DE102018100779A1

DE102018100779A1 - Ermittlung und Korrektur einer Fluidzusammensetzung in Probentrenngerät

Info

Publication number: DE102018100779A1
Application number: DE102018100779.5A
Authority: DE
Inventors: Konstantin Shoykhet
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2018-01-15
Filing date: 2018-01-15
Publication date: 2018-03-01

Abstract

Steuervorrichtung (70) zum Steuern eines Probentrenngeräts (10) zum Trennen einer fluidischen Probe unter Verwendung einer mobilen Phase, die entsprechend einer Soll-Zusammensetzung zugeführt werden soll, wobei die Steuervorrichtung (70) eine Ermittlungseinrichtung (152), die zum Ermitteln einer für eine Ist-Zusammensetzung der mobilen Phase indikativen Information eingerichtet ist, und eine Korrektureinrichtung (154) aufweist, die zum zumindest teilweisen Korrigieren eines Einflusses einer Abweichung zwischen der Soll-Zusammensetzung und der Ist-Zusammensetzung eingerichtet ist.

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung, ein Probentrenngerät und ein Verfahren zum Steuern eines 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 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.
Die Sicherstellung einer genauen und reproduzierbaren Zusammensetzung einer mobilen Phase in einem Probentrenngerät zum Erzeugen einer reproduzierbaren und (insbesondere) einer vorhersagbaren Trennung ist schwierig. Dies beschränkt die Genauigkeit, Wiederholbarkeit und/oder Reproduzierbarkeit von Trennungen und Messergebnissen an HPLCs und anderen Probentrenngeräten. In ganz besonderer Weise bei großen Molekülen (insbesondere bei Makromolekülen, beispielsweise mit einer Größe von mehr als 10 kDa) in einer zu trennenden fluidischen Probe bestehen besonders strenge Anforderungen an die Genauigkeit der Zusammensetzung des Lösungsmittels (d.h. der mobilen Phase). Der Grund hierfür liegt bei exemplarischer Betrachtung einer Flüssigchromatografie-Trennung darin, dass bei solch großen Molekülen eine besonders starke Abhängigkeit der Retentionszeit in einem Chromatogramm von einer Lösungsmittelzusammensetzung besteht. Anders ausgedrückt hat man es insbesondere bei solchen Makromolekülen mit sehr steilen Adsorptionsisothermen zu tun, die bereits bei geringen Abweichungen einer Ist-Zusammensetzung der mobilen Phase von einer Soll-Zusammensetzung zu erheblichen Fehlern in der Retentionszeit führen.
OFFENBARUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Probentrenngerät mit hoher Genauigkeit zu betreiben. 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 Steuervorrichtung (zum Beispiel aufweisend oder bestehend aus einem Prozessor) zum Steuern eines Probentrenngeräts (zum Beispiel ein Flüssigchromatographiegerät) zum Trennen einer fluidischen Probe (insbesondere aufweisend mindestens eine zu trennende Fraktion von Partikeln mit einer Größe von mindestens 10 kDa) unter Verwendung einer mobilen Phase (zum Beispiel eine Flüssigkeit, ein Fluid im superkritischen Zustand, und/oder ein Gas, optional aufweisend Festkörperpartikel), die entsprechend einer Soll-Zusammensetzung (welche insbesondere angeben kann, in welcher Zusammensetzung die mobile Phase entsprechend einer Trennmethode idealerweise bereitgestellt werden soll) zugeführt werden soll, geschaffen, wobei die Steuervorrichtung eine Ermittlungseinrichtung (zum Beispiel ein Prozessor oder ein Teil eines Prozessors), die zum Ermitteln einer für eine Ist-Zusammensetzung (welche insbesondere angeben kann, in welcher Zusammensetzung die mobile Phase tatsächlich bereitgestellt ist, wobei aufgrund von Artefakten oder Ungenauigkeiten einer Steuerung oder eines Betriebs von Bauteilen des Probentrenngeräts die Soll-Zusammensetzung und die Ist-Zusammensetzung unerwünscht voneinander abweichen können) der mobilen Phase indikativen Information eingerichtet ist (insbesondere kann die Ermittlungseinrichtung die Ist-Zusammensetzung bestimmen), und eine Korrektureinrichtung (zum Beispiel ein Prozessor oder ein Teil eines Prozessors) aufweist, die zum zumindest teilweisen Korrigieren (oder Kompensieren oder Unterdrücken) eines Einflusses (insbesondere einer Ursache und/oder einer Wirkung) einer Abweichung zwischen der Soll-Zusammensetzung und der Ist-Zusammensetzung eingerichtet ist.
Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Probentrenngerät zum Trennen einer fluidischen Probe (zum Beispiel aufweisend mehrere Fraktionen) bereitgestellt, wobei das Probentrenngerät einen Fluidantrieb (zum Beispiel eine Fluidpumpe, insbesondere eine Hochdruckpumpe), der zum Antreiben einer mobilen Phase und der darin aufgenommenen fluidischen Probe eingerichtet ist, eine Probentrenneinrichtung (zum Beispiel eine chromatographische Trennsäule) zum Trennen der in der mobilen Phase befindlichen fluidischen Probe, und eine Steuervorrichtung mit den oben beschriebenen Merkmalen zum Steuern des Probentrenngeräts aufweist.
Gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zum Steuern eines Probentrenngeräts zum Trennen einer fluidischen Probe unter Verwendung einer mobilen Phase, die entsprechend einer Soll-Zusammensetzung zugeführt werden soll, bereitgestellt, wobei bei dem Verfahren eine für eine Ist-Zusammensetzung der mobilen Phase indikative Information ermittelt wird und ein Einfluss einer Abweichung zwischen der Soll-Zusammensetzung und der Ist-Zusammensetzung zumindest teilweise korrigiert wird.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „Fluid“ insbesondere eine Flüssigkeit und/oder ein Gas verstanden bzw. ein Stoff im superkritischen Zustand, optional aufweisend Festkörperpartikel. Ein solches Fluid kann im Rahmen des Betriebs eines Probentrenngeräts als Betriebsfluid eingesetzt werden, welches während des Trennvorgangs durch Fluidleitungen des Probentrenngeräts mittels eines Fluidantriebs (zum Beispiel eine Fluidpumpe) gefördert wird. Als ein solches Betriebsfluid kann zum einen eine mobile Phase (das heißt ein Lösungsmittel oder eine Lösungsmittelzusammensetzung im Sinne eines Verhältnisses der Bestandteile mehrerer Lösungsmittel in einem Gemisch) angesehen werden, die im Rahmen des Probentrennens ein Trägermedium darstellen kann und/oder die beim Probentrennen einen funktionalen Beitrag liefern kann. Dies bedeutet, dass die mobile Phase eine zu trennende fluidische Probe als Trägermedium mitfördern kann, aber auch (zum Beispiel im Rahmen eines chromatographischen Trennverfahrens) einem funktionalen Beitrag zum fraktionsweisen Ablösen einer zuvor an einer Probentrenneinrichtung aufgefangenen oder dadurch retardierten fluidischen Probe leisten kann. Unter einem Fluid kann in diesem Zusammenhang alternativ oder ergänzend aber auch die fluidische Probe selbst verstanden werden, die beim Probentrennen durch Fluidleitungen des Probentrenngeräts gefördert wird.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „mobile Phase“ insbesondere ein Lösungsmittel oder eine Lösungsmittelzusammensetzung (im Sinne eines Verhältnisses der Bestandteile mehrerer Lösungsmittel in einem Gemisch) verstanden werden, die durch zumindest einen Teil eines fluidischen Pfads des Probentrenngeräts geführt wird, um die fluidische Probe darin zu injizieren und nachfolgend einer Trennung zu unterziehen. Unter einem Fluid wird in diesem Zusammenhang eine Flüssigkeit, ein Gas, eine Mischung aus einer Flüssigkeit und einem Gas, ein Stoff im superkritischen Zustand, optional aufweisend Festkörperpartikel verstanden. Im Rahmen einer chromatographischen Probentrennung kann eine Zusammensetzung einer mobilen Phase über eine Trennanalyse hinweg konstant bleiben, was als isokratischer Modus bezeichnet wird. In einem sogenannten Gradientenmodus kann sich die Zusammensetzung der mobilen Phase über die Zeit hinweg verändern, um unterschiedliche Fraktionen einer an einer Probentrenneinrichtung immobilisierten fluidischen Probe nacheinander abzulösen und dadurch zu trennen.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter einer „Soll-Zusammensetzung“ einer mobilen Phase insbesondere eine Zusammensetzung der mobilen Phase verstanden werden, wie sie (insbesondere an einer bestimmten Position des Probentrenngeräts) in einer abzuarbeitenden Trennmethode definiert ist oder von einem Benutzer eines Probentrenngeräts vorgegeben ist. Mit anderen Worten soll eine Probentrennung mithilfe einer Zusammensetzung der mobilen Phase durchgeführt werden, die dieser Soll-Zusammensetzung entspricht. Die Soll-Zusammensetzung kann zeitlich konstant oder variabel sein.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Ist-Zusammensetzung“ insbesondere eine Zusammensetzung der mobilen Phase verstanden werden, wie sie zum Beispiel an einer bestimmten Position des Probentrenngeräts tatsächlich vorliegt. Ungenauigkeiten in der Zusammensetzung einer mobilen Phase aus fluidischen Konstituenten (zum Beispiel Wasser und einem organischen Lösungsmittel wie zum Beispiel Ethanol) können dazu führen, dass die Ist-Zusammensetzung von der Soll-Zusammensetzung abweicht.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „für eine Ist-Zusammensetzung indikative Information“ insbesondere die Ist-Zusammensetzung selber verstanden, oder mindestens ein Parameter, der die Ist-Zusammensetzung charakterisiert. Die Ist-Zusammensetzung selber kann dabei eine Anzahl von Konstituenten der mobilen Phase sowie den Konstituenten zugehörige Massen- oder Volumenprozente umfassen. Parameter, welche die Ist-Zusammensetzung definieren (bzw. die für die Ist-Zusammensetzung charakteristisch sind) oder einen Rückschluss darauf erlauben, sind zum Beispiel ein Brechungsindex oder ein pH-Wert einer Mischung aus bestimmten Konstituenten, der eine Rekonstruktion oder eine Ermittlung (insbesondere eine Rückberechnung) der Einzelbeiträge der Konstituenten ermöglicht.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „zumindest teilweises Korrigieren eines Einflusses einer Abweichung zwischen Soll-Zusammensetzung und Ist-Zusammensetzung“ insbesondere verstanden werden, dass eine Ursache für die Abweichung und/oder eine daraus resultierende Wirkung bzw. ein daraus resultierendes Phänomen ganz oder teilweise kompensiert wird. Eine Korrektur der Ursache kann darin bestehen, dass bei einer Abweichung der Ist-Zusammensetzung gegenüber der Soll-Zusammensetzung eine Proportioniereinrichtung so angesteuert wird, dass die Ist-Zusammensetzung in Richtung der Soll-Zusammensetzung nachgeführt wird. Ist zum Beispiel der Wasseranteil in einer mobilen Phase aus Wasser und Ethanol zu gering, so kann der dosierte Wasserteilfluss bzw. der proportionierte Wasseranteil in dem zu erzeugenden Lösungsmittelgemisch nachfolgend größer eingestellt werden, als dies einer Soll-Zusammensetzung eigentlich entspricht, damit die vorherige negative Abweichung des Gehalts an der Komponente Wasser durch eine entsprechende verstärkte Wasserzufuhr ganz oder teilweise kompensiert wird. Andererseits kann die Korrektur aber auch an den Ergebnissen der Probentrennung durchgeführt werden. Ein Chromatogramm als Ergebnis eines chromatographischen Trennlaufs kann zum Beispiel dadurch kompensiert werden, dass es dahingehend modifiziert wird, um einem unter Soll-Bedingungen (im Einzelnen einer Soll-Zusammensetzung) durchgeführten Trennlauf zu entsprechen. Entsprechende für die Modifikation notwendige Daten können zum Beispiel einer Nachschlagetabelle oder dergleichen entnommen werden, die basierend auf historischen Messungen bzw. Kalibrationsmessungen, Expertenwissen oder einer Modellierung des Probentrenngeräts bzw. dessen Betriebs und/oder Trennvorgangs ermittelt werden können.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Mechanismus geschaffen, der Abweichungen zwischen einer vorgegebenen bzw. erwarteten Zusammensetzung einer mobilen Phase und einer messtechnisch tatsächlich erfassten Zusammensetzung der mobilen Phase ermittelt und Diskrepanzen ganz oder teilweise korrigiert. Auf diese Weise können Artefakte während einer Probentrennung unterdrückt werden, indem zum Beispiel die tatsächliche Zusammensetzung der mobilen Phase zur Unterdrückung der Diskrepanz nachgeregelt wird. Dadurch kann eine besonders akkurate Lösungsmittelzusammensetzung in einer mobilen Phase sichergestellt werden. Es ist alternativ oder ergänzend aber auch möglich, als Korrektur die Ergebnisse der Probentrennung entsprechend zu modifizieren, um die Abweichung der Ist-Zusammensetzung von der Soll-Zusammensetzung dadurch zu berücksichtigen (insbesondere richtigzurechnen). Im Ergebnis kann eine richtige und reproduzierbare Probentrennung ermöglicht werden, bei der Artefakte infolge einer nicht ganz korrekt zusammengesetzten mobilen Phase reduziert oder ganz eliminiert werden können. Insbesondere die Trennung von fluidischen Proben, die Makromoleküle (insbesondere mit einer Größe von 10 kDa und mehr) aufweisen, kann dann mit hoher Richtigkeit und Genauigkeit durchgeführt werden.
Im Weiteren werden zusätzliche Ausgestaltungen der Steuervorrichtung, des Probentrenngeräts und des Verfahrens beschrieben.
Wenngleich eine direkte absolute Messung einer Lösungsmittelzusammensetzung während Durchführung einer Probentrennung messtechnisch zumindest schwierig ist, erfassen exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung ein Signal, das indirekt für die Lösungsmittelzusammensetzung hinreichend indikativ ist. Die dadurch erlangten Erkenntnisse über die tatsächliche Lösungsmittelzusammensetzung können dann zum Beispiel über eine Regelschleife die Steuerung eines Fluidantriebs (insbesondere einer Pumpe, weiter insbesondere einer Kolbenpumpe) und/oder eines Fluidventils (insbesondere einer Proportioniereinrichtung) modifizieren, um der Diskrepanz entgegenzuwirken.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln der für die Ist-Zusammensetzung indikativen Information in Echtzeit oder nahezu in Echtzeit eingerichtet sein. Insbesondere kann die Ist-Zusammensetzung der mobilen Phase während Durchführens einer Probentrennung erfolgen. Die Korrektur kann dann vorzugsweise noch innerhalb desselben Trennlaufs erfolgen, in dem die Diskrepanz festgestellt wurde. Alternativ kann auch eine in Echtzeit ermittelte Ist-Zusammensetzung erst für einen nachfolgenden Trennlauf zu einer Korrektur verwendet werden. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dann ganz besonders von Vorteil, wenn die Korrektur in Echtzeit oder mit einer Verzögerung erfolgen kann, die kürzer ist, als die charakteristische Wirkzeit einer Diskrepanz. Speziell innerhalb eines Trennlaufs entspricht die Wirkzeit etwa dem Zeitintervall, in welchem die Probenkomponenten innerhalb der Trennsäule eine Mobilität besitzen. Über längere Zeiträume betrachtet, kann eine typische Dauer des Fortwährens bzw. Gleichbleibens einer Diskrepanz, auch über mehrere Trennläufe hinaus, als eine Wirkzeit einer Diskrepanz verstanden werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln der für die Ist-Zusammensetzung indikativen Information mittels einer Messung stromaufwärts einer Probentrenneinrichtung eingerichtet sein. Eine Messung der Zusammensetzung der mobilen Phase noch vor deren Erreichen einer Probentrenneinrichtung (zum Beispiel einer chromatographischen Trennsäule) hat den Vorteil, dass die Ist-Zusammensetzung zu einem sehr frühen Zeitpunkt ermittelt wird. Dies ermöglicht eine Real-Time bzw. zumindest eine zeitnahe Korrektur der Lösungsmittelzusammensetzung, in dem die Lösungsmittelzusammensetzung erfasst wird. Die Ermittlungseinrichtung, insbesondere ein Brechungsindexsensor derselben, sollte bei einem solchen Ausführungsbeispiel druckfest ausgebildet werden, da vor der Probentrenneinrichtung die mobile Phase noch unter hohem Druck vorliegt. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel kann eine Kalibrierung und Rückrechnung eines erfassten Werts (zum Beispiel eines Brechungsindex bei Verwendung eines Brechungsindexsenders) zwecks Ermittlung einer Zusammensetzung auf Normaldruck erfolgen, da ein entsprechendes Signal häufig druckabhängig ist.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln der für die Ist-Zusammensetzung indikativen Information mittels einer Messung stromabwärts einer Probentrenneinrichtung (und optional stromabwärts eines Detektors zum Detektieren getrennter Komponenten der fluidischen Probe) eingerichtet sein. Die Durchführung einer Messung an der mobilen Phase hinter der Probentrenneinrichtung, das heißt nach erfolgtem Druckabfall an der Probentrenneinrichtung, mithin zum Beispiel bei Normaldruck, ist besonders einfach möglich. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Korrektur häufig noch in demselben Trennlauf anwendbar. Auf jeden Fall ist eine Korrektur in einem nachfolgenden Trennlauf abwendbar. Diese ist insbesondere sinnvoll und wirkungsvoll, wenn die typische Wirkdauer der Diskrepanz mehrere Trennläufe einschließt bzw. beinhaltet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln der für die Ist-Zusammensetzung indikativen Information mittels einer Messung des Brechungsindex der mobilen Phase eingerichtet sein, d.h. insbesondere als Refraktometer, eingerichtet sein. Ein Refraktometer ist eine Messeinrichtung zur Bestimmung des Brechungsindex eines Stoffs, insbesondere einer Flüssigkeit, zum Beispiel einer flüssigen mobilen Phase durch Refraktometrie. In einer von vielen möglichen Ausführungsformen wird dafür das Verhalten von Licht am Übergang zwischen einem lichtleitenden bzw. transparenten Körper mit bekannten Eigenschaften und dem zu prüfenden Stoff, zum Beispiel der mobilen Phase genutzt bzw. ausgewertet. Der Brechungsindex einer Flüssigkeit, Suspension oder Emulsion ist ein sensibler Parameter auf die Zusammensetzung der entsprechenden Flüssigkeit, zum Beispiel einer mobilen Phase. Sind die Konstituenten (zum Beispiel Wasser und ein organisches Lösungsmittel) der mobilen Phase bekannt, und eine Kalibrierkurve, -tabelle, -funktion oder Ähnliches für den Brechungsindex in Abhängigkeit von dem Mengenverhältnis der Konstituenten in der Mischung vorhanden (zum Beispiel durch eine Kalibriermessung ermittelt), so kann der Anteil der Konstituenten anhand des ermittelten Brechungsindexes bestimmt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein Detektor zum Durchführen der Messung des Brechungsindex temperaturstabilisiert sein. Da eine Brechungsindexmessung sehr sensibel auf Änderungen der Temperatur reagiert, kann die Genauigkeit der Vermessung der Lösungsmittelzusammensetzung und daher die Akkuratheit einer Probentrennung weiter verbessert werden, indem der Detektor zum Erfassen des Brechungsindex temperaturstabilisiert wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein Detektor zum Durchführen der Messung des Brechungsindex eine Lichtquelle, eine von der mobilen Phase durchflossene Durchflusszelle mit einem daran vorgesehenen optisch transparenten Element (insbesondere ein Prisma) und einen Lichtsensor aufweisen, der zum Erfassen von von der Lichtquelle emittiertem Licht nach Durchlaufen des optisch transparenten Elements und nach Wechselwirkung mit der mobilen Phase in der Durchflusszelle eingerichtet ist. Anders ausgedrückt kann ein solcher Detektor eine zum Beispiel abschnittsweise prismaförmige fluiddurchflossene Zelle aufweisen, durch die ein Lichtstrahl geführt wird. Eine Fotodiode als Lichtsensor kann dann eine Auslenkung und/oder eine Intensität des Lichtstrahls messen, nachdem dieser mit der mobilen Phase in Wechselwirkung getreten ist. Eine solche Anordnung erlaubt eine sehr präzise Bestimmung des Brechungsindex und somit indirekt einer Lösungsmittelzusammensetzung.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Detektor eine weitere, von einer Referenzflüssigkeit durchflossene Durchflusszelle mit einem weiteren optisch transparenten Element (insbesondere einem weiteren Prisma) aufweisen, wobei zur Messung des Brechungsindex der mobilen Phase Messsignale an der Durchflusszelle mit Messsignalen an der weiteren Durchflusszelle abgeglichen werden können (zum Beispiel unter Bildung einer Differenz der Messsignale). Die Durchflusszeile und die Referenzdurchflusszelle können gleich aufgebaut sein und können einerseits von der mobilen Phase und andererseits von der Referenzflüssigkeit mit bekannten Eigenschaften durchflossen bzw. befüllt werden. Die Mess- und Referenzzelle können im Lichtpfad nacheinander angeordnet werden, sodass das Licht in diesen in entgegengesetzten Richtungen abgelenkt wird und das resultierende Signal eine Differenz von Mess- und Referenzsignal darstellt. Somit kann ein Signal erhalten werden, das spezifisch für die Eigenschaften der mobilen Phase, mithin für ihre Zusammensetzung, indikativ ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein Detektor zum Durchführen der Messung des Brechungsindex mittels Ermitteln eines Grenzwinkels der Totalreflexion eingerichtet sein. Dieser Grenzwinkel hängt von dem Brechungsindex der mobilen Phase ab. Dadurch kann insbesondere eine Abweichung einer Ist-Zusammensetzung der mobilen Phase von einer Soll-Zusammensetzung erkannt, registriert und gemessen werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln der für die Ist-Zusammensetzung indikativen Information mittels Durchführens einer Messung der elektrischen Leitfähigkeit der mobilen Phase eingerichtet sein. Bei elektrisch leitfähigen mobilen Phasen kann die Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit die Bestimmung des Mengenverhältnisses der einzelnen Anteile der mobilen Phase ermöglichen, wenn die elektrische Leitfähigkeit der mobilen Phase in bekannter Weise und messbar von der Zusammensetzung dieser abhängig ist. Hierfür kann zum Beispiel ein elektrisches Testsignal an eine die mobile Phase führende Kapillare angelegt werden und eine Antwort darauf an einer anderen Stelle abgegriffen werden. Insbesondere kann eine Flusszelle mit zwischen zwei Elektroden durchfließendem Lösungsmittel vorgesehen werden. Nach Anlegen eines elektrischen Wechselfelds kann dann ein Antwortsignal erfasst werden und daraus die Lösungsmittelzusammensetzung bestimmt werden. Weiter insbesondere kann ein Durchfluss-Konduktometer verwendet werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln der für die Ist-Zusammensetzung indikativen Information mittels Durchführens einer Messung des pH-Werts der mobilen Phase eingerichtet sein. Der pH-Wert einer Flüssigkeit wird durch die Konzentration an Wasserstoffionen bestimmt. Sind der pH-Wert und die Zusammensetzung der Konstituenten der mobilen Phase unterschiedlich und jeweils für sich bekannt, so kann anhand einer pH-Wert-Bestimmung der mobilen Phase auch Information über die Zusammensetzung erhalten werden. Eine Probentrennung wird durch eine entsprechende Messung nicht beeinträchtigt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln der für die Ist-Zusammensetzung indikativen Information mittels Durchführens einer Lichtabsorptionsmessung (insbesondere einer UV-Absorptionsmessung, d.h. im Ultraviolettwellenlängenbereich) der mobilen Phase eingerichtet sein. Eine solche optische Absorptionsmessung, insbesondere im ultravioletten Wellenlängenbereich, erlaubt eine empfindliche Messung der Lösungsmittelzusammensetzung ohne Eingriff in das fluidische System, falls die Konstituenten in ihren Licht- bzw. UV-Absorptionseigenschaften hinreichend bzw. messbar unterschiedlich sind.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln der für die Ist-Zusammensetzung indikativen Information mittels Durchführens einer Messung der thermischen Leitfähigkeit der mobilen Phase eingerichtet sein. Zur Messung der thermischen Leitfähigkeit bzw. der Wärmetransporteigenschaften der mobilen Phase kann ein Heizer implementiert werden und können zwei Messsonden flussaufwärts und flussabwärts des Heizers die jeweilige lokale Temperatur messen. Aus den beiden gemessenen Signalen können Rückschlüsse auf die thermische Leitfähigkeit bzw. die Wärmetransporteigenschaften der mobilen Phase insgesamt gezogen werden. Sind diese Eigenschaften für die Bestandteile der mobilen Phase unterschiedlich und bekannt, kann die Lösungsmittelzusammensetzung daraus bestimmt werden. Mit Vorteil kann bei einem solchen Ausführungsbeispiel ein Wegkalibrieren des Einflusses der Flussgeschwindigkeit erfolgen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln der für die Ist-Zusammensetzung indikativen Information mittels einer Messung von zumindest einem Parameter aus der Gruppe, die besteht aus einer Dichte, einer Schallwellengeschwindigkeit in, und einer Viskosität der mobilen Phase eingerichtet sein. Sind Dichte, Schallgeschwindigkeit bzw. Viskosität der einzelnen Konstituenten bekannt (wobei vorzugsweise eine zum Beispiel empirische Kalibrierkurve eingesetzt werden kann), so kann aus einer entsprechenden Messung des jeweiligen Parameters der daraus zusammengesetzten mobilen Phase auch der jeweilige Anteil eines jeweiligen Konstituenten ermittelt werden. Es ist auch möglich, dass zur Ermittlung der Ist-Zusammensetzung bzw. einer hierfür indikativen Information zwei oder mehr der genannten Messungen kumulativ, gleichzeitig, ergänzend, parallel und/oder komplementär eingesetzt werden. Dadurch kann die Präzision der Bestimmung der Ist-Zusammensetzung weiter erhöht werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Korrektureinrichtung zum zumindest teilweisen Korrigieren der Abweichung zwischen der Soll-Zusammensetzung und der Ist-Zusammensetzung durch eine Veränderung der Zusammensetzung der mobilen Phase eingerichtet sein. Anders ausgedrückt kann die tatsächliche Mobilphasenzusammensetzung bei erkannten Diskrepanzen einer gewünschten Mobilphasenzusammensetzung dadurch angenähert werden, dass zum Beispiel ein zu wenig gelieferter Konstituent der mobilen Phase verstärkt nachgeliefert wird. Dies kann zum Beispiel durch Anpassen der Schaltsteuerung eines Proportionierventils erfolgen, das nacheinander Fluidpakete aus den unterschiedlichen Konstituenten der mobilen Phase zuführt. Werden mehr oder längere Probenpakete einzelnen Konstituenten zugeführt, so erhöht sich der Anteil des jeweiligen Konstituenten an der gemischten mobilen Phase. Eine kürzere oder seltenere Zuführung von Fluidpaketen verringert eine Teilkonzentration bzw. einen Anteil eines entsprechenden Konstituenten der mobilen Phase. Gemäß einer ersten Ausgestaltung kann noch während einer laufenden Probentrennung die Zufuhr mobiler Phase angepasst werden, um eine Anpassung quasi in Echtzeit herbeizuführen. Alternativ kann das Erkennen einer Diskrepanz zwischen Ist-Zusammensetzung und Soll-Zusammensetzung auch erst für einen nachfolgenden Trennlauf zu einer Anpassung führen, um jegliche Störung auf einen laufenden Trennlauf auszuschließen. Insbesondere kann dies im Zusammenhang mit dem Betrieb einer hochdruckmischenden Pumpe vorteilhaft sein, bei der ein Zusammenführen der Teilflüsse der Konstituenten bzw. eine Anpassung der Teilflüsse durchgeführt werden kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Korrektureinrichtung zum zumindest teilweisen Korrigieren der Abweichung durch eine Veränderung der Zusammensetzung der mobilen Phase während eines dem Erfassen entsprechenden Trennlaufs (insbesondere in Echtzeit) eingerichtet sein. Unter einem entsprechenden Korrigieren in Echtzeit wird hierbei verstanden, dass unmittelbar nach dem Erkennen einer Diskrepanz zwischen Ist-Zusammensetzung und Soll-Zusammensetzung der mobilen Phase eine Anpassung der Zusammensetzung erfolgt, d.h. noch während desselben Trennlaufs wirksam wird. Dadurch kann bei Feststellung einer Diskrepanz noch während desselben, noch laufenden Trennlaufs die Korrektur der Lösungsmittelzusammensetzung umgesetzt werden. Folglich kann selbst bei Entstehen einer Fehlzusammensetzung der entsprechende Trennlauf von daraus resultierenden nachteiligen Wirkungen frei gehalten bzw. diese Wirkungen reduziert werden, indem Fehlmengen eines Lösungsmittels noch im laufenden Trennlauf ganz oder teilweise ausgeglichen werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Korrektureinrichtung zum zumindest teilweisen Korrigieren der Abweichung durch eine Veränderung der Zusammensetzung der mobilen Phase in einem nachfolgenden Trennlauf nach einem dem Erfassen entsprechenden vorangehenden Trennlauf eingerichtet sein. Das Erfassen von Daten zum Aufklären einer tatsächlichen Lösungsmittelzusammensetzung einer mobilen Phase während eines Trennlaufs kann dann zum Beispiel zu einer Korrektur der Lösungsmittelzusammensetzung für einen nachfolgenden Trennlauf verwendet werden. Gemäß einer solchen Ausgestaltung kann in einem ersten Trennlauf eine Detektion bzw. Ermittlung erfolgen, die das Bestehen einer Diskrepanz in der Lösungsmittelzusammensetzung erkennen lässt. Dieser erste Trennlauf kann dann zum Beispiel zunächst ohne Korrektur zu Ende geführt werden (gegebenenfalls kann das Ergebnis des Trennlaufs korrigiert werden). Die Konsequenzen aus der für den ersten Trennlauf ermittelten Diskrepanz können dann aber in Form einer veränderten Steuerung in einem nachfolgenden zweiten Trennlauf wirksam werden, in dem eine Anpassung (zum Beispiel einer Kolbenbewegung einer Kolbenpumpe) derart erfolgen kann, dass ein Fehlvolumen einer Komponente der Zusammensetzung durch eine zusätzliche positive oder negative Kolbenbewegung ausgeglichen wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Korrektureinrichtung zum zumindest teilweisen Korrigieren der Abweichung bzw. Diskrepanz mittels einer Rückkopplungsschleife eingerichtet sein. Unter einer Rückkopplung wird diesbezüglich verstanden, dass basierend auf der erkannten Abweichung zwischen Ist-Zusammensetzung und Soll-Zusammensetzung eine Rückwirkung auf einen Pfad der Erzeugung der Zusammensetzung erfolgt und dort eine Anpassung dieses Erzeugungsprozesses durchgeführt wird. Zum Beispiel können Schaltintervalle eines Proportionierventils entsprechend angepasst werden. Dabei ist die Kenntnis des Absolutwerts der Zusammensetzung nicht zwingend notwendig. Es reicht zum Beispiel, einen Signal-Ist-Wert auf den Signal-Soll-Wert hinzuregeln. Die Ermittlung der Zusammensetzung ist daher möglich, aber nicht zwingend.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Korrektureinrichtung zum zumindest teilweisen Korrigieren eines Ergebnisses der Probentrennung infolge der Abweichung bzw. Diskrepanz eingerichtet sein. Zum Beispiel kann eine (insbesondere reine, d.h. insbesondere als einzige Korrekturmaßnahme durchzuführende) Datenkorrektur der Ergebnisdaten eines Trennlaufs zur Kompensation von erfassten Diskrepanzen einer Lösungsmittelzusammensetzung auf die erfassten Ergebnisdaten durchgeführt werden. Alternativ oder ergänzend zum Anpassen der Lösungsmittelzusammensetzung bei Erkennung einer Diskrepanz ist es auch möglich, die erkannte Diskrepanz dafür zu verwenden, ein erhaltenes Trennergebnis so umzurechnen, wie es ohne Vorhandensein der Diskrepanz erfasst bzw. aufgenommen worden wäre. Dies kann zum Beispiel basierend auf Adsorptionsisothermen der Probenkomponenten unter vorliegenden Trennbedingungen durchgeführt werden. Zum Beispiel kann ein Chromatogramm so umgerechnet werden, wie es aussähe, wenn die Ist-Zusammensetzung nicht in der ermittelten Weise von der Soll-Zusammensetzung abgewichen wäre, sondern exakt der Soll-Zusammensetzung entsprochen hätte.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann zum zumindest teilweisen Korrigieren des Ergebnisses ein Chromatogramm korrigiert werden, insbesondere eine Retentionszeit korrigiert werden. Weiter insbesondere kann zum Korrigieren der Retentionszeit eine insbesondere vorbekannte Abhängigkeit der Retentionszeit von Probenkomponenten an den Mengenverhältnissen der Konstituenten der mobilen Phase verwendet werden. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Retentionszeit“ eine charakteristische Zeit in einem Chromatogramm verstanden, in dem ein Peak erkannt wird, der einer Komponente der fluidischen Probe entspricht. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Adsorptionsisotherme“ eine charakteristische Abhängigkeit zwischen einer Retentionszeit einer Komponente der fluidischen Probe in einem Chromatogramm und einer Lösungsmittelzusammensetzung einer mobilen Phase verstanden, in der die fluidische Probe geführt wird. Eine Adsorptionsisotherme eines Stoffs (insbesondere einer Probenkomponente) bezeichnet insbesondere eine Abhängigkeit (zum Beispiel in Form einer Kennlinie) in den Koordinaten „Zusammensetzung“ (X-Achse) und „Retentionskoeffizient k'“ (Y-Achse). Der Verlauf dieser Kennlinie hängt insbesondere von folgenden Parametern ab: der Stoff selber; die Art der mobilen Phase (zum Beispiel wird ein und derselbe Stoff in Wasser-Ethanol als mobile Phase eine andere Adsorptionsisotherme haben als in Wasser-Methanol); die Art der stationären Phase; die Temperatur; der Druck. Somit kann von einer Adsorptionsisothermen eines Stoffs unter bestimmten Bedingungen (ein fixer Satz der genannten Parameter) gesprochen werden. Eine Adsorptionsisotherme kann auch als eine Abhängigkeit eines Retentionskoeffizienten (k') einer Probenkomponente von der Zusammensetzung der mobilen Phase bzw. deren Elutionskraft angesehen werden. Der k'-Wert kann im Gradientenmodus im Laufe der Trennung bzw. entlang der Säule unterschiedlich sein. Dann kann es von Vorteil sein, eine differentiale Berechnung der Korrektur anzuwenden, bei der die Retentionszeit als Integral aller Retentionszeitinkremente entlang des Elutionsverlaufs der Probenkomponente in der Säule errechnet wird. Zum Beispiel kann in einer Nachschlagetabelle oder dergleichen festgehalten sein, wie sich die Retentionszeit ändert, wenn sich die Soll-Zusammensetzung und die Ist-Zusammensetzung in einer bestimmten Weise voneinander unterscheiden. Basierend auf der ermittelten Information, die für die Diskrepanz zwischen Ist-Zusammensetzung und Soll-Zusammensetzung indikativ ist, kann dann eine Korrektur der Retentionszeit errechnet werden. Wird ein chromatographisches Trennergebnis statt auf der Basis von Retentionszeiten auf der Basis von Retentionsvolumina dargestellt, ist es auch möglich, ein entsprechendes Retentionsvolumen entsprechend zu korrigieren.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die mobile Phase aus zumindest zwei Fluiden zusammengesetzt sein, insbesondere aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel. Eine solche mobile Phase kann eine konstante oder variable Lösungsmittelzusammensetzung aufweisen, welche die eigentlich zu trennende fluidische Probe entlang der Fluidleitungen des Probentrenngeräts, angetrieben durch den Fluidantrieb, mitfördert. Bei einem chromatographischen Trennexperiment kann die mobile Phase zum Beispiel in einem Gradientenbetrieb nach Adsorbieren von Probenkomponenten bzw. Fraktionen an einer Probentrenneinrichtung die Fraktionen der fluidischen Probe von der Probentrenneinrichtung (wie einer chromatographischen Trennsäule) fraktionsweise ablösen, indem die Lösungsmittelzusammensetzung der mobilen Phase sukzessive verändert wird. Alternativ ist zum Beispiel auch ein isokratischer Modus möglich, bei dem eine konstante Lösungsmittelzusammensetzung vorliegt.
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 Elektrochromatographiegerät und/oder ein Gelelektrophoresegerät sein. Allerdings sind viele andere Anwendungen möglich.
Der Fluidantrieb bzw. 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.
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 als HPLC-System ausgebildetes Probentrenngerät mit einer Steuervorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt einen Teil eines Probentrenngeräts mit einer Steuervorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 zeigt einen Brechungsindexdetektor einer Ermittlungseinrichtung gemäß einem 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 der Erfindung ist ein Verfahren zum Überwachen einer Zusammensetzung eines Fluids in Echtzeit sowie zur Durchführung einer entsprechenden Korrektur geschaffen.
Die Anforderungen an HPLC-Systeme nehmen ständig zu. Insbesondere anspruchsvoll sind Anwendungen, in welchen große Moleküle (wie zum Beispiel Biomoleküle bzw. Polymere)mit Trenntechniken getrennt werden sollen. Solche Analyten (Probenkomponenten) können sehr steile Adsorptionsisothermen haben (das heißt eine sehr steile Abhängigkeit der Retentionszeit von der Lösungsmittelzusammensetzung). Häufig kommt es vor, dass sehr ähnliche Analyten voneinander getrennt werden sollen. Oft sind solche chromatographischen Trennanalysen nur mit sehr wenig steilen Gradienten oder sogar erst mit einer isokratischen Elution möglich. Offensichtlich aufgrund der sehr steilen Adsorptionisothermen ist es für eine zuverlässige Probentrennung wichtig, die Lösungsmittelzusammensetzung sehr präzise zu erzeugen, um die Analyten innerhalb eines gewünschten Elutionsfensters zu eluieren. Die Lösungsmittelzusammensetzung einer mobilen Phase ist daher eine wesentliche Trennbedingung. Andererseits ist die Lösungsmittelzusammensetzung ein Parameter, der schwierig zu messen ist.
Obwohl Versuche zum Verbessern der Situation vorgenommen worden sind (siehe zum Beispiel US 4 239 623 ), ist die beschriebene Problematik immer noch ungelöst, während die Anforderungen an die Genauigkeit von Probentrenngeräten weiter steigen.
Um Genauigkeitsbeschränkungen zu vermeiden, die im Zusammenhang mit Ungewissheiten und Schwankungen hinsichtlich einer tatsächlich gelieferten Lösungsmittelzusammensetzung stehen, kann gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung die tatsächlich gelieferte Lösungsmittelzusammensetzung während der Laufzeit einer Trennanalyse oder zeitlich so nahe wie möglich an der Laufzeit der Trennanalyse ermittelt werden. Dann können entsprechende Korrekturen durchgeführt werden. Die Korrektur kann zum Beispiel durchgeführt werden, um einen Zusammensetzungsverlauf zu erreichen, der einem erwünschten, verifizierten oder theoretisch erwarteten Verlauf entspricht. Der Sollverlauf kann sich auf eine Messposition in dem fluidischen Pfad beziehen. Mit anderen Worten kann jeder Messposition im Flusspfad zur Ermittlung der Ist-Zusammensetzung, an der die genannte Zusammensetzung auftritt, ein eigener Sollverlauf zugewiesen werden, an der die genannte Soll-Zusammensetzung auftreten soll.
Das beschriebene Konzept kann insbesondere mit einem oder mehreren von folgenden Implementierungen realisiert werden:
Was die Ermittlung der Lösungsmittelzusammensetzung angeht, so kann eine entsprechende Messung zum Beispiel stromaufwärts einer Probentrenneinrichtung, insbesondere einer chromatographischen Trennsäule, erfolgen. Dies ist deshalb besonders vorteilhaft, da dann wenig Verzögerung hinter der Pumpe auftritt und die Zusammensetzungskorrektur zeitnah nach dem Auftreten einer Diskrepanz angewendet werden kann. Es ist alternativ oder ergänzend auch möglich, als Messstelle eine Position stromabwärts der Probentrenneinrichtung zu verwenden. Eine Messung an dieser Position ist einfacher, da hier in der Regel kein Hochdruck vorliegt.
Hinsichtlich der Messmethode ist es zum Beispiel möglich, den Brechungsindex der Lösungsmittelzusammensetzung zu messen. Dies erlaubt eine sehr präzise Messung der Lösungsmittelzusammensetzung bzw. der Abweichung der Ist-Zusammensetzung von der Soll-Zusammensetzung, die insbesondere durch Durchführung einer Kalibration noch genauer gemacht werden können. Der Brechungsindex liefert Informationen hinsichtlich eines Bereichs einer Zusammensetzung, der für die meisten Applikationen zur Trennung von Biomolekülen ausreichend ist. Alternativ oder ergänzend ist es auch möglich, die elektrische Leitfähigkeit der Lösungsmittelzusammensetzung bzw. des Lösungsmittelgemisches zu messen, was insbesondere für Puffergradienten eine vorteilhafte Variante darstellt. Es ist ebenfalls möglich, die Lösungsmittelzusammensetzung unter Verwendung einer pH-Messung zu bestimmen, insbesondere wenn pH-Gradienten gefahren werden. Ebenfalls kann die thermische Leitfähigkeit der Lösungsmittelzusammensetzung bzw. des Lösungsmittelgemisches gemessen werden, um sie aufzuklären. Andere Methoden zur Erfassung der Lösungsmittelzusammensetzung sind ebenfalls möglich, zum Beispiel die Messung einer Dichte, einer Schallwellengeschwindigkeit oder die Durchführung von Viskositätsmessungen an der Lösungsmittelzusammensetzung.
Was die Verwendung der gemessenen bzw. ermittelten Information angeht, so ist es bei einem Ausführungsbeispiel möglich, eine Korrektur der von einer Pumpe gelieferten Lösungsmittelzusammensetzung bzw. des Lösungsmittelgemisches (zumindest näherungsweise) in Echtzeit durchzuführen. Der Zeitversatz der Korrektur, zum Beispiel korreliert mit der Cut-off-Frequenz eines Filters in einer geschlossenen Regelschleife, kann hierbei mittels der Transportverzögerung durch das gesamte System erfasst werden. Die Verzögerung zwischen dem Entstehen einer Abweichung der Ist-Zusammensetzung von der Soll-Zusammensetzung an dem Punkt oder in der Vorrichtung in der Pumpe, an dem bzw. in der die Konstituenten der mobilen Phase unumkehrbar zusammengeführt werden (zum Beispiel der Mischpunkt bzw. der Zusammenführungspunkt der Förderpfade einzelner Kanäle in einer hochdruckmischenden binären Pumpe bzw. das Proportionierventil in einer niederdruckmischenden quaternären Pumpe), und einer Erkennung des Auftretens dieser Diskrepanz bestimmt die Schnelligkeit, mit der der Diskrepanz entgegengewirkt werden kann. Obwohl Zeitkonstanten (insbesondere eine typische Dauer) von manchen Fehlern einer Lösungsmittelzusammensetzung in der Größenordnung von Sekunden bzw. Minuten liegen können, können andere Fehlerquellen der Zusammensetzung auftreten, die sich langsamer verändern. Als Beispiele sind eine Leckage, eine Temperaturveränderung oder die Verdampfung von Lösungsmittel zu nennen. In diesen Fällen stellt eine Verzögerung der Korrektur keine Behinderung dar. Selbst im Falle einer schnellen Zusammensetzungsstörung, die nur kurz vorliegt und deshalb nicht gleich beim Auftreten korrigiert werden kann und somit unweigerlich die Elution der Analyten beeinflusst, ist es oft möglich und vorteilhaft, beim Erkennen der Störung eine entgegenwirkende Korrektur einzuleiten. Damit kann zum Beispiel erreicht werden, dass die Retentionszeit der Analyten, die im Laufe ihrer Elution sowohl die Wirkung der Störung, als auch nachfolgend die Wirkung der Korrektur erfahren, kaum durch die Zusammensetzungsstörung beeinflusst wird. Dies kann an einem Gedankenexperiment illustriert werden: es sei ein Analyt mit einer Retentionszeit von 10 Minuten chromatographiert. Die Korrekturverzögerungszeit betrage 0.5 Minuten. Es sei bei t = 4 Minuten eine Störung aufgetreten mit einer Dauer von 10 Sekunden, die bei t = 4.5 Minuten erkannt worden sei. Wenn eine entgegenwirkende Korrektur bei 4.5 Minuten angewendet würde, würde die Retentionszeit des Analyten kaum beeinflusst werden. Speziell kann, wenn die Retentionskoeffizient im relevanten Zusammensetzungsbereich hinreichend gut mit linearer Approximation beschreibbar ist, es ausreichen, eine Korrektur anzulegen, die einer vorzeichenumgekehrten Störung entspricht. (wäre zum Beispiel bei der Störung 10 Sekunden lang eine Zusammensetzung um 0.1% erhöht, kann nach dem Erkennen die Zusammensetzung korrigierend für 10 Sekunden erniedrigt werden). Ist das lineare Modell nicht ausreichend, so könnte die Zusammensetzungskorrektur unter Berücksichtigung der Nicht-Linearität der Adsorptionsisothermen errechnet werden. Jedoch ist eine Korrektur auch in diesem Fall möglich, solange beides – die Störung und die zeitverzögerte Korrektur – die Analytenzone in der Trennvorrichtung erreichen (bzw. aufholen).
Die erfasste Lösungsmittelzusammensetzung kann alternativ oder ergänzend zu einer Offline-Korrektur der chromatographischen Ergebnisse herangezogen werden. Zum Beispiel können die Abhängigkeiten der Retentionszeiten (korreliert mit Adsorptionsisothermen) für die Analyten oder Analytklassen bekannt sein. Dann können die Retentionszeiten korrigiert werden, und zwar abhängig von einer Abweichung zwischen der ermittelten Lösungsmittelzusammensetzung und einer angeforderten oder erwarteten Lösungsmittelzusammensetzung.
1 zeigt ein HPLC-System als Beispiel für ein Probentrenngerät 10 mit einer damit gekoppelten Steuervorrichtung 70 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines HPLC-Systems als Beispiel für ein als Probentrenngerät 10 ausgebildetes Messgerät, wie es zum Beispiel zur Flüssigkeitschromatographie verwendet werden kann. Eine Fluidpumpe als Fluidantrieb 20, die mit Lösungsmitteln aus einer Versorgungseinheit 25 versorgt wird, treibt eine mobile Phase durch eine Probentrenneinrichtung 30 (wie zum Beispiel eine chromatographische Säule), die eine stationäre Phase beinhaltet. Ein Entgaser 27 kann die Lösungsmittel entgasen, bevor diese der Fluidpumpe 20 zugeführt werden. Eine Probenaufgabeeinheit 40 mit einem Schaltventil 95 ist zwischen dem Fluidantrieb 20 und der Probentrenneinrichtung 30 angeordnet, um eine Probenflüssigkeit in den fluidischen Trennpfad einzubringen. Die stationäre Phase der Probentrenneinrichtung 30 ist passend gewählt und dazu vorgesehen, Komponenten der Probe zu separieren. Ein Detektor 50 mit einer Flusszelle detektiert separierte Komponenten der Probe, und ein Fraktionierungsgerät 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 unten näher beschriebene Steuervorrichtung 70 steuert die einzelnen Komponenten 20, 25, 27, 30, 40, 50, 60, 95 des Probentrenngeräts 10.
Insbesondere ist die Steuervorrichtung 70 zum Steuern des Probentrenngeräts 10 zum Trennen der fluidischen Probe unter Verwendung einer mobilen Phase entsprechend einer vorgegebenen Soll-Zusammensetzung ausgebildet. Die Steuervorrichtung 70 weist hierfür eine Ermittlungseinrichtung 152 auf, die zum Ermitteln einer für eine Ist-Zusammensetzung der mobilen Phase indikativen Information eingerichtet ist. Zu diesem Zweck erfasst ein Detektor 200 der Ermittlungseinrichtung 152 den Brechungsindex der mobilen Phase, während diese durch das Probentrenngerät 10 fließt. Ein Prozessor 153 der Ermittlungseinrichtung 152 ermittelt daraus die tatsächlich durch das Probentrenngerät 10 fließende Lösungsmittelzusammensetzung. Der gemessene Brechungsindex der mobilen Phase hängt von der tatsächlichen Lösungsmittelzusammensetzung ab, somit ist ein Rückschluss auf die Lösungsmittelzusammensetzung aufgrund einer Brechungsindexmessung möglich. Die Steuervorrichtung 70 weist ferner eine Korrektureinrichtung 154 auf, die von der Ermittlungseinrichtung 152 Informationen über die Ist-Zusammensetzung der mobilen Phase erhält und auf Basis dieser Information zum Korrigieren eines Einflusses einer Abweichung zwischen der Soll-Zusammensetzung und der Ist-Zusammensetzung eingerichtet ist. Wird eine von einer Soll-Zusammensetzung abweichende Ist-Zusammensetzung der mobilen Phase erkannt, kann die Korrektureinrichtung 154 den Fluidantrieb 20 und/oder eine damit zusammenwirkende Proportioniereinrichtung 26 (zum Proportionieren der einzelnen Lösungsmittel aus der Versorgungseinheit 25, beispielsweise mittels eines proportionierenden Fluidventils) entsprechend nachregeln, um nachfolgend eine korrekte Lösungsmittelzusammensetzung in der mobilen Phase zu erreichen bzw. die Auswirkungen der genannten Abweichung zu kompensieren oder zu minimieren. Dadurch kann auch die Akkuratheit der Probentrennung durch das Probentrenngerät 10 erhöht werden. Eine solche Steuerarchitektur wird bezugnehmend auf 2 nun näher erläutert.
2 zeigt einen Teil des Probentrenngeräts 10 mit der Steuervorrichtung 70 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer detaillierteren Darstellung.
Die Zuführeinrichtung 25 weist gemäß 2 vier Zuführleitungen 104 bis 107 auf, von denen jede mit einer jeweiligen von vier Fluidkomponentenquellen 100 bis 103 zum Bereitstellen einer jeweiligen fluidischen Komponente A bis D fluidisch gekoppelt ist. Ein gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel in eine Mischeinrichtung 29 integriertes Proportionierventil ist zwischen den Zuführleitungen 104 bis 107 und einem Einlass 189 einer primären Kolbenpumpe 111 angeordnet. Die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel auch proportionierend wirkende Mischeinrichtung 29 ist mittels der Steuervorrichtung 70 zum Erzeugen, Produzieren oder Generieren der Lösungsmittelmischung kontrollierter Zusammensetzung aus Paketen der fluidischen Komponenten A bis D stromaufwärts der primären Kolbenpumpe 111 mittels sequenziellen Koppelns ausgewählter der Zuführleitungen 104 bis 107 mit der primären Kolbenpumpe 111 steuerbar. Dies bedeutet, dass die Steuervorrichtung 70 die proportionierend wirkende Mischeinrichtung 29 (insbesondere gemäß einem Multiplexerschema) so ansteuert, dass nacheinander Fluidpakete der Komponenten A, B, C und D bzw. deren Sequenzen, vorzugsweise bereits teilweise oder sogar weitgehend vermischt durch eine Fluidleitung 109, durch ein Einlassventil 113 und durch den Einlass 189 der primären Kolbenpumpe 111 fließen. Es ist anzumerken, dass andere Proportioniereinrichtungen implementiert werden können als das Proportionierventil gemäß 2. Es ist ebenfalls möglich, eine Mischeinrichtung 29 gemeinsam mit einer Proportioniereinrichtung auszubilden, oder getrennt davon.
Die primäre Kolbenpumpe 111 (siehe auch Bezugszeichen „I“), der mittels der Zuführeinrichtung 25 zu pumpendes Fluid mit zeitlich variierender Lösungsmittelzusammensetzung (zum Beispiel entsprechend eines Gradientenlaufs) zuführbar ist, weist einen zum Fördern des Fluids in einem primären Kolbenraum 117 reziprozierfähig angeordneten primären Kolben 115 auf. Der primäre Kolben 115 sowie ein zwischen der primären Kolbenpumpe 111 und einer sekundären Kolbenpumpe 112 (siehe auch Bezugszeichen „II“) geschaltetes Fluidventil 114 (mit einer fluidischen Verbindungsleitung 187) zum selektiven Ermöglichen oder Verunmöglichen einer Fluidkommunikation zwischen den beiden Kolbenpumpen 111, 112 sind optional ebenfalls mittels der Steuervorrichtung 70 steuerbar (das Fluidventil 114 muss nicht mitten in der Verbindungsleitung 187 angeordnet sein, sondern kann dieser auch vor- oder nachgeschaltet sein). Der sekundären Kolbenpumpe 112 ist mittels der primären Kolbenpumpe 111 gepumptes Fluid zuführbar, wenn das Fluidventil 114 in einem entsprechenden Schaltzustand befindlich ist (zum Beispiel wenn der Druck in der primären Kolbenpumpe 111 höher ist als in der sekundären Kolbenpumpe 112, wodurch das Fluidventil 114 öffnen kann). Die sekundäre Kolbenpumpe 112 weist einen zum Fördern des Fluids in einem sekundären Kolbenraum 120 reziprozierfähig angeordneten sekundären Kolben 118 auf, dessen Position und/oder Geschwindigkeit ebenfalls mittels der Steuervorrichtung 70 steuerbar ist und stellt an ihrem Auslass 180 Fluid bereit, das durch eine Fluidleitung 121 und schließlich in die Probentrenneinrichtung 30 und dann in den Detektor 50 fließt. Vorzugsweise produzieren die Kolbenpumpen 111 und 112 in einer koordinierten Funktion einen kontinuierlichen und im Wesentlichen pulsationsfreien Fluss. Ferner kann die Zufuhreinrichtung eine andere Anzahl der Kolben- oder Spritzenpumpen aufweisen, zum Beispiel eine oder vier, die nicht zwingend hintereinander (also als primäre und sekundäre) aber auch parallel zueinander zugeschaltet sind. Auch ist ein Einsatz der Verdrängungspumpen anderer Bauart, wie zum Beispiel Membranpumpen, möglich. Weiterhin ist es möglich, das Lösungsmittelgemisch erwünschter bzw. kontrollierter Zusammensetzung durch das Zusammenführen kontinuierlicher Flüsse einzelner fluidischer Komponenten flussabwärts der jeweiligen Fördereinrichtungen zu erzeugen, statt durch das sequentielle Proportionieren bzw. Multiplexen fluidischer Pakete.
Die Steuervorrichtung 70 ist ferner programmtechnisch derart eingerichtet, dass sie die Zusammensetzung zeitlich entsprechend einem vorgegebenen zeitlich veränderlichen Zusammensetzungsprofil verändert. Das vorgegebene zeitliche Zusammensetzungsprofil kann dabei insbesondere ein Gradientenprofil für eine chromatographische Trennung der fluidischen Probe sein. Parameter für ein solches Gradientenprofil bzw. für eine chromatographische Methode können in einer Speichereinrichtung oder Datenbank 172 gespeichert sein, auf welche die Steuervorrichtung 70 zugreifen kann. Mit Bezugszeichen 199 ist schematisch ein solches Gradientenprofil gezeigt, bei dem zum Beispiel der Prozentsatz %B der fluidischen Komponente B (für das Beispiel einer Mischung mit der fluidischen Komponente A) in Abhängigkeit von der Zeit t variiert.
Die Steuerarchitektur der Steuervorrichtung 70 wird nun näher erläutert. Hierbei wird auch auf ein in 2 dargestelltes Detail 198 Bezug genommen, das den inneren Aufbau der Steuervorrichtung 70 zeigt. Die Steuervorrichtung 70 kann ein Prozessor, ein Teil eines Prozessors oder mehrere Prozessoren aufweisen. Selbiges gilt für Blöcke 152 und 154 der Steuervorrichtung 70. Gemäß Detail 198 weist die Steuervorrichtung 70 die Ermittlungseinrichtung 152 und die Korrektureinrichtung 154 auf.
Gemäß 2 ist die Ermittlungseinrichtung 152 zum Ermitteln einer Ist-Zusammensetzung der durch das Probentrenngerät 10 fließenden mobilen Phase ausgebildet. Hierfür ist am Einlass des Fluidantriebs 20 ein Sensor 171, am Auslass des Fluidantriebs 20 ein Sensor 173, zwischen Probentrenneinrichtung 30 und Detektor 50 ein Sensor 175 und stromabwärts des Detektors 50 ein Sensor 177 vorgesehen. Jeder der Sensoren 171, 173, 175, 177 ist dazu ausgebildet, eine Sensorinformation an die Steuereinrichtung 70 zu liefern, welche für die Zusammensetzung der mobilen Phase an der jeweiligen Position innerhalb des fluidischen Pfads indikativ ist. Hierzu kann ein jeweiliger der Sensoren 171, 173, 175, 177 zum Beispiel den Brechungsindex, die elektrische Leitfähigkeit, die thermische Leitfähigkeit, den pH-Wert oder einen anderen Parameter erfassen, der für die Komponenten der Lösungsmittelzusammensetzung der mobilen Phase unterschiedlich ist und dessen Effektivwert daher einen Rückschluss auf die Lösungsmittelzusammensetzung erlaubt. Um eine ausreichend breite Datenbasis zu haben, können Informationen an zwei, drei oder vier der genannten Stellen und/oder an zusätzlichen oder anderen Stellen in die Steuerung des Probentrenngeräts 10 mittels der Steuervorrichtung 70 eingehen. Es ist aber auch möglich, nur einen Sensor an nur einer Position des fluidischen Pfads des Probentrenngeräts 10 vorzusehen, zum Beispiel direkt stromaufwärts der Probentrenneinrichtung 30 oder direkt stromabwärts des Detektors 50.
Die Ermittlungseinrichtung 152 wird mit den jeweiligen Messdaten der Sensoren 171, 173, 175, 177 versorgt. Der Sensor 173 kann direkt flussaufwärts der Probenaufgabeeinheit 40 platziert werden (alternativ stromabwärts der Probenaufgabeeinheit 40). Hieraus kann die Ermittlungseinrichtung 152 optional zunächst die Ist-Zusammensetzung der mobilen Phase ermitteln. In anderen Ausführungsbeispielen reicht es, die Abweichung einer sensorisch erfassten, für die Lösungsmittelzusammensetzung indikativen Information vom deren Soll-Wert festzustellen und diese Abweichung durch Beeinflussung der Zusammensetzung zu reduzieren bzw. sogar zu eliminieren. Somit ist die Kenntnis bzw. die Ermittlung der Zusammensetzung selbst nicht notwendig. Die Korrektureinrichtung 154 kann nachfolgend eine erkannte Abweichung zwischen der Soll-Zusammensetzung und der Ist-Zusammensetzung durch eine Veränderung der Zusammensetzung der mobilen Phase korrigieren. Hierfür kann die Korrektureinrichtung 154 die Proportionier- bzw. Mischeinrichtung 29 entsprechend nachregeln. Hat die Messung der Ist-Zusammensetzung zum Beispiel ergeben, dass die Lösungsmittelkomponente B gegenüber ihrem Sollwert (vergleiche Bezugszeichen 199) zu hoch oder zu niedrig ist, kann die Mischeinrichtung 29 diese Abweichung im weiteren Verlauf der Probentrennung ausgleichen, indem ein Intervall des Zuschaltens der Fluidkomponentenquelle 101 verlängert (falls die Ist-Zusammensetzung der mobilen Phase zu wenig Lösungsmittelkomponente B aufweist) oder verkürzt (falls die Ist-Zusammensetzung der mobilen Phase zu viel Lösungsmittelkomponente B aufweist) wird. Anschaulich können dadurch die Längen der sequenziellen Fluidpakete aus einem jeweiligen der Lösungsmittel A, B, C, B modifiziert werden, um einen messtechnisch erkannten Fehlbetrag eines jeweiligen Lösungsmittels A, B, C, B auszugleichen. Somit ist gemäß 2 die Korrektureinrichtung 154 zum vollständigen oder teilweisen Korrigieren der Abweichung mittels einer Rückkopplungsschleife eingerichtet ist, die noch während eines gerade ablaufenden Trennlaufs eine entsprechende Korrektur der Lösungsmittelzusammensetzung vornimmt. Alternativ kann sich die korrigierende Wirkung der Korrektureinrichtung 154 erst in einem nachfolgenden Trennlauf zum Trennen einer fluidischen Probe auswirken. Alternativ oder ergänzend kann die Korrektureinrichtung 154 rechnerisch die Auswirkung einer ermittelten fehlerhaften Lösungsmittelzusammensetzung auf ein Ergebnis der Probentrennung, insbesondere auf Retentionszeiten von Komponenten der fluidischen Probe in einem Chromatogramm, bestimmen und entsprechend korrigieren. Zum Beispiel kann zum Durchführen einer solchen rechnerischen Korrektur des Ergebnisses einer Probentrennung die Korrektureinrichtung 154 auf Daten in einer Nachschlagetabelle in Datenbank 172 zugreifen. Dort können zum Beispiel Adsorptionsisothermen für unterschiedliche Analyten abgespeichert sein, welche die Elutionskraft einer jeweiligen tatsächlichen Lösungsmittelzusammensetzung in der Probentrenneinrichtung 30 abbilden. Aus solchen Daten kann auch eine erforderliche rechnerische Korrektur abgeleitet werden. Ein solches Korrigieren des Ergebnisses kann also ein Korrigieren einer Retentionszeit in einem Chromatogramm aufweisen. Zum Korrigieren der Retentionszeit kann somit eine vorbekannte Abhängigkeit der Retentionszeit von Konstituenten der mobilen Phase verwendet werden.
3 zeigt schematisch einen Detektor 200, genauer gesagt ein Ausführungsbeispiel eines Brechungsindexdetektors, einer Ermittlungseinrichtung 152 einer Steuervorrichtung 70 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Gemäß 3 ist die Ermittlungseinrichtung 152 zum Ermitteln der für die Ist-Zusammensetzung der mobilen Phase indikativen Information mittels einer Messung des Brechungsindex der mobilen Phase eingerichtet. Hierfür ist bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Detektor 200 zum Durchführen der Messung des Brechungsindex konfiguriert, d.h. als Refraktometer ausgebildet. Da ein solches Refraktometer sehr empfindlich zur Temperatur ist, kann der Detektor 200 mit Vorteil temperaturstabilisiert ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass an dem Detektor 200 ein in 3 nicht gezeigter Temperatursensor bereitgestellt werden kann. Ferner kann die Temperaturstabilisierung das Detektors 200 insbesondere mittels eines Heizers und/oder eines Kühlers einer Temperiereinrichtung durchgeführt werden, zum Beispiel mittels eines Peltier-Elements, so dass die Temperatur des Detektors 200 und des dadurch fließenden bzw. sich darin befindenden Fluids konstant bleibt. Auf diese Weise kann die Temperiereinrichtung als Thermostat die Temperatur des Detektors 200 konstant halten.
Wie in 3 dargestellt, weist die Ermittlungseinrichtung 152 als Detektor 200 zum Durchführen der Messung des Brechungsindex einer in einer Kapillare 212 fließenden mobilen Phase eine Lichtquelle 202 auf, die zum Beispiel als Leuchtdiode (LED) ausgebildet sein kann. Die Lichtquelle 202 erzeugt Licht 210, das in ein Prisma 206 oder in ein anderes optisches Element eingekoppelt wird. Eine von der mobilen Phase durchflossene Durchflusszelle 204 ist mit der Kapillare 212 und dem optisch transparenten Prisma 206 ausgestattet. Das Licht 210 wird durch das Prisma 212 geführt und dadurch in optische Wirkverbindung mit dem durch die Kapillare 212 fließenden Lösungsmittel gebracht. Nach Wechselwirkung mit der Grenzfläche dieser mobilen Phase mit dem optischen Element (das hier als Prisma 206 ausgebildet ist) trifft das Licht 210 auf einen Lichtsensor 208, der zum Beispiel als Fotodiode ausgebildet sein kann. An dem Lichtsensor 208 wird das eintreffende Licht 210, genauer gesagt dessen Position und/oder Intensität erfasst. Das von dem Lichtsensor 208 gemessene Signal ist mit dem Brechungsindex der mobilen Phase korreliert und erlaubt daher einen Rückschluss auf die Lösungsmittelzusammensetzung der mobilen Phase. Somit ist der Lichtsensor 208 zum Erfassen des von der Lichtquelle 202 emittierten Lichts 210 eingerichtet, nachdem das Licht das Prisma 206 durchlaufen hat und währenddessen in Wirkverbindung mit der Phasengrenze zur mobilen Phase in der Durchflusszelle 204 gekommen ist.
Obgleich dies in 3 nicht dargestellt ist, kann der Detektor 200 einer anderen Bauart sein, die eine prismafömige Durchflusszelle und optional eine weitere, von einer Referenzflüssigkeit (vorzugsweise eine Flüssigkeit mit bekanntem Brechungsindex, zum Beispiel Wasser) durchflossene oder gefüllte Zelle aufweist. Die optischen Eigenschaften der weiteren Durchflusszelle können jenen der Durchflusszelle 204 entsprechen. Zur Messung des Brechungsindex können Messsignale an der Durchflusszelle 204 mit Messsignalen an der weiteren Durchflusszelle abgeglichen werden, um die Genauigkeit der Messung des Brechungsindex der mobilen Phase weiter zu erhöhen.
Es ist möglich, einen Detektor 200 in der Ermittlungseinrichtung 152 zu implementieren, der zum Durchführen der Messung des Brechungsindex mittels Ermitteln eines Grenzwinkels der Totalreflexion eingerichtet ist. Dieser Grenzwinkel hängt vom Brechungsindex der mobilen Phase in der Kapillare 212 der Durchflusszelle 204 ab.
Es sollte angemerkt werden, dass eine Brechungsindexmessung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel mit einem anderen Refraktometer durchgeführt werden kann als mit dem in 3 exemplarisch dargestellten. Solche Alternativen sind zum Beispiel in Kapitel 1 des Agilent RID 1260 Infinity Benutzerhandbuchs offenbart.
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]
US 4239623 [0050]

Claims

Steuervorrichtung (70) zum Steuern eines Probentrenngeräts (10) zum Trennen einer fluidischen Probe unter Verwendung einer mobilen Phase, wobei die mobile Phase entsprechend einer Soll-Zusammensetzung zugeführt werden soll, wobei die Steuervorrichtung (70) aufweist: eine Ermittlungseinrichtung (152), die zum Ermitteln einer für eine Ist-Zusammensetzung der mobilen Phase indikativen Information eingerichtet ist; eine Korrektureinrichtung (154), die zum zumindest teilweisen Korrigieren eines Einflusses einer Abweichung, insbesondere zum zumindest teilweisen Korrigieren der Abweichung selber, zwischen der Soll-Zusammensetzung und der Ist-Zusammensetzung eingerichtet ist.
Steuervorrichtung (70) gemäß Anspruch 1, wobei die Ermittlungseinrichtung (152) zum Ermitteln der für die Ist-Zusammensetzung indikativen Information mittels einer Messung an der mobilen Phase stromaufwärts einer Probentrenneinrichtung (30) eingerichtet ist.
Steuervorrichtung (70) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Ermittlungseinrichtung (152) zum Ermitteln der für die Ist-Zusammensetzung indikativen Information mittels einer Messung an der mobilen Phase stromabwärts einer Probentrenneinrichtung (30) eingerichtet ist.
Steuervorrichtung (70) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Ermittlungseinrichtung (152) zum Ermitteln der für die Ist-Zusammensetzung indikativen Information mittels Durchführens einer Messung des Brechungsindex der mobilen Phase eingerichtet ist.
Steuervorrichtung (70) gemäß Anspruch 4, wobei ein Detektor (200) zum Durchführen der Messung des Brechungsindex mit einer Temperaturstabilisierung ausgebildet ist.
Steuervorrichtung (70) gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei ein Detektor (200) zum Durchführen der Messung des Brechungsindex eine Lichtquelle (202), eine von der mobilen Phase durchflossene Durchflusszelle (204) mit einem daran vorgesehenen optisch transparenten Element, insbesondere ein Prisma (206), und einen Lichtsensor (208) aufweist, der zum Erfassen von von der Lichtquelle (202) emittiertem Licht (210) nach Durchlaufen des optisch transparenten Elements und nach Wechselwirkung mit der mobilen Phase und/oder wenigstens deren Phasengrenze mit einem weiteren optisch transparenten Material in der Durchflusszelle (204) eingerichtet ist.
Steuervorrichtung (70) gemäß Anspruch 6, wobei der Detektor (200) eine weitere, von einer Referenzflüssigkeit durchflossene Durchflusszelle mit einem weiteren optisch transparenten Element aufweist, wobei zur Messung des Brechungsindex der mobilen Phase Messsignale an der Durchflusszelle (204) mit Messsignalen an der weiteren Durchflusszelle abgeglichen werden.
Steuervorrichtung (70) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei ein Detektor (200) zum Durchführen der Messung des Brechungsindex der mobilen Phase mittels Ermitteln eines Grenzwinkels der Totalreflexion eingerichtet ist.
Steuervorrichtung (70) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, aufweisend zumindest eines der folgenden Merkmale: wobei die Ermittlungseinrichtung (152) zum Ermitteln der für die Ist-Zusammensetzung indikativen Information mittels Durchführens einer Messung der elektrischen Leitfähigkeit der mobilen Phase eingerichtet ist; wobei die Ermittlungseinrichtung (152) zum Ermitteln der für die Ist-Zusammensetzung indikativen Information mittels Durchführens einer Messung des pH-Werts der mobilen Phase eingerichtet ist; wobei die Ermittlungseinrichtung (152) zum Ermitteln der für die Ist-Zusammensetzung indikativen Information mittels Durchführens einer Messung der thermischen Leitfähigkeit und/oder der Wärmekapazität der mobilen Phase eingerichtet ist; wobei die Ermittlungseinrichtung (152) zum Ermitteln der für die Ist-Zusammensetzung indikativen Information mittels Durchführens einer Absorptionsmessung, insbesondere einer Ultraviolett-Absorptionsmessung, der mobilen Phase eingerichtet ist; wobei die Ermittlungseinrichtung (152) zum Ermitteln der für die Ist-Zusammensetzung indikativen Information mittels Durchführens einer Messung von zumindest einem Parameter aus der Gruppe, die besteht aus einer Dichte, einer Schallwellengeschwindigkeit in, und einer Viskosität der mobilen Phase eingerichtet ist.
Steuervorrichtung (70) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Korrektureinrichtung (154) zum zumindest teilweisen Korrigieren der Abweichung zwischen der Soll-Zusammensetzung und der Ist-Zusammensetzung durch eine Veränderung der Zusammensetzung der mobilen Phase eingerichtet ist.
Steuervorrichtung (70) gemäß Anspruch 10, wobei die Korrektureinrichtung (154) zum zumindest teilweisen Korrigieren der Abweichung zwischen der Soll-Zusammensetzung und der Ist-Zusammensetzung durch eine Veränderung der Zusammensetzung der mobilen Phase während eines dem Erfassen entsprechenden Trennlaufs eingerichtet ist.
Steuervorrichtung (70) gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei die Korrektureinrichtung (154) zum zumindest teilweisen Korrigieren der Abweichung zwischen der Soll-Zusammensetzung und der Ist-Zusammensetzung durch eine Veränderung der Zusammensetzung der mobilen Phase in einem nachfolgenden Trennlauf, insbesondere einem unmittelbar nachfolgenden Trennlauf und/oder einem nicht unmittelbar nachfolgenden Trennlauf, nach einem dem Erfassen entsprechenden vorangehenden Trennlauf eingerichtet ist.
Steuervorrichtung (70) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Korrektureinrichtung (154) zum zumindest teilweisen Korrigieren der Abweichung zwischen der Soll-Zusammensetzung und der Ist-Zusammensetzung mittels einer Rückkopplungsschleife eingerichtet ist.
Steuervorrichtung (70) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Korrektureinrichtung (154) zum zumindest teilweisen Korrigieren eines Ergebnisses der Probentrennung infolge der Abweichung zwischen der Soll-Zusammensetzung und der Ist-Zusammensetzung eingerichtet ist.
Steuervorrichtung (70) gemäß Anspruch 14, wobei zum zumindest teilweisen Korrigieren des Ergebnisses ein Chromatogramm korrigiert wird, insbesondere eine Retentionszeit korrigiert wird.
Steuervorrichtung (70) gemäß Anspruch 15, wobei zum Korrigieren der Retentionszeit eine insbesondere vorbekannte Abhängigkeit der Retentionszeit von einer Zusammensetzung der mobilen Phase verwendet wird, insbesondere auf Basis vorbekannter Adsorptionsisothermen von Komponenten der fluidischen Probe unter angewendeten Trennbedingungen.
Steuervorrichtung (70) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die mobile Phase aus genau zwei Fluiden oder aus mehr als zwei Fluiden zusammengesetzt ist, insbesondere aufweisend Wasser und ein organisches Lösungsmittel.
Probentrenngerät (10) zum Trennen einer fluidischen Probe, wobei das Probentrenngerät (10) aufweist: einen Fluidantrieb (20), der zum Antreiben einer mobilen Phase und der darin aufgenommenen fluidischen Probe eingerichtet ist; eine Probentrenneinrichtung (30) zum Trennen der in der mobilen Phase befindlichen fluidischen Probe; und eine Steuervorrichtung (70) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 zum Steuern des Probentrenngeräts (10).
Probentrenngerät (10) gemäß Anspruch 18, ferner aufweisend zumindest eines der folgenden Merkmale: 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, einem Gerät für superkritische Flüssigchromatografie, 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) 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, einen Ultraviolett-Absorptionsdetektor oder einen massenspektrometrischen Detektor, zum Detektieren der getrennten fluidischen Probe auf; das Probentrenngerät (10) weist einen Probenfraktionierer (60) zum Fraktionieren der getrennten fluidischen Probe auf.
Verfahren zum Steuern eines Probentrenngeräts (10) zum Trennen einer fluidischen Probe unter Verwendung einer mobilen Phase, wobei die mobile Phase entsprechend einer Soll-Zusammensetzung zugeführt werden soll, wobei das Verfahren aufweist: Ermitteln einer für eine Ist-Zusammensetzung der mobilen Phase indikativen Information; zumindest teilweises Korrigieren eines Einflusses einer Abweichung, insbesondere zumindest teilweises Korrigieren der Abweichung selber, zwischen der Soll-Zusammensetzung und der Ist-Zusammensetzung.