DE102016108320A1

DE102016108320A1 - Zwischenspeichern von Fluidportion für Zeitintervall entsprechend einer fluidportionsbezogenen Bedingung

Info

Publication number: DE102016108320A1
Application number: DE102016108320.8A
Authority: DE
Inventors: Klaus Witt; Stephan Buckenmaier; Dwight Robert ll Stoll
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2016-05-04
Filing date: 2016-05-04
Publication date: 2016-06-30

Abstract

Zwischenspeichereinrichtung (190) zum Anordnen zwischen einer ersten Trenndimension (112) und einer zweiten Trenndimension (114) eines mehrdimensionalen Probentrenngeräts (100), wobei die Zwischenspeichereinrichtung (190) mindestens ein Zwischenspeichervolumen (180) zum Zwischenspeichern einer Fluidportion (104a bis 104d), dem mindestens eine Fluidportion (104a bis 104d) aus der ersten Trenndimension (112) zuführbar ist, und eine Steuereinrichtung (116) zum Steuern eines Weiterleitens einer in dem mindestens einen Zwischenspeichervolumen (180) zwischengespeicherten Fluidportion (104a bis 104d) in die zweite Trenndimension (114) aufweist, wobei die Steuereinrichtung (116) eingerichtet ist, ein Weiterleiten einer in dem mindestens einen Zwischenspeichervolumen (180) zwischengespeicherten Fluidportion (104a bis 104d) in die zweite Trenndimension erst auszulösen, wenn mindestens eine fluidportionsbezogene Bedingung erfüllt ist.

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zwischenspeichereinrichtung, ein Probentrenngerät und ein Verfahren zum zeitweisen Zwischenspeichern von aufeinanderfolgenden Fluidportionen aus einer ersten Trenndimension eines Probentrenngeräts vor Weiterleiten der jeweiligen Fluidportion in eine zweite Trenndimension des Probentrenngeräts.
In einer HPLC wird typischerweise eine Flüssigkeit (mobile Phase) bei einer sehr genau kontrollierten Flussrate (zum Beispiel im Bereich von Mikrolitern bis Millilitern pro Minute) und bei einem hohen Druck (typischerweise 20 bis 1000 bar und darüber hinausgehend, derzeit bis zu 2000 bar), bei dem die Kompressibilität der Flüssigkeit spürbar sein kann, durch ein Adsorptionsmedium, eine sogenannte stationäre Phase (zum Beispiel in einer chromatografischen Säule), bewegt, um einzelne Komponenten einer in die mobile Phase eingebrachten Probenflüssigkeit voneinander zu trennen. Ein solches HPLC-System ist bekannt zum Beispiel aus der EP 0,309,596 B1 derselben Anmelderin, Agilent Technologies, Inc.
Bei einer eindimensionalen Chromatographie kann es vorkommen, dass von den zu trennenden Substanzen zwei oder mehrere verschiedene gleich oder annähernd gleich schnell vorankommen und somit an derselben oder an annähernd derselben Stelle in einem Chromatogramm zu finden sind. Zu ihrer weiteren Auftrennung kann zweidimensionale Chromatographie eingesetzt werden, bei der in einem zweiten Arbeitsgang eventuell andere Trennbedingungen wie eine andere stationäre Phase und/oder eine andere mobile Phase, oder auch nur ein anderer Zustand derer (zum Beispiel eine andere Temperatur der Trennsäule), zur erneuten Chromatographie von Fraktionen aus der ersten Trennung verwendet werden, so dass sich die nach dem ersten Arbeitsgang schwer unterscheidbaren Substanzen nun ebenfalls voneinander trennen lassen.
In der zweidimensionalen Flüssigkeitschromatographie kann ein Lauf in einer zweiten Dimension (entsprechend einer zweiten Trennstufe) gestartet werden, nachdem eine Fraktion in einem Probenabschnitt der zu trennenden fluidischen Probe in der ersten Dimension (entsprechend einer ersten Trennstufe) detektiert oder im Ansatz erkannt worden ist. Falls eine andere Fraktion in einem anderen Probenabschnitt der zu trennenden fluidischen Probe in der ersten Trennstufe detektiert wird, während eine vorangehende Fraktion in der zweiten Trennstufe noch analysiert wird, kann diese weitere Fraktion zwischengespeichert werden. Ein herkömmlicher Ansatz besteht im Zwischenspeichern des Volumens der Fraktion (d.h. des zugehörigen Probentrennabschnitts) in einem von mehreren Flüssigkeitsbehältern wie zum Beispiel Kapillaren zwischen Fluidanschlüssen eines fluidischen Ventils, wobei das zum Beispiel einer weiteren Fraktion zugehörige Probenvolumen mittels Schaltens des Flusspfads in eine andere Ventilposition in eine solche Kapillare zur Zwischenspeicherung geführt wird. Typischerweise werden zwei mit dem fluidischen Ventil verbundene Kapillaren zur Zwischenspeicherung verwendet, um ein Zwischenspeichern ununterbrochen, d.h. ohne Verlust der kontinuierlich geförderten Probenflüssigkeit, zu ermöglichen. Sobald die Analyse in der zweiten Dimension erfolgt ist, wird die Kapillare mit dem nächsten zwischengespeicherten Probenabschnitt (zum Beispiel mit einer nächsten Fraktion) in den Flusspfad der zweiten Dimension eingebracht, und eine neue Trennung in der zweiten Dimension gestartet.
DE 102014110865 A1 offenbart ein Verfahren zum Verarbeiten von mittels einer Probenquelle bereitgestellten aufeinanderfolgenden fluidischen Probenabschnitten, wobei bei dem Verfahren Probenaufnahmevolumina mit mindestens einem jeweiligen der Probenabschnitte aufeinanderfolgend zwischenzeitlich befüllt werden, und die Probenabschnitte aus den Probenaufnahmevolumina derart aufeinanderfolgend entleert werden, dass vermieden wird, dass zwei jeweilige der Probenabschnitte beim Entleeren miteinander in Kontakt gebracht werden, welche die Probenquelle nicht unmittelbar benachbart verlassen haben.
Das in DE 102014110865 A1 offenbarte Verfahren wählt die Auswahl der Reihenfolge des Entleerens der zwischengespeicherten Probenabschnitte aus den Probenaufnahmevolumina unter Einhaltung der Bedingung, dass unterbunden ist, dass zwei in der Entleersequenz direkt aufeinanderfolgende Probenabschnitte beim Bereitstellen am Ausgang der Probenquelle nicht unmittelbar zueinander benachbart waren. Dadurch kann es selbst beim Auftreten unerwünschter Restprobenmengen in Zu- und/oder Ableitungen (insbesondere zwischen Übergabeventilen bzw. innerhalb eines solchen Übergabeventils) allenfalls zu einer quantitativen, nicht aber zu einer qualitativen Störung der Weiterverarbeitung kommen.
OFFENBARUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Funktionalität eines mehrdimensionalen Probentrenngeräts zu erhöhen. Die Aufgabe wird mittels der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Zwischenspeichereinrichtung zum Anordnen zwischen einer ersten Trenndimension und einer zweiten Trenndimension eines mehrdimensionalen Probentrenngeräts geschaffen, wobei die Zwischenspeichereinrichtung mindestens ein Zwischenspeichervolumen zum Zwischenspeichern einer Fluidportion aufweist, dem die mindestens eine Fluidportion aus der ersten Trenndimension zuführbar ist, und eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Weiterleitens einer in dem mindestens einen Zwischenspeichervolumen zwischengespeicherten Fluidportion in die zweite Trenndimension aufweist, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet ist, ein Weiterleiten einer in dem mindestens einen Zwischenspeichervolumen zwischengespeicherten Fluidportion in die zweite Trenndimension erst auszulösen, wenn mindestens eine fluidportionsbezogene Bedingung (insbesondere eine Bedingung, die individuell – und vorzugsweise nur – auf die gegenwärtig in einem Zwischenspeichervolumen zwischengespeicherte Fluidportion bzw. auf deren intrinsische Eigenschaften bezogen sein kann) erfüllt ist.
Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Probentrenngerät zum Trennen einer fluidischen Probe bereitgestellt, wobei das Probentrenngerät eine erste Trenndimension zum Trennen der fluidischen Probe in Fluidportionen, eine zweite Trenndimension zum Trennen einer jeweiligen Fluidportion der fluidischen Probe in Sub-Portionen (d.h. in Teilportionen der jeweiligen Fluidportion, wobei jede der Teilportionen eine oder mehrere Unterfraktionen der fluidischen Probe aufweisen kann, wobei die Unterfraktionen wiederum einer Fraktion der fluidischen Probe zugeordnet sind, welche Fraktion nach der Trennung in der ersten Dimension in der jeweiligen Fluidportion befindlich ist), und eine Zwischenspeichereinrichtung mit den oben beschriebenen Merkmalen zum Zwischenspeichern einer jeweiligen aus der ersten Trenndimension zuführbaren Fluidportion und zum Steuern des Weiterleitens der jeweiligen Fluidportion aus der Zwischenspeichereinrichtung in die zweite Trenndimension aufweist.
Gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren zum zeitweisen Zwischenspeichern von aufeinanderfolgenden Fluidportionen aus einer ersten Trenndimension eines Probentrenngeräts vor Weiterleiten der jeweiligen Fluidportion in eine zweite Trenndimension des Probentrenngeräts bereitgestellt, wobei bei dem Verfahren eine jeweilige Fluidportion aus der ersten Trenndimension in einem Zwischenspeichervolumen (insbesondere in einem von mehreren Zwischenspeichervolumina) zwischen der ersten Trenndimension und der zweiten Trenndimension aufgenommen wird, und eine jeweilige in dem Zwischenspeichervolumen zwischengespeicherte Fluidportion aus der ersten Trenndimension in die zweite Trenndimension erst dann weitergeleitet wird, wenn mindestens eine fluidportionsbezogene Bedingung erfüllt ist.
Im Rahmen dieser Beschreibung wird unter dem Begriff „fluidische Probe“ insbesondere eine flüssige und/oder gasförmige Probe, optional mit Festkörperbestandteilen, verstanden.
Im Rahmen dieser Beschreibung wird unter dem Begriff „Fluidportion“ insbesondere ein räumlich zusammenhängender Abschnitt eines Gesamtvolumens der fluidischen Probe verstanden. Zum Beispiel kann die zu trennende fluidische Probe entlang eines fluidischen Pfads fließen und dabei in der ersten Trenndimension in eine Abfolge aufeinanderfolgender Fluidportionen aufgeteilt werden. Die einzelnen Fluidportionen oder Probenabschnitte werden dann abschnittsweise oder paketweise durch einen Fluidschalter (zum Beispiel realisiert durch ein oder mehrere Fluidventile) der Zwischenspeichereinrichtung von der ersten Trenndimension in die zweite Trenndimension überführt, so dass zu jedem Zeitpunkt zum Beispiel jeweils nur ein Teil (insbesondere nur ein einziger) der Fluidportionen zur weiteren Trennung in der zweiten Trenndimension befindlich ist, dagegen aber mehrere Fluidportionen in der ersten Trenndimension als vorgelagerte Trennstufe befindlich sein können und dort aufgetrennt werden können bzw. in der Zwischenspeichereinrichtung auf die Weiterverarbeitung in der zweiten Trenndimension warten.
Im Rahmen dieser Beschreibung wird unter dem Begriff „Zwischenspeichereinrichtung“ insbesondere ein Volumen zum vorübergehenden Aufnehmen einer bestimmten Fluidmenge verstanden, das mit einer jeweiligen Fluidportion definiert befüllt werden kann oder das bei gegenwärtiger Befüllung mit einer jeweiligen Fluidportion unter Weiterleitung der zwischengespeicherten Fluidportion gezielt entleert werden kann. Ein solches Volumen kann zum Beispiel ein Kapillarstück oder eine andere Fluidleitung sein, das oder die anfangs- und endseitig selektiv abgeschlossen werden kann.
Im Rahmen dieser Beschreibung wird unter dem Begriff „fluidportionsbezogene Bedingung“ insbesondere eine Bedingung für ein Weiterleiten einer gerade zwischengespeicherten Fluidportion verstanden, das sich auf die intrinsischen individuellen Eigenschaften speziell der gerade in einem Zwischenspeichervolumen zwischengespeicherten Fluidportion beziehen kann. Davon zu unterscheiden ist eine probentrenngerätbezogene Bedingung, die sich auf einen Betrieb der Zwischenspeichereinrichtung bzw. des ganzes Probentrenngeräts bezieht. Zum Beispiel kann eine probentrenngerätbezogene Bedingung ein Erfordernis sein, das erfüllt sein muss, um die erste Trenndimension und die zweite Trenndimension miteinander synchronisiert bzw. artefaktfrei betreiben zu können. Darunter fällt auch ein Management der einzelnen Fluidportionen im Verhältnis zueinander. Im Gegensatz dazu kann eine fluidportionsbezogene oder probenbezogene Bedingung sich auf die Eigenschaften der gerade zwischengespeicherten Fluidportion alleine genommen beziehen. Letzteres kann zum Beispiel mit dem Erfordernis korrespondieren, die spezielle und gerade zwischengespeicherte Fluidportion für eine bestimmte Aufenthaltsdauer in der Zwischenspeichereinrichtung zwischenspeichern zu müssen, um die Trennanalyse genau dieser speziellen Fluidportion bzw. des zugehörigen Probenabschnitts ordnungsgemäß durchführen zu können. Anders ausgedrückt kann für zwei unterschiedliche Fluidportionen die jeweilige fluidportionsbezogene Bedingung unterschiedlich sein, auch wenn beide Fluidportionen in demselben zweidimensionalen Probentrenngerät, insbesondere sogar während derselben gemeinsamen Trennanalyse, analysiert werden. Eine fluidportionsbezogene Bedingung kann auch benutzerseitig vorgegeben, zugeordnet oder aufgabenbezogen definiert werden.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel können beim Überführen von aufeinanderfolgenden Fluidportionen von einer ersten Trenndimension in eine zweite Trenndimension die Fluidportionen oder Probenabschnitte zunächst in Zwischenspeichervolumina oder Probenaufnahmevolumina zwischengespeichert werden und die zwischengespeicherten Fluidportionen nachfolgend einzeln und in auf die jeweilige Fluidportion individuell bezogene Weise der Weiterverarbeitung zugeführt werden. Indem ein Kriterium für die Zuordnung eines Zeitstempels (oder dergleichen) zu einer Fluidportion, der den Zeitpunkt der Weiterleitung einer jeweiligen Fluidportion von der Zwischenspeichereinrichtung in die zweite Trenndimension angeben kann, von Probeneigenschaften, und nicht oder zumindest nicht allein von Geräteeigenschaften des Probentrenngeräts bzw. der Zwischenspeichereinrichtung abhängig gemacht werden kann, kann die Flexibilität bei der Verwendung des mehrdimensionalen Probentrenngeräts zum Untersuchen von fluidischen Proben und einzelnen Fluidportionen davon signifikant erhöht werden. Die zeitliche Reihenfolge des Befüllens und/oder Entleerens von einzelnen Fluidportionen in dem mindestens einen Zwischenspeichervolumen und der fluidportionsbezogene Verbleibezeitraum dieser Fluidportion in der Zwischenspeichereinrichtung kann die Steuereinrichtung dann davon abhängig machen, welche intrinsischen (zum Beispiel physikalischen, chemischen und/oder biochemischen) Eigenschaften die jeweilige Fluidportion hat und/oder welcher Analyse die jeweilige Fluidportion zu unterziehen ist. Ein Zeitpunkt für ein Weiterleiten einer gerade zwischengespeicherten Fluidportion kann von der Trennprozedur dieser speziellen Fluidportion unabhängig von anderen Fluidportionen determiniert werden.
Im Weiteren werden zusätzliche Ausgestaltungen der Zwischenspeichereinrichtung, des Probentrenngeräts und des Verfahrens beschrieben.
In der ersten Trenndimension kann eine fluidische Probe in Fluidportionen getrennt werden, von denen jede keine, eine oder mehrere Fraktionen enthalten kann. Im Rahmen dieser Beschreibung wird unter dem Begriff „Fraktionen“ insbesondere verstanden, dass die fluidische Probe in einzelne Gruppen von Substanzen aufgetrennt wird, wobei jede einzelne und zusammengehörige Substanzgruppe als Fraktion bezeichnet werden kann. Die Unterteilung der fluidischen Probe in die Fraktionen kann in der ersten Trennstufe basierend auf einem ersten Trennkriterium erfolgen. Zum Beispiel können Probensubstanzen einer gemeinsamen Fraktion hinsichtlich einer physikalischen und/oder chemischen Eigenschaft ähnlich oder identisch sein. Eine solche Eigenschaft kann die Masse, das Volumen, ein Masse-Ladung-Verhältnis, eine elektrische Ladung, die Affinität zu einer stationären Phase (Säulenpackmaterial, Trennmedium, etc.) etc. sein.
In der zweiten Trenndimension können in den Fluidportionen enthaltene Fraktionen der fluidischen Probe in jeweils eine oder mehrere Teil- oder Subfraktionen getrennt werden. Im Rahmen dieser Beschreibung werden unter dem Begriff „Teilfraktionen“ oder „Subfraktionen“ insbesondere Untergruppen von Probensubstanzen einer gemeinsamen Fraktion verstanden. Mit anderen Worten kann die fluidische Probe in einer ersten Trennstufe zunächst in die Fraktionen aufgeteilt werden, und dann in einer zweiten Trennstufe zumindest eine Teil der Fraktionen in mehrere Teil- oder Subfraktionen unterteilt werden. Die Unterteilung einer jeweiligen Fraktion in Teil- oder Subfraktionen kann in der zweiten Trennstufe basierend auf einem zweiten Trennkriterium erfolgen, das zum Beispiel von dem ersten Trennkriterium unterschiedlich sein kann. Zum Beispiel können Probensubstanzen einer gemeinsamen Teil- oder Subfraktion hinsichtlich einer physikalischen und/oder chemischen Eigenschaft ähnlich oder gar identisch sein. Eine solche Eigenschaft kann die Masse, das Volumen, ein Masse-Ladung-Verhältnis, eine elektrische Ladung, die Affinität zu einer stationären Phase (zum Beispiel Säulenpackmaterial, Trennmedium, etc.) etc. sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine der mindestens einen fluidportionsbezogenen Bedingung ein Ablauf einer individuell für eine jeweilige Fluidportion bestimmten Verweilzeit der Fluidportion in dem Zwischenspeichervolumen sein. Eine solche vorgegebene Verweilzeit der Fluidportion kann so gewählt bzw. vorgegeben werden, dass während der Verweilzeit vorbestimmte Prozesse in der Fluidportion vollständig abgeschlossen werden, gerade nur teilweise abgeschlossen werden oder noch nicht abgeschlossen sind. Zum Beispiel kann abgewartet werden, bis ein physikalischer oder physiko-chemischer Prozess (zum Beispiel eine Adsorption oder Sedimentation), eine chemische Reaktion (zum Beispiel die Umwandlung eines Stoffs der Fluidportion in einen anderen Stoff) oder eine biochemische Reaktion (zum Beispiel ein Stoffwechselprozess) abgeschlossen ist, um ein Reaktionsprodukt analysieren zu können. Wenn alternativ das Weiterleiten und Analysieren in der zweiten Trenndimension bereits vor vollständigem Abschluss eines solchen Prozesses initiiert wird, ist auch eine Kinetik des Prozesses analysierbar. Indem das Weiterleiten gerade vor Abschluss eines Prozesses durchgeführt wird, kann zum Beispiel eine unerwünschte Zersetzung oder ein unerwünschter Abbau der Fluidportion vor der Analyse in der zweiten Trenndimension verhindert werden (quasi im Sinne der Einhaltung eines Haltbarkeitsdatums).
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine der mindestens einen fluidportionsbezogenen Bedingung eine Vollendung eines vorbestimmten Wärmeeintrags in die Fluidportion während des Aufenthalts in dem Zwischenspeichervolumen sein. Zum Beispiel kann die Fluidportion während ihres Aufenthalts in der jeweiligen Zwischenspeichereinrichtung einer Temperierung, insbesondere einer Erhitzung, ausgesetzt sein. Zu diesem Zweck kann die Zwischenspeichereinrichtung mit einer Temperiereinrichtung ausgestattet oder thermisch gekoppelt sein. Ist eine bestimmte Wärmemenge erforderlich, um die Fluidportion in einen zu analysierenden Zustand zu überführen (zum Beispiel um eine chemische Reaktion abzuschließen, eine Denaturierung eines Proteins zu bewirken, etc.), so kann die Verweilzeit so gewählt werden, dass die Fluidportion während ihres Verweilens in der Zwischenspeichereinrichtung mit einer entsprechenden vorbestimmten Wärmemenge beaufschlagt wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine der mindestens einen fluidportionsbezogenen Bedingung eine Vollendung eines vorbestimmten Prozesses der in dem Zwischenspeichervolumen zwischengespeicherten Fluidportion sein. Bei einer solchen Ausgestaltung kann das Zwischenspeichervolumen als chemischer Reaktor ausgebildet sein, in dem die Fluidportion zum Beispiel chemisch behandelt oder umgewandelt wird. Zu diesem Zwecke kann in einem Zwischenspeichervolumen auch eine oder mehrere Reagenzien vorgesehen sein, die den vorbestimmten Prozess auslösen oder begleiten (zum Beispiel ein Katalysator).
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine der mindestens einen fluidportionsbezogenen Bedingung ein Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur der in dem Zwischenspeichervolumen zwischengespeicherten Fluidportion sein. Zum Beispiel kann das Auslösen einer Reaktion ähnlich einer Polymerasekettenreaktion (PCR) davon abhängig sein, dass die Fluidportion während ihrer individuell zugewiesenen Wartezeit mindestens auf eine bestimmte Grenztemperatur erwärmt worden ist. In einem solchen Szenario kann das Weiterleiten der zwischengespeicherten Fluidportion so lange verzögert werden, bis die Grenztemperatur in der Fluidportion erreicht bzw. überschritten worden ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine der mindestens einen fluidportionsbezogenen Bedingung auf einen Wartezustand der Fluidportion in dem Zwischenspeichervolumen bezogen sein. Ein solcher Wartezustand kann zum Beispiel ein Phasenzustand (gasförmig, flüssig, fest, gelartig, plasmaförmig) der Fluidportion in dem Zwischenspeichervolumen sein. Erst wenn ein bestimmter Phasenzustand erreicht ist, kann das Weiterleiten der Fluidportion getriggert werden. Andere Wartezustände in Bezug auf eine fluidportionsbezogene Bedingung sind möglich.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine der mindestens einen fluidportionsbezogenen Bedingung einen Bezug auf eine vorangehende Trennung dieser Fluidportion in der ersten Trenndimension haben. Anders ausgedrückt kann die Verweilzeit von den Ereignissen der Trennung der Fluidportion der fluidischen Probe in der ersten Trenndimension abhängig gemacht werden, was wiederum von den Eigenschaften der fluidischen Probe abhängen kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine der mindestens einen fluidportionsbezogenen Bedingung einen Bezug zu einer nachfolgenden Trennung dieser Fluidportion in der zweiten Trenndimension haben. Somit kann die Verweilzeit von den zu erwartenden Ereignissen der Trennung der Fluidportion der fluidischen Probe in der zweiten Trenndimension abhängig gemacht werden, was von den Eigenschaften der fluidischen Probe abhängen kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Zwischenspeichereinrichtung eine Bypasseinrichtung aufweisen, die zum selektiven Bypassen des mindestens einen Zwischenspeichervolumens durch eine jeweilige Fluidportion und folglich zum direkten Durchleiten der jeweiligen Fluidportion von der ersten Trenndimension in die zweite Trenndimension ausgebildet ist. In einem solchen Bypassmodus kann die fluidische Probe von der ersten Trenndimension in die zweite Trenndimension durchfließen, ohne dass eine Zwischenspeicherung dieser Fluidportion in der Zwischenspeichereinrichtung erfolgt. Anders ausgedrückt kann einer Fluidportion die Wartezeit „Null“ zugewiesen werden. Insbesondere kann die Bypasseinrichtung zum Aktivieren des Bypassens für eine jeweilige Fluidportion ausgebildet sein, wenn eine vorgegebene Bypassbedingung (insbesondere eine vorgegebene fluidportionsbezogene Bypassbedingung) erfüllt ist. Dies kann zum Beispiel bei Proben durchgeführt werden, bei denen die erste Trennung und die zweite Trennung zeitlich möglichst nahe einander durchgeführt werden soll. Ein Beispiel für entsprechende Fluidportionen bzw. zugeordnete Fraktionen sind solche, die schnell zerfallen, instabil sind oder abgebaut werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine der mindestens einen fluidportionsbezogenen Bedingung ein Erreichen eines festen Zeitpunkts sein, der sich nicht aber auf die Zykluszeit der zweiten Trenndimension bezieht. Ein solches Ausführungsbeispiel kann dann zum Einsatz kommen, wenn für eine Fluidportion gewünscht wird, dass diese zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt in die zweite Trenndimension eingekoppelt wird. Der feste Zeitpunkt bezieht sich dabei auf eine spezielle Fluidportion der fluidischen Probe.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Zwischenspeichereinrichtung ein schaltbares Fluidventil mit mehreren fluidischen Anschlüssen aufweisen, wobei jedes des mindestens einen Zwischenspeichervolumens zwischen jeweils zwei der fluidischen Anschlüsse angeordnet ist. Zum Beispiel kann das Fluidventil ein rotatorisches Fluidventil sein, das einen Rotor und einen Stator aufweist. Der Rotor und der Stator können relativ zueinander rotierbar sein. Der Stator kann mit mehreren Fluidanschlüssen (Ports) versehen sein. Der Rotor kann mit einem oder mehreren Fluidkanälen (zum Beispiel fluidführende Nuten) ausgestattet sein, die je nach Schaltzustand des Fluidventils mit jeweiligen der Ports fluidisch gekoppelt werden können oder von diesen fluidisch entkoppelt werden können. Ein jeweiliges Zwischenspeichervolumen kann dann zum Beispiel ein Kapillarstück oder eine andere fluidführende Leitung zwischen zwei der Ports sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann zwischen zwei der fluidischen Anschlüsse eine Mehrzahl von Zwischenspeichervolumina angeordnet sein (siehe zum Beispiel 3). Diese können einem weiteren Fluidventil zugeordnet sein. Auf diese Weise kann die Anzahl der zwischengespeicherten Fluidportionen und somit die Menge der zwischengespeicherten fluidischen Probe erhöht werden sowie die Flexibilität hinsichtlich des Zeitmanagements mit den einzelnen Fluidportionen weiter verbessert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann zwischen zwei weiteren der fluidischen Anschlüsse mindestens ein weiteres Zwischenspeichervolumen, insbesondere eine Mehrzahl weiterer Zwischenspeichervolumina, angeordnet sein (siehe zum Beispiel 4). Diese können noch einem zusätzlichen Fluidventil zugeordnet sein. Mehrere Zwischenspeichervolumina können somit nicht nur zwischen zwei bestimmten der Ports vorgesehen werden, sondern auch in einer ersten Gruppe zwischen zwei ersten Ports und in einer zweiten Gruppe zwischen zwei zweiten Ports.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Steuereinrichtung eingerichtet sein, das Weiterleiten der in dem mindestens einen Zwischenspeichervolumen zwischengespeicherten Fluidportion in die zweite Trenndimension zusätzlich zu der mindestens einer fluidportionsbezogenen Bedingung basierend auf mindestens einer probentrenngerätbezogenen Bedingung zu steuern. Gemäß einer solchen bevorzugten Ausgestaltung wird die Verweilzeit einer Fluidportion nicht nur auf Basis von einem oder mehreren probenbezogenen Kriterien gewählt, sondern zusätzlich auch unter Heranziehung mindestens einer probentrenngerätbezogenen Bedingung. Wenn zum Beispiel eine rein probenbezogene Betrachtung zu einer Verweilzeit führt, die mit probentrenngerätbezogenen Rahmenbedingungen inkompatibel ist, dann kann eine Berücksichtigung auch probentrenngerätbezogener Kriterien eine Funktionsweise des Gesamtsystems verbessern. Dies wird anhand des folgenden Beispiels illustriert: Angenommen die Berücksichtigung des fluidportionsbezogenen Kriteriums allein führt zu einer Verweilzeit in der Zwischenspeichereinrichtung, nach deren Ablauf die zweite Trenndimension aufgrund eines noch nicht abgeschlossenen Verarbeitens einer vorangehenden Fluidportion noch nicht dazu in der Lage ist, die aktuell in der Zwischenspeichereinrichtung zwischengespeicherte Fluidportion zu verarbeiten. Dann könnte eine ausschließlich fluidportionsbezogene Bestimmung des Zeitpunkts der Weiterleitung der Fluidportion in die zweite Trenndimension zu einer Überlastung des Probentrenngeräts führen. Bei einer solchen Kollision der Bedürfnisse der Fluidportion und der Bedürfnisse des Probentrenngeräts hinsichtlich einer Verweilzeit der Fluidportion in der Zwischenspeichereinrichtung kann eine Anpassung des Prozessierens dahingehend erfolgen, beide Bedürfnisse (von Fluidportion und Probentrenngerät, d.h. von Fluidprobe und Hardware) in Einklang zu bringen. Wenn zum Beispiel die Verweilzeit aus einer fluidportionsbezogenen Betrachtung heraus so bestimmt wird, dass nach der Verweilzeit ein gewünschter Wärmeeintrag in die Fluidportion vollzogen ist, so kann die Wärmezufuhr pro Zeit zu der Fluidportion in der Zwischenspeichereinrichtung so reduziert werden, dass die zum Erreichen des Wärmeeintrags erforderliche Verweilzeit derart verlängert wird, dass diese mit einer aus einer probentrenngerätbezogenen Betrachtung gewünschten Verweilzeit (die dadurch bedingt ist, wann die zweite Trenndimension wieder zum Verarbeiten einer nachfolgenden Fluidportion bereit ist) in Einklang gebracht ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Steuereinrichtung eingerichtet sein, das Weiterleiten der in dem mindestens einen Zwischenspeichervolumen zwischengespeicherten Fluidportion in die zweite Trenndimension erst dann auszulösen, wenn sowohl die mindestens eine probenbezogene bzw. fluidportionsbezogene Bedingung als auch mindestens eine probentrenngerätbezogene Bedingung erfüllt ist. Wenn im Sinne einer logischen „UND“-Kombination aus einer fluidportionsbezogenen Bedingung und einer probentrenngerätbezogenen Bedingung sowohl die Belange der Hardware als auch die Belange des Fluids für das Zeitmanagement der Zwischenspeichereinrichtung berücksichtigt werden, kann ein fehlerrobuster Betrieb erreicht werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die mindestens eine probentrenngerätbezogene Bedingung das Kriterium aufweisen, ob die zweite Trenndimension zum Zeitpunkt der Erfüllung der mindestens einen probenbezogenen Bedingung bereits wieder Fluidverarbeitungskapazität frei hat, um die weiterzuleitende zwischengespeicherte Fluidportion in der zweiten Trenndimension zu verarbeiten. Aber auch andere probentrenngerätbezogene Bedingungen können alternativ oder ergänzend herangezogen werden, zum Beispiel ob ein aus Sicht der fluidischen Probe wünschenswerter Wärmeeintrag pro Zeit durch das Probentrenngerät hardwaretechnisch geleistet werden kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann bei dem Probentrenngerät zumindest eine der ersten Trenndimension und der zweiten Trenndimension aufweisen:

– eine Fluidpumpe zum Pumpen einer mobilen Phase mit darin eingeleiteter fluidischer Probe;
– eine Probentrenneinrichtung zum Trennen der in die mobile Phase eingeführten fluidischen Probe.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Probentrenngerät als mehrdimensionales, insbesondere zweidimensionales, Probentrenngerät ausgebildet sein. Insbesondere kann das Probentrenngerät als zweidimensionale Chromatographieanordnung (2D-LC) ausgebildet sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können das Befüllen und das Entleeren der Zwischenspeichervolumina mittels Schaltens eines Fluidventils oder mehrerer (zum Beispiel zusammenwirkender oder synchronisierter) Fluidventile durchgeführt werden. Ein solches Fluidventil kann einen ersten Ventilkörper und einen zweiten Ventilkörper aufweisen, die zum Ausbilden unterschiedlicher Fluidkopplungszustände relativ zueinander bewegt (insbesondere longitudinal zueinander verschoben oder vorzugsweise relativ zueinander rotiert) werden können. Zum Beispiel kann der erste Ventilkörper (zum Beispiel ein Stator) eine Mehrzahl von Ports als Fluidanschlüsse zur fluidischen Ankopplung von fluidischen Bauteilen aufweisen. Der zweite Ventilkörper (zum Beispiel ein Rotor) kann eine Mehrzahl von Fluidleitungen (zum Beispiel Nuten) aufweisen, die durch die Relativbewegung zwischen den beiden Ventilkörpern in Fluidverbindung mit unterschiedlichen der Ports gebracht werden können, um einen jeweiligen Fluidkopplungszustand einstellen zu können. Eine Steuereinrichtung (zum Beispiel ein Prozessor) kann dem mindestens einen Fluidventil eine bestimmte Schaltlogik aufprägen, mit der das Befüllen und Entleeren der mit dem mindestens einen Fluidventil fluidisch gekoppelten Probenaufnahmevolumina oder Zwischenspeichervolumina in gewünschter Weise eingestellt werden kann, um eine individuelle Verarbeitung bzw. Zwischenspeichercharakteristik einer jeweiligen Fluidportion einzustellen. Als Fluidventile können Schieber- oder Rotationsventile eingesetzt werden, alternativ oder ergänzend aber auch Fluidventile anderer Bauart.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann zumindest ein Teil der Zwischenspeichervolumina als jeweiliges Fluidleitungsstück (zum Beispiel Kapillarstück) zwischen zwei jeweiligen Ports des Fluidventils eingerichtet sein. Zum Beispiel können zwei jeweilige der Ports durch ein Kapillarstück oder eine so genannte Probenschleife als Fluidleitungsstück miteinander fluidisch gekoppelt sein, wobei das Innenvolumen des Fluidleitungsstücks das zugeordnete Zwischenspeichervolumen bilden kann. Durch Vorsehen einer ausreichend großen Anzahl von Ports kann ein einziges Fluidventil eine beliebige Mehrzahl von Zwischenspeichervolumina bedienen und mittels Schaltens des Fluidventils zwischen der ersten Trenndimension und der zweiten Trenndimension zwischenspeichern bzw. anschaulich parken. Dies fördert eine kompakte Ausgestaltung. Um komplexe Schaltvorgänge auszuführen, können auch mehrere solche mittels der Steuereinrichtung schaltbare Parkventile vorgesehen sein, von denen jedes eine Anzahl von Zwischenspeichervolumina aufweisen kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann in der ersten Trenndimension eine erste Trennung einer fluidischen Probe (in Fraktionen) und nach dem Entleeren der Probenabschnitte oder Fluidportionen der fluidischen Probe eine zweite Trennung (in Teilfraktionen) durchgeführt werden. Bei einer solchen zweidimensionalen Probentrennung kann jede Fraktion bzw. Teilfraktion der fluidischen Probe und somit jeder Peak in einem zugehörigen Messspektrum (insbesondere einem Chromatogramm) durch eine Retentionszeit (oder ein Retentionsvolumen) in der ersten Dimension sowie durch eine Retentionszeit (oder ein Retentionsvolumen) in der zweiten Dimension gekennzeichnet werden.
Das Probentrenngerät kann ein mikrofluidisches Messgerät, ein Flüssigchromatografiegerät bzw. eine HPLC- bzw. UHPLC-Anlage sein. Allerdings sind andere Anwendungen möglich.
Das Probentrenngerät kann in jeder Trennstufe eine Pumpe zum Bewegen der jeweiligen 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 befördern.
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 Fluidprobe kann aber auch verworfen werden.
Vorzugsweise kann das Probentrenngerät in einer oder jeder der Trennstufen einen Detektor zur Detektion der getrennten Komponenten aufweisen. Ein solcher Detektor kann ein Signal erzeugen, welches beobachtet und/oder aufgezeichnet werden kann, und welches für die Anwesenheit und Menge der Probenkomponenten in dem durch das System fließenden Fluid indikativ ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Andere Ziele und viele der begleitenden Vorteile von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden leicht wahrnehmbar werden und besser verständlich werden unter Bezugnahme auf die folgende detailliertere Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen. Merkmale, die im Wesentlichen oder funktionell gleich oder ähnlich sind, werden mit denselben Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein zweidimensionales Probentrenngerät mit einer Zwischenspeichereinrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt schematisch ein zweidimensionales Probentrenngerät mit einer Zwischenspeichereinrichtung und einer Bypasseinrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 zeigt ein Modulatorventil, eine diesem zugeordnete Probenschleife als Zwischenspeichervolumen sowie ein Parkventil in Fluidkommunikation mit einer Mehrzahl von diesem zugeordneten Zwischenspeichervolumina zum Zwischenspeichern von Fluidportionen zwischen einer ersten Trenndimension und einer zweiten Trenndimension gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 zeigt ein Modulatorventil, ein Parkventil in Fluidkommunikation mit einer Mehrzahl von diesem zugeordneten Zwischenspeichervolumina sowie ein weiteres Parkventil in Fluidkommunikation mit einer weiteren Mehrzahl von diesem zugeordneten Zwischenspeichervolumina zum Zwischenspeichern von Fluidportionen zwischen einer ersten Trenndimension und einer zweiten Trenndimension gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
5 ist eine schematische Darstellung eines zweidimensionalen Probentrenngeräts gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
6 zeigt Diagramme, die eine Betriebsweise eines herkömmlichen Probentrenngeräts illustrieren.
7 zeigt Diagramme, die eine Betriebsweise eines Probentrenngeräts gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung illustrieren.
Die Darstellung in der Zeichnung ist schematisch.
Bevor die Figuren eingehend beschrieben werden, werden einige allgemeinere Überlegungen der vorliegenden Erfinder zu exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung dargestellt.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist eine kontrollierte, zeitabhängige Modulation von Fluid über mehrere Trenndimensionen hinweg ermöglicht.
Wenn in mehrdimensionaler Flüssigchromatographie Fluidportionen moduliert werden („sampling“), sind herkömmlich Beschränkungen hinsichtlich der Leistungsfähigkeit aufgrund der Tatsache zu verzeichnen, dass einige spezielle Aktionen gegenüber der Zykluszeit mit nachfolgenden Trenndimensionen zu langsam sind. Wenn man zum Beispiel an die Verwendung von Temperaturmodulation denkt, um nach einer Elution Banden der Trenneinrichtung der ersten Trenndimension in der Trenneinrichtung der zweiten Trenndimension zu fokussieren, ist der Prozess der Temperaturmodulation zu langsam, um zweidimensionale Flüssigchromatographie in einer praktisch nützlichen Geschwindigkeit durchführen zu können. Dies gilt insbesondere für einen „Comprehensive“-Modus der zweidimensionalen Trennung. Entsprechendes gilt in Fällen, in denen eine chemische oder biologische Reaktion oder eine der Derivatisierungsreaktion berücksichtigt werden soll.
Bei herkömmlicher zweidimensionaler Flüssigchromatographie (2D-LC), insbesondere in einem „Comprehensive“-Modus, es ist eine bekannte Konfiguration, einen (in der Zeit) festen Link zwischen dem Zerlegen eines Fluidstroms des Eluats der ersten Trenneinrichtung in Scheiben oder Fluidportionen und dem Analysezyklus in der zweiten Trenneinrichtung einzustellen. Dies ist dadurch bedingt, dass in der Vergangenheit vorwiegend Schnittstellen mit zwei Loops eingesetzt worden sind.
Mit dem Aufkommen des selektiven „Comprehensive“-Modus und/oder des mehrfachen „Heart Cutting“-Modus ist der feste (direkte) Link zwischen „Zerlegen in Scheiben“ und „Analyse“ durchbrochen. Eine Art von Unabhängigkeit kann durch die Verwendung von zwei individuellen Sätzen von Zwischenspeichervolumina an unterschiedlichen Paaren von Ports eine Fluidventils erhalten werden. Die Steuerung eines solchen Systems ist allerdings auf Geschwindigkeit optimiert, sodass das „Zerlegen in Scheiben“ so durchgeführt wird, dass dies ein optimales Abtasten ermöglicht, wohingegen die Analyse so frühzeitig bzw. schnell wie möglich durchgeführt wird.
Exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung können sich dagegen auf ein Szenario beziehen, in dem die Zeitdauer zwischen dem Zerlegen (d.h. Sammeln des Eluats der ersten Trenneinrichtung) und der endgültigen Analyse (d.h. der Injektion in die zweite Trenneinrichtung zum nachfolgenden Weitertrennen) auf flexible Weise verändert werden kann (zum Beispiel durch Softwareeinstellungen), was von einem Benutzer entschieden werden kann und/oder durch intrinsische Probeneigenschaften einer zwischengespeicherten Fluidportion der fluidischen Probe definiert sein kann. In einigen Fällen kann es hilfreich sein, eine minimale, immer gleiche, Aufenthaltsdauer einzustellen, um eine identische Historie für alle Fraktionen auf dem Weg zu der zweiten Trenneinrichtung sicherzustellen. Auch kann es für eine Berücksichtigung einer Sequenz von Schritten, die für eine Derivatisierung oder eine (bio-)chemische Reaktion notwendig sind, hilfreich sein, für eine definierte minimale Zeit zu warten, um ein Temperaturprofil für die Fraktionen abzufahren, wenn die Fraktionen in Zwischenspeichervolumina (zum Beispiel Loops) zwischengespeichert bzw. geparkt werden. Es kann auch möglich sein, in einem Zwischenspeichervolumen eine oder mehrere Substanzen zu implementieren bzw. einer dort zwischengespeicherten Fluidportion der fluidischen Probe zuzuführen, wie zum Beispiel ein Enzym, das in einem Zwischenspeichervolumen lokalisiert ist, und das eine Reaktion mit einem Substrat von Interesse durchführen kann. Eine derartige Architektur kann durch einen Parameter „Wartezeit in einem Zwischenspeichervolumen“ softwaretechnisch implementiert werden.
Ähnlich wie Autos in einem Parkhaus zwischenzeitlich geparkt werden können, können gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung in der ersten Trenndimension getrennte Fluidportionen in einem oder mehreren Zwischenspeichervolumina zwischengespeichert werden, zum Beispiel wenn eine Trennung in einer zweiten Trenndimension nicht so schnell ablaufen kann wie in der ersten Trenndimension. Gemäß einem exemplarischen Ausgangsbeispiel der Erfindung kann ein intelligentes Zuweisen individueller, probenfraktionsbezogener Wartezeiten bzw. Weiterleiten der zwischengespeicherten Fluidportionen dahingehend erfolgen, dass jeder Fluidportion ein Zeitstempel im Sinne einer für diese Fluidportion individuell ermittelten oder festgelegten Wartezeit dieser Fluidportion zwischen dem Einführen in ein Zwischenspeichervolumen und einem Weiterleiten dieser Fluidportion in die zweite Trenndimension zugeordnet wird. In obiger Analogie mit den Autos in dem Parkhaus kann anschaulich jedem Auto ein Parkticket mit einer zugeordneten Ablaufzeit der Gültigkeit bis zum Ausfahren aus dem Parkhaus zugeordnet werden. In entsprechender Weise kann jeder der Fluidportionen eine für die Verarbeitung dieser individuellen Fluidportion spezifische Wartezeit in dem Zwischenspeichervolumen zugeordnet werden. Dies kann anhand eines probenbezogenen bzw. fluidportionsbezogenen – und nicht (oder jedenfalls nicht nur allein) probentrenngerätbezogenen – Kriteriums erfolgen. Zum Beispiel kann eine erwartete Gleichbehandlung aller Fluidportionen durch die Vergabe von individuellen Verweilzeiten eingestellt oder erreicht werden. Zum Beispiel kann für eine spezielle Fluidportion (die einer speziellen Probenfraktion entspricht, zum Beispiel einer bestimmten Gensequenz oder einem bestimmten Protein) die Wartezeit basierend auf mindestens einem physikalischen, chemischen oder biologischen Parameter der Probenfraktion dieser Fluidportion eingestellt werden. Zum Beispiel kann ein Weiterleiten der jeweiligen zwischengespeicherten Fluidportion erst dann erfolgen, wenn eine chemische Reaktion in dem Zwischenspeichervolumen für diese spezielle Fluidportion abgelaufen bzw. abgeschlossen ist. Hierbei kann der Zeitstempel einer Fluidportion ein zu Beginn des Zwischenspeicherns festgelegter Weiterleitungszeitpunkt sein, muss dies aber nicht zwingend sein. Zum Beispiel kann die Verweilzeit der Fluidportion auch dadurch abstrakt, aber in der Zukunft eindeutig bestimmbar, angegeben werden, indem der Zeitpunkt des Weiterleitens durch die in der Zukunft liegende erstmalige Erfüllung einer bestimmten Bedingung definiert wird (zum Beispiel Abschluss eines vorgegebenen Energieeintrags, Erreichen einer bestimmten Temperatur, etc.).
Insbesondere ist es möglich, eine individuelle fluidportionsbezogene Wartezeit einer Fluidportion in einem Zwischenspeichervolumen erst während der Wartezeit festzulegen, insbesondere auf Basis eines (zum Beispiel sensorisch) überwachten Prozesses der Fluidportion während der Wartezeit.
1 zeigt eine als Probentrenngerät 100 ausgebildete Anordnung zum Verarbeiten einer fluidischen (zum Beispiel flüssigen) Probe gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Das Probentrenngerät 100 enthält eine erste Trenndimension 112 zum Vortrennen der fluidischen Probe und eine damit wirkgekoppelte oder nachgeschaltete zweite Trenndimension 114 zum Weitertrennen der mittels der ersten Trenndimension 112 bereitgestellten aufeinanderfolgenden fluidischen Probenabschnitte oder Fluidportionen 104. Die Fluidportionen 104 werden durch die erste Trenndimension 112 mittels Trennens der fluidischen Probe generiert. Das Probentrenngerät 100 ist somit als zweidimensionales (2D) High-Performance-Liquid-Chromatography (HPLC) System ausgebildet.
Die erste Trenndimension 112 dient dem Trennen der fluidischen Probe in Fraktionen 102 (entsprechend zugeordneten Peakzonen in einem Chromatogramm), von denen in der gezeigten Darstellung jeweils eine in einer zugehörigen der mehreren aufeinanderfolgenden Fluidportionen 104 befindlich ist. Allerdings müssen die Grenzen der Fluidportionen 104 nicht zwingend mit den Grenzen der Fraktionen 102 übereinstimmen, es kann durchaus vorkommen, dass eine Fraktion 102 an einer Grenze zwischen zwei Fluidportionen 104 zweigeteilt wird und somit in entsprechenden Teilen in zwei oder mehr Fluidportionen 104 vorliegt. In einem ersten Detail 150 in 1 ist gezeigt, wie einzelne serielle Fluidportionen 104 (die zur Vereinfachung der Unterscheidung auch als 104a, 104b, 104c, 104d bezeichnet sind) im Inneren eines Fluidpfades 154 entlang einer Fließrichtung 152 in der ersten Trenndimension 112 fließen. Die Trennung der fluidischen Probe in die Fraktionen 102 erfolgt also in der ersten Trenndimension 112.
Das Probentrenngerät 100 dient ferner dem Trennen von jeder der Fraktionen 102 (bzw. von jedem der Fluidportionen 104) in mehrere einzelne Teilfraktionen oder Sub-Portionen 106. Dies erfolgt in der zweiten Trenndimension 114 und ist in einem zweiten Detail 160 in 1 gezeigt, welches die einzelnen seriellen Sub-Portionen 106 im Inneren eines Fluidpfades 164 entlang einer Fließrichtung 162 in der zweiten Trennstufe veranschaulicht. Die Trennung der Fraktionen 102 in die Sub-Portionen 106 erfolgt somit durch die zweite Trenndimension 114.
Die erste Trennstufe hat eine erste Probemengenverarbeitungskapazität, das heißt eine intrinsische Charakteristik hinsichtlich einer in einem Trennzyklus bzw. in einem Trennzeitintervall verarbeitbaren Probe. Die zweite Trennstufe hat eine zweite Probemengenverarbeitungskapazität, das heißt eine intrinsische Charakteristik hinsichtlich einer in einem Trennzyklus bzw. in einem Trennzeitintervall verarbeitbare Probe. Die erste Trenndimension 112 liefert einen Fluidfluss, der die Fraktionen 102 neben bzw. zwischen probefreien Lösungsmittelbereichen enthält. Die zweite Trenndimension 114 hat mit den Vorgaben der ersten Trenndimension 112 zurechtzukommen, ohne dass dadurch der Trennprozess gestört wird.
Eine fluidische Schaltanordnung ist gemäß 1 durch ein Blockierventil 108 als Fluidventil und durch ein Modulatorventil 110 als anderes Fluidventil gebildet. Mittels entsprechenden Steuerns des Blockierventils 108 bzw. des Modulatorventils 110 ist es möglich, entweder die erste Trenndimension 112, mit der zweiten Trenndimension 114 zu koppeln (das heißt einen Fluidfluss und somit ein Überführen von Fluidportionen 104 von der ersten Trennstufe in die zweite Trennstufe hinein zu ermöglichen) oder alternativ die erste Trennstufe von der zweiten Trennstufe fluidisch zu entkoppeln (das heißt einen Fluidfluss und somit ein Überführen von Fluidportionen 104 von der ersten Trennstufe in die zweite Trennstufe zu verunmöglichen). Eine entsprechende Steuerung erfolgt durch eine Steuereinrichtung 116, die das Zusammenwirken der einzelnen Komponenten der Anordnung 100 gemäß 1, insbesondere auch des Blockierventils 108 und des Modulatorventils 110, steuert. Es ist möglich, dass die Funktionen der beiden Ventile 108, 110 in einem gemeinsamen Ventil kombiniert werden.
Die erste Trenndimension 112 enthält eine erste Flüssigkeitspumpe 118, die eine mobile Phase in Form einer zeitlich veränderlichen Lösungsmittelzusammensetzung zu einem Injektor 122 pumpt. An dem Injektor 122 wird die zu trennende fluidische Probe in die mobile Phase eingeführt. Nachfolgend wird die Mischung aus mobiler Phase und fluidischer Probe durch eine erste chromatographische Trennsäule in Form einer Probentrenneinrichtung 120 durchgeleitet, wo die fluidische Probe in die einzelnen Fraktionen 102 getrennt wird. Die erste Flüssigkeitspumpe 118 und der Injektor 122 werden durch die zentrale Steuereinrichtung 116 gesteuert. Ein erster Detektor 124 erlaubt die Detektion der einzelnen Fraktionen 102.
Die zweite Trenndimension 114 enthält eine zweite Flüssigkeitspumpe oder Fluidfördereinrichtung 126, welche eine weitere mobile Phase (d.h. eine andere, zeitlich konstante oder variable Lösungsmittelzusammensetzung) pumpt und die von der ersten Trenndimension 112 kommenden Flüssigkeitsabschnitte 104 zu einer zweiten Trennsäule bzw. Probentrenneinrichtung 128 transportiert. An der zweiten Chromatographie-Trennsäule bzw. Probentrenneinrichtung 128 der zweiten Trenndimension 114 wird in dem gezeigten Beispiel eine jeweilige Fraktion 102 (zum Beispiel) einer jeweiligen Fluidportion 104 in die jeweiligen Sub-Portionen 106 chromatographisch aufgetrennt. Die Sub-Portionen 106 können in einem zweiten Detektor 130 (z.B. einem UV-, Fluoreszenz-, oder in einem anderen Detektor) nachgewiesen werden. Das Probentrenngerät 100 weist ferner einen optionalen Probenfraktionierer 184 stromabwärts des zweiten Detektors 130 zum Fraktionieren der getrennten fluidischen Probe auf. 1 zeigt darüber hinaus, dass die zentrale Steuereinrichtung 116 auch die zweite Flüssigkeitspumpe oder Fluidfördereinrichtung 126 steuert.
Gemäß dem beschriebenen exemplarischen Ausführungsbeispiel erfolgt die Steuerung der zweidimensionalen Flüssigkeitschromatographietrennung durch die Steuereinrichtung 116 folgendermaßen:
Zunächst wird in der ersten Trenndimension 112 eine chromatographische Trennung der fluidischen Probe in die Fraktionen 102 durchgeführt bzw. zumindest begonnen. Indem die fluidische Schaltanordnung 108, 110 geöffnet ist bzw. geöffnet wird, kann eine in Flussrichtung vorderseitige Fluidportion 104a, der in dem gezeigten Beispiel genau eine Fraktion 102 enthält, von der ersten Trennstufe in die zweite Trennstufe übergeführt werden. Danach kann die nachfolgende Fluidportionen 104b in die zweite Trennstufe überführt werden, usw. Dieses Prozedere kann beliebig oft wiederholt werden, so dass nach und nach die vorgetrennten Fluidportionen 104 in die zweite Trennstufe eingeführt werden. Anschaulich können durch die beschriebene Steuerlogik Fluidportionen 104 (und folglich zugehörige Peaks in einem Chromatogramm) an einer Schnittstelle zwischen der ersten Trenndimension 112 und der zweiten Trenndimension 114, genauer gesagt in bzw. an dem Modulatorventil 110, geparkt werden, während mindestens eine andere Fluidportionen 104 noch in der zweiten Trenndimension 114 getrennt wird. In der zweiten Trennstufe kann ebenfalls ein Gradientenmodus angewendet werden, der von dem Gradientenmodus der ersten Trennstufe aber unabhängig gesteuert werden kann.
Eine Zwischenspeichereinrichtung 190 an einer fluidischen Schnittstelle zwischen der ersten Trenndimension 112 und der zweiten Trenndimension weist zum zwischenzeitlichen Speichern der Fluidportionen 104 vor deren Weiterverarbeitung eine Mehrzahl von Probenaufnahmevolumina oder Zwischenspeichervolumina 180 in Form von Kapillarstücken zwischen jeweiligen Ports 182 des Modulatorventils 110 auf, die entsprechend einer Ansteuerung des Modulatorventils 110 durch die Steuereinrichtung 116 zum aufeinanderfolgenden zwischenzeitlichen Befüllen mit einer jeweiligen der Fluidportionen 104 eingerichtet sind. Jedes der Zwischenspeichervolumina 180 ist also als Fluidleitungsstück zwischen zwei jeweiligen Ports 182 des Modulatorventils 110 ausgebildet.
Gemäß 1 dient die Zwischenspeichereinrichtung 190 zum Zwischenspeichern einer jeweiligen aus der ersten Trenndimension 112 zuführbaren Fluidportion 104a bis 104d und zum Steuern des Weiterleitens der jeweiligen Fluidportion 104a bis 104d aus der Zwischenspeichereinrichtung 190 in die zweite Trenndimension 114. Die Zwischenspeichereinrichtung 190 ist also als fluidische Schnittstelle zwischen der ersten Trenndimension 112 und der zweiten Trenndimension 114 des zweidimensionalen Probentrenngeräts 100 angeordnet und weist hier mehrere Zwischenspeichervolumina 180 zum jeweiligen Zwischenspeichern einer jeweiligen Fluidportion 104a bis 104d auf, die dem jeweiligen Zwischenspeichervolumen 180 aus der ersten Trenndimension 112 zuführbar ist. Die Steuereinrichtung 116 dient zum Steuern einer zeitlichen Abfolge (umfassend eine vorgebbare Reihenfolge und vorgebbare Verweilzeiten) des Weiterleitens einer in dem jeweiligen Zwischenspeichervolumen 180 zwischengespeicherten jeweiligen Fluidportion 104a bis 104d in die zweite Trenndimension 114.
Die Steuereinrichtung 116 ist vorteilhaft eingerichtet, ein Weiterleiten einer in dem jeweiligen Zwischenspeichervolumen 180 zwischengespeicherten Fluidportion 104a bis 104d in die zweite Trenndimension 114 erst auszulösen, wenn eine fluidportionsbezogene bzw. probenbezogene Bedingung oder kumulativ eine Mehrzahl solcher fluidportionsbezogener bzw. probenbezogener Bedingungen gleichzeitig erfüllt ist. Dies bedeutet insbesondere, dass die Verweilzeit einer jeweiligen speziellen Fluidportion (zum Beispiel 104a) ganz alleine durch die Eigenschaften und/oder die Verarbeitungshistorie dieser speziellen Fluidportion (zum Beispiel 104a) bestimmt sein kann, unabhängig von Rahmenbedingungen des Probentrenngeräts 100 und/oder den jeweils anderen Fluidportionen (zum Beispiel 104b bis 104d). Alternativ kann oder können für die Bestimmung der Verweilzeit einer jeweiligen speziellen Fluidportion (zum Beispiel 104a) zusätzlich auch Rahmenbedingungen des Probentrenngeräts 100 und/oder der jeweils anderen Fluidportionen (zum Beispiel 104b bis 104d) berücksichtigt werden. Beispiele solcher fluidportionsbezogener Bedingungen, die von der Steuereinrichtung 116 einzeln oder in Kombination berücksichtigt werden können, sind:

– ein Ablauf einer individuell für eine jeweilige Fluidportion 104a bis 104d bestimmten Verweilzeit der jeweiligen Fluidportion 104a bis 104d in dem Zwischenspeichervolumen 180, die zum Beispiel abhängig von den physikalischen, chemischen und/oder biologischen Eigenschaften der in der jeweiligen Fluidportion 104a bis 104d enthaltenen Fraktion der fluidischen Probe bestimmt werden kann
– eine Vollendung eines vorbestimmten Wärmeeintrags (zum Beispiel eine bestimmte Aktivierungsenergie zum Auslösen einer chemischen Reaktion) in die Fluidportion 104a bis 104d während des Aufenthalts in dem Zwischenspeichervolumen 180
– eine Vollendung eines vorbestimmten Prozesses unter Beteiligung der in dem Zwischenspeichervolumen 180 zwischengespeicherten Fluidportion 104a bis 104d (zum Beispiel in einem Szenario, in dem ein Zwischenspeichervolumen 180 ein oder mehrere Reagenzien aufweist, sodass die dort gerade zwischengespeicherte Fluidportion 104a bis 104d in dem dann als Bioreaktor ausgebildeten Zwischenspeichervolumen 180 während der Aufenthaltsdauer in dem Zwischenspeichervolumen 180 einen biochemischen Prozess durchläuft, dessen Vollendung vor Weiterleitung der zwischengespeicherten Fluidportion 104a bis 104d abgewartet wird)
– ein Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur der in dem Zwischenspeichervolumen 180 zwischengespeicherten Fluidportion 104a bis 104d (zum Beispiel in einem Szenario, in dem das jeweilige Zwischenspeichervolumen 180 mit einer Temperiereinrichtung zum Temperieren einer zwischengespeicherten Fluidportion 104a bis 104d ausgerüstet ist; dann kann das Zwischenspeichern zum Beispiel so lange aufrechterhalten werden, bis die Temperiereinrichtung die zwischengespeicherte Fluidportion 104a bis 104d auf eine bestimmte Mindesttemperatur gebracht hat; bei Erreichen einer bestimmten Mindesttemperatur kann die zwischengespeicherte Fluidportion 104a bis 104d entsprechend umgewandelt werden, zum Beispiel kann dann eine PCR-Reaktion beginnen oder eine Denaturierung einsetzen)
– eine auf einen Wartezustand (zum Beispiel Druck und/oder Temperatur und/oder chemisches Milieu in einem jeweiligen Zwischenspeichervolumen 180) der Fluidportion 104a bis 104d in dem Zwischenspeichervolumen 180 bezogene fluidportionsbezogene Bedingung
– eine fluidportionsbezogene Bedingung mit einem Bezug auf eine vorangehende Trennung in der ersten Trenndimension 112 und/oder mit einem Bezug zu einer nachfolgenden Trennung in der zweiten Trenndimension 114 (zum Beispiel welche Fraktion 102 liegt vor bzw. welche bzw. wie viele Sub-Fraktionen 106 sind in einer bestimmten Fraktion 102 enthalten)

Mit Vorteil kann die Steuereinrichtung 116 optional eingerichtet sein, das Weiterleiten der in einem jeweiligen Zwischenspeichervolumen 180 zwischengespeicherten Fluidportion 104a bis 104d in die zweite Trenndimension 114 zusätzlich, d.h. ergänzend zu der oben beschriebenen mindestens einen fluidportionsbezogenen Bedingung, basierend auf mindestens einer probentrenngerätbezogenen (d.h. bezogen auf Aufbau und/oder Betrieb des Probentrenngeräts 100) Bedingung zu steuern. In diesem Zusammenhang kann unter einer probentrenngerätbezogenen Bedingung eine Rahmenbedingung zum störungsfreien und/oder artefaktarmen Betrieb des Probentrenngeräts 100 verstanden werden. Wenn zum Beispiel die Erfüllung mindestens einer fluidportionsbezogenen Bedingung zu einem Betriebsmodus des Probentrenngeräts 100 führen würde, in dem Letzteres nicht störungsfrei arbeiten kann oder keine ausreichende Trenngenauigkeit sicherstellen kann, weil eine probentrenngerätbezogene Bedingung verletzt würde, kann die Steuereinrichtung 116 den Betrieb entsprechend anpassen oder korrigieren. Diese Korrektur kann dahingehend erfolgen, dass der Betrieb des Probentrenngeräts 100 so angepasst wird, dass die mindestens eine fluidportionsbezogene Bedingung in alternativer Weise oder zumindest annähernd erfüllt wird, um simultan eine Verletzung der probentrenngerätbezogenen Bedingung zu vermeiden. Insbesondere kann in einem solchen Szenario das Weiterleiten der in einem jeweiligen Zwischenspeichervolumen 180 zwischengespeicherten Fluidportion 104a bis 104d in die zweite Trenndimension 114 erst dann ausgelöst werden, wenn sowohl die probenbezogene Bedingung als auch die probentrenngerätbezogene Bedingung erfüllt ist. Die probentrenngerätbezogene Bedingung kann das Kriterium aufweisen, ob die zweite Trenndimension 114 zum Zeitpunkt der Erfüllung der jeweiligen probenbezogenen Bedingung bereits Fluidverarbeitungskapazität frei hat, um die weiterzuleitende zwischengespeicherte Fluidportion 104a bis 104d in der zweiten Trenndimension 114 zu verarbeiten. Ist dies zu einem gewünschten Weiterleitungszeitpunkt noch nicht der Fall, kann die Zwischenspeicherung der jeweiligen Fluidportion 104a bis 104d so lange verzögert werden, bis die zweite Trenndimension 114 wieder aufnahmebereit ist. Eine chemische Reaktion in der Zwischenspeichereinrichtung 180 kann dann zum Beispiel künstlich verzögert werden, zum Beispiel indem die Temperatur in der Zwischenspeichereinrichtung 180 zum langsameren Ablaufen der chemischen Reaktion reduziert wird.
2 zeigt ein zweidimensionales Probentrenngerät 100 mit einer Zwischenspeichereinrichtung 190 und einer Bypasseinrichtung 200 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Gemäß 2 ist eine Fluidportion 104 gegenwärtig in einem Zwischenspeichervolumen 180 zwischengespeichert. Anderes Fluid, siehe Bezugszeichen 220, fließt gegenwärtig von der ersten Trenndimension 112 durch ein anderes Zwischenspeichervolumen 180 in die zweite Trenndimension 114. Zusätzlich ist gemäß 2 eine schematisch dargestellte Bypasseinrichtung 200 vorgesehen, die zum Bypassen des (bzw. Vorbeifließen am) jeweiligen Zwischenspeichervolumens 180 durch eine jeweilige Fluidportion 104 und folglich zum direkten Durchleiten der jeweiligen Fluidportion 104 von der ersten Trenndimension 112 in die zweite Trenndimension 114 ausgebildet ist. Die Bypasseinrichtung 200 kann zum Aktivieren des Bypassens ausgebildet sein, wenn eine vorgegebene Bypassbedingung (zum Beispiel ein entsprechendes Steuersignal eines Benutzers) erfüllt ist. Zum Beispiel kann ein Bypassen durchgeführt werden, wenn eine hochinstabile Fraktion 102 schnellstmöglich in der zweiten Trenndimension 114 verarbeitet werden soll.
3 zeigt ein Modulatorventil 110, eine Probenschleife als Zwischenspeichervolumen 180 sowie ein Parkventil 202 in Fluidkommunikation mit dem Modulatorventil 110 und einer Mehrzahl von weiteren Zwischenspeichervolumina 180 zum Zwischenspeichern von Fluidportionen 104 zwischen einer ersten Trenndimension 112 und einer zweiten Trenndimension 114 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. 3 zeigt ein 12-Port Säulenauswahlventil als Parkventil 202, dem eine Mehrzahl von Sampling- bzw. Parkschleifen als weitere Zwischenspeichervolumina 180 zugeordnet ist. In 3 ist ferner gezeigt, dass ein Port des Modulatorventils 110 mit einem Wasteanschluss 300 fluidisch gekoppelt ist.
Betreffend die erste Trenndimension 112 sind Anschlüsse zu der Probentrenneinrichtung 120 sowie zu dem Wasteanschluss 300 gezeigt. Entsprechend der gezeigten Ventilstellung des Modulatorventils 110 wird gegenwärtig vorgetrennte fluidischen Probe (d.h. eine Fluidportion 104) von der Probentrenneinrichtung 120 durch das Modulatorventil 110 in das Zwischenspeichervolumen 180 gefördert.
Gleichzeitig fördert die Fluidfördereinrichtung 126 mobile Phase durch das Modulatorventil 110 und pumpt in den gezeigten Ventilstellungen dadurch eine gegenwärtig in einem der Zwischenspeichervolumina 180 des Parkventils 202 befindliche Fluidportionen 104 durch das Modulatorventil 110 zu der Probentrenneinrichtung 128.
Durch ein entsprechendes Schalten der Fluidventile 110, 202 können somit Fluidportionen 104 in jeweilige Zwischenspeichervolumina 180 eingefüllt werden oder zum Weiterverarbeiten in dem analytischen Trennpfad der zweiten Trennstufe aus den Zwischenspeichervolumina 180 entleert werden.
4 zeigt ein Modulatorventil 110, ein Parkventil 200 in Fluidkommunikation mit einer Mehrzahl von Zwischenspeichervolumina 180 sowie ein weiteres Parkventil 202 in Fluidkommunikation mit einer weiteren Mehrzahl von Zwischenspeichervolumina 180 zum Zwischenspeichern von Fluidportionen 104 zwischen einer Probenquelle als erste Trenndimension 112 und einer fluidischen Weiterverarbeitungseinrichtung als zweite Trenndimension 114 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. 4 zeigt eine Tandemkonfiguration mit zwei Parkhäusern. Die von der Probentrenneinrichtung 120 eluierten Fraktionen der ersten Dimension können in der hier gezeigten Stellung des Modulatorventils 110 nacheinander in den einzelnen Zwischenspeichervolumina 180 des Parkventils 200 aufgenommen werden, während die analytische Pumpe oder Fluidfördereinrichtung 126 der zweiten Dimension Fluidportionen 104 aus den weiteren Zwischenspeichervolumina 180 ausliest bzw. entleert, die in dem anderen Parkventil 202 (bzw. dem Parkhaus) geparkt sind.
Wenn zum Beispiel eine Anordnung von zwei Parkventilen 200, 202 vorgesehen ist (siehe zum Beispiel 4), kann ein Schalten eines die Kopplung zwischen der ersten Trenndimension 112 und der zweiten Trenndimension 114 bewerkstelligenden Modulatorventils 110 nach dem Auslesen bzw. Ausparken der Probenabschnitte 104 aus den Probenaufnahmevolumina 180 von einem der beiden zugehörigen Parkventile 200, 202 erfolgen. Ein gegenwärtiges Probenaufnahmevolumen 180, das einem der Parkventile 200, 202 zugehörig ist, kann mit einem Flusspfad verbunden werden, welcher einem analytischen Trennpfad der zweiten Dimension entspricht.
5 ist eine nochmalige schematische Darstellung eines zweidimensionalen Probentrenngeräts 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung und zeigt, wie die Zwischenspeichervolumina 180 des Modulationsventils 110 von der Steuereinrichtung 116 geschaltet werden können. Jedem Deck 500, 502 ist eine Mehrzahl von Zwischenspeichervolumina 180 zugeordnet.
6 zeigt Diagramme 600, 650, die eine Betriebsweise eines herkömmlichen Probentrenngeräts illustrieren.
Ein erstes Diagramm 600 hat eine Abszisse 602, entlang derer die Trennzeit in der ersten Trenndimension 112 aufgetragen ist. Entlang einer Ordinate 604 ist eine Detektionsintensität gezeigt. Ein zweites Diagramm 650 hat eine Abszisse 652, entlang derer die Trennzeit in der zweiten Trenndimension 114 aufgetragen ist. Entlang einer Ordinate 654 ist eine Detektionsintensität gezeigt. Es wird von zwei Zwischenspeichervolumina 180 in jeden Deck 500, 502 eines Modulationsventils 110 ausgegangen.
Es werden Proben bzw. Probenabschnitte oder Fluidportionen analysiert, die als #1, #2, #3 und #4 bezeichnet sind. 6 zeigt eine Steuerlogik, bei der Fraktionen einer fluidischen Probe so schnell wie möglich analysiert werden, nachdem diese aufgenommen worden sind.
Sobald eine erste „Scheibe“ einer fluidischen Probe genommen ist, gibt es eine gewisse Wahrscheinlichkeit, dass die zweite Trenndimension bereits verfügbar zum Beginnen eines Analysezyklus ist. Üblicherweise ist die Geschwindigkeit der zweiten Trenndimension der limitierende Faktor und bestimmt, wie das System optimiert wird.
Schon die zweite Scheibe kann in eine Situation kommen, in der die zweite Trenndimension noch mit der Verarbeitung einer vorangehenden Scheibe befasst ist. In diesem Fall können ein Zeitpunkt, zu dem eine Fraktion gesammelt ist, und ein anderer Zeitpunkt, ab dem die Fraktion analysiert wird, voneinander abweichen. Eine solche Situation ist von einem Benutzer nicht steuerbar.
7 zeigt Diagramme 700, 750, die eine Betriebsweise eines Probentrenngeräts 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung illustrieren.
Ein erstes Diagramm 700 hat eine Abszisse 702, entlang derer die Trennzeit in der ersten Trenndimension 112 aufgetragen ist. Entlang einer Ordinate 704 ist eine Detektionsintensität gezeigt. Ein zweites Diagramm 750 hat eine Abszisse 752, entlang derer die Trennzeit in der zweiten Trenndimension 114 aufgetragen ist. Entlang einer Ordinate 754 ist eine Detektionsintensität gezeigt. Es wird wiederum von zwei Zwischenspeichervolumina 180 in jeden Deck 500, 502 eines Modulationsventils 110 ausgegangen.
In 7 sind fluidportionsbezogene Wartezeiten 780 gezeigt, die für die unterschiedlichen Proben bzw. Probenabschnitte oder Fluidportionen 104a bis 104d bzw. #1, #2, #3 und #4 individuell unterschiedlich sind. Die Implementierung gemäß 7 entspricht also einer programmierten Wartezeit in einem Zwischenspeichervolumen 180.
Es sollte angemerkt werden, dass der Begriff „aufweisen“ nicht andere Elemente ausschließt und dass das „ein“ nicht eine Mehrzahl ausschließt. Auch können Elemente, die in Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschrieben sind, kombiniert werden. Es sollte auch angemerkt werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Schutzbereich der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0309596 B1 [0002]
DE 102014110865 A1 [0005, 0006]

Claims

Zwischenspeichereinrichtung (190) zum Anordnen zwischen einer ersten Trenndimension (112) und einer zweiten Trenndimension (114) eines mehrdimensionalen Probentrenngeräts (100), wobei die Zwischenspeichereinrichtung (190) aufweist: mindestens ein Zwischenspeichervolumen (180) zum Zwischenspeichern einer Fluidportion (104a bis 104d), die dem mindestens einen Zwischenspeichervolumen (180) aus der ersten Trenndimension (112) zuführbar ist; eine Steuereinrichtung (116) zum Steuern eines Weiterleitens einer in dem mindestens einen Zwischenspeichervolumen (180) zwischengespeicherten Fluidportion (104a bis 104d) in die zweite Trenndimension (114); wobei die Steuereinrichtung (116) eingerichtet ist, ein Weiterleiten einer in dem mindestens einen Zwischenspeichervolumen (180) zwischengespeicherten Fluidportion (104a bis 104d) in die zweite Trenndimension erst auszulösen, wenn mindestens eine fluidportionsbezogene Bedingung erfüllt ist.
Zwischenspeichereinrichtung (190) gemäß Anspruch 1, wobei eine der mindestens einen fluidportionsbezogenen Bedingung ein Ablauf einer individuell für eine jeweilige Fluidportion (104a bis 104d) bestimmten Verweilzeit der Fluidportion (104a bis 104d) in dem Zwischenspeichervolumen (180) ist.
Zwischenspeichereinrichtung (190) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei eine der mindestens einen fluidportionsbezogenen Bedingung eine Vollendung eines vorbestimmten Wärmeeintrags in die Fluidportion (104a bis 104d) während des Aufenthalts in dem Zwischenspeichervolumen (180) ist.
Zwischenspeichereinrichtung (190) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine der mindestens einen fluidportionsbezogenen Bedingung eine Vollendung eines vorbestimmten Prozesses, insbesondere eines chemischen oder eines biochemischen Prozesses, der in dem Zwischenspeichervolumen (180) zwischengespeicherten Fluidportion (104a bis 104d) ist.
Zwischenspeichereinrichtung (190) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine der mindestens einen fluidportionsbezogenen Bedingung ein Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur der in dem Zwischenspeichervolumen (180) zwischengespeicherten Fluidportion (104a bis 104d) ist.
Zwischenspeichereinrichtung (190) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine der mindestens einen fluidportionsbezogenen Bedingung auf einen Wartezustand der Fluidportion (104a bis 104d) in dem Zwischenspeichervolumen (180) bezogen ist.
Zwischenspeichereinrichtung (190) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine der mindestens einen fluidportionsbezogenen Bedingung einen Bezug auf eine vorangehende Trennung in der ersten Trenndimension (112) hat.
Zwischenspeichereinrichtung (190) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine der mindestens einen fluidportionsbezogenen Bedingung einen Bezug zu einer nachfolgenden Trennung in der zweiten Trenndimension (114) hat.
Zwischenspeichereinrichtung (190) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, aufweisend eine Bypasseinrichtung (200), die zum Bypassen des mindestens einen Zwischenspeichervolumens (180) durch eine jeweilige Fluidportion (104a bis 104d) und folglich zum direkten Durchleiten der jeweiligen Fluidportion (104a bis 104d) von der ersten Trenndimension (112) in die zweite Trenndimension (114) ohne Verweilen in dem mindestens einen Zwischenspeichervolumen (180) ausgebildet ist.
Zwischenspeichereinrichtung (190) gemäß Anspruch 9, wobei die Bypasseinrichtung (200) zum Aktivieren des Bypassens für eine jeweilige Fluidportion (104a bis 104d) ausgebildet ist, wenn eine vorgegebene Bypassbedingung, insbesondere eine vorgegebene fluidportionsbezogene Bypassbedingung, erfüllt ist.
Zwischenspeichereinrichtung (190) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine der mindestens einen fluidportionsbezogenen Bedingung ein Erreichen eines festen Zeitpunkts ist, der sich nicht auf eine Zykluszeit der zweiten Trenndimension (114) bezieht.
Zwischenspeichereinrichtung (190) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, aufweisend ein schaltbares Fluidventil (110) mit mehreren fluidischen Anschlüssen (182), wobei jedes des mindestens einen Zwischenspeichervolumens (180) zwischen jeweils zwei der fluidischen Anschlüsse (182) angeordnet ist.
Zwischenspeichereinrichtung (190) gemäß Anspruch 12, wobei zwischen zwei der fluidischen Anschlüsse (182) eine Mehrzahl von Zwischenspeichervolumina (180) angeordnet ist.
Zwischenspeichereinrichtung (190) gemäß Anspruch 13, wobei zwischen zwei weiteren der fluidischen Anschlüsse (182) mindestens ein weiteres Zwischenspeichervolumen (180), insbesondere eine Mehrzahl weiterer Zwischenspeichervolumina (180), angeordnet ist.
Zwischenspeichereinrichtung (190) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Steuereinrichtung (116) eingerichtet ist, das Weiterleiten der in dem mindestens einen Zwischenspeichervolumen (180) zwischengespeicherten Fluidportion (104a bis 104d) in die zweite Trenndimension (114) zusätzlich basierend auf mindestens einer probentrenngerätbezogenen Bedingung zu steuern.
Zwischenspeichereinrichtung (190) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Steuereinrichtung (116) eingerichtet ist, das Weiterleiten der in dem mindestens einen Zwischenspeichervolumen (180) zwischengespeicherten Fluidportion (104a bis 104d) in die zweite Trenndimension (114) erst dann auszulösen, wenn sowohl die mindestens eine fluidportionsbezogene Bedingung als auch mindestens eine probentrenngerätbezogene Bedingung erfüllt ist.
Zwischenspeichereinrichtung (190) gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei die mindestens eine probentrenngerätbezogene Bedingung das Kriterium aufweist, ob die zweite Trenndimension (114) zum Zeitpunkt der Erfüllung der mindestens einen probenbezogenen Bedingung bereits Fluidverarbeitungskapazität frei hat, um die weiterzuleitende zwischengespeicherte Fluidportion (104a bis 104d) in der zweiten Trenndimension (114) zu verarbeiten.
Probentrenngerät (100) zum Trennen einer fluidischen Probe, wobei das Probentrenngerät (100) aufweist: eine erste Trenndimension (112) zum Trennen der fluidischen Probe in Fluidportionen (104a bis 104d); eine zweite Trenndimension (114) zum Trennen einer jeweiligen Fluidportion (104a bis 104d) der fluidischen Probe in Sub-Portionen (106); eine Zwischenspeichereinrichtung (190) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 zum Zwischenspeichern einer jeweiligen aus der ersten Trenndimension (112) zuführbaren Fluidportion (104a bis 104d) und zum Steuern des Weiterleitens der jeweiligen Fluidportion (104a bis 104d) aus der Zwischenspeichereinrichtung (190) in die zweite Trenndimension (114).
Probentrenngerät (100) gemäß Anspruch 18, ferner aufweisend zumindest eines der folgenden Merkmale: das Probentrenngerät (100) ist als zweidimensionales Probentrenngerät (100) ausgebildet; zumindest eine der ersten Trenndimension (112) und der zweiten Trenndimension (114) weist eine Fluidpumpe (118, 126) zum Pumpen einer mobilen Phase mit darin eingeführter fluidischer Probe und/oder eine Probentrenneinrichtung (120, 128) zum Trennen der in die mobile Phase eingeführten fluidischen Probe auf; zumindest eine Probentrenneinrichtung (120, 128) des Probentrenngeräts (100) ist als chromatographische Trenneinrichtung, insbesondere als Chromatographietrennsäule, ausgebildet; das Probentrenngerät (100) ist zum Analysieren von zumindest einem physikalischen, chemischen und/oder biologischen Parameter von zumindest einer Fraktion der fluidischen Probe konfiguriert; das Probentrenngerät (100) weist zumindest eines aus der Gruppe auf, die besteht aus einem Detektorgerät, einem Gerät zur chemischen, biologischen und/oder pharmazeutischen Analyse, einem Flüssigchromatografiegerät und einem HPLC-Gerät; zumindest eine Fluidpumpe (118, 126) des Probentrenngeräts (100) ist zum Antreiben einer mobilen Phase mit einem hohen Druck konfiguriert; zumindest eine Fluidpumpe (118, 126) des Probentrenngeräts (100) ist zum Antreiben einer mobilen Phase mit einem Druck von mindestens 100 bar, insbesondere von mindestens 500 bar, weiter insbesondere von mindestens 1000 bar, konfiguriert; das Probentrenngerät (100) ist als mikrofluidisches Gerät konfiguriert; das Probentrenngerät (100) ist als nanofluidisches Gerät konfiguriert; das Probentrenngerät (100) weist eine Injektoreinrichtung (122) zum Einleiten der fluidischen Probe in einen fluidischen Pfad zwischen einer Fluidpumpe (118) und einer Probentrenneinrichtung (120) auf; das Probentrenngerät (100) weist einen Detektor (124, 130), insbesondere einen Fluoreszenzdetektor, zum Detektieren der getrennten fluidischen Probe auf; das Probentrenngerät (100) weist einen Probenfraktionierer (184) zum Fraktionieren der getrennten fluidischen Probe auf.
Verfahren zum zeitweisen Zwischenspeichern von aufeinanderfolgenden Fluidportionen (104a bis 104d) aus einer ersten Trenndimension (112) eines Probentrenngeräts (100) vor Weiterleiten der jeweiligen Fluidportion (104a bis 104d) in eine zweite Trenndimension (114) des Probentrenngeräts (100), wobei das Verfahren aufweist: Zwischenspeichern einer jeweiligen Fluidportion (104a bis 104d) aus der ersten Trenndimension (112) in einem Zwischenspeichervolumen (180) zwischen der ersten Trenndimension (112) und der zweiten Trenndimension (114); Weiterleiten einer jeweiligen in dem Zwischenspeichervolumen (180) zwischengespeicherten Fluidportion (104a bis 104d) in die zweite Trenndimension (114) erst dann, wenn mindestens eine fluidportionsbezogene Bedingung erfüllt ist.