專(zhuān)利名稱(chēng)：：用于自動(dòng)化壓縮色譜柱的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及色譜柱，并且特別涉及在位于色譜柱內(nèi)的介質(zhì)床上壓縮并且維持最佳的或一致的壓縮力的色譜柱系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
：從包含其它可能是沒(méi)有用的或是價(jià)值較小的成分的流體混合物分離出一個(gè)或多個(gè)有用的成分，這常常是合乎人們意愿的。為了實(shí)現(xiàn)這件事情，對(duì)該流體混合物進(jìn)行分餾，以分離出有用的或想要的成分，這經(jīng)常是必需的或是合乎人們意愿的。通過(guò)使用液相色譜系統(tǒng)，這件事情可以被進(jìn)行。液相色譜可以描述為基于成分的物理或化學(xué)性質(zhì)的不同而對(duì)混合物的成分進(jìn)行分餾。各種液相色譜系統(tǒng)用分餾基質(zhì)對(duì)成分進(jìn)行分餾。一些液相色譜基質(zhì)系統(tǒng)基于像分子量那樣的物理參數(shù)，對(duì)混合物的成分進(jìn)行分餾。其它液相色譜系統(tǒng)基于像離子電荷、疏水性那樣的化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和某些像在成分上的抗原定子或外源凝集素結(jié)合位點(diǎn)那樣的化學(xué)半部分的存在，對(duì)混合物的成分進(jìn)行分餾。在實(shí)驗(yàn)室分析操作和工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)操作中，多種尺寸的色譜系統(tǒng)被使用，在這些操作中，像從人血液分離出餾分或從藥物分離出雜質(zhì)那樣的分離步驟可以在批量過(guò)程中被大規(guī)模地進(jìn)行。使用填充了色譜介質(zhì)的色譜柱的分離手段已經(jīng)被進(jìn)行了很多年。色譜介質(zhì)典型地包括直徑在5和100μm之間的微粒。為了使柱的效能最大化，盡可能緊密地并且盡可能均勻地布置介質(zhì)，這是希望的。已知為裝填的該過(guò)程去除了在介質(zhì)內(nèi)的空間和通道。然而，特別是在牽涉了大柱的情況下，色譜柱裝填是高度可變的，并且可以顯著地影響分離的效率。為了獲得均質(zhì)的裝填柱，許多設(shè)置過(guò)程參數(shù)必須被平滑地協(xié)調(diào)起來(lái)?；谥某叽纾b填過(guò)程可能花費(fèi)范圍為若干小時(shí)的大量時(shí)間。根據(jù)本說(shuō)明書(shū)，不論裝填柱所投入的時(shí)間有多少，在這些裝填柱中，發(fā)揮功能的裝填柱的比例經(jīng)常小于50％。在色譜裝填和操作期間，色譜介質(zhì)的壓緊對(duì)柱的性能和重現(xiàn)性具有顯著的影響。典型地，在裝填柱時(shí)，通過(guò)使液體流動(dòng)經(jīng)過(guò)柱以裝填介質(zhì)，然后盡量使調(diào)節(jié)器組件降低以機(jī)械地壓縮介質(zhì)的交替過(guò)程，介質(zhì)被壓縮。一旦柱已經(jīng)被裝填，要被分餾的流體然后就通過(guò)柱。在長(zhǎng)期操作期間，裝填介質(zhì)床將要出現(xiàn)多種與介質(zhì)有關(guān)的問(wèn)題。在一些介質(zhì)中，當(dāng)用裝填和/或過(guò)程流體將它弄濕的時(shí)候，它發(fā)生膨脹。這可能導(dǎo)致對(duì)介質(zhì)的過(guò)度壓縮，潛在地使介質(zhì)損壞，或由于介質(zhì)孔隙尺寸的減小或介質(zhì)對(duì)于過(guò)程流的可用性的減小而引起分離效率的降低。另外，發(fā)生輕微的，但是可注意的并且是累積的對(duì)床的壓緊。對(duì)于許多裝填床柱，這是固有的。該進(jìn)一步壓緊的來(lái)源主要是依賴(lài)于過(guò)程的，并且通常是由于由處理引起的液壓阻力、在過(guò)程循環(huán)期間的流動(dòng)擾動(dòng)、像流速、粘度和密度那樣的流動(dòng)相性質(zhì)、支撐基質(zhì)的膨脹和在裝填床上部結(jié)構(gòu)內(nèi)的固有珠子遷移性。壓緊的程度也與介質(zhì)微粒的尺寸、形狀和剛性有關(guān)。例如，像PROSEP基質(zhì)那樣的形狀不規(guī)則的微粒將要傾向于發(fā)生去橋連和伴隨的壓緊。長(zhǎng)期的結(jié)果是，當(dāng)裝填床被反復(fù)使用的時(shí)候，它漸增地壓緊。該壓緊使得在床的頂部的介質(zhì)床密度不斷減小，直到在床和頂部床支撐裝置之間形成裂口。立刻引起的性能變化是分離效率的降低，其特征典型地是帶有較多拖尾的較寬洗脫峰。最后，該減小的床密度可能引起經(jīng)過(guò)床的優(yōu)先流動(dòng)通道的形成，這使柱的有效壽命降低，由此需要更頻繁地進(jìn)行重新裝填。因此，需要一種改善的方法，以在操作期間，在裝填色譜柱內(nèi)維持適當(dāng)?shù)膲嚎s，該改善的方法將要改善柱的性能，并且延長(zhǎng)其使用壽命。
發(fā)明內(nèi)容通過(guò)本發(fā)明，現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題已經(jīng)被克服，該發(fā)明提供了用于在色譜柱內(nèi)維持介質(zhì)床壓緊，因此使效率提高的自動(dòng)化系統(tǒng)和方法。在優(yōu)選實(shí)施例中，調(diào)節(jié)組件以滑動(dòng)的方式接合在柱的一個(gè)端部?jī)?nèi)，從而使它可以沿著柱的主軸線(xiàn)移動(dòng)。當(dāng)空閑的時(shí)候，施加在該端部上的力等同于介質(zhì)床的壓縮力。當(dāng)柱正在進(jìn)行有效處理的時(shí)候，該施加的力可以被表達(dá)成介質(zhì)的壓縮力和正被處理的流體的力的總和。使用負(fù)荷測(cè)量單元和壓力傳感器，該合力和流體壓力被分別監(jiān)測(cè)。然后，基于這些測(cè)量結(jié)果，運(yùn)用在介質(zhì)床上的壓縮力被計(jì)算出來(lái)，并且與想要的或優(yōu)選的最佳值進(jìn)行比較。然后，響應(yīng)于所測(cè)量的壓縮力的變化，調(diào)節(jié)組件在柱內(nèi)的位置被更改，以在介質(zhì)床上維持一致的壓縮力。圖1是本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的截面圖。圖2是本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的截面圖。圖3是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的截面圖。圖4顯示了在樞轉(zhuǎn)位置的圖3的實(shí)施例。具體實(shí)施例方式典型地，色譜柱進(jìn)行的反復(fù)處理通常將要導(dǎo)致對(duì)先前裝填介質(zhì)的進(jìn)一步壓緊。該壓緊可能是顯著的。例如，在一項(xiàng)試驗(yàn)中，使用介質(zhì)，對(duì)大腸桿菌蛋白質(zhì)的周?chē)h(huán)境進(jìn)行反復(fù)分離。在第一次分離過(guò)程期間，所測(cè)量到的床高度是56厘米。在第四十次分離之后，床高度已經(jīng)被壓緊到只有48厘米的高度。該壓緊導(dǎo)致在介質(zhì)床的頂部表面和頂部床支撐裝置之間的裂口，并且使效率降低。也存在與床高度關(guān)聯(lián)的第二個(gè)問(wèn)題。在介質(zhì)內(nèi)使用的樹(shù)脂的支撐基質(zhì)的體積可能發(fā)生變化。每種基質(zhì)都擁有其自身膨脹行為，當(dāng)受到pH變化的影響的時(shí)候，基于右旋糖苷的和纖維素樹(shù)脂是最容易發(fā)生膨脹的。離子強(qiáng)度也對(duì)像離子交換劑那樣的纖維素的、瓊脂糖的和基于右旋糖苷的色譜介質(zhì)的膨脹具有顯著的影響。通常，在洗脫和再生期間，特別是在色譜分離周期的清洗階段期間，該膨脹是最明顯的。因此，柱必須能夠適合于由膨脹引起的介質(zhì)床的變化，以防止對(duì)柱的過(guò)度加壓或?qū)橘|(zhì)的過(guò)度應(yīng)力。圖3圖示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在使用之前，以本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員所已知的方式，色譜柱110用介質(zhì)漿填充。然后，在柱管110內(nèi)，沿著柱110的壁形成致密的密封的可調(diào)節(jié)的床支撐裝置112被向下移動(dòng)。典型地，可調(diào)節(jié)的床支撐裝置具有匹配柱截面構(gòu)造的截面構(gòu)造。優(yōu)選地，床支撐裝置還具有墊片或沿其周界的其它密封裝置，以確保密封的致密性。這允許在柱110內(nèi)的緩沖劑從底部流動(dòng)端口113流動(dòng)出來(lái)。通常，一個(gè)床支撐裝置被固定在適當(dāng)?shù)奈恢茫硪粋€(gè)是自由移動(dòng)的。可選擇地，如果需要的話(huà)，兩個(gè)支撐裝置都可以移動(dòng)。在如圖所示的實(shí)施例中，底部床支撐裝置114在適當(dāng)位置固定到柱。在該裝填過(guò)程期間，介質(zhì)床120形成，并且當(dāng)可調(diào)節(jié)的床支撐裝置不斷地將力施加到床120的時(shí)候，介質(zhì)床120與可調(diào)節(jié)的床支撐裝置發(fā)生接觸。這樣，當(dāng)床120被完全壓緊的時(shí)候，床120就將力施加在可調(diào)節(jié)的床支撐裝置112上?？烧{(diào)節(jié)的床支撐裝置112被連結(jié)到優(yōu)選地帶有螺紋的桿130。桿130通過(guò)在軛140內(nèi)的也優(yōu)選地帶有螺紋的開(kāi)口141。通過(guò)安裝到底座160的支柱150，軛140被保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，?10優(yōu)選地位于該底座160上。在優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)使用像螺栓那樣的延伸經(jīng)過(guò)在底座內(nèi)的開(kāi)口164并且經(jīng)由鉆到支柱內(nèi)的也優(yōu)選帶有螺紋的槽151而接合支柱的緊固裝置161，支柱150與底座保持接觸。緊固裝置具有直徑給定的優(yōu)選地帶有螺紋的桿162和直徑大于桿直徑的頭163。在底座160內(nèi)的開(kāi)口164優(yōu)選地大于緊固裝置的桿162的直徑，但小于緊固裝置的頭163的直徑，以允許緊固裝置的桿自由地移動(dòng)經(jīng)過(guò)開(kāi)口164。從底座160的下側(cè)，經(jīng)過(guò)開(kāi)口164，緊固裝置161被插入，從而使緊固裝置的桿162接合在支柱150內(nèi)的槽151。軛140被固定到多個(gè)支柱150。典型地，兩個(gè)支柱提供了直徑較小的柱所需要的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，而對(duì)于直徑大的柱，額外的支柱可以被使用。優(yōu)選地，圍繞與柱110同中心但大于柱110的圓形的圓周，這些支柱150優(yōu)選彼此等距地放置。支柱150具有等同于柱110高度或優(yōu)選地大于柱110高度的高度。在一個(gè)實(shí)施例中，軛140被連接到兩個(gè)或多個(gè)支柱，并且它跨越了柱110的寬度和中心線(xiàn)。通過(guò)例如槽152、環(huán)或其它可以肯定將軛140保持在適當(dāng)?shù)奈恢玫脑O(shè)備，軛140被保持到支柱150。軛40可以被永久性地接附到支柱150，或更優(yōu)選地，通過(guò)螺栓、U形銷(xiāo)、開(kāi)口銷(xiāo)、夾子和類(lèi)似的東西，軛40可以被可拆卸地連接到支柱150。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，軛40通過(guò)螺栓被接附到一個(gè)支柱50，而通過(guò)U形銷(xiāo)被接附到另一個(gè)支柱，從而當(dāng)可調(diào)節(jié)的床支撐裝置112從柱被撤回的時(shí)候，使軛140可以圍繞包含螺栓的支柱150垂直地樞轉(zhuǎn)，并且被向上移動(dòng)而不對(duì)柱有所妨礙，以允許容易地接近柱內(nèi)部。圖4顯示了那個(gè)在樞轉(zhuǎn)位置的實(shí)施例。在另一個(gè)實(shí)施例中，以水平圓形運(yùn)動(dòng)的方式，軛140也可以從柱110的口轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)來(lái)。在軛140頂部的是獨(dú)立于軛140的適合于使桿在垂直方向上移動(dòng)的致動(dòng)器170。該致動(dòng)器可以氣動(dòng)、電或液壓控制。在優(yōu)選實(shí)施例中，優(yōu)選地是用電提供動(dòng)力的馬達(dá)配備了接觸帶有螺紋的桿130的齒輪。馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)使得齒輪發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，這接下來(lái)使得帶有螺紋的桿130發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。帶有螺紋的桿130經(jīng)過(guò)在軛140內(nèi)的帶有螺紋的開(kāi)口141所得到的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得桿130相對(duì)于軛140在垂直方向上移動(dòng)?？烧{(diào)節(jié)的床支撐裝置112、桿130和致動(dòng)器170包括調(diào)節(jié)器組件。這些構(gòu)件協(xié)調(diào)地運(yùn)行起來(lái)，以調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)的床支撐裝置112在柱110內(nèi)的位置，由此也控制了施加在介質(zhì)床上的壓力。軛140和支柱150包括支撐結(jié)構(gòu)155。該結(jié)構(gòu)被剛性地連結(jié)到桿130和底座160并且被固定到桿130和底座160，從而使任何施加在可調(diào)節(jié)的床支撐裝置112上的力經(jīng)過(guò)桿130并且經(jīng)過(guò)支撐結(jié)構(gòu)155，被轉(zhuǎn)移到在支撐結(jié)構(gòu)155和底座160之間的連接點(diǎn)。盡管該實(shí)施例包括使用帶有兩個(gè)支柱的單一的桿的優(yōu)選實(shí)施例，但本發(fā)明不是局限于此的。本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員將要意識(shí)到的是，使用多個(gè)桿和更多數(shù)量的支柱，這是在本發(fā)明的范圍內(nèi)的。例如，直徑很大的柱可能需要更多數(shù)量的桿和支柱，以保證可調(diào)節(jié)的床支撐裝置均一地并且均勻地下降到介質(zhì)床上?？蛇x擇地，其它結(jié)構(gòu)可以被使用。色譜柱由三個(gè)基本構(gòu)件形成，柱管、底部固定端部和頂部可移動(dòng)端部。查看U.S.4,350,595和U.S.6,139,732。頂部端部相對(duì)于管移動(dòng)，以能夠?yàn)榱嗽诠苤幸牒鸵瞥V介質(zhì)而拆卸下來(lái)，并且能夠?yàn)榱耸褂枚v向行進(jìn)到管內(nèi)以壓縮介質(zhì)。然而，該頂部端部需要在一些點(diǎn)被固定到柱，以相對(duì)于柱移動(dòng)。實(shí)現(xiàn)這件事情的第一個(gè)方式是形成由高強(qiáng)度材料組成的管，該高強(qiáng)度材料包括像不銹鋼那樣的金屬或像丙烯酸樹(shù)脂或聚甲基戊烯例如可從日本的三井石化工業(yè)有限公司得到的TPX塑料那樣的剛性結(jié)構(gòu)塑料。管具有在上部端部的相對(duì)于柱接附了頂部板的凸緣和在下部端部的接附了固定的底部端部的凸緣。然后，頂部可移動(dòng)的端部被接附到該頂部板，并且相對(duì)于它行進(jìn)進(jìn)出管。在圖1所示的一個(gè)實(shí)施例中，管2具有通過(guò)接附到管2的凸緣8的螺栓6而固定在適當(dāng)位置的底部板4。通過(guò)固定螺絲13，頂部板10被固定到管2的頂部凸緣12。在頂部板10內(nèi)，可移動(dòng)的端部14被定位在中心，并且通過(guò)棒16的移動(dòng)，可移動(dòng)的端部14能夠移動(dòng)到管2內(nèi)或從管2移動(dòng)出來(lái)。當(dāng)為了使用，端部14移動(dòng)到管2內(nèi)以壓縮介質(zhì)床18的時(shí)候，縱向力從端部14被傳送到棒16，被傳送到頂部板10，然后被傳送到管2自身。在圖2中，另一個(gè)可選擇的實(shí)施例被顯示。為了傳送縱向力，它使用圍繞管24的外側(cè)密集排列的一系列棒20或螺絲，而不是使用管自身的壁。這允許人們使用像玻璃或塑料優(yōu)選地是丙烯酸樹(shù)脂或苯乙烯那樣的結(jié)構(gòu)剛性較小的材料，也允許人們使用壁較薄的管。所有這些減小了設(shè)備的重量和成本。圖2的那個(gè)管24的元件中的大多數(shù)類(lèi)似于圖1的那些元件。一個(gè)管具有可移動(dòng)的頂部端部板22、接附到固定的底部端部27的底部板26、作為管24的部分或在這個(gè)例子中作為獨(dú)立零件以將固定的頂部板30和底部板26緊固到管22的凸緣28。棒32延伸經(jīng)過(guò)板30，并且通過(guò)手柄34連接到可移動(dòng)的端部22。通過(guò)端部22的移動(dòng)，色譜介質(zhì)的床36被壓縮。也在圖2中顯示的是在較大的柱內(nèi)使用以在移動(dòng)期間使端部22保持水平的一系列引導(dǎo)棒38。板30通常被固定在凸緣33上，并且被許多機(jī)械緊固裝置31接附。在優(yōu)選實(shí)施例中，負(fù)荷測(cè)量單元180定位在緊固裝置的頭163和底座160的下側(cè)之間。然而，負(fù)荷測(cè)量單元180可以定位在負(fù)荷測(cè)量單元180可以測(cè)量施加在介質(zhì)床上的力的任何位置。例如，在圖1中，負(fù)荷測(cè)量單元可以定位在螺栓6和底部板4之間。類(lèi)似地，在圖2中，負(fù)荷測(cè)量單元可以定位在機(jī)械緊固裝置31和板30之間，或被定位在機(jī)械緊固裝置31和底部板26之間。負(fù)荷測(cè)量單元是將施加在它上的負(fù)荷轉(zhuǎn)化成像電壓或電流那樣的模擬電輸出的設(shè)備。在所施加的負(fù)荷和電輸出之間的關(guān)系被很好地建立，并且被緊密地控制，從而通過(guò)監(jiān)測(cè)負(fù)荷測(cè)量單元的電輸出，使由負(fù)荷測(cè)量單元承受的確切負(fù)荷可以被確定。在這里，術(shù)語(yǔ)“負(fù)荷測(cè)量單元”用于包括執(zhí)行該功能的任何設(shè)備。返回到圖3，負(fù)荷測(cè)量單元180優(yōu)選地是圓形的，帶有位于中間的同中心開(kāi)口，使開(kāi)口的直徑足夠大，以允許桿162滑動(dòng)經(jīng)過(guò)開(kāi)口。然而，開(kāi)口的直徑優(yōu)選地是小于緊固裝置的頭163的直徑的，從而使頭不能通過(guò)開(kāi)口，由此使得負(fù)荷測(cè)量單元與緊固裝置以類(lèi)似傳統(tǒng)墊圈的方式相互連接起來(lái)。這樣，緊固裝置插入經(jīng)過(guò)在負(fù)荷測(cè)量單元180內(nèi)的同中心開(kāi)口，經(jīng)過(guò)在底座160內(nèi)的開(kāi)口，且進(jìn)入到支柱150的槽內(nèi)。優(yōu)選地，不管支柱的數(shù)量有多少，一個(gè)負(fù)荷測(cè)量單元被使用，然而，多個(gè)負(fù)荷測(cè)量單元或每個(gè)支柱使用一個(gè)負(fù)荷測(cè)量單元也被設(shè)想成本發(fā)明的實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將要意識(shí)到的是，雖然優(yōu)選實(shí)施例包括可調(diào)節(jié)的頂部床支撐裝置和固定的下部床支撐裝置，但本發(fā)明不是局限于此的。儀器也可以被構(gòu)建為使頂部支撐裝置被固定，而下部床支撐裝置是可調(diào)節(jié)的。在優(yōu)選實(shí)施例中，要被柱110處理的流體行進(jìn)在管道內(nèi)，經(jīng)過(guò)在桿130內(nèi)的中空腔隙而到達(dá)可調(diào)節(jié)的床支撐裝置112?？蛇x擇地，流體也可以行進(jìn)在平行于桿的管道內(nèi)，然后在形成在桿的底座的中空拱形物之下，進(jìn)入可調(diào)節(jié)的床支撐裝置。可調(diào)節(jié)的床支撐裝置112還包括對(duì)流體進(jìn)行相等地分配的流動(dòng)單元，從而使流體均勻地進(jìn)入介質(zhì)床。然后，經(jīng)過(guò)底部流動(dòng)端口113，處理過(guò)的流體從柱流出來(lái)。本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員將要意識(shí)到的是，流體行進(jìn)的方向不被局限在頂部到底部；流體也可以被推進(jìn)到柱的底部?jī)?nèi)，且從頂部表面被抽取出來(lái)。類(lèi)似地，不需要流體進(jìn)口和可移動(dòng)的支撐裝置被定位在柱的相同端部。進(jìn)入柱的流體的壓力被監(jiān)測(cè)。在本領(lǐng)域中，有許多已知的用于進(jìn)行該監(jiān)測(cè)的方法。例如，氣泡捕捉裝置可以插入在流體的源和桿130的入口之間。與氣泡捕捉裝置關(guān)聯(lián)的壓力傳感器可以用于提供測(cè)量的流體壓力。在優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)鄰近桿130使用T連接裝置，壓力傳感器190，優(yōu)選地是換能器，與流體流連通。壓力換能器用于將壓力測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)換成像電壓或電流那樣的模擬電信號(hào)或數(shù)字電信號(hào)。在這種情況下，換能器190測(cè)量被推動(dòng)經(jīng)過(guò)管道并且進(jìn)到柱110內(nèi)的流體的壓力。已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的構(gòu)件進(jìn)行了定義，現(xiàn)在，操作將要被描述。首先，在柱內(nèi)的介質(zhì)被壓縮，以形成介質(zhì)床。以本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員眾所周知的多種途徑，該過(guò)程可以被實(shí)現(xiàn)，并且本發(fā)明不局限于特殊的裝填方法學(xué)。一旦柱已經(jīng)被裝填，可調(diào)節(jié)的床支撐裝置112就將要與床120的頂部發(fā)生直接接觸，在一定量的足夠的力的作用下保持床120，以保證床120保持壓緊。介質(zhì)床120將反作用力施加到可調(diào)節(jié)的床支撐裝置112上。由于可調(diào)節(jié)的床支撐裝置112被剛性地固定到桿130，該桿130被剛性地固定到軛140，該軛140接下來(lái)被剛性地固定到支柱150，所以該施加的力被直接轉(zhuǎn)移到將支柱150緊固到底座160的緊固裝置161。這樣，通過(guò)定位在緊固裝置161和底座160的下側(cè)之間的負(fù)荷測(cè)量單元180，由介質(zhì)床120施加的力是可測(cè)量的。在優(yōu)選實(shí)施例中，單一的負(fù)荷測(cè)量單元被使用，這樣，該負(fù)荷測(cè)量單元就只承受由介質(zhì)床施加的合力的部分。該部分被定義成1/(支柱數(shù)量)。這樣，如果兩個(gè)支柱被使用，那么負(fù)荷測(cè)量單元將要承受由介質(zhì)床120施加的合力的1/2?？蛇x擇地，負(fù)荷測(cè)量單元可以被放置成與每個(gè)支柱相關(guān)。在這種情況下，合力應(yīng)該被定義成由每個(gè)負(fù)荷測(cè)量單元承受的力的總和。類(lèi)似地，如果負(fù)荷測(cè)量單元只被安排在支柱的部分上，那么總負(fù)荷可以被表達(dá)成(∑負(fù)荷測(cè)量單元)*(支柱數(shù)量)/(負(fù)荷測(cè)量單元數(shù)量)。來(lái)自壓力傳感器190和負(fù)荷測(cè)量單元180的輸出與控制器100通信?？刂破?00還產(chǎn)生到致動(dòng)器170的輸出，指導(dǎo)致動(dòng)器170改變可調(diào)節(jié)的床支撐裝置的位置。然后，通過(guò)使用來(lái)自負(fù)荷測(cè)量單元180的輸出連同控制器100，可以創(chuàng)建控制系統(tǒng)，由此，由負(fù)荷測(cè)量單元承受的負(fù)荷被控制器100使用，以使用致動(dòng)器170調(diào)節(jié)桿130的位置。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將要意識(shí)到的是，控制器的類(lèi)型可以是多種多樣的，包括比例型、比例-微分型(PD)、比例-積分型(PI)或比例-積分-微分型(PID)，但不局限于此，并且本發(fā)明不受到所選擇的控制器的限制。類(lèi)似地，從控制器100到致動(dòng)器170的輸出的形式可以是多種多樣的，包括模擬電壓、模擬電流、數(shù)字信號(hào)或脈沖，但不局限于此。當(dāng)柱被裝填的時(shí)候，使用許多不同的方法，例如根據(jù)經(jīng)驗(yàn)的測(cè)量方法，但不局限于此，或使用基于正被使用的介質(zhì)的數(shù)量和類(lèi)型的固定值，被應(yīng)用到介質(zhì)床120的最佳的力可以被確定。一旦在介質(zhì)床120上創(chuàng)建適當(dāng)壓縮所需要的最佳的力被確定，包括負(fù)荷測(cè)量單元180、致動(dòng)器170和控制器100的控制系統(tǒng)運(yùn)行，以維持該力。確定該最佳的力的方法是獨(dú)立于本發(fā)明的，因此，確定該值的任何方法是適合的。已經(jīng)為介質(zhì)床120建立了適當(dāng)?shù)膲嚎s，然后，柱準(zhǔn)備好接收流體。進(jìn)入柱的流體也將要處在壓力的作用下，并且該壓力也要施加在可調(diào)節(jié)的床支撐裝置上。因此，通過(guò)以下公式，施加在可調(diào)節(jié)的床支撐裝置上的合力可以被給出FTotal＝FFluid+FMediaCompression，而通過(guò)以下公式，F(xiàn)Fluid被給出FFluid＝PFluid*AreaAdjustableBedSupport。將這些公式組合起來(lái)，在可調(diào)節(jié)的床支撐裝置上的合力是FTotal＝PFluid*AreaAdjustableBedSupport+FMediaCompression。由于經(jīng)由負(fù)荷測(cè)量單元，合力可以被測(cè)量，并且經(jīng)由壓力傳感器190，流體壓力可以被測(cè)量，所以確定被應(yīng)用到介質(zhì)床的力的大小，這是可能的。FMediaCompression＝FTotal-PFluid*AreaAdjustableBedSupport。然后，該計(jì)算出來(lái)的FMediaCompression與最佳的壓縮力進(jìn)行比較。通過(guò)基于來(lái)自負(fù)荷測(cè)量單元180和壓力傳感器190的測(cè)量結(jié)果調(diào)節(jié)桿130的位置，可以維持在介質(zhì)床120上恒定的最佳壓力。例如，當(dāng)介質(zhì)床壓縮的時(shí)候，介質(zhì)床將要在可調(diào)節(jié)的床支撐裝置112上施加較小的力。通過(guò)負(fù)荷測(cè)量單元，這種減小將要被測(cè)量成合力的降低(假定流體壓力是恒定的)。控制器將要對(duì)該減小的力進(jìn)行檢測(cè)，并且確定被施加在介質(zhì)床上的力已經(jīng)降低。為了對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償，控制器將要驅(qū)使致動(dòng)器170，以調(diào)節(jié)桿130，以進(jìn)一步壓縮柱，直到介質(zhì)壓縮力返回到最佳值。相反地，如果介質(zhì)床發(fā)生膨脹，那么控制器檢測(cè)到合力的增加，并且驅(qū)使致動(dòng)器170，以在從柱出來(lái)的方向上收回桿130，直到介質(zhì)壓縮力返回到最佳值。以許多不同的途徑，本發(fā)明的控制系統(tǒng)可以被使用。在第一個(gè)實(shí)施例中，控制系統(tǒng)只在分離周期之間被使用，以對(duì)在先前周期期間發(fā)生的介質(zhì)床120的高度的任何變化進(jìn)行校正。在該實(shí)施例中，貫穿整個(gè)分離周期，可調(diào)節(jié)的床支撐裝置在筒內(nèi)的位置被保持恒定，然后，在周期結(jié)束之后，可調(diào)節(jié)的床支撐裝置的高度被調(diào)節(jié)。在第二個(gè)實(shí)施例中，控制系統(tǒng)是連續(xù)運(yùn)行的，由此通過(guò)使可調(diào)節(jié)的床支撐裝置在筒內(nèi)的位置發(fā)生變化，不斷地調(diào)節(jié)施加在介質(zhì)床上的壓力。由于所需要的精度，該實(shí)施例優(yōu)選地使用PID控制器。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將要認(rèn)識(shí)到的是，通過(guò)使用采樣系統(tǒng)，連續(xù)控制系統(tǒng)可以被近似，由此負(fù)荷測(cè)量單元和壓力換能器以周期的間隔被采樣，并且響應(yīng)于這些采樣的測(cè)量結(jié)果，對(duì)可調(diào)節(jié)的床支撐裝置的垂直位置進(jìn)行調(diào)節(jié)。權(quán)利要求1.一種色譜系統(tǒng)，其包括包括進(jìn)口并且包含流體適合于流動(dòng)經(jīng)過(guò)的介質(zhì)床的柱；在所述的柱內(nèi)是可移動(dòng)的并且適合于將力施加在所述的介質(zhì)床上的可調(diào)節(jié)的床支撐裝置；用于測(cè)量施加在所述的可調(diào)節(jié)的床支撐裝置上的力的負(fù)荷測(cè)量單元；和用于響應(yīng)于由所述的負(fù)荷測(cè)量單元測(cè)量到的力而移動(dòng)所述的可調(diào)節(jié)的床支撐裝置的致動(dòng)器。2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括用于測(cè)量進(jìn)入所述的柱的所述的流體的壓力的傳感器。3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述的傳感器包括壓力換能器。4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，還包括與所述的負(fù)荷測(cè)量單元和所述的傳感器通信并且適合于響應(yīng)于所述的負(fù)荷測(cè)量單元和傳感器而產(chǎn)生到所述的致動(dòng)器的輸出的控制器。5.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述的可調(diào)節(jié)的床支撐裝置還包括連結(jié)到所述的致動(dòng)器的桿，從而使所述的致動(dòng)器的驅(qū)使引起所述的桿在所述的柱內(nèi)的移動(dòng)。6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括底座和在其上定位了所述的致動(dòng)器的軛，以及至少兩個(gè)固定到所述的底座的支柱。7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括多個(gè)與所述的可調(diào)節(jié)的床支撐裝置聯(lián)系起來(lái)的桿。8.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述的控制器執(zhí)行比例控制算法。9.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述的控制器執(zhí)行比例-微分控制算法。10.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述的控制器執(zhí)行比例-積分控制算法。11.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述的控制器執(zhí)行比例-積分-微分控制算法。12.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述的致動(dòng)器包括電動(dòng)馬達(dá)。13.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述的致動(dòng)器包括液壓設(shè)備。14.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，到所述的柱的所述的進(jìn)口定位在所述的可調(diào)節(jié)的床支撐裝置內(nèi)。15.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括定位在與所述的可調(diào)節(jié)的床支撐裝置的那個(gè)端部相對(duì)的所述的柱的端部的固定的床支撐裝置，其中，所述的固定的床支撐裝置還包括從所述的柱的出口。16.一種在色譜系統(tǒng)內(nèi)的介質(zhì)床上維持壓縮的過(guò)程，所述的系統(tǒng)包括具有進(jìn)口并且包含流體適合于流動(dòng)經(jīng)過(guò)的介質(zhì)床的柱；在所述的柱內(nèi)是可移動(dòng)的并且適合于將力施加在所述的介質(zhì)床上的可調(diào)節(jié)的床支撐裝置；用于確定進(jìn)入所述的柱的所述的流體的壓力的傳感器；用于測(cè)量施加在所述的可調(diào)節(jié)的床支撐裝置上的力的負(fù)荷測(cè)量單元；和用于響應(yīng)于由所述的負(fù)荷測(cè)量單元測(cè)量到的力而移動(dòng)所述的可調(diào)節(jié)的床支撐裝置的致動(dòng)器，所述的過(guò)程包括以下步驟使用所述的負(fù)荷測(cè)量單元，以測(cè)量施加在所述的可調(diào)節(jié)的床支撐裝置上的所述的力；使用所述的傳感器，以測(cè)量所述的流體的壓力；基于來(lái)自所述的負(fù)荷測(cè)量單元和所述的傳感器的測(cè)量結(jié)果，計(jì)算出在所述的介質(zhì)床上的壓縮力；將所述的計(jì)算出來(lái)的壓縮力與最佳的壓縮力比較；和使用所述的致動(dòng)器，以基于所述的比較結(jié)果，移動(dòng)所述的可調(diào)節(jié)的床支撐裝置。17.如權(quán)利要求16所述的過(guò)程，其中，在每個(gè)分離周期之間，進(jìn)行所述的步驟。18.如權(quán)利要求16所述的過(guò)程，其中，所述的步驟被連續(xù)地進(jìn)行。19.如權(quán)利要求16所述的過(guò)程，其中，以規(guī)則的時(shí)間間隔，進(jìn)行所述的步驟。20.一種在色譜系統(tǒng)內(nèi)的介質(zhì)床上設(shè)置壓縮力的過(guò)程，所述的系統(tǒng)包括具有進(jìn)口并且包含流體適合于流動(dòng)經(jīng)過(guò)的介質(zhì)床的柱；在所述的柱內(nèi)是可移動(dòng)的并且適合于將力施加在所述的介質(zhì)床上的可調(diào)節(jié)的床支撐裝置；用于確定進(jìn)入所述的柱的所述的流體的壓力的傳感器；用于測(cè)量施加在所述的可調(diào)節(jié)的床支撐裝置上的力的負(fù)荷測(cè)量單元；和用于響應(yīng)于由所述的負(fù)荷測(cè)量單元測(cè)量到的力而移動(dòng)所述的可調(diào)節(jié)的床支撐裝置的致動(dòng)器，所述的過(guò)程包括以下步驟使用所述的負(fù)荷測(cè)量單元，以測(cè)量施加在所述的可調(diào)節(jié)的床支撐裝置上的所述的力；基于來(lái)自所述的負(fù)荷測(cè)量單元的測(cè)量結(jié)果，計(jì)算出在所述的介質(zhì)床上的壓縮力；將所述的計(jì)算出來(lái)的壓縮力與最佳的壓縮力比較；和使用所述的致動(dòng)器，以基于所述的比較結(jié)果，移動(dòng)所述的可調(diào)節(jié)的床支撐裝置。全文摘要本發(fā)明提供了用于在色譜柱內(nèi)維持介質(zhì)床的壓緊因此增加效率的自動(dòng)化系統(tǒng)和方法。在優(yōu)選實(shí)施例中，調(diào)節(jié)組件以滑動(dòng)的方式被接合在柱的一個(gè)端部?jī)?nèi)，從而使它可以沿著柱的主軸線(xiàn)被移動(dòng)。當(dāng)空閑的時(shí)候，施加在該端部上的力等同于在介質(zhì)上的壓縮力。當(dāng)柱正在對(duì)色譜流體進(jìn)行有效處理的時(shí)候，該施加的力可以被表達(dá)成在介質(zhì)上的壓縮力和正被處理的流體的力的總和。使用負(fù)荷測(cè)量單元和壓力傳感器，該合力和流體壓力被分別監(jiān)測(cè)。然后，基于這些測(cè)量結(jié)果，運(yùn)用在介質(zhì)床上的壓縮力被計(jì)算出來(lái)，并且與最佳值進(jìn)行比較。然后，響應(yīng)于所測(cè)量的壓縮力的變化，調(diào)節(jié)組件在柱內(nèi)的位置被更改。文檔編號(hào)G01N30/00GK1864790SQ20061005508公開(kāi)日2006年11月22日申請(qǐng)日期2006年3月3日優(yōu)先權(quán)日2005年3月4日發(fā)明者J·佩伊于爾特,A·諾伊斯,M·卡羅爾申請(qǐng)人:米利波爾有限公司