考虑到偏离理想行为的流体设备之间的方法转化的制作方法

专利名称：考虑到偏离理想行为的流体设备之间的方法转化的制作方法
技术领域：
本发明涉及流体设备的操作。为了测定任何种类的物理参数，人们使用流体设备来执行各种测量任务。每一种 流体设备都可以有设备专用指令的专用驱动程序。程序软件允许用户设计流体设备的操作 模式。作为该设计的结果，可以根据所设计的操作模式来操作流体设备。更具体地，在液相色谱中，可以通过柱(包含能分离流体分析物不同组分的物质) 将流体分析物泵入。这样的物质(也称为珠粒)可以填充在可与其他元件(例如控制单元、 含有样品和/或缓冲剂的容器)相连的柱形管内。在柱的上游，流体分析物被载入液相色 谱仪。控制器控制着泵入液相色谱仪的流体的量，还控制着可与流体分析物相互作用的溶 剂的组成和时间依赖性。该溶剂可以是不同组分的混合物。为了之后的混合而供应这些成 分正是由液相色谱仪的操作员所设计的操作的实例。John W. Dolan, "Dwell Volume Revisited" (LCGC North America. 24 No. 5, 2006年5月，458页-466页)表明系统的滞后体积(dwell volume)对液相色谱的保留时 间和分辨率的实际影响是不可小觑的。不幸的是很多色谱工作者在开发和转换梯度LC法 时都忽视了滞后体积的因素。但即使是考虑到这点，也将是一项乏味的任务，充满了陷阱和 制约。因此，流体设备的常规操作模式调整系统可能很繁冗费劲。

发明内容
本发明的目的是为流体设备提供一种可靠并且简单的操作模式调整系统。独立权 利要求记载的技术方案实现了该目的。从属权利要求记载的技术方案示出了进一步的实施 方式。根据一个典型的实施方式，为了从第一流体设备配置(例如液相色谱仪的第一个 结构)到第二流体设备配置(例如液相色谱仪的第二个结构)形成(特别是转换)操作模 式而提供了一台装置(例如计算机或工作站)，其中第一流体设备具有代表第一流体设备 理想行为的第一目标操作模式和代表第一流体设备实际行为的第一真实操作模式，其中第 二流体设备具有代表第二流体设备理想行为的第二目标操作模式和代表第二流体设备实 际行为的第二真实操作模式，该装置包含基于第一目标操作模式和基于第一流体设备配 置已知的参数化信息，适于测定第一真实操作模式的第一测定单元(例如处理器)；以及基 于已测的第一真实操作模式和基于第二流体设备配置已知的参数化信息，适于测定第二目 标操作模式的第二测定单元(例如处理器)。根据另一个典型的实施方式，提供了一种方法，即从第一流体设备或第一流体设 备配置到第二流体设备或第二流体设备配置形成操作模式的方法，其中第一流体设备具有 代表第一流体设备理想行为的第一目标操作模式和代表第一流体设备或配置实际行为的 第一真实操作模式，其中第二流体设备具有代表第二流体设备理想行为的第二目标操作模 式和代表第二流体设备或配置实际行为的第二真实操作模式，该方法包含基于第一目标 操作模式和基于第一流体设备已知的参数化信息测定第一真实操作模式，以及基于已测的第一真实操作模式和基于第二流体设备已知的参数化信息测定第二目标操作模式。根据本发明另一个典型的实施方式，提供了软件程序或软件产品(优选存储在数 据载体中)，当在数据处理系统(例如计算机)中运行时，用于控制或执行具有上述特征的 方法。本发明的实施方式可以由一个或更多个合适的软件程序来部分或全部实现或支 持，所述软件程序可以由任何种类的数据载体存储或另外提供，可以在任何合适的数据处 理单元中执行或由任何合适的数据处理单元来执行。软件程序可以优选应用在测量管理方 面。根据本发明的实施方式，测量管理方案可以通过计算机程序(即通过软件)来完成或者 辅助，或通过使用一个或更多个优化的专用电子电路(即通过硬件)，或通过混合形式(即 通过软件部分和硬件构件)来完成或者辅助。术语“操作模式”可特指规定流体设备如何操作或运行的工作流程、算法或一组 操作参数。因此，操作模式可包含整套数据，当其应用在流体设备时，规定了该流体设备的 专用操作。例如，操作模式可规定下列过程通过流体设备分离流体不同组分的过程(例 如如何运行液相色谱、气相色谱或凝胶电泳实验的方法)；分析药物的过程(例如在液相色 谱和质谱联用的设备中，可以研究药物在人体内的新陈代谢)；诊断过程(例如基于对样品 的分析诊断出具体的生理条件)；需要官方批准的过程(例如由FDA(美国食品和药物管理 局)批准的过程)；冲洗设备的过程(例如根据算法，为了消除之前研究的流体的痕迹而提 供洗脱液，从而抑制了不期望的串扰或沾污)；流体设备溶剂的选择(例如为该溶剂选择多 种组分以及它们的相对浓度等)；向流体设备施加浓度梯度(例如使用色谱柱进行液相色 谱分析)和/或为流体设备选择操作温度(和/或其他物理参数，例如压力)的过程。操 作模式可以为流体设备规定一系列指令来操作流体设备。所述的一系列指令足以按照预期 方案来运行流体设备。术语“目标操作模式”可以特指用户想要得到的操作模式，即理想操作模式。与此 相对比，“真实操作模式”可指在实践中，当在其真实配置下运行流体设备时实际所得到的 操作模式，因此由于操作流体设备或配置时所出现的现实世界(real world)效应或寄生效 应，使得真实操作模式可能偏离理想操作模式。这些效应可能涉及流体管道的非零死体积、 形状及其混合行为，涉及由于流体和其周围管道的壁之间的摩擦所产生的温度剖面和速度 剖面等。对于设备的精确操作来说，根据典型的实施方式，目标操作模式和真实操作模式之 间的差异可以被考虑在内。例如，液相色谱仪的滞后体积所产生的效应可能导致目标操作 模式和真实操作模式之间的差异。术语流体设备的“已知的参数化信息”可以特指流体设备事先已知(例如存储在 数据库中)的一组技术参数。这些物理性能可以包含输送特征(例如可以包含诸如体积参 数和尺寸参数)、物理参量(诸如压力和温度)的值和/或物理效应(例如根据海根-波歇 尔定律(Hagen-Poiseulle law)，可以在流体管道中的摩擦模型中模拟摩擦效应)。更具体 地，参数化信息可以考虑流体设备的尺寸(例如流体管道的尺寸)、流体设备中流体管道的 体积(例如死体积)、流体设备的泵性能(例如泵功率和/或泵流量)、操作流体设备时的 延迟参数(例如开启流体设备后的延迟时间)、操作流体设备时的摩擦参数(例如流经管道 的流体与流体管道的壁之间的摩擦特性)、流体设备的冲洗性能(特别是与操作流体设备 之前或在二次连续操作之间的设备冲洗相关的性能)和/或流体样品中不同组分间的配合(例如施加在色谱柱上梯度性能，该色谱柱例如可以与目的地相连)。因此，流体设备的参 数化信息可以指一组参数值，该参数值通过多个参数或函数代表或规定了物理效应作为计 算机模型的基础。此外或可替换地，经验提取的转换函数可用于描述实际配置中流体设备 的实际系统行为。术语“流体设备”可以特指任何涉及流体输送、流体分析或流体处理的装置。流体 可以指液体、气体或液体和气体的组合物，并且可选地还包含固体颗粒，例如形成凝胶或乳 液。所述流体可包含流体溶剂和/或待分析的流体样品。流体设备的实例是化学分析设备、 生命科学仪器或任何其他生化分析系统(例如分离样品不同组分的分离设备，特别是液相 色谱仪)。根据一个典型的实施方式，方法或操作模式可以从一个技术系统转换到另一个技 术系统，更具体地从一个流体设备转换到另一个流体设备，或者从一个流体设备的第一配 置转换到第二配置中。例如在下列情况下其中第一流体设备是已认证的(例如通过诸如 FDA的官方授权)，已认证的方法向另一个待认证的装置的转换与设计一个全新的方法或 全部手动地修改该方法相比，可以需要更少的努力。因此，过去已证明成功的方法可以通 过更少的开发计划和认证计划而转换到另一个类似的机器中。所以，一个典型的实施方式 提供了从旧一代机器向现代新式机器进行方法转换的系统，其包含在第一目标操作模式和 在旧机器的第一真实操作模式下的旧机器配置的基础上的计算。第一真实操作模式可以描 述当根据第一目标操作模式在真实的物理环境或条件下操旧机器作时，旧机器实际上表 现如何。然后，可以在旧机器的真实操作模式和新机器的配置的基础上估计新机器的理想 操作模式。特别地，对于分离设备来说，这样可以确定新机器与旧机器的操作兼容性，并且 可以通过合理的努力为新机器设计方法。特别地，后一过程(即在旧机器的真实操作模式 和新机器的配置的基础上得到新机器的目标操作模式)可以通过进行数值拟合算法(如果 需要可以用迭代方式)来完成。因此，根据另一个标准最小二乘法拟合或最佳拟合可以视 为新的操作模式。已认证方法的这种转换可能特别有利于制药工业，其中为了药物分析和 /或进行诊断而提供药物。因此，这样的实施方式(特别是证实后)可能有助于批准目的、 质量控制和可再现性。其次，将说明仪器的另一个典型的实施方式。但是，这些实施方式也适用于方法、 软件程序和软件产品。装置可以适于从第一流体设备向第二流体设备转换操作模式。因此，第一流体设 备已确定的操作模式(例如液相色谱法)也可以转换到第二流体设备，可以根据第二流体 设备的具体需要来调整该方法。方法转换可以包括考虑第一和第二流体设备的滞后体积。 滞后体积可以指从溶剂的混合点到溶剂到达柱入口间的系统体积。滞后体积可能在每一 轮梯度运行的开始时产生无意的等梯度保留。当转换梯度方法时，需要考虑LC系统中滞后 体积的差异。保留时间可能随两个单独系统或配置的滞后时间(冲洗滞后体积所消耗的时 间)的差异而改变，并且色谱图中最早峰在峰间距和保留时间方面经常显示出差异。第一流体设备和第二流体设备都可以用相同的第一部分来提供同样的功能，并且 可以具有第二部分，该第二部分使第一流体设备提供不同于第二流体设备的功能。方法转 换过程中的挑战便是第二部件的调整，而与第一部件有关的方法部分不需要为了方法转换 而变化。
操作模式可以规定各个流体设备处理流体的过程。因此，操作模式可以包含一组 操作流体设备的指令，这样可以用专门方法来处理溶剂和/或流体样品。目标操作模式可以为各个流体设备规定一个指令序列来操作各个流体设备。因 此，目标操作模式可以假设理想条件(例如死体积为零)并且表示当没有现实世界效应的 干扰时如何进行分析。或者目标操作模式可以仅仅表示在源目的地的性能表现，同时测量 本身依赖在源目的地处(例如在分析柱的上端)的性能表现。与此相对比，通过各个流体设备执行一个指令序列来操作时，真实操作模式可以 规定各个流体设备的实际行为。假设理想的设备和考虑现实世界效应的设备之间的不同之 处在真实操作模式和目标操作模式的差异中显现。为了在理想操作模式的基础上计算真实 操作模式的行为，值得推荐的是通过流体设备的参数化信息和指定参数值，用具体的方法 对流体设备建模，这样便可以用现实方法模拟具体的设备。可替换地或组合地，可以考虑转 换函数，它代表了操作中的流体设备在压缩的数学形式中的行为。真实操作模式可以规定各个流体设备执行规定的指令序列时处理流体的真实过 程。因此，依照源目的地处的目标操作模式为流体设备提供流体(例如溶剂组分)时，目标 目的地处在实践中的实际结果便可描述为真实操作模式。第一测定单元可以适于用圆滑的曲线部分来替换第一目标操作模式的直的曲线 段(即直线)和成角度的曲线段(即两条直线沿不同方向排列并且具有一个共同点，从而 围成一个角)中的一个。可能出现展宽效应或流体样品分子的速度剖面(例如可能由流体 样品的个别组分与流体管道的摩擦所导致)。在实际的物理实验中，这些效应可能导致曲线 段(在理论或设计实验时，显示为多个相连的直的曲线段)的圆滑。因此，根据过程的物理 模型或一个或更多个自然法则所产生的效应，当装置显示混合物实际的时间依赖性时，可 能表现为一条圆滑的曲线。这样可以为用户提供所述装置在实际条件中的真实印象。更特别地，第一测定单元可以适于根据与直的曲线段或成角度的曲线段相关的过 程的物理模型来进行替换。因此，为了将计算曲线可视地显示给用户，可以将模型化的流体 设备中的物理过程考虑在内。在用数学转换函数代表物理行为的情况下，第一测定单元可 以适于根据与直的曲线段或成角度的曲线段相关的过程的物理模型来进行替换。因此，为 了将计算曲线可视地显示给用户，可以考虑转换函数或者一组转换函数。第一测定单元可以适于通过计算Bezier曲线来进行替换。Bezier曲线可以表示 为参数曲线(其通常可以推广为更高的维度，也可以表示为Bezier曲面)，作为模拟光滑的 自然曲线(可以无限缩放)的工具。这样的曲线可以适当地反映出流体设备的物理性能并 且允许进行仿射变换，例如在Bezier曲线上转换、缩放和旋转。第一测定单元和/或第二测定单元可以适于通过模型化(基于各个流体设备的物 理学和所进行的过程)来进行各自的测定。这样的物理模型可以是数学模拟，例如通过分 析法、数值法和/或现象法和/或经验提取的转换函数。考虑到这些物理过程便可以提高 装置所进行的方法转换的准确性。测定单元可以适于通过模拟流体设备中所进行的过程来进行测定。在输入数据参 数的基础上进行模拟可以准确地将影响仪器的参数考虑在内，从而得到可靠的结果。测定单元可以适于考虑自然法则后进行测定。例如，装置可以将流体动力学的公 认定律考虑在内。
装置可以另外包含一个第三测定单元，第三测定单元适于基于第二目标操作模式 和基于第二流体设备已知的参数化信息来测定第二流体设备操作时的第二真实操作模式。 作为方法转换的结果，为第二流体设备提出或建议目标操作模式之后，使用户理解第二流 体设备的目标操作模式在实践中看起来如何也是有帮助的。因此，换句话说，用户将看到第 二流体设备的配置或参数化信息在实际中如何影响目标曲线，例如延迟是什么样的和圆滑 的具体的曲线段是什么样的。为了更清楚，可以计算“差异”迹线，这将定量衡量第二真实 操作模式与第一真实操作模式的相匹配程度。第一流体设备可能涉及第一代产品，而第二流体设备可能涉及接替第一代产品的 第二代产品。第一代产品可能涉及这样的流体设备，即在根据第二代产品的设备引入市场 之前被投入公众市场被作为产品的流体设备。因此，第二流体设备可能涉及第一流体设备 的进一步发展，所以两代流体设备基本都可以提供相同的功能，第二流体设备仅仅在功能 的个别方面进行了修改。在这样的情况下，使用已经实践过或认证过的第一流体设备的操 作方法，但经过修改或修饰，来操作第二流体设备是合适的或至少是被认可的。装置可以包含适于在显示器(例如液晶显示器、阴极射线管、等离子显示器等)上 可视地显示出操作模式的用户界面。这样的用户界面可以包含输入单元(例如操纵杆、键 盘、按钮等)，从而允许用户向装置输入命令、数据和指令。输出单元也可以包含数据界面， 从而允许用户连接外围设备(例如流体设备或能够复制所述仪器的一系列计算参数的记 忆卡)。通过这样的用户界面，用户可以用常规方式来设计、存储和记录流体设备的操作方 法。用户界面可以适于将操作模式显示为曲线图。因此，通过二维或更多维的表现形 式，不同参数间的依赖关系便可以直观方式绘制，用这种方法用户可以得到操作(基于这 样的曲线图中所代表的操作)的时间依赖性的清晰印象。例如，该曲线图可以是二维坐标 系，其中时间沿横坐标标出，多组分混合物的单个组分可以沿纵坐标标出。该系统可以配置为图形用户界面(GUI)，图形用户界面可以表示为允许人们与电 子设备(例如计算机或手持式设备)相互配合的用户界面。与单纯的基于文本的界面、打 字式的命令符号或文本浏览相反，所述的GUI可以提供图标和目视指示器来充分地表现用 户可用的信息和功能。装置所建议的操作模式或“方法”可以表示分离方法的工艺流程，例如色谱操作方 法。这样的操作模式可以包含冲洗过程、溶剂选择、驱动梯度特征(使用色谱柱、进一步的 冲洗特征、选择的温度、流量和压力特征等来驱动梯度)。流体设备的参数化信息或配置可以包含流速(单位时间的体积)、泵的条件、泵的 内部体积、流体管道的寄生体积或混合行为、温度压力的关系、延迟时间以及泵的上升时间等。设备可以适于处理显示为二维的数据集，更具体是适于处理测量控制曲线。可以 为测量装置(例如化学分析单元、生命科学仪器或任何其他技术装置)提供这样的测量控 制曲线。调整这样的测量控制数据以便在目标目的地处形成预先确定的真实操作模式，这 样的做法在传统上可能是一个挑战，但根据本发明一个典型的实施方式的直观用户界面明 显地可以将其简化。所确定的多维数据集也可以显示为曲线图。曲线图可以表示为与坐标系统的不同轴相对应的不同参数有关的二维或三维空间，例如沿着笛卡尔(Cartesian)坐标系统的横 坐标和纵坐标标记的两个参数。所述曲线图可以是连续的、断续的或一组间隔的点。因此， 曲线图可以是连续的测量控制曲线，曲线中每个位置都可以微分。但是，根据一个典型的实 施方式，可以设计出至少有一个位置不可以微分的断续曲线图。曲线图还可以由多个孤立 和间隔的点简单形成。流体设备可以包含至少一个下列仪器传感器，用于测试待测设备或物质的实验 设备，用于化学分析、生物分析和/或药物分析的仪器，适于分离流体各组分的流体分离系 统，电泳装置，毛细管电泳仪，凝胶电泳仪，毛细管电色谱仪，液相色谱仪，气相色谱仪，电测 量仪和质谱装置。因此，根据实施方式的流体设备的典型应用领域是气相色谱、质谱、紫外 光谱、光谱学、红外光谱、液相色谱和毛细管电泳分析或生物分析。更普遍地，根据实施方 式的设备可以与分析设备(用于化学分析、生物分析和/或药物分析)结合使用或单独使 用。所述的分析系统可以是流体分离设备、气相或液相色谱仪、电泳系统、毛细管电色谱系 统或类似的。在装置实现为化学分析、生物分析和/或药物分析的设备时，如(蛋白质)提 纯、电泳研究、流体分离或色谱研究等功能便可以通过分析设备来实现。流体设备的实例是 Agilent Technologies 1100 系列液相色谱(LC)仪。


通过下面结合附图对于实施方式的更详细的描述，本发明的实施方式的其他目的 和许多附带的优点将被容易地了解和更好地理解。基本上或功能上相等或相似的特征由相 同的附图标号指代。图1示出了例如用于高效液相色谱(HPLC)的根据本发明实施方式的液体分离系统。图2示出了根据典型实施方式从第一流体设备向第二流体设备转换操作模式的 系统。图3示意性地示出了根据典型实施方式由第一流体设备向第二流体设备转换操 作模式的方法。图4示出了根据典型实施方式被考虑的流体设备的四元泵的泵配置。图5示出了图形用户界面，根据典型实施方式它使用户能够调整液相色谱仪的操 作方式。图6和图7示出了允许操作图形的图形用户界面的屏幕截图。图8示出了根据典型实施方式的图形用户界面为了根据物理效应编制操作模式 而显示的Bezier曲线。图9示出了可以用于进行方法转换的图形用户界面。附图中的图解是示意性的。现在更详细地参考附图，图1描绘了液体分离系统10的总体示意图。泵20 (作为 流动相驱动装置)驱动流动相通过包含固定相的分离装置30 (诸如色谱柱)。取样单元40 可被设置在泵20和分离装置30之间，以将样品流体引入到流动相中。分离装置30的固定 相适于分离样品液体中的化合物。检测器50被设置用于检测样品流体中的经分离的化合 物。分级(fractionating)单元60可被设置用于输出样品流体的经分离的化合物。
数据处理单元70可以是PC或工作站，其可以被联接(如虚线箭头所示)到液体分 离系统10中的一个或多个装置上，以便接收信息和/或控制操作。例如，数据处理单元70 可以控制泵20的操作(例如设置控制参数)并且从其接收关于实际工作状态的信息(诸 如泵20出口处的输出压力、流率等)。数据处理单元70还可以控制取样单元的操作(例如 控制进样量、控制样品注入或将样品注入与泵20的操作状态同步)。分离装置30也可以由 数据处理单元70控制(例如选择具体的流路或柱，设定操作温度等)，并且回过头来将信 息(例如工作状态)发送到数据处理单元70。因此，检测器50可以由数据处理单元70控 制，并且将信息(例如关于所检测到的样品化合物)发送到数据处理单元70。数据处理单 元70也可以控制分级单元60的操作(例如结合从检测器50接收的数据)，并且往回提供 数据。下面将参考附图2，根据典型实施方式说明用于转换流体设备10的操作模式(例 如可能已认证的流体设备(图中未示)的液相色谱法)的装置200(可以是数据处理单元 70或可以为数据处理单元70提供控制命令)。在该图中，由装置200模拟或控制的流体设备10能够使溶剂的多种组分在流体设 备10的源位置(在此处例如通过管形瓶(图中未示)供应溶剂的各个组分)处混合。由 一个或更多个泵20所支持的流体设备10将各溶剂组分的混合物运送至目标位置(例如色 谱柱30的入口)。这一过程可以代表即将为流体设备10转换的LC方法的至少部分。装置200包含输入/输出单元208，通过此单元用户可以将数据210输入系统。输 入数据210可以包含控制装置200性能表现的指令，还可以附加地或可替换地包含用于分 析或设计已认证的流体设备性能表现的数据参数。更具体地，所述已认证的流体设备或第 一流体设备特征为在实际的LC分析期间代表第一流体设备理想行为的第一目标操作模 式和代表第一流体设备实际行为的第一真实操作模式。类似地，在第二流体设备10中，代 表第二流体设备10理想行为的第二目标操作模式和代表第二流体设备10实际行为的第二 真实操作模式之间可能存在差异。为装置200的第一测定单元202所提供的输入数据210表示第一流体设备的第一 目标操作模式和已知的参数化信息(或配置)。在该数据的基础上，第一测定单元202可以 确定第一流体设备的第一真实操作模式。图3描绘了与该测定有关的过程。附图数字300表示第一流体设备的第一目标操 作模式。因为这是一个理想操作模式，所以显示的特征为溶剂组分的浓度随时间线性增加， 一段时间间隔后该浓度变为常数。这些信息与第一流体设备的已知参数化信息302(即表 示第一流体设备物理性能的数据集)相结合，便可以使第一测定单元202得到第一真实操 作模式304。由于流体流道的物理拉伸(即由于流体设备的滞后体积)所产生的延迟效应 导致了曲线300和304之间的差异。除此之外，遍及流体管道的速度和温度剖面所产生的 展宽效应导致成角度的曲线300变圆滑。因此，由第一流体设备所代表的技术系统模型与 第一目标操作模式300相结合可以使第一测定单元202得到第一真实操作模式304。回到图2，装置200进一步包含适于基于第一流体设备已测定的第一真实操作模 式304和基于第二流体设备306的已知参数化信息，来测定第二流体设备的第二目标操作 模式312的第二测定单元204。因此，可选地考虑到第一目标操作模式300和/或第一已知 的参数化信息302，可以计算出或至少估算出第二流体设备的第二目标操作模式312。考虑到由于第一流体设备的已知配置所产生的操作模式的真实特征，第二流体设备的目标操作 模式和真实操作模式也可能出现类似的差异。因此，通过进行合理的假设、进行数值分析、 制定流体设备的物理模型、包含迭代方法、使用人工智能的元素(例如神经式网络和/或模 糊逻辑)等，在上述数据和假设的基础上可以为系统计算出或至少估算出第二流体设备的 第二目标操作模式312。这样可以从第一流体设备到第二流体设备进行方法转换。装置200的第三测定单元206适于基于第二目标操作模式312和基于第二流体设 备306的已知参数化信息，来测定操作中的第二流体设备的第二真实模式314。该任务可以 通过下列方法类似的方法进行在第一目标操作模式300和第一流体设备的第一已知的配 置302的基础上计算第一真实操作模式304的方法。为了进行这些计算，测定单元202、204、206(可以实现为一台共用的处理器或不 同的处理器)可以使用流体设备已知的参数化信息或配置。这些数据可以从数据库212(例 如存储器，诸如硬盘)中得到，数据库212与测定单元202、204、206进行双向数据交换通信 214。数据库212可以存储指示流体设备的操作或技术规范的数据。数据库也可以与输入 /输出单元208进行双向数据交换通信216，从而允许用户从数据库212中下载数据，或者 允许用户通过输入/输出单元208将有关测量设备的数据存储在数据库212中。可以向输入/输出单元208提供表示所得的第二流体设备的第二目标操作模式 312的输出数据218(如果需要，和附加的数据)从而直观显示等。可以从图2进一步得到，额外地或可替换地，对于向输入/输出单元208所提供的 数据218来说，测定单元202、204、206还可以将数据218作为控制数据提供给与之相连的 流体设备220，用来相应地驱动该流体设备。该流体设备可以是第一和第二流体设备中的一 个。因此，当测定单元202、204、206已经测定了流体设备220的操作所需的参数时，通过这 种方法进行了用户所规定的期望方法，数据218便可以直接被用作控制参数来相应地操作 流体设备220。图4示出了流体设备的泵系统400。在第一源位置402，供应了溶剂的第一组分A。在第二源位置404，供应了第二组 分B。在第三源位置406，供应了溶剂的第三组分C。在第四源位置408，供应了第四组分D。 在向混合单元或T型构件414供应组分A和B之前，先向第一泵410供应组分A和B，随后 供应给第二泵412。源位置406和408处所供应的组分在被供应给混合单元414之前，通过 第三泵416和第四泵418泵入。包含至少一部分组分A、B、C和D的混合物的混合单元420 的输出可以表示为目标位置，在此处系统300与液相色谱分离柱(图中未示，但是组成方式 与图1的参考数字30类似)来进行随后的LC分析(例如确定柱30的梯度)。为了测定单元202、204、206中所进行的测定，在装置200中模拟系统400，用户可 以看到(例如在输入/输出单元208)在目标位置420(即向色谱柱30供应溶剂组合物的 位置)处哪一种浓度时间依赖性是所期望的。随后考虑到泵410、412、416、418的性能表现 以及图4中不同管道的内部体积，系统400管道内的温度和速度剖面或者计算表示不同物 质402、404、406、408如何(特别是什么时候和以多少量)被供应的数据后，系统将进行计 算。输入/输出单元208还可以为用户显示迹线(trace)，从而区别开源目的地010的入 口)处的期望目标时间依赖性和目标目的地(例如420)处的真实时间依赖性。因此，可以考虑用复杂的泵配置400为色谱柱30建立合适的梯度并且将相应的方法从一个LC设备转换到另一个，所述的复杂的泵配置400还可以是包含任何期望的η-三 元泵配置(例如堆叠的2-四元泵)的任意混合系统。图5示出了根据典型实施方式的图形用户界面500，通过该图形用户界面用户可 以监控(并且通过交互式来规定)所期望的时间顺序(即根据目标方法如何为目标位置 420提供不同组分Α、B、C、D的顺序)。图形用户界面500还显示下列曲线，即表示相应的 LC设备的配置(用相应的参数化信息来描述)如何影响实际实验中真实得到结果的曲线。图形用户界面500包含多个检验区502(每一个均可以由例如鼠标激活或失活)， 可以通过这些检验区来调整为了图表504中所显示的模拟的多个参数。例如，在具体的应 用中应该考虑溶剂A、B、C、D的哪一种组分可以被调整。在图表504中，随后绘制出多个曲 线图，这些曲线图显示相应溶剂浓度期望值和当在设备400中考虑实际效应时所得到的相 应实际值的曲线图。例如，图表504显示出表示系统400压力情况的压力曲线506。此外，图5目前的 情况为只有组分B和C与A混合，绘制了有关组分B的第一理想浓度曲线508。此外，还绘 制有关组分C的第二理想浓度曲线510。理想曲线508、510是成角度的，表示时间间隔之间 的相应部分的浓度线性增加，在时间间隔期间相应部分的浓度保持为常数。考虑了系统400 的配置512(即存储在数据库212中的物理设备400的技术参数)，得到与理想曲线508相 应的组分B的浓度的实际或真实曲线514。用同样的方式，绘制出与理想曲线510相应的组 分C的浓度剖面的实际情况的曲线516。例如，当根据曲线508调整供应给设备400的组分B的时间依赖性时，便在设备 400的目的地处得到曲线514。当根据相应源处的曲线510调整组分C的浓度时，便在目的 地处得到曲线516。因此，通过用户界面500，用户可以看到泵配置400如何影响影响组分 B和C的实际组成。随后，通过使用由鼠标所控制的鼠标指针530或类似的标识，用户可以 在图表504中操作各个曲线直至得到所期望的实际结果。根据典型的实施方式，用户可以显示和/或操作不同的曲线300、304、312、314。也 可以通过用户界面500输入和/或显示相应流体设备的参数化信息。图6示出了根据典型实施方式的用户界面的屏幕截图600，其举例说明了包含第 一组分A的流量604、第二组分B的流量606和第三控制参数608的图表602。与图7中所 示的屏幕截图700相对比可以看出，用户界面提供叠加每一个模块的图表的机会，从而可 以及时查看并修改图表。此外，为了在更高分辨率下查看，提供了缩放和滚动功能。图8中所示的屏幕截图1300显示出多条Bezier曲线1302，这是一种简单但准确 的方法，用来显示并允许对自由式程序变换的修改。设置很直观。结果控制可以塞在表格 中。工具使用简单。图8显示了用Bezier曲线1302来程序控制的组合物的百分含量的曲 线图。图9显示了进一步的屏幕截图1400，其表示使用Bezier曲线时方法转换功能是怎 样的。考虑到第一次和第二次执行中系统400的配置512后，计算组分B浓度的实际值 1402，同时要考虑流体设备的第一配置在源目的地处的第一目标操作模式508。该实际值 1402代表目标目的地处的真实操作模式。此外，可以建议组分B的具体浓度作为第二操作 模式(参见曲线1404)。在第二次执行中考虑了系统400的第二配置512，从实际值1402中得到第二操作模式1404。基本上，曲线1404代表了第二配置的系统400为了在目标目的 地处显示出与第一配置的系统400对第一操作模式508响应相同的性能表现所需的操作模 式。为了更加精确地控制所述曲线1404，可以将曲线段1406程序控制为Bezier曲线而不 是完全直的或成角度的曲线段。根据典型的实施方式存在可以被执行来模拟延迟体积(或是滞后体积、梯度体 积、过渡体积)的不同方法，目前认为所述这些体积是泵设备(例如泵系统400)所提供的 浓度的目标值与实际所得值之间差异的主要来源之一。滞后体积可以表示为流动相混合点到柱头之间的系统体积。不同的滞后体积可以 导致时间迁移(即流动相到达柱头的时间)。另外，滞后时间可以影响梯度形状(分散效 应、冲洗行为等)。因此，可能破坏程序化的梯度。即使具有相同的延迟体积，当冲洗行为不 同时，不同系统的谱图可能看起来也不同。滞后体积可能具有重大影响，特别是对于窄孔径 柱的应用(特别是与快速洗脱结合)。根据一个实施方式，可以通过John W. Dolan, "Dwell Volume Revisited”(LCGC North America. M卷，No. 5，2006年5月，458页-466页)中所公开的方法进行滞后体积 的测定。根据该文献，可以通过绘制梯度曲线主要部分的切线并延长基线与该切线相交来 测量滞后时间。从程序开始到该交叉点所需要的时间可以称为滞后时间。滞后时间与流速 相乘可以得到滞后体积。Dolan 2006中相应的公开通过引用结合于此。根据另一个典型的实施方式，滞后体积的计算可以在梯度(不是一个线性梯 度)的一个台阶上进行。在这样的实施方式中，延迟体积接近物理体积(当梯度开始碰 到柱时)。过渡体积反映了分散效应(即程序梯度被破坏的程度)。可以根据一个典 型的实施方式来完成滞后体积的计算，Hendriks等的“New practical algorithm for modeling retention times in gradient reversed—phase high-performance liquid chromatography", Journal of Chromatography A，1089 (2005)，193 页-202 页中公开了滞 后体积的计算。Hendriks 2005中相应的公开通过引用结合于此。需要指出的是术语“包含”不排除其他成分或特征，术语“一个”不排除复数。不 同实施方式中所描述的特征也可以相结合。还要指出的是权利要求中的附图标号不应该被 理解为限制了权利要求的范围。
权利要求
1.一种用于从第一流体设备到第二流体设备形成操作模式的装置000)，其中第一流 体设备具有代表第一流体设备理想行为的第一目标操作模式(300)和代表第一流体设备 实际行为的第一真实操作模式(304)，其中第二流体设备具有代表第二流体设备理想行为 的第二目标操作模式(312)和代表第二流体设备实际行为的第二真实操作模式(314)，所 述装置(200)包含第一测定单元002)，其适于基于第一目标操作模式(300)和基于第一流体设备已知 的参数化信息(302)来测定第一真实操作模式(304)；第二测定单元004)，其适于基于已测定的第一真实操作模式(304)和基于第二流体 设备已知的参数化信息(306)来测定第二目标操作模式(312)。
2.如权利要求1所述的装置000)，其中所述的装置(200)适于从第一流体设备到第 二流体设备转换操作模式。
3.如权利要求1或者前面任何一个权利要求所述的装置000)，其中所述的装置(200) 适于从已针对第一流体设备认可或证明的操作模式转换到第二流体设备。
4.如权利要求1或者前面任何一个权利要求所述的装置000)，其中所述的操作模式 规定了通过各个流体设备来处理流体的过程。
5.如权利要求4所述的装置000)，其中所述的操作模式规定了至少一个由下列过程 组成的组中的过程分离流体不同组分的过程、分析药物的过程、分析生物样品的过程、混 合不同流体的过程、诊断过程、需要官方批准的过程、需要官方认证的过程、冲洗各个流体 设备的过程、溶剂的选择、施加浓度梯度的过程以及操作温度的选择。
6.如权利要求1或前面任何一个权利要求所述的装置000)，其中所述目标操作模式 规定了提供给各个流体设备来操作各个流体设备的一个指令序列。
7.如权利要求1或前面任何一个权利要求所述的装置000)，其中所述真实操作模式 规定了向各个流体设备提供了用来操作各个流体设备的一个指令序列后，各个流体设备在 目标目的地的真实行为。
8.如前面任何一个权利要求所述的装置000)，其中所述真实操作模式规定了通过各 个流体设备执行规定的指令序列来处理流体的真实过程。
9.如权利要求6或前面任何一个权利要求所述的装置000)，其中所述真实操作模式 规定了 考虑到各个流体设备的各个参数化信息后，各个流体设备执行规定的指令序列时 各个流体设备处理流体的真实过程。
10.如权利要求1或前面任何一个权利要求所述的装置000)，其中所述的参数化信息 规定了各个流体设备的物理性能。
11.如前面任何一个权利要求所述的装置000)，其中所述的参数化信息规定了至少 一种由下列物理性能组成的组中的物理性能各个流体设备的尺寸、各个流体设备中流体 管道的体积、各个流体设备的泵性能、操作各个流体设备时的延迟参数、操作各个流体设备 时所产生的表示摩擦的摩擦参数、各个流体设备的冲洗性能以及各个流体设备中不同构件 的组合或配合。
12.如权利要求1或前面任何一个权利要求所述的装置000)，其中所述的第一测定单 元(202)适于用圆滑的曲线段来替换第一目标操作模式的直的曲线段和成角度的曲线段 中的一个。
13.如前面任何一个权利要求所述的装置(200)，其中所述的第一测定单元(202)适于 根据与直的曲线段或成角度的曲线段相关的过程的物理模型来进行替换。
14.如权利要求12或前面任何一个权利要求所述的装置(200)，其中至少一个测定单 元(202、204、206)适于通过计算Bezier曲线来进行替换。
15.如权利要求1或前面任何一个权利要求所述的装置(200)，其中第一测定单元 (202)和第二测定单元(204)中的至少一个适于通过模拟来进行各自的测定，所述的模拟 是基于物理学、各个流体设备中所进行的过程和/或基于经验提取的转换函数。
16.如权利要求1或前面任何一个权利要求所述的装置(200)，其中第一测定单元 (202)和第二测定单元(204)中的至少一个适于通过模拟物理性能或各个流体设备中所进 行的过程来进行各自的测定。
17.如权利要求1或前面任何一个权利要求所述的装置(200)，其中第一测定单元 (202)和第二测定单元(204)中的至少一个适于考虑自然法则后进行各自的测定。
18.如权利要求1或前面任何一个权利要求所述的装置(200)，其包含第三测定单元 (206)，所述第三测定单元(206)适于基于第二目标操作模式(312)和基于第二流体设备已 知的参数化信息(306)来测定第二流体设备操作中的第二真实操作模式(314)。
19.如权利要求18所述的装置(200)，其适于基于目标操作模式(300、312)而测定和/ 或显示第一和第二流体设备操作时的第一真实操作模式(304)和第二真实操作模式(314) 之间的差异，用来使第二流体设备操作性能表现合乎要求。
20.如权利要求1或前面任何一个权利要求所述的装置(200)，其包含适于通过显示设 备显示至少部分操作模式的用户界面008)。
21.如权利要求20所述的装置(200)，其中所述的用户界面(208)适于通过曲线图显 示至少部分操作模式。
22.如权利要求20或前面任何一个权利要求所述的装置(200)，其中所述的用户界面 (208)适于使用户能够操作至少一个操作模式。
23.如权利要求22所述的装置(200)，其中所述的用户界面(208)以及第一和第二测 定单元(202、204)适于通过用户操作至少一个操作模式来更新至少一个其他的操作模式。
24.如权利要求1或前面任何一个权利要求所述的装置(200)，其中所述的第一流体设 备或第二流体设备是由下列设组成的组中的一个适于分离流体混合物的流体分离设备， 流体提纯设备，测量设备，生命科学仪器，传感器，用于化学分析、生物分析和/或药物分析 的仪器，毛细管电泳仪，液相色谱仪，毛细管电色谱仪，HPLC设备，气相色谱仪和质谱仪。
25.如权利要求1或前面任何一个权利要求所述的装置(200)，其中所述第一流体设备 涉及第一代产品，而第二流体设备涉及接替第一代产品的第二代产品。
26.如权利要求1或前面任何一个权利要求所述的装置(200)，其中所述的操作模式是 色谱法。
27.一种用于从第一流体设备到第二流体设备形成操作模式的方法，其中第一流体设 备具有代表第一流体设备理想行为的第一目标操作模式(300)和代表第一流体设备实际 行为的第一真实操作模式(304)，其中第二流体设备具有代表第二流体设备理想行为的第 二目标操作模式(312)和代表第二流体设备实际行为的第二真实操作模式(314)，该方法 包含基于第一目标操作模式(300)和基于第一流体设备已知的参数化信息(302)来测定第 一真实操作模式(304)；基于已测的第一真实操作模式(304)和基于第二流体设备已知的参数化信息(306)来 测定第二目标操作模式(312)。
28. 一种软件程序或软件产品，其优选存储在数据载体中，当其在数据处理系统(200) (例如计算机)中运行时，用于控制或执行前面权利要求所述的方法。
全文摘要
一种用于从第一流体设备到第二流体设备形成操作模式的装置(200)，其中第一流体设备具有代表第一流体设备理想行为的第一目标操作模式(300)和代表第一流体设备实际行为的第一真实操作模式(304)，其中第二流体设备具有代表第二流体设备理想行为的第二目标操作模式(312)和代表第二流体设备实际行为的第二真实操作模式(314)，装置(200)包含基于第一目标操作模式(300)和基于第一流体设备已知的参数化信息(302)，适于测定第一真实操作模式的第一测定单元(202)；基于已测定的第一真实操作模式(304)和基于第二流体设备已知的参数化信息(306)，适于测定第二目标操作模式的第二测定单元(204)。
文档编号G01N30/86GK102150041SQ200880131036
公开日2011年8月10日 申请日期2008年9月8日 优先权日2008年9月8日
发明者克劳斯·威特, 埃尔文·里茨曼恩, 多米尼克·如夫, 赫伯特·安德尔 申请人:安捷伦科技有限公司