CN209416989U - 一种能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪，包括：第一流道、第二流道、连接有第二色谱柱的分析流道、废液流道、以及相连接的第一多流道切换阀和第二多流道切换阀；还包括过滤装置；所述过滤装置连接在第一流道上，并连接于第一多流道切换阀的任意一个端口上，所述第一多流道切换阀的任意两端口之间连接有第一色谱柱；所述第二多流道切换阀的任意三个端口上还分别连接有第二流道、废液流道以及分析流道。该二维液相色谱仪通过第一过滤装置的功能先去除大蛋白等分子量较大的物质，实现二维液相色谱大分子量样本直接进样分析，解决样品中含有的大量蛋白带来的堵塞和第一维色谱柱劣化的问题。

Description

一种能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪

技术领域

本实用新型属于液相色谱领域，具体涉及一种能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪。

背景技术

二维液相色谱是在普通液相色谱基础上发展起来的色谱仪器，它通过增加色谱分离级数和色谱柱数量来提高分离能力，通常第一维液相色谱负责样品的浓缩和初级分离，第二维液相色谱负责样品的进一步分离与检测，从而能够在线处理样品，使目标组分从复杂基质中分离出来。现有的二维液相色谱虽能够实现一定程度的自动完成样品的浓缩、转移与分离，相较于常规液相色谱提高了色谱分离准确性与自动化程度。但是在分析血样中目标组分时，仍需要进行预先蛋白沉淀和提取目标物的过程，这些过程目前仍需人工操作，存在一定的偏差和不可控因素，自动化程度还有提升的空间。

以上的二维液相色谱存在这样的问题：因为需要同时承当浓缩和初级分离的需求，对第一维液相色谱柱有一定的理论塔板数的要求。生物样品中含有的蛋白会引起管路堵塞和第一维色谱柱不同程度的劣化，因此第一维色谱柱使用寿命较短。另一个问题是在批量分析样品时，需要预先人工操作沉淀蛋白和提取目标物，存在转移样品错误、定量不准确和沉淀不完全等问题，导致分析结果的可信度不够高。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型所述的能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪，旨在通过增加拦阻过滤装置先去除大蛋白等分子量较大的物质，使进入后续系统的蛋白量极少或没有，其后通过第一多流道切换阀将目标物转移至第一色谱柱进行预先分离，通过第二多流道切换阀将目标物转移至第二色谱柱进行进一步分离检测，实现二维液相色谱大分子量样本直接进样分析，解决样品中含有的大量蛋白带来的堵塞和第一维色谱柱劣化的问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪，包括：第一流道，用于输送第一流动相；第二流道，用于输送第二流动相；连接有第二色谱柱的分析流道，用于对捕获的物质进行分离和检测；废液流道，用于排出废液；相连接的第一多流道切换阀和第二多流道切换阀，用于连接和切换各流道；所述第一多流道切换阀和第二多流道切换阀上设有多个端口；还包括过滤装置；所述过滤装置连接在第一流道上，并连接于第一多流道切换阀的任意一个端口上，所述第一多流道切换阀的任意两端口之间连接有第一色谱柱；所述第二多流道切换阀的任意三个端口上还分别连接有第二流道、废液流道以及分析流道。

所述过滤装置为过滤筛板或者是一根色谱柱；所述第一流道上连接有自动进样器，所述过滤装置连接在自动进样器之后。

优选方案，所述过滤筛板的孔径＜2微米。

优选方案，所述色谱柱的填料粒径范围为1.2～60微米。

优选方案，所述多流道切换阀(V1)包括端口1、端口2、端口3、端口4，所述多流道切换阀(V2)包括端口5、端口6、端口7、端口8；所述端口1与第一流道连接，所述端口2与端口3之间连接有第一色谱柱(C1)；所述端口5与废液流道(L8)连接，所述端口6与端口4连接，所述端口7与分析流道连接，所述端口 8与第二流道连接。

优选方案：还包括用于输送第三流动相的第三流道，所述第三流道连接在第一流道上，且位于自动进样器之前的流道上；所述第三流道上设有第一电磁阀；所述第三流道第二段两端口分别与第三色谱泵和第一三通连通；所述第三流动相通过第一三通与第一流动相混合后能有效减低蛋白质变性，减小管路堵塞风险，可以保持分析结果和色谱峰型的稳定。

进一步优选方案：还包括用于输送第四流动相的第四流道，所述第四流道连接在第三流道上或者连接在位于自动进样器之前的第一流道上；所述第四流道上设有第二电磁阀，所述第四流道通过第二三通与第三流道第一段连通；所述第四流动相在第一色谱泵停止输送第一流动相后，经第三色谱泵输送流过第四流道, 第三流道第二段,第一流道第二段,第一流道第三段,第一流道第四段管路，清洗截留在第一过滤装置上的蛋白等大分子杂质，经过第一连接管路,废液流道，通过废液端口排除仪器；所述第四流动相可有效清洗过滤装置和色谱柱，防止大分子量的大蛋白积累过多，堵塞管路和色谱柱。

进一步优选方案：当第一过滤装置和第一色谱柱清洗完成时，通过第三色谱泵输送第三流动相替换第一过滤装置，第一色谱柱和管路中的第四流动相，以避免第四流动相与第一流动相不相溶诱发故障。

除特别说明以外，本实用新型所述多流道切换阀一般一个端口或者接口只与一根管路连接。本实用新型所述多流道切换阀均为二位切换阀。

与现有技术相比，本实用新型的优势在于：

1、本实用新型的能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱通过过滤装置对样品进行在线的高效分离，使进入后续系统的蛋白量极少或没有，大大降低了目标分析组分在色谱柱中的样品复杂性，改善了其分离效果，进而提高了分析的准确性。

2、本实用新型所增加的第三流动相与第一流动相混合后能有效减低蛋白质变性，减小管路堵塞风险，可以保持分析结果和色谱峰型的稳定。

3、本实用新型所增加的第四流动相可进一步彻底清洗过滤装置和色谱柱，防止大分子量的大蛋白等物质积累过多，堵塞管路和色谱柱，影响检测结果的稳定性。

附图说明

图1是实施例1的能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪结构示意图；

图2是实施例1的能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪的一种工作状态图；

图3是实施例1的能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪的一种工作状态图；

图4是实施例1的能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪的一种工作状态图；

图5是实施例1的能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪的一种工作状态图；

图6是实施例2的能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪结构示意图；

图7是实施例2的能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪结构示意图；

图8是实施例2的能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪的一种工作状态图；

图9是实施例2的能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪的一种工作状态图；

图10是实施例2的能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪的一种工作状态图；

图11是实施例2的能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪的一种工作状态图；

图12是实施例2的能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪的一种工作状态图；

图13是实施例2的能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪的一种工作状态图；

图14是实施例2的能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪的一种工作状态图。

其中，S1第一流动相，S2第二流动相，S3第三流动相，S4第四流动相；P1 第一色谱泵，P2第二色谱泵，P3第三色谱泵；L1第一流道第一段，L2第一流道第二段，L3第一流道第三段，L4第一流道第四段，L5第二连接管路，L6 第三连接管路，L7第一连接管路，L8废液流道，L9第二流道第一段，L10第二流道第二段，L11分析流道第一段，L12分析流道第二段；V1第一多流道切换阀，V2第二多流道切换阀；F1第一过滤装置；J1第一三通，J2第二三通；C1 第一色谱柱，C2第二色谱柱；W1废液端口，D1检测器，SIL自动进样器； Y1第一电磁阀，Y2第二电磁阀。图中粗实线表示流动相流动路线，虚实线表示不流动路线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的解释和说明。

实施例1

一种能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪，包括：第一流道，用于输送第一流动相S1；第二流道，用于输送第二流动相S2；连接有第二色谱柱C2 的分析流道，用于对捕获的物质进行分离和检测；废液流道L8，用于排出废液；相连接的第一多流道切换阀V1和第二多流道切换阀V2，用于连接和切换各流道；所述第一多流道切换阀V1和第二多流道切换阀V2上设有多个端口；还包括过滤装置F1；所述过滤装置F1连接在第一流道上，并连接于第一多流道切换阀V1 的任意一个端口上，所述第一多流道切换阀V1的任意两端口之间连接有第一色谱柱C1；所述第二多流道切换阀V2的任意三个端口上还分别连接有第二流道、废液流道L8以及分析流道。

如图1所示，所述多流道切换阀V1包括端口1、端口2、端口3、端口4；所述端口1与第一流道第四段L4连接，所述端口2与第二连接管路L5连接，所述端口3与第三连接管路L6连接，所述端口4与第一连接管路L7连接。

所述多流道切换阀V2包括端口5、端口6、端口7、端口8；所述端口5与废液流道L8连接，所述端口6与第一连接管路L7连接，所述端口7与分析流道第一段L11连接，所述端口8与第二流道第二段L10连接。

如图2所示，当处于进样状态时，此时第一多流道换阀V1位置状态为，1 通4，2通3，第二多流道切换阀V2位置状态为，5通6，7通8。

由第一色谱泵P1输送第一流动相S1经过第一流道第一段L1，第一流道第二段L2管路，通过自动进样器SIL携带样本，经过第一流道第三段L3管路，通往第一过滤装置F1，对样本进行过滤分离；在第一过滤装置F1样本中大蛋白等大分子量物质被截留，在第一过滤装置F1上保留强度小于目标物的杂质首先经过第一流道第四段L4，第一连接管路L7经过废液口W1排出仪器。

如图3所示，当目标物及与目标物在第一过滤装置F1上有相似保留强度的杂质从第一过滤装置F1上洗脱前，切换至第一色谱柱的分离功能状态，此时第一多流道换阀V1切换位置为1通2，3通4。第二多流道切换阀V2位置不改变。

第一色谱泵P1输送第一流动相S1经过第一流道第一段L1，第一流道第二段L2管路，通过自动进样器SIL，经过第一流道第三段L3管路，目标物及与目标物在第一过滤装置F1上有相似保留强度的杂质从第一过滤装置F1上洗脱，随第一流动相SI，通过第一流道第四段L4、第二连接管路L5管路，进入第一色谱柱C1，保留强度小于目标物的杂质首先经过第三连接管路L6、第一连接管路 L7，经过废液口W1排出仪器。

如图4所示，在目标物及与目标物在第一色谱柱C1上有相似保留强度的杂质从第一色谱柱C1上洗脱前，第一多流道换阀V1位置保持不变，第二多流道切换阀切换位置为，5通8，6通7。

此时第一色谱泵P1输送第一流动相S1经过第一流道第一段L1，第一流道第二段L2,第一流道第三段L3,第一流道第四段L4、第二连接管路L5管路, 经过自动进样器SIL，第一过滤装置F1,进入第一色谱柱C1，目标物及与目标物在第一色谱柱C1上有相似保留强度的杂质从第一色谱柱C1上洗脱，随第一流动相S1，通过第三连接管路L6,第一连接管路L7,分析流道第一段L11管路，进入第二色谱柱C2。

如图5所示，当目标物及与目标物在第一色谱柱C1上有相似保留强度的杂质进入第二色谱柱C2上后，切换至检测状态；此时第一多流道换阀V1切换位置为1通4，2通3；第二多流道切换阀V2切换位置为5通6，7通8。

此时第二色谱泵P2输送第二流动相S2经过第二流道第一段L9和第二流道第二段L10,分析流道第一段L11管路,通往第二色谱柱C2完成分离并经过分析流道第二段L12管路进入检测器D1完成检测；在目标物在第二色谱柱C2洗脱，同时截留在第一过滤装置F1上的蛋白等大分子量物质逐渐被第一流动相S1洗脱，通过第一流道第四段L4,第一连接管路L7,废液流道L8，经过废液端口(W1) 排除仪器。

实施例2

如图6所示，在实施案例1的基础上，还包括用于输送第三流动相S1的第三流道第一段L13、第三流道第二段L14，所述第三流道连接在第一流道上，且位于自动进样器SIJ之前的流道上；所述第三流道第二段L14两端口分别与第三色谱泵P3和第一三通J1连通。

如图7所示，在图6的基础上，还包括第四流道L15，用于第四流动相S4；所述第四流道L15管路中间设置第二电磁阀Y2，所述第四流道L15通过第二三通J2与第三流道第一段L13连通；所述第二三通J2另一端与第三色谱泵P3连通。

如图8所示，当处于进样状态时，此时第一多流道换阀V1位置状态为，1 通4，2通3，第二多流道切换阀V2位置状态为，5通6，7通8，第一电磁阀Y1 处于打开状态，第二电磁阀Y2处于闭合状态。

由第一色谱泵P1输送第一流动相S1经过第一流道第一段L1，第一流道第二段L2管路，同时第三色谱泵P3输送第三流动相S3经过第三流道第一段L13、第三流道第二段L14在第一三通J1与第一流动相S1混合后，进入自动进样器SIL，携带样本，经过第一流道第三段L3管路，通往第一过滤装置F1，对样本进行过滤分离。在第一过滤装置F1样本中蛋白等大分子量物质被截留，水溶性杂质和在第一过滤装置F1上保留强度小于目标物的杂质首先经过第一流道第四段L4，第一连接管路L7，再经过废液口W1排出仪器。

直接血样分析时，样本含有大量蛋白等大分子物质，第一流动相S1常含有有机相会引起蛋白质变性，蛋白质变性后溶解度下降容易造成管路堵塞和第一过滤装置F1的压力上升和缩短寿命，引起系统压力上升。通过第三色谱泵P3输送第三流动相S3通过三通J1与第一流动相S1混合后能有效减低蛋白质变性，减小管路堵塞风险。

如图9所示，当进样状态完成后，此时第一多流道换阀V1和第二多流道切换阀V2位置不改变。第一电磁阀Y1改变为闭合状态，第二电磁阀Y2保持闭合状态不变；第三色谱泵P3停止输送第三流动相S3；

第一色谱泵P1输送的第一流动相S1通过第一过滤装置F1在第一过滤装置 F1上保留强度小于目标物的杂质首先经过第一流道第四段L4，第一连接管路L7，再经过废液口(W1)排出仪器。

如图10所示，当目标物及与目标物在第一过滤装置F1上有相似保留强度的杂质从第一过滤装置F1上洗脱前，切换至第一色谱柱的分离功能状态，此时第一多流道换阀V1切换位置为1通2，3通4。第二多流道切换阀V2位置不改变。第一电磁阀Y1和第二电磁阀Y2维持闭合状态不变，第三色谱泵P3处于停止输送流动相状态。

在第一流动相S1条件下，目标物及与目标物在第一过滤装置F1上有相似保留强度的杂质，通过第一流道第四段L4、第二连接管路L5管路进入第一色谱柱 C1。在第一色谱柱C1上保留强度小于目标物的杂质首先经过第三连接管路L6、第一连接管路L7，再经过废液口W1排出仪器。

如图11所示，当目标物及与目标物在第一色谱柱C1上有相似保留强度的杂质从第一色谱柱C1上洗脱前，此时第一多流道换阀V1位置不变。第二多流道切换阀V2切换位置为6通7，5通8。第一电磁阀Y1和第二电磁阀Y2维持闭合状态不变，第三色谱泵P3处于停止输送流动相状态。

在第一流动相S1条件下，目标物及与目标物在第一色谱柱C1上有相似保留强度的杂质，通过第三连接管路L6,第一连接管路L7,分析流道第一段L11 管路进入第二色谱柱C2。

如图12所示，当目标物及与目标物在第一色谱柱C1上有相似保留强度的杂质从第一色谱柱C1上全部转移至第二色谱柱C2时，此时第一多流道切换阀V1 切换位置为，1通4，2通3；第二多流道切换阀V2切换位置为，5通6，7通8；第一色谱泵P1停止输送第一流动相S1；第一电磁阀Y1维持闭合状态不变；第二电磁阀Y2改变为打开状态；第三色谱泵P3启动输送第四流动相S4。

此时第二色谱泵P2输送第二流动相S2经过第二流道第一段L9和第二流道第二段L10,分析流道第一段L11管路，通往第二色谱柱C2完成目标物分离并经过分析流道第二段L12进入D检测器完成检测；

同时第一色谱泵P1停止输送第一流动相S1，第三色谱泵P3输送第四流动相S4经过第四流道L15,第三流道第二段L14,第一流道第二段L2,第一流道第三段L3,第一流道第四段L4管路，清洗截留在第一过滤装置F1上的蛋白等大分子杂质，经过第一连接管路L7,废液流道L8管路，通过废液端口(W1)排除仪器，实现样本检测和过滤装置清洗并列运行的功能。

如图13所示，当第一过滤装置F1清洗完成或需要对第一色谱柱C1清洗时，此时第一多流道切换阀V1切换位置为，1通2，3通4；第二多流道切换阀V2 切换位置为，5通6，7通8；第一色谱泵P1停止输送第一流动相S1；第一电磁阀Y1维持闭合状态不变；第二电磁阀Y2改变为打开状态；第三色谱泵P3启动输送第四流动相S4。

第三色谱泵P3输送第四流动相S4经过第四流道L15,第三流道第二段L14, 第一流道第二段L2,第一流道第三段L3,第一流道第四段L4管路，清洗截留在第一过滤装置F1和第一色谱柱C1上的蛋白等大分子杂质，经过第三连接管路 L6,第一连接管路L7,废液流道L8管路，通过废液端口(W1)排除仪器；

此时第二色谱泵P2输送第二流动相S2经过第二流道第一段L9和第二流道第二段L10,分析流道第一段L11管路，通往第二色谱柱C2，目标物分离继续在第二色谱柱C2上进行分离；

如图14所示，当第一过滤装置F1和第一色谱柱C1初步清洗完成时，切换至第二步清洗状态。此时第一多流道切换阀V1、第二多流道切换阀(V2)、第一色谱泵P1状态如上所述不变；第一电磁阀Y1改变为打开状态；第二电磁阀Y2 改变为关闭状态；第三色谱泵P3启动输送第三流动相S3。

该状态下通过第三色谱泵P3输送第三流动相S3替换第一流道第三段L3, 第一流道第四段L4,第二连接管路L5,第三连接管路L6,第一连接管路L7,废液流道L8管路和第一过滤装置F1，第一色谱柱C1中的第四流动相S4以避免第四流动相S4与第一流动相S1不相溶诱发故障；

当第四流动相S4替换完成后，仪器切换至状态如图10所示。该状态下通过第一色谱泵P1依次输送第一流动相S1替换第一流道第三段L3,第一流道第四段L4,第二连接管路L5,第三连接管路L6,第一连接管路L7,废液流道L8管路和第一过滤装置F1，第一色谱柱C1中的第三流动相S3，进行系统平衡准备下一次进样，直至目标物在第二色谱柱C2上完成分离并经由检测器D1完成检测，完成一次样本分析。

Claims (10)

1.一种能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪，包括：

第一流道，用于输送第一流动相(S1)；

第二流道，用于输送第二流动相(S2)；

连接有第二色谱柱(C2)的分析流道，用于对捕获的物质进行分离和检测；

废液流道(L8)，用于排出废液；

相连接的第一多流道切换阀(V1)和第二多流道切换阀(V2)，用于连接和切换各流道；所述第一多流道切换阀(V1)和第二多流道切换阀(V2)上设有多个端口；

其特征是，还包括过滤装置(F1)；所述过滤装置(F1)连接在第一流道上，并连接于第一多流道切换阀(V1)的任意一个端口上，所述第一多流道切换阀(V1)的任意两端口之间连接有第一色谱柱(C1)；所述第二多流道切换阀(V2)的任意三个端口上还分别连接有第二流道、废液流道(L8)以及分析流道。

2.根据权利要求1所述能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪，其特征是，所述过滤装置(F1)为过滤筛板或者是一根色谱柱。

3.根据权利要求2所述能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪，其特征是，所述过滤筛板的孔径＜2微米。

4.根据权利要求2所述能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪，其特征是，所述色谱柱的填料粒径范围为1.2～60微米。

5.根据权利要求1所述能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪，其特征是，所述第一流道上连接有自动进样器(SIL)，所述过滤装置(F1)连接在自动进样器(SIL)之后。

6.根据权利要求1-5之一所述能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪，其特征是，所述多流道切换阀(V1)包括端口1、端口2、端口3、端口4，所述多流道切换阀(V2)包括端口5、端口6、端口7、端口8；所述端口1与第一流道连接，所述端口2与端口3之间连接有第一色谱柱(C1)；所述端口5与废液流道(L8)连接，所述端口6与端口4连接，所述端口7与分析流道连接，所述端口8与第二流道连接。

7.根据权利要求1-5之一所述能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪，其特征是，还包括用于输送第三流动相(S3)的第三流道，所述第三流道连接在第一流道上，且位于自动进样器(SIL)之前的流道上。

8.根据权利要求7所述能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪，其特征是，所述第三流道上设有第一电磁阀(Y1)。

9.根据权利要求8所述能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪，其特征是，还包括用于输送第四流动相(S4)的第四流道(L15)，所述第四流道(L15)连接在第三流道上或者连接在位于自动进样器(SIL)之前的第一流道上。

10.根据权利要求9所述能够直接分析生物液体样品的二维液相色谱仪，其特征是，所述第四流道(L15)上设有第二电磁阀(Y2)。