模塊化自動化色譜系統的制作方法
【專利摘要】閥、泵、檢測器、進樣環路、級分收集器等被單獨地結合到模塊中，所述模塊可以以可交換的方式安裝在基本單元上的單獨的安裝位點上，所述基本單元還支撐一個或多個色譜柱。每個模塊包括與其他模塊的流體連接和微控制器，所述微控制器通過各個安裝位點處的電子連接器將所述模塊與計算機和監視器相連。模塊間的流體連接和一個或多個柱被從電子連接移走并且是用戶可接近的。軟件平臺識別所述模塊及其位置，協調模塊間的流體連接，并且提供各種控制、監控、數據生成和數據處理功能以產生色譜數據。
【專利說明】模塊化自動化色譜系統
[0001]對相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2011年8月24日提交的美國臨時專利申請號61/526，959的利益，該申請的內容通過引用完整地結合于此。
[0003]發明背景
發明領域
[0004]本申請涉及自動化色譜系統領域。
[0005]現有技術描述
[0006]蛋白質、肽、核酸、單克隆抗體和來自生物學樣品、以及反應混合物和流體介質的其他目的物質的提取和純化通常對于研究實驗室、診斷實驗室、藥物制造操作和生物技術工業中的任意數目的環境和場所來說是關鍵步驟。這些步驟已經達到這樣高的完善度水平以致實際上任何生物學物質都可以以高度純化的形式獲得。然而就諸如樣品準備、分離介質的類型和組成以及進行分離的條件的因素而言，每種物質具有其自身的特殊需要。因此為了滿足其所有純化需要，典型的實驗室必須容納各種組件、規程和材料。需要靈活性和適應性，但是其獲得通常以一致性和準確度為代價，并且容納各種規程以及以需要的準確度這樣做的能力通常需要設備、勞力和培訓方面的高成本。
[0007]發明概述
[0008]本發明解決了對運行容易且便宜并且高度適應于不同物質的分離和純化和對每種物質所需的規程的系統的此需要。該系統可以容易并且快速的組裝，改裝，替換和擴展，并且當該系統在使用中時，其運行容易監控，控制和保持。甚至在復雜流動方案的情況下，系統的流控線路也是用戶可接近的并且以簡潔和有邏輯的方式管理，同時電連接被限制到遠離流控線路的位置的位置并且被隱藏而看不見。大部分(如果不是全部)的電連接可以通過插座實現，雖然本發明的某些實施方案包括用于一些或全部電連接的線纜。
[0009]所述系統在構造上是模塊化的，包括各種模塊，每個模塊包含流體操縱組件和微控制器，并且在本發明的某些實施方案中包含另外的零件用于模塊中的組件的控制、狀態監控和運行。系統中心是安裝框或基本單元，其具有單獨的和可交換的安裝位點用于不同的模塊和信號連接器，如例如每個安裝位點中的電子連接器。各個信號連接器與通用的軟件平臺通信，并且信號連接器在接觸時與微控制器可交換地耦聯并且與和其耦聯的微控制器通信。連接器也可以將電力傳送至模塊，從而不需要單獨的導線或線纜。在模塊根據用戶的選擇以多種布置方式中的任一種安裝到安裝框后，通過軟件執行多種功能，包括由通過耦聯傳輸的電子信號識別流體操縱組件及其在安裝框上的位置，并且將組件協調到流動方案中。流體連接由用戶直接在安裝的組件間獲得，并且在很多實施方案中這根據由軟件驅動的圖形用戶界面提供的指令完成。視覺提示也可以由獲得流體連接的位置附近的模塊提供。安裝框因此提供中央命令和信號處理功能以運行組件的整體裝配件，使用進出每個模塊的信號連接，同時所有流體連接在組件自身之間獲得，在空間上與電和信號連接隔離，并且不作為框本身的部分。[0010]在本發明的某些實施方案中，除了模塊安裝位點以外，安裝框還提供一個或多個安裝站，這些附加的站提供位點以用于安裝色譜分離單元如柱和筒(cartridge)以及流體儲槽或對于模塊安裝位點來說可以不能合適地定尺寸的其他介質保持單元。安裝在這些附加的位置處的單元可以流體連接到作為多個模塊中的一個或多個的部分的組件。安裝有這些柱、筒或其他附加單元的站也可以配備有傳感器或電子連接器用于在如此安裝的單元和安裝框軟件之間傳輸信息。
[0011 ] 在本發明的某些實施方案中，各自完整地配備有一組模塊并且各自形成配套的純化系統和流控方案的兩個以上的安裝框，可以充當單獨的和獨立的工作站，其中所有這樣的工作站連接到共用中央處理單元和數據庫管理系統。
[0012]根據本發明的系統可以因此容納大范圍的分離介質和流體轉移組件。以上列出的特征和實施方案與本發明的其他特征和實施方案一起詳細地描述于下。
[0013]附圖簡述
[0014]圖1A是根據本發明的模塊化色譜系統的透視圖，其中組件是分開的以便于觀察。
[0015]圖1B是圖1A的系統的一個模塊的視圖，從后部透視地顯示。
[0016]圖2是作為圖1A的系統的基本單元的備選方案的根據本發明的基本單元的正視圖。
[0017]圖3是具有多個工作站的根據本發明的系統的圖解。
[0018]圖4是用于本發明的計算機程序的略圖。
[0019]圖5是根據本發明可以顯示在監視器上的一個流動方案的屏幕截圖或圖形顯示。
[0020]圖6是根據本發明可以顯示在監視器上的另一個流動方案的屏幕截圖或圖形顯
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[0021]發明詳述和選擇的實施方案
[0022]模塊。術語“模塊”用于本文以表示一個或多個功能設備，其固定于通常具有標準化的形狀和尺寸的平板、外殼或支撐結構，標準化使得模塊能夠被接納、插入或通過其他方式固定到安裝框上的多個位點中的任一個。標準化結構的模塊還使得每個模塊在安裝到框后能夠通過將模塊上的微控制器耦聯到框中的信號連接器的耦聯接合中央用戶界面和軟件。如上所述，每個模塊包含至少一個流體操縱組件和至少一個微控制器，加上運行流體操縱設備所需的任意其他設備，以及安裝零件，所述安裝零件與安裝框上的位點處的互補安裝零件配合。在閥模塊中，例如，流體操縱設備將是閥，并且模塊還可以包含旋轉或驅動閥所需的電動機或驅動設備。用于任何其他類型的流體操縱組件的驅動或操作支持設備對色譜和流體流動裝置領域的技術人員是非常顯然的。模塊上的安裝結構可以是蝶片，釘，鉤，掣子，凸緣，或互補結構可以被構建到框中的任何結構如插槽，擱板，凹槽，波狀外形凹穴(contoured recess)或開口，用于固定安裝。
[0023]流體操縱組件。術語“流體操縱組件”用于本文以表示流體通過的組件或指引流體在特定方向上流動的組件。流體操縱組件可能執行的功能的實例有:驅使流體流動，合并或分開流體，檢測流體，分析流體，和測量流體。流體操縱組件的實例有:閥，泵，混合器，進樣環路，檢測器，和級分收集器。閥可以是簡單的斷流閥或多端口閥(包括旋轉閥)；泵可以是旋轉泵，蠕動泵，注射器型泵，梯度泵，或其他實驗室規模的泵；檢測器可以是單波長UV檢測器，UV-ViS檢測器，電導率檢測器，pH檢測器，折射率檢測器，熒光檢測器，壓力檢測器，溫度檢測器，或空氣或氣體傳感器；并且混合器可以包括比例混合器(恒定的或可變的)。
[0024]微控制器。嵌在各個模塊中的微控制器可以是常規集成電路，各自包含處理器核心，存儲器和可編程輸入/輸出外圍設備。微控制器編碼機器可讀的數據，所述數據可以包括包含在模塊中的組件的身份，例如，以及組件的操作特性和特征，和組件的實時操作狀態。數據可以因此是系統可讀的以通知軟件組件的身份，即，組件是閥、檢測器還是以上列出的其他類型的組件中的任一個，組件目前是運行的還是處于待機狀態，通過組件(如果運行)的流速，溫度，壓力，位置(在閥的情況中)等。微控制器還可以響應于接收自計算機的命令傳輸操作信號至組件，所述計算機結合在安裝框內或在安裝框外。在某些實施方案中，微控制器還檢測流體操縱組件的故障，如由上升的壓力，升高的溫度或無法響應于命令所指示的那些。在這些實施方案中的微控制器然后將發出警報信號警告用戶或系統軟件所述故障。警報指示器可以包括在模塊的暴露的表面上，并且警報可以是指示器中的在視覺上可觀察到的變化，如燈打開。本發明的某些實施方案中的微控制器可以包含射頻識別(“RFID”)標簽或與其耦聯，所述射頻識別標簽可以由用戶或模塊自身更新以包含關于流體操縱組件的當前狀態的信息或累積的關于其使用的數據。
[0025]組件狀態指示器。包含在模塊中的一個任選零件是實時指示包含在模塊中的組件的操作狀態的顯示器。可由用戶讀取并且組件專有的狀態信息可以指示例如閥的位置，通過閥或泵的流速，泵的方向，檢測器在檢測溶液中的物質或條件改變、泵中的壓力方面的動作，以及任何這樣的指示器，從所述指示器用戶可以在視覺上檢測組件是否正常運行或是否正發生故障。狀態指示器可以是任何這樣的設備，其傳輸視覺或以其他方式可檢測的信號，可以安裝到模塊的外表面，并且可以以用戶可讀的形式(如數字或圖形形式或簡單地通過指示燈)顯示狀態信息。液晶顯示器(LCD)是這樣的指示器的一個實例；其他實例對于本領域技術人員將是非常明顯的。
[0026]安裝位點和安裝框；模塊的模塊化和可交換特征。安裝位點因此在其安裝零件中以及在信號連接器在安裝位點中的相對于模塊上的微控制器的位置中均互補于模塊，以致任意模塊可以安裝到不同的安裝位點中的任一個。安裝位點的實例有插槽，空腔，缺口，托架，間格(bay)，或任何這樣的結構，所述結構將把模塊支撐在穩固和固定的位置以最小化或避免由沖撞模塊或安裝框或對模塊或安裝框的無意沖擊所致的脫離可能性。簡單的實例是被設計成用于在位點處滑入位的模塊的安裝位點。安裝框通常是底板或這樣的結構，其中安裝元件在充當安裝位點的結構上的指定的位點處，并且可以因此作為支撐架，所述支撐架通常具有空腔，間格或開放空間以用于插入模塊。最便利地，安裝位點可以在空間上被布置成規則的幾何圖案，如行，列，或行和列的二維網格。某些模塊可以被設計成占據兩個以上的相鄰安裝位點，并且因此例如安裝框可以包括寬度或高度數倍于其他間格的間格，以便除了占據單個安裝位點的模塊以外，還容納兩倍寬度和三倍寬度或兩倍高度和三倍高度的模塊。這樣的兩倍或三倍可以例如通過將安裝位點構建成間格來實現，所述間格由垂直或水平的隔板隔開，可以移動所述隔板以合并相鄰的間格。在另一個實施方案中，安裝框可以被構建成通過添加可以作為安裝框的附件提供的安裝位點的另外的行和列而允許其模塊容量擴大。
[0027]在其中安裝位點被布置成兩行以上的本發明的某些實施方案中，行相對于彼此是固定的，其中所有安裝位點都可由安裝框的一側可及。這些實施方案中的多種模塊的組件將是基本上共平面的，即，在安裝框的正面基本上在公共的垂直平面中。在很多情況中，這將提高在安裝到框的組件之間通過其模塊進行流體連接的容易性。在其中安裝位點被布置成兩行以上的本發明的其他實施方案中，上部的一行或多行以轉動或可旋轉的方式被固定到下部的行，從而允許上部的一行或多行相對于下方的一行或多行旋轉，旋轉軸是豎軸并且通過框的中心。在某些流動方案中，該旋轉可以改善進出某些流體操縱組件。被放置于例如安裝框的一側的流體儲槽可以利用較短長度的管道連接到閥，泵，測量計和框上的其他組件，并且安裝到框的一側的柱可以同樣得益于至安裝到一個安裝位點的泵、檢測器等的較短的管道連接。較短的管道長度將最小化通常在安裝的組件之間的物質、級分和液體的混合，其中所述混合可能降低分析物的條帶之間的分辨率，降低PH或鹽梯度的斜率，或降低流體組成中階梯式改變(當所述改變是規程的部分時)的銳度。在某些情況中，旋轉能力可能需要連接組件中的一些的更長的管線。例如，某些模塊可以具有這樣的流體操縱組件，其從框突出(當模塊被安裝在一個安裝間格中時)并且延伸到之上、之下，或延伸到單個間格的突出的尺寸的一側，從而在鄰近的間格中存在類似地突出的組件的情況下妨礙模塊的放置。在這些情況中，一行間格的旋轉將允許在不相互干擾的情況下安裝模塊。將適應這些和其他需要的一種布置是具有四行安裝間格的安裝框，最上面兩行相對于下面不可旋轉的兩行是可旋轉的，并且是彼此獨立的。為了安全性，在某些實施方案中，當電力被供應到安裝框時，可旋轉的行可以自動地被鎖定在特定位置，并且僅在供電停止時釋放以用于旋轉。
[0028]柱支架。一個或多個模塊上的流體操縱組件可以是色譜柱。色譜柱也可以(或備選地)被與安裝框分離地放置和/或支撐，所述安裝框具有到模塊中的組件的適當的流體連接。另一個備選方案是將這樣的柱安裝到遠離模塊安裝位點的位點處的安裝框，因為所述柱將典型地能夠在與流動方案中的流體操縱組件不可交換的情況下發揮功能。柱安裝位點可以包含在遠離模塊安裝位點并且不妨礙流體或操作者接近模塊及其組件的安裝框上的位置處的柱支架中。因此，在模塊安裝位點處于安裝框的正面而電連接處于安裝框的背面的情況下，柱支架可以在一個側面上并且仍然可進入正面上的模塊以用于到模塊的流體管道連接。支架可以被設計成容納單個柱或兩個以上這樣的柱，并且在后一種情況中，可以使一個或多個支架位置是空的，根據用戶的選擇而被占據，安裝的柱的數目僅是所選的流動方案所需要的。關于支架上的柱的信息可以被合并到所使用的數據中并且通過在柱上包含識別標簽而顯示在系統中，所述識別標簽是系統軟件可讀的，并且在某些情況中，所述識別標簽能夠具有由用戶通過系統軟件向其添加的信息。這樣的標簽的實例有射頻識別(“RFID”)標簽；其他實例對于本領域技術人員將是非常明顯的。包含在單個標簽中的信息可以包括柱的類型，如例如親和，離子交換，疏水相互作用，凝膠過濾，或等電聚焦。所述信息還可以包括柱體積，柱中的分離介質，和柱的使用史，如在介質中進行的分離的次數，上次使用時柱經歷的壓力，在適當的位置對柱進行清洗的最后日期以及在清洗中使用的條件，以及最后一次柱性能測試的結果。為了讀取和使用這些標簽，支架可以包含適于特定的標簽的傳感器，并且通過傳感器傳輸到系統軟件的信息，除了包含在標簽中的所有其他信息以外，還可以包括柱在支架上安裝的位置。
[0029]軟件平臺。服務器嵌入在本發明的某些實施方案中的安裝框中，所述服務器包含固件套裝(即固定的程序或數據結構)以支持與微控制器的通信和微控制器的操作，并且包含用于單個流體操縱設備或之前建立的流體學方案或兩者的操作程序的一個或多個庫(library)。在許多實施方案中，安裝框還配備有觸摸屏監視器，優選地測量十英寸(25.4cm)以上的監視器。觸摸屏監視器可以充當GUI (圖形用戶界面)并且可以配備有USB(通用串行總線)端口用于數據輸入或輸出，用于鍵盤和鼠標的端口，以及用于LAN(局域網)或以太網線纜的插孔。備選地，安裝框可以包括用于平板PC如Apple iPad或任何這樣的安裝有允許設備充當觸摸屏的應用的設備的安裝位點。備選地，或共同地，觸摸屏監視器或平板PC，具有常規操作系統如Microsoft WINDOWS的標準臺式個人計算機可以用于操作和控制。當使用直接安裝到安裝框的觸摸屏監視器和在安裝框外部的臺式計算機時，兩者可以通過LAN，以太網，或任何其他標準通信協議(有線的或無線的)連接。
[0030]本發明的某些實施方案還包含嵌入在安裝框或臺式計算機中的可編程軟件。該軟件可以被編程為詢問不同模塊中的各個微控制器關于在微控制器中編碼的機器可讀的數據，并且在各個模塊安裝到安裝框后立即這樣做。微控制器可以通過將信號發送回系統軟件來響應所述詢問，并且軟件可以將信號與嵌入的庫相關聯以確定模塊中組件的類型和/或身份。來自微控制器的響應還可以包括指令，所述指令用于模塊需要運行的命令。軟件之后將記錄組件的身份和位置并且顯示該信息于GUI上，以圖標的形式，其中GUI上的每個圖標的位置表示安裝框上相應的組件的位置。一個庫例如可以包含預先設計的流動方案和組件組合，從中用戶可以選擇特定的流動方案或部分的流動方案。另外的庫可以包含額外的圖標用于根據用戶的選擇向流動方案添加的組件的額外圖標，以“拖-放(drag-and-drop) ”的方式。如果流體學方案已經在監視器或臺式計算機中從嵌入的庫中被選擇，或已經被用戶設計，則⑶I可以顯示形成所需的流體學方案需要的管道連接。
[0031]軟件還可以被包括以用于指導用戶在不同模塊之間合適地安裝流體線，S卩，管道連接，并且任選地通知用戶關于任何不完整的或缺失的連接。為了使整個系統合適的運轉，必須進行所有合適的流體連接，此過程被稱為給系統“鋪管(plumbing) ”。當人工進行時，作出這樣的連接是耗時的過程并且易于產生錯誤。在本發明的某些實施方案中，通過在軟件中包含“點擊-鋪管(click-and-plumb)”功能，鋪管過程被簡化并且錯誤的風險降低。這樣的功能可以一次一個地識別用于每個流體線的合適的連接位點并且以允許順序進行流體連接的方式顯示連接位點。
[0032]整個系統的表示流動方案的連接的陣列可以被顯示為系統的圖表，所述圖表以圖形形式顯示模塊之間的流體流動路徑。圖形表示內的兩個模塊之間的管道連接可以被“點擊”(即，通過鼠標或以其他方式)從而使得系統開啟其間應當安裝有管道連接的兩個位置附近的模塊自身上的指示燈。在用戶安裝管道連接后，用戶的再一次點擊可以關閉所述連接的指示燈并且開啟表示下一個連接的兩個不同的燈。可以使用任何類型的燈指示器；其中，LED通常是最方便的。作為燈開啟或關閉的備選方案的是燈顏色的改變；實際上，可以使用任何視覺提示，如對于有經驗的軟件工程師來說是明顯的。此點擊-鋪管過程可以繼續直至進行了所有管道連接。所述系統之后被完全鋪管并且準備用于運行。
[0033]作為用于點擊-鋪管過程的使用模塊上的LED或其他指示燈的備選方案的是使用計算機圖形，所述計算機圖形將流動方案的圖表或圖片顯示為在計算機監視器或觸摸屏上的顯示，所述顯示包含虛擬指示燈，所述虛擬指示燈對應于用于管道連接的各個位點。點擊-鋪管過程由個體以類似方式進行，不同之處在于虛擬指示燈而不是模塊自身上的燈將開啟以指示要進行的連接并且之后關閉以指示其已經實際上進行連接。某些實施方案將包括利用虛擬指示燈和模塊上的實際指示燈的顯示，給用戶提供兩者間的選擇。管道連接也可以由不同于指示燈或除了指示燈以外的裝置顯示。系統圖表可以因此顯示連接點而不顯示管道直至完成每個管道連接，在所述情況中，在圖表上連接兩點的線的出現指示在對應于所述點的連接之間已經進行了成功和正確的連接。作為表示管道連接的線不存在/出現的備選方案的是顏色的變化，從高光變為沒有高光(或者反之亦然)，從正常線強度變為粗線(或者反之亦然)，以及從閃爍的線變為穩定的線(或者反之亦然)。其他備選方案對于計算機圖形方面的技術人員將是非常明顯的。
[0034]“點擊-鋪管”功能可以由常規軟件裝置啟動，如在系統控制屏幕上選擇或在菜單上選擇。上述處于工作狀態的流體學方案可以被向導(wizard)界面和“下個”功能的選擇代替，因為這些術語在計算機軟件領域是公知的。其他等效的手段對于本領域技術人員將是非常明顯的。“點擊-鋪管”功能可以通過固定到系統的觸摸屏或通過鄰近系統的計算機操作，利用系統上的按鈕或開關啟動和推進功能。當系統被保持在冷凍環境中而計算機被放置在環境外部時，按鈕或開關是尤其有用的。
[0035]作為功能的“點擊”部分的備選方案，系統可以被編程為自動地以固定的時間間隔在鋪管位置之間前進。傳感器也可以被安裝在系統上以檢測已經進行的管道連接。這樣的傳感器的實例有光學傳感器，電傳感器，和氣動傳感器。“點擊-鋪管”功能也可以用于核查所有流體連接已經被合適地進行。為了這樣作，系統可以順序地識別正確的連接以允許用戶核查和確定管道線是否已經實際上被安裝從而進行了各個連接。如在安裝功能中那樣，單個連接的顯示可以人工地或自動地推進。所有這些功能可以利用模塊上的指示燈或利用監視器或觸摸屏顯示上的虛擬指示燈或管道連接指示器進行。
[0036]整個軟件平臺，不論是嵌入在安裝框中還是在臺式計算機中或是分布在安裝框和臺式計算機之間，還將包含用于運行流體學方案硬件的專用程序，包括根據所選的流動方案使得流體操縱組件指引流體進出色譜分離柱。該功能將例如包括給泵供能或斷電，開啟、關閉或旋轉閥，以及類似的操作以執行處理樣品和操作柱的規程。當安裝框軟件包括GUI時，⑶I也可以包括示范規程，所述示范規程可以在連接到和不連接到儀器的情況下(即，在具有和不具有任何接合的組件的情況下)進行，以向用戶顯示系統如何運轉以及其如何產生和分析色譜圖。在某些情況中，⑶I還將包含幫助文檔以輔助用戶設置和校正儀器，閱讀組件說明書，設計和編程流體學方案和規程，以及疑難解答。
[0037]如上所述，由安裝到配備有觸摸屏監視器的安裝框的模塊組成的單個流體學系統可以被稱為“工作站”，并且兩個以上這樣的工作站可以獨立地運轉并由在安裝框或基本單元外部的公共臺式計算機控制。每個工作站可以被單獨地供電，或可以使用配電單元，其具有用于多個工作站的端口。在每種情況中，工作站都可以被添加到臺式計算機或從臺式計算機除去，而不需要額外的接線。
[0038]外部計算機中的軟件套裝。當使用臺式或其他外部計算機時，其可以包含這樣的軟件套裝，所述軟件套裝包含主要色譜功能并且可以被配置成以從分析或實驗室規模到生產規模的任意規模操作，并且具有對于操作規模來說合適的額外的功能。軟件套裝的組件可以包括管理軟件，方法編輯器或編程軟件，系統控制軟件，和評估軟件。可以由這些軟件組件執行的功能的實例如下。
[0039]管理軟件。管理軟件可以包括多級別訪問系統以用于不同的級別的權限和控制。如所示，訪問系統可以具有五個級別，包括管理員訪問作為級別1，超級用戶訪問作為級別2，科學家訪問作為級別3，操作員訪問作為級別4，和受限用戶訪問作為級別5。當多個工作站連接到單一外部計算機時，管理員可以使用管理員訪問以為每個工作站命名并創建用戶，或者超級用戶又將通過超級用戶訪問來命名和控制用戶。通過用戶訪問，用戶之后可以觀察所述用戶被指定于其上的所有工作站，并且選擇特定的工作站在其上進行運轉。科學家和受限用戶訪問可以用于創建其他級別的訪問和用途。由工作站產生的數據可以存儲在數據庫管理系統中，所述數據庫管理系統在其中加載有軟件套裝的相同的計算機上或在用戶所擁有的遠程或外部計算機上并且通過SQL (結構化詢問語言)或其他這樣的驗證訪問。工作站或外部計算機中的數據庫可以包含數據表，所述數據表可以被擴展、改進和快速地分類通過以致當需要時數據可以被快速地檢索、輸出和備份(back up)。
[0040]管理軟件的一個任選的特征是能夠創建審計追蹤和電子簽名以符合由食品和藥物監督管理局(Food and Drug Administration)發布并在 1997 年 3 月 20 日 Vol.62, N0.54的Federal Register中公布的21CFR Partll規定。在接受規章審查的工業環境中尤其感興趣的另外的任選特征是包括IQ/0Q/PQ(安裝認證，操作認證，性能認證)程序形式的檢驗和確認規程，以及產生概述和引用所有規程、結果和結論的最終報告的能力。
[0041]方法編輯器軟件。利用該軟件組件，用戶，不論是一個個體或是一組個體，可以通過項目文件夾或通過開始菜單創建方法。方法可以這樣創建:通過使用預先編程的方法模板將被稱為階段(Phase)的步驟組排序。方法也可以通過改進已有的方法來創建。不論方法如何創建，軟件都可以包括向用戶的提示，所述提示提供在開始運行前保存方法的選項。創建所述方法的用戶將能夠限定方法設置，如要用于所述方法的參數和方法概要。這些方法參數和結果之后可以被保存在數據庫中，其中它們將與產生它們的方法相聯系。方法的參數可以包括以下:
[0042]色譜模式，其實例有陰離子交換，陽離子交換，混合模式離子交換，尺寸排阻，疏水相互作用，親和和等電聚焦；
[0043]柱參數和要求，其實例有物理尺寸，壓力限值，流速，連接器類型，和零件號；
[0044]操作限制,其實例有最大壓力和最小流速；
[0045]所選擇的操作參數，例如表示洗脫流體積或速率的手段，如按柱體積，線速度，容積速度，或簡單地時間的數字；緩沖液混合以實現稀釋，pH調節和pH或濃度梯度。
[0046]所述方法概要將允許用戶創建一系列階段，其是色譜程序通常共用的邏輯步驟的組。這樣的步驟的實例有平衡，上樣，柱活化，柱洗滌，洗脫，柱準備，系統準備，和柱性能測試。如上所述，這些階段可以存儲在庫中，并且從庫中選擇階段或階段的組，以及將所選的階段或組組合成色譜規程，可以由用戶通過⑶I執行。每個階段將具有其自己的可由用戶修改的默認操作參數。平衡階段的參數，例如，可以包括流速，緩沖液鹽濃度，緩沖液梯度，平衡時間，和緩沖液體積。上樣的參數可以包括手動施用，通過樣品泵施用，通過進樣環路或直接在柱上施用，以及通過自動上樣器施用，以及用于洗滌進樣環路和用于級分收集的規程，其可以包括用于級分區分，級分分離的裝置，級分目的地和級分檢測器的參數。柱洗滌的參數可以包括流速以及所用洗滌緩沖液的選擇、濃度、梯度和量。洗脫的參數可以包括在等度洗脫、線性梯度、階式梯度和梯度曲線之間的選擇。柱準備的參數可以包括平衡溶液的選擇，所用溶液的體積，溶液流速，和溫育時間。系統準備的參數可以包括緩沖液的選擇，用于利用緩沖液啟動系統管道和入口的濃度和量，以及對入口、出口、要準備的柱位置和溫育時間的選擇。柱性能測試的參數可以包括對空白(非吸收)液或通過所述柱的溶液的選擇和在液體或溶液通過期間柱的條件，以確定因子如理論板當量高度(HETP)和峰不對稱因子(As)。用于可能的夾雜物的另外的階段可以包括柱在線清洗(clean-1n-place)和系統在線清洗功能，以用于除去殘留的或非特異性結合的物質，而不用將柱從柱支架或從其與模塊之間的管道連接移去。
[0047]方法編輯器軟件可以包含利用儀器供應的預編程的方法，其可以充當用于用戶改進的模板。實例為系統準備方法，柱在線清洗方法，系統在線清洗方法，柱性能測試，柱準備，柱脫鹽，和專門設計用于特定的色譜技術如親和色譜，陰離子交換色譜，陽離子交換色譜，色譜聚焦，凝膠過濾(尺寸區分)，疏水相互作用色譜，和反相色譜的方法。
[0048]方法編輯器軟件也可以包括搜索功能，通過所述功能所述系統有系統地改變階段的一個參數并且按順序運行所述變化以確定所述參數用于特定程序的最佳值。此類型的系統變化可用于篩選柱，確定最佳pH,確定特定的柱的最大樣品體積，確定特定的柱的最佳流速，和確定最佳梯度長度，斜率，或階梯式配置。用戶選擇的搜索參數可以包括柱體積，流速，柱壓力，流通級分尺寸，洗脫液級分尺寸，和峰級分尺寸。在獲得最佳值后，用戶可以通過為在儀器上進行的特定程序創建系列運行條件來設計實驗。可以結合執行此功能的市售軟件包，如 Umetrics Inc.(San Jose, California, USA)的 MODDE 和 SAS Institute Inc.(Cary, North Carolina, USA)的 JMP 軟件。
[0049]方法一旦在被配置后在網絡上可獲得的具有合適的配置的任何系統上運行。軟件自動地將方法中的流體學方案相對于安裝在安裝框上的設備(即，流體操縱組件)作圖并且在存在差異的情況下通知用戶。在不確定的情況中，或當存在相同類型的多個設備時，用戶能夠將設備的物理位置與流體學方案中的相應位置相關聯。用戶具有將額外的關于以下各項的描述信息寫入特定的運行的選項:順序地安排要進行的運行，為要進行的運行延遲運行或設定時間，啟動評估程序，和記錄運行數據和結果。
[0050]系統控制軟件。軟件套裝的系統控制組件使得用戶能夠啟動、監控和控制運行。監控可以包括觀察排隊的實驗的數目和相對于所述隊列的進行中的實驗的數目，進行中的方法的階段和步驟，完成階段/步驟所需的剩余時間，完成運行所需的總時間，和完成的和進行中的色譜圖。監控也可以包括延長或停止運行。如上所述，系統控制軟件可以包括流體學庫，其是配置的組件和替換組件的庫。用戶可以通過添加或取代來自替換組件庫的組件從流體學庫選擇流體學方案或者改進所選的方案(或創建自己的方案)。軟件可以被編程為，當組件被結合到流體學方案中時，指示計算與連接管道相關的死體積，或允許用戶進入管道的長度并且之后基于進入的長度計算死體積。軟件可以自動地將方法中的流體學方案相對于存在的可用設備作圖并且在存在差異的情況下通知用戶。在不確定的情況中，或當存在相同類型的多個設備時，用戶能夠將每個設備的物理位置與其在流體學方案中的相應位置相關聯。在運行期間，系統控制軟件可以顯示流體學方案流動路徑并且監控方案中的每個組件的信號和參數。軟件也可以被編程為允許用戶改變操作參數如流速，pH，和pH梯度，并且在運行期間在代替的流體學方案上直接這樣做。軟件也可以被編程為手動操作運行，獨立于任何預編程的方法地選擇所有運行參數。可以保存在手動操作期間產生的色譜圖以及用于執行手動運行的命令次序。保存的命令的次序可以在改變或不改變的情況下作為手動方法重演。
[0051]運行的監控可以包括在整個運行的執行期間顯示處于工作狀態的流動路徑。這可以利用用于點擊-鋪管操作的相同的LED或其他指示燈實現，不論燈是在模塊自身上還是顯示在計算機屏幕上的虛擬燈或圖表上的管道區段。如在將計算機圖形用于點擊-鋪管操作中那樣，處于工作狀態的流動路徑可以由表示管道區段的線的出現(或者不再顯示)，所述線的顏色或強度的變化，或從閃爍外觀變為持續外觀來指示。許多流動方案包含多個泵送系統，包括例如被布置成產生緩沖液的梯度流的兩個泵的組合加上樣品泵以啟動進樣環路或將樣品直接上樣到柱。通向任一個泵或從其中出現的流體線將被指示器指示在所述線上或在所述線的兩端處。當梯度流系統上的兩個泵運轉時，來自每個泵的輸出線上的指示器將這些線顯示為處于工作模式，并且當系統從操作的一個階段或功能前進到另一個時，顯示器將顯示處于工作狀態的流動路徑的變化。指示器將因此使得操作員能夠實時地觀察到系統操作的階段。在方法內出現編程錯誤的情況中，指示燈可以警告操作員:流動發生在不應當有流動的位置處，由此允許操作員重寫程序并且由此改正錯誤。在操作期間發生流體滲漏的情況中，指示燈可以僅將操作員指引到流體應當流動的那些位置處。這將有助于操作員發現滲漏的位置。
[0052]除了上述功能以外，軟件套裝的系統控制組件可以包括這樣的功能，即顯示包含在流動方案中的泵的潛在的流體路徑。該功能可以用于顯示這樣的路徑，特定的泵當運行時將使得流體沿所述路徑流動，這樣的信息將用于保證在泵啟動后流體將去往目的地。指示非所需的流動路徑將通知用戶進行了不適當的連接，并且由此允許用戶改正錯誤。該類型的指示可以例如通過使用不同的顏色，不同的強度或線寬度，不同的類型的線(例如，點線或虛線對實線)，或不同的信號(例如，閃光的或閃爍的對穩定的)區別于表示點擊-鋪管操作或處于工作狀態的流動路徑的指示。此處再一次地，指示或信號可以由模塊自身上的LED或計算機屏幕上的圖表上的指示如虛擬LED或表示管道區段的線產生。
[0053]模塊或計算機屏幕上的指示器可以提供的進一步的功能是顯示可以進行手動注入(通過注射器或其他方式)的端口的位置，以及在通過這些端口注入后流體將遵循的流動路徑。手動注入通常用于例如填充進樣環路或校準PH計。指示器可以幫助用戶選擇用于特定注入的正確端口。
[0054]指示器可以提供的進一步的功能是指示旋轉閥的位置。旋轉閥將通常可在將通過所述閥的流體指引到閥的下游的不同的流動路徑或將來自不同的來源或輸入線的流體接收到閥，或兩者均有的兩個以上位置之間轉動。旋轉閥可以因此使系統在以下各項之間切換:進樣環路注水，樣品注入，洗脫緩沖液通過柱流動，和利用清洗流體清洗進樣環路或系統的其他部分，以及同樣在許多情況中阻止流動或變更環繞所述閥的流動。某些用戶將希望了解閥在特定時間點的位置，以核查觀察是否進行了正確的連接或尋找流動問題的故障或系統運行中的異常。閥以及閥的端口在處于工作狀態的流動路徑中的位置可以通過以上列出的任一方法指示。
[0055]雖然一些或全部的以上列出的功能可以通過使用可區分的信號和/或可區分的信號變化同時運行，但在本發明的某些實施方案中，最方便的是在軟件中包括允許用戶選擇要被顯示的功能的裝置。
[0056]當因為上述任一理由而使用計算機監視器上的圖表時，圖表可以是系統組件和流動路徑的實際構造的布置圖，或構造的抽象或簡化表示。由于可以容易地跟蹤它們，所以抽象或簡化表示是有利的。典型的抽象表示將主要流動路徑組件布置成水平線，其中不同的組件由不同的圖標表示，通過線相連的組件表示管道連接。特定組件上方的框可以包括關于組件的信息如流速，溫度，壓力，體積，和其他參數。
[0057]系統控制軟件也可以被編程為校準模塊如泵，電導率流動池，pH探頭，級分收集器，和自動上樣器，并且記錄和記載所有校準事件。啟動后的自動校準也可以是選項，包括對用戶的逐步說明指導。也可以包括用于不同組件和模塊的診斷功能。可以發送錯誤信號的組件包括空氣傳感器，自動上樣器，級分收集器，pH探頭，UV燈，電導率監測器，泵，和閥。組件已經使用的次數和使用時間的長度可以被記錄并與可以包含在由與組件相關聯的微控制器提供的數據中的使用的最大次數或使用時間的長度比較。警告信號可以之后由系統控制軟件產生以指示用戶替換或再生組件。
[0058]可以包含在系統控制軟件中的進一步的特征是方法驗證能力和服務日志。方法驗證能力可以允許用戶在執行實際運行前觀察對流體路徑的模擬和運行的動畫進展。服務日志可以記錄在使用后易于老化的組件如UV燈，pH探頭，濾器，和泵密封件的啟動和關閉次數。服務日志也可以包含對服務事件的記錄。系統控制軟件也可以使用戶能夠手動超控編程的方法，如通過使泵停止或暫停，恢復停止或暫停的泵的運行，在編程的操作間隔以外保持泵運行，啟動和停止級分收集，前進至規程中接下來的步驟，以及單個超控操作中的各種另外的命令和選項中的任一個。
[0059](4)評估軟件。評估軟件可以服務多種功能，包括顯示結果，分析數據，量化和校準結果，將峰彼此比較并且將色譜圖與其他色譜圖比較，比較樣品，準備和定制化報告，并且輸入和輸出數據。
[0060]結果可以例如是顯示在⑶I上或記錄在打印輸出中的色譜圖的形式。數據分析可以包括功能如峰積分，測量，分析，和識別，峰值制圖，基線確定，和與峰、谷和基線相關聯的任何其他參數。量化和校準可以包括計算面積百分比，相對高度，對樣品尺寸和樣品制備方面的差異進行校準，曲線擬合，和峰起點處理如記錄起點位置和將起點放置在選擇的位置。性能計算可以包括保留時間，實際的或相對的，絕對的或每單位柱長度的理論塔板數，柱容量因數，峰對稱或不對稱因子，峰寬，和基于在尺寸排阻色譜(SEC)基質上的保留時間與標準曲線相比的分子量評估值。色譜圖和峰比較可以包括通過顏色，線質量，或尺寸的區分以及添加圖例。報告準備和定制化可以包括標準和定制格式和規模調整。數據的輸入和輸出可以包括電子表格格式如Microsoft EXCEL, WORD, POWERPOINT和pdf的選擇，和從其他計算機或軟件發送或接收數據的能力。
[0061 ] 保存在數據庫中的方法和運行可以通過瀏覽器檢索和搜索。檢索可以被過濾以致通過方法編輯器進行的檢索可以允許用戶觀察已有的用戶方法或方法模板的列表，而通過評估編輯器進行的檢索將允許用戶通過略圖或色譜圖的列表觀察保存的運行。多個運行可以在瀏覽器中被選擇，單獨地審閱并且在評估編輯器下通過單擊鼠標直接轉移到“比較運行”區域中。
[0062]圖1A是根據本發明的模塊化色譜系統的一個實例的主要組件的代表性圖示。一系列的模塊11彼此分開地顯示以易于觀察并且被放置在安裝框或基本單元12的前面，安裝框或基本單元12連接到計算機13，計算機13包含操作所述系統的軟件平臺。每個模塊11具有流體操縱組件14，流體操縱組件14包括流體輸入15和流體輸出16，兩者都是可從模塊的前端接近的。流體輸入連接指示器17和流體輸出連接指示器18被放置在模塊自身的前端上或至少從前端是可見的，以在進行模塊間的流體連接方面指導用戶。另外的指示器19也被放置在模塊的前端，或至少從前端是可見的，指示器19可以充當狀態指示器，指示關于流體操縱組件的操作信息的數據指示器，或警報指示器，或用于這些功能中的每一個的單獨指示器。備選地，這些指示器17，18，19中的任一個也可以在流體操縱組件而不是模塊的正面上。微控制器21在每個模塊的內部或暴露于模塊的后端。安裝框12具有一系列間格22形式的安裝位點以接收模塊，和在框的一側上的柱支架23。兩個間格(分別在右上角和中間行的右端)是兩倍寬的以容納兩倍寬的模塊。如以上說明的，圖僅是實例；模塊和間格的數目可以在很大程度上變化，并且框可以被設計成允許加入額外的行。每個間格22包含電連接器24以將信號發送到插入在間格中的任何模塊中的微控制器21，以及從其接收信號。圖1B顯示一個模塊11的背側，模塊11具有暴露的微控制器連接25，微控制器連接25將接觸基本單元的每個間格22中的連接器24。用于液體如洗脫緩沖液和清洗液的儲槽26 (圖1A)被放置在可接近的位置，在該情況中，在基本單元12頂上。一定長度的未顯示的管道將不同的流體操縱組件14彼此相連并且連接到柱支架23中的柱以及儲槽26。
[0063]圖2是類似于圖1的基本單元12的基本單元31 (安裝框)的正視圖，不同之處在于該圖的基本單元包括四行32，33，34，35，備選地被稱為“樓層(stories) ”，并且上兩層32，33相對于彼此和下兩層34，35是可旋轉的。旋轉是圍繞通過四層中的每個的中心的豎軸36。
[0064]圖3顯示具有利用本發明的特征的多個工作站的色譜系統的一個實例的系統拓撲學。每個工作站對應于一組模塊11和圖1A的一個基本單元12 (或圖2的基本單元31)，并且每個工作站具有其自己的模塊組合，其中模塊的流體操縱組件有樣品加樣組件，進樣環路，緩沖液準備組件，檢測器，級分收集器，和梯度泵，如所示。在此多工作站系統中，單個計算機41控制整組工作站。單個工作站中的組件和流體連接將由用戶從利用計算機程序提供的庫中選擇或將由用戶定制設計。
[0065]圖4是根據本發明的用于選擇，設計或改變用于單一工作站的流體學方案的“方法編輯器”的計算機程序的一個實例的概要。作為實例，用戶或組成員51(其中訪問被限于指定個體的組)可以“創建” “方法”53，通過“項目文件夾”52或通過“開始”菜單，兩者都結合在計算機軟件中。之后在開始“運行”54前的任意點提示用戶保存“新方法”。當用戶創建“新方法”55時，除了定義待運行的“方法概要”56以外，用戶可以定義方法設置，所述設置包括要用于所述方法的參數。用于所述方法的“運行”54和“結果”57可以由用戶保存在數據庫中，其中它們將與用于產生它們的“新方法”55相聯系。
[0066]用戶可以以多種方式定義方法，包括使用(i)階段庫58或模板庫59，(ii)預編程的方法61，(ii)之前創建并由用戶保存的規程62，(iv)搜索方法63，或(V) “實驗的設計”(D0E)方法64。顯示被編程的方法的圖形表示，允許用戶在圖形模式和列表模式中進行和觀察方法的每個步驟的改變。可以在方法的設計中定義的參數可以包括以下:
[0067]技術:用戶可以從常見色譜技術如陰離子交換，陽離子交換，混合模式離子交換，尺寸排阻，和疏水相互作用色譜的列表中選擇。這些選項可以列在“技術”標題下。如果需要，軟件也可以允許用戶添加新技術。對于需要多個柱的流體圖表，用戶可以選擇要設定參數的柱。
[0068]柱類型:這使得用戶能夠從用于來自柱庫的柱的選項列表選擇，包括對應于所選技術的不同柱尺寸的競爭性柱。具有RFID標簽的柱可以將來自標簽的設置信息插入流體學圖表中。對于需要多個柱的流體圖表，用戶可以將每個柱類型分配到其在圖表中的合適位置。軟件可以基于所選的柱提供默認參數如壓力限值、流速等，其可由用戶修改。軟件也可以提供指導，如連接器類型和零件號。
[0069]最大壓力:稍低于(1%或用戶定義的量)柱的最大壓力的推薦的壓力限值將被顯示。用戶之后具有輸入與推薦值不同的值的選項。對于比最大推薦壓力大的值，“小心”提示將出現，要求用戶確認輸入的值是否是正確的。系統之后可以在達到壓力閾值后調節流速以將壓力保持在設定的壓力閾值或比其稍低。
[0070]最小流速:泵的最小流速能力可以被設定為由泵供給的柱的默認最小流速。用戶之后可以具有這樣的選項，即輸入不同于默認值的值。用戶也可以具有選擇流速單位的選項。
[0071]洗脫參數:用戶可以編程任意流動模式中的方法，如柱體積數，總體積或時間。當將更大的柱用于相同方法時，創建的用于小柱的方法應當自動擴大規模以保持相同的線性流速。
[0072]緩沖液混合:該特征將使用戶在洗脫期間能夠稀釋緩沖液，或規定單點pH或pH梯度和持續時間，并且選擇緩沖液以實現所需的PH或pH梯度。
[0073]階段庫58使用戶能夠創建由如平衡、上樣/收集、柱清洗、洗脫、柱準備、系統準備、和柱性能測試的一系列階段組成的“方法概要”56。用戶可以將單個階段的組從階段庫58 “拖放”到方法概要中，并且每個階段可以在方法概要中使用一次或多次。定制階段也可以被創建并被添加到階段庫中。模板庫59是模板的庫，即，頻繁地一起使用的階段的組。在模板被添加到方法后，模板內的每個階段的參數可以由用戶修改。在每個階段中使用的步驟和參數被顯示，并且如果需要默認參數值可以被改變。階段中的默認流速或柱體積將基于由用戶定義的柱的類型而設定。對于未包括在庫中的柱，用戶可以手工輸入參數。
[0074]平衡:該階段在純化前平衡柱或在純化后再平衡柱。用戶可以定義用于平衡柱的緩沖液的濃度和體積。平衡也可以被設定為繼續進行直至實現特定檢測器條件如閾值或檢測的穩定性(電導率，UV,或pH)。
[0075]上樣:該階段將樣品施用于柱。為了上樣，用戶選擇樣品注入技術，例如手工注入，通過使用輔助樣品泵通過進樣環路注入或直接注入到柱上，或通過利用用戶指定的環路或小瓶類型和體積、樣品體積、和用于樣品注入的緩沖液使用自動上樣器注入。對于樣品收集，用戶可以定義如何收集級分，利用級分收集器，出口閥，或廢棄。另外的選項包括級分目的地，即，級分要被收集到的支架或小瓶的類型或孔位置，收集模式(S對Z)，以及級分收集是否基于固定的體積，峰級分，或兩者的組合。峰級分可以基于峰斜率和/或閾值。對于閾值，開始和結束閾值可以被選擇。可以使用軟件，所述軟件可以合并斜率和閾值以確定峰何時上升或下降，并且可以檢測谷，峰，和峰最大值以忽略色譜圖中的噪聲。對于多次樣品注入和序貫運行，當總的收集體積大于總的洗脫體積時，軟件可以告知用戶:添加了所有實驗。軟件也可以被編程為跟蹤峰至管中的級分。峰級分可以通過選擇色譜圖上的峰或選擇級分管而被顯示。選擇的峰和含有所述級分的相應的管應當是容易鑒別的，如通過顏色。
[0076]柱清洗:該階段在上樣后將未結合的樣品從柱上洗去或在洗脫后除去牢固結合的蛋白質。可以定義的用于該階段的參數包括流速(如果不同于方法設定中的流速)，清洗緩沖液，和清洗的長度。清洗的長度可以以柱體積定義或直至符合特定檢測器條件，如穩定的電導率或pH或UV值。
[0077]洗脫:該階段將樣品從柱上洗脫。要定義的參數包括洗脫和分級設定。洗脫技術可以選自以下選項:(a)等度的(即，利用不變的洗脫液組成的洗脫，所述洗脫液組成通常與用于平衡柱的溶液的組成相同)，其中洗脫的長度(以柱體積數，體積流速，時間，或體積計)可以被選擇并且如果需要可以設定用于級分收集的延遲；(b)連續梯度，包括線性，凹型梯度和凸型梯度，其中可以選擇梯度濃度、長度和斜率以用于線性梯度，并且選擇梯度形狀用于凹型和凸型梯度；和(C)不連續梯度，其中一個或多個等級可以選自下拉菜單。可以包括在洗脫后利用所選體積和濃度的緩沖液清洗柱或在洗脫后對柱進行再平衡，或兩者的選項，使用在平衡步驟中編程的條件。不連續梯度可以是基本的或高級的，其中每個洗脫區段中的緩沖液濃度和等級長度可以被單獨選擇。也可以包括在等級之間利用設定的濃度和體積的緩沖液沖洗系統以及在每個洗脫區段內改變級分體積的選項。
[0078]柱準備:該階段在使用前通過除去柱中存在的任何存儲溶液并且平衡柱來準備柱。選擇入口位置，緩沖液，體積，流速和溫育時間，并且用緩沖液充滿柱。
[0079]柱在線清洗:該階段在純化運行后通過用清潔溶液清洗柱以除去非特異性結合的蛋白質來清潔柱。選擇入口位置，清潔溶液體積，流速和溫育時間，并且將柱充滿以清潔溶液。對于配備有記錄柱壓力的RFID標簽的柱，當柱壓力變得過高時，提示將出現在顯示器上，從而指示用戶進行柱在線清洗。柱準備階段和柱在線清洗階段都可以與任何運行分開地運行或作為一次運行內的階段。
[0080]系統準備:系統準備階段在運行前將存儲溶液從系統管道和入口除去并且用緩沖液充滿管道和入口。選擇要準備的入口、出口和柱位置，并且系統被充滿以適當的緩沖液，每個階段利用一種緩沖液。
[0081]系統在線清洗:系統在線清洗階段在純化運行后通過利用清潔溶液清洗系統來清潔系統。選擇要清潔的入口、出口和柱位置，并且充滿以清潔溶液，每個階段利用一種清潔系統。例如可以包括三個系統在線清洗階段以允許使用三種不同的清潔溶液。系統準備和系統在線清洗階段都可以與任何運行分開地運行或作為一次運行內的階段。
[0082]柱性能測試:在該階段中在理論塔當量高度(HETP)和峰不對稱因子(As)方面測試包裝的柱的效率。在柱平衡后，經由毛細管環路注入樣品并且進行等度洗脫。可以使用非吸收樣品如丙酮或鹽。在洗脫后，在評估模塊中計算HETP和As。
[0083]再次參見圖4，系統可以配備有預編程的方法61，從預編程的方法61用戶可以選擇而不是創建新方法55。預編程的方法的實例如下，其中每個可以伴隨有緩沖液推薦。
[0084]親和色譜:在柱平衡和上樣后，目的蛋白吸附到柱配體。柱之后被清洗以除去未吸附的蛋白質并且進行洗脫，通過使用含有競爭物以置換目的蛋白的緩沖液，或通過改變PH或離子強度。親和色譜中的洗脫最通常通過單步洗脫進行，但是也可以以兩步進行，首先去除弱結合的物質，其通常被丟棄，然后去除更強地結合的物質。不論洗脫是何種類型，柱之后用起始緩沖液再平衡。
[0085]陰離子交換色譜:在柱平衡和上樣后，將帶負電的蛋白質吸附到柱配體。柱之后被清洗以除去未吸附的蛋白質，并且進行等度洗脫或通過使用增加的鹽濃度的梯度進行洗脫，所述梯度是不連續梯度或連續梯度。柱之后被清洗并且用起始緩沖液再平衡。
[0086]陽離子交換色譜:在柱平衡和上樣后，將帶正電的蛋白質吸附到柱配體。柱之后被清洗以除去未吸附的蛋白質，并且進行等度洗脫或通過使用增加的鹽濃度的梯度(逐步的或連續的)進行洗脫。柱之后被清洗并且用起始緩沖液再平衡。
[0087]色譜聚焦:在柱平衡和上樣后，使用pH梯度進行洗脫，使得蛋白質根據其等電點分離和洗脫。柱之后被再平衡。
[0088]柱在線清洗:將柱充滿以清潔溶液，選擇入口位置，并且輸入溶液身份、體積、流速和溫育時間。
[0089]柱性能測試:在柱平衡后，經由毛細管環路注入非吸附樣品如丙酮或鹽并且進行等度洗脫。之后確定HETP和As的值。
[0090]柱準備:將柱充滿以緩沖液，選擇入口位置，并且輸入溶液身份、體積、流速和溫育時間。
[0091]脫鹽:在平衡和上樣后，等度洗脫蛋白質。該技術通常用于緩沖液交換。
[0092]凝膠滲透色譜:在平衡和上樣后，根據大小分離和洗脫蛋白質。
[0093]疏水相互作用色譜:在柱平衡和上樣后，使用含有高鹽濃度例如2M(NH4)2SO4的緩沖液，將疏水蛋白質吸附到柱配體。柱之后被清洗以除去未吸附的蛋白質，并且進行等度洗脫或使用降低的鹽濃度的梯度(逐步的或連續的)進行洗脫。柱之后被清洗并且利用起始緩沖液再平衡。
[0094]反相色譜:在柱平衡和上樣后，疏水蛋白質吸附到柱配體。柱之后被清洗以除去未吸附的蛋白質并且進行等度洗脫或通過使用非極性有機溶劑如乙腈的梯度(逐步的或連續的)進行洗脫。柱之后被清洗并用起始緩沖液再平衡。
[0095]系統在線清洗:將系統充滿以清潔溶液，并且選擇入口、出口和柱位置以用于清潔。例如可以包括三個系統在線清洗階段以允許使用三種不同的清潔溶液。
[0096]系統準備:將系統充滿以準備溶液，并且選擇用于準備的入口、出口和柱位置。例如可以包括兩個系統準備階段以允許使用兩種不同的準備溶液。
[0097]使用如圖4中所示的多種現有方法61中的一種的選項允許用戶接近之前在系統上運行的方法。在選擇現有的方法后，用戶將能夠在修改該方法或不經修改地使用該方法后以新的名稱保存該方法。
[0098]搜索方法63選項允許用戶創建一組其中一個參數系統地變化的方法并且順序地運行該方法。可以例如使用這樣的搜索以篩查各柱，以發現最佳PH，在樣品體積方面測試柱容量，以優化梯度長度和斜率，或優化不連續梯度。下拉菜單可以列出用戶可以從中選擇的不同變量以及用于搜索實驗的運行的次數。搜索變量的實例有柱體積，流速，柱壓力限值，流通級分尺寸，洗脫液級分尺寸，峰級分尺寸，和線性濃度梯度和長度。
[0099]包含“實驗的設計(Design of Experiments) ”(D0E)軟件包64的系統允許用戶立刻改變多個參數并且創建一系列運行條件以用于特定的色譜技術。輸出可以被輸入到DOE方法合成器中，所述DOE方法合成器將自動地輸出一系列實驗以驗證DOE設計空間。用戶可以被給予選擇要運行的實驗的最終數目的選項并且之后執行運行并且產生報告，所述報告將設計輸出與實驗獲得的結果相關聯。可以使用商業DOE軟件包如MODDE和JMP(以上提及的)，并且可以將其整合到方法編輯器中以致來自DOE的輸出被產生為系統平臺上的可執行方法。
[0100]圖5和6是能夠用于表示流動路徑并指示上述操作和功能中的一些的圖形顯示的實例。雖然附圖不是彩色的，但是不同的顏色或不同的顏色強度可以在顯示上使用以區分處于工作狀態的和不工作的流動路徑，泵驅動的和手工驅動的流動路徑，主要流動路徑相對于旁路流動路徑，以及其他操作信息。流動傳感器可以安裝在模塊自身上或在模塊自身之間的單個管道區段上或在模塊自身上以確認顯示是實際系統的實時表示。在這些附圖中的每個中，組件通常被顯示為從左到右流向的線性排列方式，每個組件由圖標表示，圖標之間的線表示連接管道，并且每個圖標上的圖例列出關于組件的信息，如其容量，操作參數，和當前狀態。某些流體線，如通往溶液瓶的線，被刪去以簡化圖表。
[0101]圖5描繪了流動路徑，所述流動路徑以梯度泵系統71開始，梯度泵系統71包括分別用于緩沖液A和B的單獨的泵72，73，以及混合器74。泵的圖例75指示在任意時間點的總流速，泵壓力，以及作為混合流的體積百分比的緩沖液B比例。緊接著梯度泵系統71的下游的是旋轉閥76，旋轉閥76連接手工操作的注射器77，進樣環路78，和廢液儲槽79，廢液儲槽79用于進樣環路填充期間的過量樣品。緊接著旋轉閥76的下游的是色譜柱81，其出口直接通往檢測器系統82，檢測器系統82包括UV檢測器83和電導率檢測器84。檢測器系統82的圖例85指示通過UV檢測器檢測吸光度的波長和在任意時間點檢測到的吸光度，檢測到的以毫西門子/厘米計的電導率，和溫度。檢測器系統82的下游是級分收集器86及其相關的圖例87，圖例87指示，對于任意時間點，在所述時間處于使用中的支架和管，在所述管中收集的體積，和保持未填充的管的數目。最后顯示的組件是廢液儲槽88，其用于通過柱81的未被引向級分收集器86的流體。
[0102]一個可以與圖5的顯示一起使用的顯示方案是以淺的或暗的顏色顯示所有連接線直至它們處于工作狀態(當其從相同顏色的暗的強度變為亮的強度時)。該實例中的注射器77可以被顯示為不同顏色，并且當注射器運轉時處于工作狀態的任意線可以同樣地被顯示為與注射器相同的顏色。
[0103]圖6描繪流動路徑，所述流動路徑包括比圖5更多的選項。該方案中的梯度泵系統91被顯示為具有進料管線，所述進料管線包括四通閥92以允許多達四種不同的溶液以任何需要的比例混合在一起。在四通閥92和梯度泵系統91之間的是兩個旋轉閥93，94。一個旋轉閥93的公共端口連接到一個泵95，而另一個旋轉閥94的公共端口連接到第二個泵96，同時每個旋轉閥的端口 I連接到四通閥92的出口。兩個旋轉閥93，94允許每個泵遞送不同的溶液，所述不同的溶液通過流體線連接到這些閥上的多個端口中的任一個。如上所述，溶液瓶和從溶液瓶到閥93，94的入口的流體線都不顯示。除了手動注射器103，進樣環路104和廢液儲槽105以外，樣品注入系統101還包括樣品泵102。色譜柱106連接到柱選擇器閥107，柱選擇器閥107可以用于在多個柱之間進行選擇，僅有一個柱顯示在該圖表中，或忽略所有的柱。在圖表中，字母“By”當被顯示時指示閥107目前位于旁路位置中。PH檢測器109位于UV/電導率檢測器108和級分收集器110之間。圖例與每個組件相關聯，如在圖5中那樣。圖6的流動路徑的顯示方案可以使用不同的顏色(例如，藍和綠)以區分樣品注入系統101的流動路徑和從梯度泵91延伸通過柱選擇器閥107，檢測器108，109和級分收集器110的主流動路徑，亮的顏色強度對比暗的顏色強度以區分處于工作狀態的和不工作的流動路徑，并且灰色指示旁路路徑。如對計算機顯示領域的技術人員將是非常顯而易見的，除了上述那些以外或代替地，可以使用其他顏色和區分方法，如點線對比實線，以及閃爍的線對比連續的線。
[0104]在附于此的權利要求中，術語“一個(a) ”或“一種(an) ”意在指“一個或多個”。術語“包含(comprise) ”及其變化形式如“包括(comprises) ”和含有“(comprising) ”在步驟或要素的列舉之前時，意在指另外的步驟或要素的添加是任選的并且不排除在外。本說明書中引用的所有專利，專利申請以及其他出版的文獻材料通過引用完整地結合于此。本文中引用的任何文獻材料或總體上任何現有技術和本說明書的明確教導之間的任何不一致意在以有利于本說明書中的教導的方式處理。這包括本領域理解的字或詞的定義與相同的字或詞的明確提供在本說明書中的定義之間的任何不一致。
【權利要求】
1.一種系統，所述系統用于將多個流體操縱組件結合到流動方案中以用于指引流體進出色譜分離設備并且用于根據所選的規程運行所述流動方案，所述系統包括: 多個模塊，每個所述模塊包括(a)所述流體操縱組件中的一個和(b)微控制器，所述微控制器(i)編碼表征所述流體操縱組件的數據，并且(ii)響應于從所述模塊外部接收到的命令傳輸操作信號至所述流體操縱組件； 安裝框，所述安裝框包括多個安裝位點，每個所述安裝位點被構造成接納與其他所述模塊可交換的單個模塊，并且每個所述安裝位點包括信號連接器，所述信號連接器連接到安裝在所述安裝位點的模塊的微控制器并與其通信；和 軟件裝置，所述軟件裝置通過所述信號連接器與安裝在所述安裝框上的各個模塊的微控制器通信，所述軟件裝置可被編程為(I)接收所述機器可讀的數據，和(2)使得所述流體操縱組件經由所述流動方案并且根據所述規程指引流體進出所述色譜分離設備。
2.權利要求1的系統，其中每個所述微控制器還(iii)檢測所述流體操縱組件的故障并且響應于所述故障發出警報信號。
3.權利要求1的系統，所述系統還包括監視器，所述監視器圖形化地顯示根據所述流動方案安裝到所述安裝框的模塊的流體操縱組件間的流體連接。
4.權利要求3的系統，其中所述軟件裝置還包括用于指示對于所述流動方案的單獨的區段哪里需要流體連接的裝置。
5.權利要求4的系統，其中每個所述模塊還包括用于管道連接的指示燈并且用于指示哪里需要流體連接的所述裝置包括由所述軟件裝置發送到所述指示燈的信號。
6.權利要求2的系統， 其中每個所述模塊還包括數據指示器，所述數據指示器指示關于所述模塊上的流體操縱組件的操作數據。
7.權利要求2的系統，其中每個所述模塊還包括視覺警報指示器并且所述警報信號在所述警報指示器中產生在視覺上可觀察到的變化。
8.權利要求1的系統，其中所述安裝位點是其中插入有所述模塊的間格，并且所述信號連接器被固定到所述間格的內壁。
9.權利要求1的系統，其中所述安裝位點是以行和列的二維垂直陣列布置的間格，所有間格朝向所述安裝框的公用側開口。
10.權利要求9的系統，其中所述間格包括間格的亞組，包括第二亞組，所述第二亞組的間格的寬度數倍于第一亞組的間格。
11.權利要求9的系統，其中所述安裝位點包括由隔板分隔開的間格，所述隔板是可移動的以致相鄰的間格可以合并從而產生單個間格，所述單個間格的尺寸等于所述相鄰間格的總和。
12.權利要求9的系統，其中所述行中的一行或多行相對于所述安裝框是固定的，而除所述固定的行以外的所述行中的一行或多行可以圍繞豎軸旋轉。
13.權利要求1的系統，其中所述安裝框還包括柱支架，所述柱支架用于支持色譜柱。
14.權利要求1的系統，其中所述軟件裝置是軟件套裝，所述軟件套裝包括選自由以下各項組成的組的一個或多個流動方案階段的庫:平衡，點樣，柱活化，柱洗滌，洗脫，柱準備，和柱性能測試，并且所述軟件裝置還能夠被編程用于使用戶通過從所述庫選擇和組合階段來創建流動方案。
15.權利要求3的系統，其中所述軟件裝置是軟件套裝，所述軟件套裝包括用于通過在所述系統上進行的運行期間在所述監視器上顯示所有處于工作狀態的流動路徑來監控所述運行的裝置。
16.權利要求15的系統，其中所述軟件套裝還包括用于顯示由在所述系統上進行的運行產生的色譜數據的裝置。
17.權利要求16的系統，其中所述色譜數據是選自由以下各項組成的組的一個或多個成員:峰積分，峰測量，峰鑒定，峰值制圖，和基線確定。
18.權利要求1的系統，其中所述流體操縱組件包括閥、泵、混合器、進樣環路、檢測器和級分收集器中的至少各一個。
19.權利要求1的系統，其中表征所述流體操縱組件的所述機器可讀的數據是將所述流體操縱組件識別為由以下各項組成的組的成員的數據:閥、泵、混合器、進樣環路、檢測器和級分收集器。
20.權利要求1的系統，其中表征所述流體操縱組件的所述機器可讀的數據是表示所述流體操縱組件的操作狀態的數據。
21.權利要求1的系統，其中所述微控制器包含射頻識別標簽，所述射頻識別標簽編碼表征所述流體操縱組件的所述數據。
22.權利要求21的系統，其中所述射頻識別標簽允許所述數據的更新。
23.權利要求1的系統，所述系統還包括用于用戶操縱所述軟件裝置的觸摸屏。
24.權利要求1的系統，所述系統還包括用于用戶操縱所述軟件裝置的平板個人計算機。`
25.權利要求1的系統，其中所述軟件裝置是所述安裝框外部的個人計算機。
26.權利要求1的系統，其中所述軟件裝置是結合到所述安裝框中的個人計算機。
27.一種用于操作多個工作站的系統，每個所述工作站包括結合在流動方案中的多個流體操縱組件以用于指引流體進出色譜分離設備和用于根據所選的規程運行所述流動方案，每個工作站獨立于所有其他所述工作站運行，并且每個工作站包括根據權利要求1的多個模塊、安裝框和軟件裝置，并且其中用于所有所述工作站的所述軟件裝置被合并在單個計算機中。
【文檔編號】B01D21/30GK103889533SQ201280052060
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年8月23日 優先權日:2011年8月24日
【發明者】羅伯特·約萬尼, 亞歷克·戈登, 鮑勃·阿瓦爾伯克, 韋恩·布蘭德, 格倫·普賴斯, 肯·貝克爾, 法拉·馬萬達迪, 克里斯托夫·舒爾茨 申請人:伯樂實驗室公司