自动样品注射装置，多端口阀，及其制造和使用方法
【专利摘要】本发明公开了自动化样品注射装置、多端口阀以及包含自动化样品注射装置和/或多端口阀的色谱系统。还公开了制造和使用色谱系统内的自动化样品注射装置和多端口阀的方法。
【专利说明】自动样品注射装置，多端口阀，及其制造和使用方法
[0001]本申请为2011年8月9日提交的已进入中国国家阶段的PCT专利申请(中国国家申请号为200980156773.6，国际申请号为PCT/US2009/006495，发明名称为“AUTOMATEDSAMPLE INJECTION APPARATUS, MULTIPORT VALVE, AND METHODS OF MAKING AND USINGTHE SAME”)的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及自动样品注射装置、多端口阀以及包括该注射装置和多端口阀的色谱系统。本发明还涉及制造和使用色谱系统中的自动样品注射装置及多端口阀的方法。
【背景技术】
[0003]用于将测试样品引入色谱系统的已知样品注射过程包括若干操作员步骤。首先，色谱柱用流动相进行平衡。然后通过样品加载器(即使用样品筒的固体注射技术)联机引进样品并进入柱，或者经由注射器进入柱(即使用注射器的液体注射技术)，并发生分离。在一些情况下，在分离之后用空气吹扫柱以在处置柱之前去除溶剂。
[0004]在现有的色谱系统中，上述步骤典型地手动实施，因此操作员在整个过程期间需要在仪器前面。这限制了操作员的生产力，并增加了发生操作员误差的可能性。
[0005]在一些具有半自动化的色谱系统中，仪器不知道正在使用的是液体或固体注射技术，且因此操作员必须在使用仪器前输入样品类型，同样增加了操作员误差的可能性。
[0006]本领域需要进一步自动化的色谱系统，以便最小化样品分析期间的可能操作员误差，并潜在地增加操作员生产力。
[0007]此外，在使用样品加载器和注射器的能够进行样品注射的现有色谱系统中，需要多个阀以便引导流体流通过色谱系统，例如，通过样品加载器和柱，或直接到达柱。
[0008]本领域中还需要在可能时最小化给定色谱系统内分离部件的数量，而不牺牲分析色谱系统内的测试样品时典型地执行的任何数量的期望步骤。
【发明内容】
[0009]本发明通过发现一种适合用在色谱系统中的新型自动化样品注射装置而解决了本领域中的需求。在本发明的一个示例性实施例中，自动化样品注射装置包括样品注射站，该样品注射站构造成能够连接到色谱柱上并与色谱柱成流体连通；以及传感器，其可操作地适于(i)检测与样品注射站接触的样品容纳容器，以及(ii)响应于对样品容纳容器的检测，启动色谱系统内一个或更多容器特定的自动化步骤。该一个或更多容器特定的自动化步骤可包括当该样品容纳容器包括第一样品容纳容器时的第一组容器特定的自动化步骤，以及当该样品容纳容器包括第二样品容纳容器时的第二组容器特定的自动化步骤，其中该第一组容器特定的自动化步骤不同于该第二组容器特定的自动化步骤。
[0010]在根据本发明的另一个示例性实施例中，一种用来用在色谱系统中的自动化样品注射装置包括样品注射站，该样品注射站构造成可连接到色谱柱上并与色谱柱成流体连通；用于将固体样品在色谱柱上加载的固体样品加载器；用于将液体样品在色谱柱上加载的液体样品加载器；以及多端口阀，其中该阀提供到固体样品加载器和液体样品加载器的流体路径。
[0011 ] 在根据本发明的另一个示例性实施例中，一种用来用在色谱系统中的自动化样品注射装置包括样品注射站，该样品注射站构造成可连接到色谱柱上并与色谱柱成流体连通，其中该样品注射站构造成使得样品可注射到色谱柱的下部中。
[0012]本发明还涉及适合用来用在色谱系统或装置中的新型多端口阀。在一个示例性实施例中，该多端口阀包括具有至少四个端口的静止部件；以及邻近该静止部件的动态部件，其中在一个位置上该多端口阀提供从每个端口到每另一个端口的流体路径。在一个示例性实施例中，该多端口阀可包括六个端口，三个凹槽，以及彼此隔开30°的十二个(12)位置，以便使得能够形成来往色谱系统内不同部件的穿过该阀的至少七条不同的流体流动通路。
[0013]本发明还涉及一种色谱系统或装置，其包括自动化样品注射装置，多端口阀，或两者。在一个示例性实施例中，色谱装置包括自动化样品注射装置，该自动化样品注射装置构造成能够连接到色谱柱上并与色谱柱成流体连通；以及传感器，其可操作地适于(i)检测与样品注射站接触的样品容纳容器，以及(ii)响应于对样品容纳容器的检测，启动色谱系统内一个或更多容器特定的自动化步骤；以及与样品注射站成流体连通的色谱柱。色谱系统或装置还可包括多个部件，这些部件包括但不限于多端口阀，流动相源，空气源，检测器，用来用在该色谱系统中的一个或更多不同类型的样品容纳容器，以及它们的任何组合。
[0014]本发明还涉及制造适合用来用在色谱系统中的自动化样品注射装置的方法。在一个示例性方法中，制造自动化样品注射装置的方法包括如下步骤:提供样品注射站，该样品注射站构造成能够连接到色谱柱上并与色谱柱成流体连通；以及将传感器联接到样品注射站上，该传感器可操作地适于(i)检测与样品注射站接触的样品容纳容器，以及(ii)响应于对样品容纳容器的检测，启动色谱系统内一个或更多容器特定的自动化步骤。
[0015]本发明甚至还涉及制造色谱系统的方法。在一个示例性实施例中，制造色谱系统的方法包括如下步骤:提供样品注射站，该样品注射站构造成能够连接到色谱柱上并与色谱柱成流体连通；以及将传感器联接到样品注射站上，该传感器可操作地适于(i)检测与样品注射站接触的样品容纳容器，以及(ii)响应于对样品容纳容器的检测，启动色谱系统内一个或更多容器特定的自动化步骤；以及将该自动化样品注射装置连接到色谱柱上。制造色谱系统的方法还可包括多个附加的步骤，包括但不限于，将一个或更多以下部件结合到色谱系统中:多端口阀，流动相源，空气源，以及检测器；并提供用来用在该色谱系统中的一个或更多不同类型的样品容纳容器。
[0016]在另一个示例性实施例中，制造色谱系统的方法包括提供多端口阀的步骤，该多端口阀构造成能够连接到色谱系统上并与色谱系统成流体连通，其中该多端口阀提供来往该色谱系统内的不同部件的穿过该阀的至少七条不同的流体流动通路。
[0017]本发明还涉及在色谱系统中使用自动化样品注射装置，多端口阀，或两者的方法。在一个示例性实施例中，在色谱系统中使用自动化样品注射装置的方法包括分析可能包含至少一种分析物的测试样品的方法，其中该方法包括将样品容纳容器定位在自动化样品注射装置的样品注射站内的步骤，该样品注射站与色谱柱成流体连通并由传感器监视，该传感器可操作地适于(i)检测与样品注射站接触的样品容纳容器，以及(ii)响应于对样品容纳容器的检测，启动色谱系统内一个或更多容器特定的自动化步骤，其中在定位步骤之后，该方法自动地分析色谱系统内的测试样品而(I)无需操作员与色谱系统之间的进一步互动，以及(2)在定位步骤之前或之后无需手动识别样品容纳容器的类型。在色谱系统中自动化样品注射装置的使用通过使得色谱系统能够无需操作员的输入自动执行一个或更多步骤而最小化了操作员误差。
[0018]本发明的这些和其他特征及优点在查看所公开实施例的以下详细描述以及所附权利要求之后将变得明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1A描绘了本发明的一个示例性自动化样品注射装置；
图1B-1C描绘了适合用在图1A中所示的示例性自动化样品注射装置中的示例性样品容纳容器；
图2描绘了图1A中所示的示例性自动化样品注射装置和示例性色谱系统内的示例性多端口阀；
图3A-3B描绘了如下视图:(i)在阀预冲洗步骤期间通过图2中所示的示例性色谱系统的流体流，以及(ii)在阀预冲洗步骤期间多端口阀的动态部分的位置；
图4A-4B描绘了如下视图:(i)在柱平衡步骤期间通过图2中所示的示例性色谱系统的流体流，以及(ii)在柱平衡步骤期间多端口阀的动态部分的位置；
图5A-5B描绘了如下视图:(i)在固体样品注射步骤和分离步骤期间通过图2中所示的示例性色谱系统的流体流，以及(ii)在固体样品注射步骤和分离步骤期间多端口阀的动态部分的位置；
图6A-6B描绘了如下视图:(i)在柱空气吹扫步骤期间通过图2中所示的示例性色谱系统的流体流，以及(ii)在柱空气吹扫步骤期间多端口阀的动态部分的位置；
图7A-7B描绘了如下视图:(i)在固体样品加载器空气吹扫步骤期间通过图2中所示的示例性色谱系统的流体流，以及(ii)在固体样品加载器空气吹扫步骤期间多端口阀的动态部分的位置；
图8A-8B描绘了如下视图:(i)在液体样品注射步骤期间通过图2中所示的示例性色谱系统的流体流，以及(ii)在液体样品注射步骤期间多端口阀的动态部分的位置；以及图9A-9B描绘了如下视图:(i)在注射器漂洗步骤期间通过图2中所示的示例性色谱系统的流体流，以及(ii)在注射器漂洗步骤期间多端口阀的动态部分的位置。
【具体实施方式】
[0020]为了促进理解本发明的原理，以下是本发明的具体实施例的描述并使用了特定用语来描述具体实施例。不管怎样应懂得通过使用特定用语并非意图限制本发明的范围。如本发明相关的本领域技术人员将会通常想到的，设想了所讨论的本发明的原理的变型、进一步改型以及此类进一步应用。
[0021]本发明涉及自动化样品注射装置、多端口阀以及包含自动化样品注射装置、多端口阀或两者的色谱系统。本发明还涉及制造自动化样品注射装置和在例如色谱系统中使用该自动化样品注射装置的方法。此外，本发明涉及制造多端口阀以及例如在色谱系统中使用该多端口阀的方法。图1A中显示了本发明的一个示例性自动化样品注射装置。
[0022]如图1A中所示，示例性自动化样品注射装置10包括样品注射站11，该样品注射站11构造成能够连接到色谱柱(未示出)上并与色谱柱成流体连通；以及传感器12，其可操作地适于(i)检测与样品注射站11接触的样品容纳容器(未示出)，以及(ii)响应于对样品容纳容器(未示出)的检测，启动色谱系统内一个或更多容器特定的自动化步骤。
[0023]示例性样品注射站11包括彼此分离的下部站构件110和上部站构件111，以便样品容纳容器(未示出)可沿下部站构件110的上表面112置于下部站构件110和上部站构件111之间。下部站构件110和上部站构件111的至少其中一个可相对于另一个构件如箭头D所示移动。典型地，下部站构件110是静止的，而上部站构件111可如箭头D所示朝向并远离下部站构件110移动。下部站构件110和上部站构件111可经由一个或更多活塞114如图1中所示彼此连接。可使用微处理器(未示出)来启动/停止一个或更多活塞114，以使下部站构件110和上部站构件111相对于彼此移动。
[0024]传感器12可远离如图1中所示的样品注射站11，或者可附接到样品注射站11的一些部分上(例如，沿下部站构件110的上表面112)。不管其位置如何，传感器12均(i)检测与样品注射站11接触的样品容纳容器(未示出)，以及(ii)响应于样品容纳容器(未示出)的检测，启动给定色谱系统内一个或更多容器特定的自动化步骤。例如，响应于对第一样品容纳容器(例如注射器，未示出)的检测，传感器12可启动一个或更多容器特定的自动化步骤，包括但不限于，关闭阀13以便流动相(示出为“MP”)不沿流体路径16或17流动；启动下部站构件110朝向上部站构件111的移动，并通过这样做来推下注射器的柱塞并导致注射器内的样品流过下部站构件110，通过阀14，通过筒15并到达如图1中表示为TC的柱(即“到达柱”)；以及打开或关闭阀14以使能或阻塞通过阀14的流。
[0025]在一个备选的不例中，响应于对第二样品容纳容器(例如固体样品加载器，未不出)的检测，传感器12可开始一个或更多容器特定的自动化步骤，包括但不限于，开始下部站构件110朝向上部站构件111的移动，并通过这样做形成第二样品容纳容器和下部站构件110的上表面112之间的不透流体密封；打开阀13以便流动相沿流体路径16但不沿流体路径17流动，通过上部站构件111并通过第二样品容纳容器以便样品和流动相流过下部站构件110，通过阀14，通过筒15，并到达如由TC所示的柱；以及打开或关闭阀14以使能或阻塞通过阀14的流。
[0026]应该理解的是图1中所示的示例性自动化样品注射装置10的构造是许多可能构造的其中之一。可利用任何构造，只要该构造包括样品注射站(例如示例性样品注射站11)，该样品注射站构造成能够连接到色谱柱上并与色谱柱成流体连通；以及传感器12 (例如示例性传感器12)，其可操作地适于(i)检测与样品注射站接触的样品容纳容器，以及
(ii)响应于对样品容纳容器的检测，启动色谱系统内一个或更多容器特定的自动化步骤。
[0027]如上所指，传感器可远离样品注射站定位或附接到样品注射站上。此外，在本发明的自动化样品注射装置中可使用任何样品注射站，该样品注射站(i)支持样品容纳容器，以及(ii)提供到样品容纳容器上的机械部件的移动(例如，使注射器的柱塞移动或者提供样品容纳容器和另一个表面之间的不透流体的密封)。例如，当样品容纳容器包括固体样品加载器时(即，吸收到固体相例如硅石上的固体样品)，可移动机械部件可在样品容纳容器与筒(例如筒15)的上表面而不是自动化样品注射装置的另一表面之间形成不透流体的密封。
[0028]在图1A中所示的示例性自动化样品注射装置10中可使用各种样品容纳容器。合适的样品容纳容器包括但不限于诸如图1B中所示的示例性注射器18的注射器，以及图1C中所示的示例性固体样品加载器19。如图1B中所示,示例性注射器18包括主体181,柱塞182以及附接到柱塞182上并定位在主体181内的止动器184。当柱塞182如箭头X所示移入主体181时，液体样品185被推过注射器18的末梢183。相反，当柱塞182如箭头X所示移出主体181时(即远离末梢183)，液体或其它流体通过注射器18的末梢183进入主体181。
[0029]如图1C中所示，示例性固体样品加载器19包括主体190，位于第一端193处的流体入口 191，位于第二端194处的流体出口 192，以及位于主体190内的固体相材料195 (例如娃石)。吸收到固体相材料195上的样品材料(未示出)当流动相材料(未示出)如箭头Y所示流过流体入口 191，进入主体181并流出流体出口 192时离开流体出口 192。
[0030]本发明的自动化样品注射装置可结合到色谱系统中，以进一步自动化色谱系统，最小化样品分析期间的潜在操作员误差，并潜在地增加操作员生产力。示例性色谱系统包括本发明的自动化样品注射装置，以及图2中所示的本发明的示例性多端口阀。
[0031]如图2中所示，示例性色谱系统200包括示例性自动化样品注射装置10，示例性多端口阀20，柱21，检测器22(例如UV检测器)，流动相源23，空气源24，废弃物收集器25，以及微处理器26。多端口阀20包括以下端口:(1)端口 201，本文也称作PSl，其提供出入自动化样品注射装置10的流体流；(2)端口 202，本文也称作PTa，其提供到自动化样品注射装置10的流体流；(3)端口 203，本文也称作PMP，其提供来自流动相源23的流体流；⑷端口 204，本文也称作P。，其提供到柱21的流体流；(5)端口 205，本文也称作PA，其提供来自空气源24的流体流；以及(6)端口 206，本文也称作Pw，其提供进入废弃物收集器25的流体流。
[0032]在一个示例性实施例中，该多端口阀包括具有至少四个端口的静止部件；以及邻近该静止部件的动态部件，其中在一个位置上该多端口阀提供从每个端口到每另一个端口的流体路径。在根据本发明的另一个示例性实施例中，一种用来用在色谱系统中的自动化样品注射装置包括样品注射站，该样品注射站构造成可连接到色谱柱上并与色谱柱成流体连通；用于将固体样品在色谱柱上加载的固体样品加载器；用于将液体样品在色谱柱上加载的液体样品加载器；以及多端口阀，其中该阀提供到固体样品加载器和液体样品加载器的流体路径。如以下进一步讨论的，多端口阀20能够顺时针和/或逆时针以30°的增量(例如，30°，60°，90°等)旋转到多个位置上，其中各个位置均提供在自动化样品分析过程期间通过六端口阀20并位于示例性色谱系统200的上述部件之间的特定流体流。该六端口阀20的多个位置可对应于自动化样品分析过程期间的以下步骤的每一个步骤:(i)阀预冲洗步骤，(ii)柱平衡步骤，(iii)样品注射步骤，其中进入自动化样品注射装置的流体流被阻塞(即当使用液体样品/注射器时)，(iv)样品注射步骤，其中允许进入自动化样品注射装置的流体流(即，当使用固体样品/固体样品加载器时)，(V)柱分离步骤，(vi)柱空气吹扫步骤，(vii)阀后冲洗步骤，(viii)注射器漂洗步骤，(ix)固体样品加载器空气吹扫步骤，以及(X) (i)到(ix)的任何组合。
[0033]和传感器12 —样，微处理器26可相对于示例性色谱系统200的其它部件远程地定位，或可直接连接到示例性色谱系统200内的一个或更多部件上。微处理器26被编程为以便(i)辨认来自传感器12的第一和第二信号，其中该第一信号和第二信号对应于不同的第一和第二样品容纳容器(未不出；例如，第一样品容纳容器包括注射器而第二样品容纳容器包括固体样品加载器)，以及(ii)响应于接收第一信号或第二信号启动一个或更多信号特定的自动化步骤。只要微处理器26能够(i)辨认来自传感器12的第一和第二信号，以及(ii)响应于接收第一信号或第二信号启动一个或更多信号特定的自动化步骤，则微处理器26可相对于示例性色谱系统200处于任何位置上。
[0034]如图1-2中所示，本发明的色谱系统可包括使得示例分析过程的一个或更多过程步骤能够自动化的多个部件。以下提供了部件互动和过程步骤的描述。
[0035]1.自动化样品分析特征
本发明的自动化样品注射装置进一步使得色谱系统内的一个或更多过程步骤自动化。如上所述，本发明的自动化样品注射装置可包括样品注射站，该样品注射站构造成能够连接到色谱柱上并与色谱柱成流体连通；以及传感器，其可操作地适于(i)检测与样品注射站接触的样品容纳容器，以及(ii)响应于对样品容纳容器的检测，启动色谱系统内一个或更多容器特定的自动化步骤。该自动化样品注射装置还包括微处理器，该微处理器编程为
(i)辨认来自传感器的第一和第二信号，其中该第一和第二信号对应于不同的第一和第二样品容纳容器，以及(ii)响应于接收第一信号或第二信号而启动一个或更多信号特定的自动化步骤。
[0036]在一个示例性实施例中，第一样品容纳容器包括用于液体样品注射的注射器，而第二样品容纳容器包括用于固体样品注射的固体样品加载器。当第一样品容纳容器包括注射器时，微处理器响应于接收第一信号启动一个或更多信号特定的自动化步骤。合适的第一信号特定自动化步骤可包括但不限于，(i)阀预冲洗步骤，(ii)柱平衡步骤，(iii)样品注射步骤，包括启动机械驱动机构以便将注射器的柱塞推进注射器，造成注射器内的样品流入色谱柱，Qv)柱分离步骤，(V)柱空气吹扫步骤，(vi)阀后冲洗步骤，(vii)注射器漂洗步骤，包括启动机械驱动机构以便至少部分地从注射器移除柱塞，并允许流体流入注射器，以及(viii) (i)到(vii)的任何组合。在一些实施例中，微处理器响应于接收第一信号启动第一信号特定自动化步骤(i)到(vii)的每一步。
[0037]当第一样品容纳容器包括固体样品加载器时，微处理器响应于接收第二信号启动一个或更多信号特定的自动化步骤。合适的第二信号特定自动化步骤可包括但不限于，(i)阀预冲洗步骤，(ii)柱平衡步骤，(iii)样品注射步骤，包括启动穿过所述固体样品加载器并进入色谱柱的流动相溶剂的流体流，(iv)柱空气吹扫步骤，(v)阀后冲洗步骤，(vi)固体样品加载器空气吹扫步骤，以及(vii) (i)到(vi)的任何组合。在一些实施例中，微处理器响应于接收第二信号启动第二信号特定自动化步骤(i)到(vi)的每一步。
[0038]如上所指，可取决于多个因素启动一个或更多信号特定的自动化步骤，这些因素包括但不限于样品的类型(例如，液体或固体样品)，以及样品容纳容器的类型。在图3A-9B中描绘了多个示例性自动化步骤并描述如下。
[0039]在根据本发明的另一个示例性实施例中，一种用来用在色谱系统中的自动化样品注射装置包括样品注射站，该样品注射站构造成可连接到色谱柱上并与色谱柱成流体连通，其中该样品注射站构造成使得样品可注射到色谱柱的下部中。此构造允许快速除去柱中可能存在的任何气体并提供通过该柱的均匀流体流，其导致加速的柱平衡。
[0040]A.固体样品加载过程
一旦本发明的自动化样品注射装置检测到与样品注射站接触的呈固体样品加载器形式(例如，示例性固体样品加载器19)的样品容纳容器，则该自动化样品注射装置启动对色谱系统内的固体样品加载器特定的一个或更多自动化步骤。典型地，自动化样品注射装置向微处理器发送对固体样品加载器特定的信号，微处理器响应于接收容器特定的信号启动一个或更多信号特定的自动化步骤。
[0041]在一个示例性实施例中，对固体样品加载器特定的该一个或更多信号特定的自动化步骤包括图3A-7B中所示的一个或更多过程步骤的任何组合。例如，响应于检测固体样品加载器，该自动化的样品注射装置可如图3A-3B中所示启动阀预冲洗步骤。如图3A-3B中所示，多端口阀20的动态部件28旋转入位(本文称为“位置3”)，其中流动相材料(未示出)从流动相源23流过多端口阀20并进入废弃物收集器25。流动相材料往来多端口阀20的流动由实线F显示，而流动相材料通过多端口阀20的流动由图3A中的虚线F’显
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[0042]如图3B中所示，多端口阀20的动态部件28包括具有凹槽开口 301和302的60°凹槽281，120°凹槽283，具有凹槽开口 303和304的180°凹槽282，以及沿第一外表面284定位的开口 305和306。在此特定的自动化阀预冲洗步骤中，流动相材料(未示出)流入凹槽开口 304，通过180°凹槽282，并流出凹槽开口 303。
[0043]响应于检测固体样品加载器，该自动化的样品注射装置也可如图4A-4B中所示启动柱平衡步骤。如图4A-4B中所示，多端口阀20的动态部件28旋转入位(本文称为“位置4” )，其中流动相材料(未示出)从流动相源23流过多端口阀20并进入柱21。流动相材料往来多端口阀20的流动由实线F显示，而流动相材料通过多端口阀20的流动由图4A中的虚线F’显示。如图4B中所示,在此特定的自动化柱平衡步骤中,流动相材料(未示出)流入凹槽开口 301，通过60°凹槽281，并流出凹槽开口 302。
[0044]应该注意的是尽管图4A可显示为使人想到穿过柱21的流动相流体流在与重力流体流相同的方向上，但穿过柱21的流动相流体流可与重力相反。在一些实施例中，期望的是利用与重力相反的穿过柱21的流动相流体流，以便快速去除气体并提供通过柱的均匀流动相流体流。
[0045]响应于检测固体样品加载器，该自动化的样品注射装置还可如图5A-5B中所示启动固体样品注射步骤和分离步骤。如图5A-5B中所示，多端口阀20的动态部件28旋转入位(本文称为“位置I”)，其中流动相材料(未示出)流出流动相源23，通过多端口阀20，进入自动化样品注射装置10并通过定位在该自动化样品注射装置10内的固体样品加载器(未示出)，再次通过多端口阀20，并进入柱21。流动相材料往来多端口阀20的流动由实线F显示，而流动相材料通过多端口阀20的流动由图5A中的虚线F’显示。如图5B中所示，在此特定的自动化固体样品注射步骤和分离步骤中，流动相材料(未示出)流入凹槽开口 301，通过60°凹槽281，并流出凹槽开口 302，且然后进入凹槽开口 304，通过180°凹槽282，并流出凹槽开口 303。
[0046]如上所指，启动流动相材料(未示出)通过定位在自动化样品注射装置10内的固体样品加载器(未示出)可为来自传感器12(或微处理器26)的信号的结果，以激活控制到固体样品加载器19的流动相的流的部件(例如阀20)，并形成固体样品加载器和样品注射站的表面(例如样品注射站11的上表面112)或另一部件(例如筒15的上表面)之间的不透流体的密封。
[0047]响应于检测固体样品加载器，该自动化的样品注射装置可如图6A-6B中所示启动柱空气吹扫步骤。如图6A-6B中所示，多端口阀20的动态部件28旋转入位置3，其中空气(未示出)流出空气源24，通过多端口阀20并进入柱21。往来多端口阀20的空气的流动由实线F显示，而空气通过多端口阀20的流动由图6A中的虚线F’显示。如图6B中所示，在此特定的自动化柱空气吹扫步骤中，空气(未示出)流入凹槽开口 301，通过60°凹槽281，并流出凹槽开口 302。
[0048]应该指出的是在如图6A-6B中所示的柱空气吹扫步骤期间也可启动自动化阀冲洗步骤。如以上关于图3A-3B所讨论的，流动相材料(未示出)可从流动相源23流过多端口阀20，并进入废弃物收集器25，而空气(未示出)同时从空气源24流过多端口阀20并进入柱21。
[0049]响应于检测固体样品加载器，该自动化的样品注射装置甚至还可如图7A-7B中所示启动固体样品加载器空气吹扫步骤。如图7A-7B中所示，多端口阀20的动态部件28旋转入位(本文称为“位置5”)，其中空气(未示出)流出空气源24，通过多端口阀20，进入定位在该自动化样品注射装置10内的固体样品加载器(未示出)，再次通过多端口阀20，并进入废弃物收集器25。往来多端口阀20的空气的流动由实线F显示，而空气通过多端口阀20的流动由图7A中的虚线F’显示。如图7B中所示，在此特定的自动化固体样品加载器空气吹扫步骤中，空气(未示出)流入凹槽开口 304，通过180°凹槽282，并流出凹槽开口 303，且然后进入凹槽开口 302，通过60°凹槽281，并流出凹槽开口 301。
[0050]B.液体样品加载过程
一旦本发明的自动化样品注射装置检测到与样品注射站接触的呈液体样品加载器形式的样品容纳容器(例如，示例性注射器18)，则该自动化样品注射装置启动对色谱系统内的液体样品加载器特定的一个或更多自动化步骤。典型地，自动化样品注射装置向微处理器发送对液体样品加载器特定的信号，微处理器响应于接收容器特定的信号启动一个或更多信号特定的自动化步骤。
[0051]在一个示例性实施例中，对液体样品加载器特定的该一个或更多信号特定的自动化步骤包括图3A-4B，6A-6B和8A-9B中所示的一个或更多过程步骤的任何组合。例如，响应于检测液体样品加载器，该自动化的样品注射装置可启动如以上参照图3A-3B所述的阀预冲洗步骤，如以上参照图4A-4B所述的柱平衡步骤，或者阀预冲洗步骤和柱平衡步骤两者。
[0052]响应于检测液体样品加载器,该自动化的样品注射装置可如图8A-8B中所示也启动液体注射步骤。如图8A-8B中所示，多端口阀20的动态部件28旋转入位置1，其中定位在自动化注射装置10内的注射器(未示出)的液体样品流过多端口阀20并进入柱21。往来多端口阀20的液体的流动由实线F显示，而液体通过多端口阀20的流动由图8A中的虚线F’显示。
[0053]如上所指，液体样品流动的启动可能是来自传感器12 (或微处理器26)的信号的结果，以激活机械装置(例如，样品注射站11的上部站构件111)到注射器的柱塞(例如，示例性注射器18的柱塞182)上的运动。[0054]如图SB中所示，在此特定的自动化柱液体样品注射步骤中，液体样品(未示出)流入凹槽开口 304，通过180°凹槽282，并流出凹槽开口 303。
[0055]应该注意的是在液体注射步骤期间，流动相材料(未示出)不通过自动化样品注射装置10且用来使流动相材料(未示出)通过示例性色谱系统200的泵(未示出)被临时暂停。
[0056]在图8A-8B中所示的自动化液体注射步骤之后，自动化样品注射装置可进一步如以上参照图4A-4B所述启动使用位置4的柱分离步骤(即，类似于自动柱平衡步骤期间所使用的阀构造和流体流)。
[0057]响应于检测液体样品加载器(例如，注射器)，自动化样品注射装置还可进一步启动如以上关于图6A-6B所述的柱空气吹扫步骤，如以上关于图6A-6B所述的另一自动化阀冲洗步骤，或如以上所述同时执行两个步骤，假设两个步骤均利用位置3阀构造。
[0058]响应于检测液体样品加载器(例如注射器)，该自动化的样品注射装置甚至还可如图9A-9B中所示启动液体样品加载器(例如注射器)漂洗步骤。如图9A-9B中所示，多端口阀20的动态部件28旋转入位(本文称为“位置2”)，其中流动相材料(未示出)从流动相源23流过多端口阀20并进入定位在自动化样品注射装置10内的液体样品加载器(例如示例性注射器18)(未示出)。流动相材料往来多端口阀20的流动由实线F显示，而流动相材料通过多端口阀20的流动由图9A中的虚线F’显示。
[0059]如图9B中所示,在此特定的自动化漂洗步骤中，流动相材料(未示出)流入凹槽开口 308，通过120°凹槽283，并流出多端口阀20的动态部件28的第二外表面285上的凹槽开口 307。在此自动化漂洗步骤之后，自动化样品注射装置可启动如以上参照图8A-8B所述的另一液体注射步骤，以便从液体样品加载器(例如注射器)去除流动相材料(未示出)以及残留的液体样品材料(未示出)。可启动多个漂洗和液体注射步骤以便彻底地漂洗液体样品加载器(例如注射器)。
[0060]在启动图3A-9B中所示的一个或更多以上详细过程步骤之后，微处理器(例如微处理器26)可启动进一步的步骤，其中多端口阀20的动态部件28返回至期望的“终点”位置，例如图3A-3B和6A-6B中所示的位置3。
[0061]I1.制造自动化样品注射装置、多端口阀以及色谱系统的方法
本发明还涉及制造适合用来用在色谱系统中的自动化样品注射装置的方法。在一个示例性方法中，制造自动化样品注射装置的方法包括如下步骤:提供样品注射站(例如，样品注射站11)，该样品注射站构造成能够连接到色谱柱(例如柱21)上并与色谱柱成流体连通；以及将传感器(例如传感器12)联接到样品注射站上，该传感器可操作地适于(i)检测与样品注射站接触的样品容纳容器，以及(ii)响应于对样品容纳容器的检测，启动色谱系统(例如色谱系统200)内一个或更多容器特定的自动化步骤。
[0062]如上所指，传感器(例如传感器12)可远程地或直接地连接到样品注射站(例如样品注射站11)上。例如，远程传感器可检测与样品注射站的特定位置(例如，下部站构件110内或下面)接触的给定样品容纳容器的独特部分(例如，注射器的尖端部分)。备选地，直接连接的传感器可检测给定样品容纳容器和样品注射站的表面(例如上表面112)之间的表面接触程度。
[0063]制造自动化样品注射装置的方法还可包括提供微处理器(例如微处理器26)，该微处理器编程为以便(i)辨认来自传感器的一个或更多容器特定的信号，以及(ii)响应于接收容器特定的信号，启动色谱系统内的一个或更多容器特定的自动化步骤。该一个或更多容器特定的自动化步骤可包括但不限于将色谱系统(例如色谱系统200)内的多端口阀(例如多端口阀20)旋转到一个或更多不同的位置(例如图3A-9B中所示的位置)且各位置代表穿过该多端口阀并位于色谱系统的部件之间的不同的流体流。
[0064]本发明甚至还涉及制造色谱系统的方法。在一个示例性方法中，制造色谱系统的方法包括如下步骤:提供样品注射站(例如，样品注射站11)，该样品注射站构造成能够连接到色谱柱(例如柱21)上并与色谱柱成流体连通；将传感器(例如传感器12)联接到样品注射站上，该传感器可操作地适于(i)检测与样品注射站接触的样品容纳容器，以及(ii)响应于对样品容纳容器的检测，启动色谱系统(例如色谱系统200)内一个或更多容器特定的自动化步骤；以及将自动化样品注射装置连接到色谱柱上。
[0065]所公开的制造色谱系统的方法还可包括多个附加的步骤，包括但不限于，将一个或更多以下部件结合到色谱系统中:多端口阀(例如多端口阀20)，流动相源(例如流动相源23)，空气源(例如空气源24)，探测器(例如探测器22)，以及微处理器(例如微处理器26);以及提供用来用在色谱系统中的一个或更多不同类型的样品容纳容器(例如，注射器和/或固体样品加载器)。
[0066]在另一个示例性实施例中，制造色谱系统的方法包括提供多端口阀的步骤，该多端口阀构造成能够连接到色谱系统上并与色谱系统成流体连通，其中该多端口阀提供来往该色谱系统内的不同部件的穿过该阀的至少七条不同的流体流动通路。
[0067]II1.使用自动化样品注射装置、多端口阀或两者的方法
本发明还涉及在色谱系统中使用自动化样品注射装置，多端口阀，或两者的方法。在一个示例性实施例中，在色谱系统中使用自动化样品注射装置的方法包括分析可能包含至少一种分析物的测试样品的方法，其中该方法包括将样品容纳容器定位在自动化样品注射装置的样品注射站内的步骤，该样品注射站与色谱柱成流体连通，并被传感器监视，该传感器可操作地适于(i)检测与样品注射站接触的样品容纳容器，以及(ii)响应于样品容纳容器的检测，启动色谱系统内一个或更多容器特定的自动化步骤。在此示例性方法中，在定位步骤之后，该方法自动地分析色谱系统内的测试样品，而不需要操作员与色谱系统之间进一步的互动。此外，该方法自动地分析色谱系统内的测试样品，无需操作员在定位步骤之前或之后必须手动确认样品容纳容器的类型。
[0068]如上所指，该一个或更多容器特定的自动化步骤可包括当该样品容纳容器包括第一样品容纳容器(例如注射器)时的第一组容器特定的自动化步骤，以及包括第二样品容纳容器(例如固体样品加载器)时的第二组容器特定的自动化步骤，其中该第一组容器特定的自动化步骤不同于该第二组容器特定的自动化步骤。
[0069]在一个示例性实施例中，定位步骤包括将第一样品容纳容器(例如注射器)定位在样品注射站内。响应于此定位步骤，色谱系统启动第一组容器特定的自动化步骤，例如图3A-4B, 6A-6B以及8A-8B中所述的一个或更多步骤。在一个期望的实施例中，第一组容器特定的自动化步骤中的至少一个步骤包括如图9A-9B中所述的自动化注射器漂洗步骤。
[0070]在另一个示例性实施例中，定位步骤包括将第二样品容纳容器(例如固体样品加载器)定位在样品注射站内。响应于此定位步骤，色谱系统启动第二组容器特定的自动化步骤，例如图3A-7B中所述的一个或更多步骤。在一个期望的实施例中，第二组容器特定的自动化步骤中的至少一个步骤包括如图7A-7B中所述的自动化固体样品加载器空气吹扫步骤。
[0071]应该注意的是除了上述自动化步骤，部件可用于手动准备泵，以及干燥固体样品加载器(例如固体样品加载器19)。为了手动准备泵，将使用位置2阀构造来将期望的溶剂/泵准备液体抽过泵(未示出)，通过多端口阀20并进入液体样品加载器(例如注射器)。图9A-9B提供位置2阀构造的视图。
[0072]干燥固体样品加载器(例如固体样品加载器19)的过程可利用如图7A-7B中所示的位置5阀构造。在此过程中，空气将简单地离开准备步骤也可通过利用如图7A-7B中所示的与重新进入多端口阀20相反的固体样品加载器(例如固体样品加载器19)来自动化。
[0073]示例
本发明还通过以下示例进行图示，其不以任何方式解释为对本发明的范围强加限制。相反，应清楚地理解可能必须采取其各种其它的实施例、改型及等价物，在阅读本文的描述后，本领域技术人员可能想到这些其它的实施例、改型及等价物，而不背离本发明的精神和/或所附权利要求的范围。
[0074]示例 I
使用结合了根据本发明的阀的Revelerisl,此处将12g Reveleris25mL/min用95/5己烷/乙酸乙酯平衡4分钟。该阀然后被移动到第二位置，此处筒进口通过该阀连接到样品加载注射器上。将邻苯二甲酸二辛酯、阿尔法维生素E和德尔塔维生素E各含有10mg/ml的4毫升样品加载到注射器中，将注射器连接到阀上并推动到柱的头部上。然后将阀切换回位置I且通过使95/5的己烷/乙酸乙酯以25mL/min的速度流过筒，直至从该柱洗脱全部三种化合物(约10分钟)，以形成分离。同时压缩空气流过该阀至ELSD上的喷雾器。之后，该阀被切换至第三位置，在此处空气吹扫来自用过的筒的剩余溶剂。
[0075]尽管已经用有限数量的实施例描述了本发明，但这些特定的实施例不意图限制如本文另外描述和要求的本发明的范围。在查看本文的示例性实施例后对本领域技术人员明显的是进一步的改型、等价物以及变型都是可能的。示例以及本说明书剩余部分中的所有部分及百分比都按重量计算，除非另外规定。此外，说明书或权利要求书中所述的任何数量范围，例如代表特定的特性组、测量单元、状况、物理状态或百分比，意图在字面上通过引用或其它方式明确地结合在本文中，落入此类范围内的任何数字，包括如此描述的任何范围内的任何数量的子集。例如，无论何时公开具有下限RL以及上限Ru的数量范围，落入该范围内的任何数值均被特别地公开。特别是，处在该范围内的以下数值R被特别地公开:R =RL + k(Ru -RL)，此处k是从1%到100%以1%的增量变化的变量，例如，k是1%, 2%, 3%,4%, 5%....50%, 51%, 52%....95%, 96%, 97%, 98%, 99%,或 100%此外，如上计算的由R的任何两个值代表的任何数值范围也被特别地公开。由前面的描述以及附图，除了本文所示及描述的那些之外，本发明的任何更改对于本领域技术人员都将变得显而易见。此类更改意图落入所附权利要求的范围内。本文引用的所有公开通过它们的整体引用而结
口 O
【权利要求】
1.一种多端口阀，包括: (a)包括至少四个端口的静止部件；以及 (b)邻近所述静止部件的动态部件，其中所述多端口阀在一个位置上提供从每个端口到每另一个端口的流体路径。
2.如权利要求1所述的多端口阀，其特征在于，所述动态部件包括(i)具有沿所述动态部件的第一外表面的第一和第二 60°凹槽开口的60°凹槽，(ii)具有沿所述动态部件的第二外表面的第一和第二 120°凹槽开口的120°凹槽，所述第二外表面与所述第一外表面相对，以及(iii)具有沿所述动态部件的所述第一外表面的第一和第二 180°凹槽开口的180°凹槽。
3.如权利要求1所述的多端口阀，其特征在于，所述端口包括与样品注射站的出口成流体连通的第一端口，与所述样品注射站的入口成流体连通的第二端口，与流动相溶剂源成流体连通的第三端口，与色谱柱成流体连通的第四端口，与空气源成流体连通的第五端口，以及与废弃物收集器成流体连通的第六端口。
4.如权利要求1所述的多端口阀，其特征在于，所述多端口阀动态地进入至少六个不同的位置，所述六个不同的位置的每一个代表通过所述多端口阀并位于所述色谱装置的部件之间的不同的流体流。
5.一种色谱装置，包括: (a)权利要求1的多端口阀；以及 (b)与所述多端口阀成流体连通的色谱柱。
6.如权利要求1所述的色谱装置，其特征在于，所述色谱装置还包括自动化样品注射装置，所述自动化样品注射装置包括: (a)样品注射站，其构造成能够连接到所述色谱柱上且与所述色谱柱成流体连通；以及 (b)传感器，其可操作地适于(i)检测与所述样品注射站接触的样品容纳容器，以及(ii)响应于所述样品容纳容器的检测，启动所述色谱系统内一个或更多容器特定的自动化步骤。
【文档编号】G01N30/24GK103453179SQ201310252009
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2009年12月10日 优先权日:2008年12月10日
【发明者】J.M.小安德森, J.P.拜斯特伦, W.J.门多扎, R.萨里-诺尔德豪斯, N.皮查, B.布莱克 申请人:全技术联合公司