Die Erfindung betrifft eine Fused Silica Kapillarverbindung zur

Hochdruckverbindung und Abdichtung von Fused Silica Kapillaren für

Flüssigkeiten in der Micro- und Nano-Technologie wie diese typischerweise in der Ultra Hochdruck HPLC im Bereich der LC-MS Analytik benötigt wird.

In der Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (HPLC) werden seit langem große Anstrengungen unternommen, um mit geringem Aufwand möglichst exakte und reproduzierbare empfindliche Resultate zu erhalten. Die Detektionsmethoden mit Massenspektroskopie werden durch Nano- und Micro-Flussraten wesentlich empfindlicher. Kleinste Undichtigkeiten verfälschen oder machen die Resultate unbrauchbar. Das einfache Herstellen und Einsetzen von Fused Silica Kapillaren ist somit ein wesentliches Element in der gesamten Nano- und Micro-HPLC. Die Möglichkeit vor Ort beliebige Fused Silica Verbindungen für die Nano- und Micro- HPLC Anwendung herzustellen vereinfachen die Anwendung dieser Technologie wesentlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System bereit zu stellen, um Fused Silica Kapillarverbindungen einfach und sicher herzustellen, welche vorzugsweise auf die bestehenden Standard Anschlüsse passen und/oder trotzdem den Anforderungen hinsichtlich der Dichtheit der HPLC insbesondere der Nano- und Micro-Ultra Hochdruck HPLC gerecht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gelöst, welche die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Besonders vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung betreffen eine Fused Silica Kapillare nach Anspruch 12 beziehungsweise HPLC-Säulen nach Anspruch 13, Anspruch 14 oder Anspruch 15. Die erfindungsgemäße Fused Silica Kapillarverbindung weist eine Zwischen- Hülse so auf, dass sie einen konischen Klemmbereich und/oder einen ersten Krimpbereich und einen davon getrennten zweiten Krimpbereich aufweist, wobei der Klemmbereich beziehungsweise die Krimpbereiche auf die gleiche Zwischen- Hülse einwirken und damit ein Abdichten der Fused Silica Kapillare ermöglichen. Der erste oder der zweite Krimpbereich stellt dabei erfindungsgemäß eine dichtende Verbindung zwischen der Fused Silica Kapillare und der Zwischen- Hülse sicher, während der Klemmbereich beziehungsweise der zweite

beziehungsweise der erste Krimpbereich eine dichtende Verbindung zwischen der Zwischen-Hülse und der Außen-Hülse sicherstellt. Alternativ ist es auch möglich, dass der Klemmbereich eine dichtende Verbindung zwischen der

Zwischen-Hülse und der Fused Silica Kapillare sicherstellt. Die Außen-Hülse umschließt dabei die Zwischen-Hülse im ersten und/oder im zweiten

Krimpbereich und/oder im konischen Klemmbereich. Dieser Aufbau der Fused Silica Kapillarverbindung ermöglicht einen einfachen Aufbau bei hoher

Dichtsicherheit. Die Fused Silica Kapillare wird durch die erfindungsgemäße

Fused Silica Kapillarverbindung sicher und dicht in der Zwischen-Hülse der Fused Silica Kapillarverbindung gehalten.

Die Erfindungsgemäße Fused Silica Kapillarverbindung ist dabei nicht auf die Kombination eines Klemmbereiches und eines Krimpbereiches beziehungsweise zweier Krimpbereiche beschränkt sondern jeder Krimpbereich kann durch eine Mehrzahl an Krimpbereichen beziehungsweise der Klemmbereich kann durch eine Mehrzahl an Klemmbereichen ersetzt werden, was einerseits zur einer besseren Dichtwirkung bei größerem Raumbedarf und größerem

Fertigungsaufwand führt. Eine bevorzugte Fused Silica Kapillarverbindung zeigt wenigstens in einem

Krimpbereich an mehreren Stellen eine durch Krimpen verdichtete Verbindung. Um eine höhere Klemmwirkung auf der Fused Silica Kapillare zu erreichen wird die Außen-Hülse bevorzugt mittels einer Krimpzange an mehreren Stellen insbesondere gleichzeitig gekrimpt.

Eine besonders vorteilhafte Fused Silica Kapillarverbindung zeigt eine Außen- Hülse, die die Zwischen-Hülse in einem Krimpbereich umschließt, wobei sie miteinander durch Krimpen dichtend verbunden sind. Durch das

erfindungsgemäße Krimpen im Überlappungsbereich kann eine besonders verlässliche Dichtwirkung erreicht werden.

Bevorzugt wird eine besondere Abdichtung dadurch erreicht, dass mittels einer Zwischen-Hülse mit mehreren Klemm/Krimp-Abschnitten die Hülse einerseits mit dem Standardkonus (Ferrules) die Hülse zum Standardanschluss abdichtet und andererseits die Zwischen-Hülse mit einer Metall-Außen-Hülse so verkrimpt wird, dass die innenliegende Fused Silica Kapillare so stark klemmt, dass durch den an der Stirnseite der Fused Silica Kapillare wirksamen Innendruck die Fused Silica Kapillare nicht aus der Zwischen-Hülse drückt oder Flüssigkeit entweichen kann.

Vorzugsweise ist die Außen-Hülse der erfindungsgemäßen Fused Silica

Kapillarverbindung aus Metall insbesondere aus Edelstahl gebildet, wodurch eine besonders verlässliche Dichtwirkung durch Krimpen und eine besonders robuste und dauerhafte Fused Silica Kapillarverbindung ermöglicht ist. Eine besonders vorteilhafte Fused Silica Kapillarverbindung zeigt eine Zwischen- Hülse aus festen Kunststoff insbesondere aus PEEK. PEEK

(Polyetheretherketori) ist ein hochtemperaturbeständiger thermoplastischer Kunststoff. Er gehört zur Stoffgruppe der Polyaryletherketone. Dabei ist der Kunststoff so gewählt, dass er mit Widerstand gegen den Druck durch das

Krimpen beziehungsweise das Klemmen durch den konischen Klemmbereich so verformt werden kann, dass eine verlässlich dichtende Verbindung zur Außen- Hülse beziehungsweise zur Fused Silica Kapillare erreicht wird. Gerade PEEK hat sich dabei hierfür als besonders geeignet erwiesen.

Es hat sich auch bewährt, die Zwischen-Hülse der Fused Silica

Kapillarverbindung mit einer eine zylinderförmige Struktur zu versehen, die in einem zylinderförmigen Bereich einen größeren Durchmesser aufweist als in einem in Längsrichtung benachbarten anderen zylinderförmigen Bereich. Dadurch zeigt diese Zwischen-Hülse eine stufige Struktur, die geeignet ist, dass die Außen-Hülse, insbesondere aus Metall, den zylinderförmigen Bereich mit geringerem Durchmesser durch Krimpen dichtend umschließt. Die Dichtwirkung wird dabei insbesondere durch Krimpen beziehungsweise alternativ oder ergänzend durch Klemmen erreicht. Durch diese Ausbildung gelingt es, den Außendurchmesser der Außen-Hülse bevorzugt nicht größer als den größeren Durchmesser der Zwischen-Hülse insbesondere gleich zu diesem auszubilden und dadurch eine besonders gute Handhabbarkeit der Anordnung aus Zwischen- Hülse und Außen-Hülse zu erreichen. Diese gute Handhabbarkeit gewährleistet auch eine sichere Fertigung der Fused Silica Kapillarverbindung.

Durch das Vorsehen einer Außen-Hülse, insbesondere aus Metall, mit einer Endfläche, die mit einer Öffnung zur Aufnahme der Fused Silica Kapillare versehen ist, gelingt es, die Fused Silica Kapillarverbindung besonders sicher vor Beschädigung und besonders dicht auszubilden.

Eine bevorzugte Fused Silica Kapillarverbindung zeigt eine Außen-Hülse, die in einem Loch einer Hohlschraube zum Einschrauben in ein Gegenstück einer Verbindung geführt ist und die bevorzugt insbesondere in einem Loch eines Klemmkonus, der in Verbindungsrichtung der Hohlschraube vor der Außen-Hülse angeordnet ist, geführt ist. Durch das Einschrauben der Hohlschraube mit

Außengewinde in ein Gegenstück mit korrespondierendem Innengewinde der Verbindung wird der vorgelagerte Klemmkonus verpresst und bewirkt eine Verformung des Zwischenraums zwischen Klemmkonus und Zwischen-Hülse, so dass dieser Zwischenraum so abgedichtet wird, dass eine Dichtwirkung auch bei einem Betriebsdruck über 1000 bar ermöglicht ist.

Es hat sich besonders bewährt, für die Fused Silica Kapillarverbindung einen Schutzmantelschlauch vorzusehen, der über die Fused Silica Kapillare und/oder über die Zwischen-Hülse und/oder die Außen-Hülse gezogen ist und insbesondere durch Verkrimpen fixiert ist. Dadurch ist eine sehr robuste Fused Silica Kapillarverbindung geschaffen, die sich durch eine zusätzliche Abdichtung und einen zusätzlichen Schutz der Anordnung aus Fused Silica Kapillarverbindung mit Fused Silica Kapillare auszeichnet. Neben dem

Bevorzugten Verkrimpen hat sich auch ein Verkleben oder Verschweißen bewährt.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Fused Silica Kapillarverbindung zeigt eine Zwischen-Hülse und eine innenliegende Fused Silica Kapillare, die miteinander verkrimpt insbesondere mehrfach miteinander verkrimpt sind, wobei fakultativ die Außen-Hülse zusätzlich mit der innenliegenden Zwischen-Hülse dichtend verkrimpt insbesondere mehrfach miteinander verkrimpt ist. Durch diese Weiterbildung gelingt es, eine sehr kompakte, erfindungsgemäße Fused Silica Kapillarverbindung zu schaffen, die ohne aufwendige zusätzliche Klemmelemente auskommt und dadurch besonders einfach zu handhaben ist und insbesondere durch ihr geringes Gewicht beziehungsweise geringe Wärmekapazität sehr schnell und effizient auf eine für die Chromatographie gewünschte Solltemperatur erwärmt oder abgekühlt werden kann. Dies wird insbesondere dadurch möglich, dass auf aufwendige, schwere metallische Klemmelemente wie Hohlschrauben, Klemmkonusse und ähnliches verzichtet werden kann.

Bei einer bevorzugten Fused Silica Kapillarverbindung erfolgt die Abdichtung der Fused Silica Kapillarverbindung unabhängig von einer zusätzlichen Standard Konus-Abdichtung. Damit kann vorteilhafterweise auf die Verwendung eines Standard Konus verzichtet werden und die erfindungsgemäße Fused Silica Kapillarverbindung sehr kompakt und einfach aufgebaut werden.

Eine erfindungsgemäße Fused Silica Kapillare ist mit einer erfindungsgemäßen Fused Silica Kapillarverbindung an einem oder beiden Enden versehen. Dadurch zeigt die erfindungsgemäße Fused Silica Kapillare auch die Vorteile der erfindungsgemäßen Fused Silica Kapillarverbindung.

Die Erfindung betrifft auch eine HPLC-Säule mit einer Außen-Hülse,

insbesondere aus Metall, die an wenigstens einem Ende eine erfindungsgemäße Fused Silica Kapillarverbindung aufweist und die zwei Fused Silica Kapillaren miteinander verbindet. Diese erfindungsgemäße HPLC-Säule erweist sich als so dicht, dass sie als UHPLC-Säule verwendbar ist. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, diese erfindungsgemäße HPLC- Säule so weiterzubilden, dass in der einen Außen-Hülse zwischen den Enden der zwei Fused Silica Kapillaren wenigstens ein Filterelement und/oder HPLC- Packmate al angeordnet ist. Vorzugsweise kann damit die Außen-Hülse so verlängert werden, dass von beiden Seiten eine Zwischen-Hülse mit einer innenliegenden Fused Silica Kapillare eingeführt und verkrimpt wird, so das ein nach außen abgedichteter Hohlraum entsteht, welcher vorgängig mit

Filterelementen und HPLC Packmaterial als stationäre Phase gefüllt wird, so dass damit eine besonders kompakte HPLC/UHPLC-Säule hergestellt wird. Diese Anordnung gewährleistet einen besonders sicheren Betrieb der HPLC-Säule, insbesondere zeigt diese ein durch geringe Störungen verfälschtes Mess- beziehungsweise Analyseergebnis.

Eine besonders vorteilhafte HPLC-Säule zeigt eine Temperiereinheit zur

Regelung der Temperatur der HPLC-Säule. Diese Temperiereinheit ist bevorzugt mit wenigstens einem Peltier-Element und/oder mit wenigstens einem PTC- Element versehen. Neben der Möglichkeit PTC-Elemente beziehungsweise Peltier-Elemente im Nahbereich zu der HPLC-Säule anzuordnen hat es sich besonders bewährt sie flächig auf der Außen-Hülse anzuordnen. Beide Lösungen ermöglichen eine zielgerichtete Erwärmung und damit ein effizientes und schnelles Einregeln der gewünschten Prozesstemperatur der HPLC-Säule zu, denn die erfindungsgemäße HPLC-Säule mit den erfindungsgemäßen Fused Silica Kapillarverbindungen ermöglicht einen Verzicht auf massereiche Fittings wie beispielsweise Klemmkonusse oder Hohlschrauben, die sich durch eine hohe Wärmekapazität auszeichnen und dadurch eine schnelle Anpassung und

Regelung der Prozesstemperatur verhindern. Durch das erfindungsgemäße Weiterbilden dieser HPLC-Säule gelingt es, die Prozesstemperatur variabel während der Analyse mittels Chromatographie zu wählen und dadurch einen neuen bisher nicht zugänglichen Prozessparameter (Temperatur) zur Steuerung der Trennungseigenschaften der HPLC-Säule zu verwenden. Dadurch wird eine neue Art der Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie eröffnet. Beispielsweise gelingt es durch das Vorsehen von mehreren PTC-Elementen oder Peltier- Elemente auf der Außen-Hülse, die Prozesstemperatur innerhalb von wenigen Minuten um mehrere 10°C zu verändern oder mit entsprechenden Kühlelementen schnell abzukühlen. Es hat sich besonders bewährt, polare Substanzen mit variabler Temperatur zwischen 10°C und 40°C mittels Hochleistungs- Flüssigkeitschromatographie zu trennen. Dabei wird der Temperaturbereich beispielsweise innerhalb von 2 Minuten durchgesteuert. Diese Prozessführung zeichnet sich durch ein sehr aussagekräftiges Analyseergebnis aus.

Im Folgenden werden anhand der beiliegenden Zeichnungen bevorzugte

Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Die Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.

Es zeigen beispielhaft Fig. 1 eine Metall Außen-Hülse

Fig. 2 eine Zwischen-Hülse aus PEEK mit Fused Silica Kapillare

Fig. 3 eine verkrimpte Außen- und Innen-Hülse mit Fused Silica

Kapillare

Fig. 4 eine Hülse mit Klemm-Konus (Ferrules) Fig. 5 eine Hülse mit Konus und Hohlschraube

Fig. 6 ein Anschluss-Gegenstück

Fig. 7 eine HPLC/UHPLC-Säule

Die Fig. 1 zeigt die Außen-Hülse 1 aus Rostfreiem Stahl mit einem

Innendurchmesser von 1 ,1 mm und einer Wandstärke von 0,2mm mit dem

Krimpbereich auf der Gesamtlänge der Außenseite 2a. Fig.2 zeigt die Zwischen- Hülse 6 aus PEEK mit der bis an die Endfläche 16 der Zwischen-Hülse zur Öffnung 13 eingeführten Fused Silica Kapillare 3, mit dem Standard

Klemmbereich 10 für den Metallkonus 8 und mit dem einem zylindrischen Bereich 5 mit geringerem Durchmesser als der zylindrische Klemmbereich 10. Damit zeigt die Zwischen-Hülse 6 eine stufige Struktur. Der zylindrische Bereich 5 mit geringerem Durchmesser dient als Einschubbereich für die Außen-Hülse-1 , die dann den zylindrischen Bereich 5 mit geringerem Durchmesser umschließt und dem Krimpbereich 20 definiert.. Fig.3 zeigt die auf der gesamten Länge verkrimpte Außen-Hülse 1 wobei der Zwischenraum durch das Verkrimpen zwischen Zwischen-Hülse 6 und Fused Silica Kapillare 3 sowie zwischen Außen- Hülse 1 und Zwischen-Hülse 6 so verdichtet wird, dass auch durch

Betriebsdrücke über 1000 bar die erfindungsgemäße Fused Silica

Kapillarverbindung hält und dicht ist.

Fig. 4 zeigt den Standard Konus 8 (Ferrules) 1/16" auf dem Klemmbereich 10 der Zwischen-Hülse 6. Durch das Verschrauben der Hohlschraube 9 mit dem

Außengewinde aus Fig.5 mit dem Innengewinde 12 aus Fig.6 wird an der Metall konusspitze im Klemmbereich 10 durch Verformung der Zwischenraum zwischen Metallkonus 8 und Zwischen-Hülse 6 aus Fig.4 so verdichtet, dass durch diese Standardverbindung ein Betriebsdruck über 1000 bar stand hält und dicht ist. Dabei wird der Konus 8 in den konischen Bereich 1 1 in der Ausnehmung des Gegenstücks dichtend gepresst, wie in Fig.6 gezeigt.

Die Aufgabe des Metallkonus 8 ist primär für das Abdichten der Zwischen-Hülse 6 aus Fig.2 und des Innenkonus 1 1 aus Fig.6 zuständig.

Fig. 7 zeigt eine erfindungsgemäße HPLC-Säule. Die verlängerte Außen-Hülse 1 der HPLC-Säule ist mit den beidseitig eingeführten PEEK-Zwischen-Hülsen 15 und den Fused Silica Kapillaren 3 mit den Filterelementen 13 und dem HPLC Packmaterial 14 verbunden , wobei die Außen-Hülse 1 beidseitig mit der

Zwischen-Hülse 15 und den Fused Silica Kapillaren 3 dichtend verkrimpt ist.

Diese HPLC-Säule benötigt keine aufwendigen massiven zusätzlichen

metallischen Fittings, wie Konuse oder ähnliches, um eine ausreichende Dichtung für eine Ultra Hochdruck HPLC im Bereich der LC-MS Analytik zu ermöglichen. Durch die kompakte und massearme erfindungsgemäße Realisierung der HPLC- Säule kann die Prozesstemperatur während der Analyse dynamisch gewählt werden und steht somit als neuer und zusätzlicher Parameter zur Optimierung der Analyse zur Verfügung. Bezugszeichenliste:

1 . Außen-Hülse

2. Wand der Außen-Hülse

3. Fused Silica Kapillare

4. Zwischenbereich zwischen Zwischen-Hülse und Konus

5. Zylindrischer Bereich mit geringem Durchmesser

6. Zwischen-Hülse

7. Fused Silica Kapillare

8. Konus

9. Hohlschraube mit Außengewinde

10. Klemmbereich

1 1 . Innenkonus

12. Innengewinde

13. Filterelement

14. HPLC Packmaterial

15. Zwischen-Hülse

16. Endfläche der Zwischen-Hülse

2a. Außenseite der Außen-Hülse

20. erster Krimpbereich, weiterer Krimpbereich