DE60035858T2

DE60035858T2 - Festphasenextraktions-vorrichtung und -verfahren

Info

Publication number: DE60035858T2
Application number: DE60035858T
Authority: DE
Inventors: Gerhardus Sjoerd Haak; Jan Albert Ooms; Johannes Hendrik Hidding; Otto Halmingh
Original assignee: Spark Holland BV
Current assignee: Spark Holland BV
Priority date: 1999-03-05
Filing date: 2000-03-03
Publication date: 2008-04-24
Anticipated expiration: 2020-03-04
Also published as: WO2000054023A1; AU2949600A; ES2290014T3; DE60035858D1; EP1159597A1; EP1159597B1; ATE369552T1

Description

Die vorliegende Anmeldung und die Aspekte der Erfindung betreffen das Gebiet der Festphasenextraktion, und insbesondere die Festphasenextraktion in Vorbereitung eines Analysevorgangs. In Vorbereitung eines Analysevorgangs dient die Festphasenextraktion der Vorbereitung einer Probe.
Die Festphasenextraktion (SPE) umfasst im allgemeinen einen oder mehr der folgenden Schritte auf:

a) Konditionieren eines Sorptionsmittels in einer Kartusche, wobei eine für das Konditionieren geeignete Flüssigkeit durch die Kartusche geleitet wird;
b) Aufbringen einer den Analyt enthaltenden Probe auf das Sorptionsmittel, wobei eine die Probe enthaltende Flüssigkeit durch die Kartusche geleitet wird;
c) Spülen des Sorptionsmittels, wobei eine Spülflüssigkeit durch die Kartusche geleitet wird;
d) Eluieren des Analyten aus dem Sorptionsmittel, wobei eine Elutionsflüssigkeit durch die Kartusche geleitet wird.

Schritt a) dient dem Benetzen der Oberfläche des Sorptionsmittels, um eine Phase zu erzeugen, die gut in der Lage ist, den Analyten zu absorbieren. In dem Schritt b) wird die zu testende Substanz, der Analyt, auf das Sorptionsmittel aufgebracht. Im Schritt c) wird das Sorptionsmittel gespült, so dass Bestandteile, welche die Erkennung des Analyten beeinträchtigen könnten, entfernt werden. Im Schritt d) wird der Analyt aus dem Sorptionsmittel eluiert, so dass er in einem nachfolgenden Schritt beispielsweise durch Gaschromatographieanalyse (GC) oder durch Flüssigkeitschromatographie (HPLC) erkannt werden kann.
Es ist ersichtlich, dass ein derartiger Prozess nicht notwendigerweise stets alle diese Schritte umfasst, und dass er auch in einem anderen Zusammenhang verwendet werden kann als zur Vorbereitung eines Analysevorgangs.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung betrifft die Erfindung ein SPE-Verfahren mit den folgenden Schritten:

a) Konditionieren eines Sorptionsmittels in einer Kartusche durch Leiten einer für das Konditionieren geeigneten Flüssigkeit durch die Kartusche;
b) Aufbringen einer den Analyt enthaltenden Probe auf das Sorptionsmittel durch Leiten einer die Probe enthaltenden Flüssigkeit durch die Kartusche;
c) Spülen des Sorptionsmittels durch Leiten einer Spülflüssigkeit durch die Kartusche;
d) Eluieren des Analyten aus dem Sorptionsmittel durch Leiten einer Elutionsflüssigkeit durch die Kartusche,

Durch die erfindungsgemäße Temperaturregelung kann das gesamte SPE-Verfahren bei einer konstanten Temperatur durchgeführt werden. Diese Temperatur liegt im allgemeinen zwischen der Umgebungstemperatur und 120°C. Durch diese Temperaturregelung ist es möglich, unter anderem eine Verringerung des Lösemittelverbrauchs und eine Verringerung der Verarbeitungsdauer zu erreichen.
Die Erfindung umfasst insbesondere die Temperaturregelung der Kartusche durch Erwärmen oder Abkühlen einer oder mehrerer der in den Schritten a) bis d) verwendeten Flüssigkeiten vor dem Zuführen zu der Kartusche und dem Leiten derselben durch diese. Vorzugsweise wird die Temperaturregelung bei der Flüssigkeit für das Konditionieren des Sorptionsmittels und/oder der Flüssigkeit, welche die Probe enthält, und/oder der Spülflüssigkeit und/oder der Elutionsflüssigkeit angewendet.
Neben dem Regeln der Temperatur der Flüssigkeit wäre es ebenfalls möglich, die Temperatur der Kartusche selbst zu regeln. Jedoch wird das Regeln der Temperatur der Flüssigkeit bevorzugt, da dies verschiedene Vorteile bietet. Einer der Vorteile ist, dass eine Temperaturänderung relativ schnell erfolgen kann, sowohl bei einem Erwärmen der Flüssigkeit, als auch dann, wenn zwischen zwei Schritten ein Abkühlen durchgeführt werden muss. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Heizeinrichtungen relativ kleinvolumig ausgebildet werden können, beispielsweise in Form einer spiralig gewundenen Leitung, wie im folgenden noch erläutert.
Wenn die Elutionsflüssigkeit vor dem Zuführen zu der Kartusche erwärmt wird, wird die Desorption des Analyten beschleunigt, weshalb es in ein kleineres Volumen desorbiert wird. Je kleiner das Volumen der Flüssigkeit, in welche der Analyt aus der Kartusche in das Analysesystem gespült wird, desto empfindlicher und selektiver ist die nachfolgende Analyse.
Die Temperaturregelung hat ferner Auswirkungen auf die Extraktionseffizienz (Widergewinnung). Temperaturänderungen haben einen Einfluss auf das Durchbruchsvolumen und somit auf die Wiedergewinnung, insbesondere wenn diese sehr viel geringer als 100% ist. Eine konstante Temperatur erhöht somit die Genauigkeit und die Reproduzierbarkeit der Extraktion. Je größer der Effekt, desto wichtiger ist es, die Temperatur konstant zu halten.
Die Temperatur ist auch beim Konditionieren des Sorptionsmittels wichtig. Ein Beispiel für ein System zum Konditionieren von Flüssigkeiten, bei dem die Temperaturregelung vorteilhaft sein kann, ist ein System, bei dem das Sorptionsmittel zunächst mit Methanol oder Acetonitril "aktiviert" wird und anschließend mit Wasser ins Gleichgewicht gebracht wird. Da warmes Wasser eine höhere Lösefähigkeit hat, kann warmes Wasser bei einigen Sorptionsmitteln sowohl zum Aktivieren, als auch zum Equilibrieren verwendet werden. Hieraus ergeben sich erhebliche Materialeinsparungen.
Eine erhöhte Temperatur verringert die Viskosität von Flüssigkeiten. Der Gegendruck beim Pumpen von Flüssigkeit durch die SPE-Kartusche nimmt infolgedessen ab. Dies ist insbesondere wichtig, wenn Kartuschen verwendet werden, die kleine Sorptionsmittelpartikel (<10 μm) enthalten. Kleiner Partikel werden bevorzugt, da diese eine effizientere Desorption ergeben. Das Erhöhen der Temperatur der Flüssigkeit ermöglicht die Verwendung dieser kleinen Partikel ohne einen Verlust an Flüssigkeitsströmungsrate.
Das verringern der Viskosität ist bei hochviskosen Flüssigkeiten ebenfalls wichtig. Bei Serum- und Plasmaproben ist es oft unmöglich, die Kartusche mit hoher Geschwindigkeit zu laden, da die Interaktion mit dem Sorptionsmittel durch die Probenmatrix derart behindert wird, dass bei einer hohen Geschwindigkeit die Verweildauer in der Kartusche für einen 100%-igen Austausch einfach zu kurz ist. Eine hohe Temperatur erhöht die Austauschrate, so dass eine höhere Beschickungsrate möglich ist, insbesondere bei Kartuschen, die relativ große Partikel enthalten.
Da das Anheben der Temperatur während des Beschickens und des anschließenden Spülschritts bei unterschiedlichen Arten von Zusammensetzungen unterschiedliche Auswirkungen hat, gilt für manche Analyte, dass das Erhöhen der Temperatur die Extraktionseffizienz in bezug auf (eine Reihe von) Matrixkomponenten selektiv erhöht, wodurch ein sauberer Extrakt durch die Spülschritte erhalten werden kann. Einige störende Komponenten werden bei höherer Temperatur ebenfalls selektiver entfernt.
Die Erfindung betrifft ferner ein SPE-Verfahren, welches den Schritt des Trocknens der Kartusche vor oder nach einem oder mehreren der Schritte a) bis d) umfasst, wobei das Trocknen durch Leiten eines geeigneten Gases durch die Kartusche erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas vor dem Leiten in die Kartusche erwärmt wird. Durch das Erwärmen dieser Gase ist es ebenfalls einfacher möglich, Restmengen des Lösemittels, beispielsweise Wasser, zu entfernen, die noch an der Kartusche vorhanden sind. Als Resultat ergibt sich eine Zeitersparnis. Dieses System ermöglicht ferner die Verwendung von nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten in zwei aufeinanderfolgenden Schritten.
Erfindungsgemäß ist ferner ein SPE-Gerät vorgesehen, die zur Anwendung des zuvor beschriebenen SPE-Verfahrens mit Temperaturregelung geeignet ist. Das SPE-Gerät umfasst:

– mindestens ein Leitungssystem zum Transportieren einer Flüssigkeit;
– ein Kartuschenwechselsystem mit mindestens einem Kartuschenhalter 3 zum Halten einer Kartusche 11, das in dem Leitungssystem enthalten ist;
– eine mit dem Leitungssystem verbundene Probenzuführvorrichtung 41;
– eine mit dem Leitungssystem verbundene Lösemittelzuführvorrichtung 40; wobei die Probenzuführvorrichtung 41 und die Lösemittelzuführvorrichtung 40 durch das Leitungssystem mit dem Kartuschenhalter 3 verbunden sind, so dass eine Flüssigkeit von der Probenzuführvorrichtung 41 oder der Lösemittelzuführvorrichtung 40 zum Kartuschenhalter 3 transportiert werden kann und durch die Kartusche 11 fließen kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungssystem mit Heiz- und/oder Kühleinrichtungen 73 versehen ist, so dass die von der Probenzuführvorrichtung 41 oder der Lösemittelzuführvorrichtung 40 kommende Flüssigkeit nacheinander durch die Heiz- und/oder Kühleinrichtungen 73 und den wenigstens einen Kartuschenhalter 3 strömt.

In der Praxis enthält das Leitungssystem üblicherweise mindestens ein Ventil, wie beispielsweise ein sogenanntes Mehrwegventil.
Die Heiz- und/oder Kühleinrichtungen sind vorzugsweise so ausgebildet, dass sie eine Heizleistung aufweisen, welche ausreicht, um bei einer Strömung von 1 ml/min Flüssigkeit in 10 Sekunden oder weniger, vorzugsweise in 5 Sekunden oder weniger, von 20°C bis 100°C zu erwärmen. Dies ermöglicht es, die Temperatur während der Schritte a), b), c) und d) des Festphasenextraktionsverfahrens mit einer Rate von mehr als 5°C/min zu verändern. Vorzugsweise ist die Rate höher als 50°C/min.
Erfindungsgemäß weisen die Heiz- und/oder Kühleinrichtungen vorteilhafterweise eine spiralig gewundene Leitung, die das Leitungssystem integriert ist und durch welche zu erwärmende Flüssigkeit/Gas geleitet wird, und ein vorzugsweise in der Spirale enthaltenes Heiz- und/oder Kühlelement, das mit einem/dem Steuersystem zur Steuerung verbunden ist.
Das zuvor beschriebene SPE-Gerät weist vorzugsweise ferner ein Steuersystem auf, das derart ausgebildet ist, dass es in der Lage ist, Die Heizund/oder Kühleinrichtungen zu steuern. Einrichtungen zum Bestimmen der Temperatur sind ebenfalls in dem Leitungssystem an der Position der Heiz und/oder Kühleinrichtungen angeordnet, wobei diese Einrichtungen mit dem Steuersystem verbunden sind.
Um Gase zum Trocknen der Kartusche zu erwärmen, ist das Leitungssystem mit einem Gasanschluss und Ventileinrichtungen versehen, um den Gasanschluss in Strömungsrichtung gesehen mit den Heiz- und/oder Kühleinrichtungen und dem mindestens einen Kartuschenhalter zu verbinden.
Ein SPE-Gerät mit:

– mindestens einem Leitungssystem zum Transportieren einer Flüssigkeit;
– einem Kartuschenwechselsystem mit mindestens einem Kartuschenhalter, das in dem Leitungssystem enthalten ist;
– einer mit dem Leitungssystem verbundenen Probenzuführvorrichtung;
– einer mit dem Leitungssystem verbundenen Lösemittelzuführvorrichtung; und einem Steuersystem ist bekannt. Es sei beispielsweise auf das Gerät Prospekt I, das von der Anmelderin Spark Holland B.V. vertrieben wird, und das OSP-2 System von Merck-Hitachi.

Das Prospekt I der Anmelderin besteht im wesentlichen aus einem sogenannten Autosampler zum Zuführen von Proben in das SPE-Gerät, einer Lösemittelausgabeeinheit, mittels welcher konditionierungs-, Spül- und Elutionslösemittel in das SPE-Gerät geleitet werden können, und einem Kartuschenwechselsystem. Ein einzelner Kartuschenhalter in Form einer Kartuschenklammer ist in dem Leitungssystem enthalten, wobei das Kartuschenmagazin aus einer Reihe besteht, in welcher eine Reihe von Kartuschen angeordnet ist, und das Kartuschenwechselsystem ist lediglich in der Lage, die Reihe der Kartuschen in dem Kartuschenmagazin einzeln vom Anfang der Reihe bis zum Ende der Reihe abzuarbeiten, die Kartusche in den Kartuschenhalter zu platzie ren und sie nach dem Gebrauch wieder aus dem Kartuschenhalter zu entfernen und an ihre ursprüngliche Position in dem Kartuschenmagazin zurückzuführen und anschließend die nächste Kartusche in der Reihe aus dem Kartuschenmagazin zu entnehmen, etc., bis die gesamte Reihe von Kartuschen in dem Kartuschenmagazin auf diese Weise abgearbeitet ist.
Das OSP-2 System von Merck-Hitachi weist ein Kartuschenmagazin in Form eines Karussells auf. Die Kartuschen sind darin in einer einzelnen kreisförmigen Reihe angeordnet. Das Karussell kann gedreht werden, um zwei zu verwendende Kartuschen vor dem Kassettenwechselsystem zu positionieren. Die beiden zu verwendenden Kartuschen, welche in der kreisförmigen Reihe in Längsrichtung nebeneinander angeordnet sind, werden gleichzeitig in zwei, in Leitungssystemen enthaltenen Kartuschenhaltern platziert, um einem oder mehreren Verfahrensschritten unterzogen zu werden. In der einen Kartuschenklammer wird die Kartusche dem Aufbringschritt und dem Spülschritt unterzogen, während die Kartusche in der anderen Kartuschenklammer dem Elutionsschritt unterzogen wird.
Beide Systeme haben den Nachteil, dass sie die Kartuschen in einer Reihenfolge abarbeiten müssen, welche durch die Reihenfolge bestimmt ist, in der die Kartuschen in das Kartuschenmagazin platziert wurden. Das bedeutet, dass beide Geräte, das heißt das OSP-2 und das Prospekt I, nur für die Durchführung einer vorbestimmten Abfolge von SPE-Prozessen geeignet sind. Als solche sind diese Geräte für eine große Anzahl von Anwendungen geeignet, insbesondere, wenn die durchzuführenden SPE-Prozesse im Voraus bereits bekannt sind, so dass die Kartuschenmagazine vorab mit den richtigen Kartuschen gefüllt werden können, die darüber hinaus in einer korrekten vorbestimmten Reihenfolge angeordnet werden müssen. Diese bekannten SPE-Geräte sind jedoch ungeeignet, sobald der durchzuführende SPE-Prozess oder die durchzuführenden SPE-Prozesse nicht vorab bekannt ist/sind. Diese Geräte sind daher für die Entwicklung neuer SPE-Verfahren ungeeignet. Ferner sind diese Geräte nicht oder zumindest nur wenig geeignet, um Proben für eingehendere Analysen vorzubereiten, beispielsweise Analysen, bei denen in Ab hängigkeit von dem Ergebnis einer vorherigen Analyse eine weitere Analyse durchgeführt werden muss, wie beispielsweise iterative Analyseverfahren.
Erfindungsgemäß ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein flexibles SPE-Gerät zu schaffen, soweit es die durchzuführenden SPE-Verfahren betrifft, unabhängig von der Reihenfolge ist, in welcher die Kartuschen in das Kartuschenmagazin platziert wurden. Es ist die Aufgabe des zusätzlichen Aspekts der Erfindung, ein SPE-Gerät zu schaffen, das geeignet ist, ein SPE-Verfahren zu entwickeln, und/oder zur Verwendung vor eingehenderen oder iterativen Analysevorgangen geeignet ist.
Die vorgenannten Aufgaben werden erfindungsgemäß mit einem SPE-Gerät nach einem der Ansprüche 8–10 gelöst, welches aufweist:

– mindestens ein Leitungssystem zum Transportieren einer Flüssigkeit;
– ein Kartuschenwechselsystem mit mindestens einem Kartuschenhalter zum Halten einer Kartusche, das in dem Leitungssystem enthalten ist (die Klammern 1 und 2, nicht die Greifer zum Bewegen);
– eine mit dem Leitungssystem verbundene Probenzuführvorrichtung;
– eine mit dem Leitungssystem verbundene Lösemittelzuführvorrichtung; und
– ein Steuersystem.

Indem das SPE-Gerät mit Eingabeeinrichtungen versehen ist, über welche ein Befehl an das Steuersystem gegeben werden kann, und durch Ausbilden des Steuersystems derart, dass es in Abhängigkeit von diesem Befehl eine der mehreren Kartuschenpositionen bestimmen und anschließend das Transportsystem derart steuern kann, dass dieses eine Kartusche aus dieser bestimmten Kartuschenposition entnimmt und/oder eine Kartusche an dieser be stimmten Position platziert, wird das System sehr flexibel, ist es möglich, ein Kartuschenmagazin zu verwenden, dass Kartuschen unterschiedlicher Typen enthält, vorzugsweise eine Anzahl von Kartuschen jedes Typs, und kann das SPE-Gerät effizient für ein SPE-Verfahren gesteuert werden, das möglicherweise in letzter Minute unmittelbar vor der Durchführung des SPE-Verfahrens spezifiziert wird. Bei dieser Ausbildung kann jede der mehreren Kartuschenpositionen mit einem an sich vorab bekannten Kartuschentyp versehen worden sein, jedoch ist es gleichermaßen sehr leicht möglich, mit nicht vorab bekannten Kartuschentypen zu füllen. Optional können von der Steuereinrichtung lesbare Identifizierungseinrichtungen durch Kartuschenmagazin vorgesehen oder möglicherweise sogar fest daran angebracht werden, wobei das Steuersystem mittels der Identifizierungseinrichtungen über die Art der Kartusche an jeder Kartuschenposition informiert werden kann. Optional ist es ebenfalls möglich, jede Kartusche selbst mit einer eigenen Identifizierung zu versehen und das SPE-Gerät mit einem Scanner zu versehen, der sodann in der Lage ist, sämtliche Kartuschen abzutasten, um dem Steuersystem Informationen über den Kartuschentyp an jeder der Kartuschenpositionen zu liefern.
Um die Flexibilität des erfindungsgemäßen SPE-Geräts und die Anzahl der mit diesem pro Zeiteinheit durchführbaren SPE-Prozesse zu erhöhen, ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn das Kartuschenwechselsystem zwei der in dem Leitungssystem enthaltenen Kartuschenhalter aufweist und das Transportsystem vorzugsweise zwei Kartuschengreifer zum Aufnehmen, Bewegen und Absetzen von Kartuschen aufweist, wobei die Kartuschengreifer durch das Steuersystem im wesentlichen unabhängig voneinander steuerbar sind. Ein derartiges Ausführungsbeispiel bietet ein weites Feld an Möglichkeiten. Beispielsweise ist es mit diesem Ausführungsbeispiel unter anderem möglich:

– zwei SPE-Verfahren gleichzeitig durchzuführen, und/oder
– gleichzeitig verschiedene Schritte unterschiedlicher SPE-Verfahren durchzuführen, so dass beispielsweise während des Ausführens eines früheren SPE- Verfahrens bereits Vorbereitungen für das nächste SPE-Verfahren erfolgen können, indem bereits ein Teil des nächsten SPE-Verfahrens ausgeführt wird.

Die Eingabeeinrichtung kann optional ihre Befehle vollständig automatisch, beispielsweise durch Rückkopplung seitens eines anderen Prozesses, beispielsweise eines Analysevorgangs, erhalten, jedoch ist sie höchst vorteilhafterweise auch manuell bedienbar. Im Falle einer manuell bedienbaren Eingabeeinrichtung ist eine große Vielzahl von Eingabeeinrichtungen vorstellbar, wie beispielsweise die Tastatur eines Computers mit zugehörigem Monitor zum Prüfen der Eingabe, Wähldrehknöpfe, Wählknöpfe, eine Maus in Verbindung mit einem Monitor, etc.
Um die Flexibilität und die Anzahl von Operationen, die pro Zeiteinheit durchgeführt werden können, zu erhöhen, ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn das Steuersystem so ausgebildet ist, dass es das Transportsystem zum Bewegen einer Kartusche zwischen einer Kartuschenposition und einem Kartuschenhalter oder umgekehrt und/oder zwischen zwei Kartuschenhaltern steuert.
Ein SPE-Gerät, das zuverlässig, schnell und flexibel arbeitet, wird erhalten, wenn das Transportsystem eine Führungsbrücke mit einem oder mehr daran angebrachten und entlang der Führung bewegbaren Kartuschengreifern versehen ist, wenn die Führungsbrücke über dem Kartuschenmagazin oder dem Kartuschenmagazinhalter angebracht ist, oder wenn das Kartuschenmagazin oder der Kartuschenmagazinhalter relativ zueinander in einer zu der Längsrichtung der Führungsbrücke im wesentlichen quer verlaufenden Richtung bewegbar ist. Auf diese Weise wird ein System erhalten, das Kartuschengreifer aufweist, die unter Steuerung durch das Steuersystem in zwei orthogonale Richtungen in bezug auf ein Kartuschenmagazin bewegbar sind. Ein Kartuschengreifer ist somit in der Lage, jede beliebige Kartuschenposition in einem Kartuschenmagazin zu erreichen. Nach einem Aspekt der Erfindung kann die Flexibilität und die Arbeitsrate eines derartigen SPE-Geräts insbesondere weiter verbessert werden, wenn das Gerät mindestens zwei Kartuschenmaga zine oder Kartuschenmagazinhalter aufweist, die in Längsrichtung der Führungsbrücke gesehen nebeneinander angeordnet sind, und wenn die Kartuschenmagazine oder Kartuschenmagazinhalter in bezug zueinander in Querrichtung der Führungsbrücke bewegbar sind, wenn das Steuersystem dazu ausgebildet ist, die Kartuschenmagazine oder Kartuschenmagazinhalter in bezug zueinander zu bewegen, und wenn vorzugsweise mindestens ein Kartuschengreifer pro Kartuschenmagazin vorgesehen ist. Auf diese Weise ist es bei mehreren Kartuschenmagazinen, die im allgemeinen zueinander identisch sind, möglich, gleichzeitig eine Kartusche aus sehr unterschiedlichen Kartuschenpositionen in jedem Kartuschenmagazin zu entnehmen bzw. zu positionieren, oder zumindest ein anderes Kartuschenmagazin in dessen korrekter Position vorab zu positionieren, während ein Greifer eine Kartusche aus einem Kartuschenmagazin entnimmt oder in dieses positioniert.
Um das erfindungsgemäße SPE-Gerät insbesondere auch flexibel für Benutzerwünsche zu machen, die sich mehr oder weniger spontan ergeben, ist es erfindungsgemäß insbesondere vorteilhaft, wenn die Eingabeeinrichtungen zum Eingeben der Bedienerauswahl hinsichtlich eines bestimmten SPE-Verfahrens ausgebildet sind, und wenn das Steuersystem zum Wählen der Art von Kartusche ausgebildet ist, die zu diesem bestimmten SPE-Verfahren gehört, und/oder wenn die Eingabeeinrichtungen zur Eingabe der Wahl eines Bedieners hinsichtlich einer bestimmten Art von Kartusche ausgebildet sind, wobei das Steuersystem zum Bestimmen der spezifischen Kartuschenposition ausgebildet ist, welche eine unbenutzte Kartusche der gewählten oder spezifizierten Art enthält.
Nicht nur eine Steigerung der Flexibilität, sondern auch der Kapazität des erfindungsgemäßen SPE-Geräts hinsichtlich der Anwendung kann insbesondere vorteilhaft mit einem Ausführungsbeispiel erreicht werden, bei dem das mindestens eine Leitungssystem mindestens zwei Mehrwegventile aufweist, die funktionsmäßig zur Betätigung mit dem Steuersystem verbunden sind, und wobei das Ausführungsbeispiel mindestens zwei Kartuschenhalter aufweist, wenn das Steuersystem derart ausgebildet ist dass:

a) es zwei Kartuschenhalter in Reihe schaltet (das heißt in gegenseitige Flüssigkeitsverbindung), und/oder
b) es einen Kartuschehalter in Flüssigkeitsverbindung mit einer stromaufwärts desselben befindlichen Lösemittelzuführvorrichtung schaltet, und es in der Lage ist, den anderen Kartuschenhalter in gleichzeitige Flüssigkeitsverbindung mit der stromaufwärts desselben befindlichen Probenzuführvorrichtung zu schalten, und/oder
c) es den einen und den anderen Kartuschenhalter jeweils in gegenseitige gleichzeitige Flüssigkeitsverbindung mit einer Lösemittelzuführvorrichtung und/oder einer Probenzuführvorrichtung schaltet. Ein derartiges SPE-Gerät ermöglicht eine sehr flexible Steuerung, die höchst vorteilhaft ist, wenn neue SPE-Prozesse/Verfahren entwickelt werden. Ferner ermöglicht eine derartige flexible Steuerung die Zeitoptimierung sehr verschiedener SPE-Prozesse, die nacheinander oder teilweise gleichzeitig ausgeführt werden sollen. Zu diesem Zweck kann das Steuersystem vorteilhaft mit einem Prozessoptimierungsmodul versehen sein, das in der Lage ist, eine optimale Abfolge von durchzuführenden Verarbeitungsschritten und oder Festphasenextraktionsvorgängen zu bestimmen.

Ein SPE-Gerät mit

– mindestens einem Leitungssystem zum Transportieren einer Flüssigkeit;
– einem Kartuschenwechselsystem mit mindestens einem Kartuschenhalter zum Halten einer Kartusche, das in dem Leitungssystem enthalten ist;
– einer mit dem Leitungssystem verbundenen Probenzuführvorrichtung;
– einer mit dem Leitungssystem verbundenen Lösemittelzuführvorrichtung; und
– einem Steuersystem

Daher ist eis eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein SPE-Gerät zu schaffen, das eine verbesserte Lösemittelzuführvorrichtung aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein SPE-Gerät zu schaffen, das eine Lösemittelzuführvorrichtung aufweist, deren Funktionsweise insbesondere reproduzierbar ist und/oder leicht gesteuert/geregelt werden kann.
Ein SPE-Gerät kann umfassen:

– mindestens ein Leitungssystem zum Transportieren einer Flüssigkeit;
– ein Kartuschenwechselsystem mit mindestens einem Kartuschenhalter zum Halten einer Kartusche, das in dem Leitungssystem enthalten ist;
– eine mit dem Leitungssystem verbundene Probenzuführvorrichtung;
– eine mit dem Leitungssystem verbundene Lösemittelzuführvorrichtung; und
– ein Steuersystem,

Um eine konstante pulsfreie Lösemittelströmung zu erzielen, d.h. eine Lösemittelströmung ohne oder praktisch ohne Schwankungen der Rate und/oder des Drucks, die beim Leiten von Lösemittel unter Druck durch das Leitungssystem möglich sind, ist es erfindungsgemäß höchst vorteilhaft, wenn die Einspritzpumpe mit einer derartigen Kapazität ausgebildet ist, dass sie in der Lage ist, die gesamte für einen SPE-Schritt erforderliche Menge an Lösemittel aufzunehmen, um diese in einem ununterbrochenen Förderhub durch das Leitungssystem zu drücken. Dies ist insbesondere in dem Konditionierungsschritt und dem Spülschritt höchst vorteilhaft. Insbesondere können der Konditionierungsschritt und der Spülschritt dann effizienter (das zwischen den Schritten auszuspülende Volumen ist kleiner oder nicht existent) und schneller (es ist möglich, schneller zwischen Schritten und Unterschritten zu wechseln) ausgeführt werden. Es muss hier daraufhingewiesen werden, dass der Konditionierungsschritt in zwei Unterschritte aufgeteilt werden kann, das heißt, einen Benetzungsschritt und einen Gleichgewichtsschritt. In dem Benetzungsschritt wird das Sorptionsmittel an sich durch das Benetzen aktiviert. In dem Gleichgewichtsschritt wird das Sorptionsmittel für den Aufbringschritt vorbereitet, indem eine Flüssigkeit hindurch geleitet wird, wobei die Flüssigkeit im wesentlichen gleich derjenigen Flüssigkeit ist, in welcher die Probe enthalten ist, oder zumindest eine Ähnlichkeit mit der (Proben-) Flüssigkeit zeigt.
Die Genauigkeit und die Reproduzierbarkeit des unter Verwendung des Festphasenextraktionsgeräts durchzuführenden SPE-Verfahrens kann auf diese Weise erheblich verbessert werden, was, im Falle einer möglichen nachfolgenden Analyse, der Genauigkeit und der Reproduzierbarkeit der Analyse zugute kommt.
In diesem Zusammenhang ist es erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, wenn das Steuersystem derart ausgebildet ist, dass es zuerst die Einspritzpumpe derart steuert, dass diese die gesamte Menge an Lösemittel, die für einen SPE-Schritt erforderlich ist, aufnimmt und anschließend die Einspritzpumpe derart steuert, dass sie diese gesamte erforderliche Menge in einem ununterbrochenen Förderhub durch das Leitungssystem drückt.
Die für einen SPE-Schritt erforderliche Gesamtmenge an Lösemittel hängt in der Praxis von dem Volumen des gesamten Leitungssystem des SPE- Geräts ab sowie von der Art des Lösemittels und der Art des durchzuführenden SPE-Prozesses. Die Praxis zeigt, dass ein maximales Hubvolumen der Einspritzpumpe von 2 bis 10 ml im allgemeinen mehr als adäquat ist.
Nach einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist das Steuersystem derart ausgebildet, dass es die Einspritzpumpe für einen Förderhub mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit oder konstantem Förderdruck steuert. Der mit dem Gerät durchzuführende SPE-Prozess wird auf diese Weise in hohem Maße reproduzierbar, das Abweichungen des sogenannten Durchbruchs des Analyten von dem/durch das Sorptionsmittel minimiert werden. Dies ist bei dem Spülschritt nützlich, und es ist bei dem Aufbringschritt besonders wichtig, in welchem Analyt auf das Sorptionsmittel aufgebracht wird. In diesem Zusammenhang wird der Förderhub der Einspritzpumpe vorzugsweise mit der Fördergeschwindigkeit gesteuert, jedoch kann der Förderdruck für eine derartige Steuerung optional ebenfalls verwendet werden.
Um die Steuerung der Einspritzpumpe durch das Steuersystem einstellen zu können, oder um nötigenfalls in der Lage zu sein diese bei Unfällen abzuschalten, ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn in oder an der Einspritzpumpe ein Drucksensor zum Messen des Drucks in der Einspritzpumpe vorgesehen ist, wobei der Drucksensor aktiv mit dem Steuersystem verbunden ist, um ein Drucksignal an letzteres zu übermitteln. Auf diese Weise ist eine Rückkopplung bezüglich des von der Einspritzpumpe aufgebrachten Saug- oder Förderdrucks möglich, wobei der Förderdruck sodann von dem Steuersystem mit einem Referenzwert verglichen werden kann, um es zu ermöglichen, die Einspritzpumpe einzustellen oder falls erforderlich sogar ein Warnsignal auszugeben und/oder das System abzuschalten, wenn eine Störung oder ein Unfalls vorliegt. Das Drucksignal, das heißt die Druckveränderung über die Zeit, kann ebenfalls sehr einfach als Indikatorsignal für den Fortschritt des Prozesses und/oder zum Überwachen des Prozesses verwendet werden. Nach einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist das SPE-Gerät daher ferner mit Anzeigeeinrichtungen versehen, welche mit dem Drucksensor gekoppelt sind und den Druck, vorzugsweise die Veränderung desselben über die Zeit, anzei gen. Derartige Anzeigeeinrichtungen können einen Monitor und/oder einen Drucker umfassen.
Erfindungsgemäß ist ein schnelles und effizientes Wechseln zwischen verschiedenen Lösemitteln möglich, wenn die Lösemittelzuführvorrichtung ein erstes Mehrwegventil umfasst, mit dem auf der einen Seite die Einspritzpumpe mittels wenigstens eines Saugkanals verbunden ist, und welches auf der anderen Seite mit einer Anzahl von Lösemittelanschlüssen versehen ist, an welche Lösemitteltanks anschließbar sind oder angeschlossen sind, und wenn das Steuersystem zum Schalten des Mehrwegventils vor und/oder während des Saugens der Einspritzpumpe ausgebildet ist. Auf diese Weise ist es möglich, dass das Steuersystem die Versorgung mit dem einen oder dem anderen Lösemittel je nach dem auszuführenden Schritt des SPE-Verfahrens und/oder je nach dem durchzuführenden SPE-Verfahren steuert. Durch das Wechseln von einem Lösemittel zu einem anderen Lösemittel während des Ansaugens oder zumindest während der Füllphase der Einspritzpumpe ist es möglich, eine Mischung von Lösemitteln anzusaugen und so eine gewünschte Lösemittelmischung herzustellen und diese anschließend unter Druck in das Leitungssystem einzuleiten. Um so weit wie möglich Totvolumen oder eine unerwünschte Verunreinigung eines Lösemittels durch zuvor verwendetes Lösemittel zu verhindern, ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn der mit einer Seite des Mehrwegventils verbundene Saugkanal ebenfalls ein Druckkanal ist, und wenn das Mehrwegventil ferner auf der anderen Seite mit dem Leitungssystem verbunden ist. Indem der kombinierte Saug-/Druckkanal so kurz wie möglich gestaltet wird, was in der Praxis für den Fachmann relativ einfach ist, indem das Mehrwegventil direkt an der Oberseite der Einspritzpumpe angeordnet wird, kann der kombinierte Saug-/Druckkanal so klein wie möglich gehalten werden. Insbesondere wenn das Lösemittel während des Förderhubs mit hohem Druck, beispielsweise 15 bis 20 bar oder sogar bis zu 300 bar und mehr, aus der Einspritzpumpe in das Leitungssystem gedrückt wird, stellt dies Konstruktionsanforderungen, welche das Mehrwegventil erfüllen muss, und welche dem schnellen Umschalten des Mehrwegventils während des Saugens entgegenstehen. In diesem Zusammenhang ist es erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, wenn die Lösemittelzuführvorrichtung mindestens ein weiteres Mehrwegventil aufweist, mit welchem auf der einen Seite einer der Lösemittelanschlüsse des ersten Mehrwegventils verbunden ist, und das auf der anderen Seite mit weiteren Lösemittelanschlüssen versehen ist. Dieser Aufbau ist ferner vorteilhaft, wenn die Anzahl an Lösemitteln, zwischen denen gewählt werden können soll, sehr groß ist. Insbesondere bedeutet dies, dass es erforderlich ist, entweder ein sehr großes Mehrwegventil mit einer sehr hohen Zahl an Ports oder ein kleineres Mehrwegventil zu verwenden, das in Reihe mit einem oder mehr weiteren Mehrwegventilen geschaltet ist. Die in Reihe geschalteten Mehrwegventile können sodann gleichzeitig betätigt werden, um die Wechselgeschwindigkeit von einem Lösemittel zu einem anderen Lösemittel so weit wie möglich zu erhöhen.
Um die Flexibilität des erfindungsgemäßen SPE-Geräts zu erhöhen, ist es erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, wenn das Steuersystem Eingabeeinrichtungen zum Eingeben einer Bedienerauswahl für einen oder mehr der folgenden Parameter umfasst:

– einen spezifischen SPE-Prozess; und/oder
– ein spezifisches Lösemittel oder eine Kombination von Lösemitteln; und(oder
– einen spezifischen Förderdruck; und/oder
– eine spezifische Sauggeschwindigkeit; und/oder
– ein spezifisches Lösemittelvolumen; und/oder
– ein spezifisches Verhältnis von Lösemittelvolumina.

Die erfinderischen Aspekte der vorliegenden Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf ein in den Zeichnungen dargestelltes illustratives Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen SPE-Geräts;
1a eine sehr schematische Darstellung des Kartuschenhalters 3 von 1;
2 als Detail und stark schematisch, eine perspektivische Darstellung eines Teils einer mit einem Kartuschengreifer versehenen Führungsbrücke des SPE-Geräts von 1;
3 eine schematische Darstellung einer Variante einer doppelten Führungsbrücke, die mit zwei Kartuschengreifern versehen ist, wobei die mit den Kartuschengreifern versehene Führungsbrücke als solche in das SPE-Gerät von 1 eingebaut werden könnte;
4 ist eine schematische Darstellung des SPE-Geräts von 1, bei dem das Leitungssystem entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut ist;
5a–5c Darstellungen des SPE-Geräts von 4 in drei verschiedenen Schaltstellungen;
6 den schematischen Aufbau eines SPE-Geräts nach 1, wobei das Leitungssystem entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel aufgebaut ist;
7 den schematischen Aufbau eines SPE-Geräts nach 1, das mit zwei Lösemittelzuführvorrichtungen versehen ist, wobei das Leitungssystem entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel aufgebaut ist;
8 den schematischen Aufbau eines SPE-Geräts nach 7, wobei jedoch das Leitungssystem entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel aufgebaut ist;
9 SPE-LC-Chromatogramme einer wässrigen Xanthin-Mischung bei unterschiedlichen SPE-Temperaturen;
10 SPE-LC-Chromatogramme einer wässrigen Xanthin-Mischung bei unterschiedlichen Desorptionstemperaturen; und
11 SPE-LC-Chromatogramme von Plasma-Xanthinen bei unterschiedlichen SPE-Spültemperaturen.
1 ist eine schematische und perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen SPE-Geräts, bei welchem eine Anzahl von Aspekten der Erfindung realisiert wurden.
Das SPE-Gerät ist in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Dieses Gerät besteht aus einem Gehäuse 2, das an seiner Vorderseite offen dargestellt ist, jedoch mit einem Deckel, einer Haube oder einer anderen Art von Abdeckung versehen sein kann. Ein Kartuschenhalter 3 ist auf der linken und der rechten Seite der offenen Vorderseite zu erkennen. Wie in der stark schematischen Darstellung in 1a gezeigt, umfasst jeder dieser Kartuschenhalter im wesentlichen zwei Klemmköpfe 4 und 5, von denen der Klemmkopf 4 fest und der Klemmkopf 5 derart angebracht ist, dass er mittels Backen 7 über Klemmkopfführungen 6 bewegbar ist. Bei dieser Anordnung bewegen sich die Backen 7 über die Führungen 6 und ermöglichen eine hin und her gehende Bewegung des Klemmkopfs 5 entsprechend dem Pfeil 8. Eine Leitung 9 ist mit dem Klemmkopf 4 verbunden und eine Leitung 10 ist mit dem Klemmkopf 5 verbunden. Die Zuführkanäle der Leitungen 9 und 10 setzen sich in den Klemmköpfen 4 und 5 fort, und treten an den Vorderseiten der Klemmköpfe 4 und 5 aus, wobei die Vorderseiten einander zugewandt sind.
Wenn die Klemmköpfe 4 und 5 auseinander bewegt wurden, kann eine Kartusche 11 zwischen diese platziert werden, worauf der Klemmkopf 5 auf den Klemmkopf 4 zu bewegt werden kann, um die Kartusche 11 zwischen den Klemmköpfen 4 und 5 zu klemmen, wobei an den Klemmköpfen vorgesehene spitze kreisförmige Rippen zum Fixieren und Abdichten in die Endflächen der Kartusche gedrückt werden. Wenn die Kartusche zwischen den Klemmköpfen 4 und 5 eingeklemmt ist, kann sie freigegeben werden. Die Kartusche 11 ist ein im wesentlichen zylindrischer Körper mit einem sich in Längsrichtung durch diesen erstreckenden Kanal, in welchem zwei Dichtmembranen 12 und ein zwischen diesen befindliches Sorptionsmittel 13 vorgesehen sind. Wenn sich die Kartusche 11 in der geklemmten Position befindet, Kann Flüssigkeit über die Leitung 9 geliefert, durch die Kartusche 11 geleitet und über die Leitung 10 abgeführt werden, oder umgekehrt durch die Leitung 10 zugeführt, durch die Kartusche 11 geleitet und über die Leitung 9 abgeführt werden. Zur Erklärung sei darauf hingewiesen, dass die in der Praxis üblichen Kartuschenabmessungen wie folgt sind: Außendurchmesser 8 mm, Innendurchmesser des durch die Kartusche gehenden Kanals 2 mm und Länge der Kartusche 10 mm. Es sollte klar sein, oder ansonsten klar werden, dass das erfindungsgemäße SPE-Gerät in der Lage ist, ohne Veränderungen mit Kartuschen unterschiedlicher Länge zu arbeiten. Beispielsweise können auch Kartuschen mit einer Länge von 5 mm, 20 mm oder falls gewünscht sogar längere oder kürzere Kartuschen verwendet werden. Dies ist ein großer Vorteil, da die sogenannte Separationseffizienz im allgemeinen mit der Kartuschenlänge zunimmt, oder zumindest mit der Länge des mit Sorptionsmittel gefüllten Kanalabschnitts.
Zwei Kartuschenmagazinhalter 14, die entsprechend dem Doppelpfeil 16 mittels Magazinhalterführungen 15 hin und her bewegbar sind, sind ebenfalls in dem freigelegten Abschnitt des SPE-Geräts 1 und auf der Vorderseite erkennbar. Jeder Kartuschenmagazinhalter 14 ist mit Kartuschenmagazinen 17 versehen, die 96 Kartuschen 11 enthalten, die in einer 8×12 Matrix angeordnet sind.
Die freiliegende Vorderseite in 1 zeigt ferner eine Führungsbrücke mit einem Kartuschengreifer 19, welche zusammen einen Teil des Transportsystems zum Bewegen von Kartuschen bilden. Die Führungsbrücke 18 mit dem Kartuschengreifer 19 ist schematisch als Detail in 2 dargestellt. Die Führungsbrücke 18 besteht aus einer oberen Führungsstange 20 und einer unteren Führungsstange 21, die mit einem Zwischenraum zwischen einander angeordnet sind, so dass ein Führungsrad 22 an den Längsenden der Führungsbrücke 18 zwischen die obere und die untere Führungsstange gesetzt werden kann. Ein Schieber 24 ist an der Führungsbrücke 18 angebracht, wobei der Schieber 24 entlang der Führungsbrücke 18 entsprechend dem Doppelpfeil 25 in Längsrichtung der Führungsbrücke hin und her verschiebbar ist. An dem Schieber 24 ist ein nach vorn gerichteter Arm 26 angebracht, der an seinem freien Ende mit einem Stützarm 28 versehen ist, der derart angebracht ist, dass er mittels eines Gelenks 27 schwenkbar ist. Zwei Greiferarme 29, die um eine Drehachse 30 auseinander und aufeinander zu schwenkbar sind, sind nebeneinander an dem Stützarm 28 befestigt. Die Greiferarme 29 sind jeweils mit zwei Greiferelementen 31 in Form von Stiften versehen.
Mittels des Kartuschengreifers 19 ist es möglich, jede gewünschte Kartusche von einer bestimmten Kartuschenposition zu nehmen, das heißt, einer Position in dem 8×12 Matrixmuster, um diese Kartusche zu einem Kartuschenhalter 3 zu bringen, sie in dem Kartuschenhalter 3 zu platzieren, sie wieder aus dem Kartuschenhalter 3 zu nehmen und sie an der gleichen oder einer anderen Kartuschenposition in dem Kartuschenmagazin oder, optional, in einem anderen Kartuschenmagazin wieder anzuordnen. Es ist durch den Kartuschengreifer ferner möglich, eine Kartusche von einer Kartuschenposition zu nehmen und sie direkt an eine andere Kartuschenposition zu setzen oder eine Kartusche aus einem Kartuschenhalter 3 zu nehmen und sie in einen anderen Kartuschenhalter 3 zu platzieren. All dies ist Gegenstand des zweiten Aspekts der Erfindung, der im folgenden noch näher erläutert wird.
Das SPE-Gerät kann mit einem Steuersystem versehen sein, das derart ausgebildet ist, um in Abhängigkeit von einem Befehl, welcher dem Steuersys tem über eine Eingabeeinrichtung gegeben wird, eine der mehreren Kartuschenpositionen zu bestimmen und das Transportsystem derart zu steuern, dass es eine Kartusche an dieser spezifischen Kartuschenposition platziert oder eine Kartusche von dieser spezifischen Kartuschenposition entfernt. Dieses Steuersystem kann aus einem Softwareprogramm bestehen, welches in das SPE-Gerät selbst geladen werden oder in einen separaten Computer geladen werden kann, beispielsweise einen sogenannten Personal Computer, der zu diesem Zweck nicht Teil des SPE-Geräts gemäß den Aspekten der Erfindung sein muss. Die Eingabeeinrichtung kann manuelle Eingabeeinrichtungen automatische Eingabeeinrichtungen, ein von einem Computer gesteuertes Eingabeprogramm, oder auch eine Kombination der beiden umfassen.
Sobald das Steuersystem eine bestimmte Kartuschenposition in einem bestimmten Kartuschenmagazin ermittelt hat, ist das Steuersystem in der Lage, den Kartuschengreifer 19 mit seinen Greiferelementen 31 um die zu greifende Kartusche zu positionieren und die Kartusche zu ergreifen. Zu diesem Zweck ist das Steuersystem in der Lage, den Schieber 24 mittels des an diesem und dem Zahnriementrieb 33 angebrachten Zahnriemens 23 in die korrekte Position auf der Führungsbrücke 18 zu bewegen, die Greiferelemente 31 nötigenfalls in eine vertikale Position zu bringen, indem der Stützarm 28 in mittels nicht dargestellter Schwenkeinrichtungen, beispielsweise eine Kolbenzylindereinheit, die an einem Ende an dem Stützarm 28 und am anderen Ende an dem Schieber 24 angreift, in eine horizontale Position verschwenkt wird, die sich in der Verlängerung des Arms 26 befindet, den betreffenden Kartuschenmagazinhalter 14 mittels eines nicht dargestellten Antriebs entlang den Führungen 15 in dessen korrekte Position zu bewegen (wobei in diesem Zusammenhang der nicht dargestellte Kartuschenmagazinhalterantrieb beispielsweise einen daran angebrachten Zahnriemen umfassen kann und mittels eines Schrittmotors antreibt), und ferner die Führungsbrücke 18 entsprechend dem Doppelpfeil 32 mittels einer nicht dargestellten Hebeeinrichtung, beispielsweise einer Kolbenzylindereinheit, in vertikaler Richtung auf und ab zu bewegen, um in der Lage zu sein, eine Kartusche zu greifen und eine ergriffene Kartusche aus ihrer Kartuschenposition in dem Kartuschenmagazin zu he ben. Es ist ersichtlich, dass das Steuersystem ebenfalls in der Lage ist, all diese Bewegungen in beliebiger Richtung und auch in umgekehrter Richtung zu steuern. Anstatt die Führungsbrücke 18 entsprechend dem Doppelpfeil 32 auf und ab zu bewegen, ist es auch möglich, den Stützarm 28 in bezug auf die Führungsbrücke entsprechend dem Doppelpfeil 32 auf und ab zu bewegen, oder den Stützarm 28 in Richtung einer Kartusche zu schwenken, um diese zu greifen, und ihn von dem Kartuschenmagazin weg zu schwenken, um eine Kartusche aus einer Kartuschenposition zu entfernen (oder umgekehrt, wenn eine Kartusche in ein Kartuschenmagazin positioniert wird).
Das Steuersystem ist somit in der Lage, in Abhängigkeit von einem dem Steuersystem über die Eingabeeinrichtung gegebenen Befehl, eine Kartuschenposition zu ermitteln, welche eine für den auszuführenden SPE-Prozess geeignete Kartusche enthält, und die Kartusche in einen Kartuschenhalter zu platzieren, um den SPE-Prozess durchzuführen. Da die Kartusche nach einmaligem Gebrauch in einem SPE-Prozess im allgemeinen in einem nachfolgenden SPE-Prozess nicht mehr verwendet wird, ist das Steuersystem ferner mit einem Speicher oder Registerversehen, um Aufzeichnungen darüber zu führen, welche Kartusche benutzt wurde und welche Kartusche noch nicht benutzt wurden. Die von dem Steuersystem zu bestimmende Kartuschenposition enthält im allgemeinen eine nicht benutzte Kartusche.
Wenn jede Kartuschenposition in jedem Kartuschenmagazin eine vorbestimmte Art von Kartusche enthält, müssen diese Daten nur ein Mal in das Steuersystem eingegeben werden. Jedoch ist es auch vorstellbar, eine Codierung oder einen Datenträger jedem der Kartuschenmagazine zuzuordnen, wobei die Codierung oder der Datenträger Informationen darüber enthält, welche Art von Kartusche an welcher Kartuschenposition angeordnet ist. Diese Daten können sodann, optional automatisch, in das Steuersystem eingegeben werden, wenn ein Kartuschenmagazin in den Kartuschenmagazinhalter gesetzt wird. Mögliche Codierungen und Datenträger sind beispielsweise RF-Radio-Frequenz) Codierungen, Strichcodes, Punktcodes, radiographisch lesbare Speicherchips, etc.
Hinsichtlich des Kartuschenhalters muss ferner darauf hingewiesen werden, dass der Klemmkopf oder zumindest der bewegbare Klemmkopf 5 ebenfalls durch das Steuersystem steuerbar ist. Wie sich aus der 1 und der 2 ergibt, muss die in vertikaler Position aus dem Kartuschenmagazin genommene Kartusche zunächst in die horizontale Position zum Platzieren in einen Kartuschenhalter gebracht werden, und die Kartusche wird derart platziert, daß eine Stirnseite in Kontakt mit dem festen Klemmkopf 4 ist, wobei während dieses Vorgangs die freien Enden der Greiferarme 29 kontaktlos um den Klemmkopf 4 herum angeordnet werden können, und das Steuersystem bewegt sodann den Klemmkopf 5 mittels nicht dargestellter Einrichtungen, beispielsweise eine Kolbenzylindereinheit, ein Zahnriemen oder ein Zahnrad, in Richtung des Klemmkopfs 4.
Es ist ersichtlich, dass nach dem zweiten erfinderischen Aspekt der Anmeldung das Steuersystem derart ausgebildet ist, dass es sämtliche Operationen/Handhabungen steuern kann, die zuvor beschrieben wurden.
Es ist ebenfalls ersichtlich, dass mit einem derartigen SPE-Gerät eine hohe Flexibilität erreicht werden kann.
Aufgrund der zwei oder mehr Kartuschenhalter 3 ist es ebenfalls möglich, gleichzeitig zwei oder mehr Kartuschen dem gleichen Schritt in einem gegebenen SPE-Prozess oder unterschiedlichen Schritten in einem gegebenen SPE-Prozess oder unterschiedlichen/gleichen Schritten in unterschiedlichen SPE-Prozessen zu unterziehen. Dies ergibt sich im folgenden deutlicher unter Bezugnahme auf die 4 bis 8.
Wenn das SPE-Gerät nur einen Kartuschengreifer 19 hat, können die Kartuschenmagazine 17, falls mehrere vorgesehen sind, in einen gemeinsamen Kartuschenmagazinhalter 14 eingesetzt worden sein, der entsprechend dem Pfeil 16 als Ganzes vor und zurück bewegbar ist. Wenn die Führungsbrücke 18 mit zwei Kartuschengreifern 19 versehen ist, sind die Kartuschenmaga zine 17 vorzugsweise unabhängig voneinander entsprechend dem Doppelpfeil 16 hin und her bewegbar und daher ist jedes Kartuschenmagazin in einem separaten Kartuschenmagazinhalter 14 angeordnet, wie in 1 gezeigt. Der Grund dafür ist, dass es so möglich ist, mit den Kartuschengreifern 19 unabhängig voneinander und optional auch gleichzeitig eine Kartusche aus einem Kartuschenmagazin zu nehmen oder eine Kartusche in ein Kartuschenmagazin abzusetzen.
Nach 3 ist es möglich, die gegenseitige Unabhängigkeit der Kartuschengreifer 19 weiter zu erhöhen (und somit die Flexibilität des SPE-Geräts als Ganzes), wenn jeder Kartuschengreifer 19 an seiner eigenen Führung angebracht ist. Der eine Kartuschengreifer 19 ist über einen Arm 126 in Form einer Winkelstange an einem Schieber 124 befestigt, der entlang einer oberen Führungstange 120 bewegbar ist, und der andere Kartuschengreifer 19 ist durch einen Arm 26 an dem Schieber 224 befestigt, welcher entlang einer Führungsstange 121 bewegbar ist. Bei diesem Aufbau sind die obere Führungsstange 120 und die untere Führungsstange 121 unabhängig voneinander entsprechend dem Doppelpfeil 32 in vertikaler Richtung auf und ab bewegbar. In 3 ist die obere Führungsstange 120 in ihrer tiefsten Position und die untere Führungsstange 121 in ihrer höchsten Position dargestellt.
Durch das Vorsehen von mehreren Kartuschengreifern 19 und das Ausbilden der Kartuschengreifer derart, dass sie so weit wie möglich unabhängig voneinander betätigt werden können, kann die Geschwindigkeit, mit der die Kartuschengreifer 19 Operationen ausführen können, so hoch wie möglich gemacht werden, da die Kartuschengreifer 19 hier einander so wenig wie möglich behindern.
Nachdem zuerst der schematische Aufbau eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen SPE-Geräts unter Bezugnahme auf die schematische Darstellung in 4 im Detail erläutert wird, wird ein weiterer Aspekt dieser Anmeldung im folgenden unter Bezugnahme auf 4 näher erörtert.
Eine erfindungsgemäße SPE-Konfiguration umfasst zumindest eine Lösemittelzuführvorrichtung 40, mindestens eine Probenzuführvorrichtung 41 und ein Kartuschenwechselsystem mit mindestens einem darin enthaltenen Kartuschenhalter 3. Der in den 4–8 mit 1 bezeichnete Block entspricht dem SPE-Gerät in 1. Soweit die Ansprüche betroffen sind, können der Lösemittelanschluss und der Probenanschluss des SPE-Geräts von 1 als die Lösemittelzuführvorrichtung bzw. die Probenzuführvorrichtung angesehen werden. Das SPE-Gerät kann ferner ein Leitungssystem und Ventile umfassen, welche von dem Steuersystem gesteuert werden können, und durch welche eine große Vielzahl verschiedener Flüssigkeitsverbindungen erreicht werden kann. Weitere Details der großen Vielzahl verschiedener Flüssigkeitsverbindungen, die erhalten werden können, werden im folgenden angeführt. Zunächst wird die Lösemittelzuführvorrichtung 40, auf welche sich ein spezifischer Aspekt der Erfindung im besonderen bezieht, im folgenden näher erörtert.
Die Lösemittelzuführvorrichtung kann eine sogenannte Einspritzpumpe, die auch als Spritzenpumpe bezeichnet wird, umfassen, welche mit einem Drucksensor versehen ist, der den Flüssigkeitsdruck in der Einspritzpumpe oder in dem mit dieser verbundenen Leitungssystem während des Saugens und/oder des Förderns der Einspritzpumpe misst und einen zu der Messung proportionalen Signalmesswert an das Steuersystem überträgt. Die Einspritzpumpe 44 besteht aus einem Kolbengehäuse 45, in dem ein Kolben 46 enthalten ist, dessen Bewegung durch das Steuersystem steuerbar ist. Die Einspritzpumpe 44 kann eine Flüssigkeit durch die komprimierte Saug-/Förderleitung 47 ansaugen oder ausstoßen. Der Drucksensor 48 ist derart angeordnet, dass er den Druck in der Saug-/Förderleitung misst. Die Saug-/Förderleitung 47 mündet in eine Seite eines Mehrwegventils 49, welches auf der anderen Seite mit sechs Leitungsanschlüssen versehen ist. Vier dieser Leitungsanschlüsse, d.h. die Leitungsanschlüsse 51, 52, 53 und 54 sind Lösemittelzuführleitungen, der Leitungsanschluss 50 ist ein Auslassanschluss für Abfall, und Lösemittel kann über den Leitungsanschluss 55 zugeleitet werden, wenn das Leitungssystem des SPE-Geräts mit Druck beaufschlagt ist. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 4 ist das Mehrwegventil 40 von dem Typ, der für hohe Drücke geeignet ist, das heißt Drücke von 10 bis 20 bar und höher, möglicherweise sogar bis zu 300 bar. Dies macht das Mehrwegventil 49 für ein schnelles Umschalten von einem Lösemittelanschluss zu einem anderen Lösemittelanschluss weniger geeignet. Um dennoch in der Lage zu sein, schnell und zuverlässig zwischen verschiedenen Lösemitteleinlässen zu wechseln, während Lösemittel in die Einspritzpumpe 44 gezogen wird, ist der Lösemittelanschluss 54 mit einer Seite eines zweiten Mehrwegventils verbunden, das auf seiner anderen Seite mit sechs Lösemittelanschlüssen A–F versehen ist. Durch ein Magnetventil betätigt, kann dieses zweite Mehrwegventil schnell von einem Lösemittelanschluss zu dem anderen Lösemittelanschluss wechseln, so dass eine Mischung von unterschiedlichen Lösemitteln während eines Saughubs angesaugt werden kann.
Sowohl das zweite Mehrwegventil 56 mit sechs Lösemittelanschlüssen 57 und das erste Mehrwegventil 49 sind mittels des Steuersystems steuerbar oder zumindest ist das Steuersystem derart ausgebildet, dass das Mehrwegventil 49 und das Mehrwegventil 56 vorzugsweise unabhängig voneinander steuern kann. Das Steuersystem ist ferner derart ausgebildet, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 46 in Förderrichtung oder in Saugrichtung steuern kann und/oder dies derart steuern kann, dass ein spezifischer Druckpegel in der Saug-/Förderleitung oder der internen Einspritzpumpe 44 aufrecht erhalten oder nachgeführt wird, und/oder dass ein bestimmtes Volumen an Lösemittel oder Lösemitteln in die Einspritzpumpe 44 gesaugt oder von der Einspritzpumpe 44 in das Leitungssystem ausgegeben wird.
Die Probenzuführvorrichtung 41 umfasst eine Einspritzpumpe 60, die hinsichtlich ihrer Wirkungsweise mit der Einspritzpumpe 44 vergleichbar sein kann und vorzugsweise durch das Steuersystem steuerbar/betätigbar ist. Die Leitung 61 ist eine Auslassleitung und über die Leitung 62, die Leitung 66, die Spule 67, die Leitung 68 und die Leitung 63 kann Probenflüssigkeit aus der Probe 65 gezogen werden, bis zumindest die Leitung 68 und die Spule 67 und vorzugsweise auch die Leitung 66 mit Probenflüssigkeit gefüllt sind. Dies ist möglich, wenn sich das Mehrwegventil 64 in der Schaltstellung gemäß 4 befindet.
Hinsichtlich der Mehrwegventile 64, 70, 81, 82 und 93 in den 4–8 sei darauf hingewiesen, dass die schwarz dargestellten Teile Flüssigkeitsverbindungen zwischen benachbarten Anschlussstellen darstellen, während die weiß dargestellten Teile Verschlüsse zwischen benachbarten Anschlussstellen darstellen, und dass diese Mehrwegventile zwischen zwei Positionen schaltbar sind. Beim Schalten zwischen den beiden Positionen wird der Ring aus schwarzen und weißen Abschnitten um 60° gedreht.
Wenn das Mehrwegventil 64 sich in der Schaltposition nach 4 befindet, ist es möglich, gleichzeitig das Unterleitungssystem der Probenzuführvorrichtung mit einer Probenflüssigkeit zu füllen und über die Leitung 55, das Mehrwegventil 64 und die Leitung 69 mittels der Lösemittelzuführvorrichtung Lösemittel zu dem Mehrwegventil 70 zu leiten. Was die Betriebspositionen anbelangt, ist das Mehrwegventil 70 mit dem Mehrwegventil 64 vergleichbar. Wenn sich das Mehrwegventil 70 in der dargestellten Position befindet, wird über die Leitung 69 zugeführtes Lösemittel über die Leitung 71 abgeleitet. Wenn jedoch das Mehrwegventil 70 umgeschaltet wird, wird über die Leitung 69 zugeführtes Lösemittel oder optional über die Leitung 69 zugeführte Probenflüssigkeit über die Leitung 72 und die Heiz-/Kühleinrichtung 73 dem Kartuschenhalter 3 zugeführt, durch die Kartusche 11 geleitet, zu dem Mehrwegventil 70 über die Leitung 74 zurückgeführt und über die Leitung 71 ausgeleitet.
Zusätzlich zu dem SPE-Gerät ist ein sogenanntes HPLC-Analysegerät schematisch in gestrichelten Linien und ein Rahmen in 4 dargestellt. Dieses HPLC-Analysegerät 75 besteht aus einer Pumpe 76, einer Säule 77 und einer Erkennungsvorrichtung 78, die stromabwärts derselben angeordnet ist. Die Pumpe 76 ist mittels der Leitung 79 mit dem Mehrwegventil 70 verbunden und die Säule 77 ist durch die Leitung 80 mit dem Mehrwegventil 70 verbunden. Durch die in 4 dargestellte Schaltstellung des Mehrwegventils 70 ist es möglich, mittels der Pumpe 76 Flüssigkeit nacheinander durch die Leitung 80, die Leitung 72, die Heiz-/Kühleinrichtung 73, die Kartusche 11, die Leitung 74, die Leitung 79 und schließlich die Säule 77 zu pumpen.
Ein SPE-Verfahren kann als aus den folgenden Schritten bestehend angesehen werden:

– Schritt A: eine Konditionierungsschritt, bei dem in der Kartusche 11 vorgesehenes Sorptionsmittel 13 für das nachfolgende Aufbringen von Probenflüssigkeit vorbereitet/konditioniert wird, wobei der Konditionierungsschritt üblicherweise in einen Benetzungsschritt (Schritt A1) und einen Equilibrierschritt (Schritt A2) unterteilt werden kann;
– Schritt B: ein Aufbringschritt, bei dem Probenflüssigkeit dem System zugeführt und durch das Sorptionsmittel geleitet wird, wobei der Aufbringschritt in einen Schritt B1, in dem Probenflüssigkeit in das System geladen wird, und einen Schritt B2 unterteilt werden kann, in welchem die geladene Probenflüssigkeit durch das Sorptionsmittel in der Kartusche 11 geleitet wird;
– Schritt C: der Spülschritt, bei dem das Sorptionsmittel, nachdem es der Probenflüssigkeit ausgesetzt wurde, mit einem Lösemittel gespült wird, um unerwünschte Substanzen aus dem Sorptionsmittel zu waschen;
– Schritt D: der Elutionsschritt, bei dem der in dem Sorptionsmittel aufgenommene Analyt aus dem Sorptionsmittel eluiert wird, um diesen Analyten einer weiteren Behandlung zu unterziehen.

Auf der Basis dieser Schritte A bis D, zeigt die 5a mit den in dieser Figur dargestellten Schaltstellungen der Mehrwegventile 64 und 70 die Schritte A und B1. In dieser Figur ist der Schritt A, das Konditionieren des Sorptionsmittels mit einem Lösemittel, näher dargestellt, indem der Lösemit telstrom durch das Leitungssystem als punktiertes Linienmuster deutlicher gezeigt ist, welches sich parallel entlang dem Teil des Unterleitungssystems erstreckt, durch welches Probenflüssigkeit fließt. Bei diesem Aufbau, kann das Konditionieren des Sorptionsmittels durch Lösemittel erfolgen, indem beispielsweise Lösemittel, das von der Lösemittelanschlussleitung 52 kommt, und Lösemittel, das aus der Lösemittelanschlussleitung 53 kommt, durch die Kartusche 11 geleitet wird. Durch das Ansaugen von Lösemittel durch das Mehrwegventil 56 während der Ansaugphase der Einspritzpumpe 44 und das Umschalten des Mehrwegventils 56 während des Ansaugens, kann eine Mischung von Lösemitteln in der Einspritzpumpe 44 gesammelt werden, wonach diese Mischung in der Förderphase durch das Sorptionsmittel 13 in der Kartusche 11 geleitet werden kann. Diese Möglichkeit des Konditionierens mit einer Lösemittelmischung oder des Konditionierens mit verschiedenen Lösemitteln nacheinander ist ein sehr großer Vorteil bei der Entwicklung neuer SPE-Verfahren. Falls erforderlich, kann die Heiz-/Kühleinrichtung verwendet werden, um das Lösemittel zu erwärmen bzw. abzukühlen bevor es durch das Sorptionsmittel geleitet wird. Im allgemeinen sind die Schritte A1 und A2 durch einen Förderhub der Einspritzpumpe getrennt.
5b, mit den in dieser Figur dargestellten Schaltstellungen der Ventile 64 und 70, zeigt den Schritt B2 gefolgt von dem Schritt C. Die Probenflüssigkeit (punktierte Linie) wird mittels eines Spül-Lösemittels (strichpunktierte Linie) durch das Sorptionsmittel in der Kartusche geleitet, während das restliche Konditionierungslösemittel (gestrichelte Linie) aus dem System hinausgetrieben wird.
5c zeigt den Schritt D, den Elutionsschritt, bei dem Die Pumpe des HPLC-Instruments verwendet wird, um die (durch eine Strich-Punkt-Punkt-Linie dargestellte) Elutionsflüssigkeit aus der Pumpe durch das Leitungssystem, durch das Sorptionsmittel 13 in der Kartusche 11 und durch die Säule 77 zu leiten.
6 zeigt einen schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen SPE-Konfiguration, wobei das Leitungssystem entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel aufgebaut ist. Bei diesem Aufbau wird die Verarbeitungskapazität des SPE-Geräts erhöht, indem das HPLC-Analysegerät an ein weiteres Mehrwegventil 81 angeschlossen wird, mit dem ein zweiter Kartuschenhalter verbunden ist. Der Unterschied zu dem Aufbau des Leitungssystems der 4 und 5 ist, dass der sogenannte Elutionsschritt (siehe 5c) zur gleichen Zeit durchgeführt werden kann wie einer oder mehrere der Schritte A, B und C eines nachfolgenden SPE-Prozesses. Nachdem eine Kartusche in dem linken Kartuschenhalter den Schritten A, B und C unterzogen wurde, wird diese Kartusche mittels eines Kartuschengreifers 19 dem rechten Kartuschenhalter zugeführt, um dort dem Elutionsschritt unterzogen zu werden. Hinsichtlich der Durchführung der Schritte A, B und C und der zugehörigen Schaltstellungen der Mehrwegventile 64 und 70 sei auf die 5a und 5b verwiesen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 7 wurde die SPE-Konfiguration um eine zweite Lösemittelzuführvorrichtung erweitert.
Ferner werden bei dem Ausführungsbeispiel nach 7 zwei weitere Mehrwegschaltventile verwendet, nämlich 82 und 83. Durch das Ausführungsbeispiel nach 7 ist es möglich, wenn sich die Mehrwegventile 70, 81, 82 und 83 in geeigneten Schaltstellungen befinden, entweder die Kartusche in dem linken Kartuschenhalter 3 oder die Kartusche in dem rechten Kartuschenhalter 3 einem Elutionsschritt zu unterziehen. Wenn sich die Ventile 70, 83, 82 und 81 in geeigneten Schaltstellungen befinden, kann die zweite Lösemittelzuführvorrichtung 84 verwendet werden, um Lösungsmittel sowohl durch den linken Kartuschenhalter, als auch durch den rechten Kartuschenhalter zu leiten. Wenn ferner die Mehrwegventile 84, 70, 81, 82 und 83 in geeigneter Weise betätigt sind, kann die erste Lösemittelzuführvorrichtung 40 ihr Lösemittel sowohl durch den linken Kartuschenhalter, als auch durch den rechten Kartuschenhalter liefern, was ferner auch impliziert, dass die Probenflüssigkeit auch durch beide, den linken und den rechten Kartuschenhalter geleitet werden kann. Es ist ersichtlich, dass, da die erste Lösemittelzuführvorrichtung 40, die zweite Lösemittelzuführvorrichtung 84, die Probenzuführvorrichtung 41 und das HPLC-Analysegerät 75 sämtlich in Flüssigkeitsverbindung mit sowohl dem linken Kartuschenhalter, als auch mit dem rechten Kartuschenhalter gebracht werden können, der Aufbau des Leitungssystems in Kombination mit dem Schaltventil gemäß 7 sehr großen Spielraum für Möglichkeiten der gleichzeitigen Durchführung unterschiedlicher oder identischer Schritte A–D bietet.
8 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel des Aufbaus eines Leitungssystems, bei dem das Mehrwegventil 82 unbenutzt bleibt, wobei eine Gasquelle 85, insbesondere eine Heliumgasquelle, das sehr gut als sogenanntes Trocknungsgas verwendbar ist, mit dem Mehrwegventil 83 verbunden ist, und bei dem das Mehrwegventil 81 optional mit einem Analysegerät verbindbar ist, wie beispielsweise einem Gaschromatographen. Die Variation der Schaltmöglichkeiten sollt in diesem Fall offensichtlich sein.
Bezugnehmend auf die 4–8 ist es ferner ersichtlich, dass das Steuersystem derart ausgebildet ist, dass es sämtliche Ventile, die Heizund/oder Kühleinrichtung, die Einspritzpumpe etc. steuern kann. Das Steuersystem ist ferner geeignet, ein Steuerprogramm über die Eingabeeinrichtung zu laden.
Unter Bezugnahme auf die verschiedenen beschriebenen Ausführungsbeispiele sei darauf hingewiesen, dass im allgemeinen mindestens ein Ventil, beispielsweise ein sogenanntes Mehrwegventil, pro Kartuschenhalter erforderlich ist.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass auch eine Kartusche ohne Sorptionsmittel verwendet werden kann, Unter Bezugnahme auf 1a bedeutet dies, dass eine Kartusche mit einer oder mehr Schließmembranen 12 oder anderen Membranen verwendet wird und das Sorptionsmittel 13 entfällt, wobei die Membranen sodann als Filter oder Sieb wirken, insbesondere als Hochdruckfilter. Eine derartige Kartusche ohne Sorptionsmittel kann sodann strom aufwärts (oder wenn dies sinnvoll ist auch stromabwärts) einer Sorptionsmittel enthaltenden Kartusche angeordnet sein, wobei die beiden Kartuschen in Reihe verbunden sind. Dies kann unter anderem bei Proben sinnvoll sein, die Verunreinigungen enthalten, die ausgefiltert oder ausgesiebt werden können. Es ist optional sogar möglich, eine derartige Kartusche ohne Sorptionsmittel als Filter oder Sieb zu verwenden, um eine analythaltige Probe direkt einem weiteren Analysegerät zuführen zu können, ohne einen SPE-Prozess zu verwenden. Eine Kartusche ohne Sorptionsmittel, die jedoch eine oder mehr Membranen als Filter oder Siebe enthält, kann bei jedem der drei oder sogar vier Erfindungsaspekte der Anmeldung individuell verwendet werden.
Beispiele
Die folgenden Beispiele zeigen, dass nach dem ersten Aspekt der Erfindung eine Reihe von deutlichen Verbesserungen hinsichtlich der Geschwindigkeit und der Leistung einer On-Line-SPE erreicht werden kann.
Unter Verwendung einer zuvor in Zusammenhang mit 4 beschriebenen Vorrichtung wurden Experimente durchgeführt. Insbesondere wurden die folgenden HPLC-Bedingungen verwendet. Zwei isokratische HPLC-Separationen mit UV-Detektion (280 nm) wurden für Koffein (Ca), Theobromin (Tbr) und Theophyllin (Tph) in einer 30 × 4 mm, 3 μm, Nucleosil C18 Säule (Machery Nagel) und in einer 125 × 4 mm, 5 μm, Hibar C18 Säule (Merck) gebildet. Mobile Phasen: Acetonitril (ACN)/Wasser, 3/97 bei der 3 cm Säule, 10/90 bei der 12,5 cm Säule. Die Strömungsrate betrug 1 ml/min bei der 3 cm Säule und 0,7 ml/min bei der 12,5 cm Säule.
Die Probe bestand aus Wasser und gepooltem menschlichem Plasma mit jeweils 1 ppm Xanthin. Die Probe wurde ohne vorherige Behandlung verwendet.
Eine 10 × 2 mm SPE-Kartusche mit einem generischen stark hydrophoben Sorptionsmittel (HySphere GP, Spark Holland) wurde für die SPE verwen det. Ein aus den folgenden Schritten gebildetes SPE-Verfahren wurde durchgeführt.

A1: Solvatisierung des Sorptionsmittels mit 2 ml Methanol, 5 ml/min;
A2: Equilibrieren des Sorptionsmittels mit 5 ml Wasser, 5 ml/min;
B: Aufbringen der Probe auf die Kartusche mit 1 ml Wasser, 1 ml/min;
C: Spülen mit x ml Wasser, 1 ml/min;
D: Desorption zu HPLC mit mobiler LC-Phase.

Beispiel 1
Einfluss von Temperaturänderungen auf die Extraktionswiedergewinnung
9 zeigt SPE-LC-Analysen einer wässrigen Xanthin-Mischung bei verschiedenen Temperaturen der SPE-Kartusche während des gesamten SPE-Verfahrens als Simulation von Umgebungstemperaturänderungen. Bei diesem Beispiel wurden eine HySphere GP Kartusche, eine 12,5 cm C18 Säule und ein Einspritzvolumen von 20 μl verwendet. Das Spülen (SPE-Schritt C) wurde auf 6,5 ml optimiert, dem maximalen Volumen vor einem erheblichen Durchbruch von Tbr. Ein dramatischer Verlust an Tbr ist das Ergebnis von nur 5° C Temperaturänderung, während sowohl für Tph, als auch für Ca eine 100%-ige Rückgewinnung erhalten bleibt. Dieses Beispiel zeigt, dass eine Temperaturregelung des SPE-Prozesses eine Verbesserung hinsichtlich der Aufrechterhaltung der Assay-Genauigkeit bewirkt.
Beispiel 2
Einfluss der Temperatur auf die Desorptionseffizienz
10 zeigt SPE-LC-Analysen einer wässrigen Xanthin-Mischung bei verschiedenen Temperaturen der SPE-Kartusche während der Desorption durch die mobile LC-Phase; SPE-Schritt D. Bei diesem Beispiel wurde eine HySphere GP Kartusche, eine 3 cm C18 Säule und ein Einspritzvolumen von 20 μl verwendet. Das Spülvolumen (SPE-Schritt C) betrug 0,5 ml. Die SPE-Schritte A1, A2, B und C wurden bei 25°C gehalten.
Es ist ersichtlich, dass bei einer hohen Temperatur die Desorption aus der SPE-Kartusche mit einem erheblich geringeren Volumen erfolgt, was zu einer erheblichen Verbesserung der Gesamt-SPE-LC-Effizienz und einer Verringerung der Analysedauer führt.
Beispiel 3
Einfluss der Temperatur auf die Reinigung
11 zeigt SPE-LC-Analysen von Plasma, das mit einer Xanthin-Mischung versetzt ist, bei verschiedenen Temperaturen des SPE-Spülschritts (SPE-Schritt C). Bei diesem Beispiel wurde eine HySphere GP Kartusche, eine 3 cm C18 Säule und ein Einspritzvolumen von 100 μl verwendet. Das Spülvolumen war 0,5 ml. Die anderen SPE-Schritte wurden bei 25° C gehalten. 100 μl Plasma wurden eingespritzt.
Das Erhöhen der Temperatur auf bis zu 47° C während des SPE-Spülschritts ermöglicht das vollständige Entfernen früher Elutionsmatrixbestandteile. Eine weitere Temperaturerhöhung bewirkt den Durchbruch und damit den Verlust von Xanthinen.

Claims

Festphasenextraktionsverfahren zum Extrahieren eines Analyten aus einer Probe, mit den folgenden Schritten: a) Konditionieren eines Sorptionsmittels in einer Kartusche durch Leiten einer für das Konditionieren geeigneten Flüssigkeit durch die Kartusche; b) Aufbringen einer den Analyt enthaltenden Probe auf das Sorptionsmittel durch Leiten einer die Probe enthaltenden Flüssigkeit durch die Kartusche; c) Spülen des Sorptionsmittels durch Leiten einer Spülflüssigkeit durch die Kartusche; d) Eluieren des Analyten aus dem Sorptionsmittel durch Leiten einer Elutionsflüssigkeit durch die Kartusche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Kartusche während eines oder mehrerer der Schritte a) bis d) auf einen vorbestimmten Wert angehoben oder abgesenkt wird.
Festphasenextraktionsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Kartusche erhöht oder gesenkt wird, indem eine oder mehrere der in den Schritten a) bis d) verwendeten Flüssigkeiten vor dem Einleiten in die Kartusche erwärmt oder gekühlt werden.
Festphasenextraktionsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Kartusche im Schritt a) vorzugsweise durch Erwärmen oder Kühlen der für das Konditionieren des Sorptionsmittels vorgesehenen Flüssigkeit erhöht oder gesenkt wird.
Festphasenextraktionsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Kartusche im Schritt b) vorzugsweise durch Erwärmen oder Kühlen der die Probe enthaltenden Flüssigkeit erhöht oder gesenkt wird.
Festphasenextraktionsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Kartusche im Schritt c) vorzugsweise durch Erwärmen oder Kühlen der Spülflüssigkeit erhöht oder gesenkt wird.
Festphasenextraktionsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Kartusche im Schritt d) vorzugsweise durch Erwärmen oder Kühlen der Elutionsflüssigkeit erhöht oder gesenkt wird.
Festphasenextraktionsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ferner den Schritt des Trocknens der Kartusche vor oder nach einem oder mehreren der Schritte a) bis d) umfasst, wobei das Trocknen durch Leiten eines geeigneten Gases durch die Kartusche erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas vor dem Leiten in die Kartusche erwärmt wird.
Festphasenextraktionsgerät mit: – mindestens einem Leitungssystem zum Transportieren einer Flüssigkeit; – einem Kartuschenwechselsystem mit mindestens einem Kartuschenhalter (3) zum Halten einer Kartusche (11), die in dem Leitungssystem enthalten ist; – einer mit dem Leitungssystem verbundenen Probenzuführvorrichtung (41); – einer mit dem Leitungssystem verbundenen Lösemittelzuführvorrichtung (40); wobei die Probenzuführvorrichtung (41) und die Lösemittelzuführvorrichtung (40) durch das Leitungssystem mit dem Kartuschenhalter (3) verbunden sind, so dass eine Flüssigkeit von der Probenzuführvorrichtung (41) oder der Lösemittelzuführvorrichtung (40) zum Kartuschenhalter (3) transportiert werden kann und durch die Kartusche (11) fließen kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungssystem mit Heiz- und/oder Kühleinrichtungen (73) versehen ist, so dass die von der Probenzuführvorrichtung (41) oder der Lösemittelzuführvorrichtung (40) kommende Flüssigkeit nacheinander durch die Heiz- und/oder Kühleinrichtungen (73) und den wenigstens einen Kartuschenhalter (3) strömt.
Festphasenextraktionsgerät nach Anspruch 8, mit einem Steuersystem, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem zum Steuern der Heizund/oder Kühleinrichtungen ausgebildet ist.
Festphasenextraktionsgerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungssystem mit einem Gasanschluss und Ventileinrichtungen versehen ist, um den Gasanschluss mit den Heizund/oder Kühleinrichtungen (73) und dem mindestens einen Kartu schenhalter (3) derart zu verbinden, dass das von dem Gasanschluss kommendes Gas nacheinander durch die Heiz- und/oder Kühleinrichtungen (73) und den wenigstens einen Kartuschenhalter (3) strömt.