-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Probenvorkompressionsventil für Flüssigkeitschromatographie-Anwendungen, insbesondere für die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC), das eine Probenvorkompression ermöglicht während von der Lösungsmittelpumpe weiter auf die Chromatographiesäule Lösungsmittel gefördert wird. Weiterhin ermöglicht das erfindungsgemäße Probenvorkompressionsventil eine INJECT-Position, eine LOAD-Position und eine PUMP-PURGE-Position, bei der alle Verbindungsnuten des Ventils vollständig durchspült sind, insbesondere in der INJECT-Position keine Totvolumina in den verbindenden Nuten vorliegen. Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Probenvorkompressionsventils zur Herstellung eines Probengebers für Flüssigkeitschromatographie-Anwendungen. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung auch einen Probengeber für Flüssigkeitschromatographie-Anwendungen, der ein erfindungsgemäßes Probenvorkompressionsventil enthält.
-
In der HPLC muss eine zu untersuchende Probe in einen Hochdruck-Flüssigkeitsstrom eingespeist werden, wobei dieser nur so kurz wie möglich unterbrochen werden darf. Für diesen Zweck werden Hochdruck-Injektionsventile verwendet, die eine nahezu unterbrechungsfreie Umschaltung des Flüssigkeitsstroms ermöglichen. Ein solcher Aufbau ist beispielsweise in der
U.S.-Patentschrift 3,530,721 A beschrieben.
-
Derzeitig verwendete Injektionsventile weisen mindestens vier Ports auf, um eine Probenvorkompression mittels einer Probenfördereinrichtung durchführen zu können. Ein zusätzlicher Port wird benötigt, wenn man in der Probenfördereinrichtung enthaltenes Lösungsmittel oder eine falsch aufgenommene Probe über einen an das Injektionsventil angeschlossenen Waste-Port (Entsorgungs-Port) entsorgen will. Ein Probengeber mit einem entsprechenden Injektionsventil ist bereits in der
DE 10 2008 006 266 A1 beschrieben.
-
Bei einem Wechsel des Lösungsmittels in einem HPLC-System ist es erforderlich, alte Lösungsmittel in den Leitungen zwischen den Lösungsmittelflaschen und dem Injektionsventil ebenfalls über den Waste-Port herauszuspülen. Hier gibt es beispielsweise die Möglichkeit, die sogenannte Injektionsnadel direkt über einen Waste-Behälter zu fahren und mittels der Lösungsmittelpumpe den Leitungsinhalt zu entsorgen. Die Entsorgung wird allgemein als „Purge“ bezeichnet. Der zuvor genannte Lösungsmittelwechsel wird beispielsweise in der
US 6,129,840 A beschrieben.
-
Die
US 6,382,035 B1 betrifft ein Multifunktionsventil zur Verwendung in einer Probeninjektionsvorrichtung des Probenschleifen-Typs, das sowohl Teil- als auch Vollinjektionen ermöglicht. In der INJECT-Position des Multifunktionsventils wird das Lösungsmittel von der Pumpe über zwei Nuten des Multifunktionsventils in die Probenschleife gefördert, wobei eine der beiden Nuten nicht vollständig durchspült wird.
-
Weiterhin sind bei den meisten Injektionsventilen des Stands der Technik in der sogenannten Injektions-Position (INJECT-Position), also die Position während die Probe auf die Chromatographiesäule aufgetragen wird, manche Verbindungsleitungen eines Probengebers nicht vollständig durchspült. Die meistens in Form von Nuten im Stator oder Rotor des Injektionsventils ausgebildeten Verbindungen benötigt man, um zwischen der sogenannten Beladungsposition (LOAD-Position; Einbringen der Probe in eine Probenschleife des Injektionsventils) und der Druckausgleichsposition (DRUCKAUSGLEICH-Position; Position, in der die Probenschleife auf den Systemdruck oder Umgebungsdruck gebracht wird), aber auch um zwischen der LOAD-Position und der DRUCKAUSGLEICH-Position hin- und herschalten zu können, ohne dass der Lösungsmittelfluss zur Säule unterbrochen wird. Der Fluss darf deswegen nicht unterbrochen werden, da ansonsten der Pumpendruck extrem ansteigen und der Säulendruck abfallen würde. Ersteres ist aus Sicherheitsgründen problematisch und bei zweitem sind lange Equilibrierungsphasen zwischen den Probeanalysen notwendig. In den genannten Nuten sammelt sich das Lösungsmittel, das zu Beginn des Chromatographielaufs eingesetzt wurde (z.B. in der Equilibrierungsphase) und verfälscht die Gradientenzusammensetzung im weiteren Verlauf durch die Vermischung des Lösungsmittelrests mit dem Gradienten (vor allem bei Low-Flow-/Nano-Flow-Anwendungen kritisch).
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein relativ einfach aufgebautes Injektionsventil zur Verwendung in einem Probengeber für Flüssigkeitschromatographieanwendungen bereitzustellen, das mit möglichst wenigen Ports und die Ports verbindenden Nuten auskommt, eine hohe Dichtigkeit und keine undurchspülten Bereiche aufweist und zudem kostengünstig produziert werden kann, wobei das Ventil eine Vorkompression ermöglicht, ohne dass bei dem Übergang von der LOAD-Position in die DRUCKAUSGLEICH-Position eine Unterbrechung des Lösungsmittelflusses von der Pumpe zur Säule stattfindet. Weiterhin ist es auch eine Aufgabe, ein Injektionsventil zur Verfügung zu stellen, bei dem in der INJECT-Position alle Nuten des Ventils vollständig durchspült sind.
-
Die Erfindung löst die genannte Aufgabe durch Bereitstellung eines Probenvorkompressionsventils für Flüssigkeitschromatographie-Anwendungen, das einen kreisförmigen Stator und einen kreisförmigen Rotor umfasst, die entlang ihrer Kreisfläche benachbart angeordnet und entlang ihrer Kreisfläche gegeneinander verdrehbar sind, wobei der Stator mindestens fünf Ports A, B, C, D und E und der Rotor mindestens zwei Nuten X und Y aufweist, wobei die Nuten X und Y jeweils zwei der Ports A, B, C, D und E miteinander verbinden können, und wobei die Ports punktförmig oder nutenförmig ausgestaltet sein können, wobei
- (i) in einer Position 1 des Ventils die Nut X die Ports A und B derart miteinander verbindet, dass in der Nut X keine Totvolumina vorhanden sind, und die Nut Y die Ports C und D verbindet oder nicht verbindet, und
- (ii) in einer Position 2 des Ventils die Nut X die Ports A und B derart verbindet, dass in der Nut X Totvolumina vorhanden sind, und die Nut Y die Ports C und D verbindet oder nicht verbindet; und
- (iii) in einer Position 3 des Ventils die Nut X die Ports A und E derart miteinander verbindet, dass in der Nut X keine Totvolumina vorhanden sind, und die Nut Y die Ports B und C verbindet oder nicht verbindet,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Position 3 des Ventils keine Totvolumina in den verbindenden Nuten vorliegen.
-
Es ist bevorzugt, dass in der Position 1 des erfindungsgemäßen Probenvorkompressionsventils die Nut Y die Ports C und D verbindet. Weiterhin ist es auch bevorzugt, dass in der Position 2 des erfindungsgemäßen Probenvorkompressionsventils die Nut Y die Ports C und D nicht verbindet. Weiterhin ist es auch bevorzugt, dass in der Position 3 des Ventils die Nut Y die Ports C und B verbindet. Auf diese Weise ist es möglich, dass das erfindungsgemäße Probenvorkompressionsventil in der Position 1 das Einbringen der Probe in eine Probenschleife des Injektionsventils ermöglicht (LOAD-Position), wobei aber auch eine Lösungsmittelpumpe mit einer Chromatographiesäule verbunden sein kann. Dadurch, dass in der Position 2 des Ventils die Nut Y die Ports C und D nicht verbindet, aber die Nut X die Ports A und B verbindet, kann eine sogenannte DRUCKAUSGLEICH-Position hergestellt werden, bei der die Probenschleife auf den Systemdruck oder den Umgebungsdruck gebracht wird und die Lösungsmittelpumpe weiterhin auf die Chromatographiesäule fördert. Die Position 3 ermöglicht eine INJECT-Position, bei der die Probe auf die Chromatographiesäule aufgetragen wird.
-
Das erfindungsgemäße Probenvorkompressionsventil ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass in der Position 1 (LOAD--Position) keine Totvolumina in den verbindenden Nuten vorliegen.
-
Der Begriff „Probenvorkompression“ in dem Wort „Probenvorkompressionsventil“ drückt die Eignung des Ventils zur Probenvorkompression in einem Probengeber für Flüssigkeitschromatographie-Anwendungen aus.
-
Der kreisförmige Stator beziehungsweise der kreisförmige Rotor sind vorzugsweise kreisförmige Scheiben, die entlang ihrer Kreisfläche in Kontakt stehen und entlang der Rotationsrichtung ihrer Kreisflächen gegeneinander verdrehbar sind. In anderen Worten weist der Rotor eine mit der Stirnfläche des Stators zusammenwirkende Stirnfläche (Berührungsflächen von Stator und Rotor) auf, in der vorzugsweise (zumindest) die zwei Nuten X und Y ausgebildet sind, die vorzugsweise abhängig von der Drehposition des Rotors gegenüber dem Stator in der Stirnfläche des Stators vorgesehene Port-Öffnungsquerschnitte der Ports A, B, C, D und E druckdicht verbinden oder druckdicht sperren.
-
Unter einem Port kann ein punktförmiger Port oder ein nutenförmiger Port verstanden werden. Unter einem punktförmigen Port versteht man ein kreisförmiges Loch beziehungsweise eine kreisförmige Aussparung, wohingegen man unter einem nutenförmigen Port einen versteht, der eine bestimmte Erstreckungsrichtung in dem Stator aufweist. Ist ein Port ein nutenförmiger Port, so ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass sich die Nut entlang einer Kreisbahn um den Mittelpunkt des kreisförmigen Stators erstreckt.
-
Unter „Totvolumina“ wird ein Teil einer Nut verstanden, der in einer bestimmten Ventilposition nicht fließend durchspülbar ist. Umgekehrt versteht man unter „keine Totvolumina“, dass im Wesentlichen alle Teile der entsprechenden Nut in einer bestimmten Ventilstellung durchspült sind.
-
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Probenvorkompressionsventils ist es bevorzugt, dass die Ports A und B auf einer oder zwei (vorzugsweise einer) Kreisbahn(en) um den Mittelpunkt des kreisförmigen Stators liegen. Es kann aber auch erfindungsgemäß bevorzugt sein, dass der Port A am Mittelpunkt des kreisförmigen Stators und der Port B auf einer Kreisbahn um den Mittelpunkt des kreisförmigen Stators liegen.
-
Die Ports C, D und E können im erfindungsgemäßen Probenvorkompressionsventil auf einer oder mehrerer (vorzugsweise einer) Kreisbahn(en) um den Mittelpunkt des kreisförmigen Stators liegen.
-
In einer Variante des erfindungsgemäßen Probenvorkompressionsventils liegen die Ports A, B, C, D und E vorzugsweise auf derselben Kreisbahn um den Mittelpunkt des kreisförmigen Stators. In einer weiteren Variante können die Ports B, C, D und E auf derselben Kreisbahn um den Mittelpunkt des kreisförmigen Stators liegen. In der zuletzt genannten Variante kann es bevorzugt sein, dass der Port A am Mittelpunkt des kreisförmigen Stators liegt.
-
Im Folgenden soll das erfindungsgemäße Probenvorkompressionsventil anhand zweier verschiedener Ausführungsformen beschrieben werden, deren bevorzugte Merkmale jedoch – sofern technisch realisierbar – auf die jeweils andere Ausführungsform übertragbar sind.
-
In der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Probenvorkompressionsventils ist es bevorzugt, dass die Ports A und B auf einer oder zwei (vorzugsweise einer) Kreisbahn(en) um den Mittelpunkt des Stators liegen. Weiterhin ist es bevorzugt, dass neben den Ports C, D und E der Stator einen weiteren Port F aufweist, der am Mittelpunkt des kreisförmigen Stators liegt. Vorzugsweise liegen auch die Ports C, D und E auf einer Kreisbahn um den Mittelpunkt des kreisförmigen Stators.
-
Weiterhin kann das erfindungsgemäße Probenvorkompressionsventil der ersten Ausführungsform im Rotor eine weitere Nut Z aufweisen, die den Port F mit einem der Ports A, B, C, D oder E verbinden kann. Besonders bevorzugt ist es, dass in der Position 1 die Nut Z die Ports E und F derart miteinander verbindet, dass in der Nut Z keine Totvolumina vorhanden sind. Auch bevorzugt ist es, dass in der Position 2 die Nut Z die Ports E und F derart miteinander verbindet, dass in der Nut Z Totvolumina vorhanden sind. Ebenso bevorzugt ist es auch, dass in der Position 3 die Nut Z die Ports D und F derart miteinander verbindet, dass in der Nut Z keine Totvolumina vorhanden sind.
-
In einer Position 4 des erfindungsgemäßen Probenvorkompressionsventils der ersten Ausführungsform ist es zudem bevorzugt, dass die Nut X die Ports D und E derart miteinander verbindet, dass in der Nut X keine Totvolumina vorhanden sind. Weiterhin ist es in dieser Position 4 auch bevorzugt, dass die Nut Z die Ports C und F derart miteinander verbindet, dass in der Nut Z keine Totvolumina vorhanden sind. Dadurch ist es mit dem erfindungsgemäßen Probenvorkompressionsventil möglich, eine sogenannte PUMP-PURGE-Position zu verwirklichen, in der die Nut Z vollständig mittels einer Lösungsmittelpumpe mit Lösungsmittel durchspült wird.
-
Mit dem erfindungsgemäßen Probenvorkompressionsventil der ersten Ausführungsform kann auch eine Position 5 verwirklicht werden, in der die Nut X die Ports B und C derart miteinander verbindet, dass in der Nut X keine Totvolumina vorhanden sind, während die Nut Y die Ports D und E verbindet oder nicht verbindet, vorzugsweise verbindet. Durch diese Position 5 ist es möglich, einen Probengeber mit dem erfindungsgemäßen Probenvorkompressionsventil bereitzustellen, der eine zu der Position 3 alternative INJECT-Position aufweist. In dieser Position ist es zudem bevorzugt, dass die Nut Z die Ports A und F miteinander verbindet.
-
Vorzugsweise liegen die Ports A, B, C, D und E in der ersten Ausführungsform auf einer einzigen Kreisbahn um den Mittelpunkt des kreisförmigen Stators. Hierbei ist es bevorzugt, dass alle Abstände zwischen den Ports gleich weit voneinander beabstandet sind.
-
Die Nut X ist vorzugsweise eine Nut, die mindestens zwei kreisbahnförmige Abschnitte aufweist, die vorzugsweise auf derselben Kreisbahn liegen und über einen Abschnitt der Nut verbunden werden, der außerhalb dieser Kreisbahn liegt.
-
Die Nut Y ist vorzugsweise eine kreisbahnförmige (bogenförmige) Nut beziehungsweise eine linienförmige Nut, die zwei Punkte auf derselben Kreisbahn verbinden kann.
-
Die Nut Z ist vorzugsweise eine hakenförmige Nut und ist vorzugsweise so ausgebildet, dass ein Abschnitt der Nut den Mittelpunkt des kreisförmigen Rotors mit einem Punkt auf einer Kreisbahn des Rotors verbindet und ein weiterer Abschnitt der hakenförmigen Nut auf der genannten Kreisbahn liegt, also bogenförmig ausgestaltet ist.
-
In der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vorkompressionsventils ist es zudem bevorzugt, dass das Ventil maximal sechs Ports aufweist. Weiterhin bevorzugt ist auch, dass diese maximal sechs Ports im Stator des Ventils liegen. Weiterhin ist es auch bevorzugt, dass der Rotor maximal drei Nuten aufweist.
-
In der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vorkompressionsventils ist es bevorzugt, dass der Port A am Mittelpunkt des kreisförmigen Stators liegt. Weiterhin liegt der Port B vorzugsweise auf einer Kreisbahn um den Mittelpunkt des kreisförmigen Stators. Auch die Ports C, D und E liegen vorzugsweise auf einer oder mehreren Kreisbahn(en) um den Mittelpunkt des kreisförmigen Stators. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Ports B, C, D und E auf derselben Kreisbahn um den Mittelpunkt des kreisförmigen Stators liegen.
-
In den Positionen 1 und 2 des erfindungsgemäßen Vorkompressionsventils der zweiten Ausführungsform ist der Port E vorzugsweise mit keiner der Nuten X und Y verbunden. Weiterhin ist es auch bevorzugt, dass in den Positionen 2 und 3 der Port D mit keiner der Nuten X oder Y verbunden ist.
-
Weiterhin ist es für das Probenvorkompressionsventil der zweiten Ausführungsform bevorzugt, dass es maximal fünf Ports aufweist. Die Reduzierung auf maximal fünf Ports weist bei der zweiten Ausführungsform den Vorteil des vereinfachten Aufbaus auf und verringert die Leckrate im Vergleich zu einem Injektionsventil mit sechs oder mehr Ports.
-
In der zweiten Ausführungsform ist es auch bevorzugt, dass der Port A von den Ports B, C, D und E im Wesentlichen gleich weit beabstandet ist. Der Ausdruck „im Wesentlichen“ soll klarstellen, dass es hier nur verarbeitungstechnisch bedingte Abstandsunterschiede geben kann, die jedoch die Funktionalität des Injektionsventils nicht beeinflussen. Es ist auch bevorzugt, dass die Ports C und E sich in Bezug auf den Port A auf gegenüberliegenden Seiten befinden und beide jeweils im Wesentlichen gleich weit von den Ports B und D beabstandet sind. Auch hier soll der Ausdruck „im Wesentlichen“ die gleiche Bedeutung wie zuvor aufweisen.
-
Es ist erfindungsgemäß auch möglich, dass das Probenvorkompressionsventil der zweiten Ausführungsform mehr als zwei Nuten aufweist. Jedoch ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt, dass das Ventil maximal die zwei genannten Nuten aufweist. Die Anzahl von maximal zwei Nuten hat den Vorteil, dass die Leckrate in dem Ventil sehr gering gehalten werden kann.
-
Die Nut X weist in der zweiten Ausführungsform vorzugsweise eine Hakenform auf, wobei die Nut Y vorzugsweise linienförmig beziehungsweise bogenförmig ausgestaltet ist, wobei die beiden Endpunkte jeweils auf einer Kreisbahn um den Mittelpunkt des kreisförmigen Rotors liegen. Die beiden Nuten verlaufen vorzugsweise in Richtung der zusammenwirkenden Stirnflächen des Rotors und des Stators. Die Begriffe „hakenförmig“ beziehungsweise „kreisbahnförmig“ werden ebenso wie für die erste Ausführungsform verstanden.
-
Das erfindungsgemäße Probenvorkompressionsventil nach der zweiten Ausführungsform weist ebenso eine Position 4 auf, in der die Nut X die Ports A und D derart miteinander verbindet, dass in der Nut X keine Totvolumina vorhanden sind. Gleichzeitig ist es in dieser Position 4 bevorzugt, dass die Nut Y die Ports B und E miteinander verbindet.
-
Das erfindungsgemäße Probenvorkompressionsventil nach der zweiten Ausführungsform kann auch eine Position 5 aufweisen, in der die Nut X die Ports A und C derart miteinander verbindet, dass in der Nut X keine Totvolumina vorhanden sind. In dieser Position ist es auch bevorzugt, dass die Nut Y die Ports D und E verbindet.
-
Das erfindungsgemäße Probenvorkompressionsventil nach der ersten Ausführungsform kann auch eine Position 6 aufweisen, bei der die Nut X die Ports A und C derart miteinander verbindet, dass in der Nut X Totvolumina vorhanden sind. In dieser Position 6 ist es zudem bevorzugt, dass die Ports B, E und D keine Verbindung zu einem weiteren Port aufweisen. In anderen Worten verbindet die Nut Y in dieser Position keine der weiteren Ports.
-
Die Hakenform der Nut Z in der ersten und der Nut X in der zweiten Ausführungsform, die sich mit einem Abschnitt vom zentralen Port zu einer Kreisbahn erstreckt, hat den Vorteil, dass während des Schaltens des Ventils die Kontaktfläche zwischen Stator und Rotor befeuchtet wird. Dadurch wird die Lebensdauer des Ventils erhöht.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Probengeber für Flüssigkeitschromatographie-Anwendungen, der neben dem erfindungsgemäßen Probenvorkompressionsventil eine Probenfördereinrichtung, eine Probenschleife, eine Lösungsmittelpumpe, eine Chromatographiesäule und eine Probenaufnahme-/Abfluss-Leitung umfasst.
-
Weiterhin weist der erfindungsgemäße Probengeber vorzugsweise eine Steuereinheit zur Ansteuerung des Probenvorkompressionsventils und der Probenfördereinrichtung auf.
-
Die Probenfördereinrichtung kann vorzugsweise auch ein bewegbares Element aufweisen, das abgedichtet in einem Pumpenvolumen geführt ist und das mittels eines von der Steuereinheit ansteuerbaren Antriebs der Probenfördereinrichtung zur Förderung des im Pumpenvolumen enthaltenen Probenfluids bewegbar ist.
-
Die Probenfördereinrichtung ist vorzugsweise hochdruckfest ausgebildet und kann Drücke erzeugen, die in der Hochleistungsflüssigkeitschromatographie Verwendung finden, vorzugsweise Drücke größer als 500 bis 600 bar, höchst vorzugsweise Drücke von größer als 1500 bar.
-
Weist der erfindungsgemäße Probengeber ein erfindungsgemäßes Probenvorkompressionsventil nach der ersten Ausführungsform auf, so ist es bevorzugt, dass der Port A über die Probenschleife mit dem Port D verbunden ist, der Port B mit der Probenfördereinrichtung, der Port C mit der Probenaufnahme-/Abfluss-Leitung, der Port E mit der Chromatographiesäule und der Port F mit der Lösungsmittelpumpe verbunden ist. Auf diese Weise ergeben sich für den Probengeber mit dem Probenvorkompressionsventil nach der ersten Ausführungsform bei den Positionen 1 bis 5 folgende Funktionalitäten:
- Position 1: INJECT-Position
- Position 2: DRUCKAUSGLEICH-Position
- Position 3: LOAD-Position
- Position 4: PUMP-PURGE-Position
- Position 5: INJECT-Position (alternativ)
-
In der LOAD-Position kann über die Probenaufnahme-/Abfluss-Leitung Probe in die Probenschleife aufgenommen werden, indem von der Probenfördereinrichtung ein bestimmtes Volumen angesaugt wird. Dies ist möglich, da durch die Nuten X und Y und die Probenschleife die Probenfördereinrichtung mit der Probenaufnahme-/Abfluss-Leitung verbunden ist. Zur Aufnahme der Probe wird die Probenaufnahme-/Abfluss-Leitung in einen Probenbehälter geführt, vorzugsweise indem am Ende dieser Leitung eine Nadel sitzt, die in die Probe eingetaucht wird. Während auf diese Weise in der LOAD-Position die Probe in die Probenschleife aufgezogen werden kann, kann durch die Nut Z Lösungsmittel von der Lösungsmittelpumpe auf die Chromatographiesäule gefördert werden.
-
Nach der LOAD-Position kann das erfindungsgemäße Probenvorkompressionsventil in die DRUCKAUSGLEICH-Position gebracht werden, in der die Lösungsmittelpumpe immer noch mit der Chromatographiesäule über die Nut Z verbunden ist, jedoch der Port D druckdicht verschlossen ist. Die Nut X verbindet weiterhin die Ports A und B, so dass durch die Probenfördereinrichtung in der Nut X und der Probenschleife ein Druck aufgebaut werden kann, der dem späteren Säulendruck entspricht. Man spricht hier auch von der Vorkompression, bevor das Ventil in eine Schaltstellung gebracht wird, bei der die Probe auf die Chromatographiesäule aufgebracht werden kann. Während dieses Schrittes ist es zudem vorteilhaft, wenn die Nadel am Ende der Probenaufnahme-/Abfluss-Leitung aus der Probe in einen sogenannten Wash-Port gebracht wird.
-
Wird das erfindungsgemäße Probenvorkompressionsventil der ersten Ausführungsform nach der DRUCKAUSGLEICH-Position in die INJECT-Position gebracht, so herrscht durch die Probenvorkompression in der DRUCKAUSGLEICH-Position bereits ein Druck, der dem Arbeitsdruck auf der Chromatographiesäule beziehungsweise in der Pumpenleitung entspricht bzw. diesem Druck nahe kommt. Die Nuten X und Z ermöglichen in dieser Stellung, dass die Lösungsmittelpumpe die Probe samt Lösungsmittel auf die Chromatographiesäule fördert. In der INJECT-Position können durch die Nut Y, die die Ports B und C verbindet, die Probenfördereinrichtung, die Nut Y und die Probenaufnahme-/Abfluss-Leitung gespült werden. Hier ist es bevorzugt, dass sich an der Probenfördereinrichtung eine Reinigungspumpe befindet, die Reinigungsflüssigkeit durch die Probenfördereinrichtung, die Leitung, die die Probenfördereinrichtung mit dem Port B verbindet, die Nut Y und die Probenaufnahme-/Abfluss-Leitung in den Wash-Port spült.
-
Das erfindungsgemäße Probenvorkompressionsventil nach der ersten Ausführungsform weist somit den Vorteil auf, dass in allen drei Positionen LOAD-, DRUCKAUSGLEICH- und INJECT-Position die Pumpe Lösungsmittel (mit oder ohne Probe) auf die Chromatographiesäule fördern kann. Gleichzeitig ist es möglich, in der DRUCKAUSGLEICH-Position die Probenvorkompression vorzunehmen.
-
Nach der INJECT-Position kann das Ventil wieder in die DRUCKAUSGLEICH-Position gebracht werden, in der die unter Hochdruck stehende Probenschleife mit der unter Atmosphärendruck stehenden Probenfördereinrichtung verbunden ist. Da das Flüssigkeitsvolumen der Probenfördereinrichtung vorzugsweise viel größer ist als das der Probenschleife, kann der damit verbundene Druckstoß unproblematisch abgedämpft werden. Nach der Phase der Dekomprimierung der Probenschleife mittels der Probenfördereinrichtung kann das Ventil in die Position 1 (entspricht LOAD-Position) gebracht werden, in der der restliche Druck über die Probenaufnahme-/Abfluss-Leitung und deren Nadel in den Wash-Port abgebaut werden kann. Nach diesem Druckabbau befindet sich das Ventil bereits in der Position 1, die der LOAD-Position entspricht, in der wiederum für einen erneuten Analysenlauf Probe aufgezogen werden kann. Hierzu muss nicht das Ventil selbst bedient werden, sondern die Nadel an der Probenaufnahme-/Abfluss-Leitung muss aus dem Wash-Port in den Probenbehälter geführt werden. Anschließend können die zuvor genannten Schritte erneut durchgeführt werden.
-
Ein Probengeber mit einem erfindungsgemäßen Probenvorkompressionsventil der ersten Ausführungsform weist die folgenden Vorteile auf: Es kommt zu keinem Druckabfall auf der Chromatographiesäule zwischen den Analyseläufen. Durch die Anordnung der Nuten mit einem größtmöglichen Abstand voneinander weist das Ventil eine maximale Dichtigkeit auf. Es ist eine Probenvorkompression zwischen der Aufnahme der Probe und dem Injizieren der Probe auf die Chromatographiesäule möglich. Es kann Analysenzeit eingespart werden, da eine Waschphase während des Analysenlaufs möglich ist. Durch den Aufbau des erfindungsgemäßen Probengebers kann eine falsch aufgenommene Probe, die nicht zur Chromatographiesäule soll, problemlos entsorgt werden. Das Idle-Volumen ist nur von der Probenschleife abhängig und somit gering und konstant. Es kann zu keinem unkontrollierten Druckabbau beim Herausschalten der Probenfördereinrichtung aus dem Analysepfad kommen. Es gibt in der LOAD-Position und der INJECT-Position keine Totvolumina in den Nuten, d.h. alle Nuten sind durchspülbar. Aufeinander folgende Schaltzustände des Probenvorkompressionsventils sind direkt benachbart, so dass es zu keinen ungewollten Verbindungen kommt und der Schaltweg gering gehalten werden kann.
-
Der erfindungsgemäße Probengeber mit dem erfindungsgemäßen Probenvorkompressionsventil der zweiten Ausführungsform weist zudem vorzugsweise eine Probenschleife mit Probenfördereinrichtung und Nadelsitz, eine Abflussleitung, eine Lösungsmittelpumpe und eine Chromatographiesäule auf. Dabei ist es bevorzugt, dass der Port A mit der Lösungsmittelpumpe, der Port B mit der Chromatographiesäule, der Port C mit der Probenschleife und der Port D mit der Abflussleitung verbunden ist.
-
Die Positionen 1 bis 6 entsprechen dabei den folgenden Zuständen:
- Position 1: LOAD-Position
- Position 2: DRUCKAUSGLEICH-Position
- Position 3: INJECT-Position
- Position 4: PUMP-PURGE-Position
- Position 5: FULL-PURGE-Position
- Position 6: UNTERDRUCK-Position
-
Die Probenschleife im erfindungsgemäßen Probengeber mit dem Probenvorkompressionsventil der zweiten Ausführungsform umfasst ein erstes und ein zweites Probenschleifen-Teilstück. Das erste Probenschleifen-Teilstück ist an einem Ende vorzugsweise mit dem Port E und am anderen Ende mit einem Pumpenvolumen der Probenförderereinrichtung verbunden. Das zweite Probenschleifen-Teilstück ist an einem Ende vorzugsweise mit dem Port C und am anderen Ende mit der Probenfördereinrichtung verbunden. Das zweite Probenschleifen-Teilstück ist vorzugsweise in ein Ansaugstück und ein Zuführstück aufteilbar ausgebildet, wobei im aufgeteilten Zustand mit dem freien Ende des mit dem Pumpenvolumen verbundenen Ansaugstücks ein Probenfluid ansaugbar ist, das im verbundenen Zustand über das Zuführstück in Richtung auf den Port E zuführbar ist.
-
In der LOAD-Position sind die beiden Ports A und B miteinander verbunden, so dass Lösungsmittel von der Lösungsmittelpumpe auf die Chromatographiesäule gefördert werden kann. Gleichzeitig ist es bevorzugt, dass die Ports C und D miteinander verbunden sind, so dass die im Ansaugstück aufgenommene Probe in das Zuführstück der Probenschleife eingespritzt werden kann.
-
Erfindungsgemäß wird das Probenvorkompressionsventil nach dem Ansaugen des Probenvolumens in der LOAD-Position in die DRUCKAUSGLEICH-Position geschaltet, in der die Ports C und E druckdicht verschlossen sind. In der DRUCKAUSGLEICH-Position wird der Antrieb der Probenfördereinrichtung vorzugsweise so angesteuert, dass sich in der geschlossenen Probenschleife und im Pumpenvolumen der Probenfördereinrichtung ein Druck aufbaut, der im Wesentlichen mit dem Systemdruck übereinstimmt. Selbst wenn der Druck in der Probenschleife vor dem Umschalten des Probenvorkompressionsventils von der DRUCKAUSGLEICH-Position in die INJECT-Position nicht mit dem Systemdruck der Pumpe(n) identisch ist, sondern noch eine geringe Druckdifferenz bestehen bleibt, wird diese geringe Druckdifferenz erfindungsgemäß so gering gehalten, dass sich die Druckdifferenz nicht in unzulässiger Weise nachteilig auf den Fluss durch die Chromatographiesäule auswirken kann oder gar zu einer Beschädigung des Injektionsventils oder der Chromatographiesäule führen kann. Dies gilt gleichermaßen auch für die LOAD-Position des Probengebers mit einem erfindungsgemäßen Injektionsventil nach der ersten Ausführungsform.
-
Nach der DRUCKAUSGLEICH-Position wird das Probenvorkompressionsventil in die INJECT-Position gebracht, in der in einem Probengeber mit dem Probenvorkompressionsventil der zweiten Ausführungsform die Lösungsmittelpumpe via die Nut X und die Ports A und E mit der Probenschleife und der Port C der Probenschleife via die Nut Y mit dem Port B der Chromatographiesäule verbunden ist. Auf diese Weise kann die in das Zuführstück der Probenschleife aufgenommene Probe durch die Lösungsmittelpumpe auf die Chromatographiesäule gefördert werden und der Analysenlauf kann stattfinden.
-
Nach Beendigung des Analysenlaufs kann das Probenvorkompressionsventil der zweiten Ausführungsform in die PUMP-PURGE-Position gebracht werden, unter der ein Zustand verstanden wird, bei dem die Zuführleitung von der Pumpe zum damit verbundenen Port A, der Port A selbst, die Nut X zwischen dem Port A und dem Port D sowie der Port D selbst mit Lösungsmittel durchspült und somit gereinigt werden können, als auch Lösungsmittel entsorgt werden kann.
-
Nach der PUMP-PURGE-Position kann das Probenvorkompressionsventil der zweiten Ausführungsform in eine FULL-PURGE-Position gebracht werden, unter der ein Zustand verstanden wird, in dem alle Nuten und Ports des Probenvorkompressionsventils (mit Ausnahme des mit der Chromatographiesäule verbundenen Ports B) sowie alle Zu- und Abführleitungen, Probenschleifen und die Probenfördereinrichtung mithilfe vorzugsweise einer Pumpe mit Lösungsmittel durchspült und dadurch gereinigt werden können. Weiterhin können in der FULL-PURGE-Position des Probenvorkompressionsventils auch die Probennadel von außen und der Injektionsport gewaschen werden. Hierfür wird die Probennadel leicht vom Nadelsitz (auch Injektionsport genannt) gefahren, damit das von der Pumpe geförderte Lösungsmittel an der Außenseite der Probennadel und am Nadelsitz Verunreinigungen wegwäscht. Das verschmutzte Lösungsmittel kann dann beispielsweise über einen Überlauf am Nadelsitz in einen Waste-Behälter laufen.
-
Weiterhin ermöglicht das erfindungsgemäße Probenvorkompressionsventil nach der zweiten Ausführungsform in einem erfindungsgemäßen Probengeber eine UNTERDRUCK-Position, in der die Nut X vorzugsweise die Ports A und C miteinander verbindet, wobei die Ports E und B druckdicht verschlossen sind. Diese Position hat den Vorteil, dass die Herstellung eines Unterdrucks in der Probenschleife sowie bis hin zur Pumpe ermöglicht wird. Dieser Unterdruck kann hergestellt werden, indem das Pumpenvolumen der Probenfördereinrichtung erhöht wird, vorzugsweise indem ein bewegbares Element (Kolben) der Probenfördereinrichtung nach außen bewegt wird. Die Herstellung des Unterdrucks ermöglicht es, die Pumpe beim Ansaugen des Lösungsmittels zu unterstützen, indem die hydrostatische Säule des Lösungsmittels in den Lösungsmittelflaschen überwunden wird. Weiterhin ermöglicht die UNTERDRUCK-Position, unerwünschte Gasbläschen in der Vorrichtung zu vergrößern, so dass diese leichter aus dieser entfernt werden können.
-
Die genannten Ausbildungen der Nuten und Ports im Probenvorkompressionsventil der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Probengebers haben den Vorteil, dass in nahezu allen Schaltpositionen (Ausnahme DRUCKAUSGLEICH- und UNTERDRUCK-Position) alle Teile der Nuten und Ports durchspülbar sind. In anderen Worten gibt es nahezu keine undurchspülbaren Bereiche in dem Injektionsventil, so dass eine gute Reinigung möglich ist und es im HPLC-Betrieb zu keinen verunreinigungsbedingten Veränderungen im Laufverhalten kommt.
-
Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass das Probenvorkompressionsventil der zweiten Ausführungsform maximal die genannten sechs Positionen, nämlich die LOAD-Position, die DRUCKAUSGLEICH-Position, die INJECT-Position, die PUMP-PURGE-Position, die FULL-PURGE-Position und die UNTERDRUCK-Position aufweist, vorzugsweise um alle notwendigen Zustände in einem Probengeber für eine HPLC zu verwirklichen. Erfindungsgemäß können alle genannten Positionen durch die zwei zuvor genannten Nuten im Injektionsventil verwirklicht werden. Das Probenvorkompressionsventil der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Probengebers ist vorzugsweise so aufgebaut, dass es durch Drehen in der folgenden Reihenfolge in die genannten Positionen überführbar ist: LOAD-Position ⇨ DRUCKAUSGLEICH-Position ⇨ INJECT-Position ⇨ PUMP-PURGE-Position ⇨ FULL-PURGE-Position ⇨ UNTERDRUCK-Position ⇨ LOAD-Position. Das hat den Vorteil, dass die Übergänge von der jeweiligen Schaltposition in die jeweils erforderliche nächste Schaltposition direkt und ohne nicht erwünschte Zwischenschaltpositionen erfolgen können. Dadurch gibt es keine Probenverluste, keine unerwünschten Vermischungen mit eventuellen Rückständen in Ports, die anderenfalls durch Zwischenschaltpositionen in Berührung kämen, und keinen unerwünschten Druckabfall.
-
Ein weiterer Vorteil des Ventilaufbaus der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Probengebers liegt darin, dass je nach Schaltstellung des Ventils nahezu alle vorhandenen Teile mithilfe der Lösungsmittelpumpe(n) durchspülbar sind. Es ist somit weiterhin bevorzugt, dass der erfindungsgemäße Probengeber maximal einen (Lösungsmittel-)Pumpenpfad aufweist. Unter dem Pumpenpfad wird hierbei die Verbindungsleitung von der/den Lösungsmittelpumpe(n) zu dem Port A verstanden. Der erfindungsgemäße Probengeber kann somit nicht nur eine Lösungsmittelpumpe enthalten, sondern auch zwei oder mehrere Lösungsmittelpumpen, die alle Lösungsmittel über den entsprechenden Port zuführen können. Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass der Probengeber zu der/den Lösungsmittelpumpe(n) keine weitere Reinigungspumpe enthält, da aufgrund der verschiedenen Schaltstellungen des Injektionsventils die Reinigung über von der/den Lösungsmittelpumpe(n) gefördertes Lösungsmittel erfolgen kann.
-
Der erfindungsgemäße Probengeber mit dem Probenvorkompressionsventil der zweiten Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Integration einer Probenfördereinrichtung in die Split-Loop-Schleife die Herstellung eines Druckausgleichs durch die Probenfördereinrichtung beim Wechseln von Schaltstellungen des Probenvorkompressionsventils ermöglicht, wenn das Ventil hierfür eine DRUCKAUSGLEICH-Position aufweist, in der die Ports, an die die Probenschleifen angeschlossen sind, im Ventil nicht mit anderen Ports verbunden sind.
-
Beim Split-Loop-Prinzip wird die Probenschleife im Verbindungsstück zwischen der Probenfördereinrichtung, die beispielsweise als Spritze ausgebildet sein kann, und den betreffenden Ports des Ventils aufgeteilt. Das Ende des mit der Probenfördereinrichtung verbundenen Ansaugstücks des aufgeteilten Verbindungsstücks der Probenschleife wird zum Ansaugen des benötigten Probenvolumens oder zum Ansaugen eines Spülmediums zu einem Probenbehälter oder einem Behälter für das Spülmedium bewegt. Anschließend wird das aufgeteilte Verbindungsstück der Probenschleife wieder verbunden, so dass das angesaugte Probenvolumen in der INJECT-Position des Injektionsventils mittels der/den Pumpe(n) in die Chromatographiesäule injiziert werden kann. Dieses grundsätzliche Prinzip ist bereits in der
US 4,939,943 A beschrieben.
-
Der Druckausgleich (Druckerhöhung oder Druckreduzierung) in der Probenschleife des erfindungsgemäßen Probengebers mit einem Ventil der ersten und der zweiten Ausführungsform wird vorzugsweise durch eine entsprechende Ansteuerung des Antriebs der Probenfördereinrichtung erreicht. Damit entstehen beim Druckausgleich keine störenden Fluidströmungen. Der Probengeber weist zudem den Vorteil auf, dass in der DRUCKAUSGLEICH-Position die Pumpe weiterhin mit der Chromatographiesäule verbunden ist. Hierdurch wird der Fluss des Fluids durch die Chromatographiesäule aufrechterhalten, und bei den Schaltvorgängen können keine unerwünschten Spitzen im Druckverlauf auftreten.
-
Weiterhin hat die FULL-PURGE-Position des Probenvorkompressionsventils der zweiten Ausführungsform den Vorteil, dass sowohl die Probenschleife, als auch der mit der Pumpe verbundene Port A, die beiden mit der Probenschleife verbundenen Ports C und E, der Port D und die Probenfördereinrichtung mithilfe der Lösungsmittelpumpe durchspülbar sind, ohne dass der Probengeber eine weitere Reinigungspumpe aufweisen muss. Die PUMP-PURGE-Position hat den Vorteil, dass das Probenvorkompressionsventil der zweiten Ausführungsform auch eine Stellung aufweisen kann, in der der mit der Lösungsmittelpumpe verbundene Port A und der Port D durchspült werden können.
-
In allen Varianten des erfindungsgemäßen Probengebers weist die Probenfördereinrichtung ein bewegbares Element auf, mit dem das Volumen der Probenfördereinrichtung verändert werden kann. Das bewegbare Element kann beispielsweise als angetriebene Spritze ausgebildet sein, wobei das bewegbare Element durch den Kolben der Spritze gebildet ist.
-
Die Steuereinheit kann den Kolben beziehungsweise das bewegbare Element nach Erreichen der DRUCKAUSGLEICH-Position des jeweiligen Injektionsventils durch eine entsprechende Ansteuerung des Antriebs um einen vorbestimmten Weg bewegen, der ausreicht, um eine durch Elastizitäten der Einrichtungen, die das Fluid führen, und durch die Kompressibilität des Fluids selbst notwendige Änderung des Pumpenvolumens der Probenfördereinrichtung zu erzeugen, wobei durch eine Vergrößerung des Pumpenvolumens eine Druckreduzierung in der Probenschleife im Wesentlichen auf Umgebungsdruck und durch eine Verringerung des Pumpenvolumens eine Druckerhöhung in der Probenschleife im Wesentlichen auf den Arbeitsdruck der Pumpe erreichbar ist. Die Bewegung des bewegbaren Elements kann gesteuert oder geregelt werden.
-
Um eine Regelung des Drucks beziehungsweise Enddrucks während des Druckausgleichs in der Probenschleife zu ermöglichen, kann ein Drucksensor vorgesehen sein, der den Druck des Fluids in der geschlossenen Probenschleife oder im Pumpenvolumen der Probenfördereinrichtung erfasst, zumindest während der Zeit, in der sich das Injektionsventil in der DRUCKAUSGLEICH-Position befindet.
-
In dieser Variante wird das Signal des Drucksensors vorzugsweise der Steuereinheit zugeführt, wobei die Steuereinheit den Druck des Fluids mit einem Soll-Druckwert vergleicht und die Probenfördereinrichtung so ansteuert, dass der Druck des Fluids vor dem Umschalten des Injektionsventils von der DRUCKAUSGLEICH-Position in die INJECT-Position einen Hochdruck-Sollwert erreicht und/oder dass der Druck des Fluids vor dem Umschalten des Injektionsventils von der DRUCKAUSGLEICH-Position in die LOAD-Position einen Niederdruck-Sollwert erreicht.
-
Der erfindungsgemäße Probengeber mit dem Probenvorkompressionsventil der zweiten Ausführungsform kann vorzugsweise eine Waste-Leitung aufweisen, die vom Port D in einen den Nadelsitz umgebenden Behälter oder den Nadelsitz selbst führt. Erfindungsgemäß handelt es sich hierbei um einen Nadelsitz mit Waschfunktion. Wird in der FULL-PURGE-Position die Probennadel leicht aus dem Nadelsitz herausgefahren, kann das geförderte Lösungsmittel die Probennadel von außen abwaschen. Dabei weist der Nadelsitz mit Waschfunktion vorzugsweise einen Überlauf auf, aus dem das Lösungsmittel in einen Waste-Behälter ablaufen kann.
-
Analog dazu kann ein Probengeber mit dem Probenvorkompressionsventil nach der ersten Ausführungsform einen Wasch-Port aufweisen, in dem die an der Probenaufnahme-/Abfluss-Leitung angebrachte Nadel gewaschen werden kann. Auch hier ist der Wasch-Port als ein Behälter ausgestaltet, in den die Nadel getaucht werden kann. Der Wasch-Port enthält eine Leitung, die das zur Reinigung verwendete Lösungsmittel in einen Waste-Behälter überführen kann.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Probengebers in der Flüssigkeitschromatographie, insbesondere in der Hochdruckflüssigkeitschromatographie. In anderen Worten betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Durchführen von Flüssigkeitschromatographie unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Probengebers, insbesondere durch Überführen der Positionen des Probenvorkompressionsventils des erfindungsgemäßen Probengebers gemäß der zuvor angegebenen Weisen. Vorzugsweise wird/werden bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Probengebers die Pumpe(n) zur Förderung des Lösungsmittels/Fluids auch als Reinigungspumpe, insbesondere in der PUMP-PURGE-Position und der FULL-PURGE-Position, eingesetzt, was insbesondere für ein Injektionsventil der zweiten Ausführungsform gilt.
-
Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines HPLC-Systems mit einem erfindungsgemäßen Probengeber mit einem Probenvorkompressionsventil der ersten Ausführungsform in der LOAD-Position;
-
2 das HPLC-System aus 1, wobei das Probenvorkompressionsventil von der LOAD-Position in die DRUCKAUSGLEICH-Position geschaltet wurde;
-
3 das HPLC-System aus 1 und 2, das in die INJECT-Position geschaltet wurde;
-
4 das HPLC-System aus den voranstehenden Figuren, wobei das Probenvorkompressionsventil die gleiche Stellung wie in der INJECT-Position aufweist, jedoch die Waschphase während des Analysenlaufs dargestellt ist;
-
5 das HPLC-System aus den voranstehenden Figuren, wobei das Probenvorkompressionsventil in die PUMP-PURGE-Position geschaltet wurde;
-
6 das HPLC-System aus den voranstehenden Figuren, wobei das Injektionsventil sich in der DRUCKAUSGLEICH-Position befindet, jedoch durch die Probenfördereinrichtung dekomprimiert wird (Dekomprimierung-Teil 1);
-
7 das HPLC-System der voranstehenden Figuren, wobei das Probenvorkompressionsventil sich in der für das Aufziehen der Probe befindlichen Position befindet (Dekomprimierung-Teil 2);
-
8 das HPLC-System aus den voranstehenden Figuren, wobei das Injektionsventil sich in einer alternativen INJECT-Position befindet;
-
9 eine schematische Darstellung eines HPLC-Systems mit einem erfindungsgemäßen Probengeber mit einem Probenvorkompressionsventil der zweiten Ausführungsform in der LOAD-Position;
-
10 das HPLC-System aus 9, wobei das Injektionsventil von der LOAD-Position in die DRUCKAUSGLEICH-Position geschaltet wurde;
-
11 das HPLC-System aus den 9 und 10, das in die INJECT-Position geschaltet wurde;
-
12 das HPLC-System aus den voranstehenden Figuren, wobei das Injektionsventil in die PUMP-PURGE-Position geschaltet wurde;
-
13 das HPLC-System der voranstehenden Figuren, wobei das Injektionsventil in die FULL-PURGE-Position geschaltet wurde;
-
14 das HPLC-System aus den voranstehenden Figuren, wobei das Injektionsventil in die UNTERDRUCK-Position geschaltet wurde;
-
15 das HPLC-System aus 13 in der FULL-PURGE-Position mit zusätzlicher Verbindungsleitung aus dem Waste-Port in den Wash-Port des Nadelsitzes.
-
Die folgenden Bezugszeichen werden in den 1 bis 15 verwendet:
-
Bezugszeichenliste
-
- A
- Port im Stator
- B
- Port im Stator
- C
- Port im Stator
- D
- Port im Stator
- E
- Port im Stator
- F
- Port im Stator
- X
- Nut im Rotor
- Y
- Nut im Rotor
- Z
- Nut im Rotor
- 1
- Stator
- 2
- Rotor
- 3
- Probenvorkompressionsventil
- 5
- Probenfördereinrichtung
- 10
- Probengeber
- 40
- Lösungsmittelpumpe(n), vorzugsweise Hochdruckpumpe(n)
- 41
- Chromatographiesäule
- 42
- Probennadel
- 43
- Probenbehälter
- 44
- Ansaugstück
- 45
- Injektionsport/Nadelsitz
- 47
- Waste-Leitung
- 50
- Spritze
- 51
- Probenschleifenteilstück
- 52
- Probenschleifenteilstück oder Zuführstück
- 53
- Bewegbares Element
- 55
- Ansteuerbarer Antrieb
- 57
- Reinigungspumpe
- 58
- Rückschlagventil
- 59
- Probenaufnahme-/Abfluss-Leitung
- 60
- Probenschleife
- 61
- Lösungsmittelflasche
- 62
- Wasch-Port
- 63
- Waste-Behälter
- V
- Volumen
-
Im Folgenden wird anhand der 1 bis 8 ein erfindungsgemäßer Probengeber mit einem Vorkompressionsventil der ersten Variante beschrieben:
-
1 zeigt in schematischer Darstellung ein HPLC-System für Proben im Nanoliterbereich mit einem erfindungsgemäßen Probengeber 10, der eine Probenfördereinrichtung 5, ein Probenvorkompressionsventil 3 und eine Pumpe, vorzugsweise eine Hochdruckpumpe 40 aufweist. Darüber hinaus weist der Probengeber 10 eine Probenschleife 60, eine Chromatographiesäule 41, eine Reinigungspumpe 57, ein Rückschlagventil 58, eine Probenaufnahme-/Abfluss-Leitung 59 mit einer Probennadel 42 an deren Ende, sowie einen Probenbehälter 43, eine Lösungsmittelflache 61, einen Wash-Port 62 mit Waste-Leitung 47 zum Waste-Behälter 63 auf. Das Probenvorkompressionsventil befindet sich in 1 der LOAD-Position, in der die Nut X die Ports A und B, die Nut Y die Ports C und D und die Nut Z die Ports E und F miteinander verbindet. Weiterhin befindet sich die Probennadel 42, die am Ende der Probenaufnahme-/Abfluss-Leitung 59 angebracht ist, in dem Probenbehälter 43. Wird der Kolben 53 der Spritze 50 der Probenfördereinrichtung 5 nach außen gezogen, so erhöht sich das Volumen V, und es wird Probe durch die Verbindung der Ports D und C via die Nuten X und Y und die Probenschleife 60 bis in die Probenschleife 60 aufgenommen. In dieser Position kann durch die Verbindung der Ports E und F über die Nut Z die Chromatographiesäule 41 über die mit einer Lösungsmittelflasche 61 verbundene Lösungsmittelpumpe 40 gespült werden. Bei der Probenschleife kann es sich um eine druckfeste Leitung mit einem geringen Durchmesser, beispielsweise in Form von Glas oder Edelstahlkapillaren, handeln.
-
Das Probenvorkompressionsventil 3 besteht vorzugsweise aus einem Stator 1 und einem Rotor 2. Dabei weist der Stator 1 vorzugsweise die Ports A, B, C, D, E und F auf. Über diese Ports ist das Probenvorkompressionsventil 3 über die vorstehend beschriebenen Verbindungsleitungen, die als Kapillarverbindungen ausgebildet sein können, mit den anderen Funktionselementen des HPLC-Elements verbunden. Die dafür benötigten Hochdruckverschraubungen sind der Übersichtlichkeit halber in 1 nicht dargestellt. Aus Gründen der Einfachheit ist das Probenvorkompressionsventil in der Grenzfläche zwischen Stator 1 und Rotor 2 dargestellt, wobei sowohl die Ausgestaltung der Stirnfläche des Stators 1, als auch die Ausgestaltung der Stirnfläche des Stators 2 gezeigt ist, um das Verständnis der Funktionsweise zu erleichtern. Innerhalb des Probenvorkompressionsventils 3 sind die Ports vorzugsweise als Bohrungen ausgebildet, die zur anderen Seite des Stators führen. Der Rotor 2 weist in der Abbildung in 1 die Nuten X, Y und Z auf, die genau auf die Bohrungen der Ein- und Ausgangsports gerichtet sind.
-
Der Rotor 2 wird vorzugsweise mit einer Andruckkraft gegen den Stator gepresst, so dass sich eine gemeinsame Grenzfläche zwischen Rotor 2 und Stator 1 ausbildet, an der die beiden Teile gegeneinander dichten. Die Andruckkraft wird dabei so bemessen, dass die Anordnung auch bei den höchsten zu erwartenden Drücken noch dicht ist.
-
Die Probenfördereinrichtung 5 umfasst in der dargestellten Ausführungsform eine Spritze 50, in der ein Kolben 53 druckdicht und verschiebbar geführt ist. Der Kolben 53 wird mittels eines Antriebs (nicht dargestellt), beispielsweise einem Schrittmotor, angetrieben. Der Antrieb wird vorzugsweise von einer Steuereinheit (nicht dargestellt) angesteuert. Die Steuereinheit steuert vorzugsweise auch die Schaltvorgänge des Probenvorkompressionsventils 3, das einen nicht dargestellten, ansteuerbaren Antrieb aufweist.
-
2 zeigt den erfindungsgemäßen Probengeber nach 1 in der DRUCKAUSGLEICH-Position, in der die Nut Z über die Ports E und F immer noch die Lösungsmittelpumpe 40 mit der Chromatographiesäule 41 verbindet, jedoch der Port D druckdicht verschlossen ist, so dass via der Nut X und der Probenfördereinrichtung ein höherer Druck als der Umgebungsdruck in der Probenschleife 60 aufgebaut werden kann. Auf diese Weise kann der Druck in der Probenschleife 60 den Arbeitsdruck auf der Chromatographiesäule 41 angepasst werden. Während diesem Schritt kann die Probennadel 42 am Ende der Probenaufnahme-/Abfluss-Leitung 59 in den Wash-Port 62 gefahren werden, damit im nächsten Schritt die Nut Y und die Leitung 59 mit Probennadel 42 gewaschen werden kann.
-
3 zeigt den erfindungsgemäßen Probengeber nach den voranstehenden Figuren mit dem Probenvorkompressionsventil 3 in der sogenannten INJECT-Position, in der nicht nur via die Nuten Z und X die Probe aus der Probenschleife 60 auf die Chromatographiesäule 41 gefördert werden kann, sondern auch durch die Verbindung der Nut Y der Ports B und C die Probenfördereinrichtung 5, die Ports B und C, die Nut Y, die Probenaufnahme-/Abfluss-Leitung 59 und die Probennadel 42 gewaschen werden kann. Letzteres erfolgt vorzugsweise dadurch, dass eine Reinigungspumpe 57 über ein Rückschlagventil 58 an die Probenfördereinrichtung 5 angeschlossen ist, die Lösungsmittel über die genannten Bestandteile in den Waste-Behälter 63 spült.
-
Dabei wird vorzugweise auch das bewegbare Element 53 der Spritze 50 der Probenfördereinrichtung 5 verwendet, wobei das bewegbare Element 53 in die Probenfördereinrichtung 5 hineingedrückt wird, so dass das Volumen V der Probenfördereinrichtung 3 verringert wird. Letztere Stellung ist in 4 gezeigt.
-
5 zeigt einen erfindungsgemäßen Probengeber 10 aus den 1 bis 4, wobei sich das Probenvorkompressionsventil 3 in der PUMP-PURGE-Position befindet. Hier verbindet die Nut Z die Ports F und C, so dass die Lösungsmittelpumpe 40 Lösungsmittel über die Nut Z, die Probenaufnahme-/Abfluss-Leitung 59 und die Probennadel 42 in den Wash-Port 62 spülen kann. Währenddessen ist die Probenschleife 60 von dem Spülvorgang ausgenommen.
-
6 zeigt den erfindungsgemäßen Probengeber 10 der voranstehenden Figuren, wobei sich das Probenvorkompressionsventil 3 wieder in der DRUCKAUSGLEICH-Position befindet, jedoch handelt es sich hier eher um eine Darstellung der Dekomprimierung (Teil 1), das heißt der Verringerung des Druckes der Probenschleife, indem das Volumen V der Probenfördereinrichtung erhöht wird.
-
7 zeigt den 2. Teil der Dekomprimierung, in der das Probenvorkompressionsventil 3 in die gleiche Stellung wie in der LOAD-Position gefahren wird, wobei das bewegbare Element 53 der Spritze 50 der Probenfördereinrichtung 5 in eine Stellung gebracht wird, die ein erneutes Aufziehen einer Probe durch die Probenfördereinrichtung 5 in die Probenschleife 60 ermöglicht. Hierbei muss wie in 1 dargestellt, die Probennadel 42 aus dem Wash-Port 62 in einen Probenbehälter 43 eingebracht werden.
-
Alternativ zu der INJECT-Position aus 3 kann das Probenvorkompressionsventil der zweiten Ausführungsform auch eine alternative INJECT-Position aufweisen, die in 8 gezeigt ist. Hier verbindet die Nut X die Ports B und C, wohingegen die Nut Y die Ports D und E verbindet, während die Nut Z die Ports A und F verbindet. Auch auf diese Weise ist es möglich, Lösungsmittel von der Pumpe 40 über die Nuten Y und Z über die Probenschleife 60 auf die Chromatographiesäule 41 zu fördern, während die Probenfördereinrichtung 5, die Nut X und die Probenaufnahme-/Abfluss-Leitung 59 und die Probennadel 42 gereinigt werden kann.
-
Im Folgenden wird anhand der 9 bis 15 ein erfindungsgemäßer Probengeber mit einem Probenvorkompressionsventil der zweiten Variante beschrieben:
-
9 zeigt in schematischer Darstellung ein HPLC-System mit einem nach dem Split-Loop-Prinzip arbeitenden Probengeber 10, der eine Probenfördereinrichtung 5, ein Injektionsventil 3 und eine Pumpe, vorzugsweise Hochdruckpumpe 40 aufweist. Darüber hinaus weist der Probengeber 10 eine Probenschleife auf, die aus dem ersten Verbindungsstück 51 und einem zweiten Verbindungsstück 52, 44 besteht. Hierbei kann es sich um eine druckfeste Leitung mit einem geringen Durchmesser, beispielsweise in Form von Glas oder Edelstahlkapillaren, handeln. Das Verbindungsstück 51 ist mit einem Port E des Probenvorkompressionsventils 3 und mit der Probenfördereinrichtung 5 beziehungsweise deren Pumpenvolumen V verbunden. Das aus einem Ansaugstück 44 und einem Zuführstück 52 bestehende zweite Verbindungsstück ist auftrennbar ausgebildet. Hierzu mündet das Zuführstück 52 in einen Injektions-Port 45, der über das Zuführstück 52 mit dem Port C des Probenvorkompressionsventils 3 verbunden ist. Das mit einem Ende mit dem Pumpenvolumen V der Probenfördereinrichtung 5 verbundene Ansaugstück 44 weist am anderen Ende eine Probennadel 42 auf, mit der das Ansaugstück 44 mit dem Injektions-Port 45 verbunden werden kann.
-
Die Probennadel 42 kann jedoch auch zu einem Probenbehälter 43 bewegt werden und aus diesem in der nachstehend erläuterten Weise ein definiertes Probenvolumen in das Ansaugstück 44 ansaugen. Des Weiteren kann die Probennadel 42 auch zu einem Behälter für ein Reinigungsfluid (nicht dargestellt) bewegt werden, um aus diesem Reinigungsflüssigkeit in die Probenfördereinrichtung 5 aufzunehmen. Wird die Probennadel 42 wieder in den Nadelsitz 45 eingebracht, so kann aufgrund dessen, dass der Port C druckdicht verschlossen ist (12), bei Herunterdrücken des Kolbens 53 die aufgenommene Reinigungsflüssigkeit über das Probenschleifenteilstück 51, den Port E, die Nut Y und den mit der Chormatographiesäule 41 verbundenen Port B zu der Chromatographiesäule transportiert werden. Auf diese Weise kann die Chromatographiesäule 41 gereinigt werden. Diese Reinigungsprozedur wird vorzugsweise in der PUMP-PURGE-Position des Probenvorkompressionsventils durchgeführt, die in 12 dargestellt ist.
-
Die Probenfördereinrichtung 5 umfasst in der dargestellten Ausführungsform eine Spritze 50, in der ein Kolben 53 druckdicht und verschiebbar geführt ist. Der Kolben 53 wird mittels eines Antriebs 55, beispielsweise einem Schrittmotor, angetrieben. Der Antrieb wird vorzugsweise von einer Steuereinheit (nicht dargestellt) angesteuert. Die Steuereinheit steuert vorzugsweise auch die Schaltvorgänge des Probenvorkompressionsventils 3, das einen nicht dargestellten, ansteuerbaren Antrieb aufweist.
-
Der Port D des Injektionsventils ist vorzugsweise mit einer Waste-Leitung 47 verbunden, aus welcher ein Fluid in ein nicht dargestelltes Waste-Reservoir abführbar ist.
-
Die Hochdruckpumpe 40 ist mit dem Port A des Probenvorkompressionsventils verbunden. Eine Chromatographiesäule 41 ist mit dem Port B verbunden.
-
Das Probenvorkompressionsventil 3 besteht vorzugsweise aus einem Stator 1 und einem Rotor 2. Dabei weist der Stator 1 vorzugsweise die Ports A, B, C, D und E auf. Über diese Ports ist das Probenvorkompressionsventil 3 über die vorstehend beschriebenen Verbindungsleitungen, die als Kapillarverbindungen ausgebildet sein können, mit den anderen Funktionselementen des HPLC-Elements verbunden. Die dafür benötigten Hochdruckverschraubungen sind der Übersichtlichkeit halber in 9 nicht dargestellt. Aus Gründen der Einfachheit ist das Probenvorkompressionsventil in der Grenzfläche zwischen Stator 1 und Rotor 2 dargestellt, wobei sowohl die Ausgestaltung der Stirnfläche des Stators 1, als auch die Ausgestaltung der Stirnfläche des Stators 2 gezeigt ist, um das Verständnis der Funktionsweise zu erleichtern. Innerhalb des Probenvorkompressionsventils 3 sind die Ports vorzugsweise als Bohrungen ausgebildet, die zur anderen Seite des Stators führen. Der Rotor 2 weist in der Abbildung in 9 die mindestens zwei Nuten X und Y auf, die genau auf die Bohrungen der Einund Ausgangsports gerichtet sind.
-
Der Rotor 2 wird vorzugsweise mit einer Andruckkraft gegen den Stator gepresst, so dass sich eine gemeinsame Grenzfläche zwischen Rotor 2 und Stator 1 ausbildet, an der die beiden Teile gegeneinander dichten. Die Andruckkraft wird dabei so bemessen, dass die Anordnung auch bei den höchsten zu erwartenden Drücken noch dicht ist.
-
In der in 9 gezeigten LOAD-Position des Ventils 3 sind die Nuten X und Y zu den Ports A, B, C, D und E so ausgerichtet, dass die Nut Y den Port C mit dem Port D und die Nut X die Ports A und B verbinden. In dieser LOAD-Position kann die Hochdruckpumpe 40 somit Fluid in Richtung auf die Chromatographiesäule 41 fördern. Vorzugsweise ist der Port E dabei druckdicht verschlossen. In dieser LOAD-Position kann zudem die Probe aus einem Probenbehälter 43 aufgenommen werden. Dazu ist es möglich, dass die Probennadel 42 in einen Probenbehälter 43 gefahren wird. Dort kann durch Bewegen des Kolbens 53 nach oben, das heißt aus der Probenfördereinrichtung 5 heraus, beispielsweise aus der Position A in die Position C (sh. 9), die Probe aus dem Probenbehälter 43 in die Probennadel 42 und eventuell auch in die Probenschleife 44 aufgenommen werden. Dann kann die Probennadel 42 aus dem Probenbehälter 43 zum Injizieren nach erfolgtem Druckausgleich in den Injektionsport 45 bewegt werden.
-
In einem nächsten Schritt wird der Druck der Probenschleife an den Systemdruck der Chromatographiesäule 41 angeglichen, das heißt an den Druck, mit dem die Hochdruckpumpe 40 Fluid dem Eingang der Chromatographiesäule 41 zuführt. Hierfür wird das Probenvorkompressionsventil 3 in eine DRUCKAUSGLEICH-Position geschaltet, in der das Verbindungsstück 51 und das zweite Verbindungsstück beziehungsweise das Zuführstück 52 der Probenschleife vorzugsweise keine Verbindung zu den anderen Ports des Probenvorkompressionsventils aufweisen (10).
-
Um den Druck in der Probenschleife 52, 44, 51 inklusive der Probenfördereinrichtung 5 an den Systemdruck anzupassen, kann der Kolben 53 der hochdruckfesten Probenfördereinrichtung 5 aus der Position C in die Position B bewegt werden. Um während der Förderung des für die Kompression des Probenschleifeninhalts notwendigen Volumens die Strömung durch die Chromatographiesäule 41 nicht zu unterbrechen, ist die Nut X im Rotor 2 vorzugsweise hakenförmig ausgeführt, so dass auch in der DRUCKAUSGLEICH-Position noch die beiden Ports A und B verbunden sind. Der für den Druckaufbau notwendige Förderweg des Kolbens 53 von Position C nach Position B kann aus der Kompressibilität des in der Probenfördereinrichtung 5 und Probenschleife eingeschlossenen Fluidvolumens, der Elastizität der Anordnung und dem aktuellen Pumpendruck berechnet werden. Alternativ kann der Druckausgleich mithilfe eines Regelkreises für den Druck in der hochdruckfesten Probenfördereinrichtung erreicht werden. Hierfür muss der Druck an geeigneter Stelle gemessen werden und die Position des Kolbens 53 in der Probenfördereinrichtung 5 durch den Antrieb 55 so eingestellt werden, dass der Druck dem notwendigen Zieldruck (= Säulendruck) entspricht. Für die Druckmessung kann ein Drucksensor oder indirekt eine Kraftmessung herangezogen werden. Eine Kraftmessung am Kolben 53 oder im Antrieb 55 sind denkbare Lösungen. Nach dem Erreichen der Druckgleichheit kann das Ventil in eine INJECT-Position geschaltet werden, und dadurch das angesaugte Probenvolumen in die Säule 41 injiziert werden (11). Dies gilt gleichermaßen auch für die in den 1 bis 8 gezeigte Ausführungsform. Die Förderung des Probenvolumens auf die Säule erfolgt vorzugsweise durch den Pumpenfluss und zwar über das Probenschleifenteilstück 52, den Port C, die Nut Y und den Port B.
-
Eine Steuereinheit (nicht dargestellt) kann die Kraft erfassen, die der Antrieb 55 aufbringen muss, um eine entsprechende Kompression in der Probenschleife zu erreichen. Der Antrieb 55 kann hierzu einen integrierten Sensor (nicht dargestellt) aufweisen, dessen Signal der Steuereinheit zugeführt ist. Hierdurch kann die Steuereinheit den Ist-Druck im Pumpenvolumen und damit in der Probenschleife (der Druckabfall in den Verbindungsstücken und dem Ventil ist vernachlässigbar klein) bestimmen und auf den gewünschten Wert regeln. Dies gilt gleichermaßen auch für die in den 1 bis 8 gezeigte Ausführungsform.
-
Nachdem das angesaugte Probenvolumen durch das von der Pumpe 40 geförderte Fluid vollständig aus dem Ansaugstück 44 zur Säule 41 gefördert wurde, kann das Ventil zur Dekompression der Probenschleife gleich wieder in die DRUCKAUSGLEICH-Position geschaltet werden (10.)
-
Bevor das Injektionsventil aus der DRUCKAUSGLEICH-Position wieder in die LOAD-Position bewegt wird, wird der Kolben 53 vorzugsweise in die Position C bewegt. Hierdurch wird der Druck in der Probenschleife dem atmosphärischen Druck angeglichen. Die Säule 41 ist während dieser Dekompressionszeit in der DRUCKAUSGLEICH-Position des Injektionsventils 3 bereits durch die hakenförmige Ausbildung der Nut X mit der Pumpe 40 verbunden, um Druckänderungen zu vermeiden. Die Bestimmung des Förderwegs des Kolbens 53 von der Position B zur Position C kann wie beim Komprimieren rechnerisch oder durch Messung und Regelung des Drucks erfolgen. Alternativ kann der Druck auch indirekt über eine Kraftmessung am Kolben 53 oder am Antrieb 55 des Kolbens bestimmt werden.
-
Nach erfolgter Dekompression der Probenschleife wird das Ventil 3 in die LOAD-Position gestellt. Es kommt dabei zu keinen schädigenden Strömungen im Probenvorkompressionsventil und auch zu keinen durch Druckänderungen verursachten Schädigungen der Chromatographiesäule. Gleiches gilt auch für den Schritt der Kompression. Der Kolben 53 der hochdruckfesten Probenfördereinrichtung 5 kann nun wieder in die Ausgangsposition A gefahren werden. Die überschüssige Fluidmenge wird durch den Waste-Anschluss 47 entsorgt, die drucklose Probennadel 42 kann danach zur Aufnahme der nächsten Probe aus dem Nadelsitz des Injektions-Ports 45 zum entsprechenden Probenfläschchen bewegt werden.
-
Die Position C bei der Dekompression kann sich auch von der Ausgangsposition C vor der Kompression unterscheiden. Werden beispielsweise Gradienten (zeitlich gesteuertes Mischungsverhältnis des Laufmittels) durch die Säule gepumpt, kann die Position C am Ende der Dekompression eine andere sein, da sich gegebenenfalls die Kompressibilität des Schleifeninhalts geändert hat.
-
Die genannte Steuereinheit kann vorgegebene Positionen A, B, C und/oder Wegdifferenzen zwischen diesen Positionen abhängig von Parametern des gesamten Probengebers speichern, insbesondere von der Kompressibilität des Laufmittels, Elastizitätseigenschaften der Probenschleife und der Probenfördereinrichtung etc. Diese Positionen können dann gesteuert (das heißt ohne eine Regelung) angefahren werden, oder als Näherungswerte der Ausgangswerte für eine geregelte Bewegung dienen. Zur Bestimmung der Positionen A, B, C beziehungsweise der Bewegungswege für den Kolben kann ein Schaltvorgang des Probenvorkompressionsventils 3 ohne Kompression beziehungsweise Dekompression durchgeführt werden. Mittels eines Drucksensors kann dann der Druckeinbruch ermittelt und hieraus der erforderliche Weg beziehungsweise die jeweilige Position B beziehungsweise C bestimmt werden. Die so ermittelten Werte können dann gespeichert und für weitere Schaltvorgänge unter Verwendung einer Kompression beziehungsweise Dekompression verwendet werden. Ein entsprechender Sensor kann auch in der Pumpe 40 vorgesehen sein. Denn derartige Pumpen für die HPLC weisen ohnehin immer einen Drucksensor für die Regelung des geförderten Laufmittels auf. Auch die Kompressibilität des Mediums, insbesondere des Laufmittels, kann mittels der Pumpe 40 ermittelt werden. Derartige Pumpen sind beispielsweise als Doppelkolbenpumpe ausgebildet, wobei mittels eines Drucksensors und einer Steuereinheit das Umschalten von einem Kolben auf einen anderen in geeigneter Weise so gesteuert oder geregelt wird, dass sich eine hochkonstante Flussrate ergibt. Da für diesen Umschaltprozess die Kompressibilität des Mediums berücksichtigt werden muss, kann aus der geeigneten Ansteuerung der (Doppelkolben-)Pumpe beim Umschalten von einem Kolben auf den anderen die Kompressibilität bestimmt und der Steuereinheit als Information zugeführt werden. Dies gilt gleichermaßen auch für die in den 1 bis 8 gezeigte Ausführungsform.
-
Bei dem dargestellten automatischen Probengeber ist somit gewährleistet, dass die ausreichend (hoch-)druckfeste Probenfördereinrichtung 5 vor dem Zuschalten des Ansaugstücks 44 in den Flussweg zur Chromatographiesäule 41, das heißt vor dem Schalten des Vorkompressionsventils 3 in die INJECT-Position, in einer besonderen Zwischenstellung des Probenvorkompressionsventils, nämlich der DRUCKAUSGLEICH-Position, der Druck in der Probenschleife an den aktuellen Systemdruck der Chromatographiesäule 41 durch Kompression angeglichen wird.
-
Weiterhin wird vor dem Auftrennen der Probenschleife zum Ansaugen eines Probenvolumens aus einem Probenbehälter 43, das heißt vor dem Schalten des Probenvorkompressionsventils 3 in die LOAD-Position, vorzugsweise in derselben Zwischenstellung des Probenvorkompressionsventils 3, nämlich der DRUCKAUSGLEICH-Position, der Druck in der Probenschleife durch die Volumenänderung in der Probenfördereinrichtung 5 dem Atmosphärendruck angeglichen (Dekompression).
-
12 zeigt den erfindungsgemäßen Probengeber 10 mit dem Probenvorkompressionsventil 3 in der PUMP-PURGE-Position. In dieser Position verbindet die Nut X die Ports A und D, so dass die Leitung von Port A zu der Pumpe 40, die Nut X und der Port D mit angesaugtem Fluid aus der Pumpe 40 gespült werden können. Das durchgespülte Fluid sowie Lösungsmittelreste werden hierbei aus der Waste-Leitung 47 entsorgt.
-
13 zeigt den erfindungsgemäßen Probengeber 10 mit dem Probenvorkompressionsventil 3 in der FULL-PURGE-Position. In dieser Position verbindet die Nut X die Ports A und C, und die Nut Y die Ports D und E, so dass die Leitung von Port A zu der Pumpe 40, die Nut X, der Port C, das Zuführstück 52, die Probennadel 42, der Nadelsitz 45, das Ansaugstück 44, die Probenfördereinrichtung 5, das Probenschleifenteilstück 51, der Port E, die Nut Y und der Port D mit angesaugtem Fluid aus der Pumpe 40 gespült werden können. Das durchgespülte Fluid wird hierbei in der Waste-Leitung 47 entsorgt.
-
14 zeigt den erfindungsgemäßen Probengeber 10 mit dem Probenvorkompressionsventil 3 in der UNTERDRUCK-Position. In dieser Position verbindet die Nut X den Port A mit dem Port C. Weiterhin sind in dieser Position der Port E, der Port B und der Port D mit keinem weiteren Port verbunden. Die Probennadel 42 befindet sich vorzugsweise im Nadelsitz 45, so dass durch Herausziehen des Kolbens 53 der Probenfördereinrichtung 5 ein Unterdruck in der Probenschleife 51, 44, 52, der Nut X, die die Ports A und C miteinander verbindet, und der Verbindungsleitung von Port A zu der Pumpe 40 hergestellt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, die hydrostatische Säule des Lösungsmittels zu überwinden und die Pumpe 40 beim Ansaugen des Lösungsmittels zu unterstützen. Weiterhin können beispielsweise vor der FULL-PURGE-Position beziehungsweise PUMP-PURGE-Position durch Schalten in die UNTERDRUCK-Position und damit Herstellen des Unterdrucks Gasbläschen aus der Vorrichtung entfernt werden. Dies findet vorzugsweise statt, während die Pumpe 40 eine geringere Förderleistung aufweist, als durch den Unterdruck der Probenfördereinrichtung hergestellt wird, oder während die Pumpe aus ist.
-
15 zeigt eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform, in der alles wie in 13 angeordnet ist, mit der einzigen Ausnahme, dass die Leitung von dem Port D an einen Wash-Port des Nadelsitzes geführt wird, und sich der Waste-Abfluss 47 an dem Wash-Port des Nadelsitzes 45 befindet. Auf diese Weise kann während dem Spülen in der FULL-PURGE-Position das Reinigungsmittel in den Wash-Port des Nadelsitzes geführt werden, und so auch die Probennadel 42 von außen gespült werden. Hierbei wird die Nadel vorzugsweise leicht aus dem Nadelsitz gefahren, so dass hier bereits das Reinigungsmittel in den Wash-Port des Nadelsitzes zur äußeren Reinigung der Probennadel treten und anschließend aus dem Wash-Port in den Waste entsorgt werden kann.
