[发明专利]微流体止回阀及相关装置和系统

说明书

本发明涉及微流体止回阀及相关装置和系统。微流体止回阀包括入口孔、内部腔室、出口孔以及能够在打开位置和关闭位置之间在腔室中自由移动的盘。在打开位置，盘允许流体从入口孔流过腔室并到达出口孔。在关闭位置，盘防止流体从腔室反向流入到入口孔。止回阀可以与流体导管共线布置，和/或与各种流体装置(例如，毛细导管、配件和色谱柱)相结合。止回阀能够承受较高的流体压力，同时具有较小的工作容积，诸如纳米级容积。止回阀例如可以用于在流体流动系统中防止流体回流并且隔离压力脉冲。

技术领域

本发明大体涉及微流体止回阀，其可用于控制流体流动系统(例如，液相色谱(LC)系统和分析化学中使用的其它流体流动系统)中的流体流动和压力脉冲。

背景技术

在液相色谱(LC)系统中，由一种或多种溶剂组成的流动相在高系统压力下受驱动以通过分离单元，该分离单元通常以色谱柱的形式提供。在高性能LC(HPLC)系统和超高性能LC(UHPLC)系统中，系统压力可以高达例如约1200巴(bar)。柱包含固定相，在LC中，固定相通常以颗粒(例如，二氧化硅珠)填充床的形式提供。颗粒被配制和/或被官能化，以便分离样品的不同组分(例如，化学化合物)。要由LC系统如此处理的样品在柱上游的位置处注入到流动相中。然后，样品在高系统压力下随流动相被运送通过柱。当样品流过柱时，样品接触固定相。样品的不同组分对固定相具有不同的亲和力。这导致不同的组分在通过柱的液体流中彼此分离。因此，不同的组分在不同的时刻从柱出口洗脱。因此，从柱输出的液体流包含一系列谱带，每条谱带由不同的样品组分组成。也就是说，这些谱带分别由被柱彼此分离的不同的样品组分组成。

流动相和其中携带的一系列谱带从柱出口流动到检测器，该检测器构造为检测每个单独的谱带。作为一个示例，检测器可以包括液体流过的流动池、光源和光检测器，该光检测器构造为对流过流动池的液体进行基于光学的测量(例如，吸光度)。然后，可以利用检测器产生的电信号来产生色谱图。通常，色谱图将信号强度绘制为保留时间的函数或者保留容积的函数。数据图显示为与检测器检测到的一系列相应谱带相对应的一系列峰。在分析色谱法中，色谱图用于识别样品中的组分并且指出组分在样品中的相对浓度。或者，在制备色谱法中，柱的分离能力可以用于纯化样品，例如将目标化合物与样品中含有的其它化合物隔离。

流动相和样品由柱上游的泵驱动。上游泵产生较高的系统压力。因此，柱入口(或柱“头”)处的流体压力接近于高系统压力。通常使用多口注射阀将样品注入高压流动相流中。在一种已知的构造中，注射阀可以在旁路模式和主通路模式之间切换。在旁路模式中，注射阀将高压流动相流从泵直接引导到柱。注射阀流体耦合到样品回路。在旁路模式中，注射阀将样品回路与高压流动相流流体隔离，并且样品回路处于很低的压力下，例如大气压。同时，在旁路模式中，将样品量从瓶子或其它样品源装载到样品回路中。在样品装载完毕后，注射阀切换到主通路模式。在主通路模式中，样品回路成为泵和色谱柱之间的流动相流动路径的一部分。流动相从注射阀的一部分流入到样品回路中，并且流动相和样品流从样品回路通过进样阀的另一部分并流动到柱。

注射阀从旁路模式到主通路模式的切换之后紧接着是短暂的时间段，在该时间段内，泵需要将样品回路从低压加压到高系统压力，以便能够将样品和流动相输送到色谱柱。在短暂的时刻，在注射阀下游的柱头处的压力高于样品回路中的压力，即产生负压差(即，“负”是指从高压到低压的方向与预期的流体流动方向相反)。柱头和样品回路之间的压差可以例如超过1000巴。这种情况可能导致柱内的压缩流体的膨胀和回流以及相关的压力脉冲。也就是说，柱中的流体沿相反的方向朝低压样品回路往回流动或奔涌。回流和相关的压力脉冲可能引起各种问题，例如扰乱色谱柱中的固定相，恶化色谱柱的性能，增加样品分散(sample dispersion)，降低由检测器获取的数据(例如，峰值增宽、峰值拖尾等)质量，缩短柱的使用寿命。因此，希望避免回流和压力脉冲的发生。