DE102023130137A1

DE102023130137A1 - Probentransportvorrichtung mit Pumpelement für ein Analysegerät

Info

Publication number: DE102023130137A1
Application number: DE102023130137.3A
Authority: DE
Inventors: Blasius Nocon; Thomas Ortmann
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2023-10-31
Filing date: 2023-10-31
Publication date: 2024-01-11

Abstract

Es wird eine Probentransportvorrichtung (150) beschrieben zum Transportieren einer fluidischen Probe, insbesondere für ein Analysegerät (10) zum Analysieren der fluidischen Probe, wobei die Probentransportvorrichtung (150) aufweist:i) eine Probenaufnahme (126) zum Aufnehmen und/oder Abgeben der fluidischen Probe;ii) eine Bewegungsvorrichtung (178), insbesondere ein Roboterarm, zum Bewegen der Probenaufnahme (126); undiii) ein Pumpelement (155), welches eingerichtet ist durch die Bewegungsvorrichtung (178) bewegt zu werden, um einen Pumpvorgang durchzuführen und/oder auszulösen.

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Probentransportvorrichtung zum Transportieren einer fluidischen Probe, insbesondere für ein Analysegerät zum Analysieren der fluidischen Probe. Die Probentransportvorrichtung weist eine Probenaufnahme, eine Bewegungsvorrichtung, und ein Pumpelement auf, welches eingerichtet ist durch die Bewegungsvorrichtung bewegt zu werden, um einen Pumpvorgang durchzuführen und/oder auszulösen. Ferner betrifft die Erfindung eine Probentransport Anordnung, das Analysegerät, und ein Verfahren zum Betreiben einer Probentransportvorrichtung.
Analysegeräte wie Probentrenngeräte sind für die Analyse einer Probe, insbesondere fluidischen Probe, vorgesehen, z. B. zur Durchführung einer chromatographischen Trennung der Probe.
In einem HPLC (high performance liquid chromatography, Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie) Analysegerät wird beispielsweise 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.
Bei Analysengeräten werden gewöhnlich (fluidische) Proben untersucht, welche der eigentlichen Analyse (z.B. einer Probentrennreinrichtung) mittels eines Probengebers zugeführt werden. Gewöhnlich wird das Aufnehmen der Probe (z.B. aus einem Probenbehälter), das Transportieren der Probe (z.B. durch einen Probenraum), und Abgeben der Probe (z.B. in einen Injektionspfad für die analytische Domäne) mittels einer Probenaufnahmevorrichtung, insbesondere einer Probennadel, durchgeführt. Oftmals, insbesondere bei einer größeren Anzahl von Proben, wird der Probentransport automatisiert durchgeführt. Hierbei kann es notwendig sein, die Probennadel regelmäßig zu spülen bzw. zu reinigen. Ansonsten würden die Proben sich gegenseitig verunreinigen und die Qualität der Analyse würde deutlich abnehmen.
6 zeigt schematisch einen konventionellen Probenraum 200 mit einer solchen Spülung. Innerhalb des Probenraums 200 wird ein Roboterarm 250 bewegt, welcher mittels einer Probennadel fluidische Probe transportieren kann. Um den Spülvorgang auszuführen, wird die Probennadel in vertikaler Richtung (Z) nach unten abgesenkt und in einen Spülbehälter 240 getaucht. Der Spülbehälter 240 ist an einen Spüllösung-Behälter 243 gekoppelt, welcher die für die Spülung benötigte Spüllösung beinhaltet. Damit die Spüllösung dem Spülbehälter 240 für einen Spülvorgang bereitgestellt werden kann, ist jedoch ein aktiv getriebenes Pumpen notwendig. Dieses wird konventionell mittels eines Motors 245 (z.B. Piezoantrieb, Elektromotor) realisiert, welcher zusätzlich bereitgestellt werden muss und daher in nicht unerheblichem Maß Materialkosten, Wartungskosten, und Energiekosten verbraucht. Ferner wird dazugehörige Infrastruktur benötigt (Elektronik, Kabel usw.), wodurch auch der weiterer Platz benötigt wird.
OFFENBARUNG
Es kann ein Bedarf bestehen, einen Pumpvorgang im Kontext eines Analysegeräts effizient und mit geringem (Energie/Kosten-) Aufwand bereitzustellen.
Die Aufgabe wird mittels der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Probentransportvorrichtung (z.B. ein Probengeber bzw. Sampler) beschrieben zum Transportieren einer fluidischen Probe, insbesondere für ein Analysegerät (z.B. eine HPLC) zum Analysieren der fluidischen Probe, wobei die Probentransportvorrichtung aufweist:

i) eine Probenaufnahme (bzw. ein Probenaufnahmevolumen; z.B. eine Probennadel oder eine Probenschleife) zum Aufnehmen und/oder Abgeben (bzw. Transportieren) der fluidischen Probe,
ii) eine (Proben-) Bewegungsvorrichtung (insbesondere ein Roboterarm) zum Bewegen der Probenaufnahme (z.B. wird eine Probennadel mittels eines Roboterarms bewegt), und
iii) ein Pumpelement (z.B. ein Kolben-förmiges Bauteil), welches eingerichtet ist durch die Bewegungsvorrichtung bewegt zu werden, um (zeitgleich mit dem Bewegen) einen Pumpvorgang durchzuführen (bzw. eine direkte Pumpwirkung auszuüben, insbesondere zumindest als Teil einer Pumpe) und/oder auszulösen (bzw. eine indirekte Pumpwirkung auszuüben, insbesondere mittels Bewegen des Pumpelements eine solche zu triggern).

Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Probentransport Anordnung beschrieben, aufweisend:

i) eine Probentransportvorrichtung wie oben beschrieben, und
ii) eine Pumpvorrichtung (z.B. ein Pumpvolumen für das Pumpelement), welche eingerichtet ist bei Bewegen der Bewegungsvorrichtung (insbesondere in vertikaler (Z) Richtung) derart mit dem Pumpelement direkt oder indirekt zu interagieren, dass ein Pumpvorgang durchgeführt und/oder ausgelöst wird (beispielsweise wirkt das Pumpelement als Kolben in einem Pumpvolumen der Pumpvorrichtung).

Gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Analysegerät zum Analysieren einer (zum Beispiel in eine mobile Phase zu injizierenden) fluidischen Probe bereitgestellt, wobei das Analysegerät mindestens eine Probentransportvorrichtung und/oder eine Probentransport Anordnung wie oben beschrieben aufweist.
Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Verwenden beschrieben einer (Proben-) Bewegungsvorrichtung, insbesondere eines Roboterarms, eines Analysegeräts zum Durchführen und/oder Auslösen eines Pumpvorgangs.
Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Verfahren beschrieben zum Betreiben einer Probentransportvorrichtung (z.B. wie oben beschrieben), das Verfahren aufweisend:

i) Transportieren einer fluidischen Probe, insbesondere für ein Analysegerät zum Analysieren der fluidischen Probe, mittels einer Probenaufnahme (-Vorrichtung) der Probentransportvorrichtung,
ii) Bewegen einer Bewegungsvorrichtung, insbesondere einem Roboterarm, der Probentransportvorrichtung, und hierbei
iii) Durchführen und/oder Auslösen eines Pumpvorgangs mittels eines Pumpelements der Probentransportvorrichtung.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „(Proben) Bewegungsvorrichtung“ insbesondere ein Bauteil oder eine Baugruppe verstanden werden, das oder die zumindest eine Bewegung (insbesondere eine Drehbewegung) ausführen kann, zum Beispiel um ein an einem Bewegungsapparat nach dem Auslegertyp angeordnetes anderes Bauteil (zum Beispiel eine Probennadel) mechanisch zu verfahren. Alternativ oder ergänzend kann die Bewegungsvorrichtung zum Ausführen mindestens einer translatorischen und/oder rotatorischen Bewegung ausgebildet sein, beispielsweise zum vertikalen Anheben oder Absenken einer Probenaufnahme (Vorrichtung) und/oder eines Pumpelements.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Pumpelement“ insbesondere ein Bauteil oder eine Baugruppe verstanden werden, welche(s) konfiguriert ist mit einem Pumpvorgang assoziiert zu sein, insbesondere einen solchen Pumpvorgang auszulösen oder selbst durchzuführen. In einem Beispiel ist das Pumpelement mit der Bewegungsvorrichtung assoziiert, insbesondere an dieser angeordnet/befestigt. Dadurch kann das Pumpelement zusammen (zeitgleich) mit der Bewegungsvorrichtung (in horizontaler und/oder vertikaler Richtung) bewegt werden. In einem Beispiel kann das Pumpelement die Funktion eines Pumpenkolbens erfüllen, welcher in einen assoziierten Pumpenraum (z.B. ein Volumen einer Pumpvorrichtung) gedrückt wird, und dadurch einen Pumpvorgang bewirkt. Das Volumen der Pumpvorrichtung kann ferner mit einem Fluideinlass und/oder einem Fluidauslass gekoppelt sein, so dass ein Fluid mittels des Pumpvorgangs gepumpt durch das Volumen der Pumpvorrichtung gepumpt werden kann. In einem Beispiel kann das Pumpelement aber auch selbst ein Pumpenvolumen aufweisen, welches bei einem Bewegen durch die Bewegungsvorrichtung auf eine Pumpvorrichtung gedrückt wird, welche dann die Kolbenfunktion erfüllt.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Fluid“ insbesondere eine Flüssigkeit und/oder ein Gas verstanden, optional aufweisend Festkörperpartikel.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „fluidische Probe“ insbesondere ein Medium, weiter insbesondere eine Flüssigkeit, verstanden, das bzw. die 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, weiter insbesondere eine Flüssigkeit verstanden, das als Trägermedium zum Transportieren der fluidischen Probe zwischen einem Fluidantrieb und einer Probentrenneinrichtung dient. Mobile Phase kann aber auch in einer Fluidfördereinrichtung zum Beeinflussen der fluidischen Probe eingesetzt werden. 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 der Begriff „Analysegerät“ insbesondere ein Gerät bezeichnen, das in der Lage und konfiguriert ist, eine fluidische Probe zu untersuchen, insbesondere zu trennen, weiter insbesondere in verschiedene Fraktionen zu trennen. Beispielsweise kann eine solche Probentrennung mittels Chromatographie oder Elektrophorese erfolgen. Bevorzugt kann das Analysegerät ein Flüssigkeitschromatografie-Probentrenngerät sein.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Probennadel“ insbesondere ein Hohlkörper mit Lumen oder Durchgangsloch verstanden werden, durch das eine fluidische Probe geführt werden kann. Durch das Lumen bzw. Durchgangsloch kann insbesondere eine fluidische Probe in eine Probenhandhabungsvorrichtung eingeführt (beispielsweise eingesaugt) werden kann und/oder aus einer Probenhandhabungsvorrichtung herausgeführt (zum Beispiel ausgestoßen) werden. Eine Probennadel kann länglich und rotationssymmetrisch ausgebildet sein und kann daher eine Symmetrieachse aufweisen.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Erfindung auf der Idee basieren, dass ein Pumpvorgang im Kontext eines Analysegeräts effizient und (Energie/Kosten-) günstig bereitgestellt werden kann, wenn eine Probentransportvorrichtung mit einer Bewegungsvorrichtung vorgesehen wird, die nicht nur mit einer Probenaufnahme gekoppelt ist, sondern auch mit einem Pumpelement, und wobei ein Bewegen der Probenaufnahme durch die Bewegungsvorrichtung auch ein Bewegen des Pumpelements durch die Bewegungsvorrichtung ermöglicht. Dadurch kann die Bewegungsenergie der Bewegungsvorrichtung nicht nur zum Handhaben einer Probe (Aufnehmen, Transportieren, Abgeben) verwendet werden, sondern im selben Zug auch zum Ausführen/Auslösen eines Pumpvorgangs durch das Pumpelement. Auf diese Weise wird eine zusätzliche Pumpe inklusive Antriebseinheit (siehe 6 oben) obsolet, denn diese Funktion übernimmt der Antrieb der Bewegungsvorrichtung. Entsprechend werden Materialkosten, Energiekosten, und Wartungskosten gespart, während zugleich weniger Platz benötigt wird.
In anderen Worten werden vorhandene Antriebe im Probenraum (Autosampler) wie die Motoren zur Bewegung der Achsen der Bewegungsvorrichtung (Roboterarm) auch zum Antreiben von Pumpvorrichtungen zu verwenden. Damit können die bislang separaten Antriebe dieser Pumpvorrichtungen eingespart werden. In der Praxis lassen sich auf diesem Wege insbesondere Spül-/Waschpumpen (für gewöhnlich als Peristaltikpumpen ausgeführt) betreiben. Durch ein solchen Aufbau ist nur noch die eigentliche Pumpeneinheit bzw. das Pumpelement notwendig. Auf den Antrieb der Pumpe sowie auf die für den Antrieb notwendige Infrastruktur kann verzichtet werden.
EXEMPLARISCHE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Pumpelement einen länglichen Teil auf, welcher eine Vorzugsrichtung (die Erstreckung in einer Raumrichtung ist deutlich größer als in einer anderen bzw. beiden anderen Raumrichtungen) hat, insbesondere welche in vertikaler Richtung (z) orientiert ist. Dadurch kann das Pumpelement direkt durch ein Bewegen mittels der Bewegungsvorrichtung in vertikaler Richtung (parallel zur Schwerkraft) den Pumpvorgang (die Pumpwirkung) durchführen/auslösen. Das Pumpelement kann z.B. als Stange, Säule, oder Kolben ausgebildet sein, mit rundem, rechteckigem, dreieckigen, oder polygonalen Querschnitt. Eine Vielzahl von Ausgestaltungen sind möglich, wobei aber jeweils eine Pumpwirkung durch die Bewegung in vertikaler Richtung erzeugt werden kann. In einem Beispiel kann mittels dem Bewegen des Pumpelements eine Spritzenpumpe/Dosierpumpe realisiert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Pumpelement einen planaren Teil auf, welcher an einer Extremität des länglichen Teils angeordnet ist, insbesondere wobei die Vorzugsrichtung des länglichen Teils und die Vorzugsrichtung des planaren Teils senkrecht zueinander angeordnet sind. In diesem Beispiel ist das Pumpelement Kolben-förmig ausgestaltet, so dass mittels dem Bewegen des Pumpelements eine Kolbenpumpe realisierbar ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Bewegen, welches den Pumpvorgang durchführt und/oder auslöst, ein Bewegen in Richtung der Schwerkraft (z) auf. Gewöhnlich wird die Probenaufnahme (insbesondere als Probennadel) in vertikaler Richtung bewegt, wenn Probe aufgenommen/abgegeben wird bzw. wenn ein Spülvorgang durchgeführt wird. Bevorzugt wird das Bewegen des Pumpelements mit dem Bewegen der Probenaufnahme gekoppelt, so dass ebenfalls das Bewegen entlang der vertikalen Achse vorliegt. Die Schwerkraft kann insbesondere bei einem Absenken unterstützend wirken.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Pumpelement eingerichtet, bei Einführen in eine korrespondierende Pumpvorrichtung den Pumpvorgang durchzuführen, z.B. in Form eines Pumpkolbens in einem Pumpvolumen, so dass eine Kolbenpumpe bereitgestellt ist. Die Pumpvorrichtung kann hierbei das Gegenstück zu dem Pumpelement sein, wobei das Zusammenspiel beider Elemente eine Pumpe (z.B. die erwähnte Kolbenpumpe oder eine Spritzenpumpe) bereitstellt. In einem Beispiel weist die Pumpvorrichtung ebenfalls eine (längliche) Vorzugsrichtung (entlang der Z-Achse) auf. Bevorzugt können die Haupterstreckungsrichtungen des Pumpelements und der Pumpvorrichtung (im Wesentlichen) parallel zueinander orientiert sein. Während die Pumpvorrichtung in einem ersten Beispiel das aufnehmende Element darstellt (Pumpvolumen), kann die Pumpvorrichtung in einem zweiten Beispiel das einzuführende Element sein, während das Pumpelement (an der Bewegungsvorrichtung) als aufnehmendes Element ausgestaltet ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Pumpelement eingerichtet, bei Interaktion mit einer Kopplungsvorrichtung, insbesondere einem Probenteller, den Pumpvorgang durchzuführen/auszulösen. Neben der direkten Pumpwirkung des Pumpelements als Teil der Pumpe, kann ein Bewegen des Pumpelements auch ein Pumpen indirekt durchführen bzw. auslösen. Eine Kopplungsvorrichtung kann hierbei eine Vorrichtung bezeichnen, auf welche das Pumpelement (mittels einer Kopplung) einwirken kann, um damit den Pumpvorgang auszulösen. In einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist die Kopplungsvorrichtung als Probenteller ausgebildet, also einem Probentisch, auf welchem Probenbehälter und/oder Probenbehälter-Träger angeordnet werden können.
In einem Beispiel ist der Probenteller drehbar (insbesondere in horizontaler Ebene) ausgebildet. Eine solche Drehung wird gewöhnlich durch einen Motor angetrieben, jedoch kann auch das Bewegen eines Pumpelements (und Koppeln mit dem Probenteller) eine solche Drehung verursachen. Die Drehbewegung kann über eine weitere Kopplung (z.B. Motordrehung) mit der Pumpvorrichtung in dieser einen Pumpvorgang durchführen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Probentransportvorrichtung ferner auf: zumindest einen Antrieb (z.B. einen Elektromotor), welcher mit der Bewegungsvorrichtung gekoppelt ist, und eingerichtet ist, die Bewegungsvorrichtung in vertikaler (Z-Achse) und/oder horizontaler (X,Y Ebene) Richtung zu bewegen. Solche Antriebe, z.B. für Roboterarme/Probenarme, sind im Bereich der Analysengeräte bekannt und etabliert. Somit kann diese Technik direkt und robust eingesetzt werden. Mit Vorteil kann dieser Antrieb (im Wesentlichen) ohne zusätzlichen Energieaufwand das Pumpelement mitbewegen. In einem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird der Z-Antrieb der Robotik dazu verwendet, eine Kolbenpumpe zu treiben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Pumpelement derart angeordnet, dass eine Druckeinwirkung und/oder eine Pumpeinwirkung durch das Pumpelement (im Wesentlichen) parallel zur Schwerkraftrichtung (z) erfolgt. Wie oben bereits beschrieben, kann eine solche Bewegung besonders effizient mit der Bewegung der Bewegungsvorrichtung bezüglich der Probennadel gekoppelt werden. Bevorzugt wird das Pumpelement hierbei in die Pumpvorrichtung (deren Aufnahmevolumen) gedrückt, um die Pumpwirkung bereitzustellen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Pumpelement zumindest eines der folgenden Materialien auf: Kunststoff, Metall, Keramik. Basierend auf der erwünschten Anwendung können unterschiedliche etablierte und zuverlässige Materialien bevorzugt sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Probenaufnahme eine Nadelanordnung auf, insbesondere wobei die Nadelanordnung eine Probennadel mit einem Lumen zum Durchführen von fluidischer Probe aufweist. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Probenaufnahme als Probenschleife (sample loop) ausgebildet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Pumpvorrichtung ein Pumpvolumen auf, welches derart eingerichtet ist, dass das Pumpelement zumindest teilweise in das Pumpvolumen einführbar ist, um dadurch den Pumpvorgang durchzuführen, insbesondere als Kolbenpumpe oder Spritzenpumpe. Dies ermöglicht das temporäre Bereitstellen einer Pumpe, ohne hierfür jedoch eine zusätzliche Pumpe bzw. einen zugehörigen Antrieb bereitzustellen. In einem anderen Beispiel weist das Pumpelement das Pumpvolumen auf, in welches die Pumpvorrichtung während des Pumpvorgangs eingeführt wird. Mittels des Bewegens durch die Bewegungsvorrichtung kann das Pumpelement zwei- oder mehrmals in das Pumovolumen hinein bzw. aus diesem heraus bewegt werden, um dadurch mehrere Pumpvorgänge hintereinander durchzuführen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Anordnung ferner auf: eine Spülvorrichtung, welche eingerichtet ist die Probenaufnahme für einen Spülvorgang zumindest teilweise aufzunehmen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Spülvorrichtung mit der Pumpvorrichtung derart gekoppelt, insbesondere fluidisch, dass der Pumpvorgang ein Fluid, insbesondere eine Spüllösung, an die Spülvorrichtung bereitstellt. In anderen Worten kann z.B. eine Probennadel in ein (längliches) Spülvolumen eingeführt werden. Spüllösung wird dann aktiv in das Spülvolumen gepumpt, um einen Spülvorgang durchzuführen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Anordnung ferner auf: eine Kopplungsvorrichtung, insbesondere einen drehbaren Probenteller, und eine Pump-Kopplung, welche die Kopplungsvorrichtung mit der Pumpvorrichtung koppelt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Probentransport Anordnung derart eingerichtet, dass das Pumpelement die Kopplungsvorrichtung aktiviert, insbesondere dreht, und mittels der Pump-Kopplung den Pumpvorgang in der Pumpvorrichtung auslöst.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Anordnung ferner auf: ein Federelement, welches eingerichtet ist, das Pumpelement mit einer Spannung zu beaufschlagen. Das Federelement kann z.B. mit Vorteil bewirken, dass das Pumpelement vorgespannt wird während einem Bewegen (Herunterdrücken) in die Pumpvorrichtung. Das Pumpelement kann dann bei Lösen der Vorspannung selbständig in die Ausgangsposition zurückkehren. Dies kann die beschriebene Anwendung flexibler ausgestalten.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Probentransport Anordnung als Proben(behandlungs)raum, insbesondere Probengeber/(Auto-)Sampler, ausgebildet. Dadurch kann die beschriebene Probentransportvorrichtung direkt in etablierte und weit verbreitete System integriert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren ferner auf: Bewegen der Bewegungsvorrichtung, insbesondere in vertikaler Richtung (z), zum Durchführen einer Aktion; und gleichzeitig Durchführen und/oder Auslösen des Pumpvorgangs, wobei der Pumpvorgang mit der Aktion assoziiert ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Aktion ein Spülen auf, insbesondere ein Spülen der Probenaufnahmevorrichtung. Dieses anschauliche Ausführungsbeispiel wurde oben bereits beschrieben und ist auch in den 1 bis 4 dargestellt. Neben dem Spülen sind aber auch viele weitere Aktionen ausführbar, die mit einem Bewegen der Bewegungsvorrichtung gekoppelt sind und damit auch ein Bewegen des Pumpelement (und dazugehöriges Pumpen) ermöglichen. In einem Ausführungsbeispiel betrifft die Aktion das Spülen eines Nadelsitzes (in welchen die Probenvorrichtung die aufgenommene Probe injiziert). Der Pumpvorgang kann hierbei in analoger Weise Spüllösung zu dem Nadelsitz leiten/strömen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das Pumpelement derart in ein Pumpvolumen bewegt, insbesondere als Kolbenpumpe/Spritzenpumpe/ Dosierpumpe, dass dadurch der Pumpvorgang durchgeführt wird.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel wird das Pumpelement derart an ein Kopplungselement bewegt, dass der Pumpvorgang mittels des Kopplungselement ausgelöst wird, insbesondere wobei das Kopplungselement einen, insbesondere drehbaren, Probenteller aufweist. In einer weiteren Ausführungsform wird der Antrieb zur Rotation des Probentellers auch zum Antreiben der Spülpumpe verwendet, wobei die Antriebe (und elektrischen Anschlüsse) der vorhandenen Peristaltikpumpen obsolet werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können mittels der Erfindung die bislang separaten Antriebe von Pumpvorrichtungen eingespart werden. In Implementierungen lassen sich auf diesem Wege insbesondere Spül-/Waschpumpen (für gewöhnlich als Peristaltikpumpen ausgeführt) betreiben.
In einer Ausführungsform kann eine zusätzliche Spülpumpe (siehe 6) durch eine einfache Kolbenpumpe, insbesondere durch eine Spritzenpumpe, ersetzt werden. Diese Spritzenpumpe kann vertikal zur Z-Achse des Probenarms montiert sein. Der Antrieb erfolgt durch eine Bewegung des Probenarms in Z-Richtung, wobei der Kolben zu dieser Zeit mit dem Probenarm mechanisch gekoppelt ist. Wird der Arm nach oben bewegt, kann so (Spül-) Flüssigkeit in den Kolbenraum aufgenommen werden. Durch Senken des Probenarms wird die Flüssigkeit in das System gefördert. Hierzu ist weiterhin eine geeignete Ventilkonfiguration bspw. bestehend aus zwei Rückschlagventilen flussabwärts des Pumpeneingangs/ausgangs vorteilhaft. Die Kopplung der Pumpe mit dem Probenarm kann z.B. durch eine geeignete Eingreifvorrichtung erfolgen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Analysegerät ausgebildet als Probentrenngerät. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Analysegerät einen Fluidantrieb zum Antreiben einer mobilen Phase und einer in die mobile Phase injizierten fluidischen Probe auf. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Analysegerät eine Probentrenneinrichtung zum Trennen der in die mobile Phase injizierten fluidischen Probe auf. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Analysegerät zum Analysieren von mindestens einem physikalischen, chemischen und/oder biologischen Parameter der fluidischen Probe konfiguriert. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Analysegerät als Probentrenngerät zum Trennen der fluidischen Probe konfiguriert.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Probentrenneinrichtung“ insbesondere eine Einrichtung zum Analysieren einer fluidischen Probe, insbesondere in unterschiedliche Fraktionen, verstanden werden. Zu diesem Zweck können Bestandteile der fluidischen Probe an der Probentrenneinrichtung zunächst adsorbiert und dann separat (insbesondere fraktionsweise) desorbiert werden. Beispielsweise kann eine solche Probentrenneinrichtung als chromatographische Trennsäule ausgebildet sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Analysegerät ein Chromatografiegerät, insbesondere ein Flüssigkeitschromatografiegerät, ein Gaschromatografiegerät, ein SFC- (superkritische Flüssigkeitschromatographie) Gerät oder ein HPLC- (Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie) Gerät.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Analysegerät als mikrofluidisches Gerät konfiguriert. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Analysegerät als nanofluidisches Gerät konfiguriert.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Probentrenneinrichtung als chromatographische Trenneinrichtung, insbesondere als Chromatographietrennsäule, ausgebildet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Fluidantrieb zum Antreiben der mobilen Phase und der fluidischen Probe unter Hochdruck konfiguriert.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Fluidantrieb zum Antreiben der mobilen Phase und der fluidischen Probe mit einem Druck von mindestens 500 bar, insbesondere von mindestens 1000 bar, weiter insbesondere von mindestens 1200 bar, konfiguriert.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Analysegerät einen Detektor zum Detektieren der analysierten, insbesondere getrennten, fluidischen Probe auf.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Analysegerät einen Fraktionierer zum Fraktionieren von getrennten Fraktionen der fluidischen Probe auf.
Das Analysegerät kann ein mikrofluidisches Messgerät, ein Life Science-Gerät, ein Flüssigkeitschromatographiegerät, ein Gaschromatographiegerät, 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.
Ein Pumpsystem zum Fördern von Fluid 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 hindurchzubefördern.
Das Analysegerät kann einen Probeninjektor zum Einbringen der Probe in den fluidischen Trennpfad aufweisen. Ein solcher Probeninjektor kann eine mit einem Nadelsitz koppelbare Proben- oder Injektionsnadel in einem entsprechenden Flüssigkeitspfad aufweisen, wobei die Probennadel aus diesem Nadelsitz herausgefahren werden kann, um Probe aufzunehmen. Nach dem Wiedereinführen der Probennadel in den Nadelsitz kann sich die Probe in einem Fluidpfad befinden, der, zum Beispiel durch das Schalten eines Ventils, in den Trennpfad des Systems hineingeschaltet werden kann. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ein Probeninjektor bzw. Sampler mit einer Probennadel verwendet werden, die ohne Nadelsitz betrieben wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Nadelanordnung ein mit der Probennadel fluidisch gekoppeltes Probenaufnahmevolumen, insbesondere eine Probenschleife, aufweisen. Hierunter kann insbesondere ein Kapillarstück verstanden werden, in dessen Inneren ein Aufnahmevolumen zum Aufnehmen einer definierten Menge von fluidischer Probe gebildet ist.
Das Analysegerät 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 Analysegerät einen Detektor zur Detektion der getrennten Komponenten aufweisen. Ein solcher Detektor kann ein Signal erzeugen, welches beobachtet und/oder aufgezeichnet werden kann, und welches für die Anwesenheit und Menge der Probenkomponenten in dem durch das System fließenden Fluid indikativ ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Andere Ziele und viele der begleitenden Vorteile von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden leicht wahrnehmbar werden und besser verständlich werden unter Bezugnahme auf die folgende detailliertere Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen. Merkmale, die im Wesentlichen oder funktionell gleich oder ähnlich sind, werden mit denselben Bezugszeichen versehen.

1 zeigt ein Analysegerät konfiguriert als Chromatografiegerät, gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt eine Probentransport Anordnung, gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die 3 und 4 zeigen das Durchführen eines Pumpvorgangs in einer Probentransport Anordnung, gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
5 zeigt schematisch ein Auslösen eines Pumpvorgangs in einer Probentransport Anordnung, gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
6 zeigt schematisch einen konventionellen Probenraum mit einem Spülen der Probennadel.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Darstellung in der Zeichnung ist schematisch.
1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines HPLC-Systems als Beispiel für ein als Probentrenngerät ausgebildetes Analysegerät 10 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie es zum Beispiel zur Flüssigkeitschromatographie verwendet werden kann. Eine Fluidfördereinrichtung bzw. ein Fluidantrieb 20, der 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 113 zum Bereitstellen eines ersten Fluids bzw. einer ersten Lösungsmittelkomponente A (zum Beispiel Wasser) und eine zweite Fluidkomponentenquelle 111 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 113 und mittels der zweiten Fluidkomponentenquelle 111 bereitgestellten Lösungsmittel entgasen, bevor diese dem Fluidantrieb 20 zugeführt werden. Eine Probenaufgabeeinheit, die auch als Injektor 40 bezeichnet werden kann, ist zwischen dem Fluidantrieb 20 und der Probentrenneinrichtung 30 angeordnet, um eine Probenflüssigkeit bzw. eine fluidische Probe aus einem Probenbehälter 130 zunächst in ein Probenaufnahmevolumen 196 in einem (nur schematisch dargestellten) Injektorpfad 195 aufzunehmen, und nachfolgend durch Schalten eines Injektionsventils 90 des Injektors 40 in einen fluidischen Trennpfad 124 zwischen Fluidantrieb 20 und Probentrenneinrichtung 30 einzubringen. Das Aufnehmen von fluidischer Probe aus dem Probenbehälter 130 kann insbesondere dadurch erfolgen, dass eine Probennadel 126 aus einem Nadelsitz/Probensitz 134 herausgefahren und in den Probenbehälter 130 hineingefahren wird, mittels einer als Dosiereinrichtung ausgebildeten Fluidfördereinrichtung fluidische Probe aus dem Probenbehälter 130 durch die Probennadel 126 in das Probenaufnahmevolumen 196 eingesaugt wird, und die Probennadel 126 dann wieder in den Nadelsitz 134 hineingefahren wird.
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. Ein Fraktionierungsgerät oder Fraktionierer 60 kann dazu vorgesehen werden, separierte Komponenten der Probe in dafür vorgesehene Behälter auszugeben. Nicht mehr benötigte Flüssigkeiten können in einen Abflussbehälter bzw. in eine Wasteleitung ausgegeben werden.
Während ein Flüssigkeitspfad zwischen dem Fluidantrieb 20 und der Probentrenneinrichtung 30 typischerweise unter Hochdruck steht, wird die Probenflüssigkeit unter Normaldruck zunächst in einen vom Flüssigkeitspfad getrennten Bereich, nämlich die Probenschleife bzw. das Probenaufnahmevolumen, der Probenaufgabeeinheit bzw. des Injektors 40 eingegeben. Danach wird die Probenflüssigkeit in den unter Hochdruck stehenden Trennpfad 124 eingebracht. Unter einer Probenschleife als Probenaufnahmevolumen (auch als Sample Loop bezeichnet) kann ein Abschnitt einer Fluidleitung verstanden werden, der zum Aufnehmen bzw. Zwischenspeichern einer vorgegebenen Menge von fluidischer Probe ausgebildet ist. Vorzugsweise wird noch vor dem Zuschalten der zunächst unter Normaldruck stehenden Probenflüssigkeit in dem Probenaufnahmevolumen in den unter Hochdruck stehenden Trennpfad 124 der Inhalt des Probenaufnahmevolumens 132 mittels einer Dosiereinrichtung in Form der Fluidfördereinrichtung auf den Systemdruck des als HPLC ausgebildeten Analysegeräts 10 gebracht. Eine Steuereinrichtung 70 steuert die einzelnen Komponenten 20, 25, 30, 40, 50, 60, 90, etc., des Analysegeräts 10.
1 zeigt zwei Zuführleitungen 171, 173, von denen jede fluidisch mit einer jeweiligen der zwei als Fluidkomponentenquellen 113, 111 bezeichneten Lösungsmittelbehältern 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 171 bzw. 173, durch den Entgaser 27 zu einem Proportionierventil 87 als Proportioniereinrichtung gefördert, an dem die Fluide bzw. Lösungsmittelkomponenten A bzw. B aus den Zuführleitungen 171, 173 miteinander vereinigt werden. An dem Proportionierventil 87 fließen die Fluidpakete aus den Zuführleitungen 171, 173 also unter Bildung einer homogenen Lösungsmittelzusammensetzung zusammen. Letztere wird dann dem Fluidantrieb 20 zugeführt.
Im Betrieb des Analysegeräts 10 und insbesondere des Injektors 40 wird das Injektionsventil 90 mittels der Steuereinrichtung 70 zum Injizieren einer fluidischen Probe aus dem Probenaufnahmevolumen 132 in eine mobile Phase in dem Trennpfad 124 zwischen dem Fluidantrieb 20 und der Probentrenneinrichtung 30 des Analysegeräts 10 geschaltet. Dieses Schalten des Injektionsventils 90 erfolgt zum Bewirken einer Relativbewegung zwischen einem ersten Ventilkörper (der ein bezogen auf ein Laborsystem in Ruhe befindlicher Stator sein kann) und einem zweiten Ventilkörper (der ein in Bezug auf das Laborsystem verdrehbarer Rotor sein kann) des Injektionsventils 90. Der erste Ventilkörper kann mit mehreren Ports und optional mit einer oder mehreren nutförmigen Verbindungsstrukturen versehen sein. Der zweite Ventilkörper hingegen kann mit vorzugsweise mehreren nutförmigen Verbindungsstrukturen ausgestattet sein, um dadurch jeweilige der Ports des ersten Ventilkörpers abhängig von einer jeweiligen Relativorientierung zwischen dem ersten Ventilkörper und dem zweiten Ventilkörper mittels der mindestens einen Verbindungsstruktur des zweiten Ventilkörpers selektiv fluidisch zu koppeln oder zu entkoppeln. Anschaulich kann eine jeweilige nutförmige Verbindungsstruktur des zweiten Ventilkörpers in bestimmten Schaltzuständen des Injektionsventils 90 zwei (oder mehr) der Ports des ersten Ventilkörpers fluidisch miteinander verbinden und zwischen anderen der Ports des ersten Ventilkörpers eine fluidische Entkopplung ausbilden. Auf diese Weise können die einzelnen Komponenten des Probentrenngeräts 90 miteinander abhängig von einem jeweiligen Betriebszustand des Injektors 40 in einen einstellbaren fluidischen (Ent-) Kopplungszustand gebracht werden.
Das Analysegerät 10 ist ferner mit einer Probentransport Anordnung 100 gekoppelt bzw. beinhaltet diese. Die Probentransport Anordnung 100 ist in diesem Beispiel als Probenraum (Sampler) ausgebildet. Die fluidischen Proben werden dort in Probenbehältern 130 gelagert. In dem Probenraum ist eine Probentransportvorrichtung 150 vorgesehen, welche innerhalb des Proberaums als aktive Vorrichtung mittels eines Antriebs, welcher z.B. als Elektromotor (Antrieb 128) implementiert ist, beweglich ist. Auf diese Weise ist ein automatisiertes Entnehmen und Transportieren von fluidischer Probe aus den Probenbehältern 130 ermöglicht.
Die Probentransportvorrichtung 150 ist eingerichtet zum Transportieren der fluidischen Probe und weist auf: eine Probenaufnahme 126 zum Aufnehmen und/oder Abgeben der fluidischen Probe. Insbesondere weist die Probenaufnahme 126 ein Probenaufnahme-Volumen auf und ist als Probennadel ausgebildet, welche fluidische Probe aufsaugen und (auch während einem Transport) aufbewahren kann. Die Probentransportvorrichtung 150 weist ferner eine Bewegungsvorrichtung 178, welche als Roboterarm zum Bewegen der Probenaufnahme 126 ausgebildet ist. Im gezeigten Beispiel ist die Probennadel 126 mit der Bewegungsvorrichtung 178 gekoppelt und kann dadurch in horizontaler Richtung (XY Ebene) und vertikaler Richtung (Z) bewegt/verschoben werden. Zusätzlich weist die Probentransportvorrichtung 150 ein Pumpelement 155 auf, welches an der Bewegungsvorrichtung 178 angebracht ist, und eingerichtet ist, durch die Bewegungsvorrichtung 178 bewegt zu werden, um, zeitgleich mit dem Bewegen der Bewegungsvorrichtung 178, einen Pumpvorgang durchzuführen und/oder auszulösen.
Die Probennadel 126 ist verbunden mit einem Probeaufnahmevolumen 196, wodurch ein Teil des Fluidpfades 195 bereitgestellt ist. Mittels der Probennadel 126 kann, wie oben beschrieben, fluidische Probe aus dem Probenbehälter 130 in das Probenaufnahmevolumen 196 gezogen werden und nach dem Transport durch den Probenraum in dem Nadelsitz 134 in den weiteren Fluidpfad 195 des Analysegeräts 10 eingespeist werden.
Die Probentransport Anordnung 100 weist (insbesondere in dem Probenraum) zusätzlich eine Pumpvorrichtung 145 auf, welche eingerichtet ist bei Bewegen der Bewegungsvorrichtung 178 derart mit dem Pumpelement 155 direkt oder indirekt zu interagieren, dass der Pumpvorgang durchgeführt und/oder ausgelöst wird (schematisch mittels der Bewegung der Probentransportvorrichtung in Z-Richtung dargestellt). Die Pumpvorrichtung 145 weist ein Pumpvolumen (hier einen Hohlraum) auf, welches derart eingerichtet ist, dass das Pumpelement 155 (hier als Kolben ausgebildet) zumindest teilweise in das Pumpvolumen einführbar ist, um dadurch den Pumpvorgang durchzuführen (als Kolben, der sich im Kolbenraum bewegt).
Die Probentransport Anordnung 100 weist ferner eine Spülvorrichtung 140 auf, welche eingerichtet ist die Probenaufnahme 126 für einen Spülvorgang zumindest teilweise aufzunehmen, um dann die Probennadel 126 zu spülen. Die Spülvorrichtung 140 ist mit der Pumpvorrichtung 145 derart fluidisch gekoppelt, dass der Pumpvorgang eine Spüllösung an die Spülvorrichtung 140 bereitstellt, und dadurch das Spülen der Probennadel 126 bewirkt. Dieses Verfahren ist für 2 unten im Detail beschrieben.
2 zeigt detailliert eine Probentransport Anordnung 100, gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie bereits für 1 beschrieben, wobei sich das Beispiel von 2 auf den Spülvorgang konzentriert (nicht auf das Aufnehmen/Abgeben von fluidischer Probe wie 1). Die Bewegungsvorrichtung 178 (hier ein Auslegerarm bzw. Roboterarm) ist mit einer Probennadel 126 als Probenaufnahme gekoppelt und wird in horizontaler Richtung derart verfahren, dass die Probennadel 126 über der Spülvorrichtung 140 positioniert ist. Um die Probennadel 126 zu spülen, wird die Bewegungsvorrichtung 178 in vertikaler Richtung (Z) abgesenkt, so dass die Probennadel 126 in ein Aufnahmevolumen der Spülvorrichtung 140 eingeführt wird.
Für das eigentliche Spülen wird nun Spüllösung aus einem Spüllösung-Behälter 143 in die Spülvorrichtung 140 geleitet. Dies geschieht konventionell mittels einer zusätzlichen Pumpe (siehe 6). Erfindungsgemäß wird dieser Spülvorgang jedoch effizient und kostengünstig ohne weiteren Energieverbrauch gelöst: das Pumpelement 155, welches mit der Bewegungsvorrichtung 178 gekoppelt ist (an dieser angebracht ist), wirkt als Pumpenkolben und das Absenken der Probentransportvorrichtung 150 stellt die nötige Bewegungsenergie für den Pumpvorgang bereit. Wenn sich die Probennadel 126 oberhalb der Spülvorrichtung 140 befindet, ist das Pumpelement 155 zugleich oberhalb der Pumpvorrichtung 145 positioniert. Wird nun die Bewegungsvorrichtung 178 abgesenkt, so wird das Pumpelement 155 in das Pumpvolumen der Pumpvorrichtung 145 gedrückt und wirkt hierbei wie ein Pumpenkolben in einem Pumpraum.
In anderen Worten: das Bewegen der Probentransportvorrichtung 150 bewegt zeitgleich das Pumpelement 155, so dass mittels des Pumpelements 155 ein Pumpvorgang durchgeführt wird. Dieser Pumpvorgang zieht die Spüllösung aus dem Spüllösung-Behälter 143 und lässt diese in die Spülvorrichtung 140 strömen, um dadurch aktiv die Probennadel 126 zu spülen. Während des Spülvorgangs kann die Probentransportvorrichtung 150 mehrmals nach oben/unten in Z-Richtung bewegt werden, so dass mehrere Pumpvorgänge durchgeführt werden können. Das auf- und ab-Bewegen der Probennadel 126 kann hierbei dem Spülvorgang zuträglich sein, z.B. durch Bereitstellen von strömendem Fluid.
Die 3 und 4 zeigen das Durchführen eines Pumpvorgangs in einer Probentransport Anordnung 100, gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hier wurde das beschriebene Verfahren in einen realen Probenraum implementiert. Mittels des Antriebs 128 kann ein Auslegerarm 178 als Bewegungsvorrichtung in horizontaler und vertikaler Richtung verfahren werden. Der Kopf der Bewegungsvorrichtung 178 ist mit einer Pusher-Vorrichtung gekoppelt, welche die Probennadel 126 umgibt und zum Abtrennen von Probenbehältern (nach dem Aufsaugen der Probe) dient. Das Pumpelement 155 ist z.B. seitlich an der Bewegungsvorrichtung 178 angebracht und kann mittels einer Feder vorgespannt sein (nicht gezeigt).
3A: in dieser Draufsicht (entlang der Z-Achse) ist gezeigt, dass die Probentransportvorrichtung 150 derart positioniert ist, dass die Probennadel 126 oberhalb eines Probenbehälters 130 und nicht oberhalb einer Spülvorrichtung 140 angeordnet ist. In dieser Konfiguration ist ferner das Pumpelement 155 nicht oberhalb der Pumpvorrichtung 145 angeordnet.
3B: in dieser Seitenansicht ist zwar das Pumpelement 155 oberhalb der Pumpvorrichtung 145 angeordnet, jedoch ist das Pumpelement 155 von der Probentransportvorrichtung (insbesondere der Bewegungsvorrichtung 178 mit der Probennadel 126) abgekoppelt.
4A: in dieser Draufsicht (entlang der Z-Achse) ist eine Konfiguration gezeigt, wobei die Probentransportvorrichtung 150 ähnlich wie in 2 positioniert ist: die Probennadel 126 ist über einer Spülvorrichtung 140 (nicht über dem Probenbehälter 130) angeordnet, und das Pumpelement 155 befindet sich über der Pumpvorrichtung 145.
4B: in Zusammenspiel mit dem Beispiel von 3B kann nun das Pumpelement 155 mit der Probentransportvorrichtung 150 gekoppelt werden, so dass das Pumpelement 155 mittels der Probentransportvorrichtung 150 transportiert wird.
4C: in dieser Konfiguration wurde die Bewegungsvorrichtung 178 in Z-Richtung abgesenkt. Die Probennadel 126 ist nun in die Spülvorrichtung 140 eingeführt, während das Pumpelement 155 derart in die Pumpvorrichtung 145 gedrückt wird, dass der oben beschriebene Pumpvorgang durchgeführt wird, der Spüllösung an die Spülvorrichtung 140 bereitstellt. Für den Pumpvorgang werden somit keine zusätzlichen Vorrichtungen und keine zusätzliche Energie benötigt.
In anderen Worten steht der Roboterarm 178 über dem Washport 140 und anschließend wird die Z-Achse getrieben und der Roboterarm 178 fährt nach unten in den Washport 140. Bei der Bewegung wird die Kolbenpumpe (Spritzenpumpe) 155 vom Roboterarm 178 mitgenommen und nach unten gedrückt. Hierdurch wird Lösungsmittelfluss zum Spülen im Washport 140 generiert.
4D: nach dem Spülvorgang wird die Bewegungsvorrichtung 178 wieder nach oben gefahren. Dadurch wird die Probennadel 126 aus der Spülvorrichtung 140 transportiert und zugleich wird das Pumpelement 155 aus der Pumpvorrichtung 145 transportiert.
5 zeigt schematisch ein Auslösen eines Pumpvorgangs in einer Probentransport Anordnung 100, gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Anders als in den Beispielen der Figure 2 bis 4 wird der Pumpvorgang hier nicht direkt mittels des Pumpelements 155 durchgeführt, sondern von diesem ausgelöst (getriggert). Die Probentransport Anordnung 100 weist in diesem Beispiel einen Probenteller 160 auf, auf welchem wiederum Probenbehälter bzw. Probenbehälter-Träger angeordnet werden. Der Probenteller ist ferner in horizontaler Ebene um eine vertikale Achse drehbar. Der Probenteller 160 wirkt als Kopplungsvorrichtung, mit welcher das Pumpelement 155 (bei Bewegen mittels der Probentransportvorrichtung 150) koppelbar ist. Beispielsweise kann das Pumpelement 155 derart auf den Probenteller 160 gedrückt werden, dass eine Drehbewegung (mit oder ohne Antrieb des Drehteller-Motors) ausgelöst wird.
Die Probentransport Anordnung 100 weist ferner eine Pump-Kopplung 165 zwischen Kopplungsvorrichtung 160 und der Pumpvorrichtung 145 auf. Das Pumpelement 155 kann hier die Kopplungsvorrichtung 160 drehen, und mittels der Pump-Kopplung 165 den Pumpvorgang in der Pumpvorrichtung 145 auslösen.
Bezugszeichen

10: Analysegerät
20: Fluidantrieb
25: Zuführeinrichtung
27: Entgaser
30: Probentrenneinrichtung
40: Injektor
50: Detektor
60: Fraktionierer
70: Steuereinrichtung
87: Proportionierventil
90: Injektionsventil
100: Probentransport Anordnung
111: Zweite Fluidkomponentenquelle
113: Erste Fluidkomponentenquelle
124: Fluidischer Trennpfad
126: Probenaufnahme (-vorrichtung), Probennadel
128: Antrieb
134: Nadelsitz
140: Spülvorrichtung, weitere Aktion
142: Fluidische Kopplung
143: Spüllösung-Behälter
145: Pumpvorrichtung150 Probentransportvorrichtung
155: Pumpelement
160: Kopplungsvorrichtung, Probenteller
165: Pump-Kopplung
171: Erste Zuführleitung
173: Zweite Zuführleitung
178: Bewegungsvorrichtung, Roboterarm
192: Nadelgehäuse
195: Injektorpfad
196: Probenaufnahmevolumen

Stand der Technik

200: Probenraum
240: Spülbehälter
243: Spüllösung Behälter
245: Motor
250: Roboterarm

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0309596 B1 [0003]

Claims

Eine Probentransportvorrichtung (150) zum Transportieren einer fluidischen Probe, insbesondere für ein Analysegerät (10) zum Analysieren der fluidischen Probe, wobei die Probentransportvorrichtung (150) aufweist: eine Probenaufnahme (126) zum Aufnehmen und/oder Abgeben der fluidischen Probe; eine Bewegungsvorrichtung (178), insbesondere ein Roboterarm, zum Bewegen der Probenaufnahme (126); und ein Pumpelement (155), welches eingerichtet ist durch die Bewegungsvorrichtung (178) bewegt zu werden, um einen Pumpvorgang durchzuführen und/oder auszulösen.
Die Probentransportvorrichtung (150) gemäß Anspruch 1, wobei das Pumpelement (155) einen länglichen Teil aufweist, welcher eine Vorzugsrichtung hat, insbesondere welche in vertikaler Richtung (z) orientiert ist.
Die Probentransportvorrichtung (150) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Pumpelement (155) einen planaren Teil aufweist, welcher an einer Extremität des länglichen Teils angeordnet ist, insbesondere wobei die Vorzugsrichtung des länglichen Teils und die Vorzugsrichtung des planaren Teils senkrecht zueinander angeordnet sind.
Die Probentransportvorrichtung (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bewegen, welches den Pumpvorgang durchführt und/oder auslöst, ein Bewegen in Richtung der Schwerkraft (z) aufweist.
Die Probentransportvorrichtung (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Pumpelement (155) eingerichtet ist, bei Einführen in eine korrespondierende Pumpvorrichtung (145) den Pumpvorgang durchzuführen, insbesondere in Form einer Kolbenpumpe und/oder Spritzenpumpe; und/oder wobei das Pumpelement (155) eingerichtet ist, bei Interaktion mit einer Kopplungsvorrichtung (160), insbesondere einem Probenteller, den Pumpvorgang auszulösen.
Die Probentransportvorrichtung (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend: einen Antrieb (128), welcher mit der Bewegungsvorrichtung (178) gekoppelt ist, und eingerichtet ist, die Bewegungsvorrichtung (178) in vertikaler (z) und/oder horizontaler (x, y) Richtung zu bewegen.
Die Probentransportvorrichtung (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend zumindest eines der folgenden Merkmale: wobei das Pumpelement (155) derart angeordnet ist, dass eine Druckeinwirkung und/oder eine Pumpeinwirkung durch das Pumpelement (155) im Wesentlichen parallel zur Schwerkraftrichtung (z) erfolgt; wobei das Pumpelement (155) zumindest eines der folgenden Materialien aufweist: Kunststoff, Metall, Keramik; wobei die Probenaufnahme (126) eine Nadelanordnung aufweist, insbesondere wobei die Nadelanordnung eine Probennadel (126) mit einem Lumen (197) zum Durchführen von fluidischer Probe aufweist.
Eine Probentransport Anordnung (100), aufweisend: eine Probentransportvorrichtung (150) gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche; und eine Pumpvorrichtung (145), welche eingerichtet ist bei Bewegen der Bewegungsvorrichtung (178) derart mit dem Pumpelement (155) direkt oder indirekt zu interagieren, dass ein Pumpvorgang durchgeführt und/oder ausgelöst wird.
Die Probentransport Anordnung (100) gemäß Anspruch 8, wobei die Pumpvorrichtung (145) ein Pumpvolumen aufweist, welches derart eingerichtet ist, dass das Pumpelement (155) zumindest teilweise in das Pumpvolumen einführbar ist, um dadurch den Pumpvorgang durchzuführen.
Die Probentransport Anordnung (100) gemäß Anspruch 8 oder 9, ferner aufweisend: eine Spülvorrichtung (140), welche eingerichtet ist die Probenaufnahme (126) für einen Spülvorgang zumindest teilweise aufzunehmen; und wobei die Spülvorrichtung (140) mit der Pumpvorrichtung (145) derart gekoppelt ist, insbesondere fluidisch, dass der Pumpvorgang ein Fluid, insbesondere eine Spüllösung, an die Spülvorrichtung (140) bereitstellt.
Die Probentransport Anordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, ferner aufweisend: eine Kopplungsvorrichtung (160), insbesondere einen drehbaren Probenteller, und eine Pump-Kopplung (165), welche die Kopplungsvorrichtung (160) mit der Pumpvorrichtung (145) koppelt; wobei die Probentransport Anordnung (100) derart eingerichtet ist, dass das Pumpelement (155) die Kopplungsvorrichtung (160) aktiviert, insbesondere dreht, und mittels der Pump-Kopplung (165) den Pumpvorgang in der Pumpvorrichtung (145) auslöst.
Die Probentransport Anordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, ferner aufweisend: ein Federelement, welches eingerichtet ist das Pumpelement (155) mit einer Spannung zu beaufschlagen.
Die Probentransport Anordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Probentransport Anordnung (100) als Probenbehandlungsraum, insbesondere Autosampler, ausgebildet ist.
Ein Analysegerät (10) zum Analysieren einer, insbesondere in eine mobile Phase zu injizierenden, fluidischen Probe, wobei das Analysegerät (10) mindestens eine Probentransportvorrichtung (150) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder eine Probentransport Anordnung (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 13 aufweist.
Das Analysegerät (10) nach Anspruch 14, ferner aufweisend mindestens eines der folgenden Merkmale: das Analysegerät (10) ist ausgebildet als Probentrenngerät; das Analysegerät (10) weist einen Fluidantrieb (20) zum Antreiben einer mobilen Phase und einer in die mobile Phase injizierten fluidischen Probe auf; das Analysegerät (10) weist eine Probentrenneinrichtung (30) zum Trennen der in die mobile Phase injizierten fluidischen Probe auf; das Analysegerät (10) ist zum Analysieren von mindestens einem physikalischen, chemischen und/oder biologischen Parameter der fluidischen Probe konfiguriert; das Analysegerät (10) ist als Probentrenngerät zum Trennen der fluidischen Probe konfiguriert; das Analysegerät (10) ist ein Chromatografiegerät, insbesondere ein Flüssigkeitschromatografiegerät, ein Gaschromatografiegerät, ein SFC-(superkritische Flüssigkeitschromatographie) Gerät oder ein HPLC- (Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie) Gerät; das Analysegerät (10) ist als mikrofluidisches Gerät konfiguriert; das Analysegerät (10) ist als nanofluidisches Gerät konfiguriert; die Probentrenneinrichtung (30) ist als chromatographische Trenneinrichtung, insbesondere als Chromatographietrennsäule, ausgebildet; der Fluidantrieb (20) ist zum Antreiben der mobilen Phase und der fluidischen Probe unter Hochdruck konfiguriert; der Fluidantrieb (20) ist zum Antreiben der mobilen Phase und der fluidischen Probe mit einem Druck von mindestens 500 bar, insbesondere von mindestens 1000 bar, weiter insbesondere von mindestens 1200 bar, konfiguriert; das Analysegerät (10) weist einen Detektor (50) zum Detektieren der analysierten, insbesondere getrennten, fluidischen Probe auf; das Analysegerät (10) weist einen Fraktionierer (60) zum Fraktionieren von getrennten Fraktionen der fluidischen Probe auf.
Verwenden einer Probenbewegungsvorrichtung (155), insbesondere eines Roboterarms, eines Analysegeräts (10) zum Durchführen und/oder Auslösen eines Pumpvorgangs.
Ein Verfahren zum Betreiben einer Probentransportvorrichtung (150), das Verfahren aufweisend: Transportieren einer fluidischen Probe, insbesondere für ein Analysegerät (10) zum Analysieren der fluidischen Probe, mittels einer Probenaufnahme (126) der Probentransportvorrichtung (150); Bewegen einer Bewegungsvorrichtung (178), insbesondere einem Roboterarm, der Probentransportvorrichtung (150); und hierbei Durchführen und/oder Auslösen eines Pumpvorgangs mittels eines Pumpelements (155) der Probentransportvorrichtung (150).
Das Verfahren gemäß Anspruch 17, ferner aufweisend: Bewegen der Bewegungsvorrichtung (178), insbesondere in vertikaler Richtung (z), zum Durchführen einer Aktion; und gleichzeitig Durchführen und/oder Auslösen des Pumpvorgangs, wobei der Pumpvorgang mit der Aktion assoziiert ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei die Aktion ein Spülen aufweist, insbesondere ein Spülen der Probenaufnahmevorrichtung (126) und/oder einer weiteren Vorrichtung, weiter insbesondere einem Nadelsitz (134).
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei das Pumpelement (155) derart in ein Pumpvolumen bewegt wird, dass dadurch der Pumpvorgang durchgeführt wird; und/oder wobei das Pumpelement (155) derart an ein Kopplungselement (160) bewegt wird, dass der Pumpvorgang mittels des Kopplungselement (160) ausgelöst wird, insbesondere wobei das Kopplungselement (160) einen, insbesondere drehbaren, Probenteller aufweist.