可控样品引入
1.相关申请本技术要求2020年2月28日提交的且名称为“controllable sample diluation at injector”的美国临时专利申请序列号62/982,836的较早前提交日期的权益，该申请的全部内容以引用方式并入本文。
技术领域
2.本发明整体涉及液相色谱系统。更具体地，本发明涉及用于在液相色谱系统中控制样品进样的系统和方法。
背景技术：
3.对于在许多科学领域应用的测试和分析协议都需要纯化的化合物。化合物的纯化涉及将期望的一种或多种组分与含有附加组分或杂质的混合物分离。可以应用色谱方法以将混合物分馏成单独的组分。在液相色谱中，将包含多种待分离组分的样品进样到系统流中并引导通过色谱柱。柱通过差异保留将混合物分离成其单独的组分。组分作为按时间分离的不同带从柱洗脱。
4.典型的高效液相色谱（hplc）系统包括用于以受控流量和组成递送流体（“流动相”）的泵、将样品溶液引入到流动的流动相中的注射器、包含填充材料或吸附剂（“固定相”）的色谱柱、以及检测流动相中离开柱的样品组分的存在和量的检测器。当流动相通过固定相时，样品中的每种组分通常在不同时间从柱中涌出，因为样品中的不同组分通常对填充材料具有不同的亲和力。可通过测量洗脱液的物理或化学性质的变化来检测流动相中离开柱的特定组分的存在。通过将检测器信号绘制为时间的函数，可以观察到与样品组分的存在和量相对应的响应“峰”。
5.制备型hplc是分离和纯化一定量化合物以供进一步研究或使用的便捷方法。根据具体应用，可以使用大型柱和样品尺寸来执行制备型分离，或者可以使用小型柱来执行以用于较小体积的组分收集。制备型hplc与分析型hplc之间的常见区别在于，对于制备型hplc，在纯化后收集样品组分，而对于分析型hplc，简单地对样品组分进行检测和定量。
6.由于大体积的样品稀释会改变色谱柱中存在的液体的洗脱特性，因此将大量样品进样到色谱系统中干扰了色谱分离。用流动相稀释大量样品进样减少或消除了这些干扰。然而，稀释使检测器在色谱柱下游检测到的峰形扭曲。
技术实现要素：
7.在一个实施方案中，一种用于将样品进样到液相色谱系统的流中的方法包括：提供流动相的流；以及将一定体积的样品进样到所述流动相的所述流中，使得所述流动相内的所述样品的浓度在所述进样过程中以三角形分布变化。
8.此外或另选地，将所述一定体积的样品进样到所述流动相的所述流中在整个进样序列中变化，而无需在所述整个进样序列期间一直保持恒定的样品流量。
9.此外或另选地，所述方法还包括：通过以变化的浓度将所述一定体积的样品进样来影响来自检测器的合成峰形输出，以增加由所述检测器输出的峰振幅或减小峰宽度。
10.此外或另选地，体积为至少100
µ
l。
11.此外或另选地，将所述一定体积的样品进样到所述流动相的所述流中包括增加所述样品的所述流，并且然后立即减少所述样品的所述流，以形成所述样品的三角形速度分布。
12.此外或另选地，将所述一定体积的样品进样到所述流动相的所述流中包括随时间推移以恒定加速度的流量增加所述样品的所述流并且随时间推移以恒定减速度的流量减少所述样品的所述流。
13.此外或另选地，将所述一定体积的样品进样到所述流动相的所述流中包括随时间推移以变化加速度的流量增加所述样品的所述流并且随时间推移以变化减速度的流量减少所述样品的所述流。
14.在另一个实施方案中，液相色谱系统包括：溶剂递送系统，所述溶剂递送系统被配置成提供流动相的流；样品递送系统，所述样品递送系统被配置成将一定体积的样品进样到所述流动相中；控制模块，所述控制模块与所述溶剂递送系统和所述样品递送系统中的至少一者通信，所述控制模块被配置成控制由所述样品递送系统分配的所述样品的体积流量，所述控制模块被配置成控制所述流动相内的所述样品的浓度，使得所述流动相内的所述样品的浓度在所述样品通过所述样品递送系统进样到所述流动相中的过程中以三角形分布变化；液相色谱柱，所述液相色谱柱位于所述样品递送系统和所述溶剂递送系统下游；和检测器，所述检测器位于液相色谱柱下游。
15.此外或另选地，所述控制模块被配置成在整个进样序列中以不同的方式将所述一定体积的样品进样到所述流动相的所述流中，而无需在所述整个进样序列期间一直保持恒定的样品流量。
16.此外或另选地，所述控制模块还被配置成通过以变化的浓度将所述一定体积的样品进样来影响来自检测器的合成峰形输出，以增加由所述检测器输出的峰振幅或减小峰宽度。
17.此外或另选地，体积为至少100
µ
l。
18.此外或另选地，所述控制模块被配置成通过增加所述样品的所述流，并且然后立即减少所述样品的所述流，以形成所述样品的三角形速度分布来将所述一定体积的样品进样到所述流动相的所述流中。
19.此外或另选地，所述控制模块被配置成通过随时间推移以恒定加速度的流量增加所述样品的所述流并且随时间推移以恒定减速度的流量减少所述样品的所述流来将所述一定体积的样品进样到所述流动相的所述流中。
20.此外或另选地，所述控制模块被配置成通过随时间推移以变化加速度的流量增加所述样品的所述流并且随时间推移以变化减速度的流量减少所述样品的所述流来将所述一定体积的样品进样到所述流动相的所述流中。
21.在另一个实施方案中，一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储计算机可读程序代码的一个或多个计算机可读硬件存储装置，所述计算机可读程序代码包括算法，所述算法在被液相色谱系统的计算系统的一个或多个处理器执行时实现用于将样品进
样到所述液相色谱系统的流中的方法，所述方法包括：提供流动相的流；以及将一定体积的样品进样到所述流动相的所述流中，使得所述流动相内的所述样品的浓度在所述进样过程中以三角形分布变化。
22.此外或另选地，将所述一定体积的样品进样到所述流动相的所述流中在整个进样序列中变化，而无需在所述整个进样序列期间一直保持恒定的样品流量。
23.此外或另选地，所述方法还包括：通过以变化的浓度将所述一定体积的样品进样来影响来自检测器的合成峰形输出，以增加由所述检测器输出的峰振幅或减小峰宽度。
24.此外或另选地，体积为至少100
µ
l。
25.此外或另选地，将所述一定体积的样品进样到所述流动相的所述流中包括随时间推移以恒定加速度的流量增加所述样品的所述流并且随时间推移以恒定减速度的流量减少所述样品的所述流。
26.此外或另选地，将所述一定体积的样品进样到所述流动相的所述流中包括随时间推移以变化加速度的流量增加所述样品的所述流并且随时间推移以变化减速度的流量减少所述样品的所述流。
附图说明
27.通过结合附图参考下面的描述，可以更好地理解本发明的上述优点和其他优点，附图中相同的附图标号是指各个附图中相同的元件和特征。为清楚起见，并非每个元件都在每个附图中标记。附图不一定按比例绘制，而重点在于示出本发明的原理。
28.图1是液相色谱系统的框图，该液相色谱系统可以用于实践本发明的方法的实施方案。
29.图2是当系统被配置用于装载样品时用于将样品进样到液相色谱系统的流中的系统的实施方案的框图。
30.图3是当系统被配置用于将样品引入液相色谱系统的流动相中时图2所示系统的框图。
31.图4是用于将样品进样到液相色谱系统的流中的方法的实施方案的流程图表示。
32.图5a是绘制根据一个实施方案的一定体积的样品被进样到流动相中的体积流量随时间变化的曲线图。
33.图5b是绘制根据一个实施方案的一定体积的样品被进样到流动相中的体积流量随时间变化的曲线图。
34.图5c是绘制根据一个实施方案的一定体积的样品被进样到流动相中的体积流量随时间变化的曲线图。
35.图6a描绘了根据一个实施方案的现有技术检测器输出。
36.图6b描绘了根据本发明的示例性检测器输出。
具体实施方式
37.在本说明书中提到“一个实施方案”或“实施方案”表示结合实施方案描述的特定特征、结构或特性包括在本教导的至少一个实施方案中。对本说明书内的特定实施方案的引用不一定都指代相同的实施方案。
38.流动相是用于溶解样品并运送样品通过液相色谱系统的固定相的溶剂。如本文所用，词语“样品”是指包含待进样到液相色谱系统的系统流中的样品组分的样品溶液。样品通常在样品贮存器或样品容器中可用。样品溶液还可包含样品稀释剂。流动相可为梯度流动相，在该梯度流动相中流动相的组成随时间变化。
39.如本文所用，溶剂有时被称为“强溶剂”或“弱溶剂”以指示溶剂相对于一种或多种其他溶剂的相对洗脱强度。如果流动相是强溶剂，则溶解于强溶剂中的样品将对流动相具有比固定相大的亲和力。强溶剂通常能够溶解比弱溶剂量大的样品；然而，在使用强溶剂的情况下，可存在较短的保留时间，并且样品在固定相中的保留很少或没有。相反，如果流动相为弱溶剂，则溶解于弱溶剂中的样品将对固定相具有比流动相大的亲和力。因此，样品组分更好地保留在固定相中，并且具有较长的保留时间。通过反相色谱法的非限制性示例，主要由甲醇、乙腈、乙醇、异丙醇或四氢呋喃组成的溶剂通常被认为是强溶剂，而水通常被认为是弱溶剂。通过正相色谱法和超临界流体色谱法的非限制性示例，己烷和庚烷通常被认为是弱溶剂，而甲醇、乙醇和水通常被认为是强溶剂。
40.为了使色谱柱中的固定相优先保留样品组分，流动相最初由足够低的或中等强度的弱溶剂组成，以防止样品组分在很少或没有保留或分离的情况下简单地通过柱。梯度流动相随着时间的推移逐渐增加强度，以在不同时间洗脱样品组分。
41.在各种应用中，样品可以在包含强稀释剂的溶液中提供，该强溶剂可干扰样品组分在固定相中的保留。为了使样品组分能够保留或“聚焦”在色谱柱的顶部处，通常期望使用较弱溶剂进一步稀释样品溶液，但由此增加了稀释的样品的体积。短语“稀释率”的使用在本文中用于描述稀释的程度或量，并且是指样品相对于由一种或多种稀释剂贡献的单位体积的数量的单位体积贡献。
42.由于大体积的样品稀释会改变色谱柱中存在的液体的洗脱特性，因此将大量样品进样到色谱系统中干扰了色谱分离。用流动相稀释大量样品进样减少或消除了这些干扰。将稀释功能与正常的样品进样功能相结合，减少了组分的数量和系统的复杂性。通过控制样品的稀释因子或稀释率，可以减少或消除稀释的不利影响，例如较低的色谱分离效率。稀释样品进样体积增加了色谱峰的宽度，这将降低洗脱峰的峰分辨率，尤其是在色谱分离的初始条件下洗脱的化合物中。根据本文所述的实施方案，样品的稀释可以以变化的速率进行，使得进样的化合物浓度随时间和流量而变化，以产生类似于正常色谱峰的三角形峰。
43.简而言之，本发明涉及一种用于将样品进样液相色谱系统流中的方法和系统。该方法包括提供流动相的流以及将一定体积的样品进样到流动相的流中，使得流动相内的样品的浓度在进样的过程中以三角形分布变化。具体地，本发明设想在整个进样序列期间改变样品的进样体积，而无需在整个进样序列期间保持恒定的样品流量。本发明不是使样品速度达到预定速度速率并以这种速率保持，而是考虑增加样品的流，并且然后立即减少样品的流以形成样品的三角形速度分布。因此，本文所描述的方法可以被配置成通过将一定体积的样品在整个进样序列中以变化的浓度和速度分布进样来影响来自检测器的合成峰形输出，以增加由检测器输出的峰振幅和/或减小峰宽度。
44.本文所描述的系统的实施方案允许在进样到加压系统流中的位置处以解决在色谱柱中不能很好保留的峰的固有梯形或矩形峰形状的方式对样品进行受控稀释。本文所描述的实施方案允许用户使用可以在高系统压力下操作的注射器将样品动态地引入加压流
动的料流中。注射器可以由控制系统控制以在进样序列期间对样品的进样加速然后立即减速。因此，样品稀释是通过产生三角形合成峰的三角形速度分布来完成的。
45.现在将参考如附图所示的本教导的实施方案来更详细地描述本教导。虽然结合各种实施方案和示例描述了本教导，但是本教导不旨在限制于此类实施方案。相比之下，本教导涵盖各种替代、修改和等同物，如本领域的技术人员将理解。能够使用本文教导的普通技术人员将认识到在如本文所述的本公开的范围内的附加实施方式、修改和实施方案，以及其他使用领域。
46.图1是液相色谱系统10的框图，该液相色谱系统可以被修改以实践本发明的方法的实施方案。系统10包括与用户界面装置14连通的系统处理器12（例如，微处理器和控制器），该系统处理器用于接收输入参数并向操作者显示系统信息。系统处理器12与为流动相提供一种或多种溶剂的溶剂管理器16通信。例如，溶剂管理器16可以提供梯度流动相。来自样品源20的样品在进样阀24处从色谱柱22上游进样到流动相中。样品源20可为样品贮存器，诸如容纳一定体积的样品的小瓶或其他容器。在一些情况下，样品源20提供包含样品和稀释剂的稀释样品。色谱柱22联接到检测器26，该检测器向系统处理器12提供响应于从柱22在洗脱液中检测到的各种组分的信号。在行进穿过检测器26之后，系统流离开至废弃物口；然而，当用于馏分收集时，使用分流阀30将系统流引导到一个或多个收集贮器28。
47.图2是根据本发明的用于将样品进样到液相色谱系统的流中的系统40的实施方案的框图。系统40包括具有三个口46a、46b和46c（通常为46）的阀42、样品注射器44、样品针48、进样口50、针驱动装置52、样品源54和控制模块56。
48.样品注射器44适于与液相色谱系统的加压系统流直接流体连通。例如，样品注射器44可以形成为不锈钢筒和柱塞，并且具有可以精确地控制速度和加速度两者的冲程，以及位移，同时在高系统压力（例如，7,000psi）下操作。
49.阀42上的口之一46a通过管道或其他形式的导管与溶剂管理器连通，以接收流动相形式的系统流。第二口46b与进样口50连通，并且被配置成接收待进样到系统流中的样品。第三口46c通过管道或其它导管与色谱柱连通。阀42能够在至少两种状态下操作，其中流动通过阀42的液体的配置不同。阀42以第一状态示出，在第一状态下，在口46a处接收的来自溶剂管理器的流动相穿过阀42并在口46c处流出。在第二状态下，流动相通过阀42的流量保持相同；然而，在口46b处提供的样品与在口46a处接收的流动相组合，使得组合的流在口46c处流出阀42。
50.进样阀42在高系统压力下操作，例如可能超过25,000psi的压力。在一些实施方案中，阀42为旋转剪切密封阀。可以在足够高的压力下操作并且用作进样阀的其它类型的阀的示例包括门阀、蝶形阀、针阀或旋转圆柱阀。尽管仅示出为具有三个口46，但应认识到，也可以使用具有多于三个口的阀，只要该阀可以被配置成提供与所示阀42相同的流动路径和切换能力。
51.进样阀42的控制是利用控制模块56实现的，并且包括在两种状态之间切换阀42的能力。在各种实施方案中，控制模块56可以在系统处理器12中实现（图1）。在另选的实施方案中，控制模块56是计算机（例如，个人计算机（pc））或独立控制器，其可以从系统处理器12或其它模块接收命令或一个或多个控制信号。
52.针驱动装置52用于使样品针48移动到系统40内的各个位置。例如，针驱动装置52
用于使样品针48的末端移动到样品源54（例如，样品贮存器或样品瓶）中的位置，如图所示，并且可用于使样品针48移动到样品针48与进样口50所接合的位置，如图3所示。
53.控制模块56还与样品注射器44通信并且用于控制将样品从样品源54装载到样品针48中以及将样品从样品针48分配到流动相中。根据本文所述的方法和系统的实施方案，注射位置处的样品稀释通常是指色谱系统的流动相对来自样品源的液体的稀释。如果样品源提供未稀释的样品，则流动相是唯一的稀释剂。相比之下，如果样品源54提供样品稀释剂中的样品，则流动相是用于进一步稀释原始样品的第二稀释剂。控制模块56用于精确控制从样品针48分配到流动相中的样品的体积流量。
54.所例示的系统示出有洗涤溶剂源60，该洗涤溶剂源通过洗涤泵62和洗涤阀64与进样口50连通。这些组件用于洗涤进样口50中的流体路径并清洗来自样品针48的溶剂。可在完成样品进样之后或在开始后续样品进样之前使用这些操作，以便减少或消除在连续分离的样品进样之间可发生的交叉污染。
55.参考图2并且还参考用于将样品进样到如图2所示的液相色谱系统的流中的方法200的实施方案的流程图表示，如图4所示，通过从样品源（例如样品贮存器）54获取样品来装载样品注射器44（步骤210）。获取的样品体积例如通过注射器44的吸入冲程确定。在样品进样之前和期间通过液相色谱系统的系统路径提供流动相的流（步骤220）。该流动相流量可以处于恒定速率。针驱动装置52从样品源54中移除样品针48并使其移动到进样口50中，如图3所示。随后，样品注射器44被控制模块56激活以将样品的流进样或换句话讲分配到流动相中。两种流的这种组合（步骤230）在流动相中产生稀释样品。从注射器44分配的样品的体积流量由控制模块56控制。如步骤230所示，控制模块56通过随时间增加样品的流量直到达到峰值流速来控制体积进样。然后，在步骤240处，控制模块控制样品的体积流量以便一旦达到峰值流量就立即开始减少样品流量。因此，控制模块56可以被配置成由此以三角形分布改变流动相内样品的浓度，如步骤250中所示。最后的步骤260示出控制模块56影响来自检测器26的合成峰形输出。
56.控制模块56可以被配置成从例如来自用户输入设备的输入接收各种数据。例如，控制模块56可以被配置成接收指示来自注射器44的样品的期望峰值流速或体积流量的数据。控制模块56可以进一步被配置成接收用于进样循环的第一阶段的期望的加速度样品流量。控制模块56还可以进一步被配置成接收控制模块56可以在期望的加速度下增加流量的时间长度。控制模块56可以进一步被配置成一旦达到峰值流量就接收期望的减速度样品流量。此外，控制模块56可以被配置成接收加速度随时间推移的变化率或减速度随时间推移的变化率。这些各种数据输入可以被控制模块56接收以用于处理，并且可以用于由控制模块56控制样品通过注射器44进样的速率。
57.图5a是绘制根据一个实施方案的一定体积的样品被进样到流动相中的体积流量随时间变化的曲线图300。曲线图300绘制了随时间(t)变化的体积流量。如图所示，样品的体积流量被配置成在进样序列的第一阶段302期间以恒定的增加率（加速度）随时间推移而增加，直到达到峰值306。在到达峰306之后，样品的体积流量被配置成在进样序列的第二阶段304期间立即以恒定的速率（减速度）随时间推移而减少。该样品进样序列可以被用户输入到控制模块56中，该控制模块可以被配置成通过控制注射器44来实现所示的进样序列。
58.图5b是绘制根据一个实施方案的一定体积的样品被进样到流动相中的体积流量
随时间变化的曲线图310。曲线图310绘制了随时间(t)变化的体积流量。如图所示，样品的体积流量被配置成在进样序列的第一阶段312期间以恒定的增加率（加速度）随时间推移而增加，直到达到峰值316。该第一阶段312具有比曲线图300的第一阶段302低的加速度。在到达峰316之后，样品的体积流量被配置成在进样序列的第二阶段314期间立即以恒定的速率（减速度）随时间推移而减少。该第二阶段314具有比曲线图300的第二阶段304更低的减速率。该样品进样序列可以被用户输入到控制模块56中，该控制模块可以被配置成通过控制注射器44来实现所示的进样序列。
59.图5c是绘制根据一个实施方案的一定体积的样品被进样到流动相中的体积流量随时间变化的曲线图320。曲线图310绘制了随时间(t)变化的体积流量。如图所示，样品的体积流量被配置成在进样序列的第一阶段312期间以恒定的增加率（加速度）随时间推移而增加，直到达到峰值316。该第一阶段312具有比曲线图300的第一阶段302低的加速度。在到达峰316之后，样品的体积流量被配置成在进样序列的第二阶段314期间立即以恒定的速率（减速度）随时间推移而减少。该第二阶段314具有比曲线图300的第二阶段304更低的减速率。该样品进样序列可以被用户输入到控制模块56中，该控制模块可以被配置成通过控制注射器44来实现所示的进样序列。
60.图5a、5b、5c中所示的以上示例示出了三个示例性进样序列，以用于以三角形速度分布将样品进样，尽管预期各种其它三角形分布具有更陡或更平缓的加速或减速率，或者在进样循环的第一阶段和第二阶段期间变化的加速度和减速度。此外，“三角形分布”在本文中是指基本上三角形的分布，并且在样品进样序列的过程期间具有随时间推移明确限定的体积流量增加，其在峰306、316、326处到达顶点，并且切换到明确限定的体积流量减少。作为示例，如图5c所示，三角形的明确限定的体积流量增加边和减少边可能不是一条完美的直线，并且可能在体积流量的加速度和/或减速度中具有一个或多个流量变化。这些对流加速度的变化不会改变分布的形状，如大体上“三角形分布”。在其它实施方案中，体积流量的增加可以是完美的直线，具有恒定的流加速度。
61.图6a描绘了根据一个实施方案的现有技术检测器输出400。如图所示，检测器输出400随时间推移绘制，并且包括三个峰402、404和406，它们的形状是梯形的，并且不足以为三角形的。这些是峰402、404、406的类型，其可以在稀释的大量样品进样中看到，其中样品进样在大部分进样序列期间达到恒定速度。本发明试图通过本文所述的进样的三角形速度分布来防止梯形峰402、404、406。图6b中示出了这种三角形速度分布，其描绘了根据本发明的示例性检测器输出450。如图所示，当采用本发明的原理时，同一样品可充分洗脱出具有期望峰形的三角形峰452、454、456。
62.如本领域的技术人员将理解，本发明的各方面不仅可以体现为如上所述的系统或方法，还可以体现为计算机程序产品。因此，本发明的各方面也可以采取结合软件和硬件方面的实施方案的形式，这些方面可以统称为系统，并且完全是软件实施方案（包括固件、常驻软件、微代码等）。此外，本发明的方面可以采取计算机程序产品的形式，所述计算机程序产品体现在具有在其上体现的计算机可读程序代码的一个或多个计算机可读介质中。
63.可利用一个或多个计算机可读存储介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是（例如）但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、设备或装置，或者前述项的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更特定
但非详尽性示例包括以下各项：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器（eprom或闪速存储器）、光纤、便携式压缩盘只读存储器(cd-rom)、光学存储装置、磁性存储装置或前述项的任何合适的组合。更一般地，如本文所用，计算机可读存储介质可以是任何有形介质，该有形介质可以含有或存储供指令执行系统、设备或装置使用或结合指令执行系统、设备或装置使用的程序。
64.用于执行对本发明的各方面的操作的计算机程序代码，例如上述方法实施方案的各方面，可以以一种或多种编程语言的任何组合来编写。程序代码可完全地在用户的计算系统上、部分地在用户的计算系统上、作为独立软件包、部分地在用户的计算系统上并且部分地在远程计算系统上或完全地在远程计算系统或服务器上执行。在后一种情况下，远程计算机系统可通过任何类型的网络（包括局域网（lan）或广域网（wan））连接到用户的计算系统，或者可连接到外部计算机（例如通过使用互联网服务提供商的互联网）。
65.虽然已经参考特定实施方案示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员应理解，在不脱离如所附权利要求中叙述的本发明的实质和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。
1.相关申请本技术要求2020年2月28日提交的且名称为“controllable sample diluation at injector”的美国临时专利申请序列号62/982,836的较早前提交日期的权益，该申请的全部内容以引用方式并入本文。
技术领域
2.本发明整体涉及液相色谱系统。更具体地，本发明涉及用于在液相色谱系统中控制样品进样的系统和方法。
背景技术：
3.对于在许多科学领域应用的测试和分析协议都需要纯化的化合物。化合物的纯化涉及将期望的一种或多种组分与含有附加组分或杂质的混合物分离。可以应用色谱方法以将混合物分馏成单独的组分。在液相色谱中，将包含多种待分离组分的样品进样到系统流中并引导通过色谱柱。柱通过差异保留将混合物分离成其单独的组分。组分作为按时间分离的不同带从柱洗脱。
4.典型的高效液相色谱（hplc）系统包括用于以受控流量和组成递送流体（“流动相”）的泵、将样品溶液引入到流动的流动相中的注射器、包含填充材料或吸附剂（“固定相”）的色谱柱、以及检测流动相中离开柱的样品组分的存在和量的检测器。当流动相通过固定相时，样品中的每种组分通常在不同时间从柱中涌出，因为样品中的不同组分通常对填充材料具有不同的亲和力。可通过测量洗脱液的物理或化学性质的变化来检测流动相中离开柱的特定组分的存在。通过将检测器信号绘制为时间的函数，可以观察到与样品组分的存在和量相对应的响应“峰”。
5.制备型hplc是分离和纯化一定量化合物以供进一步研究或使用的便捷方法。根据具体应用，可以使用大型柱和样品尺寸来执行制备型分离，或者可以使用小型柱来执行以用于较小体积的组分收集。制备型hplc与分析型hplc之间的常见区别在于，对于制备型hplc，在纯化后收集样品组分，而对于分析型hplc，简单地对样品组分进行检测和定量。
6.由于大体积的样品稀释会改变色谱柱中存在的液体的洗脱特性，因此将大量样品进样到色谱系统中干扰了色谱分离。用流动相稀释大量样品进样减少或消除了这些干扰。然而，稀释使检测器在色谱柱下游检测到的峰形扭曲。
技术实现要素：
7.在一个实施方案中，一种用于将样品进样到液相色谱系统的流中的方法包括：提供流动相的流；以及将一定体积的样品进样到所述流动相的所述流中，使得所述流动相内的所述样品的浓度在所述进样过程中以三角形分布变化。
8.此外或另选地，将所述一定体积的样品进样到所述流动相的所述流中在整个进样序列中变化，而无需在所述整个进样序列期间一直保持恒定的样品流量。
9.此外或另选地，所述方法还包括：通过以变化的浓度将所述一定体积的样品进样来影响来自检测器的合成峰形输出，以增加由所述检测器输出的峰振幅或减小峰宽度。
10.此外或另选地，体积为至少100
µ
l。
11.此外或另选地，将所述一定体积的样品进样到所述流动相的所述流中包括增加所述样品的所述流，并且然后立即减少所述样品的所述流，以形成所述样品的三角形速度分布。
12.此外或另选地，将所述一定体积的样品进样到所述流动相的所述流中包括随时间推移以恒定加速度的流量增加所述样品的所述流并且随时间推移以恒定减速度的流量减少所述样品的所述流。
13.此外或另选地，将所述一定体积的样品进样到所述流动相的所述流中包括随时间推移以变化加速度的流量增加所述样品的所述流并且随时间推移以变化减速度的流量减少所述样品的所述流。
14.在另一个实施方案中，液相色谱系统包括：溶剂递送系统，所述溶剂递送系统被配置成提供流动相的流；样品递送系统，所述样品递送系统被配置成将一定体积的样品进样到所述流动相中；控制模块，所述控制模块与所述溶剂递送系统和所述样品递送系统中的至少一者通信，所述控制模块被配置成控制由所述样品递送系统分配的所述样品的体积流量，所述控制模块被配置成控制所述流动相内的所述样品的浓度，使得所述流动相内的所述样品的浓度在所述样品通过所述样品递送系统进样到所述流动相中的过程中以三角形分布变化；液相色谱柱，所述液相色谱柱位于所述样品递送系统和所述溶剂递送系统下游；和检测器，所述检测器位于液相色谱柱下游。
15.此外或另选地，所述控制模块被配置成在整个进样序列中以不同的方式将所述一定体积的样品进样到所述流动相的所述流中，而无需在所述整个进样序列期间一直保持恒定的样品流量。
16.此外或另选地，所述控制模块还被配置成通过以变化的浓度将所述一定体积的样品进样来影响来自检测器的合成峰形输出，以增加由所述检测器输出的峰振幅或减小峰宽度。
17.此外或另选地，体积为至少100
µ
l。
18.此外或另选地，所述控制模块被配置成通过增加所述样品的所述流，并且然后立即减少所述样品的所述流，以形成所述样品的三角形速度分布来将所述一定体积的样品进样到所述流动相的所述流中。
19.此外或另选地，所述控制模块被配置成通过随时间推移以恒定加速度的流量增加所述样品的所述流并且随时间推移以恒定减速度的流量减少所述样品的所述流来将所述一定体积的样品进样到所述流动相的所述流中。
20.此外或另选地，所述控制模块被配置成通过随时间推移以变化加速度的流量增加所述样品的所述流并且随时间推移以变化减速度的流量减少所述样品的所述流来将所述一定体积的样品进样到所述流动相的所述流中。
21.在另一个实施方案中，一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储计算机可读程序代码的一个或多个计算机可读硬件存储装置，所述计算机可读程序代码包括算法，所述算法在被液相色谱系统的计算系统的一个或多个处理器执行时实现用于将样品进
样到所述液相色谱系统的流中的方法，所述方法包括：提供流动相的流；以及将一定体积的样品进样到所述流动相的所述流中，使得所述流动相内的所述样品的浓度在所述进样过程中以三角形分布变化。
22.此外或另选地，将所述一定体积的样品进样到所述流动相的所述流中在整个进样序列中变化，而无需在所述整个进样序列期间一直保持恒定的样品流量。
23.此外或另选地，所述方法还包括：通过以变化的浓度将所述一定体积的样品进样来影响来自检测器的合成峰形输出，以增加由所述检测器输出的峰振幅或减小峰宽度。
24.此外或另选地，体积为至少100
µ
l。
25.此外或另选地，将所述一定体积的样品进样到所述流动相的所述流中包括随时间推移以恒定加速度的流量增加所述样品的所述流并且随时间推移以恒定减速度的流量减少所述样品的所述流。
26.此外或另选地，将所述一定体积的样品进样到所述流动相的所述流中包括随时间推移以变化加速度的流量增加所述样品的所述流并且随时间推移以变化减速度的流量减少所述样品的所述流。
附图说明
27.通过结合附图参考下面的描述，可以更好地理解本发明的上述优点和其他优点，附图中相同的附图标号是指各个附图中相同的元件和特征。为清楚起见，并非每个元件都在每个附图中标记。附图不一定按比例绘制，而重点在于示出本发明的原理。
28.图1是液相色谱系统的框图，该液相色谱系统可以用于实践本发明的方法的实施方案。
29.图2是当系统被配置用于装载样品时用于将样品进样到液相色谱系统的流中的系统的实施方案的框图。
30.图3是当系统被配置用于将样品引入液相色谱系统的流动相中时图2所示系统的框图。
31.图4是用于将样品进样到液相色谱系统的流中的方法的实施方案的流程图表示。
32.图5a是绘制根据一个实施方案的一定体积的样品被进样到流动相中的体积流量随时间变化的曲线图。
33.图5b是绘制根据一个实施方案的一定体积的样品被进样到流动相中的体积流量随时间变化的曲线图。
34.图5c是绘制根据一个实施方案的一定体积的样品被进样到流动相中的体积流量随时间变化的曲线图。
35.图6a描绘了根据一个实施方案的现有技术检测器输出。
36.图6b描绘了根据本发明的示例性检测器输出。
具体实施方式
37.在本说明书中提到“一个实施方案”或“实施方案”表示结合实施方案描述的特定特征、结构或特性包括在本教导的至少一个实施方案中。对本说明书内的特定实施方案的引用不一定都指代相同的实施方案。
38.流动相是用于溶解样品并运送样品通过液相色谱系统的固定相的溶剂。如本文所用，词语“样品”是指包含待进样到液相色谱系统的系统流中的样品组分的样品溶液。样品通常在样品贮存器或样品容器中可用。样品溶液还可包含样品稀释剂。流动相可为梯度流动相，在该梯度流动相中流动相的组成随时间变化。
39.如本文所用，溶剂有时被称为“强溶剂”或“弱溶剂”以指示溶剂相对于一种或多种其他溶剂的相对洗脱强度。如果流动相是强溶剂，则溶解于强溶剂中的样品将对流动相具有比固定相大的亲和力。强溶剂通常能够溶解比弱溶剂量大的样品；然而，在使用强溶剂的情况下，可存在较短的保留时间，并且样品在固定相中的保留很少或没有。相反，如果流动相为弱溶剂，则溶解于弱溶剂中的样品将对固定相具有比流动相大的亲和力。因此，样品组分更好地保留在固定相中，并且具有较长的保留时间。通过反相色谱法的非限制性示例，主要由甲醇、乙腈、乙醇、异丙醇或四氢呋喃组成的溶剂通常被认为是强溶剂，而水通常被认为是弱溶剂。通过正相色谱法和超临界流体色谱法的非限制性示例，己烷和庚烷通常被认为是弱溶剂，而甲醇、乙醇和水通常被认为是强溶剂。
40.为了使色谱柱中的固定相优先保留样品组分，流动相最初由足够低的或中等强度的弱溶剂组成，以防止样品组分在很少或没有保留或分离的情况下简单地通过柱。梯度流动相随着时间的推移逐渐增加强度，以在不同时间洗脱样品组分。
41.在各种应用中，样品可以在包含强稀释剂的溶液中提供，该强溶剂可干扰样品组分在固定相中的保留。为了使样品组分能够保留或“聚焦”在色谱柱的顶部处，通常期望使用较弱溶剂进一步稀释样品溶液，但由此增加了稀释的样品的体积。短语“稀释率”的使用在本文中用于描述稀释的程度或量，并且是指样品相对于由一种或多种稀释剂贡献的单位体积的数量的单位体积贡献。
42.由于大体积的样品稀释会改变色谱柱中存在的液体的洗脱特性，因此将大量样品进样到色谱系统中干扰了色谱分离。用流动相稀释大量样品进样减少或消除了这些干扰。将稀释功能与正常的样品进样功能相结合，减少了组分的数量和系统的复杂性。通过控制样品的稀释因子或稀释率，可以减少或消除稀释的不利影响，例如较低的色谱分离效率。稀释样品进样体积增加了色谱峰的宽度，这将降低洗脱峰的峰分辨率，尤其是在色谱分离的初始条件下洗脱的化合物中。根据本文所述的实施方案，样品的稀释可以以变化的速率进行，使得进样的化合物浓度随时间和流量而变化，以产生类似于正常色谱峰的三角形峰。
43.简而言之，本发明涉及一种用于将样品进样液相色谱系统流中的方法和系统。该方法包括提供流动相的流以及将一定体积的样品进样到流动相的流中，使得流动相内的样品的浓度在进样的过程中以三角形分布变化。具体地，本发明设想在整个进样序列期间改变样品的进样体积，而无需在整个进样序列期间保持恒定的样品流量。本发明不是使样品速度达到预定速度速率并以这种速率保持，而是考虑增加样品的流，并且然后立即减少样品的流以形成样品的三角形速度分布。因此，本文所描述的方法可以被配置成通过将一定体积的样品在整个进样序列中以变化的浓度和速度分布进样来影响来自检测器的合成峰形输出，以增加由检测器输出的峰振幅和/或减小峰宽度。
44.本文所描述的系统的实施方案允许在进样到加压系统流中的位置处以解决在色谱柱中不能很好保留的峰的固有梯形或矩形峰形状的方式对样品进行受控稀释。本文所描述的实施方案允许用户使用可以在高系统压力下操作的注射器将样品动态地引入加压流
动的料流中。注射器可以由控制系统控制以在进样序列期间对样品的进样加速然后立即减速。因此，样品稀释是通过产生三角形合成峰的三角形速度分布来完成的。
45.现在将参考如附图所示的本教导的实施方案来更详细地描述本教导。虽然结合各种实施方案和示例描述了本教导，但是本教导不旨在限制于此类实施方案。相比之下，本教导涵盖各种替代、修改和等同物，如本领域的技术人员将理解。能够使用本文教导的普通技术人员将认识到在如本文所述的本公开的范围内的附加实施方式、修改和实施方案，以及其他使用领域。
46.图1是液相色谱系统10的框图，该液相色谱系统可以被修改以实践本发明的方法的实施方案。系统10包括与用户界面装置14连通的系统处理器12（例如，微处理器和控制器），该系统处理器用于接收输入参数并向操作者显示系统信息。系统处理器12与为流动相提供一种或多种溶剂的溶剂管理器16通信。例如，溶剂管理器16可以提供梯度流动相。来自样品源20的样品在进样阀24处从色谱柱22上游进样到流动相中。样品源20可为样品贮存器，诸如容纳一定体积的样品的小瓶或其他容器。在一些情况下，样品源20提供包含样品和稀释剂的稀释样品。色谱柱22联接到检测器26，该检测器向系统处理器12提供响应于从柱22在洗脱液中检测到的各种组分的信号。在行进穿过检测器26之后，系统流离开至废弃物口；然而，当用于馏分收集时，使用分流阀30将系统流引导到一个或多个收集贮器28。
47.图2是根据本发明的用于将样品进样到液相色谱系统的流中的系统40的实施方案的框图。系统40包括具有三个口46a、46b和46c（通常为46）的阀42、样品注射器44、样品针48、进样口50、针驱动装置52、样品源54和控制模块56。
48.样品注射器44适于与液相色谱系统的加压系统流直接流体连通。例如，样品注射器44可以形成为不锈钢筒和柱塞，并且具有可以精确地控制速度和加速度两者的冲程，以及位移，同时在高系统压力（例如，7,000psi）下操作。
49.阀42上的口之一46a通过管道或其他形式的导管与溶剂管理器连通，以接收流动相形式的系统流。第二口46b与进样口50连通，并且被配置成接收待进样到系统流中的样品。第三口46c通过管道或其它导管与色谱柱连通。阀42能够在至少两种状态下操作，其中流动通过阀42的液体的配置不同。阀42以第一状态示出，在第一状态下，在口46a处接收的来自溶剂管理器的流动相穿过阀42并在口46c处流出。在第二状态下，流动相通过阀42的流量保持相同；然而，在口46b处提供的样品与在口46a处接收的流动相组合，使得组合的流在口46c处流出阀42。
50.进样阀42在高系统压力下操作，例如可能超过25,000psi的压力。在一些实施方案中，阀42为旋转剪切密封阀。可以在足够高的压力下操作并且用作进样阀的其它类型的阀的示例包括门阀、蝶形阀、针阀或旋转圆柱阀。尽管仅示出为具有三个口46，但应认识到，也可以使用具有多于三个口的阀，只要该阀可以被配置成提供与所示阀42相同的流动路径和切换能力。
51.进样阀42的控制是利用控制模块56实现的，并且包括在两种状态之间切换阀42的能力。在各种实施方案中，控制模块56可以在系统处理器12中实现（图1）。在另选的实施方案中，控制模块56是计算机（例如，个人计算机（pc））或独立控制器，其可以从系统处理器12或其它模块接收命令或一个或多个控制信号。
52.针驱动装置52用于使样品针48移动到系统40内的各个位置。例如，针驱动装置52
用于使样品针48的末端移动到样品源54（例如，样品贮存器或样品瓶）中的位置，如图所示，并且可用于使样品针48移动到样品针48与进样口50所接合的位置，如图3所示。
53.控制模块56还与样品注射器44通信并且用于控制将样品从样品源54装载到样品针48中以及将样品从样品针48分配到流动相中。根据本文所述的方法和系统的实施方案，注射位置处的样品稀释通常是指色谱系统的流动相对来自样品源的液体的稀释。如果样品源提供未稀释的样品，则流动相是唯一的稀释剂。相比之下，如果样品源54提供样品稀释剂中的样品，则流动相是用于进一步稀释原始样品的第二稀释剂。控制模块56用于精确控制从样品针48分配到流动相中的样品的体积流量。
54.所例示的系统示出有洗涤溶剂源60，该洗涤溶剂源通过洗涤泵62和洗涤阀64与进样口50连通。这些组件用于洗涤进样口50中的流体路径并清洗来自样品针48的溶剂。可在完成样品进样之后或在开始后续样品进样之前使用这些操作，以便减少或消除在连续分离的样品进样之间可发生的交叉污染。
55.参考图2并且还参考用于将样品进样到如图2所示的液相色谱系统的流中的方法200的实施方案的流程图表示，如图4所示，通过从样品源（例如样品贮存器）54获取样品来装载样品注射器44（步骤210）。获取的样品体积例如通过注射器44的吸入冲程确定。在样品进样之前和期间通过液相色谱系统的系统路径提供流动相的流（步骤220）。该流动相流量可以处于恒定速率。针驱动装置52从样品源54中移除样品针48并使其移动到进样口50中，如图3所示。随后，样品注射器44被控制模块56激活以将样品的流进样或换句话讲分配到流动相中。两种流的这种组合（步骤230）在流动相中产生稀释样品。从注射器44分配的样品的体积流量由控制模块56控制。如步骤230所示，控制模块56通过随时间增加样品的流量直到达到峰值流速来控制体积进样。然后，在步骤240处，控制模块控制样品的体积流量以便一旦达到峰值流量就立即开始减少样品流量。因此，控制模块56可以被配置成由此以三角形分布改变流动相内样品的浓度，如步骤250中所示。最后的步骤260示出控制模块56影响来自检测器26的合成峰形输出。
56.控制模块56可以被配置成从例如来自用户输入设备的输入接收各种数据。例如，控制模块56可以被配置成接收指示来自注射器44的样品的期望峰值流速或体积流量的数据。控制模块56可以进一步被配置成接收用于进样循环的第一阶段的期望的加速度样品流量。控制模块56还可以进一步被配置成接收控制模块56可以在期望的加速度下增加流量的时间长度。控制模块56可以进一步被配置成一旦达到峰值流量就接收期望的减速度样品流量。此外，控制模块56可以被配置成接收加速度随时间推移的变化率或减速度随时间推移的变化率。这些各种数据输入可以被控制模块56接收以用于处理，并且可以用于由控制模块56控制样品通过注射器44进样的速率。
57.图5a是绘制根据一个实施方案的一定体积的样品被进样到流动相中的体积流量随时间变化的曲线图300。曲线图300绘制了随时间(t)变化的体积流量。如图所示，样品的体积流量被配置成在进样序列的第一阶段302期间以恒定的增加率（加速度）随时间推移而增加，直到达到峰值306。在到达峰306之后，样品的体积流量被配置成在进样序列的第二阶段304期间立即以恒定的速率（减速度）随时间推移而减少。该样品进样序列可以被用户输入到控制模块56中，该控制模块可以被配置成通过控制注射器44来实现所示的进样序列。
58.图5b是绘制根据一个实施方案的一定体积的样品被进样到流动相中的体积流量
随时间变化的曲线图310。曲线图310绘制了随时间(t)变化的体积流量。如图所示，样品的体积流量被配置成在进样序列的第一阶段312期间以恒定的增加率（加速度）随时间推移而增加，直到达到峰值316。该第一阶段312具有比曲线图300的第一阶段302低的加速度。在到达峰316之后，样品的体积流量被配置成在进样序列的第二阶段314期间立即以恒定的速率（减速度）随时间推移而减少。该第二阶段314具有比曲线图300的第二阶段304更低的减速率。该样品进样序列可以被用户输入到控制模块56中，该控制模块可以被配置成通过控制注射器44来实现所示的进样序列。
59.图5c是绘制根据一个实施方案的一定体积的样品被进样到流动相中的体积流量随时间变化的曲线图320。曲线图310绘制了随时间(t)变化的体积流量。如图所示，样品的体积流量被配置成在进样序列的第一阶段312期间以恒定的增加率（加速度）随时间推移而增加，直到达到峰值316。该第一阶段312具有比曲线图300的第一阶段302低的加速度。在到达峰316之后，样品的体积流量被配置成在进样序列的第二阶段314期间立即以恒定的速率（减速度）随时间推移而减少。该第二阶段314具有比曲线图300的第二阶段304更低的减速率。该样品进样序列可以被用户输入到控制模块56中，该控制模块可以被配置成通过控制注射器44来实现所示的进样序列。
60.图5a、5b、5c中所示的以上示例示出了三个示例性进样序列，以用于以三角形速度分布将样品进样，尽管预期各种其它三角形分布具有更陡或更平缓的加速或减速率，或者在进样循环的第一阶段和第二阶段期间变化的加速度和减速度。此外，“三角形分布”在本文中是指基本上三角形的分布，并且在样品进样序列的过程期间具有随时间推移明确限定的体积流量增加，其在峰306、316、326处到达顶点，并且切换到明确限定的体积流量减少。作为示例，如图5c所示，三角形的明确限定的体积流量增加边和减少边可能不是一条完美的直线，并且可能在体积流量的加速度和/或减速度中具有一个或多个流量变化。这些对流加速度的变化不会改变分布的形状，如大体上“三角形分布”。在其它实施方案中，体积流量的增加可以是完美的直线，具有恒定的流加速度。
61.图6a描绘了根据一个实施方案的现有技术检测器输出400。如图所示，检测器输出400随时间推移绘制，并且包括三个峰402、404和406，它们的形状是梯形的，并且不足以为三角形的。这些是峰402、404、406的类型，其可以在稀释的大量样品进样中看到，其中样品进样在大部分进样序列期间达到恒定速度。本发明试图通过本文所述的进样的三角形速度分布来防止梯形峰402、404、406。图6b中示出了这种三角形速度分布，其描绘了根据本发明的示例性检测器输出450。如图所示，当采用本发明的原理时，同一样品可充分洗脱出具有期望峰形的三角形峰452、454、456。
62.如本领域的技术人员将理解，本发明的各方面不仅可以体现为如上所述的系统或方法，还可以体现为计算机程序产品。因此，本发明的各方面也可以采取结合软件和硬件方面的实施方案的形式，这些方面可以统称为系统，并且完全是软件实施方案（包括固件、常驻软件、微代码等）。此外，本发明的方面可以采取计算机程序产品的形式，所述计算机程序产品体现在具有在其上体现的计算机可读程序代码的一个或多个计算机可读介质中。
63.可利用一个或多个计算机可读存储介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是（例如）但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、设备或装置，或者前述项的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更特定
但非详尽性示例包括以下各项：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器（eprom或闪速存储器）、光纤、便携式压缩盘只读存储器(cd-rom)、光学存储装置、磁性存储装置或前述项的任何合适的组合。更一般地，如本文所用，计算机可读存储介质可以是任何有形介质，该有形介质可以含有或存储供指令执行系统、设备或装置使用或结合指令执行系统、设备或装置使用的程序。
64.用于执行对本发明的各方面的操作的计算机程序代码，例如上述方法实施方案的各方面，可以以一种或多种编程语言的任何组合来编写。程序代码可完全地在用户的计算系统上、部分地在用户的计算系统上、作为独立软件包、部分地在用户的计算系统上并且部分地在远程计算系统上或完全地在远程计算系统或服务器上执行。在后一种情况下，远程计算机系统可通过任何类型的网络（包括局域网（lan）或广域网（wan））连接到用户的计算系统，或者可连接到外部计算机（例如通过使用互联网服务提供商的互联网）。
65.虽然已经参考特定实施方案示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员应理解，在不脱离如所附权利要求中叙述的本发明的实质和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。
再多了解一些
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