CN113613751B - 双模式样品管理器 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于液相色谱系统的双模式样品管理器。该双模式样品管理器包括样品针、样品环、计量泵、针座以及第一阀和第二阀。每个阀可配置成处于两种阀状态以启用两种操作模式。在一种模式下，将采集并储存在该样品针中的样品注入到色谱系统流中，并且在另一种模式下，将通过该样品针采集并储存在该样品环中的样品注入到该色谱系统流中。该样品管理器在该两种操作模式之间的自动切换避免了为期望两种操作模式的能力的用户保持两个单独的液相色谱系统或色谱系统的手动重新配置的需要。

Description

双模式样品管理器
相关申请
本申请是要求2019年3月25日提交的名称为“双模式样品管理器(Dual ModeSample Manager)”的美国临时专利申请号62/823,241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
本技术整体涉及用于液相色谱系统的样品管理器。更具体地，该技术涉及一种提供流通针操作模式和固定环操作模式的双模式样品管理器。
背景技术
液相色谱系统通常使用样品管理器来采集样品并将样品注入色谱系统的系统流(即，流动相)中。一些样品管理器使用样品环来储存和注入固定体积的样品。另选地，其他样品管理器在注入之前使用流通针来采集和储存样品。
每种类型的样品管理器都具有其自身的优点。取决于要执行的分析的类型，操作者将选择配备有一种类型的样品管理器的色谱系统。例如，色散、注入延迟体积、梯度延迟体积、待注入的样品体积和样品废物都是可以影响样品管理器的类型选择的因素。为了执行更宽范围的分析，可能期望的是具有两个可用的色谱系统；然而，成本和设备空间可能存在挑战。
发明内容
本公开的示例包括一种用于液相色谱系统的双模式样品管理器。该双模式样品管理器可以提供作为液相色谱系统的一部分，该液相色谱系统可以以固定样品环注入模式和流通针注入模式操作。当在两种操作模式之间改变时，通过自动切换来实现特定模式，而无需任何手动重新配置。
在一个示例中，一种用于液相色谱系统的双模式样品管理器包括样品针、样品环、计量泵、针座、第一阀和第二阀。该样品针被配置为从样品源采集样品以注入到色谱系统流中。该样品环储存该样品以注入到该色谱系统流中。该计量泵可控制以抽取或分配一定体积的液体，并且该针座被配置为将该样品针流体地联接到流体路径。该第一阀具有多个第一阀端口并且可配置成处于第一阀状态，其中该第一阀端口中的一个第一阀端口被配置为与其他第一阀端口中的至少一个第一阀端口流体连通。该第一阀可配置成处于第二阀状态，其中该第一阀端口中的该一个第一阀端口被配置为与该其他第一阀端口中的不同的一个第一阀端口流体连通。该第一阀与该计量泵流体连通，并且被配置为接收洗涤溶剂和色谱系统流并且递送该接收的色谱系统流。该第二阀具有多个第二阀端口并且可配置成处于第一阀状态，其中该第二阀端口中的一个第二阀端口被配置为与其他第二阀端口中的至少一个第二阀端口流体连通。该第二阀可配置成处于第二阀状态，其中该第二阀端口中的该一个第二阀端口被配置为与该其他第二阀端口中的不同的一个第二阀端口流体连通。该第二阀与该样品针、该针座和该样品环流体连通。该第一阀和该第二阀可配置成，使得在一种模式下，将采集并储存在该样品针中的该样品注入到该色谱系统流中，并且在另一种模式下，将通过该样品针采集并储存在该样品环中的该样品注入到该色谱系统流中。
该双模式样品管理器可以包括与该计量泵流体连通的洗涤溶剂源。该双模式样品管理器可以包括该样品源。
该计量泵可为计量注射器。该第一阀和该第二阀中的至少一者可以是旋转剪切密封阀。
在另一个示例中，一种用于液相色谱系统的双模式样品管理器包括样品针、样品环、计量泵、针座、第一阀和第二阀。该样品针被配置为从样品源采集样品以注入到色谱系统流中。该样品环储存该样品以注入到该色谱系统流中。该计量泵可控制以抽取或分配一定体积的液体，并且该针座被配置为将该样品针流体地联接到流体路径。该第一阀具有转子、定子和多个第一阀端口。该定子具有定子表面。该第一阀可配置成处于第一阀状态，其中该第一阀端口中的一个第一阀端口被配置为与其他第一阀端口中的至少一个第一阀端口流体连通，并且该第一阀可配置成处于第二阀状态，其中该第一阀端口中的该一个第一阀端口被配置为与该其他第一阀端口中的不同的一个第一阀端口流体连通。该第一阀与该计量泵流体连通，并且被配置为接收洗涤溶剂和色谱系统流并且提供该接收的色谱系统流。该第二阀具有多个第二阀端口。该第二阀可配置成处于该第一阀状态下，其中该第二阀端口中的一个第二阀端口被配置为与其他第二阀端口中的至少一个第二阀端口流体连通，并且该第二阀可配置成处于该第二阀状态，其中该第二阀端口中的该一个第二阀端口被配置为与该其他第二阀端口中的不同的一个第二阀端口流体连通。该第二阀与该样品针、该针座和该样品环流体连通。该第一阀和该第二阀中的每一者的该定子具有形成在扩散粘结块上的定子表面。每个定子表面具有通过该定子块的内部流体通道与另一个定子表面的定子端口流体连通的至少一个定子端口。该第一阀和该第二阀可配置成使得在一种模式下，将通过该样品针采集的该样品注入到该色谱系统流中，并且在另一种模式下，将通过该样品针采集并储存在该样品环中的该样品注入到该色谱系统流中。
该双模式样品管理器可以包括与该计量泵流体连通的洗涤溶剂源。
该双模式样品管理器可以包括与该计量泵以及该第一阀和该第二阀通信的处理器。该处理器被配置为根据该双模式样品管理器的所选择的操作模式来控制该第一阀和该第二阀的该阀状态。
该第一阀和该第二阀可以是旋转剪切密封阀。该计量泵可为计量注射器。该样品环可具有固定体积。
在另一个示例中，一种液相色谱系统包括溶剂递送系统、柱管理器、样品源和流体网络，该柱管理器包括色谱分离柱，该流体网络与该样品源流体连通。该流体网络包括多个可重新配置的流体路径。当该液相色谱系统在第一模式下操作时，该流体路径被配置为流通针样品管理器，并且当该液相色谱系统在第二模式下操作时，该流体路径被配置为固定环样品管理器。
该流体路径中的至少一个流体路径对于该流通针样品管理器和该固定环样品管理器可以是共用的。
该流通针样品管理器和该固定环样品管理器可以包括样品针。该固定环样品管理器可以包括具有固定体积的样品环。该流通针样品管理器和该固定环样品管理器可以包括计量泵。
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是指各个附图中相同的元件和特征。字母可附加到附图标号以与类似特征的附图标号区分开，并且指示与附图中的其他特征的对应关系。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1是液相色谱系统的示例的框图，并且示出了与常规样品管理器流体连通的溶剂递送系统。
图2是根据流通针注入模式的用于液相色谱系统的双模式样品管理器的示例的示意性框图。
图3示出了被配置为在注入之前装载样品的图2的双模式样品管理器。
图4示出了被配置用于将所采集的样品注入到色谱系统流中的图3的双模式样品管理器。
图5示出了根据固定环注入模式重新配置用于操作的图2的双模式样品管理器。
图6示出了被配置为从样品源抽取样品的图5的双模式样品管理器。
图7示出了被配置为将所抽取的样品装载到样品环中的图6的双模式样品管理器。
图8示出了图7的双模式样品管理器，该双模式样品管理器被配置用于执行清洁过程以将除样品环中的样品之外的任何采集到的样品洗涤成废物。
图9示出了被配置用于将样品环中的样品注入到色谱系统流中的图8的双模式样品管理器。
图10A和图10B分别是通过可以在双模式样品管理器中使用的扩散粘结工艺形成的定子块的示例的简化俯视图和简化侧视图。
具体实施方式
在本说明书中提到“一个示例”或“示例”表示结合示例描述的特定特征、结构或特性包括在本教导的至少一个示例中。对本说明书内的特定示例的引用不一定都指代相同的示例。
现在将参考如附图所示的示例更详细地描述本教导。虽然结合各种示例描述了本教导，但并非旨在将本教导限于此类示例。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本公开的范围内的附加实施方式、修改和示例，以及其他使用领域。
图1示出了用于将样品分离成其成分的液相色谱系统10的示例。液相色谱系统10包括溶剂递送系统12，该溶剂递送系统通过管16与常规样品管理器14流体连通。一般来讲，溶剂递送系统12包括泵(未示出)，该泵与溶剂贮存器18流体连通，该泵从溶剂贮存器抽取溶剂。在一个实施方案中，溶剂递送系统12是二元溶剂管理器，该二元溶剂管理器使用两个单独的串行流动泵从其贮存器18抽取溶剂并将溶剂组合物递送到样品管理器14。二元溶剂管理器的示例实施方式是由马萨诸塞州米尔福德的沃特世公司(Waters Corp.ofMilford,MA)制造的ACQUITY二元溶剂管理器。该二元溶剂管理器的泵可产生高达18Kpsi(125MPa)的压力。
样品管理器14与样品源20流体连通，样品管理器14从该样品源采集样品。样品源20可以是例如含有样品的小瓶20，在将样品注入由溶剂递送系统12递送的溶剂组合物中之前，样品管理器14从该小瓶采集样品。样品管理器14包括样品环和被配置为执行样品注入序列的旋转注入阀。另选地，样品管理器包括用于采集和储存样品的流通针，并且进一步包括旋转注入阀。
样品管理器14通过管26与柱管理器24流体连通，该管将溶剂组合物与注入的样品一起传送到柱管理器24。柱管理器24为用于分离样品-溶剂组合物的一个或多个色谱分离柱提供温控环境。每个分离柱适于在该流动相通过时将样品的各种组分(或分析物)彼此分离，并且适于在不同时间将分析物从分离柱洗脱。被分离的样品的成分从柱管理器24传递到检测器28或其他设备，例如质谱仪或火焰离子化检测器，以用于分析该分离。
色谱系统10进一步包括数据系统(未示出)，该数据系统与溶剂递送系统12和样品管理器14进行信号通信。该数据系统包括处理器和用于处理溶剂递送系统12和样品管理器14之间的信号通信的交换机(例如，以太网交换机)。此外，该数据系统被编程为实施由样品管理器执行的各个操作阶段(例如，打开和关闭泵)，以便将样品注入到溶剂组合物流中。此外，主机计算系统(未示出)与数据系统通信，人员可通过该数据系统输入和/或下载各种参数和配置文件以影响数据系统的性能。
简而言之，下面公开的示例涉及一种双模式样品管理器，该双模式样品管理器提供上面关于权利要求1描述的优于样品管理器14的各种优点。该双模式样品管理器允许在固定样品环注入模式和流通针注入模式之间的自动切换。当在两种模式之间切换时，不需要手动重新配置。过去，期望适用于两种操作模式的样品管理器的用户必须访问两个不同的系统，其中每个系统仅限于一种注入模式。
使用固定体积样品环进行注入的样品管理器通常具有优于使用流通针进行注入的样品管理器的某些优点。流通针通常具有由从注入阀到针的路径和从针座返回到注入阀的路径限定的较长流体路径。相比之下，固定环流体路径由联接到注入阀上的两个端口的样品环限定。因此，固定环配置样品管理器的较小系统体积导致较小的色散。此外，对于固定环配置，对应于注入开始的时间与样品到达色谱柱的时间之间的持续时间的注入延迟体积通常较小。类似地，对于固定环配置，对应于梯度流动相开始的时间和梯度流动相首次到达色谱柱的时间之间的持续时间的梯度延迟体积通常较小。
相反地，具有流通针的样品管理器具有优于固定环样品管理器的某些优点。首先，用固定环配置注入的样品的量不能超过样品环的体积。相比之下，由于针的更大可用体积和将针联接到注入阀的流体路径的体积，流通针通常可采集和注入更大的样品体积。另一个优点是通过仅采集注入所需的样品量来限制样品废物的能力，而固定环配置通常采集等于样品环体积加上显著附加体积的样品体积。更具体地，为了装载固定样品环，从样品小瓶抽取的样品必须通过第一流体路径从样品小瓶抽取到注入阀，并且进入联接到注入阀上的另一个端口的第二流体路径。抽取到第二流体路径中的样品体积等于或超过样品环体积，以确保样品环的全部体积可填充有样品。一般来讲，在完成装载步骤之后保留在第一流体路径中的一定体积的样品在注入之前执行的后续清洁步骤期间被冲洗成废物。
图2是用于液相色谱系统的双模式样品管理器30的示例的示意性框图。样品管理器30包括具有可重新配置的流体路径的流体网络。样品管理器30向用户提供以两种模式中的任一种模式操作的能力。用户可通过与处理器(未示出)通信的用户界面来选择特定操作模式。处理器控制流体网络内的流体阀的阀状态以限定流体路径的不同配置。一种操作模式包括执行流通针注入，并且第二模式包括执行固定环注入。单个流体路径对于两种模式的状态(例如，抽取样品、装载样品、注入样品)可以是共用的。
样品管理器30包括第一流体阀40、第二流体阀42、样品环44、样品针46、针座48和泵54。另选地，样品针46在本文中被称为流通针，例如，当样品管理器30根据流通针注入模式操作时。将认识到，在本文所公开的各种示例中，样品针和流通针在结构上可以是等效的。
流体阀40和42可以是可在至少两个阀状态之间重新配置(即，“切换”)的任何阀，使得在一个阀状态下，阀端口被配置成与其他阀端口中的至少一个阀端口流体连通，并且使得在另一个阀状态下，同一阀端口被配置成与其他阀端口中的至少一个不同的阀端口流体连通。如图所示，阀40和42是六端口旋转剪切密封阀，每个六端口旋转剪切密封阀具有定子和转子并且可配置成两个阀状态中的一个阀状态。第一阀状态和第二阀状态被限定为使得阀上的一个端口在内部直接联接到该阀上的仅另一个端口。各个阀端口被指定为分别对应于阀40或42的50-N或52-N，其中“N”是具有指示端口中的特定一个端口的值的“端口号”。第一阀状态对应于阀的端口1联接到端口2，端口3联接到端口4以及端口5联接到端口6。第二阀状态对应于阀的端口1联接到端口6，端口2联接到端口3以及端口4联接到端口5。转子包括通道(例如，转子表面上的凹槽)，该通道允许根据阀状态在阀端口中的一个阀端口处接纳的液体被引导从阀端口中的另一个阀端口流出。每个阀40、42可以被配置为通过转子相对于定子的60°旋转(顺时针或逆时针)在第一阀状态和第二阀状态之间切换。
样品环44在其端部处联接到第二阀12的端口52-5和52-6。样品环44可装载有固定体积的样品。固定体积可由样品环44的内径和长度确定。
样品针46可为不锈钢针，并且可包括柔性部分(例如，柔性管)以直接或通过居间管流体地联接到第二阀42上的端口52-2。另选地，样品针46可由不同材料(诸如钛或合金，诸如60)形成。样品针46是可移动的，以允许放置到从其采集一定体积的样品的样品源(例如，样品小瓶)58中，并且允许重新定位到针座48中。针座48与第二阀42上的端口52-3连通。
如图所示，泵54是具有活塞的计量注射器泵，该活塞可缩回以将精确体积的液体抽取到泵中，并且可伸出以从泵54分配精确体积的液体。泵54包括联接到洗涤溶剂源60的第一泵端口56-1和与第一阀40上的端口50-2连通的第二泵端口56-2。
流通针注入模式
再次参考图2，双模式样品管理器30被示出为被配置为根据流通针注入模式的流进行操作。第一阀40和第二阀42分别示出为分别处于第二阀状态和第一阀状态。来自流动相源的色谱系统流(即，流动相)流入端口50-6并从端口50-1流出，并且流入端口52-1并从端口52-2流出到流通针46。系统流被从二元溶剂管理器(BSM)接收，该二元溶剂管理器提供梯度流动相，该梯度流动相具有两种溶剂的时间相关贡献，使得每种溶剂对流动相组成的相对贡献率随时间变化。另选地，系统流可以是包括三种或更多种溶剂的梯度流动相，或者可以是等度流动相，使得其组成不随时间改变。流通针46接合针座48，使得流继续进入端口52-3，从端口52-4离开进入端口50-4并从端口50-5流出，流向柱管理器(C/M)中的色谱柱。
图3示出了被配置为在注入之前装载样品的双模式样品管理器30。为了实现这种配置，将流通针46从针座48移除并移动到包含待注入的样品的供应部的样品小瓶58。此外，第一阀40从第二阀状态切换到第一阀状态，而第二阀42保持在第一阀状态。
在这种配置中，在端口50-6处接收的色谱系统流在端口50-5处离开第一阀40并流到色谱柱。计量泵54中的活塞缩回，使得液体流向第二泵端口56-2。因此，流通针46中的液体被抽取到端口52-2中并从第二阀42的端口52-1流出，并且流入端口50-1并从第一阀40的端口50-2流出，流向计量泵54。活塞的缩回被控制为，使得期望量的样品从样品小瓶58抽取到流通针46中，并且在一些装载情况下，进一步抽取到通向第二阀42并且可能通向第一阀40的流体导管中。因此，可采集用于注入的样品的体积可小于或大于样品环44的固定体积。
图4示出了被配置用于将所采集的样品注入色谱系统流中的双模式样品管理器30。从图3所示的装载配置进行重新配置是通过将流通针46从样品小瓶58移动到针座48中来实现的。此外，第一阀40切换到第二阀状态，而第二阀42保持在第一阀状态。
重新配置允许在第一阀40的端口50-6处接收的色谱系统流在端口50-1处离开并且流入端口52-1中并在第二阀42的端口52-2处离开。系统流将流通针46采集的样品推出穿过针座48，进入端口52-3并从第二阀42的端口52-4流出，并且进入端口50-4并从第一阀40的端口50-5流出，流向色谱柱。在样品装载到柱上之后，系统流继续如所示配置中所示流动，这类似于图2的配置(其中在样品管理器30中仅存在系统流)。在此期间，系统流可根据期望的梯度组成而改变。
固定环注入模式
图5示出了被配置用于根据固定环注入模式操作的双模式样品管理器30。第一阀40和第二阀42二者处于第二阀状态。色谱系统流在端口50-6处被接收并从第一阀40的端口50-1流出，流入端口52-1并从第二阀42的端口52-6流出，并且流入样品环44。系统流离开样品环44，流入端口52-5并从第二阀42的端口52-4流出，并且流入端口50-4并从第一阀40的端口50-5流出，流向色谱柱。
为了采集样品，将样品针46插入样品小瓶58中，并且将阀40和42二者切换到第一阀状态，如图6所示。在这种配置中，计量泵54的活塞缩回，使得样品通过样品针46被抽取到端口52-2中并从第二阀42的端口52-1流出。来自端口52-1的流进入端口50-1并从第一阀40的端口50-2流出，流向计量泵54。从第二阀42朝向第一阀40抽取的样品的体积应超过样品环44的固定体积，以允许样品环44的完全填充，如下文相对于图7所述。
为了装载样品环44，如图7所示重新配置双模式样品管理器30。为了实现这种配置，将样品针46从样品小瓶58移除并插入针座48中。此外，第二阀42从第一阀状态切换到第二阀状态，而第一阀40保持在第一阀状态。
在装载期间，计量泵54将(从洗涤溶剂源60采集的)洗涤溶剂通过泵端口56-2推出，使得液体流入端口50-2并从第一阀40的端口50-1流出，流入端口52-1并从第二阀42的端口52-6流出，流过样品环44，并且流入端口52-5并从第二阀42的端口52-4流出。液体还在端口50-4处流入第一阀40并从端口50-3流出，流入废物通道62。由泵44递送的一定体积的洗涤溶剂推动先前采集的样品，使得样品环44被样品完全占据。
一旦完成样品环44的装载，执行重新配置以允许清洁过程，使得双模式样品管理器30中除了样品环44中的样品之外的任何样品都通过废物通道62被洗出。如图8所示，重新配置是通过将第二阀42切换到第一阀状态同时第一阀40保持在第一阀状态来实现。
在清洁过程期间，计量泵54将洗涤溶剂通过泵端口56-2推出，使得洗涤溶剂流入端口50-2并从第一阀40的端口50-1流出，流入端口52-1并从第二阀42的端口52-2流出，流过样品针46，流入端口5-3并从第二阀42的端口52-4流出，并且流入端口50-4并从第一阀40的端口50-3流出，流入废物通道62。
在清洁过程结束时，双模式样品管理器30中仅剩余的样品在样品环44内。然后，双模式样品管理器30准备好将样品注入色谱系统流中。随后重新配置双模式样品管理器30以进行注入，如图9所示。重新配置包括将第一阀40和第二阀42二者切换到第二阀状态。
在注入期间，色谱系统流在端口50-6处被接收并从第一阀40的端口50-1离开，流入端口52-1并从第二阀42的端口52-6流出，流过样品环44，流入端口52-5并从第二阀42的端口52-4流出，流入端口50-4并从第一阀40的端口50-5流出，流向色谱柱。在样品装载到柱上之后，系统流继续如所示配置中所示流动，该配置类似于图5的配置(其中在双模式样品管理器30中仅存在系统流)。在此期间，系统流可根据期望的梯度组成而改变。
在一些实施方式中，阀及其互连的导管包括形成在扩散粘结结构中的定子阵列。例如，对于实现为旋转剪切密封阀的第一阀40和第二阀42，阀定子可以形成在扩散粘结块中。
图10A和图10B是具有两个定子表面72A和72B的扩散粘结定子块70的简化图示。定子块70可使用固态扩散粘结工艺被制造为单个板，其中两个或更多个平行的材料层接合在一起。在高温(例如，在材料的绝对熔点的约50％至90％范围内的温度)下在压力下迫使该层彼此抵靠持续几分钟至几小时范围内的持续时间。然后在高温和压力下重复一个或多个附加循环之前降低压力和温度。用于形成扩散粘结定子块的材料的示例包括钛、不锈钢以及各种类型的陶瓷和聚合物。
当组装为旋转阀阵列时，定子块70上的每个定子表面72接合旋转阀中的一个旋转阀的对应致动器部分的转子表面。致动器部分可使用螺栓固定到定子块70，该螺栓接合定子块70中的螺栓孔(未示出)。每个定子表面72包括定子端口74A、74B。内部流体通道76在两个定子端口74A和74B之间延伸并且将这两个定子端口彼此流体地联接。附加内部流体通道可以设置在定子表面72上的附加定子端口之间，并且从定子端口设置到定子块70上的单独外部端口(即，不在定子表面72上)。以示例的方式，图2中将第一阀40的端口50-1联接到第二阀42的端口52-1的流体通道可以是扩散粘结的定子块70中的内部流体通道中的一个内部流体通道。类似地，将第一阀40的端口50-4联接到第二阀42的端口52-4的流体通道可以是另一个内部流体通道。
在另一个示例中，样品环44(参见图2)可形成为定子块70中的内部流体通道。有利地，与利用外部样品环的色谱系统相比，形成在定子块70内部的样品环的内径和长度的制造公差在配置有类似内部样品环的色谱系统之间产生了样品环体积的较小变化。
使用扩散粘结的定子块70减少了用于在双模式样品管理器的旋转阀之间提供流体连接的管的数量。通过消除管连接，旋转阀阵列更稳健，并且泄漏和可能的污染点明显减少。此外，随着与管连接器相关联的未波及体积被消除，色散明显减少。使用定子块70减少了设置双模式样品管理器所需的复杂性和时间。
虽然通常相对于上述两个流体切换阀的使用进行描述，但在其他实施方式中，双模式样品管理器利用单个流体切换阀。例如，可使用具有除上述示例中的外部端口之外的附加外部端口的旋转阀。另外，转子表面上的通道(例如，凹槽)可以不同。在一些情况下，相对于上述示例，可减少注入延迟和梯度延迟。
虽然已经参考特定实施方案示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员应理解，在不脱离如所附权利要求中叙述的本发明的范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。

Claims (11)

1.一种用于液相色谱系统的双模式样品管理器，所述双模式样品管理器包括：
样品针，所述样品针用于从样品源采集样品以注入到色谱系统流中；
样品环，所述样品环用于储存所述样品以注入到所述色谱系统流中；
计量泵，所述计量泵能够控制以抽取或分配一定体积的液体；
针座，所述针座被配置为将所述样品针流体地联接在第一流体路径中；
第一阀，所述第一阀具有多个第一阀端口并且能够配置成处于第一阀状态，其中所述第一阀端口中的一个第一阀端口被配置为与其他第一阀端口中的至少一个第一阀端口流体连通，并且所述第一阀能够配置成处于第二阀状态，其中所述第一阀端口中的所述一个第一阀端口被配置为与所述其他第一阀端口中的不同的一个第一阀端口流体连通，所述第一阀与所述计量泵流体连通并且被配置为接收洗涤溶剂和色谱系统流并且递送所接收的色谱系统流；和
第二阀，所述第二阀具有多个第二阀端口并且能够配置成处于所述第一阀状态，其中所述第二阀端口中的一个第二阀端口被配置为与其他第二阀端口中的至少一个第二阀端口流体连通，并且所述第二阀能够配置成处于所述第二阀状态，其中所述第二阀端口中的所述一个第二阀端口被配置为与所述其他第二阀端口中的不同的一个第二阀端口流体连通，所述第二阀具有联接到所述第一流体路径的端部的第一对第二阀端口并具有第二对第二阀端口，所述第二对第二阀端口联接到由所述样品环限定的第二流体路径的端部，
其中所述第一阀和所述第二阀能够配置成使得在一种模式下，将采集并储存在所述第一流体路径中的所述样品注入到所述色谱系统流中，并且在另一种模式下，将通过所述样品针采集并储存在所述第二流体路径中的所述样品注入到所述色谱系统流中。
2.根据权利要求1所述的双模式样品管理器，还包括与所述计量泵流体连通的洗涤溶剂源。
3.根据权利要求1所述的双模式样品管理器，其中所述计量泵是计量注射器。
4.根据权利要求1所述的双模式样品管理器，其中所述第一阀和所述第二阀中的至少一者是旋转剪切密封阀。
5.根据权利要求1所述的双模式样品管理器，还包括所述样品源。
6.一种用于液相色谱系统的双模式样品管理器，所述双模式样品管理器包括：
样品针，所述样品针用于从样品源采集样品以注入到色谱系统流中；
样品环，所述样品环用于储存所述样品以注入到所述色谱系统流中；
计量泵，所述计量泵能够控制以抽取或分配一定体积的液体；
针座，所述针座被配置为将所述样品针流体地联接在第一流体路径中；
第一阀，所述第一阀具有转子、定子和多个第一阀端口，所述定子具有定子表面，所述第一阀能够配置成处于第一阀状态，其中所述第一阀端口中的一个第一阀端口被配置为与其他第一阀端口中的至少一个第一阀端口流体连通，并且所述第一阀能够配置成处于第二阀状态，其中所述第一阀端口中的所述一个第一阀端口被配置为与所述其他第一阀端口中的不同的一个第一阀端口流体连通，所述第一阀与所述计量泵流体连通并且被配置为接收洗涤溶剂和色谱系统流并且提供所接收的色谱系统流；和
第二阀，所述第二阀具有转子、定子和多个第二阀端口并且能够配置成处于所述第一阀状态，其中所述第二阀端口中的一个第二阀端口被配置为与其他第二阀端口中的至少一个第二阀端口流体连通，并且所述第二阀能够配置成处于所述第二阀状态，其中所述第二阀端口中的所述一个第二阀端口被配置为与所述其他第二阀端口中的不同的一个第二阀端口流体连通，所述第二阀具有联接到所述第一流体路径的端部的第一对第二阀端口并具有第二对第二阀端口，所述第二对第二阀端口联接到由所述样品环限定的第二流体路径的端部，
其中所述第一阀和所述第二阀各自的所述定子具有形成在扩散粘结定子块上的定子表面，所述定子表面各自具有通过所述定子块的内部流体通道与另一个定子表面的定子端口流体连通的至少一个定子端口，并且其中所述第一阀和所述第二阀能够配置成使得在一种模式下，将通过所述样品针采集并储存在所述第一流体路径中的所述样品注入到所述色谱系统流中，并且在另一种模式下，将通过所述样品针采集并储存在所述第二流体路径中的所述样品注入到所述色谱系统流中。
7.根据权利要求6所述的双模式样品管理器，其中所述第一阀和所述第二阀是旋转剪切密封阀。
8.根据权利要求6所述的双模式样品管理器，其中所述计量泵是计量注射器。
9.根据权利要求6所述的双模式样品管理器，其中所述样品环具有固定体积。
10.根据权利要求6所述的双模式样品管理器，所述双模式样品管理器进一步包括与所述计量泵流体连通的洗涤溶剂源。
11.根据权利要求6所述的双模式样品管理器，所述双模式样品管理器进一步包括与所述计量泵以及所述第一阀和所述第二阀通信的处理器，所述处理器被配置为根据所述双模式样品管理器的所选择的操作模式来控制所述第一阀和所述第二阀的阀状态。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116298026A (zh) * 2023-03-30 2023-06-23 河北地质大学 一种连续进样层析装置及其进样控制方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4506558A (en) * 1983-03-03 1985-03-26 Rheodyne Incorporated Injector with minimal flow-interrupt transient
CN107430101A (zh) * 2015-03-31 2017-12-01 沃特世科技公司 多注射模式的阀模块

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2751852B2 (ja) * 1994-06-06 1998-05-18 日本電気株式会社 気体分析装置およびその分析方法および気体採取装置
DE19926163B4 (de) * 1998-06-19 2008-07-03 Shimadzu Corp. Flüssigchromatograph
US6989129B2 (en) * 2001-04-05 2006-01-24 The President And Fellows Of Harvard College Automated capillary liquid chromatography small volume analysis system
US7767463B2 (en) * 2007-06-15 2010-08-03 Cohesive Technologies, Inc. Method for screening mobile phases in chromatography systems
EP2165191B1 (en) * 2007-07-04 2014-11-12 Agilent Technologies, Inc. Two-valve arrangement for liquid chromatography
JP5152406B2 (ja) * 2009-04-16 2013-02-27 株式会社島津製作所 液体クロマトグラフ
CN102460145B (zh) * 2009-06-03 2015-04-29 安捷伦科技有限公司 使中间阀状态的压力差平衡的计量装置的样品注射器
WO2011027410A1 (ja) * 2009-09-07 2011-03-10 株式会社島津製作所 オートサンプラ
JP5852020B2 (ja) * 2010-02-23 2016-02-03 ウオーターズ・テクノロジーズ・コーポレイシヨン プロセス源からのオンラインサンプル採取
JP5471846B2 (ja) * 2010-05-31 2014-04-16 株式会社島津製作所 液体試料導入装置及び液体試料導入方法
US9228982B2 (en) 2011-09-16 2016-01-05 Agilent Technologies, Inc. Single injection valve for HPLC combining sample introduction, wash cycles and diagnosis
US9764251B2 (en) 2012-03-08 2017-09-19 Waters Technologies Corporation Introducing samples into supercritical fluid chromatography systems
GB2521071A (en) * 2012-10-03 2015-06-10 Waters Technologies Corp Rapid analysis of steroids and steroid derivatives
WO2015189927A1 (ja) * 2014-06-11 2015-12-17 株式会社島津製作所 液体試料導入装置
US20160077060A1 (en) * 2014-09-12 2016-03-17 Waters Technologies Corporation Process sample and dilution systems and methods of using the same
US10156551B2 (en) 2014-09-12 2018-12-18 Waters Technologies Corporation Sampling systems and methods of using the same
US10379088B2 (en) * 2014-12-01 2019-08-13 Waters Technologies Corporation System and method for performing a chromatography injection sequence using a single injection valve
US9945762B2 (en) * 2014-12-30 2018-04-17 Agilent Technologies, Inc. Apparatus and method for introducing sample into a separation unit of a chromatography system without disrupting a mobile phase
WO2018236641A1 (en) * 2017-06-19 2018-12-27 Waters Technologies Corporation ONLINE DILUTION FOR A LIQUID CHROMATOGRAPHY SYSTEM USING A SAMPLE ASSAY PUMP
WO2019043907A1 (ja) * 2017-09-01 2019-03-07 株式会社島津製作所 オートサンプラ及び液体クロマトグラフ
EP3760292B1 (en) * 2019-07-01 2023-04-12 F. Hoffmann-La Roche AG Liquid chromatography systems

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4506558A (en) * 1983-03-03 1985-03-26 Rheodyne Incorporated Injector with minimal flow-interrupt transient
CN107430101A (zh) * 2015-03-31 2017-12-01 沃特世科技公司 多注射模式的阀模块

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