DE102016121519B4

DE102016121519B4 - System und Verfahren zum Verbinden von Komponenten, insbesondere in der HPLC

Info

Publication number: DE102016121519B4
Application number: DE102016121519.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Wachinger; Christoph HOLLNAGEL
Original assignee: Dionex Softron GmbH
Current assignee: Dionex Softron GmbH
Priority date: 2016-11-10
Filing date: 2016-11-10
Publication date: 2019-07-11
Anticipated expiration: 2036-11-11
Also published as: US11953472B2; US20220163491A1; US11280768B2; DE102016121519A1; US20180128788A1

Abstract

Verwendung eines Systems zum Verbinden von Komponenten in der Flüssigkeitschromatografie, wobei das System umfassta. ein erstes Schaltventil (200); undb. ein zweites Schaltventil (400); undc. eine erste Verbindungsleitung (500), die das erste Schaltventil (200) fluidisch mit dem zweiten Schaltventil (400) verbindet, und eine zweite Verbindungsleitung (520), die das erste Schaltventil (200) fluidisch mit dem zweiten Schaltventil (400) verbindet; undd. eine in der ersten Verbindungsleitung (500) angeordnete Dosiervorrichtung (100); undwobei die Dosiervorrichtung (100) sich selbst, die erste Verbindungsleitung (500) und die zweite Verbindungsleitung (520) spült, während eine Probe analysiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft das Verbinden von Komponenten, insbesondere in der Hochleistungsflüssigkeitschromatografie (HPLC). Genauer gesagt, betrifft die Erfindung einen Ventilschaltmechanismus für HPLC-Systeme.
Bei der Hochleistungsflüssigkeitschromatografie (HPLC) durchläuft eine zu analysierende Probe eine Chromatografiesäule, um in ihre Bestandteile aufgetrennt zu werden. Die Probentrennung erfolgt im Allgemeinen in der Chromatografie- oder Analysesäule (auch Trennsäule genannt) bei hohem Druck. Dieser Druck kann in der Größenordnung von einigen hundert Bar oder ca. 1000 bar, oder sogar mehr, wie z. B. 1500 bar, liegen. Die Probe kann von einer Pumpe durch die Trennsäule gefördert werden. Während der Bewegung der Probe durch die Säule interagieren ihre einzelnen Bestandteile auf unterschiedliche Weise mit dem Füllmaterial in der Säule (normalerweise körniges Material). Auf diese Weise bewegen sich unterschiedliche Probenbestandteile mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch die Trennsäule und können getrennt gemessen werden. Vor dem Erreichen der Trennsäule muss die Probe im Allgemeinen aus einem Probenbehälter in ein Flüssigkeitschromatografiesystem eingebracht werden.
Bevor eine Probe in die Trennsäule geladen wird, kann sie mehrere andere Komponenten eines Flüssigkeitschromatografiesystems durchlaufen. Dazu können ein Probennehmer, eine Probenschleife, eine Trap-Säule und verschiedene Rohrleitungen oder Kapillare zählen, wenn auch nicht alle Komponenten in jedem Flüssigkeitschromatografiesystem vorhanden sein müssen. Um sicherzustellen, dass das System unter Druck bleibt, und um ein lecksicheres System mit minimalen Totvolumina zu gewährleisten, sind in derartigen Systemen komplexe Verbindungsmechanismen erforderlich.
US-Patent 8,677,808 B2 legt in einer Ausführungsform ein Probeninjektionssystem offen, umfassend eine Vakuumquelle, eine mit der Vakuumquelle in Verbindung stehende Leitung, einen Fluidsensor, der dazu konfiguriert ist, das Vorhandensein von Flüssigkeit in der Leitung zu erkennen, eine Probenschleife in Verbindung mit der Leitung, und einen Sipper in Verbindung mit der Probenschleife.
US-Patent 8,806,922 B2 legt einen Probeninjektor für Flüssigkeitschromatografie offen, umfassend ein Injektionsventil, das einen Abfall-Anschluss, zwei Probenschleifen-Anschlüsse und zwei Hochdruck-Anschlüsse aufweist. Ein Hochdruck-Anschluss kann mit einer Pumpe verbunden sein und der andere Hochdruck-Anschluss kann mit einer Chromatografiesäule verbunden sein. Eine Probenschleife ist mit einem der Probenschleifen-Anschlüsse an einem Ende und mit einem Pumpvolumen einer Probenfördervorrichtung am anderen Ende verbunden. Ein Abschnitt der Probenschleife kann abgetrennt werden, um das Aufnehmen einer Probenflüssigkeit in der Probenschleife zu erleichtern. Eine Steuereinheit steuert das Injektionsventil und die Probenfördervorrichtung. Ein Probeninjektor ermöglicht das Laden der Probe in die Probenschleife und deren anschließendes Beaufschlagen mit einem Betriebsdruck vor der Injektion der Probe in die Chromatografiesäule. Die Probenschleife kann auch zur Erleichterung der Druckentlastung der Schleife vom Betriebsdruck isoliert werden.
Flüssigkeitschromatografiesysteme verwenden häufig Schaltventile, um verschiedene Systemkomponenten fluidisch miteinander zu verbinden. Mit anderen Worten sind Schaltventile für die Verbindung und Trennung der Flüssigkeitswege oder Anschlüsse, mit denen HPLC-Komponenten verbunden werden, verantwortlich. Derartige Ventile können vorteilhaft sein, da sie so hergestellt sein können, dass sie ausreichenden Drücken standhalten und lecksicher sind. Im Allgemeinen sind Ventile in der Flüssigkeitschromatografie auch dazu ausgelegt, Totvolumina oder Räume, in denen sich Flüssigkeit sammeln und zurückbleiben kann, zu minimieren. Derartige Ventile können zum Beispiel „Anschlüsse“ und „Rillen“ umfassen. Eine Systemkomponente kann mit einem besonderen Anschluss fluidisch verbunden sein. Rillen können dazu eingesetzt werden, zwei Anschlüsse miteinander zu verbinden. Ein Ventil in einem Flüssigkeitschromatografiesystem kann ebenfalls mehrere Schaltpositionen umfassen, das bedeutet mehrere Konfigurationen, die das Verbinden der verschiedenen Systemkomponenten ermöglichen. Zum Beispiel kann dies erreicht werden, indem Systemelemente fest mit einzelnen Anschlüssen verbunden werden und Rillen eingesetzt werden, um die genannten Anschlüsse miteinander in unterschiedlichen Konfigurationen fluidisch zu verbinden. Einige Flüssigkeitschromatografiesysteme können eine Vielzahl von Ventilen zum Verbinden von Komponenten, wie z. B. zwei Ventile, umfassen. Dies ermöglicht einen größeren Handlungsspielraum und eine größere Flexibilität beim Verbinden von Systemkomponenten.
Bei einigen Ausführungen nach dem früheren Stand der Technik wird nur ein Schaltventil verwendet, um die Komponenten in den verschiedenen Prozessschritten zu verbinden.
Verschiedene Konfigurationen oder Schaltpositionen der Schaltventile ermöglichen verschiedene Schritte der Probenbeschickung und des Systembetriebs in einem Flüssigkeitschromatografiesystem. Zum Beispiel sollte es in einer „Beladungs“-Schaltposition möglich sein, eine Probe in die Probenschleife einzusaugen. Dies kann mittels einer Pumpe oder einer Dosiervorrichtung erfolgen. Falls eine Trap-Säule zur Probenfilterung und -konzentrierung vorhanden ist, sollte eine bestimmte Ventilkonfiguration das Einfangen der Probe darin ermöglichen (d. h. das Transportieren der Probe in die Trap-Säule). Eine andere Ventilposition könnte das Vorverdichten der Trap-Säule (und anschließende Dekomprimieren) ermöglichen, bevor die Probe über eine „Injektions“-Ventilposition in den Analysefluss eingebracht wird. Einige andere Schaltpositionen könnten eine Pumpenreinigung und/oder Systemspülung ermöglichen.
Einige Probleme, die sich bei den nach dem früheren Stand der Technik beschriebenen Ventilen ergeben, sind nachstehend aufgeführt. Nicht jedes Problem tritt bei jeder Umsetzung auf.
Während der Probenanalyse können die fluidischen Komponenten, einschließlich der Trap-Säule, nicht gereinigt werden, und die Trap-Säule kann nicht beladen werden. Das bedeutet, dass eine Probenanalyse einerseits und die Reinigung und/oder Beladung nicht gleichzeitig ausgeführt werden können.
Die Notwendigkeit, für einen Druckaufbau während des Vorverdichtens der Probe zwei Sackgassen herzustellen, führt oft zu einem Ventildesign, das längliche Rillen mit einer Zwischenventilposition umfasst. Das kann zu Probendispersion, Gradientenverzeichnung und Verschleppung führen.
Das Spülen der fluidischen Komponenten erfolgt oft mittels einer zusätzlichen Spül- oder Reinigungspumpe, was eine weitere getrennte Systemkomponente und einen Ventilanschluss für deren Anschluss erfordert.
Das Einfangen der Probe erfolgt oft mittels einer zusätzlichen Ladepumpe, was eine weitere getrennte Systemkomponente und einen Ventilanschluss für deren Anschluss erfordert.
Der Wechsel eines Lösemittels oder einer Reinigungsflüssigkeit kann in einigen Ausführungen nach dem früheren Stand der Technik Hardwareänderungen oder den manuellen Austausch des Lösemittel- oder Reinigungsflüssigkeitsbehälters erfordern. Das bedeutet, dass es bei einigen Ausführungen nach dem früheren Stand der Technik nicht möglich war, ein Lösemittel oder eine Reinigungsflüssigkeit während der Einfang- oder der Spül-Phasen frei zu wählen.
Angesichts der vorstehenden Erläuterungen zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, ein Ventilschaltsystem und -verfahren für Hochleistungsflüssigkeitschromatografie bereitzustellen, das mehrere vorteilhafte Verbesserungen ermöglicht. Insbesondere kann das genannte System das Spülen und Neubeladen der fluidischen Komponenten und der Trap-Säule während der Probenanalyse ermöglichen, wodurch unsorgfältig gereinigte Rillen und Bereiche, in denen sich Totvolumen ansammeln kann, vermieden werden, der Gebrauch einer weiteren Pumpe neben der Analysepumpe und der Dosiervorrichtung vermieden und die freie Auswahl eines Lösemittels und/oder einer Spüllösung möglich wird. Das bedeutet, dass die vorliegende Erfindung darauf abzielt, die Unzulänglichkeiten und Nachteile des früheren Standes der Technik zu überwinden oder mindestens zu mildern. Insbesondere zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, ein System zum Verbinden von Komponenten für die Verwendung in der Flüssigkeitschromatografie und ein entsprechendes Verfahren mit verbesserten Merkmalen im Hinblick auf Vielseitigkeit, Reduzierung der Komplexität, Ausfallsicherheit und Einfachheit der Verwendung und der Wartung bereitzustellen.
U. a. bezieht sich die Erfindung auf zwei miteinander verbundene Schaltventile mit einer integrierten Dosiervorrichtung für die Flüssigkeitschromatografie, insbesondere für die Hochdruckflüssigkeitschromatografie (HPLC). Mit anderen Worten bezieht sich die Erfindung auf zwei Schaltventile, die durch mindestens zwei Verbindungsleitungen verbunden sind, mit einer an mindestens einer Verbindungsleitung integrierten Dosiervorrichtung. Die Verbindungsleitungen können auch abtrennbar sein, zum Beispiel durch eine Nadel, die mit einem Nadelsitz verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung ist in den Ansprüchen sowie in der nachstehenden Beschreibung näher beschrieben. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen besonders genau beschrieben.
In einem ersten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein System zur Zusammenschaltung von Komponenten für die Verwendung in der Flüssigkeitschromatografie. Das System umfasst

a. ein erstes Schaltventil; und
b. ein zweites Schaltventil; und
c. eine erste Verbindungsleitung, die das erste Schaltventil mit dem zweiten Schaltventil fluidisch verbindet, und eine zweite Verbindungsleitung, die das erste Schaltventil mit dem zweiten Schaltventil fluidisch verbindet; und
d. eine in der ersten Verbindungsleitung befindliche Dosiervorrichtung.

Dank dieses Systemdesigns mit zwei Schaltventilen, zwei Verbindungsleitungen und einer in einer Verbindungsleitung angeordneten Dosiervorrichtung kann das System eine Konfiguration annehmen, die gleichzeitig die Analyse einer Probe und das Neubeladen der Trap-Säule ermöglicht. Darüber hinaus kann es ebenfalls die gleichzeitige Probenanalyse und das Spülen von Komponenten, einschließlich zum Beispiel der Trap-Säule, ermöglichen. Des Weiteren kann mittels des erörterten Designs die Gesamtzahl der Pumpen reduziert werden. Insbesondere kann es für ein derartiges System möglich sein, nur die Dosiervorrichtung und eine zusätzliche Pumpe zu verwenden. Das bedeutet, dass ein derartiges System mit nur zwei Pumpen arbeiten kann. Dies kann einen Unterschied zu einigen Systemen nach dem früheren Stand der Technik darstellen, die eine größere Anzahl von Pumpen einsetzen. Dank der Tatsache, dass es eine reduzierte Anzahl von Pumpen aufweist, kann das System der vorliegenden Erfindung weniger komplex als Systeme nach dem früheren Stand der Technik sein. Dies kann die Effizienz des Systems erhöhen, das System ausfallsicherer (da weniger Komponenten vorhanden sind, die ausfallen können) und wartungsfreundlicher (da weniger Komponenten vorhanden sind, die einem Verschleiß unterliegen) machen.
Jedes Schaltventil kann mindestens vier Anschlüsse und mindestens zwei Verbindungselemente, vorzugsweise mindestens fünf Anschlüsse und mindestens drei Verbindungselemente, umfassen.
Das System kann weiterhin eine Analysepumpe zur Erzeugung eines Analyseflusses im System umfassen.
Das System kann weiterhin eine Trennsäule umfassen.
Das System kann weiterhin eine Trap-Säule umfassen.
Das System kann weiterhin ein Probenaufnahmemittel, das dazu ausgelegt ist, eine Probe zu entnehmen, und einen Sitz, der dazu ausgelegt ist, das Probenaufnahmemittel aufzunehmen, umfassen.
Das System kann dazu ausgelegt sein, in einer Probenansaugposition die Dosiervorrichtung über das Probenaufnahmemittel mit einem Probenbehälter zu verbinden.
Das bedeutet, dass die Dosiervorrichtung dazu ausgelegt sein kann, in dieser Position eine Probe anzusaugen.
Das zweite Schaltventil kann dazu ausgelegt sein, die Dosiervorrichtung über die erste Verbindungsleitung in einer Probenansaugposition mit einer Sackgasse zu verbinden.
Die Dosiervorrichtung kann dazu ausgelegt sein, einen negativen Druck zu erzeugen, der in der Probenansaugposition eine Probe ansaugt.
Das zweite Schaltventil kann dazu ausgelegt sein, in einer Vorverdichtungsposition die Dosiervorrichtung und das erste Schaltventil über die erste Verbindungsleitung und die zweite Verbindungsleitung mit Sackgassen zu verbinden.
Die Dosiervorrichtung kann dazu ausgelegt sein, einen positiven Druck zu erzeugen, der die Komponenten vorverdichtet, die über das erste Schaltventil verbunden sind, einschließlich der Probe in der Vorverdichtungsposition.
Das bedeutet, dass die Dosiervorrichtung auch zum Vorverdichten des Systems eingesetzt werden kann. Dies kann einen Unterschied zu einigen Systemen nach dem früheren Stand der Technik darstellen, bei denen eine andere Vorrichtung (typischerweise eine Pumpe) zum Vorverdichten des System eingesetzt wurde. Somit können durch das vorliegende System weniger Komponenten benutzt werden, wodurch die Komplexität des vorliegenden Systems reduziert wird.
Die Dosiervorrichtung kann dazu ausgelegt sein, die Probe auf einen Druck von mindestens 100 bar, wie z. B. mindestens 1000 bar, bevorzugter ca. 1500 bar, vorzuverdichten.
Das erste Schaltventil kann dazu ausgelegt sein, in einer Probeninjektionsposition die Analysepumpe gleichzeitig mit der Trap-Säule und die Trap-Säule mit der Trennsäule zu verbinden.
Das zweite Schaltventil kann dazu ausgelegt sein, in einer Spülposition die Dosiervorrichtung über die erste Verbindungsleitung mit mindestens einem Lösemittelbehälter, vorzugsweise mit zwei unterschiedlichen Lösemittelbehältern zu verbinden. Somit können im vorliegenden System verschiedene Lösemittel verwendet werden, ohne dass ein anderer Lösemittelbehälter manuell mit dem System verbunden werden muss.
Die Dosiervorrichtung kann dazu ausgelegt sein, in der Spülposition über das erste Schaltventil und das zweite Schaltventil verbundene Komponenten während der Probenanalyse zu spülen.
Das bedeutet, dass die Komponentenspülung gleichzeitig mit der Probenanalyse ausgeführt werden kann, wodurch sich die für die Probenanalyse und das Spülen erforderliche Zeit verkürzt, was die Effizienz des Systems verbessern kann.
Das System kann dazu ausgelegt sein, während der Probenanalyse in der Trap-Säule über die Dosiervorrichtung in einer Neubeladungsposition mit einer neuen Probe beladen zu werden.
Auch hier ermöglicht das vorliegende System die gleichzeitige Ausführung dieser Schritte, wodurch Zeit gespart und die Effizienz erhöht wird.
Das System kann weiterhin einen Abfallbehälter umfassen.
Das System kann weiterhin dazu ausgelegt sein, in einer Pumpenspülposition die Analysepumpe über die zweite Verbindungsleitung mit dem Abfallbehälter zu verbinden.
Das System kann für Hochleistungsflüssigkeitschromatografie ausgelegt sein.
Das erste Schaltventil kann dazu ausgelegt sein, mindestens zwei unterschiedliche Schaltpositionen einzunehmen.
Das zweite Schaltventil kann dazu ausgelegt sein, mindestens drei unterschiedliche Schaltpositionen einzunehmen.
Ein Anschluss des ersten Schaltventils kann direkt fluidisch mit dem Sitz und der ersten Verbindungsleitung verbunden sein; und

zwei Anschlüsse des ersten Schaltventils können direkt fluidisch mit der Trap-Säule verbunden sein; und
ein Anschluss des ersten Schaltventils kann direkt fluidisch mit der Trennsäule verbunden sein; und
ein Anschluss des ersten Schaltventils kann direkt fluidisch mit der Analysepumpe verbunden sein; und
ein Anschluss des ersten Schaltventils kann direkt fluidisch mit der zweiten Verbindungsleitung verbunden sein.

In diesem Dokument werden die Begriffe „direkte Fluidverbindung“ oder „direkt fluidisch verbunden“ verwendet. Wenn ein Ventilanschluss als direkt fluidisch mit einer anderen Komponente verbunden bezeichnet wird, sollte dies bedeuten, dass Flüssigkeit vom Anschluss zu einer anderen Komponente (und/oder umgekehrt) fließen kann, ohne einen weiteren Anschluss passieren zu müssen.
Ein Anschluss des zweiten Schaltventils kann direkt fluidisch mit dem Abfallbehälter verbunden sein; und

ein Anschluss des zweiten Schaltventils kann direkt fluidisch mit dem ersten Lösemittelbehälter verbunden sein; und
ein Anschluss des zweiten Schaltventils kann direkt fluidisch mit der ersten Verbindungsleitung verbunden sein; und
ein Anschluss des zweiten Schaltventils kann direkt fluidisch mit der zweiten Verbindungsleitung verbunden sein.

Das System kann weiterhin einen zweiten Lösemittelbehälter umfassen, und ein Anschluss des zweiten Schaltventils kann direkt fluidisch mit dem zweiten Lösemittelbehälter verbunden sein.
Die erste Verbindungsleitung kann ein Ende umfassen, das fluidisch mit dem zweiten Schaltventil verbunden ist; und eine Rohrleitung, die das zweite Schaltventil mit der Dosiervorrichtung verbindet; und eine Rohrleitung, die die Dosiervorrichtung mit dem Probenaufnahmemittel verbindet.
Die erste Verbindungsleitung kann dazu ausgelegt sein, über das Probenaufnahmemittel und den Sitz abtrennbar zu sein.
Man beachte, dass Verbindungsleitungen auch abtrennbar sein können. Das bedeutet, dass eine Verbindungsleitung nicht immer das erste Ventil mit dem zweiten verbinden muss, sondern diese Verbindung für eine andere Funktion unterbrechen kann. Zum Beispiel ist die erste Verbindungsleitung in einigen bevorzugten Ausführungsformen abtrennbar. Dies kann über das Probenaufnahmemittel und den Sitz, der an der ersten Verbindungsleitung angeordnet sein kann, erreicht werden. In der Standby-Position liegt das Probenaufnahmemittel im Sitz, und gewährleistet damit, dass die erste Verbindungsleitung komplett ist und das erste und das zweite Schaltventil verbindet. Wenn sich das Probenaufnahmemittel jedoch zum Probenbehälter bewegt, um die Probe zu entnehmen, wird die erste Verbindungsleitung zwischen dem Probenaufnahmemittel und dem Sitz getrennt. Wenn das Probenaufnahmemittel mit der Probe zum Sitz zurückkehrt, ist die erste Verbindungsleitung wieder komplett.
Das erste Schaltventil kann ein mit dem zweiten Schaltventil identisches Design aufweisen. Dies kann einen besonders einfachen und effizienten Produktionsprozess zur Folge haben.
Mindestens eines der ersten und zweiten Schaltventile kann mindestens einen Blindstopfen umfassen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf die Verwendung des vorstehend erörterten Flüssigkeitschromatografiesystems. Eine derartige Verwendung kann entsprechende Vorteile nach dem vorstehend erörterten System bieten.
Das zweite Schaltventil kann die erste Verbindungsleitung zum Lösemittelbehälter und die zweite Verbindungsleitung zu einer Sackgasse schalten, und die Dosiervorrichtung kann einen negativen Druck zum Ansaugen des Lösemittels erzeugen.
Das bedeutet, dass die Dosiervorrichtung dazu genutzt werden kann, Lösemittel anzusaugen.
Das zweite Schaltventil kann die erste Verbindungsleitung zu einer Sackgasse schalten, und die Dosiervorrichtung kann einen negativen Druck zur Probenaufnahme erzeugen.
Das bedeutet, dass die Dosiervorrichtung dazu genutzt werden kann, eine Probe in das System zu saugen.
Das zweite Schaltventil kann die erste Verbindungsleitung und die zweite Verbindungsleitung zu Sackgassen schalten, und die Dosiervorrichtung kann einen positiven Druck zum Vorverdichten der Trap-Säule mit der Probe erzeugen.
Somit kann die Dosiervorrichtung auch dazu genutzt werden, das System vorzuverdichten, was die Notwendigkeit einer weiteren Pumpe zu diesem Zweck überflüssig machen kann, und dadurch die Komplexität des Systems gegenüber Systemen nach dem früheren Stand der Technik vermindert.
Das zweite Schaltventil kann die erste Verbindungsleitung und die zweite Verbindungsleitung zu Sackgassen schalten, und die Dosiervorrichtung kann einen negativen Druck zum Dekomprimieren der Trap-Säule erzeugen.
Das bedeutet, dass die Dosiervorrichtung auch für diesen Zweck genutzt werden kann, und somit die Komplexität des Systems weiter vermindert werden kann.
Das erste Schaltventil kann die erste Verbindungsleitung und die zweite Verbindungsleitung mit zwei Seiten der Trap-Säule verbinden, und das zweite Schaltventil kann die erste Verbindungsleitung mit einer Sackgasse und die zweite Verbindungsleitung mit dem Abfallbehälter verbinden, und die Dosiervorrichtung kann die Trap-Säule und die Verbindungsleitungen spülen.
Somit kann die Dosiervorrichtung auch dazu genutzt werden, die Komponenten zu spülen, wodurch der Bedarf an weiteren Komponenten reduziert und auch die Komplexität des Systems vermindert wird.
Das erste Schaltventil kann die Analysepumpe mit der zweiten Verbindungsleitung verbinden, und das zweite Schaltventil kann die zweite Verbindungsleitung mit dem Abfallbehälter verbinden, und die Analysepumpe kann einen Fluss bereitstellen, um sich selbst zu reinigen.
Die Verwendung kann eine Verwendung in der Flüssigkeitschromatografie sein.
Die Verwendung kann in der Hochleistungsflüssigkeitschromatografie erfolgen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Probenbeschickung. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

a. Bereitstellen eines Flüssigkeitschromatografiesystems, das ein erstes Schaltventil, ein zweites Schaltventil, eine erste Verbindungsleitung, die das erste Schaltventil mit dem zweiten Schaltventil fluidisch verbindet, und eine zweite Verbindungsleitung, die das erste Schaltventil mit dem zweiten Schaltventil fluidisch verbindet, eine in der ersten Verbindungsleitung angeordnete Dosiervorrichtung, eine Trennsäule, eine Trap-Säule und eine Analysepumpe umfasst; und
b. Laden einer Probe in die Trap-Säule; und
c. fluidisches Verbinden der Trap-Säule mit der Trennsäule und der Analysepumpe mit der Trap-Säule über das erste Schaltventil und Erzeugen eines Flusses von der Analysepumpe zur Trennsäule.

Das bedeutet, dass das System, das jedes der vorstehend aufgeführten Merkmale umfassen kann, bei einem Verfahren zur Probenbeschickung eingesetzt werden kann, um ebenfalls Vorteile zu erzielen, die den vorstehend erörterten entsprechen.
Das Verfahren kann weiterhin umfassen das

d. fluidische Verbinden der Analysepumpe mit der Trennsäule, wobei die Trap-Säule nicht fluidisch mit der Analysepumpe oder der Trennsäule verbunden ist, und das Aufrechterhalten des Flusses von der Analysepumpe zur Trennsäule.

Das bedeutet, dass in dieser Konfiguration Flüssigkeit „direkt“ von der Analysepumpe zur Trennsäule fließen kann, ohne die Trap-Säule zu durchströmen.
Das Verfahren kann weiterhin umfassen das

e. Spülen der Trap-Säule und der Verbindungsleitungen; und/oder
f. Laden einer anderen Probe in die Trap-Säule.

Das Flüssigkeitschromatografiesystem kann weiterhin ein Probenaufnahmemittel, das dazu ausgelegt ist, die Probe zu entnehmen, und einen Sitz, der dazu ausgelegt ist, das Probenaufnahmemittel aufzunehmen, umfassen.
Schritt b. kann umfassen das
Bewegen des Probenaufnahmemittels zu einem Probenbehälter, Ansaugen der Probe in das Probenaufnahmemittel und in einen Rohrleitungsabschnitt neben dem Probenaufnahmemittel,
Bewegen des Probenaufnahmemittels zum Sitz,
Einstellen des ersten Schaltventils, sodass eine Fluidverbindung zwischen dem Sitz und der Trap-Säule hergestellt wird,
Einführen der Probe in die Trap-Säule.
Die Probe kann auch mittels des Erzeugens eines negativen Drucks durch die Dosiervorrichtung in das Probenaufnahmemittel gesaugt werden.
Die Probe kann in die Trap-Säule eingeführt werden, indem die erste Verbindungsleitung über das zweite Schaltventil mit einer Sackgasse und über das erste Schaltventil mit der Trap-Säule verbunden wird, und die Dosiervorrichtung die Probe durch Erzeugen eines positiven Drucks aus der ersten Verbindungsleitung zur Trap-Säule fördert.
Das Flüssigkeitschromatografiesystem kann weiterhin einen Abfallbehälter umfassen.
Schritt e. kann das fluidische Verbinden der ersten Verbindungsleitung über das zweite Schaltventil mit einer Sackgasse und über das erste Schaltventil mit der Trap-Säule, und der zweiten Verbindungsleitung über das erste Schaltventil mit der Trap-Säule und über das zweite Schaltventil mit dem Abfallbehälter, und das Erzeugen eines Flusses von der Dosiervorrichtung zum Abfallbehälter umfassen.
Schritt d. kann gleichzeitig mit den Schritten e. und/oder f. ausgeführt werden. Somit kann die Effizienz des vorliegenden Verfahrens gegenüber den Verfahren, bei denen diese Schritte nacheinander ausgeführt werden, erhöht sein.
Das Verfahren kann das Beaufschlagen der Trap-Säule mit Druck nach dem Beschicken mit der Probe umfassen.
Die Trap-Säule kann mit Druck beaufschlagt werden, wenn die Trap-Säule nicht fluidisch mit der Analysepumpe verbunden ist. Das bedeutet, dass die Trap-Säule auf kontrollierte Weise unter Druck gesetzt werden kann, wodurch Druckspitzen (an der Trap-Säule) und Druckspitzen und -Abfälle in der Trennsäule verringert werden. Dies kann den Verschleiß dieser Komponenten verringern (und damit ihre Lebensdauer erhöhen). Darüber hinaus kann die kontrollierte Kompression die Dispersion der Probe reduzieren, was letztendlich zu besser definierten Peaks bei der nachfolgenden Analyse führt.
Die Trap-Säule kann mit Druck beaufschlagt werden, wenn die Trap-Säule nicht fluidisch mit der Trennsäule verbunden ist.
Die Dosiervorrichtung kann die Trap-Säule unter Druck setzen. Somit sind evtl. keine weiteren Komponenten für diesen Zweck erforderlich, was die Komplexität des Systems vermindert.
Das Verfahren kann die Druckentlastung der Trap-Säule nach dem Überführen der Probe aus der Trap-Säule in die Trennsäule umfassen.
Der Druck in der Trap-Säule kann herabgesetzt werden, wenn die Trap-Säule nicht fluidisch mit der Analysepumpe verbunden ist.
Der Druck in der Trap-Säule kann herabgesetzt werden, wenn die Trap-Säule nicht fluidisch mit der Trennsäule verbunden ist.
Die Dosiervorrichtung kann den Druck in der Trap-Säule senken. Alle in den vorstehenden drei Absätzen aufgeführten Maßnahmen können zu einer kontrollierten Druckentlastung führen. Das kann vorteilhaft sein, da es den Verschleiß der Komponenten gegenüber einer unkontrollierten und typischerweise schnelleren Druckentlastung reduziert. Darüber hinaus kann es auch die Wahrscheinlichkeit, dass Flüssigkeiten schnell aus dem System austreten (und Benutzer möglicherweise verletzen), und die Wahrscheinlichkeit des Ausgasens von Bestandteilen verringern.
Die Trap-Säule kann mit einem Druck von mindestens 100 bar, bevorzugt mindestens 1000 bar, bevorzugter mindestens 1500 bar beaufschlagt werden.
Die Dosiervorrichtung die Probe in die Trap-Säule laden.
Die Dosiervorrichtung kann die Trap-Säule und die Verbindungsleitungen durch Erzeugen eines positiven Drucks spülen. Auch hier kann die Komplexität des Systems durch die Ausführung derartiger zusätzlicher Funktionalitäten durch die Dosiervorrichtung vermindert werden.
Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls durch die folgenden nummerierten Ausführungsformen definiert.

S1. System zum Verbinden von Komponenten für die Verwendung in der Flüssigkeitschromatografie, umfassend
- a. ein erstes Schaltventil; und
- b. ein zweites Schaltventil; und
- c. eine erste Verbindungsleitung, die das erste Schaltventil mit dem zweiten Schaltventil fluidisch verbindet, und eine zweite Verbindungsleitung, die das erste Schaltventil mit dem zweiten Schaltventil fluidisch verbindet; und
- d. eine in der ersten Verbindungsleitung befindliche Dosiervorrichtung.
S2. System nach Ausführungsform S1, wobei jedes Schaltventil mindestens vier Anschlüsse und mindestens zwei Verbindungselemente, vorzugsweise mindestens fünf Anschlüsse und mindestens drei Verbindungselemente, umfasst.
S3. System nach einer der vorstehenden Ausführungsformen, weiterhin umfassend eine Analysepumpe, die zur Erzeugung eines Analyseflusses im System ausgelegt ist.
S4. System nach einer der vorstehenden Ausführungsformen, weiterhin umfassend eine Trennsäule.
S5. System nach einer der vorstehenden Ausführungsformen, weiterhin umfassend eine Trap-Säule.
S6. System nach einer der vorstehenden Ausführungsformen, weiterhin umfassend ein Probenaufnahmemittel, das dazu ausgelegt ist, eine Probe zu entnehmen, und einen Sitz, der dazu ausgelegt ist, das Probenaufnahmemittel aufzunehmen.
S7. System nach der vorstehenden Ausführungsform, wobei das System dazu ausgelegt ist, in einer Probenansaugposition die Dosiervorrichtung über das Probenaufnahmemittel mit einem Probenbehälter zu verbinden.
S8. System nach einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei das zweite Schaltventil dazu ausgelegt ist, in einer Probenansaugposition die Dosiervorrichtung über die erste Verbindungsleitung mit einer Sackgasse zu verbinden.
S9. System nach der vorstehenden Ausführungsform, wobei die Dosiervorrichtung dazu ausgelegt ist, in der Probenansaugposition einen negativen Druck zu erzeugen, der eine Probe ansaugt.
S10. System nach einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei das zweite Schaltventil dazu ausgelegt ist, in einer Vorverdichtungsposition die Dosiervorrichtung und das erste Schaltventil über die erste Verbindungsleitung bzw. die zweite Verbindungsleitung mit Sackgassen zu verbinden.
S11. System nach der vorstehenden Ausführungsform, wobei die Dosiervorrichtung dazu ausgelegt ist, in der Vorverdichtungsposition einen positiven Druck zu erzeugen, der die Komponenten vorverdichtet, die über das erste Schaltventil verbunden sind, einschließlich der Probe.
S12. System nach den vorstehenden Ausführungsformen, wobei die Dosiervorrichtung dazu ausgelegt ist, die Probe auf einen Druck von mindestens 100 bar, wie z. B. mindestens 1000 bar, noch bevorzugter ca. 1500 bar vorzuverd ichten.
S13. System nach der vorstehenden Ausführungsform und mit den Merkmalen der Ausführungsformen S3, S4 und S5, wobei das erste Schaltventil dazu ausgelegt ist, in einer Probeninjektionsposition gleichzeitig die Analysepumpe mit der Trap-Säule und die Trap-Säule mit der Trennsäule zu verbinden.
S14. System nach einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei das zweite Schaltventil dazu ausgelegt ist, die Dosiervorrichtung über die erste Verbindungsleitung in einer Spülposition mit mindestens einem Lösemittelbehälter, vorzugsweise mit zwei unterschiedlichen Lösemittelbehältern, zu verbinden.
S15. System nach der vorstehenden Ausführungsform, wobei die Dosiervorrichtung dazu ausgelegt ist, in der Spülposition während der Probenanalyse über das erste Schaltventil und das zweite Schaltventil verbundene Komponenten zu spülen.
S16. System nach einer der vorstehenden Ausführungsformen und mit den Merkmalen von Ausführungsform S4, wobei das System dazu ausgelegt ist, über die Dosiervorrichtung in einer Neubeladungsposition während der Probenanalyse in der Trap-Säule mit einer neuen Probe beladen zu werden.
S17. System nach einer der vorstehenden Ausführungsformen, weiterhin umfassend einen Abfallbehälter.
S18. System nach der vorstehenden Ausführungsform und mit den Merkmalen von Ausführungsform S3, weiterhin dazu ausgelegt, die Analysepumpe in einer Pumpenspülposition über die zweite Verbindungsleitung mit dem Abfallbehälter fluidisch zu verbinden.
S19. System nach einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei das System für Hochleistungsflüssigkeitschromatografie ausgelegt ist.
S20. System nach einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei das erste Schaltventil dazu ausgelegt ist, mindestens zwei verschiedene Schaltpositionen einzunehmen.
S21. System nach einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei das zweite Schaltventil dazu ausgelegt ist, mindestens drei verschiedene Schaltpositionen einzunehmen.
S22. System nach einer der vorstehenden Ausführungsformen und mit den Merkmalen der Ausführungsformen S3, S4, S5 und S6, wobei
- ein Anschluss des ersten Schaltventils direkt fluidisch mit dem Sitz und der ersten Verbindungsleitung verbunden ist; und
- zwei Anschlüsse des ersten Schaltventils direkt fluidisch mit der Trap-Säule verbunden sind; und
- ein Anschluss des ersten Schaltventils direkt fluidisch mit der Trennsäule verbunden ist; und
- ein Anschluss des ersten Schaltventils direkt fluidisch mit der Analysepumpe verbunden ist; und
- ein Anschluss des ersten Schaltventils direkt fluidisch mit der zweiten Verbindungsleitung verbunden ist.

In diesem Dokument werden die Begriffe „direkte Fluidverbindung“ oder „direkt fluidisch verbunden“ verwendet. Wenn ein Ventilanschluss als direkt fluidisch mit einer anderen Komponente verbunden bezeichnet wird, sollte dies bedeuten, dass Flüssigkeit vom Anschluss zu einer anderen Komponente (und/oder umgekehrt) fließen kann, ohne einen weiteren Anschluss passieren zu müssen.

S23. System nach einer der vorstehenden Ausführungsformen und mit den Merkmalen der Ausführungsformen S14 und S17, wobei
- ein Anschluss des zweiten Schaltventils direkt fluidisch mit dem Abfallbehälter verbunden ist; und
- ein Anschluss des zweiten Schaltventils direkt fluidisch mit dem ersten Lösemittelbehälter verbunden ist; und
- ein Anschluss des zweiten Schaltventils direkt fluidisch mit der ersten Verbindungsleitung verbunden ist; und
- ein Anschluss des zweiten Schaltventils direkt fluidisch mit der zweiten Verbindungsleitung verbunden ist.
S24. System nach den vorstehenden Ausführungsformen, weiterhin umfassend einen zweiten Lösemittelbehälter und wobei
- ein Anschluss des zweiten Schaltventils direkt fluidisch mit dem zweiten Lösemittelbehälter verbunden ist.
S25. System nach einer der vorstehenden Ausführungsformen und mit den Merkmalen von Ausführungsform S6, wobei die erste Verbindungsleitung Folgendes umfasst:
- ein fluidisch mit dem zweiten Schaltventil verbundenes Ende; und
- Rohrleitung, die das zweite Schaltventil mit der Dosiervorrichtung verbindet; und
- Rohrleitung, die die Dosiervorrichtung mit dem Probenaufnahmemittel verbindet.
S26. System nach der vorstehenden Ausführungsform, wobei die erste Verbindungsleitung dazu ausgelegt ist, über das Probenaufnahmemittel und den Sitz abtrennbar zu sein.
S27. System nach einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei das erste Schaltventil eine mit dem zweiten Schaltventil identische Bauweise hat.
S28. System nach einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei mindestens eines des ersten und des zweiten Schaltventils mindestens einen Blindstopfen umfasst.

Man beachte, dass Verbindungsleitungen auch abtrennbar sein können. Das bedeutet, dass eine Verbindungsleitung nicht immer das erste Ventil mit dem zweiten verbinden muss, sondern diese Verbindung für eine andere Funktion unterbrechen kann. Zum Beispiel ist die erste Verbindungsleitung in einigen bevorzugten Ausführungsformen abtrennbar. Dies kann über das Probenaufnahmemittel und den Sitz, der an der ersten Verbindungsleitung angeordnet sein kann, erreicht werden. In der Standby-Position liegt das Probenaufnahmemittel im Sitz, und gewährleistet damit, dass die erste Verbindungsleitung komplett ist und das erste und das zweite Schaltventil verbindet. Wenn sich das Probenaufnahmemittel jedoch zum Probenbehälter bewegt, um die Probe zu entnehmen, wird die erste Verbindungsleitung zwischen dem Probenaufnahmemittel und dem Sitz getrennt. Wenn das Probenaufnahmemittel mit der Probe zum Sitz zurückkehrt, ist die erste Verbindungsleitung wieder komplett.
Nachstehend werden die Verwendungsausführungsformen behandelt. Diese Ausführungsformen werden durch den Buchstaben „U“ mit nachfolgender Nummer abgekürzt. Wenn in diesem Schriftstück auf eine Verwendungsausführungsform Bezug genommen wird, sind diese Ausführungsformen gemeint.

U1. Verwendung des Flüssigkeitschromatografiesystems nach einer der vorstehenden Systemausführungsformen.
U2. Verwendung nach einer der vorstehenden Verwendungsausführungsformen und mit den Merkmalen von Ausführungsform S14, wobei das zweite Schaltventil die erste Verbindungsleitung zum Lösemittelbehälter und die zweite Verbindungsleitung zu einer Sackgasse schaltet, und die Dosiervorrichtung einen negativen Druck zum Ansaugen des Lösemittels erzeugt.
U3. Verwendung nach einer der vorstehenden Verwendungsausführungsformen, wobei das zweite Schaltventil die erste Verbindungsleitung zu einer Sackgasse schaltet, und die Dosiervorrichtung einen negativen Druck zur Probenentnahme erzeugt.
U4. Verwendung nach einer der vorstehenden Verwendungsausführungsformen mit den Merkmalen von Ausführungsform S5, wobei das zweite Schaltventil die erste Verbindungsleitung und die zweite Verbindungsleitung zu Sackgassen schaltet, und die Dosiervorrichtung einen positiven Druck zum Vorverdichten der Trap-Säule mit der Probe erzeugt.
U5. Verwendung nach einer der vorstehenden Verwendungsausführungsformen mit den Merkmalen von Ausführungsform S5, wobei das zweite Schaltventil die erste Verbindungsleitung und die zweite Verbindungsleitung zu Sackgassen schaltet, und die Dosiervorrichtung einen negativen Druck zum Dekomprimieren der Trap-Säule erzeugt.
U6. Verwendung nach einer der vorstehenden Verwendungsausführungsformen mit den Merkmalen der Ausführungsformen S5, S6 und S17, wobei das erste Schaltventil die erste Verbindungsleitung und die zweite Verbindungsleitung mit zwei Seiten der Trap-Säule verbindet, und das zweite Schaltventil die erste Verbindungsleitung mit einer Sackgasse und die zweite Verbindungsleitung mit dem Abfallbehälter verbindet, und die Dosiervorrichtung die Trap-Säule und die Verbindungsleitungen spült.
U7. Verwendung nach einer der vorstehenden Verwendungsausführungsformen und mit den Merkmalen der Ausführungsformen S3 und S17, wobei das erste Schaltventil die Analysepumpe mit der zweiten Verbindungsleitung verbindet, und das zweite Schaltventil die zweite Verbindungsleitung mit dem Abfallbehälter verbindet, und die Analysepumpe einen Flussbereitstellt, um sich selbst zu reinigen.
U8. Verwendung nach einer der vorstehenden Verwendungsausführungsformen, wobei die Verwendung eine Verwendung in der Flüssigkeitschromatografie ist.
U9. Verwendung nach der vorstehenden Ausführungsform, wobei die Verwendung in der Hochleistungsflüssigkeitschromatografie erfolgt.

Nachstehend werden die Ausführungsformen des Verfahrens behandelt. Diese Ausführungsformen werden durch den Buchstaben „M“ mit nachfolgender Nummer abgekürzt. Wenn in diesem Schriftstück auf eine Ausführungsform des Verfahrens Bezug genommen wird, sind diese Ausführungsformen gemeint.

M1. Verfahren zur Probenbeschickung, die folgenden Schritte umfassend:
1. a. Bereitstellen eines Flüssigkeitschromatografiesystems, das ein erstes Schaltventil, ein zweites Schaltventil, eine erste Verbindungsleitung, die das erste Schaltventil mit dem zweiten Schaltventil fluidisch verbindet, und eine zweite Verbindungsleitung, die das erste Schaltventil mit dem zweiten Schaltventil fluidisch verbindet, eine in der ersten Verbindungsleitung angeordnete Dosiervorrichtung, eine Trennsäule, eine Trap-Säule und eine Analysepumpe umfasst; und
2. b. Laden einer Probe in die Trap-Säule; und
3. c. fluidisches Verbinden der Trap-Säule mit der Trennsäule und der Analysepumpe mit der Trap-Säule über das erste Schaltventil und Erzeugen eines Flusses von der Analysepumpe zur Trennsäule.
M2. Verfahren nach der vorstehenden Ausführungsform, weiterhin umfassend d. fluidisches Verbinden der Analysepumpe mit der Trennsäule, wobei die Trap-Säule nicht fluidisch mit der Analysepumpe oder der Trennsäule verbunden ist, und das Aufrechterhalten des Flusses von der Analysepumpe zur Trennsäule.
M3. Verfahren nach einer der vorstehenden Verfahrensausführungsformen, weiterhin umfassend
- e. Spülen der Trap-Säule und der Verbindungsleitungen; und/oder
- f. Laden einer anderen Probe in die Trap-Säule.
M4. Verfahren nach einer der vorstehenden Verfahrensausführungsformen, wobei das Flüssigkeitschromatografiesystem weiterhin ein Probenaufnahmemittel umfasst, das dazu ausgelegt ist, die Probe zu entnehmen, und einen Sitz, der dazu ausgelegt ist, das Probenaufnahmemittel aufzunehmen.
M5. Verfahren nach der vorstehenden Ausführungsform, wobei Schritt b. Folgendes umfasst:
- Bewegen des Probenaufnahmemittels zu einem Probenbehälter, Ansaugen der Probe in das Probenaufnahmemittel und in einen Rohrleitungsabschnitt neben dem Probenaufnahmemittel,
- Bewegen des Probenaufnahmemittels zum Sitz, Einstellen des ersten Schaltventils, sodass eine Fluidverbindung zwischen dem Sitz und der Trap-Säule hergestellt wird,
- Einführen der Probe in die Trap-Säule.
M6. Verfahren nach der vorstehenden Ausführungsform, wobei die Probe mittels des Erzeugens eines negativen Drucks durch die Dosiervorrichtung in das Probenaufnahmemittel gesaugt wird.
M7. Verfahren nach einer der vorstehenden Verfahrensausführungsformen und mit den Merkmalen von Ausführungsform M5, wobei die Probe in die Trap-Säule eingeführt wird, indem die erste Verbindungsleitung über das zweite Schaltventil mit einer Sackgasse über das erste Schaltventil und mit der Trap-Säule verbunden wird, und die Dosiervorrichtung die Probe durch Erzeugen eines positiven Drucks aus der ersten Verbindungsleitung zur Trap-Säule fördert.
M8. Verfahren nach einer der vorstehenden Verfahrensausführungsformen, wobei das Flüssigkeitschromatografiesystem weiterhin einen Abfallbehälter umfasst.
M9. Verfahren nach der vorstehenden Ausführungsform und mit den Merkmalen von Ausführungsform M3, wobei Schritt e. das fluidische Verbinden der ersten Verbindungsleitung über das zweite Schaltventil mit einer Sackgasse und über das erste Schaltventil mit der Trap-Säule, und der zweiten Verbindungsleitung über das erste Schaltventil mit der Trap-Säule und über das zweite Schaltventil mit dem Abfallbehälter, und das Erzeugen eines Flusses von der Dosiervorrichtung zum Abfallbehälter umfasst.
M10. Verfahren nach einer der vorstehenden Verfahrensausführungsformen mit den Merkmalen der Ausführungsformen M2 und M3, wobei Schritt d. gleichzeitig mit Schritt e. und/oder f. ausgeführt wird.
M 11. Verfahren nach einer der vorstehenden Verfahrensausführungsformen, wobei das Verfahren das Beaufschlagen der Trap-Säule mit Druck umfasst, nachdem die Probe in sie geladen wurde.
M12. Verfahren nach der vorstehenden Ausführungsform, wobei die Trap-Säule mit Druck beaufschlagt wird, wenn die Trap-Säule nicht fluidisch mit der Analysepumpe verbunden ist.
M13. Verfahren nach einer der vorstehenden zwei Ausführungsformen, wobei die Trap-Säule mit Druck beaufschlagt wird, wenn die Trap-Säule nicht fluidisch mit der Trennsäule verbunden ist.
M14. Verfahren nach einer der vorstehenden 3 Ausführungsformen, wobei die Dosiervorrichtung die Trap-Säule mit Druck beaufschlagt.
M15. Verfahren nach einer der vorstehenden Verfahrensausführungsformen, wobei das Verfahren die Druckentlastung der Trap-Säule umfasst, nachdem die Probe aus der Trap-Säule in die Trennsäule überführt wurde.
M16. Verfahren nach der vorstehenden Ausführungsform, wobei der Druck in der Trap-Säule herabgesetzt wird, wenn die Trap-Säule nicht fluidisch mit der Analysepumpe verbunden ist.
M17. Verfahren nach einer der vorstehenden zwei Ausführungsformen, wobei der Druck in der Trap-Säule herabgesetzt wird, wenn die Trap-Säule nicht fluidisch mit der Trennsäule verbunden ist.
M18. Verfahren nach einer der vorstehenden 3 Ausführungsformen, wobei die Dosiervorrichtung den Druck in der Trap-Säule herabsetzt.
M19. Verfahren nach einer der vorstehenden Verfahrensausführungsformen und mit den Merkmalen von Ausführungsform M11, wobei die Trap-Säule mit einem Druck von mindestens 100 bar, vorzugsweise 1000 bar, noch bevorzugter mindestens 1500 bar beaufschlagt wird.
M20. Verfahren nach einer der vorstehenden Verfahrensausführungsformen, wobei die Dosiervorrichtung die Probe in die Trap-Säule lädt.
M21. Verfahren nach einer der vorstehenden Ausführungsformen und mit den Merkmalen von Ausführungsform M3, wobei die Dosiervorrichtung die Trap-Säule und die Verbindungsleitungen durch Erzeugen eines positiven Drucks spült.

Die vorstehenden Merkmale sowie zusätzliche Details der Erfindung werden in den nachstehenden Beispielen weiter beschrieben, die der weitergehenden Veranschaulichung der Erfindung dienen sollen, jedoch nicht dazu gedacht sind, deren Geltungsbereich in irgendeiner Weise einzuschränken.
Figurenliste

1 zeigt schematisch ein Flüssigkeitschromatografiesystem nach einer Ausführungsform der Erfindung;
2 zeigt schematisch Merkmale eines Schaltventils nach einer Ausführungsform der Erfindung;
3 zeigt schematisch das Füllen der Dosiervorrichtung mit Lösemittel nach einer Ausführungsform der Erfindung;
4 zeigt schematisch das Ansaugen der Probe nach einer Ausführungsform der Erfindung;
5 zeigt schematisch die Probeninjektion in die Trap-Säule nach einer Ausführungsform der Erfindung;
6 zeigt schematisch das Vorverdichten der Trap-Säule nach einer Ausführungsform der Erfindung;
7a zeigt schematisch die Rückspül-Injektion der Probe in die Trennsäule nach einer Ausführungsform der Erfindung;
7b zeigt schematisch die Vorwärtsspül-Injektion der Probe in die Trennsäule nach einer Ausführungsform der Erfindung;
8 zeigt schematisch die Dekompression der Trap-Säule nach einem Aspekt der Erfindung;
9 zeigt schematisch das Spülen des Systems nach einem Aspekt der Erfindung;
10 zeigt schematisch das Reinigen der Analysepumpe nach einem Aspekt der Erfindung;
11 zeigt schematisch ein Schaltventil mit einer Anschlussanordnung nach einem Aspekt der Erfindung.

Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen
Nachstehend werden die beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Diese Beispiele sollen ein gründlicheres Verständnis der Erfindung ermöglichen, ohne deren Geltungsbereich einzuschränken.
In der nachfolgenden Beschreibung wird eine Reihe von Merkmalen und/oder Schritten beschrieben. Der Fachmann wird erkennen, dass - außer wenn der Kontext dies erfordert - die Reihenfolge der Merkmale und Schritte nicht ausschlaggebend für die resultierende Konfiguration und deren Wirkung ist. Weiterhin wird es für den Fachmann ersichtlich sein, dass unabhängig von der Reihenfolge der Merkmale und Schritte das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Zeitverzögerung zwischen den Schritten zwischen einigen oder allen der beschriebenen Schritte gegeben sein kann.
Es ist anzumerken, dass nicht alle Zeichnungen mit allen Bezugszeichen versehen sind. Stattdessen wurden in einigen Zeichnungen einige der Bezugszeichen aus Platzgründen und der Einfachheit der Darstellung halber weggelassen.
1 zeigt ein Flüssigkeitschromatografiesystem 1000 nach einem Aspekt der Erfindung. Das System 1000 umfasst einen Probenbehälter 2, der eine zu analysierende Probe enthält. Das System 1000 umfasst weiterhin eine Trennsäule 4 und eine Trap-Säule 6. Das System umfasst ein Probenaufnahmemittel 8, hier dargestellt als eine Nadel 8 und einen Sitz 10, hier dargestellt als Nadelsitz 10. Das Flüssigkeitschromatografiesystem 1000 umfasst eine Analysepumpe 12 und einen Pumpenlösemittelbehälter 13. 1 zeigt weiterhin zwei Lösemittelbehälter 14 und 16, aber in anderen Ausführungsformen des Systems 1000 kann ein Lösemittelbehälter 14 oder 16 verwendet werden. Das System 1000 umfasst weiterhin einen Abfallbehälter 18. Das Flüssigkeitschromatografiesystem umfasst auch eine Dosiervorrichtung 100. Die Dosiervorrichtung 100 umfasst einen Anschluss 102, einen Anschluss 104, einen Kolben 106 und ein Gehäuse 108. Das Flüssigkeitschromatografiesystem 1000 umfasst weiterhin zwei Schaltventile, ein erstes oder linkes Schaltventil 200 und ein zweites oder rechtes Schaltventil 400. Das System 1000 umfasst ebenfalls Rohrleitungen oder Kapillare, die die verschiedenen Komponenten verbinden. Rohrleitung 510 verbindet Anschluss 102 der Dosiervorrichtung 100 mit der Nadel 8. Rohrleitung 512 kann sich direkt neben der Nadel 8 befinden. Zwischen der Dosiervorrichtung 100 und der Nadel 8, nach Rohrleitung 512 (wobei Rohrleitung 512 auch als Probenschleife 512 bezeichnet werden kann), kann das System 1000 weiterhin eine Pufferschleife 514 umfassen. Die Pufferschleife 514 kann eine zusätzliche Rohrleitungslänge vorsehen, um das Bewegen der Nadel 8 zu ermöglichen. Die zweite Verbindungsleitung 520 (oder Rohrleitung 520) verbindet das erste Schaltventil 200 direkt mit dem zweiten Schaltventil 400. Rohrleitung 530 verbindet Anschluss 104 der Dosiervorrichtung 100 mit dem zweiten Schaltventil 400. Rohrleitungen 510, 514, 512 und 530 können gemeinsam als erste Verbindungsleitung 500 bezeichnet werden. Das bedeutet, dass die erste Verbindungsleitung 500 das erste Schaltventil 200 mit dem zweiten Schaltventil 400 über die Nadel 8 und Nadelsitz 10 einerseits, und über die Dosiervorrichtung 100 andererseits verbindet.
Die zweite Verbindungsleitung 520 ist direkt mit beiden Schaltventilen 200, 400 verbunden, während die erste Verbindungsleitung 500 ebenfalls die Dosiervorrichtung 100 umfasst. In dieser Ausführungsform ist die Verbindungsleitung auch durch eine Verbindung über Nadel 8 / Nadelsitz 10 trennbar. Es ist jedoch auch eine Ausführungsform ohne diese Verbindung in der ersten Verbindungsleitung 500 möglich.
Das Flüssigkeitschromatografiesystem 1000 ist dazu ausgelegt, eine Probe aus dem Probenbehälter 2 zu entnehmen. Das kann mittels des Probenaufnahmemittels 8 erfolgen. Das Probeaufnahmemittel kann sich zum Probenbehälter 2 bewegen (siehe 4), die Probe entnehmen und zum Nadelsitz 10 zurückkehren. Die Aufnahme der Probe kann mittels eines von der Dosiervorrichtung 100 erzeugten Druckunterschieds erfolgen. Die Dosiervorrichtung 100 kann ihren Kolben 106 aus dem Dosiervorrichtungsgehäuse 108 ausfahren, um Lösemittel 14 oder Lösemittel 16 anzusaugen, und anschließend weiter ausfahren, um den Druckunterschied zum Ansaugen der Probe aus dem Probenbehälter 2 zu erzeugen. Das kann durch Schalten der ersten Verbindungsleitung 510 zu einer Sackgasse über das zweite Schaltventil 400 erreicht werden. Die Probe kann anschließend in das System über Nadel 8 und optional auch Rohrleitung 512 eingeführt werden. Die Probe kann zunächst in der Nadel 8 und optional in der Probenschleife 512 aufbewahrt werden. Dies wird weiter unter Bezugnahme auf 3 und 4 erörtert.
Das Flüssigkeitschromatografiesystem 1000 ist weiterhin dazu ausgelegt, die Probe in die Trap-Säule 6 einzuführen. Das kann ebenfalls mittels der Dosiervorrichtung 100 erfolgen, indem deren Kolben 106 bewegt und ein Druckunterschied erzeugt wird. Dies wird weiter unter Bezugnahme auf 5 erörtert.
Das Flüssigkeitschromatografiesystem 1000 ist weiterhin dazu ausgelegt, die Trap-Säule 6 auf den Druck der Trennsäule 4 vorzuverdichten. Bei der Hochleistungsflüssigkeitschromatografie (HPLC) können die Drücke, bei denen die Probe in der Trennsäule 4 in ihre Bestandteile aufgetrennt wird, mehr als 100 bar betragen. Das kann in der Größenordnung von einigen hundert Bar oder mehr als 1000 bar, wie z. B. 1.500 bar, liegen. Daher kann der Druck innerhalb der Trennsäule erheblich vom Druck innerhalb der mit der Atmosphäre in Kontakt stehenden Teile des Systems, wie z. B. der Nadel 8, abweichen. Das Vorverdichten erlaubt dann, den Druck innerhalb des Systems zu equilibrieren. Das Vorverdichten kann mittels der Dosiervorrichtung 100 durch Erzeugen eines positiven Drucks mittels des Kolbens 106 erfolgen. Das kann durch Schalten sowohl der ersten Verbindungsleitung 500 als auch der zweiten Verbindungsleitung 520 zu Sackgassen über das zweite Schaltventil 400 erreicht werden. Dies wird weiter unter Bezugnahme auf 6 erörtert.
Das System 1000 ist ebenfalls dazu ausgelegt, die Probe aus der Trap-Säule 6 in die Trennsäule 4 mittels des Analyseflusses zu injizieren. Das kann auch durch ein Schleusen der Probe mittels der Analysepumpe 12 erfolgen. Die Injektion des Analyseflusses in die Trennsäule 4 kann in einem Rückspül- und in einem Vorwärtsspül-Modus über verschiedene Positionen des Schaltventils 200 erfolgen. Das bedeutet, dass der Fluss aus der Trap-Säule 6 zur Trennsäule 4 in derselben Richtung erfolgen kann wie die Strömung aus der Nadel 8 zur Trap-Säule 6 oben (Vorwärtsspülung). Der Fluss aus der Trap-Säule 6 zur Trennsäule 4 kann ebenfalls in der entgegengesetzten Richtung zum Fluss aus der Nadel 8 zur Trap-Säule 6 oben (Rückwärtsspülung) erfolgen. Das Umschalten zwischen den zwei Optionen kann mittels verschiedener Schaltpositionen des Ventils 200 ohne Zerlegen des Systems 1000 erfolgen. Dies wird weiter unter Bezugnahme auf 7a und 7b erläutert.
Das Flüssigkeitschromatografiesystem 1000 ist ebenfalls dazu ausgelegt, die Trap-Säule 6 zu dekomprimieren. Nach der Probeninjektion in die Trennsäule 4 steht das System 1000 unter Analysedruck, der - wie oben erörtert - in der Größenordnung von mehreren hundert Bar oder sogar über 1.000 bar liegen kann. Vor dem erneuten Verbinden der Trap-Säule 6 mit der Außenseite, die unter Atmosphärendruck steht, kann es vorteilhaft sein, sie auf geregelte Weise zu dekomprimieren. Das kann mittels der Dosiervorrichtung 100 erfolgen, indem der Kolben 106 verfahren wird, um den Druck in der Trap-Säule 6 zu reduzieren. Wie das Vorverdichten erfordert dies, dass sowohl die erste Verbindungsleitung 500 als auch die zweite Verbindungsleitung 520 über das zweite Schaltventil 400 zu Sackgassen geschaltet werden. Dies wird weiter unter Bezugnahme auf 8 erörtert. Die kontrollierte Dekompression kann aus verschiedenen Gründen vorteilhaft sein. Mittels der kontrollierten Dekompression wird eine unkontrollierte und schnellere Dekompression verhindert. Somit führt die kontrollierte Dekompression zu geringerem Abrieb am Ventil 200 und anderen Komponenten und verhindert auch den schnellen Austritt von Flüssigkeit aus dem System (was für den Benutzer riskant sein könnte). Weiterhin vermindert die kontrollierte Dekompression auch das Risiko des Ausgasens von Komponenten in die Flüssigkeit im System.
Das System 1000 ist auch dazu ausgelegt, sich selbst zu reinigen oder zu spülen. Insbesondere kann die Dosiervorrichtung 100 Lösemittel aus den Lösemittelbehältern 14 oder 16 ansaugen, indem der Kolben 106 verfahren und ein Druckunterschied erzeugt wird. Das Lösemittel kann anschließend durch die Pufferschleife 514, die Nadel 8, den Nadelsitz 10 und die Trap-Säule 6 geführt werden, um zurückgebliebene Komponenten der Probe oder des Flusses zu entfernen. Diese können anschließend durch das Lösemittel ausgewaschen und dem Abfallbehälter 18 zugeführt werden. Vorteilhafterweise ist das System 1000 dazu ausgelegt, es zu ermöglichen, dass die Dosiervorrichtung 100 die Trap-Säule 6 und die Rohrleitungen oder Kapillare spült, während die Probe in der Trennsäule 4 analysiert wird. Das führt zu einem effizienteren Systembetrieb. Dies wird weiter unter Bezugnahme auf 9 erörtert.
Das Flüssigkeitschromatografiesystem 1000 ist ebenfalls dazu ausgelegt, die Analysepumpe 12 zu reinigen oder zu spülen. Der Pumpenlösemittelbehälter 13 kann ausgetauscht werden und die Pumpe 12 mit der dem Abfallbehälter 18 zugeführten Restflüssigkeit gespült werden. Die Analysepumpe 12 und der Abfallbehälter 18 können in diesem Fall über die zweite Verbindungsleitung 520 verbunden werden. Dies wird weiter unter Bezugnahme auf 10 erörtert.
2 veranschaulicht schematisch ein Schaltventil, wie z. B. das erste (oder linke) Schaltventil 200 und/oder das zweite (oder rechte) Schaltventil 400. Jedes Schaltventil 200 kann einen Stator 210 und einen Rotor 220 umfassen. Der Stator 210 kann Anschlüsse 212 umfassen, an die verschiedene Elemente angeschlossen werden können (z. B. sind in der in 1 dargestellten Ausführungsform jeweils die Nadel 8, die Analysepumpe 12, die Trennsäule 4 und die zweite Verbindungsleitung 520 zum anderen Schaltventil 400 fluidisch mit einem Anschluss des Schaltventils 200 verbunden, und die Trap-Säule 6 ist mit zwei Anschlüssen dieses Schaltventils 200 fluidisch verbunden). Insbesondere sind diese Komponenten jeweils direkt fluidisch mit dem entsprechenden Anschluss oder den entsprechenden Anschlüssen verbunden. Wenn eine Komponente als direkt fluidisch mit einem Anschluss verbunden bezeichnet wird, sollte dies bedeuten, dass eine Fluidverbindung zwischen dieser Komponente und dem Anschluss besteht (das bedeutet, dass Flüssigkeit von der Komponente zum Anschluss und/oder umgekehrt fließen kann), und dass diese Fluidverbindung so gestaltet ist, dass es keinen weiteren Anschluss in dieser Verbindung gibt. Zum Beispiel ist der mittlere Anschluss vom linken Schaltventil 200 in 1 direkt fluidisch mit der Pumpe 12 verbunden. Dieser mittlere Anschluss in 1 ist nicht fluidisch z. B. mit der Dosiervorrichtung 100 verbunden, aber er ist auch fluidisch mit der Trennsäule 4 verbunden. Die Verbindung zwischen dem mittleren Anschluss und der Trennsäule 4 ist jedoch keine direkte Fluidverbindung, da Flüssigkeit, die aus diesem mittleren Anschluss fließt, über einen weiteren Anschluss fließen müsste, bevor sie die Trennsäule erreicht. Unter Bezugnahme auf 2 kann der Rotor 220 Verbindungselemente 222, wie z. B. Rillen 222, umfassen, die verschiedene Anschlüsse 212 des Statorelements 210 miteinander verbinden können. So zeigt z. B. 1 eine Konfiguration, bei der jedes Verbindungselement 222 des Rotors des linken Schaltventils 200 jeweils zwei Anschlüsse des genannten Schaltventils miteinander verbindet, während der Stator und der Rotor des zweiten Schaltventils 400 sich in einer Konfiguration befinden, in der nur zwei der Anschlüsse im zweiten Schaltventil miteinander verbunden sind (das bedeutet, dass die Anschlüsse, die die zweite Verbindungsleitung 520 und Abfallbehälter 18 verbinden, durch ein Verbindungselement des zweiten Schaltventils 400 verbunden sind). Es versteht sich, dass immer, wenn das Verbinden von zwei Elementen miteinander beschrieben ist, dies eine Fluidverbindung bezeichnet, d. h. eine Verbindung, bei der eine Flüssigkeit von einem Element zum anderen fließen kann, sofern nicht etwas anderes angegeben ist, oder sofern nicht dem Fachmann klar ist, dass etwas anderes gemeint ist.
Obwohl diese nicht abgebildet sind, ist anzumerken, dass auch Blindstopfen bereitgestellt werden können, die einen oder mehrere Anschlüsse der Schaltventile 200, 400 verschließen. Insbesondere können die Verteilerventile 200, 400 miteinander identisch sein (und sich nur durch den Einsatz der Blindstopfen unterscheiden), was den Produktionsprozess vereinfachen kann. Die Verteilerventile 200, 400 können sich jedoch auch voneinander unterscheiden.
3 zeigt schematisch das Füllen der Dosiervorrichtung 100 mit Lösemittel nach einer Ausführungsform der Erfindung. Mit anderen Worten: 3 zeigt die Auswahl und Entnahme des Löse- und Reinigungsmittels. Das rechte Schaltventil 400 verbindet die Dosiervorrichtung 100 über die erste Verbindungsleitung 500 fluidisch mit dem Lösemittelbehälter 14. Man beachte, dass durch eine andere Anordnung eines der Verbindungselemente ebenfalls eine Verbindung zum Lösemittelbehälter 16 möglich wäre. Der Kolben 106 der Dosiervorrichtung 100 kann nun einfahren, um einen negativen Druck zu erzeugen und Lösemittel aus dem Lösemittelbehälter 14 anzusaugen und die Dosiervorrichtung 100 teilweise damit zu befüllen (die Dosiervorrichtung 100 muss noch genügend Platz aufweisen, um auch die Probe anzusaugen). Die Dosiervorrichtung 100 kann anschließend über genug Lösemittel verfügen, um die Probe zum Einfangen in die Trap-Säule 6 zu führen. Die Auswahl und Entnahme des Lösemittels ist möglich, da die erste Verbindungsleitung 500 durch das zweite Schaltventil 400 einerseits mit dem gewünschten Lösemittel 14 (oder 16) verbunden ist, und andererseits fluidisch mit der zweiten Verbindungsleitung 520 verbunden ist. Dies ermöglicht die Erzeugung eines negativen Drucks, der die Aufnahme des Lösemittels durch die Dosiervorrichtung 100 ermöglicht.
4 zeigt schematisch das Ansaugen der Probe nach einer Ausführungsform der Erfindung. Die Nadel 8 bewegt sich zum Probenbehälter 2 und trennt damit die ersten Verbindungsleitung 500. Das zweite Schaltventil 400 verschließt die Versorgungsleitung zur Dosiervorrichtung 100, indem vom Lösemittelbehälter 14 zu einer Sackgasse geschaltet wird. Auf diese Weise kann die Dosiervorrichtung 100 einen negativen Druck erzeugen, indem ihr Kolben 106 weiter eingefahren wird, um die Probe durch die Nadel 8 anzusaugen. Da die zweite Verbindungsleitung 520 über das zweite Verbindungsventil 400 zu einer Sackgasse geschaltet ist, kann die Dosiervorrichtung 100 einen negativen Druck erzeugen, der die Aufnahme des Lösemittels durch die Dosiervorrichtung 100 ermöglicht.
5 zeigt schematisch die Probeninjektion in die Trap-Säule 6 nach einer Ausführungsform der Erfindung. Mit anderen Worten werden fluidische Komponenten, einschließlich der Trap-Säule 6, in dieser Konfiguration gespült und die Probe wird in der Trap-Säule 6 eingefangen. Insbesondere kehrt die Nadel 8 nun zum Nadelsitz 10 zurück, und die erste Verbindungsleitung 500 verbindet nun wieder die beiden Schaltventile 200, 400. Die Probe kann inzwischen in der Probenschleife 512 aufbewahrt werden. Die erste Verbindungsleitung 500 wird über das zweite Schaltventil 400 wieder zu einer Sackgasse geschaltet. Die Dosiervorrichtung 100 kann nun einen positiven Druck erzeugen, indem ihr Kolben 106 zurück ins Gehäuse 108 verfahren wird. Auf diese Weise kann die Probe in die andere Richtung durch die Nadel 8 in die Trap-Säule 6 gefördert werden. Das rechte Ventil 400 verbindet eine der Probenankunftsseite gegenüberliegende Seite der Trap-Säule 6 mit dem Abfallbehälter 18. In dieser Position kann sich der Kolben 106 der Dosiervorrichtung 100 vorwärts bewegen und somit die Probe mit dem zuvor hochgezogenen Trap-Lösemittel zur Trap-Säule 6 fördern. Komponenten, die nicht an der Trap-Säule 6 anhaften, werden zum Abfallbehälter 18 ausgeschleust. Dieser Prozess kann wiederholt werden, wenn das rechte Ventil 400 erneut den Anschluss 104 (der ebenfalls als der hintere Ausgang bezeichnet werden kann) der Dosiervorrichtung 100 mit den Lösemittelbehältern 14 oder 16 verbindet und somit der Dosiervorrichtung 100 das Hochziehen von frischem Trap-Lösemittel ermöglicht. Das bedeutet, dass mehr Trap-Lösemittel in den Abschnitt des Systems eingeführt werden kann, der mit der Trap-Säule 6 in 5 fluidisch verbunden ist. Dazu wird Ventil 400 so bewegt, dass die Rohrleitung 530 mit dem Lösemittelbehälter 14 oder 16 verbunden wird (das ist die Konfiguration von Ventil 400 in 3), und damit wird Anschluss 104 geöffnet und Anschluss 102 der Dosiervorrichtung 100 geschlossen (indem er zu einer Sackgasse geschaltet wird). Das zweite Schaltventil 400 schaltet auch die zweite Verbindungsleitung 520 zu einer Sackgasse, was einen Druckaufbau ermöglicht. Wenn der Kolben 106 in einer derartigen Konfiguration zurückbewegt wird, wird aus dem Lösemittelbehälter 14 (oder 16) Lösemittel in die Dosiervorrichtung 100 gezogen. Nachfolgend kann Anschluss 104 geschlossen (durch Verbinden mit einer Sackgasse) werden und Anschluss 102 kann geöffnet (d. h. nicht mit einer Sackgasse verbunden) werden. Dann kann der Kolben 106 vorwärts bewegt werden, um das Lösemittel in den Rohrleitungsabschnitt 510 zu fördern, um damit mehr Lösemittel zur Trap-Säule 6 zu fördern. Dieser Prozess kann auch als Trapping (Einfangen) (und Retrapping (Wiedereinfangen)) der Probe bezeichnet werden.
Das bedeutet, dass unter allgemeiner Bezugnahme auf 4 und 5 anzumerken ist, dass die erste Verbindungsleitung 500 für die Spülphase oder für eine weitere Probenentnahme zum Einfangen über das zweite Schaltventil 400 zu einer Sackgasse geschaltet ist, um entweder die Probe anzusaugen und/oder die Reinigungslösung zu führen. Zu diesem Zweck bleibt die erste Verbindungsleitung 500 mit der zweiten Verbindungsleitung 520 über das erste Ventil 400 fluidisch verbunden, und die zweite Verbindungsleitung 520 ist über das zweite Ventil 400 mit dem Abfallbehälter 18 verbunden.
6 zeigt schematisch das Vorverdichten der Trap-Säule 6 nach einer Ausführungsform der Erfindung. Das rechte Ventil 400 schaltet in eine Zwischenposition, d. h. in die Position, in der sowohl die erste Verbindungsleitung 500 (oder genauer, deren als Rohrleitung 530 bezeichneter Abschnitt) und die zweite Verbindungsleitung 520 zu einer Sackgasse geschaltet sind. Der Kolben 106 in der Dosiervorrichtung 100 bewegt sich vorwärts, so dass das in der Rohrleitung 510 (die die Pufferschleife 514 beinhaltet), der Trap-Säule 6, der Dosiervorrichtung 100 und den Verbindungen vorhandene Volumen verdichtet wird. Es kann verdichtet werden, bis der Analysedruck erreicht ist. Obwohl dieser nicht dargestellt ist, kann das System 1000 auch einen Drucksensor umfassen. Der Drucksensor kann fluidisch mit der Dosiervorrichtung 100 verbunden sein (z. B. kann er zwischen der Dosiervorrichtung 100 und dem zweiten Schaltventil 400 angeordnet sein). Somit kann man beim Vorverdichten eines Abschnitts des Systems 1000 (wie erörtert) den Druck in diesem Abschnitt überwachen - z. B. um diesen Druck auf den Analysedruck zu bringen. Der Sensor kann ebenfalls zur Überwachung der Dekompression eines Abschnitts des Systems verwendet werden. Mit dem Schritt des Vorverdichtens kann die Probe in der Trap-Säule 6 auf einen erhöhten Druck gebracht werden, wie z. B. auf den Analysedruck. Der Schritt eines kontrollierten Vorverdichtens kann Druckspitzen im System reduzieren und dadurch den Verschleiß mindern und eine längere Lebensdauer des Systems bewirken. Weiterhin sinkt durch den Wegfall von Druckspitzen auch die Wahrscheinlichkeit des Vermischens der Probe mit Lösemittel, d. h. Dispersion. Eine weniger dispergierte Probe führt zu einem besser definierten Peak bei der nachfolgenden Analyse, was das Analyseergebnis verbessert.
In einigen früher bekannten Ausführungsformen der Flüssigkeitschromatografie war das für den Injektionsprozess zuständige Ventil auch für das Schalten der Vorverdichtungsposition zuständig. Dies würde jedoch eine Zwischenstellung des Ventils erfordern, so dass beide Enden der vorverdichteten Elemente (der Pufferschleife und der Trap-Säule) nicht in Verbindung mit der Atmosphäre stünden und gleichzeitig der Analysefluss zur Trennsäule nicht unterbrochen ist. In den vorliegend offengelegten Ausführungsformen wird dies erreicht, indem die beiden Funktionen (Injektion/Vorverdichten) über zwei Schaltventile 200, 400, die durch mindestens zwei Verbindungsleitungen 500, 520 verbunden sind, räumlich getrennt werden. Die Probenvorverdichtungsposition kann dann über das zweite Schaltventil 400 eingenommen werden, indem die Enden der zwei Verbindungsleitungen 500, 520 zu Sackgassen geschaltet werden. Die Verbindungsleitungen 500, 520 können fluidisch über das erste Verbindungsventil 200 verbunden bleiben. Die Dosiervorrichtung 100 kann nun die Pufferschleife 514, die Trap-Säule 6 und verschiedene Rohrleitungen auf den Systemdruck (das bedeutet, den Druck der Trennsäule 4) vorverdichten.
Die Vorverdichtungsposition kann in dieser Ausführungsform über das zweite Schaltventil 400 eingenommen werden, indem die Enden der ersten und zweiten Verbindungsleitungen 500 und 520 zu einer Sackgasse geschaltet werden. Die Verbindungsleitungen 500, 520 bleiben fluidisch über das erste Ventil 200 verbunden. Nun kann die Dosiervorrichtung 100 die Pufferschleife und/oder die Trap-Säule 6 auf Systemdruck vorverdichten.
7a und 7b zeigen schematisch die Injektion der Probe in die Trennsäule 4 nach einer Ausführungsform der Erfindung.
7a zeigt die Injektion der Probe mittels Rückspülung. Das linke Ventil 200 ist so geschaltet, dass die Trap-Säule 6 so in den Analysefluss eingebracht wird, dass der Analysefluss die Probe wieder zurück an der Seite herausfördert, von der sie herkam (Rückspülung). Das bedeutet, dass die Strömungsrichtung durch die Trap-Säule 6 entgegengesetzt zu der Strömungsrichtung ist, mit der die Probe der Trap-Säule 6 zugeführt wurde. Anders ausgedrückt, ist ein erstes Ende der Trap-Säule 6, das einem zweiten Ende der Trap-Säule 6 vorgeschaltet war, als sie mit der Probe versorgt wurde, nun diesem zweiten Ende nachgeschaltet, wenn der Analysefluss durch die Trap-Säule 6 zur Verfügung gestellt wird.
7b zeigt die Injektion der Probe mittels Vorwärtsspülung. Das bedeutet, dass die Strömungsrichtung durch die Trap-Säule 6 parallel zu der Strömungsrichtung ist, mit der die Probe der Trap-Säule 6 zugeführt wurde. Anders ausgedrückt, ist ein erstes Ende der Trap-Säule 6, das einem zweiten Ende der Trap-Säule 6 vorgeschaltet war, als sie mit der Probe versorgt wurde, nun diesem zweiten Ende ebenfalls vorgeschaltet, wenn der Analysefluss durch die Trap-Säule 6 zur Verfügung gestellt wird.
Man beachte, dass das Schalten zwischen den in 7a und 7b dargestellten Konfigurationen durch Bewegen der Verbindungselemente 222 (nicht abgebildet) des ersten Schaltventils 200 erfolgt. Das bedeutet, dass der Prozess des Schaltens zwischen Rückspül- und Vorwärtsspül-Konfigurationen ohne Zerlegen der Vorrichtung und ohne HardwareÄnderungen erfolgen kann. Es ist nicht erforderlich, die Anschlüsse 212 (nicht abgebildet) des Schaltventils 200, mit dem die Analysepumpe 12, die Trap-Säule 6 und die Trennsäule 4 verbunden sind, manuell oder automatisch zu tauschen. Diese Komponenten bleiben in den Rückspül- und Vorwärtsspül-Konfigurationen mit denselben Anschlüssen 212 verbunden. Das kann dank der Topologie des Schaltventils 200 und der Flexibilität bei der Verbindung der verschiedenen Paare von Anschlüssen 212 mit den Verbindungselementen oder Rillen 222 erreicht werden. Daher erfolgt in der vorliegenden Konfiguration das Schalten zwischen der Rückspülung, wie in 7a, und der Vorwärtsspülung, wie in 7b, einfach und schnell und kann zwischen den Versuchen ohne Neukonfigurierung des Flüssigkeitschromatografiesystems 1000 durchgeführt werden.
8 zeigt schematisch die Dekompression der Trap-Säule nach einem Aspekt der Erfindung. Diese Konfiguration ist der in 6 dargestellten ähnlich. Auch hier steht die Trap-Säule 6 in Fluidverbindung mit der zweiten Verbindungsleitung 520, die die Ventile 200 und 400 verbindet, und mit der ersten Verbindungsleitung 500 (genauer gesagt, mit ihrem als Rohrleitung 510 bezeichneten Abschnitt), die eine Verbindung zur Dosiervorrichtung 100 bereitstellt. Indem der Kolben 106 zurückbewegt wird, kann der Druck, der sich noch in dem Abschnitt des Systems 1000 befindet, der fluidisch mit der Trap-Säule 6 verbunden ist (einschließlich der Pufferschleife 514, der Dosiervorrichtung 100 und der Anschlüsse) reduziert werden. Das bedeutet, dass diese Konfiguration auch als Dekompressions-Zustand bezeichnet werden kann. Wie erörtert, kann die kontrollierte Dekompression vorteilhaft sein, da sie zu einem geringeren Abrieb führen kann, das rasche Austreten von Flüssigkeiten aus dem System verhindern kann und das Risiko des Ausgasens von Komponenten reduzieren kann.
9 zeigt schematisch das Spülen des Systems nach einem Aspekt der Erfindung. Die erste Verbindungsleitung 500 wird nun über das zweite Schaltventil 400 zu einer Sackgasse geschaltet, so dass sie die Reinigungslösung führen (alternativ eine neue Probe ansaugen und einfangen/führen) kann. Die erste Verbindungsleitung 500 bleibt daher mit der zweiten Verbindungsleitung 520 über die Trap-Säule 6 und das erste Schaltventil 200 fluidisch verbunden, und die zweite Verbindungsleitung ist über das zweite Schaltventil 400 mit dem Abfallbehälter 18 verbunden. Die Trap-Säule 6 ist hier über die zweite Verbindungsleitung 520 fluidisch mit dem Abfallbehälter 18 verbunden. Die Dosiervorrichtung 100 kann sich anschließend selbst, die erste Verbindungsleitung 500, einschließlich der Rohrleitung 510, der Pufferschleife 514, der Nadel 8 und des Nadelsitzes 10, sowie die Trap-Säule 6 und die zweite Verbindungsleitung 520 spülen. Dazu kann das rechte Schaltventil 400 so geschaltet werden, dass die Dosiervorrichtung 100 eines der Lösemittel aus Lösemittelbehältern 14, 16 ansaugen und dann zurückschalten kann, um Lösemittel in das System zur Spülung zu injizieren. Die Dosiervorrichtung 100 kann für eine gründliche Spülung mehrmals nachgefüllt werden. In dieser Position ist auch das Einfangen einer neuen Probe durch die Trap-Säule 6 möglich, während die erste Probe in der Trennsäule 4 analysiert wird. Das bedeutet, dass die Trennsäule 4 fluidisch mit der Analysepumpe 12 ohne der Trap-Säule 6 dazwischen verbunden ist. Die Nadel 8 kann anschließend eine neue Probe entnehmen und in der Trap-Säule 6 einfangen, während die Analyse der vorhergehenden Probe in der Trennsäule 4 immer noch läuft. Das kann zu einer erheblichen Zeitersparnis und Systemeffizienz führen. Mit anderen Worten: nachdem die Probe in der Injektionsposition von der Analysepumpe 12 aus der Trap-Säule 6 zur Trennsäule 4 geführt wurde, kann das erste Ventil 200 zurück in die Einfangposition oder die Spülposition geschaltet werden. In dieser Position sind das Spülen der fluidischen Komponenten, einschließlich der Trap-Säule 6, und/oder das Einfangen einer neuen Probe durch die Trap-Säule 6 möglich, während die vorhergehende Probe die Trennsäule 4 durchläuft und analysiert wird, was Zeit spart und daher die Effizienz erhöht. Es ist auch anzumerken, dass das Spülen gleichzeitig mit dem Equilibrieren und/oder der Probenanalyse ausgeführt werden kann. Das Equilibrieren kann mittels des ersten (linken) Ventils 200 geschehen, indem die Analysepumpe 12 mit der Trennsäule 4 fluidisch verbunden ist (d. h. das Ventil 200 kann während des Equilibrierens nicht geschaltet werden), und des zweiten (rechten) Ventils 400, das iterativ geschaltet wird. Es ist allgemein anzumerken, dass mittels des zweiten Ventils 400 auch die freie Auswahl des Lösemittels oder der Reinigungslösung möglich ist. Somit kann die Selektivität erhöht werden.
Es kann auch vorteilhaft sein, dass die Dosiervorrichtung 100 als Messpumpe, Vorverdichtungsvorrichtung, Reinigungspumpe und Einfang- oder Ladepumpe eingesetzt werden kann. Das führt zu einem effizienten System, das weniger Platz erfordert und in einer besonders optimierten Weise arbeitet.
10 zeigt schematisch das Reinigen der Analysepumpe nach einem Aspekt der Erfindung. In dieser Position sind die Analysepumpe 12 und der Pumpenlösemittelbehälter 13 über die zweite Verbindungsleitung 520 fluidisch mit dem Abfallbehälter 18 verbunden. Das zuvor verwendete Pumpenlösemittel kann nun schnell in den Zulaufleitungen und im Kopf der Analysepumpe 12 ausgetauscht werden. Die Analysepumpe 12 kann anschließend unter Verwendung der direkten Verbindung zum Abfallbehälter 18 effektiv gespült werden. Der Austausch eines Pumpenlösemittels durch ein anderes kann ebenfalls effizienter ablaufen, da ein größerer Flussbereitgestellt werden kann (da es keine Säule gibt, die den Strömungswiderstand auf dem Weg zwischen der Analysepumpe 12 und dem Abfallbehälter 18 erhöht). Das Pumpenlösemittel kann mittels eines Lösemittel-Mehrwegeventils gewählt werden.
11 zeigt schematisch ein Schaltventil mit einer Anschlussanordnung nach einem Aspekt der Erfindung. Der mittlere Anschluss 2121 ist dazu ausgelegt, fluidisch mit einem der anderen Anschlüsse 2122, 2123, 2123, 2125 und 2126 verbunden zu werden. Das ist über die Verbindungselemente oder Rillen 222 möglich. Insbesondere ist der mittlere Anschluss 2121 dazu ausgelegt, mit jedem anderen Anschluss über das mittlere Verbindungselement 2221 verbunden zu werden. Die Anordnungen der gekrümmten Verbindungselemente 2222 und 2223 ermöglicht dem Schaltventil 200, 400 das gleichzeitige Verbinden des mittleren Anschlusses 2121 mit einem anderen Anschluss und die Verwendung der anderen Verbindungselemente für die weitere Verbindung von Anschlüssen, was mehrere Schaltpositionen ermöglicht.
Im Sinne ihrer Verwendung in diesem Dokument, einschließlich der Ansprüche, sind die Singularformen von Begriffen so auszulegen, dass sie auch die Pluralform und umgekehrt umfassen, sofern der Kontext nicht etwas anderes nahelegt. So ist zu beachten, dass die Singularformen „ein/einer/eine/eines“ und „der/die/das“ Pluralbezüge umfassen, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes vorschreibt.
In der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen sind die Begriffe „umfassen“, „einschließlich“, „aufweisend“ und „enthalten“ und ihre Varianten so zu verstehen, dass sie bedeuten „einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein“, und andere Komponenten nicht ausschließen sollen.
Der Begriff „mindestens ein“ ist so zu verstehen, dass er „ein oder mehrere“ bedeutet, und daher beide Ausführungsformen, die eine oder mehrere Komponenten umfassen, einschließt. Weiterhin haben abhängige Ansprüche, die sich auf unabhängige Ansprüche beziehen, die Merkmale mit „mindestens ein/e“ beschreiben, dieselbe Bedeutung, wenn das Merkmal mit „der/die/das“ ebenso wie mit „der/die/das mindestens ein/e“ bezeichnet wird.
Es versteht sich, dass an den vorstehenden Ausführungsformen der Erfindung Änderungen vorgenommen werden können, die jedoch immer noch in den Geltungsbereich der Erfindung fallen. In der Spezifikation offengelegte Merkmale können, sofern nicht anders angegeben, durch alternative Merkmale ersetzt werden, die dem gleichen, gleichwertigen oder ähnlichen Zweck dienen. Somit stellt, sofern nicht anders angegeben, jedes offengelegte Merkmal ein Beispiel einer generischen Reihe von gleichwertigen oder ähnlichen Merkmalen dar.
Die Verwendung von beispielhafter Sprache, wie z. B. „beispielsweise“, „wie z. B.“, „zum Beispiel“ und dergleichen, soll lediglich der besseren Veranschaulichung der Erfindung dienen und stellt keine Einschränkung in Bezug auf den Geltungsbereich der Erfindung dar, sofern dies nicht beansprucht wird. Alle in der Spezifikation beschriebenen Schritte können in jeder beliebigen Reihenfolge oder gleichzeitig ausgeführt werden, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes nahelegt. Wenn weiterhin ausgesagt ist, dass ein Schritt (X) vor einem weiteren Schritt (Z) stattfindet, impliziert dies nicht, dass zwischen den Schritten (X) und (Z) kein weiterer Schritt stattfindet. Das bedeutet, dass der Umstand, dass Schritt (X) vor Schritt (Z) erfolgt, die Situation beinhaltet, dass Schritt (X) unmittelbar vor Schritt (Z) erfolgt, aber auch die Situation, dass (X) vor einem oder mehreren der Schritte (Y1), ..., gefolgt von Schritt (Z), erfolgt. Entsprechende Erwägungen gelten, wenn Begriffe wie „nach“ oder „vor“ verwendet werden.
Alle in der Spezifikation offengelegten Merkmale und/oder Schritte können in jeder beliebigen Kombination kombiniert werden, mit Ausnahme von Kombinationen, bei denen mindestens einige der Merkmale und/oder Schritte sich gegenseitig ausschließen. Insbesondere gelten die bevorzugten Merkmale der Erfindung für alle Aspekte der Erfindung und können in jeder beliebigen Kombination verwendet werden.

Claims

Verwendung eines Systems zum Verbinden von Komponenten in der Flüssigkeitschromatografie, wobei das System umfasst a. ein erstes Schaltventil (200); und b. ein zweites Schaltventil (400); und c. eine erste Verbindungsleitung (500), die das erste Schaltventil (200) fluidisch mit dem zweiten Schaltventil (400) verbindet, und eine zweite Verbindungsleitung (520), die das erste Schaltventil (200) fluidisch mit dem zweiten Schaltventil (400) verbindet; und d. eine in der ersten Verbindungsleitung (500) angeordnete Dosiervorrichtung (100); und wobei die Dosiervorrichtung (100) sich selbst, die erste Verbindungsleitung (500) und die zweite Verbindungsleitung (520) spült, während eine Probe analysiert wird.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei das zweite Schaltventil (400) dazu ausgelegt ist, in einer Probenansaugposition die Dosiervorrichtung (100) über die erste Verbindungsleitung (500) mit einer Sackgasse zu verbinden.
Verwendung nach Anspruch 2, wobei die Dosiervorrichtung (100) dazu ausgelegt ist, in der Probenansaugposition einen negativen Druck zu erzeugen und damit eine Probe anzusaugen.
Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das zweite Schaltventil (400) dazu ausgelegt ist, in einer Vorverdichtungsposition die Dosiervorrichtung (100) und das erste Schaltventil (200) über die erste Verbindungsleitung (500) bzw. die zweite Verbindungsleitung (520) mit Sackgassen zu verbinden.
Verwendung nach dem vorstehenden Anspruch, wobei die Dosiervorrichtung (100) dazu ausgelegt ist, in der Vorverdichtungsposition einen positiven Druck zu erzeugen und damit die Komponenten vorzuverdichten, die über das erste Schaltventil (200) verbunden sind, einschließlich der Probe.
Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das zweite Schaltventil (400) dazu ausgelegt ist, in einer Spülposition die Dosiervorrichtung (100) über die erste Verbindungsleitung (500) mit mindestens einem Lösemittelbehälter (14, 16), vorzugsweise mit zwei unterschiedlichen Lösemittelbehältern (14, 16), zu verbinden.
Verwendung nach dem vorstehenden Anspruch, wobei die Dosiervorrichtung (100) dazu ausgelegt ist, in der Spülposition über das erste Schaltventil (200) und das zweite Schaltventil (400) verbundene Komponenten während der Probenanalyse zu spülen.
Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das System weiterhin eine Trennsäule (4) umfasst, wobei das System dazu ausgelegt ist, in einer Neubeladungsposition während der Probenanalyse in der Trenn-Säule (4) über die Dosiervorrichtung (100) mit einer neuen Probe beladen zu werden.
Verwendung nach dem vorstehenden Anspruch und mit den Merkmalen von Anspruch 6, wobei das System weiterhin umfasst eine Analysepumpe (12), die dazu ausgelegt ist, einen Analysefluss im System zu erzeugen, eine Trap-Säule (6), ein Probenaufnahmemittel (8), das dazu ausgelegt ist, eine Probe zu entnehmen, einen Sitz (10), der dazu ausgelegt ist, das Probenaufnahmemittel (8) aufzunehmen, und einen Abfallbehälter (18), und wobei ein Anschluss des ersten Schaltventils (200) direkt fluidisch mit dem Sitz (10) und der ersten Verbindungsleitung (510) verbunden ist; und zwei Anschlüsse des ersten Schaltventils (200) direkt fluidisch mit der Trap-Säule (6) verbunden sind; und ein Anschluss des ersten Schaltventils (200) direkt fluidisch mit der Trennsäule (4) verbunden ist; und ein Anschluss des ersten Schaltventils (200) direkt fluidisch mit der Analysepumpe (12) verbunden ist; und ein Anschluss des ersten Schaltventils (200) direkt fluidisch mit der zweiten Verbindungsleitung (520) verbunden ist, ein Anschluss des zweiten Schaltventils (400) direkt fluidisch mit dem Abfallbehälter (18) verbunden ist; und ein Anschluss des zweiten Schaltventils (400) direkt fluidisch mit dem ersten Lösemittelbehälter (14) verbunden ist; und ein Anschluss des zweiten Schaltventils (400) direkt fluidisch mit der ersten Verbindungsleitung (500) verbunden ist; und ein Anschluss des zweiten Schaltventils (400) direkt fluidisch mit der zweiten Verbindungsleitung (520) verbunden ist.
Verwendung nach dem vorstehenden Anspruch, wobei die erste Verbindungsleitung (500) umfasst ein fluidisch mit dem zweiten Schaltventil (400) verbundenes Ende; und eine Rohrleitung (530), die das zweite Schaltventil (400) mit der Dosiervorrichtung (100) verbindet; und eine Rohrleitung (510), die die Dosiervorrichtung (100) mit dem Probenaufnahmemittel (8) verbindet.
Verfahren zur Probenbeschickung, die folgenden Schritte umfassend: a. Bereitstellen eines Flüssigkeitschromatografiesystems (1000), das ein erstes Schaltventil (200), ein zweites Schaltventil (400), eine erste Verbindungsleitung (500), die das erste Schaltventil (200) mit dem zweiten Schaltventil (400) fluidisch verbindet, und eine zweite Verbindungsleitung (520), die das erste Schaltventil (200) mit dem zweiten Schaltventil (400) fluidisch verbindet, eine in der ersten Verbindungsleitung (500) angeordnete Dosiervorrichtung (100), eine Trennsäule (4), eine Trap-Säule (6) und eine Analysepumpe (12) umfasst; und b. Laden einer Probe in die Trap-Säule (6); und c. fluidisches Verbinden der Trap-Säule (6) mit der Trennsäule (4) und der Analysepumpe (12) mit der Trap-Säule (6) über das erste Schaltventil (200) und Erzeugen eines Flusses von der Analysepumpe (12) zur Trennsäule (4).
Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, weiterhin umfassend d. fluidisches Verbinden der Analysepumpe (12) mit der Trennsäule (4), wobei die Trap-Säule (6) nicht fluidisch mit der Analysepumpe (12) oder der Trennsäule (12) verbunden ist, und Aufrechterhalten des Flusses von der Analysepumpe (12) zur Trennsäule (4).
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 und 12, weiterhin umfassend e. Spülen der Trap-Säule (6) und der Verbindungsleitungen (500, 520); und/oder f. Laden einer anderen Probe in die Trap-Säule (6).
Verfahren nach Anspruch 13, soweit abhängig von Anspruch 12, wobei Schritt d. gleichzeitig mit den Schritten e. und/oder f. ausgeführt wird.