DE102015117428A1 - Fluid valve for uninterrupted branching of fluidic sample fluid path in another fluid path - Google Patents
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Abstract
Fluidventil (90) für ein Probentrenngerät (10) mit einem präparativen Pfad (80) zum Trennen einer fluidischen Probe und mit einem von dem präparativen Pfad (80) abzweigenden analytischen Pfad (85) zum Analysieren eines aus dem präparativen Pfad (80) abgezweigten Teils der fluidischen Probe, wobei das Fluidventil (90) zwei erste Fluidanschlüsse (200, 202) zum Anschließen an den präparativen Pfad (80), zwei zweite Fluidanschlüsse (204, 206) zum Anschließen an den analytischen Pfad (85) und eine Mehrzahl von relativ zu den Fluidanschlüssen (200, 202, 204, 200) bewegbaren Fluidaufnahmekanälen (208) zum vorübergehenden Aufnehmen des abgezweigten Teils der fluidischen Probe beim Überführen von dem präparativen Pfad (80) durch einen jeweiligen der Fluidaufnahmekanäle (208) in den analytischen Pfad (85) aufweist, wobei die Fluidanschlüsse (200, 202, 204, 206) und die Fluidaufnahmekanäle (208) relativ zueinander angeordnet und bewegbar sind, um einen unterbrechungsfreien Fluss des abgezweigten Teils der fluidischen Probe von dem präparativen Pfad (80) durch das Fluidventil (90) hindurch in den analytischen Pfad (85) zu bewerkstelligen.A fluid valve (90) for a sample separator (10) having a preparatory path (80) for separating a fluidic sample and an analytical path (85) branching from the preparative path (80) for analyzing a portion diverted from the preparative path (80) the fluidic sample, wherein the fluid valve (90) has two first fluid ports (200, 202) for connection to the preparative path (80), two second fluid ports (204, 206) for connection to the analytical path (85), and a plurality of fluid ports to the fluid ports (200, 202, 204, 200) movable fluid receiving channels (208) for temporarily receiving the branched portion of the fluidic sample upon transferring the preparative path (80) through a respective one of the fluid receiving channels (208) into the analytical path (85) wherein the fluid ports (200, 202, 204, 206) and fluid receiving passages (208) are disposed relative to one another and movable to provide an uninterrupted flow s of the branched portion of the fluidic sample from the preparative path (80) through the fluid valve (90) into the analytical path (85).
Description
TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fluidventil, ein Probentrenngerät und ein Verfahren zum Abzweigen eines Teils einer mittels eines Probentrenngeräts zu präparierenden fluidischen Probe aus einem präparativen Pfad zum Trennen der fluidischen Probe in einen analytischen Pfad zum Analysieren der getrennten fluidischen Probe mittels eines Fluidventils. The present invention relates to a fluid valve, a sample separation apparatus, and a method for branching a portion of a fluid sample prepared by a sample separator from a preparative path for separating the fluid sample into an analytical path for analyzing the separated fluid sample by means of a fluid valve.
In einer HPLC wird typischerweise eine Flüssigkeit (mobile Phase) bei einer sehr genau kontrollierten Flussrate (zum Beispiel im Bereich von Mikrolitern bis Millilitern pro Minute) und bei einem hohen Druck (typischerweise 20 bar bis 1000 bar und darüber hinausgehend, derzeit bis zu 2000 bar), bei dem die Kompressibilität der Flüssigkeit spür- und messbar ist, durch eine stationäre Phase (zum Beispiel eine Chromatographietrennsäule) bewegt, um einzelne Komponenten einer in die mobile Phase eingebrachten Probenflüssigkeit voneinander zu trennen. In einer Detektionseinrichtung, zum Beispiel einer Flusszelle, eines Flüssigchromatographiegeräts erfolgt dann die Detektion der getrennten Fraktionen der Probe. Ein solches HPLC-System ist zum Beispiel aus der
Chromatographische Trennungen werden aber nicht ausschließlich zu analytischen Zwecken eingesetzt, sondern auch für präparative Zwecke (unter anderem im Labor und in der chemischen Industrie), um ein Produkt (zum Beispiel Proteine) zu reinigen oder sehr ähnliche Substanzen (zum Beispiel Enantiomere) voneinander zu trennen. In der präparativen Chromatographie kann entlang eines präparativen Pfads eine fluidische Probe getrennt werden und können die getrennten Fraktionen in einem Fraktionierer in entsprechende Aufnahmebehälter aufgenommen werden. Um diesen Prozess zu überwachen bzw. zur Steuerung des Fraktionierers, kann ein geringer Anteil der getrennten fluidischen Probe in einen analytischen Pfad überführt werden und hier mittels eines Detektors die Trennung kontrolliert werden. Dieses Abzweigen eines Teils der getrennten fluidischen Probe von einem präparativen Pfad in einen analytischen Pfad bereitet immer noch Schwierigkeiten, da dieses Abzweigen den kontinuierlichen Betrieb stören kann. However, chromatographic separations are not used exclusively for analytical purposes but also for preparative purposes (among others in the laboratory and in the chemical industry) in order to purify a product (for example proteins) or to separate very similar substances (for example enantiomers) , In preparative chromatography, a fluidic sample may be separated along a preparative path, and the separated fractions may be taken up into appropriate receptacles in a fractionator. In order to monitor this process or to control the fractionator, a small proportion of the separated fluidic sample can be transferred into an analytical path and here the separation can be controlled by means of a detector. This branching of a portion of the separated fluidic sample from a preparative path into an analytical path still poses difficulties because this branching can interfere with continuous operation.
Hohe Anforderungen stellt die präparative Chromatographie insbesondere hinsichtlich der Funktionsweise von zum Abzweigen eingesetzten Fluidventilen. Fluidventile, die an unterschiedlichen Stellen eines Probentrenngeräts zum Einsatz kommen können, können einen Stator mit Ports (und optional Kanälen) und einen Rotor mit Kanälen aufweisen, wobei die Ports statisch an Fluidleitungen angeschlossen sein können und die Kanäle mit dem Rotor gedreht werden können, um so in unterschiedlichen Schaltstellungen verschiedene der Ports mittels eines jeweiligen Kanals fluidisch zu koppeln und andere der Ports fluidisch zu entkoppeln. High demands are placed on preparative chromatography, in particular with regard to the functioning of fluid valves used for branching. Fluid valves that may be used at different locations on a sample separator may include a stator with ports (and optionally channels) and a rotor with channels, which ports may be statically connected to fluid lines and the channels may be rotated with the rotor so in different switching positions to couple different of the ports by means of a respective channel fluidly and to decouple other of the ports fluidly.
Herkömmliche Fluidventile sind zum Beispiel in
OFFENBARUNGEPIPHANY
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Übertragen einer fluidischen Probe aus einem präparativen Pfad in einen analytischen Pfad eines Probentrenngeräts effizient zu gestalten. Die Aufgabe wird mittels der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen genannt. It is an object of the invention to efficiently design a transfer of a fluidic sample from a preparative path into an analytical path of a sample separation device. The object is achieved by means of the independent claims. Further embodiments are mentioned in the dependent claims.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Fluidventil für ein Probentrenngerät mit einem präparativen Pfad zum Trennen einer fluidischen Probe und mit einem von dem präparativen Pfad abzweigenden analytischen Pfad zum Analysieren eines aus dem präparativen Pfad abgezweigten Teils der fluidischen Probe geschaffen, wobei das Fluidventil mindestens zwei erste Fluidanschlüsse zum Anschließen an den präparativen Pfad, mindestens zwei zweite Fluidanschlüsse zum Anschließen an den analytischen Pfad, und eine Mehrzahl (d.h. mindestens zwei, vorteilhaft aber mindestens 10 und weiter insbesondere mindestens 50) von relativ zu den Fluidanschlüssen bewegbaren Fluidaufnahmekanälen zum vorübergehenden Aufnehmen des abgezweigten Teils der fluidischen Probe beim Überführen von dem präparativen Pfad durch einen jeweiligen der Fluidaufnahmekanäle in den analytischen Pfad aufweist, wobei die Fluidanschlüsse und die Fluidaufnahmekanäle relativ zueinander angeordnet und bewegbar sind, um einen unterbrechungsfreien Fluss des abgezweigten Teils der fluidischen Probe von dem präparativen Pfad durch das Fluidventil hindurch in den analytischen Pfad zu bewerkstelligen. According to an exemplary embodiment of the present invention, there is provided a fluid valve for a sample separator having a preparatory path for separating a fluidic sample and having an analytical path branching from the preparative path for analyzing a portion of the fluidic sample branched from the preparative path, wherein the fluid valve is at least two first fluid ports for connection to the preparative path, at least two second fluid ports for connection to the analytical path, and a plurality (ie at least two, but preferably at least 10 and more particularly at least 50) of fluid receiving channels movable relative to the fluid ports for temporarily receiving the fluid branched portion of the fluidic sample when transferring from the preparative path through a respective one of the fluid receiving channels in the analytical path, wherein the fluid ports and the fluid receiving channels relative are arranged to each other and movable to effect an uninterrupted flow of the branched portion of the fluidic sample from the preparative path through the fluid valve in the analytical path.
Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Probentrenngerät zum Trennen einer fluidischen Probe bereitgestellt, wobei das Probentrenngerät einen präparativen Pfad, der eingerichtet ist, die fluidische Probe zu trennen, einen analytischen Pfad, der eingerichtet ist, einen aus dem präparativen Pfad abgezweigten Teil der fluidischen Probe zu analysieren, und ein Fluidventil mit den oben beschriebenen Merkmalen zum Überführen des abgezweigten Teils der fluidischen Probe aus dem präparativen Pfad in den analytischen Pfad aufweist. According to another exemplary embodiment, there is provided a sample separator for separating a fluidic sample, the sample separator comprising a preparative path configured to separate the fluid sample, an analytical path established, a portion of the fluidic sample branched from the preparative path and to provide a fluid valve having the above-described features for transferring the branched portion of the fluidic sample from the preparative path into the analytical path.
Gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren zum Abzweigen eines Teils einer mittels eines Probentrenngeräts zu präparierenden fluidischen Probe aus einem präparativen Pfad zum Trennen der fluidischen Probe in einen analytischen Pfad zum Analysieren der getrennten fluidischen Probe mittels eines Fluidventils bereitgestellt, wobei bei dem Verfahren zwei erste Fluidanschlüsse des Fluidventils an den präparativen Pfad angeschlossen werden, zwei zweite Fluidanschlüsse des Fluidventils an den analytischen Pfad angeschlossen werden, und eine Mehrzahl von Fluidaufnahmekanälen des Fluidventils zum vorübergehenden Aufnehmen des abgezweigten Teils der fluidischen Probe relativ zu den Fluidanschlüssen beim Überführen von dem präparativen Pfad durch einen jeweiligen der Fluidaufnahmekanäle in den analytischen Pfad bewegt werden, wobei die Fluidanschlüsse und die Fluidaufnahmekanäle relativ zueinander angeordnet und bewegt werden, um einen unterbrechungsfreien Fluss des abgezweigten Teils der fluidischen Probe von dem präparativen Pfad durch das Fluidventil hindurch in den analytischen Pfad zu bewerkstelligen. According to yet another exemplary embodiment, a method is provided for branching a portion of a fluid sample prepared by a sample separator from a preparative path for separating the fluid sample into an analytical path for analyzing the separated fluid sample by means of a fluid valve first fluid ports of the fluid valve are connected to the preparative path, two second fluid ports of the fluid valve are connected to the analytical path, and a plurality of fluid receiving channels of the fluid valve for temporarily receiving the branched portion of the fluidic sample relative to the fluid ports upon transfer from the preparative path a respective one of the fluid receiving channels are moved into the analytical path, wherein the fluid ports and the fluid receiving channels are arranged and moved relative to each other to interrupt one smooth flow of the branched portion of the fluidic sample from the preparative path through the fluid valve into the analytical path.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ein kontinuierlicher und ungestörter Betrieb eines insbesondere präparativen Probentrenngeräts dadurch sichergestellt werden, dass ein Fluidventil zwischen einem ersten, insbesondere präparativen Pfad und einem zweiten, insbesondere analytischen Pfad des Probentrenngeräts so konfiguriert ist, dass es einen kontinuierlichen Fluss eines abgezweigten Teils der fluidischen Probe hinein in den zweiten, insbesondere analytischen Pfad sicherstellt. Dies bedeutet, dass mit einem solchen Fluidventil der Fluss der in dem zweiten Pfad insbesondere detektorisch zu analysierenden fluidischen Probe niemals unterbrochen wird. Somit kann zum Beispiel ein Fraktionierer in dem präparativen Pfad basierend auf dem Detektionsergebnis in dem analytischen Pfad zuverlässig gesteuert werden. Ein solches Fluidventil kann verschleißarm und ohne übermäßige Geräuschentwicklung betrieben werden, insbesondere wenn es kontinuierlich gedreht wird. Indem der zweite, insbesondere analytische Pfad durchgehend mit einer gewissen Menge fluidischer Probe versorgt wird, ist eine gute Zeitauflösung hinsichtlich der Analyse der getrennten fluidischen Probe sichergestellt, ohne dass durch eine erfindungsgemäß vermeidbare zwischenzeitliche Unterbrechung der Fluidverbindung die durchgehende Kontrollierbarkeit des Trennergebnisses immer wieder unterbrochen wird. According to an exemplary embodiment of the invention, a continuous and undisturbed operation of a particular preparative sample separation device can be ensured by a fluid valve between a first, in particular preparative path and a second, in particular analytical, path of the sample separation device being configured to divert a continuous flow of one Ensures part of the fluidic sample in the second, in particular analytical path. This means that with such a fluid valve, the flow of the fluidic sample to be analyzed in particular in the second path, in particular, is never interrupted. Thus, for example, a fractionator in the preparative path can be reliably controlled based on the detection result in the analytical path. Such a fluid valve can be operated wear and without excessive noise, especially when it is rotated continuously. By continuously supplying the second, in particular analytical, path with a certain amount of fluidic sample, a good time resolution with regard to the analysis of the separated fluidic sample is ensured, without the continuous controllability of the separation result being interrupted again and again by an interruption of the fluid connection which can be avoided according to the invention.
Im Weiteren werden Ausgestaltungen des Fluidventils, des Probentrenngeräts und des Verfahrens beschrieben. In the following, embodiments of the fluid valve, the sample separation device and the method will be described.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Fluidanschlüsse und die Fluidaufnahmekanäle ausgebildet sein, ungeachtet des Fluidabzweigens einen unterbrechungsfreien Fluss der fluidischen Probe auch entlang des präparativen Pfads zu bewerkstelligen. Somit kann die Ausgestaltung und das Zusammenwirken der Fluidanschlüsse und der Fluidaufnahmekanäle des Fluidventils so konfiguriert werden, dass nicht nur der Fluss in den analytischen Pfad durchgehend aufrechterhalten bleibt, sondern simultan auch der Fluss entlang des präparativen Pfads durchgehend aufrechterhalten bleibt. Dadurch kann präparative Probentrennung (insbesondere präparative Flüssigchromatographie) vollständig kontinuierlich betrieben werden. Indem auch bei dem Fluidtransport in dem präparativen Pfad vollständige Kontinuität gewahrt wird, werden der Verschleiß und die Geräuschentwicklung des Fluidventils weiter verringert und der Durchsatz ohne Beeinträchtigung der durchgehenden Überwachung erhöht. According to one embodiment, the fluid ports and the fluid receiving channels may be configured to effect uninterrupted flow of the fluidic sample along the preparative path, regardless of the fluid branching. Thus, the design and interaction of the fluid ports and the fluid receiving passages of the fluid valve can be configured to not only maintain flow throughout the analytical path, but also to maintain flow along the preparative path throughout. As a result, preparative sample separation (in particular preparative liquid chromatography) can be operated completely continuously. By also maintaining complete continuity in the fluid transport in the preparative path, the wear and noise of the fluid valve are further reduced and throughput increased without compromising end-to-end monitoring.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Fluidanschlüsse und die Fluidaufnahmekanäle ausgebildet sein, in jedem aktiven Betriebszustand des Fluidventils den Fluss der fluidischen Probe in dem präparativen Pfad und den Fluss des abgezweigten Teils der fluidischen Probe in dem analytischen Pfad unterbrechungsfrei aufrechtzuerhalten. Gemäß dieser Ausgestaltung kann das Fluidventil in eine beliebige Position gebracht werden, ohne jemals Gefahr zu laufen, einen durchgehenden Fluss hinein in den analytischen Pfad zu unterbrechen. According to one embodiment, the fluid ports and the fluid receiving channels may be configured to maintain the flow of the fluidic sample in the preparative path and the flow of the branched portion of the fluidic sample in the analytical path without interruption in each active operating state of the fluid valve. According to this embodiment, the fluid valve can be put in any position without ever running the risk of interrupting a continuous flow into the analytical path.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Fluidventil ein rotatorisch operierendes Fluidventil sein, d.h. durch eine Rotationsbewegung schaltbar sein. Ein derartiges Fluidventil kann ein Rotorelement (das heißt einen rotierbaren Ventilkörper) und ein Statorelement (das heißt einen unbeweglichen Ventilkörper) aufweisen, wobei die Fluidanschlüsse an dem Statorelement und die Fluidaufnahmekanäle an dem Rotorelement angeordnet sein können. Durch Drehen des Rotorelements relativ zu dem Statorelement können unterschiedliche Fluidkopplungszustände bzw. Fluidentkopplungszustände eingestellt werden. In einem Fluidkopplungszustand können unterschiedliche Fluidanschlüsse durch einen oder mehrere Fluidaufnahmekanäle entsprechend einer gegenwärtigen Ventilstellung fluidisch gekoppelt werden. In einem Fluidentkopplungszustand werden unterschiedliche Fluidanschlüsse durch keinen Fluidaufnahmekanal entsprechend einer anderen Ventilstellung überbrückt und daher fluidisch entkoppelt. Es hat sich gezeigt, dass mit einem Rotorventil (siehe
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Fluidanschlüsse Ports und Nuten an einem Ventilkörper (insbesondere an einem Statorelement) und die Fluidaufnahmekanäle Nuten an einem anderen Ventilkörper (insbesondere an einem Rotorelement) aufweisen, wobei die Nuten der Fluidaufnahmekanäle abhängig von einem Betriebszustand des Fluidventils mit zugehörigen der Ports und Nuten der Fluidanschlüsse fluidisch koppelbar oder von zugehörigen der Ports und Nuten der Fluidanschlüsse fluidisch entkoppelbar sind. Die Ports eines Ventilkörpers des Fluidventils können mittels Fluidleitungen an anzuschließende fluidische Komponenten fluidisch angekoppelt werden. Die Nuten können in einer Oberfläche eines jeweiligen Ventilkörpers eingeformt sein und zur Überbrückung entsprechender Ports oder anderer Nuten in einem jeweiligen Ventilzustand dienen. According to one embodiment, the fluid ports ports and grooves on a valve body (in particular on a stator) and the fluid receiving channels grooves on another valve body (in particular on a rotor element), wherein the grooves of the fluid receiving channels depending on an operating condition of the fluid valve with associated ports and Grooves of the fluid connections can be fluidly coupled or fluidly decoupled from the associated ports and grooves of the fluid connections. The ports of a valve body of the fluid valve can be fluidly coupled by means of fluid lines to be connected fluidic components. The grooves may be formed in a surface of a respective valve body and serve to bypass corresponding ports or other grooves in a respective valve state.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die zwei ersten Fluidanschlüsse zueinander tangential versetzt und/oder die zwei zweiten Fluidanschlüsse zueinander tangential versetzt sein. Die Tangentialrichtung kann bei einem als Rotorventil ausgebildeten Fluidventil durch den Bewegungsvektor eines bestimmten Punkts am Umfang eines rotierenden Ventilkörpers definiert sein. In tangentialer Richtung können die jeweiligen Fluidanschlüsse somit voneinander beanstandet und vorzugsweise statisch angeordnet sein. According to one exemplary embodiment, the two first fluid connections can be tangentially offset from one another and / or the two second fluid connections can be tangentially offset from each other. The tangential direction can be defined in the case of a fluid valve designed as a rotor valve by the motion vector of a certain point on the circumference of a rotating valve body. In the tangential direction, the respective fluid connections can thus be spaced from one another and preferably arranged statically.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die zwei ersten Fluidanschlüsse als von einem gemeinsamen Anfangsradius bis zu einem gemeinsamen Endradius eines kreisscheibenförmigen Ventilkörpers radial verlaufende Anschlüsse ausgebildet sein und/oder die zwei zweiten Fluidanschlüsse als von einem gemeinsamen Anfangsradius bis zu einem gemeinsamen Endradius radial verlaufende Anschlüsse des kreisscheibenförmigen Ventilkörpers ausgebildet sein. Eine solche Konfiguration hat den Vorteil, dass beim Rotieren der Fluidaufnahmekanäle diese nacheinander die zwei ersten Fluidanschlüsse und/oder die zwei zweiten Fluidanschlüsse überstreichen und daher lediglich zeitweise an diese ankoppeln. Dadurch kann der fluidische Transfer von dem präparativen Pfad in den analytischen Pfad unterbrechungsfrei aufrechterhalten bleiben. Gleichzeitig kann dadurch das Totvolumen der Fluidanschlüsse und von deren fluidischer Kopplung gering gehalten werden. According to one exemplary embodiment, the two first fluid connections may be designed as connections running radially from a common initial radius to a common end radius of a circular disk-shaped valve body and / or the two second fluid connections may be formed as connections of the circular disk-shaped valve body running radially from a common initial radius to a common end radius be. Such a configuration has the advantage that during rotation of the fluid receiving channels, these successively sweep over the two first fluid ports and / or the two second fluid ports and therefore couple only temporarily thereto. As a result, the fluidic transfer from the preparative path to the analytical path can be maintained without interruption. At the same time, the dead volume of the fluid connections and of their fluidic coupling can be kept low.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Fluidaufnahmekanäle als eine Mehrzahl von zueinander tangential versetzt angeordnete Fluidaufnahmekanalgruppen ausgebildet bzw. gruppiert sein. Wiederum bezugnehmend auf obige Definition der Tangentialrichtung ist ein tangentiales Versetzen der Fluidaufnahmekanäle jeder Fluidaufnahmekanalgruppe ein geeignetes Instrument, einen durchgehenden und simultan quasikontinuierlichen Fluss in den analytischen Pfad durch einen jeweiligen Fluidaufnahmekanal und gleichzeitig entlang des präparativen Pfads durch einen jeweiligen anderen Fluidaufnahmekanal zu gewährleisten. Im Speziellen hat es sich hierfür als vorteilhaft erwiesen, zumindest einen Teil der Fluidaufnahmekanalgruppen aus mehreren sich in tangentialer Richtung erstreckenden Fluidaufnahmekanälen zu bilden, die miteinander in tangentialer Richtung überlappen und in radialer Richtung voneinander beabstandet sind. Die überlappende Ausgestaltung der Fluidaufnahmekanäle in tangentialer Richtung kann in Kombination mit der Anordnung der Fluidanschlüsse vorteilhaft so ausgestaltet werden, dass zu jedem Zeitpunkt mindestens einer der Fluidaufnahmekanäle die beiden ersten Fluidanschlüsse überbrückt bzw. fluidisch koppelt und/oder mindestens ein anderer der Fluidaufnahmekanäle die beiden zweiten Fluidanschlüsse überbrückt bzw. fluidisch koppelt. Die radiale Beabstandung der Fluidaufnahmekanäle einer jeweiligen Gruppe kann gleichzeitig sicherstellen, dass immer nur einer oder ein Teil der fluidischen Kanäle einer Gruppe die genannte Überbrückungsfunktion bewerkstelligt, sodass eine Überbestimmung vermieden ist. According to one embodiment, the fluid receiving channels may be formed or grouped as a plurality of fluid receiving channel groups arranged tangentially offset from each other. Again referring to the above definition of the tangential direction, tangentially offsetting the fluid receiving channels of each fluid receiving channel group is a suitable instrument to ensure continuous and simultaneously quasi-continuous flow into the analytical path through a respective fluid receiving channel and simultaneously along the preparative path through a respective other fluid receiving channel. In particular, it has proved to be advantageous for this purpose to form at least a portion of the fluid receiving channel groups of a plurality of extending in the tangential direction fluid receiving channels which overlap each other in the tangential direction and are spaced apart in the radial direction. The overlapping configuration of the fluid receiving channels in the tangential direction can advantageously be configured in combination with the arrangement of the fluid connections such that at any time at least one of the fluid receiving channels bridges or fluidly couples the two first fluid ports and / or at least one other of the fluid intake ports the two second fluid ports bridged or fluidly coupled. The radial spacing of the fluid receiving channels of a respective group can at the same time ensure that only one or a part of the fluidic channels of a group accomplishes said bridging function, so that overdetermination is avoided.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die zwei ersten Fluidanschlüsse in jedem Betriebszustand des Fluidventils (d.h. insbesondere während einer vollen 360°-Drehung eines rotatorischen Fluidventils) mittels mindestens eines jeweiligen der Fluidaufnahmekanäle fluidisch gekoppelt sein und/oder können die zwei zweiten Fluidanschlüsse in jedem Betriebszustand des Fluidventils (d.h. insbesondere während einer vollen 360°-Drehung eines rotatorischen Fluidventils) mittels mindestens eines jeweiligen der Fluidaufnahmekanäle fluidisch gekoppelt sein. Diese Konfiguration ist beispielsweise in
Gemäß dieser Ausgestaltung sind die ersten Fluidanschlüsse separat voneinander vorgesehen und werden nur durch einen durch Rotation des Fluidventils jeweils wechselnden Fluidaufnahmekanal, vorzugsweise allerdings durchgehend (so dass jeweils ein Fluidaufnahmekanal unterbrechungsfrei durch einen nachfolgenden anderen Fluidaufnahmekanal abgelöst wird), miteinander fluidisch verbunden. In einem jeweiligen Übergangszeitraum können die beiden ersten Fluidanschlüsse zeitweise auch durch zwei oder mehr Fluidaufnahmekanäle miteinander verbunden sein. Durch diese zeitweise fluidische Kopplung durch mindestens einen jeweils wechselnden Fluidaufnahmekanal bleibt der Fluss innerhalb des präparativen Pfads durchweg erhalten. Ferner kann ebenfalls kontinuierlich durch den die beiden ersten Fluidanschlüsse gerade überbrückenden Fluidaufnahmekanal abzuzweigende fluidische Probe aus dem präparativen Pfad in den analytischen Pfad hineinbewegt bzw. hineinbefördert werden.According to this embodiment, the first fluid connections are provided separately from one another and are fluidly connected to one another only by a fluid receiving channel which changes in each case by rotation of the fluid valve, preferably however continuously (so that in each case one fluid receiving channel is detached without interruption by a subsequent other fluid receiving channel). In a respective transitional period, the first two fluid ports may be temporarily interconnected by two or more fluid receiving passages. As a result of this temporary fluidic coupling through at least one respectively changing fluid receiving channel, the flow within the preparative path is maintained throughout. Furthermore, it is also possible to continuously divert fluidic fluid branches through the fluid intake channel which just traverses the two first fluid connections Sample from the preparative path into the analytical path.
In entsprechender Weise können die beiden zweiten Fluidanschlüsse separat voneinander vorgesehen sein und nur durch einen durch Rotation des Fluidventils jeweils wechselnden Fluidaufnahmekanal, vorzugsweise allerdings durchgehend (so dass jeweils ein Fluidaufnahmekanal unterbrechungsfrei durch einen nachfolgenden anderen Fluidaufnahmekanal abgelöst wird), miteinander fluidisch verbunden werden. In einem jeweiligen Übergangszeitraum können die beiden zweiten Fluidanschlüsse zeitweise auch durch zwei Fluidaufnahmekanäle miteinander verbunden sein. Durch diese zeitweise fluidische Kopplung durch mindestens einen jeweils wechselnden Fluidaufnahmekanal bleibt der Fluss hinein in den analytischen Pfad durchweg erhalten, indem von diesem Fluidaufnahmekanal zuvor durch vorherige Kopplung mit den zwei ersten Fluidanschlüssen aufgenommene fluidische Probe heraus aus dem Fluidventil und hinein in den analytischen Pfad hineinbewegt bzw. hineinbefördert wird. In a corresponding manner, the two second fluid ports may be provided separately from each other and fluidly connected to each other only by a fluid receiving channel which varies by rotation of the fluid valve, but preferably continuously (so that one fluid receiving channel is detached without interruption by a subsequent other fluid receiving channel). In a respective transitional period, the two second fluid ports can be temporarily interconnected by two fluid receiving channels. As a result of this intermittent fluidic coupling through at least one respectively changing fluid receiving channel, the flow into the analytical path is consistently maintained by moving fluid sample received from this fluid receiving channel out of the fluid valve and into the analytical path beforehand by prior coupling to the two first fluid connections is transported.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel können die zwei ersten Fluidanschlüsse unabhängig von den Fluidaufnahmekanälen direkt miteinander fluidisch gekoppelt sein und/oder können die zweiten Fluidanschlüsse unabhängig von den Fluidaufnahmekanälen direkt miteinander fluidisch gekoppelt sein. Ein solches Ausführungsbeispiel ist zum Beispiel in
Immer noch bezugnehmend auf das vorangehend beschriebene Ausführungsbeispiel kann weiter vorzugsweise das Fluidventil derart ausgebildet sein, dass während des Bewegens oder Schaltens des Fluidventils jeweils mindestens ein jeweiliger der Fluidaufnahmekanäle die direkt miteinander fluidisch verbundenen ersten Fluidanschlüsse überstreicht und dabei zeitweise mit diesen zum Aufnehmen des abgezweigten Teils der fluidischen Probe fluidisch gekoppelt ist. Alternativ oder ergänzend können die direkt miteinander fluidisch gekoppelten zweiten Fluidanschlüsse während des Bewegens oder Schaltens des Fluidventils jeweils von mindestens einem jeweiligen der Fluidaufnahmekanäle überstrichen werden und dabei zum Übertragen des abgezweigten Teils der fluidischen Probe zeitweise mit dem jeweiligen mindestens einen Fluidaufnahmekanal fluidisch gekoppelt werden. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist wiederum in
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Fluidaufnahmekanäle in mehrere Fluidaufnahmekanalgruppen gruppiert sein, von denen jede einem Winkelsektor des Fluidventils zugeordnet ist. Die Fluidaufnahmekanäle einer jeweiligen Fluidaufnahmekanalgruppe können zueinander radial und tangential versetzt angeordnet sein. Insbesondere kann eine Verbindungsrichtung der Schwerpunkte der Fluidaufnahmekanäle einer jeweiligen Gruppe gegenüber einer Erstreckungsrichtung von einem der Fluidanschlüsse oder von direkt miteinander gekoppelten Fluidanschlüssen verkippt sein. Dadurch kann bewerkstelligt werden, dass beim Drehen des Fluidventils die einzelnen Fluidaufnahmekanäle einer jeweiligen Gruppe nur nacheinander und somit zeitversetzt, gegebenenfalls genau teilweise überlappend, den oder die jeweiligen Fluidanschlüsse (bzw. eine diesen zugeordnete Nut) überstreichen und somit eine durchgehende Ankopplung der ersten Fluidanschlüsse an mindestens einen jeweiligen Fluidaufnahmekanal und/oder der zweiten Fluidanschlüsse an mindestens einen jeweiligen anderen Fluidaufnahmekanal sicherstellen. Dadurch kann auch die Unterbrechungsfreiheit im analytischen Pfad und/oder im präparativen Pfad sichergestellt werden. According to one embodiment, the fluid receiving channels may be grouped into a plurality of fluid receiving channel groups, each of which is associated with an angular sector of the fluid valve. The fluid receiving channels of a respective fluid receiving channel group may be arranged radially and tangentially offset from each other. In particular, a connection direction of the centers of gravity of the fluid receiving channels of a respective group can be tilted relative to an extension direction of one of the fluid connections or of fluid connections directly coupled to one another. This can be accomplished that when turning the fluid valve, the individual fluid receiving channels of a respective group only one after the other and thus delayed, possibly exactly overlapping partially, the or the respective fluid connections (or a groove assigned to this) and thus a continuous coupling of the first fluid connections Ensure at least one respective fluid receiving channel and / or the second fluid connections to at least one respective other fluid receiving channel. As a result, the freedom of interruption in the analytical path and / or in the preparative path can also be ensured.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Fluidventil so ausgebildet sein, dass während eines Einfüllens einer nachgeordneten Portion des abzuzweigenden Teils der fluidischen Probe in einen der Fluidaufnahmekanäle, der gegenwärtig in fluidischer Kopplung mit den ersten Fluidanschlüssen steht, eine vorangehende andere Portion der fluidischen Probe zum Detektieren in den analytischen Pfad überführt wird, indem die vorangehende Portion von einem anderen der Fluidaufnahmekanäle in den analytischen Pfad entleert wird, welcher andere Fluidaufnahmekanal gegenwärtig in fluidischer Kopplung mit den zweiten Fluidanschlüssen steht. Vorteilhaft können die Fluidaufnahmekanäle ferner ausgebildet sein, dass beim fortwährenden Bewegen oder Schalten des Fluidventils eine jeweilige Portion des abgezweigten Teils der fluidischen Probe zunächst zwischen den zwei ersten Fluidanschlüssen in einen jeweiligen Fluidaufnahmekanal fließt und nach fortgesetztem Bewegen oder Schalten diese Portion aus dem Fluidaufnahmekanal zwischen die zweiten Fluidanschlüsse abfließt. Dadurch kann ein kontinuierlicher Betrieb sichergestellt werden, insbesondere was den durchgehenden Transport von einer geringen Menge der fluidischen Probe hinein in den analytischen Pfad angeht.According to one embodiment, the fluid valve may be configured such that, during a filling of a downstream portion of the fluidic sample portion to be branched into one of the fluid receiving channels that is currently in fluid communication with the first fluid ports, a preceding other portion of the fluidic sample may be detected in the fluid sample analytical path is deflated by dumping the previous portion from another of the fluid receiving channels into the analytical path, which other fluid receiving channel is currently in fluidic communication with the second fluid ports. Advantageously, the fluid receiving channels can also be designed such that, when the fluid valve is continuously moved or switched, a respective portion of the branched-off part of the fluidic sample is initially between the two first fluid connections a respective fluid receiving channel flows and after continued moving or switching this portion flows out of the fluid receiving channel between the second fluid ports. Thereby, a continuous operation can be ensured, in particular with regard to the continuous transport of a small amount of the fluidic sample into the analytical path.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Probentrenngeräts kann der präparative Pfad eine Fluidantriebseinrichtung (zum Beispiel eine fluidische Hochdruckpumpe), die zum Antreiben von mobiler Phase (insbesondere eines Lösungsmittels oder einer Lösungsmittelzusammensetzung) und darin befindlicher fluidischer Probe ausgebildet ist, und eine Probentrenneinrichtung (insbesondere eine Chromatographietrenneinrichtung) aufweisen, die zum Trennen der fluidischen Probe in Fraktionen ausgebildet und stromaufwärts einer Abzweigungsstelle der fluidischen Probe aus dem präparativen Pfad in den analytischen Pfad angeordnet ist. Somit kann die fluidische Probe zunächst insbesondere chromatographisch getrennt werden, wofür auch die zeitliche Zusammensetzung der mobilen Phase variiert werden kann (sogenannter Gradientenlauf). Nach dieser Trennung kann an der Abzweigungsstelle, an der das Fluidventil angeordnet sein kann, ein kontinuierlicher Fluss durch das Fluidventil hindurch und hinein in den analytischen Pfad sowie parallel dazu ein kontinuierlicher Fluss durch das Fluidventil hindurch und hinein in den präparativen Pfad erfolgen. According to an embodiment of the sample separation apparatus, the preparative path may include a fluid drive device (eg, a fluidic high pressure pump) configured to drive mobile phase (especially a solvent or solvent composition) and fluid sample therein, and a sample separator (particularly a chromatographic separator) formed into fractions for separating the fluidic sample and disposed upstream of a branch of the fluidic sample from the preparative path into the analytical path. Thus, the fluidic sample can first be separated in particular chromatographically, for which purpose the temporal composition of the mobile phase can also be varied (so-called gradient run). After this separation, at the branch point where the fluid valve can be located, a continuous flow through the fluid valve and into the analytical path and, in parallel, a continuous flow through the fluid valve and into the preparative path can take place.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Probentrenngerät ferner einen Fraktionierer aufweisen, der in dem präparativen Pfad stromabwärts der Abzweigungsstelle (und stromabwärts des Fluidventils) angeordnet ist und zum Fraktionieren der getrennten fluidischen Probe ausgebildet ist. In einem solchen Fraktionierer kann die in dem präparativen Pfad getrennte und somit gereinigte Probe in einen oder mehrere Aufnahmebehälter eingefüllt werden. Um dieses Einfüllen zielgerichtet zu steuern, kann eine Steuereinrichtung die in dem analytischen Pfad gewonnene Information über den gegenwärtigen Trennungszustand der fluidischen Probe vorteilhaft verwenden. Anschaulich ist es während des Präparierens vorteilhaft, den aktuellen Trennzustand der fluidischen Probe zu kennen, um zu entscheiden, in welchen Aufnahmebehälter des Fraktionierers gegenwärtig ausfließende fluidische Probe eingefüllt werden soll. In one embodiment, the sample separation apparatus may further include a fractionator disposed in the preparative path downstream of the branching point (and downstream of the fluid valve) and configured to fractionate the separate fluidic sample. In such a fractionator, the sample separated in the preparative path and thus purified can be filled into one or more receptacles. In order to purposefully control this filling, a controller may advantageously use the information obtained in the analytical path about the current separation state of the fluidic sample. Clearly, during preparation, it is advantageous to know the current separation state of the fluidic sample in order to decide in which receiving vessel of the fractionator currently flowing out fluidic sample should be filled.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der analytische Pfad eine Detektionseinrichtung zum Detektieren des abgezweigten Teils der getrennten fluidischen Probe aufweisen. Eine solche Detektionseinrichtung kann zum Beispiel eine Flusszelle sein, wobei das Detektionsprinzip auf einer Fluoreszenzmessung beruhen kann. According to one embodiment, the analytical path may include detection means for detecting the branched portion of the separated fluidic sample. Such a detection device can be, for example, a flow cell, wherein the detection principle can be based on a fluorescence measurement.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Probentrenngerät ferner eine weitere Fluidantriebseinrichtung (zum Beispiel eine weitere Fluidpumpe) aufweisen, die in dem analytischen Pfad angeordnet und eingerichtet ist, den abgezweigten Teil der aus dem Fluidventil herausfließenden fluidischen Probe zu der Detektionseinrichtung zu fördern. Somit kann der analytische Pfad eine separate Einrichtung zum Antreiben der abgezweigten fluidischen Probe, insbesondere gemeinsam mit von der weiteren Fluidantriebseinrichtung bereitgestellter mobiler Phase, und zum Zuführen derselben zu der Detektionseinrichtung aufweisen. According to one embodiment, the sample separation apparatus may further comprise a further fluid drive means (eg, another fluid pump) disposed in the analytical path and configured to deliver the branched portion of the fluidic sample flowing out of the fluid valve to the detection means. Thus, the analytical path may comprise a separate means for driving the branched fluidic sample, in particular together with the mobile phase provided by the further fluid drive means, and for supplying the same to the detection means.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der abgezweigte Teil der fluidischen Probe kleiner als ein im präparativen Pfad verbleibender Teil der fluidischen Probe sein, insbesondere höchstens 1 Volumenprozent der gesamten fluidischen Probe sein. Zum Beispiel kann die Flussrate in dem analytischen Pfad zwischen 0,05 ml/min und 3 ml/min, insbesondere 1 ml/min pro Minute, betragen. Dagegen kann die Flussrate in dem präparativen Pfad zwischen 10 ml/min und 10 l/min, insbesondere 100 ml/min, betragen. According to one embodiment, the branched-off portion of the fluidic sample may be smaller than a portion of the fluidic sample remaining in the preparative path, in particular at most 1 volume percent of the total fluidic sample. For example, the flow rate in the analytical path may be between 0.05 ml / min and 3 ml / min, especially 1 ml / min per min. In contrast, the flow rate in the preparative path can be between 10 ml / min and 10 l / min, in particular 100 ml / min.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Fluidaufnahmekanäle kreisförmig (siehe zum Beispiel
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Fluidventil zwei weitere erste Fluidanschlüsse zum Anschließen an den präparativen Pfad (oder an einen anderen präparativen Pfad) und zwei weitere zweite Fluidanschlüsse zum Anschließen an den analytischen Pfad (oder an einen anderen analytischen Pfad) aufweisen. Eine entsprechende Ausführungsform ist in
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Probentrenngerät eine Steuereinrichtung (zum Beispiel ein Prozessor oder ein Teil davon) aufweisen, die zum Steuern des Fluidventils derart ausgebildet ist, dass das Fluidventil kontinuierlich (insbesondere stufenlos) und/oder ausschließlich in einer Bewegungsrichtung (insbesondere in einer gleichbleibenden Rotationsrichtung) angetrieben wird. Eine solche Steuereinrichtung kann alternativ oder ergänzend zum Steuern des Fraktionierers basierend auf einem Detektionsergebnis der Detektionseinrichtung eingerichtet sein. According to one exemplary embodiment, the sample separation device may have a control device (for example a processor or a part thereof) which is designed to control the fluid valve such that the fluid valve is continuously (in particular steplessly) and / or exclusively in one direction of movement (in particular in a constant direction of rotation ) is driven. Such a control device may alternatively or additionally be designed to control the fractionator based on a detection result of the detection device.
Das Probentrenngerät kann ein mikrofluidisches Messgerät, ein Life Science-Gerät, ein Flüssigchromatographiegerät, eine HPLC (High Performance Liquid Chromatography), ein Gaschromatographiegerät, ein Elektrophoresegerät und/oder ein Gelelektrophoresegerät sein. Allerdings sind viele andere Anwendungen möglich.The sample separation device can be a microfluidic measuring device, a life science device, a liquid chromatography device, an HPLC (High Performance Liquid Chromatography), a gas chromatography device, an electrophoresis device and / or a gel electrophoresis device. However, many other applications are possible.
Das Probentrenngerät kann eine Pumpe zum Bewegen einer mobilen Phase aufweisen. Eine solche Pumpe kann zum Beispiel dazu eingerichtet sein, die mobile Phase mit einem hohen Druck, zum Beispiel einige 100 bar bis hin zu 1000 bar und mehr, durch das System hindurch zu pumpen. Alternativ oder ergänzend kann das Probentrenngerät 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. Alternativ oder ergänzend kann das Probentrenngerät 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 pump for moving a mobile phase. Such a pump may, for example, be adapted to pump the mobile phase through the system at a high pressure, for example from a few hundred bars up to 1000 bars or more. Alternatively or additionally, the sample separation device may have a Probeninjektor for injection of 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. Alternatively or additionally, the sample separation apparatus 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.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Andere Ziele und viele der begleitenden Vorteile von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden leicht wahrnehmbar werden und besser verständlich werden unter Bezugnahme auf die folgende detailliertere Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen. Merkmale, die im Wesentlichen oder funktionell gleich oder ähnlich sind, werden mit denselben Bezugszeichen versehen. Other 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.
Die Darstellung in der Zeichnung ist schematisch. The illustration in the drawing is schematic.
Bevor Bezug nehmend auf die weiteren Figuren exemplarische Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben werden, sollen noch einige allgemeine Überlegungen beschrieben werden, auf deren Basis exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung entwickelt worden sind.Before referring to the further figures exemplary embodiments are described in detail, some general considerations will be described on the basis of which exemplary embodiments of the invention have been developed.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ein fluidisches Makeup-Splitterventil mit im Betrieb kontinuierlicher Rotation bereitgestellt werden. Ein solches Fluidventil kann vorteilhaft für Zwecke der präparativen Probentrennung, insbesondere in einer präparativen HPLC, eingesetzt werden. Ein solches Makeup-Splitterventil kann dazu dienen, geringe Mengen eines präparativen Hauptflusses einer fluidischen Probe in einen analytischen Pfad (der auch als Makeup-Pfad bezeichnet werden kann) zu überführen, wobei der abgezweigte Fluss mittels eines Makeup-Flusses (zum Beispiel mittels weiterer mobiler Phase) verdünnt werden kann. In dem analytischen Pfad kann die verdünnte fluidische Probe in einer Detektionseinrichtung detektiert werden. Eine solche Detektionseinrichtung kann zum Beispiel eine probendestruktive Detektionseinrichtung (zum Beispiel ein massenselektiver Detektor, insbesondere ein Massenspektrometer) oder eine Detektionseinrichtung sein, die ein Signal einer verdünnten Probe benötigt (zum Beispiel ein UV-Detektor mit einer analytischen Zelle). According to an exemplary embodiment of the invention, a make-up fluidic splitter valve may be provided with continuous rotation during operation. Such a fluid valve can advantageously be used for the purpose of preparative sample separation, in particular in a preparative HPLC. Such a makeup splitter valve may serve to transfer small amounts of a preparative main flow of a fluidic sample into an analytical path (which may also be referred to as a makeup path), the branched flow being directed by means of a make-up flow (for example by means of further mobile flow Phase) can be diluted. In the analytical path, the diluted fluidic sample can be detected in a detection device. Such a detection device can be, for example, a sample-destructive detection device (for example a mass-selective detector, in particular a mass spectrometer) or a detection device which requires a signal of a diluted sample (for example a UV detector with an analytical cell).
Herkömmliche passive Makeup-Splitter setzen zwei fluidische T-Stücke ein und verbinden einen präparativen Fluss und einen analytischen Fluss mit einer Flusswiderstandskapillare. Eine solche Lösung hat allerdings den Nachteil, dass der Gegendruck an einer Aufspaltungsstelle auf der präparativen Seite größer sein muss als auf der analytischen Seite, was eine aufwendige Konfiguration zur Folge hat. Außerdem ist an einer solchen Lösung nachteilig, dass sich das Aufspaltungsverhältnis zum Beispiel bei einer Veränderung der Lösungsmittelzusammensetzung von mobiler Phase aufgrund von Viskositätseffekten dynamisch verändert.Conventional passive makeup splinters employ two fluidic tees and combine preparative flow and analytical flow with a flow resistance capillary. However, such a solution has the disadvantage that the backpressure at a cleavage site on the preparative side must be greater than on the analytical side, resulting in a complicated configuration result Has. In addition, it is disadvantageous to such a solution that the decomposition ratio dynamically changes, for example, as the solvent composition of mobile phase changes due to viscosity effects.
Ein anderer herkömmlicher Ansatz ist die Verwendung eines Fluidventils zum Aufspalten eines Flusses, wobei ein solches herkömmliches Fluidventil ein bestimmtes Volumen des präparativen Flusses in einer Nut aufnimmt und es durch eine entsprechende Ventilschaltung in den analytischen Pfad transferiert. Eine solche Lösung hat allerdings den großen Nachteil, dass der Fluss hinein in den analytischen Pfad während des Schaltens des Fluidventils immer wieder unterbrochen wird. Durch einen solchen diskontinuierlichen Probentransfer ist eine durchgehende Detektion verunmöglicht. Ein solches Fluidventil verschleißt schnell und neigt dann zu Undichtigkeit. Außerdem geht der Betrieb eines solchen Fluidventils mit einer signifikanten Lärmentwicklung und mit einer signifikanten Wärmeentwicklung am Rotor einher. Another conventional approach is to use a fluid valve to split a flow, such a conventional fluid valve receiving a certain volume of preparative flow in a groove and transferring it into the analytical path through a corresponding valve circuit. However, such a solution has the great disadvantage that the flow into the analytical path is interrupted again and again during the switching of the fluid valve. By such a discontinuous sample transfer a continuous detection is impossible. Such a fluid valve wears quickly and then tends to leak. In addition, the operation of such a fluid valve involves significant noise and significant heat build-up on the rotor.
Für präparative HPLC-Anwendungen wäre ein automatisierter und robuster Splitter wünschenswert, der von einem Benutzer einfach bedient werden kann (insbesondere hinsichtlich der Einstellungen, des Beginns und des Beendens des Betriebs, etc.). Außerdem wäre es wünschenswert, einen hohen dynamischen Betriebsbereich hinsichtlich Flussrate und Aufspaltverhältnis zur Verfügung zu haben. Exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung, die im Weiteren näher beschrieben werden, stellen ein Splitter-Fluidventil bereit, das zumindest einen Teil der obigen Nachteile herkömmlicher Lösungen überwinden kann. For preparative HPLC applications, an automated and robust splitter would be desirable that can be easily operated by a user (particularly with regard to adjustments, start and stop operation, etc.). In addition, it would be desirable to have a high dynamic range of operation in terms of flow rate and split ratio. Exemplary embodiments of the invention, which will be described in more detail below, provide a splitter fluid valve that can overcome at least part of the above disadvantages of conventional solutions.
Gemäß einem solchen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Fluidventil geschaffen, das an einer Schnittstelle zwischen einem präparativen Pfad und einem analytischen Pfad eingesetzt werden kann und einen kontinuierlichen Fluss abgezweigter fluidischer Probe aus dem präparativen Pfad hinein in den analytischen Pfad sicherstellen kann. Vorteilhaft kann dies unabhängig von Viskositätsänderungen über einen Gradientenlauf einer mobilen Phase hinweg erreicht werden, die bei einer chromatographischen Probentrennung auftreten können. Die Modifikation eines präparativen Gegendruckes ist bei einer solchen Konfiguration entbehrlich, um ein Abzweigen eines Teils einer fluidischen Probe aus dem präparativen Pfad in den analytischen Pfad zu erreichen. Anwesenheit und Betrieb eines solchen Fluidventils beeinflussen darüber hinaus in vorteilhafter Weise den Gegendruck nicht signifikant. Der Fluss aus dem präparativen Pfad in den analytischen Pfad, und bevorzugt auch der Fluss entlang des präparativen Pfads, wird dabei mit Vorteil niemals unterbrochen. Ein derartiges Fluidventil gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann im Betrieb gesteuert werden, eine kontinuierliche Ventilrotation durchzuführen. Dies verringert den Verschleiß des Fluidventils durch die Unterdrückung von wechselnden Beschleunigungen und von statischer Reibung. Außerdem werden die Leistungserfordernisse für den Ventilbetrieb reduziert. Ferner kann die Geräuschentwicklung des Fluidventils im Betrieb gegenüber herkömmlichen Lösungen signifikant reduziert werden. According to such an exemplary embodiment, there is provided a fluid valve that can be employed at an interface between a preparative path and an analytical path and can ensure a continuous flow of branched fluidic sample from the preparative path into the analytical path. Advantageously, this can be achieved independently of changes in viscosity via a gradient run of a mobile phase which can occur during chromatographic sample separation. The modification of a preparative back pressure is dispensable in such a configuration to achieve branching of a portion of a fluidic sample from the preparative path into the analytical pathway. In addition, the presence and operation of such a fluid valve advantageously does not significantly affect the backpressure. The flow from the preparative path into the analytical path, and preferably the flow along the preparative path, is never interrupted. Such a fluid valve according to an exemplary embodiment of the invention may be controlled in operation to perform a continuous valve rotation. This reduces the wear of the fluid valve by suppressing alternating accelerations and static friction. In addition, the performance requirements for the valve operation are reduced. Furthermore, the noise development of the fluid valve in operation can be significantly reduced compared to conventional solutions.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein im Betrieb kontinuierlich (statt eines schrittweisen Schaltens) rotierendes Fluidventil geschaffen. Vorteilhaft kann ein solches Fluidventil hinsichtlich der Anordnung der Fluidanschlüsse zum Koppeln des präparativen Pfads und des analytischen Pfads sowie der Fluidaufnahmekanäle zum Überführen abzuzweigender fluidischer Probe aus dem präparativen Pfad in den analytischen Pfad ausgestaltet werden, so dass der Fluss nie blockiert wird. According to an exemplary embodiment of the invention, a fluid valve operating continuously (instead of a stepwise switching) is provided in operation. Advantageously, such a fluid valve may be configured with regard to the arrangement of the fluid ports for coupling the preparative path and the analytical path and the fluid receiving channels for transferring fluidic sample to be branched from the preparative path into the analytical path so that the flow is never blocked.
Während ein Flüssigkeitspfad zwischen der Fluidantriebseinrichtung
Das Probentrenngerät
Das Fluidventil
Wie bereits angesprochen, weist der analytische Pfad
Der abgezweigte Teil der fluidischen Probe ist vorzugsweise wesentlich kleiner als ein im präparativen Pfad
Die Steuereinrichtung
Bei dem Fluidventil
Das Fluidventil
Gemäß
Die zwei ersten Fluidanschlüsse
Das Fluidventil
Gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel von
Alternativ zu der Darstellung gemäß
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Alternativ zu der Konfiguration gemäß
Gemäß
Ferner sind gemäß
Gemäß
Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Alternativ zu der Konfiguration gemäß
Gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung ist es möglich, mehr als nur ein Paar von Einlassnuten und Auslassnuten in dem Statorelement vorzusehen, um einen noch sanfteren Übergang und ein noch kontinuierlicheres Aufspalten des Flusses zu erreichen. Ferner ist es durch Vorsehen einer ausreichend großen Anzahl von Rotornuten bzw. Löchern möglich, die Übertragung von Fluid noch sanfter und kontinuierlicher auszugestalten. According to exemplary embodiments of the invention, it is possible to provide more than just a pair of inlet grooves and outlet grooves in the stator element to achieve an even smoother transition and an even more continuous flow splitting. Further, by providing a sufficiently large number of rotor slots, it is possible to make the transfer of fluid even gentler and more continuous.
Ein Fachmann wird verstehen, dass die Größen, Positionen und Formen der Nuten bzw. Ports, wie sie in
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] EP 0309596 B1 [0002]
- US 3567389 [0005] US 3567389 [0005]
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- US 9032819 [0005] US 9032819 [0005]
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