色谱柱和介质填充的自动化系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了全自动无手工的色谱柱填充方法，其通过传送预先计算的浆料体积并使用两种不同的填充形态，以便１）当该浆料体积已经传送到色谱柱中时，或者２）当转接器移动到与预先计算的体积相对应的床高度时停止填充。这样，色谱柱可以完全自动化的方式进行填充，并且这种色谱柱１）是稳定的，并且２）具有需要的性能特征。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于色谱柱的介质填充系统和用于色谱柱的介 质填充方法。更具体地说，本专利技术涉及用于改善将色谱介质填充到色 谙柱中的品质和一致性的填充装置和方法。
技术介绍
用于液相色谱的色谱柱通常包括封装了多孔性层析介质的管状 体，载液从中流过，其中在载液和多孔介质的固相之间因材料累积而 发生分离。通常介质^f皮封装在作为填充床的色谱柱中，此填充床通过 压实离散粒子的悬浮液，即被泵入、倒入、或吸入色谱柱中的所谓的 浆料而形成。将浆料压入到填充床中是通过压缩浆料使其填充到某一 空间中来实现的，此空间小于其仅在重力影响下定形而形成沉降床所 占的体积。随后色诿分离的效率强烈地依赖于l)位于填充床的流体入 口和出口处的液体分布和收集系统，2)填充床中的介质粒子的特殊取 向(也被称为填充几何)，以及3)填充床的压缩。如果填充床的压缩程 度太低，那么填充床上执行的色谱分离将受到"拖尾"的困扰，并且这 种压缩不足的填充床通常是不稳定的。如果填充床的压缩程度太高， 那么填充床执行的色谱分离将受到"前延"的困扰，并且这种过压缩的 填充床可能影响吞吐量和粘接能力，并且，通常引起高得多的操作压 力。如果压缩程度是最佳的，那么在使用期间形成的分离峰很少出现 前延或拖尾，并且基本上是对称的。色谱柱所需要的最佳的压缩程度是按照每个色语柱的尺寸(宽度或直径)、床高以及介质类型通过实验 确定的。在任何分离过程之前，介质床必须从需要引入到色镨柱中的粒子 浆料开始进行准备。形成介质床的过程-波称作"填充过程"，并且正确 填充的介质床是一个影响包含填充床的色谱柱性能的关键因素。填充 过程的其中一个主要目标是提供一种具有最佳压缩量，即最佳压缩系 数的介质床。经过最佳压缩的介质床的高度被称为目标压缩床高度。大尺寸的色谱柱，例如CHROMAFLOWTM(其是由新泽西皮斯卡 塔市的GE Healthcare公司制造的色谱柱的GE Healthcare的注册商 标)、类似CHROMAFLOWtm的色谱柱及其它目前在工业中使用的色中央浆料喷嘴、介质阀、或另一端口传送到色谱柱中进行填充。 一旦 将预定体积的浆料传送到色i普柱中，色谱柱中的层析介质可能，要么 l)进行充分地填充，要么2)未填充而需要进一步地压实，并且通过沿 着色谱柱的纵轴朝着色谱柱底部以恒定速度移动可动的转接器进行 压缩。在本过程中过量液体在色谱柱出口排出，而通过所谓的"介质床 支架"的过滤材料保持介质粒子，其中过滤材料的孔很小而不允许介质 粒子通过。 一旦已经将填充的介质床压缩到最佳的压缩量或压縮度 时，填充过程就完成了。如果压缩的介质床有良好且稳定的色谱性能， 就可认为填充过程是成功的。然而，实践中通过手工方法在色谱柱中 填充这种经过最佳压缩的色谱介质床不是轻易能完成的，因为最终填 充的介质床的质量在很大程度上依赖于操作员的技能。在装填和随后 的填充色谱柱期间，操作员手工地选择和调整所有的填充参数，例如 阀位置、泵转速、流速、转接器的运动速度等等。更重要是，在所有 情况下，操作员必须通过目视观察的方式确定l)足够的浆料已经传送 到色谱柱中，或者2)转接器充分地压缩了介质床，从而武断地决定何 时结束色谱柱的填充。选错任何填充参数，和/或在决定何时结束填充 时出错，其通常都会导致性能不良的色谱柱。此外，在配备透明管的色谱柱中由眼判断介质床的压缩何时开始是特别困难的，在配备非透 明管例如不锈钢管的色谱柱中则是不可能的，而在此点上的显著误差 使得不可能获得经过最佳压缩的介质床。总的来说，色谱柱的填充至 今仍被认为是一项技术而非一门科学。因此，对用于精确且可重复性地将层析介质填充到色谱柱中的系 统和方法存在需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于将介质填充到色谱柱中的色谱柱 填充系统和方法，以克服当前系统的缺点。本专利技术通过传送预先计算的浆料量并利用两种不同的填充形态 在以下时候停止填充，从而提供了全自动无手工的色谱柱填充方法， 即l)当已经将该浆料量传送到色谱柱中，这是配备了固定的转接器的色谱柱的优选形态，或者2)当已经传送预先计算的浆料量之后，使转接器移到与目标压缩床高度相对应的床高，这是配备了可动的转接器 的色谱柱的优选形态。这样，色镨柱可以完全自动化的方式进行填充，并且这种色谱柱l)是稳定的，并且2)具有需要的性能特征。 附图说明结合附图阅读以下说明将更加明晰本专利技术的这些优点及其它优 点，其中图1描绘了根据本专利技术的第一自动化色谱柱和介质填充过程的流 程图2A和2B描绘了根据本专利技术的笫二自动化色谱柱和介质填充过 程的流程图3是根据本专利技术的与图1相关联的第一自动化色谱柱和介质填 充系统的示意图4是根据本专利技术的与图2A和2B相关联的第二自动化色谱柱和介质填充系统的示意图；以及图5是根据本专利技术的压力流曲线和压缩曲线的图表。本专利技术的详细说明现在将参照附图来描述本专利技术的优选实施例。优选实施例的描述 是示范性的，而并不是打算限制本专利技术的范围。在本文以及权利要求中所使用的术语"单元"意图包括术语"容器"和"色谱柱"，以及分离技术的从业 者所使用的任何其它结构，以便通过将混合物与固体或液体交换介 质，即所谓的填充床相接触而实施分离,和/或反应,和/或催化，和/或从 混合物中提取成分。术语"纵向流向"指在单元内从入口朝向出口的流向。"纵向"一致 地用于指定通过单元的优势流路而不考虑方向。术语"流连接系统"指在流体回路中连接两点的通道或路径系统。术语"分配系统"指将流体引入单元中所流经的结构，并且术语" 收集系统"指用于从单元收集流体的结构。术语"沉积床高度"指当色谱柱中的液体和介质仅在重力的影响下 被容许沉积时而获得的介质粒子床的高度，这种介质床被称为"沉积床术语"压实床高度"指当在色谱柱中形成介质粒子床时，当通过浆 料藉由以下方式施加流体流时而使浆料中的介质粒子被迫沉积所获得的介质粒子床的高度，l)将液体泵送入色谱柱中，2)将液体泵吸出 色谱柱，或者3)通过可动的转接器的运动(例如，下降)，其迫使液体 离开色谱柱，这种床被称为"压实床"。术语"压缩床高度"指当压实床已经压缩，例如通过与可动的转接 器的接触和进一 步的运动，或通过在比介质床压实时所使用的速率更 高的速率下泵送流体通过色镨柱从而在色谱柱中获得的介质粒子床 的高度，这种床被称为"压缩床"。7第 一 自动化色谱柱和介质填充系统和方法图1显示了第一自动化色谱柱和介质填充过程的流程图。在图框 101中，在任何典型的层析介质悬浮处准备层析介质。层析介质还可 指凝胶、珠粒或树脂。层析介质的悬浮是在层析介质的运输容器中(未 显示)，通过典型的方法例如人工搅拌、机械搅拌、通气、摇动或振动或利用MEDIA WANDTM(其是由新泽西皮斯卡塔市的GE Healthcare 7>司制造的工具的GE的注册商标)来完成的。MEDIA WANDtm是一 种坚固易用且被设计用于除去上层清液、添加水或缓沖剂、在运输容WANDTM是一种在标题为《用于在容器中形成一种层析介质的均匀混 合物的方法和装置》的美国专利申请中描述过的工具，该专利具有美 国专利申请号11/669,347，并于2007年1月31提交，其通过引用而 结合在本文中。接下来，在图框101中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于自动化填充色谱柱的方法，其包括：　确定层析介质的浆料浓度；　确定至少一个色谱柱的柱容积；　确定所述至少一个色谱柱中的层析介质的压缩系数；　基于所确定的所述柱容积、所确定的所述压缩系数和所确定的所述浆料浓度计算 浆料体积；　在浆料箱中配置所计算的体积的浆料；　为所述至少一个色谱柱确定位置，以便将所计算的体积的浆料传送和填充到所述至少一个色谱柱中；　监测所计算的体积的浆料向所述至少一个色谱柱中的传送；且　当所计算的体积的浆料等 于所确定的柱容积时，自动地终止将所计算的体积的浆料向所述至少一个色谱柱的传送。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：AM威廉斯，K达姆布莱夫，K泰勒，J戴维斯，A卡莱特斯基，D戈，SR米勒，
申请(专利权)人：通用电气医疗集团生物科学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]