CN110494731A - 液体分配器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种馏分收集器分配器和使用这种分配器的方法。在一个实施例中，分配器包括：入口，其用于从液体源接受液体，其中该入口与出口流体连通，液体从该出口分配到接收器中；以及蓄液器，其与入口和出口之间的流动路径流体连通，其中，该蓄液器构造成当分配器在接收器之间移动期间或者当接收器在分配位置之间移动期间接受液体，并且构造成在配器或接收器移动之前或之后接受压缩空气或气体以将液体从蓄液器中排空，其中，分配器能在第一接收器和第二接收器之间移动，或者这些接收器可在分配位置之间移动。

Description

液体分配器及其使用方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年4月12日提交的美国临时申请第62/484,507号的优先权，出于所有目的将其全部内容以参见的方式纳入本文。

背景技术

馏分收集器通常用于从液体色谱系统收集液体馏分。馏分收集器通过使用分配器将液体分配到接收器(例如管、微孔板、小瓶或瓶)中而从连续的液体流中收集馏分。当接收器中已收集到足够体积的液体时，将分配器移动至下一个接收器或者将下一个接收器移动至分配位置。在分配器或接收器的运输期间，液体可能会在接收器之间溢出，导致珍贵样品的损失或导致邻接的接收器和/或馏分收集器表面的污染。在分配器或接收器运输过程中将液体分流动至废弃物可以防止溢出，但会导致样品损失。在分配器或接收器移动过程中停止液体流动会导致背压，这会损坏色谱系统的组件。

发明内容

本文公开了用于分配液体的分配器、包括这些分配器的馏分收集器以及使用这种分配器的方法。

在一个实施例中，分配器包括：入口，其用于从液体源接受液体，其中，该入口与出口流体连通，液体从该出口分配到接收器中；蓄液器，其与入口和出口之间的流动路径流体连通，其中，该蓄液器构造成当分配器在接收器之间移动期间或者当接收器在分配位置之间移动期间接受液体，并且构造成在配器或接收器移动之前或之后接受加压空气或气体以将液体从蓄液器中排空，其中，分配器能在第一接收器和第二接收器之间移动，或者这些接收器可在分配位置之间移动。在一些实施例中，蓄液器靠近出口。在某些实施例中，蓄液器是一次性移液管末端。

在某些实施例中，分配器还包括位于蓄液器下游和出口上游的液体传感器。在一些实施例中，分配器还包括位于蓄液器下游和出口上游的两个液体传感器。在一些实施例中，两个液体传感器分开第一距离D1并且定位成与靠近出口的T形接头416相距第二距离D2。在某些实施例中，分配器还包括位于蓄液器上游的液体传感器。在一些实施例中，液体传感器是包括光源以及光学检测器的光学传感器，光源引导光穿过流体流动路径，光学传感器布置成接收光。

在一些实施例中，分配器还包括位于蓄液器下游的蓄液器阀(例如，二通阀或夹管阀)，其中，蓄液器阀控制液体流入和流出蓄液器的流动。在一些实施例中，分配器还包括靠近出口的分配阀(例如，二通阀、三通阀或夹管阀)，其中，分配阀控制由分配器分配的液体流动。在某些实施例中，分配器还包括靠近出口的夹管阀。

在一些实施例中，分配器还包括在分配器上游的分流器(例如三通阀)。所述分流器构造成将流从流动路径分流到废弃物。在一些实施例中，分配器还包括被动阀，以控制液体至废弃物的流动。

在某些实施例中，分配器还包括用于控制从加压空气或气体源通入到蓄液器的第一空气阀(例如，二通阀或三通阀)。在某些实施例中，分配器还包括用于控制围绕出口施加加压空气或气体的第二空气阀(例如，二通阀或三通阀)。

在一些实施例中，分配器还包括位于蓄液器上游的气流限制器。

在一个实施例中，一种方法包括：在分配器的出口处打开分配阀(即，允许流体流过分配阀)以将液体分配到第一接收器中，以及关闭接收器下游的二通阀，该分配器包括：入口，其用于从液体源接受液体，其中该入口与出口流体连通，液体从该出口分配到接收器中；蓄液器，其与入口和出口之间的流动路径流体连通，其中，该蓄液器构造成当分配器在接收器之间移动期间或者当接收器移动期间接受液体，并且构造成在配器或接收器移动之前或之后接受加压空气或气体以将液体从蓄液器中排空；以及蓄液器下游的液体传感器，其中，分配器能在第一接收器和第二接收器之间移动，或者这些接收器可在分配位置之间移动；在将分配器移动至第二接收器之前或在将第二接收器移动至分配位置之前，关闭分配阀(即停止流体流过分配阀)，打开二通阀，然后打开位于蓄液器上游的空气阀；在将分配器移动至第二接收器时或在将第二接收器移动至分配位置时，用液体填充蓄液器并且从蓄液器中释放空气；以及在将分配器移动至第二接收器之后，或者在将第二接收器移动至分配位置之后，打开分配阀并且用加压空气或气体将液体推出蓄液器，其中，当液体传感器检测到没有液体时，停止用加压空气或气体将液体推出蓄液器。

在一些实施例中，该方法还包括通过使加压空气或气体围绕出口流动来将出口上的悬挂液滴推入到第二接收器中。在某些实施例中，该方法还包括通过用夹管阀夹住通过管的液体流将出口上的悬垂液滴推入到第二接收器中。在一些实施例中，其中液体传感器包括以第一距离D1隔开的第一液体传感器和第二液体传感器，当空气到达第二液体传感器时，停止使用加压空气或气体将液体推出蓄液器。在一些实施例中，当由在空气路径中位于蓄液器上游的液体传感器检测到朝向气压源的液体流时，停止液体流动。

在一些实施例中，加压空气或气体的压力范围为每平方英寸0.1磅到30磅或每平方英寸0.1磅到10磅。

在某些实施例中，馏分收集器包括本文公开的任一分配器实施例。

附图简述

图1是根据本发明实施例的用于馏分收集器的分配器的示意图。

图2是根据第二实施例的用于馏分收集器的分配器的示意图。

图3是根据本发明的第三实施例的用于馏分收集器的分配器的示意图。

图4是根据本发明的第四实施例的用于馏分收集器的分配器的示意图。

图5是根据本发明的第五实施例的用于馏分收集器的分配器的示意图。

图6是根据本发明的第六实施例的用于馏分收集器的分配器的示意图。

图7是根据本发明的实施例的分配器出口的示意性横截面侧视图，其中空气可以围绕出口流动以去除悬垂液滴。

图8是根据本发明的实施例的可以在分配器中使用的夹管阀的示意性截面侧视图。夹管阀可用于去除出口上的悬垂液滴。

具体实施方式

本文描述了用于馏分收集器的分配器以及使用这种分配器的方法。已经发现分配器及其使用方法，即，在分配器或接收器行进期间分配液体而不会在馏分收集器接收器之间溢出、溅出或滴落液体。

图1-6分别示出了用于分配液体的分配器100、200、300、400、500和600的实施例。分配器100、200、300、400、500、600各自可以用在馏分收集器中，该馏分收集器被构造成收集来自液体源(例如，液体色谱系统)的液体的馏分。对于分配器100、200、300、400、500、600中的每个，液体由与出口104、204、304、404、504、604流体连通的入口102、202、302、402、502、602接受，液体从出口104、204、304、404、504、604分配到接收器(例如管、微孔板、小瓶或瓶子)中。分配器可在第一接收器和第二接收器之间移动，或者这些接收器可在分配位置之间移动。

分配器100、200、300、400、500、600还包括与入口102、202、302、402、502、602和出口104、204、304、404、504、604之间的流动路径107、207、307、407、507、607流体连通的蓄液器106、206、306、406、506、606。蓄液器106、206、306、406、506、606构造成当分配器在接收器之间移动期间或当接收器在分配位置之间移动期间接受液体，并且构造成在分配器或接收器运动之前或之后接受加压空气或气体以将液体排出到蓄液器外。在一些实施例中，蓄液器106、206、306、406、506、606靠近出口104、204、304、404、504、504。

在一些实施例中，蓄液器106、206、306、406、506、606是一次性的移液管末端，其具有足够的内部容积以在分配器或接收器移动时容纳进入的样品体积。例如，蓄液器106、206、306、406、506、606可具有约0.1-20毫升(例如，期望的长度和内径)的内部容积以适应至多并包括200毫升/分钟且积累时间为0.1–2秒的流量。

在一些实施例中，第一空气阀110、210、210、410、510、610在加压空气或气体的流动路径中位于蓄液器106、206、306、406、506、606的上游。第一空气阀110、210、210、410、510、610控制从加压空气或气体源112、212、312、412、512、612(例如蠕动泵或隔膜泵)至蓄液器106、206、306、406、506、606的进入。例如，如图1至图6所示，第一空气/气体阀110、210、210、410、510、610是三通阀，其构造成将蓄液器106、206、306、406、506、606连接至加压空气/气体或连接至大气。在一些实施例中(图4、图5、图6)，第二空气阀414、514、614(例如，二通阀)在加压空气或气体的流动路径中位于蓄液器的上游。第二空气阀414、514、614控制加压空气或气体从空气/气体源410、510、610至围绕出口的区域615(参见图7)的流动，并且可用于去除出口上的悬垂液滴。

在某些实施例中，分配器100、200、300、400、500、600包括在蓄液器106、206、306、406、506、606下游的蓄液器阀108、208、308、408、508、608(例如，二通阀或夹管阀)。蓄液器阀108、208、308、408、508、608控制液体流入和流出蓄液器106、206、306、406、506、606的流动。

如图1、2、4、5、6所示，分配器100、200、400、500、600在蓄液器阀108、208、408、508、608的下游还可以包括T型接头116、216、416、516、616。在一些实施例中，T型接头116、216、416、516、616靠近出口104、204、404、504、604。在一些实施例中，T形接头在分配阀120、220、420、520的上游(图1、2、4、5)。在某些实施例中，T形接头在分配阀620(图6)的下游。

在一些实施例中(图1、5、6)，分配器100、500、600还包括位于蓄液器106、506、606下游并且位于出口104、504、604上游的液体传感器118、518、618。当使用空气从蓄液器中排空液体时，液体传感器检测流动路径中的空气。在某些情况下(图2、3、4)，液体传感器包括位于蓄液器206、306、406的下游且位于出口204、304、404的上游两个液体传感器218a/218b、318a/318b、418a/418b。在一些实施例中，两个液体传感器分开第一距离D1并且定位成与T形接头416(图4)相距第二距离D2。在某些实施例中(图2、3、4)，分配器200、300、400还包括位于蓄液器上游的第三液体传感器218c、318c、418c，以检测液体朝着空气压力源212、312、412的回流。在一些实施例中，液体传感器是包括光源以及光学检测器的光学传感器，光源引导光穿过流体流动路径，光学传感器布置成接收光。

在一些实施例中，分配器100、200、300、400、500、600还包括分配阀120、220、320、420、520、620，该分配阀120、220、320、420、520、620靠近出口104、204、304、404、504、604，并且构造成控制由分配器100、200、300、400、500、600分配的液体流动。在一些实施例中，分配阀120、220、320、420是夹管阀(图1-4)。在图8中示出了示例性的夹管阀850。夹管阀850包括可通过螺线管854移动的弹簧加载柱塞852。通常，挠性管856由柱塞852挤压/关闭。当螺线管854被激活时，柱塞852释放挠性管856，使得液体可以流过挠性管856。

在一些实施例中，分配阀是二通阀(图5)。在一些实施例中，分配阀是三通阀(图6)。在其中具有靠近出口的分配阀的实施例中，分配器还可包括压力传感器以监测液体源处的背压。

在一些实施例中(图1-2、图4-6)，分配器100、200、400、500、600包括被构造成将液体从流动路径107、207、407、507、607分流动至废弃物中的分流器122、222、422、522、622。在某些实施例中，分流器122、222、422、522、622位于分配器的上游。在一些实施例中，分流器是三通阀。在某些实施例中(图3)，被动阀324(例如，止回阀)控制液体至废弃物的流动。

在一些实施例中，空气/气体流动限制器126、226、326、426(例如，细管、阀或过滤器)位于空气/气体流动路径中(图1-4)。空气/气体流量限制器126、226、326、426控制至接收器106、206、306、406的加压空气/气体的速度，并且防止在用加压空气/气体冲洗接收器时喷出液体/气泡。利用空气/气体流量限制器126、226、326、426，空气/气体的速度足够慢以便在空气流中流动时保持空气-流体界面的完整性和在液体团块在流动路径中移动时保持团块的连续性。在一些实施例中，空气/气体的速度范围在0.1米/秒至1米/秒。

在一些实施例中，清洁阀228、428(例如三通阀)位于蓄液器206、406的上游(图2和图4)。清洁阀228、428控制清洁和清洗溶液从蓄液器206、406至废弃物的流动。

在分配器100、200、300、400、500的操作中，位于出口104、204、304、404、504处的分配阀120、220、320、420、520被打开(即，流体可以流过分配阀)，并且液体被分配到第一接收器中。然后，在将分配器100、200、300、400、500移动至第二接收器之前或在将第二接收器移动至分配位置之前，关闭分配阀120、220、320、420、520(即，流体不能流过分配阀)并且打开蓄液器阀108、208、308、408、508。在将分配器100、200、300、400、500移动至第二接收器时，或者在将第二接收器移动至分配位置时，与入口102、202、302、402、502和出口104、204、304、404、504之间的流动路径107、207、307、407、507流体连通的蓄液器106、206、306、406、506被充满。在移动分配器100、200、300、400、500或第二接收器后，分配阀120、220、320、420、520打开(即，流体可以流过分配阀)，并且利用来自空气/气体泵112、212、312、412、512的加压空气或气体将液体推出蓄液器106、206、306、406、506。在其中具有以第一距离D1分开的第一液体传感器418a和第二液体传感器418b的实施例中(图4)，当空气到达第二液体传感器418b时，停止将液体从接收器中推出。在第二液体传感器418b处停止液体以防止空气进入流动路径407和离开出口404，否则会产生不想要的气泡。

两个液体传感器之间的第一距离D1和第二液体传感器418b与T型接头之间的距离也可以用于确定将液体推出蓄液器406的速度(speed)或速率(velocity)。首先，分别测量液体到达第一液体传感器418a和第二液体传感器418b的时间t1和t2。然后利用以下公式计算液体的速率v：v＝D1/(t2-t1).第二液体传感器418b和T型接头之间的时间延迟(T)也可以利用以下公式计算：T＝D2/v，其中D2是第二液体传感器418b与T型接头之间的距离。

在某些实施例中(图2、3、4)，该方法还包括：在分配器或接收器运动期间，如果在蓄液器上游的液体传感器检测到朝向气压源212、312、412的液体流，则停止流体流动到蓄液器中。

在一些实施例中，在分配器被移动或第二接收器被移动至位之后，利用围绕出口流动的加压空气或气体以将悬垂液滴从出口推落到第二接收器中(图7)。

在其中具有靠近出口的夹管阀的某些实施例中(图1-4)，该夹管阀可以用于去除出口上悬垂液滴的方法中。在液滴去除方法中，在分配器或接收器移动之前或之后，夹管阀850(图8)被停用(例如，螺线管854被断电)，使得流动路径(例如，挠性管856)被挤压(例如，通过柱塞852)，这使流体流动停止并且将出口上的悬垂液滴喷射到接收器中。

在使用加压空气或气体将液体推出蓄液器或从出口去除悬滴的实施例中，空气或气体压力范围为每平方英寸约0.1磅至30磅或每平方英寸约0.1磅至10磅。空气脉冲的持续时间取决于气压、液体流量和待从流动路径中冲洗出的液体体积。在一些实施例中，空气脉冲的持续时间范围为从约10毫秒到约5秒。在一些实施例中，空气脉冲的持续时间范围为从约100毫秒到约1秒。

在具有清洁阀228、428(图2和图4)的实施例中，该方法还可以包括通过如下方式来清洁蓄液器，即，通过将清洁阀切换至废弃物，关闭分配阀220、420，并将清洁溶液(例如NaOH)从液体源泵入到蓄液器206、406中。在适当体积的清洁溶液通过蓄液器206、406之后，可以用适当体积的洗涤溶液(例如水或缓冲液)冲洗蓄液器。

分配器实施例可以可操作地连接到包括控制电路的液体色谱系统(即液体源)，该控制电路构造成控制馏分收集器和分配器以及系统的其它组件的操作。

本说明书中引用的所有专利、专利申请和其它公开的参考材料均通过引用全文并入本文。如本说明书和所附权利要求书中所使用的，除非本文中另外明确指出，否则单数形式“一(a)”，“一(an)”和“该”包括复数个对象。

Claims (20)

1.一种分配器，包括：

入口，所述入口用于从液体源接受液体，其中，所述入口与出口流体连通，液体从所述出口分配到接收器中；以及

蓄液器，所述蓄液器与所述入口和所述出口之间的流动路径流体连通，其中，所述蓄液器构造成当所述分配器在接收器之间移动期间或者当接收器在分配位置之间移动期间接受液体，并且构造成所述分配器或接收器移动之前或之后接受加压空气或气体以将液体从所述蓄液器中排空，

其中，所述分配器能在第一接收器和第二接收器之间移动，或者这些接收器能在分配位置之间移动。

2.根据权利要求1所述的分配器，还包括位于所述蓄液器下游和所述出口上游的液体传感器。

3.根据权利要求1所述的分配器，还包括位于所述蓄液器下游和所述出口上游的两个液体传感器。

4.根据权利要求3所述的分配器，所述两个液体传感器分开第一距离D1并且定位成与靠近所述出口的T形接头416相距第二距离D2。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的分配器，还包括位于所述蓄液器上游的液体传感器。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的分配器，其特征在于，所述蓄液器靠近所述出口。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的分配器，还包括用于控制从加压空气或气体源通入到所述蓄液器的第一空气阀。

8.根据权利要求7所述的分配器，其特征在于，所述第一空气阀是三通阀。

9.根据权利要求11所述的分配器，其特征在于，所述加压空气或气体的压力范围是每平方英寸0.1磅到30磅。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的分配器，还包括靠近所述出口的分配阀，其中，所述分配阀控制由所述分配器分配的液体流动。

11.根据权利要求10所述的分配器，其中，所述分配阀选自二通阀、三通阀和夹管阀所构成的组。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的分配器，还包括位于所述所述蓄液器下游的蓄液器传感器，所述蓄液器传感器用于控制液体流入和流出所述蓄液器的流动。

13.根据权利要求12所述的分配器，其特征在于，所述蓄液器阀是二通阀或夹管阀。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的分配器，还包括位于所述蓄液器上游的气流限制器。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的分配器，其特征在于，所述蓄液器是一次性移液管末端。

16.一种馏分收集器，其包含权利要求1-15中任一项所述的分配器。

17.一种方法，包括：

在分配器的出口处打开分配阀以将液体分配到第一接收器中，以及关闭接收器下游的二通阀，所述分配器包括：

入口，其用于从液体源接受液体，其中该入口与出口流体连通，液体从该出口分配到接收器中；

蓄液器，所述蓄液器与入口和出口之间的流动路径流体连通，其中，该蓄液器构造成当分配器在接收器之间移动期间或者当接收器移动期间接受液体，并且构造成在配器或接收器移动之前或之后接受压缩空气或气体以将液体从蓄液器中排空；以及

位于所述蓄液器下游的液体传感器，

其中，所述分配器能在第一接收器和第二接收器之间移动，或者这些接收器可在分配位置之间移动；

在将所述分配器移动至所述第二接收器之前或在将所述第二接收器移动至分配位置之前，关闭所述分配阀，打开所述二通阀，然后打开位于所述蓄液器上游的空气阀；

在将所述分配器移动至所述第二接收器时或在将所述第二接收器移动至所述分配位置时，用液体填充所述蓄液器并且从所述蓄液器中释放空气；以及

在将所述分配器移动至所述第二接收器之后，或者在将所述第二接收器移动至所述分配位置之后，打开所述分配阀并且用加压空气或气体将液体推出所述蓄液器，其中，当所述液体传感器检测到没有液体时，停止用加压空气或气体将液体推出所述蓄液器。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括通过使加压空气或气体围绕所述出口流动来将所述出口上的悬挂液滴推入到所述第二接收器中。

19.根据权利要求17所述的方法，还包括通过用夹管阀夹住通过管的液体流将所述出口上的悬垂液滴推入到所述第二接收器中。

20.根据权利要求17至19中任一项所述的方法，还包括以下步骤：当由在空气路径中位于所述蓄液器上游的液体传感器检测到朝向气压源的液体的流时，停止液体流动。