使用多组分测试样品来确定样品分离的真实参数值的制作方法

1.本发明涉及一种方法、样品分离设备、程序元件和计算机可读介质。


背景技术：

2.流体装置用于执行各种测量任务，以便测量任意类型的物理参数。每种流体装置都可以具有带有装置专用命令的专用驱动器。编程软件允许使用者设计流体装置的运行模式。由于这种设计，流体装置可以依照所设计的运行模式来运行。
3.更具体而言，在液相色谱法中，流体分析物可以被泵送通过包括能够分离流体分析物的不同组分的材料的柱。这种材料，即所谓的球珠，可以被填充到柱管中，该柱管可以连接到其他元件(如控制单元、包括样品的容器和/或缓冲器)。在柱的上游，将流体样品或分析物装载到液相色谱设备中。控制器控制泵送通过液相色谱设备的流体的量，包括控制与流体分析物相互作用的溶剂的组成和时间依赖性。这种溶剂可以是不同成分的混合物。供应这些成分用于随后的混合是由液相色谱装置的操作者来设计的操作的示例。
4.然而，当执行样品分离方法时，样品分离期间的真实行为可能显著偏离目标行为。这可能是由于样品分离设备的非理想行为导致的。
5.《色谱杂志a》，1218(2011)，3711-3717页的ian mutton，bob boughtflower，nick taylor，daniel brooke的“针对通用反相高效液相色谱-质谱系统的简单系统适用性测试组合的设计和使用以及使用全球软件跟踪对自动化系统监控的影响”，公开了设计用于通用梯度和反相高效液相色谱-质谱(rp-hplc-ms)系统的七组分测试混合物的开发。与为了在中性ph下表征柱质量而配制的许多测试混合物不同，该测试混合物被设计成允许对整个液相色谱-质谱(lcms)系统进行总体适用性评估。该混合物被设计成测试柱的色谱性能以及系统的各个仪器部件的性能的特定方面。系统适用性测试混合物可以用于低ph和高ph通用反相lcms分析。使用四种邻苯二甲酸盐：邻苯二甲酸二乙酯(dep)、邻苯二甲酸二丁酯(dap)、邻苯二甲酸二正己酯(dhp)和邻苯二甲酸二辛酯(dop)。使用其他三种探针：8-溴鸟苷(8-bg)、阿米替林(ami)和4-氯辛那酸(4-cca)。当系统的任何部分(仪器或柱)导致整体性能的损失并且可能需要补救措施时，对该测试混合物的分析可以警告使用者。该测试混合物可以提供使得使用者能够记录数据质量控制的信息。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于精确地表征在通过样品分离设备执行分离方法期间的真实行为。该目的通过独立权利要求来解决。其他实施例由从属权利要求示出。
7.根据示例性实施例，提供了一种方法，其基于所提供的包括多种已知样品组分的混合物的测试样品并且基于所提供的每个样品组分的绝对样品分离特性(特别是基于所提供的指示每个样品组分的绝对样品分离特性的数据集)，该方法包括通过由样品分离设备执行用于分离测试样品的样品分离方法来实验性地确定真实样品分离结果，以及基于绝对样品分离特性(特别是以数据集的形式提供的)与真实样品分离结果之间的比较来确定至
少一个操作参数的真实值，以表征样品分离方法的真实过程(或运行)。
8.根据另一示例性实施例，提供了一种用于分离流体样品的样品分离设备，其中，该样品分离设备包括用于驱动移动相和注入在移动相中时的流体样品的流体驱动器、用于分离移动相中的流体样品的样品分离单元和配置为使用样品分离设备(特别是使用样品分离设备的流体驱动器和样品分离单元)并且使用测试样品作为流体样品来执行或控制具有上述特征的方法的处理器。
9.根据本发明的又一示例性实施例，提供了一种程序元件(例如，源代码或可执行代码中的软件例程，例如设置为应用程序的形式)，当由处理器(比如微处理器或cpu等)执行时，该程序元件适配为控制或进行具有上述特征的方法。
10.根据本发明的再一示例性实施例，提供了一种计算机可读介质(例如cd、dvd、usb棒、软盘或硬盘，例如位于云上)，其中存储计算机程序，该计算机程序在由处理器(比如微处理器或cpu等)执行时适配为控制或进行具有上述特征的方法。
11.可以通过计算机程序(即通过软件)或通过使用一个或多个专用电子优化电路(即以硬件)或以混合形式(即借助于软件组件和硬件组件)来实现可以根据本发明的实施例执行的数据处理。
12.在本技术的背景下，术语“样品分离设备”可以特别地表示涉及用于分离流体样品的流体的输送、分析或处理的任意设备。流体可以表示液体、气体或液体和气体的组合，并且还可任选地包括固体颗粒，例如形成凝胶或乳液。这种流体可以包括移动相(例如流体溶剂或溶剂组合物)和/或要分析的流体样品。用于样品分离设备的示例是化学分析装置、生命科学设备或任何其他生化分析系统，比如用于分离样品的不同组分的分离装置，特别是液相色谱装置。例如，可以通过色谱法或电泳进行样品分离。
13.在本技术的背景下，术语“分离方法”可以特别地表示针对样品分离设备的关于如何分离流体样品的指令，该指令将由样品分离设备进行来完成与分离方法相关联的分离任务。这样的分离方法可以由一组参数值(例如温度、压力、溶剂组合物的特性等)和样品分离设备的硬件部件(例如所使用的分离柱的类型)以及具有在执行分离方法时执行的命令或指令的算法来定义。用于在样品分离期间运行样品分离设备的相应的一组技术参数可以是已知的，例如存储在能够由控制样品分离设备的运行的控制单元访问的数据库或存储器中。表征分离方法的物理性质或运行参数可以包括输送特性，该输送特性可以包括比如体积、尺寸等、比如压力或温度等的物理参数的值和/或比如流体导管中发生的摩擦模型的物理效应，该摩擦效应可以例如根据哈根泊肃叶定律来建模。更特别地，参数化可以考虑样品分离设备的尺寸(例如流体通道的尺寸)、样品分离设备的流体导管的体积(比如死体积等)、样品分离设备的泵性能(比如泵功率和/或泵容量等)、运行样品分离设备的延迟参数(比如开启样品分离设备之后的延迟时间等)、运行样品分离设备的摩擦参数(例如表征流体导管的壁与流动通过导管的流体之间的摩擦)、样品分离设备的冲洗性能(特别是与在运行样品分离设备之前或在两个后续运行之间清洗或冲洗样品分离设备相关的性能)、和/或样品分离设备的不同部件的配合(例如施加于色谱柱的梯度的性能)。
14.在本技术的上下文中，术语“流体样品”可以特别表示包含实际被分析物质的介质(例如生物样品，比如蛋白质溶液、药物样品等)。
15.在本技术的上下文中，术语“移动相”可以特别表示用作载体介质的流体(特别是
液体)，该载体介质用于将流体样品从流体驱动器(比如高压泵等)输送到样品分离设备的样品分离单元(比如液相色谱柱等)。例如，移动相可以是(例如，有机和/或无机)溶剂或溶剂组合物(例如水和乙醇)。
16.在本技术的上下文中，术语“包括多种已知样品组分的混合物的测试样品”可以特别地表示流体样品，该流体样品可以插入样品分离设备中以通过执行分离方法来分离，其中，具有预定属性的若干不同样品组分可以形成样品混合物的一部分。通过预先，即在分离之前，知道或确定样品组分的属性，测试样品可以用作标准或传感器，当被样品分离设备分离时，其提供关于样品分离设备在执行分离方法时的真实行为的有意义的信息。有利地，测试样品的组分可以在其色谱行为方面是正交的，即，在色谱图中它们的行为相关的方面彼此不相互作用。
17.在本技术的上下文中，术语“绝对样品分离特性”可以特别地表示测试样品的每个组分的固有特性。在分离方法的执行期间，绝对样品分离特性的至少一部分可以与各个组分的行为相关。这种绝对分离特性可以特别独立于在其上执行分离方法的特定样品分离设备，即当样品分离设备改变时可以保持不变。换句话说，在不同类型的样品分离设备上，各个组分的绝对样品分离特性可以相同。
18.在本技术的上下文中，术语“真实样品分离结果”(例如真实色谱图)可以特别地表示在样品分离设备上执行分离方法的实际或真实结果，其反映了其非理想行为。这种非理想行为可能涉及样品分离设备的构件的不准确性，以及寄生效应，例如摩擦、与环境的热相互作用、泄漏、流体延迟现象、液体的可压缩性等。
19.在本技术的上下文中，术语“操作参数”可以特别地表示定义和/或在相应的分离方法期间存在的、并且描述当执行分离方法时在样品分离设备的操作期间被调整或发生的特性的多个参数的集合中的参数。这样的操作参数尤其可以包括物理分离条件(特别是压力和/或温度(例如在诸如色谱柱等样品分离单元处)、检测器的波长、积分参数等)、用于操作的流体的性质(例如移动相的溶剂组成、梯度分布等)等。
20.在本技术的上下文中，术语“至少一个操作参数的真实值”可以特别地表示在分离方法的执行期间事实上或实际上存在于样品分离设备中的相应操作参数的值。这样的真实值可能偏离在分离方法的执行期间应当理想地存在的目标值。例如，分离方法可以在分离过程中在样品分离单元的固定相中定义80℃的目标温度。实际上，例如，由于非理想行为温度的真实值可以是76℃。
21.在本技术的上下文中，术语“表征样品分离方法的真实过程”可以特别地表示确定关于分离方法实际上如何执行和在实践中(即，在现实中而不是假设理想行为)行为的信息。
22.在本技术的上下文中，术语“绝对样品分离特性与真实样品分离结果之间的比较”可以特别地表示考虑绝对样品分离特性以及真实样品分离结果的任何分析、评估、计算和/或模拟。例如，在该比较的情况下，可以将实际样品分离结果拟合到实际样品分离特性，特别是使用操作参数的值作为变量拟合参数。
23.根据本发明的示例性实施例，使用具有多种已知或可确定的样品组分并且具有已知或可确定的绝对样品分离特性的测试样品来实验性地确定真实样品分离结果(比如通过使用用于分离的测试样品在色谱样品分离设备上执行色谱分离方法的梯度运行而获得的
实际或真实色谱图等)。绝对样品分离特性可从测试样品的校准测量中获知或通过校准测量来确定(例如，通过执行等度运行来递送色谱图)，该校准测量针对不同值和/或类型的操作参数为每个单独组分提供信息。基于测试样品的良好表征的组分，然后可以确定在用于获得真实样品分离结果的样品分离设备上执行分离方法的过程中的一个或多个操作参数的真实或实际值而不是目标值。有利地，可以通过比较绝对样品分离特性和真实样品分离结果来获得这样的实际操作参数值。例如，通过这种比较识别的偏差可以是真实操作参数值(例如分离期间样品分离单元处的真实温度)相对于目标操作参数值(例如分离期间样品分离单元处的期望目标温度，如打算通过分离方法调节的)的偏差的指纹。这可以允许获得用于表征样品分离方法实际上的执行方式的信息。例如，实施例可使用测试混合物，以允许基于上述比较来确定操作参数的真实值(例如流速、柱温度、梯度精度)。因此，实施例可以允许表征样品分离设备的实际操作而不使用外部传感器(在某些实施例中也可另外存在外部传感器)。描述性地说，测试样品的组分可以充当流体传感器，其中若干组分的存在可提供正交或互补(用于递送独立信息)和/或冗余(用于增加精度)信息。根据本发明的示例性实施例，各种应用是可能的，例如不同样品分离设备之间的分离方法转移、用于样品分离设备的潜在问题的精确诊断工具、由测试样品固有传感器作为外部传感器的替代或添加、样品分离设备的操作鉴定、另一样品分离设备的仿真等。
24.下面将解释方法、样品分离设备、程序元件和计算机可读介质的其他实施性例。
25.在实施例中，处理器配置为和/或该方法包括向测试样品提供样品组分的至少一部分，特别是至少一种晚期洗脱样品组分，其具有存在明显的温度依赖性的绝对样品分离特性。在实施例中，在色谱图中显示明显的温度依赖性行为的测试样品的组分可以代替传统的温度传感器。这样的组分可在色谱图中显示在执行分离方法期间对样品分离单元(例如色谱分离柱等)中的温度敏感的保留时间。已经证明，晚期稀释样品组分，即色谱图右手侧的组分，可以表现出如此强的温度依赖性。
26.在实施例中，处理器配置为和/或该方法包括向测试样品提供样品组分的至少一部分，特别是至少一种早期洗脱样品组分，其具有存在明显的流速依赖性的绝对样品分离特性。在这样的实施例中，在色谱图中显示出明显的流速依赖性行为的测试样品的组分可以代替传统的流量计。这样的组分可以在色谱图中显示对在执行分离方法期间使用的移动相的流速敏感的保留时间。已经证明，早期稀释组分，即色谱图左侧的组分，可能表现出如此强的流速依赖性。
27.在实施例中，处理器配置为和/或该方法包括向测试样品提供所述样品组分的至少一部分，特别是具有在至少一种早期洗脱样品组分与至少一种晚期洗脱样品组分之间的洗脱速度的至少一种样品组分，其具有对溶剂组成，特别是梯度分布存在明显依赖性的绝对样品分离特性。在这样的实施例中，在色谱图中显示在梯度运行期间强烈依赖于梯度分布(即，时间依赖性溶剂组成)的行为的测试样品的组分可用于确定实际梯度分布或溶剂组成。这样的组分可以在色谱图中显示对在执行分离方法期间的梯度分布或溶剂组成敏感的保留时间。已经证明，具有在早期稀释组分和晚期稀释组分之间的洗脱时间的组分，即色谱图中心部分中的组分，可以表现出关于梯度分布或溶剂组成的如此显著的灵敏度。
28.在实施例中，绝对样品分离特性独立于分离样品组分的样品分离设备的装置特性。因此，样品分离特性可以仅是测试样品的组分的属性，并且可以独立于在其上分离测试
样品的特定样品分离设备。有利地，这允许仅校准测试样品的组分一次，并且使用该校准信息(即，绝对样品分离特性)在任何类型的样品分离设备上进行模拟。有利地，重新校准可以变得可有可无，并且这使得根据本发明示例性实施例的架构特别简单。
29.在实施例中，绝对样品分离特性是色谱样品分离特性。例如，色谱样品分离特性可以描述测试样品的各个组分对色谱分离柱的温度、色谱分离柱处的移动相的流速、流过色谱分离柱的溶剂组合物的梯度分布等的依赖性。
30.在实施例中，处理器配置为和/或该方法包括通过改变至少一个操作参数(参见例如图7)，特别是通过改变多个操作参数(参见例如图5和图6)，对每个样品成分执行校准测量，来确定绝对样品分离特性。例如，对于每个操作参数的不同值，可以测量测试样品及其组分的色谱图。基于这样的信息，可以建立测试样品的组分的二维、三维或四维或更多维特性。
31.在实施例中，处理器配置为和/或该方法包括通过执行色谱样品分离方法来执行校准测量。因此，可以测量具有测试样品的实验色谱，其中可以调节不同的操作参数值以测量不同的色谱。
32.在实施例中，所述处理器配置为和/或所述方法包括通过改变包括以下各项的组中的至少一个操作参数来执行校准测量：各个样品组分的温度、输送和/或分离各个样品组分的移动相的流速、以及输送和/或分离各个样品组分的移动相的组成。上述参数对于色谱样品分离设备上的色谱分离特别感兴趣。
33.在实施例中，处理器配置为和/或该方法包括以等度模式执行校准测量。因此，校准测量可以优选地以等度模式(即，对于一个单独的色谱图，不随时间改变溶剂组成)进行，从而可以单独校准每个单独的操作参数。这可以提供特别有意义的校准结果，因为可以关闭或至少抑制不同操作参数之间的复杂相互作用。
34.在实施例中，处理器配置为和/或该方法包括通过以梯度模式执行样品分离方法来实验性地确定真实样品分离结果。还可能的是，该方法包括通过执行色谱样品分离方法实验性地确定真实样品分离结果。特别地，实验性地确定真实样品分离结果可包括通过在色谱样品分离设备上执行色谱分离方法来测量色谱。有利地，这可以在梯度运行中进行，在该梯度运行期间，被驱动通过色谱分离柱的移动相的溶剂组成随时间变化，以单独地从色谱分离柱的固定相解吸测试样品的先前被吸附的组分。
35.在实施例中，所述处理器配置为和/或所述方法包括确定由以下各项组成的组中的至少一个操作参数的真实值：样品分离期间的温度、输送和/或分离测试样品的移动相的流速、输送和/或分离测试样品的移动相的组成、以及至少一个性能值，其指示所述样品分离设备的性能，特别地指示所述样品分离设备的性能是否符合预定规范。所提到的参数对于色谱分离操作特别相关。然而，附加地或替代地，也可以考虑其他操作参数。一个或多个确定的操作参数值可以是数值(例如78℃的柱温度)和/或逻辑值(例如逻辑值“真”或“假”，其指示样品分离设备是否通过了性能测试，例如符合或不符合预定规范)。
36.在实施例中，所述处理器配置为和/或所述方法包括确定至少一个操作参数的真实值，包括作为预备阶段确定理想样品分离结果。理想样品分离结果可以是当以精确的方式，即，在没有由样品分离设备、待分离的流体样品和环境引起的任何不准确性的情况下，在样品分离设备上执行分离方法时所期望的结果。有利地，这种理想的样品分离结果，例如
模拟色谱，可以用作与真实样品分离结果进行比较的基础，以表征样品分离方法的真实过程。
37.在实施例中，处理器配置为和/或该方法包括通过使用绝对样品分离特性的模拟来确定理想样品分离结果，特别是通过使用绝对样品分离特性由样品分离设备来模拟执行用于分离测试样品的样品分离方法来确定理想样品分离结果。因此，可以在考虑测试样品的组分的绝对样品分离特性，并且在不发生不准确的假设下，通过在样品分离设备上执行分离方法来模拟测试样品在其组分中的分离来确定模拟色谱图。
38.在实施例中，处理器配置为和/或方法包括以迭代方式重复地确定理想样品分离结果，特别是通过用至少一个操作参数的不同值模拟样品分离方法的执行来确定理想样品分离结果。因此，可以用一个或多个操作参数的不同值迭代地重复上述色谱图的模拟。结果，可以获得多个不同的模拟色谱图，每个模拟色谱图对应于分配的一组操作参数值。
39.在实施例中，所述处理器配置为和/或所述方法包括将所述至少一个操作参数的真实值确定为所述至少一个操作参数的值，该值对应于符合真实样品分离结果、特别是示出了重复且迭代地确定的理想样品分离结果中与真实样品分离结果最佳匹配的理想样品分离结果。然后，模拟色谱和测量色谱之间的适当或最佳匹配可以传递对应于(特别是最佳)匹配模拟色谱的至少一个操作参数的真实值。
40.在实施例中，处理器配置为和/或该方法包括通过在考虑绝对样品分离特性的情况下执行数值分析来确定至少一个真实参数值。在本技术的上下文中，术语“数值分析”可以特别地表示使用数值近似和/或算法解决数学分析问题的算法方法。当应用于用于确定实际操作参数值的模拟时，数值分析的目的是设计和分析技术，以给出与确定至少一个实际参数值有关的难题的近似但精确的解决方案。数值分析可以创建、分析和/或实现用于获得涉及连续变量的适当性判断相关问题的数值解的算法。
41.在实施例中，处理器配置为和/或方法包括使用由有限元法(fem)分析、有限差分法(fdm)分析、边界元法(bem)分析、控制体积法(cvm)分析和随机游动法分析组成的组中的至少一个来执行数值分析。
42.有限元方法(fem)可以是优选的。特别地，有限元方法(fem)可以被实现为用于求解具有两个或三个空间变量的偏微分方程的特定数值方法。为了解决问题，有限元可以将大系统细分为更小、更简单的部分，称为有限元。这可以通过空间维度中的特定空间离散化来实现，这可以通过构建对象的网格(即，具有有限数量的点的解的数值域)来实现。边界值问题的有限元方法公式最终可以得到代数方程系统。该方法可以近似在域上的未知函数。然后可以将模拟这些有限元的简单方程组装成模拟整个问题的更大的方程组。例如，应用于样品分离设备的有限元方法可以将样品分离单元(例如色谱分离柱)空间地分离成大量体积元素。对于每个体积元素，可以计算其在比如分离方法等的操作的执行期间的行为。通过采取这种措施，可以模拟整个系统，即整个样品分离单元的行为。相应地，样品分离设备的移动相泵、样品注入器等也可以进行相应的有限元分析。
43.附加地或替代地，可以执行有限差分法(fdm)，该方法执行离散化，该离散化用于通过用有限差分近似导数的差分方程来近似并求解微分方程。fdm可将线性常微分方程或非线性偏微分方程转换成可通过矩阵代数技术求解的方程组。
44.附加地或替代地，可以执行边界元法(bem)，其可以是求解已被公式化为积分方程
的线性偏微分方程的数值计算方法。积分方程可以看作是控制偏微分方程的精确解。边界元法尝试使用给定的边界条件来将边界值拟合到积分方程中，而不是通过偏微分方程定义的整个空间中的值。一旦完成了这一点，在后处理阶段中，然后可以再次使用积分方程来在解域内部的任何期望点处直接地数值计算解。
45.附加地或替代地，在控制体积方法(cvm)中，完整区域可被细分成控制体积。节点可以位于控制体积的中心。可以使用守恒方程的语句来形成差分方程，或者可以在控制体积上对守恒方程的微分形式进行积分以形成差分方程。
46.附加地或替代地，可以执行随机游动方法，其可以被认为是描述路径的数学对象，该路径包括数学空间上的一系列随机步骤，例如整数。
47.特别优选的是有限元分析。然而，附加地或替代地，也可以有利地实施一个或多个其他提及的和/或另外的数值分析方法。
48.在实施例中，所述处理器配置为和/或所述方法包括，基于所提供的包括多种已知的另外的样品组分的另外的混合物的另外的测试样品并且基于所提供的用于另外的样品组分中的每一个的绝对样品分离特性，通过由样品分离设备进行用于分离另外的测试样品的样品分离方法，实验性地确定另一真实样品分离结果，并且基于混合物和另外的混合物的绝对样品分离特性与真实样品分离结果之间的比较来确定该至少一个操作参数的真实值，以表征所述样品分离方法的真实方法。因此，代替使用具有一定数量的组分(例如七个组分)的单个测试样品，也可以使用多个测试样品(例如两个测试样品)，每个测试样品包括较少数量的组分(例如具有四个组分的第一测试样品，以及具有三个其他组分的第二测试样品)。通过使用可以在不同运行中分离的不同的较不复杂的测试样品，可以避免在校准和/或实验性地确定真实样品分离结果期间不同测试样品的组分之间的相互作用。
49.在实施例中，处理器配置为和/或该方法包括使用所确定的至少一个操作参数的真实值作为至少一个操作参数的感测值，特别是作为由感测温度、感测流速、感测溶剂组成和感测梯度分布组成的组中的至少一个。然后可以部分地或完全地避免硬件传感器(例如温度传感器、流速传感器、压力传感器)。还可以附加地使用硬件传感器，其中，硬件传感器和用作流体传感器的测试样品的组分可以提供补充信息，用于进一步改进(一个或多个)真实值的确定。
50.在实施例中，处理器配置为和/或方法包括使用所确定的至少一个操作参数的真实值作为性能指示符，其指示实验性地确定真实样品分离结果的样品分离设备的性能，特别是作为指示样品分离设备是否符合预定规范的性能指示符，其中特别地，该性能指示符用于由样品分离设备的初始安装、样品分离设备的维修、样品分离设备的维护和自性能指示符的先前确定起的预定时间的期满组成的组中的至少一个的情况中。有利地，本发明的实施例可以实现样品分离设备的操作鉴定。在安装之后、在维修之后和/或在样品分离设备的维护之后，这样的操作鉴定可以检查样品分离设备的实际行为是否符合预定规范(例如，实际梯度分布与目标梯度分布的偏差小于1％)。这样的操作鉴定可以由本发明的示例性实施例以完全自动化的方式，例如通过执行软件例程来执行。因此，示例性应用涉及可以在没有设备传感器的情况下执行性能检查的样品分离设备。
51.在实施例中，处理器配置为和/或方法包括使用所确定的至少一个操作参数的真实值来在样品分离设备和另一样品分离设备之间转移样品分离方法。因此，本发明的示例
性实施例的另一有利应用涉及将分离方法从一个分离设备转移到另一个样品分离设备。这样的方法转移可以以非常简单的方式进行，即通过单次校准确定测试样品的与设备无关的绝对样品分离特性来表征测试样品的组分。当相同的测试样品用于在不同的样品分离设备上测量色谱时，在不同的样品分离设备上的模拟可以使用相同的绝对样品分离特性，而无需特定于装置的校准。
52.在实施例中，处理器配置为和/或方法包括使用所确定的至少一个操作参数的真实值来诊断样品分离设备或其一部分的潜在故障。在这样的实施例中，例如当确定液相色谱装置的梯度分布显著偏离目标行为时，该系统可以用作用于样品分离设备的问题的诊断工具。使用者可以简单地使用测试样品和特定的分离方法在样品分离设备上进行测量，以确定测量的色谱图。通过将测得的色谱图与考虑到测试样品组分的绝对样品分离特性的模拟色谱图进行比较，可以确定导致偏差的可能原因(例如，错误的泵压头或比例阀)。
53.在实施例中，所述处理器配置为和/或所述方法包括使用所述至少一个操作参数的所确定的真实值来仿真所述样品分离方法在另一样品分离设备上的执行。在这样的实施例中，一个样品分离设备的性能可以在另一个样品分离设备上仿真，例如基于在不同hplc上的仿真。描述性地说，一个样品分离设备然后可以模拟在另一个样品分离设备上执行的分离方法，即可以创建例如当在另一个样品分离设备上执行分离方法时获得的色谱。
54.在实施例中，处理器配置为和/或方法包括使用所确定的至少一个操作参数的真实值来评估通过在样品分离设备上执行样品分离方法而获得的样品分离结果，特别是通过无传感器样品分离设备和/或通过没有用于控制至少一个操作参数的资源的样品分离设备来执行样品分离方法而获得的样品分离结果。因此，本发明的示例性实施例的另一有利应用是不包括硬件传感器的无传感器样品分离设备，但是与此相比允许基于由测试样品的组分传递的传感器数据进行操作。例如，hplc可以在没有柱烘箱和色谱分离柱的温度控制的情况下提供，但是可以简单地根据测试样品的组分的行为来确定实际柱温度(例如26℃)。于是可以相应地解释色谱。
55.实施例可以在通常可用的hplc系统中实施，比如分析性的安捷伦1290无限ii lc系统或安捷伦1290无限ii制备lc/msd系统(两者由本技术人安捷伦科技公司提供-参见www.agilent.com-其应当通过引用并入本文)。
56.样品分离设备的一个实施例包括具有泵活塞的泵，该泵活塞用于在泵工作腔中往复运动，以将泵工作腔中的液体压缩到高压，在该高压下液体的压缩性变得明显。该泵可以配置为知晓(通过操作者的输入、来自仪器的另一模块的通知等)或以其他方式导出溶剂性质。
57.样品分离设备的样品分离单元优选地包括提供固定相的色谱柱(例如参见http://en.wikipedia.org/wiki/column_chromatography)。该柱可以是玻璃或金属管(例如直径为50μm至5mm，而长度为1cm至1m)或微流体柱(如在ep 1577012 a1或本技术人安捷伦科技公司提供的安捷伦1200系列hplc-chip/ms系统中所公开的)。在与洗脱液以不同的速度传播通过柱时，各个组分被固定相不同地容留并且至少部分地彼此分离。在柱的端部处，其一次洗脱一个或至少非完全同时地洗脱。在整个色谱过程中，洗脱液也可以收集在一系列级分中。柱色谱法中的固定相或吸附剂通常是固体材料。柱色谱法最常用的固定相是硅胶、表面修饰硅胶，其次是氧化铝。过去经常使用纤维素粉末。也可以是离子交换层析、反
相层析(rp)、亲和层析或膨胀床吸附(eba)。固定相通常是细磨的粉末或凝胶，和/或是多微孔的以提供增大的表面。
58.移动相(洗脱液)可以是纯溶剂或不同容积的混合物(比如水和比如acn、乙腈等的有机溶剂等)。其可以选择来例如调整目标复合物的容留率和/或移动相的量以运行色谱法。还可以选择移动相，使得可以高效地分离流体样品的不同复合物或级分。移动相可以包括常常用水来稀释的有机溶剂，例如像甲醇或乙腈。对于梯度运行，水和有机物在分离的瓶中进行递送，梯度泵从该瓶向系统递送规划的掺合物。其他常用的溶剂可以是异丙醇、thf、己烷、乙醇和/或其任何组合，或这些与前述溶剂的任何组合。
59.根据本发明的示例性实施例通过样品分离设备来分析的流体样品可以包括但不限于任何类型的过程液体、像果汁的天然样品、像血浆的体液，或者其可以是像来自发酵液的反应的结果。
60.流体驱动器所产生的移动相中的压力范围可以为2-200mpa(20至2000bar)，特别是10-150mpa(150至1500bar)，并且更特别地为50-120mpa(500至1200bar)。
61.样品分离设备，例如hplc系统，还可以包括用于检测流体样品的分离复合物的检测器、用于输出流体样品的分离复合物的分馏单元或其任何组合。例如，可以实现荧光检测器。
62.本发明的实施例可以部分地或完全地由一个或多个合适的软件程序来体现或支持，所述软件程序或者产品可以储存在任何类型的数据载体上或者由其提供，并且可以在任何合适的数据处理单元中或通过其执行。软件程序或例程可以优选地在控制单元中或由控制单元应用。
附图说明
63.通过参考以下结合附图对实施例的更详细描述，本发明的其他目的和许多附带优点将易于领会和更好地理解。实质上或功能上等同或类似的特征将由相同的附图标记指代。
64.图1示出根据本发明的实施例的液体样品分离设备，其特别是用于高效液相色谱法(hplc)。
65.图2示出根据示例性实施例的用于在样品分离设备上执行的方法的示意图。
66.图3示出根据示例性实施例通过样品分离设备测量的包括多种已知样品组分的混合物的测试样品的实验色谱图。
67.图4示出根据示例性实施例的测试样品的实验色谱图和模拟色谱图，该测试样品包括具有不同色谱特性的多种已知样品组分的混合物。
68.图5示出根据示例性实施例显示混合物的组分的绝对样品分离特性的三维图。
69.图6示出根据示例性实施例显示混合物的另一组分的绝对样品分离特性的三维图。
70.图7示出根据示例性实施例显示混合物的不同组分的绝对样品分离特性的二维图。
71.图8示出根据示例性实施例针对样品分离设备模拟的测试样品的梯度分布和相应模拟色谱图，该测试样品包括具有不同色谱特性的多种已知样品组分的混合物。
72.图9示出实验色谱图，图10示出了根据示例性实施例测试样品的模拟色谱图，该测试样品包括具有不同色谱特性的多种已知样品组分的混合物。
73.图11示出根据示例性实施例使用第一预定温度的实验色谱图，并且示出了使用测试样品的第二模拟温度的模拟色谱图，测试样品包括具有不同色谱特性的多种已知样品组分的混合物。
74.图12示出根据示例性实施例经受有限元模拟的样品分离设备的样品分离单元。
75.图13示出根据示例性实施例测试样品的不同模拟色谱图，该测试样品包括具有不同色谱特性的多种已知样品组分的混合物。
76.图14示出图13的色谱图的细节，说明了流动误差影响所有峰。
77.图15示出图13的色谱图的另一个细节，说明梯度误差影响所有峰。
78.图16示出根据示例性实施例配置为流量和梯度传感器的测试样品的色谱图，该测试样品包括具有不同色谱特性的多种已知样品组分的混合物。
79.图17示出根据示例性实施例用于样品分离设备的溶剂管理的图。
80.图18示出根据示例性实施例操作的样品分离设备的不同细节。
81.附图中的图示是示意性的。
具体实施方式
82.在更详细地描述附图之前，将基于开发了哪些示例性实施例来总结本发明的一些基本考虑。
83.根据本发明的示例性实施例，组分的混合物可以用于提供测试样品。可以提供(例如通过进行校准测量来确定)每个组分的绝对样品分离特性，特别是色谱特性。有利地，所述绝对样品分离特性可以是与装置无关的，即与样品分离设备的特性无关，其中在所述样品分离设备上执行使用测试样品的(例如色谱)分离方法。然后，测试样品可以用于在样品分离设备上实验性地执行分离方法以分离测试样品，这允许获得真实的分离结果(特别是测试样品的测量色谱图)。通过将获得的分离结果与绝对样品分离特性进行比较，然后可以导出一个或多个操作参数(例如，温度、流速、梯度分布)中的每个操作参数的一个或多个实际或真实值，用于表征在样品分离设备上执行的分离方法的实际过程。例如，这可以通过软件例程来实现，该软件例程可以在样品分离设备上执行或者与样品分离设备分离地执行(例如，安装在专用设备上，以应用程序的形式提供，和/或存储在云上)。描述性地说，测试样品的组分可以用作用于操作参数的传感器，其中真实分离结果可以被认为是传感器数据。因此，样品分离设备的内部硬件传感器可以是可有可无的，或者可以通过由测试样品的组分提供的互补传感器数据来补充。
84.更具体地，示例性实施例提供了几种标准组分的特定混合物形式的测试样品。可以优选通过模拟确定在样品分离设备上通过分离方法分离时的测试样品的理想色谱。将这样的理想色谱与当在样品分离设备上实验性地执行分离方法以分离测试样品时获得的真实色谱进行比较，可以允许将色谱之间的识别偏差与一个或多个实际操作参数值相对于理想值的偏差相关联。换句话说，分析这样的变化可允许性能评级、温度感测、流速感测等。更具体地，测试样品的组成及其单独组分可提供关于性能和/或参数值的信息。
85.拟合(优选地基于有限元分析fem)然后可以允许根据保留时间特性确定流速值、
温度值或梯度分布/溶剂组成。例如，可以确定组分的行为并且以操作参数(例如温度、流速和/或梯度分布)是拟合参数的方式来执行拟合。所确定的相应操作参数的真实值然后可以对应于提供与实验获得的真实样品分离结果的最佳匹配的拟合参数。特别地，可以相对于模拟色谱拟合实验测量的色谱。实验色谱可以被测量一次，并且模拟色谱可以利用(一个或多个)操作参数的变化值被重复地或迭代地确定，直到实现与实验测量的色谱的最佳匹配或足够好的匹配(例如满足阈值标准)。
86.根据本发明的示例性实施例，可以提供用作传感器、诊断和/或仿真工具的绝对色谱检验。特别地，测试混合物(即，包括多个样品组分的测试样品)可以用作流量传感器、温度传感器和/或用于确定梯度精度。测试混合物还可用于表征样品分离设备、确定分离方法传递参数、和/或作为精确诊断工具、和/或作为用于模块化操作鉴定测试的传感器替代物。有利地，昂贵的、需要计量经验来操作、并且需要维护和重新校准的用于根据其操作规范测试色谱系统的外部传感器因此可以变得不必要。
87.有利地，根据本发明示例性实施例的绝对色谱检验可以使用关于测试混合物的涉及在由样品分离设备进行的分离过程中每个组分或标准品如何相互作用的信息。通过对测试混合物的完整表征，可以获得绝对值，并将其与样品分离设备的行为进行比较。例如，这可以允许基于数学算法来确定流速、柱温度、梯度精度等。
88.有利地，本发明的实施例有助于在不使用外部传感器的情况下确定色谱系统的性能。此外，本发明的实施例允许色谱方法转移到各种系统设置。本发明的实施例也可以用作精确的诊断工具。特别地，本发明的实施例可用于代替使用外部传感器进行操作鉴定。附加地或替代地，实施例可用于创建不同色谱系统的精确仿真。
89.绝对检验可以通过利用样品分离设备，并且特别是在各种温度条件下利用色谱分离柱确定混合测试样品中的每个组分或标准品如何相互作用来进行。该信息可提供用于执行算法以确定从特定分离方法参数和样品分离设备的设置应当产生什么色谱的基础。有利地，利用绝对方法参数(例如流量、成分、温度)获得的检验允许将仪器与绝对性能参数进行比较。不需要引用被声明为“良好”参考的结果。此外，不同样品分离设备的绝对性能的知识允许计算从一个样品分离设备到另一个样品分离设备的方法转移，反之亦然。
90.本发明的示例性实施例的要点是提供专用的样品混合物或测试样品，并确定这种测试样品的理想色谱图，即从理想样品分离设备获得的色谱图，在该理想样品分离设备中，所有设定的操作参数值与实际条件百分之百相同。例如，溶剂组合物和样品分离设备的实际流速、温度、组成等正是通过分离方法设定的流速、温度、组成等。将真实色谱图(针对专用样品混合物利用真实样品分离设备进行实验测定的)与理想色谱图(针对该测试样品的)进行比较，可以确定真实参数与理想参数的偏差(例如，实际温度为68℃而样品分离设备显示为“70℃”)。本发明的实施例的示例性应用是样品分离设备是否在规范内的检查程序、从一个样品分离设备到另一个样品分离设备的方法转移等。例如，本发明的实施例可以被实现为专用软件(例如程序单元)，其可以安装在样品分离设备本身中，其可以是单独的控制软件，或者可以是web应用等。
91.高度有利地，示例性实施例可使用明确定义的测试样品(其可用作金标准)来确定实际hplc测量设置中的偏差。可以使用所定义的多组分测试样品来测量某些参数变化，例如在多个不同温度下为测试样品导出色谱图。这可以允许导出用于样品分离设备(特别是
比如hplc等的液相色谱装置)的模型。在样品分离设备的正常操作期间，可以不时地使用所定义的测试样品，以便通过与模型进行比较来确定样品分离设备的实际状态。
92.现在更详细地参考附图，图1描绘了液体分离系统的一般示意图，作为根据本发明的示例性实施例的样品分离设备10的示例。流体驱动器20(比如活塞泵)等经由脱气单元27从溶剂供应器25接收移动相，脱气单元27对移动相脱气并且因此减少移动相中的溶解气体量。流体驱动器20驱动移动相通过包括固定相的分离单元30(比如色谱柱等)。实施流体阀90的取样器或注入器40可以设置在流体驱动器20与分离单元30之间，以便将样品流体注入或添加(通常称为样品引入)到移动相中，使得可以朝向发生真实样品分离的分离路径提供流体样品和移动相。分离单元30的固定相配置为分离样品液体的复合物。设置检测器50用于检测所分离的样品流体的复合物。可以设置分馏单元60用于输出所分离的样品流体的复合物。也可以提供废弃物(未示出)。
93.虽然移动相可以仅由一种溶剂组成，但是其也可以由多种溶剂混合。这种混合可以是低压混合并且设置在流体驱动器20上游，使得流体驱动器20已经接收并且泵送作为移动相的混合溶剂。替代地，流体驱动器20可以包括多个单独的泵送单元，其中，多个泵送单元各自接收并且泵送不同的溶剂或混合物，使得移动相(由分离单元30所接收的)的混合在高压下并且在流体驱动器20下游(或者作为其一部分)发生。移动相的组合物可以随时间保持恒定(所谓的等度模式)，或者随时间变化(所谓的梯度模式)。
94.可以是pc或工作站并且可以包括一个或多个处理器110的数据处理单元或控制单元70可以耦合(如虚线箭头所示)到样品分离设备10中的装置中的一者或多者，以便接收信息和/或控制运行。例如，控制单元70可以控制流体驱动器20的运行(例如设定控制参数)并且从其接收关于实际工作条件的信息(比如泵的出口处的输出压力等)。可选地，控制单元70还可以控制溶剂供应器25的运行(例如设定有待供应的溶剂或溶剂混合物)和/或脱气单元27的运行(例如设定控制参数和/或发送控制命令)，并且可以从其接收关于实际工作条件的信息(比如随时间供应的溶剂组合物、真空度等)。控制单元70可以进一步控制取样单元或注入器40的运行(例如控制样品注入或样品注入与流体驱动器20的运行条件的同步)。分离单元30也可以由控制单元70来控制(例如选择特定的流动路径或柱、设定运行温度等)，并且-转而-将信息(例如运行条件)发送到控制装置70。相应地，检测器50可以由控制单元70来控制(例如关于光谱或波长设定、设定时间常数、开始/停止数据采集)，并且将信息(例如关于所检测的样品复合物)发送到控制单元70。控制单元70还可以控制分馏单元60的运行(例如结合从检测器50接收的数据)并且提供回数据。
95.在此配置为色谱分离柱的上述样品分离单元30布置在温度控制腔室96(比如柱烘箱等)的内部。由流体驱动器20泵送的流体样品和/或移动相可在布置在温度控制腔室96内的样品分离单元30上游的预热器组件98中预热。
96.控制单元70和处理器110可以与具有读和/或写访问的数据库82(比如电子大容量存储设备等，例如硬盘)耦合。在数据库82中，可以存储由控制单元70及其处理器110用于执行以下描述的计算、尤其是仿真的信息。存储的数据可以包括诸如下述测试样品100的样品组分102的绝对样品分离特性等的校准数据、与一种或多种分离方法有关的数据集、与理论模型和/或经验数据有关的数据等。此外，控制单元70与输入/输出单元84耦合，使用者可以通过输入/输出单元84与样品分离设备10通信。例如，可以在输入/输出单元84的显示器上
向使用者显示信息(例如，操作参数的确定的真实值108等)。除此之外，输入/输出单元84可包括输入元件，例如触摸屏、键盘等。经由输入元件，使用者可输入命令(例如开始分离运行的命令)和/或参数值(例如期望流速)。
97.控制单元70特别地及其处理器110，可以配置为执行将在下面描述的软件控制的方法。作为执行该方法的基础，提供了测试样品100，其包括多种已知样品组分102(在图1中示意性地示出为点、圆、十字和三角形)的混合物。例如，测试样品100可以设置在容器120(例如小瓶等)中，并且可以经由注射器40注入，用于由样品分离设备10分离。作为方法执行的基础，还可以提供每个样品组分102的绝对样品分离特性104。在所示实施例中，绝对样品分离特性104作为数据集存储在数据库82中。描述性地说，绝对样品分离特性104可以针对每个组分102单独地指定相应组分102关于色谱分离的行为。例如，绝对样品分离特性104可以指示在色谱分离运行期间针对温度、流速等的不同值各个组分102的保留时间。回到该方法，后者包括通过由样品分离设备10执行用于分离测试样品100的样品分离方法来实验性地确定真实样品分离结果106。因此，在根据图1的液相色谱型样品分离设备10中使用测试样品100并基于特定的色谱分离方法执行梯度运行来执行色谱分离测量。色谱图可以由检测器50测量，并且可以作为真实样品分离结果106提供给控制单元70和/或处理器110。处理器110然后可以处理真实样品分离结果106以及绝对样品分离特性104，从而确定一个或多个操作参数的真实值108(例如样品分离单元30中移动相的实际温度和/或实际流速等)。更具体地，该确定可包括绝对样品分离特性104与真实样品分离结果106之间的基于模拟的比较，用于表征样品分离方法的真实过程。例如，真实值108可以经由输入/输出单元84输出给使用者。
98.有利地，与色谱相关的绝对样品分离特性104可以独立于分离样品组分102的样品分离设备10的装置特性，即，可以是仅取决于组分属性的与设备无关的通用校准数据。因此，绝对样品分离特性104只需要确定一次，然后可以被存储并用于任何样品分离设备10而无需重新校准。
99.在确定实际值或真实值108(例如在分离期间样品分离单元30的固定相中的实际温度)的情况中，由处理器110执行的方法可以包括确定理想样品分离结果，其中由于当测量实际样品分离结果106时样品分离设备10的非理想行为，真实值或真实值108可能偏离由色谱分离方法定义的相应目标或理想值。这样的理想分离结果可以由处理器110例如基于fem模拟数值计算。特别地，可以通过模拟使用绝对样品分离特性104的由样品分离设备10进行的用于分离测试样品100的样品分离方法的执行来确定理想样品分离结果。在这种情况下，由处理器110执行的方法可以通过利用各个操作参数的不同值模拟样品分离方法的执行，以迭代方式重复地确定理想样品分离结果。更具体地，处理器110可以计算理论或模拟色谱作为理想样品分离结果，该理论或模拟色谱是在假设理想行为的情况下、以特定操作参数(例如，温度、流速、梯度分布等)在样品分离设备10上执行分离方法以分离测试样品100时获得的。理想行为的假设可以忽略比如移动相泄漏、热延迟、摩擦、与样品分离设备10的环境的相互作用等的现象。然后，由处理器110执行或控制的方法可以将各个操作参数的真实值108确定为操作参数的值，该操作参数的值对应于在所有重复和迭代确定的理想样品分离结果中示出与真实样品分离结果106最佳匹配的理想样品分离结果之一。换句话说，拟合例程可以识别示出与构成真实样品分离结果106的测量色谱的最佳匹配(例如以最小
二乘拟合)的模拟色谱。然后可以将对应于拟合的最佳匹配的一个或多个操作参数值输出为真实值108。例如，分离方法可以指定在80℃的分离方法执行期间样品分离单元30处的温度的理想值或目标值。然而，在76℃的分离方法执行期间，实际测量的色谱图与模拟色谱图的拟合可导致样品分离单元30处的实际温度值的最佳匹配。后一值可输出为真实值108，其通过输入/输出单元84向使用者指示样品分离设备10的操作显示出柱温度与由分离方法定义的目标值的4℃的实际偏差。
100.因此，处理器110的功能可以提供关于操作资格或性能指标的信息，该信息允许推断样品分离设备10的实际操作是否符合预定规范，例如4℃的柱温度偏差是否仍然可接受。
101.描述性地说，组分102可以用作操作参数(例如温度、流速或梯度运行期间的溶剂组成等)的绝对装置无关传感器，并且因此可使硬件传感器可有可无。因此，所描述的方法能够实现无传感器样品分离设备10。
102.所描述的方法的其他可能的应用是不同样品分离设备10之间的分离方法转移、一个样品分离设备10对另一个样品分离设备10的分离性能的仿真、样品分离设备10或其构件的潜在故障的诊断等。
103.图2示出了在根据示例性实施例的样品分离设备10上执行的方法的方案。
104.从附图标记122可以看出，根据本发明示例性实施例的结构允许在没有变型的情况下对任何样品分离设备10进行绝对检验。尤其是，这可以检查样品分离设备10的绝对规格(见方框124)，和/或简单地确定用于在不同样品分离设备10之间转移分离方法的参数(见方框126)。
105.参照图3至图18，将解释与包括多个组分102的测试样品100的绝对表征有关的详细示例。特别地，精确的温度控制(例如使用水浴，在校准期间样品分离单元30可以放置在水浴中)允许对组分102进行表征。在校准期间，组合物100的每个复合物或组分102可以等比例洗脱(即，用恒定的溶剂组成)并在多个温度下洗脱。
106.图3示出了根据示例性实施例由样品分离设备10测量的包括多种已知样品组分102的混合物的测试样品100的实验色谱图。
107.更具体地，图3的测量色谱涉及当在色谱样品分离设备10上执行某种色谱分离方法时测试样品100的分离，该测试样品100包括七个组分102。这种测量色谱图可以用作实验确定的样品分离结果106。沿着横坐标128，绘制了保留时间。沿着纵坐标130，绘制了由检测器50检测到的信号(例如强度)。图3中的七个峰132对应于测试样品100的七个组分102。
108.图4示出了根据示例性实施例的测试样品100的实验色谱图134和模拟色谱图136，测试样品100包括具有不同色谱特性的七种已知样品组分102的混合物。可以看出，在色谱图134、136之间存在轻微的差异。
109.现在参考附图标记138，与测试样品100有关的第一组峰对应于早期洗脱样品组分102，其具有明显的流速依赖性的绝对样品分离特性104。因此，第一组早期洗脱样品组分102对流速特别敏感，因此可用作流体流速传感器或探针。
110.现在参考附图标记140，与测试样品100有关的第二组峰对应于具有明显的温度依赖性的绝对样品分离特性104的后期洗脱样品组分102。因此，第二组后期洗脱样品组分102对温度特别敏感，因此可以用作流体温度传感器或探针。
111.现在参考附图标记142，与测试样品100相关的第三组峰对应于洗脱速度在早期洗
脱样品组分102和晚期洗脱样品组分102之间的样品组分102，其具有明显依赖于梯度分布的绝对样品分离特性104。因此，具有中间洗脱速度的第三组样品组分102对溶剂组合物特别敏感，因此可以用作流体梯度传感器或探针。
112.因此，具有根据图4的组分102(用作多个外部标准)的测试样品100是用作流动/延迟体积、梯度精度和温度的内部探针的样品混合物。可以以绝对方式对测试样品100进行鉴定以获得关于仪器行为的绝对值。如果已知仪器什么与其真实行为的模拟有关，则对系统变体的重新鉴定可能是不必要的。一个或多个组分102可用作内部温度探针。也可以采用摩擦加热的方法。在实施例中，测试样品100还可以用作方法相容性示踪剂。此外，可以在宽范围上预测一个或多个方法传递参数。具有多个溶剂入口的泵的性能可以以复杂的方式强烈地取决于构造。测试样品100的若干组分102的混合可允许测量色谱环境内的性能。可以添加科里奥利传感器(coriolis sensor)以提高精度。因此，当所述测试样品100被实现为流体传感器时，在样品分离设备10中可以实施或可以不实施一个或多个硬件传感器。在实施例中，在使用者远程侧运行的样品可以以绝对方式分析，例如在可能的缺陷方面分析。因此，混合测试样品100可以用作用于确定流量、延迟量、梯度精度和/或温度的标准。
113.与使用硬件传感器来确定操作参数值的样品分离设备10相比，实施例的优点在于示例性实施例可以确定色谱条件下的操作行为，因此非常精确，并且不需要外部传感器或重新校准。此外，可以向使用者提供执行一键操作鉴定测试套件的选项(需要安装和/或卸载传感器)。
114.现在参考图5至图7，实施例可以通过在校准期间改变多个操作参数来对每个样品组分102执行校准测量来确定混合测试样品100的组分102的绝对样品分离特性104。更具体地，可以通过改变操作参数来执行校准测量，所述操作参数例如是各个样品组分102的温度、输送和/或分离各个样品组分102所通过的移动相的流速、输送和/或分离各个样品组分102所通过的移动相的组成(特别是改变相应的梯度分布)。有利地，校准测量可在等度模式下进行，即用移动相的恒定溶剂组成进行。因此，对于测试样品100的每个组分102，可以等度模式测量多个色谱图。例如，在各种色谱图中，温度可以变化，溶剂组成可以变化，流速可以变化，等等。所述色谱图可以用作为每个样品组分102传递绝对样品分离特性104的校准信息。图5至图7示出了对根据图3和图4的测试样品100在等度模式下运行绝对校准获得的绝对样品分离特性104：
115.图5显示说明根据示例性实施例的混合物的早期洗脱组分102(盐酸去甲替林(nortryptyline hydrochloride))的绝对样品分离特性104的三维图144。沿着轴线146绘制温度，并且沿着轴148绘制移动相的有机溶剂的百分比。沿着轴线150，绘制了减小的保留因子k’的自然对数。描述性地说，保留时间在轴线150的向上方向上变大。因此，图5示出了从测试样品100的一个组分102的等度运行获得的绝对校准的结果。描述性地讲，各个组分102的绝对样品分离特性104被示出为空间响应表面。
116.图6示出了三维图152，其示出了根据示例性实施例的混合物的后洗脱组分102(邻苯二甲酸二辛酯(di-octylphthalate))的绝对样品分离特性104。根据图6的空间响应表面显示出强烈的温度依赖性。为了确定对应的校准信息，可以使用质谱仪作为附加检测器(特别是用于峰识别)。
117.图7示出了二维图154，其示出了根据示例性实施例的混合物的七个不同组分102
的绝对样品分离特性。图154具有绘制指示保留时间的参数的纵坐标156。图154中的不同曲线涉及测试样品100的不同组分102，并且指示根据特定参数(在所示的情况下为有机溶剂的百分比)的它们各自的实验行为。图7显示了80℃温度下响应表面的投影。
118.当图154的不同曲线相交以及当不同组分102可在那里交换洗脱位置时，可能出现挑战。考虑到不同洗脱液之间的相互作用，这可能涉及关于可能被抑制的自动分析的困难。例如当洗脱液对缓冲液敏感时，这可能发生。然后，两个洗脱液可以在洗脱液中切换位置。当使用质谱仪作为检测器时，可以克服这些问题。将具有大量组分102的测试样品100划分为两个或更多个不同的测试样品也可能是有帮助的，其中每个测试样品具有较少数量的组分。
119.图8示出了根据示例性实施例针对样品分离设备10模拟的测试样品100的模拟色谱图160，该测试样品100包括具有不同色谱特性的多种已知样品组分102的混合物。图8还示出了根据色谱分离方法的梯度分布162，该色谱分离方法用于通过色谱样品分离设备10分离测试样品100。当使用图示的梯度分布162模拟样品分离设备10执行用于分离测试样品100的组分102的分离方法时，可以获得色谱160。所示的模拟可以使用来自上述等度测量的校准结果。描述性地说，梯度分布162上的每个数据点164可以被分配给特定的等度测量。因此，考虑到测试样品100及其组分102的绝对校准，可以执行基于校准数据和梯度分布162的色谱图160的模拟。
120.图9示出了实验或测量的色谱图166，图10示出了根据示例性实施例测试样品100的模拟色谱图168，该测试样品100包括具有不同色谱特性的多种已知样品组分102的混合物。因此，图10示出了用于在样品分离设备10上分离测试样品100的梯度运行的模拟。图9示出了在相同设置下，即基于相同的分离方法并使用相同的样品分离设备10，测量的梯度运行的结果。尽管在区域170中存在小的变化(这可能是由于流体的ph依赖性导致的伪影)，但是可以在测量的色谱166和模拟色谱168之间识别出适当的对应关系。因此，可以得出结论，用于确定模拟色谱168的一组操作参数的值(例如68℃的温度和0.9ml/min的流速等)是用于拟合测量色谱166的合适拟合参数。因此，可以推断，这些操作参数是样品分离设备10中在测量色谱166时的真实值108。如果例如在分离方法中定义了70℃和1ml/min的流速等的目标操作参数，则可以分析检测到的偏差是否仍然在样品分离设备10的规格之内还是已经在样品分离设备10的规格之外。
121.图11示出了根据示例性实施例使用第一预定温度(例如80℃)的实验色谱172，并且示出了测试样品100的使用第二模拟温度(例如76
±
1℃)的模拟色谱174，测试样品100包括具有不同色谱特性的多种已知样品组分102的混合物。测试样品100(以及特别是其组分102的子集)可以用作温度传感器。假设实际温度为76℃，即根据规定的色谱分离法，与目标温度80℃的偏差为4℃时，可以实现模拟和测量之间的适当对应。
122.图12示出了根据示例性实施例用作有限元模拟(fem)基础的用于样品分离设备10的样品分离单元30的模型。根据图12的fem分析对用作样品分离单元30的色谱分离柱的环境进行建模。所述环境包括预热器组件98和毛细管176。样品分离单元30本身可由固定相180建模，固定相180由外壳182围绕。分离期间流体样品和移动相的流动方向用附图标记178表示。所示的模型允许在假定某一流速(例如1ml/min)时使用测试样品100的组分102进行温度测量。可以如参照图11所描述的那样执行温度确定。
123.图13示出了根据示例性实施例测试样品100的不同模拟色谱图184、186、188，测试样品100包括具有不同色谱特性的多种已知样品组分102的混合物。色谱184用作参考。当流速改变-2％时，获得色谱186。当梯度改变+2％时，获得色谱188。因此，图13示出了用于所示模拟的测试样品100可以用作流量传感器和/或梯度传感器。图14显示了图13的色谱图的细节，说明了流动误差影响所有峰。图15示出了图13的另一细节，其示出了梯度误差影响所有峰。
124.图16示出了根据示例性实施例配置为流量和梯度传感器的测试样品100的色谱图184、186、188，该测试样品100包括具有不同色谱特性的多种已知样品组分102的混合物。图16对应于40℃的温度，而图13对应于80℃的温度。
125.图17示出了根据示例性实施例用于样品分离设备10的溶剂管理的图190。横坐标192绘制漂移(以g/cm为单位)，而纵坐标194绘制频率。图190示出了每时间误差的漂移分布。
126.根据图17，本发明的实施例还可用于溶剂管理和/或液位感测。假定载荷传感器质量为5kg。设置使用来自脱气器压力测量的内置模数转换器(adc)。adc具有16位并且以125hz运行(因为模拟电路不打算用于此用途，这可以对应于非理想操作条件)。
127.在这些条件下，试验显示21mg/min的漂移，这允许识别溶剂。载荷传感器的规格可以是8mg/min，因此流量精度是可测量的(例如在10μl/min至50μl/min的范围内)。漂移可以小于或等于行程4mg/min，从而组成精度是可测量的。
128.图18示出了根据示例性实施例的样品分离设备10的不同细节。更具体地，图18示出了如何通过样品分离设备10执行操作鉴定的自动测试。
129.附图标记195示出了可以将液相色谱型样品分离设备10作为系统进行测试。使用者可以安装操作鉴定专用样品分离单元30，见附图标记196。如附图标记197所示，使用者可以插入可消耗样品托盘。此外，使用者可以附着预制溶剂，见附图标记198。然后，执行上述方法，以确定样品分离设备10是否符合预定规范，从而通过或不通过操作鉴定。如果测试失败，程序将立即停止并通知使用者所需的操作，包括创建与协议的偏差。测试的结果可以显示在输入/输出单元84上。
130.需要注意的是，术语“包括”并不排除其他元件，而“一”或“一个”也不排除多个。而且可以组合关于不同实施例描述的元件。还应当注意，权利要求中的附图标记不应当解释为限制权利要求的范围。