专利名称:色谱系统的制作方法
色谱系统[0001]相关申请[0002]这份申请要求给予于2008年5月27日申请的美国专利临时申请第61/056，225 号、于2009年I月6日申请的美国专利临时申请第61/142，702号、于2009年I月6日申 请的美国专利临时申请第61/142，705号、于2009年3月6日申请的美国专利临时申请第 61/158，001号和于2009年5月18日申请的美国专利临时申请第61/179，028号的优先权， 这些申请的全部公开内容通过引证在此全部并入本文。[0003]发明领域[0004]特定的特征、方面和实施方案都指向色相色谱系统。具体地说，特定的实施方案指 向包括微流控装置的色谱系统，其中微流控装置控制该系统的一个或多个其它组成部分的 流体流量。[0005]背景技术[0006]复杂样品的分离对于现有的色谱系统可能是困难的。具体地说，洗提峰接近的样 品可能难以分开。除此之外，也可能有对反冲、中心切割(heartcutting)、柱切换和检测器 切换的需求。[0007]
发明内容
[0008]一方面，提供一种包括与第一柱流体耦合的第一注射器、与第二柱流体耦合的第 二注射器、与第一柱和第二柱流体耦合的微流控装置(该微流控装置包括与切换阀流体耦 合的内部微通道)和与微流控装置流体耦合并且配置成当切换阀被推到第一位置的时候 接收第一柱的流出物而当切换阀被推到第二位置的时候接收第二柱的流出物的检测器的 色谱系统。[0009]在特定的实施方案中，微流控装置能包括与第一柱流体耦合的第一端口和与第二 柱流体耦合的第二端口。在特定的实施例中，检测器是质谱仪。在一些实施例中，该系统可 能包括与微流控装置流体耦合的第二检测器。在特定的实施方案中，该系统也可能包括与 微流控装置流体耦合的调制气源。在一些实施例中，内部的微通道包括第一装料室。在特 定的实施方案中，切换阀在第一位置准许流体从调制气源流到第一装料室而在第二位置限 制流体从调制气源流到第一装料室。在特定的实施例中，该系统可能进一步包括在微通道 中的第二装料室。在一些实施方案中，切换阀在第一位置准许流体从调制气源流到第一装 料室而在第二位置限制流体从调制气源流到第一装料室并且在第二位置准许流体从调制 气源流到第二装料室。在特定的实施方案中，该系统可能包括在检测器和微流控装置之间 平衡系统中的流体流量的限流器。[0010]另一方面，揭不一种包括与第一柱流体稱合的注射器、与第一柱流体稱合的微流 控装置(该微流控装置通过微流控装置上的端口与切换阀流体耦合)、与微流控装置流体 耦合的第二柱和与第二柱流体耦合的第一检测器的色谱系统。[0011]在特定的实施方案中，该系统能进一步包括通过微流控装置和第二检测器之间的 限流器与微流控装置流体耦合的第二检测器。在特定的实施例中，该系统可能进一步包括 第二检测器，第二检测器通过在微流控装置和第二检测器之间的第三柱与微流控装置流体耦合。在一些实施例中，该系统可能进一步包括在第二柱和第一检测器之间的限流器。在其 它的实施例中，微流控装置包括在微通道中的内部旁路限流器。在特定的实施例中，该系统 能配置成接受当切换阀在第一位置时第二柱接收第一柱的流出物而当切换阀在第二位置 时第三柱接收第一柱的流出物。在一些实施例中，该系统可能包括第三检测器，第三检测器 通过微流控装置和第三检测器之间的第四柱与微流控装置流体耦合。在一些实施方案中， 该系统可能包括通风孔，该通风孔通过该通风孔和微流控装置之间的限流器与微流控装置 流体耦合。在特定的实施方案中，该系统进一步包括通过通风孔和微流控装置之间的限流 器与微流控装置流体耦合的通风孔。在特定的实施例中，该系统包括在微流控装置的微通 道中的装料室。[0012]在补充方面中，提供一种包括注射器、与注射器流体耦合的柱，与柱流体耦合并且 与切换阀流体耦合的微流控装置(该微流控装置包括接收柱的流出物的入口、接收调制气 体的调制气体端口和至少一个出口，每个端口都通过微流控装置的内部微通道进行流体传 递)、与微流控装置的第一出口流体耦合的限流器和与限流器流体耦合的第一检测器的色 谱系统。[0013]在特定的实施方案中，该系统包括在内部微通道中的旁路限流器，该旁路限流器 配置成减少通过微流控装置的流体流量。在特定的实施例中，该系统包括在微通道中的装 料室。在其它的实施例中，该系统包括与微流控装置的第二出口流体耦合的第二限流器。在 一些实施方案中，该系统可能包括与第二限流器流体耦合的第二检测器。在其它的实施方 案中，该系统可能包括与微流控装置的第三出口流体耦合的第三限流器。在特定的实施方 案中，该系统可能包括与第三限流器流体耦合的第三检测器。在一些实施例中，该系统可能 包括与微流控装置的第四出口流体耦合的第四限流器。在一些实施方案中，该系统进一步 包括与第四限流器流体耦合的第四检测器。在特定的实施例中，该系统可能包括通过微流 控装置的第二出口和嗅探口之间的限流器与微流控装置的第二出口流体耦合的嗅探口。[0014]在另一方面，揭示一种包括注射器、与注射器流体耦合的第一柱、既与该柱流体耦 合又与切换阀流体耦合的微流控装置(该微流控装置包括接收柱的流出物的入口、接收调 制气体的调制气体端口和至少一个出口、每个端口都通过微流控装置的内部微通道进行流 体传送)、与微流控装置的第一出口流体耦合的第二柱和与第二柱流体耦合的第一检测器 的色谱系统。[0015]在特定的实施方案中，该系统可能包括在内部微通道中的旁路限流器，该旁路限 流器配置成减少通过微流控装置的流体流量。在其它的实施方案中，该系统可能包括在微 通道中的装料室。在一些实施例中，该系统可能包括与微流控装置的第二出口流体耦合的 限流器。在补充实施例中，该系统可能包括与限流器流体耦合的第二检测器。在特定的实 施方案中，该系统可能包括与微流控装置的第三出口流体耦合的第三柱。在一些实施例中， 该系统可能包括与第三柱流体耦合的第三检测器。在其它的实施例中，该系统可能包括与 微流控装置的第四出口流体耦合的第四柱。在一些实施例中，该系统可能包括与第四柱流 体耦合的第四检测器。在补充实施方案中，该系统可能包括通过微流控装置的第二出口和 嗅探口之间的限流器与微流控装置的第二出口流体耦合的嗅探口。[0016]在补充方面，揭示一种包括注射器、既与注射器流体耦合又与切换阀流体耦合的 微流控装置(该微流控装置包括接收来自注射器的样品的入口、接收调制气体的调制气体端口和至少一个出口，每个端口都通过微流控装置的内部微通道进行流体传送)、与微流控 装置的第一出口流体耦合的第一柱和与第一柱流体耦合的第一检测器的色谱系统。[0017]在特定的实施方案中，该系统可能包括在内部微通道中的旁路限流器，该旁路限 流器配置成减少通过微流控装置的流体流量。在其它的实施方案中，该系统可能包括在微 通道中的装料室。在补充实施方案中，该系统可能包括与微流控装置的第二出口流体耦合 的限流器。在一些实施例中，该系统可能包括与限流器流体耦合的第二检测器。在其它的 实施例中，该系统可能包括与微流控装置的第三出口流体耦合的第三柱。在补充实施例中， 该系统可能包括与第三柱流体耦合的第三检测器。在其它的实施例中，该系统可能包括与 微流控装置的第四出口流体耦合的第四柱。在一些实施例中，该系统可能包括与第四柱流 体耦合的第四检测器。在其它的实施例中，该系统可能包括通过微流控装置的第二出口和 嗅探口之间的限流器与微流控装置的第二出口流体耦合的嗅探口。[0018]在另一个方面，提供一种包括与第一柱流体耦合的第一注射器、第二注射器流体 耦合与第二柱、与第一柱和第二柱流体耦合的微流控装置(该微流控装置包括与切换阀流 体耦合的内部微通道)、与微流控装置流体耦合的第一检测器和与微流控装置流体耦合的 第二检测器的色谱系统，其中微流控装置在第一位置被配置成把第一柱的流出物提供给第 一检测器和把第二柱的流出物提供给第二检测器，而且在第二位置被配置成在第二位置中 把第一柱的流出物提供给第二检测器和把第二柱的流出物给第一检测器。[0019]在特定的实施方案中，该系统可能包括在第一检测器和微流控装置之间的第一限 流器和在第二检测器和微流控装置之间的第二限流器。在一些实施方案中，该系统可能包 括在微流控装置的微通道中的内部交越通道，切换阀配置成在第二位置准许流体流过该交 越通道。在一些实施方案中，至少第一和第二检测器之一是质谱仪。在其它的实施例中，该 系统可能包括在第二检测器和微流控装置之间并且与第二检测器流体耦合的第三柱。在特 定的实施例中，该系统包括在微通道中的装料室。[0020]在补充方面，揭示一种包括与第一柱流体耦合的第一注射器、与第二柱流体耦合 的第二注射器、与第一柱和第二柱流体耦合的微流控装置(该微流控装置包括与切换阀流 体耦合的内部微通道)、与微流控装置流体耦合的第一检测器和与微流控装置流体耦合的 通风孔的色谱系统，其中微流控装置配置成在第一位置把第一柱的流出物提供给第一检测 器和把第二柱的流出物给通风孔而在第二位置把第一柱的流出物提供给通风孔和把第二 柱的流出物提供给第一检测器。[0021]在特定的实施方案中，该系统可能包括在第一检测器和微流控装置之间的第一限 流器和在通风孔和微流控装置之间的第二限流器。在其它的实施方案中，该系统可能在微 流控装置的微通道中包括内部交越通道，切换阀配置成在第二位置准许流体流过该交越通 道。在补充实施方案中，至少第一和第二检测器之一是质谱仪。在一些实施方案中，该系统 可能包括在第一检测器和微流控装置之间与第一检测器流体耦合的第三柱。在特定的实施 例中，该系统在微通道中包括装料室。[0022]在另一方面，提供一种包括与第一柱流体耦合的第一注射器、与第一柱流体耦合 而且包括与切换阀流体耦合的内部微通道的第一微流控装置、与第一微流控装置流体耦合 的第二微流控装置(第二微流控装置包括与切换阀流体耦合的内部微通道)和与第二微流 控装置流体耦合的检测器的色谱系统。[0023]在特定的实施方案中，该系统可能包括在第一和第二微流控装置之间而且与每个 第一和第二微流控装置流体耦合的第二柱。在其它的实施方案中，该系统可能包括与第一 微流控装置流体耦合的第二检测器。在一些实施例中，该系统可能包括与第二微流控装置 流体耦合的第二检测器。在补充实施例中，该系统可能包括在第二微流控装置和检测器之 间而且与每个第二微流控装置和检测器流体耦合的第二柱。在特定的实施例中，该系统包 括在一个或多个第一和第二微流控装置的微通道中的装料室。[0024]在补充方面，色谱系统包括与第一柱流体耦合的第一注射器、与第二柱流体耦合 的第二注射器、通过第一端口与第一柱流体耦合并且通过第二端口与第二柱流体耦合的微 流控装置(该微流控装置包括与第一端口流体耦合的第一装料室和与第二端口流体耦合 的第二装料室)和与微流控装置和调制气源流体耦合的切换阀，该切换阀配置成在第一位 置中准许来自调制气源的调制气体流动以便把流出物从第一装料室扫到与微流控装置流 体耦合的检测器，该切换阀进一步配置成在第二位置准许调制气体从调制气源到第二装料 室的流动以便把流出物从第二装料室扫到与微流控装置流体耦合的检测器。[0025]在特定的实施方案中，该系统可能配置了与第一装料室流体耦合的第一检测器和 与第二装料室流体耦合的第二检测器。在其它的实施例中，切换阀可能被配置成在第一和 第二位置之间动作以便把脉动流量从第一装料室提供给检测器和从第二装料室提供给检 测器。在补充实施例中，切换阀是三通电磁阀。在其它的实施例中，检测器是质谱仪。[0026]在另一方面，提供一种由包括众多端口的层叠基片组成的微流控装置，其中每个 端口都通过内部微流控通道与其它端口串联连接。在一些实施例中，微通道可以按预期的 方式配置，例如，通过内部旁路限流器。[0027]在特定的实施方案中，微流控装置包括至少与众多端口之一流体耦合的切换阀。 在补充实施例中，切换阀是电磁阀。在一些实施例中，该装置可能包括至少一个与微流控装 置的第一端口流体耦合的色谱柱。在一些实施例中，检测器可以与微流控装置的第二端口 流体耦合。在特定的实施例中，检测器是质谱仪。在其它的实施例中，该装置可能进一步包 括与微流控装置的第三端口流体耦合的附加色谱柱。在一些实施例中，该装置可能包括放 在至少一个检测器和微流控装置之间与微流控装置流体耦合的限流器。在补充实施例中， 该装置可能包括与微流控装置的第四端口流体耦合的第二检测器。在一些实施方案中，该 装置可能包括放在第二检测器和微流控装置之间与微流控装置流体耦合的附加限流器。在 特定的实施方案中，该装置可能包括在第二、第三和第四端口上游与第五端口流体耦合的 调制气源，该调制气源配置成提供调制气体扫除微通道中的流出物。在一些实施例中，微通 道包括装料室。在特定的实施例中，装料室包括与微通道的其它截面相比直径有所增加的 截面。在一些实施例中，调制气源与装料室流体耦合，调制气体能在切换阀朝第一位置动作 的时候从调制气源流向装料室。在其它的实施例中，当切换阀向第二位置动作的时候，禁止 调制气体流到装料室。[0028]在补充方面，提供一种由层叠基片组成的微流控装置，该微流控装置包括至少一 个入口和众多都通过层叠基片中的微通道与入口流体耦合的出口以及层叠基片中的内部 旁路限流器，该内部旁路限流器与微通道流体耦合而且配置成限制微通道中的流体流量。[0029]在特定的实施方案中，该装置可能包括至少与端口之一流体耦合的切换阀。在其 它的实施方案中，切换阀是电磁阀。在一些实施例中，该装置可能包括与微流控装置的第一端口流体耦合的至少一个色谱柱。在补充实施方案中，该装置可能包括与微流控装置的第 二端口流体耦合的检测器。在一些实施例中，检测器是质谱仪。在其它的实施例中，该装置 可能包括与微流控装置的第三端口流体耦合的追加色谱柱。在补充实施例中，该装置可能 包括与微流控装置流体耦合而且放在至少一个检测器和微流控装置之间的限流器。在一些 实施例中，该装置可能包括与微流控装置的第四端口流体耦合的第二检测器。在特定的实 施例中，该装置可能包括与微流控装置流体耦合而且被放在第二检测器和微流控装置之间 的附加限流器。在一些实施例中，该装置可能包括与在第二、第三和第四端口上游的第五端 口流体耦合的调制气源，该调制气源配置成提供调制气体扫除微通道中的流出物。在一些 实施方案中，微通道包括装料室。在其它的实施方案中，装料室包括与微通道的其它截面相 比直径有所增加的截面。在补充实施方案中，调制气源与装料室流体耦合而且当切换阀向 第一位置动作的时候，调制气体能从调制气源流向装料室。在一些实施例中，当切换阀向第 二位置动作的时候，调制气体到装料室的流动被禁止。[0030]在另一方面，揭示一种调制色谱系统中的流体流量的方法，该方法包括使切换阀 在第一位置和第二位置之间动作，第一位置准许流体从调制气源流向微流控装置的第一装 料室以便把柱流出物从第一装料室提供给与微流控装置流体耦合的检测器，第二位置准 许流体从调制气源流到微流控装置的第二装料室以便把柱流出物从第二装料室提供给与 微流控装置流体耦合检测器。[0031]在特定的实施方案中，切换阀是按大约10赫兹到大约100赫兹的频率动作的三通 电磁阀。在一些实施方案中，该方法可能包括通过用在检测器和微流控装置之间的限流器 配置该系统平衡该系统中的压力。在其它的实施例中，该方法可能包括把柱流出物从第一 装料室提供给与微流控装置流体耦合的第一检测器和把柱流出物从第二装料室提供给与 微流控装置流体耦合的第二检测器。在一些实施例中，该方法可能包括通过用在第一检测 器和微流控装置之间的第一限流器和在第二检测器和微流控装置之间的第二限流器配置 该系统来平衡系统中的压力。在特定的实施例中，该方法可能包括作为内部舱室在微流控 装置里面配置每个第一和第二装料室。在特定的实施方案中，该方法可能包括把来自调制 气源的流体流速配置成比柱流出物进入第一和第二装料室的流体流速大至少五倍，举例来 说，至少大十倍。[0032]在另一方面，系统包括由包含第一装料室和第二装料室的内部微通道组成的微流 控装置(第一装料室和第二装料室每个都与微流控装置的入口和出口流体耦合)和与微流 控装置的内部微通道流体耦合而且配置成在第一位置准许调制气体的流动经过入口到第 一装料室把柱流出物从第一装料室输送到微流控装置的出口而在第二位置准许调制气体 的流动经过入口到第二装料室把柱流出物从第二装料室输送到微流控装置的出口的切换 阀。在一些实施例，在准许调制气体到第一室的流动的情况下，限制调制气体到第二室的流 动(或者实质上全然没有调制气体流向第二室发生)。在特定的实施例，在准许调制气体到 第二室的流动的情况下，调制气体到第一室的流动被限制。(或实质上全然没有调制气体流 向第一室发生)[0033]在特定的实施方案中，该系统可能包括与微流控装置的出口流体耦合的检测器。 在一些实施方案中，检测器是质谱仪。在补充实施方案中，切换阀是三通电磁阀。在特定的 实施例中，该系统可能包括与质谱仪和切换阀电耦合而且配置成使质谱仪的检测器读数与三通电磁阀的调制同步的控制器。在其它的实施方案中，该系统可能包括与微流控装置流体耦合的注射器。在一些实施例中，微流控装置可能是作为层叠圆片配置的。[0034]在补充方面，提供一种方法，该方法包括选择准备在色谱系统中使用的流体流速和确定在色谱系统中提供选定的流体的柱的内径。在特定的实施例中，柱的内径是使用下列方程计算的[0035]
权利要求
1.一种配置用于调制色谱系统的流体流量的系统，该系统包括 检测器；以及 配置用于在在第一位置和第二位置之间动作的切换阀，第一位置准许流体流从调制气源流向微流控装置的第一装料室把柱流出物从第一装料室提供给与微流控装置流体耦合的所述检测器，第二位置准许流体流从调制气源流向微流控装置的第二装料室把柱流出物从第二装料室提供给与微流控装置流体耦合的所述检测器。
2.根据权利要求
1的系统，其中切换阀是的三通电磁阀，其配置以大约10赫兹到大约100赫兹的频率动作。
3.根据权利要求
1的系统，进一步包括在检测器和微流控装置之间的限流器，其中该限流器配置用于平衡该系统中的压力。
4.根据权利要求
1的系统，进一步包括第二检测器，其中该系统配置以把柱流出物从第一装料室提供给与微流控装置流体耦合的检测器和把柱流出物从第二装料室提供给与微流控装置流体耦合的第二检测器。
5.根据权利要求
4的系统，进一步包括在第一检测器和微流控装置之间的第一限流器和在第二检测器和微流控装置之间的第二限流器。
6.根据权利要求
1的系统，其中在微流控装置内把第一和第二装料室中的每一个都配置成内部舱室。
7.根据权利要求
1的系统，其中该系统被配置用以提供至少比进入第一和第二装料室的柱流出物的流体流速大五倍的来自调制气源的流体流速。
8.一种系统，其中包括 包括由第一装料室和第二装料室组成的内部微通道的微流控装置，第一装料室和第二装料室都与微流控装置的入口和出口流体耦合；以及 与微流控装置的内部微通道流体耦合并且配置成在第一位置准许调制气体的流动通过入口到第一装料室把来自第一装料室的柱流出物提供给微流控装置的出口而在第二位置准许调制气体的流动通过入口到第二装料室把来自第二装料室的柱流出物提供给微流控装置的出口的切换阀。
9.根据权利要求
8的系统，进一步包括与微流控装置的出口流体耦合的检测器。
10.根据权利要求
9的系统，其中检测器是质谱仪。
11.根据权利要求
10的系统，其中切换阀是三通电磁阀。
12.根据权利要求
11的系统，进一步包括与质谱仪和切换阀电耦合并且配置成使质谱仪的检测器读数与三通电磁阀的调制同步的控制器。
13.根据权利要求
8的系统，进一步包括与微流控装置流体耦合的注射器。
14.根据权利要求
8的系统，其中微流控装置是作为层叠圆片配置的。
15.—种系统,其中包括 与第一柱流体耦合的第一注射器； 与第二柱流体耦合的第二注射器； 通过第一端口与第一柱流体耦合并且通过第二端口与第二柱流体耦合的微流控装置，该微流控装置包括与第一端口流体耦合的第一装料室和与第二端口流体耦合的第二装料室；以及与微流控装置和调制气源流体耦合的切换阀，该切换阀配置成在第一位置准许来自调制气源的调制气体的流动把第一装料室的流出物提供给与微流控装置流体耦合的检测器， 该切换阀被进一步配置成在第二位置准许来自调制气源的调制气体流向第二装料室把第二装料室的流出物提供给与微流控装置流体耦合的检测器。
16.根据权利要求
15的系统，进一步包括用与第一装料室流体耦合的第一检测器和与第二装料室流体耦合的第二检测器配置该系统。
17.根据权利要求
15的系统，其中切换阀配置成在第一和第二位置之间被激活把来自第一装料室的脉动流提供给检测器和把来自第二装料室的脉动流提供给检测器。
18.根据权利要求
17的系统，其中切换阀是三通电磁阀。
19.根据权利要求
17的系统，其中检测器是质谱仪。
20.根据权利要求
19的系统，进一步包括与质谱仪和切换阀电耦合并且配置成使质谱仪的检测器读数与切换阀的调制同步的控制器。
21.一种系统，其中包括配置用于提供选定的流体流速的流体流动路径，并进一步包括柱，其内径有效的提供选定的流体流速。
22.根据权利要求
21的系统，其中柱的内径是使用下式计算的
23.—种系统,其中包括配置用于提供选定的流体流速的流体流动路径，并进一步包括限流器有效的提供选定的流体流速。
24.根据权利要求
23的系统，其中限流器的内径是使用下列的方程计算的
25.根据权利要求
23的系统，其中限流器的长度是使用下列的方程计算的。
专利摘要
在此描述的特定的实施方案指向一种包括微流控装置的色谱系统。该微流控装置能与切换阀流体耦合提供色谱系统的选择性流体流量控制。在一些实施例中，微流控装置可能包括能提供该系统的流体流量附加控制的装料室、旁路限流器或其它特征。另外，描述了使用该装置的方法和计算提供预期的流速的长度和直径的方法。
文档编号G01N30/00GKCN202822862 U发布类型授权 专利申请号CN 200990100386
公开日2013年3月27日 申请日期2009年5月27日
发明者A·蒂普勒 申请人:魄金莱默保健科学有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan