DE202014101518U1 - Device for field flow fractionation - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur Feldflussfraktionierung, umfassend einen oder mehrere Vorratsbehälter (1), eine Pumpe (2), eine erste Durchflussmengenaufteilungseinrichtung (3), eine erste Durchflussmengensteuerungseinrichtung (5, 6, 7), einen Injektor (8), einen Trennkanal (10) mit einem ersten Anschluss (9) an einem ersten Ende (11) und einem zweiten Anschluss (13) an einem zweiten Ende (12), eine zweite Durchflussmengenaufteilungseinrichtung (14), ein erstes Rückdruckelement (15), einen oder mehrere Detektor(en) (19), eine zweite Durchflussmengensteuerungseinrichtung (22) und einen oder mehrere Abfallbehälter (23), wobei die erste Durchflussmengenaufteilungseinrichtung (3) geeignet ist, den von der Pumpe erzeugten Volumenstrom in einen ersten Flusspfad (4), der die Pumpe (2) mit dem ersten Anschluss (9) des Trennkanals (10) verbindet, und einen zweiten Flusspfad (16), der die Pumpe (2) mit dem zweiten Anschluss (13) des Trennkanals (10) verbindet, aufzuteilen, die erste Durchflussmengensteuerungseinrichtung (5, 6, 7) und der Injektor (8) in dem ersten Flusspfad (4) angeordnet sind, die zweite Durchflussmengenaufteilungseinrichtung (14) innerhalb des zweiten Flusspfads (16) angeordnet ist und geeignet ist, den Volumenstrom des zweiten Flusspfads (16) zwischen dem zweiten Anschluss (13) des Trennkanals (10) und dem/den Detektor(en) (19) aufzuteilen, das erste Rückdruckelement (15) in einem dritten Flusspfad (18) angeordnet ist, der die zweite Durchflussmengenaufteilungseinrichtung (14) und den/die Detektor(en) (19) verbindet, die zweite Durchflussmengensteuerungseinrichtung (22) in einem vierten Flusspfad (21) angeordnet ist, der über einen weiteren Anschluss (20) mit dem Trennkanal (10) verbunden ist und der/die Abfallbehälter (23) hinter dem/den Detektor(en) (19) und der zweiten Durchflussmengensteuerungseinrichtung (22) angeordnet ist/sind, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Flusspfad (16) zwischen der ersten Durchflussmengenaufteilungseinrichtung (3) und der zweiten Durchflussmengenaufteilungseinrichtung (14) ein zweites Rückdruckelement (17) angeordnet ist.Device for field flow fractionation, comprising one or more storage containers (1), a pump (2), a first flow rate distribution device (3), a first flow rate control device (5, 6, 7), an injector (8), a separation channel (10) with a first connection (9) at a first end (11) and a second connection (13) at a second end (12), a second flow volume distribution device (14), a first back pressure element (15), one or more detectors (19) ), a second flow control device (22) and one or more waste containers (23), wherein the first flow distribution device (3) is suitable, the volume flow generated by the pump in a first flow path (4), which connects the pump (2) with the first Connection (9) of the separation channel (10), and a second flow path (16), which connects the pump (2) to the second connection (13) of the separation channel (10), to divide the first flow rate control device (5, 6, 7) and the injector (8) are arranged in the first flow path (4), the second flow volume distribution device (14) is arranged within the second flow path (16) and is suitable for controlling the volume flow of the second flow path (16 ) between the second connection (13) of the separation channel (10) and the detector (s) (19), the first back pressure element (15) is arranged in a third flow path (18) which the second flow volume distribution device (14) and connects the detector (s) (19), the second flow control device (22) is arranged in a fourth flow path (21) which is connected to the separation channel (10) via a further connection (20) and the waste container ( 23) is / are arranged behind the detector (s) (19) and the second flow rate control device (22), characterized in that in the second flow path (16) between the first flow rate distribution device (3) and the second Flow rate distribution device (14) a second back pressure element (17) is arranged.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Feldflussfraktionierung.The invention relates to a device for Feldflussfraktionierung.
Stand der TechnikState of the art
Die Feldflussfraktionierung (FFF) ist ein quasichromatographisches Analyseverfahren zur Trennung makromolekularer und kolloidaler Proben. Im Gegensatz zur Chromatographie erfolgt die Probentrennung bei der Feldflussfraktionierung nicht in einer gepackten Säule sondern in einem offenen Trennkanal, der keine stationäre Phase enthält.Field Flow Fractionation (FFF) is a quasi-chromatographic analysis method for the separation of macromolecular and colloidal samples. In contrast to chromatography, sample separation during field-flow fractionation does not take place in a packed column but in an open separation channel which does not contain a stationary phase.
Aufgrund der geringen Kanalhöhe bildet sich innerhalb des Kanals ein laminarer Fluss mit einem parabolischen Strömungsprofil aus. Die Auftrennung der Proben erfolgt durch ein Kraftfeld, das innerhalb des Kanals senkrecht zu diesem Fluss angelegt wird. Unter dem Einfluss des angelegten Kraftfelds und der entgegenwirkenden Diffusion der Probenteilchen erfolgt die Trennung der einzelnen Probenbestandteile. Zunächst stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein, in dem die einzelnen Probenbestandteile in separaten Schichten mit einer bestimmten Schichtdicke innerhalb des Trennkanals vorliegen. Kleinere Partikel mit einem größeren Diffusionskoeffizienten gelangen in höher, d. h. weiter von der Kanalwand entfernt, gelegene Schichten und somit in Bereiche größerer Strömungsgeschwindigkeiten. Diese eluieren zuerst. Größere Partikel mit einem niedrigeren Diffusionskoeffizienten bewegen sich in weiter unten, d. h. näher zur Kanalwand, gelegenen Schichten und somit in Bereichen mit einer geringeren Strömungsgeschwindigkeit und eluieren dadurch später.Due to the low channel height, a laminar flow with a parabolic flow profile is formed within the channel. The separation of the samples is performed by a force field applied within the channel perpendicular to this flow. Under the influence of the applied force field and the counteracting diffusion of the sample particles, the separation of the individual sample components takes place. First, an equilibrium state arises, in which the individual sample constituents are present in separate layers with a specific layer thickness within the separation channel. Smaller particles with a larger diffusion coefficient get higher, d. H. further away from the channel wall, located layers and thus in areas of greater flow velocities. These elute first. Larger particles with a lower diffusion coefficient move in lower, d. H. closer to the channel wall, located layers and thus in areas with a lower flow velocity and elute thereby later.
In Abhängigkeit von der Art der Erzeugung des verwendeten Kraftfelds, d. h. der physikalischen Natur dieses Feldes, sind verschiedene Feldflussfraktionierungstechniken entwickelt worden. Diese umfassen die Fluss-Feldflussfraktionierung, die Sedimentations-Feldflussfraktionierung, wie z. B. die Zentrifugal-Feldflussfraktionierung, sowie die thermische Feldflussfraktionierung. Von diesen ist die Fluss-Feldflussfraktionierung mit den Subtechniken der Symmetrischen Fluss-Feldflussfraktionierung, der Asymmetrischen Fluss-Feldflussfraktionierung (AF4) sowie der Hohlfaser Fluss-Feldflussfraktionierung (HF5) am weitesten verbreitet.Depending on the type of generation of force field used, d. H. In the physical nature of this field, various field flux fractionation techniques have been developed. These include flux field-flow fractionation, sedimentation field-flow fractionation such as. As the centrifugal Feldflussfraktionierung, and the thermal Feldflussfraktionierung. Of these, flow field flux fractionation is most prevalent with the sub-techniques of symmetric flow field flow fractionation, asymmetric flow field flow fractionation (AF4), and hollow fiber flow field flow fractionation (HF5).
Die in Vorrichtungen zur Fluss-Feldflussfraktionierung erforderlichen Flüsse oder Volumenströme werden mittels herkömmlicher HPLC-Pumpen erzeugt. Dabei werden Systeme mit mindestens zwei Pumpen oder auch nur einer Pumpe, wie z. B. in
Für hochauflösende AF4 und HF5 Trennungen ist zunächst eine „Fokussierung”, d. h. die Aufkonzentrierung, der Probe zu einer schmalen Bande im Trennkanal erforderlich. Dafür wird während der Fokussierung Trägerflüssigkeit, d. h. Laufmittel, sowohl durch den Einlass als auch durch den Auslass des Trennkanals in diesen hineingepumpt, wobei die Fokussierung der Probe im Bereich der aufeinandertreffenden Laufmittelströme innerhalb des Kanals erfolgt. Nach Abschluss der Fokussierung wird die Probe dann aus dem Trennkanal eluiert und kann detektiert werden.For high-resolution AF4 and HF5 separations, a "focus", ie. H. the concentration required the sample to form a narrow band in the separation channel. For this purpose, during the focusing carrier liquid, d. H. Running agent, pumped through both the inlet and through the outlet of the separation channel into this, wherein the focusing of the sample takes place in the region of the colliding solvent flows within the channel. After completion of the focusing, the sample is then eluted from the separation channel and can be detected.
Soll der Fokusfluss, d. h. der Fluss für die Fokussierung, mittels nur einer Pumpe generiert werden, muss der Pumpenfluss aufgeteilt, d. h. gesplittet, werden. Herkömmliche Durchflussmengenaufteilungseinrichtungen arbeiten dabei immer mit der Aufteilung eines gegebenen Volumenstroms zwischen den jeweiligen Flusspfaden. Dabei wird der Fluss prozentual z. B. zwischen einem ersten Flusspfad und einem zweiten Flusspfad aufgeteilt. Es kann jedoch nötig sein, je nach gewünschter Trennmethode den Fluss über einen ersten Flusspfad konstant zu halten und gleichzeitig die Flussrate in einem zweiten Flusspfad zu verändern, so dass sich das Gesamtvolumen des Flusses während einer Messung ändert.If the focus flow, d. H. the flow for focusing, to be generated by means of a single pump, the pump flow must be split, d. H. be split. Conventional flow distribution devices always work with the distribution of a given volume flow between the respective flow paths. The flow is z. B. divided between a first flow path and a second flow path. However, depending on the desired separation method, it may be necessary to keep the flow constant over a first flow path while simultaneously changing the flow rate in a second flow path so that the total volume of flow changes during a measurement.
Um dies zu realisieren, können geeignete Massenflussregler eingesetzt werden. Diese verfügen üblicherweise über eine Messeinheit zur Messung des Flusses, d. h. des Volumenstroms, und über ein Regelventil, das in Abhängigkeit von einem Soll-/Istwertvergleich so weit geöffnet oder geschlossen wird, bis der gewünschte Volumenstrom anliegt.To realize this, suitable mass flow controllers can be used. These usually have a measuring unit for measuring the flow, d. H. the volume flow, and a control valve that is opened or closed depending on a reference / actual value comparison until the desired volume flow is applied.
Hauptproblem der Massenflussregler ist dabei der limitierte dynamische Bereich für die Flussraten sowie der Druckbereich, in dem die Massenflussregler eingesetzt werden können. Üblicherweise benötigen die verwendeten Regelventile eine Druckdifferenz zwischen Einlass und Auslass von mindestens 3–10 bar, damit sie korrekt arbeiten können. Zudem muss eine entsprechende Ventildüse vorgewählt werden, damit bei gegebenem Ventilhub die gewünschten Flussraten genau eingestellt werden können.The main problem of the mass flow controllers is the limited dynamic range for the flow rates and the pressure range in which the mass flow controllers can be used. Usually, the control valves used require a pressure difference between inlet and outlet of at least 3-10 bar, so that they can work correctly. In addition, a corresponding valve nozzle must be preselected so that the desired flow rates can be set precisely for a given valve lift.
Deshalb wurden die in der Vergangenheit eingesetzten einfachen Regelventile gegen externe Nadelventile ausgetauscht (vgl. z. B. die in
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer verbesserten Vorrichtung zur Fluss-Feldflussfraktionierung, die sich durch einen vereinfachten Aufbau auszeichnet, der ohne die Verwendung von Nadelventilen zur Flusssteuerung auskommt.It is an object of the present invention to provide an improved flow field-flow fractionation apparatus characterized by a simplified structure that does not require the use of needle valves for flow control.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung gelöst. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen beruhen auf einem neuartigen Flussschema mit nur einer Pumpe, das die Verwendung von handelsüblichen Massenflussreglern mit einfachen Regelventilen anstelle von Nadelventilen erlaubt. Insbesondere löst das neue Flussschema die zuvor für die Verwendung von Massenflussreglern beschriebenen Probleme in Bezug auf den dynamischen Flussratenbereich und den nötigen Arbeitsdruck. Dadurch wird die Realisierung eines programmierbaren Fokusflusses bei gleichzeitiger Reduktion an Bauteilen ermöglicht, was die Kosten und das Ausfallrisiko entsprechend senkt.This object is achieved by the devices of the present invention. The devices according to the invention are based on a novel flow scheme with only one pump, which allows the use of commercial mass flow controllers with simple control valves instead of needle valves. In particular, the new flow scheme solves the problems previously described for the use of mass flow controllers with respect to the dynamic flow rate range and the required working pressure. This enables the realization of a programmable focus flux with simultaneous reduction of components, which reduces the costs and the risk of failure accordingly.
In einer bevorzugten Ausführungsform benötigen die erfindungsgemäßen Vorrichtungen ferner keine Schaltventile innerhalb der einzelnen Flusspfade, was ebenfalls zu einer Vereinfachung des Aufbaus und zur Kostenreduktion führt.Further, in a preferred embodiment, the devices of the present invention do not require switching valves within the individual flow paths, which also results in simplification of construction and cost reduction.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind Vorrichtungen zur Feldflussfraktionierung.The devices according to the invention are devices for Feldflussfraktionierung.
In einer ersten Ausführungsform umfassen die erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Feldflussfraktionierung einen oder mehrere Vorratsbehälter, eine Pumpe, eine erste Durchflussmengenaufteilungseinrichtung, eine erste Durchflussmengensteuerungseinrichtung, einen Injektor, einen Trennkanal mit einem ersten Anschluss an einem ersten Ende und einem zweiten Anschluss an einem zweiten Ende, eine zweite Durchflussmengenaufteilungseinrichtung, ein erstes Rückdruckelement, einen oder mehrere Detektor(en), eine zweite Durchflussmengensteuerungseinrichtung und einen oder mehrere Abfallbehälter, wobei
- – die erste Durchflussmengenaufteilungseinrichtung geeignet ist, den von der Pumpe erzeugten Volumenstrom in einen ersten Flusspfad, der die Pumpe mit dem ersten Anschluss des Trennkanals verbindet, und einen zweiten Flusspfad, der die Pumpe mit dem zweiten Anschluss des Trennkanals verbindet, aufzuteilen,
- – die erste Durchflussmengensteuerungseinrichtung und der Injektor in dem ersten Flusspfad angeordnet sind,
- – die zweite Durchflussmengenaufteilungseinrichtung innerhalb des zweiten Flusspfads angeordnet ist und geeignet ist, den Volumenstrom des zweiten Flusspfads zwischen dem zweiten Anschluss des Trennkanals und dem/den Detektor(en) aufzuteilen,
- – das erste Rückdruckelement in einem dritten Flusspfad angeordnet ist, der die zweite Durchflussmengenaufteilungseinrichtung und den/die Detektor(en) verbindet,
- – die zweite Durchflussmengensteuerungseinrichtung in einem vierten Flusspfad angeordnet ist, der über einen weiteren Anschluss mit dem Trennkanal verbunden ist und
- – der/die Abfallbehälter hinter dem/den Detektor(en) und der zweiten Durchflussmengensteuerungseinrichtung angeordnet ist/sind,
- The first flow rate divider is adapted to divide the volume flow generated by the pump into a first flow path connecting the pump to the first port of the separation channel and a second flow path connecting the pump to the second port of the separation channel;
- The first flow rate control device and the injector are arranged in the first flow path,
- The second flow rate distribution device is arranged within the second flow path and is suitable for dividing the volume flow of the second flow path between the second connection of the separation channel and the detector (s),
- The first back pressure element is arranged in a third flow path connecting the second flow rate distribution device and the detector (s),
- The second flow rate control device is arranged in a fourth flow path, which is connected via a further connection to the separation channel and
- The waste container (s) is / are arranged behind the detector (s) and the second flow rate control device,
In einer alternativen Ausführungsform umfassen die erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Feldflussfraktionierung, einen oder mehrere Vorratsbehälter, eine Pumpe, eine erste Durchflussmengenaufteilungseinrichtung, eine erste Durchflussmengensteuerungseinrichtung, einen Injektor, einen Trennkanal für die Asymmetrische Fluss-Feldflussfraktionierung (AF4) mit einem ersten Anschluss an einem ersten Ende, einem zweiten Anschluss an einem zweiten Ende und einem dritten Anschluss zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende des Trennkanals, ein erstes Rückdruckelement, einen oder mehrere Detektor(en), eine zweite Durchflussmengensteuerungseinrichtung und einen oder mehrere Abfallbehälter, wobei
- – die erste Durchflussmengenaufteilungseinrichtung geeignet ist, den von der Pumpe erzeugten Volumenstrom in einen ersten Flusspfad, der die Pumpe mit dem ersten Anschluss des Trennkanals verbindet, und einen zweiten Flusspfad, der die Pumpe mit dem dritten Anschluss des Trennkanals verbindet, aufzuteilen,
- – die erste Durchflussmengensteuerungseinrichtung und der Injektor in dem ersten Flusspfad angeordnet sind,
- – das erste Rückdruckelement in einem dritten Flusspfad angeordnet ist, der den zweiten Anschluss des Trennkanals mit dem/den Detektor(en) verbindet,
- – die zweite Durchflussmengensteuerungseinrichtung in einem vierten Flusspfad angeordnet ist, der über einen weiteren Anschluss mit dem Trennkanal verbunden ist, und
- – der/die Abfallbehälter hinter dem/den Detektor(en) und der zweiten Durchflussmengensteuerungseinrichtung angeordnet ist/sind,
- The first flow rate divider is adapted to divide the volume flow generated by the pump into a first flow path connecting the pump to the first port of the separation channel and a second flow path connecting the pump to the third port of the separation channel;
- The first flow rate control device and the injector are arranged in the first flow path,
- The first back pressure element is arranged in a third flow path which connects the second connection of the separation channel to the detector (s),
- - The second flow rate control means is arranged in a fourth flow path, which is connected via a further connection to the separation channel, and
- The waste container (s) is / are arranged behind the detector (s) and the second flow rate control device,
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind Vorrichtungen zur Analyse einer Probe mittels Feldflussfraktionierung. Dabei werden die folgenden Schritte durchlaufen:
- (i) Injektion einer Probe unter Verwendung eines Laufmittels in den Trennkanal,
- (ii) Fokussierung der Probe mit Hilfe des Laufmittels in dem Trennkanal und
- (iii) Elution der Probe mit dem Laufmittel aus dem Trennkanal unter dem Einfluss eines Trennfeldes und die Detektion der aufgetrennten Probe mit einem oder mehreren Detektor(en).
- (i) injecting a sample into the separation channel using an eluant;
- (ii) focusing the sample by means of the eluent in the separation channel and
- (iii) eluting the sample with the eluent from the separation channel under the influence of a separation field and detecting the separated sample with one or more detector (s).
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff „Injektion” die Einbringung der Probe mittels des Injektors der erfindungsgemäßen Vorrichtungen in das Laufmittel und das Einspülen der Probe zusammen mit dem Laufmittel in den Trennkanal.In the context of the present invention, the term "injection" means the introduction of the sample by means of the injector of the devices according to the invention into the mobile phase and the flushing of the sample together with the mobile phase into the separating channel.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff „Fokussierung” die Aufkonzentrierung der Probe zu einer schmalen Bande im Trennkanal. Während der Fokussierung wird Laufmittel in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen gemäß der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform durch den ersten Anschluss und durch den zweiten Anschluss des Trennkanals und in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen gemäß der zuvor beschriebenen alternativen Ausführungsform durch den ersten Anschluss und durch den dritten Anschluss des Trennkanals in den Trennkanal hineingepumpt. Die Fokussierung der Probe erfolgt im Bereich der aufeinandertreffenden Laufmittelströme innerhalb des Trennkanals, üblicherweise am Beginn des Trennkanals.In the context of the present invention, the term "focusing" means concentrating the sample into a narrow band in the separation channel. During focussing, in the devices according to the invention according to the first embodiment described above, through the first port and the second port of the separation channel and in the inventive devices according to the alternative embodiment described above by the first port and the third port of the separation channel in the Separating channel pumped into it. The focusing of the sample takes place in the region of the colliding solvent streams within the separation channel, usually at the beginning of the separation channel.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtungen beträgt die Flussrate im ersten Flusspfad während der Einbringung der Probe und deren Fokussierung 0,01 ml/min bis 0,5 ml/min.In a preferred embodiment of the devices according to the invention, the flow rate in the first flow path during the introduction of the sample and its focusing is 0.01 ml / min to 0.5 ml / min.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff „Elution” das Ausspülen der Probe mit Hilfe des Laufmittels aus dem Trennkanal in Richtung des/der Detektors/Detektoren, wobei der zweite Flusspfad nicht durchströmt wird und das Ausspülen unter dem Einfluss eines Trennfeldes erfolgt, dessen Stärke je nach Art der zu analysierenden Probe variiert werden kann.In the context of the present invention, the term "elution" means the rinsing of the sample with the aid of the eluent from the separation channel in the direction of / the detector / detectors, wherein the second flow path is not flowed through and the rinsing takes place under the influence of a separation field whose Strength can be varied depending on the type of sample to be analyzed.
Während der Elution wird in erfindungsgemäßen Vorrichtungen mit einem Massenflussregler als erster Durchflussmengensteuerungseinrichtung im ersten Flusspfad das Regelventil des Massenflussreglers maximal geöffnet. Dadurch wird gewährleistet, dass ausschließlich die Pumpe für die Einstellung der Flussrate im ersten Flusspfad sorgt. Gleichzeitig ist der aus dem Druckabfall über den ersten Flusspfad resultierende Druck geringer als der für die Öffnung des zweiten Rückdruckelements im zweiten Flusspfad erforderliche Rückdruck, so dass das zweite Rückdruckelement geschlossen bleibt und während der Elution kein Laufmittel durch den zweiten Flusspfad strömt.During elution, in devices according to the invention with a mass flow controller as the first flow rate control device in the first flow path, the control valve of the mass flow controller is opened to a maximum. This will ensure that only the pump will adjust the flow rate in the first flow path. At the same time, the pressure resulting from the pressure drop across the first flow path is less than the back pressure required to open the second back pressure element in the second flow path so that the second back pressure element remains closed and no eluent flows through the second flow path during elution.
Das während der Elution und der Detektion anliegende Trennfeld ist ein Flüssigkeitsstrom (Querfluss), der mit Hilfe der an den Trennkanal angeschlossenen zweiten Durchflussmengensteuerungseinrichtung senkrecht zur Flussrichtung des Laufmittels im Trennkanal erzeugt wird. Mit Hilfe der zweiten Durchflussmengensteuerungseinrichtung kann zudem der Querfluss und damit die Stärke des Trennfeldes variiert werden.The separation field present during the elution and the detection is a liquid flow (cross flow), which is generated by means of the second flow rate control device connected to the separation channel perpendicular to the flow direction of the eluent in the separation channel. With the aid of the second flow rate control device, it is additionally possible to vary the transverse flow and thus the strength of the separation field.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff „Detektion” die Erfassung der Probe in dem Laufmittel durch den/die verwendeten Detektor(en) und die Erzeugung eines entsprechenden Messsignals durch die Probe, wenn diese mit Hilfe des Laufmittels durch den/die Detektor(en) geleitet wird.In the context of the present invention, the term "detection" means the detection of the sample in the mobile phase by the detector (s) used and the generation of a corresponding measurement signal by the sample, if this is detected by the detector (s). en).
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff „Volumenstrom” das Volumen eines Laufmittels, das pro Zeiteinheit durch die erfindungsgemäßen Vorrichtungen oder Teile davon, wie z. B. die erste und/oder zweite Durchflussmengenaufteilungseinrichtung, die erste und/oder die zweite Durchflussmengensteuerungseinrichtung, den Trennkanal, das erste und/oder zweite Rückdruckelement oder den/die Detektor(en), fließt. Anstelle des Begriffs „Volumenstrom” wird im Folgenden auch der Begriff „Flussrate” verwendet.In the context of the present invention, the term "volume flow" means the volume of an eluent per unit time by the inventive devices or parts thereof, such. The first and / or second flow rate control means, the separation channel, the first and / or second back pressure element or the detector (s) flows. Instead of the term "volume flow", the term "flow rate" is also used below.
Die für die Injektion, die Fokussierung sowie die Elution und Detektion in den Schritten (i), (ii) und (iii) in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen gemäß der ersten Ausführungsform erforderlichen Flüssigkeits- und Volumenströme werden mittels der Pumpe sowie der ersten und zweiten Durchflussmengenaufteilungseinrichtung, der ersten und zweiten Durchflussmengensteuerungseinrichtung und des ersten und zweiten Rückdruckelements erzeugt und kontrolliert. The liquid and volumetric flows required for the injection, the focusing and the elution and detection in steps (i), (ii) and (iii) in the devices according to the invention according to the first embodiment are determined by means of the pump and the first and second flow rate distribution devices, the first and second flow rate control means and the first and second back pressure member generates and controls.
Die für die Injektion, die Fokussierung sowie die Elution und Detektion in den Schritten (i), (ii) und (iii) in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen gemäß der alternativen Ausführungsform erforderlichen Flüssigkeits- und Volumenströme werden mittels der Pumpe sowie der ersten Durchflussmengenaufteilungseinrichtung, der ersten und zweiten Durchflussmengensteuerungseinrichtung und des ersten und zweiten Rückdruckelements erzeugt und kontrolliert.The liquid and volumetric flows required for injection, focusing and elution and detection in steps (i), (ii) and (iii) in the devices according to the invention according to the alternative embodiment are, by means of the pump and the first flow rate distribution device, the first and second flow rate control means and the first and second back pressure elements are generated and controlled.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff „Analyse” die Auftrennung und Detektion einer Probe durch Feldflussfraktionierung mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtungen.In the context of the present invention, the term "analysis" means the separation and detection of a sample by field-flow fractionation by means of the devices according to the invention.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff „Probe” jegliche Art von Analyten, die sich mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtungen auftrennen und detektieren lassen. Dies können Substanzen mit einem Molekulargewicht von 500 Da bis 16 MDa oder mit einer Größe von 2 nm bis 5 μm sein, die in dem jeweils verwendeten Laufmittel gelöst oder suspendiert vorliegen.In the context of the present invention, the term "sample" means any type of analyte which can be separated and detected with the aid of the devices according to the invention. These may be substances with a molecular weight of 500 Da to 16 MDa or with a size of 2 nm to 5 μm, which are dissolved or suspended in the solvent used in each case.
Der Begriff „Probe” umfasst insbesondere auch Gemische, wobei das Molekulargewicht und/oder die Größe der einzelnen Bestandteile gleich oder verschieden sein kann/können.The term "sample" in particular also includes mixtures, wherein the molecular weight and / or the size of the individual constituents may be the same or different.
Proben zur Auftrennung und Detektion mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind z. B. Proteine aus den Bereichen der pharmazeutischen Industrie und der Forschung, Nanopartikel und Kohlenstoffnanoröhrchen (Carbon Nanotubes) sowie natürliche und synthetische Polymere, insbesondere Silicate, Pigmente, Kolloide, Peptide, Viruszellen, Liposomen, Antikörper, Polysacharide und andere Makromoleküle.Samples for separation and detection by means of the devices according to the invention are e.g. As proteins from the fields of the pharmaceutical industry and research, nanoparticles and carbon nanotubes (carbon nanotubes) and natural and synthetic polymers, in particular silicates, pigments, colloids, peptides, virus cells, liposomes, antibodies, polysaccharides and other macromolecules.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können einen oder mehrere Vorratsbehälter für eine oder mehrere Trägerflüssigkeit(en), d. h. für ein oder mehrere Laufmittel, umfassen. Bevorzugt werden Messungen mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen mit einem Laufmittel durchgeführt, so dass die erfindungsgemäßen Vorrichtungen in einer bevorzugten Ausführungsform einen Vorratsbehälter umfassen. Alternativ ist auch der Betrieb mit mehr als einem Laufmittel möglich, so dass eine Gradientenelution durchgeführt werden kann. In einer weiteren Ausführungsform umfassen die erfindungsgemäßen Vorrichtungen daher zwei oder mehr Vorratsbehälter.The devices of the invention may include one or more reservoirs for one or more carrier fluids, d. H. for one or more eluents. Measurements are preferably carried out with the devices according to the invention with an eluent, so that the devices according to the invention comprise a reservoir in a preferred embodiment. Alternatively, the operation with more than one solvent is possible, so that a gradient elution can be performed. In a further embodiment, the devices according to the invention therefore comprise two or more storage containers.
Als Laufmittel zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen können wässrige und nicht-wässrige organische Lösungsmittel verwendet werden. Beispiele umfassen wässrige Lösungen mit 0,5–5 g/l NaCl und/oder 0,1–5 g/l Natriumdodecylsulfat (sodium dodecyl sulfate; SDS) sowie die organischen Lösungsmittel Tetrahydrofuran (THF), Toluol, Aceton, Methanol, Ethanol, Chloroform, Dimethylformamid (DMF) und Dimethylsulfoxid (DMSO) sowie Mischungen davon.As the eluent for use in the devices of the present invention, aqueous and non-aqueous organic solvents can be used. Examples include aqueous solutions containing 0.5-5 g / l NaCl and / or 0.1-5 g / l sodium dodecyl sulfate (SDS) and the organic solvents tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, methanol, ethanol, Chloroform, dimethylformamide (DMF) and dimethyl sulfoxide (DMSO) and mixtures thereof.
Als Pumpe kann in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen jede Pumpe verwendet werden, die zur Verwendung in der Feldflussfraktionierung oder der Flüssigchromatographie (Liquid Chromatography, LC) geeignet ist, wie zum Beispiel eine HPLC-Pumpe. Bevorzugt wird eine HPLC-Pumpe verwendet. Die Pumpe ist zur Förderung des Laufmittels in einer definierten konstanten Durchflussmenge vorgesehen.As the pump, any pump suitable for use in field-flow fractionation or liquid chromatography (LC), such as an HPLC pump, may be used in the devices of this invention. Preferably, an HPLC pump is used. The pump is provided to promote the eluent in a defined constant flow rate.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen umfassen nur eine, d. h. keine weitere, Pumpe zur Förderung des Laufmittels.The devices of the invention comprise only one, d. H. no further, pump to promote the eluent.
Bei der ersten und der zweiten Durchflussmengenaufteilungseinrichtungen handelt es sich z. B. um einen T-Verbinder oder ein Manifold.The first and second flow rate distribution devices are, for. B. a T-connector or a manifold.
Als T-Verbinder oder Manifold zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen können alle handelsüblichen T-Verbinder und Manifolds verwendet werden, die zum Einbau in ein Feldflussfraktionierungssystem und/oder eine HPLC-Anlage geeignet sind. Als Material kann jedes Material verwendet werden, das inert gegenüber dem jeweils verwendeten Laufmittel und der zu analysierenden Probe ist. Es können zum Beispiel T-Verbinder oder Manifolds aus Metal oder PEEK verwendet werden.As a T-connector or manifold for use in the devices of the present invention, it is possible to use all commercially available T-connectors and manifolds which are suitable for incorporation into a field-flow fractionation system and / or an HPLC system. The material used may be any material that is inert to the particular solvent used and the sample to be analyzed. For example, T-connectors or manifolds made of metal or PEEK can be used.
Die Bohrung innerhalb des T-Verbinders bzw. des Manifolds, der/das als erste Durchflussmengenaufteilungseinrichtung verwendet wird, und des T-Verbinders bzw. des Manifolds, der/das als zweite Durchflussmengenaufteilungseinrichtung verwendet wird, kann gleich groß sein und einen Innendurchmesser von 100 μm bis max. 1000 μm und bevorzugt 500 μm aufweisen.The bore within the T-connector or manifold used as the first flow-rate divider and the T-connector or manifold used as the second flow-rate divider may be the same size and have an inside diameter of 100 microns up to max. 1000 μm and preferably 500 μm.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Bohrung innerhalb des T-Verbinders bzw. des Manifolds, der/das als erste Durchflussmengenaufteilungseinrichtung verwendet wird, einen größeren Innendurchmesser als die Bohrung innerhalb des T-Verbinders bzw. des Manifolds, der/das als zweite Durchflussmengenaufteilungseinrichtung verwendet wird. Der Innendurchmesser der Bohrung innerhalb des T-Verbinders bzw. des Manifolds, der/das als erste Durchflussmengenaufteilungseinrichtung verwendet wird, beträgt in dieser bevorzugten Ausführungsform 500 μm bis max. 1000 μm und bevorzugt 1000 μm. Die Bohrung innerhalb des T-Verbinders bzw. des Manifolds, der/das als zweite Durchflussmengenaufteilungseinrichtung verwendet wird, weist in dieser bevorzugten Ausführungsform einen Innendurchmesser von 125 μm bis max. 250 μm und bevorzugt 250 μm auf. Dadurch wird ein möglichst kleines Totvolumen gewährleistet. Bohrungen innerhalb des T-Verbinders bzw. des Manifolds, der/das als zweite Durchflussmengenaufteilungseinrichtung verwendet wird, mit einem Innendurchmesser von über 250 μm können zu Peakverbreiterungen und damit zu einer Beeinträchtigung des Messergebnisses führen.In a preferred embodiment, the bore within the T-connector or manifold used as the first flow-rate divider has a larger inside diameter than the bore within the T-connector or manifold used as the second flow-rate divider , The inner diameter of the bore within the T-connector or manifold, which is used as the first flow rate divider, in this preferred embodiment is 500 μm to max. 1000 μm and preferably 1000 μm. The bore within the T-connector or manifold, which is used as the second flow rate divider, in this preferred embodiment has an inside diameter of 125 μm to max. 250 μm and preferably 250 μm. This ensures the smallest possible dead volume. Holes within the T-connector or manifold used as a second flow-rate divider, with an inside diameter greater than 250 microns, can lead to peak broadening and hence degradation of the measurement result.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der ersten Durchflussmengenaufteilungseinrichtung und der zweiten Durchflussmengenaufteilungseinrichtung jeweils um einen T-Verbinder.In a preferred embodiment, the first flow rate divider and the second flow rate divider are each a T-connector.
Als erste Durchflussmengensteuerungseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen können alle handelsüblichen Massenflussregler verwendet werden, die zum Einbau in ein Feldflussfraktionierungssystem und/oder eine HPLC-Anlage geeignet sind.As the first flow rate control device of the devices according to the invention, it is possible to use all commercially available mass flow controllers which are suitable for installation in a field-flow fractionation system and / or an HPLC system.
Massenflussregler bestehen im Wesentlichen aus drei Komponenten, einer Messeinheit, einer Regeleinheit, z. B. einem Regelventil, und der entsprechenden Elektronik (Steuerleitung). Die Messeinheit kann basierend auf verschiedenen physikalischen Prinzipien (Corioliskraft, Wärmetransport, Druckdifferenz etc.) den Volumendurchsatz in einem Flusspfad ermitteln und diesen Messwert an die Elektronik übermitteln. Dieser Messwert wird je nach physikalischem Messprinzip mit entsprechenden Stoffkonstanten verrechnet, um einen Volumenstrom pro Zeiteinheit zu ermitteln. Je nach physikalischem Messprinzip werden noch weitere Parameter wie Dichte oder Temperatur in der Messeinheit ermittelt und an die Elektronik übermittelt. Damit können die Geräte je nach physikalischem Messprinzip auch unabhängig von voreingestellten Stoffkonstanten arbeiten. Die Elektronik verfügt über eine Schnittstelle, so dass ein gewünschter Volumenstrom an die Elektronik übermittelt werden kann. Die Elektronik führt dann einen Soll-/Istwertvergleich der mit der Messeinheit erhaltenen Daten durch und steuert dementsprechend die Regeleinheit, um den gewünschten Volumenstrom einzustellen. In der Regel besteht die Regeleinheit aus einem magnetisch bewegten Stempel und einer Düse/Bohrung. Übertrifft der Messwert/Istwert den Sollwert wird der Stempel mittels der Elektronik etwas mehr in Richtung der Bohrung bewegt und somit die Öffnungsweite des Flusspfades, in den der Massenflussregler integriert ist, reduziert. Somit erhöht sich er Flusswiderstand des Massenflussreglers und der Volumenstrom über die Regeleinheit sinkt. Da Soll- und Istwert ständig von der Elektronik überwacht werden, kann der Stempel so ausgerichtet werden, dass sich der gewünschte Volumenstrom über den Massenflussregler einstellt.Mass flow controllers consist essentially of three components, a measuring unit, a control unit, z. B. a control valve, and the corresponding electronics (control line). The measuring unit can determine the volume flow rate in a flow path based on various physical principles (Coriolis force, heat transport, pressure difference, etc.) and transmit this measured value to the electronics. Depending on the physical measuring principle, this measured value is calculated with appropriate material constants in order to determine a volume flow per unit of time. Depending on the physical measuring principle, further parameters such as density or temperature are determined in the measuring unit and transmitted to the electronics. This means that the devices can also work independently of preset material constants, depending on the physical measuring principle. The electronics have an interface so that a desired volume flow can be transmitted to the electronics. The electronics then perform a setpoint / actual value comparison of the data obtained with the measuring unit and accordingly controls the control unit to set the desired flow rate. In general, the control unit consists of a magnetically moving punch and a nozzle / bore. If the measured value / actual value exceeds the nominal value, the punch is moved slightly more in the direction of the bore by means of the electronics, thus reducing the opening width of the flow path in which the mass flow controller is integrated. Thus, it increases flow resistance of the mass flow controller and the flow rate through the control unit decreases. Since the setpoint and actual value are constantly monitored by the electronics, the plunger can be aligned so that the desired volume flow is set via the mass flow controller.
Ein für die Verwendung in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen geeigneter Massenflussregler umfasst eine Messeinheit und ein Regelventil, die über eine Steuerleitung miteinander verbunden sind. Wie zuvor beschrieben, erfolgt das Öffnen und Schließen des Regelventils über die Steuerleitung in Abhängigkeit von einem Soll-/Istwertvergleich der mit der Messeinheit erhaltenen Daten.A suitable for use in the inventive devices mass flow controller comprises a measuring unit and a control valve, which are connected to each other via a control line. As described above, the opening and closing of the control valve takes place via the control line as a function of a setpoint / actual value comparison of the data obtained with the measuring unit.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der ersten Durchflussmengensteuerungseinrichtung um einen Massenflussregler, umfassend eine Messeinheit, ein Regelventil und eine Steuerleitung.In a preferred embodiment, the first flow rate control device is a mass flow controller, comprising a measuring unit, a control valve and a control line.
Das Regelventil kann stromaufwärts oder stromabwärts zu der Messeinheit installiert sein. Bevorzugt ist das Regelventil stromabwärts zu der Messeinheit installiert.The control valve may be installed upstream or downstream of the measuring unit. Preferably, the control valve is installed downstream of the measuring unit.
In einer weiteren Ausführungsform umfassen die erfindungsgemäßen Vorrichtungen ein Absperrventil. Das Absperrventil ist so im ersten Flusspfad angeordnet, dass damit das Regelventil des Massenflussreglers überbrückt werden kann, um dieses bei Bedarf vollständig aus dem ersten Flusspfad zu entfernen. Dadurch sind während der Elution über den ersten Flusspfad extrem hohe Flussraten realisierbar, wie sie in präparativen Systemen benötigt werden.In a further embodiment, the devices according to the invention comprise a shut-off valve. The shut-off valve is arranged in the first flow path, so that the control valve of the mass flow controller can be bridged in order to remove it completely from the first flow path as required. As a result, during the elution via the first flow path, extremely high flow rates can be achieved, as required in preparative systems.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtungen beträgt die Flussrate im ersten Flusspfad der erfindungsgemäßen Vorrichtungen mit einem Massenflussregler, umfassend eine Messeinheit, ein Regelventil und eine Steuerleitung, als erster Durchflussmengensteuerungseinrichtung während der Einbringung der Probe und deren Fokussierung 0,01 ml/min bis 0,5 ml/min. Nach dem Einbringen der Probe und deren Fokussierung, d. h. während der Elution, wird das Regelventil des Massenflussreglers im ersten Flusspfad nicht mehr zur Regelung benötigt und daher maximal geöffnet. Der Massenflussregler muss also nur im Bereich von 0,01 ml/min bis 0,5 ml/min korrekt arbeiten. Innerhalb dieses Bereichs ist die Regelung mittels herkömmlicher Massenflussregler problemlos und zuverlässig möglich.In a preferred embodiment of the devices according to the invention, the flow rate in the first flow path of the devices according to the invention with a mass flow controller, comprising a measuring unit, a control valve and a control line, as the first flow rate control device during the introduction of the sample and their focusing 0.01 ml / min to 0, 5 ml / min. After the introduction of the sample and its focusing, d. H. During elution, the mass flow controller's control valve in the first flow path is no longer needed for control and therefore open maximum. The mass flow controller must therefore work correctly only in the range of 0.01 ml / min to 0.5 ml / min. Within this range, the control by means of conventional mass flow controller is easily and reliably possible.
Die zweite Durchflussmengensteuerungseinrichtung dient der Erzeugung und Steuerung des Querflusses und ist entweder ein Spritzenpumpensystem oder ein Massenflussregler, wie er auch für die erste Durchflussmengensteuerungseinrichtung eingesetzt wird.The second flow rate control device is used to generate and control the cross flow and is either a syringe pump system or a mass flow controller, as it is also used for the first flow rate control device.
Ein für die Verwendung in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen geeignetes Spritzenpumpensystem umfasst zwei Spritzen, die im Pendelbetrieb arbeiten. Dadurch wird ein unkontrolliertes Ausströmen des Querflusses aus dem Trennkanal zu verhindernA syringe pump system suitable for use in the devices of the invention comprises two syringes operating in pendulum mode. This will prevent uncontrolled outflow of the crossflow from the separation channel
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der zweiten Durchflussmengensteuerungseinrichtung um ein Spritzenpumpensystem, umfassend zwei im Pendelbetrieb arbeitenden Spritzen, oder um einen Massenflussregler, umfassend eine Messeinheit, ein Regelventil und eine Steuerleitung. In a preferred embodiment, the second flow rate control means is a syringe pump system comprising two pendulum-type syringes or a mass flow controller comprising a measuring unit, a control valve and a control line.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird als zweite Durchflussmengensteuerungseinrichtung ein Spritzenpumpensystem verwendet, das zwei im Pendelbetrieb arbeitende Spritzen umfasst.In a particularly preferred embodiment, a syringe pump system comprising two pendulum-type syringes is used as the second flow rate control means.
Ein Injektor zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen kann ein manuell zu bedienendes Injektionsventil oder ein automatischer Probengeber (Autosampler) sein, das/der dem Trennkanal vorgeschaltet, d. h. stromaufwärts installiert, ist.An injector for use in the devices of the invention may be a manually operated injection valve or an autosampler upstream of the separation channel, i. H. upstream is installed.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Injektor ein Autosampler.In a preferred embodiment, the injector is an autosampler.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Injektor in dem ersten Flusspfad stromabwärts hinter der ersten Durchflussmengensteuerungseinrichtung angeordnet.In a further preferred embodiment, the injector is arranged downstream of the first flow rate control device in the first flow path.
Der Trennkanal der erfindungsgemäßen Vorrichtungen weist einen ersten Anschluss (Einlass) an einem ersten Ende und einen zweiten Anschluss (Auslass) an einem zweiten Ende auf. Der Trennkanal weist ferner einen weiteren Anschluss auf, über den der Trennkanal mit der zweiten Durchflussmengensteuerungseinrichtung verbunden wird und der zur Ableitung des beim Anlegen des Querflusses entstehenden Flüssigkeitsstroms dient. Bei dem Trennkanal der erfindungsgemäßen Vorrichtungen handelt es sich entweder um einen Hohlfasertrennkanal oder einen Trennkanal für die Asymmetrische Fluss-Feldflussfraktionierung (AF-4).The separation channel of the devices according to the invention has a first port (inlet) at a first end and a second port (outlet) at a second end. The separation channel also has a further connection, via which the separation channel is connected to the second flow rate control device and which serves to dissipate the liquid flow arising during the application of the crossflow. The separation channel of the devices according to the invention is either a hollow fiber separation channel or a separation channel for asymmetric flow field flow fractionation (AF-4).
Ein Hohlfasertrennkanal zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen umfasst eine oder mehrere Hohlfaser(n) und ein Gehäuse.A hollow fiber separation channel for use in the devices of the invention comprises one or more hollow fibers and a housing.
Bei den Hohlfasern zur Verwendung den erfindungsgemäßen Vorrichtungen handelt es sich um Größenausschlussmembranen mit einem runden Querschnitt. Diese haben einen Innendurchmesser (ID) von 0.5 bis 1 mm. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Innendurchmesser der verwendeten Hohlfasern 1 mm. Die Hohlfasern haben in der Regel eine Länge von 100 bis 370 mm, bevorzugt von 300 bis 320 mm und besonders bevorzugt 305 mm. Der Cut-off der Hohlfasern liegt bei 300 Da bis 100 kDa, bevorzugt bei 300 Da bis 30 kDa und besonders bevorzugt bei 10 kDa. Als Material für die Hohlfasern wird bevorzugt regenerierte Cellulose, Polyethersulfon (PES) oder Polyvinylidenfluorid (PVDF) verwendet.The hollow fibers for use in the devices according to the invention are size exclusion membranes with a round cross-section. These have an inside diameter (ID) of 0.5 to 1 mm. In a preferred embodiment, the inner diameter of the hollow fibers used is 1 mm. The hollow fibers generally have a length of 100 to 370 mm, preferably from 300 to 320 mm and particularly preferably 305 mm. The cut-off of the hollow fibers is from 300 Da to 100 kDa, preferably from 300 Da to 30 kDa and particularly preferably 10 kDa. Regenerated cellulose, polyethersulfone (PES) or polyvinylidene fluoride (PVDF) is preferably used as material for the hollow fibers.
Die Hohlfasern zur Verwendung in dem Trennkanal der erfindungsgemäßen Vorrichtungen befinden sich in einem gekapselten Gehäuse (Hohlfasergehäuse). Dieses weist jeweils einen Anschluss für den Einlass und den Auslass des Laufmittels sowie einen weiteren Anschluss für die zweite Durchflussmengensteuerungseinrichtung auf.The hollow fibers for use in the separation channel of the devices according to the invention are contained in an encapsulated housing (hollow fiber housing). This has in each case a connection for the inlet and the outlet of the eluent and a further connection for the second flow rate control device.
Eine Hohlfaser und das Gehäuse, in dem sich die Hohlfaser befindet, bilden einen Hohlfasertrennkanal.A hollow fiber and the housing in which the hollow fiber is located form a hollow fiber separation channel.
Neben einer können auch zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr, wie z. B. bis zu zehn, bis zu zwanzig, bis zu einhundert oder bis zu fünfhundert, parallel geschaltete gleiche Hohlfasern bzw. Hohlfasertrennkanäle verwendet werden. Diese werden zu einem Trennmodul zusammengefasst.In addition to one can also two, three, four, five, six or more, such as. B. up to ten, up to twenty, up to one hundred or up to five hundred, parallel connected the same hollow fibers or hollow fiber separation channels are used. These are combined to form a separation module.
Die Parallelschaltung erfolgt entweder durch das Einbringen der gewünschten Anzahl an Hohlfasern in ein einzelnes Gehäuse, so dass ein entsprechender Hohlfasertrennkanal mehr als eine Hohlfaser aufweist, oder durch die Verwendung mehrerer Hohlfasertrennkanäle, die jeweils nur eine Hohlfaser enthalten.The parallel connection is made either by introducing the desired number of hollow fibers in a single housing, so that a corresponding hollow fiber separation channel has more than one hollow fiber, or by the use of multiple hollow fiber separation channels, each containing only one hollow fiber.
Die Verwendung mehrerer parallel geschalteter Hohlfasern bzw. Hohlfasertrennkanäle ermöglicht die Injektion größerer Probenmengen bzw. eine höhere Probenbeladung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.The use of several parallel connected hollow fibers or hollow fiber separation channels allows the injection of larger amounts of sample or a higher sample loading of the device according to the invention.
Bevorzugt werden nur eine oder zwei parallel geschaltete gleiche Hohlfaser(n) bzw. nur ein Hohlfasertrennkanal oder zwei parallel geschaltete gleiche Hohlfasertrennkanäle verwendet. Besonders bevorzugt werden zwei parallel geschaltete gleiche Hohlfasern bzw. Hohlfasertrennkanäle verwendet.Preferably, only one or two identical hollow fibers (n) connected in parallel or only one hollow fiber separation channel or two identical hollow fiber separation channels connected in parallel are used. Particular preference is given to using two identical hollow fibers or hollow fiber separation channels connected in parallel.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform wird ein Hohlfasertrennkanal mit zwei parallel geschalteten, in einem Gehäuse enthaltenen gleichen Hohlfasern verwendet.In a further particularly preferred embodiment, a hollow fiber separation channel with two parallel connected, contained in a housing same hollow fibers is used.
Als AF-4 Trennkanal zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen können herkömmliche AF-4 Trennkanäle eingesetzt werden, die einen Träger, eine Fritte, eine semipermeable Membran, einen Spacer und eine Abdeckung umfassen. In einer weiteren Ausführungsform können die Fritte sowie die semipermeable Membran auch einstückig ausgebildet sein. Entsprechende Trennkanäle werden zum Beispiel in
Bei den semipermeablen Membranen zur Verwendung in einem AF4-Trennkanal der erfindungsgemäßen Vorrichtungen handelt es sich um Größenausschlussmembranen. Der Cut-off der semipermeablen Membranen liegt bei 300 Da bis 100 kDa, bevorzugt bei 300 Da bis 30 kDa und besonders bevorzugt bei 10 kDa. Als Material für die semipermeablen Membranen wird bevorzugt regenerierte Cellulose, Polyethersulfon (PES) oder Polyvinylidenfluorid (PVDF) verwendet.In semipermeable membranes for use in an AF4 separation channel the Devices according to the invention are size exclusion membranes. The cut-off of the semipermeable membranes is 300 Da to 100 kDa, preferably 300 Da to 30 kDa and particularly preferably 10 kDa. Regenerated cellulose, polyethersulfone (PES) or polyvinylidene fluoride (PVDF) is preferably used as material for the semipermeable membranes.
Ein AF-4 Trennkanal zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen kann neben dem ersten Anschluss (Einlass), dem zweiten Anschluss (Auslass) und dem weiteren Anschluss für die zweite Durchflussmengensteuerungseinrichtung einen zusätzlichen (dritten) Anschluss zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende des Trennkanals aufweisen. Über diesen dritten Anschluss wird während der Fokussierung der Probe Laufmittel in den Trennkanal hineingepumpt. Ein AF-4 Trennkanal mit einem dritten Anschluss wird in der zuvor beschriebenen alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtungen eingesetzt.An AF-4 separation channel for use in the devices of the present invention may have an additional (third) port between the first end and the second end of the separation channel besides the first port (inlet), the second port (outlet) and the further port for the second flow rate control device exhibit. During the focusing of the sample, eluent is pumped into the separation channel via this third connection. An AF-4 separation channel with a third connection is used in the previously described alternative embodiment of the devices according to the invention.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Trennkanal ein Hohlfasertrennkanal.In a preferred embodiment, the separation channel is a hollow fiber separation channel.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform kann der Hohlfasertrennkanal einen Hohlfasertrennkanal oder mehrere Hohlfasertrennkanäle umfassen, jeweils umfassend ein Hohlfasergehäuse und eine oder mehrere Hohlfaser(n).In a further particularly preferred embodiment, the hollow fiber separation channel may comprise a hollow fiber separation channel or a plurality of hollow fiber separation channels, each comprising a hollow fiber housing and one or more hollow fiber (s).
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Trennkanal ein Trennkanal für die Asymmetrische Fluss-Feldflussfraktionierung (AF4).In a further preferred embodiment, the separation channel is a separation channel for asymmetric flow field-flow fractionation (AF4).
In einer weiteren Ausführungsform können die erfindungsgemäßen Vorrichtungen sowohl einen Hohlfasertrennkanal als auch einen AF-4 Trennkanal umfassen. Die beiden Trennkanäle werden in diesem Fall nebeneinander angeordnet, d. h. parallel geschaltet, so dass je nach Bedarf der eine oder der andere Kanal während einer Messung mit Laufmittel durchströmt wird.In a further embodiment, the devices according to the invention may comprise both a hollow fiber separation channel and an AF-4 separation channel. The two separation channels are arranged side by side in this case, d. H. connected in parallel, so that, as needed, one or the other channel is flowed through during a measurement with eluent.
Bei dem in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen verwendeten ersten und zweiten Rückdruckelement handelt es sich entweder um eine Rückdruckkapillare oder einen Rückdruckregler.The first and second back pressure elements used in the devices of the present invention are either a back pressure capillary or a back pressure regulator.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das erste Rückdruckelement eine Rückdruckkapillare und das zweite Rückdruckelement ein Rückdruckregler.In a particularly preferred embodiment, the first back pressure element is a back pressure capillary and the second back pressure element is a back pressure regulator.
Der innere Durchmesser und die Länge einer Rückdruckkapillare für die Verwendung in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen müssen so gewählt werden, dass der entstehende Rückdruck durch die Kapillare immer größer ist als der Druckabfall über den Trennkanal.The inner diameter and the length of a back pressure capillary for use in the devices according to the invention must be selected so that the resulting back pressure through the capillary is always greater than the pressure drop across the separation channel.
Die Abmessungen der Rückdruckkapillare sind ferner abhängig von der jeweils verwendeten Trennmethode und den entsprechend gewählten Flüssen während der einzelnen Phasen der Fraktionierung und daher variabel. Insbesondere sind die Abmessungen der Rückdruckkapillare abhängig von dem jeweils eingestellten und gleichbleibenden Volumenstrom durch den/die Detektor(en).The dimensions of the back pressure capillary are also dependent on the particular separation method used and the corresponding selected flows during the individual phases of the fractionation and therefore variable. In particular, the dimensions of the back pressure capillary are dependent on the respective set and constant volume flow through the / the detector (s).
Typische bzw. bevorzugte Werte sind eine Länge von 100 bis 500 mm und ein Innendurchmesser (ID) von 50 bis 200 μm. Besonders bevorzugt ist ein Innendurchmesser von 125 μm. Als Material für die Rückdruckkapillare kann jedes Material verwendet werden, das inert gegenüber dem jeweils verwendeten Laufmittel und der zu analysierenden Probe ist. Bevorzugte Materialien sind Polyetheretherketon (PEEK), Fluoriertes Ethylen-Propylen-Copolymer (FEP), Perfluoralkoxy (PFA), hochreines Perfluoralkoxy (HPFA), und nichtrostender Stahl (Stainless Steel, SS).Typical or preferred values are a length of 100 to 500 mm and an inner diameter (ID) of 50 to 200 μm. Particularly preferred is an inner diameter of 125 microns. As the material for the Rückdruckkapillare any material can be used which is inert to the particular solvent used and the sample to be analyzed. Preferred materials are polyetheretherketone (PEEK), fluorinated ethylene-propylene copolymer (FEP), perfluoroalkoxy (PFA), high-purity perfluoroalkoxy (HPFA), and stainless steel (SS).
Als Rückdruckregler für die Verwendung in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen können alle handelsüblichen Rückdruckregler verwendet werden, die zum Einbau in ein Feldflussfraktionierungssystem und/oder eine HPLC-Anlage geeignet sind. Ein geeigneter Rückdruckregler verfügt über einen Stempel, der über eine Feder gegen die Flussrichtung in einen dichtenden Sitz gepresst wird.As a back pressure regulator for use in the devices of the invention, all commercially available back pressure regulator can be used, which are suitable for installation in a Feldflussfraktionierungssystem and / or a HPLC system. A suitable back pressure regulator has a plunger which is pressed by a spring against the flow direction into a sealing seat.
Der von der Pumpe erzeugte Volumenstrom erzeugt einen Flüssigkeitsdruck. Dieser presst auf den Stempel. Ist die dabei auf den Stempel wirkende Kraft kleiner als die durch die Feder voreingestellte Gegenkraft, verbleibt der Stempel in seinem Sitz und der Rückdruckregler bleibt geschlossen. Steigt der Flüssigkeitsdruck entsprechend stark an, nimmt auch die auf den Stempel einwirkende Kraft zu bis die Federkraft überwunden wird. Dadurch bewegt sich der Stempel aus seinem Sitz und der Flüssigkeitspfad wird geöffnet. Je nach Volumenstrom wird der Stempel mehr oder weniger weit aus seinem Sitz gepresst, so dass die Öffnungsweite in Abhängigkeit von der durch den Volumenstrom erzeugten und auf den Stempel wirkenden Kraft variiert.The volume flow generated by the pump creates a fluid pressure. This presses on the stamp. If the force acting on the punch is less than the counterforce preset by the spring, the punch remains in its seat and the back pressure regulator remains closed. If the fluid pressure increases correspondingly, the force acting on the piston increases until the spring force is overcome. As a result, the punch moves out of its seat and the liquid path is opened. Depending on the volume flow, the punch is pressed more or less far out of its seat, so that the opening width varies depending on the force generated by the volume flow and acting on the punch.
Ein als zweites Rückdruckelement im zweiten Flüssigkeitspfad der erfindungsgemäßen Vorrichtungen verwendeter Rückdruckregler ist dadurch gekennzeichnet, dass er sich selbständig schließt bzw. geschlossen bleibt, wenn der Öffnungsdruck nicht erreicht wird. Soll also über den zweiten Flusspfad kein Laufmittel fließen, wird das Regelventil des Massenflussreglers im ersten Flusspfad soweit geöffnet bis der aus dem Druckabfall über den ersten Flusspfad resultierende Druck geringer ist als der für die Öffnung des Rückdruckreglers erforderliche Druck.A back pressure regulator used as a second back pressure element in the second fluid path of the devices according to the invention is characterized in that it automatically closes or remains closed when the opening pressure is not reached. If, therefore, no eluent is to flow via the second flow path, the control valve of the mass flow controller in the first flow path is opened until the pressure drop across the first flow path resulting pressure is less than the pressure required for the opening of the back pressure regulator.
Allein mit einer Rückdruckkapillare als zweitem Rückdruckelement wäre dies nicht möglich. Stattdessen müsste zusätzlich ein Schaltventil den zweiten Flusspfad sperren, da eine Rückdruckkapillare im Gegensatz zu einem Rückdruckregler immer einen, wenn auch geringen, Fluss zulassen würde.But with a back pressure capillary as the second back pressure element, this would not be possible. Instead, a switching valve would additionally have to block the second flow path, since a back pressure capillary, in contrast to a back pressure regulator, would always permit a flow, albeit a small one.
Soll Laufmittel über den zweiten Flusspfad geleitet werden, wird das Regelventil des Massenflussreglers soweit geschlossen bis der aus dem Druckabfall über den ersten Flusspfad resultierende Druck größer ist als der für die Öffnung des Rückdruckreglers erforderliche Druck, so dass es sich öffnet. Der Massenflussregler regelt dann nur noch den Druckabfall im ersten Flusspfad und die Volumenströme teilen sich entsprechend zwischen dem ersten und dem zweiten Flusspfad auf.If solvent is to be passed via the second flow path, the control valve of the mass flow controller is closed until the resulting from the pressure drop across the first flow path pressure is greater than the pressure required for the opening of the back pressure regulator so that it opens. The mass flow controller then regulates only the pressure drop in the first flow path and the volume flows divide accordingly between the first and the second flow path.
Als Detektor(en) können in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen jegliche Detektoren verwendet werden, die im Bereich der Feldflussfraktionierung oder der Hochleistungsflüssigchromatographie (HPLC) bekannt sind. Beispiele sind UV-Detektoren, Brechungsindex-(RI-)Detektoren, (Mehrwinkel-)Lichtstreudetektoren, Massenspektrometer, Fluoreszenzdetektoren, ICP-Massenspektrometer, dynamische Lichtstreudetektoren (DLS) und Kleinwinkelröntgenstreuungs-(SAXS-)Detektoren.Any detectors known in the field of field-flow fractionation or high-performance liquid chromatography (HPLC) can be used as the detector (s) in the devices according to the invention. Examples are UV detectors, refractive index (RI) detectors, (multi-angle) light scattering detectors, mass spectrometers, fluorescence detectors, ICP mass spectrometers, dynamic light scattering detectors (DLS) and small angle X-ray scattering (SAXS) detectors.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem/den Detektor(en) um einen UV-Detektor, einen Brechungsindex-(RI-)Detektor und/oder einen (Mehrwinkel-)Lichtstreudetektor.In a preferred embodiment, the detector (s) are a UV detector, a refractive index (RI) detector and / or a (multi-angle) light scattering detector.
In der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtungen ist die erste Durchflussmengenaufteilungseinrichtung geeignet, den von der Pumpe erzeugten Volumenstrom in einen ersten Flusspfad, der die Pumpe mit dem ersten Anschluss des Trennkanals verbindet, und einen zweiten Flusspfad, der die Pumpe mit dem zweiten Anschluss des Trennkanals verbindet, aufzuteilen. Die erste Durchflussmengensteuerungseinrichtung und der Injektor sind in dem ersten Flusspfad angeordnet. Die zweite Durchflussmengenaufteilungseinrichtung ist innerhalb des zweiten Flusspfads angeordnet und ist geeignet, den Volumenstrom des zweiten Flusspfads zwischen dem zweiten Anschluss des Trennkanals und dem/den Detektor(en) aufzuteilen. Das erste Rückdruckelement ist in einem dritten Flusspfad angeordnet, der die zweite Durchflussmengenaufteilungseinrichtung und den/die Detektor(en) verbindet. Die zweite Durchflussmengensteuerungseinrichtung ist in einem vierten Flusspfad angeordnet, der über einen weiteren Anschluss mit dem Trennkanal verbunden ist. Der/die Abfallbehälter ist/sind hinter dem/den Detektor(en) und der zweiten Durchflussmengensteuerungseinrichtung angeordnet. Zusätzlich ist im zweiten Flusspfad zwischen der ersten Durchflussmengenaufteilungseinrichtung und der zweiten Durchflussmengenaufteilungseinrichtung ein zweites Rückdruckelement angeordnet.In the first embodiment of the devices according to the invention, the first flow rate divider is suitable for connecting the volume flow generated by the pump to a first flow path connecting the pump to the first port of the separation channel and a second flow path connecting the pump to the second port of the separation channel to split up. The first flow rate control device and the injector are arranged in the first flow path. The second flow rate divider is disposed within the second flow path and is adapted to divide the volume flow of the second flow path between the second port of the separation channel and the detector (s). The first back pressure element is disposed in a third flow path connecting the second flow rate distribution device and the detector (s). The second flow rate control device is arranged in a fourth flow path, which is connected via a further connection to the separation channel. The waste bin (s) is located behind the detector (s) and the second flow rate controller. In addition, a second back pressure element is arranged in the second flow path between the first flow rate distribution device and the second flow rate distribution device.
In der alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtungen ist die erste Durchflussmengenaufteilungseinrichtung geeignet, den von der Pumpe erzeugten Volumenstrom in einen ersten Flusspfad, der die Pumpe mit dem ersten Anschluss des AF4-Trennkanals verbindet, und einen zweiten Flusspfad, der die Pumpe mit dem dritten Anschluss des AF4-Trennkanals verbindet, aufzuteilen. Die erste Durchflussmengensteuerungseinrichtung und der Injektor sind in dem ersten Flusspfad angeordnet. Das erste Rückdruckelement ist in einem dritten Flusspfad angeordnet, der den zweiten Anschluss des Trennkanals mit dem/den Detektor(en) verbindet. Die zweite Durchflussmengensteuerungseinrichtung ist in einem vierten Flusspfad angeordnet, der über einen weiteren Anschluss mit dem AF4-Trennkanal verbunden ist. Der/die Abfallbehälter ist/sind hinter dem/den Detektor(en) und der zweiten Durchflussmengensteuerungseinrichtung angeordnet. Zusätzlich ist im zweiten Flusspfad zwischen der ersten Durchflussmengenaufteilungseinrichtung und dem dritten Anschluss des AF4-Trennkanals ein zweites Rückdruckelement angeordnet.In the alternative embodiment of the devices according to the invention, the first flow rate divider is adapted to connect the volume flow generated by the pump into a first flow path connecting the pump to the first port of the AF4 separation channel and a second flow path connecting the pump to the third port of the AF4 separation channel AF4 separation channel connects, split. The first flow rate control device and the injector are arranged in the first flow path. The first back pressure element is disposed in a third flow path connecting the second port of the separation channel to the detector (s). The second flow rate control device is arranged in a fourth flow path, which is connected via a further connection to the AF4 separation channel. The waste bin (s) is located behind the detector (s) and the second flow rate controller. In addition, a second back pressure element is arranged in the second flow path between the first flow rate distribution device and the third port of the AF4 separation channel.
Das beschriebene Flussschema der erfindungsgemäßen Vorrichtungen wird durch den Einbau des zweiten Rückdruckelements in den zweiten Flusspfad erreicht. Dadurch ist es möglich im ersten Flusspfad handelsübliche Massenflussregler anstelle von Nadelventilen für die Durchflussmengensteuerung zu verwenden. Insbesondere werden damit die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme in Bezug auf den dynamischen Flussratenbereich und den nötigen Arbeitsdruck von Massenflussreglern gelöst. Im Ergebnis wird dadurch die Realisierung eines programmierbaren Fokusflusses bei gleichzeitiger Reduktion an Bauteilen ermöglicht, was die Kosten und das Ausfallrisiko senkt.The described flow diagram of the devices according to the invention is achieved by the installation of the second back pressure element in the second flow path. This makes it possible to use commercially available mass flow controllers instead of needle valves for flow rate control in the first flow path. In particular, this solves the problems known from the prior art with respect to the dynamic flow rate range and the required working pressure of mass flow controllers. As a result, this enables the realization of a programmable focus flux with simultaneous reduction of components, which reduces the costs and the risk of failure.
In den einzelnen Flusspfaden zusätzlich zu den übrigen Bestandteilen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen angeordnete Schaltmittel, wie z. B. Schaltventile, sind für die Realisierung des Flussschemas der erfindungsgemäßen Vorrichtungen nicht erforderlich. Dies trägt ebenfalls zu einer Vereinfachung des Aufbaus und zur Kostenreduktion bei. In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die erfindungsgemäßen Vorrichtungen daher im ersten, zweiten, dritten und vierten Flusspfad keine Schaltmittel und insbesondere keine Schaltventile.In the individual flow paths in addition to the other components of the devices according to the invention arranged switching means such. As switching valves, are not required for the realization of the flow scheme of the devices according to the invention. This also contributes to a simplification of the structure and to the cost reduction. In a preferred embodiment, the devices according to the invention therefore comprise no switching means in the first, second, third and fourth flow paths, and in particular no switching valves.
In einer ersten besonders bevorzugten Ausführungsform umfassen die erfindungsgemäßen Vorrichtungen einen oder mehrere Vorratsbehälter, eine Pumpe, eine erste Durchflussmengenaufteilungseinrichtung, einen Massenflussregler, umfassend eine Messeinheit, ein Regelventil und eine Steuerleitung, als erste Durchflussmengensteuerungseinrichtung, einen Autosampler als Injektor, einen Hohlfaser- oder einen AF4-Trennkanal mit einem ersten Anschluss an einem ersten Ende und einem zweiten Anschluss an einem zweiten Ende, eine zweite Durchflussmengenaufteilungseinrichtung, eine Rückdruckkapillare als erstes Rückdruckelement, einen Rückdruckregler als zweites Rückdruckelement, einen UV-Detektor, einen Brechungsindex-(RI-)Detektor und/oder einen (Mehrwinkel-)Lichtstreudetektor als Detektor(en), ein Spritzenpumpensystem mit zwei im Pendelbetrieb arbeitenden Spritzen als zweite Durchflussmengensteuerungseinrichtung und einen oder mehrere Abfallbehälter.In a first particularly preferred embodiment, the devices according to the invention comprise one or more storage containers, one A pump, a first flow rate distribution device, a mass flow controller, comprising a measuring unit, a control valve and a control line, as a first flow rate control device, an autosampler as an injector, a hollow fiber or AF4 separation channel having a first terminal at a first end and a second terminal at a second end, a second flow rate divider, a back pressure capillary as a first back pressure element, a back pressure regulator as a second back pressure element, a UV detector, a refractive index (RI) detector and / or a (multi-angle) light scatter detector as the detector (s), a syringe pump system two reciprocating syringes as a second flow rate control device and one or more waste containers.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen dieser besonders bevorzugten Ausführungsform können zusätzlich ein Absperrventil umfassen, mittels dessen das Regelventil des Massenflussreglers überbrückt werden kann.The inventive devices of this particularly preferred embodiment may additionally comprise a shut-off valve, by means of which the control valve of the mass flow controller can be bridged.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen gemäß der beschriebenen besonders bevorzugten Ausführungsform zeichnen sich durch folgendes Flussschema aus:
Die erste Durchflussmengenaufteilungseinrichtung ist geeignet, den von der Pumpe erzeugten Volumenstrom in einen ersten Flusspfad, der die Pumpe mit dem ersten Anschluss des Hohlfaser- oder AF4-Trennkanals verbindet, und einen zweiten Flusspfad, der die Pumpe mit dem zweiten Anschluss des Hohlfaser- oder AF4-Trennkanals verbindet, aufzuteilen. Der Massenflussregler und der Autosampler sind in dem ersten Flusspfad angeordnet, wobei der Autosampler stromabwärts hinter dem Massenflussregler angeordnet ist. Die zweite Durchflussmengenaufteilungseinrichtung ist innerhalb des zweiten Flusspfads angeordnet und ist geeignet, den Volumenstrom des zweiten Flusspfads zwischen dem zweiten Anschluss des Hohlfaser- oder AF4-Trennkanals und dem/den Detektor(en) aufzuteilen. Die Rückdruckkapillare ist in einem dritten Flusspfad angeordnet, der die zweite Durchflussmengenaufteilungseinrichtung und den/die als Detektor(en) verwendeten UV-Detektor, Brechungsindex-(RI-)Detektor und/oder (Mehrwinkel-)Lichtstreudetektor verbindet. Das Spritzenpumpensystem ist in einem vierten Flusspfad angeordnet, der über einen weiteren Anschluss mit dem Hohlfaser- oder AF4-Trennkanal verbunden ist. Der/die Abfallbehälter sind hinter dem/den Detektor(en) und dem Spritzenpumpensystem angeordnet. Der Rückdruckregler ist im zweiten Flusspfad zwischen der ersten Durchflussmengenaufteilungseinrichtung und der zweiten Durchflussmengenaufteilungseinrichtung angeordnet. Ein gegebenenfalls vorhandenes Absperrventil ist so im ersten Flusspfad angeordnet, dass damit das Regelventil des Massenflussreglers überbrückt werden kann, um dieses bei Bedarf vollständig aus dem ersten Flusspfad zu entfernen.The devices according to the invention according to the described particularly preferred embodiment are characterized by the following flow scheme:
The first flow rate divider is adapted to connect the volume flow generated by the pump into a first flow path connecting the pump to the first port of the hollow fiber or AF4 separation channel and a second flow path connecting the pump to the second port of the hollow fiber or AF4 Separating channel connects, split. The mass flow controller and the autosampler are located in the first flow path with the autosampler located downstream of the mass flow controller. The second flow rate divider is disposed within the second flow path and is adapted to divide the volume flow of the second flow path between the second port of the hollow fiber or AF4 separation channel and the detector (s). The back pressure capillary is disposed in a third flow path that connects the second flow rate divider and the UV detector, refractive index (RI) detector, and / or (multi-angle) light scattering detector used as the detector (s). The syringe pump system is arranged in a fourth flow path which is connected via a further connection to the hollow fiber or AF4 separation channel. The waste bin (s) are located behind the detector (s) and the syringe pump system. The back pressure regulator is arranged in the second flow path between the first flow rate distribution device and the second flow rate distribution device. An optional shut-off valve is arranged in the first flow path, so that the control valve of the mass flow controller can be bridged in order to remove it completely from the first flow path as required.
In einer alternativen besonders bevorzugten Ausführungsform umfassen die erfindungsgemäßen Vorrichtungen einen oder mehrere Vorratsbehälter, eine Pumpe, eine erste Durchflussmengenaufteilungseinrichtung, einen Massenflussregler, umfassend eine Messeinheit, ein Regelventil und eine Steuerleitung, als erste Durchflussmengensteuerungseinrichtung, einen Autosampler als Injektor, einen AF4-Trennkanal mit einem ersten Anschluss an einem ersten Ende, einem zweiten Anschluss an einem zweiten Ende und einem dritten Anschluss zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende des Trennkanals, eine Rückdruckkapillare als erstes Rückdruckelement, einen Rückdruckregler als zweites Rückdruckelement, einen UV-Detektor, einen Brechungsindex-(RI-)Detektor und/oder einen (Mehrwinkel-)Lichtstreudetektor als Detektor(en), ein Spritzenpumpensystem mit zwei im Pendelbetrieb arbeitenden Spritzen als zweite Durchflussmengensteuerungseinrichtung und einen oder mehrere Abfallbehälter.In an alternative particularly preferred embodiment, the devices of the invention comprise one or more reservoirs, a pump, a first flow rate divider, a mass flow controller comprising a measuring unit, a control valve and a control line, as a first flow rate controller, an autosampler as an injector, an AF4 separating channel first port at a first end, a second port at a second end and a third port between the first end and the second end of the separation channel, a back pressure capillary as a first back pressure element, a back pressure regulator as a second back pressure element, a UV detector, a refractive index ( RI detector and / or a (multi-angle) light scattering detector as a detector (s), a syringe pump system with two oscillating spraying as a second flow rate control device and one or more waste containers.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen dieser alternativen besonders bevorzugten Ausführungsform können zusätzlich ein Absperrventil umfassen, mittels dessen das Regelventil des Massenflussreglers überbrückt werden kann.The devices according to the invention of this alternative particularly preferred embodiment may additionally comprise a shut-off valve, by means of which the control valve of the mass flow controller can be bridged.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen gemäß der beschriebenen alternativen besonders bevorzugten Ausführungsform zeichnen sich durch folgendes Flussschema aus:
Die erste Durchflussmengenaufteilungseinrichtung ist geeignet, den von der Pumpe erzeugten Volumenstrom in einen ersten Flusspfad, der die Pumpe mit dem ersten Anschluss des AF4-Trennkanals verbindet, und einen zweiten Flusspfad, der die Pumpe mit dem dritten Anschluss des AF4-Trennkanals verbindet, aufzuteilen. Der Massenflussregler und der Autosampler sind in dem ersten Flusspfad angeordnet, wobei der Autosampler stromabwärts hinter dem Massenflussregler angeordnet ist. Die Rückdruckkapillare ist in einem dritten Flusspfad angeordnet, der den zweiten Anschluss des AF4-Trennkanals und den/die als Detektor(en) verwendeten UV-Detektor, Brechungsindex-(RI-)Detektor und/oder (Mehrwinkel-)Lichtstreudetektor verbindet. Das Spritzenpumpensystem ist in einem vierten Flusspfad angeordnet, der über einen weiteren Anschluss mit dem AF4-Trennkanal verbunden ist. Der/die Abfallbehälter sind hinter dem/den Detektor(en) und dem Spritzenpumpensystem angeordnet. Der Rückdruckregler ist im zweiten Flusspfad zwischen der ersten Durchflussmengenaufteilungseinrichtung und dem dritten Anschluss des AF4-Trennkanals angeordnet. Ein gegebenenfalls vorhandenes Absperrventil ist so im ersten Flusspfad angeordnet, dass damit das Regelventil des Massenflussreglers überbrückt werden kann, um dieses bei Bedarf vollständig aus dem ersten Flusspfad zu entfernen.The devices according to the invention according to the described alternative particularly preferred embodiment are characterized by the following flow scheme:
The first flow rate divider is adapted to divide the volume flow generated by the pump into a first flow path connecting the pump to the first port of the AF4 separation channel and a second flow path connecting the pump to the third port of the AF4 separation channel. The mass flow controller and the autosampler are located in the first flow path with the autosampler located downstream of the mass flow controller. The back pressure capillary is located in a third flow path connecting the second port of the AF4 separation channel and the UV detector, refractive index (RI) detector and / or (multi-angle) light scattering detector used as the detector (s). The syringe pump system is arranged in a fourth flow path, which is connected via a further connection to the AF4 separation channel. The waste bin (s) are located behind the detector (s) and the syringe pump system. The back pressure regulator is arranged in the second flow path between the first flow rate distribution device and the third port of the AF4 separation channel. An optional shut-off valve is so in arranged first flow path, that so that the control valve of the mass flow controller can be bridged to completely remove this if necessary from the first flow path.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind Vorrichtungen zur Analyse einer Probe mittels Feldflussfraktionierung.The devices according to the invention are devices for analyzing a sample by means of field-flow fractionation.
In den dabei durchlaufenen Schritten wird in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen gemäß der beschriebenen besonders bevorzugten Ausführungsform:
- – in Schritt (i) eine Probe in ein Laufmittel eingebracht,
- – in Schritt (ii) Laufmittel, in das die Probe eingebracht wurde, mit einem konstanten Volumenstrom über den ersten Anschluss (Einlass) des Trennkanals in diesen hineingespült und ebenfalls mit einem konstanten Volumenstrom zusätzliches Laufmittel durch die zweite Durchflussmengenaufteilungseinrichtung über den zweiten Anschluss (Auslass) des Trennkanals in diesen hineingepumpt, wobei das Laufmittel mit Hilfe des ersten Rückdruckelements und der zweiten Durchflussmengenaufteilungseinrichtung in einen ersten Teil, der in Richtung des Auslasses des Trennkanals strömt, und einen zweiten Teil, der in Richtung des/der Detektors/Detektoren strömt, aufgeteilt wird und
- – in Schritt (iii) zunächst der Volumenstrom über die zweite Durchflussmengenaufteilungseinrichtung in den Auslass des Trennkanals bis auf null reduziert und zeitgleich der Volumenstrom in den Einlass des Trennkanals um den entsprechenden Betrag erhöht und die Probe anschließend unter dem Einfluss eines Trennfeldes über die zweite Durchflussmengenaufteilungseinrichtung und das erste Rückdruckelement aus dem Trennkanal eluiert und in einem oder mehreren Detektor(en) detektiert, wobei der Volumenstrom und die Flussrichtung des Laufmittels durch den/die Detektor(en) gleich bleiben und wobei die Stärke des Trennfeldes mit Hilfe der zweiten Durchflussmengensteuerungseinrichtung, die über einen weiteren Anschluss mit dem Trennkanal verbunden ist, kontrolliert wird und gleichzeitig der Volumenstrom so variiert wird, dass bei einer Veränderung der Stärke des Trennfeldes der Volumenstrom durch den/die Detektor(en) gleich bleibt.
- In step (i) a sample is introduced into a mobile phase,
- - in step (ii) eluent, in which the sample was introduced, with a constant volume flow through the first port (inlet) of the separation channel rinsed therein and also with a constant volume flow additional eluent through the second flow rate distribution device via the second port (outlet) the separation channel is pumped into the latter, wherein the eluent is divided by means of the first back pressure element and the second flow rate divider into a first part which flows in the direction of the outlet of the separation channel and a second part which flows in the direction of the detector / detectors and
- - In step (iii), first the volume flow through the second flow rate divider into the outlet of the separation channel is reduced to zero and at the same time the volume flow in the inlet of the separation channel increased by the corresponding amount and the sample then under the influence of a separation field on the second flow rate distribution device and the first back pressure element elutes from the separation channel and detected in one or more detector (s), wherein the volume flow and the flow direction of the eluent by the / the detector (s) remain the same and wherein the strength of the separation field by means of the second flow rate control means, the a further connection is connected to the separation channel, is controlled and at the same time the volume flow is varied so that when changing the strength of the separation field, the volume flow through the / the detector (s) remains the same.
In den erfindungsgemäßen Vorrichtungen gemäß der beschriebenen alternativen besonders bevorzugten Ausführungsform wird:
- – in Schritt (i) eine Probe in ein Laufmittel eingebracht,
- – in Schritt (ii) Laufmittel, in das die Probe eingebracht wurde, mit einem konstanten Volumenstrom über den ersten Anschluss (Einlass) des AF4-Trennkanals in diesen hineingespült und ebenfalls mit einem konstanten Volumenstrom zusätzliches Laufmittel über den dritten Anschluss des AF4-Trennkanals in diesen hineingepumpt, wobei das Laufmittel innerhalb des AF4-Trennkanals mit Hilfe des ersten Rückdruckelements in einen ersten Teil, der in Richtung des Einlasses des AF4-Trennkanals strömt, und einen zweiten Teil, der aus dem zweiten Anschluss (Auslass) des AF4-Trennkanals in Richtung des/der Detektors/Detektoren strömt, aufgeteilt wird und
- – in Schritt (iii) zunächst der Volumenstrom durch den dritten Anschluss des AF4-Trennkanals bis auf null reduziert und zeitgleich der Volumenstrom in den Einlass des AF4-Trennkanals um den entsprechenden Betrag erhöht und die Probe anschließend unter dem Einfluss eines Trennfeldes über das erste Rückdruckelement aus dem AF4-Trennkanal eluiert und in dem/den Detektor(en) detektiert, wobei der Volumenstrom und die Flussrichtung des Laufmittels durch den/die Detektor(en) gleich bleiben und wobei die Stärke des Trennfeldes mit Hilfe der zweiten Durchflussmengensteuerungseinrichtung, die über einen weiteren Anschluss mit dem AF4-Trennkanal verbunden ist, kontrolliert wird und gleichzeitig der Volumenstrom so variiert wird, dass bei einer Veränderung der Stärke des Trennfeldes der Volumenstrom durch den/die Detektor(en) gleich bleibt.
- In step (i) a sample is introduced into a mobile phase,
- - In step (ii) Laufmittel, in which the sample was introduced, with a constant flow through the first port (inlet) of the AF4 separation channel rinsed therein and also with a constant volume flow additional eluent through the third port of the AF4 separation channel in this pumped in, wherein the eluent within the AF4 separation channel by means of the first back pressure element in a first part, which flows in the direction of the inlet of the AF4 separation channel, and a second part, from the second port (outlet) of the AF4 separation channel in Direction of the detector / detectors flows, is divided and
- - In step (iii), first the volume flow through the third port of the AF4 separation channel is reduced to zero and at the same time the volume flow in the inlet of the AF4 separation channel increased by the corresponding amount and the sample then under the influence of a separation field on the first back pressure element eluted from the AF4 separation channel and detected in the detector (s), wherein the volumetric flow and the flow direction of the eluent by the / the detector (s) remain the same and wherein the strength of the separation field by means of the second flow rate control device via a is connected to the AF4 separation channel is controlled and at the same time the volume flow is varied so that when changing the strength of the separation field, the volume flow through the / the detector (s) remains the same.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtungen beträgt in Schritt (i) und Schritt (ii), d. h. während der Einbringung der Probe und deren Fokussierung, die Flussrate im ersten Flusspfad der erfindungsgemäßen Vorrichtungen mit einem Massenflussregler, umfassend eine Messeinheit, ein Regelventil und eine Steuerleitung, als erster Durchflussmengensteuerungseinrichtung 0,01 ml/min bis 0,5 ml/min. Nach dem Einbringen der Probe und deren Fokussierung, d. h. während der Elution in Schritt (iii), wird das Regelventil des Massenflussreglers im ersten Flusspfad der erfindungsgemäßen Vorrichtungen mit einem Massenflussregler als erster Durchflussmengensteuerungseinrichtung nicht mehr zur Regelung der Volumenströme benötigt und daher maximal geöffnet.In a particularly preferred embodiment of the devices according to the invention, in step (i) and step (ii), d. H. during the introduction of the sample and its focusing, the flow rate in the first flow path of the devices according to the invention with a mass flow controller, comprising a measuring unit, a control valve and a control line, as the first flow rate control device 0.01 ml / min to 0.5 ml / min. After the introduction of the sample and its focusing, d. H. during the elution in step (iii), the control valve of the mass flow controller in the first flow path of the devices according to the invention with a mass flow controller as the first flow rate control device is no longer needed to control the flow rates and therefore opened maximum.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeuten die Begriffe und „gleich” bzw. „gleich bleiben/bleibt” in Bezug auf einen Volumenstrom, dass dieser Volumenstrom um nicht mehr als ±2%, bevorzugt um nicht mehr als ±1,2% variieren darf. So sollte beispielsweise ein Volumenstrom durch den/die Detektor(en) von 1 ml/min um nicht mehr als 12 μl/min schwanken.In the context of the present invention, the terms "and" or "remain the same" in relation to a volume flow mean that this volume flow may not vary by more than ± 2%, preferably not more than ± 1.2% , For example, a flow rate through the detector (s) of 1 ml / min should not fluctuate more than 12 μl / min.
Kurze Beschreibung der Abbildungen Brief description of the illustrations
Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention
Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen werden im Folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen und die darin verwendeten Bezugszeichen erläutert.Preferred embodiments of the devices according to the invention are explained below with reference to the accompanying drawings and the reference numerals used therein.
Die
Der zweite Flusspfad (
Das erste Rückdruckelement (
In den zweiten Flusspfad (
Das Laufmittel wird aus der zweiten Durchflussmengensteuerungseinrichtung (
Eine Probentrennung mittels der in
Im ersten Schritt erfolgen die Einbringung der Probe in das System über den Injektor (
Im zweiten Schritt erfolgt die Fokussierung der Probe am Beginn des Trennkanals (
Im dritten Schritt wird die über den Injektor (
Die für die einzelnen Schritte beschriebenen Flüsse werden von einer entsprechenden Software zeitlich geregelt.The flows described for the individual steps are regulated by appropriate software.
Wie beschrieben sind Massenflussregler im dynamischen Flussratenbereich eingeschränkt. In dem beschriebenen neuartigen Flussschema mit nur einer Pumpe spielt dies aber keine Rolle. Während der Einbringung der Probe und deren Fokussierung beträgt die Flussrate im ersten Flusspfad (
Die Voraussetzung dafür wird durch das zweite Rückdruckelement (
Wird nach erfolgter Einbringung der Probe und deren Fokussierung das Regelventil (
Die
Der zweite Flusspfad (
Ein dritter Flusspfad (
In den zweiten Flusspfad (
Bezüglich der Funktionsweise und des Effekts des ersten Rückdruckelements (
Das Laufmittel wird aus der zweiten Durchflussmengensteuerungseinrichtung (
Eine Probentrennung mittels der in
Im ersten Schritt erfolgen die Einbringung der Probe in das System über den Injektor (
Im zweiten Schritt erfolgt die Fokussierung der Probe am Beginn des Trennkanals (
Im dritten Schritt wird die über den Injektor (
Die für die einzelnen Schritte beschriebenen Flüsse werden von einer entsprechenden Software zeitlich geregelt.The flows described for the individual steps are regulated by appropriate software.
Bezüglich der Funktionsweise und des Effekts des Massenflussreglers und dessen Zusammenwirken mit dem zweiten Rückdruckelement (
Das Absperrventil (
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vorratsbehälterreservoir
- 22
- Pumpepump
- 33
- Erste DurchflussmengenaufteilungseinrichtungFirst flow rate distribution device
- 44
- Erster FlusspfadFirst river path
- 55
- Messeinheitmeasuring unit
- 66
- Regelventilcontrol valve
- 77
- Steuerleitungcontrol line
- 88th
- Injektorinjector
- 99
- Erster Anschluss (Einlass)First connection (inlet)
- 1010
- Trennkanalseparation channel
- 1111
- Erstes EndeFirst end
- 1212
- Zweites EndeSecond end
- 1313
- Zweiter Anschluss (Auslass)Second connection (outlet)
- 1414
- Zweite DurchflussmengenaufteilungseinrichtungSecond flow rate divider
- 1515
- Erstes RückdruckelementFirst back pressure element
- 1616
- Zweiter FlusspfadSecond river path
- 1717
- Zweites RückdruckelementSecond back pressure element
- 1818
- Dritter FlusspfadThird river path
- 1919
- Detektordetector
- 2020
- Weiterer AnschlussAnother connection
- 2121
- Vierter FlusspfadFourth river path
- 22 22
- Zweite DurchflussmengensteuerungseinrichtungSecond flow rate control device
- 2323
- Abfallbehälterwaste container
- 2424
- Dritter AnschlussThird connection
- 2525
- Absperrventilshut-off valve
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2012/038518 [0005, 0005, 0010] WO 2012/038518 [0005, 0005, 0010]
- EP 1879025 A1 [0065] EP 1879025 A1 [0065]
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202015100707U1 (en) | 2015-02-13 | 2015-03-10 | Postnova Analytics Gmbh | Device for field flow fractionation |
DE102015202667A1 (en) | 2015-02-13 | 2016-08-18 | Postnova Analytics Gmbh | Device for field flow fractionation |
US20210138482A1 (en) * | 2018-04-11 | 2021-05-13 | Shimadzu Corporation | Field flow fractionation device |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1879025A1 (en) | 2006-07-10 | 2008-01-16 | Postnova Analytics GmbH | Regenerable membrane unit for field-flow fractionation and channel module containing the same |
WO2012038518A2 (en) | 2010-09-22 | 2012-03-29 | Wyatt Technology Europe Gmbh | Device and method for field flow fractionation |
-
2014
- 2014-03-31 DE DE202014101518.3U patent/DE202014101518U1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1879025A1 (en) | 2006-07-10 | 2008-01-16 | Postnova Analytics GmbH | Regenerable membrane unit for field-flow fractionation and channel module containing the same |
WO2012038518A2 (en) | 2010-09-22 | 2012-03-29 | Wyatt Technology Europe Gmbh | Device and method for field flow fractionation |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202015100707U1 (en) | 2015-02-13 | 2015-03-10 | Postnova Analytics Gmbh | Device for field flow fractionation |
DE102015202667A1 (en) | 2015-02-13 | 2016-08-18 | Postnova Analytics Gmbh | Device for field flow fractionation |
US20210138482A1 (en) * | 2018-04-11 | 2021-05-13 | Shimadzu Corporation | Field flow fractionation device |
US11819859B2 (en) * | 2018-04-11 | 2023-11-21 | Shimadzu Corporation | Field flow fractionation device |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20140710 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
R158 | Lapse of ip right after 8 years |