CN107153099A

CN107153099A - 用于流体色谱分析的连接器

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Publication number: CN107153099A
Application number: CN201710127814.5A
Authority: CN
Inventors: 尼古拉·贝奇; 克里斯托夫·格布哈特; 奥勒·别莱德·赫尼希; 拉尔夫·基基洛斯; 彼得·奥高·尼尔森; 弗兰克·黑默
Original assignee: Bruker Daltonik GmbH; Moeller Medical GmbH
Current assignee: Brooke Dalton Ltd And Lianghe Co; Moeller Medical GmbH
Priority date: 2016-03-04
Filing date: 2017-03-06
Publication date: 2017-09-12
Anticipated expiration: 2037-03-06
Also published as: GB2585610B; GB202015825D0; GB2585610A; US20170252746A1; GB201702727D0; GB202018123D0; GB2553169B; GB2586110B; GB2586110A; DE102017102396A1; CN107153099B; GB2553169A; US10335793B2

Abstract

本发明主要涉及一种用于诸如气相色谱分析和液相色谱分析等流体色谱分析的连接器，该连接器具有包含接受构件的插座总成，接受构件设计和构造为接受插头总成且可释放地与插头总成互锁。此连接器尤其适用于高性能液相色谱分析(HPLC)应用。

Description

用于流体色谱分析的连接器

技术领域

本发明主要涉及用于流体色谱分析的连接器，例如气相色谱分析(GC：gaschromatography)和液相色谱分析(LC：liquid chromatography)，尤其适用于高性能状态，例如高压液相色谱分析(HPLC：high pressure liquid chromatography)。

背景技术

通常，现有技术中存在流体连接器的不同设计解决方案，在下文中将概述这些解决方案的选择。

国际专利申请WO 2013/174421 A1披露了一种密封元件，用于密封联接元件和管状元件之间的流体连接，且据称可提供通过管状元件且介于联接元件与管状元件之间的纵向密封流路。该密封元件据称包含纵向延伸的凹槽，其中，凹槽适合接受管状元件；还包含限制凹槽纵向范围的横向壁，其中，横向壁有通孔。

国际专利申请WO 2012/116753 A1披露了一种密封流体组件，该组件据称包含毛细管，该毛细管套在流体导管上，并且外表面至少部分涂有可熔材料涂层。在毛细管的末端进一步包含与涂层成为一体的封口，该封口至少部分由可熔材料构成，通过熔化末端的可熔材料涂层并重新固化熔化的材料来形成。

Zach(扎克)等人的美国专利申请2006/0239863 A1披露了一种用于处理流体的管道元件，该元件据称包含至少一个耐温和耐压的支撑元件，该支撑元件有第一内部，第一内部布置有由耐化学物的塑料材料制成的内部管道。据称在管道元件的至少一个自由端构造有连接器元件，该连接器元件有第二内部，内部管道延伸至第二内部中。支撑元件或连接器元件据称有至少一个泄压口，从而确保支撑元件的第一内部或连接器元件的第二内部与环境之间的连通。

Chitty(奇蒂)等人的美国专利5,669,637A和Nienhuis(尼恩胡斯)的美国专利8,696,038B2主要披露了接头总成。

Benett(贝内特)等人的美国专利6,273,478B1披露了用于传输微升量的小型连接器。

Loy Jr.(小罗伊)等人的美国专利6,575,501B1披露了用于将管道密封至受体的可变形衬套。

Hochgraeber(霍克格雷伯)等人的美国专利9,091,693B2披露了连接至辅助衬套单元以用于色谱分析应用的插头单元。对披露的技术原理而言，重要的是，压力件局部压接到具有密封元件的毛细管总成内。为了实现插头单元和衬套单元之间的密封，压力据称通过压力件从插头外壳传递至密封元件。

鉴于上述内容，还需要改进用于诸如气相色谱分析和液相色谱分析等流体色谱分析的连接器。

发明内容

本发明主要涉及一种用于流体色谱分析的连接器。所述连接器具有包括接受构件的插座总成，所述接受构件设计并构造为接受插头总成并与所述插头总成能释放地互锁。所述插头总成包括：用于施加轴向压力的力传递构件；毛细管导管，其能滑动地穿过所述力传递构件中的通道以传输色谱分析流体；包围毛细管导管前端的密封垫圈，所述密封垫圈具有朝后表面，所述朝后表面设置为直接接触所述力传递构件的朝前表面，从而受到轴向压力；以及包围所述密封垫圈的护套，用来提供轴向引导和对准。

力传递构件直接压在密封垫圈上，在插头总成和插座总成接合时，不需要任何其他力传递手段的协助，这样做的优点是，在毛细管导管的圆周上以非常均匀的方式施加用于产生密封的轴向力，从而增强并通常改进密封效果。

此类设计的优选应用包括纳流HPLC(使用约1至1000纳升/分之间的流量)和高流HPLC(使用大约1微升/分以上的流量)。工作压力可介于5至300巴以上，当可能涉及超性能LC(UPLC)和超高性能LC(UHPLC)时，典型压力可在达到或甚至高于1000巴的范围内。

在不同实施例中，所述力传递构件可包括阶梯式构件，所述阶梯式构件具有用于施加轴向压力的第一部分，所述第一部分具有第一外径；并且所述阶梯式构件还具有轴向相邻的第二部分，所述第二部分具有比所述第一外径大的第二外径。

在不同实施例中，所述朝前表面可位于所述阶梯式构件的第一部分的前端，所述第一部分的尺寸为所述第一部分的轴向长度和直径能基本上滑动地坐入所述护套的后部。护套的内径可在较小的毫米范围内，例如介于0.5至2毫米之间。

在不同实施例中，所述密封垫圈的形状、所述阶梯式构件的第一部分的形状以及所述护套的形状优选地基本为环形圆筒形，这样普遍改善生产插头总成的这些元件的容易度。

在不同实施例中，所述连接器还可以包括第三部分，所述第三部分设置为轴向邻近所述阶梯式构件的第二部分，从而便于用手指紧固所述插头总成和所述插座总成之间的连接，所述第三部分的第三外径大于所述第一部分的外径和所述第二部分的外径这二者。为了改善操作员对连接器的触觉体验，第三部分的外圆周表面可以具有纹理，例如设置滚花。可用手指将插头总成紧固到插座总成中，一般不再需要诸如扳手等额外工具来建立连接。这样，简化了连接器的处理。

在不同实施例中，所述密封垫圈的轴向长度尺寸、所述阶梯式构件的第一部分的轴向长度尺寸和包围所述护套的轴向长度尺寸可以为，使所述护套的朝后端不接触所述阶梯式构件的第一部分和第二部分之间的过渡部。

在不同实施例中，连接器还可以包括：在所述阶梯式构件的通道处设计的收缩部，其中，所述毛细管导管在与所述毛细管导管的前端间隔开的位置具有外部涂层(或额外的保护管)，所述外部涂层(或所述保护管)设计和构造为与所述收缩部接合，且还具有止动功能，以便限制所述阶梯式构件相对于所述毛细管导管的轴向移动。此外，该止动功能还有助于避免插头总成卡在插座总成中，从而便于将其拉出，还防止毛细管导管以过于用力的方式压住单面端口的底部。

在某些实施例中，所述阶梯式构件的第一部分的第一外径优选地稍微小于所述密封垫圈的外径，从而可以从后方可滑动地插入护套。直径减小的幅度可在几百微米的范围内，例如300微米。

在不同实施例中，包括所述朝后表面的所述密封垫圈的朝后前端不被所述护套覆盖，并直接接触所述阶梯式构件的第一部分中所设的凹槽的朝前底面，所述密封垫圈和所述护套借助所述凹槽而部分地接合。

在不同实施例中，在所述插头总成和所述插座总成未接合的情况下，所述密封垫圈可从所述毛细管导管的前端稍微突出，当所述插头总成和所述插头总成相互接合时，所述密封垫圈被压缩以便与所述毛细管导管的前端基本齐平。或者，还可设置为在插头总成和插座总成未接合的情况下就已经齐平。对于某些实施例，甚至可以将密封垫圈的前端设置为，在未接合的情况下，从毛细管导管和/或共延伸护套建立的前端平面稍微缩回。从后方施加压力时，密封垫圈于是可在前端稍微向前突出，从而闭合与前端平面的缝隙，从而实现齐平和紧密密封。

在某些实施例中，所述密封垫圈的前端可为阶梯式，从而在基本上无任何向外突出的情况下允许所述密封垫圈发生材料变形，这一般可产生更加整洁和可靠的密封效果。密封垫圈前端的直径缩小，例如，可使实现密封的接合面处的压力增大。

在不同实施例中，所述力传递构件的形状可基本为环形圆筒形，其中，所述力传递构件的外径稍微小于所述密封垫圈的外径，以便仅在力传递构件和密封垫圈之间发生力传递，而不会干扰连接器的其他元件。

在不同实施例中，所述接受构件可以是单面端口和双面接头之一。对于单面端口变体，它可有双阶梯式圆形凹槽，第一凹槽阶梯的内径适合所述护套的外径，第二凹槽阶梯的内径大于所述第一凹槽阶梯的内径。如上所述，在某些实施例中，其可适合阶梯式构件的第二部分的第二外径。对于双面接头变体，可以抵接(和相对)的方式镜像和复制上述设计特征，这从下文进一步介绍的实施例中可以明显看出。

在某些实施例中，第二凹槽阶梯和第一凹槽阶梯之间的过渡部最好是圆锥形状，但也可将其设计为，例如，具有与连接器对轴线垂直的边缘。

在某些实施例中，所述第二凹槽阶梯和所述阶梯式构件的第二部分均可具有辅助互锁机构。互锁机构的一个示例将包括阶梯式构件对第二部分的外圆周表面处设计的外螺纹以及第二凹槽阶梯的内圆周表面处设计的互补内螺纹。其他互锁机构同样可行，例如，卡扣式接头，并且由本领域技术人员根据认为合适的方案来实施。

在不同实施例中，所述单面端口可具有轴向通孔，所述轴向通孔设置为在所述插头总成和所述插座总成相互接合时所述轴向通孔坐入与所述毛细管导管前端相对的位置。

在不同实施例中，所述单面端口的轴向通孔可容纳管道，在插头总成和插座总成相互接合时管道作为毛细管导管的延续。在最简单的示例中，管道与毛细管导管(例如熔融石英毛细管)的设计和构造相同，以便两个抵接前端能实现良好的几何匹配。

在不同实施例中，所述单面端口可具有基本平坦的底部，当所述插头总成和所述插座总成相互接合时，所述插头总成的前端压在所述底部上。此类设计确保在毛细管导管及其联接的任何下游管道之间的接合面实现密封，这与通过辅助螺母和套圈组件的两个相对截锥表面实现密封的实施例不同。与套圈密封相比，此类底部密封的主要优势是可从根本上降低死区容积。

在不同实施例中，所述密封垫圈可分别通过相反的朝外表面和朝内表面沿径向向外与所述护套连接且沿径向向内与所述毛细管导管连接。优选地，这种连接由粘接、径向型锻、径向塑性变形、锤锻和激光焊接或这些技术的任何组合之一产生。本领域技术人员可理解，焊接所需的热量不仅仅能通过激光辐射产生，还能通过其他方式产生。这种连接用于使由此连接的元件不会彼此移动，即使在受到外部应变时也是如此，例如受到阶梯式构件第一部分对密封垫圈的轴向压力时。

在不同实施例中，连接器还包括：空心拿取外壳，所述力传递构件部分地置于所述空心拿取外壳中，从而简化连接器的用手拿取。在某些实施例中，阶梯式构件的第二部分可滑动地容纳到空心拿取外壳。在某些情况下，例如，当阶梯式构件采用T形垫片的形状时，它可完全可滑动地装入空心拿取外壳。

所述空心拿取外壳优选包括具有互锁机构的第一部分，所述互锁机构设计和构造为与所述接受构件处设计的辅助互锁机构协作，例如单面端口或双面端口，并且所述空心拿取外壳优选还包括用于用手指将所述插头总成紧固到所述插座总成中的第二部分。

在某些实施例中，所述空心拿取外壳还可以包括朝内突出的边缘，该边缘设计和构造为与阶梯式构件的第二部分接合且还配有止动功能，以便防止阶梯式构件从空心拿取外壳的腔中掉落。

附图说明

通过参考以下附图可更好地理解本发明。图中的元件无需与实际尺寸相符，相反，图会突出显示以阐释本发明的原则(通常为示意性)。在图中，不同视图中的相应部分通常用参考编号的相同最后两位表示。

图1A和1B示意性地显示了上游设备(例如气相或液相色谱仪)与下游设备(例如质谱仪的离子源)之间的流体连接。

图2A至2C示意性地显示了符合本发明原理的连接器的第一个实施例。

图3A和3B示意性地显示了符合本发明原理的连接器的另一个实施例，所有元件已拆卸(图3A)并最终处于部分组装和完全连接状态(图3B)。

图4显示了带接受构件的插座总成(female assembly)，该接受构件采用双面接头的形状。

图5显示了设计与阶梯式构件以及空心拿取外壳(hollow handling shell)基本不同的连接器变体。

图6显示了符合本发明原理的连接器的另一个设计变体。

图7A和7B显示了符合本发明原理的连接器的另一个设计变体。

具体实施方式

虽然已展示本发明，并用一些不同的实施例进行描述，但熟悉本领域的普通人士将认识到，可在不违背所附权利要求书中所定义的本发明范围的情况下，进行各种形式和细节的修改。

流体连接器的设计和构造是为了通过中间流体导管在上游设备和下游设备之间建立流体连通。上游设备可以是气相或液相色谱仪，或者，更具体地，可以是输出物质(这些物质已通过色谱分析法分离)洗脱液的关联色谱柱。下游设备可以是质谱仪，或者，更具体地，可以是质谱仪的离子源，例如电喷雾离子源。本领域技术人员熟悉此类仪器，因此不需要在本文中详细介绍此类仪器。需要了解的是，色谱分析流体将包含流动相，对于通常由适当溶剂构成的色谱分析液体，待分析样品在色谱柱上游就已注入其中。

图1A示意性地举例显示了上游设备2(例如气相或液相色谱仪)以及下游设备4(例如质谱仪)，这二者均通过导管6彼此进行流体连接。导管6可以为柔性并借助流体连接器8与两台设备2、4联接。此类连接器可根据将在下文予以详细介绍的本发明原理进行设计。

图1B显示了设计稍微不同的连接器8，其中接头在彼此相背离的两面接受两个插头总成，如下文进一步所述。

图2A在分解视图中显示了连接器8的不同部分。基本组件是插头总成10和插座总成12。插座总成12包含单面端口12*，该端口基本由(合成或金属)材料块组成，其中设有两个圆形凹槽14A、14B。第一圆形凹槽14A有平坦的底壁16，该底壁包含通孔18以容纳延长的流体导管(此处未显示)。第二圆形凹槽14B有内螺纹20，该内螺纹设计和构造为与阶梯式构件处设计的外螺纹配合(该阶梯式构件作为插头总成10的力传递构件，将在下文中进一步讨论)，这样帮助实现插头总成10和插座总成12之间的可释放互锁功能。在所示实施例中，第一圆形凹槽14A和第二圆形凹槽14B之间的过渡部为逐渐变细的锥形。但是，本领域技术人员可以理解，也可通过不同的方式设计过渡部，例如基本为矩形。

插头总成10基本由四个不同元件组成。在插头总成10的核心，设有毛细管导管22，例如毛细管。例如，此类导管22可以是熔融石英毛细管、PEEKsil^TM毛细管或涂覆聚酰亚胺的熔融石英毛细管，该导管的一部分如图2A所示。内孔直径可以在数微米的范围内，例如十或二十微米，最高可达几百微米，具体取决于目的应用领域。基本为圆筒形状的密封垫圈24用于放置在毛细管导管22的前端。密封垫圈24可由可变形的任何材料制成，从而让其在受压时能够可靠密封两个抵接表面，例如单面端口12*中的第一圆形凹槽阶梯的平坦底壁16和插头总成10的前端。在优选示例中，密封垫圈24采用的制造方式防止任何材料与毛细管导管22的孔中的流体介质接触，否则可能冒险污染其中的任何工作流体。在所示实施例中，密封垫圈24具有阶梯式前端24*，该前端提供一些径向空间，径向空间可容纳受压变形的垫圈材料，从而防止变形的垫圈主体向外突出，这可能影响密封效果。

通过粘合分别径向朝外和径向朝内的相对圆周表面将毛细管导管22和密封垫圈24粘合在一起，从而在毛细管导管22和密封垫圈24之间建立持久连接。其他实施例可采用激光焊接，其中要连接的两个元件的径向相对圆周表面的部分材料接受电磁辐射(例如激光)，从而让其部分熔化，并在重新硬化时在两个接触的相对表面之间实现粘结。建立连接的其他方式包括加热整个主体(一个或多个)或只加热要连接的表面(一个或多个)，然后通过热量、模塑、红外辐射等方式将其与相应配对件熔合在一起。

还提供了阶梯式构件26作为力传递构件，其有内部通道28，毛细管导管22应穿过此内部通道。在所示实施例中，通道28主要有两个部分；第一部分28A具有较窄的内径，从而可紧密但滑动地容纳毛细管导管22，第二部分28B具有较大内径。第一部分28A和第二部分28B之间的过渡部28C可包含垂直边缘，或者如图所示，是有轻微锥度的锥形。阶梯式构件26的通道28中的过渡部28C的边缘可与毛细管导管22部分上的特殊涂层或额外保护管(此处未显示)接触(相互作用)，从而帮助形成止动器，用于限制阶梯式构件26相对于毛细管导管22的轴向移动，这可改进如此设计的连接器的拿取。

从外部看，所示实施例中的阶梯式构件26具有三个基本部分。第一部分26A具有最小外径，与密封垫圈24的外径相同，通常采用从阶梯式构件26的其余部分突出的环形圆筒形突出部的形状。第二部分26B具有较大外径，在其外圆周表面具有外螺纹30，外螺纹30应与上述单面端口12*中的第二凹槽阶梯14B处的内螺纹20配合。第三部分26C具有最大外径，作为手指紧固部分，在此处，操作员可通过旋转将插头总成10旋入插座总成12。此第三部分26C的尺寸选择优选地便于操作员轻松用手拿取。第三部分26C的外径可在毫米范围内，例如介于六和七毫米之间，但通常本领域技术人员可根据认为合适的方案来选择。

插头总成10的最后一个元件是护套32，护套32通常为环形圆筒形，可由任何刚性和尺寸稳定的材料制成，例如由不锈钢制成。护套32具有能够紧密容纳密封垫圈24的内径。护套32和密封垫圈24通过分别径向朝内和径向朝外的圆周表面相互连接。一个实施例包括护套32和密封垫圈24之间的型锻连接。其他实施例可以为粘接性质或类似方式。值得注意的是，在此示例中，护套32和阶梯式构件26的第一部分26A的尺寸选择使得护套32可滑动地接受第一部分26A，从而在基本不阻碍二者之间的任何轴向移动的情况下帮助轴向引导和对准。进一步值得注意的是，密封垫圈24、护套32和阶梯式构件26的第一部分26A的轴向长度选择使得，当在插头总成10和插座总成12之间建立连接时，护套32的朝后前端不接触阶梯式构件26的第一部分26A和第二部分26B之间的过渡部(目前的示例中显示为垂直)。

图2B(图2A右侧)显示了组装在一起并准备好插入插座总成12的单面端口12*中的插头总成10。从图中可见，密封垫圈24前端的短部分在毛细管导管22的前端以及共延伸护套32的前端突出，从而在将插头总成10插入插座总成12时使这短部分先接触单面端口12*的平坦底壁16并将变形。但本领域技术人员可以理解，密封垫圈24可以设计和置于毛细管导管22上，从而使毛细管导管前端与密封垫圈的前端基本齐平。在插入时，一旦三个元件(即毛细管导管22、密封垫圈24和护套32)的前端基本同时接触单面端口12*的平坦底壁16，则实现密封。

图2C(图2B的右侧)显示了，当单面端口12*的第二凹槽阶梯14B的内螺纹20和阶梯式构件26的第二部分26B的外螺纹30已经相互啮合时，图2A和2B中插头总成10和插座总成12之间的连接。作为力传递构件的阶梯式构件26的第一部分26A直接向密封垫圈24施加轴向压力，该密封垫圈接触单面端口12*中的第一凹槽阶梯14A的平坦底壁16，并因此变形，从而密封该接合面，使流体不会沿径向进入毛细管导管22的内孔，而是向前流入到单面端口12*的通孔18处设计的邻近连接管34。这种设计可使密封垫圈24围绕圆周所受的压力非常均匀，从而形成非常紧密和可靠的密封，适合工作压力范围从大约50到350巴甚至更高的高压液相色谱分析应用，并且在接合面处基本不产生可能降低性能(例如因遗留样品)的任何大死区容积。

本领域技术人员可以理解，尺寸稳定的护套32包围可变形的密封垫圈24和非常易碎的毛细管导管22的好处之一是，防止在密封垫圈24上施加的轴向压力在径向朝外的方向上部分分散，否则这可能减弱前端在轴向朝前方向上的压力密封。

图3A显示了符合本发明原理的流体连接器8的另一个实施例。这个额外实施例与引述图2A至2C描述的实施例存在一定相似，下文将主要介绍它们之间的差异。

图3A显示了相邻放置的已拆卸连接器的不同元件。插座总成的单面端口112*(最右)基本是(合成或金属)材料块，其中设有两个圆形凹槽114A和114B，与图2A中显示的相似。护套132(底部中间右侧)可以由尺寸稳定的材料(例如不锈钢)制成，并包含基本为环形圆筒形的元件，其尺寸应容纳密封垫圈124(顶部中间右侧)以及作为力传递构件的阶梯式构件126(顶部最左)的第一部分126A。在本例中，密封垫圈124本身是环形圆筒元件，没有任何阶梯式前端。在所示实施例中，密封垫圈124的前端应与毛细管导管122(中间左侧)的前端及护套132的前端齐平，这在下文中将进一步说明。

连接器包含毛细管导管122，在本示例中，该毛细管导管还有一层涂层136(或额外保护管)，涂层136延伸至距毛细管导管122前端间隔一段距离的点。涂层136可允许毛细管导管122的上游部分具有更大设计，并且在插入阶梯式构件126的通道128中时可期望作为止动器，这在下文中将进一步讨论。这样，就可限制阶梯式构件126相对于毛细管导管122的轴向移动，从而更便于拿取插头总成。这可基本防止总成的某些单个元件意外掉落。

在目前的实施例中，阶梯式构件126有基本为环形圆筒形的第一部分126A，与引述图2A至2C中实施例描述的阶梯式构件26的第一部分(26A)相似。但在本例中，阶梯式构件126的第二部分126B也仅仅是环形圆筒形，没有任何额外特征，例如，实现互锁功能的外螺纹(30)。阶梯式构件126中包含的通道128具有两个不同的部分；一部分为小直径，可紧密但可滑动地接受没有涂层136的毛细管导管122，而另一部分为较大直径尺寸，从而可滑动地接受具有涂层136的毛细管导管122。两部分之间的过渡部128C可与涂层136接触，从而限制如上所述的轴向移动性。

引述图2A至2C描述的上一个实施例与目前实施例之间的最明显差异是存在额外元件，即空心拿取外壳138(底部最左)。空心拿取外壳138包含内部通道140，内部通道140用于紧密但可滑动地容纳带涂层136的毛细管导管122，该涂层可放入具有较大直径的腔142中，该腔的尺寸应该可滑动地接受阶梯式构件126的第二部分126B。腔142可包含开口142*，开口142*的内径应收缩以提供向内延伸的边缘144，阶梯式构件126的第二部分126B的前边缘可与此边缘接合，从而防止阶梯式构件126意外掉落。例如，如图所示，这种收缩(收缩部)可通过将环形圆筒嵌件146置于腔142的开口142*中实现。

从外部看，空心拿取外壳138有两个不同部分。第一部分138A的外径基本可以匹配单面端口112*的第二凹槽阶梯114B的内径，还进一步包含外螺纹148，外螺纹148构造为与单面端口112*的第二凹槽阶梯114B处设计的内螺纹120配合，从而可实现本实施例中插头总成和插座总成110、112的可释放互锁。

空心拿取外壳138的第二部分138B具有较大外径，设计和构造为可轻松手动操纵，以便其可作为手指紧固部分。例如，本第二部分138B的外圆周表面可以具有纹理，以便在操作员接触时能提供良好的触觉反馈。

因此，可以看出，在组装插头总成110期间，阶梯式构件126的第二部分126B插入空心拿取外壳138的腔142中，随后由位于腔142的开口142*处的环形收缩圆柱146固定到位。毛细管导管122从后方插入空心拿取外壳138以及阶梯式构件126二者的通道140、128中并穿过上述通道，从而使其在阶梯式构件126的第一部分126A的前端突出。然后，密封垫圈124可以布置在毛细管导管122的前端并如之前所述与其连接。护套132最终套在密封垫圈124和阶梯式构件126的第一部分126A上，直到其前端与毛细管导管122的前端和护套132的前端基本齐平。与之前实施一样，在所示示例中，护套132仅与下层的密封垫圈124牢固连接，不与阶梯式构件126的第一部分126A连接，只是可滑动地将第一部分126A包围，从而可以保留一部分移动自由度。

在此示例插头总成110中，阶梯式构件126相对于空心拿取外壳138的轴向移动受到如下限制：在向后方向上受到腔142的底壁150限制，在向前方向上受到腔开口142*的收缩限制。同样，毛细管导管122相对于插头总成余下部分的轴向移动受到如下限制：在向前方向上受到阶梯式构件126中通道128的大直径部分和小直径部分之间的过渡部128C(与涂层136或额外保护管相互作用)限制，在向后方向上受到阶梯式构件126的第一部分126A以及与其牢固连接的密封垫圈124的接触相对前端限制。

图3B显示了图3A中额外实施例的插头总成110和插座总成112，(i)分别组装但未相互连接状态(左侧)，以及(ii)处于接合状态(右侧)，其中，插头总成110的前端接触且实际上压向插座总成112的单面端口112*的第一凹槽阶梯114A的底壁116，从而让色谱分析流体流过毛细管导管122的内孔，并进一步传输至单面端口112*的通孔118中将要容纳的管道中(出于清晰性考虑，此处未显示)。

如之前引述图2A至2C中实施例所述，作为力传递构件的阶梯式构件126的第一部分126A直接向密封垫圈124施加轴向压力，该密封垫圈接触单面端口112*中的第一凹槽阶梯114A的平坦底壁116，由于与毛细管导管122的前端和护套132的前端一同齐平，从而密封该接合面，使流体不会沿径向进入毛细管导管122的内孔，而是向前流入到单面端口112*的通孔118的应该要容纳的邻近连接管中(未显示)。这种稍微改变的设计也可使密封垫圈124围绕圆周所受的压力非常均匀，从而形成非常紧密和可靠的密封，适合高压液相色谱分析应用(HPLC)，并且如之前所述，在接合面基本不会产生可能降低性能(例如遗留样品)的任何大死区容积。

上面引述的图2A至2C和3A至3B中的实施示例显示了单面端口12*、112*，插头总成10、110仅在其一面上与它们联接，在某种程度上与图1A中的描述有关。图4与这种单面方法不同，并且与图1B中的草图有关，图4示意性地显示了包含接受构件的插座总成，该接受构件可从其两面(相反两面)连接插头总成210，从而形成双面接头212*。换而言之，在此示例中，一个插头总成210的毛细管导管抵接另一个插头总成210的毛细管导管，从而作为另一个插头总成210的延续导管，反之亦然。在所示实施例中，双面接头在两个凹槽处具有对称设计，两个凹槽具有相同的尺寸和几何形状。本领域技术人员可理解，不对称的设计同样可行，例如凹槽构造为接受不同的插头总成。

但在图4的示例中，两个插头总成210具有与图3A和3B相同的示例性设计，本领域技术人员可理解，这一实施例不应被理解为限制性的。各个第二凹槽阶梯的两个内螺纹的轴向延伸尺寸优选为，在插头总成210最大限度旋入接受构件中时，各自前端位于接头件212*的大约中间位置，如图所示，从而确保在插入期间的可靠径向引导。

图5显示了构造与图2至4中所示稍微不同的插头总成310的截断图。出于清晰性考虑，图5中未显示插座总成，但应理解，尽管所示插头总成310基本与其他实施例中显示的任何插座总成兼容，根据具体情况，可能有一些微小的结构和尺寸调整。

从图中可见，插头总成310包含毛细管导管322、密封垫圈324(稍微突出)、护套332(有稍微向内的阶梯式前端以便容纳变形的垫圈材料)以及作为力传递构件的短阶梯式构件326。与图3A和3B的实施例相似，插头总成310有空心拿取外壳338，空心拿取外壳338有内部通道340以接受毛细管导管322，毛细管导管插入较大直径的腔342中，腔342的尺寸应可滑动地接受阶梯式构件326(在右下角单独显示)的第二部分326B并且足够长以部分可滑动地接受所示的导管-垫圈-护套组合，从而还可提供轴向引导和对准。此处的阶梯式构件326采用T形垫圈的形状(如右下角的横截面图所示)。但除T形之外的其他形状同样可行。

如之前所述，从外部看，空心拿取外壳338有两个不同部分。第一部分338A包含外螺纹348，外螺纹348构造为与合适接受构件处设计的内螺纹配合，从而实现可释放的互锁。空心拿取外壳338的第二部分338B也具有较大外径，设计和构造为可轻松手动操纵，例如，以便其可作为手指紧固部分。

与之前的实施例不同，从后方插入护套332并与密封垫圈324的朝后表面直接接触的阶梯式构件主体没有圆筒形突出部，以便对其施加轴向压力。而是，与护套332的朝后前端大致齐平的密封垫圈324的朝后前端直接接触阶梯式构件326的第一部分326A的朝前前端，以便直接接受轴向压力。当然，在将图示插头总成310插入插座总成的过程中，会发生第一部分326A压缩密封垫圈324的后部的情况，从而使其稍微伸入护套332内形成的圆柱空间。

图6显示了插头总成410的另一个实施例，其构造与之前介绍的实施例稍微不同。出于清晰性考虑，图6中也未显示插座总成，应理解，尽管所示插头总成410同样与其他实施例中显示的任何插座总成基本兼容，根据具体情况，可能有一些微小的结构和尺寸调整。

从图中可见，插头总成410包含毛细管导管422、密封垫圈424(稍微突出)、护套432和作为力传递构件的阶梯式构件426，该阶梯式构件有第一部分426A和相邻第二部分426B。

与之前介绍的实施例不同，并不是采用从阶梯式构件426的其余部分突出的圆筒形状突出部插入空心圆筒护套432的后部的形式，根据图6的阶梯式构件426的第一部分426A具有圆柱凹槽452，毛细管导管422、密封垫圈424和护套432的组合可部分滑动地插入其中。密封垫圈424并未在其整个轴向长度上被护套432所覆盖或包围。例如，在前端，密封垫圈424从护套432和毛细管导管422稍微突出，当在接受构件中接触另一个插头总成的底面或前端时被压缩，这与之前所述的一些实施例相似。

但是此处，在后端，密封垫圈424从护套432的端面也稍微伸出，并且在完全被接受到第一部分426A的凹槽452中时，抵接凹槽452的朝前的底面452*。这样，插头总成410可以轴向受压，轴向力直接传递至密封垫圈424并通过密封垫圈，从而不需绕道任何中间元件。护套432尺寸适当，以便在第一部分426A的凹槽452内实现轴向对准和引导。如图所示，在外圆周，阶梯式构件426的第一部分426A可以有外螺纹448，以便与接受构件的相应对应面上设计的内螺纹兼容。如之前对一些其他连接器实施例所述，阶梯式构件426的第二部分426B可作为手指紧固部分。

图7A显示了符合本发明原理的流体连接器的另一个实施例。这个额外实施例与引述图6描述的实施例存在一定相似，下文将主要介绍它们之间的差异。

图7A显示了相邻放置的已拆卸插头总成510的不同元件。护套532可以由尺寸稳定材料(例如不锈钢)制成，并包含基本环形圆筒形的元件，其尺寸应容纳密封垫圈524，该密封垫圈采用有阶梯式前端的环形圆筒形元件的形状。在此例中，力传递构件554采用短环形圆筒形的形状，其内部宽度应适合可滑动地接受毛细管导管522，力传递构件554的外径尺寸应稍微小于护套532的内径。在所示实施例中，组装时，密封垫圈524的阶梯式前端应从毛细管导管522的前端以及共延伸护套532的前端稍微突出，这在下文中将进一步说明。

引述图6描述的上一个实施例与目前实施例之间的差异是存在空心拿取外壳538。空心拿取外壳538包含内部通道540以紧密但可滑动地容纳毛细管导管522，该毛细管导管可放入具有较大直径的腔542中，该腔的尺寸应该可滑动地接受护套532。与之前的实施例相比，该设计变体包含通道540的扩口朝后部分540*，以便在朝后面更加轻松地插入。

从外部看，空心拿取外壳538有两个不同部分。第一部分538A的外径基本适于匹配图7B中所示的插座总成512的内径，第一部分538A还进一步包含外螺纹548，外螺纹548构造为可与此插座总成512处设计的内螺纹配合，从而可实现本实施例中插头总成510和插座总成512之间的可释放互锁。

空心拿取外壳538的第二部分538B具有较大外径，设计和构造为可轻松手动操纵，以便其可作为手指紧固部分。本第二部分538B的外圆周表面可以具有纹理，以便在操作员接触时能提供良好的触觉反馈。

图7B的上部显示了插头总成510组装在一起并准备好插入插座总成512的状态，在此例中，插座总成采用单面端口的形状，并结合上述实施例组装所述元件，所以在此不再重复这些细节。

从图中可见，力传递构件554坐入空心拿取外壳538的腔542中，同时，在上游轴向方向上，力传递构件554由腔542的朝前壁支撑。从此可见，护套532不接触腔542的此朝前壁。毛细管导管522容纳于空心拿取外壳538的通道540、力传递构件554的内部宽度及密封垫圈524的内部宽度内。如之前所述，毛细管导管522与密封垫圈524通过相对的径向表面相互牢固(刚性地)连接，而力传递构件554未采用如此连接，仅与插头总成510的其他元件可滑动地接合，从而保留部分移动自由度。护套532套在密封垫圈524上并仅与其牢固连接，从而基本覆盖了密封垫圈的整个轴向长度。正如以上所述，密封垫圈524的阶梯式前端从护套532的前端稍微突出，以便在插入插座总成512时受插座总成512中的对应面挤压变形。

图7B的下部显示了之前所述插头总成510和插座总成512的接合状态，其中，插头总成510的前端接触且实际上压向插座总成512的单面端口的第一凹槽阶梯的底壁，从而让色谱分析流体流过毛细管导管522的内孔，并进一步传输至单面端口的通孔中的将要容纳的管道中(出于清晰性考虑，此处未显示)。

如之前引述的不同实施例所述，环形圆筒形的力传递构件554直接向同样为环形圆筒形的密封垫圈524施加轴向压力，该密封垫圈接触单面端口中的第一凹槽阶梯的平坦底壁，从而密封该接合面，使流体不会沿径向进入毛细管导管522的内孔，而是向前流入到单面端口的通孔的应该要容纳的邻近连接管(未显示)。这种稍微改变的设计也帮助使密封垫圈524围绕圆周所受的压力非常均匀，从而形成非常紧密和可靠的密封，适合高压液相色谱分析应用(HPLC)，并且如之前所述，在接合面处基本不会产生可能降低性能(例如遗留样品)的任何大死区容积。

在上述实施例中，使用一对配合螺纹来实现插头总成和插座总成之间的可释放互锁功能。但本领域技术人员可以理解，可通过很多其他合适的方式实现这一功能，例如通过卡扣式接头。

虽然已经使用多个实施例显示并描述了本发明。但是，应当认识到，在不偏离本发明范围的前提下，如果可行，本发明的不同方面或细节可以修改，或不同实施例的不同方面或细节可以任意组合。一般来说，以上描述仅出于说明目的，并非出于限制本发明的目的，本发明的范围仅由所附权利要求书定义。

Claims

1.一种用于流体色谱分析的连接器，所述连接器具有包括接受构件的插座总成，所述接受构件设计并构造为接受插头总成并能与所述插头总成互锁并释放，所述插头总成包括：

用于施加轴向压力的力传递构件；

毛细管导管，其能滑动地穿过所述力传递构件中的通道以传输色谱分析流体；

包围所述毛细管导管的前端的密封垫圈，所述密封垫圈具有朝后表面，所述朝后表面设置为直接接触所述力传递构件的朝前表面，从而受到轴向压力；以及

包围所述密封垫圈的护套，用来提供轴向引导和对准。

2.根据权利要求1所述的连接器，其中，所述力传递构件包括阶梯式构件，所述阶梯式构件具有用于施加轴向压力的第一部分，所述第一部分具有第一外径；所述阶梯式构件还具有轴向相邻的第二部分，所述第二部分具有比所述第一外径大的第二外径。

3.根据权利要求2所述的连接器，其中，所述朝前表面位于所述阶梯式构件的第一部分的前端，所述第一部分的尺寸使得所述第一部分的轴向长度和直径能基本上滑动地坐入所述护套的后部。

4.根据权利要求3所述的连接器，其中，所述密封垫圈的形状、所述阶梯式构件的第一部分的形状以及所述护套的形状基本为环形圆筒形。

5.根据权利要求2所述的连接器，还包括：

第三部分，所述第三部分设置为轴向邻近所述阶梯式构件的第二部分，从而便于用手指紧固所述插头总成和所述插座总成之间的连接，所述第三部分的第三外径大于所述第一部分的外径和所述第二部分的外径这二者。

6.根据权利要求2所述的连接器，其中，所述密封垫圈的轴向长度尺寸、所述阶梯式构件的第一部分的轴向长度尺寸和包围所述护套的轴向长度尺寸为，使所述护套的朝后端不接触所述阶梯式构件的第一部分和第二部分之间的过渡部。

7.根据权利要求2所述的连接器，还包括：

在所述阶梯式构件的通道处设计的收缩部，其中，所述毛细管导管在与所述毛细管导管的前端间隔开的位置具有外部涂层或额外的保护管，所述外部涂层或所述保护管设计和构造为与所述收缩部接合，且还具有止动功能，以便限制所述阶梯式构件相对于所述毛细管导管的轴向移动。

8.根据权利要求2所述的连接器，其中，包括所述朝后表面的所述密封垫圈的朝后前端不被所述护套覆盖，并直接接触所述阶梯式构件的第一部分中所设的凹槽的朝前底面，所述密封垫圈和所述护套借助所述凹槽而部分地接合。

9.根据权利要求1所述的连接器，其中，在所述插头总成和所述插座总成未接合的情况下，所述密封垫圈从所述毛细管导管的前端稍微突出，当所述插头总成和所述插头总成相互接合时，所述密封垫圈被压缩以便与所述毛细管导管的前端基本齐平。

10.根据权利要求9所述的连接器，其中，所述密封垫圈的前端为阶梯式，从而在基本上无任何向外突出的情况下允许所述密封垫圈发生材料变形。

11.根据权利要求1所述的连接器，其中，所述力传递构件的形状基本为环形圆筒形，并且，所述力传递构件的外径稍微小于所述密封垫圈的外径。

12.根据权利要求1所述的连接器，其中，所述接受构件是单面端口和双面接头之一。

13.根据权利要求12所述的连接器，其中，所述单面端口具有双阶梯式圆形凹槽，第一凹槽阶梯的内径适合所述护套的外径，第二凹槽阶梯的内径大于所述第一凹槽阶梯的内径。

14.根据权利要求13所述的连接器，其中，所述第二凹槽阶梯和所述阶梯式构件的第二部分均具有辅助互锁机构。

15.根据权利要求12所述的连接器，其中，所述单面端口具有轴向通孔，所述轴向通孔设置为在所述插头总成和所述插座总成相互接合时所述轴向通孔坐入与所述毛细管导管前端相对的位置。

16.根据权利要求12所述的连接器，其中，所述单面端口具有基本平坦的底部，当所述插头总成和所述插座总成相互接合时，所述插头总成的前端压在所述底部上。

17.根据权利要求1所述的连接器，其中，所述密封垫圈分别通过相反的朝外表面和朝内表面沿径向向外与所述护套连接且沿径向向内与所述毛细管导管连接。

18.根据权利要求17所述的连接器，其中，这种连接由粘接、径向型锻、径向塑性变形、锤锻和激光焊接或这些技术的任何组合之一产生。

19.根据权利要求1所述的连接器，还包括：

空心拿取外壳，所述力传递构件部分地置于所述空心拿取外壳中。

20.根据权利要求19所述的连接器，其中，所述空心拿取外壳包括具有互锁机构的第一部分，所述互锁机构设计和构造为与所述接受构件处设计的辅助互锁机构协作，并且所述空心拿取外壳还包括用于用手指将所述插头总成紧固到所述插座总成中的第二部分。