DE102008041828A1

DE102008041828A1 - Wärmetauscher mit beabstandeten Kühlelementen für ein Probenseparationsgerät

Info

Publication number: DE102008041828A1
Application number: DE200810041828
Authority: DE
Inventors: Holger Rapp
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2008-09-05
Filing date: 2008-09-05
Publication date: 2009-04-02

Abstract

Wärmetauscher für ein Probenseparationsgerät zum Separieren mindestens einer Komponente einer fluidischen Probe, wobei der Wärmetauscher einen thermisch leitfähigen Wärmetauscherkörper aufweist, der ein erstes Lumen zum Durchleiten eines ersten Fluids und ein zweites Lumen zum Durchleiten eines zweiten Fluids aufweist, wobei das erste Lumen und das zweite Lumen derart in dem Wärmeaustauschkörper angebracht sind, dass bei Durchleiten des ersten Fluids durch das erste Lumen und bei Durchleiten des zweiten Fluids durch das zweite Lumen das erste Fluid und das zweite Fluid miteinander in thermischen Austausch bringbar sind, und der eine Mehrzahl von Kühlelementen aufweist, die einzeln und thermisch voneinander beabstandet entlang einer Flussrichtung zumindest eines des ersten und des zweiten Fluids angeordnet sind und mit dem Wärmeaustauschkörper derart thermisch gekoppelt sind, dass von dem ersten Fluid und/oder dem zweiten Fluid abgegebene Wärme mittels der Kühlelemente abführbar ist.

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für ein Probenseparationsgerät.
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 EP 0,309,596 B1 derselben Anmelderin, Agilent Technologies, Inc.
Ein System zur Flüssigkeitschromatografie stellt insbesondere das IC-System der Agilent Serie 1200 der Anmelderin Agilent Technologies, Inc., dar.
In solchen Systemen tritt das Fluid häufig mit hoher Temperatur aus der Säule aus und kühlt dann im weiteren Fluidpfad, insbesondere in einem Detektorbereich, ab. Die resultierenden Temperatureffekte können zu Schwierigkeiten bei der Genauigkeit der Detektion führen.
US 4,598,765 offenbart einen Wärmetauscher vor und nach einer Flusszelle.
Andere Wärmeaustauscher für Flusszellen sind in US 4,284,352 , US 6,484,569 oder in EP 0,438,618 offenbart.
OFFENBARUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine exakte Detektion einer Probe in einem Probenseparationsgerät zu ermöglichen. Die Aufgabe wird mittels der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Wärmetauscher für ein Probenseparationsgerät zum Separieren mindestens einer Komponente einer fluidischen Probe geschaffen, wobei der Wärmetauscher einen thermisch leitfähigen Wärmeaustauschkörper aufweist, der ein erstes Lumen zum Durchleiten eines ersten Fluids und ein zweites Lumen zum Durchleiten eines zweiten Fluids aufweist, wobei das erste Lumen und das zweite Lumen derart in dem Wärmeaustauschkörper angebracht sind, dass bei Durchleiten des ersten Fluids durch das erste Lumen und bei Durchleiten des zweiten Fluids durch das zweite Lumen das erste Fluid und das zweite Fluid miteinander in thermischen Austausch bringbar sind, und der eine Mehrzahl von Kühlelementen aufweist, die einzeln und thermisch voneinander beabstandet entlang einer Flussrichtung zumindest eines des ersten und des zweiten Fluids angeordnet sind und mit dem Wärmeaustauschkörper derart thermisch gekoppelt sind, dass von dem ersten Fluid und/oder dem zweiten Fluid abgegebene Wärme mittels der Kühlelemente abführbar ist.
Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Probenseparationsgerät zum Separieren mindestens einer Komponente einer fluidischen Probe bereitgestellt, das einen Wärmetauscher mit den oben beschriebenen Merkmalen aufweist.
Gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren zum Wärmetauschen in einem Probenseparationsgerät zum Separieren mindestens einer Komponente einer fluidischen Probe bereitgestellt, wobei das Verfahren ein Durchleiten eines ersten Fluids durch ein erstes Lumen eines thermisch leitfähigen Wärmeaustauschkörpers und ein Durchleiten eines zweiten Fluids durch ein zweites Lumen des thermisch leitfähigen Wärmeaustauschkörpers derart aufweist, dass das erste Fluid und das zweite Fluid miteinander in thermischen Austausch gebracht werden, und ein Abführen einer von dem ersten Fluid und/oder dem zweiten Fluid abgegebenen Wärme mittels einer Mehrzahl von Kühlelementen aufweist, die einzeln und thermisch voneinander beabstandet entlang einer Flussrichtung zumindest eines des ersten und des zweiten Fluids angeordnet sind, und die mit dem Wärmeaustauschkörper thermisch gekoppelt sind.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann eine Flüssigkeit, die erhitzt aus einer beheizten Trennsäule auftritt, mit einer kühleren Flüssigkeit, die aus einem stromabwärts der Säule angeordneten Detektor austritt, effizient in Wärmeaustausch gebracht werden. Diese beiden Flüssigkeiten können durch ein Wärmeaustauschverfahren miteinander in thermisches Gleichgewicht gebracht werden, wobei eine Anzahl entlang des Flüssigkeitsparts angeordnete Kühlelemente an verschiedenen Stellen des Pfads unterschiedliche Wärmeabführfunktionen wahrnehmen können. Dies ermöglicht einen effizienten Temperaturausgleichmechanismus in einem Trenngerät wie zum Beispiel einer HPLC, was sicherstellt, dass die Temperatur des Fluids in dem Detektor nicht zu unterschiedlich zu der Temperatur in der Säule ist. Auf diese Art und Weise können thermische Verwirbelungen vermieden werden und die Detektionsgenauigkeit erhöht werden. Mit einer solchen Architektur eines passiven Wärmeaustausches kann mit wesentlich geringerem Aufwand als mit rein aktiven Wärmeaustauschmechanismen eine kostengünstige und dennoch hochqualitative Probenseparation sichergestellt werden.
Im Weiteren werden zusätzliche Ausführungsbeispiele des Wärmetauschers beschrieben. Diese gelten auch für das Probenseparationsgerät und das Verfahren.
Der Wärmeaustauschkörper kann als Gegenstromwärmeaustauschkörper eingerichtet sein. Dies kann den Vorteil haben, dass ein besonders effizienter Wärmeaustausch ermöglicht ist.
Der Wärmetauscher kann eine Gasstromerzeugungseinheit zum Erzeugen eines Gasstroms (zum Beispiel eines Luftstroms) und zum Richten des Gasstroms auf die Kühlelemente zum Aufnehmen und Abführen einer von den Kühlelementen abgegebenen thermischen Energie aufweisen. So eine Gasstromerzeugniseinheit kann zum Beispiel einen Ventilator aufweisen, der einen bewegten Luftstrom erzeugt, der entlang der Kühlelemente die von diesen abgestrahlte thermische Energie abführt.
Der Wärmeaustauscher kann zusätzlich eine weitere, zum Beispiel aktive, Kühleinrichtung aufweisen. Dadurch kann die Gesamtkühlleistung weiter verbessert werden. Zum Beispiel kann eine solche Kühleinrichtung eine thermoelektrische Kühleinrichtung, eine Peltier-Kühleinrichtung, eine Wasserkühleinrichtung oder eine Kompressorkühleinrichtung sein. Anstelle oder zusätzlich zu einer solchen zusätzlichen aktiven Kühleinrichtung kann auch eine zusätzliche passive Kühleinrichtung vorgesehen sein. Wenngleich dadurch der Aufwand zum Aufbau des Wärmetauschers erhöht wird, kann die Leistungsfähigkeit der Kühlung dadurch weiter erhöht werden.
Die Kühlelemente können die Kühlfinnen sein, das heißt langgestreckte zum Beispiel fingerförmige und voneinander räumlich in einem vorgegebenen Abstand angeordnete Elemente, welche thermisch mit den in Wärmeaustausch stehenden Fluiden gekoppelt sein können, um an bestimmten Abschnitten des Wärmeaustauschpfades die jeweiligen Wärmeleistungen effizient abzuführen.
Die Kühlelemente können mittels eines thermischen Kopplungselements miteinander indirekt und somit eher schwach thermisch gekoppelt sein. Wenngleich die Kühlelemente beabstandet sind und somit keine direkte Verbindung aufweisen, können sie durch ein gemeinsames thermisches Kopplungselement miteinander dennoch in einen gewissen Wärmeaustausch gebracht werden, so dass eine nicht zu starke und gleichzeitig nicht zu schwache Wärmekopplung ermöglicht ist, was eine effiziente Wärmeabfuhr ermöglichen kann und dennoch jedem einzelnen Kühlelement die ihm aufgrund der lokal vorliegenden Wärmeaustauscheigenschaften zukommenden individuellen Wärmeabführfunktionen ermöglichen kann.
Die Kühlelemente können in zumindest einer Raumrichtung entlang einer gesamten Ausdehnung des Wärmeaustauschkörpers angeordnet sein. Zum Beispiel können sich die Kühlelemente entlang einer gesamten Seite eines zum Beispiel quaderförmigen Wärmeaustauschkörpers erstrecken.
Eine Haupterstreckungsrichtung von zumindest einem Teil der Kühlelemente kann sich orthogonal zu zumindest einem Teil des ersten Lumens und/oder zu zumindest einem Teil des zweiten Lumens erstrecken. Die Kühlelemente selbst können parallel zueinander sein. Zum Beispiel können sich Kühlfinnen oder Kühlrippen senkrecht zu den Fluidpfaden erstrecken. Eine Anordnungsrichtung, entlang welcher die Kühlelemente an dem Wärmeaustauschkörper angeordnet sind, kann parallel zu zumindest einem Teil des ersten Lumens und/oder zu zumindest einem Teil des zweiten Lumens sein.
Im Weiteren werden Ausgestaltungen des Probenseparationsgeräts beschrieben. Diese gelten auch für den Wärmetauscher und das Verfahren.
Das Probenseparationsgerät kann einen Detektor zum Detektieren getrennter Fraktionen der Probe aufweisen, wobei der Detektor einen Eingang in Fluidverbindung mit dem ersten Lumen und einen Ausgang in Fluidverbindung mit dem zweiten Lumen aufweisen kann. Auf diese Weise kann es ermöglicht werden, einen thermischen Ausgleich zwischen einem Fluid, das aus einer Trennsäule austritt und einem Fluid, das den Detektor durchströmt hat, zu bewerkstelligen.
Zum Beispiel kann der Detektor eine optische Flusszelle, eine Fluoreszenzflusszelle, eine Absorptionsflusszelle oder eine Widerstandsmessflusszelle sein. Das erfindungsgemäße Konzept kann auf beliebige Arten von Detektoren angewendet werden.
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 sind viele andere Anwendungen möglich.
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 Probeninjektorzur Injektion der Probe in eine mobile Phase der Trennsäule aufweisen. Ein solcher Probeninjektor kann 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 einem Waste-Container zugeführt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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.
1 zeigt ein HPLC-System gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt einen Wärmetauscher gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 zeigt eine praktische Implementierung eines Wärmeaustauschers gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Darstellung in der Zeichnung ist schematisch.
1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines HPLC-Systems 10, wie es zum Beispiel zur Flüssigkeitschromatografie verwendet werden kann. Eine Pumpe 20 treibt eine mobile Phase durch ein Separationsgerät 30 (wie zum Beispiel eine chromatographische Säule), das eine stationäre Phase beinhaltet. Eine Probenaufgabeeinheit 40 ist zwischen der Pumpe 20 und dem Separationsgerät 30 angeordnet, um eine Probenflüssigkeit in die mobile Phase einzubringen. Die stationäre Phase des Separationsgerätes 30 ist dazu vorgesehen, Komponenten der Probenflüssigkeit zu separieren. Ein Detektor 50 detektiert separierte Komponenten der Probe, und ein Fraktionierungsgerät 60 kann dazu vorgesehen werden, separierte Komponenten der Probenflüssigkeit auszugeben, zum Beispiel in dafür vorgesehene Behälter oder einen Abfluss.
Während ein Flüssigkeitspfad zwischen der Pumpe 20 und dem Separationsgerät 30 typischerweise auf Hochdruck steht, wird die Probenflüssigkeit unter Normaldruck zunächst in einen vom Flüssigkeitspfad getrennten Bereich, eine so genannten Probenschleife (englisch: Sample Loop), der Probeneinheit 40 eingegeben, die dann wiederum die Probenflüssigkeit in den unter Hochdruck stehenden Flüssigkeitspfad einbringt. Beim Zuschalten der zunächst unter Normaldruck stehenden Probenflüssigkeit in der Probenschleife in den unter Hochdruck stehenden Flüssigkeitspfad wird der Inhalt der Probenschleife schlagartig (typischerweise im Bereich von Millisekunden) auf den Systemdruck des HPLC-Systems 10 gebracht.
Bei der Konfiguration gemäß 1 ist ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher 70 zwischen einem Ausgang 32 der Trennsäule 30 und einem Eingang 62 des Fraktionierungsgeräts 60 vorgesehen, wie im Weiteren näher beschrieben wird. Der Wärmetauscher 70 bewerkstelligt einen Temperaturausgleich zwischen warmer Probe an dem Ausgang 32 der Trennsäule 30 und kälterer Probe an einem Ausgang 52 des Detektors 50.
Der Wärmetauscher 70 enthält einen Wärmeaustauschkörper 80 aus einem thermisch gut leitfähigen Material, der ein erstes Lumen 82 zum Durchleiten eines ersten Fluids, das aus der Trennsäule 30 kommt, und ein zweites Lumen 84 zum Durchleiten eines zweiten Fluids, das aus dem Detektor 50 kommt, aufweist. Das erste Lumen 82 und das zweite Lumen 84 sind mittels des thermisch leitfähigen Wärmeaustauschkörpers 80 derart in Gegenstromwärmeaustausch gebracht, dass bei Durchleiten des ersten Fluids durch das erste Lumen 82 und bei Durchleiten des zweiten Fluids durch das zweite Lumen 84 das erste Fluid und das zweite Fluid miteinander thermische Energie austauschen können. Außen an dem thermisch leitfähigen Wärmeaustauschkörper 80 befestigt sind eine Mehrzahl von parallelen Kühlfinnen 86, die einzeln und thermisch voneinander beabstandet entlang einer Flussrichtung (siehe Pfeile) des ersten bzw. des zweiten Fluids angeordnet sind und mit dem Wärmeaustauschkörper 80 derart thermisch gekoppelt sind, dass von dem ersten Fluid bzw. von dem zweiten Fluid abgegebene Wärme mittels der Kühlelemente 86 nach außen hin abführbar ist. Wie aus den entgegengesetzten Richtungen der beiden Pfeile in 1 zu erkennen ist, ist der Wärmeaustauschkörper 80 als Gegenstromwärmeaustauschkörper eingerichtet, das heißt, dass die Flussrichtung der beiden Fluide durch die Lumen 82 und 84 entgegengesetzt sind.
Optional kann zusätzlich zu der passiven Kühleinrichtung 80, 82, 84, 86 eine zusätzliche Kühleinrichtung 90 in den Pfad geschaltet werden, zum Beispiel ein Peltierkühler zum Vorkühlen des heißen Fluids, das aus der Säule 30 stammt. Die zusätzliche aktive Kühleinrichtung 90 kann auf dem Gegenstromwärmetauscher (auf der Seite, auf der auch die Detektorzelle 50 liegt) angebracht sein. Dadurch wird das Gegenstromprinzip voll ausgenutzt. Bei einer Anordnung vor dem Wärmetauscher 70 wäre eine passive Kühlung durch Kühlrippen ausreichend, da hier der Temperaturgradient zur Umgebung sehr groß ist. Eine Peltierkühlung würde man insbesondere einsetzen, wenn die Zieltemperatur nahe an oder sogar unterhalb der Umgebungstemperatur liegt.
Somit kann erfindungsgemäß ein kostengünstiger, kleinvolumiger Kühlmechanismus vorgesehen werden, der Fluid direkt vor der Detektionszelle 50 kühlt, so dass ein Flusspfad insgesamt kurz gehalten bleibt. Dadurch ist eine passive Kühlung durch den Wärmeaustauscher 80, 82, 84, 86 geschaffen, der einen Temperaturausgleich zwischen der warmen Flüssigkeit aus der Säule 30 und der kälteren Flüssigkeit nach dem Detektor 50 ermöglicht. Zusätzlich wird in Form der Kühlfinnen 86 eine Maßnahme zum effizienten Abführen der an die Kühlfinnen 86 weitergegebenen thermischen Energie bereitgestellt, womit ein selektives Erhöhen der thermischen Verluste ermöglicht ist. Aufgrund des beschränkten Platzes, in dem die Wärmeaustauschvorrichtung 70 vorgesehen ist, können die Kühlfinnen 86 fingerförmig vorgesehen sein. Die Kühlrippen 86 sind über die gesamte gemäß 1 vertikale Länge des Wärmeaustauscherkörpers 80 angeordnet. Mittels einer Kühlrippe 86 in thermischem Austausch mit einem heißen Fluid wird eine hohe Wärmemenge abgeführt. Eine Kühlrippe 86 an einem kalten Ausgang hat eher die Aufgabe, für eine insgesamt niedrige Temperatur des Fluids zu sorgen, und dabei kann das Wärmetauscherprinzip gewinnbringend eingesetzt werden.
Insgesamt können durch die Kühlvorrichtung 70, wie beschrieben, thermische Linsen und ähnliche Effekte vermieden werden, die eine exakte Detektion von Probe/Lösungsmittel stören können.
Die Kühlrippen 86 sind thermisch miteinander indirekt verbunden, das heißt über Luft und Fluid, im Unterschied zu einem zum Beispiel durchgehenden Kupferblech, welches eine direkte Kopplung ermöglichen würde. Somit bleibt erfindungsgemäß ein thermischer Gradient zwischen den Kühlrippen 86 aufrechterhalten.
2 zeigt nochmals vergrößert einen Teil der Gegenstromwärmeaustauschvorrichtung aus 1, wobei in 2 eine erzwungene Luftkühlung mitbeschrieben wird.
2 zeigt, dass die von der Trennsäule 30 stammende heiße Flüssigkeit mit einer Temperatur von zum Beispiel 95°C insgesamt durch das Wärmestromprinzip auf 70°C abgekühlt wird, bevor diese in Richtung Waste 60 befördert wird. In einem Bereich des Detektors 50 ist die Temperatur 30°C.
Wie in 2 ferner gezeigt ist, ist die Detektionseinheit in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel aus einer Lichtquelle 52 und einem Lichtdetektor 54 gebildet, welcher Licht detektiert, das von der Lichtquelle 52 stammt und von der Flüssigkeit nicht absorbiert oder fluoresziert wurde. Thermische Störungen des Detektors 50 sind aufgrund der Wärmestromarchitektur gemäß 2 vermieden. Die thermische Entkopplung der einzelnen Finnen 86 sorgt dafür, dass die unterschiedlichen Wärmeabführcharakteristika der verschiedenen Kühlfinnen 86 unterschiedlich sind, siehe die Pfeile in 2. Hierbei ist zwischen einem Wärmetransfer zwischen der heißen Flüssigkeit in dem Lumen 82 und der eher kühleren Flüssigkeit in dem Lumen 84 einerseits und einer Abführung von Wärme an die Umgebung andererseits zu unterscheiden. Ersteres wird durch den Wärmeaustausch über den Wärmeaustauschkörper 80 der im Gegenstromaustausch befindlichen Flüssigkeiten in den Lumen 82, 84 bewerkstelligt, letzteres wird durch die Kühlfinnen 86 und deren thermische Entkopplung bzw. schwache thermische Kopplung miteinander realisiert.
2 zeigt darüber hinaus eine weitere vorteilhafte Maßnahme, nämlich eine Luftstromerzeugungseinheit 92, die einen Luftstrahl 94 erzeugt, welcher von den Finnen 86 die thermische Energie abführt und nach außen hin ableitet. Vorteilhaft wird somit der Luftstrom 94 entlang der Kühlfinnen 86 geleitet. Vorteilhafterweise kann eine Elektronik (nicht gezeigt in den Figuren) in der HPLC 10 bzw. eine Lampe 52 des Detektors 50 durch denselben Luftstrom 94 gekühlt werden, durch den auch die Kühlrippen 86 gekühlt werden. Dies erlaubt eine kleine und energiesparende Anordnung.
3 zeigt im Wesentlichen die Architektur aus 1 bzw. 2, wobei mit Bezugszeichen 50 diejenigen Anschlüsse bezeichnet sind, zwischen welchen der Detektor 50 geschaltet wird. Heißes Fluid tritt an einer Stelle 30 in das System ein, ausgehend von einer Trennsäule 30. Das gekühlte Fluid wird Richtung eines Waste 60 geleitet.
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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 0309596 B1 [0002]
- US 4598765 [0005]
- US 4284352 [0006]
- US 6484569 [0006]
- EP 0438618 [0006]

Claims

Wärmetauscher für ein Probenseparationsgerät zum Separieren mindestens einer Komponente einer fluidischen Probe, wobei der Wärmetauscher aufweist einen thermisch leitfähigen Wärmeaustauschkörper, der ein erstes Lumen zum Durchleiten eines ersten Fluids und ein zweites Lumen zum Durchleiten eines zweiten Fluids aufweist, wobei das erste Lumen und das zweite Lumen derart in dem Wärmeaustauschkörper angebracht sind, dass bei Durchleiten des ersten Fluids durch das erste Lumen und bei Durchleiten des zweiten Fluids durch das zweite Lumen das erste Fluid und das zweite Fluid miteinander in thermischen Austausch bringbar sind; eine Mehrzahl von Kühlelementen, die einzeln und thermisch voneinander beabstandet entlang einer Flussrichtung zumindest eines des ersten und des zweiten Fluids angeordnet sind und mit dem Wärmeaustauschkörper derart thermisch gekoppelt sind, dass von dem ersten Fluid und/oder dem zweiten Fluid abgegebene Wärme mittels der Kühlelemente abführbar ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei der Wärmeaustauschkörper als Gegenstromwärmeaustauschkörper eingerichtet ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, aufweisend eine Gasstromerzeugungseinheit zum Erzeugen eines Gasstroms und zum Richten des Gasstroms auf die Kühlelemente zum Aufnehmen und Abführen einer von den Kühlelementen abgegebenen thermischen Energie.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, aufweisend eine zusätzliche Kühleinrichtung.
Wärmetauscher nach Anspruch 4, wobei die zusätzliche Kühleinrichtung ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus einer thermoelektrischen Kühleinrichtung, einer Peltier- Kühleinrichtung, einer Wasser-Kühleinrichtung und einer Kompressor-Kühleinrichtung.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kühlelemente Kühlfinnen sind.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Kühlelemente fingerförmig angeordnet sind.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Kühlelemente mittels eines thermischen Kopplungselements miteinander indirekt thermisch gekoppelt sind.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Kühlelemente in zumindest einer Raumrichtung entlang einer gesamten Ausdehnung des Wärmeaustauschkörpers angeordnet sind.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei sich eine Haupterstreckungsrichtung von zumindest einem Teil der Kühlelemente orthogonal zu zumindest einem Teil des ersten Lumens und/oder zu zumindest einem Teil des zweiten Lumens erstreckt.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Anordnungsrichtung, entlang welcher die Kühlelemente an dem Wärmeaustauschkörper angeordnet sind, parallel zu zumindest einem Teil des ersten Lumens und/oder zu zumindest einem Teil des zweiten Lumens ist.
Probenseparationsgerät zum Separieren mindestens einer Komponente einer fluidischen Probe, wobei das Probenseparationsgerät einen Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist.
Probenseparationsgerät nach Anspruch 12, aufweisend einen Detektor zum Detektieren getrennter Fraktionen der Probe, wobei der Detektor einen Eingang in Fluidverbindung mit dem ersten Lumen und einen Ausgang in Fluidverbindung mit dem zweiten Lumen aufweist.
Probenseparationsgerät nach Anspruch 13, wobei der Detektor ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus einer optischen Flusszelle, einer Fluoreszenzflusszelle, einer Absorptionsflusszelle und einer Widerstandsmessflusszelle.
Probenseparationsgerät nach einem der Ansprüche 12 bis 14, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem mikrofluidischen Messgerät, einem Life Science Gerät, einem Flüssigchromatographiegerät, einer HPLC, einem Gaschromatographiegerät, einem Elektrophoresegerät und einem Gelelektrophoresegerät.
Probenseparationsgerät nach einem der Ansprüche 12 bis 15, ferner aufweisend zumindest eines der Merkmale: eine Pumpe zum Bewegen einer mobilen Phase; einen Probeninjektor zur Injektion der Probe in eine mobile Phase; eine Trennsäule zum Trennen unterschiedlicher Fraktionen der Probe; einen Probenfraktionierer zum Fraktionieren der getrennten Komponenten; ein Elektrophoresemechanismus zum elektrophoretisch getriebenen Fortbewegen einer mobilen Phase und einer Probe in der mobilen Phase.
Verfahren zum Wärmetauschen in einem Probenseparationsgerät zum Separieren mindestens einer Komponente einer fluidischen Probe, wobei das Verfahren aufweist Durchleiten eines ersten Fluids durch ein erstes Lumen eines thermisch leitfähigen Wärmeaustauschkörpers und Durchleiten eines zweiten Fluids durch ein zweites Lumen des thermisch leitfähigen Wärmeaustauschkörpers derart, dass das erste Fluid und das zweite Fluid miteinander in thermischen Austausch gebracht werden; Abführen einer von dem ersten Fluid und/oder dem zweiten Fluid abgegebenen Wärme mittels einer Mehrzahl von Kühlelementen, die einzeln und thermisch voneinander beabstandet entlang einer Flussrichtung zumindest eines des ersten und des zweiten Fluids angeordnet sind, und die mit dem Wärmeaustauschkörper thermisch gekoppelt sind.