MÉTODO PARA LA NEBULIZACIÓN DE DOS O MÁS LÍQUIDOS

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se enmarca en el campo de las tecnologías de nebulización de fluidos. Más concretamente, la invención se refiere a un dispositivo, a los usos de dicho dispositivo y a un método para mezclar y nebulizar dos o más fluidos, con aplicación preferente en la preparación de muestras en análisis químico por ejemplo durante su introducción en plasma en técnicas espectrométricas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

- Nebulizadores aplicados a técnicas espectrométricas:

La espectrometría de emisión óptica por plasma de acoplamiento inductivo ("Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry", ICP-OES), la espectrometría de emisión óptica por plasma inducido por microondas ("Microwave Induced Plasma Optical Emission Spectrometry", MIP-OES) y la espectrometría de masas por plasma de acoplamiento inductivo ("Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry", ICP-MS) son técnicas espectrométricas que se utilizan habitualmente para determinar la concentración de elementos en muestras, así como para la identificación y la detección de la presencia de los mismos. Generalmente las muestras que se introducen en los instrumentos basados en plasma (ICP-OES, MIP-OES o ICP-MS) se encuentran en estado líquido, debido fundamentalmente a que en dichas muestras el analito está distribuido homogéneamente en el medio resultando fáciles de manipular, permitiendo preparar patrones de calibración y siendo aptas para la disolución de la mayoría de especies metálicas. La forma más común de transportar las muestras líquidas hasta el plasma es en forma de aerosol, el cual es generado mediante un nebulizador. Posteriormente, es transportado a través de una cámara de nebulización en la cual se pierden las gotas mayores y/o las más rápidas, obteniendo un aerosol más fino y lento el cual es introducido en el plasma mediante un tubo inyector. El conjunto nebulizador, cámara de nebulización e inyector se denomina sistema de introducción de muestras. La práctica totalidad de los mecanismos conocidos de formación de aerosoles se basa en la generación de una inestabilidad sobre la superficie del líquido. Para ello, se suministra una cierta cantidad de energía a la masa líquida, la cual es utilizada para vencer las fuerzas de cohesión del líquido (por ejemplo, tensión superficial o viscosidad, entre otras). Dependiendo de la naturaleza y tipo de energía que se utiliza para generar la inestabilidad, hay diferentes mecanismos de nebulización y, por tanto, diferentes tipos de nebulizadores. Entre ellos se encuentran los nebulizadores neumáticos, térmicos, hidráulicos, ultrasónicos, electrostáticos y rotatorios, entre otros. Los nebulizadores más utilizados para la introducción de muestras líquidas en las técnicas analíticas basadas en plasma son los nebulizadores de tipo neumático, debido fundamentalmente a su fácil manejo, robustez y bajo coste. En ellos, el aerosol se genera como consecuencia de la interacción entre una corriente líquida y otra gaseosa a alta velocidad y/o presión. La corriente gaseosa transfiere a la líquida parte de su energía cinética aumentando el área superficial de ésta y transformándola en un aerosol. El resto de nebulizadores se han utilizado en menor grado y en aplicaciones muy concretas.

Los nebulizadores neumáticos concéntricos son los más utilizados en espectrometría atómica. Como su nombre indica, estos nebulizadores consisten en dos tubos concéntricos. El más externo, que sirve como cuerpo del nebulizador, forma una cámara a presión y está provisto de una entrada de gas de nebulización, que fluye dentro de dicha cámara; una entrada para un segundo tubo concéntrico con éste y un orificio de salida del aerosol. El tubo interior, que es concéntrico con el primero y con respecto al orificio de salida del aerosol, es el conducto de aporte del flujo líquido. Actualmente, en el mercado existe una gran variedad de nebulizadores de este tipo, tanto convencionales como de flujo líquido pequeño (por ejemplo, micronebulizadores) o nebulizadores de inyección directa (esto es, introducen el aerosol directamente en el plasma, sin utilizar cámara de nebulización ni tubo inyector).

Cuando una corriente gaseosa interacciona con una corriente líquida, los procesos que ocurren dentro del nebulizador neumático concéntrico son de distinto tipo, dependiendo de la geometría interna y las dimensiones de los componentes en la zona del orificio de salida del nebulizador. Podemos distinguir los dos casos siguientes:

En el primer caso, la salida del conducto de aporte del flujo líquido está posicionada en una zona de baja presión (y alta velocidad) del gas de nebulización, antes del orificio de salida del aerosol. De este modo, la corriente gaseosa a alta velocidad interacciona con la corriente líquida produciéndose una alteración de la superficie líquida por parte de la corriente gaseosa para formar ondas superficiales, que posteriormente van creciendo y finalmente se rompen para formar las gotas del aerosol. Debido a la baja presión en la zona del orificio de salida, la muestra líquida puede ser arrastrada hacia la zona del orificio de nebulización por aspiración (efecto Venturi) o, alternativamente, mediante bombeo externo. La mayoría de los nebulizadores neumáticos concéntricos comerciales se basan en este mecanismo de nebulización.

En el segundo caso, la salida del conducto de aporte del flujo líquido está posicionada en una zona de alta presión del gas de nebulización antes del orificio de salida del aerosol. Dependiendo de la geometría y las dimensiones de los componentes del nebulizador en la zona del orificio, se dan dos posibilidades diferentes:

(i) El flujo líquido, a la salida de su conducto de aporte, interacciona con el gas que lo rodea, formándose así una cúspide estable en la inferíase entre los dos fluidos, que se prolonga hacia el orificio de salida formando una microvena líquida estacionaria. Dicha microvena líquida es protegida y focalizada hacia la salida del nebulizador por la corriente gaseosa. Tras la salida del nebulizador, finalmente, la vena líquida se rompe por inestabilidad capilar, generando el aerosol. Este fenómeno, denominado "flow focusing" (solicitud de patente WO 90/05583), ha sido empleado en la fabricación de prototipos de nebulizadores neumáticos (por ejemplo, en la solicitud de patente WO 2006/037819).

(ii) Parte del flujo del gas de nebulización entra en el conducto de aporte de flujo líquido, donde los dos fluidos (líquido y gas de nebulización) se mezclan turbulentamente y son arrastrados por la corriente líquida hacia el orificio de salida del nebulizador en forma de aerosol. Este fenómeno se denomina "flow blurring" (solicitud de patente ES 2265270 A1) y ha sido empleado en la fabricación de nebulizadores neumáticos comerciales.

En ambos casos, (i) y (ii), el líquido debe ser bombeado a una cierta presión por su conducto de aporte, por encontrarse la salida de éste en una zona de alta presión dentro del cuerpo del nebulizador.

- Sistemas múltiples de introducción de muestras líquidas en plasma: En la gran mayoría de los métodos actuales de análisis elemental, la muestra original debe ser tratada para que su forma sea adecuada a la técnica de medición de los analitos. Dicho tratamiento se conoce como preparación de la muestra y, a menudo, consiste en varias etapas cada una de las cuales podría consistir en múltiples operaciones. Por tanto, la preparación de la muestra es una fuente frecuente de errores e incertidumbre debido a la laboriosidad y complejidad de algunos de los procedimientos que incluye, además de aumentar el tiempo del análisis. Recientemente, ha surgido el interés dentro del campo del análisis químico por los sistemas de introducción de muestras líquidas basados en la combinación de más de un nebulizador y/o cámara de nebulización, que permiten realizar de forma rápida y fácil etapas o procesos de preparación de muestra normalmente tediosos o poco eficaces. Estos sistemas múltiples de introducción de muestras en plasma permiten la introducción simultánea de una o varias disoluciones por distintas unidades de nebulización, dentro de la misma o en distintas cámaras de nebulización. Esto presenta una gran ventaja en comparación con los sistemas de introducción de muestras convencionales. Dicha ventaja consiste en la posibilidad de realizar parte o toda la preparación de la muestra, mediante el mezclado de aerosoles individuales de la muestra y/o reactivos. De esta forma, todas o parte de las etapas de preparación de la muestra se pueden realizar de forma fácil, rápida y eficiente.

Actualmente son conocidos los usos de tres tipos de sistemas (a), (b) y (c) de nebulización múltiple:

(a) Sistemas que incorporan varias cámaras de nebulización distintas, cada una equipada con un nebulizador convencional: en estos sistemas, los aerosoles se mezclan después de las salidas de las cámaras de nebulización, antes de ser introducidos en el plasma por el tubo inyector. Una de las principales desventajas de estos sistemas consiste en que el intervalo de condiciones de trabajo está limitado por el flujo total de gas de nebulización. El valor óptimo de dicho flujo viene determinado por las características del plasma. Los nebulizadores convencionales son optimizados para trabajar a flujos cercanos a este valor óptimo. El hecho de aumentar el número de nebulizadores conlleva a la necesidad de que éstos deben funcionar a un flujo reducido proporcionalmente al número de nebulizadores conectados, lo que influye negativamente sobre la calidad de los aerosoles generados. Por otro lado, el grado de mezclado entre los distintos líquidos nebulizados es relativamente bajo. Además, estos sistemas son complejos de manejar.

(b) Sistemas que incorporan varios nebulizadores convencionales mediante entradas distintas en una única cámara de nebulización modificada: estos sistemas permiten la introducción de líquidos de carácter distinto en una única cámara de nebulización. A la salida de la cámara de nebulización, el aerosol consiste en una mezcla homogénea de gotitas de los líquidos nebulizados. Sin embargo, el grado de mezclado y la eficiencia de las interacciones (reacciones que pueden tener lugar) entre las gotitas depende de forma crítica de la geometría de posicionamiento de los nebulizadores. También presentan la desventaja, como en el caso anterior, de la división del flujo total de gas de nebulización. Otra desventaja de estos sistemas es la necesidad de construir una cámara de nebulización dedicada, con múltiples entradas, lo que puede influir negativamente en el transporte de aerosol hasta el plasma.

(c) Sistemas que incorporan un solo nebulizador con varios (entre dos y cuatro) orificios de salida de aerosol con conductos de aporte de flujo líquido independientes (multinebulizadores): los nebulizadores con este diseño presentan la ventaja de poder ser acoplados a algunas cámaras de nebulización comerciales, cuando sus dimensiones lo permiten. Además, la cercanía de los orificios de nebulización podría aumentar el grado de mezclado de los líquidos nebulizados dentro de la misma gotita del aerosol. Sin embargo, también presentan la desventaja, como en los casos anteriores, de la división de flujo total del gas de nebulización por los distintos orificios. Además de las desventajas anteriormente mencionadas de los diferentes sistemas conocidos para la introducción múltiple de muestras, muchos de ellos presentan otros problemas adicionales, tales como bloqueo y efectos de memoria, lo que los hace poco interesantes desde el punto de vista analítico ya que no permiten analizar muestras reales complejas como aguas de mar, aguas residuales, etc. Por tanto, se hace necesario el desarrollo de dispositivos de nebulización que permitan realizar la preparación de muestras básica en fase aerosol, y que también posean bajo riesgo de bloqueo, bajo efecto de memoria, alta robustez química y mecánica, manejo sencillo, alta eficiencia en términos de transporte de analitos, y que posean universalidad en términos de aplicación a muestras reales complejas.

La presente invención está orientada a solucionar los problemas técnicos y prácticos antes mencionados, mediante un novedoso nebulizador multiconducto, así como a un método de nebulización y a usos basados en dicho nebulizador.

DESCRIPCIÓN BREVE DE LA INVENCIÓN

Un objeto de la presente invención se refiere, pues, a un nebulizador multiconducto, preferentemente un nebulizador neumático, que permite la nebulización simultánea de distintos flujos líquidos, miscibles o no entre sí, por una pluralidad de conductos de aporte de flujo líquido, y provisto de un solo orificio de salida de los aerosoles mezclados.

Preferentemente, dicho nebulizador comprende una cámara a presión para la conducción de un gas de nebulización, así como un tubo de entrada de dicho gas y un orificio de salida del mismo para la expulsión de un producto nebulizado, estando dicho orificio abierto al exterior, y donde, dentro de la cámara a presión, se encuentra alojada una pluralidad de conductos de aporte de flujo líquido, cuyas salidas están posicionadas para la nebulización conjunta de dichos flujos a través del orificio de salida del nebulizador; y cuyas entradas están conectadas a tubos de alimentación de los flujos líquidos, de forma que cada conducto está conectado a un tubo de alimentación independiente. Más preferentemente, los conductos de aporte de flujo líquido están dispuestos de forma sustancialmente paralela, entendiéndose el término "sustancialmente paralelo" como idénticamente paralelo, o con ejes que forman ángulos comprendidos entre 0 ^o y 20°, en su extensión total o parcial. Al igual que los nebulizadores neumáticos concéntricos convencionales, el nebulizador multiconducto de la invención comprende un único orificio de salida del producto nebulizado. Sin embargo, a diferencia de éstos, el presente nebulizador multiconducto posee una pluralidad de conductos de aporte de flujo líquido independientes, dispuestos comúnmente en relación con dicho orificio de salida. Preferentemente, las salidas de dichos conductos se posicionan, dentro del cuerpo del nebulizador, próximas al orificio de salida de dicho nebulizador, de modo que al menos uno de los conductos no es concéntrico con respeto al orificio. Los flujos líquidos provenientes de dichos conductos se mezclan entre sí y con el flujo de gas de nebulización en el interior de la cámara a presión, produciéndose la salida de líquido por el orificio del nebulizador en forma de aerosol. Preferentemente, el tubo de entrada de gas de nebulización está situado en la parte trasera del nebulizador. Asimismo, y más preferentemente, los tubos de alimentación se prolongan fuera del cuerpo del nebulizador, de forma que cada conjunto formado por un tubo de alimentación y un conducto de aporte suministra un flujo líquido individual de forma independiente de los demás conjuntos de tubo de alimentación y conducto de aporte, y donde la conexión entre cada conducto de aporte de flujo líquido y su correspondiente tubo de alimentación se realiza dentro o fuera del cuerpo principal del nebulizador. En una realización preferente de la invención, el nebulizador comprende un medio de aspiración y/o bombeo para proporcionar el suministro de fluido a los tubos de alimentación.

En otra realización preferente de la invención, uno o más conductos de aporte de flujo líquido del nebulizador se fijan sobre el cuerpo del nebulizador en su punto de entrada en la base de éste. Alternativamente, dichos conductos de aporte de flujo líquido se fijan entre sí y al cuerpo del nebulizador cerca de la zona del orificio de salida de dicho nebulizador, mediante una pieza de fijación constituida preferentemente de material polimérico o, alternativamente, de metal, vidrio, cuarzo, etc. Dicha pieza de fijación se coloca entre el conjunto de conductos de aporte de flujo líquido sustancialmente paralelos y las paredes de la cámara a presión. Alternativamente, la pieza de fijación forma parte del propio cuerpo del nebulizador.

En una realización preferente adicional, los conductos de aporte de flujo líquido del nebulizador están posicionados de forma simétrica o asimétrica con respeto al orificio de salida, siendo el diámetro de un circulo hipotético que contiene todas las salidas de los conductos de aporte de flujo líquido, igual o diferente al diámetro del orificio de salida del nebulizador, y donde los conductos de aporte de flujo líquido poseen diámetros internos iguales o diferentes.

Preferentemente, las salidas de los conductos de aporte de flujo líquido del nebulizador de la invención están posicionadas en una zona de baja presión y alta velocidad de flujo de gas de nebulización en la cámara a presión, en un plano retrocedido con respeto al plano del orificio de salida del nebulizador, o en el mismo plano del orificio de salida del nebulizador. Alternativamente, las salidas de los conductos de aporte de flujo líquido se encuentran posicionadas en zonas de alta presión del gas de nebulización en la cámara a presión. En una realización preferente de la invención, la relación H/D existente entre la distancia (H) entre el orificio de salida y el plano del conjunto de salidas de los conductos de aporte de flujo líquido, y el diámetro del orificio de salida del aerosol (D) es H/D > 0,6, configurando el nebulizador en modo "flow focusing". En otra realización preferente de la invención, la relación es H/D < 0,6, configurando el nebulizador en modo "flow blurring".

Preferentemente, el cuerpo principal del nebulizador posee una forma sustancialmente cilindrica, con un diámetro externo comprendido entre 4 mm y 8 mm, y una longitud comprendida entre 40 mm y 80 mm. El término "sustancialmente cilindrico" se entiende, en el contexto de la presente invención, como idénticamente cilindrico, o con paredes que forman ángulos comprendidos entre 0 ^o y 20°, en su extensión total o parcial, con el eje longitudinal del cuerpo del nebulizador. Más preferentemente, dicho cuerpo del nebulizador que forma la cámara a presión, o al menos uno de los conductos de aporte de flujo líquido comprende vidrio, cuarzo, sílice fundida o un material polimérico.

Otro objeto de la invención se refiere a un método de nebulización de dos o más líquidos, que comprende el uso de un nebulizador según cualquiera de las realizaciones aquí descritas, donde los fluidos a nebulizar son aspirados o bombeados por los distintos tubos de alimentación y por los conductos de aporte de flujo líquido del nebulizador situados dentro de la cámara a presión donde, a la salida de los conductos, dos o más líquidos interaccionan con un flujo de gas a alta o baja velocidad y alta o baja presión conducido a través de la cámara a presión, mezclándose dichos líquidos entre sí y con el gas, formando un aerosol que es empujado hacia el orificio de salida en la cámara a presión del nebulizador, expulsándose el producto nebulizado al exterior del nebulizador.

Otro objeto de la invención se refiere al uso de un nebulizador según cualquiera de las realizaciones descritas en el presente documento, en uno o más de los siguientes procedimientos: dilución de muestras, calibración mediante patrón interno, calibración mediante adición de patrón, análisis mediante dilución isotópica, derivatización/generación de formas volátiles de analitos, introducción de muestras orgánicas, extracción, introducción de muestra y/o patrón de forma discreta, entre otros.

El nebulizador multiconducto de la invención posee las siguientes ventajas en comparación con los demás sistemas múltiples conocidos de introducción de muestras líquidas en plasma:

- un nebulizador multiconducto puede ser construido con dimensiones que permiten su conexión a cualquier cámara de nebulización comercial, para todas las marcas y modelos de espectrómetros basados en plasma.

- su flujo de gas de nebulización no se divide entre distintos orificios, por lo que sus condiciones óptimas de trabajo coinciden con las condiciones óptimas de trabajo del espectrómetro. El número de conductos de aporte de flujo líquido se puede ajustar a la aplicación concreta del nebulizador.

- se consigue un alto grado de mezclado entre los distintos líquidos nebulizados en las gotas del aerosol, debido a que la mezcla de las corrientes líquidas tiene lugar en condiciones de alta presión y/o velocidad y/o en condiciones turbulentas. En el caso de que los líquidos introducidos sean no miscibles a nivel molecular, el dispositivo permite obtener emulsiones estables en el tiempo de transporte de las gotitas hasta el plasma.

- según la geometría de la zona del orificio de salida del aerosol, un nebulizador multiconducto puede ser construido para producir aerosoles de excelentes características en un amplio intervalo de flujos líquidos totales e individuales.

El objetivo que se persigue con el nebulizador neumático multiconducto es de un sistema de introducción de muestras líquidas en plasma que puede trabajar bien en modo convencional, nebulizando un solo líquido (muestra o patrón de calibración), o bien combinar preparación e introducción de muestra mediante nebulización simultánea de varios líquidos. Las ventajas de utilizar un nebulizador multiconducto para tal fin son, entre otras:

- disminución y simplificación del trabajo realizado manualmente con el fin de disminuir la incertidumbre y evitar errores accidentales en el proceso del análisis,

- ahorro de tiempo,

- ahorro de muestra y reactivos,

- intensificación de algunos de los procesos debido a la alta presión y/o velocidad de los flujos en la zona de mezclado.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Figura 1 - Ejemplo de un nebulizador multiconducto con tres conductos de aporte de flujo líquido, según una realización preferente de la invención. Figura 2 - Vista frontal de algunas posibles realizaciones con diferente número y/o configuración de los conductos de aporte de flujo líquido (muestra, patrones de calibración, reactivos, disolventes, etc.) y el orificio de salida del aerosol:

Figura 2A: Nebulizador con dos conductos de aporte de flujo líquido de igual tamaño, posicionados de forma simétrica con respecto al orificio de salida del nebulizador.

Figura 2B: Nebulizador con tres conductos de aporte de flujo líquido de igual tamaño, posicionados de forma simétrica con respecto al orificio de salida del nebulizador.

Figura 2C: Nebulizador con cuatro conductos de aporte de flujo líquido de igual tamaño, posicionados de forma simétrica con respecto al orificio de salida del nebulizador.

Figura 2D: Nebulizador con tres conductos de aporte de flujo líquido de distinto tamaño, posicionados de forma asimétrica con respecto al orificio de salida del nebulizador.

- Figura 2E: Nebulizador con tres conductos de aporte de flujo líquido de igual tamaño, posicionados de forma simétrica con respecto al orificio de salida, con diámetro de un circulo hipotético que contiene todas las salidas de los conductos de aporte de flujo líquido igual del diámetro del orificio de salida del nebulizador. Figura 2F: Nebulizador con tres conductos de aporte de flujo líquido de igual tamaño, posicionados de forma simétrica con respecto al orificio de salida, con diámetro de un círculo hipotético que contiene todas las salidas de los conductos de aporte de flujo líquido menor que el diámetro del orificio de salida del nebulizador. Figura 3 - Posibles geometrías de la zona del orificio de salida del nebulizador multiconducto, que resultan en distintos mecanismos de nebulización:

Figura 3A: nebulizador con salidas de los conductos de aporte de flujo líquido en zona de baja presión del gas de nebulización, con plano de salida de los conductos de aporte de flujo líquido retrocedido con respecto al plano del orificio de salida del nebulizador.

Figura 3B: nebulizador con salidas de los conductos de aporte de flujo líquido en zona de baja presión del gas de nebulización, con plano de salida de los conductos de aporte de flujo líquido en el plano del orificio de salida del nebulizador.

Figura 3C: nebulizador con salidas de los conductos de aporte de flujo líquido en zona de alta presión del gas de nebulización, con mecanismo de nebulización

"flow focusing".

Figura 3D: nebulizador con salidas de los conductos de aporte de flujo líquido en zona de alta presión del gas de nebulización, con mecanismo de nebulización "flow blurring".

Se incluye, asimismo, la descripción de las referencias numéricas incluidas en las figuras 1-3:

1 - Cuerpo externo del nebulizador.

2 - Cámara a presión.

3 - Tubo de entrada de gas de nebulización.

4 - Orificio de salida (del aerosol; del nebulizador).

5 - Conductos de aporte de flujo líquido (muestra, patrones de calibración, reactivos, disolventes, etc.).

6 - Salidas de los conductos de aporte de flujo líquido en la zona del orificio.

7 - Tubos de alimentación de los conductos de aporte de flujo líquido.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención permite el mezclado y la nebulización simultánea de una pluralidad de flujos líquidos miscibles o no entre sí, mediante un nebulizador multiconducto. El rasgo principal de la invención que la distingue de los demás sistemas de nebulización, convencionales o de nebulización múltiple, es pues la utilización de un nebulizador que comprende una pluralidad de conductos de aporte de flujo líquido y un único orificio de salida de aerosol común a dichos conductos.

En la Figura 1 se muestra el esquema lateral de una realización preferente de la invención, referida a un nebulizador multiconducto de tipo neumático. El cuerpo externo del nebulizador (1) comprende una cámara a presión (2) para la conducción de un gas de nebulización, así como un tubo de entrada (3) de dicho gas y un orificio de salida (4) del mismo, abierto al exterior. Dentro de la cámara a presión (2) se encuentra alojada una pluralidad (dos o más) de conductos de aporte de flujo líquido (5), preferentemente dispuestos en paralelo, cuyas salidas (6) están comúnmente posicionadas en la zona del orificio de salida (4) del nebulizador, y cuyas entradas están conectadas a tubos de alimentación (7) de líquidos, de forma que cada conducto (5) está conectado a un tubo de alimentación (7) independiente. Los flujos líquidos a nebulizar son aspirados o bombeados por los distintos tubos de alimentación (7) y por los conductos de aporte de flujo líquido (5) del nebulizador, situados dentro de la cámara a presión (2). A la salida (6) de los conductos (5), los flujos líquidos interaccionan con el flujo de gas a alta o baja velocidad y alta o baja presión de la cámara a presión (2), mezclándose los fluidos entre sí, formando el aerosol que es empujado hacia el orificio de salida (4) del nebulizador, expulsando así al exterior el producto nebulizado.

El cuerpo externo del nebulizador (1) de la invención puede ser realizado de forma y materiales distintos, según las necesidades de la aplicación particular. Preferentemente, posee forma de cilindro, con dimensiones comprendidas entre 4-8 mm de diámetro externo y 40-80 mm de longitud, con el tubo de entrada (3) de gas de nebulización situado en su parte trasera, perpendicularmente o no al cuerpo principal del nebulizador (1). Dicha forma permite la conexión del nebulizador multiconducto a cualquier cámara de nebulización comercial utilizada para espectrómetros basados en plasmas analíticos. Los materiales utilizados en la realización del cuerpo externo del nebulizador (1) multiconducto podrían ser vidrio, cuarzo o materiales poliméricos, entre otros. En la parte frontal del cuerpo externo del nebulizador (1) se encuentra el orificio de salida (4) del producto nebulizado, que tiene forma preferentemente circular. Como se ha mencionado anteriormente, en una realización preferente de la invención cada uno de los conductos de aporte de flujo líquido (5) está conectado a un tubo de alimentación (7) separado, que se prolonga fuera del cuerpo externo del nebulizador (1) (por ejemplo, desde su parte posterior, opuesta al orificio de salida (4)) y suministra un flujo líquido individual, de forma independiente de los demás conjuntos formados por un tubo de alimentación (7) y un conducto de aporte de flujo líquido (5). Dicho suministro de flujo líquido se realiza, preferentemente, mediante aspiración o bombeo. La conexión entre cada conducto de aporte de flujo líquido (5) y su tubo de alimentación (7) correspondiente puede ser realizada tanto dentro como fuera del cuerpo externo del nebulizador (1).

Los conductos de aporte de flujo líquido (5) pueden ser tubos de vidrio, de cuarzo, de sílice fundida o de distintos materiales poliméricos (teflón, polipropileno, etc.), entre otros. La forma de fijar las salidas (6) de los conductos de aporte de flujo de líquido (5) con respecto al orificio de salida (4) del nebulizador depende, preferentemente, de la rigidez de dichos conductos (5). Los conductos rígidos (por ejemplo, de vidrio) se pueden fijar sobre el cuerpo externo del nebulizador (1) en su punto de entrada en la base de éste. Los conductos semirrígidos y no rígidos (tales como tubos de sílice fundida o polímeros) se fijan entre sí y al cuerpo externo del nebulizador (1), cerca de la zona del orificio de salida (4) de dicho nebulizador, preferentemente mediante una pieza de fijación constituida preferentemente de material polimérico o, alternativamente, de metal, vidrio, cuarzo, etc., de tamaño adecuado. Dicha pieza se coloca entre el conjunto de conductos de aporte de flujo líquido (5) sustancialmente paralelos y las paredes de la cámara a presión (2), fijando la posición de los conductos de aporte de flujo líquido (5) con respeto al orificio de salida (4), a la vez que permite el paso del gas de nebulización hacia el orificio de salida (4) del nebulizador. Alternativamente, la pieza de fijación puede formar parte del propio cuerpo externo del nebulizador (1).

En la Figura 2 se muestran esquemas frontales de varias realizaciones posibles de nebulizadores multiconducto según la presente invención: con dos (Figura 2A), tres (Figura 2B, 2D, 2E y 2F) o cuatro (Figura 2C) conductos de aporte de flujo líquido(5); con un conjunto de conductos de aporte de flujo líquido (5), posicionados de forma simétrica con respeto al orificio de salida (4) (Figura 2A, 2B, 2C, 2E y 2F) o asimétrica (Figura 2D); con un conjunto de conductos de aporte de flujo líquido (5) cuyo diámetro total (del conjunto) es mayor (Figura 2A, 2B, 2C y 2D), igual (Figura 2E) o menor (Figura 2F) que el diámetro del orificio de salida del aerosol (4); con conductos de aporte de flujo líquido (5) con diámetro interno igual (Figura 2A, 2B, 2C, 2E y 2F) o distinto (Figura 2D).

Como se ha mencionado en apartados precedentes, el mecanismo de nebulización de un nebulizador neumático según la presente invención depende de la configuración y del tamaño de los componentes en la zona del orificio de salida (4) del aerosol. En la Figura 3 se muestran dos conceptos de nebulización mencionados en el apartado de antecedentes de la invención:

- En las Figuras 3A y 3B se muestran esquemas laterales de nebulizadores multiconducto en los cuales las salidas (6) de los conductos de aporte de flujo líquido (5) están posicionados en zonas de baja presión (y alta velocidad) del flujo de gas de nebulización, debido al estrechamiento de la cámara a presión (2) en dicha zona. Se pueden distinguir dos casos de posicionamiento: (i) cuando el plano de las salidas (6) de los conductos de aporte de flujo líquido (5) está retrocedido con respecto al plano de orificio de salida (4) del nebulizador (Figura 3A) y, (ii) cuando el plano de las salidas (6) de los conductos de aporte e flujo líquido (5) se encuentra en el mismo plano del orificio de salida (4) del nebulizador (Figura 3B).

- En las Figuras 3C y 3D se muestran esquemas laterales de nebulizadores multiconducto en los cuales las salidas (6) de los conductos de aporte de flujo líquido (5) se encuentran posicionadas en zonas de alta presión del gas de nebulización. Cuando la relación entre la distancia (H), entre el orificio de salida (4) y el plano del conjunto de salidas (6) de los conductos de aporte de flujo líquido (5), y el diámetro del orificio de salida del aerosol (D) es > 0,6 la nebulización se produce mediante el fenómeno denominado "flow focusing" (Figura 3C). Cuando dicha relación es H/D < 0,6 la nebulización se produce mediante el fenómeno denominado "flow blurring" (Figura 3D).

Algunos ejemplos de usos del nebulizador multiconducto de la invención para la preparación de muestras en el análisis elemental son los siguientes:

- Dilución: la muestra se aspira o bombea por uno de los conductos de aporte de flujo líquido (5) del nebulizador multiconducto. Por otro(s) de los conductos (5) se aspira(n) o bombea(n) disolvente(s) cuyo carácter depende del tipo de muestra. De esta forma se obtiene un aerosol con las mismas características (concentración de los componentes de la muestra) que los aerosoles obtenidos de forma convencional con una muestra previamente diluida. La ventaja de esta aplicación del nebulizador multiconducto consiste en la automatización del proceso de dilución.

- Calibración mediante patrón interno: la técnica de calibración mediante patrón interno es frecuentemente usada en espectrometría atómica para la corrección de interferencias. En su modo convencional a cada muestra o patrón de calibración se le añade manualmente una alícuota que contiene un elemento (patrón interno) cuya concentración debe ser igual en todas las disoluciones (por ejemplo, muestras y patrones de calibración) a introducir en el plasma. Mediante el nebulizador multiconducto propuesto en la presente invención, una disolución del patrón interno se aspira o bombea de forma continua por uno de los conductos de aporte de flujo líquido (5) del nebulizador, mientras que por otro(s) conducto(s) (5) se aspiran o bombean consecutivamente los patrones de calibración y/o las muestras. - Calibración mediante adición de patrón: en la técnica de calibración mediante adición de patrón cada muestra se divide en varias alícuotas en las cuales se añaden cantidades crecientes del analito de interés. Posteriormente a las disoluciones así obtenidas se añade disolvente, hasta un volumen final constante y conocido. Finalmente se nebulizan de forma consecutiva, obteniendo una recta de calibrado de la cual se obtiene la concentración del analito en la muestra inicial. Dicho procedimiento se ha de repetir para cada muestra. Por tanto, la preparación de las muestras en este caso es lenta y laboriosa. Mediante el uso del nebulizador multiconducto el proceso de calibración mediante adición de patrón es automatizado y simplificado. Consiste en la aspiración o bombeo continuo de la muestra por uno de los conductos de aporte de flujo líquido (5) del nebulizador, mientras que por otro(s) de los conductos (5) se aspira o bombea consecutivamente una serie de patrones de calibración que contienen el analito en cantidades crecientes. Dichos patrones son los mismos para todas las muestras a analizar.

- Análisis mediante dilución isotópica: en este tipo de calibración se mide la relación de las señales correspondientes a los distintos isótopos del analito primero en la muestra original y después en una muestra a la que se ha añadido una cantidad de analito con una relación del contenido de sus isótopos distinta de la natural (i.e., isotópicamente enriquecido). Por tanto, las operaciones de preparación de muestra se asemejan a las realizadas en el caso de calibración mediante adición de patrón. Con el nebulizador multiconducto las muestras a analizar se aspiran o bombean consecutivamente por uno de los conductos de aporte de flujo líquido (5) del nebulizador, mientras que por otro(s) conducto(s) (5) se aspiran o bombean alternativamente un blanco de calibración y una disolución isotópicamente enriquecida.

- Derivatización y generación de formas volátiles de analitos: Estos tipos de procesos de preparación de la muestra se basan en la reacción química entre los analitos en la muestra y en los patrones de calibración y uno o más reactivos en un recipiente de reacción. Mediante el uso de un nebulizador multiconducto dicha reacción tiene lugar en fase aerosol. Por uno de los conductos de aporte de flujo líquido (5) se aspiran o bombean consecutivamente los patrones de calibración y las muestras, mientras que por los demás conductos de aporte de flujo líquido (5) se aspiran o bombean los reactivos necesarios para producir la reacción química deseada. - Introducción de muestras orgánicas: Una de las estrategias de introducción de muestras orgánicas en plasma es la emulsificación de éstas con una disolución acuosa con objeto de disminuir la carga de disolvente orgánico en forma de vapor al plasma y, de esta manera, prevenir la formación de depósitos de carbón en la salida del tubo inyector. Las muestras orgánicas, y los patrones de calibración, se introducen consecutivamente por uno de los conductos de aporte de flujo líquido (5) del nebulizador, mientras que por otro(s) conducto(s) (5) se introduce la corriente acuosa. Debido al alto grado de mezclado de los distintos líquidos en las gotitas del aerosol, se consiguen aerosoles que consisten en gotitas emulsionadas estables el tiempo suficiente para llegar hasta el plasma.

- Extracción líquido-líquido: A menudo, los analitos de interés deben ser extraídos de la matriz original de la muestra antes de su determinación con el fin de (i) eliminar posibles interferencias que dicha matriz puede provocar, (ii) aumentar la concentración de los analitos en los extractos, o (iii) cambiar la naturaleza de la matriz por una más adecuada. En su modo clásico el proceso de extracciónjíquido-líquido es largo, tedioso y puede dar lugar a pérdidas de analito o contaminación de la muestra. Además, a menudo se gastan cantidades grandes de muestra y/o reactivos orgánicos que podrían ser caros y/o tóxicos. Sin embargo, algunos de estos procesos podrían realizarse en fase aerosol con el nebulizador multi conducto. Para ello las muestras se aspiran o bombean por uno de los conductos de aporte de flujo líquido (5) del nebulizador mientras que por otro(s) conducto(s) (5) se aspiran o bombean la fase extractante u otros reactivos.

- Introducción discreta de muestras: En la actualidad existe una gran cantidad de sistemas de introducción de muestras en plasma en los que una porción de la muestra se inyecta en un flujo de disolvente dentro de las vías de alimentación de flujo líquido del nebulizador. Sin embargo, una de las desventajas de estos sistemas es la difusión de analito entre la porción de muestra y el disolvente transportador. Mediante el uso de un nebulizador multiconducto la introducción discreta de porciones de analito puede realizarse en fase aerosol, directamente en la cámara de nebulización, lo que elimina el problema de la difusión. Para ello, por uno de los conductos de aporte de flujo líquido (5) del nebulizador se aspira o bombea constantemente el disolvente transportador, mientras que por otro(s) conducto(s) (5) se aspiran o bombean de forma discreta porciones de la muestra y/o los patrones de calibración. Las aplicaciones arriba mencionadas pueden ser realizadas individualmente o en combinación, como por ejemplo, la introducción de muestras orgánicas con calibración mediante adición de patrón con muestras acuosas, la introducción de muestras orgánicas en forma discreta, la extracción de los analitos de interés con su posterior derivatización para generar especies volátiles, etc.