CN105044251A - 一种在线微反应装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及分析化学仪器设备技术领域，尤其涉及一种与液相色谱系统联用的在线微反应装置，包括微型混合器和与所述微型混合器相连通的可调控微型反应器；其中所述微型混合器包括混合腔、设置在所述混合腔下端的至少两个第一进液口和设置在所述混合腔上端的第一出液口，其中一个所述第一进液口与所述液相色谱系统相连通；所述微型反应器包括反应腔、设置在所述反应腔下端的第二进液口和设置在所述反应腔侧部的多个第二出液口，所述第二进液口与所述第一出液口相连通，所述第二出液口用于与检测器连接。本发明体积小巧、安装方便、维护简单；且通用性好，可兼容于所有液相色谱系统，与不同检测器连接，反应可控。
Description
技术领域
本发明涉及分析化学仪器设备技术领域，尤其涉及一种与液相色谱系统联用的在线微反应装置。
背景技术
液相色谱作为分析化学中最有力的工具之一，已被广泛应用于药物分析、食品安全及生命科学等领域，其可以有效地实现目标组分的分离和分析；尽管如此，但是单一的液相色谱系统存在一定的局限性，特别是在药物化学领域，由于天然产品、中药制品以及其它的生物样品成分高度复杂，往往包含数以百计的化合物，要在复杂的混合物体系中分离和识别出生物活性成分，仅靠单一的液相色谱系统是无法解决问题的，这也是现代药物化学面临的重要问题。目前，常规的组分生物活性鉴定方法大都采用液相色谱以及类似分离系统将样品中的组分分离，再通过特定生化反应对各个组分逐一筛选，但是该种方法耗时耗力，且操作繁琐、效率低。
发明内容
针对上述问题，在进行液相色谱分离过程中，如实现生物活性在线检测，则可以显著提高活性成分发现的效率，极大地降低实验成本和时间。但是生物活性在线检测在具体实施时存在诸多问题，如色谱柱流出液的流量受色谱条件的限制，流出液和反应剂很难混合均匀，流出液和反应剂的反应时间、温度很难控制，无法确保反应完全。因此，开发一种与液相色谱系统联用的在线微反应装置有效地实现生物活性的在线检测有着重要意义。
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种与液相色谱联用的在线微反应装置。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种在线微反应装置，用于与液相色谱系统联用，包括微型混合器和与所述微型混合器相连通的可调控微型反应器；
其中所述微型混合器包括混合腔、设置在所述混合腔下端的至少两个第一进液口和设置在所述混合腔上端的第一出液口，其中一个所述第一进液口与所述液相色谱系统相连通；
所述微型反应器包括反应腔、设置在所述反应腔下端的第二进液口和设置在所述反应腔侧部的多个第二出液口，所述第二进液口与所述第一出液口相连通，所述第二出液口用于与检测器连接。
较佳地，还包括设置于所述液相色谱系统和所述微型混合器之间的可调控微型分流器，可以实现对液相色谱系统中流出液的流量进行精确控制。
具体地，所述微型分流器包括分流体和与所述分流体连通的至少一个汇流体，所述分流体的下端设置有第三进液口，所述第三进液口用于与所述液相色谱系统相连通，所述汇流体的上端设置有第三出液口，所述第三出液口与所述第一进液口相连通。
较佳地，所述分流体的上端设置有多个分流孔，所述分流孔上连接有分流管，所述汇流体的下端设置有多个汇流孔，所述汇流孔上连接有汇流管，所述分流管可选择地与所述汇流管相连通。具体地，所述分流管的自由端上设置有第一接头和/或第一堵头，所述汇流管的自由端上设置有第二接头和/或第二堵头，所述第一接头和所述第二接头之间设置有流体导管以使所述分流管与所述汇流管相连通；这样可通过更换第一接头、第二接头、第一堵头、第二堵头来调节每个汇流体的汇合比例，实现对流体流速和流量的调整。
较佳地，所述混合腔至少有两个，且按从下至上的顺序连续排列。
较佳地，所述微型反应器还包括设置于所述反应腔内的阻流件，所述阻流件为类似锥体的结构，所述阻流件的锥顶朝下且按从下至上的顺序数列排布于所述反应腔内，所述阻流件还具有温度传感作用，用于实现对反应器内反应剂与流出液的反应时间和温度的控制。
较佳地，所述第二出液口上还设置有在线过滤器，避免反应产物堵塞管路或检测器，对管路和检测器带来破坏。
较佳地，所述微型反应器包括盖体和底壳，所述盖体和所述底壳相密封对接形成所述反应腔；其中，所述底壳上设置有温度控制器，确保反应在指定的温度范围内进行，所述盖体为透明材料制成，可以直观观察反应的表现。
本发明的有益效果在于：(1)体积小巧、安装方便，只需将液相色谱的流出液接入可调控微型分流器的第三进液口，将可调控微型反应器的第二出液口接到检测器，再根据需要接上其它配件(如外接泵)，即可完成安装；反应可控、维护简单；
(2)通用性好，兼容于所有液相色谱系统，如高效液相色谱仪、超高效液相色谱仪、制备液相色谱仪、离子色谱仪等；还可以根据反应产物的特性，与不同的检测器连接，如质谱检测器(MS)、二极管阵列检测器(DAD)、紫外-可见光(UV-Vis)检测器、荧光检测器、电导检测器、电化学检测器等，实现高选择性、高灵敏度的即时检测。
(3)应用范围广，可以用于液相色谱系统的各种分离模式中，实现中药提取物、生物制品、环境样品等复杂样品中的活性成分在线分析与鉴定；也可以在生物活性指引下，分离制备生物活性物质；还可以应用于其它的柱后反应，如衍生反应，实现在线检测。
附图说明
图1、本发明的结构示意图；
图2、本发明可调控的微型分流器的结构示意图；
图3、本发明微型混合器的结构示意图；
图4、本发明可调控的微型反应器的分解结构示意图；
图5、本发明与液相色谱-质谱联用仪联用的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
如图1-5所示，一种在线微反应装置100，用于与液相色谱系统200联用，包括微型混合器20和与微型混合器20相连通的可调控微型反应器30；还可以根据需要增加可调控微型分流器10，用以实现对液相色谱系统200中的流出液流量的精确控制；其中，微型分流器10设置于液相色谱系统200和微型混合器20之间，如图1所示，液相色谱系统200的流出液依次经过微型分流器10、微型混合器20和微型反应器30，随后流入检测器中进行检测。
具体地，如图3所示，微型混合器20包括两个混合腔22、设置在混合腔22下端的至少两个第一进液口21和设置在混合腔22上端的第一出液口23，其中一个第一进液口21a可与液相色谱系统200相连通，在本实施例中其通过微型分流器10与液相色谱系统200相连通，两个混合腔22均为椭球形，更有利于反应剂与流出液的混合，同时也避免了反应死角，且两混合腔22通过导管24相连接，位于同一直线上，两混合腔22按上下顺序连续排列；两个第一进液口(21a，21b)分别设置在混合腔22同一端的不同方向上，其中一第一进液口21a与微型分流器10相连接，另一第一进液口21b与反应剂的进样槽60相连接，第一进液口21的数量根据反应剂的种类决定，从液相色谱系统200流出的流出液与反应剂通过第一进液口21，在混合腔22内混合均匀后，再从第一出液口23中流出去，实现流出液与反应剂的高效混合，混合腔22内壳设置搅拌块，通过流出液和反应剂的流动带动其在混合腔22内运动，进而促进流出液和反应剂的混合。
如图4所示，微型反应器30包括反应腔35、设置在反应腔35下端的第二进液口31和设置在反应腔35侧部的多个第二出液口32，第二进液口31与第一出液口23相连通，第二出液口32用于与检测器连接；该微型反应器包括盖体34和与盖体34可拆卸连接的底壳33，盖体34和底壳33相密封对接形成反应腔35，其中，底壳33上设置有温度控制器(图中未示)，盖体34为透明材料制成，可通过透明的盖体直接观察反应腔35内混合后的反应液的反应状况，底壳33和盖体34的可拆卸连接设计可在必要时拆开，用以清洗反应腔35；另外，反应腔35内设置有的阻流件36，阻流件36类似锥体的结构，其锥顶朝下且按从下至上的顺序数列排布于反应腔35内，此外阻流件36与底壳33上的温度控制器相连接，可采用金属等材质制成，使其具有温度传感作用，用于实现对反应时间和温度的控制；设置在该反应腔35侧部的多个第二出液口32，可以通过选择在其中一第二出液口32处设置第三接头32a或第三堵头32b来控制和调整混合的反应液反应时间，反应时间越长，选择越高处的第二出液口33设置第三接头32a；上述阻流件36和多个第二出液口32的设计均用来实现反应液的反应时间和温度的精确控制，可是确保在最短时间和最佳的反应温度内反应完全，以使反应结果更加准确。此外第二出液口32上还设置有在线过滤器40，可避免反应产物堵塞管路和检测器。
如图2所示，微型分流器10包括分流体11和与分流体11连通的至少一个汇流体13，在本实施例中汇流体13为两个，分流体11的下端设置有第三进液口15，第三进液口15用于与液相色谱系统200相连通，流出液从液相色谱系统200中出来后直接通过第三进液口15后进入分流体11内；汇流体13的上端设置有第三出液口16，第三出液口16与第一进液口21a相连通，以使流出液经过微型分流器10后进入微型混合器。为调控流出液的流量，在分流体11的上端设置有多个分流孔(图中未示)，分流孔上连接有分流管12，汇流体13的下端设置有多个汇流孔(图中未示)，汇流孔上连接有汇流管14，分流管12可选择地与汇流管14通过流体导管19相连通，具体如图所示，分流管12的自由端上设置有第一接头12a和/或第一堵头(图中未示)；而汇流管14的自由端上同样设置有第二接头14a和第二堵头14b，第一接头12a和第二接头14a之间设置有流体导管19以使分流管12与汇流管14相连通，通过更换第一接头12a、第二接头14a、第一堵头、第二堵头14b来调节每个汇流体13的汇合比例，实现对流体流速和流量的调整。在本实施例中，要改变微型分流器10流出液的流速和流量，具体操作，如需提高流出液的流速和增大流量，可选择增加第一接头12a和第二接头14a，减少第一堵头和第二堵头14b和/或增大第一接头12a和第二接头14a的孔隙；在本实施例中，设置的左右两汇流体13，其可以选择连接不同的微型混合器20，也可以选择其中一个直接连接检测器，根据具体连接的不同仪器，以选择不同数量或型号的第二接头14a用于与第一接头12a连接，通过第一接头12a将流出液平均分成多路流体，经过流体导管19，,通过每一个汇流体13上连接的第二接头14a将多路流体汇合，最后通过第三出液口16流出。
在实际应用中，微型分流器10、微型混合器20和微型反应器30均为独立的功能单元，其可以根据需要进行选择其中功能单元重复地进行自由组合，如选择两个微型混合器20并列连接后与微型反应器30组合，或选择如图所示的三个功能单元依次组合等，各个功能单元之间通过导管连接在每个功能单元的接头上，导管与接头的连接结构采用本领域的常用的连接方式，在此不再详述。
将本发明使用在液相色谱-质谱联用仪上时，如图5所示，微型分流器10的第三进液口15连接到液相色谱系统200的色谱柱201的流动相出口端，微型分流器10的其中一第三出液口16接到质谱检测器(MS)70；进样槽60内的反应剂由外接泵50泵入微型混合器20；微型反应器30的第二出液口32与二极管阵列检测器(DAD)80连接，在进行样品检测时，样品先经过液相色谱系统200，从色谱柱201中按时间顺序分离出不同组分的流出液，通过第三进液口15进入在线微反应装置100中，依次经过微型分流器10、微型混合器20和微型反应器30，并在微型混合器20段与反应剂混合后进入微型反应器30，最后进入检测器进行活性鉴定，实现混合物分离后的各成分生物活性在线检测；该样品组分活性鉴定的在线检测方法的优点在于效率高，且测定准确；该检测方法所使用的在线微反应装置100一方面体积小巧、安装方便，只需将液相色谱的流出液接入可调控微型分流器的第三进液口，将可调控微型反应器的第二出液口接到检测器，再根据需要接上其它配件(如外接泵50)，即可完成安装；反应可控、维护简单；另一方面通用性好，兼容于所有液相色谱系统200，如高效液相色谱仪、超高效液相色谱仪、制备液相色谱仪、离子色谱仪等；还可以根据反应产物的特性，与不同的检测器连接，如质谱检测器(MS)70、二极管阵列检测器(DAD)80、紫外-可见光(UV-Vis)检测器、荧光检测器、电导检测器、电化学检测器等，实现高选择性、高灵敏度的即时检测；另外该在线微反应装置100应用范围广，可以用于液相色谱系统200的各种分离模式中，实现中药提取物、生物制品、环境样品等复杂样品中的活性成分在线分析与鉴定；也可以在生物活性指引下，分离制备生物活性物质；还可以应用于其它的柱后反应，如衍生反应，实现在线检测。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种在线微反应装置，用于与液相色谱系统联用，其特征在于：包括微型混合器和与所述微型混合器相连通的可调控微型反应器；
其中所述微型混合器包括混合腔、设置在所述混合腔下端的至少两个第一进液口和设置在所述混合腔上端的第一出液口，其中一个所述第一进液口与所述液相色谱系统相连通；
所述微型反应器包括反应腔、设置在所述反应腔下端的第二进液口和设置在所述反应腔侧部的多个第二出液口，所述第二进液口与所述第一出液口相连通，所述第二出液口用于与检测器连接。
2.根据权利要求1所述的在线微反应装置，其特征在于：还包括设置于所述液相色谱系统和所述微型混合器之间的可调控微型分流器。
3.根据权利要求2所述的在线微反应装置，其特征在于：所述微型分流器包括分流体和与所述分流体连通的至少一个汇流体，所述分流体的下端设置有第三进液口，所述第三进液口用于与所述液相色谱系统相连通，所述汇流体的上端设置有第三出液口，所述第三出液口与所述第一进液口相连通。
4.根据权利要求3所述的在线微反应装置，其特征在于：所述分流体的上端设置有多个分流孔，所述分流孔上连接有分流管，所述汇流体的下端设置有多个汇流孔，所述汇流孔上连接有汇流管，所述分流管可选择地与所述汇流管相连通。
5.根据权利要求4所述的在线微反应装置，其特征在于：所述分流管的自由端上设置有第一接头和/或第一堵头，所述汇流管的自由端上设置有第二接头和/或第二堵头，所述第一接头和所述第二接头之间设置有流体导管以使所述分流管与所述汇流管相连通。
6.根据权利要求1所述的在线微反应装置，其特征在于：所述微型反应器还包括设置于所述反应腔内的阻流件，所述阻流件为类似锥体的结构，所述阻流件的锥顶朝下且按从下至上的顺序数列排布于所述反应腔内。
7.根据权利要求1所述的在线微反应装置，其特征在于：所述第二出液口上还设置有在线过滤器。
8.根据权利要求1所述的在线微反应装置，其特征在于：所述微型反应器包括盖体和底壳，所述盖体和所述底壳相密封对接形成所述反应腔，所述底壳上设置有温度控制器。
9.根据权利要求8所述的在线微反应装置，其特征在于：所述盖体为透明材料制成。
10.根据权利要求1所述的在线微反应装置，其特征在于：所述混合腔至少有两个，且按从下至上的顺序连续排列。
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