自动化流体处理系统的制作方法
【专利说明】自动化流体处理系统
[0001]本申请是于2010年6月4日提交的已进入中国国家阶段的PCT专利申请(中国国家申请号为201080026149.7，国际申请号为PCT/SE2010/050624，发明名称为“AUTOMATEDFLUID HANDLING SYSTEM”)的分案申请。
[0002]发明背景
本发明涉及流体处理系统的技术，并且具体而言，涉及柔性和可构造性高的自动化流体处理系统。该流体处理系统可为例如液相色谱系统、过滤系统、化学合成系统等等。
[0003]例如在实验室中存在各种各样的流体处理系统。这样的系统包括许多流体处理单元，例如不同类型的一个或多个栗、阀、混合器、传感器单元等。所述流体处理单元由呈刚性或柔性管等形式的流体管道互连。虽然可针对特定类型的应用来将一些系统设计成具有特定的流径，但是常常存在对改变或优化系统的流体流径的柔性和能力的需要。此外，升级常常限于制造商提供的特定的套件，并且升级套件常常作为布置在原始系统旁边的外部附加装备来供应，从而扩大了系统的占地面积，并且它们需要即流体地连接又电连接(即连接到系统控制总线等等上)到系统上。此外，更换有故障的流体处理单元是耗时和精密的任务。
[0004]一种类型的液体处理系统是液相色谱系统，该液相色谱系统在实验室中是标准方法，并且存在各种各样的可在市场上获得的液相色谱系统。缺乏使仪器适应于各种各样的不同的应用的柔性对大部分目前的系统来说是普遍的。
[0005]发曰月概沐
本发明的目的在于提供一种新的流体处理系统，该系统克服了现有技术的一个或多个缺陷。这通过在独立权利要求中限定的流体处理系统来实现。
[0006]这种流体处理系统的一个优点在于，该系统可容易地升级，而不需要附加装备，以及可为新的实验安排容易地优化流径
在从属权利要求中限定了本发明的实施例。
[0007]附图简沐
下面将参照附图来详细地描述本发明，其中
图1显示了根据本发明的、呈液相色谱系统的形式的流体处理系统的一个实施例。
[0008]图2是图1的流体处理系统的具有液体处理面板的壳体的示意图。
[0009]图3是移除了流体处理系统的模块式构件的、图2的具有液体处理面板的壳体的示意图。
[0010]图4a至4d是被移除的流体处理系统的构件模块的实例的示意图。
[0011]图5a和5b显示了自动化流体处理系统的一个示意性实施例。
[0012]图6是移除了流体处理系统的模块式构件的、具有模块式液体处理面板的壳体的一个实施例的示意图。
[0013]图7a和7b是移除了流体处理系统的模块式构件的、具有液体处理面板的模块式壳体的一个实施例的示意图。
[0014]图8是根据本发明的流体处理系统的一个实施例的系统架构的一个实施例的示意图。
[0015]图9是根据本发明的流体处理系统的一个实施例的主控制单元的一个实施例的示意图。
[0016]图10是用于图1的液相色谱系统的液体处理面板的模块式构件之间的流控(fIuidic)互连布置的一个实施例的示意图。
[0017]发明的详细描述
根据一个实施例，提供了一种包括壳体和两个或更多个流体处理单元的自动化流体处理系统，该两个或更多个流体处理单元布置成具有外部流控区段和内部非流控区段的可互换的模块式构件，以及其中，该壳体包括具有用于接收所述可互换的模块式构件的构件位置中的两个或更多个的液体处理面板，使得外部流控区段与非流控区段被该液体处理面板分开。
[0018]根据另一个实施例，提供了一种呈液相色谱系统的形式的流体处理系统，其包括壳体、两个或更多个高压栗、至少一个传感器单元和至少两种不同构造的多个流体控制阀，其中，至少流体控制阀布置成可互换的模块式构件，并且壳体包括具有用于接收所述模块式构件的多个构件位置的液体处理面板。
[0019]图1显示了呈液相色谱系统的形式的模块式自动化流体处理系统的一个实施例，多个可互换的模块式构件布置在液体处理面板中，其中，参考标号表不:
1.喷射阀(INV)
2.具有集成式压力传感器的柱阀(CV)
3.传导性监测器
4.UV监测器
5.四元(quaternary)阀(QV)
6.具有集成式空气传感器的入口阀B(IVB)
7.系统栗
8.压力监测器、系统栗
9.具有集成式空气传感器的入口阀A(IVA)
10.系统栗
11.压力监测器、样本栗
12.样本栗
13.清洗系统
14.具有在线过滤器的混合器(MX)
15.具有集成式空气传感器的样本入口阀(SIV)
16.限流器
17.pH 阀
18.出口阀(OV)
为所公开的实施例供应了高精度栗7、10、12。存在两个系统栗7、10 (系统栗AlO和系统栗B7)以及一个样本栗12。系统栗7、10可单独使用，或组合起来使用，以在净化方法中产生等度洗脱或梯度洗脱。样本栗12专用于将样本直接加载到柱上，或专用于填充样本环路。
[0020]栗的功能:
各个栗模块均由两个栗压头(未显示)组成。单独的压头是相同的，但是通过由微处理器控制的单独的步进马达在彼此相反的相位中促动。两个活塞和栗压头交替地工作，以提供连续的、低脉动的液体输送。两个系统栗的流率可在大约0.001毫升/分钟和25.000毫升/分钟之间变化，并且最大运行压力为大约20MPa。样本栗的流率例如可在0.01毫升/分钟和25毫升/分钟之间变化，并且根据一个实施例，最大运行压力为lOMPa。
[0021]根据一个实施例，至少两种不同构造的该多个流体控制阀是旋转型的阀。这种机动式旋转阀可由具有许多被限定的孔的阀头和通往阀的入口端口和出口端口的通道组成。安装在马达上的旋转盘具有许多被限定的通道。旋转盘的通道的型式以及阀头的端口的型式和位置限定各种类型的阀的流径和功能。当旋转盘转动时，阀中的流径改变。
[0022]流体控制阀的一个实施例是用来选择在运行中使用哪个缓冲剂或样本的入口阀A和B(分别为9、6)，以及位于样本栗12前面的样本入口阀15。入口阀A9 I位于系统栗AlO前面，入口阀B6位于系统栗BlO前，并且样本入口阀15位于样本栗12前面。入口阀A和入口阀B连接到呈四元阀5的形式的流体控制阀的另一个实施例上。使用该四元阀来进行自动的缓冲剂准备，以及形成四元梯度。通过安装具有额外的入口阀的构件模块，可增加入口的数量。入口阀A和入口阀B使得能够在不同的缓冲剂和洗液之间自动地改变，并且可用来通过混合缓冲剂A和缓冲剂B而产生梯度。可使用结合在入口阀A和入口阀B中的空气传感器来防止空气被引入栗和柱中。
[0023]使用四元阀来自动地混合四种不同的溶液。四元阀一次打开一个入口端口，并且在混合器14中混合不同的溶液而形成期望的缓冲剂。切换阀的打开时间由系统控制。当流增大时，各个入口端口打开的量逐步增大。为了获得均质的缓冲剂成分，必须确保使用适于该方法的流率的混合器室体积。
[0024]四元阀可用来以任何组合同时使用四种不同的溶液来产生梯度。各种溶液的百分比由该方法中的指令控制。形成随时间的过去而线性地改变两种、三种或四种溶液的百分比的梯度是可行的。这在开发高级方法时是有用的。
[0025]当使用样本栗12来将样本直接喷射到柱上或填充样本环路时，样本入口阀15使得能够自动地加载不同的样本。样本入口阀具有专用于缓冲剂的入口。在引入样本之前，在方法中使用这个缓冲剂入口来用溶液填充样本栗。缓冲剂入口还用来在运行之间用缓冲剂清洗样本栗。例如当通过在方法的样本应用阶段中使用空气传感器来选择喷射所有样本来从容器中将样本应用到柱上时，使用结合在样本入口阀中的空气传感器。这个功能使用了缓冲剂入口，该缓冲剂入口用来完成样本喷射，以及从样本栗中移除空气。
[0026]流体控制阀的另外的另一个实施例可为喷射阀1，其用来将样本引导到柱上。该阀使得能够使用许多不同的样本应用技术。样本环路可连接到喷射阀上，并且或者通过使用样本栗来自动地或者通过使用注射器来手动地填充该样本环路。也可使用样本栗来将样本直接喷射到柱上。
[0027]流体控制阀的另外的另一个实施例可为用于将柱连接到系统上以及将流引导到柱上的柱阀2。多达五个柱可同时连接到所述阀的所公开的实施例上。阀还具有使得能够绕过被连接的柱的内置旁路毛细管。
[0028]可通过安装额外的柱阀来增加柱位置的数量。各个柱的顶部和底部