專利名稱：使中間閥狀態(tài)的壓力差平衡的計量裝置的樣品注射器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及樣品注射器(sample injector)，尤其涉及高性能液相色譜應用中的樣品注射器。
背景技術：
在高性能液相色譜(HPLC，例如參見http //en. wikipedia. org/wiki/HPLC)中， 需要經(jīng)常以良好受控的流率(例如，在微升-毫升/分鐘范圍內(nèi))以及在液體的可壓縮性變得顯著的高壓力(通常20-100MPa，200-1000bar，當前最大超過200MPa，2000bar)提供液體。對于HPLC系統(tǒng)中的液體分離，包含具有待分離的化合物的樣品流體的流動相被驅(qū)動通過固定相(諸如色譜柱)，從而分離樣品流體的不同化合物。閥通常被用于HPLC應用中，例如用于將液體樣品引入到液體高壓流動流的注入閥，用于正位移泵的放氣閥，流動通路切換閥等等。這樣的用于HPLC應用的閥通常是多位置旋轉(zhuǎn)閥。多位置旋轉(zhuǎn)閥的實例被公開于US 4, 068, 528 A(兩位置閥)或US 2003/0098076 Al (多功能旋轉(zhuǎn)閥或隨機訪問(random access)的二三通旋轉(zhuǎn)切換閥)?？梢杂糜诙嗦穼嵤┓绞街械募羟虚y通常由限定了階梯式腔的主體和殼體形成，轉(zhuǎn)子或密封被布置在階梯式腔中。殼體包含至少兩個剪切密封閥構(gòu)件，所述至少兩個剪切密封閥構(gòu)件被布置成與轉(zhuǎn)子(主體)中的端口對齊，以在剪切密封閥構(gòu)件之間建立連通。剪切閥通常被作為旋轉(zhuǎn)閥(諸如前述的旋轉(zhuǎn)閥)或平移閥(常常也稱為滑動閥)而提供，例如EP 0321774 A2所公開的。多路切換閥提供用于將到閥的液體輸入流體選擇性輸送到從該閥的多個備選輸出流中的一個的手段。旋轉(zhuǎn)閥是如下類型的閥其中，通過將閥轉(zhuǎn)子元件旋轉(zhuǎn)到相對于固定閥定子元件的離散的角位置，來對流體流動進行定向。雙旋轉(zhuǎn)閥在一個閥體中提供兩個閥， 兩個閥通過閥轉(zhuǎn)子的定位被同時操作。旋轉(zhuǎn)切換閥被常用于例如HPLC和其他分析方法中， 以將一種或多種流體的流動流沿到分析裝置或容納容器的備選通路選擇性定向。上述US 2003/0098076 Al在圖1中示出了常規(guī)類型的三通、雙切換閥220，其包括盤狀轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子在與圓筒形的定子體的在轉(zhuǎn)子-定子界面處的面以流體密封方式接觸的前面中具有一組轉(zhuǎn)子溝槽?？v向鉆孔穿過定子體到達轉(zhuǎn)子-定子界面的入口通道和出口通道對應于轉(zhuǎn)子相對于定子的旋轉(zhuǎn)選擇性地通過轉(zhuǎn)子溝槽流體耦合。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動使得轉(zhuǎn)子溝槽根據(jù)其在轉(zhuǎn)子上的布置和閥轉(zhuǎn)子的角位置能夠流體耦合定子的選定通道。Rheodyne， L.P.的Model 7030是這種類型的切換閥的實例。WO 2007/1095 公開了用于將樣品置于色譜系統(tǒng)中的方法和設備。此裝置和方法的特征在于在將樣品環(huán)與高壓導管連通之前，將保持在樣品環(huán)路中的樣品進行加壓。WO 2008/005845公開了用于處理被施加到包括具有樣品加載狀態(tài)和樣品引入狀態(tài)的閥單元的系統(tǒng)的流體的方法。樣品加載狀態(tài)使得樣品環(huán)路與樣品導管流體連通。樣品引入狀態(tài)使得樣品環(huán)路與處理導管流體連通。該方法包括通過樣品導管和閥單元兩者轉(zhuǎn)移樣品，使得樣品的前端離開閥單元。在將閥單元轉(zhuǎn)變?yōu)闃悠芳虞d狀態(tài)并且允許樣品環(huán)路減壓之后，被轉(zhuǎn)移的樣品中的至少一些被加載到樣品環(huán)路中。流體處理儀器包括閥單元和管理儀器的操作的控制單元?？刂茊卧慌渲脕砝鐚崿F(xiàn)上述的方法。WO 2006/083776公開了用于基本消除可能劣化色譜柱的效率和使用壽命的壓力或流率的破壞性瞬變的方法和設備。該系統(tǒng)通過消除與樣品注入閥的致動相關的流動阻塞間隔，允許流動相液體的基本恒定流動能夠被保持通過色譜系統(tǒng)。系統(tǒng)還提供減少當樣品環(huán)被引入到色譜系統(tǒng)輸送壓力時與樣品環(huán)的增壓相關的壓力和流率瞬變的方法。WO 2006/023828公開了用于減輕將與低壓分析物注入到高壓HPLC流體流中相關的壓力擾動、提高與保留時間和再現(xiàn)性相關的色譜性能的系統(tǒng)、裝置和方法。實施例將注入運行與二元溶劑傳輸系統(tǒng)的主動壓力控制相協(xié)調(diào)，以基本消除當將低壓環(huán)路上線時常規(guī)的壓降。通過強制注入運行、傳輸泵活塞的位置和起始以及后續(xù)的梯度傳輸之間的一致性時序關系，實現(xiàn)了附加的特征。US 2007/0251302公開了一種流動通路切換閥，其中，防止了由于當流動通路被切換時的壓力改變導致的沖擊的發(fā)生。轉(zhuǎn)子狹槽允許分析注入泵連接到分析柱上，從而形成流動通路(壓縮過程)。流動通路切換閥的轉(zhuǎn)子被順時鐘旋轉(zhuǎn)30度，轉(zhuǎn)子狹槽允許分析注入泵、分析柱和阱柱相連接。在阱柱的壓力被升高到與分析柱相同的壓力水平之后，壓力被穩(wěn)定，并且兩個柱之間的壓差被抵消(高壓過程)。在兩個柱之間的壓力被充分穩(wěn)定之后， 轉(zhuǎn)子被進一步旋轉(zhuǎn)30度，并且阱柱和分析柱被串聯(lián)連接，從而可以執(zhí)行樣品分析(溶解過程和檢測過程)。在壓力升高到高達lOOMI^a以上的現(xiàn)代HPLC中，樣品注射器的壽命變得至關重要， 特別是對于注入閥，因為高壓載荷作用于在這些組件上，特別是當高壓操作模式和低壓操作模式之間的切換時，這導致過度磨損。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種改進的樣品注射器，尤其是用于高壓HPLC應用。該目的由獨立權(quán)利要求記載的技術方案解決。從屬權(quán)利要求示出了進一步的實施方式。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在用于分離流動相中的流體樣品的化合物的流體分離系統(tǒng)中使用的樣品注射器包括可切換閥(即，可在多個位置之間切換的閥，其中，每個位置與指定的、可連接到閥的導管的流體耦合/斷開特性相對應)；樣品環(huán)路，其與所述閥處于流體連通，并被配置來接收所述流體樣品；計量裝置，其與所述樣品環(huán)路流體流通，并被配置來將計量量(metered amount，例如，預定的體積或質(zhì)量)的所述流體樣品引入到所述樣品環(huán)路上；控制單元，其被配置來控制所述閥的切換，以將所述樣品環(huán)路經(jīng)由中間狀態(tài)而在低壓狀態(tài)(在此狀態(tài)下，所述樣品環(huán)路可以處于第一壓力值)和高壓狀態(tài)(在此狀態(tài)下， 所述樣品環(huán)路可以處于高于第一壓力值的第二壓力值)之間進行轉(zhuǎn)換，并用于在所述中間狀態(tài)期間控制所述計量裝置，以至少部分地(即部分地或完全地)平衡(equilibrate)所述低壓狀態(tài)和所述高壓狀態(tài)之間所述樣品環(huán)路中的壓差。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種用于分離流動相中的流體樣品的化合物的流體分離系統(tǒng)，所述流體分離系統(tǒng)包括流動相驅(qū)動裝置(諸如泵系統(tǒng))，其適于驅(qū)動所述流動相通過所述流體分離系統(tǒng)；分離單元(諸如色譜柱)，其適于分離所述流動相中的所述流體樣品的化合物；具有上述特征的樣品注射器，用于將所述流體樣品引入所述流動相。
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根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種操作用于分離流動相中的流體樣品的化合物的流體分離系統(tǒng)中的樣品注射器的方法，其中，所述方法包括由計量裝置將計量量的所述流體樣品引入到與可切換閥和與所述計量裝置流體連通的樣品環(huán)路上；控制所述閥的切換，以將所述樣品環(huán)路經(jīng)由中間狀態(tài)而在低壓狀態(tài)和高壓狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)換；在所述中間狀態(tài)期間控制所述計量裝置，以至少部分地平衡所述低壓狀態(tài)和所述高壓狀態(tài)之間所述樣品環(huán)路中的壓差。根據(jù)示例性實施例，可切換閥、樣品環(huán)路和計量裝置可以布置成如下的構(gòu)造不管閥當前的切換狀態(tài)如何，它們總是彼此流體連通。該系統(tǒng)可以在兩個或更多個模式之間切換，特別是在高壓模式和低壓模式之間切換。通過在專門的中間閥狀態(tài)中溫和地平衡兩個壓力模式之間的壓差從而可以實現(xiàn)低壓狀態(tài)和高壓狀態(tài)之間的壓差的平穩(wěn)平衡，示例性實施例可以允許抑制或甚至消除不期望的壓力降并由此抑制或甚至消除不期望的氣蝕作用 (諸如可切換閥或樣品環(huán)路中響應于壓力條件的突變的氣泡爆裂)。氣蝕作用可以使得閥的涂層劣化或甚至剝離。通過防止氣蝕作用，可以顯著提高樣品注射器的壽命，特別是可切換閥的壽命。此外，突然的壓力增大或減小可能導致流動特性的擾動，并且可能在切換過程中中斷柱流。示例性實施例也可有效地抑制這些不期望的效應。下面將說明樣品注射器的進一步的示例性實施例。但是，這些實施例也適用于所述流體分離系統(tǒng)和所述方法。根據(jù)示例性實施例，所述控制單元可被配置來控制所述閥的切換，以將所述樣品環(huán)路從所述高壓狀態(tài)經(jīng)由所述中間狀態(tài)轉(zhuǎn)換為所述低壓狀態(tài)，并用于在所述中間狀態(tài)期間控制所述計量裝置，以在將所述樣品環(huán)路轉(zhuǎn)換為所述低壓狀態(tài)之前執(zhí)行所述樣品環(huán)路中的解壓(或減壓)。在該實施例中，平穩(wěn)平衡開始于高壓狀態(tài)(在該狀態(tài)中，樣品環(huán)路處存在例如IOOMPa的高壓)，并且在啟動向?qū)嶋H低壓狀態(tài)的切換之前對樣品環(huán)路進行解壓，以將壓力朝向低壓減小或減小到低壓(例如大氣壓)。這可以可靠地防止當從高壓向低壓切換時在樣品環(huán)路中可能發(fā)生的突然解壓。仍參考前述實施例，所述控制單元可被配置來控制所述計量裝置來通過縮回計量活塞執(zhí)行所述解壓。因此，存在于樣品注射器中、主要用于通過縮回和推進計量活塞將樣品從小瓶或類似物引入到樣品環(huán)路中的計量裝置還可以被用于在切換之前執(zhí)行解壓。因此， 計量裝置可以被協(xié)同地用于樣品引入和壓力平衡這兩個目的。此外或或者，所述控制單元可被配置來控制所述閥的切換，以將所述樣品環(huán)路從所述低壓狀態(tài)經(jīng)由所述中間狀態(tài)轉(zhuǎn)換為所述高壓狀態(tài)，并用于在所述中間狀態(tài)期間控制所述計量裝置，以在將所述樣品環(huán)路轉(zhuǎn)換為所述高壓狀態(tài)之前執(zhí)行所述樣品環(huán)路中的預壓縮。因此，壓力平衡特征可以被應用于如下的構(gòu)造中啟動從低壓模式到高壓的切換以使得在中間閥狀態(tài)中壓力可以被緩慢地或連續(xù)地增大，使得閥的隨后從中間狀態(tài)到高壓狀態(tài)的切換不會產(chǎn)生強烈的壓力脈沖，因為壓差已經(jīng)預先被平穩(wěn)地平衡了。仍參考前述實施例，所述控制單元可被配置來控制所述計量裝置來通過向前推進計量活塞執(zhí)行所述預壓縮。如上所述，計量裝置可以主要用于將樣品從小瓶引入到樣品環(huán)路中，但是根據(jù)所述示例性實施例，還可以被用于在中間狀態(tài)期間實現(xiàn)樣品環(huán)路中的增壓， 以減小通常在從低壓模式突然切換到高壓模式時作用在樣品注射器的組件上的力學載荷。在一個實施例中，所述計量裝置被配置為高壓計量裝置。換句話說，計量裝置可以
8被配置來提供明顯高于僅數(shù)巴的壓力值，從而提供如下的結(jié)構(gòu)和功能能力以平衡具有可能存在于諸如HPLC的液相色譜裝置的樣品注射器的典型壓力值的高壓和低壓模式之間的樣品環(huán)路壓力。這可能需要用能夠提供顯著更大壓力諸如約lOMPa，尤其是至少約50MPa、 更尤其是至少約IOOMI^或更高的高壓計量裝置替換常規(guī)計量裝置(如注射泵，僅僅能夠在數(shù)巴的壓力值下操作)。所述計量裝置可被配置來提供與適于驅(qū)動所述流動相通過所述流體分離系統(tǒng)的分離柱的流動相驅(qū)動裝置(尤其是泵系統(tǒng))基本相同的壓力。這樣的流動相驅(qū)動裝置可以被設置來驅(qū)動流動相(諸如溶劑組合物，包括例如水和有機溶劑例如ACN的混合物)，以引導流動相通過液相色譜裝置的分離柱。上述計量裝置可以提供例如IOOMPa的壓力，而利用計量裝置將樣品引入樣品環(huán)路在多數(shù)常規(guī)情形下在不顯著高于大氣壓下進行。因此，計量裝置于是可以在不同壓力模式下操作，例如用于將樣品從小瓶或類似物引入樣品環(huán)路中的低壓模式，或者用于使得樣品環(huán)路平穩(wěn)達到在將閥從中間狀態(tài)切換到高壓狀態(tài)之前由移動相驅(qū)動裝置所提供的高壓值的高壓狀態(tài)。所述計量裝置還可被配置來在將樣品環(huán)路從所述低壓狀態(tài)轉(zhuǎn)換為所述高壓狀態(tài)之前將所述樣品環(huán)路中的壓力提高到適于驅(qū)動所述流動相通過所述流體分離系統(tǒng)的分離柱的流動相驅(qū)動裝置(尤其是泵系統(tǒng))的系統(tǒng)壓力或朝向所述系統(tǒng)壓力提高。因此，計量裝置可以對樣品環(huán)路與流動相驅(qū)動裝置流體連通的模式和樣品環(huán)路不與流動相驅(qū)動裝置流體連通的模式之間的壓力降低進行抑制。根據(jù)示例性實施例，所述閥可以包括第一閥構(gòu)件和第二閥構(gòu)件，其中所述第一閥構(gòu)件和所述第二閥構(gòu)件中的至少一者適于相對于另一者移動，所述第一閥構(gòu)件和所述第二閥構(gòu)件中的一者包括多個端口，另一者包括至少一個溝槽，所述至少一個溝槽用于根據(jù)所述第一閥構(gòu)件和所述第二閥構(gòu)件相對于彼此的相對運動位置，流體耦合所述端口中的相應端口。換句話說，流體通路可以由這些端口中的至少兩個和可選擇性地與這些端口流體連通或不流體連通的溝槽中的至少一個來形成。與閥僅僅具有初始狀態(tài)和最終狀態(tài)并且初始狀態(tài)和最終狀態(tài)之間的切換突然提高或降低壓力的常規(guī)方案不同，根據(jù)示例性實施例的閥可以具有介于初始狀態(tài)和最終狀態(tài)之間的穩(wěn)定中間狀態(tài)，其中，可以使得閥達到所述中間狀態(tài)，以利用樣品環(huán)路中的計量裝置執(zhí)行高壓和低壓之間的平衡。仍參考前述實施例，所述多個端口和所述至少一個溝槽可被設計成在所述樣品環(huán)路的所述低壓狀態(tài)之后、所述高壓狀態(tài)之前所述樣品環(huán)路的所述中間狀態(tài)中，泵系統(tǒng) (其適于驅(qū)動所述流動相通過分離柱)仍然與所述分離柱流體連通，而所述樣品環(huán)路不再處于大氣壓下，并且還沒有與所述分離柱流體連通。這樣的實施例對應于從旁通模式向主通過模式的切換(例如對應于從圖4經(jīng)由圖3向圖2的切換)。因此，在中間狀態(tài)中，在切換到開始/注入狀態(tài)之前，樣品環(huán)路可以仍然與泵系統(tǒng)流體斷開，但是可以是已經(jīng)達到比1 巴更高的壓力。此外或或者，所述多個端口和所述至少一個溝槽可進一步被設計成在所述樣品環(huán)路的所述高壓狀態(tài)之后、所述低壓狀態(tài)之前所述樣品環(huán)路的所述中間狀態(tài)中，泵系統(tǒng) (其適于驅(qū)動所述流動相通過分離柱)仍然與所述分離柱流體連通，而所述樣品環(huán)路不再處于所述泵系統(tǒng)的壓力下，并且還不處于大氣壓下。這樣的實施例對應于從主通過模式向旁通模式的切換(例如對應于從圖2經(jīng)由圖3向圖4的切換)。因此，在中間狀態(tài)中，在切換到加載狀態(tài)之前，樣品環(huán)路可以已經(jīng)與泵系統(tǒng)流體斷開，并可以是已經(jīng)達到較低的壓力。所述多個端口和所述至少一個溝槽可被設計成在所述樣品環(huán)路的所述高壓狀態(tài)中，所述樣品環(huán)路與適于驅(qū)動所述流動相通過分離柱的泵系統(tǒng)流體連通，并與分離柱流體連通。因此，高壓狀態(tài)的特征可以是流動相驅(qū)動裝置和樣品環(huán)路之間的流體連通。所述多個端口和所述至少一個溝槽可進一步被設計成在所述樣品環(huán)路的所述低壓狀態(tài)中，所述樣品環(huán)路不與適于驅(qū)動所述流動相通過分離柱的泵系統(tǒng)流體連通，并不與分離柱流體連通。因此，低壓狀態(tài)的特征可以是在樣品環(huán)路中不存在流動相驅(qū)動裝置的高壓。而且，所述多個端口和所述至少一個溝槽可被設計成在所述低壓狀態(tài)中，所述至少一個溝槽中的一個的第一位置與所述多個端口中的一個對齊；在所述高壓狀態(tài)下，所述至少一個溝槽中的所述一個的第二位置與所述多個端口中的所述一個對齊；在所述中間狀態(tài)下，所述至少一個溝槽中的所述一個的第三位置(不同于所述第一位置和第二位置)與所述多個端口中的所述一個對齊。在這樣的實施例中，所述多個端口中的所述一個的止擋位置(stop position)可被限定在(尤其是，不僅在第一和第二位置，而且在)所述至少一個溝槽中的所述一個的第三位置。因此，可以提供中間閥狀態(tài)，該狀態(tài)代表可由控制單元選擇的狀態(tài)，在該狀態(tài)期間，可以在樣品環(huán)路內(nèi)進行高壓和低壓之間的平衡。在一個實施例中，多個溝槽中的不同溝槽具有不同的長度。因此，通過長度選擇以及幾何形狀選擇(溝槽可以具有弧形的、部分圓形狀外觀，但是也可以具有其他幾何特征諸如鉤形或類似特征)，提供了閥構(gòu)造的附加設計參數(shù)，這允許適當?shù)叵薅ㄩy的中間狀態(tài)、 初始狀態(tài)、終止狀態(tài)和可選地其他狀態(tài)?？蛇x地，壓力傳感器可被布置在樣品環(huán)路中(尤其是在計量裝置和可切換閥之間)，用于測量所述樣品環(huán)路中的壓力。壓力傳感器可將所述測量的壓力作為反饋信號提供給所述控制單元，作為用于控制所述計量裝置和所述閥中的至少一個的基礎。所述低壓可以小于所述高壓。例如，所述低壓是大氣壓(約0. IMPa)，而所述高壓為至少50MPa，尤其是至少lOOMPa。這樣的大氣壓和50MPa或甚至IOOMPa之間的壓力降在不采用根據(jù)示例性實施例的壓力平衡的情況下可能引起強的和破壞性的氣蝕作用。根據(jù)一個實施例，所述閥可包含六個端口和兩個溝槽。在這樣的例如圖2-4的實施例中所示的構(gòu)造中，中間狀態(tài)可被布置在兩個其他閥狀態(tài)之間。在圖5-9中所示的可選實施例中，所述閥可包含七個端口和三個溝槽，并且可在六個(或更多個)位置之間切換。利用這樣的構(gòu)造，可以進一步改進壓力平衡特征。所述樣品環(huán)路的所述低壓狀態(tài)可對應于下述操作模式在該操作模式中，所述流體樣品被加載到所述樣品環(huán)路并且所述流動相被流動相驅(qū)動裝置(尤其是泵系統(tǒng))驅(qū)動通過所述流體分離系統(tǒng)的分離柱。在這樣的操作模式中，針可以被提升出樣品環(huán)路中的座，并可被浸入小瓶或類似物中，用于將樣品加載到樣品環(huán)路上，這可以在較低的壓力(例如1個大氣壓)下進行。與此相反，所述樣品環(huán)路的所述高壓狀態(tài)可對應于下述操作模式在該操作模式中，所述流體樣品被從所述樣品環(huán)路注射到所述分離柱并且被流動相驅(qū)動裝置(尤其是泵系統(tǒng))驅(qū)動加載到所述流體分離系統(tǒng)的分離柱。在這樣的實施例中，已經(jīng)被預先加載到樣品環(huán)路中的樣品于是可以利用流動相驅(qū)動裝置的高壓被泵送到分離柱。隨后，被保留在分離柱的流體分離小球處的樣品的不同級分可以通過梯度淋洗，即可以通過流動相驅(qū)動裝置被順序泵送通過分離柱的變化的溶劑，被個別并單獨從分離柱流出。可選地，樣品注射器包括沖洗環(huán)路，其被配置來沖洗所述樣品注射器的流體導管的至少一部分。例如為了清潔或清洗目的，可以設置沖洗環(huán)路，其允許清潔所述流體導管以防止夾帶物等。這樣的沖洗環(huán)路可在根據(jù)示例性實施例的壓力平衡系統(tǒng)中被適當?shù)貙崿F(xiàn)。在一個實施例中，計量裝置被布置在樣品環(huán)路內(nèi)。換句話說，在所描述的實施例中，不管閥的切換狀態(tài)如何，計量裝置和樣品環(huán)路可以總是流體連通的。這樣的結(jié)構(gòu)可以在將樣品環(huán)路在高壓模式和低壓模式之間轉(zhuǎn)換時允許非常簡單的樣品環(huán)路中的壓力平衡。根據(jù)示例性實施例，閥中適當?shù)臏喜墼O計可以允許提供額外的中間位置，在該額外的中間位置，泵可以仍然與柱連接，狹槽環(huán)路可以還沒有與泵連接，并且可以不再與廢液 (大氣壓)連接。當在狹槽環(huán)路中提供具有高壓能力計量裝置，即能夠提供與柱泵相同的壓力的高壓計量裝置時，可以在切換之前平衡掉壓差。例如，這樣的高壓計量裝置可以在約 IOOMPa的壓力下位移例如2 μ 1-10 μ 1的體積。為了實現(xiàn)這樣的性能，可以以能夠?qū)崿F(xiàn)2 μ 1 to 10 μ 1的壓縮方式布置高壓計量裝置(尤其是其活塞位置)。在一個實施例中，剪切閥被實現(xiàn)為旋轉(zhuǎn)閥，所述旋轉(zhuǎn)閥具有可相對彼此旋轉(zhuǎn)運動的第一閥構(gòu)件和第二閥構(gòu)件。在另一實施例中，剪切閥被實現(xiàn)為平移閥，諸如滑動閥，其具有可相對彼此平移運動的第一剪切閥構(gòu)件和第二剪切閥構(gòu)件。在一個實施例中，剪切閥還包括用于容納第一和第二剪切閥構(gòu)件中一者的殼體， 其中所述殼體被相對于所容納的剪切閥構(gòu)件施加預應力(預加載)。這允許減小可能在被容納的剪切閥構(gòu)件中產(chǎn)生的破裂或斷裂應力。殼體優(yōu)選通過利用本領域中已知的收縮工藝附接到被容納的剪切閥構(gòu)件上。在一個實施例中，該剪切閥的流體通路包括溝槽。在一個實施例中，剪切閥的端口中的一個或多個包括具有根據(jù)所述移動位置與所述流體通路流體耦合的開口的通孔。在第一剪切閥構(gòu)件包含多個端口的實施例中，第二剪切閥構(gòu)件包括至少一個用于獨立于第一和第二剪切閥構(gòu)件相對彼此的相對移動位置流體耦合端口中的相應端口的流體通路。在進一步的實施例中，第二剪切閥構(gòu)件適于可相對于第一剪切閥構(gòu)件運動。優(yōu)選地，第二剪切閥構(gòu)件被設置作為在第一剪切閥構(gòu)件上運動的轉(zhuǎn)子或滑塊，第一剪切閥構(gòu)件被實現(xiàn)為固定構(gòu)件并且不移動。驅(qū)動裝置可以被設置用于移動剪切閥構(gòu)件，使其運動?；蛘呋虼送?，被移動的剪切閥構(gòu)件也可以被手動移動。閥驅(qū)動裝置和控制單元(例如，齒輪箱+電動機+編碼器 +中央處理單元，CPU)可被設置用于控制剪切閥構(gòu)件的運動，使其移動。剪切閥優(yōu)選適于在至少一個流動通路中傳導在處于20_200MPa、尤其是 50-120MPa的范圍內(nèi)的壓力的高壓下的液體，在這樣的壓力下，液體的可壓縮性變得明顯。剪切閥可以是用于將液體樣品引入到液體的高壓流動流中的樣品注入閥、用于正位移泵的高壓放氣閥、或用于從一個流動通路切換到另一流動通路的流動通路切換閥。剪切閥可以在適于將樣品流體引入流動相的HPLC樣品注射器中實現(xiàn)。流動相被流動相驅(qū)動裝置驅(qū)動通過用于分離流動相中的樣品流體的化合物的分離單元。樣品環(huán)路被設置用于接收樣品流體。剪切閥被設置用于將樣品環(huán)路在移動相驅(qū)動裝置和分離單元之間切換，用于將樣品流體弓I入流動相。本發(fā)明的實施方式可以基于大多數(shù)常規(guī)可用HPLC系統(tǒng)來實施，所述系統(tǒng)諸如為Agilent 1200 Series Rapid Resolution LC 系統(tǒng)或 Agilent 1100 HPLC 系列(這二者都由申請人安捷倫科技有限公司(Agilent Technologies)提供-參見www, agilent. com-這應當通過引用插入本文)。一個實施例包括具有活塞的泵設備，所述活塞用于在泵工作腔中往復運動，以將泵工作腔中的液體壓縮到液體的可壓縮性變得顯著的高壓。一個實施例包括以串聯(lián)方式或并聯(lián)方式耦合的兩個泵設備。在串聯(lián)方式中，如EP 309596 Al所公開的，第一泵設備的出口與第二泵設備的入口耦合，第二泵設備的出口提供泵的出口。在并聯(lián)方式中，第一泵設備的入口與第二泵設備的入口耦合，并且第一泵設備的出口與第二泵設備的出口耦合，由此提供泵的出口。在任一情況下，第一泵設備的液體出口相對于第二泵設備的液體出口存在相位差，優(yōu)選基本180度，使得僅僅一個泵設備供應系統(tǒng)，同時另一個吸入液體(例如從供應源)，由此允許在出口提供連續(xù)流。但是，明顯的是， 至少在某些過渡階段期間兩個泵設備可以并聯(lián)操作(即，同時操作)，例如在泵設備之間提供(更)平穩(wěn)的泵送周期的過渡。相差可以變化，以補償由液體的可壓縮性導致的液體流動的脈動。使用具有約120度相差的三個活塞泵也是已知的。分離設備優(yōu)選包括提供固定相的色譜柱(參見，例如http://en.wikipedia. org/ wiki/Column chromatography)。柱子可以是玻璃管或鋼管(例如，具有50 μ m至5mm的直徑，和Icm至Im的長度)，或者微流體柱(如例如EP 1577012中所公開的或申請人安捷倫科技有限公司(Agilent Technologies)所提供的 Agilent 1200 Series HPLC-Chip/MS System,例如參見 http//www, chem. agilent. com/Scripts/PDS. asp ？ IPage = 38308)。 例如，漿液可以采用固定相的粉末來制備，然后可以將漿液傾倒且壓入到柱子中。各個組分由固定相以不同方式保留并且彼此分離，同時各個組分與洗脫液一起以不同的速度傳播通過柱子。在柱子末端，它們以一次一種的方式洗脫。在整個色譜測量過程期間，洗脫液也可以采用一系列級分的形式收集。柱色譜中的固定相或吸附劑通常是固體材料。最常用于柱色譜的固定相是硅膠，其次是礬土。過去還經(jīng)常使用纖維素粉末。還可能的是離子交換色譜、反相色譜(RP)、親和力色譜或膨脹床吸附(EBA)。固定相通常是研細的粉末或凝膠并且 /或者是微孔的以增大表面，但是在EBA中使用流化床。流動相(或洗脫液)要么可以是純?nèi)軇?，要么可以是不同溶劑的混合物。可以選定流動相(洗脫液)，從而例如使感興趣的化合物的保留和/或跑過色譜的流動相的量最小化。還可以選擇移動相，結(jié)果可以有效地分離不同的化合物。移動相可以包含有機溶劑，如甲醇或乙腈，其通常被水稀釋。對于梯度操作來說，用單獨瓶子運送水和有機物，由此梯度泵將按程序配制的共混物輸送到系統(tǒng)中。其他常用的溶劑可以是異丙醇、THF、己烷、乙醇和 /或其混合物，或者是這些與上述溶劑的任意組合。樣品流體可以包括任意類型的工藝液體、天然樣品(如果汁)、體液(如血漿)，或者樣品流體可以是反應產(chǎn)物，如發(fā)酵液。流動相中的壓力可以在從2-200MPaQ0to 2000bar)、尤其是10_150MPa(IOOto 1500bar)、更尤其是 50-120MPa(500to 1200bar)的范圍內(nèi)。HPLC系統(tǒng)可以進一步包括取樣單元，其用于將樣品流體引入移動相流中；檢測器，其用于檢測樣品流體中的經(jīng)分離化合物；分級單元，其用于輸出樣品流體中的經(jīng)分離化合物；或其任意組合。HPLC系統(tǒng)的其他細節(jié)參照Agilent 1200 Series Rapid ResolutionLC系統(tǒng)或Agilent 1100 HPLC系列所公開的內(nèi)容，這二者都由安捷倫科技有限公司 (Agilent Technologies)提供，參見www, agilent. com,這應當通過引用方式插入本文。本發(fā)明的實施方式可以部分地或完全地由一個或多個軟件程序來實現(xiàn)或支持，所述軟件程序可以被存儲在任何類型的數(shù)據(jù)載體上，或以其它方式被提供，并且所述軟件程序可以在任何合適的數(shù)據(jù)處理單元中或由任何合適的數(shù)據(jù)處理單元執(zhí)行。軟件程序或例程可以優(yōu)選在控制單元中應用或由控制單元應用。


參考下面對于實施方式的更詳細描述并結(jié)合附圖，將容易了解和更好地理解本發(fā)明的實施方式的其它目的和許多附帶優(yōu)點。基本或功能相同或相似的特征將由相同的標號指代。圖1示出了例如用于高性能液相色譜(HPLC)的根據(jù)本發(fā)明的實施例的液體分離系統(tǒng)。圖2-圖4示出了不同操作模式下本發(fā)明的樣品注射器的示例性實例。圖5-圖9示出了不同操作模式下的本發(fā)明的樣品注射器的另一示例性實例。
具體實施例方式現(xiàn)在更詳細地參考附圖，圖1描繪了液體分離系統(tǒng)10的一般示意圖。泵20從溶劑供應源25、通常經(jīng)由脫氣器27接收流動相，所述脫氣器27進行脫氣，由此減少溶解在流動相中的溶解氣體的量。作為流動相驅(qū)動裝置的泵20驅(qū)動流動相通過包含固定相的分離裝置30 (諸如色譜柱)。取樣單元40 (比較圖2-9的詳細描述)可被設置在泵20和分離裝置30之間，以使樣品流體進入或加到(常被稱為樣品引入)流動相中。分離裝置30的固定相適于分離樣品流體的化合物。檢測器50被設置用于檢測樣品流體的經(jīng)分離的化合物。 分級單元60可被設置用于輸出樣品流體中的經(jīng)分離的化合物。盡管流動相可以僅由一種溶劑組成，但是其也可以是多種溶劑的混合物。這樣的混合可以是低壓混合，并且可以設置在泵20的上游，結(jié)果泵20接收和泵送混合溶劑作為流動相?；蛘撸?0可由多個單獨的泵送單元組成，其中，多個泵送單元中的每個接收和泵送不同的溶劑或混合物，結(jié)果移動相(被分離設備30接收)的混合在高壓下、泵20 (或作為其部分)的下游發(fā)生。移動相的組合物(混合物)可以隨時間保持恒定(所謂的等強度模式)或可以隨時間變化(所謂的梯度模式)。數(shù)據(jù)處理單元70 (其可以是常規(guī)PC或工作站)可以耦合(如虛線箭頭所示)到液體分離系統(tǒng)10中的一個或多個設備上，從而接收信息和/或控制操作。例如，數(shù)據(jù)處理單元70可以控制泵20的操作(例如設定控制參數(shù))和接收由其得到的信息，如實際工作條件 (諸如在泵出口處的輸出壓力、流速等)。數(shù)據(jù)處理單元70還可以控制溶劑供應源25 (例如設定要供應的溶劑或溶劑混合物)和/或除氣器27 (例如設定控制參數(shù)，如真空水平) 的操作，并且可以接收由其得到的信息，如實際工作條件(諸如隨時間供應的溶劑組成、流速、真空水平等)。數(shù)據(jù)處理單元70可以進一步控制取樣單元40 (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)的操作。分離設備30也可由數(shù)據(jù)處理單元70控制 (例如選擇特定的流動通路或柱子、設定操作溫度等)，并且回過來向數(shù)據(jù)處理單元70反饋信息(例如操作條件)。相應地，檢測器50也可由數(shù)據(jù)處理單元70控制(例如光譜或波長設置，設定時間常數(shù)，開始/終止數(shù)據(jù)獲取)，并且回過來向數(shù)據(jù)處理單元70反饋信息(例如關于所檢測的樣品化合物)。數(shù)據(jù)處理單元70還可以控制分級單元60的操作(例如與接收自檢測器50的數(shù)據(jù)相關聯(lián))，并且提供數(shù)據(jù)反饋。標號90示意性地示出了可切換閥，所述可切換閥可控制用于選擇性地啟用或禁用設備10內(nèi)具體的流體通路。下文中將參考圖2說明根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的用于圖1中所述的流體分離系統(tǒng)10的樣品注射器200，流體分離系統(tǒng)10用于分離流動相中流體樣品的組分。樣品注射器200包括可切換閥202 (其對應于圖1中的標號90)；樣品環(huán)路204， 其與閥202流體連通并被配置來接收來自小瓶230的流體樣品；計量泵206，其與樣品環(huán)路204流體流通并被配置來將計量量的流體樣品引入到樣品環(huán)路204上；以及控制單元 208(諸如微處理器或中央處理單元CPU)，其被配置來控制閥202的切換，以將樣品環(huán)路204 在低壓狀態(tài)和高壓狀態(tài)之間經(jīng)由中間狀態(tài)進行轉(zhuǎn)換，并將在下面進行更詳細描述。控制單元208進一步適于控制計量裝置206，以在中間狀態(tài)期間至少部分地平衡低壓狀態(tài)和高壓狀態(tài)之間樣品環(huán)路204中的壓差。因此，計量裝置206(計量泵)被配置來產(chǎn)生高壓(與常規(guī)注射泵不同)。該計量裝置206被布置在狹槽環(huán)路204內(nèi)。狹槽環(huán)路204可以被壓縮。 可以執(zhí)行達到泵20的系統(tǒng)壓力的預壓縮。如從圖2-4可得到的，可切換閥202包括兩個可相對彼此旋轉(zhuǎn)的閥構(gòu)件。通過沿垂直于圖2的紙面的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)這兩個閥構(gòu)件，形成在閥構(gòu)件中的一個中的多個端口 216 與形成在另一閥構(gòu)件中的多個扁長弧形溝槽218可以被選擇性地彼此流體連通或不流體連通。因為如圖2所示，不同端口 216被連接到流體系統(tǒng)的流體通道中的專用流體通道，所以在控制單元208的控制下的閥202的自動切換可以允許在不同的流體連通配置下操作流體系統(tǒng)10。閥202在圖2的實施例中被構(gòu)造為6端口高壓閥。高壓泵20和分離柱30之間的流體連通通過閥202的相應切換狀態(tài)來實現(xiàn)。在這樣的流體通路中，可存在例如IOOMPa的高壓，這可以由高壓泵20來產(chǎn)生。與此相反，當將樣品引入樣品環(huán)路204時，樣品環(huán)路204中的壓力狀態(tài)可能例如小于0. IMPa0當該加載在樣品環(huán)路204上的樣品被加載在柱30上時，樣品環(huán)路204中的壓力也高，例如為lOOMPa。為了將樣品加載在樣品環(huán)路204上，可以利用驅(qū)動裝置2 將針2M驅(qū)動出相應形狀的座226，使得針2M可以被浸入到容納將被加載到樣品環(huán)路204上的流體樣品的小瓶 230中。環(huán)路毛細管240被設置在樣品環(huán)路204中，用于至少部分容納被引入的樣品。在進一步的操作模式中，針2 可以被浸入沖洗端口 232中。廢液容器234，236 可以被設置來接收被泵送通過圖2中所示的流體通道的廢流體。此外，為了沖洗流體系統(tǒng) 200，來自沖洗溶劑小瓶238的流體可以被蠕動泵250抽吸，并且可以被泵送通過圖2中所示的流體系統(tǒng)的相應通道。計量裝置206被構(gòu)造為高壓計量裝置，即通過相應地移動高壓計量裝置206的往復活塞210能夠在樣品環(huán)路204中提供高達IOOMPa的壓力的計量裝置。在描述樣品注射器200的進一步細節(jié)之前，將基于已經(jīng)開發(fā)的本發(fā)明的示例性實施例總結(jié)本發(fā)明的一些基本認知。根據(jù)示例性實施例，通過預壓縮和/或解壓其環(huán)路體積，可以減小流動擾動，提高
14HPLC自動取樣器的部件壽命。用于高于60MPa (例如120MPa)的壓力的HPLC注射系統(tǒng)通常面臨各種問題。狹槽環(huán)路內(nèi)的體積(在圖2的實施例中，狹槽環(huán)路具體包括高壓力計量裝置206、環(huán)路毛細管 M0、針224、針座226、座毛細管270)在圖2中所示的主要通過位置可能被暴露于非常高的壓力。因為液體(流動相和樣品)在這樣高的壓力下不再是不可壓縮的，該環(huán)路體積被壓縮。此外，將注射器閥202切換到如圖4中所示的旁通位置通常導致環(huán)路體積的非?？焖俚慕鈮?，因為其瞬間與大氣壓相連。該快速解壓生產(chǎn)以流率通過注射器閥202的通道的液體的強加速。該高流率(也稱為“水射流”)可能由于聚合物閥轉(zhuǎn)子密封上的氣蝕和腐蝕導致閥定子上的涂層剝離。另一方面，在閥202切換到圖2中所示的主通過模式時，泵20運輸流。在此期間， 閥通道正被從泵20斷開。泵200對抗關閉的通道泵送，這導致壓力增大。同時，柱子30與泵20斷開，并且流不再被運輸?shù)街?0的頂部。同時，柱30之后的系統(tǒng)打開，并經(jīng)由檢測器池連接到大氣壓。這也可能導致柱壓力降低。可以由圖2-9中所示的實施例克服的常規(guī)系統(tǒng)的上述問題具有不同的后果。首先，在解壓期間產(chǎn)生的射流導致閥202的轉(zhuǎn)子密封和定子的損傷。這可能導致閥壽命縮短。 切換閥202進一步導致壓力/流動擾動(波動)如壓力峰。這可能引起流率的精度問題等。 關閉的閥202導致柱壓下降。另一方面再連接的閥202將由泵20生產(chǎn)的流經(jīng)由狹槽環(huán)路傳送到柱30。壓力可能處于降低的水平。但是，在此操作的開始，柱壓可能仍然高于狹槽環(huán)路壓力。在此情況下，存在發(fā)展逆流的可能性。此后，壓力開始平衡，并且泵20向柱30運輸正向流。壓力峰和逆流常?？s短柱30的壽命。本發(fā)明的示例性實施例，例如圖2-9中所描述的系統(tǒng)，通過具體采用在下文中解釋的措施可以克服這些常規(guī)問題。為了減小觀察到的影響，設置了經(jīng)改進的閥202和經(jīng)改進的操作過程。經(jīng)改進的閥202具有長度不同的流動通道(比較圖2中的溝槽218的弧形部分的不同長度)，并且經(jīng)改進的操作包括用于在傾斜位置提供中間閥狀態(tài)的止擋(比較圖3)。通過從如圖2所示的主通過(或開始/注射)位置順時鐘轉(zhuǎn)動閥202，柱30被經(jīng)由狹槽環(huán)路或樣品環(huán)路204連接至柱20。在傾斜位置(如圖3所示的預壓縮/解壓模式)， 柱30被直接連接至泵20。在此傾斜位置，狹槽環(huán)路(即，環(huán)路毛細管240加計量裝置206 加針2M加座毛細管270)現(xiàn)有與泵20分離，但是柱30仍然處于高壓下。為了降低該高壓， 計量裝置206的活塞210可被抽回受控制的量，例如直至環(huán)路壓力等于大氣壓。例如，這可以通過使用如例如在EP 0，327，658 B1,US 4，939，943中所公開的、允許高壓應用的計量裝置來實現(xiàn)。隨著環(huán)路壓力接近大氣壓，閥202可再被順時鐘轉(zhuǎn)動，到達其旁通位置(圖4中所示)。此旁通位置也可以被稱為加載位置。因為在內(nèi)部環(huán)路壓力和大氣壓之間沒有壓力梯度，所以不會發(fā)生水射流。因此，可以消除或至少抑制定子涂層的剝離和聚合物轉(zhuǎn)子的腐蝕。結(jié)果是閥202和整個取樣單元200的壽命增長。閥202在圖4中處于旁通或加載位置，并且自動取樣器已經(jīng)從小瓶230取樣。在第一過程中，針2M可以被提升并移動進入樣品小瓶230或凹孔位置(例如多孔板)中。現(xiàn)
15在，計量裝置206的活塞210可以被抽回受控的預定量(例如2 μ 1)。接著，針2 被安放到其座226中，并且狹槽環(huán)路204由此被關閉。然后，閥202被逆時針轉(zhuǎn)動到圖3中所示的傾斜位置，在此傾斜位置上，泵20仍被連接到柱30上。狹槽環(huán)路204兩端都被關閉。如果現(xiàn)在計量裝置206的活塞210以受控方式向前移動，其位移產(chǎn)生正壓，并預壓縮被存留的體積。此壓力(可能由壓力傳感器220 感測)一直增大，直至其等于系統(tǒng)壓力。這是將閥202完全轉(zhuǎn)動到圖2中所示的主通過位置的觸發(fā)機制。因為系統(tǒng)和狹槽環(huán)路204的壓力在此操作的開始是相等的，所以將僅存在僅僅導致最小流動擾動的非常小的壓降。泵20將流動相輸送通過狹槽環(huán)路204，并且將樣品推送到柱30上，在柱30處可以開始樣品的色譜分離。因此，圖2-4示意性地示出在注入周期期間在HPLC系統(tǒng)10內(nèi)自動取樣器200的注入閥202的三個位置。在圖2所示的主通過位置，示出了開始或注入位置，其中，轉(zhuǎn)子密封流動通道連接泵20與狹槽環(huán)路204，并連接狹槽環(huán)路204的座毛細管與分離柱30。在圖3中所示的傾斜位置，狹槽環(huán)路204被解壓或預壓縮。在圖4中所示的旁通位置，轉(zhuǎn)子密封的流動通道將泵20直接連接到分離柱30，并將樣品環(huán)路204連接到廢物出口 236。接著將參考圖5-9說明根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的液相色譜系統(tǒng)10中的樣品注射器500。圖5示出了樣品注射器500的加載或旁通位置，圖6示出了樣品注射器500的預壓縮位置，圖7示出了樣品注射器500的注入位置。樣品注射器500與樣品注射器200的主要差別在于閥502的布置，所述閥502在圖5-9的實施例中被配置為多位置/7端口高壓閥。此外，在圖5-9的實施例中，設置三個不同的沖洗溶劑小瓶238和三個不同的沖洗端口 232。通過相應地切換低壓選擇閥504，可以執(zhí)行三個沖洗通道A，B和C之間的選擇。 此外，低壓沖洗泵506被設置用于執(zhí)行沖洗。多位置閥502被設置用于附加地預壓縮、泵啟動和壓力測試。所有被抽吸的樣品被注射。附加的沖洗泵506可以是例如來自Tecan公司的注射泵。這樣的附加沖洗泵506 可以允許利用三個沖洗端口 A、B和C(例如兩個有機物沖洗端口和一個水沖洗端口 )沖洗樣品環(huán)路204。圖8示出了處于初始泵位置的圖5-7的系統(tǒng)，圖9示出了處于壓力測試位置的系統(tǒng) 500。應當注意的是，術語“包括”并不排除其他元件或構(gòu)件，“一個”或“一種”并不排除 “多個”的情形。而且，不同實施方式中描述的元件可以組合。還應當注意的是，權(quán)利要求中的標號不應解釋為限制權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于流體分離系統(tǒng)(10)中的樣品注射器000)，所述流體分離系統(tǒng)用于分離流動相中的流體樣品的化合物，所述樣品注射器(200)包括可切換的閥(202)；樣品環(huán)路004)，其與所述閥(20 流體連通，并被配置來接收所述流體樣品；計量裝置006)，其與所述樣品環(huán)路(204)流體流通，并被配置來將計量量的所述流體樣品引入到所述樣品環(huán)路O04)上；以及控制單元008)，其被配置來控制所述閥Q02)的切換，以將所述樣品環(huán)路(204)經(jīng)由中間狀態(tài)而在低壓狀態(tài)和高壓狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)換，并用于在所述中間狀態(tài)期間控制所述計量裝置(206)以至少部分地平衡所述低壓狀態(tài)和所述高壓狀態(tài)之間所述樣品環(huán)路(204)中的壓差。
2.如權(quán)利要求1所述的樣品注射器(200)，其中，所述控制單元(208)被配置來控制所述閥O02)的切換，以將所述樣品環(huán)路 (204)從所述高壓狀態(tài)經(jīng)由所述中間狀態(tài)轉(zhuǎn)換為所述低壓狀態(tài)，并用于在所述中間狀態(tài)期間控制所述計量裝置(206)以在將所述樣品環(huán)路(204)轉(zhuǎn)換為所述低壓狀態(tài)之前執(zhí)行所述樣品環(huán)路O04)中的解壓。
3.如上一權(quán)利要求所述的樣品注射器000)，其中，所述控制單元(208)被配置來控制所述計量裝置(206)以通過使計量活塞O10) 縮回而執(zhí)行所述解壓。
4.如權(quán)利要求1或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)，其中，所述控制單元(208)被配置來控制所述閥O02)的切換，以將所述樣品環(huán)路 (204)從所述低壓狀態(tài)經(jīng)由所述中間狀態(tài)轉(zhuǎn)換為所述高壓狀態(tài)，并用于在所述中間狀態(tài)期間控制所述計量裝置(206)以在將所述樣品環(huán)路(204)轉(zhuǎn)換為所述高壓狀態(tài)之前執(zhí)行所述樣品環(huán)路O04)中的預壓縮。
5.如上一權(quán)利要求所述的樣品注射器000)，其中，所述控制單元(208)被配置來控制所述計量裝置(206)以通過使計量活塞O10) 向前推進而執(zhí)行所述預壓縮。
6.如權(quán)利要求1或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)，其中，所述計量裝置(206)被配置為高壓計量裝置。
7.如權(quán)利要求1或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)，其中，所述計量裝置(206)被配置來提供至少IOMPa的壓力，尤其是提供至少50MPa的壓力，更尤其是提供至少IOOMPa的壓力。
8.如權(quán)利要求1或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)，其中，所述計量裝置(206)被配置來提供與流動相驅(qū)動裝置00)相同的壓力，所述流動相驅(qū)動裝置適于驅(qū)動所述流動相通過所述流體分離系統(tǒng)(10)的分離柱(30)，所述流動相驅(qū)動裝置尤其是泵系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求1或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)，其中，所述計量裝置(206)被配置來在將樣品環(huán)路(204)從所述低壓狀態(tài)轉(zhuǎn)換為所述高壓狀態(tài)之前將所述樣品環(huán)路(204)中的壓力提高到流動相驅(qū)動裝置00)的系統(tǒng)壓力，所述流動相驅(qū)動裝置適于驅(qū)動所述流動相通過所述流體分離系統(tǒng)(10)的分離柱(30)，所述流動相驅(qū)動裝置尤其是泵系統(tǒng)。
10.如權(quán)利要求1或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)，其中，所述閥(202)包括第一閥構(gòu)件和第二閥構(gòu)件，其中所述第一閥構(gòu)件和所述第二閥構(gòu)件中的至少一者適于相對于另一個移動，所述第一閥構(gòu)件和所述第二閥構(gòu)件中的一者包括多個端口 016)，另一者包括至少一個溝槽018)，所述至少一個溝槽用于根據(jù)所述第一閥構(gòu)件和所述第二閥構(gòu)件相對于彼此的相對運動位置而把所述端口(216)中的相應端口流體耦合。
11.如上一權(quán)利要求所述的樣品注射器000)，其中，所述多個端口(216)和所述至少一個溝槽(218)被設計成在所述樣品環(huán)路 (204)的所述低壓狀態(tài)之后、所述高壓狀態(tài)之前所述樣品環(huán)路(204)的所述中間狀態(tài)中，使得適于驅(qū)動所述流動相通過分離柱(30)的泵系統(tǒng)00)仍然與所述分離柱(30)流體連通， 而所述樣品環(huán)路(204)不再處于大氣壓，并且還沒有與所述分離柱(30)流體連通。
12.如權(quán)利要求10或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)，其中，所述多個端口(216)和所述至少一個溝槽(218)被設計成在所述樣品環(huán)路 (204)的所述高壓狀態(tài)之后、所述低壓狀態(tài)之前所述樣品環(huán)路(204)的所述中間狀態(tài)中，使得適于驅(qū)動所述流動相通過分離柱(30)的泵系統(tǒng)00)仍然與所述分離柱(30)流體連通， 而所述樣品環(huán)路(204)不再處于所述泵系統(tǒng)00)的壓力，并且還不處于大氣壓。
13.如權(quán)利要求10或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)，其中，所述多個端口(216)和所述至少一個溝槽(218)被設計成在所述樣品環(huán)路 (204)的所述高壓狀態(tài)中，所述樣品環(huán)路(204)與適于驅(qū)動所述流動相通過分離柱(30)的泵系統(tǒng)00)流體連通，并與所述分離柱(30)流體連通。
14.如權(quán)利要求10或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)，其中，所述多個端口(216)和所述至少一個溝槽(218)被設計成在所述樣品環(huán)路 (204)的所述低壓狀態(tài)中，所述樣品環(huán)路(204)不與適于驅(qū)動所述流動相通過分離柱(30) 的泵系統(tǒng)00)流體連通，并不與所述分離柱(30)流體連通。
15.如權(quán)利要求10或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)，其中，所述多個端口(216)和所述至少一個溝槽(218)被設計成在所述樣品環(huán)路 (204)的所述低壓狀態(tài)中，所述至少一個溝槽018)中一個溝槽的第一位置與所述多個端口(216)中的一個端口對齊；在所述樣品環(huán)路(204)的所述高壓狀態(tài)下，所述至少一個溝槽 (218)中所述一個溝槽的第二位置與所述多個端口(216)中的所述一個端口對齊；在所述樣品環(huán)路O04)的所述中間狀態(tài)下，所述至少一個溝槽018)中所述一個溝槽的第三位置與所述多個端口(216)中的所述一個端口對齊。
16.如上一權(quán)利要求所述的樣品注射器000)，其中，所述多個端口(218)中所述一個端口的止擋位置被限定在所述至少一個溝槽 (216)中的所述一個溝槽的所述第三位置。
17.如權(quán)利要求1或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)，其中，多個溝槽018)中的不同溝槽具有不同的長度。
18.如權(quán)利要求1或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器O00)，包括壓力傳感器020)，其被布置來測量所述樣品環(huán)路(204)中的壓力，并用于將所測量的壓力提供給所述控制單元(208)作為用于對所述計量裝置(206)和所述閥(20 中的至少一者進行控制的基礎。
19.如權(quán)利要求1或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)， 其中，所述低壓小于所述高壓。
20.如權(quán)利要求1或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)， 其中，所述低壓是大氣壓。
21.如權(quán)利要求1或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)， 其中，所述高壓為至少50MPa，尤其是至少lOOMPa。
22.如權(quán)利要求1或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)， 其中，所述閥(20 包含六個端口(216)和兩個溝槽018)。
23.如權(quán)利要求1或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器(500)， 其中，所述閥(50 包含七個端口(216)和三個溝槽018)。
24.如權(quán)利要求1或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)，其中，所述樣品環(huán)路O04)的所述低壓狀態(tài)對應于下述操作模式在所述操作模式中， 所述流體樣品被加載到所述樣品環(huán)路(204)并且所述流動相被流動相驅(qū)動裝置00)驅(qū)動通過所述流體分離系統(tǒng)(10)的分離柱(30)，所述流動相驅(qū)動裝置尤其是泵系統(tǒng)。
25.如權(quán)利要求1或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)，其中，所述樣品環(huán)路O04)的所述高壓狀態(tài)對應于下述操作模式在所述操作模式中， 所述流體樣品被從所述樣品環(huán)路(204)注射到所述分離柱(30)并且被流動相驅(qū)動裝置 (20)驅(qū)動通過所述流體分離系統(tǒng)(10)的分離柱(30)，所述流動相驅(qū)動裝置尤其是泵系統(tǒng)。
26.如權(quán)利要求1或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器O00)，包括沖洗環(huán)路022)，其被配置來沖洗所述樣品注射器O00)的流體導管的至少一部分。
27.如權(quán)利要求1或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)， 其中，所述閥(202)是旋轉(zhuǎn)閥。
28.如權(quán)利要求10或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)， 其中，所述第一閥構(gòu)件和所述第二閥構(gòu)件能相對于彼此旋轉(zhuǎn)運動。
29.如權(quán)利要求1或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)， 其中，所述閥(202)是平移閥。
30.如權(quán)利要求10或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)， 其中，所述第一閥構(gòu)件和所述第二閥構(gòu)件能相對于彼此平移運動。
31.如權(quán)利要求10或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)， 其中，所述端口(216)中的一個或多個端口包括通孔，所述通孔具有根據(jù)所述移動位置而與所述溝槽(218)流體耦合的開口。
32.如權(quán)利要求10或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)， 其中，所述第二閥構(gòu)件適于相對于所述第一閥構(gòu)件運動。
33.如權(quán)利要求10或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)，包括驅(qū)動裝置，其由所述控制單元(208)控制來使所述第一閥構(gòu)件和所述第二閥構(gòu)件中要運動的一者運動。
34.如權(quán)利要求1或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)，包括下述至少一項所述閥(20 適于傳導高壓下的液體，所述高壓是下述壓力在該壓力，所述液體的可壓縮性變得顯著，所述閥(202)適于傳導處于20-200MPa、尤其是50-120MPa的范圍內(nèi)的高壓下的液體。
35.如權(quán)利要求1或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)，其中，所述樣品注射器(200)被配置來將所述流體樣品引入到所述流動相，其中所述流動相被流動相驅(qū)動裝置00)驅(qū)動通過用于分離所述流動相中的所述流體樣品的化合物的分離單元(30)，所述閥(20 被配置來將所述樣品環(huán)路(204)在所述流動相驅(qū)動裝置 (20)和所述分離裝置(30)之間切換。
36.如權(quán)利要求1或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)， 其中，所述計量裝置(206)被永久性地布置在所述樣品環(huán)路O04)內(nèi)。
37.如權(quán)利要求1或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)，其中，所述控制單元(208)被配置來控制所述閥O02)的切換，使得所述計量裝置 (206)和所述樣品環(huán)路(204)這兩者所在的流體通路與適于驅(qū)動所述流動相通過所述流體分離系統(tǒng)(10)的分離柱(30)的流動相驅(qū)動裝置00)選擇性地流體連通或不連通，所述流動相驅(qū)動裝置尤其是泵系統(tǒng)。
38.如權(quán)利要求1或上述權(quán)利要求任意一項所述的樣品注射器000)，其中，在所述閥(20 的每個切換狀態(tài)，所述計量裝置(206)和所述樣品環(huán)路(204)流體連通。
39.一種流體分離系統(tǒng)(10)，用于分離流動相中的流體樣品的化合物，所述流體分離系統(tǒng)(10)包括流動相驅(qū)動裝置(20)，其適于驅(qū)動所述流動相通過所述流體分離系統(tǒng)(10)，所述流動相驅(qū)動裝置尤其是泵系統(tǒng)；分離單元(30)，其適于分離所述流動相中的所述流體樣品的這些化合物，所述分離單元尤其是色譜柱；如權(quán)利要求1的樣品注射器000)，用于將所述流體樣品引入所述流動相。
40.如上一權(quán)利要求的流體分離系統(tǒng)(10)，還包括下述一項 檢測器(50)，適于檢測所述流體樣品的經(jīng)分離的化合物；收集單元(60)，適于收集所述流體樣品的經(jīng)分離的化合物； 數(shù)據(jù)處理單元(70)，適于處理從所述流體分離系統(tǒng)(10)接收的數(shù)據(jù)； 脫氣設備，用于對所述流動相進行脫氣。
41.一種對用于分離流動相中的流體樣品的化合物的流體分離系統(tǒng)(10)中的樣品注射器(200)進行操作的方法，所述方法包括由計量裝置(206)將計量量的所述流體樣品引入到樣品環(huán)路(204)上，所述樣品環(huán)路與可切換的閥O02)并與所述計量裝置(206)流體連通；控制所述閥(20 的切換，以將所述樣品環(huán)路(204)經(jīng)由中間狀態(tài)而在低壓狀態(tài)和高壓狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)換；以及在所述中間狀態(tài)期間控制所述計量裝置006)，以至少部分地平衡所述低壓狀態(tài)和所述高壓狀態(tài)之間所述樣品環(huán)路O04)中的壓差。
全文摘要
本申請涉及使中間閥狀態(tài)的壓力差平衡的計量裝置的樣品注射器，公開了用于分離流動相中的流體樣品的化合物流體分離系統(tǒng)(10)中使用的樣品注射器(200)，該樣品注射器(200)包括可切換閥(202)；樣品環(huán)路(204)，與閥(202)流體連通并被配置來接收流體樣品；計量裝置(206)，與樣品環(huán)路(204)流體流通并被配置來將計量量的流體樣品引入到樣品環(huán)路(204)上；控制單元(208)，被配置來控制閥(202)的切換，以將樣品環(huán)路(204)經(jīng)由中間狀態(tài)而在低壓狀態(tài)和高壓狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)換，并用于在中間狀態(tài)期間控制計量裝置(206)以至少部分地平衡低壓狀態(tài)和高壓狀態(tài)之間樣品環(huán)路(204)中的壓差。
文檔編號G01N30/20GK102460145SQ200980159715
公開日2012年5月16日 申請日期2009年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月3日
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