CN108351330A - 用于交叉流进样色谱法的系统、方法和设备 - Google Patents

用于交叉流进样色谱法的系统、方法和设备 Download PDF

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Abstract

通过将进样系统与主溶剂流动管线断开连接，可以实现色谱柱外色谱带展宽显著减少。用于这种断开连接的系统和方法可以允许注入更大体积的样品而不会影响分离产率，增加每批色谱柱的装载量，并且提高分离的总产率。例如，助溶剂和样品的混合物可以与流动相和助溶剂的主流(例如，CO2和甲醇的混合物)分开制备，加载到进样环上，并且然后直接注入所述流动相和助溶剂的主流中，接着注入所述色谱柱中。

Description

用于交叉流进样色谱法的系统、方法和设备
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年10月20日提交的标题为“Systems,Methods and Devices forCross-Stream Injection Chromatography”的美国临时申请62/243,770的权益和优先权。
技术领域
本发明整体涉及色谱系统，并且具体地讲，涉及用于减少可高度压缩流体色谱法(例如，基于CO2的色谱法)中的色谱柱外色谱带展宽的系统、方法和设备。
背景技术
可高度压缩流体色谱法是一种色谱法，其被配置为与包含在环境/室温及压力下处于气态的流体(例如二氧化碳、氟利昂等)的溶剂一起操作。通常，可高度压缩的流体色谱法涉及在压力和温度的微小变化中经历明显密度变化的流体。尽管可高度压缩的流体色谱法可以用几种不同的化合物进行，但在本文件中，CO2将被用作参考化合物，因为它是目前最常用的。(值得注意的是，可高度压缩的流体色谱法也被称为基于CO2的色谱法，或者在某些情况下也被称为超临界流体色谱法(SFC)，特别是其中使用CO2作为流动相的情况下。还应注意的是，在本申请中，流动相被用作描述流过色谱柱的组合流动流的主要来源的术语。例如，在其中将CO2和甲醇(助溶剂)混合在一起以产生通过色谱柱的组合流动流的分离中，术语“流动相”是指CO2并且甲醇将被称为作为助溶剂。)
可高度压缩流体色谱法结合了液相色谱法(LC)和气相色谱法(GC)的许多特性，并且通常可用于不适用于LC或GC的化合物的分离。例如，基于CO2的色谱法可以对于亲水性和手性化合物、脂质、热不稳定化合物和聚合物的分离和分析是有利的。其他优点包括与通常在LC中使用的许多液态流动相相比，当使用CO2作为溶剂时，流动相的成本更低，毒性更低。
除二氧化碳外，流动相流体通常还含有与二氧化碳一起混合的液体有机助溶剂。常见的助溶剂是甲醇。其他助溶剂的示例包括乙腈和醇，诸如乙醇和异丙醇。基于二氧化碳的流动相(包括任何助溶剂)保持在使流动相保持为均匀单一相的压力和温度下。为此，系统必须能够提供并保持对温度、压力等的严格控制。
影响任何色谱系统分离能力的两个因素是分离介质的分离系数或选择性以及系统的效率。色谱系统的效率受系统产生的色谱带展宽或色谱带扩散影响。术语“色谱带展宽”和“色谱带扩散”在本文中可互换使用。较高的选择性提供改善的分离。色谱带展宽会对分离产生不利影响。因此，减少色谱带展宽将提高仪器的分离能力。
由于各种因素的影响，色谱系统可能会出现色谱柱外色谱带展宽(即色谱柱外的系统部件导致的色谱带展宽)。例如，在色谱柱的上游，当色谱带朝色谱柱入口行进时，色谱带在离开进样器之后可能会出现扩散。理想的样品在导管12中作为矩形色谱带10离开进样器，例如，如图1A所示。在样品色谱带离开进样器后，色谱带从进样器输送到色谱柱入口。当色谱带沿着连接进样器和色谱柱入口的管线行进时，分析物在流动相中的扩散率控制着扩散。例如，图1B示出了导管12中的扩散样品色谱带14。分析物在典型的SFC溶剂诸如CO2中的扩散率比在用于常规LC中的溶剂中的扩散率明显更大，这可导致在色谱柱入口产生扩散色谱带。可以影响色谱柱内扩散的另一个因素是样品溶剂组成与流动相组成之间的失配。例如，如果样品在组成明显不同于流动相组成的溶剂中制备，则会发生导致分离损失的严重色谱带变形。(参见例如Mishra M,Rana C,De Wit A,Martin M.,Influence of a strongsample solvent on analyte dispersion in chromatographic columns,JChromatogr.A.，2013年7月5日；1297:46-55。)可导致色谱带展宽的另一个因素是色谱柱外系统的额外体积，即添加多个流体管线、部件(例如混合器)或连接器。
在常规的基于CO2的色谱制备系统中，有两种常用的技术来将样品/进料溶液注入到流动流中。(参见例如Arvind Rajendran,Design ofpreparative supercritical fluidchromatography,J Chromatogr.A.,2012年6月7日；1250:227-249。)也常用于HPLC的第一种常规技术将进料溶液直接注入CO2和助溶剂/改性剂混合物中。也就是说，在将CO2和助溶剂混合在一起之后但在色谱柱之前将进料溶液注入到主流动相流体管线中。然而，这种技术即使在注入中等体积的进料溶液时也会导致色谱带显著变形。这是因为用于制备进料溶液的溶剂只能是改性剂，导致进料溶剂与流动相组成显著失配。用于解决失配的第二种技术是在将改性剂与CO2混合之前将样品直接注入到改性剂中。由于与样品/进料溶液与助溶剂的混合相关联的问题，该技术存在一些局限性。也就是说，混合过程会使进料色谱带轮廓严重变形，导致色谱柱外色谱带扩散。而且这可能导致色谱柱内峰重叠，从而导致产率损失，特别是如果目标化合物有紧密洗脱杂质。
因此，仍需要能够减少色谱柱外色谱带展宽的样品进样机构。
发明内容
通过将进样系统与主溶剂流动管线断开连接，可以实现色谱柱外色谱带展宽显著减少。用于这种断开连接的系统和方法可以允许注入更大体积的样品而不会影响分离产率，增加每批色谱柱的装载量，并且提高分离的总产率。也就是说，通过从主流动相流动管线移除(例如断开连接)样品进样，减少了色谱柱外色谱带扩散。可以使用额外的流动管线进行样品进样，消除对样品尺寸的不合需要的限制。尽管在本领域中通常避免向可高度压缩流体色谱系统添加额外体积，但是发明人惊奇地发现，通过具有专用流动管线来将色谱柱装载和色谱柱注入断开连接，可以减少色谱柱外色谱带展宽。
一个方面提供了色谱系统，其包括第一流体递送系统、第二流体递送系统、样品环、色谱柱和阀。在示例性实施方案中，第一流体递送系统包括第一助溶剂源和第一流动相源，并且第二流体递送系统包括第二助溶剂源和第二流动相源。在一些实施方案中，第二助溶剂源提供助溶剂和溶解在助溶剂中的样品。所述阀可以设置在形成不同流体连接的多个离散位置。在示例性实施方案中，该多个离散位置可以包括第一位置和第二位置，在第一位置，第一流体递送系统与色谱柱流体连通并且第二流体递送系统与样品环流体连通，在第二位置，第一流体递送系统与样品环流体连通并且样品环与色谱柱流体连通。
在示例性实施方案中，由第一流体递送系统提供的助溶剂和流动相的相对浓度可以与由第二流体递送系统提供的助溶剂和流动相的相对浓度相同。在其他实施方案中，由第一流体递送系统提供的助溶剂和流动相的相对浓度可以与由第二流体递送系统提供的助溶剂和流动相的相对浓度不同。例如，由第二流体递送系统提供的助溶剂的浓度可以高于由第一流体递送系统提供的助溶剂的浓度。在一些实施方案中，由第一流体递送系统和第二流体递送系统中的一者或两者提供的助溶剂和流动相的相对浓度可以在洗脱期或其级分(例如，梯度模式)中可变。
另一方面提供了一种色谱系统，其包括与第一混合器流体连通的第一助溶剂源、与第二混合器流体连通的第二助溶剂源、被配置成向第一混合器和第二混合器提供流动相的流动相源、样品环、色谱柱和阀。在一些实施方案中，第二助溶剂源提供助溶剂和溶解在助溶剂中的样品。所述阀可以设置在形成不同流体连接的多个离散位置。在示例性实施方案中，形成不同流体连接的多个离散位置可以包括第一位置和第二位置，在第一位置，第一混合器与色谱柱流体连通并且第二混合器与样品环流体连通，在第二位置，第一混合器与样品环流体连通并且样品环与色谱柱流体连通。
在示例性实施方案中，来自第一混合器的助溶剂和流动相的相对浓度可以与来自第二混合器的助溶剂和流动相的相对浓度相同。在其他实施方案中，来自第一混合器的助溶剂和流动相的相对浓度可以与来自第二混合器的助溶剂和流动相的相对浓度不同。例如，来自第二混合器的助溶剂的浓度可以高于来自第一混合器的助溶剂的浓度。在一些实施方案中，来自第一混合器和第二混合器中的一者或两者的助溶剂和流动相的相对浓度可以在洗脱期或其级分中可变。
另一方面提供了一种方法，该方法包括：利用流动相和助溶剂的第一混合物将从阀到色谱柱的第一流动路径加压，利用流动相和助溶剂的第二混合物将从阀到样品环的第二流动路径加压，并且启动阀以将样品环中的流动相和助溶剂的第二混合物引入色谱柱中。流动相和助溶剂的第二混合物可以还包括溶解在助溶剂中的样品。
在一些实施方案中，流动相和助溶剂的第一混合物中助溶剂和流动相的相对浓度与流动相和助溶剂的混合物中助溶剂和流动相的相对浓度相同。在其他实施方案中，流动相和助溶剂的第一混合物中助溶剂和流动相的相对浓度与流动相和助溶剂的混合物中助溶剂和流动相的相对浓度不同。例如，第二混合物中助溶剂的浓度可以高于第一混合物中助溶剂的浓度。
在以上方面的示例性实施方案中，流动相可以是CO2。在一些实施方案中，CO2可以处于超临界状态或基本上超临界状态。在某些实施方案中，CO2处于亚临界状态。助溶剂可以是选自但不限于甲醇、乙醇或异丙醇、乙腈、丙酮、四氢呋喃及其混合物(包括水和任何这些溶剂的混合物)的极性或非极性有机溶剂。一些实施方案可以包括气液分离器，其中第二流体递送系统、第二助溶剂源、或流动相和助溶剂的第二混合物通过处于第一阀位置和第二阀位置中的一个或两个位置的阀与气液分离器流体连通。
附图说明
通过以下结合附图所作的详细描述，将更充分地理解本发明，在附图中：
图1A示出了理想的样品带；
图1B示出了扩散的样品带；
图2示意性地示出了一种现有技术的样品进样方法；
图3示意性地示出了另一种现有技术的样品进样方法；
图4示意性地示出了根据本发明的实施方案的一种样品进样系统；
图5示意性地示出了根据本发明的实施方案的另一种样品进样系统；
图6示意性地示出了根据本发明的实施方案的又一种样品进样系统。
具体实施方式
现将描述某些示例性实施方案，以便能够全面理解本文所公开的设备和方法的结构、功能、制造和使用的原理。附图中示出了这些实施方案中的一个或多个示例。本领域的技术人员将理解，本文具体描述且在附图中示出的设备和方法是非限制性示例性实施方案，并且本发明的范围仅由权利要求书限定。结合一个示例性实施方案所示出或描述的特征可与其他实施方案的特征组合。这种修改和变化旨在包括在本发明的范围内。
图2示出了用于将样品溶液注入流动相流中的一个系统。图2示意性地示出了包括流动相源22、助溶剂源23、混合连接器24和色谱柱25的色谱系统20。流动相源22供应流动相，例如CO2，并且助溶剂源23将助溶剂如甲醇供应到混合连接器24。混合连接器24混合助溶剂和流动相。然后，助溶剂和流动相混合物从混合连接器24流入色谱柱25。在经过色谱柱25之后，流动相和助溶剂的混合物流入检测器26。如图2所示，该方法包括在混合连接器24之后将包含溶剂和样品的进料溶液28直接注入到流动相和助溶剂混合物中。即使在注入中等体积的进料溶液时，该方法也可能会导致色谱带显著变形，因为用于制备进料溶液的溶剂可能与流动相的组成不同，导致进料溶剂与流动相组成之间失配。在基于CO2的或其他高度可压缩流体色谱中，这种失配是不可避免的，因为流动相是可压缩的CO2和液体有机助溶剂的混合物，但样品在液体溶剂中制备。如果样品溶剂的洗脱强度大于流动相的洗脱强度，则由于样品溶剂中保留因子较低而导致分析物区域前部以相对较高的速度移动，因此发生分析物区域的变形，而分析物区域的后部更多地保留在流动相液体中，因此以较低的速度移动。
图3示出了用于将样品溶液注入流动相流中的另一个进样系统。图3示意性地示出了包括流动相源32、助溶剂源33、混合连接器34和色谱柱35的色谱系统30。流动相源32供应流动相，例如CO2，并且助溶剂源33将助溶剂如甲醇供应到混合连接器34。混合连接器34混合助溶剂和流动相。然后，助溶剂和流动相混合物从混合连接器34流入色谱柱35。在经过色谱柱35之后，流动相/助溶剂流入检测器36。如图3所示，该方法包括在将助溶剂与流动相混合之前，将样品38直接注入来自助溶剂源33的助溶剂流中。将样品直接注入助溶剂流中减轻了进料溶液与流动相组成之间的失配，从而允许将更大的样品体积注入系统中以进行分离。但是，这种进样机制还存在其他限制，尤其是在分离紧密洗脱的组分时。例如，由于在将样品引入系统之后助溶剂和样品与流动相混合，因此可能会出现问题。混合过程会使进样色谱带严重扩散，导致色谱柱外色谱带高度扩散。这继而会导致色谱柱内峰重叠，从而导致产率损失，尤其是当目标化合物具有紧密洗脱的杂质时。与这种进样机制相关的另一个问题是每次进样所注入的样品的质量对助溶剂组成的依赖性。如果改性剂流中的助溶剂百分比很低，则必须接受系统中较低质量的进样或较长的进样时间—这两者都会导致生产率和分离性能的损失。
在示例性实施方案中，通过将进样系统与主溶剂流动管线断开连接，可以实现色谱柱外谱带展宽显著减少。用于这种断开连接的系统和方法可以允许注入更大体积的样品而不会影响分离产率，增加每批色谱柱的装载量，并且提高分离的总产率。例如，助溶剂和样品的混合物可以与流动相和助溶剂的主流分开制备，加载到进样环上，然后直接注入流动相和助溶剂的主流中，紧接着注入色谱柱中。
图4示出了示例性色谱系统400。该系统包括第一流体递送系统420、第二流体递送系统440、阀460和色谱柱480。阀460可包括样品环462或与该样品环流体连通。在一些实施方案中，检测器490和背压调节器495可位于柱480的下游。
在示例性实施方案中，第一流体递送系统420可包括第一助溶剂源422、第一流动相源424和第一混合连接器426(例如，混合器)。第二流体递送系统440可包括第二助溶剂源442、第二流动相源444和第二混合连接器446。第二助溶剂源442可以是样品源。例如，第二助溶剂源可提供助溶剂和溶解在助溶剂中的样品。由第一流体递送系统420提供的助溶剂和流动相的相对浓度可以与由第二流体递送系统440提供的助溶剂和流动相的相对浓度相同。在其他实施方案中，由第一流体递送系统420提供的助溶剂和流动相的相对浓度可以与由第二流体递送系统440提供的助溶剂和流动相的相对浓度不同。通过将第二流体递送系统440与第一流体递送系统420断开连接，操作人员拥有多种浓度可能性。也就是说，人们不再受到在调节色谱柱以进行分离时所选或所需的助溶剂浓度的限制。有关助溶剂浓度的许多可能性现在都变成可能。例如，由第二流体递送系统440提供的助溶剂的浓度可以高于由第一流体递送系统420提供的助溶剂的浓度。在一些实施方案中，由第一流体递送系统420和第二流体递送系统440中的一者或两者提供的助溶剂和流动相的相对浓度可以在洗脱期或其级分中可变(例如，梯度模式)。
阀460可以是具有多个流体端口和一个或多个流通导管的多端口旋转剪切密封阀。尽管主要被描述为旋转阀，但也可以使用其他类型的合适阀，包括但不限于滑动阀、螺线管和针阀。每个流通导管在一对相邻的流体端口之间提供路径。当阀旋转时，其流通导管会顺时针或逆时针移动，具体取决于阀的旋转方向。该移动用于将流通导管切换到不同的相邻流体端口，从而在不同的端口对之间建立流体路径，同时移除先前连接的流体端口对的路径。
阀460可被置于多个离散的位置。例如，这些位置可包括对应于阀的装载状态的第一位置和对应于阀的进样状态的第二位置。在装载状态下，第一流体递送系统420与色谱柱480流体连通，而第二流体递送系统440与样品环462流体连通。在进样状态下，第一流体递送系统420与样品环462流体连通，并且样品环462与色谱柱480流体连通。
当处于装载状态时，第一流体递送系统可将流动相或流动相和助溶剂的混合物递送至色谱柱。在此类实施方案中，第一流体递送系统可包括第一助溶剂源422和第一流动相源424。当处于装载状态时，第二流体递送系统440可将助溶剂或助溶剂和溶解于其中的样品的混合物递送至样品环462。在一些实施方案中，第二流体递送系统440可以向样品环462提供流体，直至达到样品环462中的预设压力。例如，预设压力可以与第一流体递送系统的系统压力相同。
在其他实施方案中，第二流体递送系统440可以在装载状态下提供通过样品环462的连续流动。在此类实施方案中，阀460可被配置为在装载状态下将样品环462置于与气/液分离器470连通。气/液分离器被配置为从流动相(例如，CO2)分离助溶剂或助溶剂和样品的混合物。在此类实施方案中，气液分离器470可以与第二流体递送系统440(例如，与第二助溶剂源442)流体连通。在其他实施方案中，从第二流体递送系统440经过样品环462的流体可流向废液容器。虽然图4示出了连接到阀460的气/液分离器470，但本领域已知的其他类型的再循环机构可以代替气/液分离器用于捕获和再循环流动相的至少一部分。
当处于进样状态时，第一流体递送系统首先将流动相或流动相和助溶剂的混合物递送通过样品环，然后进入色谱柱中，从而将样品环的内容物注入色谱柱中。当处于进样状态时，来自第二流体递送系统440的流体可被引导至气液分离器470(用于收集或再循环样品)或废液。
图5示出了另一个示例性色谱系统500。图5所示的系统包括单个流动相源530。流动相源530例如经由流量控制器532向第一混合连接器526和第二混合连接器546提供流动相。系统500包括第一助溶剂源522、第二助溶剂源542、阀560和色谱柱480。阀560可包括样品环562或与该样品环流体连通。第一助溶剂源522可以与第一混合连接器526流体连通。第二助溶剂源542可以与第二混合连接器546流体连通。从第一混合连接器526提供的助溶剂和流动相的相对浓度可以与从第二混合连接器546提供的助溶剂和流动相的相对浓度相同。在其他实施方案中，从第一混合连接器526提供的助溶剂和流动相的相对浓度可以与从第二混合连接器546提供的助溶剂和流动相的相对浓度不同。例如，从第二混合连接器546提供的助溶剂的浓度可以高于从第一混合连接器526提供的助溶剂的浓度。在一些实施方案中，从第一混合连接器526和第二混合连接器546中的一者或两者提供的助溶剂和流动相的相对浓度可以在洗脱期或其级分中可变。
在示例性实施方案中，第二助溶剂源442可以是样品源。例如，第二助溶剂源可提供助溶剂和溶解在助溶剂中的样品。在某些实施方案中，样品可以被直接注入或包含在样品环562中。在一些实施方案中，检测器590和背压调节器595可位于柱580的下游。
阀560可以是具有多个流体端口和一个或多个流通导管的多端口旋转剪切密封阀。尽管主要被描述为旋转阀，但也可以使用其他类型的合适阀，包括但不限于滑动阀、螺线管和针阀。每个流通导管在一对相邻的流体端口之间提供路径。当阀旋转时，其流通导管会顺时针或逆时针移动，具体取决于阀的旋转方向。该移动用于将流通导管切换到不同的相邻流体端口对，从而在不同的端口对之间建立流体路径，同时移除先前连接的流体端口对的路径。
阀560可被置于多个离散的位置。例如，这些位置可包括对应于阀的装载状态的第一位置和对应于阀的进样状态的第二位置。在装载状态下，第一混合器526与色谱柱580流体连通，而第二混合器546与样品环562流体连通。在进样状态下，第一混合器526与样品环562流体连通，并且样品环562与色谱柱580流体连通。
当处于装载状态时，第一混合器526可将流动相和助溶剂的混合物递送至色谱柱。在此类实施方案中，流动相从流动相源530经由流量控制器532被递送至第一混合器526，并且助溶剂从第一助溶剂源522被递送至第一混合器526。当处于装载状态时，第二混合器546可将流动相和助溶剂的混合物递送至样品环562。在此类实施方案中，流动相从流动相源530经由流量控制器532被递送至第二混合器546，并且助溶剂从第二助溶剂源542被递送至第二混合器546。来自第二助溶剂源542的助溶剂可包含溶解在助溶剂中的样品。在其他实施方案中，样品可以被预加载或注入到样品环562中。在一些实施方案中，流量控制器532和第二助溶剂源542可以向样品环562提供流体，直至达到样品环562中的预设压力。例如，预设压力可以与由第一助溶剂源522和流量控制器532提供的系统压力相同。
在其他实施方案中，可以在装载状态下提供从混合器546经过样品环562的连续流动。在这些实施方案的一些中，阀560可被配置为在装载状态下将样品环562置于与气/液分离器570连通。气/液分离器被配置为从流动相(例如，CO2)分离助溶剂或助溶剂和样品的混合物。在此类实施方案中，气液分离器570也可以与第二助溶剂源542流体连通。在其他实施方案中，从混合器546经过样品环562的流体可流向废液容器。
当处于进样状态时，第一混合器526将流动相和助溶剂的混合物通过样品环562递送至色谱柱580，从而将样品环562的内容物注入色谱柱580上。当处于进样状态时，来自第二混合器546的流体可被引导至气液分离器570或废液。
图6示出了色谱系统600的另一个示例性实施方案。图6的系统讨论了样品、流动相和助溶剂的组合，其中样品在流动相和助溶剂的混合物中的溶解度高于样品在纯助溶剂中的溶解度。图6的系统还讨论了SFC/高度可压缩流体色谱系统的典型局限性，其中样品通过助溶剂流引入。在典型的操作中，助溶剂流是将样品引入系统中的唯一容器。如果流动相中的助溶剂百分比很低，则样品引入可能会受到显著影响，导致流动相中的样品浓度远低于溶解度限值并且/或者样品引入时间过长，这可能导致不良的峰形并降低产率。对于(a)样品、(b)流动相和(c)助溶剂的此类组合，色谱系统可通过样品在单独的助溶剂中的溶解度来限制。溶解的样品的此浓度可以低于将溶解在流动相和助溶剂的混合物中的样品的浓度。换句话讲，该系统可能只能够在低于最大生产率限值的条件下操作，即低于溶解于通过色谱柱的样品、流动相和助溶剂的混合物中的样品的最大量。为了解决这些问题，图6的示例性系统包括含有样品材料的提取容器650，样品、流动相和助溶剂的初始混合物通过该提取容器。当样品、流动相和助溶剂的混合物通过提取容器650时，额外的样品将溶解直至达到混合物的溶解度限值。
该系统可包括第一流体递送系统620和第二流体递送系统640，每个流体递送系统具有相应的流动相源624,644，如关于图4所论述。在替代实施方案中，该系统可包括可以向第一混合器和第二混合器提供流动相的单个流动相源，如上文关于图5所论述。
如上文关于图4和图5所论述，每个流体递送系统或混合器所提供的助溶剂和流动相的相对浓度可以相同或不同。例如，由第一流体递送系统620提供的助溶剂和流动相的相对浓度可以与由第二流体递送系统640提供的助溶剂和流动相的相对浓度相同。在其他实施方案中，由第一流体递送系统620提供的助溶剂和流动相的相对浓度可以与由第二流体递送系统640提供的助溶剂和流动相的相对浓度不同。例如，由第二流体递送系统640提供的助溶剂的浓度可以高于由第一流体递送系统620提供的助溶剂的浓度。在一些实施方案中，由第一流体递送系统620和第二流体递送系统640中的一者或两者提供的助溶剂和流动相的相对浓度可以在洗脱期或其级分中可变。
系统600还包括阀660和色谱柱680。阀660可包括样品环662或与该样品环流体连通。在一些实施方案中，检测器690和背压调节器695可位于柱680的下游。另一个可选部件是气/液分离器670或一些其他回收/收集/再循环机构。
在系统包括第一流体递送系统和第二流体递送系统的实施方案中，第一流体递送系统620可包括第一助溶剂源622、第一流动相源624和第一混合连接器626。第二流体递送系统640可包括第二助溶剂源642、第二流动相源644和第二混合连接器646。第二助溶剂源642可以是样品源。例如，第二助溶剂源可提供助溶剂和溶解在助溶剂中的样品。在一些实施方案中，尤其是在缺少可选气/液分离器670的实施方案中，第二助溶剂源642不含样品或进料材料。
在系统包括单个流动相源的实施方案中，如图5所示，流动相源可以例如经由流量控制器向第一混合连接器和第二混合连接器提供流动相。在此类实施方案中，该系统还可包括第一助溶剂源、第二助溶剂源。第一助溶剂源可以与第一混合连接器流体连通。第二助溶剂源可以与第二混合连接器流体连通。
如上所述，系统600还包括提取容器650。提取容器650可以与第二流体递送系统640并与阀660流体连通。提取容器650可以例如包含某一组合物，该组合物包含与溶解在助溶剂源642的助溶剂中的样品相同的样品材料。在一些实施方案中，样品可以存储在合适的基质中。通过在第二混合连接器646之后包括提取容器650，可以潜在地增加或最大化所需样品在混合流动相中的溶解度。也就是说，样品的溶解度不会单独受到助溶剂浓度的限制或约束。在流动相流体(例如，CO2)和助溶剂与溶解于其中的样品混合之后出现增加样品溶解度(例如，饱和)的第二次机会。在提取容器650的位置处，由于流动相的存在，可能会增加溶解的样品的浓度。在其中第二助溶剂源642不包含任何溶解于其中的样品的某些实施方案中，提取容器650用于将样品提供给系统600。
阀660可以是具有多个流体端口和一个或多个流通导管的多端口旋转剪切密封阀。尽管主要被描述为旋转阀，但也可以使用其他类型的合适阀，包括但不限于滑动阀、螺线管和针阀。每个流通导管在一对相邻的流体端口之间提供路径。当阀旋转时，其流通导管会顺时针或逆时针移动，具体取决于阀的旋转方向。该移动用于将流通导管切换到不同的相邻流体端口，从而在不同的端口对之间建立流体路径，同时移除先前连接的流体端口对的路径。
阀660可被置于多个离散的位置。例如，这些位置可包括对应于阀的装载状态的第一位置和对应于阀的进样状态的第二位置。在装载状态下，第一流体递送系统620与色谱柱680流体连通，而第二流体递送系统640通过提取容器650与样品环660流体连通。在进样状态下，第一流体递送系统620与样品环662流体连通，并且样品环662与色谱柱680流体连通。
当处于装载状态时，第一流体递送系统可将流动相或流动相和助溶剂的混合物递送至色谱柱。在此类实施方案中，第一流体递送系统可包括第一助溶剂源622和第一流动相源624。当处于装载状态时，第二流体递送系统640可将助溶剂或助溶剂和溶解于其中的样品的混合物递送至样品环662。在示例性实施方案中，第二流体递送系统640可以在装载状态下提供通过提取容器650和样品环662的连续流动。在此类实施方案中，阀660可被配置为在装载状态下将样品环662置于与气/液分离器670连通。气/液分离器被配置为从流动相(例如，CO2)分离助溶剂或助溶剂和样品的混合物。在此类实施方案中，气液分离器670可以与第二流体递送系统640(例如，与第二助溶剂源642)流体连通。系统600还可包括补充流体源675，该补充流体源被配置成提供助溶剂以确保气液分离器中的沉淀样品重新溶解并被重洗到第二流体递送系统640中。在其他实施方案中，从第二流体递送系统640经过样品环662的流体可流向废液容器。
当处于进样状态时，第一流体递送系统将流动相或流动相和助溶剂的混合物通过样品环递送至色谱柱，从而将样品环内容物注入色谱柱上。当处于进样状态时，来自第二流体递送系统640的流体可被引导至气液分离器670或废液。
本领域的普通技术人员将会了解基于上述实施方案的本发明的另外的特征和优点。因此，本发明不受已经具体示出和描述的内容的限制，由所附权利要求所指示的除外。本文中引用的所有出版物和参考文献均明确地全文以引用方式并入本文。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种色谱系统，包括：
第一流体递送系统，所述第一流体递送系统包括第一助溶剂源和第一流动相源；
第二流体递送系统，所述第二流体递送系统包括第二助溶剂源和第二流动相源；
样品环；
色谱柱；以及
阀，所述阀具有形成不同流体连接的多个离散位置，所述多个离散位置包括(i)第一位置，在所述第一位置，所述第一流体递送系统与所述色谱柱流体连通并且所述第二流体递送系统与所述样品环流体连通，以及(ii)第二位置，在所述第二位置，所述第一流体递送系统与所述样品环流体连通并且所述样品环与所述色谱柱流体连通。
2.根据权利要求1所述的色谱系统，其中所述第二助溶剂源提供助溶剂和溶解在所述助溶剂中的样品。
3.根据权利要求1所述的色谱系统，其中由所述第一流体递送系统提供的助溶剂和流动相的相对浓度与由所述第二流体递送系统提供的助溶剂和流动相的相对浓度相同。
4.根据权利要求1所述的色谱系统，其中由所述第一流体递送系统提供的助溶剂和流动相的相对浓度与由所述第二流体递送系统提供的助溶剂和流动相的相对浓度不同。
5.根据权利要求4所述的色谱系统，其中由所述第二流体递送系统提供的助溶剂的浓度高于由所述第一流体递送系统提供的助溶剂的浓度。
6.根据权利要求1所述的色谱系统，其中由所述第一流体递送系统和所述第二流体递送系统中的一者或两者提供的助溶剂和流动相的相对浓度在洗脱期或其级分中可变。
7.根据权利要求1所述的色谱系统，其中所述流动相为CO2。
8.根据权利要求7所述的色谱系统，其中所述CO2处于超临界状态或基本上超临界状态。
9.根据权利要求1所述的色谱系统，其中所述助溶剂为选自以下的有机溶剂：甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈、丙酮、四氢呋喃以及它们的混合物。
10.根据权利要求1所述的色谱系统，还包括气液分离器，其中所述第二流体递送系统通过处于所述第一阀位置和所述第二阀位置中的一个或两个位置的所述阀与所述气液分离器流体连通。
11.一种色谱系统，包括：
第一助溶剂源，所述第一助溶剂源与第一混合器流体连通；
第二助溶剂源，所述第二助溶剂源与第二混合器流体连通；
流动相源，所述流动相源被配置成向所述第一混合器和所述第二混合器提供流动相；
样品环；
色谱柱；以及
阀，所述阀具有形成不同流体连接的多个离散位置，所述多个离散位置包括(i)第一位置，在所述第一位置，所述第一混合器与所述色谱柱流体连通并且所述第二混合器与所述样品环流体连通，以及(ii)第二位置，在所述第二位置，所述第一混合器与所述样品环流体连通并且所述样品环与所述色谱柱流体连通。
12.根据权利要求11所述的色谱系统，其中所述第二助溶剂源提供助溶剂和溶解在所述助溶剂中的样品。
13.根据权利要求11所述的色谱系统，其中来自所述第一混合器的助溶剂和流动相的相对浓度与来自所述第二混合器的助溶剂和流动相的相对浓度相同。
14.根据权利要求11所述的色谱系统，其中来自所述第一混合器的助溶剂和流动相的相对浓度与来自所述第二混合器的助溶剂和流动相的相对浓度不同。
15.根据权利要求14所述的色谱系统，其中来自所述第二混合器的助溶剂的浓度高于来自所述第一混合器的助溶剂的浓度。
16.根据权利要求11所述的色谱系统，其中来自所述第一混合器和所述第二混合器中的一者或两者的助溶剂和流动相的相对浓度在洗脱期或其级分中可变。
17.根据权利要求11所述的色谱系统，其中所述流动相为CO2。
18.根据权利要求17所述的色谱系统，其中所述CO2处于超临界状态或基本上超临界状态。
19.根据权利要求11所述的色谱系统，其中所述助溶剂为选自以下的有机溶剂：甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈、丙酮、四氢呋喃以及它们的混合物。
20.根据权利要求11所述的色谱系统，还包括气液分离器，其中所述第二混合器通过处于所述第一阀位置和所述第二阀位置中的一个或两个位置的所述阀与所述气液分离器流体连通。
21.一种方法，包括：
利用流动相和助溶剂的第一混合物将从阀到色谱柱的第一流动路径加压；
利用流动相和助溶剂的第二混合物将从所述阀到样品环的第二流动路径加压；
启动所述阀以将所述样品环中的所述流动相和助溶剂的第二混合物引入所述色谱柱中。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述流动相和助溶剂的第二混合物还包含溶解于所述助溶剂中的样品。
23.根据权利要求21所述的方法，其中所述流动相和助溶剂的第一混合物中的助溶剂和流动相的相对浓度与所述流动相和助溶剂的混合物中的助溶剂和流动相的相对浓度相同。
24.根据权利要求21所述的方法，其中所述流动相和助溶剂的第一混合物中的助溶剂和流动相的相对浓度与所述流动相和助溶剂的混合物中的助溶剂和流动相的相对浓度不同。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述第二混合物中的助溶剂的浓度高于所述第一混合物中的助溶剂的浓度。
26.根据权利要求21所述的方法，其中所述流动相为CO2。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述CO2处于超临界状态或基本上超临界状态。
28.根据权利要求21所述的方法，其中所述助溶剂为有机溶剂。

Claims (28)

1.一种色谱系统，包括：
第一流体递送系统，所述第一流体递送系统包括第一助溶剂源和第一流动相源；
第二流体递送系统，所述第二流体递送系统包括第二助溶剂源和第二流动相源；
样品环；
色谱柱；以及
阀，所述阀具有形成不同流体连接的多个离散位置，所述多个离散位置包括(i)第一位置，在所述第一位置，所述第一流体递送系统与所述色谱柱流体连通并且所述第二流体递送系统与所述样品环流体连通，以及(ii)第二位置，在所述第二位置，所述第一流体递送系统与所述样品环流体连通并且所述样品环与所述色谱柱流体连通。
2.根据权利要求1所述的色谱系统，其中所述第二助溶剂源提供助溶剂和溶解在所述助溶剂中的样品。
3.根据权利要求1所述的色谱系统，其中由所述第一流体递送系统提供的助溶剂和流动相的相对浓度与由所述第二流体递送系统提供的助溶剂和流动相的相对浓度相同。
4.根据权利要求1所述的色谱系统，其中由所述第一流体递送系统提供的助溶剂和流动相的相对浓度与由所述第二流体递送系统提供的助溶剂和流动相的相对浓度不同。
5.根据权利要求4所述的色谱系统，其中由所述第二流体递送系统提供的助溶剂的浓度高于由所述第一流体递送系统提供的助溶剂的浓度。
6.根据权利要求1所述的色谱系统，其中由所述第一流体递送系统和所述第二流体递送系统中的一者或两者提供的助溶剂和流动相的相对浓度在洗脱期或其级分中可变。
7.根据权利要求1所述的色谱系统，其中所述流动相为CO2。
8.根据权利要求1所述的色谱系统，其中所述CO2处于超临界状态或基本上超临界状态。
9.根据权利要求1所述的色谱系统，其中所述助溶剂为选自以下的有机溶剂：甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈、丙酮、四氢呋喃以及它们的混合物。
10.根据权利要求1所述的色谱系统，还包括气液分离器，其中所述第二流体递送系统通过处于所述第一阀位置和所述第二阀位置中的一个或两个位置的所述阀与所述气液分离器流体连通。
11.一种色谱系统，包括：
第一助溶剂源，所述第一助溶剂源与第一混合器流体连通；
第二助溶剂源，所述第二助溶剂源与第二混合器流体连通；
流动相源，所述流动相源被配置成向所述第一混合器和所述第二混合器提供流动相；
样品环；
色谱柱；以及
阀，所述阀具有形成不同流体连接的多个离散位置，所述多个离散位置包括(i)第一位置，在所述第一位置，所述第一混合器与所述色谱柱流体连通并且所述第二混合器与所述样品环流体连通，以及(ii)第二位置，在所述第二位置，所述第一混合器与所述样品环流体连通并且所述样品环与所述色谱柱流体连通。
12.根据权利要求11所述的色谱系统，其中所述第二助溶剂源提供助溶剂和溶解在所述助溶剂中的样品。
13.根据权利要求11所述的色谱系统，其中来自所述第一混合器的助溶剂和流动相的相对浓度与来自所述第二混合器的助溶剂和流动相的相对浓度相同。
14.根据权利要求11所述的色谱系统，其中来自所述第一混合器的助溶剂和流动相的相对浓度与来自所述第二混合器的助溶剂和流动相的相对浓度不同。
15.根据权利要求14所述的色谱系统，其中来自所述第二混合器的助溶剂的浓度高于来自所述第一混合器的助溶剂的浓度。
16.根据权利要求11所述的色谱系统，其中来自所述第一混合器和所述第二混合器中的一者或两者的助溶剂和流动相的相对浓度在洗脱期或其级分中可变。
17.根据权利要求11所述的色谱系统，其中所述流动相为CO2。
18.根据权利要求11所述的色谱系统，其中所述CO2处于超临界状态或基本上超临界状态。
19.根据权利要求11所述的色谱系统，其中所述助溶剂为选自以下的有机溶剂：甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈、丙酮、四氢呋喃以及它们的混合物。
20.根据权利要求11所述的色谱系统，还包括气液分离器，其中所述第二混合器通过处于所述第一阀位置和所述第二阀位置中的一个或两个位置的所述阀与所述气液分离器流体连通。
21.一种方法，包括：
利用流动相和助溶剂的第一混合物将从阀到色谱柱的第一流动路径加压；
利用流动相和助溶剂的第二混合物将从所述阀到样品环的第二流动路径加压；
启动所述阀以将所述样品环中的所述流动相和助溶剂的第二混合物引入所述色谱柱中。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述流动相和助溶剂的第二混合物还包含溶解于所述助溶剂中的样品。
23.根据权利要求21所述的方法，其中所述流动相和助溶剂的第一混合物中的助溶剂和流动相的相对浓度与所述流动相和助溶剂的混合物中的助溶剂和流动相的相对浓度相同。
24.根据权利要求21所述的方法，其中所述流动相和助溶剂的第一混合物中的助溶剂和流动相的相对浓度与所述流动相和助溶剂的混合物中的助溶剂和流动相的相对浓度不同。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述第二混合物中的助溶剂的浓度高于所述第一混合物中的助溶剂的浓度。
26.根据权利要求21所述的方法，其中所述流动相为CO2。
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28.根据权利要求21所述的方法，其中所述助溶剂为有机溶剂。
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