Vynález se týká způsobu chromatografické analýzy a zařízení k provádění tohoto způsobu obsahující čerpadlo, dávkovač, kolonu a detektor.

Současný stav techniky je charakterizován čtyřmi funkčně vzájemně nezávislými prvky: čerpadlem mobilní fáze, dávkovačem vzorku, chromatografickou kolonou a detektorem. Nejintenzivnější vývoj posledních let v kapalinové chromatografii proběhl ve směru miniaturizace kolony a s tím spojené miniaturizace detektoru a mimokolonových prostorů ohromatografu. Kolony i detektory jsou ve svém technickém základě vyřešené jako prvky mikrokolonových kapalinových chromatografů. Cely detektorů jsou dnes konstruovány -7-9 v objemech 10 až 10 litrů a vyhovují kolonám s vnitřním průměrem 0,1 až 1 mm o délkách cm až několik metrů. Používá se sorbentu s velikostí zrna 3 až 10 ^um. Retenční objemy solutů jsou pro takto konstruované chromatografy malé. Např. pro soluty s kapacitním poměrem k = 5 až 10 se retenční objemy pohybují okolo 100 ^ul.

Dosud nedořešenou problematikou mikrokolonové chromatografie zůstávají čerpadla mobilní fáze a dávkovače vzorku. Všechna řešení těchto dvou prvků vycházejí z prosté miniaturizace zařízení používaných v kapalinové chromatografii s analytickými kolonami . Nebyly dosud navrženy principiálně nové prvky řešící tuto část chromatografu.

V oboru čerpadel se přístroje obvykle rozděluji do dvou kategorií. První kategorii tvoří pulsní čerpadla s objemem válce několik desetin ml a frekvencí pulsů cca 1 až 0,1 sec\. Tato čerpadla jsou pro mikrokolonovou chromatografii využívána tak, že zdvih pístu, resp. frekvence, je elektronicky regulována. Tímto způsobem je dosahováno odpovídajících průtoků mobilní fáze. Druhým typem používaných čerpadel jsou bezpulsní čerpadla, která pro mikrokolonovou chromatografií pracují s objemem válců jednotky až desítky ml, pro normální chromatografii 100 až 300 ml. Rychlost toku mobilní fáze je řízena rychlostí pohybu pístu ve válci.

Dávkovače vzorku do kapalinového chromatografu jsou v současné době tvořeny převážně rotačními kohouty, šesticestné kohouty s vnější smyčkou dovolují dávkovat objemy ^ul až ml vzorku. Čtyřcestné kohouty s vnitřní smyčkou slouží pro dávkování objemů řádově desetiny ^ul vzorku. Ještě stále jsou dodávány dávkovače při jejichž použití je v okamžiku dávkování přerušen tok mobilní fáze.

Způsob chromatografické analýzy spočívá v zásobení čerpadla potřebným objemem kapalné mobilní fáze, nastavení průtoku mobilní fáze a propláchnutí chromatografu mobilní fází. Potom se dávkovačem vnese vzorek na chromatografickou kolonu, na které dojde k separaci analyzované směsi na jednotlivé složky. Za chromatografickou kolonou jsou složky detegovány a zaznamenávány vyhodnocovacím zařízením spojeným s detektorem. Další analýzy se provádějí vnášením vzorku na kolonu, většinou bez přerušení toku mobilní fáze.

Nevýhody dosavadního způsobu spočívají v tom, že při změně použité mobilní fáze, k čemuž často dochází ve fázi přípravy analýzy, nebo v případě, že sériové nároky jsou kladeny na analýzy vzorku odlišného chemického charakteru, se musí zdlouhavě vyprazdňovat čerpadlo, proplachovat novou mobilní fází. Používaná dávkovači zařízení dovolují vnášet pouze jeden objem vzorku na kolonu. Změna dávkovacího objemu je spojena s pracnou a časově náročnou změnou buč dávkovacího zařízení nebo alespoň smyčky dávkovače... Ve všech případech, i když se jedná o chromatografy v mikrokolonovém provedení, jsou používána čerpadla, která jsou prostou miniaturizací čerpadel určených pro větší objemy. V důsledku toho je spotřeba mobilní fáze velká a použití vzácnějších kapalin je spojeno se značnými ekonomickými nároky.

Tyto nevýhody odstraňuje způsob a zařízení podle vynálezu. Podstata způsobu spočívá v tom, že mobilní fáze se nasaje do dávkovacího válce přes kapilární vstup, pak se vstupem nasaje vzorek a celý obsah dávkovacího válce a kapilárního vstupu se protlačí chromatografickou mikrokolonou.

Podstata zařízení pro chromatografickou analýzu podle vynálezu spočívá v tom, že čerpadlo s dávkovačem jsou vytvořeny jako dávkovači válec opatřený na jedné straně pístem a na druhé straně dutou jehlou opatřenou bočním otvorem a uloženou suvně v přímočarém kanálu spojujícím jednotlivé výstupy bloku rozvodu kapalin, přičemž vzdálenost bloku rozvodu kapalin a dávkovacího válce je přestavitelná.

Výhodou navrhovaného způsobu je možnost snadné výměny mobilní fáze, úspora mobilní fáze založená na skutečnosti, že se pracuje vždy s nejmenším potřebným objemem mobilní fáze pro jednu analýzu. To závisí na vlastnostech analyzované složky a chromatografických podmínkách. V důsledku toho je možno pro chromatografickou analýzu používat drahých mobilních fází a dosahovat kvalitativně nových analytických separací. Při způsobu podle vynálezu je možno volit objem vzorku dávkovaného na kolonu, aniž je zapotřebí zasahovat do konstrukce přístroje.

Předností zařízení podle vynálezu je konstrukční jednoduchost, nebot,dva samostatné přístrojové prvky jsou nahrazeny jediným. V přístroji jsou minimální mimokolonové'prostory, které tudíž nemohou negativně ovlivňovat ani účinnost ani selektivitu chromatografické separace vzhledem k možnému nedokonalému vypláchnutí těchto prostorů.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je znázorněn : na připojeném výkresu, který představuje schematický náčrtek zařízení.

Dávkovači válec _1_ o objemu např. 100 /ul je na jedné straně opatřen pístem 2 a na druhé straně dutou jehlou 3 o vnitřním průměru např. 0,5 mm. Jehla je dutá v délce od dávkovacího válce J_ až po boční otvor 4· o průměru např.

0,15 mm. Jehla prochází kanálem £ orientovaným přímočaře ve směru jehly £ a dávkovacího válce J_. Kanál se nachází v bloku £ rozvodu kapalin a kolmo na něj jsou vrtány vstupy a výstupy 6, 2 kapalin a výstup 2 ^na chromatografickou kolonu 1 2, kde kolona má např. délku 3 cm a vnitřní průměr 0,5 mm a je plněna sorbentem o velikosti zrna 5 /um. Za chromatografickou kolonou 12 je detektor 1 3, např. elektrochemický. Přitom ke vstupu £ je připojen zásobník 1 0, např. injekční stříkačka, obsahující mobilní fázi. Ke vstupu 2 J^e připojen zásobník 11 obsahující vzorek. Píst 2 dávkovacího válce 2 J^e vybaven jednotkou 14 zajištující pohyb pístu 2 oběma směry regulovanou rychlostí. Dávkovači válec l· s pístem 2 a ovládací jednotkou 14 je připevněn na suportu 1 5, který zajištuje přestavitelnost vzdálenosti dávkovacího válce 2 °d bloku 9 rozvodu kapalin.

Zařízení znázorněné na výkresu funguje takto:

Dávkovači válec 2 ^se vyprázdní přesunutím pístu 2 do horní úvrati pomocí ovládací jednotky 21· Komplet dávkovacího válce 2» pístu 2 a ovládací jednotky 14 se přesune vzhledem k bloku 9. rozvodu kapalin tak, že boční otvor £ duté jehly '3 se nachází v prostoru vstupu £ kapaliny. Oo zásobníku 10 se nabere mobilní fáze, zásobník 11 se naplní potřebným objemem vzorku. Zkontroluje se kolona 12 a připojí se detektor 13 k vyhodnocovacímu zařízení, např. zapisovači. Na takto připraveném přístroji se analyzuje směs tak, že do dávkovacího válce 2 ^se nasaje pro analýzu potřebný objem mobilní fáze, např. 90 ^ul. Přitom přesun pístu 2 se děje pomocí ovládací jednotky 1 4. Pomocí suportu 15 se dále přesune boční otvor £ duté jehly £ do .prostoru vstupu kapaliny 2· Zajistí se propláchnutí vstupu a výstupu 2 vzorkem ze zásobníku 21 θ do dávkovacího válce 2 ^se nasaje potřebný Objem vzorku, např. 1 yul. Zvolené nasávané objemy jsou přitom nastavené na ovládací jednotce 22» takže jejich přesné odměřování nečiní potíže. Suportem 15 se přesune nyní dávkovači válec 2 do takové polohy vůči bloku 9_ rozvodu kapalin, že boční otvor £ duté jehly 2 se nachází v prostoru výstupu 2 kapaliny. Ovládací jednotkou 14 se dále vytlačuje nastavenou rychlostí např.

0,5 /Ul za s. kapalina z dávkovacího válce 2 přes chromatografickou kolonu 12 a detektor 13 do odpadu. Výsledek analýzy se odečte z neznázorněného vyhodnocovacího zařízení. Přesunutím dávkovacího válce 2 pomocí suportu 15 do polohy, ve které je boční otvor 2 duté jehly 2 ^v prostoru vstupu kapaliny £, je září zení připraveno k nové analýze. Při opakované analýze stejného typu se vymění pouze vzorek, při jiné analýze se vymění i mobilní fáze.

Způsobu a zařízení podle vynálezu lze s výhodou použít zejména v mikrokolonové chromatografii. Při vhodné volbě kolony lze na zařízení provést prakticky všechny typy analýz, které byly dosud v oboru kapalinové chromatografie publikovány. Zařízení podle vynálezu lze s výhodou použít jak při konstrukci jednoduchýh až mnohoúčelových analyzátorů, tak při konstrukci náročných, plně automatizovaných kapalinových chromatografů.