DE112005001999B4

DE112005001999B4 - Vorrichtungen, Systeme und Verfahren für eine flusskompensierende Pumpeninjektorsynchronisation

Info

Publication number: DE112005001999B4
Application number: DE112005001999.3T
Authority: DE
Inventors: Stanley P. Pensak Jr.; John Heden; Steven J. Ciavarini; John Lamoureux; Miguel Soares
Original assignee: Waters Technologies Corp
Current assignee: Waters Technologies Corp
Priority date: 2004-08-24
Filing date: 2005-08-19
Publication date: 2021-10-21
Anticipated expiration: 2025-08-20
Also published as: GB2436689A; US7917250B2; JP4887295B2; WO2006023828A2; GB0703843D0; US20090062966A1; US20110202188A1; JP2008511002A; DE112005001999T5; WO2006023828A3; GB2436689B; US8160751B2

Abstract

Vorrichtung, die zum Steuern der Einbringung einer Analytenprobe bei einem ersten Druck in einen Fluidstrom bei einem zweiten höheren Druck ausgebildet ist, wobei der Fluidstrom Teil eines Systems zum Analysieren der Analytenprobe ist und die Einbringung während eines erzwungenen Transfervorgangs stattfindet, der eine Vielzahl von Pumpenaktuatoren beinhaltet, die einen dominanten Flusspumpenaktuator und wenigstens einen nicht dominanten Flusspumpenaktuator aufweisen, um einen erwarteten Druckabfall auf ein Mindestmaß zu beschränken, der auftritt, wenn die Analytenprobe in den Fluidstrom eingebracht wird, wobei die Vorrichtung umfasst:ein erstes Signalmittel, das zum Bereitstellen eines ersten Signals an die Vielzahl von Pumpenaktuatoren ausgebildet ist;einen Speicher, der zum Speichern einer vorbestimmten Injektor-Präinjektionszeitverzögerung und einer vorbestimmten Pumpenzeitverzögerung ausgebildet ist;ein Zeitmessmittel, das zum Messen einer ersten Zeitdauer nach dem ersten Signal und einer zweiten Zeitdauer nach dem ersten Signal ausgebildet ist;einen Komparator, der zum Vergleichen der ersten bzw. der zweiten Zeitdauer mit der vorbestimmten Injektor-Präinjektionszeitverzögerung und der vorbestimmten Pumpenzeitverzögerung, die im Speicher gespeichert sind, ausgebildet ist;ein zweites Signalmittel, das zum Bereitstellen eines zweiten Signals an den dominanten Pumpenaktuator der Vielzahl von Pumpenaktuatoren, wenn die zweite Zeitdauer der vorbestimmten Pumpenzeitverzögerung entspricht, ausgebildet ist; undein drittes Signalmittel, das zum Bereitstellen eines dritten Signals an ein Injektorventil, durch das die Analytenprobe in den Fluidstrom des Systems eingebracht wird, wenn die erste Zeitdauer der vorbestimmten Injektor-Präinjektionszeitverzögerung entspricht, ausgebildet ist;wobei das erste Signal bewirkt, dass der dominante Flusspumpenaktuator und der nicht dominante Flusspumpenaktuator einen ersten erzwungenen Transfervorgang gleichzeitig durchführen, und das zweite Signal bewirkt, dass lediglich der dominante Flusspumpenaktuator einen zweiten erzwungenen Transfervorgang durchführt.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die Erfindung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 60/604,373 , die am 24. August 2004 eingereicht worden ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (high performance liquid chromatography; HPLC) und insbesondere Vorrichtungen, Systeme und Verfahren zum Regeln bzw. Steuern einer Vielzahl von Pumpen, die Analytenproben in einen HPLC-Fluidstrom injizieren, indem deren Pumpenzyklus und die Injektionsschaltzeit synchronisiert werden.
2. Stand der Technik
In wissenschaftlichen Laboratorien bzw. Labors ist es oftmals notwendig, chemische Verbindungen auf der Grundlage beispielsweise des Molekulargewichts, der Größe, der Ladung oder der Löslichkeit der Verbindungen zu trennen. Bei der Trennung der Verbindungen handelt es sich oftmals um einen ersten Schritt bei der Identifizierung, Purifizierung und Quantifizierung der Verbindungen. Die Chromatographie und insbesondere die Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (HPLC) hat sich zum analytischen Werkzeug der Wahl für Anwendungen in Bereichen wie der biotechnologischen, der biomedizinischen und der biochemischen Forschung sowie der pharmazeutischen Industrie, der kosmetischen Industrie, der Energieindustrie, der Nahrungsmittelindustrie und der Umweltindustrie entwickelt.
Fortschritte in der Technologie führen dazu, dass Hersteller von HPLC-Instrumenten rasch die Leistung ihrer Produktlinien verbessern. In der Tat führen Verbesserungen auf einem technischen Gebiet oder Subsystem üblicherweise zu Fortschritten in verwandten Bereichen oder Subsystemen.
US 6 099 724 A beschreibt ein Fluidabgabeverfahren und eine Vorrichtung, die eine aktive Phaseneinstellung implementieren, welche die exakten mechanischen Positionen der angetriebenen Komponenten in einem Abgabesystem aktiv wiederherstellt, um die mechanische Signatur und die hydraulischen Eigenschaften des Systems von Lauf zu Lauf präzise zu reproduzieren ohne den Ausgangsfluss zu stören. US 2004 / 0 108 273 A1 beschreibt die Optimierung der Gradientenleistung mit einem Hochdruckgradienten-Lösungsmittelzufuhrsystem durch Hinzufügen einer Impulsdämpfung mit Rückflussverhütung zu jeder Hochdruckpumpe, wobei die Rückflussverhinderung einen ausreichenden minimalen Strömungswiderstand hinzufügt. WO 97 / 45640 A1 beschreibt ein serielles Doppelkolben-Hochdruck-Flüssigkeitspumpsystem mit einem Blasenerkennungs- und -wiederherstellungsmechanismus, welcher das Kompressions- und Dekomprimierungsvolumen der seriell konfigurierten Doppelpumpenkopfpumpe und den Gesamtdruck des Systems überwacht.
Derzeit gibt es mehrere Pumpentypen, die üblicherweise als Subsysteme bzw. Untersysteme von HPLC-Instrumenten verwendet werden. Beispielsweise können HPLC-Instrumente sich hin- und herbewegende Pumpen, Spritzenpumpen und Pumpen mit konstantem Druck beinhalten, wie diese alle dem Fachmann wohlbekannt sind.
Die meisten sich hin- und herbewegenden Pumpen umfassen einen kleinen, motorbetriebenen Kolben, der in einer hydraulischen Kammer rasch hin- und herbewegt wird, um das Kammervolumen zu variieren. Bei dem aus der Kammer gerichteten Hub bzw. Rückwärtshub (back stroke) oder Ansaughub erzeugt der Kolben einen Unterdruck, der ein Lösungsmittel einzieht, und bei dem in die Kammer gerichteten Hub bzw. Vorwärtshub (forward stroke) oder Förderhub drückt der Kolben der sich hin- und herbewegenden Pumpe das Lösungsmittel zu einer Säule heraus. Um eine gleichförmige Flussrate hin zu der Säule zu erreichen, werden mehrere Kolben eingesetzt. Die mehreren Kolben können in Reihe bzw. seriell oder parallel eingesetzt werden, um den gewünschten Förderfluss und den gewünschten Förderdruck zu erreichen.
Während der Kompression des Lösungsmittels jedoch wird Energie in der Pumpenkammer lokal absorbiert, die die Temperatur des Lösungsmittels erhöht. Dieser lokalisierte thermische Effekt ist proportional zu der Lösungsmittelkompressibilität, dessen spezifischer Wärme, dem Zieldruck, beispielsweise dem gewünschten Instrumentenbetriebsdruck, und der Geschwindigkeit, mit der das Lösungsmittel komprimiert wird. Bei zahlreichen hoch entwickelten HPLC-Instrumenten führen der hohe Druck und die begrenzte Zeitdauer, die für die Komprimierung des Lösungsmittels zur Verfügung steht zu weiteren nachteiligen lokalisierten thermischen Effekten in der Pumpenkammer und anderswo. Beispielsweise wird auf das Lösungsmittel übertragene Wärme, die durch die Kompression erzeugt wird, üblicherweise an die Umgebung, z.B. die Pumpenkopfumgebungstemperatur, mit einer Rate dissipiert bzw. abgegeben, die von der relativen Masse und der Wärmeleitfähigkeit des komprimierten Lösungsmittels und der Umgebung abhängt.
Bei den meisten Anwendungen und Drücken von bis zu ein paar Tausend Pfund pro Quadratzoll (pounds per square inch; psi) sind die thermischen Effekte der Kompression vernachlässigbar. Bei höheren Drücken jedoch machen sich die thermischen Effekte - insbesondere die lokalisierten thermischen Effekte - mehr bemerkbar. Überdies führen diese thermischen Effekte zu Fehlern des Drucks des komprimierten Lösungsmittels, da die Lösungsmitteltemperatur während der Kompression im Vergleich zu dessen Förderung während der Analyse in dem Instrument erhöht wird. Mit anderen Worten, sobald das Lösungsmittel auf einen Zieldruck komprimiert wird, fällt der Druck ab, während sich die Lösungsmitteltemperatur in Richtung eines Gleichgewichts mit der Temperatur des Instruments bewegt. Dies führt üblicherweise dazu, dass sich das komprimierte Lösungsmittel bei einem Druck unterhalb des Zielbetriebsdrucks im Gleichgewicht befindet und somit ein Defizit im geförderten Fluss erzeugt.
Herkömmlichen Pumpenregelsystemen bzw. Pumpensteuersystemen fehlt es an der erforderlichen Fähigkeit, auf die lokalisierten thermischen Effekte der Lösungsmittelkompression bei höheren Drücken zu reagieren. Somit mangelt es herkömmlichen HPLC-Instrumenten trotz der bekannten Fortschritte an Stabilität und Leistungsfähigkeit. Dies führt dazu, dass ungenaue Ergebnisse immer noch häufig sind.
Im Lichte der Nachteile herkömmlicher Vorrichtungen ist eine serielle Hochdruckpumpe in der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 60/587,381 („High pressure pump controller‟) beschrieben worden, die am 13. Juli 2004 eingereicht worden ist. Hochdruckpumpen für die Verwendung bei Chromatographieanwendungen verwenden üblicherweise eine Ausgestaltung des sich hin- und herbewegenden Typs, einschließlich zweier Kolben, die in entsprechenden Kammern betrieben werden. Je nach der fluidischer Ausgestaltung gibt es zwei Hauptausgestaltungstypen: parallel oder seriell. Bei einer parallelen Ausgestaltung wechseln sich die zwei Kolben im Betrieb ab, wobei ein Kolben Fluss fördert, während der andere neues Lösungsmittel aus der Lösungsmittelquelle einzieht und umgekehrt. Im Gegensatz dazu zieht bei der seriellen Ausgestaltung lediglich ein Kolben, d.h. der Primärkolben, Lösungsmittel aus der Lösungsmittelquelle ein und führt das Lösungsmittel dem anderen Kolben zu. Der andere Kolben, d.h. der Akkumulatorkolben oder Akkumulator, übernimmt den Großteil der Lösungsmittelförderung an das System. Somit füllt der Primärkolben den Akkumulatorkolben bei hohem Druck rasch wieder auf, wenn der Akkumulatorkolben unausweichlich neues Lösungsmittel einziehen muss.
Unter Bezugnahme auf 1 wird eine sich hin- und herbewegende Pumpe des seriellen Typs, die wohlbekannt ist, beschrieben. Ein primärer Pumpenaktuator 12 umfasst eine Primärkammer 12a mit einem sich hin- und herbewegenden Primärkolben 12b, wobei diese Begriffe in dieser Beschreibung austauschbar verwendet werden, wenn nicht etwas anderes angegeben ist. Gleichermaßen umfasst der Akkumulatorpumpenaktuator 14 eine Akkumulatorkammer 14a mit einem sich hin- und herbewegenden Akkumulatorkolben 14b, wobei diese Begriffe in dieser Beschreibung ebenso austauschbar verwendet werden, sofern nicht etwas anderes angegeben ist.
Der Primärkolben 12b zieht Lösungsmittel aus der Lösungsmittelquelle 18 ein, indem beispielsweise ein Unterdruck erzeugt wird, und führt das Lösungsmittel sowohl der Akkumulatorkammer 14a des Akkumulatorpumpenaktuators 14 als auch dem System 15 zu. Nachdem Lösungsmittel von dem Primärpumpenaktuator 12 dem Akkumulatorpumpenaktuator 14 zugeführt worden ist, befindet sich der sich hin- und herbewegende Akkumulatorkolben 14b an oder in der Nähe des Endes seines Rückwärtshubs. Wenn der sich hin- und herbewegende Akkumulatorkolben 14b seinen Vorwärtshub beginnt, dann bringt der sich hin- und herbewegende Akkumulatorkolben 14b das Lösungsmittel in das System 15 ein. Rückschlagventile 11 und 13 ermöglichen, dass Fluid, d.h. Lösungsmittel, nur in eine Richtung fließen kann. Dies führt dazu, dass Lösungsmittel in der Primärkammer 12a nicht zurück in die Lösungsmittelquelle 18 fließen kann und dass Lösungsmittel in der Akkumulatorkammer 14a nicht zurück in die Primärkammer 12a fließen kann. Jeweilige Druckwandler 17 und 19 messen den Druck an dem Auslass jeder Kammer 12a bzw. 14a.
Während typischerweise der Akkumulatorkolben 14b Fluss an das System 15 bei hohem Druck fördert, zieht der Primärkolben 12b neues Lösungsmittel aus der Lösungsmittelquelle 18 ein und wartet, bis er an der Reihe ist, um die Akkumulatorkammer 14a wieder aufzufüllen, bevor er mit seinem Vorwärtshub beginnt. Unmittelbar vor dem Zeitpunkt, zu dem die Akkumulatorkammer 14a wieder aufgefüllt werden muss, beginnt der Primärkolben 12b seinen Vorwärtshub, um das Lösungsmittel zu komprimieren. Vorzugsweise komprimiert der
Primärkolben 12b das Lösungsmittel auf denselben oder im Wesentlichen denselben Lösungsmitteldruck, der von dem Akkumulatordruckwandler 19 gemessen wird, d.h. den Systemdruck, und dieser wird dazu bereit gemacht, sein Lösungsmittel an die Akkumulatorkammer 14a zu fördern. Wenn sich somit der Akkumulatorkolben 14b dem Ende seiner Förderbewegung (oder seines Förderhubs) nähert, dann signalisiert die Pumpensteuereinheit (nicht dargestellt) dem Primärkolben 12b, Lösungsmittel zu fördern, sowie der Akkumulatorkammer 14a, Lösungsmittel einzuziehen. Dieser Vorgang, der als „Transfer“ bezeichnet wird, wird bei hohen Drücken und einer hohen Flussrate rasch durchgeführt und fährt fort, bis der Primärkolben 12b sein komprimiertes Lösungsmittel vollständig an die Akkumulatorkammer 14a und an das System 15 gefördert hat, während der Akkumulatorkolben 14b wieder mit Lösungsmittel aufgefüllt wird und dazu bereit ist, seine normale Förderung wieder aufzunehmen.
Während des Transfervorgangs kann der Akkumulatorkolben 14b, während dieser Lösungsmittel von dem Primärpumpenaktuator 12 einzieht, offensichtlich nicht zusätzlich Lösungsmittel an das System 15 fördern. Um eine Unterbrechung des an das System 15 geförderten Flusses zu vermeiden, führt dies dazu, dass der Primärkolben 12b für die Förderung von Lösungsmittel an das System 15 zusätzlich zu der Wiederaufladung der Akkumulatorkammer 14a verantwortlich wird. Um diese Aufgabe zu erfüllen, wird notwendigerweise der Transfer durch den Primärkolben 12b mit einer höheren Kolbenge schwindigkeit durchgeführt, so dass zusätzlich dazu, komprimiertes Lösungsmittel vollständig an die Akkumulatorkammer 14a zu fördern, ein Teil des Lösungsmittels an das System 15 gefördert wird. Um den notwendigen Druck bereitzustellen, um sowohl die Akkumulatorkammer 14a als auch das System 15 zu bedienen, muss die Kolbengeschwindigkeit des Primärkolbens 12a größer als die normale Fördergeschwindigkeit des Akkumulatorkolbens sein. Dies wird als „Überförderung“ („over-delivery“) bezeichnet, wobei es sich um die Differenz zwischen der größeren Kolbengeschwindigkeit und der normalen Kolbengeschwindigkeit handelt.
Sobald der Transfervorgang abgeschlossen ist, signalisiert die Pumpensteuereinheit dem Akkumulatorkolben 14b, die normale Flussförderung wieder aufzunehmen, sowie dem Primärkolben 12b, neues Lösungsmittel einzuziehen. Dieser Zyklus, der „Pumpenzyklus“ genannt wird, wird ununterbrochen wiederholt, während der Akkumulatorkolben 14b Lösungsmittel an das System 15 fördert. Die Dauer des Pumpenzyklus hängt hauptsächlich von dem Hubvolumen des Primärkolbens 12b und der geförderten Flussrate ab.
Es ist leicht, die Rolle der Rückschlagventile 11 und 13 zu verstehen. Das Primärrückschlagventil 11 ermöglicht es dem Primärkolben 12b, Lösungsmittel bei Atmosphärendruck aus der Lösungsmittelquelle 18 einzuziehen, und verhindert ferner, dass das Lösungsmittel während der Kompression und der Förderung zurück zu der Lösungsmittelquelle 18 fließt. Gleichermaßen ermöglicht es das Akkumulatorrückschlagventil 13, dass der Primärkolben 12b Lösungsmittel an die Akkumulatorkammer 14a fördert, und verhindert ferner, dass komprimiertes Lösungsmittel zurück zu der Primärkammer 12a fließt, wenn der Akkumulatorkolben 14b Lösungsmittel an das System 15 bei hohem Druck fördert und/oder wenn der Primärkolben 12b neues Lösungsmittel bei Atmosphärendruck einzieht.
Der Akkumulatordruckwandler 19 misst den Systemdruck und stellt das Druckeingangssignal für einen Druckregelalgorithmus (nicht dargestellt) bereit. Der Akkumulatordruckwandler 19 liefert außerdem den Zielbetriebsdruck für den Primärkolben 12b, wenn der Primärkolben 12b die Kompression von neuem Lösungsmittel startet, (d.h. der Vorwärtshub). Der Primärdruckwandler 17 misst den Druck innerhalb der Primärkammer 12a, so dass der Hub des Primärkolbens 12b angehalten wird, wenn der Druck den Zielbetriebsdruck erreicht.
Im Allgemeinen führt bei der HPLC das Einbringen einer nicht unter Druck stehenden oder einer unter einem verhältnismäßig niedrigen Druck stehenden Probenschleife (sample loop) zu einem bedeutenden Druckabfall des Systems 15. Der Druckabfall ist noch ausgeprägter, wenn die Analytenprobe in den Fluidstrom der Probenschleife mit Luftlücken eingesaugt wird, um die Dispersion der Probe abzuschwächen.
Wenn das Lösungsmittel tatsächlich innerhalb des Primärkolbens 12b komprimiert wird, dann steigt dessen Temperatur an. Dieser Temperaturanstieg wird als „adiabatisches Heizen“ („adiabatic heating‟) bezeichnet und geht letztendlich an die Lösungsmittelumgebung und an das System 15 verloren (wenn der Primärkolben 12b mit der Förderung an die Akkumulatorkammer 14a und/oder das System 15 startet), und zwar mit einer Rate, die von der relativen Masse und der Wärmeleitfähigkeit des komprimierten Lösungsmittels und dessen Umgebung abhängt. Dieser Temperaturverlust erzeugt jedoch einen Fehler hinsichtlich des Drucks des komprimierten Lösungsmittels, da die Lösungsmitteltemperatur und der Druck zu dem Zeitpunkt der Kompression höher sind als die Temperatur und der Druck, die das Lösungsmittel letztendlich aufweisen wird, d.h. die Betriebstemperatur und der Betriebsdruck des Systems 15.
Sobald das Lösungsmittel auf den Zieldruck, d.h. den Systembetriebsdruck bzw. Systemdruck, komprimiert worden ist, beginnt daher dessen Druck abzufallen, da dessen erhöhte Temperatur mit der niedrigeren Systembetriebstemperatur in ein Gleichgewicht kommt. Der Druck des komprimierten Lösungsmittels findet sich letztendlich bei einem Wert unterhalb des erwünschten Systembetriebsdrucks ein, was ein Defizit hinsichtlich des geförderten Flusses erzeugt, wenn der Primärkolben 12b die Förderung beginnt, d.h. die „Überförderung“ an das System 15. Der thermische Effekt ist proportional zu der Lösungsmittelkompressibilität, zu der spezifischen Wärme des Lösungsmittels, zu dem Kompressionsdruck und zu der Geschwindigkeit, mit der das Lösungsmittel komprimiert wird.
Wie vorstehend bemerkt, kann bei Drücken von bis zu einigen wenigen Tausend psi dieser thermische Effekt normalerweise vernachlässigt werden. Bei höheren Drücken jedoch kann der thermische Effekt bedeutend sein. Aufgrund des Präzisionstimings, das bei den Vorgängen der sich hin- und herbewegenden Pumpe vorkommt und notwendig ist, gibt es normalerweise nur eine beschränkte Zeitdauer, um das Lösungsmittel vom Atmosphärendruck auf den Systembetriebsdruck zu komprimieren. Daher erzeugt dieser thermische Effekt bedeutende Flussförderfehler, die Lösungsmittel-Zusammensetzungsfehler darstellen, wenn die Lösungsmittel von zwei oder mehr Pumpen miteinander bei hohem Druck kombiniert werden, um einen Lösungsmittelgradienten auszubilden.
Wenn ferner die Auslässe von zwei oder mehr parallelen Pumpen, die unterschiedliche Lösungsmittel fördern, miteinander an einem gemeinsamen Fluidknoten verbunden werden, dann ist es notwendig, zu verhindern, dass die Steuerschleifen miteinander wechselwirken oder oszillieren, wenn die Steuerperioden, d.h. die Transferbetriebsperioden, der Pumpen überlappen oder „kollidieren“.
Isolierungsdrosselelemente (isolation restrictors) sind dazu vorgeschlagen worden, um die Steuerschleifen bzw. Regelschleifen von externen Fluidbedingungen zu isolieren. Diese Isolierung ist jedoch für Hochpräzisions-Lösungsmittelgradienten nicht ausreichend, bei denen die kleine verbleibende Wechselwirkung zwischen beiden Pumpenregelschleifen Lösungsmittel-Zusammensetzungsfehler, d.h. „Kollisionen“, erzeugt.
Um diese Fehler zu eliminieren und um Kollisionen zu vermeiden, wäre es wünschenswert, Vorrichtungen, Systeme und Verfahren bereitzustellen, die es den zwei Pumpen ermöglichen, Informationen über ihre jeweilige Position innerhalb des Pumpenzyklus auszutauschen, um zu vermeiden, dass sich deren Steuerperioden überlappen. Wenn somit eine Kollision von Steuerperioden vorhergesehen wird, dann rückt die Pumpe mit einem längeren Pumpenzyklus deren Steuerperiode gerade so viel vor, um die Überlappung mit der anderen Pumpensteuerperiode zu verhindern. Diese Technik entfernt wirksam jedwede verbleibenden Zusammensetzungsfehler bei Lösungsmittelgradienten und vermeidet „Kollisionen“.
Es wäre außerdem wünschenswert, Steuervorrichtungen, Steuersysteme und Steuerverfahren bereitzustellen, um die Druckstörung abzuschwächen, die mit der Injektion von Analytenproben mit niedrigerem Druck in einen HPLC-Fluidstrom mit höherem Druck im Zusammenhang stehen. Es wäre außerdem wünschenswert, Steuervorrichtungen, Steuersysteme und Steuerverfahren bereitzustellen, um die chromatographische Leistung zu erhöhen, die mit der Retentionszeit und der Flächenreproduzierbarkeit im Zusammenhang steht. Es wäre ferner wünschenswert, Steuervorrichtungen, Steuersysteme und Verfahren bereitzustellen, um die Reproduzierbarkeit von Ergebnissen zu verbessern, indem eine konsistente Timingbeziehung zwischen dem Injektionsereignis der Analytenprobe, der mechanischen Position der Pumpenkolben und dem Start und dem anschließenden Lösungsmittelgradienten der Analytenprobenförderung erzwungen wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In ihrer allgemeinsten Form stellt die vorliegende Erfindung Systeme, Vorrichtungen und Verfahren gemäß der Ansprüche bereit, um die Druckstörung abzuschwächen, die mit der Injektion von Analytenproben bei oder in der Nähe des Atmosphärendrucks in einen HPLC-Fluidstrom bei höherem Druck im Zusammenhang steht, und um die chromatographische Leistung zu verbessern, die mit Retentionszeiten und der Flächenreproduzierbarkeit (der Elutions-Peaks) im Zusammenhang steht. Die bevorzugten Ausführungsformen koordinieren das Injektionsereignis mit der aktiven Drucksteuerung eines binären Lösungsmittelfördersystems, um praktisch den herkömmlichen Druckabfall zu eliminieren, wenn die Schleife mit niedrigerem Druck, die die Analytenprobe enthält, aufgeschaltet wird. Ein zusätzlicher Vorteil, der die Reproduzierbarkeit verbessert, wird dadurch erreicht, indem eine konsistente Timingbeziehung zwischen dem Injektionsereignis, der mechanischen Position der Förderpumpenkolben und dem Start der anschließenden Gradientenförderung erzwungen wird.
Gemäß einer ersten Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung bereit, die zum Steuern bzw. Regeln der Einbringung einer Analytenprobe bei einem ersten Druck in einen Fluidstrom bei einem höheren zweiten Druck ausgebildet ist, wobei der Fluidstrom Teil eines Systems zum Analysieren der Analytenprobe ist, wobei die Einbringung während eines erzwungenen Transfervorgangs stattfindet, der eine Vielzahl von Pumpenaktuatoren beinhaltet, die einen dominanten Flusspumpenaktuator und wenigstens einen nicht dominanten Flusspumpenaktuator aufweisen, um einen erwarteten Druckabfall auf ein Mindestmaß zu beschränken, der auftritt, wenn die Analytenprobe in den Fluidstrom eingebracht wird. Die Vorrichtung umfasst ein erstes Signalmittel, das zum Bereitstellen eines ersten Signals an die Vielzahl von Pumpenaktuatoren ausgebildet ist; einen Speicher, der zum Speichern einer vorbestimmten Injektor-Präinjektionszeitverzögerung und einer vorbestimmten Pumpenzeitverzögerung ausgebildet ist; ein Zeitmessmittel, das zum Messen einer ersten Zeitdauer nach dem ersten Signal und einer zweiten Zeitdauer nach dem ersten Signal ausgebildet ist; einen Komparator, der zum Vergleichen der ersten bzw. der zweiten Zeitdauer mit der vorbestimmten Injektor-Präinjektionszeitverzögerung und der vorbestimmten Pumpenzeitverzögerung, die im Speicher gespeichert sind, ausgebildet ist; ein zweites Signalmittel, das zum Bereitstellen eines zweiten Signals an den dominanten Pumpenaktuator der Vielzahl von Pumpenaktuatoren, wenn die zweite Zeitdauer der vorbestimmten Pumpenzeitverzögerung entspricht, ausgebildet ist; sowie ein drittes Signalmittel, das zum Bereitstellen eines dritten Signals an ein Injektorventil, durch das die Analytenprobe in den Fluidstrom des Systems eingebracht wird, wenn die erste Zeitdauer der vorbestimmten Injektor-Präinjektionszeitverzögerung entspricht, ausgebildet ist. Dabei bewirkt das erste Signal, dass der dominante Flusspumpenaktuator und der nicht dominante Flusspumpenaktuator gleichzeitig einen ersten erzwungenen Transfervorgang durchführen. Noch weiter bevorzugt bewirkt das zweite Signal, dass lediglich der dominante Flusspumpenaktuator einen zweiten erzwungenen Transfervorgang durchführt.
Gemäß einem Aspekt der ersten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner Mittel zum Synchronisieren der mechanischen Phase von jedem Pumpenaktuator mit einer Injektionssequenz und/oder einem Start eines Gradientenlaufs, um die Retentionszeitreproduzierbarkeit bei einer Vielzahl von Injektionsläufen zu verbessern.
Gemäß einem weiteren Aspekt der ersten Ausführungsform überlappt der zweite erzwungene Transfervorgang ein Injektionsereignis, das stattfindet, wenn die Analytenprobe in den Fluidstrom des Systems eingebracht wird. Weiter bevorzugt ist die Vorrichtung ausgestaltet und angeordnet, eine aktive Druckregelung während jedes erzwungenen Transfervorgangs bereitzustellen, um die Störung in dem Fluidstrom während des Einbringens der Analytenprobe auf ein Mindestmaß zu beschränken.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Computer-lesbares Medium mit einer Software zum Steuern des Einbringens einer Analytenprobe bei einem ersten Druck in einen Fluidstrom bei einem zweiten höheren Druck bereit, wobei der Fluidstrom Teil eines Systems zum Analysieren der Analytenprobe ist, und zwar während eines erzwungenen Transfervorgangs, der eine Vielzahl von Pumpenaktuatoren beinhaltet, die einen dominanten Flusspumpenaktuator und wenigstens einen nicht dominanten Flusspumpenaktuator aufweisen, um einen erwarteten Druckabfall auf ein Mindestmaß zu beschränken, der auftritt, wenn die Analytenprobe in den Fluidstrom eingebracht wird. Die Software weist einen Algorithmus auf, der das Bereitstellen eines ersten Signals an eine Vielzahl von Pumpen umfasst; das Speichern einer vorbestimmten Injektor-Präinjektionszeitverzögerung und einer vorbestimmten Pumpenzeitverzögerung im Speicher; das Messen einer ersten Zeitdauer nach dem ersten Signal und einer zweiten Zeitdauer nach dem ersten Signal; das Vergleichen der ersten bzw. der zweiten Zeitdauer mit der vorbestimmten Injektor-Präinjektionszeitverzögerung und der vorbestimmten Pumpenzeitverzögerung, die im Speicher gespeichert sind; das Bereitstellen eines zweiten Signals an den dominanten Flusspumpenaktuator der Vielzahl von Pumpenaktuatoren, wenn die zweite Zeitdauer der vorbestimmten Pumpenzeitverzögerung entspricht; und das Bereitstellen eines dritten Signals an ein Injektorventil, durch das die Analytenprobe in den Fluidstrom des Systems eingebracht wird, um die Analytenprobe zu analysieren, wenn die erste Zeitdauer der vorbestimmten Injektor-Präinjektionszeitverzögerung entspricht.
Vorzugsweise stellt der Algorithmus sicher, dass der zweite erzwungene Transfervorgang ein Injektionsereignis überlappt, das auftritt, wenn die Analytenprobe in den Fluidstrom des Systems eingebracht wird. Weiter bevorzugt stellt der Algorithmus eine aktive Druckregelung während wenigstens eines erzwungenen Transfervorgangs während des Injektionsereignisses bereit, um die Störung in dem Fluidstrom auf ein Mindestmaß zu beschränken. Immer noch weiter bevorzugt umfasst der Softwarealgorithmus ferner das Synchronisieren der mechanischen Phase von jedem Pumpenaktuator mit einer Injektionssequenz und/oder einem Beginn eines Gradientenlaufs, um die Retentionszeitreproduzierbarkeit bei einer Vielzahl von Injektionsläufen zu verbessern.
Gemäß einer dritten Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein System zum Steuern des Einbringens einer Analytenprobe bei einem ersten Druck während der aktiven Druckregelung eines dominanten Flusspumpenaktuators bereit, um einen erwarteten Druckabfall auf ein Mindestmaß zu beschränken, der auftritt, wenn die Analytenprobe in einen Fluidstrom eines Systems zum Analysieren der Analytenprobe eingebracht wird. Das Regelsystem bzw. Steuersystem umfasst eine Steuervorrichtung zum Empfangen von Druckmessungen und zum Bereitstellen von Signalen für die aktive Druckregelung; eine Vielzahl von Pumpenaktuatoren, um eine Hochdruckvermischung von Gradienten einer Vielzahl von Lösungsmitteln in einen Fluidstrom des Systems für die Analyse der Analytenprobe bereitzustellen, wobei jeder Pumpenaktuator der Vielzahl von Pumpenaktuatoren in fluider Kommunikation mit einer Flusskombinationsvorrichtung steht und wobei ein dominanter Flusspumpenaktuator ferner in fluider Kommunikation mit einer ersten Lösungsmittelquelle steht; sowie einen oder mehrere nicht dominante Flusspumpenaktuatoren, die ferner in fluider Kommunikation mit einer oder mehreren Lösungsmittelquellen stehen; und einen Autosampler, der ausgestaltet und an einem Injektor angeordnet ist, um Signale an die Steuervorrichtung zu liefern.
Vorzugsweise umfassen der dominante Flusspumpenaktuator und ein oder mehrere nicht dominante Flusspumpenaktuatoren einen Primärpumpenaktuator mit einer Kammer und einem Kolben, der stromabwärts von einer Lösungsmittelquelle und in fluider Kommunikation mit dieser angeordnet ist; sowie einen Akkumulatorpumpenaktuator mit einer Kammer und einem Kolben, der stromabwärts des Primärpumpenaktuators und in Reihe mit diesem und stromaufwärts von einem Injektor angeordnet ist.
Gemäß einem Aspekt der dritten Ausführungsform umfasst das System ferner ein Rückschlagventil, das zwischen dem Primärpumpenaktuator und der Lösungsmittelquelle angeordnet ist, wobei in einer offenen Position das Rückschlagventil eine fluide Kommunikation zwischen dem Primärpumpenaktuator und der Lösungsmittelquelle bereit stellt, so dass der Kolben Lösungsmittel aus der Lösungsmittelquelle einziehen kann und das Lösungsmittel in der Kammer speichern kann, und in einer geschlossenen Position das Rückschlagventil den Primärpumpenaktuator von der Lösungsmittelquelle isoliert, um zu vermeiden, dass Lösungsmittel in der Kammer zurück in die Lösungsmittelquelle fließt, wenn der Kolben des Primärpumpenaktuators das Lösungsmittel in der Kammer komprimiert oder das Lösungsmittel an die Kammer des Akkumulatorpumpenaktuators fördert. Vorzugsweise umfasst das System ferner ein Rückschlagventil, das zwischen dem Primärpumpenaktuator und dem Akkumulatorpumpenaktuator angeordnet ist, wobei in einer offenen Position das Rückschlagventil eine fluide Kommunikation zwischen der Kammer des Primärpumpenaktuators und der Kammer des Akkumulatorpumpenaktuators bereitstellt, so dass der Kolben des Primärpumpenaktuators Lösungsmittel in die Kammer des Akkumulatorpumpenaktuators fördern kann, sowie in einer geschlossenen Position das Rückschlagventil die Kammer des Akkumulatorpumpenaktuators hinsichtlich des Primärpumpenaktuators isoliert, um zu verhindern, dass Lösungsmittel in der Kammer des Akkumulatorpumpenaktuators zurück in die Kammer des Primärpumpenaktuators fließt, wenn der Kolben des Akkumulatorpumpenaktuators das Lösungsmittel in der Akkumulatorkammer komprimiert oder das Lösungsmittel an das System fördert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das System derart ausgestaltet und angeordnet, dass während des ersten erzwungenen Transfervorgangs die Primärkolben des dominanten Flusspumpenaktuators und des nicht dominanten Flusspumpenaktuators deren angesaugtes Lösungsmittel komprimieren; deren dazugehörige Akkumulatorkammern wieder auffüllen; und ferner komprimiertes Lösungsmittel an den Injektor fördern. Weiter bevorzugt ist das System so ausgestaltet und angeordnet, dass während eines zweiten erzwungenen Transfervorgangs der Primärkolben des dominanten Flusspumpenaktuators dessen angesaugtes Lösungsmittel komprimiert; dessen dazugehörige Akkumulatorkammer wieder auffüllt; und ferner komprimiertes Lösungsmittel an den Injektor fördert.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der dritten Ausführungsform ist das System so ausgestaltet und angeordnet, dass eine aktive Druckregelung bzw. aktive Drucksteuerung sicherstellt, dass es keine Überlappung zwischen einer Regelperiode bzw. Steuerperiode des dominanten Flusspumpenaktuators und einer Steuerperiode der nicht dominanten Pumpe während eines zweiten erzwungenen Transfervorgangs gibt. Vorzugsweise wird nach dem zweiten erzwungenen Transfervorgang während des Laufs die Überlappung zwischen den Steuerperioden des dominanten Flusspumpenaktuators und des nicht dominanten Flusspumpenaktuators vermieden, indem die Steuerperiode von dem Pumpenaktuator vorgerückt wird, der einen längeren Pumpenzyklus als der andere Pumpenaktuator aufweist. Weiter bevorzugt stellt während der aktiven Druckregelung der dominante Flusspumpenaktuator einen größeren Teil von Lösungsmittel bei der Startbedingung eines Systemlaufs bereit. Noch weiter bevorzugt stellt der dominante Flusspumpenaktuator entweder ein wässriges Lösungsmittel (Umkehrphasenchromatographie; reverse phase chromatography) oder ein Lösungsmittel bereit, das schwächer als das Lösungsmittel ist, das von dem nicht dominanten Flusspumpenaktuator bereitgestellt wird.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der dritten Ausführungsform stellt der Autosampler ein erstes Signal an die Steuervorrichtung bereit, um den ersten erzwungenen Transfervorgang einzuleiten. Vorzugsweise stellt der Autosampler das erste Signal an die Steuervorrichtung bei einer vorbestimmten, feststehenden Zeitperiode vor dem Aktivieren des Injektors bereit, um eine Pumpensynchronisierung zu ermöglichen. Weiter bevorzugt stellt der Autosampler ein zweites Signal an die Steuervorrichtung bereit, um den zweiten erzwungenen Transfervorgang einzuleiten. Noch weiter bevorzugt stellt der Autosampler das zweite Signal an die Steuervorrichtung bei einer vorbestimmten, feststehenden Zeitperiode vor der Aktivierung des Injektors bereit, um eine Pumpensynchronisierung zu ermöglichen.
Gemäß einer vierten Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bereitstellen einer aktiven Druckregelung eines Systems für die Steuerung des Einbringens einer Analytenprobe bei einem ersten Druck in einen Lösungsmittelfluidstrom bei einem höheren Druck von einem Pumpenaktuator einer Vielzahl von Pumpenaktuatoren bereit, um einen erwarteten Druckabfall auf ein Mindestmaß zu beschränken, der auftritt, wenn die Analytenprobe bei einem niedrigeren Druck in ein System zum Analysieren der Analytenprobe eingebracht wird. Das Verfahren umfasst das Aufbereiten der Analytenprobe für ein Einbringen in den Fluidstrom; ein Einleiten eines ersten erzwungenen Transfervorgangs, wobei der erste erzwungene Transfervorgang das Synchronisieren des Förderhubs einer Vielzahl von Akkumulatoraktuatorkolben einer Vielzahl von Pumpenaktuatoren umfasst, um somit die mechanische Phase der Vielzahl von Akkumulatoraktuatorkolben während des anschließenden Laufs zu synchronisieren; das Einleiten eines zweiten erzwungenen Transfervorgangs, wobei der zweite erzwungene Transfervorgang nur auf den dominanten
Flusspumpenaktuator angewendet wird, während sich der nicht dominante Primärpumpenaktuator in seinem Ruhezustand befindet; und das Aktivieren eines Injektorventils, um die Analytenprobe in den Fluidstrom des Systems einzubringen.
Vorzugsweise wird der erste erzwungene Transfervorgang bei einer ersten, vorbestimmten feststehenden Zeitverzögerung vor dem Aktivieren des Injektorventils eingeleitet. Weiter bevorzugt wird der erste erzwungene Transfervorgang vor dem Injektionsereignis eingeleitet, um den dominanten Flusspumpenaktuator mit dem nicht dominanten Flusspumpenaktuator zu synchronisieren. Noch weiter bevorzugt überlappt der Schritt des Einleitens eines zweiten erzwungenen Transfervorgangs den Schritt des Aktivierens des Injektorventils, um die Analytenprobe in den Fluidstrom des Systems einzubringen.
Gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Steuern des Einbringens einer Analytenprobe bei einem ersten Druck in einen Fluidstrom bei einem höheren zweiten Druck bereitgestellt, wobei der Fluidstrom Teil eines Systems zum Analysieren der Analytenprobe ist, und zwar während eines erzwungenen Transfervorgangs, der eine Vielzahl von Pumpenaktuatoren enthält, die einen dominanten Flusspumpenaktuator und wenigstens einen nicht dominanten Flusspumpenaktuator aufweisen, um einen erwarteten Druckabfall auf ein Mindestmaß zu beschränken, der auftritt, wenn die Analytenprobe in den Fluidstrom des Systems eingebracht wird. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung einen Speicher zum Speichern einer vorbestimmten Injektor-Präinjektionszeitverzögerung und einer vorbestimmten Pumpenzeitverzögerung; Zeitmessmittel zum Messen einer ersten Zeitdauer nach einem ersten Signal und einer zweiten Zeitdauer nach dem ersten Signal; einen Komparator für das Vergleichen der ersten bzw. der zweiten Zeitdauer mit der vorbestimmten Injektor-Präinjektionszeitverzögerung und der vorbestimmten Pumpenzeitverzögerung, die im Speicher gespeichert sind; und eine Steuereinheit.
Weiter bevorzugt stellt die Steuereinheit das erste Signal an die Vielzahl von Pumpen bereit; stellt ein zweites Signal an die dominante Pumpe der Vielzahl von Pumpen bereit, wenn die zweite Zeitdauer der vorbestimmten Pumpenzeitverzögerung entspricht; und stellt ein drittes Signal an ein Injektorventil bereit, durch das die Analytenprobe in den Fluidstrom des Systems eingebracht wird, wenn die erste Zeitdauer der vorbestimmten Injektor-Präinjektionszeitverzögerung entspricht.
Gemäß einem Aspekt der fünften Ausführungsform bewirkt das erste Signal vorzugsweise, dass der dominante Flusspumpenaktuator und der nicht dominante Flusspumpenaktuator gleichzeitig einen ersten erzwungenen Transfervorgang durchführen. Weiter bevorzugt bewirkt das zweite Signal, dass lediglich der dominante Flusspumpenaktuator einen zweiten erzwungenen Transfervorgang durchführt. Noch weiter bevorzugt umfasst die Vorrichtung ferner Mittel zum Synchronisieren der mechanischen Phase von jedem Pumpenaktuator mit einer Injektionssequenz und/oder einem Beginn eines Gradientenlaufs, um die Retentionszeitreproduzierbarkeit bei einer Vielzahl von Injektionsläufen zu verbessern.
Gemäß einem weiteren Aspekt der fünften Ausführungsform überlappt der zweite erzwungene Transfervorgang ein Injektionsereignis, das stattfindet, wenn die Analytenprobe in den Fluidstrom des Systems eingebracht wird. Vorzugsweise ist die Vorrichtung ausgestaltet und angeordnet, um eine aktive Druckregelung während jedes erzwungenen Transfervorgangs bereitzustellen, um die Störung in dem Fluidstrom während des Einbringens der Analytenprobe in den Fluidstrom auf ein Mindestmaß zu beschränken.
Figurenliste
Ein eingehenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung ergibt sich anhand der nachstehenden detaillierten Beschreibung sowie der beigefügten Zeichnungen, wobei gleiche Bezugsziffern gleiche Elemente bezeichnen.

1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer herkömmlichen seriellen Hochdruckpumpe.
2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines binären Lösungsmittelfördersystems (binary solvent delivery system; „binary SDS“) gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Pumpeninjektorsynchronisierungs-Timing-Diagramms gemäß der vorliegenden Erfindung.
4A und 4B zeigen ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens zum Bereitstellen einer aktiven Druckregelung eines Systems zum Steuern des Einbringens einer Analytenprobe bei einem ersten Druck in einen Lösungsmittelfluidstrom bei einem höheren Druck darstellt.
5 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines SDS und eines Autosamplerinjektors gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Autosamplerinjektors gemäß der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG UND BESTIMMTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DAVON
2 zeigt Ausführungsformen eines binären Lösungsmittelfördersystems (binary solvent delivery system; „binary SDS“) 30 für die HPLC gemäß der vorliegenden Erfindung. 5 zeigt ferner eine Ausführungsform eines SDS 30 in operativer Verbindung mit einem Autosampleinjektor 37, einer Systemsäule 70 und einem System zum Analysieren einer Analytenprobe 58.
Wie sich dies aus dem Namen ergibt, umfasst das SDS 30 eine Vielzahl von Pumpenaktuatoren, beispielsweise Pumpen 32 und 34, die ein Hochdruckvermischen von zwei oder mehr Lösungsmitteln, beispielsweise einem ersten Lösungsmittel und einem zweiten Lösungsmittel, ermöglichen und diese Lösungsmittel in einem bestimmten Verhältnis in den Fluidstrom 52 des SDS 30 einbringen. Vorzugsweise sind die Auslässe jeder der Pumpen 32 und 34 an derselben oder im Wesentlichen derselben mechanischen Stelle über eine Flusskombinationsvorrichtung 33, beispielsweise ein T-Stück, verbunden. Weiter bevorzugt befinden sich die Auslässe jeder der Pumpen 32 und 34 in der Nähe des Autosampleinjektors bzw. der Autosampleinjektionsvorrichtung 37, um das Systemverzögerungsvolumen auf ein Mindestmaß zu beschränken. In einer alternativen Ausführungsform können die Pumpen 32 und 34 ebenso mit dem Fluidstrom 52 des SDS 30 über einen Mischer bzw. eine Mischvorrichtung (nicht dargestellt) verbunden sein, um das anteilige Vermischen der Lösungsmittel vor dem Einbringen in den Fluidstrom 52 zu unterstützen, und zwar anstatt eines T-Stücks 33.
Das SDS 30 stellt dem Autosampleinjektor 37 ein Gemisch einer Vielzahl von Hochdrucklösungsmitteln bereit. Je nach seinem Betriebszustand wird der Autosampleinjektor 37 entweder das Gemisch von Lösungsmitteln direkt an die Säule 70 übertragen oder alternativ eine Analytenprobe in das Gemisch von Lösungsmitteln einbringen und sodann dieses Gemisch von Lösungsmitteln und Analytenprobe zu der Säule 70 befördern. Vorzugsweise wird die Analytenprobe, die sich typischerweise bei oder in der Nähe des Atmosphärendrucks befindet, mit der Vielzahl von Lösungsmitteln kombiniert. Weiter bevorzugt wird der Druck der Lösungsmittel und der Analytenprobe erhöht, um mit dem Systembetriebsdruck in der Säule 70 kompatibel zu sein. Wie sich dies 6 entnehmen lässt, werden nun eine bevorzugte Ausführungsform eines Autosampleinjektors (der „Injektor“) 37 und dessen operative Beziehung mit dem SDS 30 und dem Rest des Systems, umfassend die Säule 70 und den Detektor 58, nachstehend beschrieben.
Vorzugsweise umfasst der Injektor 37 ein Mehrfachanschluss- und Mehrpositions-Rotationsventil 60 eines dem Fachmann wohlbekannten Typs. Weiter bevorzugt handelt es sich bei dem Injektor 37 um ein Rotationsventil 60 mit sechs Anschlüssen und zwei Positionen. Jeder der Anschlüsse 62a - 62f stellt eine interne und eine externe fluidische Kommunikation zwischen einem der Rotationsventile 60, dem Fluidstrom 52 des SDS 30, der Säule 70, einer Niederdruckeinziehspritze (oder „Kolben“) 64 und einer Injektionsnadel 66 bereit.
Wie dies in 6 dargestellt ist, kann beispielsweise der Fluidstrom 52 des SDS 30 in fluidischer Kommunikation mit dem Anschluss 62a sein; die Einziehspritze 64 kann in fluidischer Kommunikation mit dem Anschluss 62c sein; die Injektionsnadel 66 kann sich in fluidischer Kommunikation mit dem Anschluss 62d befinden; die Säule 70 kann sich in fluidischer Kommunikation mit dem Anschluss 62f befinden; und die Anschlüsse 62b und 62e können sich in fluidischer Kommunikation miteinander befinden, um eine „Probenschleife“ („sample loop“) 65 bereitzustellen. Die fluidische Kommunikation zwischen benachbarten Anschlüssen 62 (bis auf die Anschlüsse 62b und 62e in der „Probenschleife“ 65) hängen von dem Betriebszustand des Injektors 37 ab.
Der Autosampleinjektor 37 wird in einem von zwei Zuständen betrieben, d.h. einem Ladezustand und einem Injektionszustand. Während oder als Teil des Ladezustands ist das Rotationsventil 60 ausgestaltet, eine direkte fluidische Kommunikation zwischen dem Anschluss 62a und dem Anschluss 62f, zwischen dem Anschluss 62b und dem Anschluss 62c und zwischen dem Anschluss 62d und dem Anschluss 62e bereitzustellen. Diese Verbindungen sind in 6 als durchgezogene Linien 63 dargestellt. Dementsprechend kann während oder als Teil des Ladezustands der Fluidstrom 52 mit einem höheren Druck von dem SDS 30 direkt durch das Rotationsventil 60, d.h. zwischen dem Anschluss 62a und dem Anschluss 62f, zu der Säule 70 fließen.
Zusätzlich befinden sich während oder als Teil des Ladezustands die Einziehspritze 64 und die Analytenprobenquelle 68 in fluider Kommunikation mit der Probenschleife 65 und der Injektionsnadel 66. Somit kann die Einziehspritze 64 ein erwünschtes Volumen einer Analytenprobe aus der Probenquelle 68, d.h. dem Probengefäß, ansaugen und eine gewünschte Menge von Analytenprobe in die Probenschleife 65 einziehen, wo diese in einer Ruheposition und bei Atmosphärendruck verbleiben kann, bis es dazu Zeit ist, die Analytenprobe in den Fluidstrom 52 des SDS 30 für die Zufuhr zu der Säule 70 zu injizieren. Luftlücken (air gaps; nicht dargestellt) können ebenso in die Probenschleife 65 während des Ansaugens eingebracht werden, um den Verlust von Analytenprobe in der Nadeltransportleitung zwischen der Injektionsnadel 66 und dem Rotationsventil 60 und in den Fluidleitungen 63 und 67 zu reduzieren.
Während des zweiten Injektionszustands bildet das Rotationsventil 60 eine direkte fluidische Kommunikation zwischen dem Anschluss 62a und dem Anschluss 62b, dem Anschluss 62c und dem Anschluss 62d und zwischen dem Anschluss 62e und dem Anschluss 62f aus. Diese Verbindungen sind in 6 als gepunktete oder gestrichelte Linien 67 dargestellt. Somit wird während oder als Teil des Injektionszustands die sich in Ruhe befindende Analytenprobe in der sich nicht unter Druck befindlichen Probenschleife 65 in direkte fluidische Kommunikation mit dem Fluidstrom 52 eines höheren Drucks des SDS 30 und mit der Trennsäule 70 gebracht. Die Einziehspritze 64 und die Injektionsnadel 66 stehen nicht länger in Kommunikation mit, d.h. sind isoliert von, der Probenschleife 65.
Während der Injektionsphase, bei der die Analytenprobe, die in der Probenschleife 65 bei oder in der Nähe des Atmosphärendrucks ruht, rasch in den Hochdruckfluidstrom 52 in dem Rotationsventil 60 eingebracht wird, fällt der Druck des Fluidstroms 52 steil ab. Dies führt dazu, dass das Fördern von Fluss durch die Säule 70 unterbrochen wird, wodurch die chromatographische Leistung zum Beginn des Gradienten stark beeinflusst wird. Um folglich diesen
Druckabfall zu kompensieren und den Verlust von Fluss auf ein Mindestmaß zu beschränken, wird das Fluid (und Luftlücken) in der Probenschleife 65 vorteilhafterweise rasch komprimiert, um dem Druck der Säule 70, d.h. dem Systembetriebsdruck, zu entsprechen.
Das Injektionsereignis wird somit vorteilhafterweise koordiniert bzw. zeitlich abgestimmt, beispielsweise unter Verwendung der aktiven Druckregelung des SDS 30, um den bekannten Druckabfall nahezu zu eliminieren, wenn die Schleife mit niedrigem Druck aufgeschaltet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird dies insbesondere dadurch erreicht, indem eine konsistente Timing-Beziehung zwischen dem Injektionsereignis, den erzwungenen Transfervorgängen, während derer die Druckregelung aktiv ist, der mechanischen Position der Förderpumpenkolben und dem Start der anschließenden Gradientenförderung erzwungen wird. Dies verbessert die chromatographische Leistung, die mit der Retentionszeit und der Flächenreproduzierbarkeit im Zusammenhang steht.
Nachdem die operative Beziehung und das Zusammenspiel zwischen dem SDS 30 und dem Injektorventil 37 beschrieben worden ist, werden nachstehend die Elemente des SDS 30 beschrieben. Jede Pumpe 32 und 34 umfasst einen Primärpumpenaktuator 12 und einen Akkumulatorpumpenaktuator 14, die in Reihe bzw. seriell ausgestaltet und angeordnet sind. Der Primärpumpenaktuator 12 umfasst eine Primärkammer 12a und einen sich hin- und herbewegenden Primärkolben 12b. Der Akkumulatorpumpenaktuator 14 umfasst ebenso eine Akkumulatorkammer 14a und einen sich hin- und herbewegenden Akkumulatorkolben 14b.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist jeder Primärpumpenaktuator 12 in fluider Kommunikation mit einer Lösungsmittelquelle 31 stromaufwärts des Akkumulatorpumpenaktuators 14 angeordnet. Vorzugsweise steht der Auslass der Primärkammer 12a in fluider Kommunikation mit der Akkumulatorkammer 14a. Weiter bevorzugt ist jeder Akkumulatorpumpenaktuator 14 ausgestaltet und angeordnet, um in fluider Kommunikation mit dem Fluidstrom von dem SDS 30 über eine Flussverbindungsvorrichtung 33, beispielsweise ein T-Stück, und dem Injektor 37 zu stehen.
Die Primärkolben 12b führen die gesamte thermodynamische Fluidarbeit durch. Jeder Primärkolben 12b saugt Lösungsmittel aus der Lösungsmittelquelle 31 an; komprimiert das Lösungsmittel auf einen gewünschten Druck, beispielsweise einen Systembetriebsdruck, und fördert das komprimierte Lösungsmittel an die dazugehörige Akkumulatorkammer 14b. Die Primärkammern 12a stellen ein diskretes Volumen zum Halten des Lösungsmittels während der Einnahme und während der Kompression im Offline-Zustand dar. Die Akkumulatorkammern 14a stellen ebenso ein diskretes Volumen zum Halten des komprimierten Lösungsmittels während der Flussförderung an das System (Injektor 37) bereit, während die Primäraktuatoren einziehen und für den nächsten Zyklus komprimieren.
Vorzugsweise ist ein passives Rückschlagventil 11 eines bekannten Typs zwischen der Primärkammer 12a und der Lösungsmittelquelle 31 angeordnet. In der geschlossenen Position isoliert das Primärrückschlagventil 11 die Primärkammer 12a von der Lösungsmittelquelle 31, wodurch verhindert wird, dass Lösungsmittel in die Lösungsmittelquelle 31 zurückfließt, während dieses in der Kammer 12a durch den Primärkolben 12b komprimiert und gefördert wird. In der offenen Position stellt das Primärrückschlagventil 11 eine Fluidverbindung zwischen der Lösungsmittelquelle 31 und der Primärkammer 12a zum Zwecke des Wiederauffüllens des Fassungsvolumens der Primärkammer 12b bereit.
Weiter bevorzugt ist ein Druckwandler 17 eines bekannten Typs an dem oder in der Nähe des Auslasses der Primärkammer 12a angeordnet. Der Druckwandler 17 misst den Druck des komprimierten Lösungsmittels, das innerhalb der Primärkammer 12a enthalten ist, und überträgt diese Druckmessung in Form eines Signals an eine Steuervorrichtung (nicht dargestellt).
Gleichermaßen ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein passives Rückschlagventil 13 an dem Einlass der Akkumulatorkammer 14a angeordnet. In der geschlossenen Position isoliert das Akkumulatorrückschlagventil 13 die Akkumulatorkammer 14a von der Primärkammer 12a, wodurch verhindert wird, dass komprimiertes Lösungsmittel in der Akkumulatorkammer 14a zurück in die Primärkammer 12a fließt, wenn Lösungsmittel durch den Akkumulatorkolben 14b zu dem Fluidstrom des SDS 30 gefördert wird. In der offenen Position stellt das Akkumulatorrückschlagventil 13 eine Fluidverbindung zwischen der Primärkammer 12a, der Akkumulatorkammer 14a und der Säule 70 zum Zwecke des Wiederauffüllens des Fassungsvolumens der Akkumulatorkammer 14b und einer „Überförderung“ von Lösungsmittel an die Säule 70 bereit.
Ein Druckwandler 19 ist an dem Auslass der Akkumulatorkammer 14a angeordnet. Der Druckwandler 19 misst den Druck des Förderlösungsmittels in der Akkumulatorkammer 14a und überträgt diesen Druck an eine Steuereinheit (nicht dargestellt). Vorzugsweise stellt der Druck, der von dem Druckwandler 19 gemessen wird, den Betriebsdruck des SDS 30 dar.
Die Mittel zum Steuern bzw. Regeln des Timings und des Betriebs der Pumpen 32 und 34 werden nun beschrieben. Der Primärkolben 12b und der Akkumulatorkolben 14b jeder Pumpe 32 und 34 werden unabhängig voneinander von einer Steuer- bzw. Regelvorrichtung oder „Steuereinheit“ geregelt bzw. gesteuert, wie beispielsweise einem Prozessor, einem Mikroprozessor (nicht dargestellt) und dergleichen. Vorzugsweise wird die Steuerung der Kolben 12b und 14b unter Verwendung von Druckmessungen durchgeführt, die von der Steuervorrichtung von den Druckwandlern 17 und 19 empfangen werden, sowie einem Steueralgorithmus (nicht dargestellt), der zu diesem Zweck bereitgestellt ist.
Eine weitere Beschreibung der Pumpen 32 und 34 und eine Erläuterung, wie die Pumpenkomponenten zusammenhängen, wird in der nachstehenden Beschreibung der Timing-Diagrammphasen nachstehend geliefert. Ferner werden außerdem bevorzugte Verfahren zum Bereitstellen einer aktiven Druckregelung der Lösungsmittel, die in den Fluidstrom des SDS 30 eingebracht werden; zum Synchronisieren des Akkumulatorkolbens 14b und zum Synchronisieren der Pumpen 32 und 34 ; zum Bereitstellen eines „erzwungenen Transfers“ von komprimiertem Lösungsmittel; und zum Einbringen, d.h. Injizieren, der Analytenprobe bzw. der Analytenproben in den Fluidstrom des SDS 30 werden nachstehend beschrieben.
Einige der Probleme, die durch die vorliegende Erfindung gelöst werden, umfassen den Temperaturanstieg, der auch adiabatisches Heizen genannt wird, und der resultierende Druckabfall, der als „Cusping“ bezeichnet wird, die üblicherweise während eines Transfervorgangs auftreten. Insbesondere erzeugt der Temperaturanstieg einen Fehler bezüglich des Drucks des komprimierten Lösungsmittels, da zu dem Zeitpunkt der Kompression die Lösungsmitteltemperatur höher als die Fördertemperatur ist, die das Lösungsmittel letztendlich aufweisen wird, d.h. die Betriebstemperatur des Systems 15. Überdies geht die Temperatur, die aufgrund einer Erhöhung des Drucks des Primärkolbens 12b gewonnen wird, anschließend an die Lösungsmittelumgebung und das SDS 30 verloren, sobald der Primärkolben 12b mit der Lösungsmittelförderung startet. Die Verlustrate hängt unter anderem von der relativen Masse und der Wärmeleitfähigkeit des komprimierten Lösungsmittels und der Umgebung ab.
Sobald das Lösungsmittel auf den gewünschten Förderdruck, d.h. den Systembetriebsdruck, komprimiert ist, beginnt zusätzlich vor einem Transfervorgang der resultierende Druck damit, abzufallen, da dessen kompressionsinduzierte erhöhte Temperatur beginnt, sich mit der Systembetriebstemperatur in einem Gleichgewicht einzustellen. Der komprimierte Lösungsmitteldruck findet sich letztendlich bei einem Wert unterhalb des angedachten Systembetriebsdrucks ein, wodurch ein Defizit des geförderten Flusses erzeugt wird, wenn der Primärkolben 12b die Förderung an den Fluidstrom des SDS 30 startet. Um diesen Cusping-Effekt zu vermeiden, wird vorzugsweise eine aktive Druckregelung während eines Transfervorgangs bereitgestellt. Weiter bevorzugt wird die aktive Druckregelung mit einer Zeitüberlappung vor dem Transfervorgang und während einer kurzen Zeitdauer nach dem Transfervorgang bereitgestellt. Dies wird erreicht, indem eine konsistente Timing-Beziehung zwischen dem Injektionsereignis, der mechanischen Position der Förderpumpenkolben, d.h. erzwungene Transfervorgänge, und dem Start der anschließenden Gradientenförderung erzwungen wird.
Unter Bezugnahme auf 3 werden die unterschiedlichen Phasen bzw. Stadien zum Bereitstellen einer aktiven Druckregelung, indem der Pumpentransfer in Beziehung zur Injektion der Probe in den Fluidstrom eines SDS 30 von zwei oder mehr Pumpen 32 und 34 erzwungen wird, nachstehend beschrieben. 3 zeigt ein Timing-Diagramm für die Synchronisation der Pumpen 32 und 34 und des Injektors 37. Die Figur zeigt insbesondere Timing-Beziehungen für die „dominante Flusspumpe“ und die „nicht dominante Flusspumpe“, wobei jede Pumpe 32 und 34 - oder eine Vielzahl von Pumpen - beide Rollen übernehmen können.
Zum Zwecke dieser Beschreibung bezeichnet die „dominante Flusspumpe“ die Pumpe; die den größeren Teil von Lösungsmittel bei den Startbedingungen des Gradientenverfahrens fördert. Üblicherweise liefert die „dominante Flusspumpe“ das schwächere oder wässrige Lösungsmittel. Im Gegensatz hierzu bezeichnet die „nicht dominante Flusspumpe“ die Pumpe, die den kleineren Teil des stärken Lösungsmittels bei den Startbedingungen des Gradientenverfahrens fördert. Vorzugsweise nimmt lediglich die „dominante Flusspumpe“ aktiv an dem erzwungenen Transfer während eines Injektionsereignisses der Analytenprobe teil.
Beim Start jedes Injektionslaufs wird das SDS 30 mit der Flussrate und der Lösungsmittelzusammensetzung eingestellt, die durch die Anfangsbedingungen des Probenlaufgradientenverfahrens vorgegeben sind. Die Systemsteuereinheit überprüft die Anfangsflussraten beider Pumpen 32 und 34, um auszuwählen, welche Pumpe die Rolle der „dominanten Flusspumpe“ übernimmt.
Der Grund hierfür liegt in der Natur der Hochdruckvermischung und Hochdruckkorrektur der Injektionsdruckstörung, was eine „Überförderung“ von Lösungsmittel während der aktiven Druckregelung beinhaltet. Die „Überförderung“ einer Pumpe kann jedoch einen nachteiligen Effekt auf die wiederholbare HPLC-Leistung haben, da die „Überförderung“ die Startzusammensetzung der Analytenprobe während der Injektion derselben stört. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass eine geringere Zusammensetzungsstörung auftritt, wenn lediglich eine der Pumpen, d.h. die „dominante Flusspumpe“, eine aktive Druckregelung während eines Injektionsereignisses bereitstellt. Dies vermeidet eine mögliche Wechselwirkung zwischen den zwei Drucksteuereinheiten, indem bei beiden Pumpen 32 und 34 vor dem Injektionsereignis ein Transfer erzwungen wird und sodann während des Injektionsereignisses lediglich ein Transfer der „dominanten Flusspumpe“ erzwungen wird.
An einem Punkt A hat der Autosampler an dem Injektor 37 die Analytenprobe für das Einbringen, d.h. die Injektion, in den Fluidstrom des SDS 30 aufbereitet und den Zustand erreicht, an dem die Probenschleife geladen ist und die Injektion der Analytenprobe bevorsteht. Wenn der Autosampler diesen Zustand erreicht hat, dann sendet der Autosampler automatisch ein „Lauf Starten“-Signal an die SDS-Steuervorrichtung. Dieses Signal bewirkt, dass die Steuervorrichtung eine Reihe von erzwungenen Transfers beider Pumpen 32 und 34 ausführt. Um eine Pumpensynchronisierung zu ermöglichen, überträgt der Autosampler vorzugsweise das „Lauf Starten“-Signal bei einem vorbestimmten, feststehenden Zeitabstand bzw. einer vorbestimmten, feststehenden Zeitdauer, d.h. der „Injektor-Präinjektionszeitverzögerung“, vor dem Aktivieren des Injektorventils 37 (Punkt F). Weiter bevorzugt ist die Injektor-Präinjektionszeitverzögerung hinreichend groß, um dem SDS 30 zu ermöglichen, die Folge von Operationen (Phasen 2 bis 7, die nachstehend detaillierter beschrieben werden) auszuführen, um die geeignete Pumpe 32 oder 34, d.h. vorzugsweise die „dominante Flusspumpe“, in eine aktive Druckregelung zu dem Zeitpunkt der Injektion bei Phase 7 zu bringen.
Wenn die Steuervorrichtung des SDS 30 das Lauf Starten‟-Signal von dem Autosampler empfängt, dann weist diese wiederum mittels Signalen sowohl die „dominante Flusspumpe“ als auch die „nicht dominante Flusspumpe“ an, ihren anfänglichen oder ersten erzwungenen Transfervorgang zu beginnen. Vorzugsweise bringt dieser Schritt beide Pumpen 32 und 34 in einen konsistenten, d.h. gleichförmigen, Zustand und erreicht ferner eines der Hauptziele der Erfindung: die mechanische Phase von beiden Pumpen 32 und 34 während des Analytenprobeninjektionsereignisses zu synchronisieren.
Insbesondere beim Start des erzwungenen Transfers hinsichtlich der „dominanten Flusspumpe“ und der „nicht dominanten Flusspumpe“ führen in Phase 2 die Primärkolben 12b ihre Kompressions- oder Vorwärtshubphase durch, sobald die Einziehphase des momentanen Pumpenzyklus abgeschlossen ist. Diese Kompression bewirkt, dass sich die Rückschlagventile 11 schließen, wodurch die Primärkammern 12a von den Lösungsmittelquellen 31 isoliert werden. Wenn die Primärrückschlagventile 11 geschlossen sind, dann bewirkt die Steuervorrichtung, dass der Primärkolben 12b jeder Pumpe 32 oder 34 das Lösungsmittel komprimiert, das (in Ruhe) in der Primärkammer 12a gespeichert ist.
Beim Beenden der Phase 2 bei Punkt B haben die Primärkolben 12b ihren Kompressionshub durchgeführt, wodurch das Lösungsmittel in den Primärkammern 12a komprimiert worden ist. Sobald die Lösungsmittel in den Primärkammern 12a jeder Pumpe 32 und 34 ihr angegebenes oder erwünschtes Kompressionsniveau am Ende der Phase 2 erreicht haben, bewirken der Druck der Lösungsmittel und die zusätzliche Kraft der Primärkolben 12b, dass sich die Akkumulatorrückschlagventile 13 öffnen, wodurch eine Fluidverbindung zwischen den Akkumulatorkammern 14a und den Primärkammern 12a ausgebildet wird. Folglich transferieren oder fördern in Phase 3, d.h. dem Transfervorgang, die Primärkolben 12b jeder Pumpe 32 und 34 komprimiertes Lösungsmittel, um die Akkumulatorkammern 14a wieder aufzufüllen, und die Akkumulatorkolben 14b nehmen das komprimierte Lösungsmittel auf.
Während des Vorwärtshubs bei Phase 3 findet tatsächlich eine „Überförderung“ von komprimiertem Lösungsmittel an die Akkumulatorkammern 14a durch die Primärkolben 12b statt, um eine gleichmäßige Flussförderung an den Fluidstrom 52 des SDS 30 beizubehalten, während der Akkumulatorkolben 14b einzieht. Da ein erzwungener Transfer typischerweise auftreten wird, bevor die Akkumulatorkammern 14a ihren gesamten Inhalt ausgeleert haben werden, wird eine Anpassung in Phase 3 an die Nettoprimärförderungsverschiebung vorgenommen, so dass die Akkumulatorkolben 14b lediglich die Menge an komprimiertem Lösungsmittel einziehen, die notwendig ist, um deren normale Hubkapazität wieder aufzufüllen.
Am Ende von Phase 3 bei Punkt C ist der Transfer abgeschlossen, was bedeutet, dass die Primärkolben 12b ihre Förderung oder Wiederauffüllung der Akkumulatorkammern 14a beendet haben. Wenn die Primärkolben 12b ihren Transfervorgang abgeschlossen haben, dann beginnen gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig die Akkumulatorkolben 14b die Förderung von komprimiertem Lösungsmittel von den Akkumulatorkammern 14a zu dem Fluidstrom 52 des SDS 30 bei der Sollflussrate für den nächsten Pumpenzyklus.
Bei Punkt C beginnt sodann die Steuervorrichtung den Primäreinzug in Phase 4. Da die Primärkolben 12b beginnen, von der Lösungsmittelquelle 31 einzuziehen, beginnt das verbleibende komprimierte Lösungsmittel, das in der Primärkammer 12a gehalten wird, mit der Dekompression, wobei die Primärkolben 12b progressiv zurückgezogen werden. Diese Anfangsdekompression bewirkt, dass das Akkumulatorrückschlagventil 13 automatisch verschlossen wird, wodurch wiederum die Akkumulatorkammern 14a von den Primärkammern 12a isoliert werden. Wenn die Dekompressionsdrücke in den Primärkammern 12a den Atmosphärendruck bzw. Umgebungsdruck erreichen, dann öffnen sich die Primärrückschlagventile 11 automatisch, wodurch Fluidverbindungen zwischen den Primärkammern 12a und den Lösungsmittelquellen 31 ausgebildet werden. Somit beginnen kurz nach Punkt C und während der Phase 4 die Primärkolben 12b damit, neues Lösungsmittel in die Primärkammern 12a der Pumpen 32 und 34 einzusaugen bzw. einzuziehen.
Phase 4 ist abgeschlossen, wenn die Primärkolben 12b ihre Einziehhübe beendet haben. Hierbei werden beide Pumpen 32 und 34 zu Phase 5 überführt, wo diese auf die nächste Kompressions- und Transferphase ihres Pumpenzyklus warten.
An diesem Punkt initiiert die SDS-Steuereinheit einen zweiten erzwungenen Transfervorgang lediglich der „dominanten Flusspumpe“. Wenn insbesondere eine vorgegebene Zeitverzögerung, d.h. die „Pumpenzeitverzögerung“ (pump time delay) in 3, nach dem Einleiten und dem Empfang des „Lauf Starten“-Signals abläuft, dann initiiert die Steuereinheit einen zweiten erzwungenen Transfer zu der „dominanten Flusspumpe“ zum Zeitpunkt D. Die zeitliche Beziehung zwischen den zwei Zeitverzögerungen des Autosamplers 37 und der Pumpe 32 und 34 sind festgesetzt, um sicherzustellen, dass sich der zweite erzwungene Transfer (Phase 7) der „dominanten Flusspumpe“ mit dem Injektionsereignis F auf der Injektorzeitlinie überlappt. Im Ergebnis stellt lediglich die „dominante Flusspumpe“ - aufgrund dieses zweiten erzwungene Transfervorgangs im Zusammenhang mit der aktiven Druckregelung - den notwendigen korrigierenden Fluss bereit, um der Injektordruckstörung entgegenzuwirken oder diese auszugleichen.
Die Phasen 6, 7 und 8 des zweiten erzwungenen Transfervorgangs, wobei diese Phasen zusammen eine „aktive Druckregelungsphase“ definieren, sind praktisch jeweils identisch mit den Phasen 2, 3 und 4 des ersten erzwungenen Transfervorgangs. Die Phasen 6, 7 und 8 jedoch unterscheiden sich von den Phasen 2, 3 und 4 insofern, als die aktive Druckregelung lediglich auf die „dominante Flusspumpe“ angewendet wird. Überdies dehnt die SDS-Steuereinheit das Zeitintervall des zweiten erzwungenen Transfers der aktiven Druckregelung aus, um eine adäquate Abdeckung, d.h. Überlappung, des Injektionsereignisses F sicherzustellen. Wie dies in 3 dargestellt ist, ist tatsächlich bezüglich der „nicht dominanten Flusspumpe“ (am unteren Ende der Figur) ein Transfer nicht nötig, und zwar weit über das Injektionsereignis F hinaus. Im Ergebnis sind ein Transfer und eine Pumpensynchronisierung, die mit der „nicht dominanten Flusspumpe“ im Zusammenhang stehen, vor der Analytenprobeninjektionssequenz abgeschlossen worden, was eine Störung der Gradientenzusammensetzung vermeidet.
An einem Punkt F während der aktiven Druckregelungsphase signalisiert der Autosampler dem Injektorventil 37, die Analytenprobe aus der Probenschleife 65 in den Fluidstrom des SDS 30 einzubringen, d.h. zu injizieren. Vorzugsweise überlappt sich die Dauer der aktiven Druckregelungsphase mit dem Injektionsereignis. Auf diese Art und Weise fällt ein Teil des zweiten erzwungenen Transfervorgangs mit dem Schalten des Injektorventils 37 zusammen, während die Druckregelung während der Druckabfallstörung aktiv ist, die dadurch erzeugt wird, dass nicht komprimierte Analytenprobe in der Probenschleife 65 in den Fluidstrom 52 des SDS 30 eingebracht wird. Dementsprechend wird die aktive Druckregelung lediglich durch die „dominante Flusspumpe“ bereitgestellt, die die kleinste Zusammensetzungsstörung in dem Fluidstrom 52 erzeugen wird.
Unter Bezugnahme auf die 4A und 4B werden nachstehend Verfahren zum Bereitstellen einer aktiven Druckregelung und zum Bereitstellen mehrerer erzwungener Transfers einer Vielzahl von Lösungsmitteln zu einem Fluidstrom eines SDS beschrieben. Die Sequenz beginnt, wenn der Probeninjektor oder der Autosampler die Analytenproben für eine Einbringung, d.h. Injektion, in den Fluidstrom des SDS aufbereitet (Schritt 1). Zu diesem Zeitpunkt ist das SDS für den Lauf vorbereitet worden, indem Lösungsmittelfluss und -zusammensetzung bei den Anfangsstartbedingungen gefördert werden, die in dem Laufverfahren spezifiziert sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform erreicht die Analytenprobe in dem Autosampler einen Zustand, in dem die Probe für eine Einbringung in den Fluidstrom des SDS bereit ist und eine derartige Einbringung unmittelbar bevorsteht. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich das Injektorventil in dem Ladezustand. Wenn die Analytenprobe für eine unmittelbare Injektion in den Fluidstrom bereit ist, dann signalisiert weiter bevorzugt der Autosampler der Steuervorrichtung, die nächste Laufsequenz zu starten (Schritt 2).
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung überträgt der Autosampler das Triggersignal mit einer ersten erwünschten, feststehenden Zeitverzögerung vor der Aktivierung des Injektorventils, durch das die Analytenprobe in den Fluidstrom des SDS eingebracht wird. Weiter bevorzugt überträgt der Autosampler ein Triggersignal, das hinreichend in der Zeit vorgerückt ist, damit das SDS eine Sequenz von Operationen durchführen kann, die die geeignete Pumpe des SDS in die aktive Druckregelung zu der Zeit, d.h. dem Zeitpunkt, der Injektion bringt. Das Übertragen des Triggersignals vor der Aktivierung des Injektorventils ermöglicht eine Synchronisierung der Pumpen.
Dementsprechend signalisiert die Steuervorrichtung den „dominanten Flusspumpen“ und den „nicht dominanten Flusspumpen“, einen ersten erzwungenen Transfervorgang zu beginnen (Schritt 3). In einer bevorzugten Ausführungsform erreichen beide Pumpen einen konsistenten Zustand, um die Flussförderung von Lösungsmitteln durch beide Pumpen zu synchronisieren. Insbesondere komprimieren die Primärkolben von jeden Pumpen zunächst das Lösungsmittel, das in den entsprechenden Kolbenkammern enthalten ist (Schritt 3A), sodann fördern die Primärpumpen das komprimierte Lösungsmittel an die entsprechenden Akkumulatorkammern (Schritt 3B) und liefern ferner komprimiertes Lösungsmittel an das System (Schritt 3C).
Sobald die Kapazität von jedem der Akkumulatorkolben erreicht ist, fördern die Akkumulatorkolben komprimiertes Lösungsmittel aus den Akkumulatorkammern zu dem Injektor (Schritt 4A). Gleichzeitig stoppen die Primärkolben die Förderung von Lösungsmittel zu deren entsprechenden Akkumulatorkammern und zu dem Injektor und beginnen das Einziehen von mehr Lösungsmittel aus der Lösungsmittelquelle (Schritt 4B). Sobald die Kapazitäten der Primärkammern oder der Primärpumpen erreicht sind, befinden sich die Primärkolben in einem Ruhezustand (Schritt 5), was bedeutet, dass die Primärkolben weder Lösungsmittel einziehen noch komprimiertes Lösungsmittel fördern.
Vorzugsweise signalisiert nach einer vorbestimmten Zeitdauer, d.h. der „Pumpenzeitverzögerung“, die Steuervorrichtung der „dominanten Flusspumpe“, einen zweiten erzwungenen Transfervorgang zu beginnen (Schritt 6), d.h. einen aktiven „Druckregelungsprozess“, sowie den Pumpen 32 und 34, den Gradientenlauf zu starten (Schritt 6A). Insbesondere komprimiert der Primärkolben der „dominanten Flusspumpe“ das Lösungsmittel in der Primärkammer (Schritt 6B), fördert sodann das komprimierte Lösungsmittel gleichzeitig an die Akkumulatorkammer der „dominanten Flusspumpe“ (Schritt 6C) und an das System (Schritt 6D).
Sobald die Kapazität der Akkumulatorkammer der „dominanten Flusspumpe“ erreicht ist, fördert der Akkumulatorkolben der „dominanten Flusspumpe“ komprimiertes Lösungsmittel an den Injektor (Schritt 7A). Gleichzeitig stoppt der Primärkolben der „dominanten Flusspumpe“ die Förderung von Lösungsmittel an die Akkumulatorkammer und den Injektor und beginnt das Einziehen von mehr Lösungsmittel aus der Lösungsmittelquelle (Schritt 7B).
Sobald die Kapazität des Primärkolbens der „dominanten Flusspumpe“ erreicht ist, wird der Primärkolben wieder in einen Ruhezustand zurückgeführt (Schritt 8), was bedeutet, dass der Primärkolben weder Lösungsmittel einzieht noch Lösungsmittel fördert. Während des gesamten zweiten erzwungenen Transfervorgangs verbleibt der Primäraktuator der „nicht dominanten“ Flusspumpe in einem Ruhezustand.
Bei einem Punkt während des zweiten erzwungenen Transfervorgangs oder genauer, nach einer vorbestimmten Zeitdauer nach dem „Lauf Starten“-Signal, d.h. nach der „Injektor-Präinjektionszeitverzögerung“, aktiviert die Steuervorrichtung das Injektorventil und Lösungsmittelprobe, die in der Probenschleife enthalten ist, wird in den Fluidstrom des SDS eingebracht (Schritt 9). Vorzugsweise ist das Timing der zwei feststehenden Zeitverzögerungen derart, dass sich das Druckregelungszeitfenster des zweiten erzwungenen Transfervorgangs mit dem Analytenprobeninjektionsereignis überlappt. Weiter bevorzugt befiehlt das SDS der „dominanten Flusspumpe“, das Druckregelzeitfenster für eine minimale Dauer auszudehnen, die für eine adäquate Abdeckung der Injektionsstörung durch die Probeneinbringung notwendig ist. Im Ergebnis führt die „nicht dominante Flusspumpe“ ihren Transfervorgang und die Druckregelung vor dem Injektionszeitfenster durch, was eine Unterbrechung der Lösungsmittelgradientenzusammensetzung verhindert. Vorzugsweise findet der Injektionsschritt vor dem Abschluss des anschließenden Zyklus des aktiven Druckregelprozesses (Schritte 6B bis 8) statt. Nachdem der Injektor aktiviert worden ist (Schritt 9), muss die Primärkammer der „dominanten Flusspumpe“ wieder aufgefüllt werden (Schritt 7B), wonach ein normaler Pumpenzyklus wieder aufgenommen wird.
Lediglich beispielhaft ist dargestellt worden, dass der Injektionsschritt (Schritt 9) im Allgemeinen zwischen den Schritten 6B und 8, d.h. innerhalb des anschließenden Zyklus der „aktiven Druckregelungsschritte“ auftritt, die den zwei erzwungenen Transfervorgängen folgen. Die Erfindung sollte jedoch nicht so interpretiert oder ausgelegt werden, dass diese darauf beschränkt ist, dass der Injektionsschritt Schritt 9 lediglich bei einer bestimmten Stelle innerhalb dieser Schritte stattfindet. Das Erfordernis besteht darin, dass die „aktive Druckregelung“ während eines Injektionsereignisses stattfindet.
Obgleich die vorliegende Erfindung hinsichtlich bevorzugter Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird der Fachmann ohne weiteres erkennen, dass zahlreiche Änderungen und/oder Modifizierungen der Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Vorrichtung, die zum Steuern der Einbringung einer Analytenprobe bei einem ersten Druck in einen Fluidstrom bei einem zweiten höheren Druck ausgebildet ist, wobei der Fluidstrom Teil eines Systems zum Analysieren der Analytenprobe ist und die Einbringung während eines erzwungenen Transfervorgangs stattfindet, der eine Vielzahl von Pumpenaktuatoren beinhaltet, die einen dominanten Flusspumpenaktuator und wenigstens einen nicht dominanten Flusspumpenaktuator aufweisen, um einen erwarteten Druckabfall auf ein Mindestmaß zu beschränken, der auftritt, wenn die Analytenprobe in den Fluidstrom eingebracht wird, wobei die Vorrichtung umfasst: ein erstes Signalmittel, das zum Bereitstellen eines ersten Signals an die Vielzahl von Pumpenaktuatoren ausgebildet ist; einen Speicher, der zum Speichern einer vorbestimmten Injektor-Präinjektionszeitverzögerung und einer vorbestimmten Pumpenzeitverzögerung ausgebildet ist; ein Zeitmessmittel, das zum Messen einer ersten Zeitdauer nach dem ersten Signal und einer zweiten Zeitdauer nach dem ersten Signal ausgebildet ist; einen Komparator, der zum Vergleichen der ersten bzw. der zweiten Zeitdauer mit der vorbestimmten Injektor-Präinjektionszeitverzögerung und der vorbestimmten Pumpenzeitverzögerung, die im Speicher gespeichert sind, ausgebildet ist; ein zweites Signalmittel, das zum Bereitstellen eines zweiten Signals an den dominanten Pumpenaktuator der Vielzahl von Pumpenaktuatoren, wenn die zweite Zeitdauer der vorbestimmten Pumpenzeitverzögerung entspricht, ausgebildet ist; und ein drittes Signalmittel, das zum Bereitstellen eines dritten Signals an ein Injektorventil, durch das die Analytenprobe in den Fluidstrom des Systems eingebracht wird, wenn die erste Zeitdauer der vorbestimmten Injektor-Präinjektionszeitverzögerung entspricht, ausgebildet ist; wobei das erste Signal bewirkt, dass der dominante Flusspumpenaktuator und der nicht dominante Flusspumpenaktuator einen ersten erzwungenen Transfervorgang gleichzeitig durchführen, und das zweite Signal bewirkt, dass lediglich der dominante Flusspumpenaktuator einen zweiten erzwungenen Transfervorgang durchführt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Vorrichtung um einen Prozessor handelt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung ferner Mittel zum Synchronisieren einer mechanischen Phase von jedem Pumpenaktuator mit einer Injektionssequenz und/oder einem Start eines Gradientenlaufs umfasst, um die Retentionszeitreproduzierbarkeit bei einer Vielzahl von Injektionsläufen zu verbessern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich der zweite erzwungene Transfervorgang mit einem Injektionsereignis überlappt, das auftritt, wenn die Analytenprobe in den Fluidstrom des Systems zum Analysieren der Analytenprobe eingebracht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung ausgestaltet und angeordnet ist, um eine aktive Druckregelung während jedes erzwungenen Transfervorgangs bereitzustellen, um die Störung in dem Fluidstrom während des Einbringens der Analytenprobe auf ein Mindestmaß zu beschränken.
Computer-lesbares Medium mit einer Software zum Steuern des Einbringens einer Analytenprobe bei einem ersten Druck in einen Fluidstrom bei einem höheren zweiten Druck, wobei der Fluidstrom Teil eines Systems zum Analysieren der Analytenprobe ist, und zwar während eines erzwungenen Transfervorgangs, der eine Vielzahl von Pumpenaktuatoren beinhaltet, die einen dominanten Flusspumpenaktuator und wenigstens einen nicht dominanten Flusspumpenaktuator aufweisen, um einen erwarteten Druckabfall auf ein Mindestmaß zu beschränken, der auftritt, wenn die Analytenprobe in den Fluidstrom eingebracht wird, wobei die Software einen Algorithmus aufweist, der umfasst: Bereitstellen eines ersten Signals an eine Vielzahl von Pumpen; Speichern einer vorbestimmten Injektor-Präinjektionszeitverzögerung und einer vorbestimmten Pumpenzeitverzögerung im Speicher; Messen einer ersten Zeitdauer nach dem ersten Signal und einer zweiten Zeitdauer nach dem ersten Signal; Vergleichen der ersten bzw. der zweiten Zeitdauer mit der vorbestimmten Injektor-Präinjektionszeitverzögerung und der vorbestimmten Pumpenzeitverzögerung, die im Speicher gespeichert sind; Bereitstellen eines zweiten Signals an den dominanten Flusspumpenaktuator der Vielzahl von Pumpenaktuatoren, wenn die zweite Zeitdauer der vorbestimmten Pumpenzeitverzögerung entspricht; und Bereitstellen eines dritten Signals an ein Injektorventil, durch das die Analytenprobe in den Fluidstrom des Systems eingebracht wird, wenn die erste Zeitdauer der vorbestimmten Injektor-Präinjektionszeitverzögerung entspricht.
Computer-lesbares Medium nach Anspruch 6, wobei der Algorithmus sicherstellt, dass sich der zweite erzwungene Transfervorgang mit einem Injektionsereignis überlappt, das auftritt, wenn die Analytenprobe in den Fluidstrom des Systems eingebracht wird.
Computer-lesbares Medium nach Anspruch 6, wobei der Algorithmus eine aktive Druckregelung während wenigstens eines erzwungenen Transfervorgangs bereitstellt, um die Störung des Fluidstroms während des Injektionsereignisses auf ein Mindestmaß zu beschränken.
Computer-lesbares Medium nach Anspruch 6, wobei der Softwarealgorithmus ferner das Synchronisieren einer mechanischen Phase von jedem Pumpenaktuator mit einer Injektionssequenz und/oder einem Start eines Gradientenlaufs umfasst, um die Retentionszeitreproduzierbarkeit bei einer Vielzahl von Injektionsläufen zu verbessern.
System zum Steuern des Einbringens einer Analytenprobe bei einem ersten Druck während einer aktiven Druckregelung eines dominanten Flusspumpenaktuators, um einen erwarteten Druckabfall auf ein Mindestmaß zu beschränken, der auftritt, wenn die Analytenprobe in einen Fluidstrom mit einem höheren zweiten Druck eines Systems zum Analysieren der Analytenprobe eingebracht wird, wobei das Steuersystem umfasst: eine Steuervorrichtung zum Empfangen von Druckmessungen und zum Bereitstellen von Signalen für die aktive Druckregelung; eine Vielzahl von Pumpenaktuatoren, um ein Hochdruck-Mischen von Gradienten einer Vielzahl von Lösungsmitteln in einen Fluidstrom des Systems bereitzustellen, wobei jeder Pumpenaktuator der Vielzahl von Pumpenaktuatoren in fluider Kommunikation mit einer Flussverbindungsvorrichtung steht, und wobei ein dominanter Flusspumpenaktuator ferner in fluider Kommunikation mit einer ersten Lösungsmittelquelle steht; und ein oder mehrere nicht dominante Flusspumpenaktuatoren ferner in fluider Kommunikation mit einer oder mehreren Lösungsmittelquellen stehen; und einen Autosampler, der ausgestaltet und an einem Injektor angeordnet ist, um Signale an die Steuervorrichtung zu übertragen.
System nach Anspruch 10, wobei jeder der dominanten Flusspumpenaktuatoren und ein oder mehrere nicht dominante Flusspumpenaktuatoren umfassen: einen Primärpumpenaktuator mit einer Kammer und einem Kolben, der stromabwärts einer Lösungsmittelquelle und in fluider Kommunikation mit dieser angeordnet ist; und einen Akkumulatorpumpenaktuator mit einer Kammer und einem Kolben, der stromabwärts des Primärpumpenaktuators und in Reihe mit diesem und stromaufwärts eines Injektors angeordnet ist.
System nach Anspruch 11, wobei das System ferner ein Rückschlagventil umfasst, das zwischen dem Primärpumpenaktuator und der Lösungsmittelquelle angeordnet ist, wobei in einer geöffneten Position das Rückschlagventil eine fluide Kommunikation zwischen dem Primärpumpenaktuator und der Lösungsmittelquelle bereitstellt, so dass der Kolben Lösungsmittel aus der Lösungsmittelquelle einziehen kann und das Lösungsmittel in der Kammer speichern kann; und in einer geschlossenen Position das Rückschlagventil den Primärpumpenaktuator von der Lösungsmittelquelle isoliert, um zu verhindern, dass Lösungsmittel in der Kammer zurück in die Lösungsmittelquelle fließt, wenn der Kolben des Primärpumpenaktuators das Lösungsmittel in der Kammer komprimiert oder das Lösungsmittel zu der Kammer des Akkumulatorpumpenaktuators fördert.
System nach Anspruch 11, wobei das System ferner ein Rückschlagventil umfasst, das zwischen dem Primärpumpenaktuator und dem Akkumulatorpumpenaktuator angeordnet ist, wobei in einer geöffneten Position das Rückschlagventil eine fluide Kommunikation zwischen der Kammer des Primärpumpenaktuators und der Kammer des Akkumulatorpumpenaktuators bereitstellt, so dass der Kolben des Primärpumpenaktuators Lösungsmittel an die Kammer des Akkumulatorpumpenaktuators fördern kann; und in einer geschlossenen Position das Rückschlagventil die Kammer des Akkumulatorpumpenaktuators von dem Primärpumpenaktuator isoliert, um zu verhindern, dass Lösungsmittel in der Kammer des Akkumulatorpumpenaktuators zurück in die Kammer des Primärpumpenaktuators fließt, wenn der Kolben des Akkumulatorpumpenaktuators das Lösungsmittel an das System fördert.
System nach Anspruch 11, wobei eine oder mehrere der Kammern einen Druckwandler enthalten, der an einem Auslass davon angeordnet ist, um Druckmessungen der Steuervorrichtung bereitzustellen.
System nach Anspruch 10, wobei es sich bei der Flussverbindungsvorrichtung um ein T-Stück handelt.
System nach Anspruch 10, wobei es sich bei der Flussverbindungsvorrichtung um eine Mischvorrichtung handelt, die die zwei oder mehr Lösungsmittel vor deren Einbringung in den Fluidstrom vermischen kann.
System nach Anspruch 11, wobei das System ausgestaltet und angeordnet ist, so dass während eines ersten erzwungenen Transfervorgangs die Primärkolben des dominanten Flusspumpenaktuators und des nicht dominanten Flusspumpenaktuators ihr angesaugtes Lösungsmittel komprimieren; deren dazugehörige Akkumulatorkammern wieder auffüllen; und ferner komprimiertes Lösungsmittel an den Injektor fördern.
System nach Anspruch 11, wobei das System ausgestaltet und angeordnet ist, so dass während eines zweiten erzwungenen Transfervorgangs der Primärkolben des dominanten Flusspumpenaktuators sein angesaugtes Lösungsmittel komprimiert; seine dazugehörige Akkumulatorkammer wieder auffüllt; und ferner komprimiertes Lösungsmittel an den Injektor fördert.
System nach Anspruch 11, wobei das System ausgestaltet und angeordnet ist, so dass die aktive Druckregelung sicherstellt, dass es keine Überlappung zwischen einer Steuerperiode des dominanten Flusspumpenaktuators und einer Steuerperiode der nicht dominanten Pumpe während eines zweiten erzwungenen Transfervorgangs gibt.
System nach Anspruch 19, wobei eine Überlappung zwischen den Steuerperioden des dominanten Flusspumpenaktuators und des nicht dominanten Flusspumpenaktuators vermieden wird, indem die Steuerperiode des Pumpenaktuators vorgerückt wird, der einen längeren Pumpenzyklus als der andere Pumpenaktuator aufweist.
System nach Anspruch 19, wobei während der aktiven Druckregelung der dominante Flusspumpenaktuator einen größeren Teil von Lösungsmittel bei den Startbedingungen eines Systemlaufs bereitstellt.
System nach Anspruch 21, wobei der dominante Flusspumpenaktuator entweder ein wässriges Lösungsmittel oder ein Lösungsmittel bereitstellt, das schwächer als das Lösungsmittel ist, das von dem nicht dominanten Flusspumpenaktuator bereitgestellt wird.
System nach Anspruch 17, wobei der Autosampler ein erstes Signal an die Steuervorrichtung überträgt, um den ersten erzwungenen Transfervorgang einzuleiten.
System nach Anspruch 23, wobei der Autosampler das erste Signal an die Steuervorrichtung bei einer vorbestimmten, feststehenden Zeitdauer vor dem Aktivieren des Injektors überträgt, um eine Pumpensynchronisierung zu ermöglichen.
System nach Anspruch 24, wobei die vorbestimmte, feststehende Zeitperiode hinreichend lang ist, um den dominanten Flusspumpenaktuator oder den nicht dominanten Flusspumpenaktuator in die aktive Drucksteuerung zu bringen, die mit dem Einbringen der Analytenprobe in den Fluidstrom zusammenfällt.
System nach Anspruch 18, wobei der Autosampler ein zweites Signal an die Steuervorrichtung überträgt, um den zweiten erzwungenen Transfervorgang einzuleiten.
System nach Anspruch 26, wobei der Autosampler das zweite Signal an die Steuervorrichtung bei einer vorbestimmten, feststehenden Zeitperiode vor dem Aktivieren des Injektors überträgt, um eine Pumpensynchronisierung zu ermöglichen.
System nach Anspruch 27, wobei die vorbestimmte, feststehende Zeitperiode hinreichend lang ist, um den dominanten Flusspumpenaktuator in eine aktive Druckregelung zu bringen, die mit dem Einbringen der Analytenprobe in den Fluidstrom zusammenfällt.
System nach Anspruch 18, wobei das System zum Analysieren der Analytenprobe eine Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographievorrichtung ist.
Verfahren zum Bereitstellen einer aktiven Druckregelung für ein System zum Steuern der Einbringung einer Analytenprobe bei einem ersten Druck in einen Lösungsmittelfluidstrom bei einem zweiten höheren Druck von einem Pumpenaktuator einer Vielzahl von Pumpenaktuatoren, um einen erwarteten Druckabfall auf ein Mindestmaß zu beschränken, der auftritt, wenn die Analytenprobe bei einem niedrigeren Druck in ein System zum Analysieren der Analytenprobe eingebracht ist, wobei das Verfahren umfasst: Aufbereiten der Analytenprobe für die Einbringung in den Fluidstrom; Einleiten eines ersten erzwungenen Transfervorgangs, wobei der erste erzwungene Transfervorgang wenigstens umfasst: das Synchronisieren eines Förderhubs einer Vielzahl von Akkumulatoraktuatorkolben der Vielzahl von Pumpenaktuatoren und/oder das Synchronisieren einer mechanischen Phase der Vielzahl von Akkumulatoraktuatorkolben; Einleiten eines zweiten erzwungenen Transfervorgangs, wobei der zweite erzwungene Transfervorgang nur auf den dominanten Flusspumpenaktuator angewendet wird, während sich der nicht dominante Primärpumpenaktuator in seinem Ruhezustand befindet; und Aktivieren eines Injektorventils, um die Analytenprobe in den Fluidstrom des Systems einzubringen.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei der erste erzwungene Transfervorgang bei einer ersten, vorbestimmten, feststehenden Zeitverzögerung vor der Aktivierung des Injektorventils eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei der erste erzwungene Transfervorgang vor dem Injektionsschritt eingeleitet wird, um den dominanten Flusspumpenaktuator mit dem nicht dominanten Flusspumpenaktuator zu synchronisieren.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei sich der Schritt des Einleitens eines zweiten erzwungenen Transfervorgang mit dem Schritt des Aktivierens des Injektorventils überlappt, um die Analytenprobe in den Fluidstrom des Systems einzubringen.
Vorrichtung zum Steuern der Einbringung einer Analytenprobe bei einem ersten Druck in einen Fluidstrom bei einem höheren zweiten Druck, wobei der Fluidstrom Teil eines Systems zum Analysieren der Analytenprobe ist, und zwar während eines erzwungenen Transfervorgangs, der eine Vielzahl von Pumpenaktuatoren beinhaltet, die einen dominanten Flusspumpenaktuator und wenigstens einen nicht dominanten Flusspumpenaktuator aufweisen, um einen erwarteten Druckabfall auf ein Mindestmaß zu beschränken, der auftritt, wenn die Analytenprobe in den Fluidstrom des Systems eingebracht wird, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Speicher zum Speichern einer vorbestimmten Injektor-Präinjektionszeitverzögerung und einer vorbestimmten Pumpenzeitverzögerung; ein Zeitmessmittel zum Messen einer ersten Zeitdauer nach einem ersten Signal und einer zweiten Zeitdauer nach dem ersten Signal; einen Komparator zum Vergleichen der ersten bzw. der zweiten Zeitdauer mit der vorbestimmten Injektor-Präinjektionszeitverzögerung und der vorbestimmten Pumpenzeitverzögerung, die im Speicher gespeichert sind; und eine Steuereinheit, die: das erste Signal an die Vielzahl von Pumpen überträgt; ein zweites Signal an die dominante Pumpe der Vielzahl von Pumpen überträgt, wenn die zweite Zeitdauer der vorbestimmten Pumpenzeitverzögerung entspricht; und ein drittes Signal an ein Injektorventil überträgt, durch das die Analytenprobe in den Fluidstrom des Systems eingebracht wird, wenn die erste Zeitdauer der vorbestimmten Injektor-Präinjektionszeitverzögerung entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 34, wobei das erste Signal bewirkt, dass der dominante Flusspumpenaktuator und der nicht dominante Flusspumpenaktuator einen ersten erzwungenen Transfervorgang gleichzeitig durchführen, und das zweite Signal bewirkt, dass lediglich der dominante Flusspumpenaktuator einen zweiten erzwungenen Transfervorgang durchführt.
Vorrichtung nach Anspruch 34, wobei die Vorrichtung ferner Mittel zum Synchronisieren einer mechanischen Phase von jedem Pumpenaktuator mit einer Injektionssequenz und/oder einem Start eines Gradientenlaufs umfasst, um die Retentionszeitreproduzierbarkeit bei einer Vielzahl von Injektionsläufen zu verbessern.
Vorrichtung nach Anspruch 34, wobei sich der zweite erzwungene Transfervorgang mit einem Injektionsereignis überlappt, das auftritt, wenn die Analytenprobe in den Fluidstrom des Systems eingebracht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 34, wobei die Vorrichtung ausgestaltet und angeordnet ist, um eine aktive Druckregelung während jedes erzwungenen Transfervorgangs bereitzustellen, um die Störung in dem Fluidstrom während der Einbringung der Analytenprobe in den Fluidstrom auf ein Mindestmaß zu beschränken.