CN101389952A - 多成分溶液的电泳分析方法和用于执行该方法的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及分析化学，更具体地涉及电泳分析方法，并且可用于分析多成分溶液。本发明旨在消除电渗流速的非受控扩散对于电泳分离的可再现性的影响。要求保护的本发明的多成分溶液的电泳分离方法包括以下步骤：用电解质溶液来洗涤毛细管；将样本注入到毛细管中；在毛细管两端之间施加了电压的情况下对该毛细管中的样本成分进行电泳分离；检测和测量分离出的样本成分的保留时间，其中，在通过电解质溶液洗涤毛细管期间，通过在毛细管两端之间的明确压差下测量所述毛细管两端之间的电势差来确定泳动电势量值，并且以测出的泳动电势量值和测出的样本成分的保留时间的值为条件进行样本成分的鉴别。要求保护的本发明的设备包括：用于电解质和样本的小瓶；毛细管；用于安装毛细管以将毛细管两端放入所述用于电解质和样本的小瓶中的装置；与用于安装毛细管的装置空气连接的、用于生成通过毛细管的电解质流的装置；用于在毛细管两端之间施加电压的装置；与毛细管连接的检测器；信号管理和处理装置；以及用于泳动电势测量的装置，它在洗涤过程中提供包括小瓶和毛细管中的电解质在内的闭合的电测量回路，而在电泳分离过程中断开该电测量回路。在多成分溶液的电泳分析过程中充分增大了可再现性，并且提高了分析的生产率。

Description

多成分溶液的电泳分析方法和用于执行该方法的设备

技术领域

本发明涉及分析化学，更具体地涉及电泳分析方法，并且可以被用于分析多成分溶液。

背景技术

已知基于通过施加高电压电场在石英毛细管中分离混合物成分的几种多成分溶液的电泳分析方法(1、2、3)。

在毛细管电泳分析中，将被分析样本注入到预先被洗涤并且充满电解质溶液(称为缓冲溶液)的毛细管中。在毛细管两端施加了高电压之后，混合物成分开始以不同速度迁移。当迁移分析物到达位于距毛细管入口指定距离处的检测器时，测量与分析物量成比例的分析信号以及分析物的保留时间。保留时间被计算为开始电泳分离与检测到成分的时点之间的间隔。

一般来说，在光度测定、荧光测定或其它光学检测器的情况下，毛细管的截面充当检测器区域。在质谱仪检测器的情况下，检测器区域位于毛细管出口处。在单一分析物经过检测器区域时记录的检测器响应被称为电泳峰。作为时间的函数而记录的检测器响应被称为电泳图谱，其可以被用于定性鉴别和定量确定与不同峰相对应的分析物。

鉴别不同样本成分是通过并置(juxtaposition)它们的保留时间与校准溶液中的分析物的保留时间来实现的。定量确定样本分析物是通过对在电泳分离样本溶液期间检测到的分析信号与校准(标准)溶液的分析信号进行比较来实现的。

美国专利(5)描述了一种用于实时检测和控制电渗流的方法和设备。

在溶液的电泳分离处理中，毛细管中的带电粒子迁移速率等于隶属于根据毛细管特征以代数方法添加至电渗流(EOF)速率的粒子本身的特征(其电荷、质量以及构象)的粒子电迁移速率。假设缓冲电解质EOF速率的指定组成和浓度由等式(1)来确定：

$A_{\mathrm{eof}}=\mathrm{\ζ}\frac{\mathrm{\ϵE}}{4\mathrm{\π\η}},---\left(1\right)$

其中，A_eof为EOF速率，ζ为电动表面电势，ε为溶液的介电常数，E为电场强度，η为缓冲电解质的溶液粘度。等式示出了，在其他条件都相同的情况下，EOF速率与由形成在内部毛细管表面与电解质之间的双电层的组成和结构确定的电动表面电势量值(ζ-电势)成正比。给定条件下洁净毛细管表面的ζ-电势的平衡值为最大值，在该情况下，EOF速率最大，而成分保留时间最小。如果在分析之后没有使用毛细管洗涤的过程，则在连续的样本注入中成分保留时间增加。由于毛细管内部表面因吸收掺合物造成的污染改变了双电层组成，所以证实了ζ-电势量值的降低。在由于毛细管污染而造成成分保留时间的实质改变的情况下，多成分混合物成分的鉴别可能会出现误差。

在参考文献(4)中描述了最接近于所提出的发明的方法，该方法包括校准和分析测量，该校准和分析测量包括：利用电解质溶液来洗涤毛细管；在校准测量的过程中将校准混合物注入到充满电解质的毛细管中而在分析测量的过程中注入样本溶液；在毛细管两端之间施加了电压的情况下对毛细管中的注入溶液的成分进行电泳分离；检测和测量注入溶液成分的保留时间；以及以保留时间为条件来鉴别样本成分。

分析之后的毛细管洗涤提供了从毛细管中去除样本成分(其朝向电渗流迁移)的功能，并且提供了从毛细管壁上清洁吸收掺合物的功能。对于大多数有效毛细管清洁来说，根据操作条件来选择不同的洗涤溶液。具体地说，新的毛细管或很长时间不用的毛细管要连续用酸性溶液、水、碱性溶液洗涤，再次用水洗涤，然后利用电解溶液洗涤从而实现调节。从毛细管壁上清洁吸收掺合物所需的效率通过对洗涤溶液组成以及每一种成分的洗涤时间的经验性选择而实现。清洁效率是在基于针对分析物的保留时间可再现性进行分析之后确定的。

为了实现所提到的方法，(4)描述了一种设备，该设备包括：毛细管；用于电解质和样本的小瓶；用于提供将毛细管两端放置到所述小瓶上的可能性的毛细管和小瓶安装的装置；用于生成通过毛细管的电解质流的装置；用于在毛细管两端之间施加电压的装置；连接有毛细管的检测器；以及控制和信号处理系统。

所提到的方法和设备的基本缺点为下列事实：清洁效率可能仅在进行下一次分析之后才展现，并且毛细管洗涤条件的经验选择的正确性取决于操作员的资格(即，不是客观的)。不足或不定的毛细管壁清洁效率导致分析物的保留时间的可再现性不足，其仅在进行分析之后才展现。不可再现性的原因是EOF速率A_eof针对不同分析的非受控扩散，其可能作为掺合物从样本溶液吸附至毛细管表面的结果而改变，这些掺合物扰乱了双电层结构。这导致样本成分鉴别很困难并且增大了混合比率定量估计的误差，而在某些情况下，需要重复样本分析。

为了补偿原型(4)中的电渗流的非受控速率变化，使用了电渗流标记物(下文中称为EOF标记物)，即，电泳迁移性(电迁移速率)为零或较低的成分被专门添加到这个缓冲物中的样本中，其保留时间使得能够估计电渗流速率和分析物的正确保留时间，即，进行经过计算的校正。使用所述EOF标记物实质上增加了分析成本。此外，因为不同类型的缓冲溶液需要不同EOF标记物，所以这种方法不通用。EOF标记物方法的另一缺点是不适用于负电渗流速率的事实，如在EOF标记物根本没有到达检测区域的情况。

发明内容

本发明的目的是增大多成分溶液的电泳分析的可再现性，并且增大针对大量样本的电泳分析的样本吞吐量。

为了实现这个目的，我们提议使用多成分溶液的电泳分析方法，该方法包括以下步骤：校准和分析测量，即，利用电解溶液来洗涤毛细管；在校准测量的过程中将校准混合物注入到充有电解质的毛细管中，而在分析测量的过程中注入样本溶液；通过在毛细管两端之间施加的电压对毛细管中的注入溶液成分进行电泳分离；检测和测量注入溶液成分的保留时间；以保留时间为条件来鉴别样本成分；其中，在利用电解溶液洗涤毛细管的过程中，通过在毛细管两端之间的确切差压下测量所述毛细管两端之间的电势差来测量泳动电势量值。

为了实现这种多成分溶液的电泳分析方法，发明了一种设备，该设备包括：毛细管；用于电解质和样本的小瓶；用于安装毛细管和小瓶以将毛细管两端浸入到所述小瓶中的装置；用于生成通过该毛细管的电解质流的装置；用于在毛细管两端之间施加电压的装置；与毛细管连接的检测器；以及控制和信号处理系统；其中，该设备包含这样的装置，该装置用于进行泳动电势测量，泳动电势测量用于测量在将明确压差施加在所述毛细管两端之间期间毛细管两端之间的电势差，在洗涤时提供与毛细管两端的电连接，使得用于进行泳动电势测量的所述装置以及处于小瓶和毛细管中的电解质共同形成了闭合电测量回路。

本发明的本质是在毛细管制备期间利用电解质溶液洗涤毛细管的过程中测量泳动电势来加以分析。

本发明的方法基于泳动电势量值与电渗流速率值A_eof之间的唯一对应。

事实上，通过用于在毛细管两端部之间在明确压差P下测量所述毛细管两端之间的电势差的装置在利用电解质溶液洗涤毛细管期间测出的泳动电势U_s以及电渗流速率A_eof与电动表面电势(ζ-电势)成比例：

$U_s=\mathrm{\ζ}\frac{\mathrm{\ϵP}}{4\mathrm{\π\η}}.---\left(2\right)$

附图说明

参照详细说明书和附图，将更好地理解本发明，附图中

图1示出了在连续洗涤重污染毛细管时作为时间函数的毛细管两端之间的电势差；

图2示出了EOF标记物保留时间与泳动电势量值U_s的标绘图；

图3示出了利用高压继电器来断开测量回路的要求保护的设备的框图；

图4示出了利用测量电极和用于移动小瓶的装置来断开测量回路的设备的框图；

图5示出了在毛细管两端之间的零、增长以及稳定压力下洗涤模式的初始时段期间作为时间函数的毛细管两端之间的电势差；

图6示出了在连续洗涤洁净毛细管时作为时间函数的毛细管两端之间的电势差。

具体实施方式

为了制备用于电泳分离的毛细管，利用根据较早吸收的物质的类型以及在先前分析中使用过的缓冲电解质的类型而选择的洗涤溶液进行洗涤。最后的强制洗涤阶段是对毛细管进行调节，即，利用将在下一次分析中使用的相同缓冲电解质来洗涤。在毛细管调节处理中的最终洗涤阶段，确定泳动电势量值U_s。

对于洁净的毛细管来说，我们指定在溶液的校准测量之前获得的U_s值为U_eq。

分析测量之前的毛细管洗涤，一直进行到U_s达到预置阈值U_s0为止。

在洗涤过程中，泳动电势量值接近与ζ-电势的平衡值相对应的特定量值。图1示出了在连续洗涤重污染毛细管时的典型泳动电势变化。显见的是，在连续洗涤期间，泳动电势连续增大，接近平衡值。

本发明提供了至少两种通过确定泳动电势来实现增大多成分溶液的电泳分析的可再现性的目的的方法。

在第一种情况下，用电解质溶液来洗涤毛细管，直到实现泳动电势的限定量值等于在对校准(梯度)溶液进行电泳分离之前获得的值为止，于是电渗流速率的扩散和因此带来的样本成分的保留时间被缩减至可忽略程度。

在第二种情况下，继续毛细管洗涤，直到实现泳动电势量值略小于限定量值为止，并且为了鉴别成分，进行根据泳动电势的限定量值与在洗涤过程中实际获得的量值之间的比率而确定的校正。

在两种情况下，电渗流速率与泳动电势量值之间都使用了上述唯一对应。图2示出了电渗流速率的变化，其特征在于在泳动电势Us的各种量值下的EOF标记物的保留时间。在对毛细管污染进行建模期间通过实验获得的数据将少量的十六烷基三甲基铵阳离子引入到毛细管中，该阳离子吸附在毛细管的表面上并且局部地扰乱了双电层结构并且降低了泳动电势的量值。显见的是，该实验确认了泳动电势量值与电渗流速率值之间的唯一对应的可用性。因而，在本发明中公开的在毛细管洗涤期间确定泳动电势量值使得可以在对样本成分进行连续电泳分离时确定电渗流速率值，并且可以增大多成分溶液的电泳分析的可再现性。

公开的方法适用于针对任何类型的缓冲电解质的两种情况。下面详细考虑两个变型例。

在第一种情况下，优选的是提供分析多成分溶液的最大可再现性；为了鉴别样本成分，使用已知成分的保留时间的设置值，并且在洗涤期间，在分离校准混合物溶液之前和分离样本之前获得了相等的毛细管洁净度，对该样本的成分进行鉴别和定量分析。作为获得相等的毛细管洁净度的标准，使用相对于表征洁净毛细管的平衡值U_eq的可接受泳动电势偏移值dU_s。在这种情况下，这种阈值U_s0比泳动电势量值的平衡值U_eq小了指定的可接受偏移值dU_s，即，U_s0＝U_eq-dU_s。

可以使用文献或其它先验数据来设置已知成分的保留时间。在本发明的优选实施方式中，提到的已知成分的保留时间的设置值是在电泳分离这些已知成分时以试验方法确定的；在提到的分离校准混合物之前，进行洗涤，并且测量泳动电势，直到获得泳动电势的阈值U_s0为止。

在实现本发明的第一种情况下，选择泳动电势测量误差的值的量级(order)，以提供毛细管的高洁净度并增大可再现性，作为相对于平衡值U_eq的可接受泳动电势偏移值dU_s。

然而，在对保留时间区别很大的几种成分进行电泳分离时，在实现本发明的第一种情况下，通常，出于缩短洗涤时间的目的，增大了指定可接受偏移值dU_s。针对这个目的，确定样本成分保留时间的可允许扩散，在其限制之内，在使用已知成分(例如，在分离校准混合物溶液时测出的已知成分)的保留时间的设置值时没有出现成分鉴别误差。基于保留时间的可允许扩散，确定电渗流速率的可允许扩散。利用电渗流速率标记物的保留时间与泳动电势(图2)之间的相关性，确定相对于表征洁净毛细管的平衡值的可接受泳动电势偏移值dU_s。

在图1中，根据第一种情况选定的泳动电势的阈值仅对应于在第五次洗涤时获得的第一阈值U_s0-1。在随后的洗涤中，泳动电势的变化并不显著，因此取消了随后的洗涤。因而，实现本发明的第一种情况提供了因电渗流速率的扩散没有超出可接受值的事实而得到的电泳分离可再现性的显著增长。

在实现本发明的第二种情况下，优选的是在对大量的一种样本进行分析时的生产率(productivity)，为了鉴别样本成分，利用根据测出的泳动电势U_s的限定值与泳动电势的设置值U_s-set之间的比率而确定的校正来比较测出的成分的保留时间与已知成分的设置保留时间。

提到的校正是利用电渗流速率与泳动电势之间的相关性而确定的。提到的相关性是根据计算方法来确定的(例如，利用等式(1)和(2))，或以实验方法来确定(例如，利用不同泳动电势值(图2)处的EOF标记物或者通过用于在不同泳动电势量值下分离具有已知成分的参比溶液的装置)。

利用提到的校正补偿了电渗流速率的扩散对于成分的保留时间的影响。因此，在第二种情况下，洗涤期间的电渗流速率将达到或超出最小可允许值，在该最小可允许值处，样本分离的总时间不超出预置时间。

利用电渗流速率标记物的保留时间对于泳动电势的相关性(图2)，根据最小可接受速率来确定电渗流速率阈值U_s0。

同样在第一种情况下，优选的是，在电泳分离这些已知成分的过程中以实验方法确定所提到的已知成分的保留时间的设置值；在校准混合物的所述分离之前，进行洗涤并且测量泳动电势，以获得泳动电势的阈值U_s0，结束洗涤之前测出的泳动电势量值U_s-cal是固定的，并被用于鉴别未知组合物的已分离样本成分；本发明提供了两种将这个值用于校准的方法。在第一种方法中，用于在鉴别过程中确定校正的泳动电势的所述设置量值U_s-set被取为等于在分离校准混合物之前测出的值U_s-cal，并且保留时间的指定设置值被选择为等于在提到的分离校准混合物期间测出的已知成分的保留时间的值。在第二种方法中，选择在利用设置的泳动电势量值U_s-set来电泳分离已知成分的校准混合物之前确定的、在电泳分离这些已知成分时测出的已知成分的保留时间的值U_s-cal，作为提到的已知成分的保留时间的设置值。校准的第二种方法在需要分离已知成分的一些校准溶液同时在分离不同校准混合物之前测出的泳动电势的量值U_s-cal变化的情况下是优选的。

通常，在实现本发明的第二种情况下，阈值比第一种情况下的阈值低得多，因而，到达该阈值要早得多。在图1中，根据第二变型例选定的泳动电势的阈值量值与在第二次洗涤时达到的第二阈值U_s0-2一致。因而，实现本发明的第二种情况使得能够充分增大对大量一种样本进行分析的效率，并且由于利用补偿了电渗流速率的扩散对成分的保留时间的影响的校正而充分增大了电泳分离的效率。

图3示出了实现本发明的方法的对多成分溶液进行电泳分析的设备的框图。

该设备包含：毛细管1，放置在用于毛细管安装的装置2中；用于电解质的小瓶3和3′；用于样本的小瓶4；用于移动所述小瓶的装置5，使得能够将毛细管两端浸入所述小瓶中。

用于生成通过毛细管的电解质流的装置6与定位有输入毛细管1的末端的该小瓶相连接(图3和4中的左侧)。用于在毛细管的两端之间施加电压的装置7与定位有毛细管1的两端的这些小瓶电连接。

用于进行泳动电势测量的装置9使得能够在洗涤期间与毛细管1的两端电连接。该设备包含使得能够与毛细管1连接的检测器8。控制和信号处理系统10与检测器8、用于施加电压的装置7，以及用于生成通过毛细管的电解质流的装置6和泳动电势测量仪器9相连接。

移动小瓶的仪器5是用于移动装有溶液的小瓶的设备，并且是使用机电驱动器或电力驱动器的根据现有技术已知的方法制成的设备。下文中，将选定小瓶的位置、选定毛细管端的设置位置称为小瓶的工作位置。

通常，毛细管1被制成为具有保护聚合物涂层的石英毛细管，在使用光学检测器的情况下，其在与检测器8连接的可浸入毛细管端和毛细管部分处被去除。

安装毛细管的仪器2被制成为能够将毛细管1两端浸入处于工作位置的小瓶3和3′中、将处于工作位置的至少一个小瓶的内腔与周围空气隔离，并且将提到的内腔连接到生成通过毛细管的电解质流的仪器6。在本发明的优选实施方式中，毛细管2安装仪器的构造能够将毛细管1定位在具有设定温度的液体热介质的洗涤通道中，在电泳分离时提供了更好的毛细管温度稳定性，并且降低了因非受控温度变化而造成的成分保留时间的扩散。

用于生成通过毛细管的电解质流的装置6是用于生成和维持毛细管两端之间的设置压差、浸没至装有溶液的小瓶中的设备，它是例如利用可以维持提到的内腔中的设置压力的压缩机和压差传感器的根据现有技术已知的方法来实现的。

用于施加电压的装置7是稳定高压源，是通过任何已知方法生成的，所述方法提供在零到最大范围内的选定高电压振幅的装置。通常，最大振幅处于20千伏到40千伏的范围内。在本发明的优选实施方式中，用于施加电压的装置7使得能够切换施加在毛细管1的两端之间的高电压的极性。用于施加电压的装置7配备有电极11，该电极11是按照使它们的两端浸没至处于工作位置的小瓶3和3′中的方式安装的。作为电极11，通常使用铂电极。

用于泳动电势测量的装置9包括用于毛细管两端之间的压差测量的仪器12，该仪器12是根据现有技术已知的方法制成的，举例来说，如具有显著超出充满电解质的毛细管的电阻的大输入电阻的差分放大器。作为充满电解质的毛细管的电阻，可能达到几十MΩ，在本发明的优选实施方式中，在几十GΩ的范围内选择放大器的输入电阻。用于泳动电势测量的装置9、安装在工作位置的小瓶3中的电解质以及充满电解质的毛细管1形成了电测量回路。

用于泳动电势测量的装置9还包括用于断开泳动电势测量回路的装置13，设置该装置13是为了防止高电压影响到所提到的电势差测量装置12。

用于断开电测量回路的装置13可以例如使用至少与一个电极11电连接的高压继电器根据任何已知方法来实现。

在本发明的一个方面中，优选地根据泳动电势测量精度给出了电路换向的另选方式：在电泳分离时使用高压，在洗涤时使用测量低压。测量断开测量电路包括测量电极14(图4)，与测量电势差装置12电连接并且安装在充满缓冲电解质的小瓶3和3′中的、泳动电势测量仪器9，其通过用作小瓶移动仪器的装置5安装在调节毛细管1处的工作位置，并且测量泳动电势。在将高压施加至电极11之前，将装有缓冲电解质的小瓶4和4′安装在工作位置，而将装有测量电极14的小瓶3和3′移开工作位置，结果，测量电路呈现断开。作为测量电极14，使用具有较小剩余极化的电极，例如，氯-银电极，其增大了泳动电势测量精度。

作为检测器8，使用用于毛细管电泳的任何已知检测器类型，例如，光学、电化学或质谱仪检测器。本领域技术人员可以发现，在分离时使用质谱仪的情况下，仅输入毛细管端被放入到装有缓冲电解质的小瓶中，并且结合与质谱仪检测器的输入接口的兼容性来实现测量泳动电势的仪器。

控制和信号处理系统10是例如利用微处理器控制器和个人计算机根据现有技术已知的方法来实现的。

我们来详细考虑使用根据图3的要求保护的设备来实现要求保护的方法的实例。

为了准备电泳分离，用根据较早吸附的物质的类型和在先前分析中使用的缓冲电解质的类型而选定的初洗溶液来清洗毛细管1。新的毛细管或长时间不使用的毛细管首先用酸性溶液、水、碱性溶液洗涤，接着再次用水洗涤。接着，对毛细管进行调节，即，用将要在下一次分析中使用的相同缓冲电解质来清洗。

洗涤如下这样进行：将装有连续初洗溶液和缓冲电解质的选定洗涤小瓶安装在工作位置，其中，毛细管1的末端浸没到选定小瓶的洗涤溶液中，并且选定小瓶的内腔与周围空气隔离，并且与用于生成通过毛细管的电解质流的装置6空气连接，形成额外压力，通过毛细管1将洗涤溶液转移到收集小瓶(图中未示出)。

在最后的洗涤阶段，在毛细管调节过程中，确定泳动电势量值。为此，将装有缓冲电解质的小瓶3和3′安装在与毛细管1的输入端和输出端相对的工作位置，毛细管末端浸没在该工作位置。与毛细管两端同步地，电极11末端还到达缓冲电解质的小瓶。施加电压的仪器7通过作为泳动电势测量装置的部件的用于高压继电器的装置13来切断电极，泳动电势测量设备9闭合测量电路，该测量电路包含电极11以及小瓶和毛细管两者中的缓冲电解质。流生成装置6通过在毛细管两端之间生成零压差来提供通过毛细管的零流。由此，泳动电势测量装置测量毛细管两端之间的背景电势差，其在图5中对应于区段0～10秒。接着，流生成装置6将毛细管两端之间的压差从零增加至选定值，使得通过毛细管的缓冲电解质的流速率增大。在图5中，我们可以看出，在区段10～13.5秒上，毛细管两端之间的压差的增大伴随着毛细管两端之间的电势差成比例的增大。在获得压差选定值之后，流生成装置6维持毛细管两端之间的提到的选定压差，并且提供通过毛细管的选定流速率的缓冲电解质。在图5中维持持久流速率对应于区段13.5～30秒。显见的是，稳定流速率对应于毛细管两端之间的稳定(工作)电势差。因而，电势差测量装置测量毛细管两端之间的工作电势差的量值、维持它们之间的选定差压。控制和信号处理系统10接收测量数据并且通过从工作电势差量值中减去背景电势差量值来计算泳动电势。

图6示出了在洁净毛细管两端之间交替存在和不存在压差时该毛细管两端之间的电势差量值随时间的变化。低值曲折线(meander)的区段对应于背景电势差，而高电势差量值的区段对应于工作电势差。显见的是，背景和工作电势差都因测量系统漂移而随时间变化，而泳动电势量值却是恒定的。这正是在本发明的优选实施方式中进行一系列连续洗涤，以增大泳动电势测量精度的原因；在其开始之后的设置时段之后的下一次洗涤时，将毛细管两端之间的电势差缩小到零并且再次测量背景电势差。以这种方式测出的背景电势差变化被用于校正计算出的泳动电势量值，该事实充分减少了与提到的漂移有关的误差。

如果以这种方式测量并校正的泳动电势U_s大于等于初设阈值U_s0，则停止洗涤过程。如果U_s小于设置阈值U_s0，则开始新的洗涤，作为其结果，将测量背景和工作电势差的新量值，并且确定新获得的量值U_s。进行全部过程，直到U_s达到或超出预置阈值U_s0为止。

在完成毛细管洗涤之后，将选定样本推动注入(dozing injection)到毛细管中。为此，通过移动小瓶的装置5将装有选定样本的小瓶4安装到与毛细管1的输入端相对应的工作位置。作为样本，可以选择已知成分的校准混合物的溶液，也可以选择未知组合物的溶液，对该未知组合物的成分进行鉴别和定量分析。样本注入是通过任何已知方法(例如包括动电方法)进行的。在本发明的优选实施方式中，利用通过毛细管的流生成装置6注入样本，在选定时段期间形成毛细管1两端之间的选定差压。在注入样本之后，将装有缓冲电解质的小瓶3代替装有样本4的小瓶而安装到工作位置，电极11从测量回路断开，并且连接至高压回路。接着，进行电泳分离的程序，从用于电压生成的装置7向电极11施加选定电压并且从检测器8向控制和信号处理系统10发送信号。

作为向毛细管两端施加高压的结果，注入样本的成分开始按不同速率在毛细管中移动。1源于检测器8的信号值取决于样本中的成分体积的事实，当与检测器8连接的样本的下一个移动成分通过毛细管1检测区域时，检测器8的信号值发生改变。控制和信号处理系统10登记检测器8的信号随时间的变化，并且计算等于开始电泳分离与该成分检测的瞬间之间的时间间隔的每一个检测样本成分的保留时间。

将针对不同样本成分测出的保留时间用于它们的鉴别，将它们与已知成分的设置保留时间进行比较，同时使用测出的检测器信号幅值来计算样本中的已鉴别成分的浓度。

针对其它装置而获得的文献或其它数据可以被用作已知成分的设置保留时间。在本发明的优选实施方式中，所提到的已知成分的保留时间的设置值是在通过利用用于电泳样本分离的相同装置的上述方法进行的、对这些已知成分的校准混合物进行电泳分离时确定的。

在实现本发明的上述第一种情况下，为了鉴别样本成分，将成分的测出保留时间与已知成分的设置保留时间进行比较。因而，电泳分离可再现性的显著增长源于电渗流速率的扩散并没有超出不同分析中的可接受值的事实。

在实现本发明的第二种情况下，为了鉴别样本成分，利用根据泳动电势的测出量值与泳动电势的设置量值之间的比率通过上述方法而确定的校正，将测出的成分的保留时间与已知成分的设置保留时间进行比较。因而，对一种样本进行大量分析的效率显著增大，并且通过利用补偿了电渗流速率的扩散对于成分的保留时间的影响的校正显著增大了样本组合物的电泳分析的可再现性。

作为分离和分析多成分混合物成分的实例，下面示出了分析模型混合物的结果，该模型混合物由四硼酸钠的0.001M溶液中的苯偶酰醇、N-苯基氨基苯甲酸锂以及苯甲酸锂组成。制备的溶液被用于校准带有泳动电势测量单元的CE系统的实验模式。校准是利用数据收集和处理软件而进行的并且作为分析方法被记录。所有进一步的分析都是利用所记录的校准根据相同的分析方法来进行的。表1中示出了成分的保留时间在三次平行测量上的平均值，以及它们的浓度(根据制备程序)。

表1.校准电泳图谱的平均参数

在校准测量之前泳动电势的测出量值平均为82.5±0.2mV。

为了模仿类似于在分析具有不同组成的混合物的样本之后发生的、不能由操作员控制的毛细管污染，在洗涤之前将十六基三甲基溴化铵注入到毛细管中，获得0.001mol/dm³的浓度，此后，以本质上不足以完全清洁毛细管内表面的不同时间间隔来洗涤毛细管。即，在各种效率的毛细管清洁的条件下分析洗涤之后注入的样本。在连续分析系列中，获得了下面的确定成分的保留时间和浓度。

表2.“非受控”毛细管污染之后的电泳样本分析结果

分析测量之前的泳动电势量值的典型量值是67mV(对于第六次实验)到80mV(对于第七次实验)。

表的最后两行示出了表2的测量结果相对于表1的校准测量的值偏移了多少(校准偏移)，以及在七次连续分析的序列中测量结果的扩散(真实RMS误差＝相对于平均值的偏移结果的均方根)。

显见的是，相对于峰保留时间的校准值的偏移对于所有三种分析物质来说为10％到19％，而对于计算出的浓度来说为5.5％到24％。测量的可再现性(真实RMS误差)也相当低：对于保留时间来说为5％到9％，而对于计算出的浓度来说为8％到14％。

为了展示峰保留时间的可再现性增大的效果和在洗涤时使用泳动电势量值而带来的浓度测定的精度提高，执行下面的实验。在每次注入十六基三甲基溴化铵的污染溶液后，用碱性电解质的溶液(硼砂的0.01M溶液)来洗涤毛细管：首先是在没有泳动电势测量的情况下，在三分钟内进行基本洗涤，接着是与泳动电势测量的阶段交替地附加洗涤。附加洗涤的周期被选择为等于1分钟；洗涤30秒钟，泳动电势测量30秒钟。认为毛细管准备好下面的样本注入时的泳动电势的限定量值被选择为等于82mV。毛细管洗涤在达到提到的值时自动停止(通常在第三到第四次附加洗涤之后)。接着，进行模型溶液的分析。表3中给出了接收到的数据。

表3.成分的保留时间的可再现性和洗涤至获得泳动电势的设置量值为止利用毛细管分析浓度的实例

基于表2和3的最后一行，涉及测量结果相对于校准结果的偏移和针对这些系列测量的可再现性参数，制成表4，示出了相对于计算值的偏移的参数和结果的可再现性的参数的改进(两者都针对保留时间和计算出的浓度值)。

表4.洗涤毛细管以获得泳动电势设置量值的量值的效果(基于表2和3的数据)

表4表明，对于利用泳动电势测量对多成分溶液进行电泳分析来说，观察到了保留时间的可再现性和浓度分析的精度的足够改进。因而，针对模型溶液的三种物质的保留时间的可再现性的改进(时间上的真实RMS误差)为4.9到5.4，而成分浓度分析的可再现性的改进(对于浓度的真实RMS误差)为5.5到10。因而，确定保留时间的平均值和相对于校准溶液的值的浓度的精度甚至得到了更充分的改进：对于保留时间来说为11％到34％，而对于浓度来说为1.7％到21.5％。

本领域技术人员可以发现，举例给出了上述详细描述，而在本发明的限定内，可以提出许多其它变型例，例如包括在此没有详细描述的变型例：在通过确定恰当的校正而进行电泳分离之后立即测量泳动电势的变型例，或通过用于针对毛细管的输出端上的负压差的装置来生成通过毛细管的电解质流的变型例，以及修改以装置方式实现的方法而利用质谱仪检测器的变型例，但不限于这些实例。

文献

1、R.Weinberger.Practical Capillary Electrophoresis.第2版，AcademicPress，2000.

2、Dale R.Baker.Capillary Electrophoresis.John Wiley & sons，Inc.，1995.

3、Capillary Electrophoresis Manual.A.M.Voloshchuk，M编著，1996.

4、Capillary Electrophoresis System.Bases of the method.Equipment.Examples of capillary electrophoresis system use＂Kapel-103，-104，-105＂.SPb，＂Petropolis＂Publishing House 2001.

5、Patent US No.05441613(也称为WO-A1-1996022151).

Claims (9)

1、一种多成分溶液的电泳分析方法，该方法包括校准和分析测量，校准和分析测量包括以下步骤：用电解质溶液来清洗毛细管；在校准测量的情况下将校准溶液注入到充有电解质的毛细管中而在分析测量的情况下将样本溶液注入到充有电解质的毛细管中；在向毛细管两端施加了电压差的情况下对注入的溶液分析物进行电泳分离；检测和测量分析物的保留时间；根据保留时间来鉴别分析物，其中，通过在毛细管两端之间施加了差压的情况下测量所述毛细管两端之间的电势差，而在用电解质溶液清洗毛细管期间监测泳动电势值，并且通过对在校准测量之前的清洗步骤期间获得的泳动电势值与在分析测量之前的清洗步骤期间获得的泳动电势值进行比较而将由此获得的泳动电势值用于分析物鉴别。

2、根据权利要求1所述的方法，其中，用电解质来清洗毛细管的步骤一直执行，直到泳动电势值达到预置值为止。

3、根据权利要求2所述的方法，其中，所述泳动电势的预置值被选择为等于或低于在对校准溶液进行电泳分离之前用电解质清洗毛细管的情况下获得的泳动电势值。

4、根据权利要求1或2所述的方法，其中，分析物鉴别是利用在对校准溶液进行电泳分离的情况下测出的已知成分的保留时间以及根据分离样本之前的泳动电势值与分离校准溶液之前的泳动电势值之比而计算出的校正因数来实现的。

5、根据权利要求1所述的方法，其中，为了测量泳动电势值，将毛细管两端浸入到装有电解质的小瓶中，并且电连接至泳动电势测量装置，使得所述泳动电势测量装置和小瓶与毛细管内的所述电解质形成闭合测量电路，而为了电泳分离，将所述测量电路断开，并且装有电解质的所述小瓶和所述毛细管两端电连接至高压供应单元，使得所述高压供应单元和小瓶与毛细管内的所述电解质形成闭合高压电路。

6、一种用于对多成分溶液进行电泳分析的设备，该设备包括：毛细管；用于电解质和样本溶液的小瓶；用于安装所述毛细管两端和所述小瓶以实现将所述毛细管两端浸入到所述小瓶中的装置；用于生成电解质流的装置；用于在所述毛细管两端上施加电压的装置；连接至所述毛细管的检测器；以及控制和信号处理系统，其中，该设备包括：泳动电势测量装置，被实现为测量毛细管两端之间的电势差，并且在毛细管清洗期间形成与所述毛细管两端的电连接，使得所述泳动电势测量装置和毛细管与小瓶内部的电解质形成闭合测量电路，并且所述用于生成电解质流的装置被实现为构建和维持毛细管两端之间的预置差压。

7、根据权利要求6所述的设备，其中，所述用于安装毛细管两端和小瓶的装置被实现为将包含其中浸入了毛细管两端之一的溶液的小瓶的内腔空气连接到用于生成电解质流的装置，所述用于生成电解质流的装置被实现为维持该小瓶的所述内腔内的预置压力。

8、根据权利要求6所述的设备，其中，所述泳动电势测量装置包括用于断开所述测量电路的装置。

9、根据权利要求8所述的设备，其中，所述用于断开测量电路的装置包括用于电解质溶液的第一小瓶和第二小瓶，它们被实现为在泳动电势测量期间将毛细管末端浸入到所述第一小瓶中，而在电泳分离期间浸入到所述第二小瓶中，所述第一小瓶包含测量电极。

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