CN110455942A - 一种三维在线超高效液相色谱仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及分析化学样品前处理与液相色谱分离分析系统领域，具体涉及一种三维在线超高效液相色谱仪，所述液相色谱仪包括大体积液体样品直接进样组件，在线净化、萃取与富集固相萃取组件和高效液相色谱分离分析组件；所述大体积液体样品直接进样组件与高效液相色谱分离分析组件管道连接有第一在线萃取柱。本发明适用于复杂样品体系如血样，尿样等的大体积进样、分离及检测。根据被分析样品的不同选择不同的在线萃取柱与色谱分析柱组合，系统构建灵活。与质谱仪联用可进一步提高分辨率，在复杂体系分离分析中有非常广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及分析化学样品前处理与液相色谱分离分析系统领域，具体涉及一种多维在线高效液相色谱装置，适用于医药、医疗、环境、食品等液体样品中痕量有机化合物的在线净化、萃取、富集、解吸、分离和检测。
背景技术
随着色谱分离技术的发展，探寻并分离复杂样品体系中的痕量化合物已成为热点研究领域。多维液相色谱正是基于这一研究热点发展起来的分离技术。与传统的一维液相色谱分析方法相比，多维液相色谱技术通过提高峰容量有效改善复杂样品成分分离的分离度与峰型，提高灵敏度。目前最常见的为二维液相色谱系统，方法包括全二维和中心切割两种模式。全二维液相色谱是指样品体系中的全部组份均经历两次不同模式的色谱分离，而中心切割二维液相色谱是指第一维分离后对部分组份进行收集并进入第二维进行分离。
实际样品中化合物组成十分复杂且性质差别非常大。对于不同的第一维馏分，第二维分离时使用等度或者相同梯度条件往往不能得到很好的分离。虽然第二维使用逐渐变化的梯度模式可以在一定程度上改善方法的分辨率，但是这种梯度模式不仅构建比较困难，对于正交性较好的二维液相色谱系统可行性较小。并且，对于复杂样品的分析，一般需要进行预处理，如使用各种萃取材料对样品中目标分析物进行离线或在线分离和富集，再注入色谱系统进行分析，最常见的为固相萃取。但是，固相萃取与高效液相色谱的在线联用，存在三个局限性：一是离线的固相萃取方式需要手动对样品进行浓缩后再进样，且固相萃取小柱上样和处理样品的时间比较长，导致整个分析时间延长；二是在线的固相萃取方式只能对较干净的样品中的目标物进行大体积萃取(如水样)，对于复杂样品无法大体积萃取(如血样)；三是现有的固相萃取在线联用系统通常使用六通切换阀连接单个固相萃取柱，通过六通切换阀的切换，实现上样萃取和解吸分离两个状态的转换，在线固相萃取柱还需要活化、除杂和平衡时间，整个分析时间将会非常漫长，分析通量将大大降低。
发明内容
本发明旨在克服复杂样品无法通过液相色谱超高效的在线净化、在线富集、在线分离与高灵敏分析的缺点，大体积强溶剂样品进样后峰展宽的缺点，以及在线萃取柱前后补偿萃取液的特殊需求，设计了一个能够实现复杂液体样品通过在线萃取柱与色谱分析柱组合材料在线自动进样、净化、萃取、富集、解吸，继而使目标物得以在超高效液相色谱分离分析的在线分析系统。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种三维在线超高效液相色谱仪，所述液相色谱仪包括大体积液体样品直接进样组件，在线净化、萃取与富集固相萃取组件和高效液相色谱分离分析组件；
所述大体积液体样品直接进样组件与高效液相色谱分离分析组件管道连接有第一在线萃取柱。
进一步的，所述大体积液体样品直接进样组件包括用于推送萃取液的第一高压色谱泵，用于载入样品的自动自动进样器，用于流路切换的第一高压六通切换阀,用于实现大体积进样的样品环。
进一步的，所述第一高压六通切换阀为第一接口与第二接口连通，所述第一接口与第一高压色谱泵管路连接；所述第二接口与高效液相色谱分离分析组件管路连接；所述第一高压六通切换阀的第三接口与第六接口之间管路连接有样品环，所述第一高压六通切换阀的第五接口与自动进样器管路连接，所述第一高压六通切换阀的第四接口连接管路排出废液。
进一步的，所述第一高压色谱泵内置梯度比例阀与溶剂选择阀。
进一步的，所述在线净化、萃取与富集萃取组件包括用于推送解吸萃取液的第二高压色谱泵、用于流路切换的第二高压六通切换阀，用于实现二次净化、富集、捕获的第二在线萃取柱和第三在线萃取柱。
进一步的，所述第二高压六通切换阀为第一接口与第六接口连通，所述第二高压六通切换阀的第四接口通过三通管件分别与高效液相色谱分离分析组件以及第二高压色谱泵管路连接；所述第二高压六通切换阀的第五接口与第六接口之间管路连接有第二在线萃取柱，所述第二高压六通切换阀的第二接口与第三接口之间管路连接有第三在线萃取柱，所述第二高压六通切换阀的第一接口与高效液相色谱分离分析组件管道连接。
进一步的，高效液相色谱分离分析组件包括用于推送洗脱分析液的第三高压色谱泵，用于流路切换的第三高压六通切换阀与第四高压六通切换阀，用于实现目标物分离分析的第一在线色谱柱与第二在线色谱柱，用于目标物色谱检测的检测器。
进一步的，所述第三高压六通切换阀与第四高压六通切换阀均为第一接口与第二接口连通，所述第三高压六通切换阀的第二接口与第三高压色谱泵管路连接，所述第三高压六通切换阀的第一接口与第二高压六通切换阀的第一接口管道连接，所述第三高压六通切换阀的第三接口与第四高压六通切换阀的第二接口管道连接，所述第三高压六通切换阀的第四接口通过三通管件与第二高压六通切换阀的第四接口以及第二高压色谱泵管道连接，所述第三高压六通切换阀的第五接口与第一高压六通切换阀的第二接口之间管道连接有第一在线萃取柱，所述第三高压六通切换阀的第六接口连通管道排出废液；所述第四高压六通切换阀的第一接口与第六接口之间管道连接有第一在线色谱柱，所述第四高压六通切换阀的第三接口与第四接口之间管道连接有第二在线色谱柱，所述第四高压六通切换阀的第五接口与检测器管道连接。
进一步的，所述第三色谱泵内置梯度比例阀。
本发明的优点在于：
1、通过设置不同时间段(点)的各个色谱泵流速、阀门状态来切换流路和输送各种溶剂，集净化、萃取、富集、解吸、分离和检测于一体，全过程采用机械驱动和软件控制，自动化程度高，能有效提高方法精密度和准确度；采用在线萃取柱收集色谱分离所得的馏分，并在化合物进入色谱分析柱前引入萃取剂以提高富集与捕获的效率。
2、允许大体积复杂液体样品注入在线萃取柱，实现目标物的全进样，并无峰展宽现象，提高方法灵敏度和降低了检出限。
3、色谱柱流出液可直接进入质谱检测器，无需除杂除盐。
4、具有旁路解吸流路，可针对目标物和萃取材料进行解吸条件最优化。
5、可根据目标物性质选择不同在线萃取柱与不同色谱柱，拓宽了系统适用性和应用范围。
6、本装置及系统并不仅限于该较佳应用，还可广泛适用于环境、食品、医药等复杂样品中目标物的在线净化、萃取、富集、解吸、分离、基质效应评价、柱后衍生、检测分析等。
附图说明
图1是本发明提供的多维在线高效液相色谱分析系统流路连通示意图。 (J1：自动进样器，T1：检测器，P1：第一高压色谱泵，P2：第二高压色谱泵，P3：第三高压色谱泵，A：第一高压六通切换阀，B：第二高压六通切换阀，C：第三高压六通切换阀，D：第四高压六通切换阀，H1：样品环， H2：三通管件，S1：第一在线萃取柱，S2：第二在线萃取柱，S3：第三在线萃取柱，R1：第一在线色谱柱，R2：第二在线色谱柱。)
图2是使用三维在线超高效液相色谱仪分析血液中多索茶碱药物浓度的色谱图；
图3是使用普通高效液相色谱分析血液中多索茶碱药物浓度的色谱图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
如图1所示，一种三维在线超高效液相色谱仪，所述液相色谱仪包括大体积液体样品直接进样组件，在线净化、萃取与富集固相萃取组件和高效液相色谱分离分析组件；
所述大体积液体样品直接进样组件与高效液相色谱分离分析组件管道连接有第一在线萃取柱S1。
所述大体积液体样品直接进样组件包括用于推送萃取液的第一高压色谱泵P1，用于载入样品的自动自动进样器J1，用于流路切换的第一高压六通切换阀A,用于实现大体积进样的样品环H1。
所述第一高压六通切换阀A为第一接口与第二接口连通，所述第一接口与第一高压色谱泵P1管路连接；所述第二接口与高效液相色谱分离分析组件管路连接；所述第一高压六通切换阀A的第三接口与第六接口之间管路连接有样品环HA，所述第一高压六通切换阀A的第五接口与自动进样器J1管路连接，所述第一高压六通切换阀A的第四接口连接管路排出废液。
所述第一高压色谱泵P1内置梯度比例阀。
所述在线净化、萃取与富集萃取组件包括用于推送解吸萃取液的第二高压色谱泵P2、用于流路切换的第二高压六通切换阀B，用于实现二次净化、富集、捕获的第二在线萃取柱S2和第三在线萃取柱S3。
所述第二高压六通切换阀B为第一接口与第六接口连通，所述第二高压六通切换阀B的第四接口通过三通管件H2分别与高效液相色谱分离分析组件以及第二高压色谱泵P2管路连接；所述第二高压六通切换阀B的第五接口与第六接口之间管路连接有第二在线萃取柱S2，所述第二高压六通切换阀B的第二接口与第三接口之间管路连接有第三在线萃取柱S3，所述第二高压六通切换阀B的第一接口与高效液相色谱分离分析组件管道连接。
高效液相色谱分离分析组件包括用于推送洗脱分析液的第三高压色谱泵P3，用于流路切换的第三高压六通切换阀C与第四高压六通切换阀D，用于实现目标物分离分析的第一在线色谱柱R1与第二在线色谱柱R2，用于目标物色谱检测的检测器J1。
所述第三高压六通切换阀C与第四高压六通切换阀D均为第一接口与第二接口连通，所述第三高压六通切换阀C的第二接口与第三高压色谱泵 P3管路连接，所述第三高压六通切换阀C的第一接口与第二高压六通切换阀B的第一接口管道连接，所述第三高压六通切换阀C的第三接口与第四高压六通切换阀D的第二接口管道连接，所述第三高压六通切换阀C的第四接口通过三通管件H2与第二高压六通切换阀B的第四接口以及第二高压色谱泵P2管道连接，所述第三高压六通切换阀C的第五接口与第一高压六通切换阀A的第二接口之间管道连接有第一在线萃取柱S1，所述第三高压六通切换阀C的第六接口连通管道排出废液；所述第四高压六通切换阀 D的第一接口与第六接口之间管道连接有第一在线色谱柱R1，所述第四高压六通切换阀D的第三接口与第四接口之间管道连接有第二在线色谱柱R2，所述第四高压六通切换阀D的第五接口与检测器J1管道连接。
上述所用第一在线萃取柱(S1)为苏州艾迪迈医疗科技有限公司生产的SLCZ1在线萃取柱，10×4.6mm；第二在线萃取柱(S2)为苏州艾迪迈医疗科技有限公司生产的SLCZ2在线萃取柱，30×4.6mm；第三在线萃取柱(S2)为苏州艾迪迈医疗科技有限公司生产的SLCZ3在线萃取柱，30× 4.6mm；第一在线色谱柱(R1)为苏州艾迪迈医疗科技有限公司生产的SLCR1在线色谱柱，150×4.6mm。
本发明的原理：以四个高压六通切换阀作为连接中枢，将大体积液体样品直接进样装置，在线净化、萃取与富集固相萃取装置和高效液相色谱分离液相色谱仪连接起来，实现液体样品的在线净化、萃取、富集、解吸、分离和检测。
所述第一色谱泵内置梯度比例阀，选择性推送至少两种成分不同的溶剂。可以推送进样样品流经第一在线萃取柱，但不会把富集在第一在线萃取柱的目标物洗脱下来；清洗液负责清洗整个萃取管路，并把残留在第一在线萃取柱上的目标物和基质洗脱下来，从而不会造成下次分析的交叉污染。
自动进样器J1导入200μL加标血清样品，由第一色谱泵P1送50mM 磷酸盐缓冲液/乙腈(80/20,v/v)载样液将样品推送进入第一在线萃取柱S1，然后联合第二高压色谱泵P2推送20mM磷酸盐缓冲液/乙腈(50/50,v/v) 解吸萃取液推送进入第二在线萃取柱S2，样品经过净化后富集在第二在线萃取柱S2；萃取完成之后，进入解吸过程，切换第三高压六通切换阀C，此后第二在线萃取柱S2与第一在线色谱柱R1相连通，由第一色谱泵P1 推送50mM磷酸盐缓冲液/乙腈(50/50,v/v)载样液经过连接在所述第二高压六通切换阀B上的第二在线萃取柱S2将目标物解吸并推送到第一在线色谱柱R1中。分离分析过程，切换第三高压六通切换阀C，目标物由所述第三高压色谱泵P3推送30mM磷酸盐缓冲液/乙腈/甲醇(50/30/20,v/v)洗脱液经过连接在所述第四高压六通切换阀D上的第一在线色谱柱R1对目标物进行洗脱分离，并推入二极管阵列检测器进行分析测定。具体结果如图2 所示。
对比例1
将实施例1中将所述第一在线萃取柱替换成二通，将所述的第一在线萃取柱的其中一个替换成双通接头时，其相连的流路即转变成了普通的高效液相色谱系统；与实施例1相同的条件进行测定，样品不经过在线处理，而直接送入在线分析柱中进行分离分析，具体结果如图3所示。
综上，本发明的效果相较于对比例1更有优势。
本以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (9)
1.一种三维在线超高效液相色谱仪，其特征在于：所述液相色谱仪包括大体积液体样品直接进样组件，在线净化、萃取与富集固相萃取组件和高效液相色谱分离分析组件；
所述大体积液体样品直接进样组件与高效液相色谱分离分析组件管道连接有第一在线萃取柱。
2.根据权利要求1所述的液相色谱液相色谱仪，其特征在于，所述大体积液体样品直接进样组件包括用于推送萃取液的第一高压色谱泵，用于载入样品的自动自动进样器，用于流路切换的第一高压六通切换阀，用于实现大体积进样的样品环。
3.根据权利要求2所述的液相色谱液相色谱仪，其特征在于：所述第一高压六通切换阀为第一接口与第二接口连通，所述第一接口与第一高压色谱泵管路连接；所述第二接口与高效液相色谱分离分析组件管路连接；所述第一高压六通切换阀的第三接口与第六接口之间管路连接有样品环，所述第一高压六通切换阀的第五接口与自动进样器管路连接，所述第一高压六通切换阀的第四接口连接管路排出废液。
4.根据权利要求2所述的液相色谱液相色谱仪，其特征在于：所述第一高压色谱泵内置梯度比例阀与溶剂选择阀。
5.根据权利要求1所述的液相色谱液相色谱仪，其特征在于：所述在线净化、萃取与富集萃取组件包括用于推送解吸萃取液的第二高压色谱泵、用于流路切换的第二高压六通切换阀，用于实现二次净化、富集、捕获的第二在线萃取柱和第三在线萃取柱。
6.根据权利要求5所述的液相色谱液相色谱仪，其特征在于：所述第二高压六通切换阀为第一接口与第六接口连通，所述第二高压六通切换阀的第四接口通过三通管件分别与高效液相色谱分离分析组件以及第二高压色谱泵管路连接；所述第二高压六通切换阀的第五接口与第六接口之间管路连接有第二在线萃取柱，所述第二高压六通切换阀的第二接口与第三接口之间管路连接有第三在线萃取柱，所述第二高压六通切换阀的第一接口与高效液相色谱分离分析组件管道连接。
7.根据权利要求1所述的液相色谱液相色谱仪，其特征在于：高效液相色谱分离分析组件包括用于推送洗脱分析液的第三高压色谱泵，用于流路切换的第三高压六通切换阀与第四高压六通切换阀，用于实现目标物分离分析的第一在线色谱柱与第二在线色谱柱，用于目标物色谱检测的检测器。
8.根据权利要求7所述的液相色谱液相色谱仪，其特征在于：所述第三高压色谱泵内置梯度比例阀。
9.根据权利要求7所述的液相色谱液相色谱仪，其特征在于：所述第三高压六通切换阀与第四高压六通切换阀均为第一接口与第二接口连通，所述第三高压六通切换阀的第二接口与第三高压色谱泵管路连接，所述第三高压六通切换阀的第一接口与第二高压六通切换阀的第一接口管道连接，所述第三高压六通切换阀的第三接口与第四高压六通切换阀的第二接口管道连接，所述第三高压六通切换阀的第四接口通过三通管件与第二高压六通切换阀的第四接口以及第二高压色谱泵管道连接，所述第三高压六通切换阀的第五接口与第一高压六通切换阀的第二接口之间管道连接有第一在线萃取柱，所述第三高压六通切换阀的第六接口连通管道排出废液；所述第四高压六通切换阀的第一接口与第六接口之间管道连接有第一在线色谱柱，所述第四高压六通切换阀的第三接口与第四接口之间管道连接有第二在线色谱柱，所述第四高压六通切换阀的第五接口与检测器管道连接。
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