DE102017112262A1

DE102017112262A1 - Bypass für Entgaser

Info

Publication number: DE102017112262A1
Application number: DE102017112262.1A
Authority: DE
Inventors: Konstantin Shoykhet
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2017-06-02
Filing date: 2017-06-02
Publication date: 2018-12-06

Abstract

Anordnung (100) für ein Probentrenngerät (10), wobei die Anordnung (100) einen Entgaserpfad (102) zum zumindest teilweisen Entgasen einer durch den Entgaserpfad (102) geleiteten Flüssigkeit und einen Bypasspfad (106) zum Durchleiten der Flüssigkeit aufweist, ohne entgast zu werden oder ohne so stark entgast zu werden wie in dem Entgaserpfad (102), wobei die Anordnung (100) konfiguriert ist, die Flüssigkeit abhängig von zumindest einem Entscheidungskriterium zumindest teilweise durch den Entgaserpfad (102) und/oder zumindest teilweise durch den Bypasspfad (106) zu leiten.

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft Anordnungen, ein Probentrenngerät, ein Verfahren zum Handhaben einer Flüssigkeit und eine Verwendung.
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 oder bis Hunderte Milliliter pro Minute und darüber hinaus in präparativen Anwendungen) und bei einem hohen Druck (typischerweise 20 bis 1000 bar und darüber hinausgehend, derzeit bis zu 2000 bar), bei dem die Kompressibilität der Flüssigkeit spürbar ist, durch eine 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 zum Beispiel aus der EP 0,309,596 B1 derselben Anmelderin, Agilent Technologies, Inc. bekannt.
Ein solches HPLC-System beinhaltet häufig einen Entgaser, der die mobile Phase vor Erreichen der Fluidpumpe zumindest teilweise von Gasbläschen und/oder den darin gelösten Gasen befreit. Insbesondere für analytische Anwendungen soll die flüssige mobile Phase für die HPLC ausreichend arm an gelösten Gasen sein. Gasblasen stören den gleichmäßigen Fluss des Eluenten (da das Ansaugen einer Flüssigkeit mit Gasblasen zum Ansaugen fehlerhafter Flüssigkeitsmengen führen kann) und führen zu Rauschen im Detektor. Entgaser sind zum Beispiel aus dem G1379-90010 - Agilent 1200 Series Micro Vacuum Degasser Reference Manual, EP 0,718,016 B1 , WO 2010/045963 A1 , EP 1,078,671 B1 , US 4,469,495 , US 5,205,844 oder US 5,762,684 bekannt.
Allerdings gibt es Anwendungen einer HPLC, bei der ein möglichst vollständigen Entgasen der mobilen Phase nicht nötig ist.
OFFENBARUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein flexibel betreibbares Entgasungssystem für ein Probentrenngerät bereitzustellen. 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 Anordnung für ein Probentrenngerät geschaffen, wobei die Anordnung einen Entgaserpfad zum zumindest teilweisen Entgasen (insbesondere mittels eines Entgasers in dem Entgaserpfad) einer durch den Entgaserpfad geleiteten Flüssigkeit (insbesondere eine mobile Phase, die in einem Probentrenngerät mit einer zu trennenden fluidischen Probe versetzt wird) und einen Bypasspfad zum Durchleiten der Flüssigkeit aufweist, ohne (insbesondere mittels des Entgasers in dem Entgaserpfad) entgast zu werden (insbesondere ohne jegliche Entgasung im Bypasspfad) oder ohne so stark entgast zu werden wie im Entgaserpfad (zum Beispiel kann im Bypasspfad eine schwächere Entgasung stattfinden als im Entgaserpfad, die aber doch von Null verschieden ist), wobei die Anordnung konfiguriert ist, die Flüssigkeit abhängig von zumindest einem (insbesondere vordefinierten) Entscheidungskriterium zumindest teilweise durch den Entgaserpfad und/oder zumindest teilweise durch den Bypasspfad zu leiten.
Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Probentrenngerät zum Trennen einer fluidischen Probe (insbesondere in unterschiedliche Fraktionen, die sich hinsichtlich mindestens einer Trenneigenschaft unterscheiden können) bereitgestellt, wobei das Probentrenngerät eine Anordnung mit den oben beschriebenen Merkmalen aufweist.
Gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren zum Handhaben einer Flüssigkeit in einem Probentrenngerät bereitgestellt, wobei bei dem Verfahren ein Entgaserpfad zum zumindest teilweisen Entgasen der durch den Entgaserpfad geleiteten Flüssigkeit vorgesehen wird, ein Bypasspfad zum Durchleiten der Flüssigkeit, ohne entgast zu werden oder ohne so stark entgast zu werden wie im Entgaserpfad, vorgesehen wird, und die Flüssigkeit abhängig von zumindest einem Entscheidungskriterium zumindest teilweise durch den Entgaserpfad und/oder zumindest teilweise durch den Bypasspfad durchgeleitet wird.
Gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel wird ein Probentrenngerät mit den oben beschriebenen Merkmalen für eine präparative Anwendung (insbesondere selektiv für eine präparative Anwendung oder eine analytische Anwendung) verwendet.
Gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel wird eine Anordnung für ein Probentrenngerät geschaffen, wobei die Anordnung einen Bypasspfad zum Durchleiten von Flüssigkeit an einem Entgaser vorbei aufweist, wobei die Anordnung konfiguriert ist, die Flüssigkeit abhängig von zumindest einem Entscheidungskriterium zumindest teilweise durch den Bypasspfad und/oder durch einen alternativen Pfad (insbesondere einen Entgaserpfad) durchzuleiten.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Anordnung für ein Probentrenngerät geschaffen, die eine einstellbare bzw. vorgebbare Entgasungsfunktion für eine Flüssigkeit mit hoher Flexibilität ermöglicht. Hierfür wird ein Entgaserpfad bereitgestellt, bei dessen Durchlaufen eine Flüssigkeit mittels eines Entgasers zumindest teilweise entgast wird. Zusätzlich ist bei einer solchen Anordnung aber auch ein von einer Flüssigkeit oder einem Teil davon alternativ durchlaufbarer Bypasspfad vorgesehen, bei dessen Durchlaufen die Flüssigkeit nicht entgast wird, da sie dann nicht in Wirkverbindung mit dem Entgaser gebracht wird. Dabei ist es möglich, dass die Flüssigkeit entweder vollständig durch den Entgaserpfad oder vollständig durch den Bypasspfad oder (insbesondere zu vorgebbaren Teilen) nur teilweise durch den Entgaserpfad und nur teilweise durch den Bypasspfad geleitet wird. Auf diese Weise kann abhängig von einem oder mehreren Entscheidungskriterien für das Durchleiten der Flüssigkeit durch den Entgaserpfad und/oder durch den Bypasspfad die Entgasungsfunktion entweder graduell eingestellt oder aber auch vollständig ein- oder ausgeschaltet werden. So kann zum Beispiel bei einem analytischen Betrieb eines Probentrenngeräts, bei dem die Genauigkeit der Erfassung von Fraktionen einer fluidischen Probe im Vordergrund steht, die Flüssigkeit ganz, zu einem überwiegenden Teil oder zumindest teilweise durch den Entgaserpfad geführt werden, um unerwünschte Genauigkeitsverringerungen durch Gasblasen in einer mobilen Phase zu vermeiden. Wenn dagegen bei einem präparativen Betrieb eines Probentrenngeräts ein hoher fluidischer Durchsatz im Fokus steht, kann die Flüssigkeit ganz, zu einem überwiegenden Teil oder zumindest teilweise durch den Bypasspfad geführt werden, um eine Reduzierung der Flussrate durch eine unvermeidliche fluidische Restriktion in einem Entgaser zu verhindern. Auf diese Weise kann ein flexibel einsetzbares Entgasungssystem geschaffen werden. Ferner kann gegebenenfalls sogar dasselbe Probentrenngerät flexibel in unterschiedlichen Betriebsmodi eingesetzt werden, so dass zum Beispiel das Vorsehen unterschiedlicher Probentrenngeräte für präparative Flüssigkeitschromatographie und für analytische Flüssigkeitschromatographie entbehrlich wird. Bei einer solchen Architektur kann ein Entgaser einem flüssigkeitsdurchströmten fluidischen Netzwerk wahlweise ganz oder teilweise zugeschaltet werden bzw. kann ganz oder teilweise davon abgekoppelt, ausgeschlossen oder deaktiviert sein.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Entgaserpfad“ insbesondere ein fluidischer Pfad (insbesondere eine Fluidleitung) verstanden, bei dessen Durchlaufen die Flüssigkeit einer Entgasung (d.h. einer vollständigen oder teilweisen Befreiung von in der Flüssigkeit befindlichen Gasbestandteilen) unterzogen wird, weil zum Beispiel die Flüssigkeit in dem Entgaserpfad in Wirkverbindung mit einem zum Entgasen konfigurierten Entgaser gebracht ist.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Bypasspfad“ insbesondere ein fluidischer Pfad (insbesondere eine Fluidleitung) verstanden, bei dessen Durchlaufen die Flüssigkeit keiner gezielten Entgasung oder nur einer geringen Entgasung (jedenfalls geringer als im Entgaserpfad) unterzogen wird, weil zum Beispiel die Flüssigkeit in dem Bypasspfad nicht in Wirkverbindung mit einem Entgaser gebracht ist.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Entscheidungskriterium“ insbesondere eine Bedingung, ein Zustand und/oder ein Parameter verstanden, die oder der in einem bestimmten, vorliegenden Szenario bestimmt, gemäß welchem Verhältnis die Flüssigkeit zwischen dem Entgaserpfad und dem Bypasspfad aufgeteilt wird. Ein solches Entscheidungskriterium kann zum Beispiel von der Anordnung selbsttätig und ohne Benutzereingriff angewandt werden, indem zum Beispiel abhängig von den herrschenden Druckverhältnissen ein Fluidventil ganz oder teilweise öffnet bzw. schließt und dadurch die Aufteilung der Flüssigkeit in die beiden Pfade vorgibt. Andererseits kann ein solches Entscheidungskriterium auch durch ein Steuersignal definiert sein, das zum Beispiel ein Benutzer manuell von außen und/oder eine Steuereinrichtung des Probentrenngeräts im Kontext eines aktuellen Probentrennmodus vorgibt.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Entgasen“ insbesondere ein gezieltes Prozessieren der Flüssigkeit verstanden, bei dem der Flüssigkeit darin gelöste Gasbestandteile (insbesondere Gasbläschen, weiter insbesondere Luftbläschen und/oder gelöste Gase, insbesondere Luftbestandteile) ganz oder teilweise entzogen werden. Dies kann zum Beispiel dadurch erfolgen, dass die Flüssigkeit beim Entgasen durch spezielle Schläuche (zum Beispiel aus einem entsprechend ausgebildeten Material, etwa Teflon⁽™⁾ AF) geleitet wird, die für die Flüssigkeit undurchlässig und für die Gasbestandteile durchlässig sind. Außerhalb des Schlauchs kann ein Vakuum, Niederdruck oder zumindest ein reduzierter partieller Druck bezüglich der aus der Flüssigkeit zu entfernenden Gase hergestellt sein. Dadurch können die Gasbestandteile zumindest teilweise durch die Schlauchwand aus der Flüssigkeit entweichen, sodass die Flüssigkeit zumindest teilweise entgast wird. Es ist alternativ zu den beschriebenen Schlauchanordnungen in einem Entgaser auch möglich, eine semipermeable Membran vorzusehen, die eine Trennung einer flüssigen Phase von einem Vakuum- bzw. Niederdruckbereich bewerkstelligt. Auch eine Ultraschallbehandlung und/oder eine thermische Behandlung kann eingesetzt werden, um eine Flüssigkeit zu entgasen.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „ohne entgast zu werden“ insbesondere verstanden, dass das Prozessieren der Flüssigkeit in dem Bypasspfad ohne aktive Maßnahme zum Bewerkstelligen eines Entgasens der durch den Bypasspfad fließenden Flüssigkeit erfolgt. Die beschriebenen teildurchlässigen Schläuche oder semipermeablen Membranen zum Beispiel können in dem Bypasspfad gerade weggelassen sein.
Im Weiteren werden zusätzliche Ausgestaltungen der Anordnungen, des Verfahrens, des Probentrenngeräts und der Verwendung beschrieben.
Bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann es von besonderem Vorteil sein, das Probentrenngerät bzw. eine Anordnung so auszugestalten, dass in einem analytischen Betriebsmodus (mit einem vergleichsweise geringen Fluss) die gesamte Flüssigkeit durch den Entgaserpfad fließt und in einem präparativen Modus (mit einem vergleichsweise hohen Fluss) ein Teil der Flüssigkeit durch den Entgaserpfad und ein anderer Teil der Flüssigkeit durch den Bypasspfad geführt wird. Im analytischen Modus kann dann eine hohe Trenngenauigkeit erreicht werden. Im präparativen Modus kann durch die beschriebene Maßnahme ein übermäßiger Druckabfall vermieden und simultan ein zumindest teilweises Entgasen erreicht werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das zumindest eine Entscheidungskriterium ein für einen Betriebsmodus des Probentrenngeräts indikatives Entscheidungskriterium aufweisen. Der Anteil bzw. die Menge der Flüssigkeit, die durch den Entgaserpfad bzw. durch den Bypasspfad geleitet wird, kann also in unterschiedlichen Betriebsmodi des Probentrenngeräts (zum Beispiel einem präparativen Betriebsmodus oder einem analytischen Betriebsmodus) unterschiedlich gewählt werden. Zum Beispiel kann bei Flussraten unterhalb eines vorgebbaren Schwellwerts der Bypasspfad deaktiviert sein und bei einer Flussrate oberhalb des Schwellwerts der Bypasspfad aktiviert sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das zumindest eine Entscheidungskriterium auf einem, insbesondere automatisch eingestellten, Steuerparameter basieren bzw. dadurch vorgegeben werden. Gemäß einem solchen Ausführungsbeispiel kann die Anordnung zum Beispiel eine Steuereinrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, ein Fluidventil zu steuern oder zu schalten. Eine solche Steuereinrichtung kann zum Beispiel als ein Prozessor, ein Teil eines Prozessors oder eine Mehrzahl von zusammenwirkenden Prozessoren ausgebildet sein. Zum Beispiel kann der Steuerparameter von einer Steuereinrichtung zum Steuern des Probentrenngeräts insgesamt vorgegeben werden. Eine solche Steuereinrichtung kann zum Beispiel auch den Fluidantrieb bzw. die Hochdruckpumpe steuern, der bzw. die eine gegebenenfalls zu entgasende Flüssigkeit ansaugt. Die Steuerung der Anordnung kann dann mit dem Betrieb des Probentrenngerätes oder einzelner Fluidbauteile des Probentrenngeräts Anordnung synchronisiert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das zumindest eine Entscheidungskriterium auf einem benutzerdefiniert eingestellten Steuerparameter basieren bzw. dadurch vorgegeben werden. Gemäß einem solchen Ausführungsbeispiel kann das Fluidventil von einem Benutzer manuell schaltbar sein. Bei einer derartigen Ausführungsform kann ein Benutzer zum Beispiel frei einstellen, ob und gegebenenfalls zu welchem Grad eine Entgasung der Flüssigkeit stattfinden soll oder nicht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Anordnung konfiguriert sein, die Flüssigkeit abhängig von einem Betriebsparameter als Entscheidungskriterium zumindest teilweise durch den Entgaserpfad und/oder zumindest teilweise durch den Bypasspfad zu leiten. Vorzugsweise ist ein solcher Betriebsparameter die Flussrate der Flüssigkeit. Abhängig von der Flussrate kann die Flüssigkeit ganz oder teilweise durch einen jeweiligen der Pfade geleitet werden. Je niedriger die Flussrate, desto höher kann der Anteil der durch den Entgaserpfad geleiteten Flüssigkeit sein, und umgekehrt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann als Entscheidungskriterium der Wert des Druckabfalls (bzw. einfach „der Druckabfall“), der sich als Multiplikationsprodukt aus Flussrate, Viskosität und Restriktion ergibt, angewendet werden. Erreicht dieser Druckabfall einen Schwellwert, so wird ein Teil der Flüssigkeit durch den Bypasspfad geleitet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Anordnung konfiguriert sein, zumindest einen Teil der Flüssigkeit durch den Entgaserpfad durchzuleiten, wenn der Druck bzw. ein Druckabfall (oder in einem anderen Ausführungsbeispiel die Flussrate) einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet, und zumindest einen Teil der Flüssigkeit durch den Bypasspfad zu leiten, wenn der Druck bzw. ein Druckabfall (oder in einem anderen Ausführungsbeispiel die Flussrate) den vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Selbst bei hohen Flussraten kann es vorteilhaft sein, einen Teil der Flüssigkeit weiterhin durch den Entgaserpfad zu leiten, um synergistisch bei einem ausreichend geringen Druckabfall der Flüssigkeit an der Anordnung eine ausreichende Entgasung der Flüssigkeit erreichen zu können. Es ist möglich, ein passives Ventil über die Flussrate zu steuern. Bei einer aktiven Steuerung ist es sogar einfach möglich, ein entsprechendes Ventil über die Flussrate zu steuern. Wenn allerdings in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein passives Überdruckventil implementiert werden soll, dann stellt es eine besonders einfache Lösung dar, einen Schwelldruck vorzugeben, der eine Öffnung oder Schließung des Ventils bewirkt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der vorgegebene Schwellwert einem Druckabfall entsprechen, der an dem Entgaserpfad durch eine Flussrate in einem Bereich zwischen 1 ml/min und 100 ml/min, insbesondere in einem Bereich zwischen 2 ml/min und 10 ml/min, verursacht wird. Der Schwellwert kann der Öffnungsdruck eines Fluidventils sein, der so gewählt (zum Beispiel eingestellt, etc.) werden kann, dass er dem Druckabfall am Entgaserpfad bei einem bestimmten Fluss durch diesen entspricht. Die genannten Flussraten sind höhere Flussraten eines analytischen Betriebsmodus, die gerade niedrigeren Flussraten eines präparativen Modus entsprechen. Hierbei kann das Fluidventil ein Fluidbauteil sein, das basierend auf den herrschenden Druckverhältnissen entscheidet, wie das Fluid in den Entgaserpfad und den Bypasspfad aufgeteilt wird. Der zulässige Druckabfall liegt zum Beispiel bei maximal einigen hundert mbar. Korrespondierend kann die Anordnung konfiguriert sein, zumindest einen Teil der Flüssigkeit durch den Entgaserpfad durchzuleiten, wenn das Probentrenngerät in einem analytischen Betriebsmodus betrieben wird, und zumindest einen Teil der Flüssigkeit durch den Bypasspfad zu leiten, wenn das Probentrenngerät in einem präparativen Betriebsmodus betrieben wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Anordnung ein Fluidventil aufweisen. Ein Schaltzustand des Fluidventils kann bestimmen, ob die Flüssigkeit zumindest teilweise durch den Entgaserpfad und/oder zumindest teilweise durch den Bypasspfad durchgeleitet wird. Zum Beispiel kann dieses Fluidventil so ausgebildet sein, dass bei einer niedrigen Flussrate die gesamte Flüssigkeit durch den Entgaser fließt. Steigt die Flussrate an, so kann das Fluidventil bei Erreichen bzw. Überschreiten einer Grenzflussrate öffnen und dadurch ermöglichen, dass ein Teil der Flüssigkeit durch den Bypasspfad durchgeleitet wird. Erhöht sich die Flussrate weiter, kann die ganze oder fast die ganze Flüssigkeit durch den Bypasspfad geleitet werden und keine oder nur eine sehr geringe Menge der Flüssigkeit durch den Entgaserpfad geleitet werden. Fließt ein Teil der Flüssigkeit durch den Entgaserpfad und ein anderer Teil gleichzeitig durch den Bypasspfad, so können diese Teilflüsse an einem Ausgang des Entgaserpfads und des Bypasspfads wieder miteinander vereinigt werden und ohne übermäßigen Druckabfall einen teilweise entgasten Flüssigkeitsstrom bilden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Fluidventil in dem Bypasspfad angeordnet sein. Alternativ kann das Fluidventil auch zwischen Bypasspfad und Entgaserpfad angeordnet sein. Ferner ist es möglich, sowohl den Bypasspfad als auch den Entgaserpfad mit einem jeweiligen separaten Fluidventil auszustatten.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Fluidventil als Überdruckventil ausgebildet sein. Ein solches Überdruckventil kann ausgebildet sein, unterhalb eines (durch entsprechendes Auslegen des Überdruckventils einstellbaren) Grenzdrucks geschlossen zu bleiben und einen Flüssigkeitsfluss durch das Überdruckventil hindurch zu verunmöglichen, und erst bei Erreichen oder Überschreiten des Grenzdrucks (insbesondere selbsttätig, d.h. ohne externe Ansteuerung) zu öffnen und einen Flüssigkeitsfluss durch das Überdruckventil hindurch zu ermöglichen. Ein solches Überdruckventil kann kostengünstig bereitgestellt werden und macht bei Ausgestaltung als selbsttätiges oder passives Überdruckventil einen Zusatzaufwand im Zusammenhang mit einer Ventilsteuerung entbehrlich.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Fluidventil im Inneren eines Entgasers oder Entgasermoduls angeordnet sein, der zum Entgasen der Flüssigkeit eingerichtet sein kann. Die Einbauposition des Fluidventils kann also insbesondere im Inneren des Entgasers bzw. spezieller im Inneren einer Entgaserkammer (also jenes Raums, wo der Unterdruck bzw. das Vakuum erzeugt wird) liegen. Das Fluidventil kann wahlweise innerhalb oder außerhalb eines Entgasergehäuses oder Entgasermoduls angeordnet sein. Wenn das Fluidventil innerhalb des Entgasers angeordnet ist, kann ein Benutzer von der selektiven Bypassfunktion Gebrauch machen, ohne hierfür mehrere getrennte fluidische Bauteile handhaben zu müssen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Fluidventil als passives Fluidventil ausgebildet sein. Ein solches passives Fluidventil erfordert keine aktive Steuerung, sondern passt seinen Öffnungs-/Schließ-Grad bzw. seinen Öffnungs-/Schließ-Zustand an die Druckverhältnisse in einer fluidischen Umgebung des passiven Fluidventils an. Insbesondere kann ein solches passives Fluidventil bei einem Druckabfall oder bei einer Flussrate der Flüssigkeit unterhalb eines vorgegebenen Schwellwerts geschlossen und bei einem Druckabfall oder bei einer Flussrate der Flüssigkeit über dem vorgegebenen Schwellwert geöffnet sein. Der Schaltzustand des Fluidventils kann also insbesondere durch Druckabfall bzw. Druckdifferenz determiniert sein. Praktisch vorgebbar ist mit besonders geringem Aufwand der Druckabfall, bei dem das Fluidventil öffnet. Dann ist die Flussrate die Ursache für den Druckabfall, wobei für eine besonders einfache Steuerung der Schwellwert des Drucks vorgegeben werden kann. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann diese „Steuerung“ des Schwellwerts des Druckabfalls aber nur eine fiktive sein, wenn das Fluidventil einfach ein Ventil, insbesondere ein Überdruckventil, ist, das oberhalb eines bestimmten Schwellwerts (zum Beispiel bei 100 mbar) aufgeht bzw. ein anderes, das bei einem anderen Schwellwert, (zum Beispiel 150 mbar) aufgeht. Mehr Steuerung gibt es in einem solchen einfachen Ausführungsbeispiel nicht. Dies bedeutet, dass das Entscheidungskriterium und die dazugehörige Steuerung bei einem solchen Ausführungsbeispiel durch die Bauart bedingt und vorgegeben sein kann. Es ist aber auch möglich, dass selbst bei geringen Flussraten das passive Fluidventil einen geringen Durchfluss ermöglicht und bei höheren Flussraten den Durchfluss durch das passive Fluidventil selbsttätig und vorzugsweise überproportional erhöht. Anders ausgedrückt ist eine vollständige Dichtigkeit des Fluidventils bei niedrigen Flussraten nicht zwingend erforderlich, was auch die Implementierung kostengünstiger einfacher passiver Fluidventile ermöglicht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Fluidventil ausgebildet sein, bei einem Fluss der Flüssigkeit durch das Fluidventil nicht mehr als einen vorgebbaren Druckabfall der Flüssigkeit zu generieren. Anders ausgedrückt kann das Fluidventil so ausgelegt sein, dass durch das Fluidventil ein akzeptabler, nicht zu hoher Druckabfall gewährleistet ist. Dadurch kann die Flüssigkeitsförderung in dem Probentrenngerät insgesamt stabil und effizient gehalten werden. Zum Beispiel kann der vorgebbare Druckabfall vorteilhaft in einem Bereich zwischen 10 mbar und 500 mbar liegen, insbesondere in einem Bereich zwischen 50 mbar und 300 mbar (zum Beispiel 200 mbar).
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Anordnung eine zusätzliche Bypassleitung zum Bypassen des Bypasspfads - insbesondere zum Bypassen des Bypasspfads und des Entgaserpfads - aufweisen. Diese Bypassleitung kann einen kleinen Flüssigkeitsstrom selbst dann zulassen, wenn der Bypasspfad geschlossen ist. Ein fluidischer Widerstand der zusätzlichen Bypassleitung kann größer als ein fluidischer Widerstand des Entgaserpfads und größer als ein fluidischer Widerstand des geöffneten Bypasspfads sein. Zum Beispiel kann durch die Bypassleitung zwischen 0.5 % und 5 % (insbesondere ungefähr ein Prozent) des Gesamtflusses der Flüssigkeit fließen. Die angegebenen Prozentsätze können sich auf den Massenfluss beziehen. Anders ausgedrückt kann die fluidische Restriktion der zusätzlichen Bypassleitung höher als die fluidische Restriktion des Entgaserpfads und höher als die fluidische Restriktion des geöffneten Bypasspfads sein. Die fluidische Restriktion des Entgaserpfads wiederum kann höher als die fluidische Restriktion des geöffneten Bypasspfads sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die zusätzliche Bypassleitung ausgebildet sein, mittels Bypassens des Bypasspfads und des Entgaserpfads in jedem Betriebszustand der Anordnung einen Fluss von Flüssigkeit durch die zusätzliche Bypassleitung zuzulassen. Anders ausgedrückt kann die zusätzliche Bypassleitung als permanent offene Bypassleitung ausgebildet sein. Dann kann die zusätzliche Bypassleitung einen Fluss aufrechterhalten, selbst wenn ein Fluidventil in dem parallelen Bypasspfad geschlossen ist und ein Fluss durch diesen Bypasspfad daher verunmöglicht ist. Durch Aufrechterhalten eines solchen kleinen Flusses unabhängig vom Betriebszustand des Bypasspfads bzw. des Entgaserpfads kann ein unerwünschtes Ausbilden ungespülter Leitungsabschnitte insbesondere im Bereich eines Fluidventils im Bypasspfad vermieden werden. Solche ungespülten Leitungsabschnitte können zu einem unerwünschten Bakterienwachstum, etc., führen oder einen zusätzlichen Aufwand bei einem Flüssigkeitswechsel verursachen, was den Betrieb des Probentrenngeräts negativ beeinträchtigen kann. Mittels der zusätzlichen Bypassleitung kann also ein unerwünschtes Anstauen der Flüssigkeit in ungespülten Leitungen vermieden werden. Die zusätzliche Bypassleitung kann als Bestandteil des Bypasspfads bzw. des Fluidventils selbst ausgebildet sein (zum Beispiel dadurch, dass das Fluidventil per Design eine geringe Undichtheit, selbst bei einem unterschwelligen Druck, aufweist).
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die zusätzliche Bypassleitung eine höhere fluidische Restriktion haben als der Bypasspfad im geöffneten Zustand und als der Entgaserpfad. Damit ist sichergestellt, dass durch die zusätzliche Bypassleitung zum Unterdrücken ungespülter Leitungsabschnitte die variable Entgasungsfunktion, insbesondere bei niedrigen Flussraten, nicht nennenswert gestört wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können der Entgaserpfad und der Bypasspfad stromabwärts mindestens eines Flüssigkeitsreservoirs zum Bereitstellen der Flüssigkeit und stromaufwärts eines Fluidantriebs zum Antreiben der Flüssigkeit als zueinander alternative Pfade zum Durchleiten der Flüssigkeit ausgebildet sein. Insbesondere kann eine von einem Flüssigkeitsreservoir ausgehende Fluidleitung an einer fluidischen Verzweigungsstelle stromabwärts des Flüssigkeitsreservoirs in den Bypasspfad und den Entgaserpfad aufgeteilt werden. Stromaufwärts des Fluidantriebs und stromabwärts der fluidischen Verzweigungsstelle können an einer fluidischen Vereinigungsstelle der Bypasspfad und der Entgaserpfad dann wieder miteinander vereinigt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können der Entgaserpfad und der Bypasspfad also zwischen einer fluidischen Verzweigungsstelle und einer fluidischen Vereinigungsstelle als zueinander alternative bzw. fluidisch parallele Pfade zum Durchleiten der Flüssigkeit ausgebildet sein. An der Verzweigungsstelle kann sich eine von einem Flüssigkeitsreservoir einströmende Flüssigkeit in die beiden Zweige auftrennen bzw. je nach Betriebszustand auch nur in einen Zweig fließen. An der Vereinigungsstelle können sich die beiden Zweige und zugehörigen Flüssigkeitsströme wieder zu einem gemeinsamen Flüssigkeitsstrom vereinigen oder mischen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Bypassvorrichtung bzw. Anordnung eingerichtet sein, an einen externen Entgaser angeschlossen zu werden. Bei der Anordnung kann also eine Bypassvorrichtung als selbständiges Teil ausgebildet sein und extern an den Entgaser bzw. Degasser angeschlossen werden.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Anordnung einen Entgaser aufweisen, der in dem Entgaserpfad angeordnet oder mit dem Entgaserpfad fluidisch gekoppelt ist. Gemäß dieser Ausgestaltung bildet der Entgaser also Teil der Anordnung.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Bypasspfad zum Durchleiten von Flüssigkeit ausgebildet sein, ohne entgast zu werden oder ohne so stark entgast zu werden wie in dem Entgaserpfad. Eine gewisse, reduzierte Entgasungsfunktion kann somit optional auch in dem Bypasspfad vorgesehen sein.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Anordnung den Entgaserpfad aufweisen, sodass der Entgaserpfad dann Teil der Anordnung bildet. Alternativ kann die Anordnung eine Fluidschnittsteile aufweisen, mittels welcher die Anordnung an einen anordnungsexternen Entgaserpfad anschließbar sein kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Anordnung konfiguriert sein, die Flüssigkeit abhängig von dem zumindest einen Entscheidungskriterium vollständig durch den Entgaserpfad oder vollständig durch den Bypasspfad zu leiten. Alternativ kann die Flüssigkeit auch zu vorgebbaren Anteilen teilweise durch den Entgaserpfad und teilweise durch den Bypasspfad geleitet werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Probentrenngerät als präparatives Probentrenngerät ausgebildet sein bzw. entsprechend betrieben werden. Bei einem präparativen Probentrenngerät bzw. Betriebsmodus kann der Anwendungszweck ein Aufreinigen einer fluidischen Probe sein, die mit einem möglichst hohen Durchsatz erfolgen soll. Die geförderten Flussraten können bei einem präparativen Betrieb daher in einem Bereich zwischen 5 ml/min und 5 l/min, insbesondere in einem Bereich zwischen 10 ml/min und 1 l/min, liegen. Bei der präparativen Anwendung kann die Flüssigkeit zumindest teilweise durch den Bypasspfad durchgeleitet werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann dasselbe Probentrenngerät bzw. dieselbe Anordnung alternativ für eine analytische Anwendung verwendet werden und hierbei die Flüssigkeit zumindest teilweise durch den Entgaserpfad durchgeleitet werden. Bei einem analytischen Probentrenngerät bzw. Betriebsmodus kann der Anwendungszweck ein präzises Auftrennen einer fluidischen Probe in ihre Fraktionen sein, wobei das Auftrennen die einzelnen Fraktionen eine qualitative und/oder quantitative Identifikation ermöglichen soll. Die geförderten Flussraten können bei einem analytischen Betrieb daher in einem Bereich zwischen 0.05 ml/min und 10 ml/min, insbesondere in einem Bereich zwischen 0.1 ml/min und 5 ml/min, liegen.
Somit kann vorzugsweise ein Entgaser für ein Probentrenngerät bzw. ein Probentrenngerät (insbesondere ein Flüssigchromatographiegerät) bereitgestellt werden, das wahlweise im präparativen Bereich (insbesondere im unteren bis mittleren präparativen Bereich) oder im analytischen Bereich (insbesondere im mittleren bis höheren analytischen Bereich) arbeiten kann.
Das Probenseparationsgerät kann ein mikrofluidisches Messgerät, ein Life Science-Gerät, ein Flüssigchromatographiegerät, eine HPLC (High Performance Liquid Chromatography), eine UHPLC-Anlage, ein SFC-(superkritische Flüssigchromatographie) Gerät, ein Gaschromatographiegerät, ein Elektrochromatographiegerät und/oder ein Gelelektrophoresegerät sein. Allerdings sind viele andere Anwendungen möglich.
Die Fluidpumpe 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.
Das Probentrenngerät kann einen Probeninjektor zum Einbringen der Probe in den fluidischen Trennpfad aufweisen. Ein solcher Probeninjektor kann eine mit einem Sitz koppelbare Injektionsnadel in einem entsprechenden Flüssigkeitspfad aufweisen, wobei die Nadel aus diesem Sitz herausgefahren werden kann, um Probe aufzunehmen, wobei nach dem Wiedereinführen der Nadel in den Sitz die Probe sich in einem Fluidpfad befindet, der, zum Beispiel durch das Schalten eines Ventils, in den Trennpfad des Systems hineingeschaltet werden kann, was zum Einbringen der Probe in den fluidischen Trennpfad führt.
Das Probentrenngerät kann einen Fraktionssammler zum Sammeln der getrennten Komponenten aufweisen. Ein solcher Fraktionssammler kann die verschiedenen Komponenten zum Beispiel in verschiedene Flüssigkeitsbehälter führen. Die analysierte Probe kann aber auch einem Abflussbehälter zugeführt werden.
Vorzugsweise kann das Probentrenngerät einen Detektor zur Detektion der getrennten Komponenten aufweisen. Ein solcher Detektor kann ein Signal erzeugen, welches beobachtet und/oder aufgezeichnet werden kann, und welches für die Anwesenheit und Menge der Probenkomponenten in dem durch das System fließenden Fluid indikativ ist.
Figurenliste
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 Probentrenngerät mit einer Anordnung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt ein Probentrenngerät mit einer Anordnung gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 zeigt ein Probentrenngerät mit einer Anordnung gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 zeigt ein Probentrenngerät mit einer Anordnung gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
5 zeigt eine Anordnung gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
6 zeigt eine Anordnung gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die Darstellung in den Zeichnungen ist schematisch.
Bevor bezugnehmend auf die Figuren exemplarische Ausführungsbeispiele beschrieben werden, sollen einige grundlegende Überlegungen zusammengefasst werden, basierend auf denen exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung abgeleitet worden sind.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel stellt ein Druckbegrenzer (insbesondere ein vorzugsweise passives Überdruckventil) parallel zu einem Entgaser bzw. Degasser sicher, dass immer Flüssigkeit geliefert wird, auch wenn eine fluidische Restriktion des Entgasers zu groß wird. Es kann aber immer auch entgaste Flüssigkeit geliefert werden.
Ein solcher Druckbegrenzer bzw. ein solches Überdruckventil kann fluidisch parallel zu einem Entgaser angeordnet werden, so dass abhängig von einem Betriebsmodus des Druckbegrenzers bzw. einem Schaltzustand des Überdruckventils ein Teil der Flüssigkeit entgast und ein anderer Teil in den Bypasspfad geführt werden kann. Insbesondere ist es gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel möglich, ein Probentrenngerät mit einer Entgasungsfunktion für unterschiedliche Betriebsmodi (zum Beispiel einen analytischen Betriebsmodus oder einen präparativen Betriebsmodus) des Probentrenngeräts flexibel anzupassen, um bedarfsweise die Entgasungsfunktion ganz oder teilweise zu deaktivieren oder zu bypassen.
Es kann oft vorteilhaft sein, eine präparative Pumpe oder ein präparatives Flüssigchromatographie-System für halb-präparative oder analytische Zwecke zu verwenden. Dies kann zum Beispiel zum Entwickeln einer chromatographischen Methode, zum Einstellen des Systems oder für mikropräparative Aufgaben wünschenswert sein. Zum Beispiel können die Flussraten in dem System dann in einem Bereich weniger Milliliter pro Sekunde eingestellt werden, was für den Pumpbetrieb, insbesondere bei Initialisierung bzw. Inbetriebnahme, aufgrund von zu niedrigen linearen Geschwindigkeiten der Lösungsmittel in dem System suboptimal sein kann.. Insbesondere kann dies zu einer verbesserungsbedürftigen Initialisierung und zu einer unzureichenden Luftentfemung in den Systemkomponenten (wie zum Beispiel Pumpenköpfe, Detektorzellen, etc.) führen.
Vor diesem Hintergrund kann es vorteilhaft sein, ein präparatives System mit zumindest teilweise entgasten Lösungsmitteln zu betreiben, insbesondere wenn ein Betrieb in einem Modus mit niedrigen Flussraten angestrebt wird. Allerdings ist es für einen Entgaser intrinsisch erforderlich, dass dieser ein hohes Oberflächen-Volumen-Verhältnis für darin enthaltenes Lösungsmittel aufweist, um dieses effektiv zu entgasen. Dies ist erforderlich, um ein effizientes Gasentfernen aus den Lösungsmitteln zu ermöglichen. Dadurch - insbesondere aufgrund der großen Kontaktoberfläche der Flüssigkeit zu ruhenden Oberflächen und der geringen mittleren Kanalhöhe - kommt es gerade bei erhöhten Flussraten des Lösungsmittels beim Durchströmen eines Entgasers unvermeidlich zu einem signifikanten Druckabfall des Lösungsmittels. Andererseits gibt es auf der Quellseite des Lösungsmittels wenig verfügbaren Druck, sodass es nur schwerlich möglich ist, einen Entgaser im präparativen Betrieb im Hauptflusspfad zu implementieren bzw. durch diesen eine ausreichende Flüssigkeitsmenge durchzufördern. Allerdings ist das Vorsehen eines Entgasers bei einem präparativen Betrieb (anders als bei einem analytischen Betrieb) des Probentrenngeräts nicht zwingend erforderlich.
Vor diesem Hintergrund ist es vorteilhaft, dass exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung ein Entgasen des Lösungsmittels bei niedrigen Flussraten ermöglichen, und gleichzeitig bei höheren Flussraten einen niedrigen fluidischen Widerstand des Eingangsflusses ermöglichen. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass ein Entgaser in einem Entgaserpfad mittels eines Druckbegrenzerventils bzw. eines Überdruckventils in einem Bypasspfad umgangen bzw. gebypasst werden kann. Dabei kann das Überdruckventil konfiguriert werden, bei seinem Durchströmen durch Flüssigkeit einen Druckabfall zu generieren, der sich bei steigendem Fluss durch das Ventil nur geringfügig ändert (zum Beispiel einen Druckabfall in einem Bereich von ca. 200 mbar bei einem Fluss durch das Ventil von 5 ml/min und etwa 300 mbar bei einem Fluss von 50 ml/min). Eine solche Konfiguration kann dann mit Vorteil dazu führen, dass bei niedrigen Flussraten (insbesondere solange der Druckabfall über den Entgaser hinweg niedriger als der Öffnungsgrenzdruck des Überdruckventils ist und das Überdruckventil folglich geschlossen bleibt) der gesamte Fluss der Flüssigkeit durch den Entgaserpfad geführt wird und dadurch entgast wird. Sobald allerdings der Ansaugfluss einen Druckabfall über den Entgaser hinweg erzeugt, der den Öffnungsgrenzdruck des Überdruckventils überschreitet, öffnet das Überdruckventil und lässt zumindest einen Teil des Flusses der Flüssigkeit am Entgaser im Entgaserpfad vorbei über den Bypasspfad fließen. Dadurch kann selbst bei diesen erhöhten Flussraten ein bestimmter partieller Lösungsmittelfluss weiterhin entgast werden. In bestimmten Szenarien einer präparativen Anwendung eines Probentrenngeräts (zum Beispiel wenn die Probenbehälter tiefer als die Lösungsmittelpumpe, etwa auf dem Boden, stehen) kann zur Vermeidung der Gasbildung in den Ansaugleitungen und in der Pumpe sowie zur Erleichterung der Initialisierung und der Inbetriebnahme der Pumpe auch im präparativen Bereich zumindest eine teilweise Entgasung der Flüssigkeit von Vorteil sein. Der Beitrag des entgasten Lösungsmittels zu dem gesamten Fluss kann mit zunehmendem Gesamtfluss sinken, was allerdings (insbesondere für bestimmte Anwendungen, wie zum Beispiel einen präparativen Betrieb) unkritisch ist.
Um eine unerwünschte Stagnation von Lösungsmittel in dem Bypasspfad zu vermeiden (insbesondere wenn der Bypasspfad ein signifikantes Volumen hat), kann es vorteilhaft sein, eine weitere Bypassleitung innerhalb des Überdruckventils oder in unmittelbarer räumlicher Nähe zu dem Überdruckventil vorzusehen. Ein solcher Bypass-zum-Bypass kann zum Beispiel ein Schlauchabschnitt mit einer fluidischen Restriktion sein, die wesentlich höher als jene des Entgasers sein kann, sodass der Großteil des Lösungsmittels bei niedriger Flussrate durch den Entgaser fließt. Gleichzeitig ist dadurch ein gewisser Fluss für einen Lösungsmittelaustausch in dem Bypasspfad oder Bypasszweig vorgesehen, der das unerwünschte Ausbilden ungespülter Leitungsabschnitte vermeidet. Alternativ kann das Überdruckventil per Design eine Undichtheit aufweisen, die bei einem geschlossenen Ventil als Bypass-zum-Bypass dient.
1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines HPLC-Systems als Beispiel für ein Probentrenngerät 10, wie es zum Beispiel zur Flüssigkeitschromatographie verwendet werden kann. Eine Fluidpumpe bzw. ein Fluidantrieb 20, der mit Lösungsmitteln aus einer Versorgungseinheit als Flüssigkeitsreservoir 25 versorgt wird, treibt eine mobile Phase (das heißt eine Flüssigkeit) durch eine Trenneinrichtung 30 (wie zum Beispiel eine chromatographische Säule), die eine stationäre Phase beinhaltet. Ein Entgaser 27 einer unten näher beschriebenen Anordnung 100 kann die Lösungsmittel entgasen, bevor diese dem Fluidantrieb 20 zugeführt werden. Eine Probenaufgabeeinheit 40 mit einem fluidischen Schaltventil 95 ist zwischen dem Fluidantrieb 20 und der Trenneinrichtung 30 angeordnet, um eine Probenflüssigkeit in den fluidischen Trennpfad einzubringen. Die stationäre Phase der Trenneinrichtung 30 ist dazu vorgesehen, Komponenten der fluidischen Probe zu separieren. Ein Detektor 50, der eine Flusszelle aufweist, detektiert separierte Komponenten der Probe, und ein Fraktionierer kann dazu vorgesehen werden, separierte Komponenten der Probe in dafür vorgesehene Behälter auszugeben. Nicht mehr benötigte Flüssigkeiten können in einen Abflussbehälter 60 ausgegeben werden. Eine Steuereinheit 70 steuert die einzelnen Komponenten 20, 30, 40, 50, 60, 95 des Probentrenngeräts 10.
Ausgestaltungen der Anordnung 100 gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung werden bezugnehmend auf 1 und die weiteren Figuren nachfolgend näher beschrieben.
Die Anordnung 100 des in 1 dargestellten Probentrenngeräts 10 weist einen fluidischen Entgaserpfad 102 zum zumindest teilweisen Entgasen einer durch den Entgaserpfad 102 geleiteten Flüssigkeit auf. Ferner weist die Anordnung 100 einen Bypasspfad 106 zum Durchleiten der Flüssigkeit auf, ohne beim Durchströmen des Bypasspfads 106 entgast zu werden. Es ist alternativ möglich, dass die Flüssigkeit beim Durchströmen des Bypasspfads 106 ebenfalls in einem gewissen Maße entgast wird, allerdings weniger stark als im Entgaserpfad 102. Es ist insbesondere möglich, den Bypasspfad 106 so auszubilden, dass dieser auch zur Entgasung teilweise beiträgt, zum Beispiel indem die Schläuche bzw. Leitungen in Bypasspfad 106 sich ebenfalls in einer oder sogar derselben Entgaserkammer befinden und zur Entgasung ausgebildet sind. Ein solcher Bypasspfad 106 sollte ganz wenig Restriktion aufweisen, und es kann dann eine fluidische Vorrichtung (etwa ein Überdruckventil, das allerdings auch innerhalb der Entgaserkammer platziert werden kann) vorgesehen werden, die zum Beispiel erst beim Erreichen eines Mindestdruckabfalls öffnet. Der Entgaserpfad 102 und der Bypasspfad 106 sind stromabwärts des Flüssigkeitsreservoirs 25 zum Bereitstellen der Flüssigkeit und stromaufwärts des Fluidantriebs 20 zum Ansaugen bzw. Antreiben der Flüssigkeit als zueinander alternative bzw. fluidisch parallele Pfade zum Durchleiten der Flüssigkeit ausgebildet. Der Entgaserpfad 102 und der Bypasspfad 106 erstrecken sich und trennen sich ausgehend von einer fluidischen Verzweigungsstelle 86, bis sie sich an einer fluidischen Vereinigungsstelle 88 wieder miteinander vereinigen. Die Anordnung 100 ist durch die gezeigte Ausgestaltung des Entgaserpfads 102 und des Bypasspfads 106 so konfiguriert, dass die Flüssigkeit abhängig von zumindest einem Entscheidungskriterium zumindest teilweise durch den Entgaserpfad 102 und/oder zumindest teilweise durch den Bypasspfad 106 geleitet bzw. hindurchgeführt wird.
Genauer gesagt ist die Anordnung 100 gemäß 1 so konfiguriert, dass die Flüssigkeit abhängig von einer gegenwärtigen Flussrate der Flüssigkeit als das oben angesprochene Entscheidungskriterium zumindest teilweise durch den Entgaserpfad 102 bzw. zumindest teilweise durch den Bypasspfad 106 geleitet wird. Zumindest ein Teil der Flüssigkeit wird durch den Entgaserpfad 102 durchgeleitet, wenn die jeweilige Flussrate kein Überschreiten eines vorgegebenen Druckabfallschwellwerts von zum Beispiel 200 mbar verursacht. Zumindest ein Teil der Flüssigkeit wird durch den Bypasspfad 106 hindurch geleitet, wenn die Flussrate ein Überschreiten dieses Schwellwerts verursacht. Zum Ermöglichen dieser Logik der Flüssigkeitsführung ist die Anordnung 100 mit einem Fluidventil 80 ausgestattet. Ein Schaltzustand des Fluidventils 80 bestimmt, ob die Flüssigkeit zumindest teilweise durch den Entgaserpfad 102 und/oder zumindest teilweise durch den Bypasspfad 106 durchgeleitet wird. Das Fluidventil 80 ist gemäß 1 in dem Bypasspfad 106 angeordnet und als passives Überdruckventil ausgebildet. Das passive Fluidventil 80 ist bei einem Druckabfall am Entgaserpfad 102 unterhalb von 200 mbar geschlossen und bei einem Druckabfall am Entgaserpfad 102 oberhalb von 200 mbar geöffnet. Ferner ist das Fluidventil 80 so konfiguriert, dass es bei einem Fluss der Flüssigkeit durch das Fluidventil 80 nur einen geringen Druckabfall der Flüssigkeit von zum Beispiel nur wenig über 200 mbar, zum Beispiel 250 mbar oder gar 210 mbar, bewirkt.
Ferner weist die Anordnung 100 gemäß 1 eine zusätzliche Bypassleitung 82 zum Bypassen der Absperrstelle im Bypasspfad 106 und des Entgaserpfads 102 auf. Die zusätzliche Bypassleitung 82 zweigt an einer weiteren fluidischen Verzweigungsstelle 92 von dem Bypasspfad 106 ab und vereinigt sich mit dem Bypasspfad 106 an einer weiteren fluidischen Vereinigungsstelle 94 wieder. Die zusätzliche Bypassleitung 82 ist ausgebildet, mittels Bypassens des Bypasspfads 106 und des Entgaserpfads 102 in jedem Betriebszustand der Anordnung 100 einen geringfügigen Fluss der Flüssigkeit (zum Beispiel ein Massenprozent) durch die zusätzliche Bypassleitung 82 hindurch zuzulassen. Die zusätzliche Bypassleitung 82 hat zu diesem Zweck eine erheblich höhere fluidische Restriktion als der Bypasspfad 106 im geöffneten Zustand und als der Entgaserpfad 102. Die Verzweigungsstelle 92 und Vereinigungsstelle 94 sind im fluidischen Pfad möglichst nah an dem Ventil 80 angeordnet.Aufgrund der beschriebenen Ausgestaltung der Anordnung 100 eignet sich das Probentrenngerät 10 für eine präparative Anwendung bei einer hohen Flussrate von zum Beispiel 100 ml/min, bei der zum Erreichen eines hohen Durchsatzes die Flüssigkeit teilweise durch den Bypasspfad 106 und teilweise durch den Entgaserpfad 102 durchgeleitet werden kann. Das Probentrenngerät 10 samt der beschriebenen Anordnung 100 eignet sich aber auch dafür, in einem alternativen Betriebsmodus für eine analytische Anwendung eingesetzt zu werden. Hierbei wird die Flüssigkeit vorzugsweise vollständig durch den Entgaserpfad 102 durchgeleitet.
Bei niedrigen Flussraten, bei denen oft (zum Beispiel in einem analytischen Betriebsmodus) eine hohe Präzision der Probentrennung und folglich eine möglichst vollständige Freiheit der Flüssigkeit von gelösten Gasblasen gefordert wird, wird die Flüssigkeit also zuverlässig während des Durchströmens des Entgaserpfads 102 entgast. Das Fluidventil 80 ist bei solch niedrigen Flussraten geschlossen. Zum Vermeiden ungespülter Leitungsabschnitte wird lediglich durch die zusätzliche Bypassleitung 82 eine geringfügige Menge der Flüssigkeit ohne Entgasung hindurchgeführt. Bei hohen Flussraten, wie sie zum Beispiel für eine präparative Anwendung mit möglichst hohen Flüssigkeitsdurchsätzen ohne übermäßige Anforderungen an die vollständige Freiheit der Flüssigkeit von Gaseinschlüssen zum Einsatz kommen, öffnet das als passives Überdruckventil ausgebildete Fluidventil 80 selbsttätig und ohne Steuereingriff oder Benutzereingriff. Dadurch ist vermieden, dass die nicht unerhebliche fluidische Restriktion des Entgasers 27 den Flüssigkeitsdurchsatz nennenswert beeinträchtigt (da nun die Flüssigkeit zum Teil durch den Bypasspfad 106 hindurchgeführt wird). Indem vorzugsweise ein Teil der Flüssigkeit auch in dem beschriebenen präparativen Betriebsmodus weiterhin durch den Entgaserpfad 102 geführt wird, tritt immer noch eine teilweise Entgasung der Flüssigkeit auf.
2 zeigt ein Probentrenngerät 10 mit einer Anordnung 100 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gemäß 2 hängt das Entscheidungskriterium davon ab, in welchem Betriebsmodus das Probentrenngerät 10 betrieben werden soll. Ein entsprechender Betriebsmodus kann gemäß 2 automatisch oder benutzerdefiniert eingestellt werden, nämlich durch Vorgabe eines entsprechenden Steuerparameters oder Steuersignals. Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 unterscheidet sich von jenem gemäß 1 genauer gesagt darin, dass gemäß 2 die Steuereinrichtung 70 kommunizierfähig mit dem nun aktiv gesteuerten Fluidventil 80 gekoppelt ist, um mittels eines von der Steuereinrichtung 70 an das Fluidventil 80 übermittelbaren Steuersignals das Fluidventil 80 zu steuern oder zu schalten. Die Steuereinrichtung 70 kann also abhängig von einem Betriebsmodus des Probentrenngeräts 10 den Entgasungsgrad der geförderten Flüssigkeit bzw. mobilen Phase aktiv steuern. Alternativ ist bei der Entgasungsanordnung 100 gemäß 2 das Fluidventil 80 von einem Benutzer manuell schaltbar. Hierfür kann ein Benutzer eine Benutzerschnittstelle 84 (zum Beispiel ein Touchpad) entsprechend betätigen. Auf diese Weise kann gemäß 2 ein Benutzer einen gewünschten Betriebszustand (zum Beispiel präparativ oder analytisch, Entgasung ein/aus, Einstellung eines Entgasungsgrads, etc.) gewünscht einstellen.
3 zeigt ein Probentrenngerät 10 mit einer Anordnung 100 gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 darin, dass gemäß 3 das Fluidventil 80 als Umschaltventil ausgebildet ist, welches das Flüssigkeitsreservoir 25 entweder ausschließlich mit dem Bypasspfad 106 oder ausschließlich mit dem Entgaserpfad 102 koppelt. Obgleich in 3 das als Umschaltventil ausgebildete Fluidventil 80 mittels der Steuereinrichtung 70 geschaltet wird, kann dies alternativ oder ergänzend auch benutzerdefiniert erfolgen (zum Beispiel mittels der Benutzerschnittstelle 84 gemäß 2).
4 zeigt ein Probentrenngerät 10 mit einer Anordnung 100 gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Ausführungsbeispiel gemäß 4 unterscheidet sich von jenem gemäß 2 dadurch, dass sowohl in dem Bypasspfad 106 als auch in dem Entgaserpfad 102 jeweils ein Fluidventil 80 vorgesehen ist. Gemäß 4 werden beide Fluidventile 80 von der Steuereinrichtung 70 geschaltet, wobei dies alternativ oder ergänzend auch benutzerdefiniert erfolgen kann (zum Beispiel mittels der Benutzerschnittstelle 84 gemäß 2).
5 zeigt eine Anordnung 100 gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die in 5 detailliert dargestellte Anordnung 100 entspricht der Konfiguration gemäß 1. Eine Flussrichtung der Flüssigkeiten ist in 5 mit Pfeilen dargestellt. Insbesondere ist in 5 dargestellt, dass das Fluidventil 80 einen Ventilsitz 72 aufweist, der von einem mittels einer Vorspanneinrichtung 76 vorgespannten Ventilkörper 74 bei kleinen Flussraten fluiddicht verschlossen ist. Der Ventilkörper 74 kann zum Beispiel eine Kugel sein. Die Vorspanneinrichtung 76 kann zum Beispiel als Feder ausgebildet sein. Bei hohen Flussraten bzw. bei einem ausreichenden Druckabfall überschreitet der Fluiddruck die Kraft, mit der die Vorspanneinrichtung 76 den Ventilkörper 74 in dem Ventilsitz 72 hält, so dass das Fluidventil 80 öffnet. Ferner zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß 5, dass ein Leitungsquerschnitt der zusätzlichen Bypassleitung 82 kleiner als ein Leitungsquerschnitt des Bypasspfads 106 und kleiner als ein Leitungsquerschnitt des Entgaserpfads 102 ist.
6 zeigt eine Anordnung 100 gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Ausführungsbeispiel gemäß 6 unterscheidet sich von jenem gemäß 5 lediglich dadurch, dass gemäß 6 die zusätzliche Bypassleitung 82 weggelassen ist.
Es sollte angemerkt werden, dass der Begriff „aufweisen“ nicht andere Elemente ausschließt und dass das „ein“ nicht eine Mehrzahl ausschließt. Auch können Elemente, die in Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschrieben sind, kombiniert werden. Es sollte auch angemerkt werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Schutzbereich der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0309596 B1 [0002]
EP 0718016 B1 [0003]
WO 2010/045963 A1 [0003]
EP 1078671 B1 [0003]
US 4469495 [0003]
US 5205844 [0003]
US 5762684 [0003]

Claims

Anordnung (100) für ein Probentrenngerät (10), wobei die Anordnung (100) aufweist: einen Entgaserpfad (102) zum zumindest teilweisen Entgasen einer durch den Entgaserpfad (102) geleiteten Flüssigkeit; einen Bypasspfad (106) zum Durchleiten der Flüssigkeit, ohne entgast zu werden oder ohne so stark entgast zu werden wie in dem Entgaserpfad (102); wobei die Anordnung (100) konfiguriert ist, die Flüssigkeit abhängig von zumindest einem Entscheidungskriterium zumindest teilweise durch den Entgaserpfad (102) und/oder zumindest teilweise durch den Bypasspfad (106) zu leiten.
Anordnung (100) gemäß Anspruch 1, wobei das zumindest eine Entscheidungskriterium ein für einen Betriebsmodus des Probentrenngeräts (10) indikatives Entscheidungskriterium aufweist.
Anordnung (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das zumindest eine Entscheidungskriterium auf einem, insbesondere automatisch und/oder benutzerdefiniert eingestellten, Steuerparameter basiert.
Anordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Anordnung (100) konfiguriert ist, die Flüssigkeit abhängig von einem Betriebsparameter, insbesondere von einem Druck, weiter insbesondere einem Druckabfall oder einer Druckdifferenz an einem Entgaser (27) oder entlang des Entgaserpfads (102), oder einer Flussrate der Flüssigkeit, weiter insbesondere von einer Massenflussrate oder Volumenflussrate der Flüssigkeit, als eines des mindestens einen Entscheidungskriteriums zumindest teilweise durch den Entgaserpfad (102) und/oder zumindest teilweise durch den Bypasspfad (106) zu leiten.
Anordnung (100) gemäß Anspruch 4, wobei die Anordnung (100) konfiguriert ist, zumindest einen Teil der Flüssigkeit durch den Entgaserpfad (102) durchzuleiten, wenn der Druck oder wenn die Flussrate einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet, und zumindest einen Teil der Flüssigkeit durch den Bypasspfad (106) zu leiten, wenn der Druck oder wenn die Flussrate den vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Anordnung (100) gemäß Anspruch 5, wobei der vorgegebene Schwellwert einem Druckabfall entspricht, der in dem Entgaserpfad (102) oder an einem Fluidventil (80) durch eine Flussrate in einem Bereich zwischen 1 ml/min und 100 ml/min, insbesondere in einem Bereich zwischen 2 ml/min und 10 ml/min, verursacht wird.
Anordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Anordnung (100) konfiguriert ist, zumindest einen Teil der Flüssigkeit durch den Entgaserpfad (102) durchzuleiten, wenn das Probentrenngerät (10) in einem analytischen Betriebsmodus betrieben wird, und zumindest einen Teil der Flüssigkeit durch den Bypasspfad (106) durchzuleiten, wenn das Probentrenngerät (10) in einem präparativen Betriebsmodus betrieben wird.
Anordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Anordnung (100) ein Fluidventil (80) aufweist, wobei ein Schaltzustand des Fluidventils (80) bestimmt, ob die Flüssigkeit zumindest teilweise durch den Entgaserpfad (102) und/oder zumindest teilweise durch den Bypasspfad (106) durchgeleitet wird.
Anordnung (100) gemäß Anspruch 8, aufweisend zumindest eines der folgenden Merkmale: wobei das Fluidventil (80) in dem Bypasspfad (106) angeordnet ist; wobei das Fluidventil (80) als Überdruckventil ausgebildet ist; wobei das Fluidventil (80) im Inneren eines Entgasers (27) angeordnet ist, der zum Entgasen der Flüssigkeit eingerichtet ist; wobei das Fluidventil (80) als passives Fluidventil (80) ausgebildet ist; wobei das Fluidventil (80) ausgebildet ist, bei einem Druckabfall oder bei einer Flussrate der Flüssigkeit unterhalb eines vorgegebenen Schwellwert geschlossen und bei einem Druckabfall oder bei einer Flussrate der Flüssigkeit über dem vorgegebenen Schwellwert geöffnet zu sein; aufweisend eine Steuereinrichtung (70), die ausgebildet ist, das Fluidventil (80) zu steuern oder zu schalten; wobei das Fluidventil (80) von einem Benutzer manuell schaltbar ist;
Anordnung (100) gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei das Fluidventil (80) ausgebildet ist, bei einem Fluss der Flüssigkeit durch das Fluidventil (80) nicht mehr als einen vorgebbaren Druckabfall der Flüssigkeit zu generieren.
Anordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, aufweisend eine zusätzliche Bypassleitung (82) zum Bypassen des Bypasspfads (106), insbesondere zum Bypassen des Bypasspfads (106) und des Entgaserpfads (102).
Anordnung (100) gemäß Anspruch 11, aufweisend zumindest eines der folgenden Merkmale: wobei die zusätzliche Bypassleitung (82) ausgebildet ist, in jedem Betriebszustand der Anordnung (100) einen Anteil der Flüssigkeit durch die zusätzliche Bypassleitung (82) hindurchzuführen; wobei die zusätzliche Bypassleitung (82) eine höhere fluidische Restriktion hat als der Bypasspfad (106) im geöffneten Zustand und als der Entgaserpfad (102).
Anordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Entgaserpfad (102) und der Bypasspfad (106) zwischen einer fluidischen Verzweigungsstelle (86) und einer fluidischen Vereinigungsstelle (88) als zueinander alternative fluidische Pfade zum Durchleiten der Flüssigkeit ausgebildet sind.
Probentrenngerät (10) zum Trennen einer fluidischen Probe, wobei das Probentrenngerät (10) aufweist: einen Fluidantrieb (20) zum Antreiben der in einer mobilen Phase befindlichen fluidischen Probe; eine Probentrenneinrichtung (30) zum Trennen der in der mobilen Phase befindlichen fluidischen Probe; eine Anordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, die zum Zuführen einer Flüssigkeit als mobile Phase zu dem Fluidantrieb (20) derart eingerichtet ist, dass die Flüssigkeit abhängig von dem zumindest einen Entscheidungskriterium zumindest teilweise nach Durchfließen des Entgaserpfads (102) und/oder zumindest teilweise nach Durchfließen des Bypasspfads (106) dem Fluidantrieb (20) zuführbar ist.
Das Probentrenngerät (10) gemäß Anspruch 14, ferner aufweisend zumindest eines der folgenden Merkmale: der Entgaserpfad (102) und der Bypasspfad (106) sind stromabwärts mindestens eines Flüssigkeitsreservoirs (25) zum Bereitstellen der Flüssigkeit und stromaufwärts des Fluidantriebs (20) zum Antreiben der Flüssigkeit als zueinander alternative Pfade zum Durchleiten der Flüssigkeit ausgebildet; die Probentrenneinrichtung (30) ist als chromatographische Trenneinrichtung, insbesondere als Chromatographietrennsäule, ausgebildet; das Probentrenngerät (10) ist zum Analysieren von zumindest einem physikalischen, chemischen und/oder biologischen Parameter von zumindest einer Fraktion der fluidischen Probe konfiguriert; das Probentrenngerät (10) weist zumindest eines aus der Gruppe auf, die besteht aus einem Detektorgerät, einem Gerät zur chemischen, biologischen und/oder pharmazeutischen Analyse, einem Flüssigchromatografiegerät und einem HPLC-Gerät; der Fluidantrieb (20) ist zum Antreiben der mobilen Phase mit einem hohen Druck konfiguriert; der Fluidantrieb (20) ist zum Antreiben der mobilen Phase mit einem Druck von mindestens 100 bar, insbesondere von mindestens 500 bar, weiter insbesondere von mindestens 1000 bar, konfiguriert; das Probentrenngerät (10) ist als mikrofluidisches Gerät konfiguriert; das Probentrenngerät (10) ist als nanofluidisches Gerät konfiguriert; das Probentrenngerät (10) ist als präparatives Gerät konfiguriert; das Probentrenngerät (10) weist eine Injektoreinrichtung (40) zum Einleiten der fluidischen Probe in einen fluidischen Pfad zwischen dem Fluidantrieb (20) und der Probentrenneinrichtung (30) auf; das Probentrenngerät (10) weist einen Detektor (50), insbesondere einen Fluoreszenzdetektor oder UV-Absorptionsdetektor, zum Detektieren der getrennten fluidischen Probe auf; das Probentrenngerät (10) weist einen Probenfraktionierer zum Fraktionieren der getrennten fluidischen Probe oder einen Abflussbehälter (60) auf.
Verwendung eines Probentrenngeräts (10) gemäß Anspruch 14 oder 15 für eine präparative Anwendung.
Verwendung gemäß Anspruch 16, aufweisend zumindest eines der folgenden Merkmale: wobei bei der präparativen Anwendung die Flüssigkeit zumindest teilweise durch den Bypasspfad (106) durchgeleitet wird; wobei das Probentrenngerät (10) alternativ für eine analytische Anwendung verwendet wird und hierbei die Flüssigkeit zumindest teilweise durch den Entgaserpfad (102) durchgeleitet wird.
Verfahren zum Handhaben einer Flüssigkeit in einem Probentrenngerät (10), wobei das Verfahren aufweist: Vorsehen eines Entgaserpfads (102) zum zumindest teilweisen Entgasen der durch den Entgaserpfad (102) geleiteten Flüssigkeit; Vorsehen eines Bypasspfads (106) zum Durchleiten der Flüssigkeit, ohne entgast zu werden oder ohne so stark entgast zu werden wie in dem Entgaserpfad (102); Durchleiten der Flüssigkeit zumindest teilweise durch den Entgaserpfad (102) und/oder zumindest teilweise durch den Bypasspfad (106) abhängig von zumindest einem Entscheidungskriterium.
Anordnung (100) für ein Probentrenngerät (10), wobei die Anordnung (100) aufweist: einen Bypasspfad (106) zum Durchleiten von Flüssigkeit an einem Entgaser (27) vorbei; wobei die Anordnung (100) konfiguriert ist, die Flüssigkeit abhängig von zumindest einem Entscheidungskriterium zumindest teilweise durch den Bypasspfad (106) und/oder durch einen alternativen Pfad, insbesondere einen Entgaserpfad (102), durchzuleiten.
Anordnung (100) gemäß Anspruch 19, aufweisend zumindest eines der folgenden Merkmale: wobei der Bypasspfad (106) zum Durchleiten von Flüssigkeit ausgebildet ist, ohne entgast zu werden oder ohne so stark entgast zu werden wie in dem Entgaserpfad (102); wobei die Anordnung (100) den Entgaserpfad (102) aufweist oder an einen Entgaserpfad (102) anschließbar ist; wobei die Anordnung (100) eingerichtet ist, an einen externen Entgaser (27) angeschlossen zu werden; aufweisend den Entgaser (27), der in dem Entgaserpfad (102) angeordnet oder mit dem Entgaserpfad (102) fluidisch gekoppelt ist.