[发明专利]控制分析仪器中样品污染的方法和设备

说明书

背景技术

与液体样品分析测量仪器有关的常见问题是逐次注入的样品的污染(carryover)。每当相继地注入两种样品时，当测量第二注入的样品时经常存在一些留在所述单元(cell)的微量的第一注入的样品。任意数量的分析仪器都可能遭受此样品污染，其中有测量光散射、折射率、紫外线吸收、粘性和电泳迁移率的仪器。本发明特别感兴趣的是电泳迁移率测量的领域，例如通过引用方式并入此处的由Hsieh和Trainoff在颁发于2013年5月14日的美国专利8,441,638中探讨的电泳迁移率测量。已经使用了各种技术以减轻样品污染的问题。克服此污染问题最简单和常用的方法包括在样品注入之间用大体积的清洗液冲洗并注入大量样品以确保所述单元多次溢满以使得大多数先前注入的样品在测量新来样品之前从测量室中冲洗出。然而由于测量单元常包括有着与测量单元主体积连接不良的区域的复杂内部几何结构以致易于把样品推进这些区域但难于重新把样品冲洗出去，因此所述方法经常仅是勉强有效。这些过程也会浪费时间和贵重的样品并且频繁地产生额外的浪费。

包含在引起样品污染问题的分析仪器中的最有问题的几何结构之一是O形环凹槽。由于O形环有效、便宜、耐久和可靠，因此其常用于测量单元。此外，用O形环密封件构建的单元通常可被拆开以清洗并替换磨损和损坏的部件。然而，O形环以能够截留样品而出名。考虑如图1所示的未压缩的标准端面密封件O形环凹槽设计。在标准端面密封件设计中，在这种情况下为圆盘形窗口的顶板101直接压在包含凹槽103的歧管表面102上，压缩后在歧管表面102和顶板101之间无间隙。凹槽的垂直长度通常比O形环104的直径小15％。由于O形环104被压缩，其在凹槽103内横向地变形和延伸，凹槽103是特意地尺寸过大。凹槽103的水平延伸通常为1.5xO形环直径，然而能够针对具体应用优化宽度和压缩。在凹槽103中出现额外的体积以补偿O形环凹槽机械加工、O形环材料的化学溶胀和超出其操作温度范围的O形环材料与凹槽的差异性热膨胀的最坏情况公差。O形环的设计者被迫在凹槽103中留下大量额外间隙以便设计出的测量单元在假定最坏情况公差时不会渗漏。所述间隙担当任何进入单元中的流体的污染储存器或死体积，并且由于窗口101直接压在歧管顶面102上，一旦样品被压进此空间，就非常难于移开。当密封件被加压时，O形环拉伸并被推压至凹槽的外部边缘，这导致内部间隙装满流体。当密封件被减压时，摩擦力能保持O形环处在被拉伸的形态，并且被截留在密封件内的流体被留下。假定为静态负载，截留的样品可离开凹槽的唯一方法是通过扩散，所述扩散是缓慢的过程。本发明的目的是实现比简单扩散更快的方法以大量减少或完全地消除在测量单元从一次样品注入至下一样品注入的污染。

由于测量单元的内部相对于环境被加压，设计规则教导最有效的密封件是在O形环被压在凹槽103的外壁105上时形成的，以将拉伸和所述形成过程导致的密封压缩的相应减少最小化。尽管如此，人们可尝试通过设计O形环凹槽103以便所述环紧抱内壁106确保死体积在样品空间外来处理所述污染问题。只要恒定地伴随装满所述单元的单元内加压足够小以致O形环的抗拉强度与O形环和密封面之间的摩擦力相结合足够保持所述O形环在适当的位置，这就是可行的。然而，由于O形环通常由柔顺橡胶构成，因此这是远远不够的。此外随着O形环的老化，重复加压将引起该O形环蠕动至凹槽的外面并且摩擦力将保持其在适当的位置。紧抱O形环内壁设计的优点克服了这一点，因为我们再次在所述单元内部获得死体积，并且此外，现在我们有减少压缩的拉伸密封件。

如上所述，一些分析仪器可以经设计结合最小化凹槽宽度的优化凹槽设计，用作输入参数：O形环材料、操作的预期温度范围、材料公差和化学溶胀。在极端公差下，这些凹槽可具有零死体积。然而，虽然这些“优化”系统可减少凹槽体积，并且因此有更小的死体积，但是如果超出任何公差，那么所述系统有如渗漏或窗口破裂之类的严重故障的风险。本发明的目的是实现在包含了O形环凹槽的系统中可最小化或消除污染的装置从而允许明显的非理想因素，其包括其中O形环凹槽包含显著的死体积的系统。

发明内容

本发明在分析仪器中使用多重O形环系统。流体压力被施加于不与要分析的样品接触的仪器区域。此压力影响与样品流体接触的O形环的位置和形状，这使得O形环排出截留在O形环凹槽内部的样品。

附图说明

图1示出了标准面密封O形环凹槽设计。

图2是包含了用于从所述单元的测量区域移出样品的密封件洗涤通道和双O形环系统的本发明的一个实施例的剖视图。