自動(dòng)化流體處理系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】自動(dòng)化流體處理系統(tǒng)
[0001]本申請是于2010年6月4日提交的已進(jìn)入中國國家階段的PCT專利申請(中國國家申請?zhí)枮?01080026149.7，國際申請?zhí)枮镻CT/SE2010/050624，發(fā)明名稱為“AUTOMATEDFLUID HANDLING SYSTEM”)的分案申請。
[0002]發(fā)明背景
本發(fā)明涉及流體處理系統(tǒng)的技術(shù)，并且具體而言，涉及柔性和可構(gòu)造性高的自動(dòng)化流體處理系統(tǒng)。該流體處理系統(tǒng)可為例如液相色譜系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、化學(xué)合成系統(tǒng)等等。
[0003]例如在實(shí)驗(yàn)室中存在各種各樣的流體處理系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)包括許多流體處理單元，例如不同類型的一個(gè)或多個(gè)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(yīng)用來將一些系統(tǒng)設(shè)計(jì)成具有特定的流徑，但是常常存在對改變或優(yōu)化系統(tǒng)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(tǒng)旁邊的外部附加裝備來供應(yīng)，從而擴(kuò)大了系統(tǒng)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(tǒng)控制總線等等上)到系統(tǒng)上。此外，更換有故障的流體處理單元是耗時(shí)和精密的任務(wù)。
[0004]一種類型的液體處理系統(tǒng)是液相色譜系統(tǒng)，該液相色譜系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室中是標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)。缺乏使儀器適應(yīng)于各種各樣的不同的應(yīng)用的柔性對大部分目前的系統(tǒng)來說是普遍的。
[0005]發(fā)曰月概沐
本發(fā)明的目的在于提供一種新的流體處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)克服了現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)缺陷。這通過在獨(dú)立權(quán)利要求中限定的流體處理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。
[0006]這種流體處理系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，該系統(tǒng)可容易地升級，而不需要附加裝備，以及可為新的實(shí)驗(yàn)安排容易地優(yōu)化流徑
在從屬權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的實(shí)施例。
[0007]附圖簡沐
下面將參照附圖來詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的、呈液相色譜系統(tǒng)的形式的流體處理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。
[0008]圖2是圖1的流體處理系統(tǒng)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(tǒng)的模塊式構(gòu)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(tǒng)的構(gòu)件模塊的實(shí)例的示意圖。
[0011]圖5a和5b顯示了自動(dòng)化流體處理系統(tǒng)的一個(gè)示意性實(shí)施例。
[0012]圖6是移除了流體處理系統(tǒng)的模塊式構(gòu)件的、具有模塊式液體處理面板的殼體的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0013]圖7a和7b是移除了流體處理系統(tǒng)的模塊式構(gòu)件的、具有液體處理面板的模塊式殼體的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0014]圖8是根據(jù)本發(fā)明的流體處理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)架構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0015]圖9是根據(jù)本發(fā)明的流體處理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的主控制單元的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0016]圖10是用于圖1的液相色譜系統(tǒng)的液體處理面板的模塊式構(gòu)件之間的流控(fIuidic)互連布置的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0017]發(fā)明的詳細(xì)描述
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供了一種包括殼體和兩個(gè)或更多個(gè)流體處理單元的自動(dòng)化流體處理系統(tǒng)，該兩個(gè)或更多個(gè)流體處理單元布置成具有外部流控區(qū)段和內(nèi)部非流控區(qū)段的可互換的模塊式構(gòu)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(gòu)件的構(gòu)件位置中的兩個(gè)或更多個(gè)的液體處理面板，使得外部流控區(qū)段與非流控區(qū)段被該液體處理面板分開。
[0018]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種呈液相色譜系統(tǒng)的形式的流體處理系統(tǒng)，其包括殼體、兩個(gè)或更多個(gè)高壓栗、至少一個(gè)傳感器單元和至少兩種不同構(gòu)造的多個(gè)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(gòu)件，并且殼體包括具有用于接收所述模塊式構(gòu)件的多個(gè)構(gòu)件位置的液體處理面板。
[0019]圖1顯示了呈液相色譜系統(tǒng)的形式的模塊式自動(dòng)化流體處理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，多個(gè)可互換的模塊式構(gòu)件布置在液體處理面板中，其中，參考標(biāo)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(dǎo)性監(jiān)測器
4.UV監(jiān)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(tǒng)栗
8.壓力監(jiān)測器、系統(tǒng)栗
9.具有集成式空氣傳感器的入口閥A(IVA)
10.系統(tǒng)栗
11.壓力監(jiān)測器、樣本栗
12.樣本栗
13.清洗系統(tǒng)
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(shí)施例供應(yīng)了高精度栗7、10、12。存在兩個(gè)系統(tǒng)栗7、10 (系統(tǒng)栗AlO和系統(tǒng)栗B7)以及一個(gè)樣本栗12。系統(tǒng)栗7、10可單獨(dú)使用，或組合起來使用，以在凈化方法中產(chǎn)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?qū)Ｓ糜谔畛錁颖经h(huán)路。
[0020]栗的功能:
各個(gè)栗模塊均由兩個(gè)栗壓頭(未顯示)組成。單獨(dú)的壓頭是相同的，但是通過由微處理器控制的單獨(dú)的步進(jìn)馬達(dá)在彼此相反的相位中促動(dòng)。兩個(gè)活塞和栗壓頭交替地工作，以提供連續(xù)的、低脈動(dòng)的液體輸送。兩個(gè)系統(tǒng)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(yùn)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(jù)一個(gè)實(shí)施例，最大運(yùn)行壓力為lOMPa。
[0021]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，至少兩種不同構(gòu)造的該多個(gè)流體控制閥是旋轉(zhuǎn)型的閥。這種機(jī)動(dòng)式旋轉(zhuǎn)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(dá)上的旋轉(zhuǎn)盤具有許多被限定的通道。旋轉(zhuǎn)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(dāng)旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，閥中的流徑改變。
[0022]流體控制閥的一個(gè)實(shí)施例是用來選擇在運(yùn)行中使用哪個(gè)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(tǒng)栗AlO前面，入口閥B6位于系統(tǒng)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(gè)實(shí)施例上。使用該四元閥來進(jìn)行自動(dòng)的緩沖劑準(zhǔn)備，以及形成四元梯度。通過安裝具有額外的入口閥的構(gòu)件模塊，可增加入口的數(shù)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(dòng)地改變，并且可用來通過混合緩沖劑A和緩沖劑B而產(chǎn)生梯度。可使用結(jié)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(dòng)地混合四種不同的溶液。四元閥一次打開一個(gè)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(shí)間由系統(tǒng)控制。當(dāng)流增大時(shí)，各個(gè)入口端口打開的量逐步增大。為了獲得均質(zhì)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(shí)使用四種不同的溶液來產(chǎn)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(shí)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(fā)高級方法時(shí)是有用的。
[0025]當(dāng)使用樣本栗12來將樣本直接噴射到柱上或填充樣本環(huán)路時(shí)，樣本入口閥15使得能夠自動(dòng)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(gè)緩沖劑入口來用溶液填充樣本栗。緩沖劑入口還用來在運(yùn)行之間用緩沖劑清洗樣本栗。例如當(dāng)通過在方法的樣本應(yīng)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(yīng)用到柱上時(shí)，使用結(jié)合在樣本入口閥中的空氣傳感器。這個(gè)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(gè)實(shí)施例可為噴射閥1，其用來將樣本引導(dǎo)到柱上。該閥使得能夠使用許多不同的樣本應(yīng)用技術(shù)。樣本環(huán)路可連接到噴射閥上，并且或者通過使用樣本栗來自動(dòng)地或者通過使用注射器來手動(dòng)地填充該樣本環(huán)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(gè)實(shí)施例可為用于將柱連接到系統(tǒng)上以及將流引導(dǎo)到柱上的柱閥2。多達(dá)五個(gè)柱可同時(shí)連接到所述閥的所公開的實(shí)施例上。閥還具有使得能夠繞過被連接的柱的內(nèi)置旁路毛細(xì)管。
[0028]可通過安裝額外的柱閥來增加柱位置的數(shù)量。各個(gè)柱的頂部和底部