一种带多功能切换阀的多通道全二维高效液相色谱仪的制作方法

本实用新型涉及一种多通道全二维高效液相色谱仪及用于全二维色谱分离的方法，属于仪器设备制造技术领域，是一种高效液相色谱分离分析装置。

背景技术：

高效液相色谱具有高效、快速、应用广泛的特点，在药学、生命科学、医学、食品科学、石油化工及环境保护等领域得到广泛的应用。通常的高效液相色谱仪由储液器、高压泵、进样器、色谱柱、检测器、记录仪等组成，应用过程中多采用一根色谱柱进行分离，也就是一维色谱分离。在一维色谱分离过程中，储液器中的洗脱液经高压泵输送经过进样器，载带进样器中的样品进入色谱柱进行分离，被分离组分依次从色谱柱流出进入检测器。对于天然产物、体液等复杂体系，通常一个样品中包含了几十甚至几百种组分，而各组分之间结构相似，量的差别通常又很大，受一维液相色谱分辨率和峰容量等的限制，无法满足复杂分离的需要。

二维液相色谱采用一个一维色谱柱和一个二维色谱柱，将一维色谱柱分离馏分引入第二色谱柱进行二维分离。与一维液相色谱系统相比，二维色谱的优势在于提供了更大的峰容量，从而能够更为有效地解决复杂体系样品的分析问题。

早在1990 年，Jorgenson 等人将两个定量管连接到一个八通阀上，两个定量管交替采样、进样，实现了二维分离。中国专利“一种天然产物的分离方法” （申请号 201210022094.3）采用一个一维色谱柱、一个二维色谱柱、一个富集柱和一个二位六通阀，借助高压泵的关停，利用富集柱富集、进样交替，实现了二维分离。中国专利“一种制备型多维液相色谱仪”（申请号 201110256302.1），采用一个一维分离柱、一个二维分离柱、两个富集柱和一个二位十通阀，二维分离柱将两个富集柱连接到二位十通阀上，两个定量管交替富集、进样，实现了二维分离。中国专利“一种全二维毛细管液相色谱分离系统”（申请号 200410098443.5），采用一个一维分离柱、二个二维分离柱、一个富集柱、两个六通阀、一个二位十通阀，实现了二维分离。中国专利“全二维超高压高效液相色谱分离系统”（申请号 201010256470.6），采用一个常规高压液相色谱柱、一个超高压液相色谱柱、两个定量环、一个二位十通阀，常规高压液相色谱柱为一维分离柱，超高压液相色谱柱为二维分离柱，利用二位十通阀的旋转使两个定量环交替采样、进样，实现了二维分离。

目前的全二维或多维色谱模式均是通过以六通阀、八通阀、十通阀等接口模式，将一维色谱柱分离馏分引入第二色谱柱进行二维分离。受接口模式所限，要求一维的流速要小，二维分离柱短要短，这使得整个分离效果受到限制。对于大容量的制备分离，现有技术也不能够满足需求，无法直接应用于成分的分离制备。此外，现有全二维技术使用一个一维色谱柱、一个二维色谱柱进行分离，每次最多只能使用两种固定相色谱柱进行配合分离，难于满足复杂样品的分离需要。

技术实现要素：

为解决现有二维色谱技术所存在的缺陷，本实用新型提供了一种带多功能切换阀的多通道全二维高效液相色谱仪，通过阀的转换切换，使得一维分离流出液依次切换到多个二维色谱柱中进行二维分离，二维色谱分离组分由馏分收集器收集。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种带多功能切换阀的多通道全二维高效液相色谱仪，带多功能切换阀的多通道全二维高效液相色谱仪由一维色谱分离系统和多通道二维色谱分离系统组成。一维色谱分离系统由一维色谱流动相储液器M1、一维色谱高压泵P1、一维色谱进样阀V1、一维色谱色谱柱C1和一维色谱检测器D1组成。多通道二维色谱分离系统由多个二维色谱流动相储液器M2-1至M2-8、多个二维色谱高压泵P2-1至P2-8、多个二维色谱色谱柱C2-1至C2-8、多个二维色谱检测器D2-1至D2-8和馏分收集器F组成。一维色谱分离系统和多通道二维色谱分离系统通过多功能切换阀V连接。

各部件间的连接关系是：多功能切换阀Ｖ的0号通道与一维分离系统Ｍ1→Ｐ1→V1→D1管路连接；多功能切换阀Ｖ的1号-8号通道分别与二维色谱柱C2-1-C2-8的进口端连接，二维色谱柱C2-1至C2-8的出口端分别连接检测器D2-1至D2-8，各检测器的出口再连接到馏分收集器F；多功能切换阀Ｖ的9号通道连接M2-1→P2-1的出口，10号通道连接M2-2→P2-2的出口，11号通道连接M2-3→P2-3的出口，12号通道连接M2-4→P2-4的出口，13号通道连接M2-5→P2-5的出口，14号通道连接M2-6→P2-6的出口，15号通道连接M2-7→P2-7的出口，16号通道连接M2-8→P2-8的出口；多功能切换阀Ｖ的17号通道至24号通道与一个多通连接到连接到一起，再连接到废液瓶W。使用过程中的流路为：Ｍ1→Ｐ1→V1→D1→多功能切换阀Ｖ（0号通道）→多功能切换阀Ｖ（依次1-8号通道）；M2-1→P2-1→多功能切换阀Ｖ（9号通道）→多功能切换阀Ｖ（1号通道）→二维色谱柱C2-1→检测器D2-1→馏分收集器F，M2-2→P2-2→多功能切换阀Ｖ（10号通道）→多功能切换阀Ｖ（2号通道）→二维色谱柱C2-2→检测器D2-2→馏分收集器F，M2-3→P2-3→多功能切换阀Ｖ（11号通道）→多功能切换阀Ｖ（3号通道）→二维色谱柱C2-3→检测器D2-3→馏分收集器F，M2-4→P2-4→多功能切换阀Ｖ（12号通道）→多功能切换阀Ｖ（4号通道）→二维色谱柱C2-4→检测器D2-4→馏分收集器F，M2-5→P2-5→多功能切换阀Ｖ（13号通道）→多功能切换阀Ｖ（5号通道）→二维色谱柱C2-5→检测器D2-5→馏分收集器F，M2-6→P2-6→多功能切换阀Ｖ（14号通道）→多功能切换阀Ｖ（6号通道）→二维色谱柱C2-6→检测器D2-6→馏分收集器F，M2-7→P2-7→多功能切换阀Ｖ（15号通道）→多功能切换阀Ｖ（7号通道）→二维色谱柱C2-7→检测器D2-7→馏分收集器F，M2-8→P2-8→多功能切换阀Ｖ（16号通道）→多功能切换阀Ｖ（8号通道）→二维色谱柱C2-8→检测器D2-8→馏分收集器F。

所述的多功能切换阀Ｖ通道数和通道号不仅限于上述固定的通道号数，也包括利用与多功能切换阀Ｖ设计相似实现本实用新型情形的其他连接情形。

所述储液器M1、M2-1、M2-2、M2-3、M2-4、M2-5、M2-6、M2-7、M2-8可以是耐有机溶剂耐腐蚀的玻璃容器或有机材料容器等。

所述高压泵P1、P2-1、P2-2、P2-3、P2-4、P2-5、P2-6、P2-7、P2-8可以是能提供稳定压力与流速的恒流泵或恒压泵等。

所述进样阀V1可以是固定容积的进样阀或进样泵等。

所述色谱柱C1和C2-1、C2-2、C2-3、C2-4、C2-5、C2-6、C2-7、C2-8可以是玻璃、不锈钢、PEEK等。填装的填料可以为离子交换材料、正相色谱填料、反相色谱填料、凝胶填料等，填料的量可以是分析型、半制备型、制备型等。

所述多功能切换阀Ｖ是一个一进多出的多位多通选择阀。

所述检测器D1、D2-1、D2-2、D2-3、D2-4、D2-5、D2-6、D2-7、D2-8可以是紫外检测器、荧光检测器、示差折光检测器等流通式检测器等。检测器D1的检测池为耐高压检测池。

本实用新型还提出了所述的带多功能切换阀的多通道全二维高效液相色谱仪的用途，用于色谱分离：储液器M1中的洗脱液经高压泵P1输送经过进样阀V1，载带进样阀V1中的样品进入色谱柱C1进行一维分离，色谱柱C1的流出液进入多功能切换阀Ｖ的0号通孔，通过旋转多功能切换阀Ｖ依次切换进入连接于多功能切换阀Ｖ的1-8号通孔上的色谱柱C2-1、C2-2、C2-3、C2-4、C2-5、C2-6、C2-7、C2-8。储液器M2-1中的洗脱液经高压泵P2-1输送经过多功能切换阀Ｖ的9号通孔、1号通孔进入色谱柱C2-1进行二维分离，C2-1的分离流出液进入检测器D2-1检测，检测器D2-1的流出液进入馏分收集器F进行收集；储液器M2-2中的洗脱液经高压泵P2-2输送经过多功能切换阀Ｖ的10号通孔、2号通孔进入色谱柱C2-2进行二维分离，C2-2的分离流出液进入检测器D2-2检测，检测器D2-2的流出液进入馏分收集器F进行收集；储液器M2-3中的洗脱液经高压泵P2-3输送经过多功能切换阀Ｖ的11号通孔、3号通孔进入色谱柱C2-3进行二维分离，C2-3的分离流出液进入检测器D2-3检测，检测器D2-3的流出液进入馏分收集器F进行收集；储液器M2-4中的洗脱液经高压泵P2-4输送经过多功能切换阀Ｖ的12号通孔、4号通孔进入色谱柱C2-4进行二维分离，C2-4的分离流出液进入检测器D2-4检测，检测器D2-4的流出液进入馏分收集器F进行收集；储液器M2-5中的洗脱液经高压泵P2-5输送经过多功能切换阀Ｖ的13号通孔、5号通孔进入色谱柱C2-5进行二维分离，C2-5的分离流出液进入检测器D2-5检测，检测器D2-5的流出液进入馏分收集器F进行收集；储液器M2-6中的洗脱液经高压泵P2-6输送经过多功能切换阀Ｖ的14号通孔、6号通孔进入色谱柱C2-6进行二维分离，C2-6的分离流出液进入检测器D2-6检测，检测器D2-6的流出液进入馏分收集器F进行收集；储液器M2-7中的洗脱液经高压泵P2-7输送经过多功能切换阀Ｖ的15号通孔、7号通孔进入色谱柱C2-7进行二维分离，C2-7的分离流出液进入检测器D2-7检测，检测器D2-7的流出液进入馏分收集器F进行收集；储液器M2-8中的洗脱液经高压泵P2-8输送经过多功能切换阀Ｖ的16号通孔、8号通孔进入色谱柱C2-8进行二维分离，C2-8的分离流出液进入检测器D2-8检测，检测器D2-8的流出液进入馏分收集器F进行收集。

分离过程一维分离洗脱液流动路线为：Ｍ1→Ｐ1→V1→D1→Ｖ（0）→Ｖ（依次1-8）→C2-1至（依次）。多通道二维分离洗脱液流动路线为：M2-1→P2-1→Ｖ（9）→Ｖ（1）→C2-1→D2-1→F，M2-2→P2-2→Ｖ（10）→Ｖ（2）→ C2-2→ D2-2→ F，M2-3→P2-3→Ｖ（11）→Ｖ（3）→ C2-3→ D2-3→ F，M2-4→P2-4→Ｖ（12）→Ｖ（4）→ C2-4→ D2-4→ F，M2-5→P2-5→Ｖ（13）→Ｖ（5）→ C2-5→ D2-5→ F，M2-6→P2-6→Ｖ（14）→Ｖ（6）→ C2-6→ D2-6→ F，M2-7→P2-7→Ｖ（15）→Ｖ（7）→ C2-7→ D2-7→ F，M2-8→P2-8→Ｖ（16）→Ｖ（8）→ C2-8→ D2-8→ F。

本实用新型一种带多功能切换阀的多通道全二维高效液相色谱仪及用于全二维色谱分离的方法，具有超强的分离能力。

除此之外，本实用新型的突出效果是：

1. 采用多通道二维分离系统，利用多外色谱柱进行二维分离，固定相可选择种类多，分离效率高，分离效果好，可实现复杂样品的全成分分离与分析。

2. 采用多通道二维分离系统，各通道流动相组成独立控制，可以保证分离过程精确控制，改善分离效果。

3. 采用多个二维色谱柱进行二维分离，不存在对一维色谱柱尺寸和流动相流速的限制，可用于大样品量的制备性分离。

4. 采用多个二维色谱柱进行二维分离，有充足的时间进行二维分离，不存在对二维色谱柱必须是短柱的限制，分离效果更好，适用于各类复杂混合物的分离纯化。

附图说明

图1是本实用新型实施例多通道全二维高效液相色谱仪的结构示意图。

图2是实施例一维检测器输出信号示意图。

图3是实施例二维检测器输出信号示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型做详细描述，但保护范围不被此限制。

实施例 如图1所示，一种带多功能切换阀的多通道全二维高效液相色谱仪及用于全二维色谱分离的方法，带多功能切换阀的多通道全二维高效液相色谱仪由一维色谱分离系统和多通道二维色谱分离系统组成。一维色谱分离系统由一维色谱流动相储液器M1、一维色谱高压泵P1、一维色谱进样阀V1、一维色谱色谱柱C1和一维色谱检测器D1组成。多通道二维色谱分离系统由多个二维色谱流动相储液器M2-1至M2-8、多个二维色谱高压泵P2-1至P2-8、多个二维色谱色谱柱C2-1至C2-8、多个二维色谱检测器D2-1至D2-8和馏分收集器F组成。一维色谱分离系统和多通道二维色谱分离系统通过多功能切换阀V连接。

各部件间的连接关系是：多功能切换阀Ｖ的0号通道与一维分离系统Ｍ1→Ｐ1→V1→D1管路连接；多功能切换阀Ｖ的1号-8号通道分别与二维色谱柱C2-1-C2-8的进口端连接，二维色谱柱C2-1至C2-8的出口端分别连接检测器D2-1至D2-8，各检测器的出口再连接到馏分收集器F；多功能切换阀Ｖ的9号通道连接M2-1→P2-1的出口，10号通道连接M2-2→P2-2的出口，11号通道连接M2-3→P2-3的出口，12号通道连接M2-4→P2-4的出口，13号通道连接M2-5→P2-5的出口，14号通道连接M2-6→P2-6的出口，15号通道连接M2-7→P2-7的出口，16号通道连接M2-8→P2-8的出口；多功能切换阀Ｖ的17号通道至24号通道与一个多通连接到连接到一起，再连接到废液瓶W。使用过程中的流路为：Ｍ1→Ｐ1→V1→D1→多功能切换阀Ｖ（0号通道）→多功能切换阀Ｖ（依次1-8号通道）；M2-1→P2-1→多功能切换阀Ｖ（9号通道）→多功能切换阀Ｖ（1号通道）→二维色谱柱C2-1→检测器D2-1→馏分收集器F，M2-2→P2-2→多功能切换阀Ｖ（10号通道）→多功能切换阀Ｖ（2号通道）→二维色谱柱C2-2→检测器D2-2→馏分收集器F，M2-3→P2-3→多功能切换阀Ｖ（11号通道）→多功能切换阀Ｖ（3号通道）→二维色谱柱C2-3→检测器D2-3→馏分收集器F，M2-4→P2-4→多功能切换阀Ｖ（12号通道）→多功能切换阀Ｖ（4号通道）→二维色谱柱C2-4→检测器D2-4→馏分收集器F，M2-5→P2-5→多功能切换阀Ｖ（13号通道）→多功能切换阀Ｖ（5号通道）→二维色谱柱C2-5→检测器D2-5→馏分收集器F，M2-6→P2-6→多功能切换阀Ｖ（14号通道）→多功能切换阀Ｖ（6号通道）→二维色谱柱C2-6→检测器D2-6→馏分收集器F，M2-7→P2-7→多功能切换阀Ｖ（15号通道）→多功能切换阀Ｖ（7号通道）→二维色谱柱C2-7→检测器D2-7→馏分收集器F，M2-8→P2-8→多功能切换阀Ｖ（16号通道）→多功能切换阀Ｖ（8号通道）→二维色谱柱C2-8→检测器D2-8→馏分收集器F。

储液器M1中的洗脱液经高压泵P1输送经过进样阀V1，载带进样阀V1中的样品进入色谱柱C1进行一维分离，色谱柱C1的流出液进入多功能切换阀Ｖ的0号通孔，通过旋转多功能切换阀Ｖ依次切换进入连接于多功能切换阀Ｖ的1-8号通孔上的色谱柱C2-1、C2-2、C2-3、C2-4、C2-5、C2-6、C2-7、C2-8。储液器M2-1中的洗脱液经高压泵P2-1输送经过多功能切换阀Ｖ的9号通孔、1号通孔进入色谱柱C2-1进行二维分离，C2-1的分离流出液进入检测器D2-1检测，检测器D2-1的流出液进入馏分收集器F进行收集；储液器M2-2中的洗脱液经高压泵P2-2输送经过多功能切换阀Ｖ的10号通孔、2号通孔进入色谱柱C2-2进行二维分离，C2-2的分离流出液进入检测器D2-2检测，检测器D2-2的流出液进入馏分收集器F进行收集；储液器M2-3中的洗脱液经高压泵P2-3输送经过多功能切换阀Ｖ的11号通孔、3号通孔进入色谱柱C2-3进行二维分离，C2-3的分离流出液进入检测器D2-3检测，检测器D2-3的流出液进入馏分收集器F进行收集；储液器M2-4中的洗脱液经高压泵P2-4输送经过多功能切换阀Ｖ的12号通孔、4号通孔进入色谱柱C2-4进行二维分离，C2-4的分离流出液进入检测器D2-4检测，检测器D2-4的流出液进入馏分收集器F进行收集；储液器M2-5中的洗脱液经高压泵P2-5输送经过多功能切换阀Ｖ的13号通孔、5号通孔进入色谱柱C2-5进行二维分离，C2-5的分离流出液进入检测器D2-5检测，检测器D2-5的流出液进入馏分收集器F进行收集；储液器M2-6中的洗脱液经高压泵P2-6输送经过多功能切换阀Ｖ的14号通孔、6号通孔进入色谱柱C2-6进行二维分离，C2-6的分离流出液进入检测器D2-6检测，检测器D2-6的流出液进入馏分收集器F进行收集；储液器M2-7中的洗脱液经高压泵P2-7输送经过多功能切换阀Ｖ的15号通孔、7号通孔进入色谱柱C2-7进行二维分离，C2-7的分离流出液进入检测器D2-7检测，检测器D2-7的流出液进入馏分收集器F进行收集；储液器M2-8中的洗脱液经高压泵P2-8输送经过多功能切换阀Ｖ的16号通孔、8号通孔进入色谱柱C2-8进行二维分离，C2-8的分离流出液进入检测器D2-8检测，检测器D2-8的流出液进入馏分收集器F进行收集。

按上述连接及操作方式，进行大豆异黄酮提取物的全二维色谱分离：

第一维色谱柱为C18柱，长度为10cm。第二维色谱柱C2-1、C2-2、C2-3、C2-4、C2-5、C2-6、C2-7、C2-8依次为C4柱、C4柱、C8柱、C8柱、苯柱、苯柱、C18柱、C18柱，长度为10cm。一维流动相为甲醇-0.1%磷酸，梯度洗脱（甲醇在0-10min内30%变为80%）,流速为1ml/min。二维流动相M1为甲醇-0.1%甲酸（20/80,体积比），M2为甲醇-0.1%甲酸（25/75,体积比），M3为甲醇-0.1%甲酸（30/70,体积比），M4为甲醇-0.1%甲酸（40/60,体积比），M5为甲醇-0.1%甲酸（50/50,体积比），M6为甲醇-0.1%甲酸（55/45,体积比），M7为甲醇-0.1%甲酸（65/35,体积比），M1为甲醇-0.1%甲酸（80/20,体积比）二维流动相的流速为1.0ml/min。各检测器均为紫外检测器，检测波长均为254nm。

把本实用新型实施例进行分离时的一维色谱图见附图2，二维色谱图见附图3，说明本实用新型分离效率高，实用性强，尤其适用于中药、体液等复杂体系的全成分分离和手性化合物、结构相似化合物等难分离物质的分离。

本实用新型的完成得益于国家自然科学基金资助（项目批准号：21675071）。