在调制流体时不中断的流体流动的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种流体处理装置和处理流体的方法。
【背景技术】
[0002]在液相色谱法中，流体样本和洗脱液(液体流动相)可以通过导管和柱进行栗送，在柱中发生样本组分的分离。该柱可以包括能够分离流体分析物的不同组分的材料。该填充材料(即所谓的颗粒，可包括硅胶)可被填充到柱形管中，该柱形管可以通过导管连接到其他元件，例如，采样器、检测器。
[0003]一个或多个流体阀可以形成液相色谱设备的一部分。在美国7036526B1中公开了对于用于液体分离的该阀的示例。进一步参考了在本申请的优先权日之后公开的美国申请号为61/834,883和PCT申请号为PCT/IB2013/054885的专利申请。
[0004]美国2006/0186028Al公开了一种用于质谱仪的液体色谱系统。液相色谱系统包括预分离柱和分析柱。液体通过预分析柱和分析柱两者的液体流动可以由两个阀来调节。通过切换阀，可以以不同的操作模式来操作液相色谱系统，其中，预分离柱和分析柱在不同的操作模式下被分配给不同的流路。
[0005]WO 2013/167193 Al公开了一种用于分离流体样品的样品分离装置。样品分离装置包括将第一流体递送到第一维色谱柱的第一栗。当经过第一色谱柱后，第一流体进入流体阀和流动耦合器。此外，第二流体由第二栗递送。在流体阀和/或流动耦合器内，第一流体和第二流体被混合成均匀流。然后，第一流体和第二流体的均匀流被递送到第二维色谱柱。
[0006]流体样本的二维分离表示这样的分离技术:在第一分离单元中的第一分离程序被执行以将流体样本分离为多个级分，并且在第二分离单元中的后面的第二分离程序被执行来进一步将多个级分中的至少一个分离为子级分。二维液相色谱法(2D LC)可结合两个液相色谱分离技术，并且沿两个正交时间轴绘出检测事件的时间相关性。
[0007]对于例如液相色谱装置的样本分离装置，使用流体开关。在开关切换期间可能会发生压力冲击，这可能损坏样本分离装置的流体部件。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是在流体处理期间对可能使流体处理装置的流体部件的完整性恶化的压力冲击或压力波动进行抑制。该目的通过独立权利要求解决。进一步的实施例由从属权利要求示出。
[0009]根据本发明的示例性实施例，提供了一种用于处理流体(S卩，可选的包含固体颗粒的液体和/或气体)的流体处理装置，其中，该流体处理装置包括:第一流体驱动单元(例如，第一栗，特别是高压栗;然而，第一流体驱动单元还可以包括或者是反应器罐或管)，其构造为用于沿着第一流路驱动第一流体;第二流体驱动单元(例如，第二栗，特别是另一个高压栗)，其构造为用于沿着第二流路驱动第二流体;和流体开关，其流体耦合到第一流路和第二流路，并且构造为能够切换(例如，在流体处理装置(例如，处理器)的控制单元的控制下)为用于使第一流体(例如用于相继输送独立的第一流体组)从第一流路输送到第二流路而不中断(即，持续地维持)沿着第一流路和第二流路中的至少一者(特别是沿着第一流路和第二流路(更具体地，而没有压力波动或压力冲击))的流体流动。
[0010]根据本发明的另一个示例性实施例，提供了一种处理流体的方法，其中，该方法包括沿着第一流路驱动第一流体，沿着第二流路(其可以始终维持与第一流路分离)驱动第二流体，以及切换流体开关，其中，该流体开关被流体耦合到第一流路和第二流路，以用于使第一流体从第一流路输送到第二流路而不中断沿着第一流路和第二流路中的至少一者的流体流动(特别是沿着第一流路和第二流路)。
[0011 ]根据本发明的示例性实施例，提供了一种流体处理装置，该流体处理装置能够被操作以用于使流体经由作为输送部件的流体开关从一个流路输送到另一个流路，而在流体开关(其可以表现为至少一个流体阀)的切换操作期间并没有压力冲击(例如，突然的压力增长或突然的压降)的风险。这可以通过以以下方式构造流动开关来实现:即使在使第一流体经由流体开关从第一流路输送到第二流路的过程期间，既不会在第一流路中也不会在第二流路中发生流体流动中断。因此，安全地防止由于过大压力而损坏流体处理装置的灵敏流体部件(例如，位于第一流体驱动装置的下游和流体开关的上游的诸如荧光检测器之类的检测器)。此外，分离精度或检测精度在这样的过大压力的作用下可能会减小。据信，在切换流体开关期间，通常当沿着第一流路或者沿着第二流路的流体流动在相应的流路内的任意点处暂时中断而相应流路中的流体驱动单元继续栗送并沿着流路运送流体时，形成这样的过大压力。根据示例性实施例的沿着第一流路和第二流路中的至少一者的流体流动从不中断的流体开关的构造，这样的时间间隔(其中，流路暂时不能输送流体)不可能出现。
[0012]在下文中，将对流体处理装置和方法的又一个示例性实施方式进行说明。
[0013]根据本发明的示例性实施例，第一流路和第二流路在它们的除流体开关内的长度之外的整个长度(即，其整条路线)上彼此流体解耦，从而允许只在流体开关内使流体从第一流路输送到第二流路。具体地，第一流路的路线可以包括第一流体驱动单元、第一分离单元、流体开关和布置在流体开关下游的废液容器。更具体地说，第二流路的路线可以包括第二流体驱动单元、流体开关、第二分离单元和另一个废液容器。换句话说，根据所述实施例，第一流路与第二流路只在流体开关内交汇。即，在本实施例中，第一流路和第二流路的唯一流体耦合可能发生在流体开关内，而第一流路和第二流路的整个其余部分彼此流体分离(和部分地彼此流体分离)。和第二流动路径可以从被流体(和空间)分开的彼此。这可以提供以下优点:压力、流速、分离方法和/或第一流路和第二流路内的任何其它参数或性质可以独立地进行调整。因此，第一维和第二维的流路可以是总是彼此分离并且从不交叉，除由阀所提供的输送之外。在这样的实施例中，阀在两维之间提供了流体输送，但是实际上第一维和第二维的流路在任何时刻都不会彼此连接。
[0014]根据本发明的示例性实施例，流体开关能够在不同流体切换状态之间切换成用于以以下方式使第一流体从第一流路输送到第二流路:在过渡期，沿着第一流路和沿着第二流路的流体流动在不同流体切换状态之间进行切换期间持续不中断。更具体地，流体开关可以构造为能够在多个流体切换状态(例如，对应于定子和可动件(例如，作为流体开关的实施例的流体阀的转子)之间的不同的相对位置)之间切换，使得通过流体处理装置的流体流动从不中断。例如，流体开关可以包括具有定子的至少一个流体阀和能够相对于定子运动(特别是可旋转的)的可动件。定子可以具有多个流体端口，该多个流体端口具有连接到流体处理装置的各种流体部件，特别是还被提供用于与第一流路和第二流路流体耦合。可动件可以包括凹槽或其它流体导管，其可以通过在不同切换状态之间使可动件相对于定子运动来流体耦合或拆开端口中的相应者。在这样的流体阀从一个流体耦合状态转换到另一个流体耦合状态期间，可动件必须运动一定的程度，以便使另一个凹槽或流体导管与端口中的相应者流体连接。通常，这样的过渡期可能涉及第一流路相对于沿着第一流路流动的第一流体的流动目的地的暂时流动堵塞或去耦，使得第一流体积存在流体阀的上游并且导致压力增大。这可能会损害第一流路中的流体组件，特别是位于流体开关的上游的检测器。然而，本发明的示例性实施例提供了一种被构造为即使在这样的转换期期间也确保流体持续流动的流体开关。
[0015]根据本发明的示例性实施例，流体处理装置还包括第一流体容纳管、第二流体容纳管和第三流体容纳管，第一流体容纳管、第二流体容纳管和第三流体容纳管中每一者具有流体耦合到流体开关的流体接口并且被构造为相配合以便当流体开关切换成用于使第一流体从第一流路输送到第二流路时维持经由流体容纳管中的至少一者的沿着第一流路和沿着第二流路(其中，第一流路和第二流路可以维持不直接连接到彼此)的流体流动，特别是通过将包含来自第一流路的流体的流体容纳管连接到第二流路。通过提供三个这样的流体容纳管(例如，每个都连接到流体开关的两个分配端口的样本回路)可以实现为流体容纳管或旁路，其选择性地分别与第一流路或第二流路的某些部段流体连通，以防止在切换时任意流路中的持续流动中断。
[0016]根据本发明的示例性实施例，流体开关构造为能够切换成流体处理切换状态，在该状态下，第一流路包括第一流体容纳管或第二流体容纳管，而第二流路包括相应的另一者(即第一流体容纳管或第二流体容纳管)，并且同时第一流路和第二流路都不包括第三流体容纳管(例如参见图2和图3)。在该流体处理切换状态下，被暂时存储在第一流体容纳管或第二流体容纳管中的第一流体可被引入到第二流路中，例如用于分析(例如分离)。这样的分析可以包括将第二流路中的这部分第一流体分离成级分。例如，可以在该流体处理切换状态下发生色谱分离。或者，通过将第一流体容纳管或第二流体容纳管与第二流路耦合，可以实现在非常短的停滞时间对第一流路中的第一流体的非常有效的和快速的分析。
[0017]根据本发明的示例性实施例，流体开关构造为切换成第一流体分割切换状态，在该状态下，第一流路包括第一流体容纳管和第二流体容纳管，而第二流路包括第三流体容纳管(例如参见图4)。在该第一流体分割切换状态下，第一流体流动在第一流路中被分割成通过第一流体容纳管和第二流体容纳管平行流动的两个平行流动部，同时第二流体流过第三流体容纳管。这种操作模式也被表示为流体开关的操作模式之一。
[0018]根据本发明的示例性实施例，流体开关构造为能够切换成第二流体分割切换状态，在该状态下，第一流路包括第一流体容纳管或第二流体容纳管，而第二流路包括相应的另一者(即第一流体容纳管或第二流体容纳管)，并且包括第三流体容纳管(例如参见图5和图6)。作为流体处理切换状态，第二流体分割切换状态也可以具有两种(例如能够被交替地激活)子模式:在这些子模式的一者中，第一流路仅与第一流体容纳管流体耦合。在其它子模式中，第一流路仅与第二流体容纳管流体耦合。并行地，第二流路与第三流体容纳管以及第一流体容纳管和第二流体容纳管中的目前未与第一流路流体连通的另一者流体耦合。具有这样的构造，第二流体分割成第三流体容纳管以及第一流体容纳管和第二流体容纳管中的与第一流路流体连通的一者。该切换模式也可以表示为中间切换模式，其中，防止并且维持防止流体流动的中断。
[0019]根据本发明的示例性实施例，流体处理装置构造为流体反应装置，该流体反应装置构造为用于实现第一流体与反应介质的反应，特别是来自反应单元的反应介质(例如参见图2至图6)。在该实施例中，流体反应器可以设置在第一流路中并且能够与第一流体进行例如化学反应或生物反应。在该反应之后，例如利用流体反应器的某些物质，相应修改的第一流体可以部分或部段地或者分组地被引入到第二流路中，例如用于将修改后的第一流体分离成级分，用于与另一第二流体反应或者用于其它的分析目的。在该实施例中，不期望沿着第一流路的第一流体的流动通过流体开关的切换处理而暂时中断。这对第一流路中的流体部件以及第一流路中第一流体的源是有害的，该源例如是连接到第一流路的有机体。
[0020]根据本发明的另一个示例性实施例，流体处理装置构造为样本分离装置，该装置构造用于分离第一流体(例如参见图7至图11)。根据该实施例，第一流体能够分组被引入到第二流路中以被分离或者在那里被进一步分离。例如，色谱分离柱可以布置在第二流路中以用于将第一流体分离成级分。在该实施例中，驱动第二流体的第二流体驱动单元可以驱动流动相(例如，按照梯度模式)，以便按照液相色谱原理分离第一流体。