色谱柱和介质填充的自动化系统和方法.pdf

本发明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。

1.  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。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述监测包括：
提供流量计以读取与所述所计算的浆料体积相等的值。

3.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
将液体施加于所述至少一个色谱柱中。

4.  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；
为所述层析介质确定在所述至少一个色谱柱中的压缩系数；
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；
将所述至少一个色谱柱的可动的转接器定位在较低位置；
定位或打开介质阀，其容许将所计算的体积的浆料传送到所述至少一个色谱柱中；
压实所述层析介质；
自动地使所述可动的转接器下降，从而将所述层析介质压缩到所述所确定的压缩系数；以及
当达到最佳的柱床高度时，自动地终止所述至少一个色谱柱的填充。

5.  根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述可动的转接器置换了与所述转接器的初始高度和所述可动的转接器的最终高度之间的体积差相等的体积的液体时，就产生了所述最佳的柱床高度。

6.  根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述介质阀来自于由喷嘴、浆料端口和浆料阀组成的组。

色谱柱和介质填充的自动化系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2007年3月6日提交的美国临时专利申请号60/893,202的优先权；其整个公开通过引用而完整地结合在本文中。
发明领域
本发明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，本发明涉及用于改善将色谱介质填充到色谱柱中的品质和一致性的填充装置和方法。
发明背景
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。通常介质被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。随后色谱分离的效率强烈地依赖于1)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谱柱的尺寸(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谱柱中的粒子浆料开始进行准备。形成介质床的过程被称作“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CHROMAFLOW^TM(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CHROMAFLOW^TM的色谱柱及其它目前在工业中使用的色谱柱，其优选通过将具有规定的介质粒子浓度的预定体积的浆料经由中央浆料喷嘴、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谱柱中，色谱柱中的层析介质可能，要么1)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缩度时，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1)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。
发明内容
本发明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。
本发明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1)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。
附图说明
结合附图阅读以下说明将更加明晰本发明的这些优点及其它优点，其中：
图1描绘了根据本发明的第一自动化色谱柱和介质填充过程的流程图；
图2A和2B描绘了根据本发明的第二自动化色谱柱和介质填充过程的流程图；
图3是根据本发明的与图1相关联的第一自动化色谱柱和介质填充系统的示意图；
图4是根据本发明的与图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是根据本发明的压力流曲线和压缩曲线的图表。
本发明的详细说明
现在将参照附图来描述本发明的优选实施例。优选实施例的描述是示范性的，而并不是打算限制本发明的范围。
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，1)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谱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″。
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 WAND^TM(其是由新泽西皮斯卡塔市的GE Healthcare公司制造的工具的GE的注册商标)来完成的。MEDIA WAND^TM是一种坚固易用且被设计用于除去上层清液、添加水或缓冲剂、在运输容器中制造均质的介质浆料以及将介质转移至浆料箱中的工具。MEDIAWAND^TM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，将悬浮的层析介质从层析介质的运输容器泵至浆料箱301中(图3)。浆料可利用典型的不损害珠粒的泵进行抽送，例如隔膜泵或旋转式凸轮泵。这些典型的泵通常定位于层析介质容器和浆料箱301之间，或者可能结合在填充站如303(图3)、或某些另外的浆料处理装置，如Media Handling Unit中，它是由新泽西皮斯卡塔市的GE Healthcare公司制造的一种工具。MEDIA WAND^TM和Media Handling Unit被设计成简化大量介质的处理，从而减少处理时间和工作负荷。作为备选，浆料可以物理地从层析介质的运输容器倒出并经由浆料箱顶端的开口而送入浆料箱301中(图3)。包含于浆料内的层析介质的量一般被称为浆料的百分比，也被称为浆料浓度。浆料百分比和浆料浓度均反映了在总的浆料体积中的材料或固体(即凝胶、层析介质、珠粒、树脂)的重力沉降体积(Vgs)。浆料浓度可以调整，但在浆料总体积中的正常范围是25％至75％的Vgs。当浆料处于浆料箱301中时，通过标准搅拌的方式保持其悬浮，从而确保是一种均质的悬浮物、浆料或分散液。
在如上所述的浆料准备完成之后，从采用有典型的取样口(其是浆料箱的常见特征)的浆料箱301(图3)中取走小的浆料样本。作为备选，也可通过简单地舀出或通过典型的移液管而取出浆料的小样本。从浆料箱301取出的实际样本体积典型地小于1升，但可能优选小于色谱柱304(图3)的柱容积的0.1％。
接下来，在图框103(图1)中，通过以下任一种技术来确定浆料浓度(SC)：
1.发生沉积，此情形容许浆料完全在重力的作用下沉降一段时间，在此期间足以发生完全沉积。此时间段随着所用层析介质的类型而变化，通常可在2至72小时之间变动。例如，从浆料箱301(图3)取出100毫升的样本，将其放入100毫升的量筒中，并容许其在重力下完全沉降或沉积。当读取量筒上的刻度标记时，如果完全沉积床的体积达到了53毫升，那么该浆料浓度为53％。
2.发生离心分离，此情形迫使浆料在离心力下沉降。例如，从浆料箱301中取出100毫升样本，并放入100毫升刻度的离心管中。然后将该离心管放入离心机中，并在3000RPM的转速下使离心机运转15分钟。然后从离心机中取出该离心管，并依据离心管上的刻度标记来读取沉积床的体积，如果读数为53毫升，那么该浆料浓度为53％。
3.发生过滤，此情形将浆料倒入到量筒中，或某些其它装备了过滤器的有刻度的容器中，其容许浆料中的液体排出而保留介质粒子。例如，从浆料箱301(图3)取出100毫升的样本，将其放入底部装备有过滤器或烧结物的100毫升的量筒中，并容许液体完全排出。当读取改良的量筒上的刻度标记时，如果沉积床的体积达到了53毫升，那么该浆料浓度为53％。
4.其它利用诸如光散射、超声和粒子计数器等此种原理或装置的手段或方法。例如，另一方法可以是过滤法，但液体并不排出色谱柱的底部。在这种情况下，一定量的浆料注入到色谱柱中，通过色谱柱的低流速使介质沉降。当介质床沉降，然后容许介质床松弛特定的一段时间。介质床的高度经测量并与最初装填的浆料高度有关。前述这种过滤法在于2007年7月6日提交的题名为《浆料浓度的确定》的瑞典专利局申请号为0701671-0的瑞典专利申请中有更进一步的描述，其通过引用而结合在本文中。
接下来，在图框105(图1)中，确定色谱柱304(图3)的柱容积(Vc)。在本发明的一个优选实施例中，通过将该色谱柱304(图3)装水然后排出、收集并称重，从而经验性地确定柱容积。在本发明的另一实施例中，通过如下计算来确定色谱柱304(图3)的柱容积Vc：Vc等于该色谱柱的横截面积πr²乘以该色谱柱的高度(L)：
Vc＝πr²xL
色谱柱中有待填充的层析介质床的高度是一个定义明确的、与用途有关并受控的参数，其通常在制造许可证中进行规定而不能违背。其典型地表示为在一定范围之内的一组数字。例如，对于特定应用的色谱柱床高度可能规定为20+/-2cm。
接下来，在图框107中，确定压缩系数(CF)。图5显示了针对色谱柱中有待填充的层析介质床的压力-流量曲线和用于获得压缩系数的压缩曲线。当在特定的床高度(即介质床的底部和顶部之间的距离)下在色谱柱中填充介质时，层析介质的压缩率和当液体被泵通过介质时可获得的最大流率(流速)可如下进行确定：将一定体积的浆料(水或其它液体和层析介质的混合物，凝胶，树脂等等)倒入或泵送到底部出口关闭的色谱柱中，并容许其靠重力完全沉降。此沉降的层析介质所占体积被限定为重力-沉积体积，并赋予符号Vgs。然后记录这个沉积的凝胶床的高度。在这个示例中，可将这个床的高度称为″初始床高度″。利用泵或另一流体传送装置或设备，可在逐渐升高的流率下泵流体通过色谱柱。这持续到达到最大流速(也被称为临界流速)，在这点上，不管如何努力再也不能获得更高的通过凝胶床的流速。针对每个流率值可记录压力(凝胶床对所应用流的阻力)和床高度。一般说来，应用于色谱柱的流率越高，压力则越高，并且床高度越低。利用针对流率、压力和床高度的记录值，可构造出两个曲线：
曲线1由线上的圆圈表示，其显示了压力和流速之间的关系；以及
曲线2由线上的三角表示，其显示了压力和床高度之间的关系。
如可从图5中看出，对于每个流速，都存在对应的压力和床高度。因而，利用以下公式可推导出压缩系数(CF)：
CF＝(初始床高度)/(流动后的床高度)
例如，这种层析介质在最大流速下的压缩率或压缩系数(CF)可通过34厘米的″初始床高度″除以27.7厘米的″最终床高度″来确定，即34/27.7＝1.23。图5中的图显示了在55cm/h的流速下，这个特定凝胶的压缩系数为1.14。
另外，压缩系数可看作色谱柱中层析介质高度的减少量，其从层析介质或凝胶靠重力沉降(Vgs)时的初始值减小到当层析介质受到接近于最大流速的流压缩时的最终值。压缩系数值不应被认为是一个不希望背离的固定值，而应看作是一个范围，在该范围内仍然可以达到最佳的色谱柱性能。例如，如果层析介质的压缩系数为1.15，那么在1.12至1.18的范围内仍然可以获得最佳的色谱柱性能。作为另一示例，如果层析介质的压缩系数为1.20，那么在1.16至1.24的范围内仍然可以获得最佳的色谱柱性能。
接下来，在图框109中，计算填充色谱柱304(图3)所需要的浆料体积(Vs)。这是将适当Vgs的浆料传送到色谱柱304中，并且在所需的压缩系数范围内，将其压缩到所确定的压缩系数或所要求的压缩系数所需要的浆料体积，并且此浆料体积Vs可由手工进行计算。在本发明的另一实施例中，填充所需要的浆料体积可由控制单元305或独立的计算机(未显示)进行计算。控制单元305(图3)是一种典型的计算机，其包含能够基于方程来计算浆料体积的处理器。
作为一种典型的计算机，控制单元305包含如下标准部件：处理器、输入/输出(I/O)控制器、大容量存储器、内存、视频适配器、连接接口和系统总线。大容量存储器包括：1.用于硬盘的读取和写入的硬盘驱动器部件(未显示)以及硬盘驱动器接口(未显示)，2.磁盘驱动器(未显示)和硬盘驱动器接口(未显示)，以及3.用于可移动光盘诸如CD-ROM或其它光学介质的读取和写入的光盘驱动器(未显示)和光盘驱动器接口(未显示)。前述驱动器和其相关的计算机可读介质为控制单元305提供了计算机可读指令、数据结构、程序模块以及其它数据的非易失性存储。另外，前述驱动器还包括图1中所描述的具有用于第一自动化色谱柱和介质填充过程的算法的技术效果。该算法还可以是图1中所示过程的软件或等式。参照图4，控制单元405(图4)与具有前述驱动器的控制单元305等价，其包括图2中所描述的具有用于第二自动化色谱柱和介质填充过程的算法的技术效果。这种用于第二自动化色谱柱和介质填充的算法也可以是图2中所示过程的软件或等式。
参照图3，控制单元305包括用于控制色谱柱304操作的硬件和软件。此外，控制单元305控制并与这种自动化色谱柱填充中所使用的所有设备单元进行通讯，诸如阀、泵、空气传感器、压力传感器、流量计等等。为了计算浆料体积(Vs)，可使用以下等式：
Vs＝(Vc×CF)/Cs
浆料体积等于色谱柱容积(Vc)乘以压缩系数(CF)除以浆料浓度(Cs)。在浆料箱301中准备所需要的浆料体积，并可添加补充量的浆料，以便将浆料箱301和色谱柱304之间包括填充站303和软管的外部体积考虑进去。填充站303是一种典型的填充站，其包括传送浆料所需要的泵306和307以及阀308和309。
接下来，在图框111(图1)中，填充站303(图3)通过泵306(图3)和插入到填充位置的喷嘴311(图3)而将液体从箱302中施加到色谱柱304(图3)中。当色谱柱304装填了液体时，空气从其内部经由喷嘴312排出，并通过空气传感器313(图3)。空气传感器313是一种连接到控制单元305上并与之通讯的典型的空气传感器。空气传感器313确定是否有空气经过它，并且这个能力用来确定何时色谱柱装满水，此时控制单元305可以自动地继续至下一图框。
在图框113(图1)中，控制单元305(图3)控制填充站303，其中通过使浆料从浆料箱301经填充站303、喷嘴312和浆料管线再回到浆料箱301中进行循环的方式，控制单元305自动地用浆料灌注填充站303、浆料管线、软管和喷嘴312。通过使喷嘴312到达缩回或闭合位置，使这种灌注动作发生，籍此在浆料入口(SIT)312a和废浆料端口(SOT)312b之间形成回路，其中这种浆料通过浆料入口(SIT)312a并扩散通过废浆料端口(SOT)312b和相关的软管而回到浆料箱301中。一旦灌注完成，控制单元305自动地进行到下一图框。
在图框115(图1)中，与所有的关键部件相连并与其通讯的控制单元305(图3)执行下列操作：1)使流量计314置零，2)将喷嘴312定位在填充位置或开启位置，以允许向灌水的色谱柱304中运送浆料，3)通过操作阀310而打开色谱柱的底部出口，和4)启动填充泵306(图3)，其将层析介质传送到色谱柱304中。这样，就开始了色谱柱的填充。
在图框117(图1)中，连接在流量计314上并与其通讯的控制单元305(图3)，控制流量计314以监测泵到色谱柱304中的浆料体积，其中流量计314将监测到的泵到色谱柱304的浆料体积传递给控制单元305。
接下来，在图框119(图1)中，当所监测到的泵到色谱柱304中的浆料体积测量值等于图框105(图1)中所确定的预先计算的浆料量(Vs)时，控制单元305(图3)中的处理器自动地终止色谱柱304的填充。然后控制单元305执行下列动作：1)停止填充泵306，2)缩回或关闭喷嘴312，和3)通过操作阀310而关闭色谱柱304的流动相入口/出口。在本发明的另一优选实施例中，泵到色谱柱304中的浆料体积可通过控制单元305和浆料箱301之间的连接和通讯进行监测，浆料箱301本身可在内部或者外部装备体积测量装置。在本发明的又一优选实施例中，泵到色谱柱304中的浆料体积可以通过控制单元305和浆料箱301所放置于其上的秤之间的连接和通讯进行监测。
第二自动化色谱柱和介质填充系统和方法
图2A和2B显示了第二自动化色谱柱和介质填充过程的流程图。这个流程图包括图框201至211(图2A)，其中这些过程等同于图框101至111，并已有所描述，所以这里将不再公开这些图框的描述。
在图框213中，与所有的关键部件相连并通讯的控制单元405(图4)，其通过机械、电动或液压装置而使转接器407向下移动到其能到达的最低位置点，在该位置，在色谱柱404中要么保留着用于灌注的已知体积的液体，要么在色谱柱404中根本没有保留液体。
在图框215(图2)中，与所有的关键部件相连并与其通讯的控制单元405(图4)执行下列操作：1)定位或打开介质阀(也称为喷嘴、浆料阀或浆料端口)406，其容许向灌水的色谱柱404中(图4)运送浆料，2)通过机械、电动或液压装置使转接器407(图4)向上移动。控制单元405与上述控制单元305等同，因此在此不做描述。当转接器407移动时，通过喷嘴406将浆料从浆料箱401(图4)吸入到色谱柱404中。如果需要，通过箱401中的正压力可有助于将浆料吸入色谱柱404中的这种工艺，其本质上是以类似注射器的方式操作。控制单元405通过标准的机械、电动或液压装置(未显示)来监测转接器的高度，并且当转接器407移动到与填充所需要的预先计算的浆料体积(Vs)相对应的高度时，停止转接器407，此时已经将等于Vs体积的浆料传送到色谱柱中。
接下来，在图框217(图2A)中，控制单元405(图4)通过内部泵或外部泵(未显示)促使水或者缓冲剂以预定的流率经由色谱柱流动相端口408和409(图4)而从箱402被泵入色谱柱404(图4)中。层析介质在此刻以浆料的形式位于色谱柱404中，其在此流量之下得到压实，并且控制单元405继续施加流通过色谱柱404直至介质床得以压实，并且在可动的转接器407和层析介质床之间产生水层(间隙)并使之稳定。
接下来，在图框219(图2A)中，要么在1)当可动的转接器407以类似注射器的方式下降时，监测从色谱柱404排出的经过流动相端口408或409的液体体积之后，要么2)通过监测可动的转接器407的高度，控制单元405使可动的转接器407(图4)自动地下降到层析介质床的顶端。
接下来，在图框221(图2B)中，要么在1)当可动的转接器407以类似注射器的方式下降时，监测从色谱柱404排出的经过流动相端口408或409的液体体积之后，要么2)通过监测可动的转接器407的高度，控制单元405使可动的转接器407(图4)自动地进一步下降，从而将层析介质压缩到预定的和要求的压缩系数。
接下来，在图框223(图2B)中，当达到最佳高度时，控制单元405(图4)自动地终止色谱柱404的填充。当移动的转接器407从色谱柱404中置换了与转接器407的初始高度(在图框215终止时的高度)和转接器407的最终高度之间的差值相等的液体体积时，产生最佳高度，该值对于控制单元405是已知的，并通过流量计(未显示)以与前述方法类似或相同的方式进行监测。在本发明的另一实施例中，当连接在控制单元405上并与之通信的床高度读数装置或任何其它能确定转接器位置的装置(未显示)到达与所期望的最终柱填充高度相等的值时，控制单元405自动地终止色谱柱404的填充，该高度具有控制单元405已知的值。
在本发明的另一实施例中，起始于图框217并终止于图框223，通过标准操作，机械地、电动地或液压地移动转接器407，并通过打开流动相端口408或流动相端口409直到达到要求的压实程度，可完成色谱柱404中的层析介质的压实。如果这个实施例成为执行自动化填充过程的选择模式，那么可以跳过图框219，并且自动化填充过程可以继续通过图框221，并自动地终止于图框223，如上面所述。
在本发明的另一优选实施例中，起始于图框217并终止于图框223，通过标准操作，机械地、电动地或液压地移动转接器407，并通过打开流动相端口408或流动相端口409直到达到要求的压实和压缩程度，可在单个步骤中完成压实和后续的压缩。如果这个实施例是执行自动化填充过程的选择模式，那么可以跳过图框219和图框221，并且自动化填充过程可直接继续至并自动地终止于图框223中，如上面所述。
本发明提供了一种通过传送预先计算的浆料体积而填充色谱柱的完全自动化的系统和方法。用户能够基于确定浆料浓度、确定柱容积和确定压缩系数而填充色谱柱。这些确定的参数使用户能够计算在特定的床高度下填充特定的色谱柱所需要的浆料体积。一旦已经做出这些确定并输入到控制所有柱填充系统的关键部件的控制单元、计算机或类似计算机的处理器中时，控制单元就可以完全自动且不需任何干预(即便是来自用户的协助)的方式执行柱填充过程。在柱填充过程期间，没有人的干预和/或协助可确保减少与这种干预和/或协助有关的所有错误，并提供精确且可重现的色谱柱的填充。因而，本发明为用户提供了一种在色谱柱中填充层析介质的自动化方法，其可防止色谱柱受到不良填充。
虽然已经通过实施例的例子来说明本发明，其中色谱柱是圆柱形的，并具有固定的直径，这使得圆柱容积和床高度之间存在线性关联，但是还可想到修改本发明以应用于其它非线性相关的色谱柱的形状。
即使上面已经以特定的实施例描述了本发明，但是在不脱离权利要求所阐明的本发明的精神和范围内，本领域中的技术人员将轻而易举地对本发明做出许多修改和变化。