CN105467049A - 气相色谱单元、用相同该单元的可扩展气相色谱系统及相关方法 - Google Patents

气相色谱单元、用相同该单元的可扩展气相色谱系统及相关方法 Download PDF

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Abstract

一种气相色谱(GC)单元或模块可以包括一个或多个微流体装置、GC柱、以及流量控制器(FC)，其包括用于控制流体流量与压力的FC输入端口。所述GC单元可以重新配置成提供不同的功能。所述GC单元可以流体地联接至各种其他流体装置，比如其他GC单元、样品入口、GC检测器等。多个GC单元和其他流体装置可以用来建立GC装置和灵活、可重构以及可扩展的体系结构的相关系统，从而实现对于现在及未来GC方法开发有用的各种操作模式。

Description

气相色谱单元、用相同该单元的可扩展气相色谱系统及相关方法
技术领域
本发明总体涉及气相色谱(GC)，更具体地涉及将气相微流控技术应用至GC。
背景技术
气相色谱(GC)引起被注入到色谱柱中的汽化或气相样品的分析分离。该柱通常是金属、玻璃或石英管，其含有用于色谱活性所配制的固定相(涂层或填料)。该柱通常容纳在热控制烘箱中，或者可以由加热元件比如电阻线直接加热。化学惰性载气比如氦气、氮气、氩气或氢气用作流动相，用于柱中分析物样品的洗脱。通常，样品和载气被分别引入到联接至柱头部的GC入口。在GC入口，将样品注入到载气流中，并且所得的样品载气混合物流过该柱。典型的GC入口配置成用于汽化初始液相样品，并且可以提供以及配置成用于执行预柱分离的衬垫。在柱流过程中，样品遇到柱中的固定相，这导致样品的不同组分根据与固定相的不同亲和力而分离。所分离的组分从柱出口洗脱并且由检测器测量，产生识别这些组分的色谱或光谱可以由其构造的数据。
单GC柱可能不足以将目标化合物与样品分离。在这种情况下，可以利用包括两个或更多个GC柱及相应下游探测器的多维(MDGC)GC系统，比如全二维(GCxGC)系统。不同的GC柱可能具有不同的特征，比如长度、内径和/或固定相材料的类型。例如，在GCxGC系统中，一个柱可能包括极性固定相，而另一个柱包括非极性固定相。在适当的时间间隔期间，来自含有目标化合物的第一柱的流出物的一部分可以被转移到第二柱中，并且如本领域技术人员所理解的那样，通过实施心脏切割技术最终至相应的第二检测器。
多维GC系统可以利用流体开关，用于实施中心切割，以及用于其他操作模式比如流量分散、反冲洗等。流体开关可以与微流体装置结合操作或者与其结合一体，该微流体装置设计成引导样品和/或载气流至且自GC柱、检测器以及多维GC系统的其他组件。多维GC系统还可以利用流动控制装置通常是电子气动控制器(EPC)来调节质量流量、前向压力以及与柱和其他流体装置相关的背压。
通常，对于GC系统的用户来说，很难正确地配置涉及使用微流体装置和流动控制装置比如EPC的多柱系统。对于用户来说，同样很难施加微流体至紧凑的或甚至烘箱较少的GC，因为目前所有的微流体装置必须依赖于相对大的、强制的对流GC烘箱(空气浴)，以便于柱联接并且防止微流体装置成为样品路径中的冷点。此外，目前的GC仪器缺乏根本地可扩展设计，其对于支持通过微流体比如多维GC和多个独立柱加热区所启用的分析任务的日益复杂是有用的。
鉴于上述情况，需要这样的GC组件及方法，也就是其能够或便于设计和建立提供各种功能以满足当前及未来需求的GC装置和系统。
发明内容
为了解决上述问题(全部或部分)和/或可能已由本领域技术人员所观察到的其他问题，本公开提供了方法、过程、系统、设备、仪器和/或装置，如通过下面所阐述的实施方式中的示例所述。
根据一实施例，一种气相色谱(GC)单元包括：入口侧微流体装置，其包括多个入口侧通道和多个入口侧端口，每个入口侧端口与所述入口侧通道中的至少一个连通；出口侧微流体装置，其包括多个出口侧通道和多个出口侧端口，每个出口侧端口与所述出口侧通道中的至少一个连通；柱，其包括联接至所述多个入口侧端口中的第一入口侧端口的柱入口和联接至所述多个出口侧端口中的第一出口侧端口的柱出口；以及流动控制器(FC)，其包括用于接收载气流的FC输入端口、与所述FC输入端口连通的第一FC输出端口、以及与所述FC输入端口连通的第二FC输出端口，其中，所述第一FC输出端口与所述多个入口侧端口的附加入口侧端口连通。
根据另一实施例，一种气相色谱(GC)装置包括：根据本文所公开的任何实施例的GC单元；以及流体装置，其选自由以下构成的组：与所述入口侧端口或出口侧端口中的至少一个连通的流体或微流体装置；与所述入口侧端口中的至少一个连通的样品导入装置；与所述出口侧端口中的至少一个连通的检测器；与所述入口侧端口或出口侧端口中的至少一个连通的附加GC单元；与所述入口侧微流体装置和出口侧微流体装置中的至少一个螺纹接合的传输管线；以及前述中的两个或更多个。
通过审查以下附图及详细描述，本发明的其他装置、设备、系统、方法、特征以及优点对于本领域技术人员将是或将变得显而易见。所希望的是，所有这样的附加系统、方法、特征及优点包括在本说明书内、在本发明的范围之内以及由所附的权利要求保护。
附图说明
通过参照以下附图可以更好地理解本发明。附图中的组件不一定按比例绘制，而是将重点放在说明本发明的原理。在附图中，相同的参考标号表示整个不同视图中相应的部件。
图1是根据一些实施例的气相色谱(GC)系统的示例的示意图。
图2A是根据一些实施例的GC单元的示例的示意性正视图。
图2B是图2A中所示的GC单元的示意性俯视图。
图2C是图2A中所示的GC单元的示意性仰视图。
图3A是根据一些实施例的示出内部通道的微流体装置的示例的示意性平面化图。
图3B是根据一些实施例的微流体装置的示例的示意性仰视图。
图4是根据一些实施例的GC系统(或其部分)的示例的示意图。
图5是根据一些实施例的GC单元(或包括GC单元的GC装置)的示例的示意图。
图6是根据一些实施例的联接至GC入口的图5中所示的GC单元的入口侧的示意图。
图7是根据另一实施例的GC装置(或其部分)的示例的示意图。
图8是根据另一实施例的GC装置(或其部分)的示例的示意图。
图9是根据另一实施例的GC装置(或其部分)的示例的示意图。
图10是根据另一实施例的GC装置(或其部分)的示例的示意图。
图11是根据另一实施例的GC装置(或其部分)的示例的示意图。
图12是根据另一实施例的GC装置(或其部分)的示例的示意图。
图13是根据另一实施例的GC单元(或包括GC单元的GC装置)的示例的示意图。
图14是根据另一实施例的GC装置(或其部分)的示例的示意图。
图15是根据另一实施例的GC装置(或其部分)的示例的示意图。
图16是根据另一实施例的GC装置(或其部分)的示例的示意图。
图17是根据一些实施例的传输管线组件的示意性剖视图。
具体实施方式
在本公开的上下文中，术语“分析物”通常是指气相色谱(GC)的研究人员或用户所感兴趣的任何样品分子——即期望在其上进行分析比如例如色谱法或色谱/质谱分析的分子。术语“样品”或“样品基体”是指已知或怀疑含有分析物的任何物质。样品可以包括分析物和非分析物的组合。本文中的术语“非分析物”或“非分析组分”是指分析对其所不感兴趣的样品组分，因为这样的组分不具有分析值和/或可能会损害(例如干扰)所需分析物的分析。非分析物通常可能是所不感兴趣的任何分子比如污染物或杂质。非分析物的示例可以包括但不限于污染物、杂质、水、油、溶剂、载气、或其他介质，以及已经从色谱柱流出的固定相材料。
在本公开中，术语“流体”在一般意义上用来指可以通过导管流动的任何材料。“气体”是“流体”的示例。如本文所用，术语“气体”包括蒸汽以及其中可能夹带有蒸汽、液滴或颗粒的气体。在本公开中，术语“流体”与术语“气体”可互换使用，除非另有说明。
如本文所用，术语“通道”是指限定用于流体从一个点流至另一个点的路径的任何类型的导管。在一些实施例中，通道可以是“微流体通道”或“微通道”。微通道的横截面(或流通面积)可以具有微米(例如达约1000微米或1毫米)或更低(例如纳米)的数量级的特征尺寸。例如，该特征尺寸的范围可以从100纳米至1000微米(1毫米)。通过微通道的流速可以是每分钟毫升、每分钟微升、每分钟纳升或更低(每分钟微微升或每分钟毫微微升)的量级。术语“通道”包括但不限于微通道。术语“特征尺寸”是指适当地描述用于通道横截面形状的类型尺寸——例如，圆形横截面情况下是直径、椭圆横截面情况下是长轴、或多边形横截面情况下是两个相对侧面之间的最大宽度或高度。通道的横截面可以具有任意这些形状。此外，通道的横截面可以具有不规则的形状，无论是故意地还是由于制造技术的限制。不规则形状的横截面的特征尺寸可以被视为不规则形状的横截面最紧密接近的规则形状的横截面的尺寸特征(例如，圆的直径、椭圆的长轴、多边形的宽度或高度等)。
在典型的实施例中，微通道形成在材料的实心体中。该材料可以是在微细加工比如微流体、微电子、微电子机械系统(MEMS)等的各个领域中所使用的类型。材料的成分可以是用在这些领域比如半导体、电绝缘体或电介质、真空密封、结构层或牺牲层中的。因此，材料可以包括，例如类金属(例如，硅或锗)、类金属合金(例如，硅-锗)、碳化物比如碳化硅、无机氧化物或陶瓷(例如，氧化硅、氧化钛或氧化铝)、无机氮化物或氧氮化物(例如，氮化硅或氧氮化硅)、各种玻璃或各种聚合物。在一些实施例中，所述材料是光学透明的，目的是比如执行基于光学的测量、执行样品分析、检测或识别流过微通道的物质、使用户能够观察流动等。材料的实心体最初可以以例如基板、设置在下层基板上的层、微流体芯片、来自材料较大晶片的单片芯片的形式等被提供。
微通道可以通过现在已知的或以后在适于材料的成分以及微通道的尺寸和纵横比的微细加工领域中所开发的任何技术形成在材料的实心体中。作为非限制性示例，微通道可以通过蚀刻技术比如聚焦离子束(FIB)蚀刻、深反应离子蚀刻(DRIE)或者微机械加工技术比如机械钻孔、激光钻孔或超声波铣削来形成。取决于所要形成的微通道的长度及特征尺寸，蚀刻或微机械加工可以以类似于形成垂直或三维“通过”的方式来完成，部分地进入或完全地穿过材料的厚度(例如，“贯通晶片”或“贯通基板”通过)。可替代地，最初打开的通道或沟槽可以形成在基板的表面上，然后将其结合至另一基板来完成微通道。另一基板可以呈现为平坦的表面，或者还可以包括在部分结合过程与第一基板的打开通道对准的最初打开通道。微通道可直接由材料的实心体的一个或多个壁限定(或限制)。可替代地，微通道可以由管或毛细管的内侧表面限定，即管或毛细管壁是其中形成有微通道的材料的实心体。在后一种情况下，管或毛细管可以驻留在由材料的另一实心体的一个或多个壁形成的封闭孔或开放孔(例如，沟槽、槽或凹部)中。
根据其组成，限定微通道的材料可以相对于流过微通道的流体是固有化学惰性的。或者，可以在部分制造过程中不激活微通道，比如通过施加合适的涂层或表面处理/功能化以便使微通道变得化学惰性。用于此目的的涂层和表面处理/功能化对于本领域技术人员来说很容易理解。
在本公开中，术语“流体装置”通常包括提供或接收流体流动或以其他方式提供一个或多个流体流动路径的任何装置。流体装置的示例包括提供流体流动的装置(例如样品导入装置)、接收流体流动的装置(例如GC检测器)、控制和/或改变流体流动的装置(例如阀门、微流体装置)等。术语“微流体装置”通常包括其中形成有一个或多个微通道的任何装置。微流体装置可以包括如上面所述的实心体以及配置成用于与导管或其他流体装置流体联接的一个或多个端口。
图1是根据一些实施例的气相色谱(GC)系统100的示例的示意图。GC系统100通常可以包括样品导入系统104、GC装置108、一个或多个检测器112以及计算装置116。样品导入系统104可以包括样品导入装置120和GC入口124。GC装置108包括一个或多个GC单元，其中的实施例在下面通过示例进行说明。通常，每个GC单元包括GC柱、提供流动路径至且自GC柱和GC单元外部组件(例如，样品导入系统104、检测器112等)的一个或多个微流体装置、以及提供通过GC柱和微流体装置的流量与压力控制的流动控制装置或模块(或流量控制器、或FC)比如电子气动控制器(EPC)。可以代表载气存储器及相关组件(例如，管道、阀门、泵、流量控制器等)的载气源128通过相应的载气供给管线132和134以调节的流速和/或压力将一个或多个载气流供给至GC入口124和GC装置108。GC入口124和GC装置108可以各自包括用于吹扫气体的一个或多个排放口136和138。
GC系统100的某些组件，比如GC装置108的GC单元(GC柱、微流体装置、流量控制器)和检测器112(取决于检测器的类型)，可被封闭在壳体或外壳142中。壳体142可以是GC烘箱，其通常包括配置成用于保持GC柱在所需温度设定或根据所需的(预定的、可编程的)温度分布来改变GC柱的温度的加热装置，比如用于平衡参数，如洗脱时间和测量分辨率。通常，加热装置配置成用于加热GC烘箱的内部，并由此间接地(例如，通过强制对流)控制GC柱及其他组件的温度。在其他实施例中，所述加热装置配置成用于直接加热GC柱。例如，加热装置可以包括所安装的与GC柱热接触的电阻加热元件。此外，GC装置108的微流体装置可以包括加热装置。例如，加热装置可以被定位在微流体装置的结构中或安装至微流体装置的侧面，或者微流体装置可被定位在加热装置的内部。在利用直接加热装置的实施例中，壳体142可以是另外包括常规间接加热装置的GC烘箱，该间接加热装置可以与直接加热装置结合进行操作或者作为其的一种替代。在一些实施例中，GC系统100的某些组件比如GC单元可以被安装至壳体142的壁。在这样的实施例中，壳体142可以是加装有GC装置108的预先存在的或市售可得的GC烘箱，或者根据与GC装置108操作的需要进行修改或改动。
样品导入装置120可以是配置成用于将样品注入到GC入口124中的任何装置。样品注入可在自动、半自动或手动的基座上进行。例如，样品导入装置120可以包括手动操作的注射器或是自动采样设备(或“自动进样器”)的一部分的注射器。样品源可以位于样品导入装置120的上游，或者可以是设置在样品导入装置120的一个或多个样品容器(例如，小瓶)。在后一种情况下，样品容器可以被加载在选择所需样品用于注射到GC入口124中的传送带或其他装置上。
GC入口124可以具有适于将来自样品导入装置120的样品流导入到来自载气源128的载气流中的任何配置。GC入口124可以以如本领域技术人员所理解的各种方式处理样品/载气混合物。GC入口124可能具有分离、不分离、或分离/不分离(S/SL)的配置。GC入口124可以位于或部分地位于壳体(或烘箱)142中，在这种情况下，GC入口124可被封闭在绝热杯中。如本领域技术人员所理解，载气可以是适于用作便于样品运输通过GC柱的惰性流动相的任何气体。载气的示例包括但不限于氦气、氮气、氩气以及氢气。
检测器112可以是适于检测从GC柱108洗脱的峰的任何检测器。检测器的示例包括但不限于火焰离子化检测器(FID)、热导检测器(TCD)、氮磷检测器(NPD)、电子捕获检测器(ECD)、火焰热离子检测器(FTD)、火焰光度检测器(FPD)、原子发射检测器(AED)等。一般而言，可以利用各种各样的检测器，并且所示的检测器112可以表示两个或更多个不同类型的检测器的组合。在一些实施例中，检测器112是分析仪器比如例如质谱仪(MS)、离子迁移率谱仪(IMS)等或者是其一部分。因此，在一些实施例中，GC系统100可以是联用系统，比如GC-MS、GC-IMS或GC-IM-MS系统。
计算装置116可以具有适于控制GC系统100的各种组件比如样品导入系统104、GC装置108、检测器112、载气源128等的组件的任何配置。因此，计算装置116可以通过有线或无线通信与各种组件信号连通。计算装置116的一个或多个模块或组件可以是或者体现在例如台式计算机、膝上型计算机、便携式计算机、平板计算机、手持计算机、移动计算装置、个人数字助理(PDA)、智能电话等。计算装置116可以配置成用于接收来自检测器112的测量信号。如本领域技术人员所理解，计算装置116还可以示意性地代表数据采集系统、显示/读出装置、以及与产生色谱和光谱相关联的其他组件。计算装置116还可以配置成用于提供和控制用户接口，其提供用户可以与之交互的屏幕显示。
图2A至2C分别是根据一些实施例的GC单元200的示例的示意性正视图、俯视图以及仰视图。GC单元200通常可以包括GC柱252、流量控制器(FC)254(或流动控制装置、流动控制模块)以及一个或多个微流体装置。在本实施例中，GC单元200包括入口侧(或第一)微流体装置256和出口侧(或第二)微流体装置258。GC单元200还可以包括与FC254(以及，如果提供的话，与GC柱252相关联的加热元件和/或温度传感器)连通的本地电子器件260(即，与GC单元200集成或安装至其的电子器件)，或至少包括配置成用于提供在GC单元200与系统控制器(例如，上述及图1所示的计算装置112)之间的信号通信接口的电气组件。图2A-2C还示出了结构262，其可以代表FC254及微流体装置256和258被安装至的GC单元200的壳体或其他结构，或较大GC仪的结构比如上述及在图1中所示的壳体142的壁。图2A中所示的电子器件260的位置仅通过示例；电子器件260通常可以位于相对于其他组件的GC单元200的任何位置上或中。
GC柱252可以具有目前已知或以后开发的任何配置。如本领域技术人员的所理解，GC柱252通常包括由金属、玻璃或石英构成的管，其支持具有适当成分的固定相。如图所示，GC柱252的一部分可被盘绕，以容纳所需的长度同时尽量减小GC单元200的尺寸。在一些实施例中，GC柱252可以是低热质量(LTM)柱，比如例如熔融石英毛细管。GC柱252可以包括加热元件，比如例如缠绕着GC柱252的陶瓷绝缘加热丝，并且还可以包括本地位置的温度传感器。
FC254通常可以具有适于控制进入GC柱252中的输入气体(载气、或样品/载气混合物)的流动(例如，质量流量和/或压力)的任何配置。为此目的，并且根据特定的实施例，FC254可以包括用于提供与外部装置流体连通的一个或多个端口(FC端口)、用于限定流动路径的流体导管(管道、通道等)、质量流量控制器(MFC)、压力控制器(例如，前向压力控制器(FPC)、背压控制器(BPC)等)、限流器、用于选择流动路径的流量开关阀、开/关阀、计量阀、流量计、压力变换器、用于分离或合并流动路径的T形连接或联合等，所有这些组件通常都被本领域技术人员所理解。在一些实施例中，FC254可以是或包括电子气动控制器(EPC)，如由本领域技术人员所理解。FC254可以重新配置成能够实现GC单元200的不同实施方式，如下面进一步描述。
微流体装置256和258包括其中形成有内部(或嵌入的)通道来限定流体路径的相应本体或芯片264和266。本体264和266可以具有任何形状，比如例如直线形或棱柱形(块、板、片等)或者圆盘形。每个微流体装置256和258包括两个或更多个外部端口。这样的端口是“外部的”，意义在于它们可被流体地联接至在微流体装置256和258外部的导管或组件。每个端口与至少一个通道连通，并且可以经由一个或多个通道与其他端口中的一个或多个连通。在一些实施例中，一个或两个微流体装置256和258包括至少三个端口或至少四个端口。这些端口中的至少一些可以位于本体264或266的同一侧上，或者如图所示，这些端口可以分别位于不同侧上。这些端口中的至少一些可被定向在同一方向上，或者如图所示，这些端口可以分别被定向在不同的方向上。在所示的实施例中，入口侧微流体装置256包括第一端口268、第二端口270、第三端口272以及第四端口274(图2B和2C)。同样地，出口侧微流体装置258包括第一端口276、第二端口278、第三端口280以及第四端口282(图2B和2C)。
在所示的实施例中，入口侧第一端口268流体地联接至GC柱252的输入端，出口侧第一端口276流体地联接至GC柱252的输出端。在该示例中，入口侧第三端口272可以流体地联接至上游GC组件(例如，图1的样品导入系统104)，以接收输入气体(载气、或样品/载气混合物)流，其然后通过内部通道及入口侧第一端口268而被引导到GC柱252中。出口侧第三端口280可以流体地联接至下游GC组件(例如，图1的检测器112)，以通过内部通道及出口侧第一端口276接收来自GC柱252的输出气体(载气、或含有色谱分离化合物的样品/载气混合物)流，并且将输出气体引导至下游GC组件。在各种实施例中，根据需要，入口侧第二端口270和/或入口侧第四端口274以及出口侧第二端口276和/或出口侧第四端口282可以流体地联接至相应的EPC端口(未示出)，用于使FC254能够控制气体流通过入口侧微流体装置256、GC柱252以及出口侧微流体装置258。
图3A是根据一些实施例的微流体装置300的示例的示意图。例如，微流体装置300可以代表仅描述的微流体装置256和258中的任一个或两个。微流体装置300包括本体364、第一端口368、第二端口370、第三端口372和第四端口374。微流体装置300还包括形成在本体364中的第一通道384、第二通道386、第三通道388和第四通道390。第一通道384与第一端口368连通，第二通道386与第二端口370连通，第三通道388与第三端口372连通，以及第四通道390与第四端口374连通。每个通道与在两个通道之间的结合或汇合点的至少一个其他通道连通，从而使每个端口与至少一个其他端口连通。在所示的实施例中，每个通道(及相应的端口)名义上与所有其他通道(及相应的端口)连通，但是由于与这些端口连通的外部组件，在任何通道中的流体流动及流体流动的方向可以通过控制施加或见于各端口的压力而得到控制。每个通道的长度可以限定在其外侧端部(即，在通道终止的相应端口)与其内侧端部(即，通道交汇另一通道的点)之间。所有通道的长度可以相同，或者至少一个通道的长度可以与其他通道的长度不同。
两个或更多个通道邻接的结合可以是物理上明显的特征，比如弯曲(导致从一个通道进入另一个通道的流动方向的变化)、T形连接或交叉连接。可替代地，结合可能更多地具有两个通道之间的概念汇合的性质，例如在概念上把一通道分成两个较短通道的所选择的点。在所示的实施例中，微流体装置300可以被视为包括与第一通道384、第二通道386、第三通道388以及第四通道390的内侧端部连通的公共通道392。公共通道392具有在第二通道386与第四通道390的内侧端部之间的明显的长度。因此，第二通道386和第四通道390(或至少部分的在其相应内侧端部终止的第二通道386和第四通道390)可以被认为是彼此偏移的，因为至少其相应内侧端部由一定的距离(即公共通道392的长度)间隔开。这个偏移可能很小，但是大得足以便于通过在端口的不同压力来控制气体流通过通道。例如，假设第一端口368与GC柱连通且第三端口372与上游样品输入连通，则FC可以提供载气流进入第二端口370和第四端口374来控制样品流量进入GC柱。这样，进入GC柱(通过第三端口372)的流体流动可以被计量、脉冲、停止、反转等。
就流体流动路径来说，端口及其相应通道(以及特别是其内侧端部)布置成使得第二端口370位于第一端口368与第三端口372之间；第二端口370还位于第三端口372与第四端口374之间；第四端口374位于第一端口368与第二端口370之间；以及第四端口374还位于第一端口368与第三端口372之间。换句话说，通道布置成使得第二通道386的内侧端部位于第一通道384的内侧端部与第三通道388的内侧端部之间；第二通道386的内侧端部还位于第三通道388的内侧端部与第四通道390的内侧端部之间；第四通道390的内侧端部位于第一通道384的内侧端部与第二通道386的内侧端部之间；第四通道390的内侧端部还位于第一通道384的内侧端部与第三通道388的内侧端部之间。当在利用微流体装置300来建立或配置GC单元的过程中确定哪些端口要被流体地联接至哪些外部组件时，可以考虑此构形。
图3B是根据一些实施例的微流体装置350的示例的示意性仰视图。如在图2A至2C所示的微流体装置256和258的情况下，在本实施例中，第一端口368及相应的第一通道384被定向在与其他端口370、372和374及相应通道被定向(从图3B的透视图、图纸的平面)的平面正交的方向上。在该平面，第一通道384可以被认为包括弯曲或在弯曲终止。图3B示出了实施图3A中所示的流动路径和通道体系结构的一个示例。因此，图3A可被视为是代表在图2A至2C及3B中所示的任何微流体装置的二维或平面示意图(或被视为这样的微流体装置的“平面化”版本)，其中方便地示出了进入微流体装置且从其出来的所有流动路径。
返回参照图2A至2C，GC单元200的组件可被尺寸确定成且布置成尽量减少由GC单元200所占据的总空间，并且便于在建立具有所需构形及功能的GC装置(例如，图1中示意性地所示的GC装置108)时使用多个GC单元200。图2A至2C示出了紧凑组件的一非限制性示例，其中，FC254与微流体装置256和258布置成线性阵列或系列，其中FC254位于微流体装置256和258之间且GC柱252在FC254及微流体装置256和258的下方。
GC装置可以包括单一的GC单元200或一个以上的GC单元200。例如，GC装置可以包括多个GC单元200，每个GC单元200流体地联接至至少一个其他的GC单元200。构成GC装置的一个或多个GC单元200可以配置成就其相应GC柱的特性、其相应FC254如何配置、它们流体地联接至的组件的类型和/或什么类型的流体连接在其相应微流体装置256和258的端口制成来说不同于其他的GC单元200。由GC单元200的不同布置或群集所建立的GC装置的各种实施例(或体系结构)的非限制性示例描述如下。
图4是根据一些实施例的GC系统400(或其部分)的示例的示意图，示出了可以如何根据本公开实现高度可扩展且可配置的GC体系结构。GC系统400包括与样品入口404和多个检测器412连通的GC装置450。样品入口404可以是或者部分是比如上面结合图1所述的样品导入系统。GC系统400可以包括一个以上的样品入口404，用于比如合并不同样品流的目的。检测器412可以全部都是相同的类型，或者至少一个检测器412可以不同于其他检测器412。在本实施例中，GC装置450包括多个GC单元200。每个GC单元可被配置，如上所述且在图2A至2C中所示，因此包括GC柱(未示出)、FC254、入口侧(或第一)微流体装置256、以及出口侧(或第二)微流体装置258。每个GC单元200中的每个微流体装置256和258流体地联接至该GC单元200外部的至少一个组件，比如一个或多个样品入口404、检测器412、和/或其他GC单元200。例如，单独组件的端口之间的流体连通可以通过适当地联接至这样端口的传输管线494(例如，导管、管等)来实现。取决于实施例，传输管线494可以用作样品回路，用于比如暂时保持所需量的样品材料的目的。为简单起见，FC254与相应微流体装置256和258之间的流体连接未在图4中示出。
图4示出了难易程度，GC装置450可以由此根据任何期望的体系结构来配置，通过确定要被包括的GC单元200的数目与不同类型，以及GC单元200如何被布置且相对彼此流体地联接及至GC装置450外部的组件。如上所述，通过将它们联接至流体组件的不同组合，不同的GC单元200可以通过选择其相应的GC柱及其相应FC254的配置来提供不同的功能。虽然不同的GC单元200可以不同地起作用，但是每个GC单元200的微流体装置256和258可以都具有相同的配置。在这种情况下，本文所公开的微流体装置256和258可被表征为通用的装置。通过设计GC单元200的适当组合和布置，GC装置450可以配置成实现目前已知的或以后开发的非常广泛的GC操作模式，包括多维GC模式。
下面结合图5至15对GC单元及相关GC装置和系统的非详尽数量的实施例进行说明。这些实施例可以至少部分地通过使用下表中给出的由本发明人所开发的符号来说明或表示。在该表中，“元件”栏表示用于代表特定类型的装置或组件的符号。“键”栏表示键、或者流体流动路径或流体连接(通过端口、传输管路等)的数量，在本文所公开的典型实施例中，相应元件可以与之连通。“色谱”栏表示相应元件是否可能导致色谱分离。“阻力”栏表示相应元件是否可以提供流体流动阻力。“说明”栏提供相应元件的简短说明。
表
在上表中，各种元件可以通过“流体键”流体地联接在一起来产生图表或公式，其可以以类似于分子式的方式来呈现。单键由减号“-”表示，双键由等号“＝”表示。公式可以代表GC单元或功能性模板，其在流体地联接至一个或多个其他元件、GC单元、或模板时导致GC系统。例如，在上表的最后一行中，模板“X-C-X”代表微流体装置，其包括流体地联接在每个都由“X”表示的两个单独的微流体装置(例如，入口侧微流体装置和出口侧微流体装置)之间的柱“C”。作为另一示例，用于比如在图2A至2C中所示的GC单元的公式可以表示为“-X＝T-MF-T＝X-”(同样参见图5)或“-X＝T-MB-T＝X-”，这取决于FC的压力控制器是否作为FPC(“F”)或BPC(“B”)。为简洁及简化起见，当指定GC单元时，可以省略柱“C”及其至微流体装置X的键。公式还可以代表完整的GC系统(例如，从样品入口至检测器)，其示例如下所述。
图5是根据一些实施例的GC单元500(或包括GC单元500的GC装置)的示例的示意图。图5还包括使用在上表中所表示的符号的GC单元500的示图。GC单元500通常可以包括GC柱(未示出)、FC554、入口侧(或第一)微流体装置556以及出口侧(或第二)微流体装置558。入口侧微流体装置556包括第一端口568、第二端口570、第三端口572、第四端口574、以及如上所述的相关内部通道。同样地，出口侧微流体装置558包括第一端口576、第二端口578、第三端口580、第四端口582、以及如上所述的相关内部通道。在本实施例中，入口侧第一端口568流体地联接至GC柱的入口端，出口侧第一端口576流体地联接至GC柱的出口端。入口侧第三端口572可以流体地联接至上游GC组件，以接收输入气体(载气、或样品/载气混合物)流。输入气体然后通过内部通道及入口侧第一端口568被引入GC柱。出口侧第三端口580可以流体地联接至下游GC组件，以通过出口侧第一端口576及内部通道接收来自GC柱的输出气体(载气、或含有色谱分离化合物的样品/载气混合物)流FCOL，并且将输出气体引导至下游GC组件。
在本实施例中，FC554包括用于接收载气流的FC输入端口502、与入口侧微流体装置556连通的第一FC输出端口506、以及与出口侧微流体装置558连通的第二FC输出端口510。FC554还包括用于将第一载气流从FC输入端口502引导至第一FC输出端口506的第一载气管线514、可操作地联接至第一载气管线514用于控制第一载气流的MFC518、用于将第二载气流从FC输入端口502引导至第二FC输出端口510的第二载气管线522、以及用于控制第二载气流的FPC526。FC输入端口502可以是单个端口，其后跟将传入的载气流分成第一和第二载气流的分流器(例如，与第一载气管线514和第二载气管线522的T形连接)。可替换地，FC输入端口502可以包括两个端口，分别与第一载气管线514和第二载气管线522连通。
在一些实施例中，第一FC输出端口506和/或第二FC输出端口510是可重新配置的流体组件。图5示出了作为可重新配置组件的第一FC输出端口506的示例。第一FC输出端口506可以由用户进行配置，以提供一个或多个输出路径、限流器、流量开关阀等。为此，第一FC输出端口506可以包括一个或多个单独的外部端口507、内部端口509以及导管511。没有被用来限定特定实施例中流动路径的端口可以被堵塞或通过任何合适的装置与活动流动路径分离。导管511可以包括在未使用时被阻止的在某些端口之间的预先存在的通道，和/或可移除地联接在所选择的端口之间的小长度导管(例如，管道)。导管可以被提供用作流动路径的一部分，或者另外地用作限流器。其他流体组件比如开关阀(未示出)还可用于联接至所选的端口。在所示的示例中，通过将第一载气管线514与内部端口509之一联接并且利用导管511来将流动从内部端口509引至两个输出流端口507，第一FC输出端口506已被配置为T形连接。输出端口507通过相应的入口侧载气管线530和534依次分别联接至入口侧第二端口570和入口侧第四端口574。
此外，在本实施例中，第二FC输出端口510包括与第二载气管线522连通的T形连接。T形连接的输出端口通过相应的出口侧载气管线538和542依次分别联接至出口侧第二端口576和出口侧第四端口582。第二FC输出端口510可以是或可以不是可重新配置的。
在本实施例中，GC单元500因而配置成使得柱流量FCOL由通过第二载气管线522的本地FPC控制的流量控制，并且还可以由流体地联接至入口侧第三端口572的上游装置控制。
图6是GC单元500的入口侧的示意图，入口侧第三端口572经由输送管道694流体地联接至GC入口624。通过使用在上表中所显示的符号，图6还包括更完整的GC单元500及GC单元500可形成其的一部分的相关GC系统的示例的示图。作为示例，GC入口624示出为已知设计的S/SL入口，其包括在隔膜与衬垫之间的样品/载气混合室、与该混合室连通的载气供给管线632、与该混合室连通的隔膜吹扫口646、以及与围绕衬垫的分流室连通的分流口650和用于控制输入气体(载气、或样品/载气混合物)温度的温度控制装置(未示出)。传输管线694提供输入气体流FTRF进入入口侧微流体装置556。如该示图所示，GC单元500的出口侧可以与检测器连通。
在GC单元500如刚才所述进行配置的情况下，GC入口624控制GC单元头部压力且因此总的柱流量FCOL。此外，通过载气管线530和534的MFC控制的流量FMFC有助于总的柱流量FCOL，如下：FCOL＝FMFC+FTRF。样品注入可以根据需要通过设定FMFC<FCOL且改变FMFC进行计量，以获得期望的或编程的样品流量FTRF。样品注入可以通过以期望的或编程的时间间隔切换用于在FMFC<FCOL与FMFC>FCOL之间的FMFC的设定而被定时或脉冲。计量注入允许在分析中使用更小的样品量，而不浪费在GC入口624的大分流。定时注入还允许使用更小的样品量，并且另外提供注入分析物的窄带。
图7是根据另一实施例的GC装置700(或其部分)的示例的示意图。GC装置700包括流体地联接在一起的多个GC单元。具体而言，GC装置700至少包括第一GC单元500A、第二GC单元500B以及第三GC单元750。为简单起见，图7示出了仅第一GC单元500A与第二GC单元500B的入口侧以及仅第三GC单元750的出口侧。然而，通过使用在上表中所显示的符号，图7还包括更完整的GC装置700及相关GC系统的示例的示图。GC单元500A、500B和750通常可以配置成与上述的GC单元相同或类似。因此，如图7所示或部分地所示，第一GC单元500A包括第一FC554A(其包括第一MFC518A)和第一入口侧微流体装置556A；第二GC单元500B包括第二FC554B(其包括第二MFC518B)和第二入口侧微流体装置556B；以及第三GC单元750包括第三FC754(其包括(第三)FPC726)和(第三)出口侧微流体装置758。图7还示出了第三GC单元750的第三GC柱752的一部分。为简单起见，未示出第一GC单元500A和第二GC单元500B的相应第一和第二GC柱。
在本实施例中，第三GC单元750被定位为上游单元，其可以接收样品注入，如在该示图中所示。第一GC单元500A和第二GC单元500B被定位为下游单元，并且流体地联接至第三GC单元750，以便能够从第三GC柱752接收流出物。如在该示图中所示，第一GC单元500A和第二GC单元500B可以与相应的第一和第二检测器连通。GC装置700配置成用于执行两种操作模式，流出物分离和流出物切换，以及用于在这两种操作模式之间切换。通过GC装置700的基于硬件和/或软件的控制，两种模式的激活/不激活以及在它们之间的切换可由用户选择或编程，如本领域技术人员所理解。
作为配置GC装置700用于实施这两种模式的一非限制性示例，GC柱流体地联接至相应GC单元500A、500B和750的入口侧和出口侧第一端口，如上所述(例如，图2A)。第一MFC518A和第二MFC518B流体地联接至相应第一入口侧微流体装置556A和第二入口侧微流体装置556B的第二和第四端口，如上所述(例如，图5)。第三GC单元750的出口侧微流体装置758被定位成使得第三GC单元750的FPC726与出口侧微流体装置758的第三端口连通，从而提供辅助载气流量FAUX。出口侧微流体装置758的第四端口与第一入口侧微流体装置556A的第三端口连通，以提供第一(分离)流出物流量E1至第一GC单元500A。出口侧微流体装置758的第二端口与第二入口侧微流体装置556B的第三端口连通，以提供第二(分离)流出物流量E2至第二GC单元500B。
在本实施例中，第三GC单元750的FPC726使来自第三GC柱752(第三柱流量FCOL)的流出物能被分成两个独立的流出物流量E1和E2。因此，第三柱流量FCOL＝E1+E2。FPC726还控制通过第一和第二GC柱的总流量，FCOL1和FCOL2。第一柱流量FCOL1＝FMFC1+E1，其中FMFC1是通过第一MFC518A的载气流量。第二柱流量FCOL2＝FMFC2+FAUX+E2，其中FMFC2是通过第二MFC518B的载气流量。由于出口侧微流体装置758定向为如图7所示，所以在通向出口侧微流体装置758的第二和第四端口的通道的内部端部之间的偏移量(结合图3A，如上所述)确保整个辅助载气流量FAUX在正常工作条件下被引入第二GC单元500B。
通过刚才所述的配置，流出物分离通过根据需要设置流量FMFC1和FMFC2而被实施，以获得期望的分流比E1:E2。另一模式，流出物切换使得切换整个流出物流量FCOL从第三GC柱752至第一GC柱(第一GC单元500A)或者至第二GC柱(第二GC单元500B)。为了将整个流出物切换至第一GC柱，FCOL被设置成小于FCOL1(FCOL<FCOL1)，这可通过控制设置FPC726来完成；并且FMFC1被设置成小于FCOL1与FCOL之间的差(FMFC1<FCOL1-FCOL)。为了将整个流出物切换至第二GC柱，FMFC2被设置成较小的值，并且FMFC1被设置成大于FCOL1(FMFC1>FCOL1)。因此，GC装置700对于在不同的下游组件比如GC柱和相关检测器之间选择性地切换或分离样品流量是有用的。要注意的是，进入任何下游GC单元的流量可在其自己的入口侧微流体装置被进一步分离至附加的GC单元、检测器、或其他流体组件。这样的流量分离可以以所期望多的重复而继续。
图8是根据另一实施例的GC装置800(或其部分)的示例的示意图。GC装置800包括至少第一GC单元500A和第二GC单元850。为简单起见，图8示出了仅第一GC单元500A的入口侧和仅第二GC单元850的出口侧。然而，通过使用在上表中所显示的符号，图8还包括更完整的GC装置800及相关GC系统的示例的示图。第一GC单元500A和第二GC单元850通常可以配置成与上面结合图7所述的第一GC单元500A和第三GC单元850相同或相似。因此，如图8所示或部分地所示，第一GC单元500A包括第一FC554A(其包括第一MFC518A)和第一入口侧微流体装置556A；第二GC单元850包括第二FC854(其包括(第二)FPC826)和(第二)出口侧微流体装置858。图8还示出了第二GC单元850的第二GC柱852的一部分。为简单起见，未示出第一GC单元500A的第一GC柱。
在本实施例中，第二GC单元850被定位为上游单元，其接收样品注入，如在该示图中所示。第一GC单元500A和(第二)检测器812GC被定位为下游单元，并且流体地联接至第二GC单元850，以便能够从第二GC柱852接收流出物。如在该示图中所示，另一(第一)检测器可被定位在从第一GC单元500A的第一GC柱的下游。GC装置800配置成用于执行两种操作模式，流出物分离和流出物切换，以及用于在这两种操作模式之间切换。
作为配置GC装置800用于实施这两种模式的一非限制性示例，GC柱流体地联接至相应GC单元500A和850的入口侧和出口侧第一端口，如上所述(例如，图2A)。第一MFC518A流体地联接至第一入口侧微流体装置556A的第二和第四端口，如上所述(例如，图5)。第二GC单元850的出口侧微流体装置858被定位成使得第二GC单元850的FPC826与出口侧微流体装置858的第三端口连通，从而提供辅助载气流量FAUX，如在图7中所示的实施例的情况。出口侧微流体装置858的第四端口与第一入口侧微流体装置556A的第三端口连通，以提供第一(分离)流出物流量E1至第一GC单元500A，并且最终至从第一GC单元500A下游的第一检测器。出口侧微流体装置858的第二端口直接与第二检测器812连通，以提供第二(分离)流出物流量E2至第二检测器812。因此，GC装置800可以类似地配置成GC装置700，但是在第二出口侧微流体装置858与第二检测器812之间没有GC柱。
在本实施例中，第二GC单元850的FPC826使来自第二GC柱852(第二柱流量FCOL)的流出物能被分成两个独立的流出物流量E1和E2。因此，第二柱流量FCOL＝E1+E2。FPC826还控制通过第一GC柱的总流量，FCOL1。第一柱流量FCOL1＝FMFC1+E1，其中FMFC1是通过第一MFC518A的载气流量。第二检测器812接收总输出流量FDET＝FAUX+E2。出口侧微流体装置858以与图7所示的出口侧微流体装置758相同的方式定向，从而确保整个辅助载气流量FAUX在正常工作条件下被引入第二检测器812。
由刚才所述的配置，流出物分离通过根据需要设置流量FMFC1而被实施，以获得期望的分流比E1:E2。在流出物中切换模式中，为了将整个流出物切换至第一GC柱，FCOL被设置成小于FCOL1(FCOL<FCOL1)，并且FMFC1被设置成小于FCOL1与FCOL之间的差(FMFC1<FCOL1-FCOL)。为了将整个流出物切换至第二检测器812，FMFC1被设置成大于FCOL1(FMFC1>FCOL1)。
可以看出，GC装置800可被用于多维二维GC(MD-2DGC)操作，其中(第二)检测器812监测来自第一维(本实施例中的上游(第二)GC柱852)的流出物，并且中心切割被切换至第二维(本实施例中的第一GC单元500A的下游GC柱)，用于附加的化合物分离。在本实施例中，对于这样的操作来说，既不需要开关阀，也不需要丁氏切换(Deansswitch)。
图9是根据另一实施例的GC装置900(或其部分)的示例的示意图。GC装置900包括至少第一GC单元500A和第二GC单元850。为简单起见，图9示出了仅第一GC单元500A的入口侧和仅第二GC单元850的出口侧。然而，通过使用在上表中所显示的符号，图9还包括更完整的GC装置900及相关GC系统的示例的示图。第一GC单元500A和第二GC单元850通常可以配置成与上面结合图8所述的第一GC单元500A和第二GC单元850相同或相似。因此，第二GC单元850被定位为上游单元，其接收样品注入，如在该示图中所示。第一GC单元500A和(第二)检测器812GC被定位为下游单元，并且流体地联接至第二GC单元850，以便能够从第二GC柱852接收流出物。如在该示图中所示，另一(第一)检测器可被定位在从第一GC单元500A的第一GC柱的下游。
GC装置900配置成用于以与上面结合图8所述的GC装置800相似的方式执行两种操作模式，流出物分离和流出物切换，以及用于在这两种操作模式之间切换。GC装置900进一步配置成用于中心切割操作模式。作为配置GC装置900用于实施中心切割的一非限制性示例，第一FC输出端口506已配置成包括在第一MFC518A与T形连接器之间的开关阀944，其与第一入口侧微流体装置556A的第二和第四端口连通。开关阀944可在第一位置与第二位置之间移动。在第一位置，如图9所示，开关阀944引导载气从第一MFC518A至T形连接器，且因此以上述方式(参见例如图8)至第一入口侧微流体装置556A。在第一位置，FMFC可被设置成阻止流出物流入与第一GC单元500A相关的第一GC柱。在第二位置，开关阀944引导载气从第一MFC518A通过旁通管线948并且至第二GC单元850。旁通管线948流体地联接在第一FC输出端口506的端口与定位在第二GC单元850的FPC826下游的T形连接器之间，或在第二FC854或在第二FC854与出口侧微流体装置858之间。因此，在第二位置，来自第一GC单元500A的MFC控制的载气流量FMFC1与来自第二GC单元850的FPC控制的载气流量FAUX结合。在第二位置，结合的载气流量可将流出物流动从第二GC柱852冲扫到与第一GC单元500A相关的第一GC柱中。限流器964流体地联接在接收来自第一MFC518A的载气流的中心端口与第一FC输出端口506的T形连接器的中心端口之间，以维持滴流至第一入口侧微流体装置556A的第二和第四端口，同时旁通管线948是激活的(即，同时开关阀944处于第二位置)。
在本实施例中，FPC826控制通过第一GC柱的总流量，FCOL1，以及进入第二检测器812的总流量，FDET。GC装置900可用于需要快速流动切换的MD-2DGC应用，比如其中所期望的是，中心切割窗口很短或中心切割窗口以较高的频率重复。
图10是根据另一实施例的GC装置1000(或其部分)的示例的示意图。GC装置1000包括至少第一GC单元500A和第二GC单元1050。为简单起见，图10示出了仅第一GC单元500A的入口侧和仅第二GC单元1050的出口侧。然而，通过使用在上表中所显示的符号，图10还包括更完整的GC装置1000及相关GC系统的示例的示图。如图10所示或部分地所示，第一GC单元500A包括第一FC554A(其包括第一MFC518A)和第一入口侧微流体装置556A；第二GC单元1050包括第二FC1054(其包括(第二)FPC1026)和(第二)出口侧微流体装置1058。图10还示出了第二GC单元1050的第二GC柱1052的一部分。为简单起见，未示出第一GC单元500A的第一GC柱。
在本实施例中，第二GC单元1050被定位为上游单元，其接收样品注入，如在该示图中所示。第一GC单元500A被定位为下游单元，并且流体地联接至第二GC单元1050，以便能够从第二GC柱1052接收流出物。如在该示图中所示，第一GC单元500A可以与检测器连通。另一GC单元或其他类型的流体接收组件可以流体地联接(未示出)至第二GC单元1050，以便能够从第二GC柱1052接收流出物。
GC装置1000配置成用于实施GCxGC流量调节，样品回路1094可交替地填充有来自第一维(第二GC柱1052)的流出物，并且被冲洗以将流出物流入第二维(第一GC单元500A的GC柱)。作为配置GC装置1000用于实施此模式的一非限制性示例，GC柱流体地联接至相应GC单元500A和1050的入口侧和出口侧第一端口，如上所述(例如，图2A)。第一MFC518A流体地联接至第一入口侧微流体装置556A的第二和第四端口，如上所述(例如，图5)，但是在本实施例中，该联接是可选择的，如下所述。第二出口侧微流体装置1058被定位成使得第二FPC1026与第二出口侧微流体装置1058的第三端口连通，从而提供辅助载气流量FAUX。第二出口侧微流体装置1058被定向成使得其第二端口通过样品回路1094即具有适于在期望的时间点包含所需量的流体的尺寸的传输管线与第一入口侧微流体装置556A的第三端口连通。第二出口侧微流体装置1058被定向成提供至少第一(分离)流出物流量E1从第二GC柱1052至第一GC单元500A，并且最终至从第一GC单元500A下游的第一检测器。第二出口侧微流体装置1058的定向还确保整个辅助载气流量FAUX在正常工作条件下被引入样品回路1094。第二出口侧微流体装置1058的第二端口可以提供第二(分离)流出物流量E2至另一GC单元或其他类型的流体接收组件(未示出)。
此外，在本实施例中，第一FC输出端口506A已配置成包括在第一MFC518A与T形连接器之间的开关阀1044，其与第一入口侧微流体装置556A的第二和第四端口连通。开关阀1044可在第一位置与第二位置之间移动。在第一位置，开关阀1044引导载气从第一MFC518A至T形连接器，且因此至第一入口侧微流体装置556A，如上所述。在第二位置，如图10所示，开关阀1044引导载气从第一MFC518A通过旁通管线1048并且至第二GC单元1050。旁通管线1048流体地联接在第一FC输出端口506A的端口与定位在第二FPC1026下游的T形连接器之间，或在第二FC1054或在第二FC1054与第二出口侧微流体装置1058之间。因此，在第二位置，来自第一GC单元500A的MFC控制的载气流量FMFC1与来自第二GC单元850的FPC控制的载气流量FAUX结合。因此，第一位置可用于通过阻止流入第一GC柱来填充样品回路1094，第二位置可用于采用通过旁通管线1048的相对高载气流的帮助来冲洗样品回路1094。
要指出的是，GC装置1000能够流出物分离或切换至流体地联接至第二GC单元1050第四端口的第二下游流体组件(未示出)，以使得MD-2DGC可以同时与GCxGC流量调节而被执行。在这种情况下，在第二下游流体组件与第二GC单元1050的第四端口之间的流体联接应具有在GCxGC流量调节的典型高冲洗流量之下的可忽略的流动阻力，以使第二FPC1026能够有效地控制下游(第一)GC单元500A的头部压力且因此FCOL1。
图11是根据另一实施例的GC装置1100(或其部分)的示例的示意图。GC装置1100包括至少第一GC单元500A、第二GC单元500B、以及第三GC单元1150。为简单起见，图11示出了仅第一GC单元500A和第二GC单元500B的出口入口侧和仅第三GC单元750的入口侧。然而，通过使用在上表中所显示的符号，图11还包括更完整的GC装置1100及相关GC系统的示例的示图。如图7所示或部分地所示，第一GC单元500A包括第一FC554A(其包括第一FPC526A)和第一出口侧微流体装置558A；第二GC单元500B包括第二FC554B(其包括第二FPC526B)和第二出口侧微流体装置558B；以及第三GC单元1150包括第三FC1154(其包括(第三)MFC1118)和(第三)入口侧微流体装置1126。图11还示出了第一GC柱552A和第二GC柱552B的一部分。为简单起见，未示出第三GC单元1150的第三GC柱。
在本实施例中，第一GC单元500A和第二GC单元500B被定位为上游单元，其可接收样品注入，如在该示图中所示。第三GC单元1150被定位为下游单元，并且流体地联接至第一GC单元500A和第二GC单元500B，以便能够从第一GC柱552A和第二GC柱552B接收相应的流出物。因此，GC装置1100配置成用于将来自第一GC单元500A和第二GC单元500B的样品流合并成第三GC单元1150中的单个样品流，其然后可流至检测器，如在该示图中所示。
作为这样配置的一示例，GC柱流体地联接至相应GC单元500A、500B和1150的入口侧和出口侧第一端口，如上所述(例如，图2A)。第一FPC526A和第二FPC526B流体地联接至相应第一出口侧微流体装置558A和第二出口侧微流体装置558B的第三端口，从而提供相应的第一和第二辅助载气流量FAUX1和FAUX2。第二FPC526B与第二出口侧微流体装置558B的第三端口之间的载气管线可以是或包括限流器1164，其确保在第三GC单元1150的下游(第三)GC柱中的流动仅由单个FPC(即第一FPC526A，不是第二FPC526B)控制。第一出口侧微流体装置558A的第四端口流体地联接至第三入口侧微流体装置1126的第三端口，并且第二出口侧微流体装置558B的第四端口流体地联接至第三入口侧微流体装置1126的第二端口。第一出口侧微流体装置558A与第二出口侧微流体装置558B的第二端口可以与其他流体组件(未示出)连通。第三GC单元1150的第三FC输出端口配置为单个输出端口，其通过单一的载气管线1134将由第三MFC1118调节的载气流引导至第三入口侧微流体装置1126的第四端口。
GC装置1100配置成用于实施相加合并。这可以通过将来自第三GC单元1150的MFC调节的载气流量FMFC设置成较小的值并且将通过第三GC柱的总流量FCOL设置成大于进入第一GC柱552A和第二GC柱552B的总流量FCOL1和FCOL2的总和即FCOL>FCOL1+FCOL2来完成。GC装置1100还配置成用于实施与反冲流的选择性的合并。这可以通过降低需要反冲流的GC单元的GC柱入口压力来完成。
图12是根据另一实施例的GC装置1200(或其部分)的示例的示意图。GC装置800包括至少一个上游GC单元1250、第一下游检测器1212A、以及第二下游检测器1212B。为简单起见，图12示出了仅GC单元1250的出口侧。然而，通过使用在上表中所显示的符号，图12还包括更完整的GC装置1200及相关GC系统的示例的示图。如图12所示或部分地所示，GC单元1250包括FC1254(其包括FPC1226)和出口侧微流体装置1258。图12还示出了流体地联接至第二GC单元850第一端口的GC柱1252的一部分。
在本实施例中，GC单元1250被定位为上游单元，其接收样品注入，如在该示图中所示。第一检测器1212A和第二检测器1212B被定位为下游单元，并且流体地联接至GC单元1250，以便能够从GC柱1252接收流出物。GC装置1200可以配置成用于实施至少两种操作模式，定比流出物分离和可调流出物分离。
一般而言，通过将FPC1226(即，由FPC1226所调节的载气管线)、第一检测器1212A以及第二检测器1212B任意地流体联接至出口侧微流体装置1258的第二、第三以及第四端口，GC装置1200可以配置成用于实施定比流出物分离。图12示出了一非限制性示例，其中FPC1226流体地联接至第三端口，第一检测器1212A流体地联接至第二端口，以及第二检测器1212B流体地联接至第四端口。在FPC1226(FAUX)上的设置确定进入检测器1212A和1212B的总流量F1和F2，即，FAUX＝F1+F2-FCOL。流量比F1:F2由至检测器1212A和1212B的流体连接的流动阻力比固定。因此，通过保持FAUX不变，流出物分流比E1:E2同样得以固定。
一般而言，通过将FPC1226流体地联接至不是最接近联接至GC柱1252(即，不是第二部分)的端口的端口，并且将第一检测器1212A和第二检测器1212B流体地联接至出口侧微流体装置1258的其它两个可用的端口，GC装置1200可用于实施可调的流出物分离。图12示出了一非限制性示例，其中FPC1226流体地联接至第三端口，第一检测器1212A流体地联接至第二端口，以及第二检测器1212B流体地联接至第四端口。流出物分流比E1:E2通过改变在FPC1226(FAUX)上的设置而得以调整(变化)。因为流量比F1:F2保持不变，所以流出物分流比E1:E2必须响应于改变FAUX而改变。
图13是根据另一实施例的GC单元1300(或包括GC单元1300的GC装置)的示例的示意图。通过使用在上表中所显示的符号，图13还包括GC单元1300的示图。GC单元1300通常可以包括与上面结合图5所述的GC单元500的组件相同的组件或相似的组件。然而，GC单元1300配置成不同于GC单元500，或者在一些实施例中可以是GC单元500的重新配置版本。具体地，第一FC输出端口506配置为单个输出端口，其通过载气管线534将由MFC518调节的载气流量FMFC引导至入口侧微流体装置556的第四端口574。FC554的压力控制器配置为BPC1326，其通过载气管线522(及根据需要来完成流体连接的任何其他气体管线1330)与入口侧微流体装置556的第二端口570连通。与BPC调节的载气管线522连通的第二FC输出端口510用作排放口1310或与之连通，用于排放BPC调节的载气流量FVNT。样品流量FTRF可以在入口侧微流体装置556的第三端口被接收。GC柱(未示出)的入口和出口端部可以流体地联接至入口侧微流体装置556和出口侧微流体装置558的相应第一端口。通过此结构，柱流量FCOL由本地BPC1326背压控制，且FCOL＝FTRF+FMFC–FVNT。
图14是根据另一实施例的GC装置1400(或其部分)的示例的示意图。GC装置1400包括如上所述的GC单元1300和与入口侧微流体装置556的第三端口连通的样品导入装置或气体采样器1424。气体采样器1424可以是质量流量控制的气体采样器，比如例如热解吸器、顶空采样器、或气体取样阀。气体采样器1424可以通过利用标准的S/SLGC入口而联接至GC装置1400。然而，由于使用背压控制的GC单元1300，GC入口可被消除，且代替的是，气体采样器1424可以直接地联接至入口侧微流体装置556，这在某些情况下可能是所期望的。
图15是根据另一实施例的GC装置1500(或其部分)的示例的示意图。GC装置900包括至少第一GC单元500和第二GC单元1550。为简单起见，图15示出了仅第一GC单元500的入口侧和仅第二GC单元1550的出口侧。然而，通过使用在上表中所显示的符号，图15还包括更完整的GC装置900及相关GC系统的示例的示图。如图15所示或部分地所示，第一GC单元500包括第一FC554(其包括MFC518)和(第一)入口侧微流体装置556。第二GC单元1550包括第二FC1554(其包括配置为BPC1526的压力控制器)和(第二)出口侧微流体装置1558。第一GC单元500通常可以配置成与上面结合图5所述的GC单元500相同。第二GC单元1550被定位为上游单元，其接收样品注入，如在该示图中所示。第一GC单元500被定位为下游单元，其可以流体地联接至检测器，如在该示图中所示。第一GC单元500的GC柱(未示出)因此能够从第二GC单元1550的GC柱(未示出)接收流出物。
作为本实施例的配置的一示例，由第二GC单元1550的BPC1526所调节的气体管线与第二出口侧微流体装置1558的第三端口连通，并且将过量的气体流量引导至排放口1510。第二出口侧微流体装置1558的第四端口流体地联接至第一入口侧微流体装置556的第三端口。附加下游流体组件(例如，GC单元或检测器，未示出)可以联接至第二出口侧微流体装置1558的第二端口，以使得来自上游(第二)GC单元1550的GC柱的流出物可被分成进入下游(第一)GC单元500的流量F1和进入附加下游流体组件的流量F2。此配置在上游GC单元1550中的柱流量大于第一GC单元500与附加下游流体组件的最佳柱流量的总和时可能是有用的。在这种情况下，上游GC单元1550使得过量的流量能够通过BPC调节的排放口1510而被排放。GC装置1500可以用于选择性地切割来自上游GC单元1550的流出物流量。为了接收进入第一GC单元500的GC柱的样品流量，MFC调节的流量FMFC1设置成小于通过第一GC单元500的柱流量(FMFC1<FCOL1)。为了拒绝进入第一GC单元500的GC柱的样品流量，MFC调节的流量FMFC1设置成大于通过第一GC单元500的柱流量(FMFC1<FCOL1)。
图16是根据另一实施例的GC装置1600(或其部分)的示例的示意图。GC装置1600包括至少第一GC单元500和第二GC单元1650。为简单起见，图16示出了仅第一GC单元500的入口侧和仅第二GC单元1650的出口侧。然而，通过使用在上表中所显示的符号，图16还包括更完整的GC装置1600及相关GC系统的示例的示图。如图16所示或部分地所示，第一GC单元500包括第一FC554(其包括第一MFC518)和第一入口侧微流体装置556；以及第二GC单元1650包括第二FC1654(其包括(第二)BPC1626)和(第二)出口侧微流体装置1658。
在本实施例中，第二GC单元1650被定位为上游单元，其接收样品注入，如在该示图中所示。第一GC单元500被定位为下游单元，并且流体地联接至第二GC单元1650，以便能够从第二GC单元1650的GC柱接收流出物。如在该示图中所示，第一GC单元500可以与检测器连通。在一些实施例中，附加下游流体组件(例如，GC单元或检测器，未示出)还可以流体地联接至第二GC单元1650(第二出口侧微流体装置1658)的第四端口(F2)，以便能够从第二GC单元1650的GC柱接收流出物。否则，第一GC单元500流体地联接至第二GC单元1650(未示出)的第四端口。
GC装置1600配置成用于实施GCxGC流量调节，流量分离发生在第二维之前(即在第一GC单元500的GC柱之前)。作为配置GC装置1600用于实施此模式的一非限制性示例，GC柱流体地联接至相应GC单元500和1650的入口侧和出口侧第一端口。第一MFC518经由载气管线534流体地联接至第一入口侧微流体装置556的第四端口，但是在本实施例中，该联接是可选择的，如下所述。第二出口侧微流体装置1658被定位成使得第二BPC1626经由载气管线1630与第一入口侧微流体装置556的第二端口连通。第二出口侧微流体装置1658被定向成使得其第三端口经由样品回路1694与第一入口侧微流体装置556的第三端口连通。
此外，在本实施例中，第一FC输出端口506已配置成包括在第一MFC518与第一FC输出端口506的两个可选输出端口之间的开关阀1644。开关阀1644可在第一位置与第二位置之间移动。在第一位置，如图16所示，开关阀1644引导载气从第一MFC518经由气体管线534至第一入口侧微流体装置556A，如上所述。在第二位置，开关阀1644引导载气从第一MFC518经由另一载气管线1648至第二出口侧微流体装置1658的第二端口。因此，第一位置可以用于填充样品回路1694，第二位置可以用于冲洗样品回路1694。
图17是根据一些实施例的传输管线组件1700的示意性剖视图。传输管线组件1700允许两个流体装置比如如本文所述的两个相应GC单元的两个微流体装置通过传输管线(或导管)1704以气密方式流体地联接在一起。此外，传输管线组件1700使传输管线1704得以被动地加热，比如通过由两个GC单元所提供的加热器，以便避免在GC单元之间的冷点或区域。在所示的实施例中，传输管线组件1700包括传输管线1704、第一锁紧螺母1708、第二锁紧螺母1712、第一密封构件1716、第二密封构件1720、以及毛细管(导管)1724。锁紧螺母1708和1712配置成用于流体地联接至微流体装置的相应接头。图17示出了第一接头1728和第二接头1732。微流体装置的相应端口可以是、或包括、或流体地与第一接头1728和第二接头1732连通。
传输管线1704包括在其相对端部的相应外螺纹1736，或者连续的外螺纹1736可以沿着传输管线1704的整个长度或其主要长度延伸。每个密封构件1716和1720可以包括毛细管1724所穿过的内孔和外锥形(或圆锥形)部分1740。因此，在所示的实施例中，密封件1716和1720是套圈，如本领域技术人员所理解。
每个锁紧螺母1708和1712包括毛细管1724所穿过的内孔。内孔可以包括第一孔1744，其足够大以容纳毛细管1724；和第二孔1748，其足够大以接收传输管线1704的端部。因此，第二孔1748可以具有的直径大于第一孔1744。第二孔1748包括配置成用于与传输管线1704的外螺纹1736匹配接合的内螺纹1752。每个锁紧螺母1708和1712还包括外螺纹1756。每个锁紧螺母1708和1712可以包括第一孔1744和外螺纹1756所位于的第一(或前)部分1760，以及第二孔1748和内螺纹1752所位于的第二(或后)部分1764。第二部分1764的轴向长度可以大于第一部分1760的轴向长度。在一些实施例中，第二部分1764的轴向长度至少两倍于第一部分1760的轴向长度。第二部分1764的相对较大的长度可能是所期望的，原因有二。首先，增加的长度容纳更长的毛细管1724，从而提供使毛细管1724的几个切回(即修切)与一个或多个重新装配结合的能力。第二，增加的长度增大了锁紧螺母1708或1712可(通过转动或旋拧)沿着传输管线1704在其上移动的前进/后退的距离，这可能有利于锁紧螺母1708或1712的安装和拆卸。
每个接头1728和1732包括尺寸被确定成至少接收包括外螺纹1756的锁紧螺母1708和1712的部分的内孔。接头1728和1732的内孔包括配置成用于与锁紧螺母1708和1712的外螺纹1756匹配接合的内螺纹。接头1728和1732的内孔还可以包括配置成接收密封构件1716和1720的外锥形(或圆锥形)部分1740的内锥形(或圆锥形)部分1768。密封构件1716和1720的外锥形部分1740可以以与接头1728和1732的内锥形部分1768所不同的角度逐渐变细。
下面对组装传输管线组件1700的非限制性示例进行说明。本领域技术人员要理解的是，可以对本文所描述的组装步骤的次序进行修改，并且一个或多个步骤可以从本示例中改变。传输管线1704被旋入第一锁紧螺母1708。毛细管1724被插入通过第一密封构件1716、第一锁紧螺母1708以及毛细管1724。然后，第一密封构件1716被插入第一接头1728的内孔。然后，第一锁紧螺母1708被旋入第一接头1728，迫使第一密封构件1716的外锥形部分1740承靠着第一接头1728的内锥形部分1768，因此，第一密封构件1716与第一接头1728和第一锁紧螺母1708支承接触(或被迫接触)，并且在一些实施例中可以表征为被压在第一接头1728与第一锁紧螺母1708之间。如本领域技术人员所理解，外锥形部分1740与内锥形部分1768之间的支承接触赋予具有轴向和径向分量的力，并且导致在第一密封构件1716与第一接头1728之间(或在其界面)的气密密封。第一密封构件1716还与毛细管1724支承接触，由此形成在第一密封构件1716的内孔中的气密密封。然后，第二锁紧螺母1712可被旋到传输管线1704上，并且以类似的方式被旋入第二接头1732，以产生第二密封构件1720与第二接头1732之间以及第二密封构件1720与毛细管1724之间的气密密封。一旦组装过程完成，与第一接头1728和第二接头1732相关联的微流体装置就被流体地联接，其中毛细管1724与微流体装置的内部通道连通。
示例性实施例
根据本发明公开的主题所提供的示例性实施例包括但不限于以下内容：
1.一种气相色谱(GC)单元，包括：入口侧微流体装置，其包括多个入口侧通道和多个入口侧端口，每个入口侧端口与所述入口侧通道中的至少一个连通；出口侧微流体装置，其包括多个出口侧通道和多个出口侧端口，每个出口侧端口与所述出口侧通道中的至少一个连通；柱，其包括联接至所述多个入口侧端口中的第一入口侧端口的柱入口和联接至所述多个出口侧端口中的第一出口侧端口的柱出口；以及流量控制器(FC)，其包括用于接收载气流的FC输入端口、与所述FC输入端口连通的第一FC输出端口、以及与所述FC输入端口连通的第二FC输出端口，其中，所述第一FC输出端口与所述多个入口侧端口的附加入口侧端口连通。
2.根据实施例1所述的GC单元，其中，所述第二FC输出端口与所述多个出口侧端口的附加出口侧端口连通。
3.根据实施例2所述的GC单元，其中，所述FC包括的配置选自由以下构成的组：与所述入口侧端口中的至少两个连通的第一FC输出端口；与所述出口侧端口中的至少两个连通的第二FC输出端口；以及前述两个。
4.根据实施例2所述的GC单元，其中，所述FC包括配置成用于控制载气流至所述第二FC输出端口的前向压力控制器。
5.根据实施例2所述的GC单元，其中，所述FC输入端口包括与所述第一FC输出端口连通的第一载气管线、配置成用于控制第一载气流从FC输入端口至第一FC输出端口的质量流量控制器、与所述第二FC输出端口连通的第二载气管线、以及配置成用于控制第二载气流从FC输入端口至第二FC输出端口的前向压力控制器。
6.根据实施例5所述的GC单元，其中：所述多个入口侧端口包括所述第一入口侧端口、第二入口侧端口、第三入口侧端口以及第四入口侧端口；所述多个出口侧端口包括所述第一出口侧端口、第二出口侧端口、第三出口侧端口以及第四出口侧端口；所述第一FC输出端口配置成用于将所述第一载气流的一部分引导至所述第二入口侧端口，并且将所述第一载气流的另一部分引导至所述第四入口侧端口；以及所述第二FC输出端口配置成用于将所述第二载气流的一部分引导至所述第二出口侧端口，并且将所述第二载气流的另一部分引导至所述第四出口侧端口。
7.一种气相色谱(GC)装置，包括：根据实施例1所述的GC单元；以及流体装置，其选自由以下构成的组：与所述入口侧端口中的至少一个连通的样品导入装置；与所述出口侧端口中的至少一个连通的检测器；与所述入口侧端口或出口侧端口中的至少一个连通的附加GC单元；以及前述中的两个或更多个。
8.根据实施例7所述的GC装置，其中：所述多个入口侧端口包括所述第一入口侧端口、第二入口侧端口、第三入口侧端口以及第四入口侧端口；所述第一FC输出端口与所述第二入口侧端口和第四入口侧端口中的一个或两个连通；以及所述样品导入装置与所述第三入口侧端口连通。
9.根据实施例7所述的GC装置，其中：所述多个出口侧端口包括所述第一出口侧端口、第二出口侧端口、第三出口侧端口以及第四出口侧端口；所述第二FC输出端口与所述第二出口侧端口和第四出口侧端口中的一个或两个连通；以及所述检测器与所述第三出口侧端口连通。
10.根据实施例7所述的GC装置，其中，所述GC单元是第一GC单元，所述入口侧微流体装置是第一入口侧微流体装置，所述出口侧微流体装置是第一出口侧微流体装置，所述柱是第一柱，以及所述FC是第一FC，并且还包括：第二GC单元，其包括第二入口侧微流体装置、第二出口侧微流体装置、与所述第二入口侧微流体装置和第二出口侧微流体装置连通的第二柱、以及与所述第二入口侧微流体装置和第二出口侧微流体装置连通的第二FC，其中，所述第二入口侧微流体装置与所述第一出口侧微流体装置连通，并且所述检测器与所述第二出口侧微流体装置连通。
11.一种气相色谱(GC)装置，包括：根据实施例1所述的第一GC单元；根据实施例1所述的第二GC单元；以及根据实施例1所述的第三GC单元，其中，所述第一GC单元和第二GC单元的入口侧微流体装置与所述第三GC单元的出口侧微流体装置的相应端口连通。
12.根据实施例11所述的GC装置，包括以下中的至少一个：样品导入装置，其与所述第三GC单元的入口侧微流体装置连通；检测器，其与所述第一GC单元的出口侧微流体装置连通；以及检测器，其与所述第二GC单元的出口侧微流体装置连通。
13.一种气相色谱(GC)装置，包括：根据实施例1所述的第一GC单元；根据实施例1所述的第二GC单元；以及检测器，其中，所述第一GC单元的入口侧微流体装置和检测器与所述第二GC单元的出口侧微流体装置的相应端口连通。
14.根据实施例13所述的GC装置，其中：所述第一GC单元的第一FC输出端口包括可在第一位置与第二位置之间移动的开关；在所述第一位置，所述开关引导载气从第一GC单元的FC至第一GC单元的入口侧微流体装置；以及在所述第二位置，所述开关引导载气的至少一部分从第一GC单元的FC至所述第二GC单元，从而使所述部分绕过第一GC单元的入口侧微流体装置。
15.根据实施例13或14所述的GC装置，包括以下中的至少一个：样品导入装置，其与所述第二GC单元的入口侧微流体装置连通；以及检测器，其与所述第一GC单元的出口侧微流体装置连通。
16.一种气相色谱(GC)装置，包括：根据实施例1所述的第一GC单元；根据实施例1所述的第二GC单元，其中：所述第二GC单元的出口侧微流体装置经由样品回路与所述第一GC单元的入口侧微流体装置连通；所述第一GC单元的FC输出端口包括可在第一位置与第二位置之间移动的开关；在所述第一位置，所述开关引导载气从第一GC单元的FC至第一GC单元的入口侧微流体装置；以及在所述第二位置，所述开关引导载气从第一GC单元的FC至所述第二GC单元，从而使所述载气绕过第一GC单元的入口侧微流体装置。
17.根据实施例16所述的GC装置，包括以下中的至少一个：样品导入装置，其与所述第二GC单元的入口侧微流体装置连通；流体装置，其与所述第二GC单元的出口侧微流体装置连通；以及检测器，其与所述第一GC单元的出口侧微流体装置连通。
18.一种气相色谱(GC)装置，包括：根据实施例1所述的第一GC单元；根据实施例1所述的第二GC单元；以及根据实施例1所述的第三GC单元，其中，所述第一GC单元和第二GC单元的出口侧微流体装置与所述第三GC单元的入口侧微流体装置的相应端口连通。
19.根据实施例18所述的GC装置，包括以下中的至少一个：样品导入装置，其与所述第一GC单元的入口侧微流体装置连通；样品导入装置，其与所述第二GC单元的入口侧微流体装置连通；流体装置，其与所述第一GC单元的出口侧微流体装置连通；流体装置，其与所述第二GC单元的出口侧微流体装置连通；以及检测器，其与所述第三GC单元的出口侧微流体装置连通。
20.一种气相色谱(GC)装置，包括：根据实施例1所述的GC单元；以及第一检测器和第二检测器，其与所述出口侧微流体装置的相应端口连通。
21.根据实施例20所述的GC单元，其中：所述多个出口侧端口除了所述第一出口侧端口之外包括第二端口、第三端口以及第四端口；所述多个出口侧通道包括与所述第一出口侧端口连通的第一通道、与所述第二端口连通的第二通道、与所述第三端口连通的第三通道、以及与所述第四端口连通的第四通道；所述第一通道、第二通道、第三通道以及第四通道的相应内侧端部被定位成使得所述第二通道的内侧端部位于所述第一通道的内侧端部与所述第三通道的内侧端部之间，所述第二通道的内侧端部还位于所述第三通道的内侧端部与所述第四通道的内侧端部之间，所述第四通道的内侧端部位于所述第一通道的内侧端部与所述第二通道的内侧端部之间，以及所述第四通道的内侧端部还位于所述第一通道的内侧端部与所述第三通道的内侧端部之间；所述第二FC输出端口与所述第三端口连通；所述第一检测器与所述第四端口连通；以及所述第二检测器与所述第二端口连通。
22.根据实施例20所述的GC单元，包括与所述入口侧微流体装置连通的样品导入装置。
23.根据实施例1所述的GC单元，其中，所述FC输入端口包括第一FC输入端口和第二FC输入端口，所述第一FC输入端口与所述第一FC输出端口连通，所述第二FC输入端口与所述第二FC输出端口连通，并且所述第二FC输出端口配置成用于排出来自所述GC单元的气体。
24.根据实施例23所述的GC单元，其中，所述第二FC输入端口与所述入口侧微流体装置或出口侧微流体装置连通。
25.根据实施例23所述的GC单元，其中：所述多个入口侧端口除了所述第一入口侧端口之外包括第二端口、第三端口以及第四端口；所述多个入口侧通道包括与所述第一入口侧端口连通的第一通道、与所述第二端口连通的第二通道、与所述第三端口连通的第三通道、以及与所述第四端口连通的第四通道；所述第一通道、第二通道、第三通道以及第四通道的相应内侧端部被定位成使得所述第二通道的内侧端部位于所述第一通道的内侧端部与所述第三通道的内侧端部之间，所述第二通道的内侧端部还位于所述第三通道的内侧端部与所述第四通道的内侧端部之间，所述第四通道的内侧端部位于所述第一通道的内侧端部与所述第二通道的内侧端部之间，以及所述第四通道的内侧端部还位于所述第一通道的内侧端部与所述第三通道的内侧端部之间；所述第一FC输出端口与所述第四端口连通；以及所述第二FC输入端口与所述第二端口连通。
26.根据实施例23所述的GC单元，其中，所述FC包括控制器，其选自由以下构成的组：质量流量控制器，其配置成用于控制至所述第一FC输出端口的载气流；背压控制器，其配置成用于控制从所述第二FC输入端口至所述第二FC输出端口的气体流；前述二者的组合。
27.一种气相色谱(GC)装置，包括：根据实施例23所述的GC单元；以及流体装置，其选自由以下构成的组：流体装置，其与所述入口侧端口中的至少一个连通；样品导入装置，其与所述入口侧端口中的至少一个连通；流体装置，其与所述出口侧端口中的至少一个连通；检测器，其与所述出口侧端口中的至少一个连通；以及前述中的两个或更多个。
28.一种气相色谱(GC)装置，包括：根据实施例1所述的第一GC单元；以及根据实施例23所述的第二GC单元，其中，所述第二GC单元的出口侧微流体装置的相应端口与所述第二GC单元的FC以及与所述第一GC单元的入口侧微流体装置连通。
29.根据实施例28所述的GC装置，其中，所述第一GC单元的FC包括配置成用于控制至所述第一GC单元的入口侧微流体装置的载气流的质量流量控制器，并且所述第二GC单元的FC包括配置成用于控制从所述第二GC单元的出口侧微流体装置至所述第二GC单元的FC的气体流的背压控制器。
30.根据实施例28所述的GC装置，包括流体装置，其选自由以下构成的组：样品导入装置，其与所述第二GC单元的入口侧微流体装置连通；流体装置，其与所述第二GC单元的出口侧微流体装置连通；检测器，其与所述第一GC单元的出口侧微流体装置连通；以及前述中的两个或更多个。
31.一种气相色谱(GC)装置，包括：根据实施例1所述的第一GC单元；以及根据实施例23所述的第二GC单元，其中：所述第二GC单元的出口侧微流体装置经由样品回路与所述第一GC单元的入口侧微流体装置连通；所述第一GC单元的第一FC输出端口包括可在第一位置与第二位置之间移动的开关；在所述第一位置，所述开关引导载气从第一GC单元的FC至第一GC单元的入口侧微流体装置；以及在所述第二位置，所述开关引导载气从第一GC单元的FC至所述第二GC单元的出口侧微流体装置。
32.根据实施例31所述的GC装置，其中，所述第一GC单元的入口侧微流体装置与所述第二GC单元的第二FC入口连通。
33.根据实施例31所述的GC装置，包括流体装置，其选自由以下构成的组：样品导入装置，其与所述第二GC单元的入口侧微流体装置连通；检测器，其与所述第一GC单元的出口侧微流体装置连通；以及前述两个。
34.根据实施例31所述的GC装置，其中，所述第二GC单元的多个出口侧端口除了所述第一出口侧端口之外包括与所述开关连通的第二端口、以及与所述第一GC单元的入口侧微流体装置连通的第三端口。
35.根据实施例34所述的GC装置，其中，所述第二GC单元的多个出口侧端口包括与流体装置连通的第四端口。
36.一种气相色谱(GC)装置，包括：根据实施例1或实施例2所述的GC单元；以及流体装置，其选自由以下构成的组：流体装置，其与所述入口侧端口中的至少一个连通；样品导入装置，其与所述入口侧端口中的至少一个连通；附加的微流体装置，其与所述入口侧端口中的至少一个连通；流体装置，其与所述出口侧端口中的至少一个连通；检测器，其与所述出口侧端口中的至少一个连通；附加的微流体装置，其与所述出口侧端口中的至少一个连通；以及前述中的两个或更多个。
37.根据前述实施例中任一项所述的GC单元，其中，所述入口侧微流体装置和出口侧微流体装置包括相应的本体，并且所述入口侧通道和出口侧通道形成在所述相应的本体中。
38.根据前述实施例中任一项所述的GC单元，其中，所述入口侧微流体装置和出口侧微流体装置每个都包括本体以及设置在所述本体中或在其上的加热器，适于加热在所述入口侧通道或出口侧通道中的流体。
39.根据前述实施例中任一项所述的GC单元，其中，每个入口侧通道和每个出口侧通道具有不大于1毫米的特征尺寸。
40.根据前述权利要求中任一项所述的GC单元，其中，对于所述入口侧微流体装置和出口侧微流体装置中的每个来说，所述多个入口侧或出口侧端口除了所述第一入口侧或出口侧端口之外包括第二端口、第三端口以及第四端口，并且所述多个通道包括与所述第一端口连通的第一通道、与所述第二端口连通的第二通道、与所述第三端口连通的第三通道以及与所述第四端口连通的第四通道。
41.根据实施例40所述的GC单元，其中，所述第一通道、第二通道、第三通道以及第四通道的相应内侧端部被定位成使得所述第二通道的内侧端部位于所述第一通道的内侧端部与所述第三通道的内侧端部之间，所述第二通道的内侧端部还位于所述第三通道的内侧端部与所述第四通道的内侧端部之间，所述第四通道的内侧端部位于所述第一通道的内侧端部与所述第二通道的内侧端部之间，以及所述第四通道的内侧端部还位于所述第一通道的内侧端部与所述第三通道的内侧端部之间。
42.根据实施例40所述的GC单元，其中，所述入口侧微流体装置和出口侧微流体装置每个都包括与所述第一通道、第二通道、第三通道以及第四通道的相应内部端部连通的公共通道；并且所述公共通道从所述第二通道的内侧端部交汇所述第三通道的内侧端部的第一交汇点延伸至所述第一通道的内侧端部交汇所述第四通道的内侧端部的第二交汇点；并且其中，所述第二通道的内侧端部通过所述公共通道与所述第四通道的内侧端部间隔开。
43.根据前述实施例中任一项所述的GC单元，其中，所述FC包括配置成用于控制至所述第一FC输出端口的载气流的质量流量控制器。
44.根据前述实施例中任一项所述的GC单元，其中，所述第一FC输出端口和第二FC输出端口中的至少一个可以重新配置成使得能够在通过所述第一FC输出端口或第二FC输出端口的多个不同的流动路径之间选择。
45.根据前述实施例中任一项所述的GC单元，其中，所述FC包括电子气动控制器。
46.根据前述实施例中任一项所述的GC单元，包括与所述入口侧微流体装置和出口侧微流体装置中的至少一个微流体装置螺纹接合的传输管线。
47.根据实施例46所述的GC单元，其中，所述至少一个微流体装置包括接头以及连接至所述接头的锁紧螺母，其中，所述传输管线与所述锁紧螺母螺纹接合。
48.根据实施例47所述的GC单元，包括与所述接头及锁紧螺母支承接触的密封构件。
49.根据实施例48所述的GC单元，其中，所述密封构件包括套圈。
50.根据实施例47所述的GC单元，其中，所述锁紧螺母包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括配置成用于接合所述接头的螺纹，所述第二部分包括配置成用于接合所述传输管线的螺纹，并且所述第二部分的轴向长度大于所述第一部分的轴向长度。
51.根据实施例50所述的GC单元，其中，所述第二部分的轴向长度至少两倍于所述第一部分的轴向长度的两倍。
52.根据实施例46至51中任一项所述的GC单元，包括毛细管，其在所述传输管线中并且与所述至少一个微流体装置中的至少一个通道连通。
53.根据实施例46至52中任一项所述的GC单元，其中，所述至少一个微流体装置是第一微流体装置，并且还包括与所述传输管线螺纹连接的第二微流体装置，其中，所述传输管线在所述第一微流体装置与第二微流体装置之间。
为了本公开的目的，要理解的是，当层(或膜、区域、基板、组件、装置等)被称为在另一层“上”或“之上”时，该层可以直接地或实际地在另一层上(或之上)，或者可替代地，中间层(例如，缓冲层、过渡层、中间层、牺牲层、蚀刻停止层、掩模、电极、配线、接触等)也可以存在。“直接在”另一层“上”的层是指不存在中间层，除非另有说明。还要理解的是，当层被称为在另一层“上”(或“之上”)时，该层可以覆盖另一层的整个表面或其他层的仅一部分。要进一步理解的是，术语比如“形成在之上”或“设置在之上”不旨在引入与物料输送、沉积、制造、表面处理、或者物理、化学或离子键合或相互作用的具体方法相关的任何限制。术语“介于”以类似的方式解释。
如本领域技术人员所理解，图1中示意性示出的计算装置116可以包括一个或多个读取装置，包括用于执行所有或部分本文所公开的任何方法的指令的有形计算机可读(计算机可读)介质可以被加载在其上或其中。计算装置116可以包括一个或多个类型的硬件、固件和/或软件、以及一个或多个存储器和数据库。计算装置116可以包括一个或多个类型的用户接口装置，用于输入(例如，键盘、小键盘、触摸屏、鼠标、操纵杆、轨迹球等)和输出(例如，显示屏、打印机、视觉指示器或警报、听觉指示器或警报等)。计算装置116还可以包括包含在存储器中和/或在一个或多个类型的计算机可读介质上的一个或多个类型的计算机程序或软件。计算机程序或软件可以包含用于执行所有或部分本文所公开的的任何方法的指令(例如，逻辑指令)。计算机程序或软件可以包括应用软件和系统软件。系统软件可以包括操作系统(例如，Microsoft操作系统)，用于控制和管理计算装置的各种功能，包括硬件与应用软件之间的交互。特别是，操作系统可以提供图形用户界面(GUI)，其可通过用户输出装置比如显示屏显示，并且用户利用其可以与用户输入装置比如键盘或指向装置(例如，鼠标)的使用进行交互。计算装置116还可以包括一个或多个数据采集/信号调节组件(如可以嵌入在硬件、固件和/或软件中)，用于接收和处理由检测器112输出的离子测量信号，包括用于由GUI以图形形式呈现的格式化数据。
一般而言，术语比如“连通”和“与……连通”以及“联接”(例如，第一组件与第二组件“连通”，或者第一组件“联接”至第二组件)在本文中用来表示在两个或更多个组件或元件之间的结构、功能、机械、电气、信号、光、磁、电磁、离子或流体的关系。因此，一组件被说成与第二组件连通或与之联接的事实并非旨在排除附加组件可能存在第一与第二组件之间和/或可操作地与之相关联或与之接合的可能性。
要理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以改变本发明的各个方面或细节。此外，前面的描述仅是为了说明的目的，而不是为了限制——由权利要求所限定的本发明的目的。

Claims (10)

1.一种气相色谱(GC)单元，包括：
入口侧微流体装置，其包括多个入口侧通道和多个入口侧端口，每个入口侧端口与所述入口侧通道中的至少一个连通；
出口侧微流体装置，其包括多个出口侧通道和多个出口侧端口，每个出口侧端口与所述出口侧通道中的至少一个连通；
柱，其包括联接至所述多个入口侧端口中的第一入口侧端口的柱入口和联接至所述多个出口侧端口中的第一出口侧端口的柱出口；以及
流量控制器(FC)，其包括用于接收载气流的FC输入端口、与所述FC输入端口连通的第一FC输出端口、以及与所述FC输入端口连通的第二FC输出端口，其中，所述第一FC输出端口与所述多个入口侧端口的附加入口侧端口连通。
2.根据权利要求1所述的GC单元，其中，所述第二FC输出端口与所述多个出口侧端口的附加出口侧端口连通。
3.根据权利要求2所述的GC单元，其中，所述FC包括以下配置中的至少一个：
所述第一FC输出端口与所述入口侧端口中的至少两个连通；
所述第二FC输出端口与所述出口侧端口中的至少两个连通；
所述FC包括配置成用于控制载气流至所述第二FC输出端口的前向压力控制器；
所述FC输入端口包括与所述第一FC输出端口连通的第一载气管线、配置成用于控制第一载气流从FC输入端口至第一FC输出端口的质量流量控制器、与所述第二FC输出端口连通的第二载气管线、以及配置成用于控制第二载气流从FC输入端口至第二FC输出端口的前向压力控制器。
4.根据权利要求1所述的GC单元，其中：所述FC输入端口包括第一FC输入端口和第二FC输入端口，所述第一FC输入端口与所述第一FC输出端口连通，所述第二FC输入端口与所述第二FC输出端口连通，并且所述第二FC输出端口配置成用于排出来自所述GC单元的气体。
5.根据权利要求4所述的GC单元，其中，所述FC包括控制器，其选自由以下构成的组：质量流量控制器，其配置成用于控制至所述第一FC输出端口的载气流；背压控制器，其配置成用于控制从所述第二FC输入端口至所述第二FC输出端口的气体流。
6.一种气相色谱(GC)装置，包括：
根据前述权利要求中任一项所述的GC单元；以及
流体装置，其选自由以下构成的组：
流体装置，其与所述入口侧端口中的至少一个连通；
样品导入装置，其与所述入口侧端口中的至少一个连通；
附加的微流体装置，其与所述入口侧端口中的至少一个连通；
流体装置，其与所述出口侧端口中的至少一个连通；
检测器，其与所述出口侧端口中的至少一个连通；
附加的微流体装置，其与所述出口侧端口中的至少一个连通；以及
前述中的两个或更多个。
7.根据前述权利要求中任一项所述的GC单元，其中，对于所述入口侧微流体装置和出口侧微流体装置中的每个来说，所述多个入口侧或出口侧端口除了所述第一入口侧或出口侧端口之外包括第二端口、第三端口以及第四端口；并且所述多个通道包括与所述第一端口连通的第一通道、与所述第二端口连通的第二通道、与所述第三端口连通的第三通道、以及与所述第四端口连通的第四通道。
8.根据权利要求7所述的GC单元，其中，所述第一通道、第二通道、第三通道以及第四通道的相应内侧端部被定位成使得所述第二通道的内侧端部位于所述第一通道的内侧端部与所述第三通道的内侧端部之间，所述第二通道的内侧端部还位于所述第三通道的内侧端部与所述第四通道的内侧端部之间，所述第四通道的内侧端部位于所述第一通道的内侧端部与所述第二通道的内侧端部之间，以及所述第四通道的内侧端部还位于所述第一通道的内侧端部与所述第三通道的内侧端部之间。
9.根据前述权利要求中任一项所述的GC单元，其中，所述第一FC输出端口和第二FC输出端口中的至少一个可以重新配置成使得能够在通过所述第一FC输出端口或第二FC输出端口的多个不同的流动路径之间选择。
10.根据前述权利要求中任一项所述的GC单元，包括与所述入口侧微流体装置和出口侧微流体装置中的至少一个微流体装置螺纹接合的传输管线。
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