CN102449473A - 利用池壁内的辐射的流动池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于分离流动相中的样品流体的各组分的样品分离装置(10)的流动池(200)，所述流动池(200)被构造用于检测经分离的各组分，并且包括管道(202)，所述管道具有内壁(204)和外壁(206)，所述内壁(204)限制用于引导所述样品流体的内腔(208)，所述管道(202)的一端还具有端面(210)；和检测单元(212)，所述检测单元被构造用于检测，在电磁辐射(214)传播通过在所述内腔(208)的一部分中的所述样品流体并且通过介于所述内壁(204)和所述外壁(206)之间的所述管道(202)的一部分之后，离开所述端面(210)的所述电磁辐射(214)。

Description

利用池壁内的辐射的流动池
背景技术
本发明涉及流动池。
在液相色谱中，流体分析物可被泵送通过导管和含有材料的柱子，这些材料能够分离该流体分析物中的不同组分。这样的材料(所谓的小球，可以含有硅胶)可以填充到柱子管中，柱子管可以通过导管连接到其他元件(如控制单元、含有样品和/或缓冲液的容器)。
在流体分析物被泵送通过柱子管时，其被分离成不同的级分。经分离的流体可被泵送到流动池中，在其中基于光学检测机理来识别不同的组分。
美国专利6,108,083公开了一种用于分析少量物质的色谱系统，该系统利用锥形孔转换器的能量转换效果，这些锥形孔转换器被布置在光源和样品之间并且在吸收测试期间还处于样品和色谱仪的入口狭缝之间的目标区中。微池系统被设置在目标空间中。微池系统包括圆筒池管，该圆筒池管具有用于接收样品液体的中空芯。可以针对折射率对池管和样品液体进行调整，使得它们作为辐射的阶梯波导，其中样品液体形成芯，池管的壁形成阶梯波导的鞘。
由同一申请人安捷伦科技有限公司(Agilent Technologies)递交的国际申请WO 2007/009492公开了一种耦合至少两根导管使它们连通的方法。各个导管被构造成用于引导介质，并且具有出口和与该出口相邻的外表面。外表面和固体塑料材料至少部分插入耦合元件的孔中。塑料材料被部分塑化和/或熔融。塑料材料被凝固以密封和固定耦合元件的孔中的多根导管。
传统的检测池要求光线行进穿过经分离的流体样品沿其流动的流体毛细管的光路长度相对较长，从而提供足够的检测精度。作为流体样品的各级分的探针的电磁辐射的长的传播路径长度也可能造成由于吸收、向检测池的不可用空间部分的反射等而引起光强度的较大量的损耗。因此，传统检测池的信噪比以及检测精度特别在流动池的尺寸不断降低的趋势下可能不够大。
发明内容
本发明的目的是提供具有足够高检测精度的流动池。该目的通过独立权利要求记载的技术方案得以实现。进一步的实施方式由从属权利要求表示。
根据本发明的示例性实施方式，提供了一种用于分离流动相中的样品流体的各组分的样品分离装置的流动池，所述流动池被构造用于检测经分离的各组分，并且包括具有内壁和外壁的管道，所述内壁限定用于引导所述样品流体的内腔，所述管道的一端还具有端面(具体在电磁辐射沿着该管道的传播路径的一端，即该管道的面向检测单元且与电磁辐射源相对的一端)，并且检测单元被构造用于检测在电磁辐射传播通过所述内腔的一部分中的样品流体并且通过介于所述内壁和外壁之间的所述管道的一部分之后离开所述端面的电磁辐射。
根据另一示例性实施方式，提供了一种用于分离流动相中的样品流体的各组分的样品分离装置，所述样品分离装置包括：被构造用于将所述样品流体分离成所述各组分的分离单元；和流动池，该流动池具有上述特征，且与所述分离单元以流体方式连通，以接收来自所述分离单元的经分离的样品流体，并且被构造用于检测经分离的组分。
根据另一示例性实施方式，提供了一种检测流动相中的样品流体的经分离组分的方法，其中，所述方法包括，引导所述经分离的样品流体通过流动池的内腔，所述流动池包括具有内壁和外壁的管道，所述内壁限定所述内腔，所述管道的一端还具有端面；并且检测在电磁辐射传播通过所述内腔的一部分中的所述样品流体并且通过介于所述内壁和所述外壁之间的所述管道的一部分之后离开所述端面的电磁辐射。
根据示例性实施方式，可以提供用于液相色谱装置等等的流动池，其对被检测的电磁辐射具有高收率。这种增强的收率可能源于如下事实：示例性实施方式可以利用部分沿着流体部分行进且部分在管道的壁内行进的电磁辐射。因为这样的电磁辐射中行进通过所述内腔的那部分也已经“遇见”了样品，所以这种辐射也可以被用作用于提供样品中经分离级分的有关信息的有力探针，这是因为这些级分对辐射束的吸收特性也具有影响。本发明的示例性实施方式可以确保可靠地避免检测完全通过管道的壁行进而并未至少部分沿着内腔、因而通过样品流体行进的光，因为这种电磁辐射仅提供噪声，但对有用信号无益。可以通过如下来抑制相应的人为影响：将光线以避免沿着管道的前面直接耦合的方式耦合到流动池中。因此，示例性的实施方式可以使用离开管道的端面的辐射，同时确保了这种辐射不在其传播路径起始直接被耦合到管道中，而是只有在横穿所述样品的截面之后才被耦合到管道中。
如下，将解释流动池的进一步示例性实施方式。但是，这些实施方式也适用于样品分离装置和分离方法。
在一个实施方式中，检测单元可被构造用于额外地检测完全通过内腔中的样品流体传播但未通过介于内壁和外壁之间的管道传播的电磁辐射。因此，因此，可以通过如下进一步增强收率：不仅检测已部分行进通过内腔且部分通过管道的电磁辐射，还考虑完全沿着内腔行进但并未行进通过管道的电磁辐射。
在一个实施方式中，检测单元可被构造用于检测在部分通过内腔中的样品流体且部分通过管道的传播之后、并且经由介于内壁和外壁之间的管道的端面离开的电磁辐射，所述端面直接面向检测单元，即邻接或邻近检测单元。换句话说，检测单元可以以至少部分邻近端面的方式布置(例如直接接触或具有小的间隙)，结果从管道所耦合的电磁辐射可以直接撞击检测器中的电磁辐射敏感部分。这样的构造允许获得高信噪比。
流动池可以包含电磁辐射源，该电磁辐射源被构造用于产生电磁辐射且用于将电磁辐射耦合到内腔内。这样的电磁辐射源在空间上可以被具体布置在这样的位置处：当布置在该位置处，发射的电磁辐射在至少部分通过内腔、因而部分通过样品流体传播之前不可能直接耦合到管道中。
还参照前述实施方式，电磁辐射源可被构造用于防止电磁辐射在电磁辐射传播通过内腔的一部分之前耦合到管道内。这可以通过如下实现：将电磁辐射源定位成部分延伸到管道中，因为这会迫使电磁辐射束在进入管道之前至少部分传播通过流体样品。
可以提供和布置辐射耦合器元件(特别是光纤段，如波导)，用于将来自电磁辐射源的电磁辐射耦合到内腔内。以这样的构造，电磁辐射源可被布置在内腔外侧，从实践观点出发这是令人希望的。在这样的实施方式中，可以利用甚至具有微型结构的延伸进入内腔的光纤，并且这样的光纤允许以人为方式使辐射束的有效空间发射位置延伸到内腔内。
还参照前述实施方式，辐射耦合器元件可以在空间上延伸到内腔内。更确切地，光学耦合器元件的发射端面可以延伸到内腔内，到达流体路径内比管道的前面更进一步的位置。这样可以可靠地抑制电磁辐射直接耦合到管道内，其中，由于仅仅产生噪声而非信号，所以直接耦合到管道内是不期望的。
电磁辐射源可被构造用于产生光学光束或紫外光束。光学光束可以是可见光的光束，即在400nm和800nm范围内的可见光的光束。然而，也可以在紫外范围或者甚至在红外范围内操作该系统。其他的波长区域也是可行的，诸如X-射线或微波。
电磁辐射源可以是激光、发光二极管、氘灯、钨灯、氙灯等等。这样的辐射源尺寸很小、能够提供强辐射束、并且十分便宜。
检测单元可以包括光学光检测器或紫外辐射检测器。检测单元的波长敏感度可取决于所使用的电磁辐射。可选地，波长敏感的光学元件可被布置在电磁辐射源和检测单元之间(诸如光栅等等)。这使得光束可以光谱方式分裂成各种行进通过内腔和/或管道的波长。
检测单元可以包括单一检测元件，诸如单个光电二极管。或者，检测单元可以包括线性排列的检测元件，诸如直线排列的多个光电二极管。还可以使用二维检测器，诸如CCD(电荷耦合器件)或CMOS(互补金属氧化物半导体)检测器。使用具有多个检测元件的检测器可能是有利的，因为这允许分别评估完全行进通过内腔和流体的电磁辐射，以及部分通过内腔并且部分通过管道行进的电磁辐射。后种电磁辐射可能需要单独考虑，因为该电磁辐射的探测特征由于其仅沿着传播路径的一部分横穿流体样品而与前述电磁辐射不同。
检测单元可被布置成位于管道的端面，并且可以在空间上沿着该端面的至少一部分(特别沿着整个端面)延伸。在管道的中空圆筒结构中，端面(优选相应的检测器区域)可以是环面。这可以确保离开管道端面的所有光线可用于检测和分析样品。
还参照上述实施方式，检测单元可被布置成在空间上沿着内腔端面的至少一部分(特别沿着整个端面)延伸。这样的空间布置还确保了离开内腔末端的所有光线也都用于检测目的，从而进一步增大了携带样品信息的电磁辐射的收率。
流动池可以在管道的前面或附近包括流体入口，其用于引入样品流体。因此，可以在管道的前端附近将分离的流体样品引入流体池中，结果内腔的所有范围都可用于检测目的。还可以设置流体出口，从而经由管道侧区中(具体在其前部)的凹口供应样品流体。
可以事先想到流体出口，用于经由管道侧区中(具体在其端部)的凹口排出样品流体。因此，在流体已经基本上沿着流动池的整个电磁辐射相互作用路径流过之后，该流体可以经由侧凹口(例如管状中空圆筒管道的罩盖表面中的孔)离开流动池。这样得到用于获得电磁辐射和样品流体之间高空间范围的相互作用的结构以及获得高效的流体耦合特性的有效构造。
可以设置评估单元，该评估单元可被构造用于评估由检测单元检测到的电磁辐射信号。换句话说，检测单元的输出信号可被供应到评估单元。评估单元可以具有处理能力，并且可以是微处理器或中央处理单元，如CPU。
评估单元可被构造用于独立评估传播通过介于内壁和外壁之间的管道的端面的电磁辐射和传播通过内腔的端面的电磁辐射。因为这两条光束具有不同的传播通过流动池的历史，并且因而经历了不同的与样品的相互作用，因此，单独评估这些部分光束可以进一步细化和增大检测的精确度。评估单元因而可以进一步被构造用于评估传播通过介于内壁和外壁之间的管道的端面的电磁辐射，这是考虑到这种电磁辐射部分通过样品流体传播，而部分通过介于内壁和外壁之间的管道传播。利用部分光束的传播模型，可以更精确地找回它们的信息内容。例如，部分通过管道行进的光束的样品信号贡献量可以小于相应的已穿越整个流动池的那部分的样品信号贡献。
在一个实施方式中，流动池可被构造作为全内反射(total internalreflection)流动池。全内反射可以表示为，在光线相对于表面的法线以大于临界角的角度入射介质边界时发生的光学现象。如果满足相应的角条件并且边界的另一侧上的折射率较低，没有光线可以通过，那么所有光线被有效反射。全内反射流动池可以利用这种效应，并且可以具有如下特征：全体电磁辐射光束都保持在流动池中，这是因为全反射发生在管道的外表面处。这保持了管道和内腔内的全部的电磁辐射量，并且保持了尽可能高的收率。
管道和电磁辐射源可被布置并且被构造用于在外壁处实现电磁辐射的全反射。因此，由于全内反射取决于所用材料的折射率以及几何形状(特别是流动池的角特征)，所以几何形状和材料的选择是用于调节全反射特征的设计参数。特别地，为了获得全反射，管道材料的折射率应当高于周围材料的折射率。
此外，管道的折射率可以高于水或流体样品的折射率。例如，管道可由二氧化硅或玻璃制成。这可以导致全反射发生在管道外表面上而不是在内表面上。
在使管道至少部分嵌入基板之后，适当地选择基板和管道的材料可以确保可以发生全反射现象。通常，为了能够实现全反射，管道应当具有较之基板更高的折射率。然而，管道可由二氧化硅制成，并且周围的基板可由折射率与二氧化硅相比更高的硅制成。在这样的情况下，可选通过刻蚀等将仅在中心部分中的硅材料去除，结果管道的外表面被空气(具有小折射率)环绕，而管道的端部被作为支持框架的硅材料支撑。在未去除硅材料的情况下，在光线在二氧化硅管道中朝着与硅的边界行进时将不会发生全反射，但仍有一部分光线被反射。所述替代方式允许用半导体技术使流动池整体集成。
为了促进全反射，还可以用一层材料为管道的外部内腔加衬，从而确保可以发生全反射。根据示例性实施方式的几何形状可以具有如下优点：可以获得高的电磁辐射的光路长度，并且这可以与所用电磁辐射的高收率有效组合。因此，特别是考虑到使流动池进一步微型化的趋势，这允许制造非常小型的高精度流动池。甚至在流动池中采用非常小、长且细的毛细管时可能出现震动噪声的情况下，根据示例性实施方式的系统仍可以获得足够高的信噪比。根据示例性实施方式，还可以使用部分沿着管道的玻璃壁行进且已经沿着部分流动路径遇见样品的光线来评估LC实验，并且来确定经分离样品的信息。因此，通过扩充还沿着玻璃毛细管的侧向范围的测量，可以提高精确度。这可能需要流体不是直接耦合到管道内，而是至少部分沿着样品行进。因此，光线可以在流动池中耦合，使得其在至少已通过一部分流体之前不会直接行进到管道内。可以将光从流动池的耦合出来，从而检测出离开管道端面的光线。
下面将解释样品分离装置的进一步示例性实施方式。但是，这些实施方式也适用于流动池及其方法。
样品分离装置可以包括填充有分离材料的分离元件。这种分离材料还被表示为固定相，其可以是允许与样品进行可调节程度的相互作用从而能够使这样的样品的不同组分分离的材料。分离元件可被布置在检测器上游的流体路径中，结果通过分离元件分离的样品的各级分随后可以由检测器装置检测。
分离材料可以是液相色谱柱填充材料或装填材料，其包括由如下组成组中的至少一种：聚苯乙烯、沸石、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、玻璃、聚合物粉末、二氧化硅和硅胶，或上述中的具有化学改性(被涂布、被包覆等)表面的任意一种。然而，可以使用任何具有如下材料性质的装填材料：该材料性质允许通过该材料的分析物例如由于填充材料与分析物各级分之间的相互作用或亲和力不同而被分离成不同的组分。
分离元件的至少一部分可被流体分离材料填充，其中流体分离材料可以包括尺寸在约1μm至约50μm范围内的小球。从而，这些小球可以是可被填充在微样分离装置的分离部分内部的小颗粒。这些小球可以具有尺寸在约0.01μm至约0.2μm范围内的孔。流体样品可以通过这些孔，其中，可以在流体样品和孔之间发生相互作用。
样品分离装置可被构造成用于分离样品各组分的流体分离系统。当包括流体样品的移动相通过样品分离装置(例如采用高压)时，柱子的填充和流体样品之间的相互作用允许分离该样品的不同组分，如在液相色谱设备中所进行的那样。
然而，样品分离装置还可被构造成用于纯化流体样品的流体纯化系统。通过在空间上分离流体样品的不同级分，可以纯化多组分样品，例如蛋白质溶液。当生物化学实验室中已经制备了蛋白质溶液之后，其仍包含多个组分。如果例如仅对这种多组分液体中的个别蛋白质感兴趣，那么可以迫使这种样品通过柱子。由于不同蛋白质级分与柱子的填充物(例如利用液相色谱设备)之间的相互作用不同，所以可以区分不同的样品，并且可以选择性地分离一个样品或材料带，作为经纯化的样品。
样品分离装置可被构造用于分析流动相中的至少一个组分的至少一种物理参数、化学参数和/或生物参数。术语“物理参数”可以具体表示流体的温度或尺寸。术语“化学参数”可以具体表示分析物的一个级分的浓度、亲和力参数等等。术语“生物参数”可以具体表示蛋白质、基因等在生物化学溶液中的浓度、组分的生物活性等等。
样品分离装置可以在不同的技术环境中实现，如在传感器设备，测试设备，化学、生物和/或医药分析用设备，或液相色谱设备中。具体地，样品分离装置可以是高效液相色谱(HPLC)设备，通过该设备可以分离、检验、分析分析物中的不同级分。
样品分离装置可被构造成采用高压、例如50bar至100bar的压力、具体至少600bar的压力、更具体至少1200bar的压力引导流动相通过系统。
样品分离装置可被构造成微样分离装置。术语“微样分离装置”可以具体表示，本文所述样品分离装置，但其允许运送流体通过具有小于500μm、具体小于200μm、更具体小于100μm或小于50μm或更小数量级的尺寸的微通道。
本发明的实施方式可以基于大多数常规可用HPLC系统来实施，所述系统诸如为Agilent 1200 Series Rapid Resolution LC系统或Agilent 1100HPLC系列(这二者都由申请人安捷伦科技有限公司(Agilent Technologies)提供-参见www.agilent.com-这应当通过引用插入本文)。
分离设备优选包括提供固定相的色谱柱(参见，例如http://en.wikipedia.org/wiki/Column chromatography)。柱子可以是玻璃管或钢管(例如，具有50μm至5mm的直径，和1cm至1m的长度)，或者微流体柱(如例如EP 1577012中所公开的或申请人安捷伦科技有限公司(AgilentTechnologies)所提供的Agilent 1200 Series HPLC-Chip/MS System，例如参见http://www.chem.agilent.com/Scripts/PDS.asp？IPage＝38308)。例如，浆液可以采用固定相的粉末来制备，然后可以将浆液倾倒且压入到柱子中。各个组分由固定相以不同方式保留并且彼此分离，同时各个组分与洗脱液一起以不同的速度传播通过柱子。在柱子末端，它们以一次一种的方式洗脱。在整个色谱测量过程期间，洗脱液也可以采用一系列级分的形式收集。柱色谱中的固定相或吸附剂通常是固体材料。最常用于柱色谱的固定相是硅胶，其次是矾土。过去还经常使用纤维素粉末。还可能的是离子交换色谱、反相色谱(RP)、亲和力色谱或膨胀床吸附(EBA)。固定相通常是研细的粉末或凝胶并且/或者是微孔的以增大表面，但是在EBA中使用流化床。
流动相(或洗脱液)要么可以是纯溶剂，要么可以是不同溶剂的混合物。可以选定流动相(洗脱液)，从而例如使感兴趣的化合物的保留和/或跑过色谱的流动相的量最小化。还可以选择移动相，结果可以有效地分离不同的化合物。移动相可以包含有机溶剂，如甲醇或乙腈，其通常被水稀释。对于梯度操作来说，用单独瓶子运送水和有机物，由此梯度泵将按程序配制的共混物输送到系统中。其他常用的溶剂可以是异丙醇、THF、己烷、乙醇和/或其混合物，或者是这些与上述溶剂的任意组合。
样品流体可以包括任意类型的工艺液体、天然样品(如果汁)、体液(如血浆)，或者样品流体可以是反应产物，如发酵液。
HPLC系统可以进一步包括取样单元，其用于将样品流体引入移动相流中；检测器，其用于检测样品流体中的经分离化合物；分级单元，其用于输出样品流体中的经分离化合物；或其任意组合。HPLC系统的其他细节参照Agilent 1200 Series Rapid Resolution LC系统或Agilent 1100 HPLC系列所公开的内容，这二者都由安捷伦科技有限公司(Agilent Technologies)提供，参见www.agilent.com，这应当通过引用插入本文。
附图说明
参考如下更详细描述的实施方式结合附图将容易认识以及更好地理解本发明各实施方式的其他目的和许多附带的优点。基本上或功能上等同或类似的特征由相同的标号表示。附图中的图示是示例性的。
图1示出了根据本发明的实施方式的液体分离系统，其例如用在高效液相色谱(HPLC)中。
图2至图7表示根据本发明的实施方式的流动池，其例如用在高效液相色谱(HPLC)中。
现在更详细地参考附图，图1表示液体分离系统10的一般示意图。泵20接收来自溶剂供应25的流动相，通常经由除气装置27，该除气装置27除气，因而减少溶解在移动相中的气体的量。泵20(作为移动相的驱动装置)驱动移动相通过含有固定相的分离设备30(例如色谱柱)。取样单元40可被设置在泵20和分离设备30之间，从而使样品流体或将样品流体加入(通常被称为样品引入)流动相。分离设备30的固定相被构造用于分离样品流体中的化合物。检测器50被设置用于检测样品流体中的经分离的化合物。分级单元60可被设置用于输出样品流体中的经分离的化合物。
尽管流动相可以仅由一种溶剂组成，但是其也可以是多种溶剂的混合物。这样的混合可以是低压混合，并且可以设置在泵20的上游，结果泵20接收和泵送混合溶剂作为流动相。或者，泵20可由多个单独的泵送单元组成，其中多个泵送单元中的每个接收和泵送不同的溶剂或混合物，结果移动相(被分离设备30接收)的混合在高压下、泵20(或作为其部分)的下游发生。移动相的组合物(混合物)可以随时间保持恒定(所谓的等强度模式)或可以随时间变化(所谓的梯度模式)。
数据处理单元70(其可以是常规PC或工作站)可以耦合(如虚线箭头所示)到液体分离系统10中的一个或多个设备上，从而接收信息和/或控制操作。例如，数据处理单元70可以控制泵20的操作(例如设定控制参数)和接收由其得到的信息，如实际工作条件(诸如在泵出口处的输出压力、流速等)。数据处理单元70还可以控制溶剂供应25(例如设定要供应的溶剂或溶剂混合物)和/或除气装置27(例如设定控制参数，如真空水平)的操作，并且可以接收由其得到的信息，如实际工作条件(诸如随时间供应的溶剂组成、流速、真空水平等)。数据处理单元70可以进一步控制取样单元40(例如控制样品注射或者使样品注射与泵20的操作条件同步)的操作。分离设备30也可由数据处理单元70控制(例如选择特定的流动路径或柱子、设定操作温度等)，并且回过来向数据处理单元70反馈信息(例如操作条件)。相应地，检测器50也可由数据处理单元70控制(例如光谱或波长设置，设定时间常数，开始/终止数据获取)，并且回过来向数据处理单元70反馈信息(例如关于所检测的样品化合物)。数据处理单元70还可以控制分级单元60的操作(例如与接收自检测器50的数据相关联)，并且提供数据反馈。
图2表示用于图1所示的用于分离流动相中的样品流体的各组分的样品分离装置10的流动池。流动池200可以形成检测器500或检测器500的一部分。
流动池200被构造用于检测由分离柱30分离出的各组分，其包括具有内壁204和外壁206的中空圆筒结构的玻璃管道202。内壁204界定了流体内腔208，样品流体将在该流体内腔中被传送。管道202具有端面210，其可以具有平坦的环形端表面。
还设置光电检测器212，其被构造用于检测在光束214传播通过内腔208的一部分中的样品流体、并通过介于内壁204和外壁206之间的管道202的一部分之后离开端面210的光214。
如图2可见，光束214可以在流体内腔208邻接玻璃管道202的内壁204的位置250处被部分反射。由于内腔208中的水溶液的折射率和玻璃管道202的折射率，所以可以在位置250处发生部分反射。
与此形成对照，由于所选择的折射率，在外壁206处可以发生标号260示意性表示的全反射，结果所有光214都保留在流动池200内。
根据示例性实施方式，不仅完全通过内腔208行进的光束280撞击检测器212的光敏表面，而且在管道202处产生全反射260、经由端面210离开并且邻接检测器212的被布置成面对端面210的光敏表面的光290也撞击检测器212的光敏表面。因为全反射辐射260在进入管道202之前也已遇见了样品，所以这束光也包含指示样品组分的信息，其可以根据示例性实施方式被使用。在光束214传播通过样品的过程中，可以发生波和物质的相互作用，结果光的特性受这个相互作用的影响，因而带有指示样品性质的信息。在光束290在位置260处全反射之后，这条光束的全部强度并未保留在壁202中，而是可能在内腔208和壁202之间的边界被部分透射回(根据Fresnel方程)内腔208。为了简便，这种效应未在图中示出。
光源216产生光束214，并且使光束214耦合进入内腔208。光源216被吸收元件270包围，从而避免光线214在沿着内腔208的横截面行进之前直接耦合进入管道202的前面222。这样的光将不含任何额外的样品信息，仅提供噪声而不是信号。在适当位置使光214适当地耦合进入内腔包括使用光纤段218，其被布置成延伸进入内腔208，从而防止光直接耦合到管道202的前面222中。源自分离柱30的样品流体通过管道202的前面222处的流体入口220进入流动池200。在流过整个内腔208之后，流动样品通过中空圆筒管道202的侧表面中的凹口或流体出口224排出。评估单元226以通信方式与检测单元212耦合，用于评估由检测单元212所检测的光信号，并且输出指示所调查的样品的各级分的信息。流动池200是全内反射流动池。
在图3所示的根据另一实施方式的流动池300中，检测单元被分离成中心部分304和外侧或外周部分320，其中，中心部分304在空间上被布置成捕获通过内腔208离开的光214，外侧或外周部分320选择性地检测部分通过内腔208且部分通过管道202行进的光214。因为后种光仅沿着一部分的内腔208遇见样品，所以对它的单独评价可以进一步地增加检测结果的可靠性。
在图4所示的根据另一实施方式的流动池400中，在管道202的外壁206处设置光反射层402，该光反射层402保证由于适当选择的折射率而形成全内反射。在这个实施方式中，检测元件被分离出多个不同的像素404，这些像素中的每一个向评估单元226提供单独的检测信号进行单独评估。这样的在空间上解析的检测可以提供更精确的结果。这可以进一步提炼所检测的信息，这是因为空间位置也对相应的光部分在传播通过流动池400之后遇到的样品的有效路径长度具有影响。
此外，图4中未设置光纤段218。为了防止来自光源216的光214直接耦合到管道202的前面222中，设置孔元件406以遮盖相应的前端区域。此外，可以在光源216和检测器404之间布置一个或多个透镜408，从而限定光214耦合到内腔298中的角度范围。
在图5所示的根据另一实施方式的流动池500中，为管道202的前面222设置变黑表面502，从而进一步防止环境光等耦合到管道中，以防检测性能劣化。
在图6所示的根据另一实施方式的流动池600中，设置单个光检测元件602(如光电二极管)来检测全部光。为了使完全通过内腔208行进的光成束，设置相应的透镜604。此外，在管道202的端面210和光电检测器602之间布置光纤段606。通过这些耦合元件606，通过端面210离开的光被引导到检测器602上用于检测。
图7示出了根据另一实施方式的整体集成的流动池700。此处，管道202被形成为在硅基板702内的氧化的表面部分。由此，形成流体导管208。氧化硅管道202被嵌入半导体基板702中。在图7中，设置了两个光学元件208，一个介于光源216和内腔208之间，另一个介于内腔208和检测器212之间。在所示结构中，变黑部分502防止来自光源216的光在部分沿着内腔208传播之前直接进入管道202。透镜704确保了部分行进通过内腔208的光也被检测器212检测。
还设置光学透明的第一端板706和光学透明的第二端板708。
在图7中，透镜704是可选的，例如在光纤218的直径大于毛细管202的直径的结构中。相应地，标号218可以表示透镜、镜子或任意其他合适的光学元件。有利的是，空气或任意其他气体、真空或适当的涂层可以布置在标号202和702之间。可能是有利的是，这样的材料的折射率小于溶剂(诸如水)的折射率。
应当注意的是，术语“包括”并不排除其他元件或构件，“一个”或“一种”并不排除多个。而且，不同实施方式中描述的元件可以组合。还应当注意的是，权利要求中的标号不应解释为限制权利要求的范围。

Claims (26)

1.一种用于样品分离装置(10)的流动池(200)，所述样品分离装置(10)用于分离流动相中的样品流体的组分，所述流动池(200)被构造用于检测经分离的组分，并且包括
管道(202)，其具有内壁(204)和外壁(206)，所述内壁(204)限定用于引导所述样品流体的内腔(208)，所述管道(202)的一端还具有端面(210)；
检测单元(212)，其被构造用于检测在电磁辐射(214)传播通过在所述内腔(208)的一部分中的所述样品流体、并通过介于所述内壁(204)和所述外壁(206)之间的所述管道(202)的一部分之后离开所述端面(210)的所述电磁辐射(214)。
2.根据前述权利要求的流动池(200)，
其中所述检测单元(212)被构造用于额外检测在完全通过所述内腔(208)中的所述样品流体传播、而未传播通过所述内壁(204)和所述外壁(206)之间的所述管道(202)之后的电磁辐射(214)。
3.根据权利要求1或上述权利要求中任意一项的流动池(200)，
其中所述检测单元(212)被构造用于检测在部分通过所述内腔(208)中的所述样品流体传播且部分通过所述管道(202)传播之后、并经由所述内壁(204)和所述外壁(206)之间的所述管道(202)的所述端面(210)离开的电磁辐射，所述端面(210)面对所述检测单元212。
4.根据权利要求1或上述权利要求中任意一项的流动池(200)，
其中所述检测单元(212)被构造用于检测在部分通过所述内腔(208)中的所述样品流体传播且部分通过所述管道(202)传播之后、并且经由所述内壁(204)和所述外壁(206)之间的所述管道(202)的所述端面(210)离开的电磁辐射，所述端面(210)被布置在流体入口(222)下游的流体出口(224)处。
5.根据权利要求1或上述权利要求中任意一项的流动池(200)，
包括电磁辐射源(216)，其被构造用于产生所述电磁辐射(214)并且用于将所述电磁辐射(214)耦合到所述内腔(208)内。
6.根据前述权利要求的流动池(200)，
其中所述电磁辐射源(216)被设置成防止所述电磁辐射(214)在所述电磁辐射(214)通过所述内腔(208)的一部分传播之前耦合到所述管道(202)中。
7.根据权利要求5或上述权利要求中任意一项的流动池(200)，
包括辐射耦合器元件(218)，具体为光纤段，其被布置用于将来自所述电磁辐射源(216)的所述电磁辐射(214)耦合到所述内腔(208)内。
8.根据前述权利要求的流动池(200)，
其中所述辐射耦合器元件(218)在空间上延伸到所述内腔(208)中。
9.根据权利要求5或上述权利要求中任意一项的流动池(200)，
其中所述电磁辐射源(216)被构造用于产生光学光束和紫外光束中的一种。
10.根据权利要求5或上述权利要求中任意一项的流动池(200)，
其中所述电磁辐射源(216)包括由激光、氘灯、氙灯和钨灯组成的组中的一种。
11.根据权利要求1或上述权利要求中任意一项的流动池(200)，
其中所述检测单元(212)包括光学光检测器和紫外辐射检测器中的一种。
12.如权利要求1或上述权利要求中任意一项的流动池(200)，
其中所述检测单元(212)包括单个检测元件、线性排列的多个检测元件和二维排列的多个检测元件中的一种。
13.根据权利要求1或上述权利要求中任意一项的流动池(200)，
其中所述检测单元(212)被布置成在空间上沿着所述端面(210)的至少一部分、具体沿着整个端面(210)延伸。
14.根据前述权利要求的流动池(200)，
其中所述检测单元(212)被布置成沿着所述内腔(208)的端面的至少一部分、具体沿着整个端面延伸。
15.根据权利要求1或上述权利要求中任意一项的流动池(200)，
包括流体入口(220)，其用于在所述管道(202)的前面(222)处引入所述样品。
16.根据权利要求1或上述权利要求中任意一项的流动池(200)，
包括流体出口(224)，其用于将所述样品经由所述管道(202)的侧区域中的凹口排出。
17.根据权利要求1或上述权利要求中任意一项的流动池(200)，
包括评估单元(226)，其被构造用于评估由所述检测单元(212)检测的电磁辐射信号。
18.根据前述权利要求的流动池(300)，
其中所述评估单元(226)被构造用于分别评估传播通过介于所述内壁(204)和所述外壁(206)之间的所述管道(202)的所述端面(210)的电磁辐射(214)和传播通过所述内腔(208)的端面(210)的电磁辐射(214)。
19.根据前述权利要求的流动池(300)，
其中所述评估单元(226)被构造用于评估传播通过介于所述内壁(204)和所述外壁(206)之间的所述管道(202)的端面(210)的电磁辐射(214)，这是考虑到该电磁辐射(214)部分通过样品流体传播、且部分通过介于所述内壁(204)和所述外壁(206)之间的管道(202)传播。
20.根据权利要求1或上述权利要求中任意一项的流动池(200)，其被构造成全内反射流动池(200)。
21.根据权利要求5或上述权利要求中任意一项的流动池(200)，
其中所述管道(202)和所述电磁辐射源(216)被布置且被构造用于在所述外壁(206)处实现所述电磁辐射(214)的全反射。
22.根据权利要求1或上述权利要求中任意一项的流动池(200)，
其中所述端面(210)呈环状形状。
23.根据权利要求1或上述权利要求中任意一项的流动池(200)，其包括如下特征中的至少一个：
所述管道(202)是光学透明的；
所述管道(202)具有中空圆筒几何形状；
所述管道(202)具有中空六角形几何形状；
所述管道(202)包含折射率大于水的材料；
所述管道(202)包含由二氧化硅和玻璃组成的组中的至少一种；
所述管道(202)是半导体氧化物管道(202)；
所述管道(202)至少部分嵌入基板(702)中；
所述管道(202)至少部分嵌入半导体基板(702)中；
所述管道(202)被构造成使得通过所述管道(202)传播的电磁辐射(214)在所述外壁(206)处被全反射；
所述管道(202)的所述外壁(206)被反射层(402)加衬，其中所述反射层被构造成使得通过所述管道(202)传播的电磁辐射(214)在所述反射层(402)处被全反射；
所述流动池(200)被构造成采用高压引导所述样品流体；
所述流动池(200)被构造成采用至少50bar的压力、具体至少100bar的压力、更具体至少500bar的压力、还要更具体至少1000bar的压力引导所述样品流体；
所述流动池(200)被构造成引导液体样品流体；
所述流动池(200)被构造成微流体流动池(200)；
所述流动池(200)被构造成纳流体流动池(200)；
所述流动池(200)是整体集成的流动池(200)。
24.一种用于分离流动相中的样品流体的各组分的样品分离装置(10)，所述样品分离装置(10)包括：
分离单元(30)，其被构造用于将所述样品流体分离成所述各组分；
根据权利要求1或上述权利要求中任意一项的流动池(50，200)，其与所述分离单元(30)以流体方式连通，以接收来自所述分离单元(30)的经分离的样品流体，并且被构造用于检测经分离的各组分。
25.根据前述权利要求的样品分离装置(10)，其包括如下特征中的至少一个：
所述样品分离装置(10)包括流动相驱动装置(20)，具体为泵送系统，其被构造成驱动所述流动相通过所述样品分离装置(10)；
所述分离单元(30)包括色谱柱；
所述样品分离装置(10)包括样品注射器(40)，其被构造成将所述样品流体引入所述流动相；
所述样品分离装置(10)包括收集单元(60)，其被构造成收集所述样品流体中的经分离的各组分；
所述样品分离装置(10)包括数据处理单元(70)，其被构造成处理从所述样品分离装置(10)接收的数据；
所述样品分离装置(10)包括除气装置(27)，其用于为所述流动相除气；
所述分离单元(30)被构造用于保留作为所述流动相的一部分的所述样品流体，并且用于使所述流动相的其他组分通过所述分离单元(30)；
所述分离单元(30)的至少一部分填充有分离材料；
所述分离单元(30)的至少一部分填充有分离材料，其中所述分离材料包括尺寸在1μm至50μm范围内的小球；
所述分离单元(30)的至少一部分填充有分离材料，其中所述分离材料包括具有尺寸在0.02μm至0.03μm范围内的孔的小球；
所述流动池(200)被布置在所述分离单元(30)的下游；
所述样品分离装置(10)被构造成分析所述样品流体中的至少一种化合物的至少一个物理、化学和/或生物参数；
所述样品分离装置(10)包括由传感器设备，用于测试进行测试的设备或物质的测试设备，用于化学、生物和/或医药分析的设备，液相色谱设备和HPLC设备组成的组中的至少一种。
26.用于检测流动相中的样品流体的经分离的各组分的方法，所述方法包括：
引导经分离的样品流体通过流动池(200)的内腔(208)，所述流动池(200)包括具有内壁(204)和外壁(206)的管道(202)，所述内壁(204)限定所述内腔(208)，所述管道(208)的一端还具有端面(210)；
检测在电磁辐射(214)传播通过所述内腔(208)的一部分中的所述样品流体以及通过介于所述内壁(204)和所述外壁(206)之间的所述管道(202)的一部分之后、离开所述端面(210)的所述电磁辐射(214)。
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