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流体装置

阅读:914发布:2020-05-11

专利汇可以提供流体装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且描述了一种用于分离在样本中的相的微 流体 装置(100)。这基于微流体捕集区域(110)、连接到它的通道(120、130)和连接到通道(120、130)上的集成输入部(I1、I2)和输出部(U1、U2)。提供了附加的集成输入部(I3),其允许在装置中的流动被控制并且可防止样本和相的 泄漏 。,下面是流体装置专利的具体信息内容。

1.用于分离在样本中的相的微流体装置(100),所述微流体装置包括用于捕获感兴趣的相的捕集区域(110),其中,所述捕集区域在两侧上分别连接到第一管道(120)和第二管道(130),所述第一管道(120)和所述第二管道(130)均集成在所述微流体装置中,并且其中所述微流体装置(100)还
-包括连接到所述第一管道(120)的第一集成输入部(I1),用于将所述样本带到所述捕集区域(110)中,以分离所述感兴趣的相,
-包括连接到所述第二管道(130)的第一集成输出部(U1),用于一旦所述样本流经了所述捕集区域(110),则排放剩余的所述样本,
-具有第二集成输出部(U2),所述第二集成输出部连接到从所述第一管道(120)或所述第二管道(130)选出的所选择的管道,用于将分离的相经由该输出部洗脱出装置,-具有第二集成输入部(I2),所述第二集成输入部连接到第一管道(120)或第二管道(130)中的不是所述所选择的管道的那个,用于连接到,以能够将所述分离的相泵送出装置,以及
-具有第三集成输入部(I3),所述第三集成输入部也经由位于所述第二集成输出部(U2)的在所述所选择的管道上的连接部与所述微流体捕集区域(110)之间的连接部而连接到所述所选择的管道,并且经由所述第三集成输入部能控制在对相进行分离和对相进行洗脱期间的流体流动,
其特征在于,当所述微流体装置在运行中时和在洗脱所述感兴趣的相期间,当所述第三集成输入部(I3)在所述第一管道中时,所述第三集成输入部(I3)在回路中连接到所述第一集成输入部(I1),或者当所述第三集成输入部(I3)在所述第二管道(130)中时,所述第三集成输入部在回路中连接到所述第一集成输出部(U1),由此防止所述样本在洗脱期间分别经由所述第一集成输入部(I1)或所述第一集成输出部(U1)的损失。
2.如权利要求1所述的微流体装置(100),其特征在于,当所述微流体装置运行时和在分离所述感兴趣的相期间,所述第三集成输入部(I3)被构造成在所述所选择的管道中产生反压,并且没有流量有可能到所述第二集成输出部(U2)。
3.如前述权利要求中的一项所述的微流体装置(100),其特征在于,所述第二集成输出部(U2)连接到所述第一管道(120),并且所述微流体装置(100)被构造成,在它运行时,流动方向在分离和注射期间是相反的。
4.如权利要求1至2中的一项所述的微流体装置(100),其特征在于,所述第二集成输出部(U2)连接到所述第二管道(130),并且所述微流体装置(100)被构造成,在它运行时,流动方向在分离和洗脱期间是相同的。
5.如前述权利要求中的一项所述的微流体装置(100),其特征在于,所述微流体装置(100)将第四集成输入部(I4)连接到非所选择的管道。
6.如前述权利要求中的一项所述的微流体装置(100),其特征在于,所述第二集成输出部(U2)被构造为经由该输出部来将所述分离的相洗脱到检测器或分析柱,并且所述第二集成输入部(I2)连接到泵,以能够将所述分离的相泵送到所述检测器或所述分析柱。
7.如前述权利要求中的一项所述的微流体装置(100),其特征在于,至少所述第一和第二集成输入部(I1、I2)适于连接到泵系统。
8.如前述权利要求所述的微流体装置(100),其特征在于,能由所述泵系统控制线性流动速度(S1、S2)。
9.如前述权利要求所述的微流体装置(100),其特征在于,所述线性流动速度(S1、S2)能由所述泵系统控制并且能通过考虑装置的固有的流体特征来控制。
10.如前述权利要求中的一项所述的微流体装置(100),其特征在于,由至少两个六通或六通以上的阀来实现外部输入部和输出部。
11.如权利要求1至9中的一项所述的微流体装置(1),其特征在于,使用至少一个十通阀来实现与所述输入部和所述输出部的外部连接部。
12.如前述权利要求中的一项所述的微流体装置(100),其特征在于,所述装置(100)设有柱结构、整体相、紧凑材料,它们适于捕获所述相。
13.如前述权利要求中的一项所述的微流体装置(100),其特征在于,所述装置(100)包括用于经由所述第一集成输入部(I1)装载样本的泵,包括用于经由所述第一集成输出部(U1)收集样本余料的废料收集器、在两个集成输出部(U2)上的到所述分析柱的联接件、用于经由所述第二集成输入部(I2)将所述相泵送到所述分析柱的分析泵。
14.如前述权利要求中的一项所述的微流体装置(100),其特征在于,所述分析柱集成到与捕集区域相同的微流体基板中。
15.一种色谱分析法系统,其中,所述系统包括如前述权利要求中的一项所述的微流体装置(100)。
16.将如前述权利要求中的一项所述的微流体装置(100)作为在色谱分析法过程中的固定相的用途。
17.一种用于操作如权利要求1至14中的一项所述的用于分离在样本中的相的微流体装置(100)的方法,所述方法包括
-通过经由所述第一集成输入部(I1)的输入和经由所述第一集成输出部(U1)的输出,将所述相捕集在所述微流体捕集区域(110)中,其中,在所述第二集成输出部(U2)所联接的通道中提供反压力,以防止对所述样本的洗脱,以及
-通过经由所述第二集成输入部(I2)并且到所述第二集成输出部(U2)的泵送将所述分离的相洗脱,其中,通过使用所述第三集成输入部(I3)关闭在回路中的所述第一集成输入部(I1)或所述第一集成输出部(U1)来避免所述分离的相经由所述第一集成输入部(I1)或所述第一集成输出部(U1)的损失,而当所述第三集成输入部(I3)在所述第一管道中时,所述第三集成输入部(I3)在回路中连接到所述第一集成输入部(I1),或者,当所述第三集成输入部(I3)在所述第二管道(130)中时,所述第三集成输入部在回路中连接到所述第一集成输出部(U1),由此防止在洗脱期间所述样本分别经由所述第一集成输入部(I1)或所述第一集成输出部(U1)的损失。
18.如权利要求18所述的方法,所述方法包括控制连接到至少两个输入部的泵系统,使得在工作模式中,所述装置(100)被双向地流经。
19.如权利要求18所述的方法,其特征在于,所述方法包括独立地控制各个线性流动速度(S1、S2)。

说明书全文

流体装置

技术领域

[0001] 本发明涉及分离液相的领域。更具体地,本发明涉及具有用于分离液相的特定构造的微流体系统,该微流体系统例如用于色谱分析法。

背景技术

[0002] 利用流体传播的化学反应器系统有诸多应用场合,包括化学成分的生产、纳米颗粒合成、成分分离和/或提取等。
[0003] 在基于流体传播的分离技术中,通常利用各种物质在流动相和在固定相的亲和性的差异和/或用于成分的分配的分配系数的差异。由于每种物质具有它自己的对固定相的“结合”,它们将以流动相更快地或更慢地移动,并且由此,某些物质可从其它物质分离。原则上,这可适用于任何成分,其优点在于不需要材料蒸发以及温度变化仅具有可忽略不计的效果。
[0004] 用于分离混合物的分离技术的具体例子是色谱分析法,例如用于能够精确地分析混合物。存在各种各样类型的色谱分析法,诸如气相色谱法、凝胶色谱法、薄层色谱法、吸附色谱法、亲和色谱法、液相色谱法等。
[0005] 在液相色谱法的过程中,分析所感兴趣的相通常首先从混合物中捕获,以接着能够将其送入到检测器或注入到分析柱中。对所感兴趣的相的捕获通常在捕集柱中发生,在捕集柱中利用各种物质在流动相和在固定相的亲和性的差异和/或用于在其组分中混合物的分配的分配系数的差异。
[0006] 因为常常需要对少量样本进行分析,所以重要的是在样本流经装置时,尽可能高效地处理样本所有有用的部分,并且没有损失。在传统的装置中,在系统中的各种部件、诸如例如捕集柱和分析柱通常使用连接件和联接在一起。切换这些阀接着允许在诸如装载样本、分离样本的液相以及将所分离的感兴趣的相注射到检测器或分析柱中的各种动作期间控制流体流动。然而,由于它们在现有技术装置的特定构造中的位置,这些阀和连接件常常也具有样本的一部份滞留在阀的死体积中或由阀引入的缺点。这不仅对可用的样本的量有负面影响,而且会引起对各种所分离的相的污染,导致分离发生得不太高效。此外,在传统的结构中,这些死体积在注射步骤中会使得显著的栓塞扩大,导致对分析分离的负面影响。所使用或工作的体积越小,影响将越大。
[0007] 换言之,存在改进的空间。

发明内容

[0008] 本发明的目标是提出良好的微流体系统和用于分离液相的方法。
[0009] 本发明的各实施例的优点是提供了如下的微流体装置,其中,各种连接件在微流体平层面为集成的。
[0010] 本发明的各实施例的优点是,用于在使用装置(装载样本、分离相、注射所感兴趣的相)时控制流体流动以用于各种动作的阀可在构造中定位成,使得它们对所研究的样本仅产生最小的死体积或甚至没有死体积。
[0011] 本发明的各实施例的优点是提供了如下的微流体装置,其可连接到阀回路中,使得它在运行期间不受连接部和阀的体积的影响。
[0012] 本发明的各实施例的优点是,可减小或甚至避免在连接回路中发生堵塞的可能性,该堵塞是由于小颗粒、聚集或大分子累积所引起的。
[0013] 本发明的各实施例的优点是,可双向流经该微流体装置,没有固定相泄漏险。
[0014] 本发明的各实施例的优点是,可双向流经该微流体装置,由此流速可以在微升(micro-litres)每分钟的范围内以及在纳升(nano-litres)每分钟的范围内。
[0015] 本发明的各实施例的优点是,可经由至少两个输入部来流过充填有固定相的微流体装置。
[0016] 上述目标通过根据本发明的装置来实现。
[0017] 本发明一方面涉及用于分离在样本中的相的微流体装置,该微流体装置包括用于捕获感兴趣的相的微流体捕集区域,其中,该微流体捕集区域在两侧上分别连接到第一管道和第二管道,第一管道和第二管道均集成到该微流体装置中,并且由此该微流体装置还[0018] 具有连接到第一管道的第一集成输入部,用于将样本带入到捕集区域中以分离感兴趣的相,
[0019] 具有连接到第二管道的第一集成输出部,用于一旦样本流经了捕集区域,则排放剩余的样本,
[0020] 具有连接到从第一管道或第二管道所选择的管道的第二集成输出部,用于将所分离的相经由该输出部洗脱,
[0021] 具有连接到第一管道或第二管道中不是所选择的管道的的第二集成输入部,用于连接到以能够将所分离的相泵送出装置,以及
[0022] 具有第三集成输入部,其也经由位于第二集成输出部在所选择的管道上的连接部与微流体捕集区域之间的连接部而连接到所选择的管道,并且经由该第三集成输入部,可控制在对相进行分离和对相进行洗脱的过程中的流体流动。
[0023] 当相被洗脱到检测器或分析柱时,该相不再需要经过阀,这是优点。本发明的优点是避免了在装置中由于小颗粒(即,相)的累积引起的阻塞。本发明的优点是避免了在使用阀时发生的死体积。这在小体积的情况下当然是相关的。
[0024] 当该微流体装置运行时以及在分离感兴趣的相的过程中,第三集成输入部可构造为在所选择的管道中产生反压力,使得不可能有到第二集成输出部的流量。
[0025] 本发明的各实施例的优点是可防止在装载和分离期间样本泄漏到分析柱。
[0026] 在微流体装置在运行中时和在洗脱感兴趣的相的过程中,当第三集成输入部在第一管道中时,第三集成输入部可在回路中与第一集成输入部连接,或当第三集成输入部在第二管道中时,第三集成输入部可在回路中连接到第一集成输出部,由此防止在洗脱期间样本分别经由第一集成输入部或经由第一集成输出部损失。
[0027] 第二集成输出部可连接到第一管道,并且微流体装置可构造为使得,在运行中,流动方向在分离和注射的过程中是相反的。微流体装置允许双向的流动方向是本发明的优点。
[0028] 第二集成输出部可连接到第二管道,并且微流体装置可构造为使得,在运行中,流动方向在分离和洗脱期间是相同的。
[0029] 微流体装置可具有连接到非所选管道的第四集成输入部。此外,系统可还具有附加的输入部和/或输出部,并且可提供其它输入部以控制在附加的输入部和/或输出部中的流动。
[0030] 第二集成输出部可构造为将所分离的相经由该输出部而洗脱到检测器或分析柱,并且第二集成输入部可连接到分析泵,以能够将所分离的相泵送到检测器或分析柱。
[0031] 至少第一和第二集成输入部可适于连接到泵系统。
[0032] 线性流动速度(S1、S2)可由该泵系统控制。
[0033] 线性流动速度(S1、S2)可由该泵系统控制,并且可通过考虑装置的固有流体特征来控制。
[0034] 可借助至少两个六通阀或六通以上的阀来实现用于输入部和输出部的外部连接部。
[0035] 可借助至少一个十通阀来实现用于输入部和输出部的外部连接部。
[0036] 装置可设有适于捕获该相的柱结构、整体相或紧凑材料。
[0037] 装置可包括用于经由第一集成输入部来装载样本的泵、可包括用于收集经由第一集成输出部排放的样本余料的废料收集器、可包括用于经由第二集成输入部将该相泵送到分析柱的与分析柱的联接件。
[0038] 本发明也涉及色谱分析法系统,其中,系统包括如上所述的微流体装置。
[0039] 本发明也涉及如上所述的微流体装置在色谱分析法过程中作为固定相的用途。
[0040] 本发明还涉及用于操作用于如上所述地分离在样本中的相的微流体装置的方法,该方法包括:
[0041] 通过经由第一集成输入部的输入和经由第一集成输出部的输出将相捕集在微流体捕集区域中,其中,在通道中提供反压力,以防止样本的洗脱,第二集成输出部联接到该通道,以及
[0042] 通过经由第二集成输入部泵送到第二集成输出部来洗脱所分离的相,其中,通过使用第三集成输入部来关闭在回路中的第一集成输入部或第一集成输出部来防止所分离的相经由第一集成输入部或第一集成输出部的损失。
[0043] 本发明的各实施例的优点是,当从对相进行分离切换到对相进行洗脱时,在瞬时压力下发生松弛。由此,其优点是可减小系统紊乱或所分离的相损失的风险。
[0044] 方法可包括控制连接到至少两个输入部的泵系统,使得在工作模式中,双向流经该装置。
[0045] 方法可包括独立地控制各个流动方向上的速度(S1、S2)。
[0046] 在所附的独立权利要求从属权利要求中已包括了本发明的具体和较佳的方面。从属权利要求的特征可与独立权利要求的特征组合以及与诸如所指示的其它从属权利要求的特征组合,而不仅如权利要求中明确提出的那样。
附图说明
[0047] 图1A和图1B示出根据本发明的一个实施例的分别具有单向或双向流动的微流体装置的示意图。
[0048] 图1C示出根据本发明的一个实施例的微流体装置的示意图,在该微流体装置中设有附加的集成输入部。
[0049] 图2A至2C示出根据本发明的一个实施例的使用多端口阀的微流体装置的第一具体示例的示意图,其中,图2A示出在装载样本期间阀的位置,图2B示出在分离各阶段期间阀的位置,并且图2C示出在注射到检测器或分析柱中时阀的位置。
[0050] 图3A至3C示出根据本发明的一个实施例的使用多端口阀的微流体装置的第二具体示例的示意图,其中,图3A示出在装载样本期间阀的位置,图3B示出在分离各阶段期间阀的位置,并且图3C示出在注射到检测器或分析柱中时阀的位置。
[0051] 图4A至4C示出根据本发明的一个实施例的使用多端口阀的微流体装置的第三具体示例的示意图,其中,图4A示出在装载样本期间阀的位置,图4B示出在分离各阶段期间阀的位置,并且图4C示出在注射到检测器或分析柱中时阀的位置。
[0052] 各附图仅是示意性的而非限制性的。出于说明性目的,在附图中一些部件的尺寸会放大并且不是按比例示出的。在权利要求中使用的附图标记不可理解为限制保护范围。在各个附图中,相同的附图标记表示相同或类似的元件。

具体实施方式

[0053] 将参照某些附图并且相对于具体的实施例描述本发明,然而,本发明将不限制于其而仅由权利要求限制。
[0054] 在整个说明书中参照“一个实施例”或“一实施例”意味着结合该实施例描述的具体特征、结构或特点已被包括在本发明的至少一个实施例中。因此,在整个说明书的各个位置中表达“在一个实施例中”或“在一实施例中”的出现不一定都需要已知参照同一实施例,但可以这样作。此外,在一个或多个实施例中可以像对本领域技术人员基于本公开是显然的那样以任何合适的方式组合具体的特征、结构或特点。
[0055] 类似地,应理解的是,在本发明的示例性实施例的描述中,本发明的各种特征有时一起组合在一个单个实施例中,其附图或描述用于使该公开简单化,并且用于帮助理解本发明的各方面中的一个或多个。本公开的该方法因此不应诠释为本发明需要比在各个权利要求中明确提到的要多的特征的意图的反映。相反,如以下权利要求反映的,本发明的方面比先前所公开的一个单一实施例的所有特征少。所以,在详细描述之后的权利要求已被清楚地包括在该详细描述中,而各个独立权利要求是本发明的单独的实施例。
[0056] 此外,尽管文中描述的一些实施例包含包括在其它实施例中的一些特征,但不包含其它特征,来自各个实施例的特征的组合意在处于本发明的范围中,并且如本领域技术人员所理解地那样形成这些各个实施例。例如,在以下权利要求中,所描述的任何实施例能以任何组合来使用。
[0057] 此外,在说明书和权利要求书中,术语第一、第二、第三和类似表述是用于区分类似的元件,而不一定用于描述顺序、也不用于时间、也不用于空间、也不用于排序也不用于任何其它方式。应理解的是,以这样的方式使用的术语在合适的情况下是可互换的,并且所描述的发明的各实施例适合于以与这里所述或所示的不同的顺序工作。
[0058] 此外,在说明书和权利要求中使用的术语顶部、底部、之上、前部和类似表述是用于描述的目的,而不一定是描述相对位置。应理解的是,所使用的术语在给定的情况下是可互换的,并且文中所描述的发明的各实施例也适合于根据与这里所述或所示的不同的定向运行。
[0059] 应注意到,如在权利要求中使用的,术语“包括”不应理解为限制后文所描述的物品;该术语不排除其它元件或步骤。其可被诠释为指定指示所提到的特征、数值、步骤或部件的存在,但是不排除一个或多个其它特征、数值、步骤或部件、或它们的组的存在或附加。所以,表述“包含物品A和B的装置”的范围不应被限制为仅由部件A和B构成的装置。其意味着:对于本发明,A和B是装置仅有的相关部件。
[0060] 在此所提供的描述中,公开了大量具体特征。因而,要理解的是,本发明的各实施例可在没有这些具体特征的情况下实施。在其它情况下,未详细示出已知方法、结构和技术,从而保持该描述清楚。
[0061] 在本发明中,参照“集成管道”、“集成输入部”或“集成输出部”的情况下,参照的是在整体式的微流体载体例如芯片中的各种各样的内置管道、内置输入部或内置输出部,在该载体上设有各种装置。在本发明中参照泵的情况下,参照的不仅是液压泵,而且可替代地使用泵阵列,诸如例如压力驱动泵、蠕动泵电渗泵、压电泵、喷射泵等。
[0062] 在本发明中参照分离相的情况下,也可参照的是捕获相或净化相或将样本分成两个或更多个相。
[0063] 在本发明中参照洗脱相的情况下,也可参照移动相,通常是将相从装置移除。
[0064] 本发明涉及用于分离液相的微流体装置。也可参照作为微流体捕集柱的微流体装置。相的分离可在液体色谱分析的框架中非常有利地使用,不过在本发明中不限于此。根据本发明的各实施例,描述了一种微流体装置,它包括用于捕获感兴趣的相的微流体捕集区域。因此,各实施例的优点是,提供了其中不需要在芯片级别引入阀的解决方案,而是提供了简单的解决方案,以提供用于各分离阶段的紧凑装置,其中,系统中没有死体积所导致的不利的影响发生。此外,借助该简单的解决方案,仍然获得用于分离和随后洗脱相的所有功能。
[0065] 在本发明的各实施例中,微流体捕集区域在两侧上、例如在彼此相对的两侧上分别连接到第一管道和第二管道,该第一和第二管道均集成到微流体装置中。该微流体装置还包括连接到第一管道的第一集成输入部,用于将样本带到捕集区域,在该捕集区域中,感兴趣的相将被分离。它也包括连接到第二管道的第一集成输出部,用于在样本已经过微流体捕集区域并且感兴趣的相已经被固定住之后排放剩余的样本。
[0066] 该微流体装置也包括连接到从第一管道或第二管道中选择的所选择的管道的第二集成输出部,用于将所分离的相从装置经由该输出部洗脱,以及连接到第一管道或第二管道中的不是所选择的管道的第二集成输入部,用于连接到泵从而能够将所分离的相泵出装置。
[0067] 此外,该微流体装置也包括第三集成输入部,其也经由位于第二集成输出部的在所选择的管道上的连接部与微流体捕集区域之间的连接部而连接到所选择的管道,并且经由该第三集成输入部,可控制在分离相和洗脱相的过程中的流体流动。
[0068] 如将示出的,用于分离和洗脱的柱可基于单向的流动方向或基于双向的流动方向,即,由此在分离相和洗脱所分离的相之时,使用不同的(相反的)流动方向。
[0069] 将参照附图描述本发明的实施例的其它特征和优点。这里应注意的是,本发明不限于在这些附图中示出的或在这些示例中描述的特定实施例,而仅由权利要求限制。
[0070] 图1A示出根据本发明的一个实施例的用于分离在样本中的相的微流体装置100的示意图。微流体装置包括用于捕获感兴趣的相的微流体捕集区域110。该微流体捕集区域110可例如包括适于捕获感兴趣的相的柱结构、整体相或紧凑材料,如图1A中所示,但本发明不限于此。捕集区域110可通常具有在1mm至50mm的长度、0.1mm至50mm的宽度和1μm至2mm的深度的范围中的尺寸。微流体捕集区域110集成到包括装置或装置的大部分的微流体芯片中。微流体装置100在两侧上分别连接到第一管道120和第二管道130,第一管道120和第二管道130均集成到微流体装置100中。第一管道和/或第二管道的典型直径在10μm至500μm的范围中,或在正方形截面的情况下,有10μm至500μm的宽度和0.5μm至5000μm(5mm)的深度。在图1A中示出的微流体装置100还具有连接到第一管道120的第一集成输入部I1和连接到第二管道的第一集成输出部U1。样本可经由该输入部和输出部被引入到捕集区域中,以分离感兴趣的相。当感兴趣的相被固定到捕集区域100中时,剩余的样本被排放。其可例如排到余料容器,不过对样本的这部分的进一步操作、加工或处理仍然是可能的。此外,微流体装置100还包括连接到第二管道130的第二集成输出部U2,用于经由该输出部洗脱所分离的相。该洗脱可包括将所分离的相运送到检测器、将所分离的相注射到分析柱中等(在图中未示出)。图1A的微流体装置100还通常包括连接到第一管道120的第二集成输入部I2,借助该输入部来泵送要洗脱的相。第二集成输入部I2可连接或连接到泵(图中未示出),以能够将所分离的相经由第二集成输出部U2泵送出装置。该洗脱可能例如对于检测器或分析柱而发生。如图1A示出的装置的流动方向对于分离和洗脱是相同的,使得可参照具有单一方向流动的装置。
[0071] 此外,图1A的微流动装置100包括第三集成输入部I3,除了集成输出部U2,该第三集成输入部I3也连接到第二管道130。第三集成输入部I3位于第二集成输出部U2的在二管道130上的连接部与微流体捕集区域110之间。
[0072] 图1A的微流体装置100运行如下:将样本带到第一集成输入部I1,该样本的感兴趣的相要被分离或隔离。由于第一集成输入部连接到第一管道120,样本被带到微流体捕集区域110。感兴趣的相在这里被分离。没有所分离的相的剩余样本接着经由第一集成输出部U1从微流体捕集区域110移除。本发明的各实施例的优点是,当装载和分离样本时,不会发生经由第二集成输出部U2的样本损失。该损失是通过使用第三集成输入部I3而变得不可能的,该输入部在装载样本和分离相期间连接到泵,并且在第二管道130中产生反压力,并且这样使得不可能流动到第二集成输出部U2。于是,在不在微流体基板中使用物理截流阀的情况下,避免了样本例如泄漏到检测器或分析柱。一旦剩下的分离后样本已经由第一集成输出部U1排出,在微流体捕集区域110中被捕获或分离的相将通过经由第二集成输入部I2的泵送而经由集成输出部U2被泵送出捕集区域110,该第二集成输入部在一侧上连接到分析泵,而在另一侧上连接到第一管道120。再次,使用第三集成输入部I3,防止液体流经由附加管道(parasite tube)逸出。更具体地,通过将第三集成输入部I3在回路中连接到第一集成输出部,避免了所分离的相会经由第一集成输出部而不是经由第二集成输出部离开装置。特别考虑到所分离的相通常为较小的量,没有任何损失是重要的。
[0073] 所以液体流可在分离相和注射相期间经由第三集成输入部I3控制。
[0074] 图1B示出根据本发明的替代实施例的微流体装置100的示意图。与图1A中示出的微流体装置的区别在于,系统构造为用于双向流动,其中,在分离和洗脱时的流动方向因此是相反的。该微流动装置100因此包括与关于图1A所示出的实施例的描述相类似的部件。然而,在图1B中,第二集成输出部U2连接到第一管道120而非第二管道。因此,对应的集成输入部连接到第二管道130。这样,可在与用于装载样本的流动方向相反的流动方向中发生对所捕获的相的洗脱。这里,图1B的微流体装置也包括第三集成输入部I3,除了集成输出部U2,该第三集成输入部也连接到第一管道130。第三集成输出部I3位于第二集成输出部U2在第一管道130上的连接部与微流体捕集区域110之间。
[0075] 图1B的微流体装置100运行如下:将样本带到第一集成输入部I1,样本的感兴趣的相要被分离。由于第一集成输入部连接到第一管道120,样本被带到微流体捕集区域110。感兴趣的相在这里被分离。没有了所分离的感兴趣的相的剩余样本接着经由第一集成输出部U1从微流体捕集区域110被移除。通过经由第三集成输入部I3来产生压力,避免了样本经由第二集成输出部U2而非捕集区域的流动。一旦剩下的分离后样本已经由第一集成输出部U1排出,在微流体捕集区域110中的被捕获或分离的相将经由第二集成输入部I2被泵送出捕集区域110,该第二集成输入部连接到分析泵并且连接到第二管道130。通过将第三集成输入部I3在回路中连接到第一集成输入部I1,避免了在洗脱时经由第一集成输入部I1的损失。所以在这里,也可在分离相和注射相期间经由第三集成输入部I3来控制液体流。
[0076] 图1A和1B的微流体装置100不采用集成的阀。此外,因为输入和输出元件是集成的,它们确保了紧凑的微流体装置。尽管使用阀以完成各种连接部,例如从输入部到泵的连接或用于产生在输入部和/或输出部彼此之间回路的连接部,装置的具体构造以及阀在装置的外部并且在其之前不在相的洗脱的直接路径中这一事实,确保了不存在死体积,并且因此没有所分离的相的损失,也没有与洗脱的栓塞相关联的分散。换言之,实现了用于精确分离相的紧凑装置。
[0077] 作为示例,也还示出了图1C的微流动装置100。在此提供了其它的、附加的集成通路。这可例如允许通过在装载样本时,在第一管道中在第一和第二集成通路之间产生压力来避免到第二集成输入部的样本损失。更一般地,应注意的是,根据本发明的各实施例的装置,除了所示出的输入部和输出部,可设置其它附加的输入部和输出部,根据在前述示例中的另外的第三集成输入部的想法,可存在其它输入部以控制在其它附加的输入部和输出部中的流动。
[0078] 如进一步示出的那样,但不是限制这里的实施例,在以下附图中示出根据示例性实施例的具体实施方式的微流体装置的示意图。其中给出了使用外部的六通阀和/或十通阀的示例。应注意的是,这些仅仅是一些示例,其中外部阀可当然地不同地实施,由此,六通阀可例如由正确构造的两个三通阀替代。
[0079] 在第一具体实施方式中,示出使用两个六端口阀和一个十端口阀的微流体装置。图2A至2C分别示意地示出阀的构造和用于装载样本、分离和洗脱的微流体装置的关联构造。微流体装置100联接到用于注射部的第一六端口阀210、用于柱的第二六端口阀220和用于柱的十端口阀230。多端口阀的各种位置导致各端口的各种互连,从而可在它们之间在装置的输入部与输出部之间实现各种构造和/或实现这些输入部和输出部与泵的各种构造。
[0080] 图2A示出在装载样本期间阀的位置。这里,样本的装载在六端口阀中的一个六端口阀210中发生,其独立于装置。样本以注射回路240而被带入到阀中,使得其随后可被高效地引入到装置中用于分离。为此,例如使用注射针242和附加的注射阀244,尽管其它装置也是可能的。
[0081] 在图2A中描述的实施例如下地运行以装载样本:通过使用注射针242经由端口6将样本注射到第一多端口阀210中。样本接着经过在阀5、6、3、4之间的路径流动离开,并且将定位到注射回路240中。
[0082] 一旦样本装载到注射回路240中,第一、第二和第三多端口阀将被手动或自动调节,使得样本可被带到捕集区域110内,并且感兴趣的相可被分离。图2B示出在分离相期间的阀位置。在该阶段中,注射回路240连接到装载泵250,并且经由十通阀上的端口连接到捕集区域110。对于第二侧,捕集区域110连接到十端口阀230的其它端口。于是,在例如装载泵的第一泵250、注射回路240与捕集区域110之间形成路径,使用装载泵允许样本流动到捕集区域110。此外,形成从捕集区域的第一输出部到输出管道270的另一路径。第三多端口阀的各端口提供与第三集成输入部的连接,其确保样本不经过已经也连接到捕集区域110的分析柱140。为此,第三多端口阀的端口1连接到泵或压力阀或压力箱280,并且在另一侧上经由端口6连接到第三集成输入部。应注意的是,分析柱140也可像捕集区域一样集成到相同的微流体基板。分析柱140可接着也永久连接到捕集区域140。
[0083] 在图2B中描述的实施例如下地运行以分离样本:在注射回路240中的样本由装载泵带到第一管道。当样本被泵送到入口或第一管道时,连接到处于在第一管道中产生的压力下的第三集成输入部的泵、压力阀或压力箱280预示着样本不能流到检测器或分析柱140。在样本已穿过捕集区域110并且它的相已因此被分离后,样本的废料或余料经由如下路径排放,该路径由在第二管道与第二多端口阀之间的连接部形成。该构造确保具有主动的抗栓塞功能的在捕集区域110与分析柱140之间的零死体积连接部。
[0084] 现在相被分离了,该相通常必须被从装置中取出,例如取出到检测器或分析柱。为此,流体将被注入到捕集区域中,所分离的相会动起来,并且通往检测器或分析柱。图2C示出在洗脱到例如检测器或分析柱时,阀的位置。为此,例如被称为微泵或分析泵的泵260经由十点阀230而连接到捕集区域110和第二管道。所分离的相会接着流到捕集区域110,并且经由第二集成输出部被带到分析柱140(在当前实施例中)。其它输入部和输出部经由在十端口阀和六端口阀上的剩余端口联接到堵塞部,使得没有流动可能并且没有相可以泄漏到这些管道中。装载泵250连接到余料输出部252。
[0085] 图3A至3C示出使用三个六端口阀的微流体装置的第二具体示例的示意图。在该示例中,装载和分离与在第一具体示例中所描述的类似地发生。然而,在图3C示出的在洗脱中,第一集成输入部和第三集成输入部经由六端口阀中的一个在回路中连接在一起,而没有使用堵塞部,使得这里也不可能有流量。这也导致事实上没有相可泄漏。
[0086] 图4A至4C示出使用一个六通阀和一个十通阀的微流体装置的第三具体示例的示意图。这里各个端口最佳地构造以取得与在第二具体示例中所述的相同的有效的构造。
[0087] 在第二方面中,本发明还涉及色谱分析法系统,包括如在第一方面中所述的装置和连接到该装置的分析柱,来自样本的特定的相可经由该系统注射到分析柱中。该色谱分析法系统的其它部件可如现有技术中已知的色谱分析法系统中的那样。本色谱分析法系统的特征和优点与在对于来自第一方面的微流体装置的各实施例的描述中所提供的特征和优点对应。
[0088] 在第三方面中,本发明还涉及将根据来自第一方面的各实施例中的一个的微流体装置用作色谱分析过程中的固定相。
[0089] 在第四方面中,本发明涉及用于操作微流体装置以分离在样本中的相的方法。该微流体装置由此与如在来自第一方面的各实施例中所述的微流体装置对应。该方法包括通过经由第一集成输入部的输入和经由第一集成输出部的输出来将相捕集在微流体捕集区域中,由此在第二集成输出部(U2)所联接的通道中提供反压力,以防止样本的洗脱。该方法也包括通过经由第二集成输入部泵送并且到第二集成输出部来洗脱所分离的相,由此,通过使用第三集成输入部闭合在回路中的第一集成输入部或第一集成输出部,来防止经由第一集成输入部或第一集成输出部的所分离的相的损失。该方法也可包括控制连接到至少两个输入部的泵系统,使得在工作模式中该装置被双向地流经。沿各个流动方向的流动速度也可被控制。其它方法步骤可与如在第一方面中所述的装置的各种特征的功能对应。
[0090] 前述描述给出了本发明的某些实施例的细节。然而清楚的是,不管上文在文本中如何详细,本发明可以许多方式应用。应注意的是,在描述本发明的某些特征或方面时,对某些术语的使用不应理解为意味着文中的术语被再限定为限制于术语所联接到的本发明的具体特征或方面。
[0091] 附图标记
[0092] 100 微流体装置
[0093] 110 微流体捕集区域
[0094] 120 第一管道
[0095] 130 第二管道
[0096] 140 检测器或分析柱
[0097] 210 用于注射的六端口阀
[0098] 220 用于柱的六端口阀
[0099] 230 用于柱的十端口阀
[0100] 240 注射回路
[0101] 242 注射针
[0102] 244 注射阀
[0103] 250 装载泵
[0104] 252 余料
[0105] 260 微泵
[0106] 270 余料
[0107] 280 压力箱
[0108] 290 具有主动反阻塞的零死体积连接
[0109] I1 第一集成输入部
[0110] I2 第二集成输入部
[0111] I3 第三集成输入部
[0112] I4 第四集成输入部
[0113] U1 第一集成输出部
[0114] U2 第二集成输出部
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