用于流體測量的在流體流動方向上凹部尺寸減小的碎屑過濾器的制造方法
【專利摘要】用于將碎屑過濾出自愛樣品分離設備(10)的流體構件(204)中沿著流體流動方向(202)流動的流體的過濾器(200)，過濾器(200)包含多個過濾器結構體(206，208，210)，所述多個過濾器結構體(206，208，210)沿著流體流動方向(202)堆疊并且各自具有限定了孔尺寸的孔(600，620，640)，其中所述堆疊的過濾器結構體(206，208，210)的限定的孔尺寸沿著流體流動方向(202)減小。
【專利說明】用于流體測量的在流體流動方向上凹部尺寸減小的碎屑過濾器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及過濾器、流體構件、樣品分離設備，和制造過濾器的方法。
【背景技術】
[0002]在液相色譜法中，可將流體樣品和洗脫劑(液體流動相)通過活塞泵泵送通過管道和柱，在柱中進行樣品組分的分離。在樣品環(huán)路中，可將樣品通過可機械驅(qū)動的針注射至流體路徑中。可驅(qū)動的針是可控的以從樣品環(huán)路的座(seat)移出，進入瓶子接收流體并從瓶子返回至座中。柱可包含能夠分離流體分析物的不同組分的物質(zhì)?？蓪⑦@種物質(zhì)(所謂的珠粒，其可包含硅膠)填充至柱管中，所述柱管可通過管道在下游連接至其它組件，例如檢測器、分級器(fractioner)、廢物收集器等。
[0003]在這種和其它流體測量設備中，可將碎屑非故意地引入至加工的流體中，例如由于泵的活塞室中的密封件的磨損、在轉換期間可旋轉流體閥的磨損、樣品基質(zhì)中的固體物質(zhì)等。因此，過濾器可在流動路徑中的某些位置處引入。被稱為玻璃料過濾器板(frits)的專門過濾器可由燒結物質(zhì)制成，所述燒結物質(zhì)具有孔隙或者內(nèi)部縫隙，從而允許流體通過過濾器，但是防止碎屑粒子通過過濾器。
[0004]ΕΡ0, 231，432、W093/11862、US5, 304，487、US5, 985，164、US2007/199877 公開了多種過濾器概念。
[0005]US7, 645，383公開了微結構化過濾器，其具有用于未過濾的流體的入口、用于經(jīng)過濾的流體的出口、從基板突出并且是基板的不可分割的組成部分的多個突出部(其形成越過過濾器的呈相互并列關系的至少一個行)、在突出部之間的多個通道，和蓋板(其可固定至基板以覆蓋突出部和通道)。通道從入口至出口形成多個通過路徑。入口包含用于未過濾的流體的伸長的入口狹縫，其遍及約整個過濾器寬度延伸并近似與過濾器出口側上的突出部一樣高。
[0006]US2001/047966公開了通過過濾經(jīng)消化的天然來源如細胞或者細胞碎片的樣品，從天然來源分離細胞組分如核酸的方法。該方法的特征在于使樣品經(jīng)過過濾器，過濾器的孔尺寸在樣品經(jīng)過過濾器流動的方向上減小。
[0007]然而，當一定量的碎屑負載至過濾器上時，常規(guī)過濾器可遭受阻塞或者堵塞。這可導致不希望的流體流動封阻。在部分封阻的情況中，壓力降可增加至一定水平，在此水平這種過濾器可由于機械力而破碎。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的一個目的是提供過濾器，其較不易于阻塞或者堵塞，同時投入低體積。本發(fā)明的另一目的是提供堅固或者牢固結構，其可容許一定阻塞。又一目的是提供過濾器，其被建造成支持易于清洗。所述目的通過獨立權利要求解決。其它實施方案通過從屬權利要求顯示。[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案，提供過濾器，其用于將碎屑過濾出流體，所述流體在樣品分離設備的流體構件中沿著流體流動方向流動，其中所述過濾器包含多個過濾器結構體(例如層或者非平面結構如杯狀元件)，所述多個過濾器結構體沿著流體流動方向堆疊并且每個具有孔，所述孔具有限定的孔尺寸(即，在任何過濾器結構層等中的孔可相同或者差別不超過制造公差，具體地與平均值差別不超過5-10%，更具體地與平均值差別不超過2%)。堆疊的過濾器結構體的限定的孔尺寸沿著流體流動方向減小。
[0010]根據(jù)另一示例性實施方案，提供用于加工在樣品分離設備中沿著流體流動方向流動的流體的流體構件，所述流體構件包含流體入口，在所述流體入口處供應待加工的流體；加工單元，其設置成在流體入口處供應的加工流體；流體出口，在通過加工單元加工后在所述流體出口處供應流體；和過濾器，其具有上述特征，用于將碎屑過濾出流體并設置在流體入口和流體出口之間。
[0011]根據(jù)又一示例性實施方案，提供用于分離流動相中的樣品流體的化合物的樣品分離設備，所述樣品分離設備包含流動相驅(qū)動器，具體為泵送系統(tǒng)，設置成通過樣品分離設備驅(qū)動流動相；分離單元，具體為色譜柱，設置成分離流動相中的樣品流體的化合物；和過濾器，其具有上述特征，用于將碎屑過濾出樣品流體和流動相中至少之一。
[0012]根據(jù)又一示例性實施方案，提供制造過濾器的方法，所述過濾器用于將碎屑過濾出在樣品分離設備的流體構件中沿著流體流動方向流動的流體，其中所述方法包括在多個過濾器結構體(例如過濾器結構層)中的每個中形成具有限定的孔尺寸的孔，并沿著流體流動方向堆疊所述多個過濾器結構體，使得所述堆疊的過濾器結構體的限定的孔尺寸沿著流體流動方向減小。
[0013]在本申請的上下文中，術語〃過濾器〃可具體表示物理結構，其能夠防止高于一定尺寸的粒子經(jīng)過過濾器，而低于這種尺寸的粒子將能夠流過這種過濾器。使得粒子能夠經(jīng)過過濾器或者不能經(jīng)過過濾器的截斷尺寸由孔尺寸限定。
[0014]在本申請的上下文中，術語〃過濾器結構體〃，具體地〃過濾器結構層〃，可具體表示形成過濾器的部分，即，在功能上促進整個過濾器功能的物理組件。每個過濾器結構體(具體地過濾器結構層)通過限定的孔尺寸表征，其中所述過濾器結構體(具體地，過濾器結構層)包含多個(具體地，至少100個)孔，所述孔具有基本上相同的尺寸。因此，在過濾器結構體中不存在寬尺寸分布，但是與此相反，同一個過濾器結構層(one and the samefilter structure layer)的不同孔的孔尺寸在相應的過濾器結構體的制造公差和其它公差內(nèi)應相同。
[0015]在本申請的上下文中，術語〃孔〃可具體表示在流動軸線上傳導的在相應的過濾器結構體(具體地，過濾器結構層)的固體基質(zhì)中的任何孔隙或者凹部，其于是允許具有小于相應孔尺寸的尺寸的碎屑粒子通過該孔，而具有大于相應孔尺寸的尺寸的碎屑粒子可截留在該孔處。相鄰過濾器結構體的至少一部分孔應彼此流體連通，以形成經(jīng)過過濾器的連續(xù)流體路徑，從而允許流體經(jīng)過過濾器?？壮叽缈删唧w表示在流體流動方向上的孔的面積或者直徑，并且可在相應過濾器結構體中沿著流體流動方向恒定(或者可改變)。孔尺寸可為過濾器堆疊體的孔的尺度，該尺度限定流過孔的碎屑粒子的截斷尺度?？卓蔀橹苯Y構或者可具有更復雜結構(例如彎曲或者弧形軌跡)，但是總是在截斷尺寸方面具有限定的尺寸，從而區(qū)別經(jīng)過孔的碎屑和截留在孔中的碎屑?？壮叽绲臏y量可例如通過以下方法進行:檢查電子顯微鏡圖像或者以現(xiàn)象學方式，將含有具有限定尺寸的碎屑的流體引導通過孔并測定仍能夠通過一定尺寸的孔的碎屑粒子的最大尺寸。
[0016]在本申請的上下文中，術語〃堆疊的〃可具體表示多個過濾器結構體(具體地，過濾器結構層)彼此連接并以一定順序排列，以實現(xiàn)沿著流體流動方向孔尺寸的連續(xù)或者逐步減小。為改善堅固性或者強度，將這種堆疊的層彼此附著或者固定，以耐受一些壓力降，甚至當碎屑已經(jīng)阻塞了過濾器的相當一部分流動路徑時。
[0017]在本申請的上下文中，術語〃碎屑〃可具體表示在流體如進行分析的流體樣品中形成固態(tài)雜質(zhì)的任何粒子。盡管碎屑粒子的尺度可根據(jù)它們的來源或者本發(fā)明的不同示例性實施方案而改變，但是本發(fā)明的優(yōu)選實施方案涉及在液相色譜系統(tǒng)中過濾流體，其中碎屑可來自可轉換流體閥的磨損、在高壓泵的活塞室中往復的活塞、在樣品的基質(zhì)中的固體物質(zhì)等。這種工藝雜質(zhì)可非故意地引入至流體中，然后可通過過濾器從泵送的流體除去。
[0018]在本申請的上下文中，術語〃流體〃可具體表示任何液體、任何氣體、任何液體和氣體的混合物，其任選地包含固體粒子如碎屑。具體地，在液相色譜法中的分析物也不一定是液體，但是可為溶解的或者不溶的固體或者溶解的氣體。
[0019]在本申請的上下文中，術語〃流體流動方向〃可具體表示實際的或者目標的方向，在操作期間沿著該方向?qū)y帶碎屑的流體沿著流體路徑運輸，具體地，通過驅(qū)動單元如驅(qū)動泵驅(qū)動。因此，術語流體流動方向涉及設備的普通泵送方向。在反沖洗條件的情況中，實際的流體可與標稱"流體流動方向"反方向流動。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案，提供過濾器，其能夠提供過濾器功能，用于以高性能和確定性行為將碎屑過濾出流動的流體。首先，對于堆疊的過濾器結構體中每個的孔尺寸的精確限定允許在過濾流體時的高再現(xiàn)性。因此，考慮到在過濾器中限定的孔尺寸排列和所得的確定性過濾器特征，可在很大程度上排除在不同的過濾器中過濾器性能的統(tǒng)計性差異。而且，隨著流體通過過濾器向下游流動孔尺寸變得較小的事實具有以下優(yōu)點:可得到碎屑的逐級過濾(即，根據(jù)碎屑粒子的尺寸分類)。最大的碎屑粒子將已經(jīng)在過濾器結構體的堆疊路徑中的相對早期的過濾器結構體中濾出。較小碎屑粒子將僅在堆疊的過濾器結構體序列中的更加下游的過濾器結構體處被濾出流體。通過這種分類特征，可防止常規(guī)過濾器的不希望的效果:孔閉塞已經(jīng)在過濾器的上游部分處出現(xiàn)，因為在這里基本上所有尺寸的所有碎屑已經(jīng)截留在過濾器中。根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案的過濾器的另一優(yōu)點是，可將它適當?shù)胤礇_洗，以清洗它的在前面的過濾操作期間積聚的碎屑載荷。通過簡單的反沖洗流脈沖，最大碎屑粒子將容易地找到過濾器的孔網(wǎng)絡的出路，因為這些粒子已經(jīng)在關于流體流動方向的上游端處被捕獲在過濾器中。對于較小碎屑粒子，通過反沖洗去除也是容易的任務，因為在離開較窄過濾器結構體(相應的碎屑截留在該處)后，碎屑將通過過濾器的相鄰或者其它過濾器結構層的連續(xù)連接的較大孔容易地找到出路。因此，限定的孔尺度(在一方面)和沿著流體流動方向不同過濾器結構體的孔尺寸的逐步或者準連續(xù)減小的組合允許得到所述技術優(yōu)點。在反沖洗期間移動粒子的路徑或者方向上，似乎是相反地移動離開通道。
[0021]下面，將解釋過濾器的其它示例性實施方案。然而，這些實施方案也適用于流體構件、樣品分離設備，和制造過濾器的方法。
[0022]在一個實施方案中，所述多個過濾器結構層是片材，所述片材在這些片材的相鄰片材的主表面處彼此連接。這種片材可由金屬或者聚合物材料制成。這種片材可為薄板，例如圓盤狀的、條狀的，或者正方形的。片材的兩個相應主表面是片材的具有最大表面積的相對表面。通過以臨時或者永久方式將這種片材彼此連接，得到過濾器，其具有精確限定的特征并且其在另一方面可容易地制造，但是它仍為堅固/牢靠的結構，尤其是在流動方向上。永久連接可例如通過燒結或者熱粘合或者甚至通過使用適當?shù)哪z將各個片材彼此膠粘來實現(xiàn)。臨時連接可通過以下方法實現(xiàn):將一疊片材安排在夾持元件中，所述夾持元件夾住片材(使片材彼此抵靠)。這可通過表面上的結構化元件(例如鉤和環(huán)扣)支撐。
[0023]在一個實施方案中，所述多個過濾器結構層作為一體形成的堆疊體彼此連接。一體堆疊體(即，不可分離的多個過濾器結構層的零件)的形成使得過濾器特別適于高壓應用，例如在液相色譜應用中需要的高壓應用，其中可出現(xiàn)例如1200巴的壓力值。由于一體形成，過濾器非常結實并可經(jīng)受這種高壓和關聯(lián)的力。
[0024]在一個實施方案中，所述多個過濾器結構層的至少一部分具有孔，所述孔具有一個限定的一致的孔尺寸。術語"限定的一致的孔尺寸"可具體表示，將僅單一孔尺寸指定至過濾器結構層中之一的孔。因此，此過濾器結構層的所有孔將具有限定的一致的孔尺寸，其差別將僅涉及技術公差等(例如，與算術平均孔尺寸相比，制造公差為孔尺寸的5%)。采取這一措施將允許得到高度精確的最終過濾器堆疊體的過濾器性質(zhì)。
[0025]在一個實施方案中，堆疊的過濾器結構體的限定的孔尺寸沿著流體流動方向嚴格地單調(diào)地降低。在這種實施方案中，每個過濾器結構體履行以下的孔尺寸設計規(guī)則:它的孔大于位于該過濾器結構體下游的所有過濾器結構體的孔，并且它的孔小于安排在該過濾器結構體上游的所有孔。
[0026]在一個實施方案中，堆疊的過濾器結構體的限定的孔尺寸為約0.5μπι至約100 μ m，具體地，約2 μ m至約30 μ m。盡管每個過濾器結構層可具有某一專門的孔尺寸，但是這種孔尺寸可在對這種孔尺寸給出的這些范圍內(nèi)，即，某一孔尺寸可選自該范圍。當然，孔的精確尺度(設計目標)取決于過濾器的應用。然而，對于用于在高壓下操作的流體分離系統(tǒng)，具體地，液相色譜分離的過濾器，給出的范圍變得特別有利。例如，高壓泵可產(chǎn)生磨損粒子，其為某一小尺寸的聚合物塊/磚狀物，所以過濾器孔可適應所述問題，或者它可配有具有相對小的最小孔的過濾器以濾出任何種類的雜質(zhì)，僅僅停留在保存?zhèn)?。與此相反，如果在色譜分離柱的出口處使用過濾器代替常規(guī)玻璃料過濾器板，那么必須確保這種柱中的珠粒不通過過濾器沖出這種柱。因此，于是孔尺寸應該小于珠粒尺寸，例如在現(xiàn)代快速拆分柱中小于1.8 μ m，或者當在柱中裝填較大珠粒時，它們可小于5 μ m。
[0027]在由三個過濾器結構體組成的過濾器的示例性實施方案中，在第一過濾器結構體中的孔尺寸可為5 μ m至30 μ m，在第二過濾器結構體中的孔尺寸可為3 μ m至10 μ m，并且在第三過濾器結構體中的孔尺寸可為0.5 μ m至5 μ m，邊界條件是:在第一過濾器結構體中的孔尺寸大于在第二過濾器結構體中的孔尺寸，而在第二過濾器結構體中的孔尺寸本身大于在第三過濾器結構體中的孔尺寸。
[0028]在一個實施方案中，所述多個過濾器結構體中的至少一部分包含基底?；椎牡谝恢鞅砻婵稍O有沿著第一方向延伸的多個長方形第一槽。與第一主表面相對的基底的第二主表面可設有沿著第二方向延伸的多個長方形第二槽。第一槽和第二槽可具有基底內(nèi)深度，使得在基底中形成通眼陣列。在第一槽之一和第二槽之一之間的每個交點，在基底中形成對應的通眼，所述通眼穿越基底以連接兩個相對主表面。通眼可構成具有限定的孔尺寸的孔。該實施方案特別有利于保證片材或者基底中的每個的限定的和可再現(xiàn)的孔尺寸。同時，它可用合理的努力制造，因為它基本上僅需要一個掩膜(mask)，所述掩膜用于圖案化基底的兩個相對主表面，由此形成相同尺寸的孔的二維排列。這種圖案化可通過本領域技術人員已知的平版印刷術和蝕刻的組合實施。通過在基底的兩個相對表面中以適當選擇的深度(其可通過調(diào)節(jié)蝕刻化學品、蝕刻時間等調(diào)節(jié))簡單地蝕刻線性槽(沿著不同的空間方向延伸，即，相對于彼此成角度)，不僅可得到限定的尺度，而且可得到孔的限定次序的排列，例如以矩陣狀方式。
[0029]在一個實施方案中，第一方向垂直于第二方向。這兩個方向的這種垂直排列具有以下優(yōu)點:相應的結構可用合理的努力和以高精確度形成并將導致孔的有序的矩陣狀圖案。
[0030]在一個實施方案中，第一槽和/或第二槽具有在基底中的凹陷形狀。這種凹陷形狀可通過使用各向同性蝕刻操作實現(xiàn)。如果槽的凹陷底部彼此連接以形成通眼，甚至與非各向同性蝕刻(其產(chǎn)生具有矩形橫截面的溝槽)相比，可制造相對小尺度的孔。這可有利于應過濾特別小尺寸的碎屑的應用，并使得所得過濾器也適于微流體或者納米流體應用。
[0031]在一個實施方案中，所述多個過濾器結構層的不同過濾器結構層的槽在至少一個幾何參數(shù)方面不同，由此在不同的過濾器結構層中以不同限定的孔尺寸構成孔。通過簡單地調(diào)節(jié)設計或者工藝參數(shù)以產(chǎn)生幾何槽參數(shù)如槽深度、槽寬度、不同槽之間的距離、在相鄰和相對槽之間的角度關系、與槽和基底關聯(lián)的溝槽形狀等，可精確地預測和限定希望的孔尺寸分布。
[0032]在一個實施方案中，所述多個過濾器結構體包含網(wǎng)線，其中不同的網(wǎng)線具有不同的網(wǎng)眼孔徑(形成孔)值。例如，第一網(wǎng)線可沿著第一方向延伸并且第二網(wǎng)線可沿著第二方向延伸，所述第二方向可不同于第一方向，具體地，可垂直于第一方向。網(wǎng)線可通過摩擦，例如通過形成網(wǎng)線的織網(wǎng)在交點處彼此連接。然而，網(wǎng)線也可在交點處通過膠粘、熱粘合、燒結等彼此永久連接。以此方式，通過選擇不同的在相鄰線之間的距離和/或通過使用不同的線厚度，可形成不同孔徑的各種平面的網(wǎng)，用于不同的過濾器結構體。然后，具有不同孔徑的網(wǎng)的排列可彼此堆疊并可彼此連接，由此形成過濾器。這種網(wǎng)排列可為小尺度的并因此高度緊湊并可同時在每個網(wǎng)或者過濾器結構體中提供精確限定的孔尺寸。
[0033]在又一示例性實施方案中，可通過單一圖案化操作在基底中形成孔。例如，相應的圖案化掩膜可包含點的排列，所述點通過平版印刷術和蝕刻除去，由此在被蝕刻的基底中產(chǎn)生通眼，其然后形成孔?？卓赏ㄟ^微加工操作如激光燒蝕產(chǎn)生。在又一示例性實施方案中，具有限定尺度的犧牲結構可整合在基底中，并隨后可通過選擇性蝕刻操作除去，所述選擇性蝕刻操作僅除去犧牲結構，但是不除去基底材料。作為實例，這種犧牲結構可為納米線如碳納米線。來自微技術和納米技術的其它應用也可用于形成有序孔結構。
[0034]在一個實施方案中，所述多個過濾器結構體為具有不同尺寸的杯狀，使得通過將具有不同尺寸的杯狀過濾器結構體彼此交錯，形成堆疊的排列?？蓪⒏鱾€杯形成所需尺寸，使得在彼此連接時形成不含大縫隙的杯結構。杯狀過濾器結構體的排列涉及幾何構型，其中過濾器結構體具有底壁如圓柱板。這種底板與中空圓柱結構連接，或者與中空圓柱結構一體形成，從而形成杯狀結構的側壁。作為杯狀提供過濾器結構體具有以下優(yōu)點:可將多個杯插在一起，內(nèi)部杯的尺寸小于外部杯的尺寸。因此，可提供過濾器的特別壓力穩(wěn)定的排列。在這種排列中，較大尺寸的孔安排在具有較小尺度的杯狀結構中。于是，流體從杯的內(nèi)部流至杯的外部。
[0035]在一個實施方案中，所述多個過濾器結構體為圓盤狀并共中心堆疊以形成圓柱過濾器。圓盤狀過濾器結構體可在它們的主表面處彼此連接。
[0036]在一個實施方案中，過濾器包含環(huán)狀支撐結構，其中所述多個過濾器結構體固定在環(huán)狀支撐結構中的凹部中。這種環(huán)狀支撐結構允許以易于管理的方式提供過濾器，其中所述周圍環(huán)狀結構不僅機械支撐過濾器結構體，而且作為安裝設備用于安裝設備(如流體分離系統(tǒng))中的過濾器構件。
[0037]在一個實施方案中，將過濾器設置成耐受超過約600巴，具體地超過約1000巴的壓力。具體地，過濾器在400巴至1200巴，更具體地在800巴至1200巴的壓力范圍內(nèi)可操作。因此，過濾器可適于現(xiàn)代色譜應用。
[0038]在下面，將解釋流體構件的其它示例性實施方案。然而，這些實施方案也適用于過濾器、樣品分離設備，和制造過濾器的方法。
[0039]在一個實施方案中，將流體構件設置為用于分離流體的化合物的分離單元，具體為色譜柱，其中所述過濾器安排在分離單元的入口和/或出口處。色譜分離柱需要在它的入口處供應純的和不含碎屑的流體。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案，分離柱的入口可設有過濾器以替代常規(guī)玻璃料過濾器板。另外地或者替代地，根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案，柱的出口可設有過濾器，以防止柱內(nèi)的分離珠粒沖出色譜柱。因此，這種出口過濾器可具有抑制珠粒流過過濾器的功能，其影響可用孔尺寸。珠粒例如可具有1.8 μ m的尺度，使得在分離柱的出口處的過濾器的孔應小于此值。
[0040]在一個實施方案中，將流體構件設置為用于驅(qū)動流體的流動相驅(qū)動器，具體為泵送系統(tǒng)，其中所述過濾器安排在流動相驅(qū)動器的出口處。在這種高壓泵中，活塞在安裝在活塞室上的密封件中的往復可導致在泵送室中的小粒子的磨損，其然后可非故意地引入至流體中。根據(jù)一個示例性實施方案，通過在這種泵送單元的出口處提供過濾器，可防止碎屑進入連接的流體路徑。
[0041]在一個實施方案中，將流體構件設置為樣品注射器，用于將流體注射在樣品分離路徑中，其中所述樣品注射器包含注射針和座，其中可將所述注射針選擇性地插入至座中，用于在針和座之間引導流體，其中所述注射針可選擇性地移動離開座，并且其中所述過濾器安排在樣品注射器的出口處。在樣品注射器中，流體閥的旋轉可導致碎屑引入至流體中，所述流體閥可設置成使樣品注射器與在分離柱和流動相驅(qū)動器之間的路徑流體連接。樣品流體本身可含有固體粒子或者大的物質(zhì)，其可為樣品基質(zhì)的一部分，由前面的加工步驟產(chǎn)生。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案，在這種位置提供過濾器也是有利的。
[0042]在一個實施方案中，將流體構件設置為用于將流體注射在樣品分離路徑中的樣品注射器的計量泵、設置成檢測流體的分離的化合物的檢測器、設置成收集流體的分離的化合物的收集單元、用于將流體脫氣的脫氣裝置，和/或具有活塞室和設置成在所述活塞室內(nèi)往復的活塞的活塞泵。甚至在計量泵中，可產(chǎn)生高壓，并且碎屑可通過磨損操作或者摩擦操作形成。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案，在這種計量泵或者注射器處提供過濾器是有利的。[0043]在一個實施方案中，所述流體構件包含反沖洗單元，其設置成用于在負載有碎屑時例如周期性地或者偶爾地反沖洗過濾器。反沖洗單元可設置成用于用與流體流動方向反向流動的沖洗流體沖洗經(jīng)負載的過濾器。本發(fā)明實施方案的特殊優(yōu)點是，通過反沖洗，即，通過在與流體流動方向相反的方向上泵送流體脈沖經(jīng)過過濾器，可有效清洗過濾器。由于孔尺寸在流體流動方向上減小的堆疊的過濾器結構層的排列，反沖洗在碎屑經(jīng)歷連續(xù)增加的孔的方向上沖洗截留的碎屑，由此與常規(guī)過濾器(例如，由燒結結構制成的常規(guī)過濾器)相比，允許有效清洗過濾器。
[0044]在下面，將解釋樣品分離設備的其它示例性實施方案。然而，這些實施方案也適用于過濾器、流體構件，和制造過濾器的方法。
[0045]在一個實施方案中，將所述流體分離設備設置為以下中的至少一種:自動取樣器設備、分級器設備、用于在聯(lián)用測量環(huán)境中實施測量的測量設備、用于測量至少一種物理、化學或者生物參數(shù)的測量設備、用于實施流體樣品測量的測量設備、傳感器設備、用于化學、生物和/或藥物分析的設備，和色譜設備(例如液相色譜設備或者氣相色譜設備)。
[0046]流體分離設備可包含泵，其設置成用于泵送流體經(jīng)過系統(tǒng)?？蓪⒘黧w從瓶子吸至針中并從針吸至毛細管。作為泵，可使用活塞泵、蠕動泵、離心泵、隔膜泵等。
[0047]流體分離設備可包含用于處理流體樣品的樣品環(huán)路。這種樣品環(huán)路可為液相色譜裝置的一部分，并可允許經(jīng)在毛細管端部的針將樣品注射至樣品環(huán)路中，所述針可從樣品環(huán)路的座樞轉以浸入流體容器中。在已經(jīng)吸收了流體后，可將針移動返回至座中，使得注射的流體可經(jīng)樣品環(huán)路引至色譜柱上用于流體分離。然后，這種流體分離可通過以下方法進行:通過運行梯度，單獨釋放截留在色譜柱上的樣品的不同的級份，在此期間可將具有變化組成的溶劑引導經(jīng)過色譜柱。因此，示例性實施方案可在液相色譜裝置的樣品注射器模塊中進行，所述樣品注射器模塊可從流體容器吸收樣品并可將該樣品注射在管道中，用于供應至分離柱。在這種操作中，可將樣品從例如常壓壓縮至例如數(shù)百巴或者甚至1000巴和更高的較高壓力。自動取樣器可自動將樣品從瓶子注射至樣品環(huán)路中。自動取樣器的尖端或者針可浸入流體容器中，可將流體吸至毛細管中，然后可驅(qū)動返回至樣品環(huán)路的座中以然后例如經(jīng)可轉換流體閥將流體注射至液相色譜裝置的樣品分離部分。
[0048]在一個實施方案中，所述流體分離設備可包含自動取樣器或者可設置為自動取樣器，用于將流體樣品注射至與毛細管流體連接的裝置中。這種自動取樣器可為設備或者模塊，其以自動方式允許以特定方式，例如根據(jù)控制不同的瓶的專門機制處理流體，使得可調(diào)節(jié)特定樣品組成。
[0049]在一個實施方案中，通過自動取樣器服務的上述裝置可為色譜柱。因此，自動取樣器可吸收樣品并可將樣品注射至色譜柱用于樣品分離。
[0050]流體分離設備可包含填充有分離材料的加工元件(例如色譜柱)或者可與填充有分離材料的加工元件(例如色譜柱)聯(lián)用。這種分離材料(其也可表示為固定相)可為允許與樣品的可調(diào)節(jié)程度的相互作用，從而能夠分離這種樣品的不同組分的任何材料。分離材料可為液相色譜柱填充材料或者裝填材料，其包含以下中的至少一種:聚苯乙烯、沸石、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、玻璃、聚合物粉末、二氧化硅，和硅膠，或者具有化學改性(涂覆、封端等)表面的任何上述材料。然而，可使用具有以下材料性質(zhì)的任何裝填材料:允許經(jīng)過這種材料的分析物分離成不同的組分，例如由于在裝填材料和分析物級份之間的不同種類的相互作用或者親和力。
[0051]至少一部分加工元件可填充有流體分離材料，其中所述流體分離材料可包含粒度為約I μ m至約50 μ m的珠粒。因此，這些珠?？蔀樾×Ｗ?，其可填充在微流體設備的分離部分中。珠?？删哂锌?，所述孔的尺寸為約0.01 μ m至約0.2 μ m。流體樣品可經(jīng)過孔，其中在流體樣品和孔之間可發(fā)生相互作用。
[0052]可將流體分離設備設置成用于分離樣品組分。當包含流體樣品的流動相經(jīng)過流體設備時(例如用高壓)，在柱的填料和流體樣品之間的相互作用可允許分離不同的樣品組分，如在液相色譜設備中所實施。
[0053]然而，也可將分析系統(tǒng)設置為用于純化流體樣品的流體純化系統(tǒng)。通過在空間上分離流體樣品的不同級份，可純化多組分樣品，例如蛋白質(zhì)溶液。當?shù)鞍踪|(zhì)溶液已經(jīng)在生物化學實驗室中制備時，它可仍包含多種組分。如果例如僅關心這種多組分液體中的單一蛋白質(zhì)，那么可迫使樣品經(jīng)過柱。由于不同蛋白質(zhì)級份與柱的填料的不同相互作用，可區(qū)分不同的樣品，并可將一種樣品或者材料帶選擇性地分離為經(jīng)純化的樣品。
[0054]作為液體流動相的替換物，可使用流體分離設備加工氣體流動相或者包含固體粒子的流動相。也可使用示例性實施方案加工作為不同的相(固相、液相、氣相)的混合物的材料?？蓪⒘黧w分離設備設置成以高壓(具體為至少600巴，更具體為至少1200巴)引導流動相經(jīng)過系統(tǒng)。
[0055]可將分析系統(tǒng)設置為微流體設備。術語〃微流體設備〃可具體表示本申請所述的流體設備，其允許輸送流體經(jīng)過微通道，所述微通道的尺度的數(shù)量級為小于500 μ m，具體小于200 μ m,更具體小于100 μ m或者小于50 μ m或者較小。也可將分析系統(tǒng)設置為納米流體設備。術語"納米流體設備"可具體表示本申請所述的流體設備，其允許以小于IOOnl/min,具體小于10nl/min的流速輸送流體經(jīng)過納米管道。
[0056]可提供多路切換閥，用于選擇性地將到達閥的流體輸入流輸送至離開閥的多個備選輸出流中的一個。通過相對于固定的閥定子元件旋轉閥轉子元件至離散角位置，這種旋轉閥可引導流體流。雙重旋轉閥在一個閥體中提供兩個閥，二者通過閥轉子的定位同時操作。這種旋轉切換閥可例如用于HPLC和其它分析方法中，以選擇性地將一個或者多個流體的流沿著可選路徑弓I導至分析設備或者容納容器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0057]通過參考實施方案的下面的更詳細的描述并結合附圖，本發(fā)明實施方案的其它目的和許多伴隨優(yōu)點將容易識別并變得更好理解。相同的標號將表示在物質(zhì)上或者在功能上相等或者相似的特征。
[0058]圖1顯示根據(jù)本發(fā)明實施方案的液體分離設備，例如，在高效液相色譜法(HPLC)中使用的液體分離設備。
[0059]圖2顯示流體構件，其中提供安裝在支撐環(huán)的凹部中的圓柱過濾器，用于將碎屑過濾出液體。
[0060]圖3顯示根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施方案的具有杯狀過濾器的流體構件。
[0061]圖4顯示流體路徑，其中使用根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施方案的片狀過濾器。
[0062]圖5A顯示橫斷面圖，圖5B顯示俯視圖以及圖5C顯示仰視圖，用于根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案的過濾器的過濾器結構體(其具有限定的孔尺寸的規(guī)則圖案的孔)。
[0063]圖6A顯示第一微圖案化片材，圖6B顯示第二微圖案化片材以及圖6C顯示第三微圖案化片材，所述片材由金屬材料制成并提供不同的孔尺寸作為用于根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案的過濾器的基礎。
[0064]圖7顯示根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案的過濾器，其具有三個具有不同孔尺寸的過濾器結構體，從而導致漏斗狀過濾特征。
[0065]圖8A顯不具有大網(wǎng)眼孔徑的網(wǎng)，圖8B顯不具有中等網(wǎng)眼孔徑的網(wǎng)，以及圖8C顯示具有小網(wǎng)眼孔徑的網(wǎng)，其中圖8A、圖SB和圖SC的網(wǎng)可彼此連接，使得形成根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施方案的過濾器。
【具體實施方式】
[0066]在附圖中的說明是示意性的。
[0067]本發(fā)明實施方案涉及在三維結構中過濾液體，具體地，在設計的過濾器中使用逐漸減小的孔尺寸。在詳細解釋本發(fā)明的示例性實施方案之前，將總結本發(fā)明的一些基礎考慮，本發(fā)明的示例性實施方案是基于這些基礎考慮開發(fā)。
[0068]在梯度液相色譜法(LC)系統(tǒng)中，經(jīng)常要求在抵抗壓力泵送時分配清潔液體并仍具有最低可能的延遲體積?，F(xiàn)代UHPLC-系統(tǒng)現(xiàn)在具有不斷增長的需求。為了提高峰容量(每時間間隔的峰的總數(shù))，可優(yōu)化數(shù)個參數(shù)，例如較小的裝填材料尺寸、較小柱、在分離期間較快的溶質(zhì)線性速度、較快的組成梯度、較長的分離床。在一方面它提高了對較高壓力的需要，同時在另一方面它需要越來越少的總流量。在流量減少很多的方案中，在流中的任何殘留體積變得更加明顯，經(jīng)常已經(jīng)限制了 LC系統(tǒng)的性能。使用活塞泵抵抗壓力驅(qū)動流體經(jīng)常產(chǎn)生密封件磨損，其最終可損壞分離柱。當在柱的上游使用以保護有價值零件時，甚至可在早期阻塞一種保護玻璃料過濾器板(guard-frit)。由于分析用途的中斷或者堅固性的限制，擁有成本提高。為了從流動液體清除灰塵和碎屑，人們可使用濾紙，但是高壓將容易地破壞濾紙。很長時間以來，常見的是在泵送系統(tǒng)的出口某處添加過濾玻璃料過濾器板。這些過濾器經(jīng)常作為壓實顆粒的塊制造，其牢固地結合在一起。過濾玻璃料過濾器板是隨機結構，但是具有所有種類的尺寸。
[0069]現(xiàn)在意圖減小體積，人們可忽視直徑和/或厚度，但是二者具有它們的重大缺點。減小直徑也減小可收集灰塵粒子的面積。減小燒結結構的厚度提高具有一個大孔口的隨機危險，其允許較大碎屑或者粒子溜過。
[0070]篩子，或者織物網(wǎng)狀結構的常見問題是有限的容量點。灰塵堆積在過濾器區(qū)域上，其不久可在壓力下坍塌并立即堵塞流動。在這種情況中，力將快速提高，其然后導致網(wǎng)的破裂。在這種情況中，收集的灰塵將突然沿著流動路徑向下散落，最終導致下游組件的嚴重損壞。
[0071]在本發(fā)明的一個實施方案中，可逐漸減小在設計的三維結構中的孔尺寸，其有兩方面的作用:A) —方面，可具有限定的和均勻的孔尺寸，并且最小孔尺寸可與最大允許的粒子精確匹配，使得厚度不需要隨機化串聯(lián)的孔。B)另一方面，具有足夠的空間貯存碎屑(不僅頂部區(qū)域是工作空間，而且由于三維結構，在壓力升高之前在過濾器中可保持更多的灰塵。[0072]而且，本發(fā)明的示例性實施方案具有另外的優(yōu)點:灰塵和碎屑在碰到足夠的篩層之前分類，在各個層之間具有徑向流動路徑，其可繞過灰塵或者碎屑粒子轉移所述流，隨著灰塵在過濾器中積聚，壓力降逐漸增加，灰塵堆的坍塌被避免或者至少極大地減少(監(jiān)測壓力增加可指導使用者在過濾器完全堵塞之前反沖洗)，并且反沖洗通過一種層狀結構的漏斗行為支持。
[0073]現(xiàn)在更詳細地描述附圖，圖1示出液體分離系統(tǒng)10的一般示意圖。泵20從溶劑供應器25通常經(jīng)脫氣器27接收流動相，脫氣器27脫氣并因此減少在流動相中溶解的氣體量。作為流動相驅(qū)動器，泵20驅(qū)動流動相通過包含固定相的分離設備30 (例如色譜柱)。在泵20和分離設備30之間提供取樣單元40 (具有圖1中示意性示出的針/座排列)，以使樣品流體進入或者添加(經(jīng)常稱為樣品引入)至流動相中。分離設備30的固定相設置成用于分離樣品液體的化合物。提供檢測器50，用于檢測分離的樣品流體的化合物?？商峁┓旨墕卧?0，用于輸出分離的樣品流體的化合物。
[0074]盡管流動相可僅包含一種溶劑，但是它也可從多種溶劑混合。這種混合可為低壓混合并在泵20的上游提供，使得泵20已經(jīng)接收并泵送作為流動相的混合溶劑?？蛇x擇地，泵20可包含多個單獨的泵送單元，多個泵送單元各自接收并泵送不同的溶劑或者混合物，使得流動相(通過分離設備30接收)的混合在泵20的下游(或者作為其一部分)在高壓下發(fā)生。流動相的組合物(混合物)可隨時間推移保持恒定，即所謂的等度模式，或者隨時間推移改變，即所謂的梯度模式。
[0075]數(shù)據(jù)加工單元70 (其可為常規(guī)PC或者工作站)可與液體分離系統(tǒng)10中的一個或者多個設備聯(lián)用(通過虛線箭頭表示)，以接收信息和/或控制操作。例如，數(shù)據(jù)加工單元70可控制泵20的操作(例如，設定控制參數(shù))并從泵20接收關于實際工作條件的信息(例如在泵出口處的輸出壓力、流速等)。數(shù)據(jù)加工單元70也可控制溶劑供應器25的操作(例如設定供應的溶劑/或者溶劑混合物)和/或控制脫氣器27的操作(例如設定控制參數(shù)如真空水平)，并可從其接收關于實際工作條件的信息(例如，隨時間推移供應的溶劑組成、流速、真空水平等)。數(shù)據(jù)加工單元70還可控制取樣單元40的操作(例如控制樣品注射或者使樣品注射與泵20的操作條件同步)。分離設備30也可通過數(shù)據(jù)加工單元70控制(例如選擇特定的流動路徑或者柱，設定操作溫度等)，并反過來將信息(例如操作條件)發(fā)送至數(shù)據(jù)加工單元70。因此，檢測器50可通過數(shù)據(jù)加工單元70控制(例如關于光譜或者波長設定、設定時間常數(shù)、開始/終止數(shù)據(jù)獲取)，并將信息(例如關于檢測的樣品化合物)發(fā)送至數(shù)據(jù)加工單元70。數(shù)據(jù)加工單元70也可控制分級單元60的操作(例如關于從檢測器50接收的數(shù)據(jù))并提供數(shù)據(jù)備份。
[0076]圖1示意性顯示在液相色譜系統(tǒng)10的流體路徑中的各個位置處的過濾器200。具體地，如在圖1中示意性顯示，根據(jù)一個示例性實施方案的過濾器200可在分離柱30的入口和出口處，在泵20的出口處，在樣品注射器40處提供。然而，過濾器200的其它位置也是可能的。
[0077]此外，圖1顯示反沖洗泵95，其設置成用于在負載有碎屑時反沖洗指定至分離柱30的過濾器200。為了激活反沖洗操作，切換轉換器33，35，使得用通過反沖洗泵95在與正常流體流動方向202相反的方向上泵送的流體反沖洗分離柱30，流體在液相色譜系統(tǒng)10的正常操作(即，樣品分離模式)中根據(jù)正常流體流動方向202泵送。換句話說，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，在分離流體組分期間流體通過泵20沿著正常流體流動方向202 ( S卩，從入口 91至出口 93)泵送，以及在用于清洗相應的過濾器200的反沖洗模式中流體通過反沖洗泵95向后和與正常流體流動方向202相反地(即，從出口 93至入口 91)泵送。
[0078]圖2顯示流體構件204，其具有流體入口端口 254，具有一些碎屑的液體樣品可通過流體入口端口 254流向流體出口端口 256。流動方向通過標號202表示。流體入口通道254在第一外殼部件250內(nèi)形成，而流體出口通道256在第二外殼部件252內(nèi)形成。在第一外殼部件250和第二外殼252之間，提供縫隙，在所述縫隙中容納根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案的過濾器200。
[0079]設置過濾器200，用于將碎屑如磨損或者磨蝕粒子或者其它技術雜質(zhì)濾出在流體構件204內(nèi)沿著流體流動方向202流動的液體。過濾器包含第一過濾器結構體206、第二過濾器結構體208和第三過濾器結構體210，其沿著流體流動方向202堆疊并一體形成。過濾器結構體206，208，210中的每個具有指定的限定的孔尺寸。換句話說，在第一過濾器部分206中被基質(zhì)材料273圍繞的孔271具有第一尺寸(I1，在相鄰第二過濾器結構體208中被基質(zhì)材料277圍繞的孔275具有第二孔尺寸d2以及在第三過濾器結構體210中被基質(zhì)材料281圍繞的孔279具有第三尺寸d3(詳見圖2中的視圖255)。第一尺寸(I1大于第二尺寸d2，以及第二尺寸d2大于第三尺寸d3。因此，堆疊的過濾器結構體206，208，210的限定的孔尺寸屯，d2，d3沿著流體流動方向202減小。這具有以下結果:沿著液體流動方向202流動的液體首先在具有最大孔271的第一過濾器結構體206中過濾，使得這里僅截留最大碎屑粒子。包含一些剩余較小碎屑的剩余液體將進一步向中等過濾器結構體208前進，在中等過濾器結構體208中過濾剩余碎屑粒子的較大碎屑粒子。然后在具有最小孔279的第三過濾器結構體210中，過濾最小碎屑粒子，使得關于碎屑尺度的碎屑的選擇性分類和過濾通過過濾器200進行。過濾器結構體206，208，210為具有孔271，275，279的圖案的金屬層，其在燒結過程中粘合在一起，以形成一體結構。過濾器結構體206，208，210中的每個可作為圓盤狀或者圓柱板實現(xiàn)。然后可將過濾器結構體206，208，210的片狀設置插入(例如粘合至)角度支撐結構220。因此，由組件206，208，210，220形成切實的構件。
[0080]在圖2的實施方案中，在第一過濾器結構體206中的孔271的尺度為30 μ m，在第二過濾器結構體208中的孔275的尺度為10 μ m,以及在第三層結構210中的孔279的尺度為 2 μ m。
[0081]圖2的排列可例如作為在液相色譜裝置的樣品注射器的出口處的過濾器或者作為在液相色譜裝置的分離柱的入口處的過濾器實施。
[0082]圖3顯示根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施方案的流體構件300。將流體經(jīng)在第一外殼部件322中形成的流體入口通道320引入至構件300中。第二外殼部件324與第一外殼部件322連接并具有流體出口通道326，通過流體出口通道326引導流體。外殼322，324包圍中空空間，所述中空空間填充有根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施方案的過濾器200。在圖3的實施方案中，再次三個(任何其它數(shù)目是可能的)過濾器結構體306，308，310彼此連接，以形成具有孔尺寸序列的一體結構，孔尺寸序列沿著流體流動方向單調(diào)下降，即，沿著流體流動方向從流體入口通道320至流體出口通道326經(jīng)過濾器200下降。三層結構306，308和310均作為杯狀元件形成，其以同心軸堆疊至彼此中。因此，離開流體入口通道320末端的流體將通過杯狀過濾器200前進并因此將被有效過濾。[0083]圖3的排列可例如作為在液相色譜裝置的流動相驅(qū)動器(即，高壓泵)的出口處的過濾器實施。
[0084]圖4顯示根據(jù)本發(fā)明又一示例性實施方案的過濾器200。在這里，流體路徑通過彼此平行排列的板400和凹板402限定。在板400，402之間形成的縫隙構成流體入口通道404。流體出口通道通過凹板402內(nèi)的凹部406限定。過濾器200夾在流體入口通道404和流體出口通道406之間。這種過濾器200僅由兩層結構形成，即，第一層結構410和第二層結構408，第一層結構410的孔大于第二過濾器結構體408的孔。在這里流動方向是從第一層結構410至第二層結構408。
[0085]通常，本發(fā)明不同的實施方案可使用非常不同數(shù)值的連接的層結構實施，以形成過濾器。例如，該數(shù)可2至20，更具體地，為2至8。在一些實施方案中，3，4或者5個層結構連接以形成過濾器。
[0086]圖5A至圖5C說明可如何形成作為過濾器基礎的層結構，其在這種層結構內(nèi)具有孔，所述孔僅具有一個精確限定的尺寸。
[0087]圖5A顯示基底500如金屬板(其中形成相應的孔)的橫截面。此外，可使用電絕緣體或者半導體基底。
[0088]圖5B顯示基底500的下主表面508的仰視圖。
[0089]圖5C顯示基底500的頂主表面502的俯視圖。
[0090]從圖5A可看出，基底500的頂主表面502設有沿著水平第一方向506 (如在圖5C中可看出)延伸的多個長方形第一槽504。與頂主表面502相對的基底500的底主表面508設有多個長方形第二槽510，其沿著也為水平的第二方向512延伸，參見圖5B。第一方向506和第二方向512基本上彼此垂直。
[0091]第一槽504和第二槽510分別具有在基底500內(nèi)的深度bl，b2，使得它們在基底500中在第一槽504和第二槽510之間的交點處形成通眼550的陣列。因此，通眼550構成具有限定的孔尺寸的孔。具體地，從圖5A可看出，槽504，510具有凹陷形狀，使得孔僅通過凹陷形狀的槽504，510的底部的交點限定。
[0092]槽504，510可通過圖案化和蝕刻操作，使用常規(guī)掩膜形成。槽504，510的深度b1;b2為10 μ m的數(shù)量級，使得可實施非常簡單的平板印刷操作。
[0093]在制造了多個如圖5A至圖5C中所示類型的片材(然而，具有不同的孔尺寸)后，將這些不同的片材例如通過膠粘、焊接、熱粘合或者燒結彼此連接。例如，可將金屬基底500加熱至接近或者高于它們的熔點，使得相應的基底500的表面已經(jīng)開始熔融。在這種狀況下，可將圖案化的基底500壓制在一起用于粘合，并可隨后冷卻，由此形成根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案的一體過濾器。
[0094]圖6A，圖6B和圖6C顯示三個這種相應地加工的板602，622和642，其具有孔600，620和640。三個板602，622和642彼此連接形成具有矩形外部形狀的過濾器部件。
[0095]圖7顯示本發(fā)明另一實施方案的過濾器，其中三個過濾器結構體206，208，210沿著液壓流動方向連續(xù)堆疊(孔尺寸Pi>P2>P3)，每個層結構206，208，210分別精確地具有一個限定的一致的孔尺寸P1, P2和P3。因此，可得到關于過濾性能的一種漏斗架構700。
[0096]圖8A至圖8C顯示網(wǎng)800，820，840，其分別通過垂直交叉的網(wǎng)線802，804，822，824和842，844限定。從圖8A，圖8B，圖8C可看出，選擇網(wǎng)800，820，840的網(wǎng)眼孔徑使得它們由于在相鄰線802/804，822/824和842/844之間的不同距離而彼此不同。如果網(wǎng)800安排在上游端并且網(wǎng)840相對于流動流體安排在過濾器的下游端，網(wǎng)820夾在網(wǎng)800和840之間，現(xiàn)在連接網(wǎng)800，820，840 (例如通過熱粘合)將產(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施方案的具有限定的單調(diào)下降孔尺寸的過濾器。
[0097]應注意的是，術語"包含"不排除其它元素或者特征，以及"a"或者"an"不排除復數(shù)。此外，可將對于不同的實施方案描述的元素組合。還應注意的是，不應將在權利要求中的標號解釋為限制權利要求的范圍。
【權利要求】
1.一種過濾器(200)，所述過濾器(200)用于將碎屑過濾出在樣品分離設備(10)的流體構件(204)中沿著流體流動方向(202)流動的流體，所述過濾器(200)包括 多個過濾器結構體(206，208，210)，具體為過濾器結構層，其沿著所述流體流動方向(202)堆疊并各自具有限定了孔尺寸的孔(600，620，640)； 其中所述堆疊的過濾器結構體(206，208，210)的限定的孔尺寸沿著所述流體流動方向(202)減小。
2.根據(jù)權利要求1的過濾器(200)，其中所述多個過濾器結構體(206，208，210)為在相鄰片材出02，622，642)的主表面處彼此連接的片材。
3.根據(jù)權利要求1或者2的過濾器(200)，其中所述多個過濾器結構體(206，208，210)作為一體形成的堆疊體彼此連接。
4.根據(jù)權利要求1至3中的任一項的過濾器(200)，其中所述多個過濾器結構體(206，208.210)中的至少一部分具有穿越所述層的孔出00，620，640)，所述孔(600，620，640)精確地具有一個限定的一致的孔尺寸。
5.根據(jù)權利要求1至4中的任一項的過濾器(200)，其中所述堆疊的過濾器結構體(206，208，210)的限定的孔尺寸沿著所述流體流動方向(202)嚴格單調(diào)減小。
6.根據(jù)權利要求1至5中的任一項的過濾器(200)，其中所述堆疊的過濾器結構體(206，208，210)的限定的孔尺寸為0.5 μ m至100 μ m，具體地，為2 μ m至30 μ m。
7.根據(jù)權利要求1至6中的任一項的過濾器(200)，其中所述多個過濾器結構體(206，208.210)中的至少一部分包含基底(500)或者由基底(500)組成， 其中基底(500)的第一主表面(502)設有沿著第一方向(506)延伸的多個長方形第一槽(504);以及 其中與第一主表面(502)相對的基底(500)的第二主表面(508)設有沿著第二方向(512)延伸的多個長方形第二槽(510)； 其中所述第一槽(504)和第二槽(510)具有在基底(500)內(nèi)的深度(dl，d2)，從而在基底(500)中在第一槽(504)和第二槽(510)之間的交叉處形成通眼陣列，通眼構成具有所述限定的孔尺寸的孔(600，620，640)。
8.根據(jù)權利要求7的過濾器(200)，其包含以下特征中的至少一個: 第一方向(506)基本上垂直于第二方向(512)； 第一槽(504)和/或第二槽(510)為直槽； 第一槽(504)彼此平行和/或第二槽(510)彼此平行； 相同基底(500)的第一槽(504)和第二槽(510)全部具有相同的形狀和尺度。
9.根據(jù)權利要求7或者8的過濾器(500)，其中所述第一槽(504)和/或第二槽(510)為凹槽。
10.根據(jù)權利要求7至9中的任一項的過濾器(200)，其中所述多個過濾器結構體(206.208.210)中的不同過濾器結構體的槽(504，510)在至少一個幾何參數(shù)方面不同，由此在不同的過濾器結構體(206，208，210)中構成具有不同的限定的孔尺寸的孔(600，620，640)。
11.根據(jù)權利要求1至6中的任一項的過濾器(200)，其中所述多個過濾器結構體(206.208.210)包含網(wǎng)線(800，820，840)或者由網(wǎng)線(800，820，840)組成，其中不同的網(wǎng)線(800,820,840)具有不同的網(wǎng)眼孔徑(al，a2，a3)，從而形成所述孔。
12.根據(jù)權利要求1至11中的任一項的過濾器(200)，其中所述多個過濾器結構體(306，308，310)為具有不同尺寸的杯狀，使得所述堆疊的排列通過將不同尺寸的杯狀過濾器結構體(306，308，310)彼此交錯形成。
13.根據(jù)權利要求1至11中的任一項的過濾器(200)，其中所述多個過濾器結構體(206.208.210)為圓盤狀，具體地，全部具有相同的圓盤直徑，并共中心堆疊以形成圓柱過濾器。
14.根據(jù)權利要求1至13中的任一項的過濾器(200)，其包含環(huán)狀支撐結構(220)，其中所述多個過濾器結構體(206，208，210)固定在環(huán)狀支撐結構(220)中的凹部(222)內(nèi)。
15.根據(jù)權利要求1至14中的任一項的過濾器(200)，其設置成用于耐受超過600巴，具體地超過1000巴的壓力。
16.根據(jù)權利要求1至15中的任一項的過濾器(200)，其中所述堆疊的過濾器結構體(206.208.210)的孔尺寸沿著流體流動方向(202)減小，使得提供從所述流體中漏斗狀過濾出碎屑。
17.根據(jù)權利要求1至16中的任一項的過濾器(200)，其中所述多個過濾器結構體(206，208，210)的數(shù)目為2至20，具體地為2至8，更具體地為3至5。
18.用于加工在樣品 分離設備(10)中沿著流體流動方向(202)流動的流體的流體構件(20，30，40)，所述流體構件(20,30,40)包含 流體入口(91)，在此處供應待加工的流體； 加工單元，設置成用于加工所述供應的流體； 流體出口(93)，在通過加工單元(20，30，40)加工后在此處供應所述流體； 至少一個根據(jù)權利要求1至17中的任一項的過濾器(200)，用于將碎屑過濾出所述流體，所述過濾器(200)安排在流體入口(91)和流體出口(93)之間。
19.根據(jù)權利要求18的流體構件(30)，其設置為分離單元，具體為色譜柱，設置成用于分離所述流體中的化合物，其中所述過濾器(200)安排在分離單元的流體入口(91)處和/或在流體出口(93)處。
20.根據(jù)權利要求18的流體構件(20)，其設置為流動相驅(qū)動器，具體為泵送系統(tǒng)，設置成用于驅(qū)動所述流體，其中所述過濾器(200)安排在所述流動相驅(qū)動器的流體出口處。
21.根據(jù)權利要求18的流體構件(40)，其設置為用于將所述流體注射在樣品分離路徑中的樣品注射器，其中所述樣品注射器包含注射針和座，其中所述注射針可選擇性地插入所述座中，用于在所述針和座之間引導所述流體，其中所述注射針可選擇性地移動離開所述座，并且其中所述過濾器(200)安排在所述樣品注射器的流體出口處。
22.根據(jù)權利要求18的流體構件，其設置為以下中的至少一個: 樣品注射器(40)的計量泵，其用于將所述流體注射在樣品分離路徑中； 檢測器(50)，其設置成檢測所述流體中分離的化合物； 收集單元(60)，其設置成收集所述流體中分離的化合物； 脫氣裝置(25)，其用于脫氣所述流體； 活塞泵(20)，其具有活塞室和設置成在所述活塞室內(nèi)往復的活塞。
23.根據(jù)權利要求18至22中的任一項的流體構件(20，30，40)，其包含設置成用于在負載有碎屑時反沖洗過濾器(200)的反沖洗單元(95)，所述反沖洗單元(95)設置成用于使用與流體流動方向(202)反向流動的沖洗流體沖洗負載的過濾器(200)。
24.用于分離流動相中的樣品流體的化合物的樣品分離設備(10)，所述樣品分離設備(10)包含: 流動相驅(qū)動器(20)，具體為泵送系統(tǒng)，其設置成驅(qū)動所述流動相經(jīng)過樣品分離設備(10)， 分離單元(30)，具體為色譜柱，其設置成用于分離所述流動相中的樣品流體的化合物，和 根據(jù)權利要求1至17中的任一項的過濾器(200)，其用于將碎屑過濾出所述樣品流體和流動相中的至少一個。
25.根據(jù)權利要求24的樣品分離設備(10)，其還包含以下中的至少一個: 樣品注射器(40)的計量泵，所述樣品注射器(40)用于將所述樣品流體注射在所述流動相中； 用于注射所述流動相中的樣品流體的樣品注射器(40)，其中所述樣品注射器(40)包含注射針和座，其中所述注射針可選擇性地插入所述座中，用于在所述針和座之間引導所述樣品流體，并且其中所述注射針可選擇性地移動離開所述座； 檢測器(50)，其設置成檢測分離的樣品流體的化合物； 收集單元(60)，其設置成收集分離的樣品流體的化合物； 脫氣裝置(25)，其用于脫氣所述流動相； 活塞泵，其具有活塞室和設置成在所述活塞室內(nèi)往復的活塞。
26.制造過濾器(200)的方法，所述過濾器(200)用于將碎屑過濾出在樣品分離設備(10)的流體構件(204)中沿著流體流動方向(202)流動的流體，所述方法包括 在多個過濾器結構體(206，208，210)中的每個中形成具有限定的孔尺寸的孔(600，620,640)； 沿著所述流體流動方向(202)堆疊所述多個過濾器結構體(206，208，210)，具體為過濾器結構層，使得所述堆疊的過濾器結構體(206，208，210)的限定的孔尺寸沿著流體流動方向(202)減小。
27.根據(jù)權利要求26的方法，其中對于多個基底(500)，形成所述孔(600，620，640)包括: 在相應的基底(500)的第一主表面(502)中形成沿著第一方向(506)延伸的多個長方形第一槽(504);以及 在相應的基底(500)的與第一主表面(502)相對的第二主表面(508)中形成沿著第二方向(512)延伸的多個長方形第二槽(510)； 在相應的基底(500)內(nèi)以深度(dl，d2)形成第一槽(504)和第二槽(510)，以在相應的基底(500)中在第一槽(504)和第二槽(510)之間的交點處形成通眼陣列，所述通眼構成具有限定的孔尺寸的孔(600，620，640)。
28.根據(jù)權利要求27的方法，其中形成所述槽(504，510)包括使用掩膜，具體為蝕刻掩膜將所述基底(500)圖案化。
29.根據(jù)權利要求28的方法，其中形成所述槽(504，510)包括在已經(jīng)暴露于所述蝕刻掩膜后蝕刻所述基底(500)，具體地，通過各向同性蝕刻操作。
30.根據(jù)權利要求26至29中的任一項的方法，其還包括將所述多個過濾器結構體(206，208, 210)彼此一體連接，具體地，通過擴散粘合。
31.根據(jù)權利要求26至30中的任一項的方法，其還包括如下步驟將所述多個過濾器結構體(206，208，210)彼此連接:將所述過濾器結構體(206，208，210)加熱至接近它們的熔融溫度或者它們的熔融溫度附近，將經(jīng)加熱的過濾器結構體(206，208，210)彼此連接，并冷卻經(jīng)連接的過濾器結構體(20 6，208，210)。
【文檔編號】B01D39/10GK103764250SQ201180073244
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2011年9月4日 優(yōu)先權日:2011年9月4日
【發(fā)明者】K.威特, H-G.黑特爾 申請人:安捷倫科技有限公司