CN105793703A - 用于从腔中移除电荷的esd保护管 - Google Patents

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Abstract

用于传导流体通过至少一个腔(202)的静电放电保护设备(200)，其中该设备(200)包括：具有限定至少一个腔(202)的中空内部的管(204)，其中管(204)包括导电区段(206)，该导电区段(206)被配置用于将当流体流经至少一个腔(202)时在至少一个腔(202)内生成的电荷传导离开该至少一个腔(202)。

Description

用于从腔中移除电荷的ESD保护管
背景技术
本发明涉及用于传导流体通过至少一个腔到流体分离装置的静电放电保护设备，以及传导流体通过具有静电放电保护的至少一个腔的方法。
US3580983公开了无火花管能够由聚合物制成，其易于在摩擦接触诸如纺织物之类的其他物体或表面时获得静电电荷。US3580983还公开了通过从大量软塑料材料中突出延长管以及同时以叠加关系背负式布置被固定到该管的延长导电塑料丝的突出所制造的导电线管(linetubing)。
US5614589公开了透明的、防静电的热塑性组合物及其制造方法。
在液相色谱法中，流体样本(流动相)可借助泵力通过导管和包含能够分离流体分析物不同组分的材料(固定相)的柱。这一材料，即所谓的颗粒，它可包含硅胶，可填充到通过导管与其他元件(例如采样单元、流动池、包含样本和/或缓冲液的容器)相连接的柱中。
流动相的流动路径通常包含多个连接在一起的独立组件，这些独立组件还可能由独立的子组件组成。这样的流体连接可通过在相应组件之间传导流体的管来实现。
然而，当流体(尤其是至少部分非极性的流体)流经这样的导管或管时，尤其是在流体分子以高通行速度通过管内的给定直径的情况下，会发生以下情形：电子电荷通过管的内部的摩擦而生成并且在管上累积。这可关系到安全性风险。
发明内容
本发明的一个目的是提供用于传导流体并操作安全的管。该目的由独立权利要求解决。进一步的实施例由从属权利要求示出。
根据本发明的示例性实施例，提供了用于传导流体(例如，非极性流体，其中术语“流体”可标示任何流体和/或气态介质，可选地包括固态物质)通过至少一个腔的静电放电保护设备，其中该设备包括具有限定至少一个腔的中空内部的管，其中管包括导电区段，该导电区段被配置用于将当流体流经至少一个腔时在该至少一个腔内生成的电荷传导离开至少一个腔。
根据另一示例性实施例，提供了用于将流体样本分离成多种馏分的流体分离装置，其中该装置包括：流体驱动单元，被配置用于沿流体路径驱动包括流动相和流动相中的流体样本的流体；分离单元，被布置在流体路径内并且被配置用于将流体样本分离成多种馏分；以及具有上述提及的特征的设备，用于沿流体路径的至少一部分传导流体。
根据另一示例性实施例，提供了具有静电放电保护的、用于传导流体(例如，非极化流体)通过至少一个腔的方法，其中该方法包括：将流体传导通过限定至少一个腔的管的中空内部；以及通过管的导电区段，将电荷传导离开至少一个腔，该电荷是在流体流经至少一个腔时在至少一个腔内生成的。
根据另一示例性实施例，提供了将具有上述提及的特征的设备实现为液相色谱装置的流动池的流体连接下游的方法。
根据示例性实施例，用于传导流体的管被装备有导电区段，该导电区段结合管的余下材料的具体配置被具体配置为允许由流经腔的流体和管的内壁之间的摩擦生成的电荷载子径向传播通过管壁从而被传导离开(例如，朝向接地电势)管的内侧。有利地，已经发现在腔内生成并因此不容易接触的电荷载子能够通过将他们传导通过管的机制来进行移除。具体地，这能够通过对管的导电区段以及余下部分的几何结构属性(例如，径向厚度)的适当选择和/或对材料属性(特别是，电导率的值)的适当选择来实现。因此，根据示例性实施例具体提供了内侧纯ESD管。
在下文中，将描述静电放电保护设备、流体分离装置、以及方法的其他实施例。
在实施例中，管被配置为使得电荷被传导穿过管的管壁的至少一部分，尤其是穿过管的整个管壁，来离开至少一个腔。因此，电荷被传导离开的轨迹可以是首先径向穿过管并接着沿管的轴向方向。
在实施例中，管包括化学惰性区段，该化学惰性区段划定整个腔的界限并且形成中间结构，该中间结构将至少一个腔与导电区段隔开以用于防止流体与导电区段之间的直接接触。已经证实：上文提到的电荷载子穿过管的径向运动不仅在导电区段径向延伸直至腔时是可能的，而且惊喜地，还可在由纯惰性但较差导电性的材料(例如，聚合物)制成的足够薄的中间结构桥接腔与导电区段的情形中是可能的。这使得以下内容成为可能：根据相对于流体是惰性(例如，化学惰性和/或生物惰性)的材料配置中间结构从而使得能够有效地抑制流体对管的管壁中的任何组分的溶解。因而，流体的污染和毒性能够被阻止。同时，这增加了选择导电区段的材料来适合地满足它的电荷排放任务的自由度而无需考虑关于惰性方面的约束。
在实施例中，化学惰性区段被配置，尤其是在尺寸和/或电导率方面，用于将所生成的电荷从至少一个腔电传导穿过中间结构并朝向导电区段。因而，即使惰性材料的相当小的电导率的值可足以允许生成的电荷载子(例如，电子)通过化学惰性区段。
在实施例中，化学惰性区段至少在化学惰性区段被导电区段围绕的部分处具有处于约0.05mm和约0.4mm之间的范围中的径向厚度，尤其是处于约0.10mm和约0.16mm之间的范围的径向厚度。例如，已经令人惊讶地证实，传导电荷穿过0.13mm厚的PTFE中间结构是可能的。已经证实，尤其是许多聚合物材料具有轻微的导电性，该轻微的导电性足以将电荷载子(例如，电子)运送穿过提到的小厚度。如果管被用于诸如工艺工程中的应用、制备系统等等高流速应用，则径向厚度可达1mm或更多。
在实施例中，导电区段从至少一个腔径向延伸至管的外表面。在这样的实施例中，整个壁厚度由导电区段进行桥接从而使得能够发生流经导电材料的不间断的电荷流。在这样的实施例中应当注意的是，导电材料不表示不希望与流体交互。例如，导电区段的材料然后应当被选择为使得所传导的流体不将有害组分溶解到管外，以及流经管中的腔的流体不受到接触流动流体的导电区段的材料的不利影响。
在实施例中，管包括被配置用于允许对至少一个腔内传导的流体进行外部检查的光透明区段。例如，除了导电材料之外，整个管可由光透明材料制成，通过该光透明材料，用户能够检查在腔中流动的流体。例如就液相色谱技术而言，流动流体中存在气泡等等可以是液体分离设置中的问题的指示符，从而使得监控流体流的选项可能是非常有利的。
在实施例中，整个腔由光透明区段限定，并且导电区段被布置为围绕光透明区段的一部分从而使得电荷至少部分地从至少一个腔经由光透明区段被电传导至导电区段。许多聚合物同时显示出光透明属性以及相对于化学流体(例如，用于液相色谱技术的溶剂)和生物流体(例如，要由液相色谱分离的流体样本)的惰性，并因此特别适合用作管的成形基础。管的仅局部需要的导电性然后通过导电区段来提供。相应的管可用合理的成本来制造并且提供用户期望的所有属性。
在实施例中，导电区段被配置为管的轴向延伸的环形区段。将导电区段形成为轴向持续的结构(即使是在与流动流体并行的相对较长距离上)允许将生成的电荷载子输送至接地电势。通过仅沿管的一部分周界设置导电区段允许维持沿管的整个轴向扩展的视觉可检测性。
在实施例中，环形区段延伸于约30°和约180°之间的环形范围(α)上，尤其是约80°和约120°之间的环形范围(α)上。这允许获得具有足够低的欧姆电阻值的导电路径。同时，这允许保持管的周长的足够的角度部分是光透明的以使得对管的内部的光学检测成为可能。
在实施例中，至少管的材料中与传导通过至少一个腔的流体直接接触的部分相对于作为流体的至少一部分被传导通过至少一个腔的非极性溶剂(例如，正己烷)是化学惰性的。非极性溶剂在静电放电上是尤其有问题的，因为此类型的流体不能够以中性的方式高效地运送出所有生成的电荷。同时，这样的溶剂可能具有化学破坏导电材料的习性。使这种类型的流体仅接触惰性材料同时维持放电电流流经管壁提供了ESD保护并且防止了所不希望看到的尤其是导电区段的粒子溶解到非极性溶剂中。
在实施例中，导电区段被集成到管的管壁内，尤其是以无突出的形式被集成或嵌入在管的管壁内。因此，具体地，管的外表面可以是顺滑的并因此没有凸起从而使得具有嵌入导电部分的管不会处于与流体分离装置的任何其他组件机械地勾住或卡住的危险中，因此提升了设备的操作安全性。
在实施例中，设备包括地连接器，该地连接器被配置为被连接到导电区段以向地面释放静电电荷。这样的地连接器可以是导电组件(例如，为了安全考虑，包括环绕的电隔离)，其可与管的导电区段物理接触从而由此闭合从导电区段向接地电势的电路径以持续地移除电荷载子。例如，这样的地连接器可以是将ESD带(即，导电区段)安全地连接至地的椎体、盘状物、或夹具。
在实施例中，设备包括导电法兰(flange)，该导电法兰用于将设备机械连接至壳体并同时将导电区段电连接至壳体。壳体自身可以接地并且例如可由金属材料制成。壳体可形成流体分离装置的一部分。提到的法兰例如可以是用于将设备螺接至壳体的接头(fitting)。
在实施例中，管的外径小于约8mm，尤其是小于约4mm。在实施例中，管的管壁的厚度处于约0.3mm和约1.5mm之间的范围中。这样的管特别适合于在流体分离装置(例如，液相色谱装置)中发生的压力和流速。
在实施例中，由化学惰性区段和光透明区段(尤其是化学惰性的且同时光透明的区段)组成的群组中的至少一者由聚合物制成，特别地由含氟聚合物制成，更特别地由(纯的或改性的)聚四氟乙烯(PTFE)或经氟化的乙烯-丙烯聚合物(FEP)制成。PTFE考虑到它的高度有利的弯曲属性是特别适合的，即其高度弹性的属性而没有断裂风险。FEP考虑到它相对于化学和生物流体的突出惰性而是特别适合的。其他聚合物材料也是可能的，例如PEEK(聚醚醚酮)。
在实施例中，导电区段具有小于约2MΩ/m的管的单位长度的欧姆电阻值，尤其是约100kΩ/m和约1MΩ/m之间的范围。例如，碳黑或石墨状碳是合适的导电材料，其可被嵌入在聚合物基质中由此形成导电区段。有利地，这样的基于碳的导体被嵌入在其中的聚合物可以是与管的余下部分相同的材料。这允许制造一体成型的并因此稳健并且机械灵活的管构成静电放电保护设备。
在实施例中，管具有圆形或多边形的外周界，尤其是沿管的整个延伸。例如，周长可成形为圆形、三角形、矩形(特别是正方形)等等。
在实施例中，设备还包括光学源(例如，光源)，该光学源被配置用于生成主光线以传播穿过光透明区段的第一部分、至少一个腔、和光透明区段的第二部分，并且还包括光检测器(例如，光电管)，该光检测器被布置用于检测当流体被主光线照射时穿过流体透射的次光线。因此，鉴于管的部分光透明属性，在用主光线照射流体时，测量管中的液体或气体的吸收或透射(此构思中包括折射光)是可能的。这样的光学布置可被配置为折射传感器或者分数延迟传感器(可被布置在分馏器阀门的上游)，用于液相色谱应用中用于确定关于流动流体中的特别区段的流动时间的信息。
在实施例中，流体包括或由非极性溶剂组成。尤其是针对非极性溶剂(例如，正己烷)，流经腔的流体将所生成的电荷载子传导离开管和流体之间的广阔管壁的固有属性是高度受限的，或者甚至可接近于零。因此，特别是针对这类溶剂，导电区段到管壁的集成以及管被配置为将电荷载子传输穿过管壁至管外是大大有利的。
在实施例中，设备被实现为液相色谱装置的流动池和分馏器之间的流体连接。特别地，液相色谱装置的这一部分已经证实为静电放电的缺点。
分离单元可被填充以分离材料。这样的分离材料(也可表示为固定相)可为允许与样本有可调节的相互作用程度从而能够分离该样本的不同组分的任意材料。分离材料可为液相色谱柱填充材料或填料，包括由以下各项组成的集合中的至少一者：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、硅胶、带有受到化学改性的(镀膜、加盖等等)表面的任意以上物质。但是，具有允许分析物通过该材料以分离为不同组分(例如，由于填充材料与分析物馏分之间的其他种类相互作用或亲和力)的材料特性的任意填充材料均能够使用。
分离单元的至少一部分可被填充以流体分离材料，其中流体分离材料可包括大小在基本上1μm到基本上50μm范围内的颗粒。因此，这些颗粒可为填充在微流体设备的分离部分内的小微粒。颗粒可具有大小在基本上0.01μm到基本上0.2μm范围内的孔。流体样本可穿过这些孔，其中会在流体样本与孔之间发生相互作用。
分离单元可以是用于分离流体样本的组分的色谱柱。因此，示例性实施例可特别实现于液相色谱装置的上下文中。
流体分离装置可被配置为传导液体流动相通过分离单元。作为液体流动相的替换，气体流动相或包括固体颗粒的流动相可使用流体分离装置来进行处理。还可使用示例性实施例处理作为不同形态(固体、液体、气体)的混合物的材料。流体分离装置可被配置为以高压传导流动相通过系统，特别地为至少600巴(bar)，更特别地为至少1200巴。
流体设备可配置为微流体设备。术语“微流体设备”可特别表示此处描述的流体设备，其允许传输流体通过尺寸小于500μm量级的微通道，特别是小于200μm，更特别是小于100μm或小于50μm或更小。
示例性实施例可在液相色谱装置的样本注入器中实现，其中样本注入器可从流体容器中获得样本流体并且可将这样的样本流体注入导管以供应给分离柱。在此过程中，样本流体可从例如正常压力被压缩至更高压力(例如，数百巴或者甚至1000巴和更高)。自动采样器可自动地将样本流体从瓶中注入到样本环路(可替换地，可应用固定环路概念)。自动采样器的尖端或针端可浸入到流体容器中，可将流体吸入毛细管中，并且然后可驱动回原位以例如经由可切换的流体阀门将采样流体注入液体色谱装置的样本分离部分。
流体分离装置可配置为分析流动相的至少一个组分的至少一个物理、化学和/或生物参数。术语“物理参数”可特别表示流体的大小或温度。术语“化学参数”可特别表示分析物的馏分的浓度、亲和力参数等。术语“生物参数”可特别表示蛋白质浓度、生化溶液中的基因等、组分的生物活性等等。
流体分离装置可在不同技术环境中实现，例如，传感器设备，测试设备，用于化学、生物和/或制药分析的设备，毛细管电泳设备，液相色谱设备，气相色谱设备，电子测量设备，或质谱分析设备。特别地，流体分离装置可为高效液相色谱(HPLC)设备，通过高效液相色谱(HPLC)设备，分析物的不同馏分可被分离、检查和分析。
本发明的实施例包括被配置用于对流动相中的样本流体的组分进行分离的流体分离装置。流体分离装置可包括流动相驱动器，例如泵送系统，被配置为驱动流动相通过流体分离装置。分离单元(可以是色谱柱)被提供用于分离流动相中的样本流体的组分。流体分离装置还可包括：样本注入器，被配置为将样本流体引入流动相中；检测器，被配置为检测样本流体的分离组分；收集器，被配置为收集样本流体的经分离的馏分；数据处理单元，被配置为处理自流体分离装置接收的数据；和/或除气装置，用于去除流动相中的气体。
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Agilent1200SeriesInfinity系统、Agilent1200SeriesRapidResolutionLC系统或Agilent1100HPLC系列(它们都由申请人安捷伦科技有限公司(AgilentTechnologies)提供-参见www.agilent.com-其应当通过引用合并于此)。
一个实施例包括具有活塞的泵设备，所述活塞用于在泵工作腔中往复运动，以将泵工作腔中的液体压缩到高压，在该高压下液体的可压缩性变得显著。一个实施例包括以串联方式(例如，如EP309596A1所公开的那样)或并联方式耦合的两个泵设备。
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/或经过色谱的流动相的量最小化。还可以选择流动相，结果可以有效地分离不同的化合物。流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，用单独的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。
流体优选地是液体，但是也可以是或者包括气体和/或超临界流体(如例如在超临界流体色谱法-SFC-中使用的，如例如在US4982597A中公开的)。
流动相中的压力可以是2-200MPa(20到2000巴)、尤其是10-150MPa(100到1500巴)、更尤其是50-120MPa(500到1200巴)的范围内。
附图说明
通过参考以下结合附图对实施例的更详细描述，能够更容易地认识和更好地理解本发明实施例的其他目的及很多附加优势。本质上或功能上相同或类似的特征将用同样的标号表示。
图1示出了根据本发明实施例的液体分离设备，特别用于高效液相色谱法(HPLC)中。
图2到图5示出了根据本发明示例性实施例的用于传导流体通过腔的静电放电保护设备的截面视图。
图6示出了根据本发明另一示例性实施例的设备的三维视图，该设备具有光检测器系统并且被布置在分馏器阀门的上游。
图7示出了根据本发明另一示例性实施例的设备的三维视图，该设备具有法兰，其中接头被连接到流体设备的壳体。
图8示出了根据本发明另一示例性实施例的用于传导流体通过若干腔中的一个腔的多腔式静电放电保护设备的截面视图。
具体实施方式
附图中的示出是示意性的。
现在更具体地参考附图，图1描述了液体分离系统10的一般原理图。泵20从溶剂供应装置25获取流动相，通常经由除气器27，除气器排除气体从而减低流动相中溶解的气体量。泵20作为流动相驱动器，驱动流动相通过包含固定相的分离设备30(例如色谱柱)。采样单元40可以置于泵20和分离设备30之间，以便附加或添加(通常称为样本引入)样本流体到流动相中。分离设备30的固定相被配置用于分离样本液体中的化合物。检测器50被提供用来检测样本流体的经分离的化合物。分馏单元60可被提供用来输出样本流体的经分离的化合物。
虽然流动相可以只由一种溶剂组成，但也可以是多种溶剂的混合。该混合可以是低压混合，并可以在泵20的上游进行，使得泵20接收并泵出的已经是作为流动相的混合溶剂。或者，泵20可由多个独立泵单元组成，多个独立泵单元的每一个接收并泵出不同溶剂或混合物，使得流动相(由分离设备30接收)的混合是在泵20(或作为其一部分)的下游出现并具有高压。流动相的组分(混合物)可以是随时间保持不变的，即所谓的等度模式，也可以是随时间变化的，即所谓的梯度模式。
数据处理单元70可以是传统PC或工作站，可连接(如虚箭头所示)到液体分离系统10中的一个或多个设备，以便接收信息和/或控制操作。例如，数据处理单元70可控制泵20的操作(例如，设置控制参数)，以及从泵20接收关于实际工作条件(例如，泵出口的输出压、流速等)的信息。数据处理单元70还可控制溶剂供应装置25的操作(例如，设置供应的溶剂或溶剂混合物)和/或除气器27(例如，设置控制参数，如真空等级)，并且从其接收关于实际工作条件(例如，不同时间供应的溶剂组分、流速、真空等级等等)的信息。数据处理单元70还可以控制采样单元40的操作(例如，根据泵20的操作条件控制样本注入或同步样本注入)。分离设备30也可由数据处理单元70控制(例如，选择特定流动路径或柱，设置操作温度等等)，并进而发送信息(例如，操作条件)给数据处理单元70。因此，检测器50可由数据处理单元70控制(例如，针对光谱或波长设定、设置时间常量、开始/停止数据获得)，并发送信息(例如，关于检测到的样本化合物)给数据处理单元70。数据处理单元70还可以控制分馏单元60的操作(例如，与从检测器50接收的数据相结合)并提供数据返回。
从图1的示例中可以看出，流体要在液体分离系统10的各个组件之间进行传导。特别地，至少具有非极性组分的流体容易有不希望的静电放电问题。为了克服此风险，图1的液体分离系统10中所示的流体导管的相应区段可被装配有如图2至图5以及图8所示的静电放电保护设备200。特别是在流动池(作为检测器50的实施例)的下游以及分馏单元60/废气(waste)的上游，这样的静电放电保护设备200是高度有利的。静电放电保护设备200的管的导电区段可被连接到接地电势，如图1中示意所示。
图2示出了根据本发明示例性实施例的用于传导流体通过腔202的管状静电放电保护设备200的截面视图。
图2示出了用于传导非极性液体溶剂通过腔202的静电放电保护设备200并且包括具有限定了腔202的中空内部的空心圆柱管204。管204包括被配置为导电区段206的外部环形段，这里被实现为嵌入聚合物基质中的导电碳黑颗粒。导电区段206能够将电荷212导出腔202，该电荷212是在非极性液体溶剂垂直于图2的纸面流经腔202时通过腔202内的摩擦生成的。管204的余下部分被配置为光透明且化学惰性的区段208，该区段划定整个腔202的界限、由与导电区段206的基质相同的聚合物组成、并且形成中间结构210，该中间结构210将导电区段206与腔202机械分离而非电气分离以用于防止导电区段206与液体溶剂的直接接触。光透明性使得用户能够在设备200的外部执行对腔202内传导的液体溶剂的外部检查。有利地，光透明和化学惰性的区段208被配置用于将生成的电荷212从腔202通过中间结构210向导电区段206传导，如图2中的箭头所示。这可通过对于提到的聚合物的材料(光透明的、足够的电导率)以及中间结构210的厚度D(足够小以允许电荷212流通穿过它，足够大以防止流体和导电区段206之间的交互)的适当选择来完成。作为聚合物，使用PTFE是适合的，因为此材料是光透明的，化学惰性的，并且具有足够的电导率来允许电荷212穿过中间结构210向导电区段206传导。因此，静电放电的任何风险能够被克服。在所示实施例中，厚度D可被有利地选择为处于0.10mm和0.16mm之间的范围内。因此，电荷212当被传导离开腔202时的路径从管204的内壁经由具有相对较低但仍然足够高的电导率的中间结构210到达高度导电区段206，电荷212能够从该导电区段206沿管204的轴向方向垂直于图2的纸面被传导至例如电接地连接。
管204的外部直径L是2.5mm。管204的壁的厚度d是0.45mm。导电区段206可具有为若干100kΩ/m(更一般地，处于1kΩ/m到1MΩ/m的范围中)的管204的单位长度的欧姆电阻值。管204的长度(垂直于图2的纸面)可在10cm到5m之间，并且特别在50cm到3m之间。
导电区段206被配置为管204的整体轴向延伸的环形段。环形段遍布于90°到110°之间的环形范围α上。这维持了从设备200的外部沿周长的显著部分的视觉可检查性，由此提供了高度的用户便利。同时，导电区段206沿100°±10°的环形段的配设允许适当地至少收集或积累中间结构208周围的大部分电荷212。
管204具有顺滑的圆形周界而沿管204的整个延伸没有局部凸起，从而能够安全地防止所不希望看到的管204被液体分离系统10的任何其他组件勾住或卡住。特别地，除了碳黑颗粒被专有地局部存在于构成导电区段206的环形段内之外，导电区段206在几何结构和材料方面与管204的余下部分一体成型并且被嵌入在管204的余下部分内。
图2中所示的设备200可例如被用作分馏管，该分馏管用于将流动池与液相色谱装置的分馏单元连接。
图3示出了根据本发明另一示例性实施例的用于传导流体通过腔202的静电放电保护设备200的截面视图。
图3的实施例与图2的实施例的不同具体在于：图3的实施例具有沿从腔202到管204的外表面的整个路径轴向延伸的导电区段206。因而，换言之，根据图3，中间结构210被省略。这具有以下优点：导电区段206的适合的导电材料桥接了管204的内壁与其外壁之间的整个距离。因此，管204上的电荷212的流动或抽取是非常直接的。另一方面，图2的实施例具有以下优点：中间结构210的材料可被特别选择为使得液体溶剂和限定管204的内壁的材料之间的任何不希望的化学反应被避免或者非常低。
如图3中的虚线所示，可选地辅助内管210可被放置在腔202中并且例如通过热应用来与管204连接。通过采取这一措施，可以用特别化学惰性和/或生物惰性的材料来覆盖管200的内表面从而严格排除或者大大降低液体溶剂的任何毒性或污染。
图4示出了根据本发明又一示例性实施例的用于传导流体通过腔202的静电放电保护装置200的截面视图。
图4的实施例与图2的实施例的不同具体在于：在图4的实施例中，中间结构210和导电区段206的堆叠被置于管204的两个相对环形区段上。这进一步增加了将电荷212运离管204的内表面的效率。显然在其他实施例中的中间结构210和导电区段206的任何其他数目(两个、三个、四个或更多个)的堆叠可被置于管204中的相应数目的环形区段处(例如，沿管204的周长均等分布)。
图5示出了根据本发明又一示例性实施例的用于传导流体通过腔202的静电放电保护装置200的截面视图。
图5的实施例与图3的实施例的不同具体在于：图5的实施例具有四个导电区段206，这些区段沿管204的周长以90°的角度间隔均等地放射状分布。显然在其他实施例中任何其他数目(两个、三个、四个或更多个)的导电区段206可被放射状地分布于管204的相应数目的环形区段处。
图6示出了根据本发明又一示例性实施例的设备200的三维视图，该设备200具有光检测器系统610并且被布置在分馏阀604的上游。
光检测器系统610被配置为折射率传感器/检测器(具有所有可能的波长)、透射/吸收检测器、或者更具体地分数延迟检测器，并且包括光源600用于生成主光线以传播通过光透明区段208的第一部分、腔202、流经腔202的流体、以及光透明区段208的第二部分。光检测器系统610还包括光线检测器602，被布置用于检测在流体被主光线照射时透过该流体的次光线。光检测器系统610因而可测量流体对光的吸收。
图7示出了根据本发明另一示例性实施例的设备200的三维视图，该设备具有法兰700，其中接头702被连接到流体设备的壳体704。
图7中所示的设备200包括地连接器706，其被实施为直接接触管204的导电区段206并且具有到接地电势(参见标号710)的直接连接的导电环。地连接器706被配置为连接到导电区段206，用于向地电势排放静电电荷。另外，导电接口702将设备200机械连接到接地壳体704并且同时将导电区段206电连接到接地壳体704。接头702还提供管204和壳体704之间的螺纹连接。另外或者替换地，法兰700还可连接至接头702，并且接头702可(例如，在内侧或者底部)连接到壳体704。
图8示出了根据本发明另一示例性实施例的用于传导流体通过若干腔202中的一个腔的多腔式静电放电保护设备200的截面视图。
图8中示出的设备200包括三个腔202，各自被配置用于传导分别的流体。这样的设备200例如可用于医疗应用。针对每个腔202，单独的一组中间结构210和导电区段206被预见到。三组腔202、分配的中间结构210和分配的导电区段206被均等分布于设备200的中轴800的周长。因而，三个腔的管204针对每个腔202具有单独的ESD带并且除此之外是光透明的从而使得光源的光束可专门地传播通过设备200的光透明部分从而可在对侧被检测到。如图8中的虚线可见，导电区段和光透明区段的交替式周界布置允许经由无干扰的光学路径对所有腔202的同时检测(每个腔一条路径)。
下表示出了关于图2和图3的实施例如何能够提供有效的静电放电(ESD)保护，其中B2π/4是对应管的吞吐面积(throughputarea)。所有提到的管与单金属Swagelok系统相连。
表中的第一行涉及图2中所示的实施例。表中的第二行涉及图3中所示的实施例(然而，没有辅助内管210)。表中的第三行(用作比较参考)涉及由PTFE组成的传统管。从表中的最后一列可见，本发明的两个实施例示出了比传统管好得多的电压电平。令人惊喜地，并且在考虑到涉及图2的实施例的管仅具有一半的吞吐面积并且与根据图3的实施例的长度(1.3m)相比要长的多(2m)，根据图2的管(有利地没有流体与导电区段206之间的任何直接接触)示出了非常好的静电放电保护属性。
应该注意的是，术语“包括”不排除其他元件或特征，并且冠词“一”或“一个”不排除多个的情形。此外，结合不同实施例而描述的元件可被结合。还应该注意的是，权利要求中的标号不应被解释为限制权利要求的范围。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于传导流体，尤其是非极性流体，通过至少一个腔(202)的静电放电保护设备(200)，其中该设备(200)包括：
具有限定至少一个腔(202)的中空内部的管(204)；
其中所述管(204)包括导电区段(206)，该导电区段(206)被配置用于将当所述流体流经所述至少一个腔(202)时在所述至少一个腔(202)内生成的电荷传导离开所述至少一个腔(202)，
其中所述管(204)包括化学惰性区段(208)，该化学惰性区段(208)划定整个腔(202)的界限并且形成中间结构(210)，该中间结构(210)将所述至少一个腔(202)与所述导电区段(206)隔开以用于防止所述流体与所述导电区段(206)之间的直接接触。
2.如权利要求1所述的设备(200)，其中所述管(204)被配置为使得所述电荷被传导穿过所述管(204)的管壁的至少一部分，尤其是穿过所述管(204)的整个管壁，来离开所述至少一个腔(202)。
3.如权利要求1或2所述的设备(200)，其中所述化学惰性区段(208)被配置，尤其是在尺寸和/或电导率方面，用于将所生成的电荷从所述至少一个腔(202)电穿过所述中间结构(210)并向所述导电区段(206)传导。
4.如权利要求1到3中任一项所述的设备(200)，其中所述化学惰性区段(208)至少在所述化学惰性区段(208)被所述导电区段(206)围绕的部分处具有处于0.05mm和0.4mm之间的范围中的径向厚度(D)，尤其是处于0.10mm和0.16mm之间的范围中的径向厚度(D)。
5.如权利要求1到4中任一项所述的设备(200)，其中所述管(204)包括被配置用于允许对所述至少一个腔(202)内传导的流体进行外部检查的光透明区段(208)。
6.如权利要求5所述的设备(200)，其中整个腔(202)由所述光透明区段(208)限定，并且其中所述导电区段(206)被布置为围绕所述光透明区段(208)的一部分，从而使得所述电荷至少部分地从所述至少一个腔(202)经由所述光透明区段(208)被电传导至所述导电区段(206)。
7.如权利要求5或6所述的设备(200)，还包括光源(600)，该光源(600)被配置用于生成主光线以传播穿过所述光透明区段(208)的第一部分、所述至少一个腔(202)、和所述光透明区段(208)的第二部分，并且还包括光检测器(602)，该光检测器(602)被布置用于检测当所述流体被所述主光线照射时透过所述流体的次光线。
8.如权利要求1或5所述的设备(200)，包括所述化学惰性区段(208)和所述光透明区段(208)的群组中的至少一者，尤其是化学惰性的且同时光透明的区段，由聚合物制成，特别是由含氟聚合物制成，更特别的是由聚四氟乙烯或经氟化的乙烯-丙烯聚合物制成。
9.如权利要求1到8中任一项所述的设备(200)，其中所述导电区段(206)被配置为所述管(204)的轴向延伸的环形区段。
10.如权利要求9所述的设备(200)，其中所述环形区段延伸于30°和180°之间的环形范围(α)，尤其是80°和120°之间的环形范围(α)。
11.如权利要求1到10中任一项所述的设备(200)，其中所述管(204)具有圆形或多边形外周界，尤其是沿所述管(204)的整个延伸。
12.如权利要求1到11中任一项所述的设备(200)，包括以下特征中的至少一项：
所述管(204)的材料中至少与通过所述至少一个腔(202)传导的流体直接接触的部分相对于作为所述流体的至少一部分被传导通过所述至少一个腔(202)的非极性溶剂是化学惰性的；
所述导电区段(206)被集成或嵌入在所述管(204)的管壁内，尤其是以无突起的形式被集成或嵌入在所述管(204)的管壁内；
所述设备(200)包括地连接器(706)，该地连接器(706)被配置为被连接到所述导电区段(206)以向地面释放静电电荷；
所述设备(200)包括导电接头系统(702)，该导电接头系统(702)用于将所述设备(200)机械地耦接至接地壳体(704)并同时将所述导电区段(206)电耦接至所述接地壳体(704)；
所述管(204)的外径(L)小于8mm，尤其是小于4mm；
所述管(204)的管壁的厚度(d)处于0.3mm和1.5mm之间的范围内；
导电区段(206)具有小于2MΩ/m的所述管(204)的单位长度的欧姆电阻值，特别是处于1kΩ/m和1MΩ/m之间的范围，更特别是100kΩ/m和1MΩ/m之间的范围。
13.一种用于将流体样本分离成多种馏分的流体分离装置(10)，该装置(10)包括：
流体驱动单元(20)，被配置用于沿流体路径驱动包括流动相和所述流动相中的所述流体样本的流体；
分离单元(30)，被布置在所述流体路径内并且被配置用于将所述流体样本分离成多种馏分；
如权利要求1到12中任一项所述的设备(200)，用于沿所述流体路径的至少一部分传导所述流体。
14.如权利要求13所述的流体分离装置(10)，还包括以下各项中的至少一项：
检测器(50)，被配置为检测所述流体样本的经分离的馏分；
分馏器单元(60)，被配置为收集所述流体样本的经分离的馏分；
数据处理单元(70)，被配置为处理自所述流体分离装置(10)接收的数据；
除气装置(27)，用于去除所述流动相中的气体。
15.一种具有静电放电保护的、用于传导流体，尤其是非极化流体，通过至少一个腔(202)的方法，其中所述方法包括：
将所述流体传导通过限定所述至少一个腔(202)的管(204)的中空内部；
通过所述管(204)的导电区段(206)，将电荷传导离开所述至少一个腔(202)，该电荷是在所述流体流经所述至少一个腔(202)时在所述至少一个腔(202)内生成的，
其中所述管(204)包括化学惰性区段(208)，该化学惰性区段(208)划定整个腔(202)的界限并且形成中间结构(210)，该中间结构(210)将所述至少一个腔(202)与所述导电区段(206)隔开以用于防止所述流体与所述导电区段(206)之间的直接接触。
16.如权利要求15所述的方法，包括以下特征中的至少一项：
所述电荷被传导穿过所述管(204)的管壁的至少一部分，尤其是穿过所述管(204)的整个管壁，来离开所述至少一个腔(202)；
所述流体，尤其是液体，包括非极性溶剂或者由非极性溶剂组成；
所生成的电荷从所述至少一个腔(202)，穿过所述中间结构(210)并向所述导电区段(206)传导。
17.一种将如权利要求1到12中任一项所述的设备(200)实现为液相色谱装置(10)的流动池(50)的流体连接下游的方法。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述设备(200)被实现为所述液相色谱装置(10)的流动池(50)和分馏器(60)之间的流体连接。

Claims (20)

1.一种用于传导流体，尤其是非极性流体，通过至少一个腔(202)的静电放电保护设备(200)，其中该设备(200)包括：
具有限定至少一个腔(202)的中空内部的管(204)；
其中所述管(204)包括导电区段(206)，该导电区段(206)被配置用于将当所述流体流经所述至少一个腔(202)时在所述至少一个腔(202)内生成的电荷传导离开所述至少一个腔(202)。
2.如权利要求1所述的设备(200)，其中所述管(204)被配置为使得所述电荷被传导穿过所述管(204)的管壁的至少一部分，尤其是穿过所述管(204)的整个管壁，来离开所述至少一个腔(202)。
3.如权利要求1或2所述的设备(200)，其中所述管(204)包括化学惰性区段(208)，该化学惰性区段(208)划定整个腔(202)的界限并且形成中间结构(210)，该中间结构(210)将所述至少一个腔(202)与所述导电区段(206)隔开以用于防止所述流体与所述导电区段(206)之间的直接接触。
4.如权利要求3所述的设备(200)，其中所述化学惰性区段(208)被配置，尤其是在尺寸和/或电导率方面，用于将所生成的电荷从所述至少一个腔(202)电穿过所述中间结构(210)并向所述导电区段(206)传导。
5.如权利要求3或4所述的设备(200)，其中所述化学惰性区段(208)至少在所述化学惰性区段(208)被所述导电区段(206)围绕的部分处具有处于0.05mm和0.4mm之间的范围中的径向厚度(D)，尤其是处于0.10mm和0.16mm之间的范围中的径向厚度(D)。
6.如权利要求1或2所述的设备(200)，其中所述导电区段(206)从所述至少一个腔(202)径向延伸至所述管(204)的外周长。
7.如权利要求1到6中任一项所述的设备(200)，其中所述管(204)包括被配置用于允许对所述至少一个腔(202)内传导的流体进行外部检查的光透明区段(208)。
8.如权利要求7所述的设备(200)，其中整个腔(202)由所述光透明区段(208)限定，并且其中所述导电区段(206)被布置为围绕所述光透明区段(208)的一部分，从而使得所述电荷至少部分地从所述至少一个腔(202)经由所述光透明区段(208)被电传导至所述导电区段(206)。
9.如权利要求7或8所述的设备(200)，还包括光源(600)，该光源(600)被配置用于生成主光线以传播穿过所述光透明区段(208)的第一部分、所述至少一个腔(202)、和所述光透明区段(208)的第二部分，并且还包括光检测器(602)，该光检测器(602)被布置用于检测当所述流体被所述主光线照射时透过所述流体的次光线。
10.如权利要求3或7所述的设备(200)，包括所述化学惰性区段(208)和所述光透明区段(208)的群组中的至少一者，尤其是化学惰性的且同时光透明的区段，由聚合物制成，特别是由含氟聚合物制成，更特别的是由聚四氟乙烯或经氟化的乙烯-丙烯聚合物制成。
11.如权利要求1到10中任一项所述的设备(200)，其中所述导电区段(206)被配置为所述管(204)的轴向延伸的环形区段。
12.如权利要求11所述的设备(200)，其中所述环形区段延伸于30°和180°之间的环形范围(α)，尤其是80°和120°之间的环形范围(α)。
13.如权利要求1到12中任一项所述的设备(200)，其中所述管(204)具有圆形或多边形外周界，尤其是沿所述管(204)的整个延伸。
14.如权利要求1到13中任一项所述的设备(200)，包括以下特征中的至少一项：
所述管(204)的材料中至少与通过所述至少一个腔(202)传导的流体直接接触的部分相对于作为所述流体的至少一部分被传导通过所述至少一个腔(202)的非极性溶剂是化学惰性的；
所述导电区段(206)被集成或嵌入在所述管(204)的管壁内，尤其是以无突起的形式被集成或嵌入在所述管(204)的管壁内；
所述设备(200)包括地连接器(706)，该地连接器(706)被配置为被连接到所述导电区段(206)以向地面释放静电电荷；
所述设备(200)包括导电接头系统(702)，该导电接头系统(702)用于将所述设备(200)机械地耦接至接地壳体(704)并同时将所述导电区段(206)电耦接至所述接地壳体(704)；
所述管(204)的外径(L)小于8mm，尤其是小于4mm；
所述管(204)的管壁的厚度(d)处于0.3mm和1.5mm之间的范围内；
导电区段(206)具有小于2MΩ/m的所述管(204)的单位长度的欧姆电阻值，特别是处于1kΩ/m和1MΩ/m之间的范围，更特别是100kΩ/m和1MΩ/m之间的范围。
15.一种用于将流体样本分离成多种馏分的流体分离装置(10)，该装置(10)包括：
流体驱动单元(20)，被配置用于沿流体路径驱动包括流动相和所述流动相中的所述流体样本的流体；
分离单元(30)，被布置在所述流体路径内并且被配置用于将所述流体样本分离成多种馏分；
如权利要求1到14中任一项所述的设备(200)，用于沿所述流体路径的至少一部分传导所述流体。
16.如权利要求15所述的流体分离装置(10)，还包括以下各项中的至少一项：
检测器(50)，被配置为检测所述流体样本的经分离的馏分；
分馏器单元(60)，被配置为收集所述流体样本的经分离的馏分；
数据处理单元(70)，被配置为处理自所述流体分离装置(10)接收的数据；
除气装置(27)，用于去除所述流动相中的气体。
17.一种具有静电放电保护的、用于传导流体，尤其是非极化流体，通过至少一个腔(202)的方法，其中所述方法包括：
将所述流体传导通过限定所述至少一个腔(202)的管(204)的中空内部；
通过所述管(204)的导电区段(206)，将电荷传导离开所述至少一个腔(202)，该电荷是在所述流体流经所述至少一个腔(202)时在所述至少一个腔(202)内生成的。
18.如权利要求17所述的方法，包括以下特征中的至少一项：
所述电荷被传导穿过所述管(204)的管壁的至少一部分，尤其是穿过所述管(204)的整个管壁，来离开所述至少一个腔(202)；
所述流体，尤其是液体，包括非极性溶剂或者由非极性溶剂组成；
所述管(204)包括化学惰性区段(208)，该化学惰性区段(208)划定整个腔(202)的界限并且形成中间结构(210)，该中间结构(210)将所述至少一个腔(202)与所述导电区段(206)隔开以用于防止所述流体与所述导电区段(206)之间的直接接触，其中所生成的电荷从所述至少一个腔(202)，穿过所述中间结构(210)并向所述导电区段(206)传导。
19.一种将如权利要求1到14中任一项所述的设备(200)实现为液相色谱装置(10)的流动池(50)的流体连接下游的方法。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述设备(200)被实现为所述液相色谱装置(10)的流动池(50)和分馏器(60)之间的流体连接。
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