混合点上游的泄漏检测

摘要

本发明涉及混合点上游的泄漏检测，一种用于分离样品的样品分离装置(100)包括：第一流体管道(102)，用于传导第一流体；第二流体管道(104)，用于传导第二流体；样品分离单元(106)，适用于分离所述样品；混合点(108)，其与所述第一流体管道和所述第二流体管道流体连通，并布置在所述第一流体管道和所述第二流体管道的下游，并且所述混合点适用于混合所述第一流体和所述第二流体，以将混合的流体组合物供应到所述样品分离单元，所述样品分离单元用于分离包含在所述流体组合物中的所述样品的分离；泄漏检测单元(110)，其适用于检测位于所述混合点或位于混合点下游的泄漏。

说明书

技术领域

本发明涉及样品分离装置。

背景技术

在液体色谱中，流体样品和洗脱液(液体流动相)可以被泵送通过管道以及柱，样品组分在所述柱中发生分离。柱可以包括能够分离流体分析物不同组分的材料。这样的填充材料(所谓珠子，可以包括硅胶)，可以被填装到柱管中，所述柱管可以通过管道连接到其它元件(如控制单元、包含样品和/或缓冲液的容器)。

可以通过由具有不同作用的不同流体组分来组成移动相，来调节移动相的组成。在样品分离装置的流体管道中或在其上游存在泄漏的情况下，被输送的移动相的流动(有时还包括组成)将被改变或扰乱，这可能劣化样品分离装置的正常操作。

JP 2005257609公开了一种试图在液体色谱装置的整个系统中检测液体泄漏而不使用流动传感器的液体色谱装置。结果，通过布置在流动通路中的传感器感测压力值，在流动通路被流动通路打开/关闭机构关闭的情况下，在供料泵连续输送移动相时，该压力值升高。如果没有发生液体泄漏，则压力值迟早会达到预先设定的压力传感器上限值。但是，如果在流动通路中发生了液体泄漏，则流动通路中的压力升高将因为在泄漏点的压力损失而达不到压力传感器的上限值。在流动通路被机构关闭的情况下由供料泵连续输送移动相时，流动通路中的压力在一定时间段之后被测量，并与由液体泄漏判定部预先设定的压力传感器上限值进行比较，由此判断是否在流动通路中存在液体泄漏。

PCT/EP07/062198公开了一种高性能液体色谱系统，其中，移动相被驱动通过固定相，以分离移动相中包含的样品流体的化合物，移动相的流率根据系统中的控制值的变化来控制，PCT/EP07/062198在本申请的申请日之前还没有被公开，并且由同一申请人安捷伦科技有限公司申请。

但是，当在样品分离装置中发生泄漏时，样品分离装置的正常操作可能仍然是困难的。因此，当检测到这样的泄漏时，在任何情况下都将停止该装置的操作，因为该装置需要维修。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种高效运行的样品分离装置。该目的由独立权利要求记载的技术方案解决。从属权利要求示出了进一步的实施方式。

根据本发明的示例性实施方式，提供了一种用于分离样品(例如，流体样品)的样品分离装置(例如液体色谱装置)，其包括：第一流体管道(例如，第一毛细管)，用于传导第一流体(诸如水)；第二流体管道(诸如第二毛细管)，用于传导第二流体(诸如乙腈，ACN)；样品分离单元(诸如色谱柱)，适用于分离所述样品；混合点(诸如第一流体管道和第二流体管道的交接部)，其与所述第一流体管道和所述第二流体管道流体连通，并布置在所述第一流体管道和所述第二流体管道的下游(例如，相对于流体流动方向)，并且所述混合点适用于混合所述第一流体(其可以来源于第一流体管道)和所述第二流体(其可以来源于第二流体管道)，以将混合的流体组合物供应到所述样品分离单元，以分离包含在所述流体组合物中的所述样品；泄漏检测单元(或泄漏检测系统)，其适用于对位于所述混合点或位于混合点下游(例如，相对于流体流动方向)的泄漏(例如，流体管道的损坏部分，流体的一部分在该处不期望地流出流体通道)进行检测(特别是定位)。

根据另一示例性实施方式，提供了一种在系统中进行泄漏检测的方法，在所述系统中，第一流体与第二流体在混合点处被混合成流体组合物，所述流体组合物然后被供应来分离包含在所述流体组合物中的样品，所述方法包括：分析以预定压力泵送的所述第一流体的体积排量；分析在所述混合点处或混合点上游的流体流；由所分析的第一流体的体积排量与所述混合点处或所述混合点上游的分析流体流量相结合，得到所述混合点处或所述混合点上游的泄漏的指标。

在诸如液体色谱系统的样品分离系统中，可以使得样品与样品分离单元相互作用，例如可以使之截留在色谱柱上。于是，分离样品的不同级分可以例如基于如下的原理：通过将流体组合物经过包含多种组分的柱而传导，将样品的不同级分从色谱柱选择性释放。通过改变这样的移动相的这样的组分各自的贡献(例如，通过施加所谓的梯度)，可以强迫不同级分被从色谱柱的分离材料依次地释放。在这样的流体系统中的流体泄漏可能影响相应的样品分离实验的性能。但是，本发明人已经发现，在混合点(移动相的不同组分在此彼此混合)或混合点上游的位置处的泄漏可能对于相应的样品分离实验的分辨率(有时甚至是洗脱次序)有特别显著的影响，因此这样的泄漏不仅改变了单位时间通过样品分离单元的移动相的体积流率，而且还可能扰乱移动相的组分的相对浓度。移动相的这样的改变的组成可能以敏感方式影响样品组分的洗脱。因此，根据实施方式，尤其是可以估计混合点上游的可能的泄漏的位置。然后，关于泄漏的相关信息可以作为基础，以采取必要的措施来防止这样的泄漏的不期望的影响。例如，如果需要的话，可以修正样品分离系统的操作模式，以补偿泄漏的影响。在定位了处于混合点(多种流体将在此混合以形成移动相)之前的位置处的泄漏之后，可以获得其它的适当结果。

例如，液体色谱系统中的泄漏可能操纵溶剂的各种组分的组成，因此可以使得梯度偏离目标组成。这样的泄漏可能导致如下效果：更少量的溶剂经过样品，这可能改变流体系统的保留时间和/或其它重要参数。例如，1％的总流量降低(例如，由于在混合两种或更多种流体组分的混合点的下游的泄漏)，导致保留时间的约1％的偏移，但是1％的组成变化(例如，由于在混合两种或更多种流体组分的混合点的上游的泄漏)，可能甚至使得保留时间偏移约200％，特别是当洗脱具有高分子量样品组分的复杂样品时。

下面将说明样品分离装置的进一步的示例性实施方式。但是，这些实施方式也适用于上述方法。

样品分离装置可以包括第一位移泵，其耦合到所述第一流体管道，并且配置来以将所述第一流体泵送一定的体积排量的方式泵送所述第一流体。泄漏检测单元可以被配置来通过分析在所述位移泵以预定压力进行泵送时的所述位移泵的排量并结合所述混合点处或所述混合点的上游的流体流量，来检测所述泄漏。这样的位移泵可以是如下的泵：所述泵具有往复活塞，以排出一定的流体体积，从而将该流体体积泵送通过流体系统。相应的排量可以与流体通过流体系统的流量相当。将这两个参数结合分析，可以得到关于流体系统中的可能的泄漏的位置信息。

例如，所述排量可以是预知的(例如，对于样品分离系统的具体操作模式，该排量可以是已知的)、经测量的(例如，由感测位移泵的某一位置处的排量的排量传感器来检测)或预定的(例如，可以通过调节样品分离系统的具体操作模式来调节)。

在一个实施方式中，泄漏检测单元可以包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置来测量流体系统的一个或多个位置处的流量。这样的一个或多个传感器可以是流量传感器、压力传感器等。流量可以被直接测量。也可以例如通过检测泵行为而间接得到流量。

所述泄漏检测单元可以被配置成通过监测位移泵随时间的排量行为，来得到所述流体流量。例如，可以分析各种排量行为(例如，排出速率)。

所述泄漏检测单元可以被配置成通过分析在所述混合点处或所述混合点的上游的流量被设定为零时所述位移泵的排量，来检测或定位所述泄漏。将流量设置到零可以通过关闭流体通道(例如，通过关闭阀)来实现。

除了第一位移泵之外，样品分离装置还可以包括用于将第二流体管道加压到预定压力(例如，加压到与由所述位移泵产生的压力相同的或基本相同的压力)的第二泵(其可以也是位移泵，或者可以是任何其它合适类型的泵)。所述泄漏检测单元可以被配置用于通过判断在所述混合点处或所述混合点的上游的流量是否不等于零，来检测或定位泄漏。如果流量不同于零(或者相差超过预定的阈值)，那么这可以被认为是用于假定泄漏存在的判定标准。在所述的实施方式中，第一流体管道可以提供一定的压力，而第二流体管道可以提供反压力，以中和该压力并防止仅在不存在泄漏的情况下发生流量。

在一个实施方式中，活塞泵可以克服流体阻断系统而以恒定压力或性能运行。电机首先将高速运行，受到压力，在载荷下变慢，并且随后应当保持不变。在出现泄漏的情况下，压力将降低，并且电机将旋转得慢但是连续。这样的事件可以被解释为泄漏。

泄漏检测单元可以至少部分地布置在下述位置处：该位置用于检测或定位第一流体管道和第二流体管道的至少一者中(或者任选地，在混合点上游的至少一个其它流体管道中)的泄漏。该两个(或更多个)流体管道(流体组合物的各组分(例如，水和诸如ACN的有机溶剂)被传导通过这些管道)分别被认为是这样的位置：流体通路中在该位置处的泄漏对于样品分离实验具有特别严重的扰乱影响。因此，检测这些流体管道中的泄漏并定位该泄漏可以显著提高样品分离的可靠性。

在一个实施方式中，泄漏检测单元可以适用于执行泄漏的流体管道特异性检测。因此，泄漏检测单元可以以如下方式配置：该方式可以确认哪个具体流体管道发生了泄漏。因此，不仅可以检测泄漏的发生，而且可以找出多个流体管道中的哪一个是泄漏源，或者各个通道中的每一个对于总泄漏的贡献程度。这可以将其简单化以由操作者执行维修机制，并且可以进一步用来估计这样的泄漏对于分离过程的定性或甚至定量的影响。因此，这样的通道特异性泄漏检测可以允许具体地决定或应用适当的对策。

具体地，泄漏检测单元可以包括第一传感器(诸如第一泄漏传感器)，所述第一传感器布置在所述第一流体管道中，并适用于感测第一参数值，该第一参数值表明流动通过所述第一流体管道的第一流体的量。泄漏检测单元可以包括第二传感器(诸如第二泄漏传感器)，所述第二传感器布置在所述第二流体管道中，并适用于感测，该第二参数值表明流动通过所述第二流体管道的第二流体的量。通过将相应的泄漏传感器定位在相应的第一流体管道或第二流体管道中，利用相应的泄漏传感器的感测参数，不仅可以定位泄漏，而且可以以定量方式评估泄漏。这样的传感器可以确定被认为是在泄漏时确定地并敏感地改变的参数。

在一个实施例中，第一传感器可以是用于感测第一压力值作为第一参数值的第一压力传感器。第二传感器可以是用于感测第二压力值作为第二参数值的第二压力传感器。压力检测可以是用于以定量方式检测是否存在泄漏的高效方法。具体地，在流体供应管线内的压力值的随时间的改变(具体地，下降；更具体地，初始的连续下降)可以是泄漏的指标，因为泄漏的存在可以减小具体管道中的压力值。

或者，第一传感器可以是用于感测第一流率值作为第一参数值的第一流率传感器。第二传感器可以是用于感测第二流率值作为第二参数值的第二流率传感器。因此，一个或多个流量计(例如，用于以体积或质量流量的形式定量流体运动)可以被设置并用于测量流体的一部分的流率。管道中的泄漏可以导致相应通道中的流率的特异性变化。

或者，在绝对流量传感器的读数依赖于使用的溶剂的情况下，可以以如下方式操作泵：一个通道(初级)驱动该流量，相应的其他通道(次级)被驱动来保持它们的流量为零。这样，次级通道中的传感器的绝对刻度(增益因子可能依赖于溶剂)可以被忽略。这种模式可以对各个通道进行循环，从而允许检测所有通道的泄漏速率。

在一个实施方式中，泄漏检测单元可以包括传感器和总泄漏感测部，所述传感器布置在所述第一流体管道中，并适用于感测第一参数值，该第一参数值表明流动通过所述第一流体管道的第一流体的量，所述总泄漏感测部适用于感测所述样品分离装置中的总泄漏。所述泄漏检测单元可以进一步适用于基于所述总泄漏和所述第一流体管道中的泄漏之间的差，得到第二参数值，该第二参数值表明流动通过所述第二流体管道的第二流体的量。在这样的实施方式中，总泄漏速率可以由系统例如通过比较在各个流体管道引入到系统中的流体量与在流体通路的末端处流出的流体的量来测量。这样的量之间的差可以被认为是由于泄漏损失的。另外，如果测量了例如两个流体管道中的一个的泄漏，并且如果混合点的下游部分被认为是没有泄漏的，其余的泄漏贡献必定是由另一个流体通道提供的。这样的差值测量可以是简单的，并且可以是故障自动保险(fail-safe)的。在这样的实施方式中，用于泄漏定位目的的阀可以不是必需的。传感器可以例如为压力传感器或流率传感器。

还可以将压力传感器和流率传感器组合，例如在至少一个流体管道中实现压力传感器和流率传感器，或者流体管道中的一个包含(例如仅仅包含)压力传感器，并且另一个流体管道包含(例如仅仅包含)流率传感器。

至少，泄漏检测单元的泄漏敏感部分可以位于(例如，直接处于，邻近或紧靠)样品分离装置的磨损部分，所述磨损部分可以是流体系统的薄弱部分，并且因此是发生泄漏的现实候选者。换句话说，在泄漏检测单元和这样的磨损部分之间可能存在紧密的空间关系。磨损部分可以被认为是样品分离装置的特别容易在一定寿命之后失效的部件，其中，所述一定寿命短于(尤其是明显短于)样品分离装置的寿命。这样的磨损部分的实例是流体装置的密封件(例如，橡胶O型圈)或者流体阀。这样的磨损部分可能必须在样品分离装置中被一次一次地替换。当其寿命即将结束时，它们可能开始变成泄漏的。根据示例性实施方式，这样的事件可以被定位，并且可以采取相应的措施以及时更换这些部分。

泄漏检测单元可以适用于对所检测和定位的泄漏的泄漏速率进行定量(例如，以单位时间的损失流体体积或流体质量的形式，例如毫升/分钟)。因此，泄漏检测单元可以不仅指示样品分离装置的存在泄漏的空间位置或流体管道或具体部分，而且可以由泄漏检测单元指示泄漏的量。

在一个实施方式中，泄漏检测单元可以适用于通过执行如下过程来检测和定位泄漏：

-(例如个别地)阻断所述第一流体管道或所述第二流体管道(其中，阻断可以表示，被阻断的流体管道(假设在该流体管道中不存在泄漏)不能再传导任何液体，因为相应流体管道中的流体流动在阻断位置处被中断)；

-测量在压力存在下配送到所述被阻断的流体管道中的流率(在不存在泄漏的情况下，阻断可以导致被阻断的流体管道中的零流率；在存在泄漏的情况下，流体可以被经过被阻断的流体管道而配送的唯一途径是流体通过泄漏，于是在阻断状态下测量/配送的泄漏速率是泄漏程度的指标)；

-基于所述被阻断的流体管道中的所检测的流率值，定量泄漏速率(即，可以确定包括由于存在泄漏导致的单位时间的损失的流体体积的信息的参数，其中，预先测量的流率可以作为该计算的基础)。

再次参考前面的实施方式，有利的是，所述过程还包括(例如，在阻断和测量之间)维持所述被阻断的流体管道中的压力随时间恒定。因此，泵等可以与被阻断的流体管道功能性耦合，并且可以以如下方式被控制(例如，通过设置压力传感器，该压力传感器报告压力值作为给泵的反馈信号)：泵在此流体管道中提供恒定压力。在这样的实施方式中，对泵随时间的特性的估计可以允许得到与待测量的流率有关的信息。这样的阻断通道并以恒定的泵压力控制泵的过程是定量泄漏速率的非常简单和有效的方法。

但是，对于上述过程的替代方式也是可以的，下面将描述这样的替代方式之一。在这样的替代方式中，泄漏检测单元可以适用于通过执行如下过程来检测和定位泄漏：

-(例如个别地)阻断第一流体管道或第二流体管道(其中，阻断可以表示，被阻断的流体管道(假设在该流体管道中不存在泄漏)不能再传导任何液体，因为相应流体管道中的流体流动在阻断位置处被中断)；

-测量所阻断的流体管道中随时间的压力降低(例如，利用用于检测一定时间内的特性压力曲线的压力计或任何其它传感器，所述特性压力曲线然后可以作为泄漏的量的指标，因为被阻断的无泄漏流体管道中的压力应该基本上随时间是恒定的)；

-基于所测量的压力随时间的降低和基于预知的容量或基于随时间的压力和泄漏速率之间的相关性(例如，存储在查询表中或以将泄漏速率和压力曲线相关的关系式来提供)，定量泄漏速率(例如，作为校准的结果，可以通过实验确定泄漏速率和随时间的压力降低之间的相关性，或者理论地推导或计算这样的相关性；该信息可以被用于定量泄漏速率)。

样品分离装置可以包括流体阀，所述流体阀适用于在多种不同的操作模式之间切换，以选择性调控所述样品分离装置中用于传导所述第一流体和所述第二流体的多种操作模式中的一个。这样的流体阀可以包括与各个流体管道流体连通的多个入口端口和出口端口，并且可以以如下方式自动操作或由使用者操作：根据流体阀的操作模式，许用具体的流体连接并且禁用其它的流体连接。通过流体阀禁用具体的流体通路还能够实现流体管道的选择性阻断或开通，用于定位和定量估计泄漏速率，例如指示这样的泄漏速率存在的位置。因为这样的流体阀可能已经设置在样品分离装置(诸如液体色谱装置)中，其可以被协同地用于执行用于泄漏检测目的的阻断任务。

流体阀可以布置在混合点的上游。换句话说，从流体管道流向混合点的流体可以通过布置在其间的流体阀。或者，混合点可以被集成到流体阀中。因此，流体阀不仅可以用于限定被许用和被禁用的流体通路，而且还可以允许执行混合任务。

混合点可以是流体通路中的两种或更多种流体在该处彼此混合的特定点。其可以流体通道的简单交接部，或者是专用的混合单元，诸如促进不同的组分在此彼此混合的弯曲毛细管部分。

流体阀可以适用于选择性阻断通过第一流体管道的第一流体和通过第二流体管道的第二流体中的至少一者的流动。在阻断状态下，可以执行任何合适的用于基于流率定量泄漏的算法。

作为可切换的流体阀的替代方式，可以用封闭插塞来实现。在这样的封闭插塞系统中，塞体可以被塞入样品分离装置的、用于机械地接通样品分离装置中的流体管道的接通孔中，以选择性阻断第一流体通过第一流体管道和/或第二流体通过第二流体管道的流动。这样的封闭插塞可以由使用者手动插入流体通路中，或者可以由控制单元自动插入样品分离系统中。

在一个实施方式中，样品分离装置可以包括触发单元，其适用于根据所述泄漏检测单元的泄漏检测结果触发预定动作。在泄漏检测单元检测出并定位了混合点上游的泄漏的情况下，该情况可以由泄漏检测单元报告给触发单元，所述触发单元然后可以适用于评估此信息，并且如果期望或需要，适用于触发特定动作。合适的动作可能依赖于可以根据一个或多个预定标准决定的泄漏特性(例如，强度)。

例如，所述动作可以包括触发警报，以向所述样品分离装置的操作者提供关于所检测的和定位的泄漏的信息。这样的警报可以是声音警报，诸如警报铃。在另一实施方式中，这样的警报还可以包括光学警报，诸如闪烁灯等。声音和可视警报的组合，以及其它类型的警报(例如触觉警报)也是可以的。通过这样的警报，可以通知使用者关于泄漏的信息，使得使用者随后可以采取相应措施。

在另一实施方式中，由触发单元触发的动作可以包括触发警报，以向所述样品分离装置的操作者提供关于所述样品分离装置的要被更换以维修所述泄漏的更换部分的信息。通过采取这样的措施，这样的系统可以帮助操作者维修系统。例如，输出警报可以表达如下信息：“因为密封件ABC泄漏，所以在流体管道XYZ中存在泄漏。请在接下来的两个星期内更换密封件ABC。”因此，所述动作可以包括触发警告，以向样品分离装置的操作者提供关于所述样品分离装置的要被更换以维修所述泄漏的更换部分的和/或关于要执行的维修动作的信息。

在另一个示例性实施方式中，由触发单元触发的动作可以包括触发所述样品分离装置的要被更换以维修所述泄漏的更换部分的预订(ordering)。例如，还参考上述实施例，当泄漏检测单元已经检测出磨损部分已经变得泄漏并且因此应该被更换时，系统可以自动地触发“密封件ABC”的预订。

但是，在另一个示例性实施方式中，由触发单元触发的动作可以包括触发操作所述样品分离装置的修正操作模式(与本操作方式相比进行了修正)，以至少部分地补偿所检测到的和定位的泄漏对于所述样品分离装置的性能的影响。这样的实施方式的实施例是液体色谱装置，其中，在提供用于梯度运行的多组分溶剂的一种流体的流体管道中发生泄漏。本发明人已经认识到，在这样的情况下，即使很小的泄漏也可能导致保留时间的显著变化，并且因此可能显著劣化分离过程。为了补偿基于测量工具的泄漏，触发单元可以使用关于泄漏所得的信息，以重新调整液体色谱装置的操作模式，使得系统的劣化被补偿。例如，可以向泄漏流体管道供应比常规梯度运行所需量更大量的液体，于是在由于泄漏导致的损失之后获得合适的梯度运行，从而以适当方式从色谱柱释放样品的不同级分。

例如，由触发单元触发的修正动作可以包括如下操作模式中的一个或多个：

-可以修正(例如可以增加或减小)所述第一流体和所述第二流体的流体组分的量(例如，单位时间输送的流体体积或质量)；

-可以修正所述第一流体和所述第二流体的流体组分随时间的依赖性(例如，梯度运行的时间依赖性可以被移向更早或更晚的时间)；

-可以修正所述第一流体和所述第二流体中至少一者对于流体组分的相对贡献(例如，第一流体贡献可以被增大或减小，而同时第二流体贡献被增大、减小或保持不变)；

-可以修正用于泵送所述第一流体和所述第二流体中至少一者的泵的操作。例如，可以对于各个流体管道分别地选择性增大或减小泵送功率。

但是，在一旦检测到泄漏时，系统也可以改变其它操作模式，这些模式可以至少部分地补偿所检测的泄漏的影响。在所有这些情况下，可以额外地同时向使用者告知与对操作模式的机械触发的修正有关的信息。

在一个实施方式中，由触发单元触发的动作可以包括触发操作样品分离装置的修正操作模式，以执行预定目标模式，对在所述泄漏发生之前由操作者调节的样品分离装置进行操作。因此，当发生了泄漏并且操作者先前调节的参数由于泄漏的影响而不再匹配时，系统可以自动地建议或执行对操作参数的操纵，所述操作参数的操纵可以部分或完全补偿泄漏的效应。例如，所述动作可以包括对泵送相应的流体通过具有被检测和定位的泄漏的相应流体通道的泵进行操作，其中，泵送速率与无泄漏的泵送速率相比，根据所述相应的流体管道中的泄漏速率而被增大了.

在另一实施方式中，由触发单元触发的动作可以包括一旦检测到泄漏就关断所述样品分离装置。这可以是在检测到泄漏时由样品分离装置起动的安全特征，其中，所述泄漏可能显著劣化所述样品分离装置或者目前进行的实验。例如，当确定操作模式的修正将不能有效抑制泄漏对于实验操作的影响时，关断样品分离装置可能是合适的。

第一流体速率调节单元可以适用于调节第一流体管道中第一流体的流率。相似地，第二流体速率调节单元可以被设置来调节第二流体管道中的第二流体的流率。第一流体速率调节单元可以与第二流体速率调节单元分开设置。或者，两个流体速率调节单元可以集成在一个集成部件中。一个(或多个)流体速率调节单元可以是泵，例如活塞泵，其能够泵送流体通过相应的流体通道。通过调节泵功率，相应的流体的流率可以被调节，这也可以被用于泄漏检测和/或定量目的。在一个实施方式中，可以提供在检测到泄漏时泵执行自维修过程的系统。

在操作的头几个小时内，可能产生泄漏的一些情形是错误密封件或新安装的密封件。在这些和其它情形中，知晓各个通道中的泄漏位置可以用于补偿相应的工具，从而仍然可以获得目标结果。但是，采取这样的措施可能要求以通道特异性方式知晓泄漏位置。一旦在基于通道的水平上检测和定位这样的泄漏，预警告功能可以被实施，以告知使用者密封件或任何其它磨损部分泄漏并且应该被更换。在这样的情况下，装置本身可以触发对新密封件的预订，并且可以以进行特定补偿的方式操作，直到新的密封件被交付。在一个实施方式中，当检测到泄漏时，可以运行补偿模式，使得装置由于泄漏特异性补偿而给出与正常运行的装置所得到的一样的分析结果。为此，可能合适的是，将泄漏传感器特定地安装在系统的可能的薄弱点处(例如，靠近磨损部分)。

在样品分离装置中的朝向混合点的流体部分中的通道特异性泄漏检测(通过针对可能的泄漏在不同的流体通道中进行分别测量)可以允许显著提高样品分离装置的操作的可靠性。

密封点下游的流体通道可以充当由分离材料填充的处理元件。这样的分离材料(也可以被称为固定相)可以是任何如下的材料：其能够与样品有程度可调节的相互作用，从而能够分离该样品的不同组分。分离材料可以是包含由如下项组成的组中的至少之一的液体色谱柱填充材料或填装材料：聚苯乙烯、沸石、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、玻璃、聚合物粉末、二氧化硅、硅胶或具有经化学修饰(涂层或覆盖等)表面的上述材料中的任何一种。但是，可以使用如下的任何填装材料：其材料性质允许通过该材料的分析物分离成不同的组分，这样的分离例如是由于填装材料和分析物的级分之间的不同类型的相互作用或亲合力。

处理元件的至少一部分可以填充有流体分离材料，其中所述流体分离材料包括尺寸在基本1μm到基本50μm范围内的珠子。因此，这些珠子可以是可以被填充在微流体装置的分离部分内的小颗粒。珠子可以具有孔，所述孔尺寸在基本0.01μm到基本0.2μm范围内。可以使得流体样品通过这些孔，其中，流体样品和孔之间可以发生相互作用。

样品分离装置可以作为用于分离样品组分的流体分离系统。当包括流体样品的移动相通过流体装置(例如通过施加高压)时，柱的填充物和流体样品之间的相互作用可以允许分离样品的不同组分，如在液体色谱装置中所进行的一样。

但是，样品分离装置也可以被用作用于纯化流体样品的流体纯化系统。通过在空间上分离流体样品的不同级分，多组分样品(例如蛋白质溶液)可以被纯化。当在生物化学实验室制备了蛋白质溶液时，该蛋白质溶液仍然可能包含多种组分。例如，如果仅仅对于该多组分液体的一种蛋白质感兴趣，那么可以强迫样品通过柱。由于不同蛋白质级分与柱(例如，使用凝胶电泳装置或液体色谱装置)的填充物的不同相互作用，不同的样品可以被区分，并且可以选择性分离出一种样品或一个材料带，作为经纯化的样品。

样品分离装置可以用于分析移动相的至少一种组分的至少一种物理、化学和/或生物参数。术语“物理参数”可以具体地指液体的尺寸或温度。术语“化学参数”可以具体地指分析物级分的浓度、亲合力参数等。术语“生物参数”可以具体地指生物化学溶液中的蛋白质、基因等的浓度，组分的生物亲合力等。

样品分离装置可以在不同的技术环境中实现，如传感器装置、测试装置、用于化学、生物和/或药学分析的装置、毛细电泳装置、毛细电色谱装置、液体色谱装置、气体色谱装置、电子测量装置或质谱装置。具体地，流体装置可以是高性能液体色谱(HPLC)装置，通过其可以分离、检查和/或分析分析物的不同级分。

样品分离单元元件可以是用于分离流体样品组分的色谱柱。因此，示例性实施方式可以具体地以液体色谱装置的形式实现。

样品分离装置可以适用于将液体移动相传导通过样品分离元件和任选的进一步的样品分离元件。作为液体移动相的替换方式，气体移动相或包含固体颗粒的移动相可以利用流体装置来处理。并且利用示例性实施方式还可以处理作为不同相(固相、液相或气相)的混合物的材料。

样品分离装置可以适用于利用高压(具体地为至少600巴、尤其是至少1200巴)传导移动相通过系统。

样品分离装置可以被用作微流体装置。术语“微流体装置”可以具体指在此所描述的流体装置，所述流体装置允许运输流体通过微通道，所述微通道的尺寸具有小于500μm、具体地小于200μm、更具体小于100μm或小于50μm或更小的数量级。样品分离装置也可被用作纳流体装置。术语“纳流体装置”可以具体指在此所描述的流体装置，所述流体装置允许运输流体通过纳米通道，所述纳米通道的尺寸甚至小于微通道。

附图说明

参考下面对于实施方式的更详细描述并结合附图，将容易了解和更好地理解本发明的实施方式的其它目的和许多附带优点。基本或功能相同或相似的特征将由相同的标号指代。

图1示出了根据示例性实施方式的液体色谱系统。

图2示出了图示了流体通道中的泄漏对于液体色谱系统的检测结果的影响的图线。

图3是示出了泵的经调节的压力与时间之间的相关性的图线。

图4与图3相关，并且示出了当施加经调节的压力时泄漏速率与时间之间的相应的相关性。

图5示出了根据示例性实施方式的样品分离装置的一部分。

附图中的图示说明是示意性的。

具体实施方式

图1示出了根据示例性实施方式的液体分离系统100。

泵120和122驱动移动相通过包含固定相的分离装置106(诸如色谱柱)。在泵120和122与分离装置106之间的流体通路中可以设置取样单元130，以将样品流体引入到移动相中。分离装置106(色谱柱)的固定相适用于分离样品液体的化合物。检测器135(例如荧光检测器135)可以检测由液体分离系统100分离的流体样品的不同级分(fraction)。分级单元140(或者废物)可以被设置用于输出样品流体的经分离的化合物。

液体色谱装置100适用于通过使用由第一流体和第二流体组成的流动相来分离在样品注入单元130处注入的样品。第一流体管道102被设置用于传导第一流体。第二流体管道104被设置用于传导第二流体。第一流体可以是水，第二流体可以是有机溶剂，诸如乙腈，ACN。水从用A表示的水容器获取，ACN从用B表示的有机溶剂容器获取。第一泵120经由第一管道102朝向混合点108泵送第一流体。第二泵122经由第二流体管道104朝向混合点108泵送第二流体。

在图1所示的情形中，在第一流体管道102中的位置190处发生了泄漏。假设第一流体流(水)大于泄漏。因此，水的一部分在到达混合点108之前漏出第一流体管道102。结果，总体积流量小于预期，并且混合点108的下游位置处水和ACN的组成比不再与泄漏190处上游的流体管道102和104中的位置处的水和ACN之间的流量比相一致。

混合点108与第一流体管道102和第二流体管道104流体连通，并且布置在第一流体管道102和第二流体管道104下游(沿图1中的箭头192所示的流体流动方向)，并且适用于混合来自第一流体管道102的第一流体和来自第二流体管道104的第二流体，以向分离柱106供应经混合的流体组合物，以分离在位置130处注入的样品。通过改变混合流体中的水和ACN的相对浓度，在梯度运行过程中，截留在柱106上样品可被从柱106上解脱。在此情况下，保留时间可以看作用于检测和/或识别样品的分离组分的特征参数。

如将在下面更详细描述的，液体色谱系统100的泄漏检测系统被设置来检测或甚至在空间上定位混合点108的上游泄漏的位置190。在本情形中，泄漏190发生在第一流体管道102中。但是，液体色谱系统100也能够定位第二流体管道104中的这种泄漏。

第一泄漏传感器112(也可以被称为泄漏表征装置)被布置在第一流体管道102内，并且适用于感测流率，该流率表示了流过第一流体管道102的第一流体的量。第二泄漏传感器114(也可以被称为泄漏表征装置)被布置在第二流体管道104内，并且适用于感测流率，该流率表示了流过第二流体管道104的第二流体的量。虽然在图1中示出了仅仅两个流体管道102和104，但是可以设置三个或更多个这样的并联管道，每一个管道用于单独供应可控量的相应流体到混合三通108。

由流率传感器112和114测量的流率可以被发送到并因此报告给控制单元110。控制单元110可以具有处理能力，并且可以例如被构造为微处理器或中央处理单元(CPU)。除了与流率传感器112和114的双向数据通信之外，控制单元110还可以与泵120和122进行双向数据通信并且与流体阀116进行双向数据通信。控制单元110集中控制液体色谱装置100的操作。

因为在各个通道102和104中各个流量计112和114分别被布置在混合点108的上游，所以可以基于所检测的流率对泄漏190是否存在执行通道特异性检测。例如，在本情形中，泄漏190发生在第一流体管道102中。此泄漏可以按如下方式来检测：

-泄漏检测单元110可以适用于控制第一流体管道102和第二流体管道104中的泵120和122，使得流被通过第一流体管道102和第二流体管道104中的仅一者输送，以产生系统压力，其中，由第一传感器112或第二传感器114监测第一流体管道102和第二流体管道104中另一者的流。更具体地，控制单元110可以以如下方式控制泵120和122：流被通过流体管道102和104中的一者输送，从而产生系统压力，同时没有流体被特意从流体管道102和104中的另一者运输到混合点108。该另一个管道上的流现在由相应的流量计112或114监测，并且其泵被命令到如下的流量值：在该流量值下，传感器切换极性。这样，不需要流体阀116。

此泄漏还可按如下方式检测：

-控制单元110可以控制流体阀116，使得第一流体管道102在测试时间间隔内被阻断。在这样的阻断状态下，没有流体可以被从第一流体管道102运输到混合点108，因为相应的通道被流体阀116的相应模式阻断。

-在此阻断状态下，控制单元110可以触发第一流率传感器112以测量和报告在第一流体管道102中存在由泵120保持的恒定压力的情况下，被阻断的第一流体管道102中的流率。控制单元110可以评估所测量的流率，最终与泵120的指令速度相结合，以对被阻断的第一流体管道102的泄漏速率进行定量。在这样的过程中，泵120被控制来保持被阻断的第一流体管道102中的压力随时间恒定。因此，在泵120以恒定压力操作的情况下在阻断状态下的第一流体管道102中的总流率是由于泄漏190的结果，因此，可以例如通过读取泵120所命令的速度来对所述泄漏190进行定量。

流体阀116适用于在多种不同的操作模式之间切换，以选择性地调节用于将第一流体和第二流体通过样品分离装置100而传导的多种操作模式中的一个。流体阀116包括多个入口端口和多个出口端口，通过相应地控制流体阀116，可以在入口端口中的一个与出口端口中的相应一个之间提供流体连通。通过相应地控制流体阀116，还可以通过阻断入口端口中的所述一个，来禁用从该入口端口通过流体阀116的流体连通。

一旦检测到这样的泄漏，控制单元110可以将相应的事件报告给触发单元118。触发单元118可以适用于根据所检测的泄漏的位置结果和/或根据泄漏的量，触发适当的动作。例如，触发单元118可以触发警报，向使用者表明发生了泄漏并且该泄漏发生在第一流体管道102中。触发单元118还可以向使用者表明泄漏190的可能起因是在第一流体管道102中的损坏的密封件。

此外，触发单元118可以触发操作液体色谱装置100的修正操作模式，以补偿所检测和定位的泄漏对于样品分离装置100的性能的影响。为此，触发单元118可以评估泄漏190的位置和/或量对于液体色谱装置100的样品分离过程具有什么影响。例如，触发单元118可以计算泄漏190对色谱柱106处样品的级分的保留时间有怎样的影响。触发单元118然后可以控制控制单元110，以控制泵120，使得流体A被过量地提供，从而在考虑了泄漏190处的泄漏损失的情况下，正确量的流体A被输送到混合点108，使得色谱实验可以像液体色谱系统100没有泄漏一样进行。

下面，基于已经开发的示例性实施方式，本发明人将描述一些基本认识。

在实施方式中，可以执行梯度泵的各个通道中的泄漏的检测、标定和校正。

在液体色谱(LC)中，可以通过表征如下的结果参数的可重复性，来定义相应的分离装置的性能：

-保留时间(Rt)：在检测器中出现峰时的运行时间

-峰面积(PA)，例如单位为(mAu·s)：例如从峰起点到终点对吸收信号的积分。

在HPLC(高性能液体色谱)分离中，期望实现百分之一以下范围内的保持时间可重复性。这导致要求所有影响因素都应该被控制到最优精度。虽然峰面积可能是更容易的方面，但是在分析物应用中，保留时间稳定性可能是个挑战。在反相液体色谱中，大分子(例如蛋白质)可以表现出陡峭的“吸收等温线”，这通常意味着有机物浓度的微小变化可能大大地影响保留时间，甚至是在等权条件下。

对于给定样品物质，保留时间通常依赖于柱的类型和几何形状、其温度、实际流率和实际移动相组成。虽然柱的类型和几何形状是非常稳定的参数，但是温度、流率和溶剂组成可能容易发生变化。对于通过将例如水和有机物的各个流同时输送到系统来产生溶剂组分的泵系统来说，也是这样的。在样品分离操作期间，分离柱被保持在受控环境(如，柱箱)中。于是，在合理近似的情况下，温度影响可以被忽略。

对于通过系统的总流率，运输函数可以被认为几乎是标准的1/x关系，对于1％的流率降低，导致保留时间的约1％的偏移。如果对于500μl/min的总流率，保留时间被预期在1％的窗口中，那么约5μl/min的泄漏速率可能仍然是可接受的。

但是如果泄漏速率发生在系统中的处于混合点上游的位置处，则还对溶剂组成具有附加的影响。在例如15％B的期望组成和500μl/min的总流率下，在有机物(B)通道中的同样的5μl/min的泄漏可能使得溶剂组成偏移到几乎14％B。但是在陡峭的“吸收等温线”的情形中，这可能容易地导致向更长保留时间偏移50％。为了获得同样的保留时间精度，对于溶剂组分的这种混合方式可能具有50倍的更高要求。鉴于这些考虑，重要的是不仅要知道泄漏程度，而且要知道实际发生泄漏的位置(在哪个溶剂通路中)。

基于这些考虑，具体可以开发如下的实施方式。

为了精确的泵送动作，对于总流率和溶剂组成两者，或者需要无泄漏条件，或者需要将泄漏校正。虽然在大多数情况下，混合三通(T)之后(即下游)的泄漏可能是可接受的，但是在各个泵送通道中甚至微小的泄漏都可以影响保留时间，因为“吸收等温线”的放大效果足够陡峭。

严重的泄漏由液体的滴落看出，而微小的泄漏(例如，小于5μl/min)通常长时间不被发现，并且可能难以诊断，因为液体(尤其是有机溶剂)蒸发足够地快。通常，检测出的泄漏是维修的原因，然后进行泄漏诊断(为了提高可靠性)。

根据示例性实施方式的泄漏校正基于如下的方案：对泄漏进行定量，尤其是识别各个通道中的泄漏，然后控制这些通道进行流量损失校正。

如果对于给定的压力水平，当前的泄漏速率是已知的，则可以按如下方式来执行校正：在计算各个泵驱动装置的排量之前，将泄漏速率加到命令的流率上。

在梯度洗脱的情况下，通常还存在叠加的粘度梯度，这回过头来导致在整个梯度时间内的压力变化(在恒定的流率操作下)。为了在多个梯度的情况下执行带斜度的泄漏校正，可能需要知道在整个压力范围(至少在梯度分析过程中经历的压力范围)内的实际泄漏速率。

对各个通道的泄漏行为进行定量是可能的。首先，通道可以具有一些独立信号来监测其压力。然后，通道可能具有有些特征，以在紧邻混合三通之前分别对其进行阻断。应该确保在从插塞阀到混合三通的通道上没有泄漏，这种泄漏是常见的，因为最高的风险通常与活塞密封和阀相关。泄漏速率可以通过如下方式来定量：设定流率，该流率导致处于要调查泄漏速率的压力水平处有平的压力曲线(保持压力)。例如，这可以在跨越整个压强范围的五个到十个阶梯下(例如，在200巴-400巴-600巴-800巴-1000巴-1200巴的压力值下)进行。

阶梯式结构可能是有利的，因为在此情况下，液体的液压容量和热行为可以被减除。对于稳定压力斜率的泄漏速率的解析可能需要更复杂的算法以及额外的参数集来得到带斜度的定量量。

在这样的插塞液压系统的方案中，少量流量被输送到该系统中，并且该系统的设置受到控制来获得平坦的恒定压力曲线，使用平均函数可能就足以得到精确的定量读数。这些读数然后以与获得这些读数时的压力水平相关联的方式存储。这样的矩阵可以用回归曲线拟合，以进一步平滑读数。质量检查可以被添加以防止异常值，或本身来证明泄漏校准过程是否合格。

在泄漏校正模式中，在计算用于泵的移动命令之前，各个通道可以分别定期地根据该曲线读出正确的泄漏速率(对于其实际压力)，并且将此速率加到所命令的位置值。这样，各个配送速率可以被增大与在该通道中的真实体积损耗对应的量，该真实体积损耗是在该时刻、该压力条件下实际提供的。净结果是在混合三通之后的点(称为下游)被输送的组分得以改善(就算不是精确的话)。任何更下游的泄漏将仅仅影响总流率，但不再影响溶剂组成(在上述的实例中，溶剂组成可能敏感50倍)。

系统泄漏速率(混合三通的下游)也可以被补偿，但是这需要用额外的步骤校准，并且添加到总流率命令中，然后基于所安排的各个通道的百分比贡献，获得各个通道的各自流率。

图2示出了图线200，其横坐标202描绘了色谱分析的时间。纵坐标204描绘了信号强度。对于水和有机溶剂的实例，图2示出了当流率改变1％时以及当组成改变1％时，保留时间如何偏移。具体地，由于某个通道中的泄漏导致的组成改变可能对保留时间具有显著影响。

图3示出了图线300，图4示出了图线400，图线300和图线400共享相同的描绘时间的横坐标302。图线300的纵坐标304和图线400的纵坐标402分别描绘了单位为巴的压力和相应的泄漏速率。因此，图3和图4示出了被测分离装置的泄漏速率和压力之间的相关性。

图5示出了根据示例性实施方式的液体色谱系统的一部分。流体流动通过入口阀502。初级泵504被设置的位置使得可以测量初级压力PsensePrim。在通过了初级泵504之后，流体通过出口阀506。在通过了出口阀506之后，通过次级泵508。在三通点510，流量被测量(信号PsensSys)。

应当注意，术语“包含”不排除其它的要素或特征。不定冠词“一”不排除复数。并且，结合不同实施方式而描述的要素可以被组合。还应当注意，权利要求书中标号不应被认为是对权利要求的范围的限制。