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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkeitschromatographen, eine Probeneingabevorrichtung für einen Flüssigkeitschromatographen und ein Verfahren zum Reinigen einer Probeneingabevorrichtung für einen Flüssigkeitschromatographen.
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Stand der Technik
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In Flüssigkeitschromatographen, einer Art von Flüssigkeitsproben-Analysegerät, wird eine mobile Phase (eluierendes Lösungsmittel) von einer Pumpe angesaugt und die mobile Phase wird zusammen mit einer von einer automatischen Probeeingabevorrichtung abgegebenen Probe in eine Säule übertragen. Die in die Säule eingegebene Probe wird in ihre jeweiligen Bestandteile zerlegt und von verschiedenen Detektoren detektiert. Im Allgemeinen wird im Gebiet der als Hochleistungsflüssigkeitschromatographen (HPLC) bezeichneten Geräte gefordert, dass die Analyse bei einem hohen Druck von 20 MPa bis maximal 40 MPa durchgeführt wird. Eine Pumpe für einen derartigen HPLC muss in der Lage sein, selbst bei hohem Druck die mobile Phase korrekt und präzise bereitzustellen.
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Eine automatische Probeneingabevorrichtung ist ein Gerät zum Ansaugen einer Probe mittels einer Nadel aus Probenaufbewahrungsbehältern, die in einer Probenhalterung angeordnet sind, zum anschließenden Speichern der Probe in einer Probenspeicherungs-Warteschleife und zum automatischen Injizieren der Probe in einen Fließweg der mobilen Phase eines Flüssigkeitschromatographen.
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Viele automatische Probeneingabevorrichtungen die benutzt werden haben Vorbehandlungsfunktionen zum Verdünnen einer Probe vor dem Injizieren der Probe in den Fließweg der mobilen Phase und zum Mischen der Probe mit einem Reagenz zur Herstellung einer Markierung oder Ähnliches.
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Injektionsschemata solcher automatischer Probeneingabevorrichtungen werden in zwei Typen klassifiziert: ein Direktinjektionsschema (siehe beispielsweise Patentliteraturen 1 und 2), in denen eine Nadel und eine Probenspeicherungswarteschleife in einen Teil eines Fließwegs der mobilen Phase bei hohem Druck integriert wird, und ein Warteschleifeninjektionsschema (siehe beispielsweise Patentliteraturen 3 und 4), in denen nur eine Probenspeicherungswarteschleife in einen Teil des Fließwegs der mobilen Phase bei hohem Druck integriert wird.
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Nach dem Direktinjektionsschema wird eine Probe übergangsweise in der Nadel gespeichert und die Probenspeicherungswarteschleife wird von einer mobilen Phase zu Beginn der Analyse in die Säule gespült, während der Inhalt der Nadel und der Probenspeicherungswarteschleife während der Analyse ständig von der mobilen Phase durchspült wird. Der Vorteil dieses Schemas liegt daher darin, dass die angesaugte Probe ohne Verlust in die Säule gespült werden kann, so dass andere Mittel zum Reinigen des Innenraums der mit der Probe kontaminierten Nadel nicht benötigt werden.
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Da jedoch das Prinzip, in dem die Nadel während der Analyse in einen Teil des Fließwegs der mobilen Phase eingebettet wird, eine Struktur erfordert, in der bei hohen Drücken eine Dichtheit für Flüssigkeiten zwischen der Nadel und einem Probeeinlass des Probeaufbewahrungsbehälters aufrechterhalten wird, entstehen Nachteile im Hinblick auf die Eignung zur Probenhandhabung wie beispielsweise der Verdünnung und dem Mischen in der Vorbehandlung.
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Im Gegensatz dazu liegt die Nadel während der Analyse und nach dem Warteschleifeninjektionsschema außerhalb des Fließwegs der mobilen Phase. Daher kann selbst während der Analyse die Nadel bewegt und die Probe abgemessen werden, so dass ein Aufbau, in dem eine Dichtheit für Flüssigkeiten zwischen der Nadel und dem Probeneinlass des Probeaufbewahrungsbehälters gewährleistet wird hier nicht nötig ist. Die Vorbehandlung der Probe kann vorteilhaft während der Analyse erfolgen. Stattdessen wird jedoch ein anderes Mittel zum Reinigen des Innenraums der Nadel und ein Prozess zu diesem Zweck benötigt, was Nachteile dahingehend hat, dass die zur Probeninjektion benötigte Zeit länger ist als im Direktinjektionsschema.
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Die oben genannten beiden Typen von Injektionsschemata haben Vorteile und Nachteile im Vergleich zueinander. Es ist daher wünschenswert, dass abhängig von dem Zweck und der Anwendung der Analyse eines der Schemata ausgewählt werden kann.
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Dokumente zum Stand der Technik
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Patentliteratur
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- Patentliteratur 1: JP-A-1248055
- Patentliteratur 2: JP-A-2006-292641
- Patentliteratur 3: JP-A-6-235722
- Patentliteratur 4: JP-A-61-114143
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Zusammenfassung der Erfindung
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Von der Erfindung zu lösendes Problem
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Wenn in der Probeneingabeeinheit vom oben genannten Typ gewünscht wird, dass die gesamte Menge der Probe einfach in die Säule eingeführt wird, müssen in einem Prozess, in welchem die Probe zur Eingabe in die Säule übergangsweise in der Probenspeicherungswarteschleife gespeichert wird, sowohl die Spüllösung als auch die tatsächliche Probe gleichzeitig in der Probenspeicherungswarteschleife gespeichert werden. Das heißt, dass die Spüllösung am Schluss in die Säule eingegeben wird, wodurch nach dem Stand der Technik die folgenden Probleme entstehen.
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Erstens erreicht die Spüllösung selbst den Detektor ohne selbst in der Säule festgehalten zu werden oder durch einfaches Hindurchfließen, wenn sich die mobile Phase und die Spüllösung im Hinblick auf ihre Lösungsmittel unterscheiden. Falls sich hier die mobile Phase und die Spüllösung im Hinblick auf ihre Wellenlängeneigenschaften bezogen auf optische Absorption unterscheiden wird der Unterschied in der optischen Absorption von dem Detektor detektiert und im Chromatogramm aufgezeichnet. Dieser Geister-Peak durch die Spüllösung verursacht Probleme insbesondere dann, wenn eine geringe Probenmenge mit hoher Empfindlichkeit analysiert werden soll.
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Zweitens wird selbst dann, wenn die mobile Phase und die Spüllösung die gleichen Lösungsmittel haben, insbesondere wenn die Löslichkeit eines Bestandteils der Probe in der Spüllösung hoch ist, eine Dämpfung der Probelösung in dem oben genannten Probeeingabeprozess beschleunigt, so dass die Probenlösung mit einer vergrößerten Bandbreite in der Probenspeicherungswarteschleife gespeichert wird. Dadurch erreicht die Probenlösung mit der vergrößerten Bandbreite die Säule, so dass die Peak-Breite des Chromatogramms des Bestandteils der von dem Detektor detektierten Probe verbreitert wird. Daher ergibt sich ein Problem dahingehend, dass die Trennleistung eines Zielbestandteils verschlechtert wird, die Analysezeitperiode vergrößert wird und eine Arbeitsleistung des Chromatographiegeräts verschlechtert wird. Zudem entsteht das Problem, dass die Peak-Höhe des Bestandteils der Probe reduziert wird, wodurch die Empfindlichkeit des Flüssigkeitschromatogramms verringert wird.
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Eine Aufgabe der Erfindung liegt darin, einen Flüssigkeitschromatographen, eine Probeneingabevorrichtung für den Flüssigkeitschromatographen und ein Reinigungsverfahren für die Probeneingabevorrichtung für den Flüssigkeitschromatographen bereitzustellen, in welchen Geister-Peaks vermieden werden und eine Trennleistung des Chromatogramms verbessert wird, so dass die für hochempfindliche Analysen benötigte Zeitdauer nicht verlängert werden muss.
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Mittel zum Lösen des Problems
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Um das oben angegebene Ziel zu erreichen umfasst die Erfindung ein erstes Fließweg-Umschaltmittel, welches umfasst eine Probenspeicherungswarteschleife zum Umschalten der Probenspeicherungswarteschleife zwischen einem Zustand, in welchem sie mit einem Fließweg der mobilen Phase verbunden ist, und einem Zustand, in welchem sie von dem Fließweg der mobilen Phase getrennt ist, eine Nadel zum Ansaugen und Abgeben einer Probe, ein Messmittel zum Durchführen eines Ansaugvorgangs der Probe in die Nadel und zum Abgeben der Probe während des Abmessens der Probe und ein Spüllösungs-Einspeisemittel zum Eingeben einer Spüllösung, ein zweites Fließweg-Umschaltmittel zum Umschalten zwischen zumindest zwei Arten von Spüllösungen, ein drittes Fließweg-Umschaltmittel zum Durchführen eines Umschaltvorgangs zwischen einer Verbindung zwischen der Nadel und dem Messmittel und einer Verbindung zwischen der Nadel und dem Spüllösungs-Einspeisemittel sowie ein Steuermittel zum Steuern des Betriebs des ersten Fließweg-Umschaltmittels, des Messmittels, des Spüllösungs-Einspeisemittels, des zweiten Fließweg-Umschaltmittels und des dritten Fließweg-Umschaltmittels.
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Ferner wird nach der Erfindung die gesamte Probe in die Probenspeicherungswarteschleife eingegeben, während die Spüllösung in einem Fließweg injiziert wird, der sich zwischen der Probenspeicherungswarteschleife und einem Probeneingabeanschluss erstreckt.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung vermeidet die Detektion von Geister-Peaks und verbessert die Trennschärfe eines Chromatogramms, so dass ein Flüssigkeitschromatograph, eine Probeneingabevorrichtung für einen Flüssigkeitschromatographen und ein Verfahren zum Reinigen der Probeneingabevorrichtung für einen Flüssigkeitschromatographen bereitgestellt werden, die eine hohe Empfindlichkeit haben und die eine Verlängerung der Analysezeit vermeiden können.
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Andere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung deutlich, die sich auf die beiliegenden Zeichnungen beziehen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein schematisches Diagramm, welches den Aufbau eines Flüssigkeitschromatographiegeräts nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, welches eine automatische Warteschleifeninjektions-Probeneingabevorrichtung umfasst.
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2 ist ein funktionales Diagramm, welches ein Steuerziel einer Betriebssteuerung zeigt.
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3 ist ein schematisches Diagramm, welches den Aufbau eines Flüssigkeitschromatographiegeräts gemäß 1 zeigt.
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4 ist ein schematisches Diagramm eines Aufbaus eines Flüssigkeitschromatographiegeräts wie in 1.
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5 ist ein schematisches Diagramm des Aufbaus eines Flüssigkeitschromatographiegeräts wie in 1.
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6 ist ein schematisches Diagramm des Aufbaus eines Flüssigkeitschromatographiegeräts wie in 1.
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7 ist ein schematisches Diagramm des Aufbaus eines Flüssigkeitschromatographiegeräts wie in 1.
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8 ist ein schematisches Diagramm des Aufbaus eines Flüssigkeitschromatographiegeräts wie in 1.
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9 ist ein schematisches Diagramm des Aufbaus eines Flüssigkeitschromatographiegeräts wie in 1.
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10 ist ein schematisches Diagramm des Aufbaus eines Flüssigkeitschromatographiegeräts wie in 1.
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11 ist ein schematisches Diagramm des Aufbaus eines Flüssigkeitschromatographiegeräts wie in 1.
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12 ist ein schematisches Diagramm des Aufbaus eines Flüssigkeitschromatographiegeräts wie in 1.
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13A ist ein Graph, der ein Beispiel für ein Chromatogramm zeigt.
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13B ist ein Graph, der ein Beispiel für ein Chromatogramm zeigt.
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14A ist ein Graph, der ein Beispiel für ein Chromatogramm zeigt.
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14B ist ein Graph, der ein Beispiel für ein Chromatogramm zeigt.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Ausführungsbeispiele
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1 ist ein schematisches Diagramm des Aufbaus eines Flüssigkeitschromatographiegeräts, das eine automatische Warteschleifeninjektionsprobe-Eingabevorrichtung umfasst und ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist. Ein Probenaufbewahrungsbehälter 1 ist auf einer Probenhalterung 14 angeordnet. Eine Nadel wird zwischen dem Probenaufbewahrungsbehälter 1, einem Reinigungstank 10, einem Probeneinlass 3 eines Injektionsventils 8 mit sechs Anschlüssen und zwei Positionen durch einen nicht dargestellten Nadelbewegungsmechanismus bewegt.
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Das Injektionsventil 8 mit sechs Anschlüssen und zwei Positionen umfasst sechs Anschlüsse und ein Flusskanal ermöglicht eine Verbindung von zwei zusammengehörigen Anschlüssen miteinander. In einer Injektionsposition kommuniziert der Anschluss P1 mit dem Anschluss P6, der Anschluss P2 kommuniziert mit dem Anschluss P3 und der Anschluss P4 kommuniziert mit dem Anschluss PS wie in der Figur dargestellt. Ferner ist der Anschluss P1 mit einer Pumpe 7 verbunden. Der Anschluss P2 ist mit einer Säule 6 verbunden. Der Anschluss P3 und der Anschluss P6 sind über eine Probenspeicherungs-Warteschleife 5 miteinander verbunden. Der Anschluss P4 ist mit dem Probeneinlass 3 verbunden. Der Anschluss PS ist mit einem Abfluss 22 zur Abgabe von Abfallflüssigkeit verbunden. Ferner ist die Säule 6 über ein Rohr mit einem Detektor 30 verbunden. Der Detektor 30 detektiert eine von der Säule 6 bereitgestellte separierte Probe und übermittelt ein Detektionssignal an einen nicht dargestellten Datenprozessor.
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Das 6-Anschluss-2-Positions-Injektionsventil 8 kann durch eine Drehung um 60° eine andere Position annehmen. Wie durch die gestrichelten Linien in 1 dargestellt ist in der Ladeposition der Anschluss P1 mit dem Anschluss P2 verbunden, der Anschluss P3 ist mit dem Anschluss P4 verbunden und der Anschluss P5 ist mit dem Anschluss P6 verbunden.
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In der Ladeposition kommunizieren die Pumpe 7, der Anschluss P1, der Anschluss P2 und die Säule 6 in dieser Reihenfolge miteinander. Die Probe wird nicht in eine von der Pumpe 7 geförderte mobile Phase injiziert und die mobile Phase fließt in die Säule. Die Nadel 2, der Probeneinlass 3, der Anschluss P4, der Anschluss P3, die Probenspeicherungs-Warteschleife 5, der Anschluss P6, der Anschluss P5 und der Abfluss 22 sind in dieser Reihenfolge miteinander verbunden. Die von der Nadel 2 aus dem Probenaufbewahrungsbehälter 1 angesaugte Probe wird durch den Probeneinlass 3 injiziert und die Probenspeicherungs-Warteschleife 5 wird mit der Probe aufgefüllt.
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In der Injektionsposition wird die in der Probenspeicherungs-Warteschleife 5 vorgehaltene Probe durch die von der Pumpe 7 geförderte mobile Phase in die Säule 6 gespült. Falls die Probe gewechselt werden soll wird die Nadel 2 zur Reinigung der Nadel 2 in dem Reinigungstank 10 positioniert und es wird der Fluss einer Reinigungslösung von der Reinigungspumpe 15 über ein Spritzenventil 16 zu der Nadel 2 bewirkt. Die Nadel 2 ist am Probeneinlass 3 positioniert und reinigt so das Injektionsventil 8. Die Reinigungspumpe 15, das Spritzenventil 16, ein Kolbenreinigungs-Flussweg 17, ein 3-Wegeventil 18, ein Reinigungslösungsbehälter 20, ein Reinigungslösungsbehälter 21, ein Entlüfter 24 und ein Entlüfter 25 werden gemeinsam als Reinigungseinheit bezeichnet.
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Das 5-Anschluss-4-Positionsspritzenventil 16 hat fünf Anschlüsse und ist mit Passagen ausgestattet und umfasst vier durch durchgehende Linien und gestrichelte Linien im Diagramm angedeutete Positionen. Die Passage ermöglicht die Kommunikation von zweien dieser Anschlüsse miteinander. Der Anschluss P1 ist mit dem Reinigungstank 10 verbunden. Der Anschluss P2 kommuniziert mit der Nadel 2. Der Anschluss P3 ist zur Messung der Probe mit einer Spritze 11 verbunden. Der Anschluss P4 kommuniziert mit dem Kolbenreinigungsflussweg 17 zum Reinigen des Kolbens der Pumpe 7. Der Anschluss P5 kommuniziert mit der Reinigungspumpe 15. Die vier Positionen können durch Drehungen um 45° eingenommen werden. In der ersten Position kommuniziert der Anschluss P5 mit dem Anschluss P1 und der Anschluss P2 kommuniziert mit dem Anschluss P3. In der zweiten Position kommuniziert der Anschluss P5 mit dem Anschluss P2 und der Anschluss P3 kommuniziert mit dem Anschluss P4. In der dritten Position, die im Diagramm durch eine durchgehende Linie eingezeichnet ist, wird nur der Anschluss P5 mit dem Anschluss P3 verbunden. Die vierte Position ermöglicht nur die Verbindung zwischen dem Anschluss P5 und dem Anschluss P4.
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Je nach Nutzungsart werden zwei Arten von Reinigungslösungen vorbereitet. Die Reinigungslösung A ist in dem Reinigungslösungsbehälter 20 enthalten. Die Reinigungslösung B wird in dem Reinigungslösungsbehälter 21 vorgehalten. Jede der Reinigungslösungen A und B kann abhängig von dem 3-Wegeventil 18 von der Reinigungspumpe 15 über Entlüfter 24 und 25 angesaugt werden und über das Spritzenventil 16 und ein Pufferrohr 13 an die Nadel 2 übertragen werden. Die Verbindung zwischen dem Kolbenreinigungsflussweg 17 und der Pumpe 7 ermöglicht die Entfernung von auf der Oberfläche des Kolbens der Pumpe 7 abgelagerten und in der mobilen Phase enthaltenen Salzen.
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Während das Spritzenventil 16 sich in einer Position befindet, in welcher der Anschluss P1 mit dem Anschluss P5 verbunden ist und der Anschluss P2 mit dem Anschluss P3 verbunden ist, ist die Nadel 2 über das Pufferrohr 13 mit der Spritze 11 verbunden, um die Probe zu messen. Die Flüssigkeit in dem Rohr zwischen der Nadel 2 und der Spritze 11 wird durch eine Aufwärts- oder Abwärtsbewegung der Spritze 11 angesaugt oder abgegeben.
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2 ist ein funktionales Diagramm, welches die Steuerungsziele einer Betriebssteuerung 201 zeigt, welche die beweglichen Mechanismen wie beispielsweise Ventile des Flüssigkeitschromatographiegeräts steuert. Die Betriebssteuerung 201 umfasst einen Prozessor, der einen hauptsächlich in einem nicht dargestellten Speicher bereitgestelltes Steuerprogramm ausführt und übermittelt Betätigungsbefehle an einen Nadelbewegungsmechanismus 202, einen Spritzenbetätigungsmechanismus 203, einen Reinigungseinheits-Betätigungsmechanismus 204, einen Spritzenventil-Betätigungsmechanismus 205, einen 3-Wegeventil-Betätigungsmechanismus 206 und einen Injektionsventil-Betätigungsmechanismus 207.
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Die Bewegung, die Ansaug- und Abgabevorgänge der Spritze 11 werden von dem Spritzen-Betätigungsmechanismus 203 gesteuert. Die Reinigungseinheit wird von dem Reinigungseinheit-Betätigungsmechanismus 204 gesteuert. Das Spritzenventil wird von dem Spritzenventil-Betätigungsmechanismus 205 betätigt. Das 3-Wegeventil wird von dem 3-Wegeventil-Betätigungsmechanismus 206 betätigt. Das Injektionsventil wird von dem Injektionsventil-Betätigungsmechanismus 207 betätigt.
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Als Nächstes wird ein Probeninjektionsprozess beschrieben. Das Warteschleifen-Injektionsschema in diesem Ausführungsbeispiel übertragt die Gesamtmenge der von der Nadel 2 angesaugten Probe in die Probenspeicherungs-Warteschleife 5 des Injektionsventils 8 und bewirkt, dass die Probe die Säule 6 zum Trennen der Probe erreicht. Entsprechend wird dieses Schema auch als Gesamtmengen-Injektionsschema bezeichnet. Hier sind die Begriffe wie folgt definiert.
- vi:
- Injektionsvolumen, welches ein Nettovolumen der in Fließweg der mobilen Phase angegebenen Probe ist.
- vf:
- Fördervolumen.
- vd:
- Totvolumen, welches von dem Probeneinlass bis zum Injektionsventil reicht.
- va:
- Luftvolumen, welches ein Volumen einer Luftschicht vor und nach der Probe ist.
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Eine Einstellung, ob die Probe vor und nach va gesandwiched wird oder nicht, kann von der automatischen Probeeingabevorrichtung ausgewählt werden.
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Die vorgenannte 1 zeigt einen Flussweg, wobei die Probeneingabevorrichtung in einem Leerlaufzustand initialisiert ist. Die mobile Phase, in welche keine Probe injiziert wurde, fließt von der Pumpe 7 über die Probenspeicherung-Warteschleife 5 des Injektionsventils 18 zu der Säule 6. Unterdessen ist der Reinigungslösungsbehälter 20 zum Vorhalten der Reinigungslösung A über den Anschluss P3 mit der Spritze 11 verbunden, die mit dem 3-Wegeventil 18, der Reinigungspumpe 15 und dem Anschluss P5 des Spritzenventils 16 kommuniziert, so dass das Innere der Spritze 11 mit der Reinigungslösung A gereinigt wird. Die Nadel ist über dem Reinigungstank 10 positioniert und von der Nadel 2 abtropfende Flüssigkeit wird von dem Reinigungstank 10 aufgenommen.
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3 ist ein schematisches Diagramm einer Konfiguration eines Flüssigkeitschromatographiegeräts wie in 1 und zeigt einen Zustand, in dem der Inhalt des Pufferrohrs 13 und der Nadel 2 durch die in dem Reinigungslösungsbehälter 21 vorgehaltene Reinigungslösung B ersetzt wurde, so dass das Rohr und die Nadel gereinigt werden. Die Nadel 2 wird zur Verbindung mit dem Anschluss P4 des Injektionsventils 8 zu dem Probeneinlass 3 bewegt. Das Spritzenventil wird ausgehend von dem Zustand in 1 im Uhrzeigersinn um 45° gedreht. Diese Drehung schaltet die Position in diejenige, in der der Anschluss P5 mit dem Anschluss P2 verbunden und der Anschluss P3 mit dem Anschluss P4 verbunden ist. Ferner wird das 3-Wegeventil 18 auf den Reinigungslösungsbehälter 21 geschaltet, der die Reinigungslösung B enthält. Die Reinigungspumpe 15 überträgt die Reinigungslösung B an das Spritzenventil 16, das Pufferrohr 13, die Nadel 2 und das Injektionsventil 8, so dass das Innere des Anschlusses P5 gereinigt wird, der mit dem Anschluss P4 des Injektionsventils 8 verbunden ist. Die Reinigungslösung wird dann aus dem Abfluss 22 abgelassen.
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4 ist ein schematisches Diagramm des Aufbaus eines Flüssigkeitschromatographiegeräts wie in 1 und zeigt einen Zustand, in dem die Außenseite der Nadel 2 mit der Reinigungslösung A in dem Reinigungstank 10 gereinigt wird. Die Positionen der Anschlüsse des Injektionsventils 8 sind unverändert und das Spritzenventil 16 wird ausgehend von dem Zustand in 3 um 45° im Uhrzeigersinn gedreht, so dass es in die Position geschaltet wird, in welcher der Anschluss P5 mit dem Anschluss P1 kommuniziert und der Anschluss P2 mit dem Anschluss P3 kommuniziert. Die Reinigungspumpe 15 überträgt die Reinigungslösung A in dem Reinigungslösungsbehälter 20 über das Spritzenventil 16 in den Reinigungstank 10 und spült so die Nadel 2 in der Reinigungslösung A im Reinigungstank 10. Die Reinigungslösung A wird von der Spritze 11 angesaugt, so dass die das Spritzenventil 16 und die Nadel 2 umfassende Röhre mit dieser Lösung gefüllt wird. Die angesaugte Menge ist vf + vd, also die Summe des Fördervolumens und des Totvolumens. Die Nadel 2 wird in den Reinigungstank 10 getaucht, so dass die Außenseite der Nadel 2 gereinigt wird.
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5 ist ein schematisches Diagramm des Aufbaus eines Flüssigkeitschromatographiegeräts wie in 1 und zeigt den Prozess des Ansaugens der Probe. Die Position der Anschlüsse des Spritzventils 16 und des Injektionsventils 8 sind wie in 5 dargestellt und die Nadel 2 wurde von dem Reinigungstank 10 zu dem Probenaufbewahrungsbehälter 1 bewegt. Während der Bewegung wird von der Spritze 11 Luft angesaugt. Die angesaugte Menge beträgt die Hälfte des Luftvolumens va. Als Nächstes wird die Nadel 2 zu dem Probenaufbewahrungsbehälter 1 bewegt und die Probe wird von der Spritze 11 angesaugt. Die angesaugte Menge entspricht dem Injektionsvolumen vi.
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6 ist ein schematisches Diagramm des Aufbaus eines Flüssigkeitschromatographiegeräts wie in 1 und zeigt einen Zustand, in welchem das Äußere der Nadel 2 nach dem Ansaugen der Probe mit der Reinigungslösung A gereinigt wird. Wie in 6 gezeigt sind die Positionen des Spritzenventils 16 und des Injektionsventils 8 unverändert und die Nadel 2 wurde von dem Probenaufbewahrungsbehälter 1 zu dem Reinigungstank 10 bewegt. Während dieser Bewegung wird von der Spritze 11 eine Menge Luft angesaugt, die der Hälfte des Luftvolumens va entspricht. Nachdem die Nadel 2 zu dem Reinigungstank 10 bewegt wurde überträgt die Reinigungspumpe 15 die Reinigungslösung A in den Reinigungstank 10 um das Äußere der Nadel 2 zu reinigen. Die aus dem Reinigungstank 10 überlaufende Reinigungslösung A wird über den Abfluss 23 abgelassen.
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7 ist ein schematisches Diagramm des Aufbaus eines Flüssigkeitschromatographiegeräts wie in 1 und zeigt den Zustand, in welchem die Nadel 2 zu dem Probeneinlass des Injektionsventils 8 bewegt wurde. Wie in 7 dargestellt sind die Positionen der Anschlüsse des Spritzenventils 16 und des Injektionsventils 8 unverändert und die Nadel 2 wurde zu dem Probeneinlass 3 des Injektionsventils 8 bewegt um so die Injektion der Probe aus dem Anschluss P4 in das Injektionsventil 8 vorzubereiten.
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8 ist ein schematisches Diagramm des Aufbaus eines Flüssigkeitschromatographiegeräts wie in 1 und zeigt einen Zustand, in welchem der Druck der Probenspeicherungs-Warteschleife 5 reduziert wurde. In den Zuständen bis zu dem in 7 dargestellten Zustand ist die Probenspeicherungs-Warteschleife 5 mit der Pumpe 7 verbunden, um zu ermöglichen, dass das Innere der Schleife als Fließweg der mobilen Phase dient. Demnach ist der Druck höher als der Atmosphärendruck. Wie in 8 dargestellt sind die Positionen der Anschlüsse des Spritzenventils 16 unverändert und das Injektionsventil 8 wird um 60° gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Diese Drehung trennt die Probenspeicherungs-Warteschleife 5 des Injektionsventils 8 von dem Fließweg der mobilen Phase der Pumpe 7 und trennt so die Probenspeicherungs-Warteschleife 5 von dem unter hohem Druck stehenden Fließweg der mobilen Phase. Diese Trennung ermöglicht das Ablassen des Drucks in der Probenspeicherungs-Warteschleife 5 über den Abfluss 22 auf den Atmosphärendruck.
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9 ist ein schematisches Diagramm des Aufbaus eines Flüssigkeitschromatographiegeräts wie in 1 und zeigt den Prozess der Übertragung der von der Nadel 2 angesaugten Probe an das Injektionsventil 8. Wie in 9 gezeigt sind die Positionen der Anschlüsse des Spritzenventils 16 und des Injektionsventils 8 unverändert und die Reinigungslösung A und die Luft in der Spritze 11 werden eingespült, wobei die Probe in der Nadel 2 durch den Anschluss P4 des Injektionsventils 8 in die Probenspeicherungs-Warteschleife 5 des Injektionsventils 8 übertragen wird. Die von der Spritze 11 gespülte Menge ist die Summe des Fördervolumens, des Injektionsvolumens, des Totvolumens und des Luftvolumens, also vf + vi + vd + va. Nachdem die durch den Prozess in 5 angesaugte Probe mit dem Volumen vi übertragen wurde wird die Reinigungslösung A mit dem Volumen vf, die durch den Prozess in 4 angesaugt wurde, in das Injektionsventil 8 überführt. Dadurch kann die Probenspeicherungs-Warteschleife 5 mit der Gesamtmenge der Probe gefüllt werden.
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10 ist ein schematisches Diagramm des Aufbaus eines Flüssigkeitschromatographiegeräts wie in 1 und zeigt den Prozess der Eingabe der in der Probenspeicherungs-Warteschleife 5 vorgehaltenen Probe in den Fließweg der mobilen Phase. Wie in 10 gezeigt sind die Positionen der Anschlüsse des Spritzenventils 16 unverändert und das Injektionsventil 8 wird um 60° ihm Uhrzeigersinn gedreht, so dass der Anschluss P3 der Probenspeicherungs-Warteschleife 5 in Kommunikation mit dem Anschluss P2 tritt, der mit der Säule 6 verbunden ist, so dass der Anschluss P6 der Probenspeicherungs-Warteschleife 5 mit dem Anschluss P1 kommuniziert, welcher mit der Pumpe 7 verbunden ist. Durch diese Verbindung bewirkt die Pumpe 7, dass die mobile Phase zu der Probenspeicherungs-Warteschleife 5 fließt und die mobile Phase zusammen mit der Probe in die Säule 6 übertragen wird. Unterdessen wird die Spritze 7 zur Vorbereitung des nächsten Prozesses zum oberen Totpunkt bewegt. Diese Bewegung entlädt die Flüssigkeit, in welcher die Reinigungslösung A in der Nadel und die Reste der Probe gemischt sind, aus dem Probeneinlass 3 durch die Anschlüsse P4 und P5 des Injektionsventils 8 in den Abfluss 22.
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11 ist ein schematisches Diagramm des Aufbaus eines Flüssigkeitschromatographiegeräts wie in 1 und zeigt den Prozess der Reinigung des Inneren der Nadel 2 mit der Reinigungslösung A. Wie in 11 dargestellt sind die Positionen der Anschlüsse des Injektionsventils 8 unverändert und das Spritzenventil 16 wird um 45° gegen den Uhrzeigersinn gedreht, so dass es in eine Position umgeschaltet wird, in welcher der Anschluss P5 mit dem Anschluss P2 kommuniziert und der Anschluss P3 mit dem Anschluss P4 kommuniziert. Die Reinigungspumpe 15 fördert die in dem Reinigungstank 20 enthaltene Reinigungslösung A über das Spritzenventil 16 in die Nadel 2 und das Innere der Nadel 2 wird mit der Reinigungslösung A gereinigt. Die Reinigungslösung A wird dann aus dem Abfluss 22 abgelassen.
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Nach dem Ende der in 11 gezeigten Reinigung der Nadel 2 wird das Spritzenventil 16 gegen den Uhrzeigersinn um 45° gedreht. Diese Drehung bewirkt, dass der Anschluss P5 des Spritzenventils 2 mit dem Anschluss P3 kommuniziert, so dass der Zustand in den in 1 dargestellten Leerlaufzustand umgeschaltet wird. Die Nadel 2 wird über dem Reinigungstank 10 bewegt.
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12 ist ein schematisches Diagramm eines Aufbaus eines Flüssigkeitschromatographiegeräts wie in 1 und zeigt den Prozess, der nach dem in 10 dargestellten Reinigen der Nadel 2 dann ausgeführt wird, wenn die Reinigung des Kolbens der Pumpe 7 voreingestellt ist. Das Spritzenventil 16 wird gegen den Uhrzeigersinn um 90° gedreht, so dass die Position in diejenige umgeschaltet wird, in welcher der Anschluss P5 mit dem Anschluss P4 kommuniziert. Falls der Kolben mit der Reinigungslösung B anstelle der Reinigungslösung A gereinigt werden soll wird das 3-Wege-Ventil 18 so geschaltet, dass es mit dem Reinigungslösungsbehälter 21 verbunden ist und die Reinigungslösung B wird von der Reinigungspumpe 15 angesaugt und aus dem Kolbenreinigungsflussweg 17 zu dem Kolben der Pumpe 7, der nicht dargestellt ist, gefördert. Die Reinigungszeit ist voreingestellt. Nach dem Ende wird das Spritzenventil 16 um 45° im Uhrzeigersinn gedreht, so dass der Zustand in den Leerlaufzustand umgeschaltet wird, der in 1 dargestellt ist.
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13A, 13B, 14A und 14B sind Graphen, welche Beispiele von Chromatogrammen zeigen. 13A zeigt das Ergebnis einer herkömmlichen Gerätekonfiguration. 13B zeigt das Ergebnis der Gerätekonfiguration nach der vorliegenden Erfindung. Die Analysebedingungen sind so eingestellt, dass die Probe 60 ppm Methylparaben ist, die Probenlösung ist Methanol und die mobile Phase ist eine 60%-ige wässrige Methanollösung, die Reinigungslösung A ist Methanol, die Reinigungslösung B ist eine 60%-ige wässrige Methanollösung, die Flussrate der mobilen Phase ist 1 mm/Minute, die Säule ist ODS, die Dimensionen sind 4,6 mm Innendurchmesser × 150 mm Länge, der Teilchendurchmesser ist 5 μm, die Säulentemperatur beträgt 40°C, die Absorptionsdetektions-Wellenlänge ist 265 nm und das Injektionsvolumen ist 10 Mikroliter. 13A zeigt ein Chromatogramm für den Fall, in dem der in 3 dargestellte Prozess nicht durchgeführt wird. 13B zeigt ein Chromatogramm für den Fall, dass der in 3 gezeigte Prozess durchgeführt wird. In dem in 13A gezeigten Chromatogramm wird ein Geister-Peak detektiert, der durch die unterschiedliche Absorption zwischen der mobilen Phase aus einer 60%-igen wässrigen Methanollösung und der Reinigungslösung A aus Methanol aufgrund der Reinigungslösung A aus Methanol verursacht wurde, und zwar vor dem Methylparaben-Peak als Zielbestandteil. Im Gegensatz dazu ist in 13B der Geister-Peak in dem in 13B dargestellten Chromatogramm vollständig verschwunden, da der Inhalt des das Pufferrohr 13 und die Nadel 2 umfassenden Rohrs in dem in 3 dargestellten Prozess durch die Reinigungslösung B mit einer 60%-igen wässrigen Methanollösung ersetzt wurde.
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14A zeigt das Ergebnis der herkömmlichen Gerätekonfiguration. 14B zeigt ein Ergebnis der Gerätekonfiguration nach der vorliegenden Erfindung. Die Analysebedingungen sind derart, dass die Probe 60 ppm Methylparaben ist, die Probenlösung 60%-ige wässrige Methanollösung, die mobile Phase eine 60%-ige wässrige Methanollösung, die Reinigungslösung A eine 60%-ige wässrige Methanollösung, die Reinigungslösung B destilliertes Wasser, die Flussrate der mobilen Phase beträgt 1 ml/min, die Säule ist ODS, die Dimensionen sind 4,6 mmID × 150 mmL, der Teilchendurchmesser ist 5 μm, die Säulentemperatur beträgt 40°C, die Absorptionsdetektions-Wellenlänge ist 265 nm und das Injektionsvolumen ist 10 Mikroliter. 14A zeigt ein Chromatogramm für den Fall, in dem der in 3 dargestellte Prozess nicht durchgeführt wird. 14B zeigt ein Chromatogramm in dem Fall, in dem der in 3 dargestellte Prozess durchgeführt wird. In dem Chromatogramm aus 14A löst sich die Probenlösung mit Methylparaben als Zielbestandteil leicht in der Reinigungslösung A aus einer 60%-igen wässrigen Methanollösung. Daher wird in dem Probeneingabeprozess die Lösung verdünnt und erreicht die Säule mit einer großen Bandbreite in dem Analyseflussweg. Daher wird die Peak-Breite des von dem Detektor detektierten Methylparaben vergrößert. Die Peak-Höhe des Methylparabens wird reduziert. Im Gegensatz dazu wird in dem Chromatogramm aus 14B, in dem der in 3 dargestellte Prozess ausgeführt wird, der Inhalt der das Pufferrohr 13 und die Nadel 2 umfassenden Rohrs durch die Reinigungslösung B aus destilliertem Wasser ersetzt. Dadurch wird die Peak-Breite des Methylparabens reduziert, und die Peak-Höhe wird um ungefährt 17% erhöht, so dass die Empfindlichkeit des Flüssigkeitschromatographen verbessert wird.
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Wie oben beschrieben wird in dem Warteschleifen-Injektionsschema zum Eingaben der Gesamtmenge der Probe in die Säule ohne Abfall in dem Prozess der zweitweisen Speicherung der Proben zur Eingabe in die Säule in der Probenspeicherungs-Warteschleife nicht nur die Probenlösung selbst sondern auch die Reinigungslösung in der Probenspeicherungs-Wartschleife gespeichert, und zwar gleichzeitig. Nach dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann jedoch die Menge der speicherten Reinigungslösung reduziert werden. Daher kann der Geister-Peak in dem Chromatogramm eliminiert werden, die Verbreiterung der Peak-Breite kann vermieden werden und die Trennschärfe des Chromatogramms wird nicht verschlechtert oder die Trennschärfe wird verbessert, so dass eine hohe Empfindlichkeit erreicht wird.
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Wie oben beschrieben stellt die vorliegende Erfindung einen Flüssigkeitchromatographen und eine Probeneingabevorrichtung für einen Flüssigkeitschromatographen bereit, die eine hohe Empfindlichkeit haben und die eine Verlängerung der Analysezeit vermeiden können.
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Die obige Beschreibung bezieht sich auf das Ausführungsbeispiel. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Vielmehr ist es für den Fachmann klar, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb des Bereichs des Geists der vorliegenden Erfindung und der beigefügten Ansprüche vorgenommen werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Probenaufbewahungsbehälter
- 2
- Nadel
- 3
- Probeneinlass
- 5
- Probenspeicherungs-Warteschleife
- 6
- Säule
- 7
- Pumpe
- 8
- Injektionsventil
- 10
- Reinigungstank
- 11
- Spritze
- 13
- Pufferrohr
- 14
- Probenhalterung
- 15
- Reinigungspumpe
- 16
- Spritzenventil
- 17
- Kolbenreinigungsflussweg
- 18
- 3-Wegeventil
- 20, 21
- Reinigungslösungsbehälter
- 22, 23
- Abfluss
- 24, 25
- Entlüfter
- 201
- Betriebssteuerung
- 202
- Nadelbewegungsmechanismus
- 203
- Spritzenbetätigungsmechanismus
- 204
- Reinigungseinheit-Betätigungsmechanismus
- 205
- Spritzenventil-Betätigungsmechanismus
- 206
- 3-Wegeventil-Betätigungsmechanismus
- 207
- Injektionsventil-Betätigungsmechanismus