CN2476817Y - 定量进样梯度加压的毛细管电泳装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及分离检测装置。它包括缓冲液瓶、输液管、高压泵、混合器、四通、电极、进样阀、高压电源、分离毛细管、检测器、三通、限流阀、连接阀、废液瓶、反压阀和电线构成;连接高压泵的输液管的吸入端分别插入缓冲液瓶中,高压泵的输出端与混合器相连,混合器的输出端与四通相连;定量进样阀连接分离毛细管,检测器与三通连接,四通与三通上连接有电极;本实用新型可以实现压力流与电渗流方向相反的操作,彻底解决毛细管电泳进样量重复性问题。

Description

定量进样梯度加压的毛细管电泳装置

本实用新型涉及分离检测装置。

自从1981年Jorgenson和Lukacs[JorgensonJ W，LukacsKD.Anal Chem，1981，53：1298]创造性地实现了在细管径毛细管内的电泳工作以来，毛细管电泳得到迅速发展。毛细管电泳具有很高的分离效率，柱效可达每米几十万理论塔板数，另外，毛细管电泳还具有分离速度快、需要样品量小等优点，因而受到人们的重视，现已成为分离分析科学的重要手段。但由于商业化毛细管电泳仪的进样方式是以“蘸入”法实现，峰面积的重复性较差，其相对标准偏差通常大于5％，难以满足质控(QC)、质保(QA)分析的要求。正是由于进样量重复性差的缺点，使毛细管电泳不能成为定量分析的主流，限制了毛细管电泳技术的广泛应用。

毛细管电泳有三种进样方法[陈义编著毛细管电泳技术及应用，北京：化学工业出版社，2000]：电动进样、压力进样和扩散进样。

在电动进样中，将毛细管的进口端插入样品溶液中，加上电场后，组分会因电迁移和电渗作用而进入毛细管中。进样量由电场强度和进样时间控制。电动进样是商品仪器必备的进样方法，但它对离子组分存在进样歧视，即电泳速度大的组分进样量大，电泳速度小的组分进样量小，这会降低分析的准确性和可靠性。

压力进样也叫流动进样，将毛细管进口端放入样品溶液后通过加正压(进口端加压)、负压(管尾抽吸)或重力(虹吸)使样品进入毛细管。进样量由毛细管两端压差和进样时间控制。利用压缩空气如钢瓶气正压进样多为商品仪器采用。压力进样不存在进样歧视问题。

扩散进样利用浓度差扩散原理将样品分子引入毛细管。当把毛细管进口端插入样品溶液时，样品分子会因管口界面存在浓度差而向管内扩散。扩散进样的进样量只由进样时间控制。但由于样品中不同组分的进样量与其扩散系数有关。

以上三种进样方法均属“蘸入”法，即需将毛细管进口端插入样品溶液中，进样后再放回缓冲液中，因而，进样过程必然造成毛细管两端所加电压的中断，更重要的是，毛细管进口外会有样品残留，其残留量受多种因素如溶液粘度、表面张力、温度、风速等的影响，使进样量重复性较差，难以满足定量分析的需要。

为了在不移动毛细管的情况下进样，Zare等(Zare RN，Tsuda T.US Patent5,141,621，1992)设计了一个“界面装置”套在毛细管进口端，进样时将样品注入“界面装置”中，从而避免了毛细管的移动，但由于样品会向毛细管进口端周围的缓冲液中扩散，因而难以精确控制进样量。Virtanen等(Virtanen R.US Patent 6,190,521，2001)采用一段“进样毛细管”将样品引入分离毛细管，“进样毛细管”的内径比分离毛细管的外径稍大，其中充满样品溶液，进样时将“进样毛细管”套在分离毛细管进口端并维持一段时间，该法同样难以精确控制进样量。Recknor等(Recknor M W，Wolze D A.US Patent 5,667,657，1997)对压力进样进行了改进，采用两级压力调节单元使进样压差维持恒定，在一定程度上可提高进样量重复性，连续5次进样的相对标准偏差可达2％以下，但该法仍属于“蘸入”法，进样过程会造成系统断电，进样量重复性也难以满足实际需要。

中国专利(申请号：99206093.1)公开了多用加压电色谱装置，用于分离与检测。

本实用新型的目的是提供一种定量进样梯度加压的毛细管电泳装置，可以克服现有技术的缺点，彻底解决毛细管电泳进样量重复性问题。

本实用新型包括缓冲液瓶、输液管、高压泵、混合器、四通、电极、进样阀、高压电源、毛细管、检测器、三通、限流阀、连接阀、废液瓶、反压阀和电线构成。

本实用新型结合附图详细描述如下：

图1是定量进样梯度加压的毛细管电泳装置整体示意图；图2是硫脲和对甲氧基苯甲酸样品的分离谱图；图3是硫脲、对甲氧基苯甲酸和对苯二甲酸样品的分离谱图。

如图所示，1是缓冲液瓶，2是缓冲液瓶，3是输液管，4是高压泵，5是高压泵，6是混合器，7是四通，8是电极，9是进样阀，10是高压电源，11是毛细管，12是检测器，14是电极，15是三通，16是限流阀，17是连接阀，18是废液瓶，19是反压阀，20是废液瓶；连在高压泵4和5的输液管3的吸入端分别插入缓冲液瓶2和1中，其输出端与混合器6相连，混合器6的输出端与四通7相连，缓冲液在四通7处分流，一路连通反压阀19后再通入废液瓶20，一路与定量进样阀9相连，四通7的另一孔连接电极8，电极8为正电极或负电极。进样阀9的出口连接分离毛细管11，在毛细管11上开一检测窗口，使其与检测器12的光路相对。缓冲液经过检测器12后进入三通15，三通15的一个孔与限流阀16相连，另一孔连接电极14，电极14可以接正电压或负电压。限流阀16与连接阀17相连，后接废液瓶18。高压电源10为系统提供分离电压。

使用本实用新型为毛细管电泳进样，由于使用了定量进样阀，因而进样量可以维持恒定，从根本上解决了毛细管电泳中进样量重复性差的问题，另外，进样时不需要断电，提高了毛细管电泳的操作稳定性。利用纳升级定量进样阀，可以降低进样区带长度。由于本方法采用了两个高压泵，可以使用不同的缓冲液1和2实现梯度毛细管电泳操作，对于等度操作的情况，则只须一个高压泵，并不需要混合器6。该方法中，毛细管11中缓冲液的流动受压力和电渗流双重驱动，反压阀19和限流阀16的使用可以使毛细管11中维持一定的压力，从而抑制气泡的产生。限流阀16可以是填充柱，也可以是反压阀。通过改变反压阀19及限流阀16，可以调节压力对缓冲液流动的贡献，从而实现缩短分离时间、提高分离度、提高柱效等不同目的。通过改变电极8和电极14的正负关系，可以改变组分出峰顺序。

本实用新型创新之处：(1)在毛细管电泳中使用定量进样阀进样是世界首创；(2)当毛细管两端压差不大时，就形成了两端加液压的毛细管电泳，这在世界上是前所未有的；(3)连续的毛细管电泳梯度操作是世界首创；(4)当毛细管末端电压高于其进口处电压时(如电极14接正电压，电极8接负电压或接地)，可以实现压力流与电渗流方向相反的操作，这种方式的毛细管电泳操作未见报道，也是世界首创的。

实施例1：采用内径100μm的毛细管，有效柱长30cm，总长度40cm，缓冲液为5mM磷酸缓冲液∶甲醇＝80∶20(v/v)，电极8接地，电极16接负电压，电压为200V/cm，利用20nl定量进样阀进样，成功分离了硫脲和对甲氧基苯甲酸样品，分离谱图如附图2所示，图2是定量进样的毛细管电泳重复性实验谱图，1为硫脲，2为对甲氧基苯甲酸。

连续进样5次，两个峰的重复性很好，保留时间的相对标准偏差分别为0.14％、0.48％，两个峰面积的相对标准偏差分别为0.95％、0.84％。

实施例2：采用内径50μm的毛细管，有效柱长20cm，总长度25cm，缓冲液为乙腈∶水＝70∶30(v/v)，电极8接地，电极16接负电压，电压为286V/cm，利用20nl定量进样阀进样，成功分离了硫脲、对甲氧基苯甲酸和对苯二甲酸样品，分离谱图如附图3所示。图3是定量进样的毛细管电泳分离实验谱图，1为硫脲，2为对甲氧基苯甲酸，3为对苯二甲酸。

Claims (4)

1、一种定量进样梯度加压的毛细管电泳装置，其特征在于它包括缓冲液瓶、输液管、高压泵、混合器、四通、电极、进样阀、高压电源、分离毛细管、检测器、三通、限流阀、连接阀、废液瓶、反压阀和电线构成；连接高压泵的输液管的吸入端分别插入缓冲液瓶中，高压泵的输出端与混合器相连，混合器的输出端与四通相连；四通的一路连通反压阀后再通入废液瓶，一路与定量进样阀相连，四通的另一孔连接电极，定量进样阀的出口连接分离毛细管，在分离毛细管上开一检测窗口，使其与检测器的光路相对；检测器与三通连接，三通的一个孔与限流阀相连，另一孔连接另一电极，限流阀与连接阀相连，后接废液瓶18；电极的连接电线上有高压电源，为系统提供分离电压。

2、按照权利要求1所述的定量进样梯度加压的毛细管电泳装置，其特征在于所述的电极可以为正电极或负电极。

3、按照权利要求1所述的定量进样梯度加压的毛细管电泳装置，其特征在于所述的高压泵可以是1个或2个。

4、按照权利要求1所述的定量进样梯度加压的毛细管电泳装置，其特征在于所述的限流阀和反压阀可以互换位置。

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