JP4782769B2 - 気泡検出を有する最適化された高性能液体クロマトグラフィサンプル導入 - Google Patents
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Description
VBT=Va・#A (1)
であり、VBTは、センサに対する流体経路の容積であり、Vaは、流体のアリコートの容積であり、#Aは、第1の信号が受信されるまで、流体の移動で数えられたアリコートの数である。
VNEEDLE=VSYS−VIN−VBT (2)
ここで、VSYSは、システムの容積であり、VINは、弁の内部容積であり、VBTは、弁ポートからセンサへの流体経路の容積である。吸引針容積は、非常に正確には特定されないので、そのような容積計算は、新たな吸引針50が存在する吸引針と置き換えるときに一般に行われる。
Vloop=VSYS−L−VSYS (3)
ここでVSYSは、流体経路内にループがない流体経路の容積であり、VSYS−Lは、流体経路にループを有する流体経路の容積である。
VSYS−VSYS−P1=VC+VFT=VCR (4)
ここで、VSYSは、周囲環境でのシステムの容積であり、VSYS−P1は、より高い圧力P1でのシステムの容積であり、VCRは、コンプライアンス流量容積である。流体輸送容積VFTは、流体経路の壁に対するその近接性によって遅らされた流体の容積である。空隙は、この流体が通過し、したがってこれは、流体経路の加圧された容積の一部として記録されない。コンプライアンス容積は、流体経路に対する内部の空間容積であり、この流体経路は、圧力下で開放し、その液体が加圧された容積の一部として測定されることを可能にするよりむしろある液体を保持する。例えばあるコンプライアンス容積は、弁手段内に保持される。コンプライアンス容積VCおよび流体輸送容積VFTの合計は、コンプライアンス流量容積VCRと呼ばれる。
図7Aは、サンプル注入器で使用される流体システムの流体経路105を示す。流体システムの制御手段、位置付け手段、および加圧手段は、図示を明瞭にするために省略される。示される注入器は、サンプル針先端152が、流体を流体経路105内に引き出すために流体源間で移動される、プルツーフィル(充填するために引き出す)タイプである。図7Aにおいて、流体経路105は、サンプル針150、弁手段160に対して内側の流体経路161、163、サンプルループ170、一方の部品131が気泡検出器112の前であり他方の部品133が気泡検出器117の後である、2つの部品から作られる流体導管130、およびメータリングシリンジ136として実装される流体移動手段からなる。前述された容積測定方法を使用して、制御手段は、サンプル針150の先端152と気泡検出器の監視点135との間でサンプルループを有する流体経路の容積VSYS−Lを決定する。
VPosision=VTotal−V1−0.10VL−VCR+VOFS (6)
VTotal=VL+VV+VN (7)
V1=VS+VAGPost+VSSD (8)
VTotal(230)は、式(7)によって表現されるような流体経路の全容積を含み、V1(224)は、式(8)によって表現されるような前方空隙の後ろの容積であり、ここで、VSは、サンプルの容積であり、VSSD(212)は、前方空隙の圧縮による変位された容積であり、VAGPostは、圧縮前の後方空隙の容積であり、0.10VL(222)は、サンプルループの容積の1/10であり、VCR(226)は、コンプライアンス流量容積であり、VOFSは、完全なループモードの関するオフセット容積である。容積VPosisionは、式(9)に示されるように表現されることもできる。
VPosision=VL+VV+VN−VAGPost−VS−VAGPre×(1−ACompf)−0.10VL−VCR (9)
装置は、液体相およびサンプルの気化圧力が許容する限り迅速にこの容積を移動する。センサは、この最適速度を維持するために、流体の気化を監視する。
VOFS=VS−1.15VL (10)
この値を使用して、変位されるべき流体の容積は、式(11)として表現される。
VPosision=VL+VV+VN−VAGPost−VAGPre×(1−ACompf)−1.25VL−VCR (11)
Claims (66)
- 流体システムの状態を識別しかつ応答を開始するための装置であって、
前記流体システム内の流体と連絡して配置され、かつ前記流体の第1の状態に応答する第1の信号および前記流体の第2の状態に応答する第2の信号を出力するセンサと、
前記第1の信号および前記第2の信号を受信し、かつ前記受信した信号に基づく応答を開始するための少なくとも1つのコマンド信号を送信する制御手段とを備え、
前記制御手段が、前記第2の信号を受信する間、前記流量を増大する少なくとも1つの流体移動コマンド信号、および前記第1の信号を受信する間、前記流量を減少する少なくとも1つの流体移動コマンド信号を発行し、前記流体は、前記流体の気化を妨げる最適流量で移動される、装置。 - 前記第1の状態が、ガス状態での前記流体であり、前記第2の状態が、液体状態での前記流体である、請求項1に記載の装置。
- 前記センサおよび制御手段が、流体システムに配置される、請求項2に記載の装置。
- 前記流体システムが、入力端部、および流体のアリコートを移動するための流体移動手段に接続された出力端部を有する流体導管を備え、前記流体移動手段が、流体移動コマンド信号に応答する、請求項3に記載の装置。
- 前記流体移動手段が、メータリングシリンジである、請求項4に記載の装置。
- 前記流体と連絡する前記センサが、前記流体移動手段と前記出力端部との間に配置される、請求項4に記載の装置。
- 前記制御手段が、状態に応答して少なくとも1つのコマンド信号を発行する、請求項6に記載の装置。
- 前記制御手段は、前記流体移動手段がある流量で前記入力端部を通して流体を引き出させる少なくとも1つの流体移動コマンド信号を発行する、請求項7に記載の装置。
- 前記制御手段が、前記第1の信号を受信したとき、前記流体移動手段への前記流体移動コマンド信号の発行を停止し、ガス状態の前記流体が、前記センサを通過しない、請求項8に記載の装置。
- 前記流体システムが、少なくとも1つの液体源と少なくとも1つのガス源との間で前記入力端部を移動する位置付け手段をさらに備え、前記位置付け手段が、前記入力端部を移動するために位置付けコマンド信号に応答する、請求項6に記載の装置。
- 前記制御手段が、少なくとも1つの流体移動および位置付けコマンド信号を発行し、流体移動および位置付けコマンド信号は、前記流体システムに、前記流体システムを液体で満たすために、前記少なくとも1つの液体源から前記流体システムへ液体のアリコートを引き出させ、かつ次に、前記流体システムに、前記第1の信号が前記制御手段によって受信されるまで、前記少なくとも1つのガス源から前記流体システムへ複数のガスのアリコートを引き出させて数えさせる、請求項10に記載の装置。
- 前記制御手段が、前記流体導管の容積を決定するために、各アリコートの容積を、前記流体システム内に引き出されたガスのアリコートの前記数えられた数だけ乗算する、請求項11に記載の装置。
- 前記制御手段が、少なくとも1つの流体移動および位置付けコマンド信号を発行し、流体移動および位置付けコマンド信号は、前記流体システムに、前記少なくとも1つのガス源から前記流体システムへガスのアリコートを引き出させ、かつ次に、前記流体システムに、前記第1の信号が前記制御手段によって受信されるまで、前記少なくとも1つの液体源から前記流体システムへ複数の液体のアリコートを引き出させて数えさせる、請求項10に記載の装置。
- 前記制御手段が、前記流体導管の容積を決定するために、各アリコートの容積を、前記流体システム内に引き出された液体のアリコートの前記数えられた数だけ乗算する、請求項13に記載の装置。
- 前記制御手段が、前記流体導管の前記容積を決定し、かつ前記流体導管の前記容積における低減を検出するために制御値と前記容積を比較する、請求項14に記載の装置。
- 前記制御値が、前記容積の前の値である、請求項15に記載の装置。
- 前記制御値が、前記容積の前の値の平均である、請求項16に記載の装置。
- 前記流体システムが、前記入力端部に接続された吸入針をさらに備える、請求項14に記載の装置。
- 前記流体システムが、前記吸入針と前記入力端部との間に配置された弁手段を備える流体経路を有し、前記弁手段は、流体が前記弁手段を通って流れることが可能にされる複数の位置を有し、前記弁手段が、前記位置の1つをとるために弁コマンド信号に応答する、請求項18に記載の装置。
- 前記制御手段が、前記流体経路の針状の容積を決定するように前記第1の信号および前記第2の信号の受信に関連して、前記流体移動手段、前記弁手段、および前記位置付け手段を制御するために、少なくとも1つの流体移動コマンド、弁コマンド、および位置付けコマンド信号を送信する、請求項19に記載の装置。
- 前記弁手段が、弁容積を有し、前記制御手段が、前記流体導管の容積および前記弁容積を前記流体経路の前記針状の容積から減算することによって、前記吸引針の容積を決定する、請求項20に記載の装置。
- 前記流体経路内の前記弁手段および少なくとも1つの液体源の1つとしてサンプル液体源と連絡するサンプルループをさらに備える、請求項19に記載の装置。
- 前記弁手段は、流体が、前記サンプルループを通してかつ前記弁手段を通して流れることを可能にするループ位置をさらに有し、前記弁手段が、前記ループ位置をとるために前記弁コマンド信号にさらに応答する、請求項22に記載の装置。
- 前記制御手段が、前記サンプルループ内に前記吸引針を通して順次ガスのアリコートおよびサンプル液体の複数のアリコートを引くために、前記第1の信号および前記第2の信号の受信に関連して、前記位置付け手段、前記弁手段、および前記流体移動手段に、少なくとも1つの前記位置付けコマンド、前記弁コマンド、および前記流体移動コマンド信号を送信し、前記第1の信号が前記制御手段によって受信されたとき、前記流体移動コマンド信号の送信を停止する、請求項23に記載の装置。
- 前記制御手段が、前記開放位置に前記弁を有する前記流体経路の開放容積を決定し、次に前記ループ位置に前記弁を有する前記流体経路のループ容積を決定し、かつ前記ループ容積から前記開放容量を減算することによって、前記サンプルループ内の流体の容積を決定する、請求項24に記載の装置。
- 前記流体システムが、前記液体源に接続された加圧手段をさらに備え、前記加圧手段が、前記液体源に所定の圧力を印加するための加圧コマンド信号に応答する、請求項18に記載の装置。
- 前記制御手段は、前記流体経路内の前記流体が周囲圧力下であるときの前記流体経路の周囲容積と、前記流体経路内の前記流体が上昇圧力下であるときの前記流体経路の加圧された容積との差異を決定するために、前記第1の信号および前記第2の信号の受信に関連して、前記位置付け手段、前記弁手段、前記加圧手段、および前記流体移動手段を制御する、少なくとも1つの前記位置付けコマンド信号、前記弁コマンド信号、前記加圧コマンド信号、および前記流体移動コマンド信号を送信することによって、前記流体システムのコンプライアンス流量容積を決定する、請求項26に記載の装置。
- 前記制御手段が、前記ガス領域と前記装置との間の液体の計算された容積に先行するガスのアリコートを含むガス領域を形成し、かつ前記流体システムが所定の時間長さについて上昇された圧力で維持された後、前記流体システムの前記加圧された容積における変化を決定するために、前記第1の信号および前記第2の信号の受信に関連して、前記位置付け手段、前記弁手段、前記加圧手段、および前記流体移動手段を制御する、少なくとも1つの前記位置付けコマンド信号、前記弁コマンド信号、前記加圧コマンド信号、および前記流体移動コマンド信号を送信することによって、リーク流量を決定する、請求項27に記載の装置。
- 前記流体システムが、シーリング手段をさらに備え、前記シーリング手段は、前記位置付け手段が、前記制御手段からの少なくとも1つの位置付けコマンドに応答して前記シーリング手段に対して前記入力端部を位置付けるときに、前記入力端部をシーリングするように動作する、請求項13に記載の装置。
- 前記制御手段が、液体によって囲まれたガスの所定数のアリコートを含むガス領域を形成し、かつ前記流体システムが所定の時間長さについて周囲圧力より低い圧力で維持され、次に前記周囲圧力に戻されたときに、前記ガス領域の容積における変化を決定するために、前記第1の信号および前記第2の信号の受信に関連して、前記位置付け手段および前記流体移動手段を制御する、少なくとも1つの前記位置付けコマンド信号および前記流体移動コマンド信号を送信することによって、前記流体システムのリーク流量を決定する、請求項29に記載の装置。
- 前記流体システムが、液体クロマトグラフィシステムを備える、請求項3に記載の装置。
- 前記流体システムが、液体クロマトグラフィシステムのための注入器を備える、請求項31に記載の装置。
- 前記センサが、
前記流体を通して光を放出するように構成されかつ配置された光エミッタであって、前記光エミッタが、光のビームを生成し、光ビームは、前記流体を通して移動した後、液体の存在における第1の特徴およびガスの存在における第2の特徴を有する、前記光エミッタと、
前記流体からの光を受けるように構成されかつ配置された光レセプタとを備え、前記光レセプタが、前記第1の特徴を有する光に応答する前記第1の信号および前記第2の特徴を有する光に応答する前記第2の信号を生成し、前記制御手段が、前記流体システム内の前記ガスまたは前記液体の存在を識別することができる、請求項1に記載の装置。 - 前記流体システムが、前記流体を含む少なくとも1つの容器を備え、前記容器が、透明部分を有する少なくとも1つの壁を備え、前記センサが、前記容器の前記透明部分を通して前記流体と連絡する、請求項33に記載の装置。
- 前記容器が管である、請求項34に記載の装置。
- 前記管が透明である、請求項35に記載の装置。
- 前記光エミッタが、前記少なくとも1つの透明部分を通して前記管内に光を通過させるように構成されかつ配置され、前記光レセプタが、前記少なくとも1つの透明部分を通して前記管からの光を受けるように構成されかつ配置される、請求項36に記載の装置。
- 前記センサが、気泡検出器である、請求項36に記載の装置。
- 入力端部および出力端部を有する流体導管と、流体のアリコートを移動するための流体移動手段とからなる流体システム内の流体を移動する方法であって、前記流体移動手段が、流体移動コマンド信号に応答し、前記方法が、
a.装置を提供するステップを含み、該装置が、
前記流体システム内の流体と連絡して配置され、かつガス状態である前記流体に応答する第1の信号および液体状態である前記流体に応答する第2の信号を出力するセンサと、
前記第1の信号および前記第2の信号を受信し、かつ前記受信した信号に基づく応答を開始するための少なくとも1つのコマンド信号を送信する制御手段とを備え、
前記方法がさらに、
b.前記センサを、前記流体移動手段と前記流体と連絡する前記出力端部との間に配置されるように置くステップと、
c.前記制御手段の流体移動コマンド信号を前記流体移動手段に接続するステップと、
d.前記制御手段が、前記流体移動手段を一定の流量で前記入力端部を通して流体を引き出させるために、少なくとも1つの流体移動コマンド信号を発行するステップとを含み、気化を妨げる最適流量で液体を移動するために、前記制御手段が、前記第2の信号を受信する間に前記流量を増大するための少なくとも1つの流体移動コマンド信号を発行し、かつ前記第1の信号を受信する間に前記流量を低減するための少なくとも1つの流体移動コマンド信号を発行するステップをさらに含む、方法。 - ガス状態の流体が前記センサを通過することを妨げるために、前記制御手段が、前記第1の信号を受信したときに、前記流体移動手段に前記流体移動コマンド信号をもはや発行しないステップをさらに含む、請求項39に記載の方法。
- 少なくとも1つの液体源と少なくとも1つのガス源との間に前記入力端部を移動するための位置付け手段をさらに備える、前記流体システム内の前記流体導管の容積を決定するための請求項39に記載の方法であって、前記位置付け手段が、前記入力端部を移動するために位置付けコマンド信号に応答し、前記方法が、
ステップdを、
d.前記制御手段の位置付けコマンド信号を前記位置付け手段に接続するステップと、
e.前記流体システム内に前記少なくとも1つのガス源からのガスのアリコートを引き出すように前記流体システムに命令するステップと、
f.前記第1の信号が前記制御手段によって受信されるまで、前記少なくとも1つの液体源から複数の液体のアリコートを引き出しかつ数えるように前記流体システムに命令するステップと、
g.アリコートの容量を引き出された流体のアリコートの前記数えられた数を乗算することによって、前記流体導管の前記容量を決定するステップとによって置き換えることを含む方法。 - 少なくとも1つの液体源と少なくとも1つのガス源との間に前記入力端部を移動するための位置付け手段をさらに備える、前記流体システム内の前記流体導管の容積を決定するための請求項39に記載の方法であって、前記位置付け手段が、前記入力端部を移動するために位置付けコマンド信号に応答し、前記方法が、
ステップdを、
d.前記制御手段の位置付けコマンド信号を前記位置付け手段に接続するステップと、
e.前記流体システムが液体で満たされるまで、前記流体システム内に前記少なくとも1つの液体源からの液体のアリコートを引き出すように前記流体システムに命令するステップと、
f.前記第1の信号が前記制御手段によって受信されるまで、前記少なくとも1つのガス源から複数のガスのアリコートを引き出しかつ数えるように前記流体システムに命令するステップと、
g.アリコートの容量を引き出されたガスのアリコートの前記数えられた数を乗算することによって、前記流体導管の前記容量を決定するステップとによって置き換えることを含む方法。 - 前記流体システムにおける障害物を検出するために、前記流体導管の前記容量を制御値に比較するステップと、前記容量が前記制御値より小さいときに障害物を識別するステップとをさらに含む、請求項41に記載の方法。
- 前記入力端部に接続された吸引針をさらに備える流体システムに適用され、前記吸引針と前記流体導管の組合せを含む流体経路の容積を決定する、請求項41に記載の方法。
- 前記吸引針と前記入力端部との間に配置された弁手段をさらに備える流体システムに適用され、前記弁手段が、流体が前記弁手段を通って流れることが可能にされる複数の位置を有し、前記弁手段が、前記位置の1つをとるために弁コマンド信号に応答し、前記方法が、前記吸引針、流体導管、および弁手段の組合せを備える流体経路の容積を決定する、請求項44に記載の方法。
- 前記弁手段の弁容積をさらに含む流体システムにおける前記吸引針の容積を決定するために、前記弁容積および前記流体導管容積を前記組合せ容積から減算するステップを含む、請求項45に記載の方法。
- 前記流体システムが、前記弁手段と連絡するサンプルループをさらに備え、前記弁手段は、流体が前記サンプルループを通してかつ前記弁手段を通って流れることが可能にされるループ位置をさらに有し、前記弁手段が、さらに前記ループ位置をとるために前記弁コマンド信号に応答する、請求項45に記載の方法。
- 前記サンプルループの容積を決定するために、
前記開放位置に前記弁手段を有する前記流体システムの開口位置容積を決定するステップと、
前記ループ位置に前記弁手段を有する前記流体システムのループ位置容積を決定するステップと、
前記ループ位置容積から前記開放位置容積を減算することによって前記ループ容積を決定するステップとを含む、請求項47に記載の方法。 - 前記サンプルループに液体を位置付けるために、
ループ位置をとるように前記弁手段に命令するステップと、
前記流体システム内に前記少なくとも1つのガス源からガスのアリコートを引き出すように前記流体システムに命令するステップと、
前記第1の信号が前記制御手段によって受信されるまで、前記少なくとも1つの液体源から複数の液体のアリコートを引き出すように前記流体システムに命令するステップとを含む、請求項47に記載の方法。 - 前記液体源に接続された加圧手段をさらに備える流体システムにおけるコンプライアンス流量容量を決定するために、前記加圧手段が、前記少なくとも1つの液体源に所定の圧力を印加するために加圧コマンド信号に応答し、前記方法が、
前記流体システムを前記液体源からの液体で満たすように前記流体システムに命令するステップと、
前記流体システムの周囲容積を測定するステップと、
前記流体システムを前記液体源からの液体で満たすように前記流体システムに命令するステップと、
上昇圧力下に前記流体システムを置くように加圧コマンドを発行するステップと、
前記流体システムの加圧された容積を測定するステップと、
前記加圧された容積と周囲容積との間の差異として前記コンプライアンス流量容積を決定するステップとを含む、請求項41に記載の方法。 - 流体システムにおけるリーク流量を決定するために、前記方法が、
前記流体システムを前記液体源からの前記液体で満たすステップと、
所定の長さの時間について上昇圧力下に前記流体システムを置くように加圧コマンドを発行するステップと、
遅延され加圧された容積を決定するステップと、
前記加圧された容積と前記遅延され加圧された容積との間の差異を決定するステップと、
前記差異をリーク流量に変換するステップとを含む、請求項50に記載の方法。 - 前記流体システムが、シーリング手段をさらに備え、前記シーリング手段は、前記位置付け手段が、前記シーリング手段に対して前記入力端部を位置付けするときに、前記入力端部をシーリングするように動作する、請求項41に記載の方法。
- 前記流体システムのリーク流量を決定するために、方法が、
前に液体で満たされた前記流体システム内に所定の複数のガスのアリコートを引き出すように前記流体システムに命令するステップと、
前記流体システム内に複数の液体のアリコートを引き出し、前記流体システム内にガス気泡を形成するように前記流体システムに命令するステップと、
前記入力端部をシーリングし、かつ前記流体システムから液体のアリコートを引き出すことによって、前記流体システム内に負圧を作るステップと、
所定の長さの時間について前記負圧を維持するステップと、
前記ガス気泡の容積における変化を決定するステップと、
前記容積における変化をリーク流量に変換するステップとを含む、請求項52に記載の方法。 - 前記センサが、
前記流体を通して光を放出するように構成されかつ配置された光エミッタであって、前記光エミッタが、光のビームを生成し、光ビームが、前記流体を通して移動した後、液体の存在における第1の特徴およびガスの存在における第2の特徴を有する、前記光エミッタと、
前記流体からの光を受けるように構成されかつ配置された光レセプタとを備え、前記光レセプタが、前記第1の特徴を有する光に応答する前記第1の信号および前記第2の特徴を有する光に応答する前記第2の信号を生成し、前記制御手段が、前記流体システム内の前記ガスまたは前記液体の存在を識別することができる、請求項39に記載の方法。 - 前記流体システムが、前記流体を含む少なくとも1つの容器を備え、前記容器が、透明部分を有する少なくとも1つの壁を備え、前記センサが、前記容器の前記透明部分を通して前記流体と連絡する、請求項54に記載の方法。
- 前記容器が管である、請求項55に記載の方法。
- 前記管が透明である、請求項56に記載の方法。
- 前記光エミッタが、前記少なくとも1つの透明部分を通して前記管内に光を通過させるように構成されかつ配置され、前記光レセプタが、前記少なくとも1つの透明部分を通して前記管からの光を受けるように構成されかつ配置される、請求項57に記載の方法。
- 前記センサが、気泡検出器である、請求項57に記載の方法。
- 前記流体システムが、液体クロマトグラフィシステムを備える、請求項39に記載の方法。
- 前記流体システムが、液体クロマトグラフィシステムのための注入器を備える、請求項39に記載の方法。
- 前記制御手段が、知られているサンプル容積を有し、かつ前記サンプルループ内の所定位置に対して前記針の先端に配置されたサンプルを位置付けるために、前記流体経路から変位される流体の容積を決定し、決定が、前記サンプル容積と前記所定の位置を表すオフセットとを、前記サンプルループ、前記ループ位置における前記弁手段、および前記針からなる前記流体経路の前記容積から減算することによって行われる、請求項25に記載の装置。
- 前記制御手段の決定が、加圧および前記針におけるサンプル位置に関する要因を含む、請求項62に記載の装置。
- 前記サンプルループ内の所定位置で知られているサンプル容積を有するサンプルを位置付けるために、前記流体経路から変位されるべき流体の容量を決定するために、方法が、
前記サンプル容積を前記流体経路の前記ループ位置容積から減算して、第1の中間値を生じるステップと、
前記サンプルの後縁と前記針の前記先端との間の前記流体経路の容積を前記第1の中間値から減算し、第2の中間値を生じるステップと、
前記所定位置を表すオフセットを前記第2の中間値から減算するステップとを含む、請求項48に記載の方法。 - 前記流体システムが、加圧されかつコンプライアンス流量容積を有し、前記方法はさらに、
コンプライアンス容積を減算するステップと、
流体輸送容積を減算するステップとを含む、請求項64に記載の方法。 - 前記サンプルが、前方空隙および後方空隙によって境界付けられ、前記方法はさらに、加圧のための前記前方空隙の容積における変化を、変位されるべき流体の前記容積から減算するステップを含む、請求項65に記載の方法。
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