DE102008000544A1 - Control unit e.g. microprocessor, for fluid sample separation device e.g. high performance liquid chromatography device, is arranged to control rinse cycle, injection cycle and analysis cycle between separation cycles parallel to each other - Google Patents
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Abstract
Description
TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerung für ein Probenseparationsgerät.The The present invention relates to a control for a sample separation apparatus.
In
einer HPLC wird typischerweise eine Flüssigkeit (mobile
Phase) bei einer sehr genau kontrollierten Flussrate (zum Beispiel
im Bereich von Mikrolitern bis Millilitern pro Minute) und bei einem
hohen Druck (typischerweise 20 bar bis 1000 bar und darüber
hinausgehend, derzeit bis zu 2000 bar), bei dem die Kompressibilität
der Flüssigkeit spürbar ist, durch eine stationäre
Phase (zum Beispiel eine chromatografische Säule) bewegt,
um einzelne Komponenten einer in die mobile Phase eingebrachten
Probenflüssigkeit voneinander zu trennen. Ein solches HPLC-System
ist bekannt zum Beispiel aus der
Ein System zur Flüssigkeitschromatografie stellt insbesondere das IC-System der Agilent Serie 1200 der Anmelderin Agilent Technologies, Inc., dar.One System for liquid chromatography in particular the IC system of the Agilent 1200 series of the assignee Agilent Technologies, Inc., dar.
In solchen und anderen Probenseparationsgeräten kann eine ausreichend exakte Steuerung der Einzelkomponenten schwierig sein.In Such and other sample separation devices may have a sufficiently precise control of the individual components to be difficult.
OFFENBARUNGEPIPHANY
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine effiziente Steuerung eines Probenseparationsgeräts zu ermöglichen. Die Aufgabe wird mittels der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt.It It is an object of the invention to provide efficient control of a To enable sample separation device. The task is achieved by means of the independent claims. Further embodiments are in the dependent Claims shown.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Steuereinheit für ein Probenseparationsgerät zum Separieren mindestens einer Komponente einer fluidischen Probe geschaffen, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, zwischen aufeinanderfolgenden Probenseparationszyklen einen Spülzyklus, einen Injektionszyklus und einen Messauswertungszyklus parallel zueinander zu steuern.According to one exemplary embodiment of the present invention is a control unit for a sample separation device for separating at least one component of a fluidic sample created, wherein the control unit is set up between successive Sample separation cycles one rinse cycle, one injection cycle and control a measurement evaluation cycle in parallel.
Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Probenseparationsgerät zum Separieren mindestens einer Komponente einer fluidischen Probe bereitgestellt, das eine Steuereinheit mit den oben beschriebenen Merkmalen aufweist.According to one Another exemplary embodiment is a sample separation device for separating at least one component of a fluidic sample provided a control unit with the above-described Features.
Gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren zum Steuern eines Probenseparationsgeräts zum Separieren mindestens einer Komponente einer fluidischen Probe bereitgestellt, wobei bei dem Verfahren das Probenseparationsgerät derart gesteuert wird, dass zwischen aufeinanderfolgenden Probenseparationszyklen ein Spülzyklus, ein Injektionszyklus und ein Messauswertungszyklus parallel zueinander gesteuert werden.According to Another exemplary embodiment is a Method for controlling a sample separation device for Separating at least one component of a fluidic sample provided, in the method, the sample separation device is such is controlled between successive sample separation cycles a rinse cycle, an injection cycle and a measurement evaluation cycle be controlled parallel to each other.
Gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Software-Programm oder -Produkt, vorzugsweise auf einem Datenträger gespeichert, zum Steuern oder Ausführen des Verfahrens mit den oben beschriebenen Merkmalen bereitgestellt, wenn es auf einem Datenverarbeitungssystem, zum Beispiel auf einem Computer, abläuft.According to Another exemplary embodiment is a Software program or product, preferably on a data carrier stored to control or execute the method provided with the features described above, when on a data processing system, for example on a computer.
Ausführungsbeispiele der Erfindung können sowohl mittels eines Computerprogramms, d. h. einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektrischer Schaltungen, d. h. in Hardware oder in beliebig hybrider Form, d. h. mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert werden.embodiments The invention can be achieved both by means of a computer program, d. H. software, as well as one or more special ones electrical circuits, d. H. in hardware or in any hybrid Form, d. H. using software components and hardware components, will be realized.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ein Probenseparationsgerät gesteuert werden, indem zwischen zwei aufeinanderfolgenden Probenseparationszyklen, während welchen eine eigentliche Probentrennung erfolgt, ein Spülzyklus, ein Injektionszyklus und ein Messauswertungszyklus zeitlich parallel durchgeführt bzw. gesteuert werden, um eine möglichst schnelle Vorbereitung des Probenseparationsgeräts für einen nachfolgenden Trennvorgang zu ermöglichen.According to one exemplary embodiment of the invention can be Sample Separator be controlled by between two consecutive sample separation cycles while which an actual sample separation takes place, a rinse cycle, one injection cycle and one measurement evaluation cycle parallel in time be performed or controlled to the fastest possible Preparation of the sample separation device for a allow subsequent separation process.
Im Weiteren werden Ausgestaltungen der Steuereinheit beschrieben. Diese gelten auch für das Probenseparationsgerät, das Verfahren, das Softwareprogramm und das Softwareprodukt.in the Further embodiments of the control unit will be described. These also apply to the sample separation device, the Procedure, the software program and the software product.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, zwischen aufeinanderfolgenden Probenseparationszyklen den Spülzyklus, den Injektionszyklus und den Messauswertungszyklus zeitlich parallel zueinander durchzuführen. Dadurch können drei Aufgaben zeitlich massiv parallel abgearbeitet werden, welche die Vorbereitungszeit vor dem Trennen verringern.The Control unit may be arranged between successive Sample separation cycles the rinse cycle, the injection cycle and perform the measurement evaluation cycle in parallel with each other in time. As a result, three tasks can be massively processed in parallel which reduce the preparation time before disconnecting.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sind, zwischen aufeinanderfolgenden Probenseparationszyklen den Spülzyklus, den Injektionszyklus und den Messauswertungszyklus voneinander unabhängig zu steuern. Eine Ablaufsteuerung dieser drei Zyklen kann somit getrennt bzw. funktionell entkoppelt voneinander vorgenommen werden, so dass der eine Zyklus keine Auswirkungen auf den anderen Zyklus hat. Dies trägt ebenfalls zur Beschleunigung des Vorbereitungsprozesses bei.The Control unit can be set up between successive Sample separation cycles the rinse cycle, the injection cycle and independently control the measurement evaluation cycle. A sequence control of these three cycles can thus be separated or functionally decoupled from each other, so that the one cycle has no effect on the other cycle. This also helps speed up the preparation process at.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, zwischen aufeinanderfolgenden Probenseparationszyklen den Spülzyklus, den Injektionszyklus und den Messauswertungszyklus voneinander unabhängig zu parametrisieren. Somit kann jeder der drei Zyklen durch einen unabhängigen Parametersatz definiert werden, so dass die Abläufe der drei Zyklen voneinander entkoppelt und somit fehlerrobuster durchgeführt werden können.The control unit may be arranged between successive sample separations cycles to independently parameterize the purge cycle, the injection cycle, and the measurement evaluation cycle. Thus, each of the three cycles can be defined by an independent parameter set, so that the processes of the three cycles can be decoupled from each other and thus error-proofed.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, im Rahmen von einem der Probenseparationszyklen einen Lösungsmittelgradienten an eine Trennsäule des Probenseparationsgeräts anzulegen. Insbesondere im Rahmen einer Flüssigchromatographieanwendung wird eine Probe zunächst an einer stationären Phase einer Trennsäule getrappt und nachfolgend durch sukzessive Veränderung des Lösungsmittelgradienten fraktionsweise wieder von der Säule abgelöst. Dadurch findet die eigentliche Auftrennung statt.The Control unit may be configured as part of one of the sample separation cycles a solvent gradient to a separation column of the sample separation device. Especially in the As part of a liquid chromatography application, a Sample first on a stationary phase of a Separation column trapped and subsequently by successive change the solvent gradient fractionally from the Column detached. This will find the actual Separation takes place.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, im Rahmen des Spülzyklus eine Trennsäule des Probenseparationsgeräts zu spülen. Nach einer Trennung sollte die (zum Beispiel chromatographische) Trennsäule wieder in einen Zustand zurückgebracht werden, in dem eine nachfolgende Trennoperation ohne Beeinflussung durch die vorherige Trennoperation durchgeführt werden kann. Dazu kann zum Beispiel eine Spüllösung gemäß einem vorgegebenen Schema durch die Trennsäule gepumpt werden.The Control unit can be set up as part of the rinse cycle a separation column of the sample separation device do the washing up. After separation, the (for example, chromatographic) separation column should be returned to a state in which a subsequent separation operation without being influenced by the previous one Separation operation can be performed. This can for Example of a rinse solution according to a given scheme can be pumped through the separation column.
Die Steuereinheit kann ferner eingerichtet sein, im Rahmen des Spülzyklus nach dem Spülen der Trennsäule des Probenseparationsgeräts einen Detektor des Probenseparationsgeräts zurückzusetzen. Ein solcher Detektor kann somit auf „Null” zurückgesetzt werden, so dass für eine nachfolgende Detektion keine Beeinflussung durch eine vorherige Detektion erfolgt.The Control unit can also be set up as part of the rinse cycle after rinsing the separation column of the sample separation device to reset a detector of the sample separation device. Such a detector can thus be reset to "zero" so that for a subsequent detection no influence done by a previous detection.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, im Rahmen des Injektionszyklus einen Probeninjektor des Probenseparationsgeräts zu spülen. Ein solcher Probeninjektor kann eine Leitung bzw. einen Flusspfad aufweisen, in dem eine Nadel in einen Sitz in einer Leitung eingefahren ist, aus welchen sie herausgefahren werden kann, um durch Eintauchen in ein Probengefäß Probe in diesem Pfad zu injizieren.The Control unit may be set up as part of the injection cycle to rinse a sample injector of the sample separation device. Such a sample injector may be a conduit or a flow path in which a needle is retracted into a seat in a conduit is from which she can be driven out by immersion into a sample vessel to inject sample in this path.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, im Rahmen des Messauswertungszyklus eine Berechnung basierend auf zuvor erfassten Messwerten (d. h. eine Messwertauswertung eines vorherigen Probenseparationszyklus) und/oder ein Transferieren von zuvor erfassten Messwerten an eine gekoppelte Einheit (zum Beispiel Abspeichern der Messdaten in einem Speicher oder Weiterleiten der Messdaten an eine Weiterverarbeitungseinheit) und/oder eine Probenvorbereitung für den nächsten Probenseparationszyklus (zum Beispiel eine Vorbereitung einer Messeinheit für einen nächsten Zyklus) durchzuführen oder zu steuern.The Control unit can be set up as part of the measurement evaluation cycle a calculation based on previously acquired measurements (i.e. a measurement evaluation of a previous sample separation cycle) and / or transferring previously acquired measured values to a coupled unit (for example, storing the measured data in one Memory or forwarding the measured data to a further processing unit) and / or one sample preparation for the next Sample separation cycle (for example, preparation of a measurement unit for a next cycle) or to control.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, den Spülzyklus, den Injektionszyklus und den Messauswertungszyklus volumenbasiert zu parametrisieren. Aufgrund des von Null verschiedenen Volumens einer HPLC bzw. allgemeiner eines von Null verschiedenen Systemvolumens eines Probenseparationsgeräts kann vor einer nachfolgenden Trennung einer Probe in verschiedene Bestandteile eine parametrisierte Regeneration der Anlage erfolgen. Hierbei können die Volumeneigenschaften des Systems berücksichtigt werden, was vorteilhaft die Genauigkeit der Regenerationsprozedur erhöht.The Control unit can be set up, the rinsing cycle, the Injection cycle and the measurement evaluation cycle volume-based parameterize. Because of the non-zero volume of a HPLC or more generally of a nonzero system volume a sample separation device can before a subsequent Separation of a sample into different components one parameterized Regeneration of the plant done. Here are the volume properties be taken into account in the system, which benefits the Accuracy of the regeneration procedure increased.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, den Spülzyklus, den Injektionszyklus und den Messauswertungszyklus in drei separaten Steuerkanälen unabhängig voneinander zu steuern. Somit können die drei Zyklen voneinander logisch und funktionell entkoppelt werden, was unerwünschte Wechselwirkungen zwischen diesen Kanälen vermeidet.The Control unit can be set up, the rinsing cycle, the Injection cycle and the measurement evaluation cycle in three separate Control channels independently. Thus, the three cycles can be logical and functional be decoupled, causing unwanted interactions between avoids these channels.
Im Weiteren werden Ausgestaltungen des Probenseparationsgeräts beschrieben. Diese gelten auch für die Steuereinheit, das Verfahren, das Computerprogramm und das Computerprodukt.in the Further will become embodiments of the sample separation device described. These also apply to the control unit, the Procedure, the computer program and the computer product.
Das Probenseparationsgerät kann ein mikrofluidisches Messgerät, ein Life Science-Gerät, ein Flüssigchromatographiegerät, eine HPLC (High Performance Liquid Chromatography), ein Gaschromatographiegerät, ein Elektrophoresegerät und/oder ein Gelelektrophoresegerät sein. Allerdings für andere Anwendungen möglich.The Sampling device can be a microfluidic measuring device, a life science device, a liquid chromatography device, a HPLC (High Performance Liquid Chromatography), a gas chromatography device, an electrophoresis device and / or a gel electrophoresis device be. However possible for other applications.
Das Probenseparationsgerät kann eine Pumpe zum Bewegen einer mobilen Phase aufweisen. Eine solche Pumpe kann zum Beispiel dazu eingerichtet sein, die mobile Phase mit einem hohen Druck, zum Beispiel einige 100 bar bis hin zu 1000 bar und mehr durch das System hindurch zu pumpen. Alternativ oder ergänzend kann das Probenseparationsgerät einen Probeninjektor zur Injektion der Probe in eine mobile Phase der Trennsäule aufweisen. Ein solcher Probeninjektor kann, wie oben beschrieben, eine Nadel in einem Sitz eines entsprechenden Flüssigkeitspfades aufweisen, die aus diesem Sitz herausfahren kann, um Probe aufzunehmen, und die nach dem Wiedereinführen in den Sitz die Probe in das System injiziert. Alternativ oder ergänzend kann das Probenseparationsgerät einen Probenfraktionierer zum Fraktionieren der getrennten Komponenten aufweisen. Ein solcher Fraktionierer kann die verschiedenen Komponenten zum Beispiel in verschiedene Flüssigkeitsbehälter führen. Die analysierte Probe kann aber auch einen Waste-Container zugeführt werden.The Sample Separator may include a pump for moving a mobile phase. Such a pump can for example be set up, the mobile phase with a high pressure, for example some 100 bar up to 1000 bar and more through the system to pump. Alternatively or additionally, the sample separation device a sample injector for injecting the sample into a mobile phase have the separation column. Such a sample injector can, as described above, a needle in a seat of a corresponding one Have liquid paths that extend out of this seat can to take sample, and after reintroduction injected into the seat the sample into the system. Alternative or supplementary For example, the sample separation device may be a sample fractionator for fractionating the separated components. Such a Fractionator can use the different components for example lead different liquid container. The analyzed sample can also be fed to a waste container become.
Insbesondere können Ausführungsbeispiele der Erfindung in einer HPLC eingesetzt werden, bei der zwischen zwei Phasen eines Gradientenanlegens mehrere Regenerationsprozesse durchlaufen werden können. Zum Beispiel können Startbedingungen eingestellt werden, dann ein Gradient angelegt werden und anschließend das System wieder auf die Startbedingungen zurückversetzt werden.Especially can embodiments of the invention in one HPLC can be used, in between two phases of a gradient several regeneration processes can be run through. For example, start conditions can be set then apply a gradient and then the System back to the starting conditions.
Wäre das Systemvolumen eines solchen Probenseparationsgeräts nun hypothetisch Null, könnte nach einer Gradientenanlegephase das System im Prinzip sofort wieder starten. Insbesondere im realen Fall eines von Null verschiedenen Systemvolumens (Volumen von Kapillaren, Säulen, etc.) ist es vorteilhaft, zwischen zwei Probenseparationszyklen eine Regenerationssequenz zu durchlaufen. Dies kann zum Beispiel das Äquilibrieren einer Säule (Spülen, etc.), das Bringen eines Injektors in einen Startbedingungszustand (Spülen) oder andere Prozeduren enthalten. Ein Spülen von Säule und Injektor kann zum Beispiel 30 Sekunden dauern. Ferner kann es erforderlich oder wünschenswert sein, eine Software und/oder oder eine Firmware zurückzusetzen, damit eine Kalkulation durchzuführen, einen Detektorzurückzusetzen (d. h. ein aktuelles Detektorsignal als Null zu definieren), eine Probe mit dem aus dem Sitz Fahren einer Nadel und dem anschließenden Zurückfahren in die Nadel aufzuziehen (Injektion), etc.Would the system volume of such a sample separation device now hypothetical zero, could after a gradient application phase in principle, start the system immediately. Especially in the real world Case of a non-zero system volume (volume of capillaries, Columns, etc.), it is advantageous to have one between two sample separation cycles To go through the regeneration sequence. This can be, for example, the equilibration a column (rinsing, etc.), bringing one Injector in a start condition condition (rinse) or contain other procedures. A rinse of pillar and injector may take for example 30 seconds. Furthermore it can required or desirable, software and / or or reset a firmware, thus making a calculation to reset a detector (i.e. H. define a current detector signal as zero), a sample with the out of the seat driving a needle and then driving back into the needle (injection), etc.
Wenn nun wenig Zeit zur Verfügung steht, kann es von Vorteil sein, diese Phasen miteinander zu koordinieren bzw. zeitparallel ablaufen zu lassen, um die Wartezeit eines Benutzers zwischen zwei Probenseparationszyklen gering zu halten.If Now little time is available, it can be beneficial be to coordinate these phases together or at the same time to expire a user's wait time between two sample separation cycles to keep low.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann nun zum Beispiel eine Berechnung auf der Basis von Software oder Firmware zeitlich parallel zu den HPLC-Prozessen durchgeführt werden.According to one Embodiment of the invention can now, for example a calculation on the basis of software or firmware in time parallel to the HPLC processes.
Es kann zum Beispiel ein Injektorflush durchgeführt werden, und damit ein Volumen oder eine Zeit definiert werden, mit welchem bzw. während welcher der Injektor gespült wird (Injektor kann dann definiert gespült werden). Somit können drei parallel Pfade vorgesehen sein, und damit eine Entkopplung von Säulensteuerung, Injektorsteuerung und Messauswertung vorgenommen werden. Alle relevanten Eigenschaften dieses Systems sind bei einem solchen Ausführungsbeispiel komplett parametrisiert. Dadurch kann eine Injektion zuverlässig gesteuert werden.It For example, an injector flush can be performed and to define a volume or time with which or during which the injector is purged (Injector can then be rinsed defined). Thus, you can be provided three parallel paths, and thus a decoupling of column control, injector control and measurement evaluation be made. All relevant features of this system are completely parameterized in such an embodiment. As a result, an injection can be reliably controlled.
Eine Säulen- und Injektionssteuerung kann über Volumenfaktoren/Volumeneigenschaften des System hinweg parametrisiert werden.A Column and injection control can be via volume factors / volume properties be parameterized throughout the system.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Andere Ziele und viele der begleitenden Vorteile von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden leicht wahrnehmbar werden und besser verständlich werden unter Bezugnahme auf die folgende detailliertere Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen. Merkmale, die im wesentlichen oder funktionell gleich oder ähnlich sind, werden mit denselben Bezugszeichen versehen.Other Objectives and many of the attendant advantages of embodiments The present invention will be readily apparent and be better understood with reference to the following more detailed description of embodiments in Related to the attached drawings. Characteristics, which are essentially or functionally the same or similar are provided with the same reference numerals.
Die Darstellung in der Zeichnung ist schematisch.The Representation in the drawing is schematic.
Während
ein Flüssigkeitspfad zwischen der Pumpe
Bei
der Konfiguration gemäß
Die
Steuereinheit
Erfindungsgemäß ist
die Steuereinheit
Anschaulich
ist die horizontale Richtung in
Der
Spülzyklus
Im
Rahmen des Injektionszyklus
Ferner
ist die Steuereinheit
Somit
ist aufgrund der Steuersequenz der Steuereinheit
Wie
in
Es
wird in dem Messauswertungszyklus
Teilschritt
Bei
der Sequenz aus
Es sollte angemerkt werden, dass der Begriff „aufweisen” nicht andere Elemente ausschließt und dass das „ein” nicht eine Mehrzahl ausschließt. Auch können Elemente, die in Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschrieben sind, kombiniert werden. Es sollte auch angemerkt werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Schutzbereich der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.It It should be noted that the term "exhibit" does not excludes other elements and that the "one" does not excludes a plurality. Also, elements, in connection with different embodiments are described combined. It should also be noted the reference numerals in the claims are not considered the scope of protection to be interpreted as limiting the claims.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - EP 0309596 B1 [0002] EP 0309596 B1 [0002]
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ID=40952754
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EP0309596B1 (en) | 1987-09-26 | 1993-03-31 | Hewlett-Packard GmbH | Pumping apparatus for delivering liquid at high pressure |
-
2008
- 2008-03-06 DE DE200810000544 patent/DE102008000544A1/en not_active Withdrawn
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EP0309596B1 (en) | 1987-09-26 | 1993-03-31 | Hewlett-Packard GmbH | Pumping apparatus for delivering liquid at high pressure |
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