DE102013114921A1

DE102013114921A1 - Switch device i.e. switching valve, for coupling fluid containing volume at fluidic path for separating fractions of fluidic sample, has valve element with fluid channels, where switch device switches volume in fluid path

Info

Publication number: DE102013114921A1
Application number: DE201310114921
Authority: DE
Inventors: Konstantin Choikhet; Klaus Witt
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2014-05-15

Abstract

The device (80) has a valve element with multiple ports as fluid ports for fluidic connection to a fluid drive (20), a separating device (30) and a fluid containing volume. Another valve element is provided with multiple fluid channels, where the switch device is designed to switch the fluid containing volume in a fluid path between the fluid drive and the separating device in a control mode such that pressures meet a predetermined switching criterion when a result of increase in pressure on the fluid containing volume and pressure decrease in the separation device. Independent claims are also included for the following: (1) a sample separating device for separating fractions of a fluidic sample (2) a method for coupling a fluid containing volume provided based on low pressure at a fluidic path provided based on high pressure between a fluid drive and a sample separating device for separating fractions of a fluidic sample.

Description

TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung und ein Verfahren zum Ankoppeln eines auf Niederdruck befindlichen Fluidaufnahmevolumens an einen auf Hochdruck befindlichen fluidischen Pfad zwischen einem Fluidantrieb und einer Trenneinrichtung zum Trennen von Fraktionen einer fluidischen Probe, sowie ein Probentrenngerät. The present invention relates to a switching device and a method for coupling a low-pressure fluid receiving volume to a high-pressure fluidic path between a fluid drive and a separator for separating fractions of a fluidic sample, and a sample separator.

In einer HPLC wird typischerweise eine Flüssigkeit (mobile Phase) bei einer sehr genau kontrollierten Flussrate (zum Beispiel im Bereich von Mikrolitern bis Millilitern pro Minute) und bei einem hohen Druck (typischerweise 20 bis 1000 bar und darüber hinausgehend, derzeit bis zu 2000 bar), bei dem die Kompressibilität der Flüssigkeit spürbar sein kann, durch ein Adsorptionsmedium, eine sogenannte stationäre Phase (zum Beispiel in einer chromatografischen Säule), bewegt, um einzelne Komponenten einer in die mobile Phase eingebrachten Probenflüssigkeit voneinander zu trennen. Ein solches HPLC-System ist bekannt zum Beispiel aus der EP 0,309,596 B1 derselben Anmelderin, Agilent Technologies, Inc.In an HPLC, a liquid (mobile phase) is typically run at a very precisely controlled flow rate (for example in the range of microliters to milliliters per minute) and at a high pressure (typically 20 to 1000 bar and beyond, currently up to 2000 bar). , in which the compressibility of the liquid can be felt, through an adsorption medium, a so-called stationary phase (for example, in a chromatographic column), moved to separate individual components of a sample liquid introduced into the mobile phase from each other. Such an HPLC system is known, for example from the EP 0,309,596 B1 same Applicant, Agilent Technologies, Inc.

Wenn eine Probe in eine mobile Phase injiziert wird, wird diese sehr schnell von Normaldruck auf einen Hochdruck überführt. Dabei treten starke Druckstöße auf, welche die Qualität der Analyseergebnisse reduzieren oder zu einer Schädigung der Komponenten des Probentrenngeräts führen können. When a sample is injected into a mobile phase, it is very rapidly transferred from normal pressure to high pressure. In this case, strong pressure surges occur which can reduce the quality of the analysis results or lead to damage to the components of the sample separation device.

OFFENBARUNGEPIPHANY

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Probentrennen ohne Schädigung von fluidischen Komponenten eines Probentrenngeräts oder zumindest mit Reduzierung eines Stresses zu ermöglichen. Die Aufgabe wird mittels der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt. It is an object of the invention to enable sample separation without damaging fluidic components of a sample separation device or at least reducing stress. The object is achieved by means of the independent claims. Further embodiments are shown in the dependent claims.

Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Schalteinrichtung zum Ankoppeln eines auf Niederdruck befindlichen Fluidaufnahmevolumens an einen auf Hochdruck befindlichen fluidischen Pfad zwischen einem Fluidantrieb und einer Trenneinrichtung zum Trennen von Fraktionen einer fluidischen Probe geschaffen, wobei die Schalteinrichtung eingerichtet ist, in einem ersten Schaltmodus einen Druck an dem Fluidaufnahmevolumen ausgehend von dem Niederdruck zu erhöhen und getrennt davon einen Druck an der Trenneinrichtung ausgehend von dem Hochdruck zu erniedrigen (wobei vorzugsweise erst die Trenneinrichtung abgekoppelt und dann das Fluidaufnahmevolumen zugeschaltet wird; dabei ist insbesondere das Druckerniedrigen gemäß einem Ausführungsbeispiel nicht notwendigerweise eine aktive Handlung, sondern kann zum Beispiel die Folge einer gezielten Flussunterbrechung sein), und in einem nachfolgenden zweiten Schaltmodus das Fluidaufnahmevolumen in den (dadurch wieder unterbrechungsfrei hergestellten) fluidischen Pfad zwischen den Fluidantrieb und die Trenneinrichtung zu schalten, wenn infolge der Druckerhöhung und der Druckerniedrigung sich die Drücke an dem Fluidaufnahmevolumen und an der Trenneinrichtung so weit angenähert haben, dass ein vorgegebenes Schaltkriterium erfüllt ist.In accordance with an exemplary embodiment of the present invention, switching means for coupling a low pressure fluid receiving volume to a high pressure fluidic path between a fluid drive and a fluidic separation fractions separator, the switching means being arranged in a first switching mode To increase pressure on the fluid receiving volume starting from the low pressure and separately to lower a pressure at the separating device from the high pressure (wherein preferably first disconnected the separator and then the fluid receiving volume is switched on, in particular the pressure lowering according to an embodiment is not necessarily an active Action, but may for example be the result of a targeted flow interruption), and in a subsequent second switching mode, the fluid receiving volume in the (thereby again produced without interruption) fluidic path between the fluid drive and the separator to switch when due to the pressure increase and the pressure reduction, the pressures on the fluid receiving volume and on the separator have come so far that a predetermined switching criterion is met.

Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Probentrenngerät zum Trennen von Fraktionen einer Probe in einer mobilen Phase bereitgestellt, wobei das Probentrenngerät einen Fluidantrieb, insbesondere ein Pumpsystem, konfiguriert zum Antreiben der mobilen Phase durch das Probentrenngerät, ein Fluidaufnahmevolumen zum zwischenzeitlichen Aufnehmen der Probe, eine Trenneinrichtung zum Trennen der unterschiedlichen Fraktionen der in der mobilen Phase befindlichen Probe, und eine Schalteinrichtung mit den oben beschriebenen Merkmalen stromabwärts des Fluidantriebs und stromaufwärts der Trenneinrichtung zum Ankoppeln des auf Niederdruck befindlichen und die Probe aufnehmenden Fluidaufnahmevolumens an einen auf Hochdruck befindlichen fluidischen Pfad zwischen dem Fluidantrieb und der Trenneinrichtung aufweist, um dadurch die Probe in die mobile Phase einzuführen und der Trenneinrichtung zuzuführen. According to another exemplary embodiment of the present invention, a sample separator is provided for separating fractions of a sample in a mobile phase, wherein the sample separator comprises a fluid drive, in particular a pumping system configured to drive the mobile phase through the sample separation device, a fluid receiving volume to temporarily receive the sample a separator for separating the different fractions of the mobile phase sample and a switching device having the features described above downstream of the fluid drive and upstream of the separator for coupling the low pressure and sample receiving fluid receiving volumes to a high pressure fluidic pathway the fluid drive and the separator, thereby introducing the sample into the mobile phase and supplying it to the separator.

Gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren zum Ankoppeln eines auf Niederdruck befindlichen Fluidaufnahmevolumens an einen auf Hochdruck befindlichen fluidischen Pfad zwischen einem Fluidantrieb und einer Trenneinrichtung zum Trennen von Fraktionen einer fluidischen Probe geschaffen, wobei bei dem Verfahren eine Schalteinrichtung in einen ersten Schaltmodus geschaltet wird, so dass ein Druck an dem Fluidaufnahmevolumen ausgehend von dem Niederdruck erhöht wird und so dass getrennt davon ein Druck an der Trenneinrichtung ausgehend von dem Hochdruck erniedrigt wird, und die Schalteinrichtung in einen nachfolgenden zweiten Schaltmodus geschaltet wird, wodurch das Fluidaufnahmevolumen in den fluidischen Pfad zwischen den Fluidantrieb und die Trenneinrichtung geschaltet wird, wenn infolge der Druckerhöhung und der Druckerniedrigung sich die Drücke an dem Fluidaufnahmevolumen und an der Trenneinrichtung so weit angenähert haben, dass ein vorgegebenes Schaltkriterium erfüllt ist. According to yet another exemplary embodiment, there is provided a method for coupling a low pressure fluid receiving volume to a high pressure fluidic path between a fluid drive and a fluidic separation fractions separator, wherein in the method a switching device is switched to a first switching mode such that a pressure on the fluid receiving volume is increased from the low pressure and so separately that a pressure on the separator is lowered from the high pressure, and the switching means is switched to a subsequent second switching mode, whereby the fluid receiving volume in the fluidic path between the fluid drive and the separating device is switched when, as a result of the pressure increase and the pressure reduction, the pressures on the fluid receiving volume and on the separator have come so far that a predetermined Switching criterion is met.

Im Rahmen dieser Beschreibung wird unter dem Begriff „Fluid“ insbesondere ein flüssiges und/oder gasförmiges Medium, optional mit Festkörperbestandteilen, verstanden. Ein fluidisches Medium kann auch in einer superkritischen Phase vorliegen (wie zum Beispiel flüssiges Kohlendioxid). Ein solches Fluid kann eine fluidische Probe selbst sein oder beinhalten, eine mobile Phase oder eine Kombination daraus darstellen.In the context of this description, the term "fluid" in particular a liquid and / or gaseous medium, optionally with Solid components, understood. A fluidic medium may also be in a supercritical phase (such as liquid carbon dioxide). Such a fluid may be or include a fluidic sample itself, a mobile phase, or a combination thereof.

Im Rahmen dieser Beschreibung wird unter dem Begriff „Fraktionen“ insbesondere verstanden, dass die fluidische Probe in einzelne Gruppen von Partikeln (zum Beispiel gelöste Moleküle und/oder Feststoffe) aufgetrennt wird, wobei jede einzelne und zusammengehörige Partikelgruppe als Fraktion bezeichnet werden kann. Die Unterteilung der fluidischen Probe in die Fraktionen kann in einer Trennstufe basierend auf einem zugehörigen Trennkriterium erfolgen. Zum Beispiel können Probenpartikel einer gemeinsamen Fraktion hinsichtlich einer physikalischen und/oder chemischen Eigenschaft ähnlich oder identisch sein. Eine solche Eigenschaft kann die Masse, das Volumen, ein Masse-Ladung-Verhältnis, eine elektrische Ladung, die chemische oder mechanische Affinität zur sogenannten stationären Phase, etc. sein. In the context of this description, the term "fractions" is understood in particular to mean that the fluidic sample is separated into individual groups of particles (for example dissolved molecules and / or solids), wherein each individual and associated particle group can be referred to as a fraction. The subdivision of the fluidic sample into the fractions can be carried out in a separation stage based on an associated separation criterion. For example, sample particles of a common fraction may be similar or identical in physical and / or chemical property. Such a property may be the mass, the volume, a mass-to-charge ratio, an electrical charge, the chemical or mechanical affinity to the so-called stationary phase, etc.

Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Schalten eines (zum Beispiel eine in eine mobile Phase einzubringende Probe aufweisenden) Fluidaufnahmevolumens in einen fluidischen Pfad zwischen einem Fluidantrieb (zum Fördern der mobilen Phase samt injizierter Probe) und einer Trenneinrichtung (zum Trennen der Probe) dergestalt erfolgen, dass die Schalteinrichtung gezielt betrieben wird, um erst bei einem ausreichend fortgeschrittenen Ausgleich zwischen dem Druck an der Trenneinrichtung und dem Druck an dem Fluidaufnahmevolumen diese beiden Komponenten fluidisch miteinander zu verbinden. Anders ausgedrückt kann das Design der Schalteinrichtung so sein, dass ein Schaltereignis erst bei Erfüllung eines für einen ausreichenden Druckausgleich zwischen dem zuvor ausgehend von Niederdruck unter Druck gesetzten Fluidaufnahmevolumen und der zuvor auf Hochdruck befindlichen und sukzessive druckentlasteten Trenneinrichtung indikativen vorbestimmten Schaltkriteriums ausgelöst wird. Der Schaltvorgang selbst kann dabei nicht mehr nur als „Auf-Zu“-Übergang konfiguriert sein, vielmehr kann der Schaltprozess als zeitlich ausgedehnte Prozedur angesehen werden und kann das entsprechende Profil dieser Prozedur als Designparameter zum Sicherstellen bestimmter Druckverläufe bzw. -verhältnisse während des Schaltens verwendet werden (zum Beispiel durch Anpassung der Länge von Fluidkanälen der Schalteinrichtung und/oder eines Geschwindigkeitsprofils des Schaltvorgangs). Dadurch kann bei entsprechendem Design der Schalteinrichtung und/oder bei entsprechendem Design eines Schaltprofils ein schädlicher starker Druckstoß, wie beim Schalten ohne vorherigen ausreichenden Druckausgleich auftretend, vermieden werden, so dass die Qualität des analytischen Messergebnisses verbessert werden kann oder auch Komponenten des Probentrenngeräts vor einer Schädigung geschützt werden können. Dadurch kann mit der Schalteinrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel die Lebensdauer von fluidischen Komponenten erhöht werden. According to an exemplary embodiment, the switching of a fluid receiving volume (for example having a sample to be introduced into a mobile phase) into a fluidic path between a fluid drive (for conveying the mobile phase together with the injected sample) and a separating device (for separating the sample) can take place in this way, in that the switching device is operated selectively in order to fluidically connect these two components only when the compensation between the pressure at the separating device and the pressure at the fluid receiving volume is sufficiently advanced. In other words, the design of the switching device may be such that a switching event is triggered only upon satisfaction of a predetermined for a sufficient pressure equalization between the previously set from low pressure pressurized fluid receiving volume and the previously high pressure and successive pressure-relieved separator indicative predetermined switching criterion. The switching process itself can no longer be configured as an "open-close" transition, but the switching process can be viewed as a time-extended procedure and can use the corresponding profile of this procedure as a design parameter to ensure certain pressure gradients during switching (For example, by adjusting the length of fluid channels of the switching device and / or a speed profile of the switching process). As a result, with a corresponding design of the switching device and / or with a corresponding design of a switching profile a harmful high pressure surge, as occurring during switching without prior sufficient pressure compensation, can be avoided, so that the quality of the analytical measurement result can be improved or components of the sample separation device from damage can be protected. This can be increased with the switching device according to an exemplary embodiment, the life of fluidic components.

Im Weiteren werden zusätzliche Ausgestaltungen der Schalteinrichtung, des Verfahrens und des Probentrenngeräts beschrieben. In addition, additional embodiments of the switching device, the method and the sample separation device will be described.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Schalteinrichtung eingerichtet sein, in dem ersten Schaltmodus (insbesondere in einem zeitlichen Teilintervall während des ersten Schaltmodus, siehe 4) das Fluidaufnahmevolumen fluidisch mit dem Fluidantrieb zu koppeln. Der Fluidantrieb kann eine Hochdruckpumpe sein, die eine mobile Phase in Richtung Trenneinrichtung fördert und in dem ersten Schaltzustand mit ihrem ohnehin zum Fördern von mobiler Phase bereitgestelltem Hochdruck das Fluidaufnahmevolumen zur Verringerung des Druckstoßes beim nachfolgenden Zuschalten unter erhöhten Druck setzt.According to one exemplary embodiment, the switching device may be set up in the first switching mode (in particular in a partial time interval during the first switching mode, see FIG 4 ) to fluidly couple the fluid receiving volume to the fluid drive. The fluid drive may be a high-pressure pump, which promotes a mobile phase in the direction of separation device and in the first switching state with its already provided for promoting mobile phase high pressure, the fluid receiving volume to reduce the pressure surge during the subsequent connection under increased pressure.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Schalteinrichtung eingerichtet sein, in dem ersten Schaltmodus (insbesondere in einem anderem zeitlichen Teilintervall während des ersten Schaltmodus, siehe 3, der dem oben genannten Teilintervall zumindest teilweise zeitlich vorangehen kann) die Trenneinrichtung fluidisch von dem Fluidantrieb zu entkoppeln. Durch bloßes Abkoppeln der Trenneinrichtung von der Hochdruckpumpe baut sich der Druck an der Trenneinrichtung sukzessive ab, womit der Druckausgleich an der Trenneinrichtung (bzw. ein Druckabfall am Eingang der Trenneinrichtung) bewirkt wird.According to one exemplary embodiment, the switching device may be set up in the first switching mode (in particular in a different temporal subinterval during the first switching mode, see FIG 3 , which may precede the aforementioned sub-interval at least partially in time) to decouple the separating device fluidly from the fluid drive. By merely uncoupling the separator from the high pressure pump, the pressure on the separator gradually decreases, whereby the pressure equalization at the separator (or a pressure drop at the input of the separator) is effected.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Schalteinrichtung eingerichtet sein, das fluidische Koppeln des Fluidaufnahmevolumens erst nach Beginn des fluidischen Entkoppelns der Trenneinrichtung zu beginnen. Dies erfolgt vorteilhaft deshalb, um zu verhindern, dass die hydraulische Kapazität der Trenneinrichtung (insbesondere einer Trennsäule) sich rückwärts, d.h. entgegen Sollflussrichtung von mobiler Phase, entladen kann. Vorzugsweise wird also zunächst mit Entkoppeln und dem damit einhergehenden Druckabbau an der Trenneinrichtung begonnen, bevor mit dem Druckaufbau an dem Probenaufnahmevolumen begonnen wird. Dabei können sich die beiden Prozeduren zeitlich überlappen, oder es kann die eine Prozedur zunächst vollständig abgeschlossen werden, bevor die andere Prozedur begonnen wird. Durch die beschriebene Reihenfolge kann die Trenneinrichtung vor einer Schädigung bewahrt werden. Grundsätzlich kommt aber auch eine alternative Reihenfolge in Betracht. According to one embodiment, the switching device may be configured to start the fluidic coupling of the fluid receiving volume only after the beginning of the fluidic decoupling of the separating device. This is advantageously done so as to prevent the hydraulic capacity of the separator (especially a separation column) from falling backwards, i. contrary to the target flow direction of mobile phase, can discharge. Preferably, therefore, decoupling and the concomitant release of pressure on the separating device are first started before starting the pressure buildup on the sample receiving volume. The two procedures may overlap in time, or one procedure may be completed completely before the other procedure is started. By the described order, the separator can be protected from damage. In principle, however, an alternative sequence comes into consideration.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das vorgegebene Schaltkriterium verlangen, dass bei einem Schaltvorgang der Schalteinrichtung von dem ersten Schaltmodus in den zweiten Schaltmodus ein auch nur zeitweiliger Rückwärtsfluss von Fluid von der Trenneinrichtung zu dem Fluidaufnahmevolumen und/oder zu dem Fluidantrieb unterbunden ist. Ein solcher unerwünschter Rückfluss von mobiler Phase von der Trenneinrichtung zurück in Richtung der Schalteinrichtung bzw. des Fluidaufnahmevolumens würde zu einer Rückwärtsbewegung von Säulenmaterial in Richtung des Säuleneingangs bzw. einer Fritte am Säuleneingang führen, was insbesondere bei wiederholten Schaltvorgängen eine Schädigung der Trenneinrichtung zur Folge hätte oder zumindest bei spezifischen Trenneinrichtungen haben kann. Somit wird gemäß dem beschriebenen Schaltbetrieb sichergestellt, dass beim Übergang in den zweiten Schaltmodus der Druck an der Trenneinrichtung nie größer als jener an dem Fluidaufnahmevolumen ist, wodurch ein solcher unerwünschter Rückwärtsstrom zuverlässig und unabhängig von der jeweiligen Konfiguration und dem Typ der Trenneinrichtung unterbunden werden kann. According to one exemplary embodiment, the predetermined switching criterion may require that during a switching operation of the switching device from the first switching mode to the second switching mode, only a temporary backward flow of fluid from the separating device to the fluid receiving volume and / or to the fluid drive be prevented. Such undesirable mobile phase reflux from the separator back toward the switching means or fluid receiving volume would result in backward movement of column material in the direction of the column entrance or frit at the column entrance, which would result in damage to the separator, especially in repeated shifts at least for specific separators may have. Thus, according to the described switching operation, it is ensured that at the transition to the second switching mode, the pressure at the separator is never greater than that at the fluid receiving volume, whereby such unwanted reverse current can be reliably prevented regardless of the particular configuration and type of separator.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das vorgegebene Schaltkriterium verlangen, dass bei einem Schaltvorgang der Schalteinrichtung von dem ersten Schaltmodus in den zweiten Schaltmodus der Druck an der Trenneinrichtung den Druck an dem Fluidaufnahmevolumen nicht übersteigt. Durch die beschriebene Druckbedingung kann ein unerwünschtes Rückströmen von Säulenmaterial entgegen der gewünschten Flussrichtung der mobilen Phase vermieden werden. Dabei ist ein exakt gleicher Druck an Trenneinrichtung und Probenaufnahmevolumen beim Übergang in den zweiten Schaltmodus besonders vorteilhaft, wobei aber zur Verhinderung eines auch nur zeitweiligen Rückströmens von mobiler Phase in Rückwärtsrichtung durch die Trenneinrichtung sicherheitshalber (weil fehler-toleranter) auch ein leicht erhöhter Druck am Fluidaufnahmevolumen gegenüber der Trenneinrichtung beim Übergang in den zweiten Schaltzustand zur Erhöhung der Betriebssicherheit und Verlängerung der Lebensdauer vorteilhaft ist. According to one embodiment, the predetermined switching criterion may require that, in the case of a switching operation of the switching device from the first switching mode to the second switching mode, the pressure at the separating device does not exceed the pressure at the fluid receiving volume. By the described pressure condition, an undesirable backflow of column material opposite to the desired flow direction of the mobile phase can be avoided. In this case, a precisely equal pressure on the separator and sample receiving volume in the transition to the second switching mode is particularly advantageous, but to prevent even a temporary reverse flow of mobile phase in the reverse direction through the separator for safety's sake (because error-tolerant) and a slightly increased pressure on the fluid receiving volume relative to the separator at the transition to the second switching state to increase the reliability and life extension is advantageous.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das vorgegebene Schaltkriterium ferner verlangen, dass bei dem Schaltvorgang von dem ersten Schaltmodus in den zweiten Schaltmodus der Druck an dem Fluidaufnahmevolumen den Druck an der Trenneinrichtung um maximal ungefähr 20 %, insbesondere um maximal ungefähr 5 %, weiter insbesondere um maximal ungefähr 1 %, überschreitet. Da auch ein – zur Sicherheit zum zuverlässigen Unterbinden eines Rückstroms durch die Trenneinrichtung – leichter Überdruck an dem Fluidaufnahmevolumen gegenüber der Trenneinrichtung beim Übergang in den zweiten Schaltzustand zu einem gewissen Druckstoß und somit einer entsprechenden Belastung der Schalteinrichtung und der damit gekoppelten fluidischen Komponenten bzw. zu einer Beeinträchtigung der analytischen Messergebnisse führt, sollte dieser die genannten Schwellenwerte nicht überschreiten. According to one embodiment, the predetermined switching criterion may further require that in the switching operation from the first switching mode to the second switching mode, the pressure at the fluid receiving volume the pressure at the separator by a maximum of about 20%, in particular by a maximum of about 5%, more particularly by a maximum of about 1%, exceeds. Since a - for safety to reliably suppress a return current through the separator - slight pressure on the fluid receiving volume against the separator at the transition to the second switching state to a certain pressure surge and thus a corresponding load on the switching device and the fluidic components coupled thereto or to a Impairment of the analytical results, it should not exceed the thresholds.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das vorgegebene Schaltkriterium verlangen, dass der Druck an der Trenneinrichtung gleich dem Druck an dem Fluidaufnahmevolumen ist. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, da in diesem Fall jeglicher Druckstoß auf die Komponenten beim Übergang in den zweiten Schaltzustand unterbunden ist, da zum Zeitpunkt des Übergangs eine exakte Druckanpassung gegeben ist. According to one embodiment, the predetermined switching criterion may require that the pressure at the separator be equal to the pressure at the fluid receiving volume. This embodiment is particularly advantageous, since in this case any pressure surge is prevented on the components in the transition to the second switching state, since at the time of the transition, an exact pressure adjustment is given.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Schalteinrichtung als Schaltventil ausgebildet sein, das ein erstes Ventilelement mit einer Mehrzahl von Ports als Fluidanschlüssen zum fluidischen Anschließen an den Fluidantrieb, die Trenneinrichtung und das Fluidaufnahmevolumen, und ein zweites Ventilelement mit einer Mehrzahl von Fluidkanälen aufweist, die mittels einer Relativbewegung, insbesondere mittels einer Rotation, zwischen dem ersten Ventilelement und dem zweiten Ventilelement eine fluidische Kopplung zwischen einzelnen der Ports und eine fluidische Entkopplung zwischen anderen der Ports ausbilden können. Die Schalteinrichtung kann somit als entsprechend angesteuertes fluidisches Ventil ausgestaltet sein, bei dem zwei Ventilelemente zueinander mittels Bewegens (translatorisch oder vorzugsweise rotatorisch) unterschiedliche Koppelzustände zwischen fluidischen Ports in dem einen Ventilelement (vorzugsweise ein Stator) und Nuten als Fluidkanäle in dem anderen Ventilelement (vorzugsweise ein Rotor) ausbilden. Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Anordnung der Ports und/oder kann die Position und Länge der Fluidkanäle und/oder deren Zuordnung zueinander so ausgebildet werden, dass bei den Schaltvorgängen die oben genannten Druckverhältnisse in Einklang mit dem mindestens einen vorgegebenen Schaltkriterium eingestellt oder verursacht werden. According to one embodiment, the switching device may be formed as a switching valve having a first valve element with a plurality of ports as fluid ports for fluidly connecting to the fluid drive, the separator and the fluid receiving volume, and a second valve element having a plurality of fluid channels by means of a relative movement , in particular by means of a rotation, between the first valve element and the second valve element can form a fluidic coupling between each of the ports and a fluidic decoupling between other of the ports. The switching device can thus be configured as a correspondingly actuated fluidic valve in which two valve elements by means of moving (translational or preferably rotational) different coupling states between fluidic ports in the one valve element (preferably a stator) and grooves as fluid channels in the other valve element (preferably Rotor) form. According to an exemplary embodiment, the arrangement of the ports and / or the position and length of the fluid channels and / or their assignment to each other can be formed so that the above-mentioned pressure ratios are set or caused in accordance with the at least one predetermined switching criterion in the switching operations.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Fluidkanäle mit unterschiedlichen Längen und kann die Schalteinrichtung zum Schalten mit einer an die Längen angepassten Schaltgeschwindigkeit ausgebildet sein derart, dass dadurch das vorgegebene Schaltkriterium erfüllt ist. Ein solches kann erreicht werden aus einer Kombination der Anpassung von jenen Längen und einer entsprechenden Bewegung (bzw. Bewegungsgeschwindigkeit) der Schalteinrichtung. Indem die Längen der Fluidkanäle und/oder deren Zuordnung zueinander entsprechend eingestellt werden, gleiten diese bei einer vorgegebenen Schaltgeschwindigkeit einen entsprechenden Zeitraum lang ab und vollführen währenddessen den beschriebenen Schaltvorgang. Während des Abgleitens der Fluidkanäle zwischen den Nuten kann deswegen ein Druckausgleich erfolgen, der die oben beschriebenen Druckverhältnisse einstellt, bevor letztendlich Trenneinrichtung und Fluidaufnahmevolumen miteinander fluidisch gekoppelt werden.According to one embodiment, the fluid channels with different lengths and the switching device can be designed for switching with a switching speed adapted to the lengths such that thereby the predetermined switching criterion is met. Such can be achieved by a combination of adaptation of those lengths and a corresponding movement (or speed of movement) of the switching device. By the lengths of the fluid channels and / or their assignment to each other are adjusted accordingly, they slide at a predetermined switching speed for a corresponding period of time and while doing the described switching operation. During the slide The fluid channels between the grooves can therefore be pressure equalized, which adjusts the pressure ratios described above, before ultimately separating means and fluid receiving volume are fluidly coupled together.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Niederdruck in einem Bereich zwischen leichtem Unterdruck (zum Beispiel –500 mbar) und ungefähr 10 bar über Umgebungsdruck liegen, insbesondere in einem Bereich zwischen Umgebungsdruck und 1 bar über Umgebungsdruck. Diese Druckverhältnisse können herrschen, wenn zum Beispiel eine zu trennende fluidische Probe durch einen zugeschalteten Injektor in das Probenaufnahmevolumen eingeführt wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Hochdruck in einem Bereich zwischen ungefähr 100 bar und ungefähr 2000 bar liegen, insbesondere in einem Bereich zwischen ungefähr 200 bar und ungefähr 1000 bar. Derartige Hochdrücke können in dem Pfad zwischen Fluidantrieb und Trenneinrichtung herrschen, wenn mobile Phase durch den Trennpfad geführt wird, um eine eigentliche chromatographische Trennung durchzuführen. Mit den beschriebenen hohen Unterschieden zwischen Hochdruck (einige Hundert bis einige Tausend bar) und Niederdruck (wenige bar), wie sie in Probentrenngeräten wie Flüssigchromatographiegeräten herrschen, gehen starke Belastungen der damit verkoppelten fluidischen Komponenten einher. Indem gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel vor dem Schalten ein zumindest teilweiser Druckausgleich durchgeführt wird, erfolgt eine Schonung dieser fluidischen Komponenten und eine Erhöhung ihrer Lebensdauer (d.h. der Betriebsdauer, über die hinweg diese fluidischen Komponenten zuverlässig bzw. sinnvoll betrieben werden können). According to one embodiment, the low pressure can be in a range between a slight negative pressure (for example -500 mbar) and about 10 bar above atmospheric pressure, in particular in a range between ambient pressure and 1 bar above atmospheric pressure. These pressure conditions can prevail if, for example, a fluid sample to be separated is introduced into the sample receiving volume through an activated injector. According to one embodiment, the high pressure can be in a range between about 100 bar and about 2000 bar, in particular in a range between about 200 bar and about 1000 bar. Such high pressures may exist in the path between fluid drive and separator when mobile phase is passed through the separation path to perform actual chromatographic separation. With the described high differences between high pressure (a few hundred to several thousand bar) and low pressure (a few bar), as they prevail in sample separation devices such as liquid chromatography, go strong loads associated with the fluidic components. By performing an at least partial pressure equalization prior to switching according to an exemplary embodiment, these fluidic components are conserved and their service life increased (i.e., the operating time over which these fluidic components can be reliably operated).

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Fluidaufnahmevolumen eine Probenaufnahmeschleife eines Injektors des Probentrenngeräts, eine Trapsäule, eine superkritische Flüssigkeitschromatographie-Einrichtung des Probentrenngeräts oder ein Kopplungsglied für ein mehrdimensionales Probentrenngerät (zum Beispiel ein 2D-LC-Gerät) sein. Bei einer Probenaufnahmeschleife eines Injektors des Probentrenngeräts kann mittels einer Probenpumpe fluidische Probe bei mäßigem Druck in das Fluidaufnahmevolumen aufgenommen werden und nachfolgend an der Trenneinrichtung bei Hochdruck einer chromatographischen Trennung unterzogen werden. Hierfür wird die unter Niederdruck stehende, in dem Fluidaufnahmevolumen aufgenommene fluidische Probe mittels Schaltens der Schalteinrichtung in die mobile Phase eingeführt, so dass eine Mischung oder Sequenz aus der unter Hochdruck gepumpten mobilen Phase und der fluidischen Probe zwischen Fluidantrieb und Trenneinrichtung erfolgt/erzeugt wird. Mit der mit einem Druckausgleichalgorithmus betriebenen Schalteinrichtung kann dieses Zuschalten von Probe sanft und komponentenschonend erfolgen. Eine Trap-Säule kann ebenfalls als Trenneinrichtung aufgefasst werden, die der eigentlichen Trenneinrichtung vorgeschaltet ist. Somit kann die Probe gemäß der beschriebenen Ausgestaltung zunächst chromatographisch an der Trap-Säule erfasst werden, dann davon gelöst werden, und nachfolgend an der eigentlichen Trenneinrichtung stromabwärts der Schalteinrichtung wiederum chromatographisch immobilisiert werden. Bei der superkritischen Flüssigchromatographie wird eine unter superkritischen Zuständen betriebene mobile Phase (zum Beispiel flüssiges Kohlendioxid) eingesetzt, das in dem Fluidaufnahmevolumen gespeichert werden kann (beim Einsatz superkritischer mobiler Phasen können vergleichsweise hohe Drücke erforderlich sein, um diese in dem zu superkritischen Phasenzustand zu halten; solche Drücke können beispielsweise bei flüssigem Kohlendioxid bei Raumtemperatur ungefähr 60 bar oder mehr sein). According to one embodiment, the fluid receiving volume may be a sample receiving loop of an injector of the sample separation device, a trap column, a supercritical liquid chromatography device of the sample separation device or a coupling member for a multi-dimensional sample separation device (for example a 2D LC device). In a sample receiving loop of an injector of the sample separation device, a sample pump can be used to take up a fluidic sample at a moderate pressure in the fluid receiving volume and subsequently to undergo a chromatographic separation at high pressure at the separation device. For this purpose, the low-pressure, received in the fluid receiving volume fluid sample is introduced by switching the switching device in the mobile phase, so that a mixture or sequence of the pumped under high pressure mobile phase and the fluidic sample between the fluid drive and separating device is / is generated. With the switching device operated with a pressure compensation algorithm, this connection of sample can be done gently and gently. A trap column can also be regarded as a separator, which is connected upstream of the actual separation device. Thus, according to the embodiment described, the sample can first be detected chromatographically on the trap column, then released therefrom, and subsequently again be chromatographically immobilized downstream of the actual separation device downstream of the switching device. Supercritical liquid chromatography employs a supercritical-phase mobile phase (e.g., liquid carbon dioxide) that can be stored in the fluid receiving volume (when using supercritical mobile phases, relatively high pressures may be required to keep them in the supercritical phase state; such pressures may be, for example, about 60 bar or more for liquid carbon dioxide at room temperature).

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Probentrenngerät als zweidimensionales Probentrenngerät mit einer zu der Trenneinrichtung korrespondierenden ersten Trennstufe zum Trennen der Fraktionen der Probe und mit einer zweiten Trennstufe zum Trennen der Fraktionen in Unterfraktionen ausgebildet sein, welche zweite Trennstufe zu einer weiteren Trenneinrichtung korrespondiert. Somit kann das Probentrenngerät gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ein zweidimensionales Chromatographiegerät sein, bei dem zunächst in einer ersten Trennstufe eine Trennung einer fluidischen Probe in Fraktionen erfolgt, bevor diese (insbesondere gemäß einem anderen Trennkriterium) in einer nachgeschalteten zweiten Trennstufe mit zweiter Trenneinrichtung einer Trennung in weitere Unterfraktionen unterzogen werden. According to one embodiment, the sample separation device may be designed as a two-dimensional sample separation device with a first separation stage corresponding to the separation device for separating the fractions of the sample and with a second separation step for separating the fractions into lower fractions, which second separation step corresponds to a further separation device. Thus, according to one exemplary embodiment, the sample separation apparatus may be a two-dimensional chromatography apparatus in which first a separation of a fluidic sample into fractions takes place in a first separation stage, before separation (in particular according to another separation criterion) into a second separation stage with second separation means Subfractions are subjected.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Probentrenngerät eine hydraulische Restriktoreinrichtung (insbesondere stromaufwärts der Trenneinrichtung) aufweisen, die konfiguriert ist, bei einem Schaltvorgang der Schalteinrichtung von dem ersten Schaltmodus in den zweiten Schaltmodus einen auch nur zeitweiligen Rückwärtsfluss von Fluid von der Trenneinrichtung zu dem Fluidaufnahmevolumen und/oder zu dem Fluidantrieb zu unterbinden. Dies erlaubt dann in der Folge, schneller (also früher) durchzuschalten. Eine hydraulische Restriktoreinrichtung kann zum Beispiel als ausgeprägte Engstelle in einer Fluidleitung ausgebildet sein, an welcher das fließende Fluid mit einem hydraulischen Widerstand beaufschlagt wird. Eine solche hydraulische Restriktoreinrichtung kann anschaulich den Druckvorhalt an der Pumpe erhöhen und bei gegebener Zeitkonstante während des Schaltprozesses den Druckanstieg beschleunigen und somit ein früheres Erreichen der druckausgleichenden Wirkung zwischen Fluidaufnahmevolumen und Trenneinrichtung zu Folge haben.According to one embodiment, the sample separator may include hydraulic restrictor means (in particular upstream of the separator) configured to transition evenly a fluid from the separator to the fluid receiving volume and / or during a switching operation of the switching means from the first switching mode to the second switching mode to prevent the fluid drive. This then allows you to switch faster (earlier). A hydraulic Restriktoreinrichtung can be formed for example as a pronounced constriction in a fluid line to which the flowing fluid is subjected to a hydraulic resistance. Such a hydraulic Restriktoreinrichtung can clearly increase the pressure reserve on the pump and accelerate the pressure rise at a given time constant during the switching process and thus earlier reaching the pressure-compensating effect between fluid receiving volume and separator to result.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Schalten gemäß einem vorgegebenen Bewegungsmuster (insbesondere der Schalteinrichtung oder von Komponenten davon, zum Beispiel zwei zueinander zum Schalten beweglicher Ventilelemente), insbesondere mit einer solchen Schaltgeschwindigkeit und/oder zu solchen Schaltzeitpunkten, zwischen dem ersten Schaltmodus und dem zweiten Schaltmodus durchgeführt werden, dass eine Übergabe des Fluidaufnahmevolumens in den fluidischen Pfad zwischen dem Fluidantrieb und der Trenneinrichtung erst dann erfolgt, wenn in den beiden getrennten Pfaden des ersten Schaltmodus ein Druckausgleich erfolgt ist. Ein Verlauf des Schaltvorgangs zum Überführen der Schalteinrichtung in den zweiten Schaltmodus kann somit Bedingungen entsprechend einem vorgegebenen Profil erzeugen, das unterschiedliche Schaltgeschwindigkeiten zu unterschiedlichen Zeitpunkten bzw. einen angepassten Zeitpunkt zu Beginn eines Schaltvorgangs beinhalten können. Basierend auf bekannten oder gemessenen Druckverhältnissen kann somit der Schaltvorgang selbst angepasst werden, um die Ausbildung entsprechender Druckverhältnisse vor dem fluidischen Koppeln der jeweiligen Komponenten sicherzustellen. According to one exemplary embodiment, the switching can be carried out in accordance with a predetermined movement pattern (in particular the switching device or components thereof, for example two mutually for switching movable valve elements), in particular with such a switching speed and / or at such switching times, between the first switching mode and the second switching mode be that a transfer of the fluid receiving volume into the fluidic path between the fluid drive and the separator takes place only when in the two separate paths of the first switching mode, a pressure equalization has occurred. A course of the switching operation for transferring the switching device into the second switching mode can thus generate conditions corresponding to a predetermined profile, which may include different switching speeds at different times or an adapted time at the beginning of a switching operation. Based on known or measured pressure conditions, the switching process itself can thus be adapted in order to ensure the formation of corresponding pressure conditions before the fluidic coupling of the respective components.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Bewegungsmuster der Schalteinrichtung basierend auf einer Modellierung des Probentrenngeräts vorgegeben werden. Gemäß dieser Ausgestaltung ist eine Druckmessung oder dergleichen in den verschiedenen fluidischen Pfaden bzw. an den verschiedenen fluidischen Komponenten (insbesondere an der Trenneinrichtung bzw. an dem Fluidaufnahmevolumen) entbehrlich, da die Systemkenntnis modelliert wird und das Schaltprofil bzw. das Bewegungsmuster der Schaltprozedur an der Schalteinrichtung so justiert wird, dass unter Annahme, das System verhalte sich wie das Modell, das Schalten so durchgeführt wird, dass die gewünschten Druckverhältnisse eingestellt werden können.According to one embodiment, the movement pattern of the switching device may be predetermined based on a modeling of the sample separation device. According to this embodiment, a pressure measurement or the like in the various fluidic paths or on the various fluidic components (in particular on the separating device or on the fluid receiving volume) is dispensable because the system knowledge is modeled and the switching profile or the movement pattern of the switching procedure on the switching device is adjusted so that, assuming the system behaves like the model, the switching is performed so that the desired pressure conditions can be adjusted.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Bewegungsmuster der Schalteinrichtung basierend auf Druckmessungen vorgegeben werden, die insbesondere für den Druck an dem Fluidaufnahmevolumen und/oder für den Druck an der Trenneinrichtung indikativ sind. Das Durchführen von Druckmessungen mit Druckmesssensoren kann insbesondere an oder nahe von denjenigen Komponenten erfolgen, an denen die Druckverhältnisse zum Zeitpunkt des Schaltens definiert werden sollen. According to an exemplary embodiment, the movement pattern of the switching device can be predefined based on pressure measurements, which are indicative in particular of the pressure at the fluid receiving volume and / or for the pressure on the separating device. The carrying out of pressure measurements with pressure measuring sensors can be carried out in particular at or close to those components at which the pressure conditions are to be defined at the time of switching.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Schalteinrichtung derart geschaltet werden, dass das Bewegungsmuster der Schalteinrichtung basierend auf vorangegangenen Vorgängen des Probentrenngeräts (die zum Beispiel mittels mindestens eines Sensors erfasst bzw. überwacht werden können) vorgegeben wird. Damit kann insbesondere die Dynamik (bzw. der Zeitverlauf) des Druckes an dem Fluidaufnahmevolumen und/oder des Drucks an der Trenneinrichtung interpretiert bzw. berücksichtigt werden. According to one embodiment, the switching device can be switched such that the movement pattern of the switching device is predefined based on previous operations of the sample separation device (which can be detected or monitored, for example, by means of at least one sensor). In particular, the dynamics (or the time course) of the pressure at the fluid receiving volume and / or the pressure at the separating device can be interpreted or taken into account.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Schalteinrichtung derart geschaltet werden, dass zumindest zeitweise der Fluidantrieb fluidisch abgekoppelt ist, während das Fluidaufnahmevolumen noch weiterhin fluidisch mit der Trenneinrichtung gekoppelt ist. Dann kann die hydraulische Kapazität des Fluidaufnahmevolumens einen Fluss durch die Trenneinrichtung aufrechterhalten, bis der Fluidantrieb zum Beispiel eine andere Druckaufgabe erfüllt hat und wieder in den Flusspfad hineingeschaltet werden kann. According to one embodiment, the switching device can be switched such that at least temporarily, the fluid drive is fluidically decoupled, while the fluid receiving volume is still coupled fluidly with the separator. Then, the hydraulic capacity of the fluid receiving volume may maintain a flow through the separator until, for example, the fluid drive has completed another pressure task and may be re-engaged in the flow path.

Im Falle eines 2D-LC Systems kann es zwei Fluidaufnahmevolumina geben, von denen eines noch weiterhin fluidisch mit der Trenneinrichtung gekoppelt ist, während der Fluidantrieb bereits das andere Fluidaufnahmevolumen auf Druck bringt.In the case of a 2D LC system, there may be two fluid receiving volumes, one of which is still fluidly coupled to the separator while the fluid driver already pressurizes the other fluid receiving volume.

Das Probenseparationsgerät kann ein mikrofluidisches Messgerät, ein Life Science-Gerät, ein Flüssigchromatographiegerät, eine HPLC (High Performance Liquid Chromatography), eine UHPLC-Anlage, ein SFC-(superkritische Flüssigchromatographie) Gerät, ein Gaschromatographiegerät, ein Elektrophoresegerät, ein Elektrochromatographiegerät und/oder ein Gelelektrophoresegerät sein. Allerdings sind viele andere Anwendungen möglich. The sample separation device may be a microfluidic measuring device, a life science device, a liquid chromatography device, a High Performance Liquid Chromatography (HPLC), an UHPLC device, an SFC (supercritical liquid chromatography) device, a gas chromatography device, an electrophoresis device, an electrochromatography device and / or be a gel electrophoresis device. However, many other applications are possible.

Der Fluidantrieb kann zum Beispiel dazu eingerichtet sein, die mobile Phase mit einem hohen Druck, zum Beispiel einige 100 bar bis hin zu 1000 bar und mehr, durch das System hindurch zu befördern. For example, the fluid drive may be configured to deliver the mobile phase through the system at a high pressure, for example, from a few hundred bars up to 1000 bars or more.

Das Probenseparationsgerät kann einen Probeninjektor zur Injektion der Probe in eine mobile Phase aufweisen. Ein solcher Probeninjektor kann eine Nadel in einem Sitz eines entsprechenden Flüssigkeitspfades aufweisen, die aus diesem Sitz herausfahren kann, um Probe aufzunehmen, und die nach dem Wiedereinführen in den Sitz die Probe in das System injiziert. The sample separation device may include a sample injector for injecting the sample into a mobile phase. Such a sample injector may include a needle in a seat of a corresponding fluid pathway that may extend out of that seat to receive sample and which, upon reintroduction into the seat, injects the sample into the system.

Das Probentrenngerät kann einen Probenfraktionierer zum Fraktionieren der getrennten Komponenten aufweisen. Ein solcher Fraktionierer kann die verschiedenen Komponenten zum Beispiel in verschiedene Flüssigkeitsbehälter führen. Die analysierte Probe kann aber auch einem Waste-Container zugeführt werden. The sample separator may include a sample fractionator for fractionating the separated components. Such a fractionator may carry the various components, for example, into different liquid containers. The analyzed sample can also be fed to a waste container.

Vorzugsweise kann das Probentrenngerät einen Detektor zur Detektion der getrennten Komponenten aufweisen. Ein solcher Detektor kann ein Signal erzeugen, welches beobachtet und/oder aufgezeichnet werden kann, und welches für die Anwesenheit und Menge der Probenkomponenten in dem durch das System fließenden Fluid indikativ ist.Preferably, the sample separation device, a detector for detecting the separated Have components. Such a detector may generate a signal which can be observed and / or recorded and which is indicative of the presence and amount of sample components in the fluid flowing through the system.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Andere Ziele und viele der begleitenden Vorteile von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden leicht wahrnehmbar und besser verständlich werden unter Bezugnahme auf die folgende detailliertere Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen. Merkmale, die im Wesentlichen oder funktionell gleich oder ähnlich sind, werden mit denselben Bezugszeichen versehen. Other objects and many of the attendant advantages of embodiments of the present invention will be readily appreciated and become better understood by reference to the following more particular description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. Features that are substantially or functionally the same or similar are given the same reference numerals.

1 zeigt ein HPLC-System gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung und zeigt insbesondere einen Fluidpfad zwischen einem Fluidantrieb und einer Trenneinrichtung mit zwischengeordneter Schalteinrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel, die zum Zu- oder Abschalten eines Fluidaufnahmevolumens ausgebildet ist. 1 shows an HPLC system according to an exemplary embodiment of the invention and in particular shows a fluid path between a fluid drive and a separator with intermediate switching device according to an exemplary embodiment, which is designed to connect or disconnect a fluid receiving volume.

2 zeigt die Schalteinrichtung gemäß 1 in einem Zustand, in dem das Fluidaufnahmevolumen fluidisch isoliert und der Fluidantrieb mit der Trenneinrichtung fluidisch gekoppelt ist. 2 shows the switching device according to 1 in a state in which the fluid receiving volume is fluidically isolated and the fluid drive is fluidically coupled to the separating device.

3 zeigt die Schalteinrichtung gemäß 1 in einem Schaltzustand, in dem das Fluidaufnahmevolumen immer noch isoliert ist und in einem davon separaten Pfad der Fluidantrieb von der Trenneinrichtung nun abgekoppelt ist. 3 shows the switching device according to 1 in a switching state in which the fluid receiving volume is still isolated and in a separate path of the fluid drive is now disconnected from the separator.

4 zeigt die Schalteinrichtung gemäß 1 in einem Schaltzustand, in dem das Fluidaufnahmevolumen an den Fluidantrieb angeschlossen ist und in einem davon separaten Pfad der Fluidantrieb von der Trenneinrichtung weiter abgekoppelt ist. 4 shows the switching device according to 1 in a switching state in which the fluid receiving volume is connected to the fluid drive and in a separate path of the fluid drive is further decoupled from the separator.

5 zeigt einen anderen Schaltzustand der Schalteinrichtung gemäß 1, bei dem das Fluidaufnahmevolumen in einem fluidischen Pfad zwischen den Fluidantrieb und die Trenneinrichtung geschaltet ist, wohingegen ein zuvor zum Koppeln von Fluidantrieb mit Trenneinrichtung eingesetzter anderer Pfad nun fluidisch von der Umgebung abgekoppelt ist. 5 shows another switching state of the switching device according to 1 in that the fluid receiving volume is connected in a fluidic path between the fluid drive and the separating device, whereas a different path previously used for coupling the fluid drive with separating device is now fluidically decoupled from the environment.

6 zeigt ein Druck-Zeit-Diagramm, das die Druckverhältnisse an der Trenneinrichtung und dem Fluidaufnahmevolumen gemäß 1 bis 5 während eines Schaltprozesses gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel zeigt. 6 shows a pressure-time diagram, the pressure conditions at the separator and the fluid receiving volume according to 1 to 5 during a switching process according to an exemplary embodiment.

7 zeigt ein schematisches Ersatzschaltbild der Anordnung von Fluidantrieb, Trenneinrichtung, Fluidaufnahmevolumen und einer hydraulischen Restriktoreinrichtung zum druckstoßarmen Schalten des Probenaufnahmevolumens in einen fluidischen Pfad zwischen Fluidantrieb und Trenneinrichtung. 7 shows a schematic equivalent circuit diagram of the arrangement of fluid drive, separator, fluid receiving volume and a hydraulic Restriktoreinrichtung for low-pressure switching of the sample receiving volume in a fluidic path between fluid drive and separator.

8 zeigt ein zweidimensionales Probentrenngerät gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel mit einer Schalteinrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel. 8th shows a two-dimensional sample separation apparatus according to an exemplary embodiment with a switching device according to an exemplary embodiment.

9A bis 9E zeigt eine Schalteinrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel in unterschiedlichen Schaltzuständen zum druckstoßarmen Zuschalten eines Fluidaufnahmevolumens in einen Pfad zwischen Fluidantrieb und Trenneinrichtung. 9A to 9E shows a switching device according to an exemplary embodiment in different switching states for pressure-poor connection of a fluid receiving volume in a path between fluid drive and separator.

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

Bevor bezugnehmend auf die Figuren exemplarische Ausführungsbeispiele beschrieben werden, sollen einige grundlegende Überlegungen zusammengefasst werden, basierend auf denen exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung abgeleitet worden sind.Before describing exemplary embodiments with reference to the figures, some basic considerations will be summarized based on which exemplary embodiments of the invention have been derived.

Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel werden dynamische Aspekte während des Schaltens einer Schalteinrichtung zwischen unterschiedlichen Schaltzuständen in einem Probentrenngerät adressiert. According to an exemplary embodiment, dynamic aspects are addressed during switching of a switching device between different switching states in a sample separator.

Moderne HPLC-Systeme, insbesondere solche, die kurze Trenneinrichtungen verwenden und/oder unter ultrahohen Druckbedingungen betrieben werden sowie mit schnellen Gradienten gefahren werden, sind auf hohe Geschwindigkeit hin optimiert, indem Tot- oder Verzögerungsvolumen weitestgehend minimiert werden. Allerdings ist dann die hydraulische Kapazität sehr niedrig, was naturgemäß die Druckstörungen erhöht, wenn ein Fluidvolumen (zum Beispiel ein zu injizierendes Probenvolumen oder Fluid in einem Fluidpfadelement) bei einem Druck befindlich ist, der von jenem in einem Hauptflusspfad unterschiedlich ist, und wenn das Fluidvolumen dann in diesen Flusspfad zugeschaltet wird. Die Kapazität des zugeschalteten (störenden) Fluidvolumens ist häufig signifikant gegenüber dem (ausgleichenden) Dämpfungsvolumen des Hauptflusspfads. Modern HPLC systems, especially those using short separators and / or operated under ultra-high pressure conditions and driven with fast gradients, are optimized for high speed by minimizing dead or lag volumes as much as possible. However, then the hydraulic capacity is very low, which naturally increases the pressure disturbances when a fluid volume (for example, a sample volume to be injected or fluid in a fluid path element) is at a pressure different from that in a main flow path and if the fluid volume then switched into this flow path. The capacity of the switched (interfering) fluid volume is often significant compared to the (compensating) damping volume of the main flow path.

Die Kombination von Pumpen mit niedriger hydraulischer Kapazität (geringes komprimiertes Volumen, niedrige Elastizität), zum Beispiel Niederdruckgradientenpumpen mit volumenbeschränkten Systemkonfigurationen, sind mit dem Risiko einer unzureichenden Dämpfung für den Fall behaftet, dass eine Probenschleife in den Flusspfad geschaltet wird. Gleichzeitig ist die Schaltgeschwindigkeit für ein Ventil reduziert, weil Ultrahochdruck stark verspannte Ventile erfordert, was eine hohe Schaltkraft erfordert, dies stellt wiederum Trägheit dar, so dass Motoren an ihre Grenzen kommen.The combination of low hydraulic capacity pumps (low compressed volume, low elasticity), for example low pressure gradient pumps with volume limited system configurations, are subject to the risk of insufficient damping in case a sample loop is switched into the flow path. At the same time, the switching speed for a valve is reduced, because ultra-high pressure requires highly stressed valves, which requires a high switching force, this in turn represents inertia, so that motors reach their limits.

Während die kürzeste Störung durch ein Konzept erreicht werden kann, das als „Zuschalten vor dem Unterbrechen“ bezeichnet werden kann, womit Flussunterbrechung in Richtung des Säuleneingangs während der Manipulation des Flusspfads eliminiert wird, ist der Nachteil eines solchen Ansatzes, dass der gesamte Hochdruckflusspfad, inklusive der Säule, unvermeidbaren gelegentlichen scharfen Druckstörungen (und somit Flussstörungen) ausgesetzt ist, und zwar in dem Moment, wenn ein Niederdruckvolumen einem Hochdruckpfad zugeführt wird und Flüssigkeiten aus allen komprimierten Flusspfadteilen zusammenlaufen in das ehemals Niederdruckvolumen und dabei teilweise dekomprimiert werden, während der Druck über den gesamten Pfad ausgeglichen wird. Dies ist mit dem Risiko behaftet, dass die Säule (zumindest zeitweise) eine negative Flusskomponente spürt, weil deren hydraulische Kapazität häufig signifikant ist im Verhältnis zu den restlichen Speichern. Dies resultiert aus einer Dekomprimierung des Lösungsmittels innerhalb der Säulenpackung in Richtung zum Niederdruck-Volumen, also des Säuleneingangs. Solch ein negativer Fluss von der Säule während des Betriebs kann die Säulenpackung anheben, zumindest an einer Oberseite der Säule. Daher kann es bei jeder Injektion zu einer Rückwärtskompression der Säulenpartikel in Richtung einer Eingangs-Fritte kommen. While the shortest perturbation can be achieved by a concept that can be termed "pre-break hooking," which eliminates flow interruption in the direction of the column entrance during flow path manipulation, the disadvantage of such an approach is that the entire high pressure flow path, inclusive the column, unavoidable occasional sharp pressure disturbances (and thus flow disturbances) is exposed at the moment when a low pressure volume is supplied to a high pressure path and liquids from all the compressed flow path parts converge into the former low pressure volume and thereby partially decompressed while the pressure on the entire path is compensated. This involves the risk that the column will (at least temporarily) sense a negative flow component because its hydraulic capacity is often significant relative to the remaining reservoirs. This results from a decompression of the solvent within the column packing towards the low pressure volume, that is, the column entrance. Such a negative flow from the column during operation may raise the column packing, at least at a top of the column. Therefore, with each injection, backward compression of the columnar particles may occur in the direction of an input frit.

Andere Systeme verwenden „break and make“-Schalter, mit denen der Fluss gestoppt wird, und dann werden diese zum Anschließen der Pumpe an die Schleife und dann an die Säule optimiert. Im allgemeinen Fall führt dies zu einem Druckabfall, gefolgt von einem Anstieg, am Säuleneingang in Richtung des Säulenausgangs, und auch dadurch erleidet die obere Schicht der Säulenpackung Druckschocks, welche auf Dauer die Säule schädigen oder zerstören können. Other systems use "break and make" switches that stop the flow and then optimize them to connect the pump to the loop and then to the column. In the general case, this results in a pressure drop, followed by an increase, at the column entrance in the direction of the column exit and, as a result, the top layer of the column packing suffers pressure shocks which can permanently damage or destroy the column.

Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird zunächst betrachtet, welcher Fluss fließt, wenn die Probenschleife gefüllt und unter Druck gesetzt wird. Als „Punkt ohne Umkehr“ wird eine Stelle angesehen, an der zu keinem Zeitpunkt ein Rückwärtsfluss auftritt. Es ist klar, dass, falls ein dekomprimiertes Volumen in den Flusspfad mit einem kontinuierlichen Fluss hinzugefügt wird, zumindest an Positionen stromabwärts nach dem Anschlusspunkt der Fluss initial umgekehrt werden wird, weil der konsumierte Fluss zum Beginn des Druckausgleichs annähernd unbegrenzt ist.According to an exemplary embodiment, it is first considered which flow will flow as the sample loop is filled and pressurized. A "point without reversal" is considered to be a point at which no reverse flow occurs at any time. It will be appreciated that if a decompressed volume is added to the flow path with a continuous flow, at least at downstream positions after the point of attachment, the flow will initially be reversed because the flow consumed to begin pressure equalization is nearly unlimited.

Die Position des „Punkts ohne Umkehr“ kann durch passive Elemente wie zum Beispiel einen hydraulischen Restriktor vor der Säule und eine Justierung der hydraulischen Kapazität des Systems angepasst werden. Allerdings führt dies in vielen Fällen zu einem Weichwerden der Pumpe, was zumindest bei hohen Druckniveaus viel Volumen verbaut, oder zu einer signifikanten nutzlosen Druckverschwendung während des eigentlichen analytischen Trennbetriebs. The position of the "point without reversal" can be adjusted by passive elements such as a hydraulic restrictor in front of the column and an adjustment of the hydraulic capacity of the system. However, in many cases this leads to softening of the pump, which builds up a lot of volume, at least at high pressure levels, or to a significant useless waste of pressure during the actual analytical separation operation.

Daher ist eine dynamische Lösung bevorzugt, welche gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel durch eine minimale Hardwarejustierung erreicht werden kann und durch eine intelligente Steuerung der Hardware optimiert werden kann. Therefore, a dynamic solution is preferred which, according to an exemplary embodiment, can be achieved by a minimal hardware adjustment and optimized by intelligent control of the hardware.

Falls der „Punkt ohne Umkehr“ im Inneren der Säule ist, kann gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel eine adaptive Bewegungssteuerung der Schalteinrichtung derart durchgeführt werden, dass:

a) zunächst die Säule von dem Flusspfad abgekoppelt wird, zu dem das dekomprimierte Element hinzugefügt werden wird: – Der Druck am Säulenkopf wird sich dann reduzieren, und zwar abhängig von der Säulengeometrie, der Säulenporosität (Packmaterial) und der Kompressibilität und Viskosität der fluidischen Medien. – Der Pumpendruck wird abhängig von der gegenwärtigen Flussrate und einer Quetschbarkeit (Kombination aus technischer Elastizität und Volumen gefüllt mit flüssiger Kompressibilität) der Pumpe steigen.
b) Dann wird die Schleife angeschlossen: – Der Pumpendruck wird fallen – Der Druck gleicht sich über den angeschlossenen Flusspfad aus (oder in elektrischer Analogie wird sich die Ladung über die Kapazitäten verteilen, um einen Spannungsausgleich zu bewirken) – Der Fluss wird dann den Druck wieder steigen lassen, entsprechend dem nun erhöhten Volumen an flüssiger Kompressibilität.
c) Zeitliches Festlegen des Wiederverbindens (Schalten an die Säule): – so, dass der Druck in beiden Pfaden zum Zeitpunkt des Wiederverbindens gleich ist – Dies kann durchgeführt werden, indem die Ventilrotationsgeschwindigkeit in Relation zu der gegenwärtigen Konfiguration, der Geometrie der Trennsäule, den Lösungsmittels und den Volumina angepasst wird.

If the "point without reversal" is inside the column, according to an exemplary embodiment, adaptive motion control of the switching device may be performed such that:

a) first the column is decoupled from the flow path to which the decompressed element will be added: the pressure at the column top will then be reduced, depending on the column geometry, the column porosity (packing material) and the compressibility and viscosity of the fluidic media , - The pump pressure will increase depending on the current flow rate and a squeezability (combination of technical elasticity and volume filled with liquid compressibility) of the pump.
b) Then the loop will be connected: - The pump pressure will drop - The pressure will equalize across the connected flow path (or in electrical analogy, the charge will spread across the capacitors to equalize the voltage) - The flow will become the pressure rise again, according to the now increased volume of liquid compressibility.
c) Time setting of reconnection (switching to the column): - so that the pressure in both paths is the same at the time of reconnecting - This can be done by comparing the valve rotation speed with the current configuration, the geometry of the separation column, the Solvent and the volumes is adjusted.

Es ist noch anzumerken, dass es für einige kritische Konfigurationen oder Probleme vorteilhaft sein könnte, die Pumpe abzukoppeln, während die existierende Schleife noch an die Säule angeschlossen ist. Die Kapazität dieser Schleife kann den Säulenfluss hochhalten, bis die Pumpe die zweite Schleife unter Druck gesetzt hat, und der Fluss kann dann umgeschaltet werden zu einem Zeitpunkt, zu dem der Druck noch vorteilhaft hoch ist.It should also be noted that for some critical configurations or problems, it might be advantageous to disconnect the pump while the existing loop is still connected to the column. The capacity of this loop can hold up the column flow until the pump is the second Loop has been pressurized, and the flow can then be switched at a time when the pressure is still advantageously high.

Ein zusätzliches aktives Dämpfen kann über ein fluidisches T-Stück erreicht werden, falls der Flüssigkeitsgehalt so eingestellt werden kann, dass er dieselbe Zusammensetzung hat wie der Flussstrom. Additional active damping can be achieved via a fluidic tee if the liquid content can be adjusted to have the same composition as the flow stream.

1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines HPLC-Systems 10, wie es zum Beispiel zur Flüssigchromatographie verwendet werden kann. Eine Pumpe 20, die mit Lösungsmitteln aus einer Versorgungseinheit 25 versorgt wird, treibt eine mobile Phase durch eine Trenneinrichtung 30 (wie zum Beispiel eine chromatographische Säule), die eine stationäre Phase beinhaltet. Ein Entgaser 27 kann die Lösungsmittel entgasen, bevor diese der Pumpe 20 zugeführt werden. Eine Probenaufgabeeinheit 40 ist zwischen der Pumpe 20 und der Trenneinrichtung 30 angeordnet, um eine Probenflüssigkeit in die mobile Phase einzubringen. Die stationäre Phase der Trenneinrichtung 30 ist dazu vorgesehen, Komponenten der Probenflüssigkeit zu separieren. Ein Detektor, siehe beispielhaft Flusszelle 50, detektiert separierte Komponenten der Probe, und ein Fraktionierungsgerät kann dazu vorgesehen werden, separierte Komponenten der Probenflüssigkeit in dafür vorgesehene Behälter auszugeben. Nicht mehr benötigte Waste-Flüssigkeiten können in Waste-Behälter 60 ausgegeben werden. 1 shows the basic structure of an HPLC system 10 as it can be used for example for liquid chromatography. A pump 20 containing solvents from a supply unit 25 supplied drives a mobile phase through a separator 30 (such as a chromatographic column) containing a stationary phase. A degasser 27 can degas the solvents before these the pump 20 be supplied. A sample application unit 40 is between the pump 20 and the separator 30 arranged to introduce a sample liquid in the mobile phase. The stationary phase of the separator 30 is intended to separate components of the sample fluid. A detector, see for example a flow cell 50 , detects separated components of the sample, and a fractionating device may be provided to dispense separated components of the sample liquid into dedicated containers. Waste liquids that are no longer needed can be stored in waste containers 60 be issued.

Während ein Flüssigkeitspfad zwischen der Pumpe 20 und der Trenneinrichtung 30 typischerweise auf Hochdruck steht, wird die Probenflüssigkeit unter Normaldruck zunächst in einen von diesem Flüssigkeitspfad getrennten Bereich, eine sogenannte Probenschleife (englisch: Sample Loop), der Probeneinheit 40 eingegeben, die dann wiederum die Probenflüssigkeit in den unter Hochdruck stehenden Flüssigkeitspfad einbringt. Während des Zuschaltens der zunächst unter Normaldruck stehenden Probenflüssigkeit in der Probenschleife in den unter Hochdruck stehenden Flüssigkeitspfad wird der Inhalt der Probenschleife auf den Systemdruck des HPLC-Systems 10 gebracht. Eine Steuereinheit 70 steuert die einzelnen Module 20, 25, 27, 30, 40, 50, 60 des Probentrenngeräts 10.While a fluid path between the pump 20 and the separator 30 is typically at high pressure, the sample liquid under normal pressure is first in a separate area of this liquid path area, a so-called sample loop (English: Sample Loop), the sample unit 40 entered, which then introduces the sample liquid in the high-pressure liquid path. During the connection of the initially under normal pressure sample liquid in the sample loop in the high-pressure liquid path, the content of the sample loop to the system pressure of the HPLC system 10 brought. A control unit 70 controls the individual modules 20 . 25 . 27 . 30 . 40 . 50 . 60 of the sample separator 10 ,

Insbesondere ist in 1 eine Schalteinrichtung 80 im Detail dargestellt, die das Zuschalten der Probe in den Trennpfad bewerkstelligt und ebenfalls von der Steuereinheit 70 gesteuert wird. In der schematischen Darstellung von 1 ist ein erster Schalthebel 202 zu sehen, der von der Steuereinrichtung 70 entsprechend des Doppelpfeils zwischen verschiedenen (insbesondere drei, vergleiche 2, 3 und 4) Stellungen hin und her schaltbar ist. In entsprechender Weise ist ein zweiter schematischer Schalthebel 204 mittels der Steuereinrichtung 70 zwischen verschiedenen Positionen hin und her schaltbar. Mittels Schaltens der beiden Schalthebel 202, 204 kann ein hier als Probenaufnahmeschleife ausgebildetes Fluidaufnahmevolumen 200 wahlweise in den fluidischen Hochdruckpfad zwischen Fluidantrieb 20 und Trenneinrichtung 30 geschaltet werden. Wahlweise kann mittels Betätigens der Schalthebel 202, 204 auch ein zu dem Fluidaufnahmevolumen 200 paralleler Pfad an den Fluidantrieb 20 bzw. die Trenneinrichtung 30 angekoppelt werden. In dem zu dem Fluidaufnahmevolumen 200 parallelen Pfad kann ein optionales weiteres Fluidaufnahmevolumen 206 vorgesehen sein, so dass dann ein Wechselbetrieb zwischen den Fluidaufnahmevolumina 200 und 206 möglich ist. Ebenfalls in 1 gezeigt sind zur Veranschaulichung realen dynamischen Verhaltens fluidische Kapazitäten 208, 210 sowie eine fluidische Restriktoreinrichtung 212, die in dem gezeigten fluidischen Netzwerk effektiv wirken. Alternativ oder ergänzend kann zur Veranschaulichung realen dynamischen Verhaltens eine Restriktoreinrichtung in Serie zu dem optionalen weiteren Fluidaufnahmevolumen 206 wirken (nicht dargestellt).In particular, in 1 a switching device 80 shown in detail, which brings about the connection of the sample in the separation path and also from the control unit 70 is controlled. In the schematic representation of 1 is a first shift lever 202 to be seen by the controller 70 according to the double arrow between different (especially three, cf. 2 . 3 and 4 ) Positions back and forth is switchable. Similarly, a second schematic shift lever 204 by means of the control device 70 Switchable between different positions. By switching the two shifters 202 . 204 may be formed here as a sample receiving loop fluid receiving volume 200 optionally in the fluidic high pressure path between fluid drive 20 and separating device 30 be switched. Alternatively, by pressing the shift lever 202 . 204 also to the fluid receiving volume 200 parallel path to the fluid drive 20 or the separating device 30 be coupled. In the to the fluid receiving volume 200 parallel path may be an optional further fluid receiving volume 206 be provided, so that then a change operation between the fluid receiving volumes 200 and 206 is possible. Also in 1 are shown to illustrate real dynamic behavior fluidic capacitances 208 . 210 and a fluidic restrictor device 212 that are effective in the fluidic network shown. Alternatively or additionally, to illustrate real dynamic behavior, a restrictor means in series with the optional further fluid receiving volume 206 act (not shown).

2 zeigt nun aus Gründen der Übersichtlichkeit nur einen Teil der Anordnung gemäß 1 in einem Schaltzustand, in dem mobile Phase entlang eines fluidischen Pfads von dem auf Hochdruck (zum Beispiel 1000 bar) befindlichen Fluidantrieb 20, durch einen Schaltpfad der Schalteinrichtung 80 hin zu der Trenneinrichtung 30 gefördert wird. In diesem Betriebszustand ist das Fluidaufnahmevolumen 200 von dem Hochdruck abgekoppelt und befindet sich somit auf Niederdruck (im gezeigten Beispiel 0 bar). Gegenüber 1 sind nunmehr beide Schalthebel 202, 204 von einer Linksstellung in eine Rechtsstellung überführt worden. 2 now shows only a part of the arrangement according to for clarity 1 in a switching state, in the mobile phase along a fluidic path from the high pressure (eg, 1000 bar) fluid drive 20 , through a switching path of the switching device 80 towards the separator 30 is encouraged. In this operating state, the fluid receiving volume 200 disconnected from the high pressure and is thus at low pressure (in the example shown 0 bar). Across from 1 are now both shifters 202 . 204 transferred from a left position to a legal position.

3 zeigt die Schalteinrichtung 80 gemäß 1 in einem Schaltzustand 300, in dem das Fluidaufnahmevolumen 200 immer noch isoliert ist und in einem davon separaten Pfad der Fluidantrieb 20 von der Trenneinrichtung 30 nun abgekoppelt und abgesperrt ist. Dies kann anschaulich dadurch erreicht werden, dass der in 1 mit Bezugszeichen 202 bezeichnende Schalthebel in eine Mittelstellung gebracht ist. 3 shows the switching device 80 according to 1 in a switching state 300 in which the fluid receiving volume 200 is still isolated and in a separate path of the fluid drive 20 from the separator 30 now disconnected and locked. This can be clearly achieved by the fact that in 1 with reference number 202 significant shift lever is brought into a middle position.

Gemäß 4 ist die Schalteinrichtung 80 in einen Schaltzustand 400 gebracht, infolgedessen ein Druck an dem Fluidaufnahmevolumen 200 ausgehend von dem Niederdruck erhöht wird. Getrennt davon wird in einem separaten Pfad ein Druck der Trenneinrichtung 30 ausgehend von dem Hochdruck erniedrigt. Dies erfolgt dadurch, dass in dem in 4 gezeigten Schaltzustand 400 das Fluidaufnahmevolumen 200 fluidisch mit dem Fluidantrieb 20 gekoppelt ist. Gleichzeitig ist in dem Schaltmodus 400 gemäß 4 die Trenneinrichtung 30 fluidisch von dem Fluidantrieb 20 weiterhin entkoppelt. Dies wird bewerkstelligt, indem der Schalthebel 202 von der Mittelstellung in die Linksstellung überführt worden ist.According to 4 is the switching device 80 in a switching state 400 as a result, a pressure on the fluid receiving volume 200 is increased starting from the low pressure. Separately, in a separate path, a pressure of the separator 30 lowered from the high pressure. This is done by having in the in 4 shown switching state 400 the fluid receiving volume 200 fluidic with the fluid drive 20 is coupled. At the same time is in the switching mode 400 according to 4 the separator 30 fluidly from the fluid drive 20 still decoupled. this will accomplished by the shift lever 202 has been transferred from the middle position to the left position.

Indem die Schalteinrichtung 80 zunächst in den Schaltzustand 300 und nachfolgend in den Schaltzustand 400 gebracht wird, wird an dem Fluidaufnahmevolumen 200 eine Druckerhöhung und an der Trenneinrichtung 30 eine Druckerniedrigung bewirkt, so dass sich die beiden Drücke annähern und in der Folge dann kreuzen würden. Die Schaltzustände 300, 400 entsprechen also einer Sequenz mit dem nachfolgenden Zuschalten des Fluidaufnahmevolumens 200 in den Hochdrucktrennpfad zwischen Fluidantrieb 20 und Trenneinrichtung 30 vorbereiteten Schaltmodus.By the switching device 80 first in the switching state 300 and subsequently in the switching state 400 is brought to the fluid receiving volume 200 a pressure increase and on the separator 30 causes a pressure reduction, so that the two pressures approach and then cross in the sequence. The switching states 300 . 400 So correspond to a sequence with the subsequent connection of the fluid receiving volume 200 in the high pressure separation path between fluid drive 20 and separating device 30 prepared switching mode.

5 zeigt einen nachfolgenden anderen Schaltmodus 500 der Schalteinrichtung 80. Im Schaltmodus 500 ist das Fluidaufnahmevolumen 200 nun in den fluidischen Pfad zwischen den Fluidantrieb 20 und die Trenneinrichtung 30 geschaltet, nachdem infolge der Druckerhöhung an dem Fluidaufnahmevolumen 200 und der Druckerniedrigung an der Trenneinrichtung 30 gemäß 4 in den beiden getrennten Pfaden sich die Drücke an dem Fluidaufnahmevolumen 200 und an der Trenneinrichtung 30 soweit angenähert haben, dass ein vorgegebenes Schaltkriterium erfüllt ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Schaltkriterium zum Beispiel, dass sich die Drücke an dem Fluidaufnahmevolumen 200 und der Trenneinrichtung 30 exakt angeglichen werden. Dann ist bei einem Zuschalten des Fluidaufnahmevolumens 200 vermittels Schalter 204 in den fluidischen Pfad zwischen Fluidantrieb 20 und Trenneinrichtung 30 sowohl ein unerwünschter Druckstoß auf die fluidischen Komponenten des Probentrenngeräts 10 vermieden, als auch ist ein unerwünschter Rückfluss von Fluid aus der Trenneinrichtung 30 in Richtung der Schalteinrichtung 80 vermieden. Alternativ kann auch erst dann in den zweiten Schaltmodus 500 geschaltet werden, wenn der Druck an dem Fluidaufnahmevolumen 200 den Druck an der Trenneinrichtung 30 überschritten hat, um unter Inkaufnahme eines leichten Druckstoßes noch zuverlässiger ein auch nur zeitweises unerwünschtes Rückströmen von mobiler Phase ausgehend von der Trenneinrichtung 30 stromaufwärts zu verunmöglichen. 5 shows a subsequent other switching mode 500 the switching device 80 , In switching mode 500 is the fluid receiving volume 200 now in the fluidic path between the fluid drive 20 and the separator 30 switched after due to the pressure increase at the fluid receiving volume 200 and the pressure reduction on the separator 30 according to 4 in the two separate paths, the pressures on the fluid receiving volume 200 and at the separator 30 have so far approximated that a predetermined switching criterion is met. For example, in the illustrated embodiment, the switching criterion is that the pressures at the fluid receiving volume become 200 and the separator 30 be exactly aligned. Then is when a connection of the fluid receiving volume 200 by means of a switch 204 in the fluidic path between fluid drive 20 and separating device 30 both an undesirable surge of pressure on the fluidic components of the sample separator 10 avoided, as well as is an undesirable backflow of fluid from the separator 30 in the direction of the switching device 80 avoided. Alternatively, only then in the second switching mode 500 be switched when the pressure on the fluid receiving volume 200 the pressure on the separator 30 has exceeded, at the expense of a slight pressure surge even more reliable even a temporary unwanted backflow of mobile phase starting from the separator 30 upstream impossible.

Diese Umstände sind in einem Diagramm 600 in 6 näher erläutert. Entlang einer Abszisse 602 ist eine Zeit aufgetragen, wohingegen entlang einer Ordinate 604 der Druck aufgetragen ist. P_Pumpe bezeichnet dabei den Hochdruck von zum Beispiel 1000 bar, der von dem Fluidantrieb 20 geliefert wird. Der Druck „0“ bezeichnet den Niederdruck, der gemäß 2 an dem Fluidaufnahmevolumen 200 herrscht. Zu einem Zeitpunkt t_A kann ein erstes Schalten der Schalteinrichtung 80 vorgenommen werden, um ausgehend von 2 unmittelbar in den Schaltzustand 400 gemäß 4 zu gelangen. Der zugehörige Schaltmodus wird über den Zeitraum SM₁ aufrechterhalten. Es sinkt ein Druck P_Säule an der Trenneinrichtung 30, während ein Druck P_Schleife an dem Fluidaufnahmevolumen 200 steigt. Zu einem Zeitpunkt t_B sind die beiden Drücke P_Säule und P_Schleife gleich. Zu diesem Zeitpunkt t_B erfolgt die Schaltung in den zweiten Schaltmodus SM₂.These circumstances are in a diagram 600 in 6 explained in more detail. Along an abscissa 602 is a time plotted, whereas along an ordinate 604 the pressure is applied. P _pump refers to the high pressure of, for example, 1000 bar, that of the fluid drive 20 is delivered. The pressure "0" indicates the low pressure, the according to 2 at the fluid receiving volume 200 prevails. At a time t _A , a first switching of the switching device 80 be made to start from 2 immediately in the switching state 400 according to 4 to get. The associated switching mode is maintained over the period SM ₁ . It sinks a pressure P _column at the separator 30 while a pressure P _loop on the fluid receiving volume 200 increases. At a time t _B , the two pressures P _column and P _{loop are the} same. At this time t _B , the switching takes place in the second switching mode SM ₂ .

Besonders vorteilhaft ist es, genau zum Zeitpunkt t_B zu schalten, da dann jeglicher Druckstoß zwischen Trenneinrichtung 30 und Fluidaufnahmevolumen 200 vermieden ist. Es ist aber auch möglich, erst etwas später (d.h. kurz nach Zeitpunkt t_B) zu schalten, wobei nach dem Zeitpunkt t_B zwar ein gewisser dynamischer Druckstoß erfolgen kann, aber jedenfalls ein Rückfluss in Rückwärtsrichtung aus der Trenneinrichtung 30 unterbunden ist.It is particularly advantageous to switch exactly at the time t _B , since then any pressure surge between the separator 30 and fluid receiving volumes 200 is avoided. But it is also possible to switch a little later (ie shortly after time t _B ), although after the time t _B, although a certain dynamic pressure surge can take place, but in any case a backflow in the reverse direction from the separator 30 is prevented.

Mit einer gestrichelten Linie 610 ist angedeutet, dass der Druckabfall an der Trenneinrichtung 30 schon vor dem Zeitpunkt t_A begonnen werden kann. Mit einer gestrichelten Linie 620 ist angedeutet, dass der Druckanstieg an dem Fluidaufnahmevolumen 200 schon vor dem Zeitpunkt t_A begonnen werden kann. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, mit der Druckerniedrigung an der Trenneinrichtung 30 bereits vor dem Zeitpunkt t_A zu beginnen (vergleiche 3), bevor mit der Druckerhöhung an dem Fluidaufnahmevolumen 200 zum Zeitpunkt t_A begonnen wird (vergleiche 4).With a dashed line 610 is indicated that the pressure drop across the separator 30 can be started before the time t _A. With a dashed line 620 is indicated that the pressure increase at the fluid receiving volume 200 can be started before the time t _A. In particular, it may be advantageous with the pressure reduction at the separating device 30 already to start before the time t _A (see 3 ), prior to the pressure increase on the fluid receiving volume 200 is started at time t _A (see 4 ).

7 zeigt eine schematische Darstellung eines Ersatzschaltbildes des Trennpfads eines Probentrenngeräts 10 gemäß 1, wobei sowohl Kapazitäten der einzelnen Komponenten (das heißt hydraulische Kapazitäten) als auch eine Restriktion der Trenneinrichtung 30 dargestellt sind. Ferner ist zwischen Fluidantrieb 20 und Trenneinrichtung 30 ein hydraulischer Restriktor 700 (zum Beispiel als Kapillarengstelle) vorgesehen, der an der Schaltvorrichtung 80 (zum Beispiel ein Einspritzventil) vorgesehen sein kann. Im Normalbetrieb des chromatographischen Trenngeräts 10 ist das Schaltelement B geschlossen. Dann wird die Schalteinrichtung 80 geschaltet, so dass zunächst Schaltelement B öffnet (um die Säule vor einem negativen Fluss zu schützen). Dann wird Schaltelement A geschlossen. Nach einem weiteren Zeitintervall entsprechend einem Ziel-Kriterium wird Schaltelement B geschlossen. Zu einem geeigneten Zeitpunkt werden somit Fluidantrieb 20, Trenneinrichtung 30 und Fluidaufnahmevolumen 200 zusammengeschaltet. 7 shows a schematic representation of an equivalent circuit diagram of the separation path of a sample separation device 10 according to 1 , wherein both capacities of the individual components (that is, hydraulic capacities) and a restriction of the separator 30 are shown. Further, between fluid drive 20 and separating device 30 a hydraulic restrictor 700 (For example, as Kapillarengstelle) provided on the switching device 80 (For example, an injection valve) may be provided. In normal operation of the chromatographic separator 10 the switching element B is closed. Then the switching device 80 switched so that initially switching element B opens (to protect the column from a negative flow). Then switching element A is closed. After a further time interval corresponding to a target criterion, switching element B is closed. At a suitable time will thus fluid drive 20 , Separating device 30 and fluid receiving volumes 200 connected together.

Um zu vermeiden, dass beim Schalten Säulenmaterial einen Rückwärtspuls erleidet, trägt auch die hydraulische Restriktoreinrichtung 700 bei. Diese ist flussabhängig zu dimensionieren. Alternativ dazu kann die hydraulische Restriktoreinrichtung 700 auch weggelassen werden und kann alleinig durch eine geeignete Wahl des Bewegungsprofils der Schalteinrichtung 80 beim Schalten die gewünschte Schaltperformance bewirkt werden.In order to avoid that during switching column material suffers a backward pulse, also carries the hydraulic restrictor device 700 at. This is to be dimensioned depending on the river. Alternatively, the hydraulic restrictor device 700 can also be omitted and can be solely by a suitable choice of the movement profile of the switching device 80 when switching the desired switching performance can be effected.

8 zeigt eine schematische Darstellung eines zweidimensionalen Probentrenngeräts, ausgebildet als 2D-Flüssigchromatographieanordnung. Fluidantrieb 20 der ersten Dimension (1D) pumpt mobile Phase, die an Injektor 40 mit fluidischer Probe gemischt wird. An Trenneinrichtung 30 der ersten Dimension wird die fluidische Probe chromatographisch in ihre Fraktionen getrennt. Ein Schaltventil als Schalteinrichtung 80 wird geschaltet, um diese vorgetrennten Fraktionen in die zweite Dimension (2D) zu bringen. Hierfür wird mobile Phase von einem Fluidantrieb 20‘ der zweiten Dimension gefördert und mit den getrennten Fraktionen gemischt. An einer Trenneinrichtung 30‘ der zweiten Dimension werden die Fraktionen in die Unterfraktionen getrennt und nachfolgend an einem Detektor 50 (hier ausgeführt als Fluoreszenzdetektor) detektiert. Die getrennten Unterfraktionen werden dann einem Fraktionierer oder einem Waste 60 zugeführt. 8th shows a schematic representation of a two-dimensional sample separation device, designed as a 2D liquid chromatography. fluid drive 20 the first dimension (1D) pumps mobile phase, which is connected to injector 40 mixed with fluidic sample. On separator 30 In the first dimension, the fluidic sample is separated by chromatography into its fractions. A switching valve as a switching device 80 is switched to bring these pre-separated fractions into the second dimension (2D). This will be mobile phase of a fluid drive 20 ' promoted in the second dimension and mixed with the separate fractions. At a separator 30 ' In the second dimension, the fractions are separated into the sub-fractions and subsequently to a detector 50 (executed here as a fluorescence detector) detected. The separated subfractions are then added to a fractionator or a waste 60 fed.

9A bis 9E zeigen eine detaillierte Darstellung einer Schalteinrichtung 80 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel für ein zweidimensionales Probentrenngerät, wie das in 8 gezeigte. Anschlüsse der Trenneinrichtungen sind mit „C“ (column) bezeichnet, Anschlüsse der Fluidantriebe sind mit „P“ (pump) bezeichnet. Die Ventileinrichtung 80 ist hier als eine Überlagerung aus einem Statorelement mit runden Ports 1–8 und einem damit zusammenwirkenden Rotorelement mit Fluidkanälen 900 (in Form von Nuten) ausgebildet. Fluidaufnahmevolumina 902, 904 der beiden Trenndimensionen sind ebenfalls, angeschlossen an den entsprechenden Ports 1, 8, 4, 5, gezeigt. 9A to 9E show a detailed illustration of a switching device 80 according to an exemplary embodiment for a two-dimensional sample separation device, as in 8th shown. Connections of the separators are marked with "C" (column), connections of the fluid drives are designated with "P" (pump). The valve device 80 is here as a superposition of a stator with round ports 1-8 and a cooperating rotor element with fluid channels 900 (in the form of grooves) formed. Fluid intake volumes 902 . 904 the two separation dimensions are also shown, connected to the corresponding ports 1, 8, 4, 5, shown.

In dem in 9A gezeigten initialen Schaltzustand der Schalteinrichtung 80 ist das Fluidaufnahmevolumen 904 unter Hochdruck, das Fluidaufnahmevolumen 902 im Niedrigdruckpfad und die Trenneinrichtung (2D) im Flusspfad an Port 6 so angeschlossen, dass sie von einem Fluss unter Hochdruck durchflossen wird.In the in 9A shown initial switching state of the switching device 80 is the fluid receiving volume 904 under high pressure, the fluid receiving volume 902 in the low pressure path and the separator (2D) in the flow path to port 6 connected so that it is traversed by a high pressure flow.

In dem in 9B gezeigten Schaltzustand der Schalteinrichtung 80 wird die an Port 6 angeschlossene Trenneinrichtung von dem Flusspfad abgekoppelt, indem Port 8 abgekoppelt wird, weil die Nut mit dem Rotor entsprechend gedreht ist. Dadurch kommt es an der Trenneinrichtung (Port 6) zu einem Druckabfall.In the in 9B shown switching state of the switching device 80 For example, the separator connected to port 6 is disconnected from the flow path by disconnecting port 8 because the groove is rotated correspondingly with the rotor. This causes a pressure drop at the separator (port 6).

In dem in 9C gezeigten Schaltzustand der Schalteinrichtung 80 erfolgt eine Druckerhöhung des zuvor unkomprimierten Fluidaufnahmevolumens 902. Port 5 wird angekoppelt. Das Fluidaufnahmevolumen 902 wird unter Druck gesetzt, und der an Port 7 anliegende Pumpendruck fällt kurzfristig aufgrund des Bereitstellens des signifikanten Kompressionsvolumens (Komprimier-Fehlvolumens). Der Druckabfall in der Trenneinrichtung setzt sich fort.In the in 9C shown switching state of the switching device 80 there is an increase in pressure of the previously uncompressed fluid intake volume 902 , Port 5 is docked. The fluid intake volume 902 is pressurized and the pump pressure applied to port 7 drops short-term due to providing the significant compression volume (compression miss volume). The pressure drop in the separator continues.

In dem in 9D gezeigten Schaltzustand der Schalteinrichtung 80 erfolgt ein Wiederanschluss der Trenneinrichtung an den Flusspfad. Die Trenneinrichtung wird über das Fluidaufnahmevolumen 902 wieder an den Flusspfad angeschlossen, während vorher fortgesetzt an Port 4 der Druck zunahm und an Port 6 samt angeschlossenem Fluidkanal 900 der Druck abfiel. Zu dem Zeitpunkt, zu dem nun an Port 4 die fluidische Verbindung hergestellt wird, sollten beide Drücke gleich sein (oder sich zumindest ausreichend aneinander angenähert haben).In the in 9D shown switching state of the switching device 80 a reconnection of the separator to the flow path. The separator is above the fluid receiving volume 902 again connected to the flow path, while previously continued at port 4, the pressure increased and at port 6 together with attached fluid channel 900 the pressure dropped. By the time the fluidic connection is established at port 4, both pressures should be equal (or at least sufficiently close to each other).

In dem in 9E gezeigten finalen Schaltzustand der Schalteinrichtung 80 hat sich das Fluidaufnahmevolumen 904 über Port 8 in Richtung des Waste-Behälters 60 (Port 2) entleert, und wird schließlich wieder an den Niedrigdruckpfad angeschlossen (Port 3). Die Trenneinrichtung bleibt über Fluidaufnahmevolumen 902 an den Flusspfad angeschlossen.In the in 9E shown final switching state of the switching device 80 has the fluid intake volume 904 via port 8 in the direction of the waste container 60 (Port 2) deflates and eventually reconnects to the low pressure path (Port 3). The separator remains on fluid receiving volume 902 connected to the river path.

In dieser Beschreibung ist zwar nur der Hinweg ausdrücklich beschrieben, es wird dem Fachmann aber ohne Weiteres möglich sein, den Rückweg entsprechend vorzusehen, was dann in der Summe genau einem Modulations-Zyklus in einem typischen 2D-LC System entspricht. Although only the way out is explicitly described in this description, it will be readily possible for the person skilled in the art to provide the return path accordingly, which then corresponds in total to precisely one modulation cycle in a typical 2D LC system.

Es sollte angemerkt werden, dass der Begriff „aufweisen“ nicht andere Elemente ausschließt und dass das „ein“ nicht eine Mehrzahl ausschließt. Auch können Elemente, die in Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschrieben sind, kombiniert werden. Es sollte auch angemerkt werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Schutzbereich der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen. It should be noted that the term "comprising" does not exclude other elements and that the "on" does not exclude a plurality. Also, elements described in connection with different embodiments may be combined. It should also be noted that reference signs in the claims should not be construed as limiting the scope of the claims.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0309596 B1 [0002]

Claims

Switching device ( 80 ) for coupling a low-pressure fluid receiving volume ( 200 ) to a high pressure fluidic path between a fluid drive ( 20 ) and a separating device ( 30 ) for separating fractions of a fluidic sample, wherein the switching device ( 80 ) is set up: in a first switching mode ( 300 . 400 ) a pressure at the fluid receiving volume ( 200 ) starting from the low pressure and separately from a pressure at the separator ( 30 ) to decrease from the high pressure; in a subsequent second switching mode ( 500 ) the fluid receiving volume ( 200 ) in the fluidic path between the fluid drive ( 20 ) and the separating device ( 30 ), when, due to the pressure increase at the fluid receiving volume ( 200 ) and the pressure reduction at the separating device ( 30 ) have approached these pressures so far that a predetermined switching criterion is met.

Switching device ( 80 ) according to claim 1, wherein the switching device ( 80 ), in the first switching mode ( 300 . 400 ) first a flow between the fluid drive ( 20 ) and the separating device ( 30 ) and only then the fluid intake volume ( 200 ) fluidly with the fluid drive ( 20 ) to couple.

Switching device ( 80 ) according to one of claims 1 or 2, wherein the predetermined switching criterion requires that during a switching operation of the switching device ( 80 ) from the first switching mode ( 300 . 400 ) in the second switching mode ( 500 ) even a temporary reverse flow of fluid from the separator ( 30 ) to the fluid receiving volume ( 200 ) and / or to the fluid drive ( 20 ) is prevented.

Switching device ( 80 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the predetermined switching criterion requires that during a switching operation of the switching device ( 80 ) from the first switching mode ( 300 . 400 ) in the second switching mode ( 500 ) the pressure at the separating device ( 30 ) the instantaneous pressure at the fluid receiving volume ( 200 ) does not exceed.

Switching device ( 80 ) according to claim 4, wherein the predetermined switching criterion further requires that in the switching operation of the first switching mode ( 300 . 400 ) in the second switching mode ( 500 ) the pressure at the fluid receiving volume ( 200 ) exceeds the pressure at the separating device by a maximum of 20%, in particular by a maximum of 5%, more particularly by a maximum of 1%.

Switching device ( 80 ) according to one of claims 1 to 5, wherein the predetermined switching criterion requires that the pressure at the separator ( 30 ) is at least sufficiently equal, in particular equal, to the instantaneous pressure at the fluid receiving volume ( 200 ).

Switching device ( 80 ) according to one of claims 1 to 6, wherein the switching device ( 80 ) is set up such that in the first switching mode ( 300 . 400 ) first the pressure on the separator ( 30 ) is lowered from the high pressure and subsequently the pressure at the fluid receiving volume ( 200 ) is increased starting from the low pressure.

Switching device ( 80 ) according to one of claims 1 to 7, wherein the switching device ( 80 ) is formed as a switching valve, comprising: a first valve element having a plurality of ports (1-8) as fluid ports for fluidly connecting to the fluid drive ( 20 ), the separating device ( 30 ) and the fluid receiving volume ( 200 ); and a second valve element having a plurality of fluid channels ( 900 ), which by means of a relative movement, in particular by means of a rotation, by means of the first valve element and the second valve element, a fluidic coupling between each of the ports (1-8) and a fluidic decoupling between other of the ports (1-8) can form.

Switching device ( 80 ) according to claim 8, wherein the fluid channels ( 900 ) are formed with different lengths and the switching device ( 80 ) is set up for switching with a switching speed adapted to the lengths such that thereby the predetermined switching criterion is fulfilled.

Switching device ( 80 ) according to any one of claims 1 to 9, wherein the low pressure is in a range between negative pressure relative to ambient pressure and 10 bar above atmospheric pressure, in particular in a range between ambient pressure and 1 bar above ambient pressure.

Switching device ( 80 ) according to one of claims 1 to 10, wherein the high pressure is in a range between 100 bar and 2000 bar, in particular in a range between 500 bar and 1500 bar.

Sample Separator ( 10 ) for separating fractions of a sample in a mobile phase, wherein the sample separation device ( 10 ) comprises: a fluid drive ( 20 ), in particular a pumping system configured to drive the mobile phase through the sample separation device ( 10 ); a fluid receiving volume ( 200 ) for temporarily receiving the sample; a separator ( 30 ) for separating the different fractions of the sample in the mobile phase; a switching device ( 80 ) according to one of claims 1 to 11 downstream of the fluid drive ( 20 ) and upstream of the separator ( 30 ) for coupling the low-pressure and the sample-receiving fluid receiving volume ( 200 ) to a high pressure fluidic path between the fluid drive ( 20 ) and the separating device ( 30 ) to thereby introduce the sample into the mobile phase and the separator ( 30 ).

Sample Separator ( 10 ) according to claim 12, wherein the fluid receiving volume ( 200 ) is selected from a group consisting of a sample collection loop ( 200 ), in particular an injector ( 40 ), the sample separation device ( 10 ), a trap column, a supercritical liquid chromatography apparatus of the sample separation apparatus ( 10 ), and a coupling member for a multi-dimensional sample separation device ( 10 ).

Sample Separator ( 10 ) according to one of claims 12 to 13, comprising at least one of the following features: the sample separation device ( 10 ) is a two-dimensional sample separation device ( 10 ) with a to the separator ( 30 ) formed first separating step for separating the fractions of the sample and with a second separation stage for separating the fractions into sub-fractions, which second separation stage to a further separation device ( 30 ' ) corresponds; the sample separator ( 10 ) has a hydraulic restrictor device ( 700 ) upstream of the separator ( 30 ), which is configured during a switching operation of the switching device ( 80 ) from the first switching mode ( 300 . 400 ) in the second switching mode ( 500 ) even a temporary reverse flow of fluid from the separator ( 30 ) to the fluid receiving volume ( 200 ) and / or to the fluid drive ( 20 ) to prevent; the sample separator ( 10 ) is configured to analyze at least one physical, chemical and / or biological parameter of at least a fraction of the sample; the sample separator ( 10 ) comprises at least one of the group consisting of a detector device, a chemical, biological and / or pharmaceutical analysis device, a liquid chromatography device, an HPLC device and an SFC device; the fluid drive ( 20 ) is configured to drive the mobile phase at a high pressure; the fluid drive ( 20 ) is configured to drive the mobile phase at a pressure of at least 100 bar, in particular of at least 500 bar, more particularly of at least 1000 bar; the sample separator ( 10 ) is configured as a microfluidic device; the sample separator ( 10 ) is configured as a nanofluidic device; the sample separator ( 10 ) has a sample injector ( 40 ) for injecting the sample into the mobile phase between fluid drive ( 20 ) and separating device ( 30 ) on; the sample separator ( 10 ) has a detector ( 50 ) for detecting the separated fractions; the sample separator ( 10 ) has a sample fractionator ( 60 ) to fractionate the separated fractions.

Method for coupling a low-pressure fluid receiving volume ( 200 ) to a high pressure fluidic path between a fluid drive ( 20 ) and a separating device ( 30 ) for separating fractions of a fluidic sample, the method comprising: switching a switching device ( 80 ) in a first switching mode ( 300 . 400 ), so that a pressure on the fluid receiving volume ( 200 ) is increased starting from the low pressure and so that separately therefrom a pressure on the separator ( 30 ) is lowered from the high pressure; Switching the switching device ( 80 ) in a subsequent second switching mode ( 500 ), whereby the fluid receiving volume ( 200 ) in the fluidic path between the fluid drive ( 20 ) and the separating device ( 30 ) is switched when, due to the pressure increase at the fluid receiving volume ( 200 ) and the pressure reduction at the separating device ( 30 ) have approached these pressures so far that a predetermined switching criterion is met.

The method of claim 15, wherein in the method switching to the first switching mode ( 300 . 400 ) is carried out such that first the pressure on the separator ( 30 ) by disconnecting the separating device ( 30 ) from the fluid drive ( 20 ) is started and only after the beginning of this pressure lowering is begun, the pressure at the fluid receiving volume ( 200 ) by coupling the fluid receiving volume ( 200 ) to the fluid drive ( 20 ) increase.

Method according to claim 15 or 16, wherein in the method the switching operation into the second switching mode ( 500 ) is configured such that the fluid receiving volume ( 200 ) in the fluidic path between the fluid drive ( 20 ) and the separating device ( 30 ) is switched only when pressures on the fluid receiving volume ( 200 ) and at the separating device ( 30 ).

Method according to one of claims 15 to 17, wherein the switching according to a predetermined movement pattern, in particular with such a switching speed and / or at such switching times, between the first Switching mode ( 300 . 400 ) and the second switching mode ( 500 ), that a transfer of the fluid intake volume ( 200 ) in the fluidic path between the fluid drive ( 20 ) and the separating device ( 30 ) takes place when in the two separate paths of the first switching mode ( 300 . 400 ) a pressure equalization has occurred.

Method according to claim 18, comprising at least one of the following features: the movement pattern of the switching device ( 80 ) is based on a modeling of the sample separation device ( 10 ) given; the movement pattern of the switching device ( 80 ) is determined based on pressure measurements, in particular for the pressure at the fluid receiving volume ( 200 ) and / or for the pressure at the separating device ( 30 ) are indicative; the movement pattern of the switching device ( 80 ) is based on previous operations of the sample separation device ( 10 ), in particular to a dynamics of the pressure at the fluid receiving volume ( 200 ) and / or the pressure at the separating device ( 30 ).

Method according to one of claims 15 to 19, wherein the switching device ( 80 ) is switched such that at least temporarily the fluid drive ( 20 ) is fluidically decoupled while the sample receiving volume ( 200 ) fluidically with the separating device ( 30 ) is coupled.