Dispositivo y procedimiento para preparar muestras para cromatografía de gases.

Dispositivo (10) para preparar muestras (62) para cromatografía de gases,

que incluye

(a) un conducto (16) interior tubular, que puede llenarse con un gas (64) portador;

(b) un depósito (26) de muestras que puede calentarse de manera controlada;

(c) un material (20) activo presente en el conducto (16) interior;

(d) un tubo (38) externo dispuesto coaxialmente alrededor del conducto interior, estando formado entre el conducto interior y el tubo externo un espacio (46) hueco, que está unido con la zona de extremo inferior del conducto interior;

(e) una salida (48) de división de flujo en el tubo (38) externo;

(f) una conexión (52) de gas portador prevista en el tubo (38) externo para el suministro de gas portador (82) al espacio (46) hueco;

(g) una conexión (22) de columna para conectar una columna (12) de cromatografía de gases; y

(h) medios de control para controlar la corriente de gas portador

- en un primer ajuste, desde el espacio (24) interno del conducto (16) interior a través del material (20) activo, y

- en un segundo ajuste, desde la conexión (52) de gas portador en sentido inverso a través del material (20) activo hacia la conexión (22) de columna,

caracterizado porque

(i) la zona de extremo inferior del conducto (16) interior puede calentarse de manera controlada;

(j) el depósito (26) de muestras está dispuesto en el conducto (16) interior o está introducido con la muestra en el conducto (16) interior,

(k) el material (20) activo está presente en la zona de extremo inferior del conducto (16) interior que puede calentarse de manera controlada;

(l) la conexión (22) de columna para conectar una columna (12) de cromatografía de gases está presente 40 por encima del material (20) activo; (m) la corriente de gas portador, en el primer ajuste, se conduce desde el material activo al espacio (46) hueco y desde allí hacia la salida (48) de división de flujo; y

(n) la corriente de gas portador, en el segundo ajuste, se conduce en sentido inverso a través del espacio (46) hueco y a continuación a través del material (20) activo.

Dispositivo y procedimiento para preparar muestras para cromatografía de gases

Campo técnico La invención se refiere a un dispositivo para preparar muestras para cromatografía de gases que incluye:

(a) un conducto interior tubular, que puede llenarse con un gas portador;

(b) un depósito de muestras que puede calentarse de manera controlada;

(c) un material activo presente en el conducto interior;

(d) un tubo externo dispuesto coaxialmente alrededor del conducto interior, estando formado entre el conducto interior y el tubo externo un espacio hueco, que está unido con la zona de extremo inferior del conducto interior;

(e) una salida de división de flujo en el tubo externo;

(f) una conexión de gas portador prevista en el tubo externo para el suministro de gas portador al espacio hueco;

(g) una conexión de columna para conectar una columna de cromatografía de gases; y

(h) medios de control para controlar la corriente de gas portador -en un primer ajuste, desde el espacio interno del conducto interior a través del material activo, y -en un segundo ajuste, desde la conexión de gas portador en sentido inverso a través del material activo hacia la

conexión de columna. La invención se refiere además a un procedimiento para preparar muestras con fines analíticos, que incluye las etapas de:

(a) generar una corriente de gas que contiene una muestra gaseosa mediante la vaporización de una muestra y generar una corriente de gas portador que contiene el vapor de muestra;

(b) conducir la corriente de gas portador que contiene vapor de muestra a través de un material activo en un receptáculo que se encuentra en un tubo externo, seleccionándose el material activo de tal manera que la muestra permanece en el material activo y la corriente de gas residual pasa a través del material activo;

(c) evacuar la corriente de gas portador conducido a través del material activo a través de un espacio hueco formado entre el receptáculo y el tubo externo y una salida de división de flujo en el tubo externo hacia fuera;

(d) generar una corriente de gas portador a través del material activo en sentido inverso, de modo que la corriente de gas portador arrastra la muestra presente en el material activo; y

(e) conducir la corriente de gas portador de muestras hacia una columna de cromatografía de gases.

Se conoce introducir muestras por medio de una unidad de alimentación de muestras en columnas de cromatografía de gases. Las unidades de alimentación de muestras de este tipo contienen un cabezal de alimentación de muestras, una cámara de alimentación de muestras tubular, unida con el cabezal de alimentación de muestras, que puede calentarse de manera programada mediante un elemento de calentamiento eléctrico, un tubo vaporizador dispuesto en la cámara de alimentación de muestras, en el que puede introducirse en su extremo alejado del cabezal de alimentación de muestras el extremo de una columna de separación de cromatografía de gases, y medios para introducir gas portador en el tubo vaporizador.

Tales cámaras de alimentación de muestras se conocen, por ejemplo, por un artículo de Schomburg “Probenaufgabe in der Kapillargaschromatographie” en la revista alemana “LABO Kennziffer Fachzeitschrift für Labortechnik” número de julio de 1983, páginas 37 a 46 y el documento DE 34 48 091 C3.

Para alimentar una muestra líquida a un cromatógrafo de gases, normalmente se disuelve la muestra en un disolvente, para obtener cantidades manejables. La muestra disuelta se inyecta por medio de una aguja de inyección a través de un cabezal de alimentación de muestras con un septo o una válvula calentada en una corriente de gas portador. La corriente de gas portador transporta la muestra y el disolvente a través de un tubo vaporizador. El tubo vaporizador (conducto interior) , que normalmente está compuesto de vidrio, se encuentra en una cámara de alimentación de muestras, que se calienta mediante un elemento de calentamiento. En la publicación en LABO, el elemento de calentamiento es un elemento de calentamiento de aire, calentándose el aire mediante una espiral de calentamiento. En el documento DE 34 48 091 C3 la cámara de alimentación de muestras es un tubo, que está rodeado por un arrollamiento de calentamiento. El tubo vaporizador se encuentra de manera centrada en la cámara de alimentación de muestras tubular. Entre el tubo vaporizador y la cámara de alimentación de muestras está formado un espacio anular. La cámara de recepción de muestras y por consiguiente el tubo vaporizador pueden calentarse de manera programada.

En el funcionamiento “con división de flujo” (“split”) se vaporiza en primer lugar el disolvente fácilmente volátil. Este disolvente vaporizado circula a través del tubo vaporizador y el espacio anular y se evacua a través de una salida de división de flujo. Entonces, mediante un calentamiento “balístico” hasta temperaturas más altas tiene lugar una vaporización de la verdadera muestra. Una columna de separación, preferiblemente una columna capilar, que sólo necesita y puede procesar cantidades de muestra reducidas, se adentra con su extremo de entrada en el extremo alejado del acceso del tubo vaporizador. El gas portador transporta la muestra a la columna de separación. La columna de separación se calienta según un programa de temperaturas.

Dado que en el tubo vaporizador se ha formado un volumen mayor de gas de prueba, en la entrada de la columna de separación tiene lugar una “concentración” de la muestra. La temperatura de la columna de separación se mantiene en primer lugar reducida. Esto condiciona también una velocidad de transporte reducida de todos los componentes de la muestra en la columna de separación. En la entrada de la columna de separación se forma una espita de gas de muestra. En caso de aumentar la temperatura de la columna de separación, las diferencias de las volatilidades de los diferentes componentes de la muestra se manifiestan más intensamente y conducen a diferentes velocidades de transporte y por consiguiente a una separación de la muestra en “picos”, que aparecen por separado de manera sucesiva en la salida de la columna de separación.

Los cabezales de alimentación de muestras requieren una preparación de las muestras más compleja para eliminar una matriz eventualmente interferente.

En el artículo “Monitoring industrial wastewater by online GC-MS with direct aqueous injection” de M. Wortberg, W. Ziemer, M. Kugel, H. Müller y H. J.Neu en Anal. Bioanal. Chem (2006) 384; 1113-1122 se describe una disposición, en la que se usa un inyector cerrado sin salida de división de flujo. En la cámara de vaporización del inyector se vaporiza la muestra. La muestra vaporizada se conduce a continuación a un conducto interior que se encuentra fuera de la cámara de vaporización. El conducto interior está lleno de Tenax TA. La muestra se queda en el conducto interior frío, mientras que el vapor de agua se elimina. A continuación se calienta el conducto interior y se proporciona la muestra a la columna.

El documento WO2005/04786 A2 da a conocer una disposición para la concentración previa de muestras para cromatografía de gases. La muestra se conduce a través de un adsorbedor. A continuación se extrae mediante lavado de nuevo la muestra fuera del adsorbedor en sentido inverso.

El documento US 6.402.947 B1 describe un adaptador para la transferencia automatizada de una muestra desde una columna de cromatografía de líquidos a una columna de cromatografía de gases para cromatografía tanto de fase inversa como de fase directa. La disposición presenta un conducto interior, en el que desembocan tres conexiones: el extremo de una columna de cromatografía de líquidos, la entrada de una columna de cromatografía de gases y una conexión para evacuar disolvente. El gas portador circula en un modo de transferencia al conducto interior y a través de un adsorbedor que se encuentra en el conducto interior. En un modo de transferencia, la muestra se proporciona desde la columna de cromatografía de líquidos al conducto interior. En un modo de adsorción, el adsorbedor adsorbe la muestra y en un modo de desorción, gas portador atraviesa en sentido inverso el adsorbedor y se conduce a la columna de cromatografía de gases arrastrando la muestra. La disposición requiere un gran número de válvulas, reguladores de presión y conexiones. Por tanto tiene una estructura compleja y su producción es cara.

Descripción de la invención El objetivo de la invención es crear un dispositivo y un procedimiento del tipo... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo (10) para preparar muestras (62) para cromatografía de gases, que incluye

(a) un conducto (16) interior tubular, que puede llenarse con un gas (64) portador;

(b) un depósito (26) de muestras que puede calentarse de manera controlada;

(c) un material (20) activo presente en el conducto (16) interior;

(d) un tubo (38) externo dispuesto coaxialmente alrededor del conducto interior, estando formado entre el conducto interior y el tubo externo un espacio (46) hueco, que está unido con la zona de extremo inferior del conducto interior;

(e) una salida (48) de división de flujo en el tubo (38) externo;

(f) una conexión (52) de gas portador prevista en el tubo (38) externo para el suministro de gas portador

(82) al espacio (46) hueco;

(g) una conexión (22) de columna para conectar una columna (12) de cromatografía de gases; y

(h) medios de control para controlar la corriente de gas portador -en un primer ajuste, desde el espacio (24) interno del conducto (16) interior a través del material

(20) activo, y -en un segundo ajuste, desde la conexión (52) de gas portador en sentido inverso a través del

material (20) activo hacia la conexión (22) de columna, caracterizado porque

(i) la zona de extremo inferior del conducto (16) interior puede calentarse de manera controlada;

(j) el depósito (26) de muestras está dispuesto en el conducto (16) interior o está introducido con la muestra en el conducto (16) interior,

(k) el material (20) activo está presente en la zona de extremo inferior del conducto (16) interior que puede calentarse de manera controlada;

(l) la conexión (22) de columna para conectar una columna (12) de cromatografía de gases está presente por encima del material (20) activo;

(m) la corriente de gas portador, en el primer ajuste, se conduce desde el material activo al espacio (46) hueco y desde allí hacia la salida (48) de división de flujo; y

(n) la corriente de gas portador, en el segundo ajuste, se conduce en sentido inverso a través del espacio

(46) hueco y a continuación a través del material (20) activo.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el depósito (26) de muestras está dispuesto en la zona de extremo superior del conducto (16) interior.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque el depósito de muestras está dispuesto magnéticamente en la zona de extremo superior del conducto (16) interior.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material (20) activo es un adsorbedor o un material de cambio de fase.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material (20) activo puede calentarse y/o puede enfriarse.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por una trampa (58) fría aguas abajo de la columna (12) .

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de control comprenden una conexión (54; 56) de gas auxiliar aguas abajo de la columna (12) , con la que puede generarse una presión de gas en la columna (12) , que es suficiente para impedir la entrada de gas portador

en el primer ajuste.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de control comprenden medios de regulación de la presión para regular la presión en la conexión (52) de gas portador.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por una válvula de cierre en la salida

(48) de división de flujo.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores 1 ó 3 a 9, caracterizado porque el depósito de muestras comprende una unidad de recepción para recibir automáticamente muestras o recipientes de muestra y medios de transferencia para transferir vapor de muestra al conducto interior.

11. Procedimiento para preparar muestras con fines analíticos, que incluye las etapas de:

(a) generar una corriente de gas que contiene una muestra gaseosa mediante la vaporización (74) de una muestra y generar una corriente de gas portador que contiene el vapor de muestra;

(b) conducir la corriente de gas portador que contiene vapor de muestra a través de un material (20) activo en un receptáculo (16) que se encuentra en un tubo externo, seleccionándose el material (20) activo de tal manera que la muestra permanece en el material (20) activo y la corriente (76) de gas residual pasa a través del material activo;

(c) evacuar la corriente (80) de gas portador conducido a través del material activo a través de un espacio

(46) hueco formado entre el receptáculo y el tubo externo y una salida (48) de división de flujo en el tubo

(38) externo hacia fuera;

(d) generar una corriente de gas portador a través del material (20) activo en sentido inverso, de modo que la corriente de gas portador arrastra la muestra presente en el material activo; y

(e) conducir la corriente (86, 88) de gas portador de muestras hacia una columna (12) de cromatografía de gases,

caracterizado porque

(f) el vapor de muestra se genera mediante el calentamiento de un depósito (26) de muestras, que se encuentra en el mismo receptáculo (16) que el material activo.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque el material activo se calienta en la etapa (d) .

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 a 12, caracterizado porque el material activo se enfría en la etapa (b) .