DE102020115737A1 - Fluidversorgungsvorrichtungen und Fluidbauteil zum Bilden einer mobilen Phase für ein Probentrenngerät - Google Patents

Fluidversorgungsvorrichtungen und Fluidbauteil zum Bilden einer mobilen Phase für ein Probentrenngerät Download PDF

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Konstantin Shoykhet
Tom Ziegler
Joachim-Richard Wagner
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Abstract

Fluidversorgungsvorrichtung (100) zum Bereitstellen einer mobilen Phase für ein Probentrenngerät (10), wobei die Fluidversorgungsvorrichtung (100) eine Zuführleitung (102 bis 105) zum Bereitstellen eines Fluids, das zumindest einen Teil der mobilen Phase bildet, ein Fluidventil (106 bis 109), das mit der Zuführleitung (102 bis 105) fluidisch gekoppelt ist und abhängig von seinem Schaltzustand ein Durchlassen des Fluids aus der Zuführleitung (102 bis 105) zulässt oder unterbindet, eine elastische Puffereinrichtung (110), die stromaufwärts des Fluidventils (106 bis 109) mit der Zuführleitung (102 bis 105) fluidisch gekoppelt ist und zum Puffern des Fluids ausgebildet ist, und eine Fluidfördereinrichtung (20) zum Fördern des Fluids aufweist, das von dem Fluidventil (106 bis 109) durchgelassen wird.

Description

  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Fluidversorgungsvorrichtungen zum Bereitstellen einer mobilen Phase für ein Probentrenngerät, ein Fluidbauteil zum Vereinigen und Mischen von Fluiden zum Bilden einer mobilen Phase in einer Fluidversorgungsvorrichtung und ein Probentrenngerät.
  • 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 Fraktionen einer in die mobile Phase eingebrachten Probenflüssigkeit voneinander zu trennen. Nach Durchlaufen der stationären Phase werden die getrennten Fraktionen der fluidischen Probe in einem Detektor detektiert. Ein solches HPLC-System ist bekannt zum Beispiel aus der EP 0,309,596 B1 derselben Anmelderin, Agilent Technologies, Inc.
  • Für Flüssigchromatografie und andere Anwendungen der Probentrennung ist es erforderlich, eine Mischung aus unterschiedlichen Fluiden, zum Beispiel unterschiedlichen Lösungsmitteln, zu bilden, um eine mobile Phase zu erzeugen. Die gemischte Fluidzusammensetzung aus diesen Fluiden sollte möglichst genau definiert gebildet sein. Allerdings hat sich herausgestellt, dass beim Betrieb einer Fluidversorgungsvorrichtung zum Erzeugen einer mobilen Phase Volumenfehler der zu mischenden Fluide auftreten können.
  • OFFENBARUNG
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine mobile Phase mit möglichst genauer Zusammensetzung zu erzeugen. Die Aufgabe wird mittels der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt.
  • Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist eine Fluidversorgungsvorrichtung zum Bereitstellen einer mobilen Phase für ein Probentrenngerät geschaffen, wobei die Fluidversorgungsvorrichtung eine Zuführleitung zum Bereitstellen eines Fluids, das zumindest einen Teil der mobilen Phase bildet, ein Fluidventil, das mit der Zuführleitung fluidisch gekoppelt ist und abhängig von seinem Schaltzustand ein Durchlassen des Fluids aus der Zuführleitung zulässt oder unterbindet, eine elastische Puffereinrichtung, die stromaufwärts des Fluidventils mit der Zuführleitung fluidisch gekoppelt ist und zum Puffern des Fluids ausgebildet ist, und eine Fluidfördereinrichtung zum Fördern des Fluids aufweist, das von dem Fluidventil durchgelassen wird.
  • Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel eines zweiten Aspekts ist ein einstückiges Fluidbauteil zum Vereinigen und Mischen von Fluiden zum Bilden einer mobilen Phase in einer Fluidversorgungsvorrichtung bereitgestellt, wobei das einstückige Fluidbauteil eine Mehrzahl von Fluideingängen, wobei an jedem der Eingänge ein jeweiliges Fluid zuführbar ist, eine Fluidvereinigungseinrichtung zum Vereinigen der an den Fluideingängen zugeführten Fluide, und eine Mischeinrichtung zum Mischen der vereinigten Fluide und zum Bereitstellen der gemischten Fluide als mobile Phase an einem Fluidausgang aufweist.
  • Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel des zweiten Aspekts ist eine Fluidversorgungsvorrichtung zum Bereitstellen einer mobilen Phase für ein Probentrenngerät bereitgestellt, wobei die Fluidversorgungsvorrichtung eine Mehrzahl von Zuführleitungen, von denen jede zum Bereitstellen eines jeweiligen Fluids ausgebildet ist, die gemeinsam die mobile Phase bilden, eine Mehrzahl von Fluidventilen, von denen jedes mit einer jeweiligen der Zuführleitungen fluidisch gekoppelt ist und von denen jedes abhängig von seinem Schaltzustand ein Durchlassen des jeweiligen Fluids aus der jeweiligen Zuführleitung zulässt oder unterbindet, ein einstückiges Fluidbauteil mit den oben beschriebenen Merkmalen, dessen Fluideingänge mit den Fluidventilen gekoppelt sind und an dessen Fluidausgang die mobile Phase bereitgestellt ist, und eine mit dem Fluidausgang fluidisch gekoppelte Fluidfördereinrichtung zum Fördern der mobilen Phase aufweist.
  • Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel eines dritten Aspekts ist eine Fluidversorgungsvorrichtung zum Bereitstellen einer mobilen Phase für ein Probentrenngerät bereitgestellt, wobei die Fluidversorgungsvorrichtung eine Mehrzahl von Zuführleitungen, von denen jede zum Bereitstellen eines jeweiligen Fluids ausgebildet ist, die gemeinsam die mobile Phase bilden, eine Mehrzahl von Fluidventilen, von denen jedes mit einer jeweiligen der Zuführleitungen fluidisch gekoppelt ist und von denen jedes abhängig von seinem Schaltzustand ein Durchlassen des jeweiligen Fluids aus der jeweiligen Zuführleitung zulässt oder unterbindet, eine Fluidvereinigungseinrichtung zum Vereinigen der von den Fluidventilen durchgelassenen Fluiden an einem Vereinigungspunkt zum Bilden der mobilen Phase, und eine mit dem Vereinigungspunkt fluidisch gekoppelte Fluidfördereinrichtung zum Fördern der mobilen Phase aufweist, wobei zwischen den Fluidventilen und dem Vereinigungspunkt ein derart dimensioniertes Ausgleichsvolumen gebildet ist, dass selbst im Falle eines maximalen Fluidrückflusses von der Fluidfördereinrichtung in Richtung der Fluidventile ein Erreichen der Fluidventile durch den Fluidrückfluss aufgrund des Ausgleichsvolumens verunmöglicht ist.
  • Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Probentrenngerät zum Trennen einer fluidischen Probe bereitgestellt, wobei das Probentrenngerät eine Fluidversorgungsvorrichtung mit den bezugnehmend auf den ersten, zweiten und dritten Aspekt oben beschriebenen Merkmalen zum Bereitstellen einer mobilen Phase, in welche die fluidische Probe zu injizieren ist, und eine Probentrenneinrichtung aufweist, die zum Trennen der in die mobile Phase injizierten fluidischen Probe (zum Beispiel in Fraktionen) eingerichtet ist.
  • Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Fluidversorgungsvorrichtung“ eine Anordnung verstanden werden, die eine mobile Phase in Form eines Lösungsmittels oder einer Lösungsmittelzusammensetzung hoher Genauigkeit bereitstellen und vorzugsweise auf einen erhöhten Druck bringen kann. Eine solche mobile Phase kann ein Fluid sein, d.h. eine Flüssigkeit und/oder ein Gas, optional aufweisend Festkörperpartikel.
  • Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Probentrenngerät“ insbesondere ein Gerät bezeichnen, das in der Lage und konfiguriert ist, eine fluidische Probe in verschiedene Fraktionen zu trennen. Beispielsweise kann die Probentrennung mittels Chromatographie oder Elektrophorese erfolgen.
  • Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „fluidische Probe“ insbesondere ein Medium verstanden, das die eigentlich zu analysierende Materie enthält (zum Beispiel eine biologische Probe, wie zum Beispiel eine Proteinlösung, eine pharmazeutische Probe, etc.).
  • Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „mobile Phase“ insbesondere ein Fluid (insbesondere eine Flüssigkeit) verstanden, das als Trägermedium zum Transportieren der fluidischen Probe von dem Fluidantrieb bzw. der Fluidfördereinrichtung zu der Probentrenneinrichtung dient. Zum Beispiel kann die mobile Phase ein (zum Beispiel organisches und/oder anorganisches) Lösungsmittel oder eine Lösungsmittelzusammensetzung sein (zum Beispiel Wasser und Ethanol).
  • Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „elastische Puffereinrichtung zum Puffern von Fluid“ insbesondere ein Fluidbauteil verstanden werden, das fluidisch an eine Zuführleitung anschließbar ist, und zwar vor Erreichen eines Fluidventils. Eine solche elastische Puffereinrichtung kann ausgebildet sein, einem durch die Zuführleitung geförderten Fluid eine variable hydraulische bzw. pneumatische Ausgleichsmöglichkeit bereitzustellen. Eine solche Puffereinrichtung kann insbesondere ihr Innenvolumen bei Druckerhöhung elastisch und daher reversibel erhöhen und bei Druckverringerung erniedrigen. Daher kann eine elastische Puffereinrichtung ein fluidisches Puffervolumen zum Ausgleichen von Druckschwankungen schaffen und kann daher dämpfend Druckstöße abmildern.
  • Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Fluidfördereinrichtung“ insbesondere eine Einrichtung zum Fördern und Bewegen von Fluid verstanden werden, die das Fluid optional auf einen erhöhten Druck bringen kann. Beispielsweise kann eine solche Fluidfördereinrichtung eine Pumpe sein, zum Beispiel eine einstufige oder mehrstufige Kolbenpumpe.
  • Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „einstückiges Fluidbauteil“ ein einziger integraler Körper verstanden werden, in dem mehrere fluidische Funktionen integriert sind. Ein solches einstückiges Fluidbauteil kann daher als nur eine Komponente von einem Benutzer gehandhabt werden. Insbesondere kann ein einstückiges Fluidbauteil so ausgebildet sein, dass es zerstörungsfrei nicht in Einzelteile zerlegbar ist.
  • Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Fluidvereinigungseinrichtung“ insbesondere eine Vorkehrung zum Zusammenführen mehrerer fluidischer Einzelflüsse zu einem gemeinsamen Fluidfluss verstanden werden. Dies kann zum Beispiel mittels eines fluidischen T-Stücks, eines fluidischen Y-Stücks, eines fluidischen X-Stücks, etc. realisiert werden. Die Einzelflüsse können daher in der Fluidvereinigungseinrichtung an einem Vereinigungspunkt miteinander zu einem gemeinsamen Fluss kombiniert werden.
  • Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Mischeinrichtung“ insbesondere eins Struktur zum Mischen unterschiedlicher Fluide, d.h. zum Erhöhen der Homogenität der Fluidmischung, verstanden werden. Ein solcher Mechanismus kann insbesondere rein passiv sein, d.h. ohne bewegte Teile auskommen. Beispielsweise können fluidische Hindernisse in einer Fluidleitung und/oder unterschiedliche Fluidlängenpfade, die von unterschiedlichen Fluidanteilen durchflossen werden, Teil einer solchen Mischeinrichtung bilden. Alternativ oder ergänzend kann ein solcher Mechanismus aktiv sein und zum Beispiel bewegte Teile zum Antreiben und Mischen von Fluid (zum Beispiel eine bewegbare Membran), Piezoelemente, etc. aufweisen.
  • Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „derart dimensioniertes Ausgleichsvolumen, das selbst im Falle eines maximalen Fluidrückflusses von einer Fluidfördereinrichtung in Richtung von Fluidventilen ein Erreichen der Fluidventile durch den Fluidrückfluss verunmöglicht“ ein ausreichend großes Innenvolumen von Fluidleitungen zwischen den Fluidventilen und der Fluidfördereinrichtung verstanden werden, das zum Beispiel im Falle des Schaltens von Ein- bzw. Auslassventilen der Fluidfördereinrichtung, etc., artifiziell rückfließendes Fluid vorübergehend aufnehmen bzw. puffern kann und das so dimensioniert ist, dass ein Rückfließen dieses Fluids bis zu den Fluidventilen ausgeschlossen ist. Ein maximaler auftretender Fluidrückfluss ist hierbei durch die Ausgestaltung und Dimensionierung sowie durch die Betriebssteuerung der Fluidversorgungsvorrichtung definiert. Die Innenvolumina der Fluidleitungen zwischen Fluidventilen und einem Vereinigungspunkt einzelner Fluide bilden hierbei ein Ausgleichsvolumen, das zum sicheren Verhindern des Rückflusses von Fluid bis zu den Fluidventilen dimensioniert ist, und zwar selbst unser Worst Case Bedingungen.
  • Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts der Erfindung kann durch das Implementieren mindestens einer elastischen Puffereinrichtung in einer Zuführleitung in Flussrichtung vor dem Fluidventil erreicht werden, dass unerwünscht auftretende artifizielle Druckstöße oder Druckschwankungen noch vor Erreichen des Fluidventils und daher stromaufwärts der Förderung des Fluids durch die Fluidfördereinrichtung gedämpft, unterdrückt bzw. abgefangen werden können. Unerwünschte Auswirkungen auf die Genauigkeit der Flussrate oder einer Lösungsmittelzusammensetzung können dadurch zuverlässig unterbunden werden. Die Elastizität der Puffereinrichtung erlaubt eine Erhöhung ihres Innenvolumens im Falle eines zeitweise erhöhten Drucks bzw. eine Verringerung ihres Innenvolumens im Falle eines zeitweise erniedrigten Drucks. Die dämpfende bzw. ausgleichende Wirkung der Puffereinrichtung erhöht somit die Richtigkeit der Zusammensetzung der bereitgestellten mobilen Phase.
  • Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel des zweiten Aspekts der Erfindung kann ein einstückiges Fluidbauteil zum Bereitstellen mehrerer fluidischer Funktionen zur Implementierung in einer Fluidversorgungsvorrichtung geschaffen werden. Als einstückiges Bauteil kann ein solches Fluidbauteil durch einen Benutzer in einfacher Weise als Ganzes gehandhabt werden und kann kompakt hergestellt werden. Synergistisch ermöglicht ein solches Fluidbauteil in platzsparender und einfacher Weise ein Zusammenführen mehrerer Fluidflüsse sowie ein homogenes Mischen derselben. Auf diese Weise können Fehlvolumina wirksam unterdrückt werden.
  • Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel des dritten Aspekts der Erfindung kann stromabwärts von mehreren Fluidventilen und stromaufwärts eines Vereinigungspunkts, an dem mehrere Fluidflüsse von den Fluidventilen kommend vereinigt werden, ein ausreichend groß vorgesehenes Ausgleichsvolumen, beispielsweise in Form eines Innenvolumens der einzelnen Fluidleitungen, bereitgestellt sein. Die Dimensionierung dieses Ausgleichsvolumens ist vorteilhaft derart, dass selbst im ungünstigsten Falle eines angesichts des Designs der Fluidversorgungsvorrichtung maximalen Fluidrückflusses von der Fluidfördereinrichtung hin zu den Fluidventilen dieser parasitäre Rückfluss die Fluidventile niemals erreichen kann, sondern stattdessen zeitweise und bis zur Weiterführung der Vorwärtsförderung durch die Fluidfördereinrichtung im Ausgleichsvolumen gepuffert wird. Auf diese Weise kann zuverlässig unterbunden werden, dass das Lösungsmittel in unerwünschter Weise an Ventildichtungen der Fluidventile kristallisiert. Dadurch kann eine unerwünschte Verschleppung von Lösungsmittelkomponenten und dadurch eine unrichtige Zusammensetzung einer mobilen Phase zuverlässig vermieden werden. Simultan kann auch die Lebensdauer der Fluidventile erhöht werden, indem ein Verschleiß der Ventildichtungen verringert wird.
  • Im Weiteren werden zusätzliche Ausgestaltungen der Fluidversorgungsvorrichtungen, des Fluidbauteils und des Probentrenngeräts beschrieben. Hierbei werden weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten, des zweiten und des dritten Aspekts der Erfindung gemeinsam beschrieben. Es ist jedoch anzumerken, dass alle diese Ausgestaltungen beliebig miteinander kombiniert werden können, d.h. Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung auch auf den zweiten und/oder dritten Aspekt der Erfindung angewendet werden können, und Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung auch auf den ersten und/oder dritten Aspekt der Erfindung angewendet werden können. Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung können auch auf den ersten und/oder zweiten Aspekt der Erfindung angewendet werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann mindestens eine weitere Zuführleitung zum Bereitstellen von mindestens einem weiteren Fluid, das mindestens einen weiteren Teil der mobilen Phase bildet, mindestens ein weiteres Fluidventil, das mit der mindestens einen weiteren Zuführleitung fluidisch gekoppelt ist und abhängig von seinem Schaltzustand ein Durchlassen des mindestens einen weiteren Fluids aus der mindestens einen weiteren Zuführleitung zulässt oder unterbindet, und mindestens eine weitere elastische Puffereinrichtung bereitgestellt werden, die stromaufwärts des mindestens einen weiteren Fluidventils mit der mindestens einen weiteren Zuführleitung fluidisch gekoppelt ist und zum Puffern des mindestens einen weiteren Fluids ausgebildet ist, wobei die Fluidfördereinrichtung zum Fördern des mindestens einen weiteren Fluids ausgebildet ist, das von dem mindestens einen weiteren Fluidventil durchgelassen wird, wodurch die mobile Phase aus dem Fluid und aus dem mindestens einen weiteren Fluid gebildet wird. Mit anderen Worten können elastische Puffervolumina in jeder von mehreren Fluidleitungen vor Erreichen eines jeweiligen Fluidventils implementiert werden, wodurch Druckartefakte unterdrückt werden können und daher die Richtigkeit einer Lösungsmittelzusammensetzung verbessert werden kann.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Puffereinrichtung ein Puffervolumen und ein dieses zumindest teilweise begrenzendes elastisches Ausgleichselement aufweisen, das zum elastischen Ausgleichen von Druckschwankungen in der Fluidleitung ausgebildet ist. Das Puffervolumen kann ein Innenvolumen einer als separates Fluidbauteil ausgebildeten Puffereinrichtung sein. Durch das elastische Ausgleichselement (zum Beispiel eine Membran), das auf positive und negative Druckschwankungen selbsttätig ansprechen kann, kann die Größe des Puffervolumens druckabhängig angepasst werden. Dies ermöglicht eine schnelle und präzise Reaktion auf Druckänderungen und trägt daher zur Richtigkeit einer Lösungsmittelzusammensetzung bei.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Puffereinrichtung eine Sensoreinrichtung, insbesondere aufweisend eine Sensormembran, zum Detektieren einer auf das Fluid in der Fluidleitung bezogenen Sensorinformation aufweisen. In der Puffereinrichtung kann also auch ein Sensor integriert sein, der eine Sensorinformation detektieren kann, welche zum Steuern des Probentrenngeräts, der Fluidversorgungsvorrichtung oder der Puffereinrichtung selbst verwendet werden kann. Beispielsweise kann als Sensorinformation eine Deformation der Sensormembran, welche die Elastizität der Puffereinrichtung bereitstellen kann, herangezogen werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Sensorinformation aus einer Gruppe ausgewählt sein, die besteht aus einem Druck von Fluid in der Fluidleitung, einer Flussrate von Fluid in der Fluidleitung, einer Dichte von Fluid in der Fluidleitung, und einer Temperatur von Fluid in der Fluidleitung. Die Sensoreinrichtung kann eine oder mehrere der genannten oder anderen Parameter erfassen. Diese Sensorinformation kann zum genauen Steuern des Probentrenngeräts, der Fluidversorgungsvorrichtung und/oder der Puffereinrichtung dienen und zu diesem Zweck einer Steuereinrichtung bereitgestellt werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Puffereinrichtung eine Aktoreinrichtung (oder Aktuatoreinrichtung), insbesondere aufweisend eine Aktormembran, zum Beeinflussen einer Einwirkung der Puffereinrichtung auf das Fluid aufweisen. Somit kann die Puffereinrichtung als aktive Puffereinrichtung ausgebildet sein, deren elastisches Verhalten bzw. deren Puffervolumen durch entsprechende Betätigung der Aktoreinrichtung aktiv eingestellt bzw. verändert werden kann. Dies ermöglicht eine aktive Einflussnahme auf das Pufferverhalten der elastischen Puffereinrichtung durch einen Benutzer oder durch eine Steuereinrichtung.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Einwirkung auf das Fluid durch die Aktoreinrichtung aus einer Gruppe ausgewählt sein, die besteht aus einer Veränderung der Elastizität der Puffereinrichtung zwischen einer rigideren und einer flexibleren Konfiguration, und einer Kraftbeaufschlagung des Fluids. Indem eine elastische Membran der Puffereinrichtung durch entsprechende Betätigung der Aktoreinrichtung rigider eingestellt wird, kann das fluidische System versteift und daher weniger elastisch gemacht werden. Indem alternativ die elastische Membran der Puffereinrichtung durch entsprechende Betätigung der Aktoreinrichtung flexibler eingestellt wird, kann die Ausgleichsfähigkeit des fluidischen Systems vergrößert werden. Auf diese Weise kann die Pufferwirkung der elastischen Puffereinrichtung auf die Bedürfnisse einer jeweiligen Anwendung angepasst werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Puffereinrichtung eine Temperiereinrichtung zum Temperieren, insbesondere zum Heizen und/oder Kühlen, des Fluids aufweisen. Auf diese Weise ist ein Heizen oder Kühlen des Fluids noch vor Erreichen des Fluidventils möglich. Eine präzise Temperatureinstellung erlaubt eine Unterdrückung von thermischen Artefakten und trägt daher positiv zur Genauigkeit einer Lösungsmittelzusammensetzung bei. Zum Beispiel kann eine solche Temperiereinrichtung als Peltierelement ausgebildet sein, das in die Puffereinrichtung integriert sein kann.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Puffereinrichtung ein elektroaktives Polymer aufweisen, insbesondere ausgebildet als zumindest Teil einer Sensoreinrichtung und/oder einer Aktoreinrichtung der Puffereinrichtung. Unter einem elektroaktiven Polymer kann insbesondere ein Polymer verstanden werden, das durch das Anlegen einer elektrischen Spannung seine Form ändern kann (bzw. das bei einer Formänderungen eine elektrische Spannung generieren kann). Beispielsweise kann eine elastische Membran der Puffereinrichtung aus einem elektroaktiven Polymer gebildet werden oder kann ein solches aufweisen. Ein solches elektroaktives Polymer kann insbesondere als Aktor und/oder Sensor in der Puffereinrichtung fungieren. Beispiele für elektroaktive Polymere sind ionische elektroaktive Polymere und elektronische elektroaktive Polymere. Ionische elektroaktive Polymere können zum Beispiel elektrisch leitfähige Polymere, ionische Metall-Polymer-Komposite und ionische Gele sein. Als elektronische elektroaktive Polymere können beispielsweise elektrostriktive und ferroelektrische Polymere sowie dielektrische Elastomere in der Puffereinrichtung eingesetzt werden. Vorteile von elektroaktiven Polymeren im Vergleich zu piezoelektrischen Keramiken sind die erreichbaren hohen Dehnungen sowie die geringe Dichte der Polymere und deren freie Formbarkeit.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Puffereinrichtung mittels einer Steuereinrichtung aktiv steuerbar sein. Mit anderen Worten kann durch die Vorgabe eines (zum Beispiel elektrischen) Steuersignals benutzerseitig bzw. prozessorseitig eine Konfiguration der Puffereinrichtung aktiv vorgegeben werden. Auf diese Weise ist eine präzise und frei veränderbare Einstellung der Eigenschaften der Puffereinrichtung (zum Beispiel von deren Elastizität und/oder von deren Einfluss auf die Größe des Innenvolumens der Puffereinrichtung) möglich. Die Puffereinrichtung kann daher aktiv auf die Bedürfnisse einer speziellen Anwendung angepasst werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das einstückige Fluidbauteil als steifer Körper mit Fluidkanälen ausgebildet sein. Ein solcher steifer Körper ist einfach handhabbar, mit geringem Aufwand herstellbar sowie robust im Betrieb. Die Fluidkanäle in dem steifen Körper können sich von den Fluideingängen ausgehend über einen Vereinigungspunkt, an dem sich die Fluide vereinigen, und dann durch die Mischeinrichtung hindurch bis zu dem Fluidausgang erstrecken.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Fluidbauteil als Plättchen geformt und/oder als Spritzgussteil oder Laminat ausgebildet sein. Eine Herstellung als Spritzgussteil erlaubt die Bereitstellung des einstückigen Fluidbauteils mit geringem Aufwand. Alternativ ist eine Herstellung des steifen Körpers als metallisches Laminat oder Kunststofflaminat möglich, d.h. eine Herstellung durch die Verpressung strukturierter Metall- oder Kunststoff-Schichten mittels Druck und/oder Temperatur.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Fluidvereinigungseinrichtung mit den fluidischen Eingängen fluidisch gekoppelte Eingangskanäle aufweisen, die an einem Vereinigungspunkt zu einem einzigen Ausgangskanal vereinigt sind, der zu der Mischeinrichtung führt. Mit Vorteil können die einzelnen Eingangskanäle alle dasselbe Innenvolumen aufweisen. Somit ist eine symmetrische und geführte Zusammenführung mehrerer Fluidflüsse zum Bilden einer mobilen Phase mit präzise vorgebbarer Zusammensetzung ermöglicht.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Eingangskanäle und der Vereinigungspunkt eine im Wesentlichen X-förmige fluidische Struktur bilden (siehe 2). Die Eingangskanäle können durch die vier Schenkel und der Vereinigungspunkt kann durch das Zentrum der X-förmigen fluidischen Struktur gebildet sein. Es ist auch möglich, eine Anordnung von mehreren (zum Beispiel im Wesentlichen X-förmigen) Einleitungsstrukturen vorzusehen. Mit einer X-förmigen Einleitungsstruktur können Fluide aus vier Kanälen vereinigt werden. Soll eine andere Anzahl von Kanälen bzw. zu vereinigenden Fluiden implementiert werden, können die Einleitungsstrukturen auch mit einer anderen Form ausgebildet sein, zum Beispiel als Y-förmige Einleitungsstruktur beim Zusammenfließen von drei Fluiden. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen können somit Einleitungsstrukturen zum Vereinigen von mindestens zwei, insbesondere drei, vier, fünf oder mehr Fluiden bereitgestellt werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Mischeinrichtung zum Aufspalten der vereinigten Fluide in mehrere separate Fluidströme in unterschiedlichen Mischkanälen und zum Wiedervereinigen der Fluidströme in den Mischkanälen zu der gemischten mobilen Phase aufweisen. Durch eine solche rein passive Mischeinrichtung können bewegte Teile vermieden werden und kann trotzdem eine wirksame Durchmischung der einzelnen Fluide erreicht werden. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung und einen fehlerrobusten Betrieb der Mischeinrichtung.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die unterschiedlichen Mischkanäle ausgebildet sein, für die unterschiedlichen Fluidströme unterschiedliche Durchflusszeiten vorzugeben. Unterschiedliche Durchflusszeiten in den verschiedenen Mischkanälen können zum Beispiel durch unterschiedliche Fluidlängenpfade, unterschiedliche Innendurchmesser und/oder unterschiedliche fluidische Restriktionen (zum Beispiel durch das Implementieren fluidischer Hindernisse zum Umleiten und/oder Verwirbeln des Fluidflusses) in den einzelnen Mischkanälen erreicht werden. Insbesondere kann eine solche passive Mischeinrichtung als quervernetzte fluidische Mäanderstruktur ausgebildet sein.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Mischeinrichtung als langgestreckte Struktur ausgebildet sein. Je länger die Mischeinrichtung ausgebildet ist, umso länger können Mischkanäle in deren Inneren ausgebildet werden. Längere Mischkanäle, insbesondere in Kombination mit sehr kurzen Mischkanälen, fördern eine besonders wirksame Durchmischung der einzelnen Fluide.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Fluidbauteil eine Sensoreinrichtung zum Detektieren einer auf die einzelnen Fluide und/oder die mobilen Phase bezogenen Sensorinformation aufweisen. In dem Fluidbauteil kann also auch ein Sensor integriert sein, der eine Sensorinformation detektieren kann, welche zum Steuern des Probentrenngeräts, der Fluidversorgungsvorrichtung oder des Fluidbauteils selbst verwendet werden kann. Beispielsweise kann als Sensorinformation ein Innendruck in dem Fluidbauteil herangezogen werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Sensorinformation aus einer Gruppe ausgewählt sein, die besteht aus einem Druck der einzelnen Fluide und/oder der mobilen Phase, einer Flussrate der einzelnen Fluide und/oder der mobilen Phase, und einer Temperatur der einzelnen Fluide und/oder der mobilen Phase. Die Sensoreinrichtung kann eine oder mehrere der genannten oder anderen Parameter erfassen. Diese Sensorinformation kann zum genauen Steuern des Probentrenngeräts, der Fluidversorgungsvorrichtung und/oder des Fluidbauteils dienen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Fluidbauteil eine Temperiereinrichtung zum Temperieren, insbesondere zum Heizen und/oder Kühlen, der einzelnen Fluide und/oder der mobilen Phase aufweisen. Auf diese Weise ist ein Heizen oder Kühlen der Fluide noch vor Erreichen der Fluidfördereinrichtung möglich. Eine präzise Temperatureinstellung erlaubt eine Unterdrückung von thermischen Artefakten und trägt daher positiv zur Genauigkeit einer Lösungsmittelzusammensetzung bei. Zum Beispiel kann eine solche Temperiereinrichtung als Peltierelement ausgebildet sein, das in das Fluidbauteil integriert ist.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das einstückige Fluidbauteil einstoffig ausgebildet sein. Somit kann das Bauteil aus einem einzigen homogenen Material hergestellt sein, zum Beispiel als Spritzgussteil oder Laminat aus Kunststoff. Dies ermöglicht einheitliche physikalische Eigenschaften (insbesondere Wärmeausdehnung) und erlaubt eine einfache Herstellung.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Fluidvereinigungseinrichtung zum Aufspalten jedes an einem jeweiligen der Fluideingänge zugeführten Fluids in mehrere jeweilige Teilkanäle ausgebildet sein. Ferner kann die Fluidvereinigungseinrichtung an jedem von einer Mehrzahl von Vereinigungspunkten unterschiedlichen der Fluide zugeordnete Teilkanäle wieder miteinander vereinigen. Dadurch kann an jedem der Vereinigungspunkte ein jeweiliger vereinigter Fluss der unterschiedlichen Fluide erhalten werden. Nachfolgend kann die Fluidvereinigungseinrichtung die an den Vereinigungspunkten vereinigten Flüsse der Mischeinrichtung zum Mischen zuführen. Somit können auch mehrere Vereinigungspunkte vorgesehen werden, die zuvor aufgespaltene Teilflüsse der einzelnen Fluide jeweils miteinander vereinigen können und danach zur Mischung der Mischeinrichtung bereitstellen können. Auf diese Weise kann die Vereinigung und nachfolgende Mischung selbst dann fehlerrobust durchgeführt werden, wenn einer der Vereinigungspunkte verstopft oder aus einem anderen Grund versagt. Dann kann über den oder die anderen Vereinigungspunkte immer noch eine Bereitstellung von Fluiden aufrechterhalten werden, die nachfolgend gemischt werden können. Eine entsprechende Konfiguration ist in 10 dargestellt.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Fluidvereinigungseinrichtung zwischen den Fluidventilen und dem Vereinigungspunkt Eingangskanäle aufweisen, deren gemeinsames Innenvolumen das Ausgleichsvolumen zum Verhindern eines Mobilphasenrückflusses von der Fluidfördereinrichtung bis in die Fluidventile hinein verhindert. Da die Dimensionierung solcher Fluidkanäle mit hoher Präzision möglich ist, kann auch das Ausgleichsvolumen in einfacher und präziser Weise vorgegeben werden, um auch im Falle eines maximalen Fluidrückflusses von der Fluidfördereinrichtung aus rückwärts die Fluidventile zuverlässig zu schützen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Ausgleichsvolumen mindestens 5 µl, insbesondere mindestens 10 µl, weiter insbesondere mindestens 30 µl, betragen. Für in der Chromatografie eingesetzte Kolbenpumpen haben sich diese Volumina als geeignet erwiesen, um unerwünschten Pumpenrückfluss in Fluidventile hinein zu unterbinden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Fluidversorgungsvorrichtung eine Mehrzahl von Zuführleitungen aufweisen, die mit einem jeweiligen Fluidventil fluidisch gekoppelt sind und von denen jede fluidisch mit einer jeweiligen von einer Mehrzahl von Fluidkomponentenquellen zum Bereitstellen eines jeweiligen Fluids fluidisch gekoppelt ist, aus denen die mobile Phase gebildet wird. Auf diese Weise kann durch Nachschalten einer Proportioniereinrichtung (die die einzelnen Fluidventile enthält) hinter den mehreren Zuführleitungen eine Sequenz seriell angeordneter Fluidpakte mit unterschiedlichen Lösungsmitteln erreicht werden (zum Beispiel Wasser, ein organisches Lösungsmittel wie Methanol oder Acetonitril, etc.). Bei jedem Schaltvorgang der Fluidventile der Proportioniereinrichtung kann eine Lösungsmittelkomponente der mobilen Phase diese Proportioniereinrichtung passieren. Indem nacheinander die einzelnen Zuführleitungen durch die Fluidventile aktiv geschaltet werden, kann es zu einer Sequenz von Lösungsmittelkomponenten kommen, die durch Diffusion, aktives Mischen und/oder Kompression in der Fluidfördereinrichtung zu einer homogenen mobilen Phase verarbeitet werden kann.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Fluidversorgungsvorrichtung einen Vereinigungspunkt aufweisen, an dem Fluidpakete aus den Fluidkomponentenquellen zum Bilden der mobilen Phase vereinigt werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „Pakete von Fluiden“ insbesondere eine zeitliche und räumliche Abfolge von Abschnitten von hintereinander bzw. sequenziell fließenden Fluiden in einer Fluidleitung verstanden. Diese Abschnitte können sich hinsichtlich des Stoffs des jeweiligen Fluidpakets voneinander unterscheiden. Zum Beispiel kann eine Proportioniereinrichtung eine die Lösungsmittelzusammensetzung führende Leitung abwechselnd mit unterschiedlichen Zuführleitungen fluidisch koppeln, wobei von einer jeweiligen Zuführleitung aus ein jeweiliges Fluidpaket in diese Leitung eingekoppelt und gefördert wird. Dadurch ergibt sich eine Abfolge von zunächst schwach durchmischten und separaten Fluidpaketen, die dann durchmischt werden können. An dem fluidischen Vereinigungspunkt fließen die Fluidpakete aus den Fluidkomponentenquellen zusammen. Dadurch wird die mobile Phase mit der gewünschten Zusammensetzung erhalten, die durch die Öffnungsintervalle des oder der Fluidventile in Bezug auf die jeweiligen Zuführleitungen eingestellt werden kann. Der Vereinigungspunkt kann zum Beispiel als fluidischer T-Punkt, fluidischer Y-Punkt, fluidischer X-Punkt etc. ausgestaltet sein.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Fluidventile als Proportioniereinrichtung zum Proportionieren von mittels der Zuführleitungen zugeführten Fluidpaketen des jeweiligen der Fluide eingerichtet sein. Wie bereits beschrieben, kann durch das Schalten der Proportioniereinrichtung dergestalt, dass von den einzelnen Zuführleitungen mit den einzelnen Lösungsmittelkomponenten jeweils Fluidpakete bestimmter Längen zugeführt werden können, jede gewünschte Lösungsmittelzusammensetzung der mobilen Phase eingestellt werden. Bezugnehmend auf einen chromatographischen Gradientenlauf kann über die Zeit hinweg die Lösungsmittelzusammensetzung verändert werden, um an einer chromatographischen Trennsäule adsorbierte fluidische Probe fraktionsweise abzulösen, und zwar für jede Fraktion getrennt bei einer bestimmten Lösungsmittelzusammensetzung. Es ist aber auch möglich, über die Zeit hinweg die Lösungsmittelzusammensetzung konstant zu halten, zum Beispiel in einem isokratischen chromatographischen Trennmodus.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Fluidventile gemeinsam als Mehrkanalgradientenventil ausgebildet sein. Beispielsweise können die Fluidventile ein Vierkanalgradientenventil bilden, das heißt als Quaternärventil ausgebildet sein.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein jeweiliges Fluidventil ein bidirektionales Fluidventil sein, das insbesondere als aktives bidirektionales Fluidventil oder passives unidirektionales Fluidventil ausgebildet sein kann. Das mindestens eine Fluidventil kann insbesondere ein aktives oder passives Einlassventil sein. Dieses kann insbesondere stromaufwärts der Fluidfördereinrichtung angeordnet sein.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Fluidfördereinrichtung zum Ziehen der mobilen Phase eingerichtet sein. Zum Beispiel kann die Fluidfördereinrichtung eine Kolbenpumpe oder eine Mehrzahl von seriellen oder parallelen Kolbenpumpen, insbesondere eine Doppelkolbenpumpe, aufweisen. Insbesondere kann die Fluidfördereinrichtung aus einer Gruppe ausgewählt sein, die besteht aus einer Binärpumpe, einer Quaternärpumpe und einer Mehrkanalpumpe. Zum Beispiel kann die Fluidfördereinrichtung eine primäre Kolbenpumpe und eine nachgeschaltete sekundäre Kolbenpumpe aufweisen. Die primäre Kolbenpumpe kann ihren Kolben zurückfahren, um mobile Phase von dem mindestens einen Fluidventil aus anzusaugen und in ihren Kolbenraum zu überführen. Danach kann die primäre Kolbenpumpe die mobile Phase durch Vorwärtsbewegung des Kolbens komprimieren. Die komprimierte mobile Phase kann durch ein kombiniertes Zurückfahren des Kolbens der primären Kolbenpumpe und ein gleichzeitiges Vorwärtsbewegen des Kolbens der Sekundärpumpe von der Primärpumpe in die Sekundärpumpe überführt werden. Nachfolgend kann die sekundäre Kolbenpumpe die bereits vorkomprimierte mobile Phase durch Vorwärtsbewegung ihres Kolbens in einen Trennpfad, das heißt hin zu einer Probentrenneinrichtung (zum Beispiel eine Chromatographiesäule) fördern. Allerdings ist anzumerken, dass alternative Fluidfördereinrichtungen möglich sind, zum Beispiel zwei nicht seriell, sondern parallel geschaltete Kolbenpumpen oder eine einzige Kolbenpumpe. Auch können andere Pumpentypen zum Einsatz kommen, beispielsweise eine Peristaltikpumpe.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Fluidfördereinrichtung zum Fördern der mobilen Phase mit einem Druck von mindestens 500 bar, insbesondere mindestens 1200 bar, eingerichtet sein. Anders ausgedrückt kann die Fluidfördereinrichtung eine Hochdruckpumpe sein. Mit anderen Worten kann die Fluidfördereinrichtung hohe und höchste Drücke bereitstellen, wie dies beispielsweise für die Anforderungen eines Flüssigchromatographie-Probentrenngeräts, insbesondere einer HPLC, wünschenswert ist. Bei den genannten hohen Drücken können bereits geringe Volumenfehler der mobilen Phase zu signifikanten Einflüssen auf ein Trennergebnis führen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Fluid, dessen Konstituenten gemischt werden sollen, eine mobile Phase sein, in welche die zu trennende fluidische Probe beim (insbesondere chromatographischen) Probentrennen einzuleiten ist. Eine solche mobile Phase kann insbesondere ein Lösungsmittel oder eine konstante oder variable Lösungsmittelzusammensetzung sein, welche(s) die eigentlich zu trennende fluidische Probe entlang der Fluidleitungen des Probentrenngeräts mitfördert. Bei einem chromatographischen Trennexperiment kann die mobile Phase zum Beispiel in einem Gradientenbetrieb nach Adsorbieren von Fraktionen der fluidischen Probe an einer stationären Phase einer Probentrenneinrichtung die Fraktionen 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 die Lösungsmittelzusammensetzung zeitlich konstant bleiben kann. Die exakte Zusammensetzung der mobilen Phase hat einen Einfluss auf die Flussrate bzw. eine geförderte Fluidvolumenmenge. Dieser Einfluss wiederum beeinflusst die Genauigkeit des Trennergebnisses, insbesondere die Position und Amplitude (insbesondere Höhe) von Peaks in einem Chromatogramm. Indem die Exaktheit der Zusammensetzung der mobilen Phase erhöht wird, können besser vergleichbare Trenndaten erhalten werden und kann das Trennergebnis (zum Beispiel ein Chromatogramm bei einem chromatographischen Trennverfahren) präzisiert werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann zwischen einer Mehrzahl von Fluidkomponentenquellen und der Fluidfördereinrichtung ein Entgaser angeordnet sein. Ein Entgaser kann gegebenenfalls in den Lösungsmitteln, die von den einzelnen Fluidkomponentenquellen (insbesondere Lösungsmittelbehälter) durch die Fluidfördereinrichtung gefördert werden, befindliches Gas aus der zugehörigen Flüssigkeit entfernen. Solche Gasbläschen in einem flüssigen Lösungsmittel können die Genauigkeit einer Fluidzusammensetzung beeinträchtigen. Zum Beispiel kann ein solcher Entgaser das zu fördernde Lösungsmittel durch eine permeable Membran mit einem Austauschmedium fluidisch koppeln, so dass Gasbläschen in dem flüssigen Lösungsmittel in das Austauschmedium diffundieren.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die mobile Phase bzw. Zusammensetzung zumindest ein erstes Lösungsmittel, insbesondere Wasser, und ein zweites Lösungsmittel, insbesondere ein organisches Lösungsmittel, aufweisen.
  • Das Probentrenngerät kann ein mikrofluidisches Messgerät, ein Life Science-Gerät, ein Flüssigkeitschromatographiegerät, eine HPLC (High Performance Liquid Chromatography), eine UHPLC-Anlage oder ein SFC- (superkritische Flüssigkeitschromatographie) Gerät sein. Allerdings sind viele andere Anwendungen möglich.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Probentrenneinrichtung als chromatographische Trenneinrichtung, insbesondere als Chromatographietrennsäule, ausgebildet sein. Bei einer chromatographischen Trennung kann die Chromatographietrennsäule mit einem Adsorptionsmedium, versehen sein. An diesem kann die fluidische Probe aufgehalten werden und erst nachfolgend bei Anwesenheit einer spezifischen Lösungsmittelzusammensetzung fraktionsweise wieder abgelöst werden, womit die Trennung der Probe in ihre Fraktionen bewerkstelligt wird.
  • Das Pumpsystem kann zum Beispiel dazu eingerichtet sein, das Fluid bzw. 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 der aufgetrennten Probe 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 HPLC-System mit einer Fluidversorgungsvorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    • 2 zeigt ein einstückiges Fluidbauteil einer Fluidversorgungsvorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    • 3 zeigt eine integrierte Mischeinrichtung des einstückigen Fluidbauteils gemäß 2.
    • 4 zeigt eine Fluidversorgungsvorrichtung mit einem Ventilschutz gegen Pumpenrückfluss gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    • 5 zeigt eine Fluidversorgungsvorrichtung mit einem plättchenförmigen einstückigen Fluidbauteil gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    • 6 zeigt eine Fluidversorgungsvorrichtung mit Puffereinrichtungen in Zuführleitungen gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    • 7 zeigt eine Puffereinrichtung einer Fluidversorgungsvorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    • 8 zeigt eine Puffereinrichtung einer Fluidversorgungsvorrichtung gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    • 9 zeigt eine Puffereinrichtung einer Fluidversorgungsvorrichtung gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    • 10 zeigt eine Fluidvereinigungseinrichtung mit nachfolgender Mischeinrichtung für ein vorzugsweise einstückiges Fluidbauteil gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die Darstellung in der Zeichnung 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 ersten Aspekt eines Ausführungsbeispiels der Erfindung kann in Fluidverbindung mit einer Zuführleitung und noch vor einem Fluidventil eine elastische Puffereinrichtung implementiert werden, die als fluidische Kapazität eine dämpfende bzw. ausgleichende Wirkung entfalten kann. Ein solcher Puffer zwischen Lösemittelflasche und Einlassventil ermöglicht präzise Einlassvolumina. Ein aktiver Puffer, zum Beispiel ausgebildet mittels eines elektroaktiven Polymers, ermöglicht eine präzise Bestimmung bzw. Festlegung des Volumenstroms. Eine solche vorzugsweise aktive elastische Puffereinrichtung kann mit Vorteil einen Sensor (insbesondere zum Erfassen von Pumpendruck, Dichte einer mobilen Phase, etc.) und/oder einen Aktor (insbesondere zum Einstellen der Steifigkeit der Puffereinrichtung) aufweisen. Ein solcher Sensor kann zum Beispiel als Sensormembran ausgebildet sein. Ein solcher Aktor kann zum Beispiel als Aktormembran ausgebildet sein. Indem pro Zuführleitung eine Puffereinrichtung mit flexiblem bzw. variabel einstellbarem Innenvolumen bereitgestellt wird, können Lösungsmittelbehälter auch sehr nahe an eine Pumpe herangeführt werden, sodass eine Strecke zwischen Lösungsmittelbehälter und Lösungsmitteleinlass verkürzt werden kann. Dies verbessert das Einflussverhalten und verhindert eine unerwünschte Verzögerung in der Lösungsmittelzufuhr, die herkömmlich zu einer unerwünschten Abweichung einer Ist-Zusammensetzung einer mobilen Phase von einer Soll-Zusammensetzung führen kann.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt eines Ausführungsbeispiels der Erfindung kann ein integral bzw. einstückig ausgebildetes Fluidbauteil sowohl ein Zusammenführen mehrerer Fluidflüsse als auch eine Durchmischung bewerkstelligen. Durch eine solche Bauteilvereinigung eines Manifolds mit einem Mischer zu einem vorzugsweise steifen Bauteil können zuverlässig unerwünschte Fehlvolumina vermieden werden. Somit kann vorteilhaft eine platzsparende Integration eines gesamten Mehrkanalgradientenventils in eine physische Einheit vollzogen werden. Insbesondere kann diesbezüglich eine Verwendung eines Flüssigkristallpolymers (liquid crystal polymer, LCP) von Vorteil sein. Beispielsweise kann ein Mischer mit integrierter Verteiler- und Passivdämpfung geschaffen werden.
  • Gemäß einem dritten Aspekt eines Ausführungsbeispiels der Erfindung kann ein Rückflussvolumen zwischen Fluidventilen und einer Fluidfördereinrichtung einer Fluidversorgungsvorrichtung vorgesehen werden, um gemischtes Lösungsmittel aufzunehmen, das in Rückwärtsrichtung aus der Pumpe herausgeschoben wird, bevor das Einlassventil schließen kann. Anschaulich kann somit ein ausreichend großes Ausgleichsvolumen zum Schutz vor einem Pumpenrückfluss implementiert werden.
  • Herkömmlich kann eine Position, an der ein Gradientenventil verschiedene Lösungsmittel zusammensetzt, in einem separaten Bauteil des Gradientenventils angeordnet werden. Dies führt zu hoher Komplexität und einer fehleranfälligen und aufwändigen Konstruktion. Herkömmlich kann der Verteiler in einen Ventilblock integriert und vom Mischer getrennt implementiert werden, der eine weitere Baugruppe ist. Auf diese Weise ergeben sich Probleme bei der Verbindung der verschiedenen Baugruppen. Ein solcher herkömmlicher Ventilblock muss mit kleinen Toleranzen präzise hergestellt werden, was den Herstellungsaufwand und Risiken für einen Fehlbetrieb erhöht. Da ein herkömmliches Design von einem Abdichtungspunkt (insbesondere einem Ventil) bis zum Zusammenführen der verschiedenen Kanäle (Manifoldpunkt) zu wenig Volumen erhalten kann, kann ein unerwünschter Rückfluss der Pumpe zum Ausfall des Ventils führen. Das gemischte Lösungsmittel wird hinter dem Abdichtungspunkt entnommen, was unerwünschte chemische Reaktionen auslösen kann. Beispielsweise können sich herkömmlich Salzkristalle bilden, die das Ventil blockieren, oder es kann eine Polymerisation stattfinden, durch die das Ventil verkleben kann. Der Mischer muss über fluidische Verbindungselemente angeschlossen werden, was sowohl den Aufwand als auch das Fehlerrisiko erhöht. Ein weiteres Problem herkömmlicher Fluidversorgungsvorrichtungen ist, dass die gesamte Flüssigkeit aus Lösungsmittelbehältern entlang eines langen fluidischen Pfads bis zu einem Mischer beschleunigt werden muss, was sich nachteilig auf die Leistungsfähigkeit auswirkt und unerwünschte Druckwellen begünstigt. Letzteres ist wiederum für die Leistungsfähigkeit des Ventils von Nachteil.
  • Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung können der Mischer und das Element, das die (zum Beispiel vier) Fluidkanäle zusammenführt, in einem gemeinsamen Bauteil vereinigt werden. Bei diesem einstückigen Bauteil kann es sich zum Beispiel um eine planare Struktur oder um mikroprozessierte oder strukturierte Polymerfolien (zum Beispiel aus Flüssigkristallpolymer) handeln. Zusätzlich kann zur Leistungsverbesserung ein intelligenter Dämpfer in Form einer fluidischen Kapazität bzw. in Form eines elastischen Pufferelements vor einem Mehrkanalgradientenventil platziert werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann somit eine vereinfachte Baugruppe bereitgestellt werden und ein Schutzvolumen für jeden Fluidkanal bereitgestellt werden. Zusätzlich kann ein aktiver Dämpfer das Mehrkanalgradientenventil von einer Lösungsmittelleitung in Bezug auf Anregungen und Massenträgheit entkoppeln, was Druckstöße unterdrückt und die Leistungsfähigkeit des Mehrkanalgradientenventils gegenüber herkömmlichen Ausführungsformen verbessert.
  • Ein einstückiges Fluidbauteil für eine Fluidversorgungsvorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann (beispielsweise vier) definierte Einlässe aus dem Mehrkanalgradientenventil und ein Schutzvolumen bereitstellen, das größer oder gleich einem maximalen Rückfluss der Pumpe und aller Aktoren zwischen einem Verteilerpunkt und dem Pumpeneinlass dimensioniert sein kann. Dies bedeutet, dass eine undefinierte Zusammensetzung nicht über den Dichtpunkt des Ventils hinaus gespült werden kann, wodurch eine unerwünschte Kristallisation und ein Ausfall des Ventils zuverlässig vermieden werden kann. Da das Volumen des Verteilers fixiert ist und Schläuche oder Fluidanschlüsse in dem einstückigen Bauteil entbehrlich sind, können Heizungen, Kühler, Temperatursensoren, Sensoren (zum Beispiel Durchflusssensoren und/oder Drucksensoren) zur Messung definierter Lösungsmittelattribute eingesetzt werden.
  • Da exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung große Durchmesser der Hydraulikleitungen ermöglichen, wirken sich Toleranzen oder Rauheit weniger auf die Pumpenleistung aus. Um einen Ansaugvorgang von mobiler Phase durch eine Fluidfördereinrichtung zu beschleunigen und von der Lösungsmittelleitung der Lösungsmittelbehälter zu entkoppeln, entkoppeln vorteilhaft als hydraulische Kapazitäten ausgebildete elastische Puffereinrichtungen die Lösungsmittelbehälter und ihre Fluidleitungen vom Rest des Systems. Bei einer schnellen Aufnahme wird die Flüssigkeit in erster Linie aus der Kapazität geliefert. Daher ist es entbehrlich, den Rest der Fluidleitung zu beschleunigen. Eine als fluidische Kapazität ausgebildete elastische Puffereinrichtung kann aus einem Fluidaufnahmevolumen gebildet sein, das mit einer elastischen Membran (zum Beispiel hergestellt aus Perfluorkautschuk (FFKM) oder Silikon) mit einer Sensorschicht versiegelt sein kann. Eine Sensorschicht einer solchen elastischen Puffereinrichtung kann zum Beispiel als Dehnungsmessstreifen oder aus einem dielektrischen Silikon oder Polymer hergestellt werden. Dies ermöglicht zum Beispiel eine Messung des Druckabfalls, wenn eine definierte Fluidaufnahme durch die Pumpe durchgeführt wird. Wenn die Elastizität der Membran und die Durchbiegung bekannt sind, können ein Druckabfall, Druckspitzen, Druckwellen und sogar ein Blockieren von Filtern vermieden werden. Bei Verwendung eines elektroaktiven Polymers, zum Beispiel aus Silikon, kann das Sensorelement auch als Aktor ausgebildet sein. Insbesondere kann dadurch eine Vorspannung des Dämpfers dynamisch eingestellt werden.
  • Exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung können Fluidversorgungsvorrichtungen für ein Mehrkanalgradientenventil bereitstellen, das eine Einlassventilanordnung vor einer chromatografischen Pumpe zum Erzeugen einer Lösungsmittelmischung sein kann. Insbesondere kann in jedem Fluidkanal von einer jeweiligen Lösungsmittelflasche zu einem Schaltventil für diesen Fluidkanal eine fluidische Puffereinrichtung implementiert sein. Ein solches Puffervolumen kann dazu dienen, sich daraus ergebende Beschränkungen zu überwinden, dass in der Zuleitung vom Lösungsmittelbehälter zu dem Ventil fluidische Restriktionen unvermeidlich sind. Im Betrieb können solche Restriktionen dazu führen, dass das Lösungsmittel nicht beliebig schnell beschleunigt werden kann, was somit zu einer gewissen Verzögerung und damit insbesondere bei kleinen Volumina zu einer falschen Dosierung führen kann. Dies kann gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung mittels eines jeweiligen Puffervolumens in einer jeweiligen Fluidleitung vermieden werden. Eine solche fluidelastische Puffereinrichtung führt somit zu einer Verbesserung der Genauigkeit der Lösungsmittelzusammensetzung. Die Puffereinrichtung kann insbesondere ein aktiver Puffer vor einem jeweiligen Schaltventil sein.
  • 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines HPLC-Systems als Beispiel für ein Flüssigchromatografie-Probentrenngerät 10 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie es zum Beispiel zur Flüssigkeitschromatographie verwendet werden kann. Eine Fluidfördereinrichtung 20, die mit Lösungsmitteln aus einer Zuführeinrichtung 25 versorgt wird, treibt eine mobile Phase durch eine Probentrenneinrichtung 30 (wie zum Beispiel eine chromatographische Säule), die eine stationäre Phase beinhaltet. Die Zuführeinrichtung 25 umfasst eine erste Fluidkomponentenquelle 156 zum Bereitstellen eines ersten Fluids bzw. einer ersten Lösungsmittelkomponente A (zum Beispiel Wasser) und eine zweite Fluidkomponentenquelle 157 zum Bereitstellen eines anderen zweiten Fluids bzw. einer zweiten Lösungsmittelkomponente B (zum Beispiel ein organisches Lösungsmittel). Ein optionaler Entgaser 27 kann die mittels der ersten Fluidkomponentenquelle 156 und mittels der zweiten Fluidkomponentenquelle 157 bereitgestellten Lösungsmittel entgasen, bevor diese der Fluidfördereinrichtung 20 zugeführt werden. Eine Probenaufgabeeinheit 40, die auch als Injektor bezeichnet werden kann, ist zwischen der Fluidfördereinrichtung 20 und der Probentrenneinrichtung 30 angeordnet, um eine Probenflüssigkeit oder fluidische Probe in den fluidischen Trennpfad einzubringen. Hierfür kann ein Injektorventil 90 entsprechend geschaltet werden. Die stationäre Phase der Probentrenneinrichtung 30 ist dazu vorgesehen, Komponenten der Probe zu separieren. Ein Detektor 50, der eine Flusszelle aufweisen kann, detektiert separierte Komponenten der Probe, und ein Fraktionierungsgerät 60 kann dazu vorgesehen werden, separierte Komponenten der Probe in dafür vorgesehene Behälter auszugeben. Nicht mehr benötigte Flüssigkeiten können in einen Abflussbehälter bzw. in ein Waste (nicht gezeigt) ausgegeben werden.
  • Während ein Flüssigkeitspfad zwischen der Fluidfördereinrichtung 20 und der Probentrenneinrichtung 30 typischerweise unter Hochdruck steht, wird die Probenflüssigkeit unter Normaldruck zunächst in einen vom Flüssigkeitspfad getrennten Bereich, eine so genannte Probenschleife (englisch: Sample Loop), der Probenaufgabeeinheit 40 bzw. des Injektors eingegeben, die dann wiederum die Probenflüssigkeit in den unter Hochdruck stehenden Flüssigkeitspfad einbringt. Während des Zuschaltens der zunächst unter Normaldruck stehenden Probenflüssigkeit in der Probenschleife in den unter Hochdruck stehenden Flüssigkeitspfad wird der Inhalt der Probenschleife auf den Systemdruck des als HPLC ausgebildeten Probentrenngeräts 10 gebracht. Eine Steuereinrichtung 70 steuert die einzelnen Komponenten 20, 30, 40, 50, 60, 90 sowie unten näher beschriebene Fluidventile 106, 107 und aktive elastische Puffereinrichtungen 110 des Probentrenngeräts 10.
  • 1 zeigt auch eine Flüssigchromatografie-Fluidversorgungsvorrichtung 100 zum Bereitstellen einer Mischung aus mehreren unterschiedlichen Fluiden als Lösungsmittelzusammensetzung bzw. mobile Phase für das Flüssigchromatografie-Probentrenngerät 10. Die Fluidversorgungsvorrichtung 100 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Zuführleitungen 102, 103 auf, von denen jede fluidisch mit einer jeweiligen der zwei als Fluidkomponentenquellen 156, 157 bezeichneten Lösungsmittelbehälter zum Bereitstellen eines jeweiligen der Fluide bzw. Lösungsmittelkomponenten A und B fluidisch gekoppelt ist. Das jeweilige Fluid bzw. die jeweilige Lösungsmittelkomponente A bzw. B wird durch die jeweilige Zuführleitung 102 bzw. 103, durch den Entgaser 27 und durch eine jeweilige elastische Puffereinrichtung 110 zu einem jeweiligen Fluidventil 106 bzw. 107 gefördert. Hinter den Fluidventilen 106, 107 befindet sich ein einstückiges Fluidbauteil 130, an dem die Fluide bzw. Lösungsmittelkomponenten A bzw. B aus den Zuführleitungen 102, 103 miteinander vereinigt und vermischt werden. Hinter den als Proportioniereinrichtung ausgebildeten Fluidventilen 106, 107 fließen die Fluidpakete aus den Zuführleitungen 102, 103 also unter Bildung einer homogenen gemischten Lösungsmittelzusammensetzung zusammen. Letztere wird der Fluidfördereinrichtung 20 zugeführt.
  • Die Fluidversorgungsvorrichtung 100 gemäß 1 hat zahlreiche vorteilhafte Eigenschaften: Zum einen führt das Bereitstellen einer leitungsspezifischen elastischen Puffereinrichtung 110 in jeder der Fluidleitungen 102, 103 zu einer Dämpfung von Druckschwankungen bzw. Druckstößen und somit zu einer richtigeren Lösungsmittelzusammensetzung. Da jede der Puffereinrichtungen 110 mittels der Steuereinrichtung 70 aktiv steuerbar ist, kann die Rigidität bzw. Flexibilität eines elastischen Elements einer jeweiligen Puffereinrichtung 110 in gewünschter Weise eingestellt werden. Das Integrieren einer Fluidvereinigungsfunktion zum Vereinigen der Lösungsmittel aus den Fluidleitungen 102, 103 sowie einer Mischfunktion dieser Lösungsmittelströme in dem einstückigen Fluidbauteil 130 führt zu einer kompakten Konfiguration und zu einem fehlerrobusten Betrieb. Indem ein Innenvolumen des einstückigen Fluidbauteils 130 ausreichend groß gewählt wird, kann selbst bei einem zeitweisen Rückfluss von mobiler Phase aus der Fluidfördereinrichtung 20 zurück in das Fluidbauteil 130 hinein zuverlässig verhindert werden, dass die mobile Phase bis in die Ventile 106 bzw. 107 zurückfließt und dort Ventildichtungen durch Auskristallisieren der mobilen Phase beschädigt oder zerstört werden. Diese vorteilhaften Eigenschaften, die allesamt zum Ermöglichen einer richtigen und präzisen Lösungsmittelzusammensetzung zusammenwirken, werden unten näher beschrieben.
  • 2 zeigt ein als starrer Körper 142 ausgebildetes einstückiges Fluidbauteil 130 einer Fluidversorgungsvorrichtung 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Das in 2 dargestellte einstückige Fluidbauteil 130 erfüllt eine Doppelfunktion, nämlich das Vereinigen und das Mischen von Fluiden zum Bilden einer mobilen Phase in der Fluidversorgungsvorrichtung 100. Zu diesem Zweck weist das einstückige Fluidbauteil 130 vier Fluideingänge 132 bis 135 auf, wobei an jedem der Fluideingänge 132 bis 135 ein jeweiliges Fluid zuführbar ist. Jeder der Fluideingänge 132 bis 135 ist mit einem jeweiligen von vier Fluidventilen 106 bis 109 verbindbar bzw. verbunden, die in 4 dargestellt sind. Ferner ist eine im wesentlichen X-förmige Fluidvereinigungseinrichtung 136 zum Vereinigen der an den Fluideingängen 132 bis 135 zugeführten Fluide bereitgestellt. Darüber hinaus schließt sich fluidisch im Inneren des Bauteils 130 an die Fluidvereinigungseinrichtung 136 eine Mischeinrichtung 138 zum Mischen der vereinigten Fluide und zum Bereitstellen der gemischten Fluide als mobile Phase an einem Fluidausgang 140 des Fluidbauteils 130 an. Die besagte Fluidvereinigungseinrichtung 136 weist mit den Fluideingängen 132 bis 135 fluidisch gekoppelte Eingangskanäle 144 bis 147 auf. Diese sind an einem fluidischen Vereinigungspunkt 148 zu einem einzigen Ausgangskanal 150 vereinigt, der zu der Mischeinrichtung 138 zum Mischen der zusammengeführten Fluide bzw. Lösungsmittelkomponenten führt. Wie in 2 dargestellt, bilden die Eingangskanäle 144 bis 147 und der Vereinigungspunkt 148 eine im Wesentlichen X-förmige fluidische Struktur. Wie in 2 schematisch und in 3 im Detail dargestellt ist, kann die Mischeinrichtung 138 als langgestreckte Struktur ausgebildet sein.
  • Das Fluidbauteil 130 kann als kompakter steifer Körper 142 mit Fluidkanälen 144 bis 147, 150, 152 (siehe 4) ausgebildet sein und kann als Plättchen geformt bzw. als Spritzgussteil oder Laminatbauteil ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Fluidbauteil 130 einstoffig aus einem Kunststoff hergestellt sein.
  • Obgleich dies in den Figuren für das Fluidbauteil 130 nicht dargestellt ist, kann das Fluidbauteil 130 zum Beispiel in einem jeweiligen der Eingangskanäle 144 bis 147 und/oder an Kanälen (siehe Bezugszeichen 152 in 4) der Mischeinrichtung 138 eine oder mehrere Sensoreinrichtungen zum Detektieren einer auf die einzelnen Fluide und/oder die noch ungemischte oder bereits gemischte mobile Phase bezogenen Sensorinformation aufweisen. Beispielsweise kann mittels einer solchen Sensoreinrichtung ein Druck der einzelnen Fluide und/oder der noch ungemischten oder bereits gemischten mobilen Phase, eine Flussrate der einzelnen Fluide und/oder der noch ungemischten oder bereits gemischten mobilen Phase, und/oder eine Temperatur der einzelnen Fluide und/oder der noch ungemischten oder bereits gemischten mobilen Phase erfasst werden. Ebenfalls nicht in der Figur dargestellt ist, dass das Fluidbauteil 130 eine Temperiereinrichtung zum Heizen und/oder Kühlen der einzelnen Fluide und/oder der noch ungemischten oder bereits gemischten mobilen Phase aufweisen kann.
  • Das in 3 dargestellte Fluidbauteil 130 kann zum Beispiel in der in 4 oder 6 gezeigten Weise in eine Fluidversorgungsvorrichtung 100 zum Bereitstellen einer mobilen Phase für ein Probentrenngerät 10 integriert werden. Hierfür können die Fluideingänge 132 bis 135 des Fluidbauteils 130 an Ausgänge der jeweiligen Fluidventile 106 bis 109 fluidisch angeschlossen werden. Ein Fluidausgang 140 der Mischeinrichtung 138 des Fluidbauteils 130 kann an einen Eingang einer beispielsweise als chromatografische Hochdruckpumpe ausgebildeten Fluidfördereinrichtung 20 fluidisch angeschlossen werden. Am Fluidausgang 140 des Fluidbauteils 130 ist somit die korrekt zusammengesetzte und bereits gemischte mobile Phase zur Weiterverarbeitung (insbesondere zur Komprimierung und Förderung) durch die Fluidfördereinrichtung 20 bereitgestellt. Die Fluidfördereinrichtung 20 kann beispielsweise mobile Phase mit einem Druck von mindestens 1000 bar fördern, beispielsweise 1200 bar. Zum Beispiel kann die Fluidfördereinrichtung 20 als Kolbenpumpe oder Mehrzahl von seriellen oder parallelen Kolbenpumpen, insbesondere als Doppelkolbenpumpe, ausgebildet sein.
  • 3 zeigt die integrierte Mischeinrichtung 138 des einstückigen Fluidbauteils 130 gemäß 2.
  • Ein Fluideingang der Mischeinrichtung 138 entspricht einem Ausgangskanal 150 der Fluidvereinigungseinrichtung 136 bzw. ist mit diesem fluidisch gekoppelt. Die in 3 dargestellte Mischeinrichtung 138 ist ein rein passiver und somit fehlerrobuster Mischer, der die vereinigten Fluide zunächst in mehrere separate Fluidströme in unterschiedlichen Mischkanälen 152 aufspaltet und die aufgespaltenen Fluidströme in den Mischkanälen 152 nach Durchlaufen derselben zu der gemischten mobilen Phase unter Vereinigung der einzelnen Fluidströme zusammensetzt. Hierbei sind die unterschiedlichen Mischkanäle 152 ausgebildet, für die unterschiedlichen Fluidströme unterschiedliche Durchflusszeiten vorzugeben. Dies ist gemäß 3 durch unterschiedlich lange Mischkanäle 152 zwischen einem Aufspaltpunkt 160 und einem Vereinigungspunkt 162 realisiert. Alternativ oder ergänzend können unterschiedliche Durchflusszeiten der Mischkanäle 152 auch durch Variation von deren Innendurchmesser, durch die Implementierung fluidisch verzögernder Restriktionen in den Mischkanälen 152, etc. bewerkstelligt werden. In einer Sequenz von aufeinanderfolgenden Lösungsmittelpaketen der unterschiedlichen Lösungsmittel aus den Eingangskanälen 144 bis 147 entsprechend einer sequenziellen Schaltlogik der Fluidventile 106 bis 109 können die Lösungsmittelpakete in die verschiedenen Mischkanäle 152 aufgespalten werden und aufgrund der unterschiedlich langen Durchflusszeiten an dem Vereinigungspunkt 162 wirksam miteinander gemischt werden.
  • 4 zeigt eine Fluidversorgungsvorrichtung 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die Fluidversorgungsvorrichtung 100 gemäß 4 zeigt zunächst vier Zuführleitungen 102 bis 105, von denen jede zum Bereitstellen eines jeweiligen Fluids ausgebildet ist, die gemeinsam die mobile Phase bilden. Die einzelnen Fluide können Lösungsmittel sein, die durch Lösungsmittelbehälter bereitgestellt werden, welche an eine jeweilige der Zuführleitungen 102 bis 105 fluidisch angeschlossen sein können (vergleiche 6). Ferner sind vier Fluidventile 106 bis 109 dargestellt, von denen jedes mit einer jeweiligen der Zuführleitungen 102 bis 105 fluidisch gekoppelt ist. Jedes der Fluidventile 106 bis 109 kann durch eine Steuereinrichtung (siehe Bezugszeichen 70 in 1) individuell angesteuert werden, zum Beispiel geöffnet oder geschlossen werden. Die Fluidventile 106 bis 109 bilden gemeinsam mit der Steuereinrichtung 70 eine Proportioniereinrichtung zum Proportionieren von mittels der Zuführleitungen 102 bis 105 zugeführten Fluidpaketen der unterschiedlicher Fluide. Die Fluidventile 106 bis 109 bilden genauer gesagt gemeinsam ein Mehrkanalgradientenventil. Zieht die Fluidfördereinrichtung 20 an den Fluideingängen 132 bis 135 stromabwärts der Fluidventile 106 bis 109, so kann aus einer der Zuführleitungen 102 bis 105, deren zugehöriges Fluidventil 106 bis 109 gegenwärtig geöffnet ist, das jeweilige Fluid bzw. Lösungsmittel in das Fluidbauteil 130 eingesaugt werden. Mit anderen Worten ermöglicht jedes der Fluidventile 106 bis 109 abhängig von seinem aktuellen Schaltzustand (zum Beispiel offen oder geschlossen) ein Durchlassen des jeweiligen Fluids aus der jeweiligen Zuführleitung 102 bis 105 oder unterbindet dies. Ist zu einem bestimmten Zeitpunkt jeweils genau eines der Fluidventile 106 bis 109 offen und sind zu diesem Zeitpunkt die jeweiligen anderen der Fluidventile 106 bis 109 geschlossen, so fließt durch den Ausgangskanal 150 eine Sequenz von aufeinanderfolgenden Fluidpaketen aus unterschiedlichen Lösungsmitteln (zum Beispiel Wasser, Ethanol, Acetonitril, etc.). Die Fluidvereinigungseinrichtung 136 dient zum Vereinigen der von den Fluidventilen 106 bis 109 durchgelassenen Fluide an einem Vereinigungspunkt 148 zum Bilden der mobilen Phase. In der Mischeinrichtung 138 werden die Fluidpakete der einzelnen Lösungsmittel zu einer homogenen mobilen Phase gemischt und einer mit dem Fluidausgang 140 fluidisch gekoppelten Fluidfördereinrichtung 20 zum Fördern der mobilen Phase bereitgestellt.
  • Vorteilhaft ist zwischen den Fluidventilen 106 bis 109 und der Mischeinrichtung 138 ein derart dimensioniertes Ausgleichsvolumen 112 in Form des Innenvolumens der Eingangskanäle 144 bis 147 gebildet, dass selbst im Falle eines maximalen Fluidrückflusses von der Fluidfördereinrichtung 20 in Richtung der Fluidventile 106 bis 109 ein Erreichen der Fluidventile 106 bis 109 durch den Fluidrückfluss aufgrund des Ausgleichsvolumens 112 fluidisch verunmöglicht ist. Anders ausgedrückt ist das Innenvolumen der Eingangskanäle 144 bis 147 ausreichend groß gewählt, dass selbst unter ungünstigsten Umständen ein Mobilphasenrückfluss aus der Fluidfördereinrichtung 20 hinein in die Eingangskanäle 144 bis 147 aufgrund der beschriebenen dimensionsmäßigen Auslegung niemals bis in die Fluidventile 106 bis 109 gelangen kann. Ein unerwünschtes Kristallisieren der mobilen Phase unter Beschädigung von Dichtungen der Fluidventile 106 bis 109 ist dadurch vermieden. Genauer gesagt hat die Fluidvereinigungseinrichtung 136 zwischen den Fluidventilen 106 bis 109 und dem Vereinigungspunkt 148 langgestreckte Eingangskanäle 144 bis 147, deren gemeinsames Innenvolumen das Ausgleichsvolumen 112 bildet. Vorteilhaft beträgt das Ausgleichsvolumen 112 mindestens 10 µl. Anschaulich wird das Ausgleichsvolumen 112 durch die Schenkellänge und den Innendurchmesser der Eingangskanäle 144 bis 147 in der im Wesentlichen X-förmigen Struktur gemäß 2 gebildet. Das Ausgleichsvolumen 112 ist mindestens so groß dimensioniert wie ein maximales Fehlvolumen, das die Hochdruckpumpe im Betrieb zurückschiebt.
  • 5 zeigt eine Fluidversorgungsvorrichtung 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 5 zeigt insbesondere den steifen plattenförmigen Körper 142, der das einstückige bzw. integrale Fluidbauteil 130 bildet. Dieses Fluidbauteil 130 beinhaltet Manifold und Mischer. Ein Ventilblock mit den Fluidventilen 106 bis 109 ist in 6 mit Bezugszeichen 166 dargestellt.
  • 6 zeigt eine Fluidversorgungsvorrichtung 100 gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • In 6 sind vier Fluidkomponentenquellen 156 bis 159 dargestellt, von denen jede mit einer jeweiligen Zuführleitung 102 bis 105 zum Bereitstellen des jeweiligen Fluids fluidisch gekoppelt ist. Die Fluidkomponentenquellen 156 bis 159 können als Lösungsmittelbehälter ausgebildet sein. Stromabwärts an die Fluidventile 106 bis 109 angeschlossen ist das oben beschriebene Fluidbauteil 130. Ferner sind in 6 vier elastische Puffereinrichtungen 110 dargestellt, von denen eine jeweilige stromaufwärts eines zugeordneten Fluidventils 106 bis 109 mit einer zugeordneten der Zuführleitungen 102 bis 105 fluidisch gekoppelt ist. Jede der elastischen Puffereinrichtungen 110 dient zum Puffern des Fluids, das durch die jeweils zugeordnete der Zuführleitungen 102 bis 105 fließt. Anschaulich dient jede der elastischen Puffereinrichtungen 110 als fluidische Kapazität oder Dämpfer, um Druckstöße oder dergleichen in den Zuführleitungen 102 bis 105 zu unterdrücken. Ferner kann aufgrund des Vorsehens der elastischen Puffereinrichtungen 110 mit variablem oder einstellbaren Innenvolumen eine Länge der Zuführleitungen 102 bis 105 bis hin zu den Fluidkomponentenquellen 156 bis 159 kurz gehalten werden, was Verzögerungen hinsichtlich der Lösungsmittelzufuhr und daher Fehler in der Lösungsmittelzusammensetzung verringert.
  • Insbesondere ist es möglich, in den Puffereinrichtungen 110 eine Temperiereinrichtung zu implementieren, die zum Temperieren (d.h. Heizen oder Kühlen) der einzelnen Lösungsmittelkomponenten ausgebildet ist. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, in dem Fluidbauteil 130, insbesondere in dessen Mischeinrichtung 138, eine Temperiereinrichtung zu implementieren, die zum Temperieren (d.h. Heizen oder Kühlen) der Lösungsmittelmischung ausgebildet ist. Somit ist ein Temperieren der mobilen Phase bzw. von deren Lösungsmittelkomponenten vor und/ oder nach dem Mischen möglich. Auch durch diese Maßnahme kann die Richtigkeit einer Zusammensetzung einer von der Fluidfördereinrichtung 20 bereitgestellten mobilen Phase verbessert werden.
  • Exemplarische Ausführungsbeispiele von Puffereinrichtungen 110 gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung sind in 7 bis 9 dargestellt.
  • 7 zeigt eine Puffereinrichtung 110 einer Fluidversorgungsvorrichtung 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Gemäß 7 ist die Puffereinrichtung 110 als Bauteil ausgebildet, das mittels eines eingangsseitigen Fluidanschlusses 170 (zum Beispiel ein Flansch) und mittels eines ausgangsseitigen Fluidanschlusses 172 (zum Beispiel ein weiterer Flansch) an eine Zuführleitung 102 bis 105 fluidisch angeschlossen werden kann. Eine Flussrichtung des jeweiligen Fluids durch die Puffereinrichtung 110 ist in 7 mit Pfeilen dargestellt. Ferner weist die Puffereinrichtung 110 in ihrem Inneren ein veränderliches Puffervolumen 113 auf, das durch einen (zum Beispiel starren) Gehäuseabschnitt 174 und ein elastisches Ausgleichselement 114 abgegrenzt ist. Das elastische Ausgleichselement 114 dient zum elastischen Ausgleichen von Druckschwankungen in der zugeordneten Zuführleitung 102 bis 105. Anschaulich fungiert die Puffereinrichtung 110 im Betrieb als fluidische Dämpfungskapazität, deren Puffervolumen 113 bei einem Überdruck vergrößert und bei einem Unterdruck verkleinert wird.
  • Ferner ist bei der Puffereinrichtung 110 gemäß 7 das elastische Ausgleichselement 114 durch ein elektroaktives Polymer realisiert. Beispielsweise kann das elastische Ausgleichselement 114 gemäß 7 als Membran, vorzugsweise als Silikonmembran, ausgebildet sein. Genauer gesagt kann das elastische Ausgleichselement 114 eine Sensoreinrichtung 116 der Puffereinrichtung 110 bilden oder beinhalten. Diese Sensoreinrichtung 116 enthält eine Sensormembran zum Detektieren einer auf das Fluid in der Zuführleitung 102 bis 105 bezogenen Sensorinformation. Diese Sensorinformation kann zum Beispiel ein Druck oder eine Flussrate von Fluid in der Zuführleitung 102 bis 105 sein. Abhängig vom Druck bzw. der Flussrate des Fluids wird die Sensormembran stärker oder schwächer ausgelenkt, was aufgrund der Realisierung der Sensormembran aus einem elektroaktiven Polymer messtechnisch erfasst werden kann. Entsprechende Sensordaten können einer Steuereinrichtung 70 übermittelt werden, die aus den Sensordaten den Druck bzw. die Flussrate des Fluids erfassen kann.
  • 8 zeigt eine Puffereinrichtung 110 einer Fluidversorgungsvorrichtung 100 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Zusätzlich zu den Komponenten gemäß 8 hat die Puffereinrichtung 110 gemäß 9 als Teil ihrer Innenwandung ein weiteres elastisches Ausgleichselement 114 in Form einer Membran aus einem elektroaktiven Polymer, wie beispielsweise Silikon. Das weitere elastische Ausgleichselement 114 ist als Aktoreinrichtung 118 der Puffereinrichtung 110 zum Beeinflussen einer Einwirkung der Puffereinrichtung 110 auf das Fluid konfiguriert. Zu diesem Zweck ist das weitere elastische Ausgleichselement 114 durch Bereitstellung elektrischer Steuersignale mittels der Steuereinrichtung 70 aktiv steuerbar. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 70 an das weitere elastische Ausgleichselement 114 eine solche elektrische Spannung anlegen, dass dadurch die Elastizität des weiteren elastischen Ausgleichselements 114 und somit der Puffereinrichtung 110 als Ganzes zwischen einer rigideren und einer flexibleren Konfiguration, oder auch stufenlos bzw. kontinuierlich, verändert werden kann. Auch ist es möglich, mittels des weiteren elastischen Ausgleichselements 114 auf ein Fluid im Puffervolumen 113 bzw. in der damit fluidisch gekoppelten Zuführleitung 102 bis 105 eine Kraft auszuüben, beispielsweise um dieses Fluid zu fördern oder anzutreiben.
  • Alternativ zu der Ausgestaltung gemäß 8 kann das als Sensormembran ausgebildete elastische Ausgleichselement 114 auch weggelassen werden.
  • 9 zeigt eine Puffereinrichtung 110 einer Fluidversorgungsvorrichtung 100 gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Das Ausführungsbeispiel gemäß 9 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 dadurch, dass die Puffereinrichtung 110 an ihrer Innenwand eine Temperiereinrichtung 120 zum selektiven Heizen bzw. Kühlen des Fluids im Puffervolumen 113 aufweist. Zum Beispiel kann die Temperiereinrichtung 120 mittels der Steuereinrichtung 70 gesteuert werden und kann zum Beispiel als Peltierelement ausgebildet sein.
  • 10 zeigt eine Fluidvereinigungseinrichtung 136 mit nachfolgender Mischeinrichtung 138 für ein (vorzugsweise einstückiges) Fluidbauteil 130 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die in 10 dargestellte Fluidvereinigungseinrichtung 136 dient zunächst zum Aufspalten jedes an einem jeweiligen der Fluideingänge 132 bis 135 zugeführten Fluids in mehrere jeweilige Teilkanäle 144a-d bis 147a-d. Das Beispiel gemäß 10 betrifft eine Mischung der vier Fluide A, B, C und D. Für das Fluid A ist dargestellt, wie dieses stromabwärts eines Fluidventils 106 an einem Fluideingang 132 bereitgestellt ist. Stromabwärts des Fluideingangs 132 wird das Fluid A in die vier Teilkanäle 144a-d aufgespalten. Obwohl dies in 10 nicht im Detail dargestellt ist, erfolgt eine entsprechende Aufspaltung für die Fluide B, C und D in die Teilkanäle 145a-d bis 147a-d. An jedem von im dargestellten Beispiel vier Vereinigungspunkten 148 werden unterschiedliche der Fluide A, B, C und D zugeordnete Teilkanäle 144a-d bis 147a-d miteinander vereinigt. Genauer gesagt werden an einem ersten Vereinigungspunkt 148 Fluid A aus Teilkanal 144a, Fluid B aus Teilkanal 145a, Fluid C aus Teilkanal 146a, und Fluid D aus Teilkanal 147a miteinander vereinigt. In entsprechender Weise werden an einem zweiten Vereinigungspunkt 148 Fluid A aus Teilkanal 144b, Fluid B aus Teilkanal 145b, Fluid C aus Teilkanal 146b, und Fluid D aus Teilkanal 147b miteinander vereinigt, usw. Auf diese Weise wird an jedem der Vereinigungspunkte 148 ein jeweiliger vereinigter Fluss der unterschiedlichen Fluide A, B, C und D erhalten. Wie in 10 dargestellt, ist die Fluidvereinigungseinrichtung 136 ferner ausgebildet, die an den Vereinigungspunkten 148 vereinigten Flüsse einer Mischeinrichtung 138 zum Mischen zuzuführen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt eine Mischung bereits in einem fluidischen Leitungsnetzwerk 138a zwischen den Vereinigungspunkten 148 und einem als Block dargestellten Mäander-Mischer 138b. Es ist auch möglich, die Mischeinrichtung 138 nur als asymmetrisches Leitungsnetzwerk 138a oder nur als Mäander-Mischer 138b auszubilden.
  • Somit kann gemäß 10 zu einer robusteren Zusammenführung ein Vereinigungspunkt 148 in mehrere Kaskaden parallelisiert werden. Verstopft ein Vereinigungspunkt 148, wird er durch die anderen, noch aktiven Vereinigungspunkte 148 kompensiert, die das Zusammenführen der Fluide A, B, C und D dadurch redundant machen. Dies ist besonders bei hohen Salzfrachten von Vorteil. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein jeweiliges Ventil 106 bis 109 mit seinem Ausgang, beispielsweise Kanal entsprechend Fluid A, in eine Verteilstruktur eingeleitet, die zu mehreren, gleichartigen Vereinigungspunkten 148 führt. Die Kanalstruktur ist derart ausgebildet, dass in T- oder X-Punkten jeweils parallele Fluidzusammensetzungen vorhanden sind. Somit ist gemäß 10 ein paralleles Fluidzusammenführen in mehreren gleichartigen Vereinigungspunkten 148 durch eine fluidische Baumstruktur ermöglicht, die darauffolgend in eine Mischeinrichtung 138 (zum Beispiel eine Misch-Mäanderstruktur oder eine Mischeinrichtung gemäß 3) eingeleitet wird. Das dargestellte Beispiel entspricht einer Mischstruktur für ein Vierkanal-Multikanalgradientenventil mit vier parallelisierten Vereinigungspunkten 148.
  • 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]

Claims (20)

  1. Fluidversorgungsvorrichtung (100) zum Bereitstellen einer mobilen Phase für ein Probentrenngerät (10), wobei die Fluidversorgungsvorrichtung (100) aufweist: eine Zuführleitung (102 bis 105) zum Bereitstellen eines Fluids, das zumindest einen Teil der mobilen Phase bildet; ein Fluidventil (106 bis 109), das mit der Zuführleitung (102 bis 105) fluidisch gekoppelt ist und abhängig von seinem Schaltzustand ein Durchlassen des Fluids aus der Zuführleitung (102 bis 105) zulässt oder unterbindet; eine elastische Puffereinrichtung (110), die stromaufwärts des Fluidventils (106 bis 109) mit der Zuführleitung (102 bis 105) fluidisch gekoppelt ist und zum Puffern des Fluids ausgebildet ist; und eine Fluidfördereinrichtung (20) zum Fördern des Fluids, das von dem Fluidventil (106 bis 109) durchgelassen wird.
  2. Fluidversorgungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, aufweisend: mindestens eine weitere Zuführleitung (102 bis 105) zum Bereitstellen von mindestens einem weiteren Fluid, das mindestens einen weiteren Teil der mobilen Phase bildet; mindestens ein weiteres Fluidventil (106 bis 109), das mit der mindestens einen weiteren Zuführleitung (102 bis 105) fluidisch gekoppelt ist und abhängig von seinem Schaltzustand ein Durchlassen des mindestens einen weiteren Fluids aus der mindestens einen weiteren Zuführleitung (102 bis 105) zulässt oder unterbindet; und mindestens eine weitere elastische Puffereinrichtung (110), die stromaufwärts des mindestens einen weiteren Fluidventils (106 bis 109) mit der mindestens einen weiteren Zuführleitung (102 bis 105) fluidisch gekoppelt ist und zum Puffern des mindestens einen weiteren Fluids ausgebildet ist; wobei die Fluidfördereinrichtung (20) zum Fördern des mindestens einen weiteren Fluids ausgebildet ist, das von dem mindestens einen weiteren Fluidventil (106 bis 109) durchgelassen wird, so dass die mobile Phase aus dem Fluid und aus dem mindestens einen weiteren Fluid gebildet wird.
  3. Fluidversorgungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Puffereinrichtung (110) ein variables Puffervolumen (113) und ein dieses zumindest teilweise begrenzendes elastisches Ausgleichselement (114) aufweist, das zum elastischen Ausgleichen von Druckschwankungen in der Zuführleitung (102 bis 105) ausgebildet ist.
  4. Fluidversorgungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Puffereinrichtung (110) eine Sensoreinrichtung (116), insbesondere aufweisend eine Sensormembran, zum Detektieren einer auf das Fluid in der Zuführleitung (102 bis 105) bezogenen Sensorinformation aufweist.
  5. Fluidversorgungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 4, wobei die Sensorinformation aus einer Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus einem Druck von Fluid in der Zuführleitung (102 bis 105), einer Flussrate von Fluid in der Zuführleitung (102 bis 105), einer Dichte von Fluid in der Zuführleitung (102 bis 105), und einer Temperatur von Fluid in der Zuführleitung (102 bis 105).
  6. Fluidversorgungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Puffereinrichtung (110) eine Aktoreinrichtung (118), insbesondere aufweisend eine Aktormembran, zur Einwirkung der Puffereinrichtung (110) auf das Fluid aufweist.
  7. Fluidversorgungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 6, wobei die Einwirkung auf das Fluid aus einer Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus einer Veränderung der Elastizität der Puffereinrichtung (110) zwischen einer rigideren und einer flexibleren Konfiguration, und einer Kraftbeaufschlagung des Fluids.
  8. Fluidversorgungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Puffereinrichtung (110) eine Temperiereinrichtung (120) zum Temperieren, insbesondere zum Heizen und/oder Kühlen, des Fluids aufweist.
  9. Fluidversorgungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Puffereinrichtung (110) ein elektroaktives Polymer aufweist, insbesondere ausgebildet als zumindest Teil einer Sensoreinrichtung (116) und/oder einer Aktoreinrichtung (118) der Puffereinrichtung (110).
  10. Fluidversorgungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Puffereinrichtung (110) mittels einer Steuereinrichtung (70) aktiv steuerbar ist, insbesondere mittels eines mittels der Steuereinrichtung (70) an die Puffereinrichtung (110) angelegten elektrischen Signals.
  11. Einstückiges Fluidbauteil (130) zum Vereinigen und Mischen von Fluiden zum Bilden einer mobilen Phase in einer Fluidversorgungsvorrichtung (100), wobei das einstückige Fluidbauteil (130) aufweist: eine Mehrzahl von Fluideingängen (132 bis 135), wobei an jedem der Fluideingänge (132 bis 135) ein jeweiliges Fluid zuführbar ist; eine Fluidvereinigungseinrichtung (136) zum Vereinigen der an den Fluideingängen (132 bis 135) zugeführten Fluide; und eine Mischeinrichtung (138), insbesondere eine passive Mischeinrichtung ohne bewegte Teile, zum Mischen der vereinigten Fluide und zum Bereitstellen der gemischten Fluide als mobile Phase an einem Fluidausgang (140).
  12. Fluidbauteil (130) gemäß Anspruch 11, aufweisend zumindest eines der folgenden Merkmale: ausgebildet als steifer Körper (142) mit Fluidkanälen, die sich von den Fluideingängen (132 bis 135) ausgehend über mindestens einen Vereinigungspunkt (148) der Fluide und dann durch die Mischeinrichtung (138) hindurch bis zu dem Fluidausgang (140) erstrecken; wobei das Fluidbauteil (130) als Plättchen geformt und/oder als Spritzgussteil oder Laminat ausgebildet ist; wobei die Fluidvereinigungseinrichtung (136) mit den Fluideingängen (132 bis 135) fluidisch gekoppelte Eingangskanäle (144 bis 147) aufweist, die an einem Vereinigungspunkt (148) zu einem einzigen Ausgangskanal (150) vereinigt sind, der zu der Mischeinrichtung (138) führt, wobei insbesondere die Eingangskanäle (144 bis 147) und der Vereinigungspunkt (148) eine im Wesentlichen X-förmige fluidische Struktur bilden, oder ein Array von, insbesondere im Wesentlichen X-förmigen, Einleitungsstrukturen ausgebildet ist; wobei die Mischeinrichtung (138) zum Aufspalten der vereinigten Fluide in mehrere separate Fluidströme in unterschiedlichen Mischkanälen (152) und zum Wiedervereinigen der Fluidströme aus den Mischkanälen (152) zu der gemischten mobilen Phase ausgebildet ist, wobei insbesondere die unterschiedlichen Mischkanäle (152) ausgebildet sind, für die unterschiedlichen Fluidströme unterschiedliche Durchflusszeiten vorzugeben; wobei die Mischeinrichtung (138) als langgestreckte Struktur ausgebildet ist; wobei das Fluidbauteil (130) eine Sensoreinrichtung zum Detektieren einer auf die einzelnen Fluide und/oder die mobile Phase bezogenen Sensorinformation aufweist, wobei insbesondere die Sensorinformation aus einer Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus einem Druck der einzelnen Fluide und/oder der mobilen Phase, einer Flussrate der einzelnen Fluide und/oder der mobilen Phase, und einer Temperatur der einzelnen Fluide und/oder der mobilen Phase; wobei das Fluidbauteil (130) eine Temperiereinrichtung zum Temperieren, insbesondere zum Heizen und/oder Kühlen, der einzelnen Fluide und/oder der mobilen Phase aufweist; das einstoffig ausgebildet ist; wobei die Fluidvereinigungseinrichtung (136) zum Aufspalten jedes an einem jeweiligen der Fluideingänge (132 bis 135) zugeführten Fluids in mehrere jeweilige Teilkanäle (144a-d bis 147a-d) ausgebildet ist, und ferner ausgebildet ist, an jedem von einer Mehrzahl von Vereinigungspunkten (148) unterschiedlichen der Fluide zugeordnete Teilkanäle (144a-d bis 147a-d) zu vereinigen, um dadurch an jedem der Vereinigungspunkte (148) einen jeweiligen vereinigten Fluss der unterschiedlichen Fluide zu erhalten, wobei die Fluidvereinigungseinrichtung (136) ferner ausgebildet ist, die an den Vereinigungspunkten (148) vereinigten Flüsse der Mischeinrichtung (138) zum Mischen zuzuführen.
  13. Fluidversorgungsvorrichtung (100) zum Bereitstellen einer mobilen Phase für ein Probentrenngerät (10), wobei die Fluidversorgungsvorrichtung (100) aufweist: eine Mehrzahl von Zuführleitungen (102 bis 105), von denen jede zum Bereitstellen eines jeweiligen Fluids ausgebildet ist, die gemeinsam die mobile Phase bilden; eine Mehrzahl von Fluidventilen (106 bis 109), von denen jedes mit einer jeweiligen der Zuführleitungen (102 bis 105) fluidisch gekoppelt ist und von denen jedes abhängig von seinem Schaltzustand ein Durchlassen des jeweiligen Fluids aus der jeweiligen Zuführleitung (102 bis 105) zulässt oder unterbindet; ein einstückiges Fluidbauteil (130) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 12, dessen Fluideingänge (132 bis 135) mit den Fluidventilen (106 bis 109) gekoppelt sind und an dessen Fluidausgang (140) die mobile Phase bereitgestellt ist; und eine mit dem Fluidausgang (140) fluidisch gekoppelte Fluidfördereinrichtung (20) zum Fördern der mobilen Phase.
  14. Fluidversorgungsvorrichtung (100) zum Bereitstellen einer mobilen Phase für ein Probentrenngerät (10), wobei die Fluidversorgungsvorrichtung (100) aufweist: eine Mehrzahl von Zuführleitungen (102 bis 105), von denen jede zum Bereitstellen eines jeweiligen Fluids ausgebildet ist, die gemeinsam die mobile Phase bilden; eine Mehrzahl von Fluidventilen (106 bis 109), von denen jedes mit einer jeweiligen der Zuführleitungen (102 bis 105) fluidisch gekoppelt ist und von denen jedes abhängig von seinem Schaltzustand ein Durchlassen des jeweiligen Fluids aus der jeweiligen Zuführleitung (102 bis 105) zulässt oder unterbindet; eine Fluidvereinigungseinrichtung (136) zum Vereinigen der von den Fluidventilen (106 bis 109) durchgelassenen Fluide an einem Vereinigungspunkt (148) zum Bilden der mobilen Phase; und eine mit dem Vereinigungspunkt (148) fluidisch gekoppelte Fluidfördereinrichtung (20) zum Fördern der mobilen Phase; wobei zwischen den Fluidventilen (106 bis 109) und dem Vereinigungspunkt (148) ein derart dimensioniertes Ausgleichsvolumen (112) gebildet ist, dass selbst im Falle eines maximalen Fluidrückflusses von der Fluidfördereinrichtung (20) in Richtung der Fluidventile (106 bis 109) ein Erreichen der Fluidventile (106 bis 109) durch den Fluidrückfluss aufgrund des Ausgleichsvolumens (112) verunmöglicht ist.
  15. Fluidversorgungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 14, wobei die Fluidvereinigungseinrichtung (136) zwischen den Fluidventilen (106 bis 109) und dem Vereinigungspunkt (148) Eingangskanäle (144 bis 147) aufweist, deren gemeinsames Innenvolumen das Ausgleichsvolumen (112) bildet.
  16. Fluidversorgungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 14 oder 15, wobei das Ausgleichsvolumen (112) mindestens 5 µl, insbesondere mindestens 10 µl, weiter insbesondere mindestens 30 µl, beträgt.
  17. Fluidversorgungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 10 oder 13 bis 16, aufweisend zumindest eines der folgenden Merkmale: aufweisend eine Mehrzahl von Fluidkomponentenquellen (156 bis 159), von denen jede mit einer jeweiligen Zuführleitung (102 bis 105) zum Bereitstellen des jeweiligen Fluids fluidisch gekoppelt ist; wobei die Fluidventile (106 bis 109) eine Proportioniereinrichtung zum Proportionieren von mittels der Zuführleitungen (102 bis 105) zugeführten Fluidpaketen der unterschiedlicher Fluide bilden; wobei die Fluidventile (106 bis 109) ein Mehrkanalgradientenventil bilden.
  18. Fluidversorgungsvorrichtung (100) (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 oder 13 bis 17, aufweisend zumindest eines der folgenden Merkmale: wobei die Fluidfördereinrichtung (20) zum Ziehen der mobilen Phase eingerichtet ist; wobei die Fluidfördereinrichtung (20) zum Fördern der mobilen Phase mit einem Druck von mindestens 500 bar, insbesondere mindestens 1200 bar, eingerichtet ist; wobei die Fluidfördereinrichtung (20) eine Kolbenpumpe oder eine Mehrzahl von seriellen und/oder parallelen Kolbenpumpen, insbesondere eine Doppelkolbenpumpe, aufweist; wobei die Fluidfördereinrichtung (20) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus einer Binärpumpe, einer Quaternärpumpe und einer Mehrkanalpumpe.
  19. Probentrenngerät (10) zum Trennen einer fluidischen Probe, wobei das Probentrenngerät (10) aufweist: eine Fluidversorgungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 oder 13 bis 18 zum Bereitstellen einer mobilen Phase, wobei die fluidische Probe in die mobile Phase zu injizieren ist, und eine Probentrenneinrichtung (30), die zum Trennen der in die mobile Phase injizierten fluidischen Probe eingerichtet ist.
  20. Probentrenngerät (10) gemäß Anspruch 19, 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 Gerät zur chemischen, biologischen und/oder pharmazeutischen Analyse, einem Chromatografiegerät, insbesondere einem Flüssigchromatografiegerät, und einem HPLC-Gerät; das Probentrenngerät (10) ist als mikrofluidisches Gerät konfiguriert; das Probentrenngerät (10) ist als nanofluidisches Gerät konfiguriert; das Probentrenngerät (10) weist einen Detektor (50) zum Detektieren der getrennten Probe auf; das Probentrenngerät (10) weist einen Injektor (40) zum Injizieren der fluidischen Probe in die mobile Phase auf, das Probentrenngerät (10) weist einen Probenfraktionierer (60) zum Fraktionieren der getrennten Probe auf.
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