CN211402260U - 基于两位六通阀的多维液相色谱分离系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多维液相色谱分离系统，包括高效液相色谱梯度泵A、高效液相色谱梯度泵B、高效液相稀释液泵、梯度混合器A、梯度混合器B、进样阀、富集柱阵列、馏份收集器、液相色谱分离柱阵列、检测器、两位六通阀以及连接管路。通过液相色谱分离柱阵列选择各维色谱分离柱，基于同一梯度洗脱系统和同一检测器，实现多维色谱分离的全在线监测和控制，实现富集柱和分离柱清洁程度可控。各维分离通过富集柱连接，并使用稀释液泵辅助化合物富集或捕集。本实用新型通过选择不同的色谱固定相和流动相组合，实现对分离难度高的复杂体系样品中单体化合物的高效分离。

Description

基于两位六通阀的多维液相色谱分离系统

技术领域

本实用新型属于高效液相色谱分离技术领域，涉及一种多维液相色谱分离系统。

背景技术

为了能对含量不均、组分未知的复杂样品进行自动化、规模化、系统性的分离纯化，快速进行全组分高分辨率高通量定性、定量分析，建立多维色谱分离系统和多维分离方法十分必要。此外，为了实现异构体和结构类似物等物理化学性质近似且难分离物质的高分辨率分离，也需要建立循环多维分离系统和分离方法。

目前，常用的多维液相色谱分离系统主要包括连续环切换型二维液相色谱系统和串行模式多维液相色谱系统。

连续环切换型二维液相色谱系统运行模式为：第一维分离系统分离的一段样品交给第二维分离系统进行分离，第一维分离系统继续进行第一维分离，如此往复，完成所有分离。连续环切换型二维液相色谱系统分离速度极快，但第二维液相色谱的分离受到第一维液相色谱严重制约，应用领域受到了一定限制。此外，连续环切换型二维液相色谱系统如果要实现三维或更高维的色谱分离，必须进行级联，构成级联并行多维色谱分离系统，成本比较高，使用控制比较复杂。

串行模式多维液相色谱系统运行模式为：先运行第一维分离系统，将分离后的样品组分依次精确切割富集在多个富集柱中，第一维分离结束后，再开始第二维分离；如此往复，实现多维色谱分离。串行模式多维液相色谱系统以德国赛谱泰克(Sepiatec GmbH)公司的全自动高通量制备型分离系统sepbox系列产品为代表，但该产品只能进行二维色谱分离，分离能力有限。

目前，串行模式多维液相色谱系统已发展成为循环串行多维液相色谱分离系统，这些多维液相色谱分离系统能提供三维或三维以上液相色谱分离能力，便于实现单体化合物的高效制备。

基于两个富集柱阵列，中国专利申请CN108037233A、CN109557219A、CN109655561A和CN110025982A分别公开了一种基于两位十通阀的多维液相色谱分离系统；中国专利申请CN109557221A公开了一种基于两位八通阀的多维液相色谱分离系统，中国专利申请CN109541090A和CN109900840A分别公开了一种基于双两位四通阀的多维液相色谱分离系统。

中国专利申请CN104713973A公开了一种具有在线富集功能的二维制备色谱仪器系统及其应用。基于一个富集柱阵列和分离柱阵列，该系统可扩展进行多次循环分离和多维分离，分离效果不会随样品体积增大和分离次数增加而下降。但是，该系统的检测器是连接在富集柱阵列之后，富集柱切换不是在色谱信号的实时引导下进行的，色谱分离方法的建立比较复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的是基于一个两位六通阀、一个富集柱阵列和一个分离柱阵列，构建一种在色谱信号的实时引导下进行富集柱切换的多维液相色谱分离系统，满足三维或三维以上色谱分离需要。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种多维液相色谱分离系统，包括高效液相色谱梯度泵A、高效液相色谱梯度泵B、稀释液泵、梯度混合器A、梯度混合器B、进样阀、富集柱阵列、馏份收集器、液相色谱分离柱阵列、检测器、两位六通阀以及连接管路；所述两位六通阀的①位、②位、③位、④位、⑤位、⑥位仅表示邻接关系，不必与两位六通阀的物理标记对应，其号位命名和排序为从两位六通阀的任意接口开始按照逆时针或顺时针从①开始排序命名；所述检测器用于检测分离过程中的色谱信号；所述进样阀用于进样；

所述液相色谱分离柱阵列由多个色谱分离柱并联而成，在同一时刻只能有一个色谱分离柱导通；至少有一个旁路，该旁路和分离柱并联；当旁路导通时其它色谱分离柱将不能导通，当其它色谱分离柱导通时旁路将不能导通；对外设有一个固定的入口和一个固定的出口；

所述的富集柱阵列由多个色谱富集柱并联而成，在同一时刻只能有一个富集柱导通；至少有一个旁路，该旁路和富集柱并联；当旁路导通时其它富集柱将不能导通，当其它富集柱导通时旁路将不能导通；对外有两个接口，分别定义为接口X和接口Y；

所述高效液相色谱梯度泵A和高效液相色谱梯度泵B与梯度混合器A的入口连接，梯度混合器A的出口与进样阀的入口连接，进样阀的出口与两位六通阀的①号位连接，两位六通阀的⑥号位与液相色谱分离柱阵列的入口连接，液相色谱分离柱阵列的出口与检测器连接，检测器的出口与梯度混合器B的入口连接，稀释液泵与梯度混合器B的入口连接，梯度混合器B的出口与两位六通阀的④号位连接，两位六通阀的⑤号位与富集柱阵列的接口Y连接，富集柱阵列的接口X与两位六通阀的②号位连接，两位六通阀的③号位与馏份收集器的入口连接。这种管路连接的系统中富集柱的富集和洗脱的方向是相反的，称之反向洗脱，能节省一定的流动相和分离时间。

在上述的多维液相色谱分离系统中，梯度混合器B的出口还可与两位六通阀的③号位连接，此时，两位六通阀的④号位与馏份收集器的入口连接，其它连接管路不变。这种管路连接的系统中富集柱的富集和洗脱的方向是一致的，称之正向洗脱。

基于上述多维液相色谱分离系统的管路连接方式，通过控制两位六通阀的切换状态，实现系统上样和分离，完成循环色谱分离功能，实现多维全在线检测的色谱分离功能。

所述进样阀是一个进样装置，可以是两位六通切换进样阀，或者是进样器；可以是其它实现液体或固态上样的多位切换上样阀；也可以是一个实现固态上样的色谱柱。

所述高效液相色谱梯度泵A、高效液相色谱梯度泵B均由两个单元泵组成，或由一个多元梯度泵组成。所述稀释液泵为高效液相稀释液泵，为一个单元泵，或为一个多元泵。所述高效液相色谱梯度泵A和高效液相色谱梯度泵B及稀释液泵，其稀释剂可为水、盐溶液、甲醇、乙腈、丙酮、乙醇或正构烷烃溶剂，其洗脱剂可为甲醇、乙腈、乙醇、水及其混合物、正构烷烃等常用有机溶剂。

所述检测器为各种用于检测分离过程中色谱信号的装置，包括但不仅限于紫外检测器，二极管阵列检测器，蒸发光散射检测器或质谱检测器，可以是一个检测器或多个检测器联合。

所述分离柱阵列、富集柱阵列的色谱柱可以选用相同或不同的填料，所述填料可为硅胶，带有C18、Xion、C8、CN基或氨基的反相硅胶基质填料或各种大孔吸附树脂及离子交换树脂等填料。

与现有技术相比，本实用新型的创新点和有益效果在于：

基于一个两位六通阀、一个富集柱阵列和一个分离柱阵列构建的多维液相色谱分离系统，能在色谱信号的实时引导下进行富集柱切换，精确控制三维或三维以上色谱分离过程，多维色谱分离方法开发简单易行。

附图说明

图1为本实用新型提供的反向洗脱多维液相色谱分离系统两位六通阀为A状态的管路连接结构图；

图2为本实用新型提供的反向洗脱多维液相色谱分离系统两位六通阀为B状态的管路连接结构图；

图3为本实用新型提供的正向洗脱多维液相色谱分离系统两位六通阀为A状态的管路连接结构图；

图4为本实用新型提供的正向洗脱多维液相色谱分离系统两位六通阀为B状态的管路连接结构图；

图5为液相色谱分离柱阵列的管路连接结构图；

图6为富集柱阵列的管路连接结构图；

图7(a)为两位六通进样阀样品装载状态(LOAD状态，A状态)管路连接结构图，该状态下将样品装载到定量环中，其中④号位定义为进样阀的入口，⑤号位定义为进样阀的出口；

图7(b)为两位六通进样阀样品装载状态(INJECT状态，B状态)管路连接结构图，该状态下样品将从定量环中注入到分离系统流路中进行分离，其中④号位定义为进样阀的入口，⑤号位定义为进样阀的出口；

图8(a)为本实用新型实施例的多维高效液相色谱分离系统结构图，两位六通阀为A状态；

图8(a)中：1高效液相色谱梯度泵A、2高效液相色谱梯度泵B、3稀释液泵、4梯度混合器A、5梯度混合器B、6进样阀、7富集柱阵列、8馏份收集器、9液相色谱分离柱阵列、10检测器、11两位六通阀；

图8(b)为本实用新型实施例的多维高效液相色谱分离系统结构图，两位六通阀为B状态。

具体实施方式

以下所述的实施例仅仅是对本实用新型专利应用的一种描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围。

一种多维液相色谱分离系统，包括高效液相色谱梯度泵A、高效液相色谱梯度泵B、稀释液泵、梯度混合器A、梯度混合器B、进样阀、富集柱阵列、馏份收集器、液相色谱分离柱阵列、检测器、两位六通阀以及连接管路。其中，富集柱阵列和液相色谱分离柱阵列通过多位选择阀进行构建，稀释液泵为高效液相稀释液泵。

所述高效液相色谱梯度泵A和高效液相色谱梯度泵B与梯度混合器A的入口连接，梯度混合器A的出口与进样阀的入口连接，进样阀的出口与两位六通阀的①号位连接，两位六通阀的⑥号位与液相色谱分离柱阵列的入口连接，液相色谱分离柱阵列的出口与检测器连接，检测器的出口与梯度混合器B的入口连接，稀释液泵与梯度混合器B的入口连接，梯度混合器B的出口与两位六通阀的④号位连接，两位六通阀的⑤号位与富集柱阵列的接口Y连接，富集柱阵列的接口X与两位六通阀的②号位连接，两位六通阀的③号位与馏份收集器的入口连接。

在上述的多维液相色谱分离系统中，梯度混合器B的出口还可与两位六通阀的③号位连接，此时，两位六通阀的④号位与馏份收集器的入口连接，其它连接管路不变。

图1中两位六通阀为A状态，此时，高效液相色谱梯度泵A和高效液相色谱梯度泵B与梯度混合器A组成色谱分离梯度洗脱流动相供给系统，梯度混合器A的出口与进样阀连接，进样阀的出口与两位六通阀的①号位连接；两位六通阀的①号位与⑥号位导通并与液相色谱分离柱阵列的入口连接；选择分离柱阵列中的任意色谱柱进行分离；分离柱阵列的出口与检测器连接，检测器检测色谱信号，检测器的出口与梯度混合器B的入口连接，稀释液泵与梯度混合器B的入口连接，经梯度混合器B稀释柱后流出样品，梯度混合器B出口与两位六通阀的④号位连接；两位六通阀的④号位与两位六通阀的⑤号位导通；两位六通阀的⑤号位与位富集柱阵列的接口Y(此时富集柱阵列的接口Y为其入口)连接，富集柱阵列的接口X(此时富集柱阵列的接口X为其出口)与两位六通阀的②号位连接，实现分离样品的富集；两位六通阀的②号位与两位六通阀的③号位导通；两位六通阀的③号位与馏份收集器的入口连接，实现样品收集。

图2中两位六通阀为B状态，此时，高效液相色谱梯度泵A和高效液相色谱梯度泵B与梯度混合器A组成色谱分离梯度洗脱流动相供给系统，梯度混合器A的出口与进样阀连接，进样阀的出口与两位六通阀的①号位连接，两位六通阀的①号位与②号位导通；两位六通阀的②号位与富集柱阵列的接口X连接(此时富集柱阵列的接口X为其入口)；富集柱阵列的接口Y(此时富集柱阵列的接口Y为其出口)与两位六通阀的⑤号位连接；两位六通阀的⑤号位与⑥号位导通；两位六通阀的⑥号位与液相色谱分离柱阵列的入口连接；选择分离柱阵列中的任意色谱柱进行分离；分离柱阵列的出口与检测器连接，检测器检测色谱信号，检测器的出口与梯度混合器B的入口连接，稀释液泵与梯度混合器B的入口连接，经梯度混合器B稀释柱后流出样品，梯度混合器B出口与两位六通阀的④号位连接；两位六通阀的④号位与③号位导通；两位六通阀的③号位与馏份收集器的入口连接，实现样品收集。

实施例：一种多维液相色谱分离系统结构

该实施例中富集柱阵列为两级富集柱阵列组成并按一个富集柱阵列原理运行，每级富集柱阵列有9根富集柱，即富集柱阵列为18根富集柱，依次编号为富集柱阵列的第1富集柱，第2富集柱，等等，最后一个编号为富集柱阵列的第18富集柱；液相色谱分离柱阵列有5根分离柱，依次编号为第1分离柱，第2分离柱，等等，最后一根为第5分离柱；图8(a)中的两位六通阀为A状态，图8(b)中的两位六通阀为B状态。

以下为上述多维高效液相色谱分离系统结构的三维分离过程控制：

首先清洗富集柱和分离柱；依次切换每个富集柱和分离柱到流路中，观察检测器信号判断清洁效果。

第一维分离过程控制：两位六通阀为A状态，参见图1；将样品装载到进样阀上的定量环；选择第一维色谱分离柱，例如，第1分离柱，该色谱分离柱手动导通；当进样阀切换到INJECT状态时，开始第一维分离；在稀释液泵协助下，根据样品性质和检测信号依次将馏份采用富集柱阵列的第1至第9富集柱进行富集，富集柱阵列的第10至第18富集柱留作第三维分离时使用；如此反复，直到富集柱阵列的第1至第9富集柱中有足够多的化合物，转入到第二维分离过程控制；

第二维上样过程控制：第一维分离过程控制结束后，进样阀应当切换至LOAD状态，两位六通阀切换至B状态，选择第二维色谱分离柱，例如，第2分离柱，该色谱分离柱手动导通，参见图2；选择富集柱阵列的第1至第9富集柱中的一个富集柱作为第二维分离的样品柱，将该富集柱中的目标样品洗脱到第2分离柱中，完成第二维分离的上样过程；

第二维分离过程控制：在完成第二维上样过程后，两位六通阀切换至A状态，进行第二维分离，参见图1；在第二维分离过程中，在稀释液泵协助下，根据样品性质和检测信号依次将馏份切换至富集柱阵列的第10至第18富集柱中进行富集；

第三维分离过程控制：第二维分离过程控制结束后，两位六通阀切换至B状态，参见图2；进样阀保持LOAD状态；选择第三维色谱分离柱，例如，第3分离柱，该色谱分离柱手动导通；选择富集柱阵列的第10至第18富集柱中的一个富集柱作为第三维分离的样品柱；当该富集柱导通时，第三维分离过程开始，利用馏份收集器直接进行多个馏份的收集；如此反复，完成第三维分离。

Claims (3)

1.一种多维液相色谱分离系统，其特征在于，所述的多维液相色谱分离系统包括高效液相色谱梯度泵A、高效液相色谱梯度泵B、稀释液泵、梯度混合器A、梯度混合器B、进样阀、富集柱阵列、馏份收集器、液相色谱分离柱阵列、检测器、两位六通阀以及连接管路；所述两位六通阀的①位、②位、③位、④位、⑤位、⑥位仅表示邻接关系，不必与两位六通阀的物理标记对应，其号位命名和排序为从两位六通阀的任意接口开始按照逆时针或顺时针从①开始排序命名；所述检测器用于检测分离过程中的色谱信号；所述进样阀用于进样；

所述液相色谱分离柱阵列由多个色谱分离柱并联而成，在同一时刻只能有一个色谱分离柱导通；至少有一个旁路，该旁路和分离柱并联；当旁路导通时其它色谱分离柱将不能导通，当其它色谱分离柱导通时旁路将不能导通；对外设有一个固定的入口和一个固定的出口；

所述的富集柱阵列由多个色谱富集柱并联而成，在同一时刻只能有一个富集柱导通；至少有一个旁路，该旁路和富集柱并联；当旁路导通时其它富集柱将不能导通，当其它富集柱导通时旁路将不能导通；对外有两个接口，分别定义为接口X和接口Y；

所述高效液相色谱梯度泵A和高效液相色谱梯度泵B与梯度混合器A的入口连接，梯度混合器A的出口与进样阀的入口连接，进样阀的出口与两位六通阀的①号位连接，两位六通阀的⑥号位与液相色谱分离柱阵列的入口连接，液相色谱分离柱阵列的出口与检测器连接，检测器的出口与梯度混合器B的入口连接，稀释液泵与梯度混合器B的入口连接，梯度混合器B的出口与两位六通阀的④号位连接，两位六通阀的⑤号位与富集柱阵列的接口Y连接，富集柱阵列的接口X与两位六通阀的②号位连接，两位六通阀的③号位与馏份收集器的入口连接。

2.根据权利要求1所述的一种多维液相色谱分离系统，其特征在于，所述的多维液相色谱分离系统中梯度混合器B的出口还可与两位六通阀的③号位连接，此时，两位六通阀的④号位与馏份收集器的入口连接，其它连接管路不变。

3.根据权利要求1或2所述的一种多维液相色谱分离系统，其特征在于，所述的多维液相色谱分离系统中进样阀还可连接在富集柱阵列的旁路中，或者在两位六通阀的⑥号位与液相色谱分离柱阵列的入口之间。

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