DE202009019091U1 - Fitting element with front insert - Google Patents
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Abstract
Ein Fittingelement (100), welches konfiguriert ist, um einer fluidischen Vorrichtung (103) eine fluidische Kopplung bereitzustellen, wobei das Fittingelement (100) aufweist: ein Tubing (102), und eine Einlage (210), welche sich in einer Kavität (400) einer vorderen Seite (146) des Tubings (102) befindet, wobei die Einlage (210) über die vordere Seite (146) hervorsteht, zumindest vor einem Koppeln des Tubings (102) an die fluidische Vorrichtung (103), wobei – auf das Koppeln des Tubings (102) an die fluidische Vorrichtung (103) hin – die vordere Seite (146) an die fluidische Vorrichtung (103) angepasst ist zum Verbinden eines Fluidpfads (410) des Tubings (102) mit einem Fluidpfad (420) der fluidischen Vorrichtung (103), und die Einlage (210) eine Dichtung des Fluidpfads (410, 420) des Tubings (102) und der fluidischen Vorrichtung (103) bereitstellt.A fitting element (100) configured to provide a fluidic coupling to a fluidic device (103), the fitting element (100) comprising: a tubing (102); and a liner (210) extending in a cavity (400 a front side (146) of the tubing (102), wherein the insert (210) protrudes beyond the front side (146), at least prior to coupling the tubing (102) to the fluidic device (103), wherein - on the Coupling the tubing (102) to the fluidic device (103) - the forward side (146) is adapted to the fluidic device (103) for connecting a fluid path (410) of the tubing (102) to a fluidic fluid path (420) Device (103), and the insert (210) provides a seal of the fluid path (410, 420) of the tubing (102) and the fluidic device (103).
Description
HINTERGRUNDBACKGROUND
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fittingelement für eine fluidische Vorrichtung, insbesondere in einer Hochleistungsflüssigkeitschromatographieanwendung. The present invention relates to a fitting element for a fluidic device, particularly in a high performance liquid chromatography application.
In der Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (High Performance Liquid Chromatography, HPLC) muss eine Flüssigkeit gewöhnlich mit einer sehr kontrollierten Strömungsrate (z.B. in dem Bereich von Mikrolitern bis Millilitern pro Minute) und unter einem hohen Druck (typischerweise 20–100 MPa, 200–1000 bar, und darüber hinaus, bis zu gegenwärtig 200 MPa, 2000 bar) bereitgestellt werden, bei welchem eine Kompressibilität der Flüssigkeit bemerkbar wird. Für eine Flüssigtrennung in einem HPLC-System wird eine mobile Phase, welche eine Probenflüssigkeit mit Verbindungen enthält, die separiert werden sollen, durch eine stationäre Phase (wie beispielsweise eine chromatographische Säule) getrieben und dadurch verschiedene Verbindungen der Probenflüssigkeit separiert, welche dann identifiziert werden können. In high performance liquid chromatography (HPLC), a liquid is usually required to have a very controlled flow rate (eg in the range of microliters to milliliters per minute) and under a high pressure (typically 20-100 MPa, 200-1000 bar, and moreover, up to the present 200 MPa, 2000 bar), at which a compressibility of the liquid becomes noticeable. For liquid separation in an HPLC system, a mobile phase containing a sample liquid with compounds to be separated is driven through a stationary phase (such as a chromatographic column) and thereby separates various compounds of the sample liquid which can then be identified ,
Die mobile Phase, zum Beispiel ein Lösungsmittel, wird unter hohem Druck typischerweise durch eine Säule von Packungsmedium (auch als Packungsmaterial bezeichnet), und die Probe (zum Beispiel eine chemische oder biologische Mischung), die analysiert werden soll, wird in die Säule injiziert. Wenn die Probe mit der Flüssigkeit durch die Säule hindurchtritt, bewegen sich die verschiedenen Verbindungen, von denen jede eine andere Affinität für das Packungsmedium aufweist, mit verschiedenen Geschwindigkeiten durch die Säule. Diejenigen Verbindungen, die eine größere Affinität für das Packungsmedium aufweisen, bewegen sich langsamer durch die Säule als diejenigen, die eine geringere Affinität aufweisen, und dieser Geschwindigkeitsunterschied resultiert darin, dass die Verbindungen voneinander getrennt werden, wenn sie durch die Säule hindurchtreten.The mobile phase, for example a solvent, is typically passed through a column of packing medium (also referred to as packing material) under high pressure and the sample (for example a chemical or biological mixture) to be analyzed is injected into the column. As the sample with the liquid passes through the column, the various compounds, each having a different affinity for the packing medium, move through the column at different rates. Those compounds which have a greater affinity for the packing medium move slower through the column than those which have a lower affinity, and this difference in speed results in the compounds being separated from each other as they pass through the column.
Die mobile Phase tritt mit den separierten Verbindungen aus der Säule aus und tritt durch einen Detektor hindurch, welcher die Moleküle identifiziert, zum Beispiel durch spektrofotometrische Absorptionsmessungen. Eine zweidimensionale Auftragung der Detektormessung gegen eine Eluierungszeit oder ein Eluierungsvolumen, bekannt als Chromatogramm, kann erstellt werden und aus dem Chromatogramm können die Verbindungen identifiziert werden. Für jede Verbindung zeigt das Chromatogramm eine separate Kurve oder einen separaten „Peak“. Eine effektive Trennung der Verbindungen durch die Säule ist vorteilhaft, da sie für Messungen sorgt, die wohldefinierte Peaks mit scharfen Maximawendepunkten und schmalen Basisbreiten ergeben, was eine exzellente Auflösung und zuverlässige Identifikation der Mischungsbestandteile erlaubt. Breite Peaks, die durch schlechte Säulenleistung verursacht werden, sogenannte „interne Bandverbreiterung“ oder schlechte Systemleistung, sogenannte „äußere Bandverbreiterung“ sind unerwünscht, da sie es gestatten, dass Nebenkomponenten der Mischung von Hauptkomponenten maskiert werden und nicht identifiziert werden. The mobile phase exits the column with the separated compounds and passes through a detector which identifies the molecules, for example, by spectrophotometric absorbance measurements. A two-dimensional plot of the detector measurement versus elution time or elution volume, known as a chromatogram, can be prepared, and the compounds can be identified from the chromatogram. For each compound, the chromatogram shows a separate curve or a separate "peak". Effective separation of the compounds through the column is advantageous because it provides for measurements that yield well-defined peaks with sharp maxima reversal points and narrow base widths, allowing for excellent resolution and reliable identification of the mixture constituents. Wide peaks caused by poor column performance, so-called "internal band broadening" or poor system performance, so-called "outer band broadening" are undesirable because they allow subcomponents of the mixture of major components to be masked and not identified.
Eine HPLC-Säule weist typischerweise eine Edelstahlröhre auf mit einer Bohrung, die ein Packungsmedium aufweist, zum Beispiel silanderivatisierte Silicakugeln mit einem Durchmesser zwischen 0,5 bis 50 µm, oder 1–10 µm, oder sogar 1–7 µm. Das Medium ist unter hohem Druck in hochgleichförmigen Schichten gepackt, welche eine gleichförmige Strömung der Transportflüssigkeit und der Probe durch die Säule sicherstellen zum Fördern einer effektiven Trennung der Probenbestandteile. Das Packungsmedium ist innerhalb der Bohrung eingegrenzt durch poröse Stopfen, die als „Frits“ bekannt sind und die an entgegengesetzten Enden der Röhre positioniert sind. Die porösen Frits erlauben es der Transportflüssigkeit und der chemischen Probe zu passieren, während sie das Packungsmedium innerhalb der Bohrung zurückhalten. Nachdem sie gefüllt wurde, kann die Säule an andere Elemente (wie eine Steuereinheit, eine Pumpe, Behälter, welche Proben enthalten, die analysiert werden sollen) gekoppelt oder verbunden werden, zum Beispiel unter Verwendung von Fittingelementen. Solche Fittingelemente können poröse Teile wie beispielsweise Siebe oder Fritelemente aufweisen. An HPLC column typically comprises a stainless steel tube having a bore comprising a packing medium, for example, silane-derivatized silica beads having a diameter of between 0.5 to 50 μm, or 1-10 μm, or even 1-7 μm. The medium is packed under high pressure in highly uniform layers which ensure a uniform flow of the transport liquid and sample through the column to promote effective separation of the sample components. The packing medium is confined within the bore by porous plugs known as "frits" positioned at opposite ends of the tube. The porous frits allow the transport liquid and chemical sample to pass while retaining the packing medium within the bore. After being filled, the column may be coupled or connected to other elements (such as a controller, a pump, containers containing samples to be analyzed), for example, using fitting elements. Such fitting elements may have porous parts such as sieves or frit elements.
Während des Betriebes tritt eine Strömung der mobilen Phase durch die Säule, die mit der stationären Phase gefüllt ist, hindurch und aufgrund der physikalischen Wechselwirkung zwischen der mobilen und der stationären Phase kann eine Trennung von verschiedenen Verbindungen oder Komponenten erzielt werden. In dem Fall, dass die mobile Phase die Probenflüssigkeit enthält, wird die Trenncharakteristik gewöhnlich angepasst zum Separieren von Verbindungen einer solchen Probenflüssigkeit. Der Begriff Verbindung, wie er hierin verwendet wird, soll Verbindungen abdecken, welche eine oder mehr verschiedenen Komponenten enthalten könnten. Die stationäre Phase ist einer mechanischen Kraft unterworfen, die erzeugt wird insbesondere durch eine hydraulische Pumpe, welche die mobile Phase gewöhnlich von einer stromaufwärtigen Verbindung der Säule zu einer stromabwärtigen Verbindung der Säule pumpt. Als ein Ergebnis der Strömung tritt, abhängig von den physikalischen Eigenschaften der stationären Phase und der mobilen Phase, ein relativ hoher Druck über die Säule auf. During operation, a flow of the mobile phase passes through the column which is filled with the stationary phase, and due to the physical interaction between the mobile and the stationary phase, a separation of different compounds or components can be achieved. In the case that the mobile phase contains the sample liquid, the separation characteristic is usually adjusted to separate compounds of such a sample liquid. The term compound as used herein is intended to cover compounds which could contain one or more different components. The stationary phase is subjected to a mechanical force generated, in particular, by a hydraulic pump which usually pumps the mobile phase from an upstream connection of the column to a downstream connection of the column. As a result of the flow, a relatively high pressure across the column occurs, depending on the physical properties of the stationary phase and the mobile phase.
Fittings zum Koppeln von verschiedenen Komponenten, wie beispielsweise Trennsäulen und Leitungen, von fluidischen Vorrichtungen sind kommerziell erhältlich und werden angeboten, zum Beispiel durch die Firma Swagelok (siehe zum Beispiel
Die internationale Patentanmeldung
Ein Niederdruckfitting ist aus der
Eine biokompatible Säule zur Verwendung in Flüssigchromatographieanwendungen ist aus der
Ein Hochdruckverbindungsfitting ist offenbart in
Ein Verbinder für eine Verrohrung ist in
OFFENBARUNGEPIPHANY
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein verbessertes Fitting zu liefern, insbesondere für HPLC-Anwendungen. Die Aufgabe wird gelöst durch die unabhängigen Patentansprüche. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. It is an object of the invention to provide an improved fitting, especially for HPLC applications. The object is solved by the independent claims. Further embodiments are specified in the dependent claims.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fittingelement konfiguriert zum Ausstatten einer fluidischen Vorrichtung mit einer fluidischen Kopplung. Das Fittingelement weist ein Tubing auf und eine Einlage, welche sich in einer Kavität einer vorderen Seite des Tubings befindet. Die Einlage steht über die vordere Seite hervor, zumindest vor einem Koppeln des Tubings an die fluidische Vorrichtung. Auf ein Koppeln des Tubings an die fluidische Vorrichtung ist die vordere Seite an die fluidische Vorrichtung angepasst zum Verbinden eines Fluidpfads des Tubings mit einem Fluidpfad der fluidischen Vorrichtung und die Einlage stellt eine Dichtung des Fluidpfads des Tubings und der fluidischen Vorrichtung bereit. According to the present invention, a fitting element is configured to provide a fluidic device with a fluidic coupling. The fitting element has a tubing and an insert which is located in a cavity of a front side of the tubing. The insert projects beyond the front side, at least prior to coupling the tubing to the fluidic device. Upon coupling the tubing to the fluidic device, the front side is adapted to the fluidic device for connecting a fluid path of the tubing to a fluid path of the fluidic device and the insert provides a seal of the fluid path of the tubing and the fluidic device.
Das Fittingelement gemäß der Erfindung stellt folglich eine frontseitige Dichtung des Tubings an dem Übergang zu der fluidischen Vorrichtung bereit. Die Dichtungseigenschaften können angepasst und eingestellt werden an die entsprechende Anwendung, insbesondere durch die Designparameter wie Material der Einlage, Größe und Form der Einlage und Höhe des Überstands der Einlage über die Frontseite des Tubings. Durch adäquates Auswählen solcher Designparameter wird die Einlage gegen die vordere Seite gepresst werden, wenn das Tubing an die fluidische Vorrichtung gekoppelt wird und wird folglich eine Dichtung bereitstellen.The fitting element according to the invention thus provides a front seal of the tubing at the transition to the fluidic device. The sealing properties can be adapted and adjusted to the particular application, in particular by the design parameters such as material of the insert, size and shape of the insert and height of the supernatant of the insert over the front of the tubing. By adequately selecting such design parameters, the liner will be pressed against the front side as the tubing is coupled to the fluidic device and will thus provide a seal.
In dem Fall, dass die Einlage bereitgestellt ist aus einem Material, welches unter dem Einfluss von Druck deformiert werden kann, wenn das Tubing mit der fluidischen Vorrichtung gekoppelt wird, wie beispielsweise ein Polymermaterial (z.B. PEEK), kann das Tubing eine Stopperfunktionalität bereitstellen, so dass die Einlage nur deformiert wird, bis die vordere Seite erreicht ist. In anderen Worten wird die Deformation der Einlage nur auftreten, bis der vorstehende Teil der Einlage deformiert worden ist. Dies erlaubt ein Limitieren des Betrages an Deformation und erlaubt ein Sicherstellen, dass der Fluidströmungsweg nicht über Gebühr verengt wird unter dem Einfluss von andauerndem Druck.In the event that the liner is provided of a material that can be deformed under the influence of pressure, when the tubing is coupled to the fluidic device, such as a polymeric material (eg, PEEK), the tubing may provide a stopper functionality, so that the insert is only deformed until the front side is reached. In other words, the deformation of the insert will only occur until the protruding part of the insert has been deformed. This allows for limiting the amount of deformation and allows to ensure that the fluid flow path is not excessively narrowed under the influence of sustained pressure.
In bevorzugten Ausführungsformen ist die Einlage in die Kavität hinein gebildet/geformt, wobei die Kavität vorzugsweise in dem Zentrum der vorderen Seite des Tubings angeordnet ist. Die Einlage kann in die Kavität formgepasst und/oder pressgepasst sein. Die Einlage kann in der Kavität befestigt sein durch Anwenden des Direktformverfahrens, eines Schweißverfahrens, eines Klebeverfahrens und/oder eines thermischen Verfahrens. Solch ein thermisches Verfahren kann jedes oder eine Kombination sein von Thermoformen, Umgießen, Umschmelzen, partielles Erwärmen, Lasererwärmen und Ultraschallerwärmen. Die Einlage kann vorgeformt sein (außerhalb der Kavität) und dann in die Kavität eingefügt werden. Alternativ kann die Einlage auch direkt in der Kavität geformt werden, z.B. durch Spritzgießen, wobei das Tubing in der Spritzgussform angeordnet sein muss, während das Polymermaterial injiziert wird. In preferred embodiments, the insert is formed into the cavity, with the cavity preferably located in the center of the front side of the tubing. The insert may be molded into the cavity and / or press fit. The insert may be secured in the cavity by employing the direct molding method, a welding method, an adhesive method and / or a thermal method. Such a thermal process may be any or a combination of thermoforming, overmolding, remelting, partial heating, laser heating, and ultrasonic heating. The insert can be preformed (outside the cavity) and then inserted into the cavity. Alternatively, the insert may also be formed directly in the cavity, e.g. by injection molding, wherein the tubing must be disposed in the injection mold while the polymer material is being injected.
Die Einlage ist vorzugsweise fest in die Kavität gekoppelt und kann in einem integralen Teil des Tubings resultieren. Dies erlaubt, dass die Einlage an dem Tubing befestigt bleibt, selbst wenn das Tubing von der fluidischen Vorrichtung entfernt wird, nachdem es daran gekoppelt worden ist. Dies kann ein übliches Problem in konventionellen Fittings überwinden, wie beispielsweise in den vorstehend genannten
Zum festen Koppeln der Einlage in die Kavität kann vorzugsweise ein thermisches Verfahren verwendet werden, da ein Schmelzkontakt mit dem Tubing Spalten oder Lücken verhindern kann, die weitere Artefakte in einem Leiten von Flüssigkeit verursachen können, z.B. externe Bandverbreiterung oder Übertrag.For firmly coupling the insert into the cavity, a thermal process may preferably be used, as fused contact with the tubing may prevent gaps or gaps that may cause further artifacts in a liquid, e.g. external band broadening or carryover.
In einer Ausführungsform erstreckt sich die Einlage lateral über die Kavität und mindestens teilweise auf die vordere Seite des Tubings. In anderen Worten erstreckt sich die Einlage radial über die Grenzen der Kavität, so dass ein Teil der Einlage auf mindestens einem Teil der vorderen Seite des Tubings sitzt. Dies kombiniert die Dichtungseigenschaften der Einlage mit einer Dichtung vom Quetschtyp, aber kann auch die Stopperfunktionalität, die durch das Tubing bereitgestellt wird, einschränken/reduzieren. Um die Dichtung, die durch die Kavität nur für die vordere Seite bereitgestellt wird, zu limitieren, kann die Einlage lateral (oder radial) nur auf die vordere Seite beschränkt sein und kann sich folglich nicht in die laterale(n) Seite(n) des Tubings erstrecken, z.B. um sicherzustellen, dass das Tubing von der fluidischen Vorrichtung nach dem Koppeln entfernt werden kann. In one embodiment, the insert extends laterally across the cavity and at least partially to the front side of the tubing. In other words, the insert extends radially beyond the boundaries of the cavity such that a portion of the insert sits on at least a portion of the front side of the tubing. This combines the sealing properties of the insert with a squish-type seal, but may also limit / reduce the stopper functionality provided by the tubing. In order to limit the seal provided by the cavity only for the front side, the insert may be limited laterally (or radially) only to the front side and thus can not be limited to extending the lateral side (s) of the tubing, eg to ensure that the tubing can be removed from the fluidic device after coupling.
In einer Ausführungsform füllt die Einlage nur die Kavität innerhalb des Tubings und der Überstand der Einlage deformiert sich ohne seitliche Deformation in einen Spalt zwischen dem Tubing und der fluidischen Vorrichtung, wenn sie komprimiert wird. In one embodiment, the liner only fills the cavity within the tubing and the overhang of the liner deforms without lateral deformation into a gap between the tubing and the fluidic device as it is compressed.
Die Begriffe „radial“ und „axial“, wie hierin verwendet, sollen definiert sein bezüglich des Tubings, welches eine axiale Richtung in der Richtung der Fluidströmung und eine radiale Richtung senkrecht zu der axialen Richtung aufweist. Das Tubing erstreckt sich in axialer Richtung und der Strömungspfad des Tubings ist radial umschlossen durch das Tubing. The terms "radial" and "axial" as used herein are intended to be defined with respect to the tubing having an axial direction in the direction of fluid flow and a radial direction perpendicular to the axial direction. The tubing extends in the axial direction and the flow path of the tubing is radially enclosed by the tubing.
In einer Ausführungsform weist die Einlage einen Strömungspfad auf, so dass, wenn das Tubing an die fluidische Vorrichtung gekoppelt ist, der Strömungspfad der Einlage (nahtlos) gekoppelt ist zwischen den Strömungspfaden des Tubings und der fluidischen Vorrichtung. In anderen Worten stellt die Einlage einen Teil des Fluidströmungspfades bereit, welcher die Flüssigkeit führt und kann folglich Störungen reduzieren. In einer Ausführungsform ist die Kavität in einer zentralen Position der vorderen Seite des Tubings angeordnet und öffnet sich in den Strömungspfad des Tubings hinein. In one embodiment, the liner has a flow path such that when the tubing is coupled to the fluidic device, the flow path of the liner is (seamlessly) coupled between the flow paths of the tubing and the fluidic device. In other words, the liner provides a portion of the fluid flow path that conducts the fluid and thus can reduce interference. In one embodiment, the cavity is located in a central position of the front side of the tubing and opens into the flow path of the tubing.
In einer Ausführungsform weist die Einlage eine äußere Oberfläche auf, welche der fluidischen Vorrichtung auf das Koppeln hin zugewandt ist. Die äußere Oberfläche kann eine Struktur aufweisen, welche konfiguriert ist zum Erhöhen eines Oberflächendrucks zwischen der Einlage und der fluidischen Vorrichtung, wenn das Tubing an die fluidische Vorrichtung gekoppelt ist. Solch ein erhöhter Oberflächendruck kann die Dichtungseigenschaften verbessern, zum Beispiel durch ein Erlauben, einem höheren Druck zu widerstehen. Ferner kann solch eine Struktur auch erlauben, das Material (der Einlage), das involviert ist, wenn angezogen wird, zu reduzieren. In anderen Worten kann durch angemessenes Designen der Struktur das Material, welches unter dem Einfluss von Druck zum Liefern der gewünschten Dichtungscharakteristik versetzt wird, reduziert werden. Die Struktur kann eine oder mehr Vertiefungen, vorzugsweise (radial) konzentrische Vertiefungen, eine oder mehrere Vorsprünge, vorzugsweise (radial) konzentrische Vorsprünge, eine oder mehrere Mikrokavitäten oder andere Arten von Einschlüssen zur weiteren Akzeptanz von Dichtungskomponenten oder Imprägnierung, oder jede Art von Kombination davon, aufweisen. Innerhalb dieser Kavitäten oder Einschlüsse kann ein Material, das verschieden ist von dem der Einlage, befestigt sein. Solch ein Material kann von reduzierter Festigkeit und/oder erhöhter Formbarkeit und/oder ein Benetzungsverhalten beeinflussend (z.B. eine Hydrophobizität von flüssig benetzten Oberflächen) sein. In one embodiment, the liner has an outer surface that faces the fluidic device upon coupling. The outer surface may have a structure configured to increase a surface pressure between the liner and the fluidic device when the tubing is coupled to the fluidic device. Such increased surface pressure can improve sealing properties, for example by allowing it to withstand higher pressure. Further, such a structure may also allow to reduce the material (liner) involved when being tightened. In other words, by adequately designing the structure, the material which is displaced under the influence of pressure to provide the desired sealing characteristic can be reduced. The structure may include one or more wells, preferably (radially) concentric wells, one or more protrusions, preferably (radially) concentric protrusions, one or more microcavities or other types of inclusions for further acceptance of seal components or impregnation, or any combination thereof , exhibit. Within these cavities or inclusions, a material different from that of the insert may be attached. Such a material may be of reduced strength and / or increased moldability and / or wetting behavior (e.g., hydrophobicity of liquid wetted surfaces).
In einer Ausführungsform ist die Einlage aus oder weist auf ein Polymermaterial, wie beispielsweise PEEK, PEKK, PE, Polyimid und/oder ein Metallmaterial, wie beispielsweise Gold, Titan, SST-Legierungen (vorzugsweise mit niedriger Streckgrenze). Das Material ist vorzugsweise ausgewählt, um sich an eine gegenüberliegende Oberfläche der fluidischen Vorrichtung ohne Leckage unter einem bestimmten Druckabfall anzupassen. Die Einlage kann auch eine Beschichtung, wie beispielsweise Gold, ein Polymer, z.B. ein Fluorpolymer, aufweisen, erlaubend ein Abdecken und/oder Füllen von kleineren Oberflächenrauigkeiten, wenn sie gepresst wird. Im Fall einer Einlage vom Metalltyp (d.h. die Einlage besteht aus einem Metall) wird vorzugsweise eine Metallbeschichtung, wie beispielsweise Gold, ausgewählt. Im Falle einer Einlage vom Polymertyp (d.h. die Einlage besteht aus einem Polymer) wird vorzugsweise eine Polymerbeschichtung ausgewählt, wie beispielsweise ein Fluorpolymer. In one embodiment, the insert is or includes a polymeric material such as PEEK, PEKK, PE, polyimide and / or a metal material such as gold, titanium, SST alloys (preferably low yield strength). The material is preferably selected to conform to an opposite surface of the fluidic device without leakage under a certain pressure drop. The insert may also include a coating, such as gold, a polymer, e.g. a fluoropolymer, allowing covering and / or filling of smaller surface roughness when pressed. In the case of a metal type insert (i.e., the insert is made of a metal), a metal coating, such as gold, is preferably selected. In the case of a polymer type insert (i.e., the insert is made of a polymer), preferably a polymer coating is selected, such as a fluoropolymer.
In Ausführungsformen ist das Tubing gefertigt aus oder weist auf ein Metall, rostfreien Stahl, Titan, Plastik, Polymer, Glas und/oder Quarz. Das Tubing kann ein Lumen haben mit einem Durchmesser von weniger als 0,8 mm, insbesondere weniger als 0,2 mm. Das Tubing kann eine kreisförmige, elliptische, rechteckige oder jede andere geeignete Form haben, wie sie im Stand der Technik bekannt ist, und kann ebenso Variationen im Durchmesser und/oder der Form zeigen. Das Tubing kann eine Kapillare sein oder eine solche aufweisen. In embodiments, the tubing is made of or includes a metal, stainless steel, titanium, plastic, polymer, glass, and / or quartz. The tubing may have a lumen with a diameter of less than 0.8 mm, in particular less than 0.2 mm. The tubing may have a circular, elliptical, rectangular, or any other suitable shape, as known in the art, and may also show variations in diameter and / or shape. The tubing can be or have a capillary.
In einer Ausführungsform weist das Tubing ein inneres Tubing und ein äußeres Tubing auf. Das äußere Tubing umgibt das innere Tubing (radial). Das innere Tubing kann aus einem Material bestehen, das verschieden ist von dem äußeren Tubing. Das äußere Tubing kann ein Sockel sein zum Anpassen an einen gewünschten äußeren Durchmesser für das Tubing und/oder spezifische Anforderungen für weitere Anzugselemente, z.B. Ferrülen. In one embodiment, the tubing has an inner tubing and an outer tubing. The outer tubing surrounds the inner tubing (radial). The inner tubing may be made of a material different from the outer tubing. The outer tubing may be a socket for fitting to a desired outer diameter for the tubing and / or specific requirements for other tightening elements, e.g. Ferrülen.
Wenn solche Tubings mit inneren und äußeren Tubings angewendet werden, kann die Einlage konfiguriert sein zum Bedecken eines Kontaktgebietes an einem axialen Ende des Tubings, welches resultiert, wo das innere und äußere Tubing aneinander angrenzen. Solch ein Kontaktgebiet, welches an der vorderen Seite des Tubings auftritt, kann eine Lücke zwischen dem inneren und äußeren Tubing zeigen, oder jede andere Art von Oberflächenirregularität und erfordert gewöhnlich einen Extraschritt des Schließens solch einer Lücke und/oder Oberflächenirregularität. Oft bleiben bestimmte Oberflächenirregularitäten bestehen, welche dann zu einer Kreuzkontamination, zum Beispiel zwischen verschiedenen Probenläufen in HPLC, führen. Durch das Designen der Einlage zum Abdecken des axialen Endes des Kontaktgebietes, z. B. so dass solch ein Kontaktgebiet innerhalb der Kavität des Tubings ist, kann die Einlage jede Oberflächenirregularität schließen und folglich eine potenzielle Kreuzkontamination reduzieren oder sogar vermeiden. When such tubings are used with inner and outer tubings, the insert may be configured to cover a contact area at an axial end of the tubing resulting where the inner and outer tubings abut each other. Such a contact area which occurs at the front side of the tubing may show a gap between the inner and outer tubing, or any other type of surface irregularity, and usually requires an extra step of closing such a gap and / or surface irregularity. Often, certain remain Surface irregularities exist, which then lead to cross-contamination, for example between different sample runs in HPLC. By designing the insert to cover the axial end of the contact area, e.g. Thus, for example, such that such a contact area is within the cavity of the tubing, the insert may close any surface irregularity and consequently reduce or even avoid potential cross-contamination.
Falls das innere Tubing aus einem biokompatiblen Material, wie beispielsweise Polymer (z.B. PEEK), gefertigt ist und das äußere Tubing bereitgestellt sein kann insbesondere zum Erhöhen von mechanischer Festigkeit, jedoch nicht biokompatibel sein kann, zumindest wie gefordert, kann die Einlage an dem inneren Tubing fixiert sein, um fluiddicht zu werden. Die Kavität, die dann ebenfalls aus einem biokompatiblen Material bereitgestellt werden kann, wie beispielsweise Polymer (z.B. PEEK), und das Fluid gegen ein Kontaktieren des äußeren Tubings abdichtet, so dass Biokompatibilität des Tubings sichergestellt werden kann. Ein Fixieren der Kavität an dem inneren Tubing kann vorzugsweise erzielt werden wie oben beschrieben, zum Beispiel durch ein thermisches Verfahren, insbesondere Laser- oder Ultraschallheizen. If the inner tubing is made of a biocompatible material, such as polymer (eg, PEEK), and the outer tubing may be provided, in particular to increase mechanical strength, but not be biocompatible, at least as required, the insert may adhere to the inner tubing be fixed to become fluid-tight. The cavity, which may then also be provided of a biocompatible material, such as polymer (e.g., PEEK), and which seals the fluid from contacting the outer tubing so that biocompatibility of the tubing can be ensured. A fixing of the cavity to the inner tubing can preferably be achieved as described above, for example by a thermal method, in particular laser or ultrasonic heating.
In einer Ausführungsform ist das innere Tubing eine Tube-in-Tube-Anordnung, wobei das flüssigkeitsführende Tubing gefertigt ist aus Quarzglas oder Glas, und das zweite Tubing, welches das Quarzglas- oder Glas-Tubing bedeckt, ist aus Metall oder polymerem Material gefertigt. In one embodiment, the inner tubing is a tube-in-tube arrangement wherein the liquid-carrying tubing is made of quartz glass or glass, and the second tubing covering the quartz glass or glass tubing is made of metal or polymeric material.
In einer Ausführungsform weist das Fittingelement ein weiteres Dichtungselement auf konfiguriert zum Abdichten gegen einen Druck in dem Fluidteil des Tubings. Das Fittingelement liefert folglich eine Zweistufenabdichtung, wobei die Einlage direkt abdichtet, wo das Tubing an die fluidische Vorrichtung koppelt, und die weitere Abdichtung eine zusätzliche Dichtungsstufe bereitstellt, um sicher gegen einen Fluiddruck in dem Fluidpfad abzudichten. In anderen Worten kann die Einlage eine Nieder(niedrigere)Druckdichtung an der vorderen Seite des Tubings bereitstellen und das weitere Dichtungselement kann eine Hoch(höheren)Druckdichtung bereitstellen, die, zum Beispiel, an oder entlang einer seitlichen Seite des Tubings angeordnet ist. In one embodiment, the fitting element has another sealing element configured to seal against pressure in the fluid part of the tubing. The fitting element thus provides a two stage seal with the liner directly sealing where the tubing couples to the fluidic device and the further sealing providing an additional sealing step to securely seal against fluid pressure in the fluid path. In other words, the liner may provide a lower (lower) pressure seal on the front side of the tubing and the further sealing member may provide a high (higher) pressure seal disposed, for example, on or along a lateral side of the tubing.
Es sollte sich verstehen, dass die vordere Seite an der Verbindung des Tubings mit der fluidischen Vorrichtung oft sehr schwer abzudichten ist, da insbesondere die Form des Gegenstückelements zu dem Tubing von einer fluidischen Vorrichtung zu einer anderen variieren kann und/oder Oberflächenunvollkommenheiten aufweisen kann. Jedoch kann ein Kontaktdruck insbesondere in axialer Richtung des Tubings limitiert sein, um eine Zerstörung oder Deformation der involvierten Komponenten zu vermeiden oder reduzieren. Mit erhöhtem Fluiddruck, zum Beispiel in dem Bereich von tausend bar und darüber, haben konventionelle Fittingsysteme oft gezeigt, dass sie nicht ausreichend sind und können zu Leckage und/oder Kreuzkontamination führen. Die Zweistufenabdichtung kann jedoch erlauben, dass Fluid, selbst wenn es durch die erste Stufe der Einlage „leckt“, an der zweiten Stufe vollständig abgedichtet ist und an einem Zurückkehren zurück in den Fluidpfad, zum Beispiel während normaler Anwendung, limitiert ist. It should be understood that the front side at the connection of the tubing to the fluidic device is often very difficult to seal, in particular because the shape of the counterpart element to the tubing can vary from one fluidic device to another and / or have surface imperfections. However, a contact pressure, in particular in the axial direction of the tubing, may be limited in order to avoid or reduce the destruction or deformation of the components involved. With increased fluid pressure, for example in the range of 1000 bar and above, conventional fitting systems have often shown that they are insufficient and can lead to leakage and / or cross-contamination. However, the two stage seal may allow fluid, even if it "leaks" through the first stage of the liner, to be completely sealed at the second stage and be limited from returning back into the fluid path, for example, during normal use.
Zum Beispiel kann in einer HPLC-Anwendung die vordere Dichtung, die bereitgestellt ist durch die Einlage, erlauben, dass Fluid während des Unterdrucksetzens des Systems (wenn der Druck in dem System auf den gewünschten Zieldruck angehoben wird) passiert („leckt“). Während das weitere Dichtungselement vollständig abdichtet, so dass kein Fluid durch solch ein weiteres Dichtungselement hindurch lecken kann, kann ein Zwischenraum zwischen der ersten und zweiten Dichtungsstufe mit Fluid gefüllt werden. Jedoch wird, da solches Fluid, welches in der Druckaufbauphase in HPLC verwendet wird, normalerweise nur Lösungsmittel ist, welches nicht irgendeine Probe enthält, der Zwischenraum zwischen der ersten und zweiten Stufe folglich nur mit solchem (keine Probe enthaltenden) Lösungsmittel gefüllt, so dass keine Probenkreuzkontamination auftreten kann, selbst wenn Fluid, welches in dem inneren Raum enthalten ist, zurück in den Fluidpfad zurückkehren kann. Ferner sollte es sich verstehen, dass ein Systemdruck, nachdem eine Probe in das HPLC eingeführt wurde, gewöhnlich sich langsam ändert und innerhalb eines schmalen Bereiches verglichen mit dem Systemdruck, so dass die Flüssigkeit in dem Zwischenraum innerhalb des Zwischenraums gehalten wird und nur eine sehr kleine „treibende Kraft“ zum Kommunizieren mit dem fluidischen Pfad des Inneren des Tubings „sieht“. Solche Ausführungsformen stellen folglich eine „chromatographische Dichtung“ an der vorderen Seite bereit mittels der Einlage und einer „Systemdruckdichtung“ mittels des weiteren Dichtungselements. Der Begriff „chromatographische Dichtung“ kann verstanden werden als eine Dichtung, die ausreichend ist während eines Probenlaufes in einem HPLC-System, so dass ein Übertrag (d.h. die Probe wird temporär gefangen und später freigegeben) oder externe Bandverbreiterung (z.B. wird die Probe in einen „Totraum“ geführt, wo die Probe nur durch Diffusion freigegeben wird) vermieden oder zumindest limitiert werden kann, vorzugsweise während des Beibehaltens des Druckes innerhalb eines schmalen Bereichs, wenn die Probe in das HPLC-System eingeführt worden ist. For example, in an HPLC application, the front seal provided by the liner may allow fluid to "leak" during pressurization of the system (as the pressure in the system is raised to the desired target pressure). While the further sealing member completely seals so that no fluid can leak through such another sealing member, a gap between the first and second sealing stages can be filled with fluid. However, since such fluid used in the pressurization phase in HPLC is normally only solvent which does not contain any sample, the space between the first and second stages is thus filled only with such (no sample-containing) solvent, so that none Sample cross contamination may occur even if fluid contained in the internal space can return back into the fluid path. Further, it should be understood that system pressure, after a sample has been introduced into the HPLC, usually changes slowly and within a narrow range compared to the system pressure so that the liquid in the gap is held within the gap and only a very small one "Driving force" to communicate with the fluidic path of the interior of the tubing "sees". Such embodiments thus provide a "chromatographic seal" on the front side by means of the liner and a "system pressure seal" by means of the further sealing member. The term "chromatographic seal" may be understood as a seal sufficient during a sample run in an HPLC system such that carry-over (ie, the sample is temporarily captured and later released) or external band broadening (eg, the sample is placed in a "Dead space" where the sample is released only by diffusion) can be avoided or at least limited, preferably while maintaining the pressure within a narrow range when the sample has been introduced into the HPLC system.
In einer Ausführungsform weist das weitere Dichtungselement eine vordere Ferrule auf, die auf dem Tubing verschiebbar sein kann (zumindest vor dem Koppeln des Tubings an die fluidische Vorrichtung). Die vordere Ferrule kann einen konisch zulaufenden vorderen Teil haben, welcher konfiguriert ist, um zu einem konischen Teil einer Aufnahmekavität der fluidischen Vorrichtung zu korrespondieren. Auf ein Koppeln des Tubings an die fluidische Vorrichtung presst der konisch zulaufende vordere Teil gegen den konischen Teil der Aufnahmekavität zum Abdichten gegen den Druck in dem Fluidpfad des Tubings. In one embodiment, the further sealing element has a front ferrule, which can be displaceable on the tubing (at least before coupling the tubing to the fluidic device). The front ferrule may have a tapered forward portion configured to correspond to a conical portion of a receiving cavity of the fluidic device. Upon coupling of the tubing to the fluidic device, the tapered forward portion presses against the conical portion of the receiving cavity to seal against the pressure in the fluid path of the tubing.
Das weitere Dichtungselement ist vorzugsweise konfiguriert zum Abdichten einer Aufnahmekavität der fluidischen Vorrichtung, wenn die Aufnahmekavität das Fittingelement auf das Koppeln des Tubings an die fluidische Vorrichtung hin aufnimmt. Die Einlage dichtet vorzugsweise die Aufnahmekavität an der vorderen Seite des Tubings ab und das weitere Dichtungselement dichtet ferner die Aufnahmekavität entlang einer (seitlichen) Seite des Tubings innerhalb der Aufnahmekavität ab. The further sealing element is preferably configured to seal a receiving cavity of the fluidic device when the receiving cavity receives the fitting element upon coupling of the tubing to the fluidic device. The insert preferably seals the receiving cavity on the front side of the tubing, and the further sealing element further seals the receiving cavity along a (lateral) side of the tubing within the receiving cavity.
Ausführungsformen des Fittingelements können ferner ein Vorspannelement aufweisen, welches konfiguriert ist zum Pressen der vorderen Seite des Tubings in eine axiale Richtung des Tubings gegen die fluidische Vorrichtung, wenn das Tubing an die fluidische Vorrichtung gekoppelt ist. Das Vorspannelement kann eine federbelastete und/oder federvorgespannte Presskraft auf die vordere Seite des Tubings und gegen die fluidische Vorrichtung ausüben. Das Federelement kann konfiguriert sein zum Fördern, auf ein Verbinden des Tubings und der fluidischen Vorrichtung, einer Vorwärtsbewegung des Tubings hin zu der fluidischen Vorrichtung. Die fluidische Vorrichtung kann einen Stopper für solch eine Vorwärtsbewegung bereitstellen, so dass die Einlage nur deformiert wird, bis der Stopper erreicht ist. Folglich kann eine exzessive Deformation der Einlage, die auch zu einer Verengung oder Deformation des Fluidpfades führen kann, reduziert und gesteuert werden. Embodiments of the fitting member may further include a biasing member configured to press the front side of the tubing in an axial direction of the tubing against the fluidic device when the tubing is coupled to the fluidic device. The biasing member may exert a spring-loaded and / or spring-biased pressing force on the front side of the tubing and against the fluidic device. The spring element may be configured to convey, to connect the tubing and the fluidic device, to advance the tubing to the fluidic device. The fluidic device may provide a stopper for such forward movement so that the insert is only deformed until the stopper is reached. Consequently, excessive deformation of the insert, which can also lead to a narrowing or deformation of the fluid path can be reduced and controlled.
Ausführungsformen des Fittingelements können ferner ein Klemmelement zum Fördern einer Klemmkraft zum mechanischen Verbinden des Klemmelementes mit dem Tubing, wenn das Tubing an die fluidische Vorrichtung gekoppelt ist, aufweisen.Embodiments of the fitting member may further include a clamping member for conveying a clamping force for mechanically connecting the clamping member to the tubing when the tubing is coupled to the fluidic device.
Ausführungsformen des Fittingelements können ferner ein Verbindungselement aufweisen, welches konfiguriert ist zum Verbinden mit der fluidischen Vorrichtung durch eine Schraubverbindung.Embodiments of the fitting element may further include a connecting element configured to connect to the fluidic device through a threaded connection.
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist ein Fitting, konfiguriert zum Koppeln eines Tubings an eine fluidische Vorrichtung, ein Fittingelement gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen auf. Das Fittingelement weist das Tubing und die Einlage, angeordnet in der Kavität auf der vorderen Seite des Tubings, auf. Die fluidische Vorrichtung weist eine Aufnahmekavität auf konfiguriert zum Aufnehmen des Fittingelements. Auf ein Koppeln des Tubings an die fluidische Vorrichtung presst mindestens eines von der Einlage und der vorderen Seite des Tubings an eine Kontaktoberfläche innerhalb der Aufnahmekavität, und der Fluidpfad des Tubings ist mit dem Fluidpfad der fluidischen Vorrichtung verbunden. According to embodiments of the present invention, a fitting configured to couple a tubing to a fluidic device comprises a fitting element according to the embodiments described above. The fitting member has the tubing and liner disposed in the cavity on the front side of the tubing. The fluidic device has a receiving cavity configured to receive the fitting element. Upon coupling the tubing to the fluidic device, at least one of the liner and the forward side of the tubing presses against a contact surface within the receiving cavity, and the fluid path of the tubing is connected to the fluid path of the fluidic device.
Die Begriff „Fitting“ und „Fittingelement“, wie hierin verwendet, sollen beide Bezug nehmen auf ein Koppeln eines Tubings an eine fluidische Vorrichtung. Der Begriff „Fitting“ soll alle Komponenten abdecken, die erforderlich sind zum Koppeln des Tubings an die fluidische Vorrichtung und kann selbst das Tubing und/oder die fluidische Vorrichtung, oder Teile davon, aufweisen. Der Begriff „Fittingelement“ soll einen Teil des Fittings abdecken. The terms "fitting" and "fitting element" as used herein are both intended to refer to coupling a tubing to a fluidic device. The term "fitting" is intended to cover all components necessary for coupling the tubing to the fluidic device and may itself comprise the tubing and / or the fluidic device, or parts thereof. The term "fitting element" is intended to cover a part of the fitting.
In einer Ausführungsform des Fittings weist das Fittingelement eine vordere Ferrule, eine hintere Ferrule und ein erstes Verbindungselement auf. Die Aufnahmekavität der fluidischen Vorrichtung ist konfiguriert zum Aufnehmen der vorderen Ferrule und des Tubings und hat ein zweites Verbindungselement, welches konfiguriert ist, um mit dem ersten Verbindungselement des Fittingelements verbindbar zu sein. Die hintere Ferrule ist konfiguriert in einer solchen Weise, dass – auf ein Verbinden des ersten Verbindungselements mit dem zweiten Verbindungselement – die hintere Ferrule eine federvorgespannte Presskraft gegen die vordere Ferrule ausübt zum Bereitstellen einer Dichtung zwischen der vorderen Ferrule und der Aufnahmekavität. Weiter auf ein Verbinden des ersten und zweiten Verbindungselements übt die hintere Ferrule eine Klemmkraft auf das Tubing aus. In one embodiment of the fitting, the fitting element has a front ferrule, a rear ferrule and a first connection element. The receiving cavity of the fluidic device is configured to receive the front ferrule and the tubing and has a second connection element configured to be connectable to the first connection element of the fitting element. The rear ferrule is configured in such a manner that upon connecting the first connecting member to the second connecting member, the rear ferrule exerts a spring biasing pressing force against the front ferrule to provide a seal between the front ferrule and the receiving cavity. Further upon connecting the first and second connecting members, the rear ferrule exerts a clamping force on the tubing.
In solch einer Ausführungsform kann die vordere Ferrule, die hintere Ferrule und das erste Verbindungselement konfiguriert sein, um auf dem Tubing verschiebbar zu sein, zumindest bevor das Tubing an die fluidische Vorrichtung gekoppelt ist. Die hintere Ferrule kann eine Mehrfachfederkonfiguration aufweisen, welche vorzugsweise Scheibenfedern aufweist, die durch eine flache Feder separiert sind. Das erste Verbindungselement kann eine geneigte Frontfläche aufweisen, die konfiguriert ist zum Ausüben eines Biegemomentes auf eine ringförmige hintere Feder der hinteren Ferrule. Die Aufnahmekavität kann konfiguriert sein zum Aufnehmen der hinteren Ferrule und eines Teils des ersten Verbindungselementes. Das Fittingelement kann ein zusätzliches Federelement aufweisen, welches verschiebbar auf dem Tubing angeordnet ist zwischen der hinteren Ferrule und dem ersten Verbindungselement zum Übertragen einer Kraft, die von dem ersten Verbindungselement auf die hintere Ferrule ausgeübt wird. In such an embodiment, the front ferrule, the rear ferrule, and the first connection member may be configured to be slidable on the tubing, at least before the tubing is coupled to the fluidic device. The rear ferrule may have a multiple spring configuration, which preferably has disc springs separated by a flat spring. The first connection member may include a sloped front surface configured to apply a bending moment to an annular rear spring of the rear ferrule. The receiving cavity may be configured to receive the rear ferrule and a portion of the first connector. The fitting member may include an additional spring member slidably mounted on the tubing between the rear ferrule and the first connecting member for transmitting a force exerted by the first connecting member on the rear ferrule.
Jedes von dem weiteren Dichtungselement, dem Klemmelement, der vorderen Ferrule, der hinteren Ferrule, Federelementen und dem Verbindungselement kann verkörpert sein wie offenbart durch die Dokumente, die in dem einleitenden Teil der Beschreibung zitiert sind und insbesondere in der vorstehend erwähnten internationalen Anmeldung
Der Begriff „fluidische Vorrichtung“, wie hierin verwendet, kann abdecken oder Bezug nehmen auf ein Tubing oder eine Vorrichtung wie beispielsweise eine HPLC-Vorrichtung, eine Fluidtrennvorrichtung, eine Fluidhandhabungsvorrichtung und/oder eine Messvorrichtung im Allgemeinen. Entsprechend decken Ausführungsformen der Erfindung Kopplungen zwischen einzelnen Tubings wie auch Kopplungen zwischen einem Tubing und einer Vorrichtung/einem Gerät ab. The term "fluidic device" as used herein may cover or refer to a tubing or device such as an HPLC device, a fluid separation device, a fluid handling device and / or a measuring device in general. Accordingly, embodiments of the invention cover couplings between individual tubings as well as couplings between a tubing and a device / device.
Die fluidische Vorrichtung kann ein Prozessierelement aufweisen, welches konfiguriert ist zum Wechselwirken mit einem Probenfluid. Die fluidische Vorrichtung kann konfiguriert sein zum Leiten eines Probenfluids durch die fluidische Vorrichtung, ein Fluidtrennsystem zum Separieren von Verbindungen eines Probenfluids, ein Fluidreinigungssystem zum Reinigen eines Probenfluids und/oder zum Analysieren von mindestens einem physikalischen, chemischen und/oder biologischen Parameter von mindestens einer Verbindung eines Probenfluids. The fluidic device may include a processing element configured to interact with a sample fluid. The fluidic device may be configured to direct a sample fluid through the fluidic device, a fluid separation system to separate compounds of a sample fluid, a fluid purification system to purify a sample fluid, and / or to analyze at least one physical, chemical, and / or biological parameter of at least one compound a sample fluid.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Fitting auf, welches konfiguriert ist zum Koppeln eines Tubings an eine fluidische Vorrichtung. Das Fitting weist ein Fittingelement auf, welches das Tubing, ein erstes Dichtungselement und ein zweites Dichtungselement aufweist. Die fluidische Vorrichtung weist eine Aufnahmekavität auf, die konfiguriert ist zum Aufnehmen des Fittingelements. Auf eine Kopplung des Tubings an die fluidische Vorrichtung stellt das erste Dichtungselement eine erste Dichtungsstufe an einer vorderen Seite des Tubings bereit, wo das Tubing an eine Kontaktoberfläche innerhalb der Aufnahmekavität gepresst wird. Das zweite Dichtungselement stellt eine zweite Dichtungsstufe zum Dichten der Aufnahmekavität entlang einer Seite des Tubings innerhalb der Aufnahmekavität bereit. Solch ein Fitting stellt eine Zweistufendichtung bereit, wie vorstehend diskutiert, und kann folglich eine chromatographische Dichtung liefern durch das erste Dichtungselement an der vorderen Seite des Tubings und eine Systemdichtung durch die zweite Dichtungsstufe. Die zweite Dichtungsstufe dichtet folglich einen Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten Dichtungsstufe. An embodiment of the present invention includes a fitting configured to couple a tubing to a fluidic device. The fitting has a fitting element which has the tubing, a first sealing element and a second sealing element. The fluidic device has a receiving cavity configured to receive the fitting element. Upon coupling of the tubing to the fluidic device, the first sealing member provides a first sealing step on a front side of the tubing where the tubing is pressed against a contacting surface within the receiving cavity. The second sealing member provides a second sealing step for sealing the receiving cavity along one side of the tubing within the receiving cavity. Such a fitting provides a two-stage seal as discussed above, and thus can provide a chromatographic seal through the first seal member on the front side of the tubing and a system seal through the second seal stage. The second sealing step thus seals a gap between the first and second sealing steps.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Fluidtrennsystem auf, welches konfiguriert ist zum Trennen von Verbindungen eines Probenfluids in einer mobilen Phase. Das Fluidtrennsystem weist einen mobilen Phasenantrieb, wie beispielsweise ein Pumpensystem, auf, welcher konfiguriert ist zum Treiben der mobilen Phase durch das Fluidtrennsystem. Eine Trenneinheit, welche eine chromatographische Säule sein kann, ist bereitgestellt zum Separieren von Verbindungen des Probenfluids in der mobilen Phase. Das Fluidtrennsystem weist ferner ein Fittingelement auf und/oder ein Fitting wie in irgendeiner der vorstehend erwähnten Ausführungsformen zum Koppeln eines Tubings (bereitgestellt zum Führen der mobilen Phase) zu einer fluidischen Vorrichtung in solch einem Fluidtrennsystem. Das Fluidtrennsystem kann ferner einen Probeninjektor aufweisen, der konfiguriert ist zum Einführen des Probenfluids in die mobile Phase, einen Detektor, der konfiguriert ist zum Detektieren von separierten Verbindungen der Probenflüssigkeit, einen Kollektor, der konfiguriert ist zum Sammeln von separierten Komponenten des Probenfluids, eine Datenprozessiereinheit, die konfiguriert ist zum Prozessieren von Daten, die von dem Fluidtrennsystem empfangen werden, und/oder eine Entgasungsvorrichtung zum Entgasen der mobilen Phase. Die fluidische Vorrichtung, an welche das Tubing gekoppelt ist und gekoppelt werden kann, kann irgendeine von solchen Vorrichtungen sein und mehrere von solchen Fittings oder Fittingelementen können innerhalb eines solchen Fluidtrennsystems verwendet sein. An embodiment of the present invention includes a fluid separation system configured to separate compounds of a sample fluid in a mobile phase. The fluid separation system includes a mobile phase drive, such as a pump system, configured to drive the mobile phase through the fluid separation system. A separation unit, which may be a chromatographic column, is provided for separating compounds of the sample fluid in the mobile phase. The fluid separation system further includes a fitting member and / or a fitting as in any of the aforementioned embodiments for coupling a tubing (provided for guiding the mobile phase) to a fluidic device in such a fluid separation system. The fluid separation system may further include a sample injector configured to introduce the sample fluid into the mobile phase, a detector configured to detect separated compounds of the sample fluid, a collector configured to collect separated components of the sample fluid, a data processing unit configured to process data received from the fluid separation system and / or a degassing device to degas the mobile phase. The fluidic device to which the tubing is coupled and can be coupled may be any of such devices and a plurality of such fittings or fitting elements may be used within such a fluid separation system.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können verkörpert werden basierend auf den meisten konventionellen verfügbaren HPLC-Systemen, wie beispielsweise dem Agilent 1290 Series Infinity System, Agilent 1200 Series Rapid Resolution LC System, oder dem Agilent 1100 HPLC Series (alle bereitgestellt durch den Anmelder Agilent Technologies – siehe
Eine Ausführungsform weist eine Pumpvorrichtung auf mit einem Kolben für eine Hin- und Herbewegung in einer Pumpenarbeitskammer zum Komprimieren von Flüssigkeit in der Pumpenarbeitskammer auf einen hohen Druck, bei welchem eine Kompressibilität der Flüssigkeit bemerkbar wird.One embodiment includes a pumping device having a piston for reciprocation in a pump working chamber for compressing fluid in the pump working chamber to a high pressure at which compressibility of the fluid becomes noticeable.
Eine Ausführungsform weist zwei Pumpvorrichtungen auf, die entweder in einer seriellen oder parallelen Weise gekoppelt sind. In der seriellen Weise, wie in
Die Trennvorrichtung weist vorzugsweise eine chromatographische Säule auf, welche die stationäre Phase liefert. Die Säule kann eine Glas- oder Stahlröhre (z.B. mit einem Durchmesser von 50 µm bis 5 mm und einer Länge von 1 cm bis 1 m) aufweisen oder eine mikrofluidische Säule (wie offenbart z.B. in
Die mobile Phase (oder Eluent) kann entweder ein reines Lösungsmittel oder eine Mischung von verschiedenen Lösungsmitteln sein. Es kann gewählt werden, z.B. zu minimieren des Zurückhaltens der Komponenten von Interesse und/oder der Menge an mobiler Phase zum Durchführen der Chromatographie. Die mobile Phase kann auch ausgewählt werden, so dass verschiedene Komponenten effektiv separiert werden können. Die mobile Phase kann ferner ein organisches Lösungsmittel wie z.B. Methanol oder Acetonitril, oft verdünnt mit Wasser, aufweisen. Für einen Gradientenbetrieb werden Wasser und Organik in verschiedenen Flaschen geliefert, von welchen die Gradientenpumpe eine programmierte Mischung an das System liefert. Andere üblicherweise verwendete Lösungsmittel können Isopropanol, THF, Hexan, Ethanol und/oder jede Kombination davon oder irgendeine Kombination von diesen mit den vorstehend genannten Lösungsmitteln sein.The mobile phase (or eluent) can be either a pure solvent or a mixture of different solvents. It can be chosen, e.g. to minimize the retention of the components of interest and / or the amount of mobile phase to perform the chromatography. The mobile phase can also be selected so that different components can be effectively separated. The mobile phase may further comprise an organic solvent such as e.g. Methanol or acetonitrile, often diluted with water. For gradient operation, water and organics are delivered in different bottles from which the gradient pump delivers a programmed mix to the system. Other commonly used solvents may be isopropanol, THF, hexane, ethanol and / or any combination thereof or any combination of these with the aforementioned solvents.
Die Probenflüssigkeit kann jeder Typ von Prozessflüssigkeit, natürlicher Probe wie Saft, Körperflüssigkeiten wie Plasma, oder es kann das Resultat einer Reaktion wie von einer Fermentationsbrühe sein. The sample fluid may be any type of process fluid, natural sample such as juice, body fluids such as plasma, or it may be the result of a reaction such as from a fermentation broth.
Das Fluid ist vorzugsweise eine Flüssigkeit, kann jedoch ebenso ein Gas und/oder eine superkritische Flüssigkeit sein oder aufweisen (wie z.B. verwendet in superkritischer Fluidchromatographie – SFC – wie offenbart z.B. in
Der Druck in der mobilen Phase kann von 2–200 MPa (20 bis 2000 bar) reichen, insbesondere 10–150 MPa (100 bis 1500 bar), und spezieller 50–120 MPa (500 bis 1200 bar).The pressure in the mobile phase can range from 2-200 MPa (20 to 2000 bar), especially 10-150 MPa (100 to 1500 bar), and more specifically 50-120 MPa (500 to 1200 bar).
Das HPLC-System könnte ferner eine Abtasteinheit zum Einführen der Probenflüssigkeit in den mobilen Phasenstrom aufweisen, einen Detektor zum Detektieren von separierten Verbindungen der Probenflüssigkeit, eine Fraktioniereinheit zum Ausgeben von separierten Verbindungen der Probenflüssigkeit, oder jede Kombination davon. Weitere Details eines HPLC-Systems sind offenbart bezüglich der oben genannten Agilent HPLC-Serien, bereitgestellt durch den Anmelder Agilent Technologies, unter www.agilent.com, welche hierin durch Bezugnahme eingeschlossen sein sollen.The HPLC system could further comprise a scanning unit for introducing the sample liquid into the mobile phase stream, a detector for detecting separated compounds of the sample liquid, a fractionating unit for dispensing separated compounds of the sample liquid, or any combination thereof. Further details of an HPLC system are disclosed with respect to the aforementioned Agilent HPLC series provided by the assignee of Agilent Technologies, at www.agilent.com, which are incorporated herein by reference.
Ausführungsformen der Erfindung können teilweise oder vollständig verkörpert oder gestützt sein durch eine oder mehrere geeignete Computerprogramme, welche gespeichert sind oder anderweitig bereitgestellt sind durch irgendeine Art von Datenträger und welche ausgeführt werden können in oder durch irgendeine geeignete Datenprozessiereinheit. Softwareprogramme oder Routinen können vorzugsweise angewandt werden in der oder durch die Steuereinheit. Embodiments of the invention may be partially or fully embodied or supported by one or more suitable computer programs stored or otherwise provided by any type of data carrier and which may be embodied in or by any suitable data processing unit. Software programs or routines may preferably be applied in or by the control unit.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Andere Ziele und viele der zugehörigen Vorteile von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden leicht geschätzt werden und besser verstanden werden durch Bezugnahme auf die folgende detailliertere Beschreibung von Ausführungsformen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen. Merkmale, die im Wesentlichen oder funktional gleich oder ähnlich sind, werden referenziert durch dasselbe Bezugszeichen (dieselben Bezugszeichen). Die Veranschaulichung in den Zeichnungen ist schematisch. Other objects and many of the attendant advantages of embodiments of the present invention will be readily appreciated and become better understood by reference to the following more particular description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. Features that are substantially or functionally the same or similar are referenced by the same reference numeral (same reference numerals). The illustration in the drawings is schematic.
Nun Bezug nehmend in größerem Detail auf die Zeichnungen zeigt
Während die mobile Phase aus nur einem Lösungsmittel bestehen kann, kann sie auch aus mehreren Lösungsmitteln gemischt sein. Eine solche Mischung kann eine Niederdruckmischung und stromaufwärts der Pumpe
Eine Datenprozessiereinheit
Zum Transportieren von Flüssigkeit innerhalb des Flüssigkeittrennsystems
Das Fitting
Nachdem das männliche Stück
Ein Lumen
Die hintere Ferrule
Wie
Eine ringförmige hintere Feder
Zwischen der ringförmigen hinteren Feder
Das erste Verbindungselement
Eine geneigte Oberfläche
Ein Kraft übertragender ringförmiger Metallring
Im Folgenden wird die Kraftübertragung erklärt: Nachdem die vordere Ferrule
Wie der dreidimensionalen Ansicht von
Eine Komponente von solch einem Fitting
Eine Ferrulenbaugruppe
- • eine federvorgespannte Kraft zum Deformieren und Dichten der vorderen Ferrule
106 und Stützkraft für ein Kriechen unter Kompression; - • eine federvorgespannte Kraft zum Pressen des
Tubings 102 gegen das Basiselement;
- • a spring-biased force to deform and seal the
front ferrule 106 and supporting force for creep under compression; - • a spring-biased force to press the
tubing 102 against the base element;
In dem Folgenden werden vorteilhafte Eigenschaften der Ferrulekonfiguration
- •
Ferrule 106 ,108 Position axial wiederholbar einstellbar aufdem Tubing 102 ; - • Material der vorderen Ferrule
106 kann Polymer sein (zum Beispiel PEEK); - • Material für die hintere Ferrule
108 kann Edelstahl sein mit hoher elastischer Dehnung; - • Das System kann die Fähigkeit haben für eine elastische radiale Klemmung auf
das Tubing 102 ; - •
federvorgespanntes Element 124 ,128 für die Dichtungskraft; - •
federvorgespanntes Element 128 ,136 zumDrücken der Röhre 102 gegen das Basiselement116 (zum Beispiel Verbund); - • Hängenbleiben
auf dem Tubing 102 als Vorfixierung oder zum Unterstützen von Unverlierbarkeit des Fittings; - • Einstückhandhabung ist möglich, was für einen Benutzer einfach ist;
- • austauschbare Konfiguration;
- • geringe axiale Ausdehnung;
- •
ferrule 106 .108 Position axially repeatable adjustable on thetubing 102 ; - • Material of the
front ferrule 106 may be polymer (for example PEEK); - • Material for the
rear ferrule 108 can be stainless steel with high elastic elongation; - • The system may have the ability for elastic radial clamping on the
tubing 102 ; - • spring-loaded
element 124 .128 for the sealing force; - • spring-loaded
element 128 .136 to push thetube 102 against the base element116 (for example, Verbund); - • getting stuck on the
tubing 102 as a pre-fixation or to assist in captivity of the fitting; - • One-piece handling is possible, which is easy for a user;
- • replaceable configuration;
- • low axial extent;
Die Ausführungsform von
- • eine erste Scheibenfeder
124 ist bereitgestellt gegenüber der vorderen Ferrule106 ; - • eine flache zweite Scheibenfeder
128 ist bereitgestellt gegenüberdem Fixierelement 110 ; - • eine konzentrisch angeordnete flache Federreihe
130 ist bereitgestellt in der mittleren Sektion zwischenden Scheibenfedern 124 ,128 .
- • a
first disc spring 124 is provided opposite thefront ferrule 106 ; - • a flat
second disc spring 128 is provided opposite the fixingelement 110 ; - • a concentric
flat spring row 130 is provided in the middle section between the disc springs124 .128 ,
Wie
Das Fixierelement
Während die Ausführungsformen von
Wieder zurückkommend auf
Die Einlage
Die Einlage
Wie von
Wieder zurückkommend auf
Um eine Biokompatibilität bereitzustellen, z.B. wie gefordert in vielen HPLC-Anwendungen, sollte das innere Tubing
Um eine Biokompatibilität beizubehalten, selbst wenn weniger biokompatible Materialien verwendet werden, wie beispielsweise Metall, z.B. für das äußere Tubing
Während einer Druckbeaufschlagung des Strömungspfades
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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