专利名称：色谱电场分离方法及其色谱电场分离器的制作方法
技术领域：
本发明属分析化学领域，具体地说是一种色谱电场分离方法和色谱电场分离器。
色谱分析主要是利用供试品在色谱流动相和固定相之间分配或者吸附能力的差异使化合物按不同的顺序随色谱流动相流出色谱柱，从而获得或者测定单一化合物的一种化学分析技术。根据流动相和固定相的不同，现代色谱分析可以分为气相色谱分析(Jennings W.GasChromatography with Glass Capillary Columns，2ndEd.New YorkAcademic Press，1980；以及美国专利U.S.Pat.No.4,479,380)、高效液相分析(Simpson CF.Practice High Performance LiquidChromatography，Heyden & Son Ltd.，1978)、离子色谱分析(安登魁主编，药物分析，济南出版社，1992)、毛细管气相色谱分析(美国专利U.S.Pat.No.4,479,380.以及美国专利，U.S.Pat.No.4,124,358)、毛细管电泳(Wiktorwicz TE，Colburn TC.CapillaryElectrophoresisTheory and Practice，New YorkAcademic Press，1992；Jorgenson TW，Lukacs KD，Capillary Zone Electrophoresis，Science，1983)、毛细管电色谱(Dittman MM，Wienand K，Bek F.et al，Theory and Practice of Capillary electrochromatography，LC-GC，1995以及美国专利U.S.Pat.No.5,942,093)以及薄层色谱分析(Fired B，etal.Thin-layer Chromatography，Marcel Dekker，New York，1986；以及中国专利，申请号97113908；)。根据系统的开放与封闭的区别又可以将色谱分析分为开放系统分析方法和封闭系统分析方法。其中薄层色谱分析是一种开放系统的分析方法；气相色谱，高效液相色谱，离子色谱，毛细管气相色谱，毛细管电泳，毛细管电色谱则是封闭系统的色谱分析方法。
近年来，毛细管电泳(CE)和毛细管电色谱(CEC)分析技术被越来越多地应用。与传统的色谱分析技术不同之处在于毛细管电泳和毛细管电色谱分离技术利用电场力推动供试品的运动，利用供试品电泳和色谱性质的差异使得供试品得以分离，使分析的灵敏度和分离度都有很大的提高。但是，无论如何，这些技术的特征都表现为供试品与流动相运动的方向是一维的；电场在系统中的作用是作为推动供试品运动的动力，本身不是分离的手段。
色谱分析的关键是分离度，提高系统的分离能力一直是色谱分析所追求的目标。现代色谱分析技术的发展都是在围绕改善和提高系统的分离能力上做工作，都是在寻求提高系统分离能力的新方法。对于复杂的混合物，使供试品仅仅在一维方向上运动，仅仅采用一种分离手段有时候不能够将混合物分离开来。
本发明的目的是在封闭色谱分析系统中，加入色谱电场分离器，利用色谱电场分离方法，使供试品在进入色谱分离之前或者经过色谱分离之后，在随流动相的运动中受电场力的作用，使供试品中的电离化合物按照二维方向运动与供试品中的其它化合物分离开来，从而有效地提高或者改善整个系统的分离能力。
本发明的目的可以通过以下措施来达到在封闭色谱系统的流动相通路上，连接一色谱电场分离器，利用色谱电场分离的方法，使供试品在随着流动相进入色谱电场分离器时，在电场力的作用下，供试品中的离子化合物根据电性的不同分别向电极两端运动，从而被阻止、被延迟或者被加快随着流动相的运动。色谱电场在这里起到一种分离供试品中电离化合物的作用。
当色谱电场分离器产生的电场方向与色谱流动相运动方向垂直时，供试品中电离化合物受到偏离流动相运动方向的分力达到最大。这种情况最有利于阻止该电离化合物随流动相继续运动。当电场力足够大时，该电离化合物将被电极吸附，以至于不能继续随流动相运动。从而从流动相中与其它化合物分离出来。当色谱电场分离器产生的电场方向与色谱流动相运动方向倾斜时，供试品中的电离化合物受力的大小根据倾斜的角度不同而不同。例如，当倾斜角为45度时，若电离化合物所受电场力的方向与流动相运动方向的夹角也为45度，该电离化合物在流动相运动方向上所受到的分力较电场方向与流动相运动方向垂直时它在流动相运动方向的分力更大。电场力的作用是加快该电离化合物在流动相中的运动速度。但是，如果电离化合物的电性相反，那么，该电离化合物在流动相方向上所受到的分力将变得比电场方向与流动相方向垂直时更小。这种情况也可以看成是电场方向与流动相方向的倾斜角为135度。此时，电场力的作用是减慢该电离化合物随流动相的运动速度。因此，改变电场方向与流动相方向的倾斜角度，可以加快或者减慢供试品中电离化合物随着流动相的运动速度。为了获得阻止、减慢或者加快某些电离化合物在流动相中运动速度的不同的效应，可以使电场的方向处于不同的倾斜角度。
比较弱的电场强度就可以产生上述色谱电场分离效应。当流动相为气态时，施加约102伏特的电压可以产生有效的电场分离效应。当流动相为液态时，施加电压约为103伏特时可以产生有效的电场分离效应。相比而言，在毛细管电泳和毛细管电色谱分离中需要约104伏特电压才能够获得驱动供试品运动的效应。
为了有选择的阻止或延迟某些离子化化合物随流动相运动，施加的电场可以是连续的，也可以是间断的。可以根据色谱流出曲线的特征，有选择的在供试品中某些电离化合物经过电场时施加电场，阻止、延迟或者加快该供试品沿流动相方向的运动，从而改变该组分的峰在流出曲线的位置。根据色谱流出曲线的特征，制定程序化的色谱电场变化方案，可以有选择地改变供试品流出曲线的特征，获得最佳的分离效果。
也可以采用改变电场强度的办法，根据离子化的化合物受电场力作用的差别，阻止、延迟或者加快供试品中某些特定离子化合物的运动，有选择地允许或者不允许某些化合物通过。
根据色谱电场分离方法制作的色谱电场分离器是由平行安置的电极对构成，它安装在流动相的通路上，其产生的电场方向与色谱流动相的方向垂直或者倾斜。它可以安装在色谱柱与进样器之间，也可以安装在色谱柱与检测器之间；或者在两处同时安装。安装在色谱柱与进样器之间时，可以阻止、延迟或者加快供试品中的某些电离化合物进入色谱柱；安装在色谱柱与检测器之间时，可以阻止、延迟或者加快供试品中的某些电离化合物进入检测器。
色谱电场分离器可以作为一个独立的装置安装在色谱系统之中，也可以将其嵌入检测器之中。将色谱电场分离器嵌入检测器之中具有减小色谱系统死体积的优点。
本发明的积极效果表现在利用色谱电场分离方法，通过在系统中安装色谱电场分离器，可以有选择地阻止、延迟或者加快供试品中部分电离化合物随流动相的运动，有目的地消除某些电离化合物对分离结果的影响。本发明的积极效果还表现在，在液态和气态流动相的通路上施加电场是一种比较有效的方法，很小的电场强度就可以改变离子化合物的运动状态。此外，当色谱电场分离器安装在色谱柱之前，该装置可以有效地保护色谱柱，延长色谱柱使用寿命；当该装置安装在色谱柱之后，可以根据原色谱流出曲线的特征制定程序化的色谱电场变化方案，非常方便地选择被消除的电离化合物，使这些化合物不出现在分离结果流出曲线中。以上所有这些积极效果都直接提高了系统的分离能力。
图1是本发明色谱电场分离器在色谱分析系统中的示意图。
图2是本发明色谱电场分离方法和色谱电场分离器结构的示意图。
下面结合附图对本发明作进一步描述
图1表明了色谱电场分离器在色谱分析系统中的安装位置。供试品经过进样器1进入分析系统中；在色谱电场分离器2开始电场分离的过程。供试品在垂直电场的作用下，其中部分电离化合物在电场力的作用下呈二维运动，被阻止或者延迟随流动相方向的运动。如果色谱电场分离器形成的电场与色谱流动相方向形成倾斜夹角，那么，供试品中电离化合物在色谱流动相方向受到的分力依据电离化合物的电性可能变大，也可能变小。因此，该电离化合物在流动相中的运动可能被加快，也可能被减慢。除了采用改变电场方向的方法之外，改变电场的强度也可以影响电离化合物随流动相的运动状态。当电场强度足够大时，供试品中的某些电离化合物可以被吸附在电极上，以至于不能随着流动相运动，从而与其它化合物分离开来。经过电场分离后，供试品进入色谱柱3，进行色谱分离过程；经过色谱分离后，进入另外一色谱电场分离器2，再进行电场分离；由于供试品已经经过色谱分离的过程，流动相在某一区间内其所含的组分相对较为单纯。如果流动相中的各个组分已经完全分离，可以不再需要色谱电场分离器；如果组分仍然未被完全分离，此时仍然可以利用色谱电场分离器对该组分在进行分离。根据组分的性质，可以采用垂直电场，也可以采用倾斜电场，也可以程序化地改变电场的强度，使组分中的电离化合物在流动相中的运动加快、减慢或者完全被阻止进入检测器4。从而获得更好的分离效果。在系统中，可以根据具体情况安装两个色谱电场分离器，在供试品进入色谱柱之前以及流出色谱柱之后先后对供试品进行色谱电场分离；也可以只安装一个色谱电场分离器，在供试品进入色谱柱之前或者流出色谱柱之后对供试品进行色谱电场分离。
图2表明了色谱电场分离方法的原理和色谱电场分离器的结构。供试品5随流动相进入色谱电场分离器后，通过由电极对6形成的与色谱流动相方向垂直的电场，供试品中电离化合物在电场的作用下根据所带电荷的性质分别向电极的两端方向呈二维运动，供试品中部分电离化合物被阻止或者延迟了随流动相的运动。经过色谱电场分离后的化合物7则随流动相运动的方向流出色谱电场分离器。当电极对6形成的电场方向与色谱流动相方向倾斜时，供试品中部分电离化合物在色谱流动相方向所受到的分力根据该电离化合物的电性可能变大或者变小。因此，该供试品随色谱流动相运动的速度可能被减慢或者被加快，从而实现分离的目的。
权利要求
1.一种色谱电场分离方法，其特征在于在封闭色谱系统的流动相的通路上，施加一与色谱流动相运动方向垂直或者倾斜的电场，以便改变供试品中电离化合物在流动相中的运动状态的色谱电场分离方法。
2.根据权利要求1所述的色谱电场分离方法，其特征是所述电场为连续电场，以便阻止、延迟或者加快供试品中电离化合物随流动相的运动。
3.根据权利要求1所述的色谱电场分离方法，其特征是所述电场为间断电场或者程序化的电场，以便有选择地阻止、延迟或者加快供试品中电离化合物随流动相的运动。
4.根据权利要求1、2或3所述的色谱电场分离方法，其特征是所述电场为强度变化的电场，以便根据供试品电离化合物的电性阻止、延迟或者加快供试品中电离化合物随流动相的运动。
5.一种色谱电场分离器，其特征在于在流动相的通路上平行安置电极对(6)，该电极对(6)产生与色谱流动相方向垂直或者倾斜的电场。
6.根据权利要求5所述的色谱电场分离器，其特征是电极对(6)独立安装在色谱柱(3)之前或者之后。
7.根据权利要求5所述的色谱电场分离器，其特征是电极对(6)嵌入检测器(4)之中。
全文摘要
本发明的是在封闭色谱分析系统的流动相通路上,加入色谱电场分离器,利用色谱电场分离方法,使供试品中电离化合物在随流动相的运动中受电场力的作用,按照二维方向运动并且被分离开来,从而有效地提高整个色谱系统的分离能力。
文档编号G01N30/02GK1379242SQ0110817
公开日2002年11月13日 申请日期2001年4月2日 优先权日2001年4月2日
发明者王少坤 申请人:王少坤