CN106461623B - 连续色谱系统中的方法和阀 - Google Patents

Abstract

一种连续色谱系统中的方法和旋转阀(65)。旋转阀(65)包括具有内部定子面(5a)的定子(5)，以及具有内部转子面(12a)的转子(12)，内部转子面(12a)布置成与内部定子面(5a)进行密封性接触。定子(5)包括至少第一和第二入口孔口(81,81)、至少两个第一出口(85a)孔口、第二出口孔口(87)和第三出口孔口(89)，并且转子互连路径布置成：在至少一个旋转位置上，将第一入口孔口连接到第二出口孔口上，并且将第二入口孔口连接到第三出口孔口上；在至少两个其它旋转位置上，在第二入口孔口连接到第二出口孔口上的同时，连接第一入口孔口与第一出口孔口中的任一个。

Description

连续色谱系统中的方法和阀

技术领域

本发明涉及连续色谱系统中的方法和阀。

背景技术

阀通常在涉及输送流体的装置中使用。例如在中等大小的实验室系统中使用的典型类型的阀是旋转阀。

大体上，旋转阀具有固定本体，本文称为定子，它与旋转本体协作，旋转本体在本文称为转子。

定子设有多个入口端口和出口端口。端口通过膛孔与内部定子面上的对应组的孔口处于流体连通。内部定子面是与转子的内部转子面处于不透流体式接触的定子的内表面。转子典型地形成为盘，并且内部转子面以旋转协作的方式压靠在内部定子面上。内部转子面设有一个或多个凹槽，其依赖于转子相对于定子的旋转位置来互连不同的孔口。

旋转阀可设计成经受住高压(诸如高于25 MPa的压力)。它们可由多种材料制成，诸如不锈钢、高性能聚合物材料和陶瓷。

入口/出口的数量以及转子或定子中的凹槽的设计反映了特定阀的预期用途。普通类型的多功能阀具有一个入口端口(典型地置于阀的旋转轴线上)和围绕入口端口等距布置的多个出口端口。转子具有单个沿径向延伸的凹槽，它在旋转中心具有一个端部，从而始终连接到入口上，而另一个端部则连接到任一个出口上，这取决于转子相对于定子的角位置。这种阀可用来一次一个地将流从入口引导到任何出口。

在用于连续色谱法的色谱系统(诸如模拟移动床系统)中，通常使用大量阀来以正确的顺序对系统中的不同柱提供给料和缓冲。在这样的系统中需要更好的阀组件。

发明内容

本发明的一个目标是提供一种用于执行连续色谱法的灵活方法。

本发明的另一个目标是提供一种可用于连续色谱法的旋转阀。

本发明的另一个目标是提供一种具有方便且有效的阀组件的连续色谱系统。

这在一种模拟移动床色谱系统中的方法中实现，该系统包括再循环流路径，从一个柱的出口到另一个柱的入口再循环流体传送在再循环流路径中，所述方法包括选择色谱系统中的两个流中的哪一个应当在再循环流路径中再循环。

这还在一种旋转阀中实现，旋转阀包括具有内部定子面的定子，以及具有内部转子面的转子，内部转子面布置成与内部定子面进行密封性接触，转子围绕旋转轴线相对于内部定子面可旋转地移动到多个转子位置，定子包括多个连接端口，它们各自与内部定子面处的对应的阀孔口处于流体接触，并且转子包括两个或更多个转子互连路径，以关于转子位置而选择性地使所述阀孔口处于流体互连，其中，定子包括至少第一和第二入口孔口、至少两个第一出口孔口第二出口孔口和第三出口孔口，以及其中

转子互连路径布置成：

-在至少一个旋转位置上，将第一入口孔口连接到第二出口孔口上，并且将第二入口孔口连接到第三出口孔口上，以及

-在至少两个其它旋转位置上，在第二入口孔口连接到第二出口孔口上的同时，连接第一入口孔口与第一出口孔口中的任一个。

这还在一种色谱系统中实现，色谱系统包括至少三个色谱柱，所述系统进一步包括：

-柱入口旋转阀，其连接到系统中的至少三个柱的入口和至少三个进入流，以及

-柱出口旋转阀，其连接到系统中的至少三个柱的出口和至少三个排出流，以及

-再循环流路径，从一个柱的出口到另一个柱的入口的再循环流体传送在再循环流路径中，其中，所述再循环流路径通过柱入口和柱出口旋转阀连接到柱的入口和出口上，其中，所述系统进一步包括

-根据本发明所述的再循环旋转阀，其连接在再循环流路径中且连接到来自柱出口旋转阀的再一个排出流。

这里，提供用于在例如连续色谱系统(诸如模拟移动床系统)中使用的灵活旋转阀。提供一种旋转阀，其中流可按对于其中给料和洗涤剂两者都可再循环的连续色谱法方法适当的方式连接。

此外，提供包括这种旋转阀的色谱系统。与传统的模拟移动床色谱系统相比，这将对系统提供更少阀和更少流连接。

在本发明的一个实施例中，旋转阀中的至少一个转子互连路径是部分地弯曲的凹槽。

在本发明的一个实施例中，第一入口孔口设置在旋转阀的中心，并且至少两个第一出口孔口围绕环绕第一入口孔口的圆设置，并且第二入口孔口设置成与第一入口孔口相距径向距离R，径向距离R不同于设置第一出口孔口处的距离，并且提供第一互连路径，使得它可连接第一入口孔口与第一出口孔口中的任一个，并且第二互连路径部分地设置为圆，在与第一入口孔口相距与第二入口孔口相同的径向距离上具有开口。

在本发明的一个实施例中，来自色谱系统中的柱出口旋转阀的第一排出流连接到再循环旋转阀中的第二入口孔口，并且来自柱出口旋转阀的第三排出流连接到再循环旋转阀中的第一入口孔口，并且色谱系统中的第二进入流连接到再循环旋转阀中的第二出口孔口。

在本发明的一个实施例中，给料再循环流路径包括检测器。

在本发明的一个实施例中，方法包括一次一个地将来自柱出口旋转阀的两个排出流引导通过再循环流路径。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的旋转阀的示意性侧视图。

图2a示意性地显示具有三个柱的色谱系统，其中可使用本发明的柱旋转阀。

图2b示意性地显示图2a的色谱系统，但其在过程的另一个步骤中。

图2c示意性地显示具有四个柱的色谱系统，其中可使用本发明的柱旋转阀。

图3a、3b和3c显示根据本发明的一个实施例的可在图2a和2b的色谱系统中使用的旋转阀。

图4显示根据本发明的一个实施例的在旋转阀的外侧上的连接端口。

图5a和5b显示图3的旋转阀的两个不同的旋转位置。

具体实施方式

在图1中示意性地显示典型的旋转阀1的主要部分(其中未显示托架或类似的承载或紧固元件)。旋转阀1具有定子5、转子12、可选地设有用于辨别其角位置的器件(未显示)的旋转轴13和驱动单元14，驱动单元14典型地包括齿轮箱和马达(但也可手动地操作阀)。转子可围绕阀的旋转轴线RA相对于定子旋转。

定子5相对于它所嵌入的仪器固定，定子5设有端口，以与流体源/出口和与阀协作的任何构件处于流体连通。端口可定位在定子的任何适当的部件上且在任何适当的方向上。端口设有用以连接毛细管或管系的器件。这种器件可为任何适当的类型，诸如本领域任何技术人员都已知的传统沃尔特(Valco)配件。端口通过通道与内部定子面5a上(即，定子的在运行期间与转子12接触的表面)上的对应组的阀孔口处于流体连通。

转子12典型地形成为盘且具有内部转子面12a，内部转子面12在运行期间压靠在平坦内部定子面5a上，以在它们之间实现密封性接触。内部转子面12a设有一个或多个互连路径，它们依赖于转子相对于定子的旋转位置来互连内部定子面5a的不同的阀孔口。互连路径可为能够在两个阀孔口之间提供流体接触的任何类型的路径，并且可包括内部通道，内部通道具有离散孔口、在内部转子面中的凹槽等。

根据本发明，提供一种在模拟移动床色谱系统中的方法，该系统包括再循环流路径，从一个柱的出口到另一个柱的入口的再循环流体传送在再循环流路径中。该方法包括选择色谱系统中的两个流中的哪一个应当在再循环流路径中再循环。这可通过使用下面描述的再循环旋转阀来完成，但也可通过使用成组的不那么复杂的阀来完成，例如旋转阀、电磁阀或气动阀。

在一个实施例中，色谱系统进一步包括：至少一个柱入口阀，其连接到系统中的至少三个柱的入口和至少三个进入流上；以及至少一个柱出口阀，其连接到系统中的至少三个柱的出口和至少三个排出流；以及再循环流路径，从一个柱的出口到另一个柱的入口的传送在再循环流体中，其中，所述再循环流路径通过柱入口和柱出口阀连接到柱的入口和出口上。本发明的方法包括一次一个地将来自至少一个柱出口阀的两个排出流引导通过再循环流路径。待再循环的排出流可为给料排出流和洗涤剂，如关于下面描述的实施例所描述的那样。

至少一个柱入口阀和至少一个柱出口阀可为下面在实施例中描述的一个入口旋转阀和一个出口旋转阀，或者不那么复杂的成组的阀，例如不那么复杂的旋转阀、电磁阀或气动阀。

图2a示意性地显示色谱系统60，其中可提供根据本发明的旋转阀65，也称为再循环旋转阀。在这个实施例中，三个柱11a、11b、11c连接在模拟移动床系统中。但是柱的数量可改变。根据本发明的旋转阀65与连接在系统中的另一个数量的柱没有任何不同。在图2c中，显示了包括四个柱的类似系统。模拟移动床系统(也称为SMB系统)是一种连续色谱法，其中在连续过程中反复不断地并行使用多个色谱柱，使得当一个柱例如装有待分离的样本时，另一个柱被洗提且另一个被清洗，而且过程步骤在柱之间转移。一种类型的SMB也称为周期逆流，即pcc。下面描述的类型的连续色谱法可被分类成pcc。柱入口旋转阀61连接到系统中的柱的入口上。这个柱入口旋转阀61连接到系统中的所有柱的入口上且此外连接到第一进入流16(在这个实施例中表示给料)、第二进入流18(在这个实施例中表示再循环)和第三进入流20(在这个实施例中表示清洗剂、洗提液和再生缓冲剂)。柱出口旋转阀63连接到系统中的所有柱的出口上且此外连接到第一排出流34(在这个实施例中，表示给料废弃或再循环出口)、第二排出流27(在这个实施例中表示再循环废弃出口)和第三排出流29(在这个实施例中，表示洗提液、再生或再循环出口)。再循环流路径75设置在柱入口旋转阀61和柱出口旋转阀63之间。模拟移动床色谱系统中的从一个柱的出口到另一个柱的入口的所有再循环将传送通过这个再循环流路径75。在申请人的共同悬而未决的瑞典专利申请SE1351525-9中显示柱入口旋转阀61和柱出口旋转阀63的可行设计。根据本发明的再循环旋转阀65设置在再循环流路径75中。再循环旋转阀65进一步连接到第三排出流29和用于样本分离(fractionation)或废弃的可选数量的出口66a-k上。根据本发明，主要负载柱的给料出口可通过再循环流路径75和再循环旋转阀65再循环到辅助负载柱，同时另一个柱被洗提，并且在再循环旋转阀65的一个或多个合意的出口66a-k中收集洗提液分量。根据本发明的再循环旋转阀65进一步使得下者是可行的：使来自一个柱出口的流体再循环到另一个柱入口，而主要给料柱的出口在此时期期间通过再循环旋转阀65被引导到废弃出口。这在图2b中显示。在刚开始将给料应用于主要负载柱时，所有样本将在主要负载柱中结合，并且出口可在没有损失任何样本的风险的情况下被引导到废弃处，而同时来自另一个柱的清洗流体而是被引导成再循环到辅助负载柱，以结合在清洗步骤中洗出的任何可能样本。在此之后，在馈送到主要负载柱的任何样本可在无结合的情况下成功通过之前，再循环旋转阀65被控制回到给料再循环，如图2a中显示的那样。

检测器77设置在再循环流路径75中。在这个实施例中，一个检测器77设置在第一排出流34中在出口旋转阀63和再循环旋转阀65之间，并且一个检测器77设置在第三排出流29中在出口旋转阀63和再循环旋转阀65之间。这个检测器77适于检测流出物信号，它表示流过检测器的流体的组成。在一个实施例中，检测器是UV检测器，即，测量样本的UV吸收率。其它可行类型的检测器测量pH值、导电率、光散射、荧光性、IR或可视光。检测器的这个定义在整个描述中都是一样的。

具有给料和洗涤剂再循环的模拟移动床方法(也称为pcc)的安排在本发明的一个实施例中可为：如果给料被引导到第一柱11a，则来自第一柱11a的排出流应当被引导到第二柱11b的入口。第二柱11b这里用作辅助负载柱，并且第一柱用作主要负载柱。当第一柱装满时(这可由例如UV或时间测量)，给料改为直接引导到第二柱11b(这里用作主要负载柱)。同时，第一柱11a被清洗，并且第一柱11a的出口然后再循环到第三柱11c的入口，同时现在用作主要负载柱的第二柱的出口通过再循环旋转阀65被引导到废弃处。在清洗步骤之后，第一柱11被洗提。并且第一柱11a的洗提液出口然后被引导到再循环旋转阀66a-k的任一个出口，同时第二柱11b的出口现在再循环到第三柱11c。具有三个柱的连续PCC过程的最后一步是当第三柱用作主要负载柱时。第一清洗剂从第二柱11b再循环到第一柱11a，然后当清洗剂准备好，并且第二柱被洗提时，第一柱11a用途辅助负载柱且接收来自第三柱11c的给料再循环。给料和清洗剂再循环的好处是，失去任何可能的未结合样本的风险降低，并且因此给料中提供给柱的样本量可比通常色谱法中多得多。如果在经过主要负载柱时，给料液体中有留下任何未结合给料，则将有另一个机会在辅助负载柱中结合。这个过程反复应用。从控制系统控制旋转阀，使得提供上面描述的这些流。

在图2c中，显示了其中可使用旋转阀65的根据本发明的色谱系统60'。在这个色谱系统60'中，四个柱11a、11b、11c、11d被连接，而非三个。不需要对再循环旋转阀65作任何改变。系统的区别仅在于，入口旋转阀61'连接到四个柱的入口和四个进入流：表示给料的第一进入流16'、表示再循环的第二进入流18'、表示再生缓冲剂的第三进入流20'和表示洗涤剂和洗提液缓冲剂的第四进入流21'。出口旋转阀63'连接到四个柱的出口和四个排出流：表示给料废弃或再循环的第一排出流34'、表示再循环废弃出口的第二排出流27'、表示再生的第三排出流30'和表示洗提液或再循环的第四排出流29'。

图3a-3c显示可在图2a和2b中显示的色谱系统中使用的再循环旋转阀65的可行设计。旋转阀包括具有内部定子面的定子，以及具有内部转子面的转子，内部转子面布置成与内部定子面进行密封性接触。转子围绕旋转轴线相对于内部定子面可旋转地移动到多个转子位置。定子包括多个连接端口，它们各自与内部定子面处的对应的阀孔口处于流体接触，并且转子包括两个或更多个互连路径，以关于转子位置选择性地使所述阀孔口处于流体互连。在图3a中，在同一视图中显示内部定子面上的阀孔口和转子上的互连路径。在图3b中，仅显示了转子上的互连路径，而在图3c中则仅显示了阀孔口。在图4中，显示了在定子的外侧上的连接端口。但是这些连接端口可按任何想要的方式定位。这仅是一个许多示例。在图2a和2b中使用的再循环旋转阀的这个实施例中，定子包括在旋转阀的中心的第一入口孔口81和与旋转阀的中心相距径向距离R的第二入口孔口83。在这个实施例中，第二入口孔口83是围绕环绕第一入口孔口81的圆的一部分的伸长孔口。这个伸长设计允许提供恰当的连接。在图5a和5b中进一步看清楚，其中显示了旋转阀的两个其它旋转位置。定子另外包括至少两个第一出口孔口，但在这个显示的实施例中，包括11个第一出口孔口85a、85b、85c、85d、85e、85f、85g、85h、85i、85j、85k，它们围绕圆定位，第一入口孔口81在中心，并且具有与R不同的半径。在这个示例中，半径小于R，但也可为大于R的半径。此外，一个第二出口孔口87以略微伸长的形式设置在定子上，设置成与第一入口孔口81相距距离R但与第二入口孔口83分开且向外延伸到其上设置有第一出口孔口85a-k的圆。最后，一个第三出口孔口89设置成接近第二入口孔口83，但与第一入口孔口81相距大于R的径向距离R (但是如果第一出口孔口设置在大于R的半径上的话，则小于R)。所有定子孔口都与定子的对应的连接端口处于流体接触。在图2a和2b中显示的示例中，第三排出流29连接到第一入口孔口81上，并且第一排出流34连接到第二入口孔口83上。此外第二出口孔口87连接到第二进入流18上。第一和第三出口孔口85a-k和89是系统的出口。转子将第一互连路径91包括为凹槽或转子内的钻出的路径，其第一端定位在第一入口孔口81的阀中心位置处，并且向外延伸到其上设置有第一出口孔口85a-k的圆。第二互连路径93在转子中设置为具有部分圆形设计的凹槽。第二互连路径93的圆形部分设置在径向距离R处，即，与第二入口孔口83相同的径向距离处。但是圆不是完整的，有一个开口95，足以在旋转阀的一个旋转位置上避免与第二出口孔口87连接。这个旋转位置是在图3a中显示的转子位置顺时针旋转一步时(也在图5a中显示)。这里第一入口孔口81也通过第一互连路径91连接到第二出口孔口87上。第二互连路径93进一步包括一个凸出部分97，它向外延伸到第三出口孔口89设置在定子上(或者如果第三出口孔口设置在比R更小的半径上，则第三出口孔口89设置到定子中)所处的径向距离。

这里旋转阀存在一个转子位置(在图5中显示)，其中第一入口孔口81通过第一互连路径91连接到第二出口孔口87上，并且第二入口孔口83通过第二互连路径93连接到第三出口孔口89上。这是图2b中显示的情形，其中引导洗提液/洗涤剂来进行再循环，并且将主要给料出口引导到废弃管。所有旋转阀的其它转子位置将通过第二互连路径93把第二入口孔口83引导到第二出口孔口87，并且通过第一互连路径91把第一入口孔口81引导到第一出口孔口85a-k中的任一个(各个旋转位置各一个)。这是图2a中显示的情形，其中主要给料柱的给料出口被引导成再循环到辅助给料柱，并且被洗提的柱的洗提液出口通过再循环旋转阀被引导到洗提液出口66a-k中的任一个。

在图5a和5b中显示旋转阀的再两个旋转位置。在图5a中，第一入口孔口81通过第一互连路径91连接到第二出口孔口87上，而第二入口孔口83则通过第二互连路径93连接到第三出口孔口89上。在图5b中，第一入口孔口81连接到第一出口孔口85a上，而第二入口孔口83则通过第二互连路径93连接到第二出口孔口87上。

Claims (8)

1.一种旋转阀，包括具有内部定子面的定子，以及具有内部转子面的转子，所述内部转子面布置成与所述内部定子面进行密封性接触，所述转子围绕旋转轴线相对于所述内部定子面可旋转地移动到多个转子位置，所述定子包括多个连接端口，它们各自与所述内部定子面处的对应的阀孔口处于流体连通，并且所述转子包括两个或更多个转子互连路径，以在预选转子位置处选择性地使所述阀孔口处于流体互连，其中

所述定子包括第一入口孔口和第二入口孔口、至少两个第一出口孔口，以及第二出口孔口和第三出口孔口，以及其中

所述转子互连路径布置成：

-在至少一个旋转位置上，将所述第一入口孔口连接到所述第二出口孔口上，并且将所述第二入口孔口连接到所述第三出口孔口上，以及

-在至少两个其它旋转位置上，在所述第二入口孔口连接到所述第二出口孔口上的同时，连接所述第一入口孔口与所述第一出口孔口中的任一个。

2.根据权利要求1所述的旋转阀，其特征在于，所述转子互连路径中的至少一个是部分弓形凹槽。

3.根据权利要求1或2所述的旋转阀，其特征在于，第一入口孔口设置在所述旋转阀的中心，并且所述至少两个第一出口孔口围绕所述第一入口孔口设置成弧形，并且所述第二入口孔口设置成与所述第一入口孔口相距径向距离R，所述径向距离R不同于设置所述第一出口孔口处的径向距离，并且提供第一互连路径，使得它可连接所述第一入口孔口与所述第一出口孔口中的任一个，并且第二互连路径为弓形，在与所述第一入口孔口相距与所述第二入口孔口相同的径向距离处具有开口。

4.一种色谱系统，包括至少三个色谱柱(11a，11b，11c)，所述系统进一步包括：

-柱入口旋转阀(61)，其连接到所述系统中的至少三个柱的入口和至少三个进入流上，以及

-柱出口旋转阀(63)，其连接到所述系统中的至少三个柱的出口和至少三个排出流上，以及

-再循环流路径(75)，从一个柱的出口到另一个柱的入口的再循环流体传送在所述再循环流路径(75)中，其中，所述再循环流路径通过所述柱入口和柱出口旋转阀连接到所述柱的入口和出口上，其中，所述系统进一步包括

-根据权利要求1至3中的任一项所述的旋转阀，其连接在所述再循环流路径中且连接到来自所述柱出口旋转阀的再一个排出流。

5.根据权利要求4所述的色谱系统，其特征在于，来自所述柱出口旋转阀的第一排出流连接到所述旋转阀中的第二入口孔口上，并且来自所述柱出口旋转阀的第三排出流连接到所述旋转阀中的第一入口孔口上，并且所述色谱系统中的第二进入流连接到所述旋转阀中的第二出口孔口上。

6.根据权利要求4或5所述的色谱系统，其特征在于，所述再循环流路径(75)包括检测器(77)。

7.一种在模拟移动床色谱系统中的方法，所述系统包括再循环流路径(75)，从一个柱的出口到另一个柱的入口的再循环流体传送在所述再循环流路径(75)中，所述方法包括使用根据权利要求1至3中的任一项所述的旋转阀，选择所述色谱系统中的两个排出流中的哪一个应当在所述再循环流路径中再循环。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述色谱系统进一步包括

-至少一个柱入口阀(61)，其连接到所述系统中的至少三个柱的入口和至少三个进入流上，以及

-至少一个柱出口阀(63)，其连接到所述系统中的至少三个柱的出口和至少三个排出流上，以及

-再循环流路径(75)，从一个柱的出口到另一个柱的入口的再循环流体传送在所述再循环流路径(75)中，其中，所述再循环流路径通过所述柱入口和柱出口阀连接到所述柱的入口和出口上，

其中，所述方法包括一次一个地将来自所述至少一个柱出口阀的排出流中的两个引导通过所述再循环流路径。