专利名称：用于将样品注射到色谱柱中的注射器和方法
技术领域：
本发明涉及注射器，具体来说涉及用于分析化学仪器中的注射器。更具体来说，本发明涉及用于色谱法中的注射器、涉及包括所述注射器的注射系统、涉及包括所述注射系统的色谱系统、以及涉及用于将样品注射到色谱柱中的方法。
背景技术：
在分析化学中，色谱法是用来分离和检测样品流体中的不同化合物的常见工具。在本说明书和以上权利要求书中，术语“流体”指示气体或液体或其混合物。用于进行色谱法的常见色谱系统具有色谱分离柱，以使样品流体分离成它的组分。所述样品流体通过注射系统被注射到色谱柱中。通过一个或多个检测器来检测从色谱柱中洗脱下来的不同组分，并且然后将这些组分排至废弃物中。不同组分在色谱图上呈“峰”的形式示出。已经使用了各种技术来改进注射系统将具有所希望组成的样品注射到色谱柱中的能力。常见的注射系统包括注射器，所述注射器具有具备隔膜的进样口、加热的注射室以及与色谱柱流体连通的出样口。通常借助微型灌注器的针头通过隔膜来将样品馈送到注射室中。然后载流体携带全部的样品或部分的样品。当色谱系统包括毛细管色谱柱时，以分流模式进行操作是常见的作法，即仅将部分的样品注射到色谱柱中，剩余部分的样品通过另外的出样口(分流出口)从注射器中排出。事实上，在毛细管柱的情况下，如果将全部的样品注射到色谱柱中，则该柱可能会过载,并且可能失去对色谱峰的分辨。普遍地使用两个串联的色谱柱，典型地较短“预柱”用来进行样品组分的初步分离以便选择有待分析的组分，并且被布置在所述预柱下游的较长“分析柱”用来进行被选定的组分的分析。在本公开和以上权利要求书中，术语“上游”和“下游”是参考样品的流动方向而使用的。举例来说，欧洲专利申请EP-Al-O 247 929描述了用于通过液体物质(具体来说是原油)的气相色谱法来进行分析的方法和装置。所述装置包括注射器、第一色谱柱(被称为预柱)、中间室(如分流室)、第二色谱柱、用于添加载气的设备以及分析检测器。所述注射器意图使有待分析的物质的组分汽化，并且将这些组分注射到预柱中。被汽化的组分在预柱中经受第一分离阶段。使所述预柱的流出物穿过分流室。通过使所述分流室的流出物传至第二色谱柱来进行第二分离阶段。在预定时间周期之后，通过所述分流室引入冲洗气体，并且使所述冲洗气体在与流动的初始方向相反的方向上流过预柱。PCT专利申请W096/27792描述了用于将样品注射到气相色谱中的具有反冲洗能力的固定体积注射器组件。在反冲洗模式中，载流体在相对于所述载流体注射模式中流动的相反方向上流过注射器组件。所述注射器组件被设计成连接到预柱和分析柱，以使得在反冲洗模式中反冲洗所述预柱。US2008/0098887描述了用于从顶空取样收集组分的预浓缩捕集器。使惰性气体在液体的顶部流动，以用于通过使平衡朝向汽相转移来提取挥发物(汽提)。这种技术被称为“顶空”，并且普遍用于分析来自液体基质的挥发性化合物。被注射到注射器中的流体是气体。当单独使用时，这种技术需要进行几次注射，以便推断挥发组分的总量。这种系统克服了这个方面，因为组分被捕集到吸附剂中并且通过加热捕集器同时反冲洗载气穿过所述捕集器来注射。然而，US2008/0098887没有描述对注射宽沸点范围问题的解决方案，在所述专利中仅轻的部分被注射到GC中。在本发明中，进行了重的不希望组分与我们想要分析的部分之间的分离。然而，US2008/0098887专利申请描述了一种浓缩和积聚所有组分的系统。US4035168描述了具有特定内部设计的分流注射器，其用于确保良好的汽化和被汽化的组分的混合，以便限制各组分之间的差别。这样，US4035168描述了一种通过流过玻璃球、不同的路径以及回旋通道来确保良好混合的系统。然而，US4035168所教示的系统不是被设计成用于注射所有组分不可以被汽化的样品的，因为这将会污染由玻璃或石英棉和玻璃珠制成的惰性填料。本发明旨在处理所有类型的流体，并且然后仅允许注射可以被洗脱的部分，而捕集和反冲洗重的部分。EP551847描述了一种注射器，它被设计成用于注射具有较低沸点的溶剂中的微量组分。所述注射器被设计有程序升温系统。所述系统被适配成在较冷温度下汽化溶剂并且在较高温度下汽化所关注的组分。当在非分流模式中将样品注射到柱中时，通过阀门系统将所述溶剂排放至大气中。EP551847所描述的整个系统不符合本发明的需要:例如，注射宽范围沸点的样品，如石油液体。EP551847的设计专门用于由稀释在大溶剂体积中的组分组成的样品。这种类型的注射器将首先汽化处于其沸点的溶剂，从而当载气停止时，将所述溶剂从注射室中去除。然后通过将温度升高到剩余组分的沸点来汽化所述样品。其它的差异包括，但不限于载气控制以及大小。US6093371描述了用于活性化学化合物的、由PTFE (特氟龙)制成的惰性插入件，所述活性化学化合物会与常规的玻璃或钢插入件反应。US6093371还涉及减少衬垫中的样品吸收或分解。US6093371没有针对本发明的相同应用。举例来说，本发明优选地被适配用于大容量注射，这对于使用PTFE或任何其它的惰性填料而言是不理想的。与US6093371相反，本发明在填充的插入件内部提出“吸附”现象，其中可以捕集重的组分，并且将较轻的组分送至柱中。US2009/0158820描述了用于井下分析的GC。捕集和解吸调制旨在进行汽化和集中分析物的阶段，然后旨在用于快速分析的技术。US2009/0158820所描述的注射系统与本发明的注射系统是非常不同的，并且它描述了分析准确度比表面分析所要求的分析准确度低得多的系统。在现有技术色谱系统中提供预柱导致了包括额外的元件如加热元件和连接件的复杂的色谱系统，从而产生额外的不希望的死体积并且要求另外的维护需要。

发明内容
本公开的一个目标在于简化色谱系统，并且克服现有装置和方法的局限性中的一个或多个。根据本发明的至少一个实施方案的一个方面，色谱系统优选地包括注射器、至少一个色谱柱以及检测器，同时维持色谱分析的所希望的效率和可靠性。就这点而言，申请人已经发现在现有技术色谱系统中进行的以上提及的初步分离可以在新的注射器中进行，因此消除了对布置在色谱柱上游的预柱的需要。根据本公开的一个方面，提供了用于将样品注射到色谱柱中的注射器。所述注射器包括:进样口，其用于将样品馈送到注射器中；注射室；填料，其被容纳注射室中以用于使样品分离成它的组分；以及第一出样口，其用以与色谱柱流体连通。有利地，在注射器中引入填料除其它以外尤其考虑到打算使用所述注射器的色谱系统中的空间增益、维护这种系统的简易型以及减小死体积、消除如在现有技术系统中对额外连接至预柱的需要。此外，当载流体被用来携带样品穿过注射器时，注射器中所提供的填料确保了样品组分与载流体的良好混合，从而在色谱柱进口处提供均匀浓度的样品。典型地，样品是流体，即气体、液体或其混合物。流体的组成可以广泛地变化。使用本发明可以分析的示例性的样品是从油田操作中获得的液体或气体样品。在一个优选的实施方案中，进样口是用于将样品馈送到注射室中。在一个优选的实施方案中，进样口是用于馈送注射室内的初始注射点中的样品，优选地通过灌注器、阀门或任何其它适用于所述目的的设备的针。在一个优选的实施方案中，所述设备包括配备有针的流体取样阀或高压注射设备。优选地，进样口配备有隔膜，可以通过所述隔膜插入针头。隔膜可以是例如能够被针头穿透的弹性材料的薄膜。根据一个优选的实施方案，在注射器的主体中提供注射室，所述注射器的主体优选地是空心的、优选地是圆柱形的主体。根据另一个优选的实施方案，注射室是容纳在注射器的主体中的插入件。优选地，所述插入件被纵向布置在注射器的主体内。优选地，所述插入件是由不锈钢或玻璃制成的。优选地，所述插入件是圆柱形的。在一个优选的实施方案中，填料包括惰性支撑材料，所述惰性支撑材料被涂有液体或固体固定相，或已经吸附到液体或固体固定相上。惰性支撑材料优选地是细碎的。通过说明性的实施例，支撑材料可以包括硅藻土。固定相的性质决定了何种类型的组分将被最牢固地吸附。优选地，填料是用于防止预定的组分被注射到色谱柱中。为了这个目的，支撑材料和固定相可以将所述预定组分的洗脱延迟预定的时间周期，或吸附所述预定组分。有利地，当注射由于各种原因(如沸点太高、固定相中毒、或分析不感兴趣)而会不能通过色谱柱完全地洗脱下来的样品时，填料能够避免色谱柱的任何污染。在一个优选的实施方案中，填料是用以使有待分析的流体的较轻组分从不用于分析目的的较重部分中分离出。可替代地，填料是用以使有待分析的流体的较重组分从不用于分析目的的较轻部分中分离出。在一个优选的实施方案中，注射器进一步包括连接件，所述连接件用以使注射器与色谱柱流体连通，所述连接件优选地被至少部分地容纳在第一出样口中。优选地，所述连接件被至少部分地布置在注射室中，优选地在填料的下游。有利地，在样品从填料中被洗脱下来之后，连接件确保了将样品正确地点注射到色谱柱中，同时避免了柱进口流动的任何扰动。优选地，注射器进一步包括第一流体进口，所述第一流体进口用于将载流体馈送到注射器中，以便携带样品穿过整个注射室到达第一出样口。在一个优选的实施方案中，载流体携带样品从注射室内的初始注射点穿过整个注射室到达第一出样口。
载流体相对于有待分析的样品来说优选地是化学惰性的。在一个优选的实施方案中，载流体是气体。当载流体是气体时，所述色谱是气相色谱。优选的气体包括氮气、氦气、氩气和二氧化碳以及其混合物。载流体的选择是取决于有待分析的样品和在打算使用注射器的色谱系统中使用的检测器的类型。优选地，注射器进一步包括第二流体进口，所述第二流体进口用于将清洁流体馈送到注射器中，以便清洁注射室中可能的样品的剩余组分。优选地，注射器进一步包括用于从注射器中排出清洁流体的流体出口。有利地，以此方式能够从注射器中去除可能留在注射器中的样品的组分，从而避免了由于不想要分析的组分污染色谱柱而带来的不可靠结果。举例来说，在注射宽沸点范围样品的情况下，在这种情况下高沸点组分可能超过色谱柱的正常洗脱能力，如果不从注射器中去除较重的组分，那么可能在每次注射以及注射之间污染所述柱，从而导致差品质的分析。清洁流体相对于有待分析的样品来说优选地是化学惰性的。在一个优选的实施方案中，清洁流体是气体。优选的气体包括氮气、氦气、氩气和二氧化碳以及其混合物。优选地，清洁流体是与载流体相同的。以此方式，可以为载流体和清洁流体设想单一的流体供应。可替代地，清洁流体是与载流体不同的。根据一个优选的实施方案，注射器进一步包括用于从注射器中排出预定量的样品的第二出样口。以此方式，有利地能够使从填料中洗脱下来的样品流分流成两个部分，即用于分析的第一部分和不是用于分析的第二部分，所述第一部分用以注射到色谱柱中，所述第二部分通过第二出样口从注射器中排出。有利地，当注射器与毛细管色谱柱组合使用，以便避免柱的任何过载并且维持色谱分析的品质和效率时，这种优选的实施方案是特别有用的。在一个优选的实施方案中，注射器进一步包括加热器，所述加热器用于将注射器、优选地将注射室加热至预定的温度。以此方式，有利地能够将注射器中的温度设定至预定的温度，优选地以使得全部或部分地汽化液体样品、或在整个注射器中维持气体样品处于气相。有利地，加热器还可以被用来将注射器中的载流体加热至所希望的预定温度。在一个优选的实施方案中，布置加热器以便加热注射器的至少包括初始注射点的区段。在一个优选的实施方案中，加热器被布置在注射器的主体周围。在一个优选的实施方案中，将加热器集成到注射器中，优选地集成在注射器的主体的壁中。在一个优选的实施方案中，加热器被布置在注射器的主体的预定区段周围。根据一个优选的实施方案，注射器包括加热器，所述加热器用于加热注射室的一个区段、优选地填料的下游。根据另一个优选的实施方案，力口热器被布置在注射室的一个区段、优选地填料的下游周围。根据本公开的另一个方面，提供了用于将样品注射到色谱柱中的注射系统。所述注射系统包括如上所定义的注射器和至少一个流体供应，优选地压力流体供应，所述流体供应是与第一流体进口流体连通的，例如经由供应管线，优选地压力供应管线或管道。当流体供应是压力流体供应(例如压力容器)时，注射系统优选地进一步包括用于对流体供应加压的装置。在一个优选的实施方案中，注射系统进一步包括至少一个另外的流体供应，优选地压力流体供应，所述流体供应是与第二流体进口流体连通的，例如经由输送清洁流体的另外的供应管线(清洁流体供应管线)，优选地另外的压力供应管线或管道。当所述另外的流体供应是压力流体供应(例如压力容器)时，注射系统优选地进一步包括用于对所述另外的流体供应加压的装置。可替代地，可以将第一流体进口和第二流体进口连接至单一流体供应，优选地压力流体供应，例如压力容器。有利地，使用单一流体供应允许单一流体被用作载流体和用作清洁流体。优选地，注射系统进一步包括用于在第一流体进口与第二流体进口之间切换的阀门。所述阀门可以是本领域技术人员已知的任何类型的阀门，且优选地是电磁阀。根据一个优选的实施方案，将第二出样口连接到至少一个第一排气口，例如经由分流管线或管道。根据一个优选的实施方案，将流体出口连接到至少一个第二排气口，例如经由从注射器中排出清洁流体的第二流体出口管线(清洁流体出口管线)。将所述一个或多个排气口连接至大气或任何废气物处理或回收设备。可替代地，将第二出样口和流体出口连接至单一排气口。优选地，注射系统进一步包括用于在第二出样口与流体出口之间切换的阀门。所述阀门可以是本领域技术人员已知的任何类型的阀门，优选地是电磁阀。在一个优选的实施方案中，注射系统进一步包括控制载流体压力的装置，例如用以控制载流体的压力的设备或压力控制器。这种控制使得能够在色谱柱的进口处进行压力控制，并且可以被用来确保色谱柱中的预定流速，优选地与柱末端处大致上恒定的压力差相对应的大致上恒定的流速。在一个优选的实施方案中，注射系统进一步包括控制通过第二出样口从注射器中排出的样品的流速的装置，例如用以控制通过第二出样口排出的样品的流速的设备或流速控制器，例如阀门。这种控制在注射过程期间，可以被用来确保被注射到色谱柱中的样品部分的流速与通过第二出样口排出的样品部分的流速之间的预定比率(分流比)。优选地，控制通过第二出样口排出的样品的流速被用来维持大致上恒定的分流比。在一个优选的实施方案中，注射系统包括控制载流体压力的装置和控制通过第二出样口从注射器中排出的样品的流速的装置。有利地，控制载流体压力和控制通过第二出样口排出的样品的流速可以被独立地用来补偿注射器中处于低沸样品组分与高沸样品组分的样品之间的任何组分数量上的差别，这种差别是由于注射室中组分的不同汽化速率而引起的，并且用来将样品注射到色谱柱中，所述样品表示被馈送到注射器中的样品。例如，当由于样品的汽化而使注射室中发生压力变化时，特别有利地是可能控制处于色谱柱头部的样品的分流比，以便将样品注射到色谱柱中，所述样品表示被馈送到注射器中的样品。在一个优选的实施方案中，注射系统包括控制载流体压力、流速以及温度的装置和控制通过第二出样口从注射器中排出的样品的流速、压力以及温度的装置。根据本公开的一个优选实施方案，注射系统进一步包括至少一个用于收集任何可冷凝组分的捕集器，所述捕集器被布置在流速控制设备的下游。有利地，捕集器的使用允许避免流速控制设备中组分的冷凝，进而避免流速控制设备的任何污染。根据一个优选的实施方案，注射系统包括用于收集分流管线中的任何可冷凝组分的捕集器，所述捕集器被布置在流速控制设备的下游。根据一个优选的实施方案，注射系统包括用于收集清洁流体出口管线中的任何可冷凝组分的捕集器。以上提及的捕集器还允许收集载流体或清洁流体中所含有的任何烃，以便防止所述烃释放至大气中。所述捕集器可以含有例如活性炭材料。根据本公开的另一个方面，提供了用于分析样品的色谱系统。所述色谱系统包括如上所定义的注射系统、与注射器流体连通的色谱柱以及被连接至所述色谱柱以用于检测所述样品的组分的检测器。根据本公开的另一个方面，提供了用于将样品注射到色谱柱中的方法。所述方法包括将样品馈送到包括注射室的注射器、在注射室中分离样品的预定组分以及将这样被分离的预定组分注射到色谱柱中。优选地，在预定流速下，进行将预定组分注射到色谱柱中。优选地，所述方法进一步包括将载流体馈送到注射器中，以便携带样品穿过注射室。在一个优选的实施方案中，所述方法进一步包括从注射器中去除留在注射器中的样品的组分。有利地，所述去除允许避免由于不想要分析的组分污染色谱柱而带来的不可靠结果。优选地，通过将清洁流体馈送到注射器中来进行去除。根据一个优选的实施方案，所述方法进一步包括中断馈送载流体、将清洁流体馈送到注射器中以便清洁注射室以及从注射器中排出清洁流体。根据一个优选的实施方案，所述方法进一步包括将这样被分离的预定组分分流成用以被注射到色谱柱中的第一部分以及用以从注射器中排出的第二部分。根据一个优选的实施方案，所述方法进一步包括所述方法进一步包括维持第一部分的流速与第二部分的流速之间的预定比率。在一个优选的实施方案中，在组分的预定的、优选地大致上恒定的流速下，进行将这样被分离的预定组分注射到色谱柱中。根据一个优选的实施方案，所述方法进一步包括控制载流体的压力，从而控制被注射到色谱柱中的样品的预定组分的流速。有利地，控制被注射到色谱柱中的预定组分的流速能够维持色谱分析的所希望的效率和可靠性。在一个优选的实施方案中，使从填料中洗脱下来的样品流分流成两部分:用于分析的第一部分，因此所述部分被注射到色谱柱中，和不是用于分析的第二部分。优选地，所述方法进一步包括从注射器中排出第二部分，优选地通过第二出样口。在一个优选的实施方案中，在受控的流速下进行排出第二部分。在一个优选的实施方案中，所述方法进一步包括控制第二部分的流速。有利地，控制第二部分的流速能够控制分流比。优选地，分流比大致上是恒定的。本公开的其它方面和优点将从以下详细描述和所附的权利要求书中显而易见。


当考虑到以下本发明的详细描述时，可以更好地理解本发明的实施。这种描述参考了所附的图示图解、示意图、图形、图式以及附录。在附图中:图1是根据本公开的一个实施方案的注射器的示意性图解。图2是根据本公开的一个实施方案的注射系统的示意性图解。图3是根据本公开的一个实施方案的注射系统的示意性图解。图4是根据本公开的一个实施方案的色谱系统的示意图。
具体实施例方式参见图1，示出根据本公开的一个实施方案的注射器101，其用于将样品(例如液体)注射到色谱柱中。注射器101包括:进样口 105，其用于将样品馈送到注射器101中；注射室107 ;填料119，其用于将样品分离成它的组分，填料119被容纳在注射室107中；以及第一出样口 109，其用以与色谱柱(未示出)流体连通。注射室107是被纵向放置在注射器101的主体103中的插入件。注射室优选地具有圆柱形的形状。在所述插入件与注射器主体的内壁之间，界定通道173。相对于样品流动方向，注射室107包括区段113、区段115以及区段117，填料119被容纳在区段115中。进样口 105和第一出样口 109被界定在注射器101的主体103的相反侧中。进样口 105具备隔膜111，通过所述隔膜可以插入针171 (在图2中示出)，所述针用以在预定初始注射点(在相同的图2中由157指示)处馈送样品，优选地所述初始注射点被包括在区段113中。注射器101进一步包括第一流体进口 121，所述第一流体进口用于将载流体馈送到注射器101中，以便携带来自初始注射点157的样品穿过整个注射室107到达第一出样口 109。注射器101进一步包括第二流体进口 123，所述第二流体进口用于将清洁流体馈送到注射器101中，以便清洁注射室107。注射器101进一步包括用于从注射器101中排出清洁流体的流体出口 125。在图1中，第二流体进口 123被布置在注射器101的相对于第一流体进口 121的相反侧上，并且流体出口 125被布置在注射器101的相对于第一出样口 109的相反侧上，以这种方式，在注射器101中清洁流体的流动相对于载流体的流动是相反的。注射器101进一步包括用于从注射器101中排出不是用于分析的样品部分的第二出样口 127，由此仅用于分析的样品部分被引导至第一出样口 109。注射器101进一步包括用于加热注射器101的加热器(未示出)。可以使用本领域中众所周知的各种加热元件和构造。由于这种配备，液体样品在区段113中被全部或部分地汽化，并且沿着注射器101的整个主体103维持处于气相。所希望的温度可以根据样品是气体还是液体以及它的组成而变化。液体样品需要从约200摄氏度至约400摄氏度的范围内的温度以用于实现汽化，而在约200摄氏度至约400摄氏度的范围内的温度更加优选。对于气体样品而言，使用范围从如同低的环境温度至约200摄氏度、更典型地在从约50摄氏度至约150摄氏度之间的较低温度。图2和图3示出用于将样品注射到色谱柱(未示出)中的注射系统129，所述注射系统包括注射器101和一个流体供应131，所述流体供应通过供应管线133与第一流体进口 121流体连通。在图2中，注射系统129进一步包括用以将注射器101连接至色谱柱的连接件169，并且所述连接件被可去除地容纳在第一出样口 109中。在图2中，连接件169被部分地(它的预定长度)容纳于注射室107中。注射系统129进一步包括清洁流体供应管线135，所述清洁流体供应管线被连接至第二流体进口 123并且与供应管线133流体连通。注射系统129进一步包括阀门137 (例如电磁阀)，所述阀门被布置在供应管线133中以用于在第一流体进口 121与第二流体进口123之间切换。在阀门137的上游，供应管线133具备载流体压力的控制器139。注射系统129进一步包括分流管线141，所述分流管线被连接至第二出样口 127并且具备排气口 143。此外，分流管线127具备流速控制设备145，所述流速控制设备用以控制通过第二出样口 127(例如安全阀)排出的样品的流速。注射系统129进一步包括清洁流体出口管线147，所述清洁流体出口管线被连接至流体出口 125并且与分流管线141流体连通。注射系统129进一步包括阀门149 (例如电磁阀)，所述阀门被布置在分流管线141中以用于在第二出样口 127与流体出口 125之间切换。此外，清洁流体出口管线147具备捕集器151和压降设备153。此外，分流管线141具备在流速控制设备145上游的捕集器155。捕集器151、捕集器155分别用以收集清洁流体出口管线147和分流管线141中样品的任何可冷凝的组分。压降设备153可以是针阀或任何其它适合的设备，或根据总体设计可以完全避免。在图4中，示出用于分析样品的色谱系统159，所述色谱系统包括注射系统129。色谱系统159包括:色谱柱161，其与注射系统129流体连通；和检测器163，其被连接至色谱柱161以用于检测所述样品的组分。色谱系统159进一步包括连接至检测器163的废弃物管线165，通过所述废弃物管线排出被分析的样品。色谱系统159进一步包括具有屏幕167的电脑，所述屏幕用以显示所得到的色谱图。在以下内容中，描述了用于将样品注射到色谱柱161中的方法。所述方法包括通过借助针171馈送初始注射点157中的样品来将样品馈送到注射器101中、分离注射器101的填料119中的样品的预定组分以及将这样被分离的预定组分注射到色谱柱161中。通过储存在流体供应131中的载流体(例如氦气)，携带样品从初始注射点157沿着注射器101到达色谱柱161，并且经由供应管线133通过第一流体进口 121馈送至注射器101。优选地，在由于载流体压力的控制器139而带来的大致上恒定的预定组分流速下，进行将样品的预定组分注射到色谱柱161中。从容纳在注射器101的注射室107中的填料119中洗脱下来的样品流被分流成:用于分析的第一部分，因此所述第一部分通过第一出样口 109和连接件169被注射到色谱柱161中；和不是用于分析的第二部分，所述第二部分然后被馈送到通道173中，并且通过第二出样口 127并经由分流管线141，在受控的流速下从注射器101中排出。储存在流体供应131中的流体也被用作清洁流体，以便从注射器101中去除留在注射器101中的样品的组分。所述清洁流体是经由清洁流体供应管线135通过第二流体进口 123被馈送到注射器101。根据本公开的注射系统129可以在图3中示出的前冲洗模式和在图4中示出的反冲洗模式中使用。在图中通过箭头来指示样品和流体的流动。在前冲洗模式中(图3)，将有待分析的样品馈送到注射室107的区段113中；例如通过使针171穿过隔膜111并且馈送初始注射点157中的样品。然后在注射室107的区段113中汽化所述样品，同时开动阀门137以便使第一流体进口 121连接至流体供应131，并且同时开动阀门149以便使第二出样口 127连接至排气口 143。由于区段113中样品的轻组分的汽化而引起的压力稍微激增通过第二出样口 127排放。通过载流体携带被汽化的样品穿过填料119。所述样品的组分从填料119中洗脱下来并且然后可被以分流。这样被分离的组分的用于分析的第一部分通过连接件169，在由于载流体压力的控制器139而带来的大致上恒定的组分流速下被注射到色谱柱161中。这样被分离的组分的不用于分析的第二部分穿过第二出样口 127、穿过捕集器155到达排气口 143，被从注射器101中排出。通过流速控制设备145将注射步骤期间的分流比维持在预定值。在预定时间之后，将注射系统129置于反冲洗模式中(图4)。开动阀门137以便使第二流体进口 123连接至流体供应131，并且开动阀门149以便使流体出口 125连接至排气口 143。这导致反冲洗来自填料119的样品的剩余组分，并且所述剩余组分穿过流体出口125、穿过捕集器151到达排气口 143，从注射器101中排出。由于压降153，在反冲洗周期中维持了大致上恒定的被排出清洁流体流速。本发明的优点可以进一步包括以下各项的一个或多个。本发明的注射系统使得能够控制流速、压力以及温度，以用于避免在色谱柱的进口处获得所希望的样品组成。控制载流体流速，从而诱导柱顶部处的受控压力，这确保色谱柱中的流速恒定。同时，使用流动控制器来控制分流出口流速，从而确保恒定的分流比。这两种控制的组合允许避免基于组分沸点的组分差别。此外，在注射室中引入填料除其它以为尤其考虑到空间增益、维护的简易型、减小死体积、消除连接需要。尽管出于说明的目的，在以上已经描述了各种特定的实施方案，但本发明不限于本文公开的特定实施方案。在不背离本发明的范围的情况下，本领域技术人员对所公开的实施方案进行各种修改将是可能的。因此，本发明仅通过所附权利要求书的范围而在本文加以定义。
权利要求
1.一种用于将样品注射到色谱柱(161)中的注射器(101)，所述注射器包括: 进样口(105)，其用于将所述样品馈送到所述注射器(101)中； 注射室(107);以及 第一出样口(109)，其用以与所述色谱柱(161)流体连通； 其中所述注射器(101)进一步包括填料(119)，所述填料被容纳在所述注射室(107)中以用于使所述样品分离成它的组分。
2.按权利要求1所述的注射器(101)，其进一步包括: 第一流体进口(121)，其用于将载流体馈送到所述注射器(101)中，以便携带所述样品穿过所述注射室(107)到达所述第一出样口(109)。
3.按权利要求2所述的注射器(101)，其进一步包括: 第二流体进口(123)，其用于将清洁流体馈送到所述注射器(101)中以便清洁所述注射室(107)； 流体出口(125)，其用于从所述注射器(101)中排出所述清洁流体。
4.按权利要求3所述的注射器(101)，其进一步包括: 第二出样口(127)，其用于从所述注射器(101)中排出预定量的所述样品。
5.按权利要求4所述的注射器(101)，其进一步包括加热器，所述加热器用于加热所述注射室(107)的在所述填料(119)的上游的区段(113)。
6.一种用于将样品注射到色谱柱(161)中的注射系统(129)，所述注射系统包括: 根据权利要求2至5中任一项所述的注射器(101);以及 至少一个流体供应(131)，其与所述第一流体进口(121)流体连通。
7.按权利要求6所述的注射系统(129)，其进一步包括控制所述载流体压力的装置(139)。
8.按权利要求6或权利要求7所述的注射系统(129)，当依附于权利要求4或权利要求5时，其进一步包括控制通过所述第二出样口(127)排出的所述样品的流速的装置(145)。
9.一种用于分析样品的色谱系统(159)，所述色谱系统包括: 根据权利要求6至8中任一项所述的注射系统(129)； 至少一个色谱柱(161)，其与所述注射器(101)流体连通；以及 检测器(163)，其被连接至所述色谱柱(161)以用于检测所述样品的所述组分。
10.一种用于将样品注射到色谱柱(161)中的方法，所述方法包括: 将所述样品馈送到注射器(101)中，所述注射器包括注射室(107)； 在所述注射室(107)中分离所述样品的预定组分；以及 将这样被分离的所述预定组分注射到所述色谱柱(161)中。
11.按权利要求10所述的方法，其进一步包括: 将载流体馈送到所述注射器(101)中，以便携带所述样品穿过所述注射室(107)。
12.按权利要求11所述的方法，其进一步包括: 中断馈送所述载流体； 将清洁流体馈送到所述注射器(101)中，以便清洁所述注射室(107);以及 从所述注射器(101)中排出所述清洁流体。
13.按权利要求10至12中任一项所述的方法，其中在预定的流速下，进行将所述预定组分注射到所述色谱柱(161)中。
14.按权利要求10至13中任一项所述的方法，其进一步包括: 将这样被分离的所述预定组分分流成第一部分和第二部分，所述第一部分用以被注射到所述色谱柱(161)中，而所述第二部分用以从所述注射器(101)中排出。
15.按权利要求14所述的方法，其进一步包括: 维持所述第一部分的流速 与所述第二部分的流速之间的预定比率。
全文摘要
一种用于将样品注射到色谱柱(161)中的注射器(101)，所述注射器包括进样口(105)，其用于将所述样品馈送到所述注射器(101)中；注射室(107)，所述注射室包括填料(119)，所述填料用于使所述样品分离成它的组分；以及第一出样口(109)，其用以与所述色谱柱(161)流体连通。所述注射器(101)可以在用于分析样品的色谱系统(159)中使用。
文档编号G01N30/08GK103097885SQ201180037539
公开日2013年5月8日 申请日期2011年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者保罗·古埃泽, 奈吉博·哈麦德, 阿波多·博艾斯 申请人:普拉德研究及开发股份有限公司