时间-阈值-峰斜率复合控制的自动馏分收集装置及应用的制作方法

本发明是一种适用于生物、化学、医学、制药等行业的样品纯化分离的自动化馏分收集装置，主要与制备液相色谱配合使用。由于制备液相色谱的高分离特性，它已经成为样品精细纯化分离的主要技术手段之一，应用领域非常广泛。作为制备液相色谱的辅助装置，馏分收集器是实现生产流程自动化的关键设备，其馏分收集的效果直接影响到最终产品的纯度、产率及成本。

本发明提出的自动馏分收集装置及控制系统首次采用了时间-阈值-峰斜率三因素复合控制策略，在馏分收集过程中可以有效消除保留时间漂移对收集效果的影响，其馏分收集效果优于目前的商品化馏分收集装置。

背景技术：

制备液相色谱具有分离能力强自动化程度高等优点，已经成为样品纯化分离的主要技术手段之一。作为制备液相色谱的辅助装置，馏分收集器是实现生产流程自动化的关键设备，负责对制备色谱分离的目标色谱峰(馏分)进行自动收集。

目前的商品化馏分收集器的收集策略基本是简单计时(保留时间)或按照液滴计数(保留体积)。在实际仪器操作过程中保留时间的漂移是难以避免的，如果目标色谱峰附近没有其它杂质峰，适当扩大馏分收集时间(体积)范围可以部分消除保留时间漂移对馏分收集的影响；但一般情况下目标色谱峰前后附近有杂质峰存在，这时如果扩大时间收集范围就可能会严重降低产品纯度，而缩小收集范围则会降低产率且同样无法保证纯度。

为提高产品纯度及产率,国外waters制备工厂系统配备了质谱检测装置根据目标化合物的分子量驱动馏分收集装置。这固然能较好解决问题，但其成本过高，单质谱的成本已经远超全套制备色谱仪器装置，难以推广。

根据色谱原理，在外界条件轻微干扰情况下，虽然色谱保留时间会出现一定漂移，但相邻峰的分离度和峰型基本保持不变。本发明根据这个原理提出了阈值-保留时间-斜率因子复合控制的收集策略，经测试可以较好消除保留时间漂移对馏分收集的影响。

技术实现要素：

本发明为设计了一种馏分收集装置及其自动控制系统，能够有效消除保留时间漂移对馏分收集效果的影响，其馏分收集效果明显优于市场上已有的产品。

该装置包括多位阀v1，步进电机e1、e2，信号采集模块、主控电脑及控制软件、馏分收集盘。由上述部件构成自动馏分收集装置。

多位阀v1接口①连接废液、②连接馏分收集器、中部的公共出口c1与制备色谱流出液相连。信号采集模块负责将制备色谱检测器信号转换为数字信号输入主控电脑，主控电脑根据采集的色谱信号自动计算判断，控制多位阀和步进电机e1,e2进行联动完成目标馏分收集和废液排出。

本发明提供的通用自动馏分收集装置的操作方法如下：首先将制备色谱流出管线接入多位阀v1中央接口；其次将制备色谱检测器的信号输出接入信号采集模块。启动主控电脑，开启馏分收集控制系统，将待收集成分的起始保留时间及误差；结束收集时间及误差；信号阈值等控制参数输入控制软件，当制备色谱准备完成开始进样时同步触发馏分收集控制软件，完成上述步骤本馏分收集系统即开始自动收集直至下次进样。

保留时间、峰斜率等是馏分收集器主控程序根据色谱原始信号自行计算得到的。本馏分收集装置集合了时间-阈值-峰斜率三因素复合控制策略；

本发明的有益效果在于：

1)采用了时间-阈值-峰斜率三因素复合控制策略，在馏分收集过程中可以较好地消除色谱保留时间漂移对收集效果的影响，有效提高目标产物的产率及纯度，降低了生产成本。

2)成本低、结构紧凑重量轻。使用简单，自动化程度高；可应用于化工、生物、医药等领域。

3)所有硬件运行都由自行编制的控制软件按照预定程序运行，操作简便，自动化程度高。

本发明可以提高馏分收集的自动化程度，同时有效提高产品的产率及纯度。现有商品化馏分收集器的收集效果受到保留时间漂移的严重影响。本发明针对这个问题，提出了时间-阈值-峰斜率三因素复合收集控制策略，可以较好地消除色谱保留时间漂移对产品纯度及回收率的影响，有效提高目标产物的产率及纯度，降低其生产成本。该馏分装置成本低、重量轻(<15kg)、操作方便、自动化程度高，适用于生物、化工、医药、环境等领域的馏分收集任务。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意框图；

图中：v1多位阀e1步进电机1e2步进电机2馏分收集盘(用于放置收集管)

图2是本发明实施实例1的分离色谱图。

具体实施方式

以下实施例用于本发明作更详细的描述，仅是对本发明的最佳实施方式的描述，但不对本发明的范围有任何限制。

实施例1

按照图1所示装置结构连接各个组件。多位阀v1接口①连接废液、②连接馏分收集器、中部的公共出口c1与制备色谱流出液相连。信号采集模块负责将制备色谱检测器信号转换为数字信号输入主控电脑，主控电脑根据采集的色谱信号自动计算判断，控制多位阀和步进电机e1,e2进行联动完成目标馏分收集和废液排出。

启动主控电脑，开启馏分收集控制系统，将待收集成分的起始保留时间及误差；结束收集时间及误差；信号阈值等控制参数输入控制软件，制备色谱柱在分离前要适当重新平衡，当制备色谱准备完成开始进样时同步触发馏分收集控制软件，完成上述步骤本馏分收集系统即开始自动收集，每次结束馏分收集，主控电脑控制步进电机将接收头移动到下一个接收位置。再次进样，重复上述步骤。图2是一实际样品的馏分收集情况示意图，在目标成分(中间的色谱峰)的前后都有杂质峰情况下，本装置成功实现了自动馏分收集，回收率>90％，纯度>0.95。

以上所述仅是本发明的优选实施方式。在不脱离本发明构思的前提下，本技术领域的技术人员还可做出若干润饰及改善，这些改进及润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一套用于制备液相色谱分离的新型自动馏分收集装置及对应控制软件，可以提高馏分收集的自动化程度，同时有效提高产品的产率及纯度。本装置包括：步进电机、液体多位阀、接收盘、信号采集模块、主控电脑及对应控制软件。本装置的优点是：1.成本低、结构紧凑重量轻；2.使用简单，自动化程度高；3.由于采用了时间‑阈值‑峰斜率三因素复合控制策略，在馏分收集过程中可以消除色谱保留时间漂移对收集效果的影响，有效提高目标产物的产率及纯度。

技术研发人员：王龙星;袁和平;里东;陈吉平
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：2017.12.15
技术公布日：2019.06.25