CN104502472B - 加压制备型电色谱在线检测与样品收集用电安全保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加压制备型电色谱在线检测与样品收集用电安全保护装置；所述电安全保护装置包括依次通过导线连接的保护电极、保护电阻、接地导线，并位于与有效电极相邻的电色谱液流流路上。本发明在电色谱有效电极旁边，设计加入了电安全保护装置，用以消除电色谱流出液进入在线检测器和收集器之前的电势，或者用以消除进样器和液相泵后的电势，保证可以安全地进行在线分离、在线检测和收集分离的样品；同时，本发明确保用加压电色谱制备样品时，可以安全地将电色谱流出液引入在线检测和自动在线收集器，或人工安全地收集流出液，避免漏电伤人和损坏仪器。

Description

加压制备型电色谱在线检测与样品收集用电安全保护装置

技术领域

本发明涉及一种加压制备型电色谱在线检测与样品收集用电安全保护装置。

背景技术

开发高效、稳定、自动化、样品覆盖范围广的制备型分离技术，是生物医药产品低成本、高效产业化之关键。越来越多的活性小分子极性物质被发现，例如，活性小肽、寡糖、小分子核苷酸、有机酸。然而，这些物质的制备分离存在技术难点，这些物质因不能在反相色谱柱上有效保留而不能被常规液相色谱分离纯化(StregeMA.Hydrophilicinteractionchromatography-electrospraymassspectrometryanalysisofpolarcompoundsfornaturalproductdrugdiscovery[J].AnalChem1998,70(13):2439-2445；JiangZ,SmithNW,FergusonPD,etal.Hydrophilicinteractionchromatographyusingmethacrylate-basedmonolithiccapillarycolumnfortheseparationofpolaranalytes[J].AnalChem2007,79:1243-1250；StregeMA,StevensonS,LawrenceSM.Mixed-modeanion-cationexchange/hydrophilicinteractionliquidchromatography-electrospraymassspectrometryasanalternativetoreversedphaseforsmallmoleculedrugdiscovery[J].AnalChem2000,72:4629-4633)。虽然离子交换色谱可以满足离子型化合物的分离，但不能同时分离非极性化合物，高盐洗脱液还增加除盐负担(JonesIL,CartaG.Ionexchangeofaminoacidsanddipeptidesoncationresinswithvaryingdegreeofcrosslinking.1.Equilibrium[J].IndEngChemRes1993,32:107-117)。

高效毛细管电色谱技术兼备高效、稳定、自动化等优点，分离效率高，选择性强，可同时分离离子型、极性和非极性物质，符合生物医药行业对分离制备技术提出的新要求。但毛细管电色谱只能分析纳升级微量样品，甚至不能满足微量制备的需求(YanC,SchaufelbergerD,EriniF.Electrochromatographyandmicrohighperformanceliquidchromatographywith320μmI.D.packedcolumns[J].JChromatogrA1994,670:15-23；YanC.DadooR,ZhaoH,etal.Capillaryelectrochromatographyanalysisofpolycyclicaromatic-hydrocarbons[J].AnalChem1995,67:2026-2029)。目前的毛细管电色谱仪一般采用入口电极接地，以保护进样器等仪器装置；出口电极可以接高压电源正极或负极，并且可以将出口电极和毛细管出口同时插入电色谱流出液收集瓶，即可实现通电，无需设计专门的出口电极室(颜流水,姚珈,王义明,罗国安等.智能化多功能毛细管电色谱仪的研制[J].现代科学仪器,2001,6:39-43)。

为保证进样器及液流泵等仪器部件安全，电色谱入口电极通常接地，有效电压主要加在出口电极上。由于电色谱流出液为具有导电性的电解质溶液，因此，从出口电极到出口流出液都具有一定的电势，如果人体接触，非常危险。毛细管电色谱通常只进行样品的微量分析，不能进行样品的收集制备，因此可以将流出液路等不安全部件密闭在仪器内部，而无需单独设计安全部件。但如果需要放大电色谱的样品规模，可以制备样品，在线检测和收集装置就需要进行安全评估和改进，以确保安全。

因此，电色谱技术要实现极性和弱极性物质的高效分离制备，不能照搬毛细管电色谱分离原理和仪器设计，必须对新的问题进行研究和修正。

经检索，现有技术中，多用加压电色谱装置(CN99206093.1)、多通道加压毛细管电色谱生物样品分析仪(CN01219840.4)、一种多用加压毛细管电色谱装置(CN200610024107.5)、一种新型加压毛细管电色谱装置(CN200720071407.9)等都是关于高效加压毛细管电色谱装置的设计，经过设计微流控制器等不断改进的方法，仪器更适合准确、高效、稳定、微量的分析。由于不需要样品的收集制备，在线检测为柱上检测，所以无需考虑设计检测和收集装置的电安全部件。另外，制备型电层析分离化学物质和生物物质的仪器(CN200410084557.4)，可以实现收集电色谱分离的样品，但与毛细管电色谱的仪器设计和工作原理不同，属于低压制备电色谱系统，进出口电极室均采用敞开式溶液池设计，系统压力接近常压，不能有效排除电解气泡。因此，系统实际不能耐受高电压，也没有针对出口溶液的电安全保护装置。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种加压制备型电色谱在线检测与样品收集用电安全保护装置。本发明在电色谱有效电极旁边，设计加入了电安全保护装置，用以消除电色谱流出液进入在线检测器和收集器之前的电势，或者用以消除进样器和液相泵后的电势，保证可以安全地进行在线检测和收集分离的样品；同时，本发明确保用加压电色谱制备样品时，可以安全地将电色谱流出液引入在线检测和自动在线收集器，或人工安全地收集流出液，避免漏电伤人和损坏仪器。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种加压制备型电色谱在线检测与样品收集用电安全保护装置，所述电安全保护装置包括依次通过导线连接的保护电极、保护电阻、接地导线，并位于与有效电极相邻的电色谱液流流路上；

所述保护电极的材质为惰性金属，所述保护电极通过三通与电色谱液流流路连接；所述保护电阻包括一个或多个电阻元件；所述保护电阻的耐压值必须大于最大加载电压值；

所述导线、接地导线选自包括铜导线。

所述电安全保护装置的位置由有效电极的位置决定：如果电色谱入口电极接地，出口电极接有效电压，即出口电极为有效电极，则所述装置必须接在出口电极与在线检测器之间；如果电色谱出口电极接地，入口电极接有效电压，即入口电极为有效电极，则所述装置必须接在入口电极与进样器或者液相泵之间。

优选地，所述惰性金属为铂。

优选地，所述保护电极的外径与三通内径匹配；保证可以紧密插入三通，不会渗漏液路中的溶液。

优选地，所述保护电阻的最佳阻值应满足：以保护电路接入出口电极后方时为例，保护电阻的最佳阻值和出口电极a和保护电极b段之间的液路阻值(R1)的总和，应与入口电极和出口电极之间的阻值(R2)(包括电色谱柱及入口电极与出口电极之间含有的液路的阻值)相等；

其中，R1可以通过外加50V～500V之间某一固定电压，在不加保护电阻的情况下测定保护电路的电流计算，同时R2可以通过相同条件下测定流经电色谱柱的电流计算，因此，R等于或近似等于R2减去R1。

优选地，所述保护电阻的阻值通常在0.01～500兆欧之间。

优选地，所述保护电阻的耐压值通常为3～10千伏。

所述保护电阻的阻值主要由流动相的流速、电色谱柱填料性质、电色谱柱大小、电解质溶液的电导率等因素决定。例如，在填充C18色谱填料的10(i.d.)*100mm的色谱柱上，20mmol/L甲酸铵溶液做流动相，流速为2mL/min时，外加1000～10000V的电压时，保护电阻可以为1～200兆欧之间，可以确保流出液电势小于1V。

所述保护电阻的阻值不能过大，也不能过小，如果其电阻值过大，则不能很好地降低出口流出液电势；如果其电阻值太小，则加在电色谱柱上的电压可能失效，对分离造成影响；或者由于保护电路的电流过大，对高压电源设备造成损伤。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)当接在出口电极之后，保护装置可用以消除电色谱流出液进入在线检测器和收集器之前的电势，保证可以安全可靠地将样品引入在线检测和收集器，实现安全地进行样品的微量制备。

(2)当接在入口电极之前，可以消除高电势对电色谱入口电极前端的进样器和液相泵的影响，保证仪器的安全。

(3)保护电阻和电色谱柱相当于并联在高压电源两电极之间，因此，不会抵消电色谱柱上的有效电压。

(4)保护装置的设计保证实现了制备型电色谱对样品的制备分离，尤其为极性和弱极性物质的微量制备提供有效方法。

(5)电保护装置将电子电路理论应用于化学液相色谱体系，将溶液中离子导电与金属导线和电子元件的电子导电方式结合。利用所述电保护装置，灵活改装，可以解决电色谱系统中液相流路的电压与电流的测定问题。例如可以将安培表、电压表等电子器件通过三通支路接入电色谱系统，准确测量电色谱系统的电压与电流，保证可以深入研究电色谱的机理。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明电安全保护装置及放置在有效电极后方的位置示意图；

其中，a为有效电极；b为保护电极；A为连接高压电源线路非接地端；B为连接高压电源接地端导线；C为在线检测器；D为在线收集器；E表示色谱柱；F为电色谱液流流路；e为三通；R为保护电阻；

图2为实施例1连接本发明装置时流出液的电势；

其中，沿横坐标方向，每组条形图的排列顺序均为1、2、3、4，1为电色谱电压500V条件下流出液电势，2为电色谱电压1000V条件下流出液电势，3为电色谱电压2000V条件下流出液电势，4为电色谱电压3000V条件下流出液电势；

图3为对比例不接本发明装置时流出液的电势。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

本实施例提供一种加压制备型电色谱在线检测与样品收集用电安全保护装置，所述电安全保护装置包括依次通过导线连接的保护电极b、保护电阻R、接地导线B，并位于有效电极a与在线检测器C之间的电色谱液流流路F上；此时，入口电极接地，出口电极a接有效电压，即出口电极a为有效电极，则所述装置接在出口电极a与在线检测器C之间；

其中，所述保护电极的材质为铂，保护电极通过三通e与电色谱液流流路连接；所述保护电极的外径与三通内径匹配；保证可以紧密插入三通，不会渗漏液路中的溶液；

所述保护电阻的数量为1个，阻值为200兆欧，加载电压为2千伏(电阻的耐压值为3千伏～10千伏之间)；所述导线、接地导线采用铜导线。

本发明的保护电阻的阻值在0.01～500兆欧之间均可达到效果，阻值不能过大，也不能过小，如果其电阻值过大，则不能很好地降低出口流出液电势；如果其电阻值太小，则加在电色谱柱上的电压可能失效，对分离造成影响；或者由于保护电路的电流过大，对高压电源设备造成损伤。总体来讲，保护电阻的阻值主要由流动相的流速、电色谱柱填料性质、电色谱柱大小、电解质溶液的电导率等因素决定。例如，在填充C18色谱填料的10(i.d.)*100mm的色谱柱上，20mmol/L甲酸铵溶液做流动相，流速为2mL/min时，外加1000～10000V的电压时，保护电阻可以为1～200兆欧之间，可以确保流出液电势小于1V。

在电色谱在线检测和样品收集时，连入本发明所述电安全保护装置，结果如图2所示。

对比例

本对比例为实施例1的对比例，与实施例1的不同之处在于：在电色谱在线检测和样品收集时，不连入本发明所述电安全保护装置，电色谱流出液进入在线检测器和收集器时的电势未消除，检测电势结果如图3所示。

通过上述比较可知，电色谱出口流出液的电势测定结果见图2和图3，很明显，接入电安全保护装置后流出液出口电势几乎接近0V。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (4)

1.一种加压制备型电色谱在线检测与样品收集用电安全保护装置，其特征在于，所述电安全保护装置包括依次通过导线连接的保护电极、保护电阻、接地导线，并位于与有效电极相邻的电色谱液流流路上；

所述保护电极的材质为惰性金属，通过三通与电色谱液流流路连接；

所述保护电阻包括一个或多个电阻元件；所述保护电阻的耐压值必须大于最大加载电压值；

所述导线、接地导线选自铜导线；

所述电安全保护装置的位置由有效电极的位置决定：如果电色谱入口电极接地，出口电极接有效电压，即出口电极为有效电极，则所述电安全保护装置必须接在出口电极与在线检测器之间；如果电色谱出口电极接地，入口电极接有效电压，即入口电极为有效电极，则所述装置必须接在入口电极与进样器或者液相泵之；

所述保护电阻的最佳阻值应满足：保护电阻的阻值和出口电极、保护电极之间的液路阻值的总和，与入口电极和出口电极之间的阻值相等。

2.根据权利要求1所述的加压制备型电色谱在线检测与样品收集用电安全保护装置，其特征在于，所述惰性金属为铂。

3.根据权利要求1所述的加压制备型电色谱在线检测与样品收集用电安全保护装置，其特征在于，所述保护电阻的耐压值为3～10千伏。

4.根据权利要求1所述的加压制备型电色谱在线检测与样品收集用电安全保护装置，其特征在于，所述保护电阻的阻值为0.01～500兆欧。