由來(lái)自流體分離系統(tǒng)的分析路徑的溶劑清洗可在不同流體路徑之間切換的計(jì)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及進(jìn)樣器，特別地用于流體分離系統(tǒng)，諸如高效液相色譜法應(yīng)用。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 在高效液相色譜法（HPLC,例如見(jiàn) http://en. wikipedia. org/wiki/HPLC)中，液 體通常必需以非常受控的流速（例如，在微升至毫升/分鐘的范圍內(nèi)）以及高壓（典型地 20-100MPa，200-1000bar，并且超過(guò)直到當(dāng)前的200MPa，2000bar)來(lái)提供，在該高壓下，液 體壓縮性變得顯著。對(duì)于HPLC系統(tǒng)中的液體分離，包括帶有要分離化合物的樣品流體的流 動(dòng)相被驅(qū)動(dòng)通過(guò)固定相（諸如，色譜柱），由此分離不同的樣品流體中的化合物。
[0004] 閥通常用在HPLC應(yīng)用中，例如用于將液體樣品引入到高壓液體流束中的噴射閥、 用于正排量栗的清洗閥、流路開(kāi)關(guān)閥等等。用在HPLC應(yīng)用中的這種閥通常是多位置旋轉(zhuǎn) 閥。多位置旋轉(zhuǎn)閥的示例公開(kāi)在US 4,068,528 A(二位閥）或者US 2003/0098076 Al (多 功能旋轉(zhuǎn)閥或者隨機(jī)存取閥、雙通閥、三通閥、旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)閥）。
[0005] 可在多路實(shí)施方式中使用的剪流閥通常由殼體和主體形成，殼體和主體限定臺(tái)階 狀空腔，轉(zhuǎn)子或者密封件設(shè)置在臺(tái)階狀空腔中。殼體包含至少兩個(gè)剪切密封閥構(gòu)件，該至少 兩個(gè)剪切密封閥構(gòu)件設(shè)置為與轉(zhuǎn)子（主體）中的端口對(duì)準(zhǔn)，以在剪流密封裝置之間建立連 通。剪流閥通常設(shè)置為旋轉(zhuǎn)閥（諸如上述的旋轉(zhuǎn)閥）或者平移閥（通常也稱為滑閥），諸如 在EP 0321774 A2中公開(kāi)的。
[0006] 在現(xiàn)代的進(jìn)樣器中，需要通過(guò)可開(kāi)關(guān)閥來(lái)支持許多功能。常規(guī)的可開(kāi)關(guān)閥和進(jìn)樣 器架構(gòu)可能不適用這種多功能應(yīng)用。 發(fā)明概要
[0007] 本發(fā)明目的在于提供能夠支持多功能的進(jìn)樣器。該目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求解決。 另外實(shí)施方式通過(guò)從屬權(quán)利要求示出。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式，提供了構(gòu)造成將樣品流體引入到流動(dòng)相的進(jìn)樣器，其中流 動(dòng)相由流動(dòng)相驅(qū)動(dòng)器通過(guò)分離單元驅(qū)動(dòng)，所述分離單元用于分離處于流動(dòng)相的樣品流體的 化合物，其中進(jìn)樣器包括：計(jì)量裝置，其能夠被操作，用于將計(jì)量數(shù)量的樣品流體引入到進(jìn) 樣器中；和射流閥，其能夠切換以選擇性地以如下模式操作進(jìn)樣器：清洗模式，其中計(jì)量裝 置至少暫時(shí)性地切換成與流動(dòng)相驅(qū)動(dòng)器流體連通（或者在流動(dòng)相流路中，即與流動(dòng)相驅(qū)動(dòng) 器流體聯(lián)接），以便用由流動(dòng)相驅(qū)動(dòng)器輸送的流動(dòng)相清洗計(jì)量裝置；或者分離模式，其中計(jì) 量裝置切換出（或離開(kāi)，即流體分離）在流動(dòng)相驅(qū)動(dòng)器和分離單元之間的流體路徑，以便樣 品流體在流動(dòng)相驅(qū)動(dòng)器和用于分離化合物的分離單元之間被驅(qū)動(dòng)。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式，提供了用于分離處于流動(dòng)相的樣品流體中的化合物的 流體分離系統(tǒng)，其中流體分離系統(tǒng)包括：流動(dòng)相驅(qū)動(dòng)器，特別地栗送系統(tǒng)，構(gòu)造成將流動(dòng)相 驅(qū)動(dòng)通過(guò)流體分離系統(tǒng)；具有上述特征且構(gòu)造成將樣品流體引入到處于流動(dòng)相的進(jìn)樣器； 和分離單元，特別地色譜柱，被構(gòu)造用于分離處于流動(dòng)相的樣品流體中的化合物。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，提供了通過(guò)切換進(jìn)樣器的射流閥執(zhí)行操作模式序列 來(lái)操作用于分離處于流動(dòng)相的樣品流體中的化合物的流體分離系統(tǒng)的方法，其中該方法包 括將射流閥切換為：清洗模式，其中進(jìn)樣器的計(jì)量裝置至少暫時(shí)性地（即在整個(gè)清洗模式 期間，或者僅僅在其暫時(shí)或功能部分期間）切換成與驅(qū)動(dòng)流動(dòng)相的流動(dòng)相驅(qū)動(dòng)器流體連 通，以便計(jì)量裝置被流動(dòng)相驅(qū)動(dòng)器所輸送的流動(dòng)相清洗；引入模式，其中計(jì)量裝置將計(jì)量數(shù) 量的樣品流體引入到進(jìn)樣器中；和分離模式，其中計(jì)量裝置切換出流動(dòng)相驅(qū)動(dòng)器和分離單 元之間的流體路徑，并且樣品流體被注入到在流動(dòng)相驅(qū)動(dòng)器和用于分離處于流動(dòng)相的樣品 流體中的化合物的分離單元之間的流體路徑。
[0011] 根據(jù)示例性實(shí)施方式提供了如下進(jìn)樣器，其中計(jì)量裝置能夠選擇性地切換到由流 動(dòng)相驅(qū)動(dòng)器所輸送的流動(dòng)相清洗的（即，在流動(dòng)相驅(qū)動(dòng)器和分離單元之間的）分析路徑。在 另一操作模式中，計(jì)量裝置能夠在實(shí)際的樣品分析或者分離期間被切換成位于分析路徑之 外。雙路在單級(jí)閥中是可能的，并且流動(dòng)相被輸送到計(jì)量裝置中，而不干擾分離路徑的壓力 瞬變。此外，設(shè)置用于清洗計(jì)量裝置的分離的清洗流體容器是不必要的，使得進(jìn)樣器結(jié)構(gòu)緊 湊且簡(jiǎn)單。另外，在實(shí)際的流體樣品分析期間將計(jì)量裝置切換和布置到高壓路徑或者分析 路徑之外的可能性允許將樣品分析期間的無(wú)用容積保持為較?。矗瑯悠妨黧w和流動(dòng)相的 混合物不必穿過(guò)計(jì)量裝置的內(nèi)部體積），由此使得分離是準(zhǔn)確的。此外，使用同一個(gè)流動(dòng)相 (即，由流動(dòng)相驅(qū)動(dòng)器提供的流動(dòng)相，通常地適當(dāng)?shù)娜軇┏煞郑┯糜诜治雎窂街械臉悠贩蛛x 且用于清洗計(jì)量裝置抑制了將不同流體用于清洗和分離可能引起的任何人為因素和不一 致性。另外，根據(jù)示例性實(shí)施方式的進(jìn)樣器的構(gòu)造允許用單個(gè)高壓閥且因此以緊湊有效的 方式執(zhí)行所有切換任務(wù)。
[0012] 在下文中，將說(shuō)明進(jìn)樣器、流體分離系統(tǒng)和方法的另外示例性實(shí)施方式。
[0013] 在一個(gè)實(shí)施方式中，清洗模式包括將流動(dòng)相從流動(dòng)相驅(qū)動(dòng)器經(jīng)由射流閥且經(jīng)由計(jì) 量裝置的進(jìn)口接口驅(qū)動(dòng)到計(jì)量裝置，并經(jīng)由計(jì)量裝置的出口接口驅(qū)動(dòng)出計(jì)量裝置，并且從 那里（例如，經(jīng)由樣品回路管、進(jìn)樣針、針座和連接的毛細(xì)管）通過(guò)射流閥朝向分離單元驅(qū) 動(dòng)。在流出計(jì)量裝置的出口接口之后，并且在通過(guò)射流閥流向分離單元之前，流動(dòng)相可以 另外再一次流過(guò)射流閥，然后流過(guò)所謂的主路徑，即由樣品回路管、進(jìn)樣針、容納進(jìn)樣針的 針座以及可選地座毛細(xì)管（如果針座未直接連接到閥）形成。該實(shí)施方式在圖2至8中示 出。該實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)在于，流動(dòng)相通過(guò)計(jì)量裝置的貫穿流是可能的，這使得可以以連續(xù)步 驟且因此以快速方式執(zhí)行計(jì)量裝置的清洗。
[0014] 在替代實(shí)施方式中，清洗模式包括填充步驟，其中計(jì)量裝置切換到與驅(qū)動(dòng)流動(dòng)相 的流動(dòng)相驅(qū)動(dòng)器流體連通，計(jì)量裝置經(jīng)由計(jì)量裝置的進(jìn)口接口用流動(dòng)相填充，同時(shí)計(jì)量裝 置的出口接口封阻（在這種閉端方案中，有利地，計(jì)量活塞移動(dòng)以使溶劑額外地流入計(jì)量 裝置，以壓縮計(jì)量裝置體積）。在本實(shí)施方式中，清洗模式此外包括隨后的排出步驟，其中計(jì) 量裝置被切換而不與流動(dòng)相驅(qū)動(dòng)器的流體連通，并且計(jì)量裝置的出口接口切換成與廢液路 徑流體連通，以便在填充步驟期間填充在計(jì)量裝置中的流動(dòng)相被排出，同時(shí)計(jì)量裝置的進(jìn) 口接口被封阻。在填充步驟和排出步驟之間，可以執(zhí)行旁路和壓縮/減壓步驟。這樣的實(shí) 施方式示出在圖9至15中。相應(yīng)構(gòu)造以兩個(gè)分離步驟執(zhí)行對(duì)計(jì)量裝置的清洗，該兩個(gè)分離 步驟可以可選地由另一任務(wù)中斷。
[0015] 在一實(shí)施方式中，計(jì)量裝置構(gòu)造成在清洗模式的至少一部分期間被切換到在流動(dòng) 相驅(qū)動(dòng)器和分離單元之間的高壓路徑中。在該高壓路徑中，驅(qū)動(dòng)流動(dòng)相的壓力可以是至少 800bar，特別地至少1200bar。對(duì)應(yīng)地，計(jì)量裝置可以構(gòu)造為耐高壓計(jì)量裝置，特別地構(gòu)造成 耐受至少大約600bar、更特別地至少大約1200bar的壓力。
[0016] 在一實(shí)施方式中，計(jì)量裝置構(gòu)造成在分離模式中切換到低壓路徑。在這一低壓路 徑中，壓力可以小于上述高壓路徑中的壓力。在這一低壓路徑中，作用于計(jì)量裝置的壓力可 能小于600bar，特別地小于400bar。
[0017] 在一實(shí)施方式中，射流閥能夠切換以使進(jìn)樣器選擇性地以引入模式操作，其中計(jì) 量裝置將計(jì)量數(shù)量的樣品流體引入到進(jìn)樣器中。進(jìn)樣器可以另外包括：進(jìn)樣針，進(jìn)樣針能夠 被驅(qū)動(dòng)用于浸入到樣品流體中；和樣品回路管，所述樣品回路管與進(jìn)樣針流體連通，用于在 樣品流體由計(jì)量裝置經(jīng)由進(jìn)樣針引入時(shí)容納樣品流體。進(jìn)樣器可以另外包括被構(gòu)造用于密 封地容納進(jìn)樣針的針座，其中進(jìn)樣針能夠被驅(qū)動(dòng)到試樣容器中用于浸入到樣品流體中，且 隨后能夠被驅(qū)動(dòng)到針座中。在該引入模式中，進(jìn)樣器的進(jìn)樣針被驅(qū)動(dòng)以沉入或者浸入到試 樣容器的樣品流體中是可能的。在這一操作模式下，計(jì)量裝置的活塞則可以移動(dòng)，以便將限 定體積或者質(zhì)量的樣品流體吸入到正與進(jìn)樣針和計(jì)量裝置流體連接的毛細(xì)管中的樣品回 路管中。進(jìn)樣針（其可以在執(zhí)行步驟順序期間的適當(dāng)時(shí)刻在外部被沖洗）然后可以被驅(qū)動(dòng) 回到針座中，以與之建立密封連接。然后，通過(guò)將閥切換到主通路位置，即通過(guò)將樣品回路 管和針和座以及可選的座毛細(xì)管置于分析路徑中，樣品流體能夠從樣品回路管輸送到在流 動(dòng)相驅(qū)動(dòng)器和分離單元之間的分析路徑中。由此，樣品流體不僅在從樣品容器吸取樣品流 體時(shí)、而且在將容納在樣品回路管中的樣品流體注入到分析路徑中時(shí)，流過(guò)進(jìn)樣針。
[0018] 在一實(shí)施方式中，射流閥能夠切換以使進(jìn)樣器選擇性地以壓力調(diào)節(jié)模式操作，其 中在計(jì)量裝置切換出流動(dòng)相驅(qū)動(dòng)器和分離單元之間的流體路徑的狀態(tài)下，計(jì)量裝置被操 作，用于調(diào)節(jié)進(jìn)樣器的流體路徑中的壓力。如上所述，計(jì)量裝置在被供給由流動(dòng)相驅(qū)動(dòng)器驅(qū) 動(dòng)的流動(dòng)相時(shí)可以高壓模式（例如，以1000 bar以上的壓力）操作，而在從試樣容器吸取樣 品流體或者在實(shí)際的樣品流體分析或者分離期間從分析路徑斷開(kāi)時(shí)，計(jì)量裝置可以低壓模 式（例如，以400bar或更小的壓力）操作。高壓狀態(tài)和低壓狀態(tài)之間的過(guò)渡通常會(huì)導(dǎo)致突 然壓降，這會(huì)損傷射流閥的部件以及主路徑（即，包括計(jì)量裝置、樣品回路管、進(jìn)樣針、針座 和連接毛細(xì)管的流體路徑）中的其它流體構(gòu)件。為降低或者消除這種陡的壓力梯級(jí)或者突 然壓力變化，所述的壓力調(diào)節(jié)模式包括使計(jì)量裝置的活塞運(yùn)動(dòng)，以便將計(jì)量裝置當(dāng)前所處 流體路徑準(zhǔn)備用于將來(lái)壓力值。
[0019] 在一實(shí)施方式中，壓力調(diào)節(jié)模式包括預(yù)壓縮模式，其中計(jì)量裝置被操作以增大進(jìn) 樣器流體路徑中的壓力，以至少降低在分離模式下切換時(shí)的壓降。在預(yù)壓縮或者壓縮模式 下，計(jì)量裝置的活塞可以在一方向（例如，向前）上移動(dòng)，以在從低壓狀態(tài)變換到高壓狀態(tài) 之前對(duì)計(jì)量裝置所處的流體路徑加壓。
[0020] 通過(guò)執(zhí)行這種壓縮，可以同時(shí)壓縮毛細(xì)管中的潛在氣泡和/或計(jì)量裝置的工作容 積，由此至少部分地使流動(dòng)相除氣。樣品分離系統(tǒng)的流體導(dǎo)管中的這種空氣會(huì)使得分離性 能劣化。
[0021] 在一實(shí)施方式中，壓力調(diào)節(jié)模式包括預(yù)減壓模式，其中計(jì)量裝置被操作以減小進(jìn) 樣器流體路徑中的壓力，以至少降低在引入模式下切換時(shí)的壓降。在預(yù)減壓或者減壓模式 下，計(jì)量裝置的活塞可以在一方向（例如，向后）上移動(dòng)，以在從高壓狀態(tài)變換到低壓狀態(tài) 之前對(duì)計(jì)量裝置所處的流體路徑減壓。
[0022] 在一實(shí)施方式中，計(jì)量裝置包括可移位活塞，該可移位活塞被構(gòu)造用于向后移動(dòng) 以用于引入流動(dòng)相和/或樣品流體或者用于對(duì)進(jìn)