System UHPLC pracujący pod ciśnieniem 600 paseków przez rurkę o średnicy wewnętrznej 0,005 cala o długości 10 cm zawiera w tej linii około 1,3 µl fazy ruchomej. Wymień go na rurkę o średnicy wewnętrznej 0,020 cala o tej samej długości, a linia pomieści około 20 µl. Nic więcej się nie zmieniło, ale szerokości pików, czasy retencji i pozorna liczba płytek ulegają zmianie. Jest to praktyczny przypadek traktowania rur UHPLC jako elementu systemu, a nie instalacji rurowej: średnica wewnętrzna wpływa na dyspersję, materiał wpływa na zgodność chemiczną, a jakość cięcia decyduje o tym, czy złączka jest szczelna, czy przecieka.
Poniżej przedstawiono interakcję tych trzech czynników, które liczby znajdują się w arkuszu specyfikacji oraz gdzie znajdują się realistyczne limity dla rur polimerowych i ze stali nierdzewnej.
Rury UHPLC i budżet objętości pozakolumnowej
Objętość pozakolumnowa to suma iniektora, rurki pomiędzy iniektorem a kolumną i celi detektora. Literatura dotycząca rozwiązywania problemów z chromatografią zwykle zaleca utrzymywanie tej objętości poniżej około 10 do 15 µl, gdy kolumna jest wypełniona cząstkami o średnicy poniżej 2 µm, ponieważ takie kolumny dają bardzo wąskie piki, a każda objętość poza kolumną je rozcieńcza i poszerza.
Objętość rurki jest łatwa do obliczenia i łatwa do niedoszacowania: V = π r² L. Ponieważ promień jest kwadratowy, podwojenie średnicy wewnętrznej czterokrotnie zwiększa objętość przy tej samej długości. Poniższa tabela pokazuje, co to oznacza dla rozmiarów otworów zwykle dostępnych do prac analitycznych.
Następują dwa nawyki. Przebieg od iniektora do kolumny powinien być tak krótki, jak pozwala na to geometria autosamplera, ponieważ zworka o długości 5 cm utrzymuje jedną czwartą tego, co zworka o długości 20 cm utrzymuje przy tym samym ID. Nie używaj też wszędzie jednego otworu: niskociśnieniowa strona systemu, włączając wlot pompy, odgazowujący i przewody odpływowe, może pomieścić rurki o średnicy 0,020 cala lub większej bez dodatkowych opłat, ponieważ tam dyspersja nigdy nie dociera do detektora.
Średnica wewnętrzna: kompromis czwartej mocy
Wąskie rurki zmniejszają dyspersję, ale powodują obniżenie ciśnienia. Przepływ przez mały otwór jest zgodny z zależnością Hagena-Poiseuille’a, w której spadek ciśnienia jest odwrotnie proporcjonalny do czwartej potęgi promienia. Zmniejszenie średnicy wewnętrznej o połowę powoduje zwielokrotnienie spadku ciśnienia przez szesnaście, dlatego też ostatnie kilka centymetrów przed kolumną to zarówno najbardziej wrażliwa część ścieżki przepływu, jak i część, która najprawdopodobniej przekroczy granicę ciśnienia.
Zakresy robocze sprawdzające się w rutynowej praktyce UHPLC:
- Średnica wewnętrzna od 0,0025 cala do 0,005 cala dla linii wtryskiwacz-kolumna, gdzie dyspersja ma największy wpływ na kształt piku.
- Średnica wewnętrzna od 0,005 cala do 0,010 cala od kolumny do detektora, gdzie nieco większy otwór jest zwykle akceptowalną opcją w przypadku niższego przeciwciśnienia.
- Średnica wewnętrzna 0,020 cala i większa dla wlotu pompy, ścieków i wszelkich niskociśnieniowych linii przesyłowych.
Wybór materiału: Zerknij, PTFE, FEP, PFA, ETFE i stal nierdzewna
Wybór materiału zwykle sprowadza się do dwóch pytań: co znajduje się w fazie ruchomej i co jest wykrywane.
Zerknij: wersja domyślna niezawierająca metalu
PEEK to standardowy wybór w przypadku przewodów od iniektora do kolumny w zastosowaniach wrażliwych na metale. Jest biokompatybilny, nie wypłukuje żelaza ani niklu do ścieżki przepływu i toleruje bufory fosforanowe i odczynniki tworzące pary jonowe, które powodują problemy w przypadku stali nierdzewnej. Ma również swoje ograniczenia: PEEK pęcznieje w DMSO, THF i dichlorometanie, a atakują go stężone kwasy. W arkuszach danych rurek PEEK o małej średnicy zwykle podawane są wartości ciśnienia znamionowego w zakresie od około 345 do 480 barów (5000–7000 psi) w temperaturze pokojowej, co obejmuje większość warunków metody UHPLC.
PTFE i FEP: strona niskiego ciśnienia
Fluoropolimery pokrywają te części ścieżki przepływu, w których ciśnienie jest niewielkie, a odporność chemiczna ma największe znaczenie. PTFE i FEP są skutecznie obojętne w stosunku do prawie każdej fazy ruchomej, są miękkie i łatwe w prowadzeniu oraz są typowym materiałem na przewody wlotowe pomp, połączenia odgazowywacza i odpady. Ich pułap ciśnieniowy stanowi ułamek wartości PEEK, więc nie zastępują skoczka wysokociśnieniowego.
Rurka do wytłaczania PTFE do zastosowań medycznych i związanych ze ścieżką cieczy Odporne chemicznie rurki z fluoropolimeru do niskociśnieniowych ścieżek przepływu, biokompatybilne, w szerokim zakresie temperatur i do zastosowań w cewnikach lub systemach wprowadzających. Zobacz produkt → PFA i ETFE: tam, gdzie liczy się temperatura lub sztywność
PFA zachowuje swoje właściwości mechaniczne w wyższych temperaturach niż FEP, co ma znaczenie, gdy rurki znajdują się blisko pieca kolumnowego. ETFE jest sztywniejszy i bardziej odporny na ścieranie niż PTFE przy porównywalnej odporności chemicznej, dlatego często wybiera się go do przewodów, które są wielokrotnie obsługiwane podczas konserwacji.
Medyczna rura do wytłaczania PFA do linii płynów analitycznych i przemysłowych Węże fluoropolimerowe do przesyłu płynów do zastosowań spożywczych i precyzyjnych połączeń analitycznych, łączące odporność chemiczną z wydajnością w pobliżu podgrzewanych instrumentów. Zobacz produkt → Stal nierdzewna: sufit ciśnieniowy
Stal nierdzewna 316 o średnicy zewnętrznej 1/16 cala przy prawidłowo wykonanych połączeniach osiąga ciśnienie do około 20 000 psi, dlatego systemy pracujące stale pod ciśnieniem powyżej 1000 barów zwykle się na tym poziomie utrzymują. Kompromisy są realne: jony metali mogą przedostawać się do faz ruchomych o wysokiej zawartości soli, a anality, które chelatują metale, mogą adsorbować się na ścianie.
| Materiał | Typowy zakres identyfikatora | Ciśnienie robocze | Uwagi dotyczące rozpuszczalników i analitów | Najlepsze dopasowanie |
|---|---|---|---|---|
| PEEK | 0,0025 do 0,030 cala | Powszechnie podawane ciśnienie od 5000 do 7000 psi dla małych identyfikatorów | Pęcznienie w DMSO, THF i dichlorometanie; unikać stężonych kwasów; bez metalu | Linie wtryskiwacza do kolumny, anality wrażliwe na metale |
| PTFE | 0,010 do 0,062 cala | Niskie ciśnienie, poniżej kilkuset psi | Najszersza odporność chemiczna; miękkie i łatwe do prowadzenia | Wlot pompy, odpady, transfer niskociśnieniowy |
| FEP | 0,010 do 0,062 cala | Niskie ciśnienie | Skład podobny do PTFE, przezroczysta ścianka | Linie odpadowe odgazowywacza i detektora |
| PFA | 0,010 do 0,062 cala | Niski do umiarkowanego | Obojętność fluoropolimeru z lepszą stabilnością w wysokiej temperaturze | Linie w pobliżu pieca kolumnowego |
| ETFE | 0,010 do 0,062 cala | Niski do umiarkowanego | Dobra odporność chemiczna przy większej sztywności | Linie obsługiwane podczas konserwacji |
| Stal nierdzewna 316 | 0,0025 do 0,020 cala | Do około 20 000 psi przy prawidłowych mocowaniach | Może uwalniać jony metali w metodach o wysokiej zawartości soli lub parowaniu jonów | Systemy pracujące pod ciśnieniem powyżej 1000 barów |
Jeżeli wybór jest naprawdę bliski, porównanie Rurki PTFE i PEEK z listą faz mobilnych jest zazwyczaj najszybszym sposobem rozwiązania tego problemu.
Tolerancje, jakość cięcia i dopasowania
O tym, czy metoda może być bezpiecznie przenoszona pomiędzy instrumentami, decydują dwa elementy na rysunku rurki: tolerancja średnicy wewnętrznej i jakość cięcia.
Tolerancję ID zapisuje się albo jako wartość bezwzględną, np. /-0,0005 cala (około /-13 µm), albo jako procent wartości nominalnej. Ponieważ objętość skaluje się wraz z kwadratem średnicy, tolerancja przekłada się bezpośrednio na wahania objętości, a wahania są proporcjonalnie większe w przypadku małego otworu niż w przypadku dużego otworu.
Jakość cięcia to druga połowa problemu. Rurka przecięta pod kątem lub pozostawiona z zadziorem na końcu nie może przylegać prosto do stożka portu 10-32. Rezultatem jest mała objętość uwięziona bezpośrednio przed kolumną, klasyczna przyczyna dodatkowej szerokości piku, której nie usunie żadna ilość kondycjonowania kolumny. Frez z prowadnicą o ostrych krawędziach tworzy kwadratową powierzchnię bez zadziorów; przecinak ukośny tego nie robi.
Okucia kończą montaż. Średnica zewnętrzna 1/16 cala jest standardem dla portów stożkowych 10-32, a do rurek PEEK zwykle wybiera się nakrętki PEEK dokręcane palcami, ponieważ zapewniają niezawodne uszczelnienie i nadają się do ponownego użycia. Częstym błędem jest nadmierne dokręcenie: powoduje to płynięcie polimeru na zimno, zwężenie otworu na połączeniu i po cichu zwiększa zarówno ciśnienie wsteczne, jak i objętość martwą.
Co należy do rysunku rurki
Specyfikacja, która przetrwa zmianę dostawcy, zawiera sześć elementów: gatunek materiału i barwnik, nominalny identyfikator z tolerancją, średnica zewnętrzna, długość cięcia z tolerancją, stan powierzchni cięcia oraz wymagania dotyczące czystości lub substancji ekstrahowalnych dla zamierzonego trybu wykrywania.
OD i ID to liczby, które kupujący sprawdzają w pierwszej kolejności, ale są to dwie najrzadziej zapisywane z dołączoną tolerancją. W przypadku otworu o średnicy 0,005 cala różnica pomiędzy /-0,0005 cala a nieokreśloną tolerancją to dwudziestoprocentowe wahanie objętości przewodu, które jest wystarczająco duże, aby przesunąć czas retencji podczas wymiany rurki między instrumentami.
Strona produkcyjna: tolerancja wytłaczania jest produktem
Firma Ningbo LINSTANT Polymer Materials Co., Ltd. została założona w 2014 roku i od tego czasu rozrosła się do przedsiębiorstwa high-tech na poziomie krajowym, zatrudniającego ponad 500 profesjonalnych pracowników. Firma stara się wyjść poza rolę tradycyjnego dostawcy komponentów, starając się stać się integralną częścią produktów swoich klientów. Od precyzyjnego dopasowania na etapie wspólnego projektowania po zapewnienie niezawodności podczas produkcji, firma LINSTANT głęboko integruje się z podstawowym łańcuchem wartości produktów swoich klientów, przekształcając technologię cewników w podstawową przewagę konkurencyjną swoich produktów.
Dzięki ciągłym innowacjom technologicznym i rygorystycznej kontroli jakości jesteśmy w stanie zapewnić firmom produkującym urządzenia medyczne bezpieczniejsze, bardziej precyzyjne i bardziej zaawansowane technologicznie, dostosowane do indywidualnych potrzeb rozwiązania systemów cewników.
Dla każdego, kto potrzebuje precyzyjnych rur polimerowych, odpowiednie możliwości są następujące: pomieszczenie czyste zgodne z GMP o powierzchni blisko 20 000 m², 15 importowanych linii do wytłaczania z pojedynczym, podwójnym i potrójnym współwytłaczaniem, osiem dedykowanych linii do wytłaczania PEEK, certyfikat ISO 13485:2016 oraz OEM/ODM programy działające na podstawie rysunku i stosu tolerancji, a nie numeru katalogowego.
Często zadawane pytania dotyczące rurek UHPLC
Pytanie 1. Co to są rurki UHPLC i czym różnią się od rurek HPLC?
Ta sama praca, mniejsze liczby. Systemy UHPLC pracują przy wyższych ciśnieniach z kolumnami o średnicy poniżej 2 µm, więc linia pomiędzy iniektorem a kolumną ma zwykle mniejszą średnicę wewnętrzną, zazwyczaj od 0,0025 do 0,005 cala, i węższą tolerancję średnicy wewnętrznej niż konwencjonalna linia HPLC.
Pytanie 2. Jakiej rurki ID powinienem użyć do UHPLC?
Użyj odległości 0,0025 do 0,005 cala od wtryskiwacza do kolumny, 0,005 do 0,010 cala od kolumny do detektora i 0,020 cala lub więcej po stronie niskiego ciśnienia, takiej jak wlot pompy i odpady.
Pytanie 3. Czy rurki PEEK nadają się do UHPLC?
Tak, w przypadku większości warunków metody i jest to typowa odpowiedź, gdy ścieżka przepływu musi być wolna od metalu. Najpierw sprawdź zgodność rozpuszczalników, ponieważ PEEK pęcznieje w DMSO, THF i dichlorometanie i nie przekracza ciśnienia znamionowego dla konkretnego ID.
Pytanie 4. Rurki PEEK czy ze stali nierdzewnej do UHPLC?
Stal nierdzewna wytrzymuje najwyższe ciśnienia, do około 20 000 psi przy prawidłowych mocowaniach, ale może uwalniać jony metali i wchodzić w interakcje z odczynnikami parującymi jony. PEEK jest obojętny i biokompatybilny, ma niższy pułap ciśnienia i ograniczenia dotyczące rozpuszczalników.
Pytanie 5. Jak przyciąć rurkę PEEK bez tworzenia martwej objętości?
Użyj noża z prowadnicą o ostrych krawędziach, aby powierzchnia czołowa była kwadratowa i pozbawiona zadziorów, a następnie sprawdź końcówkę przed jej zamontowaniem. Nacięcie pod kątem lub z zadziorami nie będzie przylegać płasko do stożka otworu i pozostawi uwięzioną objętość przed kolumną.
Pytanie 6. Dlaczego czas retencji zmienia się po wymianie rurki?
Zwykle jest to zmiana objętości pozakolumnowej lub tolerancji ID. Dłuższa żyłka lub większy otwór dodaje objętości i poszerza szczyty; otwór poza tolerancją robi to samo w mniej przewidywalny sposób, dlatego też tolerancja jest uwzględniana w zamówieniu.
