CN106680353A - 一种电色谱装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电色谱装置，包括输液系统、分流系统、定量进样系统、电流回路系统、色谱分离系统、控温系统、检测器及数据处理系统、废液池，在保留传统分离分析装置优点的基础上，引入了输液系统，可以做传统电泳仪器做不了的工作；引入了定量进样系统，解决了传统电泳装置容易交叉污染、定量重复性差等问题；引入了电流回路系统，仅一套装置可以实现多模式分离模式；引入了新型的色谱分离系统(开管型色谱柱)，解决传统填充柱难制备、易堵塞、寿命短、成本高等问题的同时，使整个装置具备了高效液相色谱仪器的选择性，是一种有潜力的分离分析装置，稳定可靠、操作简单；有望在生物医药、环境分析、生命科学等多种前沿领域推广应用。

Description

一种电色谱装置

技术领域

本发明属于电泳及色谱分离分析领域，具体涉及一种电色谱装置。

背景技术

毛细管电色谱(capillary electro chromatography，CEC)是近年来新兴的一种高效分离分析技术，以电渗流或电渗流结合压力流来推动流动相，兼具毛细管电泳及高效液相色谱的双重分离机理，既可分离带电物质也可分离中性物质。然而,传统的电色谱装置由高压电源和带有填料的毛细管色谱柱(填充柱)和检测设备构成,一方面填充柱两端的“塞子”的存在使得在电色谱操作过程中柱子容易被烧干，出现气泡，导致分离工作的中断；另一方面填料粒径越做越小，填充工艺越来越难从而制约着填充柱型电色谱的发展，而且微小粒径填料在分离生物大分子物质的时候,更容易聚集堵塞柱子，从而大大降低分析仪的使用寿命；最后就是传统的电色谱装置没有解决准确进样的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型电色谱装置，能够提高使用寿命,并可准确进样。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种电色谱装置，包括输液系统、分流系统、定量进样系统、电流回路系统、色谱分离系统、控温系统、检测器及数据处理系统、废液池，输液系统的输出端经分流系统与定量进样系统相连接，定量进样系统包括纳升定量进样阀,纳升定量进样阀下游连接色谱分离系统及控温系统,并经过检测器及数据处理系统后导入废液池，色谱分离系统包括开管毛细管柱和电隔离装置，在开管毛细管柱及废液池之间通过电极连接电源构成电流回路系统。

所述输液系统包括微流泵和微量注射器，泵设定流速在10nl-10ul/min之间。

所述分流系统包括三通分配器或四通分配器以及压力传感器，输液系统流出的液体流经分流系统后进入纳升定量进样阀流路的流速在10nl-500nl/min之间。

所述定量进样系统还包括自动进样器,纳升定量进样阀的进样体积为1nl-500nl之间,自动进样器用以实现准确定量的自动进样模式。

所述电流回路系统包括高压直流电源、电极和缓冲液，用以对色谱分离系统进行加电。

所述开管毛细管柱为由熔融石英毛细管、peek毛细管或不锈钢毛细管作为柱管，并在柱管内设置涂层形成的毛细管分离色谱柱。

所述电隔离装置包括支架、内设缓冲溶液的溶液腔体，支架上设有毛细管插槽，溶液腔体设于支架上，溶液腔体一端开口，另一端封闭，开口处设有电极，封闭端还设有穿孔，开管毛细管柱一端从毛细管插槽插入并通过穿孔从溶液腔体穿过，并通过设置密封圈密封穿孔。

所述控温系统将温度控制在-20℃到70℃之间。

所述检测器包括紫外检测器、电化学检测器、荧光检测器、激光诱导荧光检测器、质谱中的一种或多种，对流经此处的样品进行检测，所述数据处理系统对检测器的检测数据进行采集与处理。

采用本发明的电色谱装置，在保留传统分离分析装置优点的基础上，引入了输液系统，可以做传统电泳仪器做不了的工作；引入了定量进样系统，解决了传统电泳装置容易交叉污染、定量重复性差等问题；引入了电流回路系统，仅一套装置可以实现多模式分离模式；引入了新型的色谱分离系统(开管型色谱柱)，解决传统填充柱难制备、易堵塞、寿命短、成本高等问题的同时，使装个装置具备了高效液相色谱仪器的选择性，是一种有潜力的分离分析装置，稳定可靠、操作简单；有望在生物医药、环境分析、代谢组学等多种前沿领域推广应用。

附图说明

图1是本发明的电色谱装置的结构原理图。

图2是本发明的色谱分离系统的结构原理图。

图3是本发明的实施例1的定量重复性数据的图谱。

图4是本发明的实施例1的不同分离模式下分离带电性小分子的图谱。

图5是本发明的实施例2的使用反相开管色谱柱分离中性化合物的合并图谱。

具体实施方式

本发明的一种电色谱装置如图1所示，其主要包括输液系统1、分流系统2、定量进样系统3、电流回路系统4、色谱分离系统8、控温系统5、检测器及数据处理系统6、废液池7，输液系统1的输出端经分流系统2与定量进样系统3相连接，进样系统包括纳升定量进样阀,纳升定量进样阀下游连接色谱分离系统8及控温系统5,并经过检测器及数据处理系统6后导入废液池7，色谱分离系统8包括开管毛细管柱和电隔离装置，在开管毛细管柱及废液池7之间通过电极连接电源构成电流回路系统4。

其中，所述输液系统1包括微流泵和微量注射器，微流泵可采用恒流泵或恒压泵，该泵设定流速在10nl-10ul/min之间，且该泵根据需要可以采用一个或多个。

所述分流系统2起到分流作用且能平衡系统压力的作用，其主要包括三通分配器或四通分配器以及压力传感器，输液系统流出的液体流经分流系统后进入纳升定量进样阀流路的流速在10nl-500nl/min之间。

所述定量进样系统3还包括自动进样器,上述纳升定量进样阀在整套系统起到准确定量进样的作用，其进样体积为1nl-500nl之间,自动进样器用以实现准确定量的自动进样模式。

所述电流回路系统4包括高压直流电源、电极和缓冲液，有导电的性能，用以对色谱分离系统8进行加电。

所述色谱分离系统8包括各种材质的开管色谱柱或芯片，以及电隔离装置，有别与传统填充的层析柱，为系统提供一个分离通道，从根本上避免了分析过程中堵塞柱子的问题；该开管色谱柱或芯片内壁有内涂层，内涂层包括各种有机聚合物、正反相分离机理的固定相以及各种纳米材料等。且整个分离通道处于控温系统5内，为保证整个分离通道的温度处于一个合理的工作环境中，控温范围在-20℃到70℃之间的任一个。开管电色谱柱83的入口端与纳升级进样阀之间，装有一电隔离装置，电隔离装置上装有电极，另一电极装在开管电色谱柱尾端连接的废液池上，使开关开管电色谱柱内部形成电场，同时电隔离装置将纳升级进样阀隔离在电场之外，使进样系统免受电场的影响。

作为一个实施例,所述开管毛细管柱83为由熔融石英毛细管、peek毛细管或不锈钢毛细管作为柱管，并在柱管内设置相应涂层形成的毛细管分离色谱柱。

作为一个实施例，该电隔离装置如图2所示，具体可包括支架81、内设缓冲溶液的溶液腔体82、支架81上设有毛细管插槽85，溶液腔体82设于支架1上，溶液腔体82一端开口，另一端封闭，开口处设有电极84，封闭端还设有穿孔，开管毛细管柱83一端从毛细管插槽85插入并通过穿孔从溶液腔体82穿过，并通过设置密封圈密封穿孔，使开管毛细管柱83的锈蚀部分恰好固定于溶液腔体82内部。

为保证整个分离通道的温度处于一个合理的工作环境中，所述控温系统5将温度控制在-20℃到70℃之间。

所述检测器包括紫外检测器、电化学检测器、荧光检测器、激光诱导荧光检测器、质谱等中的一种或多种，对流经此处的样品进行检测，所述数据处理系统对检测器的检测数据进行采集与处理。

实施例1

本实施例的电色谱装置，包括有位于进液管路上的输液系统，其微流泵的出液口依次经过分流三通分配器，后经纳升定量进样阀、电隔离装置、开管电色谱柱、检测器后通入废液池；所述微流泵的出液口与定量进样阀进口之间连接的是分流三通；定量进样阀出口与开管柱的进口之间连接一个电隔离装置；开管色谱柱处于温控系统内，同时其柱体上有连接检测器的窗口，检测器上连接数据处理系统；最后开管柱出口端与废液池连接，废液池上装有导电电极。

分析前准备工作：

1.取总长80cm(其中检测窗口至出口端长20cm)75um内径开管毛细管色谱柱(内有有机涂层固定相涂层)，安装于蛋白分析仪上；

2.打开输液系统，取1ml磷酸盐溶液，调整流速为2ul/min。

分离分析：

1.运行柱温箱，调整温度为15℃；

2.运行紫外检测器，调整检测波长为254nm；

3.待系统稳定后，取0.1mg/ml的5种核苷混合样品(胞嘧啶、尿嘧啶、腺苷、胞苷、尿苷)注入定量阀，不加电条件下，仅靠微流泵，样品在10min左右出峰，为一个未分离的样品峰。

4.同样条件下，在毛细管柱出口端加负电(-15kV)，取1mg/ml 5种核苷混合样品(胞嘧啶、尿嘧啶、腺苷、胞苷、尿苷)注入定量阀，负电模式下，在微流泵和电渗流的双重作用下(方向一致)，得到分离的色图谱。图3即为该电色谱装置对不保留物质(硫脲)分析时得到的重复性图谱，时间重复性RSD值＜0.78％，峰面积重复性RSD值＜0.69％，该组数据说明系统稳定、定量准确；

5.同样条件下，在毛细管柱出口端加正电(+15kV)，取1mg/ml 5种核苷混合样品(胞嘧啶、尿嘧啶、腺苷、胞苷、尿苷)注入定量阀，正电模式下，在微流泵和电渗流的双重作用下(方向相反)得到分离的色图谱。图4即为使用开管电色谱柱，在不同加电模式下，实现了对上述5种带电性小分子化合物(核苷)的分离图谱，而传统电泳仪器无法实现多模式加电效果。

实施例2

采用与实施例1相同结构的电色谱装置。

分析前准备工作：

1.打开输液系统，取含30％甲醇的磷酸盐溶液1ml，调整流速为2ul/min；

2.取总长80cm(其中检测窗口至出口端长20cm)，75um内径开管毛细管色谱柱(内有C18反相固定相涂层)，安装于电色谱装置上。

分离分析：

1.运行柱温箱，调整温度为15℃；

2.运行紫外检测器，调整检测波长为220nm；

3.待系统稳定后，取0.1mg/ml 3种中性物质混合样品(硫脲、萘、联苯)注入定量阀，不加电条件下，仅靠微流泵，样品在10min内分离得到3个峰，依次为硫脲、萘、联苯。

4.其他条件不变，分别取10％、20％甲醇的磷酸盐溶液进行分离分析，作图，得到以下如图5所示的合并图谱，其机理为典型的HPLC反相作用机理。图5中使用反相涂层的开管色谱柱在不同甲醇浓度下，实现了对中性化合物的分离，具有高效液相色谱的分离机理，这是传统电泳仪器上是无法做到的。

但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (9)

1.一种电色谱装置，其特征在于：包括输液系统、分流系统、定量进样系统、电流回路系统、色谱分离系统、控温系统、检测器及数据处理系统、废液池，输液系统的输出端经分流系统与定量进样系统相连接，定量进样系统包括纳升定量进样阀,纳升定量进样阀下游连接色谱分离系统及控温系统,并经过检测器及数据处理系统后导入废液池，色谱分离系统包括开管毛细管柱和电隔离装置，在开管毛细管柱及废液池之间通过电极连接电源构成电流回路系统。

2.根据权利要求1所述的电色谱装置，其特征在于:所述输液系统包括微流泵和微量注射器，泵设定流速在10nl-10ul/min之间。

3.根据权利要求1所述的电色谱装置，其特征在于:所述分流系统包括三通分配器或四通分配器以及压力传感器，输液系统流出的液体流经分流系统后进入纳升定量进样阀流路的流速在10nl-500nl/min之间。

4.根据权利要求1所述的电色谱装置，其特征在于:所述定量进样系统还包括自动进样器,纳升定量进样阀的进样体积为1nl-500nl之间,自动进样器用以实现准确定量的自动进样模式。

5.根据权利要求1所述的电色谱装置，其特征在于：所述电流回路系统包括高压直流电源、电极和缓冲液，用以对色谱分离系统进行加电。

6.根据权利要求1所述的电色谱装置，其特征在于：所述开管毛细管柱为由熔融石英毛细管、peek毛细管或不锈钢毛细管作为柱管，并在柱管内设置涂层形成的毛细管分离色谱柱。

7.根据权利要求6所述的电色谱装置，其特征在于：所述电隔离装置包括支架、内设缓冲溶液的溶液腔体，支架上设有毛细管插槽，溶液腔体设于支架上，溶液腔体一端开口，另一端封闭，开口处设有电极，封闭端还设有穿孔，开管毛细管柱一端从毛细管插槽插入并通过穿孔从溶液腔体穿过，并通过设置密封圈密封穿孔。

8.根据权利要求1所述的电色谱装置，其特征在于：所述控温系统将温度控制在-20℃到70℃之间。

9.根据权利要求1所述的电色谱装置，其特征在于：所述检测器包括紫外检测器、电化学检测器、荧光检测器、激光诱导荧光检测器、质谱中的一种或多种，对流经此处的样品进行检测，所述数据处理系统对检测器的检测数据进行采集与处理。