DE102008015974A1 - Fluidmultiplexer zur Kapillarsäulengaschromatographie - Google Patents

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Abstract

Ein Fluidmultiplexer umfasst einen Verteiler mit einer Mehrzahl von darin gebildeten Fluidleitungen, einen Fluideingang und eine Mehrzahl von Fluidverbindungspunkten, die an dem Verteiler angeordnet und fluidisch miteinander über die Fluidleitungen gekoppelt sind, und ein Flusssteuermodul, das mit den Fluidverbindungspunkten gekoppelt ist, wobei das Flusssteuermodul konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von Blockierflüssen zu dem Verteiler zu liefern, um den Fluss eines Primärfluids durch die Fluidleitungen zu steuern.

Description

  • Die Gaschromatographie (GC) wird zum Trennen und Erfassen unterschiedlicher Verbindungen in einer Probenmischung verwendet. Eines der üblichen Verfahren zum Ausführen einer Gaschromatographie verwendet offene, röhrenförmige Kapillarsäulen, um das Probengas in seine zugehörigen Verbindungen zu trennen. Die Innenoberfläche der Kapillarsäule ist üblicherweise ein inertes Material, die mit einem Material, das als die „stationäre Phase" bezeichnet wird, beschichtet ist oder dasselbe auf ihr adsorbiert hat. Die Probenmischung wird in die Kapillarsäule durch eine Probeneinlassvorrichtung vorzugsweise in etwas eingeführt, das als „Stöpsel" bezeichnet wird und wird durch die Kapillarsäule unter Verwendung eines inerten Trägergases transportiert, das als die „mobile Phase" bezeichnet wird. Wenn das Probengas auf die stationäre Phase trifft, werden die unterschiedlichen Komponenten in dem Probengas unterschiedlich hin zu der stationären Phase angezogen, was verursacht, dass sich die unterschiedlichen Komponenten in dem Probengas mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch die stationäre Phase bewegen. Die Trennung tritt durch die unterschiedliche Verzögerung von Probenkomponenten durch eine Wechselwirkung mit der stationären Phase auf, wenn sie durch die mobile Phase durch die Säule getrieben werden. Jede Probenkomponente weist eine charakteristische Verzögerung zwischen der Zeit auf, zu der sie in das Chromatographiesystem eingebracht wird, und derzeit, zu der sie erfasst wird, nachdem sie aus der Trennsäule eluiert. Diese charakteristische Zeit wird die „Verweildauer" genannt. Ein minimaler Differenzbetrag bei der Verweildauer ermöglicht eine chromatographische Unterscheidung von Probenkomponenten. Ein oder mehrere Detektoren an dem Ausgang der Kapillarsäule erfassen die unterschiedlichen Verbindungen, wenn sie aus der Kapillarsäule eluieren, und liefern ein Signal, proportional zu der Menge der Probenkomponente. Die unterschiedlichen Komponenten sind als „Spitzen" auf einem Chromatogramm gezeigt, wo die Höhe und der Bereich unter der Spitze der Menge der Verbindung entspricht. Bei einer typischen Kapillargaschromatographie liegen Spitzenbreiten im Bereich von wenigen Sekunden.
  • Beim Auswählen einer geeigneten stationären Phase für eine bestmögliche Trennung von erwarteten Komponenten in einem spezifischen Probentyp müssen mehrere unterschiedliche Säulentypen untersucht werden, um zu sehen, welche am besten geeignet ist. Der Aufwand, der erforderlich ist, um ein GC-Instrument neu zu konfigurieren, kann zeitaufwändig sein, insbesondere wenn luftempfindliche Säulen und/oder Detektoren verwendet werden. Zum Beispiel muss ein Massenspektrometer vor einer Installation einer neuen Säule gekühlt und entlüftet werden. Dieser Prozess kann mehrere Stunden dauern, jedes Mal, wenn eine Säule ausgetauscht wird. Der Prozess des Prüfens mehrerer Säulentypen während einer Verfahrens-Entwicklung und -Validierung kann mehrere Tage zum Neukonfigurieren des Instruments erfordern. Es wäre wünschenswert, eine Konfiguration zu haben, die eine automatisierte Strom-Auswahl ermöglicht, um das Prüfen (Screenen) von Säulen zu ermöglichen, ohne das Instrument neu konfigurieren zu müssen. Eine solche Fähigkeit würde ferner den unbeaufsichtigten Datenerwerb zur Bewertung einer Bestimmung der Eignung jeder Säule für die vorliegende Probe ermöglichen.
  • Bei anderen Chromatographietypen, wie z. B. einer Flüssigchromatographie, werden Instrumente bei Raumtemperatur betrieben und Charakteristika der Technik ermöglichen eine relativ einfache Anwendung von Drehventilen, um einen Probenstrom zwischen mehreren potentiellen Säulen zu schalten. Bei der Flüssigchromatographie ist die mobile Phase ein flüssiges Lösungsmittel, das effektiv verhindern kann, dass Probenkomponenten an den Polyimidventilrotoren adsor biert werden. Aufgrund der hohen Temperaturen jedoch, die bei der Gaschromatographie beteiligt sind, sind die Verwendung einer mobilen Phase eines Inertgases und die schmale Spitzenbreite und die typischen Drehventile bei Polyimidrotoren problematisch, wenn dieselben zum Wählen zwischen Kapillarsäulen auf eine analoge Weise zu der Flüssigchromatographie verwendet werden.
  • Bei einigen GC-Analyse-Anwendungen ist es wünschenswert, mehrere Kapillarsäulen mit unterschiedlichen stationären Phasen oder unterschiedlichen Charakteristika zu verwenden, um eine Probe umfassender zu analysieren. Das Koppeln von Säulen unterschiedlicher Typen von stationären Phasen wird üblicherweise als multidimensionale Chromatographie bezeichnet. Das Übertragen eines spezifischen Teils des Eluents von einer primären Kapillarsäule zu einer Sekundären wird häufig als Herausschneiden von Peaks (Spitzen; Fraktionen) bezeichnet.
  • Um die Probleme der Verwendung von Drehventilen für Spitzen-Herausschneide-Anwendungen zu umgehen, wird manchmal eine Flussschaltvorrichtung gemäß dem Stand der Technik verwendet, die als ein „Deans-Schalter" bezeichnet wird. 1 ist ein schematisches Diagramm, das konzeptionell einen Deans-Schalter darstellt. Die kurze Erklärung eines Deans-Schalters wird als eine Einführung in die Fluidflusssteuerung gegeben. Die Vorrichtung 100 umfasst eine Fluidleitung 112, die mit gemeinsamen Enden der Fluidleitungen 114 und 116 gekoppelt ist. Die Fluidleitungen 114 und 116 sind an ihren anderen Enden mit Fluidleitungen 118 bzw. 122 gekoppelt. Zusätzlich dazu sind diese Enden der Fluidleitungen 114 und 116 jeweils mit Fluidleitungen 124 und 126 gekoppelt. Ein Primärfluss ist unter Verwendung von Pfeil 128 angezeigt und ein Richtfluss ist unter Verwendung der Pfeile 132 angezeigt. Bei diesem Beispiel bewegt sich der Primärfluss durch die Fluidleitung 112, bis er das T erreicht, das an dem Schnittpunkt der Fluidleitungen 112, 114 und 116 gebildet ist. Ein Richtfluss 132 wird in die Fluidleitung 124 eingeführt. Ein Teil des Richtflusses 132 bewegt sich durch die Fluidleitung 114 und ein Teil des Richtflusses bewegt sich durch die Fluidleitung 118. Der Teil des Richtflusses 132, der sich durch die Fluidleitung 114 bewegt, richtet den Primärfluss 128 in die Fluidleitung 116 und die Fluidleitung 122. Bei diesem Beispiel gibt es keinen Richtfluss in der Fluidleitung 126.
  • Um den Primärfluss 128 zu der Fluidleitung 114 zu schalten, wird der Richtfluss 132 abgesperrt und ein Richtfluss wird in die Fluidleitung 126 eingeführt. Dies verursacht, dass sich der Primärfluss 128 von der Fluidleitung 112 in die Fluidleitungen 114 und 118 bewegt. Während ein Deans-Schalter verwendet werden kann, um zwischen zwei Strömen zu wählen, ist das Wählen von mehr als zwei Strömen kompliziert einzurichten und auszugleichen, unhandlich aufgrund von überschüssiger Rohrleitung und Verbindungen, unterliegt zusätzlichen Lecks aufgrund zusätzlicher Verbindungen und ist im Allgemeinen relativ schwierig zu implementieren. Ferner ist der Druck- und Fluss-Ausgleich, der erforderlich ist, gewissermaßen lästig. Somit ist eine bequeme und stabile Einrichtung zum Wählen zwischen mehreren Strömen wünschenswert.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fluidmultiplexer, ein Verfahren zum Schalten eines Fluidflusses und einen Fluidmultiplexer zum Steuern des Flusses in einem Gaschromatographen mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Fluidmultiplexer gemäß Anspruch 1 und 15 und ein Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist ein Fluidmultiplexer einen Verteiler mit einer Mehrzahl von darin gebildeten Fluidleitungen, einen primären Fluideingang und eine Mehrzahl von Steuerfluidverbindungspunkten, die an dem Vertei ler angeordnet und miteinander über die Fluidleitungen gekoppelt sind, und ein Flusssteuermodul, das mit den Steuerfluidverbindungspunkten gekoppelt ist, auf, wobei das Flusssteuermodul konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von Blockierflüssen zu dem Verteiler zu liefern, um den Fluss eines Primärfluids durch die Fluidleitungen zu steuern.
  • Andere Ausführungsbeispiele des Fluidmultiplexers werden Bezug nehmend auf die Figuren und die detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele erörtert.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein schematisches Diagramm, das konzeptionell eine Flussschaltvorrichtung gemäß dem Stand der Technik darstellt, die als ein „Deans-Schalter" bezeichnet wird;
  • 2 ein schematisches Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Fluidmultiplexers zur Kapillarsäulengaschromatographie darstellt;
  • 3 ein schematisches Diagramm, das einen Querschnitt des Verteilers aus 2 darstellt;
  • 4A ein schematisches Diagramm, das ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Fluidmultiplexers darstellt;
  • 4B ein schematisches Diagramm, das einen Dreischichtverteiler darstellt;
  • 5 ein Blockdiagramm, das einen vereinfachten Gaschromatographen darstellt, der eine mögliche Vorrichtung ist, in der der Fluidmultiplexer implementiert sein kann;
  • 6 ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel des Steuerprozessors aus 3 darstellt; und
  • 7 ein Flussdiagramm, das die Operation eines Ausführungsbeispiels des Fluidmultiplexers darstellt, wie er an eine chromatographische Analyse mit einer Mehrzahl von Kapillarsäulen angewendet wird.
  • Während er nachfolgend derart beschrieben wird, dass er in einem Gaschromatographen verwendet wird, kann der Fluidmultiplexer für eine Kapillarsäulengaschromatographie bei jeglicher Analyseanwendung verwendet werden, bei der es erwünscht ist, den Fluss eines Fluids von einer Quelle zu zwei oder mehr Fluidleitungen zu steuern. Wie hierin verwendet, soll der Ausdruck Fluss Formen eines Masseflusses, eines programmierten Masseflusses, oder eines volumetrischen Flusses und/oder Formen einer Lineargeschwindigkeit, wie z. B. programmierte Lineargeschwindigkeit, durchschnittliche Lineargeschwindigkeit, Einlass-, Auslass- oder Momentan-Lineargeschwindigkeit durch eine Fluidleitung umfassen.
  • Der Ausdruck konstanter Fluss, wie er hierin verwendet wird, definiert einen Teilsatz einer möglichen Flusssteuerung, der erreicht werden kann. Bei einem Ausführungsbeispiel definiert der Ausdruck „konstanter Fluss" einen Modus einer Flusssteuerung, bei dem ein konstanter Massefluss durch einen chromatographischen Durchlauf beibehalten wird, sogar wenn sich die Ofentemperatur ändert. Dieser konstante Massefluss bezieht sich ferner direkt auf eine konstante Momentangeschwindigkeit (Lineargeschwindigkeit, gemessen an einem spezifischen Punkt entlang einer Säule). Bei anderen Ausführungsbeispielen kann der Ausdruck „konstanter Fluss" eine konstante mittlere Lineargeschwindigkeit bezeichnen, die sich von dem konstanten Massefluss unterscheidet.
  • Bei einigen chromatographischen Analyseanwendungen ist es wünschenswert, zumindest zwei Säulen zu verwenden und den Eluenten für verbesserte Ergebnisse von einer ersten Säule zu einer zweiten Säule zu übertragen. Dieser Typ einer Chromatographie wird allgemein als eine mehrdimensionale Chromatographie bezeichnet. Bei einer mehrdimensionalen Chromatographie ist es wünschenswert, die Fähigkeit zu haben, den Fluss des Materials durch die zwei oder mehr Säulen individuell zu steuern.
  • Wie nachfolgend beschrieben wird, kann der Fluidmultiplexer für eine Kapillarsäulengaschromatographie verwendet werden, um den Fluss von einer Quelle zu einer Anzahl von unterschiedlichen Zielorten zu leiten. Die Quelle kann eine Probe umfassen, die durch eine Einlassvorrichtung eines Gaschromatographen eingebracht wird, oder kann eine andere Kapillarsäule oder -leitung sein. Der Zielort für den Fluss kann eine Anzahl von Kapillarsäulen oder -leitungen sein oder eine Kombination aus Kapillarsäulen und -leitungen. Die Leitungen können zu einer Vielzahl von Elementen führen, die Detektoren umfassen.
  • 2 ist ein schematisches Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Fluidmultiplexers zur Kapillarsäulengaschromatographie darstellt. Der Fluidmultiplexer 200 weist ein pneumatisches Einlasssteuerungselement auf, das bei diesem Beispiel als ein elektronisches, pneumatisches Einlasssteuerungselement (EPC-Element; EPC = electronic pneumatic control) 204 dargestellt ist. Eine manuelle Steuerung kann jedoch für das Einlass-EPC-Element 204 eingesetzt werden. Das Einlass-EPC-Element 204 liefert eine Druck- und/oder Flusssteuerung. Die Einlass-EPC ist mit einem Einlass 207 über eine Verbindung 206 verbunden. Der Einlass 207 liefert ein Mittel zum Weiterleiten einer gasförmigen Probe zu der Leitung 209. Die gasförmige Probe wird dann durch den Einlassfluss durch die Leitung 209 zu einem Verteiler 210 getrieben. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Verteiler 210 eine planare Laminatstruktur mit darin gebildeten Fluidleitungen sein. Als Beispiel kann der Verteiler 210 hergestellt sein, wie in der gemeinsam zugewiesenen U.S.-Patentanmeldung Nr. 6,966,212 mit dem Titel „Focusing device based an bonded plate structures" beschrieben ist. Der Verteiler 210 kann jedoch auch unter Verwendung anderer Verfahren gebildet sein. Zum Beispiel kann der Verteiler aus Metall, Glas, Keramik, Silizium, Polymer oder einem anderen Material gebildet sein, das in eine Struktur hergestellt werden kann, in der Fluiddurchgänge gebildet sein können. Alternativ kann der Verteiler 210 jegliche Struktur mit den nachfolgend beschriebenen Charakteristika sein.
  • Bei diesem Beispiel umfasst der Verteiler 210 Fluidleitungen 219, 221, 222, 224, 226 und 227. Das Probengas, das über die Leitung 209 eingeführt wird, wird zu einem Primäreingang 211 geliefert, der an dem Verteiler 210 angeordnet ist. Die Fluidleitung 219 ist fluidisch mit dem Primäreingang 211 gekoppelt. Bei diesem Beispiel wird das Fluid (ein Probengas, das durch ein fließendes Inertgas transportiert wird) als das Primärfluid bezeichnet, das einen primären Fluss aufweist, der durch die Fluidleitung 219 fließt. Die Fluidleitungen 221, 222, 224, 226 und 227 sind alle fluidisch mit der Fluidleitung 219 gekoppelt.
  • Der Verteiler 210 umfasst ferner eine Mehrzahl von Steuerfluidverbindungspunkten. Die Steuerfluidverbindungspunkte 212, 214, 216, 217 und 218 sind fluidisch mit den Fluidleitungen 221, 222, 224, 226 bzw. 227 gekoppelt. Bei diesem Beispiel ist eine chromatographische Kapillarsäule mit jedem Steuerfluidverbindungspunkt an dem Verteiler 210 gekoppelt. Andere Fluidleitungen können jedoch mit dem Steuerfluidverbindungspunkt an dem Verteiler 210 verbunden sein. Die Kapillarsäule 228 ist mit dem Steuerfluidverbindungspunkt 212 gekoppelt, die Kapillarsäule 229 ist mit dem Steuerfluidverbindungspunkt 214 gekoppelt, die Kapillarsäule 231 ist mit dem Steuerfluidverbindungspunkt 216 gekoppelt, die Kapillarsäule 232 ist mit dem Steuerfluidverbindungspunkt 217 gekoppelt und die Kapillarsäule 234 ist mit dem Steuerfluidverbindungspunkt 218 gekoppelt. Bei diesem Beispiel können die Kapillarsäulen 228, 229, 231, 232 und 234 unterschiedlichen Charakteristika aufweisen, die unterschiedliche Pegel einer chromatographischen Trennung für eine Probe liefern.
  • Der Verteiler 210 umfasst ferner eine zusätzliche Mehrzahl von Steuerfluidverbindungspunkten 262, 264, 266, 267 und 268, die fluidisch mit den Steuerfluidverbindungspunkten 212, 214, 216, 217 und 218 über Fluidleitungen 247, 248, 249, 251 bzw. 252 gekoppelt sind. Die Fluidleitungen 247, 248, 249, 251 und 252 sind ähnlich zu und können auf ähnliche Weise gebildet sein zu den Fluidleitungen 221, 222, 224, 226 und 227.
  • Der Fluidmultiplexer 200 umfasst ferner ein pneumatisches Hilfssteuerelement, das bei diesem Beispiel ein elektronisches, pneumatisches Steuerelement (EPC-Element) 236 ist. Es kann jedoch eine manuelle Steuerung für das Hilfs-EPC-Element 236 eingesetzt werden. Das Hilfs-EPC-Element 236 ist mit einem Flusssteuermodul 238 über die Verbindung 237 gekoppelt. Das Hilfs-EPC-Element 236 kann jedoch alternativ in das Flusssteuermodul 238 integriert sein. Das Flusssteuermodul 238 kann jegliche Vorrichtung sein, die den Fluss eines Fluids ein- und ausschalten kann, und ist üblicherweise ein Ventil. Bei einem Ausführungsbeispiel wird ein Rein-Trägergas zu dem Flusssteuermodul 238 über die Hilfs-EPC 236 und die Fluidleitung 237 geliefert, und das Flusssteuermodul 238 bestimmt, zu welchem einer Anzahl von Blockierflusswegen der Fluss aus Rein-Trägergas geleitet wird. Das Trägergas ist üblicherweise ein Gas mit vorteilhaften chromatographischen Charakteristika, wie z. B. Stickstoff, Helium, Wasserstoff, wie in der Technik bekannt ist. Bei diesem Beispiel sind die Blockierflusswege 239, 241, 242, 244 und 246 fluidisch mit den Fluidverbindungspunkten 262, 264, 266, 267 und 268 gekoppelt. Die Fluidverbindungspunkte 262, 264, 266, 267 und 268 sind fluidisch mit den Fluidverbindungspunkten 212, 214, 216, 217 bzw. 218 durch die Leitungen 247, 248, 249, 251 und 252 gekoppelt. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Flusssteuermodul 238 ein Drehventil oder jeglicher andere Mechanismus zum Ein- und Ausschalten eines Fluidflusses sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Fluidmultiplexers 200 richtet das Flusssteuermodul 238 einen Fluss eines Rein-Trägergases, der hierin als „Blockierfluss" bezeichnet wird, zu allen außer einem der Fluidverbindungspunkte 212, 214, 216, 217 und 218.
  • Als ein Beispiel ist der Fluss des Primärfluids unter Verwendung des dicken Pfeils 233 dargestellt. Das Primärfluid tritt in den Verteiler 210 durch den primären Eingang 211 ein und tritt dann in die Fluidleitung 219 ein. Bei diesem Beispiel ist ein Blockierfluss, der durch das Flusssteuermodul 238 geliefert wird, in den Blockierflusswegen 239, 241, 242, 244 und 246 vorhanden und daher bei den Fluidverbindungspunkten 212, 214, 216 und 217 und den Fluidleitungen 221, 222, 224 und 226 vorhanden. Der Blockierfluss ist unter Verwendung der gestrichelten Pfeile gezeigt. Wenn der Primärfluss 233 in der Fluidleitung 219 auf den Blockierfluss in der Fluidleitung 221 trifft, bewegt sich der Primärfluss 233 nicht in die Fluidleitung 221, sondern fließt stattdessen weiter durch die Fluidleitung 219 hin zu der Fluidleitung 222. Auf ähnliche Weise, wenn der Primärfluss 233 auf den Blockierfluss in der Fluidleitung 222 trifft, fließt der Primärfluss 233 in der Fluidleitung 219 weiter hin zu der Fluidleitung 224. Ein ähnliches Ergebnis tritt auf, wenn der Primärfluss 233 auf den Blockierfluss in der Fluidleitung 224 und der Fluidleitung 226 trifft. Gemäß dem Fluidmultiplexer 200 jedoch, liegt, wenn sich der Primärfluss 233 der Fluidleitung 227 nähert, kein Blockierfluss in der Fluidleitung 227 vor. Ohne den Blockierfluss in der Fluidleitung 227 bewegt sich der Primärfluss 233 in die Fluidleitung 227 und bewegt sich durch den Fluidverbindungspunkt 218 und in die Säule 234. Da alle Leitungen miteinander verbunden sind, ist der Druck, der durch die Hilfs-EPC 236 eingerichtet wird, auch an jedem der Steuerfluidverbindungspunkte (212, 214, 216, 217 und 218) vorhanden und gibt daher die Flussrate des Gases durch jede Säule vor, basierend auf den Abmessungen, Temperatur und Trägergastyp. Als solches liefert der Druck der Hilfs-EPC 236 ein Mittel zum Einrichten der gewünschten Flussraten durch die Säulen 228, 229, 231, 232 und 234.
  • Auf diese Weise können das Flusssteuermodul 238 und der Verteiler 210 den Primärfluss 233 zu jedem einer Anzahl unterschiedlicher Ausgangswege schalten, wie bei diesem Beispiel unter Verwendung chromatographischer Kapillarsäulen dargestellt ist, durch Verwenden eines Rein-Trägergases, um einen Blockierfluss zu allen Fluidleitungen außer der Fluidleitung zu liefern, in der der Primärfluss geleitet (gerichtet) werden soll. Das Schalten des Primärflusses 233 von einer Fluidleitung zur anderen wird durch Deaktivieren von zumindest einem der aktiven Blockierflüsse und Aktivieren eines inaktiven Blockierflusses erreicht, um den Primärfluss zu der Fluidleitung zu schalten, die keinen Blockierfluss aufweist. Während dieses Schalten erreicht wird, kann das Flusssteuermodul 238 außerhalb des Ofens verbleiben (nicht gezeigt in 2), in dem die chromatographischen Kapillarsäulen angeordnet sind. Ferner trifft das Flusssteuermodul 238 nur auf Rein-Trägergas und es bewegt sich kein Probengas durch dasselbe. Dies minimiert eine Verfälschung des Probengases im Hinblick auf Zeit und Verschmutzung, Adsorption und Verschleppung und minimiert einen Verschleiß an dem Flusssteuermodul 238, wodurch Lebenszeit und Zuverlässigkeit erhöht werden, und liefert eine saubere und nahtlose Schalttechnik. Auf diese Weise ist es wahrscheinlich, dass das Flusssteuermodul 238 keinem Probengas ausgesetzt wird.
  • Der Fluidmultiplexer 200 kann ferner ein Säule-zu-Säule-Schalten während eines Chromatographiedurchlaufs liefern, durch Bereitstellen eines einzelnen Schaltpunktes für eine Mehrzahl unterschiedlicher Wege.
  • 3 ist ein schematisches Diagramm, das einen Querschnitt des Verteilers 210 aus 2 darstellt. Der Verteiler 210 weist einen ersten Abschnitt 302 und einen zweiten Abschnitt 304 auf. Bei diesem Beispiel umfasst der erste Abschnitt 302 Merkmale 219, 221 und 247, die darin gebildet sind. Bei diesem Beispiel entsprechen die Merkmale 219, 221 und 247 den Fluidleitungen 219, 221 und 247, die in 2 gezeigt sind. Bei diesem Beispiel ist der zweite Abschnitt 304 an den ersten Abschnitt 302 angebracht. Der zweite Abschnitt 304 kann an den ersten Abschnitt 302 auf eine Anzahl unterschiedlicher Weisen angebracht sein. Zum Beispiel kann der zweite Abschnitt 304 an den ersten Abschnitt 302 durch Diffusionsbonden angebracht sein, wie in der gemeinsam zugewiesenen U.S.-Patentanmeldung Nr. 6,996,212 mit dem Titel „Focusing device based an bonded plate structures" beschrieben ist. Der zweite Abschnitt 304 kann jedoch an den ersten Abschnitt 302 unter Verwendung verschiedener Schweiß- oder anderer Hafttechniken angebracht sein. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass, während die Merkmale 219, 221 und 247 in 3 derart gezeigt sind, dass sie Teil des ersten Abschnitts 302 sind, die Merkmale 219, 221 und 247 alternativ Teil des zweiten Abschnitts 304 sein können.
  • Bei diesem Beispiel sind der erste Abschnitt 302 und der zweite Abschnitt 304 aus Metall gebildet. Der erste Abschnitt 302 und der zweite Abschnitt 304 können jedoch aus anderen Materialien gebildet sein, die Glas, Keramik, Silizium, Polymer oder ein anderes Material umfassen, in den Fluidleitungen gebildet sein können, sind aber nicht darauf beschränkt. Ferner kann die Funktionalität des Verteilers 210 durch eine nichtplanare Fluidkopplung bereitgestellt sein, solange die Fluidleitungen 219, 221 und 247 darin gebildet oder anderweitig vorgesehen sein können. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass ebenfalls mehrere Schichten aus Wegen eingesetzt werden könnten.
  • 4A ist ein schematisches Diagramm, das ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Fluidmultiplexers darstellt. Der Fluidmultiplexer 400 ist ähnlich zu dem Fluidmultiplexer 200, der in 2 beschrieben ist. Entsprechend sind ähnliche Elemente ähnlich nummeriert, unter Verwendung der Schreibweise 4XX, um die Elemente zu bezeichnen, die als 2XX in 2 gezeigt sind. Entsprechend wird die Beschreibung der Elemente, die vorangehend in 2 beschrieben wurden, nicht wiederholt.
  • Der Steuerfluidverbindungspunkt 412 ist fluidisch mit dem Steuerfluidverbindungspunkt 462 über die Fluidleitung 447 verbunden. Auf ähnliche Weise ist der Steuerfluidverbindungspunkt 414 fluidisch mit dem Steuerfluidverbindungspunkt 464 über die Fluidleitung 448 gekoppelt; der Steuerfluidverbindungspunkt 416 ist fluidisch mit dem Steuerfluidverbindungspunkt 466 über die Fluidleitung 449 gekoppelt; der Steuerfluidverbindungspunkt 417 ist fluidisch mit dem Steuerfluidverbindungspunkt 467 über die Fluidleitung 451 gekoppelt; und der Steuerfluidverbindungspunkt 418 ist fluidisch mit dem Steuerfluidverbindungspunkt 468 über die Fluidleitung 452 verbunden. Die Fluidleitungen 447, 448, 449, 451 und 452 sind in dem Verteiler 410 gebildet, wie oben Bezug nehmend auf den Verteiler 210 beschrieben wurde.
  • Ein Fluidverbindungspunkt 477 ist mit dem Verteiler 410 gekoppelt und ist ferner mit einem Abzugsweg 478 gekoppelt. Eine Fluidleitung 479 ist ebenfalls mit dem Fluidverbindungspunkt 477 gekoppelt. Die Fluidleitung 479 ist mit jeder der Fluidleitungen 447, 448, 449, 451 und 452 über die Fluidleitungen 454, 456, 457, 458 bzw. 461 gekoppelt. Die Fluidleitung 454 umfasst eine Drossel 469, die Fluidleitung 456 umfasst eine Drossel 471 und die Fluidleitung 457 umfasst eine Drossel 472, die Fluidleitung 458 umfasst eine Drossel 474 und die Fluidleitung 461 umfasst eine Drossel 476. Die Drosseln 469, 471, 472, 474 und 476 können separate Vorrichtungen sein, die in den jeweiligen Fluid leitungen angeordnet sind, oder die Fluidleitungen können integrierte Merkmale umfassen, die als die Drosseln funktionieren. Bei diesem Beispiel liefern die Fluidleitungen 454, 456, 457, 458, 461 und 479 einen Entlüftungsweg für die Fluidleitungen 447, 448, 449, 451 bzw. 452. Die Fluidleitung 479 und der Fluidverbindungspunkt 477 liefern einen Abzugsweg aus dem Verteiler 410. Die Drosseln liefern eine geringe Entlüftung für den Fluss aus den Fluidleitungen 447, 448, 449, 451 und 452 zu dem Abzug 478. Die Funktion der Entlüftungsflüsse ist es, die pneumatische Schaltzeit zu verbessern, die Geschwindigkeit, mit der sich die Flussrichtung ändert, und eine Spitzenverzerrung zu minimieren. Die Drosseln können auf jegliche Weise gebildet sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Abmessungen der Leitungen 454, 456, 457, 458, 461 und 479 dimensioniert, um die entsprechende Drosselung zu ergeben.
  • Bei einem anderen Ausführungsbeispiel führen Präzisionsablatierte Löcher in dem Boden der Leitungen 447, 448, 449, 451 und 452 zu der Fluidleitung 479, die darunter in einer separaten Schicht positioniert ist, wodurch die gewünschte Drosselung für den Entlüftungsweg zu dem Abzug geliefert wird. Ein Beispiel einer solchen Struktur ist in 4B gezeigt.
  • 4B ist ein schematisches Diagramm, das einen vereinfachten Dreischichtverteiler darstellt. Der Verteiler 480 weist einen ersten Abschnitt 482, einen zweiten Abschnitt 484 und einen dritten Abschnitt 486 auf. Der erste Abschnitt 482 umfasst die Fluidleitung 479 und den Fluidverbindungspunkt 477. Der zweite Abschnitt 484 umfasst die Steuerfluidverbindungspunkte 412, 414, 416, 417, 418, 462, 464, 466, 467 und 468. Der dritte Abschnitt 486 umfasst Fluidleitungen, die in 2 und 4A gezeigt sind, und umfasst ferner kleine Löcher 487, die in den Fluidleitungen 447, 448, 449, 451 und 452 zum fluidischen Verbinden der Fluidleitungen 447, 448, 449, 451 und 452 mit der Fluidleitung 479 gebildet sind. Die Löcher 487 liefern einen Ab zugsweg zu der Fluidleitung 479. Die Löcher 487 können auf verschiedene Weisen gebildet sein, was eine Laserablation, Bohren oder andere Techniken umfasst, sind aber nicht darauf beschränkt.
  • 5 ist ein Blockdiagramm, das einen vereinfachten Gaschromatographen 500 darstellt, der eine mögliche Vorrichtung ist, in der die Ausführungsbeispiele des Fluidmultiplexers implementiert sein können. Der Gaschromatograph 500 umfasst eine Einrichtung zum Einbringen einer Probe. Eine Probe kann über eine von verschiedenen Vorrichtungen eingebracht werden, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind. Zum Beispiel kann eine Probe über ein Probenventil 504 eingebracht werden, das eine gasförmige Materialprobe aufnimmt, die über eine Verbindung 502 analysiert werden soll und liefert die Probe über die Verbindung 508 zu dem Einlass 512 eines Gaschromatographen. Der Einlass 512 ist mit einem Fluidmultiplexer 200 über eine Fluidleitung 514 verbunden. Ein Steuerprozessor 600 kann mit dem Flusssteuermodul 238 über die Verbindung 538 gekoppelt sein. Das Flusssteuermodul ist mit dem Verteiler 210 gekoppelt, wie oben in 2 und 4 beschrieben ist, um die Operation des Fluidmultiplexers 200 und des Chromatographen 500 zu steuern.
  • Wie oben beschrieben ist, kann der Verteiler 210 mit einer Anzahl von unterschiedlichen Elementen gekoppelt sein. Zum Beispiel, wie in 2 und 4 gezeigt ist, kann der Fluidmultiplexer mit einer Mehrzahl von Kapillarsäulen gekoppelt sein. Bei diesem Beispiel und für eine einfache Darstellung ist der Fluidmultiplexer 200 mit einer ersten Kapillarsäule 228 über eine Fluidleitung 516, mit einer zweiten Kapillarsäule 229 über eine Fluidleitung 522 und mit einer dritten Kapillarsäule 231 über eine Fluidleitung 526 gekoppelt. Der Verteiler 210 ist ferner mit einem ersten Detektor 528 über Fluidleitungen 518 und 529 und mit einem zweiten Detektor 536 über Fluidleitungen 524 und 532 gekoppelt. Die Kapillarsäulen 228, 229 und 231 und der Verteiler 210 sind in einem chromatographischen Ofen 527 angeordnet. Der chromatographische Ofen 257 erwärmt die Kapillarsäulen 228, 229 und 231 und den Verteiler 210 auf die gewünschte Temperatur, während das Flusssteuermodul 238 außerhalb des Ofens 527 verbleibt. Auf diese Weise wird das Flusssteuermodul 238 weder Probengas noch hohen Temperaturen ausgesetzt.
  • Ein Beispiel der Operation des Fluidmultiplexers wird unter Verwendung der Kapillarsäulen 228, 229 und 231 und der Detektoren 528 und 536 beschrieben. Wenn Position 1 an dem Fluidmultiplexer ausgewählt ist, liefert der Fluidmultiplexer einen Blockierfluss zu allen Fluidleitungen außer der Fluidleitung 516. Dies richtet den Primärfluss der Probe zu der ersten Säule 228 und zu dem ersten Detektor 528 über die Fluidleitung 529. Ein Rein-Fluid wird zu allen anderen Positionen an den Multiplexer gerichtet. Bei diesem Beispiel fließt das Rein-Fluid von der Leitung 518 und der Säule 229, wird mit dem Probe enthaltenden Fluss von Säule 229 vor dem Eintritt in den Detektor 528 kombiniert, verursacht jedoch wahrscheinlich keine Antwort von dem Detektor 528. Wenn Position 2 an dem Fluidmultiplexer ausgewählt ist, liefert der Fluidmultiplexer einen Blockierfluss zu allen Fluidleitungen außer der Fluidleitung 518. Dies richtet den Primärfluss der Probe zu dem ersten Detektor 528 über die Fluidleitung 529. Ein Rein-Fluid wird zu allen anderen Positionen an dem Multiplexer gerichtet. Bei diesem Beispiel fließt das Reinfluid von der Säule 228 und der Säule 229 und wird mit dem Probe enthaltenden Fluss von der Fluidleitung 518 vor dem Eintritt in den Detektor 528 kombiniert, verursacht jedoch wahrscheinlich keine Antwort von dem Detektor 528.
  • Wenn Position 3 an dem Fluidmultiplexer ausgewählt ist, liefert der Fluidmultiplexer einen Blockierfluss zu allen Fluidleitungen außer der Fluidleitung 522. Dies richtet den Primärfluss der Probe zu der zweiten Säule 229 und dann zu dem ersten Detektor 528 über die Fluidleitung 529. Ein Reinfluid wird zu allen anderen Positionen an dem Multiple xer gerichtet. Bei diesem Beispiel fließt ein Reinfluid von der Leitung 518 und der Säule 228 und wird mit einem Probe enthaltenden Fluss von der Säule 229 vor dem Eintritt in den Detektor 528 kombiniert, verursacht aber wahrscheinlich keine Antwort von dem Detektor 528. Wenn Position 4 an dem Fluidmultiplexer ausgewählt ist, liefert der Fluidmultiplexer einen Blockierfluss zu allen Fluidleitungen außer der Fluidleitung 524. Dies richtet den Primärfluss der Probe zu dem zweiten Detektor 536 über die Fluidleitung 532. Ein Reinfluid wird zu allen anderen Positionen an dem Multiplexer gerichtet. Bei diesem Beispiel wird ein Reinfluidfluss von Säule 231 mit einem Probe enthaltenden Fluss von der Fluidleitung 524 vor dem Eintritt in den Detektor 536 kombiniert, verursacht jedoch wahrscheinlich keine Antwort von dem Detektor 536.
  • Wenn Position 5 an dem Fluidmultiplexer ausgewählt ist, liefert der Fluidmultiplexer einen Blockierfluss zu allen Fluidleitungen außer der Fluidleitung 526. Dies richtet den Primärfluss der Probe zu der dritten Säule 231 und dann zu dem zweiten Detektor 536 über die Fluidverbindung 532. Ein Reinfluid wird zu allen anderen Positionen an dem Multiplexer gerichtet. Bei diesem Beispiel wird ein Reinfluidfluss von der Leitung 524 mit einem Probe enthaltenden Fluss von der Säule 231 vor dem Eintritt in den Detektor 536 kombiniert, verursacht jedoch wahrscheinlich keine Antwort von dem Detektor 536.
  • Signale von den Detektoren 528 und 536 werden digital angezeigt und/oder gespeichert und/oder mechanisch mit einem Plotter aufgezeichnet, um eine Aufzeichnung 534 des analytischen Durchlaufs zu liefern.
  • 6 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel des Steuerprozessors 600 aus 3 darstellt. Der Steuerprozessor 600 kann jeglicher computerbasierte Steuerprozessor zum Steuern der Operationen des Chromatographen 500 aus 5 sein. Ferner kann der Steuerprozessor 600 innerhalb oder außerhalb des Chromatographen 500 sein. Das Verfahren zum Steuern des Fluidmultiplexers kann in Hardware, Software oder einer Kombination aus Hardware und Software implementiert sein. Wenn es in Hardware implementiert ist, kann das Verfahren zum Steuern des Fluidmultiplexers unter Verwendung von spezialisierten Hardwareelementen und Logik implementiert sein. Wenn das Verfahren zum Steuern des Fluidmultiplexers teilweise in Software implementiert ist, kann der Softwareabschnitt zum Steuern verschiedener Betriebsaspekte einer verwendet werden, zum Steuern des Fluidflusses durch die Analysevorrichtung. Die Software kann in einem Speicher gespeichert sein und durch ein geeignetes Anweisungsausführungssystem (Mikroprozessor) ausgeführt werden. Die Hardwareimplementierung des Verfahrens zum Steuern des Fluidmultiplexers kann eine beliebige oder eine Kombination aus den folgenden Techniken umfassen, die in der Technik gut bekannt sind: diskrete elektronische Komponenten, diskrete logische Schaltung(en) mit Logikgattern zum Implementieren logischer Funktionen auf Datensignalen, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung mit entsprechenden Logikgattern, programmierbare Gate-Array(s) (PGA), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA; field programmable gate array) etc.
  • Die Software für das Verfahren zum Steuern des Fluidmultiplexers weist eine geordnete Auflistung von ausführbaren Anweisungen zum Implementieren logischer Funktionen auf und kann in einem computerlesbaren Medium zur Verwendung durch oder in Verbindung mit einem Anweisungsausführungssystem, einer Einrichtung oder einer Vorrichtung verkörpert sein, wie z. B. einem computerbasierten System, einem Prozessor enthaltenden System oder einem System, das die Anweisungen aus dem Anweisungsausführungssystem, der Einrichtung oder der Vorrichtung abrufen und die Anweisungen ausführen kann.
  • In dem Kontext dieses Dokuments kann ein „computerlesbares Medium" jegliche Einrichtung sein, die das Programm zur Verwendung durch oder in Verbindung mit dem Anweisungsaus führungssystem, der Einrichtung oder der Vorrichtung enthalten, speichern, kommunizieren, verbreiten oder transportieren kann. Das computerlesbare Medium kann z. B. ein elektronisches, magnetisches, optisches, elektromagnetisches, Infrarot- oder Halbleiter-System, eine -Vorrichtung, eine -Einrichtung oder ein -Verteilmedium sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Weitere spezifische Beispiele (eine nicht erschöpfende Liste) für das computerlesbare Medium würden Folgende umfassen: eine elektrische Verbindung (elektronisch) mit einem oder mehreren Drähten, eine tragbare Computerdiskette (magnetisch), einen Direktzugriffsspeicher (RAM; random access memory), einen Nur-Lese-Speicher (ROM; read-only memory), einen löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM oder Flash-Speicher) (magnetisch), eine optische Faser (optisch) und einen Nur-Lese-Speicher einer tragbaren kompakten Platte (CDROM) (optisch). Es wird darauf hingewiesen, dass das computerlesbare Medium sogar Papier oder ein anderes geeignetes Medium sein könnte, auf das das Programm gedruckt ist, da das Programm elektronisch erfasst, z. B. über ein optisches Abtasten des Papiers oder eines anderen Mediums, dann kompiliert, interpretiert oder anders auf geeignete Weise verarbeitet werden kann, wenn nötig, und dann in einem Computerspeicher gespeichert werden kann.
  • Der Steuerprozessor 600 weist einen Prozessor 602, einen Speicher 610, eine Eingabe/Ausgabe-(I/O-)Schnittstelle 608, eine Leistungsquelle 616, eine Instrumentschnittstelle 604 in Kommunikation über einen Bus 606 auf. Der Bus 606, obwohl er als einzelner Bus gezeigt ist, kann unter Verwendung mehrerer Busse implementiert sein, die nach Bedarf zwischen den Elementen in dem Steuerprozessor 600 angeschlossen sind.
  • Der Prozessor 602 und der Speicher 610 liefern die Signalzeitgebungs-, Verarbeitungs- und Steuer-Funktionen für den Steuerprozessor 600. Die I/O-Schnittstelle weist im Allgemeinen die Eingabe- und Ausgabemechanismen auf, die dem Steuerprozessor 600 zugeordnet sind. Zum Beispiel kann die I/O-Schnittstelle 608 eine Tastatur, Maus, Stift, Zeiger oder andere Eingabemechanismen aufweisen. Der Ausgabeabschnitt der I/O-Schnittstelle 608 kann eine Anzeige, einen Drucker oder einen anderen Ausgabemechanismus aufweisen. Die Instrumentschnittstelle 604 weist die Hardware und Software auf, die zum Koppeln des Steuerprozessors 600 mit dem Chromatographen 500 verwendet wird, um eine Kommunikation und Steuerung zwischen diesen Elementen zu ermöglichen. Die Leistungsquelle 616 kann eine Gleichstrom-(DC-) oder eine Wechselstrom-(AC-)Leistungsquelle aufweisen.
  • Der Speicher 610 weist eine Instrumentsbetriebssystemsoftware 614 und eine Flusssteuerungssoftware 650 auf. Die Instrumentsbetriebssystemsoftware 614 weist die Anweisungen und den ausführbaren Code zum Steuern der Operation des Chromatographen 500 auf. Bei einem Beispiel kann die Instrumentsbetriebssystemsoftware 614 ein proprietäres Betriebssystem sein. Die Flusssteuerungssoftware 650 ist ein separates Softwaremodul, das in die Instrumentsbetriebssystemsoftware 614 integriert sein kann oder unabhängig von der Instrumentsbetriebssystemsoftware 614 implementiert sein kann.
  • Die Flusssteuerungssoftware 650 kann aufgerufen werden, um einem Benutzer des Chromatographen 500 zu ermöglichen, automatisch und unabhängig die Operation des Fluidmultiplexers 200 oder 400 in dem Chromatographen 500 zu steuern. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Flusssteuerungssoftware 650 mit den physikalischen Parametern (wie z. B. Länge und Innendurchmesser der chromatographischen Säulen) der Komponenten in einer Analysevorrichtung und den Parametern des Trägergases programmiert, um einem Benutzer zu ermöglichen, einen gewünschten Fluss in einer oder mehreren Fluidleitungen beizubehalten. Ferner ermöglicht die Flusssteuerungssoftware 650 eine genaue und wiederholbare Analyse sogar von bestimmten Parametern der physikalischen Anlage des Chromatographen, die sich im Lauf der Zeit oder von Analyse zu Analyse ändern. Zum Beispiel kann ein Ändern von einer der Säulen eines Chromatographen den Fluidfluss in dem System ändern. Die physikalischen Parameter, z. B. die Länge und der Innendurchmesser der neuen Säule, können in die Flusssteuerungssoftware 650 eingegeben werden, so dass Eingangs- und Ausgangsdruck eingestellt werden können, so dass komplexe Analysen dupliziert werden können, sogar wenn eine oder mehrere Komponenten geändert werden.
  • Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Flusssteuerungssoftware 650 für eine so genannte Verfahrenstranslation verwendet werden. Eine Verfahrenstranslation bezieht sich auf das Ändern von Parametern eines Analyseverfahrens. Ein Beispiel ist das Verdoppeln der Geschwindigkeit einer Analyse. Wenn alle physikalischen Parameter der Komponenten in dem Chromatographen bekannt sind und die Temperaturen und die gewünschten Fluidflüsse bekannt sind, kann die Flusssteuerungssoftware 650 den Eingangs- und Ausgangsdruck der verschiedenen Fluidleitungen einstellen, so dass die Geschwindigkeit der Analyse genau verdoppelt werden kann, während eine relative Verweildauer der Probenkomponenten beibehalten wird.
  • Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Flusssteuerungssoftware 650 verwendet werden, um den Eingangsdruck einer chromatographischen Säule so einzustellen, dass die Hohlraumzeit (die Hohlraumzeit ist die Zeit, die eine nichtverweilende Substanz braucht, um eine Säule zu durchqueren) dieselbe ist wie bei einem vorangehenden Verfahren, um sicherzustellen, dass eine Spitze aus der Säule vorhersagbaren Verweilzeiten eluiert.
  • 7 ist ein Flussdiagramm, das die Operation eines Ausführungsbeispiels des Fluidmultiplexers darstellt, angewendet an eine chromatographische Analyse mit einer Mehrzahl von Kapillarsäulen. Die Prinzipien des Fluidmultiplexers gelten jedoch für andere Fluidsysteme, in denen es wünschenswert ist, einen Fluss eines Fluids zu einer Anzahl von unterschiedlichen Zielorten zu leiten. Die Blöcke in dem Flussdiagramm können in der gezeigten Reihenfolge oder außerhalb der gezeigten Reihenfolge ausgeführt werden oder können parallel ausgeführt werden. Bei Block 702 wird ein Primärfluss in einen Verteiler eingeführt. Bei diesem Beispiel kann der Primärfluss ein Probengas sein, das vorbereitet und zu dem Verteiler 210 geleitet wird, wie oben beschrieben wurde. Bei Block 704 wird ein Blockierfluss eines Reinträgergases zu allen außer einem der Fluidverbindungspunkte an dem Verteiler 210 geliefert. Bei Block 706 richten die Blockierflüsse den Primärfluss zu dem Fluidverbindungspunkt, der keinen Blockierfluss aufweist. Bei Block 708 wird der Primärfluss zu dem gewünschten Zielort geliefert, der bei diesem Beispiel die Kapillarsäule 234 ist. Bei Block 712, wenn eine Änderung bei dem Flussweg erwünscht ist, wird zumindest einer der Blockierflüsse deaktiviert und zumindest ein inaktiver Blockierfluss wird aktiviert, um den Primärfluss zu einer zweiten, ausgewählten Fluidleitung zu schalten.
  • Die vorangehende, detaillierte Beschreibung wurde zum Verständnis von exemplarischen Implementierungen der Erfindung gegeben und es sollten keine unnötigen Einschränkungen daraus verstanden werden, da Modifikationen für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich sind, ohne von dem Schutzbereich der beiliegenden Ansprüche und ihren Entsprechungen abzuweichen. Andere Vorrichtungen können den hierin beschriebenen Fluidmultiplexer verwenden.

Claims (20)

  1. Fluidmultiplexer (200; 400), der folgende Merkmale aufweist: einen Verteiler (210; 410) mit einer Mehrzahl von darin gebildeten Fluidleitungen; einen Primärfluideingang (211) und eine Mehrzahl von Steuerfluidverbindungspunkten, die an dem Verteiler angeordnet und miteinander über die Fluidleitungen gekoppelt sind; und ein Flusssteuermodul (238), das mit den Steuerfluidverbindungspunkten (212, 214, 216, 217, 218) gekoppelt ist, wobei das Flusssteuermodul (238) konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von Blockierflüssen zu dem Verteiler (210; 410) zu liefern, um den Fluss eines Primärfluids durch die Fluidleitungen zu steuern.
  2. Fluidmultiplexer gemäß Anspruch 1, bei dem jeder der Mehrzahl von Blockierflüssen einer der Mehrzahl von Fluidleitungen entspricht und ein ausgewählter der Mehrzahl von Blockierflüssen nicht aktiv ist, was es dem Primärfluid erlaubt, durch die Fluidleitung zu fließen, die dem ausgewählten einen der Blockierflüsse zugeordnet ist, der nicht aktiv ist.
  3. Fluidmultiplexer gemäß Anspruch 2, bei dem der Verteiler ferner eine planare Laminatstruktur aufweist, in der die Fluidleitungen angeordnet sind.
  4. Fluidmultiplexer gemäß Anspruch 2 oder 3, bei dem das Flusssteuermodul nur mit einem Reinträgerfluid in Wechselwirkung tritt.
  5. Fluidmultiplexer gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem die Mehrzahl der Steuerfluidverbindungspunkte mit einer entsprechenden Mehrzahl von chromatographischen Säulen gekoppelt ist.
  6. Fluidmultiplexer gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, der ferner einen Abzugsweg aufweist, der jeder der Mehrzahl von Fluidleitungen zugeordnet ist.
  7. Fluidmultiplexer gemäß Anspruch 6, der ferner eine Drossel aufweist, die dem Abzugsweg zugeordnet ist.
  8. Verfahren zum Schalten eines Fluidflusses, das folgende Schritte aufweist: Einführen (702) eines Primärfluids mit einem Primärfluss zu einem Verteiler mit einer Mehrzahl von darin gebildeten Fluidleitungen; Bereitstellen einer Mehrzahl von Steuerfluidverbindungspunkten an dem Verteiler; Liefern (708) einer Mehrzahl von Blockierflüssen zu dem Verteiler, um den Primärfluss des Primärfluids durch eine erste ausgewählte Fluidleitung ohne Blockierfluss zu leiten; und Deaktivieren (712) von zumindest einem der Blockierflüsse und Aktivieren eines inaktiven Blockierflusses, um den Primärfluss zu einer zweiten ausgewählten Fluidleitung zu schalten.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 8, das ferner das Liefern eines Blockierflusses zu allen außer einem der Mehrzahl von Steuerfluidverbindungspunkten an dem Verteiler aufweist.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9, das ferner das Bilden des Verteilers unter Verwendung einer planaren Laminatstruktur aufweist.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, das ferner das Liefern der Mehrzahl von Blockierflüssen unter Verwendung eines Ventils aufweist, das nur mit dem Reinträgerfluid in Wechselwirkung tritt.
  12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, das ferner das Koppeln einer entsprechenden Mehrzahl von chromatographischen Säulen mit der Mehrzahl von Steuerfluidverbindungspunkten aufweist.
  13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, das ferner das Bereitstellen eines Abzugswegs aufweist, der jeder der Mehrzahl von Fluidleitungen zugeordnet ist.
  14. Verfahren gemäß Anspruch 13, das ferner das Bereitstellen einer Drossel aufweist, die dem Abzugsweg zugeordnet ist.
  15. Fluidmultiplexer zum Steuern des Flusses in einem Gaschromatographen, der folgende Merkmale aufweist: einen Einlass; einen Verteiler, der mit dem Einlass gekoppelt ist, wobei der Verteiler eine Mehrzahl von darin gebildeten Fluidleitungen aufweist; einen Primärfluideingang und eine Mehrzahl von Steuerfluidverbindungspunkten, die an dem Verteiler angeordnet und fluidisch miteinander über die Fluidleitungen gekoppelt sind; ein Flusssteuermodul, das mit den Steuerfluidverbindungspunkten gekoppelt ist, wobei das Flusssteuermodul konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von Blockierflüssen zu dem Verteiler zu liefern, um den Fluss eines Pri märfluids durch die Fluidleitungen zu steuern, wobei jeder eine der Mehrzahl von Blockierflüssen einer der Mehrzahl von Fluidleitungen entspricht und ein ausgewählter der Mehrzahl von Blockierflüssen nicht aktiv ist, wodurch verursacht wird, dass das Primärfluid durch die Fluidleitung fließt, die dem ausgewählten einen der Blockierflüsse zugeordnet ist, der nicht aktiv ist; eine entsprechende Mehrzahl von Kapillarsäulen, die mit der Mehrzahl von Steuerfluidverbindungspunkten gekoppelt ist; und zumindest einen Detektor (528, 536), der mit zumindest einer der Mehrzahl von Kapillarsäulen gekoppelt ist.
  16. System gemäß Anspruch 15, bei dem der Verteiler ferner eine planare Laminatstruktur aufweist, in der die Fluidleitungen angeordnet sind.
  17. System gemäß Anspruch 16, bei dem das Flusssteuermodul ferner ein Ventil aufweist, das nur mit dem Reinträgerfluid in Wechselwirkung tritt.
  18. System gemäß Anspruch 16 oder 17, das ferner einen Abzugsweg aufweist, der jeder der Mehrzahl von Fluidleitungen zugeordnet ist.
  19. System gemäß Anspruch 18, das ferner eine Drossel aufweist, die dem Abzugsweg zugeordnet ist.
  20. System gemäß Anspruch 18 oder 19, bei dem der Abzugsweg Ablationslöcher in zumindest einem Abschnitt der Fluidleitungen in dem Verteiler aufweist.
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