DE60011685T2

DE60011685T2 - Adsorbenskartusche zur Extraktion mit einer festen Phase

Info

Publication number: DE60011685T2
Application number: DE60011685T
Authority: DE
Inventors: Petr Praha 4 Husek
Original assignee: Phenomenex Inc
Current assignee: Phenomenex Inc
Priority date: 1999-03-04
Filing date: 2000-03-06
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2020-03-07
Also published as: EP1033169B1; ATE269759T1; JP2000279827A; US6770246B1; DK1033169T3; ES2222153T3; CZ9900769A3; DE60011685D1; EP1033169A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sorbenskartusche, welche besonders nützlich zur Extraktion einer festen Phase ist, welche aber auch Anwendungsfähigkeiten in anderen Gebieten aufweist. Eine Extraktion einer festen Phase bzw. Feststoffphase (SPE = Solid Phase Extraction) ist eine weit verbreitete Technik zur Herstellung/Reinigung einer Probe, welche angewandt wird bei komplexen Proben wie etwa für Extrakte natürlicher Produkte und für Körperflüssigkeiten. Diese Technik benutzt kleine Trennsäulen bzw. Kartuschen (cartridges), welche eine Schicht eines Sorbensmaterials enthalten. Die Komponenten einer Probe, welche man durch diese Schicht des Sorbensmaterials hindurch schickt, werden entweder auf der Oberfläche des Sorbensmaterials zurückgehalten, oder sie treten durch das Sorbensmaterial hindurch, ohne dass sie zurückgehalten werden. Die Natur des Sorbensmaterials wird gewöhnlich so gewählt, dass die Komponenten von Interesse in der Sorbenskartusche zurückgehalten werden und dass solche Komponenten, welche hindurch treten, entweder nicht von Interesse sind, oder das Versagen, absorbiert zu werden, liefert einen Hinweis auf das Nichtvorhandensein einer besonderen Komponente. Die absorbierte Komponente wird während eines späteren Verarbeitungsschrittes wieder für eine nachfolgende Verarbeitung und/oder Analyse freigesetzt.
Im Handel erhältliche SPE Kartuschen sind in verschiedenen Größen verfügbar, gewöhnlich mit einem inneren Durchmesser von 5 mm und darüber hinaus, mit einem inneren Volumen von minimal 1 ml, und sie enthalten 100–200 mg eines Sorbensmaterials. In Ausnahmefällen können solche Kartuschen 25–50 mg eines Sorbens aufnehmen. Eine kürzlich frei gegebene SPE Vorrichtung arbeitet mit Plastikplatten mit 96 Kammern, wobei jede Kammer 10–15 mg eines Sorbensmaterials enthält.
SPE Kartuschen werden hergestellt, indem man eine erste poröse Scheibe oder Glas oder Silikonwolle auf dem Boden der Kartusche anordnet und dann das Sorbensmaterial oben von der Spitze der Kartusche her einfüllt. Die Schicht des Sorbensmaterials wird passend in Position gehalten mit Hilfe einer zweiten porösen Scheibe, welche oben auf das Sorbensmaterial angeordnet wird (DE-A-37 17 211). Beim Einsatz werden die Fluidprobe, die Wasch- und die Extraktionsflüssigkeiten durch die SPE Kartusche von oben von der Spitze her bis hinunter auf den Boden hindurch treten, d.h. in der Richtung der Gravitationskräfte. Die Fluidprobe dringt durch die Schicht des Sorbensmaterials hindurch, dies auf Grund der Gravitations- oder Zentrifugalkraft oder weil mit verschiedenen Zubehöreinrichtungen Druck oder Vakuum auf die Kartusche ausgeübt werden, aber die Richtung des Flusses liegt entlang der Richtung der Gravitation von oben von der Spitze her bis auf den Boden und dann heraus nach außen durch eine Öffnung in dem Boden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine verbesserte Sorbenskartusche für die Verwendung bei der Herstellung von Fluidproben für die chemische Analyse wird in dem Anspruch 12 definiert, und sie wird bereitgestellt durch das Anordnen des Sorbens an der Spitze einer Pipette an deren entferntem (distalem) Ende und durch ein Ansaugen des Fluids, welches analysiert werden soll, in das Sorbens mit Hilfe eines als Einstellvorrichtung bezeichneten Setzerteils. Diese Art des Einsatzes kehrt den Fluidfluss einer normalen Sorbenskartusche um. Die Sorbenskartusche wird gebildet durch eine Spitze einer Pipette mit einer in Längsrichtung verlaufenden Achse, und dabei weist die Spitze einen sich verjüngenden inneren Teil auf mit Wänden, die einen Hohlraum definieren, welcher sich entlang der Achse erstreckt und an einem entfernten Ende der Spitze eine Öffnung aufweist. Eine poröse Barriere wird in dem sich verjüngenden Hohlraum an einer im voraus bestimmten Stelle in der Spitze angeordnet, um ein Sorbensvolumen zwischen der Barriere, den Wänden des Hohlraums und der Öffnung an dem entfernten Ende der Spitze zu definieren. Die Barriere erlaubt das Behandeln von Fluiden, um durch die Barriere hindurchzugelangen. Das Sorbensmaterial wird in dem Sorbensvolumen untergebracht. Dieses Sorbensmaterial wird vorzugsweise ausgewählt für den Gebrauch bei der chemischen Analyse, und die Barriere wird so ausgewählt, dass sie den Durchtritt des Sorbensmaterials verhindert. Diese Bauweise wird für den Einsatz angepasst, indem man einen verminderten Druck aufbringt, um das Fluid, welches analysiert werden soll, entgegen die Richtung der Schwerkraft anzuziehen oder anzusaugen, und zwar durch die Spitze der Pipette, durch das Sorbens und dann durch den Barrierefilter hindurch. Die Kartusche ist besonders geeignet für die Zubereitung von Proben für die chromatographische Analyse; aber sie besitzt ein breiteres Anwendungsgebiet.
Veränderungen dieser grundlegenden Sorbenskartusche können vorgenommen werden. Diese Variationen erstrecken sich auf ein Hinzufügen von Vorrichtungen zur Ausübung einer Ansaugkraft auf die Pipette, um die Verarbeitungsfluide durch die Öffnung in der Pipette zu ziehen, durch das Sorbensmaterial und durch den Filter. Eine mit der Hand betriebene Spritzenstruktur oder eine Pipette kann dies bewerkstelligen. Die Spritze umfasst vorzugsweise eine Einstellvorrichtung in Fluidverbindung mit einer zweiten Öffnung gegenüber der Öffnung an dem entfernten Ende. Die Einstellvorrichtung ist so konfiguriert, dass sie mit der zweiten Öffnung zusammenpasst, um einen ersten Hohlraum in der Einstellvorrichtung in Fluidverbindung mit dem Filter anzuordnen. Ein Kolben, im Folgenden als Plunger bezeichnet, wird gleitend in einem zweiten Hohlraum in der Einstellvorrichtung aufgenommen und in Fluidverbindung mit dem ersten Hohlraum angeordnet. Der Plunger und der erste Hohlraum sind relativ hinsichtlich der Größe aufeinander zugeschnitten, um so eine Ansaugung zu erzeugen, die groß genug ist, um das Fluid aus der Öffnung in der Spitze in den Hohlraum in der Einstellvorrichtung zu ziehen, wenn der Plunger in den zweiten Hohlraum gleitet.
Vorzugsweise weist die Größe der Öffnung in der Spitze etwa die 2–10-fache Größe des in dem Sorbensmaterial verwendeten Materials auf. Weiterhin wird das Sorbensmaterial in der Kartusche angeordnet, indem eine Mischung eines Lösungsmittels und des Sorbensmaterials durch die Öffnung in das entfernte Ende der Spitze gezogen wird, wobei das Lösungsmittel durch den Filter hindurch tritt, um das Sorbens in dem Sorbensvolumen zurückzulassen. Das Sorbensmaterial selbst hat vorzugsweise einen Überzug aus einem Lösungsmittel, welches klebrig genug ist, um das Sorbensmaterial dazu zu veranlassen, zusammenzukleben und einem Durchtritt aus der Öffnung in der Spitze heraus zu widerstehen. Das Lösungsmittel ist vorzugsweise eines unter Glykol oder Ethylenglykol, welche die meisten analytischen Verfahren nicht nachteilig beeinflussen.
In vorteilhafter Weise umfasst das Sorbensvolumen ein spitz zulaufendes Volumen, welches sich in Richtung auf die Öffnung an dem entfernten Ende hin verjüngt, und die poröse Barriere umfasst einen kegelstumpfartig geformten Filter mit einer ähnlichen Form, welcher so ausgerichtet ist, dass er in das verengte Volumen hineinpasst und in dem verengten Volumen festgeklemmt wird.
Die Kartusche wird für die Analyse von Fluidproben verwendet; vorzugsweise für den Einsatz in der Chromatographie.
Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Sorbenskartusche, so wie dies in dem Anspruch 1 definiert wird. Eine poröse Barriere wird an einer im Voraus bestimmten Stelle in einer hohlen Spitze einer Pipette angeordnet, um ein Sorbensvolumen zwischen der Barriere und einer Öffnung in einem entfernten Ende der Spitze zu definieren. Eine Aufschlämmung eines Sorbens, d.h. eines Sorptionsmittels, und eines Fluids wird durch die Öffnung an dem entfernten Ende der Spitze in das Sorbensvolumen angesaugt oder hineingezogen, bis das Volumen mit dem Sorbens gefüllt ist. Das Lösungsmittel wird weiterhin durch die Barriere hindurch angesaugt, während die Barriere den Durchtritt des Sorbens verhindert. Das Lösungsmittel wird so ausgewählt, dass es die Eigenschaften für eine spätere Verwendung des Sorbens für die chemische Analyse nicht entwertet. Dieses Verfahren erlaubt in vorteilhafter Weise die schnelle Herstellung einer Sorbenskartusche mit einer hohen Genauigkeit des Sorbensvolumens.
Das grundlegende Verfahren wird weiter variiert durch das Ansaugen eines Waschfluids durch die Öffnung, durch das Sorbens und durch die Barriere, um unerwünschte Materialien aus dem Sorbens zu entfernen. Zusätzlich kann mindestens eine Schutzkappe auf dem spitzen Ende angeordnet werden, um einen Abbau der Leistung des Sorbens verhindern zu helfen. Das Verfahren umfasst weiterhin den Schritt des Aufstellens einer Spritzenansaugvorrichtung in Fluidverbindung mit dem spitzen Ende, um einen verminderten Druck auszuüben, welcher Fluide durch die Öffnung, durch das Sorbens und durch die Barriere hindurch- und in die Spritzenvorrichtung hineinzieht. Alternativ kann das Verfahren den Schritt des Aufstellens einer Spritzenvorrichtung in Fluidverbindung mit dem spitzen Ende umfassen, um einen positiven Druck auszuüben, welcher Fluide durch die Barriere, durch das Sorbens und durch die Öffnung zwingt. Genau wie mit der Vorrichtung, so hinterlässt das Verfahren vorzugsweise auf dem Sorbens eine Schicht, welche das Sorbensmaterial dazu veranlasst, gegenseitig zusammenzukleben und einem Herausfallen aus der Öffnung zu widerstehen. Diese Beschichtung wird erreicht, indem man ein Lösungsmittel verwendet, welches aus der aus Glykol und Ethylenglykol bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
Es wird auch ein verbessertes Verfahren zur Herstellung und zur Anwendung der Sorbenskartusche für die chemische Analyse geliefert. Dieses Verfahren erlaubt eine leichte Herstellung, gefolgt von einer unmittelbaren Verwendung, was in einigen Anwendungsgebieten Vorteile liefert. Dieses Verfahren umfasst die Schritte des Anordnens einer porösen Barriere an einer im voraus bestimmten Stelle in einer hohlen Spitze einer Pipette, um ein Sorbensvolumen zwischen der Barriere und einer Öffnung in einem entfernten Ende der Spitze zu definieren, und ein Ansaugen einer Aufschlämmung eines Sorbens in das Sorbensvolumen durch die Öffnung an dem entfernten Ende der Spitze, bis das Volumen mit dem Sorbens aufgefüllt ist, und ein Ansaugen des Lösungsmittels durch die Barriere, während die Barriere einen Durchtritt des Sorbens verhindert. Das Lösungsmittel wird so ausgewählt, dass es die Eigenschaften für eine spätere Verwendung des Sorbens für die chemische oder chromatographische Analyse nicht entwertet. Eine Fluidprobe, welche analysiert werden soll, wird dann durch die Öffnung hindurch- und in das Sorbens hinein gesogen, um mit dem Sorbens in Wechselwirkung zu treten. Der größte Teil der Fluidprobe zieht sich durch die Barriere zurück mit Ausnahme der auf dem Sorbens zurückgehaltenen Komponenten. In vorteilhafter Weise können die auf dem Sorbens zurückgehaltenen Komponenten der Probe aus dem Sorbens extrahiert werden, indem ein anderes Fluid durch das Sorbens hindurch tritt und indem dieses Fluid in der Einstellvorrichtung gesammelt wird und in einen auswechselbaren Behälter für die weitere Analyse oder Verarbeitung übertragen wird. Alternativ kann durch die Ausübung eines positiven Drucks durch die Barriere in das Sorbens hinein das Sorbens aus der Öffnung heraus ausgetrieben und ausgespült werden für eine weitere Analyse oder für eine weitere Verarbeitung des Sorbens, nachdem es mit der Fluidprobe in Wechselwirkung getreten ist. In diesem Fall liegt die Richtung des Fluidflusses in der Richtung der Gravitationskräfte.
Die obigen Verfahren und die obigen Vorrichtungen liefern viele Vorteile. Ein Vorteil dieser Erfindung besteht darin, eine Sorbenskartusche zu liefern, welche aus im Handel erhältlichen Pipettenspitzen oder aus einem ähnlichen konisch gebauten Körper hergestellt wird und welche ein kleines Volumen eines Sorbensmaterials in der Spitze aufbewahrt.
Ein anderer Vorteil dieser Erfindung besteht darin, eine für SPE verwendete Kartusche zu liefern, welche mit einem Sorbens unterhalb einer porösen Schicht gefüllt wird, welche das Sorbensmaterial während des Auffüllens der Spitze, und nachdem die Spitze gefüllt worden ist, an seiner Stelle hält.
Ein anderer Vorteil dieser Erfindung besteht darin, eine Kartusche zu liefern, welche das Sorbens in ein Glasfläschchen oder in einen Reaktionsbehälter für eine weitere Probenherstellung und /oder Analyse freisetzen kann.
Ein anderer Vorteil dieser Erfindung besteht darin, eine Sorbenskartusche zu liefern, welche durch ein Instrument zur automatischen Probenherstellung hergestellt werden kann, gerade eben vor dem Gebrauch in der kürzesten Zeit.
Ein anderer Vorteil dieser Erfindung besteht darin, eine Sorbenskartusche zu liefern, welche es erlaubt, kleine Probenvolumina für die Analyse herzustellen, indem nur kleine Mengen an Reagenzien erforderlich sind und indem die Probenverdünnung auf ein Minimum verringert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Diese und andere Merkmale, Vorteile und Ziele dieser Erfindung werden besser verstanden durch eine Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung und auf die Zeichnungen, in welchen gleiche Nummern sich auf gleiche Teile durch die ganze Beschreibung hindurch beziehen, und in denen:
1 eine Perspektivansicht einer Pipettenanordnung gemäß dieser Erfindung ist;
2 eine teilweise Querschnittsansicht einer Spitze der Anordnung der 1 ist; und
3 eine teilweise Querschnittsansicht einer alternativen Ausführung der Spitze der Anordnung der 1 ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die 1 weist eine Pipette 10 eine Ansaugvorrichtung 11 auf, welche an eine hohle Spitze 12 am entfernten Ende gekoppelt ist. Solche Pipetten 10 sind aus Plastik hergestellt, gewöhnlich aus Polypropylen, und sie verfügen über ein Volumen in dem Bereich zwischen 10 Mikroliter bis mehrere Milliliter. Die hohle Spitze 12 definiert einen Hohlraum, in welchem eine Sorbensbarriere aufgestellt wird. Die Sorbensbarriere verhindert einen Durchtritt eines Sorbensmaterials, aber sie erlaubt einen Durchtritt eines Fluids. So wie hier verwendet, erstreckt sich ein Fluid auf Flüssigkeiten und Gase, aber die primäre und bevorzugte Anwendung dieser Erfindung ist die mit Flüssigkeiten. In der illustrierten Ausführung umfasst die Sorbensbarriere einen Scheibenfilter 14, welcher in der Spitze 12 angeordnet ist. Der Scheibenfilter 14 trennt den Hohlraum in ein erstes, entferntes Volumen oder in einen ersten, entfernten Raum 16 zwischen dem entfernten Ende 18 der Spitze 12 und dem Filter 14 und in ein zweites Volumen oder in einen zweiten Raum 20, welcher sich zwischen dem Scheibenfilter 14 und dem Eingang 22 der Pipette befindet. Die Größe der Räume oder der Volumina 16 und 20 wird variieren in Abhängigkeit von der Größe und von der Anordnung des Filters 14 und ebenfalls in Abhängigkeit von dem Gesamtvolumen der Pipettenspitze. In vorteilhafter Weise bildet der Raum 16 einen Teil eines nach vorne spitz zulaufenden sich verjüngenden Hohlraumes, welcher sich entlang der Länge des entfernten Endes 18 der Pipette 10 erstreckt, wobei die Verjüngung bzw. die Konusform gleichmäßig und symmetrisch um eine in Längsrichtung verlaufende Achse 21 der Spitze 12 herum angeordnet ist. Kurz gesagt, das Volumen 16 bildet vorzugsweise einen konisch geformten Hohlraum, obwohl andere Hohlraumformen verwendet werden können. Eine Öffnung 19 ist an dem entfernten Ende 18 ausgebildet.
Eine poröse Grenzschicht soll das Sorbensmaterial 24 zurückhalten, während sie es den Fluiden erlaubt, hindurchzufließen. Die Form und die Zusammensetzung der porösen Grenzschicht werden mit der Konfiguration der umgebenden Struktur variieren, aber in der illustrierten Ausführung wird die poröse Grenzschicht durch den Scheibenfilter 14 erreicht. Die Größe des Scheibenfilters 14 ist so maßgeschneidert, dass der Filter in die Spitze der Pipette 12 bis zu einer bestimmten Tiefe eingesetzt und in einen reibschlüssigen Eingriff mit dem Inneren der Wände der Spitze 12 gehen kann, um während des Gebrauchs in seiner Position zu verbleiben. Der Filter 14 wird vorzugsweise vom Eingang 22 her eingesetzt und dann in Richtung des entfernten Endes 18 gedrückt. Der Filter 14 ist in seiner Form vorzugsweise kegelstumpfartig mit einem größeren Durchmesser und mit einem kleineren Durchmesser, und vorzugsweise verjüngt er sich unter einem Winkel, welcher zusammenfällt mit dem des sich verjüngenden Volumens 16. Er kann von variabler Länge sein, aber er ist vorzugsweise kurz, dabei mit einer Länge von etwa 2 mm entlang der längsseitigen Achse 21, von welcher Länge man glaubt, dass sie für Filter 14 kleinerer Durchmesser geeignet sei. Der Filter 14 ist so konfiguriert oder von seiner Größe her so zugeschnitten, dass er an einer vorbestimmten Stelle in der Spitze 12 in seiner Position einrastet und festklemmt, um einen entfernten Raum 16 eines vorbestimmten Volumens zu liefern. Somit kann die Position des Filters 14 entlang der Längsachse 21 das Volumen 16 in der Spitze 12 bestimmen. In dieser illustrierten Ausführung hängt daher die Eindringtiefe des Filters 14 entlang der in Längsrichtung verlaufenden Achse 21 von dem Durchmesser der Scheibe 14 ab, welche dazu verwendet wird, um das Volumen 16 zu begrenzen, welches mit einem Sorbensmaterial gefüllt werden soll. Der Filter 14 wird vorzugsweise aus einem porösen Polyethylen hergestellt, obwohl er aus anderen porösen Materialien, wie etwa aus Glaswolle, hergestellt werden könnte.
In größeren Einzelheiten und unter Bezugnahme auf die 1–2 wird das Positionieren des Scheibenfilters 14 entlang der in Längsrichtung verlaufenden Achse 21 der Spitze der Pipette 12 genau definiert, so dass das Volumen 16, welches von dem Scheibenfilter 14, von den Wänden der Spitze der Pipette 12 und von dem entfernten Ende 18 der Spitze der Pipette 12 abgegrenzt wird, in seiner Gesamtheit gesteuert wird. Das Volumen oder der Raum 16 definiert die Menge an Sorbensmaterial 24, welches von der Sorbenskartusche gehalten wird. Dieses Volumen 16 liegt in vorteilhafter Weise in einem Bereich zwischen 10 Mikroliter bis zu 1 Milliliter, obwohl andere Volumina möglich sind, aber dann auch stärker maßgeschneiderte Spitzen von Pipetten benötigen dürften.
Der Filter 14 kann über verschiedene Art und Weise in die Spitze der Pipette 10 eingesetzt werden, welche die Sorbensbarriere, so wie es hier durch den Filter 14 illustriert ist, an der gewünschten Stelle in ihre Position halten und welche vorzugsweise den Filter 14 in der Position befestigen. Der Filter 14 wird in vorteilhafter Weise eingesetzt, indem man das größere Ende des Filters 14 auf einem entfernten Ende 28 der Einstellvorrichtung 26 (1) anordnet und indem man die Einstellvorrichtung 26 und den Filter 14 in den Eingang der Pipette 10 einsetzt, bis der Filter in das Innere der Spitze der Pipette 12 einrastet und dort einklemmt. Ein enger Stab könnte auch verwendet werden, um den Filter 14 in dessen Position zu stoßen. Wenn gewünscht, könnten Markierungen auf der Einstellvorrichtung 26 in Verbindung mit der Stelle der Öffnung 22 der Pipette 10 verwendet werden oder eine Markierung auf der Pipette 10, um auf die geeignete Entfernung der Einsetzung hinzuweisen.
Die Spitze 12 der Pipette 10 bildet eine leere Sorbenskartusche 27, wenn sie mit dem Filter 14 passend angeordnet ist, um das entfernte Volumen 16 zu definieren.
Die chemische Natur des Sorbensmaterials 24 wird mit der zu analysierenden Probe variieren. Das Sorbensmaterials 24 umfasst typischerweise kleine, in ihrer Größe gleichförmig zugeschnittene kugelförmige Partikelmedien aus Silikat oder Polymerharz oder aus einem anderen Material, auf dem verschiedene chemische Beschichtungen gebunden sind. Vorzugsweise wird das Sorbensmaterial 24 hinzugefügt, nachdem die Sorbensbarriere, welche als Filter 14 gezeigt ist, in ihrer Position angeordnet ist, um das entfernte Volumen 16 zu definieren. Vorzugsweise wird die Pipette 10 auf einer Ansaugvorrichtung 11 angeordnet, welche eine Einstellvorrichtung 26 umfasst, welche einer Nadel ähnlich ist, die auf einer Spritze angeordnet ist. Die Einstellvorrichtung 26 wirkt wie ein Körper einer Spritze, und ein Kolben 40 wirkt als der Plunger, um einen ausreichend niedrigen Druck oder ein Vakuum auszuüben, um das Fluid in die Nadel und in den Körper der Spritze zu ziehen. Bevor der Einsatz beschrieben wird, wird eine weitere Beschreibung des Plungers 40 und der Einstellvorrichtung 26 geliefert.
Unter Bezugnahme auf die 1 ist die Einstellvorrichtung 26 rohrförmig, mit einem Hohlraum 36, welcher sich entlang seiner in Längsrichtung verlaufenden Achse erstreckt. Der Hohlraum 36 bildet vorzugsweise einen zylindrischen Hohlraum 36a für die Länge des zylindrischen, äußeren Durchmessers 30 und durch das verlängerte Ende 29. Der Hohlraum 36 bildet vorzugsweise einen verjüngten Hohlraum 36b für den Teil, welcher dem verjüngten Ende 31 der Einstellvorrichtung 26 entspricht, und dies erfolgt mit demselben Winkel der Verjüngung. Ein entferntes Ende 38 der Einstellvorrichtung 26 umfasst vorzugsweise eine Öffnung 39 in Verbindung mit dem Hohlraum 36.
Der Plunger bzw. Kolben 40 ist so geformt, um mindestens einem Teil des Hohlraumes 36 zu entsprechen, und vorzugsweise diesem insgesamt zu entsprechen, wenn der Plunger 40 in den Hohlraum 36 eingesetzt ist. Der Plunger 40 weist einen Griff 42 an einem Ende auf. Ein zentraler Teil 44 des Plungers ist zylindrisch und von der Größe her so zugeschnitten, um ein enges, passendes Anliegen mit dem zylindrischen Teil 36a des Hohlraums 36 zu bilden, eine Passfassung, die fest genug ist und eng genug anliegt, um ein Vakuum zu ziehen, wenn der Plunger 40 aus dem Hohlraum 36a zurückgezogen wird. Das andere Ende 46 des Plungers 40 läuft spitz zu, vorzugsweise so, um dem verjüngten Ende 36b des Hohlraumes 36 zu entsprechen. Der Plungerkolben 40 ist so geformt, um als ein Plunger für eine Spritze zu arbeiten, wobei die Einstellvorrichtung 26 als die Spritze wirkt. Ein vergrößertes Ende 29 kann auf der Einstellvorrichtung 26 angeordnet sein, um es einfacher zu machen, das Vakuum durch eine relative Bewegung des Plungers 40 und der Einstellvorrichtung 26 zu ziehen.
Um das Sorbens 24 in den Hohlraum 16 zu laden, wird das entfernte Ende 18 der Spitze der Pipette 12 in eine Mischung eingetaucht, welche aus dem geeigneten Sorbensmaterial und aus einem Lösungsmittel hergestellt ist. Eine heterogene Mischung eines Feststoffes (Sorbens) und einer Flüssigkeit (Lösungsmittel) bezeichnet man auch als eine Aufschlämmung, und dieser Ausdruck wird auch hier benutzt werden. Der Plunger 40 wird dann langsam aus dem Körper der Spritze (Einstellvorrichtung 26) zurückgezogen, was die Aufschlämmung ursächlich dazu veranlasst, das Volumen 16 unter der durch den Filter 14 gebildeten porösen Grenzschicht aufzufüllen. Das Lösungsmittel aus der Mischung tritt durch den Filter 14 hindurch, während das Sorbens 24 dies nicht tut, wodurch daher dem Sorbens 24 ermöglicht wird, sich unter dem Filter in dem Volumen 16 anzusammeln bzw. zu akkumulieren. Der Plunger 40 wird zurückgezogen, bis der Raum 16 unter der porösen Grenzschicht vollständig mit Sorbensmaterial aufgefüllt ist, zu welcher Zeit das entfernte Ende 18 aus der Aufschlämmung zurückgezogen wird. Der Plunger 40 wird weiter zurückgezogen, und er übt eine weitere Ansaugung aus, bis die flüssige Aufschlämmung aus dem akkumulierten Sorbensbett ausgeleert (evakuiert) ist, welches in dem Volumen 16 enthalten ist. Der Plunger 40 und die Spritze (Einstellvorrichtung 26) können dann aus der Pipette 10 zurückgezogen werden, weil die Ansaugung von dem Plunger 40 die flüssige Aufschlämmung in dem Körper der Einstellvorrichtung 26 aufrechterhält. Die flüssige Aufschlämmung kann dann weggeworfen werden, nachdem die Sorbenskartusche entfernt worden ist, und indem man den Plunger 40 in die Einstellvorrichtung 26 hineindrückt, um die flüssige Aufschlämmung aus der Öffnung 39 in dem entfernten Ende 38 der Einstellvorrichtung 26 herauszuspritzen. Als Nächstes wird die Einstellvorrichtung 26 für den unmittelbaren Einsatz wieder eingesetzt. Solche Einstellvorrichtungen 26 und Plunger 40 sind im Handel für den Gebrauch mit Pipetten 10 erhältlich.
Die auf diese Art und Weise hergestellte Sorbenskartusche 27 kann sofort verwendet werden, oder sie kann für einen späteren Gebrauch aufbewahrt werden. Das für die Herstellung der Aufschlämmung verwendete Lösungsmittel muss bestimmte Anforderungen erfüllen, um eine geeignete Auffüllung der Kartusche zu gewährleisten und auch um einen Verlust an Sorbens während der Aufbewahrung und während des Einsatzes zu verhindern. Die Auffüllung darf den beabsichtigten Gebrauch des Sorbens nicht beeinträchtigen. Daher ist das Lösungsmittel der Aufschlämmung vorzugsweise chemisch inert in Bezug auf die Chemikalien, von denen ein späterer Gebrauch mit dem Sorbens beabsichtigt ist, oder in Bezug auf die Probenkomponenten, welche mit dem Sorbens während des Gebrauchs in Wechselwirkung treten. Um die Auffüllung leichter zu machen, zieht man es vor, dass das Sorbens in etwa dieselbe Dichte aufweist wie die Mischung des Lösungsmittels, so dass das Sorbens 24 in dem Lösungsmittel schwimmt. Weiterhin befeuchtet die Aufschlämmung des Lösungsmittels vorzugsweise das Sorbens. Man bevorzugt daher eine Aufschlämmung des Lösungsmittels mit einem niedrigen Dampfdruck, wobei das Lösungsmittel nicht schnell verdampft. Die Aufschlämmung des Lösungsmittels macht auch vorzugsweise das Sorbens leicht klebrig, so dass das Sorbens zusammenklebt und zusammenklumpt, so dass es nicht leicht aus der Öffnung 19 an dem entfernten Ende 18 der Spitze 12 heraus fällt. Schließlich muss die Aufschlämmung des Lösungsmittels durch die Sorbensbarriere 14 hindurch treten. Man ist der Meinung, dass Glycerol, Ethylenglykol oder Propylenglykol geeignete Aufschlämmungslösungsmittel für viele Sorbensmittel sind.
Unter Bezugnahme auf die 2 ist eine gefüllte Sorbenskartusche 27 hergestellt worden, wenn die Pipette 10 das Volumen 16 mit dem Sorbens gefüllte hat. Abhängig von der durch den Plunger 40 ausgeübten Ansaugung kann das Sorbens 24 in das Volumen 16 mit variierenden Gehaltsanteilen gepackt werden. Das Sorbens 24 füllt in vorteilhafter Weise im Wesentlichen das gesamte Volumen 16 aus, und es ist dicht genug gepackt, so dass das Sorbens 24 nicht aus der Öffnung 19 in der entfernten Spitze 18 heraus fällt. Wie oben erwähnt, kann die Verwendung eines Lösungsmittels, welches das Sorbens leicht klebrig zurücklässt, dabei helfen, dass das Sorbens das Sorbensvolumen 16 nicht unbeabsichtigt verlässt. Wenn das Sorbensvolumen erst einmal gefüllt ist, dann wird es etwa 50–60% Sorbens in fester Form aufweisen. Der übrige Teil des Sorbensvolumens 16 umfasst den leeren Zwischenraum zwischen den Partikeln, aus welchen das Sorbens 24 besteht. Es ist schwierig, mehr als diese Menge des gekörnten Materials in ein Volumen zu verpacken, ohne dass dabei das Material zerbricht. Wenn weniger als diese Menge in das Volumen gepackt wird, dann ist die Packungsdichte so locker, dass es heraus fällt.
Die gefüllten Kartuschen 27 können an einem Ende oder an beiden Enden 22 und 18 mit einer Abdeckung (bzw. Schutzkappe) versehen werden, um das Bett des Sorbens während langer, hinausgezogener Zeitabschnitte zu bewahren. Geeignete Schutzkappen 32, 34 sind schematisch in der 2 illustriert, jeweils über den Enden 19 und 22 angeordnet, obwohl andere Formen von Abdeckkappen oder Abdichtungen verwendet werden können. Die Abdeckkappen können somit verschiedene Formen annehmen, so wie etwa die illustrierten hohlen, tassenähnlichen Abdeckkappen, und sie sind aus einem Material hergestellt, welches die beabsichtigte Verwendung des Sorbens 24 nicht beeinträchtigt. Polyethylen ist ein Beispiel eines Kappenmaterials. Die Abdeckkappe 34 über dem Ende 22 der Pipette 10 wird nicht benötigt, wenn der Plunger (die Einstellvorrichtung 26) in die Pipette 10 eingesetzt wird, weil die Passgenauigkeit zwischen dem äußeren, zylindrischen Teil 30 und dem inneren, zylindrischen Teil 13 eng genug ist, um eine Abdichtung herzustellen.
In vorteilhafter Weise werden im Handel erhältliche Spitzen von Pipetten verwendet. Man zieht es vor, dass die Öffnung 22 an der Pipette von einer standardisierten Größe ist, so dass herkömmliche, im Handel erhältliche Pipetten, Einstellvorrichtungen oder Vorrichtungen zur automatischen Verteilung von Flüssigkeit an der Sorbenskartusche 12 befestigt werden können. Weiterhin zieht man es vor, dass die schmale Öffnung 19 an dem entfernten Ende 18 ein bisschen größer als normal ist, um es leichter zu machen, die Aufschlämmung des Sorbens zu laden, wobei die Größe der Öffnung 19 an dem entfernten Ende 18 variiert in Abhängigkeit von der Art des Sorbens 24 und insbesondere in Abhängigkeit von der Größe der in dem Sorbens verwendeten Partikelmedien.
Die Standardpipettenspitze weist eine Öffnung am Ende 18 von 0,5 mm (0,02") auf. Die bevorzugte Größe der Öffnung 18 für die vorliegende Anwendung liegt bei etwa 0,8 mm (0,032"). Die bevorzugte Öffnung 19 an dem Ende 18 ist damit etwa 50% größer als die Standardöffnung in den Pipetten 10. Die bevorzugte Größe der Öffnung 19 ist etwa 3 bis 10-mal größer als die Größe des Sorbensmaterials 24, welches typischerweise aus im Allgemeinen gleichmäßig in der Größe zugeschnittenen Kugeln besteht. Daher zieht man es vor, dass die Öffnung 19 mindestens die 2-fache Größe der größten der in dem Sorbensmaterial 24 verwendeten Partikelmedien aufweist, und vorzugsweise um das 3–10-fache größer ist.
Größere Größen der Öffnung 19 können verwendet werden, aber dies ist mit dem größeren Risiko verbunden, dass das Sorbensmaterial 24 heraus fallen wird. Wenn erwünscht, kann eine Rückhaltefritte oder ein Sieb über dem Ende der Öffnung 19 angebracht werden, nachdem das Sorbensmaterial 24 in dem Volumen 16 angeordnet ist. Aber dies behindert die Fähigkeit, das Sorbens 24 in einigen analytischen Anwendungen aus dem Sorbensvolumen 16 auszutreiben.
Die sich daraus ergebende Pipettenkartusche 27 weist ein kleines Volumen des Sorbens 24 in der Kartusche 27 auf. Die Anordnung dieses Sorbens 24 in der Pipettenspitze 12 macht die Nutzung und Handhabung sehr leicht. Eine Beschreibung eines Beispieles des Gebrauches dieser Erfindung wird dabei helfen, die Vorteile der Kartusche 27 zu illustrieren. Die entfernte Spitze 18 einer Sorbenskartusche 27 wird auf einer Einstellvorrichtung 26 angeordnet, und die Spitze 18 wird in eine Probe eines Körperfluids, wie etwa in Serum, eingetaucht. Ein Probenvolumen wird zurückgezogen durch ein Ziehen an dem Plunger 40, um das Serum in die Kartusche 27 zu saugen. Die Ansaugung verursacht, dass das Fluid der Probe (z.B. das Serum) durch die Schicht des Sorbensmaterials 24 hindurch tritt infolge eines langsamen Zurückziehens des Plungers 40 der Einstellvorrichtung 26. Die in der Probe des Serums vorhandenen freien Aminosäuren werden auf der Oberfläche des Sorbensmaterials 24 in der Kartusche 27 zurückgehalten, wenn die Probe (z.B. das Serum) über das Sorbensmaterial hinweg gleitet. Wenn erst einmal eine ausreichend große Probe zurückgezogen und durch das Sorbensmaterial 24 hindurch getreten ist, dann wird die entfernte Spitze 18 aus dem Serum zurückgezogen. Der Plunger 40 wird ausreichend zurückgezogen, um die Probe (z.B. Serum) durch das Sorbensmaterial 24 und durch den Filter 24 hindurch anzusaugen. Die entfernte Spitze 38 der Einstellvorrichtung 26 liegt benachbart neben dem Filter 24, und die Probe (z.B. Serum) tritt in den Hohlraum 36 in den Körper der Einstellvorrichtung 26 hinein. Die Einstellvorrichtung 26 und die restlichen Überbleibsel der Probe (z.B. Serum) in der Einstellvorrichtung 26 können dann von der Pipette 10 entfernt werden. Ein Stoßen auf den Plunger 40 erzeugt einen positiven Druck, welcher verursacht, dass die restlichen Überbleibsel der Probe (z.B. Serum) aus der Einstellvorrichtung 26 ausgetrieben werden. Die restlichen Überbleibsel der Probe (z.B. Serum) können weggeworfen werden, oder sie können in einem Glasfläschchen für eine weitere Verwendung aufbewahrt werden, abhängig von dem analytischen Verfahren, welches angewendet wird.
Nach dem Wegwerfen der Überbleibsel der Probe (z.B. Serum) aus der Einstellvorrichtung 26 kann die Einstellvorrichtung 26 sofort für eine nachfolgende Verwendung in die Pipette 10 eingesetzt werden, oder sie kann gewaschen werden, indem man den Plunger 40 zurückzieht, um ein Reinigungsfluid in den Hohlraum 36 der Einstellvorrichtung 26 zu saugen , und indem man dann das Reinigungsfluid durch ein Stoßen auf den Plunger 40 austreibt.
Als Nächstes wird eine Waschlösung durch die Kartuschen 28 hindurchgeleitet, indem man das entfernte Ende 18 in eine Waschlösung hineinsteckt und indem man den Plunger 40 zurückzieht, um das Reinigungsfluid durch das Sorbensbett 24, durch den Filter 14 hindurch und in den Hohlraum 36 der Einstellvorrichtung 26 hineinzusaugen. Der Waschschritt wird verwendet, um bei der Entfernung von Probentropfen (z.B. Tropfen vom Serum) zu helfen, welche sich zwischen den Partikeln des Sorbens eingefangen haben. Der Waschschritt kann wiederholt werden, wenn di notwendig ist.
In dem nächsten Schritt des illustrierten Verfahrens werden die auf dem Sorbensmaterial zurückgehaltenen Aminosäuren durch eine Extraktion mit einem geeigneten Lösungsmittel freigesetzt.
Somit wird ein Lösungsmittel durch eine Ansaugung in die Kartusche 27 gezogen, durch das Sorbensbett 24, um ein Aminosäureextrakt zu erzeugen, welches durch den Filter 14 hindurch tritt und in den Hohlraum 36 der Einstellvorrichtung 26 hinein tritt. Das Aminosäureextrakt wird aus dem Hohlraum 36 der Einstellvorrichtung 26 durch ein Stoßen des Plungers 40 heraus getrieben, um das Extrakt aus der Öffnung 39 in der Einstellvorrichtung auszutreiben. Das Extrakt kann in ein Glasfläschchen oder in ein anderes gewünschtes Aufnahmegefäß oder an eine andere Stelle ausgetrieben werden, dies für eine weitere Analyse oder für eine weitere Zubereitung für eine Analyse.
Alternativ kann der Extraktionsschritt in einem Glasfläschchen durchgeführt werden, nachdem das Sorbensmaterial 24 aus der Kartusche 27 in das Fläschchen heraus getrieben worden ist. Dies kann durchgeführt werden, indem man etwas Fluid in den Hohlraum 36 der Einstellvorrichtung 26 füllt, indem man die Einstellvorrichtung 26 in die Pipette 10 einsetzt, indem man den Plunger 40 drückt, um das Fluid durch den Scheibenfilter 14 in Richtung der Spitze 18 der Kartusche 27 hindurchzuleiten – was die entgegengesetzte Richtung ist zu der Richtung, die angewandt wird, um die Kartusche aufzufüllen. Ein von dem Plunger 40 verursachter, ausreichend hoher, positiver Druck wird das Sorbens 24 aus der Öffnung 19 heraus in die Spitze 18 austreiben, an die gewünschte Stelle oder in das Fläschchen.
Die Verwendung leicht erhältlicher Komponenten, wie etwa die Pipetten 10, die Einstellvorrichtung 26 und den Plunger 40, liefert eine kostengünstige Vorrichtung. In gleicher Weise ist es wichtig, dass das Volumen des Sorbens 24 genau variiert werden kann, von einem sehr kleinen Volumen bis zu einem viel größeren Volumen. Dies ermöglicht eine wirksame Verwendung kleiner Probenvolumina und kleiner Sorbensvolumina. Es vermindert auch den Abfall; es spart Reagenzien, welche bei einer nachfolgenden Probenherstellung verwendet werden. Die Arbeitsweise des Plungers 40, der Einstellvorrichtung 26 und der Pipette 10 wird leicht erreicht, und dies ermöglicht eine manuelle Steuerung über das Verfahren. Obwohl man es vorzieht, dass das Sorbensbett 24 in der Kartusche 27 verbleibt und dass die verschiedenen, analytischen Chemikalien durch das Bett angesaugt werden, indem man den Plunger 40 zurückzieht, ist es weiterhin möglich, das Sorbensbett 24 aus der Kartusche 27 herauszuwerfen für eine erschöpfende Extraktion. Dies liefert einen vielseitigen Weg der Verarbeitung oder einer teilweisen Verarbeitung von Proben. Darüber hinaus glaubt man, dass die bevorzugte konische Form des Sorbensvolumens 16 einen wirksamen Fluidfluss liefert, weil der Fluss in eine kleine Fläche eintritt und durch einen verminderten Druck zu einer größeren Oberfläche auf dem oberen Ende des konisch geformten Sorbensvolumens 16 gezogen wird.
Diese illustrierte Ausführung verwendet einen verjüngten Hohlraum, um das Volumen 16 herzustellen, und einen konischen Filter 14, um die poröse Barriere zu formen, welche das Sorbens 24 zurückhält, während es den Fluiden ermöglicht wird, hindurchzutreten. Andere Anordnungen sind möglich. Zum Beispiel könnte unter Bezugnahme auf die 3 das Innere der Spitze 12 zylindrische Abschnitte enthalten mit Durchmessern, welche abnehmen in Richtung der Spitze 18 mit einem verjüngten, konischen Ende an der Spitze 18. Ein zylindrischer Filter 14a ruht auf den Vorsprüngen, welche hergestellt worden sind durch die Schritte, um den Filter 14a entlang der längsseitigen Achse 21 zu positionieren. Indem man den Filter 14a eines geeigneten Durchmessers auswählt, kann die Position entlang der längsseitigen Achse 21 gesteuert werden. Die Schritte können in vorbestimmten Abständen angeordnet werden, um es leicht zu machen, das Volumen 16 des Sorbensbettes 24 zu bestimmen. Der Nachteil dieser Bauweise besteht darin, dass sie eine Spezialanfertigung der Spitze 12 erfordert, während die bevorzugte Ausführung herkömmliche Pipettenspitzen 12 verwendet oder leichte Variationen von diesen Spitzen, und dies hilft dabei, Kosten zu verringern.
In den obigen Ausführungen ist die Öffnung 19 in der Spitze 18 kleiner als der Filter 14, 14a, und die Querschnittsfläche an dem Filter 14, 14a ist größer als die Querschnittsfläche der Öffnung 19 in der Spitze 18. Dies führt zu einem Sorbensvolumen 16, welches sich in Richtung der Öffnung 19 in der Spitze 18 verengt, wobei die Verengung vorzugsweise eine gleichmäßige Verjüngung ist, wie bei einem Kegel. Diese Verengung veranlasst das Sorbens 24, sich in Richtung der engeren Öffnung 19 in der Spitze 18 festzuklemmen, was dem Sorbens 24 dabei hilft, zusammenzukleben und nicht aus der Öffnung 19 unter dem Einfluss der Schwerkraft herauszufallen. Die engere Öffnung 19 in der Spitze 18 wird auch ausgewählt, um das Sorbens 24 daran zu hindern, aus dem Volumen 16 unter dem Einfluss der Schwerkraft herauszufallen. Wenn ein Volumen 16 verwendet wird, welches keine verjüngte Form aufweist, dann wird das Volumen 16 vorzugsweise noch eine enge Öffnung in der Spitze 18 aufweisen, um dem Sorbens 24 dabei zu helfen, in dem Volumen 16 zu verbleiben, und es hat vorzugsweise mindestens eine schwache Verjüngung in unmittelbarer Nachbarschaft zu dieser Öffnung in der Spitze 18, um eine schwache Einklemmwirkung auf dem Sorbens 24 zu liefern. Wie oben beschrieben, ist die Größe der Öffnung 19 in der Spitze 18 größer bzw. sie muss größer sein als die größten Partikel in dem Sorbens 24, damit das Sorbens in das Volumen 16 eintreten kann, aber die Öffnung ist vorzugsweise nur einige wenige Male größer als die größte Dimension der Partikel, aus denen das Sorbens 24 besteht, weil dies dabei hilft, die Partikel daran zu hindern, unter der Schwerkraft aus dem Volumen 16 herauszufallen.
Die obigen Verfahren und Vorrichtungen liefern viele Vorteile. Die Sorbenskartusche 27 kann aus im Handel erhältlichen Pipettenspitzen oder aus einem ähnlichen, konischen Körper hergestellt werden, welcher ein kleines Volumen eines Sorbensmaterials in der Spitze hält, obwohl vorzugsweise leichte Modifikationen an den Pipettenspitzen gemacht werden, wie hier beschrieben worden ist. Die Verwendung herkömmlich erhältlicher Teile oder die Modifikationen von solchen herkömmlich erhältlichen Teilen verringern die Kosten, obwohl sie eine hohe Wiederholbarkeit und eine hohe Genauigkeit des Sorbensvolumens 16 ermöglichen. Es sollte jedoch verstanden werden, dass andere Formen der Spitze 12, des Sorbensvolumens 16 und des Filters 14 verwendet werden können als die bevorzugten konusförmigen Formen.
Ein anderer Vorteil dieser Erfindung besteht darin, eine besonders für SPE geeignete Kartusche 27 zu liefern, welche mit einem Sorbens unterhalb einer porösen Schicht 16 gefüllt ist, welche das Sorbensmaterial 24 an der Stelle hält während des Auffüllens der Spitze 12 und nachdem die Spitze gefüllt worden ist. Die Stelle der porösen Schicht 16 auf einem inneren Ende des Sorbensvolumens 16 und der Durchtritt des Fluids in eine Richtung weg von der Öffnung 19 an dem entfernten Ende der Spitze 18, welche Richtung normalerweise der Richtung der Schwerkraft entgegengesetzt ist, liefern auch einen einfachen und genauen Weg, um eine Sorbenskartusche 27 zu erreichen.
Ein anderer Vorteil dieser Erfindung besteht darin, eine Kartusche zu liefern, welche das Sorbens in ein Glasfläschchen oder in einen Reaktionsbehälter für eine weitere Probenherstellung und /oder Analyse freisetzen kann. Die Verwendung des Plungers 40, um die Fluide durch das Sorbens 24 und in eine auswechselbare Spritze (Hohlraum 36 oder Einstellvorrichtung 26) zu ziehen, liefert einen leichten und bequem zugänglichen Weg, um Proben zum Testen und für die Analyse herzustellen. Weiterhin kann durch ein Drücken auf den Plunger 40 das Sorbens 24 aus der Spitze 12 ausgetrieben werden zur Aufsammlung und zum Gebrauch in einer chemischen Analyse. Der manuell betriebene Plunger 40 und die Spritze (Einstellvorrichtung 26) liefern auch eine preiswerte, dazu noch leicht zugängliche Vorrichtung zur manuellen Steuerung der Bildung der Sorbenskartusche 27, und sie liefern einen Durchtritt von Fluiden durch die Sorbenskartusche für die Analyse und für die Entfernung.
Ein anderer Vorteil dieser Erfindung besteht darin, eine Sorbenskartusche zu liefern, welche durch ein Instrument zur automatischen Probenherstellung hergestellt werden kann, gerade eben unmittelbar vor dem Gebrauch in der kürzesten Zeit. Man glaubt, dass es möglich sei, in weniger als in einer Minute die das Sorbens enthaltende Aufschlämmung hineinzuziehen und die Sorbenskartusche 27 herzustellen. Nach dem Wegwerfen des in der Aufschlämmung verwendeten Lösungsmittels, was nur einige Momente dauert, ist die Sorbenskartusche 27 für die sofortige Verwendung bereit. Die Zeit, um die Sorbenskartusche 27 herzustellen, eine Zeit von weniger als einer Minute, ist eine sehr kurze Zeit. Diese kurze Zeit liefert sowohl eine große Flexibilität als auch beträchtliche Einsparungen an Arbeit und an damit verbundenen Kosten.
Die obige Beschreibung dient als Beispiel und nicht dem Zweck einer Begrenzung. Mit der oben gegebenen Offenbarung könnte ein Experte auf diesem Gebiet sich Variationen ausdenken, welche innerhalb des Umfanges und des Geistes der Erfindung liegen, einschließlich verschiedener Abfolgen des Einsaugens von Verarbeitungsfluiden durch das Sorbensbett 24 und des Austreibens der Fluide durch das Sorbensbett 24. Man glaubt auch, dass es zwar möglich, aber keine bevorzugte Art des Vorgehens sei, das Sorbens 24 in den Raum 12 eher von der Öffnung 22 aus als von der Öffnung 19 am Ende 18 aus einzubringen, und dann den Filter 14 in Position mit irgendwelchem überschüssigen Sorbensmaterial 24 zu bringen, welches aus der Öffnung am Ende 18 nach außen gedrückt wird, wobei dieses Verfahren keinen Bestandteil der Ansprüche dieser Erfindung bildet. Weiterhin könnten, obwohl diese Erfindung beschrieben worden ist unter Verwendung einer manuell betriebenen Saugvorrichtung 11, vorzugsweise in der Form einer Spritze oder einer zusammendrückbaren Verdickung, verschiedene von einem Motor angetriebene Saugvorrichtungen und Vakuumpumpen verwendet werden, um die Pipette 10 herzustellen, insbesondere dort, wo es nicht erwünscht ist, dass das Fluid für eine weitere Analyse zurückgehalten wird. Daher soll die Erfindung nicht durch die illustrierten Ausführungen begrenzt werden, sondern sie soll durch die folgenden Ansprüche definiert werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Sorbenskartusche, welches die nachfolgenden Schritte umfasst: ein Anordnen einer porösen Barriere (14, 14a) an einer im voraus bestimmten Stelle in einer hohlen Spitze (12) einer Pipette (10), um ein Volumen eines Sorbens d.h. eines Sorptionsmittels (16) zwischen der Barriere, den Seitenwänden der Spitze und einer Öffnung (19) an einem distalen Ende (18) der Spitze (12) zu definieren; und ein Ansaugen einer Aufschlämmung aus Lösungsmittel und Sorbens (24) in das Volumen des Sorbens (16) durch die Öffnung (19) in dem distalen Ende (18) der Spitze (12), bis das Volumen mit Sorbens aufgefüllt ist, und ein Ansaugen des Lösungsmittels durch die Barriere (14, 14a), während die Barriere den Durchtritt des Sorbens (24) verhindert, wobei das Lösungsmittel so ausgewählt wird, dass es den Einsatz des Sorbens für eine beabsichtigte chemische Analyse ermöglicht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, welches weiterhin den Schritt umfasst, der in dem Ansaugen eines Waschfluids durch die Öffnung (19), durch das Sorbens (24) und durch die Barriere (14, 14a) besteht, um unerwünschte Komponenten der Probe aus dem Sorbens zu entfernen.
Verfahren gemäß den Ansprüchen 1–2, welches weiterhin den Schritt umfasst, der in dem Anordnen von mindestens einer Schutzkappe (32, 34) an der Spitze (12) der Pipette besteht, um einen Abbau der Leistung des Sorbens (24) verhindern zu helfen.
Verfahren gemäß den Ansprüchen 1–3, welches weiterhin den Schritt umfasst, der in dem Verwenden einer Spritzenansaugvorrichtung (26, 40) in einer Fluidverbindung mit der Spitze (12) der Pipette besteht, um Fluide durch die Öffnung (19), durch das Sorbens (24) und durch die Barriere (14, 14a) hindurch und hinein in die Spritzenansaugvorrichtung zu ziehen.
Verfahren gemäß den Ansprüchen 1–3, welches weiterhin den Schritt umfasst, der in dem Anordnen einer Spritze (26, 40) in einer Fluidverbindung mit der Spitze (12) der Pipette besteht, um einen positiven Druck auszuüben, welcher die Fluide hindurch durch die Barriere (14, 14a), durch das Sorbens (24) und durch die Öffnung (19) zwingt.
Verfahren gemäß den Ansprüchen 1–5, bei welchem das Lösungsmittel so ausgewählt wird, dass auf dem Sorbens (24) eine Schicht hinterlassen wird, welche das Sorbens dazu veranlasst zusammenzukleben, um auf diese Weise einen Durchtritt des Sorbens aus der Öffnung (19) heraus zu verhindern.
Verfahren gemäß Anspruch 6, bei welchem das Lösungsmittel ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus Glyzerin, Ethylenglykol oder Propylenglykol.
Sorbenskartusche, welches entsprechend dem Verfahren nach den Ansprüchen 1–7 hergestellt worden ist.
Verfahren zur Verwendung der entsprechend dem Verfahren nach den Ansprüchen 1–8 hergestellten Sorbenskartusche, welches die nachfolgenden Schritte umfasst: ein Ansaugen einer Fluidprobe durch die Öffnung (19) und durch das Sorbens (24), um die Fluidprobe mit dem Sorbens (24) in Wechselwirkung treten zu lassen, und danach ein Ansaugen der Fluidprobe durch die Barriere (14, 14a), um die Fluidprobe von dem Sorbens zu entziehen.
Verfahren gemäß Anspruch 9, welches weiterhin den Schritt umfasst, der in dem Hinziehen der Fluidprobe in einen auswechselbaren Behälter (26) besteht, nachdem dieselbe mit dem Sorbens (24) in Wechselwirkung getreten ist, sowie in dem Entfernen der Fluidprobe aus dem auswechselbaren Behälter (26) im Hinblick auf eine weitere Analyse oder auf eine weitere Verarbeitung.
Verfahren gemäß den Ansprüchen 9–10, welches weiterhin den Schritt umfasst, der in dem Ausüben eines positiven Druckes durch die Barriere (14, 14a) in das Sorbens (24) hinein und aus der Öffnung (19) heraus besteht, um das Sorbens (24) für eine weitere Analyse oder für eine weitere Verarbeitung auszutreiben.
Sorbenskartusche zur Verwendung bei der Herstellung von Proben für eine chemische Analyse, welche aufweist: einen Behälter mit einer längsgerichteten Achse (21) und mit einer hohlen, distalen Spitze (12) mit Wänden, welche einen inneren Hohlraum (16, 20) definieren, welche sich entlang der Achse erstrecken und welche eine Öffnung (19) an einem distalen Ende (18) der Spitze definieren, wobei die Wände sich in Richtung der Öffnung (19) mindestens unmittelbar in der Nachbarschaft der Öffnung verjüngen; eine poröse Barriere (14, 14a) in dem Hohlraum (16, 20), welche an einer im voraus bestimmten Stelle in der Spitze (12) angeordnet ist, um ein Sorbensvolumen (16) zwischen der Barriere, den Wänden des Hohlraums und der Öffnung (19) an einem distalen Ende (18) der Spitze zu definieren, wobei die Barriere es den als Arbeitsmedien dienenden Fluiden ermöglicht, hindurch durch die Barriere zu treten; und ein Sorbensmaterial (24) in dem Sorbensvolumen (16), wobei das Sorbensmaterial ausgewählt wird für den Einsatz bei der chemischen Analyse und wobei die Barriere (14, 14a) ausgewählt wird, um den Durchtritt des Sorbensmaterials aus dem Sorbensvolumen heraus zu verhindern.
Sorbenskartusche gemäß Anspruch 12, welche weiterhin die Hilfsmittel (11, 26, 40) umfasst zum Ausüben eines Ansaugens an der Spitze (12), um die als Arbeitsmedien dienenden Fluide durch die Öffnung (19) in die Spitze (12), durch das Sorbensmaterial (24) und durch die poröse Barriere (14) hindurch zu ziehen.
Sorbenskartusche gemäß den Ansprüchen 12–13, bei welcher die Spitze (12) eine zweite Öffnung (22) gegenüber der Öffnung (19) an dem distalen Ende (18) aufweist, und bei welcher die Kartusche weiterhin eine Einstellvorrichtung (26) umfasst, welche so konfiguriert ist, dass sie mit der zweiten Öffnung zusammenpasst, um einen ersten Hohlraum (36a) in der Einstellvorrichtung in einer Fluidverbindung mit der porösen Barriere (14, 14a) anzuordnen, wobei die Einstellvorrichtung eine derartige Ansaugvorrichtung aufweist, dass eine ausreichend große Ansaugung erzeugt wird, um das Fluid von der Öffnung (19) in der Spitze (12) in jenen Hohlraum zu ziehen.
Sorbenskartusche gemäß Anspruch 13, bei welcher die Ansaugvorrichtung eine manuell zu betätigende Ansaugvorrichtung umfasst.
Sorbenskartusche gemäß Anspruch 15, bei welcher die Ansaugvorrichtung einen Tauchkolben (40) umfasst, welcher auf gleitende Art und Weise in einem zweiten Hohlraum (36b) in der Einstellvorrichtung aufgenommen wird und in eine Fluidverbindung mit dem ersten Hohlraum gebracht wird, wobei der Tauchkolben (40) und der zweite Hohlraum (36b) der eine in der Größe relativ zu dem anderen ausgelegt ist.
Sorbenskartusche gemäß den Ansprüchen 12–16, bei welcher die Größe der Öffnung (19) in der Spitze (12) etwa die 2–10-fache Größe der in dem Sorbensmaterial (24) verwendeten Partikel aufweist.
Sorbenskartusche gemäß den Ansprüchen 12–17, bei welcher das Sorbensmaterial (24) in die Kartusche hinein gebracht wird, indem eine Aufschlämmung eines Lösungsmittels und des Sorbensmaterials durch die Öffnung (19) in dem distalen Ende (18) der Spitze (12) gezogen wird, wobei die Aufschlämmung des Lösungsmittels durch die poröse Barriere (14, 14a) hindurch tritt, um das Sorbens in dem Sorbensvolumen (16) zurückzulassen.
Sorbenskartusche gemäß den Ansprüchen 12–18, bei welcher das Sorbensmaterial (24) einen Überzug aus einem Lösungsmittel besitzt, welcher klebrig genug ist, um das Sorbensmaterial zum Zusammenzukleben zu veranlassen und sich einem Durchtritt aus der Öffnung (19) in der Spitze (12) heraus zu widersetzen.
Sorbenskartusche gemäß Anspruch 19, bei welcher das Lösungsmittel eines unter Glycerin, Ethylenglykol oder Propylenglykol ist.
Sorbenskartusche gemäß den Ansprüchen 12–20, bei welcher der Behälter ein Sorbensvolumen (16) aufweist, welches mit einem stufenähnlichen Inneren mit unterschiedlichen Durchmessern ausgestattet ist, wobei die Durchmesser in die Richtung auf die Öffnung (19) an dem distalen Ende (18) an der Spitze (12) hin abnehmen.
Sorbenskartusche gemäß den Ansprüchen 12–21, bei welcher der Behälter eine Pipette (10) mit einer sich gleichmäßig verjüngenden Spitze (12) aufweist, welche sich hin in Richtung auf die Öffnung (19) an dem distalen Ende (18) verengt, und bei welcher die poröse Barriere (14) einen kegelstumpfartig geformten Filter umfasst.