CN107003288B - 用于制备色谱法的溶液的系统 - Google Patents

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Abstract

公开了用于制备色谱法应用的溶液的系统。该系统包含T形接合部，该T形接合部通过混合至少一个第一溶液和第二溶液来制备缓冲溶液。T形接合部从与T形接合部连接的溶液供应单元获得第二溶液。另外的一个或多个低压泵供应一个或多个第一溶液到T形接合部中。高压泵收集缓冲溶液并将其运送到色谱法仪器。

Description

用于制备色谱法的溶液的系统
技术领域
本文公开的主题涉及从储备溶液来制备溶液。更具体地，本主题涉及用于从储备溶液来制备用于色谱法应用的溶液的系统。
背景技术
色谱法是用于分离化学和生物物质的完善的和有价值的技术，该方法被广泛用于研究和工业，在化合物制备、提纯和分析的应用中发现很多应用。有许多色谱法的不同形式，液相色谱法在医药和生物工业中对于蛋白质、缩氨酸和核酸的制备、提纯和分析具有独特的重要性。
典型的液相色谱法仪器具有竖立的壳体，其中通常实际上是颗粒的并且由多孔的介质组成的填充材料的床抵靠可渗透保持层而安置。液体流动相经过例如在柱的顶端的入口进入，通常经过多孔穿孔的过滤器、网状物或玻璃料过滤器（frit），移动经过填充材料的床并经由出口被移除，典型地经过第二过滤器、网状物或玻璃料过滤器。
在很多情况下，得到精确已知成分和/或其他特性、例如pH值、离子强度、粘度、密度等的液体是重要的。更进一步，液体的成分不仅应该时刻被精确已知和控制，而且应该以精确和可控的方式跟随时间变化，这并不少见。这种液体通常是通过典型地使用通常是现场共混系统的共混系统将两种或多种液体彼此混合或共混而得到的，该共混系统可以同时提供等度（isocratic）和梯度共混模式（分级梯度和线性梯度）。液体成分极其重要的应用是在液相色谱法的领域中，当具有特定的pH值以及可选择地还有离子强度的缓冲剂被采用时，洗脱液的pH值和离子强度成为控制液相色谱法中（例如离子交换树脂上）蛋白质分离选择性的两个最重要的参数。另一个这种应用是过滤。
当前的系统包括多个高压泵的使用，这些高压泵用于将例如酸、碱和盐的不同储备溶液与水一起运送到T形接合部（T-joint），用于形成需要被运送到色谱柱的缓冲溶液。然而缓冲溶液的特性例如pH水平和传导率不能够在供给到色谱柱之前被确定。这是因为用于确定溶液的这些特性的传感器可能无法承受溶液的压力水平。传感器只能够适应一般直到7巴（bar）即0.7 MPa（兆帕）的压力。因此缓冲溶液可能不具有期望的特性或可能具有例如pH水平和传导率的特性中的变化。高压泵的使用也增加了色谱法系统的成本。
相应地，对用于制备色谱法的缓冲溶液的改良系统的需求是存在的。
发明内容
本发明的目的是提供克服一个或多个现有技术的缺陷的制备缓冲溶液的改良方式。这通过采用如在独立权利要求中限定的简单和方便的设计的、用于从储备溶液制备色谱法的缓冲溶液的系统来实现。
采用用于从一种或多种溶液制备色谱法的缓冲溶液的所公开的系统的一个优势。在这个系统中因为低压泵被用于收集和运送第一溶液到T形接合部，所以放置在低压泵与高压泵之间的传感器能够确定缓冲溶液的特性。因为使用低压泵，所以在传感器经受的缓冲溶液的压力更小，因此他们能够正常操作以确定特性。此外，低压泵致使本系统比较便宜。
在实施例中公开了用于执行液体的管道共混（inline blending）的系统。系统包含T形接合部，该T形接合部用于通过混合至少一个第一溶液和第二溶液来制备缓冲溶液。T形接合部从与T形接合部直接连接的溶液供应单元接收第二溶液。另外的一个或多个低压泵供应一个或多个第一溶液到T形接合部中。高压泵收集缓冲溶液并将其运送到色谱法仪器。
在另一个实施例中公开了色谱法系统。色谱法系统包括一个或多个色谱柱和用于通过混合至少一个第一溶液和第二溶液来制备缓冲溶液的T形接合部。T形接合部从与T形接合部直接连接的溶液供应单元接收第一溶液。另外的一个或多个低压泵供应一个或多个第一溶液到T形接合部中。高压泵收集缓冲溶液并将其运送到一个或多个色谱柱。
通过参考以下详细的描述和附图，将会得到对于本发明更完整的理解及其另外的特征和优势。
附图说明
图1是按照实施例的用于制备缓冲溶液的系统的示意图；以及
图2是按照示范实施例的用于制备缓冲溶液的系统的示意图。
具体实施方式
在以下详细描述中，参考形成其一部分的附图，并且在附图中通过图示可以被实施的具体实施例的方式被示出。这些实施例以充分的细节被描述以使所属技术领域的技术人员能够实施这些实施例，并且将理解可采用其他实施例以及可做出逻辑的、机械的和其他改变而没有背离实施例的范围。因此以下详细的描述将不会被当作是对发明的范围的限制。
如下所详细讨论，公开了用于制备执行液体的管道共混的系统的实施例。系统包含T形接合部，该T形接合部用于通过混合至少一个第一溶液和第二溶液来制备缓冲溶液。T形接合部从与T形接合部连接的溶液供应单元接收第二溶液。另外的一个或多个低压泵供应一个或多个第一溶液到T形接合部中。高压泵收集缓冲溶液并将其运送到色谱法仪器。
图1图示按照实施例的用于制备缓冲溶液的系统100。系统100包括用于制备缓冲溶液的T形接合部102。T形接合部102可以是但不限于混合单元或共混单元。可以使用第一溶液和第二溶液来形成缓冲溶液。第一溶液被储存在溶液供应单元104中并且低压泵106被用于收集第一溶液并运送第一溶液到T形接合部102。低压泵106可以具有高流率准确性（flow rate accuracy），并且因此正确的浓度的第一溶液被运送到T形接合部102中。T形接合部102与保存第二溶液的溶液供应单元108连接。在实施例中可提供连接T形接合部102和溶液供应单元104的止回阀（未在图1中示出）。止回阀还避免了任何可在溶液供应单元108中在第一溶液与第二溶液之间发生的混合。在另一个实施例中可以有阀门和传感器的组合，该组合布置在T形接合部102与溶液供应单元104和108之间的连接之间用于表征和选择进入流动路径的溶液。例如入口阀可在T形接合部102与溶液供应单元108之间和/或低压泵106与溶液供应单元104之间存在。然后第二溶液被运送到T形接合部102。T形接合部102配置成混合第一溶液和第二溶液以形成缓冲溶液。T形接合部102可具有与大气压力相当的内部条件。在实施例中，T形接合部102可包括用于混合第一溶液和第二溶液以形成缓冲溶液的磁力搅拌器。然而可以预见T形接合部102可以包括用于混合第一溶液和第二溶液的多种配置。一旦被混合，缓冲溶液就会被高压泵110泵送，高压泵110操作在与低压泵106相比的高压下。在实施例中高压泵110可在从0到20兆帕（mPa）变化的压力下操作。在低压泵106与高压泵110之间的压力变化使得缓冲溶液能够被收集。然后缓冲溶液经过一个或多个例如传感器112和传感器114的传感器。流自低压泵106的缓冲溶液处于例如小于0.7 MPa的低压。因此传感器112和114由于减小的压力而能够测量缓冲溶液的特性。例如传感器112监测缓冲溶液的pH水平，并且传感器114监测与缓冲溶液关联的传导率。传感器112可具有适应范围从5到6巴的压力的能力。缓冲溶液的传导率是指缓冲溶液的导电率。通过缓冲溶液中的含盐浓度能够确定导电率。
如果缓冲溶液的特性不是期望的特性，则提供反馈使得来自溶液供应单元104和溶液供应单元108的第一溶液和第二溶液的流率、以及高压泵110的流率分别被调整。这导致改变在T形接合部102中形成的缓冲溶液的浓度而得到具有期望的特性的缓冲溶液。
图2图示按照示范实施例的用于制备缓冲溶液的系统200。系统200能够制备具有例如低pH水平、低盐水平、高pH水平、高盐水平、高酸水平和低酸水平的不同浓度水平的不同缓冲溶液。系统200包括保存酸的溶液供应单元202、保存盐的溶液供应单元204和保存碱的溶液供应单元206。此处的第一溶液包括酸、盐和碱。可以预见系统200可包括储存除酸、盐和碱以外的第一溶液的溶液供应单元而没有脱离本公开的范围。系统200还可包括例如分别与溶液供应单元202、溶液供应单元204和溶液供应单元206连接的低压泵208、低压泵210和低压泵212的三个低压泵。低压泵208将酸运送到T形接合部102，而低压泵210将碱运送到T形接合部102并且低压泵212将盐运送到T形接合部102。此外，保存水的容器108与T形接合部102直接连接。水是第二溶液。根据缓冲溶液的期望的浓度水平，需求量的酸、碱和盐被泵送到T形接合部102中并且同时水也从容器108流入T形接合部102中。在实施例中能够改变酸、碱和盐的流率以运送不同浓度水平的缓冲溶液。
传感器112和114能够测量缓冲溶液的pH水平和传导率。传感器112和114被定位在高压泵110与低压泵208、210和212之间更靠近低压泵208、210和212。此外，可以预见除传感器112和114以外的传感器可以被放置得更靠近低压泵210而没有脱离本公开的范围。因为这些传感器更靠近低压泵210，所以传感器112和114的操作不会受到任何高压的影响并且因此它们能够测量缓冲溶液的特性。此外，传感器112和114也能够被用于提供反馈到低压泵208、210和212用于控制第一溶液的流率。
举例说明如果一个用户需要pH水平4的缓冲溶液。那么低压泵208被设定成以0.2ml/分钟控制来自容器202的酸的流率。而低压泵210可以被设定成以0.1 ml/分钟控制来自容器204的碱的流率并且低压泵212可以被设定成以0.5 ml/分钟控制盐的流率。高压泵110可需要以10 ml/分钟的流率抽取缓冲溶液。在这个情况下，水以9.2 ml/分钟的流率直接流入T形接合部102中。在T形接合部102中碱、盐和酸被与水混合以形成缓冲溶液。T形接合部102中的缓冲溶液被高压泵110泵送。可由传感器112和114监测缓冲溶液以确定与缓冲溶液关联的pH水平和传导率。如果缓冲溶液的特性不是期望的特性，那么可改变来自容器202、204和206的溶液的流率从而得到具有期望的特性的缓冲溶液。缓冲溶液被高压泵110泵送并被运送到色谱柱。缓冲溶液可被用于例如蛋白质的分离和过滤的不同应用。在蛋白质的过滤或分离的过程中，可需要由系统200制备具有变化的浓度水平的不同缓冲溶液。相应地能够修改与来自低压泵208、低压泵210和低压泵212的第一溶液关联的流率以得到期望的缓冲溶液。
然后缓冲溶液被供应到色谱柱214。注射阀216可以被用于将缓冲溶液运送到色谱柱214。注射阀216配置成在高压和高速下供应缓冲溶液到色谱柱214中。根据在色谱柱214中的用途，可以改变缓冲溶液的运送的压力和速度。该用途可以是例如一种蛋白质需要被过滤、几种蛋白质需要被过滤等。
系统200还可以包括能够控制低压泵、高压泵和T形接合部的操作的控制系统218。控制系统218可以配置成控制由低压泵208、210和212供应的一个或多个第一溶液的流率。在实施例中控制系统218可以接收来自系统200的反馈用于控制低压泵208、210和212的操作。控制系统218还可以配置成控制高压泵110的操作。高压泵110能够被操作以控制缓冲溶液的流率。
从前述将理解公开了用于从第一溶液制备色谱法的缓冲溶液的上述系统。在这个系统中因为低压泵被用于收集第一溶液并运送第一溶液到T形接合部，所以放置在低压泵与高压泵之间的传感器能够确定缓冲溶液的特性。因为使用低压泵，所以在传感器上经受的缓冲溶液的压力更小，因此他们能够正常操作以确定特性。此外，低压泵致使本系统比较便宜。
本书面的描述使用包括最佳模式的示例公开本发明，并且也使得所属技术领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何（一个或多个）计算系统以及执行任何结合的方法。本发明的可专利范围通过权利要求被限定，并且可以包括所属技术领域的技术人员想到的其他示例。如果这种其他示例具有并非不同于权利要求的字面语言的结构元素，或者该其他示例包括与权利要求的字面语言有非实质性不同的等效结构元素，则预期该其他示例在权利要求的范围之内。

Claims (20)

1.一种用于执行液体的管道共混的系统，所述系统包含：
T形接合部，所述T形接合部用于通过混合至少一个第一溶液和第二溶液来制备缓冲溶液，其中所述T形接合部从与所述T形接合部连接的溶液供应单元接收所述第二溶液；
至少一个低压泵，所述至少一个低压泵用于将所述至少一个第一溶液供应到所述T形接合部中；以及
高压泵，所述高压泵用于收集所述缓冲溶液，并且运送到色谱法仪器，
其中所述T形接合部包括用于混合所述第一溶液和所述第二溶液的配置。
2.如权利要求1所述的系统，其中使用至少一个直接连接管将所述T形接合部与所述溶液供应单元连接。
3.如权利要求1所述的系统，其中通过止回阀将所述T形接合部与所述溶液供应单元连接。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述至少一个第一溶液包含酸、碱和盐溶液中的至少一个。
5.如权利要求1所述的系统，还包含控制系统，所述控制系统配置成：控制用于供应所述至少一个溶液的所述至少一个低压泵的操作。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述控制系统配置成控制由所述至少一个低压泵供应的所述至少一个第一溶液的流率，所述至少一个第一溶液的所述流率和所述高压泵的流率确定所述缓冲溶液的浓度。
7.如权利要求1所述的系统，还包含至少一个传感器，所述至少一个传感器配置成测量在所述高压泵处接收的所述缓冲溶液的特性。
8.如权利要求7所述的系统，其中所述至少一个传感器中的传感器配置成测量与所述缓冲溶液关联的传导率。
9.如权利要求7所述的系统，其中所述至少一个传感器中的传感器配置成测量与所述缓冲溶液关联的pH水平。
10.一种色谱法系统，包含：
至少一个色谱柱;
T形接合部，所述T形接合部用于通过混合至少一个第一溶液和第二溶液来制备缓冲溶液，其中所述T形接合部从与所述T形接合部连接的溶液供应单元接收所述第二溶液；
至少一个低压泵，所述至少一个低压泵用于将所述至少一个第一溶液供应到所述T形接合部中；以及
高压泵，所述高压泵用于收集所述缓冲溶液，并且运送所述缓冲溶液到所述至少一个色谱柱，
其中所述T形接合部包括用于混合所述第一溶液和所述第二溶液的配置。
11.如权利要求10所述的色谱法系统，其中使用至少一个直接连接管将所述T形接合部与所述溶液供应单元连接。
12.如权利要求10所述的色谱法系统，其中通过止回阀将所述T形接合部与所述溶液供应单元连接。
13.如权利要求10所述的色谱法系统，其中所述至少一个第一溶液包含酸、碱和盐溶液中的至少一个。
14.如权利要求10所述的色谱法系统，还包含控制系统，所述控制系统配置成：控制用于供应所述至少一个第一溶液的所述至少一个低压泵的操作，并且控制所述T形接合部的运行以制备所述缓冲溶液。
15.如权利要求14所述的色谱法系统，其中所述控制系统配置成控制由所述至少一个低压泵供应的所述至少一个第一溶液的流率，所述至少一个第一溶液的所述流率和所述高压泵的流率确定所述缓冲溶液的浓度。
16.如权利要求10所述的色谱法系统，还包含至少一个传感器，所述至少一个传感器配置成测量在所述高压泵处接收的所述缓冲溶液的特性。
17.如权利要求16所述的色谱法系统，其中所述至少一个传感器中的传感器配置成测量与所述缓冲溶液关联的传导率。
18.如权利要求15所述的色谱法系统，其中所述至少一个传感器中的传感器配置成测量与所述缓冲溶液关联的pH水平。
19.一种用于执行色谱法仪器中液体的管道共混或混合的系统，所述系统包含：
T形接合部，所述T形接合部用于通过共混或混合至少两个初始溶液来制备缓冲溶液；
用于所述初始溶液的每个初始溶液的液体供应，所述液体供应用于将相应的初始溶液供应到所述T形接合部，所述液体供应中的一个或多个具有泵，并且剩余的液体供应中的一个或多个不具有泵；以及
液体出路，所述液体出路用于从所述T形接合部移除所述缓冲溶液，所述液体出路包括另外的泵，所述另外的泵可操作以便至少从不具有泵的所述剩余的液体供应抽入溶液，并且可操作以便运送所述缓冲溶液到色谱法仪器，
其中所述T形接合部包括用于混合所述至少两个初始溶液的配置。
20.如权利要求19所述的系统，还包括权利要求1至18的任一项所述的特征。
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