專(zhuān)利名稱(chēng)：改進(jìn)的多毛細(xì)管粘度計(jì)裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于測(cè)量和分析樣本溶液的粘度的多毛細(xì)管粘度計(jì)。
結(jié)合凝膠滲透色譜法("GPC")或者尺寸排阻色譜法("SEC")，可以使用粘 度分析回路，以確定樣本的其它的特性，諸如分子尺寸或者量分布。


圖i舉例說(shuō)明一般的多毛細(xì)管粘度計(jì)的示意圖。
圖2a舉例說(shuō)明在方向A具有兩個(gè)延遲腔元件(delay volume component)和流體轉(zhuǎn)換元件(fluid diverting component)的裝置的一個(gè)實(shí) 施例的方框圖。
圖2b舉例說(shuō)明在方向B具有兩個(gè)延遲腔元件和流體轉(zhuǎn)換元件的裝 置的一個(gè)實(shí)施例的方框圖。
圖3a是在方向A具有兩個(gè)延遲腔元件和流體轉(zhuǎn)換元件的裝置的子 回路的一個(gè)實(shí)施例的方框圖。
圖3b是在方向B具有兩個(gè)延遲腔元件和流體轉(zhuǎn)換元件的裝置的子 回路的一個(gè)實(shí)施例的方框圖。
圖4a是在方向A具有單個(gè)延遲腔元件和流體轉(zhuǎn)換元件的裝置的子 回路的一個(gè)實(shí)施例的方框圖。
圖4b是在方向B具有單個(gè)延遲腔元件和流體轉(zhuǎn)換元件的裝置的子 回路的一個(gè)實(shí)施例的方框圖。
具體實(shí)施例方式
為了進(jìn)一步了解本發(fā)明的本質(zhì)、功能和目的，結(jié)合附圖介紹以下 的詳細(xì)說(shuō)明。在此處提供該裝置的實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，以及實(shí)現(xiàn)和采 用本發(fā)明實(shí)施例的模式。但是，應(yīng)該明白，給出的裝置可以以多種的 形式體現(xiàn)。在此處提供的描述涉及樣本毛細(xì)管、延遲腔元件、基準(zhǔn)毛
細(xì)管和轉(zhuǎn)換閥(diverter valve)的共用元件，其可以?xún)H僅形成更加復(fù)雜的 回路的一部分。因此，在此處公開(kāi)的特定的細(xì)節(jié)不被解釋為是限制， 而是作為權(quán)利要求的基礎(chǔ)，并且作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域的一個(gè)技術(shù)人員 去以事實(shí)上任意適當(dāng)?shù)卦敿?xì)的系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)或者方式來(lái)采用給出的該裝 置或者方法的一個(gè)形式的實(shí)施例的有代表性的基礎(chǔ)。在此處描述的實(shí) 施例考慮說(shuō)明由描述的產(chǎn)品實(shí)施例來(lái)教導(dǎo)的過(guò)程和按照該裝置的一個(gè) 形式給出的實(shí)施例來(lái)生產(chǎn)的制品。本發(fā)明的設(shè)備和方法可以在多毛細(xì) 管粘度計(jì)中使用，其基本工作原理公開(kāi)在Haney的美國(guó)專(zhuān)利 No.4，463,598中，在Abbott等等的美國(guó)專(zhuān)利No.4，627,271和4,578,990 中，和在de Corral的美國(guó)專(zhuān)利No.5，637，790中。
在現(xiàn)有技術(shù)中，多毛細(xì)管粘度計(jì)被構(gòu)造且操作為使得在測(cè)量期 間，通過(guò)在基準(zhǔn)毛細(xì)管的前面插入延遲腔元件，可以保持溶劑的基準(zhǔn) 流動(dòng)。在該分析開(kāi)始時(shí)，該延遲腔元件最初包含純?nèi)軇?。其將連續(xù)流 動(dòng)的溶劑提供給基準(zhǔn)毛細(xì)管，同時(shí)樣本流過(guò)樣本毛細(xì)管。不管是僅僅 用于粘度測(cè)量，還是在GPC或者SEC分析中結(jié)合其它的檢測(cè)器，這樣 的現(xiàn)有技術(shù)多毛細(xì)管粘度計(jì)的限制是通常被稱(chēng)為突破峰值 (breakthrough peak)的本質(zhì)。該突破峰值是在己經(jīng)檢測(cè)或者感測(cè)到壓力 之后由樣本流體經(jīng)由基準(zhǔn)毛細(xì)管從延遲腔元件中排出而引起的有害的 儀器的響應(yīng)，該壓力在確定有關(guān)樣本的粘度信息方面是有用的。在測(cè) 量過(guò)程完成之后，因?yàn)檠舆t腔擴(kuò)展峰值，該突破峰值可以持續(xù)相當(dāng)可 觀的一段時(shí)間周期，從而延遲下一個(gè)樣本的測(cè)量。
突破峰值效應(yīng)的原因可以通過(guò)參考伴隨有下列描述的圖1來(lái)理 解。圖1示意性地舉例說(shuō)明簡(jiǎn)單的多毛細(xì)管粘度計(jì)，并且可以被描述 為操作回路。該操作回路由以下組成與被稱(chēng)為樣本毛細(xì)管的較窄口 徑(bore)毛細(xì)管202串聯(lián)耦合的入口管201、具有顯著地大容量的滯留 體積的延遲腔元件203、稱(chēng)為基準(zhǔn)毛細(xì)管的第二窄的口徑毛細(xì)管204， 以及最后地出口管205。當(dāng)諸如溶劑的流體通過(guò)回路泵送的時(shí)候，由于 毛細(xì)管具有比連接管和在該回路中其它元件更窄的橫截面積，將主要 在毛細(xì)管上產(chǎn)生壓差。在每個(gè)毛細(xì)管上的壓力可以利用適宜的傳感器
206、 207連續(xù)不斷地監(jiān)視。樣本溶液被注入到流動(dòng)的溶劑流中，并且 被通過(guò)回路輸送。通過(guò)該樣本毛細(xì)管202的其通道典型地將因?yàn)闃颖?的粘度導(dǎo)致增加的壓降，并且該增加的壓降將由在相應(yīng)的毛細(xì)管202 上的傳感器206來(lái)檢測(cè)。但是，由于其將仍然接收從延遲腔元件203 流出的溶劑，由在基準(zhǔn)毛細(xì)管204上的傳感器207監(jiān)視的壓力將基本 上保持不變。例如在Abbott等等的美國(guó)專(zhuān)利No.4,627,271和4,578,990 中描述的，可以使用在樣本毛細(xì)管202上的壓降對(duì)在基準(zhǔn)毛細(xì)管204 上的壓降的比來(lái)算術(shù)地推導(dǎo)出該相對(duì)粘度。當(dāng)樣本流入該粘度計(jì)時(shí)， 該相對(duì)粘度將增加。
選擇該延遲腔元件的體積，使得其足以在測(cè)量過(guò)程期間對(duì)基準(zhǔn)毛 細(xì)管204提供溶劑。最終，所有的樣本溶液將從樣本毛細(xì)管202顯露 出來(lái)，并且進(jìn)入延遲腔元件203。在樣本毛細(xì)管202上的壓力將返回到 基線(xiàn)值(baseline value),并且測(cè)量周期的有用的部分結(jié)束。但是，該樣 本將最終一直前進(jìn)通過(guò)延遲腔元件203，并且進(jìn)入基準(zhǔn)毛細(xì)管204，其 中這將導(dǎo)致在由傳感器207測(cè)量的壓力方面的上升。在壓力方面的增 加隨后導(dǎo)致在測(cè)量的相對(duì)粘度方面的下降，其是突破峰值的原因。
圖2a舉例說(shuō)明該裝置的一個(gè)形式的給出的實(shí)施例的一個(gè)實(shí)施例， 該裝置包括具有優(yōu)選使用常規(guī)的管連接器、配件或者管接頭以及連接 管而連接在一起的元件的流體粘度測(cè)量回路23。該流體粘度測(cè)量回路 23優(yōu)選具有流體插入物或者注入管1，通過(guò)其而插入流體。流體粘度 測(cè)量回路23優(yōu)選具有第一流體流動(dòng)回路60和第二流體流動(dòng)回路61。
在由圖2a舉例說(shuō)明的實(shí)施例中，該流體插入物或者注入管1附著 到開(kāi)口的連接部(splitjunction)2，其可以包括，但是不局限于T橋-開(kāi)口 的連接部。開(kāi)口的連接部2附著在兩節(jié)管道或者管3、 3'。兩節(jié)管道或 者管3、 3附著在開(kāi)口的連接部2上，以便允許流體通過(guò)開(kāi)口的連接部 2移動(dòng)到一節(jié)管道或者管3和另一節(jié)管道或者管3'中。 一節(jié)管道或者管
3在流動(dòng)回路60中被連接在開(kāi)口的連接部2和第一毛細(xì)管4之間。第 一毛細(xì)管4優(yōu)選為常規(guī)的流體毛細(xì)管，與在回路中其它的流體元件的 相對(duì)大的內(nèi)徑相比(典型地，但是不限于用于連接管和配件的0.04"或以 上，和用于延遲腔的0.062"或以上)，其優(yōu)選為具有相對(duì)小的內(nèi)徑的管 (典型地，但是不限于，大約0.009"至0.014"的范圍)。第一毛細(xì)管4用 來(lái)在流體粘度測(cè)量回路內(nèi)提供流動(dòng)限制。遍及本申請(qǐng)以其標(biāo)準(zhǔn)和慣例 的方式使用的該術(shù)語(yǔ)"毛細(xì)管"例如包括具有相對(duì)小的內(nèi)徑的截面中 空部分的任意結(jié)構(gòu)，以產(chǎn)生比由流體粘度測(cè)量回路的其它的單獨(dú)元件 產(chǎn)生的壓降更高的壓降。
一節(jié)管道或者管3'連接在開(kāi)口的連接部2和第二流動(dòng)回路61的第 一毛細(xì)管4'之間。該毛細(xì)管4、 4'優(yōu)選為常規(guī)的流體毛細(xì)管。第一毛細(xì) 管4優(yōu)選連接到第二開(kāi)口的連接部5。第一毛細(xì)管4'優(yōu)選連接到第二開(kāi) 口的連接部5'。第一開(kāi)口的連接部5和第二開(kāi)口的連接部5'優(yōu)選分別地 連接到傳感器管或者線(xiàn)路24、 24'。該傳感器管或者線(xiàn)路24、 24'優(yōu)選分 別地連接到第二開(kāi)口的連接部5、 5'，和連接到傳感器6。遍及本申請(qǐng) 以其標(biāo)準(zhǔn)和慣例的方式使用的該術(shù)語(yǔ)"傳感器"例如包括用于感測(cè)或
者測(cè)量流體壓差的任何的結(jié)構(gòu)或者裝置，并且尤其是，在Abbot等等 和De Coml專(zhuān)利中描述的類(lèi)型的壓差傳感器，其中兩個(gè)空腔是由隔膜 (diaphragm)分開(kāi)的，該隔膜由該空腔中的壓力差偏轉(zhuǎn)，以產(chǎn)生與該壓 力差成正比的電信號(hào)。
傳感器6和在此處涉及的所有的傳感器優(yōu)選以"死端(dead-end)" 的方式連接，使得在傳感器線(xiàn)路和空腔被填充和清除(purge)以用于 操作之后，僅該傳感器的入口保持打開(kāi)，并且壓力通過(guò)在傳感器線(xiàn)路 和空腔中的靜止流體(static fluid)傳送給該傳感器隔膜。傳感器6和在 此處涉及的所有的傳感器也可以以"流過(guò)"的方式連接，其中該傳感 器的每個(gè)空腔的入口、出口或者清除口被連接，使得流過(guò)在該回路中 的一個(gè)或多個(gè)其它的元件的流體也流過(guò)該傳感器空腔，并且流體壓力 通過(guò)流過(guò)傳感器空腔的流體傳送給該傳感器隔膜。
該開(kāi)口的連接部5優(yōu)選連接到流體管25。該流體管25優(yōu)選連接 到毛細(xì)管7。該毛細(xì)管7優(yōu)選連接到另一個(gè)流體管26。該流體管26優(yōu) 選連接到開(kāi)口的連接部12。該開(kāi)口的連接部12優(yōu)選連接到又一個(gè)流體 管32。
在第二流體流動(dòng)回路61中的開(kāi)口的連接部5'優(yōu)選連接到流體管 33。該流體管33優(yōu)選連接到流體路徑轉(zhuǎn)換閥8。該流體路徑轉(zhuǎn)換閥8 優(yōu)選包含多個(gè)流體通路(pathway)34、 35。在本申請(qǐng)中以其標(biāo)準(zhǔn)和慣例 的方式使用的該術(shù)語(yǔ)"轉(zhuǎn)換閥"或者"閥"，并且利用實(shí)例，涉及用 于有選擇地從一個(gè)流體通路到另一個(gè)引導(dǎo)或者對(duì)準(zhǔn)流體的流動(dòng)的任何 的闊或者結(jié)構(gòu)，并且可以包括，但是不局限于，用于以規(guī)定的或者自 動(dòng)的方式用于以下目的的閥，所述目的可以，但是不局限于電的、氣 動(dòng)的或者定時(shí)的操作或者激活。作為在本申請(qǐng)中使用的該術(shù)語(yǔ)"轉(zhuǎn)換 閥"可以，但是不局限于是4 口 、 2位旋塞閥，諸如，漢密爾頓(Hamilton) HV-86779。如圖2a所示，第一流體通路34連接到第一流體管36，并 且第二流體通路35連接到第二流體管27。第一流體管36連接到第一 延遲腔9。第一延遲腔9連接到下游流體管37。在本申請(qǐng)中以其標(biāo)準(zhǔn) 和慣例的方式使用的該術(shù)語(yǔ)"延遲腔"，并且例如包括在該流體回路 中在另一個(gè)點(diǎn)上延遲流體的到達(dá)的任何的裝置，其可以包括，但是不 局限于，增加的體積管或者儲(chǔ)存器。典型的延遲腔可以包括，但是不 局限于填充柱(packed column)。該下游流體管37優(yōu)選連接到開(kāi)口的連 接部30。毛細(xì)管7'也連接到開(kāi)口的連接部30。該毛細(xì)管7'可以，但是 不必要地，基本上等同于相應(yīng)的毛細(xì)管7。傳感器線(xiàn)路或者管29也附 著在該開(kāi)口的連接部30上。
該傳感器線(xiàn)路或者管29優(yōu)選連接到傳感器10。該傳感器10優(yōu)選 在測(cè)量流體粘度時(shí)使用的常規(guī)的傳感器。該傳感器IO優(yōu)選以如上所述 的用于中央傳感器6的"死端"的方式連接。該傳感器10和中央傳感 器6優(yōu)選基本上是相同的。該傳感器10也連接到傳感器線(xiàn)路或者管31 ，
使得傳感器線(xiàn)路或者管29和傳感器線(xiàn)路或者管31的連接基本上是在
與傳感器10相關(guān)的該隔膜的相對(duì)側(cè)上。該傳感器線(xiàn)路或者管31連接 到開(kāi)口的連接部13。該毛細(xì)管7'同樣連接到該開(kāi)口的連接部13。流體 管線(xiàn)路28優(yōu)選連接到開(kāi)口的連接部13，并且連接到第二延遲腔9'。第 一延遲腔9和第二延遲腔9'優(yōu)選基本上是相同的。第二延遲腔9'優(yōu)選在 其相對(duì)的端上連接到流體管27。該流體管27優(yōu)選連接到該流體路徑轉(zhuǎn) 換閥8的第二流體通路35。第二流體通路35優(yōu)選也在其相對(duì)的端上連 接到流體管11。該流體管11連接到該開(kāi)口的連接部12。
圖2b舉例說(shuō)明類(lèi)似于在圖2a中舉例說(shuō)明的實(shí)施例的本發(fā)明的裝 置的另一個(gè)實(shí)施例。除了在圖2b的實(shí)施例中該流體路徑轉(zhuǎn)換閥8被轉(zhuǎn) 動(dòng)到另一個(gè)位置之外，在圖2b中舉例說(shuō)明的實(shí)施例類(lèi)似于在圖2a中舉 例說(shuō)明的實(shí)施例。尤其地，該流體路徑轉(zhuǎn)換閥8被設(shè)置使得流體通路 34被對(duì)準(zhǔn)在相應(yīng)的流體管33、 27之間，并且該流體通路35被對(duì)準(zhǔn)在 相應(yīng)的流體管11、 36之間。
如由一個(gè)本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，在圖2a中公開(kāi)的該裝置的實(shí)施 例基本上以，但是不局限于以下的方式操作。當(dāng)利用預(yù)先樣本測(cè)試模 式時(shí)，基準(zhǔn)流體或者溶劑的流穿過(guò)該系統(tǒng)并且順著多個(gè)通路中的一個(gè) 通路。當(dāng)該溶劑通過(guò)注入管1流入該系統(tǒng)時(shí)，該溶劑移動(dòng)直至其逼近 開(kāi)口的連接部2為止，在該點(diǎn)上，溶劑的流體流被分開(kāi)以流入兩個(gè)流 體管3、 3'。該溶劑然后流過(guò)兩個(gè)第一毛細(xì)管4和4'，并且分別逼近兩 個(gè)開(kāi)口的連接部5、 5'。在兩個(gè)開(kāi)口的連接部5、 5'上的該流體壓力分別 由在傳感器管或者線(xiàn)路24、24'中的該流體傳送到該傳感器6的相對(duì)側(cè)。 流入鄰近于第二開(kāi)口的連接部5的流體管25的該流體繼續(xù)流過(guò)毛細(xì)管 7、通過(guò)該流體管26，然后到開(kāi)口的連接部12。交替地，從鄰近于第 二開(kāi)口的連接部5'的流體管33流出的該流體流入第一流體通路34。該 流體然后流入流體管36，然后流入延遲腔9。該流體流然后流入連接 到開(kāi)口的連接部30的該流體管37，然后流入該毛細(xì)管7'。在開(kāi)口的連 接部30上的該流體壓力由在傳感器線(xiàn)路或者管29中的流體傳送到該
傳感器10的一側(cè)。從延遲腔9進(jìn)入開(kāi)口的連接部30的流體通過(guò)毛細(xì) 管7流到開(kāi)口的連接部13。在開(kāi)口的連接部13上的流體的壓力由在傳 感器線(xiàn)路或者管31中的流體傳送到該傳感器10的一側(cè)，從而，能夠 使該傳感器10產(chǎn)生基本上對(duì)應(yīng)于在毛細(xì)管7'(在該毛細(xì)管7'的流體壓力 上游和下游方面的差)上的壓差的信號(hào)。當(dāng)流體到達(dá)開(kāi)口的連接部13 的時(shí)候，該流體流動(dòng)流入該流體管28，然后流入延遲腔9'，然后流入 該流體管27。該流體流進(jìn)流體路徑轉(zhuǎn)換閥8的流體通路35，然后流進(jìn) 該流體管11。該流體然后流入該開(kāi)口的連接部12。在該流體管26和 流體管11中的流體在開(kāi)口的連接部12上相遇，然后經(jīng)由流體管32流 出，該流體管32連接到開(kāi)口的連接部12?；鶞?zhǔn)流體可以連續(xù)不斷地流 過(guò)該測(cè)量回路，以允許力利用測(cè)量回路充滿(mǎn)流動(dòng)的基準(zhǔn)流體從傳感器 6、 IO研究出基線(xiàn)讀數(shù)。
隨著流體轉(zhuǎn)換閥8如在圖2b中公開(kāi)的那樣設(shè)置，該測(cè)量回路以與 在圖2a中描述的類(lèi)似的方式操作。該流體從管33流進(jìn)該流體通路34， 然后流進(jìn)該流體管27。該流體然后進(jìn)入該延遲腔9'，并且流入該流體 管28。該流體然后流入連接傳感器線(xiàn)路或者管31和該毛細(xì)管7'的開(kāi)口 的連接部13。在開(kāi)口的連接部13上的流體的壓力由在傳感器線(xiàn)路或者 管31中的流體傳送到該傳感器10的一側(cè)。流過(guò)該毛細(xì)管7'的流體進(jìn)入 開(kāi)口的連接部30,然后流進(jìn)該流體管37。在開(kāi)口的連接部30上的流 體的壓力由在傳感器線(xiàn)路或者管29中的流體傳送到該傳感器10的一 側(cè)。流出該流體管37的流體流入該延遲腔9。該流體然后從該延遲腔 9流進(jìn)該流體管36，該流體管36連接到該流體通路35。該流體流進(jìn)連 接到該流體管11的該流體通路35，然后流進(jìn)該開(kāi)口的連接部12。
為了借助于如在圖2a中舉例說(shuō)明的本發(fā)明的粘度測(cè)量回路測(cè)量樣 本流體的粘度，該樣本在注入管1上的測(cè)量回路的入口上或者上游被 注入或者增加進(jìn)基準(zhǔn)流體中。該樣本然后沿著與如上對(duì)于圖2a所述相 同的流體通路與該基準(zhǔn)流體一起流入溶液中。該延遲腔9延遲在毛細(xì) 管7'處樣本溶液的到達(dá)，使得當(dāng)毛細(xì)管7包含樣本材料，并且毛細(xì)管
7'僅僅包含該溶劑或者基準(zhǔn)流體的時(shí)候，在相應(yīng)的毛細(xì)管7、 7'上的壓
差可以由傳感器6、 IO感測(cè)。因此，由樣本傳感器6感測(cè)的該壓降將 不同于在那時(shí)由基準(zhǔn)傳感器10感測(cè)的壓降，因?yàn)樵摶鶞?zhǔn)傳感器10將 仍然感測(cè)與在該毛細(xì)管7'中純?nèi)軇┯嘘P(guān)的壓差。這能夠使該傳感器7、 10產(chǎn)生基本上對(duì)應(yīng)于在包含純?nèi)軇┑拿?xì)管和包含供確定相對(duì)粘度使 用的樣本溶液的毛細(xì)管上的壓降的信號(hào)，其可以由在該領(lǐng)域中已知的
方法，諸如，例如在Abbott等等專(zhuān)利和DeCorrd專(zhuān)利中描述的方法算 術(shù)地涉及樣本特性的其它的特征，諸如，內(nèi)在粘度、固有粘度、特定 粘度和降低粘度。該傳感器信號(hào)也可以與由是GPC系統(tǒng)的一部分的折 射計(jì)或者類(lèi)似的濃度檢測(cè)儀產(chǎn)生的信號(hào)結(jié)合使用，以確定有關(guān)該樣本 諸如分子量分布的特性的其它的信息。
在獲得相對(duì)的壓差信息之后，該流體路徑轉(zhuǎn)換閥8可以切換到以 常規(guī)的方式重新對(duì)準(zhǔn)該閥，使得流體通過(guò)基準(zhǔn)毛細(xì)管7'的流動(dòng)如在圖 2b中舉例說(shuō)明的那樣被反轉(zhuǎn)，以在從毛細(xì)管7'朝向開(kāi)口的連接部30和 流體路徑轉(zhuǎn)換閥8的方向，將樣本流體通過(guò)流體路徑轉(zhuǎn)換閥8，然后通 過(guò)流體管11移動(dòng)到該開(kāi)口的連接部12。通過(guò)以這樣的方式切換該流體 路徑轉(zhuǎn)換閥8，可以按照在圖2b中舉例說(shuō)明的配置對(duì)另一個(gè)相對(duì)的壓 差測(cè)量采用新測(cè)試樣本流動(dòng)。通過(guò)該毛細(xì)管7'的流動(dòng)方向的反轉(zhuǎn)降低或 者消除與樣本溶液通過(guò)那個(gè)毛細(xì)管的流動(dòng)有關(guān)的有害的突破峰值，從
而降低對(duì)另一個(gè)樣本的相繼的分析所需的時(shí)間。
圖3a和3b表示在供選擇的位置中本發(fā)明的該裝置的子回路的一 個(gè)實(shí)施例。第二延遲腔元件403B被增加給在基準(zhǔn)毛細(xì)管404之后的粘 度計(jì)流動(dòng)路徑。另外，流體轉(zhuǎn)換元件411被包括，以選擇兩個(gè)延遲腔 元件403A和403B的哪一個(gè)是在基準(zhǔn)毛細(xì)管404之前和哪一個(gè)是在基 準(zhǔn)毛細(xì)管404之后。傳感器可以如在該領(lǐng)域中已知的那樣布置，用于 提供壓力輸入給該傳感器隔膜，從而由該傳感器提供的電信號(hào)將與該 壓差成正比，該壓差與用在該粘度分析中的流體通過(guò)基準(zhǔn)毛細(xì)管和/或 樣本毛細(xì)管的流動(dòng)有關(guān)。相對(duì)粘度的計(jì)算然后可以遵循用于2個(gè)毛細(xì)
管粘度計(jì)已知的方法。
圖3a表示在配置A中該子回路的實(shí)施例。該流體粘度分析回路具 有連接到普遍用在該領(lǐng)域中的溶劑流動(dòng)的來(lái)源(未示出)的入口管401。 該入口管401連接到被稱(chēng)為樣本毛細(xì)管的毛細(xì)管402，該樣本毛細(xì)管 402的另一端連接到流體轉(zhuǎn)換元件411(顯示為4 口， 2位閥)。該流體經(jīng) 由通路412流過(guò)該閥4U，從而經(jīng)由管前進(jìn)到該延遲腔元件403A。該 延遲腔元件403A的另一端經(jīng)由管連接到基準(zhǔn)毛細(xì)管404，該基準(zhǔn)毛細(xì) 管404的另一端經(jīng)由管連接到第二延遲腔元件403B。第二延遲腔元件 403B的另一端連接回到流體轉(zhuǎn)換元件411，從其中在該延遲腔元件 403B中的流體通過(guò)通路413離開(kāi)該回路，并且經(jīng)由該管405流出。
圖3b表示在配置B中該子回路的實(shí)施例。除了流體轉(zhuǎn)換元件411 已經(jīng)改變?yōu)橐云涔┻x擇的位置配置之外，該流體粘度分析回路基本上 與如上對(duì)于圖3a所述的是相同的。因此，在進(jìn)入管401上從進(jìn)入點(diǎn)到 出口管405的通路是樣本毛細(xì)管402、流體轉(zhuǎn)換元件411、流體通路 412、延遲腔元件403B、基準(zhǔn)毛細(xì)管404、延遲腔元件403A、流體轉(zhuǎn) 換元件411、流體通路413和出口管405。
提供了本發(fā)明的操作方法的實(shí)例。為了清楚和幫助理解該方法的 目的，開(kāi)始配置被假設(shè)為在圖3a中所示出的那樣。當(dāng)該流體通路僅僅 具有流過(guò)其的溶劑的時(shí)候，該儀器處于基線(xiàn)模式。樣本溶液經(jīng)由入口 管401來(lái)注入或者樣本溶液利用入口管401進(jìn)入該回路。當(dāng)樣本溶液 流過(guò)樣本毛細(xì)管402的時(shí)候，在由恰當(dāng)?shù)胤胖玫膫鞲衅?未示出)感測(cè)的 流體壓力方面會(huì)有變化。由于從該延遲腔元件403A流出的溶劑的通 道，而使由另一個(gè)恰當(dāng)?shù)胤胖玫膫鞲衅?例如，參見(jiàn)圖2a和2b)感測(cè)的 在基準(zhǔn)毛細(xì)管404上同時(shí)發(fā)生的壓力感測(cè)將仍然是那樣。因此，該相 對(duì)粘度可以根據(jù)如在例如Haney、 Abbott等等或者de Coral專(zhuān)利描述的 傳感器信號(hào)來(lái)計(jì)算。例如，當(dāng)與作為凝膠滲透(或者尺寸排阻)色譜的檢 測(cè)設(shè)備的折射計(jì)或者類(lèi)似的濃度檢測(cè)儀結(jié)合使用的時(shí)候，該傳感器信
號(hào)也可以用于確定關(guān)于樣本特性的其它信息，諸如分子量分布或者分 子尺寸分布。
隨著以下的改變，在圖3b中舉例說(shuō)明的該子回路的操作方法與用
于圖3a的方法是相同的。該流體轉(zhuǎn)換元件411被配置以在如圖3b所示 的該通路412中從樣本毛細(xì)管402接受流體。該流體轉(zhuǎn)換元件411的 這種配置的效果是對(duì)延遲腔元件403A、 403B相對(duì)于基準(zhǔn)毛細(xì)管404 的流體通路中的位置進(jìn)行反轉(zhuǎn)。因此，從入口管401處的進(jìn)入點(diǎn)開(kāi)始 的流體的通路變?yōu)闃颖久?xì)管402、流體轉(zhuǎn)換元件411、流體通路412、 延遲腔元件403B、基準(zhǔn)毛細(xì)管404、延遲腔元件403A、流體轉(zhuǎn)換元件 411、流體通路4I3和出口管405。因此，該延遲腔元件403B是在基準(zhǔn) 毛細(xì)管404的前面，并且將溶劑的本地供應(yīng)提供給其。該延遲腔元件 403A現(xiàn)在是基準(zhǔn)毛細(xì)管404的下游。此外，溶劑通過(guò)延遲腔元件403A 的流動(dòng)方向被反轉(zhuǎn)，并且流過(guò)其的樣本溶液現(xiàn)在經(jīng)由流體通路413利 用流體轉(zhuǎn)換元件411沖洗到出口管道405，其中，其將在分析過(guò)程中不 采用另一個(gè)部分。
因此，該流體粘度分析回路可以迅速地準(zhǔn)備接受用于分析的另一 個(gè)樣本。該流體通路可以保持在這個(gè)配置中達(dá)下一個(gè)樣本的分析的持 續(xù)時(shí)間，之后，該流體轉(zhuǎn)換元件411可以再次被激活以對(duì)準(zhǔn)到供選擇 的配置。此時(shí)，該延遲腔元件403A將被完全地以溶劑再裝滿(mǎn)。除了流 體轉(zhuǎn)換元件411的激活和通過(guò)一部分回路的流向的隨之而來(lái)的反轉(zhuǎn)以 外，對(duì)該流體粘度分析回路存在最小的干擾。取決于該傳感器連接， 流過(guò)該基準(zhǔn)毛細(xì)管404的反轉(zhuǎn)可以反轉(zhuǎn)該壓力信號(hào)的極性，但是，在 處理用于相對(duì)粘度計(jì)算的傳感器信號(hào)中可以考慮其影響。
圖4a和4b表示包含單個(gè)延遲腔元件的該裝置的另一個(gè)實(shí)施例。 來(lái)自在圖3a和3b中的實(shí)施例的另一個(gè)差別是，該轉(zhuǎn)換器511允許延遲 腔元件503連接到粘度測(cè)量回路，或者連接到外部沖洗回路。
圖4a表示以第一配置的該裝置的另一個(gè)實(shí)施例。該流體粘度分析 回路具有連接到作為通常在該行業(yè)中使用的溶劑流動(dòng)的來(lái)源的入口管
501。該入口管501連接到被稱(chēng)為樣本毛細(xì)管的毛細(xì)管502，該樣本毛 細(xì)管502的另一端連接到流體轉(zhuǎn)換元件511(顯示為6 口， 2位閥)的一 個(gè)口。該流體通路經(jīng)由第一信道512通過(guò)該閥，從而前進(jìn)到該延遲腔 元件503。該延遲腔元件503的另一端被連接回到該流體轉(zhuǎn)換元件511 的另一個(gè)口，并且通過(guò)第二信道513連接到被稱(chēng)為基準(zhǔn)毛細(xì)管的毛細(xì) 管504，其另一端經(jīng)由出口管505離開(kāi)該回路。
外部流體回路由以下組成溶劑來(lái)源，連接到溶劑泵522、連接 到流體轉(zhuǎn)換元件511、經(jīng)由第三信道509連接到廢溶劑容器(solvent waste vessel)523的清除(purge)溶劑儲(chǔ)存器521。該溶劑儲(chǔ)存器521和廢 溶劑容器523可以與用于主粘度計(jì)回路的那些相同，或者可以是單獨(dú) 的、常規(guī)的單元。除了在啟動(dòng)時(shí)驅(qū)逐可能存在的任何的氣泡以外，該 溶劑泵522典型地沒(méi)有被以這種模式激活。
如在圖4a中公開(kāi)的該裝置的實(shí)施例基本上以以下的方式操作，但 是不局限于以下的方式操作。以通常在該領(lǐng)域中已知的方式，通過(guò)注 入經(jīng)由該入口管501，將要分析的該樣本溶液注入到流過(guò)該粘度計(jì)回路 的溶劑的流動(dòng)流中。
當(dāng)樣本溶液流過(guò)樣本毛細(xì)管502的時(shí)候，在由恰當(dāng)?shù)胤胖玫膫鞲?器感測(cè)的流體壓力方面會(huì)有變化。由于從該延遲腔元件503中流出的 溶劑的通道，在由恰當(dāng)?shù)胤胖玫膫鞲衅鞣治龅幕鶞?zhǔn)毛細(xì)管504和樣本 毛細(xì)管502上同時(shí)發(fā)生的壓力的分析將仍然是那樣的。對(duì)于每個(gè)毛細(xì) 管同時(shí)發(fā)生的壓力感測(cè)允許確定相對(duì)粘度，其如在例如Haney、 Abbott 等等或者de Coral專(zhuān)利中描述的一樣。該傳感器信號(hào)也可以與由作為 GPC或者SEC的檢測(cè)系統(tǒng)的折射計(jì)或者類(lèi)似的濃度檢測(cè)儀產(chǎn)生的信號(hào) 結(jié)合使用，以確定關(guān)于該樣本特性的其它信息，諸如分子量分布。
圖4b表示以另一配置的該裝置的另一個(gè)實(shí)施例。在分析配置中獲 得壓力讀數(shù)之后，該流體轉(zhuǎn)換元件511可以切換到以常規(guī)的方式重新
對(duì)準(zhǔn)該閥，使得該延遲腔元件503變?yōu)橥獠炕芈返囊徊糠?，同時(shí)溶劑 繼續(xù)流入主粘度分析回路。在這個(gè)實(shí)施例中，該溶劑泵522被激活以 經(jīng)由該流體轉(zhuǎn)換元件511的第三信道513來(lái)泵送溶劑通過(guò)外部回路， 并且進(jìn)入延遲腔元件503之內(nèi)，再經(jīng)由流體轉(zhuǎn)換元件511的信道509 離開(kāi)到廢容器523，或者供選擇的出口而作廢。用這種方法，在其可以 流過(guò)基準(zhǔn)毛細(xì)管504而導(dǎo)致突破峰值之前，流過(guò)該延遲腔元件503的 該樣本溶液被迅速地沖掉而作廢。當(dāng)該延遲腔元件503被再次充滿(mǎn)溶 劑的時(shí)候，該溶劑泵被切斷，并且該流體轉(zhuǎn)換元件511可以被切換以 重新對(duì)準(zhǔn)該閥。以這種方法，該重新產(chǎn)生的延遲腔元件503被恢復(fù)給 該分析。
從先前的描述中可以看到，已經(jīng)提供了用于流體特性的分析的新 且改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。雖然已經(jīng)描述和公開(kāi)了特定的實(shí)例，但是本申 請(qǐng)的該裝置的一個(gè)形式的實(shí)施例被認(rèn)為是包括和旨在包括任何等效的 結(jié)構(gòu)，并且可以如在上文中所解釋的，以不同的方式構(gòu)造以一般的方 式起作用和操作。因此，注意到，用于示例性目的在此處詳細(xì)地描述 的新且改進(jìn)的系統(tǒng)和方法的實(shí)施例當(dāng)然在結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)、應(yīng)用、形式、 實(shí)施例和方法論方面經(jīng)歷許多不同的變化。因?yàn)樵诖颂幗虒?dǎo)的本發(fā)明 概念的范圍內(nèi)，可以進(jìn)行許多的變化和不同的實(shí)施例，并且因?yàn)榭梢?按照該法律所描述的要求對(duì)在此處詳述的實(shí)施例進(jìn)行許多修改，所以 應(yīng)該理解，可將在此處的詳述解釋為是說(shuō)明性的，而不是限制意義上 的。
權(quán)利要求
1.一種壓力感測(cè)裝置，該壓力感測(cè)裝置用于獲得用于分析在具有基準(zhǔn)流體的流動(dòng)回路中的流體樣本的信號(hào)，該裝置包括(a)用于容納樣本流體的樣本毛細(xì)管；(b)用于容納基準(zhǔn)流體的基準(zhǔn)毛細(xì)管；(c)以流體與所述基準(zhǔn)毛細(xì)管連接的延遲腔元件；(d)用于改變通過(guò)所述延遲腔元件的流體流動(dòng)的方向的閥；(e)用于對(duì)與通過(guò)所述基準(zhǔn)毛細(xì)管的所述基準(zhǔn)流體的流動(dòng)相關(guān)的壓差進(jìn)行感測(cè)的壓力傳感器；和(f)用于對(duì)與通過(guò)樣本毛細(xì)管的所述樣本流體的流動(dòng)相關(guān)的壓差進(jìn)行感測(cè)的壓力傳感器，使得所述流動(dòng)回路包含基準(zhǔn)流體，樣本與所述樣本毛細(xì)管接合，并且利用與每個(gè)毛細(xì)管相關(guān)的所述壓力傳感器對(duì)所述壓差進(jìn)行感測(cè)，以確定所述樣本流體的特征，所述樣本接合所述延遲腔元件，所述閥改變所述流體流動(dòng)的方向，以清除來(lái)自所述延遲腔元件和所述回路的樣本，所述閥再次改變通過(guò)所述延遲腔元件的所述流體流動(dòng)的方向，以使回路裝有基準(zhǔn)液體并且準(zhǔn)備容納另一個(gè)樣本。
2. —種用于分析裝有基準(zhǔn)流體的流動(dòng)回路中的流體樣本的裝置， 包括(a) 用于容納流體的第一毛細(xì)管；(b) 用于容納流體的第二毛細(xì)管；(C)以流體與所述毛細(xì)管連接的延遲腔；(d) 用于改變所述延遲腔中的流體流動(dòng)的方向的閥；(e) 用于對(duì)與通過(guò)所述第一毛細(xì)管的流體的流動(dòng)相關(guān)的壓差進(jìn)行 感測(cè)的壓力傳感器；和(f) 用于對(duì)與通過(guò)所述第二毛細(xì)管的流體的流動(dòng)相關(guān)的壓差進(jìn)行感測(cè)的壓力傳感器，使得樣本與所述第一毛細(xì)管接合，并且利用與每個(gè)毛細(xì)管相關(guān)的 所述壓力傳感器對(duì)所述壓差進(jìn)行感測(cè)，以確定所述樣本流體的特征， 所述樣本接合所述延遲腔，所述閥改變所述流體流動(dòng)的方向，以清除 來(lái)自所述延遲腔和所述回路的樣本，所述閥再次改變通過(guò)所述延遲腔 的所述流體流動(dòng)的方向，以使回路裝有基準(zhǔn)液體并且準(zhǔn)備容納另一個(gè) 樣本。
3. —種用于分析流動(dòng)回路中的流體樣本的方法，包括以下步驟-(a)用基準(zhǔn)流體填充所述流動(dòng)回路， (a)接合所述流動(dòng)回路中的樣本，(c) 對(duì)所述樣本的屬性進(jìn)行感測(cè)，以確定所述樣本的特征，(d) 改變所述流動(dòng)回路中的所述樣本的流動(dòng)的方向，(e) 清除來(lái)自所述流動(dòng)回路的所述樣本，(f) 將所述流動(dòng)回路中的所述基準(zhǔn)流體的流動(dòng)的方向改變?yōu)槌跏?填充狀態(tài)，使得所述流動(dòng)回路準(zhǔn)備容納另一個(gè)樣本。
全文摘要
本裝置和方法涉及改進(jìn)的流體壓差的感測(cè)。該裝置和方法可以應(yīng)用在多毛細(xì)管溶液粘度計(jì)和用在聚合物的特性描述中的凝膠滲透色譜法系統(tǒng)中。閥用于改變測(cè)量回路中的流動(dòng)路徑，以減少或者消除不想要的流體輸出，以及加速用于分析后續(xù)的樣本的流體的再生。該裝置和方法可以有效地應(yīng)用于包括具有兩個(gè)或以上毛細(xì)管的粘度計(jì)的所有儀器和系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01N11/08GK101356428SQ200680046537
公開(kāi)日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2006年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月12日
發(fā)明者艾倫·蒂特頓 申請(qǐng)人:德祥科技有限公司