DE102012211779A1

DE102012211779A1 - Driftende zwei-dimensionale Separation mit Adaption eines zweite Dimension Gradienten an tatsächliche erste Dimension Bedingungen

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Publication number: DE102012211779A1
Application number: DE102012211779A
Authority: DE
Inventors: Klaus Witt
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2011-07-08
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2013-01-10
Also published as: CN102866216B; US20130008859A1; US20140183137A1; US8716025B2; CN102866216A

Abstract

Eine Steuervorrichtung für einen Probenseparationsapparat, wobei der Probenseparationsapparat eine erste Separationseinheit und eine zweite Separationseinheit beinhaltet, die nachgeschaltet der ersten Separationseinheit ist und mit der fluiden Probe nach einer Behandlung mittels der ersten Separationseinheit versorgt ist. Eine Steuervorrichtung ist konfiguriert zum Steuern der ersten Separationseinheit, um eine primäre Separationssequenz innerhalb eines Zeitintervalls zum Separieren der fluiden Probe in Fraktionen auszuführen, und zum Steuern der sekundären Separationseinheit, um sekundäre Separationssequenzen innerhalb des Zeitintervalls zum weiteren Separieren der separierten Fraktionen in Unterfraktionen auszuführen, wobei die sekundären Separationssequenzen einen Teil eines gemeinsamen Probenseparationsverfahrens bilden, das mittels einer gemeinsamen Spezifikation der Probenseparation definiert ist, die ein Set von Parametern involviert, und zum Anpassen über einen Verlauf der primären Separationssequenz zumindest eines Parameters, gemäß welchem zumindest eine der Mehrzahl der sekundären Separationssequenzen ausgeführt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Probenseparationssystem.
HINTERGRUND
Bei einer Flüssigkeitschromatographie mag eine fluide Probe und ein Eluent (flüssige mobile Phase) durch Leitungen und eine Säule hindurch gepumpt werden, in welcher die Separation der Probenkomponenten stattfindet. Die Säule mag ein Material aufweisen, welches in der Lage ist, unterschiedliche Komponenten des fluiden Analytes zu separieren. Solch ein Schichtmaterial (packing material), sogenannte Perlen (beads), die ein Silicagel aufweisen mögen, mögen in eine Säulenröhre oder ein Säulenrohr (column tube) gefüllt sein, die bzw. das mit anderen Elementen (wie eine Steuereinheit, Behälter, die Proben und/oder Puffer (buffers) enthalten) mittels Leitungen verbunden sein mag. Die Zusammensetzung der mobilen Phase kann mittels Zusammensetzens der mobilen Phase aus unterschiedlichen fluiden Komponenten mit variablen Beiträgen angepasst werden.
Eine zwei-dimensionale Separation einer fluiden Probe stellt eine Separationstechnik dar, in welcher eine erste Separationsprozedur in einer ersten Separationseinheit durchgeführt wird, um eine fluide Probe in eine Mehrzahl von Fraktionen (fractions) zu separieren, und in welcher eine nachfolgende zweite Separationsprozedur in einer zweiten Separationseinheit durchgeführt wird, um die Mehrzahl der Fraktionen in Unterfraktionen weiter zu separieren. Eine zwei-dimensionale Flüssigkeitschromatographie (2D LC) mag zwei Flüssigkeitschromatographie-Separationstechniken kombinieren.
Pavel Jandera, Tomas Hajek, Petr Cesla, „Comparison of various second-dimension gradient types in comprehensive two-dimensional liquid chromatography", J. Sep. Sci. 2010, 33, 1382–1397, offenbart, dass eine Gradientenelution eine signifikante Verbesserung bei einer Peakkapazität mit Bezug auf isokratische Bedingungen bereitstellt. In der zweiten Dimension sind Gradienten auf eine Kurzzeitperiode limitiert, die verfügbar für eine Separation ist. Verschiedene Arten von zweite Dimension Gradienten werden bei einer umfassenden LC LC verglichen: (i) „vollständig in Fraktionen (full in fraction)”, (ii) „Segmente in Fraktionen (segment in fraction)” und (iii) „kontinuierlich verschiebende (continuously shifting)” Gradienten, die bei orthogonalen LC LC Separationen von phenolytischen Säuren (phenolic acids) und Flavonen auf einer Polyethylen-Glycol Säule (polyethylene glycol column) in der ersten Dimension und zwei Arten von porösen Schalen verbundenen-Kernen C18 Säulen (porous shell fused-core C18 columns) in der zweiten Dimension angewendet wurden (Ascentis Express und Kinetex). Die porösen Schalensäulen stellen schmale Bandbreiten und schnelle zweite Dimension Separationen bei moderatem Betriebsdruck bereit, was wichtige Einsparungen der Gesamtenseparationszeit bei den umfassenden LC LC Separationen ermöglicht. Die Effekte der Gradientenart auf die Bandbreiten, die theoretische Peakkapazität, die Separationszeit und den Säulendruck in der zweiten Dimension wurden untersucht. Die Art eines Gradientenprogramms steuert den Bereich einer Lipophilie (lipophilicity) der Probenmischungen (sample compounds), die in der zweiten Dimension umgekehrte Phasen Zeitperiode (reversed-phase time period) separiert werden können. Dieser Bereich kann mittels Alkylbenzen (alkylbenzene) Standards kalibriert werden, um die Separationsbedingungen für die gesamte Probenseparation zu entwerfen, um nachteiliges Herumwickeln (wrap around) von nicht eluierte „Mischungen” (compounds) zu den nachfolgenden zweiten Dimension Fraktionen zu vermeiden.
Jedoch ist solch ein Konzept einer zwei-dimensionalen Flüssigkeitschromatographie für einen Benutzer umständlich, da die zweite Dimension in eine Mehrzahl von vollständig unzusammenhängenden Gradientenläufen geteilt wird, was die Notwendigkeit für einen Benutzer beinhaltet, jeden dieser Gradientenläufe individuell zu programmieren.
Außerdem, wenn das Ergebnis einer 2D LC Messung in einem zwei-dimensionalen Koordinatensystem geplottet wird, mag es passieren, dass relativ große Gebietsregionen oder Gebiete (area regions) leer oder im Wesentlichen leer verbleiben. Dies korrespondiert zu der Tatsache, dass ein bestimmter Teil der Messzeit ineffizient verbracht wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen effizient operierenden zwei-dimensionalen Probenseparationsapparat bereitzustellen. Die Aufgabe wird mittels der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele werden mittels der abhängigen Ansprüche gezeigt.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Steuervorrichtung für einen Probenseparationsapparat zum Separieren einer fluiden Probe bereitgestellt, wobei der Probenseparationsapparat eine erste Separationseinheit, die mit der zu separierenden fluiden Probe versorgbar ist, und eine zweite Separationseinheit aufweist, die der ersten Separationseinheit nachgeschaltet und mit der fluiden Probe, nach einer Behandlung mittels der ersten Separationseinheit, versorgbar ist, wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, (i) zum Kontrollieren der ersten Separationseinheit, um eine primäre Separationssequenz innerhalb eines Messzeitintervalls zum Separieren der fluiden Probe in eine Mehrzahl von Fraktionen auszuführen, (ii) zum Steuern der zweiten Separationseinheit, um eine Mehrzahl von sekundären Separationssequenzen innerhalb des Messzeitintervalls für ein weiteres Separieren zumindest eines Teils der separierten Mehrzahl von Fraktionen in eine Mehrzahl von Unterfraktionen auszuführen, wobei die sekundären Separationssequenzen Teil eines gemeinsamen (common) Probenseparationsverfahrens bilden, welches mittels einer gemeinsamen Spezifikation der Probenseparation definiert ist, die ein Set von Parametern involviert, und (iii) zum Anpassen über eine Entwicklung der primären Separationssequenz zumindest eines Parameters, gemäß welchem zumindest eine der Mehrzahl der sekundären Separationssequenzen ausgeführt wird.
Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Probenseparationsapparat zum Separieren einer fluiden Proben bereitgestellt, wobei der Probenseparationsapparat eine erste Separationseinheit, die mit der zu separierenden fluiden Probe versorgbar ist, eine zweite Separationseinheit, die der ersten Separationseinheit nachgeschaltet und mit der fluiden Probe, nach einer Behandlung mittels der ersten Separationseinheit, versorgbar ist, und eine Steuervorrichtung aufweist, welche die oben genannten Merkmale zum Steuern eines Betriebs der ersten Separationseinheit und der zweiten Separationseinheit hat.
Gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Prozess eines Separierens einer fluiden Probe mittels einer ersten Separationseinheit, die mit der zu separierenden fluiden Probe versorgbar ist, und mittels einer zweiten Separationseinheit, die der ersten Separationseinheit nachgeschaltet ist und die mit der fluiden Probe, nach einer Behandlung mittels der ersten Separationseinheit, versorgbar ist, bereitgestellt, wobei der Prozess aufweist (a) Steuern der ersten Separationseinheit, um eine primäre Separationssequenz innerhalb eines Messzeitintervalls zum Separieren der fluiden Probe in eine Mehrzahl von Fraktionen auszuführen, (b) Steuern der zweiten Separationseinheit, um eine Mehrzahl von sekundären Separationssequenzen innerhalb des Messzeitintervalls für ein weiteres Separieren zumindest eines Teils der separierten Mehrzahl von Fraktionen in eine Mehrzahl von Unterfraktionen auszuführen, wobei die sekundären Separationssequenzen einen Teil eines gemeinsamen Probenseparationsverfahrens bilden, welches mittels einer gemeinsamen Spezifikation der Probenseparation definiert ist, welche ein Set von Parametern involviert, und (c) Anpassen über einen Verlauf der primären Separationssequenz zumindest eines Parameters, gemäß welchem zumindest eine der Mehrzahl der sekundären Separationssequenzen ausgeführt wird.
Gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Softwareprogramm oder Softwareprodukt bereitgestellt, welches bevorzugt auf einem Datenträger gespeichert ist, zum Steuern oder Ausführen des Prozesses, der die oben genannten Merkmale hat, wenn er auf einem Datenverarbeitungssystem wie zum Beispiel einem Computer abläuft.
Ausführungsbeispiele der Erfindung können teilweise oder vollständig mittels einem oder mehreren geeigneten Softwareprogrammen verkörpert oder unterstützt werden, die auf jeder Art von Datenträgern gespeichert sein können oder anderweitig mittels Datenträgern bereitgestellt werden können, und welche in oder mittels jeder geeigneten Datenverarbeitungseinheit ausgeführt werden mögen Softwareprogramme oder Softwareroutinen können bevorzugt im Zusammenhang mit einer Messsteuerung und einer Messdatenanalyse angewendet werden. Die Messsteuerung und das Messdatenanalyseschema gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann mittels eines Computerprogramms, das heißt mittels Software, oder mittels Verwendens eines oder mehreren speziellen elektronischen Optimierungsschaltkreisen, das heißt in Hardware, oder in einer Hybridform, das heißt mit Hilfe von Softwarekomponenten und Hardwarekomponenten, ausgeführt oder unterstützt werden.
Im Zusammenhang dieser Anmeldung mag der Begriff „fluide Probe” insbesondere jedes flüssige und/oder gasförmige Medium, welches optional auch feste Teilchen umfasst, bezeichnen, welches zu analysieren ist. Solch eine fluide Probe mag eine Mehrzahl von Fraktionen von Molekülen oder Teilchen aufweisen, welche separiert werden sollen, zum Beispiel Biomoleküle wie beispielsweise Proteine. Da eine Separation einer fluiden Probe in Fraktionen ein bestimmtes Separationskriterium involviert (wie zum Beispiel Masse, Größe, Volumen, chemische Eigenschaften, Ladung etc.), gemäß welchem eine Separation durchgeführt wird, mag jede separierte Fraktion mittels eines anderen Separationskriterium (wie zum Beispiel Masse, Größe, Volumen, chemische Eigenschaften, Ladung etc.) weiter separiert werden, und dadurch eine separate Fraktion in eine Mehrzahl von Unterfraktionen aufspalten oder separieren.
Im Zusammenhang dieser Anmeldung mag der Begriff „Fraktion” insbesondere solch eine Gruppe von Molekülen oder Teilchen einer fluiden Probe bezeichnen, die eine bestimmte Eigenschaft (wie zum Beispiel Masse, Volumen, chemische Eigenschaften, etc.) gemeinsam haben, gemäß welcher die Separation durchgeführt wird. Jedoch können Moleküle und Teilchen, die sich auf eine Fraktion beziehen, dennoch einigen Grad einer Heterogenität haben, manchmal einfach weil eine Auflösung des ersten Separationsprozesses nicht ausreichend genug ist, das heißt sie können allerdings in Übereinstimmung mit einem anderen Separationskriterium weiter separiert werden.
Im Zusammenhang dieser Anmeldung mag der Begriff „Unterfraktionen” insbesondere individuelle Gruppen von Molekülen oder Teilchen bezeichnen, die sich alle auf eine bestimmten Fraktion beziehen, welche sich noch voneinander bezüglich einer bestimmten Eigenschaft (wie zum Beispiel Masse, Volumen, chemische Eigenschaften, etc.) unterscheiden. Deswegen erlaubt ein Anwenden eines anderen Separationskriteriums für die zweite Separation verglichen mit dem Separationskriterium für die erste Separation diese Gruppen mittels Anwendens des anderen Separationskriteriums weiter voneinander zu separieren, und dadurch weitere separierte Unterfraktionen zu erhalten.
Im Zusammenhang dieser Anmeldung mag der Begriff „nachgeschaltet” (downstream) insbesondere bezeichnen, dass ein fluides Mitglied, das im Vergleich zu anderen fluiden Mitgliedern nachgeschaltet lokalisiert ist, nur nach Wechselwirkung mit den anderen fluiden Mitgliedern (die demzufolge vorgeschaltet (upstream) angeordnet sind) in Wechselwirkung mit einer fluiden Probe gebracht wird. Folglich beziehen sich die Begriffe „nachgeschaltet” und „vorgeschaltet” auf eine Flussrichtung der fluiden Probe. Im Sinne des Probenseparationsapparats ist die zweite Separationseinheit der ersten Separationseinheit nachgeschaltet lokalisiert.
Im Zusammenhang dieser Anmeldung mag der Begriff „Probenseparationsapparat” insbesondere jeden Apparat bezeichnen, welcher zum Separieren unterschiedlicher Fraktionen einer fluiden Probe mittels Anlegens einer bestimmten Separationstechnik geeignet ist. Insbesondere mögen zwei Separationseinheiten in solch einem Probenseparationsapparat bereitgestellt sein, wenn dieser für eine zwei-dimensionale Separation konfiguriert ist. Das bedeutet, dass die Probe erst in Übereinstimmung mit einem ersten Separationskriterium separiert wird und nachfolgend in Übereinstimmung mit einem zweiten, unterschiedlichen Separationskriterium oder einer unterschiedlichen Selektivität des gleichen Kriteriums (siehe RP-RP Separationen mit unterschiedlichen Temperaturen auf den zwei Säulen) separiert wird.
Der Begriff „Separationseinheit” mag insbesondere ein fluides Mitglied bezeichnen, durch welches eine fluide Probe hindurch transferiert wird, und welches derart konfiguriert ist, dass auf ein Durchleiten der fluiden Probe durch die Separationseinheit hindurch die fluide Probe in unterschiedliche Gruppen von Molekülen oder Teilchen (genannt Fraktion bzw. Unterfraktionen) separiert werden wird. Ein Beispiel für eine Separationseinheit ist eine Flüssigkeitschromatographiesäule, welche zum Fangen und selektiven Freilassen (releasing) von unterschiedlichen Fraktionen der fluiden Probe geeignet ist.
Im Zusammenhang dieser Anmeldung mag der Begriff „primäre Separationssequenz” insbesondere ein Separationsverfahren oder einen Teil davon bezeichnen, gemäß welchem eine fluide Probe in der ersten Separationseinheit zu separieren ist. Dies mag eine Mehrzahl von nachfolgend durchzuführenden Schritten beinhalten. Die Ausführung dieser Schritte findet über ein sogenanntes Messzeitintervall statt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die primäre Separationssequenz ein Gradientenlauf, mittels welchem die fluide Probe in der ersten Separationseinheit mittels graduellen Änderns eines Verhältnisses von zwei (oder mehr) Lösungsmitteln getrennt wird, wodurch selektiv individuelle Fraktionen der fluiden Probe auf der ersten Separationseinheit gefangen und später freigelassen werden.
Im Zusammenhang dieser Anmeldung mag der Begriff „Mehrzahl von zweiten Separationssequenzen” insbesondere Sequenzen bezeichnen, die eine ähnliche oder die gleiche Charakteristik wie die erste Sequenz haben, aber welche mittels der zweiten Separationseinheit ausgeführt werden. Ferner wird jede der zweiten Separationssequenzen über einem Zeitintervall ausgeführt, welches schmaler als das Messzeitintervall in Bezug auf die primäre Separationssequenz ist. In anderen Worten mögen etliche oder viele sekundäre Separationssequenzen innerhalb eines Zeitintervalls der primären Separationssequenz ausgeführt werden. Das bedeutet, dass während der Ausführung der primären Separationssequenz die fluide Probe in die verschiedenen Fraktionen gespalten oder separiert wird, wohingegen die sekundäre Separationssequenzen die separierten Fraktionen in weitere Untersektionen mittels Anwendens anderer, zumindest partiell unterschiedlicher, Separationskriterien aufteilen. Zum Beispiel mag eine Anzahl von sekundären Separationssequenzen, welche sich auf eine primäre Separationssequenz bezieht in einem Bereich zwischen 5 und 3000, insbesondere zwischen 10 und 500, sein.
Im Zusammenhang dieser Anmeldung mag der Begriff „(primäres) Messintervall” insbesondere ein Zeitintervall bezeichnen, welches zum Ausführen der primären Separationssequenz benötigt wird. Solch ein Zeitintervall mag in einem Bereich zwischen 1 min und 5 h, insbesondere zwischen 5 min und 1 h, sein. Es mag sich auf die Zeit beziehen, die zum Ausführen eines Gradientenlaufs auf der ersten Separationseinheit benötigt wird, die als eine Flüssigkeitschromatographiesäule konfiguriert ist. In Übereinstimmung mit der lang andauernden primären Separationssequenz kann mittels eines ersten Separationskriteriums (zum Beispiel die Größe) die Probe in eine Mehrzahl von Fraktionen separiert werden. In den nachfolgenden, zumindest partiell orthogonalen sekundären Separationssequenzen, kann jede Fraktion, die während der primären Separationssequenz separiert wurde, weiter in eine Mehrzahl von Unterfraktionen (insbesondere in Übereinstimmung mit einem anderen Separationskriterium wie chemische Eigenschaft wie beispielsweise Löslichkeit) separiert werden.
Im Zusammenhang dieser Anmeldung bedeutet der Begriff „Verlauf (progress) der primären Separationssequenz” die Zeitperiode zwischen einem Start und dem tatsächlichen Messzeitintervall. Parallel dazu werden etliche zweite Separationssequenzen durchgeführt, welche einen Parameter halten, der von dem Verlauf der primären Separationssequenz abhängt. Deswegen mag während der Ausführung der primären Separationssequenz ein Anpassen der Parameter der sekundären Separationssequenzen durchgeführt werden. Dies mag benötigen oder einfach beinhalten, dass der Verlauf (oder Uhr) der primären Separationseinheit an die zweite Separationseinheit kommuniziert wird, oder umgekehrt.
Im Zusammenhang dieser Anmeldung mag der Begriff „Parameter, gemäß welchem eine der Mehrzahl der Separationssequenzen ausgeführt wird” insbesondere einen oder mehrere quantitative Werte (wie zum Beispiel ein Wert einer Lösungsmittelzusammensetzung, einer Temperatur, die Dauer einer sekundären Separationssequenz) und/oder einen oder mehrere qualitativen Messparametern (wie zum Beispiel einen Betriebsmodus, gemäß welcher eine Separationseinheit betrieben wird) bezeichnen, welche unter der Steuerung der Steuereinheit und/oder basieren auf einer Benutzereingabe über die Dauer des Messzeitintervalls geändert werden kann.
Im Zusammenhang dieser Anmeldung mag der Begriff „gemeinsames Probenseparationsverfahren, das mittels einer gemeinsamen Spezifikation der Probenseparation definiert ist, die ein Set von Parametern involviert” insbesondere einen Arbeitsfluss, einen Algorithmus oder ein Set von Betriebsparametern bezeichnen, welche definieren, wie ein Probenseparationsapparat zu betreiben oder bedienen ist. Folglich mag das gemeinsame Probenseparationsverfahren ein vollständiges Set von Daten beinhalten, welches, wenn es dem Probenseparationsapparat bereitgestellt wird, einen zugehörigen Betrieb dieses Probenseparationsapparats definiert. Zum Beispiel mag das gemeinsame Probenseparationsverfahren definieren (a) eine Prozedur eines Separierens unterschiedlicher Komponenten eines Fluides mittels des Probenseparationsapparats (zum Beispiel ein Rezept wie man eine Flüssigkeitschromatographie, eine Gaschromatographie oder ein Gel-Elektrophorese-Experiment ablaufen lässt) oder (b) eine Prozedur, die eine offizielle Genehmigung benötigt (zum Beispiel eine Genehmigungsprozedur vor der FDA, Food and Drug Administration, in den Vereinigten Staaten), (c) eine Prozedur eines Spülens der Vorrichtung (zum Beispiel einen Algorithmus gemäß welchem eine Spüllösung zum Entfernen von Spuren eines Fluides aus einer vorherigen Untersuchung zugeführt wird, und dadurch ein unerwünschtes Übersprechen oder Verunreinigung unterdrückt wird), (d) eine Auswahl eines Lösungsmittels für den Probenseparationsapparat (zum Beispiel Auswählen mehrerer Bestandteile von solch einem Lösungsmittel, ihre relative Konzentration, etc.), (e) eine Prozedur eines Anlegens eines Konzentrationsgradienten an den Probenseparationsapparat (zum Beispiel, um eine Flüssigkeitschromatographieanalyse mittels einer chromatographischen Säule durchzuführen) und/oder (f) eine Auswahl einer Betriebstemperatur (und/oder anderer physikalischer Parameter wie zum Beispiel Druck) für den Probenseparationsapparat. Der Betriebsmodus mag eine Sequenz von Instruktionen definieren, die zum Betreiben des Probenseparationsapparats an dem Probenseparationsapparat bereitstellbar sind. Solch ein Set von Instruktionen mag zum Ablaufen Lassen der fluiden Vorrichtung in Übereinstimmung mit einem erwünschten Schema ausreichend sein. Insbesondere auf dem Gebiet der zwei-dimensionalen Flüssigkeitschromatographie mag die Probenseparation ein chromatographisches Verfahren sein.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine zwei-dimensionale Separation einer fluiden Probe, das heißt eine Separation einer fluiden Probe basierend auf zwei unterschiedlichen Separationskriterien, in einer parametrisierbaren Art durchgeführt, was die Separation in der zweiten Dimension betrifft. Normalerweise wird ein Gradient als eine Zeittabelle (TTBL) programmiert, in welcher bei spezifischen Zeitpunkten fixierte Werte befohlen werden, nun jedoch in einem einfachen Ansatz, zum Beispiel in dieser TTBL, sogenannten „Schlüssel”-Werten („key”-values) eingegeben werden, für welche bei der gegebenen Ausführungszeit der Verlauf der erste Dimension Separation beobachtet wird, aus welcher diese Schlüsselwerte eingefüllt werden. Das Fortschreiten oder der Gradient dieser Schlüsselwerte mag in einer TTBL gegeben sein. Dies ergibt eine benutzerfreundliche und intuitive Art eines Definierens eines solchen fortschreitenden Ausführungsprotokolls. In anderen Worten wird nicht eine strikte Ausführung von bestimmten primären und sekundären Separationssequenzen benötigt, sondern im Gegensatz dazu wird die zweite Dimension für solch ein zwei-dimensionales Separationssystem, beispielsweise kontinuierlich, mittels Manipulierens eines Parametersets angepasst. Zum Beispiel ist das Ergebnis eines korrespondierenden zwei-dimensionalen Separationsergebnis entlang eines zwei-dimensionalen Koordinatensystems plottbar, wobei ein erstes Separationskriterium (wie zum Beispiel einer Retentionszeit einer ersten Flüssigkeitschromatographieseparation) entlang einer Achse geplottet wird und ein zweites Separationskriterium (zum Beispiel eine Retentionszeit gemäß einer zweiten, unterschiedlichen Flüssigkeitschromatographieseparation) entlang der zweiten Achse geplottet wird. Eine Gleichverteilung der individuellen Peaks bezüglich der individuellen Fraktionen und Unterfraktionen über dieses zwei-dimensionale Gebiet nimmt an, dass zwei Separationskriterien vollständig orthogonal sind, das heißt, dass es keine Korrelation zwischen ihnen gibt. Dies ist jedoch in der Realität nicht immer wahr. Zum Beispiel mag man an ein erstes Separationskriterium basierend auf einer Masse und ein zweites Separationskriterium basierend auf einem Volumen der Teilchen denken. Es ist recht unwahrscheinlich, dass die Teilchen mit einer außergewöhnlich hohen Masse zur gleichen Zeit ein außergewöhnlich kleines Volumen haben. In Anbetracht solcher partiellen Abweichungen von einer vollständigen Orthogonalität zwischen den zwei Separationskriterien ist die Anordnung der Peaks über das zwei-dimensionale Plotgebiet nicht homogen, wodurch der zwei-dimensionale Plot nicht effizient verwendet wird. Ferner wird ein Nutzen der Messzeit in spezifischen Regionen eines zweidimensionalen Plots (bezüglich der Messung) in Gebieten verloren, in welchen nur wenige oder keine Peaks von Interesse gefunden werden können. Exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung adressieren nun dieses Phänomen und erlauben, dass die Parametern der sekundären Separationssequenz angepasst werden, die Ressourcen im Sinne von Messzeit, Probenseparationsapparat und Anzeige der Ergebnisse davon effizienter zu verwenden. Für ein effizienteres und für einen Benutzer flexibleres Erbringen der zwei-dimensionalen Separationsprozedur hat sich der hierarchische Ansatz eines Definierens des Ablaufs der sekundären Separationssequenzen im Sinne des Verlaufs der primären Separationssequenz als geeignet herausgestellt.
Mittels Konfigurierens des Probenseparationssystems derart, dass die sekundären Separationssequenzen einen Teil eines gemeinsamen Probenseparationsverfahrens bilden, welches mittels einer gemeinsamen Spezifikation der Probenseparation definiert ist, welche ein Set von Parametern (zum Beispiel ein Datenset, das in einer Datei gespeichert ist) involviert, mag es sichergestellt sein, dass das Separationsverfahren über die Ausführung der Probenseparation oder während des Messzeitintervalls immer das gleiche bleibt, das heißt es nicht geändert wird. Ein Fachmann wird verstehen, dass eine Verfahrensänderung eine signifikante Menge von Zeit (zum Beispiel zumindest 10 Sekunden) benötigt, so dass ein Ändern eines Verfahrens zum Anpassen eines Parameters über einen Verlauf der ersten Separationssequenz eine signifikante Verzögerung involvieren würde und sogar die Probenseparation stören mag oder die Separationsperformanz (seperation performance) verschlechtern mag. Im Gegensatz dazu definiert ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zumindest alle sekundären Separationssequenzen im Sinne eines einzelnen gemeinsamen Separationsverfahrens, das gleichzeitig ein Anpassen der Parameter der sekundären Separationssequenzen über den Verlauf der ersten Separationssequenz erlaubt.
Insbesondere kann solch ein Ausführungsbeispiel als ein Einstell-Art-Parameter (tune-typ parameter) Anpassungskonzept bezeichnet werden. Während in den obigen Beispielen bezüglich der Schlüsselwerte, die Systeme mehr wie eine Nachschlagtabelle (look-up-table) arbeiten, hat das Konzept der Einstell-Art-Parameter mehr einen selbst-aufrechterhaltenen Charakter. Zum Beispiel mag solch ein Konzept eine Entwicklung eines Parameters mittels einer Regel wie zum Beispiel „Beginne bei 5, steigern um 2% bis 8 erreicht ist” definieren. Auch mag hier eine komplexe mathematische Funktion definiert werden, welche sogar Daten oder Ergebnisse aus vorherigen Separationsexperimenten oder Expertenregeln berücksichtigen mag. Es ist zum Beispiel möglich, einen Aufklärungslauf durchzuführen, wobei eine vorliegende Peakverteilung zum Verbessern oder zum Optimieren der Verwendung eines zwei-dimensionalen Anzeigengebiets verwendet wird. Es ist auch möglich, Formen wie zum Beispiel Gradienten in der zweiten Dimension mittels Verwendens von Platzhaltern zu programmieren, welche über den Verlauf, die Laufzeit oder das Messzeitintervall der ersten Dimension unterschiedliche Werte annehmen mögen. Folglich können selektive Adaptionen oder Anpassungen von vielen sekundären Separationssequenzen mittels eines nur sehr limitierten Sets von Unterstützungspunkten (oder Abtastpunkten) oder sogar mittels einer Relation oder Funktion ermöglicht werden.
Im Folgenden werden weitere exemplarische Ausführungsbeispiele der Steuervorrichtung erklärt. Diese Ausführungsbeispiele lassen sich jedoch auch auf das Probenseparationssystem, den Prozess und das Softwareprogramm oder Softwareprodukt anwenden.
In einem Ausführungsbeispiel weist die gemeinsame Spezifikation des gemeinsamen Probenseparationsverfahrens eine parametrisierte Formrelation, die für zumindest zwei der, insbesondere für alle der, sekundären Separationssequenzen gemeinsam definiert ist, und eine Entwicklungsinstruktion auf, die über einen Verlauf der ersten Separationssequenz die Parameter der Formrelation für die zumindest zwei, insbesondere für alle, der sekundären Separationssequenzen definiert. Der Begriff „parametrisierte Formrelation” (oder Einhüllende) mag insbesondere eine Relation zwischen experimentellen Variablen (wie zum Beispiel Messzeit und Lösungsmittelzusammensetzung) bezeichnen, die einen Prozessfluss für die Gruppe der zwei oder allen sekundären Separationssequenzen definiert. Zum Beispiel, im Sinne eines chromatographischen Gradientenlaufs, mag jede sekundäre Separationssequenz mittels der allgemeinen Form einer langsam ansteigenden Flanke gefolgt von einer schnell fallenden Flanke definiert werden, unter Umständen mit konstanten Sektionen dazwischen. Ein oder mehr Parameter mögen solch eine allgemeine Formrelation für unterschiedliche sekundäre Separationssequenzen unterschiedlich individualisieren. In anderen Worten mag die allgemeine Formrelation die gleiche für die Gruppe von zwei oder allen sekundären Separationssequenzen sein, wohingegen ihre Parameter unterschiedlich für unterschiedliche sekundäre Separationssequenzen sein mögen, wodurch diese für eine individuelle sekundäre Separationssequenz individualisiert oder angepasst werden. In einem Ausführungsbeispiel mag die Formrelation eine Formfunktion sein. Zumindest ein Teil der Parameter der Formrelation mag zumindest Teil des Parameters oder der Parameter sein, welcher bzw. welche über den Verlauf der primären Separationssequenz angepasst wird oder werden.
In einem Ausführungsbeispiel weist die Entwicklungsinstruktion eine Entwicklungsrelation auf, die die Entwicklung der Parameter definiert, das heißt eine abstrakte Relation zwischen Parameterwerten und einer Zahl einer sekundären Separationssequenz in einer chronologischen Ordnung definiert. Der Begriff „Entwicklungsrelation” mag insbesondere eine (mathematische) Relation, insbesondere eine (mathematische) Funktion, bezeichnen, die die Entwicklung der Parameter für jede sekundäre Separationssequenz im Sinne einer Relation oder einer Regel definiert. Zum Beispiel mag die Entwicklungsrelation eine polynomische Funktion oder eine trigonometrische Funktion sein. Zum Anpassen der Entwicklung eines bestimmten Parameters über eine Anzahl von, zum Beispiel 50, sekundären Separationssequenzen mag es ausreichend für einen Benutzer sein, die Entwicklungsinstruktion in abstrakten Begriffen zu definieren, ohne die Notwendigkeit eine große Anzahl von Parameterwerten für jede sekundäre Separationssequenz getrennt einzutippen (wie es zum Beispiel notwendig wäre, falls jede der sekundären Separationssequenzen als ein separates Separationsverfahren konfiguriert werden würde). Dies macht die Aufgabe des Anpassens der Parameter oder sogar des Wiederanpassens der Parameter von existierenden Verfahren für einen Benutzer praktikabel. In einem Ausführungsbeispiel mag die Entwicklungsinstruktion eine probenspezifische Form und Entwicklung aufweisen, die basierend auf Daten aus einer vorherigen analytischen Separation berechnet ist. Folglich mag das Wissen von historischen Experimenten auch als eine Basis zum Bestimmen der Entwicklungscharakteristik verwendet werden.
Zusätzlich oder alternativ weist die Entwicklungsinstruktion ein Set von spezifischen Parameterwerten auf, wobei jeder zu einer spezifischen sekundären Separationssequenz in einer chronologischen Ordnung zugeordnet ist, was in einer Entwicklungsdatenbank gespeichert ist. Eine Entwicklungsdatenbank (wie zum Beispiel eine Nachschlagtabelle) mag die Parameter für jede sekundäre Separationssequenz mittels spezifischer Parameterwerte definieren. Folglich mag mittels des Konzepts eines Deponierens der Parameter in einer maschinenlesbaren Art eine Benutzerführung signifikant verbessert werden, ohne die Notwendigkeit für einen Benutzer individuelle Parameter für jede der, zum Beispiel 50, sekundären Separationssequenzen manuell einzugeben. Demzufolge mag das Konzept der Entwicklungsinstruktionen die Adaption der sekundären Separationssequenz über das Messzeitintervall kontrollierbar machen.
In einem Ausführungsbeispiel bildet die primäre Separationssequenz einen Teil des gleichen gemeinsamen Probenseparationsverfahrens wie die sekundären Separationssequenzen. Somit mag die gesamte zwei-dimensionale Separation im Sinne eines einzigen gemeinsamen Separationsverfahrens, das heißt ein gemeinsames Set von Instruktionen und Parametern, durchgeführt werden, was eine Parametrisierung praktikabel und das Handling schnell macht. Für ein Ausführungsbeispiel aus der Flüssigkeitschromatographie bedeutet dies, dass sowohl die primären als auch die sekundären Separationssequenzen im Sinne eines gemeinsamen chromatographischen Verfahrens definiert werden mögen, welches die zwei-dimensionale Flüssigkeitschromatographieseparation als ein Ganzes oder in einer integrierten Architektur definiert.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Steuervorrichtung zum Anpassen des zumindest einen Parameters derart konfiguriert, dass die Gradientenläufe, als die Mehrzahl der sekundären Separationssequenzen, einen Drift durchführen, insbesondere einen kontinuierlichen Drift, während ein anderer Gradientenlauf als die primäre Separationssequenz ausgeführt wird. In solch einem Ausführungsbeispiel werden eine Anzahl von Gradientenkurven als die sekundären Separationssequenzen durchgeführt. Solch ein Gradient (als ein Beispiel für eine Formfunktion) mag bei einem Grundwert (als ein Beispiel für einen anpassbaren Parameter der Formfunktion) starten, mag sich mit einer bestimmten Lösungsmittelzusammensetzung hinauf bis zu einem finalen Wert (als ein Beispiel für einen anpassbaren Parameter der Formfunktion) entlang einer zum Beispiel linearen Kurve fortsetzen, mag für eine Weile konstant bleiben (als ein Beispiel für einen anpassbaren Parameter der Formfunktion) und mag dann wieder herunter zu dem anfänglichen Grundwert der Lösungsmittelzusammensetzung zurückgehen. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel mag nun eine Anzahl von sekundären Separationssequenzen korrespondierend gestaltete Zeitabhängigkeiten der Lösungsmittelzusammensetzung verwenden, welche jedoch relativ zueinander entlang einer vertikalen Achse verschoben sein mögen, die die Lösungsmittelzusammensetzung definiert. Demzufolge mag in einem Plotdiagramm der Fokus der Messzeit auf Plotsektionen gesetzt sein, in welchen viele oder besonders interessante Spezies erwartet werden. Dies erlaubt die Ressourcen im Sinne der Messzeit, der Software und der Hardware effizienter einzusetzen.
In einem Ausführungsbeispiel bezieht sich zumindest eines von der primären Separationssequenz und der Mehrzahl von sekundären Separationssequenzen auf einen chromatographischen Gradientenlauf. In solch einem Ausführungsbeispiel sind beide Separationseinheiten chromatographische Separationssäulen, die mit Perlen zum Fangen und selektiven Freilassen individueller Fraktionen der fluiden Probe gefüllt sind. Die zwei Säulen mögen sich zum Beispiel im Hinblick auf ihre chemische Wechselwirkung mit der fluiden Probe, der Teilchengröße, der Porosität, der Temperatur oder irgendeiner anderen separationsbezogenen Eigenschaft unterscheiden. Jedoch mögen in anderen Ausführungsbeispielen andere Arten von Separationstechniken kombiniert werden, zum Beispiel Chromatographie mit Elektrophorese, Massenspektroskopie, etc.
In einem Ausführungsbeispiel ist zumindest eine der Mehrzahl der sekundären Separationssequenzen parametrisiert, wobei zumindest ein Teil von korrespondierenden Parameter über den Verlauf der primären Separationssequenz in Übereinstimmung mit einer vordefinierten Verlaufsregel angepasst ist. Solch eine Verlaufsregel mag eine abstrakte Regel (wie zum Beispiel eine Relation, eine Funktion, eine iterative Regel oder ein Entscheidungskriterium) sein, in Übereinstimmung mit welcher sich ein Wert des Parametes mit der fortlaufenden primären Separationssequenz entwickelt, welche sich über die Zeit fortsetzt. Somit können insbesondere die Parameter angepasst werden, die die individuelle sekundäre Separationssequenz andeuten. Jedoch kann zusätzlich oder alternativ auch unter Steuerung eines Benutzers und/oder Steuereinheit ein Anpassen der primären Separationssequenz durchgeführt werden.
In einem Ausführungsbeispiel beziehen sich zumindest zwei, insbesondere jede, der Mehrzahl der sekundären Separationssequenzen auf eine parametrisierte Formrelation, die als eine Gradientenkurve definiert ist, die von einem ersten lokalen Extremwert (als ein Referenzpunkt, wie zum Beispiel ein lokales Minimum oder Grundwert oder ein lokales Maximum oder oberer Wert) startet, nachfolgend zu einem zweiten lokalen Extremwert (als ein anderer Referenzpunkt, wie zum Beispiel ein lokales Maximum oder oberer Wert oder ein lokales Minimum oder Grundwert) steigt oder fällt und dann zu einem nächsten ersten lokalen Extremwert (lokales Minimum oder lokales Maximum) fällt oder steigt, wobei zumindest ein Teil der korrespondierenden Parameter der parametrisierten Gradientenkurven über den Verlauf der primären Separationssequenz angepasst wird. Spezieller beziehen sich zumindest zwei, insbesondere jede, der Mehrzahl der sekundären Separationssequenzen auf eine parametrisierte Formrelation, die als eine Gradientenkurve definiert ist, die von einem Grundpunkt startet, nachfolgend auf einen oberen Punkt steigt und dann zu einem nächsten Grundpunkt fällt, wobei zumindest ein Teil der korrespondierenden Parameter der parametrisierten Gradientenkurven über den Verlauf der primären Separationssequenz angepasst wird. Folglich mag die voranstehend genannte Formrelation einen chromatographischen Gradientenlauf in abstrakten Begriffen definieren. In solch einem Ausführungsbeispiel mögen die Parameter die Lösungsmittelzusammensetzungen bei dem Grundpunkt, die Lösungsmittelzusammensetzung des oberen Punktes, die Steigung des Gradienten, das Zeitintervall für ein Fortschreiten von dem unteren Punkt zu dem oberen Punkt, etc. sein. Zum Beispiel mag die Lösungsmittelzusammensetzung des Grundpunktes über den primären Separationsverlauf für jede andere sekundäre Separationssequenz in Übereinstimmung mit einer kontinuierlich steigenden Funktion angepasst werden. In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, dass sich zumindest zwei, insbesondere jede, der Mehrzahl der sekundären Separationssequenzen auf eine parametrisierte Formrelation bezieht, die als eine Gradientenkurve definiert ist, die von einem oberen Punkt startet, nachfolgend zu einem Grundpunkt fällt und dann zu einem nächsten oberen Punkt steigt, wobei über den Verlauf der primären Separationssequenz zumindest ein Teil der korrespondierenden Parameter der parametrisierten Gradientenkurven angepasst wird. Solch ein Ausführungsbeispiel mag sich auf ein Szenario beziehen, in welchem der Gradient in der entgegengesetzten Richtung im Vergleich zu dem vorherigen Ausführungsbeispiel, zum Beispiel von 95% zu 40% (zum Beispiel in dem Fall einer hydrophilen Wechselwirkungsflüssigkeitschromatographie, HILIC) läuft. In einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel brauchen die Referenzpunkte der sekundären Separationssequenzen nicht lokale Extremwerte (das heißt lokale Minima oder Maxima) sein, sondern können auch sich auf eine Position in der Sequenz beziehen, bei welcher ein Knick (kink) (das heißt eine Position, bei welcher die erste Ableitung der Gradientenkurve nicht kontinuierlich ist) etc. in der Gradientenkurve auftritt. Vor und nach solch einem Knick mag das Vorzeichen der ersten Ableitung der Gradientenkurve das gleiche sein, wobei das Vorzeichen der ersten Ableitung der Gradientenkurve sich bei einem lokalen Extremwert verändert.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Steuervorrichtung so konfiguriert, dass die ersten lokalen Extremwerte (Grundpunkte und/oder obere Punkte) angepasst sind, um zwischen unterschiedlichen der Mehrzahl der sekundären Separationssequenzen zu unterscheiden, insbesondere um sich kontinuierlich entlang einer Abfolge der Mehrzahl der sekundären Separationssequenzen zu vergrößern (oder alternativ kontinuierlich zu verkleinern). In anderen Worten, je später eine bestimmte sekundäre Separationssequenz innerhalb des primären Messintervalls ist, desto höher wird der Grundpunkt sein, bei welchem die sekundäre Separationssequenz für den nächsten Gradientenlauf in der zweiten Dimension startet.
In einem Ausführungsbeispiel bezieht sich die primäre Separationssequenz auf eine parametrisierte Formrelation, die als eine Gradientenkurve definiert ist, die von einem ersten lokalen Extremwert startet, nachfolgend auf einen zweiten lokalen Extremwert steigt oder fällt, und dann auf dem ersten lokalen Extremwert fällt oder steigt. Spezieller bezieht sich die primäre Separationssequenz auf eine parametrisierte Gradientenkurve, die von einem Grundwert startet, nachfolgend auf einen oberen Punkt steigt und dann auf den Grundpunkt fällt oder umgekehrt. Folglich mögen nicht nur die sekundären Separationssequenzen parametrisiert sein, sondern auch die erste Separationssequenz mag mittels einem oder mehreren Parametern definiert sein, welche auch angepasst werden können. Dadurch kann die Flexibilität des Systems weiter vergrößert werden.
In einem Ausführungsbeispiel weist die Steuervorrichtung eine Bestimmungseinheit auf, die zum Bestimmen eines zwei-dimensionalen Plots, der die Separation der fluiden Proben in die Mehrzahl der Fraktionen entlang einer ersten Dimension repräsentiert und zum Repräsentieren der Separation der separierten Mehrzahl der Fraktionen in die Mehrzahl der Unterfraktionen entlang der zweiten Dimension konfiguriert ist. In solch einem Ausführungsbeispiel mag der zwei-dimensionale Plot auf einer Anzeigevorrichtung (wie zum Beispiel einem Monitor) angezeigt werden, um einem Benutzer zu erlauben, das Ergebnis der fluiden Probenseparation visuell wahrzunehmen. Die zwei Dimensionen oder Achsen mögen senkrecht sein, so dass die Separation in Übereinstimmung mit der ersten Separationseinheit ist und demzufolge mag das erste Separationskriterium zum Beispiel entlang einer Abszisse geplottet werden, wohingegen die Separation mittels einer zweiten Separationseinheit entlang einer Ordinate geplottet werden mag, oder umgekehrt. Jeder Fraktion oder Unterfraktion mag dann in diesem zweidimensionalen Koordinatensystem als ein bestimmter Peak oder Fleck sichtbar sein.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Steuervorrichtung zum Anpassen des zumindest einen Parameters in Übereinstimmung mit einer Regel oder einem Optimierungsalgorithmus konfiguriert, um ein Grad der Homogenität, gemäß welcher die Unterfraktionen über das zwei-dimensionale Gebiet des zwei-dimensionalen Plots verteilt sind, zu vergrößern. Das Anpassen des einen oder der mehreren Parameter mag daher so durchgeführt werden, dass das zur Verfügung stehenden zwei-dimensionalen Anzeigengebiet der Plots besser verwendet wird. Mittels Überspringens oder schnellen Scannens über Regionen des Anzeigegebiets, in welchen keine Peaks, keine interessanten Peaks oder nur eine sehr kleine Dichte von Peaks erwartet oder vorhergesagt wird, mögen Messungsressourcen effizienter verwendet werden.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Steuervorrichtung zum Anpassen des zumindest einen Parameters derart konfiguriert, um die Unterfraktionen gleichmäßig über das zwei-dimensionale Gebiet des zweidimensionalen Plots zu verteilen. Solch eine gleichmäßige Verteilung der Peaks über ein zwei-dimensionales Anzeigegebiet mag auf einen ersten Blick manipulierend klingen. Daher mag, um einem Benutzer anzuzeigen, dass als ein Ergebnis der Anpassung der Parameter ein Re-Skalieren der Achsen durchgeführt worden ist, eine korrespondierende Funktion, gemäß welcher die Repräsentation entlang einer der zwei Achsen von einer linearen Repräsentation abweicht, entlang der Achse mittels Markierungen oder mit einem Balken angedeutet werden, die bzw. der solch eine Dichte des Anzeigens mittels eines Farbcodes andeutet.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Steuervorrichtung zum Bestimmen von Information konfiguriert, die bezeichnend für zumindest eine Region mit einer niedrigen Dichte von Peaks ist, die sich auf Unterfraktionen über dem zwei-dimensionalen Gebiet des zwei-dimensionalen Plots beziehen, und ist zum Anpassen des zumindest einen Parameters konfiguriert, so dass die Dichte der Peaks in der zumindest einen Region mit niedriger Dichte des zwei-dimensionalen Plots als ein Ergebnis des Anpassens vergrößert wird (mag zumindest in einer Region mit einer hohen Dichte verringert werden). Mittels Ergreifens dieser Maßnahme mögen unzureichend verwendete Anzeigengebietsressourcen detektiert werden, und die Separationssequenz mag derart angepasst werden, um solche Regionen des Anzeigens effizienter zu nutzen.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Steuervorrichtung zum Anpassen des zumindest einen Parameters in Übereinstimmung mit einer Benutzereingabe konfiguriert. Folglich ist es auch möglich, die sekundären Separationssequenzen in Übereinstimmung mit Benutzervorgaben oder Benutzerauswahl durchzuführen, zum Beispiel in einem Szenario, in welchem ein Benutzer nur an Information bezüglich eines bestimmten Anteils der Fraktionen oder Unterfraktionen interessiert ist und nicht an anderen Fraktionen oder Unterfraktionen interessiert ist. Dann mag die Messung auf solch interessierende Flecke fokussiert sein, welche dann exakter oder schneller detektiert werden mögen. Darüber hinaus mag auch die Anzeigecharakteristik der individuellen Peaks durch einen Benutzer mittels korrespondierenden Anpassens von Parametern angepasst werden, wie zum Beispiel die Steigung einer Gradientenkurve, die Zeit, die für eine sekundäre Separationssequenz verbracht wird, spezifische Lösungsmittelzusammensetzungen, etc.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Steuervorrichtung konfiguriert, während eines chromatographischen Laufs eine Lösungsmittelzusammensetzung anzupassen als der zumindest eine Parameter. Zum Beispiel mag solch ein Lösungsmittel eine Mischung aus Wasser und Acetonitril (ACN) sein. Die Lösungsmittelzusammensetzung ist dann das Verhältnis zwischen zwei (oder mehreren von) solcher Lösungsmittel, zum Beispiel ein Verhältnis zwischen Wasser und ACN. Die Charakteristiken gemäß welchen solch ein Verhältnis und demzufolge die Lösungsmittelzusammensetzung sich über die Zeit verändert, mag parametrisiert und über den Verlauf der primären Separationssequenz angepasst sein.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Steuervorrichtung konfiguriert, während eines chromatographischen Laufs eine Zeit zu Volumen Charakteristik, insbesondere einer Flussrate, anzupassen als der zumindest eine Parameter konfiguriert. Zum Beispiel mag die Zeit den Verlauf des Messzeitintervalls bezeichnen. Das Volumen oder der volumenbezogene Parameter mag jedes Fluidvolumen, zum Beispiel einer mobilen Phase und/oder der fluiden Probe, sein. Mittels Anpassens der Beziehung zwischen Zeit und Volumen mag die Flussrate angepasst werden.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Steuervorrichtung zum Anpassen einer Temperatur der ersten Separationseinheit und/oder der zweiten Separationseinheit als der zumindest eine Parameter konfiguriert. Somit können auch externe Parameter wie zum Beispiel Temperatur oder sogar Druck für die Separationseinheiten angepasst werden, um die Separationskriterien zu modifizieren, die mittels der zwei zumindest partiell orthogonalen Separationsprozeduren angelegt werden.
Im Folgenden werden weitere exemplarische Ausführungsbeispiele des Probenseparationssystems erklärt werden. Jedoch betreffen diese Ausführungsbeispiele auch die Steuervorrichtung, den Prozess und das Softwareprogramm oder Softwareprodukt.
In einem Ausführungsbeispiel sind die erste Separationseinheit und die zweite Separationseinheit konfiguriert, um die jeweilige Probenseparation in Übereinstimmung mit unterschiedlichen Separationskriterien, insbesondere in Übereinstimmung mit zumindest partiell, aber nicht vollständig orthogonalen Separationskriterien, auszuführen. In diesem Zusammenhang mag der Begriff „orthogonal” insbesondere das konventionelle, aber nicht sehr exakte, Verständnis bezeichnen, dass zwei unterschiedliche Separationskriterien in einem zwei-dimensionalen Flüssigkeitschromatographiesystem vollständig entkoppelt sind. Dies ist in der Praxis nicht der Fall, da zum Beispiel eine Separation hinsichtlich Masse und eine Separation hinsichtlich Volumen der Teilchen, wie zum Beispiel Moleküle, nicht vollständig unabhängig sind. Exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung machen Nutzen von dieser Erkenntnis und schlagen vor, die Parameter unter Berücksichtigung der Fakten anzupassen, dass die Separationskriterien der zwei Separationseinheiten nicht vollständig unabhängig voneinander sind. Dies hat einen Einfluss auf die Regionen in einem zwei-dimensionalen Chromatogramm, in welchem die Wahrscheinlichkeit eine hohe Dichte von Fraktionen abzuleiten höher ist als in anderen Regionen. Dies kann mittels der Anpassung der Parameter adressiert werden.
In einem Ausführungsbeispiel sind die erste Separationseinheit und die zweite Separationseinheit so konfiguriert, um die jeweilige Probenseparation auf identischen Separationsmedien, aber mit unterschiedlichen Betriebsbedingungen auszuführen. Solche Betriebssbedingungen mögen unterschiedliche Lösungsmittel, unterschiedliche Steilheit der Elutionsgradienten, unterschiedliche Säulentemperaturen, unterschiedliche Flüsse und/oder unterschiedliche Drücke sein, so dass die Separationskriterien partiell, aber nicht vollständig orthogonal sind. Jedoch mögen sich nicht oder nicht nur die Separationseinheiten auf eine nicht-vollständig orthogonale Separation beziehen, sondern zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass die partielle Orthogonalität mittels Verwendens einer ähnlichen oder sogar der gleichen Separationstechnik, aber mittels derartigen Anpassens der Apparateeigenschaften, erreicht wird, dass eine partielle Orthogonalität erhalten wird. Zum Beispiel ist es möglich, die gleiche Separationssäule doppelt zu verwenden, sie aber bei unterschiedlichen Temperaturen und/oder mit unterschiedlichen Lösungsmitteln oder Lösungsmittelzusammensetzungen zu betreiben.
In einem Ausführungsbeispiel sind die erste Separationseinheit und die zweite Separationseinheit konfiguriert, um die jeweilige Probenseparation auf identischen Separationsmedien, aber mit unterschiedlichen Betriebsbedingungen, insbesondere zumindest eine aus der Gruppe bestehend aus unterschiedlichen Lösungsmitteln, unterschiedliche Steilheit der Eluationsgradienten, unterschiedlichen Säulentemperaturen, unterschiedlichen Flüsse und unterschiedliche Drücke auszuführen, so dass die Separationskriterien partiell, aber nicht vollständig orthogonal sind. Jedoch mögen sich nicht oder nicht nur die Separationseinheiten auf eine nicht-vollständig orthogonale Separation beziehen, sondern zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass die partielle Orthogonalität mittels Verwendens einer ähnlichen oder sogar der gleichen Separationstechnik, aber mittels derartigen Anpassens der Apparateeigenschaften, erreicht wird, dass eine partielle Orthogonalität erhalten wird. Zum Beispiel ist es möglich, die gleiche Separationssäule doppelt zu verwenden, sie aber bei unterschiedlichen Temperaturen und/oder mit unterschiedlichen Lösungsmitteln oder Lösungsmittelzusammensetzungen zu betreiben.
In einem Ausführungsbeispiel ist zumindest eine der ersten Separationseinheit und der zweiten Separationseinheit zum Durchführen einer Separation in Übereinstimmung mit einem aus der Gruppe bestehend aus Flüssigkeitschromatographie, superkritisches-Fluid (supercritical-fluid) Chromatographie, kapillare Elektrochromatographie, Elektrophorese und Gaschromatographie konfiguriert. Jedoch mögen auch andere Separationstechniken angewendet werden.
In einem Ausführungsbeispiel ist der Probenseparationsapparat als ein zwei-dimensionaler Flüssigchromatographie-Probenseparationsapparat konfiguriert. Es ist möglich, einen sogenannten heart-cutting Ansatz anzuwenden. In solche einem Betriebsmodus wird die zweite Dimension (welche die sekundäre Separationssequenzen betrifft) nur speziell und individuell für spezifische Regionen durchgeführt, zum Beispiel da die Separation entlang der ersten Achse gezeigt hat, dass es erstrebenswert sein mag, die Unterfraktionen einer korrespondierenden Fraktion weiter zu separieren. Jede der identifizierten Fraktionen mag mittels einer unterschiedlichen zweite Dimension Betriebsbedingung oder Sequenz separiert werden.
Die erste und/oder zweite Separationseinheit mag mit einem Separationsmaterial gefüllt sein. Solch ein Separationsmaterial, welches auch als eine stationäre Phase bezeichnet werden mag, mag jedes Material sein, welches einen anpassbaren Grad von Wechselwirkung mit einer Probe erlaubt, um zum Separieren unterschiedlicher Komponenten von solch einer Probe geeignet zu sein. Das Separationsmaterial mag ein Flüssigkeitschromatographiesäulen Füllmaterial (filling material) oder Schichtmaterial (packing material) sein, welches zumindest eines aus der Gruppe bestehend aus Polystyrene, Zeolite, Polyvinylalkohol, Polytetrafluorethylen, Glas, polymerisches Pulver, Siliziumdioxid und Silicagel oder irgendeines der obigen mit einer chemisch modifizierten (beschichtet, gekapselt, etc.) Oberfläche aufweist. Jedoch kann jedes Schichtmaterial verwendet werden, welches Materialeigenschaften hat, die es erlauben, ein Analyt, das durch dieses Material hindurchpassiert, in unterschiedliche Komponenten zu separieren, zum Beispiel aufgrund von unterschiedlichen Arten von Wechselwirkungen oder Affinitäten zwischen dem Schichtmaterial und Fraktionen des Analyts.
Zumindest ein Teil der ersten und/oder zweiten Separationseinheit mag mit einem fluiden Separationsmaterial gefüllt sein, wobei das fluide Separationsmaterial Perlen (beads) aufweisen mag, die eine Größe in einem Bereich von im Wesentlichen 0,1 μm bis im Wesentlichen 50 μm haben. Folglich mögen diese Perlen kleine Teilchen sein, welche in die Separationssektion der mikrofluiden Vorrichtung gefüllt sind. Die Perlen mögen Poren haben, die eine Größe im Bereich von in einem Wesentlichen 0,01 μm bis im Wesentlichen 0,2 μm haben. Die fluide Probe mag durch die Poren hindurch geführt werden, wobei eine Wechselwirkung zwischen der fluiden Probe und der Oberfläche der Poren stattfinden mag.
Der Probenseparationsapparat mag als ein fluides Separationssystem zum Separieren von Komponenten der Probe konfiguriert sein. Wenn eine eine fluide Probe beinhaltende mobile Phase durch die fluide Vorrichtung hindurchgeht, zum Beispiel mittels Anlegens eines hohen Drucks, mag die Wechselwirkung zwischen einer Füllung der Säule und der fluiden Probe ein Separieren unterschiedlicher Komponenten der Probe erlauben, wie es in einer Flüssigkeitschromatographie-Vorrichtung durchgeführt wird.
Jedoch mag der Probenseparationsapparat auch als ein fluides Reinigungssystem (purification system) zum Reinigen der fluiden Probe konfiguriert sein. Mittels räumlichen Separierens unterschiedlicher Fraktionen der fluiden Probe, mag eine Multi-Komponentenprobe gereinigt werden, zum Beispiel eine Proteinlösung. Wenn eine Proteinlösung in einem biochemischen Labor präpariert worden ist, mag sie dennoch eine Mehrzahl von Komponenten aufweisen. Falls, zum Beispiel, nur ein einzelnes Protein dieser Multi-Komponentenflüssigkeit von Interesse ist, mag die Probe gezwungen werden, durch die Säule zu gehen. Aufgrund der unterschiedlichen Wechselwirkung der unterschiedlichen Proteinfraktionen mit der Füllung der Säule (zum Beispiel mittels einer Gel-Elektrophorese-Vorrichtung oder einer Flüssigkeitschromatographie-Vorrichtung), mögen die unterschiedlichen Proben auseinandergehalten werden, und eine Probe oder Band eines Materials mag als eine gereinigte Probe selektiv isoliert werden.
Der Probenseparationsapparat mag in unterschiedlichen technischen Umgebungen implementiert sein, wie eine Sensorvorrichtung, eine Testvorrichtung, eine Vorrichtung für chemische, biologische und/oder pharmazeutische Analyse, eine kapillare Elektrophorese-Vorrichtung, eine kapillare Elektrochromatographie-Vorrichtung, eine Flüssigkeitschromatographie-Vorrichtung, eine Gaschromatographie-Vorrichtung, eine elektronische Messvorrichtung oder eine Massenspektroskopie-Vorrichtung. Insbesondere mag die fluide Vorrichtung eine Hochleistung-Flüssigkeitschromatographie-Vorrichtung (HPLC) sein, mittels welcher unterschiedliche Fraktionen eines Analyts separiert, untersucht und/oder analysiert werden mögen.
Das Probenseparationseinheitselement mag eine chromatographische Säule zum Separieren von Komponenten der fluiden Probe sein. Daher mögen exemplarischen Ausführungsbeispiele insbesondere in dem Kontext eines Flüssigkeitschromatographieapparats implementiert sein.
Der Probenseparationsapparat mag konfiguriert sein, die mobile Phase mit einem hohen Druck, insbesondere von zumindest 600 bar, insbesondere von zumindest 1200 bar, durch das System hindurchzuleiten.
Der Probenseparationsapparat mag als eine mikrofluide Vorrichtung konfiguriert sein. Der Begriff ”mikrofluide Vorrichtung” mag insbesondere eine fluide Vorrichtung, wie hierin beschrieben, bezeichnen, welche es erlaubt, ein Fluid durch Mikrokanäle hindurch zu befördern, die eine Dimension in der Größenordnung von geringer als 500 μm, insbesondere geringer als 200 μm, insbesondere geringer als 100 μm oder geringer als 50 μm oder weniger haben. Der Probenseparationsapparat mag auch als eine nanofluide Vorrichtung konfiguriert sein. Der Begriff „nanofluide Vorrichtung” mag insbesondere eine fluide Vorrichtung wie hierin beschrieben bezeichnen, welche es erlaubt, ein Fluid durch Nanokanäle hindurch zu befördern, die noch kleinere Dimensionen als die Mikrokanäle haben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Andere Aufgaben und viele der dazugehörigen Vorteile der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden mittels Bezug auf die folgende detailliertere Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen sofort geschätzt und besser verstanden. Merkmale, die im Wesentlichen oder funktionell gleich oder ähnlich sind, werden mittels der gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
1 illustriert ein zwei-dimensionales Flüssigkeitschromatographiesystem gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel.
2 illustriert einen Probenseparationsapparat für eine zweidimensionale Flüssigkeitschromatographie, der eine Steuervorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung hat.
3 zeigt ein Diagramm, welches getrennte Fraktionen und Unterfraktionen einer fluiden Probe angibt, wie sie aus einer zwei-dimensionale Flüssigkeitschromatographie erhalten werden.
4 zeigt ein Diagramm, welches eine primäre Separationssequenz andeutet, wie sie mittels einer ersten Flüssigkeitschromatographiesäule in einem zwei-dimensionalen Flüssigkeitschromatographieapparat durchgeführt wird, wie zum Beispiel der eine, der in der 2 gezeigt wird.
5 zeigt ein Diagramm, welches eine Mehrzahl von sekundären Separationssequenzen illustriert, wie sie durchgeführt werden, wenn während der Flüssigkeitschromatographieanalyse betreffend die 4 eine zweite Chromatographiesäule betrieben wird.
6 zeigt ein anderes Diagramm, welches einen alternativen Betrieb der zweiten Separationssäule mit anderen Parametern als in der 5 zeigt.
7 zeigt ein anderes Beispiel einer primären Separationssequenz, wie sie mittels einer vorgeschalteten Chromatographiesäule eines zweidimensionalen Flüssigkeitschromatographieapparats durchgeführt wird.
8 zeigt eine korrespondierende Sequenz von sekundären Separationssequenzen, welche die primäre Separationssequenz aus 7 betreffen und zeigt verschiedene Parameter, die modifizierbar sind, um die sekundären Separationssequenzen über den Verlauf der primären Separationssequenz gemäß 7 anzupassen.
9 zeigt multiple sekundäre Separationssequenzen, die überlagert sind, um anzuzeigen, wie ein Parameter kontinuierlich über die verschiedenen sekundären Separationssequenzen geändert werden kann.
10 zeigt ein Diagramm ähnlich dem Diagramm aus 3, in welchem der Einfluss der Modifikation der Parameter der sekundären Separationssequenz auf die Position der Peaks und die Verwaltung des zur Verfügung stehenden Anzeigegebiets geplottet ist.
11 zeigt ein Diagramm, welches eine primäre Separationssequenz und mehrere, zugeordnete sekundäre Separationssequenzen eines gemeinsamen zwei-dimensionalen Chromatographieverfahrens gemäß eines exemplarischen Ausführungsbeispiels der Erfindung plottet.
12 zeigt ein Diagramm, welches eine Formfunktion für die mehreren sekundären Separationssequenzen gemäß 11 illustriert.
13 zeigt ein Diagramm, welches eine Entwicklungsfunktion illustriert, die eine Entwicklung der Parameter der Formfunktion für die mehreren sekundären Separationssequenzen gemäß 11 und 12 definiert.
Die Illustration in den Zeichnungen ist schematisch.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In einem Ausführungsbeispiel einer zwei-dimensionalen Separationstechnik wird ein Verlauf einer erste Dimension Separation mittels eines schrittweisen oder graduellen Anpassens der Parameter entlang einer zweiten Dimension begleitet. Im Folgenden werden einige grundsätzliche Erkenntnisse des vorliegenden Erfinders genannt werden, basierend auf welchen Ausführungsbeispiele der Erfindung entwickelt worden sind.
In einem Ausführungsbeispiel ist ein zwei-dimensionales Flüssigkeitschromatographiesystem (2D-LC) bereitgestellt, in welchem ein zweite Dimension Gradient an eine tatsächliche erste Dimension Bedingung angepasst ist. In anderen Worten mag ein zweite Dimension Parameter driften während in der ersten Dimension ein Gradient läuft.
In zwei-dimensionalen Chromatographiesystemen werden üblicherweise die individuellen Separationen unabhängig optimiert. Um für eine maximale Peakkapazität (pc) zu optimieren, ist ein bevorzugtes Ziel, orthogonale Separationen in beiden der Dimensionen zu erreichen. Nur dann gleichen die theoretisch erreichbaren maximalen PC Werte dem Produkt der beiden individuellen pc Werte in der ersten Dimension pc-1^st und in der zweiten Dimension pc-2^nd: pc = pc-1^st·pc-2^nd
Aber sehr oft wird dies nicht in der Praxis erreicht. Limitierungen in entweder der verfügbaren stationären Phase oder dem Charakter der Probenkomponenten führen gewöhnlich zu der Tatsache, dass manche gemeinsame Komponente in beiden individuellen Separationen gefunden wird. In vielen Beispielen mag man bemerken, dass da eine wesentliche Gemeinsamkeit ist. Peaks sind nicht zufällig über dem gesamten Anzeigenraum gruppiert, sondern näher um eine zentrale Linie angeordnet. In vielen Fällen gibt es eine geringe Chance für eine Peakelution früh in der ersten Dimension und die dennoch sehr spät in der zweiten Dimension ist. Ähnlich haben Peaks, die spät in der ersten Dimension eluieren, eine geringe Wahrscheinlichkeit früh in der zweiten Dimension zu eluieren. Konsequenterweise mag man mit dem sehr unabhängigen Betrieb der zwei individuellen Separationsdimensionen Einstellleistung verlieren.
Beginnen wir zuerst mit der zweiten Dimension, mag es erwünscht sein, um die Nyquist-Abtastkriterien zu erfüllen, sie so schnell wie möglich ablaufen zu lassen. So ist es möglich, sehr kurze Analysezyklen einzusetzen: 1. Um ein annehmbares aufeinanderstapeln (stacking an the head) der zweite Dimension Säule zu haben, mag es wünschenswert sein, mit dem Gradient niedrig zu starten. 2. Um sicherzustellen, dass die zweite Dimension Säule vor dem nächsten Zyklus gereinigt ist, mag man eine Elutionsstärke auf das Maximum erhöhen. Ein natürliches Ergebnis ist, dass man die schnelle Dimension in einem vollen Umfang, für RP (reversed phase) (umgedrehte Phase) Separationen üblicherweise 0% bis 100% organisch, bei maximaler Geschwindigkeit ablaufen lassen wird (for RP (reversed phase) seperations usually 0%–100% organic at maximum speed).
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung erlaubt eine Einstell-Art (tune-type) Steuerung eines Probenseparationssystems, die Verfahren aus beiden Dimensionen zu kombinieren. In einer Situation, in der eine wesentliche Nicht-Orthogonalität gegeben ist, mag dieser abhängige Betrieb eine Peakkapazität mittels der Tatsache gewinnen, dass leere Räume in dem 2D Plot verwendet und mit Peaks gefüllt werden können. Grundsätzlich ist es für einen Benutzer möglich, in das Gebiet hinein zu zoomen, wo es tatsächlich Peaks von Interesse gibt, wobei diese gegebenen Peaks über das gegebene Feld verteilt sind. Eine Quintessenz ist, dass das Verfahren für die zweite Dimension in einer Art aufgesetzt werden mag, welche Einstell-Art Parameter unterstützt. Anstelle einer Liste von Parametern enthält dieses spezielle zweite Verfahren nun gesteuerte Variablen (in anderen Sektionen dieser Anmeldung auch im Sinne von Parametern und Parametrisierungen diskutiert).
Im Folgenden werden zwei Fälle diskutiert:

Fall 1): Solch eine Variabel könnte, als ein einfaches Beispiel, die Säulentemperatur der zweite Dimension Säule sein. Zum Beispiel macht ein Benutzer RPxRP Separationen mit unterschiedlichen Säulen in beiden Dimensionen. Es gibt eine bestimmte Chance, dass eine Säule eine Separation von Substanzen erlaubt, welche nicht in der anderen separiert werden, und umgekehrt. In solch einem Regime ist es möglich, dass entlang der erste Dimension Zeit, die vorselektierten Substanzen, die in der zweiten Dimension moduliert werden, dann bevorzugt ziemlich spät in dem zweite Dimension Gradienten eluieren. Falls ein Benutzer nun die Säulentemperatur in der zweite Dimension Säule programmiert, graduell von einem zu dem anderen zweite Dimension Lauf anzusteigen, dann ist es möglich, spätere Probengruppen zu mobilisieren, früher zu eluieren. Einige von ihnen mögen dennoch später sogar bei höheren Temperaturen eluieren. So ist es vorteilhaft möglich, Peak-Kapazität zu gewinnen.
Fall 2): Man könnte einen Driftgradienten haben. Es wird ein Fall angenommen, in welchem ein Benutzer RPxRP Separationen mit unterschiedlichen Säulen in beiden Dimensionen macht, aber nun befiehlt der Benutzer einen Drift auf den Gradienteneinstellungen. Weil die modulierten Peakgruppen früh in der erste Dimension Zeit geringere Retention zeigen (sonst würden sie nicht früh erscheinen), mag ein Benutzer nicht nötig haben, den ganzen Weg bis 100% organisch ablaufen zu lassen, um die zweite Dimension Säule zu reinigen. So wird ein Benutzer den zweite Dimension Gradienten anfänglich rampend (sloping) 0–60% organisch befehlen, während du mit fortlaufenden zweite Dimension Läufen das obere Ende der Zusammensetzung graduell von 60% zu 100% bis zu einer Endstufe mit einem Gradienten 0–100% vergrößerst.

Auf diese Weise ist es möglich mittels einer flacheren Gradientenelution ein besseres Separieren von zurückhaltenden (retentive) Peakgruppen zu erreichen (was eine obere linke Region eines Anzeigengebiets füllt), während man zur selben Zeit dennoch eine stärkere Elution gegen Ende des erste Dimension Laufs verwenden kann.
Ähnlich ist es möglich mittels Driftens des anfänglichen Werts des zweite Dimension Gradienten zu gewinnen (gain). Während ein Benutzer niedrig in organisch beginnen mag, um ein annehmbares Stapeln von Peaks zu erreichen, die eine niedrige Retention zeigen, die in einer Matrix von ungefähr 10% B eluieren, gibt es eine gute Chance ein ausreichendes Stapeln noch in späteren erste Dimension Laufzeiten zu erreichen, wo Peaks in 50% B Matrix eluieren. So mag ein Benutzer den zweite Dimension Gradienten anfänglich rampend 0–100% organisch befehlen, während mit fortlaufenden zweite Dimension Läufen ein Benutzer das niedrige Ende (low end) der Zusammensetzung graduell bis zu 40–100% vergrößern mag. Auf diese Weise mag ein Benutzer mittels einer flacheren Gradienten Elution gewinnen (gain), was e niedrig zurückhaltenden Peakgruppen besser separiert, diesmal wird eine schnellere zweite Dimension Elution (was eine untere rechte Region des Anzeigegebiets füllt) mehr gegen Ende des erste Dimension Laufs erreicht.
Nun in größerer Ausführlichkeit auf die Figuren Bezug nehmend, stellt die 1 ein allgemeines Schaubild eines Flüssigkeitsseparationssystems 10 dar. Eine erste Pumpe 20 empfängt eine mobile Phase (auch als Fluid bezeichnet) aus einer ersten Lösungsmittelzufuhr 25, typischerweise über einen ersten Entgaser 27, welcher entgast und dadurch die Menge der gelösten Gase in der mobilen Phase reduziert. Die erste Pumpe 20 – als ein mobile-Phase-Antrieb – treibt die mobile Phase durch eine erste Separationsvorrichtung 30 (wie zum Beispiel eine chromatographische Säule) hindurch, welche eine stationäre Phase aufweist. Eine Abtasteinheit 40 kann zwischen der ersten Pumpe 20 und der ersten Separationsvorrichtung 30 bereitgestellt werden, um ein Probenfluid (auch als fluide Probe bezeichnet) einer mobilen Phase auszusetzen (subject) oder hinzu zu führen (oft als Probeneinführung bezeichnet). Die stationäre Phase der ersten Separationsvorrichtung 30 ist für ein Separieren von Mischungen (compounds) der Probenflüssigkeit konfiguriert.
Eine zweite Pumpe 20 empfängt eine andere mobile Phase (auch als Fluid bezeichnet) aus einer zweiten Lösungsmittelzufuhr 25, typischerweise über einen zweiten Entgaser 27, welcher entgast und dadurch die Menge der gelösten Gase in der anderen mobilen Phase reduziert. Mittels eines fluiden Ventils 90 mag die erste Dimension (Bezugszeichen 20, 30, ...) des zweidimensionalen Flüssigkeitschromatographiesystems 10 aus der 1 fluidisch mit der zweiten Dimension (Bezugszeichen 20, 30, ...) gekoppelt sein. Die fluide Probe wird mittels der ersten Dimension in mehrere Fraktionen separiert und jede Fraktion oder ein Teil/Scheibe (part/slice) von ihr, wird in den zweiten Separationspfad moduliert und ferner mittels der zweiten Dimension in mehrere Unterfraktionen separiert.
Ein Detektor 50 wird zum Detektieren separierter Mischungen des Probenfluids bereitgestellt. Ein optionaler weiterer Detektor 55 ist dem Ventil 90 vorgeschaltet angeordnet und mag für ein Betreiben der Vorrichtung 10 in einem heart-cutting Betrieb verwendet werden. Eine Fraktionierungseinheit 60 kann zum Ausgeben von separierten Mischungen von Probenfluid bereitgestellt werden.
Während jede der mobilen Phasen aus nur einem Lösungsmittel bestehen kann, mag es auch aus mehreren Lösungsmitteln gemischt sein. Solch ein Mischen mag ein Niedrigdruckmischen sein und vorgeschaltet der Pumpen 20, 20' bereitgestellt sein, so dass die jeweilige Pumpe 20, 20' schon die gemischten Lösungsmittel als die mobile Phase empfängt und pumpt. Alternativ mag die Pumpe 20, 20 aus mehreren individuellen Pumpeneinheiten bestehen, wobei von mehreren der Pumpeneinheiten jede ein unterschiedliches Lösungsmittel oder eine unterschiedliche Mischung empfängt und pumpt, so dass die Mischung der mobilen Phase (wie sie mittels der jeweiligen Separationsvorrichtung 30, 30' empfangen wird) bei hohen Drücken und nachgeschaltet der Pumpe 20, 20' (oder als Teil davon) stattfindet. Die Zusammensetzung (Mischung) der mobilen Phase mag über die Zeit konstant gehalten werden, der sogenannte isokratische (isocratic) Modus, oder über die Zeit variiert werden, der sogenannte Gradientenmodus.
Eine Datenverarbeitungseinheit 70, welche ein konventioneller PC oder eine Arbeitsstation sein kann, mag mit einem oder mehreren der Vorrichtungen in dem Flüssigkeitsseparationssystem 10 gekoppelt sein (wie mittels der gepunkteten Pfeile angedeutet wird), um Information zu empfangen und/oder den Betrieb zu steuern. Zum Beispiel mag die Datenverarbeitungseinheit 70 einen Betrieb der Pumpen 20, 20' (z. B. Einstellen der Steuerparameter) steuern und von da Informationen bezüglich der tatsächlichen Arbeitsbedingungen (wie zum Beispiel Ausgabedruck, Flussrate, etc. an einem Auslass der Pumpe) empfangen. Die Datenverarbeitungseinheit 70 mag auch einen Betrieb der Lösungsmittelzufuhr 25, 25' (z. B. Einstellen des Lösungsmittels/der Lösungsmittel oder Lösungsmittelmischung, welches bzw. welche zuzuführen sind) und/oder des Entgasers 27, 27' (z. B. Einstellen Steuerparameter wie zum Beispiel ein Vakuumlevel) steuern und mag davon Informationen bezüglich der tatsächlichen Arbeitsbedingungen (wie zum Beispiel eine Lösungsmittelzusammensetzung, die über die Zeit bereitgestellt wird, Flussrate, Vakuumlevel, etc.) empfangen. Die Datenverarbeitungseinheit 70 mag ferner einen Betrieb der Abtasteinheit (sampling unit) 40 (z. B. Steuern einer Probeninjektion oder einer Synchronisation der Probeninjektion mit Betriebsbedingungen der Pumpe 20) steuern. Die jeweiligen Separationsvorrichtungen 30, 30' mögen auch mittels der Datenverarbeitungseinheit 70 (z. B. Auswählen eines spezifischen Flusspfades oder einer spezifischen Säule, Einstellen der Betriebstemperatur, etc.) gesteuert werden, und – im Gegenzug – Informationen (z. B. Betriebsbedingungen) zu der Datenverarbeitungseinheit 70 senden. Dementsprechend mag der Detektor 50 mittels der Datenverarbeitungseinheit 70 (z. B. mit Bezug auf spektrale oder Wellenlängeneinstellungen, Einstellung von Zeitkonstanten, Start/Stop-Datenerfassung) gesteuert werden, und Informationen (z. B. über die detektierten Probenmischungen) an die Datenverarbeitungseinheit 70 senden. Die Datenverarbeitungseinheit 70 mag auch einen Betrieb der Fraktionierungseinheit 60 (z. B. in Verbindung mit Daten, die aus dem Detektor 50 empfangen werden) steuern und Daten zurück liefern. Die Datenverarbeitungseinheit 70 mag auch eine Speichervorrichtung 75 beinhalten, welche erlaubt, alle oder ausgewählte Informationen des analytischen Prozesses zu speichern und auch gespeicherte Information (welche vorteilhaft für den oben genannten Aufklärungsbetrieb sein mag) von vorherigen analytischen Prozessen abzufragen.
Im Folgenden, mit Bezug auf die 2, wird ein zwei-dimensionales Flüssigkeitschromatographie-Seperationssystem 200 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ausführlicher beschrieben.
Vor Beschreiben der Betriebs- oder Steuermoden gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Struktur des zwei-dimensionalen Flüssigkeitschromatographieapparats 200 beschrieben werden. Eine Steuereinheit 202 wird bereitgestellt, welche ein Prozessor (wie zum Beispiel ein Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU)) oder ein Set von Prozessoren sein kann, und welche zum Steuern des gesamten Betriebs des zwei-dimensionalen Flüssigkeitschromatographieapparats 200 konfiguriert ist. In einem hierarchischen Ansatz mögen einige oder alle individuellen Funktionen ihren eigenen Prozessor haben, so dass die Prozessoren dann kommunizieren mögen, um eine betroffene Funktion (zum Beispiel um eine zweite Dimension Pumpe zu aktivieren, um Informationen bezüglich des Verlaufs der ersten Dimension zu erlangen) durchzuführen. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben werden wird, steuert die Steuereinheit 202 zentral alle anderen Komponenten des zwei-dimensionalen Flüssigkeitschromatographieapparats 200. Dies ist schematisch in der 2 mittels gepunkteter Linien angedeutet.
Eine erste Dimension Pumpe 204 wird bereitgestellt, welche zum Pumpen einer erwünschten Lösungsmittelzusammensetzung für eine Flüssigkeitschromatographie Separation durch die verschiedenen fluidischen Mitglieder hindurch geeignet ist, die in der 2 gezeigt sind. In einem Autoabtaster (autosampler) 206 mag eine zu separierende fluide Probe in die mobile Phase injiziert werden, die mittels der erste Dimension Pumpe 204 bereitgestellt wird. Eine erste Dimension Separationssäule 208 ist dem Autoabtaster 206 nachgeschaltet angeordnet. Die erste Dimension Separationssäule 208 korrespondiert zu der ersten Separationseinheit 30, die in der 1 gezeigt ist. Ein Gradientenlauf, oder jeder andere Betriebsmodus, wie zum Beispiel ein isokratischer Modus, kann angewendet werden, um die fluide Probe in unterschiedliche Fraktionen zu separieren, welche dann einer weitere Separation nachgeschaltet der erste Dimension Säule 218 unterworfen werden. Von hier aus können die separierten Fraktionen in ein erstes fluides Ventil 210 geleitet werden, das unterschiedliche fluide Anschlüsse hat, die als Punkte in der 2 gezeigt sind. Des Weiteren wird eine Anzahl von gekrümmten Nuten an dem ersten fluiden Ventil 210 in der 2 gezeigt, die abhängig von dem Schaltzustand des ersten fluiden Ventils 210 mit spezifischen der Anschlüsse fluidisch verbinden. Das erste fluide Ventil 210 ist aus zwei Ventilelementen, einem Rotor und einem Stator gebildet, wobei einer von diesen die Anschlüsse hat und ein anderer die Nuten hat. Alternativ kann es mit zwei Rotoren gebildet sein, wobei jeder einen unabhängigen Bewegungsantrieb hat. Alternativ kann die Ventilfunktion mittels einer Kombination von verbundenen An/Aus-Ventilen erreicht werden. In einem Betriebsmodus, der in der 2 gezeigt ist, wird die separierte fluide Probenfraktion, nachgeschaltet der erste Dimension Säule 208, nachfolgend durch das erste fluide Ventil 210 hindurch in eine erste Schleife 218 (welche zum Beispiel ein Volumen von 20 μl (1 μl = 10^–6 l) haben mag) geleitet. Die separierte fluide Probe drückt wenn sie durch die Schleife 218 hindurchgeht den Schleifeninhalt durch ein zweites fluides Ventil 216 hindurch, welches ähnlich zu dem ersten fluiden Ventil 210 konstruiert ist. Von hier aus kann der ursprüngliche Inhalt der ersten Schleife 218 in einen Abfallbehälter 220 geführt werden. Für einen umfassenden 2D-LC Betrieb ist es erwünscht, keine ursprüngliche Probensubstanz zu verschwenden. Auf diese Art wird einer Quantifizierung der Probenmischungen ermöglicht, korrekt zu sein.
Jedoch kann die fluide Probe auf ein korrespondierendes Schalten der Ventile 210, 216 hin, nachdem es mittels der ersten Separationssäule 208 in eine Mehrzahl von Fraktionen separiert wurde, durch eine zweite Schleife 214 hindurch (welche zum Beispiel ein inneres Volumen von 20 μl hat) geleitet werden, während zur gleichen Zeit die zweite Dimension Pumpe 212 den tatsächlichen Inhalt (eine Scheibe (slice) einer vorherigen Fraktion) der ersten Schleife 218 von da durch das zweite fluide Ventil 216 hindurch in eine zweite Dimension Separationssäule 222 treibt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel, wie mittels der gepunkteten Kiste angedeutet wird, mag die zweite Dimension Säule 222 in einem Ofen angeordnet sein, um auf eine Temperatur von zum Beispiel 70°C während der zweite Dimension Separation geheizt zu werden. Während eines Hindurchgehens durch die zweite Dimension Säule 222 mag jede Fraktion der fluiden Probe, welche bereits mittels der erste Dimension Säule 208 separiert worden ist, weiter in eine Mehrzahl von Unterfraktionen separiert werden, welche dann an einen Detektor 224 weitergegeben werden können, um detektiert und/oder individuell quantifiziert zu werden.
Im Folgenden wird die Steuerung des Probenseparationsapparats 200 ausführlicher erklärt werden.
Der Apparat 200 weist ein Benutzer-Interface 250 auf, welches in zwei Richtungen an die Steuereinheit 202 gekoppelt ist, und welches zum einem Benutzer Erlauben, ein bestimmtes chromatographisches Verfahren auszuwählen, das auszuführen ist, und zum visuellen Anzeigen sowohl des Verfahrens oder des Betriebsmodus als auch der Messergebnisse auf einer Anzeige (wie zum Beispiel einer Flüssigkristallanzeige, eine Kathodenstrahlenröhre, eine Plasmaanzeige oder ähnlichen) angepasst ist. Solch ein Benutzer-Interface 250 mag eine Eingabeeinheit beinhalten wie zum Beispiel einen berührungssensitiven Bildschirm, einen Joystick, eine Tastatur (keypad), einen Knopf, etc., welche einem Benutzer erlaubt, Befehle, Parameter, Daten und Instruktionen in die Steuereinheit 202 einzugeben. Mit solch einem Benutzer-Interface 250 mag ein Benutzer eine Art des Betreibens des Apparats 200 in einer bequemen Art und Weise designen, speichern und dokumentieren.
Das Probenseparationssystem 200 ist derart konfiguriert, dass die primäre Separationssequenz, die auf der erste Dimension Säule 208 ausgeführt wird, und die sekundäre Separationssequenz, die auf der zweite Dimension Säule 222 ausgeführt wird, einen Teil eines geschlossenen, gemeinsamen einzelnen chromatographischen Verfahrens bilden, welches mittels einer geschlossenen, einzigen gemeinsamen Spezifikation (oder Beschreibung) der Probenseparation definiert ist, was ein Set von Parametern involviert. In anderen Worten ist die Architektur des angewendeten chromatographischen Verfahrens so, dass die erste und zweite Dimension Separation integral und nicht trennbar ist. Folglich, kann es während der gesamten Separationsprozedur oder während des Messzeitintervalls verhindert werden, dass das Separationsverfahren mittels eines Benutzers während der Ausführung der Probenseparation oder während des Messzeitintervalls geändert werden braucht, was mühselig für einen Benutzer wäre.
Dieses Chromatographieverfahren, im Sinne der zweiten Separationssequenzen, wird mittels einer parametrisierten Formfunktion (siehe zum Beispiel die 12) charakterisiert, die einheitlich für zumindest zwei oder alle sekundären Separationssequenzen definiert ist, das heißt es wird eine allgemeine Form einer Zeitabhängigkeit der Lösungsmittelzusammensetzung, wie sie für ein Separieren von Fraktionen in Unterfraktionen mehrere Male wiederholt wird, definiert. Eine oder mehrere Formfunktionen, unter welchen ein Benutzer eine Auswahl treffen mag, mag in einer Formfunktionen Datenbank 252 gespeichert sein, auf welche die Steuereinheit 202 Zugriff hat. Die Formfunktion ist parametrisiert, was bedeutet, dass nur ihre allgemeine Form vorgegeben ist, wohingegen eine Anzahl von Parametern ausgewählt werden mag, um die Formfunktion für jeden sekundären Separationssequenz separat zu individualisieren. Diese Parameter mögen im Sinne von einer Entwicklungsinstruktion beschrieben werden und aus einer Entwicklungsinstruktion abgeleitet werden, die die Parameter der Formfunktionen über einen Verlauf der ersten Separationssequenz definiert. Solch eine Entwicklungsinstruktion mag mittels einer Entwicklungsfunktion (siehe zum Beispiel die 13) definiert sein, die in einer Entwicklungsfunktion Datenbank 254 gespeichert ist, die die Entwicklung der Parameter definiert. Es ist auch möglich, dass solch eine Entwicklungsinstruktion mittels konkreten Parameterwerten definiert ist, die in einer Entwicklungsdatenbank 256 gespeichert sind (die für jeden der sekundären Sequenzen ein individuelles Parameterset definieren, das die jeweilige sekundäre Separationssequenz individualisiert oder definiert). Mittels dieses Ansatzes eines der Steuereinheit 202 ermöglichen, um zum Anpassen der sekundären Separationssequenzen über einen Verlauf der primären Separationssequenz auf vorbevölkerte oder Benutzer-definierte Datenbanken 252, 254, 256 zuzugreifen, wird eine Anpassung der zweiten Dimension eines 2D-chromatographischen Systems benutzerfreundlich ausgestaltet, was es einem Benutzer entbehrlich macht, manuell zehn, hunderte oder tausende von Parametern zu wählen.
Die 3 zeigt nun ein zwei-dimensionales Chromatogramm, welches mit einer Anordnung wie der, die in der 2 gezeigt ist, erhalten werden kann. Entlang einer Abszisse 302, ist eine erste Retentionszeit geplottet, das heißt die Separationsperformanz der erste Dimension Säule 208 wird angedeutet. Folglich werden die unterschiedlichen Fraktionen in dem Diagramm 300 entlang der Abszisse 302 angeordnet. Entlang einer Ordinate 304 des Diagramms 300 sind die Unterfraktionen geplottet, wobei sich jede der Unterfraktionen auf eine bestimmte Fraktion bezieht und mittels der zweite Dimension Säule 222 weiter separiert wird.
Wie aus der 3 entnommen werden kann, gibt es eine Anhäufung von korrespondierenden Peaks 308 (welchen sich jeder auf eine bestimmte Unterfraktion bezieht) nahe zu einer Symmetrieachse 306, das heißt in einem zentralen Abschnitt des zwei-dimensionalen Plotgebiets des Diagramms 300. Im Gegensatz dazu sind in den Regionen 310 und 312 keine oder nur wenige Peaks sichtbar. Konsequenterweise wird die Messzeit, die für die Region 310 und 312 verwendet wird, nicht effizient genutzt. Der Grund dahinter ist, dass die zwei Separationskriterien, die mittels der erste Dimension Säule 208 und mittels der zweite Dimension Säule 222 angelegt werden, unterschiedlich sind, aber nicht vollständig unabhängig voneinander sind. Es ist möglich zu sagen, dass beide Separationskriterien eine gemeinsame Komponente oder einen Vektor teilen. Basierend auf dieser Erkenntnis mag die Steuereinheit 302 in solch einer Art und Weise konfiguriert sein, dass die Separationsprozedur insbesondere der zweite Dimension Säule 222 so angepasst ist, dass das Plotgebiet in der 3 effizienter verwendet werden kann, das heißt, dass entweder die Messzeit und demzufolge die Ressourcen, die für die Messgebiete 310, 312 benötigt werden, genutzt werden und/oder dass dieser Messgebiet zum Plotten von interessanten Teilen des Diagramms 300 mit einer besseren Selektivität und/oder einer höheren Genauigkeit verwendet wird, das heißt mit einem größeren Abstand zwischen den unterschiedlichen Peaks und demzufolge mit einer besseren Auflösung.
Für diesen Zweck steuert die Steuervorrichtung 202 die erste Dimension Säule 208, um eine primäre Separationssequenz innerhalb eines Messzeitintervalls 420 (welches zu den ungefähr 30 Minuten korrespondiert, die entlang der Abszisse 302 in der 3 gezeigt sind) zum Separieren der fluiden Probe in eine Mehrzahl von Fraktionen auszuführen.
Ein korrespondierendes Diagramm 400, welches bezeichnend für den Prozessfluss der primären Separationssequenz ist, ist in der 4 gezeigt. Das Diagramm 400 hat eine Abszisse 402, entlang welcher die Zeit geplottet ist. Entlang einer Ordinate 404 ist eine Lösungsmittelzusammensetzung geplottet, welche die Zeitabhängigkeit einer Lösungsmittelzusammensetzung für einen sogenannten chromatographischen Gradientenlauf andeutet. Folglich, wird beginnend von einem Grundpunkt 408 die Lösungsmittelzusammensetzung kontinuierlich entlang einer linearen Gradientenkurve 410 vergrößert, bis ein oberer Punkt 412 erreicht wird. Dann ist die primäre Separationssequenz fertiggestellt und geht mittels einer fast vertikalen Linie 414 auf einen Grundpunkt 416 zurück, wodurch die Separationssäule rekonditioniert wird, um zum Starten eines neuen Laufs vorbereitet zu sein.
Da der Flüssigkeitschromatographieapparat 200 für eine zweidimensionale Chromatographie konfiguriert ist, steuert die Steuervorrichtung 202 auch den Betrieb der zweite Dimension Säule 222 in einer schnelleren Art, so dass eine Mehrzahl von sekundären Separationssequenzen während der Messzeit durchgeführt wird, die für die primäre Separationssequenz verwendet wird, die in der 4 illustriert ist. Dies ist ausführlicher zum Beispiel in der 5 gezeigt, welche ein Diagramm 500 illustriert, das die verschiedenen sekundären Separationssequenzen 504, 506, 508, ... andeutet, so wie sie auf der zweite Dimension Säule 222 unter Steuerung der Steuervorrichtung 202 ausgeführt werden. Entlang einer Abszisse 502 ist die Zeit geplottet. Entlang einer Ordinate 404 ist auch die Zeitabhängigkeit der Lösungsmittelzusammensetzung während der mehreren Gradientenläufe, die als die sekundären Separationssequenzen ausgeführt werden, geplottet. Wie aus der 5 entnommen werden kann, werden während der Messzeit der primären Separationssequenz 400, die in der 4 gezeigt ist, mehrere sekundäre Separationssequenzen 504, 506, 508 ausgeführt. Mittels jeder von diesen sekundären Separationssequenzen 504, 506, 508 wird eine der Fraktionen, die mittels der erste Dimension Säule 208 separiert werden, mittels des Modulatorventils 90 geschnitten werden, in die Mehrzahl der Unterfraktionen mittels der zweite Dimension Säule 222 weiter separiert.
In dem Ausführungsbeispiel, das in der 5 gezeigt ist, erhöhen sich die Grundpunkte der verschiedenen Gradientenläufe 504, 506, 508, ..., kontinuierlich, wie mittels des Bezugszeichens 510 angedeutet wird.
Kommen wir zurück zu der 3 und den Messungen in Gebieten 310, 312, solche Messregionen vermieden werden können, indem der Steuervorrichtung 202 gestattet wird, in einer selbst-agierenden Art oder unter Steuerung eines Benutzers die Parameter, gemäß welchen die verschiedenen sekundären Separationssequenzen (504, 506, 508 in der 5) operieren zu modifizieren. Auch wenn sie nicht mit einem Bezugszeichen in der 5 gezeigt werden, können auch diese Gradientenläufe mittels Parametern identifiziert werden, wie zum Beispiel die einen, die für die primäre Separationssequenz von 4 mit Bezugszeichen 408, 410, 412, 414, 416, gezeigt sind.
Die 6 zeigt ein alternatives Diagramm 600, welches ähnlich zu dem Diagramm 500 ist mit der Ausnahme, dass die verschiedenen sekundären Separationssequenzen 602, 604, 606, ... nun hinsichtlich ihrer Parameter der jeweiligen Ausdehnung entlang der Abszisse 502 manipuliert werden. Dies wird einen anderen Einfluss auf die Verteilung der Peaks im Diagramm 300 haben.
Die 7 zeigt ein Diagramm 700, das eine andere primäre Separationssequenz andeutet, die aber sehr ähnlich zu der 4 ist. In Verbindung mit dieser primären Separationssequenz werden die verschiedenen Parameter, welche in den korrespondierenden sekundären Separationssequenzen modifiziert werden können, in einem Diagramm 800 von 8 gezeigt, welches eine Ordinate 802 hat. Insbesondere können die angedeuteten Parameter x, y, z für jede der sekundären Separationssequenzen individuell angepasst werden.
Die 9 zeigt die Geschichte aus einem anderen Blickwinkel. Die Abszisse ist nun die zweite Dimension Zeit mit sequentiellen Kreisen überlagert. Der Pfeil 902 deutet den Verlauf der erste Dimension Separation an. Hier ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel dargestellt, in welchem die Grundpunkte der verschiedenen Gradientenläufe der sekundären Separationssequenzen kontinuierlich über den Verlauf des Messzeitintervalls und der primären Separationssequenz vergrößert werden. Dies ist schematisch mittels eines Pfeils 902 angedeutet, der die Entwicklung der Parameter der fortlaufenden sekundären Separationssequenzen (1), (2), (3), (4) und (5) zeigt.
Ein Einfluss einer angemessenen Parametrisierung und Parameterauswahl für die sekundären Separationssequenzen entlang eines Verlaufs einer primären Separationssequenz kann aus der 10 abgeleitet werden. Wie mittels eines Doppelpfeils hier angedeutet wird, mögen individuelle Peaks 308 geschoben werden nachdem die Parameter der sekundären Separationssequenz korrespondierend variiert wurden.
Die 11 zeigt ein Diagramm 1100, das eine primäre Separationssequenz 1102 und mehrere sekundäre Separationssequenzen 1104 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung überlagert. Entlang einer Abszisse 1106 ist eine Zeit geplottet. Entlang einer Ordinate 1108 des Diagramms 1100 ist eine Lösungsmittelzusammensetzung (ACN) geplottet. Eine erste Zeitsektion 1120, eine zweite Zeitsektion 1130, eine dritte Zeitsektion 1140 und eine vierte Zeitsektion 1150 werden unterschieden. Ein Parameter, der einen Grundpunkt oder Startpunkt für die Gradientenläufe der sekundären Separationssequenzen 1104 definiert, wird kontinuierlich entlang eines Verlaufs der primären Separationssequenz 1102 vergrößert.
Die 12 zeigt ein Diagramm 1200, das eine Formfunktion 1202 für die mehreren sekundären Separationssequenzen 1102 gemäß der 11 illustriert. Entlang einer Abszisse 1204 ist eine Zeit geplottet. Entlang einer Ordinate 1206 des Diagramms 1200 ist eine Lösungsmittelzusammensetzung (ACN) geplottet. Die parametrisierte Formfunktion 1202 ist mittels der Parameter P1, P2, P3 definiert.
Die 13 zeigt ein Diagramm 1300, das eine Entwicklungsfunktion 1302 illustriert, die eine Entwicklung der Parameter P1 bis P3 der Formfunktion 1202 für die mehreren sekundären Separationssequenzen 1104 gemäß der 11 und der 12 definiert. Für jede der Sektionen 1120, 1130, 1140, 1150 wird die jeweilige Entwicklung der Parameter P1 bis P3 geplottet. Die Parameter P1 bis P3 bleiben konstant in der Sektion 1120, vergrößern sich leicht in der Sektion 1130, vergrößern sich stark in der Sektion 1140 und vergrößern sich wieder leicht in der Sektion 1150. Alternativ ist es auch möglich, dass individuelle Formfunktionen eine Entwicklung der Parameter P1 bis P3 individuell beschreiben, sowohl im Sinne ihrer Größe als auch im Sinne der Timing-Beziehung (wie zum Beispiel in der 5 und der 6 gezeigt wird).
Es sollte beachtet werden, dass die Entwicklung der mehreren sekundären Separationssequenzen entlang der erste Dimension Separationszeit auch mittels komplexer mathematischen Ausdrücke oder Funktionen definiert sein mögen, zum Beispiel könnte die Form als eine Reihe von Bezier-Funktionen gegeben sein und die Verlaufsentwicklung ihrer Parameter könnte mittels einer trigonometrischen Funktion definiert sein.
Alternativ mag die Kontrolleinheit 202 die Ergebnisse aus einem vorherigen analytischen Lauf verwenden, um ein optimales Muster der fortlaufenden sekundären Separationssequenzen mit dem Ziel zu konstruieren, den Separationsraum effizienter zu verwenden.
Es sollte beachtet werden, dass der Begriff „aufweisen” nicht andere Elemente oder Merkmale ausschließt und der Begriff „ein” oder „eine” nicht eine Mehrzahl ausschließt. Auch mögen Elemente, die in Beziehung mit unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschrieben werden, kombiniert sein. Es sollte auch beachtet werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als limitierend für den Umfang der Ansprüche ausgelegt werden sollten.
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 Nicht-Patentliteratur

Pavel Jandera, Tomas Hajek, Petr Cesla, „Comparison of various second-dimension gradient types in comprehensive two-dimensional liquid chromatography”, J. Sep. Sci. 2010, 33, 1382–1397 [0004]

Claims

Eine Steuervorrichtung für einen Probenseparationsapparat zum Separieren einer fluiden Probe, wobei der Probenseparationsapparat eine erste Separationseinheit, die mit einer zu separierenden fluiden Probe versorgbar ist, und eine zweite Separationseinheit aufweist, die der ersten Separationseinheit nachgeschaltet und mit der fluiden Probe nach einer Behandlung mittels der ersten Separationseinheit versorgbar ist, wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist zum: Steuern der ersten Separationseinheit, um zum Separieren der fluiden Probe in eine Mehrzahl von Fraktionen eine primäre Separationssequenz innerhalb eines Messzeitintervalls auszuführen, Steuern der zweiten Separationseinheit, um zum weiteren Separieren zumindest eines Teils der separierten Mehrzahl von Fraktionen in eine Mehrzahl von Unterfraktionen eine Mehrzahl von sekundären Separationssequenzen innerhalb des Messzeitintervalls auszuführen, wobei die sekundären Separationssequenzen einen Teil eines gemeinsamen Probenseparationsverfahrens bilden, das mittels einer gemeinsamen Spezifikation der Probenseparation definiert ist, die ein Set von Parametern involviert, Anpassen, über einen Verlauf der primären Separationssequenz, zumindest eines Parameters, gemäß welchem zumindest eine der Mehrzahl der sekundären Separationssequenzen ausgeführt wird.
Die Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die gemeinsame Spezifikation des gemeinsamen Probenseparationsverfahrens aufweist: eine parametrisierte Formrelation, die gleichförmig für zumindest zwei der, insbesondere für alle der, sekundären Separationssequenzen definiert ist, und eine Entwicklungsinstruktion, die die Parameter der Formrelation für die zumindest zwei, insbesondere für alle, der sekundären Separationssequenzen über einen Verlauf der ersten Separationssequenz definiert.
Die Steuervorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Entwicklungsinstruktion eines aufweist aus der Gruppe bestehend aus: einer Entwicklungsrelation, insbesondere eine Entwicklungsfunktion, die eine Entwicklung der Parameter definiert, und fortschreitenden Parameterwerten für die Parameter, die in einer Entwicklungsdatenbank gespeichert sind, und einer probenspezifischen Form und einem probenspezifischen Fortschreiten, die basierend auf Daten aus einer vorherigen Analysenseparation berechnet sind.
Die Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die primäre Separationssequenz einen Teil des gleichen gemeinsamen Probenseparationsverfahrens wie die sekundären Separationssequenzen bildet.
Die Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuervorrichtung zum Anpassen des zumindest einen Parameters konfiguriert ist, so dass Gradientenläufe, als die Mehrzahl der sekundären Separationssequenzen, einen Drift durchführen, insbesondere einen kontinuierlichen Drift, während ein anderer Gradientenlauf als die primäre Separationssequenz ausgeführt wird.
Die Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zumindest eine von der primären Separationssequenz und der Mehrzahl der sekundären Separationssequenzen sich auf einen chromatographischen Gradientenlauf bezieht.
Die Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zumindest einer der Mehrzahl der sekundären Separationssequenzen parametrisiert ist, wobei über den Verlauf zumindest ein Teil von korrespondierenden Parametern der primären Separationssequenz in Übereinstimmung mit einer vordefinierten Fortschreitenregel angepasst ist.
Die Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zumindest zwei, insbesondere jede, der Mehrzahl der sekundären Separationssequenzen sich auf eine parametrisierte Formrelation beziehen, die als eine Gradientenkurve definiert ist, die von einem ersten lokalen Extremwert startet, nachfolgend zu einem zweiten lokalen Extremwert steigt oder fällt und dann zu einem nächsten ersten lokalen Extremwert fällt oder steigt, wobei über den Verlauf zumindest ein Teil der korrespondierenden Parameter der parametrisierten Gradientenkurven der primären Separationssequenz angepasst wird.
Die Steuervorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Steuervorrichtung so konfiguriert ist, dass die ersten lokalen Extremwerte angepasst sind, um sich zwischen unterschiedlichen der Mehrzahl der sekundären Separationssequenzen zu unterscheiden, insbesondere sich entlang einer Abfolge der Mehrzahl der sekundären Separationssequenzen kontinuierlich zu vergrößern oder kontinuierlich zu verkleinern.
Die Steuervorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei sich die primäre Separationssequenz auf eine parametrisierte Formrelation bezieht, die als eine Gradientenkurve definiert ist, die von einem ersten lokalen Extremwert startet, nachfolgend zu einem zweiten lokalen Extremwert steigt oder fällt und dann zu dem ersten lokalen Extremwert fällt oder steigt.
Die Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, welche eine Bestimmungseinheit aufweist, die konfiguriert ist zum Bestimmen eines zwei-dimensionalen Plots, der die Separation der fluiden Probe in die Mehrzahl der Fraktionen entlang einer ersten Dimension repräsentiert, und zum Repräsentieren der Separation der separierten Mehrzahl von Fraktionen in die Mehrzahl der Unterfraktionen entlang einer zweiten Dimension.
Die Steuervorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die Steuervorrichtung zum Anpassen des zumindest einen Parameters konfiguriert ist, um einen Grad der Homogenität zu vergrößern, gemäß welchem die Unterfraktionen über das zwei-dimensionale Gebiet des zweidimensionalen Plots verteilt sind.
Die Steuervorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die Steuervorrichtung zum Anpassen des zumindest einen Parameters konfiguriert ist, um die Unterfraktionen über das zwei-dimensionale Gebiet des zweidimensionalen Plots gleichmäßig zu verteilen.
Die Steuervorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die Steuervorrichtung zum Bestimmen von Information konfiguriert ist, die bezeichnend für zumindest eine lokale Niedrig-Dichte-Region von Peaks bezüglich der Unterfraktionen über dem zwei-dimensionalen Gebiet des zweidimensionalen Plots ist, und zum Anpassen des zumindest einen Parameters konfiguriert ist, so dass die Dichte der Peaks in der zumindest einen lokalen Niedrig-Dichte-Region des zwei-dimensionalen Plots als ein Ergebnis des Anpassens vergrößert ist.
Die Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Steuervorrichtung zum Anpassen des zumindest einen Parameters in Übereinstimmung mit einer Benutzereingabe konfiguriert ist.
Die Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, die zumindest eines der folgenden Merkmale aufweist: die Steuervorrichtung ist zum Anpassen einer Lösungsmittelzusammensetzung während eines chromatographischen Laufs als den zumindest einen Parameter konfiguriert, die Steuervorrichtung ist zum Anpassen einer Zeit zu Volumen Charakteristik, insbesondere einer Flussrate, während eines chromatographischen Laufs als den zumindest einen Parameter konfiguriert, die Steuervorrichtung ist zum Anpassen einer Temperatur von zumindest einem aus der Gruppe bestehend aus der ersten Separationseinheit und der zweiten Separationseinheit als den zumindest einen Parameter konfiguriert.
Ein Probenseparationsapparat zum Separieren einer fluiden Probe, wobei der Probenseparationsapparat aufweist: eine erste Separationseinheit, die mit einer zu separierenden fluiden Probe versorgbar ist, eine zweite Separationseinheit, die der ersten Separationseinheit nachgeschaltet und mit der fluiden Probe, nach einer Behandlung mittels der ersten Separationseinheit, versorgbar ist, eine Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1 zum Steuern der ersten Separationseinheit und der zweiten Separationseinheit.
Der Probenseparationsapparat gemäß Anspruch 17, welcher zumindest eines der folgenden Merkmale aufweist: die erste Separationseinheit und die zweite Separationseinheit sind konfiguriert, um die jeweilige Probenseparation in Übereinstimmung mit unterschiedlichen Separationskriterien, insbesondere in Übereinstimmung mit zumindest partiell, aber nicht vollständig, orthogonalen Separationskriterien, auszuführen, die erste Separationseinheit und die zweite Separationseinheit sind konfiguriert, um die jeweilige Probenseparation auf identischen Separationsmedien aber mit unterschiedlichen Betriebsbedingungen, insbesondere zumindest einer aus der Gruppe bestehend aus unterschiedlichen Lösungsmitteln, unterschiedlicher Steilheit der Elutionsgradienten, unterschiedlichen Säulentemperaturen und unterschiedlichen Drücken, auszuführen, so dass die Separationskriterien partiell, aber nicht vollständig, orthogonal sind, zumindest eine von der ersten Separationseinheit und der zweiten Separationseinheit ist zum Durchführen einer Separation in Übereinstimmung mit einer aus der Gruppe bestehend aus Flüssigkeitschromatographie, superkritisches-Fluid Chromatographie, kapillare Elektrochromatographie, Elektrophorese und Gaschromatographie konfiguriert, der Probenseparationsapparat ist als ein zwei-dimensionaler Flüssigkeitschromatographie Probenseparationsapparat konfiguriert, der Probenseparationsapparat ist konfiguriert, um zumindest einen physikalischen, chemischen und/oder biologischen Parameter von zumindest einer Mischung der fluiden Probe zu analysieren, der Probenseparationsapparat weist zumindest eines auf aus der Gruppe bestehend aus eine Chromatographie Vorrichtung, eine Flüssigkeitschromatographie Vorrichtung, eine HPLC Vorrichtung, eine Gaschromatographie Vorrichtung, eine kapillare Elektrochromatographie Vorrichtung, eine Elektrophorese Vorrichtung, eine kapillare Elektrophorese Vorrichtung, eine Gel-Elektrophorese Vorrichtung und eine Massenspektroskopie Vorrichtung, der Probenseparationsapparat ist konfiguriert, um die fluide Probe mit einem hohen Druck zu leiten, der Probenseparationsapparat ist konfiguriert, um die fluide Probe mit einem Druck von zumindest 100 bar, insbesondere von zumindest 500 bar, insbesondere von zumindest 1000 bar, zu leiten, der Probenseparationsapparat ist konfiguriert, um ein flüssiges Fluid zu leiten, der Probenseparationsapparat ist als eine mikrofluide Vorrichtung konfiguriert, der Probenseparationsapparat ist als eine nanofluide Vorrichtung konfiguriert, zumindest eines aus der Gruppe bestehend aus der ersten Separationseinheit und der zweiten Separationseinheit ist konfiguriert, einen Teil der Komponenten der fluiden Probe zurückzuhalten und anderen Komponenten der fluiden Probe zu Erlaubenhindurchzugehen, zumindest eines aus der Gruppe bestehend aus der erste Separationseinheit und der zweiten Separationseinheit weist eine Separationssäule auf, zumindest eines aus der Gruppe bestehend aus der ersten Separationseinheit und der zweiten Separationseinheit weist eine chromatographische Säule auf, zumindest ein Teil von zumindest einem aus der Gruppe bestehend aus der ersten Separationseinheit und der zweiten Separationseinheit ist mit einem Separationsmaterial gefüllt, zumindest ein Teil von zumindest einem aus der Gruppe bestehend aus der ersten Separationseinheit und der zweiten Separationseinheit ist mit einem Separationsmaterial gefüllt, wobei das Separationsmaterial Perlen aufweist, die eine Größe im Bereich von 1 μm bis 50 μm haben, zumindest ein Teil von zumindest einem aus der Gruppe bestehend aus der ersten Separationseinheit und der zweiten Separationseinheit ist mit einem Separationsmaterial gefüllt, wobei das Separationsmaterial Perlen aufweist, die Poren haben, die eine Größe im Bereich von 0,01 μm bis 0,2 μm haben.
Ein Prozess eines Separierens einer fluiden Probe mittels einer ersten Separationseinheit, die mit der zu separierenden fluiden Probe versorgbar ist, und mittels einer zweiten Separationseinheit, die der ersten Separationseinheit nachgeschaltet und mit der fluiden Probe, nach einer Behandlung mittels der ersten Separationseinheit, versorgbar ist, wobei der Prozess aufweist: Steuern der ersten Separationseinheit, um eine primäre Separationssequenz mit einem Messzeitintervall zum Separieren der fluiden Probe in eine Mehrzahl von Fraktionen auszuführen, Steuern der zweiten Separationseinheit, um eine Mehrzahl von sekundären Separationssequenzen innerhalb des Messzeitintervalls zum weiteren Separieren zumindest eines Teils der separierten Mehrzahl von Fraktionen in eine Mehrzahl von Unterfraktionen auszuführen, wobei die sekundären Separationssequenzen einen Teil eines gemeinsamen Probenseparationsverfahrens bilden, das mittels einer gemeinsamen Spezifikation der Probenseparation definiert ist, die ein Set von Parametern involviert, Anpassen über einen Verlauf der primären Separationssequenz zumindest eines Parameters, gemäß welchem zumindest eine der Mehrzahl der sekundären Separationssequenzen ausgeführt wird.
Ein Softwareprogramm oder -produkt, das auf einem Datenträger gespeichert ist, zum Ausführen eines Prozesses gemäß Anspruch 19, wenn es auf einem Datenverarbeitungssystem läuft.