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Querverweis
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der U.S.-Provisional-Anmeldung mit der Seriennummer 61/350,366, eingereicht am 1. Juni 2010, diese Anmeldung ist hierin durch Bezugnahme aufgenommen.
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Beschreibung
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Chromatographische Techniken werden häufig verwendet, um verschiedene Komponenten komplexer Mischungen zu trennen. Viele Formen von Chromatographie werden routinemäßig bei analytischen und vorbereitenden Anwendungen verwendet, einschließlich Gaschromatographie (GC; GC = gas chromatography), Flüssigchromatographie (LC; LC = liquid chromatography), Hochdruckflüssigchromatographie (HPLC; HPLC = high-pressure liquid chromatography), Ultrahochdruckflüssigchromatographie (UHPLC; UHPLC = ultra high-pressure liquid chromatography), Dünnschichtchromatographie (TLC; TLC = thin layer chromatography) und dergleichen. Viele analytische Erfassungssysteme einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Massenspektrometrie, optische Erfassungssysteme (z. B. Absorption, Fluoreszenz, Chemolumineszenz, Phosphoreszenz), kernmagnetische Resonanz und dergleichen sind üblicherweise mit solchen chromatographischen Systemen gekoppelt.
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Bei verschiedenen Formen von Flüssigchromatographie, einschließlich HPLC und UHPLC wird die Trennung bewirkt durch die Verwendung einer Chromatographiesäule oder -kassette, in der Analyten von Interesse unterschiedlich absorbiert, gebunden oder an eine immobilisierte feste Matrix angezogen werden. Verschiedene Trennungen können erreicht werden durch Waschen oder Eluieren dieser Analyte von der festen Matrix mit einer großen Anzahl an Lösungsmitteln oder Lösungen. Die Trennung von Analyten kann modifiziert werden durch Auswahl einer Anzahl von Parametern, einschließlich der Auswahl der chemischen und physikalischen Eigenschaften der festen Matrix, sowie der Polarität, Ionenstärke und Hydrophobie des Lösungsmittels oder der Lösung, die verwendet wird, um Analyte von der festen Matrix zu eluieren. Andere Parameter wie z. B. die Geometrie der festen Matrix (z. B. eine Säule oder Kassette mit definiertem Durchmesser und Länge), die Flussrate und der Druck der Flüssigphase und die Temperatur werden auch die unterschiedliche Elution von Analyten in einem chromatographischen System beeinträchtigen.
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Viele HPLC- und UHPLC-Vorrichtungen, die diese Prinzipien verwenden, sind im Handel erhältlich über eine Anzahl von Firmen, einschließlich Applied Biosystems, Inc., aus Foster City, Kalifornien; Agilent Technologies, Inc., aus Santa Clara, Kalifornien, Dionex Corporation aus Sunnyvale, Kalifornien; PerkinElmer, Inc., aus Waltham, Massachusetts; Shimadzu Corporation aus Kyoto, Japan; Thermo Fisher Scientific, Inc., aus Waltham, Massachusetts; Waters Corporation aus Milford, Massachusetts; und Varian, Inc., aus Palo Alto, Kalifornien. Diese Systeme verwenden üblicherweise eine Chromatographiesäule die aus einer festen Matrix besteht, normalerweise in der Form von gepackten Perlen oder eines Gels, immobilisiert innerhalb einer zylindrischen Röhre durch die Verwendung von Fritten oder Filtern an jedem Ende der Röhre. Die Flüssigphase wird zu und von dieser Chromatographiesäule geliefert durch Röhren und Anschlussstücke, die entworfen sind, um dem Druck standzuhalten, der durch die jeweiligen Vorrichtungen erzeugt wird.
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Bei vielen Chromatographieanwendungen ist es äußerst wünschenswert, dass mehr als ein Typ von Chromatographiesäule oder -kassette verwendet wird. Diese Anwendungen können Verfahrensentwicklung umfassen, wo eine Anzahl von Chromatographiesäulen, die jeweils eine andere feste Matrix mit anderen chemischen und physikalischen Eigenschaften enthalten, verwendet werden kann, um zu bestimmen, welche die gewünschten Trennungscharakteristika aufweist. Bei Anwendungen, wo eine Mehrzahl von Proben seriell durch Chromatographie zu analysieren sind, kann jede Probe am besten analysiert werden mit einer anderen Art von Chromatographiesäule oder -kassette. Bei noch einer anderen Anwendung, falls eine große Anzahl ähnlicher Proben seriell zu analysieren sind, kann es wünschenswert sein, regelmäßig eine neue Säule oder Kassette des gleichen Typs zu verwenden, da sich die Leistungsfähigkeit einer Säule nach wiederholter Verwendung verschlechtern kann.
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Die fluidischen Verbindungen zwischen der Säule oder Kassette und den Pumpen, die die Flüssigphase zu der Säule oder Kassette liefern, sind entworfen, um den Drücken standzuhalten, die durch die HPLC- oder UHPLC-Vorrichtung erzeugt werden. Diese Drücke können 400 Bar (~6.000 psi) im Fall von HPLC erreichen und 1.000 Bar (~15.000 psi) im Fall von UHPLC. Um diesen Drücken standzuhalten ohne zu lecken, sind die Anschlussstücke im Allgemeinen aus mehreren Stücken zusammengesetzt, die Hülsen und Anzugmuttern umfassen, und können mechanische Werkzeuge, wie z. B. Schraubenschlüssel, erfordern, um eine geeignete Abdichtung zu erzeugen. Bei solchen Vorrichtungen kann das Ersetzen einer einzelnen Chromatographiesäule oder -kassette mit einer anderen eine zeitaufwendige und schwierige Operation sein. Darüber hinaus erfordert das Ersetzen von Kassetten in solchen Systemen Interaktion durch einen Menschen, was die Fähigkeit von Nutzern begrenzen kann, Experimente über Nacht durchzuführen.
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Eine Lösung des Problems des Schaltens zwischen mehreren Chromatographiesäulen ist das Koppeln eines spezifischen Tors eines Auswahlventils mit dem Einlass- und Auslassende von zwei oder mehr Chromatographiesäulen. Durch Auswählen der geeigneten Tore auf den zwei Auswahlventilen kann die Flüssigphase zu der gewünschten Säule oder Kassette umgeleitet werden. Obwohl dieser Lösungsansatz eine schnelle Auswahl einer spezifischen Chromatographiesäule oder -kassette ermöglicht, hat er Nachteile, da das Einrichten der Mehrzahl von Ventilen und Säulen zeitaufwendig und kompliziert sein kann. Ferner erhöhen die mehreren Ventile die Kosten und Komplexität des Instruments und können eine Quelle von Verschleppen innerhalb des fluidischen Systems sein. Die Mehrzahl von fluidischen Verbindungen erzeugt eine größere Anzahl von potentiellen Positionen, wo sich Lecke entwickeln können und erhöht die Wartungsanforderungen eines solchen Systems.
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Folglich besteht ein Bedarf an einem System, das das Ersetzen einer Chromatographiekassette ohne Interaktion durch einen Menschen ermöglicht.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kassettenwechsler, ein Chromatographieverfahren, ein computerlesbares Medium sowie ein System mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Kassettenwechsler gemäß Anspruch 1, ein Chromatographieverfahren gemäß Anspruch 20, ein computerlesbares Medium gemäß Anspruch 25 sowie ein System gemäß Anspruch 26 gelöst.
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Aspekte der Erfindung schaffen Kassettenwechsler und Verfahren, die denselben verwenden.
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Ein Aspekt der Erfindung stellt einen Kassettenwechsler für eine Mehrzahl von Kassetten bereit. Der Kassettenwechsler umfasst einen Kassettenhalter mit einer Mehrzahl von Aufnahmeelementen, die jeweils angepasst sind, um eine der Mehrzahl von Kassetten aufzunehmen, und ein Paar von Anschlussstücken, die angepasst sind, um eine der Mehrzahl von Kassetten lösbar in Eingriff zu nehmen.
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Dieser Aspekt der Erfindung hat eine Vielzahl von Ausführungsbeispielen. Die Aufnahmeelemente können im Wesentlichen radial auf dem Kassettenhalter angeordnet sein. Die Aufnahmeelemente können im Wesentlichen linear auf dem Kassettenhalter angeordnet sein.
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Der Kassettenwechsler kann eine Betätigungsvorrichtung umfassen, die angepasst ist, um den Kassettenhalter für eine Eingriffnahme von einer der Mehrzahl von Kassetten zu positionieren. Die Betätigungsvorrichtung kann angepasst sein, um den Kassettenhalter zu drehen. Die Betätigungsvorrichtung kann angepasst sein, um den Kassettenhalter vorzubewegen und zurückzuziehen. Die Betätigungsvorrichtung kann ein elektrischer Motor sein. Die Betätigungsvorrichtung kann eine pneumatische Betätigungsvorrichtung sein.
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Jedes des Paars von Anschlussstücken kann auf einem eines Paar von Armen befestigt sein. Die Anschlussstücke können weibliche Anschlussstücke sein.
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Die Kassetten können Chromatographiekassetten sein. Eines des Paars von Anschlussstücken kann mit einem Massenspektrometer gekoppelt sein.
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Der Kassettenwechsler kann eine Steuervorrichtung umfassen, die konfiguriert ist, um die Betätigung des Kassettenhalters und des Paars von Anschlussstücken zu steuern, um die Auswahl einer spezifischen Kassette zu ermöglichen. Der Kassettenwechsler kann einen oder mehrere Drucksensoren in Kommunikation mit der Steuervorrichtung enthalten. Die Steuervorrichtung kann konfiguriert sein, um eine neue Kassette auszuwählen, wenn ein wesentlich erhöhter Druck erfasst wird.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung stellt ein Chromatographieverfahren bereit. Das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Kassettenwechslers für eine Mehrzahl von Kassetten, wobei der Kassettenwechsler einen Kassettenhalter mit einer Mehrzahl von Aufnahmeelementen, die jeweils angepasst sind, um eine der Mehrzahl von Kassetten aufzunehmen, und ein Paar von Anschlussstücken umfasst, die angepasst sind, um eine der Mehrzahl von Kassetten lösbar in Eingriff zu nehmen; Laden einer Mehrzahl von Chromatographiekassetten in die Mehrzahl von Aufnahmeelementen; Betätigen des Kassettenhalters, um eine gewünschte Kassette zwischen das Paar von Anschlussstücken zu platzieren; und Betätigen des Paars von Anschlussstücken, um eine erste der Mehrzahl von Kassetten lösbar in Eingriff zu nehmen.
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Dieser Aspekt der Erfindung kann eine Vielzahl von Ausführungsbeispielen haben. Das Verfahren kann das Betätigen des Kassettenhalters umfassen, um eine zweite gewünschte Kassette zwischen das Paar von Anschlussstücken zu platzieren. Das Verfahren kann das Betätigen des Paars von Anschlussstücken umfassen, um die zweite gewünschte Kassette lösbar in Eingriff zu nehmen. Das Verfahren kann das Verwenden des Paars von Anschlussstücken umfassen, um eine Probe über die gewünschte Kassette zu leiten. Das Verfahren kann das Verwenden des Paars von Anschlussstücken umfassen, um ein Elutionslösungsmittel über die gewünschte Kassette zu leiten.
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Für ein umfassenderes Verständnis der Art und gewünschten Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten bezeichnen.
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Es zeigen:
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1 eine Kassette, die für die Verwendung mit Ausführungsbeispielen der Erfindung geeignet ist;
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2A und 2B einen Kassettenwechsler gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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3 einen Kassettenhalter gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
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4 ein Chromatographieverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Aspekte der Erfindung stellen Kassettenwechsler und Verfahren bereit, die dieselben verwenden.
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Kassetten
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Wie sie hierin erörtert werden, werden Kassetten (z. B. Chromatographiekassetten) in einer Vielzahl von Forschungsvorrichtungen und -prozessen verwendet. Die hierin beschriebene Erfindung kann angewendet werden, um das Ändern der vollen Vielzahl solcher Kassetten sowie Kassetten, die in anderen Gebieten verwendet werden, zu ermöglichen (der Begriff „Kassette” ist hierin breit definiert, um Säulen, wie z. B. Chromatographiesäulen, zu umfassen).
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Eine solche kompatible Kassette 100 ist in 1 dargestellt. Die Kassette 100 kann einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Bei anderen Ausführungsbeispielen hat die Kassette 100 einen Querschnitt, der sich einer Form nähert, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Folgenden besteht: ein Quadrat, ein Rechteck, ein Dreieck, ein Oval, ein Polygon, ein Parallelogramm, eine Raute, ein Kreisring, ein Halbmond, ein Halbkreis, eine Ellipse, eine Superellipse, ein Deltoid und dergleichen.
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Die Kassette 100 kann eine Manschette 102 oder andere(s) Merkmal(e) (z. B. einen oder mehrere Vorsprünge) umfassen, die konfiguriert sind, um die Kassette 100 zu halten, wenn dieselbe in ein Aufnahmeelement platziert ist, wie es hierin erörtert ist.
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Die Kassette 100 umfasst zwei Anschlussstücke 104a, 104b, die angepasst sind zum Koppeln mit entsprechenden Anschlussstücken, um es zu ermöglichen, dass ein oder mehrere Fluide über die Kassette 100 geleitet werden. Die Anschlussstücke 104 können männliche Anschlussstücke sein, wie es in 1 dargestellt ist, oder können weibliche Anschlussstücke sein.
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Die Kassette 100 kann aus jedem Material hergestellt sein, das in der Lage ist, den Drücken standzuhalten, die der bestimmten Anwendung der Kassette 100 zugeordnet sind. Beispielsweise können die Kassetten 100 aus Metallen, Kunststoffen und dergleichen aufgebaut sein.
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Die Kassette 100 kann ein oder mehrere Materialien umfassen, die angepasst sind, um mit den Materialien zu interagieren, die über die Kassette 100 geleitet werden. Beispielsweise kann die Kassette 100 eine feste Chromatographiematrix umfassen, wie es für Fachleute auf diesem Gebiet bekannt ist.
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Verschiedene geeignete Kassetten sind erhältlich von Biocius Life Sciences, Inc., aus Woburn, Massachusetts, und Optimize Technologies, Inc., aus Oregon City, Oregon, und sind beschrieben in den
U.S.-Patenten Nr. 5,525,303 ;
5,730,943 ;
5,911,954 ;
6,095,572 ; und
6,361,687 .
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Kassettenwechsler
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Mit Bezugnahme auf 2A ist ein Kassettenwechsler 200 in einer „Tausch”-Position, die das Ersetzen aller Kassetten 100 ermöglicht, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Kassettenwechsler 200 umfasst einen Kassettenhalter 202 und ein Paar von Anschlussstücken 204a, 204b.
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Der Kassettenhalter 202 umfasst eine Mehrzahl von Aufnahmeelementen, die angepasst sind, um eine Kassette 100 aufzunehmen. Vorteilhafterweise können die Kassetten 100 in die Aufnahmeelemente eingefügt werden, ohne Werkzeuge zu benötigen, und werden durch die Manschette 102 gehalten. Der Kassettenhalter 202 kann aus Materialien hergestellt sein wie z. B. Metallen, Kunststoffen und dergleichen mit Verfahren wie z. B. Gießen, Stanzen, maschinelles Bearbeiten, Formen und dergleichen. Aufnahmeelemente können radial entlang dem Kassettenhalter 202 angeordnet sein, wie es in 2A dargestellt ist, so dass spezifische Kassetten 100 ausgewählt werden können durch Drehen des Kassettenhalters 202, wie es in 2B dargestellt ist. Alternativ können Aufnahmeelemente im Wesentlichen linear auf dem Kassettenhalter 202 angeordnet sein, so dass spezifische Kassetten 100 ausgewählt werden können durch Vorbewegen oder Zurückziehen des Kassettenhalters 202.
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Die Anschlussstücke 204 können männliche oder weibliche Anschlussstücke sein und entsprechen vorzugsweise der Geometrie der Anschlussstücke 104 auf der Kassette 100. Anschlussstücke 204 können aus Materialien hergestellt sein, die in der Lage sind, eine Abdichtung mit Anschlussstücken 104 zu bilden und dem Druck des Fluids standzuhalten, das in die Kassette 100 eingeführt wird. Bei einigen Ausführungsbeispielen sind die Anschlussstücke 204 hergestellt aus Elastomeren, wie z. B. Acrylonitril-Butadienkautschuk, Hydro-Acrylonitril-Butadienkautschuk, Fluorcarbonkautschuk, Perfluorelastomer, Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, Silikonkautschuk, Fluorsilikonkautschuk, Chloroprenkautschuk, Neoprenkautschuk, Polyesterurethan, Polyetherurethan, Naturkautschuk, Polyacrylatkautschuk, Ethylenacryl, Styren-Butadien-Kautschuk, Ethylenoxid-Epichlorodrin-Kautschuk, chlorsulfoniertes Polyethylen, Butadien-Kautschuk, Isoprenkautschuk, Butylkautschuk und dergleichen.
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Anschlussstücke 204 können auf einem oder mehreren Armen 206a, 206b befestigt sein. Die Arme 206a, 206b können konfiguriert sein, um die Anschlussstücke 204a, 204b lösbar jeweils gegen Anschlussstücke 104a, 104b der Kassette 100 zu drücken. Die Anne 206 können während des Öffnens und Schließens im Wesentlichen parallel zueinander bleiben, wie es in 2A gezeigt ist, oder können auf einem oder mehreren Gelenken schwenken.
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Der Kassettenwechsler 200 kann manuell oder automatisch gesteuert werden. Beispielsweise kann ein Mensch den Kassettenhalter 202 und/oder die Anschlussstücke 204 positionieren, um eine spezifische Kassette 100 zu verwenden. Alternativ kann der Kassettenwechsler 200 eine oder mehrere Betätigungsvorrichtungen 208, 210 umfassen zum Bewegen des Kassettenhalters 202 und/oder der Anschlussstücke 204. Solche Betätigungsvorrichtungen 208, 210 können elektrische, mechanische, elektromagnetische oder pneumatische Vorrichtungen sein, wie es für Durchschnittsfachleute auf diesem Gebiet offensichtlich ist. Die Betätigungsvorrichtung 208 kann beispielsweise ein Servo sein. Die Betätigungsvorrichtung 210 kann konfiguriert sein, um eine variable Kraft auf die Anschlussstücke 204 auszuüben, um mit verschiedenen Kassetten 200 zusammenzupassen, und um Abdichtungen zu liefern, die für verschiedene Betriebsdrücke geeignet sind.
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Steuervorrichtungen
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Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung umfassen eine Steuervorrichtung, die konfiguriert ist, um eine spezifische Kassette auszuwählen. Die Steuervorrichtung kann in Software und/oder Hardware implementiert sein.
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Die Steuervorrichtung kann so konfiguriert sein, dass jede Probe aus einer Mehrzahl von Proben durch eine spezifische Kassette analysiert wird (z. B. eine Kassette mit einer optimalen chemischen Zusammensetzung).
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Alternativ könnte eine andere Kassette ausgewählt werden, nachdem eine vorbestimmte Anzahl von Analysen an einer Anfangskassette abgeschlossen wurde. Beispielsweise könnte eine frische Kassette des gleichen Typs ausgewählt werden, nachdem 100 Proben analysiert wurden. Validierungsexperimente können vorgeben, dass es nach einer spezifischen Anzahl von Injektionen erforderlich ist, die Kassette durch eine neue auszutauschen.
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Aktive Rückkopplung könnte auch bei der Kassettenauswahl verwendet werden durch Überwachen des Betriebsdrucks der Chromatographievorrichtung unter Verwendung von einem oder mehreren Drucksensoren. Ein üblicher Auswahlmodus für Chromatographiesäulen oder -kassetten ist die Okklusion des festen Matrixbetts oder der Fritten oder Filter, die die feste Matrix halten, mit Partikeln von der Probe oder dem Lösungsmittelsystem. Dieser Okklusionstyp erzeugt erhöhten Druck in dem Chromatographiesystem und kann zu Trennungen mit geringerer Effizienz und Auflösung führen. Die Steuervorrichtung kann konfiguriert sein, um automatisch eine frische Kassette auszuwählen, falls ein vorbestimmter Druckschwellenwert überschritten wird. Dieser Schwellenwert könnte entweder ein absoluter Druck sein oder ein Prozentsatzanstieg über den Standardbetriebsdruck des Chromatographiesystems.
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Programmierung
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Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Steuervorrichtung programmiert sein, um Kassetten gemäß Nutzerbefehlen zu ersetzen, die durch eine Benutzerschnittstelle eingegeben werden. Bei diesen Ausführungsbeispielen kann ein Nutzer vor der Verwendung Parameter spezifizieren, durch die Kassetten ersetzt werden. Ein Nutzer kann beispielsweise die Anzahl von Malen spezifizieren, die eine Kassette verwendet wird, bevor dieselbe ersetzt wird, oder den Druck, bei dem die Kassette ersetzt wird, usw. Die Nutzerschnittstelle kann bei bestimmten Fällen Felder enthalten, in die ein Nutzer Befehle eingibt (z. B. durch Tippen, durch Klicken eines Knopfes oder über ein Pull-down-Menü), die die Kriterien zum ersetzen von Kassetten spezifizieren. Nachdem die Befehle über die Nutzerschnittstelle eingegeben werden, können die Befehle gespeichert werden. Die Befehle, die über die Benutzerschnittstelle eingegeben werden, können während der Verwendung des Kassettenhalters ausgeführt werden.
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Ein greifbares computerlesbares Medium, das Befehle (d. h. „Programmierung”) zum Liefern von Befehlen an die Steuervorrichtung enthält, ist auch vorgesehen. Die Programmierung kann in einem physikalischen Speicher- oder Übertragungsmedium vorgesehen sein. Ein Computer, der die Befehle empfängt, kann dann den Algorithmus ausführen und/oder Daten verarbeiten, die von dem betreffenden Verfahren erhalten werden. Beispiele von Speichermedien, die computerlesbar sind, umfassen Disketten, Magnetband, DVD, CD-ROM, ein Festplattenlaufwerk, einen ROM oder eine integrierte Schaltung, eine magnetooptische Platte oder eine computerlesbare Karte, wie z. B. eine PCMCIA-Karte und dergleichen, unabhängig davon, ob solche Vorrichtungen innerhalb oder außerhalb des Computers sind. Eine Datei, die Informationen enthält, kann auf einem computerlesbaren Medium „gespeichert” sein, wobei „speichern” bedeutet, dass Informationen aufgezeichnet werden, so dass dieselben zugreifbar und wiedergewinnbar sind zu einem späteren Datum durch einen Computer auf einem lokalen oder fernen Netzwerk.
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Das computerlesbare Medium kann in Verbindung mit der Steuervorrichtung und dem Kassettenhalter in einem System zum Durchführen des oben beschriebenen Verfahrens verwendet werden. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen sind Befehle zum Durchführen des Verfahrens auf dem computerlesbaren Medium gespeichert. Auf die Einleitung des Verfahrens hin kann die Steuervorrichtung auf die Befehle zugreifen und dieselben ausführen und dadurch den Betrieb des Kassettenhalters steuern. Der Kassettenhalter kann konfiguriert sein, um für eine ausgedehnte Zeitperiode zu arbeiten, z. B. über Nacht, ohne irgendwelche weitere Nutzereingaben. Der Kassettenhalter kann verwendet werden, um Kassettenhalter automatisch ohne Nutzereingabe zu ändern bis zum Ende eines Experiments oder einer Reihe von Experimenten.
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Berichte
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Bei bestimmten Ausführungsbeispielen kann der Kassettenhalter konfiguriert sein, um einen Bericht zu liefern, z. B. wie häufig jede der Kassetten verwendet wurde, Druckanstieg für jede Kassette oder die Zeit, wann jede der Kassetten ausgetauscht wurde, usw. Dieser Bericht kann nach einem Experiment analysiert werden, um Probleme zu beheben oder eine potentiell optimale Kassettennutzung für zukünftige Proben zu identifizieren. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Bericht für jede Kassette verschiedene Einzelheiten über die Kassette während ihrer Verwendung anzeigen.
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Kassettenhalter
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Mit Bezugnahme auf 3 ist ein Kassettenhalter 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Wie es hierin erörtert ist, umfasst der Kassettenhalter 300 eine Mehrzahl von Aufnahmeelementen 302a–302f, die angepasst sind, um Kassetten 100 aufzunehmen. Der Kassettenhalter 300 kann ein Loch 304 umfassen zum Koppeln mit einer Drehwelle (nicht dargestellt). Der Kassettenhalter kann optional mit einem Kanal 306 hergestellt werden, der sich durch das Loch 304 erstreckt und in einer Aussparung 308 endet, die es dem Kanal 306 ermöglicht, sich auszudehnen, um über die Drehwelle zu gleiten für eine Befestigung ohne die Notwendigkeit, Halterungen auf der Drehwelle zu bewegen.
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Integration mit Flüssigchromatagraphie- und/oder Massenspektrometrievorrichtungen
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Der hierin beschriebene Kassettenwechsler 200 kann mit verschiedenen wissenschaftlichen Instrumenten gekoppelt werden, einschließlich Flüssigchromatographievorrichtungen und/oder Massenspektrometrievorrichtungen.
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Beispielsweise kann der Kassettenwechsler
200 integriert werden mit den RAPIDFIRE
®-Vorrichtungen, die von Biocius Life Sciences, Inc., erhältlich sind und in dem
U.S.-Patent Nr. 7,588,725 ; den
U.S.-Patentanmeldungsveröffentlichungen Nr. 2005/0123970 und
2010/0024527 ; und den internationalen Anmeldungen Nr.
WO 2009/059286 und
WO 2009/059292 beschrieben sind.
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Chromatographieverfahren
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Mit Bezugnahme auf 4 ist ein Chromatographieverfahren 400 vorgesehen.
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Bei Schritt S402 wird ein Kassettenwechsler 402 bereitgestellt. Der Kassettenwechsler kann ein wie hierin beschriebener Kassettenwechsler sein.
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Bei Schritt S404 wird eine Mehrzahl von Kassetten in die Aufnahmeelemente des Kassettenwechslers geladen. Die Kassetten können von Hand oder durch automatische Vorrichtungen geladen werden.
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Bei Schritt S406 wird der Kassettenhalter betätigt, um eine gewünschte Kassette zwischen die Anschlussstücke des Kassettenwechslers zu platzieren.
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Bei Schritt S408 werden die Anschlussstücke gegen die gewünschte Kassette gedrückt, um eine Abdichtung zu bilden.
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Bei Schritt S410 werden ein oder mehrere Fluide durch die Kassette geleitet. Diese Fluide können in eine oder zwei Richtungen geleitet werden und können für weitere Analyse gesammelt werden. Beispielsweise kann bei einer Umkehrelutionsmassenspektrometrie eine Probe über die Kassette in einer ersten Richtung geleitet werden, gefolgt von einem Elutionslösungsmittel in der entgegengesetzten Richtung. Dieses Elutionslösungsmittel (zusammen mit den eluierten gelösten Stoffen) kann dann einem Massenspektrometer für Analyse präsentiert werden.
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Bei Schritt S412 werden die Anschlussstücke zurückgezogen, um die Abdichtung freizugeben. Optional wird der Kassettenhalter für eine kurze Periode (z. B. etwa eine Sekunde) in Schwingung versetzt, um die Kassette zu lösen, falls dieselbe an einem der Anschlussstücke feststeckt.
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Bei Schritt S414 wird der Kassettenhalter betätigt, um eine zweite gewünschte Kassette zwischen die Anschlussstücke des Kassettenwechslers zu platzieren.
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Bei Schritt S416 werden die Anschlussstücke gegen die gewünschte Kassette gedrückt, um eine Abdichtung zu bilden.
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Erstes Arbeitsbeispiel
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Ein Experiment wurde entworfen, um einen Satz von 5.000 einzelnen Proben unter Verwendung des RAPIDFIRE®300-Hochdurchsatzmassenspektrometriesystems zu analysieren, das von Biocius Life Sciences, Inc. erhältlich ist. Das RAPIDFIRE®-System verwendete eine Form von Chromatographie, die als Festphasenextraktion (SPE; SPE = solid-phase extraction) bekannt ist, um die Proben zu reinigen zur Vorbereitung für eine Analyse durch Massenspektrometrie. Vor der Einleitung des Experiments wurde ein Verfahren entwickelt, das eine spezifische Chromatographiekassette verwendete, die Silikapartikel enthält, die mit C4-Chemie beschichtet sind.
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Eine Gesamtzahl von sechs identischen Kassetten, die C4-Chemie enthalten, wurde in den Kassettenhalter geladen durch Fallenlassen derselben in jede der sechs Positionen. Die Leistungsfähigkeit der Chromatographiekassetten verringert sich tendenziell über mehrere Analysen aufgrund von feinen Partikeln in den Proben, die in der Kassette und ihren Fritten gefangen werden, einigen Testverbindungen oder Analyten, die sich in der Kassette niederschlagen, und der Möglichkeit, dass einige Testverbindungen der Kassette sich irreversibel an die Kassette binden. Unter einer Routineanalyse wird ein Druck von 40 Bar (~600 psi) unter diesen Bedingungen erzeugt. Die meisten dieser irritierenden Probleme führen zu einem Anstieg des Betriebsdrucks des RAPIDFIRE®-Systems, da sie dazu neigen, den Fluidfluss durch die Säule zu begrenzen.
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Daher wurde das Softwareprogramm angewiesen, falls eine Drucklesung von 48 Bar (~720 psi) erfasst wurde, den Säulenwechsler automatisch zu betätigen, so dass die nächste Kassette in der Vorrichtung für die verbleibenden Proben verwendet wird. Zusätzlich wurde eine zweite Einstellung in der Software spezifiziert, so dass eine neue Kassette verwendet wird nach 1.000 Proben, unabhängig von dem Druck des Systems.
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Zweites Arbeitsbeispiel
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Ein weiteres Experiment, das das RAPIDFIRE®-System verwendet, wurde entwickelt, um die beste Chromatographiesäule zu bestimmen, um einen Satz von 20 Verbindungen zu analysieren. Bei diesem Experiment wurden drei unterschiedliche Kassettenchemien verwendet, einschließlich C4, C18 und Phenyl. Die Software war so programmiert, dass jede der 20 Proben hintereinander durch die drei Kassetten analysiert wurde. Am Ende des Experiments wurden die Daten analysiert, um den spezifischen Chromatographiekassettentyp zu bestimmen, der die beste Leistungsfähigkeit hatte.
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Äquivalente
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Obwohl bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurden unter Verwendung spezifischer Begriffe, dient eine solche Beschreibung nur darstellenden Zwecken und es ist klar, dass Änderungen und Variationen durchgeführt werden können, ohne von der Wesensart und dem Schutzbereich der folgenden Ansprüche abzuweichen.
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Aufnahme durch Bezugnahme
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Die gesamten Inhalte aller Patente, veröffentlichten Patentanmeldungen und anderer Bezugnahmen, die hierin zitiert sind, sind hierin ausdrücklich in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5525303 [0033]
- US 5730943 [0033]
- US 5911954 [0033]
- US 6095572 [0033]
- US 6361687 [0033]
- US 7588725 [0049]
- US 2005/0123970 [0049]
- US 2010/0024527 [0049]
- WO 2009/059286 [0049]
- WO 2009/059292 [0049]
