專利名稱：固相微提取和分析的方法以及用于這種方法的收集件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及起始于例如一運載流體的諸物質的固相微提取和分析的方法以及用于這種方法的收集件。本發(fā)明也涉及用作例如包含待測試諸物質的負載環(huán)境之氣體中被動收集件一類的收集件，以及對這些物質進行固相微提取和分析的方法。
這類方法可從環(huán)境科學技術雜志28卷1994年13期569A～574A，Boyd-Boland等人所寫的論文中和從歐洲專利EP 0523092B1的專利中獲知。其中采用一專用的注射器，具有一纖維可通過注射器的針頭伸縮。該纖維(比較有利的是，表面涂覆某些材料)與含有諸待測試物質的運載流體接觸，同時進行攪拌。此后，該纖維抽回，并將該注射器針頭引至一分析器的饋送裝置中，隨后，用一運載氣體對粘附的諸物質進行解吸附。該纖維對要分析的諸物質僅具有很有限的吸附能力。此外，它只是浸泡在攪動的運載流體中，因而，該分析的靈敏度，即便該表面涂覆的纖維加以振動，與人們的要求尚有一段距離。此外，從德國專利DE 19619790C2中得知，當一收集件借助于電動機以人們選擇的轉速圍繞它自身的軸線旋轉時便具有微纖維功能。
本發(fā)明的目的是提供一種對于待分析和起始于例如一運載流體的諸物質進行固相微提取和分析的方法，它大大地提高了靈敏度。
本發(fā)明的另一個目的是提供一用于待分析和起始于例如一運載流體的諸物質的固相微提取和分析的收集件。
本發(fā)明的又一目的是提供一可用于諸物質固相微提取和分析的方法中的收集件。
本發(fā)明的另一目的是提供一用于例如待分析和起始于例如環(huán)境中污染物的諸物質進行固相微提取和分析的作為被動收集件的收集件。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于待分析和起始于例如含有污染物的環(huán)境中的諸物質進行固相微提取和分析的方法。
本發(fā)明的主題是用于對一運載流體中的諸物質進行固相微提取和分析的方法，在該方法中，一收集件與包含諸物質的被攪拌流體接觸足夠長的時間，然后，對至少粘附在該收集件上的一種物質進行固相提取，以及，被解除吸附的諸物質借助于一運載氣體傳送去分析，其中，所述的包含諸物質的運載流體，借助于作為收集件、表面涂覆磁體的攪拌元件在一磁攪拌器的容器中被攪拌，以及/或借助于超聲波使所述的運載流體相對于該收集件密切接觸地相對運動，此后，該攪拌元件布置在一固相提取裝置中。
本發(fā)明另一主題是一用于待測試的諸物質進行固相微提取和分析的收集件，特別是對用于氣相色譜分離的熱解吸附裝置的收集件，它包括一用磁性材料制造、適合于用作磁攪拌器的攪拌元件的運載件，且該運載件配備對諸待測試物質具有吸附和/或解吸附作用的涂層。
本發(fā)明另一主題是一涂覆磁體的收集件，它在例如負載包含諸待分析環(huán)境物質的氣體中作為被動收集件。
本發(fā)明的另一主題是對環(huán)境中的諸物質進行固相微提取和分析的方法。在該方法中，一收集件作為被動收集件在該環(huán)境中暴露足夠長的時間，然后，把它定位在一固相提取裝置中，解除吸附的諸物質借助于一運載氣體傳送去分析。
使用由一磁攪拌器和/或一超聲波攪拌器激勵的攪拌元件大大提高了分析的精度。此外，對于包含待測試的諸物質的流體，有可能使用例如容量為升級的大容量容器。
本發(fā)明其它一些目的和優(yōu)點以及實施例，通過以下說明就會變得很明顯。
本發(fā)明以下將參閱附圖所示的作為實例的實施例作更詳細的說明，這些實施例是完成該方法的裝置和一些被動收集件。


圖1為對一運載流體中的諸物質進行固相微提取和分析的方法的簡圖；圖2～圖4為一些被動收集件各種不同實施例的橫截面圖；圖5為有關現有技術和本發(fā)明的兩平衡曲線的比較圖；圖6為用于對運載流體中的諸物質進行固相微提取和分析的方法的又一種裝置的簡圖；圖7為一頂部空間型容器的簡圖。
參閱圖1，提供一磁攪拌器1，它包括一定位在一基底2上的容器3，該容器呈量杯形，并可便利于用一隔膜4在它的頂側關閉。在用該隔膜4關閉以前，該容器3容納一包含待分析物質的運載流體。該容器3可在取樣前預先注以運載流體并關閉。所述的運載流體可以是水和/或有機溶劑，或是它們的混合液，或是液化的氣體。
所述的基座2包括一電動機5，它的軸偏心支承一磁鐵6。在該容器3中，有一個用諸如鐵或鋼一類的鐵磁材料制成的攪拌球7，該球比較有利的是，用玻璃或塑料包覆，以及它的直徑為幾個毫米。所用的塑料外殼7a，例如可以是聚四氟乙烯或其它氟化碳氫聚合物。該攪拌球7最好用活性相7b來覆蓋，以便對所述運載流體中所含物質的吸著/吸附?？梢允且环N從下述一組成分中選擇的涂層聚乙二醇、硅樹脂、聚酰亞胺、十八烷基三氯硅烷、聚甲基乙烯基氯硅烷、液晶聚丙烯酸、接枝的自組單分子層和無機的涂層材料。
該攪拌球7能夠被攪拌充足的時間，在此期間，它與所述的運載流體徹底地接觸，因而與其中所含的物質徹底地接觸，并吸著和/或吸附所述的物質，從而，它可作為一收集件。攪拌以后，該攪拌球7被拾起，然后被引入一固相提取裝置中，最好是一解吸附裝置8中。該裝置8比較有利的是，它包括一解吸附管9，它具有直徑段，其直徑稍大于所述攪拌球7的直徑，隨后經過一截錐段而到達其直徑小于該攪拌7直徑的一直徑段。該解吸附裝置8是一分析器10例如氣相色譜分離器的一部分，它與一運載氣體進口11連接，從而，運載氣體經過所述的解吸附管9而流過該攪拌球7，解吸附粘附在攪拌球7上的物質，并提供這些物質供分析。該解吸附裝置8最好包括一加熱裝置12，以便施行熱解吸附。
該攪拌球7可借助于一卸料裝置12自動從所述的容器3中卸除。該卸料裝置可穿過所述的隔膜4，可設計成一抓卡裝置、吸入裝置或磁鐵，隨后定位在所述的解吸附管9中，然后該解吸附管9自動放置在所述的解吸附裝置8中，從而，整個固相微提取和分析可自動完成。為此，用于多樣品的合適容器3可布置在一旋轉臺上，該旋轉臺可步進旋轉，在它下面的一位置中，布置該磁攪拌器1的基座2。
為了獲得測量的再現性，一般要求攪拌的時間大約為45分～60分鐘。
作為攪拌球形式的攪拌元件的替換方案，它也可采用攪拌桿形式的元件14。它可以具有一用鐵磁材料或順磁材料制成的、表面涂覆的桿狀運載件15。對于后者順磁材料的情況下，它應有的最小長度大約為2cm；如果采用鐵磁材料，縮短長度也是可以的。例如，它可以是兩端為圓角，整個零件用所述的活性相15b(見圖3)涂覆的桿狀運載件15，或也可以是一包括一段金屬線的運載件，該金屬線由一用所述的活性相材料制成的圓柱形蒙皮16來包圍，該蒙皮呈柔性管(圖4)形式。例如說，該桿狀運載件15的直徑大約為3mm～6mm。
如果在下述情況下，它也可能完成一種改進了分析含有所述的物質并置于一含有一最好是一攪拌球7收集件的容器中的運載流體作為替換或附加方案置于藉助超聲波發(fā)生的運動中。圖6表示了一種例如諧振器裝置17一類的超聲攪拌裝置的一個實施例。在該裝置中，一個或多個用絕緣板18屏蔽的超聲波發(fā)生器(振動器)19置于一殼體20內的底部和/或兩側。一安裝在超聲波發(fā)生器19的前面，其壁厚d＝n×λ/2(λ為聲波的波長)的金屬壁21將振動傳輸給所述諧振器裝置17內耦合的液體22，最好是水，它置于運動中。所述的含有待分析物質的容器3引至該諧振器裝置17內。
在運種情況下，所述的容器3比較有利的也是一種磁攪拌器。在這種情況中，攪拌通過作為收集件的涂覆磁體的攪拌球7來完成，從而，該超聲波附加地施加到該磁攪拌上。
一般而言，借助于熱、流體或超臨界的各種氣體加以解吸附是可能的。
作為熱解吸附裝置8的替換方案，該攪拌元件可借助所述的卸料裝置13布置在一頂部空間形的容器23中(圖7)，它的直徑稍大于該攪拌球7的直徑。該頂部空間形容器23然后用一封蓋工具通過一隔膜24和一密封圈進行封閉。并被引入一頂部空間形的頭部26。在該頭部26中，所述的頂部空間形容器23借助一加熱裝置27進行預熱，從而建立起壓力。在此期間，建立起待測試的諸揮發(fā)性物質與所述攪拌球7上方的氣相28之間的平衡。這些物質借助于可穿過該隔膜24的注射器(也是吸液器)吸出，并饋送到例如一氣相色譜的分離柱中。
作為在熱解吸附裝置8進行解吸附的替換方案，在該攪拌元件相對于所述的液體作攪拌運動期間，如果必要，該攪拌元件也可被引入到含有有機液的一提取裝置中，所用的有機液呈現出與諸待測試物質高度的相互作用性，并吸附諸物質。此后，該富含待測試諸物質的液體借助于一注射器取出，并被帶至例如一氣相色譜分離器的一饋送裝置中，以便借助于一運載氣體送去作分析，例如采用氣相色譜分離柱。
由于在一磁攪拌器中使用一攪拌元件，作為替換方案或作為附加方案，在一超聲波攪拌器中，攪拌元件與含有諸待測試物質的運載流體徹底的接觸，它可以比采用人們熟知的纖維方案獲得例如1000倍量級的分析靈敏度。圖5表示曲線A與曲線B的比較圖，曲線A表示在以辛醇和水中的一物質的濃度商(K(o/w))為橫坐標的質量平衡點上，對于已知技術的用活性相涂覆的纖維上被吸收的諸物質數量(繪在縱坐標上)；曲線B則表示根據本發(fā)明用活性相包覆的攪拌桿并借助于磁攪拌器進行攪拌了的被吸收的諸物質數量。這一系數(在常溫下)，對于較寬范圍的諸物質，可以在文獻中求得。例如，如果，該濃度商為100，則可以從圖5所示的曲線中看出，涂覆活性相的纖維提供的吸收量大約為1％，而本發(fā)明提供的吸收量大約為50％。當濃度商低于100時，涂覆活性相的纖維一般不能進任何可靠的測量，而本發(fā)明用活性相包覆的攪拌元件一般仍可作出絕對可靠的測量。通常，本發(fā)明用活性相覆蓋的攪拌元件可大大提高測量精度，也即10倍，并大大加寬了測量范圍分析靈敏度大約可提高1000倍。用了這種包覆的攪拌元件一般無須通過對包含諸待測試物質的液體進行加熱來提高分析靈敏度，而對于已知技術涂覆活性相的纖維在很多情況下則是必要的，而且會引起測量誤差。
此外，這種型式的攪拌元件可作為被動收集件布置在一氣體中，例如包含待測試物質的負荷環(huán)境中，或者由在該環(huán)境中工作的人員攜帶。在運種情況下，該被動收集件在該環(huán)境中暴露足夠長的時間，此后，對該收集件吸收和/或解除吸收的物質進行提取，然后，借助于一運載氣體通過一饋送裝置運送去分析，例如，為了監(jiān)控接觸污染的工作人員。
盡管，以上對本發(fā)明的最佳實施例作出了說明，很明顯，對于本領域熟悉的技術人員而言，在不脫離所述范圍的情況下，對于本發(fā)明可作出大量的變型和修改。
權利要求
1.一種對在一運載流體中的諸物質進行固相微提取和分析的方法，在該方法中，一收集件與包含諸物質的被攪拌流體接觸足夠長的時間，然后，針對至少粘附在該收集件上的一種物質，進行固相提取，以及，被解除吸附的諸物質借助于一運載氣體傳送去分析，其特征在于，所述的包含諸物質的運載流體借助于一作為收集件的涂覆磁體的攪拌元件(7)在一磁攪拌器(1)的容器(3)中被攪拌，以及/或借助于超聲波使所述的運載流體相對于所述的收集件密切地運動，此后，該攪拌元件(7)布置在一固相提取裝置(8)中。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，采用一具有玻璃或塑料涂層的攪拌元件(7)。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所用的攪拌元件(7)具有從以下一組成分中選取的涂層聚乙二醇、硅樹脂、聚酰亞胺、十八烷基三氯硅烷、聚甲基乙烯基氯硅烷、液晶聚丙烯酸、接枝的自組單分子層和無機的涂層材料。
4.根據權利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述的攪拌元件(7)借助于一自動卸料裝置穿過封閉所述磁攪拌器(1)容器(3)的隔膜(4)而取出，然后置于一解吸附管(9)中。
5.根據權利要求1～4所述的方法，其特征在于，所用的攪拌元件(7)是一攪拌球。
6.根據權利要求1～4所述的方法，其特征在于，所用的攪拌元件(7)是一攪拌桿。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所用的攪拌元件(7)是一蒙皮的金屬線段。
8.根據權利要求1～7所述的方法，其特征在于，所述的固相提取加熱進行。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述的固相提取動態(tài)或靜態(tài)進行。
10.根據權利要求1～7所述的方法，其特征在于，所述的固相提取采用與諸待測試物質具有高度相互作用性的一有機液來完成，然后用一注射器吸取的取樣置于一饋送裝置中，一運載氣體通過該裝置流動。
11.根據權利要求1～10所述的方法，其特征在于，進行氣相色譜的分析。
12.一種用于對諸待測試物質進行固相微提取和分析的收集件，特別是對用于氣相色譜的熱解吸附裝置的收集件，它包括一用磁性材料制造，適合于用作磁攪拌器的攪拌元件的運載件，且該運載件配備對諸待測試物質具有吸附和/或解吸附作用的涂層。
13.根據權利要求12所述的收集件，其特征在于，所述的運載件具有從下述一組成分中選擇的涂層聚乙二醇、硅樹脂、聚酰亞胺、十八烷基三氯硅烷、聚甲基乙烯基氯硅烷、液晶聚丙烯酸、接枝的自組單分子層和無機的涂層材料。
14.根據權利要求12或13所述的收集件，其特征在于，所述的運載件為一桿狀件，特別是一金屬線段。
15.一種對環(huán)境中的諸物質進行固相微提取和分析的方法，其中，根據權利要求12～14之一所述的收集件作為被動收集件在該環(huán)境中暴露足夠長的時間，然后，該收集件定位于一固相提取裝置中，諸解吸附的物質借助于一運載氣體傳送去分析。
全文摘要
一種對一運載流體中的諸物質進行固相微提取和分析的方法。一收集件與包含該諸物質的被攪拌流體接觸足夠長的時間,然后,針對至少一種粘附在該收集件上物質進行固相提取,被解吸附的諸物質借助于一運載氣體運送去分析。所述的包含諸物質的運載流體借助于一作為收集件的表面涂覆磁體的攪拌元件(7)在一磁攪拌器(1)的容器中被攪拌,和/或借助于超聲波使該運載流體相對于該收集件密切地運動,然后,該攪拌元件(7)置于一固相提取裝置(8)中。
文檔編號G01N30/06GK1268667SQ00104760
公開日2000年10月4日 申請日期2000年3月27日 優(yōu)先權日1999年3月26日
發(fā)明者帕特里克·桑德拉, 埃里克·巴爾塔森, 弗蘭克·戴維 申請人:格斯特爾系統(tǒng)技術兩合公司