DE112004002980T5

DE112004002980T5 - HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung

Info

Publication number: DE112004002980T5
Application number: DE112004002980T
Authority: DE
Inventors: Christopher C. Tiverton Benevides; Robert Taunton Collamati; Bruce J. Lexington Compton; Theodore Marion Dourdeville
Original assignee: Waters Investments Ltd
Current assignee: Waters Technologies Corp
Priority date: 2004-10-07
Filing date: 2004-10-07
Publication date: 2007-08-30
Also published as: GB0707532D0; US20080197078A1; US20130248700A1; WO2006041487A2; JP2008516228A; GB2435760A; JP5008568B2; US9446330B2; US8496818B2; GB2435760B; WO2006041487A3

Abstract

Kapillarsäulenvorrichtung für die Hochdruckflüssigkeitschromatographie (HPLC) für das Verarbeiten einer HPLC-Probe, wobei die Vorrichtung ein Kartuschengehäuse aufweist, wobei das Kartuschengehäuse umfasst:
eine gepackte Kapillarsäule innerhalb des Kartuschengehäuses;
wenigstens eine Einlassverbindung zu der Kapillarsäule für ein Probenfluid;
wenigstens eine Auslassverbindung von der Kapillarsäule für das Probenfluid, wobei die Auslassverbindung dazu geeignet ist, eine Sprayspitze für das Atomisieren des Probenfluids oder ein Transportrohr für das Transportieren des Probenfluids von einer Sprayspitzensäule zu einer Sprayspitze aufzunehmen;
eine Einlassverbindung zum Zuführen elektrischer Energie zu der Kapillarsäule über elektrische Verbindungen, die innerhalb des Kartuschengehäuses angeordnet sind; und
eine Einlassverbindung für das Zuführen eines Gases zu der wenigstens einen Auslassverbindung von der Kapillarsäule für das Probenfluid über eine Gaszuführleitung, die innerhalb des Kartuschengehäuses angeordnet ist, wobei die Gaszuführleitung fluidisch mit der Auslassverbindung verbunden ist.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 60/507,725, die am 1. Oktober 2003 eingereicht worden ist. Auf den Inhalt dieser Anmeldung wird hiermit Bezug genommen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Kapillarsäulen, die für die Hochdruckflüssigkeitschromatographie (high pressure liquid chromatography; HPLC) verwendet werden, sind zerbrechlich und deren Handhabung ist schwierig. Es muss sehr sorgfältig vorgegangen werden, wenn die Kapillare gehandhabt wird und diese für eine Analyse durch ein Massenspektrometer mit einem HPLC-System verbunden wird. Hierbei handelt es sich üblicherweise um einen mühsamen und zeitaufwändigen Vorgang. Ferner ist es im Allgemeinen schwierig, die Temperaturregelung der Kapillarsäule zu steuern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein HPLC-System als Schnittstelle bzw. Interface zwischen einem Chromatographiesystem und einem Massenspektrometer bereitzustellen.
Es ist ein Ziel der Erfindung, eine HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung einer verminderten Größe bereitzustellen, mit der außerdem das Risiko einer Beschädigung und die Handhabungszeit vermindert wird, und zwar aufgrund einer Kassettenkartuschenanordnung.
Es ist ein Ziel der Erfindung, eine HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung bereitzustellen, die eine genaue Temperaturregelung und Heizmöglichkeiten bereitstellt.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kapillarsäulenvorrichtung für die Hochdruckflüssigkeitschromatographie (high pressure liquid chromatography; HPLC) für die Verarbeitung einer HPLC-Probe. Die Vorrichtung weist ein Kartuschengehäuse auf und das Kartuschengehäuse umfasst: eine gepackte Kapillarsäule (packed capillary column) innerhalb des Kartuschengehäuses; wenigstens eine Einlassverbindung mit der Kapillarsäule für ein Probenfluid; und wenigstens eine Auslassverbindung von der Kapillarsäule für das Probenfluid. Die Auslassverbindung ist dazu geeignet, eine Sprayspitze (spray tip) für das Atomisieren des Probenfluids oder ein Transportrohr für den Transport des Probenfluids von einer Sprayspitzensäule zu einer Sprayspitze aufzunehmen. Eine Einlassverbindung ermöglicht die Zuführung elektrischer Energie zu der Kapillarsäule über elektrische Verbindungen bzw. Leitungen, die in dem Kartuschengehäuse angeordnet sind; und eine Einlassverbindung ermöglicht die Zuführung eines Gases zu der wenigstens einen Auslassverbindung von der Kapillarsäule für das Probenfluid durch eine Gaszuführleitung, die in dem Kartuschengehäuse angeordnet ist, wobei die Gaszuführleitung fluidisch mit der Auslassverbindung verbunden ist.
Die HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung kann ferner eine Wärmeverbindung umfassen, die es ermöglicht, dass eine Wärmezufuhr mit der Kapillarsäule verbunden wird, und die Wärmezufuhr kann die Temperatur der HPLC-Vorrichtung während des HPLC-Vorgangs regeln. Die Wärmezufuhr kann entweder elektrisch oder mittels eines erwärmten Fluids erfolgen. Eine Spannung, die durch die elektrische Energiezufuhr an die Probenflüssigkeit angelegt wird, ionisiert wenigstens einen Teil der Probenflüssigkeit.
Die Erfindung kann ebenso in der Form einer Kartusche für eine Kapillarsäulenvorrichtung für die Hochdruckflüssigkeitschromatographie (high pressure liquid chromatography; HPLC) für das Verarbeiten einer HPLC-Probe vorliegen, wobei die Vorrichtung ein Kartuschengehäuse umfasst, wie dies vorstehend beschrieben worden ist.
Das Gehäuse kann einen mehrseitigen Querschnitt aufweisen und die Kapillarsäule kann in einer geraden Linie von der Einlassverbindung zu der Auslassverbindung oder alternativ in einer gekrümmten bzw. gebogenen Linie von der Einlassverbindung zu der Auslassverbindung verlaufen.
Das Gehäuse kann einen im Wesentlichen krummlinigen Querschnitt aufweisen, der ferner wenigstens einen Abschnitt umfassen kann, der nicht gleichmäßig hinsichtlich des im Wesentlichen krummlinigen Querschnitts verläuft. Der Abschnitt, der nicht gleichförmig verläuft, ist dazu geeignet, als ein Ausrichtungselement für die Kartusche zu wirken, die in eine Massenspektrometerschnittstelle bzw. in ein Massenspektrometerinterface eingebracht werden soll.
Die vorliegende Erfindung kann in der Form eines Hochdruckflüssigkeitschromatographiesystems (HPLC-System) als Schnittstelle bzw. Interface zwischen einem chromatographischen System und einem Massenspektrometer vorliegen. Das HPLC-System umfasst: eine HPLC-Kapillarsäulenkartuschenkassette, wobei die Kartuschenkassette Verbindungen für das Regeln des Gasflusses, der Temperatur und der Spannung aufweist, die an eine Flüssigkeitsprobe innerhalb der Kapillarsäule angelegt wird. Die Kartuschenkassette ist dazu geeignet, eine Probe und chromatographische Daten von dem chromatographischen System aufzunehmen. Das System umfasst ferner eine Massenspektrometerinterfacevorrichtung, wobei die Massenspektrometerinterfacevorrichtung einen Kartuschenkassettenhalter zum Halten der HPLC-Kapillarkartuschenkassette umfasst. Der Kartuschenkassettenhalter ist dazu geeignet, die flüssige Probe in einem geladenen atomisierten Zustand zu dem Massenspektrometer zu überführen. Überdies können der Gasfluss, die Temperatur und die Spannung der Kartuschenkassette mittels des Massenspektrometers geregelt werden.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Verfahren zum Verarbeiten einer Probe von einer HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung bereit, wobei die HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung eine Kartusche für eine gepackte Kapillarsäule umfasst. Das Verfahren wird durchgeführt, indem: eine geeignete Kartusche für eine durchzuführende Prozedur sowie eine zu detektierende Verbindung ausgewählt wird; die Kartusche in ein Massenspektrometerinterface eingebracht wird; eine Verbindung auf der Kartusche mit einer Gaszuführleitung verbunden wird, die der Probenflüssigkeit durch die Gaszuführleitung zugeführt wird, um wenigstens einen Teil der Probenflüssigkeit zu verdampfen; wenigstens ein Teil der Probenflüssigkeit verdampft wird; eine Verbindung auf der Kartusche mit einer elektrischen Energiezuführleitung verbunden wird, um die Probenflüssigkeit an einem Flüssigkeitsverbindungsstück der gepackten Kapillarsäule zu atomisieren; die Probenflüssigkeit an einem Flüssigkeitsverbindungsstück der gepackten Kapillarsäule atomisiert wird; und ein Fluss von einem chromatographischen System zu einem Massenspektrometer durch das Mas senspektrometerinterface ausgebildet wird, indem eine Probenflüssigkeit in das chromatographische System injiziert wird.
Ferner kann das Verfahren außerdem die Schritte umfassen: Beibehalten der Temperatur der Kapillarsäule in einem Bereich von 5 bis 70°C oberhalb der Umgebungstemperatur; und Analysieren mittels des Massenspektrometers des Flusses, der als ein Spray aus einer Stufe des Massenspektrometerinterfaces austritt. Eine Sprayspitze kann für das Spray zu dem Massenspektrometer eingesetzt werden. Ein Transportrohr kann eingesetzt werden, um das Spray zu dem Massenspektrometer zu transportieren, wobei das Transportrohr entweder unbiegsam oder biegsam bzw. flexibel ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Ansicht des HPLC-Systems gemäß der vorliegenden Erfindung.
2A zeigt eine Draufsicht einer HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Sprayspitze.
2B zeigt eine Draufsicht einer HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung gemäß einer alternativen Anordnung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die ein Transportrohr zu einer Sprayspitze aufweist.
3 zeigt eine Draufsicht einer HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Sprayspitze.
4A zeigt eine Draufsicht einer HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Sprayspitze.
4B zeigt eine Endansicht der HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß 4A mit einer Sprayspitze.
4C zeigt eine perspektivische Ansicht der HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der 4A und 4B.
5A zeigt eine Draufsicht einer HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung gemäß einer alternativen Anordnung der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Transportrohr zu einer Sprayspitze.
5B zeigt eine Endansicht der HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung gemäß der alternativen Anordnung der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß 5A mit einem Transportrohr zu einer Sprayspitze.
5C zeigt eine perspektivische Ansicht der HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung gemäß der alternativen Anordnung der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der 5A und 5B.
6A zeigt eine Draufsicht einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der 4 oder 5A.
6B zeigt eine Endansicht der HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung gemäß der alternativen Anordnung der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß 6A mit einem Transportrohr zu einer Sprayspitze.
6C zeigt eine perspektivische Ansicht der HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung gemäß der alternativen Anordnung der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der 6A und 6B.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung stellt eine HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung bereit, die die Verbindung der Vorrichtung mit einem Massenspektrometer erleichtert. Um die Beschreibung der vorliegenden Erfindung zu vereinfachen, werden die Merkmale bekannter Vorrichtungen nachstehend beschrieben.
1 zeigt eine schematische Ansicht des HPLC-Systems gemäß der vorliegenden Erfindung. Die HPLC-Kapillarsäulenkassette 200 ist bereitgestellt, um die Verbindung der Elektrospraymassenspektrometereinheit zu erleichtern. Insbesondere können nun ohne Weiteres eine Sprayspitze, eine Spannungsquelle und Verbindungen bzw. Leitungen 24 und 26 sowie der Desolvationsgasfluss mit einem Massenspektrometer 340 mit einer Vorderseite 260 verbunden werden. Das chromatographische System 230 stellt die chromatographischen Spektren einer Probe (nicht dargestellt) bereit. Die chromatographischen Spektren werden über eine Verbindung bzw. Leitung 235 an die HPLC-Säulenkassette 200 ausgegeben. Die HPLC-Säulenkassette wird sodann in einen Kassettenhalter 250 der Massenspektrometerinterfacevorrichtung 240 eingebracht. Die Massenspektrometerinterfacevorrichtung 240 ist über ein Spray 255 der Probe verbunden, das aus der Stufe 252 austritt, die sich zu der Vorderseite 260 des Massenspektrometers 340 bewegt. Üblicherweise werden mittels des Massenspektrometers 340 die Parameter geregelt wie beispielsweise die Temperatur, der Desolvationsgasfluss sowie die an die HPLC-Säulenkassette 200 angelegte Spannung, wobei jedoch die Regelung bzw. Steuerung ebenso durch die Massenspektrometerinterfacevorrichtung 240 oder das chromatographische System 230 ausgeübt werden kann. Ferner, obgleich die Massenspektrometerinterfacevorrichtung 240 in 1 als von dem chromatographischen System 230 und von dem Massenspektrometer 340 getrennte Vorrichtung dargestellt ist, kann die Interfacevorrichtung 240 ebenso integral entweder mit dem chromatographischen System 230 oder dem Massenspektrometer 340 ausgebildet sein. Überdies kann die HPLC-Säulenkassette 200 mehrere unterschiedliche spezifische Ausführungsformen annehmen, wie diese nachstehend beschrieben werden.
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
2A zeigt eine Draufsicht einer HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die HPLC-Pumpe und der HPLC-Injektor injizieren eine flüssige Probe durch eine Einlassverbindung 202, die in der Rückseitenfläche bzw. Rückseite 204 einer Kassettenkartusche 200-1 enthalten ist. Die Kapillarsäule 160 ist innerhalb der Kassettenkartusche 200 angeordnet. Die Kapillarsäule ist auf eine Art und Weise gepackt, wie dies dem Fachmann bekannt ist. Eine Wärmequellenverbindung 206, eine Spannungsquellenverbindung 212 sowie eine Gasquellenverbindung 216 sind jeweils innerhalb der Vorderseitenfläche bzw. Vorderseite 220 der Kassettenkartusche 200-1 enthalten.
Wärme wird über die Säulenwärmequellenverbindung 206 bereitgestellt, und zwar in einer hinreichenden Menge, um die Temperatur der HPLC-Vorrichtung in einem Bereich von typischerweise 5 bis 70°C oberhalb der Umgebungstemperatur zu halten, wobei diese Wärme durch ein Flussrohr oder einen Flusskanal 208 geführt wird, der innerhalb der Kassettenkartusche 200-1 intern angeordnet ist. Die Wärmequellenverbindung 206 ist, wenn es sich bei der Wärmequelle um ein erwärmtes Fluid handelt, fluidisch verbunden oder elektrisch verbunden, wenn die Wärme quelle ein elektrischer Widerstandsdraht ist, und zwar mit dem Flussrohr oder Flusskanal 208, der die Kapillarsäule 160 innerhalb der Kassettenkartusche 200-1 umgibt, um ein Mittel für eine genaue Temperaturregelung und eine Erwärmung des Probenfluids innerhalb der Kapillarsäule 160 bereitzustellen.
Die Spannung, die über die Spannungsquellenverbindung 212 bereitgestellt wird, wobei es sich üblicherweise um eine Wechselspannung im Bereich von 4 KV handelt, wird durch die Spannungsverbindungen 241 und 261 geführt, um die flüssige Probe, die aus dem Auslass 224 der Kapillarsäule 160 austritt, der sich innerhalb des leitfähigen Adapters 222 befindet, in ein sehr feines Spray elektrisch geladener Tröpfchen atomisiert und verteilt. Die Sprayspitze (spray tip) 280 unmittelbar stromabwärts des Kapillarsäulenauslasses 224 innerhalb des leitfähigen Adapters 222 führt das Probenspray 32 in Richtung des Massenspektrometers 340.
Das Gas, bei dem es sich typischerweise, jedoch nicht beschränkend um Stickstoff handelt und das über die Gasquellenverbindung 216 bereitgestellt wird, stellt wiederum einen Desolvationsgasfluss bei Drücken und Temperaturen bereit, die hinreichend sind, um die Evaporationsrate bzw. Verdampfungsrate des Lösungsmittels der flüssigen Probe während des Elektrosprayionisierungsvorgangs (electrospray ionization process; ESI-Prozess) zu steigern, der als Folge der Spannung auftritt, die über die Spannungsverbindungen 241 und 261 angelegt ist. Die Gasquellenverbindung 216 steht in fluidischer Verbindung mit dem Gasflussrohr oder Gasflusskanal 218, das bzw. der innerhalb der Kassettenkartusche 200-1 intern angeordnet ist, wobei das Gasflussrohr oder der Gasflusskanal 218 wiederum in fluidischer Verbindung mit der Sprayspitze 280 über den leitfähigen Adapter 222 stehen.
2B zeigt eine alternative Anordnung der ersten Ausführungsform, die in 2A dargestellt ist. Der einzige Unterschied besteht darin, dass sich nicht die Sprayspitze 280 unmittelbar stromabwärts von der Kapillarsäule 160 befindet, sondern vielmehr das Transportrohr 360 sich unmittelbar stomabwärts der Kapillarsäule 160 befindet. Hinsichtlich aller anderen Aspekte ist die Kassettenkartusche 200 identisch zu der in den 1A und 1B dargestellten Kassettenkartusche. Die Anlegung der Spannung für die Atomisierung an den Spannungsverbindungen 241 und 261 erfolgt an dem Flüssigkeitsverbindungsstück 380-1. Das Gas verdampft das Lösungsmittel der flüssigen Probe innerhalb des leitfähigen Adapters 222.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
3 zeigt eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Kassettenkartusche 200-2 dieselben Komponenten enthält, wie diese in 2A für die Kassettenkartusche 200-1 dargestellt sind, einschließlich der Sprayspitze 280, wobei jedoch anstatt einer geraden Kapillarsäule, wie beispielsweise der Kapillarsäule 160 in den 2A und 2B, eine gewundene Kapillarsäule 162 bereitgestellt ist, und zwar in einer typischerweise kreisförmigen Kavität 270 mit einem Radius R. Hinsichtlich aller anderen Aspekte handelt es sich bei der gewundenen Kapillarsäulenkassettenkartusche 200-2 um die Kassettenkartusche 200-1. Ferner wird der Fachmann erkennen, dass, obgleich die gewundene Kapillarsäulenkassettenkartusche 200-2 mit einer Sprayspitzenkonfiguration wie in 2A dargestellt ist, ebenso die in 2B dargestellte Transportrohrkonfiguration auf die gewundene Säulenkartusche 200-2 angewendet werden kann.
DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
4A zeigt eine Draufsicht der dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten und der zweiten Ausführungsform insofern, als dass die Kapillarsäule in einer röhrenförmigen Kartusche anstatt in einer flachen Kartusche untergebracht ist. Insbesondere injiziert die HPLC-Pumpen- und Injektionsvorrichtung 12 die flüssige Probe in die Einlassverbindung 802 der röhrenförmigen Kassettenkartusche 804. Die röhrenförmige Kassettenkartusche 804 umschließt die Kapillarsäule 806 typischerweise entlang der Mittellinie der röhrenförmigen Kartusche 804, die üblicherweise, jedoch nicht beschränkend einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Ein Säulenwärmeblock 808 in der röhrenförmigen Kassettenkartusche 804 stellt eine Isolierung des Wärmeflusses hinsichtlich der Kapillarsäule 806 bereit, der durch die Wärmequellenverbindung 812 bereitgestellt wird. Die Wärmequellenverbindung 812 ist auf der Außenseite der röhrenförmigen Kassettenkartusche 804 ausgebildet und, je nachdem, ob es sich bei der Wärmequelle um ein erwärmtes Fluid oder um eine elektrische Widerstandsquelle handelt, fluidisch oder elektrisch mit dem Rohr oder Kanal 814 zu der Kapillarsäule 806 verbunden.
Weiter stromabwärts umgibt an dem Auslassende der röhrenförmigen Kassettenkartusche 804 ein leitfähiger Adapter 818 eine Sprayspitze 828. Eine Spannungsquellenverbindung 822 durchdringt den leitfähigen Adapter 818 mittels Span nungsverbindungen 824 und 826. Die Spannung, die über die Spannungsquellenverbindung 822 bereitgestellt wird und üblicherweise in dem Bereich von 4 KV Wechselspannung liegt, wird durch die Spannungsverbindungen 824 und 826 geführt, um die flüssige Probe 14 zu atomisieren und zu verteilen, die aus dem Ende der Kapillarsäule 806 an der Flüssigkeitsverbindungsstellenschnittstelle 838 austritt, die sich innerhalb des leitfähigen Adapters 818 befindet, und zwar in ein sehr feines Spray elektrisch geladener Tröpfchen. Die Sprayspitze 820 unmittelbar stromabwärts des Endes der Kapillarsäule 806 innerhalb des leitfähigen Adapters 818 leitet das Probenspray 32 in Richtung des Massenspektrometers 240, das in diesem Fall mit der röhrenförmigen Kassettenkartusche 804 über einen Interfaceanschluss 844 verbunden ist, der innerhalb eines Kassettenhalters 850 enthalten ist, der innerhalb des Massenspektrometers 240 enthalten ist. In diesem Fall ist der Kassettenhalter 850 ausgestaltet, um die Verbindung mit der nun röhrenförmigen Kartusche 804 zu erleichtern, wie dies nachstehend hinsichtlich der 4B und 4C beschrieben wird.
Wie vorstehend hinsichtlich der ersten und der zweiten Ausführungsform stellt das Gas, bei dem es sich typischerweise, jedoch nicht beschränkend um Stickstoff handelt und das durch die Gasquellenverbindung 834 bereitgestellt wird, wiederum einen Desolvationsgasfluss bei Drücken und Temperaturen bereit, die hinreichend sind, um die Rate der Lösungsmittelverdampfung während des Elektrosprayionisierungsvorgangs (electrospray ionization process; ESI-Prozess) zu steigern. Die Gasquellenverbindung 834 ist fluidisch mit dem Gasflussrohr oder Gasflusskanal 836 verbunden, der innerhalb der röhrenförmigen Kassettenkartusche 804 intern angeordnet ist und der wiederum fluidisch mit der Sprayspitze 820 über den leitfähigen Adapter 818 verbunden ist.
4B zeigt eine Schnittansicht des Einlassendes der röhrenförmigen Kassettenkartusche 804 von 5a. Das Ausrichtungselement 840 ist bereitgestellt, um eine regelgerechte Einbringung der röhrenförmigen Kartusche 804 in den Kassettenhalter 850 innerhalb des Massenspektrometerinterfaces 240 zu erleichtern.
4C zeigt eine perspektivische Ansicht der röhrenförmigen Kassettenkartusche 804 von 4A, wobei die Einlassverbindung 806, die Wärmequellenverbindung 812, die Spannungsquellenverbindung 822, die Gasquellenverbindung 834 und die Sprayspitze 820 dargestellt sind.
5A zeigt eine Draufsicht einer alternativen Anordnung der dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, die in 4A dargestellt ist. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Sprayspitze 820 nicht unmittelbar stromabwärts der Kapillarsäule 806 angeordnet ist, sondern dass vielmehr das Transportrohr 842 unmittelbar stromabwärts der Kapillarsäule 806 angeordnet ist. Wie in dem Fall des Transportrohrs 360 von 2B ermöglicht das Transportrohr den Transport der atomisierten geladenen Tröpfchen zu einem Massenspektrometer, das von dem chromatographischen System 230 beabstandet ist. Hinsichtlich aller anderen Aspekte ist die röhrenförmige Kassettenkartusche 804 identisch zu der in 7A dargestellten Kassettenkartusche. Im Ergebnis ist 5B identisch zu 4B. Der einzige Unterschied zwischen 5C und 4C ist das Vorhandensein des Transportrohrs 842 anstatt der Sprayspitze 820.
VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
6A zeigt eine Draufsicht einer vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung der 4A oder 5A. In diesem Fall enthält die röhrenförmige Kassettenkartusche 804 der 4A oder 5A anstatt einer geraden Kapillarsäule 806 eine gewundene oder spiralförmige Kapillarsäule 856 innerhalb des Säulenheizblockes 808. Entweder eine Sprayspitze 820 oder ein Transportrohr zu einer Sprayspitze 842 können eingesetzt werden, wie dies der Fachmann erkennt. Hinsichtlich aller anderen Aspekte kann die Kassettenkartusche 804, wie diese in den 6A bis 6C dargestellt ist, auf eine vergleichbare Art und Weise hergestellt und verwendet werden, wie die in den 4A bis 4C und den 5A bis 5C dargestellten Kassettenkartuschen.
Hinsichtlich des Verfahrens des Verwendens der ersten, der zweiten, der dritten und der vierten Ausführungsform wählt unter Bezugnahme auf 1 der Benutzer eine geeignete Kartusche aus, die im Allgemeinen als Kartuschenkassette 200 gekennzeichnet ist, um die Kartuschenkassette 200-1, 200-2 oder 804 der 2A bis 6C geeigneterweise zu repräsentieren, und zwar für die durchzuführende Prozedur oder die zu detektierende Verbindung. Der Benutzer bringt die Kartusche 200-1, 200-2 oder 804 in das Massenspektrometerinterface 240 ein und stellt die Verbindungen zu der jeweiligen Gasleitung 216 oder 843, die elektrische Energie für die Spannungsverbindung 212 oder 822 und von dem Temperaturregelmechanismus zur Verfügung, wie dieser durch die Säulenheizverbindungen 206 oder 812 dargestellt ist. Der Benutzer bewirkt einen Fluss von dem chromatographischen System 230 und zu dem Massenspektrometer 340 über das Massenspektrometerinterface 240. Die Probe wird in das chromatographische System 230 injiziert und tritt aus der Stufe 252 als ein Spray 255 aus, das durch das Massenspektrometer 240 zu analysieren ist, um die gewünschten Ergebnisse zu erhalten. Wenn eine Kartusche mit einem Transportrohr verwendet wird, wie beispielsweise das Transportrohr 360 in 3B oder das Transportrohr 842 in den 5A und 5C oder die Kartusche 200-2 in 3, wenn diese mit einem Transportrohr ausgestattet ist, dann kann das Transportrohr entweder unbiegsam oder biegsam sein. Die Ausgestaltung der Stufe 252 kann derart sein, dass entweder ein biegsames oder unbiegsames Transportrohr untergebracht bzw. aufgenommen werden kann, wie dies der Fachmann erkennen wird.
Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf besondere Ausführungsformen beschrieben worden. Dem Fachmann werden sich anhand der vorstehenden Beschreibung andere Ausführungsformen ergeben. Es ist nicht beabsichtigt, dass diese Erfindung in irgendeiner Art und Weise beschränkt wird, insofern nicht dieses durch die anhängenden Ansprüche und deren Äquivalente angezeigt ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Kapillarsäulenvorrichtung für die Hochdruckflüssigkeitschromatographie (HPLC) sowie ein derartiges System und ein Verfahren zum Verarbeiten einer HPLC-Probe werden bereitgestellt mit einer Kartusche, in der eine gepackte Kapillarsäule untergebracht ist; wenigstens einer Einlassverbindung mit der Kapillarsäule für ein Probenfluid; und wenigstens einer Auslassverbindung von der Kapillarsäule für das Probenfluid. Die Auslassverbindung ist dazu geeignet, entweder eine Sprayspitze für das Atomisieren des Probenfluids oder ein Transportrohr für das Transportieren des Probenfluids von einer Sprayspitzensäule zu einer Sprayspitze aufzunehmen. Einlassverbindungen ermöglichen die Zufuhr elektrischer Energie zu der Kapillarsäule über elektrische Leitungen, die in dem Kartuschengehäuse angeordnet sind; sowie ein Gas zum Verdampfen der Probenflüssigkeit wird zu wenigstens einer Auslassverbindung für die Kapillarsäule für das Probenfluid über eine Gaszuführleitung innerhalb des Kartuschengehäuses zugeführt. Die Temperatur der Probenflüssigkeit kann über eine Wärmeverbindung geregelt werden.

Claims

Kapillarsäulenvorrichtung für die Hochdruckflüssigkeitschromatographie (HPLC) für das Verarbeiten einer HPLC-Probe, wobei die Vorrichtung ein Kartuschengehäuse aufweist, wobei das Kartuschengehäuse umfasst: eine gepackte Kapillarsäule innerhalb des Kartuschengehäuses; wenigstens eine Einlassverbindung zu der Kapillarsäule für ein Probenfluid; wenigstens eine Auslassverbindung von der Kapillarsäule für das Probenfluid, wobei die Auslassverbindung dazu geeignet ist, eine Sprayspitze für das Atomisieren des Probenfluids oder ein Transportrohr für das Transportieren des Probenfluids von einer Sprayspitzensäule zu einer Sprayspitze aufzunehmen; eine Einlassverbindung zum Zuführen elektrischer Energie zu der Kapillarsäule über elektrische Verbindungen, die innerhalb des Kartuschengehäuses angeordnet sind; und eine Einlassverbindung für das Zuführen eines Gases zu der wenigstens einen Auslassverbindung von der Kapillarsäule für das Probenfluid über eine Gaszuführleitung, die innerhalb des Kartuschengehäuses angeordnet ist, wobei die Gaszuführleitung fluidisch mit der Auslassverbindung verbunden ist.
HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Wärmeverbindung, die es ermöglicht, dass eine Wärmezufuhr mit der Kapillarsäule verbunden wird.
HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Wärmezufuhr die Temperatur der HPLC-Vorrichtung während des HPLC-Prozesses regelt.
HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Wärmezufuhr einen Temperaturbereich von 5 bis 70°C oberhalb der Umgebungstemperatur beibehält.
HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Wärmezufuhr eine (a) elektrische Wärmezufuhr oder (b) ein erwärmtes Fluid ist.
HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spannung, die an die Probenflüssigkeit durch die Zuführung elektrischer Energie angelegt wird, wenigstens einen Teil der Probenflüssigkeit ionisiert.
HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Gas, das über die Gaszuführleitung der Probenflüssigkeit zugeführt wird, wenigstens einen Teil der Probenflüssigkeit verdampft.
HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse einen Querschnitt mit mehreren Seiten aufweist.
HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kapillarsäule in einer geraden Linie von der Einlassverbindung zu der Auslassverbindung angeordnet ist.
HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kapillarsäule in einer gekrümmten Linie von der Einlassverbindung zu der Auslassverbindung angeordnet ist.
HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse einen im Wesentlichen krummlinigen Querschnitt aufweist.
HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der im Wesentlichen krummlinige Querschnitt ferner wenigstens einen Abschnitt umfasst, der nicht gleichförmig hinsichtlich des im Wesentlichen krummlinigen Querschnitts angeordnet ist.
Kartusche nach Anspruch 12, wobei der wenigstens eine Abschnitt, der nicht gleichförmig angeordnet ist, dazu geeignet ist, als ein Ausrichtungselement für die Kartusche zu wirken, um in ein Massenspektrometerinterface eingebracht zu werden.
HPLC-System für die Verbindung zwischen einem chromatographischen System und einem Massenspektrometer, wobei das HPLC-System umfasst: eine HPLC-Kapillarsäulenkartuschenkassette, wobei die Kartuschenkassette Verbindungen für das Steuern bzw. das Regeln des Gasflusses, der Temperatur und der Spannung umfasst, die auf eine flüssige Probe innerhalb der Kapillarsäule aufgebracht werden, wobei die Kartuschenkassette dazu geeignet ist, chromatographische Daten von dem chromatographischen System zu empfangen; und eine Massenspektrometerinterfacevorrichtung, wobei die Massenspektrometerinterfacevorrichtung einen Kartuschenkassettenhalter zum Halten der HPLC-Kapillarkartuschenkassette umfasst, wobei der Kartuschenkassettenhalter dazu geeignet ist, die flüssige Probe in einem geladenen, atomisierten Zustand zu dem Massenspektrometer zu überführen.
HPLC-System gemäß Anspruch 14, wobei der Gasfluss, die Temperatur und die Spannung der Kartuschenkassette mittels des Massenspektrometers geregelt werden können.
HPLC-System nach Anspruch 14, wobei die Massenspektrometerinterfacevorrichtung integral mit dem Massenspektrometer oder dem chromatographischen System ausgestaltet ist.
Kartusche für eine Kapillarsäulenvorrichtung für die Hochdruckflüssigkeitschromatographie (HPLC) zum Verarbeiten einer HPLC-Probe, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Kartuschengehäuse; eine gepackte Kapillarsäule innerhalb des Kartuschengehäuses; wenigstens eine Einlassverbindung mit der Kapillarsäule für ein Probenfluid; wenigstens eine Auslassverbindung von der Kapillarsäule für das Probenfluid, wobei die Auslassverbindung dazu geeignet ist, eine Sprayspitze für das Atomisieren des Probenfluids oder ein Transportrohr für das Transportieren des Probenfluids von einer Sprayspitzensäule zu einer Sprayspitze aufzunehmen; eine Einlassverbindung für das Zuführen elektrischer Energie zu der Kapillarsäule über elektrische Verbindungen, die innerhalb des Kartuschengehäuses angeordnet sind; und eine Einlassverbindung für das Zuführen eines Gases zu der wenigstens einen Auslassverbindung von der Kapillarsäule für das Probenfluid über eine Gaszuführleitung, die innerhalb des Kartuschengehäuses angeordnet ist, wobei die Gaszuführleitung fluidisch mit der Auslassverbindung verbunden ist.
Kartusche nach Anspruch 17, ferner umfassend eine Wärmeverbindung, die es ermöglicht, dass eine Wärmezufuhr mit der Kapillarsäule verbunden wird.
Kartusche nach Anspruch 18, wobei die Wärmezufuhr die Temperatur der HPLC-Vorrichtung während des HPLC-Prozesses regelt.
Kartusche nach Anspruch 19, wobei die Wärmezufuhr einen Temperaturbereich von 5 bis 70°C oberhalb der Umgebungstemperatur beibehält.
Kartusche nach Anspruch 18, wobei die Wärmezufuhr eine (a) elektrische Wärmezufuhr oder (b) ein erwärmtes Fluid ist.
Kartusche nach Anspruch 17, wobei die Spannung, die an die Probenflüssigkeit durch die Zuführung elektrischer Energie angelegt wird, wenigstens einen Teil der Probenflüssigkeit ionisiert.
Kartusche nach Anspruch 17, wobei ein Gas, das über die Gaszuführleitung der Probenflüssigkeit zugeführt wird, wenigstens einen Teil der Probenflüssigkeit verdampft.
Kartusche nach Anspruch 17, wobei das Gehäuse einen Querschnitt mit mehreren Seiten aufweist.
Kartusche nach Anspruch 17, wobei die Kapillarsäule in einer geraden Linie von der Einlassverbindung zu der Auslassverbindung angeordnet ist.
Kartusche nach Anspruch 17, wobei die Kapillarsäule in einer gekrümmten Linie von der Einlassverbindung zu der Auslassverbindung angeordnet ist.
Kartusche nach Anspruch 17, wobei das Gehäuse einen im Wesentlichen krummlinigen Querschnitt aufweist.
Kartusche nach Anspruch 27, wobei der im Wesentlichen krummlinige Querschnitt ferner wenigstens einen Abschnitt umfasst, der nicht gleichförmig hinsichtlich des im Wesentlichen krummlinigen Querschnitts angeordnet ist.
Kartusche nach Anspruch 28, wobei der wenigstens eine Abschnitt, der nicht gleichförmig angeordnet ist, dazu geeignet ist, als ein Ausrichtungselement für die Kartusche zu wirken, um in ein Massenspektrometerinterface eingebracht zu werden.
Verfahren zum Verarbeiten einer Probe von einer HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung, wobei die HPLC-Kapillarsäulenvorrichtung eine Kartusche für eine gepackte Kapillarsäule umfasst, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Auswählen einer geeigneten Kartusche für eine durchzuführende Prozedur und/oder eine zu detektierende Verbindung; Einbringen der Kartusche in ein Massenspektrometerinterface; Verbinden einer Verbindung auf der Kartusche mit einer Gaszuführleitung, die der Probenflüssigkeit über die Gaszuführleitung zugeführt wird, um wenigstens einen Teil der Probenflüssigkeit zu verdampfen; Verdampfen wenigstens eines Teils der Probenflüssigkeit; Verbinden einer Verbindung auf der Kartusche mit einer elektrischen Energiezuführleitung zum Atomisieren der Probenflüssigkeit an einer Flüssigkeitsverbindungsstelle der gepackten Kapillarsäule; Atomisieren der Probenflüssigkeit an einer Flüssigkeitsverbindungsstelle der gepackten Kapillarsäule; und Ausbilden eines Flusses von einem chromatographischen System zu einem Massenspektrometer über das Massenspektrometerinterface, indem eine Probenflüssigkeit in das chromatographische System injiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei das Verfahren den weiteren Schritt des Beibehaltens der Temperatur der Kapillarsäule in einem Bereich von 5–70°C oberhalb. der Umgebungstemperatur umfasst.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei das Verfahren ferner den Schritt des Analysierens des Flusses mittels des Massenspektrometers umfasst, der als ein Spray aus einer Stufe des Massenspektrometerinterfaces austritt.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei eine Sprayspitze für das Spray zu dem Massenspektrometer eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei ein Transportrohr für das Spray zu dem Massenspektrometer eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei das Transportrohr unbiegsam ist.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei das Transportrohr biegsam ist.