自動化流體處理系統的制作方法
【專利說明】自動化流體處理系統
[0001]本申請是于2010年6月4日提交的已進入中國國家階段的PCT專利申請(中國國家申請號為201080026149.7，國際申請號為PCT/SE2010/050624，發明名稱為“AUTOMATEDFLUID HANDLING SYSTEM”)的分案申請。
[0002]發明背景
本發明涉及流體處理系統的技術，并且具體而言，涉及柔性和可構造性高的自動化流體處理系統。該流體處理系統可為例如液相色譜系統、過濾系統、化學合成系統等等。
[0003]例如在實驗室中存在各種各樣的流體處理系統。這樣的系統包括許多流體處理單元，例如不同類型的一個或多個栗、閥、混合器、傳感器單元等。所述流體處理單元由呈剛性或柔性管等形式的流體管道互連。雖然可針對特定類型的應用來將一些系統設計成具有特定的流徑，但是常常存在對改變或優化系統的流體流徑的柔性和能力的需要。此外，升級常常限于制造商提供的特定的套件，并且升級套件常常作為布置在原始系統旁邊的外部附加裝備來供應，從而擴大了系統的占地面積，并且它們需要即流體地連接又電連接(即連接到系統控制總線等等上)到系統上。此外，更換有故障的流體處理單元是耗時和精密的任務。
[0004]一種類型的液體處理系統是液相色譜系統，該液相色譜系統在實驗室中是標準方法，并且存在各種各樣的可在市場上獲得的液相色譜系統。缺乏使儀器適應于各種各樣的不同的應用的柔性對大部分目前的系統來說是普遍的。
[0005]發曰月概沐
本發明的目的在于提供一種新的流體處理系統，該系統克服了現有技術的一個或多個缺陷。這通過在獨立權利要求中限定的流體處理系統來實現。
[0006]這種流體處理系統的一個優點在于，該系統可容易地升級，而不需要附加裝備，以及可為新的實驗安排容易地優化流徑
在從屬權利要求中限定了本發明的實施例。
[0007]附圖簡沐
下面將參照附圖來詳細地描述本發明，其中
圖1顯示了根據本發明的、呈液相色譜系統的形式的流體處理系統的一個實施例。
[0008]圖2是圖1的流體處理系統的具有液體處理面板的殼體的示意圖。
[0009]圖3是移除了流體處理系統的模塊式構件的、圖2的具有液體處理面板的殼體的示意圖。
[0010]圖4a至4d是被移除的流體處理系統的構件模塊的實例的示意圖。
[0011]圖5a和5b顯示了自動化流體處理系統的一個示意性實施例。
[0012]圖6是移除了流體處理系統的模塊式構件的、具有模塊式液體處理面板的殼體的一個實施例的示意圖。
[0013]圖7a和7b是移除了流體處理系統的模塊式構件的、具有液體處理面板的模塊式殼體的一個實施例的示意圖。
[0014]圖8是根據本發明的流體處理系統的一個實施例的系統架構的一個實施例的示意圖。
[0015]圖9是根據本發明的流體處理系統的一個實施例的主控制單元的一個實施例的示意圖。
[0016]圖10是用于圖1的液相色譜系統的液體處理面板的模塊式構件之間的流控(fIuidic)互連布置的一個實施例的示意圖。
[0017]發明的詳細描述
根據一個實施例，提供了一種包括殼體和兩個或更多個流體處理單元的自動化流體處理系統，該兩個或更多個流體處理單元布置成具有外部流控區段和內部非流控區段的可互換的模塊式構件，以及其中，該殼體包括具有用于接收所述可互換的模塊式構件的構件位置中的兩個或更多個的液體處理面板，使得外部流控區段與非流控區段被該液體處理面板分開。
[0018]根據另一個實施例，提供了一種呈液相色譜系統的形式的流體處理系統，其包括殼體、兩個或更多個高壓栗、至少一個傳感器單元和至少兩種不同構造的多個流體控制閥，其中，至少流體控制閥布置成可互換的模塊式構件，并且殼體包括具有用于接收所述模塊式構件的多個構件位置的液體處理面板。
[0019]圖1顯示了呈液相色譜系統的形式的模塊式自動化流體處理系統的一個實施例，多個可互換的模塊式構件布置在液體處理面板中，其中，參考標號表不:
1.噴射閥(INV)
2.具有集成式壓力傳感器的柱閥(CV)
3.傳導性監測器
4.UV監測器
5.四元(quaternary)閥(QV)
6.具有集成式空氣傳感器的入口閥B(IVB)
7.系統栗
8.壓力監測器、系統栗
9.具有集成式空氣傳感器的入口閥A(IVA)
10.系統栗
11.壓力監測器、樣本栗
12.樣本栗
13.清洗系統
14.具有在線過濾器的混合器(MX)
15.具有集成式空氣傳感器的樣本入口閥(SIV)
16.限流器
17.pH 閥
18.出口閥(OV)
為所公開的實施例供應了高精度栗7、10、12。存在兩個系統栗7、10 (系統栗AlO和系統栗B7)以及一個樣本栗12。系統栗7、10可單獨使用，或組合起來使用，以在凈化方法中產生等度洗脫或梯度洗脫。樣本栗12專用于將樣本直接加載到柱上，或專用于填充樣本環路。
[0020]栗的功能:
各個栗模塊均由兩個栗壓頭(未顯示)組成。單獨的壓頭是相同的，但是通過由微處理器控制的單獨的步進馬達在彼此相反的相位中促動。兩個活塞和栗壓頭交替地工作，以提供連續的、低脈動的液體輸送。兩個系統栗的流率可在大約0.001毫升/分鐘和25.000毫升/分鐘之間變化，并且最大運行壓力為大約20MPa。樣本栗的流率例如可在0.01毫升/分鐘和25毫升/分鐘之間變化，并且根據一個實施例，最大運行壓力為lOMPa。
[0021]根據一個實施例，至少兩種不同構造的該多個流體控制閥是旋轉型的閥。這種機動式旋轉閥可由具有許多被限定的孔的閥頭和通往閥的入口端口和出口端口的通道組成。安裝在馬達上的旋轉盤具有許多被限定的通道。旋轉盤的通道的型式以及閥頭的端口的型式和位置限定各種類型的閥的流徑和功能。當旋轉盤轉動時，閥中的流徑改變。
[0022]流體控制閥的一個實施例是用來選擇在運行中使用哪個緩沖劑或樣本的入口閥A和B(分別為9、6)，以及位于樣本栗12前面的樣本入口閥15。入口閥A9 I位于系統栗AlO前面，入口閥B6位于系統栗BlO前，并且樣本入口閥15位于樣本栗12前面。入口閥A和入口閥B連接到呈四元閥5的形式的流體控制閥的另一個實施例上。使用該四元閥來進行自動的緩沖劑準備，以及形成四元梯度。通過安裝具有額外的入口閥的構件模塊，可增加入口的數量。入口閥A和入口閥B使得能夠在不同的緩沖劑和洗液之間自動地改變，并且可用來通過混合緩沖劑A和緩沖劑B而產生梯度。可使用結合在入口閥A和入口閥B中的空氣傳感器來防止空氣被引入栗和柱中。
[0023]使用四元閥來自動地混合四種不同的溶液。四元閥一次打開一個入口端口，并且在混合器14中混合不同的溶液而形成期望的緩沖劑。切換閥的打開時間由系統控制。當流增大時，各個入口端口打開的量逐步增大。為了獲得均質的緩沖劑成分，必須確保使用適于該方法的流率的混合器室體積。
[0024]四元閥可用來以任何組合同時使用四種不同的溶液來產生梯度。各種溶液的百分比由該方法中的指令控制。形成隨時間的過去而線性地改變兩種、三種或四種溶液的百分比的梯度是可行的。這在開發高級方法時是有用的。
[0025]當使用樣本栗12來將樣本直接噴射到柱上或填充樣本環路時，樣本入口閥15使得能夠自動地加載不同的樣本。樣本入口閥具有專用于緩沖劑的入口。在引入樣本之前，在方法中使用這個緩沖劑入口來用溶液填充樣本栗。緩沖劑入口還用來在運行之間用緩沖劑清洗樣本栗。例如當通過在方法的樣本應用階段中使用空氣傳感器來選擇噴射所有樣本來從容器中將樣本應用到柱上時，使用結合在樣本入口閥中的空氣傳感器。這個功能使用了緩沖劑入口，該緩沖劑入口用來完成樣本噴射，以及從樣本栗中移除空氣。
[0026]流體控制閥的另外的另一個實施例可為噴射閥1，其用來將樣本引導到柱上。該閥使得能夠使用許多不同的樣本應用技術。樣本環路可連接到噴射閥上，并且或者通過使用樣本栗來自動地或者通過使用注射器來手動地填充該樣本環路。也可使用樣本栗來將樣本直接噴射到柱上。
[0027]流體控制閥的另外的另一個實施例可為用于將柱連接到系統上以及將流引導到柱上的柱閥2。多達五個柱可同時連接到所述閥的所公開的實施例上。閥還具有使得能夠繞過被連接的柱的內置旁路毛細管。
[0028]可通過安裝額外的柱閥來增加柱位置的數量。各個柱的頂部和底部