用于hplc应用的压力测定的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及压力测定，特别是在高效液相色谱法应用中的压力测定。
【背景技术】
[0002]许多技术领域需要压力测量，例如如在US 3，985，021、US 5，645，684、DE19832681、US 7，252，006、TO 2007/014336、US 7，509，869、TO 2011/013111、M.J.Kohl, S.1.Abdel-Khalik、S.M.Jeter, D.L.Sadowski 在《Sensors and Actuators (传感器和致动器)》发表的 “Amicrofluidic experimental platform with internal pressuremeasurements (带有内压力测量的微流实验平台)” A118 (2005)，第212-221页，或者在US2009/238722中公开的。
[0003]在高效液相色谱法(HPLC)中，液体通常必需以非常受控的流速(例如，在微升到毫升/分钟的范围内)和液体压缩性变得显著的高压(典型地20-100MPa、200-1000bar，并且超过直到目前的200MPa、2000bar)下提供。对于HPLC系统中的液体分离，包括带有要分离化合物的样品流体(例如，化学或者生物学混合物)的流动相被驱动通过固定相(诸如，色谱柱组合件)，由此分离不同的样品流体化合物，然后可识别这些不同的样品流体化合物。术语“化合物”，如本文使用的，应涵盖可包括一个或者更多个不同成分的化合物。
[0004]流动相，例如溶剂，在高压下被典型地栗送过包含填料介质(也称为填充料或者固定相)的色谱柱。随着样品被液体流载运通过柱管，对于填料介质均具有不同亲合性的不同化合物以不同速度通过柱管。具有对固定相更大亲合性的那些化合物与具有较小亲合性的那些相比，较缓慢地移动通过柱子，并且该速度差导致化合物在穿过柱子时彼此分离。固定相承受特别地由液压栗产生的机械力，该液压栗将流动相通常地从柱管的上游连接机构栗送到柱管的下游连接机构。由于流动，依赖于固定相和流动相的物理性质，在柱管两端产生较高的压降。
[0005]带有分离化合物的流动相退出柱子，并且通过检测器，检测器例如通过分光光度法吸光率测量数据来记录和/或识别分子。形成的检测器测量数据-洗脱时间或者体积的二维曲线图称为色谱图，并且根据该色谱图，可以识别化合物。对于各化合物，色谱图显示单独的曲线特征(也称为“波峰”)。柱管对化合物的有效分离是有利的，因为它允许测量以形成具有明显最大值拐点和窄基区宽度的清晰波峰，从而允许关于混合物成份的最佳分辨和可靠识别以及定量化。由不良柱性能导致的宽峰，通常所说的“内部谱带增宽”，或者由不良系统性能导致的宽峰，通常所说的“外部谱带增宽”，是不希望的，因为它们可使得混合物中的微量成分被主要成分掩蔽，变得不可识别。
[0006]另外在液相色谱中，可能希望例如通过应用压力检测器来进行流体的压力测量。虽然压力检测实际上在流路中的任何位置会是有利的，仅有限数目的压力检测器典型地应用在流路中的仅数个位置处，特别地不添加额外死体积，而且由于额外费用以及大多数可用压力检测器的受限精度和适用压力范围的原因。
[0007]W0 2011/143268 A1公开了在流体色谱分离法中在扩散结合平面器件中的压力感测和流量控制。
[0008]同一申请人的W0 2013/037414 A1公开了用于处理流体的射流芯片器件。射流芯片器件包括彼此层压的多个层。所述层中的至少一部分包括用于在压力下传导流体的交替排列的杆件和射流通道的型式部段；型式部段被构造用于响应于压力可移位。压力检波器通过产生指示压力值的检测器信号而响应于型式部段的位移。
【发明内容】
[0009]本发明目的在于提供一种改进的压力测定，特别地用于HPLC应用。该目的通过独立权利要求的方案解决。另外实施方式通过从属权利要求示出。
[0010]根据本发明实施方式，提供了被构造用于确定流体压力的压力确定单元。压力确定单元包括主体结构和变形检测器。主体结构包括被构造用于传导流体(典型地，在压力下的液体)的流体路径。主体结构具有在第一维上以及在第二维上延伸的第一表面。主体结构的厚度在第三维上延伸。变形检测器被构造用于响应主体结构的第一表面在第二维上的伸长，并响应于这些伸长产生指示主体结构中的流体压力的值。
[0011]根据本发明第一方面，主体结构的流体路径包括一个或者更多个第一通道部段。每个第一通道部段具有在第三维上的高度，该高度是该第一通道部段在第二维上的宽度的至少两倍。优选地，该高度可以是其在第二维上的宽度的至少三倍，并且更优选地至少四倍。通过为相应的第一通道部段提供该“修长”几何结构，通道在压力流体影响下的任何变形主要导致在第二维上的(通道)变形，由此引起第一表面在第二维上的伸长，变形检测器可检测到该伸长。将理解，通道中的压力可引起在任何方向上的变形，特别是主体结构的相应通道几何结构以及特性，诸如材料性质以及例如因制造这些主体结构形成的选择性。提供这些“修长”通道几何结构能够引起在第二维上的变形，该变形明显大于在第三维上的任何变形。在这方面，将理解，在第三维上(高度)的第一通道部段局部变形可以在相应通道以上和/或以下局部地发生，该变形又引起在第二维上的变形(如由变形检测器测量的)，由此导致压力检测误差。通过应用该修长的通道几何结构，可改进由变形检测器设置的信号压力检测的信噪比。
[0012]根据本发明第二方面，主体结构的流体路径包括多个第一通道部段。每个通道部段定向为以便流动方向大致在第一维上。第一通道部段中的至少两个布置为沿着第一维的相应列。相应中间区域设置在布置在相应列中的相邻通道部段之间，其中中间区域不是流体路径的部分。这可允许将变形型式(即，沿着第一维在第二维上的变形型式)结构化或者定标，这可允许降低对变形检测器响应于第一表面在第二维上伸长而产生的信号的非线性影响。本发明人已经发现，在列的整个长度(在第一维上)上设置相应的第一通道部段而不具有相应中间区域(其不属于流体路径的部分且不承受中间区域内的变形)可导致(更)高的伸长，特别是在沿着主体结构前表面(在第二维上)的中间区域中。特别地由于材料性质的非线性度，主体结构在第二维上的该伸长也可变得受非线性影响，特别是随着流体压力增大(例如，超过500或者lOOObar)。通过在列中在相邻通道部段之间且优选地在这些列的中间或中间附近提供该中间区域，能够减小非线性影响，并且变形检测器响应于在第二维上伸长产生的信号可呈现较大线性度(或者，换句话说，略不非线性)。
[0013]相应中间区域能够设置或者因两个相邻通道部段形成，该两个相邻通道部段彼此流体联接，但并非在相邻通道部段的整个通道横截面(在第一和第三维上设置)上流体联接。这在相邻通道部段之间形成中间区域，该中间区域并非是流体路径的部分。
[0014]在一个实施方式中，流体路径包括沿着第一维的多个相应列，优选地平行的列。流体路径进一步包括多个第二通道部段，并且每个第二通道部段定向为以便流动方向大致在第二维上。
[0015]第二通道部段中的至少一个可以穿过至少一个中间区域，或者换句话说，可以由至少一个中间区域包围。
[0016]在优选实施方式，沿着第一维的每个列包括两个通道部段，并且具有在两个通道部段之间的相应中间区域。沿着第一维的每个列由相应第二通道部段联接。最终列(或者第一列-依赖于计数顺序)进一步联接到相应第二通道部段，并且该第二通道部段由所述列中的一个或者更多个相应中间区域包围。该结构则可以是沿着第一维由相应第二通道部段联接在一起的多个平行列，其中流路(例如，第一通道部段的输送或返回通路)中的第一(或最后)第二通道部段布置且被引入所述列中的相应中间区域。
[0017]根据本发明第三方面，压力确定单元进一步包括参考主体结构，该参考主体结构包括被构造用于传导流体的参考流体路径。参考主体结构具有(类似于主体结构或者根据主体结构)在第一维上以及在第二维上延伸的第一表面，并且具有在第三维上的厚度(或者高度)。主体结构的参考主体结构和第一、第二和第三维可不必具有相同的空间定向(例如，主体结构的第一维不必要与参考主体结构的第一维相同，或与之平行)，而是仅关于主体结构或者参考主体结构相关。
[0018]依照第三方面的压力确定单元进一步包括参考变形检测器，该参考变形检测器被构造用于通过生成指示参考主体结构中的流体压力值的基准信号而响应于参考主体结构第一表面在第二维上的伸长。流体路径和参考流体路径彼此流体联接，例如流体路径和参考流体路径可以串行联接，以便串行方式的流体流首先通过主体结构且然后通过参考主体结构(或反之)，或者在并行方式下以便分流流过主体结构的流体路径，而另一分流流过参考主体结构的参考流体路径。
[0019]另外在根据第三方面的压力确定单元中，参考主体结构构造成在参考流体路径的压力变化影响下在其第一表面上经历厚度变化型式(在第三维上)，该厚度变化型式大致匹配主体结构在流体路径压力变化影响下在其第一表面上的厚度变化型式(在第三维上)。换句话说，参考主体结构以及主体结构两者均构造为使得因相应的流体路径中的压力变化引起的在它们各自第一表面上的相应的厚度变化型式彼此大致匹配。因此，通过主体结构和参考主体结构两者的流体流动的压力变化将在它们各自的第一表面上引起大致相同的变形型式(在第三维上)。在相应的第一表面上的这些厚度变化型式能够被理解为在相应主体结构的相应流路之上和/或以下局部地发生的三维表面变形。该局部变形可以起因于相应流路在相应第三维(高度)上的变形(例如，伸长)，且典型地(例如，依赖于相应的几何结构和材料)或多或少地局部限制为在相应主体结构内的相应流路(例如，通道)之上和/或之下。
[0020]在相应第一表面上带有大致匹配型式的这种参考主体结构可以允许降低这种厚度变化型式对于如变形检测器响应于在第二维上伸长设置的信号的影响。如上所述，第一表面在高度(或厚度)上的这种局部变化还可以引起在第二维上的变化且由此引起误差信号，或者换句话说因在主体结构上以及在参考主体结构上具有大致匹配型式导致变形检测器设置的信号精度降低，测量精度例如通过比较两个信号和/或联合分析形成的信号而得以提尚。
[0021]在一个实施方式中，提供信号处理单元以通过联合分析信号和基准信号得出流体压力的值。这可优选地通过将基准信号的至少一部分从信号中减去(或者反之)