DE1598222A1

DE1598222A1 - Verfahren und Einrichtung zum selbstaendigen Eintragen von Proben in chromatographische Kolonnen

Info

Publication number: DE1598222A1
Application number: DE1965C0035964
Authority: DE
Inventors: Hrdina Dr Jiri
Original assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Current assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Priority date: 1964-06-01
Filing date: 1965-05-26
Publication date: 1969-06-26
Also published as: JPS5245240B1; FR1435537A; DE1598222B2; US3530721A; CH448564A; GB1098797A; SE324915B

Description

Bei empfindlichen chromatographischen Prozessen, insbesondere 7/enn eine hohe Genauigkeit gefordert wird, entstehen schwer zu beherrschende störende Erscheinungen. Die analysierten Stoffe dringen durch Absorption oder Diffusion in die Wände der Behälter und Leitungen und stellen so eine Verlustkomponente für die Analyse dar oder treten störend dadurch auf, daß sie aus den angeführten Wänden bei weiteren Analysen frei worden. Im resultierenden Chromatogramm treten sie an verschiedenen Stellen auf. Unter gewissen Umständen versagt hier das Unterdrücken dieser Erscheinungen durch Hydrophobierung der zugehörigen Wände. Bei manchen Regimen, die für eine erfolgreiche Chromatographie zum Beispiel mittels Ionenaustauscher-Säulen notwendig sind, unterliegt zum Beispiel die Oberfläche der inneren Viänd-e der kapillaren Vorratsbehälter Veränderungen, die in unzulässiger V/eise die ursprünglich erreichte Hydrophobierung verschlechtert.

In diesen Fällen ist es notwendig, die Proben und die zugehörigen Schutzpuffer in diese Behälter dicht vor der Dosierung zu transportieren. Durch diese Vorkehrungen wxrd erreicht, daß die stören-

de Einwirkung der zugehörigen Puffer auf die hydrophobisierten Vfände minimal ist. V/ährend der Dosiervorgänge können die Vorratsbehälter gefüllt oder durch eine beliebige Flüssigkeit oder auch durch Gase durchströmt werden , die so gewählt sind, daß die besten Bedingungen für die Erhaltung, bzw. Regenerierung der Hydrophobierung erreicht werden.

Im übrigen kann das Verfahren und die Einrichtung, wie sie im weiteren beschrieben wird, mit Erfolg überhaupt auch ohne Hydrophobierung durchgeführt werden.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Einrichtung, wobei die Vorratsbehälter nacheinander mit Zonen oder Sektionen der Schutzpuffer gefüllt werden, zwischen denen sich die eigentlich zur Analyse bestimmte Probe so befindet, daß diese Leistung gegebenenfalls erst dicht vor dem eigentlichen Dosieren eintritt. Dies geschieht durch Umschalten des hydraulischen Schalters dadurch, daß die gefüllte Schlinge bis zum Verschluß der Kolonne ausgeleert wird oder daß der Behälter in Kapillarform bei umge kehrter Y/irkung der Pumpe nach Umschalten des zugehörigen hydraulischen Schalters ausgeleert wird. In beiden Fällen ist der Ausfluß aus dem Behälter zu den chromatographischen Kolonnen gleichgerichtet, während in d.er Zeit außerhalb der Dosierung der Behälter an eine kurze kapillare Leitung angeschlossen wird, durch die die Proben und der zugehörige Schutzpuffer in die Behälter aus Gefässen angesaugt v/erden, in die sie vorher eingebracht wurden. In der Zeit außerhalb des Füllens und Ausleerens

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wird die ganze Einrichtung entweder durch strömende oder stagnierende Mengen von Flüssigkeit oder Gas durchgewaschen, wodurch erreicht wird, daß auch ganz· geringe Spuren von Stoffen zurückgebliebener Proben entfernt werden, die etwa entweder durch Absorption an die zugehörigen Leitungen oder Behälter, od«r durch Diffusion an diesen Wänden festgehalten werden und sich bei den folgenden Analysen nachteilig auswirken würden. Hierbei können die einzelnen Proben gegebenenfalls durch Gasbläschen von den benachbarten Säulen der Schutzpuifer abgetrennt werden, die als solche eventuell durch weitere Bläschen auf mehrere Sektionen geteilt werden können.

In Abb. 1 ist ein hydraulischer Umschalter dargestellt, in Abb. 2 die S*pindel eines Dreiweghahnes, in Abb. 3 eine Alternative der Spindel gemäß Abb. 2 und in Abb. 4 ist eine weitere Grundalternative der Einrichtung gemäß Abb. 1 gezeigt.

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In den weiteren Abb. 5 bis 13 ist eine vereinfachte Durchführung der Einrichtung der in Abb. 1 bis 4 dargestellten zu sehen.

In den Abb. 5 und 6 ist eine grundsätzliche Vereinfachung dargestellt,

in Abb. 7 eine Einrichtung für ein Kolonnenpaar, in Abb. 8 ein Detail der Spindel,

in Abb. 9 der hydraulische Verteiler und in den Abb. 10 und 11 der Verteilerkopf.

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Der hydraulische Umschalter besteht aus der unbeweglichen Buchse 1, in der der Drehkern 2 gelagert ist. Die Buchse 1 hat sechs Umfangsstutzen 2, 4, 5, 6, 7 und 8, von denen zwei benadabarte von einander um einen Winkelabstand unterhalb 60° entfernt sind, so daß der verbleibende Abstand zwischen den Stutzen 8 und 3 größer ist als 60°. Der Kern 2 hat drei Verbindungskanäle, welche immer ein Paar benachbarter Umfangskanäle verbinden können. In der Stellung, die in der Abb. 1 mit vollen Linien eingezeichnet ist, verbindet zum Beispiel der Kanal 9 direkt' die Druckleitung 10 der Pumpe 11 und der Zuleitung 12, welche direkt zur Kolonne 13 führt. Hierbei verbindet ein weiterer Kanal 14 des Kerns 2 die Stutzen und 4 und der Kanal 15 verbindet die Stutzen 7 und 8. So verhält es sich bei der Funktionslage, wenn die Pumpe 11 den zugehörigen Puffer direkt in die Kolonne 13 treibt.

Der zweite hydraulische Kreis, an welchen der kapillare Behälter 16 angeschlossen ist, ist entweder außer Betrieb oder kann in der angeführten lage gefüllt oder durchgewaschen werden. Das Pullen und auch das Durchwaschen wird durch eine weitere Spezialpumpe besorgt, die schematisch durch den Zylinder 17 und den Kolben 18 dargestellt ist, der über den doppelarmigen Hebel 19 durch die mit der Rolle 21 versehene Zugstange 20 bewegt wird, wobei diese in die Nocken 22 eingreift, deren Profil schematisch, in abgewickelter Form dargestellt ist. Der Nocken 22 wirkt gegen die Feder 23. Die Pumpe saugt die zugehörige Flüssigkeit oder auch die Luftblasen in den Abfall 24 mit Hilfe der Saugleitung 25, die

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über die Stutzen 8 und 7 an den Kanal 15 angeschlossen und mit der weiteren leitung 26 verbunden ist, welche an das obere Ende des kapillaren Behälters 16 angeschlossen ist. Das untere Ende dieses Behälters ist mit dem Stutzen 4 verbunden, der durch den Kanal 14 mit dem Stutzen 3 und von dort mit der sehr dünnen elastischen Kapillare 27 mit der Injektionsnadel 28 verbunden ist, die am Arm 29 befestigt ist. Der Arm 29 bewegt sich gemeinsam mit der Bohrführung 30 entlang der Säule 31 und wird durch die Hülse 32 gehoben, welche sich ebenfalls entlang der Säule 31 durch die mit ihr gelenkig verbundene Zugstange oder Strebe 33 bewegt, welche an ihrem:unteren Ende die Rolle 34 trägt, die in einen weiteren Nocken eingreift, der in abgewickelter Form gezeigt ist. Durch Einwirkung des Nockens 35 bewegt sich die Injektionsnadel 23 nach oben und. unten. "Weitere Stellungen, die durch die Doppelpfeile 36, 37 und 38 eingezeichnet sind, zeigen die relativen Stellungen und Bewegungen der Nadel 28 gegen die kleinen G-efässe, die zum Beispiel auf dem Miniaturtischohen 39, das um die Achse 40 drehbar ist und im Lager 41 liegt, angeordnet sind. Hierbei kann durch Drehung des Armes 29 um die Säule 31 oder durch die Querbewegung des Lagers 41 und damit auch des ganzen Tischchens 39, das ganze System der G-efässe so bewegt werden, daß ihre relativen Stellungen gegen die Injektionsnadel 28 so verwirklicht werden, wie durch die angeführten Doppelpfeile 36, 37 und 39 dargestellt ist.

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Hierbei werden die einzelnen für die Analysen bestimmten Proben in den Behälter 16 gemeinsam mit den notwendigen Mengen der Schutzpuffer angesaugt und diese eventuell mit Hilfe der Bläschenkolben, die die einzelnen Sektionen von einander trennen. Aus dem Behälter 16 werden sie dann in die Kolonne 13 durch Drehen des Kerns 2 des hydraulischen Umschalters um einen Abstand nach links gebracht, so daß die Kolonnen 9, 14 und 15 die angezeigte gestrichelte Linie einnehmen. Nach einem solchen Umsschalten drückt die Pumpe 11 mit ihrer Leitung 10 über den Stutzen 6 den Puffer in den Stutzen 7 und von dort in den Behälter 16 über den Stutzen 4 und weiter durch den Kanal des Stutzens >? in den Stutzen 5, aus dem dann der Puffer, der die Probe aus dem Behälter 16 wegträgt, durch die kapillare Leitung 12 in die Kolonne 13 strömt. Alle Leitungen und Verbindungskanäle, durch v/elche die Probe strömt, müssen kapillar ausgeführt sein, während die übrigen Leitungen nicht kapillar sein müssen.

Die einzelnen zur Analyse bestimmten Proben werden vorher in die Miniaturgefässe 42 gefüllt, die gegen ein eventuelles Abdampfen der Probe mit einer Pilmkappe 43 bedeckt sind. Solche !Seine Gefässe können am Umfang des Drehtischchens 39 in beliebiger Zahl angeordnet sein, wobei durch Drehen der Welle 40 und damit auch des Tischchens um eine Teilung die einzelnen Gefässe 42 an die Stelle unter die Injektionsnadel 28 kommen. Diese durchstösst durch die Wirkung des beschriebenen Nockenmechanismus die Haut der Verschlussklappe 43 und taucht bis zum Boden des Gefässes 42. Durch die Wirkung des Kolbens 18 im Zylinder 17 wird

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die Probe durch die Injektionsnadel 28 über die Kapillare und die Stutzen 3 und 4 in den Behälter 16 gesaugt. Hierbei wird durch eine geeignet© Orientierung der Formen und der lage der Nocken 35 und 22 erzielt, daß in der Position, wie sie in der Abb. 1 dargestellt ist, der Kolben 18 durch die Wirkung der ersten stiegenartigen Elevation des Nockens 22 bewegt und die Injektionsnadel 28 über die Oberfläche des Musters durch die Wirkung des Nockens 35 herausgehoben wird. In der nachfolgenden Phase sinkt die Nadel 28 unter die Oberfläche des Musters und bleibt dort, so_lange der Nocken 35 die die mit ausgezogener Mnie dargestellte Jona hat, also auch in Zeiten, wo eine längere Elevation des Nockens 22 eine weitere Saugwirkung des Kolbens 18 und damit ein tibersaugen der Probe aus dem Gefäß 42 in den Behälter 16 verursacht. Wenn jedoch der Nocken 35 eine form mit weiteren Erhebungen - dies ist gestrichelt dargestellt - hätte, würde ein wechselndes Ansaugen der Probe und luft eintreten, so daß in den Behälter 16 die Probe in form eines unterbrochenen Bläschenkolbens gelangen würde. Dies aber ist bei der Probe allein unerwünscht, jedoch bei Schutzpiiffern gewünscht, von denen die Probe von beiden Seiten umgeben ist, wobei es von diesen gleichfalls durch Bläschenkolben abgetrennt ist. Wenn auoh diese Maßnahme nioht ganz notwendig ist, bereitet sie jedoch besondere Vorteile insbesondere in den Fällen, in denen aus irgendwelchen Gründen das Überführen de* Probe aus dem Behälter 16 in dielblonne nicht vollständig mit der ganzen Menge des Puffers durchgeführt werden soll.

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.Das Durchspülen der Injektionsnadel 28 und der Kapillare 27, wie auch des Kanals 14, der Stutzen 3 und 4 und auch eines Teiles des Behälters 16, wird durch den Schutzpuffer in völlig gleicher Weise, wie eben beim Ansaugen der Probe beschrieben wurde, durchgeführt und dies mit Vorteil zwischen den Bläschen, wobei der einzige Unterschied darin liegt, daß die Nadel 28 die Puffer nicht aus den Gefässen 42 aufnimmt, sondern aus irgendeinem der vielen Gefässe, wie - ,zum Beispiel den zentrisch angein ordneten, gemeinsamen Rotationsgefässen 44 und 45,/denen sich die zugehörigen Lösungen befinden. Hierbei erfolgt die notwendige relative Bewegung der Nadel 28 gegen das Tischchen 39 durch einenweiteren Nockenmechanismus, der in Abb. 1 nicht eingezeichnet ist. Das Durchspülen der ganzen Leitung und des Behälters 16 kann durch eine beliebig große Anzahl von Hüben vorsichgehen, die sich entweder aneinander anschließen oder beliebig große Pausen haben.

Auf diese Art können zum Beispiel in die Leitung einerseits Lösungen befördert werden, die die Absorptions- oder Diffusionsbindung von Stoffspurenmengen an der Wand des Behälters 16 und auch der übirgen Leitungen vernichten.

Die gegenseitige Bewegung der Nadel 28 und des Tischchens 39 kann auch so durchgeführt sein, daß die Nocken 34 und 35 anstelle der Nadel 28, direkt das ganze Tischchen 39 bewegen. Dadurch v/ird die Möglichkeit gegeben, daß die am Stutzen 3 befestigte Nadel äußerst kurz, und aus einer dünnen Kapillare ausgeführt werden

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Den gleichen Zweck und die gleiche Funktion kann man mit drei normalen Dreiweghähnen erreichen, deren Spindel die abgewinkelten Kanäle 9, 14 und 15 enthalten, wie in Abb. 2dargestellt ist.

Die übrigen Teile in Abb. 2 haben die gleiche Bedeutung und sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in Abb. 1 bezeichnet. Hierbei kann man die Verbindung mittels des Kanals 15 auslassen und sie direkt durch die verzweigte Verbindung 15'zwischen den Leitungen 26, 25 und 6'ersetzen, wobei diese leitungen gemäß Abb. 2 bzw. 3 die Verbindung der Stutzen 6 und 7 gemäß Abb. 1 ersetzen.

Beim Weglassen des Kanals 15 gemäß Abb. 3 ist es notwendig, daß der Kolben 17 mit dem Zylinder 18 mit Sicherheit den für den Durchfluß durch die Kolonne 13 notwendigen Drücken wiedersteht. Diese Drücke können gegebenenfalls bei der Überführung der Probe aus dem Behälter durch Erhöhung des normalen Druckes auf die Kolonne entstehen. Bei der Ausführung mit dem Kanal 15 muß der Kolben 17 mit dem Zylinder 18 praktisch keinen Drücken widerstehen, da sie lediglich für das Ansaugen von Flüssigkeiten, gegebenenfalls von G-askolben in den Behälter 16bestimmt sind und dies mit Vorteil auch nur mit sehr kleinen Geschwindigkeiten. DieÜberführung der Probe darf nur eine unbedeutende Zeitspanne der ganzen Chromatographie bilden, wenn die Verlängerung des Überführens der Probe sich nicht ungünstig als einer der Faktoren zeigen soll, welche die Genauigkeit der Trennung im resultierenden Ghromatogramm herabsetzen.

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In Abb. 4 ist schematisch die zweite Alternative dargestellt, die sich von den vorhergehenden dadurch unterscheidet, daß die in den Behälter '16 durch die Wirkung des Kolbens 17 und des Zylinder 18 angesaugte Probe nicht in die Kolonne 13 über die Leitung 12 durch die Wirkung der Hauptpumpe 11 ausgetrieben wird, wie früher beschrieben ist, sondern daß die Austreibung der Probe durch den Kolben 17 selbst geschieht, dessen Gang für die Zeit des Austreibens umgekehrt ist. In diesem Falle muß die Pumpe mit Schiebersteuerung verwendet werden.

Die Funktion der in Abb. 4 dargestellten Einrichtung ist folgende: Bei der Stellung des Kanals 14, wie dies in Abb. 4 dargestellt ist, wird die Probe durch die Nadel 28 über die Leitung 27 in den Behälter 16 durch den Kolben 17 so angesaugt, wie es bei der Einrichtung gemäß Abb. 1 beschrieben ist.

Hierbei drückt die Pumpe 11 durch die Leitung 10 die Bffer in die Kolonne 13. Das Ansaugen der Probe in den Behälter 16 kann mit Vorteil ebenfalls dicht vor der eigentlichen Überführung der Probe in die Kolonne erfolgen. Diese Überführung wird so durchgeführt, daß der Kanal in der Spindel des zugehörigen Dreiweghahnes so gedreht wird, daß der Behälter 16 auf die Verzweigung 5'und damit auf die Kolonne 13 geschaltet wird. Dann beginnt der Kolben 17 bei seiner umgekehrten Funktion die Probe, gegebenenfalls mit ihr die angesaugten Schutzpuffer aus dem Behälter 16 in die Kolonne 13 zu drücken, wobei die Pumpe 11 auf die entsprechende Zeit abgestellt werden kann, allerdings nur dann, wenn der Kolben 17 eine Durchlaufmenge liefert, die ungefähr dem normalen

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Durchlauf der Kolonne entspricht. Die Pumpe 11 kann jedoch gegebenenfalls in ihrer Punktion bleiben, auch beim Überführen der Probe vom Behälter 16 in die Kolonne 13.

In diesem zweiten Fall entsteht für kurze Zeit eine Erhöhung des Durchlaufes durch die Kolonne und hierdurch auch eine Erhöhung des Druckes auf die Kolonne, was manchmal von Vorteil sein kann, denn durch die Erhöhung de& Druckes kann für kurze Zeit ein Zusammendrücken d^er Säule in der Kolonne hervorgerufen werden, wobei die Oberfläche etwas herabsinkt (ordnungsgemäß um einen oder einige wenige mm), wodurch zwischen dem Kolonnenverschluß und derELÜssigkeitsoberfläche ein mit Flüssigkeit gefüllter Raum gebildet wird. In dem so gebildeten mit Wasser gefüllten Raum kann man manchmal mit Vorteil das Mischen der Proben mit einer bestimmten Menge eines Puffers vor dem Eintritt der !robe in die Kolonne durchführen.

Durch diese Maßnahme kann die Beständigkeit mancher hydrophobisierten Schichten der Behälter erhöht werden. Dies ist notwendig, wenn zum Beispiel die Hydrophobierung mit Hilfe von Silikonen durchgeführt war, bei gleichen Schutzpuffern und bei einer Lösung, in der die tosierte Probe von geringer Azidität, zum Beispiel pH 6 gelöst.ist, damit die Dauerhaftigkeit der mit Silikonen hydrophobisierten Schichten erhalten bleibt. Eine so niedrige Azidität führt aber bei den gewöhnlichen Analysenprozessen von Aminosäuren auf Kationenaustauscher-Säulen normalerweise zu einer Störung der Genauigkeit der Trennung der einzelnen Komponenten. Das Erreichen einer maximalen Genauigkeit der Trennung erfordert aber im Gegenteil, daß die Probe in die

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Kolonne mit einer ziemlich starken Azidität, zum Beispiel mit einem pH 2 bis 3 eintritt. Das Mischen eines verhältnismäßig wenig saurem oder neutralen Milieus, in dem sich die Probe im Behälter mit einem genügend saurem Puffer befindet, ist gerade mit dem angeführten Verfahren durchführbar, so daß die zweite angeführte Bedingung sichergestellt ist. Die Pumpe 11 fördert in der Zeit der Überführung der Probe bzw. dicht vor dieser Zeit, einen so sauren Puffer und gegebenenfalls mit einer so erhöhten Normalität, daß der Anfang der analysierten Probe in den obersten Kationenaustauscherschichten möglichst aufgefangen wird. Einen gleichen Effekt kann man auch dadurch erzielen, daß die Pumpe 10 in der Zeit der Überführung der Probe und in einer genügend langen Zeit vor der Dosierung den Puffer von den angeführten Eigenschaften so fördert, daß die Säule in einen Stand übergeführt wird, in dem die eigene Kapazität dazu ausgenützt wird, daß sich wenigstens in den obersten Schichten der Säule ein Gleichgewicht mit dem Puffer der angeführten Eigenschaften ausbildet, wodurch sich die Bedingungen zur genügenden Fixierung der Probe in den obersten Schichten der chromatographischen Säule bilden.

Damit die Pumpe 11 den angeführten anormalen Puffer nicht vor der Zeit der Dosierung und im Laufe derselben fördert, muß ein hydraulischer Umschalter vor der Pumpe 11, bei jeder der in den Abb. 1 bis 4 dargestellten Alternativen, eingereiht werden.

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Bei_t der Funktion der Einrichtung gemäß Abb. 4 muß die Förderung der Pumpe nioht in den Abfall gerichtet sein, wie dies in den Beispielen gemäß Abb. 1 und 2 der Pail ist; es ist jedoch von Vorteil, daß die Pumpe das Durchwaschen in umgekehrter Richtung, als dies in den Abb. 1 und 2 dargestellt ist, durchführt, also gemäß Abb. 4 in der Weise, daß die Spülflüssigkeit beim Durchspülen des Behälters 16 in der Richtung von der Pumpe 17 zum Behälter 16 und zur Nadel.28 strömt.

Bedingung hierfür ist, daß die Leitung 24 nicht nur zum Abfall gerichtet ist j sondern daß sie bei ihrer wechselweisen Funktion als Drück- und Saugleitung in die Behälter der zugehörigen lösungen gerichtet ist und dies eventuell über den Vielwegumsehalter 24".

Eine gleiche Wirkung kann durch Einreihen einer weiteren Pumpe 17'erreicht werden, die an die leitung 25" angeschlossen ist, welche von der Leitung 25, wie in Abb.4 gestrichelt dargestellt, abgezweigt ist. Bei der Verwendung dieser zwei Pumpen genügt es, daß eine dauernd als Druckpumpe und die zweite als Saugpumpe angeschlossen ist. Es wird vorausgesetzt, daß alle Funktionen des Einschaltens der einzelnen Pumpen, ebenso wie das Umschalten der zugehörigen Umschalter, durch eine Programmiereinrichtung geschehen.

Die ganze Einrichtung kann auch in der Weise, wie es in Abb. 5 gezeigt ist, vereinfacht v/erden; dann entfallen aber auch gewisse Vorteile, die aus der Anwendung der Einrichtung gemäß Abb. 1 bis 4 hervorgehen.

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Der Zylinder 17 mit dem Kolben 18 ist hier in einer genügenden Größe ohne besondere Steuerung mit Ventilen oder mit Schiebern ausgeführt, so daß der Behälter 16, der mit diesem durch die Leitung 25 verbunden-ist, ein Teil des Arbeitsraumes des Zylinders 17 wird.

Der Kanal H des Dreiweghahnes, an den das untere Ende des Behälters 16 anschließt, vertritt hier die Funktion einer Schiebersteuerung des Zylinders 17. Es muß vorausgesetzt werden, daß für das Ansaugen der Probe mit den zugehörigen Schutzpuffern lediglich ein Hub des Kolbens 18-genügt, eventuell in Abschnitten, wie dies in Abb. 1 dargestellt ist. Beim Ansaugen der Probe über die !Tadel 28 und die Saugleitung 27 führt der Kolben 18 das Ausdrücken des ganzen Inhaltes des Behälters 16 nach Drehendes Kanals H so aus, daß der Inhalt des Behälters über die Verzweigung 5'und die Leitung 12 in die Kolonne 13 übergeht. Durch die Zubringer einrichtung für die Probegefässe kann, v/ie in Abb. dargestellt, erreicht werden, daß die Reinigungsflüssigkeit für das Entfernen der Reste der vorhergehenden Dosierung aus dem Behälter 16, der Leitung 27 und der Nadel 28 angesaugt und wieder ausgelassen werden kann. Dann folgt das eigentliche Füllen des Behälters 16, wobei zuerst mit dem Schutzpuffer, dann mit der eigentlichen Probe gefüllt werden kann und schließlich folgt eventuell wieder das Ausspülen der Schutzpuffer, der im unteren Teil des Behälters 16 verbleibt. Beim Gang des Kolbens 18 in Richtung nach oben wird nach Drehung des Kanals H der ganze Inhalt des Behälters in die Kolonne 13 gedrückt, wodurch das

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eigentliche Dosieren der Probe in die Kolonne durchgeführt wird.

Wie in Abb. 6 dargestellt, kann die Einrichtung analog mit
irgendeiner der früheren Varianten, zum Beispiel gemäß Abb. 5,
ausgeführt sein, Jedoch mit der grundlegenden Abänderung gegenüber den früheren, daß der Behälter 16 mit einer weiteren biegsamen Leitung 25 zum Zylinder 17 mit dem Kolben 18 angeschlossen ist, wobei dessen unterer Teil in Form einer Nadel ausgebildet
ist, als Ersatz der Nadel 28 in Abb. 1. Dieser Behälter mit dem unteren nadelartigen Ende macht ähnliche Bewegungen; er kommt
in Stellungen und Eichtungen, die nicht nur durch die Pfeile 36, 37 und 38 relativ gegen die kleinen Probebehälter 42 und die
weiteren Gefässe 44 und 45 für die übrigen Lösungen angezeigt
sind, sondern das nadelartige Ende des Behälters 16 gelangt in
die Lage über die Mündung 47 oberhalb des gewöhnlichen Abschlusshahnes 46. Diese Mündung 47, die mit schiefen, kegelförmigen Gleitfläehen und mit einer elastischen Dichtung 48 versehen ist, kann die Verbindung mit Hilfe des nadeiförmigen Endes des Behälters 16 abdichten, wenn sich dieser über dem Hahn 46
befindet, und sich durch die Bewegung nach unten zum Zweck einer dichten hydraulischen Verbindung an ihn anpresst. Nach dem öffnen des Durchganges mit Hilfe des Hahnes 46 kann durch den Druck des Kolbens 18 die Überführung der Probe 16 und der zugehörigen Schutzpuffer in die Kolonne 13 über den Hahn 46 und die Verbindungsleitung 12, in welche in der Verzweigung 2'auch die Druckleitung 10 der Hauptpumpe 11 mündet, durchgeführt werden.

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Wenn auch die Durchführung der Manipulation mit dem ganzen Behälter 16 anstatt mit der Nadel 28 allein mechanisch anspruchsvoller ist, insbesondere bei der Forderung einer Abdichtung an der Mündung 47, verbleibt als wesentlicher Torteil dieser Ausführung die Tatsache, daß der Durchgang durch eine besondere Nadel, die Leitung 27, wie auch durch den Verbindungskanal 14 entfällt, wobei die Gefahr des Haftens eines Teiles der Probe an ihren Wänden besteht.

Die Vorteile des Verfahrens und der Einrichtung übertreffen die Verfahren mit mehreren Behältern, insbesondere in solchen Fällen, ■ wenn für die Unterbringung der Proben eine..allzu große Zahl von Behältern vorhanden sein müßten.

In Abb. 7 ist eine Einrichtung für die Durchführung des Verfahrens für eine Doppelkolonne gezeigt. Dies ist besonders wichtig für Analysen in Doppelkolonnen, v/o die gleiche Probe einerseits in die längere Kolonne für die Analyse von sauren und neutralen Aminosäuren eingesaugt wird und andererseits für die sogenannte kleinere Kolonne, die für die Analyse von basischen Aminosäuren bestimmt ist. Beide Kolonnen können automatisch mit Proben durch den gleichen Dosierer 16 gemäß Abb. 6 versorgt v/erden. Beide Systeme von Kolonnen, die mit 13'und 13''bezeichnet sind, haben jede ihre eigene Pumpe 11'bzw. 11 " und können zum Einfüllen aus dem gleichen Behälter 16 versorgt werden. In den Behälter wird die Probe in der früher beschriebenen 7/eise durch die Nadel 28, die Kapillare 27» den Stutzen 52 und den Kanal 51 der schiefdurch«

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bohrten Spindel 50 eingesaugt, wie es in Abb. 8 dargestellt ist, die ein Seitairiß der Spindel 50 des hydraulischen Verteilers 50 ist. Die Spindel 50 enthält noch den Kanal 14, der beim Drehen nach rechts oder links den Behälter 16 mit einigen Stutzen verbindet, welche zu der Verzweigung 5'bzw. 5" führen, von wo die Proben in der beschriebenen Weise in die Kolonne gelangen.

Geht es um die Verbindung mit einer größeren Zahl von Kolonnen, kann die Konstruktion des hydraulischen Verteilers gemäß Abb. 9 durchgeführt sein, die einenAchsenschnitt der Spindel 50 darstellt. In diesem Falle hat die Spindel den Hauptverbindungskanal 14, der mit einem Arm in Richtung des Umfangs gebohrt ist und nacheinander beim Drehen immer einen von der großen Zahl der Umfangsstutzen 5 verbindet.

Der zweite Teil des Kanals 14 schließt dicht an den zentralen Kanal 4 an, der ebenfalls in der Achsenlage ist (im Gegensatz mit ffiiheren Einrichtung für die gleiche Punktion, d.h. für die Verbindung mit dem Behälter 16, wo er als Ural angs stutz en ausgebildet ist). Die Probe kommt gemeinsam mit den Schutzpuffern aus dem Behälter 16 nacheinander,in alle Kolonnen, die zu den einzelnen Umfangsstutζen.5 Verbindung haben. Das Füllen des Behälters 16. geschieht mit der Nadel 28 und der Kapillare 27 und allein mit dem Umfangsstutζen 3 durch den Kanal 52. ,

Eine Koinzidenz muß immer, in solchen Stellung en eintreten., in,. denen der Kanal 14" sic.h zwischen de,n einzelnen Umfangstutzen,,5 ... .,. befindet, so daß durch 4,Le s,e.s Verfahren der V/eg zwischen dem. . . Kanal 14 und irgendeinem Um£an^pstu1;zen ,^verschlossen ist.

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Der Kanal 52 ist radial ausgeführt und mündet in den zentrischen Teil des Kanals 14..Die Spindel 50 dreht sich bei jedem Ansaugen in die gleiche Winkellage, so daß eine Koinzidenz des Kanals 52 mit dem TJmfangs stutz en 3 entsteht. Die Einrichtung kann so durchgeführt werden, daß eine größere Anzahl von Kanälen sternartig ausgeführt ist und eine Verbindung mit dem Kanal 14 immer dann eintritt, wenn der radiale Teil des Kanals 14die Verbindung mit einem der Umfangsstutzen 5 abschließt, jedoch noch keine weiteren Umfangsstutzen 5 öffnet. Hierdurch kann bei schrittweisem fortschreitenden monotonen Drehen der Spindel 50 die Verbindung für das Ansaugen der Proben in den Behälter 16 nacheinander mit dem Eindrücken in die einzelnen Kolonnen wechseln.

Bei allen bisherigen Beispielen war der Behälter für die Proben als selbständiger Teil ausgebildet, wobei zu dem Einfüllen der Probe bzw. zu ihrem Wiederaustreiben aus der Kolonne, die Leitung 25 und evtl. 26 des Zylinders 17 mit dem Kolben 18 diente. Die Punktion des Behälters kann eine Pumpe übernehmen, die in geeigneter Form ausgeführt ist. Beispiele hierzu aind schematisch in den Abb. 10 und 11 dargestellt. Der Kolben 18 ist in diesem Falle so durchgeführt, daß er in der oberen Stellung praktisch völlig den Arbeitszylinder 17 ausfüllt. Die Spindel des Schiebers 50 kann im Zylinder angeordnet, sein, entweder in gleichachsiger oder in einer Form, in der die Achsen des Kolbens 18 und des Schiebers 50 aufeinander senkrecht stehen, wobei der Schieber 50 in einem besonderen Verteilerkopf 1 gelagert ist, wie dies in Abb. 10 und 11 dargestellt ist. 9 0 9826/0812 ·«ß^L inspected

Die Punktion der Einrichtung gemäß Abb. 10 ist folgendes Beim Drehen der Schieber 50 nach links verbindet der Winkelkanal H den Arbeiteraum des Zylinders 17 mit der Kapillare der Nadel 28. Durch die Bewegung des Kolbens 18 nach unten füllt sich der Raum Über dem Kolben mit der Probe an, dann wird diese durch Umdrehen des Schiebers nach links so herausgedrückt, daß der Kanal 14 den Raum über dem Kolben und der Leitung; 12,, die in die Kolonne 13 führt, verbindet. In die Leitung 12 mündet entweder^ außerhalb der Buchse 1 die Leitung 10, die von der Häuptpumpe 11 führt, oder es kann diese Verbindung mit Vorteil direkt in der Buchse 1 durchgeführt seih, und zwar so, daß die Mündung der Leitung 10 in die Leitung 12 möglichst nahe dem Umfang des Schiebers 50 liegt. Durch einen weiteren Hahn oder einen Schieber 53 und den Kanal 54 kann eine Unterbrechung der Verbindung mit der Leitung 10 im Zeitraum erreicht werden, indem der Kolben 18 die Probe in die Leitung 12 eindrückt. Dieses Eindrücken der Probe kann von einem oder mehreren Hüben gefolgt sein, durch welche alle Leitungen mit Hilfe des Schutzpuffers durchgespült werden. Dies kann mit Hilfe einer Verteilung von Bläschenkolben begleitet sein oder es kann auch ohne diese dann durchgeführt werden, wenn der Kolben 18 so ausgeführt ist, daß er praktisch vollkommen den Arbeitsraum des Zylinders in seinem oberen Umkehrpunkt ausfüllt..

Die Ausführung der Einrichtung gemäß Abb. 11 unterscheidet sich von der gerade beschriebenen lediglich dadurch, daß der Schieber

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zwei Verbindungskanäle 14 und 54 enthält. Der Kanal 14 hat die gleiche Funktion, wie im vorhergehenden fall, wobei der Kanal 54 automatisch gezwungen ist, die Verbindung zwischen der Leitung 10 von der Pumpe 11 und die leitung 12 zur Kolonne 13 in einem Zeitpunkt zu unterbrechen, in welchem der Kolben 18 die angesaugte Probe oder eventuell den Ausspülpuffer in den Kanal 12 drückt.

In den bisher beschriebenen Fällen geschah das Ansaugen der Proben und evtl. auch der Schutzpuffer durch die Kapillare 27,' die zur Nadel oder direkt zum Behälter 16 führt. Anstelle dieser kann die Probe entweder direkt vom Zylinder 17 und dem Kolben 18 gemäß Abb. 10 und 11 eingesaugt werden. Die einzelnen Proben können auch aus den Behältern (mit Vorteil kapillaren) angesaugt werden, die dauernd mit Verbindungsleitungen über einen hydraulischen Umschalter mit der Leitung 27 verbunden sind.

Beispiele der Möglichkeiten der Ausführung dieses Systems der Dosierung sind schematisch in den Abb. 12 und 13 dargestellt. Die einzelnen Proben v/erden vorher in die einzelnen Behälter 55 eingebracht, welche die kleinen Behälter 42 gemäß Abb. 1 vertreten, wobei die Proben mit Vorteil mit einer Säule von Schutzpuffern überdeckt sein können, welche auch die einzelnen Verbindungsleitungen, die von dem Behälter 55 zu dem hydraulischen Schalter 57 führen, ausfüllen können.

- Patentansprüche 909826/0812

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum automatischen Aufbringen von Analysenproben auf chromatographische Kolonnen, dadurch gekennzeichnet, daß die Proben aus Probenvorratsbehältern vor der Übertragung der Probe durch den Strom des Bluenten auf die Kolonne in Probengefässe gesaugt werden, wobei jedes Probengefäß abwechselnd einerseits an die hydraulische Übertragung auf die Kolonne und andererseits an den Kreislauf zum Ansaugen der Probe aus den Probenvorratsbehältern angeschlossen wird»

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Probe eine von ihr durch Geblasen getrennteSäule eines Eluenten vorausgeht und folgt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung nach Ansaugen der Proben und Eluenten in die Probengefässe von einem Eluenten durchgespült wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenbehälter durch aufeinanderfolgendes Eintauchen ihrer Mündung oder einer mit ihr verbundenen Kapillarleitung unter die Oberfläche der in den Vorratsbehältern enthaltenen Flüssigkeit gefüllt werden.

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5. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen

1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer programmierten, über einen hydraulischen Schalter (-.1, 2) an den Probenbehälter (16) anschliessbaren Dosierpumpe (17, 18) und aus einer den Eluenten über den hydraulischen Schalter (1,2) in die Kolonne (13) befördernden programmierten Pumpe (11) besteht.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf einem drehbaren und/oder verschiebbaren Tisch (39) ruhende Probenvorratsbehälter (42) und Eluentenvorratsbehälter (44,45) una eine dem Probenbehälter (16) angeschlossene Kapillarleitung (2?) aufweist, deren an einem Arm (29) befestigtes Ende in die Probenvorratsbehälter (42) und die Eluentenvorratsbehälter (44,45) eintauchbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (29) ausschwenkbar und gegebenenfalls quer zur Reihe der Probenvorratsbehälter (42) und der Eluentenvorratsbehälter (44,45) verschiebbar ist.

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß an das Ende der Kapillarleitung (27) eine Hohlnadel (28) anschließt und die Probenvorratsbehälter (42) von Membranen(43) verschlossen sind, die von der Hohlnadel (28) durchstochen werden können.

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9. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinder (17) der Dosierpumpe ein Schieber (50) vorgesehen ist, der abwechselnd die Saug- und Druckleitung dieses Zylinders (17) mit dem Raum oberhalb des Kolbens (18) verbindet.

25. Mai 1965

90ÖB2670812 O^AL INSPECTED