DE102009027286A1

DE102009027286A1 - Sample separation device e.g. high performance liquid chromatography system, for separating fractions of fluid sample, has detector, where device is designed to temporally synchronize injection period and detection period with each other

Info

Publication number: DE102009027286A1
Application number: DE102009027286A
Authority: DE
Inventors: Mathias Wetzel; Herbert Anderer; Sven Steinmetz
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2009-06-29
Filing date: 2009-06-29
Publication date: 2010-01-21

Abstract

The device (10) has a sample injector (40) for injecting a fluid sample in a mobile phase during an injection period. A separating unit (30) e.g. chromatographic separation column, separates different fractions of the injected sample, and a detector (50) e.g. fluorescence detector, detects the separated different fractions of the injected sample during a detection period. The device is designed to temporally synchronize the injection period and the detection period with each other. The detector and the sample injector form a communications network. An independent claim is also included for a method for separating different fractions of a fluid sample.

Description

TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND

Die vorliegende Erfindung betrifft Probenseparationsgeräte, insbesondere eine HPLC.The The present invention relates to sample separation devices. in particular an HPLC.

In der HPLC wird typischerweise eine Flüssigkeit (mobile Phase) bei einer sehr genau kontrollierten Flussrate (z. B. im Bereich von Mikrolitern bis Millilitern pro Minute) und bei einem hohen Druck (typischerweise 20 bis 1000 bar und darüber hinausgehend, derzeit bis zu 2000 bar), bei dem die Kompressibilität der Flüssigkeit spürbar ist, durch eine stationäre Phase (z. B. eine chromatografische Säule) bewegt, um einzelne Komponenten einer in die mobile Phase eingebrachten Probenflüssigkeit voneinander zu trennen. Ein solches HPLC-System ist bekannt z. B. aus der EP 0,309,596 B1 derselben Anmelderin, Agilent Technologies, Inc., das eine dual-serielle Pumpvorrichtung aufweist.In HPLC, a liquid (mobile phase) is typically run at a very precisely controlled flow rate (eg in the range of microliters to milliliters per minute) and at a high pressure (typically 20 to 1000 bar and beyond, currently up to 2000 bar), where the compressibility of the liquid is appreciable, is moved through a stationary phase (eg, a chromatographic column) to separate individual components of a sample liquid introduced into the mobile phase. Such an HPLC system is known for. B. from the EP 0,309,596 B1 Applicant, Agilent Technologies, Inc., which has a dual-serial pumping device.

Ein System zur Flüssigkeitschromatografie stellt das LC-System der Agilent Serie 1200 der Anmelderin Agilent Technologies, Inc., dar.One Liquid chromatography system provides the LC system Agilent 1200 Series from Applicant Agilent Technologies, Inc. represents.

In solchen und anderen Probenseparationsgeräten kann eine Injektorschleife zum Einsatz kommen, in der fluidische Lösungen oder Proben geladen werden können, um dann nach Umschalten eines Ventils durch das Probenseparationsgerät gepumpt zu werden, um dabei zwischen eine Hochdruckpumpe und eine Probentrennsäule eingebracht zu werden. Nach Auftrennen der Probe in mehrere Fraktionen können diese Fraktionen dann in einem Detektor zum Beispiel mittels einer Fluoreszenzmessung detektiert werden. Ein solcher Detektor kann jeweils innerhalb eines Messfensters messen, wobei aufeinanderfolgende Messfenster jeweils durch eine Messpausenphase getrennt sind.In Such and other sample separation devices may have a Injector loop are used in the fluidic solutions or samples can be loaded, then switch over a valve through the sample separation device pumped to to be between a high pressure pump and a sample separation column to be introduced. After separating the sample into several fractions These fractions can then be in a detector for example be detected by a fluorescence measurement. Such a Detector can measure each within a measuring window, wherein successive measurement windows in each case by a measurement pause phase are separated.

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 sample separation device to enable. The task is done by means of the independent Claims solved. Further embodiments are shown in the dependent claims.

Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Probenseparationsgerät zum Trennen unterschiedlicher Fraktionen einer fluidischen Probe geschaffen, wobei das Probenseparationsgerät einen Probeninjektor zum Injizieren der fluidischen Probe in eine mobile Phase während eines Injektionszeitraums, ein Trennelement zum Trennen der unterschiedlichen Fraktionen der injizierten Probe, und einen Detektor zum Detektieren der getrennten unterschiedlichen Fraktionen der injizierten Probe während eines Detektionszeitraums aufweist, wobei das Probenseparationsgerät eingerichtet ist, den Injektionszeitraum und den Detektionszeitraum zeitlich zu synchronisieren.According to one Exemplary embodiment is a sample separation device to separate different fractions of a fluidic sample, wherein the sample separation device is a sample injector for Inject the fluidic sample into a mobile phase during an injection period, a separating element for separating the different Fractions of the injected sample, and a detector for detecting the separate different fractions of the injected sample during a detection period, wherein the sample separation device is set up, the injection period and the detection period to synchronize in time.

Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren zum Trennen unterschiedlicher Fraktionen einer fluidischen Probe bereitgestellt, wobei bei dem Verfahren die fluidische Probe während eines Injektionszeitraums in eine mobile Phase injiziert wird, die unterschiedlichen Fraktionen der injizierten Probe getrennt werden, die getrennten unterschiedlichen Fraktionen der injizierten Probe während eines Detektionszeitraums detektiert werden, und der Injektionszeitraum und der Detektionszeitraum zeitlich synchronisiert werden.According to one Another exemplary embodiment is a method provided for separating different fractions of a fluidic sample, wherein in the method, the fluidic sample during a Injection period is injected into a mobile phase, the different Fractions of the injected sample are separated, the separated different fractions of the injected sample during of a detection period, and the injection period and the detection period are synchronized in time.

Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Probenseparationsgerät wie zum Beispiel ein Flüssigchromatographiegerät geschaffen, bei dem eine Arbeitsweise eines Detektors zum Detektieren der separierten Komponenten einerseits und eines Probeninjektors zum Injizieren einer Probe in einen Separationspfad des Probenseparationsgeräts andererseits miteinander zeitlich so aufeinander abgestimmt werden, dass Zeiträume oder Zeitpunkte einer Probeninjektion mit Zeiträumen oder Zeitpunkten einer Probendetektion in Einklang gebracht werden. Derartige Detektoren sind oftmals in Detektionszeiträumen aktiv und in zwischen den Detektionszeiträumen liegenden Intervallen inaktiv. Daher ist es für einen mit einer solchen Abtastrate arbeitenden Detektor erfindungsgemäß ermöglicht, zeitlich abgestimmt auf Zeiträume hin zu arbeiten, während welchen Probenmaterial mittels Schaltens eines Ventils oder dergleichen aus einem Injektorpfad in einen Trennpfad geschaltet wird. Dadurch kann die Trenngenauigkeit signifikant erhöht werden.According to one exemplary embodiment of the invention is a Sample separation device such as a liquid chromatography device created, wherein an operation of a detector for detecting the separated Components on the one hand and a Probeninjektors for injecting a Sample in a separation path of the sample separation device on the other hand be coordinated with each other in time, that periods or times of a sample injection with Periods or times of a sample detection reconciled become. Such detectors are often in detection periods active and in between the detection periods Intervals inactive. So it's for one with one Sampling rate working detector according to the invention allows, temporally working towards periods while working which sample material by switching a valve or the like is switched from an injector path into a separation path. This can the separation accuracy can be significantly increased.

Im Weiteren werden Ausgestaltungen des Probenseparationsgeräts beschrieben. Diese gelten auch für das Verfahren.in the Further will become embodiments of the sample separation device described. These also apply to the procedure.

Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Probenseparationsgerät eine separate Synchronisationseinheit (zum Beispiel einen Prozessor) aufweisen, die mit dem Probeninjektor und mit dem Detektor kommunizierfähig gekoppelt und eingerichtet ist, den Injektionszeitraum und den Detektionszeitraum zeitlich zu synchronisieren. Mittels Bereitstellens einer separaten Synchronisationseinheit kann ein Harmonisieren von Detektor und Probeninjektor einem speziellen Prozessor zugewiesen werden, der diese Funktion zielgerichtet erfüllen kann. Diese Synchronisationseinheit kann mit einer Steuereinheit zusammenfallen, welche unterschiedliche Komponenten eines modular aufgebauten Probenseparationsgeräts zentral steuern kann. Anders ausgedrückt kann erfindungsgemäß eine solche Steuereinheit ausgestaltet sein, ein Injektionstiming mit einem Detektionstiming in Einklang zu bringen, indem auf Injektor und Detektor ein entsprechender Steuereinfluss genommen wird.According to an exemplary embodiment, the sample separation device may include a separate synchronization unit (eg, a processor) that is communicably coupled to the sample injector and to the detector and configured to time synchronize the injection period and the detection period. By providing a separate synchronization unit, harmonization of the detector and the sample injector can be assigned to a specific processor which can purposefully fulfill this function. This synchronization unit can coincide with a control unit which can centrally control different components of a modular sample separation device. In other words, according to the invention, such a control unit can be designed to reconcile an injection timing with a detection timing. by taking a corresponding control influence on injector and detector.

Alternativ kann der Detektor eingerichtet sein, den Injektionszeitraum und den Detektionszeitraum dadurch zeitlich zu synchronisieren, dass der Detektor den Probeninjektor mittels eines Injektionsauslösesignals den Injektionszeitraum vorgibt. Ein solches Ausführungsbeispiel kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn Detektoren eingesetzt werden, deren Detektionszeiträume hardwarebedingt selbst nur schlecht oder gar nicht anpassbar sind. Dann kann der Detektor die Rolle einer zentralen Koordinierungsentität übernehmen, der mittels eines Triggersignals ein Injektionsereignis zeitlich präzise auslösen kann.alternative the detector can be set up, the injection period and to synchronize the detection period in time by the detector injects the sample injector by means of an injection triggering signal specifies the injection period. Such an embodiment may be particularly advantageous when detectors are used, their detection periods due to hardware even poor or not customizable. Then the detector can do the role a central coordinating entity, the time of an injection event by means of a trigger signal can trigger precisely.

Insbesondere kann der Detektor eingerichtet sein, den Injektionszeitraum und den Detektionszeitraum dadurch zeitlich zu synchronisieren, dass der Detektor einem Injektionsventil des Probeninjektors ein Ventilschaltsignal bereitstellt, mittels welchem das Injektionsventil so geschaltet wird, dass die fluidische Probe in einen fluidischen Pfad mit dem Trennelement und dem Detektor eingespeist wird, womit der Injektionszeitraum festgelegt wird. Ein entsprechendes fluidisches Ventil kann je nach Ventilstellung eine Niederdruckinjektorschleife mit einer Hochdrucktrennschleife fluidisch koppeln oder entkoppeln. Während des Entkoppelns kann Probe in der Injektorschleife aufgenommen werden. Während des Koppelns kann die Hochdruckpumpe des Hochdruckpfades die injizierte Probe in den Hochdruckpfad einbringen und durch diesen hindurchbefördern, um dadurch eine Trennung und eine Detektion zu bewirken.Especially the detector can be set up, the injection period and to synchronize the detection period in time by the detector is an injection valve of the Probeninjektors a valve switching signal provides, by means of which the injection valve so switched is that the fluidic sample in a fluidic path with the separator and the detector is fed, indicating the injection period is determined. A corresponding fluidic valve can depending on the valve position a low pressure injector loop with a high pressure separation loop couple or decouple fluidically. During decoupling sample can be taken in the injector loop. During the Coupling, the high pressure pump of the high pressure path can be injected Insert sample into the high pressure path and convey it through thereby effecting separation and detection.

Alternativ kann der Probeninjektor eingerichtet sein, den Injektionszeitraum und den Detektionszeitraum dadurch zeitlich zu synchronisieren, dass der Probeninjektor dem Detektor mittels eines Detektionsauslösesignals den Detektionszeitraum vorgibt. Gemäß einem solchen Ausführungsbeispiel kann der Probeninjektor die treibende oder steuernde Kraft sein, welche Detektionsfenster einstellt.alternative If the sample injector can be set up, the injection period and thereby temporally synchronize the detection period, that the Probeninjektor the detector by means of a detection trigger signal specifies the detection period. According to such Embodiment, the sample injector, the driving or controlling force which sets detection windows.

Der Detektor und der Probeninjektor können gemeinsam ein Kommunikationsnetzwerk bilden, das heißt ein Netzwerk, in welchem Detektor und Probeninjektor miteinander Kommunikationsnachrichten austauschen können. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Detektor als Master und der Probeninjektor als Slave eines solchen Netzwerks eingerichtet sein, so dass dann der Detektor die steuernde Leitungsfunktion übernimmt und der Probeninjektor die Instruktionen und Befehle des Detektors ausführt und seine Injektionsaktivität entsprechend einstellt. Es ist allerdings auch eine inverse Kommunikationsarchitektur möglich, bei welcher der Probeninjektor als Master und der Detektor als Slave eingerichtet ist. Welcher dieser beiden Komponenten die Master- und welcher die Slave-Funktion wahrnimmt, kann entweder a priori fest festgelegt sein oder in einem Priorisierungsprozess zwischen Detektor und Probeninjektor abgestimmt werden, insbesondere mittels Kommunikation der Komponenten untereinander selbsttätig festgelegt werden. So kann in dem Probenseparationsgerät eines oder mehrere Priorisierungskriterien definiert sein, welches oder welche bestimmen, welche der Komponenten des Probenseparationsgeräts die Master- bzw. Slave-Funktion wahrnehmen. Dies kann zum Beispiel abhängig davon gemacht werden, ob eine dieser beiden Komponenten überhaupt die Hardware-Voraussetzungen erfüllt, als Master fungieren zu können, welche zeitlichen Genauigkeitsanforderungen die einzelnen Komponenten haben, etc.Of the Detector and the sample injector can share a communication network form, that is a network, in which detector and Probeninjektor can exchange communication messages with each other. According to one embodiment may the detector as master and the sample injector as slave of such Network be set up so that then the detector controlling the The line function and the sample injector take over the instructions and commands the detector and its injection activity sets accordingly. However, it is also an inverse communication architecture possible, in which the sample injector as the master and the detector is set up as a slave. Which of these two components Master and which the slave function perceives, can either be fixed a priori or in a prioritization process be tuned between the detector and Probeninjektor, in particular by means of communication of the components with each other automatically be determined. Thus, in the sample separation device one or more prioritization criteria defined, which or which ones determine which of the components of the sample separation device perceive the master or slave function. This may be dependent, for example be made of whether one of these two components at all meets the hardware requirements, act as master to know what timing accuracy requirements have the individual components, etc.

Das Probenseparationsgerät kann eingerichtet sein, den Injektionszeitraum zum Synchronisieren mit einer vorgegeben Detektionsabtastrate des Detektors einzustellen. Zum Beispiel kann der Detektor eine fest vorgegebene Abtastrate von 100 Hz aufweisen, das heißt 100 mal in der Sekunde ein neuerliches Detektionsereignis auslösen. Mit einer solchen festen Detektionsabtastrate ist der Detektor aber relativ unflexibel, so dass dann der durch eine Ventilschaltung einstellbare Injektionszeitraum als variable Größe vorgegeben wird.The Sample separation device can be set up, the injection period for synchronizing with a predetermined detection sampling rate of Adjust detector. For example, the detector may be a fixed have predetermined sampling rate of 100 Hz, that is Trigger a new detection event 100 times a second. With such a fixed detection sampling rate, however, the detector is relatively inflexible, so that then by a valve circuit adjustable injection period as a variable size is given.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Detektionszeitraum höchstens ungefähr eine Sekunde betragen, insbesondere höchstens ungefähr 100 Millisekunden, weiter insbesondere höchstens ungefähr 10 Millisekunden. Mit solch kurzen Detektionszeiträumen bzw. damit korrespondierenden hohen Abtastraten kann es herkömmlich passieren, dass eine Diskrepanz zwischen Detektion und Injektion auftritt. Wenn zum Beispiel eine Detektionstaktflanke gegenüber einem Injektionszeitpunkt divergiert, würde die Messung gestört. Dies hätte auch einen Einfluss auf die ermittelten Retentionszeiten und somit die Genauigkeit der HPLC. Indem erfindungsgemäß eine exakte Harmonisierung zwischen Detektion und Injektion durchgeführt wird, können solche Probleme überwunden werden.According to one Embodiment, the detection period at most be about one second, in particular at most about 100 milliseconds, more in particular at most about 10 milliseconds. With such short detection periods or corresponding high sampling rates, it can be conventional happen that a discrepancy between detection and injection occurs. For example, if one detection clock edge is opposite to one If the injection time diverges, the measurement would be disturbed. This would also have an influence on the determined retention times and thus the accuracy of the HPLC. According to the invention, a exact harmonization between detection and injection such problems can be overcome.

Das Probenseparationsgerät kann eingerichtet sein, den Injektionszeitraum dem zugehörigen Detektionszeitraum zeitlich um ein vorbestimmtes Trennintervall voranzustellen, das einem Zeitraum entspricht, den die fluidische Probe zum Durchlaufen der Wegstrecke von dem Probeninjektor durch das Trennelement bis zu dem Detektor benötigt. Bei einer solchen HPLC kann ein Hochdruckpfad von einer Pumpe, einem stromabwärts der Pumpe angebrachten Trennelement und einem stromabwärts des Trennelements angebrachten Detektionselement gebildet sein. Die Probe wird in diesen Hochdruckpfad an einer Stelle zwischen Pumpe und Trennelement injiziert, indem zum Beispiel ein Injektionsventil geschaltet wird. Um Injektion und Detektion hochpräzise miteinander zu synchronisieren, ist der Laufweg der fluidischen Probe zwischen Injektionspunkt und Detektor zu berücksichtigen, um eine optimale zeitliche Abstimmung zu erreichen.The sample separation device may be configured to pre-set the injection period of the associated detection period in time by a predetermined separation interval corresponding to a period of time that the fluidic sample requires to travel the distance from the sample injector through the separation element to the detector. In such HPLC, a high pressure path may be formed by a pump, a separator mounted downstream of the pump, and a detection element mounted downstream of the separator. The sample is placed in this high pressure path at a point between the pump and separator injected, for example, by an injection valve is switched. In order to synchronize injection and detection with high precision, the path of the fluidic sample between the injection point and the detector has to be considered in order to achieve an optimal timing.

Das Probenseparationsgerät kann eingerichtet sein, eine Mehrzahl aufeinanderfolgender Injektionszeiträume und eine Mehrzahl aufeinanderfolgender Detektionszeiträume zeitlich zu synchronisieren. So kann eine Detektionssequenz aus einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Detektionsfenstern realisiert werden, welche voneinander mittels eines jeweiligen Nicht-Detektionsfensters getrennt sind. Mittels Durchführens einer Vielzahl solcher Detektionszyklen und gegebenenfalls einer Mittelwertbildung kann die Genauigkeit der Detektion deutlich verbessert werden.The Sample separation device may be arranged, a plurality successive injection periods and a plurality Timing to synchronize consecutive detection periods. So may be a detection sequence of a plurality of consecutive Detection windows are realized, which by means of a respective non-detection window are separated. By performing a plurality of such detection cycles and optionally one Averaging, the accuracy of the detection can be significantly improved.

Gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann das Probenseparationsgerät eingerichtet sein, zu einem vorgegebenen Zeitpunkt innerhalb jedem der Mehrzahl aufeinanderfolgender Detektionszeiträume fluidische Probe mittels des Probeninjektors zu injizieren. Dann laufen eine Mehrzahl von Probenfraktionen durch das Probenseparationsgerät und werden jeweils beim Durchströmen des Detektors während den jeweiligen Detektionszeiträumen identifiziert.According to the described embodiment, the sample separation device be set up at any given time within each the plurality of consecutive detection periods fluidic To inject sample by means of the sample injector. Then run one A plurality of sample fractions through the sample separation device and each during flow through the detector during identified the respective detection periods.

Das Probenseparationsgerät kann zusätzlich zu dem beschriebenen Detektor zumindest einen weiteren Detektor zum Detektieren der getrennten unterschiedlichen Fraktion der injizierten Proben während zumindest eines weiteren Detektionszeitraums aufweisen. Der Detektor und der zumindest eine weitere Detektor können eingerichtet sein, den Detektionszeitraum bzw. den zumindest einen weiteren Detektionszeitraum dadurch zeitlich zu synchronisieren, dass der Detektor oder einer des zumindest einen weiteren Detektors dem Probeninjektor den Injektionszeitraum vorgibt. Die Auswahl, welche der Detektoren den Injektionszeitraum vorgibt, kann basierend auf einem vorbestimmten Priorisierungskriterium erfolgen. In einer solchen Ausgestaltung können mehrere Detektoren vorgesehen sein, von denen zum Beispiel jeweils einer zu einem bestimmten Zeitpunkt aktiv sein kann. Dann kann zum Beispiel als Priorisierungskriterium herangezogen werden, dass der erste Detektor in einem Hydraulikpfad eine Masterfunktion aufnimmt (da dieser oft die größte Genauigkeitsanforderung hat). Es ist auch möglich, das Priorisierungskriterium so festzulegen, dass unabhängig von einer Position in dem Hydraulikpfad der Detektor mit der größten Genauigkeitsanforderung der Master sein soll. Auch eine feste Priorisierung ist möglich, das heißt jedem Detektor kann eine Priorisierungskennzahl zugewiesen werden, wobei der Detektor mit der höchsten Priorisierungskennzahl dann die Steuerfunktion übernimmt. Ferner kann das Priorisierungskriterium ein benutzerdefiniertes Kriterium sein, das heißt der Benutzer des Geräts kann festlegen, welcher eine Mehrzahl von Detektoren die Masterfunktion wahrnehmen soll.The Sample Separator may be used in addition to the described detector at least one further detector for detecting the separate different fraction of injected samples during have at least one further detection period. The detector and the at least one further detector can be set up be, the detection period or the at least one further detection period thereby synchronizing in time that the detector or a the at least one further detector the Injektinjektor the injection period pretends. The choice of which of the detectors the injection period can based on a predetermined prioritization criterion respectively. In such an embodiment, several Be provided detectors, of which, for example, each one can be active at any given time. Then, for example be used as a prioritization criterion that the first Detector in a hydraulic path a master function receives (da this often the largest accuracy requirement Has). It is also possible to use the prioritization criterion so that regardless of a position in the Hydraulic path The detector with the greatest accuracy requirement the master should be. Even a fixed prioritization is possible that is, each detector may have a prioritization score be assigned, with the detector with the highest Prioritization code then takes over the control function. Furthermore, the prioritization criterion may be a user-defined one Criterion, that is the user of the device can determine which of a plurality of detectors the master function should perceive.

Das Probenseparationsgerät kann eine Pumpe zum Befördern der injizierten fluidischen Probe gemeinsam mit einer mobilen Phase durch zumindest einen Teil des Probenseparationsgeräts aufweisen. Eine solche Probe kann eine Hochdruckpumpe sein, die zum Beispiel mit einem Druck von mindestens ungefähr 500 bar, insbesondere von mindestens ungefähr 800 bar, weiter insbesondere von mindestens ungefähr 1200 bar arbeiten kann.The Sample separation device may include a pump for delivery the injected fluidic sample together with a mobile phase through at least a portion of the sample separation device exhibit. Such a sample may be a high pressure pump, the for example, with a pressure of at least about 500 bar, in particular of at least about 800 bar, on in particular operate at least about 1200 bar can.

Das Probenseparationsgerät kann eingerichtet sein, den Injektionszeitraum und/oder den Detektionszeitraum mit einer Fördercharakteristik der Pumpe zeitlich zu synchronisieren. Mit anderen Worten kann auch die Pumpenaktivität in den Synchronisierungsprozess miteinbezogen werden, so dass dann Pumpeneigenschaften mit Detektionseigenschaften und Injektionseigenschaften in Einklang gebracht werden können. Optional kann auch das Auswählen einer Lösungsmittelzusammensetzung, das nach Beladen des Trennelements mit der Probe mittels der Pumpe durch den Trennpfad gepumpt wird, in den Synchronisationsprozess miteinbezogen werden. So kann zum Beispiel der Beginn eines Gradientenlaufes durch ein Auslösesignal festgelegt werden, das mit der Synchronisation von Injektionszeiträumen und Detektionszeiträumen in Einklang ist.The Sample separation device can be set up, the injection period and / or the detection period with a delivery characteristic to synchronize the pump in time. In other words, too involved pump activity in the synchronization process so that then pump properties with detection properties and Injection properties can be reconciled. Optionally, selecting a solvent composition, after loading the separator with the sample by means of the pump is pumped through the separation path, in the synchronization process be included. For example, the beginning of a gradient run be determined by a trigger signal that with the Synchronization of injection periods and detection periods is consistent.

Das Probenseparationsgerät kann ein Trennelement, insbesondere eine Trennsäule, zum Trennen unterschiedlicher Fraktionen der injizierten Probe aufweisen. Das Trennelement kann eine Flüssigchromatographietrennsäule sein, bei der Komponenten einer mobilen Phase eine stationäre Phase durchströmen und dabei in räumlich separierte Fraktionen aufgetrennt werden. Das Trennelement kann somit eine chromatographische Trennsäule aufweisen, die eine stationäre Phase (zum Beispiel Beads) zum Trennen von unterschiedlichen Komponenten der Probe enthalten kann. Das Probenseparationsgerät kann eingerichtet sein, den Injektionszeitraum und/oder den Detektionszeitraum mit einer Charakteristik des Trennelements zeitlich zu synchronisieren, zum Beispiel mit einer Säulenofentemperiercharakteristik. So kann das Heizen eines Säulenofens und damit das Heizen der Trennsäule ebenfalls in den Synchronisationsprozess miteinbezogen werden, was eine noch bessere Abstimmung der unterschiedlichen Komponenten ermöglicht.The Sample separation device can be a separating element, in particular a separation column, for separating different fractions having the injected sample. The separation element may be a liquid chromatography separation column be a stationary in the components of a mobile phase Flow through phase and thereby spatially separated Fractions are separated. The separator can thus a have a chromatographic separation column, which is a stationary Phase (for example, beads) for separating different components of Sample may contain. The sample separation device can be set up be, the injection period and / or the detection period with to synchronize a characteristic of the separating element in time, for Example with a Säulenofentemperiercharakteristik. So can be heating a column oven and thus heating the separation column also in the synchronization process be involved, resulting in even better matching of the different Components possible.

Das Probenseparationsgerät kann als offenes, modulares System aus dem Probeninjektor, dem Trennelement, dem Detektor und optional mindestens einer weiteren Komponente vorgesehen sein. Als „offenes” System kann dabei ein System verstanden werden, dem jederzeit flexibel Komponenten hinzugefügt werden können oder aus dem Komponenten entnommen werden können, in Übereinstimmung mit den Bedürfnissen einer spezifischen Anwendung.The sample separation device may be provided as an open, modular system of the sample injector, the separator, the detector, and optionally at least one other component be. An "open" system can be understood as a system to which components can be flexibly added at any time or from which components can be removed, in accordance with the needs of a specific application.

Der Detektor kann zum Beispiel ein Fluoreszenzdetektor, ein Brechungsindexdetektor, ein Transmissionsdetektor, eine Flusszelle, ein optischer Detektor, ein Ultraviolettdetektor oder ein Reflexionsmessdetektor sein.Of the Detector can, for example, a fluorescence detector, a refractive index detector, a transmission detector, a flow cell, an optical detector, an ultraviolet detector or a reflectance detector.

Ein Injektionsventil eines Probenseparationsgeräts kann so geschaltet werden, dass eine mobile Phase durch die Trennsäule läuft. Das Ventil schaltet so, dass die Probe zwischen Pumpe und Säule eingespeist wird. Wenn herkömmlich der Zeitpunkt der Probeninjektion zufällig ist, können die Detektionspeaks leicht unterschiedlich zueinander sein. Um also eine bessere Reproduzierbarkeit der Zeiten zu erreichen, bei denen die Probenbestandteile im Detektor ankommen, wird erfindungsgemäß ein genauer Bezug zwischen einem Injektionszeitpunkt und einem Detektionszeitpunkt dadurch sichergestellt, dass diese Zeitpunkte oder Zeiträume miteinander synchronisiert werden. Hierzu kann zum Beispiel der Probengeber den Detektor über den Injektionszeitpunkt informieren, was dem Detektor dann erlaubt, zum Beispiel in einem Abstand von jeweils 10 Millisekunden Messungen durchzuführen. Somit wird erfindungsgemäß die Injektion nicht nur zwischen dem Injektor und der Pumpe abgestimmt, sondern zumindest auch zwischen Injektor und Detektor. Fungiert der Detektor als Master und der Injektor als Slave, so kann auf eine Anfrage des Injektors hin, wann injiziert werden soll, der Detektor den Injektor triggern, zu einem bestimmten Zeitraum zu injizieren. Dann wird innerhalb eines Messfensters des Detektors der Injektor immer zu einem selben Zeitpunkt innerhalb dieses Intervalls Probe injizieren. Auch die alternative Konfiguration ist möglich, bei der sich ein Detektor an die vorgegebene Injektionscharakteristik eines Injektors anpasst.One Injection valve of a Probenseparationsgeräts can so be switched that a mobile phase through the separation column running. The valve switches so that the sample is between Pump and column is fed. If conventional the timing of the sample injection is random the detection peaks are slightly different from each other. So, um to achieve a better reproducibility of the times at which the sample components arrive in the detector, according to the invention a exact relation between an injection time and a detection time This ensures that these times or periods be synchronized with each other. For this purpose, for example, the sampler inform the detector about the injection time, which then allows the detector, for example, at a distance of each 10 milliseconds to perform measurements. Consequently According to the invention, the injection is not only between matched to the injector and the pump, but at least between Injector and detector. Does the detector act as master and the Injector as a slave, so may be due to a request from the injector when to inject, the detector triggers the injector, to inject at a specific time. Then inside a measuring window of the detector the injector always to a same Time to inject sample within this interval. Also the alternative configuration is possible in which a Adjusts the detector to the given injection characteristics of an injector.

Aufgrund der Modularität des Systems kann erfindungsgemäß die Synchronisation so vorgenommen werden, dass diese auch dann funktioniert, wenn bestimmte Komponenten fehlen. Dadurch kann ein Plug-and-Play-System bereitgestellt werden, bei dem Module flexibel zusammengestellt und selbsttätig arbeiten können. Alle Module können miteinander Zeitkonstanten bezüglich ihrer Funktionalität austauschen. Möchte das System zum Beispiel eine Messung starten, kann beispielsweise ein Detektor ein Startsignal geben. Jedes Modul braucht dann eine Vorlaufzeit, basierend auf welcher die Komponenten sich synchronisieren. Bei mehreren Modulen kann eine Priorisierung festgelegt werden, welche der Komponenten die Steuerfunktion wahrnimmt. Die Synchronisation einer Pumpe kann zum Beispiel festlegen, wann ein Gradientenlauf beginnt.by virtue of The modularity of the system can according to the invention Synchronization be made so that it works even if certain components are missing. This can provide a plug-and-play system in which modules are put together flexibly and automatically can work. All modules can share time constants exchange regarding their functionality. Would like to For example, the system may start a measurement a detector give a start signal. Each module then needs a lead time, based on which the components are synchronizing. at several modules can be set a prioritization, which the components perceives the control function. The synchronization For example, a pump may specify when to run a gradient starts.

Das Probenseparationsgerät kann druckfest eingerichtet sein, zum Betrieb bei einem Druck von bis zu ungefähr 100 bar, insbesondere zum Betrieb bei einem Druck von bis zu ungefähr 500 bar, weiter insbesondere zum Betrieb bei einem Druck von bis zu ungefähr 1000 bar und mehr.The Sample separation device can be pressure-resistant, for operation at a pressure of up to about 100 bar, in particular for operation at a pressure of up to approximately 500 bar, more particularly for operation at a pressure of up to about 1000 bar and more.

Das Probenseparationsgerät kann ein Injektionsventil zum Einstellen von Fluidverbindungseigenschaften des Probenseparationsgeräts aufweisen. Ein solches Injektionsventil kann mehrere Ports aufweisen, zwischen denen durch Betätigen des Injektionsventils selektiv unterschiedliche Kopplungszustände eingestellt werden können.The Sample separation device may include an injection valve for adjustment fluid communication properties of the sample separation device exhibit. Such an injection valve can have several ports, between them by operating the injection valve selectively different coupling states can be set.

Ferner 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.Further 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.

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 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, other applications are possible.

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 of the The present invention will be readily apparent and better be understood with reference to the following more detailed Description of embodiments in connection with the attached drawings. Features that are essentially or are functionally the same or similar, are the same Provided with reference numerals.

1 bis 3 zeigen HPLC-Systeme gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung. 1 to 3 show HPLC systems according to exemplary embodiments of the invention.

Die Darstellung in der Zeichnung ist schematisch.The Representation in the drawing is schematic.

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 mittels Schaltens eines fluidischen Ventils 80 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. 1 shows the basic structure of an HPLC system 10 , as it can be used for example for liquid chromatography. A pump 20 drives a mobile phase through a separation device 30 (such as a chromatographic column) containing a stationary phase. A sample application unit 40 is between the pump pe 20 and the separation device 30 arranged to switch by means of a fluidic valve 80 to introduce a sample liquid into the mobile phase. The stationary phase of the separation device 30 is intended to separate components of the sample fluid. A detector 50 Detects separated components of the sample, and a fractionator 60 may be provided to dispense separated components of the sample liquid, for example, in designated containers or a drain.

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, vgl. 3 bis 5), 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 stehende Flüssigkeitspfad wird der Inhalt der Probenschleife schlagartig (typischerweise im Bereich von Millisekunden) auf den Systemdruck des HPLC-Systems 10 gebracht.While a fluid path between the pump 20 and the separation device 30 typically at high pressure, the sample liquid under normal pressure is first in a separate area from the liquid path, a so-called sample loop (see: Sample loop, see. 3 to 5 ), the sample unit 40 entered, which then introduces the sample liquid in the high-pressure liquid path. When connecting the initially under normal pressure sample liquid in the sample loop in the high-pressure liquid path, the content of the sample loop abruptly (typically in the range of milliseconds) on the system pressure of the HPLC system 10 brought.

Eine Steuerung des HPLC-Systems 10 kann mittels einer zentralen Steuereinheit 70 erfolgen. Die Steuereinheit 70 kann auch eine Lösungsmittelversorgungseinheit 25 (zum Bereitstellen eines oder mehrerer Lösungsmittel oder einer Mischung davon) und einen Entgaser 27 (zum Entgasen der mobilen Phase) steuern.A control of the HPLC system 10 can by means of a central control unit 70 respectively. The control unit 70 may also be a solvent supply unit 25 (to provide one or more solvents or a mixture thereof) and a degasser 27 (to degas the mobile phase) control.

Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform des Probenseparationsgeräts 10 dient die Steuereinheit 70 auch als Synchronisationseinheit, welche mittels eines Triggersignals 90 dem Detektor 50 Detektionszeitpunkte vorgeben kann und mittels eines Triggersignals 92 dem Schaltventil 80 bzw. der Probeninjektionsschleife 40 Injektionszeiträume vorgeben kann. Neben dieser Synchronisationsfunktion erfüllt die Steuereinheit 70 auch die Abstimmung aller anderen Komponenten. In dem in 1 gezeigten Kommunikationsnetzwerk nimmt die Steuereinheit 70 die Funktion eines Masters ein, wohingegen insbesondere Komponenten 40, 80, 50 als Slaves fungieren.At the in 1 shown embodiment of the sample separation device 10 serves the control unit 70 also as a synchronization unit, which by means of a trigger signal 90 the detector 50 Specify detection times and by means of a trigger signal 92 the switching valve 80 or the sample injection loop 40 Specify injection periods. In addition to this synchronization function meets the control unit 70 also the tuning of all other components. In the in 1 shown communication network takes the control unit 70 the function of a master, whereas in particular components 40 . 80 . 50 act as slaves.

2 zeigt ein Probenseparationsgerät 10' gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Detektor 50 eine Master-Funktion und Injektor 40 bzw. Schaltventil 80 eine Slave-Funktion wahrnehmen. Der Detektor 50 kann hier unflexibel hinsichtlich der aufeinanderfolgenden Detektionsfenster sein, welche bei der Ausführungsform gemäß 2 somit unveränderlich festgelegt sein können. Um dennoch eine Synchronisation mit dem Injektor 40, 80 zu erzielen, werden entsprechende Injektionsauslösesignale 94 an Injektor 40 bzw. Schaltventil 80 übermittelt. Ferner bezieht gemäß 2 der Detektor 50 auch die Hochdruckpumpe 20 in die Synchronisation mit ein, indem ein entsprechendes Pumpensteuersignal 96 übermittelt wird. Dadurch kann auch die Pumpencharakteristik mit der Detektorcharakteristik und der Injektorcharakteristik in Einklang gebracht werden. Gemäß 2 dient der Detektor 50 als Master und der Injektor 40, 80 bzw. die Pumpe 20 als Slave des dort gezeigten Kommunikationsnetzwerkes. 2 shows a sample separation device 10 ' according to another embodiment of the invention, wherein the detector 50 a master function and injector 40 or switching valve 80 to perceive a slave function. The detector 50 can here be inflexible with respect to the successive detection windows, which in the embodiment according to 2 thus fixed unchangeable. Nevertheless, a synchronization with the injector 40 . 80 to achieve appropriate injection triggering signals 94 on injector 40 or switching valve 80 transmitted. Furthermore, according to 2 the detector 50 also the high pressure pump 20 in synchronization with, by a corresponding pump control signal 96 is transmitted. As a result, the pump characteristic can also be reconciled with the detector characteristic and the injector characteristic. According to 2 serves the detector 50 as master and the injector 40 . 80 or the pump 20 as a slave of the communication network shown there.

3 zeigt ein Probenseparationsgerät 10'' gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gemäß 3 dient das Injektorsystem 40, 80 als Master und der Detektor 50 als Slave. Mittels eines Detektionsauslösesignals 98 kann das Injektorsystem 40, 80 somit die Detektionszeiträume festlegen, und zwar in Einklang mit der eigenen Schaltcharakteristik, welche die Injektionszeitpunkte festlegt. 3 shows a sample separation device 10 '' according to yet another embodiment of the invention. According to 3 serves the injector system 40 . 80 as master and the detector 50 as a slave. By means of a detection trigger signal 98 can the injector system 40 . 80 thus determining the detection periods, in accordance with the own switching characteristic, which determines the injection times.

Während in der vorangehenden Beschreibung vor allem die Synchronisation zwischen Detektor und Injektor, sowie optional der Pumpe und des Trennelements, angesprochen worden ist, ist erfindungsgemäß alternative oder ergänzend auch das Miteinbeziehen anderer Komponenten eines Probenseparationsgeräts in eine zeitliche Synchronisation möglich.While in the preceding description, especially the synchronization between detector and injector, and optionally the pump and separator, has been addressed, is alternative according to the invention or in addition, the involvement of other components a sample separation device in a temporal synchronization possible.

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]

Claims

Sample separation device for separating different Fractions of a fluidic sample, wherein the sample separation device having: a Probeninjektor for injecting the fluidic sample in a mobile phase during an injection period; one Separator for separating the different fractions of the injected Sample; a detector for detecting the separate separate ones Fractions of the injected sample during a detection period; in which the sample separation device is set up, the injection period and to synchronize the detection period with each other in time.

A sample separation device according to claim 1, comprising a separate synchronization unit connected to the sample injector and / or communicably coupled to the detector and is set up, the injection period and the detection period in time to synchronize with each other.

Sample separation device according to claim 1, wherein the detector is set up, the injection period and Synchronize the detection period with each other in time, the detector is connected to the sample injector by means of an injection triggering signal specifies the injection period.

Sample separation device according to claim 1 or 3, wherein the detector is set up, the injection period and Synchronize the detection period with each other in time, the detector provides a valve switching signal to an injection valve of the sample injector provides, by means of which the fluidic sample into a fluidic Path is fed to the separator and the detector, which the injection period is determined.

Sample separation device according to claim 1, wherein the sample injector is set up, the injection period and thereby temporally synchronize the detection period with each other, that the Probeninjektor the detector by means of a detection trigger signal specifies the detection period.

Sample separation device according to one of the preceding Claims, wherein the detector and the Probeninjektor a Form communication network in which the detector as a master and the Probeninjektor acts as a slave.

Sample separation device according to one of the preceding Claims, wherein the detector and the Probeninjektor a Form communication network in which the sample injector as a master and the detector acts as a slave.

Sample separation device according to one of the preceding Claims, wherein the sample separation device is set up is the injection period to synchronize with a given To set the detection sampling rate of the detector.

Sample separation device according to one of the preceding Claims, wherein the detection period at most is one second, in particular at most 100 Milliseconds, more particularly at most 10 milliseconds.

Sample separation device according to one of the preceding Claims, wherein the sample separation device is set up is, the injection period the associated detection period temporally to precede a predetermined separation interval, the corresponds to a period of time for the fluidic sample to pass through a distance from the sample injector through the separator to needed to the detector.

Sample separation device according to one of the preceding Claims, wherein the sample separation device is set up , a plurality of consecutive injection periods and a plurality of consecutive detection periods Synchronize with each other in time.

Sample separation device according to the preceding Claim, wherein the sample separation device established is, at a fixed time within each of the plurality of successive Detection periods fluidic sample by means of the sample injector to inject.

Sample separation device according to one of the preceding Claims, comprising at least one further detector for detecting the separate different fractions of the injected sample for at least another detection period; in which the detector and the at least one further detector set up are, the injection period and / or the detection period and / or the at least one further detection period by time synchronize with each other, that the detector or one of the at least one further detector specifies the injection period to the sample injector; in which the selection of which of the detectors determines the injection period, based on a predetermined prioritization criterion.

Sample separation device according to one of the preceding Claims, comprising a pump for conveying the injected fluidic sample together with a mobile phase through at least a portion of the sample separation device.

Sample separation device according to the preceding Claim, wherein the sample separation device established is, the injection period and / or the detection period with a Fördercharakterisitik the pump with each other in time to synchronize.

Sample separation device according to one of the preceding Claims, wherein the pump for pumping the fluidic sample with a pressure of at least 500 bar, in particular of at least 800 bar, more particularly at least 1200 bar, is set up.

Sample separation device according to one of the preceding Claims, wherein the separating element is a chromatographic Separating column has.

Sample separation device according to the preceding Claim, wherein the sample separation device established is, the injection period and / or the detection period with a tempering of the separator in time with each other to synchronize.

Sample separation device according to one of the preceding Claims, designed as an open, modular system the sample injector, the separator, the detector and optionally at least one other component.

Sample separation device according to one of the preceding Claims, wherein the detector is at least one of the group consisting of a fluorescence detector, a refractive index detector, a transmission detector, a flow cell, an optical detector, an ultraviolet detector, and a reflectance detector.

Sample separation device according to one of the preceding Claims selected from the group consisting from a nano- or microfluidic sample separation device, a life science device, a liquid chromatography device and an HPLC.

Method for separating different fractions a fluidic sample, the method comprising: Inject the fluidic sample into a mobile phase during a Injection period; Separating the different fractions the injected sample; Detecting separate separate Fractions of the injected sample during a detection period; temporal Synchronizing the injection period and the detection period.