DE69635777T2

DE69635777T2 - Methode und apparat zur automatischen extraktion von analyt

Info

Publication number: DE69635777T2
Application number: DE69635777T
Authority: DE
Inventors: L. Gary Milpitas GLEAVE; J. Norman Foster City ROTHE; W. David San Jose KEMP; E. Bruce Sandy RICHTER; L. John Layton EZZELL
Original assignee: Dionex Corp
Current assignee: Dionex Corp
Priority date: 1995-03-03
Filing date: 1996-02-29
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2016-03-01
Also published as: WO1996027417A1; CA2214526A1; ATE316812T1; DE69635777D1; EP0820334A1; US5785856A; CA2214526C; JPH11501567A; JP4060354B2; EP0820334B1; US5660727A; AU695104B2; EP0820334A4; AU5181596A

Description

Verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung ist eine Teilfortführungsanmeldung, die auf der anhängigen Stammanmeldung Ser. No. 08/259,667, eingereicht am 14. Juni 1994, für ein "Beschleunigtes Lösungsmittelextraktionssystem" basiert.
Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich insgesamt auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Extrahieren von Analyten aus einer Probe, und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Lösungsmittelextraktion oder die superkritische Fluidextraktion von organischen Analyten aus einer Feststoffmatrixprobe bei erhöhten Temperaturen und Drucken.
Stand der Technik
Die Extraktion von verschiedenen Analyten aus Feststoffmatrixproben unter Verwendung eines Fluids bei erhöhten Temperaturen und Drucken, die ausreichen, dass das Fluid in einen superkritischen Zustand gebracht wird, ist bekannt und wird seit vielen Jahren eingesetzt. Beispielsweise ist Kohlendioxid ein üblicherweise verwendetes Material für eine superkritische Analytextraktion. Das Kohlendioxid wird in einem Behälter oder in einer Zelle gehalten, die auf eine Temperatur und einen Druck gebracht wird, die dazu führen, dass das Kohlendioxid als superkritisches Fluid wirkt. Das Fluid wird, während es sich in den superkritischen Zuständen befindet, durch eine poröse Probe gedrückt, um die Extraktion von Analyten aus der Probe herbeizuführen. Derartigen superkritischen Extraktionsverfahren ist ein breiter Bereich von Proben und Analyten zugänglich.
Es wurde auch gefunden, dass die Zugabe eines Lösungsmittels zu einem superkritischen Fluid in relativ niedrigen Prozentsätzen, beispielsweise von 10% oder weniger, den superkritischen Extraktionsprozess verbessert. Obwohl die superkritische Fluidextraktion mit Lösungsmittelaufbesserung das Ergebnis der superkritischen Fluidextraktion verbessert, sind die Temperaturen und Drucke, auf denen das Fluid in dem superkritischen Zustand gehalten wird, höher als das Optimum für eine reine Lösungsmittelextraktion.
In Übereinstimmung damit hat man vor kurzem entdeckt, dass ein hochwirksamer Lösungsmittelextraktionsprozess zur Extraktion von organischen Analyten aus einer Feststoffmatrixprobe dadurch erreicht werden kann, dass ein organischer Analyt in Kontakt mit einem nichtwässrigen organischen Lösungsmittelsystem in einer Extraktionszelle bei Temperaturen und Drucken unter den superkritischen Bedingungen gehalten wird. Dieser Prozess ist im Einzelnen in der US-Stammanmeldung Ser. No. 08/259,667, eingereicht am 14. Juni 1994, mit dem Titel "Beschleunigtes Lösungsmittel-Extraktionssystem" beschrieben, die in gemeinsamem Besitz ist und in ihrer Gesamtheit als Referenz eingeschlossen wird.
Obwohl sich gezeigt hat, dass eine Lösungsmittelextraktion bei erhöhten Temperaturen unterhalb der superkritischen Bedingungen höchst vorteilhaft ist, besteht jedoch ein starkes Bedürfnis nach einem Verfahren und einer Vorrichtung zur automatischen Durchführung eines solches Lösungsmittel-Extraktionsprozesses. Darüber hinaus möchte man für Einsätze, bei denen eine superkritische Fluidextraktion gegenüber dem Lösungsmittel-Extraktionsprozess vorteilhaft ist, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Automatisieren des superkritischen Fluidextraktionsprozesses haben.
In Handel sind Vorrichtungen zum Automatisieren des superkritischen Fluidextraktionsprozesses vorhanden, jedoch haben solche Systeme Nachteile bei den verwendeten Zellen, bei ihren Abdichtungen und bei der physikalischen Handhabung der Zellen und der Sammelgefäße. Solche Vorrichtungen haben aber breit gesehen Zellenspeicherschalen, Ofenanordnungen, Extraktionsfluid-Verbindungsanordnungen und Vorrichtungen zum Bewegen der jeweiligen Komponenten in einer automatisierten Sequenz.
Die WO 94/08683 offenbart ein superkritisches Fluidextraktionssystem zum Extrahieren von Analyten aus Proben nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren, das mit diesem System ausgeführt wird.
Somit ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die für die automatisierte Analytextraktion unter Verwendung eines Lösungsmittel-Extraktionsprozesses oder eines superkritischen Fluidextraktionsprozesses geeignet sind, bei welchem Aufbauten für eine verbesserte Komponentenhandhabung und Zellenabdichtung verwendet werden, die die Betriebssicherheit erhöhen und das Verunreinigungspotenzial reduzieren.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer automatisierten Analytextraktionsvorrichtung und eines entsprechenden Verfahrens, die es ermöglichen, dass Hochtemperatur- und Hochdruckextraktionen automatisch, schnell und mit minimaler technischer Überwachung erreichbar sind.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines automatisierten Analytextraktionssystems, das langlebig, billig und leicht zu warten ist, Proben verschiedener Größe aufnimmt und für Ein-Zyklus- oder Mehrfachzyklus-Extraktionen geeignet ist.
Offenbarung der Erfindung
Die Vorrichtung zur automatisierten Extraktion nach der vorliegenden Erfindung ist für die Ausführung entweder eines Lösungsmittel-Extraktionsprozesses oder eines superkritischen Fluidextraktionsprozesses zweckmäßig, bei welchem ein Analyt aus einer Probe, beispielsweise einer Feststoffmatrixprobe, entfernt wird, die in dem Hohlraum einer Probeneinschlusszelle angeordnet ist.
Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung (21) zur Extraktion eines Analyten aus einer Probe

– mit einer Beladeschale (23), die so ausgebildet ist, dass sie in sich wenigstens eine Zelle hält,
– mit einer Probeneinschlusszelle (22), die einen Hohlraum (102) und eine Öffnung zu dem Hohlraum (102) zum Positionieren der Proben in dem Hohlraum (102) bildet, wobei über der Öffnung ein abnehmbares Verschlusselement angeordnet ist, für den Strom eines Extraktionsfluids (27) zu und von dem Hohlraum (102) ein Fluidkanalaufbau ausgebildet ist, eine Verschlusselementdichtung angeordnet ist, um das Ver schlusselement an der Zelle (22) abzudichten, und eine Kanaldichtung (116) zum Abdichten einer Leitung in dem Kanalaufbau angeordnet ist,
– mit einer Ofenanordnung (24), die nahe an der Schale (23) angeordnet ist und zum Erhitzen der Zelle (22) ausgebildet ist, wenn die Zelle (22) in dem Ofen (24) positioniert ist, wobei die Ofenanordnung (24) weiterhin eine Klemmvorrichtung (221) aufweist, die zum Aufbringen einer Klemmkraft an dem Verschlusselement ausgebildet und positioniert ist, um die Abdichtung des Verschlusselements an der Zelle (22) zu verstärken,
– mit einer Fluidverbindungsanordnung, die nahe an der Ofenanordnung (24) angeordnet ist und eine Einlassleitung (44) sowie eine Auslassleitung (46) hat, die für einen selektiven Fluidanschluss an den und für eine selektive Fluidtrennung von dem Fluidkanalaufbau der Zelle (22) für eine Verbindung für ein Extraktionsfluid (27) mit und von dem Hohlraum (102) aus ausgebildet ist; und
– mit einer Betätigungsanordnung (14), die nahe an der Ofenanordnung (24) angeordnet ist und für ein Bewegen der Einlassleitung (44) und der Auslassleitung (46) in einen Dichtungseingriff mit der von der Zelle (22) getragenen Kanaldichtung gekoppelt ist, um die Einlassleitung (44) und die Auslassleitung (46) mit dem Kanalaufbau in eine Fluidverbindung zu bringen,
– wobei sich die Vorrichtung dadurch auszeichnet, dass die Betätigungsanordnung (141) für ein Bewegen der Einlassleitung (44) und der Auslassleitung (46) während der Abdichtung mit der Kanaldichtung (116) ausgebildet ist, um die Bewegung der Zelle (22) zu bewirken.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Extraktion eines Analyten aus einer Probe bereitgestellt, welches die Schritte aufweist:

– Verschieben einer Fluidleitungsanordnung in einen abgedichteten Eingriff mit einem Kanalaufbau mit einem entfernbaren Verschlusselement einer Probeneinschlusszelle (22), um gleichzeitig die Fluidleitungsanordnung an der Zelle (22) nahe an dem Kanalaufbau abzudichten, das Verschlusselement für die Zelle (22) mit der Leitungsanordnung abzudichten und die Zelle (22) unter Verwendung der Fluidanordnung zu greifen, wobei der Kanalaufbau sich von außerhalb der Zelle (22) durch das Verschlusselement zu einem Hohlraum (102) in der Zelle (22) erstreckt, die für die Aufnahme der Probe dimensioniert ist, und die Zelle (22) bewegt wird, während sie von der Fluidleitungsanordnung gegriffen ist, um die weitere Behandlung der Probe zu erleichtern,
– Strömenlassen eines Extraktionsfluids (27) von einem Extraktionsfluidspeicher (26) in den Hohlraum (102) durch die Leitungsanordnung und den Kanalaufbau,
– Erhöhen des Drucks des Extraktionsfluids (27), während sich das Extraktionsfluid (27) in dem Hohlraum (102) befindet, und
– anschließendes Entleeren des Extraktionsfluids (27) aus dem Hohlraum (102) durch den Kanalaufbau und die Leitungsanordnung zu einem Fluidbehälter.

Bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die vorliegende Vorrichtung kurz gesagt aus einer Ladeschale, die zum Halten wenigstens einer Zelle ausgebildet ist, aus einer Ofenanordnung, die nahe der Schale angeordnet und zum Erhitzen der Zelle und einer in der Zelle enthaltenen Probe ausgebildet ist, und aus einer Fluidverbindungsanordnung bestehen, die nahe der Schale angeordnet ist und eine Einlassleitung und eine Auslassleitung aufweist, die für einen selektiven Fluidanschluss an einen Fluidkanalaufbau in der Zelle für eine Verbindung eines Extraktionsfluids mit und von dem die Probe enthaltenden Hohlraum ausgebildet ist. Die Fluidverbindungsanordnung ist weiterhin für die Erzeugung eines erhöhten Drucks des Extraktionsfluids ausgebildet, während es sich in dem Hohlraum der Zelle befindet. Die Vorrichtung hat weiterhin eine nahe an der Schale angeordnete Zellenbetätigungsanordnung, die die Einlass- und Auslassleitung der Fluidverbindungsanordnung trägt und so ausgebildet ist, dass sie die Einlass- und Auslassleitung in Eingriff mit der Zelle bewegt, um eine Fluidverbindung der Einlassleitung und der Auslassleitung mit dem Kanalaufbau der Zelle herzustellen und um dabei gleichzeitig die Zelle zwischen der Einlass- und der Auslassleitung zu greifen. Die Zellenbetätigungsanordnung ist weiterhin so ausgebildet, dass sie die Zelle, wenn sie von der Einlassleitung und der Auslassleitung gegriffen ist, zwischen der Schale und der Ofenanordnung bewegen, wobei die Vorrichtung auch eine Steuereinrichtung aufweist, die der Zellenbetätigungsvorrichtung und der Fluidverbindungsvorrichtung für eine Steuerung der Fluidkoppelung und der Fluidentkoppelung mit/von der Zelle, für eine Steuerung der Bewegung der Zelle in die Ofenanordnung und aus ihr heraus, für eine Steuerung der Extraktionsfluidverbindung mit der Probe und von ihr weg und für eine Steuerung der Druckbeaufschlagung des Extraktionsfluids in dem Hohlraum verbunden ist.
Bei einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die vorliegende Vorrichtung, kurz gesagt, einen Zellenträgeraufbau, eine Probeneinschlusszelle, die in dem Zellenträ geraufbau angeordnet ist und ein Gehäuse hat, das einen Hohlraum für die Probenaufnahme aufweist, eine abnehmbare Kappe, die an einer Zugangsöffnung in das Gehäuse des Hohlraums angeordnet ist, einen Kanal, der sich durch die Kappe zu dem Hohlraum für den Strom eines Extraktionsfluids durch die Kappe zu dem Hohlraum erstreckt, eine Kappendichtungsanordnung, die zwischen dem Gehäuse und der Kappe angeordnet ist, um die Kappe an dem Gehäuse nach Anlegen einer Einwärtskraft an die Kappe abzudichten, und eine Kanalabdichtungsanordnung aufweisen, die von der Zelle in der Nähe des Kanals gehalten wird. Es ist ebenfalls eine Fluidverbindungsanordnung vorgesehen, die in der Nähe des Zellenhalteaufbaus angeordnet und für einen selektiven Fluidanschluss an den Fluidkanal und die Lösung des Anschlusses von ihm zur Verbindung eines Extraktionsfluids mit dem Hohlraum und von dem Hohlraum weg und zum Erzeugen eines erhöhten Drucks des Extraktionsfluids in dem Hohlraum ausgebildet ist. Schließlich ist eine Betätigungsanordnung in der Nähe des Zellenhalteaufbaus angeordnet und für das Bewegen eines Teils der Fluidverbindungsanordnung in eine Dichtungsbeziehung mit der Kanalabdichtungsanordnung ausgebildet, die von der Zelle für den Fluidanschluss der Verbindungsanordnung an den Kanal gehalten wird, während bei der bevorzugten Ausgestaltung die Betätigungsanordnung auch einen Teil der Fluidverbindungsanordnung gegen die Kappe oder eine verjüngte Fläche an der Kappe drückt, um die Zelle automatisch fluchtend auszurichten oder zu stabilisieren und um eine Einwärtskraft an die Kappe anzulegen, um die Kappe an dem Zellengehäuse abzudichten. Ebenfalls bei einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Zellenhalteaufbau als Ofenanordnung mit einer Klemmvorrichtung vorgesehen werden, die in einer Position für das Anbringen einer Klemmkraft an die Kappe ausgebildet ist, so dass die Abdichtung der Kappe an dem Zellengehäuse verbessert wird.
Bei einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Extraktion eines Analyten aus einer Probe bereitgestellt, das, kurz gesagt, aus den Schritten bestehen kann, nämlich Schieben einer Fluidleitungsanordnung in einen Dichtungseingriff mit einem Kanalaufbau einer Probeneinfasszelle, um die Zelle in stabiler Weise zu der Leitungsanordnung fluchtend auszurichten, daran abzudichten und zu greifen, wobei während des Greifens der Zelle mit der Leitungsanordnung die Zelle zwischen einer Speicherschale und einer Ofenanordnung bewegt wird, Strömenlassen eines Extraktionsfluids aus einem Extraktionsfluidspeicher zu dem Hohlraum in der Zelle durch die Leitungsanordnung, Erhöhen des Drucks des Extraktionsfluids, während sich das Extraktionsfluid in dem Hohlraum befindet, Erhitzen des Extraktionsfluids, während es sich auf einem erhöhten Druck befindet, und anschließen des Entleeren des Extraktionsfluids aus dem Hohlraum durch die Leitungsanordnung zu einem Fluidbehälter.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann auch aus den Schritten bestehen, nämlich Verschieben einer Fluidleitungsanordnung in einen abgedichteten Eingriff mit einem Kanalaufbau einer Probeneinfasszelle, während ein Strömenlassen eines Extraktionsfluids aus einem Fluidspeicher zu dem Hohlraum herbeigeführt wird, Erhöhen des Drucks des Extraktionsfluids, während es sich in dem Hohlraum befindet, und Klemmen des abnehmbaren Verschlusselements, das an der Zelle vorgesehen ist, während sich das Extraktionsfluid auf einem erhöhten Druck befindet und während das Extraktionsfluid unter Verwendung einer Ofenanordnung erhitzt wird.
Schließlich weist bei einem weiteren Aspekt das Verfahren die Schritte auf, nämlich Verschieben einer Fluidleitungsanordnung in einen Dichtungseingriff mit einem Kanalaufbau in einer Probeneinfasszelle, um gleichzeitig die Fluidleitungsanordnung an der Zelle und ein Verschlusselement für die Zelle an dem Gehäuse der Zelle mit der Leitungsanordnung abzudichten.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine schematische Darstellung eines Betriebsablaufschemas der Vorrichtung und des Verfahrens der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine perspektivische Ansicht einer nach der vorliegenden Erfindung gebauten Vorrichtung von oben, wobei verschiedene Komponenten und die Verkleidungstafeln zur Vereinfachung der Darstellung entfernt sind.
3 ist eine etwas vergrößerte Draufsicht auf die Vorrichtung von 2.
4 ist eine perspektivische Ansicht einer Einschlusszellenschale und eines Betätigungsteils der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung von oben.
5 ist eine etwas vergrößerte perspektivische Ansicht einer nach der vorliegenden Erfindung gebauten Ofenanordnung von oben.
6A ist eine perspektivische Ansicht einer Zellenbetätigungsarmanordnung von oben, die in einer aus der Schalenanordnung von 4 ausgefahrenen Stellung zum Greifen einer Zelle gezeigt ist.
6B ist eine perspektivische Ansicht der Armanordnung von 6A, die in der eingezogenen Stellung gezeigt ist.
7 ist eine Teildraufsicht auf die Vorrichtung von 2, wobei das Zellenbetätigungskarussell zur Veranschaulichung des Gefäßbetätigungskarussells entfernt ist.
8 ist eine perspektivische Ansicht des Gefäßbetätigungsanordnungsteils der Vorrichtung von 2 von oben.
9A, 9B und 9C sind perspektivische Ansichten der Auslassleitungs-Betätigungsanordnung von oben, die in der voll eingezogenen Stellung, einer Zwischenstellung bzw. einer Stellung zum Abgeben eines Fluids in ein Sammelgefäß gezeigt ist.
10 ist eine geschnittene Seitenansicht einer Probeneinschlusszelle zur Verwendung mit der Vorrichtung und dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, wobei auch ein Teil der Ofenanordnung gezeigt ist.
Beste Ausführungsart der Erfindung
Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung sind insbesondere für die Durchführung von schnellen Analytextraktionen unter Verwendung von Lösungsmitteln bei höheren Temperaturen als bei herkömmlichen Lösungsmittel-Extraktionstechniken und bei Drucken gut geeignet, die, wenn sie mit den erhöhten Temperaturen kombiniert werden, niedriger als superkritische Zustände sind. Die Vorteile solcher Lösungsmittelextraktionen sind in der anhängigen US-Stammanmeldung Ser. No. 08/259,667 erörtert und werden hier nicht wiederholt. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist besonders zur Verwendung bei dem Lösungsmittelextraktionsverfahren mit der erhöhten Temperatur und dem erhöhten Druck der anhängigen Anmeldung gut geeignet und ausgelegt, kann jedoch auch bei her kömmlichen superkritischen Fluidextraktionsverfahren verwendet werden oder ist für den Einsatz dafür angepasst.
In 1 ist ein Betriebsablaufschema der vorliegenden Vorrichtung gezeigt. Die automatisierte Extraktionsvorrichtung, die insgesamt mit 21 bezeichnet ist, ist zur Verwendung mit einer Probeneinfasszelle ausgelegt, die insgesamt mit 22 bezeichnet und im Einzelnen in 10 gezeigt ist. Die Einzelheiten des Aufbaus der Zelle 22 werden in dieser Anmeldung nur kurz beschrieben, sind jedoch Gegenstand einer im gemeinsamen Eigentum befindlichen US-Patentanmeldung, die gleichzeitig mit dieser Anmeldung eingereicht und hier auch durch Referenz eingeschlossen ist.
Die automatische Extraktionsvorrichtung 21 hat vorzugsweise weiterhin einen Zellenhalteaufbau oder eine Zellenschale 23, in der Zellen für eine automatische Handhabung gespeichert oder geladen werden können. Bei einigen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ist die Zellenschale 23 jedoch fakultativ. Auf ähnliche Weise wird bevorzugt, dass die Lösungsmittelextraktion bei erhöhten Temperaturen ausgeführt wird und es erforderlich ist, dass eine superkritische Fluidextraktion bei erhöhten Temperaturen erfolgt. Deshalb hat die vorliegende Vorrichtung vorzugsweise eine Ofenanordnung, die insgesamt mit 24 bezeichnet, in der Nähe der Schale 23 angeordnet und zum Erhitzen der Zelle 22 und der in der Zelle angeordneten Probe ausgebildet ist, wenn die Zelle in dem Ofen 24 angeordnet ist.
Um ein Extraktionsfluid mit der Probe für die Analytenextraktion aus derselben in Verbindung zu bringen, weist die automatisierte Extraktionsvorrichtung eine Fluidverbindungsanordnung auf, die aus einer Vielzahl von Komponenten besteht. Kurz gesagt, hat die Fluidverbindungsanordnung der vorliegenden Erfindung vorzugsweise einen Extraktionsfluidspeicher 26, in dem ein Extraktionsfluid 27, beispielsweise ein Lösungsmittel, angeordnet ist. Mit dem Speicher 26 ist beispielsweise über eine Leitung 29 eine Pumpe 28 in Fluidverbindung gesetzt. Natürlich kann die Pumpe 28 durch eine Hochdruckquelle oder eine andere Aktivierungseinrichtung ersetzt werden, die einen Strom des Lösungsmittels 27 vom Speicher 26 durch die Leitung 29 zur Zelle verursacht, wie nachstehend näher beschrieben wird. Die Fluidverbindungsanordnung hat weiterhin vorzugsweise ein Pumpventil 31 zwischen der Leitung 31 und Nebenleitungen 33 und 34, die an die Pumpe 28 angeschlossen sind. Es ist möglich, die Leitung 31 wegzulassen und den Lösungsmittelstrom nur durch die Pumpe 28 zu dosieren, die vorzugsweise als Pumpe mit positiver Verdrängung vorgesehen ist, bei der jeder Hub eine dosierte Fluidmenge ergibt. Die Leitung 32 kann einen in ihr angeordneten Druckwandler 36 aufweisen, der funktionsmäßig elektrisch mit einer insgesamt mit 37 bezeichneten (durch elektrische, nicht gezeigte Leiter) Steuereineinrichtung für die Übertragung von Wandlersignalen zu der Steuereinrichtung verbunden ist. In einer Zweigleitung 41 von der Pumpenleitung 32 können für eine Verwendung, wie sie nachstehend näher beschrieben wird, ein Rückschlagventil 38 und ein Klärungsventil 39 vorgesehen werden. In ähnlicher Weise kann in einer Zweigleitung 43 ein Überdruckventil 42 vorgesehen werden, um einen Druck in der Leitung 32 zum Entsorgungsbehälter 52 oder eine Atmosphärenentlüftung 55 zu entlasten.
Ein Endabschnitt 44 einer Pumpenleitung 32 bildet eine Einlassleitung zu der Zelle 22 und wirkt als solche für den Strom des Extraktionsfluids in die Probeneinfasszelle. In ähnlicher Weise wirkt eine Leitung 46, die ebenfalls an die Zelle 22 angeschlossen ist, als eine Auslassleitung aus der Zelle und ist Teil der Fluidverbindungsanordnung. An der Auslassleitung 46 ist ein statisches Ventil 47 angeordnet, dessen Funktion nachstehend näher beschrieben wird, während das Ende oder der Nadelteil 48 der Auslassleitung 46 in einem Sammelgefäß 252 aufgenommen ist. Bei der bevorzugten Ausführung wird das Sammelgefäß 252 ebenfalls durch eine Entlüftungsnadel 272 und eine Entlüftungsleitung 47 zum Entsorgungsbehälter 52 hin oder direkt zur Atmosphärenentlüftung 55 entlüftet.
Zu der Extraktionsfluid-Verbindungsanordnung können auch die folgenden zusätzlichen Elemente gehören, nämlich ein Reinigungsgasspeicher 53 mit zugeordneter Leitung 54 und ein Regler 56 in einer Zweigleitung 57, die über einen Regler 59 und über ein Ein-Aus-Ventil 58 mit dem Speicher 26 in Verbindung steht, um den Lösungsmittelspeicher 26 fakultativ mit Druck zu beaufschlagen. Ebenfalls fakultativ kann ein Überdruckventil 61 vorgesehen werden, das in der Leitung 54 angeordnet ist, die in einem Umschaltventil 62 endet, welches das Umschalten zwischen einer Hausluftquelle 63 und einem Druckspeicher 53 nach Wahl des Benutzers ermöglicht, um einen pneumatischen Verteiler, der insgesamt mit 64 bezeichnet ist, zu beschicken. Der Verteiler 64 wird insgesamt dazu verwendet, die verschiedenen Ventile in der Fluidverbindungsanordnung und die Funktion der verschiedenen Betätigungseinrichtungen zu steuern, die eine Betätigungsanordnung der automatisierten Extraktionsvorrichtung 21 der vorliegenden Erfindung aufweist.
Was die Bauteile angeht, die die Betätigungsanordnung aufweist, so gibt es drei Betätigungseinrichtungen, die sich hauptsächlich mit der Zellenbetätigung in der Vorrichtung 21 befas sen. Zunächst ist eine pneumatische Betätigungseinrichtung oder eine Kolben-Zylinder-Anordnung 66 so angeschlossen, dass die Zelle 22 zwischen der Zellenschale 23 und dem Ofen 24 bewegt wird. Die Betätigungseinrichtung 66 kann eine Anordnung mit doppelt wirkendem Kolben und Zylinder sein, die von Ventilen 66a und 66b gesteuert werden. Die Betätigungseinrichtung 67 trägt einen Teil der Fluidverbindungsanordnung, nämlich die Einlassleitung 44 und die Auslassleitung 46, und bewegt diese in einen Eingriff, und vorzugsweise in einen Dichtungseingriff mit der Zelle 22. Die pneumatische Betätigungseinrichtung oder die Kolben-Zylinder-Anordnung 68 ist mit einer Zellenklemmvorrichtung verbunden, die schematisch bei 221 gezeigt ist und an der Zelle 22, während sie in der Ofenanordnung 24 ist, zur Abdichtung klemmend angreift, was nachstehend beschrieben wird.
Breit gesehen gehört zu dem Ausdruck Betätigungsanordnung in der Extraktionsvorrichtung 21 der vorliegenden Erfindung eine weitere Betätigungseinrichtung 71, die so angeschlossen ist, dass sie die Auslassleitungsnadeln 48 verschiebt und die Leitungsnadel 272 entlüftet, die in einer gemeinsamen Anordnung 72 gehalten wird, auf die manchmal auch als "Nadel"-Anordnung Bezug genommen wird.
Schließlich ist die Zellenschale 23 vorzugsweise bewegbar und bei 73 mit einem Motor 74 mechanisch gekoppelt, während eine Gefäßschale 76 in ähnlicher Weise bewegbar ist und bei 77 mit einem Motor 78 gekoppelt ist. Die Motore 74 und 78 sind elektrisch mit der Steuereinrichtung 37 durch nicht gezeigte Leiter verbunden.
In 10 ist eine Probeneinschlusszelle 22 gezeigt, die besonders gut zur Verwendung in einer Extraktionsvorrichtung 21 geeignet ist. Die Probeneinschlusszelle 22 hat ein Gehäuse 101, das vorzugsweise hohl ist und in sich einen Hohlraum 102 für die Aufnahme einer Probe bildet. In dem Zellengehäuse 101 ist wenigstens eine Öffnung und sind bei der gezeigten Ausführung zwei Endöffnungen 103 und 104 vorgesehen, um ein Positionieren einer Probe zu ermöglichen, aus der in dem Hohlraum 102 ein Analyt extrahiert werden soll. An dem Ende des Gehäuses 101 ist wenigstens ein Verschlusselement oder eine Endkappe 106 abnehmbar angeordnet, das/die vorzugsweise durch Verschrauben an Gewindegängen 107 durch ein mit Gewinde versehenes Einführteil 108 befestigt wird, das an der Kappe 106 gehalten und daran durch einen Haltefederclip oder -ring 118 befestigt ist. Die gegenüberliegende Endkappe 109 ist auf ähnliche Weise gebaut und an Gewindegängen 111 in der gleichen Weise wie die Kappe 106 verschraubt, was deshalb hier nicht näher beschrieben wird.
Von einem Außenraum der Zelle 22 erstreckt sich zu dem Hohlraum 102 ein Fluidkanalaufbau. Bei der bevorzugten Ausgestaltung hat der Zellenfluidkanalaufbau einen Einlasskanal oder eine Bohrung 112 und einen Auslasskanal oder eine Bohrung 113, von denen sich jeder durch die Kappe 106 bzw. 109 erstreckt. Die Kanäle 112 und 113 ermöglichen es, in den Hohlraum 102 durch den Einlasskanal 112 Extraktionsfluid hinein und aus dem Hohlraum durch den Auslasskanal 113 heraus zu injizieren oder zu pumpen.
Da die Vorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung für eine Lösungsmittelextraktion bei erhöhten Temperaturen und Drucken besonders gut geeignet sind, ist natürlich ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Vorrichtung, dass in dem Hohlraum 102 ein Lösungsmittel mit hoher Temperatur und hohem Druck enthalten sein muss. Ein Leckstrom solcher Fluide kann ein wesentliches Sicherheitsrisiko sein und zur Verunreinigung von späteren Proben führen, wenn mehrere Zellen in Folge bei Verwendung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
Deshalb hat die Zelle 22 vorzugsweise weiterhin eine Verschlussdichtungsanordnung, beispielsweise eine verformbare Ringdichtungsscheibe 114 sowie eine Kanaldichtungsanordnung 116, beispielsweise in Form eines verformbaren O-Rings. Wie zu sehen ist, trägt jedes Ende der Zelle 22 sowohl die Verschlussdichtungsanordnung 114 als auch den Kanaldichtungs-O-Ring 116.
Die Zelle 22 hat vorzugsweise auch eine Endfritte oder Filterscheibe 117, welche den Durchfluss des Extraktionsventils verringert und ein Verstopfen des Auslasskanals 113 verhindert.
Es ist besonders bevorzugt, dass das Gehäuse 101 und die Endkappen 106 und 109 aus einem korrosionsfesten Material hergestellt sind, beispielsweise nichtrostendem Stahl, das/der auch für das Aushalten von Drucken bei erhöhten Temperaturen wirksam ist. Natürlich können auch andere Zellenmaterialien bevorzugt werden, was von den Betriebstemperaturen und Betriebsdrucken sowie von dem in der Vorrichtung und bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendeten Lösungsmittel abhängt.
Fluidverbindung mit der Zelle
Bei einem ersten wesentlichen Aspekt der Vorrichtung und des Verfahrens der vorliegenden Erfindung muss die Probeneinschlusszelle 22 in Fluidverbindung mit der Fluidverbindungsanordnung zur Förderung von Extraktionsfluid 27 zum Hohlraum 102 in der Zelle gesetzt werden.
Gemäß 2, 6, 6A und 10 kann nun der Fluidanschluss der Zelle 22 an die Fluidverbindungsanordnung beschrieben werden.
Wie in 2 zu sehen ist, ist die Vorrichtung 21 vorzugsweise so ausgeführt, dass zwei Drehtische oder Karussells 23 und 76 drehbar an einem Rahmen 131 der Vorrichtung angebracht sind. Ein oberes Karussell oder ein oberer Drehtisch bildet die Zellenschale 23, die am besten in 4 gezeigt ist. Die Zellenschalenanordnung 23 kann ein Haltelement 132 aufweisen, das durch Befestigungseinrichtungen oder dergleichen mit einem Teil des Rahmens 131 verbunden ist. Eine drehbare Drehtischplatte 133 ist an einer Spindel (nicht gezeigt) angebracht, die an einer Öffnung 134 mit einem Motor gekoppelt ist, der schematisch in gestrichelten Linien als Zellenschalenmotor 74 dargestellt ist. Der Zellenschalenmotor 74 ist in einem Sichtgehäuse über der Zellenschale eingeschlossen.
Wie zu sehen ist, hat die Zellenschale vorzugsweise eine Vielzahl von Zellen aufnehmenden Haltebuchten 136 mit nach oben weisenden Schultern 137, die so bemessen sind, dass sie unter einer nach unten weisenden Schulter 138 (10) an der Zelle 22 durchgehen und diese halten. Dementsprechend ist der Motor 74, der ein Schrittmotor oder dergleichen sein kann, mit einer Welle zur Drehung der Zellenschalenanordnung 23 so verbunden, dass er nacheinander die Zellen 22 an einer angezeigten Stelle zur Fluidverbindung mit der Fluidverbindungsanordnung der vorliegenden Erfindung positioniert.
Eines der hoch erwünschten Merkmale des Aufbaus der Zellenschalenanordnung 23 besteht darin, dass jede der Ladebuchten 136 so gebaut ist, dass sie Zellen 22 mit sich unterscheidender Länge halten. Wenn in jedem Fall die Zelle 22 von der Oberfläche 138 an der Endkappe 106 (oder einer entsprechenden Oberfläche an der Kappe 109, wenn die Zelle auf dem Kopf steht) gehalten wird, nehmen die Zellenschalenbuchten 136 beispielsweise Zellen mit einer Größe von 11, 22 und 33 ml auf. Die Zellenlänge sollte nicht nach unten bis zum Halteele ment 132 reichen. Das obere Ende der Zelle wird sich in jedem Fall auf der gleichen Höhenposition für den Fluidanschluss an die Fluidverbindungsanordnung befinden.
Anhand von 6A wird nun die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung beschrieben, die einen Fluidanschluss der Fluidverbindungsanordnung an die Zelle 22 erzeugt. Die Fluidverbindungsanordnung, die insgesamt mit 141 bezeichnet ist, weist die Betätigungseinrichtung 67 auf, die vorteilhafterweise die Form einer doppelt wirkenden Kolben-Zylinder-Anordnung haben kann, die durch pneumatische Leitungen 142 über ein Schaltventil 143 (1) mit einem pneumatischen Steuerverteiler 64 verbunden ist. In der Anordnung ist die Kolbenstange 144 stationär und bei 146 an dem oberen Anordnungsarmelement 147 festgelegt. Wenn Luft durch das Ventil 143 von einer Seite zur andere des Kolbens 144 umgeschaltet wird, wird das Zylindergehäuse 148 an Führungsstangen 149 und 151 in eine Aufwärts- oder Abwärtsrichtung hin- und herbewegt. Die Führungsstangen sind an oberen Enden 152 an dem oberen Armelement 147 des Anordnungsrahmens festgelegt, während die unteren Enden an einem unteren Rahmenelement 153 festgelegt sind.
An dem hin- und hergehenden Gehäuse 148 ist ein unterer Arm 143 gehalten, der sich nach außen und seitlich zu einem Ende 156 erstreckt, welches eine starre Leitung 157 trägt, die mit einer flexiblen Leitung 158 verbunden ist. Die Leitung 158 muss die Bewegung des unteren Arms durch ihre eigene Flexibilität oder ein nicht gezeigtes flexibles Gelenk aufnehmen.
Der stationäre obere Arm 147 hat ein Ende 159, das eine starre Leitung 161 trägt, die fluidmäßig mit einer Leitung 162 verbunden ist. Bei der bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung bilden die Leitung 162 und die starre Leitung 161 zusammen die insgesamt mit 44 bezeichnete Einlassleitung der Fluidverbindungsanordnung, die sich in dem mit 1 gezeigten Fluidsystem befindet. Auf ähnliche Weise bilden die flexible Leitung 158 und die starre Leitung 159 zusammen die Auslassleitung 46 der Fluidverbindungsanordnung.
Wie in 10 zu sehen ist, ist an jedem Ende der starren Leitung jeweils ein Düsenelement 163, das mit einer sich verjüngenden kegelstumpfförmigen Fläche 164 versehen ist, und eine Injektornase 166 angebracht, die eine zentrale Öffnung aufweist, die im Durchmesser im Wesentlichen dem Durchmesser der Zellenkanalbohrungen 112 und 113 entspricht. Wie ebenfalls aus 10 zu sehen ist, passt die kegelstumpfförmige Fläche 164 mit einer ähnlichen konischen Ausnehmung in den Kappen zusammen, so dass automatisch herbeigeführt wird, dass die Zelle 22 in fluchtende Ausrichtung zu den Düsen 163 kommt, wenn die Düsen durch die Betätigungseinrichtung 67 in die Zellenkappen bewegt werden. Darüber hinaus sorgen die zusammenpassenden, sich verjüngenden oder konischen Flächen in der Düse und der Kappe für eine Greifstabilität zur Bewegung der Zelle, wie nachstehend ausgeführt wird.
Es wird nun die Funktion der Betätigungseinrichtung zur Bewirkung eines Fluidanschlusses beschrieben. Da sich die obere Kappe 106 immer auf der gleichen Höhe befindet, wenn sie in die Fluidverbindungsanordnung 141 durch das drehbare Karussell 23 eingebracht wird, kann der obere Arm 159 festgelegt sein und kann sich die starre Leitung 161 nach unten mit einer Größe erstrecken, die die obere Fläche der Kappe 106 gerade genug freilässt. Die Kappe kann, da sie von der Schulter 138 an der Schulter 137 mit der davon nach unten hängenden Zelle gehalten wird, deshalb von der Schale 23 frei unter der Leitung 161 gedreht werden, was den äußersten Abschnitt des Karussells freilässt, wenn es sich dreht. Wenn der Schalenmotor 74 eine ausgewählte Bucht 136 in eine im Wesentlichen fluchtende Ausrichtung zu der stationären Einlassleitung 161 dreht, wird der Motor angehalten. Während das Karussell 23 gedreht wird, befindet sich der Arm 154 der beweglichen Auslassleitungsanordnung 46 in einer abgesenkten Position, die für die längste der Zellen, die in dem Karussell 23 angeordnet werden kann, ausreichend unterhalb der Endkappe 109 liegt, so dass die untere Endkappe frei ist. Wenn das Karussell schrittweise weitergedreht wird, kann das Ventil 143 so geschaltet werden, dass der Arm 154 nach oben bewegt wird, bis die starre Leitung 157 der Auslassleitungsanordnung 146 an der Kappe 109 angreift. Wenn die sich verjüngende Fläche 164 mit einer passenden verjüngten Fläche in der Kappe 109 in Eingriff kommt, tendiert die Zelle dazu, in eine genaue fluchtende Ausrichtung zu der unteren Düse 163 zu kommen. Die Fluidbetätigungseinrichtung 67 bewegt das bewegliche Gehäuse 148 und den Arm 154 weiter nach oben, wodurch die Auslassleitungsanordnung 64 nach oben getragen und die untere Düse 163 in den Sitz der kegelstumpfförmigen Ausnehmung in der Kappe 109 gebracht wird. Die untere Düse 163 und die Leitung 157 beginnen die Zelle etwas von der Schulter 137 abzuheben, so dass die Zelle nach oben in die obere Düse 163 der Einlassleitungsanordnung 44 bewegt wird. Die sich verjüngende Fläche an der oberen Düse 163 kommt auf ähnliche Weise in fluchtende Ausrichtung und zum Sitzen an der passenden, sich verjüngenden Fläche in der Kappe 106.
Bei der bevorzugten Ausführungsform setzt die Betätigungseinrichtung 67 die Bewegung der unteren oder der Auslassleitungsanordnung 46 nach oben fort, bis die vorstehenden Nasen 166 in verformbare Kanaldichtungen 116 getrieben werden, die von der oberen und unteren Zellenkappe erhalten werden. Die Kanaldichtungen werden zu einem Dichtungseingriff mit den Nasen 166 sowohl in der Einlassleitung 44 als auch in der Auslassleitung 46 verformt. Somit ist die Zellenbetätigungseinrichtung 67 so ausgebildet, dass sie wenigstens eine Leitung der Einlassleitung 44 und Auslassleitung 46 in Eingriff mit der Zelle bewegt, um einen Fluidanschluss der Einlassleitung und der Auslassleitung an den Kanalaufbau der Zelle, nämlich den Bohrungen 112 und 113, herzustellen. Bei der bevorzugten Ausgestaltung ist dieser Eingriff ein Dichtungseingriff, bei welchem die Zellenbetätigungsanordnung eine Abdichtung zwischen der Düse an dem starren Einlassleitungsrohr 161 mit der Endkappe 106 und der daran gehaltenen Dichtungsanordnung 116 bewirkt. Auf ähnliche Weise wird bei der bevorzugten Ausgestaltung die Auslassleitungsdüse in einen Dichtungseingriff mit der Dichtung 116 bewegt, die von der Endkappe 109 gehalten wird.
Einer der Vorteile der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Dichtungsanordnungen 116 von der Kappe anstatt von der Fluidverbindungsvorrichtung gehalten werden. Wenn die Dichtungsanordnung ausfällt, ist nur die spezielle involvierte Zelle gefährdet und die Wahrscheinlichkeit einer Verunreinigung verringert. Beispielsweise kann die nächste Zelle in dem Karussell 23 perfekte Kanalaufbaudichtungen 116 aufweisen, so dass der Ausfall der vorhergehenden Kanaldichtungsanordnung kein Abschalten der vorliegenden Vorrichtung erfordert.
Ein Verfahren zur Steuerung der Betätigungseinrichtung 67 besteht darin, den Fluiddruck mit einem Druckwandler zu überwachen, so dass erfasst wird, wann der untere bewegliche Arm 154 einen Dichtungseingriff der Anordnung mit der Zelle 22 hergestellt hat. Bei der vorliegenden Erfindung wird der der Betätigungseinrichtung 67 zugeführte Fluiddruck gerade so belassen, dass eine maximale gewünschte Kraft an die Leitungen 44 und 46 angelegt wird, während die vertikale Position des Gehäuses 48 während der Hin- und Herbewegung ebenfalls durch Verwendung von optischen Erfassungseinrichtungen gemessen werden kann. Beispielsweise kann eine optische Sensor-Halteplatte 171 zwischen dem stationären oberen Armelement 147 und dem stationären unteren Armelement 153 durch Halteschrauben oder Befestigungseinrichtungen 172 angebracht werden. Von der Platte 171 wird eine Vielzahl von optischen Sensoren 173a, 173b und 173c (am besten in 6B zu sehen) gehalten, die durch Leiter (nicht gezeigt) an die Steuereinrichtung 37 elektrisch angeschlossen sind. An der Rückseite des Gehäuses 148 der beweglichen Betätigungseinrichtung ist ein Z-förmiger Flansch 174 (6B) angebracht, der einen äußeren Schenkel (nicht gezeigt) hat, der zwischen den beiden Seiten der optischen Sensoren 173a, 173b und 173c hindurchgeht. Wenn sich das Gehäuse 148 der Betätigungseinrichtung vertikal hin- und herbewegt, geht dabei der Flansch des Elements 174 an den optischen Sensoren 173a, 173b und 173c vorbei und zeigt die Position des Gehäuses 148 an und setzt dadurch die Steuereinrichtung 37 in die Lage, den Fluidstrom für die Abdichtung der Leitungen zu den Zellen 22 abhängig von der Zellenhöhe zu sequenzieren. Die Messzellen können an der Platte 171 befestigt oder beweglich daran angebracht sein, die Steuereinrichtung 37 kann auf Signale ansprechen, die von den Messzellen 173a, 173b und 173c empfangen werden, um die Position des beweglichen Leitungsarms 154 zu erfassen.
Wie nachstehend im Einzelnen beschrieben wird, ist die Zellenbetätigungsanordnung 141 von 6A vorzugsweise für eine Drehung auf einer Welle 181 in Büchsen oder Lagern angeordnet, die in dem festgelegten oberen Arm 147 und dem festgelegten unteren Armelement 153 vorgesehen sind. Diese Welle 181 ist am besten in 6B zu sehen. Die Sensorplatte 171 kann deshalb auch einen Sensor 182 aufweisen, der um 90 Grad bezüglich der Sensoren 173a gedreht ist und der ebenfalls ein optischer Sensor ist, der elektrisch mit der Steuereinrichtung 37 durch Leiter verbunden ist, die nicht gezeigt sind. Der Sensor 182 kann dazu verwendet werden, das Vorhandensein oder das Fehlen eines Flanschelements zu erfassen, das bezüglich des Rahmens 131 stationär oder unbeweglich ist, so dass eine Rückkoppelung zu der Steuereinrichtung bezüglich der Winkelposition der gesamten Anordnung 141 vorliegt.
Transport der Zellenanordnung
Bei der bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist die Zellenanordnung 22 nicht nur mit Fluid durch die Fluidverbindungsanordnung gefüllt und danach mit Druck beaufschlagt, wie es nachstehend beschrieben wird, sondern wird auch durch eine Ofenanordnung 24 erhitzt. Bei einer vereinfachten Form der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann die Probeneinschlusszelle 22 von Hand direkt in einer Ofenanordnung oder einem anderen Zellenhalteaufbau angeordnet werden. Dann kann die Fluidverbindungsanordnung in einen Fluidanschluss mit der Zellenanordnung, wie oben beschrieben, gebracht werden. Dies wäre beispielsweise der Fall, wenn 6A von einem Ofen umgeben wäre. In der bevorzugten Ausgestaltung ist jedoch eine Ofenanordnung nahe an dem Zellenhalteaufbau oder einer Schale 23 positioniert, und die Zellenanordnung wird von der Schale zum Ofen zur Anhebung des Extraktionsfluids innerhalb der Zellenanordnung transportiert, um den Extrak tionswirkungsgrad zu steigern. Dementsprechend wird bei der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die Zellenbetätigungsanordnung der Vorrichtung für die Bewegung oder den Transport von Zellen von der Schale 23 zum Ofen 24 ausgebildet.
Es ist jedoch ein wesentliches Merkmal der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, dass der Transport oder die Bewegung durch Greifen einer Zelle 22 zwischen der Einlassleitung 44 und der Auslassleitung 46 und dann durch das Bewegung der Zelle, wie sie durch die Einlass- und Auslassleitung gegriffen ist, zwischen der Schale und dem Ofen erreicht wird. Somit wird bei der bevorzugten Ausführungsform die Zellenbetätigungsanordnung so ausgebildet, dass wenigstens eine Leitung von der Einlassleitung und der Auslassleitung in Eingriff mit der Zelle bewegt wird, um eine Fluidverbindung der Zelle mit der Fluidverbindungsanordnung herzustellen und um die Zelle im Wesentlichen gleichzeitig zwischen den Leitungsenden zu greifen. Die Zellenbetätigungsanordnung ist weiterhin so ausgebildet, dass die Zelle, wenn sie zwischen der Einlass- und Auslassleitung gegriffen ist, zwischen der Schale und der Ofenanordnung bewegt wird.
In 6A ist bei der Anordnung 141 der Fluidanschluss der Fluidverbindungsanordnung mit der Zelle 22 hergestellt, während die Zelle im Wesentlichen an einer Beladestation oder einem Beladebereich an dem Karussell oder der Schale 23 angeordnet ist. Dies ist die Position der Armanordnung 141 in 2. In 6B sind die Arme 147 und 153 im Gegenuhrzeigersinn von 6A aus in eine Position gedreht, in welcher die Zelle 22 von dem Ofen umgeben ist. Diese bewegte Position oder Ofenposition ist auch in 3 und 4 gezeigt.
Dementsprechend wird bei der vorliegenden Erfindung die Zellenbetätigungsanordnung dazu verwendet, einen Fluidanschluss herzustellen, und weiterhin dazu, die Zelle in einem stabilen Zustand zwischen den kegelstumpfförmigen Leitungsnasen 163 zu greifen und zwischen einem Träger, wie der Karussellschale 23, zu einer benachbarten Heizvorrichtung, wie der Ofenanordnung 24, zu transportieren. Wenn die Zelle in den Ofen durch Schwenken der Anordnung 141 um die Achse 181 eingeführt ist, ist die Zelle noch in Fluidverbindung mit dem Fluidverbindungsanordnungsteil der Vorrichtung 21. Aufgrund des Fluidanschlusses kann Extraktionsfluid mit dem Hohlraum 21 der Zelle in Verbindung gesetzt werden und die Zelle gleichzeitig erhitzt werden. Darüber hinaus kann der Druck innerhalb des Hohlraums 102 angehoben werden, so dass die Kombination der erhöhten Temperatur und des erhöhten Drucks den Wirkungsgrad der Analytextraktion steigert.
Wie am besten in 3 und 6B gezeigt ist, ist die Achse 181 durch einen Halteblock 191 mit dem Gehäuserahmen 131 so verbunden, dass ein Verschwenken zwischen den Positionen von 2 und 3 durch Verschieben der Anordnung 141 erreicht werden kann. Die Drehverschiebung der Anordnung 141 um die Achse 181 wird durch eine Betätigungseinrichtung 66 (1) bewirkt, die mit jedem Teil der Anordnung 141 gekoppelt werden kann, der nicht vertikal verschoben wird, wie beispielsweise der obere Arm 147, und kann durch einen stationären Teil des Rahmens 131 gehalten werden. Der Sensor 182 erfasst wiederum die Winkelposition der Anordnung 141. Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung treibt oder dreht die Betätigungseinrichtung 66 die Anordnung 141 aus der Ladestation an der Zelle zu der Ofenstation oder Heizstation innerhalb des Ofens und treibt etwas weiter, so dass die Seitenwände des Gehäuses 101 der Zelle in Kontakt mit den Teilen des Ofens 24 für eine Leitungsbeheizung der Zelle stehen.
Dies ist kein absolutes Erfordernis, da die Ofenanordnung auch als Strahlungs- und/oder Konvektionsheizung arbeiten kann, jedoch der Wärmeübergang durch Weiterführen der Drehung der Anordnung 141 in den Ofen 24, bis das Gehäuse und/oder die Endkappen der Zelle in Eingriff mit dem Ofen 24 kommen, verbessert wird.
Ofenanordnung
Die bevorzugte Ausführung der Ofenanordnung 24 bei der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist in 5 gezeigt. Der Ofen hat ein insgesamt U-förmiges Gehäuse 201 aus Metall, das langgestreckt und auf einer Seite 202 für eine Schwenkaufnahme der Zelle 22 in den Ofen offen ist. In Bohrungen, die sich im Ofen 24 in Längsrichtung erstrecken, ist wenigstens eine Widerstandsheizung oder Thermohülse 203 angeordnet. Bei der bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich zwei Hülsen 203 über im Wesentlichen die gesamte Länge des Ofengehäuses 201 und sind durch elektrische Leiter 204 mit einer Stromquelle verbunden, die durch die Steuereinrichtung 37 gesteuert wird. Zwischen den Widerstandsheiz-Thermohülsen 203 ist ein Temperatursensor 206 angeordnet, der elektrisch mit der Steuereinrichtung 37 zur Bereitstellung von Erfassungssignalen über Leiter 207 verbunden ist. Wie zu sehen ist, ist das Innere des U-förmigen Gehäuses 201 vorzugsweise mit Kerben 208 versehen, die so bemessen sind, dass sie die obere und untere Kappe 106 und 109 von Zellen variierender Länge gleitend verschiebbar aufnehmen. Die Einkerbungen 208 sind für eine Gleitaufnahme der Zellenkappen bemessen, die nach oben weisenden Flächen 209 der unteren Kerben 208 sollen jedoch an der nach unten weisenden Fläche der unteren Kappe 109 angreifen, wie es nachstehend näher beschrieben wird.
Vorzugsweise hat die Ofenanordnung 24 ein äußeres isoliertes Gehäuse 211, das im Wesentlichen das Ofengehäuse umschließt, sowie eine offene Seite 212, an der ein verschiebbarer Toraufbau, beispielsweise Borsten 213 einer Bürste, angebracht sind. Eine ähnliche Borstenanordnung deckt vorzugsweise die obere Öffnung 214 ab, ist jedoch nicht gezeigt, um die Darstellung zu vereinfachen. Wenn deshalb eine Transport- oder Zellenbetätigungsanordnung 141 die Zelle 22 in den Ofen dreht, verschiebt die Zelle die Borstenbürsten 213, die dann zurückfedern, um dann den Wärmeübergang nach außen auf der offenen Seite an der offenen Oberseite des Ofens zu unterbinden oder zu verringern. Wie aus 3 zu sehen ist, deckt der obere Arm 159 der Anordnung 141 im Wesentlichen die obere Öffnung auf der Oberseite des Ofens 24 ab, während der untere Arm 154 in den Ofen von der Seite so hineinreicht, das der Boden des Ofens im Wesentlichen abgeschlossen werden kann und keine Bürste oder einen anderen Türverschluss erfordert. Natürlich können auch andere Formen von Toren oder eines Verschlusses am Ofen 24 für den Einsatz bei der vorliegenden Erfindung geeignet sein.
Ein weiteres wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Ofenanordnung 24 eine Zellenklemmvorrichtung oder -anordnung 221 hat. Wie aus 5 zu sehen ist, ist die Ofenanordnung 24 an zwei sich vertikal erstreckenden, nebeneinander befindlichen Pfostenanordnungen 220 angebracht. Jede der Pfostenanordnungen 220 kann vorteilhafterweise als langgestrecktes, rohrförmiges Hülsenelements 222 ausgebildet sein, in welchem ein Paar von Stangenelementen 223 teleskopartig verschiebbar ist. Die unteren Enden 224 der Hülsen 222 ruhen auf einem Element 226, das an einem Betätigungskolben 225 einer Kompressions- oder Klemmbetätigungseinrichtung 68 befestigt ist. Das obere Ende 227 der Hülsen 222 drückt gegen eine sich nach außen und seitlich erstreckende Lasche 228, die an dem Ofengehäuse 201 festgelegt ist. Die Pfosten 223 erstrecken sich seitenverschiebbar durch eine Lagerstirnlasche 228 und nach oben durch ein oberes Paar von Laschen 229 zu einem obersten Klemmelement 231. Die oberen Enden der Stangen oder Pfosten 223 sind durch Muttern 232 oder dergleichen an dem Klemmelement 231 festgelegt.
Wenn in Betrieb die Betätigungseinrichtung 68 durch die Steuereinrichtung 37 und den pneumatischen Verteiler 64 mit Druck beaufschlagt wird, wird der Kolben 227 nach oben gedrückt und führt die Hülsen an den Pfosten 223 nach oben. Die unteren Enden der Pfosten 223 sind, was nicht zu sehen ist, an einer stationären Platte 233 befestigt, die bei 234 an dem stationären Teil der Betätigungseinrichtung 68 befestigt ist. Dadurch führt die Kolbenverschiebung dazu, dass die Hülsen hochsteigen, während die Pfosten 223 in Position gehalten werden. Wenn sich die Hülsen 222 auf den Pfosten 223 nach oben bewegen, fördern sie die Laschen 228, die an dem Ofengehäuse befestigt sind, nach oben zu dem oberen Klemmelement 231 hin. Die Zwischenlaschen 229 sorgen für eine Führung, um eine Fehlausrichtung zu vermeiden.
Wie schematisch in 10 zu sehen ist, greift die nach oben weisende Leiste oder Fläche 209 in der untersten Einkerbung 208 der Ofenanordnung an der entgegengesetzt weisenden Fläche 235 an der unteren Kappe 109 an. Umgekehrt greift die nach unten weisende Fläche 236 des oberen Klemmelements 231 an der nach oben weisenden Fläche 237 der oberen Kappe 106 an.
Wenn das Ofengehäuse 201 durch die Klemmhülsen 222 nach oben bewegt wird, wird somit eine axiale Klemmkraft an jede Endkappe 106 und 109 in einer Einwärtsrichtung zum Hohlraum 102 hin angelegt. Diese nach innen gerichtete Ofenklemmkraft führt ihrerseits dazu, jede Endkappe oder jedes Verschlusselement gegen die Dichtungsanordnungen 114 zwischen der Kappe und dem Zellengehäuse 101 zu bewegen. Wie aus 10 zu sehen ist, stellen die Stirnflächen des Gehäuses 101 einen Flächenkontakt mit den Dichtungen 114 her, während die Ofenklemmanordnung diese Abdichtung zwischen den abnehmbaren Endkappen und dem Zellengehäuse steigert oder verbessert.
Ein besonders wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht zusätzlich darin, dass bis zu drei gesonderte Klemmkräfte angelegt werden können, die die Endkappen 106 und 109 an den Ringdichtungen 114 und den Dichtungen an den ringförmigen Enden des Zellengehäuses 101 festklemmen möchten. Erstens legen, wie gerade beschrieben, die Klemmkräfte im Ofen 24 eine Einwärtskraft an jede Endkappe an, wodurch diese zu der Dichtung und zu dem Zellengehäuse bewegt wird. Zweitens, und unabhängig von der Klemmkraft in der Ofenklemmanordnung 221, legt auch die Betätigungseinrichtung 67, die die Einlassleitung 44 und die Auslassleitung 6 in Dichtungseingriff mit den Endkappen drückt, eine axiale Einwärtskraft auf die Endkappen zu den Dichtungen 114 an. Diese einwärts wirkende Dichtungskraft wäre auch vorhanden, wenn es keine Ofenklemmvorrichtung gäbe. Drittens ermöglicht die schraubbare Anbringung der Endkappen 106 und 109 am Gehäuse 101 das Anlegen einer einwärts getichteten Axialkraft an die Dichtungen, indem einfach die Endkappen nach unten auf das Zellengehäuse fingerfest geschraubt werden. Wie aus 10 zu sehen ist, erlauben die Gewindegänge ein Festziehen über die Dicke der Dichtungsanordnungen 114 hinaus. Dieses fingerfeste Abdichten der Endkappen erfordert gleichermaßen keine Ofenklemmvorrichtung oder für diesen Zweck das Greifen der Leitung der Zelle.
Die drei eine Einwärtskraft erzeugenden Aufbauten haben die folgende relative Wirkung auf die Abdichtung des Hohlraums 102. Durch Anlegen des Leitungsdrucks, der erforderlich ist, um die Einlass- und Auslassleitung mit den Kanälen durch die Kappe zu verbinden, kann die Zelle 22 einen Druck in dem Hohlraum 102 von etwa 100 bis 200 psi aushalten. Das fingerfeste Aufschrauben der Endkappen 106 und 109 nach unten auf das Gehäuse 101 ermöglicht es, dass der Innenruck im Hohlraum 102 auf etwa 1500 bis 2000 psi erhöht wird. Die Zellenklemmvorrichtung erlaubt eine Anhebung des Drucks in dem Hohlraum 102 auf einen hohen Wert von 3000 bis 4000 psi.
Eines der wesentlichen Merkmale und Aspekte der Verwendung einer Fluidbetätigungseinrichtung 67 zum Bewegen der Leitungen 44 und 46 in eine abgedichtete Beziehung zu den Endkappen besteht darin, dass, wenn sich in dem Hohlraum 102 ein weiter steigender Druck aufbauen sollte, der maximale Druck, der von der Betätigungseinrichtung 67 angelegt werden kann, auf einen Druck unterhalb eines Drucks begrenzt werden kann, den das Zellengehäuse 101 aushalten kann. Wenn deshalb der Druck innerhalb des Hohlraums 102 den Maximaldruck überschreitet, bei welchem die Leitungen 44 und 46 gegen den Kanal 106 bewegt werden können, führt dies dazu, dass der Überdruck in dem Hohlraum 102 durch die Leitungen 44 und 46 bläst, indem sie aus den Kappenaussparungen zurückgeführt werden. Obwohl dies eine bestimmte schlechte Situation erzeugt, ist sie jedoch im Hinblick auf ein Brechen des Zellengehäuses 101 hoch erwünscht und stellt ein weiteres Sicherheitsmerkmal der vorliegenden Vorrichtung dar.
Zurückkommend auf 5 wird bevorzugt, dass die Betätigungseinrichtung 68 kein doppelt wirkender Zylinder ist und dass eine Vorspannfeder zum Rückführen der Hülsen und des Kolbens in die abgesenkte Position vorgesehen wird. So kann eine Schraubendruckfeder 241 um jeden der Pfosten 223 herum zwischen den oberen Laschen 229 und dem Klemmelement 231 angebracht werden. Wenn der Druck der Betätigungseinrichtung durch ein Ventil 242 (1) abfällt, führen die Federn 241 die Klemmvorrichtung in eine Offenstellung zurück und erlauben ein Entfernen der Zelle 22 aus dem Ofen 24.
Wie aus 1 zu sehen ist, ist das Ventil 242 in einer Zweigleitung 243 angeordnet, die von der Leitung 57 aus dem Speicher 53 mit komprimiertem Gas abzweigt. Es wäre auch möglich, die Ofenklemm-Betätigungseinrichtung 68 über den Verteiler 64 zu betreiben, bei der bevorzugten Ausgestaltung wird jedoch der Gasspeicher 53 für das Betreiben der Betätigungseinrichtung 68 verwendet, da die Kraft, die zum Erreichen des maximalen Klemmdrucks erforderlich ist, gewöhnlich durch die meisten Hausluftversorgungen nicht erreicht werden kann.
Bevorzugt wird ferner, dass die automatisierte Analytextraktionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Sammelgefäß-Gestellanordnung aufweist, die insgesamt mit 76 bezeichnet und am besten in 2, 7 und 8 zu sehen ist. Die Sammelgefäßanordnung 76 wird vorgesehen, um eine Vielzahl von Sammelgefäßen 252 zu halten und zu betätigen, die für die Aufnahme von Extraktionsfluid 27 positioniert werden müssen, nachdem es durch die Zelle 22 hindurchgegangen und aus der Auslassleitung 46 ausgetreten ist. Bei der bevorzugten Ausgestaltung hat die Sammelgefäßanordnung 76 ein Gefäßhaltegestell oder -karussell 253, das drehbar an einem Basisaufbau 254 angebracht werden kann, der an dem Rahmen 131 der Vorrichtung 21 festgelegt ist. Der Antriebsmotor 78, der in 8 schematisch gestrichelt gezeichnet ist, ist mechanisch für den Antrieb eines Drehtisches oder Karussells 253 und elektrisch mit der Steuereinrichtung 37 gekoppelt. Die Steuereinrichtung 37 kann den Motor 78 schrittweise so bewegen, dass jedes der Sammelgefäße 252 in eine Rastbeziehung bezüglich der Nadelanordnung 72 gebracht wird, welche die Abgabenadel 48 der Auslassleitung 46 in dem Gefäß 252 und gleichzeitig die Entlüftungsleitungsnadel 272 der Entlüftungsleitung 51 für eine Verbindung mit dem Inneren des Gefäßes 252 positioniert. Jede der Gestellbuchten 256 des Karussells 253 ist für die Aufnahme und Halterung von Gefäßen 252 in einer stabilen, insgesamt aufrechten Position ausgebildet. Die unteren Flächen 257 der Buchten 256 bilden die untere Abstützung für die Gefäße 252. Die Gefäße 252 werden nicht durch ihre Kappen 258, sondern durch die Bodenflächen gehalten, wenn sie auf den Buchtflächen 257 sitzen. Um Sammelgefäße mit sich ändernder Höhe und Volumen aufnehmen zu können, können in den Buchten 256 Einlagestopfen 259 so angebracht werden, dass die obere Fläche 261 den Boden eines kürzeren Gefäßes trägt, während die Kappe 258 sich in der gleichen vertikalen Höhe für die Abgabe von Extraktionsfluid an es durch die Nadelanordnung 72 befindet.
Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Sammelgefäße 52 so gebaut, wie es in der Industrie herkömmlich bekannt ist. Die Kappen 252 haben einen zentralen offenen Bereich, der durch eine Gummimembran 262 abgedeckt ist. Die Körper 263 der Sammelgefäße sind vorzugsweise für einen optischen Sensor, wie einen Infrarotsensor, transparent, obwohl die Gefäße häufig aus einem dunklen, bernsteinfarbigen Glas hergestellt sind, um eine Zersetzung des Extraktionsfluids durch sichtbares Licht zu minimieren. Wie aus 1 zu sehen ist, sind vorzugsweise sowohl die Abgabenadel 48 als auch die Nadel 272 der Entlüftungsleitung 51 in das Sammelgefäß 252 durch die Membran 262 hindurch eingeführt. Dies kann besonders vorteilhaft dadurch erreicht werden, dass beide Elemente gleichzeitig durch Verwendung der Nadelanordnung 72 eingeführt werden.
9A bis 9C zeigen die Bewegungsfolge der Nadelanordnung 72, wenn sie aus einer in 9A gezeigten eingezogenen Position in eine voll installierte Position bewegt wird, wie es in 9C gezeigt ist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das Ende der Auslassleitung 46 mit einem beweglichen Arm 271 verbunden, der sowohl für eine Drehung um eine vertikale Achse als auch eine vertikale Verschiebung angebracht ist. Auf ähnliche Weise wird die Entlüftungsleitung 51 von dem Arm 271 gehalten, und jede dieser Leitungen ist mit einer hohlen, ein Fluid übertragenden Leitung 48 bzw. 272 verbunden. Der Arm 271 erstreckt sich seitlich nach außen von der vertikal verschiebbaren Elementbetätigungseinrichtung 71 und ist für eine Bewegung damit festgelegt, die an einem Kolbenschaft 274 hin- und herbewegbar angebracht ist. Der Kolben der Betätigungseinrichtung ist an einem C-förmigen Halter 276 verankert. Die Betätigungseinrichtung 71 für die Nadelanordnung ist eine doppelt wirkende Betätigungseinrichtung mit einem Steuerventil 277 (1).
Wie am besten in 7 zu sehen ist, ist an einer Rückseite 285 der Betätigungseinrichtung 71 ein Folgeelement 280 in Rollenbauweise angebracht. In der Nähe des Folgeelements 280 ist eine nach unten weisende, geneigte Nockenfläche 290 (9A bis 9C) angeordnet, die in einer sich vertikal erstreckenden Nockenfläche 295 endet. Wenn die Betätigungseinrichtung 71 an dem Kolben 274 angehoben wird, wird die Nockenfolgeeinrichtung 280 nach oben in die Nockenfläche 285 getrieben. Die Aufwärtsneigung der Fläche 285 erzeugt ein Verschwenken des Halters 276 und des Arms 265, an dem er angebracht ist, im Uhrzeigersinn um eine Achse 278 entgegen der Zugfeder 260. Dies bringt die Anordnung in die Position von 9C.
Zum Einführen der Nadeln 48 und 272 in das Gefäß 252 drehen das Steuerschalterventil 277 und die Feder 260 den Arm 265 und den Halter 276 im Gegenuhrzeigersinn. Die Folgeeinrichtung 280 folgt der nach unten geneigten Nockenfläche 290, was zusammen mit dem Druck auf der anderen Seite des Kolbens die Betätigungseinrichtung 71 dazu bringt, sich nach unten zu bewegen und die Nadeln 48 und 272 gerade über der Membran 262 zu positionieren.
Wenn die Anordnung die Position von 9C erreicht, erreicht die Folgeeinrichtung 280 die vertikale Nockenfläche 295, und der fortdauernde Druck auf der Unterseite des Kolbens treibt die Nadel nach unten durch die Membran 262 in die Endstellung von 9C.
Zum Herausziehen der Nadeln wird der an die Oberseite des Kolbens und an die Betätigungseinrichtung 71 angelegte Druck erhöht, bis die Rollenfolgeeinrichtung 280 an der Nockenfläche 290 angreift, wobei an diesem Punkt die Nadeln frei von der Membran 262 sind und die Neigung eine Drehung in entgegengesetzter Richtung verursacht.
Ebenfalls am Rahmen 276 ist ein Gefäßaufnahmekanal 279 ausgebildet, der an die Seite des Gefäßkörpers angepasst ist. Der Kanal 268 trägt eine Vielzahl von optischen Emittern 281a bis 281f, die einen Messstrahl durch Öffnungen im Mantel 279 und durch den Körper 263 des Sammelgefäßes 252 zur gegenüberliegenden Seite des Mantels senden, wo der Strahl empfangen wird. Die optischen Sensoren 281a bis 281f sind mit der Steuereinrichtung 37 durch elektrische Leiter (nicht gezeigt) ebenso wie die entsprechenden Detektoren auf der gegenüberliegenden Seite des Mantels 279 elektrisch verbunden.
In Betrieb bleibt die Nadelunteranordnung außerhalb der zum Gefäß 252 ausgerichteten Position, bis das Gefäß in eine Deckungsbeziehung zu der Nadelanordnung gebracht ist. Wenn die Steuereinrichtung 37 erfasst, dass der Motor 78 das ausgewählte Gefäß 252 in die Deckungsposition bewegt hat, dreht sich die Nadelanordnung 72 im Gegenuhrzeigersinn, wie in den 9A bis 9C gezeigt ist, zu dem Gefäß 252 hin.
Wenn der Rahmen um die Achse 278 im Gegenuhrzeigersinn in die Position von 9C gedreht ist, treibt die Betätigungseinrichtung 71 die Nadeln 78 und 272 durch die Kautschuk membran 262 und in das Sammelgefäß 252 für ein In-Verbindung-Setzen des Extraktionsfluids von der Zelle 22 mit dem Gefäß 252.
Extraktionsprozess
Nach der Beschreibung der bevorzugten Ausgestaltung der Extraktionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung können nun der Betrieb der Vorrichtung und die Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung näher beschrieben werden. Die Beschreibung erfolgt im Hinblick auf die bevorzugte Ausgestaltung, die eine Vielzahl von Extraktionszellen aufweist, die nacheinander durch die Extraktionsvorrichtung bewegt werden, wobei Fluid sequenziell in einer Vielzahl von Sammelgefäßen gesammelt wird. Natürlich kann die vorliegende Vorrichtung auch mit einer einzigen Probeneinschlusszelle und einem einzigen Sammelbehälter verwendet werden.
Die erste Stufe besteht darin, eine oder mehrere Zellen 22 mit den gewünschten Proben zu füllen, gewöhnlich in Form einer Feststoffmatrixprobe, aus der ein Analyt zu extrahieren ist. Der Füllschritt wird von Hand ausgeführt, indem eine der Endkappen 106 und 109 an der Zelle 22 abgeschraubt und die gewünschte Probenmenge in dem Hohlraum 102 angeordnet wird. Als Nächstes werden eine oder mehrere Zellen 22 in der Zellenschale oder in dem Zellenkarussell 22 in den jeweiligen Buchten angeordnet, wobei die Zellen von ihren oberen Endkappen 106 gehalten werden. In gleicher Weise wird eine entsprechende Anzahl von Gefäßen 252 in dem Sammelgestell oder Karussell 253 durch einen manuellen Betrieb angebracht.
Dann wird ein Extraktionslösungsmittel, oder im Falle der superkritischen Fluidextraktion, ein Extraktionsfluid 27 in dem Lösungsmittelspeicher 26 und einem Lösungsmittelspeicher angeordnet, der mit Leitungen 57 und 29 der Fluidverbindungsanordnung verbunden ist. Durch Verwendung einer Nutzereingabetastatur 191 in der Steuereinrichtung 37 kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung gestartet werden. Durch die Steuereinrichtung 37 wird der Motor 74 betätigt und dreht das Zellenkarussell 23 so, dass eine ausgewählte Zelle 22 an einer Fluidanschlussstation ausgerichtet positioniert ist, um die Zelle durch die Zellenbetätigungsanordnung 141 zu greifen und einen Fluidanschluss herbeizuführen. Gleichzeitig bringt die Steuereinrichtung ein entsprechendes Sammelgefäß 252 in eine Deckungsposition für den Anschluss der Auslassleitung 46 an das Sammelgefäß über die Nadelanordnung 72. Die Bewegung des Gefäßgestells 76 oder Karussells 253 wird von dem Motor 78 und der Steuerein richtung 37 gesteuert. Wenn die Zelle und das Sammelgefäß zwischen dem starren Einlassleitungsende 161 und dem starren Auslassleitungsende 157 einmal geeignet positioniert sind, betätigt die Steuereinrichtung die Betätigungseinrichtung 67 so, dass die Auslassleitung 157 nach oben in die untere Zellenkappe 109 getrieben wird, so dass der Fluidanschluss der Zelle mit dem Fluidverbindungssystem der Vorrichtung hergestellt ist und gleichzeitig die Vorrichtung zwischen der Einlassleitung 44 und der Auslassleitung 46 gegriffen wird. Wenn das volle Greifen durch Sensoren 173a, 173b oder 173c erfasst worden ist, hält die Betätigungseinrichtung 67 die Zelle zwischen der Einlass- und der Auslassleitung. Die Zelle ist nun bezüglich des Drehtisches 23 etwas erhöht und kann deshalb frei bewegt werden.
Zu erwähnen ist, das die starren Leitungsabschnitte 157 und 161 tatsächlich die Leitungen 46 und 44 umgeben, die konzentrisch zu den Düsen 163 hindurchgehen. Diese Leitungsabschnitte sind so ausgelegt, dass sie die Greiffestigkeit haben, die zum Greifen der Zelle 22 erforderlich ist, wobei diese Festigkeit bei den Leitungen 44 und 46 mit dem kleinen Durchmesser normalerweise nicht vorhanden wäre, die für den relativ geringen Volumenstrom des Extraktionslösungsmittels allein erforderlich sind.
Danach betätigt die Steuereinrichtung 37 die Betätigungseinrichtung 66, die die Anordnung 141 um die Achse 181 dreht. Zwei unabhängige Ventile 66a und 66b sind so vorgesehen, dass die Betätigungseinrichtung entweder in der dem Karussell 23 nächsten Position (am Ende eines jeden Zyklus) oder in der Ofenposition angehalten oder geparkt werden kann. Die Betätigungseinrichtung 66 bewegt die Anordnung 141 aus der in 2 und 6A gezeigten Position in die in 4 und 6B gezeigte Position, wo die Zelle 22 in Kontakt mit dem Ofen für einen besseren Wärmeübergang gedrückt wird.
Dann kann die Winkelposition der Anordnung 141 von dem Sensor 182 erfasst werden, so dass die Steuereinrichtung 37 mitteilen kann, wann die Zelle 22 voll in die Ofenanordnung 24 vorwärtsbewegt ist.
Wenn sich die Zelle 22 in der Ofenanordnung 24 befindet, betätigt die Steuereinrichtung 37 nun die Ofenklemmvorrichtung 221. Dies wird durch Aktivieren der Betätigungseinrichtung 68 entgegen einer Federvorspannkraft durch die Federn 241 erreicht. Die Kombination aus den Zellengewinden und der Betätigungseinrichtung 67, die das Greifen zwischen den Endkappen und der Klemmvorrichtung 221 herbeiführt, dichtet die Endkappen wirksam an dem Zellengehäuse 101 sowie die Einlassleitung 44 und die Auslassleitung 46 an dem Zellenkanalaufbau ab. Während des Vorgangs des Fluidanschlusses der Zelle an die Fluidverbindungsanordnung und der Bewegung der Zelle an die Fluidverbindungsanordnung und der Bewegung der Zelle durch die Fluideinlass- und -auslassleitungen zu dem Ofen kann die Steuereinrichtung auch die Nadelanordnung 72 aus der eingefahrenen Position in eine Position bewegen, in der die Nadeln 48 und 272 nach unten durch die Gummimembran 262 und in das Sammelgefäß 252 getrieben werden.
Die Vorrichtung 21 ist nun bereit für den Beginn des Extraktionszyklus oder der Extraktionszyklen.
Wenn sowohl die Zelle als auch das aufnehmende Gefäß für eine Fluidzuführung von Extraktionsfluid oder Lösungsmittel 27 durch das System angeschlossen sind, öffnet die Steuereinrichtung 37 das Pumpventil 31 und das statische Ventil 47 durch die entsprechenden Verteilerventile 31a und 47a. Wie erwähnt, ist die Pumpe 28 eine Doppelkopfpumpe für eine weichere Fluidabgabe, es kann jedoch auch eine Einzelkopfpumpe verwendet werden. Die Pumpe 28 wird gestartet und das Lösungsmittel 27 aus dem Speicher 26 mit Hilfe einer geringen Drucksäule aus der Gasquelle 53 durch die Leitungen 54 und 57 gesaugt. Das Lösungsmittel oder das Extraktionsfluid wird durch die Leitung 29 und eine der Leitungen 33 und 34 zur Leitung 32 gepumpt, die in der Einlassleitung 44 innerhalb des starren Leitungsabschnitts 161 mit der Düse 163 endet, die das Lösungsmittel durch den Einlasskanal 112 in die Zelle 22 einspritzt.
Die Pumpe arbeitet weiter, bis der Hohlraum 102 mit Lösungsmittel gefüllt ist und das Lösungsmittel durch den Auslasskanal 113 und aus der Auslassleitungsanordnung 46 auszutreten beginnt, die innerhalb des starren Leitungselements 157 gehalten ist. Das austretende Extraktionsfluid geht längs der Leitung 46 zur Nadelanordnung 72 und beginnt, aus der Nadel 48 in das Sammelgefäß 252 zwangsweise abgeführt zu werden. Wenn das Extraktionsfluid in dem Sammelgefäß 252 den ersten oder untersten optischen Sensor 281a erreicht, geht ein Signal zur Steuereinrichtung 37, die das statische oder Auslassventil 47 schließt.
Zu erwähnen ist, dass während des Pumpvorgangs der Druck des Fluids im Hohlraum 102 infolge des Strömungswiderstands durch die Zelle ansteigt, der von den kleinen Bohrungen 112 und insbesondere der Bohrung 113 erzeugt wird. Zusätzlich setzt das feste Matrixmaterial der Probe der Strömung genauso Widerstand entgegen, wie die zwei quer über dem Einlass- und Auslasskanal angeordneten Fritten. Deshalb hat der Druck bereits begonnen, in der Zelle 102 anzusteigen, wenn das statische oder Auslassventil 47 geschlossen ist. Das Schließen des Auslassventils 47 erzeugt jedoch einen weiteren Anstieg in der Zelle, der stromauf auf den Druckwandler 36 übertragen wird. Der Druckwandler sendet Signale zur Steuereinrichtung 37 bezüglich des Drucks in der Leitung 32 und somit des Hohlraums 102 der Zelle 22. Wenn der Druck einen vorgegebenen Pegel erreicht, der durch die Tastatur 291 an die Steuereinrichtung 37 eingegeben werden kann, hält die Steuereinrichtung ein druckgesteuertes Ventil unter Verwendung, falls erforderlich, von einzelnen Hüben der Pumpe.
Bei einer bevorzugten Ausführung arbeitet die Anordnung 24 bei einer vorgegebenen erhöhten Temperatur, gesteuert durch Signale aus dem Thermoelement 206 in der Ofenanordnung. Wenn somit die Zelle 22 von der Zellenschale 23 zur Heizanordnung 24 bewegt wird, tritt sie in den vorerhitzten Ofen ein, und die Temperatur beginnt in dem Extraktionsfluid zu steigen, sobald es die Zelle erreicht. Natürlich kann die steigende Temperatur des Extraktionsfluids in dem Zellenhohlraum 102 ihren eigenen Druckanstieg in dem Hohlraum erzeugen. Wenn somit die Extraktionsfluidtemperatur ansteigt, besteht die Möglichkeit und Wahrscheinlichkeit, dass der Druck den Zieldruck für die Zelle überschreitet. Wenn der Wandler 36 einen Druckanstieg über dem angestrebten oder vorgegebenen Druck erfasst, öffnet die Steuereinrichtung 37 das statische Ventil 47 für eine kurze Zeit, um den Überschussdruck in dem Hohlraum 102 abzubauen. Dieses Pulsieren des Auslassventils 47 führt dazu, dass kleine Mengen an Extraktionsfluid durch die Nadel 48 zum Gefäß 252 gelangen, wobei jedoch die Mengen verglichen mit der Gesamtprobe sehr klein sind.
Durch die Verwendung des Absperrventils 47 werden eine merkliche Gleichgewichtstemperatur und ein merklicher Gleichgewichtsdruck in dem Hohlraum 102 erreicht, und die Steuereinrichtung ermöglicht das Aufrechterhalten dieses Gleichgewichtszustands während eines eine vorgegebene Länge aufweisenden "Saug"-Teils des Behandlungszyklus. Die Saugzeit kann wiederum über die Tastatur 291 eingegeben werden, so dass sie der gewünschten Extraktionszeit für das spezielle Matrixmaterial in dem Hohlraum 102 entspricht. Natürlich hat die Steuereinrichtung 37 ein Speichergedächtnis, das herkömmlich programmiert werden kann, so dass es möglich wird, dass die Saugzeit für jede Probenzelle die gleiche oder anders ist, was vom Nutzer bestimmt wird.
Wenn einmal die vorgegebene Saugzeit bei der gewünschten Temperatur abgelaufen ist, reinigt oder spült die Fluidverbindungsanordnung das Extraktionsfluid in dem Hohlraum 102 in das Sammelgefäß 252. Dies wird durch Öffnen des Auslasses 47 zum Gefäß 252 erreicht. Die Pumpe spricht auf den Druckabfall über eine vorgegebene Anzahl von Hüben an. Die Pumpe ist vorzugsweise eine pneumatische Volumenverdrängerpumpe, die eine abgemessene Lösungsmittelmenge dazu veranlasst, in die Leitung 32 einzutreten und dadurch zwangsweise in den Zellenhohlraum 102 geführt zu werden. Somit wird der Zellenhohlraum 102 mit einer neuen Lösungsmittelteilmenge gespült, und das Lösungsmittel, das in den Hohlraum 102 gesaugt wurde, wird durch die Auslassleitung 46 und die Nadel 48 in das Sammelgefäß 52 hinausgedrückt.
Zu diesem Zeitpunkt ist es möglich, die Nadelanordnung 72 aus dem Sammelgefäß 252 durch Aktivieren der Nadelanordnungs-Betätigungseinrichtung 71 herauszuziehen. Dann kann das Gefäßgestell 76 durch den Motor 78 gedreht werden, und es kann ein neues Gefäß für die Aufnahme der zweiten Teilmenge des Lösungsmittels oder Extraktionsfluids angeordnet werden.
Alternativ kann das ursprüngliche Sammelgefäß 252 für ein zweites oder wiederholtes Ansaugen über einer festgelegten Zeitlänge an Ort und Stelle verbleiben, die der ersten Ansaugung entsprechen oder anders als diese sein kann. Die Steuereinrichtung ermöglicht wiederum das Erreichen eines Gleichgewichts in Druck und Temperatur unter Verwendung des statischen Ventils 47 und saugt dann die Probe für die zweite Saugzeit. Natürlich kann praktisch jede Anzahl von Lösungsmittelextraktions-Saugzyklen verwendet werden, obwohl an einem bestimmten Punkt die Aufnahmefähigkeit des Gefäßes 252 überschritten ist und ein zweites oder drittes Gefäß für die Aufnahme des ausgespülten Lösungsmittels nach dem Ansaugen in eine neue Position gebracht werden muss.
Zu diesem Zeitpunkt nach dem ersten Saugen kann programmiert von der Steuereinrichtung die Vorrichtung 21 das Extraktionsfluid aus dem Hohlraum 102 mit einem Inertgas anstelle mit zusätzlichem Lösungsmittel herauswaschen oder spülen. Der Gasauswasch- oder Spülprozess wird dadurch erreicht, dass das Einlassventil 31 geschlossen wird oder dass das die Pumpe öffnende Auslassventil 47 außer Betrieb gesetzt und das Reinigungsventil 39 geöffnet wird, so dass die Leitung 32 mit einem Gas aus dem Speicher 53 mit Druck beaufschlagt wird. Das Gas kann vorteilhafterweise Stickstoff sein, der durch die Einlassleitung 44 und den Kanal 112 zum Zellenhohlraum 102 geleitet wird. Das Spülgas treibt dann das Extraktionsfluid aus dem Hohlraum 102 und aus der Matrix hinaus durch den Zellenkanal 113 und das Auslassrohr oder die Auslassleitung 46 zum Sammelgefäß 252. Ein Vorteil der Gasspülung oder -reinigung besteht darin, dass die feste Matrixprobe durch die Reinigung ebenfalls getrocknet wird, so dass, wenn die Einlassleitung 44 und die Auslassleitung 46 von der Fluidverbindung mit der Zelle 22 abgekoppelt werden, bei der Zelle kein Extraktionsfluid aus dem Auslasskanal 113 tropft. Wie vorstehend erwähnt, kann die Gasspülung nach der ersten Ansaugung oder jeder darauf folgenden Ansaugung erfolgen, was durch Programmieren der Steuereinrichtung 37 bestimmt wird.
Zu erwähnen ist, dass der zweithöchste optische Sensor 281b an der Sensorhülle 279 so positioniert ist, dass er ein Signal zur Steuereinrichtung 37 übermittelt, wenn der Fluidpegel eine gewünschte Höhe für das Sammelgefäß 252 erreicht, beispielsweise einen Extraktionszyklus. Ein oberer Sensor 281e übermittelt an die Steuereinrichtung ein Signal über das Vorhandensein von Fluid. Die Steuereinrichtung unterbindet ein weiteres Füllen des Sammelgefäßes 252 und bewegt sich automatisch zu einem anderen Sammelgefäß. Der oberste Sensor 281f an der Sensorhülle 279 ist dafür vorgesehen, das Vorhandensein eines Sammelgefäßes zu erfassen, wenn es durch die massive Kappe 258 unterbrochen wird. Signale aus dem Sensor 281f gewährleisten somit, dass das Sammelgefäß vorhanden ist, wenn die Nadelanordnung abgesenkt wird, so dass kein Extraktionsfluid aus der Nadel 48 gepumpt wird, wenn kein Gefäß vorhanden ist. Die Zwischensensoren 281c und 218a können zusammen mit kürzeren Gefäßen oder für die Bereitstellung einer Mehrfachzykluserfassung verwendet werden.
Wenn das Ausspülen von Extraktionsfluid zum Gefäß 252 abgeschlossen ist, wird das Ventil 39 geschlossen, so dass der Gasdruck in der Leitung 32 zum Druck der offenen Atmosphäre zurückkehren kann. Dann kann das Ventil 42, das Überdruckventil, impulsgesteuert werden, so das es zum Druckabbau in der Leitung 32 beiträgt. Das Ventil 68 ermöglicht die Eingriffslösung der Ofenklemmung von der Zelle, und anschließend aktiviert die Steuereinrichtung 37 die Betätigungseinrichtung 66 über das Ventil 66a, die Zellengreifanordnung 141 aus dem Ofen heraus zur Zellenschale 23 zu schwenken. Anschließend aktiviert die Steuereinrichtung 37 das Ventil 143 zum Antrieb der doppelt wirkenden Betätigungseinrichtung 67 in der Richtung zum Abkoppeln der Leitungen 44 und 46 von der Zelle durch Absenken des Arms 154 nach unten von der Zelle weg. Die Zelle 22 kommt dann auf der nach oben weisenden U-förmigen Schulter 137 der Schalenbuchten 136 zum Aufliegen.
Bei der bevorzugten Ausführung des Prozesses hat die Steuereinrichtung auch einen Ausspülschritt, bei welchem der Hauptzweck darin besteht, jegliche Verunreinigung in der Auslassleitung 46 und der Nadel 48 zu entfernen, die eine darauf folgende Extraktionsprobe nachteilig beeinflussen würde. Der Ausspülzyklus kann dadurch ausgeführt werden, dass die Zellenschale 23 durch Verwendung eines Motors 74 zu einer Ausspülzelle gedreht wird, die an einer vorgegebenen Bucht in der Schale 23 angebracht ist. Gleichermaßen kann das Gefäßgestell 76 bei einer entsprechenden Ausspülstationsposition für ein Ausspülen des Gefäßes 252 gedreht werden. Dann wird die Betätigungseinrichtung 67 dazu gebracht, einen Fluidanschluss der Einlass- und Auslassleitung mit einer Spülzelle 22 herzustellen, während die Betätigungseinrichtung 71 die Nadelanordnung 72 zum Einführen in das Ausspülsammelgefäß 252 veranlasst. Für den Ausspülschritt braucht die Spülzelle 22 nicht in die Ofenanordnung 24 bewegt zu werden, so dass somit die Betätigungseinrichtung 66 nicht aktiviert wird. Stattdessen kann die Steuereinrichtung einfach das Ventil 31 öffnen oder die Pumpe 28 und das Ventil 47 aktivieren und die Pumpe 28 arbeiten lassen, um ein abgemessenes Volumen an Lösungsmittel aus dem Speicher 26 durch die Spülzelle zu pumpen, in der sich keine Probe befindet, wobei es ein reduziertes Volumen haben kann, so dass das Extraktionsfluid nur durch die Ausspülzelle der Auslassleitung 46 hindurchgeht. Nachdem die abgemessene Menge durch die Auslassleitung gepumpt ist, spült sie die Extraktionsanalyten aus der vorherigen Probe aus der Auslassleitung 46 und der Nadel 48 heraus in das Ausspülsammelgefäß 252. Es reinigt die Vorrichtung stromab von der Zelle 22, so dass eine Verunreinigung des nächsten Extraktionsfluids verhindert wird, das bei Verwendung der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung gesammelt wird. Nach dem Ausspülen des Lösungsmittels durch die Auslassleitung 46 wird das Ventil 31 vorzugsweise geschlossen und das Ventil 39 geöffnet, so dass eine Stickstoffspülung durch die Ausspülzelle und die Auslassleitung zu dem Ausspülsammelgefäß durchgeführt werden kann. Dies drückt das restliche Lösungsmittel in das Sammelgefäß und aus der Auslassleitung 46 heraus.
Bei einer typischen Beladung der Zellenschale 34 und des Gefäßgestells 76 sind vier Ausspülzellenstationen und vier Ausspülsammelgefäße vorhanden, wobei die übrigen Zellen und die übrigen Gefäße für Proben und das Sammeln von Extraktionsfluid enthaltenden Analyten verwendet werden.
Am Ende der Stickstoffspülung des Ausspülschritts wird das Spülventil 39 geschlossen, und die automatisierte Extraktionsvorrichtung kann einen weiteren Probenextraktionsprozess durch Drehen der nächsten Probenzelle 22 zu der Zellenbetätigungsanordnung 141 beginnen.

Claims

Vorrichtung (21) für die Extraktion eines Analyten aus einer Probe – mit einer Belade-Schale (23), die so ausgebildet ist, dass sie in sich wenigstens eine Zelle (22) hält, – mit einer Probeneinschluss-Zelle (22), die einen Hohlraum (102) und eine Öffnung zu dem Hohlraum (102) zum Positionieren der Probe in dem Hohlraum (102) bildet, wobei – über der Öffnung ein abnehmbares Verschlusselement angeordnet ist, – für den Strom eines Extraktionsfluids (27) zu und von dem Hohlraum (102) ein Fluidkanalaufbau ausgebildet ist, – eine Verschlusselementdichtung angeordnet ist, um das Verschlusselement an der Zelle (22) abzudichten, und – eine Kanaldichtung (116) zum Abdichten einer Leitung an dem Kanalaufbau angeordnet ist, – mit einer Ofenanordnung (24), die nahe an der Schale (23) angeordnet und zum Erhitzen der Zelle (22) ausgebildet ist, wenn die Zelle (22) in dem Ofen (24) positioniert ist, wobei – die Ofenanordnung (24) weiterhin eine Klemmvorrichtung (221) aufweist, die zum Aufbringen einer Klemmkraft an dem Verschlusselement ausgebildet und positioniert ist, um die Abdichtung des Verschlusselements an der Zelle (22) zu verstärken, – mit einer Fluidverbindungsanordnung, die nahe an der Ofenanordnung (24) angeordnet ist und eine Einlassleitung (44) sowie eine Auslassleitung (46) hat, die für einen selektiven Fluidanschluss an den und für eine selektive Fluidtrennung von dem Fluidkanalaufbau der Zelle (22) für eine Verbindung für ein Extraktionsfluid (27) mit und von dem Hohlraum (102) aus ausgebildet ist, und – mit einer Betätigungsanordnung (141), die nahe an der Ofenanordnung (24) angeordnet ist und für ein Bewegen der Einlassleitung (44) und der Auslassleitung (46) in einen Dichtungseingriff mit der von der Zelle (22) getragenen Kanaldichtung gekoppelt ist, um die Einlassleitung (44) und die Auslassleitung (46) mit dem Kanalaufbau in eine Fluidverbindung zu bringen, dadurch gekennzeichnet, dass – die Betätigungsanordnung (141) für ein Bewegen der Einlassleitung (44) und der Auslassleitung (46) während der Abdichtung mit der Kanaldichtung ausgebildet ist, um die Bewegung der Zelle (22) zu bewirken.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 1, bei welcher – der Kanalaufbau in dem Verschlusselement ausgebildet ist und – die Betätigungsanordnung (141) eine Kraft an das Verschlusselement über die Einlassleitung (44) und die Auslassleitung (46) anlegt, um die Dichtung des Verschlusselements an der Verschlusselementdichtung zu verstärken.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 2, bei welcher die Betätigungsanordnung (141) die Zelle (22) zwischen der Speicher-Schale (23) und der Ofenanordnung (24) bewegt.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 3, bei welcher die Betätigungsanordnung (141) die Zelle (22) zwischen der Einlassleitung (44) und der Auslassleitung (46) greift und die so gegriffene Zelle (22) zwischen der Speicher-Schale (23) und der Ofenanordnung (24) bewegt.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 3 oder 4, bei welcher die Schale (23) ein für eine Drehbewegung angeordnetes Karussell ist.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 3 oder 4, bei welcher – die Schale (23) so ausgebildet ist, dass sie Zellen (22) unterschiedlicher Größe in einer Position für eine Bewegung zwischen der Schale (23) und der Ofenanordnung (24) aufnimmt und hält, und – die Schale (23) lösbar an der Vorrichtung (21) angebracht ist.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 1, bei welcher – der Kanalaufbau einen Einlasskanal (112) und einen Auslasskanal (113) aufweist, – die Betätigungsanordnung (141) die Einlassleitung (44) mit dem Einlasskanal (112) und die Auslassleitung (46) mit dem Auslasskanal (123) koppelt, und – die Fluidverbindungsanordnung weiterhin wenigstens ein Sammelgefäß (252) aufweist, das für die Aufnahme des Extraktionsfluids (27) aus der Auslassleitung (46) angeordnet ist.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 7, – mit einer Schale (23), die zum Speichern einer Vielzahl von Zellen (22) ausgebildet ist, – mit einer Vielzahl von Zellen (22), die entfernbar in der Schale (23) angeordnet sind, wobei – die Betätigungsanordnung (141) so ausgebildet ist, dass sie ausgewählte Zellen (22) von der Schale (23) zu dem Ofen (24) nacheinander bewegt, – ein Sammelgefäßregal (76) für die Lagerung einer Vielzahl von Sammelgefäßen (252) in ihm ausgebildet ist, – eine Vielzahl von Sammelgefäßen (252) entfernbar in dem Sammelgefäßgestell (76) angeordnet sind und – die Betätigungsanordnung (141) weiterhin so ausgebildet ist, dass sie ausgewählte Sammelbehälter (252) nacheinander in eine Fluidverbindung mit der Auslassleitung (46) bewegt.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 8, bei welcher die Fluidverbindungsanordnung – eine Fluidspülanordnung, die für einen Anschluss eines Spülfluids an den Hohlraum (102) gekoppelt ist, – eine Fluidauswaschanordnung, die für den Anschluss eines Auswaschfluids durch die Auslassleitung (46) gekoppelt ist, und – eine Fluidabflussanordnung aufweist, die zum Abströmenlassen von Fluid aus dem Sammelgefäß (76) zu einem Ablaufbehälter (52) gekoppelt ist.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 1, – die ein Extraktionsfluid (27) in dem Fluidkanalaufbau aufweist, wobei – das Extraktionsfluid (27) ein flüssiges Lösungsmittel ist.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 2, – die ein Extraktionsfluid (27) in dem Fluidkanalaufbau aufweist, wobei – das Extraktionsfluid ein organisches Lösungsmittel ist.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 1 mit einer Steuereinrichtung (37), die für den Betrieb der Ofenanordnung (24) und der Fluidverbindungsanordnung angeschlossen ist, um das Extraktionsfluid (27) auf eine Temperatur zu erwärmen und auf einen Druck zu bringen, die kleiner sind als diejenigen, die erforderlich sind, um das Extraktionsfluid (27) in einen superkritischen Zustand zu versetzen.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 1 mit einer Steuereinrichtung (37), die für den Betrieb der Ofenanordnung (24) und der Fluidverbindungsanordnung gekoppelt ist, um das Extraktionsfluid (27) auf eine Temperatur zu erhitzen und auf einen Druck zu bringen, die das Extraktionsfluid (27) in einen superkritischen Zustand versetzen.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 12 oder 13, bei welcher die Ofenanordnung (24) einen Temperatursensor aufweist, der mit der Steuereinrichtung (37) gekoppelt ist.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 1, bei welcher die Ofenanordnung (24) so ausgebildet ist, dass sie die Zelle (22) durch einen verschiebbaren Ofentüraufbau aufnimmt.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 15, bei welcher der Türaufbau mit einer Bürstenanordnung versehen ist, die verschiebbare Borsten (213) aufweist.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 1, bei welcher – die Ofenanordnung (24) für eine Beheizen der Zelle durch Leitung ausgebildet ist und – die Zellenbetätigungsanordnung eine zwangsweise Kraft an die Zelle (22) anlegt, die die Zelle (22) in Kontakt mit der Ofenanordnung (24) drückt.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 1, bei welcher – die Ofenanordnung (24) eine U-förmige Anordnung ist, die mit einer offenen Seite ausgebildet ist, die größenmäßig für eine Bewegung der Zelle (22) in eine Position in der U-förmigen Anordnung bemessen ist, und – die Ofenanordnung (24) wenigstens ein Widerstandsheizelement aufweist.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 18, bei welcher die Ofenanordnung (24) so ausgebildet ist, dass sie Zellen (22) unterschiedlicher Größe aufnimmt und erhitzt.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 1, bei welcher – die Fluidverbindungsanordnung weiterhin eine Spülanordnung aufweist, die für einen selektiven Strom eines Spülfluids zu der Einlassleitung (44) und dem Hohlraum (102) fluidmäßig gekoppelt ist, wobei – die Spülanordnung eine Quelle für Spülfluid und eine Ventilanordnung aufweist, die funktionsmäßig mit der Steuereinrichtung (37) für eine Bewegung der Ventilanordnung verbunden ist, um einen selektiven Strom eines Spülfluids zu dem Hohlraum (102) zu erzeugen.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 20, bei welcher die Quelle für das Spülfluid von einem Speicher (53) für ein Druckgas gebildet wird.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 1, bei welcher die Fluidverbindungsanordnung eine Waschanordnung aufweist, die für einen selektiven Strom eines Waschfluids zu dem Hohlraum (102) und zu der Auslassleitung (46) fluidmäßig und funktionsmäßig mit der Steuereinrichtung (37) gekoppelt ist.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 1, bei welcher die Einlassleitung (44) und die Auslassleitung (46) so ausgebildet sind, dass sie mit Oberflächen (138) an der Zelle (22) zur Erzeugung einer Fluchtung der Zelle (22) zu der Einlassleitung (44) und der Auslassleitung (46) ausgebildet sind, wenn die Zellenbetätigungsanordnung die Einlassleitung (44) und die Auslassleitung (46) in Eingriff mit der Zelle (22) bewegt.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 23, bei welcher die Einlassleitung (44) und die Auslassleitung (46) jeweils von verjüngten Fluchtungsoberflächen (164) gebildet werden, die mit zusammenpassenden Oberflächen an der Zelle (22) zusammenwirken.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 24, bei welcher die verjüngten Oberflächen (164) kegelstumpfförmig sind.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 24, bei welcher die verjüngten Oberflächen (164) so ausgebildet sind, dass sie mit zusammenpassenden Oberflächen an der Zelle (22) so zusammenwirken, dass die Zelle (22), wenn sie zwischen der Einlassleitung (44) und der Auslassleitung (46) gegriffen ist, stabilisiert wird.
Verfahren zur Extraktion eines Analyten aus einer Probe, welches die Schritte aufweist: – Verschieben einer Fluidleitungsanordnung in einen abgedichteten Eingriff mit einem Kanalaufbau in einem entfernbaren Verschlusselement einer Probeneinschluss-Zelle (22), um gleichzeitig die Fluidleitungsanordnung an der Zelle (22) nahe an dem Kanalaufbau abzudichten, das Verschlusselement für die Zelle (22) mit der Leitungsanordnung abzudichten und die Zelle (22) unter Verwendung der Fluidanordnung zu greifen, wobei der Kanalaufbau sich von außerhalb der Zelle (22) durch das Verschlusselement zu einem Hohlraum (102) in der Zelle (22) erstreckt, die für die Aufnahme der Probe dimensioniert ist, – Bewegen der Zelle (22), während sie von der Fluidleitungsanordnung gegriffen ist, um die weitere Behandlung der Probe zu erleichtern, – Strömenlassen eines Extraktionsfluids (27) von einem Extraktionsfluidspeicher (26) in den Hohlraum (102) durch die Leitungsanordnung und den Kanalaufbau, – Erhöhen des Drucks des Extraktionsfluids (27), während sich das Extraktionsfluid (27) in dem Hohlraum (102) befindet, und – anschließendes Entleeren des Extraktionsfluids (27) aus dem Hohlraum (102) durch den Kanalaufbau und die Leitungsanordnung zu einem Fluidbehälter.
Verfahren nach Anspruch 27 mit dem Schritt: Anlegen einer zusätzlichen Abdichtungskraft an das Verschlusselement durch Schrauben des Verschlusselements auf die Zelle (22) und Festziehen des Verschlusselements gegen die Zelle (22).
Verfahren nach Anspruch 27, bei welchem die Zelle (22) in einer Ofenanordnung (24) angeordnet ist und der Schritt des Erhitzens der Zelle (22) in der Ofenanordnung (24) ausgeführt wird, während das Extraktionsfluid (27) sich auf einem erhöhten Druck befindet.
Verfahren nach Anspruch 29 mit dem Schritt, während des Erhitzungsschritts die Zelle (22) zwischen dem Verschlusselement und einer gegenüberliegenden Fläche an der Zelle (22) unter Verwendung einer Klemmvorrichtung (221) in der Ofenanordnung (24) festzuklemmen.
Verfahren nach Anspruch 27, bei welchem – eine Speicher-Schale (23) und eine Ofenanordnung (24) nahe an der Fluidleitungsanordnung vorgesehen werden und – während des Bewegungsschritts die Zelle (22) zwischen der Speicher-Schale (23) und der Ofenanordnung (24) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 31, bei welchem der Bewegungsschritt durch Greifen der Zelle (22) unter Verwendung der Fluidleitungsanordnung und durch Bewegen der Zelle (22), während sie gegriffen ist, ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 27 mit dem Schritt des Entleerens des Fluidbehälters.
Verfahren nach Anspruch 33, bei welchem der Entleerungsschritt erreicht wird, indem entweder zu einem Ablaufbehälter (52) oder in die Atmosphäre abströmen gelassen wird.
Verfahren nach Anspruch 27 mit dem Schritt, nach dem Spülschritt die Fluidleitungsanordnung auszuwaschen.
Verfahren nach Anspruch 27, bei welchem während des Verschiebeschritts die Zelle (22) gleichzeitig seitlich in eine axiale Fluchtung zu der Leitungsanordnung verschoben wird.
Verfahren nach Anspruch 36, bei welchem die Fluchtung dadurch erreicht wird, dass zusammenpassende kegelstumpfförmige Flächen während des Verschiebeschritts gegeneinander gedrückt werden.
Verfahren nach Anspruch 27, bei welchem während des Verschiebeschritts zusammenpassende Oberflächen an der Zelle (22) und der Leitungsanordnung in gegenseitigen Eingriff gebracht werden, um die Zelle (22), wenn sie von der Leitungsanordnung gegriffen ist, sowohl fluchtend auszurichten als auch zu stabilisieren.