JP2015166745A - 流体クロマトグラフィ向け拡散接合平面装置における圧力検出および流量制御 - Google Patents
流体クロマトグラフィ向け拡散接合平面装置における圧力検出および流量制御 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】流体クロマトグラフィシステムで使用するためのフロースルー圧力センサは、複数の金属シートの拡散接合から形成される平面装置200と、少なくとも1つの検出素子205とを含む。平面装置は、上面、底面、およびフロースルーチャネル210を有する。上面または底面のうちの1つの一部分から形成されたダイヤフラムは、フロースルーチャネルの検出領域に隣接して位置し、検出素子に取り付けられている。ダイヤフラムは、検出領域の流体圧力に反応してある距離を偏位する大きさになっており、これは約25マイクロリットル未満の内部容積を有する。ダイヤフラムおよび取り付けられた検出素子は、検出領域内の圧力を計算するために、ダイヤフラムの歪みまたは偏位を測定する圧力センサを形成する。
【選択図】図3
Description
Claims (45)
- 少なくとも約40メガパスカルの圧力に耐えることができる、クロマトグラフ分離用のシステムで使用するためのフロースルー圧力センサであって、
拡散接合によって取り付けられた複数の金属部品から形成され、上面、底面、および上面と底面との間に設けられた少なくとも1つのフロースルーチャネルを有する、平面装置と、
平面装置の上面または底面のうちの少なくとも1つの一部分から形成されたダイヤフラム上に位置する検出素子であって、ダイヤフラムは少なくとも1つのフロースルーチャネルの第一検出領域の一面と境界を接しており、第一検出領域の流体圧力に反応してある距離を偏位させる大きさになっており、第一検出領域は約25マイクロリットル以下の内部容積を有する、検出素子とを含む、フロースルー圧力センサ。 - 検出素子が、少なくとも1つのフロースルーチャネルの第一検出領域における流体圧力の計算で使用するためのダイヤフラムの機械的歪みを測定する、請求項1に記載のフロースルー圧力センサ。
- 検出素子が、少なくとも1つのフロースルーチャネルの第一検出領域における流体圧力の計算で使用するためのダイヤフラムの偏位を測定する、請求項1に記載のフロースルー圧力センサ。
- 内部容積が、約25マイクロリットルから5マイクロリットルの間である、請求項1に記載のフロースルー圧力センサ。
- 内部容積が、約5マイクロリットルから0.5マイクロリットルの間である、請求項1に記載のフロースルー圧力センサ。
- ダイヤフラムを形成する部分が平面装置の上面からである、請求項1に記載のフロースルー圧力センサ。
- 第二ダイヤフラム上に位置する第二検出素子をさらに含み、第二ダイヤフラムは平面装置の底面の一部分から形成され、上面から形成されたダイヤフラムに対向している、請求項6に記載のフロースルー圧力センサ。
- 第二検出素子をさらに含み、第二検出素子は平面装置の上面または底面のうちの少なくとも1つの第二部分から形成された第二ダイヤフラム上に位置しており、第二ダイヤフラムは、第二検出領域の一面と境界を接しており、第二検出領域の流体圧力に反応してある距離を偏位させる大きさになっており、第二検出領域は、約25マイクロリットル以下の内部容積を有する、請求項1に記載のフロースルー圧力センサ。
- 少なくとも1つのフロースルーチャネルの第一および第二検出領域の間に位置する流量制限器をさらに含む、請求項8に記載のフロースルー圧力センサ。
- 第一および第二検出素子がいずれも上面または底面のいずれかに位置している、請求項8に記載のフロースルー圧力センサ。
- 第一ダイヤフラムが上面から形成され、第二ダイヤフラムは底面から形成されている、請求項8に記載のフロースルー圧力センサ。
- 第一および第二検出素子が実質的に同じ温度である、請求項8に記載のフロースルー圧力センサ。
- 複数の検出素子をさらに含み、複数のうちの各検出素子は平面装置の上面または底面のうちの少なくとも1つの個別部分から形成された個別のダイヤフラム上に位置しており、個別のダイヤフラムの各々は少なくとも1つのフロースルーチャネルの各個別の検出領域の一面と境界を接しており、個別の検出領域の各々は25マイクロリットル以下の内部容積を有しており、個別のダイヤフラムの各々は、少なくとも1つのフロースルーチャネルの対応する個別の検出領域の流体圧力に反応してある距離を偏位させる大きさになっている、請求項1に記載のフロースルー圧力センサ。
- 複数の検出素子が実質的に同じ温度である、請求項13に記載のフロースルー圧力センサ。
- 複数の金属部品がクロマトグラフ分離で使用される流体移動相に適合する材料を含む、請求項1に記載のフロースルー圧力センサ。
- 複数の金属部品の個々の金属部品がチタンまたはチタン合金を含む、請求項1に記載のフロースルー圧力センサ。
- 複数の金属部品がステンレス鋼を含む、請求項1に記載のフロースルー圧力センサ。
- 第一検出領域が実質的に弓状の断面形状によって定義されている、請求項1に記載のフロースルー圧力センサ。
- 実質的に弓状の断面形状が円形である、請求項18に記載のフロースルー圧力センサ。
- 実質的に弓状の断面形状が楕円形である、請求項18に記載のフロースルー圧力センサ。
- 第一検出領域が、停滞または再循環フローの領域を誘発するコーナーのない断面形状によって定義されている、請求項1に記載のフロースルー圧力センサ。
- 第一検出領域が、約25マイクロリットル未満まで内部容積を減少させる充填部材を含む、請求項1に記載のフロースルー圧力センサ。
- フロースルー圧力センサが液体クロマトグラフ分離を含むシステム内で使用され、フロースルー圧力センサは約50マイクロリットル/分未満の流量での動作に適している、請求項1に記載のフロースルー圧力センサ。
- フロースルー圧力センサが超臨界液体クロマトグラフ分離を含むシステム内で使用され、フロースルー圧力センサは約400マイクロリットル/分未満の流量での動作に適している、請求項1に記載のフロースルー圧力センサ。
- 流量制御器であって、
拡散接合によって取り付けられた複数の金属部品から形成され、上面、底面、および第一ポンプによって送達される第一溶媒のための第一流体流入口、第二ポンプによって送達される第二溶媒のための第二流体流入口、および流体処理システムへの流出口と流体連通している流体通路を有する、平面装置と、
流体ストリーム合流部分、第一流入口から流体ストリーム合流部分まで延在する第一部分、および第二流入口から流体ストリーム合流部分まで延在する第二部分を含み、第一流入口と流体ストリーム合流部分との間の第一流量制限器、および第二流入口と流体ストリーム合流部分との間の第二流量制限器も含む、流体通路と、
第一流入口と第一制限器との間の流体通路に隣接して位置し、平面装置の上面または底面のいずれかの区画から形成された第一ダイヤフラムの上に設けられてこれに取り付けられている、第一検出素子であって、第一検出素子および取り付けられた第一ダイヤフラムは、第一部分の内部湿潤容積を実質的に増加させることなく第一部分の圧力を計算するために、第一ダイヤフラムの歪みまたは偏位を測定するための第一圧力センサを形成する、第一検出素子と、
第二流入口と第二制限器との間の流体通路に隣接して位置し、平面装置の上面または底面のいずれかの区画から形成された第二ダイヤフラムの上に設けられてこれに取り付けられている、第二検出素子であって、第二検出素子および取り付けられた第二ダイヤフラムは、第二部分の内部湿潤容積を実質的に増加させることなく第二部分の圧力を計算するために、第二ダイヤフラムの歪みまたは偏位を測定するための第二圧力センサを形成する、第二検出素子と、
流体ストリーム合流部分内の流体通路に隣接して位置し、平面装置の上面または底面のいずれかの第三区画から形成された第三ダイヤフラムの上に設けられてこれに取り付けられている、第三検出素子であって、第三検出素子および取り付けられた第三ダイヤフラムは、流体ストリーム合流部分の内部湿潤容積を実質的に増加させることなく流体ストリーム合流部分の圧力を計算するために、第三ダイヤフラムの歪みまたは偏位を測定するための第三圧力センサを形成する、第三検出素子と、
流体ストリーム合流部分および第一部分の圧力の間の第一圧力差、ならびに流体ストリーム合流部分および第二部分の圧力の間の第二圧力差を計算し、第一圧力差から第一溶媒の流量および第二圧力差から第二溶媒の流量を計算し、第一ポンプを制御するために第一流量を、および第二ポンプを制御するために第二流量を使用する、制御器と、を含み、
第一部分の内部湿潤容積が約25マイクロリットル未満である、流量制御器。 - 第一溶媒が液体であり、第一溶媒の流量は約50マイクロリットル/分未満である、請求項25に記載の流量制御器。
- 第二溶媒の流量が約50マイクロリットル/分未満である、請求項26に記載の流量制御器。
- 第一溶媒が超臨界流体であり、第一溶媒の流量は約400マイクロリットル/分未満である、請求項25に記載の流量制御器。
- 第二部分の内部湿潤容積が約25マイクロリットル未満である、請求項25に記載の流量制御器。
- 流体混合部分の内部湿潤容積が約25マイクロリットル未満である、請求項29に記載の流量制御器。
- 第一ダイヤフラムが、第一部分の流体圧力に反応して最大約20ミクロンまで偏位する、請求項25に記載の流量制御器。
- 第一部分が実質的に弓状の断面形状によって定義されている、請求項25に記載の流量制御器。
- 第一部分が、停滞または再循環の領域を誘発するコーナーのない断面形状によって定義されている、請求項25に記載の流量制御器。
- 第二部分および流体ストリーム合流部分が断面形状によって各々定義されている、請求項33に記載の流量制御器。
- 圧力センサを製造する方法であって、
上面、底面、および上面と底面との間に設けられた少なくとも1つのチャネルを含む、実質的に平面の装置を形成するために、複数の金属部品を拡散接合するステップと、
少なくとも1つのチャネルの一面と境界を接する位置で実質的に平面の装置の上面または底面のいずれかに検出素子を取り付けるステップであって、上面または底面は、その位置において、少なくとも1つのチャネルの流体圧力に反応して偏位する大きさになっているステップと、を含み、
少なくとも1つのチャネルの少なくとも一部分が、25マイクロリットル以下の湿潤容積を有する大きさになっている、方法。 - 少なくとも1つのチャネルを形成するために、拡散接合に先立って複数の金属部品のうちの1つ以上をパターン形成するステップをさらに含む、請求項35に記載の方法。
- パターン形成が、化学エッチング、電解加工、およびミリング加工からなる群より選択される手法を含む、請求項36に記載の方法。
- 25マイクロリットル以下の湿潤容積を実現するために、複数の金属部品のうちのパターン形成された1つ以上に形成された空洞内に充填部材が組み込まれる、請求項35に記載の方法。
- 約5マイクロリットルから0.5マイクロリットルの間の湿潤容積を実現するために、複数の金属部品のうちのパターン形成された1つ以上に形成された空洞内に充填部材が組み込まれる、請求項35に記載の方法。
- パターン形成中に、実質的に弓状の断面を有するように少なくとも1つのチャネルが成形される、請求項36に記載の方法。
- 複数の金属部品のうちの1つ以上が、少なくとも1つのチャネルの少なくとも一部分を形成する空洞を有するようにパターン形成され、空洞は、流体ストリームにおける停滞または再循環フローの領域を誘発するコーナーのない断面形状によって定義される、請求項36に記載の方法。
- 少なくとも1つのチャネルの一面と境界を接する第二位置で平面装置の上面または底面のいずれかに第二検出素子を取り付けるステップをさらに含み、上面または底面は、第二位置において、少なくとも1つのチャネルの流体圧力に反応して偏位する大きさになっている、請求項35に記載の方法。
- 検出素子および第二検出素子が上面に取り付けられる、請求項42に記載の方法。
- 第一の位置で上面に検出素子を取り付けるステップと、第一の位置に対向する第二の位置で底面に第二検出素子を取り付けるステップと、をさらに含む、請求項35に記載の方法。
- 上面または底面が、その位置において、少なくとも1つのチャネルの流体圧力に反応して、最大20ミクロンまで偏位する大きさになっている、請求項35に記載の方法。
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