專利名稱：流體泵、分流器和流體分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及流體泵、分流器、樣品分離裝置以及處理流體的方法。
背景技術(shù)：
US 2008/0022765公開了一種液相色譜裝置，具體地公開了具有用于引入和計(jì)量外部給定體積的流體的計(jì)量裝置并具有用于控制計(jì)量裝置的流體引入量以確定流體的流率的控制單元的流量計(jì)。在液相色譜中，流體樣品和洗脫液(液體流動相)可以被泵送通過導(dǎo)管和其中發(fā)生樣品組分的分離的柱。柱可以包含能夠分離流體分析物的不同組分的材料。這樣的填充材料，所謂的可以包含硅膠的球珠，可以被填充到柱管中，所述柱管可以通過導(dǎo)管與其他元件(如控制單元、包含樣品和/或緩沖液的容器)連接。流動相的組成可以通過如下方式調(diào)節(jié)由不同的流體組分以可變的貢獻(xiàn)來組成流動相。在不期望的情況下，所傳輸?shù)牧鲃酉嗟牧髁恳约坝袝r(shí)還有組成可能發(fā)生變化或擾動，這可能劣化樣品分離裝置的正常操作。在HPLC技術(shù)中，通過分離柱的期望流量可能明顯大于通過用于分析流體的經(jīng)分離的組分的質(zhì)譜檢測器的期望流量。一方面，減小通過分離柱的流量來滿足質(zhì)譜的要求可能導(dǎo)致檢測峰的偽差，諸如峰加寬。另一方面，增大通過質(zhì)譜裝置的流量來滿足分離柱的要求也不是簡單可行的。因此，流體分離裝置的正常操作仍然可能是困難的，特別是當(dāng)質(zhì)譜裝置被采用用于分析目的時(shí)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的一個目的是高效管理流體流，以允許提高流體分離性能。獨(dú)立權(quán)利要求實(shí)現(xiàn)了該目的。從屬權(quán)利要求示出了其它實(shí)施方式。根據(jù)本實(shí)用新型的示例性實(shí)施方式，提供了用于流體分離裝置的流體泵，所述流體分離裝置用于分離流體，其中所述流體泵包括流體入口，具有入口壓力的流體能向所述流體入口供應(yīng)；流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)，其配置來把供應(yīng)到所述流體入口的流體朝向被連接的流體通路傳導(dǎo)，其中，所述流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)可被控制，使得無論所述入口壓力的值如何，所述流體都以能被限定的(或已被限定的)流率連續(xù)地傳導(dǎo)遠(yuǎn)離所述流體入口。應(yīng)該理解，這可以被實(shí)現(xiàn)為主動泵送動作(盡管在反向方向上)，與調(diào)控液壓通路的限制以控制流率的被動模式相反。根據(jù)另一示例性實(shí)施方式，提供了用于流體分離裝置的分流器，所述流體分離裝置用于分離流體，其中所述分流器包括流體入口導(dǎo)管，其可供應(yīng)流體；第一流體出口導(dǎo)管和第二流體出口導(dǎo)管，其都與所述流體入口導(dǎo)管流體連通，使得由所述流體入口導(dǎo)管供應(yīng)的流體的至少一部分被分流到所述第一流體出口導(dǎo)管和所述第二流體出口導(dǎo)管之間，其中所述分流器被構(gòu)造成使得所述流體的被傳導(dǎo)到所述第一流體出口導(dǎo)管的部分都以能被限定的(或已被限定的)流率連續(xù)地傳導(dǎo)遠(yuǎn)離所述流體入口導(dǎo)管。換句話說，可以提供流量減扣單元。根據(jù)另一個示例性實(shí)施方式，提供了用于分離流體的流體分離裝置，其中所述流體分離裝置包括流體驅(qū)動器，特別是泵送系統(tǒng)，其被構(gòu)造用于驅(qū)動所述流體通過所述流體分離裝置；分離單元，特別是色譜柱，其被構(gòu)造用于所述流體。此外，具有上述特征的流體泵和/或具有上述特征的分流器可以被設(shè)置在所述流體分離裝置中。流體泵和/或分流器可以例如被布置在分離單元的上游，以在其最優(yōu)條件下操作泵，同時(shí)以較小的流率最佳地操作分離單元，或者流體泵和/或分流器可以被布置在分離單元的下游，以操作下游裝置，諸如檢測或分離后處理，其在低于分離單元的最佳流率下運(yùn)行最好。根據(jù)另一示例性實(shí)施方式，提供了在用于分離流體的流體分離裝置中泵送流體的方法，其中，所述方法包括向流體入口供應(yīng)具有入口壓力的流體；由流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)將供應(yīng)到所述流體入口的流體朝向被連接上的流體通路傳導(dǎo)；控制所述流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)，使得無論所述入口壓力的值如何，所述流體被以限定的流率連續(xù)地傳導(dǎo)遠(yuǎn)離所述流體入口。根據(jù)另一示例性實(shí)施方式，提供了分流在用于分離流體的流體分離裝置中流動的流體的方法，其中，所述方法包括向流體入口導(dǎo)管供應(yīng)流體；將由流體入口導(dǎo)管供應(yīng)的流體的至少一部分在第一流體出口導(dǎo)管和第二流體出口導(dǎo)管之間分流，所述第一流體出口導(dǎo)管和第二流體出口導(dǎo)管都與流體入口導(dǎo)管流體連通；控制所述流體流，使得被傳導(dǎo)到所述第一流體出口導(dǎo)管的流體的一部分被以限定的流率連續(xù)地傳導(dǎo)遠(yuǎn)離流體入口導(dǎo)管。根據(jù)另一示例性實(shí)施方式，提供了在用于分離流體的流體分離裝置中以可變的流率泵送流體的方法，其中所述方法包括向流體入口供應(yīng)在入口壓力下的流體；由流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)將供應(yīng)到所述流體入口的流體朝向被連接上的流體通路傳導(dǎo)；控制所述流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)，使得無論所述入口壓力的值如何，所述流體被以一定的流率連續(xù)地傳導(dǎo)遠(yuǎn)離所述流體入口，所述流率足以獨(dú)立于柱流率地留下恒定的流率用于質(zhì)譜裝置。在本申請的上下文中，術(shù)語“入口壓力”可以具體表示流體泵或分流器在其流體入口所受到的(或面臨的)實(shí)際壓力值。因此，此入口壓力是流體泵或分流器調(diào)節(jié)其自身的操作所基于的起點(diǎn)。無論入口壓力的值如何，流體泵或分流器將調(diào)節(jié)其本身的操作(例如內(nèi)部活塞運(yùn)動和/或流體閥的切換狀態(tài))，使得獨(dú)立于該實(shí)際的壓力值，在流體入口設(shè)置將被吸入的合適流體流量。在本申請的上下文中，術(shù)語“遠(yuǎn)離...而被連續(xù)傳導(dǎo)”可以具體表示流體泵(或分流器)可操作來確保通過流體泵的入口(或通過第一流體出口導(dǎo)管)的流量被控制，例如被控制為恒定的或者是在一定的時(shí)間間隔內(nèi)符合預(yù)定的特性曲線，而沒有不可控的子間隔。例如，時(shí)間間隔(在該間隔期間，通過入口的流量能被不中斷地控制)可以大于流體泵的一個工作循環(huán)，尤其是大于兩個工作循環(huán)。例如，時(shí)間間隔(在該間隔期間，通過入口的流量能被不中斷地控制)可以大于往復(fù)運(yùn)動的活塞用于在改變其運(yùn)動方向之前在流體泵的腔室中移動所需要的時(shí)間的至少兩倍或至少三倍。與常規(guī)方案不同，示例性實(shí)施方式可以允許被減扣的流量的不中斷限定，而不會有在反轉(zhuǎn)點(diǎn)處往復(fù)運(yùn)動的活塞的運(yùn)動方向的反轉(zhuǎn)所引起的偽差。在本申請的上下文中，術(shù)語“能被限定的”和“已被限定的”可以具體表示它可以表明將被從流體泵的流體入口接口減扣的目標(biāo)流量。泵然后將控制其內(nèi)部操作，從而永久地獲得目標(biāo)流量(可以是恒定的或依賴于時(shí)間的，這取決于上述限定)。在一個實(shí)施方式中，目標(biāo)流量可以被“限定”為實(shí)際供應(yīng)的流量(可以被測量)減去給定值。這樣，在所述第二出口處的流量將就是給定值，而與所供應(yīng)的流量的水平無關(guān)。在本申請的上下文中，術(shù)語“流率”可以具體表示每分鐘流動通過流體入口或通過第一流體出口導(dǎo)管的流體體積(或流體質(zhì)量，特別是當(dāng)流體暴露于可壓縮性變得顯著的大壓力水平下時(shí))。在本申請的上下文中，術(shù)語“分流器”可以具體表示被構(gòu)造用于將來自流體入口導(dǎo)管的入口流分流或分成兩個或多于兩個的出口流。分流器可將源流體流分流成多個目標(biāo)流，就是流量流的分叉。分流器的實(shí)例是流體T形管或流體Y形管(兩者都具有一個入口導(dǎo)管和兩個出口導(dǎo)管)，或流體X形管(具有一個入口導(dǎo)管和三個出口導(dǎo)管，或具有兩個入口導(dǎo)管和兩個出口導(dǎo)管)。在本申請的上下文中，第一流體構(gòu)件在流體通路中的第二流體構(gòu)件“下游”的布置可以具體表示在流體流動方向上，流體首先通過第二流體構(gòu)件，然后再通過第一流體構(gòu)件。相應(yīng)地，第一流體構(gòu)件在流體通路中的第二流體構(gòu)件“上游”的布置可以具體表示在流體流動方向上，流體首先通過第一流體構(gòu)件，然后再通過第二流體構(gòu)件。根據(jù)示例性實(shí)施方式，提供了流體泵，該流體泵具有如下的特性獨(dú)立于當(dāng)前的入口壓力，流體泵保證在其流體入口，總是減扣或吸入限定的流率。換句話說，將被傳導(dǎo)遠(yuǎn)離流體入口的可精確限定的負(fù)流量是由流體泵控制的參數(shù)。因此，可以確保即使在入口壓力改變的情況下，流體泵的流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)或者將增大其向其內(nèi)部抽吸流體的功率，或者如果入口壓力變得如此大，以至于沒有主動的反作用力的話限定的流率將被超過，則將主動提供這樣的反作用力。因此，被控制的參數(shù)是由流體泵吸入的流率。具體地，這樣的原理或甚至這樣的流體泵可以有利地在分流器中實(shí)現(xiàn)，以允許從入口流量減扣限定的流率，使得一個或多個其他的出口流體導(dǎo)管將總是運(yùn)輸較之入口流量減少了被流體泵吸入的減扣流量的流率。因此，流體泵可以防止在其他出口導(dǎo)管中過量的流量。同時(shí)，其他的流體出口導(dǎo)管將根本不會被該限定的流量減少影響，因?yàn)橛捎诜至髌鞯姆植娼Y(jié)構(gòu)，流體泵沒有被布置在該或這些其他的流體出口導(dǎo)管中。這樣的實(shí)施方式可以有利地在流體分離裝置諸如HPLC中實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵谶@種情況下，可能期望的是流動通過分離柱的流體應(yīng)顯著高于朝向柱的下游的質(zhì)譜裝置流動的流量。通過將分離柱布置在流體入口導(dǎo)管中，將流體泵布置在第一流體出口導(dǎo)管中，以及將質(zhì)譜裝置布置在第二流體出口導(dǎo)管中，可以控制由流體泵減扣的(因此將不會被傳導(dǎo)到質(zhì)譜裝置的)流體流量。結(jié)果，通過分離柱的流量可以被調(diào)節(jié)為大于通過質(zhì)譜裝置的流量。例如，小至O. 5ml/min或更小的流率可以被朝向質(zhì)譜裝置傳導(dǎo)，而在分離柱處的流率可以例如為2ml/min或更大。根據(jù)對于某一流體分離應(yīng)用所需要的條件，將由流體泵執(zhí)行的主動分流可以被精細(xì)調(diào)節(jié)。先前描述的通過到分叉流體通路中的限定的吸入獲得的流量減少的有益效果可以連續(xù)地，即基本上不中斷地實(shí)現(xiàn)。因此，通過根據(jù)示例性實(shí)施方式的流體泵的相應(yīng)操作，可以防止流體特性的任何不連續(xù)或不穩(wěn)定，這樣的不連續(xù)或不穩(wěn)定例如可能通常發(fā)生在流體泵的往復(fù)運(yùn)動的活塞的反向點(diǎn)處。接著，將說明流體泵的進(jìn)一步的示例性實(shí)施方式。但是，這些實(shí)施方式也適用于分流器、流體分離裝置和所述方法。在一個實(shí)施方式中，流體泵包括控制單元，所述控制單元被配置來控制所述流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)，使得無論所述入口壓力的值如何，所述流體被以可限定的、特別是恒定的流率連續(xù)地傳導(dǎo)遠(yuǎn)離所述流體入口。這樣的控制單元可以是中央處理單元(CPU)或微處理器。其可以允許這可以允許流體泵的操作的自動作調(diào)節(jié)，以滿足給定的目標(biāo)流率，例如基于傳感器數(shù)據(jù)、關(guān)于溶劑特性的庫數(shù)據(jù)、關(guān)于流體泵的技術(shù)特性的校正數(shù)據(jù)或用戶輸入。在一個實(shí)施方式中，流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)可被手動控制，使得無論所述入口壓力的值如何，所述流體被以可限定的、特別是恒定的流率連續(xù)地傳導(dǎo)遠(yuǎn)離所述流體入口。在本實(shí)施方式中，用戶自己可以控制或定義泵入口處的流率，在將流體泵的可能的應(yīng)用擴(kuò)展到許多技術(shù)領(lǐng)域。在兩種實(shí)施方式中，即通過控制單元或通過用戶調(diào)節(jié)，都可以支持具有傳感器測量的控制體，所述傳感器測量可以測量在流體系統(tǒng)的一個或不同位置處的參數(shù)，諸如壓力、
流率、溫度等。在一個實(shí)施方式中，流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)可被控制，使得無論所述入口壓力的值如何，所述流體被以恒定的流率連續(xù)地傳導(dǎo)遠(yuǎn)離所述流體入口。恒定的流率，即不隨時(shí)間變化的單位時(shí)間間隔內(nèi)的流動流體體積，對于實(shí)現(xiàn)液相色譜裝置的恒定的分離性能可以是有利的。在一個實(shí)施方式中，流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)可被控制，使得當(dāng)所述入口壓力的值將導(dǎo)致超過所述能被限定的流率的流率(在沒有控制的情況下)時(shí)，所述流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)施加與所述入口壓力相反的反作用力，從而將所述流率調(diào)節(jié)到所述能被限定的流率。因此，流體泵可以主動地抵抗由流體施加的力。例如，流體泵的活塞可以施加一定的與流體的流動相反的壓力。在一個實(shí)施方式中，流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)可被控制，使得當(dāng)所述入口壓力的值將導(dǎo)致低于所述能被限定的流率的流率(在沒有控制的情況下)時(shí)，所述流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)通過施加額外的抽吸力，增強(qiáng)所述入口壓力，從而將所述流率調(diào)節(jié)到所述能被限定的流率。因此，在與前述情形相反的操作條件下，即，流體具有非常小的流率的情況下，流體泵可以通過施加相應(yīng)的增強(qiáng)或提高的附加抽吸力來主動地減小入口壓力，從而使得預(yù)定量的流體流量被流體泵吸入。在一個實(shí)施方式中，流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)包括活塞，所述活塞可被控制，以在腔室內(nèi)往復(fù)運(yùn)動，從而在工作循環(huán)的一部分期間在所述腔室內(nèi)向后移動時(shí)以所述能被限定的流率傳導(dǎo)流體遠(yuǎn)離所述流體入口。在本上下文中，術(shù)語“向后”可以具體表示活塞在腔室內(nèi)平行于流動流體的運(yùn)動方向的運(yùn)動。因此，當(dāng)活塞向后運(yùn)動時(shí)，流體經(jīng)由流體入口被抽入。與此相反，向前運(yùn)動的活塞可以與流動的流體反平行地運(yùn)動，從而這樣的向前運(yùn)動的活塞與流動流體的結(jié)合將不會導(dǎo)致流體被抽入流體入口。因此，活塞在向前運(yùn)動期間可以在流體入口處與流體去耦合，并且可以在向后運(yùn)動期間在流體入口處與流體耦合。因?yàn)榍皇抑械幕钊?jīng)常往復(fù)運(yùn)動，所以活塞與流體入口耦合和去耦合的時(shí)間間隔可以交替。具體地，靠近反轉(zhuǎn)點(diǎn)(即，活塞在腔室中的終端位置，在該處，活塞從向后運(yùn)動變?yōu)橄蚯斑\(yùn)動，或反之亦然)的與流體入口耦合的活塞可能導(dǎo)致流動特性的偽差。因此，還可以僅僅在活塞在向后方向上沿腔室的中心部分移動時(shí)，將活塞與流體入口耦合，從而活塞在沿向后方向行進(jìn)但充分靠近腔室的終端時(shí)，也可被與流體入口在流體上去耦合。在一個實(shí)施方式中，流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)包括另一活塞，所述另一活塞)可被控制，以在另一腔室內(nèi)往復(fù)運(yùn)動，從而與在前述活塞協(xié)作，在所述工作循環(huán)的一部分期間在所述另一腔室內(nèi)向后移動時(shí)以所述能被限定的流率傳導(dǎo)流體遠(yuǎn)離所述流體入口。根據(jù)這樣的實(shí)施方式，使用至少兩個活塞，其可一起來確保以能被限定的流率連續(xù)吸入流體。當(dāng)兩個活塞就其往復(fù)運(yùn)動而言以相差運(yùn)行時(shí)，可以確?？偸怯兄辽僖粋€活塞在向后方向上運(yùn)動，使得連續(xù)的-特別是恒定的或至少可限定的(可以是漸變的或根據(jù)特定的形狀)-的減扣流率成為可能。在一個實(shí)施方式中，所述活塞和所述另一活塞中的任意一個可被控制，以在所述工作循環(huán)的一部分期間在各自腔室內(nèi)向前移動，從而在向前移動時(shí)，各活塞與所述流體入口在流體上斷開。因此，可以防止減扣的流體被向前運(yùn)動的活塞減少。但是，在三個或更多個活塞的情況下，還可以通過有意地將一個或多個當(dāng)前向前運(yùn)動的活塞也與流體入口耦合，來調(diào)節(jié)(例如減小)流率。在一個實(shí)施方式中，流體泵包括可切換流體閥，所述可切換流體閥具有與所述流體入口、所述流體通路、所述腔室和所述另一腔室流體連通的流體接口。在一個實(shí)施方式中，這樣的可切換流體閥可以是旋轉(zhuǎn)閥。這樣的旋轉(zhuǎn)閥可以由兩個可彼此相對旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件或部件形成。通過采用這樣的手段，在流體閥的一個構(gòu)件的一定的位置上形成的流體端口可以被選擇性地與在流體閥的另一構(gòu)件中形成的溝槽對準(zhǔn)或不對準(zhǔn)。因此，可以適當(dāng)?shù)叵薅ㄇ皇液突钊械囊粋€分別被耦合到流體入口的時(shí)間間隔以及其與流體入口去耦合的其他時(shí)間間隔。旋轉(zhuǎn)閥的切換邏輯可以被配置，使得每次由當(dāng)前流體耦合的活塞從流體入口減扣限定的目標(biāo)流率。在一個實(shí)施方式中，當(dāng)各個所述活塞將其運(yùn)動方向從向后運(yùn)動反轉(zhuǎn)為向前運(yùn)動時(shí)(或在反轉(zhuǎn)之前的預(yù)定時(shí)間間隔或空間區(qū)域)，所述可切換流體閥可切換以分別將所述活塞與所述流體入口在流體上斷開。根據(jù)該實(shí)施方式，活塞可以在(或靠近往復(fù)運(yùn)動的活塞的反轉(zhuǎn)點(diǎn))，即在頂部或底部死點(diǎn)，與流體入口去耦合，從而防止這樣的反轉(zhuǎn)時(shí)可能具體發(fā)生的偽差。在一個實(shí)施方式中，當(dāng)各個所述活塞將其運(yùn)動方向從向前運(yùn)動反轉(zhuǎn)為向后運(yùn)動時(shí)(或在反轉(zhuǎn)之后預(yù)定的時(shí)間間隔或空間區(qū)域)，所述可切換流體閥可切換以分別將所述活塞與所述流體入口在流體上連接。因此，例如經(jīng)過在將運(yùn)動方向從向前反轉(zhuǎn)為向后運(yùn)動之后的預(yù)定延遲時(shí)間，活塞可以被分別耦合到流體入口，使得其可以在行程寬度的剩余部分內(nèi)又對流體流量的減扣作出貢獻(xiàn)。在一個實(shí)施方式中，流率可被限定在約O. OOlml/min和約10ml/min之間的范圍內(nèi)。這是對于液相色譜應(yīng)用而言合適的流率范圍。但是，其他流率是可以的，特別是當(dāng)活塞的尺寸改變時(shí)(較小的活塞可以對應(yīng)于較低的流量，較大的活塞可以對應(yīng)于較高的流量)。在一個實(shí)施方式中，流體泵包括與所述流體通路流體連通的廢液容器。這樣的廢液容器可以是處于流體導(dǎo)管的終端的、流體(其例如是不再需要的)可被積聚在其中的無壓力容器。在一個實(shí)施方式中，流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)包括多個活塞(兩個，三個或更多個)，每一個所述活塞可被單獨(dú)控制，以在各自腔室內(nèi)向前和向后往復(fù)運(yùn)動，從而以所述能被限定的流率傳導(dǎo)流體遠(yuǎn)離所述流體入口。所述多個活塞可被控制，使得由(例如，由于流體閥的當(dāng)前切換狀態(tài)，當(dāng)前與所述流體入口流體連通的)所有當(dāng)前向后移動的活塞每分鐘移走的流體體積的總和與由(例如，由于流體閥的當(dāng)前切換狀態(tài)，當(dāng)前與所述流體入口流體連通的)所有當(dāng)前向前移動的活塞每分鐘移走的流體體積的總和之間的差隨時(shí)間保持恒定。因此，整體的向前移走的流體體積減去整體的向后移走的流體體積得到的差可以被調(diào)節(jié)到所需。其他當(dāng)前沒有與流體入口流體連通的活塞(例如，由于流體閥的當(dāng)前切換狀態(tài))對于實(shí)際流率的調(diào)節(jié)沒有貢獻(xiàn)。下面將說明分流器的進(jìn)一步的示例性實(shí)施方式。但是，這些實(shí)施方式也適用于流體泵、流體分離裝置和所述方法。在一個實(shí)施方式中，流體泵(例如，具有上述特征的流體泵)被布置在第一流體出口導(dǎo)管中。因此，流體可以以精確的限定流率被抽吸到第一流體出口導(dǎo)管中，從而來自流體入口導(dǎo)管的流率減去第一流體出口導(dǎo)管中的流率后可以被泵送到第二流體出口導(dǎo)管中。因此，通過操控第一流體出口導(dǎo)管中的流體流量，另一第二流體出口導(dǎo)管中的流率可以被設(shè)定，而不需要在第二流體出口導(dǎo)管中布置任何控制構(gòu)件。因此，第二流體出口導(dǎo)管中的流量不會被第二流體出口導(dǎo)管中的任何控制構(gòu)件擾動。在一個實(shí)施方式中，第一流體出口導(dǎo)管與流體泵的流體入口在流體上耦合。因此，流體泵可以選擇性地操控第一流體出口導(dǎo)管中的流量狀況。在一個實(shí)施方式中，分流器被構(gòu)造為流體T形管或流體Y形管。因此，T形管或流體Y形管的整個管線具有內(nèi)腔，并且管線的交叉點(diǎn)可以彼此在流體上耦合。在一個實(shí)施方式中，分流器被構(gòu)造成使得所述流體的被傳導(dǎo)到所述第二流體出口導(dǎo)管的部分被以在約O. OOlml/min和約lml/min之間的范圍內(nèi)的流率傳導(dǎo)遠(yuǎn)離所述流體入口導(dǎo)管。但是，其他的可調(diào)節(jié)流率也是可以的，其中，給定的范圍有利于液相色譜應(yīng)用，其中需要小的流率的質(zhì)譜裝置被布置在第二流體出口導(dǎo)管中。下面將說明流體分離裝置的進(jìn)一步的示例性實(shí)施方式。但是，這些實(shí)施方式也適用于流體泵、分流器和所述方法。在一個實(shí)施方式中，流體泵和/或分流器可以被布置在分離單元的下游，以操作下游裝置，諸如檢測或分離后處理，這都在低于分離單元的最佳流率的情況下運(yùn)行最好。在一個實(shí)施方式中，流體泵和/或分流器可以被布置在分離單元的上游，以在泵的最佳條件下操作泵，同時(shí)分離單元在較小的流率下運(yùn)行最好。在一個實(shí)施方式中，流體分離裝置包括電磁輻射檢測器，所述檢測器被配置來檢測經(jīng)分離的流體(即其不同的級分)，并被布置在所述第一流體出口導(dǎo)管中，即布置在與流體泵相同的流體導(dǎo)管中。這樣的電磁輻射檢測器可以是具有紫外輻射源和相應(yīng)的檢測器的紫外檢測器。這兩種部件可以是流動池的一部分。經(jīng)分離的流體可以在源和檢測器之間傳導(dǎo)，從而檢測器可以檢測與流體相互作用之后的電磁輻射，例如測量吸光率、熒光等。更一般地，所使用的檢測器可以基于任何合適波長的電磁輻射檢測原理，即可以檢測與流體相互作用之后的電磁輻射，特別是可以檢測響應(yīng)于用初級電磁輻射照射流體而從流體發(fā)出的次級電磁輻射。在一個實(shí)施方式中，電磁輻射檢測器被布置在流體泵的上游。因此，UV檢測器可以被布置在與流體泵相同的流體通路中。通過將其布置在流體泵的上游，檢測將不會受到由流體泵導(dǎo)致的任何作用和流體泵對于流體的任何影響的不利影響，從而獲得可重現(xiàn)的數(shù)據(jù)。在一個實(shí)施方式中，流體分離裝置包括質(zhì)譜裝置，所述質(zhì)譜裝置被配置來分析經(jīng)分離的流體，并布置在所述第二流體出口導(dǎo)管中。這樣的質(zhì)譜裝置可被布置在另一流體出口導(dǎo)管中，從而其流體流量(通常非常小)可以由另一并聯(lián)流體通路中的流體泵來限定。因此，這樣的流率控制體系結(jié)構(gòu)將不會不利地影響質(zhì)譜裝置的操作或傳導(dǎo)到其的樣品。[0052]在一個實(shí)施方式中，質(zhì)譜裝置中的流體的流率小于分離單元中的流體的流率。例如，可以以處于lml/min和5ml/min之間的范圍內(nèi)的流量操作液相色譜裝置的分離柱，質(zhì)譜裝置被布置在其中的出口流體導(dǎo)管中的流量被設(shè)置在O. Olml/min和lml/min之間的范圍內(nèi)。還可以操作流體泵，以減扣在lml/min和5ml/min之間的范圍內(nèi)的流率(限定的流率)。分離單元可以填充有分離材料。這樣的分離材料也可以被稱為固定相，其可以是任何如下的材料允許與樣品的可調(diào)節(jié)程度的相互作用，從而能夠分離這樣的樣品的不同組分。分離材料可以是液相色譜柱填充材料或填裝材料，所述材料包括如下組成的組中的至少一種聚苯乙烯、沸石、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、玻璃、聚合物粉末、二氧化硅、以及硅膠，或者上述的具有化學(xué)改性(涂層、包覆等)表面的任意一種。但是，可以使用任何具有允許通過該材料的分析物被分離成不同組分(例如由于填裝材料和分析物的級分之間的不同類型的相互作用或親合力)的材料性質(zhì)的填裝材料。所述分離單元的至少一部分可以填充有流體分離材料，其中所述流體分離材料可以包括尺寸在I μ m到50 μ m范圍內(nèi)的珠粒。因此，這些珠粒可以是可被填充在微流體裝置的分離部分內(nèi)的小顆粒。珠?？梢跃哂锌?，所述孔的尺寸在基本O. Ol μ m到基本O. 2 μ m范圍內(nèi)。流體樣品可以通過這些孔，其中在流體樣品和孔之間可以發(fā)生相互作用。流體分離裝置可以被構(gòu)造用于分離流體的組分。當(dāng)包含流體樣品的流動相通過流體分離裝置(例如通過施加高壓)時(shí)，柱的填充物和流體樣品之間的相互作用可以允許分離樣品的不同組分，如在液相色譜裝置中所進(jìn)行的那樣。但是，液相分離裝置也可以被構(gòu)造為用于純化流體樣品的流體純化系統(tǒng)。通過在空間上分離流體樣品的不同級分，多組分樣品(例如蛋白質(zhì)溶液)可以被純化。當(dāng)在生化實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)制備出蛋白質(zhì)溶液之后，其可能仍然包含多種組分。如果例如該多組分液體中的僅僅一種蛋白質(zhì)是感興趣的，則可以強(qiáng)迫樣品通過柱子。由于不同蛋白質(zhì)級分與柱的填充物(例如利用凝膠電泳裝置或液相色譜裝置)的不同相互作用，不同的樣品可被區(qū)分，并且一種樣品或材料帶可被選擇性分離作為經(jīng)純化的樣品。樣品分離裝置可被構(gòu)造來分析流動相的至少一種組分的至少一個物理、化學(xué)和/或生物參數(shù)。術(shù)語“物理參數(shù)”例如可以表示流體的尺寸或溫度。術(shù)語“化學(xué)參數(shù)”例如可以表示分析物的級分的濃度、親合力參數(shù)等。術(shù)語“生物參數(shù)”例如可以表示生物溶液中的蛋白質(zhì)、基因等的濃度、組分的生物親合性等。流體分離裝置可以被實(shí)現(xiàn)于不同的技術(shù)環(huán)境，如傳感器裝置、測試裝置、用于化學(xué)、生物和/或藥物分析的裝置、毛細(xì)管電泳裝置、液相色譜裝置、氣相色譜裝置、電子測量裝置和質(zhì)譜裝置。具體地，流體裝置可以是高性能液相色譜(HPLC)裝置，該高性能液相色譜(HPLC)裝置可以分離、檢測和分析分析物的不同級分。分離單元可以是用于分離流體樣品的組分的色譜柱。因此，示例性實(shí)施方式可以具體地實(shí)現(xiàn)于液相色譜裝置的環(huán)境中。流體分離裝置可被構(gòu)造來傳導(dǎo)液體流動相通過分離單元以及可選的進(jìn)一步的分離單元。作為液體流動相的替代者，氣體流動相或包含固體顆粒的流動相可以利用流體分離裝置來處理。還可以利用示例性實(shí)施方式分析作為不同相(固相、液相和氣相)的混合物的材料。流體分離裝置可被構(gòu)造來利用高壓，具體至少600巴、更具體至少1200巴的壓力傳導(dǎo)流體/流動相通過系統(tǒng)。流體分離裝置可被構(gòu)造為微流體裝置。術(shù)語“微流體裝置”可以具體表示本文所述的允許運(yùn)輸流體通過具有小于500 μ m、尤其小于200 μ m、更尤其小于100 μ m或小于50 μ m或更小的數(shù)量級的尺寸的微通道的流體裝置。流體分離裝置也可被構(gòu)造為納流體裝置。術(shù)語“納流體裝置”可以具體表示本文所述的允許運(yùn)輸流體通過具有甚至小于微通道的尺寸的納通道的流體裝置。

通過參考結(jié)合附圖對于實(shí)施方式更為具體的描述，將會更容易理解并更好地了解本實(shí)用新型實(shí)施方式的其它方面和許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)。功能相同或大致相似的特征用相同的(多個)標(biāo)號表不。 圖I示出了根據(jù)示例性實(shí)施方式的流體色譜系統(tǒng)。圖2示出了允許流量定量分成多股流的液相色譜系統(tǒng)的更詳細(xì)視圖。圖3示出了具有根據(jù)本實(shí)用新型的示例性實(shí)施方式的流體泵的本實(shí)用新型示例性實(shí)施方式的分流器。圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型的示例性實(shí)施方式的流體泵。圖5A-圖5F示出了圖4的流體泵的不同操作模式。圖6和圖7示出了根據(jù)本實(shí)用新型的其他示例性實(shí)施方式的流體泵。附圖中的圖示是示意性的。
具體實(shí)施方式
在詳細(xì)描述附圖之前，將描述關(guān)于減流泵的示例性實(shí)施方式的一些更一般的信息。在實(shí)施方式中，活塞泵的反向操作被用于控制分流比。在液相色譜(LC)系統(tǒng)中，常常要求同時(shí)獲取紫外(或可見光)信號和質(zhì)譜信號兩者?，F(xiàn)代UHPLC系統(tǒng)表現(xiàn)出高的峰容量，同時(shí)其對低樣品量有效。對于多個方面進(jìn)行折衷，以達(dá)成最大限度的性能。但是，兩種所涉及的檢測類型(基于電磁輻射的，基于質(zhì)譜)就流量敏感度而言是不同的，并且常常要求其自己的關(guān)鍵操作集(critical operation set),以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)男阅堋ｋm然UHPLC在較高流率下運(yùn)行，而現(xiàn)代質(zhì)譜系統(tǒng)在較低流率下提供其最佳靈敏度。對于半制備性工作，用戶可能希望收集級分，這由MS信號來指導(dǎo)。上述的檢測器可以經(jīng)由T型管耦合在分離柱的下游，這將允許并行測量。根據(jù)示例性實(shí)施方式，裝置類似于常規(guī)的雙檢測器并行方案。根據(jù)實(shí)施方式的流體泵可以被設(shè)計(jì)來基本上傳送負(fù)流量。為了其被用于實(shí)現(xiàn)的適當(dāng)性能，其耦合到例如UV檢測器的出口，而質(zhì)譜裝置處于T型管的另一臂上?，F(xiàn)在為了在液相色譜流率過高時(shí)在質(zhì)譜臂上具有適宜的流率，流體泵將減去受控的量。即使在流率是非恒定的情況下，朝向質(zhì)譜路徑的流量可以通過規(guī)劃流量減扣而被保持在恒定水平。當(dāng)記錄通過流體泵的流量時(shí)，即使UV跡線也可以提供準(zhǔn)確的定量信息。[0075]現(xiàn)在更詳細(xì)地參考附圖，圖I描繪了液體分離系統(tǒng)10的一般示意圖。流體驅(qū)動裝置或泵20從溶劑供應(yīng)源25、通常經(jīng)由脫氣器27接收流動相，所述脫氣器27進(jìn)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可被設(shè)置在泵20和分離裝置30之間，以使樣品流體進(jìn)入或加到(常被稱為樣品引入)流動相中。分離裝置30的固定相被構(gòu)造用于分離樣品流體的化合物。檢測器50被設(shè)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(shè)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，但是其也可以由多種溶劑混合。這樣的混合可以是低壓混合，并且可以設(shè)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?，泵20可由多個單獨(dú)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)果流動相(被分離設(shè)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。流動相的組成(混合物)可以隨時(shí)間保持恒定(所謂的等強(qiáng)度模式)或可以隨時(shí)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(shè)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(shè)定控制參數(shù))和從其接收關(guān)于實(shí)際工作條件(諸如在泵出口處的輸出壓力、流率等)的信息。數(shù)據(jù)處理單元70還可以控制溶劑供應(yīng)源25 (例如設(shè)定要供應(yīng)的溶劑或溶劑混合物)和/或除氣器27 (例如設(shè)定控制參數(shù)，如真空水平)的操作，并且可以從其接收關(guān)于實(shí)際工作條件(諸如隨時(shí)間供應(yīng)的溶劑組成、流率、真空水平等)的信息。數(shù)據(jù)處理單元70可以進(jìn)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(shè)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(shè)定操作溫度等)，并且回過來向數(shù)據(jù)處理單元70發(fā)送信息(例如操作條件)。相應(yīng)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(shè)置，設(shè)定時(shí)間常數(shù)，開始/終止數(shù)據(jù)獲取)，并且向數(shù)據(jù)處理單元70發(fā)送信息(例如關(guān)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(例如與從檢測器50接收的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián))，并且提供數(shù)據(jù)反饋。如從圖I可知，控制單元70還控制流體泵90。流體泵90被布置在分離柱30的下游。流體泵90具有流體入口 92，該流體入口 92被供應(yīng)由分叉點(diǎn)85的上游的組分限定的一定入口壓力下的經(jīng)分離的流體。流體泵90的內(nèi)部流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)94(例如如參考圖4和圖5更詳細(xì)描述的)被構(gòu)造用于將供應(yīng)到流體入口 92的流體以2. 5ml/min的限定流率朝向連接的流體通路96(從此處流體被引入分級器60或廢液容器)引導(dǎo)。流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)94被構(gòu)造成，獨(dú)立于由泵20提供的入口壓力的值，流體以能被限定的流率經(jīng)由流體入口 92被連續(xù)地引入流體泵中。通過分離柱30的流率為3ml/min。因此，通過將通過流體入口 92的流率調(diào)節(jié)到2. 5ml/min，可以確保在此所示的實(shí)施方式中，朝向包含質(zhì)譜裝置80在內(nèi)的流體通路的流率為O. 5ml/min。這是高度有利的，因?yàn)橥ㄟ^分離柱30的較高流率允許高分離性能。另一方面，O. 5ml/min的小流率滿足質(zhì)譜裝置80的具體要求。因此，利用流體泵90 (位于與分離柱30和質(zhì)譜裝置80被布置在其中的流動通路不同的流動通路中)，可以間接調(diào)節(jié)包含質(zhì)譜裝置80的流動通路中的流率值。圖2示出了圖I的液相色譜裝置10的另一更詳細(xì)的圖示。[0080]如從圖2可見，可以混合不同的溶劑，諸如第一小瓶200中的水性溶劑和第二小瓶202中的有機(jī)溶劑，以構(gòu)成將由泵20泵送的流動相。小瓶200和小瓶202中的兩種溶劑可以在被分別傳導(dǎo)通過單獨(dú)的泵驅(qū)動器204和206 (其形成雙泵驅(qū)動器，作為泵20)之后混合。在混合T管208處，兩種溶劑被混合。將流體樣品注入到由兩種溶劑形成的流動相在自動取樣器40處發(fā)生(在圖2中示意性示出)。分離柱30位于自動取樣器40下游，并且分離注入到流動相中的樣品。在色譜柱30中分離之后，流體在分叉點(diǎn)85處被分成與質(zhì)譜檢測80連接的第一通路和與紫外檢測器50聯(lián)接的另一并聯(lián)第二通路，用于檢測流體樣品的經(jīng)分離的級分。記錄計(jì)算機(jī)可以是控制單元70的一部分。具有流體入口 92和內(nèi)部流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)94的流體泵90的裝置被設(shè)置在紫外檢測器50的下游，用于限定流體入口 92處的限定流量。在離開流體泵90之后，流體的這一部分可以被積存在廢液容器60中。如從圖2可知的，流體泵90可以由兩個在相應(yīng)的腔室內(nèi)往復(fù)運(yùn)動的活塞結(jié)合一定的流體開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。但是，這些部件將在下面參考圖4進(jìn)行更詳細(xì)地描述。圖3示出了根據(jù)示例性實(shí)施方式的分流器300，其可以在圖I或圖2中所示的液相色譜裝置10中實(shí)現(xiàn)。但是，其他的應(yīng)用也是可以的，因?yàn)榉至髌?00對于所有其中某一流體構(gòu)件350需要一定的減小的流率的應(yīng)用特別有利。這樣的流體構(gòu)件350可以是質(zhì)譜裝置、分離柱、檢測器、泵、傳感器或任何其它需要或期望一定的流率、尤其是減小的流率流動通過該流體構(gòu)件350的流體部件。如從圖3可知的，分流器300包括流體入口導(dǎo)管306。通過該流體入口導(dǎo)管306，供應(yīng)流體(諸如氣體或液體)。該流體以入口流率FI供應(yīng)。流動通過流體入口導(dǎo)管306的流體然后在分流位置360被分成或分流到第一流體出口導(dǎo)管302和第二流體出口導(dǎo)管304中。但是，也可以不止兩個流體在它們之間分流的流體出口導(dǎo)管302和304。分流器300還包括處于第一流體出口導(dǎo)管302中的流體泵90。一定的入口壓力pi通過流動的流體被施加到流體泵90的流體入口 92。流體泵90的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是如下的結(jié)構(gòu)獨(dú)立于入口壓力pl，在流體入口 92處總是減去或吸入一定的流率FT。因此，流動通過流體構(gòu)件350的流率為FI-FT0因此，流體泵90較之入口流率FI減小了流動通過流體構(gòu)件350的流率。通過調(diào)節(jié)流體泵90的操作，可以調(diào)節(jié)通過流體構(gòu)件350的流量。圖3還示出了控制單元70控制泵90的操作，例如用于限定FT或用于協(xié)調(diào)各活塞在其內(nèi)部的往復(fù)運(yùn)動。任選地，輸入/輸出單元370也可以被耦合到控制單元70，從而允許用戶提供控制指令或可以供應(yīng)輸出信息。雖然在圖3中沒有示出，但是一個或更多個傳感器可以被布置在流體通路，即導(dǎo)管306，304，302或96中的一個或多個中。在離開流體泵94的流體出口 98之后，流體可以被傳導(dǎo)到廢液容器308中。圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型的示例性實(shí)施方式的流體泵90的流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)94的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的詳細(xì)視圖。如圖4中所示出的，流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)94包括第一活塞400，所述第一活塞400由控制單元70控制，以在第一泵腔室404內(nèi)往復(fù)運(yùn)動，從而在第一活塞400的工作循環(huán)的一部分期間在第一腔室404中向后移動時(shí)以能被限定的流率傳導(dǎo)流體遠(yuǎn)離流體入口 92。如箭頭420所指示的，圖4示出了處于其中第一活塞400向后移動的操作模式下的第一活塞400?！跋蚝蟆北硎窘?jīng)由流體入口 92進(jìn)入并且被傳導(dǎo)通過流體閥408的流體基本平行于第一活塞的運(yùn)動方向402的流動。與之相反，第一活塞400的向前運(yùn)行將表示活塞運(yùn)動與由另一箭頭422示意性地示出的流體的流動是反平行的(圖4中箭頭422的位置當(dāng)然不應(yīng)以介質(zhì)流入活塞400中這樣的方式來理解)。而且，流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)94包括第二活塞402，所述第二活塞402也由控制單元70控制，以在單獨(dú)的第二泵腔室406內(nèi)往復(fù)運(yùn)動。因此，與第一活塞400協(xié)作，將流體以可限定的恒定流率FT連續(xù)地傳導(dǎo)遠(yuǎn)離流體入口 92。但是，在所示的實(shí)施方式中，第二活塞402當(dāng)前不移動，從而其當(dāng)前對于從流體入口 92吸入一定的流體流沒有貢獻(xiàn)。圖4進(jìn)一步示意性地示出了可切換閥408，所述可切換閥408包含兩個垂直于圖4的紙面切換的閥構(gòu)件。通過旋轉(zhuǎn)，流體閥408可切換，從而在該活塞400，402向前移動或當(dāng)將其運(yùn)動方向從向后運(yùn)動反轉(zhuǎn)為向后運(yùn)動時(shí)，將各活塞400，402分別與流體入口 92在流體上斷開。相應(yīng)的活塞400或402的流體吸入作用可僅僅在活塞400，402向后移動時(shí)獲得。當(dāng)前被啟用的流體通路可以由流體閥408的切換狀態(tài)來限定，所述流體閥408的切換狀態(tài)可以通過彼此相對地旋轉(zhuǎn)兩個閥構(gòu)件來改變，如另一箭頭424示意性指示的。流體閥408的兩個構(gòu)件中的一個具有多個端口 410(在本例中，總共7個)，而流體閥408的其他構(gòu)件包含槽426 (在本例中，兩個)。圖4示出了在如下工作模式下的閥408 :從流體入口 92通過下方的弧形槽426到分別聯(lián)接到兩個流體腔室404和406的兩個端口 410的流體通路被啟用。此外，流體可以經(jīng)過向后移動的活塞400朝向各自連接的中間導(dǎo)管432傳導(dǎo)。相應(yīng)地，中間導(dǎo)管434也被設(shè)置用于第二腔室406。根據(jù)流體閥408的切換狀態(tài)，中間導(dǎo)管432或434可以被連接到排出導(dǎo)管436，相應(yīng)的流體可從該排出導(dǎo)管436傳導(dǎo)到廢液容器308中。為了獲得從流體入口 92減扣的連續(xù)的恒定流，活塞400，402的往復(fù)運(yùn)動可以由控制單元70以及流體閥408的切換狀態(tài)來協(xié)同。這以如下方式進(jìn)行有當(dāng)前向后往復(fù)的活塞400，402 (且可以耦合到流體入口 92)減扣的流體流量的總和滿足期望的限定的流體流率值FT。當(dāng)向前移動時(shí)，相應(yīng)的活塞400，402可以從流體入口 92去耦合，因?yàn)樵谠摴ぷ髂Ｊ较?，各活?00，402將對流體的減扣沒有明確的貢獻(xiàn)。還可能的是，靠近各活塞400或402各自的反轉(zhuǎn)點(diǎn)444或446，各活塞400，402可能引起吸入流率FT的偽差或不連續(xù)，這可能使得限定的流體流量的恒定連續(xù)減扣劣化。因此，例如，可以將某一活塞400或402僅連接到流體入口 92，而其流體位移表面450處于中心往復(fù)區(qū)域448內(nèi)，同時(shí)規(guī)定相應(yīng)的其他活塞400，402向后移動。圖5以簡化圖示示出了圖4的系統(tǒng),而從圖5可以看到在流體入口 92處流量的恒定連續(xù)減扣。針對圖5的實(shí)施方式，下面更詳細(xì)描述了系統(tǒng)的操作。流體泵90裝配有旋轉(zhuǎn)閥408，其可以被設(shè)計(jì)成如下流體泵90可以將液體從入口管線92吸入到兩個活塞泵中(并聯(lián)方式或兩個活塞中的任一個)，而另一個被連接到廢液。這允許一定流率的流體連續(xù)或無縫引吸入到活塞400，402中的任一個中?；钊\(yùn)動由控制單元70控制，以提供恒定的吸入流，使得其與經(jīng)由入口管線92供入流體泵90中的液體的流率匹配。在任何時(shí)間點(diǎn)，接收活塞400，402的總運(yùn)動等于供給管線92中的體積流率，提供用于維持(并且如果需要，確定)體積流的快速直接和絕對的手段。由于兩個活塞驅(qū)動器的單獨(dú)控制連同旋轉(zhuǎn)閥408的設(shè)計(jì)，流體泵90能夠進(jìn)行連續(xù)無波動流體吸入。這進(jìn)一步改善了在動態(tài)條件下的可操作性和輸出數(shù)據(jù)和流率控制的精確性。流體泵90可以以下面的操作模式的被操作，如圖5中所示空閑狀態(tài)(圖5A):在空閑狀態(tài)中，旋轉(zhuǎn)閥408的位置使得吸入管線92被直接連接到廢液管線96，使得吸入保持無壓力。吸入狀態(tài)A (圖5B):當(dāng)操作被允許時(shí)，閥408被選擇，以將吸入管線92與廢液管線96分離，并且將其同時(shí)與兩個活塞400，402連接。左活塞400然后被緩慢后退，并保持吸入流率。吸入狀態(tài)A結(jié)束/狀態(tài)B開始(圖5C):隨著左活塞400靠近其最后方位置，其被減速直至其逐漸停止，而右活塞402被同步加速。噴射狀態(tài)A/吸入狀態(tài)B (圖5D):閥408現(xiàn)在被旋轉(zhuǎn)，以保持右活塞402與吸入92連接，同時(shí)左活塞400與吸入92分離，并且連接到廢液管線96。左活塞400的內(nèi)容物現(xiàn)在被噴射到廢液96中。當(dāng)結(jié)束時(shí)，閥408被旋轉(zhuǎn)回其先前的將兩個活塞400，402連接到吸入的位置。吸入狀態(tài)B結(jié)束/狀態(tài)A開始(圖5E):隨著右活塞402靠近其最后方位置，其被減速直至其逐漸停止，而左活塞400被同步加速。吸入狀態(tài)A/噴射狀態(tài)B (圖5F):閥408被旋轉(zhuǎn)，以保持左活塞400與吸入92連接，將右活塞402分離，并且將其連接到廢液管線96。在將左活塞402噴射到廢液中之后，閥408被旋轉(zhuǎn)回其先前的將兩個活塞400，402連接到吸入的位置。圖5A到圖5F的方案示出了，在流體泵90的工作狀態(tài)下，活塞400，402中的任一個從吸入管線92抽吸流體(圖5F中的第一活塞400，圖中的第二活塞402)，或者兩個活塞400，402都從吸入管線92抽吸流體(圖5C、圖5E)。當(dāng)活塞400，402中的一個正在向前移動并因此正與流體入口 92斷開時(shí)(圖中的第一活塞400，圖5F中的第二活塞402)，前一情形適用；當(dāng)兩個活塞400，402都在向后移動時(shí)，后一情形適用。當(dāng)活塞400，402中的一個正在向前移動時(shí)，其內(nèi)容物被朝向排出管線96排出。因此，可以確保經(jīng)由流體入口 92減扣的流體流量是連續(xù)、不中斷地不變的(或更一般地，被連續(xù)保持在期望的值)。流體泵90可以裝配有高精度SSiC活塞和滾珠絲杠驅(qū)動器，由無電刷DC電動機(jī)驅(qū)動，所述無電刷DC電動機(jī)由在主板上的FPGA中的特定處理器上運(yùn)行的20kHz控制環(huán)進(jìn)行場矢量控制。圖6示出了根據(jù)本實(shí)用新型另一個示例性實(shí)施方式的流體泵600。圖6包括處于相應(yīng)的腔室404中的三個活塞400，并包括三個不同的閥602，604，606，每一個閥在控制單元70的控制下可獨(dú)立地切換。在各個的排出管線96中，可以分別設(shè)置額外的閥(沒有示出)，以允許關(guān)閉排出閥96。在圖6中所示的本操作模式中，從相應(yīng)的活塞400向后移動開始，閥602打開。第二閥604當(dāng)前從打開狀態(tài)切換到關(guān)閉裝，因?yàn)橄鄳?yīng)的活塞400接近反轉(zhuǎn)點(diǎn)，即上部死點(diǎn)。從相應(yīng)的活塞400向前移動開始，第三閥606關(guān)閉。圖7示出了流體泵700的另一個示例性實(shí)施方式，其中，兩個可切換閥408由控制單元70切換，閥408中的每一個操作兩個活塞腔室對400，404。同樣，如圖6，在各個的排出管線96中，可以分別設(shè)置額外的閥(沒有示出)，以允許關(guān)閉排出閥96。應(yīng)當(dāng)注意，術(shù)語“包括”或“包含”不排除其它元件或特征，并且對應(yīng)于冠詞的術(shù)語“一個”不排除“多個”的情況。此外，可以將結(jié)合不同實(shí)施方式而描述的元件組合在一起。應(yīng)當(dāng)注意，權(quán)利要求中的標(biāo)號不應(yīng)解釋為對權(quán)利要求的限制。
權(quán)利要求1.一種用于流體分離裝置(10)的流體泵(90)，所述流體分離裝置(10)用于分離流體，所述流體泵(90)的特征在于包括 流體入口(92)，處于入口壓力(pi)的流體能夠被供應(yīng)到所述流體入口(92)； 流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)(94)，被配置來把供應(yīng)到所述流體入口(92)的流體朝向被連接的流體通路(96)傳導(dǎo)， 所述流體泵的特征在于，所述流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)(94)能被控制成使得無論所述入口壓力(Pl)的值如何，所述流體都以能被限定的流率(FT)遠(yuǎn)離所述流體入口(92)而連續(xù)地傳導(dǎo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的流體泵(90)，其特征在于包括控制單元(70)，所述控制單元(70)被配置來控制所述流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)(94)，使得無論所述入口壓力(pi)的值如何，所述流體都以能被限定的流率遠(yuǎn)離所述流體入口(92)而連續(xù)地傳導(dǎo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體泵(90)，其特征在于，所述被限定的流率是恒定的流率(FT)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的流體泵(90)，其特征在于，所述流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)(94)是能夠人工控制的，使得無論所述入口壓力(PD的值如何，所述流體都以能被限定的流率遠(yuǎn)離所述流體入口(92)而連續(xù)地傳導(dǎo)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的流體泵(90)，其特征在于，所述被限定的流率是恒定的流率(FT)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的流體泵(90)，其特征在于，所述流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)(94)能被控制成使得無論所述入口壓力(PD的值如何，所述流體都以恒定的流率(FT)遠(yuǎn)離所述流體入口(92)而連續(xù)地傳導(dǎo)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的流體泵(90)，其特征在于，所述流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)(94)能被控制成使得當(dāng)所述入口壓力(Pl)的值會導(dǎo)致流率超過所述能被限定的流率(FT)時(shí)，所述流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)(94)施加與所述入口壓力(pi)相反的反作用力以將所述流率調(diào)節(jié)到所述能被限定的流率(FT)0
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的流體泵(90)，其特征在于，所述流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)(94)能被控制成使得當(dāng)所述入口壓力(Pl)的值會導(dǎo)致流率低于所述能被限定的流率(FT)時(shí)，所述流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)(94)通過施加額外的抽吸力來增強(qiáng)所述入口壓力(pi)，以將所述流率調(diào)節(jié)到所述能被限定的流率(FT)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的流體泵(90)，其特征在于，所述流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)(94)包括活塞(400)，所述活塞(400)能被控制成在腔室(404)內(nèi)往復(fù)運(yùn)動，使得在工作循環(huán)的一部分期間在所述腔室(404)內(nèi)向后移動時(shí)以所述能被限定的流率(FT)把流體遠(yuǎn)離所述流體入口(92)而傳導(dǎo)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的流體泵(90)，其特征在于，所述流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)(94)包括另一活塞(402)，所述另一活塞(402)能被控制成在另一腔室(406)內(nèi)往復(fù)運(yùn)動，從而與在所述腔室(404)內(nèi)往復(fù)運(yùn)動的所述活塞(400)協(xié)作，在所述工作循環(huán)的一部分期間在所述另一腔室(406)內(nèi)向后移動時(shí)以所述能被限定的流率(FT)把流體遠(yuǎn)離所述流體入口(92)而傳導(dǎo)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的流體泵(90)，其特征在于，所述活塞(400)和所述另一活塞(402)能被控制成在所述工作循環(huán)的一部分期間在各自的腔室(404，406)內(nèi)向前移動，使得在向前移動時(shí)各活塞(400，402)與所述流體入口(92)流體地?cái)嚅_。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的流體泵(90)，其特征在于包括可切換流體閥(408)，所述可切換流體閥(408)具有與所述流體入口(92)、所述流體通路(96)、所述腔室(404)和所述另一腔室(406)以流體方式連通的流體接口(410)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的流體泵(90)，其特征在于，當(dāng)各個活塞(400，402)將其運(yùn)動方向從向后運(yùn)動反轉(zhuǎn)為向前運(yùn)動時(shí)，所述可切換流體閥(408)能進(jìn)行切換以分別將這些活塞(400，402)與所述流體入口(92)流體地?cái)嚅_。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的流體泵(90)，其特征在于，當(dāng)各個活塞(400，402)將其運(yùn)動方向從向前運(yùn)動反轉(zhuǎn)為向后運(yùn)動時(shí)，所述可切換流體閥(408)能夠進(jìn)行切換以分別將這些活塞(400，402)與所述流體入口(92)以流體方式連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體泵(90)，其特征在于所述能被限定的流率(FT)在O. 001ml/min和10ml/min之間的范圍內(nèi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體泵(90)，其特征在于包括與所述流體通路(96)以流體方式連通的廢液容器(308)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體泵(90)，其特征在于，所述流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)(94)包括多個活塞(400，402)，每個活塞能被控制成在各自腔室(404，406)內(nèi)向前和向后往復(fù)運(yùn)動，從而以所述能被限定的流率(FT)把流體遠(yuǎn)離所述流體入口(92)而傳導(dǎo)，其中所述多個活塞(400,402)被控制成使得 由與所述流體入口(92)以流體方式連通的所有正在向后移動的活塞(400，402)每分鐘移走的流體體積的總和減去由與所述流體入口(92)以流體方式連通的所有正在向前移動的活塞(400，402)每分鐘移走的流體體積的總和所得的數(shù)隨時(shí)間保持恒定。
18.一種用于流體分離裝置(10)的分流器(300)，所述流體分離裝置(10)用于分離流體，所述分流器(300)的特征在于包括 流體入口導(dǎo)管(306)，流體能夠經(jīng)過該導(dǎo)管而被供應(yīng)； 第一流體出口導(dǎo)管(302)和第二流體出口導(dǎo)管(304)，二者都與所述流體入口導(dǎo)管(306)以流體方式連通，使得由所述流體入口導(dǎo)管(306)供應(yīng)的流體的至少一部分被分流到所述第一流體出口導(dǎo)管(302)和所述第二流體出口導(dǎo)管(304)之中， 所述分流器(300)的特征在于被構(gòu)造成使得被傳導(dǎo)到所述第一流體出口導(dǎo)管(302)的那部分流體被以能被限定的流率(FT)遠(yuǎn)離所述流體入口導(dǎo)管(306)而連續(xù)地傳導(dǎo)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的分流器(300)，其特征在于，所述第一流體出口導(dǎo)管(302)中布置有根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的流體泵(90)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的分流器(300)，其特征在于，所述第一流體出口導(dǎo)管(302)與所述流體泵(90)的流體入口(92)流體地耦合。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的分流器(300)，其特征在于被構(gòu)造為如下一種流體T形管、X形管、流體Y形管。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的分流器(300)，其特征在于，所述分流器(300)被構(gòu)造成使得被傳導(dǎo)到所述第二流體出口導(dǎo)管(304)的那部分流體被以在O. Olml/min和lml/min之間的范圍內(nèi)的流率遠(yuǎn)離所述流體入口導(dǎo)管(306)而傳導(dǎo)。
23.一種用于分離流體的流體分離裝置(10)，所述流體分離裝置(10)的特征在于包括 流體驅(qū)動器(20)，其被構(gòu)造來驅(qū)動所述流體通過所述流體分離裝置(10)； 分離單元(30)，其被構(gòu)造來分離所述流體；以及 由根據(jù)權(quán)利要求1-15中任意一項(xiàng)所述的流體泵(90)以及根據(jù)權(quán)利要求16-20中任意一項(xiàng)所述的分流器(300)所組成的組中的至少一項(xiàng)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的流體分離裝置(10)，其特征在于，所述流體驅(qū)動器是泵送系統(tǒng)。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的流體分離裝置(10)，其特征在于，所述分離單元是色譜柱。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的流體分離裝置(10)，其特征在于，所述流體泵(90)和所述分流器(300)組成的組中的至少一項(xiàng)被布置在所述分離單元(30)的下游。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的流體分離裝置(10)，其特征在于，所述流體泵(90)和所述分流器(300)組成的組中的至少一項(xiàng)被布置在所述分離單元的上游。
28.根據(jù)權(quán)利要求23所述的流體分離裝置(10)，其特征在于包括檢測器(50)，所述檢測器(50)被配置來檢測經(jīng)分離的流體，并被布置在所述第一流體出口導(dǎo)管(302)中。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的流體分離裝置(10)，其特征在于，所述檢測器基于電磁輻射檢測原理而檢測經(jīng)分離的流體。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的流體分離裝置(10)，其特征在于，所述檢測器(50)被布置在所述流體泵(90)的上游。
31.根據(jù)權(quán)利要求23所述的流體分離裝置(10)，其特征在于包括質(zhì)譜裝置(80)，所述質(zhì)譜裝置(80)被配置來分析經(jīng)分離的流體，并被布置在所述第二流體出口導(dǎo)管(304)中。
32.根據(jù)權(quán)利要求23所述的流體分離裝置(10)，其特征在于，所述質(zhì)譜裝置(80)中的流體的流率小于所述分離單元(30)中的流體的流率。
33.根據(jù)權(quán)利要求23所述的流體分離裝置(10)，其特征在于包括如下特征中的至少一項(xiàng) 所述流體分離裝置(10)被配置來分析所述流體的至少一種化合物的至少一種物理、化學(xué)和/或生物參數(shù)； 所述流體分離裝置(10)包括如下至少一項(xiàng)檢測器裝置；用于化學(xué)、生物和/或藥學(xué)分析的裝置；毛細(xì)管電泳裝置；液相色譜裝置；HPLC裝置；氣相色譜裝置；凝膠電泳裝置；質(zhì)譜裝置； 所述流體驅(qū)動器(20)被配置成以高壓傳導(dǎo)流體； 所述流體驅(qū)動器(20)被配置成以至少100巴的壓力傳導(dǎo)流體； 所述流體分離裝置(10)被構(gòu)造為微流體裝置； 所述流體分離裝置(10)被構(gòu)造為納流體裝置； 所述分離單元(30)被配置來保留所述流體的組分的一部分，并允許流動相的其他組分通過所述分離單元(30)； 所述分離單元(30)的至少一部分填充有分離材料； 所述分離單元(30)的至少一部分填充有分離材料，所述分離材料包括尺寸在Iym到，50 μ m范圍內(nèi)的珠粒； 所述分離單元(30)的至少一部分填充有分離材料，所述分離材料包括具有孔的珠粒，所述孔的尺寸在O. Ol μ m到O. 2 μ m范圍內(nèi)。
34.根據(jù)權(quán)利要求23所述的流體分離裝置(10)，其特征在于，所述流體驅(qū)動器(20)被配置成以至少500巴的壓力傳導(dǎo)流體。
35.根據(jù)權(quán)利要求23所述的流體分離裝置(10)，其特征在于，所述流體驅(qū)動器(20)被配置成以至少1000巴的壓力傳導(dǎo)流體。
專利摘要本實(shí)用新型涉及流體泵、分流器和流體分離裝置，公開了一種用于流體分離裝置(10)的流體泵(90)，所述流體分離裝置(10)用于分離流體，所述流體泵(90)包括流體入口(92)，能向所述流體入口(92)供應(yīng)處于入口壓力(pI)的流體；流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)(94)，其配置來把供應(yīng)到流體入口(92)的流體朝向被連接的流體通路(96)傳導(dǎo)，所述流體傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)(94)可被控制成使得無論所述入口壓力(pI)的值如何，所述流體都以能被限定的流率(FT)遠(yuǎn)離所述流體入口(92)而連續(xù)地傳導(dǎo)。
文檔編號F04B23/06GK202811312SQ20122014864
公開日2013年3月20日 申請日期2012年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月9日
發(fā)明者克勞斯·威特, 康斯坦丁·喬伊海特 申請人:安捷倫科技有限公司