DE1197649B - Einrichtung zur Fraktionensammlung und diskontinuierlichen Analyse chromatographischer Eluate - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GOIn

Deutsche Kl.: 421-3/02

Nummer: 1197 649

Aktenzeichen: T18308IX b/421

Anmeldetag: 30. April 1960

Auslegetag: 29. Juli 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Fraktionensammlung und zur diskontinuierlichen Analyse von tropfenweise aus einer chromatographischen Säule in einem Sammelgefäß aufgefangenen Eluatmengen, die durch eine Pumpe einem Kolorimeter zur quantitativen Bestimmung eines bekannten Bestandteiles zuführbar sind, bestehend aus einem Chromatographiergerät, einem selbsttätigen Fraktionensammler, einer Schlauchpumpe und einem Durchflußzellenkolorimeter mit Registriergerät.

Gemäß einem eigenen älteren Vorschlag wird bei einem Verfahren zur chromatographischen Analyse das aus der chromatographischen Säule herausfließende Eluat selbsttätig vorbehandelt und zur quantitativen Bestimmung eines bekannten Bestandteils durch ein Durchflußzellenkolorimeter befördert. Nach einem weiteren, eigenen, älteren Vorschlag können die aus der chromatographischen Säule ausfließenden Flüssigkeitstropfen in einem Sammelgefäß vorübergehend gesammelt und aus diesem nach Erreichen eines vorgegebenen, größeren Volumens als Ganzes weiterbefördert werden.

Da jedes vorübergehend gesammelte Flüssigkeitsvolumen eine unterschiedliche Zusammensetzung aufweist und somit im Kolorimeter andere quantitative Werte liefert, kann es vorkommen, daß nach Prüfung der Meßwerte alle kolorimetrierten Proben weggekippt werden oder durch die Zugabe der Farbreagenzmittel in unerwünschter Weise verändert sind, so daß man nicht mehr nach einem unbekannten Bestandteil analysieren kann.

Ziel der Erfindung ist es daher, die vorübergehende Sammlung der aus der chromatographischen Säule tropfenweise austretenden Eluate zu einem größeren, erst vom Kolorimeter zu verarbeitenden Volumen dazu auszunutzen, um einen kleinen Teil dieses vorübergehend gesammelten Volumens abzuzweigen, der z. B. einem Probierglas zugeführt wird.

Bei der Einrichtung der eingangs bezeichneten Art ist gemäß der Erfindung als Sammelgefäß für die Eluatmengen ein Verteilergerät vorgesehen, das aus einer beiderseits offenen U-Röhre besteht, in deren einen Schenkel der Auslauf der Chromatographiersäule mündet und in deren anderen Schenkel sowohl der Abfluß, der zum Fraktionensammler führt, als auch der Auslaß, der mit der Pumpe verbunden ist, in den Flüssigkeitsspiegel der gesammelten Fraktion eintauchen, und die Verteilung der Mengen des sich im Gefäß angesammelten Eluates zwischen Kolorimeter und Fraktionssammler ist durch die Wahl des so Querschnittes des Förderröhrchens einstellbar.

Die Chromatographiersäule kann gemäß der Er-Einrichtung zur Fraktionensammlung und
diskontinuierlichen Analyse
chromatographischer Eluate

Anmelder:

Technicon Chromatography Corporation,

Chauncey, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,

Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Als Erfinder benannt:

Andres Ferrari jun., Scarsdale, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 5. Mai 1959 (811033)

findung von einem Temperiermantel umgeben sein, der im Flüssigkeitskreislauf eines Heizgerätes und einer Pumpe liegt, und die Eluierflüssigkeit kann gemäß der Erfindung durch den Förderschlauch der Pumpe zum Eingang der Säule geführt sein. Die Schlauchpumpe kann gemäß der Erfindung außer dem Förderschlauch für die Eluierflüssigkeit und dem Schlauch für den kolorimetrisch zu untersuchenden Eluatteil noch Förderschläuche für Reagenzstoffe, Verdünnungsflüssigkeit und Luft enthalten, und nach dem Zusammenschluß von Förderschlauchausgängen der Pumpe können gemäß der Erfindung Mischspulen nachgeschaltet sein. Die selbsttätige Analysiereinrichtung für die Eluate kann gemäß der Erfindung aus einer Serienschaltung von kolorimetrischen Durchflußzellen bestehen; jedem Kolorimeter kann dabei ein Registriergerät zugeordnet sein, und in der Flüssigkeitszuleitung zum ersten Kolorimeter können ein Wärmebad und eine Kühlschlange liegen. Die Kolorimeter sind gewöhnlich z. B. zur chromatographischen Analyse von Aminosäuren mit Lichtquellen unterschiedlicher Wellenlänge versehen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung seien die Figuren näher erläutert.

F i g. 1 zeigt schematisch die Einrichtung gemäß der Erfindung;

F i g. 2 ist ein Schnitt durch einen Teil des Gerätes in vergrößertem Maßstab.

In F i g. 1 ist eine chromatographische Säule 10 zu sehen, die vorzugsweise von einem Mantel 12 um-

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schlossen ist, durch den Wasser oder eine andere Bei der dargestellten Anordnung wird das Eluat

Flüssigkeit von einer Pumpe 14 getrieben wird, die aus dem Schenkel 34 des Verteilergerätes 22 über das mit einem Heizgerät 16 in Reihe geschaltet ist, um Pumpenröhrchen 48 zugeführt, das mit einer Fassung die Säule auf der gewünschten Temperatur zu halten, 70 verbunden ist, die in vergrößertem Maßstab aus die möglicherweise thermostatisch geregelt werden 5 der F i g. 2 hervorgeht. Diese Fassung besteht vorkann. Ein Auslaß 18 der Säule ist über eine Röhre 20 zugsweise aus Glas und enthält mehrere röhrenan eine Verteilereinheit 22 angeschlossen, durch förmige Einlaßabschnitte 72,74 und 76 und einen dessen Auslaß 24 die gesamten oder ein Teil der aus- röhrenförmigen Auslaßteil 78. Das Röhrchen 48 steht gewaschenen Flüssigkeiten zur fortlaufenden selbst- mit dem Abschnitt 72 in Verbindung, während die tätigen kolorimetrischen Analyse abgegeben werden. io Pumpenröhrchen 50 und 52 an den Abschnitten 74 Über einen weiteren Auslaß 26 können ebenfalls die und 76 der Fassung angeschlossen sind; Luft oder gesamten oder ein Teil der ausgewaschenen Flüssig- ein anderes, nicht zu Reaktionen neigendes Gas kann keiten einem Verteilerrohr 28 eines selbsttätigen über das Röhrchen 50 und eine der Verdünnung die-Fraktionssammlers 30 zugeführt werden. Der selbst- nenden Flüssigkeit über das Röhrchen 52 der Fassung tätige Fraktionssammler, der hier verwendet werden 15 zugeleitet werden. Der Abschnitt 74 ist mit einer kann, ist in der USA.-Patentschrift 2 710 715 be- kleinen Öffnung 80 versehen, an der Luftblasen in schrieben. den Flüssigkeiten gebildet werden, die über die Röhr-

Die Verteilereinheit 22 ist vorzugsweise aus einem chen48 und 52 der Fassung 70 an einer Verbindungseinzigen Stück Glas hergestellt und enthält Schenkel stelle 82 zugeführt werden, an der ein Auslaß 78 an-32 und 34, die an ihren Enden durch eine Röhre 36 20 geschlossen ist, so daß die Flüssigkeit, die durch die verbunden sind. Der Schenkel 32 ist an seinem oberen Fassung strömt, in aufeinanderfolgende Flüssigkeits-Ende 38 offen, so daß die ausgewaschene Flüssigkeit, Schübe zerteilt wird, die durch Lufteinschlüsse gedie sich in der Verteilereinheit sammelt, dem nor- trennt sind; diese Lufteinschlüsse dienen der selbstmalen Außendruck ausgesetzt ist. Der Schenkel 34 tätigen Entfernung von Flüssigkeitsteilchen, die sich besitzt auch eine Entlüftungsöffnung 37, damit die 25 sonst an den Innenwänden der Röhrchen in der Flüssigkeit in beiden Schenkeln dasselbe Niveau auf- Anlage festsetzen. Eine schraubenförmige Mischspule weist und unter normalem Luftdruck steht. Das Ein- 84 ist mit dem Auslaß 78 verbunden, der seinerseits laßende der Auslaßröhre 24 liegt unterhalb des über eine Röhre 85 angeschlossen ist, die außerdem Flüssigkeitsspiegels in dem Schenkel 34 des Verteiler- mit Mischspulen 86 und 88 in Verbindung steht,
gerätes, was ebenfalls für den Auslaß 26 zutrifft, über 30 Substanzen, die der Behandlung der Flüssigkeit den ein Teil der ausgewaschenen Flüssigkeit dem zur kolorimetrischen Analyse dienen, werden über Rohr 28 des Fraktionssammlers zugeführt werden die Röhrchen 54 und 56 zur Mischspule 86 und von kann. dieser zur Röhre 85 gepumpt, die mit der Mischspule

Eine Dosierpumpe 40 führt eine Eluierflüssigkeit 88 in Verbindung steht. Wenn z. B. das aus der Säule unter Druck über eine Röhre 42 einem Einlaß 44 an 35 10 herauskommende Eluat eine Aminosäure enthält, der Oberseite der chromatographischen Säule 10 zu die kolorimetrisch zur Herstellung eines oder meh- und pumpt das Eluat aus dem Schenkel 34 des Ver- rerer Chromatogramme analysiert werden soll, ist das teilergerätes 22 gemeinsam mit anderen Flüssigkeiten über das Pumpenröhrchen 52 zugeführte Verzur fortlaufenden kolorimetrischen Analyse und dünnungsmittel Äthylenglykolmonomethyläther, wähgleichzeitig zur Herstellung von Chromatorgrammen 40 rend das Farbreagenzmittel Ninhydrin in Gegenwart durch die Registriergeräte weiter, die unter der von Hydrindantin als Reduktionsmittel wirkt. Das Steuerung der zugehörigen Kolorimeter arbeiten. Ninhydrin und Hydrindantin werden über die Pum-

Diese Pumpe enthält eine Platte 46, auf der meh- penröhrchen 54 bzw. 56 der Mischspule 86 und das rere nachgiebige und zusammendrückbare Röhrchen sich ergebende Farbreagenzmittel der in der Röhre 48 bis 58 parallel in gewissen Abständen nebenein- 45 84 fließenden herausgelösten Flüssigkeit zugeführt ander angeordnet sind und die gleichzeitig fort- und in der Mischspule 88 mit dieser vermischt. Der laufend in ihrer Längsrichtung von Druckrollen 60 über die Pumpe 52 eingeführte Äthylenglykolmonozusammengedrückt werden, die von einer endlosen methyläther wird zum Abwaschen von Resten der Kette 62 getragen werden; diese wird von einem An- zuvor herausgewaschenen Probeflüssigkeiten in den triebsrad in Gang gesetzt, das mit einer Welle 64 für 50 Röhren der Anlage verwendet, damit das Registrierdas Kettenrad in Verbindung steht. Diese Rollen sind gerät auf seine Grundlinie zurückkehrt. Bevor die an einem Rahmen 66 angebracht, der um einen hon- Luft über das Pumpenröhrchen 50 eingeführt wird, zontalen Lagerzapfen 68 bewegbar ist, damit die wird sie durch Schwefelsäure (H₂SO₄) hindurch-Druckrollen in der einen Stellung die nachgiebigen geleitet, um das Ammoniak (NH₃) zu entfernen und und zusammendrückbaren Röhrchen zusammen- 55 somit eine Reaktion mit dem Farbreagenz auszupressen und in die andere Stellung von der Platte schalten.

zurückgezogen werden können, falls, wenn notwendig, Zur besseren Darstellung sei eine spezifische chro-

Röhrchen eingesetzt oder entfernt werden sollen. Die matographische Analyse z. B. von Aminosäuren be-Röhrchen 48 bis 58 können einen unterschiedlichen trachtet; die vorliegende Einrichtung ist in weitem Innendurchmesser aufweisen, so daß verschiedene 60 Sinne für eine chromatographische Analyse verschie-Flüssigkeiten in vorgegebenen Anteilen zugeführt dener, aus einer chromatographischen Säule herauswerden können; aber alle Röhrchen besitzen, selbst gelöster Stoffe brauchbar.

wenn ihr Innendurchmesser unterschiedlich ist, die- Das Farbreagenz, das aus der Mischspule 86 aus-

selbe Wanddicke, so daß sämtliche zu gleicher Zeit strömt und sich in der Mischspule 88 mit den herausvollständig und fortlaufend in ihrer Längsrichtung 6g gelösten Flüssigkeiten mischt, fließt von hier in ein zusammengepreßt werden können, wobei sich die Wärmebad 90, das auf einer Temperatur von etwa Rollen in Richtung eines Pfeiles A im Eingriff mit 95° C gehalten wird, um eine Farbänderung in der den Röhrchen bewegen. ausgewaschenen Flüssigkeit zwecks kolorimetrischer

Analyse herzustellen. Nach dieser Behandlung in dem Wärmebad 90 strömt die ausgewaschene Flüssigkeit durch eine Kühlungsspule 92 und zu einer Durchflußzelle 94 eines Kolorimeters 96, das ein zugehöriges Registriergerät 98 zur Herstellung eines Chromatogrammes betätigt.

Wie aus der Figur hervorgeht, können zusätzliche Kolorimeter-Registriergeräte 100,102,104 und 106 vorgesehen sein; Durchflußzellen 108 und 110 der Kolorimeter 100 und 104 sind untereinander und mit der Durchflußzelle 94 des Kolorimeters 96 in Reihe geschaltet. Die Lichtquellen dieser Kolorimeter weisen unterschiedliche Wellenlängen auf, wie es allgemein üblich ist, so daß Chromatogramme auf verschiedene Bestandteile der ausgewaschenen Flüssigkeit mit den Registriergeräten 98,102 und 106 hergestellt werden, da die ausgewaschene Flüssigkeit der Reihe nach durch die Durchflußzellen 94,108 und 110 fließt. Anstatt mehrerer Kolorimeter kann auch ein einziges Kolorimeter mit einem Vierfachschreiber ao verwendet werden, dem Geräte zugeordnet sind, die Licht von mehreren verschiedenen Wellenlängen, das von einer einzigen Lichtquelle ausgeht, herstellen.

Nachdem die Säule 10 in üblicher Weise vorbereitet ist, wird das Gerät zum stufenweisen Auswaschen der Säule in Gang gesetzt, wobei die Dosierpumpe 40 die Eluierflüssigkeit, die eine an sich bekannte Pufferlösung mit einem geeigneten pH-Wert zur Analyse von Aminosäuren sein kann, über den Einlaß 44 der Säule 10 zuführt. Die herausgelösten Stoffe strömen aus der Säule 10 über den Auslaß 18 und die Röhre 20 zur Verteilereinheit 22; von dieser aus werden die Eluate mit der Dosierpumpe 40 zwecks Vorbereitung der kolorimetrischen Analyse und Betätigung der Registriergeräte weitergepumpt, damit Chromatogramme hergestellt werden können. Gleichzeitig fließt beim Pumpen der Eluate zu den Kolorimetem ein Teil dieser Flüssigkeit infolge der Schwerkraft durch den Auslaß 26 der Einheit 22 zu den Probiergläsern des selbsttätigen Fraktionssammlers 30; auf diese Weise werden die Fraktionen in den Probiergläsern in einer bestimmten Beziehung zu der Arbeitsweise der Kolorimeter-Registriergeräte gesammelt und für eine Analyse zwecks Überwachung des automatischen Teils der Anlage oder für eine spezielle Analyse verfügbar gemacht, falls der automatische Teil der Anlage Chromatogramme liefert, die nicht eindeutig die bekannten Substanzen in den Eluaten entsprechend ihren Farbabsorptionseigenschaften anzeigen, wenn sie mit vorgegebenen Farbreagenzien für die angenommenen bekannten Stoffe im Vergleich mit Normflüssigkeiten im Kolorimeter behandelt werden.

Wie man erkennen kann, hängt das Volumen der herausgewaschenen Flüssigkeit, die aus dem Verteilergerät 22 mit der Pumpe 40 zur selbsttätigen ununterbrochenen Analyse herausgezogen wird, vom inneren Querschnitt der Röhre 48 ab, falls man eine gleichförmige vorgegebene Geschwindigkeit der Druckrollen 60 annimmt. Bei der normalen Arbeitsweise des Geräts ist jedoch die Menge des Eluats, das aus dem Verteilergerät 22 abgesaugt wird, je Zeiteinheit geringer als die Menge, die in den Schenkel 34 des Empfängers einströmt, so daß ein Teil der Flüssigkeit in den selbsttätigen Fraktionssammler 30 in einer bestimmten zeitlichen Beziehung zur Strömung der Flüssigkeit durch die Röhre 48 in den Teil des Gerätes, der die ununterbrochene selbsttätige Analyse ausführt, fließt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Fraktionssammlung und zur diskontinuierlichen Analyse von tropfenweise aus einer chromatographischen Säule in einem Sammelgefäß aufgefangenen Eluatmengen, die durch eine Pumpe einem Kolorimeter zur quantitativen Bestimmung eines bekannten Bestandteiles zuführbar sind, bestehend aus einem Chromatographiergerät, einem selbsttätigen Fraktionssammler, einer Schlauchpumpe und einem Durchflußzellenkolorimeter mit Registriergerät, dadurch gekennzeichnet, daß als Sammelgefäß für die Eluatmengen ein Verteilergerät (22) vorgesehen ist, das aus einer beiderseits offenen U-Röhre besteht, daß in den einen Schenkel (32) der Auslauf der Chromatographiersäule (10) mündet und im anderen Schenkel (34) sowohl der Abfluß (26), der zum Fraktionssammler (30) führt, als auch der Auslaß (24), der mit der Pumpe (40) verbunden ist, in den Flüssigkeitsspiegel der gesammelten Fraktion eintauchen, und daß die Verteilung der Mengen des sich im Gefäß (22) angesammelten Teileluates zwischen Kolorimeter und Fraktionssammler durch die Wahl des Querschnittes des Förderröhrchens (48) einstellstellbar ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Chromatographiersäule (10) von einem Temperiermantel (12) umgeben ist, der im Flüssigkeitskreislauf eines Heizgerätes (16) und einer Pumpe (14) liegt, und daß die Eluierflüssigkeit durch den Förderschlauch (58) der Pumpe (40) zum Eingang (44) der Säule (10) geführt ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchpumpe (40) außer dem Förderschlauch (58) für die Eluierflüssigkeit und dem Schlauch (48) für den kolorimetrisch zu untersuchenden Eluatteil noch Förderschläuche (50, 52, 54, 56) für Reagenzstofre, Verdünnungsflüssigkeit und Luft enthält und daß nach dem Zusammenschluß von Förderschlauchausgängen der Pumpe Mischspiralen (84,86,88) nachgeschaltet sind.

4. Gerät nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsttätige Analysiereinrichtung für die Eluate aus einer Serienschaltung von kolorimetrischen Durchflußzellen (94, 108,110) besteht, daß jedem Kolorimeter (96, 100,104) ein Registriergerät (98,102,106) zugeordnet ist und daß in der Flüssigkeitszuleitung zum ersten Kolorimeter (96) ein Wärmebad (90) und eine Kühlspirale (92) liegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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