专利名称：模块化气相色谱仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气相色谱仪的新结构，其在系统制造，配置和服务方面有许多好处。
背景技术：
传统的气相色谱仪主要由容纳分析柱的烘箱、用于将待分析的样品引入所述分析柱的入口的注射器、以及检测器构成，所述检测器连接到所述分析柱的出口以检测从所述分析柱离开的洗出液。该仪器由对所有组件进行操作的数字/模拟控制装置控制，该仪器适于接收和处理来自所述检测器的信号。具体地说，该仪器控制管理注射器、烘箱和检测器的温度，以及输送到所述注射器和所述检测器的气体的气动特征。当然，所述控制装置必须能够与已安装的注射器和/或检测器的特定类型配合并依照该应用所需的仪器配置而操作。在过去几年产生了不同的方法使上述的固定色谱仪架构更灵活。例如美国专利US 4044593描述了一种色谱仪，所述色谱仪具有插入到在所述色谱仪壳体内的室中的可拆装的模块化分析单元，每个单元包括分析柱，注射器和检测器，以及与所述色谱仪壳体的加热装置接触的一块导热材料。美国专利US 4057998涉及一种色谱仪，所述色谱仪具有多个间隔，每个间隔均设有温度控制装置。可拆装的功能模块可插入到该间隔中，并可包括注射器模块、分析柱模块、检测器模块和阀模块。所述功能模块可以根据待解决的问题而互相连接。美国专利US 5686657示出了一种平板型歧管组件，其适于在响应于计算机的气动控制器的控制下将气体输送到注射器和检测器。美国专利US 6612153涉及用于微型或便携式气相色谱仪中的平板型歧管，所述歧管将所述控制气动设备、电子压力控制和注射器入口结合在一起。这些及其它努力是用于进行简化和使最终用户的使用更容易，但到目前为止气相色谱仪的维修没有达到成功，所以实际上现在于市场上的所有气相色谱仪均显示了上述的固定架构，并且在发生故障或改变初始配置的情况下需要制造商介入。换句话说，该仪器在出厂时已完成，它的配置是工厂定制的，其中所有电子和气动装置均适合于该目的。在装运之前，该仪器一旦完成后便会进行测试，使得最终用户仅仅可以改变所述分析柱及其它消耗品。

发明内容
目前，本发明的目的是提供一种用于气相色谱仪的新架构，其允许在许多故障的情况下或者在希望更换注射器和/或检测器类型的情况下无需制造商介入。这种新架构还允许色谱仪组件适于分开地进行测试和装运，以及可以储藏起来以便于由相同的仪器最终用户进行快速替换升级或进行配置的改变。本发明的上述及进一步目的透过如在以下权利要求更广泛地定义的本发明来达到。实际上本发明涉及一种气相色谱仪，其至少部分用可替换模块形成，每个模块包括所有能够根据预先设定的配置进行操作以达到用户的需要的装置和特征。因此，每个模块包括相应的功能设备，其形式例如为注射器、检测器或者甚至是烘箱、用于输送所需的一种气体或多种气体的相关的气动装置、加热装置以及用于根据所述功能设备的预先设定的配置控制所述气动和加热装置的专用电子装置。例如，可替换注射器模块包括注射器主体，将运载气体适当地输送到所述注射器主体的气阀，用于所述注射器主体的加热器，以及用于控制所述阀和所述加热器的专用电子设备。所述模块为单个元件的形式，其可被插入到所述气相色谱仪主机的合适的座中，而这样的插入涉及用于所述电子设备的电力-电子连接和用于所述运载气体的气动连接。在类似的方式中，可替换检测器模块包括检测器主体，将运载气体及其它所需的气体适当地输送到所述检测器主体的气阀，用于所述检测器主体的加热器，以及用于控制所述阀和所述加热器的专用传感器和电子设备。所述模块为单个元件的形式，其可被插入到所述气相色谱仪主机的合适的座中，而这样的插入涉及用于所述电子设备的电力-电子连接和用于所述气体的气动连接。还可预见烘箱可替换模块，所述烘箱可替换模块包括烘箱主体，烘箱加热装置，风扇和相关的电动机，活门，和温度传感装置，以及到所述主机的电连接和用于控制所述烘箱的专用电子装置，所述专用电子装置电连接到所述主机。总括来说，根据本发明可以预见一种气相色谱仪主机，其中形成了用于所述模块的带有机械连接的合适的座，每个座均包括用于所述模块的气动和电力-电子快速连接， 但没有用于操作所述相同模块的控制装置。所述主机例如通过锁定所述阀来简单地将气体出口与所述模块连接，在插入所述模块时所述阀是打开的，并且以类似的方式将所述模块与所述仪器的中央处理器连接以及与所述仪器的个人计算机或用户界面连接。通过这种方式，如有需要，用户可以简单地用另一个模块来更换一个模块，例如检测器或注射器模块，所述另一个模块的特征与原有的模块的特征不同，或者在原有的模块故障的情况下具有相同的特征。这种替换可以以非常简单、快速及容易的方式完成，使得不需要制造商介入。当将所述模块被安装和连接到所述气动和电子设备时，在不需进一步介入的情况下所述模块就已准备好进行操作，当然是在以通常的方式连接所述相关的毛细管柱末端之后。


以下将结合附图对本发明的气相色谱仪的优选实施方案作说明，其中-图1为本发明的气相色谱仪的实施方案的透视图。-图2为所述色谱仪主机的一部分的透视图，其中载有用于注射器和检测器模块的连接。-图3示出了在主机中气体管道布置的简图。-图4为注射器模块的顶视透视图。-图5为注射器模块的底视透视图。-图6为检测器模块的顶视透视图。
-图7为检测器模块的底视透视图。
具体实施例方式图1所示的气相色谱仪10是普通的类型，其包括两个注射器和两个检测器，以便能够同时进行两个分析。这气相色谱仪是已知的和常规的色谱仪，唯一例外的是所述注射器和所述检测器为根据本发明的模块的形式。如将在稍后描述的，所述气相色谱仪还可包括以模块化形式制造的烘箱，但图中所示的气相色谱仪仅仅具有为该模块化形式的注射器和检测器。气相色谱仪10具有主机(一般以附图标记11表示)，所述主机容纳带有加热装置的常规烘箱、至少一个风扇、以及控制所述烘箱和容纳在所述烘箱中的一个或多个毛细管柱的温度的装置。所述主机还容纳用于与个人计算机或用户界面连接的中央处理器(CPU)、 电源和用于在适当的连接向所述模块输送气体的通道，如图3所示。如图1所示，所述组件中央处理器，烘箱控制和电源可以以容易被替换的方式， 例如在中央处理器故障或所述烘箱控制的不同要求的情况下，放置在容纳于所述主机中的支撑元件12中。此外，所述用户界面也是以容易被替换的方式被容纳。如将在稍后叙述的， 所述主机还包括可拆卸地容纳两个注射器模块13和13'以及两个检测器模块14和14' 的装置。为此，所述主机包括板15(见图2)，其中设有座16，16'和17，17'以分别机械容纳所述两个注射器模块13，13'和所述两个检测器模块14，14'。所述座进一步分别容纳插座18，18'和19，19'以及气体连接20，20'和21，2Γ，所述插座用于与具有所述电源和所述中央处理器的每个模块的特定的和专用的电子控制装置电力-电子连接，而所述气体连接用于将所需的气体输送到每个模块。如在图3中最佳地显示的，在主机11中的多条管道22，即用于运载气体(管道 23)、空气(管道Μ)、氢气或用于检测器的其它气体(管道2 和补充气体(管道沈)，将所述相关的气体分别输送到用于所述检测器模块的气动连接27，28二9和30，以及将所述运载气体输送到用于所述注射器模块的气动连接31。所述连接27-31为快速气动连接类型，其可具有停止阀(图中未显示)，当所述相关的模块不在适当的位置时所述停止阀截断所述气体，而当所述停止阀打开时，以预先设定和固定的压力和流量值输送每种所述相关的气体。图4和图5分别从上方和从下方显示了注射器模块13的实施例的透视图。所述模块13包括载有注射器主体33的底板32，例如所述注射器主体具有常规的结构，带有加热器 34和用于所述分析柱末端的已知的连接器35。所述模块具有适于与用于所述运载气体的连接31配合的气动连接36，以及可被插入到插座18中的电力-电子连接37。所述运载气体通过气阀38和歧管39输送到所述注射器主体，所述阀和所述加热器34由合适的传感器和专用电子板40控制，所述专用电子板具有为特定类型的注射器特别设计的硬件和软件。通过这种方式，用相同类型的注射器或用不同类型的注射器来替换所述注射器仅仅涉及用具有所需特征的新模块简单而快速地替换所述模块，所述新模块能够被所述气相色谱仪的相同用户插入到它的座中。图6和图7分别从上方和从下方显示了检测器模块14的实施例的透视图。所述模块14包括载有检测器主体43的底板42，例如所述检测器主体具有常规的结构，且带有加热器44和用于所述分析柱末端的已知的连接器45。所述模块具有适于与用于所述运载气体、空气、氢气和补充气体的连接27-30配合的气动连接46，以及可被插入到插座19中的电力-电子连接47。所述气体通过气阀48和歧管49输送到所述检测器主体，所述阀和所述加热器44由合适的传感器和专用电子板50控制，所述专用电子板具有为特定类型的注射器特别设计的硬件和软件。通过这种方式，用相同类型的检测器或用不同类型的检测器来替换所述检测器仅仅涉及用具有所需特征的新模块简单而快速地替换所述模块，所述新模块能够被所述气相色谱仪的相同用户插入到它的座中而不需要制造商的任何介入。一旦新的模块被安装，它的电子板将模块识别信号发送到所述仪器的中央处理器。所述仪器的中央处理器(基于所述样品类型)将通过所述特定的模块所获得的目标值发送到所述模块。可以在不需要测试所述已组装单元的情况下在工厂中分别地测试所述模块，所述模块可以被分别地装运并在现场在安装期间进行组装，或者可以储藏起来以便于快速更换、升级或配置的改变。通过这种方式，使最终用户能够更容易将所述仪器转换到需要不同仪器配置的不同应用，以及返回到最初配置的情况。如上所述，可以将所述仪器设计成包含另外的模块即烘箱模块。在图中没有显示这特征，但可以通过提供一个可替换烘箱来获得，所述可替换烘箱包括烘箱主体、烘箱加热装置、风扇和电机装置、活门和温度传感装置、以及到所述主机的电力-电子连接和用于控制所述烘箱温度、所述风扇的操作和所述活门位置的专用电子装置。
权利要求
1.一种气相色谱仪，包括容纳烘箱、至少一个注射器、至少一个检测器、加温装置以及气动和电子控制装置的主机，在所述烘箱中安装有至少一个毛细管柱，所述气动和电子控制装置用于控制所述烘箱的温度、所述注射器和检测器、将气体输送到所述注射器和检测器以及分析过程，其特征在于，所述至少一个注射器和/或至少一个检测器为可替换模块的形式，每个模块均包括-用于直接安装和卸除在所述主机上的所述模块的装置；-与在所述主机上的气体输送出口的连接；-与所述毛细管柱末端的连接；-与在所述主机上的电力-电子出口的连接；-用于所述模块的加热装置；-用于控制至少所述模块的所述温度和所述气体输送特征的专用传感和电子装置。
2.根据权利要求1所述的气相色谱仪，其特征在于，所述用于直接安装每个可替换模块的装置包括到所述主机的机械连接，到在所述主机上的气体输送出口的快速气动连接， 到在所述主机上的电力-电子出口的快速连接，以及将毛细管柱末端连接到所述模块的所述注射器或检测器主体的装置。
3.根据权利要求2所述的气相色谱仪，其特征在于，所述与在所述主机上的气体输送出口的快速连接包括一个或多个气动入口连接，所述一个或多个气动入口连接直接可插入在所述主机上的相应的气体出口中，所述可替换模块具有气阀以通过所述专用电子装置控制所述气体输送。
4.根据权利要求3所述的气相色谱仪，其特征在于，在所述主机上的每个气体出口设计有气体锁定阀和当插入所述模块时打开所述锁定阀的装置。
5.根据一个或多个前述权利要求所述的气相色谱仪，其特征在于，所述可替换模块是注射器模块，所述注射器模块包括注射器主体、用于所述注射器主体的加热器、到在所述主机上的运载气体输送出口的气动连接、用于将运载气体输送到歧管和注射器主体的气阀、 以及用于控制所述气阀和所述加热器的专用电子装置，通过电力-电子快速连接器向所述专用电子装置供电。
6.根据前述权利要求1至4中的一个或多个所述的气相色谱仪，其特征在于，所述可替换模块是检测器模块，所述检测器模块包括检测器主体、用于所述检测器主体的加热器、到在所述主机上的运载气体、空气、补充气体和检测器气体输送出口的气动连接、用于将所述气体输送到歧管和检测器主体的气阀、以及用于控制所述气阀和所述加热器的专用电子装置，通过电力-电子快速连接器向所述专用电子装置供电。
7.根据权利要求6所述的气相色谱仪，其特征在于，所述专用电子装置包括用于放大和数字化在每个检测器模块的出口的电信号的装置。
8.根据一个或多个前述权利要求所述的气相色谱仪，其特征在于，所述烘箱为可替换模块的形式并且包括烘箱主体、烘箱加热装置、风扇和电机装置、活门和温度传感装置、以及到所述主机的电力-电子连接和用于控制所述烘箱的专用电子装置，所述专用电子装置电连接到所述主机。
9.根据一个或多个前述权利要求所述的气相色谱仪，其特征在于，所述主机包括气动出口、电力-电子出口、中央处理器和电源控制装置。
10.根据权利要求9所述的气相色谱仪，其特征在于，所述中央处理器和已连接的电子控制以可替换的方式安装在所述主机上。
11.根据权利要求9或10所述的气相色谱仪，其特征在于，将个人计算机或用户界面模块连接到所述中央处理器。
12.根据权利要求11所述的气相色谱仪，其特征在于，所述用户界面模块以可替换的方式安装在所述主机上。
全文摘要
本发明涉及一种气相色谱仪，其中预见有更多可替换模块，具体地说注射器模块和/或检测器模块，以及在烘箱模块中的一个实施方案。通过将模块的电子和气动装置快速连接到在所述主机上的相应的出口，使每个模块均可插入到气相色谱仪主机的座中。每个模块均具有自己的加热元件。
文档编号G01N30/88GK102365546SQ200980158581
公开日2012年2月29日 申请日期2009年4月6日 优先权日2009年4月6日
发明者G·齐利奥里, P·马尼, S·佩拉加蒂 申请人:赛默飞世尔科学股份有限公司