместо контейнера 20 любая требуемая реакция может происходить в контейнере 20'. Понятно, что если нежелательно, чтобы некоторый компонент жидкости, полученной в контейнере 20', поступил в удлиненный канал 21, на входе в канал 21 из контейнера 20' может быть установлен отдельный фильтр.

На фиг. 3 показан альтернативный вариант осуществления контейнера 10'' для образца, в котором удлиненный элемент 23 для отбора образца размещен в горизонтальной плоскости в горизонтальном лотке, который обеспечивает удлиненный канал 21', также выходящий из контейнера 20'. Таким образом, распределение по ширине элемента 23 может быть более равномерным, что можно рассматривать как преимущество. Естественно, что над лотком 21' и элементом 23 может быть установлено окно для удержания элемента на месте во время вращения и, например, для увеличения срока годности контейнера 10'' для образца.

Обычно верхнюю часть контейнера 10, 10', 10'' для образца уплотняют, например, слоем полимера/пластмассы, чтобы предотвратить ее загрязнение. Кроме того, уплотнение может закрывать проем в контейнере 20, обеспечивая при этом доступ жидкости с верхней стороны части 14 для приема образца к лунке 18 для образца. Дополнительно или альтернативно, контейнер 20 может содержать уплотнение, действующие как непроницаемый для жидкости барьер, чтобы предотвратить потерю, например, в результате испарения, любого его содержимого, которое при использовании выполнено с возможностью вступления в реакцию с образцом из лунки 18 для образца и предотвращения попадания жидкости из лунки 18 для образца в контейнер 20. Уплотнение делают проницаемым, например, создают с помощью пипетки, например, нанеся достаточно тонкий слой. Проходное отверстие 12 также может быть уплотнено для предотвращения попадания нежелательного материала.

Верхний проем лунки 18 для образца может быть расположен ниже (если ось А вертикальна) проема в контейнере 20, так что ступенчатая часть 8' корпуса 8, которая разделяет два проема, действует как непроницаемый для жидкости барьер для предотвращения попадания жидкости из лунки 18 для образца в контейнер 20.

Кроме того, предпочтительно, чтобы контейнер для образца 10, 10', 10'' не имел проемы ниже дорожки 16, лунки 18 и контейнера 20 и в них. Кроме того, может быть предпочтительным, чтобы контейнер 10, 10', 10'' для образца не имел проходов для жидкости от его нижней стороны к верхней стороне в положениях, расположенных дальше от оси А, чем наружный радиус фильтра 14'. Таким образом, жидкость, поступающая в пространство над частью 14 для приема образца, проходит через фильтр 14'.

Если фильтр не установлен, вращение жидкости в проходном отверстии 12 или емкости 22 также может обеспечивать требуемую фильтрацию (в данном случае основанную только на плотности), так что требуемая жидкость поступает только в дорожку 16 и лунку 18, но не в контейнер 20.

Предпочтительно, контейнер 20 доступен только с верхней стороны контейнера 10, 10', 10'' для образца.

Как показано на фиг. 4, контейнер 10' для образца образует крышку, соединенную с емкостью 22 для приема жидкости, и вместе они составляют устройство 24 для отбора образца согласно настоящему изобретению.

Как обсуждалось ранее, таким образом, может быть сконструировано множество различных контейнеров для образца или крышек 10, 10', 10''. Фильтр 14' может отсутствовать и могут быть обеспечены различные количества контейнеров 20 или размеры контейнеров 20, а также различное содержимое контейнера (-ов) 20. Как упоминалось ранее, контейнер (контейнеры) 20 может содержать жидкость, порошок, гранулы, газ, химически активные поверхности или т.п. При необходимости может быть обеспечено дозирование определенного количества содержимого контейнера 20.

Кроме того, могут быть обеспечены контейнеры 10, 10', 10'' для образца, предназначенные для широкого диапазона жидкостей, образцов и т.п.и которые могут быть выполнены с возможностью применения для процессов или реакций различных типов. Понятно, что одна и та же емкость 22 или одна и та же ее форма может быть использована для множества различных контейнеров для образца или крышек 10, 10', 10''.

На фиг. 4 устройство 24 для отбора образца показано вместе с дозирующим устройством 30, содержащим две пипетки или иглы 32 и 34, установленные на штанге 31 пипетки, причем пипетка 32 расположена непосредственно над центральным проходным отверстием 12, например, на продольной оси А, для выдачи жидкости в центральное проходное отверстие 12 с целью ее переноса в емкость 22. Пипетка 34 расположена над контейнером 20, но также может быть расположена над лункой 18, если устройство 24 для отбора образца вращается вокруг оси А (сплошная стрелка). Для вращения устройства 24 для отбора образца вокруг оси А, которая предпочтительно является осью симметрии устройства 24 для отбора образца, может быть применено вращающее устройство, такое как вращательный двигатель (не показан). При вращении устройства 24 для отбора образца для перемещения материала в пределах внутреннего пространства 40 для приема материала вверх вдоль внутренней поверхности боковой стеночной части 36 за счет действия центробежной силы может потребоваться скорость вращения в несколько тысяч оборотов в минуту. Предпочтительно центр масс устройства 24 для отбора образца расположен вдоль продольной оси А.

Штанга 31 пипетки может быть выполнена с возможностью перемещения вверх и вниз, например, вдоль продольной оси А, которая обычно, по меньшей мере во время вращения, является вертикальной. Тем не менее, выполняя такое простое перемещение и вращение, с помощью двух пипеток 32, 34 можно как переносить жидкость в проходное отверстие 12, так и переносить жидкость или т.п. между лункой 18 для образца и контейнером 20.

Таким образом, желательно, чтобы лунка 18 для образца и контейнер 20 могли взаимодействовать с одной и той же пипеткой 34, просто за счет поворота устройства 24 для отбора образца вокруг продольной оси А. Таким образом, контейнер 20 и лунка 18 для образца должны быть доступны на одинаковом расстоянии от оси А. На фиг. 1 показаны минимальный и максимальный радиус - r-мин и r-макс - при которых может быть доступен контейнер 20. Понятно, что те же ограничения относятся и к аналогичному доступу к любому контейнеру 20', соединенному с удлиненным каналом, образованным продольным каналом 21 или лотком 21'. Лунка 18 для образца на фиг. 1 также проходит между r-мин и r-макс, но это не является обязательным требованием. Для лунки могут быть выбраны другие величины r-мин и r-макс, при условии, что интервалы, определенные значениями r-макс и r-мин для контейнера (контейнеров) 20, 20' и лунки 18 для образца, имеют перекрытие, которое представляет собой расстояние от оси А, на котором оба они могут быть доступны предпочтительно непосредственно сверху.

Как описано выше, любая жидкость или т.п., полученная из контейнера 20 или лунки 18 для образца, может быть использована для измерения или определения ее свойств. Затем эта жидкость или т.п. может быть перенесена из лунки/контейнера в средство измерения, если это необходимо.

Жидкость, выдаваемая через проходное отверстие 12 в емкость 22, может представлять собой жидкость, требуемую в лунке 18 для образца, или может представлять собой один из компонентов жидкости, подлежащей тестированию. Жидкость, поступающая в емкость 22, может быть получена, например, путем смешивания жидкости и другой фракции, которая может представлять собой твердое вещество, текучую среду, жидкость или их смесь, чтобы обеспечить вступление смеси в реакцию, если это необходимо. В одном примере экстракционную жидкость добавляют к зерновому порошку, который является фактическим элементом, подлежащим тестированию, например, через проходное отверстие 12 через пипетку 34, причем выбирают экстракционную жидкость, выполненную с возможностью экстракции исследуемого компонента из порошка. После выполнения экстракции часть полученной жидкости при вращении устройства 24 для отбора образца вокруг оси А проходит через часть 14 для приема образца, через фильтр 14' и попадает в лунку 18 для образца, при этом порошок остается с другой стороны фильтра 14'. В некоторых случаях предусматривается, что контейнер (например, 10') для образца и емкость 22 изначально разделены. Зерновой порошок, подлежащий тестированию, помещают в емкость 22, а контейнер 10 для образца соединяют с ней, чтобы закрыть емкость 22. Собранное таким образом устройство 24 для отбора образца затем помещают в дозирующее устройство, экстракционная жидкость выдается в емкость 22 из пипетки 32 через проходное отверстие 12, а устройство 24 для отбора образца быстро вращается вокруг продольной оси А.

На фиг. 5 устройство для отбора образца по фиг. 4 показано в разрезе вдоль плоскости В-В. Емкость 22 имеет боковую стеночную часть 36 и нижнюю стеночную часть 38 на первом конце 22' емкости 22, которые вместе образуют внутреннее пространство 40 для приема материала и заканчиваются проемом 42 емкости на втором конце 22', противоположном первому концу 22', который в данном случае выполнен как открытая верхняя часть, противоположная нижней стеночной части 36. Продольная ось А проходит по центру в направлении от конца к концу 22', 22'' между нижней стеночной частью 38 и открытой верхней частью 42.

Вся верхняя часть контейнера 10' для образца в настоящем варианте осуществления уплотнена с помощью уплотнения 44, например, слоя полимера/пластмассы, который в некоторых случаях может предотвращать его загрязнение. Кроме того, уплотнение 44 обеспечивает непроницаемый для жидкости барьер, закрывающий проем в контейнере 20 и проходное отверстие 12, обеспечивая при этом доступ для жидкости с верхней стороны части 14 для приема образца и к лунке 18 для образца. В других вариантах осуществления уплотнение 44 может закрывать только проем контейнера для предотвращения потери, например, в результате испарения, любого его содержимого, которое, при использовании, выполнено с возможностью вступления в реакцию с образцом из лунки 18 для образца, и предотвращения попадания жидкости из лунки 18 для образца в контейнер 20. Проходное отверстие 12 в некоторых вариантах реализации также может быть уплотнено аналогичным образом для предотвращения попадания нежелательного материала. В действительности, уплотнение 44 может быть выполнено с возможностью выборочного закрытия лишь одного или более проемов, имеющихся в контейнере для образца. Уплотнение 44, по меньшей мере над проемом в контейнере 20 (или другим проемом (-ами), где желателен доступ снаружи контейнера 10' для образца) сделано проницаемым, например, с помощью пипетки, например, за счет образования достаточно тонкого слоя.

Контейнер (например, 10') для образца закрывает открытую верхнюю часть 42. Как показано на фигуре, корпус 8 контейнера 10' для образца содержит лунку 18 для образца; контейнер 20 и продольный канал 21, в котором расположен продольный элемент 23 для отбора образца, и в данном случае имеет кольцеобразную форму (утолщенного кольца) для обеспечения центрального сквозного отверстия, которое выполняет функцию части 14 для приема образца.

Изобретение относится к контейнеру для образца. Устройство (24) для отбора образца содержит емкость (22), имеющую внутреннее пространство (40) для приема материала, образованное боковой стеночной частью (36) и нижней стеночной частью (38) на первом конце (22') емкости (22), и проем (42) емкости на втором конце (22'') емкости (22), противоположном первому концу (22'); и контейнер (10; 10'; 10'') для образца, выполненный с возможностью перекрывания проема (42) емкости при соединении с емкостью (22). Центральная часть (14) для приема образца, которая, когда контейнер (10; 10'; 10'') для образца соединен с емкостью (22), сообщается посредством жидкости с внутренним пространством (40) для приема материала. Лунку (18) для образца, расположенную радиально снаружи части (14) для приема образца в направлении, перпендикулярном продольной оси (А), проходящей через нижнюю стеночную часть (38) и проем (42) емкости, причем лунка (18) для образца имеет проем лунки. Проход (16) для жидкости, проходящий от первого проема в части (14) для приема образца до второго проема в проеме лунки; контейнер (20), имеющий проем контейнера. Непроницаемый для жидкости барьер (8'; 44), выполненный с возможностью предотвращения поступления жидкости в проем контейнера из центральной части (14) для приема образца. Часть (14) для приема образца расположена в первом продольном положении, спроецированном на продольную ось (А), проем лунки во втором продольном положении, спроецированном на продольную ось (А), а проем контейнера в третьем продольном положении, спроецированном на продольную ось (А), причем третье положение расположено выше первого и второго положений в направлении вдоль продольной оси (А) от нижней стеночной части (38) до проема (42) емкости. Технический результат – повышение эффективности контейнера для образца с возможностью его вращения. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство (24) для отбора образца, содержащее емкость (22), имеющую внутреннее пространство (40) для приема материала, образованное боковой стеночной частью (36) и нижней стеночной частью (38) на первом конце (22') емкости (22), и проем (42) емкости на втором конце (22'') емкости (22), противоположном первому концу (22'); и контейнер (10; 10'; 10'') для образца, выполненный с возможностью перекрывания проема (42) емкости при соединении с емкостью (22) и содержащий:

- центральную часть (14) для приема образца, которая, когда контейнер (10; 10'; 10'') для образца соединен с емкостью (22), сообщается посредством жидкости с внутренним пространством (40) для приема материала,

- лунку (18) для образца, расположенную радиально снаружи части (14) для приема образца в направлении, перпендикулярном продольной оси (А), проходящей через нижнюю стеночную часть (38) и проем (42) емкости, причем лунка (18) для образца имеет проем лунки,

- проход (16) для жидкости, проходящий от первого проема в части (14) для приема образца до второго проема в проеме лунки;

- контейнер (20), имеющий проем контейнера; и

- непроницаемый для жидкости барьер (8'; 44), выполненный с возможностью предотвращения поступления жидкости в проем контейнера из центральной части (14) для приема образца, отличающийся тем, что

часть (14) для приема образца расположена в первом продольном положении, спроецированном на продольную ось (А), проем лунки во втором продольном положении, спроецированном на продольную ось (А), а проем контейнера в третьем продольном положении, спроецированном на продольную ось (А), причем третье положение расположено выше первого и второго положений в направлении вдоль продольной оси (А) от нижней стеночной части (38) до проема (42) емкости.

2. Устройство (24) для отбора образца по п. 1, отличающееся тем, что:

- проем лунки при проецировании на плоскость, перпендикулярную оси (А), расположен между первым минимальным расстоянием до оси и вторым максимальным расстоянием до оси (А), а

- проем контейнера расположен в плоскости между третьим минимальным расстоянием (r-мин) до оси (А) и четвертым максимальным расстоянием (r-макс) до оси (А), причем интервал, определенный первым и вторым расстояниями, имеет перекрытие с интервалом, определенным третьим (r-мин) и четвертым (r-макс) расстояниями.

3. Устройство (24) для отбора образца по любому из предшествующих пунктов, в котором второй проем открыт в верхнюю часть лунки (18) для образца.

4. Устройство (24) для отбора образца по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее в контейнере (20) заранее выбранный материал.

5. Устройство (24) для отбора образца по любому из предшествующих пунктов, в котором непроницаемый для жидкости барьер состоит из уплотнительного элемента (44), уплотняющего по меньшей мере контейнер (20).

6. Устройство (24) для отбора образца по любому из предшествующих пунктов, в котором контейнер (10'; 10'') для образца дополнительно содержит удлиненный канал (21; 21') и расположенный в нем указатель (23) уровня.

7. Устройство (24) для отбора образца по п. 6, в котором контейнер (10; 10'; 10'') для образца дополнительно содержит второй контейнер (20'), в который открыт удлиненный канал (21; 21').

8. Система для работы с образцом, включающая:

- устройство (24) для отбора образца по любому из пп. 1-7;

- вращающее устройство для вращения устройства (24) для отбора образца вокруг продольной оси (А); и

- выдачное устройство (30), выполненное с возможностью осуществления переноса некоторого количества жидкости между контейнером (20) и лункой (18) для образца,

отличающаяся тем, что выдачное устройство (30) содержит пипетку (34), выполненную с возможностью ее перемещения вдоль направления, параллельного продольной оси (А).