用于样品分离装置的平板型结构的集成流体连接的制作方法_3

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换色谱法、反相色谱法(RP)、正向色谱法、亲水作用色谱法、分子排阻色谱法、亲和色谱法等。固定相通常为细粉末或胶,而颗粒可以部分或者全部为提供扩展的表面区域的介孔或者微孔。此外,还存在用于快速高效色谱分离的包括连续多孔固定相主体的整体柱。
[0048]流动相(或洗提剂)可以是纯溶剂或不同溶剂的混合物。可选择例如对感兴趣的组分的保留进行调节和/或使流动相的数量最小化来进行色谱分析。流动相可以优选为使得能够有效地分离和/或离析不同的组分。流动相可以包括有机溶剂(例如甲醇或乙腈),其优选用水稀释。为了梯度操作,水和有机溶剂从分离的独立管线或储液器中输送,步进栗从管线或储液器中输送程控混合物至系统。其它常用的溶剂可为异丙醇、THF、己烷、乙醇或其它有机或无机液体组分和/或其任意组合或其与上述溶剂或预混合物的任意组合,预混合物包括具有水的任何上述溶剂。
[0049]样品流体或样品液体可以包括任意类型的工艺流体、天然样品(如汁液)、体液(如血浆)或者其可以为如来自发酵液的反应的结果。
[0050]流体优选为液体,但是还可以为或者包括液体和/或超临界液体(例如,超临界流体色谱法(SFC)中所使用的,例如US 4,982,597 A中所公开的)。
[0051]流动相中的压力范围可从2至200MPa(20巴至2000巴),尤其10至150MPa(100巴至1500巴),并且更具体地50至120MPa(500巴至1200巴)。
【附图说明】
[0052]通过参考以下对实施例的更详细描述并结合附图,能够更容易地认识和更好地理解本发明实施例的其它目的和许多附加优点。在本质上或功能上相同或类似的特征将用同样的附图标记表示。
[0053]图1示出根据本发明实施例的、特别用于高效液相色谱仪(HPLC)中的液体分离装置。
[0054]图2示意性地说明了液相色谱装置的进样器,其中,根据本发明示例性实施例的流体装置集成到该进样器中,其中,平板型结构与凹形配件一体连接形成针座,并且凸形配件形成进样器的进样针。
[0055]图3示出根据本发明的示例性实施例的流体装置的横截面视图。
[0056]图4示出根据本发明的示例性实施例的流体装置的三维视图。
[0057]图5是说明具有平板型结构的流体装置的图像,该平板型结构被焊接以永久地连接到凹形配件。
[0058]图6示出说明根据本发明实施例的平板型结构连接到凹形配件的示意横截面。
[0059]图7示出说明根据本发明实施例的平板型结构和凹形配件的另一种连接的示意横截面。
[0060]图8示出说明复合流体系统的三维视图,该复合流体系统集成在平板型叠合结构内并且经由多个凹形配件连接到环境中。
[0061]图9示出根据本发明另一个示例性实施例的具有多流体接口的流体装置的三维视图。
[0062]图10示出根据本发明另一个示例性实施例的流体装置并且说明平板型结构和凹形配件之间的连接接口。
[0063]附图中的说明是示意性的。
【具体实施方式】
[0064]现在更具体地参照附图,图1描述了液体分离系统10的一般原理图。栗20通常经由除气器27从溶剂供应装置25中接收流动相,其中该除气器排出气体并且因此降低流动相中溶解的气体量。栗20-作为流动相驱动器-驱动流动相通过包含固定相的分离装置30 (例如色谱柱)。采样单元或进样器40可以设置在栗20和分离装置30之间,以将样品流体施加或添加(通常称为样品引入)到流动相中。分离装置30的固定相被构造为分离样品液体中的化合物。检测器50被提供用于检测样品流体的经分离的化合物。分级单元60可被提供用于输出采样流体的经分离的化合物。
[0065]虽然流动相可以只由一种溶剂组成,但是也可以由多种溶剂混合而成。这种混合可以是低压混合并且可以在栗20的上游进行,使得栗20接收并栗出已经是作为流动相的混合溶剂。或者,栗20可以有多个独立栗单元组成,多个栗单元各自接收并栗出不同的溶剂或混合物,使得(由分离装置30接收的)流动相的混合在栗20 (或作为其一部分)的下游出现并具有高压性。流动相的组分(混合物)可以随时间保持不变,即所谓的等度模式,也可以随时间变化,即所谓的梯度模式。
[0066]数据处理单元70可以是传统PC或工作站,它可被耦合(如虚箭头所示)到液体分离系统10中的一个或多个设备,以便接收信息和/或控制操作。例如,数据处理单元70可控制栗20的操作(例如,设置控制参数),以及从栗20接收关于实际工作条件(例如,栗出口处的输出压力、流速等)的信息。数据处理单元70还可控制溶剂供应装置25的操作(例如,设置要被供应的溶剂或溶剂混合物)和/或除气器27的操作(例如,设置控制参数,如真空等级),并且从其接收关于实际工作条件(例如,随时间流逝所供应的溶剂组分、流速、真空等级等等)的信息。数据处理单元70还可以控制采样单元40的操作(例如,根据栗20的操作条件控制样品注入或同步样品注入)。分离设备30也可由数据处理单元70控制(例如,选择特定流路或柱,设置操作温度等等),并反过来发送信息(例如,操作条件)给数据处理单元70。因此,检测器50可由数据处理单元70控制(例如,针对光谱或波长设定、设置时间常量、开始/停止数据获得),并发送信息(例如,关于检测到的样品化合物)给数据处理单元70。数据处理单元70还可以控制分级单元60的操作(例如,与从检测器50接收的数据相结合)并反馈数据。
[0067]从图1的示例中可以看出,流动相的流路通常包含多个独立部件,例如栗20、分离装置30、采样单元40以及检测器50,这些部件连接在一起并且还可以包含独立的子部件。此外,用来引导流体的流体导管(例如,毛细管)被提供,如图1中的实线连接所示。部件、构件及流体导管的连接通常使用接头来提供,特别是当使用可替换或模块化的部件时。几个独立部件,特别是分离装置30和/或进样器40,可以至少部分使用微流体芯片(S卩,内部图案化以形成流体通道并且配备有流体处理单元的片状层的平板型结构)来设计。由于死体积(dead volume)以及高压条件下的可塑性,该平板型结构与外界的机械耦合和流体耦合对于方便使用、密封和历史液体的残留来说通常是一个挑战。然而,根据本发明示例性实施例的、至少包括平板型结构和凹形配件的流体装置200可以满足这些要求。举例来说,图1示意性说明可以实施这样的流体装置200的液体分离系统10中的一些示例性位置(分离单元30的上游、分离单元30的下游、进样器40的内部)。然而,流体装置也可以附加地或替代地设置在其它位置。
[0068]在参照其它附图对这些流体装置200的示例性实施例进行更详细地描述之前,总结本发明的一些基本问题,基于这些问题得出本发明的示例性实施例。
[0069]在用于将平板型结构连接到流体环境的传统连接系统中,使用固定螺丝、固定接头和平板型结构的组合。然而,这涉及相对大量的部件,从制造的观点以及从可用性的观点来看,这是相当困难的。这些系统还可能易于泄漏并且可能缺乏高压液相色谱应用所需的机械稳定性。
[0070]鉴于上述缺点,本发明提出在平板型结构的侧面或侧边处使其与凹形配件直接结合。这样的内联连接导致特别紧凑的构造。可以在过程中设计平板型结构的连接端。例如可以将平板型结构直接焊接到相应的耦合件,即,凹形配件。由于对很少数的部件进行了焊接连接(特别是在一个实施例中可以是整片的技术方案),所以能够获得安全的、液密的连接。无需考虑由于基于温度的张力损失等引起的接头结构和平板型结构之间的连接恶化。耦合件可以普遍地适应用户的需求并且可以闭合平板型结构和传统HPLC连接之间的桥接。可以以灵活的方式对平板型结构进行三维设计,并且可以按照用户偏好在空间中对连接件进行布置。例如可以通过插入具有更小的粗糙度的额外的密封结构或平面密封区域对凸缘侧连接位置进行进一步处理。在一个实施例中,凹形配件能够构造为色谱注射器的针座。
[0071]示例性实施例的显著优势在于:因为接头承受了连接位置处的力,所以流体通道不会由于与接头耦合而发生变形。因此,耦合件能够将机械力与液压力分隔开。
[0072]图2示出图1所示的液相色谱设备10的进样器40的一部分的细节图,其中,实施了根据示例性实施例的流体装置200。
[0073]在本实施例中,流体装置200包括图2中的横截面图所示的平板型结构202。例如,平板型结构202可以具有与信用卡类似的形状和尺寸。平板型结构202由多个平板型平面片状金属层212构成,金属层通过叠合结合在一起并且一起形成堆叠(stack)。堆叠具有两个主表面299,两个主表面彼此相对,并且由于它们的面积在平板型结构202的所有六个表面中最大,所以被定义为主表面。此外,还可以被定义为微流体芯片的平板型结构202包括四个侧面,其中的两个侧面与图2的纸面平行。另一个侧面用附图标记277表示。在侧面,平板型结构202的各个金属层212的侧向端暴露到环境中。
[0074]在实施例中,层212的厚度(S卩,沿图2的竖向延伸)可以在I μπι至500 μπι之间的范围内,尤其在ΙΟμπι至200 μπι之间的范围内。层压层的长度(S卩,沿图2的水平方向)可以在Imm至1cm之间的范围内,尤其在Icm至5cm之间的范围内。平板型结构202的堆叠层212的数量可以在3至30之间的范围内,尤其在5至15之间的范围内。
[0075]由堆叠金属层212构成的平板型结构202在其内部容纳流体通道204。流体通道204由叠合层212内的空腔区形成并且通过在将各个层212结合在一起之前使独立的层212图案化而形成。由图2可知,流体通道204延伸到平板型结构202的由附图标记255所指的位置处的表面。换句话说,从右手侧面向平板型结构202 (即,沿朝向侧面277的方向)来看,可以看到在位置255处流体通道204的端部为延伸到平板型结构202中的空腔。如图2所示,在平板型结构202的在图2的左手侧的侧面上的相对位置233处露出流体通道204,在此处所有的叠合层212也被露出。
[0076]由图2可知,最上层212和最下层212未被图案化,S卩,为无孔连续层。与顶层直接接触的层为未加工的无图案连续层。然而,在形成平板型结构202的层堆叠的内部中的两层被图案化从而一起形成流体通道204。然而,流体处理单元214也可以集成在通道204内。在本实施例中,流体处理单元214可以为热交换器、压力传感器等。通过这样的集成流体处理单元214可以执行任何期望
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