MX2013000068A - Inyector y metodo para inyectar una muestra en una columna de cromatografia. - Google Patents

Abstract

Un inyector (101) para inyectar una muestra en una columna (161) de cromatografía comprende una entrada (105) de muestra para alimentar la muestra en el inyector (101), una cámara (107) de inyección comprende una empaquetadura (119) para separar la muestra en componentes de la misma, y una primera salida (109) de muestra pretendida para encontrarse en comunicación de fluido con la columna (161) de cromatografía. El inyector (101) puede utilizarse en un sistema (159) de cromatografía para analizar una muestra.

Description

INYECTOR Y MÉTODO PARA INYECTAR UNA MUESTRA EN UNA COLUMNA DE CROMATOGRAFÍA CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a los inyectores, particularmente a los inyectores para su uso en instrumentos químicos analíticos. Más particularmente, la presente invención se refiere a un inyector para su uso en una cromatografía, a un sistema de inyección que comprende el inyector, a un sistema de cromatografía que comprende el sistema de inyección, así como a un método para inyectar una muestra dentro de una columna de cromatografía.

ANTECEDENTES En química analítica, la cromatografía es una herramienta común usada para separar y detectar diferentes compuestos en un fluido de muestra. En la presente descripción y las reivindicaciones siguientes, el término "fluido" indica ya sea un gas o un líquido o mezclas de estos. Un sistema de cromatografía común para llevar a cabo la cromatografía tiene una columna de separación de cromatografía para separar el fluido de muestra de los componentes del mismo. El fluido de muestra se inyecta dentro de la columna de cromatografía a través de un sistema de inyección. Los diferentes componentes eluidos a partir de la columna de cromatografía se detectan por uno o más detectores y se descargan después para su desecho. Los diferentes componentes se muestran como "picos" en un cromatograma.

Varias técnicas se han usado para mejorar la capacidad de los sistemas de inyección para inyectar una muestra que tiene una composición deseada dentro de una columna de cromatografía. Un sistema de inyección común comprende un inyector que tiene una entrada de muestra proporcionada con un septo, una cámara de inyección calentada y una salida de muestra en comunicación de fluidos con la columna de cromatografía. Una muestra se introduce a la cámara de inyección, por lo general por medio de una aguja de una microjeringuilla a través del septo. Después, un fluido portador transporta, ya sea la muestra entera o una porción de la muestra. Cuando el sistema de cromatografía comprende una columna de cromatografía capilar, es una práctica común operar en el modo dividido, es decir para inyectar solamente una porción de la muestra dentro de la columna de cromatografía, la porción restante de la muestra se descarga desde el inyector a través de una salida de muestra adicional (respiradero por división). En efecto, en el caso de las columnas capilares, si la muestra entera se inyecta dentro de la columna de cromatografía, la columna se puede sobrecargar y se puede perder la resolución de los picos del cromatograma.

Comúnmente se usan dos columnas de cromatografía en serie, por lo general una "precolumna" más corta para llevar a cabo una separación preliminar de los componentes de muestra a fin de seleccionar los componentes que se analizan y una "columna analítica" más larga colocada aguas abajo de la precolumna para llevar a cabo el análisis de componente ¾ seleccionados. En la presente descripción y en las reivindicaciones siguientes, los í írminos "aguas arriba" y "aguas abajo" se usan con referencia a la dirección del flujo de la muestra.

Por ejemplo, la solicitud de patente europea EP-A1-0 247 929 describe un método y aparato para análisis por cromatografía de gas de una sustancia líquida, particularmente de aceites de petróleo crudo. El aparato comprende un inyector, una primera columna de cromatografía, denominada como una precolumna, una cámara intermedia, tal como una cámara divisora de flujo, una segunda columna de cromatografía, un dispositivo para adicionar el gas portador y un detector de análisis. El inyector está destinado para vaporizar los componentes de la sustancia que se analiza y para inyectar la misma dentro de la precolumna. Los componentes vaporizados se someten a una primera etapa de separación en la precolumna. El efluente de la precolumna se pasa a través de la cámara divisora de flujo. Una segunda etapa de separación se lleva a cabo pasando el efluente de la cámara divisora de flujo hacia la segunda columna de cromatografía. Después de un período de tiempo predeterminado, el gas de lavado se introduce a través de la cámara divisora de flujo y fluye a través de la precolumna en una dirección opuesta a la dirección original del flujo.

La solicitud de patente PCT WO 96/27792 describe un ensamble de inyector de volumen fijo que tiene la capacidad de retrolavado útil para inyectar una muestra dentro de un cromatógrafo de gas. En el modo de retrolavado, el fluido portador fluye a través del ensamble de inyector en la dirección opuesta con respecto al flujo de fluido portador en el modo de inyección. El ensamble de inyector se diseña para conectarse a la precolumna y a la columna analítica de manera que, en el modo de retrolavado, la precolumna es retrolavada.

La US 2008/0098887 describe una trampa preconcentradora para recoger los componentes desde un muestreo de espacio del cabezal. El gas inerte se hace fluir hacia la parte superior de un liquido para extraer los volátiles (estabilización) por el desplazamiento del equilibrio hacia la fase de vapor. Esta técnica se conoce como "espacio del cabezal" y comúnmente se usa para analizar los compuestos volátiles a partir de una matriz de líquido. El fluido inyectado dentro del inyector es gas. Cuando se usa sola, esta técnica necesita llevar a cabo varias inyecciones a fin de extrapolar la cantidad total de los componentes volátiles. Este sistema supera este aspecto cuando los componentes se atrapan dentro de un adsorbente y se inyectan calentando la trampa durante el retrolavado del gas portador a través de esta.

La US 2008/0098887 no describe, sin embargo, una solución al problema de inyectar el rango del punto de ebullición amplio, donde solamente la parte ligera se inyecta dentro del GC. En la presente invención, hay una separación entre los componentes pesados indeseables y la fracción que queremos analizar. Sin embargo, la solicitud de patente US 2008/0098887 describe un sistema para concentrar y acumular todos los componentes.

La US 4035168 describe un inyector dividido con un diseño interno específico para garantizar una buena vaporización y mezclado de los componentes vaporizados a fin de limitar la discriminación entre los componentes. Como tal, la US 4035168 describe un sistema para garantizar el buen mezclado haciéndolos fluir a través de esferas de vidrio, diferentes trayectorias, y trampas.

Sin embargo, el sistema enseñado por la US 4035168 no se diseña para inyectar las muestras donde todos los componentes no se podrían vaporizar, ya que se contaminaría el empaque inerte hecho de vidrio o lana de cuarzo y perlas de vidrio. La presente invención tiene como objetivo manejar todo tipo de fluidos, y solamente después permitir la fracción que se puede eluir para inyectarse, mientras que se atrapa y se retrolava la fracción pesada.

La EP 551847 describe un inyector diseñado para inyectar los componentes menores en un solvente que tiene un punto de ebullición más bajo. El inyector se diseña con un sistema de programación de temperatura. Este se adapta para vaporizar el solvente a una temperatura de enfriamiento, y los componentes de interés a una temperatura más alta. El solvente se ventila a la atmósfera a través de un sistema de válvulas mientras que la muestra se inyecta dentro de la columna en un modo de menos división.

El sistema total descrito por la EP 551847 no se ajusta a las necesidades de la presente invención: por ejemplo, inyectar una muestra de punto de ebullición de amplio rango tales como líquidos de petróleo. El diseño de la EP 551847 se dedica a muestrear los compuestos de los componentes diluidos en un volumen de solvente grande. Este tipo de inyector vaporizará primero el solvente en su punto de ebullición removiéndolo desde la cámara de inyección mientras que se detiene el gas portador. La muestra se vaporiza después por el aumento de la temperatura hasta el punto de ebullición de los componentes restantes. Otras diferencias incluyen, pero no se limitan a, los controles del gas portador así como el tamaño.

La US 6093371 describe un inserto inerte hecho del PTFE (teflón) para los compuestos químicos activos, que reaccionan con el vidrio convencional o con los insertos de acero. La US 6093371 se relaciona además con la adsorción o descomposición de una muestra de reducción de en el revestimiento.

La US 6093371 no está dirigida a la misma solicitud de la presente invención. Por ejemplo, la presente invención se adapta preferiblemente para inyecciones de gran volumen, que no son ideales para el uso del PTFE o de cualquier otro empaque inerte. Contrario a la US 6093371 , la presente invención prefiere un fenómeno de "adsorción" dentro del inserto empacado en donde los componentes pesados se pueden atrapar, y los más ligeros enviar a la columna.

La US 2009/0158820 describe un GC para el análisis del fondo de pozo. La modulación de desorción y del atrapado se dirige para llevar a cabo las etapas de vaporización y enfoque del anaiito, dirigido entonces a las técnicas de análisis rápido.

El sistema de inyección descrito por la US 2009/0158820 es muy diferente del de la presente invención, y describe un sistema con mucha menos precisión de análisis como las necesarias para el análisis de superficie.

La provisión de la precolumna en los sistemas de cromatografía del arte anterior resulta en un sistema de cromatografía complicado que incluye elementos adicionales, tales como elementos calentadores y conexiones, creando volúmenes muertos adicionales no deseados y requiriendo una necesidad adicional de mantenimiento.

COMPENDIO Un objetivo de la presente descripción es el de simplificar un sistema de cromatografía y superar una o más de las limitaciones de los métodos y aparatos existentes. De acuerdo con un aspecto de al menos una modalidad de la presente invención, el sistema de cromatografía comprende preferiblemente un inyector, al menos una columna de cromatografía y un detector, mientras que mantiene la eficiencia y la fiabilidad deseadas del análisis de cromatografía. En este aspecto, el solicitante encontró que la separación preliminar antes mencionada llevada a cabo en el sistema de cromatografía del arte anterior se puede llevar a cabo en un nuevo inyector, eliminando por lo tanto la necesidad de una precolumna colocada aguas arriba de la columna de cromatografía.

De acuerdo con un aspecto de la presente descripción, se proporciona un inyector para inyectar una muestra dentro de una columna de cromatografía. El inyector comprende una entrada de muestra para alimentar la muestra dentro del inyector, una cámara de inyección, un empaque alojado en la cámara de inyección para separar la muestra en los componentes de esta, y una primera salida de muestra destinada a estar en comunicación de fluidos con la columna de cromatografía.

Favorablemente, la introducción de un empaque en el inyector se permite para, entre otras cosas, aumentar el espacio en un sistema de cromatografía para el cual está destinado el inyector, facilidad de mantenimiento de este sistema, y reducir los volúmenes muertos, eliminar la necesidad de conexiones adicionales a una precolumna, como en los sistemas del arte anterior. Adicionalmente, cuando un fluido portador se usa para llevar la muestra a través del inyector, el empaque proporcionado en el inyector garantiza un buen mezclado de los componentes de muestra con el fluido portador, proporcionando de esta manera una concentración uniforme de la muestra a la entrada de la columna de cromatografía. Por lo general la muestra es un fluido, es decir, gas, líquido o mezclas de estos. La composición del fluido puede variar ampliamente. Las muestras ejemplares que se pueden analizar usando la presente invención son muestras de gas o líquido obtenidas a partir de las operaciones de campos petroleros.

En una modalidad preferida, la entrada de muestra está destinada para alimentar una muestra en la cámara de inyección. En una modalidad preferida, la entrada de muestra está destinada para alimentar una muestra en un punto de inyección inicial dentro de la cámara de inyección, preferiblemente a través de una aguja de una jeringuilla, de una válvula o de cualquier otro dispositivo adecuado para el propósito. En una modalidad preferida, dicho dispositivo comprende una válvula de muestreo de fluido o un dispositivo de inyección de alta presión equipado con una aguja. La entrada de muestra se proporciona preferiblemente con un septo a través de la cual se puede insertar una aguja. El septo puede ser por ejemplo una membrana de material flexible capaz de atravesarse por una aguja.

De acuerdo con una modalidad preferida, la cámara de inyección se proporciona en el cuerpo del inyector, el cual es preferentemente un cuerpo cilindrico preferiblemente hueco.

De acuerdo con otra modalidad preferida, la cámara de inyección es un inserto alojado en el cuerpo del inyector. El inserto se coloca preferiblemente de manera longitudinal dentro del cuerpo del inyector. Preferiblemente, el inserto se hace de acero inoxidable o de vidrio. Preferiblemente, el inserto es cilindrico.

En una modalidad preferida, el empaque comprende un material de soporte inerte que se recubre con, o contiene, un líquido o una fase sólida estacionaria. El material de soporte inerte se divide preferiblemente con precisión. A modo de ejemplo ilustrativo, el material de soporte puede comprender tierra de diatomeas. La naturaleza de la fase estacionaria determina qué tipo de componentes serán adsorbidos más intensamente. El empaque se usa preferiblemente para evitar que componentes predeterminados se inyecten dentro de la columna de cromatografía. Para este propósito, el material de soporte y la fase estacionaria pueden ya sea retrasar la elución de dichos componentes predeterminados para un período de tiempo predeterminado o adsorber dichos componentes predeterminados. Favorablemente, cuando se inyecta una muestra que no se podría eluir totalmente a través de una columna de cromatografía por varias razones, tales como el punto de ebullición demasiado alto, intoxicación de la fase estacionaria, o que está fuera del interés de análisis, el empaque permite evitar cualquier contaminación de la columna de cromatografía. En una modalidad preferida, el empaque está destinado para separar los componentes más pesados del fluido que se analizan de la porción más pesada que no está destinada para el propósito de análisis. Alternativamente, el empaque está destinado para separar los componentes más pesados del fluido que se analizan de la porción más ligera que no está destinada para el propósito de análisis.

En una modalidad preferida, el inyector comprende además un conector destinado a colocar el inyector en comunicación de fluidos con la columna de cromatografía, el conector que se aloja preferiblemente al menos de manera parcial en la primera salida de muestra. Preferiblemente, el conector se coloca al menos de manera parcial en la cámara de inyección, preferiblemente aguas abajo del empaque. Favorablemente, el conector garantiza una correcta inyección por gotas de la muestra dentro de la columna de cromatografía después de eluir la muestra a partir del empaque, mientras que evita cualquier perturbación del flujo de entrada de la columna.

Preferiblemente, el inyector comprende además una primera entrada de fluido para alimentar un fluido portador dentro del inyector a fin de llevar la muestra a través de toda la cámara de inyección hacia la primera salida de muestra. En una modalidad preferida, el fluido portador transporta la muestra a partir del punto de inyección inicial dentro de la cámara de inyección, a través de toda la cámara de inyección, hacia la primera salida de muestra.

El fluido portador es inerte preferiblemente de manera química con respecto a la muestra que se analiza. En una modalidad preferida, el fluido portador es un gas. Cuando el fluido portador es un gas, la cromatografía es una cromatografía de gas. Los gases preferidos incluyen nitrógeno, helio, argón y dióxido de carbono y mezclas de estos. La selección del fluido portador es dependiente de la muestra que se analiza y del tipo de detector que se usa en el sistema de cromatografía para el cual está destinado el uso del inyector.

Preferiblemente, el inyector comprende además una segunda entrada de fluido para alimentar un fluido de limpieza dentro del inyector a fin de limpiar la cámara de inyección de posibles componentes restantes de la muestra. Preferiblemente, el inyector comprende además una salida de fluido para descargar el fluido de limpieza del inyector. Favorablemente, de esta manera es posible remover los componentes de la muestra restante posiblemente en el inyector del inyector, evitando de esta manera los resultados poco fiables debido a la contaminación de la columna de cromatografía por los componentes no deseados para el análisis. Por ejemplo, en el caso de la inyección de muestras de amplio rango de ebullición donde los componentes de alto punto de ebullición pueden exceder la capacidad de elución normal de la columna de cromatografía, los componentes más pesados, si no se remueven del inyector, pueden contaminar la columna en cada inyección así como entre las inyecciones, resultando en un análisis de mala calidad.

El fluido de limpieza es químicamente inerte con respecto a la muestra que se analiza. En una modalidad preferida, el fluido de limpieza es un gas. Los gases preferidos incluyen nitrógeno, helio, argón y dióxido de carbono y mezclas de estos. Preferiblemente, el fluido de limpieza es el mismo que el fluido portador. De esta manera, se puede concebir un suministro de fluido único para el fluido portador y el fluido de limpieza. Alternativamente, el fluido de limpieza es diferente del fluido portador.

De acuerdo con una modalidad preferida, el inyector comprende además una segunda salida de muestra para descargar una cantidad predeterminada de la muestra del inyector. De esta manera, es posible favorablemente dividir el flujo de muestra eluido a partir del empaque en dos porciones, concretamente una primera porción destinada para el análisis, que está destinada a que se inyecte dentro de la columna de cromatografía, y una segunda porción que no está destinada para el análisis, la cual se descarga desde el inyector a través de la segunda salida de muestra. Favorablemente, esta modalidad preferida es útil particularmente cuando el inyector se usa en combinación con una columna de cromatografía capilar a fin de evitar cualquier sobrecarga de la columna y mantener la calidad y eficiencia del análisis de cromatografía.

En una modalidad preferida, el inyector comprende además un calentador para calentar el inyector, preferiblemente la cámara de inyección, a una temperatura predeterminada. De esta manera, es posible favorablemente establecer la temperatura en el inyector a una temperatura predeterminada, preferiblemente tal que, o bien las muestras líquidas se vaporizan en su totalidad o parcialmente, o las muestras de gas se mantienen en la fase de gas en la totalidad del inyector. El calentador se puede usar favorablemente para calentar el fluido portador en el inyector a una temperatura predeterminada deseada. En una modalidad preferida, el calentador se coloca a fin de calentar al menos la sección del inyector que incluye el punto de inyección inicial. En una modalidad preferida, el calentador se coloca alrededor del cuerpo del inyector. En una modalidad preferida, el calentador se integra dentro del inyector, preferiblemente en las paredes del cuerpo del inyector. En una modalidad preferida, el calentador se coloca alrededor de una sección predeterminada del cuerpo del inyector. De acuerdo con una modalidad preferida, el inyector comprende un calentador para calentar una sección de la cámara de inyección, preferiblemente aguas arriba del empaque. De acuerdo con una modalidad preferida adicional, el calentador se coloca alrededor de una sección de la cámara de inyección, preferiblemente aguas arriba del empaque.

De acuerdo con otro aspecto de la presente descripción, se proporciona un sistema de inyección para inyectar una muestra dentro de una columna de cromatografía. El sistema de inyección comprende el inyector como se define anteriormente y al menos un suministro de fluido, preferiblemente un suministro de fluido a presión, que está en comunicación de fluidos con la primera entrada de fluido, por ejemplo a través de una línea de suministro, preferiblemente una línea o conducto de suministro de presión. Cuando el suministro de fluido es un suministro de fluido a presión, por ejemplo un contenedor de presión, el sistema de inyección preferiblemente comprende además el medio para presurizar el suministro de fluido.

En una modalidad preferida, el sistema de inyección comprende además al menos un suministro de fluido adicional, preferiblemente un suministro de fluido a presión, que está en comunicación de fluidos con la segunda entrada de fluido, por ejemplo a través de una línea de suministro adicional para transportar el fluido de limpieza (línea de suministro de fluido de limpieza), preferiblemente una línea de suministro de presión adicional o conducto. Cuando el suministro de fluido adicional es un suministro de fluido a presión, por ejemplo un contenedor de presión, el sistema de inyección preferiblemente comprende además el medio para presurizar el suministro de fluido adicional.

Alternativamente, la primera entrada de fluido y la segunda entrada de fluido se pueden conectar a un suministro de fluido único, preferiblemente un suministro de fluido a presión, por ejemplo un contenedor de presión. Favorablemente, el uso de un suministro de fluido único permite que un fluido único se use como un fluido portador y como un fluido de limpieza. Preferiblemente, el sistema de inyección comprende además una válvula para conmutar entre la primera entrada de fluido y la segunda entrada de fluido. La válvula puede ser cualquier tipo de válvula conocida por un experto en la materia, y preferiblemente una válvula solenoide.

De acuerdo con una modalidad preferida, la segunda salida de muestra se conecta a al menos una primera salida de respiradero, por ejemplo a través de una línea de división o conducto. De acuerdo con una modalidad preferida, la salida de fluido se conecta a al menos una segunda salida de respiradero, por ejemplo a través de una segunda salida de fluido para descargar el fluido de limpieza del inyector (línea de salida de fluido de limpieza). La(s) salida(s) de respiradero se conectan a la atmósfera o a cualquier dispositivo de reciclaje o eliminación de desechos. Alternativamente, la segunda salida de muestra y la salida de fluido se conectan a una salida de respiradero sencilla. Preferiblemente, el sistema de inyección comprende además una válvula para conmutar entre la segunda salida de muestra y la salida de fluido. La válvula puede ser cualquier tipo de válvula conocida por un experto en la materia, y preferiblemente una válvula solenoide.

En una modalidad preferida, el sistema de inyección comprende además un medio para controlar la presión del fluido portador, por ejemplo un dispositivo destinado para controlar la presión del fluido portador o el controlador de presión. Este control permite un control de presión a la entrada de la columna de cromatografía y se puede usar para garantizar un régimen de flujo predeterminado en la columna de cromatografía, preferiblemente un régimen de flujo sustancialmente constante, correspondiente a una presión diferencial sustancialmente constante en los extremos de columna.

En una modalidad preferida, el sistema de inyección comprende además un medio para controlar el régimen de flujo de la muestra descargada del inyector a través de la segunda salida de muestra, por ejemplo un dispositivo destinado para controlar el régimen de flujo de la muestra descargada a través de la segunda salida de muestra o el controlador de régimen de flujo, por ejemplo una válvula. Este control se puede usar para garantizar una relación predeterminada entre el régimen de flujo de la porción de muestra inyectada dentro de la columna de cromatografía y el régimen de flujo de la porción de muestra descargada a través de la segunda salida de muestra (relación de división) durante el proceso de inyección. Preferiblemente, el control del régimen de flujo de la muestra descargada a través de la segunda salida de muestra se usa para mantener una relación de división sustancialmente constante.

En una modalidad preferida, el sistema de inyección comprende tanto un medio para controlar la presión del fluido portador como un medio para controlar el régimen de flujo de la muestra descargada del inyector a través de la segunda salida de muestra. Favorablemente, el control de la presión del fluido portador y el control del régimen de flujo de la muestra descargada a través de la segunda salida de muestra se puede usar independientemente para compensar cualquier discriminación cuantitativa de los componentes de la muestra en los componentes de muestra de baja ebullición y los componentes de muestra de alta ebullición en el inyector debido al régimen de vaporización diferente de los componentes en la cámara de inyección, y para inyectar dentro de la columna de cromatografía una muestra que es representativa de la muestra introducida dentro del inyector. Es posible y particularmente favorable controlar la relación de división de la muestra en el cabezal de la columna de cromatografía cuando un cambio de presión en la cámara de inyección ocurre debido a, por ejemplo, la vaporización de la muestra, a fin de inyectar dentro de la columna de cromatografía una muestra que es representativa de la muestra introducida dentro del inyector. En una modalidad preferida, el sistema de inyección comprende un medio para controlar la presión del fluido portador, el régimen de flujo y la temperatura y un medio para controlar el régimen de flujo, la presión y la temperatura de la muestra descargada del inyector a través de la segunda salida de muestra.

De acuerdo con una modalidad preferida de la presente descripción, el sistema de inyección comprende además al menos una trampa para recoger cualquiera de los componentes condensables, la trampa que se coloca aguas arriba del dispositivo de control de régimen de flujo. Favorablemente, el uso de trampas permite evitar la condensación de los componentes en el dispositivo de control de régimen de flujo, evitando de esta-manera -cualquier - contaminación-del-dispositivo-de- eontrol-de régimen de flujo.

De acuerdo con una modalidad preferida, el sistema de inyección comprende una trampa para recoger cualquiera de los componentes condensables en la línea de división, la trampa que se coloca aguas arriba del dispositivo de control de régimen de flujo. De acuerdo con una modalidad preferida, el sistema de inyección comprende una trampa para recoger cualquiera de los componentes condensables en la línea de salida del fluido de limpieza. Las trampas antes mencionadas además permiten recoger cualquiera de los hidrocarburos contenidos en los fluidos de limpieza o en los portadores para evitar que dichos hidrocarburos se liberen en la atmósfera. Las trampas pueden contener por ejemplo material de carbón activado.

De acuerdo con otro aspecto de la presente descripción, se proporciona un sistema de cromatografía para analizar una muestra. El sistema de cromatografía comprende el sistema de inyección como se define anteriormente, una columna de cromatografía en comunicación de fluidos con el inyector, y un detector conectado a la columna de cromatografía para detectar los componentes de dicha muestra.

De acuerdo con un aspecto adicional de la presente descripción, se proporciona un método para inyectar una muestra dentro de una columna de cromatografía. El método comprende alimentar la muestra a un inyector que comprende una cámara de inyección, separar los componentes predeterminados de la muestra en la cámara de inyección, e inyectar los componentes predeterminados de manera separada dentro de la columna de cromatografía. Preferiblemente, inyectar los componentes predeterminados dentro de la columna de cromatografía se lleva a cabo en un régimen de flujo predeterminado.

Preferiblemente, el método comprende además alimentar un fluido portador dentro del inyector a fin de llevar la muestra a través de la cámara de inyección.

En una modalidad preferida, el método comprende además remover los componentes de la muestra restante en el inyector desde el inyector. Favorablemente, la remoción permite evitar los resultados poco fiables debido a la contaminación de la columna de cromatografía por los componentes no deseados para el análisis. Preferiblemente, la remoción se lleva a cabo por la alimentación de un fluido de limpieza dentro del inyector.

De acuerdo con una modalidad preferida, el método comprende además interrumpir la alimentación del fluido portador, alimentar un fluido de limpieza dentro del inyector a fin de limpiar la cámara de inyección, y descargar el fluido de limpieza desde el inyector.

De acuerdo con una modalidad preferida, el método comprende además dividir los componentes predeterminados de manera separada en una primera porción destinada a que se inyecte dentro de la columna de cromatografía, y una segunda porción destinada a que se descargue del inyector.

De acuerdo con una modalidad preferida, el método comprende además mantener una relación predeterminada entre el régimen de flujo de la primera porción y el régimen de flujo de la segunda porción.

En una modalidad preferida, inyectar los componentes predeterminados de manera separada dentro de la columna de cromatografía se lleva a cabo en un predeterminado régimen de flujo preferiblemente de manera sustancial de los componentes. De acuerdo con una modalidad preferida, el método comprende además controlar la presión del fluido portador, controlando de esta manera el régimen de flujo de los componentes predeterminados de la muestra inyectada dentro de la columna de cromatografía. Favorablemente, el control del régimen de flujo de los componentes predeterminados inyectados dentro de la columna de cromatografía permite mantener la eficiencia deseada y la fiabilidad del análisis de cromatografía.

En una modalidad preferida, el flujo de muestra eluido a partir del empaque se divide en dos porciones, una primera porción destinada para el análisis, que se inyecta por lo tanto dentro de la columna de cromatografía, y una segunda porción que no está destinada para el análisis. Preferiblemente, el método comprende además descargar la segunda porción del inyector, preferiblemente a través de la segunda salida de muestra. En una modalidad preferida, la descarga de la segunda porción se lleva a cabo en un régimen de flujo controlado. En una modalidad preferida, el método comprende además controlar el régimen de flujo de la segunda porción. Favorablemente, el control del régimen de flujo de la segunda porción permite controlar la relación de división. Preferiblemente, la relación de división es sustancialmente constante.

Otros aspectos y ventajas de la descripción resultarán evidentes a partir de la descripción detallada y las reivindicaciones adjuntas siguientes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las implementaciones de la presente invención se pueden entender mejor cuando se considera la descripción detallada siguiente de las mismas Tal descripción hace referencia a las ilustraciones gráficas anexas, esquemas, gráficas, dibujos, y apéndices. En los dibujos: La Figura 1 es una ilustración esquemática del inyector de acuerdo con una modalidad de la presente descripción.

La Figura 2 es una ilustración esquemática de un sistema de inyección de acuerdo con una modalidad de la presente descripción.

La Figura 3 es una ilustración esquemática de un sistema de inyección de acuerdo con una modalidad de la presente descripción.

La Figura 4 es un diagrama esquemático de un sistema de cromatografía de acuerdo con una modalidad de la presente descripción.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Con referencia a la Figura 1 , se muestra un inyector 101 de acuerdo con una modalidad de la presente descripción para inyectar una muestra, por ejemplo un líquido, dentro de una columna de cromatografía. El inyector 101 comprende una entrada de muestra 105 para alimentar una muestra dentro del inyector 101 , una cámara de inyección 107, un empaque 119 para separar la muestra dentro de los componentes de este, el empaque 119 que se aloja en la cámara de inyección 107, y una primera salida de muestra 109 que está destinada a colocarse en comunicación de fluidos con una columna de cromatografía (no mostrada).

La cámara de inyección 107 es un inserto dispuesto de manera longitudinal en el cuerpo 103 del inyector 101. La cámara de inyección es preferiblemente de una forma cilindrica. Entre el inserto y las paredes interiores del cuerpo del inyector, se define un canal 173. Con respecto a la dirección del flujo de la muestra, la cámara de inyección 107 incluye una sección 113, una sección 115 y una sección 117, y el empaque 119 se aloja en la sección 115.

La entrada de muestra 105 y la primera salida de muestra 109 se definen en los lados opuestos del cuerpo 103 del inyector 101. La entrada de muestra 105 se proporciona con un septo 111 a través del cual se puede insertar una aguja 171 (mostrada en la Figura 2), que está destinada a alimentar la muestra en un punto de inyección inicial predeterminado (indicado por 157 en la misma Figura 2), preferiblemente incluido en la sección 113.

El inyector 101 comprende además una primera entrada de fluido 121 para alimentar un fluido portador dentro del inyector 101 a fin de llevar la muestra a partir del punto de inyección inicial 157, a través de toda la cámara de inyección 107, hacia la primera salida de muestra 109. El inyector 101 comprende además una segunda entrada de fluido 123 para alimentar un fluido de limpieza dentro del inyector 101 a fin de limpiar la cámara de inyección 107. El inyector 101 comprende además una salida de fluido 125 para descargar el fluido de limpieza del inyector 01.

En la Figura 1 , la segunda entrada de fluido 123 se coloca en un lado opuesto del inyector 101 con respecto a la primera entrada de fluido 121 , y la salida de fluido 125 se coloca en un lado opuesto del inyector 101 con respecto a la primera salida de muestra 109 de tal manera que el flujo del fluido de limpieza se opone con respecto al flujo del fluido portador en el inyector 101.

El inyector 101 comprende además una segunda salida de muestra 127 para descargar desde el inyector 101 una porción de muestra que no está destinada para el análisis, de manera que solamente una porción de muestra que está destinada para análisis se dirige hacia la primera salida de muestra 109.

El inyector 101 comprende además un calentador (no mostrado) para calentar el inyector 101. Se pueden usar varios elementos calentadores y configuraciones que son bien conocidos en la materia. Gracias a esta provisión, la muestra de líquido se vaporiza en su totalidad o parcialmente en la sección 113 y se mantiene en la fase de gas a lo largo del cuerpo entero 103 del inyector 101. La temperatura deseada puede variar dependiendo tanto de si la muestra es gas o líquido y su composición. Las muestras de líquido requieren una temperatura de alcance de aproximadamente 200 grados Celsius a aproximadamente 400 grados Celsius para alcanzar la vaporización con temperaturas más preferible en el rango de aproximadamente 200 grados Celsius a aproximadamente 400 grados Celsius. Para las temperaturas más bajas de la muestra de gas se usan rangos desde una baja temperatura ambiente a aproximadamente 200 grados Celsius, más típicamente entre de aproximadamente 50 a aproximadamente 150 grados Celsius.

Las Figuras 2 y 3 muestran un sistema de inyección 129 para inyectar la muestra dentro de una columna de cromatografía (no mostrada) que comprende el inyector 101 y un suministro de fluido 131 en comunicación de fluidos con la primera entrada de fluido 121 a través de una línea de suministro 133. En la Figura 2, el sistema de inyección 129 comprende además un conector 169 destinado para conectar el inyector 101 a la columna de cromatografía y que se aloja removiblemente en la primera salida de muestra 109. En la Figura 2, el conector 169 se aloja parcialmente en la cámara de inyección 107 para una longitud predeterminada de este.

El sistema de inyección 129 comprende además una línea de suministro de fluido de limpieza 135 conectado a la segunda entrada de fluido 123 y en comunicación de fluidos con la línea de suministro 133. El sistema de inyección 129 comprende además una válvula 137, por ejemplo una válvula solenoide, colocada en la línea de suministro 133, para conmutar entre la primera entrada de fluido 121 y la segunda entrada de fluido 123. El flujo se coloca aguas arriba desde la válvula 137, la línea de suministro 133 se proporciona con un controlador 139 de la presión del fluido portador.

El sistema de inyección 129 comprende además una línea de división 141 conectada a la segunda salida de muestra 127 y proporcionada con una salida de respiradero 143. Además, la línea de división 127 se proporciona con un dispositivo de control de régimen de flujo 145 destinado para controlar el régimen de flujo de la muestra descargada a través de la segunda salida de muestra 127, por ejemplo una válvula de liberación.

El sistema de inyección 129 comprende además una línea de salida del fluido de limpieza 147 conectado a la salida de fluido 125 y en comunicación de fluidos con la línea de división 141. El sistema de inyección 129 comprende además una válvula 149, por ejemplo una válvula solenoide, colocada en la línea de división 141, para conmutar entre la segunda salida de muestra 127 y la salida de fluido 125. Además, la línea de salida del fluido de limpieza 147 se proporciona con una trampa 151 y un dispositivo de caída de presión 153. Por otra parte, la línea de división 141 se proporciona con una trampa 155 aguas arriba a partir del dispositivo de control de régimen de flujo 145. Las trampas 151 , 155 se destinan para recoger cualquiera de los componentes condensables de la muestra en la linea de salida del fluido de limpieza 147 y en la línea de división 141 respectivamente. El dispositivo de caída de presión 153 puede ser una válvula de aguja o cualquier otro dispositivo adecuado o se podría evitar por completo dependiendo del diseño general.

En la Figura 4, se muestra un sistema de cromatografía 159 para analizar la muestra que comprende el sistema de inyección 129.

El sistema de cromatografía 159 comprende una columna de cromatografía 161 en comunicación de fluidos con el sistema de inyección 129, y un detector 163 conectado a la columna de cromatografía 161 para detectar los componentes de dicha muestra. El sistema de cromatografía 159 comprende además una línea de desechos 165 conectada al detector 163 a través de la cual se descarga la muestra analizada. El sistema de cromatografía 159 comprende además una computadora con una pantalla 167 destinada a mostrar el resultado del cromatograma.

A continuación, se describe un método para inyectar la muestra dentro de la columna de cromatografía 161. El método comprende alimentar la muestra dentro del inyector 101 alimentando la muestra en el punto de inyección inicial 157 por medio de la aguja 171 , separar los componentes predeterminados de la muestra en el empaque 119 del inyector 101 , e inyectar los componentes predeterminados de manera separada dentro de la columna de cromatografía 161. La muestra se transporta a partir del punto de inyección inicial 157 a lo largo del inyector 101 a la columna de cromatografía 161 por un fluido portador, por ejemplo helio, que se almacena en el suministro de fluido 131 y se introduce al inyector 101 a través de la primera entrada de fluido 121 a través de la línea de suministro 133.

Inyectar los componentes predeterminados de la muestra dentro de la columna de cromatografía 161 se lleva a cabo preferiblemente en un rango de flujo sustancialmente constante de los componentes predeterminados gracias al controlador 139 de la presión del fluido portador.

El flujo de muestra eluido a partir del empaque 119 alojado en la cámara de inyección 107 del inyector 101 se divide en una primera porción, destinada para el análisis, que se inyecta por lo tanto dentro de la columna de cromatografía 161 a través de la primera salida de muestra 109 y el conector 169, y una segunda porción, que no está destinada para el análisis, que se introduce después en el canal 173 y se descarga desde el inyector 101 en un régimen de flujo controlado a través de la segunda salida de muestra 127 y a través de la línea de división 141.

El fluido almacenado en el suministro de fluido 131 se usa además como un fluido de limpieza para remover los componentes de la muestra restante en el inyector 101 desde el inyector 101. El fluido de limpieza se introduce al inyector 101 a través de la segunda entrada de fluido 123 a través de la línea de suministro del fluido de limpieza 135.

El sistema de inyección 129 de acuerdo con la presente descripción se puede usar en un modo de lavado mostrado en la Figura 3 y en un modo de retrolavado mostrado en la Figura 4. Los flujos de la muestra y los fluidos se indican por las flechas en las figuras.

En el modo de lavado (la Figura 3), la muestra que se analiza se introduce en la sección 113 de la cámara de inyección 107; por ejemplo pasando la aguja 171 a través del septo 111 y alimentando la muestra en el punto de inyección inicial 157. La muestra se vaporiza después en la sección 1 3 de la cámara de inyección 107 mientras que la válvula 137 se acciona a fin de conectar la primera entrada de fluido 121 al suministro de fluido 131 y mientras que la válvula 149 se acciona a fin de conectar la segunda salida de muestra 127 a la salida de respiradero 143. La sobrecarga ligera en la presión debido a la vaporización de los componentes ligeros de la muestra en la sección 113 se ventila a través de la segunda salida de muestra 127.

La muestra vaporizada se transporta por el fluido portador a través del empaque 19. Los componentes de la muestra de eluato del empaque 119 y se pueden dividir entonces. La primera porción de los componentes separada de esta manera, destinada para el análisis, se inyecta dentro de la columna de cromatografía 161 a través del conector 169, en un rango de flujo sustancialmente constante de los componentes gracias al controlador 139 de la presión del fluido portador. La segunda porción de componentes separada de esta manera, que no está destinada para el análisis, se descarga desde el inyector 101 a través de la segunda salida de muestra 127, a través de la trampa 155 hacia la salida de respiradero 143. La relación de división durante la etapa de inyección se mantiene en un valor predeterminado a través del dispositivo de control de régimen de flujo 145.

Después de un tiempo predeterminado, el sistema de inyección 129 se coloca en el modo de retrolavado (la Figura 4). La válvula 137 se acciona a fin de conectar la segunda entrada de fluido 123 al suministro de fluido 131 y la válvula 149 se acciona a fin de conectar la salida de fluido 125 a la salida de respiradero 143. Esto resulta en el retrolavado de los componentes restantes de la muestra del empaque 119 y la descarga de los mismos desde el inyector 101 a través de la salida de fluido 125, a través de la trampa 151 hacia la salida de respiradero 143.

Gracias a la caída de presión 153, un rango de flujo del fluido de limpieza descargado se mantiene sustancialmente constante durante el período de retrolavado.

Las ventajas de la presente descripción pueden incluir además uno o más de lo siguiente. El sistema de inyección de la presente descripción permite controlar los regímenes de flujo, las presiones y las temperaturas para evitar una obtención de la composición de muestra deseada a la entrada de la columna de cromatografía. La relación de flujo del fluido portador se controla, induciendo de este modo una presión controlada en el cabezal de columna, que garantice un régimen de flujo constante en la columna de cromatografía. Al mismo tiempo, el régimen de flujo de salida dividida se controla usando un controlador de flujo garantizando una relación de división constante. La combinación de estos dos controles permite evitar la discriminación de componente basado en el punto de ebullición de los componentes. Adicionalmente, la introducción de un empaque en la cámara de inyección se permite, entre otras cosas, aumentar el espacio, facilidad de mantenimiento, reducir el volumen muerto, eliminar la necesidad de conexiones.

Aunque varias modalidades específicas se han descrito anteriormente para propósitos de ilustración, la presente invención no se limita a las modalidades específicas descritas en la presente. Varias modificaciones a las modalidades descritas serían posibles por los expertos en la materia sin alejarse del alcance de la presente invención. En consecuencia, la presente invención se define en la presente solamente por el alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES: Un inyector (101 ) para inyectar una muestra dentro de una columna de atografía (161), que comprende: una entrada de muestra (105) para alimentar la muestra dentro del inyector (101); una cámara de inyección (107); y una primera salida de muestra (109) destinada a estar en comunicación de fluidos con la columna de cromatografía (161); en donde el inyector (101) comprende además un empaque (119) alojado en la cámara de inyección ( 07) para separar la muestra dentro de los componentes de esta. El inyector (101) de la reivindicación 1 , que comprende además: una primera entrada de fluido (121) para alimentar un fluido portador dentro del inyector (101 ) a fin de llevar la muestra a través de la cámara de inyección (107) hacia la primera salida de muestra (109). El inyector (101) de la reivindicación 2, que comprende además: una segunda entrada de fluido (123) para alimentar un fluido de limpieza dentro del Inyector (101 ) a fin de limpiar la cámara de inyección (107); una salida de fluido (125) para descargar el fluido de limpieza desde el inyector (101 ). 4. El inyector (101) de la reivindicación 3, que comprende además: una segunda salida de muestra (127) para descargar una cantidad predeterminada de la muestra desde el inyector (101). 5. El inyector (101) de la reivindicación 4, que comprende además un calentador para calentar una sección (113) de la cámara de inyección (107) aguas arriba del empaque (119). 6. Un sistema de inyección (129) para inyectar una muestra dentro de una columna de cromatografía (161), que comprende: el inyector (101) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2-5; y al menos un suministro de fluido (131) en comunicación de fluidos con la primera entrada de fluido (121). 7. El sistema de inyección (129) de la reivindicación 6, que comprende además un medio (139) para controlar la presión del fluido portador. 8. El sistema de inyección (129) de la reivindicación 6 o la reivindicación 7 cuando dependiendo de la reivindicación 4 o la reivindicación 5, que comprende además un medio (145) para controlar el régimen de flujo de la muestra descargada a través de la segunda salida de muestra (127). 9. Un sistema de cromatografía (159) para analizar una muestra que comprende: el sistema de inyección (129) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6-8; al menos una columna de cromatografía (161) en comunicación de fluidos con el inyector (101 ); y un detector (163) conectado a la columna de cromatografía (161) para detectar los componentes de dicha muestra. 10. Un método para inyectar una muestra dentro de una columna de cromatografía (161) que comprende: alimentar la muestra en un inyector (101) que comprende una cámara de inyección (107); separar los componentes predeterminados de la muestra en la cámara de inyección (107); y inyectar los componentes predeterminados de manera separada dentro de la columna de cromatografía (161). 11. El método de la reivindicación 10, comprende además: alimentar un fluido portador dentro del inyector (101) a fin de llevar la muestra a través de la cámara de inyección (107). 12. El método de la reivindicación 11 , que comprende además: interrumpir la alimentación del fluido portador; alimentar un fluido de limpieza dentro del inyector (101) a fin de limpiar la cámara de inyección (107); y descargar el fluido de limpieza del inyector (101 ). 13. El método de cualquiera de las reivindicaciones 10-12, en donde inyectar los componentes predeterminados dentro de la columna de cromatografía (161) se lleva a cabo en un régimen de flujo predeterminado. 14. El método de cualquiera de las reivindicaciones 10-13, que comprende además: dividir los componentes predeterminados de manera separada en una primera porción destinada a que se inyecte dentro de la columna de cromatografía (161), y una segunda porción destinada a que se descargue desde el inyector (101). 15. El método de la reivindicación 14, que comprende además: mantener una relación predeterminada entre el régimen de flujo de la primera porción y el régimen de flujo de la segunda porción.