DE102022103659A1

DE102022103659A1 - Rotierbar gelagerte Probennadel für Analysegerät

Info

Publication number: DE102022103659A1
Application number: DE102022103659.6A
Authority: DE
Inventors: Blasius Nocon; Christoph Geiger
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2022-02-16
Filing date: 2022-02-16
Publication date: 2023-08-17
Also published as: WO2023156907A1

Abstract

Nadelanordnung (190) für eine Probenhandhabungsvorrichtung (120) eines Analysegeräts (10) zum Analysieren einer fluidischen Probe, wobei die Nadelanordnung (190) eine rotierbar gelagerte Probennadel (126) mit einem Lumen (197) zum Durchführen von fluidischer Probe aufweist.

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nadelanordnung für eine Probenhandhabungsvorrichtung eines Analysegeräts zum Analysieren einer fluidischen Probe, eine Probenhandhabungsvorrichtung, ein Analysegerät, und ein Verfahren zum Betreiben eines Analysegeräts zum Analysieren einer fluidischen Probe.
In einer HPLC wird typischerweise eine Flüssigkeit (mobile Phase) bei einer sehr genau kontrollierten Flussrate (zum Beispiel im Bereich von Mikrolitern bis Millilitern pro Minute) und bei einem hohen Druck (typischerweise 20 bis 1000 bar und darüber hinausgehend, derzeit bis zu 2000 bar), bei dem die Kompressibilität der Flüssigkeit spürbar sein kann, durch eine sogenannte stationäre Phase (zum Beispiel in einer chromatografischen Säule), bewegt, um einzelne Fraktionen einer in die mobile Phase eingebrachten Probenflüssigkeit voneinander zu trennen. Nach Durchlaufen der stationären Phase werden die getrennten Fraktionen der fluidischen Probe in einem Detektor detektiert. Ein solches HPLC-System ist bekannt zum Beispiel aus der EP 0,309,596 B1 derselben Anmelderin, Agilent Technologies, Inc.
Die fluidische Probe kann vor dem Trennvorgang durch eine mechanisch antreibbare Probennadel in eine Probenschleife eingesaugt werden und nachfolgend aus der Probenschleife in einen Trennpfad injiziert werden. Die zunächst auf Atmosphärendruck befindliche fluidische Probe kann mittels eines Injektors auf einen Hochdruck in dem Trennpfad zwischen einem Fluidantrieb und einer Probentrenneinrichtung eingebracht werden. Dabei kann die fluidische Probe mittels Schaltens eines Fluidventils in den Trennpfad injiziert werden.
Der richtige Betrieb beweglicher Teile in einem Probentrenngerät in Kombination mit einer zuverlässigen Flüssigkeitszufuhr durch eine Kapillare kann jedoch schwierig sein.
US 2010/0206044 A1 offenbart eine fluidische Vorrichtung, die eine Kapillare zum Führen einer Flüssigkeit und einen Bewegungsapparat zum Drehen einer Nadel aufweist. Der Bewegungsapparat kann mindestens einen Teil der Kapillare stützen. Ein Teil der Kapillare ist aufgewickelt, um die durch das Drehen des Bewegungsapparats resultierende mechanische Last auf die Kapillare zumindest teilweise auszugleichen.
OFFENBARUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine an ein Probenaufnahmevolumen anschließbare Probennadel für eine Probenhandhabungsvorrichtung eines Analysegeräts zum Analysieren einer fluidischen Probe verschleißarm auszubilden. Die Aufgabe wird mittels der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Nadelanordnung für eine Probenhandhabungsvorrichtung eines Analysegeräts zum Analysieren einer fluidischen Probe geschaffen, wobei die Nadelanordnung eine rotierbar gelagerte Probennadel mit einem Lumen zum Durchführen von fluidischer Probe aufweist.
Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Probenhandhabungsvorrichtung zum Handhaben einer fluidischen Probe in einem Analysegerät zum Analysieren der fluidischen Probe bereitgestellt, wobei die Probenhandhabungsvorrichtung eine Nadelanordnung mit den oben beschriebenen Merkmalen und einen Bewegungsapparat aufweist, an dem die Nadelanordnung so montiert oder montierbar ist, dass die Probennadel um ihre eigene Achse gegenüber dem Bewegungsapparat rotierbar ist (wobei die besagte eigene Achse der Rotationsachse entsprechen kann).
Gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Analysegerät zum Analysieren einer (zum Beispiel in eine mobile Phase zu injizierenden) fluidischen Probe bereitgestellt, wobei das Analysegerät mindestens eine Probenhandhabungsvorrichtung mit den oben beschriebenen Merkmalen (zum Beispiel eine erste Probenhandhabungsvorrichtung als Injektor und eine zweite Probenhandhabungsvorrichtung als Fraktionierer) zum Handhaben der fluidischen Probe aufweist.
Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Analysegeräts zum Analysieren einer fluidischen Probe bereitgestellt, wobei das Verfahren ein Durchführen von fluidischer Probe durch ein Lumen einer Probennadel zum Überführen der fluidischen Probe zwischen einer Probenaufnahmevorrichtung und einem mit der Probennadel fluidisch gekoppelten Probenaufnahmevolumen, und ein Rotieren der rotierbar gelagerten Probennadel um ihre eigene Achse (insbesondere relativ zu einem die Probennadel aufnehmenden Nadelgehäuse und/oder relativ zu einem die Probennadel tragenden Bewegungsapparat) aufweist.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Probenhandhabungsvorrichtung“ insbesondere eine Anordnung verstanden werden, die zum Handhaben einer fluidischen Probe ausgebildet ist. Beispielsweise kann eine solche Probenhandhabungsvorrichtung ein Injektor oder eine Probenaufgabeeinheit aufweisen, der bzw. die zum Injizieren einer fluidischen Probe aus einem Injektorpfad in einen Trennpfad zum Trennen der fluidischen Probe in dem Trennpfad ausgebildet ist. Gemäß einer anderen Ausgestaltung kann eine solche Probenhandhabungsvorrichtung ein Fraktionierer sein, mit dem eine bereits getrennte fluidische Probe fraktioniert werden kann, beispielsweise fraktionsweise in unterschiedliche Zielbehälter eingefüllt werden kann. Eine solche Probenhandhabungsvorrichtung kann einen Bewegungsapparat aufweisen, der zum Bewegen der Probennadel zur Handhabung der zu analysierenden (insbesondere zu trennenden) oder analysierten (insbesondere getrennten) fluidischen Probe ausgebildet sein kann. Andere Probenhandhabungsvorrichtungen sind jedoch möglich.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Fluid“ insbesondere eine Flüssigkeit und/oder ein Gas verstanden, optional aufweisend Festkörperpartikel.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „fluidische Probe“ insbesondere ein Medium, weiter insbesondere eine Flüssigkeit, verstanden, das bzw. die die eigentlich zu analysierende Materie enthält (zum Beispiel eine biologische Probe), wie zum Beispiel eine Proteinlösung, eine pharmazeutische Probe, etc.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „mobile Phase“ insbesondere ein Fluid, weiter insbesondere eine Flüssigkeit verstanden, das als Trägermedium zum Transportieren der fluidischen Probe zwischen einem Fluidantrieb und einer Probentrenneinrichtung dient. Mobile Phase kann aber auch in einer Fluidfördereinrichtung zum Beeinflussen der fluidischen Probe eingesetzt werden. Zum Beispiel kann die mobile Phase ein (zum Beispiel organisches und/oder anorganisches) Lösungsmittel oder eine Lösungsmittelzusammensetzung sein (zum Beispiel Wasser und Ethanol).
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Analysegerät“ insbesondere ein Gerät bezeichnen, das in der Lage und konfiguriert ist, eine fluidische Probe zu untersuchen, insbesondere zu trennen, weiter insbesondere in verschiedene Fraktionen zu trennen. Beispielsweise kann eine solche Probentrennung mittels Chromatographie oder Elektrophorese erfolgen. Bevorzugt kann das Analysegerät ein Flüssigkeitschromatografie-Probentrenngerät sein.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Probennadel“ insbesondere ein Hohlkörper mit Lumen oder Durchgangsloch verstanden werden, durch das eine fluidische Probe geführt werden kann. Durch das Lumen bzw. Durchgangsloch kann insbesondere eine fluidische Probe in eine Probenhandhabungsvorrichtung eingeführt (beispielsweise eingesaugt) werden kann und/oder aus einer Probenhandhabungsvorrichtung herausgeführt (zum Beispiel ausgestoßen) werden. Eine Probennadel kann länglich und rotationssymmetrisch ausgebildet sein und kann daher eine Symmetrieachse aufweisen.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „rotierbar gelagerte Probennadel“ insbesondere eine Probennadel verstanden werden, die im Betrieb um ihre eigene Achse (insbesondere ihre eigene Symmetrieachse) gedreht werden kann. Insbesondere kann eine rotierbar oder rotierfähig gelagerte Probennadel zum Durchführen einer Endlosrotation ausgebildet sein. Eine solche Probennadel kann im montierten Zustand um einen beliebigen Winkel rotiert werden, der auch 360° überschreiten kann. Insbesondere kann eine rotierbar gelagerte Probennadel relativ zum Rest der Nadelanordnung oder relativ zum Rest der Probenhandhabungsvorrichtung um ihre eigene Achse (auch als Rotationsachse oder Symmetrieachse bezeichnet) gedreht werden.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Lumen zum Durchführen von fluidischer Probe“ insbesondere ein sich durch die Probennadel hindurch erstreckendes Durchgangsloch verstanden werden, das von einem Fluid und insbesondere von einer fluidischen Probe durchflossen werden kann.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Bewegungsapparat“ insbesondere ein Bauteil oder eine Baugruppe verstanden werden, das oder die eine Bewegung (insbesondere eine Drehbewegung) ausführen kann, zum Beispiel um ein an dem Bewegungsapparat nach dem Auslegertyp angeordnetes anderes Bauteil (zum Beispiel eine Probennadel) mechanisch zu verfahren. Alternativ oder ergänzend kann der Bewegungsapparat zum Ausführen mindestens einer translatorischen und/oder rotatorischen Bewegung ausgebildet sein, beispielsweise zum vertikalen Anheben oder Absenken eines Bauteils (zum Beispiel einer Probennadel).
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann eine Probennadel an einer Probenhandhabungsvorrichtung um ihre eigene Achse rotierbar ausgebildet sein. Wenn beispielsweise die Probennadel an einem Bewegungsapparat der Probenhandhabungsvorrichtung montiert ist und im Betrieb durch Drehen des Bewegungsapparats beispielsweise zwischen einem Nadelsitz und einer Probenaufnahmevorrichtung verfahren wird, kann die Probennadel einwirkende mechanische Lasten durch Ausführen einer Rotationsbewegung um ihre eigene Achse zumindest teilweise ausgleichen. Dadurch kann die Probennadel und insbesondere ein an die Probennadel fluidisch anschließbares Probenaufnahmevolumen (zum Beispiel eine als Kapillare ausgebildete Probenschleife) bei einem Bewegen der Probennadel vor einer übermäßigen mechanischen Belastung oder sogar Beschädigung zuverlässig geschützt werden. Anschaulich kann die Probennadel durch eine Ausgleichsbewegung um ihre eigene Achse einwirkende Lasten ganz oder teilweise ausgleichen und dabei insbesondere das Probenaufnahmevolumen vor hohen mechanischen Lasten schützen. Dadurch kann der Verschleiß der Nadelanordnung reduziert und folglich die Lebensdauer der Nadelanordnung und ihrer Komponenten erhöht werden.
Anschaulich kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung also eine Probennadel eines analytischen Geräts rotierbar um ihre eigene Nadelachse gelagert sein. Dadurch kann sichergestellt werden, dass Anschlüsse der Probenhandhabungsvorrichtung mit einer solchen Probennadel nicht über Gebühr durch eine Bewegung eines Bewegungsapparats und der damit gekoppelten Probennadel mechanisch belastet werden, da ein Rotationslager der Nadelanordnung ein Rotieren der Probennadel relativ zu anderen Komponenten der Probenhandhabungsvorrichtung zulassen kann. Auf die beschriebene Weise ist es last- und verschleißarm möglich, die Probennadel zu einer Probenaufnahmevorrichtung (zum Beispiel eine Mikrotiterplatte mit mehr als hundert Proben) hin zu bewegen, um Probe durch die Probennadel in ein Probenaufnahmevolumen einzuziehen. Gegenüber herkömmlichen Ansätzen zum verschleißarmen Ausgestalten einer Probenhandhabungsvorrichtung haben exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung den Vorteil, dass ein mit der Probennadel fluidisch gekoppeltes Probenaufnahmevolumen kompakt (insbesondere ohne stressdämpfende Wicklungen) ausgebildet werden kann. Dadurch kann das fluidische Totvolumen verringert werden, was für den Betrieb eines analytischen Geräts mit einer solchen Probennadel von Vorteil ist.
Im Weiteren werden zusätzliche Ausgestaltungen der Nadelanordnung, der Probenhandhabungsvorrichtung, des Analysegeräts und des Verfahrens beschrieben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Nadelanordnung ein Nadelgehäuse aufweisen, in dem ein Teil der Probennadel so gelagert ist, dass bei Rotieren der Probennadel das Nadelgehäuse rotationsfest stationär bleibt. Beispielsweise kann das Nadelgehäuse eine mit der Probennadel gekoppelte starre Hülse sein, durch die ein Teil der Probennadel durchgeführt ist. Die Probennadel kann relativ zu dem Nadelgehäuse um ihre eigene Achse drehend gelagert werden. Ferner kann das Nadelgehäuse zum Beispiel an einem Bewegungsapparat (insbesondere einem Dreharm) der Probenhandhabungsvorrichtung montiert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Probennadel an dem Nadelgehäuse so gelagert sein, dass in Richtung einer Rotationsachse der Probennadel das Nadelgehäuse und die Probennadel miteinander starr gekoppelt sind. Vorteilhaft kann die Anbringung der Probennadel an dem Nadelgehäuse also so ausgebildet sein, dass die Probennadel zwar relativ zu dem Nadelgehäuse um ihre eigene Achse drehen kann, aber entlang ihrer Axialerstreckung fest mit dem Nadelgehäuse gekoppelt ist. Wird also auf die Probennadel eine Kraft entlang ihrer Axialerstreckungsrichtung ausgeübt, so bewegt sich das Nadelgehäuse mit der Probennadel mit. Dies vereinfacht die Bewegung der Probennadel mittels eines Bewegungsapparats, zum Beispiel ein Verfahren der Probennadel zwischen einem Nadelsitz und einer Probenaufnahmevorrichtung. Somit kann die Probennadel insbesondere entlang ihrer Rotationsachse, d.h. im Betrieb üblicherweise in vertikaler oder z-Richtung, fest am Nadelgehäuse angebracht sein und in besagter Richtung gemeinsam mit dem Nadelgehäuse bzw. mit einem Auslegerarm eines Bewegungsapparats bewegt werden.
Alternativ kann die Probennadel an dem Nadelgehäuse so gelagert sein, dass in Richtung einer Rotationsachse der Probennadel das Nadelgehäuse und die Probennadel, insbesondere beschränkt oder unbeschränkt, relativ zueinander bewegbar sind. Gemäß einer solchen Ausführungsform kann die Probennadel auch entlang ihrer Rotationsachse, d.h. im Betrieb üblicherweise in vertikaler oder z-Richtung, relativ zum Nadelgehäuse bzw. zu einem Auslegerarm eines Bewegungsapparats bewegt werden. Eine solche Linearbewegung entlang der Rotationsachse der Probennadel kann entweder vollständig frei sein oder kann auf einen einseitig oder beidseitig definierten Bewegungsbereich begrenzt sein. In letzterer Konfiguration kann zum Beispiel ein Anschlag vorgesehen sein, bis zu dem sich die Probennadel relativ zum Nadelgehäuse bzw. dem Bewegungsapparat längsbewegen kann. Durch eine solche Begrenzung der Nadelbewegung in Axialrichtung kann vermieden werden, dass die Probennadel in unerwünschter Weise an einen anderen Körper anschlägt und dabei beschädigt werden kann. Bevorzugt kann der Anschlag bzw. die Probennadel gefedert sein, um eine übermäßige Kraft beim Anschlagen der Probennadel zu vermeiden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Probennadel relativ zu dem Nadelgehäuse zusätzlich zu ihrer Rotierbarkeit keinen weiteren Bewegungsfreiheitsgrad haben. Die Rotation der Probennadel um ihre eigene Achse kann somit der einzie Freiheitsrad der Probennadel für die Durchführun einer Bewegung relativ zu dem Nadelgehäuse oder relativ zu dem Bewegungsapparat sein. Bezüglich aller anderer Bewegungsfreiheitsgrade bewegt sich die Probennadel dann starr mit dem Nadelgehäuse bzw. dem Bewegungsapparat mit.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Nadelanordnung ein Rotationslager zum rotierbaren Lagern der Probennadel aufweisen. Unter einem Rotationslager kann insbesondere ein Lager verstanden werden, das eine Drehung der Probennadel um ihre eigene Achse zulässt, insbesondere nur eine Drehung der Probennadel um ihre eigene Achse zulässt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Rotationslager zwischen dem Nadelgehäuse und der Probennadel angeordnet sein. Somit kann ein ringförmiges Rotationslager in einem ringförmigen Zwischenraum zwischen der Probennadel und einem hohlzylindrischen Nadelgehäuse angeordnet sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Rotationslager ein Außenlager sein. Dies bedeutet, dass sich das Rotationslager um einen Außenumfang der Probennadel herumerstrecken kann. Eine solche Konfiguration ist für die Erfordernisse einer Probennadel für ein Analysegerät besonders gut geeignet. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Rotationslager ein Innenlager sein. Zwischen Probennadel und Nadelgehäuse kann, beispielsweise ausgebildet als Drehkupplung, ein Gleitlager ausgebildet sein. Zum Beispiel kann an einer Mantelfläche der Probennadel ein ringförmiger Überstand (zum Beispiel ein O-Ring) vorgesehen sein, der beim Montieren an einem Nadelgehäuse oder direkt an einem Roboterarm eines Bewegungsapparats in eine korrespondierende ringförmige Nut von Nadelgehäuse bzw. Bewegungsapparat eingeführt wird. Dann dreht der ringförmige Überstand der Probennadel im Betrieb relativ zum Nadelgehäuse bzw. Bewegungsapparat.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Rotationslager als Wälzlager ausgebildet sein. Der Begriff „Wälzlager“ kann Lager bezeichnen, bei denen zwischen einem Innenring und einem Außenring rollende Körper den Reibungswiderstand verringern. Beispielsweise können die rollenden Körper Kugeln sein, wodurch das Wälzlager als Kugellager ausgebildet ist. Alternativ zu einem Wälzlager ist es auch möglich, das Rotationslager als Gleitlager auszubilden, bei dem eine Lagerung durch Schmierung erreicht werden kann. Es ist auch möglich, dass das Rotationslager als Flüssigkeitslager, Luftlager und/oder Magnetlager ausgebildet ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Rotationslager eine erste Lagerstufe und eine in Axialrichtung der Probennadel von der ersten Lagerstufe beabstandete zweite Lagerstufe aufweisen. Somit können die zwei (oder mehr als zwei) Lagerstufen axial zueinander beanstandet sein und dadurch auch eine Führung der Probennadel bewirken. Beispielsweise kann jede der Lagerstufen als Wälzlagerstufe ausgebildet sein. Alternativ kann das Rotationslager eine einzige Lagerstufe aufweisen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Nadelanordnung hochdruckrobust ausgebildet sein. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „hochdruckrobust“ insbesondere eine Nadelanordnung verstanden werden, die unter Hochdruckbedingungen und im Langzeitbetrieb schädigungsfrei oder zerstörungsfrei betreibbar ist. Insbesondere kann unter „hochdruckrobust“ eine Nadelanordnung verstanden werden, die Drücken von bis zu 200 bar, insbesondere von bis zu 600 bar und vorzugsweise von bis zu 1200 bar oder mehr standhalten kann, ohne im Langzeitbetrieb beschädigt oder zerstört zu werden. Weiter insbesondere kann eine solche hochdruckfeste oder hochdruckrobuste Nadelanordnung für den Betrieb in einer HPLC ausgebildet sein. Zum Beispiel können zum hochdruckrobusten Ausgestalten einer Nadelanordnung Wanddicken mit einer solchen Stärke ausgebildet werden, dass sie den hohen Drücken standhalten können. Darüber hinaus impliziert eine hochdruckrobuste Ausgestaltung einer Nadelanordnung auch eine Konfiguration derselben aus entsprechend druckfesten Materialien. Auch kann bei einer hochdruckrobusten Konfiguration einer Nadelanordnung eine Fluiddichtigkeit der Fluidfördereinrichtung unter den genannten hohen Drücken durch entsprechende Dichtmaßnahmen bewerkstelligt werden. Bevorzugt kann eine hochdruckrobuste Nadelanordnung zusätzlich so ausgebildet werden, dass sie mit aggressiven Chemikalien (beispielsweise organischen Lösungsmitteln) kompatibel ist und durch solche aggressive Chemikalien nicht angegriffen wird. Daher kann die Nadelanordnung auch ausgebildet sein, mit harschem Lösungsmittel zurechtzukommen.
Eine hochdruckrobuste Ausführung der Nadelanordnung kann insbesondere eine hochdruckrobuste Ausführung eines Probenaufnahmevolumens der Nadelanordnung beinhalten. Ein hochdruckrobustes Probenaufnahmevolumen kann insbesondere als metallische Kapillare (bevorzugt als Edelstahlkapillare) ausgebildet sein, die allerdings zu Sprödigkeit neigen kann und somit bei übermäßiger mechanischer Belastung brechen kann. Indem die Probennadel der Nadelanordnung frei rotierbar ausgebildet wird, kann auch das an die Probennadel fluidisch angeschlossene Probenaufnahmevolumen vor übermäßigem mechanischen Stress bei einer Bewegung der Probennadel geschützt werden. Mit Vorteil kann sich eine rotierfähig gelagerte Probennadel relativ zu einem Bewegungsapparat (zum Beispiel einem Roboter) bewegen, wohingegen Relativbewegungen zwischen der Probennadel und dem Probenaufnahmevolumen stark unterdrückt sind.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Nadelanordnung ein mit der Probennadel fluidisch gekoppeltes Probenaufnahmevolumen, insbesondere eine Probenschleife, aufweisen. Hierunter kann insbesondere ein Kapillarstück verstanden werden, in dessen Inneren ein Aufnahmevolumen zum Aufnehmen einer definierten Menge von fluidischer Probe gebildet ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Nadelanordnung ein Fitting zum fluidischen Koppeln der Probennadel mit dem Probenaufnahmevolumen aufweisen. Insbesondere kann das Fitting als Hochdruckfitting ausgebildet sein, das die Probennadel mit dem Probenaufnahmevolumen so koppelt, dass auch bei hohen Drücken (von beispielsweise mindestens 600 bar, insbesondere mindestens 1200 bar) Fluid leckagefrei zwischen Probennadel und Probenaufnahmevolumen fließen kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Probennadel relativ zu dem Bewegungsapparat zusätzlich zu ihrer Rotierbarkeit keinen weiteren Bewegungsfreiheitsgrad haben. Somit wird die Probennadel, wenn die Nadelanordnung an dem Bewegungsapparat montiert ist, starr mit dem Bewegungsapparat mitgeführt, wobei die freie Rotierbarkeit der Probennadel auch relativ zu den Bewegungsapparat die einzige Ausnahme der starren Kopplung zwischen Probennadel und Bewegungsapparat bilden kann. Dies erlaubt eine mechanische Entlastung zwischen Probennadel und Probenaufnahmevolumen durch Rotationsausgleich der Probennadel, während eine präzise Bewegungssteuerung der Probennadel beibehalten wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein Nadelgehäuse der Nadelanordnung starr an dem Bewegungsapparat angebracht sein. Während ein Rotationslager zwischen Nadelgehäuse und Probennadel die freie Rotierbarkeit der Probennadel erlaubt, kann in einer Ausführungsform das Rotationslager bei anderen (insbesondere bei allen anderen) Bewegungsmodi eine Mitbewegung der Probennadel mit dem Nadelgehäuse bzw. mit einem Bewegungsapparat bewirken.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Probenhandhabungsvorrichtung als Injektor zum Injizieren der zu analysierenden fluidischen Probe aus einem Injektorpfad der Probenhandhabungsvorrichtung in einen Trennpfad des Analysegeräts ausgebildet sein. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Injektor“ insbesondere eine Apparatur verstanden werden, mit der eine fluidische Probe zunächst in ein Probeaufnahmevolumen aufgenommen werden kann und durch entsprechendes Schalten eines Injektionsventils nachfolgend in einen Trennpfad zwischen Fluidantrieb und Probentrenneinrichtung eingebracht werden kann. Ein fluidischer Pfad, der einem solchen Injektor zugeordnet ist, kann als Injektorpfad bezeichnet werden. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Fluidantrieb“ insbesondere eine Einrichtung zum Fördern von mobiler Phase und fluidischer Probe verstanden werden. Insbesondere kann der Fluidantrieb eine Kolbenpumpe sein. Der Fluidantrieb kann als Fluidpumpe zum Erzeugen eines Hochdrucks (zum Beispiel mindestens 1000 bar) zum Fördern von mobiler Phase und fluidischer Probe während des Analysierens ausgebildet sein. Der Fluidantrieb kann in dem Analysegerät als analytische Pumpe ausgebildet sein. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Probentrenneinrichtung“ insbesondere eine Einrichtung zum Analysieren einer fluidischen Probe, insbesondere in unterschiedliche Fraktionen, verstanden werden. Zu diesem Zweck können Bestandteile der fluidischen Probe an der Probentrenneinrichtung zunächst adsorbiert und dann separat (insbesondere fraktionsweise) desorbiert werden. Beispielsweise kann eine solche Probentrenneinrichtung als chromatographische Trennsäule ausgebildet sein.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Probenhandhabungsvorrichtung als Fraktionierer zum Fraktionieren der fluidischen Probe in ein Fraktionierziel ausgebildet sein. Ein Fraktionierer kann anschaulich eine in Fraktionen getrennte fluidische Probe in unterschiedliche Fraktionierbehälter ausgeben, von denen zum Beispiel jeder mit mindestens einer Fraktion befüllt werden kann. Zu diesem Zweck kann die getrennte fluidische Probe durch eine Probennadel in die Fraktionierbehälter überführt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein Analysegerät eine erste Probenhandhabungsvorrichtung für einen Injektor und eine zweite Probenhandhabungsvorrichtung für einen Fraktionierer aufweisen, die beide mit einer rotierbar gelagerten Probennadel ausgestattet sein können. Es ist auch möglich, eine einzige Probenhandhabungsvorrichtung selektiv als Injektor oder Fraktionierer zu betreiben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Probenhandhabungsvorrichtung eine Fluidfördereinrichtung aufweisen, die zum Einziehen der fluidischen Probe aus einer Probenaufnahmevorrichtung (zum Beispiel eine Probenquelle, ein Probenbehälter, eine Probenplatte mit mehreren Probenaufnahmen, etc.) durch die Probennadel in ein Probenaufnahmevolumen der Nadelanordnung ausgebildet ist. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Fluidfördereinrichtung“ insbesondere eine Einrichtung verstanden werden, die zum Bewegen eines Fluids (zum Beispiel eines Lösungsmittels oder einer Lösungsmittelzusammensetzung bzw. einer zu analysierenden fluidischen Probe) ausgebildet ist. Insbesondere kann eine solche Fluidfördereinrichtung zum Ansaugen eines Fluids entlang einer ersten Flussrichtung und zum nachfolgenden Ausstoßen des Fluids entlang einer hierzu antiparallelen Flussrichtung ausgebildet sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Fluidfördereinrichtung als Dosiereinrichtung zum Dosieren einer fluidischen Probe ausgebildet sein. Die Fluidfördereinrichtung kann dann betrieben werden, eine vorbestimmte Menge der fluidischen Probe in ein Probenaufnahmevolumen zwischen der Fluidfördereinrichtung und einer Probennadel anzusaugen und nachfolgend zu injizieren.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Probennadel und die Fluidfördereinrichtung miteinander fluidisch gekoppelt sein. Somit kann ein Fluid, wie zum Beispiel eine fluidische Probe und/oder eine mobile Phase, gesteuert durch einen entsprechenden Betrieb der Fluidfördereinrichtung unidirektional oder bidirektional durch die Probennadel geführt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann zwischen der Probennadel und der Fluidfördereinrichtung ein Probenaufnahmevolumen angeordnet sein, das zum Aufnehmen der fluidischen Probe ausgebildet ist, wenn die Probennadel in fluidische Probe eintaucht und ein Kolben der Fluidfördereinrichtung bewegt wird. Insbesondere kann die Fluidfördereinrichtung zum Einziehen der fluidischen Probe durch die Probennadel in das Probenaufnahmevolumen mittels Bewegens des Kolbens ausgebildet sein. Zu diesem Zweck kann ein Kolben der Fluidfördereinrichtung rückwärts bewegt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Fluidfördereinrichtung zum Injizieren einer eingezogenen fluidischen Probe aus dem Probenaufnahmevolumen in einen Trennpfad des Analysegeräts ausgebildet sein. Zu diesem Zweck kann ein Kolben der Fluidfördereinrichtung vorwärts bewegt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Probenhandhabungsvorrichtung einen Nadelsitz aufweisen, in den die Probennadel mittels Bewegens des Bewegungsapparats (zum Beispiel mittels Drehens eines als Dreharm ausgebildeten Bewegungsapparats) fluiddicht (vorzugsweise hochdruckrobust) einführbar ist, um fluidische Probe durch die Probennadel und durch den Nadelsitz zu führen. Wenn die Probennadel in den Nadelsitz eingeführt ist, kann zuvor angesaugte fluidische Probe zur Trennung in einen Trennpfad des Analysegeräts überführt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein als Probentrenngerät ausgebildetes Analysegerät als Probenhandhabungsvorrichtung einen Injektor zum Injizieren der fluidischen Probe in die mobile Phase, einen Fluidantrieb zum Antreiben der mobilen Phase und der in die mobile Phase injizierten fluidischen Probe, und eine Probentrenneinrichtung zum Analysieren der in die mobile Phase injizierten fluidischen Probe aufweisen. Zum Beispiel kann ein entsprechendes Analysegerät als Flüssigkeitschromatografie-Probentrenngerät, insbesondere als HPLC, ausgebildet sein.
Das Analysegerät kann ein mikrofluidisches Messgerät, ein Life Science-Gerät, ein Flüssigkeitschromatographiegerät, ein Gaschromatographiegerät, eine HPLC (High Performance Liquid Chromatography), eine UHPLC-Anlage oder ein SFC- (superkritische Flüssigkeitschromatographie) Gerät sein. Allerdings sind viele andere Anwendungen möglich.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Probentrenneinrichtung als chromatographische Trenneinrichtung, insbesondere als Chromatographietrennsäule, ausgebildet sein. Bei einer chromatographischen Trennung kann die Chromatographietrennsäule mit einem Adsorptionsmedium, versehen sein. An diesem kann die fluidische Probe aufgehalten werden und erst nachfolgend bei Anwesenheit einer spezifischen Lösungsmittelzusammensetzung fraktionsweise wieder abgelöst werden, womit die Trennung der Probe in ihre Fraktionen bewerkstelligt wird.
Ein Pumpsystem zum Fördern von Fluid kann zum Beispiel dazu eingerichtet sein, das Fluid bzw. die mobile Phase mit einem hohen Druck, zum Beispiel einige 100 bar bis hin zu 1000 bar und mehr, durch das System hindurchzubefördern.
Das Analysegerät kann einen Probeninjektor zum Einbringen der Probe in den fluidischen Trennpfad aufweisen. Ein solcher Probeninjektor kann eine mit einem Nadelsitz koppelbare Proben- oder Injektionsnadel in einem entsprechenden Flüssigkeitspfad aufweisen, wobei die Probennadel aus diesem Nadelsitz herausgefahren werden kann, um Probe aufzunehmen. Nach dem Wiedereinführen der Probennadel in den Nadelsitz kann sich die Probe in einem Fluidpfad befinden, der, zum Beispiel durch das Schalten eines Ventils, in den Trennpfad des Systems hineingeschaltet werden kann. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ein Probeninjektor bzw. Sampler mit einer Probennadel verwendet werden, die ohne Nadelsitz betrieben wird.
Das Analysegerät kann einen Fraktionssammler zum Sammeln der getrennten Komponenten aufweisen. Ein solcher Fraktionssammler kann die verschiedenen Komponenten der aufgetrennten Probe zum Beispiel in verschiedene Flüssigkeitsbehälter führen. Die analysierte Probe kann aber auch einem Abflussbehälter zugeführt werden.
Vorzugsweise kann das Analysegerät einen Detektor zur Detektion der getrennten Komponenten aufweisen. Ein solcher Detektor kann ein Signal erzeugen, welches beobachtet und/oder aufgezeichnet werden kann, und welches für die Anwesenheit und Menge der Probenkomponenten in dem durch das System fließenden Fluid indikativ ist.
Figurenliste
Andere Ziele und viele der begleitenden Vorteile von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden leicht wahrnehmbar werden und besser verständlich werden unter Bezugnahme auf die folgende detailliertere Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen. Merkmale, die im Wesentlichen oder funktionell gleich oder ähnlich sind, werden mit denselben Bezugszeichen versehen.

1 zeigt ein HPLC-System gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt eine als Injektor ausgebildete Probenhandhabungsvorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweisen.
3 zeigt eine Querschnittsansicht einer Nadelanordnung für eine Probenhandhabungsvorrichtung eines Probentrenngeräts zum Trennen einer fluidischen Probe gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 zeigt eine Draufsicht der Nadelanordnung gemäß 3.
5 zeigt eine Querschnittsansicht einer Probenhandhabungsvorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
6 zeigt eine Querschnittsansicht einer Nadelanordnung für eine Probenhandhabungsvorrichtung eines Probentrenngeräts zum Trennen einer fluidischen Probe nemäß einem anderen exemolarischen Ausführunnsheisnie) der Erfindung.
7 zeigt eine Querschnittsansicht einer Nadelanordnung für eine Probenhandhabungsvorrichtung eines Probentrenngeräts zum Trennen einer fluidischen Probe gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
8 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer Probenhandhabungsvorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die Darstellung in der Zeichnung ist schematisch.
Bevor bezugnehmend auf die Figuren exemplarische Ausführungsbeispiele beschrieben werden, sollen einige grundlegende Überlegungen zusammengefasst werden, basierend auf denen exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung abgeleitet worden sind.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann eine Nadelanordnung für eine Probenhandhabungsvorrichtung (wie zum Beispiel einen Injektor) eines Probentrenngeräts (beispielsweise ein Flüssigkeitschromatografiegerät) mit einer um ihre eigene Achse rotierbar gelagerten Probennadel ausgerüstet werden. Anschaulich kann somit ein Nadelhalter mit einer Rotationsachse bereitgestellt werden, um welche die aufgenommene Probennadel frei drehen kann. Dies erlaubt einen selbsttätigen Ausgleich von mechanischen Lasten, die auf die Probennadel oder ein daran angeschlossenes Probenaufnahmevolumen bei Bewegung der Probennadel im Probenhandhabungsbetrieb einwirken können. Dies verringert den Verschleiß der Komponenten der Nadelanordnung und erhöht somit deren Lebensdauer. Insbesondere eine durch das Drehen eines die Probennadel tragenden Bewegungsapparats einer Probenhandhabungsvorrichtung resultierende mechanische Last auf ein als Kapillare ausgebildetes Probenaufnahmevolumen kann dadurch zumindest teilweise ausgeglichen werden.
Herkömmlich können Injektionsnadeln in der Flüssigkeitschromatografie mit einer dazugehörigen Robotik fest verbunden sein. Dadurch werden alle Freiheitsgrade zwischen Roboter und Probennadel inhibiert. Allerdings hat die herkömmliche feste Verbindung zwischen Robotik und Injektionsnadel den Nachteil, dass das Probeaufnahmevolumen (insbesondere eine Kapillare) die Bewegungen der Probennadel im vollen Umfang erfährt. Dies führt herkömmlich zu einem beschleunigten Verschleiß des Probenaufnahmevolumens.
Um diese und/oder andere Nachteile ganz oder teilweise zu überwinden, wird gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung eine in z-Richtung fest eingebaute oder fest eingespannte Nadel mit dem Freiheitsgrad der Rotation um die z-Richtung ausgerüstet. Unter der z-Richtung kann in diesem Zusammenhang eine Axialrichtung, Symmetrieachse oder eigene Achse der Probennadel verstanden werden, die auch einer vertikalen Richtung entsprechen kann.
Die rotierfähige Lagerung einer Probennadel gegenüber einem Nadelgehäuse und/oder einem Bewegungsapparat hat Vorteile: Durch die rotierend gelagerte Probennadel können die relativen, insbesondere rotatorischen Bewegungen zwischen dem insbesondere als Probenschleife bzw. Probenkapillare ausgebildeten Probenaufnahmevolumen und der Probennadel stark verringert werden. Dadurch kann der auf das Probenaufnahmevolumen einwirkende mechanische Stress erheblich reduziert werden. Folglich kann eine Bruchgefahr der Probenschleife gemindert und die Lebensdauer der Nadelanordnung erhöht werden.
Abgesehen von einer erreichbaren erhöhten Lebensdauer des Probenaufnahmevolumens kann dieses gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung auch mit einem vereinfachten Design hergestellt werden. Da ein Aufwickeln der Kapillare zur mechanischen Entlastung des Probenaufnahmevolumens gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung nicht mehr zwingend erforderlich ist, kann ein fluidisches Totvolumen reduziert werden und dadurch die Analyse durch das Analysegerät verbessert werden. Ferner sind gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung größere Freiheitgrade bei der Entwicklung einer Robotik der Probenhandhabungsvorrichtung ermöglicht. Insbesondere kann eine solche Robotik, die den oben beschriebenen Bewegungsapparat aufweisen kann, komplexere und/oder größere Bewegungen bewerkstelligen, ohne übermäßige mechanische Lasten zu generieren. Darüber hinaus kann anschaulich eine Art Federwirkung erzeugt werden, die einen verringerten Einfluss des Probenaufnahmevolumens auf die Bewegung der Robotik bewirken kann.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann somit eine Probennadel (insbesondere eines HPLC-Injektors) mit einem Rotationslager ausgerüstet werden, das eine Drehung der Probennadel in Bezug auf ihr Lager ermöglichen kann. Insbesondere kann ein Rotorlager für die Probennadel bereitgestellt werden, die von einem Roboterarm (wie zum Beispiel einem Bewegungsapparat) bewegt und/oder bedient werden kann.
Ein Rotationslager zum rotierfähigen Lagern der Probennadel kann insbesondere ein Innenlager (beispielsweise mit einem O-Ring zur Abdichtung) und/oder ein Außenlager aufweisen (Letzteres ist in 3 und 4 dargestellt). Ferner kann ein Fitting zum Ankoppeln des Probenaufnahmevolumens (insbesondere einer Probenaufnahmekapillare) an die Probennadel eingesetzt werden. Ein solches Fitting kann die Probennadel auch mit einer beliebigen anderen Komponente fluidisch koppeln, die sich hinter dem Probenaufnahmevolumen befindet.
Insbesondere kann das Rotationslager für die Probennadel ausgebildet sein, die Ausübung bzw. Übertragung einer axialen Kraft auf die Probennadel zuzulassen, die für den Betrieb der Probennadel vorteilhaft sein kann. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind insbesondere nützlich für eine Handhabung der Rotationsnadel unter Verwendung einer Robotermechanik, bei der die Probennadel durch Drehen oder Schwenken bewegt wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung können jedoch auch mit eindimensionalen oder zweidimensionalen Linearantriebsmechanismen ausgerüstet sein, bei denen die Probennadel im Betrieb entlang einer beispielsweise horizontalen Richtung oder in einer zum Beispiel horizontalen Ebene verfahren wird. Es können rotatorische oder lineare Achsen ein-, zwei- oder dreidimensional vorgesehen werden, und alle möglichen Kombinationen aus beiden.
1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines HPLC-Systems als Beispiel für ein als Probentrenngerät ausgebildetes Analysegerät 10 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie es zum Beispiel zur Flüssigkeitschromatographie verwendet werden kann. Eine Fluidfördereinrichtung bzw. ein Fluidantrieb 20, der mit Lösungsmitteln aus einer Zuführeinrichtung 25 versorgt wird, treibt eine mobile Phase durch eine Probentrenneinrichtung 30 (wie zum Beispiel eine chromatographische Säule), die eine stationäre Phase beinhaltet. Die Zuführeinrichtung 25 umfasst eine erste Fluidkomponentenquelle 113 zum Bereitstellen eines ersten Fluids bzw. einer ersten Lösungsmittelkomponente A (zum Beispiel Wasser) und eine zweite Fluidkomponentenquelle 111 zum Bereitstellen eines anderen zweiten Fluids bzw. einer zweiten Lösungsmittelkomponente B (zum Beispiel ein organisches Lösungsmittel). Ein optionaler Entgaser 27 kann die mittels der ersten Fluidkomponentenquelle 113 und mittels der zweiten Fluidkomponentenquelle 111 bereitgestellten Lösungsmittel entgasen, bevor diese dem Fluidantrieb 20 zugeführt werden. Eine Probenaufgabeeinheit, die auch als Injektor 40 bezeichnet werden kann, ist zwischen dem Fluidantrieb 20 und der Probentrenneinrichtung 30 angeordnet, um eine Probenflüssigkeit bzw. eine fluidische Probe aus einer Probenaufnahmevorrichtung 137 (zum Beispiel einem Probenbehälter) zunächst in ein Probenaufnahmevolumen 132 in einem (nur schematisch dargestellten) Injektorpfad 122 aufzunehmen, und nachfolgend durch Schalten eines Injektionsventils 90 des Injektors 40 in einen fluidischen Trennpfad 124 zwischen Fluidantrieb 20 und Probentrenneinrichtung 30 einzubringen. Das Aufnehmen von fluidischer Probe aus der Probenaufnahmevorrichtung 137 kann insbesondere dadurch erfolgen, dass eine Probennadel 126 aus einem Probensitz 134 herausgefahren und in den Probenbehälter bzw. die Probenaufnahmevorrichtung 137 hineingefahren wird, mittels einer als Dosiereinrichtung ausgebildeten Fluidfördereinrichtung 100 fluidische Probe aus dem Probenbehälter bzw. der Probenaufnahmevorrichtung 137 durch die Probennadel 126 in das Probenaufnahmevolumen 132 eingesaugt wird, und die Probennadel 126 dann wieder in den Nadelsitz 134 hineingefahren wird.
Die stationäre Phase der Probentrenneinrichtung 30 ist dazu vorgesehen, Komponenten der Probe zu separieren. Ein Detektor 50, der eine Flusszelle aufweisen kann, detektiert separierte Komponenten der Probe. Ein Fraktionierungsgerät oder Fraktionierer 60 kann dazu vorgesehen werden, separierte Komponenten der Probe in dafür vorgesehene Behälter auszugeben. Nicht mehr benötigte Flüssigkeiten können in einen Abflussbehälter bzw. in eine Wasteleitung 131 ausgegeben werden.
Während ein Flüssigkeitspfad zwischen dem Fluidantrieb 20 und der Probentrenneinrichtung 30 typischerweise unter Hochdruck steht, wird die Probenflüssigkeit unter Normaldruck zunächst in einen vom Flüssigkeitspfad getrennten Bereich, nämlich die Probenschleife bzw. das Probenaufnahmevolumen 132, der Probenaufgabeeinheit bzw. des Injektors 40 eingegeben. Danach wird die Probenflüssigkeit in den unter Hochdruck stehenden Trennpfad 124 eingebracht. Unter einer Probenschleife als Probenaufnahmevolumen 132 (auch als Sample Loop bezeichnet) kann ein Abschnitt einer Fluidleitung verstanden werden, der zum Aufnehmen bzw. Zwischenspeichern einer vorgegebenen Menge von fluidischer Probe ausgebildet ist. Vorzugsweise wird noch vor dem Zuschalten der zunächst unter Normaldruck stehenden Probenflüssigkeit in dem Probenaufnahmevolumen 132 in den unter Hochdruck stehenden Trennpfad 124 der Inhalt des Probenaufnahmevolumens 132 mittels einer Dosiereinrichtung in Form der Fluidfördereinrichtung 100 auf den Systemdruck des als HPLC ausgebildeten Analysegeräts 10 gebracht. Eine Steuereinrichtung 70 steuert die einzelnen Komponenten 20, 25, 30, 40, 50, 60, 90, etc., des Analysegeräts 10.
1 zeigt zwei Zuführleitungen 171, 173, von denen jede fluidisch mit einer jeweiligen der zwei als Fluidkomponentenquellen 113, 111 bezeichneten Lösungsmittelbehältern zum Bereitstellen eines jeweiligen der Fluide bzw. Lösungsmittelkomponenten A und B fluidisch gekoppelt ist. Das jeweilige Fluid bzw. die jeweilige Lösungsmittelkomponente A bzw. B wird durch die jeweilige Zuführleitung 171 bzw. 173, durch den Entgaser 27 zu einem Proportionierventil 87 als Proportioniereinrichtung gefördert, an dem die Fluide bzw. Lösungsmittelkomponenten A bzw. B aus den Zuführleitungen 171, 173 miteinander vereinigt werden. An dem Proportionierventil 87 fließen die Fluidpakete aus den Zuführleitungen 171, 173 also unter Bildung einer homogenen Lösungsmittelzusammensetzung zusammen. Letztere wird dann dem Fluidantrieb 20 zugeführt.
Im Betrieb des Analysegeräts 10 und insbesondere des Injektors 40 wird das Injektionsventil 90 mittels der Steuereinrichtung 70 zum Injizieren einer fluidischen Probe aus dem Probenaufnahmevolumen 132 in eine mobile Phase in dem Trennpfad 124 zwischen dem Fluidantrieb 20 und der Probentrenneinrichtung 30 des Analysegeräts 10 geschaltet. Dieses Schalten des Injektionsventils 90 erfolgt zum Bewirken einer Relativbewegung zwischen einem ersten Ventilkörper (der ein bezogen auf ein Laborsystem in Ruhe befindlicher Stator sein kann) und einem zweiten Ventilkörper (der ein in Bezug auf das Laborsystem verdrehbarer Rotor sein kann) des Injektionsventils 90. Der erste Ventilkörper kann mit mehreren Ports und optional mit einer oder mehreren nutförmigen Verbindungsstrukturen versehen sein. Der zweite Ventilkörper hingegen kann mit vorzugsweise mehreren nutförmigen Verbindungsstrukturen ausgestattet sein, um dadurch jeweilige der Ports des ersten Ventilkörpers abhängig von einer jeweiligen Relativorientierung zwischen dem ersten Ventilkörper und dem zweiten Ventilkörper mittels der mindestens einen Verbindungsstruktur des zweiten Ventilkörpers selektiv fluidisch zu koppeln oder zu entkoppeln. Anschaulich kann eine jeweilige nutförmige Verbindungsstruktur des zweiten Ventilkörpers in bestimmten Schaltzuständen des Injektionsventils 90 zwei (oder mehr) der Ports des ersten Ventilkörpers fluidisch miteinander verbinden und zwischen anderen der Ports des ersten Ventilkörpers eine fluidische Entkopplung ausbilden. Auf diese Weise können die einzelnen Komponenten des Probentrenngeräts 90 miteinander abhängig von einem jeweiligen Betriebszustand des Injektors 40 in einen einstellbaren fluidischen (Ent-)Kopplungszustand gebracht werden.
Bei dem in 1 dargestellten Analysegerät 10 sind zwei Probenhandhabungsvorrichtungen 120 zum Handhaben der fluidischen Probe vorgesehen. Eine erste Probenhandhabungsvorrichtung 120 dient als Injektor 40 zum Injizieren der fluidischen Probe in die mobile Phase. Eine zweite Probenhandhabungsvorrichtung 120 kann in dem Fraktionierer 60 zum Fraktionieren von getrennten Fraktionen der fluidischen Probe implementiert sein.
Die besagte erste Probenhandhabungsvorrichtung 120 ist in 1 näher dargestellt. Diese weist eine Nadelanordnung 190 auf. Ferner kann die jeweilige Probenhandhabungsvorrichtung 120 einen in 5 dargestellten Bewegungsapparat 128 aufweisen, insbesondere einen Dreharm. An dem Bewegungsapparat 128 kann die Nadelanordnung 190 so montiert sein, dass die Probennadel 126 der Nadelanordnun 190 eenüber dem Beweunsaarat 128 frei rotierbar ist. An der Nadelanordnung 190 ist also eine rotierbar gelagerte Probennadel 126 zum Durchführen von fluidischer Probe implementiert. Die Nadelanordnung 190 weist ein Nadelgehäuse 192 auf, in dem ein axialer Teilabschnitt der Probennadel 126 mittels eines Rotationslagers 194 so gelagert ist, dass ein Rotieren der Probennadel 126 relativ zum Nadelgehäuse 192 ermöglicht ist. Das Nadelgehäuse 192 verbleibt also rotationsfest stationär, wenn die Probennadel 126 in seinem Inneren um ihre Zentralachse dreht. Die freie Drehbarkeit der Probennadel 126 um ihre eigene Achse erlaubt es, das als Probenschleife ausgebildete Probenaufnahmevolumen 132 vor mechanischer Beschädigung zu schützen, wenn die Probennadel 126 von dem in 1 nicht dargestellten Bewegungsapparat 128 (siehe 5) bewegt wird. Anschaulich kann die Probennadel 126 dann eine rotatorische Ausgleichsbewegung durchführen, die mechanische Lasten abbauen und dadurch das Probenaufnahmevolumen 132 schützen kann.
2 zeigt einen Injektor 40 eines Analysegeräts 10 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung
Ein Injektionsventil 90 ist in einem Flüssigkeitschromatografie-Analysegerät 10 zum Trennen einer fluidischen Probe eingebaut. Wie in 2 zu erkennen, weist das Analysegerät 10 einen als Hochdruckpumpe ausgebildeten Fluidantrieb 20 zum Antreiben einer mobilen Phase (d.h. eines Lösungsmittels oder einer Lösungsmittelzusammensetzung) und einer mittels des Injektors 40 in die mobile Phase zu injizierenden fluidischen Probe auf. Die fluidische Probe soll mittels des Analysegeräts 10 in ihre Fraktionen aufgetrennt werden. Das eigentliche Auftrennen erfolgt mittels der als Chromatografie-Trennsäule ausgebildeten Probentrenneinrichtung 30 nach der Injektion der fluidischen Probe in die mobile Phase.
Hierbei dient das in 2 dargestellte Injektionsventil 90 des Injektors 40 zum Injizieren der fluidischen Probe in die mobile Phase in einem Trennpfad 124 zwischen dem Fluidantrieb 20 und der Probentrenneinrichtung 30. Zu diesem Zweck weist der Injektor 40 ein zum Beispiel als Probenschleife ausgebildetes Probenaufnahmevolumen 132 zum Aufnehmen eines vorgebbaren Volumens der fluidischen Probe auf. Ferner enthält der in 2 dargestellte Injektor 40 eine beispielsweise als Spritzenpumpe mit bewegbarem Kolben ausgebildete Dosiereinrichtung in Form der Fluidfördereinrichtung 100 zum Dosieren der in dem Probenaufnahmevolumen 132 aufzunehmenden fluidischen Probe. Eine Wasteleitung 131 dient zum Abführen von nicht mehr benötigtem Fluid, beispielsweise einer Spülflüssigkeit, nicht mehr benötigter mobiler Phase oder nicht mehr benötigter fluidischer Probe.
Darüber hinaus hat der Injektor 40 eine verfahrbare Nadel 126, die gemäß 2 in einem Nadelsitz 134 zum fluiddichten Aufnehmen der Nadel 126 fluiddicht aufgenommen ist. Darüber hinaus kann die Nadel 126 auch aus dem Nadelsitz 134 herausgefahren werden und in einen Probenbehälter als Probenaufnahmevorrichtung 137 mit fluidischer Probe eingeführt werden, um dann mittels Zurückfahrens des Kolbens der als Dosiereinrichtung ausgebildeten Fluidfördereinrichtung 100 fluidische Probe aus dem Probenbehälter durch die Nadel 126 hindurch in das Probenaufnahmevolumen 132 anzusaugen. Das Bewegen der Nadel 126 zwischen dem Nadelsitz 134 und der Probenaufnahmevorrichtung 137 kann mittels eines Bewegungsapparats (insbesondere mittels eines Roboterarms, der ein Dreharm sein kann) erfolgen, der in 2 nicht dargestellt ist und der in 5 mit Bezugszeichen 128 gezeigt ist.
Das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Rotorventil ausgebildete Injektionsventil 90 hat mit 1 bis 6 gekennzeichnete stationäre Ports oder Fluidanschlüsse, von denen ein Teil mit stationären Nuten 160 verbunden ist. Gegenüber diesen stationären Ports 1 bis 6 bzw. stationären Nuten 160 sind drehbare Nuten 162 vorgesehen, sodass unterschiedliche Fluidverbindungspfade eingestellt werden können.
Gemäß 2 ist ein zusätzlicher Fluidantrieb 141 (beispielsweise ausgebildet als Spülpumpe) vorgesehen.
3 zeigt eine Querschnittsansicht einer, zum Beispiel gemäß 1 oder 2 verwendbaren, Nadelanordnung 190 für eine Probenhandhabungsvorrichtung 120 eines Analysegeräts 10 zum Trennen einer fluidischen Probe gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. 4 zeigt eine Draufsicht der Nadelanordnung 190 gemäß 3.
Die in 3 und 4 dargestellte Nadelanordnung 190 weist eine rotierbar gelagerte Probennadel 126 auf, durch deren zentrales Lumen 197 ein Fluid, wie zum Beispiel eine fluidische Probe, hindurchgeführt werden kann. Das Lumen 197 ist in einem Detail 191 in 3 dargestellt. Eine freie Drehbarkeit der Probennadel 126 relativ zu einem Nadelgehäuse 192 ist in 3 durch einen Drehpfeil 193 und in 4 durch einen Drehpfeil 195 dargestellt. Die Rotierbarkeit der Probennadel 126 ist um eine Drehachse ermöglicht, die gemäß 3 vertikal und gemäß 4 senkrecht zur Papierebene ausgerichtet ist.
3 und 4 zeigen darüber hinaus, dass die Nadelanordnung 190 ein hülsenförmiges Nadelgehäuse 192 aufweist, durch dessen zentrales Durchgangsloch sich die Probennadel 126 axial hindurcherstreckt. Ein Teilabschnitt der Probennadel 126 ist somit im Inneren des Nadelgehäuses 192 gelagert. Diese Lagerung kann durch ein ringförmiges Rotationslager 194 zwischen der Probennadel 126 an seiner Innenseite und dem Nadelgehäuse 192 an seiner Außenseite bewerkstelligt werden. Aufgrund dieser Konfiguration ist eine Rotierbarkeit der Probennadel 126 sichergestellt. Ferner ist dadurch erreicht, dass bei Rotieren der Probennadel 126 das Nadelgehäuse 192 rotationsfest stationär bleibt. Auf diese Weise kann die Probennadel 126 um ihre eigene Achse herum drehen und dadurch Ausgleichsbewegungen vornehmen, um mechanische Lasten auf angeschlossene Komponenten (insbesondere ein als Probenschleife ausgebildetes Probenaufnahmevolumen 132) auszugleichen bzw. abzumildern. Dadurch kann der Verschleiß reduziert und die Lebensdauer der Nadelanordnung 190 erhöht werden.
Darüber hinaus ist die Probennadel 126 an dem Nadelgehäuse 192 mit Vorteil so gelagert, dass in Richtung der Rotationsachse der Probennadel 126 das Nadelgehäuse 192 und die Probennadel 126 miteinander starr gekoppelt sind. Bei einer gemäß 3 vertikalen Bewegung der Nadelanordnung 190 folgt also das Nadelgehäuse 192 der Probennadel 126 und umgekehrt. Dasselbe gilt für horizontale Bewegungen der Nadelanordnung 190 in der Papierebene von 4. Somit hat gemäß 3 und 4 die Probennadel 126 relativ zu dem Nadelgehäuse 192 zusätzlich zu ihrer Rotierbarkeit um die eigene Achse keinen weiteren Bewegungsfreiheitsgrad. Nadelgehäuse 192 und Probennadel 126 sind daher bezüglich aller Bewegungsmoden starr miteinander gekoppelt, mit Ausnahme der freien Drehbarkeit der Probennadel 126 um ihre eigene Achse.
Das bereits angesprochene Rotationslager 194 dient zum rotierfähigen Lagern der Probennadel 126. Gemäß 3 und 4 ist das Rotationslager 194 radial zwischen dem Nadelgehäuse 192 und der Probennadel 126 angeordnet und ist als Außenlager ausgebildet. Das Rotationslager 194 ist als Wälzlager konfiguriert, genauer gesagt als Paar von axial voneinander beabstandeten Kugellagern. Mit anderen Worten weist das Rotationslager 194 eine als erstes Kugellager ausgebildete erste Lagerstufe 196 und eine in Axialrichtung der Probennadel 126 von der ersten Lagerstufe 196 beabstandete und als zweites Kugellager ausgebildete zweite Lagerstufe 198 auf. Auf diese Weise erfüllt das Rotationslager 194 eine lagernde und führende Funktion.
Vorteilhaft kann die Nadelanordnung 190, und insbesondere deren hier als Edelstahlkapillare ausgebildetes Probenaufnahmevolumen 132, hochdruckrobust ausgebildet werden, so dass fluidische Probe auch unter hohem Druck von 1200 bar oder mehr durch die Probennadel 126 geführt werden kann, ohne dass es zu einer Beschädigung oder Leckage kommt. Die Sprödigkeit der Edelstahlkapillare ist dabei kein Problem, da die freie Drehbarkeit der Probennadel 126 auf das Probenaufnahmevolumen 132 einwirkende mechanische Lasten verringert.
3 und 4 zeigen darüber hinaus ein hochdruckfähiges Fitting 199, das zum fluidischen Koppeln der Probennadel 126 mit dem Probenaufnahmevolumen 132 dient.
5 zeigt eine Querschnittsansicht einer Probenhandhabungsvorrichtung 120 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Diese kann zum Beispiel mit einer Nadelanordnung 190 gemäß 3 und 4 ausgerüstet werden.
Die in 5 dargestellte Probenhandhabungsvorrichtung 120 weist die hohle Probennadel 126 zum Hindurchführen einer fluidischen Probe auf. Abhängig vom Betrieb der Fluidfördereinrichtung 100 kann die Probennadel 126 zum Durchführen einer fluidischen Probe in beiden Richtungen ausgebildet sein. Die Fluidfördereinrichtung 100 dient zum Fördern der fluidischen Probe durch die Probennadel 126 mittels Bewegens eines bewegbaren Kolbens 102. Bei der Fluidfördereinrichtung 100 gemäß 5 bewegt sich der Kolben 102 in einem den Kolben 102 aufnehmenden Kolbengehäuse 104. Zum Fördern der fluidischen Probe sind die Probennadel 126 und die Fluidfördereinrichtung 100 miteinander fluidisch gekoppelt. Zwischen der Probennadel 126 und der Fluidfördereinrichtung 100 ist das Probenaufnahmevolumen 132 (zum Beispiel ausgebildet als eine flexible Kapillare) angeordnet, das zum Aufnehmen der fluidischen Probe ausgebildet ist, wenn die Probennadel 126 in fluidische Probe eintaucht und der Kolben 102 rückwärts bewegt wird. Die Fluidfördereinrichtung 100 dient somit zum Einziehen der fluidischen Probe durch die Probennadel 126 in das Probenaufnahmevolumen 132 mittels Bewegens des Kolbens 102.
Darüber hinaus weist die Probenhandhabungsvorrichtung 120 gemäß 5 einen als Dreharm ausgebildeten Bewegungsapparat 128 zum Drehen der Probennadel 126 um eine Drehachse 130 auf. Der als Dreharm ausgebildete Bewegungsapparat 128 ist über einen Auslegerarm 178 mit der Probennadel 126 gekuppelt. Gemäß 5 kann die Nadelanordnung 190 an dem Bewegungsapparat 128 montiert werden. Diese Montage kann dergestalt sein, dass die Probennadel 126 gegenüber dem Bewegungsapparat 128 um ihre eigene Achse frei rotierbar ist. Darüber hinaus hat gemäß 5 die Probennadel 126 relativ zu dem Bewegungsapparat 128 keinen weiteren Bewegungsfreiheitsgrad. Ein Nadelgehäuse 192 der Nadelanordnung 190 ist starr an dem Bewegungsapparat 128 angebracht. Folglich kann die Probennadel 126 relativ zum Nadelgehäuse 192 um ihre eigene Drehachse 129 drehen, wohingegen die Probennadel 126 einer Drehung um die Drehachse 130 des Bewegungsapparats 128 folgt. Auch alle anderen von der Drehung um die eigene Drehachse 129 unterschiedlichen Bewegungsmoden (zum Beispiel eine Vertikalbewegung) kann die Probennadel 126 nur gemeinsam mit den anderen Komponenten des Bewegungsapparats 128 durchführen.
Wie ferner in 5 gezeigt, weist die Probenhandhabungsvorrichtung 120 darüber hinaus einen Nadelsitz 134 auf, in den die Probennadel 126 mittels Bewegens des Bewegungsapparats 128 fluiddicht einführbar ist, um fluidische Probe durch den Nadelsitz 134 zu führen.
Indem der Bewegungsapparat 128 zum Drehen der Probennadel 126 samt Nadelgehäuse 192 um die Drehachse 130 ausgebildet ist und die Probennadel 126 zusätzlich zum alleinigen Drehen um ihre eigene Drehachse 129 ausgebildet ist, wird das Probenaufnahmevolumen 132 beim Drehen des Bewegungsapparats 128 zum Überführen der Probennadel 126 zwischen der Probenaufnahmevorrichtung 137 (zum Ansaugen von fluidischer Probe in den Injektorpfad 122) und dem Nadelsitz 134 (zum Injizieren von angesaugter fluidischer Probe in einen Trennpfad 124) keiner oder keiner nennenswerten mechanischen Belastung ausgesetzt.
Bei der Probenhandhabungsvorrichtung 120 kann die Probennadel 126 insbesondere eine von zwei Positionen einnehmen, d.h. angeordnet am Probenfläschchen bzw. an der Probenaufnahmevorrichtung 137 oder am Nadelsitz 134. Die Probengefäße befinden sich häufig an vielen verschiedenen Positionen (zum Beispiel einer Mikrotiterplatte). Daher kann der Bewegungsapparat 128 drehen, um die Probennadel 126 in die Gefäße einzutauchen bzw. in den Nadelsitz 134 einzuführen. Die Probennadel 126 kann einen dreidimensionalen Raum erreichen, der durch die Plattenanzahl und deren Höhe bestimmt sein kann. Dies kann durch rotatorische oder lineare Bewegungsachsen ermöglicht werden, bzw. durch eine Kombination aus den beiden.
6 zeigt eine Querschnittsansicht einer, zum Beispiel gemäß 1, 2 oder 5 verwendbaren, Nadelanordnung 190 für eine Probenhandhabungsvorrichtung 120 eines Analysegeräts 10 zum Trennen einer fluidischen Probe gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gemäß 6 ist die Probennadel 126 in eine Hülse 180 bzw. ein Röhrchen oder eine Tülle) als Nadelaufnahme eingesteckt, die wiederum in ein zentrales Durchgangsloch eines beispielsweise als Kugellager ausgebildeten Rotationslagers 194 eingeführt worden ist. Die Probennadel 126 kann sich im Betrieb somit frei drehen. Gemäß 6 weist das Rotationslager 194 eine einzige Lagerstufe auf. Das Rotationslager 194 samt Hülse 190 kann in einen (in 6 nicht gezeigten) Roboterarm eines Bewegungsapparats 128 eingebaut werden. Anders ausgedrückt kann ein Bewegungsapparat 128 mit einem Rotationslager 194 und einer Hülse 180 ausgestattet werden. Vor dem Betrieb braucht dann bloß noch die Probennadel 126 in die Hülse 180 des Roboterarms (zum Beispiel ein Auslegerarm 178) eingesteckt werden und ist dann relativ zu dem Roboterarm rotatorisch gelagert.
7 zeigt eine Querschnittsansicht einer, zum Beispiel gemäß 1, 2 oder 5 verwendbaren, Nadelanordnung 190 für eine Probenhandhabungsvorrichtung 120 eines Analysegeräts 10 zum Trennen einer fluidischen Probe gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Unterschied zwischen dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 und dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 ist, dass gemäß 7 die Probennadel 126 einen integralen Teil eines Rotationslagers 194 bildet. Die Nadelanordnung 190 aus Probennadel 126 und Rotationslager 194 gemäß 7 kann somit als Ganzes in einen Roboterarm (zum Beispiel einen Auslegerarm 178) eingesteckt werden und ist dann relativ zu dem Roboterarm rotatorisch gelagert. Anschaulich bildet gemäß 7 ein Nadelkörper Teil eines Lagerkörpers. Anders ausgedrückt kann ein Nadelkörper einen Lagerkörper, oder einen Teil eines Lagerkörpers, enthalten oder mit diesem einstückig ausgebildet sein.
8 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer Probenhandhabungsvorrichtung 120 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, die mit einer Nadelanordnung 190 ausgerüstet ist.
Gemäß 8 werden fluidische Proben aus einer jeweiligen Probenaufnahmevorrichtung 137 gehandhabt, die hier als Mikrotiterplatten ausgebildet sind. Um eine fluidische Probe aus einer Probenaufnahmevertiefung oder aus einem Probenbehälter in der Probenaufnahmevorrichtung 137 aufzunehmen, wird die Probennadel 126 mittels des dargestellten Bewegungsapparats 128 zu der aufzunehmenden fluidischen Probe an einer entsprechenden Position der Probenaufnahmevorrichtung 137 bewegt. Wie in 8 dargestellt, wird ein Nadelgehäuse 192 der rotatorisch gelagerten Probennadel 126 von einem Auslegerarm 178 des Bewegungsapparats 128 aufgenommen und zu einer Zielposition bewegt. Hierbei kann die Probennadel 126 relativ zu ihrem Nadelgehäuse 192 bzw. relativ zum Auslegerarm 178 des Bewegungsapparats 128 frei um ihre eigene Achse drehen. Abgesehen von dieser Eigenrotation folgt die Probennadel 126 einer Bewegung des Bewegungsapparates 128.
8 zeigt auch ein Fitting 199, an dem eine (in 8 nicht dargestellte) Kapillare als Probenaufnahmevolumen 132 hochdruckfest montiert werden kann. Das Fitting 199 ist an einer Oberseite der Probennadel 126 angebracht und kann die Kapillare so aufnehmen, dass die Kapillare außerhalb des Roboter- bzw. Auslegerarms 178 geführt werden kann. Dies ermöglicht eine einfache Wartung oder Reparatur sowie einen unproblematischen Austausch des Probenaufnahmevolumens 132 durch einen Benutzer. Außer am Fitting 199 braucht die Kapillare nicht am Auslegerarm 178 befestigt zu werden.
Es sollte angemerkt werden, dass der Begriff „aufweisen“ nicht andere Elemente ausschließt und dass das „ein“ nicht eine Mehrzahl ausschließt. Auch können Elemente, die in Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschrieben sind, kombiniert werden. Es sollte auch angemerkt werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Schutzbereich der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0309596 B1 [0002]
US 20100206044 A1 [0005]

Claims

Nadelanordnung (190) für eine Probenhandhabungsvorrichtung (120) eines Analysegeräts (10) zum Analysieren einer fluidischen Probe, wobei die Nadelanordnung (190) eine rotierbar gelagerte Probennadel (126) mit einem Lumen (197) zum Durchführen von fluidischer Probe aufweist.
Nadelanordnung (190) nach Anspruch 1, aufweisend ein Nadelgehäuse (192), in dem ein Teil der Probennadel (126) so gelagert ist, dass bei Rotieren der Probennadel (126) um ihre eigene Achse das Nadelgehäuse (192) rotationsfest stationär bleibt.
Nadelanordnung (190) nach Anspruch 2, aufweisend eines der folgenden Merkmale: wobei die Probennadel (126) an dem Nadelgehäuse (192) so gelagert ist, dass in Richtung der eigenen Achse der Probennadel (126) das Nadelgehäuse (192) und die Probennadel (126) miteinander starr gekoppelt sind; wobei die Probennadel (126) an dem Nadelgehäuse (192) so gelagert ist, dass in Richtung der eigenen Achse der Probennadel (126) das Nadelgehäuse (192) und die Probennadel (126), insbesondere beschränkt oder unbeschränkt, relativ zueinander bewegbar sind.
Nadelanordnung (190) nach Anspruch 2 oder die erste Alternative von Anspruch 3, wobei die Probennadel (126) relativ zu dem Nadelgehäuse (192) zusätzlich zu ihrer Rotierbarkeit keinen weiteren Bewegungsfreiheitsgrad hat.
Nadelanordnung (190) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, aufweisend ein Rotationslager (194) zum rotierbaren Lagern der Probennadel (126).
Nadelanordnung (190) nach Anspruch 5, aufweisend zumindest eines der folgenden Merkmale: wobei das Rotationslager (194) zwischen dem Nadelgehäuse (192) und der Probennadel (126) angeordnet ist; wobei das Rotationslager (194) ein Außenlager ist; wobei das Rotationslager (194) ein Innenlager ist; wobei das Rotationslager (194) als Wälzlager, insbesondere als Kugellager, ausgebildet ist; wobei das Rotationslager (194) als Gleitlager ausgebildet ist; wobei das Rotationslager (194) als Flüssigkeitslager ausgebildet ist; wobei das Rotationslager (194) als Luftlager ausgebildet ist; wobei das Rotationslager (194) als Magnetlager ausgebildet ist; wobei das Rotationslager (194) eine erste Lagerstufe (196) und eine in Axialrichtung der Probennadel (126) von der ersten Lagerstufe (196) beabstandete zweite Lagerstufe (198) aufweist; wobei das Rotationslager (194) eine einzige Lagerstufe aufweist.
Nadelanordnung (190) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Nadelanordnung (190), insbesondere ein als metallische Kapillare ausgebildetes Probenaufnahmevolumen (132) der Nadelanordnung (190), hochdruckrobust ausgebildet ist.
Nadelanordnung (190) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, aufweisend ein mit der Probennadel (126) fluidisch gekoppeltes Probenaufnahmevolumen (132), insbesondere eine Probenschleife.
Nadelanordnung (190) nach Anspruch 8, aufweisend ein Fitting (199) zum fluidischen Koppeln der Probennadel (126) mit dem Probenaufnahmevolumen (132).
Probenhandhabungsvorrichtung (120) zum Handhaben einer fluidischen Probe in einem Analysegerät (10) zum Analysieren der fluidischen Probe, wobei die Probenhandhabungsvorrichtung (120) aufweist: eine Nadelanordnung (190) nach einem der Ansprüche 1 bis 9; und einen Bewegungsapparat (128), an dem die Nadelanordnung (190) so montiert oder montierbar ist, dass die Probennadel (126) gegenüber dem Bewegungsapparat (128) um ihre eigene Achse rotierbar ist.
Probenhandhabungsvorrichtung (120) nach Anspruch 10, wobei die Probennadel (126) relativ zu dem Bewegungsapparat (128) zusätzlich zu ihrer Rotierbarkeit um ihre eigene Achse keinen weiteren Bewegungsfreiheitsgrad hat.
Probenhandhabungsvorrichtung (120) nach Anspruch 10 oder 11, wobei ein Nadelgehäuse (192) der Nadelanordnung (190) starr an dem Bewegungsapparat (128) angebracht ist.
Probenhandhabungsvorrichtung (120) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, aufweisend eines der folgenden Merkmale: wobei die Probenhandhabungsvorrichtung (120) als Injektor (40) zum Injizieren der zu analysierenden fluidischen Probe aus einem Injektorpfad (122) der Probenhandhabungsvorrichtung (120) in einen Trennpfad (124) des Analysegeräts (10) ausgebildet ist; wobei die Probenhandhabungsvorrichtung (120) als Fraktionierer (60) zum Fraktionieren der analysierten, insbesondere getrennten, fluidischen Probe ausgebildet ist.
Probenhandhabungsvorrichtung (120) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, aufweisend eine Fluidfördereinrichtung (100), die zum Einziehen der fluidischen Probe aus einer Probenaufnahmevorrichtung (137) durch die Probennadel (126) in ein Probenaufnahmevolumen (132) der Nadelanordnung (190) ausgebildet ist.
Probenhandhabungsvorrichtung (120) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei der Bewegungsapparat (128) zumindest eines aus einer Gruppe aufweist, die besteht aus einem Auslegerarm (178) zum Drehen der Probennadel (126), einem Linearbewegungsapparat zum linearen Bewegen der Probennadel (126) entlang einer linearen Richtung, einem zweidimensionalen Bewegungsapparat zum Bewegen der Probennadel (126) in zwei Raumdimensionen, und einem dreidimensionalen Bewegungsapparat zum Bewegen der Probennadel (126) in drei Raumdimensionen.
Probenhandhabungsvorrichtung (120) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, aufweisend einen Nadelsitz (134), in den die Probennadel (126) mittels Bewegens des Bewegungsapparats (128) fluiddicht einführbar ist, um fluidische Probe durch die Probennadel (126) und durch den Nadelsitz (134) zu führen.
Analysegerät (10) zum Analysieren einer, insbesondere in eine mobile Phase zu injizierenden, fluidischen Probe, wobei das Analysegerät (10) mindestens eine Probenhandhabungsvorrichtung (120) nach einem der Ansprüche 10 bis 16 zum Handhaben der fluidischen Probe aufweist.
Analysegerät (10) nach Anspruch 17, ausgebildet als Probentrenngerät, wobei die Probenhandhabungsvorrichtung (120) als Injektor (40) zum Injizieren der fluidischen Probe in die mobile Phase ausgebildet ist; und wobei das Analysegerät (10) einen Fluidantrieb (20) zum Antreiben der mobilen Phase und der in die mobile Phase injizierten fluidischen Probe und eine Probentrenneinrichtung (30) zum Trennen der in die mobile Phase injizierten fluidischen Probe aufweist.
Analysegerät (10) nach Anspruch 17 oder 18, ferner aufweisend mindestens eines der folgenden Merkmale: das Analysegerät (10) ist zum Analysieren von mindestens einem physikalischen, chemischen und/oder biologischen Parameter der fluidischen Probe konfiguriert; das Analysegerät (10) ist als Probentrenngerät zum Trennen der fluidischen Probe konfiguriert; das Analysegerät (10) ist ein Chromatografiegerät, insbesondere ein Flüssigkeitschromatografiegerät, ein Gaschromatografiegerät, ein SFC-(superkritische Flüssigkeitschromatographie) Gerät oder ein HPLC- (Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie) Gerät; das Analysegerät (10) ist als mikrofluidisches Gerät konfiguriert; das Analysegerät (10) ist als nanofluidisches Gerät konfiguriert; die Probentrenneinrichtung (30) ist als chromatographische Trenneinrichtung, insbesondere als Chromatographietrennsäule, ausgebildet; der Fluidantrieb (20) ist zum Antreiben der mobilen Phase und der fluidischen Probe unter Hochdruck konfiguriert; der Fluidantrieb (20) ist zum Antreiben der mobilen Phase und der fluidischen Probe mit einem Druck von mindestens 500 bar, insbesondere von mindestens 1000 bar, weiter insbesondere von mindestens 1200 bar, konfiguriert; das Analysegerät (10) weist einen Detektor (50) zum Detektieren der analysierten, insbesondere getrennten, fluidischen Probe auf; das Analysegerät (10) weist einen Fraktionierer (60) zum Fraktionieren von getrennten Fraktionen der fluidischen Probe auf, wobei der Fraktionierer (60) insbesondere eine Probenhandhabungsvorrichtung (120) nach einem der Ansprüche 10 bis 16 aufweist.
Verfahren zum Betreiben eines Analysegeräts (10) zum Analysieren einer fluidischen Probe, wobei das Verfahren aufweist: Durchführen von fluidischer Probe durch ein Lumen (197) einer Probennadel (126) zum Überführen der fluidischen Probe zwischen einer Probenaufnahmevorrichtung (137) und einem mit der Probennadel (126) fluidisch gekoppelten Probenaufnahmevolumen (132); und Rotieren der rotierbar gelagerten Probennadel (126) um ihre eigene Achse.