CN111989567A - 用于色谱仪器的过滤装置 - Google Patents

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CN111989567A CN201980026772.3A CN201980026772A CN111989567A CN 111989567 A CN111989567 A CN 111989567A CN 201980026772 A CN201980026772 A CN 201980026772A CN 111989567 A CN111989567 A CN 111989567A
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M·C·郑
A·塔拉夫德
W·P·老莱韦勒
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Abstract

本发明公开了一种液相色谱系统，该液相色谱系统包括流体流动路径、位于该流体流动路径中的色谱柱、位于该流体流动路径中在该色谱柱之前的过滤装置10，该过滤装置包括具有流体入口22、流体出口24的外壳，其中该流体流动路径的至少一部分位于该流体入口22和该流体出口24之间；以及设置在该流体流动路径的该部分中的至少一个过滤器16，其中该至少一个过滤器16由微机械材料制成。本发明还公开了液相色谱过滤方法。

Description

用于色谱仪器的过滤装置
相关申请
本申请是要求2018年4月19日提交的名称为“Filtration Device forChromatographic Instruments”的美国临时专利申请号62/659,733的优先权的非临时专利申请，该美国临时专利申请以引用方式并入本文。
技术领域
本发明涉及用于液相色谱(LC)系统的过滤装置。更具体地，本发明涉及用于过滤色谱流体路径中的颗粒的过滤装置和方法。
背景技术
颗粒来自色谱流体路径中的各种来源。颗粒可来自例如液相色谱(LC)溶剂本身、流动相缓冲晶体和杂质、微生物生长、环境来源或从色谱仪器的任何机械脱落。颗粒为色谱仪器的稳健性和准确性带来显著风险。随着高效液相色谱(UPLC)仪器的开发和小孔管材及微型化部件的使用，UPLC系统变得更容易受到源于色谱流体路径中存在的颗粒的问题的影响。
可以使用过滤器去除流体路径中的颗粒。当前的过滤器通过烧结而制成，并且具有不明确的孔径分布，从而使得大于或小于过滤器的所声称孔径的颗粒通过过滤器。这些颗粒通常被截留并积聚在过滤器的曲折的孔内。因此，LC过滤器通常由于这些缺陷并因长期使用而变得堵塞。如果不进行更换，被堵塞的过滤器会对LC系统中的压力和其他条件产生负面影响。
因此，用于LC系统的改进的过滤器连同结合了改进的过滤的液相色谱系统以及随附的方法在本领域中将很受欢迎。
发明内容
根据一个实施方案，液相色谱系统包括流体流动路径、位于流体流动路径中的色谱柱、位于流体流动路径中在色谱柱之前的过滤装置，该过滤装置包括：具有流体入口、流体出口的外壳，其中流体流动路径的至少一部分位于流体入口和流体出口之间；以及设置在流体流动路径的所述部分中的至少一个过滤器，其中所述至少一个过滤器由微机械材料制成。
除此之外或另选地，过滤装置还包括被构造成自动确定所述至少一个过滤器何时被堵塞的检测系统。
除此之外或另选地，检测系统包括在流体流动路径中位于过滤装置之前的第一压力计和在流体流动路径中位于过滤装置之后的第二压力计。
除此之外或另选地，过滤装置还包括安装在过滤器移动台上的过滤元件，该过滤器移动台与检测系统通信，其中包括所述至少一个过滤器在内的多个过滤器设置在过滤元件上，并且其中过滤器移动台被构造成移动过滤元件。
除此之外或另选地，过滤装置还包括动态密封机构，该动态密封机构被构造成使得：当过滤装置处于第一位置时，在过滤元件和流体流动路径之间存在流体密封，使得流体可从流体入口通过过滤元件流到流体出口，并且当过滤装置处于第二位置时，流体流动路径在过滤元件的两侧上与过滤元件隔离。
除此之外或另选地，过滤器移动台被构造成当过滤装置处于第二位置时移动过滤元件，以在检测系统确定设置在流体流动路径的所述部分中的所述至少一个过滤器被堵塞时，将所述至少一个过滤器自动更换为多个过滤器中的第二过滤器。
除此之外或另选地，过滤元件是带状物。
除此之外或另选地，过滤元件是圆盘。
除此之外或另选地，过滤装置还包括被构造成冲洗所述至少一个过滤器的过滤元件清洁器，该过滤元件清洁器与所述至少一个过滤器流体连通并且与检测系统电连通，其中检测系统被构造成当检测系统确定所述至少一个过滤器被堵塞时激活过滤元件清洁器。
除此之外或另选地，所述至少一个过滤器是多个过滤器，并且其中过滤元件清洁器被构造成提供冲洗液体，该冲洗液体将被选择性地引导至多个过滤器中的一个过滤器。
除此之外或另选地，过滤装置还包括其上设置有第二多个过滤器的第二过滤元件，该第二过滤元件被安装在过滤器移动台上并且当过滤装置处于第一位置时将第二多个过滤器中的第一过滤器设置在流体流动路径中，其中过滤器移动台被构造成当过滤装置处于第二位置时移动第二过滤元件，以将第二多个过滤器中的第一过滤器移出流体流动路径并使第二多个过滤器中的第二过滤器进入流体流动路径。
除此之外或另选地，移动台被构造成基本上同时移动第一过滤元件和第二过滤元件。
除此之外或另选地，过滤器移动台被构造成基本上独立地移动第一过滤元件和第二过滤元件。
除此之外或另选地，所述至少一个过滤器能够与流体中的化学物质进行化学相互作用。
除此之外或另选地，所述至少一个过滤器带有非零电荷，并且其中外壳还包括电连接到所述多个过滤器中的一个或多个过滤器的一条或多条电引线。
除此之外或另选地，所述至少一个过滤器具有在约.2μm和50μm之间的孔径，并且其中所述至少一个过滤器具有小于平均孔径的约20％的孔径标准偏差。
除此之外或另选地，所述至少一个过滤器用酸性官能团官能化并且带有负电荷。
除此之外或另选地，所述至少一个过滤器用胺官能团官能化并且带有正电荷。
除此之外或另选地，所述至少一个过滤器是串联设置在流体流动路径中的多个过滤器，其中多个过滤器中的第一过滤器具有第一孔径，其中多个过滤器中的第二过滤器具有小于第一孔径的第二孔径，并且其中多个过滤器中的第三过滤器具有小于第二孔径的第三孔径。
除此之外或另选地，流体流动路径的所述部分由多个路径段构成，每个路径段具有流入区域和流出区域，并且所述多个过滤器中的一个或多个过滤器设置在每个路径段的流入区域和流出区域之间，并且其中：流体流动路径的所述部分包括具有与流体入口流体连通的流入区域的第一路径段；具有与所述流体出口流体连通的流出区域的最后路径段；并且上游路径段的流出区域与下游路径段的流入区域流体连通。
除此之外或另选地，外壳还包括：与流体流动路径的所述部分流体连通的冲洗液体歧管，该冲洗液体歧管通过冲洗阀连接到冲洗液体入口；以及与流体流动路径的所述部分流体连通的冲洗液体排出口，其中冲洗阀被构造成允许将冲洗液体选择性地引导至多个过滤器中的一个过滤器，其中冲洗阀被构造成允许将冲洗液体选择性地引导至多个路径段中的一个路径段。
根据另一个实施方案，液相色谱过滤装置包括：具有流体入口、流体出口的外壳，其中外壳被构造成顺着液相色谱系统的流体流动路径连接，使得流体流动路径的至少一部分位于流体入口和流体出口之间；以及设置在流体流动路径的所述部分中的至少一个过滤器，其中所述至少一个过滤器由微机械材料制成。
除此之外或另选地，其中过滤装置还包括被构造成自动确定所述至少一个过滤器何时被堵塞的检测系统。
除此之外或另选地，检测系统包括在流体流动路径中位于所述至少一个过滤装置之前的第一压力计和在流体流动路径中位于所述至少一个过滤装置之后的第二压力计。
除此之外或另选地，过滤装置还包括安装在过滤器移动台上的过滤元件，该过滤器移动台与检测系统通信，其中包括所述至少一个过滤器在内的多个过滤器设置在过滤元件上，并且其中过滤器移动台被构造成移动过滤元件。
除此之外或另选地，过滤装置还包括动态密封机构，该动态密封机构被构造成使得：当过滤装置处于第一位置时，在过滤元件和流体流动路径之间存在流体密封，使得流体可从流体入口通过过滤元件流到流体出口，并且当过滤装置处于第二位置时，流体流动路径在过滤元件的两侧上与过滤元件隔离。
除此之外或另选地，过滤器移动台被构造成当过滤装置处于第二位置时移动过滤元件，以在检测系统确定设置在流体流动路径的所述部分中的所述至少一个过滤器被堵塞时，将所述至少一个过滤器自动更换为多个过滤器中的第二过滤器。
除此之外或另选地，过滤元件是带状物。
除此之外或另选地，过滤元件是圆盘。
除此之外或另选地，过滤装置还包括被构造成冲洗所述至少一个过滤器的过滤元件清洁器，其中过滤元件清洁器与所述至少一个过滤器流体连通并且与检测系统电连通，其中检测系统被构造成当检测系统确定所述至少一个过滤器被堵塞时激活过滤元件清洁器。
除此之外或另选地，所述至少一个过滤器是多个过滤器，并且其中过滤元件清洁器被构造成提供冲洗液体，该冲洗液体将被选择性地引导至多个过滤器中的一个过滤器。
除此之外或另选地，过滤装置还包括其上设置有第二多个过滤器的第二过滤元件，该第二过滤元件被安装在过滤器移动台上并且当过滤装置处于第一位置时将第二多个过滤器中的第一过滤器设置在流体流动路径中，其中过滤器移动台被构造成当过滤装置处于第二位置时移动第二过滤元件，以将第二多个过滤器中的第一过滤器移出流体流动路径并使第二多个过滤器中的第二过滤器进入流体流动路径。
除此之外或另选地，移动台被构造成基本上同时移动第一过滤元件和第二过滤元件。
除此之外或另选地，过滤器移动台被构造成基本上独立地移动第一过滤元件和第二过滤元件。
除此之外或另选地，所述至少一个过滤器能够与流体中的化学物质进行化学相互作用。
除此之外或另选地，所述至少一个过滤器带有非零电荷，并且其中外壳还包括电连接到所述至少一个过滤器的一条或多条电引线。
除此之外或另选地，所述至少一个过滤器具有在约.2μm和50μm之间的孔径，并且其中所述至少一个过滤器具有小于平均孔径的约20％的孔径标准偏差。
除此之外或另选地，所述至少一个过滤器用酸性官能团官能化并且带有负电荷。
除此之外或另选地，所述至少一个过滤器用胺官能团官能化并且带有正电荷。
除此之外或另选地，所述至少一个过滤器是串联设置在流体流动路径中的多个过滤器，其中多个过滤器中的第一过滤器具有第一孔径，其中多个过滤器中的第二过滤器具有小于第一孔径的第二孔径，并且其中多个过滤器中的第三过滤器具有小于第二孔径的第三孔径。
除此之外或另选地，所述至少一个过滤器是多个过滤器，并且其中流体流动路径的所述部分由多个路径段构成，每个路径段具有流入区域和流出区域，并且多个过滤器中的至少一个过滤器设置在每个路径段的流入区域和流出区域之间，并且其中：流体流动路径的所述部分包括具有与流体入口流体连通的流入区域的第一路径段；具有与所述流体出口流体连通的流出区域的最后路径段；并且上游路径段的流出区域与下游路径段的流入区域流体连通。
除此之外或另选地，外壳还包括：与流体流动路径的所述部分流体连通的冲洗液体歧管，该冲洗液体歧管通过冲洗阀连接到冲洗液体入口；以及与流体流动路径的所述部分流体连通的冲洗液体排出口，其中冲洗阀被构造成允许将冲洗液体选择性地引导至多个过滤器中的一个过滤器，其中冲洗阀被构造成允许将冲洗液体选择性地引导至多个路径段中的一个路径段。
根据另一个实施方案，液相色谱过滤方法包括：提供流体流动路径；提供位于所述流体流动路径中的色谱柱；提供位于流动路径中在色谱柱之前的过滤装置，该过滤装置包括：具有流体入口、流体出口的外壳，其中外壳被构造成顺着流体流动路径连接，使得流体流动路径的至少一部分位于流体入口和流体出口之间；以及设置在流体流动路径的所述部分中的至少一个过滤器，其中所述至少一个过滤器由微机械材料制成；以及用过滤装置过滤流体。
除此之外或另选地，过滤装置还包括检测系统，并且所述方法还包括：用检测系统确定所述至少一个过滤器何时被堵塞。
除此之外或另选地，检测系统包括在流体流动路径中位于过滤装置之前的第一压力计和在流体流动路径中位于过滤装置之后的第二压力计，并且所述方法还包括：用第一压力计和第二压力计检测压力，其中所述确定包括确定所检测到的第一压力计和第二压力计之间的压差大于阈值。
除此之外或另选地，过滤装置还包括安装在过滤器移动台上的过滤元件，该过滤器移动台与检测系统通信，其中包括所述至少一个过滤器在内的多个过滤器设置在过滤元件上，并且所述方法还包括：用过滤器移动台移动过滤元件。
除此之外或另选地，过滤装置还包括动态密封机构，并且所述方法还包括：用动态密封机构在过滤元件和流体流动路径之间形成流体密封，使得流体可从流体入口通过过滤元件流到流体出口；以及用动态密封机构将过滤元件与流体流动路径隔离。
除此之外或另选地，所述方法还包括当过滤元件被隔离时，用过滤器移动台移动过滤元件；以及当检测系统确定设置在流体流动路径的所述部分中的所述至少一个过滤器被堵塞时，通过过滤器移动台和过滤元件将所述至少一个过滤器自动更换为多个过滤器中的第二过滤器。
除此之外或另选地，过滤元件是带状物。
除此之外或另选地，过滤元件是圆盘。
除此之外或另选地，过滤装置还包括与所述至少一个过滤器流体连通并且与检测系统电连通的过滤元件清洁器，并且所述方法还包括：当检测系统确定所述至少一个过滤器被堵塞时，用检测系统激活过滤元件清洁器；以及在激活之后，用过滤元件清洁器冲洗所述至少一个过滤器。
除此之外或另选地，所述至少一个过滤器是多个过滤器，并且所述方法还包括：通过过滤元件清洁器选择性地向多个过滤器中的一个过滤器提供冲洗液体。
除此之外或另选地，过滤装置还包括其上设置有第二多个过滤器的第二过滤元件，该第二过滤元件被安装在过滤器移动台上并且当过滤装置处于第一位置时将第二多个过滤器中的第一过滤器设置在流体流动路径中，并且所述方法还包括：当过滤元件被隔离时，通过过滤器移动台移动第二过滤元件；通过过滤器移动台将第二多个过滤器中的第一过滤器移出流体流动路径；并且通过过滤器移动台使第二多个过滤器中的第二过滤器进入流体流动路径。
除此之外或另选地，所述方法还包括通过移动台基本上同时移动第一过滤元件和第二过滤元件。
除此之外或另选地，所述方法还包括通过移动台基本上独立地移动第一过滤元件和第二过滤元件。
除此之外或另选地，所述方法还包括通过所述至少一个过滤器与流体中的化学物质进行化学相互作用。
除此之外或另选地，所述至少一个过滤器带有非零电荷，并且所述方法还包括将外壳的一条或多条电引线连接到所述多个过滤器中的一个或多个过滤器。
除此之外或另选地，所述至少一个过滤器具有在约.2μm和50μm之间的孔径，并且其中所述至少一个过滤器具有小于平均孔径的约20％的孔径标准偏差。
除此之外或另选地，所述方法还包括用酸性官能团将所述至少一个过滤器官能化，并且使得所述至少一个过滤器带有负电荷。
除此之外或另选地，所述方法还包括用胺官能团将所述至少一个过滤器官能化，使得所述至少一个过滤器带有正电荷。
除此之外或另选地，所述至少一个过滤器是多个过滤器，并且所述方法还包括：将多个过滤器中的每个过滤器串联设置在流体流动路径中，其中多个过滤器中的第一过滤器具有第一孔径，其中多个过滤器中的第二过滤器具有大于第一孔径的第二孔径，并且其中多个过滤器中的第三过滤器具有大于第二孔径的第三孔径。
除此之外或另选地，所述至少一个过滤器是多个过滤器，并且其中流体流动路径的所述部分由多个路径段构成，每个路径段具有流入区域和流出区域，并且所述多个过滤器中的一个或多个过滤器设置在每个路径段的流入区域和流出区域之间，并且其中：流体流动路径的所述部分包括具有与流体入口流体连通的流入区域的第一路径段；具有与所述流体出口流体连通的流出区域的最后路径段；并且上游路径段的流出区域与下游路径段的流入区域流体连通。
除此之外或另选地，外壳还包括：与流体流动路径的所述部分流体连通的冲洗液体歧管，该冲洗液体歧管通过冲洗阀连接到冲洗液体入口；以及与流体流动路径的所述部分流体连通的冲洗液体排出口，并且所述方法还包括：通过冲洗阀和冲洗液体歧管将液体选择性地引导至多个过滤器中的一个过滤器；并且通过冲洗阀和冲洗液体歧管将液体选择性地引导至多个路径段中的一个路径段。
附图说明
在说明书结尾处的权利要求书中特别指出并明确地要求保护被视为本发明的主题。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。为清楚起见，并非每个元件都在每个附图中标记。附图不一定按比例绘制，而重点在于示出本发明的原理。
图1A示出了根据本发明的实施方案的过滤装置的分解透视图。
图1B示出了根据本发明的实施方案的图1A的过滤装置的下部主体的侧面剖视图。
图1C示出了根据本发明的实施方案的图1A的过滤装置的过滤器的透视图。
图1D示出了根据本发明的实施方案的图1A的过滤装置的圆盘保持器的侧面剖视图。
图1E示出了根据本发明的实施方案的图1A的过滤装置的顶部配件的侧面剖视图。
图2示出了根据本发明的实施方案的过滤装置的示意图。
图3A示出了根据本发明的实施方案的具有被移除的覆盖件的过滤装置的透视图。
图3B示出了根据本发明的实施方案的图3A的过滤装置的歧管的示意图。
图4示出了根据本发明的实施方案的过滤装置的透视图。
图5示出了根据本发明的实施方案的过滤装置的透视图。
图6A示出了根据本发明的实施方案的过滤装置的分解透视图。
图6B示出了根据本发明的实施方案的图6A的过滤装置的另一个分解透视图。
图6C示出了根据本发明的实施方案的图6A和图6B的过滤装置的透视图。
图6D示出了根据本发明的实施方案的图6A至图6C的过滤装置的侧面剖视图。
图7示出了根据本发明的实施方案的用于高压混合的梯度泵系统的示意图。
图8示出了根据本发明的实施方案的用于低压混合的梯度泵系统的示意图。
具体实施方式
本文所公开的设备和方法的以下描述的实施方案的详细描述以举例的方式示出，而不是参照附图进行限制。在本说明书中提到“一个实施方案”或“实施方案”表示结合实施方案描述的特定特征、结构或特性包括在本教导的至少一个实施方案中。对本说明书内的特定实施方案的引用不一定都指代相同的实施方案。
现在将参考如附图所示的本教导的示例性实施方案来更详细地描述本教导。虽然结合各种实施方案和示例描述了本教导，但是本教导不旨在限制于此类实施方案。相比之下，本教导涵盖各种替代、修改和等同物，如本领域的技术人员将理解。能够使用本文教导的普通技术人员将认识到在如本文所述的本公开的范围内的附加实施方式、修改和实施方案，以及其他使用领域。
图1A示出了过滤装置10的分解透视图。过滤装置10包括顶部配件12、圆盘保持器14、多个圆盘过滤器16、弹簧机构18和下部主体20。下部主体20包括入口开口22，溶剂或其他流体可通过该入口开口进入过滤装置10。顶部配件12包括出口开口24，滤过的溶剂可通过该出口开口离开过滤装置10。入口开口22可被构造成便于不透流体的密封将下部主体20连接到流体联接件、流体组件、管线、管、通道、通路等。出口开口24还可被构造成便于不透流体的密封将顶部配件12连接到流体联接件、流体组件、管线、管、通道、通路等(未示出)。
参见图1B，示出了下部主体20的侧面剖视图。下部主体20包括流体通路26，该流体通路在下部主体20的第一端部28处的入口开口22与第二端部32中的腔体30之间延伸。流体通路26可以是通道、管、通路、管线、导管等。下部主体20包括延伸到入口开口22中的内螺纹部分38。内螺纹部分38可被构造成接纳流体联接件、流体组件、管线、管、通道、通路等(未示出)，从而将过滤装置10串联地附接到LC系统内。可以设想除螺纹(未示出)之外的其他附接机构以将过滤装置10附接到LC系统。
腔体30被示出为包括靠近第二端部32的上部部分34和靠近流体通路26的下部部分35。腔体30的上部部分34包括内螺纹36，该内螺纹被构造成提供与顶部配件12的外螺纹37的接合(如图1E所示)。腔体30的下部部分35是平滑的，并且在组装过滤装置10时可靠近多个圆盘过滤器16和圆盘保持器14定位。
在所示的实施方案中，下部主体20包括从腔体30的底部朝向流体通路26延伸的扩展区域40。扩展区域40被示出为具有锥形形状，并且在区域40接近下部主体20的第二端部32时在横截面尺寸上扩展，并且在区域40接近流体通路26时收缩。扩展区域40可被构造成围绕多个圆盘过滤器16的外侧分离来自流体通路26的流体流。
下部主体20包括位于流体通路26和扩展区域40之间的座置部分44，该座置部分用于座置弹簧机构18。座置部分44可具有一定深度，使得弹簧机构18在组装期间位于座置部分44内。座置部分44的直径大于流体通路26和弹簧机构18两者的直径。弹簧机构18的直径可大于流体通路26，使得在组装过滤装置10之后，弹簧机构18可被压缩在座置部分44和圆盘保持器14之间。
下部主体20的腔体30的尺寸被设计为接纳圆盘保持器14和多个圆盘过滤器16。腔体30的直径比多个圆盘过滤器16中的每个圆盘过滤器和圆盘保持器14的底部表面46的直径大(如图1D所示)，使得流体可从流体通路26围绕圆盘保持器14的底部表面46的外部并且在多个圆盘过滤器16和腔体30之间流动。在腔体30、多个圆盘过滤器16和圆盘保持器14是非圆形的实施方案中，腔体30在尺寸上可大于多个圆盘过滤器16和圆盘保持器14，使得流体流动空间位于腔体30与多个圆盘过滤器16和圆盘保持器14之间。
下部主体20的外壁被示出为包括容纳伸展腔体30的六边形区域42。六边形区域42也可以是八边形、圆形、正方形、矩形等，并且不限于六边形外部形状。另外，下部主体20的外壁被示出为包括从第一端部28延伸并围绕流体通路26的狭窄区域48。扩展区域50位于狭窄区域48和六边形区域42之间。可以设想其他形状的外部主体以将多个圆盘过滤器16容纳在其中。
虽然内腔30被示出为包含螺纹以便将下部主体20与顶部配件12组装在一起，但也可设想其他组装机构。例如，下部主体20能够通过一个或多个附接销、夹具机构、压力配合件、螺钉等附接到顶部配件12以及从顶部配件拆卸。无论实施方案如何，期望提供用于组装和拆卸过滤装置10的机构，以暴露腔体30并且有利于更换多个圆盘过滤器16的行为。
如图1B所示，弹簧机构18在腔体30内延伸并且具有比下部主体20的流体通路26大的尺寸。当组装过滤装置10时，弹簧机构18可被压缩在腔体30的底部(即，座置部分44)和圆盘保持器14之间，从而抵靠顶部配件12向上偏置圆盘保持器14和多个圆盘过滤器16。弹簧机构18可以是具有间隔开的线圈的螺旋弹簧，使得来自弹簧机构18内的流体可传送、流动、行进并且/或者迁移到弹簧机构18的外部并且围绕圆盘保持器14和多个圆盘过滤器16的底部表面46。底部表面46可包括凹痕66(如图1D所示)，该凹痕可被构造成接纳弹簧机构18的端部。
这样，流体可流过流体通路26并进入弹簧机构18内的座置部分44中。然后，流体可从弹簧机构18的线圈内流出，并分散在圆盘保持器14的无孔底部表面46周围和多个圆盘过滤器16的外部。多个圆盘过滤器16可被构造成在径向方向上从每个圆盘的外部朝向圆盘的内部接收流体，从而过滤流过其中的流体。
图1C示出了多个圆盘过滤器16中的一个示例性圆盘过滤器的透视图。圆盘过滤器16包括圆盘主体52，该圆盘主体具有厚度54和外周长，该外周长可等于圆盘保持器14的底部表面46的周长。圆盘过滤器16可包括内开口56，该内开口的直径大于圆盘保持器心轴58的直径，使得圆盘过滤器16可被接纳到圆盘保持器心轴58上。圆盘主体52可被构造成接收流动方向D上的流体。流动方向D可从由厚度54限定的外圆周壁60穿过盘主体52到达同样由厚度54限定的内圆周壁62。所示的圆盘主体52为圆形形状。还可设想其他形状，诸如正方形、六边形、矩形等。
多个圆盘过滤器16可在圆盘保持器14的底部表面46上方一起堆叠到圆盘保持器心轴58上。当堆叠时，流体可被构造成从外圆周壁60的外部流过圆盘主体52并通过内圆周壁62流出并进入圆盘保持器心轴58的开口64中。
圆盘过滤器16可使用例如3维微机械加工工艺由微机械材料制成。在另一个实施方案中，圆盘过滤器16可由多个堆叠的2维微机械平面装置制成。在一个实施方案中，圆盘过滤器16可以不被烧结，并且可包括比烧结过滤器窄的孔径分布。例如，圆盘过滤器16的孔径分布的相对标准偏差可小于平均孔径的约20％。圆盘过滤器16可由半导体材料制成，并且可包括尺寸在预定窄范围内的孔。圆盘过滤器16可以例如结合Imagine TF,LLC于2014年1月7日提交的美国专利申请公布2014/0224658(专利申请14/149,620)和Imagine TF,LLC于2015年9月4日提交的美国专利申请公布2016/0067634(专利申请14/846,154)中所述的技术，这些专利申请据此以引用方式并入本文。
另外，可以设想单个同轴管形过滤器，该同轴管形过滤器可位于圆盘保持器14上，而非位于多个圆盘过滤器16上。单个同轴管形过滤器可包括相对于圆盘过滤器16的厚度54的扩展厚度，使得可能仅需要单个过滤器，而不是多个过滤器的叠堆。另外，可设置多个管过滤器，使得一个管过滤器是以越来越小的尺寸围绕一个或多个内管的外管。多个管过滤器中的每个管过滤器可具有不同的过滤器特性，诸如孔隙率、材料等。
虽然本发明的实施方案可包括在液相色谱中利用由微机械材料制成的过滤器，但是本文所述的另外的发明构思不限于制备过滤器的材料。因此，在一些所述的实施方案中，可采用或结合烧结过滤器。
在设想的实施方案中，所述多个圆盘过滤器16中的一个或多个圆盘过滤器能够进行离子交换。所述多个圆盘过滤器16中的一个或多个圆盘过滤器可以附加地或另选地是化学反应性的。所述多个圆盘过滤器16中的一个或多个圆盘过滤器可以附加地或另选地带有非零电荷。另外，所述多个圆盘过滤器16中的一个或多个圆盘过滤器能够与流体内的一种或多种化学物质进行化学相互作用。过滤装置10可包括连接到所述多个过滤器16中的一个或多个过滤器的一条或多条电引线。在一个实施方案中，所述多个圆盘过滤器16中的一个或多个圆盘过滤器用带有正电荷的胺官能团官能化。在另一个实施方案中，所述多个圆盘过滤器16中的一个或多个圆盘过滤器用带有负电荷的酸性官能团官能化。在一个实施方案中，所述多个圆盘过滤器16中的一个或多个圆盘过滤器可以带电荷，以吸引相反极性的颗粒。可以设想用于所述多个圆盘过滤器16中的一个或多个圆盘过滤器的其他涂层，诸如惰性涂层，以防止颗粒粘住。银涂层可因其抗菌特性而进一步有利于防止细菌在过滤器上生长。
所述多个圆盘过滤器16可各自具有在约.2mm和约10mm之间的厚度、在约.2μm和约50μm之间的平均孔径，并且孔径分布的相对标准偏差小于平均孔径的约20％。在其他实施方案中，孔径分布的相对标准偏差可小于平均孔径的约10％。在一个实施方案中，过滤装置10中的多个圆盘过滤器16中的每个圆盘过滤器可具有相同的特性。在其他实施方案中(例如下文所述的那些)，可以使用具有不同特性的多个圆盘过滤器。
图1D示出了圆盘保持器14的侧面剖视图。圆盘保持器14包括底部表面46。底部表面46可为圆形形状并且具有使得底部表面46不允许流体吸收或穿过的厚度。底部表面46可以是无孔的。在所示的实施方案中，底部表面46具有与圆盘过滤器16的外半径相似或相同的外半径。底部表面46是圆形的并且对应于圆盘保持器14的尺寸。底部表面46的下表面可包括凹口66。凹口66可以是凹坑、孔口、洞、开口等以便接纳弹簧机构18。
圆盘保持器14还包括从底部表面46向上朝向顶部配件12延伸的圆盘保持器心轴58。圆盘保持器心轴58是中空突起部、管、圆柱体等。圆盘保持器心轴58具有中间通道或流体路径68。圆盘保持器心轴58还包括沿其高度设置的多个开口64。所述多个开口64可被构造成当设置在圆盘保持器14上时从多个圆盘过滤器16通过所述多个开口接收流体。在一个实施方案中，圆盘保持器心轴58可不包括多个开口64，而是可由被构造成通过其接收流体的多孔材料制成。圆盘保持器心轴58包括窄末端70。窄末端70可被构造成座置到顶部配件12的底端74中的对应开口72中。
图1E示出了过滤装置10的顶部配件12的侧面剖视图。顶部配件包括具有顶端78和底端74的主体76。顶端78包括六边形形状的上部部分80和具有外螺纹37的下部部分82。六边形形状的上部部分80可被构造成便于顶部配件12围绕下部主体20旋转，使得顶部配件12的外螺纹37与下部主体20的内螺纹36接合以附接和组装过滤装置10。
顶部配件12包括流体通路84。流体通路84包括开口72，该开口被构造成接纳圆盘保持器心轴58的窄末端70。流体通路84还包括在开口72和扩展部分86之间延伸的通道部分。扩展部分86可扩展到内螺纹部分88。内螺纹部分88可延伸到过滤装置10的出口开口24。内螺纹部分88可被构造成便于不透流体的密封将顶部配件12连接到流体联接件、流体组件、管线、管、通道、通路等(未示出)。84、86和88的形状和尺寸可与可商购获得的配件兼容。
当安装时，弹簧机构18设置在下部主体20和圆盘保持器14之间，从而使圆盘保持器14抵靠顶部配件12向上偏置。流体诸如溶剂等可被构造成在被迫使从外圆周壁60通过多个圆盘过滤器16中的至少一个圆盘过滤器到达内圆周壁62并向上通过圆盘保持器心轴58到达顶部配件12之后，通过入口开口22进入过滤装置10并从出口开口24流出。
图2示出了根据本发明的实施方案的过滤装置100的示意图。过滤装置100可包括具有流体入口112和流体出口114的外壳110。外壳110可以是可被拆卸以便暴露和更换过滤器的组件。外壳110可包括可移除部分111，以便拆卸过滤装置100。过滤装置100可包括串联连接的多个过滤器：第一过滤器116、第二过滤器118、第三过滤器120、第四过滤器122、第五过滤器124和第六过滤器126。过滤器116、118、120、122、124、126可各自为微机械加工的而非烧结的，并且可共享上文相对于多个圆盘过滤器16所述的结构中的一些或全部结构。在其他实施方案中，过滤器116、118、120、122、124、126中的一个或多个过滤器可以是传统的烧结过滤器。
在使用中，流体可在流体入口112处到达过滤装置100。流体可连续地或以所示顺序一次一个地经过过滤器116、118、120、122、124、126中的每个过滤器：首先通过第一过滤器116，然后通过第二过滤器118，然后通过第三过滤器120，然后通过第四过滤器122，然后通过第五过滤器124，最后通过第六过滤器126，再通过流体出口114离开过滤装置100。
过滤器116、118、120、122、124、126中的每个过滤器可具有不同的孔径。对于队列中的每个连续过滤器，孔径可越来越小。因此，在具有最大孔径的第一过滤器116处筛选最大颗粒，并且在第六过滤器126处筛选最小颗粒。这可提高筛选效率，同时在过滤器116、118、120、122、124、126中的每个过滤器的使用寿命期间保持总体装置渗透性。如图所示，连续过滤器116、118、120、122、124、126各自被置于具有单个室的单个外壳110中。在其他实施方案中，外壳110可包括多个开口或室，每个开口或室被构造成接纳过滤器116、118、120、122、124、126中的一个过滤器，并且每个室串联地流体连接。
在所示的实施方案中，六个过滤器116、118、120、122、124、126中的每个过滤器可具有依次变小的孔径。在一个实施方案中，孔径范围可大于或等于.2μm并且小于或等于50μm。在其他实施方案中，多个连续过滤器可各自具有相同的孔径。例如，第一过滤器116和第二过滤器118可具有相等的孔径，第三过滤器120和第四过滤器122可具有小于第一过滤器116和第二过滤器118的相等孔径，并且第五过滤器124和第六过滤器126可具有小于第三过滤器120和第四过滤器122的相等孔径。虽然所示的实施方案包括六个过滤器116、118、120、122、124、126，但也可设想具有多于或少于六个过滤器的其他实施方案。例如，其他实施方案(如下所述)可具有三个连续过滤器。还可以设想十个或更多个过滤器。
如图所示，过滤器116、118、120、122、124、126以一定角度取向，使得不适合通过过滤器的较大颗粒140被构造成从过滤器掉落并停留在位于相应过滤器116、118、120、122、124、126后面的室142、144、146、148、150、152中。在一个实施方案中，该角度可不垂直于过滤装置100的一般流体流。过滤器116、118、120、122、124、126可具有多种形状。虽然所示的实施方案可以是成角度的板，但其他实施方案可包括球体、圆锥体、杯体等。
图3A示出了根据本发明的实施方案的具有主体210和可移除覆盖件212(被示出为已移除)的过滤装置200的透视图。过滤装置200的主体210包括三个开口224、226、228，这些开口被构造成对应地接纳三个过滤器230、232、234。在其他实施方案中，过滤装置200的主体210可包括多于或少于三个过滤器。例如，主体210可包括1个或多个过滤器。可移除覆盖件212可被移除以暴露过滤器230、232、234，使得可进行更换。过滤器230、232、234可被布置在流体路径222中，该流体路径被构造成以与上文所述的过滤装置10、100相似或相同的方式接纳穿过其的流体诸如溶剂。流体可通过流体入口223进入过滤装置200。在主体210内，流体可经过流体路径、通道、管、通路、管线、导管等，通过过滤器230、232、234中的每个过滤器。类似于上文所述的过滤装置100，过滤器230、232、234可沿着流体路径串联布置，使得流体通过第一过滤器230，然后通过第二过滤器232，然后通过第三过滤器234。
过滤器230、232、234可具有与上文相对于过滤器16、116、118、120、122、124、126所述的那些相似或相同的特性。如上所述，过滤器230、232、234具有不同的孔径、涂层等可能是有利的。在一个实施方案中，第一过滤器230的孔径可为例如约10μm。第二过滤器232的孔径可为例如约2μm。第三过滤器234的孔径可为例如约0.5μm。虽然过滤装置200包括如图所示的三个过滤器，但也可以设想其他实施方案，诸如上文所述的六个过滤器过滤装置100。过滤装置200中可包括任意数量的过滤器。
图3B示出了过滤装置200的冲洗液体歧管214的示意图。冲洗液体歧管214包括冲洗液体入口216、冲洗阀218、冲洗液体排出阀236和冲洗液体排出端口220。当冲洗阀218打开时，冲洗液体歧管214被构造成使冲洗液体诸如水等从冲洗液体入口216移动通过冲洗阀218并通过LC系统的流体或溶剂流动路径222的至少一部分，并从冲洗液体排出口220排出。冲洗阀218可被构造成选择性地引导水以清洁多个过滤器230、232、234中的每个过滤器。在其他实施方案中，冲洗阀218可引导冲洗水同时通过每个过滤器。冲洗阀可包括死端端口240，当过滤装置200未处于冲洗模式时，该死端端口可防止流动。在一个实施方案中，冲洗液体歧管214被构造成引导水沿相反方向从流体路径222流过过滤器230、232、234中的每个过滤器。在另一个实施方案中，冲洗液体歧管214被构造成垂直于流体路径222引导冲洗水。在另一个实施方案中，过滤装置200可被构造用于通过流体路径222反向流动，以便冲洗过滤器230、232、234。还可以通过从开口224、226、228手动移除并用流动水手动洗涤过滤器230、232、234来清洁过滤器230、232、234。
过滤装置200可以是智能装置，并且可包括被构造成检测过滤器230、232、234是否被堵塞、不太有效或效率较低的传感器。在一个实施方案中，位于过滤装置200的主体210中的传感器通过打开阀218、236并运行冲洗例程来确定何时冲洗过滤器230、232、234。当传感器检测到过滤器230、232、234变脏、堵塞或需要冲洗时，过滤装置200可自动运行冲洗例程。传感器可包括位于过滤器之前和之后的压力传感器，以确定流体流动路径222中的压力。
图4示出了根据本发明的实施方案的另一个过滤装置300的透视图。过滤装置300包括外壳310，该外壳具有流体入口312、流体出口314以及在流体入口312和流体出口314之间的流体流动路径316。过滤装置300包括具有第一侧面320和第二侧面322的过滤元件318，以及附接到过滤元件318、安装到该过滤元件、顺着该过滤元件或以其他方式设置到该过滤元件上的多个过滤器324。过滤元件318在图4中被示出为带状物。在一个实施方案中，过滤元件318可由柔性塑性材料制成。在其他实施方案中，过滤元件318可包括由更柔性的材料制成的端部(以提供带状物的旋转和移动)，但包括保持多个过滤器324的不可挠曲的中心位置。在另一个实施方案中，过滤元件318可以是与过滤器324不可区分的柔性过滤带。
过滤元件318安装在包括两个可旋转圆柱体326a、326b的过滤器移动台上。过滤器移动台326a、326b可被构造成移动多个过滤器324，使得当过滤器移动台326a、326b、过滤元件318和过滤装置300中的一者或多者处于第一位置(如图所示)时，过滤器324中的第一过滤器处于流体流动路径316内。过滤器移动台326a、326b可被构造成移动多个过滤器324，使得在第二位置，第一过滤器324不在流体流动路径316中，而是过滤元件318上的多个过滤器324中的第二过滤器处于流体流动路径316中。
外壳310内可包括动态密封机构，该动态密封机构被构造成在过滤元件318的过滤器324和流体流动路径316之间提供流体密封，使得流体可从流体入口312通过第一过滤器324流到流体出口314。当过滤器324处于适当位置时，外壳可形成不透流体的密封。在所示的实施方案中，第一圆柱体326a可被构造成顺时针旋转以释放过滤元件318，而第二圆柱体326b可同时被构造成顺时针旋转以卷绕过滤元件318。这样，圆柱体326a、326b的旋转可被构造成将过滤元件318通过外壳310进料到流体流动路径316内的适当位置。
过滤器324可各自具有与上文相对于过滤器16、116、118、120、122、124、126、230、232、234所述的那些相似或相同的特性。因此，过滤器可以是多孔的，并且可以是微机械加工的而不是烧结的。如上所述，过滤器324具有不同的孔径、涂层等可能是有利的。在一个实施方案中，过滤器324可各自具有相同的孔径。流体流动路径316中的活动过滤器可通过过滤器移动台的圆柱体326a、326b交换或更换，以便在用过的过滤器324变脏或堵塞时将新的干净过滤器324放置于流体流动路径316中。
在所示的实施方案中，第一压力计328位于流体流动路径316中在外壳310和过滤器324之前。第二压力计330位于流体流动路径316中在外壳310和过滤器324之后。压力计328、330被示出为在外壳310外部，但在其他实施方案中，压力计328、330可容纳在外壳310内。压力计328、330可被构造成在过滤装置300过滤之前和之后检测流体流动路径316中的流体压力。这些检测到的压力值可便于确定位于流体流动路径316中的特定过滤器324是否变脏或堵塞。高于阈值的压力变化可指示过滤器堵塞。在一个实施方案中，压力计328、330可电连接到过滤装置300。过滤装置300可包括计算机、处理器，或者可连接到远程计算机或处理器，所述远程计算机或处理器可使用压力计328、330提供的信息以确定是否需要新的过滤器324。如果计算机或处理器确定需要新的过滤器，则过滤装置300可被构造成自动旋转圆柱体326a、326b以移动过滤元件318的带状物并顺着流体流动路径316自动移动新的过滤器324。在一个实施方案中，可包括除压力计328、330之外的附加传感器来确定是否需要更换过滤器，诸如流速传感器等。这些传感器可位于外壳310之内或之外。
在一个实施方案中，可将多个过滤装置300置于流体流动路径316中，所述多个过滤装置300中的每个过滤装置包括具有不同孔隙率和特性的过滤器。在其他实施方案中，过滤装置300可包括两个或更多个过滤元件，诸如过滤元件318。每个附加的过滤元件318可延伸穿过外壳310中的其自身的开口以穿过流体流动路径316。每个附加的过滤元件318可包括其自身的圆柱体和过滤器移动台。在另一个实施方案中，单个过滤器移动台可被构造成接纳多个过滤元件318。在一个实施方案中，过滤器移动台可被构造成基本上同时移动系统的每个过滤元件。在另一个实施方案中，过滤器移动台可被构造成基本上独立地移动系统中的每个过滤元件。
在又一个实施方案中，过滤器移动台可包括被定位成在过滤器324从流体流动路径316中移除之后接纳过滤器的清洁机构。清洁机构可使脏污或用过的过滤器324在从流体流动路径316中移除之后暴露于水。在一个实施方案中，圆柱体326a、326b中的一者或两者可包括清洁机构。
图5示出了根据本发明的实施方案的另一个过滤装置400的透视图。过滤装置400可类似于过滤装置300，但过滤装置400包括盘形过滤元件418，而不是用于过滤元件的带状物和圆柱形布置。过滤装置400可包括第一安装架411和第二安装架413，所述第一安装架和第二安装架可被构造成可滑动和/或压在一起以与位于其间的盘形过滤元件418形成不透流体的密封。
过滤装置400包括流体入口412、流体出口414以及在流体入口412和流体出口414之间的流体流动路径416。过滤装置400包括具有第一侧面420和第二侧面422的盘形过滤元件418，以及附接到盘形过滤元件418、安装到该盘形过滤元件、顺着该盘形过滤元件或以其他方式设置到该盘形过滤元件上的多个过滤器424。在一个实施方案中，盘形过滤元件418可由塑性材料制成。在另一个实施方案中，盘形过滤元件418可以是过滤器本身。
盘形过滤元件418可安装在安装结构426上，使得由盘形过滤元件418限定的圆形具有与流体流动路径416的轴线间隔开的中心。安装结构426可以是被构造成接纳盘形过滤元件418的轴线，该盘形过滤元件由位于限定该轴线的第一安装架411和第二安装架413中的一者或两者中的销或突起部限定。无论实施方案如何，盘形过滤元件418都可以围绕安装结构426在第一安装架411和第二安装架413之间旋转。马达或其他过滤器移动台427可被构造成移动盘形过滤元件418上的精确旋转，以便在过滤器移动台427、盘形过滤元件418和过滤装置400中的一者或多者处于第一位置(如图所示)时，将过滤器424中的第一过滤器置于流体流动路径416内。过滤器移动台427可被构造成移动多个过滤器424，使得在第二位置，第一过滤器424不在流体流动路径416中，而是过滤元件418上的多个过滤器424中的第二过滤器处于流体流动路径416中。
过滤装置400可包括附接到第一安装架411和第二安装架413中的每个安装架的外壳410，一个外壳被示出为附接到第二安装架413，另一个外壳被隐藏在所示视图中。外壳410内可包括动态密封机构，该动态密封机构被构造成在过滤元件418的过滤器424和流体流动路径416之间提供流体密封，使得流体可从流体入口412通过第一过滤器424流到流体出口414。当过滤器424处于适当位置并且第一安装架411和第二安装架413变得可滑动地接合时，外壳410可形成不透流体的密封。
过滤器424可各自具有与上文相对于过滤器16、116、118、120、122、124、126、230、232、234、324所述的那些相似或相同的特性。因此，过滤器可以是多孔的，并且可以是微机械加工的而不是烧结的。如上所述，过滤器424具有不同的孔径、涂层等可能是有利的。在一个实施方案中，过滤器424可各自具有相同的孔径。可通过旋转盘形过滤元件418交换或更换流体流动路径416中的活动过滤器，以便在用过的过滤器424变脏或堵塞时将新的干净过滤器424放置于流体流动路径416中。
如上文相对于过滤装置300所述，过滤装置400可包括位于过滤器的每一侧上的压力传感器，并且可包括其他传感器，并且可具有自动检测何时需要更换活动过滤器的能力。另外，过滤装置400可包括用于在过滤器如上所述从流体流动路径416移动之后清洁过滤器的清洁机构。
在一个实施方案中，可将多个过滤装置400置于流体流动路径416中，所述多个过滤装置400中的每个过滤装置包括具有不同孔隙率和特性的过滤器。在其他实施方案中，过滤装置400可包括沿着相同的可旋转轴线彼此相邻定位的两个或更多个盘形过滤元件。每个附加的盘形过滤元件418可包括其自身的过滤器移动台427。在另一个实施方案中，单个过滤器移动台427可被构造成接纳多个过滤元件418。在一个实施方案中，过滤器移动台可被构造成基本上同时移动系统的每个盘形过滤元件。在另一个实施方案中，过滤器移动台可被构造成基本上独立地移动系统中的每个盘形过滤元件。
图6A和图6B示出了根据本发明的实施方案的另一个过滤装置500的分解透视图。图6C示出了过滤装置500的透视图，并且图6D示出了过滤装置500的侧面剖视图。过滤装置500被示出为展示示例性动态密封机构510，该示例性动态密封机构用于在过滤元件518的过滤器524和流体流动路径516之间提供流体密封，使得流体可从流体入口512通过过滤元件518上的过滤器524流到流体出口514。应当理解，相对于过滤装置500的密封所述的一个或多个元件和结构可适用于上文所述的实施方案，包括过滤装置300和过滤装置400。
动态密封机构510可包括靠近流体入口512的流体路径的自由旋转螺母550，以及围绕从出口主体560延伸的流体路径的可调式外螺纹552。第一流体管562可位于自由旋转螺母550内。第一流体管562可包括形成梯级的较大圆周区域570，该梯级被构造成从自由旋转螺母550的内腔的对应梯级580接收压缩力，如图6D所示。第一面密封件554可靠近自由旋转螺母550定位，并且可围绕第一流体管562。第一面密封件554(示于图6B和图6D中)可被构造成在第一流体管562与过滤元件518和过滤器524之间提供流体密封。当组装时，第一流体管562可从流体入口512延伸，如图6C所示。在其他实施方案(未示出)中，第一流体管562可与自由旋转螺母550的流体入口512齐平。
第二流体管564可位于出口主体560内。第二流体管564可包括形成梯级的较大圆周区域572，该梯级被构造成从出口主体560的内腔的对应梯级582接收压缩力，如图6D所示。第二面密封件556可靠近出口主体560定位，并且可围绕第二流体管564。第二面密封件556(示于图6A和图6D中)可被构造成在第一流体管564与过滤元件518和过滤器524之间提供流体密封。当组装时，如图6C所示，第二流体管564可从出口主体560延伸。在其他实施方案中，第二流体管564可与出口主体560的流体出口514齐平。
在操作中，自由旋转螺母550可围绕可调式外螺纹552旋转。当拧紧自由旋转螺母550时，梯级580、582可将较大圆周区域570、572以及第一面密封件554和第二面密封件556压缩到过滤元件518和过滤器524中以形成流体密封。动态密封机构510可允许过滤元件518在高压下滑动。在一个实施方案中，在可移动过滤元件518以更换过滤器524之前，可能需要手动旋转或松开自由旋转螺母550。
在另一个实施方案中，用于与过滤元件518和过滤器524形成密封的动态密封机构510可以是自动化的。在自动化实施方案中，马达可转动自由旋转螺母550以拧紧或松开密封，从而允许更换过滤器。在其他实施方案中，面密封件554、556可通过除自由旋转螺母550和螺纹可调式衬圈552组合之外的其他自动化机构压缩，诸如气动压缩系统等。
图7示出了根据本发明的实施方案的高压梯度混合泵系统600的示意图。在该实施方案中，泵系统600可包括流动相瓶610、612、泵头614、616、混合器618、注射器620、色谱柱622和检测器624。过滤装置630a、630b、630c、630d、630e、630f可位于系统600中的各个点处。上文相对于过滤装置10、100、200、300、400、500所述的本发明实施方案可结合到过滤装置630a、630b、630c、630d、630e、630f中。
根据过滤器在系统中的位置，过滤器可包括不同的特性。在泵系统600中，过滤装置630a、630b可位于流动相瓶610、612和泵头614、616之间。过滤器630a、630b可包括小压降。小压降可通过例如利用高渗透性过滤器或使过滤器的尺寸减小线速度(例如，通过使用大的薄盘而不是长的窄杆)来实现。内部体积可能不是过滤器630a、630b的限制特性。过滤装置630c、630d可位于泵头614、616和混合器618之间。过滤装置630e可位于混合器618和注射器620之间。过滤装置630c、630d、630e可以是低体积过滤器。如果多个过滤器平行放置，则它们可具有相等的体积。过滤装置630f可位于注射器620和色谱柱622之间。过滤装置630f可以是低分散过滤器。虽然所示实施方案包括两个泵头614、616和流动相瓶610、612，但应当理解，符合上文所述实施方案的过滤装置可结合到具有多于或少于两个泵的系统中。
图8示出了根据本发明的实施方案的用于低压梯度混合系统的另一个泵系统700的示意图。在该实施方案中，泵系统700可包括流动相瓶710、712、714、716、梯度比例阀718、一个或多个泵头720、注射器722、色谱柱724和检测器726。过滤装置730a、730b、730c、730d、730e、730f可位于系统600中的各个点处。上文相对于过滤装置10、100、200、300、400、500所述的本发明实施方案可结合到过滤装置730a、730b、730c、730d、730e、730f中。
在泵系统700中，过滤装置730a、730b、730c、730d可位于流动相瓶710、712、714、716和梯度比例阀718之间。过滤器730a、730b、730c、730d可以上文所述的方式包括小压降。内部体积可能不是过滤器730a、730b、730c、730d的限制特性。过滤装置730e可位于泵头720和注射器722之间。过滤装置730e可以是低体积过滤器。如果多个过滤器平行放置，则它们可具有相等的体积。过滤装置730f可位于注射器722和色谱柱724之间。过滤装置630f可以是低分散过滤器。虽然所示实施方案包括四个瓶710、712、714、716，但应当理解，可以设想符合上文所述实施方案的过滤装置可结合到具有多于或少于四个瓶的系统中。
还可以设想符合上文所述实施方案的各种过滤方法。在一个实施方案中，液相色谱过滤方法包括提供流体流动路径，提供位于流体流动路径中的色谱柱，并且提供位于流动路径中在色谱柱之前的过滤装置。过滤装置可符合上文所述的实施方案，并且可包括例如外壳，该外壳具有流体入口和流体出口，并且被构造成顺着流体流动路径连接，使得流体流动路径的至少一部分位于流体入口和流体出口之间。外壳可包括设置在流体流动路径的所述部分中的至少一个过滤器。外壳可包括检测系统。方法可包括用检测系统确定至少一个过滤器何时被堵塞。
本文设想的过滤方法的检测系统可包括在流体流动路径中位于过滤装置之前的第一压力计和在流体流动路径中位于过滤装置之后的第二压力计。方法可包括用第一压力计和第二压力计检测压力。在设想的过滤方法中所述确定所述至少一个过滤器被堵塞可包括确定所检测到的第一压力计和第二压力计之间的压差大于阈值。
本文设想的过滤方法可包括提供过滤装置，该过滤装置具有安装在过滤器移动台上的过滤元件。方法可包括过滤器移动台与检测系统之间的通信。多个过滤器可设置在过滤元件上。方法还可包括用过滤器移动台移动过滤元件。
所设想的过滤方法还可为过滤装置提供动态密封机构。方法可包括用动态密封机构在过滤元件和流体流动路径之间形成流体密封，使得流体可从流体入口通过过滤元件流到流体出口。方法还可包括用动态密封机构将过滤元件与流体流动路径隔离。方法可包括当过滤元件被隔离时，用过滤器移动台移动过滤元件。方法还可包括当检测系统确定设置在流体流动路径的所述部分中的所述至少一个过滤器被堵塞时，通过过滤器移动台和过滤元件将所述至少一个过滤器自动更换为多个过滤器中的第二过滤器。如上所述，过滤元件可以是带状物或圆盘。过滤器移动台可以是被构造成移动圆盘的旋转圆柱体或马达或机械或气动装置。
在过滤方法的其他实施方案中，过滤装置可包括与所述至少一个过滤器流体连通并且与检测系统电连通的过滤元件清洁器。方法可包括当检测系统确定所述至少一个过滤器被堵塞时用检测系统激活过滤元件清洁器，并且在激活之后，用过滤元件清洁器冲洗所述至少一个过滤器。方法还可包括通过过滤元件清洁器选择性地向过滤装置中的多个过滤器中的特定过滤器提供冲洗液体。
方法可包括提供多于一个过滤元件，并且使所述多个过滤元件与过滤器移动台一起移动。方法可包括通过移动台基本上同时移动第一过滤元件和第二过滤元件。方法可包括通过移动台基本上独立地移动第一过滤元件和第二过滤元件。
本文设想的过滤方法可包括通过所述至少一个过滤器与流体中的化学物质进行化学相互作用。在一个实施方案中，方法可包括为所述过滤器中的一个或多个过滤器提供非零电荷。方法可包括利用具有与上文所述的那些一致的特征的过滤器。所设想的方法可包括用酸性官能团将所述至少一个过滤器官能化，并且使得所述至少一个过滤器带有负电荷，并且将外壳的一个或多个电引线连接到所述多个过滤器中的一个或多个过滤器。方法可包括用胺官能团将所述至少一个过滤器官能化，使得所述至少一个过滤器带有正电荷。
在使用多个过滤器的情况下，方法可包括将多个过滤器中的每个过滤器串联设置在流体流动路径中，其中多个过滤器中的第一过滤器具有第一孔径，其中多个过滤器中的第二过滤器具有小于第一孔径的第二孔径，并且其中多个过滤器中的第三过滤器具有小于第二孔径的第三孔径。
就具有多个段并且每个段具有一个或多个过滤器的过滤装置而言，方法可包括通过冲洗阀和冲洗液体歧管将液体选择性地引导至多个过滤器中的一个过滤器。方法还可包括通过冲洗阀和冲洗液体歧管将液体选择性地引导至多个路径段中的一个路径段。
可以设想各种其他方法，包括通过过滤装置的处理器确定过滤装置的一个或多个过滤器是否被堵塞。除压力变化之外，方法还可包括在过滤器之前和之后感测流体流速。方法可包括使用所检测到的压力、流体流速和时间的任何组合来确定过滤器是否被堵塞或是否需要更换。方法可包括提供其中过滤器可自动更换的装置。方法还可包括利用具有微机械孔的微机械过滤器。方法可包括在液相色谱系统中利用可以不是烧结过滤器的过滤器。其他方法可包括利用烧结过滤器。方法可包括当检测系统确定期望更换过滤器时手动更换过滤器。方法可包括拆卸或拆开外壳或过滤装置以暴露过滤器。方法可包括通过在使用期间以与流体通过过滤器的流动路径相反的方向提供液体来冲洗过滤器。方法还可包括同时冲洗过滤装置的多个过滤器或者根据需要或检测选择性地将冲洗引导至过滤器。该方法可包括在过滤装置内部或外部将计算系统连接到过滤装置。方法可包括通过计算机系统监测过滤器的状态，并且确定过滤器是否堵塞、变旧或者是否期望更换过滤器。
所述实施方案的元件已用冠词“一个”或“一种”进行了介绍。这些冠词旨在表示存在一个或多个元件。术语“包含”和“具有”及其派生词旨在是包容性的，使得除所列元件之外还可存在其他元件。当与至少两个术语的列表一起使用时，连接词“或”旨在表示任何术语或术语的组合。术语“第一”和“第二”用于区分元件并且不用于表示特定次序。
虽然已结合仅有限数量的实施方案详细描述了本发明，但应当容易地理解，本发明并不限于此类公开的实施方案。相反，可修改本发明以结合此前未描述但与本发明的实质和范围相称的任何数量的变型、更改、替换或等同布置。另外，虽然已描述了本发明的各种实施方案，但应当理解，本发明的各方面可仅包括所述实施方案中的一些实施方案。因此，本发明不应被视为受前述说明的限制，而仅受所附权利要求的范围的限制。

Claims (23)

1.一种液相色谱过滤装置，包括：
具有流体入口、流体出口的外壳，其中所述外壳被构造成顺着液相色谱系统的流体流动路径连接，使得所述流体流动路径的至少一部分位于所述流体入口和所述流体出口之间；和
设置在所述流体流动路径的所述部分中的至少一个过滤器，其中所述至少一个过滤器由微机械材料制成。
2.根据权利要求1所述的液相色谱过滤装置，还包括检测系统，所述检测系统被构造成自动确定所述至少一个过滤器何时被堵塞。
3.根据权利要求2所述的液相色谱过滤装置，其中所述检测系统包括在所述流体流动路径中位于所述至少一个过滤装置之前的第一压力计和在所述流体流动路径中位于所述至少一个过滤装置之后的第二压力计。
4.根据权利要求2所述的液相色谱过滤装置，还包括安装在过滤器移动台上的过滤元件，所述过滤器移动台与所述检测系统通信，其中包括所述至少一个过滤器在内的多个过滤器设置在所述过滤元件上，并且其中所述过滤器移动台被构造成移动所述过滤元件。
5.根据权利要求4所述的液相色谱过滤装置，还包括动态密封机构，所述动态密封机构被构造成使得：
当所述过滤装置处于第一位置时，在所述过滤元件和所述流体流动路径之间存在流体密封，使得流体能够从所述流体入口通过所述过滤元件流到所述流体出口，并且
当所述过滤装置处于第二位置时，所述流体流动路径在所述过滤元件的两侧上与所述过滤元件隔离。
6.根据权利要求5所述的液相色谱过滤装置，其中所述过滤器移动台被构造成当所述过滤装置处于所述第二位置时移动所述过滤元件，以在所述检测系统确定设置在所述流体流动路径的所述部分中的所述至少一个过滤器被堵塞时，将所述至少一个过滤器自动更换为所述多个过滤器中的第二过滤器。
7.根据权利要求4所述的液相色谱过滤装置，其中所述过滤元件是带状物。
8.根据权利要求4所述的液相色谱过滤装置，其中所述过滤元件是圆盘。
9.根据权利要求2所述的液相色谱过滤装置，还包括被构造成冲洗所述至少一个过滤器的过滤元件清洁器，其中所述过滤元件清洁器与所述至少一个过滤器流体连通并且与所述检测系统电连通，其中所述检测系统被构造成当所述检测系统确定所述至少一个过滤器被堵塞时激活所述过滤元件清洁器。
10.根据权利要求9所述的液相色谱过滤装置，其中所述至少一个过滤器是多个过滤器，并且其中所述过滤元件清洁器被构造成提供冲洗液体，所述冲洗液体将被选择性地引导至所述多个过滤器中的过滤器。
11.根据权利要求5所述的液相色谱过滤装置，还包括其上设置有第二多个过滤器的第二过滤元件，所述第二过滤元件被安装在所述过滤器移动台上并且当所述过滤装置处于所述第一位置时将所述第二多个过滤器中的第一过滤器设置在所述流体流动路径中，其中所述过滤器移动台被构造成当所述过滤装置处于所述第二位置时移动所述第二过滤元件，以将所述第二多个过滤器中的所述第一过滤器移出所述流体流动路径并使所述第二多个过滤器中的第二过滤器进入所述流体流动路径。
12.根据权利要求10所述的液相色谱过滤装置，其中所述移动台被构造成基本上同时移动所述第一过滤元件和所述第二过滤元件。
13.根据权利要求10所述的液相色谱过滤装置，其中所述过滤器移动台被构造成基本上独立地移动所述第一过滤元件和所述第二过滤元件。
14.根据权利要求1所述的液相色谱过滤装置，其中所述至少一个过滤器能够与所述流体中的化学物质进行化学相互作用。
15.根据权利要求1所述的液相色谱过滤装置，其中所述至少一个过滤器带有非零电荷，并且其中所述外壳还包括电连接到所述至少一个过滤器的一条或多条电引线。
16.根据权利要求1所述的液相色谱过滤装置，其中所述至少一个过滤器具有在约.2μm和50μm之间的孔径，并且其中所述至少一个过滤器具有小于平均孔径的约20％的孔径标准偏差。
17.根据权利要求1所述的液相色谱过滤装置，其中所述至少一个过滤器用酸性官能团官能化并且带有负电荷。
18.根据权利要求1所述的液相色谱过滤装置，其中所述至少一个过滤器用胺官能团官能化并且带有正电荷。
19.根据权利要求1所述的液相色谱过滤装置，其中所述至少一个过滤器是串联设置在所述流体流动路径中的多个过滤器，其中所述多个过滤器中的第一过滤器具有第一孔径，其中所述多个过滤器中的第二过滤器具有小于所述第一孔径的第二孔径，并且其中所述多个过滤器中的第三过滤器具有小于所述第二孔径的第三孔径。
20.根据权利要求1所述的液相色谱过滤装置，其中所述至少一个过滤器是多个过滤器，并且其中所述流体流动路径的所述部分由多个路径段构成，每个路径段具有流入区域和流出区域，并且所述多个过滤器中的至少一个过滤器设置在每个路径段的所述流入区域和所述流出区域之间，并且其中：
所述流体流动路径的所述部分包括具有与所述流体入口流体连通的流入区域的第一路径段；
具有与所述流体出口流体连通的流出区域的最后路径段；并且
上游路径段的所述流出区域与下游路径段的所述流入区域流体连通。
21.根据权利要求20所述的液相色谱过滤装置，其中所述外壳还包括：
冲洗液体歧管，所述冲洗液体歧管与所述流体流动路径的所述部分流体连通，所述冲洗液体歧管通过冲洗阀连接到冲洗液体入口；和
冲洗液体排出口，所述冲洗液体排出口与所述流体流动路径的所述部分流体连通，其中所述冲洗阀被构造成允许将冲洗液体选择性地引导至所述多个过滤器中的过滤器，
其中所述冲洗阀被构造成允许将冲洗液体选择性地引导至所述多个路径段中的路径段。
22.一种液相色谱系统，包括：
流体流动路径；
色谱柱，所述色谱柱位于所述流体流动路径中；
过滤装置，所述过滤装置位于所述流体流动路径中在所述色谱柱之前，所述过滤装置包括：
具有流体入口、流体出口的外壳，其中所述流体流动路径的至少一部分位于所述流体入口和所述流体出口之间；和
设置在所述流体流动路径的所述部分中的至少一个过滤器，其中所述至少一个过滤器由微机械材料制成。
23.一种液相色谱过滤方法，包括：
提供流体流动路径；
提供位于所述流体流动路径中的色谱柱；
提供位于所述流动路径中在所述色谱柱之前的过滤装置，所述过滤装置包括：
具有流体入口、流体出口的外壳，其中所述外壳被构造成顺着流体流动路径连接，使得所述流体流动路径的至少一部分位于所述流体入口和所述流体出口之间；以及
设置在所述流体流动路径的所述部分中的至少一个过滤器，其中所述至少一个过滤器由微机械材料制成；以及
用所述过滤装置过滤流体。
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