CS257657B1

CS257657B1 - Method of chromatographical analysis and device for realization of this method

Info

Publication number: CS257657B1
Application number: CS858421A
Authority: CS
Inventors: Milos Krejci; Vladislav Kahle
Original assignee: Milos Krejci; Vladislav Kahle
Priority date: 1985-11-22
Filing date: 1985-11-22
Publication date: 1988-05-16
Also published as: CS842185A1

Abstract

Řešení ee týká oboru ohromatografie. Podstata způsobu spočívá v tom, že mobilní fáze se nasaje do dávkovacího válce přes kapilární vstup, pak se kapilárním vstupem nasaje vzorek a oelý obsah dávkovaoího válos a kapilárního vstupu ee protlačí ohromatografiokou mikrokolonou. Podstata zařízení pro ohromatografiokou analýzu spočívá v tom, že čerpadlo b dávkovačem jsou vytvořeny jako dávkovači vá- leo opatřený na jedná straně pístem a na druhá straně dutou jehlou opatřenou boč ním otvorem a uloženou suvně v přímočarém kanálu spojujícím jednotlivá výstupy rozvodu kapalin» přičemž vzdálenost bloku rozvodu kapalin a dávkovaoího váloe je přestavitelná.The ee solution relates to the field of cinema. The essence of the method is that it is mobile the phase is sucked into the metering roller via capillary entry, then capillary the sample and the content of the dosing agent the void and capillary inlet ee micrograph. The essence of the equipment for the ultragrapher The analysis consists in the fact that the pump b is a dispenser are designed as dosing leo provided with a piston on one side and on the other side with a hollow needle provided with a side through a hole and slidably mounted in a straight line distribution channel liquids while taking a block distance distribution of liquids and dosing fluid adjustable.

Description

Vynález se týká způsobu chromatografické analýzy a zařízení k provádění tohoto způsobu obsahující čerpadlo, dávkovač, kolonu a detektor.The invention relates to a chromatographic analysis method and to an apparatus for carrying out the method comprising a pump, a metering unit, a column and a detector.

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.The state of the art is characterized by four functionally independent elements: a mobile phase pump, a sample dispenser, a chromatography column and a detector. The most intensive development of recent years in liquid chromatography has taken place in the direction of column miniaturization and the associated miniaturization of detector and extra-colon space of the ohromatograph. Both the columns and the detectors are designed in their technical basis as elements of microcolumn liquid chromatographs. The detector cells are now constructed -7-9 in volumes of 10 to 10 liters and fit columns with an inside diameter of 0.1 to 1 mm and lengths of cm to several meters. A sorbent having a grain size of 3 to 10 µm is used. The solute retention volumes for the chromatographs so constructed are small. E.g. for solutes with a capacity ratio of k = 5 to 10, the retention volumes are about 100 µl.

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.Mobile phase pumps and sample dispensers remain unresolved issues of microcolumn chromatography. All solutions of these two elements are based on simple miniaturization of the devices used in liquid chromatography with analytical columns. In principle, new elements solving this part of the chromatograph have not been proposed.

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.In the field of pumps, devices are usually divided into two categories. The first category consists of pulse pumps with a cylinder volume of several tenths of ml and a pulse frequency of approximately 1 to 0.1 sec \. These pumps are used for microcolumn chromatography in such a way that the piston stroke, resp. frequency is electronically regulated. In this way, corresponding flow rates of the mobile phase are achieved. The second type of pumps used are pulse-free pumps, which work with a unit volume of up to tens of ml for microcolumn chromatography, and 100 to 300 ml for normal chromatography. The flow rate of the mobile phase is controlled by the speed of movement of the piston in the cylinder.

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.Liquid chromatograph sample dispensers are currently predominantly rotary taps, six-way external loop taps allow dosing volumes of µl to ml of sample. Four-way internal loop valves serve to dispense volumes of the order of tenths of a µl sample. Dispensers are still available which are used to interrupt the flow of the mobile phase at the time of dispensing.

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.The method of chromatographic analysis consists in supplying the pump with the required volume of liquid mobile phase, adjusting the flow rate of the mobile phase and flushing the chromatograph with the mobile phase. The sample is then loaded onto a chromatographic column through which the analyzed mixture is separated into components. After the chromatographic column, the components are detected and recorded by an evaluation device connected to the detector. Further analyzes are performed by loading the sample onto the column, mostly without interrupting the flow of the mobile phase.

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.The disadvantages of the prior art method are that when changing the mobile phase used, which often occurs during the analysis preparation phase, or when serial demands are placed on analyzes of a sample of a different chemical nature, the pump must be emptied and flushed with the new mobile phase. The dosing devices used allow only one sample volume per column to be introduced. Changing the dosing volume is associated with a laborious and time-consuming change of either the dosing device or at least the dosing loop. As a result, the consumption of the mobile phase is large and the use of the rarer liquids is associated with considerable economic demands.

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.These disadvantages are overcome by the method and apparatus of the invention. The principle of the method is that the mobile phase is sucked into the metering roller through the capillary inlet, then the sample is sucked in and the entire contents of the metering roller and the capillary inlet are forced through a chromatographic microcolumn.

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.The principle of the chromatographic analysis device according to the invention is that the pump and the metering pump are designed as a metering cylinder provided on one side with a piston and on the other side with a hollow needle provided with a side opening and slidable in a rectilinear channel. the liquid distribution and dosing roller is adjustable.

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.The advantage of the proposed method is the possibility of easy exchange of the mobile phase, saving of the mobile phase based on the fact that always the smallest necessary volume of mobile phase is used for one analysis. This depends on the properties of the component to be analyzed and the chromatographic conditions. Consequently, expensive mobile phases can be used for chromatographic analysis and qualitatively new analytical separations can be achieved. In the method of the invention, it is possible to select the volume of sample fed to the column without interfering with the design of the apparatus.

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.The advantage of the device according to the invention is its simplicity of construction, since two separate device elements are replaced by a single device. There are minimal extra-colonial spaces in the apparatus which, therefore, cannot negatively affect either the efficiency or selectivity of the chromatographic separation due to the possible imperfect rinsing of these spaces.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je znázorněn : na připojeném výkresu, který představuje schematický náčrtek zařízení.An exemplary embodiment of the device according to the invention is shown in the attached drawing, which represents a schematic diagram of the device.

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.The metering roller 1 having a volume of e.g. 100 µl is provided on one side with a piston 2 and on the other side with a hollow needle 3 having an internal diameter of e.g. 0.5 mm. The needle is hollow in length from the metering roller 1 to the side opening 40 having a diameter of e.g.

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.0.15 mm. The needle passes through a channel 4 oriented rectilinearly in the direction of the needle 4 and the metering roller. The channel is located in the liquid distribution block 6 and perpendicular to it are drilled inlets and outlets 6, 2 of the liquids and outlet 2 of ^the chromatographic column 1 2, where the column has for example a length of 3 cm and an inner diameter of 0.5 mm. grain size 5 µm. Behind the chromatography column 12 is a detector 13, eg electrochemical. A cartridge 10, e.g. a syringe, containing a mobile phase is connected to the inlet 6. The input 2 connected to J ^e container 11 containing the sample. The piston metering roller 2 ^e 2 J equipped unit 14 providing movement of the piston 2 in both directions at a controlled rate. The metering roller 15 with the piston 2 and the control unit 14 is mounted on the support 15, which provides an adjustment of the metering roller distance 2 ° d of the fluid distribution block 9.

Zařízení znázorněné na výkresu funguje takto:The device shown in the drawing works as follows:

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.The metering cylinder 2 ^is emptied by moving the piston 2 to the top dead center by means of the control unit 21. The assembly of the metering cylinder 2 »of the piston 2 and the control unit 14 is moved relative to the fluid distribution block 9 so that of the liquid inlet. The mobile phase is taken up of the container 10, the container 11 is filled with the necessary sample volume. The column 12 is checked and the detector 13 is connected to an evaluation device, e.g. a recorder. On the apparatus prepared in this way, the mixture is analyzed by sucking into the dosing roller 2 ^the necessary volume of the mobile phase, for example 90 µl, for analysis. However movement of the piston 2 takes place by means of the control unit 1 4. With the carriage 15 further moves to the side opening of the hollow needle £ £ .prostoru to the liquid inlet 2 · Ensure flushing inlet and outlet 2 of the sample container 21 into the metering cylinder θ 2 ^is sucked required Sample volume, eg 1 µl. The selected suction volumes are set on the control unit 22 so that their precise metering does not cause problems. The slide 15 now moves the metering roller 2 to such a position relative to the liquid distribution block 9 that the side opening 6 of the hollow needle 2 is located in the liquid outlet space 2. The control unit 14 is further extruded at a set speed e.g.

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.0.5 µl per second liquid from the metering roller 2 through a chromatography column 12 and a detector 13 to waste. The analysis result is read from the evaluation device (not shown). By moving the metering roller 2 by means of the support 15 to a position in which the side opening 2 of the hollow needle 2 is ⁱⁿ the liquid inlet space 6, the glowing device is ready for re-analysis. Repeated analysis of the same type only exchanges the sample, while another analysis replaces the mobile phase.

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.In particular, the method and apparatus of the invention can be advantageously used in microcolumn chromatography. With suitable column selection, virtually all types of analyzes that have been published in the liquid chromatography field can be performed on the apparatus. The device according to the invention can be advantageously used both in the construction of simple to multipurpose analyzers and in the construction of sophisticated, fully automated liquid chromatographs.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

A method of chromatographic analysis, characterized in that the mobile phase is sucked into the metering roller through a capillary inlet, then a sample is sucked into the metering roller through the same capillary inlet and then the entire contents of the metering roller are forced through a chromatography column.

2. A chromatographic analysis apparatus according to claim 1, comprising a pump, a metering unit, a column and a detector, characterized in that the metering pump is designed as a metering cylinder (1) provided with a piston (2) on one side and a hollow needle (3). having a side opening (4) and slidably mounted in a rectilinear channel (5) connecting the individual outlets (6,7,8) of the fluid distribution block (9), the distance of the block (9). the liquid distribution and dosing roller (1) is adjustable.