CN111164423A - 用于色谱分析的系统和方法 - Google Patents

用于色谱分析的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111164423A
CN111164423A CN201880065315.0A CN201880065315A CN111164423A CN 111164423 A CN111164423 A CN 111164423A CN 201880065315 A CN201880065315 A CN 201880065315A CN 111164423 A CN111164423 A CN 111164423A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sample
column
valve
manager
chromatography
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201880065315.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111164423B (zh
Inventor
A.D.菲比
S.G.科尔米尔
C.H.小菲比
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Waters Technologies Corp
Original Assignee
Waters Technologies Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Waters Technologies Corp filed Critical Waters Technologies Corp
Publication of CN111164423A publication Critical patent/CN111164423A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111164423B publication Critical patent/CN111164423B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/88—Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/04—Preparation or injection of sample to be analysed
    • G01N30/16—Injection
    • G01N30/20—Injection using a sampling valve
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/26—Conditioning of the fluid carrier; Flow patterns
    • G01N30/28—Control of physical parameters of the fluid carrier
    • G01N30/32—Control of physical parameters of the fluid carrier of pressure or speed
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/62—Detectors specially adapted therefor
    • G01N30/64—Electrical detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/86—Signal analysis
    • G01N30/8696—Details of Software
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N2030/022—Column chromatography characterised by the kind of separation mechanism
    • G01N2030/027—Liquid chromatography
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/04—Preparation or injection of sample to be analysed
    • G01N30/16—Injection
    • G01N30/20—Injection using a sampling valve
    • G01N2030/201—Injection using a sampling valve multiport valves, i.e. having more than two ports
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/04—Preparation or injection of sample to be analysed
    • G01N30/16—Injection
    • G01N30/20—Injection using a sampling valve
    • G01N2030/202—Injection using a sampling valve rotary valves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/26—Conditioning of the fluid carrier; Flow patterns
    • G01N30/28—Control of physical parameters of the fluid carrier
    • G01N30/32—Control of physical parameters of the fluid carrier of pressure or speed
    • G01N2030/326—Control of physical parameters of the fluid carrier of pressure or speed pumps
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/26—Conditioning of the fluid carrier; Flow patterns
    • G01N30/28—Control of physical parameters of the fluid carrier
    • G01N30/32—Control of physical parameters of the fluid carrier of pressure or speed
    • G01N2030/328—Control of physical parameters of the fluid carrier of pressure or speed valves, e.g. check valves of pumps
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/88—Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86
    • G01N2030/8804—Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86 automated systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

本发明提供了色谱检测方法，该色谱检测方法包括提供没有自动采样器、外部装置、加压进样装置和色谱数据系统的色谱仪器的步骤。该色谱仪器具有样品阀、柱管理器和溶剂管理器。本发明方法还包括以下步骤：使用加压进样装置将样品注射到样品阀中；将信号从色谱数据系统传输到外部装置；由外部装置接收信号；使用外部装置产生事件输出；将溶剂从溶剂管理器排放到样品阀中；以及将样品排放到柱中以便进行色谱检测。

Description

用于色谱分析的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年10月4日提交的标题为“SYSTEMS AND METHODS FORCHROMATOGRAPHIC ANALYSIS”（用于色谱分析的系统和方法）的共同未决的美国临时申请号62/567,822的权益和优先权，该临时申请的全部内容以引用方式并入本文。
技术领域
本发明涉及色谱系统，并且更具体地讲，涉及不需要单独装置或方法就能起动进样序列或样品引入以便在色谱系统中分析的系统、方法和装置。
背景技术
色谱系统通常依赖单独装置或设备来实现样品管理、样品引入以及进样序列的启动（由此起动色谱系统部件和色谱数据系统）。然而，这种类型的配置例如在不需要高样品通量的教育、过程开发和制造环境中并不总是必需的，并且在此类情形中，只会给总体色谱系统和过程增加成本和复杂性。
需要消除样品管理器或其他类似装置，转而依赖其他方法和装置来实现样品引入以及色谱部件和色谱数据系统的启动。
发明内容
本文提供了色谱检测的方法。所述方法包括提供没有自动采样器、外部装置、加压进样装置和色谱数据系统的色谱仪器的步骤。所述色谱仪器具有样品阀、柱管理器和溶剂管理器。样品阀连接到柱管理器。溶剂管理器连接到柱管理器。柱管理器、溶剂管理器、外部装置和色谱数据系统中的每一者与另一者通信。色谱数据系统包括用于采集数据的多种样品集方法。取样速率、BCD首选项、单位和/或缩放率与外部装置相关联。
色谱仪器可采用液相色谱法或超临界流体系统，诸如二氧化碳或其他可压缩基础流体色谱法。例如，本文所述的方法可结合超高性能液相色谱(ultra-performance liquidchromatography)方法、高效液相色谱方法、超高效合相色谱方法或超高效液相色谱(ultrahigh performance liquid chromatography)方法一起使用。
本发明方法还包括以下步骤：使用加压进样装置将样品注射到所述样品阀中；将信号从所述色谱数据系统传输到所述外部装置；由所述外部装置接收所述信号；使用外部装置产生事件输出，其中建立溶剂管理器与柱管理器之间的流体通路；将溶剂从所述溶剂管理器排放到所述样品阀中；以及将样品排放到所述柱中以便进行色谱检测。所述方法还可包括将内部信号传输到外部装置以便对色谱仪器和色谱数据系统触发“进样开始”信号的步骤。事件输出可生成会激活样品阀的触点闭合。此外，本文提供的方法可包括将样品从柱排放到检测器中的步骤。检测器鉴别样品成分并且/或者定量样品成分的浓度。
在本发明方法中，可在溶剂管理器接收到“进样开始”信号并且溶剂管理器发信号通知柱管理器起动之后起动色谱仪器。样品阀从第一位置移动到第二位置而建立从溶剂管理器到柱的流体通路，并且将样品从样品阀排放到柱。在注射样品之后，可将样品阀重置为第一位置，在该第一位置，样品阀准备好使用另一个样品来注射。色谱仪器还可具有选择阀，该选择阀具有第一位置和第二位置，其中在其第一位置中，选择阀建立样品阀与柱之间的流体通路，并且在其第二位置中，选择阀建立柱与检测器或废液储液器之间的流体通路。
还提供了色谱系统，所述色谱系统包括具有样品阀、柱管理器和溶剂管理器的至少一个色谱仪器。所述色谱系统还包括外部装置、加压进样装置和色谱数据系统。外部装置可包括单时基、双通道模数转换器，其被配置为触发内部信号以起动色谱仪器和色谱数据系统。外部装置可具有可激活和/或调节溶剂管理器和柱管理器的触点。外部装置被配置为生成事件输出以建立溶剂管理器与柱管理器之间的流体通路。在所述色谱系统中，色谱仪器采用超高性能色谱方法、高效液相色谱方法、超高效合相色谱方法或超高效色谱方法。
在所述色谱系统中，样品阀被配置为在第一位置与第二位置之间移动以建立从溶剂管理器到柱的流体通路。另外，样品阀被配置为在第二位置与第一位置之间移动以便为下一次样品注射重置样品阀。本发明色谱系统还可包括检测器，该检测器鉴别样品成分并且/或者定量样品成分的浓度。另外，色谱系统还可包括具有第一位置和第二位置的选择阀。在第一位置中，选择阀建立样品阀与柱之间的流体通路，并且在第二位置中，选择阀建立柱与检测器之间的流体通路。
附图说明
通过结合附图参考下面的描述，可以更好地理解本发明的上述优点和其他优点，附图中相同的附图标号指示各个附图中相同的结构元件和特征。附图不一定按比例绘制，而重点在于示出本发明的原理。
图1是色谱仪器、柱管理器和四元溶剂管理器的一般描绘。还示出了加压进样源和检测器。
图2A示出了色谱仪器的前视图。
图2B示出了具有柱管理器的色谱仪器，其中显示柱管理器隔室门是打开的。
图2C示出了安装在柱管理器的第一柱槽中的主动预热器和柱。
图2D示出了安装在柱管理器的第一柱槽中的主动预热器和柱以及第二柱槽中部分地移除的第二主动预热器。
图2E是主动预热器的顶视图，其中可将突片夹紧以便插入到位于柱管理器的槽中的保持器中。
图2F示出了在安装到位于柱管理器的槽中的保持器中之前的主动预热器。
图2G示出了主动预热器插入到柱管理器的保持器中。
图2H示出了安装在柱管理器的柱槽中的主动预热器和柱。
图3示出了具有六通两位样品阀和手动加压进样源的色谱仪器。
图4描绘了具有手动进样口的延伸部的手动加压进样源。
图5A和图5B是外部装置的前视图。图5A示出了I/O连接器。图5B示出了二进制代码连接器。
图6和图7各自表示数据采集计算机（有时也被称为数据采集系统）与溶剂管理器、柱管理器、外部装置和一个或多个检测器之间的通信。图7具体地描绘了外部装置与溶剂管理器之间的通信以用于预备环路应用。
图8描绘了二进制代码连接器及其在外部装置中的更换。
图9示出了经由单个以太网连接来与色谱数据系统通信的外部装置。
图10A、图10B、图10C1和图10C2示出了一系列色谱仪器用户菜单。图10A是用于柱管理器的色谱仪器控制台用户菜单。图10B是用于柱管理器的仪器方法编辑器菜单。图10C1和图10C2是仪器方法编辑器菜单，示出了对以太网-卫星/接口(“e-SAT/IN”)模块的特定选择，即预备环路。
图11A示出了处于第一位置（“样品装载”）的六通样品阀。图11B示出了处于第二位置（“样品分析”）的六通样品阀，其中样品排放到色谱柱中，然后排放到一个或多个检测器中。
图12A、图12B、图12C、图12D、图12E和图12F示出了色谱仪器，该色谱仪器具有与两个柱一起使用且处于各种位置的样品阀和柱选择阀。
图13A提供了手动样品引入、用样品填充环路的示例，其中过量样品流动到废液。样品阀处于第一位置，并且稀释样品阀处于第一位置。
图13B示出了处于第二位置的样品阀以及处于第一位置的稀释阀，其中样品从环路流动到混合三通中以与来自泵的样品混合。在混合三通处，使用从稀释泵流出的溶剂来稀释样品。稀释的样品流动到稀释样品阀的环路中，且过量样品流动到废液。样品稀释的量或浓度由来自稀释泵的样品和溶剂的流量比决定。
图13C示出了处于第一位置的样品阀以及处于第二位置的稀释样品阀，其中稀释的样品从分析泵流动到环路中并且流动到色谱柱中并流动到一个或多个检测器。
图13D示出了图12A至图12F的用于两个柱的手动进样序列，该手动进样序列可与图13A和图13B的稀释样品阀序列互换使用，在该稀释样品阀序列中，样品在引入到色谱柱中之前先稀释。
图14A示出了处于第一位置的八通选择阀以及处于第一位置的十通样品阀以便将样品装载到样品环中且过量样品转向废液。
图14B示出了处于第一位置的八通选择阀以及处于第二位置的十通样品阀以便将样品装载到第一维柱上。
图14C示出了处于第二位置的八通选择阀以及处于第二位置的十通样品阀以便检测第一样品检测器中的样品和第二维柱中捕获的样品。
图14D示出了处于第一位置的八通选择阀以及处于第二位置的十通样品阀以便使第一维柱重新平衡，从而为下一次进样作好准备。
图14E示出了处于第一位置的八通选择阀以及处于第一位置的十通样品阀以便将洗脱样品从第二维柱泵送出且在第二维检测器中检测。
图15A、图15B1、图15B2、图15C1、图15C2、图15D1、图15D2和图15E是用于实施例I的咖啡因仪器方法的色谱数据软件用户菜单。图15A示出了用于四元溶剂管理器的菜单和实施例I的色谱洗脱液组成。图15B1和图15B2示出了用于光电二极管阵列(“PDA”)检测器的菜单以及样品速率、范围和分辨率。图15C1和图15C2是与如实施例I中所述的那样对柱管理器进行程序设计相关联的菜单。图15D1和图15D2示出了用于在实施例I中对e-SAT/In模块进行程序设计的菜单。图15E是如用于在实施例I中收集数据的咖啡因仪器方法的菜单。图15F是实施例I中产生的自动缩放的色谱图。图15G示出了实施例I的峰结果表。图15H示出了带有日期和时间戳的原始数据的表，由该原始数据生成实施例I的峰结果表。
图16A是收集实施例II的数据所使用的梯度2仪器方法的色谱数据软件菜单。图16B1和图16B2示出了对四元溶剂管理器(“QSM”)进行程序设计的色谱数据软件菜单。图16C1和图16C2示出了对光电二极管阵列检测器(“PDA”)进行程序设计的色谱数据软件菜单。图16D1和图16D2示出了对柱管理器进行程序设计的色谱数据软件。图16E1和图16E2示出了用于在实施例II中对e- SAT/IN模块进行程序设计的色谱数据软件菜单。图16F示出了使用共混的洗脱液生成了实施例II的色谱梯度。图16G提供了四(4)次进样的原始数据文件，其中已丢弃了进样1。图16H1、图16H2、图16H3、图16H4、图16H5、图16H6和图16H7示出了实施例II中检测到的每个峰的结果。
图17A1、图17A2、图17B1、图17B2、图17C1、图17C2、图17D、图17E1和图17E2示出了色谱数据软件的不同菜单，该色谱数据软件用于对各种仪器进行程序设计并且构成实施例III的色谱数据系统。图17F描绘了原始数据。图17G是实施例III中产生的自动缩放的色谱图。
图18A和图18B分别是如实施例IV中所述的从0至8分钟以及从4至8分钟的四次重复进样的色谱图。
具体实施方式
本文提供了用于超高性能色谱法的系统、方法和装置。为了满足某些应用的具体需求，提供了色谱系统100（有时被称为“LC系统”）以消除对处理样品管理、样品引入和进样序列的启动（以起动色谱部件和色谱数据系统）的样品管理器或类似装置的需求。本文所述的LC系统100既可用于工业环境，又可用于教育环境。LC系统100包括以下色谱(“LC”)仪器中的一种或多种：超高性能液相色谱系统（“UPLC®”系统）；高效液相色谱系统（“HPLC系统”）；超高效合相色谱系统（“UPC2®系统”）；和/或超高效液相色谱系统(“UHPLC”)。色谱系统100可为超临界流体系统、二氧化碳或其他可压缩基础流体色谱系统。
超临界流体色谱法(“SFC”)是使用超临界流体或近超临界流体作为流动相的色谱技术。对于各种液体物质而言，存在某一温度，该物质在高于该温度下无法以液体形式存在，而不论是否升高压力。类似地，存在某一压力，该物质在高于该压力下无法以气体形式存在，而不论是否升高温度。这些水平是该物质的临界温度和临界压力，并且限定该物质的相图上的边界。在这些水平下，液体和蒸气具有相同密度，并且该流体无法通过升高压力来液化。在更高温度或压力下，不存在相变并且该物质充当超临界流体。因此，超临界流体可被描述为通过加热到大于临界温度的温度并压缩到大于临界压力而获得的流体。存在通过在恒定压力下升高温度而得到的从液体到超临界流体的连续相变，或通过在恒定温度下升高压力而得到的从气体到超临界流体的连续相变。
基于可压缩流体的色谱法(“CFC”)包括使用高度可压缩流体的色谱技术，所述高度可压缩流体诸如为超临界流体以及温度和/或压力接近限定流体的超临界状态的边界的流体（即，“近超临界”流体）。因此，CFC系统中的流动相和任选一种或多种共溶剂流体在环境或室内温度和压力下可呈气态，并且在该系统内的至少一个位置中可呈液态、近超临界或超临界状态。流动相在柱处可处于超临界或近超临界状态。如果流体是纯二氧化碳，则流体在色谱系统中的某处可处于超临界状态；然而，当将改性剂诸如甲醇添加到二氧化碳中时，溶剂混合物在某些时候在系统中的一个或多个位置处可呈液态。因此，应当理解，在流动经过色谱柱时是超临界的流体在CFC系统中的其他位置处可呈液态或气态。此外，流体状态可随着改性剂的相对量根据梯度组成改变而改变。
高度可压缩流体也用于色谱系统的流动相。高度可压缩流体色谱法也一直被称为基于CO2的色谱法（其中CO2用于流动相）或超临界流体色谱法(SFC)。（在本申请中，流动相用作描述流过色谱柱的组合流动流的术语。例如，在其中将CO2和甲醇（共溶剂）混合在一起以产生通过色谱柱的组合流动流的分离中，术语流动相将指代CO2和甲醇共溶剂两者。在不存在共溶剂的分离中，单独的CO2将被称为流动相。）类似地，高度可压缩流体萃取一直被称为超临界流体萃取(“SFE”)。
因此，高度可压缩流体色谱法是一种被配置为使用包含在环境/室内温度和压力下可处于气态的流体（例如，二氧化碳、氟利昂等）的溶剂操作的色谱法。通常，高度可压缩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。因此，常规HPLC或UHPLC操作条件下的流动相流体（诸如甲醇和水）不被视为高度可压缩流体色谱系统。尽管高度可压缩流体色谱法可以用几种不同的化合物进行，但二氧化碳用作参考化合物，因为它是目前最常用的。高度可压缩流体色谱法可被称为基于二氧化碳的色谱法，或者在某些情况下可被称为超临界流体色谱法，特别是在使用二氧化碳作为流动相的情况下。在一些方面，流动相可包含至少10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、98%或约100%高度可压缩流体，例如二氧化碳。
在早期色谱仪器中，使用约35巴的高压在填充柱中产生流动。这些系统被称为高压液相色谱（“HPLC”）。20世纪70年代，HPLC技术得到改进并且操作压力提升到最高至400巴，于是在此基础上结合了改进的进样器、检测器和柱。随着技术表现不断进步诸如颗粒更小和压力更高，该技术的缩写保持不变，但名称更换为高效液相色谱（也被称为“HPLC”）。此外，2004年，仪器和柱技术的进步使色谱中的分辨率、速度和灵敏度提高。高性能可通过使用具有粒度在1.5至2微米范围内的颗粒的柱来实现，并且具有专门能力的仪器可在约1250巴下输送流动相并被称为超高性能液相色谱法(“UPLC®”)或超高效液相色谱法(“UHPLC”)。
如今，LC仪器可鉴别低至万亿分之份数(ppt)的痕量浓度的化合物。存在与溶剂被泵送通过LC系统时的压力有关的许多变型，即，低压色谱法（大约在25巴下）、高压色谱法（大约在400巴下）和最近的超高压色谱法（大约在1250巴下）。HPLC和UPLC®可用于许多行业，包括制药、食品、化妆品、环境基质、法医用样本和工业化学品。
如本文所述，LC系统100包括LC仪器2，该LC仪器具有柱管理器6和分析溶剂管理器4。LC系统100还包括外部装置10，诸如e-SAT/IN模块，但不具有、采用或需要样品管理器或其他自动采样器。
LC系统100还可包括检测器8。检测器8是LC系统2的部件，其鉴别样本成分并定量样本成分的浓度。从根本上说，检测器8记录在其显示器上生成色谱图所需的电信号（数据信号）。由于样本化合物特性可能不同，因此已开发了不同类型的检测器。例如，如果化合物可吸收紫外光(“UV”)，那么使用UV吸收检测器。如果化合物发荧光，那么使用荧光检测器。如果化合物发生电离，那么可使用质谱仪(“MS”)检测器。如果化合物不具有这些特性，那么使用更普遍类型的检测器，诸如蒸发光散射检测器(ELSD)或示差折光率检测器(“dRI”)。一种强有力的方法是使用串联的多个检测器。例如，UV和/或ELSD检测器可与MS结合用来分析色谱分离的结果。这从单次进样提供关于分析物的更全面的信息。
目前，色谱法可利用被分类为整体性质检测器或特定性质检测器的检测器。整体性质检测器测量柱22放电的整体物理形状，特定性质检测器测量溶质的物理性质或化学性质。整体性质检测器包括折射率检测器，电化学检测器和光散射检测器。特定/溶质性质检测器包括UV可见光检测器、荧光检测器和质谱检测器。
LC系统100还可包括色谱数据系统62，该色谱数据系统可从模拟通道或数字通道收集数据。色谱数据系统62包括数据采集计算机58和色谱数据软件（未示出），并且允许用户控制某些色谱部件，诸如分析溶剂管理器4和柱管理器6和/或检测器8。色谱数据系统62向外部装置发送信号以启动LC仪器2使之开始色谱过程。
通常，柱管理器6可针对具有内径(“I.D.”)为0.3至4.6mm且长度为30至150mm的尺寸的二至四个柱14a, 14b提供自动切换。柱管理器6的附加特征部包括从4至90℃加热和冷却柱、对每个柱14a, 14b跟踪的使用寿命信息、高级设计柱前溶剂加热。
柱管理器6结合了一个或多个可程序化切换阀（本文称为样品阀16）。在某些实施方案中，样品阀16可为六通阀。然而，如本文所述，样品阀16可为八通阀或十通阀。样品阀16连接到柱14和/或检测器8及溶剂管理器4。
如图2B、图2C和图2H所示，柱管理器6包括至少一个柱14，或可具有两个柱14a,14b。柱管理器6具有可被移除的隔室盖66。柱管理器6还具有在使用多个柱14时进行独立温度控制的一个或多个柱槽12以及用于保持主动预热器68的保持器。如图2C、图2D、图2F和图2G所示，柱14和主动预热器68可定位在柱槽12中。如图2E所示，主动预热器68具有突片69a和69b，这些突片被夹紧以将主动预热器插入到柱槽12中。主动预热器68由保持器71保持在柱管理器6的柱槽12内。
对于具有超过一个柱14的LC仪器2，如本文所述，提供柱选择阀18以建立样品阀16与柱14之间的流体通路以便用于分析。如图3所示以及本文进一步讨论，样品阀16可具有手动进样器口16-3（下述流体口）以及连接到口16-1和16-4的样品环40。来自分析溶剂管理器4的洗脱液管路46在流体口16-5和流体口16-6处连接到样品阀16，预热器管路15连接到色谱柱14a或14b。另外，存在样品满溢管路56，该样品满溢管路附接到通向废液或收集储液器44的流体口16-2。图4中示出了加压进样源52的实施方案。
本发明LC系统100可具有多达四个不同分析溶剂管理器4。分析溶剂管理器4可为二元溶剂管理器（未示出）、等度溶剂管理器（未示出）、四元溶剂管理器（未示出）或惰性四元溶剂管理器（未示出）。等度溶剂管理器仅输送单种色谱元素。二元溶剂管理器允许使用两个独立泵对两种独立色谱洗脱液进行可程序化输送，其中在每个泵的高压出口处进行洗脱液的混合。四元溶剂管理器允许多达四种色谱洗脱液的可程序化共混，其中先在低压下进行洗脱液的混合，再在高压下输送色谱共混洗脱液。惰性四元溶剂管理器与四元溶剂管理器相同，但其中构造材料已从不锈钢改变为钛和镍钴基合金管材（称为NeoNickel MP35N合金）。
柱管理器6和分析溶剂管理器4与一个或多个检测器8一起提供了可促进单维和多维分析的多种多样的仪器。溶剂管理器4和进样器（未示出）可维持高达124、106kPa（1241巴，18000psi）的压力，并且可生成具有最小梯度延迟的梯度。色谱流速的范围可为几µL/min至数100mL/min的任何值。在该示例中，使用0.1至2.2mL/min的典型流速范围。
另外，LC仪器2可具有主动预热器68。柱温变化可使峰保留时间漂移并改变峰形，从而增加了实现精确结果的难度。柱管理器6有助于通过控制柱温来确保精确可重现的分离。可安装补充预热装置（主动预热器）以在引入溶剂进入任何柱之前对其进行加热。例如，主动预热器68在引入洗脱液（溶剂）进入柱14之前将洗脱液加热到特定柱温。主动预热器68的使用确保在程序化且预先平衡的柱温下而非在引入溶剂的温度下进行分离。
更具体地讲，目前可使用各种形式的柱管理器6。例如，柱管理器6（由沃特世公司(Waters)出售的CM-A）提供具有过滤柱或保护柱的两个柱标准（150mm的最大长度）或如由任选管材套件支持且I.D.高达4.6mm的四个柱（50mm的最大长度）。沃特世公司(Waters)还出售CM- AUX柱管理器6，其提供包括两个柱标准（最大长度为150mm且具有过滤柱或保护柱）的柱容量。这两个柱管理器6（CM-A和2 CM-AUX）可组合以支持多达六个柱。CM-A柱管理器6还包括切换阀（两个九通八位阀），这些切换阀可提供柱之间的可程序化、自动或随机接入切换，并且提供旁路以实现快速溶剂转换。柱隔室的温度范围为4.0至90.0℃，可以以0.1℃增量设定。每个模块两个独立加热/冷却区（堆叠配置中有多达六个区）在柱管理器6中也是可用的。柱管理器的一个或多个柱隔室的温度精度为±0.5℃。柱管理器的一个或多个柱隔室的温度稳定性为±0.3℃。柱管理器6使用所利用的标准溶剂调理作为主动预热。柱跟踪设置有eCord技术柱，其使信息管理跟踪并存档柱使用历史。2D支持是任选的。
本发明LC系统100还可独立地控制多达三个外部阀20以用于样品稀释并且通过分析方法附接到柱管理器6。此外，再循环系统和装置（未示出）可连接到柱管理器4以对流过样品满溢管路56的过量样品进行处置或再循环。在整个LC仪器2中使用管材。管材可为在高离子强度水性条件下实现耐腐蚀性的不锈钢或MP35N，或为PEEK。
如图5A和图5B所示，外部装置10可为e-SAT/IN（以太网-卫星/接口）模块。这种类型的外部装置10是单时基、双通道模数(A/D)转换器。具体地讲，e-SAT/IN模块为低电源线输入频率（50或60Hz）、50至60HZ下2至480个样品/秒(Hz)的固定数据采集速率以及视取样速率而定高达24位的A/D转换提供软件可选择设置。参见沃特世公司(Waters)外部装置安装指南71500049404/修订版C，2014年，第1-3页。e-SAT/IN模块10使用专用局域网(“LAN”)来与色谱数据系统62通信，并且使用10 base-T以太网接口连接到色谱数据系统62。色谱数据软件和其他控制驱动器用于控制并操作外部装置10。对于仪器控制，仪器需要驱动器和固件及实用应用程序。仪器驱动器方法允许创建软件插件以增加硬件控制能力。
如图5A和图5B所示，外部装置可具有两个模拟输入通道70a和70b、一个用于通信的以太网10 base-T连接器（未示出）、一个BCD输入口74以及三个可程序化事件输出76、78和80。网络接口卡(“NIC”)（未示出）可用于与外部装置10通信。该卡的寻址允许在色谱数据系统62与外部装置10之间建立一个或多个通信。另外，在色谱数据系统62将识别外部装置10的存在之前，可将软件驱动器安装在色谱数据系统计算机58中。外部装置10在通电时通常将进行自检和内部校准。
如图6所示，LC系统100可包括单个外部装置、标准以太网电缆以及模块化耦合器和以太网交叉电缆（例如，10 BASE-T以太网电缆）。如图6所示，当需要至若干仪器的连接时，LC系统100可具有多个外部装置10a, 10b, 10c1, 10c2。网络交换机盒60（本文也可被称为以太网交换机盒60）可用于多路复用外部装置10与计算机58之间的通信。计算机58通过其网络地址来识别每个外部装置10。
在本发明色谱系统100中，预备环路配置（未示出）可用于在色谱系统的其余部分（泵、检测器或色谱数据系统）未准备好运行或从下一个样品收集数据时防止进样。触点闭合由晶体管-晶体管逻辑电路进行内部控制。将所称的“预备环路架构”应用于色谱系统允许外部信号应用于仪器（不受色谱数据软件的直接控制）以在色谱分析启动时开始。预备环路架构向色谱数据软件通知何时继续进行色谱分析。预备环路架构阻止色谱数据软件启动色谱分析直到“预备环路”闭合。
两个可程序化事件输出使用晶体管-晶体管逻辑(“TTL”)，并且一个可程序化事件输出使用继电器事件输出。晶体管-晶体管逻辑是由双极结型晶体管(“BJT”)和电阻器构建的一类数字电路。其之所以被称为晶体管-晶体管逻辑，是因为逻辑选通功能（例如，“逻辑与”）和放大功能均由晶体管执行（与RTL和DTL截然不同）。作为外部装置10的e-SAT/IN模块提供如下表1所示的三个可程序化事件输出：
表1
可程序化事件输出
Figure 600903DEST_PATH_IMAGE002
事件电缆（未示出）在外部装置10与LC系统部件之间传输触发信号。如本文所述，外部装置10发送可触发LC系统的其他部件的动作的一个或多个信号，所述一个或多个信号在本文有时可被称为事件信号、事件输入信号、事件输出信号和/或事件输出。
例如，事件输入和事件输出信号可对应于位于前面板上的八位I/O连接器82，并且正下方的表2为外部装置10提供了事件输入和事件输出分配。
表2
事件输入和输出信号分配
Figure 190147DEST_PATH_IMAGE004
此处，TTL1 76（位置3和4）环回并连接到INJ START 80（位置7和8）。TTL2 78（位置5和6）连接到分析溶剂管理器4的INJ START 80。因此，当分析溶剂管理器4接收INJ START信号时，其向其他部件（即，柱管理器6）发送出信号以使之起动。
在一个示例中，在外部装置通电之后，外部装置10执行自检以确定该单元有功能。当成功完成通电自检序列时，LED指示灯88b将显示该单元正在请求IP地址。LED指示灯88b通过闪烁指示（例如）外部装置10正在请求IP配置信息。在外部装置10接收到IP配置信息之后，LED灯88b保持接通并且外部装置10准备好使用。
为了配置外部装置10，必须通过使用色谱数据系统62中的色谱数据软件将首选项与外部装置10相关联。例如，可指定取样速率、BCD首选项、单位和比例因子中的每一者。另外，启用事件输出会生成触点闭合，该触点闭合可在事件时钟开始后的指定时间启动其他装置上的过程。该触点闭合可控制馏分收集器或图表记录器的操作，或激活溶剂或柱切换阀。
色谱数据软件可提供可为数据采集手动创建和选择的不同样品集方法。例如，数据收集开始的时间可被指定并且可从进样时间起测量。此外，可对数据采集的延迟起动进行程序设计。而且，可控制数据文件的大小。另外，可消除数据文件中的洗脱液前沿。然而，如果实验室受到监管，这些数据起始参数可被允许或可不被允许。
色谱数据软件和色谱数据系统可采集数据并且控制多种LC仪器2。另外，可通过色谱数据软件（诸如MS和PDA）来应用高级检测技术，无需外包给第三方。可部署另外的应用，包括但不限于溶出度、方法验证、整体化学结构和聚合物或尺寸排阻分析。从自定义计算到最终报告和电子签名，色谱数据软件和色谱数据系统可使实验室生产效率更高。如本文所述，色谱数据软件可控制HPLC、UPLC®、UHPLC和UPC2®仪器和系统并处理它们的数据。
如上所指出，可通过以下方式起动进样过程：将信号从色谱数据系统62中的色谱数据软件发送到外部装置10使之作好准备。图10A、图10B、图10C1和图10C2示出了如可在数据采集计算机58的控制台（未示出）上出现的由色谱仪器软件显示的一系列色谱仪器用户菜单90a、90b和90c。如上所指出，可产生此类菜单的一种已知的可用色谱仪器软件包已由沃特世公司(Waters)作为EMPOWER色谱数据软件出售和标记。
具体地讲，图10A示出了用于柱管理器6的色谱仪器控制台用户菜单以及高级操作模式的选择和六通两位阀的识别。图10B示出了用于柱管理器6的仪器方法编辑器以及高级操作模式的选择、启动阀位和事件表程序设计。图10C1和图10C2示出了用于外部装置的仪器方法编辑器，示出了“预备环路”继电器操作模式的选择。当色谱仪器软件起动样品集时，将“设置”信号发送到外部装置使之作好准备。外部装置继而将信号发送到自身，从而触发“进样开始”以起动色谱系统和数据收集系统。
图10A和图10B的菜单允许用户将柱管理器6置于高级操作模式并且识别和选择用于进样的六通两位阀。一旦将样品注射到样品阀16中并且起动色谱数据软件，就将信号发送到外部装置10以设置并作好准备（图10C1和图10C2）。然后外部装置10将信号发送到自身（内部信号）以触发数据采集的启动。“进样开始”步骤从数据采集过程的启动开始。换句话讲，外部装置10的事件输出（信号）用于启动色谱过程。
具有单个柱的HPLC系统
图11A和图11B示出了示例性LC系统100，该LC系统包括具有一个样品阀16和一个柱14的LC仪器2。样品阀16具有两个位置，即第一位置和第二位置。如图所示，样品阀16具有样品环40、六个流体口16-1、16-2、16-3、16-4、16-5和16-6以及三个流通管道16-11、16-12和16-13。样品环40连接流体口16-1和流体口16-4。通过流体口16-3将样品注射到样品阀16中。被设计为收集过量样品或废液的储液器44或其他装置由管材连接到流体口16-2。溶剂管理器4由管材连接到流体口16-5。柱14使用管材连接到流体口16-6。
在图11A中，样品阀16被示出为处于第一位置。在第一位置中，流通管道16-11将流体口16-1连接到流体口16-2，从而建立样品环40与储液器44之间的流体通路。流通管道16-12将流体口16-3连接到流体口16-4，从而为注射的样品提供流体通路，使之流过其中到达样品环40。另外，在第一位置中，流通管道16-13将流体口16-5连接到流体口16-6，从而建立洗脱液或溶剂从溶剂管理器4到柱14和/或检测器8的流体通路。
在图11B中，样品阀16被示出为处于第二位置。在第二位置中，流通管道16-11将流体口16-2连接到流体口16-3，以建立手动进样点至废液或储液器44之间的流体通路。在第二位置中，流通管道16-12将流体口16-4连接到流体口16-5，从而提供使洗脱液从溶剂管理器4流出并且该溶剂管理器可推动样品流过样品环40的流体通路。另外在如图11B所示的第二位置中，流通管道16-13将流体口16-1连接到流体口16-6，从而建立从溶剂管理器4流过样品环40到达柱14和/或检测器8的流体通路。
如本文所述，在第一位置中，样品阀16被配置为建立从进样到废液的流体通路，并且具有溶剂从溶剂管理器4到柱14和/或检测器8的另一个流体通路。在第二位置中，样品阀16建立从分析溶剂管理器4的溶剂管理器4流过样品环40以推动样品流过样品阀16到达柱14和/或到达检测器8的流体通路。另外，在第二位置中，建立从手动进样点到废液或储液器44的流体通路。
样品装载/注射
在注射之前以及在操作期间，分析溶剂管理器4接通以建立色谱溶剂流过样品阀16的连续流体通路。如上所指出，在第一位置中，溶剂管理器4将洗脱液（溶剂）排放到样品阀16的流体口16-5中，从而建立流体口16-5与柱14（后接检测器8）之间的流体通路。更具体地讲，将溶剂泵送到流体口16-5中以建立流体口16-5、流通管道16-13、流体口16-6和柱14之间的流体通路。
通过向样品阀16中引入的加压进样源52将样品装载到柱管理器6中。在样品阀16的第一位置中，样品流入样品环40中，从而形成流过样品阀16到达废液或储液器44的流体通路。更具体地讲，将样品注射到流体口16-3中，从而建立从流通管道16-12进入流体口16-4流过样品环40、再进入流体口16-1流过流通管道16-11并离开流体口16-2到达储液器44a之间的流体通路。
样品排放到柱
然后将样品阀16旋转到第二位置（参见例如图11B）。在第二位置中，接着通过样品阀16将样品排放到柱14和/或检测器8。更具体地讲，样品阀16形成进入流体口16-5流过流通管道16-12并离开流体口16-4流过样品环40、再进入流体口16-1流过流通管道16-13并离开流体口16-6的流体通路。另外在第二位置中，形成了从流体口16-3流过流通管道16-11和流体口16-2到达废液之间的流体通路。
为进行下一次进样，将样品阀16往回旋转到其第一位置。
LC仪器-两个柱
图12A至图12F示出了具有两个柱14a和14b及柱选择阀18的本发明LC仪器2。柱14各自具有第一入口端36和第一出口端38。如图所示，样品阀16可为具有两个位置的六通阀，并且选择阀18可为具有两个位置的七通阀。
如上所述，在这些图中，样品阀16具有样品环40、六个流体口16-1、16-2、16-3、16-4、16-5和16-6以及三个流通管道16-11、16-12和16-13。可通过流体口16-3将样品注射到样品阀16中。样品环40连接到流体口16-1和16-4。流体口16-2连接到被设计为收集过量样品或废液的储液器44或其他装置。分析溶剂管理器4连接到样品阀16的流体口16-5。此外，样品阀16的流体口16-6连接到柱选择阀18的流体口18-5。至流体口16-2、流体口16-5和流体口16-6的连接由管材建立。
图12A示出了处于第一位置的样品阀16以及处于第二位置的柱选择阀18，其中样品被引入到第一柱中并且第二柱离线并排出到废液。图12B示出了处于第二位置的样品阀16以及处于第一位置的柱选择阀18，其中色谱洗脱液使样品从一个环路流动到第一柱14a中并流动到检测器8中。第二柱14b离线并且排出到废液。图12C示出了样品阀16返回到第一位置，其中环路40就绪并且可用于接收样品。图12D示出了处于第一位置的样品阀16以便样品加压注射到样品环40中且过量样品转向废液。柱选择阀处于第二位置以允许样品被引入到第二柱中，并且第一柱离线并排出到废液。图12E示出了处于第二位置的样品阀16以及处于第二位置的柱选择阀18以便将样品引入到第二柱14b中并流动到检测器8。图12F示出了处于第一位置的样品阀以及处于第二位置的柱选择阀18以便填充样品环40，其中样品环准备好另一次进样。
更具体地讲，在样品阀16的第一位置中（图12A、图12C、图12D和图12F），流通管道16-11将流体口16-1连接到流体口16-2，从而建立样品环40与废液或储液器44a之间的流体通路。另外，流通管道16-12将流体口16-3连接到流体口16-4，从而为注射的样品提供流体通路，使之流过其中到达样品环40。此外，如这些图所示，流通管道16-13将流体口16-5连接到流体口16-6，从而建立洗脱液或溶剂从溶剂管理器4到柱选择阀的口18-5的流体通路。此处，将样品引入到样品环40中。色谱溶剂流进入并流过第一柱14a，然后一直流动到检测器8。
将样品阀16旋转到第二位置。在样品阀16的第二位置中，如图12B和图12E所示，推动样品流过样品环40并将样品排放到柱选择阀18的流体口18-5中，其中提供了通向两个柱之一（即，第一柱14a或第二柱14b）的流体通路。更具体地讲，如图所示，在第二位置中，旋转样品阀16，从而形成进入流体口16-5流过流通管道16-12并离开流体口16-4流过样品环40、再进入流体口16-1流过流通管道16-13并离开流体口16-6的流体通路。然后含色谱溶剂的样品从环路40流动到第一柱14a中，接着流动到检测器8。为进行下一次进样，将样品阀16旋转到第一位置。
如图12A至图12F所示，柱选择阀18具有七个流体口18-1、18-2、18-3、18-4、18-5、18-6和18-7以及三个流通管道18-11、18-12和18-13。流体口18-1连接到第一柱14a的第二端38。流体口18-2连接到检测器8。流体口18-3连接到第二柱14b的第二端38。流体口18-4连接到柱14a的第一端36。柱选择阀18的流体口18-5连接到样品阀16的流体口16-6。流体口18-6连接到柱14b的第一端36。流体口18-7连接到储液器44b。本段落中描述的流体口（18-1、18-2、18-3、18-4、18-5、18-6和18-7）连接各自使用管材建立，并且一个连接使用主动预热器建立。如本文所述，管材可由不锈钢、MP35N或PEEK制成。
如上所指出，柱选择阀18具有两个位置。如图12A、图12B和图12C所示，在第一位置中，流通管道18-11将流体口18-1连接到流体口18-2以提供从柱14a的第二端38到检测器8的流体通路。另外，在选择阀18的第一位置中，流通管道18-12将流体口18-3连接到18-7，从而提供从柱14b的第二端38到废液或储液器44b的流体通路。此外，在选择阀18的第一位置中，流通管道18-13将流体口18-4连接到流体口18-5，从而建立从样品阀16到柱14a的第一端36的流体通路。
如图12D、图12E和图12F所示，在柱选择阀18的第二位置中，流通管道18-11将流体口18-3连接到流体口18-2以提供从柱14b的第二端38到检测器8的流体通路。另外，在选择阀18的第二位置中，流通管道18-12将流体口18-1连接到18-7，从而提供从柱14a的第二端38到废液或储液器44b的流体通路。此外，在选择阀18的第二位置中，流通管道18-13将流体口18-5连接到流体口18-6，从而提供从样品阀16的流体口16-6到柱14b的第一端36的流体通路。如图所示，在第二位置中，选择阀18被配置为选择柱14b，从而建立从柱14b的第二端38到达流体口18-3、流过流通管道18-11离开流体口18-2并到达检测器8的流体通路。
如图12A所示，样品阀16处于第一位置并且柱选择阀18处于第一位置。建立分析溶剂流，其中色谱溶剂被泵送经过样品阀16和选择阀18两者并进入柱14a和检测器8。通过使用加压进样源（未示出），用待分析的样品填充样品环40且过量样品转向废液或储液器44a。另一个柱14b离线并且排出到废液或储液器44b。特别地，经由加压进样源将样品经流体口16-3注射到样品阀16中，使之流过流通管道16-12进入流体口16-4、流过第一样品环40进入流体口16-1、再流过流通管道16-11并离开流体口16-2到达储液器44a。将溶剂从溶剂管理器4泵送到流体口16-5中，从而建立流过流通管道16-13离开流体口16-6到达柱选择阀18的流体口18-5、流过流通管道18-13离开流体口18-4、流过柱14a到达流体口18-1、再流过流通管道18-11离开流体口18-2并到达检测器8或多个检测器（未示出）的流体通路。
将样品引入到第一柱中
为了将样品引入到第一柱14a中，将样品阀16旋转到第二位置，并且不旋转选择阀18而是使其保持处于第一位置。如图12B所示，样品阀16处于第二位置并且选择阀18处于第一位置。在阀16和18的该配置中，样品环40被布置成与色谱洗脱液流成一直线，并且样品流动到柱14a中以便分离组分且流体流继续流动到一个或多个检测器8。更具体地讲，样品流出样品阀16的流体口16-6到达选择阀18的流体口18-5，并且流过流通管道18-13并离开流体口18-4进入柱14a的第一端。样品穿过柱14a并且继续流出柱14a的第二端到达流体口18-1，流过流通管道18-11并离开流体口18-2到达一个或多个检测器8。
因此，在没有自动采样器或其他样品管理器的情况下起动色谱过程并引入样品。
为下一个样品作准备
在将样品排放到检测器8中后，样品阀16返回到其第一位置，同时选择阀18保持处于第一位置以选择柱14a。分析溶剂流继续流动，其中色谱溶剂被泵送经过样品阀16和选择阀18两者并进入柱14a和检测器8。样品阀16的样品环40准备好用另一次进样来填充以便进行分析。柱14b保持离线并且排出到废液或储液器44。
第二柱的选择
如图12C所示，为了选择另一个柱14b来进行样品分析，在样品阀16返回到其第一位置之后，将选择阀18旋转一个口位置以建立如图12D所示通向柱14b的流体通路。然后建立分析溶剂流，其中色谱溶剂被泵送经过样品阀16和选择阀18两者并进入柱14b和一个或多个检测器8。具体地讲，将溶剂从溶剂管理器4泵送到样品阀16的流体口16-5中，从而建立从流体口16-5流过流通管道16-13和流体口16-6到达柱选择阀18的流体口18-5之间的流体通路。在如图12D所示的柱选择阀18内，流体通路继续经过流通管道18-13并离开流体口18-6进入柱14b的第一端36。从柱14b开始，流体通路还继续从柱14b的第二端38到达流体口18-3，经过流通管道18-11并离开柱选择阀18的流体口18-2到达检测器8或多个检测器（未示出）。
如图12D所示，通过使用如上所述的加压进样源（未示出），用待分析的样品填充样品环40且过量样品转向废液或储液器44a。具体地讲，经由加压进样源将样品经流体口16-3注射到样品阀16中，使之流过流通管道16-12进入流体口16-4、流过样品环40进入流体口16-1、再流过流通管道16-11并离开流体口16-2到达储液器44a。第一柱14a此时离线并且通过在以下部分之间建立的流体通路排出到废液或储液器44b：从流体口18-4流过第一柱14a进入流体口18-1，再流过流通管道18-12离开流体口18-7并到达废液或储液器44b。
将样品引入到第二柱中
如图12E所示，在样品环40中装载样品后，将样品阀16旋转一个流体口位置，使得样品环40被布置成与色谱洗脱液流成一直线。选择阀18保持处于第二位置，使得柱14b被选择。将样品引入到柱14b中以便分离组分。柱14a离线并且排出到储液器44b。溶剂管理器4保持接通。
处于第二位置的选择阀18建立从样品阀16经柱14b到达检测器8的流体通路。样品环40中的样品经流体口16-1流过流通管道16-13排放到流体口16-6，然后离开样品阀16的流体口16-6排放到柱选择阀18的流体口18-5。在柱选择阀18中，流体通路继续经过流通管道18-13并离开流体口18-6进入柱14b的第一端36以便进行分离。还在以下部分之间建立了流体通路：从第二柱14b的第二端38到达流体口18-3，流过流通管道18-11离开流体口18-2到达检测器8和/或多个检测器。
为下一个样品作准备
如图12F所示，样品阀16通过将该阀旋转一个位置来返回到第一位置，同时选择阀18保持处于第二位置。溶剂管理器4保持接通，并且洗脱液（溶剂）继续流过阀16、18和柱14b到达检测器8或多个检测器。然后样品环40准备好经由加压进样源来填充以便进行分析。柱14a离线并且排出到第二收集储液器44b。
另选地，在将样品排放到检测器8后，LC系统100可如上所述的那样重新配置以建立进入和通向柱14a的流体通路。在该情况下，样品阀14和选择阀18两者均返回到其第一位置。
适用于样品稀释的单柱或多柱应用
图13A、图13B、图13C和图13D呈现了利用加压进样来提供样品稀释的本文所述LC系统100的单柱和多柱的示例。标题为Automated Dilution for Liquid Chromatography（用于液相色谱的自动稀释）的美国专利No. 9,551,329中描述了用于在LC系统中稀释样品的类似方法，其中从储液器抽出样品和稀释剂并将它们混合以生成一定体积的稀释的样品，然后将该稀释的样品装载到样品环中并注射到流动相中。
如图13A至图13D所示，本发明LC系统100可包括外部阀20和混合三通28。混合三通28使用管材连接到外部阀20和样品阀16。稀释泵26使用管材连接到混合三通28。更具体地讲，外部阀20是具有如下两个位置的可程序化切换阀：第一位置和第二位置。外部阀20具有主环路42、六个流体口20-1、20-2、20-3、20-4、20-5和20-6以及三个流通管道20-11、20-12和20-13。主环路42连接流体口20-4和20-1。流体口20-2连接到被设计为收集过量样品或废液的储液器44b或其他装置。样品泵24连接到外部阀20的流体口20-5。外部阀20的流体口20-6连接到混合三通28。在该实施方案中，将样品注射到外部阀20的流体口20-3中。使用管材来建立本段落中描述的每个连接。
外部阀20在图13A、图13C和图13D中被示出为处于第一位置。在第一位置中，流通管道20-11将流体口20-1连接到流体口20-2，从而建立主环路42与废液或储液器44b之间的流体通路。流通管道20-12将流体口20-3连接到流体口20-4，从而提供流过主环路42进入流体口20-1、再流过流通管道20-11进入流体口20-2并从其离开后到达废液的流体通路。另外，流通管道20-13将流体口20-5连接到流体口20-6，从而建立从样品泵24到达混合三通28进入样品阀16的流体口16-3、流过流通管道16-11离开流体口16-2并到达废液或储液器44a的流体通路。
外部阀20在图13B中被示出为处于第二位置。在第二位置中，流通管道20-11将流体口20-2连接到流体口20-3，以建立加压进样点至废液或储液器44b之间的流体通路。在第二位置中，流通管道20-12将流体口20-4连接到流体口20-5，从而提供使洗脱液从样品泵24流出并且该样品泵可推动样品流过主环路42的流体通路。另外，在如图13B所示的第二位置中，流通管道20-13将流体口20-1连接到流体口20-6，从而建立从样品泵24流过主环路42到达混合三通28的流体通路。
样品装载
对于样品装载而言，图13A示出了LC系统，该LC系统具有处于第一位置的外部阀20以及处于第一位置的样品阀16。在主环路42中装载待分析的样品且过量样品流动到废液。稀释泵26和样品泵24被充满但处于空闲状态。色谱溶剂从溶剂管理器4泵送经过样品阀16进入柱14或检测器8。具体地讲，使用手动进样器52将样品注射到流体口20-3中，从而提供样品流过流通管道20-12、离开流体口20-4进入主环路42、再进入流体口20-1流过流通管道20-11并离开流体口20-2到达废液或储液器44b的流体通路。如图11B、图12B和图12E所示及如上所述的那样建立了流过样品阀16的流体通路。
样品稀释和样品装载
图13B示出了LC系统2，该LC系统被配置为在混合三通28处稀释（或淬灭）样品。外部阀20移动到第二位置中，并且样品阀16移动到第二位置中。例如，从第一位置，外部阀20旋转一个口位置而到达第二位置。类似地，从第一位置，样品阀旋转一个口位置而到达第二位置。外部阀20和/或样品阀16旋转一个口位置而到达相同位置。将样品排放到混合三通28，在此处将样品与来自稀释泵26的稀释剂混合。然后将稀释的样品自动地装载到样品阀16的样品环40中。接通溶剂管理器4的分析泵22以建立进入柱14和检测器8的色谱溶剂流。
在外部阀20的第二位置中，流通管道20-12将流体口20-5连接到流体口20-4，从而建立从样品泵24流过主环路42进入流体口20-1、再流过流通管道20-13离开流体口20-6到达混合三通28并在流体口16-3处到达样品阀16之间的流体通路。另外，在样品阀16的第二位置中，流通管道16-12将流体口16-3连接到流体口16-4，从而建立从混合三通28和样品环40进入流体口16-1、流过流通管道16-11并离开流体口16-2到达废液或储液器44a之间的流体通路。
为进行样品稀释，样品泵24以程序化的流速流动，从而将样品从主环路42推动到混合三通28中。在混合三通28处，使用来自稀释泵26的程序化的流来稀释样品，从而形成稀释的样品。将稀释的样品引入到样品阀16的样品环40中，且过量样品转向废液。值得注意的是，可通过样品泵24和稀释泵26的独立流速程序设计来获得不同稀释液。保持分析泵22中的流，其中色谱溶剂流过样品阀16进入柱14和检测器8。
将样品引入到柱和/或检测器中
图13C示出了LC系统2，该LC系统被配置为将样品引入到柱14和/或检测器8中。将稀释的样品排放到用于分离组分的柱14并且/或者排放到检测器8。如图所示，外部阀20移动到第一位置中，并且样品阀16移动到第一位置中。从第二位置，外部阀20沿逆时针方向旋转一个口位置而到达第一位置。类似地，从第二位置，样品阀旋转一个口位置而到达第一位置。外部阀20和/或样品阀16旋转一个口位置而到达相同位置。更具体地讲，将稀释的样品排放到用于组分分离的柱14中，从而建立延续到一个或多个检测器8的流体通路。处于第一位置的外部阀20准备好手动地接受另一个样品。样品泵24和稀释剂泵26排空到废液、再充满并且保持空闲状态，准备好稀释样品。
如上所指出，对于具有多个柱(14a, 14b)的LC系统2，在将稀释剂与样品混合（图13B）后，稀释的样品流过样品阀16和选择阀18（如图12A、图12B、图12C、图12D、图12E和图12F所示及本文所述），且随后在样品引入到柱14和/或检测器8中时外部阀20返回到第一位置。
图13D示出了可将样品稀释并引入到第一柱14a或第二柱14b中。管材将外部阀20连接到混合三通28并连接到样品阀16。另外，管材将样品阀16的流体口16-6连接到选择阀18的流体口18-5。第一柱14a与第二柱14b之间的选择由选择阀18执行，并且取决于选择阀18的配置，如上文针对两柱应用所述。
简言之，为使用两柱应用来分析稀释的样品，将样品注射到处于第一配置的外部阀20的流体口20-3中。然后通过样品泵24将样品从第二样品环42排放到混合三通28中，在此使用由稀释剂泵26排放的稀释剂来稀释该样品。之后进一步将稀释的样品排放到处于第二配置的样品阀16的流体口16-3中，且过量样品流过流通管道16-11离开流体口16-2到达第一收集储液器44。为了装载第一样品环40，将样品阀16旋转一个口位置，使得样品泵24和稀释泵26可推动稀释的样品离开流体口16-6流过流通管道16-12、再离开流体口16-4并进入第一样品环40。过量的稀释样品流出流体口16-1流过流通管道16-11并离开流体口16-2到达第一收集储液器44。样品阀16旋转一个口位置而处于第二配置，使得流通管道16-12提供溶剂泵22与选择阀18之间的流体通路。样品阀16的该配置将填充有稀释的样品的第一样品环40布置成与溶剂泵22成一直线。然后可使用由如上所述选择阀18的配置所提供的第一柱14a或第二柱14b来分析样品。
一旦分析了稀释的样品，样品泵24和稀释泵26就如上所述的那样排空并再充满。溶剂泵22保持接通，且溶剂组合物流流动到柱14a和14b并流动到检测器8。
具有加压进样源的二维技术
如图14A至图14E所示，对于具有加压进样源52的二维应用而言，本发明LC系统100包括第一维柱92、第二维柱94、高pH（大约pH7）洗脱泵30、低pH（大约pH2）洗脱泵32、第一维检测器7、第二维检测器9、分流器34。如图14A至图14E所示，第一维柱92、低pH洗脱泵32、第一维检测器7和溶剂管理器4各自由管材连接到选择阀18。分流器34由管材连接到第一维检测器和第二维柱94。第二维柱94、第二维检测器9、选择阀18各自由管材连接到样品阀16。
在一个实施方案中，样品阀16是具有样品环40、十个流体口16-1、16-2、16-3、16-4、16-5、16-6、16-7、16-8、16-9和16-10以及五个流通管道16-11、16-12、16-13、16-14和16-15的十通阀。选择阀18的流体口18-4连接到流体口16-1。高pH洗脱泵30连接到流体口16-2。样品环40连接到流体口16-3和流体口16-10。流体口16-5连接到废液或储液器44b。流体口16-6被塞住且不使用。第二维检测器9连接到流体口16-7。第二维柱94的出口端38连接到流体口16-8。本段落中描述的这些流体口16-1、16-2、16-3、16-4、16-5、16-6、16-7、16-8、16-9和16-10连接各自使用管材。
样品阀16具有两个位置，即第一位置和第二位置。如图14A和图14E所示，在第一位置中，样品阀16的流通管道16-11将流体口16-1连接到流体口16-2，从而建立从高pH洗脱泵30到达第一维柱92的入口端36并离开后到达废液或储液器44c的流体通路。流通管道16-12将流体口16-3连接到流体口16-4，从而提供使样品装载样品环40进入流体口16-10流过流通管道16-15并离开流体口16-9到达废液或储液器44a的流体通路。另外，流通管道16-14将流体口16-8连接到流体口16-7，从而提供第二维柱94的出口端38与第二维检测器9或多个检测器之间的流体通路。
如图14B、图14C和图14D所示，在样品阀16的第二位置中，流通管道16-11将流体口16-2连接到流体口16-3，从而提供从高pH洗脱泵30流过样品环40进入流体口16-10、流过流通管道16-15离开流体口16-1到达选择阀18的流体口18-4、再流过流通管道18-12离开流体口18-3并进入第一维柱92的入口端36之间的流体通路。另外，流通管道16-12将流体口16-4连接到流体口16-5，从而提供样品到废液或储液器44b的流体通路。另外，在样品阀16的第二位置中，流通管道16-14将流体口16-8连接到流体口16-9，从而提供第二维柱94的出口端到废液或储液器44a之间的流体通路。
如图14A至图14E所示，选择阀18具有八个流体口18-1、18-2、18-3、18-4、18-5、18-6、18-7和18-8以及四个流通管道18-11、18-12、18-13和18-14。流体口18-1连接到溶剂管理器4。流体口18-2连接到第一维检测器7。流体口18-3连接到第一维柱92的入口端36。流体口18-7连接到第一维柱92的出口端38。流体口18-4连接到样品阀16的流体口16-1。流体口18-5连接到废液或储液器44d。流体口18-6连接到低pH洗脱泵32。流体口18-8连接到废液或储液器44c。本段落中描述的每个连接使用管材。
选择阀18具有两个位置：第一位置和第二位置。如图14A、图14B、图14D和图14E所示，在选择阀18的第一位置中，流通管道18-11将流体口18-1连接到流体口18-2，从而提供溶剂管理器4与第一维检测器7之间的流体通路。流通管道18-12将流体口18-3连接到流体口18-4，从而提供从样品阀16的流体口16-1流过第一维柱14进入流体口18-7、再流过流通管道18-14并离开流体口18-8到达废液或储液器44c之间的流体通路。流通管道18-13将流体口18-5连接到流体口18-6，从而提供低pH洗脱泵32到废液或储液器44d之间的流体通路。如上所指出，管材将第二维柱36的入口端36连接到分流器34。管材将分流器34连接到第一维检测器7并连接到废液或储液器44e。
如图14C所示，在选择阀18的第二位置中，流通管道18-11将流体口18-2连接到流体口18-3，从而提供第一维柱92与第一维检测器7之间的流体通路。流通管道18-12将流体口18-4连接到流体口18-5，从而提供从样品阀16的流体口16-1到废液或储液器44d的流体通路。此外，流通管道18-13将流体口18-6连接到流体口18-7，从而提供从低pH洗脱泵32到第一维柱92的流体通路。流通管道18-14将流体口18-8连接到流体口18-1，从而提供从溶剂管理器4到废液或储液器44c的流体通路。
样品装载/注射
图14A示出了LC仪器2，该LC仪器具有处于第一位置的样品阀16以及处于第一位置的选择阀18以用于样品装载。此处，在样品环40中装载待分析的样品且过量样品流动到废液。具体地讲，使用加压进样源52将样品引入到流体口16-4中，从而提供流过流通管道16-12并离开流体口16-3进入样品环40到达流体口16-10、再流过流通管道16-15并离开流体口16-9到达废液或储液器44a的流体通路。高pH洗脱泵30建立了流过第一维柱92到达废液或储液器44c的流。溶剂管理器4建立流动到第一维检测器7和第二维检测器9并且使第二维柱94平衡的弱色谱溶剂强度流。
样品装载到柱上
图14B示出了样品阀16移动到第二位置并且选择阀18保持处于第一位置以将样品引入到第一柱92中。此处，样品阀16移动一个口位置而处于第二位置，使得流通管道16-11将流体口16-2连接到流体口16-3，从而建立从低pH洗脱泵30到达样品环40一直流到第一维柱92、再到达废液的流体通路。溶剂管理器4继续提供流动到第一维检测器7和第二维检测器9并且使第二维柱94平衡的弱色谱溶剂强度流。
样品分离和检测
图14C示出了样品阀16保持处于第二位置并且选择阀18移动到第二位置，以从第一维柱洗脱样品、在第一维检测器7上检测样品并且在第二维柱94上捕获样品。在选择阀18的第二位置中，流通管道18-11提供第一维柱92与第一维检测器7之间的流体通路。从高pH洗脱泵30建立的流体通路通过选择阀18转移到废液或转移到储液器44d。低pH洗脱泵32建立流过选择阀18的流体通路，从而从第一维柱92反冲洗掉样品并在第一维检测器7中进行检测。在第一维检测器7之后，流体流在分流器34处分流，其中样品的一部分捕获在第二维柱94上并且样品的其余部分转向储液器44e处的废液或馏分收集。经过第二维柱94的流继续流动到样品阀16并流动到废液或储液器44a。
第一维柱的平衡
图14D示出了样品阀16保持处于第二位置并且选择阀18移动到第一位置。溶剂管理器4泵送弱色谱溶剂，其从溶剂管路和第二维柱94冲洗低pH缓冲液，从而建立流过样品阀16到达废液或储液器44a的流体通路。从低pH洗脱泵32流出的流转移到废液或储液器44d。高pH洗脱泵30建立流过样品阀16的流体通路以使第一维柱92重新平衡，从而让其准备好下一次进样。
由第二维检测器进行的样品检测
图14E示出了样品阀16移动到第一位置并且选择阀18保持处于第一位置。溶剂管理器4泵送强色谱溶剂以从第二维柱94洗脱样品，从而在第二维检测器9中进行检测。第一缓冲液泵30继续使第一维柱92重新平衡，从而让其准备好下一次进样。样品环40准备好经由加压进样源52接受下一次进样。
使用超高效合相色谱法(UPC2®)的在线过程分析
流式或分批化学合成需要对产物加以分析以通过色谱或光谱技术确定其质量。在早期的现有技术方法中，从化学反应器取出样品并将其发送到分析QC实验室进行测试。这需要过程开发或制造设施在等待结果的时候保持处于空闲状态。当前趋势包括在过程开发领域或制造领域内发生的分析。分析可使用管线式光谱分析或在线色谱分析。这改善了效率和产物的质量。另外，可在强有机溶剂诸如甲苯、四氢呋喃和N-甲基吡咯烷酮（作为示例）中进行化学合成，和/或所合成的化合物为手性的。
因此，为了分析手性化合物，本文描述了没有样品管理器的超高效合相色谱系统。超高效合相色谱(UPC2®)系统允许样品直接从过程流引入到色谱流中。因此，利用UPC2®系统的色谱系统2不需要基于样品瓶的样品管理器，这是因为样品利用由柱管理器控制的阀直接引入到色谱流中。
实施例I
使用外部样品引入注射的等度应用
在该等度实施例中，使用四元溶剂管理(“QSM”)预混色谱洗脱液并将其以0.6毫升/分钟的流速输送到色谱柱。（图15A）。如图15B1和图15B2所示，光电二极管阵列检测器(“PDA”)被程序设计为在273nm（其是所关注的化合物咖啡因的紫外光最大吸光度）下收集单个数据通道。将50µg/mL浓度的咖啡因的样品溶液溶解于水和乙腈（90/10比率）的混合物中并且进行分析。
具体地讲，色谱条件如下：
•色谱柱：
Waters ACQUITY UPLC® BEH C18 1.7µm（2.1mm ID×50mm）部件编号186002350
•柱温：40℃
•色谱洗脱液流速：0.6毫升/分钟
•色谱洗脱液组成：
–洗脱液A（水）：80%
–洗脱液B（乙腈）：15%
–洗脱液C（甲醇）：0%
–洗脱液D（含2.0%甲酸的水）：5%
•进样体积：1µL
使用加压进样源52将样品引入到样品环中(1µL)。样品环附接到容纳在柱管理器(“CM”)内的样品阀。如图15D1、图15D2和图15E所示，经由使用如下事件表来对以预备环路模式发挥作用的外部装置进行程序设计：0.1分钟时发生持续时间为0.02秒的TTL1事件脉冲；0.2分钟时TTL2事件开启；并且0.25分钟时TTL2事件关闭。以这种方式对外部装置进行程序设计允许在色谱数据系统发出“就绪”信号且外部装置10接收到该信号时通过QSM起动色谱系统。如图15C1和图15C2所示，柱管理器被程序设计为在色谱运行启动后0.01分钟时使样品阀从位置1（第一位置）转到位置2（第二位置）以将样品引入到柱上。还如图15C2所示，随后柱管理器被程序设计为在1.0分钟时返回到位置1（第一位置）以允许装载样品进行重复进样。
图15A、图15B1、图15B2、图15C1、图15C2、图15D1、图15D2和图15E示出了用于实施例I的咖啡因仪器方法的色谱数据软件用户菜单。图15A示出了用于四元溶剂管理器的菜单和实施例I的色谱洗脱液组成。图15B1和图15B2示出了用于光电二极管阵列(“PDA”)检测器的菜单以及样品速率、范围和分辨率。图15C1和图15C2描绘了与如实施例I中所述的那样对柱管理器进行程序设计相关联的菜单。图15D1和图15D2示出了用于在实施例I中对e-SAT/In模块进行程序设计的菜单。图15E是如用于在实施例I中收集数据的咖啡因仪器方法的菜单。图15F是实施例I中产生的自动缩放的色谱图。图15G示出了实施例I的峰结果表。图15H示出了带有日期和时间戳的原始数据的表，由该原始数据生成实施例I的峰结果表。
实施例II
用于共混的洗脱液的色谱梯度方法
如本文所指出，图16A示出了收集实施例II的数据所使用的梯度2仪器方法的色谱数据软件菜单。图16B1和图16B2示出了对四元溶剂管理器(“QSM”)进行程序设计的色谱数据软件菜单。图16C1和图16C2示出了对光电二极管阵列检测器(“PDA”)进行程序设计的色谱数据软件菜单。图16D1和图16D2示出了对柱管理器进行程序设计的色谱数据软件。图16E1和图16E2示出了用于对实施例II的e-SAT/IN模块进行程序设计的色谱数据软件菜单。图16F示出了从实施例II获得的使用共混的洗脱液生成的色谱图。图16G提供了四(4)次进样的原始数据文件，其中已丢弃了进样1。图16H1、图16H2、图16H3、图16H4、图16H5、图16H6和图16H7示出了实施例II中检测到的每个峰的组合结果。图16H8示出了原始数据和带时间戳的数据的表，由这些数据生成实施例II的峰结果表。
在该实施例中，使用梯度_2仪器方法来收集数据。（图16A）。如图16F所示，使用四元溶剂管理器4 (“QSM”)以共混的洗脱液来生成色谱梯度，并且将其以0.6毫升/分钟的流速输送到色谱柱（图16B1和图16B2示出了菜单）。光电二极管阵列检测器(“PDA”)被程序设计为在254nm下收集在单个数据通道（图16C1和图16C2）。使用加压进样源52将样品引入到样品环中(1µL)，该样品环附接到容纳在柱管理器(“CM”)内的进样阀。
如图16E1和图16E2所示，按照如下其事件表对以预备环路模式发挥作用的e-SAT/IN模块进行程序设计：0.1分钟时发生持续时间为0.02秒的TTL1事件脉冲；0.15分钟时TTL2事件开启；并且0.20分钟时TTL2事件关闭。以这种方式对e-SAT/IN模块进行程序设计允许在色谱数据系统发出“就绪”信号且e-SAT/In模块接收到该信号时通过QSM起动色谱系统。如图16D2的菜单所示，柱管理器6被程序设计为在色谱运行启动后0.01分钟时使进样阀从第一位置（位置1）转到第二位置（位置2）以将样品引入到柱上。随后柱管理器被程序设计为在3.52分钟时返回到位置1以允许装载样品进行重复进样。（图16D2）。图16H1、图16H2、图16H3、图16H4、图16H5、图16H6和图16H7的表中示出了每种化合物的峰结果。
实施例III
二维液相色谱法
如上所讨论，图17A1、图17A2、图17B1、图17B2、图17C1、图17C2、图17D、图17E1和图17E2示出了色谱数据软件的不同菜单，该色谱数据软件用于对各种仪器进行程序设计并且构成实施例III的色谱数据系统。图17F描绘了原始数据。图17G是实施例III中产生的自动缩放的色谱图。
我们使用能够以高通量方式同时进行纯化和MS分析的二维技术。具体地讲，我们使用二维色谱系统来纯化并分离样品中所含的某些抗体。使用蛋白A亲和色谱法同时对样品进行纯化和定量。在短反相(“RP”)柱上脱盐之后，通过MS分析来确定质量分布。该二维(“2D”) UPLC®方法需要很少乃至不需要样品制备，并且可迅速完成分析，仪器工作周期时间为约七分钟。
在该实施例中，色谱系统包括一维UPLC®四元溶剂管理器、UPLC®柱管理器、UPLC®可调谐UV检测器、UPLC®二元溶剂管理器和e-SAT/IN模块。图17A1和图17A2示出了用于对二维液相色谱系统中的四元溶剂管理器进行程序设计的色谱数据软件的菜单。图17B1和图17B2示出了用于对柱管理器进行程序设计的菜单。图17C1和图17C2示出了用于对二元溶剂管理器进行程序设计的菜单。图17D示出了用于对可调谐UV-Vis (“TUV”)检测器进行程序设计的菜单。图17E1和图17E2示出了用于对e-SAT/In模块进行程序设计的菜单。图17F是包含与该实施例有关的原始数据的表。图17G是实施例III中产生的自动缩放的色谱图。
该二维液相色谱系统可从任何加压源或过程接受外部样品。样品的体积不受限制，因为所安装的环路可被构造为处理任何所需的体积。UPLC®二元溶剂管理器(“BSM”)流动路径被改变，以使得BSM可输送对于独特阀位置独立的流动相（要么是动相A要么是流动相B）而无需混合流动相A或B且对于100%流动相A或B输送没有时间延迟。
实施例IV
抗体检测的二维应用
在该实施例中，通过使用色谱数据系统(“CDS”)来用色谱数据软件进行数据采集，从而为初始条件设置液相色谱系统。使用UPLC®柱管理器仪器方法的程序化事件，让八通两位阀18和十通两位阀16处于位置1（初始位置）。建立0.2毫升/分钟的流速以使第二维柱94（即，MassPrep™微脱盐柱）平衡，并且使用四元溶剂管理器(“QSM”)利用由水/含2%甲酸的水（流动相A/流动相D，95/5）组成的初始梯度流动相来建立流向第一维检测器和第二维检测器的流。在该特定情况下，第二维检测器是被程序设计为处于280nm的检测波长下的TUV检测器。
MassPrep微脱盐柱包含聚合物基反相装填材料，该材料可用于在质谱分析之前使蛋白样品有效脱盐。这些柱中包含的苯基装填相材料能成功地保留蛋白，从而允许先将盐洗出到废液，再将脱盐蛋白洗脱到质谱仪中。采用优化的LC/MS方法，可实现低至四分钟的循环时间。
如本文所述，分流器34可铺设到第一维检测器之后的流动路径中，从而将一些样品转移到废液或馏分收集器，同时将该样品的其余部分装载到第二维柱上。这允许更少量的样品从第二维柱洗脱到第二维检测器（诸如质谱仪）而不超过检测器的检测极限。然而，在该实施例中未安装分流器，以使得所有样品都将装载到第二维柱上，从而允许用不太灵敏的TUV检测来检测。经由加压进样源52将重构的单克隆抗体样品（浓度为10mg/mL的英夫利西单抗）装载到样品环中，且过量样品转移到废液。
使用CDS启动色谱运行，其中e-SAT/IN模块启动该信号以使QSM起动并且让QSM广播到系统部件的其余部分而使其余部分起动。在时间0.01分钟时，柱管理器程序化事件将十通阀移动到如本文所述的位置2。在时间0.02分钟时，使用BSM泵以流动相B（pH 7缓冲液）建立流向第一维柱（即，POROS® CaptureSelect® IgA亲和柱）的1毫升/分钟流速且该流流向废液。CaptureSelect® IgA亲和柱是预充填的亲和柱，其能够利用亲和力解决方案来纯化抗体、抗体片段和抗体谱。然后使用pH 7缓冲液将样品从该环路移动到第一维柱上，其中单克隆抗体被保留（被捕获）且样品组分的其余部分流向废液。使用QSM继续保持通向第二维柱和一个或多个检测器的初始流速和流动相条件。由于A/流动相B的流动相组成为50/50，这两个流动相向每个相应阀口的输送均以约1毫升/分钟的流速运行。
在时间2.30分钟时，BSM的流速增加到2毫升/分钟，此时流动相A/流动相B的组成为50/50。这引起这两个流动相以1毫升/分钟的流速输送到其各自独立的阀口。在时间2.40分钟时，柱管理器程序化事件将八通阀移动到位置2，同时十通阀保持处于位置2。八通阀移动到位置2会将流从QSM转移到废液，并且将BSM流动相pH 7缓冲液的流转移到废液。此外，启动BSM流动相pH 2缓冲液到第一维柱的流。在流动方向改变的情况下使用pH 2缓冲液从第一维柱洗脱出捕获的单克隆抗体。从第一维柱流出的流可被导向到第一维检测器中；然而，在该实施例中未使用第一维检测器。此外，从第一维检测器流出的流可被导向到分流器（如果安装了分流器的话）或该流可被完全导向到第二维柱上。然而，在该实施例中未安装分流器。流动相pH 2缓冲液进入第二维柱中的流引起单克隆抗体被捕获且该流的其余部分继续流向十通阀并离开后到达废液。在2.50分钟的程序化时间时，BSM的流速减小到1毫升/分钟，此时流动相A/流动相B的组成为100/0。在3.00分钟的程序化时间时，BSM的流速减小到0毫升/分钟。
在时间3.10分钟时，柱管理器程序化事件将八通阀移动到位置1，同时十通阀保持处于位置2。八通阀的位置变化将QSM流以0.2毫升/分钟重新导向到第二维柱，其中初始梯度流动相由水/含2%甲酸的水组成，以清洗溶剂管路并且洗掉所有剩余的pH 2缓冲组分使之流到废液。在时间3.20分钟时，使用BSM泵以流动相B（pH 7缓冲液）建立1毫升/分钟的流速以使第一维柱重新平衡且该流流向废液，以便为下一次进样作好准备。
在时间4.10分钟时，柱管理器程序化事件将十通阀移动到位置1，从而使第二维检测器与第二维柱在一条线上。在时间4.20分钟时，启动1.5分钟线性梯度，从而引起从水/含2%甲酸的水(95/5)的初始梯度条件变化到乙腈/含2%甲酸的水(95/5)的最终梯度条件，使得单克隆抗体从第二维柱洗脱到第二维检测器中。图18A和图18B示出了使用UPLC®可调谐UV-VIS检测器在280nm下检测得出的四次重复进样的结果。在时间5.80分钟时，QSM流动相改变为初始梯度条件以使第二维柱重新平衡，从而为下一次进样作好准备。样品环返回成一直线以接受下一个样品。
图18A和图18B分别是如实施例IV中所述的从0至8分钟以及从4至8分钟的四次重复进样的色谱图。

Claims (20)

1.一种色谱检测方法，包括以下步骤：
提供液相色谱系统，所述液相色谱系统包括具有样品阀、柱管理器和溶剂管理器的色谱仪器；色谱数据系统；外部装置；以及加压进样装置，其中所述样品阀连接到所述柱管理器，所述溶剂管理器连接到所述柱管理器，并且所述柱管理器、所述溶剂管理器、所述外部装置和所述色谱数据系统中的每一者与另一者通信；
使用所述加压进样装置将所述样品注射到所述样品阀中；
将信号从所述色谱数据系统传输到所述外部装置；
由所述外部装置接收所述信号；
使用所述外部装置产生事件输出，其中建立所述溶剂管理器与所述柱管理器之间的流体通路；
将溶剂从所述溶剂管理器排放到所述样品阀中；
以及将样品排放到所述柱中以便进行色谱检测。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：将内部信号传输到所述外部装置以便对所述色谱仪器和所述色谱数据系统触发“进样开始”信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其中在所述溶剂管理器接收到“进样开始”信号并且所述溶剂管理器发信号通知所述柱管理器起动之后起动所述色谱仪器。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述事件输出生成会激活所述样品阀的触点闭合。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述样品阀从第一位置移动到第二位置而建立从所述溶剂管理器到所述柱的流体通路，并且将样品从所述样品阀排放到所述柱。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括将所述样品阀重置为第一位置的步骤，在所述第一位置中，所述样品阀准备好使用另一个样品来注射。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述色谱仪器采用液相色谱方法、高效液相色谱方法、超高效合相色谱方法或超高效液相色谱方法。
8.根据权利要求1所述的方法，其中取样速率、BCD首选项、单位和/或缩放率与所述外部装置相关联。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述色谱数据系统包括用于采集数据的多种样品集方法。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述色谱仪器还包括具有第一位置和第二位置的选择阀，其中在所述第一位置中，所述选择阀建立所述样品阀与所述柱之间的流体通路，并且在所述第二位置中，所述选择阀建立所述柱与检测器或废液储液器之间的流体通路。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述样品从所述柱排放到检测器中的步骤。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述检测器鉴别样品成分并且/或者定量样品成分的浓度。
13.一种液相色谱系统，包括具有样品阀、柱管理器和溶剂管理器的色谱仪器；色谱数据系统；外部装置；以及加压进样装置，其中所述样品阀连接到所述柱管理器，所述溶剂管理器连接到所述柱管理器，并且所述柱管理器、所述溶剂管理器、所述外部装置和所述色谱数据系统中的每一者与另一者通信，所述外部装置包括单时基、双通道模数转换器，其被配置为触发内部信号以起动所述色谱仪器和所述色谱数据系统。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述色谱仪器采用超高性能液相色谱方法、高效液相色谱方法、超高效合相色谱方法或超高效液相色谱方法。
15.根据权利要求13所述的系统，其中所述外部装置还包括触点，其中所述触点可激活并且/或者调节所述溶剂管理器和所述柱管理器。
16.根据权利要求13所述的系统，其中所述样品阀被配置为在第一位置与第二位置之间移动以建立从所述溶剂管理器到所述柱的流体通路。
17.根据权利要求13所述的系统，其中所述样品阀被配置为在所述第二位置与所述第一位置之间移动以便为下一次样品注射重置所述样品阀。
18.根据权利要求13所述的系统，还包括检测器，其中所述检测器鉴别样品成分并且/或者定量样品成分的浓度。
19.根据权利要求18所述的系统，还包括具有第一位置和第二位置的选择阀，其中在所述第一位置中，所述选择阀建立所述样品阀与所述柱之间的流体通路，并且在所述第二位置中，所述选择阀建立所述柱与检测器之间的流体通路。
20.根据权利要求13所述的系统，其中所述外部装置被配置为生成事件输出以建立所述溶剂管理器与所述柱管理器之间的流体通路。
CN201880065315.0A 2017-10-04 2018-09-24 用于色谱分析的系统和方法 Active CN111164423B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762567822P 2017-10-04 2017-10-04
US62/567822 2017-10-04
PCT/US2018/052359 WO2019070431A1 (en) 2017-10-04 2018-09-24 CHROMATOGRAPHIC ANALYSIS SYSTEMS AND METHODS

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111164423A true CN111164423A (zh) 2020-05-15
CN111164423B CN111164423B (zh) 2024-04-09

Family

ID=63858102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880065315.0A Active CN111164423B (zh) 2017-10-04 2018-09-24 用于色谱分析的系统和方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11079360B2 (zh)
EP (1) EP3692364A1 (zh)
CN (1) CN111164423B (zh)
WO (1) WO2019070431A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019157297A1 (en) * 2018-02-08 2019-08-15 Wiederin Daniel R Inline dilution and autocalibration for icp-ms speciation analysis
JP7388206B2 (ja) * 2020-01-22 2023-11-29 株式会社島津製作所 液体クロマトグラフおよび分析方法
AR122423A1 (es) * 2020-04-17 2022-09-07 Genentech Inc Sistemas y métodos para evaluar moléculas grandes con sensibilidad mejorada
CN113358767B (zh) * 2021-04-30 2023-04-07 上海睿康生物科技有限公司 全自动超高效液相色谱串联质谱检测系统及工作方法
CN116124953B (zh) * 2023-02-23 2024-07-02 重庆市计量质量检测研究院 一种超高效合相色谱测定异氰酸酯的快速检测方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1194200B1 (en) * 1999-04-23 2009-01-07 Advion BioSystems, Inc. High-throughput parallel liquid chromatography system
WO2013134222A1 (en) * 2012-03-08 2013-09-12 Waters Technologies Corporation Introducing samples into supercritical fluid chromatography systems
US20150089997A1 (en) * 2013-10-02 2015-04-02 Waters Technologies Corporation System and method for rapid analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons
WO2016160157A1 (en) * 2015-03-31 2016-10-06 Waters Technologies Corporation Multi-injection mode valve module

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6576125B2 (en) * 2001-08-17 2003-06-10 Berger Instruments, Inc. Method of sample introduction for chromatographic systems
US8312762B2 (en) * 2006-03-17 2012-11-20 Waters Technologies Corporation Device and methods for reducing pressure and flow perturbations in a chromatographic system
US9551329B2 (en) 2009-02-27 2017-01-24 Waters Technologies Corporation Automated dilution for liquid chromatography
US9470664B2 (en) * 2009-04-10 2016-10-18 Waters Technologies Corporation Chromatographic interface
WO2010118414A1 (en) * 2009-04-10 2010-10-14 Waters Technologies Corporation Apparatus and method for coupled lc-nmr analysis
US10054569B2 (en) * 2010-10-29 2018-08-21 Thermo Finnigan Llc Method and system for liquid chromatography fluidic monitoring
EP2632561B1 (en) * 2010-10-29 2017-09-20 Thermo Finnigan LLC Method and system for liquid chromatograph with compressibility and viscosity monitoring to identify fluids
WO2014085003A2 (en) * 2012-11-30 2014-06-05 Agilent Technologies, Inc. Mixer bypass sample injection for liquid chromatography
US10156551B2 (en) * 2014-09-12 2018-12-18 Waters Technologies Corporation Sampling systems and methods of using the same
US20160077060A1 (en) * 2014-09-12 2016-03-17 Waters Technologies Corporation Process sample and dilution systems and methods of using the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1194200B1 (en) * 1999-04-23 2009-01-07 Advion BioSystems, Inc. High-throughput parallel liquid chromatography system
WO2013134222A1 (en) * 2012-03-08 2013-09-12 Waters Technologies Corporation Introducing samples into supercritical fluid chromatography systems
US20150089997A1 (en) * 2013-10-02 2015-04-02 Waters Technologies Corporation System and method for rapid analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons
WO2016160157A1 (en) * 2015-03-31 2016-10-06 Waters Technologies Corporation Multi-injection mode valve module

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WATERS CORPORATION: "《Waters e-SAT/IN Module Installation Guide 71500049404/Revision B》", 1 January 2010 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP3692364A1 (en) 2020-08-12
CN111164423B (zh) 2024-04-09
WO2019070431A1 (en) 2019-04-11
US11079360B2 (en) 2021-08-03
US20190101513A1 (en) 2019-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111164423B (zh) 用于色谱分析的系统和方法
JP5833925B2 (ja) 並行スクリーニングの超臨界流体クロマトグラフィ
US10209229B2 (en) Mixer bypass sample injection for liquid chromatography
US11656208B2 (en) Multi-injection mode valve module
US8621915B2 (en) Apparatus and methods for multidimensional analysis
US6802967B2 (en) Multi-dimension liquid chromatography separation system
JP2005172829A (ja) 移動相の再循環機能を有するクロマトグラフシステム
US7144502B2 (en) Chromatography system with gradient storage and method for operating the same
CN101809440B (zh) 用于为高效液相色谱生成微流量和纳流量流动相梯度的设备
CN102484030A (zh) 在质谱分析中的功能检查和偏差补偿
CN113237986B (zh) 液相色谱仪及分析执行方法
JP2017505912A (ja) 多次元液体分析システムにおける体積フローの調整
US8840784B2 (en) Device for holding a column or cartridge in proximity to a detector and methods of using the same
US11448625B2 (en) Control device for chromatograph apparatus
JP2003014718A (ja) 移動相グラジエント装置及びそれを用いた高速液体クロマトグラフ
CN106979985B (zh) 液相色谱原子光谱联用系统
Ramsteiner et al. Automatic device for injection and multiple column switching in high-performance liquid chromatography
JP2000074898A (ja) 高分子物質の分析装置
US20210382021A1 (en) Systems and methods for two-dimensional liquid chromatography using size exclusion chromatography as a first dimension
Swartz HPLC systems and components introduced at Pittcon 2010: a brief review
Bower High-Performance Liquid Chromatography (HPLC)
Roof et al. Chromatographs—Liquid
CN115684456A (zh) 离子交换层析的控制方法和离子交换层析
Reid et al. uct
Dolan Calibration Problems—A Case Study

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant