(57)【要約】      （修正有）【課題】キャピラリーカラムガスクロマトグラフ用マルチプレクサを提供する。【解決手段】複数の流体管が形成されている連結管(210)と、その連結管(210)に配置されて流体管を介して流体が流れるように互いに連結されている流体の入口(211)及び複数の流体接続点と、前記流体接続点に連結されている流れ制御モジュール(238)とからなり、流れ制御モジュール(238)が、流体管を介して主流体の流れ(233)を制御するように、連結管(210)に複数の遮断流れをもたらすように構成されている流体マルチプレクサ。【選択図】図２
2008275601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の流体管が形成されている連結管と、
前記連結管に配置され、前記流体管を介して流体が流れるように互いに連結されている主流体の入口及び複数の制御流体接続点と、
前記制御流体接続点と連結されて、前記流体管を介して主流体の流れを制御するように前記連結管に複数の遮断流れをもたらすように構成されている流れ制御モジュールとからなる流体マルチプレクサ。
【請求項２】
前記複数の遮断流れの１つ１つが、前記複数の流体管の１つに対応し、前記複数の遮断流れの選択された１つが動作しておらず、それによって、前記第1の流れが、動作していない前記遮断流れの選択された１つと関連する流体管を介して流れる請求項１に記載の流体マルチプレクサ。
【請求項３】
前記連結管が、さらに、前記流体管の配置されている平坦な積層構造からなる請求項２に記載の流体マルチプレクサ。
【請求項４】
前記流れ制御モジュールが、清浄な搬送流体とのみ相互に作用する請求項２に記載の流体マルチプレクサ。
【請求項５】
前記複数の制御流体接続点が、それぞれ複数のクロマトグラフィカラムと連結されている請求項２に記載の流体マルチプレクサ。
【請求項６】
さらに、前記複数の流体管のそれぞれと関連する排出経路からなる請求項２に記載の流体マルチプレクサ。
【請求項７】
さらに、前記排出経路と関連するリストリクターからなる請求項６に記載の流体マルチプレクサ。
【請求項８】
流体の流れを切り換える方法であって、
複数の流体管の形成されている連結管に第1の流れを有する主流体を導き、
前記連結管に複数の制御流体接続点を設け、
前記連結管に複数の遮断流れを供給して、遮断流れのない第1の選択された流体管を介して前記主流体の第1の流れを導き、
前記遮断流れの少なくとも１つの動作を停止して、動作していない遮断流れを動作させ、前記第1の流れを第2の選択された流体管に切り換えることからなる方法。
【請求項９】
さらに、前記連結管の複数の制御流体接続点の１つだけを除いて全てに遮断流れを供給することからなる請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
さらに、平坦な積層構造を利用する連結管を形成することからなる請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
清浄な搬送流体とのみ相互作用する弁を利用して複数の遮断流れを供給することからなる請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
さらに、それぞれの複数のクロマトグラフィカラムを前記複数の制御流体接続点と連結することからなる請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
さらに、前記複数の流体管のそれぞれと関連する排出経路を設けることからなる請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
さらに、前記排出経路と関連するリストリクターを設けることからなる請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ガスクロマトグラフにおいて流れを制御するための流体マルチプレクサであって、
注入口と、
前記注入口に連結され、複数の流体管が形成されている連結管と、
前記連結管に配置され、前記流体管を介して流体が流れるように互いに連結されている主流体の入口及び複数の制御流体接続点と、
前記制御流体接続点と連結されている流れ制御モジュールと、該流れ制御モジュールが、前記流体管を介して主流体の流れを制御するように前記連結管に複数の遮断流れをもたらすように構成され、該複数の遮断流れの１つ１つが、前記複数の流体管の１つに対応し、前記複数の遮断流れの選択された１つが動作しないことにより、動作していない遮断流れの選択された１つに関連する流体管を介して主流体の流れが生じ、
前記複数の制御流体接続点に連結されている個別の複数のキャピラリーカラムと、
前記複数のキャピラリーカラムの少なくとも１つに連結されている少なくとも１つの検出器とからなる流体マルチプレクサ。
【請求項１６】
前記連結管が、さらに、前記流体管の配置されている平坦な積層構造からなる請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記流れ制御モジュールが、さらに、清浄な搬送流体のみと相互作用する弁からなる請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
さらに、前記複数の流体管のそれぞれと関連する排出経路からなる請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
さらに、前記排出経路に関連するリストリクターからなる請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記排出経路が、前記連結管の流体管の少なくとも一部分の除去された孔部からなる請求項１８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ガスクロマトグラフ（GC）は、試料混合物中の異なる化合物を分離、検出するのに使用される。ガスクロマトグラフィーを実施する共通の方法の１つは、開放管状キャピラリーカラム使用して、試料気体をその成分化合物に分離する。キャピラリーカラムの内側表面は、通常、「固定相」と呼ばれる材料で被覆、又は「固定相」と呼ばれる材料が吸着されている不活性物質である。試料混合物は、好ましくは「プラグ」と称される試料注入装置を介してキャピラリーカラム中に導入され、「移動相」と称される不活性搬送ガスを利用してキャピラリーカラムを介して運ばれる。試料気体が固定相と出会うと、試料気体中の異なる化合物が、固定相に異なるように引き付けられ、試料気体中の異なる化合物が異なる速さで固定相を介して移動する。移動相によりカラムを介して移動されるので、固定相との相互作用による試料化合物の遅延差によって分離が生じる。各試料化合物は、クロマトグラフ装置に導入された時と、分離カラムから溶出した後、検出された時との間の特性遅延時間を有する。この特性時間は「保持時間」と呼ばれる。保持時間の差異がある最小量であることにより、試料化合物をクロマトグラフ的に区別することができる。キャピラリーカラムの出口における１つ又はそれ以上の検出器が、キャピラリーカラムから異なる化合物が溶出する際に異なる化合物を検出し、試料化合物の量に比例した信号をもたらす。異なる化合物は、クロマトグラムに「ピーク」として示され、ピークの高さ及び領域は化合物の量に対応する。典型的なキャピラリーガスクロマトグラフでは、ピークの幅が約数秒である。
【背景技術】
【０００２】
特定種類の試料中に予想される化合物を最もよく分離するために適切な固定相を選択する場合、幾つかの異なる種類のカラムを選び、最も適する１つを見つけなければならない。GC装置を再構成するのに必要とされる骨折りは、特に大気に敏感なカラム及び/又は検出器を使用するのであれば、多くの時間を必要とする。例えば、新しいカラムを取り付ける前に、質量分析器は冷却され、通気されなければならない。この工程は、カラムが変更されるたび毎に、数時間必要とする。方法開発及び検証の間、幾つかの種類のカラムを選択する工程は、装置を再構成するのに数日必要とする。装置を再構成する必要のない、自動的な連続選択によりカラムを容易に選択することのできる構造が求められている。また、そのようにすることができることによって、近い将来、各カラムの適切さの判定の評価に対するデータの無人取得が可能となる。
【０００３】
液体クロマトグラフのような他の形式のクロマトグラフでは、装置は室温で運転され、技術の特徴は、回転弁の比較的単純な適用が複数の潜在的なカラム間で試料の流れを切り換えることを可能とする。液体クロマトグラフにおいて、移動相は、試料化合物がポリイミド製の弁回転子に吸収されることを効果的に防ぐことのできる液体溶剤である。しかしながら、ガスクロマトグラフ、不活性ガスの移動相の利用及び狭いピーク幅と関連する高温のために、ポリイミド製の回転子を備える典型的な回転弁は、液体クロマトグラフに対するのと類似の方法でキャピラリー間の選択にそれらの回転弁を利用する際に問題がある。
【０００４】
幾つかのGC分析用途において、試料をより完全に分析するために、異なる固定相又は異なる特性を有する複数のキャピラリーカラムを使用することが望ましい。一般に、異なる種類の固定相からなるカラムの結合は多次元クロマトグラフと呼ばれている。主キャピラリーカラムから第二のキャピラリーカラムへ溶離液の特定の部分を移すことは、しばしばハートカッティング(heartcutting)と呼ばれている。
【０００５】
ハートカッティング用途に対して回転弁を使用することの問題を回避するために、「ディーンズスイッチ(Deans switch)」と称される従来技術のフロースイッチ装置が時に使用される。図1は、ディーンズスイッチを概念的に示す概略図である。ディーンズスイッチの簡単な説明を流体流れ制御に対する導入として提供する。装置100は、流体管114及び116の共通の端部に連結されている流体管112を含む。流体管114及び116はそれぞれ、もう一方の端部において、流体管118及び122と連結されている。さらに、流体管114及び116のそれらの端部は、それぞれ流体管124及び126と連結されている。第1の流れが矢印128を利用して示され、配向流が矢印132を利用して示されている。この例では、第1の流れが、流体管112を介して、流体管112、114、116の交差点に形成されるT字型部分に達するまで進む。配向流132が流体管124内に導かれる。配向流132の一部分は流体管114を介して進み、配向流の一部分は流体管118を介して進む。流体管114を介して進む配向流132の一部分は第1の流れ128を流体管116内に導き、流体管122に導く。この例では、流体管126内に配向流はない。
【０００６】
第1の流れ128を流体管114に切り換えるために、配向流132が止められて、配向流が流体管126に導かれる。これにより、第1の流れ128の流体管112から流体管114及び118への進行が生じる。ディーンズスイッチは２つの流れの間での選択に利用可能であるが、２つより多い流れを選択することは、調整及び釣り合いが複雑であり、過度の配管及び接続のために扱いにくく、付加的な接続のために付加的に漏れることがあり、概して、実施が非常に困難である。また、要求される圧力及び流れの釣り合いは、いささか厄介である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、複数の流れの間での選択の便利かつ厳格な手段が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、流体マルチプレクサは、そこに形成されている複数の流体管を有する連結管、連結管に配置されている複数の制御流体接続点及び第1の流れの入口、制御流体接続点に連結されている流れ制御モジュールを有し、流れ制御モジュールは、流体管を介して主流体の流れを制御するように、連結管に対する複数の遮断流れをもたらすように構成されている。
【０００９】
流体マルチプレクサの他の実施形態を、好適な実施形態の詳細な説明及び図面を参照して議論する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を一例として、添付の図面を特に参照して、例示的な実施形態の説明として記載する。
【００１１】
ガスクロマトグラフにおいての利用を以下において記載するが、キャピラリーカラムガスクロマトグラフ用の流体マルチプレクサは、２つ又はそれ以上の流体管に源からの流体の流れを制御することが望ましい任意の分析用途において利用可能である。本明細書で使用するように、流れという用語は、質量流、プログラム化された質量流もしくは流量の形態、及び/又は流体管を介するプログラム化された線速度、平均線速度、注入口、排出口もしくは瞬間線速度のような線速度の形態を含むことを意図している。
【００１２】
本明細書で使用するように、一定流量という用語は、達成することができる可能な流れ制御の一部を画定する。一実施形態において、「一定流量」という用語は、炉の温度が変化しても、クロマトグラフの運転の間中、一定の質量流が維持される流れ制御のモードを画定する。また、この一定の質量流は、一定の瞬間速度（カラムに沿って特定の点で測定するような線速度）に直ちに関連する。他の実施形態では、「一定流量」という用語は、一定の質量流とは異なる一定の平均線速度を意味する。
【００１３】
クロマトグラフ分析用途のあるものにおいては、改善された結果のために、少なくとも２つのカラムを使用して、第1のカラムから第2のカラムへ溶離液を移すことが望ましい。この種類のクロマトグラフは概して、多次元クロマトグラフと称されている。多次元クロマトグラフでは、２つ又はそれより多いカラムを介して材料の流れを別個に制御できることが望ましい。
【００１４】
以下に記載するように、キャピラリーカラムガスクロマトグラフ用の流体マルチプレクサは、源から多くの異なる目標に流体を導くのに利用することができる。源は、ガスクロマトグラフの注入装置を介して導入される試料を含み、又は他のキャピラリーカラムもしくは導管とすることができる。流れに対する目標は、キャピラリーカラムもしくは導管、又はキャピラリーカラムと導管の組み合わせの数とすることができる。導管は、検出器を含む種々の構成要素に通じる。
【００１５】
図2は、キャピラリーカラムガスクロマトグラフ用流体マルチプレクサの一実施形態を示す概略図である。流体マルチプレクサ200は、この例では注入口電子空気圧式制御（EPC）要素204として示されている注入口空気圧式制御要素からなる。しかしながら、手動式制御装置が注入口EPC要素204として適することがある。注入口EPC要素204は、圧力及び/又は流れの制御をもたらす。注入口EPCは、接続部206を介して注入口207に接続されている。注入口207は、導管209に気体状の試料を通過させる手段をもたらす。さらに、気体状の試料は、導管209を介して連結管210に注入流れによって押し流される。一実施形態において、連結管210は、そこに形成された流体管を有する平坦な積層構造とすることができる。一例に、連結管210を、「Focusing device based on bonded plate structures」と題される、共同所有された米国特許第6,966,212号に記載されているように製造することができる。しかしながら、連結管210を他の方法を利用して形成することができる。例えば、連結管210を、金属、ガラス、セラミック、シリコン、ポリマー、流体経路を形成することができる構造に製造可能な任意の他の材料から形成することができる。代替的に、連結管210を、以下に記載する特徴を有する任意の構造とすることができる。
【００１６】
この例において、連結管210は流体管219、221、222、224、226、227を含む。導管209を介して導入される試料気体は、連結管210に配置されている第1の入力211に供給される。流体管219は、第1の入力211と流体が流れるように連結されている。この例では、流体（流れる不活性ガスによって移動される試料気体）は、流体管219を介して流れる、第1の流れを有する主流体と称される。流体管221、222、224、226、227は全て、流体管219と流体が流れるように連結されている。
【００１７】
連結管210は、また複数の制御流体接続点を含む。制御流体接続点212、214、216、217、218は、それぞれ流体管221、222、224、226、227と流体が流れるように接続されている。この例では、クロマトグラフのキャピラリーカラムが連結管210の各制御流体接続点に連結されている。しかしながら、他の流体管を連結管210の制御流体接続点に連結することができる。キャピラリーカラム228は制御流体接続点212に連結され、キャピラリーカラム229は制御流体接続点214に連結され、キャピラリーカラム231は制御流体接続点216に連結され、キャピラリーカラム232は制御流体接続点217に連結され、キャピラリーカラム234は制御流体接続点218に連結されている。この例では、キャピラリーカラム228、229、231、232、234が、試料に対してクロマトグラフ分離の異なる度合いをもたらす異なる特性を有する。
【００１８】
連結管210は、またそれぞれ流体管247、248、249、251、252を介して制御流体接続点212、214、216、217、218と流体が流れるように連結されている付加的な複数の制御流体接続点262、264、266、267、268を含む。流体管247、248、249、251、252は、流体管221、222、224、226、227と同様であり、又は流体管221、222、224、226、227と同様の仕方で形成することができる。
【００１９】
流体マルチプレクサ200は、また、この例では、電子空気圧式制御（EPC）要素236である補助的な空気圧式制御要素を含む。しかしながら、手動式の制御装置が補助的なEPC要素236として適することがある。補助的なEPC要素236は、接続部237を介して流れ制御モジュール238に連結されている。しかしながら、補助的なEPC要素236を、代替的に流れ制御モジュール238と一体化することができる。流れ制御モジュール238を、流体の流れのオンオフを切り換える、典型的には弁である任意の装置とすることができる。一実施形態において、清浄な搬送ガスが、補助的なEPC 236、流体管237を介して流れ制御モジュール238にもたらされ、流れ制御モジュール238は、清浄な搬送ガスの流れが導かれる多くの遮断流れ経路に画定される。典型的に、搬送ガスは、例えば、当業界で公知の窒素、ヘリウム、水素のような好ましいクロマトグラフ特性を備えている気体である。この例では、遮断流れ経路239、241、242、244、246が、流体接続点262、264、266、267、268に流体が流れるように連結されている。流体接続点262、264、266、267、268は、それぞれ導管247、248、249、251、252を介して流体接続点212、214、216、217、218と流体が流れるように連結されている。一実施形態では、流れ制御モジュール238を、回転弁とすることができ、又は流体流れをオンオフ切り換えるための任意の他の機構とすることができる。流体マルチプレクサ200の一実施形態によれば、流れ制御モジュール238は、本明細書では「遮断流れ」と称される清浄な搬送ガスの流れを流体接続点212、214、216、217、218の１つだけを除いて全てに導く。
【００２０】
一例に、主流体の流れを太い矢印233を利用して示す。主流体は、第1の入力211を介して連結管210に入り、さらに流体管219に入る。この例では、流れ制御モジュール238によりもたらされる遮断流れが、遮断流れ経路239、241、242、244に存在し、したがって流体接続点212、214、216、217に存在し、流体管221、222、224、226に存在する。遮断流れを点線の矢印を利用して示す。流体管219内の第1の流れが流体管221内の遮断流れと出会うので、第1の流れ233は流体管221内に移動せず、代わりに、流体管219を介して流体管222に向かって連続して流れる。同様に、第1の流れ233が流体管222内の遮断流れと出会うと、第1の流れ233は流体管224に向かって流体管219内で連続する。第1の流れ233が、流体管224及び流体管226内の遮断流れと出会うと、同様の結果が生じる。しかしながら、流体マルチプレクサ200にしたがって、流体管227内に遮断流れが存在せず、第1の流れ233は流体管227に接近する。流体管227内に遮断流れがなく、第1の流れ233は、流体管227内に進み、流体接続点218を介してカラム234内に移動する。全ての導管が共通して接続されているので、補助的なEPC 236により画定される圧力は、また、制御流体接続点（212、214、216、217、218）の各点に存在し、したがって、その寸法、温度、搬送ガスの種類に基づき各カラムを介する気体の流量が決定される。このように、補助的なEPC 236の圧力はカラム228、229、231、232、234を介する所望の流量を生じさせる手段をもたらす。
【００２１】
このようにして、流れ制御モジュール238及び連結管210は、この例では、清浄な搬送ガスを利用して、第1の流れを導くことが望まれる流体間を除いた全ての流体管に遮断流れをもたらすことによって、クロマトグラフィキャピラリーカラムを示す多くの異なる出力経路のいずれかに第1の流れ233を切り換えることができる。１つの流体管から他の流体管へ第1の流れを切り換えることは、動作中の遮断流れの少なくとも１つの動作を中断し、動作していない遮断流れを動作させて、遮断流れの存在しない流体管に第1の流れを切り換えることによって達成される。この切り替えを達成する一方、流れ制御モジュール238は、クロマトグラフィキャピラリーカラムが配置されている炉（図2には示していない）の外側にとどめられている。さらに、流れ制御モジュール238は、清浄な搬送ガスとのみ遭遇し、したがって流れ制御モジュールを介する試料気体の流れは存在しない。これによって、時間及び汚染、吸着、残留の観点で試料気体の汚損が最小化し、流れ制御モジュール238の消耗が最小化し、したがって、寿命及び信頼性が向上し、かつ清浄な及び継ぎ目のない切換技術がもたらされる。このようにして、流体制御モジュール238は試料気体に曝される可能性がない。
【００２２】
流体マルチプレクサ200は、また、異なる複数の経路に対して単一の切換点をもたらすことにより、クロマトグラフ動作中にカラムからカラムへの切換を行うことも可能である。
【００２３】
図3は、図2の連結管210の断面を示す概略図である。連結管210は、第1の部分302及び第2の部分304からなる。この例では、第1の部分302は、そこに形成された造作219、221、247を含む。この例では、造作219、221、247は、図2に示す流体管219、221、247に対応している。この例では、第2の部分304は第1の部分302に取り付けられている。第2の部分304を、多くの異なるやり方で第1の部分302に取り付けることができる。例えば、「Focusing device based on bonded plate structures」と題される、共同所有された米国特許第6,966,212号に記載されているような拡散接合により、第2の部分304を第1の部分302に取り付けることができる。しかしながら、種々の溶接又は他の接着技術を利用して、第2の部分304を第1の部分302に取り付けることができる。図3では、造作219、221、247が302からなる第1の部分の一部分として描かれているが、造作219、221、247を代替的に第2の部分304の部分とすることができることに言及されなければならない。
【００２４】
この例では、第1の部分302及び第2の部分304は金属から形成されている。しかしながら、第1の部分302及び第2の部分304を、限定するのではなく、ガラス、セラミック、シリコン、ポリマー又は流体管を形成することができる任意の他の材料を含む他の材料から形成することが可能である。さらに、流体管219、221、247が形成可能である、又は別の方法でそこにもたらされる限りにおいて、連結管210の機能性を非平坦流体連結によりもたらすことができる。多層の経路もまた使用可能であることに注意されなければならない。
【００２５】
図4Aは、流体マルチプレクサの代替的な実施形態を示す概略図である。流体マルチプレクサ400は、図2に記載する流体マルチプレクサ200と同様である。したがって、同様の要素は、表現4XXを利用して同様の番号が付けられ、図2において2XXにより示される要素を意味する。したがって、図2において既に記載された要素の詳細について繰り返さない。
【００２６】
制御流体接続点412は、流体管447を介して制御流体接続点462に流体が流れるように連結されている。同様に、制御流体接続点414は、流体管448を介して制御流体接続点464に流体が流れるように連結され、制御流体接続点416は、流体管449を介して制御流体接続点466に流体が流れるように連結され、制御流体接続点417は、流体管451を介して制御流体接続点467に流体が流れるように連結され、制御流体接続点418は、流体管452を介して制御流体接続点468に流体が流れるように連結されている。流体管447、448、449、451、452は、連結管210に関して上記したように、連結管410に形成されている。
【００２７】
流体接続点477は、連結管410に連結され、また排出経路478に連結されている。流体管479は、また、流体接続点477に連結されている。流体管479は、それぞれ流体管454、456、457、458、461を介して流体管447、448、449、451、452のそれぞれに連結されている。流体管454はリストリクター469を含み、流体管456はリストリクター471を含み、流体管457はリストリクター472を含み、流体管458はリストリクター474を含み、流体管461はリストリクター476を含む。リストリクター469、471、472、474、476を、それぞれの流体管に配置されている別個の装置とすることもでき、又は流体管がリストリクターとして機能する一体化された造作を含むこともある。この例では、流体管454、456、457、458、461、479は、それぞれ流体管447、448、449、451、452に対する流出経路をもたらす。流体管479及び流体接続点477は、連結管410から出る排出経路をもたらす。リストリクターは、流体管447、448、449、451、452から排出口478への流れのわずかな流出をもたらす。流出流れの機能は、空気圧による切換時間、流れの方向の変化における速さを改善し、ピークのゆがみを最小とすることにある。リストリクターは多くの仕方によって形成され得る。この実施形態では、導管454、456、457、458、461、479の寸法は、適切な制限が実施されるように寸法決めされる。
【００２８】
他の実施形態では、導管の底部の精密に除去された孔部が、別個の層の下部に配置されている流体管479に通じ、排出口への流出経路に対する所望の制限をもたらす。このような構造の例を図4Bに示す。
【００２９】
図4Bは、単純化した三層の連結管を示す概略図である。連結管480は、第1の部分482、第2の部分484、第3の部分486からなる。第1の部分482は、流体管479、流体接続点477を含む。第2の部分484は、制御流体接続点412、414、416、417、418、462、466、467、468を含む。第3の部分486は、図2及び4Aに示す流体管を含み、また流体管447、448、449、451、452に形成され、流体管447、448、449、451、452を流体管479に流体が流れるように接続する小孔487を含む。小孔487は、流体管479への排出経路をもたらす。小孔487は、制限するのではないが、レーザー融除、掘削、他の技術を含む種々の方法で形成される。
【００３０】
図5は、流体マルチプレクサが実装されている１つの可能な装置である簡略化されたガスクロマトグラフ500を示すブロック図である。ガスクロマトグラフ500は試料を導入する手段を含む。試料は、当業界で公知の幾つかの装置の任意のものを介して導入される。例えば、分析されるべき材料の気体状試料を接続部502を介して受容する試料弁504を介して試料を導入し、その試料を接続部508を介してガスクロマトグラフの注入口512にもたらすことができる。注入口512は、流体管514を介して流体マルチプレクサ200に接続されている。制御処理装置600を、接続部538を介して流れ制御モジュール238に連結することができる。流れ制御モジュールは、図2及び4において上記したように、連結管210に連結され、流体マルチプレクサ200及びクロマトグラフ500の動作を制御する。
【００３１】
上記のように、連結管210は多くの異なる要素と連結可能である。例えば、図2及び4に示すように、流体マルチプレクサを複数のキャピラリーカラム連結することができる。この例では、図示を容易にするために、流体マルチプレクサ200は、流体管516を介して第1のキャピラリーカラム228に連結され、流体管522を介して第2のキャピラリーカラム229に連結され、流体管526を介して第3のキャピラリーカラム231に連結されている。また、連結管210は、流体管518及び529を介して第1の検出器528に連結され、流体管524及び532を介して第2の検出器536に連結されている。キャピラリーカラム228、229、231及び連結管210は、クロマトグラフの炉527内に配置されている。クロマトグラフの炉527は、キャピラリーカラム228、229、231及び連結管210を所望の温度に加熱し、一方、流れ制御モジュール238は炉527の外側にとどめられている。このように、流れ制御モジュール238は、試料気体又は高温に曝されない。
【００３２】
流体マルチプレクサの動作の例をキャピラリーカラム228、229、231及び検出器528、536を利用して記載する。流体マルチプレクサ上の位置1が選択されると、流体マルチプレクサは、流体管516を除いて、全ての流体管に遮断流れを供給する。これにより、試料の第1の流れは第1のカラム228に導かれ、流体管529を介して第1の検出器528に導かれる。清浄な流体が、マルチプレクサの他の全ての位置に導かれる。この例では、導管518及びカラム229からの清浄な流体の流れが、検出器528に入る前に、カラム228からの試料を含む流れと組み合わされるが、検出器528からの何らかの応答を引き起こすことは起こり得ない。流体マルチプレクサ上の位置2が選択されると、流体マルチプレクサは、流体管518を除いて、全ての流体管に遮断流れを供給する。これにより、試料の第1の流れは、流体管529を介して第1の検出器528に導かれる。清浄な流体が、マルチプレクサの他の全ての位置に導かれる。この例では、カラム228及びカラム229からの清浄な流体の流れが、検出器528に入る前に、流体管518からの試料を含む流れと組み合わされるが、検出器528からの何らかの応答を引き起こすことは起こり得ない。
【００３３】
流体マルチプレクサ上の位置3が選択されると、流体マルチプレクサは、流体管522を除いて、全ての流体管に遮断流れを供給する。これにより、試料の第1の流れは第2のカラム229に導かれ、さらに流体管529を介して第1の検出器528に導かれる。清浄な流体が、マルチプレクサの他の全ての位置に導かれる。この例では、導管518及びカラム228からの清浄な流体の流れが、検出器528に入る前に、カラム229からの試料を含む流れと組み合わされるが、検出器528からの何らかの応答を引き起こすことは起こり得ない。流体マルチプレクサ上の位置4が選択されると、流体マルチプレクサは、流体管524を除いて、全ての流体管に遮断流れを供給する。これにより、試料の第1の流れは、流体管532を介して第2の検出器536に導かれる。清浄な流体が、マルチプレクサの他の全ての位置に導かれる。この例では、カラム231からの清浄な流体の流れが、検出器536に入る前に、流体管524からの試料を含む流れと組み合わされるが、検出器536からの何らかの応答を引き起こすことは起こり得ない。
【００３４】
流体マルチプレクサ上の位置5が選択されると、流体マルチプレクサは、流体管526を除いて、全ての流体管に遮断流れを供給する。これにより、試料の第1の流れは第3のカラム231に導かれ、さらに流体管532を介して第2の検出器536に導かれる。清浄な流体が、マルチプレクサの他の全ての位置に導かれる。この例では、導管524からの清浄な流体の流れが、検出器536に入る前に、カラム231からの試料を含む流れと組み合わされるが、検出器536からの何らかの応答を引き起こすことは起こり得ない。
【００３５】
検出器528及び526からの信号は、プロッターにより機械的に記録され、及び/又は表示され、及び/又はデジタル処理で格納され、分析的な処理の記録534をもたらす。
【００３６】
図6は、図3の制御処理装置600の実施形態を示すブロック図である。制御処理装置600を、図5のクロマトグラフ500の動作を制御する制御処理装置に基づく任意のコンピュータとすることができる。さらに、制御処理装置600をクロマトグラフ500の内部に又は外部に置くことができる。流体マルチプレクサを制御する方法は、ハードウェア、ソフトウェア、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせにおいて実施される。ハードウェアにおいて実施する場合、流体マルチプレクサを制御する方法を、特殊なハードウェア要素及び論理を利用して実施することができる。流体マルチプレクサを制御する方法をソフトウェアにおいて部分的に実施する場合、ソフトウェアの部分は、分析装置の種々の動作状況を制御し、分析装置を介する流体の流れを制御するのに利用可能である。ソフトウェアをメモリに格納し、適切な演算実行システム（マイクロプロセッサ）により実施することができる。流体マルチプレクサを制御する方法のハードウェア実施は、以下に示す当業界で公知の技術の何れか、又は組み合わせを含む。その技術とは、分離した電子構成要素、データ信号に依存する論理機能を実施するための論理ゲートを有する分離した論理回路（単数又は複数）、適切な論理ゲートを有する特定用途向け集積回路、プログラム可能なゲートアレイ（PGA）（単数又は複数）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）などである。
【００３７】
流体マルチプレクサを制御する方法のためのソフトウェアは、論理機能を実施するための実行可能な命令の順序付けられたリストからなり、コンピュータに基づくシステム、処理装置を含むシステム、命令実行システム、装置、デバイスからの命令をフェッチしてその命令を実行可能な他のシステムのような命令実行システム、装置、デバイスにより、又はそのような命令実行システム、装置、デバイスと関連して利用される任意のコンピュータ可読媒体において具現化することができる。
【００３８】
本明細書の文脈において、「コンピュータ可読媒体」は、命令実行システム、装置、デバイスにより、又はそのような命令実行システム、装置、デバイスと関連して利用されるプログラムを収納し、格納し、伝達し、伝え、運ぶことができる任意の手段とすることができる。例えば、コンピュータ可読媒体を、制限するのではないが、電子の、磁気の、光学の、赤外の、半導体のシステム、装置、デバイス、伝搬媒体とすることができる。コンピュータ可読媒体のより特別な例（網羅するリストではなく）は以下のものを含む。それらは、１つ又はそれ以上のワイヤを有する電気的接続（電子の）、携帯用コンピュータのディスケット（磁気の）、ランダムアクセスメモリ（RAM）、読み出し専用メモリ（ROM）、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（EPROM又はフラッシュメモリ）（磁気の）、光ファイバ（光学の）、携帯用コンパクトディスク読み出し専用メモリ（CDROM）（光学の）である。プログラムを、例えば紙又は他の媒体の光学的な走査により、プログラムを電子的に獲得し、さらに機械語に翻訳し、解釈し、さもなければ、必要であれば適する仕方で処理し、さらにコンピュータメモリに格納することができるので、コンピュータ可読媒体を、プログラムが印刷されている紙又は他の適する媒体とさえもできることに注意されたい。
【００３９】
制御処理装置600は、バス606を介して連絡される処理装置602、メモリ610、入出力（I/O）インタフェース608、電源616、機器インタフェース604からなる。バス606は、単一バスとして示しているが、制御処理装置600内の要素の間で必要に応じて複数のバスを利用して実施することができる。
【００４０】
処理装置602及びメモリ610は、制御処理装置600に関する単一の時期、処理、格納機能をもたらす。I/Oインタフェースは、概して、制御処理装置600に関連した入力及び出力機構からなる。例えば、I/Oインタフェース608は、キーボード、マウス、スタイラス、ポインタ、他の入力機構からなる。I/Oインタフェース608の出力部分は、ディスプレイ、プリンタ、他の出力機構からなる。機器インタフェース604は、制御処理装置600をクロマトグラフ500と連結し、それらの要素間の通信及び制御を可能とするのに利用されるハードウェア及びソフトウェアからなる。電源616は、直流（DC）又は交流（AC）電源からなる。
【００４１】
メモリ610は、機器動作システムソフトウェア614及び流れ制御ソフトウェア650からなる。機器動作システムソフトウェア614は、クロマトグラフ500の動作を制御するための命令及び実行コードからなる。一例では、機器動作システムソフトウェア614を、独自仕様の動作システムとすることができる。流れ制御ソフトウェア650は、機器動作システムソフトウェア614と一体化することができる、又は機器動作システムソフトウェア614とは無関係に実行可能な別個のソフトウェアモジュールである。
【００４２】
流れ制御ソフトウェア650は、クロマトグラフ500のユーザがクロマトグラフ500の流体マルチプレクサ200又は400の動作を自動で及び独立して制御することを可能とするように起動される。実施例において、流れ制御ソフトウェア650は、分析装置内の構成要素の物理的な要素（クロマトグラフのカラムの長さ及び内径のような）、ユーザが１つ又はそれより多い流体管内で所望の流れを維持するのを可能とするための搬送ガスの要素によりプログラムされる。さらに、流れ制御ソフトウェア650は、時間とともに、又は分析ごとに変化するクロマトグラフの物理的な設備の特定の要素の等しい、正確な及び再現可能な分析を可能とする。例えば、クロマトグラフのカラムの１つの変化が、システム内の流体流れを変えることがある。新しいカラムの物理的な要素、例えば長さ及び内径が、流れ制御ソフトウェア650に入力され、それによって、１つ又はそれより多い構成要素が変更された場合でさえも、複雑な分析を再現することができるように、入口及び出口の圧力を調節することができる。
【００４３】
他の実施形態では、流れ制御ソフトウェア650を方法変換と称されるものに対して利用することができる。方法変換は分析方法の要素を変更することを指す。一例は、分析速度の倍加である。クロマトグラフの構成要素の物理的な要素の全てを知ることによって、温度及び所望の流体流れを知ることによって、流れ制御ソフトウェア650は種々の流体管の入口及び出口の圧力を設定し、それによって分析の速度を、試料の成分の保持比を維持しながら、正確に倍加することができる。
【００４４】
他の実施例では、流れ制御ソフトウェア650は、クロマトグラフのカラムの入口の圧力を調節し、それによって間隙時間（間隙時間とは保持されない物質がカラムを横切るのに必要とする時間である）が、予測どおりの保持時間で、ピークがカラムから溶出することを確実とする以前の方法と同様とすることができる。
【００４５】
図7は、複数のキャピラリーカラムを有するクロマトグラフ分析に適用されるような流体マルチプレクサの実施形態の動作を示す流れ図である。しかしながら、流体マルチプレクサの原理は、多くの異なる目標に対して流体の流れを向けることが望まれる他の流体システムに適用される。流れ図の区画は、示す順で、示す順から外れて実施することができ、あるいは平衡して実施することができる。区画702では、第1の流れが連結管に導かれる。この例では、第1の流れを、上記したような、準備され、連結管210に導かれる試料気体とすることができる。区画704では、清浄な搬送ガスからなる遮断流れが、連結管210の流体接続点の１つを除いた全てに対して供給される。区画706では、遮断流れが、遮断流れの流れない流体接続点に第1の流れを導く。区画708では、第1の流れが、この例ではキャピラリーカラム234である所望の目標に供給される。区画712では、流れ経路の変更が望まれるのであれば、遮断流れの少なくとも１つの動作を中断し、少なくとも１つの動作していない遮断流れを動作させ、第1の流れを選択された第2の流体管に切り換える。
【００４６】
本発明の例示的な実施形態を理解するために、上記詳細に説明したが、不必要な制限がその詳細な説明から理解されるべきではなく、添付の特許請求の範囲の記載及びその等価のものから逸脱することなく、当業者には変更が明らかである。他の装置で本明細書で記載した流体マルチプレクサを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】「ディーンズスイッチ」と呼ばれる従来技術のフロースイッチ装置を概念的に示す概略図である。
【図２】キャピラリーカラムガスクロマトグラフ用の流体マルチプレクサの実施形態を示す概略図である。
【図３】図２の連結管の断面を示す概略図である。
【図４Ａ】流体マルチプレクサの代替的な実施形態を示す概略図である。
【図４Ｂ】三層の連結管を示す概略図である。
【図５】流体マルチプレクサが実装される１つの可能な装置である簡略化されたガスクロマトグラフを示すブロック図である。
【図６】図３の制御処理装置の実施形態を示すブロック図である。
【図７】複数のキャピラリーカラムを有するクロマトグラフ分析に適用されるような流体マルチプレクサの一実施形態の動作を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００４８】
２００      流体マルチプレクサ
２０４      注入口電子空気圧式制御要素
２０６      接続部
２０７      注入口
２０９      導管
２１０      連結管
２１１      第1の入力
２１２、２１４、２１６、２１７、２１８      制御流体接続点
２１９、２２１、２２２、２２４、２２６、２２７      流体管
２２８、２２９、２３１、２３２、２３４      キャピラリーカラム
２３３      主流体の流れ
２３６      補助的なEPC要素
２３８      流れ制御モジュール
２３９、２４１、２４２、２４４、２４６      遮断流れ経路
２４７、２４８、２４９、２５１、２５２      導管
２６２、２６４、２６６、２６７、２６８      流体接続点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
2008275601.tif 000009
【図７】
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