CN104225958B - 一种加压固相萃取装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于分析化学实验前处理技术领域，属于一种样品预处理的加压固相萃取装置，包括移液组件和萃取洗脱组件两部分；所述移液组件由若干个排列设置的移液通道构成，每个移液通道包括样品杯、注射泵、第一单向阀、第二单向阀、活动连接头、第一特氟隆管、第二特氟隆管；萃取洗脱组件包括柱栓、固相萃取柱、收集器，柱栓与上述活动连接头数量对应，每一柱栓一一对应供柱栓插入的固相萃取柱，在柱栓上开设有供介质流入固相萃取柱内的让流孔，所述收集器处于固相萃取柱下方用于收集从固相萃取柱排出的介质。本发明的加压固相萃取装置能提供稳定精确的流速，一次处理样品量大，基本能完全进样，目能同时处理多个样品。
Description
技术领域
本发明属于分析化学实验前处理技术领域，本发明可从食品、药品、土壤、生物样品等提取液中分离出需要分析的目标物，如有机农药、多环芳烃等等，进入下一步分析检测，属于一种样品预处理的加压固相萃取装置。
背景技术
固相萃取(Solid-PhaseExtraction，简称SPE)是近年来发展起来一种样品预处理技术，由液固萃取和柱液相色谱技术相结合发展而来，主要用于样品的分离、纯化和浓缩，与传统的液液萃取法相比较可同时完成样品富集与净化，大大提高检测灵敏度，而且比液液萃取更快，更节省溶剂，可自动化批量处理。目前，固相萃取已经成为常用的一种预处理技术。
固相萃取的操作一般有以下步骤：
1)活化---将活化溶剂加入固相萃取柱内，除去柱内的杂质并创造一定的溶剂环境。
2)上样---将样品(食品、药品、土壤等提取液或液体样品)以恒定的流速转移入固相萃取柱并使目标组分保留在柱上。
3)淋洗---将淋洗溶剂以一定的流速加入固相萃取柱内，最大程度除去干扰物。
4)干燥---往柱子中注入气体(如氮气或空气)。
5)洗脱---将洗脱溶剂以一定的流速加入固相萃取柱内，将被测物质洗脱下来并收集。
目前市场上常用的固相萃取装置主要由真空泵、玻璃缸和密封盖等组成，这种是靠像水龙头开关一样的阀门控制流速，采用目测滴速估算流速，误差大，无法精确的控制过柱流速；样品之间也有粘稠度、浑浊度不同，会对柱子造成不同的堵塞压力，实验过程中会出现柱子之间变成不同的流速，流速不稳定直接影响实验的重复性，所以需要多次调节真空泵和阀门来控制流速。再者，当样品量大大于固相萃取柱所能装的体积时，就需要分多次往固相萃取柱中加样，在处理多个样品的时候，又要往柱子中加样品，还需要调节真空泵和每个阀门，整个操作过程会出现手忙脚乱，顾此失彼，很易出错。
市场上还有不同原理实现的全自动固相萃取装置，主要解决了往固相萃取柱移液体的问题，但价格昂贵，而且或多或少有些技术缺陷。最常用一种是采用正置注射泵提供移液动力、移液针X-Y-Z轴移动定位的全自动固相萃取装置，需要样品完全进样时，靠移液针自动取样很难完将容器中样品完全吸干，样品或多或少会残留在盛样品容器的底部；在处理样品体积在20ml-200ml的样品时，移液针移来移去浪费很多时间，导致处理时间相当长。另一种是采用正置注射泵提供移液动力、选择阀选择样品或溶剂的全自动固相萃取装置，这种管路比较长，也是很难实现完全进样。市场上还出现一种采用气压式提供动力移液的全自动固相萃取装置，靠恒定的流速将样品或溶剂压入固相萃取柱，可以完全进样，但一旦柱子稍微有堵塞，气体压缩，导致流速不稳定。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种加压固相萃取装置，其能提供稳定精确的流速，一次处理样品量大，基本能完全进样，且能同时处理多个样品。
解决上述技术问题的技术方案如下：
一种加压固相萃取装置，包括移液组件和萃取洗脱组件两部分；
所述移液组件由若干个排列设置的移液通道构成，每个移液通道包括样品杯、注射泵、第一单向阀、第二单向阀、活动连接头、第一特氟隆管、第二特氟隆管；样品杯依次通过第一特氟隆管、第一单向阀连通注射泵，注射泵的出口通过第二单向阀连通第二特氟隆管，第二特氟隆管的出口端连通活动连接头，所述第一单向阀供样品杯中介质进入注射泵中，第二单向阀供注射泵中介质流入第二特氟隆管中；
萃取洗脱组件包括柱栓、固相萃取柱、收集器，柱栓与上述活动连接头数量对应，每一柱栓一一对应供柱栓插入的固相萃取柱，在柱栓上开设有供介质流入固相萃取柱内的让流孔，所述收集器处于固相萃取柱下方用于收集从固相萃取柱排出的介质。
进一步地，所述样品杯底端设有出口，该出口外部设有公鲁尔接头，所述第一特氟隆管与样品杯连通的端部设有与公鲁尔接头配合的母鲁尔接头，实现无缝连接，样品可从样品杯最底端流出，最终流到固相萃取柱内，很容易完全进样，不会残留在盛样品容器的底部；样品杯可大可小，很易更换，当样品比较脏时，样品杯可为一次性的，可随时快速地更换，避免交叉污染。
进一步地，所述注射泵为倒置布置，这样能够使样品最大程度的进入固相萃取柱，减少上样误差，保证实验的重复性。
进一步地，所述注射泵的推动杆由一推动板同时驱动，该推动板由伺服电机驱动。使用伺服电机控制注射泵的吸液量和排液量以及其流速，确保流速和样品量的准确。伺服电机控可同时控制多个注射泵，达到同时处理多个样品的目的。
进一步地，所述第一单向阀、第二单向阀为一整体集成结构，所述第一单向阀的出口方向与第二单向阀的进口方向垂直，第二单向阀的出口方向竖直向下放置。这种结构使得两个单向阀的死体积很小，减少液体残留，整个结构通过鲁尔接头与注射泵连接，密封性好。
进一步地，所述活动连接头呈间隔并排套设在升降板上，其中，每个活动连接头的固定端套设于一升降板上，活动连接头的活动连接端与升降板之间设有受升降板和活动连接端压缩的弹簧。通过弹簧的作用，这样在使用过程中，能够保证每一个活动连接头插入支架顶端对应插孔时的密封性，操作方便快捷，尤其适于批量操作。将活动连接头套设在升降板上，可在实验需要清洗管路时，只需整体往上一提，即可与支架分离，方便快捷，无需一个一个拆卸操作。
进一步地，所述柱栓的上端固定设置于同一平面的支架上，柱栓和支架为一个整体结构，所述支架处于升降板的下方。支架便于柱栓的整体升降，也能够提高工作效率。
进一步地，所述支架顶端开设有与活动连接头配合的插孔，该插孔与柱栓的让流孔相连通，所述柱栓尾端套设有柱栓插入固相萃取柱形成密封的密封圈。
进一步地，所述固相萃取柱间隔排列于一支撑支架上，固相萃取柱之间的间隔与柱栓之间的间隔相匹配。支撑支架采用独立整体设计，整体可以随时移动，方便不同固相萃取柱，柱栓可大可小。柱栓大小与固相萃取柱大小相匹配，即当使用3ml固相萃取柱时选择配有使用3ml固相萃取柱柱栓的支架；依据固相萃取柱大小，有对应不同柱栓的支架，以满足各种应用。也可配置多个同种柱栓的支架，节省安装时间。
进一步地，所述收集器可为处于固相萃取柱正下方与固相萃取柱数量一一对应的收集管或为处于固相萃取柱下方同时收集所有固相萃取柱排出介质的收集缸。
采用了上述方案，本发明的加压固相萃取装置，整体空气段少，死体积小，能精准的控制过柱流速；而样品杯底端设有出口和鲁尔接头、注射泵倒置放置、出口单向阀竖直向下放置以及单向阀集成等创新设计，促使能将绝大部分样品的注入固相萃取柱内，达到完全进样；样品杯的可更换设计，可选根据样品量来选择大小，样品量大时，采用大的样品杯，把样品一次性装入到样品杯中，无须多次加样；伺服电机可同时控制多个注射泵，达到同时处理多个样品的目的。相对于市场上现有常用的固相萃取装置或全自动固相萃取装置，该装置操作简单，造价低，理易于推广，且能同时处理个数更多，更能满足实验室样品萃取的要求。
附图说明
图1是本发明加压固相萃取装置的连接前结构图。
图2是本发明加压固相萃取装置的已连接结构图。
图中所示为：11-样品杯；11a-公鲁尔接头；12-母鲁尔接头；13a-第一特氟隆管；13b-第二特氟隆管；14a-第一单向阀；14b-第二单向阀；15-注射泵；15a-推杆；16-伺服电机；16a-推动板；17-活动连接头；17a-连接螺母；17b-升降板；17c-弹簧；21-固相萃取柱安装支架；21a-柱拴；21b-柱拴密封圈安装处；21c-密封圈；22-支撑支架；23-固相萃取柱；24-收集架；24a-收集管；25-收集缸；26-插孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
参见图1，以六通道的图为例，本发明的加压固相萃取装置，包括移液组件1和萃取洗脱组件2两部分：
移液组件设有六个移液通道，每个移液通道都包括以下部件：样品杯11、母鲁尔接头12、注射泵15、第一单向阀14a、第二单向阀14b、活动连接头17、第一特氟隆管13a、第二特氟隆管13b；其中注射泵15倒置，其作用为该通道提供移液的动力，出口直接与两个单向阀紧密连接，第一单向阀14a只允许液体进入注射泵，第二单向阀14b只允许液体流出注射泵；样品杯11底端带有公鲁尔接头，可直接旋在母鲁尔接头12上，由第一特氟隆管13a把母鲁尔接头12和第一单向阀14a连接在一起；第二特氟隆管13b将第二单向阀14b与活动连接头17连接起来。
萃取洗脱组件则由固相萃取柱安装支架21、支撑支架22、收集缸25或收集管24a和收集架24组成，其中，固相萃取柱安装支架21下端带有与移液通道数一样多的柱栓21a，整个固相萃取柱安装支架21下端可放置在支撑支架22上，柱栓21a可放置在支撑支架22上与支撑支架22的固相萃取柱23一一对应，当移液组件的活动连接头17插入固相萃取柱安装支架21顶端的插孔26时，可形成密闭连接，整个装置形成一个整体，收集缸25和收集管24a可选其一放置在支撑支架22下面，刚好与固相萃取柱23对接。
注射泵15倒置放置，使用伺服电机控制16驱动推动板16a来控制注射泵的吸液量和排液量以及其流速，确保流速和样品量的准确；当注射泵的推杆15a向上的移动时，样品或溶剂从样品杯11中依次经过第一特氟隆管13a、第一单向阀14b进入注射泵15中；当推杆15a往下运动时，样品或溶剂从注射泵15中依次经过第二单向阀14b、第二特氟隆管13b、活动连接头17、固相萃取柱安装支架21插孔、再到固相萃取柱23内。如果经过固相萃取柱23的液体不需要收集，则使用收集缸25接收后集中处理；需要收集时，则放置带有收集管24a的收集架24在固相萃取柱23下方收集目标液体。
其中，样品杯底11端设有出口，外部带有公鲁尔接头11a，能与母鲁尔接头12实现无缝连接，样品可从样品杯11最底端流出，最终流到固相萃取柱23内，很容易完全进样，不会残留在盛样品容器的底部；样品杯11可大可小，很易更换，当样品比较脏时，也可为一次性的，可随时快速的更换，避免交叉污染。六个母鲁尔接头12固定在一个平板上，使用样品杯11在同一水平面上，方便往样品杯11中加样品和溶剂。
注射泵15倒置放置，能使样品最大程度的进入固相萃取柱23，减少上样误差，提供实验的重复性。倒置的注射泵15使用伺服电机16控制其吸液量和排液量以及其流速，确保流速和样品量的准确。伺服电机16可同时控制六个注射泵15，达到同时处理六个不同样品的目的。
第一单向阀、第二单向阀是一个整体集成的结构，这种结构使得两个单向阀的死体积很小很小，进向方向与出向方向垂直，出向方向竖直向下放置，减少液体残留，整个结构通过鲁尔接头与注射泵15连接。
活动连接头17每个连接头加有弹簧17c设计，六个活动连接头以一定的间隔并排套在一块不锈钢板制成的升降板17b，使其为一个整体，活动连接头的上端通过连接螺母17a进行锁紧限位，每个活动连接头套有弹簧17c，弹簧以升降板17b为底座，每个活动连接头能随弹簧17c上下移动。
固相萃取柱安装支架21由六个柱栓21a和柱栓21a尾端带有的密封圈21c组成，密封圈安装在柱栓的密封圈安装处21b；密封圈21c起密封作用，固相萃取柱23直接旋在带有密封圈21c的柱栓21a上，其填料与柱栓21a底部紧密接触，装上固相萃取柱23后，可直接放置在支撑支架22上；固相萃取柱栓安装支架21顶端具有插孔，该插孔与柱栓21a的流孔相连通，将活动连接头17插入固相萃取柱栓安装支架21顶端插孔时，往下压紧弹簧17c后固定不锈钢板17b防止弹簧17c反弹，因弹簧17c受压缩具有弹力，使得每个活动连接头17都能与对应的固相萃取柱安装支架21的插孔密封，形成一个密封的体系，如图2所示；整体设计的活动连接头17与整体设计的固相萃取柱安装支架21很易结合与分离，只需将活动连接头17往上一提，即可与固相萃取柱安装支架21分离，方便快捷。固相萃取柱安装支架21可按实验需求选择，有适用于3ml、6ml、12ml固相萃取柱栓的安装支架21，也可配多个相同固相萃取柱安装支架21，实验时提前安装，节省时间。
下面以国家标准原料乳与乳制品中三聚氰胺检测方法(GB/T22388-2008)为例，介绍本发明的使用过程：
试样用三氯乙酸溶液-乙腈提取，经阳离子交换固相萃取柱净化后，用高效液相色谱测定，外标法定量。该方法中使用固相萃取部分如下：
3.4.2净化
使用前依次用3mL甲醇、5mL水活化。
将3.4.1中的待净化液转移至固相萃取柱(3.2.13)中。依次用3mL水和3mL甲醇洗涤，抽至近干后，用6mL氨化甲醇溶液(3.2.9)洗脱。整个固相萃取过程流速不超过1mL/min。洗脱液于50℃下用氮气吹干，残留物(相当于0.4g样品)用1mL流动相定容，涡旋混合1min，过微孔滤膜(3.2.16)后，供HPLC测定。
在本发明的加压固相萃取装置具体实施步骤如下：
萃取前准备：先将干净的样品杯11旋在母鲁尔接头12上；再将固相萃取柱23安装在固相萃取柱安装支架21上，装好后放置在支撑支架22上，并把活动连接头17插入到固相萃取柱安装支架21顶端插孔内后固定不锈钢板17b；最后将收集缸放置在支撑支架22下面，接收固相萃取柱出来的废液。
1、活化：在每个样品杯加入3ml甲醇，设置注射泵的吸排量3ml，排液流速为lmL/min，将3ml甲醇注入到固相萃取柱中；再在每个样品杯加入5ml水，设置注射泵的吸排量5ml，排液流速为1mL/min，将5ml水注入到固相萃取柱中。从固相萃取柱出来的液体由收集缸接收。
2、上样：将待净化液(约10ml)加入样品杯，设置注射泵的吸排量为10ml，排液流速为0.8mL/min，将10ml净化液注入到固相萃取柱中。从固相萃取柱出来的液体由收集缸接收。
3、淋洗：在每个样品杯加入3ml水，设置注射泵的吸排量3ml，排液流速为1mL/min，将3ml水注入到固相萃取柱中；再在每个样品杯加入3ml甲醇，设置注射泵的吸排量3ml，排液流速为1mL/min，将甲醇注入到固相萃取柱中。从固相萃取柱出来的液体由收集缸接收。
4、干燥：设置注射泵的吸排量60ml，排液流速为20mL/min将空气注入到固相萃取柱中，干燥柱子。
5、洗脱：先将收集缸从支撑支架下面拿出，把放有收集管的收集架放置在支撑支架下面，与固相萃取柱一一对接；然后每个样品杯加入6mL氨化甲醇溶液，设置注射泵吸排量为6ml，排液流速为0.8mL/min，将氨化甲醇溶液注入到固相萃取柱中，从固相萃取柱出来的液体收集在收集管中。然后设置注射泵吸排量为20ml，排液流速为20mL/min，将固相萃取柱中剩余氨化甲醇溶液吹出到收集管。
将收集管收集的洗脱液于50℃下用氮气吹干，残留物(相当于0.4g样品)用1mL流动相定容，涡旋混合1min，过微孔滤膜后，供HPLC测定。
本实施例中的加压固相萃取装置，能精确得控制过柱流速，以及每次吸取量，操作几乎只需简单的设置几个数字，简单方便快捷。如果需要处理大批量样品，很容易实现增加注射泵，形成12通道加压固相萃取装置，16通道加压固相萃取装置，24通道加压固相萃取装置等等，增大实验室处理能力。
显然，附图中描述位置关系的仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种加压固相萃取装置，其特征在于：包括移液组件和萃取洗脱组件两部分；
所述移液组件由若干个排列设置的移液通道构成，每个移液通道包括样品杯、注射泵、第一单向阀、第二单向阀、活动连接头、第一特氟隆管、第二特氟隆管；样品杯依次通过第一特氟隆管、第一单向阀连通注射泵，注射泵的出口通过第二单向阀连通第二特氟隆管，第二特氟隆管的出口端连通活动连接头，所述第一单向阀供样品杯中介质进入注射泵中，第二单向阀供注射泵中介质流入第二特氟隆管中；
萃取洗脱组件包括柱栓、固相萃取柱、收集器，柱栓与上述活动连接头数量对应，每一柱栓一一对应供柱栓插入的固相萃取柱，在柱栓上开设有供介质流入固相萃取柱内的让流孔，所述收集器处于固相萃取柱下方用于收集从固相萃取柱排出的介质；
所述活动连接头呈间隔并排套设在升降板上，其中，每个活动连接头的固定端套设于一升降板上，活动连接头的活动连接端与升降板之间设有受升降板和活动连接端压缩的弹簧；
所述柱栓的上端固定设置于同一平面的支架上，柱栓和支架为一个整体结构，所述支架处于升降板的下方。
2.根据权利要求1所述的加压固相萃取装置，其特征在于：所述样品杯底端设有出口，该出口外部设有公鲁尔接头，所述第一特氟隆管与样品杯连通的端部设有与公鲁尔接头配合的母鲁尔接头。
3.根据权利要求1所述的加压固相萃取装置，其特征在于：所述注射泵为倒置布置。
4.根据权利要求1所述的加压固相萃取装置，其特征在于：所述注射泵的推动杆由一推动板同时驱动，该推动板由伺服电机驱动。
5.根据权利要求1所述的加压固相萃取装置，其特征在于：所述第一单向阀、第二单向阀为一整体集成结构，所述第一单向阀的出口方向与第二单向阀的进口方向垂直，第二单向阀的出口方向竖直向下放置。
6.根据权利要求1所述的加压固相萃取装置，其特征在于：所述支架顶端开设有与活动连接头配合的插孔，该插孔与柱栓的让流孔相连通，所述柱栓尾端套设有柱栓插入固相萃取柱形成密封的密封圈。
7.根据权利要求1所述的加压固相萃取装置，其特征在于：所述固相萃取柱间隔排列于一支撑支架上，固相萃取柱之间的间隔与柱栓之间的间隔相匹配。
8.根据权利要求7所述的加压固相萃取装置，其特征在于：所述收集器为处于固相萃取柱正下方与固相萃取柱数量一一对应的收集管或为处于固相萃取柱下方同时收集所有固相萃取柱排出介质的收集缸。
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