專利名稱：具有集成芯的色譜儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及色譜儀。更具體地講，本發(fā)明涉及降低由柱外譜帶擴(kuò)展所引起的擴(kuò)散的儀器和方法。
背景技術(shù)：
高效液相色譜(HPLC)和超高效液相色譜(UHPLC)儀器是用于對(duì)樣品中的化合物進(jìn)行分離、鑒別和/或定量的工具。傳統(tǒng)的HPLC儀器采用由不銹鋼管構(gòu)造的分析柱。典型的柱由內(nèi)孔直徑為4. 7mm,長(zhǎng)度范圍為大約5cm至大約25cm的管形成。特定儀器提供的光譜分辨率受諸多因素影響。一個(gè)此類因素是樣品組分在組分流經(jīng)儀器時(shí)的譜帶擴(kuò)展。譜帶擴(kuò)展引起的分辨率損失可源于多種效應(yīng)，例如體積效應(yīng)、時(shí)間事件(采樣速率)和溶劑梯度滯后體積。要實(shí)現(xiàn)最佳分離效率，流動(dòng)相的適當(dāng)流速至關(guān)重要。在HPLC儀器中，通常使用注射器將樣品以離散的流體塞注射到流動(dòng)的流動(dòng)相中。當(dāng)流體塞從柱往和/或返流動(dòng)時(shí)，流體塞譜帶的擴(kuò)散可能會(huì)降低色譜系統(tǒng)的最終效能。例如，在采用填充有5 y m直徑粒子的4. 7mm柱管、流速為l_2mL/min的流動(dòng)相的色譜系統(tǒng)中，通常使用外徑為1/16英寸且內(nèi)徑為約0.010英寸的連接管來(lái)管接(plumb)各HPLC部件(例如，泵、注射器、柱和檢測(cè)器)之間的連接。由于這樣的流速和管尺寸，可較為容易地將孔口細(xì)部加工到符合可在管接口處提供可接受的最小譜帶增寬的公差要求?！﹥x器被構(gòu)造為容納較小的樣品容積或降低流動(dòng)相溶劑消耗；此類構(gòu)造可能需要減小柱內(nèi)徑(ID)。因此，目前常用幾個(gè)等級(jí)的色譜儀；其典型定義如表I中所示。表I
HPLC等級(jí)柱內(nèi)徑典型流速范圍
分析級(jí)4.7mmIs mL/min
被管徑級(jí)l-2mm100s )tiL/min
毛細(xì)官級(jí)300-500jxmIOs (xL/min
納米級(jí)50-150[iin100s nL/min微管徑級(jí)HPLC通常通過(guò)類似于用于分析級(jí)HPLC的儀器來(lái)實(shí)施，但其中存在微小的變化。通常認(rèn)為除了需要在制造配件時(shí)要在較小程度上多加注意外，微管徑級(jí)HPLC還需要類似于分析級(jí)HPLC的操作熟練程度。 相比之下，毛細(xì)管級(jí)和納米級(jí)HPLC需要HPLC部件相對(duì)于分析級(jí)HPLC而言具有相對(duì)顯著的改變。使用標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)環(huán)往復(fù)HPLC泵(諸如常見(jiàn)于分析級(jí)和微管徑級(jí)HPLC系統(tǒng)中的那些泵)產(chǎn)生小于約50 u L/min的穩(wěn)定的流動(dòng)相流速相對(duì)較為困難。對(duì)于毛細(xì)管級(jí)色譜儀，可用不銹鋼管進(jìn)行部件互連，然而內(nèi)徑必須通常小于0. 005英寸(小于約125 pm)。在制造配件端部時(shí)通常需要注意避免形成即便是微量的死體積。對(duì)于納米級(jí)色譜儀，通常需要內(nèi)徑為約25-50 u m的管來(lái)互連儀器的部件(例如將泵連接至分離柱)。因?yàn)樵谶@些尺寸中通常不能使用不銹鋼管，所以通常采用聚酰亞胺涂覆的熔凝硅膠管。盡管熔凝硅膠管具有優(yōu)異的尺寸公差且非常清潔，并且無(wú)反應(yīng)性內(nèi)壁，但其易碎且難以操作。此外，應(yīng)將互連孔口加工到滿足防止出現(xiàn)甚至納升的未吹掃的死體積的精確公差要求。雖然用微管徑級(jí)HPLC代替分析級(jí)HPLC的主要?jiǎng)訖C(jī)是希望降低溶劑消耗，但轉(zhuǎn)向毛細(xì)管級(jí)和納米級(jí)色譜儀除了(在 例如使用小于約10 U L/min的流速時(shí))進(jìn)一步降低溶劑消耗外，還可使質(zhì)譜儀的檢測(cè)靈敏度得以改善。此外，就涉及少量可用樣品的應(yīng)用(例如新生兒血液篩查)通常所需的靈敏檢測(cè)而言，毛細(xì)管級(jí)或納米級(jí)系統(tǒng)往往是唯一的選擇。雖然毛細(xì)管級(jí)和納米級(jí)色譜儀具有各種優(yōu)點(diǎn)，但HPLC用戶趨于采用微管徑級(jí)和分析級(jí)色譜系統(tǒng)。如上所述，這些系統(tǒng)通常提供良好的可靠性和相對(duì)的易用性。相比之下，在操作毛細(xì)管級(jí)或納米級(jí)色譜系統(tǒng)的同時(shí)保持良好的色譜效能需要在管接系統(tǒng)(例如，使用管連接泵、注射器、柱和檢測(cè)器)時(shí)多加注意。

發(fā)明內(nèi)容
一些實(shí)施方案源于這樣的認(rèn)識(shí)一些UHPLC儀器由于各種常見(jiàn)的LC管件相關(guān)部件、檢測(cè)相關(guān)部件和/或用于連接各部件的管件所導(dǎo)致的柱外譜帶增寬而未實(shí)現(xiàn)其全部的分辨率潛力。另外，一些實(shí)施例部分源于這樣的認(rèn)識(shí)通過(guò)使流體處理部件部分集成以及將柱的入口和/或出口與部分集成部件直接連接可顯著減小使用管式柱的超高壓色譜儀器中的體積譜帶擴(kuò)展。例如，集成于圖案化基底中的注射器閥可直接連接至分離柱的入口，以減小或消除與連接管和/或兩個(gè)與連接管相連的連接件相關(guān)的譜帶擴(kuò)展。因此，例如，為了可用小于2 u m的填充柱和內(nèi)徑小于4. 7mm的柱實(shí)現(xiàn)所述效能，通過(guò)部件集成任選地消除或顯著減小由標(biāo)準(zhǔn)HPLC系統(tǒng)各個(gè)模塊的連接所導(dǎo)致的柱前和柱后擴(kuò)散，從而減小連接件和/或排除的管接部件所導(dǎo)致的擴(kuò)散。此外，因?yàn)橛蛇@些小于2 u m的填充柱所提供的較高效能可用于進(jìn)行更加快速的分析，所以消除連接管中包含的體積將能夠?qū)崿F(xiàn)更快的分析時(shí)間。此外，部分集成儀器任選地構(gòu)造為具有可交換芯，其中所述芯包括適于特定流速和/或流量的部件，而相連的固定部件支承所有的芯。一些優(yōu)選實(shí)施方案需要進(jìn)行質(zhì)量分析。因此，一個(gè)實(shí)施方案提供了一種色譜儀器。所述儀器包括芯，該芯單元包括管基分離柱。所述芯單元還包括輸送樣品的圖案化基底，該圖案化基底包括注射器閥和與注射器閥流體連通的樣品出口。分離柱的入口端直接連接至圖案化基底的樣品出口。所述芯任選地包括檢測(cè)圖案化基底，該圖案化基底包括檢測(cè)器和與檢測(cè)器入口流體連通的洗脫液入口。管的出口端直接連接至洗脫液入口。


通過(guò)參考下面結(jié)合附圖的描述可更好地理解本發(fā)明的上述及其它優(yōu)點(diǎn)，附圖中相同的數(shù)字表示各個(gè)附圖中相同的結(jié)構(gòu)元件和特征。附圖未必按比例繪制，而重點(diǎn)在于說(shuō)明原理。圖IA是現(xiàn)有技術(shù)模塊化HPLC系統(tǒng)的框圖。圖IB是所測(cè)分辨率對(duì)保留因子的圖。圖IC是所測(cè)分辨率對(duì)保留因子的圖。
圖2是一個(gè)實(shí)施方案的色譜儀器的框圖。圖3是一個(gè)實(shí)施方案的色譜儀器的框圖。圖4是一個(gè)實(shí)施方案的儀器芯單元的具體實(shí)施方案的三維視圖。圖5是圖4的輸送樣品的圖案化基底的三維分解圖。圖6是圖4芯單元的一部分的剖視詳圖。圖7A是具有三個(gè)表面凹槽的轉(zhuǎn)子的平面視圖。圖7B是用于接觸圖7A中轉(zhuǎn)子的定子表面層的平面視圖。圖7C是樣品環(huán)層的平面視圖。圖7D是導(dǎo)管層的平面視圖。圖8是圖4檢測(cè)單元的一種替代實(shí)施方式中用于基于吸光度進(jìn)行光學(xué)分析的流通池部分的剖視圖。圖9A是入口或出口元件的端視圖。圖9B是圖9A入口或出口元件的側(cè)視圖。圖9C是圖9A入口或出口元件的側(cè)視圖，其示出元件的構(gòu)造。圖10是圖8流通池的輸出端的剖視圖。
具體實(shí)施例方式一些實(shí)施方案減弱了體積譜帶擴(kuò)展效應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)了由UHPLC (超高效液相色譜)提供顯著更大的潛在分辨率。鑒于本公開(kāi)的有益效果，本發(fā)明的許多實(shí)施方案是可能的，并且對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將顯而易見(jiàn)。為了方便考慮，本文提供的詳細(xì)說(shuō)明將重點(diǎn)放在幾個(gè)說(shuō)明性和示例性實(shí)施方案。根據(jù)本說(shuō)明，技術(shù)人員將理解其它各種實(shí)施方案是可能的。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“流體”是指氣體、液體、超臨界流體等，其任選地含有溶解的物質(zhì)、溶劑化物質(zhì)和/或顆粒物。如本文所用，流體分析具有廣泛的含義，包括對(duì)流體的存在或流體或流體組分(如粒子、溶解鹽或其它溶質(zhì)或流體中的其它物質(zhì))的特性或性能或用于例如純化和收集的組分分離的任何檢測(cè)、測(cè)量或其它測(cè)定。優(yōu)選實(shí)施方案涉及基于液體的分離。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“圖案化基底”和“圖案化模塊”是指包括流體路徑的部件，所述流體路徑至少部分地通過(guò)一種或多種圖案化方法(例如壓印、激光燒蝕、化學(xué)蝕刻、壓紋)形成。圖案化基底任選地由兩個(gè)或更多個(gè)疊置層形成，所述疊置層中的至少一者為圖案化的，或任選地包括非長(zhǎng)方體形狀的一個(gè)或多個(gè)部分。優(yōu)選的材料包括陶瓷和/或金屬，并且金屬型儀器特別適于由層、箔片和/或較大部分制成。陶瓷基底優(yōu)選地部分通過(guò)圖案化和燒結(jié)而形成，而金屬基底優(yōu)選地部分通過(guò)圖案化和擴(kuò)散結(jié)合而形成。圖案化基底是通過(guò)具有任何所需尺寸的流體構(gòu)件來(lái)圖案化。本發(fā)明的一些實(shí)施方案包括一個(gè)或多個(gè)圖案化基底或模塊，所述圖案化基底或模塊具有限定在基底或模塊中和/或上和/或嵌入其中和/或其上，和/或與其連接的部件；例如，一些實(shí)施方案包括具有嵌入式流通池的基底。一些實(shí)施方案任選地采用PCT國(guó)際申請(qǐng)WO 2008/106613 (SWADourdeville)中所述的基于擴(kuò)散結(jié)合的方法和/或美國(guó)專利申請(qǐng)No. 2009/0321356 (發(fā)明人Gerhardt等)中所述的基于綠色環(huán)保陶瓷的方法來(lái)制造。圖IA是現(xiàn)有技術(shù)模塊化HPLC系統(tǒng)100的框圖。所述系統(tǒng)包括溶劑供給模塊110、溶劑混合器120、樣品注射器130、樣品管理器170、柱前加熱器140 (在液體進(jìn)入分析柱之前對(duì)其進(jìn)行加熱)、分析柱150和檢測(cè)器1 60。管和相關(guān)連接件流體連接各模塊110、120、130、140、150、160。此類管件通常會(huì)增加系統(tǒng)體積，這同時(shí)縮短了分析時(shí)間且增加了擴(kuò)散。柱150的長(zhǎng)度為例如5cm。通常認(rèn)為HPLC是相對(duì)成熟的分析技術(shù)，該技術(shù)自其引入時(shí)就隨著分辨能力日益提高的分離柱的發(fā)展而發(fā)展。最常見(jiàn)的采用粒子填充床的分離模式已得到顯著的改善。例如，已開(kāi)發(fā)出具有優(yōu)化孔隙度和低粒度(例如I. 7 y m直徑)以改善被分析樣品與固定相之間的相互作用動(dòng)力學(xué)的粒子?？赡芪闯浞终J(rèn)識(shí)到的是儀器設(shè)計(jì)的典型模塊化方法對(duì)通過(guò)使用較小粒子和較高壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)完全分辨率潛力所施加的困難。界限明確的樣品塞優(yōu)選地以使得這些經(jīng)改善的分離器件提供的高占空比優(yōu)化的速度形成并輸送至分離柱。此外，檢測(cè)模塊優(yōu)選地提供高速報(bào)告頻率以便能夠?qū)Ω哳l洗脫區(qū)充分采樣，具有與降低的峰體積成比例的檢測(cè)體積，并且具有跨度在分離器件負(fù)載能力范圍的與濃度成比例的響應(yīng)。雖然高效分離模塊的開(kāi)發(fā)已取得顯著進(jìn)展，但一些現(xiàn)有的LC系統(tǒng)模塊和相關(guān)管件在以下方面存在困難通過(guò)界限明確的樣品區(qū)加載這些分離器件并隨后將洗脫區(qū)運(yùn)送至檢測(cè)器，同時(shí)不增加使系統(tǒng)的最終色譜效能下降的擴(kuò)散。雖然一些現(xiàn)有的注射系統(tǒng)可形成界限明確的樣品塞，但典型的現(xiàn)有管互連不能使小體積的、形成良好的樣品塞在其輸送至分離器件的過(guò)程中保持整性。現(xiàn)有系統(tǒng)通常使用不銹鋼拉制管來(lái)將分離器件與注射和檢測(cè)系統(tǒng)。雖然此類管對(duì)LC應(yīng)用提供了穩(wěn)健且相對(duì)惰性的連接解決方案，但通常在尋找具有高分離效率所需的內(nèi)徑的金屬管的來(lái)源方面日益困難，所述高分離效率可通過(guò)近來(lái)開(kāi)發(fā)的小直徑粒子獲得。對(duì)于一些當(dāng)前采用小于2 的色譜粒子的現(xiàn)有技術(shù)分離系統(tǒng)，樣品塞和洗脫區(qū)保真性的保留可能需要的管內(nèi)徑(ID)。這通常達(dá)到或超出當(dāng)前管制造能力的極限。金屬管通常通過(guò)具有較大ID的拉延管形成。當(dāng)用此拉延方法形成ID < 100 ii m的管時(shí)，其通常形成具有不良成形內(nèi)表面的管。這些不良成形的管內(nèi)表面通常會(huì)增加擴(kuò)散。雖然可使用所賦效能優(yōu)于此類金屬管效能的具有平滑壁的熔凝硅管，但其通常相對(duì)易碎并且難以接合，特別是在小于2pm的色譜粒子通常所需的高流體壓力(如> 15，OOOpsi)下難以接合。此外，每個(gè)管接口均為潛在的擴(kuò)散源，因?yàn)槠鋵?duì)于形成可以可靠的方式重復(fù)制成且具有所需低的未吹掃體積的管接口而言是個(gè)挑戰(zhàn)。一些現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)往往不能實(shí)現(xiàn)其理論上的潛在分辨率。例如，柱150的理論分辨率為大約14，000至15，000的塔板數(shù)。然而，柱外譜帶擴(kuò)展往往(至少在系統(tǒng)100未利用較高保留因子時(shí))會(huì)大大減弱效能。下文所述的一些優(yōu)選實(shí)施方案允許實(shí)現(xiàn)通過(guò)目前可用的窄內(nèi)徑柱承諾的較大程度的理論色譜分辨率，所述窄內(nèi)徑柱填充有相對(duì)較小的粒子并且旨在用于高壓操作。現(xiàn)有系統(tǒng)由于柱外效應(yīng)而可能削弱潛在的柱分辨率。此類效應(yīng)包括體積譜帶擴(kuò)展、時(shí)間譜帶擴(kuò)展，即采樣速率效應(yīng)以及溶劑梯度滯后效應(yīng)。以下描述重點(diǎn)在于可減弱體積效應(yīng)的實(shí)施方案。提供以下描述，用于對(duì)擴(kuò)散效應(yīng)及其減弱進(jìn)行示例性和非限制性綜述。為了獲得用于評(píng)估系統(tǒng)效能的譜帶擴(kuò)展的一個(gè)任選測(cè)量，可測(cè)量4. 4%峰高處的色譜峰的寬度以獲得相當(dāng)于5倍峰寬標(biāo)準(zhǔn)偏差(時(shí)間單位)的峰寬，即 5 O。通過(guò)這些量，譜帶擴(kuò)展體積任選地通過(guò)所測(cè)峰寬5 O乘以流速進(jìn)行計(jì)算。更通常的情況是，峰寬等于Io峰寬。Io峰寬通常提供對(duì)峰加寬的更佳估算?，F(xiàn)有系統(tǒng)的許多部分引入了可能有助于通常在LC光譜中觀察到的峰譜帶擴(kuò)展的物理效應(yīng)；此類部分可包括例如注射器、注射器至柱管；包括玻璃料(frits)的柱；柱至檢測(cè)器管(以及相關(guān)的連接件)；和檢測(cè)器池。這些組成部分的合并效應(yīng)任選地通過(guò)對(duì)每個(gè)組成部分的方差的平方(標(biāo)準(zhǔn)偏差)求和進(jìn)行計(jì)算。因此，無(wú)需試圖降低柱導(dǎo)致的譜帶擴(kuò)展，就可嘗試通過(guò)減小用于管接系統(tǒng)的管的長(zhǎng)度和/或直徑來(lái)減小柱外譜帶擴(kuò)展。然而，此類減小擴(kuò)散的方法受到例如將各模塊110、120、130、140、150、160緊密地包裝在一起和/或減小管件橫截面的能力和要求的限制。如上所述，檢測(cè)器池可有助于擴(kuò)散。一般來(lái)講，最佳流通池體積的選擇隨峰體積而變化，而峰體積又隨柱直徑而變化。此外，峰體積在色譜操作期間增加(即，較晚洗脫物的體積大于較早洗脫物的體積)。因此，雖然用于平衡靈敏度和擴(kuò)散的最佳池體積是例如1/10的峰體積，但當(dāng)所有洗脫組分流經(jīng)固定池空間時(shí)，這樣的體積并不能適于所有樣品組分峰。表2示出了對(duì)不同內(nèi)徑分離柱的洗脫液組分峰體積(Vpk)和對(duì)應(yīng)于1/10的早洗脫組分的估算體積的流通池體積(V池)的估算值。即雖然未旨在將本發(fā)明限制為具有任何特定尺寸的構(gòu)件，在此實(shí)施例中，表2示出2. Imm柱具有例如峰體積為16 y L的早洗脫物和峰體積為39 ii L的晚洗脫物；1. Omm柱具有例如峰體積為3. 7 y L的早洗脫物和峰體積為13. 4 ii L的晚洗脫物；以及0. 3mm柱具有例如峰體積為0. 7 y L的早洗脫物和峰體積為
2.L的晚洗脫物。因此，例如在一些實(shí)施方式中，可交換芯單元包括不同內(nèi)徑的柱和相連的不同體積的流通池。表2
柱直徑(mm) Vpk(JiL)Vpk(JiL)V * (jiL)
__早洗脫物__免洗脫物__(f=10)
2.1__16__39__1.6
1.0__3J__UA__0.37
0.30.72.80.07僅作為示例性實(shí)施例，UHPLC系統(tǒng)，例如采用2. Imm內(nèi)徑的柱的ACQUITY UPLC 系統(tǒng)，將有利地具有不超過(guò)I U I的譜帶擴(kuò)展，并且使用I. Omm內(nèi)徑的柱的系統(tǒng)將有利地具有不超過(guò)0. 25ul的譜帶擴(kuò)展，從而有助于達(dá)到柱可提供的分辨率。然而，目前的UHPLC系統(tǒng)大部分由于柱外效應(yīng)而可能需要例如3 Ul的譜帶擴(kuò)展。因此，一些目前可用的UHPLC系統(tǒng)在構(gòu)造和操作時(shí)實(shí)質(zhì)上未實(shí)現(xiàn)利用I. Omm柱所提供的潛在分辨率益處。轉(zhuǎn)向短柱的嘗試也受到柱外譜帶擴(kuò)展效應(yīng)的潛在影響。系統(tǒng)100的分辨率任選地通過(guò)在較高保留因子(k)下進(jìn)行操作來(lái)改善。如技術(shù)人員所知，通過(guò)高保留因子，柱將轉(zhuǎn)而趨于聚集擴(kuò)散的樣品塞。圖IB是系統(tǒng)100的一個(gè)具體實(shí)施例的所測(cè)分辨率對(duì)保留因子的圖，所述系統(tǒng)采用具有5cm柱的ACQUITY UPLC 儀器(得自Waters Corporatio n)。虛線表示柱的理論分辨率,該理論分辨率為大約14，000的塔板數(shù)。實(shí)線曲線表示所測(cè)分辨率，其示出譜帶擴(kuò)展的效應(yīng)；分辨率的顯著降低在降至例如大約k=2的實(shí)際關(guān)注的保留因子處是明顯的。圖IC是所測(cè)分辨率對(duì)保留因子的圖，其中上部實(shí)線曲線針對(duì)I. 7 柱，而下部實(shí)線曲線針對(duì)3. 5 柱(即，填充有直徑分別為I. 7 和3. 5 的粒子的柱)。上部虛線為I. 7 y m柱的理論分辨率，下部虛線為3. 5 y m柱的理論分辨率。注意到在較低的保留因子處，1.7um柱提供了比3. 5 ii m柱略大的分辨率。一些實(shí)施方案通過(guò)以下方式提供了更好地利用小于2 U m柱的替代方式通過(guò)使該柱與一個(gè)或多個(gè)圖案化基底配合，從而消除了一些流體路徑和/或橫截面和/或連接件或減小了其長(zhǎng)度，進(jìn)而減小柱外譜帶擴(kuò)展且更好地實(shí)現(xiàn)了由特定分析柱所提供的潛在分辨率。分析速度可得以提高改善，并且更好地實(shí)現(xiàn)了由目前可用的高分辨率分析柱和高壓溶劑泵模塊可提供的效能。如下所述，本發(fā)明的一些實(shí)施方案需要基于基底的流體和其它部件，其可例如經(jīng)由金屬部件的擴(kuò)散結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)。一些優(yōu)選實(shí)施方案排除了注射器至柱管以及相關(guān)的連接件。此類實(shí)施方案需要這樣的儀器，其中此類譜帶擴(kuò)展的減少相對(duì)于該儀器可以其它方式實(shí)現(xiàn)的效能較為顯著。例如，一些實(shí)施方案(如下文所述)任選地將譜帶擴(kuò)展從大約2. 5 y L或大約3 u L減小至大約I UL (對(duì)于2. Imm柱)，以及減小至大約0. 25 y L (對(duì)于I. Omm柱)。圖2是一個(gè)實(shí)施方案的色譜儀器200的框圖。儀器200包括芯單元290、溶劑管理器210、樣品管理器270、檢測(cè)單元260和廢物收集單元280。管和相關(guān)連接件任選地將溶劑管理器210、樣品管理器270和廢物收集器280流體連接芯單元290。芯單元290包括溶劑混合器292、樣品注射器293、分離柱295和檢測(cè)池296，如流通池。在此實(shí)施例中，檢測(cè)系統(tǒng)260光學(xué)連接至檢測(cè)池296。溶劑管理器210任選地為HPLC或UHPLC 二元溶劑泵送系統(tǒng)或其它(例如)技術(shù)人員所已知的溶劑泵送系統(tǒng)。同樣，樣品管理器270任選地為已知的用于輸送樣品至例如注射器閥的部件。檢測(cè)單元260包括支持對(duì)流自柱295的洗脫液進(jìn)行光學(xué)和其它檢測(cè)的部件。例如，檢測(cè)單元260光學(xué)連接檢測(cè)池296，以將光線傳輸至檢測(cè)池296或接收來(lái)自檢測(cè)池296的光線。因此，檢測(cè)單元260和流通池296的組合任選地對(duì)洗脫液提供UV吸光度分析，如技術(shù)人員所理解。色譜儀器200任選地構(gòu)造為允許交換芯單元290。因此，支持(例如)對(duì)不同類型的樣品、不同流速和/或不同的樣品體積進(jìn)行分析的不同芯單元可根據(jù)需要進(jìn)行交換。此類儀器可更充分地利用可固定且相比任一種芯而言支持較大范圍的樣品處理的部件。芯單元290以任何合適的方式(包括已知的方式)制造。例如，芯單元290可為或可包括圖案化基底，并且溶劑混合器292、樣品注射器293、分離柱295和檢測(cè)池296可限定在單元290的陶瓷或金屬部分中或與這些部分連接。芯單元290任選經(jīng)由流體管件、電連接光連接連接至儀器200的其它部件210、260、270，或可利用夾持機(jī)構(gòu)來(lái)方便芯交換。圖3是一個(gè)實(shí)施方案的色譜儀器300的框圖。儀器300與上述儀器200具有一些相似形，然而所述儀器300利用管式分離柱的構(gòu)件。儀器300包括芯單元390、溶劑管理器310、樣品管理器370、檢測(cè)單元360和廢物收集單元380。管和相關(guān)連接件任選地將溶劑管理器310、樣品管理器370和廢物收集器380流體連接至芯單元390。溶劑管理器310、樣品管理器370、廢物收集器380和檢測(cè)系統(tǒng)任選地與儀器200的相應(yīng)部件210、260、270類似或相同。
芯單元390包括輸送樣品的圖案化基底390A、檢測(cè)圖案化基底390B和管式柱395。輸送樣品的圖案化基底390A具有溶劑混合器392和樣品注射器393。輸送樣品的圖案化基底390A任選地具有溶劑溫度控制構(gòu)件。檢測(cè)圖案化基底390B具有與檢測(cè)單元360配合工作的流通池396。柱395的入口端和出口端分別直接連接至輸送樣品的圖案化基底390A的出口和檢測(cè)圖案化基底390B的入口。因此，溶劑混合/調(diào)節(jié)構(gòu)件和進(jìn)樣構(gòu)件分別與一個(gè)集成單元390A中的柱接口集成，而柱出口接口和檢測(cè)單元容納在第二獨(dú)立集成單元390B 中。色譜柱395優(yōu)選為管式的，但也任選地為基底式的。柱395例如通過(guò)施加機(jī)械力(例如通過(guò)彈簧加載和/或其它機(jī)制)任選地連接至集成單元?；蛘?，柱395通過(guò)螺紋管件連接。因此，在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)基底中包括的任選地為微流體的集成部件與一個(gè)或多個(gè)管式柱配合。作為非限制性實(shí)例，柱395的內(nèi)徑為例如I. Omm或2. Imm且長(zhǎng)度為50mm,并且填充有I. 7 y m粒子。當(dāng)選擇具有窄內(nèi)徑和/或短柱長(zhǎng)的柱和/或保留性較低的柱時(shí)，儀器300的一些構(gòu)件的有益效果增加。其它位置提到的基底任選地由金屬和/或陶瓷層制造。一些優(yōu)選實(shí)施方案利用擴(kuò)散結(jié)合的金屬部分，諸如鋼和/或鈦部分。此類施方案中的一些實(shí)施方案相比某些現(xiàn)有模塊化儀器而言提供了減小的擴(kuò)散和較高的操作壓力?？赏ㄟ^(guò)將柱395保持在控溫環(huán)境(例如，絕熱環(huán)境)中來(lái)減弱流經(jīng)填充色譜床的溶劑所導(dǎo)致的不均勻徑向溫度梯度效應(yīng)。在儀器200中，柱為在一些實(shí)施方式中溫度受到控制的單塊結(jié)構(gòu)的一部分。對(duì)于一些實(shí)施方案中較大的柱直徑(如> 300 iim ID)，如果將柱與單塊器件(例如，在儀器300中)分離并且將柱395的一些或全部保持在例如絕熱環(huán)境中，就可任選地獲得更佳的色譜效能。此外，通常認(rèn)為色譜柱是可消耗的，因?yàn)橹ǔｋS使用而劣化。因此將柱與集成部件的一些或全部分離具有可選的或額外的優(yōu)點(diǎn)，從而降低處理柱的成本。因此，一些實(shí)施方案有利地提供了對(duì)色譜分離柱的替換，同時(shí)保留較昂貴的集成主體，該集成主體包含例如進(jìn)溶劑/進(jìn)樣和檢測(cè)系統(tǒng)。圖2和3中示出的儀器200、300將主要的流體元件集成在一起，以通過(guò)排除/減少模塊化系統(tǒng)中通常需要的流體連接來(lái)改善色譜系統(tǒng)的效能。溶劑輸送和樣品管理模塊仍保持作為與這些集成單元接合的單獨(dú)實(shí)體。應(yīng)當(dāng)理解，鑒于于成本和進(jìn)一步的效能提升，可通過(guò)集成器件對(duì)樣品輸送模塊或樣品管理模塊進(jìn)行進(jìn)一步集成(如，將泵壓頭和/或壓力傳感器集成到集成器件中)。儀器300任選地通過(guò)可交換柱395和/或可交換芯單元390實(shí)施。因此，儀器300支持色譜分離的改善、特定的柱395提供的分辨率的實(shí)現(xiàn)以及儀器部件的低成本使用，所述儀器部件可適當(dāng)?shù)嘏c支持(例如)不同流速和/或不同樣品體積的一系列芯單元聯(lián)合使用。圖4是芯單元400的更具體的實(shí)施方案的三維示圖，其任選地用作圖3中示出的儀器300的芯單元390。芯400包括樣品 單元480 (在本文中也稱作輸送樣品的圖案化基底)、樣品注射器控制單元485、管式分離柱495、檢測(cè)單元470(在本文中也稱作檢測(cè)圖案化基底)樣品單元480具有兩個(gè)用于流體連接至二元-溶劑-泵模塊(未示出)的溶劑入口 483A，和用于流體連接至樣品供給模塊(未示出)的樣品入口和出口 481A。泵模塊以對(duì)HPLC或UHPLC足夠的壓力或更高的壓力操作來(lái)輸送溶劑。樣品單元480包括溶劑混合器，該溶劑混合器接收、混合經(jīng)由溶劑入口 483A接收的溶劑。樣品單元480還包括注射器閥，該注射器閥與混合器、樣品入口和出口 481A以及直接連接至柱495的入口端的注射樣品出口流體連通。注射器閥為例如旋轉(zhuǎn)剪切閥；樣品環(huán)任選地限定在樣品單元480中或與其連接。注射器控制單元485包括例如電動(dòng)機(jī)，以控制注射器閥的操作。例如，控制單元485任選地使閥的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而使其在載料、注射和沖洗狀態(tài)之間切換，如色譜領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。關(guān)于樣品單元480的可選構(gòu)造的進(jìn)一步細(xì)節(jié)如下文參照?qǐng)D5和圖7A-7D所述。 檢測(cè)單元470包括流通池或支持對(duì)從柱495洗脫的分離化合物進(jìn)行觀察的其它構(gòu)件。作為補(bǔ)充或替代，檢測(cè)單元470將樣品經(jīng)由(例如)電噴射出口接口輸送至質(zhì)譜測(cè)定模塊。單元470具有與柱495的出口端直接配合的洗脫液入口，并將洗脫液輸送至流通池或其它構(gòu)件。參照?qǐng)D6對(duì)柱495至單元470、480的連接進(jìn)行更詳細(xì)地描述。檢測(cè)單元470和樣品單元480優(yōu)選地成形為圖案化基底。如上所述,任選地通過(guò)金屬部件，優(yōu)選鈦部件的擴(kuò)散結(jié)合來(lái)制造圖案化基底(如發(fā)明人為Dourdeville的PCT國(guó)際申請(qǐng)WO 2008/106613中所述，該申請(qǐng)以全文引用的方式并入本文)。芯單元400任選地通過(guò)可交換或固定柱495實(shí)施。此外,整個(gè)芯單元400任選地在完整色譜儀器的情況下作為可交換或固定單元來(lái)實(shí)施。接下來(lái)對(duì)樣品單元480進(jìn)行更詳細(xì)地描述。圖5是輸送樣品的圖案化基底480的三維分解圖。在此示例性實(shí)施方式中，樣品單元480經(jīng)由以下三個(gè)主要部分的擴(kuò)散結(jié)合而形成第一塊體481、箔片層482和第二塊體483。這三個(gè)部分經(jīng)各種圖案化處理。第一塊體481具有用于提供溶劑混合器M的孔口和將注射器閥連接至注射樣品出口的導(dǎo)管。層482被圖案化以提供將溶劑入口 483A連接至溶劑混合器M、將溶劑混合器M連接至注射器閥以及將注射器閥連接至樣品入口和出口 481A的各個(gè)導(dǎo)管。層482還任選地被圖案化以提供樣品環(huán)。
第二塊體483被圖案化而具有通過(guò)注射器閥的部分，例如，與轉(zhuǎn)子484配合以支持閥狀態(tài)切換的通路。下文參照?qǐng)D7A-7D對(duì)具有嵌入樣品環(huán)的注射器閥的具體(僅示例性)實(shí)施方式進(jìn)行描述。圖6是儀器400的位于柱495入口端處的一部分的剖視詳圖。在此實(shí)施例中，柱495包括管495A、管中的分離介質(zhì)495B和固定分離介質(zhì)495B的篩板495C。柱495經(jīng)由機(jī)械力直接連接至第一塊體481，這提供了流體密封。對(duì)準(zhǔn)配件497輔助將柱495與樣品基底480的第一塊體481的注射樣品出口 P對(duì)準(zhǔn)。可變形墊圈496設(shè)置在篩板495C與塊體之間以輔助形成流體密封。對(duì)芯400施加夾持力以驅(qū)使柱495朝向樣品單元480。該力在接觸接口處提供的壓力大于流入柱495中的樣品溶液的流體壓力。
墊圈496由任何合適的可變形材料(如聚合物)形成。合適的聚合物為例如聚醚醚酮，如 PEEK 聚合物(得自 Victrex PLC, Lancashire, United Kingdom)。墊圈496具有與出口 P對(duì)準(zhǔn)以將注射的樣品溶液輸送至填充介質(zhì)495B的腔體或流體通道。替代實(shí)施方案包括例如流體部件，以輔助將樣品溶液均勻輸送至填充介質(zhì)495B。柱至樣品基底的替代導(dǎo)向接口需要固定或非固定連接。例如，柱永久性地連接(如焊接)、半永久性連接(如螺紋連接或壓力配合)或易于經(jīng)由例如夾頭型接口移除。圖7A-7D是一個(gè)任選地在樣品基底中實(shí)施的替代實(shí)施方案(如樣品單元480)的注射器閥的轉(zhuǎn)子和各圖案化層的平面視圖。圖7A示出具有三個(gè)表面凹槽的轉(zhuǎn)子784，如液相色譜技術(shù)人員所理解。圖7B是定子表面層783中接觸轉(zhuǎn)子784的部分(如虛線圓所示)的平面示意圖。層783具有六條延伸穿過(guò)層783的通路VI、V2、V3、V4、V5、V6 (統(tǒng)稱V)。轉(zhuǎn)子784緊靠定子表面層783設(shè)置；轉(zhuǎn)子784的取向選擇成對(duì)的通路V，以經(jīng)由凹槽進(jìn)行流體連接。圖7C樣品環(huán)層782的一部分(如虛線圓所示)的平面示意圖。層782被圖案化以提供樣品環(huán)L(樣品儲(chǔ)存室的實(shí)例)和四條通路V2、V3、V5、V6，這四條通路與定子表面層783的四條通路V2、V3、V5、V6連續(xù)對(duì)準(zhǔn)。樣品環(huán)L的兩端與定子表面層783的兩條其余通路VI、V4對(duì)準(zhǔn)。圖7D示出導(dǎo)管層781，其提供了四個(gè)導(dǎo)管Cl、C2、C3、C4，這四個(gè)導(dǎo)管的端部與延伸穿過(guò)樣品環(huán)層782的通路V2、V3、V5、V6對(duì)準(zhǔn)。四個(gè)導(dǎo)管Cl、C2、C3、C4支持注射器閥與溶劑混合器M、注射樣品出口 P和樣品入口和出口 48IA之間的流體連接。包括芯單元400的儀器的操作任選地與全模塊化LC系統(tǒng)的操作類似。將來(lái)自溶劑管理器的溶劑輸送至樣品單元480，所述溶劑在樣品單元480中混合并任選地進(jìn)行熱調(diào)節(jié)(即，通過(guò)例如在樣品單元480中進(jìn)行平衡或更主動(dòng)的技術(shù)來(lái)控制溫度)，并輸送至色譜柱495。樣品管理器任選地將樣品輸送至樣品單元480?？墒褂萌魏魏线m的溶劑管理器和樣品管理器，包括市售模塊(如得自 Waters Corporation, Milford, Massachusetts)。具有極小尺寸(即，通常< 100 Ii m,可能< 10 Ii m或甚至更小)的流體構(gòu)件任選地用于部分集成器件的實(shí)施方案中(在例如擴(kuò)散結(jié)合之前采用化學(xué)蝕刻、電化學(xué)顯微機(jī)械加工、放電加工等制造)。如上所述，優(yōu)選實(shí)施方案有助于實(shí)現(xiàn)由利用小粒徑且在高壓下操作的分析柱提供的潛在分辨率；如上所述，對(duì)于較窄的柱，采用此類柱的高壓系統(tǒng)的潛在分辨率會(huì)特別受損。然而，較窄的柱易于冷卻(較高的比表面積)并且在使用少量溶劑方面有利于“綠色環(huán)?！崩?。這些優(yōu)選實(shí)施方案中的一些實(shí)施方案需要填充有直徑小于2iim的粒子的微管徑級(jí)柱。例如，一種合適的分析柱(其包括I. 7 ii m直徑的亞乙基橋聯(lián)雜化粒子)為ACQUITYUPLC BEH TECHNOLOGY 柱(得自 Waters Corporation,Milford,Massachusetts)。該柱的內(nèi)徑為例如在大約1_至大約2_的范圍內(nèi)。因此，芯單元400提供了較低的溶劑用量，更好地實(shí)現(xiàn)了由柱495提供的潛在分辨率，并且可交換芯單元以適于通過(guò)一臺(tái)儀器的多種樣品分離。接下來(lái)參照?qǐng)D8，儀器芯單元400的檢測(cè)單元470支持對(duì)樣品洗脫液的觀察。包括芯單元400的部分集成的低擴(kuò)散色譜儀器利用檢測(cè)方法來(lái)測(cè)量例如一個(gè)或多個(gè)從柱495洗脫的被分析物的物理特性。測(cè)量方法優(yōu)選地提供對(duì)被分析物的鑒別和/或定量。各種部件提供檢測(cè)，其中一些通過(guò)檢測(cè)單元470來(lái)提供。檢測(cè)單元470包括流出柱495的洗脫液料流與其它檢測(cè)部件之間的接口。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“檢測(cè)器” 是指容納洗脫液或以其它方式直接與洗脫液作用，以探測(cè)洗脫液(例如有關(guān)洗脫液的組成)。因此，檢測(cè)器的兩個(gè)實(shí)例為1)光學(xué)流通池；和2)電學(xué)池，其具有可與洗脫液電連接以進(jìn)行電導(dǎo)率測(cè)量的部件。優(yōu)選的實(shí)施方案包括單元中直接連接至色譜柱的檢測(cè)器；這些實(shí)施方案中的一些分布有檢測(cè)系統(tǒng)的部件，例如，檢測(cè)器為與柱連接的單元的一部分，并且電子器件和/或檢測(cè)系統(tǒng)部件遠(yuǎn)程設(shè)置而不必集成在圖案化單元中。例如，就光學(xué)傳感器而言，檢測(cè)單元470任選地包括對(duì)柱洗脫液提供光學(xué)探測(cè)的構(gòu)件。就此而言，通過(guò)將光發(fā)射到例如樣品/流通池中并收集來(lái)自其的光來(lái)實(shí)施探測(cè)。在吸光度或基于Rl的測(cè)量中，發(fā)射和收集的光任選地涉及控制僅一條主射線束，而對(duì)于某些技術(shù)(如熒光、Raman、光散射等測(cè)量技術(shù))，光收集優(yōu)選地沿著不同于激勵(lì)探針的物理路徑進(jìn)行。在光熱檢測(cè)的一些變型中，僅需要激發(fā)光束，其中通過(guò)轉(zhuǎn)導(dǎo)方法(如電導(dǎo)率)實(shí)施檢測(cè)。作為主要檢測(cè)方式，電導(dǎo)率通常僅需對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)(如系統(tǒng)360)的電接口。在一些實(shí)施方案中，檢測(cè)單元470具有校準(zhǔn)樣品入口以引入校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)液或其它溶液，這可能通常不利地影響柱填充材料。一些替代實(shí)施方案支持多種檢測(cè)方法。例如，洗脫液任選地穿過(guò)流通池以進(jìn)行光檢測(cè)，然后前移到噴射出口以輸送至質(zhì)譜測(cè)定模塊?；蛘?，將洗脫液料流分流，以采用一種或多種檢測(cè)基底進(jìn)行多種類型的檢測(cè)。因此，檢測(cè)單元任選地采質(zhì)譜測(cè)定、光散射或例如化學(xué)發(fā)光。在進(jìn)入檢測(cè)區(qū)或池之前，任選地使流出柱的料流霧化、揮發(fā)、與其它化學(xué)物質(zhì)混合或以其它方式改變。此類中間步驟或轉(zhuǎn)化任選地在相同或不同的基底或子塊體中實(shí)施，所述基底或子塊體各旨在滿足樣品轉(zhuǎn)化或任選地進(jìn)行多個(gè)步驟的特定功能要求。此類柱后步驟任選地包括流體分流，例如用于調(diào)節(jié)通向不止一個(gè)檢測(cè)通道的多個(gè)流路之間的流量；流體混合，液體或氣體，對(duì)于柱后化學(xué)反應(yīng)或霧化；以及檢測(cè)前的熱或壓力調(diào)節(jié)，其任選地與檢測(cè)器集成，如光學(xué)檢測(cè)流通池。另外的模塊任選地在檢測(cè)單元之后并入。一些此類模塊任選地類似與檢測(cè)前的模塊(例如，超監(jiān)界流體色譜法(SFC)中檢測(cè)后的反壓調(diào)節(jié))，或任選地與后續(xù)檢測(cè)步驟(如UV定向餾分收集)相關(guān)。如上所述，檢測(cè)單元470任選地包括檢測(cè)器或?qū)嶋H上已經(jīng)從檢測(cè)系統(tǒng)的其它部件移除的測(cè)量池。因此，任選地，檢測(cè)單元470中包括的池流體連接至柱495，并且經(jīng)由光學(xué)聯(lián)接件(如光纖)與其余檢測(cè)器-系統(tǒng)部件遠(yuǎn)程連接。分布式檢測(cè)器系統(tǒng)在例如其中從柱495流出并穿過(guò)池的流體可導(dǎo)致非分布式傳統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)的過(guò)度溫度升高的情況中是有利的。一些現(xiàn)有技術(shù)檢測(cè)系統(tǒng)的典型構(gòu)件(其任選地確保分布式構(gòu)造)為敏感電子器件和/或具有不利熱敏性的光力學(xué)元件。下文描述流通池構(gòu)造及其制造方式的具體實(shí)施例，其僅用于說(shuō)明一個(gè)任選實(shí)施方案。圖8是檢測(cè)單元470的一種替代實(shí)施方式中支持基于吸光度進(jìn)行光學(xué)分析的流通池部分的剖視圖。
在此實(shí)施例中，檢測(cè)單元470具有流入流路809a、腔室809b和流出流路809c。柱495經(jīng)由常規(guī)螺母/套圈緊固件802對(duì)入口元件803a直接密封。經(jīng)由固定在流體密封套管804a中的光纖805將光引入樣品腔室809b。經(jīng)由例如表面和/或邊緣密封將流體密封套管804a密封到入口元件803a中；流體密封套管804a的配合表面任選地用柔性或彈性材料涂覆。樣品腔室809b由內(nèi)部構(gòu)件806限定，內(nèi)部構(gòu)件806優(yōu)選地由折射率比穿過(guò)腔室809b的流體的折射率小的材料形成。管806任選地套接在另一管狀構(gòu)件808內(nèi)，以用于將兩個(gè)管806、809b固定在殼體807內(nèi)，殼體807反過(guò)來(lái)對(duì)入口元件803a流體密封。將出口元件803b以類似方式對(duì)殼體或管807的相對(duì)端密封。出口元件803b還對(duì)與入口相連的流體密封套管804a和光纖805a對(duì)應(yīng)的出口相連部件804b、805b密封。參照?qǐng)D9A、9B和9C對(duì)出口和入口元件803b、803a進(jìn)行更詳細(xì)地描述。或者，構(gòu)件806為折射率比流體(如熔融石英或藍(lán)寶石)的折射率大的透光性材料，而管狀構(gòu)件808由與構(gòu)件806緊密接觸且其折射率比所述流體的折射率小的透光性材料形成。一個(gè)具有合適折射率的示例性材料為無(wú)定形含氟聚合物，例如TEFLON AF2400無(wú)定形含氟聚合物(得自 DuPont Engineering Polymers, Newark, Delaware)?；蛘撸瑢?nèi)部構(gòu)件806用低折射率材料涂覆(例如，施加至構(gòu)件808的);優(yōu)選地，涂層厚度為預(yù)期應(yīng)用的波長(zhǎng)的數(shù)倍。例如，對(duì)于波長(zhǎng)范圍為100至1，000納米的應(yīng)用，涂層厚度為數(shù)微米。在此類情況下，構(gòu)件808無(wú)需透光，但優(yōu)選大致平滑并且具有與涂覆材料的物理耐用性聯(lián)接或接合。同樣，構(gòu)件808任選地被涂覆、鄰近透光構(gòu)件86。任選地，構(gòu)件808進(jìn)一步由惰性材料或涂層封閉或包封。圖9A和9B分別為入口或出口元件803的端視圖和側(cè)視圖，其示出可選的構(gòu)造和制造方法，以及元件803a、803b的尺寸。為了進(jìn)行非限制性說(shuō)明，流體密封套管804a的外徑(OD) Dl為例如大約25mm、其ID D2在例如小于Imm至大約IOmm的范圍內(nèi)，并且腔室809a的直徑D3為小于50 ii m至大約0. 5mm。元件803的外部厚度Wl (沿著池軸線的長(zhǎng)度)為例如大約10-20mm，而內(nèi)部的厚度W2為例如大約25iim至150iim。連接柱495至樣品腔室809b的通道寬度W3為例如大約25 ii m至150 ii m。常規(guī)的加工方法通常不能良好地適于當(dāng)前用途所需的精細(xì)尺寸和表面質(zhì)量。優(yōu)選地，至少一些流體路徑通過(guò)非機(jī)械加工方法(如化學(xué)蝕刻、激光蝕刻、等離子蝕刻、離子束磨蝕等)界定。元件803的制造任選地需要擴(kuò)散結(jié)合。圖案化和擴(kuò)散結(jié)合以任何合適的方式進(jìn)行，例如PCT國(guó)際申請(qǐng)WO 2008/106613(發(fā)明人Dourdeville)中所述的方式。圖9C示出經(jīng)由三個(gè)金屬部件803'、803"、803" !的擴(kuò)散結(jié)合制造元件803的方式。所述元件由兩個(gè)將較薄部分803"夾在中間的較厚部分803'、803"'的夾層形成。中間的較薄部分803"具有蝕刻凹槽和中央孔隙。諸如所示銷釘接合件的配準(zhǔn)構(gòu)件任選地在隨后的擴(kuò)散結(jié)合期間輔助對(duì)準(zhǔn)。僅為了進(jìn)行示意性的說(shuō)明，假定蝕刻凹槽提供的通道的長(zhǎng)度為0. 156"或4_，深度為0.0015"或0.038mm，寬度為0.010"或0. 25mm，所述通道的體積Vin為40納升(0. 04y L)。轉(zhuǎn)而假定池腔室的大小設(shè)定為用于采用表2中第一行和第二行的柱直徑進(jìn)行分離，柱495出口到腔室入口的流體通道體積Vin比池體積小大約一百倍。圖10是具有替代光纖耦合的上述流通池的輸出端 的剖視圖。在此構(gòu)造中，光纖805a延伸到樣品腔室80%中。類似的布置方式任選地用于輸入側(cè)。在此布置方式中，入口處的纖維使得流體流經(jīng)纖維與構(gòu)件806之間形成的環(huán)形區(qū)域，最終進(jìn)入完整的腔室80%。此類流路增加了微量的未探測(cè)流體，同時(shí)促進(jìn)樣品的均勻流動(dòng)和掃除。作為另外的替代，外部構(gòu)件808僅從內(nèi)部構(gòu)件806的輸入端和流出端延伸較短距離。然后內(nèi)部構(gòu)件806用于對(duì)內(nèi)部構(gòu)件806與管807之間的間隙進(jìn)行流體密封。充滿(例如)空氣的間隙的折射率在整個(gè)有關(guān)波長(zhǎng)的范圍內(nèi)僅略大于I. 00。此類構(gòu)造提供了具有高數(shù)值孔徑的流體芯波導(dǎo)管。一般情況下，技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可將光設(shè)定為從流體進(jìn)入的相同側(cè)進(jìn)入池內(nèi)。另夕卜，例如，一端處的光接口可與另一端的不同；例如，池可利用基于光纖的輸入和基于透鏡的輸出或其任何組合。如上所述，替代檢測(cè)方法在個(gè)各替代實(shí)施方案中實(shí)施。此類方法包括例如熒光或Raman測(cè)量。在這些情況下，引入例如樣品腔室或流通池腔體的光的波長(zhǎng)范圍優(yōu)選地較窄。由例如過(guò)濾光譜的寬帶燈、過(guò)濾或非過(guò)濾LED或激光器提供光。光任選地通過(guò)設(shè)置在樣品腔室的相對(duì)端處的光學(xué)元件來(lái)收集?；诓▽?dǎo)的激發(fā)-發(fā)射分析提供的一個(gè)有益效果在于增加了吸收和發(fā)射的有效路徑長(zhǎng)度，并且還在于波導(dǎo)管的數(shù)值孔徑所限定的光收集角度可相對(duì)較大。就Raman而言，集光器件優(yōu)選地包含最短長(zhǎng)度的光纖或許多分離光學(xué)器件，例如使Raman構(gòu)件的激發(fā)降至最低的窗口，所述Raman構(gòu)件與纖維、窗口或透鏡材料相連，因?yàn)榇祟惒牧系男?yīng)可控制或削弱源于有關(guān)被分析物的效應(yīng)。本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施方案需要相比現(xiàn)有儀器(如基于LC-MS的現(xiàn)有分析儀器)成本和尺寸降低的儀器。除了尺寸減小外，小型化還提供了許多潛在的有益效果，例如提高可靠性；降低試劑的量和成本并降低處理使用過(guò)的試劑的成本；和改善了在減小LC有關(guān)部件中的擴(kuò)散方面的效能。雖然本文所述的優(yōu)選實(shí)施方案涉及液相色譜法，但技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到本發(fā)明可應(yīng)用于其它分離技術(shù)。雖然參照具體的優(yōu)選實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了展示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離以下權(quán)利要求書所限定的范圍的情況下，可對(duì)其中的形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行各種改變。例如，檢測(cè)單元任選地利用透鏡(使用或不使用光纖)將光傳入和/或傳出探測(cè)流體。此外，雖然圖8、9A、9B和9C的流通池具有圓柱形構(gòu)造，但替代實(shí)施方案具有替代構(gòu)造，諸如長(zhǎng)方體構(gòu)造?；蛘?，例如，光收集路徑與腔室809b的長(zhǎng)軸正交。在此類情況下，額外的路徑任選地提供進(jìn)入腔室809b的光學(xué)窗口，但就通過(guò)腔室的流動(dòng)而言不太明顯，從而保持了低擴(kuò)散檢 測(cè)體積。
權(quán)利要求
1.ー種色譜儀器,其包括 輸送樣品的圖案化基底，其包括注射器閥和與所述注射器閥流體連通的樣品出ロ ；和 分離柱，其包括管和位于所述管中的固定相介質(zhì)，且具有與所述圖案化基底的樣品出ロ直接連接的入口端部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的儀器，其還包括檢測(cè)圖案化基底，所述檢測(cè)圖案化基底包括檢測(cè)器和與所述檢測(cè)器的入口流體連通的洗脫液入口，其中所述管的出口端部分直接連接至所述檢測(cè)器圖案化基底的洗脫液入ロ。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的儀器，其中所述輸送樣品的圖案化基底包括擴(kuò)散結(jié)合的金屬部分，并且所述檢測(cè)器圖案化基底包括擴(kuò)散結(jié)合的金屬部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的儀器，其中所述固定相介質(zhì)包含直徑小于約2.O y m的粒子。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的儀器，其還包括具有大于約15，OOOpsi的操作壓カ的溶劑泵送単元，其中所述溶劑泵送單元與所述輸送樣品的圖案化基底的溶劑入口流體連通，以將溶劑輸送至所述注射器閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的儀器，其中所述輸送樣品的圖案化基底還限定溶劑混合器，所述溶劑混合器與所述溶劑入口和所述注射器閥流體連通，以將混合溶劑輸送至所述注射器閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的儀器，其中所述分離柱的管的入口端部分可拆卸地連接至所述基底的出口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的儀器，其中所述分離柱的管的入口端可螺接地連接至所述基底的出口。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的儀器，其中所述管的內(nèi)徑為約2mm或更小。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的儀器，其中所述管的內(nèi)徑為約Imm或更小。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的儀器，其中所述管的內(nèi)徑為約0.3mm或更小。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的儀器，其中所述輸送樣品的圖案化基底限定樣品儲(chǔ)存室，所述樣品儲(chǔ)存室用于將待注射樣品裝載到所述色譜柱上。
13.據(jù)權(quán)利要求12所述的儀器，其中所述輸送樣品的圖案化基底具有與所述注射器閥流體連通的樣品入口，且所述儀器還包括樣品管理模塊，所述樣品管理模塊與所述輸送樣品的圖案化基底的樣品入口流體連通，以將樣品輸送至所述注射器閥以便裝載到所述樣品儲(chǔ)存室中。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的儀器，其中所述注射器閥包括可旋轉(zhuǎn)地緊靠所述基底的定子表面設(shè)置的轉(zhuǎn)子。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的儀器，其中所述輸送樣品的圖案化基底包含陶瓷材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的儀器，其中所述檢測(cè)器圖案化基底包含陶瓷材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種色譜儀器，其包括輸送樣品的圖案化基底和與所述圖案化基底的出口直接連接的管式分離柱。所述圖案化基底包括與所述出口連接的注射器閥。
文檔編號(hào)B01D15/08GK102802747SQ201080028731
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者G·C·格爾哈德特, U·D·諾伊, A·C·讓諾特, T·A·杜爾德維勒 申請(qǐng)人:沃特世科技公司