DE102014106551A1

DE102014106551A1 - In Probentrennen integriertes Spülen unter Wiederverwenden geförderten Fluids als Spülfluid

Info

Publication number: DE102014106551A1
Application number: DE102014106551.4A
Authority: DE
Inventors: c/o Agilent Technologies Witt Klaus
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2015-11-12

Abstract

Probentrenngerät (10) zum Trennen einer in einer mobilen Phase befindlichen fluidischen Probe in Fraktionen, wobei das Probentrenngerät (10) eine Fluidpumpe (20, 210) zum Antreiben von zumindest einer der mobilen Phase und der fluidischen Probe durch das Probentrenngerät (10), eine Trenneinrichtung (30) stromabwärts der Fluidpumpe (20) zum Trennen der unterschiedlichen Fraktionen der in der mobilen Phase befindlichen Probe, eine Spüleinrichtung (80,82) zum Spülen zumindest eines fluidischen Abschnitts des Probentrenngeräts (10) mit einem Spülfluid, und eine Steuereinrichtung (70) zum Steuern des Probentrennens und des in die Prozedur des Probentrennens integrierten Spülens aufweist derart, dass mobile Phase von einer Position nach Durchlaufen des fluidischen Abschnitts als Spülfluid zum Spülen in den fluidischen Abschnitt rückgeführt wird.

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Probentrenngerät und ein Verfahren zum Bereitstellen eines Spülfluids in einem Probentrenngerät zum Trennen einer in einer mobilen Phase befindlichen fluidischen Probe in Fraktionen.
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 ist, durch eine stationäre Phase (zum Beispiel eine chromatographische Säule) bewegt, um einzelne Komponenten einer in die mobile Phase eingebrachten Probenflüssigkeit voneinander zu trennen. Ein solches HPLC-System ist zum Beispiel aus der EP 0,309,596 B1 derselben Anmelderin, Agilent Technologies, Inc., bekannt.
Für Flüssigkeitschromatographie ist es erforderlich, eine zu untersuchende Fluid-Probe in das System einzuleiten. Solche Systeme zum Einleiten (auch bezeichnet als Injizieren oder Einführen) einer Fluid-Probe sind aus US 4,939,943 , US 3,916,692 oder US 3,376,694 bekannt.
In solchen und anderen Messgeräten kann somit ein, eine Injektionsschleife beinhaltender Injektor zum Einleiten einer Fluid-Probe in einen Pfad zwischen einer Hochdruckpumpe und einer Trennsäule vorgesehen sein. In einer solchen Injektorschleife kann eine Nadel in einem Sitz angeordnet sein, wobei zur Aufnahme der Fluid-Probe die Nadel aus dem Sitz heraus fährt, in ein Probengefäß zum Einsaugen der Fluid-Probe durch eine Injektorpumpe eintaucht und anschließend in den Sitz zurückfährt. Nach Umschalten eines als Injektionsventil konfigurierten Fluidventils ist die so aufgenommene Fluid-Probe in den Hochdruckpfad zwischen Hochdruckpumpe und Trennsäule gebracht.
In solchen und anderen fluidischen Systemen kann eine unerwünschte Leckage, insbesondere in einer der Fluidpumpen zum Einbringen von Fluid, in unerwünschte fluidische Abschnitte des Probentrenngeräts, insbesondere in einen pumpeninneren Bereich hinter einer Dichtung, führen. Dadurch kann ein parasitärer Übertrag von Lösungsmittelmaterial bzw. Probenmaterial auftreten. Dies kann nach Verdunsten flüchtiger Komponenten zur Aufkonzentration oder Ablagerung von zerstörerisch wirkenden Festkörperpartikeln (zum Beispiel Salzkristallen) führen, die bei Reziprozieren eines Pumpenkolbens stark abrasiv wirken können. Auch können aggressive biologische oder chemische Zusätze zu Lösungsmitteln zu einer Beschädigung fluidischer Bauteile (zum Beispiel durch Korrosion) führen.
Um dies zu unterdrücken, kann herkömmlich ein Spülen von fluidischen Pfaden entweder kontinuierlich oder jeweils nach Beenden eines Probentrennverfahrens und vor Beginn des nachfolgenden Probentrennverfahrens erfolgen.
Stand der Technik ist in US 5,938,416 , US 6,623,630 , WO 2007/000189 und US 8,485,023 offenbart.
OFFENBARUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, in einfacher und zuverlässiger Weise ein unerwünschtes Eintrocknen von Lösungsmittelkomponenten an bestimmten fluidischen Abschnitten (z.B. am Kolben) oder auch ein Verschleppen von Probenmaterial in bestimmte fluidische Abschnitte eines Probentrenngeräts zu vermeiden. Die Aufgabe wird mittels der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Probentrenngerät zum Trennen einer in einer mobilen Phase (zum Beispiel einem Lösungsmittel oder einer Lösungsmittelzusammensetzung) befindlichen fluidischen (d.h. flüssigen und/oder gasförmigen, optional Festkörperpartikel aufweisend) Probe (zum Beispiel einer biologischen Probe) in Fraktionen geschaffen, wobei das Probentrenngerät eine Fluidpumpe zum Antreiben von zumindest einer der mobilen Phase und der fluidischen Probe durch das Probentrenngerät, eine Trenneinrichtung stromabwärts (insbesondere bezogen auf eine Flussrichtung der mobilen Phase vor deren Rückführung zum Spülen) der Fluidpumpe (insbesondere stromabwärts einer Arbeitskammer der Fluidpumpe, in der mobile Phase zu der Trenneinrichtung gefördert wird) zum Trennen der unterschiedlichen Fraktionen der in der mobilen Phase befindlichen Probe, eine Spüleinrichtung zum Spülen zumindest eines fluidischen Abschnitts des Probentrenngeräts mit einem Spülfluid (d.h. eines zum Spülen verwendeten Fluids, das die mobile Phase sein oder enthalten kann), und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Probentrennens und des in die Prozedur des Probentrennens integrierten Spülens aufweist derart, dass mobile Phase von einer Position nach Durchlaufen des fluidischen Abschnitts (insbesondere der Fluidpumpe, weiter insbesondere eines Kolbenraums der Fluidpumpe) als Spülfluid zum Spülen in den fluidischen Abschnitt (insbesondere die Fluidpumpe, weiter insbesondere eine Dichtungshinterspülkammer der Fluidpumpe) rückgeführt wird.
Gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren zum Bereitstellen eines Spülfluids in einem Probentrenngerät (insbesondere zum Kolben-Hinterspülen) zum Trennen einer in einer mobilen Phase befindlichen fluidischen Probe in Fraktionen bereitgestellt, wobei bei dem Verfahren zumindest eine der mobilen Phase und der fluidischen Probe mittels einer Fluidpumpe durch ein Probentrenngerät angetrieben wird, die unterschiedlichen Fraktionen der in der mobilen Phase befindlichen Probe mittels einer stromabwärts der Fluidpumpe angeordneten Trenneinrichtung getrennt werden, und zumindest ein fluidischer Abschnitt des Probentrenngeräts mit dem Spülfluid gespült wird, wobei das Spülen derart in die Prozedur des Probentrennens integriert wird, dass mobile Phase von einer Position nach Durchlaufen des fluidischen Abschnitts (insbesondere der Fluidpumpe, weiter insbesondere eines Kolbenraums der Fluidpumpe) als Spülfluid zum Spülen in den fluidischen Abschnitt (insbesondere die Fluidpumpe, weiter insbesondere eine Dichtungshinterspülkammer der Fluidpumpe) rückgeführt (und dadurch recycelt) wird.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird bei einem Probentrenngerät in den eigentlichen Probentrennablauf eine Spülung eines fluidischen Pfads des Probentrenngeräts integriert, das heißt nicht unabhängig von dem Trennverfahren, sondern im Rahmen des Trennverfahrens bzw. eingebunden in das Trennverfahren durchgeführt. Durch das funktionelle Verbinden von Probentrennen und Spülen eines fluidischen Abschnitts (der jenseits eines fluidischen Trennpfads der Probentrennung angeordnet sein kann), der ein oder mehrere fluidische Komponenten aufweisen kann, kann der Spülvorgang effizient und schnell gestaltet werden. Insbesondere kann auch Fluid, das bereits während des Probentrennens eingesetzt wurde, synergistisch zum Spülen mitverwendet werden. Dadurch ist der entstehende fluidische Abfall reduziert und eine ressourcensparende und nachhaltige Probentrennung ermöglicht. Ohne ein zeitaufwendiges, und in vielen Fällen manuell ausgelöstes oder durchgeführtes Spülen ist die Probentrennzeit niedrig gehalten, ohne dass unerwünschte Fluidverschleppung zwischen unterschiedlichen Trennverfahren oder eine Schädigung fluidischer Komponenten durch Zurückbleiben des Lösungsmittels oder Probenmaterials zu befürchten ist.
Vorteilhaft kann eine mobile Phase zunächst im Rahmen des Trennverfahrens verwendet (insbesondere dabei durch einen Arbeitsraum einer Kolbenpumpe gefördert) und erst anschließend zum Durchspülen eines zum Beispiel unerwünschte Festkörperpartikel enthaltenen fluidischen Abschnitts (zum Beispiel eine Dichtungshinterspülkammer hinter einer Dichtung in dem Kolbenraum) eingesetzt werden. Somit ist die Spülprozedur mit der mobilen Phase der Trennprozedur mit der physisch identischen mobilen Phase zeitlich nachgelagert. Besonders vorteilhaft kann zum Beispiel mittels eines Schaltventils vorgegeben werden, zu welchen (hinsichtlich einer gegenwärtigen Mobilphasenzusammensetzung) günstigen Zeiträumen ein Rückfördern von mobiler Phase zum Spülen des fluidischen Abschnitts eingesetzt werden soll. Vorteilhaft kann das Spülen in eine Trennmethode (zum Beispiel eine Chromatographie-Trennmethode) aufgenommen sein, d.h. einen Teil davon bilden.
Im Weiteren werden weitere Ausführungsbeispiele des Probentrenngeräts und des Verfahrens beschrieben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Position (d.h. eine Abzweig- bzw. Rückführ-Position) nach Durchlaufen des fluidischen Abschnitts eine Position stromabwärts (bzw. nach Durchlaufen) der Trenneinrichtung sein (siehe 1 oder 2).
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Spüleinrichtung zum Spülen der Fluidpumpe als der fluidische Abschnitt des Probentrenngeräts eingerichtet sein. Eine Fluidpumpe eines Probentrenngeräts ist zum Fördern von zum Beispiel biologischer und/oder chemischer fluidischer Probe und/oder zum Fördern von einem oder mehreren Lösungsmitteln (zum Beispiel aggressive organische Lösungsmittel, Wasser, etc.) ausgebildet und kann in diesem Zusammenhang einer Verschmutzung durch das von ihr geförderte oder verarbeitete Fluid ausgesetzt sein. Insbesondere ein Raum hinter der Kolbendichtung einer solchen als Kolbenpumpe ausgebildeten Fluidpumpe kann anfällig sein, durchmobile Phase verschmutzt zu werden, welche, wenn sie denn nicht-flüchtige Bestandteile beinhaltet, möglicherweise feste Bestandteile, z.B. Salzkristalle, hinterlässt oder aggressive Eigenschaften entwickelt. Daher ist ein Spülen einer solchen Fluidpumpe vorteilhaft, um Aufkonzentration zu vermeiden und eine unerwünschte Schädigung der Fluidpumpe zu unterbinden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Spüleinrichtung zum Spülen einer Dichtungshinterspülkammer der Fluidpumpe als der fluidische Abschnitt des Probentrenngeräts eingerichtet sein. Insbesondere kann das Spülen der Dichtungshinterspülkammer erfolgen, während in einer von der Dichtungshinterspülkammer mittels einer Dichtung fluidisch getrennten Arbeitskammer der Fluidpumpe die mobile Phase (und optional fluidische Probe) gefördert wird. In einer Kolbenpumpe reziproziert ein Kolben in einem Kolbenraum und fördert dabei Fluid zwischen einem Fluideinlass und einem Fluidauslass in der Arbeitskammer. Die Arbeitskammer wird dabei durch den Kolben, den Kolbenraum und durch eine Dichtung zwischen Kolben und Kolbenraum begrenzt. Durch eine fast unvermeidliche, wenn auch sehr geringe Leckage, etc. kann es zum geringen Austreten von Fluid aus der Arbeitskammer in den Bereich hinter der Dichtung kommen, d.h. in die Dichtungshinterspülkammer. Verdampft Flüssigkeit des Fluids in dieser Dichtungshinterspülkammer oder in damit verbundenen Bereichen, so können zum Beispiel Festkörperpartikel (zum Beispiel eine Salzkruste) zurückbleiben, die einerseits zu Korrosion führen können, andererseits aber auch zu einer Beschädigung oder Zerstörung der Pumpe, wenn zum Beispiel Salzkristalle auf dem Kolben während dessen hin und her Bewegens gegen die Kolbendichtung oder Kolbenkammer reiben. Wird die Dichtungshinterspülkammer gespült, so können Festkörperpartikel erst gar nicht entstehen oder wieder gelöst und abgefördert werden.
Vorteilhaft kann das Pumpen mobiler Phase durch die Fluidpumpe einerseits und das Spülen der Fluidpumpe durch rückgeführte mobile Phase andererseits zeitlich simultan durchgeführt werden. Dann wird gleichzeitig im Arbeitsraum Fluid gefördert und in der Dichtungshinterspülkammer gespült. Das Spülen kann wahlweise während des gesamten Fördervorgangs durchgeführt werden, oder stattdessen in einem Pulsbetrieb. Im Pulsbetrieb können sich Spülzeiträume und Nichtspülzeiträume abwechseln (zum Beispiel kann alle 2 Minuten für 0,1 Minuten lang gespült werden).
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Steuereinrichtung zum Steuern der Spüleinrichtung zum Spülen des fluidischen Abschnitts des Probentrenngeräts unter Wiederverwendung von zum Trennen der fluidischen Probe zuvor eingesetzter mobiler Phase als das Spülfluid eingerichtet sein. Indem mobile Phase, die während des Probentrennens verwendet wird und üblicherweise einem Wastebehälter zugeführt wird, zum Spülen des fluidischen Abschnitts (insbesondere der Fluidpumpe) wiederverwendet wird, ist ein nachhaltiges Probentrennsystem geschaffen, bei dem die anfallende Menge von zu entsorgendem Fluid gering gehalten ist. Somit kann zumindest teilweise ein in sich geschlossener Kreislauf von mobiler Phase zum Probentrennen und zum Spülen geschaffen werden. Falls dies im Einzelfall wünschenswert ist, kann die mobile Phase nach Durchführung des Probentrennens gereinigt oder in sonstiger Weise wieder aufbereitet werden, um eine Kontamination durch gegebenenfalls darin noch enthaltene Komponenten (zum Beispiel Probenkomponenten) sicher zu vermeiden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Spüleinrichtung einen fluidischen Rückführpfad von einer Position, an der die mobile Phase die Trenneinrichtung bereits durchlaufen hat, zu einem Bauteil (insbesondere der Fluidpumpe) des Probentrenngeräts, das die mobile Phase vor der Trenneinrichtung durchlaufen hat, zum Spülen des fluidischen Abschnitts des Probentrenngeräts aufweisen. Zum Beispiel kann nach Durchlaufen einer Probentrenneinrichtung (zum Beispiel eine chromatographische Trennsäule) ein sich verzweigender, ggf. schaltbarer fluidischer Pfad gebildet sein, bei dem ein Rückführpfad zu einer Position des fluidischen Abschnitts führt, der mittels des rückgeführten Fluids gespült oder gereinigt werden soll. Insbesondere kann die Rückführposition zu einem Pumpenteil stromaufwärts der Trenneinrichtung eine Rückkopplungsleitung zu einer Fluidpumpe des Probentrenngeräts sein, um dessen Kolben mit dem über die Rückkopplungsleitung rückgeführten Fluid zu reinigen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Spüleinrichtung ein mittels der Steuereinrichtung schaltbares fluidisches Schaltelement in dem fluidischen Rückführpfad aufweisen, das zum Spülen einen Fluidfluss durch den fluidischen Rückführpfad zulässt und zum Probentrennen einen Fluidfluss durch den fluidischen Rückführpfad mitunter zeitweise (d.h. optional bzw. falls dies im Einzelfall gewünscht wird) unterbindet. Ein solches schaltbares fluidisches Schaltelement kann zum Beispiel ein Fluidventil (zum Beispiel ein rotatorisches Fluidventil aus Stator mit Ports und Rotor mit Nuten) sein, das es in einem Trennbetrieb während dem Eluieren von Probensubstanzen ermöglicht, ein Rückführen von Fluid durch den Rückführpfad zu vermeiden, indem dieser vom Trennpfad fluidisch abgekoppelt wird, und in einem Spülmodus vor, während und/oder nach dem Probentrennen ein Rückführen eines Teils des Fluids oder sogar des gesamten Fluids zum Reinigen bewerkstelligen kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Steuereinrichtung zum Steuern der Spüleinrichtung zum Spülen des fluidischen Abschnitts des Probentrenngeräts mit zum Trennen der fluidischen Probe eingesetzter mobiler Phase als das Spülfluid gezielt in Zeitintervallen eingerichtet sein, in denen die mobile Phase probenfrei ist (also keine fluidische Probe aufweist). Während eines Probentrennens, zum Beispiel während eines chromatographischen Probentrennens, kann eine Abfolge von Fluidpaketen unterschiedlicher Zusammensetzung durch einen analytischen Trennpfad zwischen einer Fluidpumpe und einer Probentrenneinrichtung geführt werden. Dieser enthält zum Beispiel eine variable Lösungsmittelzusammensetzung und abschnittsweise fluidische Probe. Indem unter Verwendung der Kenntnis der zeitlichen Variation der Zusammensetzung des geförderten Fluids ein Rückführen nur von ausgewählten Sektionen dieses Fluids zum Spülen des oben genannten fluidischen Abschnitts (zum Beispiel der Fluidpumpe) eingesetzt wird, kann vermieden werden, dass unerwünschte Fluidkomponenten (zum Beispiel fluidische Probe oder zum Spülen weniger gut geeignete Lösungsmittel, wie z.B. hohe Puffer-Konzentrationen) unerwünscht in den Spülpfad gelangen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Steuereinrichtung zum Steuern der Spüleinrichtung zum Spülen des fluidischen Abschnitts des Probentrenngeräts unter Verwendung der Fluidpumpe zum Antreiben des rückgeführten Spülfluids eingerichtet sein. Indem die Fluidpumpe selbst in einem Betriebsmodus steuerbar ist, in dem sie das von ihr selbst geförderte Fluid zumindest teilweise in den Rückführpfad zum Spülen des fluidischen Abschnitts (insbesondere dieser Fluidpumpe selbst) zurückfördert, ist eine separate Fluidfördereinrichtung für den Spülmodus entbehrlich. Dadurch kann das Probentrenngerät kompakt ausgeführt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Fluidpumpe als Hochdruckpumpe zum Pumpen von mobiler Phase zu der Trenneinrichtung des Probentrenngeräts zum Trennen von unterschiedlichen Fraktionen einer in der mobilen Phase befindlichen fluidischen Probe ausgebildet sein. Die Fluidpumpe kann somit die Hochdruckpumpe aufweisen, die in einem chromatographischen Probentrenngerät zum Fördern von mobiler Phase mit (zum Beispiel bei einem Gradientenmodus variabler) bestimmter Fluidzusammensetzung ausgebildet ist. Eine solche Hochdruckpumpe kann durch zu fördernde Lösungsmittelkomponenten starken chemischen Beanspruchungen ausgesetzt sein, die durch ein zwischenzeitliches Spülen abgemildert oder eliminiert werden können.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Fluidpumpe als Injektorpumpe (auch als Einspritzpumpe oder Dosierpumpe bezeichnet) zum Proportionieren einer fluidischen Probe in einem Injektor zum Zuführen der fluidischen Probe zu mobiler Phase stromaufwärts einer Trenneinrichtung des Probentrenngeräts zum Trennen von unterschiedlichen Fraktionen der in der mobilen Phase befindlichen fluidischen Probe ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend zum Spülen der Hochdruckpumpe kann gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel eine Injektorpumpe gespült werden, die in einem fluidischen Injektionspfad angeordnet ist, und mit der fluidische Probe aus einem Probenbehälter angesaugt, in eine Probenschleife zwischengespeichert und nachfolgend (zum Beispiel durch ein fluidisches Ventil) in einen analytischen Trennpfad zwischen Hochdruckpumpe und Probentrenneinrichtung injiziert werden kann. Eine solche Injektorpumpe ist mitunter, obwohl dies in einem störungsfreien Betrieb in der Regel nicht wünschenswert ist, einem unmittelbaren Probenkontakt ausgesetzt und hat außerdem die Einwirkung von unterschiedlichen Lösungsmitteln auszuhalten. Indem diese Injektorpumpe vor, während oder nach einem Trennverfahren gespült wird, kann deren Beanspruchung durch aggressive biologische und/oder chemische Flüssigkeiten abgemildert oder eliminiert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Probentrenngerät als mikrofluidisches Messgerät, Flüssigkeitschromatographiegerät oder HPLC eingerichtet sein. Das Probentrenngerät kann also insbesondere als ein HPLC-Gerät (High Performance Liquid Chromatography oder Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie), ein Life Science-Gerät oder ein SFC-Gerät (Supercritical Fluid Chromatography) ausgebildet sein. Allerdings sind andere Anwendungen möglich.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Probentrenngerät druckfest eingerichtet sein zum Betrieb bei einem Druck von bis zu ungefähr 100 bar, insbesondere zum Betrieb bei einem Druck von bis zu ungefähr 500 bar, weiter insbesondere zum Betrieb bei einem Druck von bis zu ungefähr 1000 bar.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Probentrenngerät einen Probeninjektor zur Injektion der fluidischen Probe in eine mobile Phase in einem Trennpfad zwischen einer Pumpe zum Bewegen der mobilen Phase und einer Trennsäule zum Trennen unterschiedlicher Fraktionen der Probe in der mobilen Phase aufweisen. Mittels Bewegens eines ersten Ventilkörpers und eines zweiten Ventilkörpers eines Fluidventils relativ zueinander kann das Fluidventil schaltbar sein, um die Probe aus dem Probeninjektor in den Trennpfad zu injizieren. Ein solches Fluidventil zwischen einem Probeninjektor einerseits und einem Trennpfad zwischen Mobilphasenpumpe und Probentrenneinrichtung andererseits weist eine Mehrzahl von Kanälen und Anschlussports auf, die einerseits das Probenfluid handhaben müssen, andererseits mobile Phase (wie zum Beispiel eine konstante oder variable Lösungsmittelzusammensetzung) handhaben müssen. Dies erfolgt hinsichtlich der Probenflüssigkeit in einem Niedrigdruckpfad, wohingegen im Bereich der gepumpten mobilen Phase ein hoher Druck herrscht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Probentrenngerät als Probentrenneinrichtung eine Trennsäule zum Trennen unterschiedlicher Fraktionen der injizierten Fluid-Probe aufweisen. Eine solche Trennsäule kann mit einem Adsorptionsmedium gefüllt sein, zum Beispiel poröse Beads aus Silikagel oder Aktivkohle. Durch chemische Wechselwirkung mit diesen porösen Beads kann dann die fluidische Probe an der Trennsäule zeitweilig immobilisiert oder adsorbiert werden. Zum Beispiel durch Einstellung eines Gradienten einer Lösungsmittelzusammensetzung können dann die einzelnen Fraktionen von dem Adsorptionsmedium einzeln abgelöst bzw. desorbiert und nachfolgend detektiert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Probentrenngerät eine Pumpe zum Befördern der injizierten Fluid-Probe gemeinsam mit einer mobilen Phase aufweisen. Die mobile Phase kann eine Lösungsmittelzusammensetzung sein, die zeitlich konstant sein kann oder sich einstellbar ändern kann und die nach dem Einführen der Fluid-Probe durch das Injektionsventil in den Probentrennpfad mit der Fluid-Probe gemischt wird. Das Gemisch aus mobiler Phase und Fluid-Probe kann dann durch eine Hochdruckpumpe durch den chromatographischen Trennpfad gepumpt werden. Das Probentrenngerät kann also eine oder mehrere Pumpen zum Befördern der injizierten Fluid-Probe gemeinsam mit einer mobilen Phase durch zumindest einen Teil des Probentrenngeräts aufweisen. Eine solche Pumpe kann zum Beispiel dazu eingerichtet sein, die mobile Phase mit einem hohen Druck, zum Beispiel einige 100 bar bis hin zu 1000 bar und mehr durch das System hindurch zu pumpen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Probentrenngerät einen Probendetektor zur Detektieren von getrennten Probenkomponenten der Fluid-Probe aufweisen. Ein solcher Probendetektor kann auf einem Detektionsprinzip basieren, das elektromagnetische Strahlung (zum Beispiel im UV-Bereich oder im sichtbaren Bereich) detektiert, die von bestimmten Probenkomponenten der Fluid-Probe absorbiert wird (Absorptionsdetektor) oder auch daher stammt (z.B. Fluoreszenz/Chemilumineszenz).
Alternativ oder ergänzend kann das Messgerät einen Probenfraktionierer zum Fraktionieren der getrennten Probenkomponenten aufweisen. Ein solcher Fraktionierer kann die verschiedenen Probenkomponenten zum Beispiel in verschiedene Flüssigkeitsbehälter führen. Es ist möglich, einen solchen Probenfraktionierer zum Bereitstellen von bereits verwendeter mobiler Phase als Spülfluid mitzuverwenden, insbesondere durch Abspalten bestimmter zum Spülen geeigneter fluidischer Abschnitte bzw. Fraktionen. Die analysierte Fluid-Probe kann aber auch einen Waste-Container zugeführt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Andere Ziele und viele der begleitenden Vorteile von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden leicht wahrnehmbar werden und besser verständlich werden unter Bezugnahme auf die folgende detailliertere Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen. Merkmale, die im Wesentlichen oder funktionell gleich oder ähnlich sind, werden mit denselben Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein HPLC-Messgerät mit Spülfunktion gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt ein Probentrenngerät mit einer Probeninjektionsvorrichtung mit Spülfunktion gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 zeigt ein Fluidversorgungssystem eines Probenseparationsgeräts zum Bereitstellen eines Fluids an einen Fluidabnehmer gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 zeigt einen Teil eines HPLC-Messgeräts gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein Dichtungshinterspülraum einer Hochdruckpumpe mit mobiler Phase gespült wird, die zuvor in einem Arbeitsraum derselben Hochdruckpumpe gefördert wurde und welche Pumpe für einen chromatographischen Trennprozess unter Verwendung eines Injektors und einer Probentrenneinrichtung eingesetzt worden ist.
Die Darstellung in der Zeichnung ist schematisch.
Bevor unter Bezugnahme auf die Figuren exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben werden, sollen noch allgemein einige grundlegende Überlegungen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, auf deren Basis exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung entwickelt worden sind.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Dichtungsspülversorgungssystem bereitgestellt, dessen Spülfluid oder Betriebsflüssigkeit von einer Wasteleitung recycelt ist.
Technische Komponenten eines Probentrenngeräts, wie Kolbendichtungen, müssen einen breiten Betriebsbereich abdecken und zeigen über weite Spannen von Betriebsbedingungen hinweg oder unter extremen Bedingungen keine durchgehend gute Performance. Es ist vorteilhaft, dichtende Materialien einzusetzen, die über einen größeren Bereich hinweg betreibbar sind, aber unter extremen Bedingungen durch eine Dichtungswaschfunktion unterstützt werden können. Das Dichtungswaschen kann in einem passiven Modus betrieben werden, d.h. ausschließlich durch Gravitation, oder in einem aktiven Modus, in dem eine Pumpe den Dichtungswaschfluss fördert. Solches aktives Dichtungswaschen kann auf Anforderung durch einen Benutzers hin und/oder in festen Zeitintervallen für einen vorgegebenen Zeitraum eingesetzt werden, oder kann ausgeschaltet werden. Herkömmlich ist solches aktives Waschen unabhängig von der verwendeten Trennmethode. Dies bedeutet, dass die Wasch-Einstellungen angepasst werden müssen, wenn das Trennverfahren andere Trennlösungsmittel verwendet, zum Beispiel solche, für die verstärktes Spülen erforderlich ist oder kein Spülen nötig ist.
Das Durchführen aktiven Spülens vermeidet die Bildung von Feststoffen an den Kolben bzw. der Kolbendichtung. Ein einfaches Beispiel hierfür ist das Bilden von unerwünschten Salzkristallen, wenn ein Puffer trocknet (Verdampfung). Ein Spülen verhindert auch eine Schädigung, verursacht bei extremen pH-Werten, wenn nichtflüchtige Säure oder Base, obwohl in geringen Konzentrationen, verdampft und dadurch aufkonzentriert wird.
Typischerweise kann aktives Spülen unter Verwendung einer separaten Flasche mit einer spezifischen Flüssigkeit durchgeführt werden, wobei der Typ der Spülflüssigkeit basierend auf der verwendeten mobilen Phase, des Typs des Kolbens bzw. der Kolbendichtung oder der Kombination daraus und/oder basierend auf speziellen Betriebsbedingungen (zum Beispiel Druckniveau, Flussraten) ausgewählt werden kann. Eine solche Spülflüssigkeit kann entweder zu einem Wastecontainer gefördert werden oder recycelt werden, was in diesem Fall die Gefahr beinhaltet, dass sich Partikel und/oder Spülrückstände in der Spülflüssigkeit akkumulieren. Dies führt in der Praxis häufig dazu, dass ein Benutzer die Probleme vermeidet, indem die Spülfunktion einfach ausgeschaltet wird, um Sicherheit vor Kontamination zu erreichen und um den Aufwand zu reduzieren.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Dichtungswaschsystem bereitgestellt, das als in das Probentrennen integriertes System ausgebildet ist. Gemäß einem solchen Ausführungsbeispiel ist eine Spülfunktion Teil eines analytischen Messzyklus, die durch Start eines analytischen Trennlaufs mitaktiviert wird. Die Spülfunktion kann zu Beginn des analytischen Laufs ausgeführt werden, an dem es Startbedingungen mit schwachem Lösungsmittel gibt. Die Spülfunktion kann alternativ oder ergänzend beim Rückführen der Lösungsmittelzusammensetzung auf eine Anfangszusammensetzung (organische, aber dann schwache Lösungsmittelbedingungen) ausgeführt werden, d.h. am Ende eines Gradientenlaufs. Es ist möglich, die Spülfunktion zeitlich so auszugestalten, dass die Hochdruckpumpendichtung mit Wasser gespült wird, um Salzrückstände aufzulösen, und eine Samplerdichtung mit einem starken Lösungsmittel, um organische Rückstände in Lösung zu bringen.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Spülfunktion mit mobiler Phase durchgeführt werden, die von einer Wasteleitung rückgefördert wird. Solche mobile Phase kann jene sein, welche die Probentrenneinrichtung (zum Beispiel eine chromatographische Trennsäule) verlässt. Es ist möglich, solche mobile Phase mit einer zeitlichen Steuerung nur selektiv rückzufördern, um zu vermeiden, dass in unerwünschter Weise bereits getrennte Probe zurück in die Pumpe gefördert wird. Dadurch kann eine unerwünschte Probenverschleppung (Carryover) vermieden werden.
Es ist möglich, die Spülfunktion synchronisiert zum Probentrennen durchzuführen, insbesondere für bestimmte ausgewählte Lösungsmittelzusammensetzungen zu aktivieren. Zum Beispiel kann eine spezielle Phase in der Trennmethode implementiert werden, in der eine spezifische Spülzusammensetzung bereitgestellt bzw. gefördert wird. Es ist auch möglich, ein spezifisches Waschverfahren in die Sequenz des Probentrennens zwischenzuordnen. Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die zum Beispiel softwaregesteuerte Spülfunktion durchgeführt werden, ohne dass eine separate Pumpe erforderlich ist. Das entsprechende Schalten eines Ventils kann „Wastefluid“ zurück in den Pumpenkopf umleiten. Vorteilhaft kann dabei die Antriebskraft jene der gespülten Pumpe selbst sein.
Es ist auch möglich, im Rahmen der Spülfunktion eine Tube-in-Tube-Schnittstelle bereitzustellen. Es kann ein Siphon gebildet werden, um ein Flüssigkeitsreservoir zum Spülen zu speichern.
1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines HPLC-Systems 10 als Beispiel für ein Probentrenngerät, wie es zum Beispiel zur Flüssigkeitschromatografie verwendet werden kann. Eine Pumpe 20 treibt eine mobile Phase, die von einem Lösungsmittelbehälter 25 bereitgestellt und mittels eines Entgasers 27 entgast werden kann, durch eine Trenneinrichtung bzw. ein Separationsgerät 30 (wie zum Beispiel eine chromatographische Säule), das eine stationäre Phase beinhaltet. Eine Probenaufgabeeinheit 40 (auch Probeninjektor genannt) ist zwischen der Pumpe 20 und dem Separationsgerät 30 angeordnet, um mittels eines Fluidventils 90 eine fluidische Probe in die mobile Phase einzubringen. Die stationäre Phase des Separationsgerätes 30 ist dazu vorgesehen, Probenkomponenten der Probenflüssigkeit zu separieren. Ein Detektor 50 detektiert separierte Probenkomponenten der Probe, und die getrennte Probe kann dann in einen Wastebehälter 60 geleitet werden. Ein Fraktionierungsgerät (nicht gezeigt) kann dazu vorgesehen werden, separierte Probenkomponenten der Probenflüssigkeit auszugeben, zum Beispiel in dafür vorgesehene Behälter oder einen Abfluss. Eine Steuereinheit 70 steuert die Komponenten des HPLC-Systems 10.
Während ein Flüssigkeitspfad zwischen der Pumpe 20 und dem Separationsgerät 30 typischerweise unter Hochdruck steht, wird die Probenflüssigkeit unter Normaldruck zunächst in einen vom Flüssigkeitspfad getrennten Bereich, eine so genannten Probenschleife (englisch: Sample Loop), der Probenaufgabeeinheit 40 eingegeben, die dann wiederum die Probenflüssigkeit in den unter Hochdruck stehenden Flüssigkeitspfad einbringt. Beim Zuschalten der zunächst unter Normaldruck stehenden Probenflüssigkeit in der Probenschleife in den unter Hochdruck stehenden Flüssigkeitspfad wird der Inhalt der Probenschleife schlagartig (typischerweise im Bereich von Millisekunden) auf den Systemdruck des HPLC-Systems 10 gebracht. Das Fluidventil 90 ist dazu ausgebildet, eine fluidische Probe aus dem Probeninjektor/der Probenaufgabeeinheit 40 in den analytischen Pfad zwischen der Pumpe 20 und der Trennsäule 30 einzubringen.
1 zeigt auch eine Spüleinrichtung, die aus einem fluidischen Spülventil 80 und einer fluidischen Rückführleitung 82 gebildet ist, zum Spülen einer oder beider Pumpen, das heißt der Hochdruckpumpe 20 zum Fördern der mobilen Phase und einer in 2 dargestellten und unten näher beschriebenen Injektorpumpe 210 zum Injizieren von fluidischer Probe in den analytischen Trennpfad zwischen Hochdruckpumpe 20 und Trenneinrichtung 30. Hierfür ist das Spülventil 80 als Mehrwegeventil ausgebildet, das das Fluid stromabwärts der Trenneinrichtung 30 je nach Ventilstellung an die Hochdruckpumpe 20, die Injektorpumpe 210 oder in einen Wastebehälter 60 dirigiert.
Das Spülventil 80 der Spüleinrichtung wird durch die Steuereinrichtung 70 geschaltet und damit gesteuert, welches, integriert in das Probentrennverfahren, ein Spülen der Hochdruckpumpe 20 bzw. der Injektorpumpe 210 mittels mobiler Phase bewerkstelligt, die bereits vorher während des Probentrennens eingesetzt worden ist. Dadurch kann die zum Trennen der fluidischen Probe verwendete mobile Phase als Spülfluid wiederverwendet bzw. recycelt werden. Der fluidische Rückführpfad 82 ist eine Fluidleitung, die von dem analytischen Trennpfad an einer Position stromabwärts der Trenneinrichtung 30 abzweigt und mobile Phase zum Spülen der Hochdruckpumpe 20 und/oder der Injektorpumpe 210, je nach Schaltstellung des Fluidventils 80, rückfördert. Während einer Probentrennsequenz befindet sich also das Fluidventil 80 meist in einer Schaltstellung, die einen Rückfluss von gefördertem Fluid zurück zu der Hochdruckpumpe 20 verunmöglicht. Dagegen ist in einem Spülmodus ein zumindest zeitweises Rückfördern von gefördertem Fluid zum Spülen der Hochdruckpumpe 20 bzw. der Injektorpumpe 210 ermöglicht. Hierbei kann der Detektor 50 die gegenwärtige Fluidzusammensetzung messen und entsprechende Steuersignale an die Steuereinrichtung 70 übermitteln, basierend auf denen die Steuereinrichtung 70 dann nur in solchen Zeitintervallen ein Rückführen von Fluid durch den Rückführpfad 82 ermöglicht, in denen das Fluid von Komponenten der fluidischen Probe frei ist und eine zum Spülen gewünschte Lösungsmittelzusammensetzung aufweist. Alternativ kann die Steuereinrichtung 70 aus der Kenntnis des zeitlichen Ablaufs der Trennmethode errechnen, in welchen Intervallen ein Spülen vorteilhaft ist.
Während einer Spülsequenz kann die Hochdruckpumpe 20 bzw. kann die Injektorpumpe 210 die entsprechende Förderleistung zum Fördern des Spülfluids liefern, so dass das Bereitstellen einer separaten Fördereinrichtung zum Fördern von Spülfluid entbehrlich ist.
2 stellt den Probeninjektor 40 des Probenseparationssystems 10 gemäß 1 zum Trennen von Probenkomponenten einer fluidischen Probe in einer mobilen Phase gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung genauer dar.
Der Probeninjektor 40 ist über das schaltbare Fluidventil 90 mit der Pumpe 20 und dem Separationsgerät 30 sowie dem stromabwärts angeschlossenen Wastecontainer 60 fluidisch gekoppelt. Der Probeninjektor 40 enthält eine Probenschleife 204, die in Fluidkommunikation mit dem Fluidventil 90 steht. Die Probenschleife 204 dient zum zwischenzeitlichen Aufnehmen einer einzusaugenden fluidischen Probe aus einem Probenbehälter 214 (zum Beispiel einem Vial oder einer Mikrotiterplatte). Eine schematisch dargestellte Injektorpumpe 210 ist in Fluidkommunikation mit der Probenschleife 204 und ist konfiguriert, eine dosierte Menge der fluidischen Probe in eine Nadel 202 einzusaugen, die über eine Nadelkapillare 260 mit der Probenschleife 204 gekoppelt ist.
Das schaltbare Fluidventil 90 weist zwei Ventilelemente oder Ventilkörper auf, die relativ zueinander rotierbar sind. Mittels Rotierens dieser beiden Ventilkörper relativ zueinander um eine Rotationsachse können eine Mehrzahl von Anschlussports 96, die in einem ersten Ventilkörper der Ventilkörper gebildet sind, und eine Mehrzahl von Kanäle 98, die in einen zweiten Ventilkörper der Ventilkörper gebildet sind, selektiv in Fluidkommunikation miteinander gebracht werden, oder es kann Fluidkommunikation dadurch verhindert werden. Da die verschiedenen Anschlussports 96 mit bestimmten der fluidischen Kanäle 98 des fluidischen Systems gemäß 2 gekoppelt sind, führt ein Schalten des Fluidventils 90 zum Betreiben des fluidischen Systems 10 in unterschiedlichen Fluidkommunikationskonfigurationen.
Eine Fluidkommunikation zwischen der Hochdruckpumpe 20 und der Trennsäule bzw. dem Separationsgerät 30 kann mittels eines zugehörigen Schaltzustands des Fluidventils 90 bewirkt werden. In solch einem fluidischen Pfad kann ein hoher Druck von zum Beispiel 100 MPa vorliegen, der von der Hochdruckpumpe 20 erzeugt werden kann. Im Gegensatz dazu kann der Druck in der Probenschleife 204 kleiner als 0.1 MPa sein, wenn eine Probe in die Probenschleife 204 eingesaugt wird. Wenn die Probe, die in die Probenschleife 204 eingeführt worden ist, auf das Separationsgerät 30 geladen wird, ist der Druck in der Probenschleife 204 ebenfalls hoch, zum Beispiel 100 MPa.
Um die Probe zu laden, kann die Nadel 202 aus einem entsprechend gestalteten Sitz 208 herausgefahren werden, so dass die Nadel 202 in den Probenbehälter 214 eingetaucht werden kann, der eine fluidische Probe enthält, die in die Nadel 202 aufgenommen werden soll. Hat die Injektorpumpe 210 bei in den Probenbehälter 214 eintauchender Nadel 202 mittels Zurückziehens eines Kolbens die Flüssigkeit in die Nadel 202 und einen angrenzenden Bereich der Probenschleife 204 eingesaugt, so wird die Nadel 202 in den Sitz 208 zurückgefahren, das Fluidventil 90 entsprechend geschaltet und somit die eingesaugte Probe durch eine Sitzkapillare 216 und das Fluidventil 90 in den Pfad zwischen Pumpe 20 und Separationsgerät 30 injiziert. 2 zeigt darüber hinaus eine optionale Spülpumpe 212 und einem optionalen Spülsitz 223, die erfindungsgemäß weggelassen werden können.
Gemäß 2 ist die Spüleinrichtung zum Spülen einer Dichtungshinterspülkammer 87 der Injektorpumpe 210 eingerichtet. Dabei kann vorteilhaft die Dichtungshinterspülkammer 87 gespült werden, während in einer von der Dichtungshinterspülkammer 87 mittels einer Dichtung fluidisch getrennten Arbeitskammer 85 fluidische Probe in einem Lösungsmittel gefördert wird. In der als Kolbenpumpe ausgebildeten Injektorpumpe 210 reziproziert ein Kolben in einem Kolbenraum und fördert dabei Fluid zwischen einem Fluideinlass und einem Fluidauslass in der Arbeitskammer 85. Wird die Dichtungshinterspülkammer 87 gespült, so können dort etwaig befindliche Festkörperpartikel wieder gelöst und abgefördert werden. Vorteilhaft kann das Pumpen fluidischer Probe in mobiler Phase durch die Injektorpumpe 210 und das Spülen der Injektorpumpe 210 durch rückgeführte mobile Phase zeitlich simultan durchgeführt werden. Dann wird gleichzeitig im Arbeitsraum 85 Fluid gefördert und in der Dichtungshinterspülkammer 87 gespült. Das Spülen kann wahlweise während des gesamten Förderprozesses durchgeführt werden, oder stattdessen im Pulsbetrieb.
3 zeigt ein Fluidversorgungssystem 150 als Teil eines Probentrenngeräts 10 zum Bereitstellen eines Fluids an einen in 3 nicht gezeigten Fluidabnehmer (zum Beispiel die Probentrenneinrichtung 30 gemäß 1) gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Zuführeinrichtung 25 weist vier Zuführleitungen 104 bis 107 auf, von denen jede fluidisch mit einer jeweiligen von vier Fluidkomponentenquellen 100 bis 103 zum Bereitstellen einer jeweiligen fluidischen Komponente A bis D fluidisch gekoppelt ist. Ein Proportionierventil 108 ist zwischen den Zuführleitungen 104 bis 107 und einem Einlass 189 der primären Kolbenpumpe 111 angeordnet. Das Proportionierventil 108 ist mittels der Steuereinrichtung 70 zum Modulieren der Zusammensetzung des Fluids aus Paketen der fluidischen Komponenten A bis D stromaufwärts der primären Kolbenpumpe 111 mittels sequenziellen Koppelns ausgewählter der Zuführleitungen 104 bis 107 mit der primären Kolbenpumpe 111 steuerbar. Dies bedeutet, dass die Steuereinrichtung 70 das Proportionierventil 108 (insbesondere gemäß einem Multiplexerschema) so ansteuert, dass nacheinander Sequenzen von Fluidpaketen der Komponenten A, B, C und D durch eine Fluidleitung 109, durch ein Einlassventil 113 und durch den Einlass 189 der primären Kolbenpumpe 111 fließen.
Die primäre Kolbenpumpe 111, der mittels der Zuführeinrichtung 25 zu pumpendes Fluid packetweise zuführbar ist, weist einen zum Fördern des Fluids in einem primären Kolbenraum 117 reziprozierfähig angeordneten primären Kolben 115 auf. Der primäre Kolben 115 sowie ein zwischen der primären Kolbenpumpe 111 und einer sekundären Kolbenpumpe 112 geschaltetes Fluidventil 114 zum selektiven Ermöglichen oder Verunmöglichen einer Fluidkommunikation zwischen den beiden Kolbenpumpen 111, 112 sind ebenfalls mittels der Steuereinrichtung 70 steuerbar. Der sekundären Kolbenpumpe 112 ist mittels der primären Kolbenpumpe 111 gepumptes Fluid zuführbar, wenn das Fluidventil 114 in einer Fluidleitung 187 in einem entsprechenden Schaltzustand befindlich ist. Die sekundäre Kolbenpumpe 112 weist einen zum Fördern des Fluids in einem sekundären Kolbenraum 120 reziprozierfähig angeordneten sekundären Kolben 118 auf, der ebenfalls mittels der Steuereinrichtung 70 steuerbar ist und stellt an ihrem Auslass 180 Fluid bereit, das in eine Fluidleitung 121 eingeleitet wird. Die Fluidleitung 121 mündet, vermittels des Fluidventils 80, in Rückführpfad 82.
Gemäß 3 können beide Arbeitskammern 85 zum Fördern von mobiler Phase betrieben werden und, gleichzeitig oder sequenziell, die Dichtungshinterspülräume 87 mit bereits zuvor durchgeleitetem Fluid gespült werden.
4 zeigt einen Teil eines HPLC-Messgeräts 10 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein Dichtungshinterspülraum 87 einer Hochdruckpumpe 20 mit mobiler Phase gespült wird, die zuvor in einem Arbeitsraum 85 derselben Hochdruckpumpe 20 gefördert wurde und welche Hochdruckpumpe 20 für einen chromatographischen Trennprozess unter Verwendung eines Injektors 40 und einer Probentrenneinrichtung 30 (beide in 4 nur schematisch dargestellt) eingesetzt worden ist. In 4 ist auch zu erkennen, dass der Dichtungshinterspülraum 87 von dem Kolbenraum 117 sowie einer vorderseitigen Dichtung 400 und einer rückseitigen Dichtung 402 begrenzt ist.
Es sollte angemerkt werden, dass der Begriff „aufweisen“ nicht andere Elemente ausschließt und dass das „ein“ nicht eine Mehrzahl ausschließt. Auch können Elemente, die in Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschrieben sind, kombiniert werden. Es sollte auch angemerkt werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Schutzbereich der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0309596 B1 [0002]
US 4939943 [0003]
US 3916692 [0003]
US 3376694 [0003]
US 5938416 [0007]
US 6623630 [0007]
WO 2007/000189 [0007]
US 8485023 [0007]

Claims

Probentrenngerät (10) zum Trennen einer in einer mobilen Phase befindlichen fluidischen Probe in Fraktionen, wobei das Probentrenngerät (10) aufweist: eine Fluidpumpe (20, 210) zum Antreiben von zumindest einer der mobilen Phase und der fluidischen Probe durch das Probentrenngerät (10); eine Trenneinrichtung (30) stromabwärts der Fluidpumpe (20) zum Trennen der unterschiedlichen Fraktionen der in der mobilen Phase befindlichen Probe; eine Spüleinrichtung (80, 82) zum Spülen zumindest eines fluidischen Abschnitts des Probentrenngeräts (10) mit einem Spülfluid; eine Steuereinrichtung (70) zum Steuern des Probentrennens und des in die Prozedur des Probentrennens integrierten Spülens derart, dass mobile Phase nach Durchlaufen des fluidischen Abschnitts als Spülfluid zum Spülen in den fluidischen Abschnitt rückgeführt wird.
Probentrenngerät (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Spüleinrichtung (80, 82) zum Spülen der Fluidpumpe (20, 210) als der fluidische Abschnitt des Probentrenngeräts (10) eingerichtet ist.
Probentrenngerät (10) gemäß Anspruch 2, wobei die Spüleinrichtung (80, 82) zum Spülen einer Dichtungshinterspülkammer (87) der Fluidpumpe (20, 210) als der fluidische Abschnitt des Probentrenngeräts (10) eingerichtet ist, insbesondere während mittels einer von der Dichtungshinterspülkammer (87) mittels einer Dichtung (400) fluidisch getrennten Arbeitskammer (85) die mobile Phase und/oder die fluidische Probe gefördert wird.
Probentrenngerät (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinrichtung (70) zum Steuern der Spüleinrichtung (80, 82) zum Spülen des fluidischen Abschnitts des Probentrenngeräts (10) unter Wiederverwendung von zum Trennen der fluidischen Probe eingesetzter mobiler Phase als das Spülfluid eingerichtet ist.
Probentrenngerät (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Spüleinrichtung (80, 82) einen fluidischen Rückführpfad (82) von einer Position, an der die mobile Phase die Trenneinrichtung (30) bereits durchlaufen hat, zu einem Bauteil (20) des Probentrenngeräts (10), das die mobile Phase vor der Trenneinrichtung (30) durchlaufen hat, zum Spülen des fluidischen Abschnitts des Probentrenngeräts (10) aufweist.
Probentrenngerät (10) gemäß Anspruch 5, wobei die Spüleinrichtung (80, 82) ein mittels der Steuereinrichtung (70) schaltbares fluidisches Schaltelement (80) in dem fluidischen Rückführpfad (82) aufweist, das zum Spülen einen Fluidfluss durch den fluidischen Rückführpfad (82) zulässt, und optional zum Probentrennen mitunter zeitweise einen Fluidfluss durch den fluidischen Rückführpfad (82) unterbindet.
Probentrenngerät (10) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Steuereinrichtung (70) zum Steuern der Spüleinrichtung (80, 82) zum Spülen des fluidischen Abschnitts des Probentrenngeräts (10) mit zum Trennen der fluidischen Probe eingesetzter mobiler Phase als das Spülfluid selektiv in Zeitintervallen eingerichtet ist, in denen die mobile Phase frei von einer Zumischung mit fluidischer Probe ist.
Probentrenngerät (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Steuereinrichtung (70) zum Steuern der Spüleinrichtung (80, 82) zum Spülen des fluidischen Abschnitts des Probentrenngeräts (10) derart eingerichtet ist, dass die Fluidpumpe (20, 210) das rückgeführte Spülfluid antreibt.
Probentrenngerät (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Spüleinrichtung (80, 82) als Kolben-Hinterspüleinrichtung der Fluidpumpe (20, 210) ausgebildet ist, ferner aufweisend eines der folgenden Merkmale: die Fluidpumpe ist als Hochdruckpumpe (20) zum Pumpen von mobiler Phase zu der Trenneinrichtung (30) des Probentrenngeräts (10) zum Trennen von unterschiedlichen Fraktionen einer in der mobilen Phase befindlichen fluidischen Probe ausgebildet; die Fluidpumpe ist als Injektorpumpe (210) zum Proportionieren einer fluidischen Probe in einem Injektor (40) zum Zuführen der fluidischen Probe zu mobiler Phase stromaufwärts der Trenneinrichtung (30) des Probentrenngeräts (10) zum Trennen von unterschiedlichen Fraktionen der in der mobilen Phase befindlichen fluidischen Probe ausgebildet.
Probentrenngerät (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner aufweisend zumindest eines der folgenden Merkmale: die Trenneinrichtung (30) ist als chromatographische Trenneinrichtung, insbesondere als Chromatographietrennsäule, ausgebildet; das Probentrenngerät (10) ist zum Analysieren von zumindest einem physikalischen, chemischen und/oder biologischen Parameter von zumindest einer Fraktion der fluidischen Probe konfiguriert; das Probentrenngerät (10) weist zumindest eines aus der Gruppe auf, die besteht aus einem Detektorgerät, einem Gerät zur chemischen, biologischen und/oder pharmazeutischen Analyse, einem Flüssigchromatografiegerät und einem HPLC-Gerät; die Fluidpumpe (20) ist zum Antreiben der mobilen Phase mit einem hohen Druck konfiguriert; die Fluidpumpe (20) ist zum Antreiben der mobilen Phase mit einem Druck von mindestens 100 bar, insbesondere von mindestens 500 bar, weiter insbesondere von mindestens 1000 bar konfiguriert; das Probentrenngerät (10) ist als mikrofluidisches Gerät konfiguriert; das Probentrenngerät (10) ist als nanofluidisches Gerät konfiguriert; das Probentrenngerät (10) weist einen Injektor (40) zum Einleiten der fluidischen Probe in den fluidischen Pfad stromaufwärts der Probentrenneinrichtung (30) auf; das Probentrenngerät (10) weist einen Detektor (50) zum Detektieren der getrennten Fraktionen auf; das Probentrenngerät (10) weist einen Waste-Behälter (60) zum Aufnehmen der getrennten Fraktionen und der mobilen Phase auf.
Verfahren zum Bereitstellen eines Spülfluids in einem Probentrenngerät (10) zum Trennen einer in einer mobilen Phase befindlichen fluidischen Probe in Fraktionen, wobei das Verfahren aufweist: Antreiben von zumindest einer der mobilen Phase und der fluidischen Probe durch ein Probentrenngerät (10) mittels einer Fluidpumpe (20; 210); Trennen der unterschiedlichen Fraktionen der in der mobilen Phase befindlichen Probe mittels einer stromabwärts der Fluidpumpe (20) angeordneten Trenneinrichtung (30); Spülen zumindest eines fluidischen Abschnitts des Probentrenngeräts (10) mit einem Spülfluid, wobei das Spülen derart in die Prozedur des Probentrennens integriert wird, dass mobile Phase nach Durchlaufen des fluidischen Abschnitts als Spülfluid zum Spülen in den fluidischen Abschnitt rückgeführt wird.