[发明专利]用于基于液流的设备和系统的过滤器

说明书

一种过滤器包括入口侧、出口侧和主体。所述主体包括第一基板和第二基板，所述第一基板包括穿过所述第一基板的入口孔阵列，并且所述第二基板包括穿过所述第二基板的出口孔阵列。所述主体进一步包括中间区，所述中间区包括多个通道，所述多个通道沿横向于所述过滤器的主轴线或与所述主轴线成一定角度的平面延伸。每个通道与所述入口孔中的至少一个入口孔和所述出口孔中的至少一个出口孔直接或间接连通。所述过滤器提供从所述入口侧穿过所述主体到所述出口侧的多个流体流动路径。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年12月22日提交的标题为“FILTERS FOR LIQUID FLOW BASEDDEVICES AND SYSTEMS[用于基于液流的设备和系统的过滤器]”的美国专利申请序列号15/851,965的权益，所述美国专利申请的内容通过引用以其全文结合在此。

技术领域

本发明总体上涉及在基于液流的设备和系统中使用的过滤器，例如在设备和系统的流动路径中用作颗粒过滤器或者在液相色谱(LC)柱中用作玻璃料。

背景技术

多孔过滤器被用于涉及液体流动的各种设备和系统中。通常，多孔过滤器为平坦的结构，诸如盘或板。这种过滤器通常具有两个相反的平坦侧，以及延伸穿过过滤器的厚度以提供从一侧到另一侧的多个流动路径的多个孔隙。所述过滤器可以定位在液体流动路径(例如，液体导管的内腔)中，以便跨越所述流动路径的截面流动面积。当液体流过所述过滤器的孔隙时，液体中携带的比孔隙规格(截面尺寸)小的颗粒能够穿过所述过滤器，而比孔隙规格大的颗粒则被阻止穿过所述过滤器。

多孔过滤器被用于例如液相色谱(LC)系统中。在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被驱动通过样品分离单元，所述样品分离单元通常以色谱柱(或滤筒)的形式提供。在高性能LC(HPLC)系统和超高性能LC(UHPLC)系统中，系统压力可能高达例如1500巴或更高。LC 柱包含固定相，所述固定相在LC中通常以颗粒填充床的形式提供。多孔过滤器被用于LC柱中，以保留和稳定颗粒填充床。具体地，一个过滤器位于色谱柱的入口端(头)附近，而另一个过滤器位于色谱柱的出口端附近，并且颗粒堆积在这两个过滤器之间。所述过滤器的孔隙规格小于颗粒的规格。因此，所述过滤器防止了颗粒在流动相和样品被驱动通过色谱柱时通过出口端或者在回流的情况下通过入口端从色谱柱逸出。当被用于LC柱中时，多孔过滤器通常被称为玻璃料。

在某些应用(LC应用)中，此类过滤器或玻璃料的理想特性包括期望孔隙规格的紧密分布、高孔隙密度、低背压降、高操作压力和小延迟体积。此外，在UHPLC应用中，对具有非常小孔隙规格(例如，低于2微米(μm))的高效玻璃料和过滤器的需求日益增长。用于产生机械强度高的具有小孔隙规格的过滤器/玻璃料的最常用方法是烧结金属、聚合物和其他材料中的粉末或纤维。然而，作为这种制作工艺的结果，孔隙规格和液体流动路径均未得到良好控制。见到比指定孔隙规格大得多的颗粒穿过烧结过滤器/玻璃料的情况并不少见。另外，随着孔隙规格的减小，可靠地制造过滤器/玻璃料并将其压降维持在实用范围内变得更加困难。

图1A是具有0.3μm多孔级规格的烧结不锈钢(SS)玻璃料的某个区的俯视图的扫描电子显微镜(SEM)图像。图1B是图1A中示出的烧结SS玻璃料的某个区的截面视图的SEM图像。图2是诸如图1A和图1B中示出的烧结SS玻璃料的穿透(过滤)特性的曲线图，特别地是作为粒径(μm)的函数的颗粒阻挡分数(％)。图2表明2μm或更大的颗粒可以容易地穿过烧结SS玻璃料。图 3是利用这种烧结SS玻璃料从LC柱下游收集的颗粒的SEM图像。图3证明了在操作期间有大量的1.8μm颗粒在色谱柱的出口端处通过了烧结SS玻璃料。