DE112005000518B4

DE112005000518B4 - Chromatographiesäule mit Fritte für die Hochdruckflüssigkeitschromatographie, Herstellungsverfahren und Kit

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Publication number: DE112005000518B4
Application number: DE112005000518.6T
Authority: DE
Inventors: Pamela C. Iraneta; Jonathan Belanger; Raymond P. Fisk
Original assignee: Waters Technologies Corp
Current assignee: Waters Technologies Corp
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2005-03-04
Publication date: 2022-10-06
Anticipated expiration: 2025-03-05
Also published as: US8999156B2; GB0619685D0; GB2428393B; US20070295663A1; GB2428393A; DE112005000518T5; JP5073476B2; JP2007527536A; WO2005087340A1

Abstract

Chromatographiesäule (10) für die Hochdruckflüssigkeitschromatographie, umfassend:eine röhrenförmige Kammer (12) mit einem ersten (14) und einem zweiten (16, 116, 216) Ende, wobei die röhrenförmige Kammer (12) mit einem chromatographischen Packmaterial gefüllt ist; undwenigstens eine Fritte (44, 144, 244, 344), die in dem ersten (14) oder dem zweiten Ende (16, 116, 216) aufgenommen ist, wobei die Fritte (44, 144, 244, 344) aufweist:eine poröse Trägerstruktur mit einer Vielzahl von Hohlräumen sowie eine Vielzahl von Partikeln (46, 146, 246, 346),wobei die Partikel (46, 146, 246, 346) dieselbe Zusammensetzung wie das chromatographische Packmaterial aufweisen, wobei die Hohlräume mit der Vielzahl von Partikeln (46, 146, 246, 346) gefüllt sind, und wobei die Partikel (46, 146, 246, 346) innerhalb der Hohlräume ein sekundäres Porennetzwerk ausbilden, das eine Porengröße aufweist, die dazu geeignet ist, das chromatographische Packmaterial mit Partikeldurchmessern von weniger als 2,5 µm zurückzuhalten.

Description

Verwandte Anmeldungen
Die Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 60/550,993 , die am 5. März 2004 eingereicht worden ist.
Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft Chromatographiesäulen mit Fritten, die für die Verwendung in chromatographischen Säulen für die Hochdruckflüssigkeitschromatographie (high pressure liquid chromatography; HPLC) ausgestaltet sind, sowie ein Verfahren und Kit gemäß den Ansprüchen. Die Fritten sind dazu geeignet, Partikel zu enthalten bzw. zurückzuhalten, die nicht größer als 2,5 µm sind (sub-2.5 micrometer particles). Die Fritten können außerdem als Inline-Filter dienen, die stromaufwärts von chromatographischen Säulen in HPLC-Systemen angeordnet sind. Eine Hochdruckflüssigkeitschromatographie-Säule (HPLC-Säule) wird oftmals für die Trennung und die Quantifizierung von Lösungsprodukten in einem Flüssigkeitsstrom verwendet. Ein typisches chromatographisches System, wie es in 7 dargestellt ist, umfasst wenigstens die folgenden Hauptkomponenten: eine Pumpe 70, einen Injektor bzw. eine Injektionsvorrichtung 72, eine chromatographische Säule 74, einen Detektor 76 sowie einen Computer 78, auf dem eine Software läuft, die für die Datenerfassung und die Datenverarbeitung geeignet ist. Die Pumpe 70 wird dazu verwendet, um einen Flüssigkeitsstrom durch den Injektor, die Säule und den Detektor zu befördern. Der Injektor 72 ist betriebsfähig mit der Pumpe 70 verbunden und ermöglicht das Einbringen eines kleinen Volumens einer flüssigen Probe in den Flüssigkeitsstrom, bevor dieser in die Säule 74 eintritt. Die Probenbestandteile werden sodann getrennt, während diese durch die Säule wandern, und zwar durch eine Vielzahl von Wechselwirkungen zwischen den Lösungsprodukten und dem in der Säule enthaltenen Packmaterial. Sobald die individuellen Komponenten bzw. Bestandteile aus der Säule austreten, werden diese von dem Detektor 76 detektiert, bevor diese einem Abfall zugeführt werden. Ein Signal von dem Detektor 76 wird sodann von einem geeigneten Computersoftwareprogramm in dem Computer 78 verarbeitet, um einen numerischen Wert zu liefern, der die Menge des detektierten Lösungsproduktes anzeigt.
Fortschritte auf dem Gebiet der HPLC hängen von Fortschritten der Technologie und der Theorie des Packmaterials ab. Im Laufe der Zeit sind die Partikelgrößen von chromatographischen Packmaterialien, die in HPLC-Säulen verwendet werden, immer kleiner geworden. In den späten 60er Jahren sind Packungen mit einer Größe von 30 µm verwendet worden. In den frühen 70er Jahren sind Packtechnologien entwickelt worden, um wieder verwendbare Säulen herzustellen, die Packmaterialien mit einer Größe von 10 µm enthielten. In den späten 70er Jahren sind Säulen kommerziell vertrieben worden, die Packungen mit einer Größe von 5 µm aufwiesen. Während der 80er und 90er Jahre haben Verbesserungen hinsichtlich der Reinheit und Oberflächenderivatisierungen der Packmaterialien zu weiteren Fortschritten auf diesem Gebiet geführt. Heutzutage werden üblicherweise Packmaterialien mit einer Größe von 3 µm verwendet. Die Markteinführung von Packungen bzw. Packmaterialien mit einer Größe von 2,5 µm durch die Firma Waters Corporation, Milford, Massachusetts im Jahre 1999 zeigt klar den Trend hin zu Packmaterialien mit kleineren Partikelgrößen.
Gesinterte poröse Filter werden vielfach an dem Einlass und dem Auslass von chromatographischen Säulen für die Retention des partikelförmigen Packmaterials in HPLC-Säulen verwendet. Gesinterte Filter werden üblicherweise hergestellt, indem Partikel, die eine kontrollierte Partikelgrößenverteilung aufweisen, in eine gewünschte Form kompaktifiziert bzw. verdichtet werden und sodann gesintert werden, um ein miteinander verbundenes Netzwerk von Poren innerhalb des Filters auszubilden. Filter, die üblicherweise für chromatographische Zwecke verwendet werden, können aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden, wie beispielsweise Edelstahl, Titan, Polyetheretherketon (PEEK) oder Polyethylen. Die Vielzahl der heute verwendeten HPLC-Säulen wird unter Verwendung von Filtern aus Edelstahl des Typs 316 hergestellt, da dieses Material eine gute Balance zwischen einer hohen Festigkeit, niedrigen Kosten und Korrosionsbeständigkeit darstellt.
Die Güte bzw. Güteklasse (grade) oder die Partikelretentionssollbewertung (nominal particle retention rating) einer chromatographischen Fritte innerhalb einer HPLC-Säule wird von Fall zu Fall als eine Funktion bzw. in Abhängigkeit der Partikel gewählt, die in der Säule enthalten sein sollen. Poröse gesinterte Edelstahlfritten, die in chromatographischen Säulen verwendet werden, die Partikel mit einer Größe von 5 µm oder 3 µm verwenden, verwenden üblicherweise Fritten mit einer Mediumgüte von 2,0 bzw. 0,5. Mediumgüten können anhand einer Kombination von Messungen des Luftstroms, der Porosität und der Partikelretention abgeleitet werden und entsprechen nicht notwendigerweise der tatsächlichen Porengröße durch den Filter. Filter können bei zahlreichen Quellen bezogen werden, wie beispielsweise der Firmen VICI (Valco Instrument Co.) aus Houston, Texas; Alltech Associates Inc. aus Deerfield, Illinois; und Mott Corporation's Porous Metal Products aus Farmington, Connecticut. Obgleich derartige poröse Filter dazu geeignet sind, unter HPLC-Bedingungen Partikel mit einer Größe von bis zu 2,5 µm zurückzuhalten, weisen diese Filter Probleme dabei auf, adäquat Partikel zurückzuhalten, die einen Durchmesser von weniger als 2,5 µm aufweisen.
Die Kanäle durch herkömmliche Fritten sind bedeutend größer als die Partikel, die die Fritte zurückhalten soll. Im Gebrauch wirken die Fritten als Tiefenfilter (depth filters), wobei die Retention durch Partikel-Partikel- und Partikel-Wand-Wechselwirkungen erreicht wird, die den gewundenen Pfad der Kanäle blockieren. Die Partikelretentionseffizienz derartiger Filter ändert sich mit der Flussrate, der Partikelgröße und der Konzentration des Probenfluids. Die Retention bei einem gegebenen Satz von Bedingungen kann nicht die Retention bei den zahlreichen Bedingungen garantieren, die bei der HPLC anzutreffen sind.
Das Beaufschlagen einer Fritte mit einer Sollgüte bzw. Mediumgüte von 0,5 mit Lösungen, die Packmaterial mit einer Größe von weniger als 2,5 µm (sub-2,5 micron packing material) aufweist, hat zu einem verwaschenen Abfluss stromabwärts von der Fritte geführt, was auf einen Partikeldurchbruch hinweist. 8 zeigt ein Beispiel einer Fritte mit einer Güte von 0,5, die mit einem chromatographischen Packmaterial mit einer Größe von 2,2 µm gepackt ist. Die Fritte ist in ein Auslassfitting bzw. eine Auslassverschraubung eingebracht worden und vor dem Abbau für einen Zeitraum von circa einer Stunde in einer chromatographischen Säule angeordnet worden, wobei zu dieser Zeit das Auslassfitting und die Fritte von der Säule entfernt worden sind. 8 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme bzw. REM-Aufnahme (scanning electron micrograph; SEM) der stromabwärts gelegenen Seite der Fritte, was darauf hinweist, dass das Packungsmaterial durch die Fritte gewandert ist, wie dies durch die Verunreinigung der stromabwärts gelegenen Seite der Fritte durch das Packmaterial belegt wird. Überdies erzeugen im Gebrauch Säulen, die Packungen mit einer Größe von weniger als 2,5 µm enthalten, die mit herkömmlichen Fritten konfiguriert sind, sehr ausgeprägte sporadische Spitzen in dem Grundniveau von UV-Chromatogrammen, was auf einen Partikeldurchbruch hinweist. 9 beispielsweise zeigt UV-Chromatogramme der Elemente von drei (A-C) HPLC-Säulen, die mit chromatographischen Packmaterialien mit einer Größe von 1,7 µm gepackt gewesen sind, und die herkömmliche Fritten der Güte 0,5 enthalten haben. Die Spitzen in den Chromatogrammen sind ein eindeutiger Hinweis auf das Wandern des Packmaterials durch die herkömmlichen Fritten. Unter den gewünschten Betriebsbedingungen wird daher unter Verwendung herkömmlicher Fritten eine vollständige Partikelretention nicht erreicht.
Eine adäquate Retention des chromatographischen Packmaterials ist unerlässlich für die mechanische Stabilität der Säule und die Integrität des HPLC-Systems. Diese ist insbesondere wichtig, wenn die Trennbedingungen sehr hohe Säulenwirkungsgrade erfordern. Um einen hohen Wirkungsgrad innerhalb einer kleinsten Zeitspanne zu erreichen, sind Packungen mit den kleinstmöglichen Partikelgrößen wünschenswert. Das Extrasäulenrohrvolumen des HPLC-Systems muss auf ein Mindestmaß beschränkt werden, um nicht den Wirkungsgrad der Säule zu verschlechtern. Dies erfordert die Verwendung einer Verbindungsverrohrung mit einem sehr kleinen Durchmesser, die sehr leicht durch Partikel verstopft werden kann, wenn diese nicht gut innerhalb der HPLC-Säule zurückgehalten werden. Herkömmliche Fritten halten Packungen mit einer Größe von weniger als 2,5 µm nicht adäquat zurück.
Gesinterte poröse Metallfilter, die dazu geeignet sind, kleine Partikel zurückzuhalten, werden üblicherweise hergestellt, indem Metall- oder Metalllegierungspulver in eine gewünschte Form gepresst oder spritzgegossen bzw. formgepresst werden. Die ausgebildete Form wird sodann bei hohen Temperaturen gesintert, um ein konsolidiertes poröses Objekt zu liefern. Die porösen Materialien sind für besondere Anwendungen hergestellt und weisen Eigenschaften auf, die von der Größe, der Form und dem Typ des Pulvers abhängen, sowie der Kompression bzw. dem Druck und der Temperatur, die in dem Prozess verwendet werden. Momentan werden Fritten, die in HPLC-Säulen verwendet werden, unter Verwendung von ungleichförmig geformten Pulvern mit einer Größe von 45-100 µm als Startmaterialien hergestellt. Das Sintern von Pulvern mit einer Partikelgröße von weniger als 10 µm und mit einer sphärischen Form ist schwierig. Die Schwierigkeit beim Bearbeiten von komprimierten Formen, die aus Pulvern sphärischer Partikel mit einer Größe von weniger als 10 µm bestehen, besteht in der geringen mechanischen Stärke bzw. Festigkeit der „frischen“ Form („green“ form) vor dem Sintern. Aufgrund der geringen mechanischen Stärke sind die frischen Formen nicht stabil genug, um der Bearbeitung und dem Transfer standzuhalten, die bei dem Sinterverfahren notwendig sind. Überdies neigen frische Formen, die durch das Kompaktifizieren bzw. Verdichten von sphärischen Pulvern mit einer Größe von weniger als 10 µm hergestellt werden, dazu, beim Sintern übermäßig zu schrumpfen, was zu der Ausbildung von Rissen und Kanälen in der fertigen Frittenstruktur führt.
Die Retention von Partikeln mit einer Größe von weniger als 2,5 µm erfordert eine feinere Porenstruktur, als diese in herkömmlichen HPLC-Fritten vorhanden ist. Eine Lösung dieses Problems kann darin bestehen, das bestehende Frittenmedium weiter zu komprimieren, um weiter die Poren zu verschließen und die Kanalöffnungen zu verengen. Diese Lösung weist jedoch den Nachteil auf, dass die Porosität vermindert wird und somit die Permeabilität bzw. Durchlässigkeit der Fritte reduziert wird. Alternativ können Pulver mit kleineren Partikelgrößen verwendet werden, wobei derartige Pulver jedoch eine schlechte „Frischstärke“ sowie ein übermäßiges Schrumpfen während des Sinterns aufweisen. Einige Patentschriften beschreiben Wege, um dieses Problem zu lösen, das häufig bei der Filtration von Gasen in der Halbleiterindustrie auftritt. In allen Fällen wird ein mechanisch stabiler Träger verwendet, um die benötigte Festigkeit bereitzustellen, und zwar entweder durch ein Beschichten auf dem Träger (USPatentschriften US 5 456 740 A ; US 4 746 341 A ; US 4 976 760 A ; US 4 039 703 A und US 5 925 156 A ) oder durch ein Füllen in den Träger (US-Patentschriften US 5 114 447 A ; US 4 613 369 A ; US 4 888 114 A und US 6 080 219 A ).
DE 689 28 237 T2 offenbart einen Filter aus gesintertem porösen Metallsubstrat, das aus Teilchen mit einem Durchmesser von 30 bis 100 Mikrometer besteht und eine Porengröße von 0,5 bis 10 Mikrometer aufweist.
EP 0 104 128 B1 betrifft Ein Abschlusselement für eine chromatographische Säule aus porösem Sintermetall mit einem zentralen Scheibenabschnitt relativ niedriger Dichte, einen integralen Randabschnitt relativ hoher Dichte, und einer Grenzflächenzone.
US 4 719 011 A offenbart Chromatographiesäulen, die in Länge und/oder Innendurchmesser modular modifizierbar sind und flanschähnliche Endeinrichtungen zum Aufnehmen von Komponenten eines Hochdruckflüssigkeitschromatographie-Systems aufweisen.
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WO 99/ 58 223 A1 offenbart ein poröses Verbundmedium aus einem Metall-, Aerogel- oder Keramikschaum, das eine netzartige interzelluläre Struktur ausbildet, in der die inneren Zellen miteinander verbunden sind und eine Vielzahl von Poren bilden.
JP 2004 177 180 A stellt eine Flüssigchromatographsäule bereit, bei der jedes Endstück einen zylindrischen Säulenhauptkörper mit einem Packmittel und Partikeln besitzt.
Die vorliegende Erfindung überwindet die den herkömmlichen Fritten anhaftenden Probleme, indem eine Chromatographiesäule mit einer Fritte bereitgestellt wird, die dazu geeignet ist, Packmaterialien mit einer Größe von weniger als 2,5 µm zurückzuhalten, ein ein Verfahren zur Herstellung einer Fritte, sowie ein Kit gemäß den Ansprüchen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die wenigstens eine Fritte der Chromatographiesäule gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine poröse Trägerstruktur mit einer Vielzahl von Hohlräumen, wobei eine Vielzahl von (Sekundär)partikeln bzw. sekundären Partikeln in die Hohlräume gefüllt sind, wobei die (Sekundär)partikel hinsichtlich der Hohlräume derart dimensioniert sind, dass die Fritte Packmaterialien mit Durchmessern von weniger als ungefähr 2,5 µm zurückhält. Insbesondere bilden die Partikel innerhalb der Hohlräume ein sekundäres Porennetzwerk aus, das eine Porengröße aufweist, die dazu geeignet ist, das chromatographische Packmaterial mit Partikeldurchmessern von weniger als 2,5 µm zurückzuhalten. In bestimmten Ausführungsformen sind die Hohlräume mit den Sekundärpartikeln derart gefüllt, dass die Fritte eine Dichte von wenigstens 50% aufweist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Chromatographiesystem um ein Hochdruckflüssigkeitschromatographie-System (HPLC-System). Die Fritte kann an einem oder an beiden Enden einer HPLC-Säule oder als ein Inline-Filter in dem HPLC-System angeordnet sein, der vorzugsweise stromaufwärts von der HPLC-Säule gelegen ist.
Der hierin verwendete Begriff „Fritte“ bezeichnet jedwede poröse Struktur mit einer Vielzahl von Hohlräumen (void spaces), die dazu geeignet sind, chromatographische Partikel zurückzuhalten. Diese Definition umfasst all die bekannten Strukturen, die üblicherweise als Fritten, Filter oder Screens bezeichnet werden.
Eine Chromatographiesäule gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine röhrenförmige Kammer mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die röhrenförmige Kammer mit einem chromatographischen Packmaterial gefüllt ist und wobei wenigstens eine Fritte in dem ersten und/ oder dem zweiten Ende aufgenommen ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Fritte für die Verwendung in einer Hochdruckflüssigkeitschromatographie-Säule, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Bereitstellen einer porösen Trägerstruktur mit einer Vielzahl von Hohlräumen und Befüllen der Hohlräume mit Sekundärpartikeln, wobei die Sekundärpartikel hinsichtlich der Hohlräume derart bemaßt sind, dass die Fritte chromatographische Packmaterialien mit Partikeldurchmessern von weniger als ungefähr 2,5 µm zurückhält. Insbesondere bilden die Partikel innerhalb der Hohlräume ein sekundäres Porennetzwerk aus, das eine Porengröße aufweist, die dazu geeignet ist, das chromatographische Packmaterial mit Partikeldurchmessern von weniger als 2,5 µm zurückzuhalten. Das Verfahren kann das Befüllen der Hohlräume mit den Sekundärpartikeln derart umfassen, dass die Fritte eine Dichte von wenigstens 50% aufweist. Das Verfahren kann ferner einen Schritt des Sinterns der porösen Trägerstruktur und der Sekundärpartikelumfassen, um die Sekundärpartikel in den Hohlräumen zu immobilisieren.
Ein chromatographisches System zum Trennen und Quantifizieren von Lösungsprodukten in einem Flüssigkeitsstrom kann neben der erfindungsgemäßen Chromatographiesäule außerdem eine Pumpe zum Fördern des Flüssigkeitsstroms durch die röhrenförmige Kammer umfassen, wobei der Flüssigkeitsstrom die chromatographische Packmaterialien in der röhrenförmigen Kammer berührt; einem Injektor für die Zuführung einer Probe in den Flüssigkeitsstrom; sowie einen Detektor für das Detektieren individueller Komponenten des Flüssigkeitsstroms, wenn der Flüssigkeitsstrom aus dem zweiten Ende der röhrenförmigen Kammer austritt.
Ein Verfahren zum Trennen und Quantifizieren von Lösungsprodukten in einem Flüssigkeitsstrom kann die folgenden Schritte umfassen: Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Chromatographiesäule; Befördern des Flüssigkeitsstroms durch die röhrenförmige Kammer der Chromatographiesäule, wobei der Flüssigkeitsstrom die chromatographischen Packmaterialien in der röhrenförmigen Kammer berührt; Injizieren einer Probe in den Flüssigkeitsstrom; und Detektieren individueller Komponenten des Flüssigkeitsstroms, wenn der Flüssigkeitsstrom aus dem zweiten Ende der röhrenförmigen Kammer austritt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Kit für die Verwendung mit einer Hochdruckflüssigkeitschromatographie-Säule bereitgestellt, wobei die Säule eine Kammer mit einem ersten und einem zweiten Ende aufweist. Das Kit umfasst: ein Fitting bzw. eine Verschraubung für die Anbringung mittels eines Gewindes an das erste oder das zweite Ende der Kammer sowie wenigstens eine Fritte, die in dem Fitting aufgenommen ist/wird, wobei die Fritte eine poröse Trägerstruktur mit einer Vielzahl von Hohlräumen und eine Vielzahl von (Sekundär)partikeln aufweist, welche dieselbe Zusammensetzung wie das chromatographische Packmaterial aufweisen, wobei die Hohlräume mit der Vielzahl von (Sekundär)partikeln gefüllt sind.
Vorzugsweise sind die Hohlräume teilweise oder vollständig mit den (Sekundär)partikeln gefüllt. Die (Sekundär)partikel bilden innerhalb der Hohlräume ein Sekundärporennetzwerk (secondary pore network) aus, das eine Porengröße aufweist, die dazu geeignet ist, chromatographische Packmaterialien mit Durchmessern von weniger als ungefähr 2,5 µm zurückzuhalten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Fritte eine poröse Trägerstruktur mit einer Vielzahl von Hohlräumen, wobei die Hohlräume mit einer Vielzahl von (Sekundär)partikeln gefüllt sind, so dass die Fritte vorzugsweise eine Dichte von wenigstens 50% aufweist. Mit anderen Worten: die poröse Trägerstruktur und die (Sekundär)partikel nehmen vorzugsweise wenigstens 50 Volumen-% der Fritte ein, wodurch die Fritte eine hochgradig dichte Struktur ausbildet (eine Dichte von mehr als 50%). Die hochgradig dichte Struktur der Fritte steigert deren Festigkeit und erlaubt die Einbringung der Fritte mittels eines Pressfits in Kavitäten oder Säulen, ohne die Fritte zu beschädigen. In bestimmten Ausführungsformen sind die Hohlräume mit den (Sekundär)partikeln derart gefüllt, dass die Durchdringungstiefe der (Sekundär)partikel in der Fritte größer als ungefähr 10 µm ist und bevorzugter im Bereich von ungefähr 28 Mikrometer bis ungefähr 128 Mikrometer liegt.
Vorzugsweise werden Hohlräume der porösen Trägerstruktur mit den (Sekundär)partikeln gefüllt und sodann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gesintert. Indem die poröse Trägerstruktur einem Sinterprozess unterzogen wird, wird diese erwärmt, um somit die (Sekundär)partikel zu immobilisieren, die die Hohlräume füllen. Die (Sekundär)partikel können aneinander, an die poröse Trägerstruktur, die die Hohlräume umgibt, oder an beide gesintert werden. Nach dem Sintern kann die Fritte mittels eines Pressfits in die röhrenförmige Kammer der HPLCSäule eingebracht werden.
Alternativ kann die Fritte als ein Inline-Filter ausgestaltet werden. Beispielsweise kann ein Inline-Filter stromaufwärts der röhrenförmigen Kammer in einem HPLC-System angeordnet sein, und zwar vorzugsweise zwischen der Pumpe und dem Injektor oder zwischen dem Injektor und der röhrenförmigen Kammer.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Fritte vorzugsweise nicht gesintert, sondern stattdessen hinsichtlich einer Flussrichtung durch eine röhrenförmige Kammer ausgerichtet bzw. orientiert. In der vorliegenden Ausführungsform ist kein Sinterprozess erforderlich, da die Fritte relativ zu der Flussrichtung der chromatographischen Packmaterialien geeignet ausgerichtet bzw. orientiert ist. Insbesondere kann die Fritte an dem Ende einer röhrenförmigen Kammer angeordnet sein und hinsichtlich einer Flussrichtung durch die röhrenförmige Kammer orientiert bzw. ausgerichtet sein. Alternativ kann die Fritte als ein Inline-Filter ausgestaltet sein. Ein Inline-Filter kann beispielsweise zwischen der Pumpe und dem Injektor oder zwischen dem Injektor und der röhrenförmigen Kammer eines HPLC-Systems angeordnet sein.
Gemäß den vorstehenden Ausführungsformen und anderen Ausführungsformen, die in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen, umfasst die Fritte vorzugsweise eine poröse Trägerstruktur, die aus einem Material hergestellt ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe von Metallen, Metalllegierungen, Metalloxyden, Keramiken und Polymeren. In bestimmten Ausführungsformen ist die poröse Trägerstruktur vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus sinterbaren Metallen, sinterbaren Metalllegierungen, sinterbaren Metalloxyden, sinterbaren Keramiken und sinterbaren Polymeren. Ferner ist in bestimmten Ausführungsformen die poröse Trägerstruktur aus einem Material hergestellt, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Edelstahl, Titan, PEEK, Polyethylen, Hastaloy™, Polypropylen, Teflon™, Glas Silizium, Titanium und Zirkonium. Ein besonders bevorzugtes Material für die poröse Trägerstruktur ist Edelstahl und insbesondere Edelstahl des Typs 316.
Gemäß den vorstehenden Ausführungsformen sowie weiterer Ausführungsformen, die in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen, kann die Fritte eine Trägerstruktur mit einer Mediumgüte bzw. Mediumgüteklasse (media grade) umfassen, die zwischen ungefähr 0,5 bis ungefähr 10 liegt, wie beispielsweise Edelstahl der Mediumgüte 0,5 oder Edelstahl der Mediumgüte 2,0. Sekundärpartikel, die dazu geeignet sind, in die Hohlräume der Trägerstruktur gefüllt zu werden, weisen vorzugsweise einen Durchmesser von ungefähr 5 µm oder kleiner auf. Weiter bevorzugt liegt der Durchmesser der (Sekundär)partikel im Bereich von ungefähr 3 µm bis ungefähr 5 µm. Beispielsweise sind die (Sekundär)partikel geeignet, die einen Durchmesser von ungefähr 3,5 µm oder 4 µm aufweisen. Ein Beispiel für eine geeignete Kombination ist eine poröse Trägerstruktur, die aus gesintertem Edelstahl der Mediumgüte 0,5 hergestellt ist und mit (Sekundär)partikel mit einem Durchmesser von ungefähr 4 µm gefüllt ist. Ein weiteres Beispiel verwendet eine poröse Trägerstruktur aus gesintertem Edelstahl mit einer Mediumgüte von 2,0, die mit (Sekundär)partikeln mit einem Durchmesser von ungefähr 4 µm gefüllt ist. Erfindungsgemäß weisen die (Sekundär)partikel dieselbe Zusammensetzung auf, wie die Packmaterialien, die durch die Fritte zurückgehalten werden. Die Sekundärpartikel können dieselbe oder eine andere Zusammensetzung als die poröse Trägerstruktur aufweisen.
Gemäß den vorstehenden Ausführungsformen sowie weiterer Ausführungsformen, die in den Schutzbereich der Erfindung fallen, handelt es sich bei den Packmaterialien, die durch die Fritte zurückgehalten werden, um chromatographische Packmaterialien. Die chromatographischen Packmaterialien können aus der Gruppe ausgewählt werden, bestehend aus Siliziumgel, derivatisiertes Siliziumgel, Zirkonium, derivatisiertes Zirkonium, Titanoxyd, derivatisiertes Titanoxyd, Organosiliziumhybride, derivatisierte Organosiliziumhybride, Hybride von Metalloxyden und derivatisierte Hybride von Metalloxyden.
Die Chromatographiesäule gemäß der vorliegenden Erfindung kann mit einem Fitting bereitgestellt werden, das mit wenigstens einem Ende einer röhrenförmigen Kammer verbunden ist, wobei die röhrenförmige Kammer mit chromatographischem Packmaterial gefüllt ist. Vorzugsweise sind ein Einlassfitting und ein Auslassfitting an dem ersten bzw. dem zweiten Ende der Kammer bereitgestellt. In einer Ausführungsform ist jedes Fitting mit einem Dichtungsring bereitgestellt, der ausgestaltet ist, eine Fritte aufzunehmen, und die Fritte ist mittels eines Pressfits in das Fitting eingebracht. Alternativ sind in einer anderen Ausgestaltung das Einlassfitting und das Auslassfitting mit Dichtungsringen bereitgestellt und jede Fritte kann mittels Pressfits direkt in ein entsprechendes Fitting eingebracht werden. Jedes Fitting kann mit einer Kavität für die Aufnahme der Fritte bereitgestellt sein, wobei die Fritte und das Fitting sich vorzugsweise auf eine abdichtende Art und Weise in der Säule in Eingriff nehmen. Alternativ können die Fritten in einer weiteren Ausgestaltung direkt mittels eines Pressfits in das Einlassende und das Auslassende der Kammer eingebracht werden. Eine Chromatographiesäule gemäß der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise unter Drücken von bis zu ungefähr 5000 bis 50000 psi betrieben werden.
In bestimmten Ausgestaltungen ist eine erste Fitte in einer Kavität eines Einlassfittings angeordnet und eine zweite Fritte ist in einer Kavität des Auslassfittings angeordnet. Insbesondere können die erste und die zweite Fritte derart angeordnet sein, dass deren Oberseiten in Richtung der röhrenförmigen Kammer orientiert sind. Gemäß einem Beispiel ist jede der Fritten in einem kreisförmigen ebenen Ring aufgenommen und jeder entsprechende Ring und jede Fritte sind ausgestaltet, um das Einlassfitting und das Auslassfitting mit der röhrenförmigen Kammer abzudichten.
Diese und weitere Merkmale der Fritte, des Inline-Filters, der chromatographischen Säule, der Verfahren, der Systeme und des Kits ergeben sich eingehender anhand der nachstehenden kurzen Beschreibung der Zeichnungen zusammen mit der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen.
Figurenliste
Damit der Fachmann auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung leichter versteht, wie eine Fritte, ein Inline-Filter, eine Hochdruckflüssigkeitschromatographie-Säule, ein Verfahren und ein System in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung gemäß den Ansprüchen konstruiert und verwendet werden kann, wird Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen.

1 zeigt eine teilweise Querschnittsansicht einer Hochdruckflüssigkeitschromatographie-Säule (HPLC-Säule) gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei eine Flussrichtung durch die Säule durch den Pfeil angedeutet ist.
2A zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Säulenauslasses der HPLC-Säule von 1 gemäß einer Anordnung zum Halten der Fritte.
2B zeigt eine Vergrößerung des in 2A markierten Bereichs.
3 zeigt eine schematische Ansicht eines Dichtungsrings von vorne, der eine Fritte enthält, die für die Verwendung in der HPLC-Säule von 1 ausgestaltet ist.
4A zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Säulenauslasses der HPLC-Säule von 1 gemäß einer weiteren Anordnung zum Halten der Fritte.
4B zeigt eine Vergrößerung des in 4A markierten Bereichs.
5A zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Säulenauslasses der HPLC-Säule von 1 gemäß einer weiteren Anordnung zum Halten der Fritte.
5B zeigt eine Vergrößerung des in 5A markierten Bereichs.
6A zeigt eine Querschnittsansicht einer Fritte, die als ein Inline-Filter in einem HPLC-System angeordnet ist.
6B zeigt eine Vergrößerung des in 6A markierten Bereichs.
7 (Stand der Technik) zeigt ein Blockdiagramm, das die Komponenten eines typischen HPLC-Systems illustriert.
8 (Stand der Technik) zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme bzw. REM-Aufnahme der stromabwärts gelegenen Seite einer herkömmlichen Edelstahlfritte der Mediumgüte 0,5, die aus einer Chromatographiesäule entfernt worden ist, die mit einem chromatographischen Packmaterial mit einer Größe von 2,2 µm gepackt gewesen ist.
9 zeigt einen Graph mit einer Reihe von UV-Spuren für sechs Säulen, wobei die Säulen A-C herkömmliche Fritten mit einer Mediumgüte von 0,5 verwendet haben und die Säulen D-F Fritten verwendet haben, die mit (Sekundär)partikeln gefüllt gewesen sind.
10A zeigt eine REM-Aufnahme der Oberseite einer Fritte der Mediumgüte 0,5, die mit chromatographischen Partikeln mit einer Größe von 3,5 µm gefüllt ist.
10B zeigt eine REM-Aufnahme der Unterseite einer Fritte der Mediumgüte 0,5, die mit chromatographischen Partikeln der Größe 3,5 µm gefüllt ist.
10C zeigt eine REM-Aufnahme der Oberseite einer Fritte der Mediumgüte 0,5, die mit chromatographischen Partikeln der Größe 2 µm gefüllt ist.
11A zeigt eine REM-Aufnahme der Oberseite einer Fritte der Mediumgüte 0,5 vor dem Füllen.
11B zeigt eine REM-Aufnahme der Oberseite einer Fritte einer Mediumgüte von 0,5 nach dem Füllen mit Edelstahlpartikeln mit einer Größe von 4 µm und dem Sintern in einem Sekundärprozess.

Diese und weitere Merkmale der Fritte, des Inline-Filters, der Hochdruckflüssigkeitschromatographie-Säule, des Verfahrens und des Systems in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung gemäß den Ansprüchen ergeben sich dem Fachmann anhand der nachstehenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen.
Detaillierte Beschreibung bestimmter bevorzugter Ausführungsformen
In der nachstehenden Beschreibung bezeichnet der Begriff „Fritte“ jedwede poröse Struktur mit einer Vielzahl von Hohlräumen, die dazu geeignet ist, chromatographische Partikel zurückzuhalten. Diese Definition umfasst viele bekannte Strukturen, die üblicherweise als Fritten, Filter oder Screens bezeichnet werden.
Die beschriebene Fritte ist für die Verwendung in einem Chromatographiesystem und insbesondere einem Hochdruckflüssigkeitschromatographie-System (high pressure liquid chromatography system; HPLC-System) ausgestaltet. Die Fritte ist in der erfindungsgemäßen Chromatographiesäule an einem oder beiden Enden der chromatographischen Säule (die ebenfalls als eine „HPLC-Säule“ bezeichnet wird) angeordnet. Alternativ kann die Fritte als ein Inline-Filter verwendet werden, der für das Einfangen und Entfernen von partikelförmigen Verunreinigungen aus dem Fluidstrom in einem HPLC-System geeignet ist. Vorzugsweise ist die Fritte an einer Stelle in dem HPLC-System stromaufwärts von der Chromatographiesäule angeordnet. Beispielsweise kann die Fritte stromaufwärts der HPLC-Säule angeordnet sein, und zwar vorzugsweise zwischen der Pumpe und dem Injektor oder zwischen dem Injektor und der chromatographischen Säule.
Die beschriebene Fritte sollte dazu geeignet sein, Partikel zurückzuhalten, die einen Durchmesser von weniger als ungefähr 2,5 µm aufweisen. Die Fritte umfasst vorzugsweise eine poröse Trägerstruktur mit einer Vielzahl von Poren oder Hohlräumen, wobei eine Vielzahl von (Sekundär)partikeln in die Hohlräume gefüllt sind, wobei die Sekundärpartikel hinsichtlich der Hohlräume derart dimensioniert sind, dass die Fritte Packmaterialien mit Durchmessern von weniger als ungefähr 2,5 µm zurückhält. Die Hohlräume sind entweder teilweise oder vollständig mit den Sekundärpartikeln gefüllt, wobei die Partikel hinreichend klein sind, um in die Hohlräume innerhalb der porösen Trägerstruktur einzudringen und in diesen gepackt zu werden, um somit ein sekundäres Porennetzwerk bzw. Sekundärporennetzwerk (secondary pore network) zwischen den Sekundärpartikeln herzustellen, wobei die Größe des sekundären Porennetzwerks hinreichend klein ist, um adäquat Packmaterialien zurückzuhalten, die einen Durchmesser von weniger als ungefähr 2,5 µm aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Hohlräume mit den Sekundärpartikeln derart gefüllt, dass die Fritte eine Dichte von wenigstens 50% aufweist. In einer HPLC-Säule handelt es sich bei den Packmaterialien um chromatographische Packmaterialien und die Fritte sollte dazu geeignet sein, chromatographische Packmaterialien zurückzuhalten, die einen Durchmesser von weniger als 2,5 µm aufweisen.
Poröse Trägerstrukturen unterschiedlicher Güten bzw. Güteklassen oder Partikelretentionssollbewertungen (nominal particle retention ratings) sind kommerziell erhältlich. Derartige poröse Trägerstrukturen können für die Verwendung in einer HPLC-Säule oder anderen Flüssigkeitschromatographieanwendungen oder Gaschromatographieanwendungen ausgestaltet sein. Der Fachmann wird erkennen, dass poröse Trägerstrukturen ebenfalls als chromatographische Fritten oder Filter bekannt sind. Der hierin verwendete Begriff „poröse Trägerstruktur“ bezeichnet eine Vielzahl von porösen Trägerstrukturen, beispielsweise chromatographische Fritten oder Filter, die vorzugsweise Güten oder Partikeketentionsgrade aufweisen, die für die Verwendung in der HPLC entweder in chromatographischen Säulen oder als Inline-Filter geeignet sind. Diese porösen Trägerstrukturen weisen typischerweise Sollporositätsgrade und Sollporengrößengrade auf und sind dazu geeignet, Partikel zurückzuhalten, die einen Durchmesser von mehr als ungefähr 2,5 µm aufweisen. Poröse Trägerstrukturen, die dazu geeignet sind, Fritten gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen, umfassen poröse Trägerstrukturen aus porösen gesintertem Edelstahl mit Güten im Bereich von ungefähr 0,5 bis ungefähr 10, wie beispielsweise poröse Trägerstrukturen aus Edelstahl mit einer Güte von 0,5 und 2,0. Die porösen Trägerstrukturen können aus Partikeln hergestellt werden, die gemäß bekannter Techniken kompaktifiziert bzw. verdichtet und gesintert werden, um somit Strukturen mit den angegebenen Güten herzustellen.
Die (Sekundär)partikel, die dazu verwendet werden, das sekundäre Porennetzwerk in der porösen Trägerstruktur auszubilden, weisen dieselbe Zusammensetzung wie chromatographische Packmaterialien auf, die in der HPLC-Säule verwendet werden. Die (Sekundär)partikel können ungleichmäßig geformt oder sphärisch sein und entweder eine schmale Größenverteilung oder eine breite Größenverteilung aufweisen. Vorzugsweise sind die (Sekundär)partikel sphärisch bzw. kugelförmig und weisen eine schmale Größenverteilung auf, um das leichte und effiziente Füllen der Hohlräume innerhalb der porösen Trägerstruktur zu erleichtern und den zur Verfügung stehenden Raum innerhalb des neu ausgebildeten sekundären Porennetzwerkes zu maximieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die (Sekundär)partikel, sobald diese in die Hohlräume der porösen Trägerstruktur eingebracht worden sind, ferner in Position immobilisiert, um eine einheitliche Struktur auszubilden. Um die (Sekundär)partikel zu immobilisieren, kann ein „zweiter“ Erwärmungs- oder Sinterschritt durchgeführt werden, wobei der zweite Sinterschritt erfolgt, nachdem (Sekundär)partikel in die Hohlräume der porösen Trägerstruktur eingebracht worden sind, d.h. nachdem die (Sekundär)partikel in die poröse Trägerstruktur gefüllt worden sind und diese kompaktifiziert bzw. verdichtet worden sind. Die (Sekundär)partikel können aneinander, an die poröse Trägerstruktur oder an beide gesintert werden. Als Folge des Sinterns sind die (Sekundär)partikel stationär in ihrer Position, wodurch eine einheitliche Struktur erzeugt wird, die ein sekundäres Porennetzwerk aufweist, das innerhalb der porösen Trägerstruktur ausgebildet ist. Sobald die Fritte ausgebildet worden ist, kann diese direkt in einen Chromatographiesäulenkörper eingebracht werden, indem beispielsweise die Fritte mittels eines Pressfits in einen Dichtungsring eingebracht wird oder indem die Fritte in irgendeine einer Vielzahl von typischen Säulenendfittingsausgestaltungen eingebracht wird.
Es ist auch denkbar, die Fritte als Inline-Filter zu verwenden, und irgendwo in dem HPLC-System angeordnet werden, vorzugsweise zwischen der Pumpe und dem Injektor oder zwischen dem Injektor und der chromatographischen Säule.
Gemäß einem Beispiel der ersten bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der porösen Trägerstruktur um eine gesinterte poröse Trägerstruktur aus Edelstahl des Typs 316 mit einer Sollgüte von 2 µm und bei den (Sekundär)partikel handelt es sich um kugelförmige Partikel mit einer schmalen Größenverteilung um 4 µm, die in die poröse Trägerstruktur gefüllt werden, um ein sekundäres Porennetzwerk auszubilden. Die gefüllte Trägerstruktur wird sodann gesintert, um eine einheitliche Struktur auszubilden. Aufgrund der großen Oberfläche, die durch die sehr viel kleineren (Sekundär)partikel bereitgestellt wird, erweichen die (Sekundär)partikel während des zweiten Sinterschritts bei einer niedrigeren Temperatur als die gröbere poröse Trägerstruktur, so dass die Größe und die Form der porösen Trägerstruktur im Wesentlichen unverändert bleibt.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Fritte in einer Chromatographiesäule angeordnet und hinsichtlich der Flussrichtung durch die Säule orientiert bzw. ausgerichtet. Gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform ist kein Sintern der (Sekundär)partikel erforderlich. Stattdessen werden die (Sekundär)partikel in eine poröse Trägerstruktur gefüllt und die Fritte wird in der Flussrichtung orientiert, um zu vermeiden, dass Fluidkräfte in der Chromatographiesäule die (Sekundär)partikel aus der porösen Trägerstruktur heraus waschen.
Während des Füllens durchdringen die (Sekundär)partikel eine Oberfläche der porösen Trägerstruktur und verhaken sich sodann innerhalb der porösen Trägerstruktur.
Alternativ könnte ein Inline-Filter, hinsichtlich der Flussrichtung eines Flüssigkeitsstroms stromaufwärts der Chromatographiesäule orientiert bzw. ausgerichtet werden, beispielsweise zwischen der Pumpe und dem Injektor oder zwischen dem Injektor und der Chromatographiesäule.
Der Fachmann wird erkennen, dass eine Vielzahl von Kombinationen von porösen Trägerstrukturen und (Sekundär)partikeln verwendet werden kann. Wie vorstehend beschrieben, handelt es sich bei Edelstahl und insbesondere bei Edelstahl des Typs 316 um ein besonders bevorzugtes Material für die poröse Trägerstruktur. Im Allgemeinen kann die poröse Trägerstruktur aus einem Material bestehen, das ausgewählt ist aus der Gruppe von Metallen, Metalllegierungen, Metalloxyden, Keramiken und Polymeren. Insbesondere bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform kann die poröse Trägerstruktur ausgewählt werden aus der Gruppe von sinterbaren Metallen, sinterbaren Metalllegierungen, sinterbaren Metalloxyden, sinterbaren Keramiken und sinterbaren Polymeren. Bevorzugte Materialien für die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen umfassen Edelstahl, Titan, PEEK, Polyethylen, Hastaloy™, Polypropylen, Teflon™, Glas, Silizium, Titanium und Zirkonium.
Die poröse Trägerstruktur, die dazu verwendet wird, um die Fritte gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen, weist vorzugsweise eine Mediumgüte im Bereich von ungefähr 0,5 bis ungefähr 10 auf. Beispiele umfassen poröse Trägerstrukturen, die aus einem gesinterten Edelstahl mit einer Mediumgüte von 0,5 und aus einem gesinterten Edelstahl mit einer Mediumgüte von 2,0 hergestellt sind. Vorzugsweise weisen die (Sekundär)partikel, die in diese Trägerstrukturen gefüllt sind, einen Durchmesser von ungefähr 5 µm oder kleiner auf. Insbesondere weisen die Sekundärpartikel einen Durchmesser zwischen ungefähr 3 µm bis ungefähr 5 µm auf, beispielsweise Partikel mit einem Durchmesser von 3,5 µm und Partikel mit einem Durchmesser von 4 µm.
Sobald die Fritten ausgebildet worden sind, können die Fritten gemäß der vorliegenden Erfindung in eine Vielzahl von HPLC-Säulenendfittings eingebaut werden, die dazu ausgestaltet sind, Packmaterialien in einer chromatographischen Säule zurückzuhalten, wobei die Packmaterialien Partikeldurchmesser von weniger als ungefähr 2,5 µm aufweisen. Da die Größe, die Form und die mechanischen Eigenschaften der fertigen Fritten denen kommerziell erhältlicher poröser Trägerstrukturen ähnlich sind, können die Fritten gemäß der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen ohne Modifizierungen der bestehenden Ausgestaltungen in die HPLC-Säulen eingesetzt werden. Beispiele für Ausgestaltungen für das Anordnen einer Fritte an dem Ende einer Säule umfassen den Pressfit in einem Dichtungsring, das Klemmverbindungsabdichten in einem Filtergehäuse, das Direktanordnen mittels Pressfits in einer Öffnung in dem Ende des Säulenkörpers und das direkte Anordnen mittels Pressfits in einer Öffnung in dem Säulenendfitting.
Wendet man sich nun den Zeichnungen zu, in denen die gleichen Bezugsziffern ähnliche bzw. vergleichbare Aspekte der vorliegenden Erfindung kennzeichnen, so zeigt 1 eine Chromatographiesäule 10 gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Chromatographiesäule für die Hochdruckflüssigkeitschromatographie (HPLC) verwendet werden kann. Die Chromatographiesäule 10 umfasst vorzugsweise eine röhrenförmige Kammer 12 mit einem ersten und einem zweiten Ende 14 und 16. Das erste Ende 14 der Kammer 12 ist vorzugsweise ausgestaltet, wenigstens eine Fritte aufzunehmen, und das zweite Ende 16 ist vorzugsweise ebenso ausgestaltet, um wenigstens eine Fritte aufzunehmen. Die röhrenförmige Kammer 12 weist vorzugsweise außen an dem ersten und dem zweiten Ende 14 und 16 Gewinde auf, um ein Einlassfitting 22 bzw. ein Auslassfitting 24 aufzunehmen. Das Einlassfitting 22 und das Auslassfitting 24 sind ähnlich ausgestaltet und umfassen jeweils vorzugsweise ein inneres Gewinde für die InEingriffnahme mit den entsprechenden Gewinden der röhrenförmigen Kammer 12.
2A zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Endabschnitts der röhrenförmigen Kammer, die eine Filteranordnung enthält, wobei beide Endabschnitte der Kammer 12 praktisch identisch sind. In 2A sind das zweite Ende 16 der Kammer 12 und das Auslassfitting 24 dargestellt, obgleich eine vergleichbare Anordnung des ersten Endes der Kammer und des Einlassfittings besteht. 2B zeigt eine weitere Vergrößerung, die Details des zweiten Endes 16 der Kammer 12 und des Auslassfittings 24 zeigt.
Wie sich 2A entnehmen lässt, umfasst das Auslassfitting 24 einen ersten und einen zweiten Schaft 26 und 28 . Der erste Schaft 26 umfasst eine erste Kavität 30, die vorzugsweise ein inneres Gewinde für die Aufnahme und das Zusammenwirken mit Gewinden an oder in der Nähe des zweiten Endes 16 der Kammer 12 aufweist. Der zweite Schaft 28 umfasst eine zweite Kavität 32, die vorzugsweise ein internes Gewinde für die Aufnahme und das Zusammenwirken mit Gewinden einer Kompressionsschraube bzw. Druckschraube und/oder einer Ferrule (nicht dargestellt) aufweist. Alternativ kann die zweite Kavität 32 eine glatte innere Oberfläche oder eine andere Oberflächenausgestaltung für die Aufnahme anderer Typen externer Anbringmechanismen aufweisen. Die Kavität 32 ist vorzugsweise derart geformt, kompatibel mit dem Typ des darin aufzunehmenden Anbringmechanismus zu sein, und kann eine sich aufweitende Öffnung 34 umfassen, um das Führen des Anbringmechanismus in die zweite Kavität 32 zu unterstützen.
Wie sich 2B entnehmen lässt, kann das zweite Ende 16 der Kammer 12 einen kreisförmigen ebenen Ring 40 (oder „Dichtungsring“) aufweisen, der für die Aufnahme einer Fritte 44 gemäß der vorliegenden Erfindung ein hohles Zentrum aufweist. Der kreisförmige ebene Ring 40 steht in Berührung mit dem zweiten Ende 16 der Kammer 12, wobei der ebene Ring 40 zwischen dem zweiten Ende 16 und einem Ende der Kavität 30 verkeilt ist. Der ebene Ring 40 dient vorzugsweise als eine Dichtungsfläche innerhalb der Kavität 30 des ersten Schaftes 26. Die Fritte 44 kann mittels Pressfit oder anderweitig in dem ebenen Ring 40 aufgenommen werden. Obgleich der ebene Ring 40 als ein kreisförmiger Ring dargestellt ist, kann dieser in unterschiedlichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Formen ausgestaltet werden, wie beispielsweise oval, rechteckig und dergleichen.
Vorzugsweise wird die Fritte 44 in den Dichtungsring 40 eingebracht, entweder bevor oder nachdem diese mit (Sekundär)partikeln gemäß der ersten oder der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gefüllt worden ist. Gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform können beispielsweise (Sekundär)partikel in eine poröse Trägerstruktur gefüllt werden und sodann gesintert werden, um eine einheitliche Struktur auszubilden. Alternativ können (Sekundär)partikel gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform in eine poröse Trägerstruktur gefüllt werden, wobei die Fritte 44 relativ zu der Flussrichtung durch die Chromatographiesäule orientiert bzw. ausgerichtet ist, d.h. durch die Kammer 12 und in die Fritte 44. 2B zeigt eine Fritte 44 gemäß der ersten oder der zweiten Ausführungsform, die innerhalb des Dichtungsrings 40 positioniert ist. Die Fritte 44 umfasst (Sekundär)partikel 46, die in der Fritte 44 imprägniert sind, wobei die (Sekundär)partikel 46 vorzugsweise bis zu einer Tiefe von mehr als ungefähr 10 µm in der Fritte 44 durchdringen. Wie sich 2B entnehmen lässt, ist die Fritte 44 in Richtung der Kammer 12 orientiert, wobei die (Sekundär)partikel 46 an oder in der Nähe der Oberfläche der Fritte 44, die der Kammer 12 zugewandt ist, die größte Konzentration aufweisen.
3 zeigt eine Vorderansicht des kreisförmigen ebenen Rings 40 und der Fritte 44, nachdem die Fritte 44 in den ebenen Ring 40 eingebracht worden ist. Wie sich 3 entnehmen lässt, ist die Fritte 44 mittels Pressfits in den ebenen Ring 40 eingebracht worden, der als eine Dichtungsfläche dient, wenn der ebene Ring 40 in der ersten Kavität 30 des Auslassfittings 24 eingebracht ist. Eine vergleichbare Anordnung ist für das Einlassfitting 22 (nicht dargestellt) bereitgestellt, das ausgestaltet sein kann, um eine Fritte 44 und einen ebenen Ring 40 aufzunehmen.
Um eine HPLC-Säule zusammenzubauen, wie diese beispielsweise in 1 dargestellt ist, wird eine poröse Trägerstruktur, beispielsweise eine poröse Trägerstruktur aus gesintertem Edelstahl mit einer Mediumgüte im Bereich von ungefähr 0,5 bis ungefähr 10, mit (Sekundär)partikeln gefüllt, um eine Fritte 44 herzustellen, wobei die (Sekundär)partikel, entweder bevor oder nachdem die Fritte in einer Chromatographiesäule angeordnet wird bzw. angeordnet worden ist, eingefüllt werden können. Die Fritte kann beispielsweise aus einer porösen Trägerstruktur mit einer Mediumgüte von 0,5 hergestellt werden, wobei die Fritte 44 mittels Pressfit in den Dichtungsring 40 eingebracht wird, der in der ersten Kavität 30 des Auslassfittings 24 aufgenommen ist. Vorzugsweise ist eine Oberseite der Fritte 44 in Richtung der Kammer 12 orientiert, obgleich eine Orientierung nicht erforderlich ist, wenn die Sekundärpartikel gesintert worden sind. Vorzugsweise ist das zweite Ende 16 der Kammer 12 mittels Gewinden in die erste Kavität 30 mit hinreichend Drehmoment eingebracht, um eine Dichtung bereitzustellen, die dazu geeignet ist, bei Drücken von bis zu ungefähr 5000 bis 50000 psi betrieben zu werden.
Auf eine vergleichbare Art und Weise kann eine Fritte an einem Einlassfitting 22 angeordnet werden, indem eine geeignete Trägerstruktur ausgewählt wird, wie beispielsweise eine poröse Trägerstruktur mit einer Mediumgüte von 2,0, damit die Fritte 44 mittels Pressfit in den Dichtungsring 40 eingebracht werden kann, die in einer Kavität eines ersten Schaftes des Einlassfittings 22 auf dieselbe Art und Weise wie vorstehend für das Auslassfitting 24 beschrieben aufgenommen werden kann.
Vorzugsweise ist eine Oberseite der Fritte 44 in Richtung der Kammer 12 orientiert, obgleich eine Orientierung nicht notwendig ist, wenn die Sekundärpartikel gesintert worden sind. Die Kammer 12 kann mit einem Packmaterial gefüllt werden, vorzugsweise einem chromatographischem Packmaterial, unter Verwendung herkömmlicher Aufschlemmpacktechniken (slurry packing techniques). Die Kavität des Einlassfittings 22, die die Fritte der Mediumgüte 2,0 enthält, wird sodann mittels Gewinden in das erste Ende 14 der Kammer 12 unter Verwendung eines hinreichenden Drehmoments eingebracht, um eine Abdichtung bereitzustellen, die dazu in der Lage ist, bei Drücken von ungefähr 5000 bis 50000 psi betrieben zu werden. Die zweite Kavität des Einlassfittings (äquivalent zu der zweiten Kavität 32 des Auslassfittings 24) ist vorzugsweise mit einem Lösungsmittelstrom unter Verwendung einer Kompressionsschraube bzw. Druckschraube, einer Ferrule, und einer Verrohrung verbunden, wobei die Verrohrung typischerweise einen wesentlich kleineren Innendurchmesser als die Kammer 12 aufweist. Die zweite mit Gewinde versehene Kavität 32 des Auslassfittings kann unter Verwendung einer Kompressionsschraube bzw. Druckschraube, einer Ferrule und einer Verrohrung mit einem Detektor (beispielsweise dem in 7 dargestellten Detektor 76) verbunden werden.
Weitere Beispiele für geeignete Anordnungen zum Zurückhalten der Fritte 44 in einer chromatographischen Säule sind in den 4A-B und 5A-B dargestellt, in denen gleiche Bezugszeichen ähnliche Teile der nachstehenden Beispiele kennzeichnen. Die 4A und 4B zeigen eine Anordnung, bei der eine Fritte 144 in einer Öffnung 150 des Auslassfittings 124 aufgenommen ist. Vorzugsweise ist die Fritte 144 mittels Pressfit in die Öffnung 150 eingebracht, obgleich die Fritte 144 anderweitig in dieser aufgenommen werden kann. Wie sich den 4A und 4B entnehmen lässt, berührt das zweite Ende 116 der Kammer 112 eine Endfläche des Auslassfittings 124, und zwar entweder direkt oder durch die Verwendung eines Lagers. Die Fritte 144, die in den 4A und 4B dargestellt ist, entspricht der Fritte 44 der 2A und 2B und ist mit (Sekundär)partikeln 146 vorzugsweise bis zu einer Tiefe von mehr als ungefähr 10 µm imprägniert. Wie sich 4B entnehmen lässt, ist die Fritte 144 in Richtung der Kammer 112 orientiert bzw. ausgerichtet, obgleich eine derartige Orientierung bzw. Ausrichtung nicht erforderlich ist, wenn die (Sekundär)partikel 146 gesintert werden.
Die 5A und 5B zeigen eine weitere Anordnung, bei der eine Fritte 244 in einer Öffnung 260 aufgenommen ist, die bei dem zweiten Ende 216 der Kammer 112 oder in dessen Nähe angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Fritte 244 mittels Pressfit in die Öffnung 260 eingebracht, obgleich weitere In-Eingriffnahme-Mechanismen verwendet werden können. Das zweite Ende 216 der Kammer 212 berührt vorzugsweise eine Endfläche des Auslassfittings 224, wie in dem Beispiel der 4A und 4B. Die Fritte 244, die in den 5A und 5B dargestellt ist, entspricht der Fritte 44 der 2A und 2B und diese ist mit Sekundärpartikeln 246 vorzugsweise bis zu einer Tiefe von mehr als ungefähr 10 µm imprägniert. Wie sich 5B entnehmen lässt, ist die Fritte 244 in Richtung der Kammer 212 orientiert bzw. ausgerichtet, obgleich eine derartige Orientierung nicht erforderlich ist, wenn die Sekundärpartikel 246 gesintert werden.
Die 6A und 6B zeigen eine Anordnung, bei der eine Fritte 344 als ein Inline-Filter in einem HPLC-System gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Die Fritte 344 ist in dem HPLC-System vorzugsweise stromaufwärts der Chromatographiesäule angeordnet, wie beispielsweise zwischen der Pumpe und der Säule, wie dies in den 6A und 6B dargestellt ist. Obgleich der Inline-Filter der 6A und 6B zwischen der Pumpe und dem Injektor angeordnet werden kann, kann eine vergleichbare Anordnung zwischen dem Injektor und der Säule (siehe beispielsweise 7) bereitgestellt werden.
Wie sich den 6A und 6B entnehmen lässt, sind ein erstes und ein zweites komplementäres Fitting 370 und 324 mit einem Lösungsmittelstrom in dem HPLC-System unter Verwendung von Druckschrauben, Ferrulen und einer Verrohrung verbunden. Die Fritte 344 ist mittels Pressfit in eine Öffnung 350 des ersten Fittings 370 eingebracht, obgleich andere In-Eingriffnahme-Mechanismen verwendet werden können. Die Fittings 324 und 370 sind vorzugsweise stromaufwärts der Chromatographiesäule angeordnet, um zu ermöglichen, dass die Fritte 344 partikelförmige Verunreinigungen einfängt, die in das HPLC-System eingebracht worden sind, bevor diese den Säuleneinlass erreichen, um somit die Lebensdauer der Chromatographiesäule zu verlängern. Ein Ende 372 eines ersten Fittings 370 berührt vorzugsweise eine Endfläche des zweiten Fittings 324 entweder direkt oder durch die Verwendung eines Lagers. Die Fritte 344 , die in den 6A und 6B dargestellt ist, entspricht der Fritte 44 in 2A und 2B und ist mit (Sekundär)partikeln 346 vorzugsweise bis zu einer Tiefe von mehr als ungefähr 10 µm imprägniert. Wie sich dies der 6B entnehmen lässt, ist die Fritte 344 in Richtung des ersten Fittings 370 orientiert bzw. ausgerichtet, um chromatographische Partikel stromaufwärts zurückzuhalten und dadurch einen Partikeldurchbruch zu vermeiden, obgleich eine Orientierung nicht erforderlich ist, wenn die (Sekundär)partikel 346 der
Fritte 344 gesintert werden. Zahlreiche weitere Anordnungen einer Fritte gemäß der vorliegenden Erfindung können für die Verwendung in einem HPLC-System bereitgestellt werden, die vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung umfasst werden.
BEISPIEL 1
Eine poröse Trägerstruktur, die Sekundärpartikel mit einem Durchmesser von 3,5 µm enthalten hat, ist folgendermaßen eingefüllt worden. Eine poröse Trägerstruktur mit einer Mediumgüte von 0,5 ist mittels Pressfit in einen kreisförmigen ebenen Ring (wie dieser in 3 dargestellt ist) eingebracht worden, der eine Dichtungsfläche bereitstellt. Der Dichtungsring, der die poröse Trägerstruktur enthalten hat, ist in einem Auslassfitting angeordnet worden. Das Auslassfitting ist an ein leeres zweites Ende (Auslassende) einer Kammer (Säule) angebracht worden. Ein Reservoir von 3 ml ist an das erste Ende (Einlass) der Kammer angebracht worden. Ein T-Stück ist an das obere Ende des Reservoirs angebracht worden. Eine Pumpe ist an die Seitenöffnung des T-Stücks angebracht worden. Sodann sind 0,01 g eines chromatographischen Packmaterials mit einem Durchmesser von 3,5 µm vermischt und in 3 ml Tetrahydrofuran (THF) Schallwellen hoher Frequenz ausgesetzt worden. Die Partikellösung ist über einen Zeitraum von 2 Minuten hochfrequenten Schallwellen ausgesetzt worden. Die Partikellösung ist in das Reservoir durch die obere Öffnung des T-Stücks gegossen oder pipettiert worden. Die Partikellösung wurde mit ungefähr 2,2 ml THF aufgefüllt. Die obere Öffnung in dem T-Stück, die für das Einbringen der Lösungen verwendet worden ist, ist mittels eines Stopfens verschlossen worden. Ein Druck von 6000 psi, der durch die Pumpe bereitgestellt worden ist, ist aufgebracht worden, bis sich 5 ml an dem Kammerauslass angesammelt hatten. Die Auslassfittinganordnung ist von der Kammer getrennt worden. Der Dichtungsring, der die mit Partikeln gefüllte poröse Trägerstruktur enthalten hat, ist von der Auslassfittinganordnung entfernt worden. Überschüssiges Material ist von der Oberseite des Dichtungsrings und der gefüllten porösen Trägerstruktur entfernt worden. Dieselbe Prozedur ist verwendet worden, um eine Fritte mit chromatographischen Partikeln mit einer Größe von 2 µm zu füllen, wie dies in 10C dargestellt ist.
Beispiel 1 ist besonders geeignet für die Herstellung von Fritten für die Verwendung an der Auslassseite der Säule, ohne dass ein zweiter Sinterschritt erforderlich wäre. Gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Fritte hinsichtlich einer Flussrichtung durch eine Chromatographiesäule orientiert, um Fluidkräfte daran zu hindern, die Sekundärpartikel aus der Fritte herauszuwaschen.
BEISPIEL 2
Fritten, die Edelstahlpartikel mit einer Größe von 4 µm enthielten, sind folgendermaßen hergestellt worden. Eine poröse Trägerstruktur (gesinterte Edelstahl mit einer Mediumgüte von 2,0), die einen Durchmesser von 2,1 mm und eine Dicke von 0,040 Zoll aufgewiesen hat, wurde mittels Pressfit in einen Edelstahldichtungsring eingebracht. Die poröse Trägerstruktur ist in eine Spannvorrichtung eingebracht worden, wobei ein Unterdruck durch die poröse Trägerstruktur aufgebracht worden ist. Partikel mit einer schmalen Größenverteilung (Durchmesser von 4 µm) sind in 10 ml Toluol gelöst worden und unter Verwendung eines magnetischen Rührstabs vermischt worden. Eine kleine Menge der Partikelsuspension ist auf der porösen Trägerstruktur angeordnet worden, und dieser ist ermöglicht worden, in die Hohlräume innerhalb der Trägerstruktur einzudringen und in dieser gepackt zu werden. Die gefüllte Fritte ist von überschüssigen Partikeln befreit worden und dann bis auf 1900°F über einen Zeitraum von einer Stunde in einer kontrollierten H2-Atmosphäre gesintert worden, um die Partikel permanent in einer einheitlichen Struktur zu immobilisieren. Sowohl die Fritte mit einer Mediumgüte von 0,5 als auch die Fritte mit einer Mediumgüte von 2,0 sind gemäß diesem Prozess gefüllt worden.
Im Beispiel 2 umfasst die beschriebene Ausführungsform einen „zweiten“ Schritt des Sinterns der Sekundärpartikel, die in der porösen Trägerstruktur aufgenommen sind.
BEISPIEL 3
In den vorstehenden Beispielen weist jede der Fritten vorzugsweise eine Dichte von wenigstens 50% auf. Mit anderen Worten: die Hohlräume oder die Poren bilden weniger als 50 Volumen-% der Fritten aus. Die Dichte der Fritten nimmt zu, nachdem (Sekundär)partikel in die Hohlräume gefüllt werden, um somit die Porosität zu vermindern.
In Beispiel 3 ist eine Durchdringungstiefe unter Verwendung von porösen Trägerstrukturen mit einer Mediumgüte von 0,5 und 2,0 gemessen worden. Für die poröse
Trägerstruktur mit einer Mediumgüte von 2,0 betrug die Porosität der nichtgefüllten Strukturen 32% (68% dicht). Für die poröse Trägerstruktur mit einer Mediumgüte von 0,5 betrug die Porosität der nicht-gefüllten Struktur 19% (81% dicht). Jede Trägerstruktur hatte einen Durchmesser von 2 Zoll und eine Dicke von 0,125 Zoll. Die Porosität ist gemessen worden, indem das Gewicht der porösen Trägerstruktur mit dem erwarteten Gewicht eines festen Stücks aus Edelstahl des Typs 316 L verglichen worden ist. Sodann sind die porösen Trägerstrukturen mittels einer Aufschlemmung von einer Seite mit kugelförmigen Edelstahlpartikeln mit einer Größe von 4 µm (Sekundärpartikel) gefüllt worden und getrocknet worden, um ein neues Gewicht anzunehmen. Unter der Annahme, dass ungefähr 50% des durchdrungenen Volumens von Hohlräumen in der porösen Trägerstruktur mit Sekundärpartikeln gefüllt ist, kann die Durchdringungstiefe der Sekundärpartikel in die Hohlräume berechnet werden.
Wie erwartet, war die Durchdringungstiefe der Sekundärpartikel in den Trägerstrukturen mit einer Mediumgüte von 2,0 größer als in den Trägerstrukturen mit einer Mediumgüte von 0,5. In beiden Trägerstrukturen ist die ungefüllte und die gefüllte Porosität der Fritten klein gewesen (kleiner als 50 Volumen-%), und zwar als Folge der hohen Dichte dieser Strukturen. Die Durchdringung der Sekundärpartikel in der Fritte mit einer Mediumgüte von 2 betrug ungefähr 0,007 Zoll (178 µm). Bei der Fritte mit einer Mediumgüte von 0,5 betrug die Durchdringung der Sekundärpartikel ungefähr 0,0011 Zoll (28 µm).
BEISPIEL 4
Sechs Säulen (A-F) sind mit chromatographischem Packmaterial einer Größe von 1,7 µm gepackt worden, wobei eine Fritte einer Mediumgüte von 0,5 in jeder Säule angeordnet worden ist. Wie vorstehend beschrieben, sind in den Säulen A-C herkömmliche Fritten mit einer Mediumgüte von 0,5 an dem Säulenauslass verwendet worden, wohingegen bei den Säulen D-F Fritten mit einer Mediumgüte von 0,5 verwendet worden sind, die mit (Sekundär)partikeln gefüllt gewesen sind. Die Fritten, die in den Säulen D-F verwendet worden sind, sind unter Verwendung von (Sekundär)partikeln mit einer Größe von 3,5 µm gefüllt worden, die dieselbe Zusammensetzung wie das Packmaterial aufwiesen, und zwar gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren. 1 zeigt die UV-Spuren (UV traces), die bei einer Wellenlänge von 254 nm während der Equilibrierung der Säule in der mobilen Phase des HPLC-Systems erfasst worden sind. Die UV-Spuren für die Säulen A-C zeigen eindeutig
Spitzen, die auf die Migration des Packmaterials mit einer Größe von 1,7 µm durch die herkömmlichen Fritten hinweisen. Keine Spitzen sind in den UV-Spuren für die Säulen D-F vorhanden, die unter Verwendung der gefüllten Fritten gemäß der Erfindung an dem Auslass angeordnet worden sind.
Wie sich 10(A) entnehmen lässt, werden die (Sekundär)partikel, wenn die Fritte mit einer Mediumgüte von 0,5 mit Sekundärpartikeln einer Größe von 3,5 µm gefüllt werden, in den Hohlräumen imprägniert, um somit ein sekundäres Porennetzwerk auszubilden. Wie sich der Ansicht am unteren Ende von 10(B) entnehmen lässt, sind die (Sekundär)partikel innerhalb der Hohlräume oder der Poren der Fritte umschlossen worden, und es gibt keinen Hinweis auf einen Partikeldurchbruch.
11(A) zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme bzw. REM-Aufnahme einer Fritte mit einer Mediumgüte von 0,5, bevor diese mit (Sekundär)partikeln gefüllt wird. Wie sich 11(B) entnehmen lässt, wird, nachdem diese mit kugelförmigen Edelstahlpartikeln mit einer Größe von 4 µm gefüllt worden ist und in einem sekundären Sinterschritt gesintert worden ist, eine einheitliche Struktur ausgebildet.

Claims

Chromatographiesäule (10) für die Hochdruckflüssigkeitschromatographie, umfassend: eine röhrenförmige Kammer (12) mit einem ersten (14) und einem zweiten (16, 116, 216) Ende, wobei die röhrenförmige Kammer (12) mit einem chromatographischen Packmaterial gefüllt ist; und wenigstens eine Fritte (44, 144, 244, 344), die in dem ersten (14) oder dem zweiten Ende (16, 116, 216) aufgenommen ist, wobei die Fritte (44, 144, 244, 344) aufweist: eine poröse Trägerstruktur mit einer Vielzahl von Hohlräumen sowie eine Vielzahl von Partikeln (46, 146, 246, 346), wobei die Partikel (46, 146, 246, 346) dieselbe Zusammensetzung wie das chromatographische Packmaterial aufweisen, wobei die Hohlräume mit der Vielzahl von Partikeln (46, 146, 246, 346) gefüllt sind, und wobei die Partikel (46, 146, 246, 346) innerhalb der Hohlräume ein sekundäres Porennetzwerk ausbilden, das eine Porengröße aufweist, die dazu geeignet ist, das chromatographische Packmaterial mit Partikeldurchmessern von weniger als 2,5 µm zurückzuhalten.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 1, wobei die Chromatographiesäule (10) ferner ein Fitting umfasst, das mit wenigstens einem Ende der Kammer (14, 16, 116, 216) verbunden ist, wobei die wenigstens eine Fritte (44, 144, 244, 344) mittels Pressfit in das Fitting eingebracht ist.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 1, wobei die Säule bei Drücken von bis zu 5.000 bis 50.000 psi (34.474 bis 344.738 kPa) betrieben werden kann.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 3, wobei die Chromatographiesäule ferner ein Einlassfitting (22) und ein Auslassfitting (24, 124, 224, 324) aufweist, die wirksam mit dem ersten (14) und dem zweiten Ende (16, 116, 216) der röhrenförmigen Kammer (12) verbunden sind.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 4, wobei die wenigstens eine Fritte (44, 144, 244, 344) mittels Pressfit in das Einlassfitting (22) oder das Auslassfitting (24, 124, 224, 324) eingebracht ist.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 4, wobei die wenigstens eine Fritte (44, 144, 244, 344) in einer Öffnung des Einlassfittings (22) oder einer Öffnung des Auslassfittings (24, 124, 224, 324) angeordnet ist.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 4, wobei eine erste Fritte (44, 144, 244, 344) in einer Öffnung des Einlassfittings (22) und eine zweite Fritte (44, 144, 244, 344) in einer Öffnung des Auslassfittings (24, 124, 224, 324) angeordnet ist.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 3, wobei die wenigstens eine Fritte (44, 144, 244, 344) mittels Pressfit in einen Dichtungsring (40) eingebracht ist.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 3, wobei das Einlassfitting (22) mittels Gewinde an das erste Ende (14) der röhrenförmigen Kammer (12) und das Auslassfitting (24, 124, 224, 324) mittels Gewinde an das zweite Ende (16, 116, 216) der röhrenförmigen Kammer (12) angebracht ist.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 1, wobei die Fritte (44, 144, 244, 344) hinsichtlich einer Flussrichtung durch die röhrenförmige Kammer (12) orientiert ist.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 1, wobei die Hohlräume mit der Vielzahl von Partikeln (46, 146, 246, 346) gefüllt sind, so dass die Fritte (44, 144, 244, 344) eine Dichte von wenigstens 50% aufweist.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 1, wobei die Hohlräume teilweise mit den Partikeln (46, 146, 246, 346) gefüllt sind.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 1, wobei die Hohlräume vollständig mit den Partikeln (46, 146, 246, 346) gefüllt sind.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 1, wobei die Fritte (44, 144, 244, 344) gesintert wird, nachdem die Hohlräume mit der Vielzahl von Partikeln (46, 146, 246, 346) gefüllt sind.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 1, wobei die poröse Trägerstruktur erwärmt wird, um die Partikel (46, 146, 246, 346) zu immobilisieren, die die Hohlräume füllen.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 15, wobei die Partikel (46, 146, 246, 346) aneinander, an die poröse Trägerstruktur, die die Hohlräume umgibt, oder an beide gesintert sind.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 1, wobei die poröse Trägerstruktur ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Metallen, Metalllegierungen, Metalloxiden, Keramiken und Polymeren.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 1, wobei die poröse Trägerstruktur ein Material umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus sinterbaren Metallen, sinterbaren Metalllegierungen, sinterbaren Metalloxiden, sinterbaren Keramiken und sinterbaren Polymeren.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 1, wobei die poröse Trägerstruktur ein Material umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Edelstahl, Titan, PEEK, Polyethylen, Hastaloy TM, Polypropylen, Teflon TM, Glas, Silizium, Titanium und Zirkonium.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 1, wobei die poröse Trägerstruktur ein gesinterter Edelstahl ist.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 1, wobei die Partikel (46, 146, 246, 346) einen Durchmesser von 5 µm oder kleiner aufweisen.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 1, wobei die Partikel (46, 146, 246, 346) einen Durchmesser im Bereich von 3 µm bis 5 µm aufweisen.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 1, wobei die Partikel (46, 146, 246, 346) einen Durchmesser von 3,5 µm aufweisen.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 1, wobei die Partikel (46, 146, 246, 346) einen Durchmesser von 4 µm aufweisen.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 1, wobei die poröse Trägerstruktur ein gesinterter Edelstahl ist und die Partikel (46, 146, 246, 346) einen Durchmesser von 3,5 µm aufweisen.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 1, wobei die poröse Trägerstruktur ein gesinterter Edelstahl ist und die Partikel (46, 146, 246, 346) einen Durchmesser von 4 µm aufweisen.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 1, wobei das chromatographische Packmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Siliziumgel, derivatisiertem Siliziumgel, Zirkonium, derivatisiertem Zirkonium, Titanoxid, derivatisiertem Titanoxid, Organosiliziumhybride, derivatisierten Organosiliziumhybriden, Hybriden von Metalloxiden und derivatisierten Hybriden von Metalloxiden.
Chromatographiesäule (10) nach Anspruch 1, wobei die Partikel (46, 146, 246, 346) die Hohlräume bis zu einer Tiefe von mehr als 10 µm füllen.
Verfahren zum Herstellen einer Fritte (44, 144, 244, 344) für die Verwendung in einer Hochdruckflüssigkeitschromatographie-Säule (10), wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Bereitstellen einer porösen Trägerstruktur mit einer Vielzahl von Hohlräumen; und Befüllen der Hohlräume mit Partikeln (46, 146, 246, 346), wobei die Partikel (46, 146, 246, 346) dieselbe Zusammensetzung wie das chromatographische Packmaterial aufweisen, und wobei die Partikel (46, 146, 246, 346) innerhalb der Hohlräume ein sekundäres Porennetzwerk ausbilden, das eine Porengröße aufweist, die dazu geeignet ist, das chromatographische Packmaterial mit Partikeldurchmessern von weniger als 2,5 µm zurückzuhalten.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Hohlräume mit der Vielzahl von Partikeln (46, 146, 246, 346) derart gefüllt sind, dass die Fritte (44, 144, 244, 344) eine Dichte von wenigstens 50% aufweist.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei das Verfahren ferner einen Schritt des Sinterns der porösen Trägerstruktur und der Partikel (46, 146, 246, 346) umfasst, um die Partikel (46, 146, 246, 346) in den Hohlräumen zu immobilisieren.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei die Partikel (46, 146, 246, 346) aneinander, an die poröse Trägerstruktur, die die Hohlräume umgibt, oder an beide gesintert werden.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei das Verfahren ferner einen Schritt des Bereitstellens einer röhrenförmigen Kammer (12) umfasst, die ein erstes (14) und ein zweites Ende (16, 116, 216) aufweist, sowie ein Einlassfitting (22) und ein Auslassfitting (24, 124, 224, 324), wobei das Einlassfitting (22) betriebsfähig mit dem ersten (14) Ende und das Auslassfitting (24, 124, 224, 324) betriebsfähig mit dem zweiten Ende (16, 116, 216) verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 33, wobei das Verfahren ferner einen Schritt des Einbringens der Fritte (44, 144, 244, 344) mittels Pressfit in das Einlassfitting (22) oder das Auslassfitting (24, 124, 224, 324) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die poröse Trägerstruktur ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Metallen, Metalllegierungen, Metalloxiden, Keramiken und Polymeren.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die poröse Trägerstruktur ein Material umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus sinterbaren Metallen, sinterbaren Metalllegierungen, sinterbaren Metalloxiden, sinterbaren Keramiken und sinterbaren Polymeren.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die poröse Trägerstruktur ein Material umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Edelstahl, Titan, PEEK, Polyethylen, Hastaloy TM, Polypropylen, Teflon TM, Glas, Silizium, Titanium und Zirkonium.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die poröse Trägerstruktur ein gesinterter Edelstahl ist.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Partikel (46, 146, 246, 346) einen Durchmesser von 3 bis 5 µm aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Partikel (46, 146, 246, 346) einen Durchmesser von 3,5 µm aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Partikel (46, 146, 246, 346) einen Durchmesser von 4 µm aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die poröse Trägerstruktur ein gesinterter Edelstahl ist und die Partikel (46, 146, 246, 346) einen Durchmesser von 3,5 µm aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die poröse Trägerstruktur ein gesinterter Edelstahl ist und die Partikel (46, 146, 246, 346) einen Durchmesser von 4 µm aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Partikel (46, 146, 246, 346) die Hohlräume der porösen Trägerstruktur bis zu einer Tiefe von mehr als 10 µm füllen.
Kit für die Verwendung mit einer Hochdruckflüssigkeitschromatographie-Säule (10), wobei die Säule eine Kammer (12) mit einem ersten (14) und einem zweiten Ende (16, 116, 216) aufweist, umfassend: ein Fitting für das Anbringen mittels eines Gewindes an das erste Ende (14) oder das zweite Ende (16, 116, 216) der Kammer (12); wobei wenigstens eine Fritte (44, 144, 244, 344) in dem Fitting aufgenommen ist, wobei die Fritte (44, 144, 244, 344) aufweist: eine poröse Trägerstruktur mit einer Vielzahl von Hohlräumen und eine Vielzahl von Partikeln (46, 146, 246, 346), wobei die Partikel (46, 146, 246, 346) dieselbe Zusammensetzung wie das chromatographische Packmaterial aufweisen, wobei die Hohlräume mit der Vielzahl von Partikeln (46, 146, 246, 346) gefüllt sind, und wobei die Partikel (46, 146, 246, 346) innerhalb der Hohlräume ein sekundäres Porennetzwerk ausbilden, das eine Porengröße aufweist, die dazu geeignet ist, das chromatographische Packmaterial mit Partikeldurchmessern von weniger als 2,5 µm zurückzuhalten.
Kit nach Anspruch 45, wobei die Hohlräume mit den Partikeln (46, 146, 246, 346) derart gefüllt sind, dass die Fritte (44, 144, 244, 344) eine Dichte von wenigstens 50% aufweist.
Kit nach Anspruch 45, wobei die wenigstens eine Fritte (44, 144, 244, 344) mittels Pressfit in das Fitting eingebracht ist.
Kit nach Anspruch 45, wobei der Dichtungsring (40) bei Drücken von bis zu 5.000 bis 50.000 psi (34.474 bis 344.738 kPa) betrieben werden kann.
Kit nach Anspruch 45, wobei die Fritte (44, 144, 244, 344) gesintert wird, nachdem die Hohlräume mit der Vielzahl von Partikeln (46, 146, 246, 346) gefüllt worden sind.
Kit nach Anspruch 45, wobei die poröse Trägerstruktur erwärmt wird, um die Partikel (46, 146, 246, 346) in den Hohlräumen zu immobilisieren.
Kit nach Anspruch 45, wobei die poröse Trägerstruktur ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Metallen, Metalllegierungen, Metalloxiden, Keramiken und Polymeren.
Kit nach Anspruch 45, wobei die poröse Trägerstruktur ein Material umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus sinterbaren Metallen, sinterbaren Metalllegierungen, sinterbaren Metalloxiden, sinterbaren Keramiken und sinterbaren Polymeren.
Kit nach Anspruch 45, wobei die poröse Trägerstruktur ein Material umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Edelstahl, Titan, PEEK, Polyethylen, Hastaloy TM, Polypropylen, Teflon TM, Glas, Silizium, Titanium und Zirkonium.
Kit nach Anspruch 45, wobei die poröse Trägerstruktur ein gesinterter Edelstahl ist.
Kit nach Anspruch 45, wobei die Partikel (46, 146, 246, 346) einen Durchmesser von 3 µm bis 5 µm aufweisen.
Kit nach Anspruch 45, wobei die Partikel (46, 146, 246, 346) einen Durchmesser von 3,5 µm aufweisen.
Kit nach Anspruch 45, wobei die Partikel (46, 146, 246, 346) einen Durchmesser von 4 µm aufweisen.
Kit nach Anspruch 45, wobei die poröse Trägerstruktur ein gesinterter Edelstahl ist und die Partikel (46, 146, 246, 346) einen Durchmesser von 3,5 µm aufweisen.
Kit nach Anspruch 45, wobei die poröse Trägerstruktur ein gesinterter Edelstahl ist und die Partikel (46, 146, 246, 346) einen Durchmesser von 4 µm aufweisen.
Kit nach Anspruch 45, wobei die Partikel (46, 146, 246, 346) die Hohlräume der porösen Trägerstruktur bis zu einer Tiefe von mehr als 10 µm füllen.