DE9421595U1 - Flüssigkeitschromatographiesystem zur Thermostatisierung einer Vorsäule und einer Trennsäule eines Flüssigkeitschromatographiesystems - Google Patents
Flüssigkeitschromatographiesystem zur Thermostatisierung einer Vorsäule und einer Trennsäule eines FlüssigkeitschromatographiesystemsInfo
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Description
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Unser Zeichen: 20-94-020
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FLÜSSIGKEITSCHROMATOGRAPHIESYSTEM ZUR
THERMOSTATISIERUIMG EINER VORSÄULE UND EINER TRENNSÄULE EINES
FLÜSSIGKEITSCHROMATOGRAPHIESYSTEMS
&iacgr;&ogr; Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Flüssigkeitschromatographiesystem
zur Thermostatisierung einer Vorsäuie und einer Trennsäule eines Flüssigkeitschromatographiesystems.
Der Trennungsprozeß in einer Säule eines Fiüssigkeitschromatographen ist
zeitabhängig, d.h. die chromatographische Retentionszeiten von zu
is analysierenden Probensubstanzen sind eine Funktion der Zeit. Die
chromatographische Auflösungsleistung, d.h. die Trennung der verschiedenen Spitzen im Chromatogramm, die unterschiedlichen Probensubstanzen
zugeordnet sind, ist ebenfalls eine Funktion der Zeit, so daß eine systematische
Temperaturauswahl verwendet werden kann, um die besten Bedingungen für ein bestimmtes Trennungsproblem einzustellen. Um wiederholbare
chromatographische Ergebnisse sicherzustellen, ist es wünschenswert, daß die Temperatur während des Trennungsvorganges konstant gehalten wird.
Hierfür wird bei der Flüssigkeitschromatographie ein thermostatisiertes
Gehäuse benützt, um die Bett-Temperatur der Trennsäule konstant zu halten.
Mittels variabler Temperaturen ist es möglich, bei Bedarf von komplexen
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Trennungen die Bett-Temperatur der Trennsäule zu optimieren. Für thermostatisierte Gehäuse der oben genannten Art sind verschiedene
Ausführungsformen bekannt, bei denen die Temperatur innerhalb des Gehäuses
im wesentlichen gleich und konstant ist, wie z.B. ein Wasserbad, eine UmluftheizungAKühlung, ein Heizmantel, etc..
Im Stand der Technik sind verschiedene Vorrichtungen zur Thermostatisierung
bei der Flüssigkeitschromatographie bekannt.
Die US-A-4,404,845 offenbart einen thermischen Regler für
Flüssigkeitschromatographen. Dieser Regler umfaßt eineThermostatanordnung
&iacgr;&ogr; für die bewegliche Phase und die Trennsäule in einem
Flüssigkeitschromatographen, wobei der Thermostat einen Wärmewandler aufweist, durch den die bewegliche Phase durchläuft. Der Wärmewandler
umfaßt ein Heiz- und/oder Kühlelement und ist zwischen einem Probeninjektionsgerät und dem Eingang der Trennsäule angeordnet. Der
Wärmetauscher dient dazu, die Umgebungsluft, die die Trennsäule umgibt, selektiv zu heizen oder zu kühlen. Durch die thermische Regelung der
beweglichen Phase und der Trennsäule wird hierbei das Auftreten von nachteilhaften Temperaturgradienten vermieden.
Das DE-GM-8536810 offenbart einen Ofen zur Temperierung von Trennsäulen
für die Hochdruck-Flüssigchromatographie. Um eine Schwankung der Retentionszeiten aufgrund von Temperaturabweichungen zu vermeiden, wird
eine Temperaturregelung der Trennsäule vorgeschlagen. Hierbei wird die Trennsäule durch einen Ofen temperiert, der aus einem thermisch beheizten
und kühlbaren Block aus einem Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit und mit
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einer Wanne zur Aufnahme einer oder mehrerer Trennsäulen besteht. An dem
beheizten und kühlbaren Block ist ein Peltier-Element angeordnet, das es ermöglicht, Arbeitstemperaturen unterhalb der Raumtemperatur einzuregeln.
Die EP-A-0438618 offenbart eine Vorrichtung zur Thermostatisierung einer
beweglichen Phase in einem Flüssigkeitschromatographen. Diese Vorrichtung umfaßt eine chromatographische Säule, an die eine eingehende Kapillare und
eine ausgehende Kapillare angeschlossen sind, wobei diese chromatographische Säule in einem Aufnahmestück angeordnet ist, das mittels
einer Temperatursteuerungseinheit auf eine erwünschte Temperatur gebracht
&iacgr;&ogr; werden kann. Um zu vermeiden, daß die durch die Ausgangskapiliare an einen
Detektor geleitete Flüssigkeit eine zu hohe Temperatur aufweist, was zu einer Meßungenauigkeit führen würde, wird hier vorgeschlagen, die Eingangskapillare
und die Ausgangskapiliare über eine festgelegte Strecke parallel in Verbindung miteinander zu führen, um einen Wärmeaustausch zwischen der zum Detektor
führenden Kapillare mit höherer Temperatur und der zu der Trennsäule führenden Eingangskapillare mit niederer Temperatur zu erreichen.
Neben den oben beschriebenen Vorrichtungen mit einer Trennsäule sind auch
Flüssigkeitschromatographiesysteme bekannt, die mit zwei Trennsäulen, einer Vorsäule und einer Trennsäule, arbeiten. Bei der Übertragung der zu
untersuchenden Substanzen von der Vorsäule an die Trennsäule wird jedoch selbst dann, wenn das gleiche Packungsmaterial bei beiden Säulen eingesetzt
wird, ein stärkerer elutroper Eluent für die Vorsäule als für die Trennsäule benötigt. Hierdurch wirkt die Dispersion in der Vorsäule als "elutropes
Injektionsvolumen". Dies hat zur Folge, daß sogar gut gepackte Vorsäulen den Gesamtwirkungsgrad des Flüssigkeitschromato- graphiesystems erheblich
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reduzieren. Nachteiliger wirken sich hierbei Vorsäulen mit niedriger Effizienz
und hoher Kapazität aus.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die
Aufgabe zugrunde, ein Flüssigkeitschromatographiesystem zu schaffen, bei welchem die Trennleistung des Flüssigkeitschromatographiesystems durch die
Vorsäule nicht beeinträchtigt wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Flüssigkeitschromatographiesystem nach
Anspruch 1 gelöst.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Flüssigkeitschromatographiesystem, mit:
&iacgr;&ogr; einer Vorsäule zur Anreicherung einer Probe; einer mit der Vorsäule in
Fluidübertragungsverbindung stehende Trennsäule; einer ersten Wärmetauschereinrichtung, die an der Vorsäule angeordnet ist und eine
eigenständigeTemperatursteuerung einer Vorsäulentemperaturermöglicht; und einer zweiten Wärmetauschereinrichtung, die an der Trennsäule angeordnet ist,
und eine eigenständige Temperatursteuerung einer Trennsäulentemperatur ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung schafft vorteilhafterweise eine physikalische und
elektrische Entkopplung der Wärmetauscher der Vorsäule und der Trennsäule eines Flüssigkeitschromatographiesystems, so daß zwei Trennsäulen, nämlich
die Vorsäule und die Trennsäule, bei verschiedenen Temperaturen betreibbar sind, wodurch die Selektivität bzw. Trennleistung optimierbar ist.
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Eine Anpassung der Eluent-Temperaturen auf extern gemessene Temperaturen
ist möglich, so daß es möglich ist, die Eluent-Temperatur der Temperatur eines Detektors anzupassen, so daß dessen Rauschen verringert werden kann (z.B.
UV-Detektoren oder Massenspektrometer). Ferner ist es durch die Anpassung der Eluent-Temperaturen möglich, eine aktive Thermostatisierung
durchzuführen (im Gegensatz zu passiven Wärmetauschern), wodurch das Totvolumen klein gehalten wird. Ferner können Post-Coiumn-Reaktionen
thermostatisiert werden. Mit Hilfe eines Säulenschaltventüs ist es möglich,
schnell aufeinanderfolgend Analysen bei unterschiedlichen Temperaturen &iacgr;&ogr; durchzuführen.
Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird nachfolgend ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Fluidchromatographiesystems
gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 2 einen Graph, der Chromatogramme zeigt, die mit unterschiedlichen
Chromatographiesystemen aufgenommen wurden.
Fig. 1 zeigt ein Flüssigkeitschromatographiesystem 100, bei dem in einem
Gehäuse (nicht dargestellt) eine Vorsäule 102 zur Anreicherung einer Probe
und eine Trennsäule 104 angeordnet sind. Um die Vorsäule 102 und die Trennsäule 104 in dem Gehäuse bei zwei unterschiedlichen, konstanten
Temperaturen zu betreiben, sind in dem Gehäuse zwei räumlich getrennte
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Wärmetauscher 106 und 108 angeordnet. Hierbei ist der Vorsäuie 102 der
erste Wärmetauscher 106 und der Trennsäule 104 der zweite Wärmetauscher
108 zugeordnet.
Die Vorsäuie 102 bzw. die Trennsäule 104 sind bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel als Kapillaren ausgeführt. Zur Aufnahme der Vorsäule 102
bzw. der Trennsäule 104 und zur Übertragung von Wärme auf diese durch Strahlung sind die Wärmetauscher 106, 108 rippenförmig ausgestaltet. Bei
dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel steht die Trennsäule 102 in Fluidübertragungsverbindung mit der Vorsäuie.
&iacgr;&ogr; Die Vorsäule wird über einen Einlaß 110 mit der Probe beschickt. Der Auslaß
111 der Trennsäule 112 ist mit einem Detektor (nicht dargestellt) verbunden.
Durch die in Fig. 1 dargestellte Anordnung ist es möglich, innerhalb des
Gehäuses zwei unterschiedliche Temperaturumgebungen zu realisieren.
Um diese Temperaturumgebungen zu erzeugen, sind die Wärmetauscher 106,
108 mit einer Steuerung 114 verbunden, die jeweils eine eigenständige
Temperatursteuerung der Vorsäulentemperatur bzw. der Trennsäulentemperatur ermöglicht.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Vorsäule um
eine 5 &mgr; Hypersil-ODS-Vorsäule.
Durch den Entwurf des in Fig. 1 dargestellten Flüssigkeitschromatographiesystems
ist es möglich, während der Anreicherungsphase die
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Vorsäule 102 bei einer Temperatur zu betreiben, die tiefer ist als die
Betriebstemperatur der Trennsäule 104.
Nach Abschluß der Anreicherungsphase wird die Vorsäule 102 und damit die
in dieser enthaltene Probe auf eine zweite Temperatur aufgeheizt, die höher ist als die Betriebstemperatur der Trennsäule 104. Hierdurch eluieren die zu
untersuchenden Substanzen der Probe im Gradient bei einer verglichen mit der für Flüssigkeitschromatographiesysteme mit Vorsäule benötigten
Lösungsmittelzusammensetzung nach dem Stand der Technik weniger elutropen Lösungsmittelzusammensetzung. Hierdurch wird die zu
&iacgr;&ogr; untersuchende Probe aus der Vorsäuie an die Trennsäule übertragen.
Die Probe durchläuft nun den zweiten Wärmetauscher 108 und wird auf die
Betriebstemperatur der Trennsäule abgekühlt und am Anfang der Trennsäule wieder auf konzentriert. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die
Betriebstemperatur der Trennsäule 4O0C, während die zweite Temperatur der
Vorsäule 700C beträgt.
Durch das erfindungsgemäße Flüssigkeitschromatographiesystem wird die im
Stand der Technik bei Flüssigkeitschromatographiesystemen mit Vorsäule auftretende, durch die Vorsäule und die Verbindungskapillaren bedingte
Bandverbreiterung im wesentlichen ausgeschlossen, wodurch dieTrennleistung des Flüssigkeitschromatographiesystems erhöht wird.
Anhand von Fig. 2 und anhand der Tabelle gemäß Anhang wird im folgenden
ein Beispiel für das erfindungsgemäße Prinzip beschrieben.
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Eine trockengepackte 20 &khgr; 2,1 mn, 5 &mgr; Hypersil-ODS-Vorsäule 102 mit relativ
schlechtem Wirkungsgrad wird seriell mit einer 100 &khgr; 2,1 m, 5 &mgr; Hypersil-ODS-Trennsäule 104 verbunden, wie dies anhand von Fig. 1 bereits
beschrieben wurde. Nachfolgend wurden drei Experimente durchgeführt:
1) Die Trennleistung der Trennsäule ohne Vorsäule wurde vermessen.
Hierbei dient als Kenngröße für die Trennleistung die Varianz in Minuten von vier getrennten Substanzen. Die Temperatur betrug
4O0C, und ein Gradient von 5 bis 75 % ACN (H20) wurde in 30
Minuten erzeugt.
&iacgr;&ogr; 2) Die gleichen Bedingungen wie bei 1), jedoch wurde eine Vorsäule
verwendet, die bei 400C betrieben wurde.
3) Die gleichen Bedingungen wie bei 2), jedoch wurde die Vorsäule bei
70°C betrieben.
In Fig. 2 und in der Tabelle sind die Ergebnisse der Experimente dargestellt.
In Fig. 2 bezeichnet die X-Achse den Zeitverlauf, die Y-Achse stellt die
Meßamplitude des Sytems in sogenannten UV-Absorptions-Einheiten dar. In
Fig. 2 sind die Ergebnisse der Experimente für vier unterschiedliche zu erfassende Substanzen dargestellt. Hierbei ist der Ausschlag 202 dem
Experiment ohne Vorsäule zugeordnet, der Ausschlag 204 ist dem Experiment mit Vorsäule zugeordnet, bei dem sowohl die Vorsäule als auch die Trennsäule
auf 4O0C geheizt sind, und der Ausschlag 206 ist dem Experiment mit
zugeordnet, bei dem die Vorsäuie auf 7O0C und die Trennsäule auf 4O0C
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eingestellt ist.
Für die anderen Substanzen, die in Fig. 2 dargestellt sind, gilt die Reihenfolge
der Ausschläge entsprechend.
Als charakteristische Größe zur Bestimmung der Trennleistung ist in Tabelle die
Breite (WIDTH) der Ausschläge angegeben.
Wie es deutlich zu sehen ist, verschlechtert die Vorsäule die Trennieistung
eines Fluidchromatographiesystems erheblich gegenüber der Trennleistung eines Fluidchromatographiesystems bei Betrieb ohne Vorsäuie.
Wie das Experiment 3.) zeigt, tritt beim Betrieb der Vorsäule mit 700C ein
&iacgr;&ogr; Fokussierungseffekt auf, der die durch die Vorsäule verursachte Dispersion
ausschließt.
Anhang
Experiment Ij Ohne Vorsaeule
eak# | RetTime | Type | Area | Height | Width | Start | End |
[min] | [mAU*sec] j |
[mAU] &igr; |
[min] I |
[min] I |
[min] | ||
1 |
18.441 |
BB | ! 312.601 |
I 32.900 |
I 0.148 |
I 18.108 |
18 .788 |
2 | 24.453 | BB | 281.927 | 28.551 | 0.153 | 24.121 | 24.795 |
3 | 31.196 | BB | 257.191 | 23.453 | 0.171 | 30.868 | 31.588 |
4 | 36.647 | BB | 397.305 | 37.057 | 0.1S6 | 36.301 | 37.028 |
1 | 19.917 | BB | 340.016 | 30.096 | 0.177 | 19 | .547 | 20 | .267 |
2 | 25.970 | BB | 302.580 | 25.520 | 0.186 | 25 | .607 | 26 | .354 |
3 | 32.786 | BB | 328.620 | 25.014 | 0.204 | 32 | .394 | 33 | .220 |
4 | 38.358 | BB | 433.264 | 33 .612 | 0.203 | 37 | .980 | 38 | .727 |
Peak# RetTime Type Area Height Width Start End
[min] [mAU*sec] [mAU] [min] [min] [min]
1 | 19 | .321 | BB | 341.264 | 35 | .320 | 0.149 | 19 | .001 | 19.655 |
2 | 25 | .377 | BB | 301.808 | 29 | .665 | 0.159 | 25 | .041 | 25.748 |
3 | 32 | .012 | BB | 320.617 | 28 | .129 | 0.177 | 31 | .661 | 32.415 |
4 | 37 | .616 | BB | 429.357 | 39 | .373 | 0.170 | 37 | .235 | 37.995 |
Tabelle: Peakbreiten
Claims (6)
1. Flüssigkeitschromatographiesystem (100), mit:
einer Vorsäule (102) zur Anreicherung einer Probe;
einer mit der Vorsäule (102) in Fluidübertragungsverbindung stehenden Trennsäule (104);
einer mit der Vorsäule (102) in Fluidübertragungsverbindung stehenden Trennsäule (104);
einer ersten Wärmetauschereinrichtung (106), die an der Vorsäule
(102) angeordnet ist und eine eigenständige Temperatursteuerung
einer Vorsäulentemperatur ermöglicht; und
einer zweiten Wärmetauschereinrichtung (108), die an der Trennsäule
&iacgr;&ogr; (104) angeordnet ist und eine eigenständige Temperatursteuerung
einer Trennsäulentemperatur ermöglicht.
2. Flüssigkeitschromatographiesystem (100) nach Anspruch 1, mit einer
mit der ersten und zweiten Wärmetauschereinrichtung (106, 108)
verbundenen Steuereinrichtung (114), welche in einer Anreicherungsphase die Vorsäulentemperatur auf einer ersten
Temperatur hält, die tiefer ist als die Betriebstemperatur der Trennsäule (104), welche nach Abschluß der Anreicherungsphase die
Vorsäulentemperatur auf eine zweite Temperatur steuert, die höher ist
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als die Betriebstemperatur der Trennsäule (104), um die Probe auf die
zweite Temperatur aufzuheizen, wobei die Probe nach ihrer Übertragung an die Trennsäule (104) auf die Betriebstemperatur der
Trennsäule (104) gebracht wird.
3. Flüssigkeitschromatographiesystem (100) nach Anspruch 2, bei dem
die Betriebstemperatur der Trennsäule (104) 400C beträgt, und bei
dem die zweite Temperatur der Vorsäule (106) 7O0C beträgt.
4. Flüssigkeitschromatographiesystem {100) nach einem der Ansprüche
1 bis 3, bei dem die Vorsäule (102) und die Trennsäule (104) 5 &mgr;
&iacgr;&ogr; Hypersii-ODS-Vorsäulen sind.
5. Flüssigkeitschromatographiesystem (100) nach einem der Ansprüche
1 bis 4, bei dem die erste und die zweite Wärmetauschereinrichtung (106, 108) zur Aufnahme der Vorsäule (102) bzw. der Trennsäule
(104) rippenförmig ausgestaltet sind.
6. Flüssigkeitschromatographiesystem (100) nach einem der Ansprüche
1 bis 5, bei dem die Vorsäule (102) und die Trennsäule (104) jeweils
als Kapillare ausgebildet sind.
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-
1995
- 1995-10-27 EP EP95116934A patent/EP0716302A3/de not_active Withdrawn
- 1995-12-01 JP JP33776595A patent/JPH08233793A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0716302A3 (de) | 1999-12-15 |
JPH08233793A (ja) | 1996-09-13 |
EP0716302A2 (de) | 1996-06-12 |
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