PL221817B1 - Komora do jednoczesnego prowadzenia procesów ortogonalnych elektrochromatografii planarnej ciśnieniowej i chromatografii cieczowej - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest komora do ortogonalnej elektrochromatografii planarnej ciśnieniowej przy użyciu płytki nośnej z warstwą fazy stacjonarnej, wyposażonej w obramowanie uszczelniające. Istota wynalazku polega na tym, że obramowanie (7) uszczelniające na obwodzie warstwy (3) fazy stacjonarnej płytki (2) nośnej, na boku leżącym po przeciwnej stronie niż bok, do którego jest doprowadzone zasilanie roztworem fazy ruchomej, ma wycięcia piłozębne, natomiast dwa naprzeciwległe boki obramowania (7) mają wycięcia zakończone półkoliście. W podkładce (4) elastycznej i w przykrywie (5) są dwa rzędy otworów, stanowiących komory elektrodowe, rozmieszczonych nad zakończeniami wycięć, w których to otworach są umieszczone elektrody, a ponadto w przykrywie (5) jest umieszczony rząd rurek(12), których wloty są nad końcowymi fragmentami wycięć piłozębnych, a wyloty są połączone z układem (13) do odbierania fazy ruchomej.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest komora z wymienną warstwą fazy stacjonarnej, umieszczonej na płytce nośnej, do jednoczesnego prowadzenia procesów rozdzielania, wzajemnie ortogonalnych, elektroforezy i chromatografii cieczowej w układzie zamkniętym pod ciśnieniem. Technika rozdzielania składników mieszaniny substancji realizowana przy wykorzystaniu przedmiotowego urządzenia nosi nazwę ortogonalnej elektrochromatografii planarnej ciśnieniowej.

W literaturze fachowej znane są urządzenia, w których proces rozdzielenia substancji odbywa się z wykorzystaniem dwóch prostopadle prowadzonych procesów elektroforezy i przepływu fazy ruchomej pod wpływem siły grawitacji w układzie z bibułą filtracyjną („Partition Chromatography of Am ino Acids with Applied Voltage” Gotfred Haugaard, Thomas D. Kroner, J. Am. Chem. Soc., 1948, 70 (6), pp 2135-2137).

Znane jest z opublikowanego opisu patentowego, US Patent 4315812, rozwiązanie, w którym materiał porowaty taki jak bibuła filtracyjna, lub ziarno adsorbentu o grubości złoża 5 mm, jest umies zczony pomiędzy dwoma płytami, ustawionymi pionowo, tworząc rodzaj płaskiej (prostopadłościennej) kolumny chromatograficznej. Roztwór fazy ruchomej dostarczany jest za pomocą pompy cieczowej nad górną części złoża fazy stacjonarnej, tworząc nad złożem warstwę cieczy, nad którą znajduje się przestrzeń zamknięta, wypełniona gazem (powietrzem) pod ciśnieniem, tzw. poduszka powietrza. Dzięki wywieranemu ciśnieniu przez poduszkę powietrza ciecz może przepływać przez złoże fazy stacjonarnej. Płyty tworzące kolumnę płaską były połączone specjalną ramą, która przy dwóch pionowych brzegach wyposażona była w metalowe szyny.

Znane jest także z opisu polskiego wynalazku 219634 „Urządzenie do elektrochromatografii planarnej w układzie zamkniętym”, urządzenie w postaci, którego dnem jest wymienna płytka chrom atograficzna, z warstwą adsorbentu, która na całym obwodzie płytki jest pokryta środkiem uszczelniającym, tworzącym obramowanie nieprzepuszczalne dla płynów. Płytka chromatograficzna umieszczona jest na podstawce, która jest zbudowana z dwóch części, tj. obudowy i wkładki termostatującej z kanałami na ciecz chłodząco-grzejną. Pojemnik prostopadłościenny jest wyposażony w przegrodę wymienną, która wraz ze ściankami pojemnika tworzy zbiornik roztworu fazy ruchomej. Drugą komorę tworzy równoległy i oddalony od przegrody brzeg bloku, stanowiący element przykrywy płytki chromatograficznej wraz ze ściankami pojemnika, przy czym długość komór elektrodowych jest zbliżona do szerokości nie impregnowanej warstwy adsorbentu płytki chromatograficznej, nad którą umieszczona jest przykrywa dociskana do warstwy adsorbentu płytki chromatograficznej.

Również znany jest opis patentowy, US Patent 4346001, urządzenie do chromatografii planarnej ciśnieniowej z zastosowaniem tłoczenia roztworu fazy ruchomej poprzez warstwę adsorbentu płytki chromatograficznej. Przy wykorzystaniu tego urządzenia proces rozdzielania substancji odbywa się w jednym kierunku, zgodnym z kierunkiem migracji roztworu fazy ruchomej poprzez warstwę adsorbentu.

Zgodnie z wynalazkiem obramowanie uszczelniające na obwodzie warstwy fazy stacjonarnej, umieszczonej na płytce nośnej, przy boku leżącym po przeciwnej stronie niż bok, do którego doprowadzone jest zasilanie roztworem fazy ruchomej, ma piłozębne wycięcia, natomiast pozostałe dwa naprzeciwległe boki obramowania uszczelniającego mają wycięcia zakończone półkoliście. Korzystnie długość wycięcia jest co najmniej dwukrotnie dłuższa od jego szerokości, przy czym wycięcia te są rozmieszczone symetrycznie parami i stanowią lustrzane odbicie. W przykrywie umieszczonej n ad płytką chromatograficzną i w podkładce elastycznej przymocowanej to tej przykrywy są dwa rzędy otworów stanowiących komory elektrodowe, rozmieszczonych nad zakończeniami półkolistymi wycięć w obramowaniu uszczelniającym, przy czym do każdego otworu doprowadzona jest rurka, na wylocie każdej jest zainstalowany zawór. W każdym otworze jest usytuowana elektroda, przy czym elektrody jednego rzędu otworów są ze sobą połączone elektrycznie. Otwory te w górnej części są zakończone stożkowo. W przykrywie jest umieszczony rząd rurek, których wloty są nad końcowymi fragmentami wycięć piłozębnych, zaś ich wyloty są połączone z układem do odbierania fazy ruchomej. Poza tym w przykrywie jest rurka, której wylot jest doprowadzony do fazy stacjonarnej, zaś wlot połączony jest z układem dozowania roztworu składników rozdzielanych, a dodatkowo na powierzchni przykrywy, od wewnątrz, to jest od strony fazy stacjonarnej, jest korytko, do którego są doprowadzone wyloty rurek, których wloty są połączone z pompą dozującą i pompującą fazę ruchomą ciekłą.

Pomiędzy podkładką elastyczną a warstwą fazy stacjonarnej jest folia elastyczna o powierzchni nieporowatej, wykonana z materiału chemicznie obojętnego, posiadająca otwory rozstawione odpowiednio do otworów w podkładce oraz w miejscach wylotów rurek umieszczonych w przykrywie.

PL 221 817 B1

W komorze według wynalazku kierunek przepływu fazy ruchomej względem fazy stacjonarnej jest inny, niż kierunek linii sił pola elektrycznego, np. może być równy kątowi prostemu, lub kąt ten może być różny od kąta prostego. Technika ta w niniejszym wynalazku została nazwana ortogonalną elektrochromatografią planarną ciśnieniową i może być wykorzystana do rozdzielania dwuwymiarowego, a zarazem jednoetapowego, składników mieszanin substancji chemicznych w układzie faz ruchomej i stacjonarnej, przy czym fazę stacjonarną może stanowić warstwa adsorbentu lub innego materiału porowatego ziarnistego albo monolitycznego.

Proces rozdzielenia odbywa się w warunkach przepływu fazy ruchomej, tłoczonej pod dużym ciśnieniem, co przyczynia się do znacznego skrócenia czasu trwania procesu separacji w porównaniu do urządzeń do tej pory znanych. Ponadto bardzo istotną zaletą jest to, że w urządzeniu warstwę fazy stacjonarnej można łatwo wymieniać, dzięki obramowaniu uszczelniającemu warstwę adsorbentu i usytuowaniu komór elektrodowych w przykrywie. Cechy te pozwalają na uzyskanie jednorodnego przepływu fazy ruchomej przez układ separacyjny.

P r z y k ł a d

Na fig. 1 jest przedstawiony ogólny schemat urządzenia do ortogonalnej elektrochromatografii planarnej ciśnieniowej. Na fig. 2 jest pokazany widok z góry podstawki urządzenia z umieszczoną na niej płytką chromatograficzną. Na fig. 3 jest pokazany widok od dołu przykrywy urządzenia. Na fig. 4 i 5 są kolejno przedstawione przekroje poprzeczne urządzenia przez płaszczyzny A-A i B-B, zaznaczone na fig. 2 i 3. W skład urządzenia do ortogonalnej elektrochromatografii planarnej ciśnieniowej wchodzą następujące elementy główne: komora (na fig. 2 jest uwidoczniona podstawka 1 komory) z płytką chromatograficzną (na fig. i jest pokazana warstwa 3 fazy stacjonarnej płytki), zasilacz 23 wysokonapięciowy, pompa 18 dozująca fazę ruchomą, układ 15 dozowania roztworu składników rozdzielanych i obudowa 28 bezpieczeństwa.

Na podstawce 1 spoczywa szklana płytka 2 nośna z warstwą 3 fazy stacjonarnej, z którą łącznie stanowi płytkę chromatograficzną o kształcie kwadratu. Nad warstwą 3 fazy stacjonarnej jest elastyczna podkładka 4 silikonowa, umieszczona w kanałach przykrywy 5, wykonanej z dwóch warstw, która jest dociskana do warstwy 3 fazy stacjonarnej (adsorbentu) za pomocą siłownika 6 hydraulicznego przedstawionego w postaci strzałki. Warstwa 3 fazy stacjonarnej jest zaopatrzona na całym obwodzie w obramowanie 7 uszczelniające, wykonane z żywicy silikonowej i przylegające szczelnie do płytki 2 nośnej. Obramowanie 7 przy jednym boku płytki 2 nośnej, od strony zasilania fazą ruchomą ma równą szerokość, natomiast obramowanie 7 umieszczone przy boku płytki 2 nośnej, leżącym po przeciwnej stronie, ma wycięcia 8 piłozębne, natomiast dwa pozostałe naprzeciwległe boki obramowania 7 mają po siedem wycięć 9 zakończonych półkoliście. Wycięcia są wykonane według symetrii lustrzanej. W podkładce 4 silikonowej i w przykrywie 5 są dwa rzędy otworów 10, tworzących komory elektrodowe, rozmieszczonych nad zakończeniami wycięć 9, w poprzek których to otworów 10 są przeprowadzone elektrody 11 w postaci prętów ze stopu platyny i irydu. Otwory 10 są zakończone stożkowo. W przykrywie 5 jest umieszczony rząd rurek 12, których końcówki przechodzą przez podkładkę 4 silikonową a ich wloty są nad końcowymi fragmentami wycięć 8 piłozębnych, zaś wyloty tych rurek 12 są połączone z układem 13 do odbierania fazy ruchomej. Poza tym w przykrywie 5 jest rurka 14, której wylot jest doprowadzony poprzez podkładkę 4 silikonową do warstwy 3 fazy stacjonarnej, zaś wlot połączony jest z układem 15 dozowania roztworu próbki rozdzielanych składników. W przykrywie 5, od strony wewnętrznej, to jest od strony warstwy 3 fazy stacjonarnej jest korytko 16, do którego są doprowadzone wyloty czterech rurek 17, których wloty są połączone z pompą 18 dozującą fazę ruchomą ciekłą. Pomiędzy podkładką 4 elastyczną a warstwą 3 fazy stacjonarnej jest umieszczona folia 19 teflonowa, w której są otwory usytuowane naprzeciwko wylotów rurek 12, 14, otworów 10 oraz korytka 16. Do otworów 10 są doprowadzone rurki 20, których wyloty są zaopatrzone w zawory 21. Elektrody 11 są podłączone za pomocą przewodów 22 z zasilaczem 23 wysokonapięciowym. Elektrody 11 są dociśnięte wkrętami 24, rozmieszczonymi rzędowo w przykrywie 5 pomiędzy otworami 10. Pomiędzy otworami 10 a pod wkrętami 24 są podkładki 25, przez które przechodzą elektrody 11. Podstawka 1 posiada kanały 26 na ciecz chłodzącą.

Przykrywa 5 jest osadzona suwliwie na sześciu prowadnicach 27. Komora ciśnieniowa do ortogonalnej elektrochromatografii planarnej ciśnieniowej jest umieszczona w obudowie 28 bezpieczeństwa, zabezpieczającej operatora przed niezamierzonym kontaktem z elementami znajdującymi się pod wysokim napięciem.

PL 221 817 B1

Opis działania

Przed przeprowadzeniem procesu separacji mikropreparatywnej z wykorzystaniem urządzenia do ortogonalnej elektrochromatografii planarnej ciśnieniowej należy zaktywować warstwę adsorbentu. Operację tę wykonuje się zazwyczaj ogrzewając płytkę chromatograficzną w suszarce o odpowiedniej temperaturze, po czym płytkę 2 nośną z warstwą 3 fazy stacjonarnej umieszcza się na podstawce 1. Następnie opuszcza się i dociska przykrywę 5 na warstwę 3 adsorbentu za pomocą siłownika 6 hydraulicznego. Włącza się obieg cieczy chłodzącej przez kanały 26 w podstawce 1. Następnie włącza tłoczenie fazy ruchomej, o odpowiednim składzie jakościowym i ilościowym, do warstwy 3 fazy stacjonarnej za pomocą pompy 18 cieczowej. Po pojawieniu się roztworu, bez pęcherzyków powietrza, u wylotu rurek 20, zamyka się kolejno zawory 21 i po wypłynięciu odpowiedniej ilości roztworu fazy ruchomej z rurek 12 odprowadzających, zamyka się obudowę 28 bezpieczeństwa i przykłada się napięcie, np. 2000 V, do elektrod z zasilacza 23. W kolejnym etapie do warstwy 3 fazy stacjonarnej (adsorbentu) płytki chromatograficznej dostarcza się, za pomocą pompy 15 cieczowej ciśnieniowej, roztwór mieszaniny substancji rozdzielanych. Po pewnym czasie w układzie 13 do odbierania fazy ruchomej, połączonym z rurkami 12 odprowadzającymi, zbiera się w sposób ciągły frakcje roztworu fazy ruchomej wypływające z układu separacyjnego, zawierające składniki rozdzielanej mieszaniny. Podczas procesu kontroluje się temperaturę płytki chromatograficznej za pomocą termopary umieszczonej w podstawce płytki chromatograficznej. W celu przerwania procesu ortogonalnej elektrochromatografii planarnej ciśnieniowej w pierwszej kolejności wyłącza się pompę 15 cieczową ciśnieniową, dostarczającą mieszaninę rozdzielanych substancji, a po opuszczeniu układu separacyjnego przez składniki rozdzielanej mieszaniny, kolejno wyłącza się zasilacz 23 i pompę 18 cieczową. Po ustaniu wypływu roztworu fazy ruchomej z rurek 12 odprowadzających, otwiera się obudowę 28 bezpieczeństwa i wyjmuje z podstawki 1 pytkę 2 nośną z warstwą 3 fazy stacjonarnej. Otrzymane roztwory, znajdujące się w pojemnikach połączonych z rurkami 12 odprowadzającymi, zawierające rozdzielone składniki mieszaniny badanej, wykorzystuje się zgodnie z przeznaczeniem.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Komora do jednoczesnego prowadzenia procesów ortogonalnych elektrochromatografii planarnej ciśnieniowej i chromatografii cieczowej, posiadająca płytkę nośną, z którą, na całej jej p owierzchni, jest zespolona warstwa fazy stacjonarnej z obramowaniem uszczelniającym, umieszczoną na podstawce złożonej z obudowy i wkładki termostatującej, zaś nad płytką nośną jest podkładka elastyczna, umieszczona w przykrywie, a ponadto komora posiada elektrody, znamienna tym, że obramowanie (7) uszczelniające warstwy (3) fazy stacjonarnej na swoim obwodzie przy boku leżącym po przeciwnej stronie niż zasilanie roztworem fazy ruchomej, ma wycięcia (8) piłozębne, natomiast dwa naprzeciwległe boki obramowania (7) mają wycięcia (9) zakończone półkoliście, a poza tym w podkładce (4) elastycznej i w przykrywie (5) są dwa rzędy otworów (10), stanowiących komory elektrodowe, rozmieszczonych nad zakończeniami wycięć (9), w każdym otworze (10) jest umieszczona elektroda (11), a ponadto w przykrywie (5) jest umieszczony rząd rurek (12), których wloty są nad końcowymi fragmentami wycięć (8) piłozębnych, zaś wyloty są połączone z układem (13) do odbierania fazy ruchomej, oraz rurka (14), której wylot jest doprowadzony do warstwy (3) fazy stacjonarnej, zaś wlot połączony jest z układem (15) dozowania roztworu składników rozdzielanych, a dodatkowo w przykrywie (5) od strony fazy stacjonarnej jest korytko (16), do którego są doprowadzone wyloty rurek (17), których wloty są połączone z pompą (18) dozującą fazę ruchomą ciekłą.
2. 2. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że długość wycięcia (9), w części przykrytej przez podkładkę (4) elastyczną jest co najmniej dwukrotnie większa od jego szerokości.
3. 3. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że wycięcia (9) są rozmieszczone symetrycznie, parami, to jest jednemu wycięciu (9) odpowiada jedno wycięcie (9) po stronie przeciwnej.
4. 4. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że do podkładki (4) elastycznej przylega folia (19) elastyczna o powierzchni nieporowatej, wykonana z materiału chemicznie obojętnego, posiadająca otwory rozstawione odpowiednio do otworów (10) w podkładce (4) oraz wylotów rurek (12), (14) i korytka (16).
5. 5. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że otwory (10), stanowiące komory elektrodowe, są zakończone stożkowo i są do nich doprowadzone rurki (20) połączone z zaworami (21).