专利名称：一种定量进样毛细管电泳装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属分离检测装置技术领域，具体涉及一种定量进样毛细管电泳装置。
背景技术：
自从1981年Jorgenson和Lukacs[Jorgenson J W，Lukacs K.D.AnalChem，1981，531298]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，即电泳速度大的组份进样量大，电泳速度小的组分进样量小，这会降低分析的准确性和可行性。
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进入毛细管。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、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，TsudaT.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 Patent6,190,521，2001)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 Patent5,667,657，1997)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。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种定量进样的毛细管电泳装置，以克服现有技术的缺点，解决毛细管电泳进样量重复性问题。
本实用新型提出的毛细管电泳装置，由检测器、进样阀、分离毛细管、混合器、高压泵、高压电源、电极、缓冲液瓶、废液瓶及阀门和连接管路经连接组成，其结构如图1所示。其中，连接高压泵4和5的输液管分别插入缓冲液瓶1和2中，高压泵4和5的输出端与混合器6相连，混合器6的输出端与四通7的一路相连；四通7的一路连通一反压阀19后通入废液瓶20，一种与定量进样阀9相连，另一路连接电极8；定量进样阀9的出口连接分离毛细管11，在该毛细管上开有检测窗口，其与检测器12的光路相对；检测器12与三通15连接，三通15的一路与一限流阀16相连，再接连接阀17，然后接废液瓶18，三通15的另一路连接另一电极15，电极8与电极15之间连接一高压电源10，为系统提供分离电压。
本实用新型中，定量进样阀9采用特殊设计的平板式进样阀。其结构如图2和图3所示。该进样阀9由样品连接管21、色谱柱22、定量环移动板23、废液连接管25、泵连接管26、压紧板27、移动板28组成。其中，定量环移动板23上设有平行、等距、尺寸相同的3条空心环，中间空心环为起定量作用的定量环24，其他两条空心环为起连接液路作用的连接环。样品连接管21和色谱柱22平行地置于压紧板27上，其间隔与定量环移动板23上空心环的间隔相同；定量环移动板23位于进样管21与废液连接管25、色谱柱22与泵连接管26之间，样品连接管21、废液连接管25和定量环移动板23上的定量环24或空心环形成一通路，色谱柱22、色谱柱连接管31、泵连接管26与定量环移动板23上的空心环或定量环也形成一通路。
上述进样阀中，定量环移动板23上空心环的内径可为0.02-.3mm，长度为1-20mm。
图1是进样阀处于装载(load)状态图示。定量环移动板23处于图1中上端位置，定量环24处于样品连接管21和废液连接管25之间，并通过样品连接管21连接样品瓶、废液连接管25连接废液瓶，样品瓶、样品连接管、定量环、废液连接管、废液瓶之间形成连续密合液路。使样品充满整个液路后，滑动定量环移动板23，使之处于图2中下端位置(为进样(inject)状态)，此时，定量环24处于色谱柱连接管31和泵连接管26之间，并通过泵连接管26连接泵，色谱柱连接管31连接色谱柱22，泵、泵连接管、定量环、色谱柱连接管、色谱柱之间形成连续密合液路，并由于泵的推动作用，定量环24中的样品通过色谱柱连接管进入色谱柱，进入色谱柱的样品体积等同于定量环的内体积。从而完成该次进样过程。移动板28通过压紧弹簧29及压紧螺钉30的作用使液路达到密封。
本实用新型中，所述电极可以为正电极，也可以是负电极。所述高压泵可以是一个，也可以用2个。另外，限流阀16和反压阀19可以互换位置。
本实用新型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。由于本装置采用了两个高压泵，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。该装置中，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36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，可以改变组份出峰顺序。
图1为本实用新型的结构图示。
图2为本实用新型中定量进样阀的结构图(装载状态)。
图3为本实用新型中定量进样阀的结构图(进样状态)。
图4和图5为使用本装置的2个色谱图。
图中标号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，13是连接电线，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，21样品连接管，22色谱柱，23定量环移动板，24定量环，25废液连接管，26泵连接管，27为压紧板，28为移动板，29为压紧弹簧，30为压紧螺钉，31为色谱柱连接管，32为连接子。
具体实施方式
以下结合附图进一步描述本实用新型。
实施例1，进样阀9的定量环长度1.3mm，内径0.1mm，毛细管11内径75μm，有效长30cm，总长度40cm，缓冲液为10mM磷酸缓冲液∶乙腈＝80∶20(v/v)，电压为-4kv，样品依次分别为硫脲，苯甲酸。图4是六次进样的重复峰。保留时间的相对标准偏差分别为0.12％、0.25％，两个峰面积的相对标准偏差分别为0.75％，0.81％。
实施例2，进样阀9的定量环长度1.33mm，内径0.2mm，毛细管11内径75μm，有效长30cm，总长度40cm，缓冲液为10mM磷酸缓冲液∶乙腈＝80∶20(v/v)，电压为-5kv，样品依次分别为硫脲，苯甲酸，对苯二甲酸。图5为其毛细管电泳分离图谱。
权利要求1.一种定量进样毛细管电泳装置，其特征在于由检测器、进样阀、分离毛细管、混合器、高压泵、高压电源、电极、缓冲液瓶、废液瓶及阀门和连接管路经连接组成，其中，连接高压泵(4)和(5)的输液管分别插入缓冲液瓶(1)和(2)中，高压泵(4)和(5)的输出端与混合器(6)相连，混合器(6)的输出端与四通(7)的一路相连；四通(7)的一路连通一反压阀(19)后通入废液瓶(20)，一路与定量进样阀(9)相连，另一路连接电极(8)；定量进样阀(9)的出口连接分离毛细管(11)，在该毛细管上开有检测窗口，其与检测器(12)的光路相对；检测器(12)与三通(15)连接，三通(15)的一路与一限流阀(16)相连，再接连接阀(17)，然后接废液瓶(18)，三通(15)的另一路连接另一电极(15)，电极(8)与电极(15)之间连接一高压电源(10)，为系统提供分离电压。
2.根据权利要求1所述的定量进样毛细管电泳装置，其特征在于所述的定量进样阀(9)由样品连接管(21)、色谱柱(22)、定量环移动板(23)、废液连接管(25)、泵连接管(26)、压紧板(27)、移动板(28)组成，其中，定量环移动板(23)上设有平行、等距、尺寸相同的3条空心环，中间空心环为起定量作用的定量环(24)，其他两条空心环为起连接液路作用的连接环；样品连接管(21)和色谱柱(22)平行地置于压紧板(27)上，其间隔与定量环移动板(23)上空心环的间隔相同；定量环移动板(23)位于进样管(21)与废液连接管(25)、色谱柱(22)与泵连接管(26)之间，样品连接管(21)、废液连接管(25)和定量环移动板(23)上的定量环(24)或空心环形成一通路，色谱柱(22)、色谱柱连接管(31)、泵连接管(26)与定量环移动板(23)上的空心环或定量环也形成一通路。
3.根据权利要求1所述的定量进样毛细管电泳装置，其特征在于所述的电极为正电极或负电极。
4.根据权利要求1所述的定量进样毛细管电泳装置，其特征在于所述的高压泵是1个或2个。
5.根据权利要求1所述的定量进样毛细管电泳装置，其特征在于所述的限流阀和反压阀可以互换位置。
专利摘要本实用新型涉及分离检测装置。它包括缓冲液瓶、高压泵、混合器、电极、进样阀、高压电源、分离毛细管、检测器、废液瓶以及阀门和管路连接构成；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，四通与三通上连接电极；进样阀采用平板式定量进样阀。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。
文档编号G01N27/447GK2694272SQ200420020809
公开日2005年4月20日 申请日期2004年3月2日 优先权日2004年3月2日
发明者阎超 申请人:上海通微分析技术有限公司