DE2143016B2 - Chromatographievorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Chromatographievor-

richtung zur Erzeugung eines Chromatogramms durch Zcnlnfugalbesclileunigung. mil einer länglichen Stützhülse, einem mit dem oberen Ende der Hülse lösbar verbundenen Einfüllstutzen, einem mit dem unteren Ende der Hülse lösbar verbundenen Sammelbecher. einem koaxial in der Hülse lösbar angeordneten Trennrohr für die Chromatographicsäule. welches zu dem Samrnelbedier koaxial ist. und mn einer in dem Sammclbecher 111 Bezug .ml' das Trennrohr koaxial angeordneten Kammer.

Aus der Literatur (deutsche Auslegeschrift 1 022 821 und Chem. Techn., 20. Jg., Heft !, Januar 1968, S. 41) sind bereits Chromatographievorrichtungen bekannt, welche eine lösbare Einfüllvorrichtung und einen mit dem Trennrohr lösbar verbundenen Sammelbecher aufweisen, der in koaxialer Anordnung mit dem Trennrohr ist.

Aus der USA.-Patentschrift 3 440 R64 ist ferner eine Chromatographiesäule bekannt, deren Trennrohr in einen weiteren Rohr koaxial befestigt ist.

Es ist aber zu beachten, daß es sich bei diesen bekannten Vorrichtungen um stationäre Vorrichtungen handelt, wogegen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Chromatogramm durch Zentrifugieren erzeugt wird, sodaß bei diesen bekannten Vorrichtungen die durch die Zentrifugalbeschleiinigung bedingten Probleme überhaupt nicht auftreten. Der Sammelbecher der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich daher hinsichilich seiner Funktion auch nicht mit dem als Sammelbecher bezeichneten Bauteil der bekannten Vorrichtungen vergleichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Chromatographievorrichtung der eingangs genannten Bauart dahingehend /u verbessern, daß die in dem Sammelbecher angeordnete Kammer während des Zenlrifugierens eine kontrollierbare Flüssigkeitsmenge zurückhält, um den erforderlichen Feuchtigkeitsgehalt der Chromatographiesäule aufrecht zu erhalten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in dem Sammelbecher ein ansteigender Rücklauf-Uberstiömkana! angeordnet ist. welcher von dem unteren Bereich der Kammer ausgeht und im oberen Bereich des Sammelbechers an dessen Außenseite ins Freie mündet.

Dadurch, daß in dem Überströmkanal ein Rücklauf der Flüssigkeit unter Umkehr ihrer normalen Strömungsrichtung, d. h. entgegen der Richtung der auftretenden Fliehkraft, erfolgt, ist es möglich, daß der Sammelbecher bzw. die in diesem angeordnete Kammer während des /entrifugierens gerade diejenige Fhissigkeitsmenge zurückhält, b/vv. speichert, welche zur Aufrechterhaltung des erwünseh'-n Feuchtigkeitsgehaltes der Chromatographiesäule erforderlich aber auch ausreichend ist.

Die erfindungsgemäße Chromatographien orrichtung kann sowohl für qualitative und quantitative mikroaiu!>tische Untersuchungen als auch zum Trennen der einzelnen Komponenten biologischer und chemischer Stoffe verwendet werden.

Zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen ChromalographievorricT. ung ergeben sich aus den Untcransprüchcn.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausfiihrunysbeispiels näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei eiiMgi- Teik' vveggebrochen sind:

I ig. 2 eine Aufsicht auf die Vorrichtung η,κΐι lie. I m vergrößertem Maßstab:

Fig. 3 eine perspektivisch!: Darstellung des l.infüllstiitzens der Vorrichtung in vergrößertem Maßstab:

I ic. 4 eine perspektivische Daistelhmg einer in den Hals des fiinfüllsiut/eiis einselzharen Linl'iilluille:

Fig. 5 Λ einen Längsschnitt durch die 1" ini'üH'.ülle nach der Linie V-S' in I ig. 4 in vergrößertem Maßstab:

Fig. 5B eine Darstellung ähnlich wie Fig. 5A einer abgewandelten Ausführungsform dieses Zubehörteils; Fig. 6A eine vergrößerte Darstellung der rohrförmigen Bauteile, welche dem in Fig. 5A gezeigten Bauteil entsprechen, in teilweise auseinandergezogenem Zustand und mit weggebrochenen Teilen;

Fig. 6B eine Darstellung ähnlich wie Fig. 6A von abgewandelten rohrförmigen Bauteilen, welche dem Bauteil nach Fig. 5B entsprechen;

ίο Fig. 7 eine stark vergrößerte perspektivische Darstellung des Sammelbechers der Vorrichtung mit teilweise weggebrochenen Teilen des Sammelbehälters, welcher mit dem Sammeibecher nach Fig. 7 zusammenwirkt;

Fi g. 9 eine Ansicht eines Ansatzstückes des Sammelbechers, welches im Inneren desselben angeordnet ist. um mit den in Fig. 6B gezeigten Bauteilen zusammenzuwirken;

Fig. 10 eine Untersicht des in Fig. 9 gezeigten Bauteils;

I-ig. 11 einen Längsschnitt durch das Bauteil nach der Linie Xi-XI in Fig. 9:

Fig. 12 eine Aufsicht auf die in der Vorrichtung verwendete Filterscheibe:

Hg. 13 einen Querschnitt durch die Filterscheibe nach der Linie XIIf-XII in Fig. 12. wobei deren Dicke aus Ciründen der besseren Veranschaulichung etwas übertrieben ist;

I ig. 14 eine Aufsicht auf das in der Vorrichtung verwendete Filternetz:

Fig. 15 einen Querschnitt durch das Filternetz nach der Linie XN-XV in Fig. 14, wobei dessen Dicke aus Ciründen der besseren Veranschaulichung etwas übertrieben ist;

Fig. 16 eine Zusammenbaudarstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Längsschnitt, wobei einige Teile vveggebrochen sind; I ig. 17 eine Teilansicht ähnlich wie Fig. 16 einer anderen Ausführiingsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung:

Fig. 18 eine perspektivische Darstellung eines Probenstopfens bzw. rüllungsbegrenzers, der in Verbindung mit der Vorrichtung angewendet werden kann; Fig. 19 einen Teilbereich der Fig. 16, die Lage des in die Vorrichtung eingesetzten Probenstopfens darstellend.

Die erfindunpsgemäßc Vorrichtung ist derart bemessen, daß sie in eine Trägerhülsc 21 eingesetzt werden kann, welche aus rostfreiem Stahl od. dg!, besteht. 5" eine zylindrische Form aufweist, am unteren Ende geschlossen und am oberen Ende offen ist. Diese Lrägerhülse 21 ist zusammen mit der darin befindlichen Vorrichtung in die Aufnahmevorrichtung eines als schwenkbarer Behälter ausgebildeten Rotors einer Zentrifuge od. dgl. einsetzbar, sodaß die in der Vorrichtung enthaltenen Stoffe bei der erforderlichen Geschwindigkeit bzw. Drehzahl eine Radialbeschleunigung erfahren. Bei einigen Ausführungsformen kann die nagelhülse 21 mittels tics sicU nach, außen er- <·■'■ sireckenden umgcbördcTlen Flansches an ihrem oberen Linie an einem am Zentrifugenrotor gelenkig aufgehängten Tragring befestigt sein, sod .iß die TrägerhüKe selbst den schwenkbaren Behäher bildet.

Der obere Bereich der Vorrichtung umfaßt einen

<v- allgemein mit 22 bcveichnclcn liniallstuiZcn. welcher aus rostfreiem Stahl od. dgl. besteht und einen oberen /vlindrisehen Randbereich 23 aufweist, welcher in eme:i sich konisch veTiünuenden Mitlelbereich 24

übergeht, der seinerseits in einen zylindrischen Hals 26 einmündet. Nahe dem unteren Bereich cks Halses 26 ist ein sich nach außen erstreckender Flansch 27 angeformt, dessen Umfang 28 vorteilhafterweise mit einer Rändelung versehen ist, um dio llandhahrng zu verbessern. Der Außendurchmesser des Flansches 2.7 ist geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Trägerhülse 21, sodaß sich ein Gleit'itz ergibt und der Flansch 27 ohne Reibungswiderstand gegenüber der Trägerhülse 21 verschoben werden kann. Der Mansch 27 hat die Aufgabe, den Einfüllstutzen 22 gegenüber der Trägerhülse 21 koaxial zu fixieren.

Der untere Bereich des Halses 26 unterhalb des Flansches 27 ist mit einem Gewinde versehen, um mit dem gleichfalls mit einem Gewinde versehenen oberen fcnde einer starren länglichen Hülse 29 zusammenzuwirken, welche aus rostfreiem Stahl od. dgl. besieht (siehe Fig. 6A und 16).

Im innrveri der Hülse 29 ist eui zylindrisches säulenartiges Rohr 31 verschiebbar gelagert, welches aus einem geeigneten Material wie z. B. Pyrex, geschmolzenem Quarz od. dgl. besteht, und welches durchsichtig oder durchscheinend ist. Der Außendurchmesser des Säulen-Rohres 31 ist geringfügig kleiner als der innendurchmesser der HuUe 29, sodaß die Säuie 31 nicht nur in Längsrichtung gegenüber der Hülse 29 leicht verschiebbar ist. sondern durch dies** Hülse 29 auch während der nachfolgenden Rotation in der verschraubten F.in'heit mechanisch ausgerichtet ist.

Am unteren Ende der Hüls? 29 ist ein allgemein mit 22 ^zeichnetet Sammelbeiiicr angeordnet, speicher aus rostfreiem Stahl od. dgl. besteht, wobei dieser Becher 32 eine zentrale Kammer 33 aufweist, deren oberer Bereich mit einem Gewinde versehen ist. um das untere, gleichfalls mit einem Gewinde versehene Ende der Hülse 29 zu umfassen (siehe Fig. 7 und 16). Der obere Bereich des Bechers 32 endet in einem Paar sich nach außen erstreckender bogenförmiger Flansche 34. deren Umfangsflachen 36 mit der inneren Oberfläche der Trägerhülse 21 einen Oieitsitz bilden. Abgesehen von den einander gegenüberliegenden ■vertikalen Seitenflächen 37 und 38 weist der Sammelbecher 32 einen im wesentlichen kreisförmigen Umfang auf.

Schräg durch den Sammelbecher 32 erstreckt sich ein Überströmkanal 39, welcher gegenüber der Längsachse des Rohres 31 geneigt angeordnet ist und dessen unterer Bereich in den unteren Bereich der Kammer 33 einmündet und dessen oberer Bereich an der Seitenfläche 37 endet. Das obere Ende des Kanals 39 liegt näherungsweise in der gleichen Ebene wie der obere Bereich der Kammer 33, sodaß ein Überlaufen durch den Kanal 39 nur stattfindet, wenn die Kammer 33 gefüllt ist.

Der Kanal 39 kann ebenso gut gekrümmt oder sonstwie geformt sein und in einer anderen geeigneten Lage angeordnet sein, vorausgesetzt, daß sein oberes Austrinkende sich in einer Lage befindet, in welcher während des Zentrifugierens, d. h. während der Rotation, die Kammer 33 mit Flüssigkeit gefüllt ist. ehe durch besagten Kanal 39 ein Überlaufen stattfindet.

Die einander gegenüberliegenden gekrümmten Bereiche des Sammelbechers 32 zwischen den Seitenflächen 37 und 38 sind mit identisch ausgebildeten und im Abstand voneinander angeordneten Flanschen 41 und 42 versehen, welche identische gekrümmte ^; Muten 43 begrenzen. Zwischen den Flanschen 34 und 41 sind identische gekrümmte, d. h. bogcnf<Mi Schultern 44 angeordnet. Der Boden des Sammelbcchers 32 bildet einen Kegelstumpf 46.

Ein becherartig geformtes Bruchteil-Sammelgefäß oder Überlaufgefäß 47, welches aus rostfreiem Stahl 5 od. dgl. besteht, kann lösbar in die Trägerhülse 21 eingesetzt werden, wobei es so geformt bzw. dimensioniert ist. daß es am unteren abgerundeten Ende der Trägerhülsc 21 mit Spielsitz. aufsitzt (siehe Fig. 8 und 16). Nahe am oberen Rand ist das Überlaufgefäß 47

ίο mit zwei nach innen gerichteten Vertiefungen 48 versehen, welche näherungsweisc einen Winkel von 180 zwischen sich einschließen, d. h. einander gegenüberliegen. Das Überlaufgefäß 47 kann mit dem Sammelbecher 32 durch Zusammenwirken der Vertiefungen 48 und der Nuten 43 lösbar verbunden werden, indem das Überlaufgefäß in der Weise mit dem Sammelbecher m Eingriff gebracht wird, daß die Vertiefungen 48 im Bereich der Seitenflächen 37 und 38 nach oben bewegi werden und das Überlaufgefäß 47 sodann verdreht wird, sodaß die Vertiefungen 48 in die einander gegenüberliegenden Nuten 43 in der Art eines Bajonettverschlusses eingreifen. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Überlaufgefäß 47 gleichzeitig mit abgehoben wird, wenn die Vorrichtung von der Trägerhülse 21 abgezogen wird.

Im inneren der Kammer 33 des Sammelbechers 32 im Bereich zwischen deren oberen und unteren Ende sind zwei koaxiale und vertikal gegeneinander versetzte Ringschultern 49 und 51 angeordnet, wobei der Durchmesser der oberen Ringschulter 51 etwas größer ist ah derjenige der unteren Ringschulter 49 (siehe Fig. 7, 16 und !"^ Auf der Rirgschulter 49 üc-i ein scheibenförmiges dünnes Netzfilter 52, aus rostfreiem Stahl auf. welches gleichmäßig verteilte, in geringem

Abstand voneinander angeordnete öffnungen von ungefähr 0.127 bis 0.178 mm (0.005 bis 0,007 inches) Durchmesser aufweist (siehe Fig. 14 und 15). Auf der Oberseite des Netzfikers 52 liegt eine Filterscheibe 53 auf, welche aus chromatografischem Filterpapier besteht (siehe Fig. 12. 13. 16, 17). Das Netzfilter 52 und die Filterscheibe 53 weisen im wesentlichen den gleichen Durchmesser auf und können auswechselbar in die Kammer 33 eingesetzt werden, wo sie zusammen auf der Ringschulter 49 aufliegen.

Wenn die Hülse 29 in die zentrale Kammer 33 des Sammelbechers 32 eingeschraubt ist, so kommt das untere Ende dieser Hülse an der Ringschulter 51 zur Anlage, wogegen das untere Ende des Säulen-Rohres 31 im inneren der Hülse 29 an einem kreisförmigen Bereich der Filterscheibe 53 zur Anlage kommt und von der Ringschulter 49 abgestützt wird. Der Anschlag des unteren Endes des Säulen-Rohres 31 wirkt als flüssigkeitsundurchlässige Dichtfläche im Randbeieich der Filterscheibe 53. Darüber hinaus ist die FiHerscheibe 53 in gewissem Umfang kompressibel. da sie aus fasemrtigem Material wie z. B. Papier οά. dgl. besteht, sodaß sie dazu dient, irgendwelche Abweichungen oder Unvollkommenheiten der Abmessungen am unteren anstoßenden Ende des Säulen-Rohres 3!

fio auszugleichen.

In das innere des Halses 36 des Einfüllstutzens 22 kann von dessen Boden her eine röhrenförmige Einfüliiülle auswechselbar eingesetzt werden, welche aus einem geeigneten Material wie z. B. Polyäthylen hoher Dichte besteht. Eine Tülle 54 ist mit einer durchgehenden zylindrischen Längsbohrung 55 versehen. Auf der Außenseite ist die Tülle 54 im Bereich zwischen ihren Freien mit einer leicht nach unten geneigten Ring-

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■chulter 56 versehen, welche sich nach oben an einer tntsprechenden leicht geneigten Ringschulter 57 ab-Itützt, welche auf der Innenseite des Halses 26 des Einfüllstutzens 22 angeordnet ist. Die leichte Neigung bzw. die kegelige Form dieser Ringschulter 57 erleichtert ein einfaches und schnelles Einsetzen der Einfülltülle 54 in den Einfüllstutzen 22. Das innere des unteren Bereichs der Tülle 54 ist mit einer ringlörmigen abgesetzten Schulter 58 versehen, welche von •iner Kegeil lache 59 begrenzt wird. Der obere Rand 60 4er Einfülltülle 54 ist nach innen geneigt und stellt tinen Teilbereich eines Kegelmantels dar, dessen Neigung gegenüber der Längsachse der Tülle 54 aus Ciründen auf die noch näher eingegangen wird, etwas kleiner ist als der entsprechende Winkel des Mittelbereichs 24 des Einfüllstutzens 22.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Säulen-Rohr 31 so bemessen, daß es etwas länger ist als die Hülse 29. Wenn das besagte Säulenrohr 31 und die Hülse 29 durch Verschrauben fest mit dem Sammelbecher 32 verbunden sind und das obere Ende der Hülse 29 in den unteren Bereich des Halses Z6 eingeschraubt ist, so steht das obere Ende des Säulen-Rohres 31 etwas über das obere Ende der Hülse 29 hinaus. Bei seiner Aufwärtsbewegung wird das obere rinde des Säulen-Rohres 31 von der Kcgelfläche 59 geführt, bis es an der inneren Schulter 58 der Einfüütülle 54 zur Anlage kommt, um sodann die äußere Ringschulter 56 nach oben gegen die im inneren des Halses 26 angeordnete Ringschulter 57 zu pressen.

Da die Hülse 29 kürzer ist als das Säulen-Rohr 31 wird gewährleistet, daß das obere Ende des Rohres 31 beim Einschrauben des oberen Endes der Hülse 29 in den unteren Bereich des Einfüllstutzens 22 mit großer Kraft nach oben gegen die Einfülltülle 54 gepreßt wird. Außerdem werden geringe Längenunterschiede des Rohres 31 ausgeglichen, da für den oberen Rand der Hülse 29 keinerlei Anschlag vorhanden ist und die Einschraubtiefe der Hülse 29 in den unteren Bereich des Einfüllstutzens 22 lediglich durch den vom oberen Rand des Rohres 31 und der Schulter 58 der Einfülltülle 54 gebildeten Anschlag begrenzt ist.

Der äuSere Umfang der Einfülltülle 54 ist so gewählt, daä sich gegenüber dem inneren Umfang des Halses 2d ein glatter geschlossener Gleitsitz ergibt. Wird nur das Säulen-Rohr 31 nach oben gegen die Einfülltülle 54 geschoben, so wird zwischen der Oberkante des Säulen-Rohres 31 und der Schulter 58 eine flüssigkei! sdichte Abdichtung geschaffen, sodaß Flüssigkeiten, Dispersionen und andere Stoffe, die durch den Einfüllstutzen 22 hindurch nach unten fließen ohne Leckverluste durch das Säulen-Rohr 31 geleitet werden.

Bei einigen Ausführungsformen ist es auch möglich ohne das innere Rohr 31 auszukommen und das Chromatogramm wahlweise in der aus rostfreiem Stahl gefertigten Hülse 29 zu erzeugen, welche in diesem Fall den gleichen Innendurchmesser wie die Einfülltülle 54 aufweisen würde. Allerdings ist die Verwendung des Rohres 31 von Vorteil, da es durchsichtig oder durchscheinend ist, sodaß der Fortgang oder die Ergebnisse des präparativen und analytischen Verfahrens besser und einfacher beobachtet werden können.

In dem, dem unteren Ende der Einfülltüllc 54 entsprechenden Bereich ist der Hals 26 mit einer Ausdehnung versehen, so daß ein Ringraum 61 geschaffen wird, il(-r es zuläßt, daß der obc^re Endbereich der Hülse 29 gegenüber dem mit einem Gewinde versehenen Bereich des Halses 26 um eine ausreichende Distanz bewegt werden kann, um zu ermöglichen, daß die Oberkante des Säulen-Rohres 31 sich um eine hinreichende Distanz nach oben hin erstreckt, um die F.infülltülle 54 in der gewünschten flüssigkeitsdichten Weise am Hals 26 zur Anlage zu bringen.

In der vorstehenden Beschreibung wurde von einer Ausführungsform der Hülse und des Säulen-Rohres 31

to ausgegangen, bei welcher das letztere einen Innendurchmesser von näherungsweise 8 mm hat, beispielsweise, wenn eine chromatografische Säule dieses Durchmessers bei dem Experiment oder bei der Analyse verwendet werden soll.

In einigen Fällen ist es jedoch wünschenswert, eine chromatografische Säule eines abweichenden Durchmessers zu verwenden und die erfindungsgemäße Vorrichtung ist so ausgestaltet, daß die meisten ihrer Bestandteile auch zusammen mit Hülsen bzw. Rohren anderen Durchmessers Verwendung finden können,

d. h. daß die Hülsen bzw. Rohre im Bedarfsfälle nur gegen solche mit den gewünschten abweichenden Abmessungen ausgetauscht zu werden brauchen.

Demgemäß wird eine Hülse 29a verwendet, wie sie

*5 in den Fig. 6B und 17 dargestellt ist, welche einen kleineren Durchmesser aufweist als die in Fig. 6A dargestellte Hülse 29. Am oberen und unteren Ende der Hülse 29a sind mit einem Gewinde versehene identische Flansche 62 und 63 aus rostfreiem Stahl od. dgl. angeordnet, deren Durchmesser demjenigen der mit einem Gewinde versehenen Endbereiche der Hülse 29 entspricht, wobei die Flansche 62 und 63 mil dem mit einem Gewinde versehenen unteren Bereich des Halses 26 bzw. mit dem mit einem Gewinde versehenen oberen Bereich der Kammer 33 des Sammelbechers 32 verschraubt werden können. In die Hülse 29a kann ebenfalls ein Säulen-Rohr 31a eingeschoben werden, welches aus dem gleichen Material wie das Säulen-Rohr 31 besteh! und einen Innendurchmesser von beispielsweise ? mm aufweist.

Um den geringeren Durchmesser der in Fig. 6B dargestellten Hülsen 29« und de Säulen-Rohres 31a auszugleichen, ist eine wahlweise Einfülltülle 54a vorgesehen (siehe Fig. 5B). deren äußere Abmessungen und Umrißlinien mit denjenigen der Einfülltülle 54 übereinstimmen, und die eine ähnliche als Anschlag dienende Ringschultcr 56a aufweist. Die zentrale zylinderförmige Bohrung 55a der Einfülltülle 54u hat den gleichen Innendurchmesser wie das Säulen-Rohr 31α. Ferner hat die als Anschlag dienende ringförmige Schulter 58a einen Durchmesser, der im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser der Säuls 31a. Der Bodenbereich der Einfülltülle 54a weis ebenfalls eine Kegelfläche 59a auf, um das obere End< der Säule 31 α aufzunehmen und dieses zentral um koaxial an die zentrale zylinderförmige Bohrung de F.infülltülle heranzuführen. Desgleichen weist de obere Bereich der Einfülltülle 54a eine kegelförmig Ausnehmung 60a auf, deren Winkel geringfügig kleine

So ist als der Neigungswinkel des kegelförmigen Mittel teils 24 des Einfüllstutzens. Dieser kleinere Winke d. h. die steilere Neigung gewährleistet, daß die brei artige Mischung, welche in den Stutzen 22 eingefül' wird, gleichmäßig in das Säulen-Rohr 31a fließt un eine gleichmäßige Füllung der chromatografische Säule ergibt.

Da der Aufbau bzw. die Gestall des Sammclbechei 32 nicht verändert wird, ist es erforderlich, für da

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entere Ende des Säulen-Rohres 31a eine geeignete Abstützung vorzusehen. Diese wird von einem Antatzstück 64 aus rostfreiem Stahl oder dgl. gebildet, Welches eine axiale Bohrung 65 aufweist (siehe Fig. 9, IO und 11) und welches auswechselbar in den unteren Bereich der Kammer 33 eingesetzt werden kann und in dieser gehalten wird (siehe Fig. 17). Der kreisrunde Umfang des oberen Bereichs des Ansatzstückes 64 bildet mit der kreisrunden Wand der Kammer 33 •inen engen Gleitsitz. Das obere Ende des Ansatz-■tücks 64 fällt mit dem Niveau der Ringschulter 49 lusammen, so daß die Oberseite des Ansatzstücks und #ie Ringschulter 49 eine ebene ringförmige Abstützfläche für das Netzfilter 52 und die Filterscheibe 53 t>ilden. Der Innendurchmesser des Ansatzstücks 64 ist kleiner als der Außendurchmesser des unteren Endes ies Säulen-Rohres 31a, so daß das Ansatzstück 64 tinen festen Anschlag bzw. eine Abstützung bildet, wenn das Säulen-Rohr 31 α nach unten geschoben wird.

Der untere Bereich 66 des Ansatzstücks 64 weist tinen kleineren Durchmesser auf als der obere Bereich und im Bodenbereich sind zwei sich nach oben erstreckende und um 180° gegeneinander versetzte Kanäle 67 angeordnet, damit Flüssigkeit durch die Bohrung 65 hindurch nach unten in den unteren Bereich der Kammer 33 des Sammelbechers einströmen kann. Der Bereich 66 mit dem kleineren Durchmesser schafft auch einen Ringraum, damit die Flüssigkeit in dem unteren Bereich der Kammer 33 frei fließen kann und damit überschüssige Flüssigkeit durch den Kanal 39 nach oben bzw. aus der Kammer heraus in das Überlaufgefäß 47 strömen kann, wenn die Vorrichtung rotiert.

Ebenso wie bei der Ausführungsform nach Fig. 6A und 16 ist auch bei derjenigen nach Fig. 6B und 17 das Säulen-Rohr 31 α etwas langer als die Hülse 29a. so daß beim Zusammenbau der Vorrichtung die nach oben gerichtete Bewegung des oberen Endes des Rohres 31a in der gleichen Weise wie dies im Zusammenhang mit den Fig. 6A und 16 erläutert wurde ein festes Einpressen einer Einfülltülle 54a in den Hals 26 bewirkt.

In Verbindung mit der beschriebenen Vorrichtung gelangt ein Probenslopfen bzw. Füllungsbegrenzer 68 zur Anwendung, welcher aus porösem Polyäthylen besteht (siehe Fig. 18). Der Stopfen 68, der bei der Ausführungsform nach Fig. 16 verwendet wird, weist eine zylindrische Form auf und sein Durchmesser ist so gewählt, daß sich innerhalb der Axialbohrung 55 der Einfülltülle 54 ein dichter Gleitsilz ergibt. Die Art wie der Stopfen 68 in Verbindung mit der Emfülltülle 54 verwendet wird und die Funktion dieses Stopfens 68 während des Betriebs der Vorrichtung wird nachfolgend noch näher erläutert Es ist ohne weiteres einzusehen, daß ein dem Stopfen 68 ähnlicher Stopfen, welcher jedoch kleinere Abmessungen entsprechend der Axialbohrung 55a der Einfülltiillc 54a (siehe Fig. 5B und 17) aufweist, verwendet werden kann, wenn ein kleineres Säulen-Rohr 31a in die Vorrichtung eingesetzt wird.

Die erfindungsgemäßc Vorrichtung ist grundsätzlich für den Einsatz in einer Zentrifuge mit einem drehbaren Behälter bestimmt, wie sie z. B. in der USA.-Patentanmeldung Serial No. 867 566 vom 20. Okt. 1969 unter dem Titel »Zentrifuge mit drehbarem Behälter« beschrieben ist. Die Trägerhülse 21 wird mit der in dieser befindlichen Baueinheit, bestehend aus Einfüllstutzen 24, Hülse 29, Säule 31, Sammelbecher 32 und Überlaufgefäß 47 in einen entsprechenden drehbaren Behälter des Rotors eingesetzt. Das Verfahren zur Bildung eines Chromatogramms umfaßt den einleitenden Schritt einen geeigneten Brei herzustellen, indem mikrofeine Teilchen eines Materials wie z. B. Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Zellulose oder ausgeschiedenes Silikat wie z. B. Quso G 32 von der Firma Philadelphia Quartz Co., in Chester, Pennsylvania, zusammen mit einem geeigneten organischen Lösungsmittel wie Benzol mittels eines Hochgeschwindigkeits-Mixers miteinander vermischt werden bis ein homogenes Gel gebildet ist. In einigen Fällen werden 1,5 Gramm Silikat auf 40 cm³ (40 ml) Lösungsmittel zugegeben. Der Brei wird sodann in den Einfüllstutzen 22 der montierten Vorrichtung mittels einer geeigneten Spritze mit einer Kanüle eingespritzt, woraufhin der aus geeignetem Material wie z. B. Polyäthylen mittlerer Dichte od. dgl. bestehende Deckel 69 auf den oberen Bereich 23 des Stutzens 22 aufgesetzt wird, so daß die Vorrichtung im wesentlichen abgeschlossen ist.

Der Deckel 69 verringert das Verdampfen des in dem Brei befindlichen Lösungsmittels. Bei einigen Ausführungsformen können jedoch in dem Deckel 69

aj ein oder mehrere kleine Löcher 71 vorgesehen sein, welche als Entlastungsbohrungen dienen, um zu verhindern, daß der Deckel 69 während des Zentrifugierens weggeblasen oder von dem Stutzen 22 abgesprengt wird. Der Deckel 69 verhindert auch eine übermäßige Verdampfung des Lösungsmittels während des Zentrifugierens und er verhindert eine unerwünschte Belüftung der Probemischung, welche nachfolgend in der Vorrichtung zentrifugiert werden soll.

Nachdem die Baueinheit in den drehbaren Behälter des Rotors eingesetzt und dieser in Rotation versetzt worden ist, wird der Brei infolge der Radialbeschleunigung, welche während etwa 5 bis 7 Minuten gewöhnlich bei 1500 g liegt, in dem Säulen-Rohr 31 nach unten gedrückt und in diesem verdichtet. Die blasenfrei verdichtete Säule aus Silikagel wird in dem Säulen-Rohr 31 von dem Netzfilter 52 abgestützt.

Die Filterscheibe 53 hindert das Silikagel daran aus der Säule 31 auszutreten, während sie gleichzeitig das Lösungsmittel durchläßt, so daß dieses durch die Filterscheibe hindurch in die Kammer 33 gelangen und das überschüssige Lösungsmittel durch den

Kanal 39 in das Überlaufgefäß 47 entweichen kann.

Der untere Bereich der Kammer 33 gewährleistet,

daß ein gewisser Rest an Lösungsmittel in diesem verbleibt, um ein unerwünschtes Austrocknen der Silikagel-Säulc zu verhindern, während gleichzeitig überschüssiges Lösungsmittel durch den Kanal 39 in das Überlaufgefäß 47 gelangen kann. Infolge dei geringen Abmessungen des unteren Bereichs der Kammer 33 und des schrägen Überlaufkanals 39 wird nui eine geringe Menge an Lösungsmittel in dieser Kammci zurückgehalten, wogegen die größere Überschußmenge automatisch entzogen und in das Überlaufgefäß 4" überführt wird, welche anschließend leicht ausgegosser oder sonstwie entfernt werden kann.

Nach dem vorbereitenden Zentrifugieren enthäl die Säule 31 eine blasenfreie und gleichmäßig verdich tete feuchte Säule oder einen Propfen aus Silikagel Die vereinigte Vorrichtung wird sodann von de:

Trägerhülsc 21 abgezogen und der Einfüllstutzen 2\ wird von der Hülse 29 abgenommen.

Zum nächsten analytischen Schritt des Verfahren kann die Probe, welche durch die in dem Rohr 3

befindliche Säule hindurchzentrifugiert werden soll, mittels irgendeines geeigneten Verfahrens auf die Oberseite der ehromatografischcn Säule aufgebracht werden. Nachdem der Stutzen 22 von der Hülse 29 abgeschraubt worden ist, liegt das obere Ende der Silikagelsäulc ungefähr in der gleichen Höhe wie das obere Ende des Rohres 31. Gemäß einem Verfahren kann ein Metallstift geeigneten Durchmessers auf die Silikagelsäule aufgesetzt und um ungefähr 4 mm nach unten gedrückt werden, um eine ausreichende Menge des Gels zu verdrängen, um einen Raum zur Aufnahme des unteren Endes des porösen Probenstopfens 68 aus Polyäthylen zu schaffen, welcher mit einer I ösung des iu untersuchenden Stoffes getränkt wurde, lic er eingesetzt wird (siehe Fig. 19). Bei Säulen größeren Durchmessers kann es notwendig sein, die Oberseite der verdichteten Silikagelsäule durch einen porösen Stopfen aus Polyäthylen zu ersetzen, um eine ebene Oberfläche und damit einen vollständigen Kontakt mit dem Probenstopfen 68 zu schaffen, um sicher zu gehen, daß das Wanderungs-Muster der Probe durch die Silikagelsäule hindurch nicht unregelmäßig ist.

Gemäß einem alternativen Verfahren ist vorgesehen, daß der Probestopfen bzw. Füliungsbegrenzer 68 entfällt und die Probe mittels einer Spritze oder Kanüle unmittelbar vorsichtig auf die Oberseite der Silikagelsäule aufgebracht wird.

Bei diesem Verfahren kann die Spitze der Silikagelsäule innerhalb des Rohres 31 mittels eines geeigneten Stifts od. dgl. gcgenübe¹" dem oberen Rand des Rohres 31 um einen geringen Betrag nach unten verschoben werden, um einen Raum für die flüssige Probe zu schaffen.

Wenn die Probe an der Spitze der Silikagelsäule angeordnet ist, sei es in dem Probenstopfen 68 oder sei es in einer kleinen Ausnehmung an der Spitze der Gelsäuie, so wird ein frischer und sauberer Einfüllstutzen 22, der eine gleichfalls frische und saubere Einfülltülle 54 enthält auf die Hülse 29 aufgeschraubt, und der Einfüllstutzen 22 wird mit einer entsprechenden Entwicklungsflüssigkeit wie z. B. Benzol gefüllt.

Dieser Verfahrensschritt wird viögiichst rasch durchgeführt, um ein Austrocknen ü>.r Probe bzw. der Silikagelsäule zu verhindern.

Der" Deckel 69 wird auf die Oberseite des Einfüllstutzens 22 aufgesteckt und die Baueinheit wird wieder in den drehbaren Behälter des Zentrifugenrotors eingesetzt, worin sie erneut unter vorgegebenen Bedingungen, gewöhnlich bei einer Radialneschleunigung von 1500 bis 2500 g zentrifugiert wird und zwar während einer Zeitspanne, welche e.,Orderlich ist, um die gewünschte Wanderung der Probe durch den Silikagelkegel hindurch zu erreichen.

Während die Probe infolge der auftretenden Zentrifugalkraft durch die Silikagelsäule hindurchwandert, gelangt die Entwicklungsflüssigkeit in den unteren Bereich der Kammer 33, und der Überschuß gegenüber derjenigen Menge, welche zur Bildung des Chromatogramms erforderlich ist, wird infolge der Fliehkraft durch den Kanal 39 in das Überlaufgefäß 47 ausgestoßen. Die Anordnung eines Sammelbcchers 32 mit einer kleinen getrennten Sammelkammcr 33 aus welcher das überschüssige Lösungsmittel ausgestoLen werden kann, macht die erfindungsgemäße Vorrichtung wirkungsvoller und gewährleisic'., daß nur eine kontrollierbare Menge an Flüssigkeit am unteren Ende der chromatograIschen Säule während des Zentrifugierens zurückbehalten wird, um in der Säule die erforderlichen Fcuchtig^eitsverhällnisse aufrecht zu erhalten. Andernfullr, würde ein Überschuß eines derartigen Lösungsmittels in einem großen Gefäß ohne Übcrlaufianal 39 die Wanderung der Probe durch die chromatografische Säule hindurch ungünstig beeinflussen.

Die besondere Ausbildung der Kammer 33 und des Kanals 39 gewährleistet, daß während des Zentrifugicrens die Probe gleichmäßig durch die chromatografische Säule in dem Rohr 31 hindurchwandert, ohne daß die Gefahr besteht, daß irgendwelche entgegengesetzt gerichtete Druckkräfte auftreten, wie sie andernfalls von dem in einem Sammelbehälter einer anderen Bauart enthaltenen Lösungsmittel hervorgerufen werden könnten.

Der Behälter 47 dient als Überlaufgefäß, das eine ausreichende Kapazität besitzt, um zu gewährleisten, daß während des Zentrifugierens kein Rückstau des Lösungsmittels in die Chromatografische Säule in das Rohr 31 hinein stattfindet. Auf diese Weise wird durch die besondere Anordnung und Ausgestaltung des Sammelbechers 32 und infolge seiner Zusammenwirkung mit dem Überlaufgefäß 47 ein hohes Maß an Kontrollierbarkeit erreicht.

Bei einigen Verfahren kann das Überlaufgefäß 47 auch als Rezipicnt verwendet werden, um einige Komponenten von Stoffen wiederzuerlangen, welche durch das flüssige Lösungsmittel durch die chromatografische Säule hindurchgeschwemmt wurden, um diese dann getrennt zu analysieren.

Wie bereits ausgeführt wurde, liegt die Ausflußöffivng des Überlaufkanals 39 im wesentlichen in der gleichen Ebene wie der obere Rand der Kammer 33 oder in einer sonstigen geeigneten Lage, bei welcher

ein Überlaufen oder Ausfließen nur stattfindet, wenn die Kammer 33 mit Flüssigkeit im wesentlichen gefüllt ist. wobei die Überlaufrichtung grundsätzlich zu der auf die Vorrichtung ausgeübten Zentrifugalkraft entgegengesetzt gerichtet ist, aber einen Winkel mit dieser einschließt.

Bei anderen Ausführungsformen kann der Kanal 39 auch andere geeignete Abmessungen oder Querschnittsforrnen aufweisen, vorausgesetzt, daß dessen Ausirittsöffnung seitlich von der Kammer 33 und in einer solchen Lage angeordnet ist. daß ein Überlaufen nur stattfindet, wenn die Kammer 33 mit Feuchtigkeit gefüllt ist, so daß die erforderlichen Feuchtigkeitsverhältnisse in den Chromatogrammen in den Rohren 31 und 31 α aufrecht erhalten werden.

Nachdem das Zentrifugieren beendet ist, wird die Baueinheit aus dem Zentrifugenrotor entnommen, der Einfüllstutzen 22 wird vom oberen Ende der Hi¹¹Se 29 abgenommen, der Sammelbecher 32 wird vom unteren Ende der Hülse 29 abgenommen, das Säulen-Rohr 31 wird aus der Hülse 29 herausgezogen und die fertiggestellte chromatografische Silikatgelsäule wird durch geeignete Mittel aus dem Säulen-Rohr 31 herausgedrückt, beispielsweise indem ein Metallstift durch da; obere Ende des Säulen-Rohres gepreßt wird.

Wenngleich die fertiggestellte chromatografische Säule aus Siükagel aus einem Säulen-Rohr 31 vor gleichbleibendem Durchmesser unschwer herausge drückt werden kann, so ist doch bei einigen Ausfüh rungsformen vorgesehen, daß sich der lnnendurch messer des Säulen-Rohres 31 derart ändert, daß er an unteren Ende etwas größer ist als am oberen Ende wodurch das Auspressen der chromatografischen Säuh erleichtert wird. Es ist Bestandteil der vorlegender

Erfindung, ein derartiges konisches Säulen-Rohr 31 zu verwenden, ungeachtet der Tatsache, daß die Änderung des Innendurchmessers, d. h. die Konizität so gering ist, daß sie in den Zeichnungen nicht veranschaulicht werden kann. Es ist festzuhalten, daß bei einiger. Ausführungsformen beide Säulen-Rohre 31 und 31 α konisch ausgebildet sind.

Wenngleich vorstehend eine Filterscheibe 53 und ein Netzfilter 52 zum Abstützen der Silikagelsäule und zum Filtern des Lösungsmittels bei gleichzeitigem zurückhalten des Silikagels im Rohr 31 offenbart und beschrieben sind, so ist doch verständlich, daß äquivalente Mittel, welche die gleiche Filter- und Stützfunktion erfüllen, vorgesehen werden können, indem ein kurzer Filterstopfen in das untere Ende des Rohres 31 eingesetzt wird, wobei dieser Stopfen im wesentlichen aus dem gleichen Material wie der Probenstopfen 68 besteht. Die ausgepreßte Säule wird sodann bei der geeigneten Temperatur in einem Ofen getrock-

net und danach mit dem erforderlichen Indikator oder Reagens behandelt, um die getrennten Komponenten der Probe sichtbar zu machen, die während des Zentrifugierens durch die Säule gewandter sind. Wenn einmal die entsprechenden Durchschnittswerte ermittelt sind, so ist es möglich, durch Betrachten der Bänder der getrennten Komponenten auf der Säule und durch Ermitteln ihrer jeweiligen Dichte die verschiedenen Steroide (steroids) einer Probe, die verschiedenen

ίο sogenannten »plasma lipids«, die Anteile anderer biologischer Stoffe, biologische Proben u. dgl. zu identifizieren.

Wenngleich die vorliegende Erfindung an Hand eines besonderen Ausführungsbeispiels erläutert wurde, so ist es für den Fachmann ohne weiteres erkennbar, daß die einzelnen Bauteile der Vorrichtung in vielfältiger Weise abgewandelt oder ersetzt werden können, ohne daß dadurch das der Erfindung zugrundeliegende allgemeine Lösungsprinzip verlassen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (21)

1. Patentansprüche:

   I. Chromatographievorrichtung zur Erzeugung eines Chromatogramms durch Zentrifugal beschleunigung mit einer länglichen Stützhülse, einem mit dem oberen Ende der Hülse lösbar verbundenen Einfüllstutzen, einem mit dem unceren Ende der Hülse lösbar verbundenen Sammelbecher, einem koaxial in der Hülse lösbar angeordneten Trennrohr für die Chromatographiesäule, welches zu dem Sammelbecher koaxial ist, und mit einer in dem Sammelbecher in Bezug auf das Trennrohr koaxial angeordneten Kammer, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Sammelbecher (32) ein ansteigender Durchlauf-Überströmkancl (39) angeordnet ist, welcher von dem unteren Bereich der Kammer (33) ausgeht und im oberen Bereich des Sammelbechers (32) an dessen Außenieite ins Freie mündet.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlaufkanal (39) als geradlinige Bohrung ausgebildet ist, welche zu der Achse des Trennrohrs (31) geneigt angeordnet ist.
3. 3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Bereich (24) des Einfüllstutzens (22) trichterförmig ausgebildet ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberseite des trichterförmig ausgebildeten Teils des Einfüllstutzens (22) ein abnehmbarer Deckel (69) angeordnet ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Sammelbecher (32) ein becherförmiges Überlaufgefäß (47) lösbar befestigt ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausflußöffnung des Kanals (39) seitlich von der Kammer (33) und näherungsweise in der gleichen Ebene wie der obere Randbereich der Kammer (33) angeordnet ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Trennrohr (31) aus durchsichtigem oder durchscheinendem Material und die Hülse (29) aus Meiall besteht.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Passung zwischen der Hülse (29) und dem Trennrohr (31) als Gleitsitz ausgebildet ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennrohr (31) konisch ausgebildet ist, in dem der Innendurchmesser an seinem unteren Ende etwas größer ist als an seinem oberen Ende.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine die aus der Hülse (29), dem Einfüllstutzen (22) und dem Sammclbecher (32) bestehende Baueinheit auswechselbar aufnehmende röhrenförmige Trägerhülse (21), bei der der Einfüllstutzen (22) mit einem nach außen ragenden ringförmigen Flansch (27) verseilen ist. dessen Durchmesser geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der Trägerhülse (21).
11. II. Vorrichtung nach Anspruch ''. dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbecher (32; mit mindestens einem ringförmigen Flansch (34) .ersehen ist, dessen Durchmesser geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der Trägerhülse (21).
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Überlaufgefäß (47) mit einem Paßsitz in den Boden der Trägerhülse (21) eingesetzt ist.
13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerhülse (21) an ihrem oberen Ende mit einem nach außen ragenden Ringflansch versehen ist.
14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende der Kammer (33) eine dem unteren Ende des Trennrohres (31) zugeordnete Ringschulter (49) angeordnet ist.
15. 15. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem unteren Ende des Trennrohres (31) und der Ringschulter (49) der Kammer (33) ei:. Filterelement (52, 53) angeordnet ist.
16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement zweiteilig ausgebildet ist und ein kreisförmiges Netzfilter (52) aufweist, auf welchem eine Filterscheibe (53) aufliegt.
17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer (33) ein mit deren Ringschulter (49) bündig abschließendes röhrenförmiges Ansatzstück (64) auswechselbar angeordnet ist, dessen unterer Bereich (66) einen verringerten Durchmesser aufweist und mit mindestens einer Querbohrung (67) versehen ist. welche in die Axialbohrung (65) einmündet.
18. 18. Vorrichtung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß in den Einfüllstutzen (22) eine röhrenförmige Einfülltüile (54) eingesetzt ist, und daß der Einfüllstutzen (22) und die Einfülltülle (54) mit komplementären Ringschultern (56, 57) versehen sind.
19. 19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringschultern (56, 57) konisch ausgebildet sind.
20. 20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einfülltülle (54) ein Probenstopfen (68) lösbar angeordnet ist, dessen Außendurchmesser mit dem Innendurchmesser der Einfülltüile (54) einen dichten Gleilsitz ergibt.
21. 21. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Bereich des Einfüllstutzens (22) trichterförmig ausgebildet ist, so daß der obere innere Endbereich der Einfülltüile (54) eine kegelförmige Ausnehmung aufweist, deren Neigungswinkel steiler ist als die Neigung des trichterförmigen Bereichs des Einfüllstutzens (22).