CN112074723A - 具有压力调节的多维样品分离 - Google Patents
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Abstract
一种用于分离流体样品的多维样品分离设备(10)，其中，该样品分离设备(10)包括：第一分离维度(100)，其用于分离流体样品并且包括用于驱动流体样品的第一流体驱动单元(102)和用于分离流体样品的第一样品分离单元(104)；第二分离维度(106)，其用于进一步分离由第一分离维度(100)分离的流体样品，其中，第二分离维度(106)包括用于驱动所分离的流体样品的第二流体驱动单元(108)以及第二样品分离单元(110)和第三样品分离单元(112)，第二样品分离单元和第三样品分离单元中的每一个配置为对所分离的流体样品进行进一步分离；切换机构(114)，其配置为选择性地切换第一分离维度(100)的出口与第二样品分离单元(110)和第三样品分离单元(112)中的至少一个选定者流体连通；和控制单元，其配置为将第二样品分离单元(110)和第三样品分离单元(112)的入口处的压力控制为至少在切换时基本相同。
Description
技术领域
本发明涉及一种多维样品分离设备和操作多维样品分离设备的方法。
背景技术
在液相色谱法中，流体样品和洗脱液(液体流动相)可以被泵送通过导管和柱，在该柱中对样品组分进行分离。柱可以包括能够将流体样品的不同组分分离的材料。可以包括硅胶的这种填充材料，即所谓的固定相，可以被填充到柱管中，该柱管可以通过导管连接到其他元件(如取样器、检测器)。
流体样品的二维分离表示这样的分离技术，其中，在第一分离单元中进行第一分离程序来将流体样品分离成多种成分，并且在第二分离单元中进行后续的第二分离程序来将该多种成分中的至少一种进一步分离成子成分。二维液相色谱法(2D-LC)可以将两种液相色谱分析分离技术结合，并且其输出或结果可以呈现为沿着两个正交的时间轴的检测事件基于时间的曲线图。
二维液相色谱法设备是强大的，但是常常需要更复杂的控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够高效操作的多维样品分离设备。该目的通过独立权利要求来解决。其他实施例由从属权利要求示出。
根据本发明的示例性实施例，提供了一种用于分离流体样品的多维样品分离设备，其中，该样品分离设备包括：第一分离维度，其用于分离流体样品并且包括用于驱动流体样品和第一流动相通过用于分离流体样品的第一样品分离单元(比如第一色谱柱)的第一流体驱动单元(比如第一高压泵，例如呈现为活塞泵，特别是能够以至少1000巴的压力驱动流体)；第二分离维度，其用于进一步分离由第一分离维度分离的流体样品，其中，第二分离维度包括第二流体驱动单元(比如第二高压泵，例如呈现为活塞泵，特别是能够以至少1000巴的压力驱动流体)，用于驱动所分离的流体样品和第二流动相(其可以与第一流动相相同或可以不同于第一流动相)通过第二样品分离单元(比如第二色谱柱)和第三样品分离单元(比如第三色谱柱)，第二样品分离单元和第三样品分离单元各自配置为进一步分离所分离的流体样品；切换机构，其配置为选择性地切换第一分离维度的出口与第二样品分离单元和第三样品分离单元中的至少一个(特别是精确地一个)选定者流体连通；和控制单元，其配置为至少在切换时将第二样品分离单元和第三样品分离单元的入口处的压力(或压力值)控制为基本相同。
根据另一示例性实施例，提供了一种操作用于分离流体样品的多维样品分离设备的方法，其中，该方法包括：通过第一分离维度来分离流体样品，第一分离维度包括用于驱动流体样品的第一流体驱动单元和用于分离流体样品的第一样品分离单元；然后，在通过第一分隔维度分离流体样品之后，将所分离的流体样品供应到第二分离维度以进一步分离流体样品，其中，第二分离维度包括用于驱动所分离的流样品的第二流体驱动单元，并且包括第二样品分离单元和第三样品分离单元，第二样品分离单元和第三样品分离单元中的每一个配置为对所分离的流体样品进行进一步分离；并且为通过第二分隔维度进一步分离流体样品，将第一分离维度的出口切换为与第二样品分离单元和第三样品分离单元中的至少一个选定者(特别是精确地一个选定者)流体连通，使得第二样品分离单元和第三样品分离单元的入口压力(或压力值)至少在切换的时间点基本相同。
在本申请的背景下，术语“流体样品”可以特别地表示任何液体和/或气体介质，可选地还包括待分析的固体颗粒。这样的流体样品可以包括将要分离的分子或粒子的多种成分，例如小质量分子或比如蛋白质的大质量生物分子。由于将流体样品分离成成分涉及根据其在第一分离维度中进行分离的某一分离标准(比如质量、体积、化学性质等)，因此每个所分离的成分可以在第二分离维度中通过另一分离标准进一步分离(比如质量、体积、化学性质等)或通过第一分离标准更精细地分离(在改进的条件下)，从而进一步分离成分的不同分子或颗粒。
在本申请的背景下，术语“样品分离设备”可以特别地表示能够通过应用某一分离技术来分离流体样品的不同成分的任何设备。特别地，当配置用于二维分离时，可以在这种样品分离设备中设置两个分离单元。这意味着，首先根据第一分离标准分离样品，并且随后根据第二分离标准(优选为不同的分离标准)分离由第一分离产生的成分中的至少一个或一些，或者根据第一分离标准更精细地分离。术语“样品分离单元”可以特别地表示流体构件，流体样品通过该流体构件来输送，并且该流体构件配置为使得在引导流体样品通过分离单元时，该流体样品将分离成不同的分子或颗粒组。样品分离单元的示例是能够捕获或延迟并且选择性地释放流体样品的不同成分的液相色谱柱。
根据本发明的示例性实施例，提供了一种多维样品分离设备，在该多维样品分离设备中，在将已经在第一分离维度中分离的流体样品转移到第二分离维度期间，可以防止不期望的压力冲击或压降。虽然所述转移过程常规上可能以不期望的方式伴随有由第一分离维度和第二分离维度中的不同压力条件而导致的压力冲击或至少压力波动，但是根据本发明的示例性实施例的多维样品分离设备的切换机构确保至少在切换的时间点，第二分离维度中的两个样品分离单元的入口基本处于相同的压力水平，使得可以在没有这种突然的压力改变的情况下进行第一分离维度上的出口交替地与第二样品分离维度的两个分离单元中的任一个的切换。有利地，从而可靠地保护多维样品分离设备的流体部件免受由于切换操作而导致的过度磨损或甚至损坏。此外，当将已经分离的流体样品的成分在第一分离维度的末端交替地切换到第二分离维度的分离单元中的任一个中时，当第二分离维度的两个(或更多个)样品分离单元的压力保持在基本相同的压力值时，可以排除分离过程上的许多伪影。在这种情况下，在第一分离维度的出口处的压力可以基本与在第二维度样品分离单元中的至少一个的入口处相同。因此有利的是使第二分离维度中的两个或多个样品分离单元同步到类似的压力值(更具体地，将所述样品分离单元的入口处的压力值调节到类似值)，使得在第二样品分离维度中的样品分离单元的入口之间切换第一分离维度的出口不会导致任何显著的压力改变。
下面将解释多维样品分离设备和方法的另外的实施例。
在实施例中，样品分离设备配置为二维样品分离设备，或者换句话说，用于二维样品分离的设备，特别是二维液相色谱样品分离设备，或者换句话说，用于二维液相色谱样品分离的设备。术语“二维样品分离设备”可以表示相应的样品分离设备具有正好两个分离维度，即第一分离维度和第二分离维度。在这样的二维样品分离设备中，通过使第二分离维度的两个交替的样品分离单元的入口处的入口压力同步，可以高效地避免压降、压力波动以及其他与压力和流动相关的伪影。
在实施例中，控制单元配置为控制流体驱动单元和/或切换机构(其可以表示为流体部件)中的至少一个的操作。例如，所述控制单元可以是单个处理器、多个处理器或处理器的一部分。控制单元可以是集中控制所有仪器部件的中央控制单元，或者由多个(例如空间上和/或功能上)分布式的和/或者协作的控制子单元组成，控制子单元中的每一个配置为控制相应的一个或相应组的所述仪器部件和/或其他部分，例如样品分离设备的流体部件。
在以下的五个段落中，将描述样品分离设备和方法的有利任务，其可以由上述控制单元和/或以其他方式(例如手动地或基于由使用者和/或另一机器发出的命令)来控制或影响。
在实施例中，第二样品分离单元与第三样品分离单元处的入口处的压力(或压力值)之间的差至少在切换时小于10％。当第二分离维度的多个样品分离单元的入口处的压力值之间的相对差低于10％时，由于切换操作而产生的轻微压力扰动在许多情况下可以小得足以而在多维样品分离设备中仅引起轻微的并且因此可容忍的性能伪影，而且它们可以仅具有很少或没有可能危害或甚至损坏多维样品分离设备的部件。
在实施例中，第二样品分离单元与第三样品分离单元处的入口处的压力(或压力值)之间的差至少在切换时小于100巴。例如，第二分离维度的样品分离单元的入口的绝对压力值可以是至少500巴，特别是至少1000巴，更特别是1500巴。因此，例如在第二分离维度的样品分离单元的入口处100巴的绝对压力差是可接受的。
在实施例中，第二样品分离单元的入口处和第三样品分离单元的入口处的压力至少在切换时为至少1000巴，特别是至少1800巴。因此，多维样品分离设备可以是能够满足现代HPLC和UHPLC应用的要求的。
在实施例中，第二样品分离单元的入口处的压力(或压力值)和第三样品分离单元的入口处的压力(或压力值)在样品分离设备的整个操作期间基本相同。根据这种优选的实施例，不仅可以在用于将第一分离维度的出口交替地耦接到第二分离维度的样品分离单元中任一个的入口的切换机构的切换时间点附近确保第二分离维度的样品分离单元的入口之间的压力同步，而且可以在样品分离设备的整个操作期间相应地协调多维样品分离设备的操作。这进一步增加了样品分离设备的流体部件的寿命。
在实施例中，第二样品分离单元的入口处的压力(或压力值)和第三样品分离单元的入口处的压力(或压力值)至少在切换时、特别是连续地基本处于预定的(例如可调节的或恒定的)压力值。根据这种优选的实施例，不仅确保了第二分离维度的样品分离单元的入口处的压力值基本相同，而且它们甚至可以保持在限定的或可限定的并且优选地恒定的值。这使在样品分离设备操作期间作用在样品分离设备的流体部件上的机械应力保持较小。例如，预定压力值可以是至少1000巴。预定压力值可以通过流体驱动单元、特别是第二分离维度的一个或多个流体驱动单元的操作来限定。
在实施例中，切换机构配置为将第一分离维度的出口分别交替地耦接到第二样品分离单元和第三样品分离设备中的一个。通过这种交替切换逻辑，第一分离维度的出口可以首先耦接到第二分离维度的样品分离单元中的一个，然后耦接到另一个，随后可以切换回到第一个，回到第二个，等等。通过采取这种措施，可以实现多维样品分离设备的非常高效的操作，因为第二分离维度的样品分离单元中的一个可以在每个时间点在进一步分离来自第一分离维度的已经预分离的流体样品方面有效。
在实施例中，切换机构包括能够在控制单元的控制下切换的至少一个流体阀。这种流体阀例如可以是流体旋转阀。这种回转阀可以包括转子部件和定子部件。转子部件和定子部件能够相对于彼此旋转。例如，定子部件可以包括多个流体端口，待连接到样品分离设备的各个流体部件，特别是流体驱动单元和样品分离单元。转子部件可以例如包括至少一个、优选多个流体导管，根据流体阀的切换状态，流体导管可以与定子部件的端口中的相应一个流体连通或不流体连通。通过这样的一个或多个流体阀，可以实现所述的用于将第一分离维度的出口耦接到第二分离维度的样品分离单元的入口中的一个的切换操作。控制单元可以例如是处理器等，并且可以配置为控制样品分离设备的整体操作。特别地，控制单元可以协调各个流体驱动单元的流体驱动功能，并且可以作用在流体阀上来进行所述的切换操作。
附加地或替代地，切换机构包括能够在控制单元的控制下调节的至少一个流体限制器(优选为一对流体限制器)。特别地，控制单元可以调节在第一分离维度和第二分离维度的接口处的流体分流元件(比如流体T形件)处的两个流动通道中的每一个中的相应可调节流体限制器的值。流体限制器的实际值限定由第一分离维度所分离的流体样品是否朝向第二和/或第三样品分离单元流动(例如参见图3)。
在一个实施例中，该至少一个流体限制器包括一个这样的流体限制其：其一端能够替代地切换到第二样品分离单元或第三样品分离单元的出口，而所述限制器的第二端可以连接到废弃物管线。在另一实施例中，该至少一个流体限制器包括两个可调节的流体限制器，例如一个影响第二样品分离单元，而另一个影响第三样品分离单元。
在实施例中，样品分离设备包括耦接到第一样品分离单元的出口的第一维度检测器。通过这种第一维度检测器，可以分析或监测在第一分离维度中分离的流体样品的成分。这种检测器可以包括流动池。例如，这样的检测器可以是光学地测量第一样品分离单元下游的流体样品的分离成分的光吸收测量检测器(比如光度检测器)或荧光检测器。该分离可以根据通过第一样品分离单元的固定相完成的色谱法、特别是液相色谱法来进行。
在实施例中，样品分离设备包括第二维度检测器，其布置在第二样品分离单元下游并且配置为检测进一步分离的流体样品。附加地或替代地设置第一分离维度的第一维度检测器，其配置为检测流体样品被第一样品分离单元分离的成分，至少一个第二维度检测器可以设置在第二样品分离单元和第三样品分离单元中的相应一个下游，用于检测流体样品的进一步分离的成分。这些进一步分离的成分可以是由第一分离维度分离的成分的子成分，其通过相应的第二或第三样品分离单元的分离功能来进一步分离。所述的第二维度检测器可以是光学检测器，特别是光吸收检测器(比如光度检测器)或荧光检测器，其检测流动通过第二维度检测器的流动池的流体样品的分离子成分。由于子成分的特定光学性质，可以进行检测。
在实施例中，样品分离设备包括第三样品分离单元下游的流体限制器，用于至少部分地平衡第二样品分离单元处的压力和第三样品分离器单元处的压力。这种流体限制器可以是流体导管的有意地并且局部变窄的部分，或者对第三样品分离单元下游的流的任何其他有意的干扰。由于这种流体限制器的设置和相应设计，在第二分离维度的样品分离单元的入口处的压力同步或调整可以以简单和精确的方式来完成。当相应的流体驱动单元对下游具有检测器的第二样品分离单元进行泵送和/或对具有流体限制器(优选地在其下游)的第三样品分离单元进行泵送时，流体限制器的相应设计可以允许获得或调节期望的压力条件。
在实施例中，第二流体驱动单元配置为提供大于由第一流体驱动单元所提供的较低流率的流率，优选地至少是由该较低的流率的两倍，更优选地是该较低流率的至少五倍。例如，第一流体驱动单元可以在50ml/min至500ml/min之间的范围内的流率下递送流体(特别是流动相，其可以是溶剂组合物，并且其中可以容纳流体样品)，而第二流体驱动单元可以在1ml/min至10ml/min之间的范围内的流率下递送流体(特别是另外的移动相，其可以是另外的溶剂组合物，并且其中可以容纳流体样品)。压力调节也可以在考虑到第一分离维度和第二分离维度的流率可以彼此非常不同的事实的情况下进行。
在优选的实施例中，样品分离设备包括第三流体驱动单元(比如第三高压泵，例如呈现为活塞泵，其特别是能够以至少1000巴的压力驱动流体)，其流体连接在第一样品分离单元的出口与第二样品分离单元和第三样品分离单元中的至少一个的入口之间(例如参见图2)。第三流体驱动单元也可以流体连接在第一样品分离单元的出口与切换机构、特别是其流体阀之间。因此，第二分离维度可以具有至少一个另外的流体驱动单元，其能够附加地或替代地将流体递送到所谓的第二流体驱动单元，即第二分离维度的泵。这可以进一步扩展第二分离维度的功能。例如，第三流体驱动单元可以作为另外的泵(例如用于稀释任务的稀释泵和/或作为第二分离维度的附加泵，其具有作为所谓第二流体驱动器单元的相应功能，并且从而提供所谓的第二流体驱动单元的备份)操作。
在实施例中，第三流体驱动单元配置为在进一步分离之前稀释所分离的流体样品。在所述的实施例中，第三流体驱动单元可以设置为将稀释剂递送到携带预分离的流体样品的流动相，该预分离的流体样品来自第一分离维度并且处于向第二和第三样品分离单元中的任一个转移或者由第二和第三样品分离单元种的任一个进一步分离的过程中。特别地，可以添加到流动相中的预分离流体样品中的稀释剂可以包括比预分离流体样品中存在的溶剂更弱的溶剂或由其组成。通过在进一步分离之前用较弱的稀释剂(即具有比当前容纳有预分离的流体样品的流动相(如从第一分离单元洗脱的)更低的洗脱力的稀释剂)稀释预分离的流体样品，可以支持将预分离流体样品集中在第二或第三样品分离单元的头部中。这种集中效应对于获得精确的分离结果是非常有利的，因为这高效地防止了与流体样品的不同成分或子成分相关的峰在第二分离维度中抹掉而难以在色谱中区分。
作为第三流体驱动单元作为稀释剂泵的功能的附加或替代，第三流体驱动器单元也可以用作另外的完全功能的第二维度高压泵，其能够以与第二流体驱动单元相同的方式操作。例如，第三流体驱动单元于是可以作为梯度泵操作，该梯度泵能够提供组成由第三流体驱动单元驱动的流动相的两种或更多种溶剂的相对量的基于时间的变化。
在实施例中，第一流体驱动单元的流率和第三流体驱动单元的流率之和与第二流体驱动单元流率基本相同(特别是在±10％的范围内相同)。为了实现这一点，例如可以通过控制单元相应地控制样品分离设备。特别地，当第三流体驱动单元用作向流动相中的预分离的流体样品添加某一附加流的稀释剂泵时，由三个流体驱动单元输送的流体之间的流调节是有利的。当第一和第三流体驱动单元的流率之和基本等于第二流体驱动单元的流率时，可以有利地防止在将流体从第一分离维度输送到第二分离维度期间流的任何不一致性。
在实施例中，第一流体驱动单元、第二流体驱动单元和第三流体驱动单元能够经由或经由切换机构流体互连。特别地，三个流体驱动单元中的每一个可以连接到流体阀的相应端口，该流体阀可以构成切换机构或者可以形成其一部分。因此，切换机构与相应的流体驱动单元之间的流体路径可以保持较短，这避免了伪影并且保持无效体积较小。
在实施例中，初级和/或次级阶段样品分离装置配置为色谱样品分离设备(特别是液相色谱样品分离设备、气相色谱样品分离设备或超临界流体色谱样品分离设备)或电泳样品分离设备(特别是毛细电泳样品分离设备)。然而，也可以应用替代的分离技术。当次级阶段样品分离装置配置用于液相色谱法时，其可以与初级液相色谱装置组合成二维液相色谱设备(2D-LC)。然而，样品分离技术的其他组合也是可能的，例如涉及电泳样品分离。有利地，初级阶段分离和次级阶段分离在其各自的分离机制方面至少部分地正交，即根据不同的分离标准或基于相同标准的不同程度分离流体样品或其成分。
在实施例中，初级和次级阶段样品分离装置中的任何一个可以包括用于检测所分离的流体样品的组分的检测器。这种用于检测各个成分和子成分的检测器可以布置在相应的分离单元下游。这种检测器可以基于电磁辐射检测原理来操作。例如，可以设置电磁辐射源，其用初级电磁辐射(比如可见光或紫外光)照射通过流动池的样品。响应于初级电磁辐射的该照射，将存在该电磁辐射与流体样品的相互作用，使得可以基于初级辐射的性质的变化(比如强度、频率、光谱分布、传播方向、偏振矢量等)或基于最终出现的所得次级电磁辐射来检测该相互作用，所述相互作用指示包含在流体成分中的样品组分的浓度和/或种类。
在实施例中，第一样品分离装置可以包括用于将流体样品引入到相应的分离单元上游的分离系统中的样品注入器。在初级阶段的这种样品注入器中，注入针可以将计量量的流体样品摄入到连接的回路中。在驱动这种注入针并且将其插入到相应的底座中之后，并且在切换流体注入阀时，流体样品可以注入到第一流体驱动器与第一样品分离单元之间的路径中。当进行这种切换操作时，由第一流体驱动器输送并且由溶剂组合物构成的流动相将样品输送到第一样品分离单元，并且可以与流体样品部分混合。次级阶段样品分离装置可以有或可以没有样品注入器。
在实施例中，初级阶段分离单元和次级阶段分离单元配置为根据不同的分离标准、特别是根据至少不同的或部分正交的分离标准来执行相应的样品分离。在这种情况下，术语“正交”可以特别地表示通常或至少对于预期的样品组分而言在第一和第二维度中的保留参数之间的低程度或甚至缺乏相关性。
在一个实施例中，从初级阶段供应的整个流体样品在次级阶段中进一步分离。在另一实施例中，从初级阶段供应的流体样品的仅一部分在次级阶段中进一步分离。因此，次级阶段可以在综合模式或切心模式或其组合下操作，如分段综合。
任何阶段的样品分离单元可以填充有分离材料。也可以表示为固定相的这种分离材料可以是允许与样品组分进行不同程度的相互作用以便能够分离这种样品的不同组分的任何材料。分离材料可以是液相色谱柱填充材料或填装材料，其包括由以下组成的组中的至少一种：聚苯乙烯、沸石、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、玻璃、聚合物粉末、碳、石墨、氧化铝、氧化锆、二氧化硅和硅胶或具有化学改性(涂覆、封端等)表面的任何以上材料。然而，可以使用具有允许将通过该材料的样品分离成不同组分的材料性质(例如由于填装材料和分析物成分之间的相互作用或亲和性的程度不同)的任何填装材料。
样品分离单元中任一个的至少一部分可以是填充有分离材料的流体室，其中，分离材料可以包括具有基本0.1μm至基本50μm的范围内的尺寸的小珠。因此，这些小珠可以是可以填充在流体装置的分离部段内部的小颗粒。小珠可以具有基本0.005μm至基本0.2μm范围内的尺寸的孔穴。流体样品可以进入孔穴，其中，在流体样品与孔穴的内表面之间可以发生相互作用。
样品分离设备可以在其任何阶段中配置为借助于特别是至少400巴、更特别是1000巴的高压引导流动相通过系统。
附图说明
通过参考以下结合附图对实施例的更详细描述，本发明的其他目的和许多附带优点将易于领会和更好地理解。实质上或功能上等同或类似的特征将由相同的附图标记指代。
图1示出根据本发明的实施例的二维样品分离设备，其特别是用于高效液相色谱法(HPLC)。
图2示出根据本发明的另一示例性实施例的二维样品分离设备。
图3示出根据本发明的又一示例性实施例的二维样品分离设备。
图4示意性地示出根据本发明的示例性实施例的二维样品分离设备的流体部件的协作。
图5示出根据本发明的示例性实施例的二维样品分离设备的耦接架构。
图6示出根据本发明的另一示例性实施例的二维样品分离设备的切换操作。
图7示出根据本发明的再一示例性实施例的二维样品分离设备。
图8示出根据本发明的又一示例性实施例的二维样品分离设备。
图9至图12示出不同操作状态下的图7的二维样品分离设备。
图13至图16示出不同操作状态下的图8的二维样品分离设备。
图17至图19示出形成根据本发明的示例性实施例的多维样品分离设备的切换机构的一部分的流体阀的不同配置。
图20示出根据本发明的示例性实施例的具有基于流体阀的切换机构的二维样品分离设备。
图21和图22示出根据本发明的另一示例性实施例的不同切换状态下的、具有基于流体阀的切换机构的二维样品分离设备。
附图中的图示是示意性的。
具体实施方式
在更详细地描述附图之前，将基于开发了哪些示例性实施例来总结本发明的一些基本考虑。
根据本发明的示例性实施例，提供了一种非回环式的二维样品分离设备(特别是二维液相色谱设备置，2D-LC)，其可以在第二分离维度中采用至少两个样品分离单元(特别是色谱柱)。在实施例中，样品分离设备可以在如下操作模式下操作：在该操作模式下，在将样品或预分离的样品装载到样品分离单元上期间主动调节溶剂，和/或在梯度洗脱模式下操作溶剂。
当在多维液相色谱法中调节或取样时，常规的缺点在于第一分离维度的洗脱峰的样品基质对于第二维度而言是太强的洗脱液。可以在流体样品到达第二维度的分离单元的固定相、特别是所述分离单元的柱填充物之前稀释流体样品的成分或峰。
在常规的2D-LC配置中、特别是在所谓的综合模式下，其可以在如下情况下结束：在第一样品分离维度之后收集的成分或者装载到第二样品分离维度的成分必须覆盖与其在第二样品分离维度中洗脱所分离的峰所需的大约相同的时间。
为了克服常规的多维样品分离设备的缺点，与在本发明的示例性实施例中的一个共用接口阀内集成所有的切换功能一起，可以实施一个或多个另外的特征，这些特征包括：基于体积的操作模式，尤其是在受控压力水平下，最有利的是，将第二分离维度的多个样品分离单元的入口压力值适配为在阀切换时相等。
在实施例中，可以通过实施预调节T-接头等来以第二分离维度的第三流体驱动单元的形式添加稀释泵，其可以允许选定的稀释因子，以实现或甚至尤其优化分离单元在下游方向上的峰堆叠。
在另一实施例中，还可以在第二分离维度中添加用于流动规划的梯度泵(作为第三流体驱动单元)，这可以允许简单的阀规划。
在实施例中，第二分离维度的流体驱动单元中的每一个可以针对样品装载和后续的梯度洗脱的完整循环来程序化，而在样品装载阶段期间，可以实现样品的稀释。更具体地，由第一维度的流出物表示的样品可以在第一维度分离单元的出口处、或在进入第二维度分离单元之前或在其之间的任何点处与由所述流体驱动单元提供的溶剂在线混合。
根据本发明的示例性实施例的样品分离设备的切换机构可以配置为一个或多个流体阀，其可以在控制单元(比如处理器)的控制下切换，并且可以是例如止回阀。这实现了通过控制流体驱动单元(特别是泵)的压力和/或流量来控制流动方向，而无需另外的切换元件。流出第一分离维度的样品分离单元(特别是色谱柱)的流可以采取具有较低压力的路径。为了将所述流从第一分离维度朝向第二分离维度的多个样品分离单元中的期望一个引导，在期望的侧部处降低第二分离维度的相应流体驱动单元的流量和/或压力，和/或在相对的侧部处增加第二分开维度中的压力可以是足够的。还可以根据第二分离维度的样品分离单元的入口压力来控制过压阀的打开压力(其丢弃第一分离维度的过量流出物)。控制单元可以是电气的或液压机械的，使得所述过压阀的打开压力可以例如稍微高于第二分离维度中的操作压力。在这种情况下，在第一和第二分离维度之间关闭两个(特别是活动的)阀可以导致丢弃第一分离维度的流出物，而无需显著改变操作条件。
也可以将缓冲阀放置在第一分离维度的样品分离单元下游和稀释泵上游(作为第二分离维度的另外的流体驱动单元)。这种缓冲阀可以在第二分离维度中进行进一步分离之前缓冲或临时容纳来自第一分离维度的流体。
在一个实施例中，样品分离设备可以根据不间断连接配置来操作，该配置也可以称为强制完全综合。
然而，还可以实施具有取样流管理的配置。特别是可以干扰样品流进入第二分离维度，并且经由过压阀将其重新引导至废弃物。替代地或附加地，可以在阀切换期间将有限体积的流出物临时抽取到稀释泵的路径中，并且因此将其容纳在所述路径或其元件中，从而防止不期望的样品损失。
在实施例中，过压阀可以由限制器(特别是可调谐或可调节的限制器)或者调压器和限制器的组合来代替。
根据本发明的示例性实施例，通过在将流体样品从第一样品分离维度转移到后续的第二样品分离纬度时防止压力波动，克服了常规的多维样品分离设备的缺点。常规地，在将要转移到第二维度的流动路径的样品中的压力不同于该流动路径中的压强的情况下，由于样品流体的可压缩性和/或样品容纳贮存器的弹性，当将预分离的流体样品的一部分从第一分离维度注入到第二分离维度中时，可能发生这种压力波动。这种压力波动也可能由于在流体切换元件的切换期间流动的暂时中断而发生。
为了克服这种缺点，本发明的示例性实施例在第二分离维度中设置了多个样品分离单元，并且每次将来自第一分离维度的预分离的流体样品流交替地耦接或引导到第二分离维度的样品分离单元中的一个。通过确保第二样品分离单元和第三样品分离单元的入口压力至少在切换机构在这些样品分离单元之间切换的时间点或者在将预分离的流体样品从第二分离维度的样品分离单元中的几个之间重新定向的时间点基本相同，可以有效地防止这种压力波动或其他突然的压力改变。从而防止了分离结果中的伪影，并且高效地保护了多维样品分离设备的流体部件免受过大的机械载荷、磨损和/或老化，从而延长了这些流体部件的寿命。
图1示出了根据本发明的实施例的二维样品分离设备10，其特别是用于高效液相色谱法(HPLC)。
样品分离设备10配置为用于通过液相色谱法来分离流动相(比如溶剂组合物)中的流体(特别是液体)样品，并且包括用于将流体样品分离为成分的第一分离维度100。第一分离维度100包括第一流体驱动单元102，其配置为第一活塞式高压泵，用于驱动待分离的流体样品和驱动流动相，该流动相可以是溶剂或溶剂组合物。第一分离维度100还包括用于分离流体样品的第一样品分离单元104，其在此呈现为色谱柱。
此外，样品分离设备10包括第二分离维度106，其能够流体连接到第一样品分离维度100，并且配置为进一步分离已经在第一分离维度100中分离的流体样品。特别地，具有附图标记108、110、112的器械部件涉及第二分离维度106。在所示的实施例中，第二分离维度106包括第二活塞式高压泵形式的第二流体驱动单元108，其用于驱动流动相以及所分离的流体样品，该流动相可以是另外的溶剂或溶剂组合物。在所示的实施例中，第二流体驱动单元108可以配置为提供显著大于由第一流体驱动器单元102提供的另一流率的流率。第二分离维度106还包括第二样品分离单元110和第三样品分离单元112，其呈现为色谱柱，并且各自配置为将预分离的流体样品进一步分离为子成分。
二维样品分离设备10还包括切换机构114，其在此呈现为流体阀116(参见以下附图)。控制部70(比如处理器)控制样品分离设备10的部件的整体操作。特别地，控制单元70控制流体驱动单元102、108、切换机构114和可选的可调节限制器122、150。虽然为了简单起见而未在每个附图中示出，但是在每一个实施例中可以设置控制单元70，其配置为控制流体驱动单元102、108、124中的至少一个(参见以下)、切换机构114等。
切换机构114配置为将第一分离维度100的出口选择性地切换为与第二样品分离单元110和第三样品分离单元112中选定的一个流体连通。在这种背景下，第二样品分离单元110和第三样品分离单元112的入口压力至少在切换机构114进行切换时可以保持为或使得基本相同。稍后的压力调节可以例如在控制单元70的控制下进行。有利地，流体限制器122可以设置在第三样品分离单元112下游，用于在第二样品分离单元110处的压力与第三样品分离单元112处的压力之间部分地或完全地进行平衡。特别地，第二样品分离单元110与第三样品分离单元112的入口处的压力之间的差至少在切换时可以仅相差小于10％。优选地，第二样品分离单元110与第三样品分离单元112的入口处的压力之间的绝对差至少在切换时小于100巴。在所描述的实施例中，第二样品分离单元110的入口处与第三样品分离单元112的入口处的压力至少在切换时为例如1200巴。优选地，第二样品分离单元110的入口处的压力与第三样品分离单元112的入口处的压力不仅可以在切换的时间点，而且可以在样品分离设备10的整个操作期间基本相同。特别优选的是，第二样品分离单元110的入口处的压力与第三样品分离单元112的入口处的压力至少在切换时、最优选地在样品分离设备10的整个操作期间连续地基本处于预定的压力值。切换机构114配置为将第一分离维度100的出口分别交替地耦接到第二样品分离单元110和第三样品分离单元112，以便将预分离的流体样品引导到第二样品分离单元110或第三样品分离单元112。
如图1所示，样品分离设备10还包括经由可调节的流体限制器150耦接到第一样品分离单元104的出口的第一维度检测器118，其可以是与荧光检测器结合的流动池。除此之外，样品分离设备10可以包括布置在第二样品分离单元110下游并且配置为检测进一步分离的流体样品的第二维度检测器120，其可以是与荧光检测器结合的流动池。
有利地，可以通过对完成如图1中附图标记157所示的切换功能的阀等进行切换来同时切换限制器122和检测器120。
图1中所示的样品分离设备10提供例如100μl/min(分钟)的由第一流体驱动单元102驱动的流动相的流率。与此相反，第二流体驱动单元108驱动流动相具有例如2ml/min的较高流率。换句话说，第二流体驱动单元108提供比第一流体驱动单元102更多的流量。参照第一分离维度100，第一流体驱动单元102递送流动相，流体样品注入在该流动相中。为此目的，可以设置注入器阀等，经由该注入器阀可以朝向第一样品分离单元104的入口(未示出)注入流体样品，该流体样品可以预存储在比如样品回路的样品容纳空间中。当第一流体驱动单元102驱动第一样品分离单元104上的流体样品时，根据公知的液相色谱法原理，流体样品的各个成分由第一样品分开单元104的固定相吸附。当随后第一流体驱动单元102提供洗脱液流，即具有变化组合物的较强溶剂(例如有机溶剂，比如乙醇)和较弱溶剂(例如水)的溶剂组合物或等度洗脱液流(即具有恒定组合物的洗脱液流)时，流体样品的被固定或吸附在第一样品分离单元104的固定相上的成分被单独释放，并且可以由可选的辅助限制器150下游的第一维度检测器118来检测。然而，检测器池或检测器118在高压下可以是稳定的，并且可以在第一样品分离单元104之后和在切换机构114(其可以配置为切换阀)之前串联地切换。
然而，附加地或替代地，也可以通过相应地操作切换机构114将来自第一分离维度100的预分离的流体样品的至少一部分引入到第二分离维度106中。例如，切换机构114可以配置为在控制单元70的控制下的流体阀116(比较图17至图22)。例如，这种基于流体阀的切换机构114可以包括交叉切换阀，其能够在细节157中所示的直构造(参见附图标记152)与交叉构造(见附图标记156)之间切换流体路径。然后，根据切换机构114的切换状态，来自第一分离维度100的出口的预分离的流体样品可以耦接到第二样品分离单元110的入口或第三样品分离单元112的入口。然后，由第二流体驱动单元108提供的流动相可以进一步分离预分离的流体样品，例如通过由第二流体驱动单元108提供的梯度流。然后，进一步分离的流体样品可以流到第二样品分离单元110下游的第二维度检测器120。与废弃物157流体耦接的限制器122可以被切换，使得其在任何时间连接到分离单元110、112中连接到第一样品分离单元104(因此升高了第一样品分离单元104的出口处的压力)的一者。检测器120转而连接到分离单元110、112中此时连接到第二分离维度106的另一者，从而检测第二维度中的分离结果。因此，切换机构114也可以将第二样品分离单元110和第三样品分离单元112中的一者切换为或切换至装载模式(连接到第一样品分离单元104)，并且将第二样品分离单元110和第三样品分离单元112中的另一者切换为或切换到分析模式(连接到第二分离维度106)。通过至少在切换机构114的切换时间点或其附近同步或相应地调节第二样品分离单元110和第三样品分离单元112的入口处的压力值，可以高效地抑制当从第二样品分离单元110和第三样品分离单元112中的一个切换到另一个时以及当将预分离的流体样品从第一分离维度100转移到第二分离维度106时的压力波动。对这种压力跳跃的抑制增加了流体部件的寿命并且防止了分离结果上的伪影。
由于限制器122可以升高第一分离维度100中(更精确地在分离单元104的出口处)的压力，并且将其调节至与第二分离维度106中(在第二流体驱动单元108的出口处)相同的值，因此当切换机构114切换时不会发生压力冲击。
图2示出了根据本发明的另一示例性实施例的二维样品分离设备10。
根据图2，提供了第三流体驱动单元124，其可以呈现为高压活塞式泵，其流体连接在一方面的第一样品分离单元104的出口与另一方面的第二样品分离单元110或第三样品分离单元112的入口之间，这取决于切换机构114(其可以如图1中那样呈现)的切换状态。有利地，第三流体驱动单元124配置为在进一步分离之前向所分离的流体样品添加流体流(例如但不限于，通过添加的流体流稀释流体样品)。优选的是，第一流体驱动单元102的流率和第三流体驱动装置124的流率之和与第二流体驱动单元108的流率基本相同，或者在第三样品分离单元112的入口处(或在第二样品分离单元110的入口处，这取决于两者中的哪一个连接到第一样品分离单元104)产生的压力与连接到第二流体驱动单元108的第二样品分离单元110(或相应地，第三样品分离单元112)的入口处基本相同。
在图2的实施例中，设置有第二分离维度106的附加的第三流体驱动单元124，其在此配置为稀释剂泵。第三流体驱动单元124稀释来自第一分离维度100并且流入第二分离维度106的预分离的流体样品。特别地，第三流体驱动单元124可以向来自第一分离维度100的预分离的流体样品添加较弱的溶剂流，与其中输送来自第一分离维度100的流体样品的流动相相比，该稀释剂是较弱溶剂。通过采取这种措施，可以完成在靠近第二样品分离单元110和第三样品分离单元112中的相应一者的入口(即，在相应的泵头处)捕获和集中预分离的流体样品。因此，色谱中的各个峰变窄，并且可以避免由于在第一样品分离单元104的出口处递送流体样品的过强溶剂导致的变宽。
说明性地而言，来自第三流体驱动单元124的辅助或稀释流以及由第一分离维度100的第一流体驱动单元102输送的流一起流动。优选地，这两个部分流之和与第二流体驱动单元108的流量相同。更优选地，该合流在相应的第二样品分离单元110或第三样品分离单元112的入口处产生与这些样品分离单元110、112中的相应另一者的入口处的压力基本相等的压力。因此，第二分离维度106的两个样品分离单元110、112的压力条件彼此对应。
有利地，第三流体驱动单元124可以是简单的泵，例如可以是等度泵，其未必具有提供梯度流的能力。这使得图2的二维样品分离设备10在构造上保持简单。
图3示出了根据本发明又一示例性实施例的二维样品分离设备10。
在图3的实施例中，分配给第二分离维度106的第二流体驱动单元108和第三流体驱动单元124可以是两个全功能高压泵，例如能够提供梯度流的两个梯度泵。在一方面的第一分离维度100的出口与第二流体驱动单元108和第三样品分离单元112之间的中间点159之间的第一(可选地可控的)限制器160可以是可调节的。相应地，在第一分离维度100的出口与第三流体驱动单元124和第二样品分离单元110之间的中间点161之间的另一可调节流体限制器164也可以是可调节的。通过调节流体限制器160、164(直到完成流动中断)并且调节由流体驱动单元108、124提供的流，第一分离维度100的出口可以与第二样品分离单元110或第三样品分离单元112中的相应一者耦接(或者以可调节的比率耦接到两者)。此外，调节由流体驱动单元108、124提供的流允许将从第一样品分离单元104出来的流重新定向到中间点159、161中的任一个，并且分别重新定向到样品分离单元112、110。换句话说，相应的可调节限制器160和另一可调节限制器164的当前值可以限定来自第一分离维度100的预分离的流体样品是仅流动到第二样品分离单元110、仅流动到第三样品分离单元112、还是在第二样品分离单元110与第三样品分离单元112之间分流。例如，可调节限制器160、164可以通过主动或被动阀等来实现。根据经验，第二分离维度106的两个(或更多个)不同的样品分离单元110、112之间的切换可以以15s的间隔发生，更通常地可以在3s至60s之间的范围内，或者甚至以更短或更长的时间段发生。
图4示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的二维样品分离设备10的流体部件的协作。
图4是如图1至图3中所限定的第一分离维度100和第二分离维度106的流体部件之间的耦接方案的示意图。根据本发明的示例性实施例，可以调节压力条件，使得在切换根据图1、图2的切换机构114的流体阀116时位置P1处的压力值等于位置P2处的压力值，或者在将流出根据图3的第一样品分离单元104的流重新定向时两个压力值是类似的。图4的示意图示出了若干流体限制器166、168以及废弃物连接器170。当满足上述条件P1＝P2时，可以确保在对切换机构114的流体阀116进行切换以将流体样品从第一分离维度100引导到第二分离维度106中的第二样品分离单元110或第三样品分离单元112中的任一个时避免压力波动和压力冲击。
图5示出了根据本发明示例性实施例的二维样品分离设备10的耦接架构。
特别地，图5示出了二维样品分离设备10的各个流体部件与形成切换机构114的一部分的流体阀116的端口的连接。第三流体驱动单元124在所示实施例中配置为稀释泵，并且经由T形接头173连接。
图6示出了根据本发明的另一示例性实施例的二维样品分离设备10的切换操作。
根据图6的在第一切换点174处和第二切换点176处的切换可以通过作用在切换机构114的相应流体阀116上的控制单元70来完成。
图7示出了根据本发明的再一示例性实施例的二维样品分离设备10。
在图7中，切换机构114由两个流体阀116实现(替代地通过可调节限制器实现，参见图3中的附图标记160、164)。图7示出了对应于图3的示意图的样品分离设备10。流率f1涉及在第一分离维度100(参见1D)中的分离，而f2B表示由第二流体驱动单元108递送用于根据图7中所示的流和阀状态在第二分离维度106中的分离的流率(参见2DB)。相应地，f2A表示由第三流体驱动单元124(参见2DA)递送用于流体添加(特别是稀释)流出第一样品分离单元104并且转移到第二样品分离设备110(上)的样品成分的流率。当操作根据图7的样品分离设备10时，在流出第一样品分离单元104的样品成分已经被流f2A稀释之后，根据f1输送的样品组分可以被捕获到第二样品分离单元110(2DA的柱)上。可以调节流率f2A，使得压力值p2A＝p2B，即样品分离单元110、112的入口处的压力值相同。替代地，可以调节流率f2B，使得压力值p2A＝p2B。如果在基于体积的操作模式下执行第二分离维度106中(在这种情况下，在由第二流体驱动单元108驱动的第三样品分离单元112中)的分离，则这可能是特别有利的。
图8示出了根据本发明又一示例性实施例的二维样品分离设备10。
图8示出了与图3的架构类似的样品分离设备10。同样在图8中，切换机构114由两个流体阀116实现(替代地通过可调节限制器实现，参见图3中的附图标记160、164)。图8还示出了在预定阈值压力以上打开的过压阀180。图8中也示出了可选的抽取泵181。然而，抽取泵181也可以在没有调压式过压阀180的情况下实施。
根据图8中所示的流和阀状态的f2A的流可以是稀释剂。因此，由第二样品分离单元110进行的未来样品分离可以在将流体样品适当地集中于靠近第二样品分离单元110的柱头之后完成。在所示的切换操作中，可以满足以下流量方程：流率(2DA)+流率(1D)＝流率(2DB)。替代地，流率，即流率(2DA)和流率(2DB)，可以调节为使得p2A＝p2B。第二流体驱动单元108、124可以作为梯度泵操作并且可以交替地分离其所分配的流动路径中的流体样品，即使用第三样品分离单元112。
当切换(特别是转换)两个阀116时，两个流体路径在第二分离维度106中的作用交替地改变(例如改变为不同的配置，而这些流率，即流率(2DB)和流率(2DA)被调节为满足以下方程：流率(2DB)+流率(1D)＝流率(2DA))。
图9至图12示出了图7的样品分离设备10的操作顺序。相应地，图13至图16示出了图8的样品分离设备10的操作顺序。在所有的这些图中，流动由箭头指示。
图9和图13示出了在第三样品分离单元112上的第二维度中的分离和样品装载到第二样品分离单元110上的的操作；图12和图16示出了在第二样品分离单元110上的第二维度中的分离和样品装载到第三样品分离单元112上的操作。图10、图11、图14、图15示出了中间状态，而分别在图10、图11与图14、图15之间的转换中，流动关系如上所述地改变。应当注意，图13至图16中的系统可以在这样的模式下操作：在该模式下，流出第一样品分离单元104的部分或甚至全部流被丢弃。这可以通过调节流率(流率(2DB)和流率(2DA))或调节过压阀180，或者通过阻断两个流体阀116，或者通过由抽取泵(未示出)在第一样品分离单元104之后抽取流来实现。
还应当理解的是，可以使用仅一个能够在样品分离单元110、112的出口之间切换的检测器120。
图17、图18和图19示出了形成根据本发明的示例性实施例的多维样品分离设备10的切换机构114的一部分的流体阀116的不同构造。流体阀116的定子部件的流体端口由附图标记191指示。流体阀116的定子部件的流体导管(比如凹槽)由附图标记193指示。流体阀116的转子部件的流体导管(比如凹槽)由附图标记195指示。因此，图17至图19示出了根据示例性实施例的与控制单元70(见图1至图3)一起形成切换机构114的流体阀116。根据图17，1D中的流和2DA中的流组合并且被引导到第二样品分离单元110以进行样品装载，同时2DB中的流沿着单独的流动路径流动并且被引导到第二样品分离器单元110来驱动分离。图18示出了两个样品分离单元110、112处于相同的压力下的中间状态。值得注意的是，第一维度流或第二和第三样品分离单元110、112中的流都不会中断。根据图19，1D中的流量和2DB中的流被组合，同时2DA中的流沿着单独的流动路径流动。
图20显示了根据本发明的示例性实施例的具有基于流体阀116的切换机构114的二维样品分离设备10。
图21和图22显示了根据本发明另一示例性实施例的、不同切换状态下的、具有基于流体阀116的切换机构114的二维样品分离设备10。
需要注意的是，术语“包括”并不排除其他元件，而“一”或“一个”也不排除多个。同样可以组合关于不同实施例描述的元件。还应当注意，权利要求中的附图标记不应当解释为限制权利要求的范围。
Claims (20)
1.一种用于分离流体样品的多维样品分离设备(10)，其中，所述样品分离设备(10)包括：
第一分离维度(100)，其用于分离所述流体样品，并且包括用于驱动所述流体样品的第一流体驱动单元(102)和用于分离所述流体样品的第一样品分离单元(104)；
第二分离维度(106)，其用于进一步分离由所述第一分离维度(100)分离的所述流体样品，其中，所述第二分离维度(106)包括用于驱动所分离的流体样品的第二流体驱动单元(108)以及各自配置为进一步分离所分离的流体样品的第二样品分离单元(110)和第三样品分离单元(112)；
切换机构(114)，其配置为选择性地切换所述第一分离维度(100)的出口与所述第二样品分离单元(110)和所述第三样品分离单元(112)中的至少一个选定者流体连通；
控制单元(70)，其配置为至少在切换时将所述第二样品分离单元(110)和所述第三样品分离单元(112)的入口处的压力控制为基本相同。
2.根据权利要求1所述的样品分离设备(10)，配置为二维样品分离设备、特别是二维液相色谱样品分离设备。
3.根据权利要求1或2所述的样品分离设备(10)，其中，所述控制单元(70)配置为将所述第二样品分离单元(110)和所述第三样品分离单元(112)的入口处的压力值控制为至少在切换时相差小于10％。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的样品分离设备(10)，其中，所述控制单元(70)配置为将所述第二样品分离单元(110)和所述第三样品分离单元(112)的入口处的压力值之间的差值控制为至少在切换时小于100巴。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的样品分离设备(10)，其中，所述控制单元(70)配置为将所述第二样品分离单元(110)的入口处和所述第三样品分离单元(112)的入口处的压力值控制为至少在切换时为至少1000巴、特别是至少1800巴。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的样品分离设备(10)，其中，所述控制单元(70)配置为将所述第二样品分离单元(110)的入口处和所述第三样品分离单元(112)的入口处的压力值控制为在所述样品分离设备(100)的整个操作期间基本相同。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的样品分离设备(10)，其中，所述控制单元(70)配置为将所述第二样品分离单元(110)的入口处和所述第三样品分离单元(112)的入口处的压力值控制为至少在切换时、特别是连续地基本处于预定压力值。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的样品分离设备(10)，其中，所述切换机构(114)配置为将所述第一分离维度(100)的出口分别交替地耦接到所述第二样品分离单元(110)和所述第三样品分离单元(112)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的样品分离设备(10)，其中，所述切换机构(114)包括能够在所述控制单元(70)的控制下切换的至少一个流体阀(116)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的样品分离设备(10)，其中，所述切换机构(114)包括能够在所述控制单元(70)的控制下调节的至少一个流体限制器(160、164)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的样品分离设备(10)，包括耦接到所述第一样品分离单元(104)的出口的第一维度检测器(118)。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的样品分离设备(10)，
包括布置在所述第二样品分离单元(110)下游并且配置为检测所述进一步分离的流体样品的第二维度检测器(120)。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的样品分离设备(10)，
包括在所述第三样品分离单元(112)下游的至少一个流体限制器(122)，用于至少部分地平衡所述第二样品分离单元(110)处的压力和所述第三样品分离单元(112)处的压力，其中，所述至少一个流体限制器(122)特别是包括由能够在所述第二样品分离单元(110)和所述第三样品分离单元(112)的出口之间切换的流体限制器(122)和两个可调节的流体限制器(122)组成的组中的一个。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的样品分离设备(10)，
其中，所述第二流体驱动单元(108)配置为提供比由所述第一流体驱动器单元(102)提供的另一流率更大的流率、特别是至少是所述另一流率的两倍、更特别地是至少五倍。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的样品分离设备(10)，
包括第三流体驱动单元(124)，其流体连接在所述第一样品分离单元(104)的出口与所述第二样品分离单元(110)和所述第三样品分离单元中的至少一个的入口之间。
16.根据权利要求15所述的样品分离设备(10)，其中，所述第三流体驱动单元(124)配置为在所述进一步分离之前稀释预分离的流体样品。
17.根据权利要求15和16所述的样品分离设备(10)，其中，所述控制单元(70)配置为控制所述样品分离设备(10)，使得所述第一流体驱动单元(102)的流率与所述第三流体驱动单元(124)的流率之和与所述第二流体驱动单元(108)的流率基本相同。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的样品分离设备(10)，
其中，所述第一流体驱动单元(102)、所述第二流体驱动器单元(108)和所述第三流体驱动单元(124)能够经由所述切换机构(114)流体互连或切换。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的样品分离设备(10)，还包括以下特征中的至少一个：
所述第一分离维度(100)和所述第二分离维度(106)中的至少一个包括配置为检测所述流体样品的分离成分的检测器(118、120)；
所述第一分离维度(100)和所述第二分离维度(106)中的至少一个包括配置为收集所述流体样品的分离成分的分级单元(60)；
所述第一分离维度(100)和所述第二分离维度(106)中的至少一个包括用于对所述流动相进行脱气的脱气设备(27)；
所述样品分离设备(10)配置为色谱样品分离设备(10)、特别是液相色谱样品分离设备或超临界流体色谱样品分离设备。
20.一种操作用于分离流体样品的多维样品分离设备(10)的方法，其中，所述方法包括：
通过第一分离维度(100)来分离所述流体样品，所述第一分离维度包括用于驱动所述流体样品的第一流体驱动单元(102)和用于分离所述流体样品的第一样品分离单元(104)；
在通过所述第一分离维度(100)分离所述流体样品之后，将所分离的流体样品供应到第二分离维度(106)以进一步分离所述流体样品，其中，所述第二分离维度(106)包括用于驱动所分离的流体样品的第二流体驱动单元(108)，并且包括第二样品分离单元(110)和第三样品分离单元(112)，所述第二样品分离单元和所述第三样品分离单元中的每一个配置为对所分离的流体样品进行进一步分离；
将所述第一分离维度(100)的出口切换为与所述第二样品分离单元(110)和所述第三样品分离单元(112)中的至少一个选定者流体连通，使得所述第二样品分离单元(110)和所述第三样品分离单元(112)的入口压力至少在切换的时间点基本相同，以通过所述第二分离维度(106)进一步分离所述流体样品。
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|---|---|---|---|---|
| GB2598327B (en) * | 2020-08-26 | 2024-04-17 | Agilent Technologies Inc | Multi-dimensional liquid chromatography with second dimension having a variable flow rate |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060156792A1 (en) * | 2004-10-12 | 2006-07-20 | Yongdong Wang | Multi-dimensional liquid chromatography separation system and method |
| US20090145851A1 (en) * | 2006-12-08 | 2009-06-11 | Klaus Witt | Fluidic system with multiple flow channels |
| US20100154511A1 (en) * | 2008-12-23 | 2010-06-24 | Gordon Lambertus | Apparatus and method for multi-dimensional gas chromatography |
| US20150122655A1 (en) * | 2012-05-10 | 2015-05-07 | Agilent Technologies, Inc. | Two-dimensional fluid separation with controlled pressure |
| US20150226711A1 (en) * | 2014-02-12 | 2015-08-13 | Idex Health & Science Llc | Volumetric Flow Regulation in Multi-Dimensional Liquid Analysis Systems |
| US20170209811A1 (en) * | 2016-01-25 | 2017-07-27 | Waters Technologies Corporation | Multi-dimensional chromatographic system for analyzing multiple sample components |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5281256A (en) * | 1990-09-28 | 1994-01-25 | Regents Of The University Of Michigan | Gas chromatography system with column bifurcation and tunable selectivity |
| DE4420047C1 (de) * | 1994-06-08 | 1995-11-30 | Siemens Ag | Analysegerät und Verfahren zur chromatographischen Untersuchung einer Probe |
| JP3816883B2 (ja) * | 2003-03-06 | 2006-08-30 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 液体クロマトグラフ質量分析装置 |
| US8101422B2 (en) * | 2005-09-16 | 2012-01-24 | Dionex Corporation | Multidimensional chromatography apparatus and method |
| WO2008150763A1 (en) | 2007-05-29 | 2008-12-11 | Waters Investments Limited | Apparatus and methods for multidimensional analysis |
| JP5332413B2 (ja) * | 2008-09-02 | 2013-11-06 | 株式会社島津製作所 | マルチディメンジョナルガスクロマトグラフ装置 |
| US9239319B2 (en) * | 2011-03-23 | 2016-01-19 | Regents Of The University Of Minnesota | Valve and splitting system for multi-dimensional liquid analysis |
| EP2578286A1 (en) * | 2011-10-04 | 2013-04-10 | Merck Patent GmbH | Method and apparatus for chromatographic purification |
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| CN110514770A (zh) * | 2014-10-27 | 2019-11-29 | 豪夫迈·罗氏有限公司 | 用于两向rplc-sfc色谱的系统和方法 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060156792A1 (en) * | 2004-10-12 | 2006-07-20 | Yongdong Wang | Multi-dimensional liquid chromatography separation system and method |
| US20090145851A1 (en) * | 2006-12-08 | 2009-06-11 | Klaus Witt | Fluidic system with multiple flow channels |
| US20100154511A1 (en) * | 2008-12-23 | 2010-06-24 | Gordon Lambertus | Apparatus and method for multi-dimensional gas chromatography |
| US20150122655A1 (en) * | 2012-05-10 | 2015-05-07 | Agilent Technologies, Inc. | Two-dimensional fluid separation with controlled pressure |
| US20150226711A1 (en) * | 2014-02-12 | 2015-08-13 | Idex Health & Science Llc | Volumetric Flow Regulation in Multi-Dimensional Liquid Analysis Systems |
| US20170209811A1 (en) * | 2016-01-25 | 2017-07-27 | Waters Technologies Corporation | Multi-dimensional chromatographic system for analyzing multiple sample components |
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