專利名稱：色譜電場(chǎng)分離方法及其色譜電場(chǎng)分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬分析化學(xué)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種色譜電場(chǎng)分離方法和色譜電場(chǎng)分離器。
色譜分析主要是利用供試品在色譜流動(dòng)相和固定相之間分配或者吸附能力的差異使化合物按不同的順序隨色譜流動(dòng)相流出色譜柱，從而獲得或者測(cè)定單一化合物的一種化學(xué)分析技術(shù)。根據(jù)流動(dòng)相和固定相的不同，現(xiàn)代色譜分析可以分為氣相色譜分析(Jennings W.GasChromatography with Glass Capillary Columns，2ndEd.New YorkAcademic Press，1980；以及美國(guó)專利U.S.Pat.No.4,479,380)、高效液相分析(Simpson CF.Practice High Performance LiquidChromatography，Heyden & Son Ltd.，1978)、離子色譜分析(安登魁主編，藥物分析，濟(jì)南出版社，1992)、毛細(xì)管氣相色譜分析(美國(guó)專利U.S.Pat.No.4,479,380.以及美國(guó)專利，U.S.Pat.No.4,124,358)、毛細(xì)管電泳(Wiktorwicz TE，Colburn TC.CapillaryElectrophoresisTheory and Practice，New YorkAcademic Press，1992；Jorgenson TW，Lukacs KD，Capillary Zone Electrophoresis，Science，1983)、毛細(xì)管電色譜(Dittman MM，Wienand K，Bek F.et al，Theory and Practice of Capillary electrochromatography，LC-GC，1995以及美國(guó)專利U.S.Pat.No.5,942,093)以及薄層色譜分析(Fired B，etal.Thin-layer Chromatography，Marcel Dekker，New York，1986；以及中國(guó)專利，申請(qǐng)?zhí)?/b>97113908；)。根據(jù)系統(tǒng)的開放與封閉的區(qū)別又可以將色譜分析分為開放系統(tǒng)分析方法和封閉系統(tǒng)分析方法。其中薄層色譜分析是一種開放系統(tǒng)的分析方法；氣相色譜，高效液相色譜，離子色譜，毛細(xì)管氣相色譜，毛細(xì)管電泳，毛細(xì)管電色譜則是封閉系統(tǒng)的色譜分析方法。
近年來(lái)，毛細(xì)管電泳(CE)和毛細(xì)管電色譜(CEC)分析技術(shù)被越來(lái)越多地應(yīng)用。與傳統(tǒng)的色譜分析技術(shù)不同之處在于毛細(xì)管電泳和毛細(xì)管電色譜分離技術(shù)利用電場(chǎng)力推動(dòng)供試品的運(yùn)動(dòng)，利用供試品電泳和色譜性質(zhì)的差異使得供試品得以分離，使分析的靈敏度和分離度都有很大的提高。但是，無(wú)論如何，這些技術(shù)的特征都表現(xiàn)為供試品與流動(dòng)相運(yùn)動(dòng)的方向是一維的；電場(chǎng)在系統(tǒng)中的作用是作為推動(dòng)供試品運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，本身不是分離的手段。
色譜分析的關(guān)鍵是分離度，提高系統(tǒng)的分離能力一直是色譜分析所追求的目標(biāo)?，F(xiàn)代色譜分析技術(shù)的發(fā)展都是在圍繞改善和提高系統(tǒng)的分離能力上做工作，都是在尋求提高系統(tǒng)分離能力的新方法。對(duì)于復(fù)雜的混合物，使供試品僅僅在一維方向上運(yùn)動(dòng)，僅僅采用一種分離手段有時(shí)候不能夠?qū)⒒旌衔锓蛛x開來(lái)。
本發(fā)明的目的是在封閉色譜分析系統(tǒng)中，加入色譜電場(chǎng)分離器，利用色譜電場(chǎng)分離方法，使供試品在進(jìn)入色譜分離之前或者經(jīng)過(guò)色譜分離之后，在隨流動(dòng)相的運(yùn)動(dòng)中受電場(chǎng)力的作用，使供試品中的電離化合物按照二維方向運(yùn)動(dòng)與供試品中的其它化合物分離開來(lái)，從而有效地提高或者改善整個(gè)系統(tǒng)的分離能力。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下措施來(lái)達(dá)到在封閉色譜系統(tǒng)的流動(dòng)相通路上，連接一色譜電場(chǎng)分離器，利用色譜電場(chǎng)分離的方法，使供試品在隨著流動(dòng)相進(jìn)入色譜電場(chǎng)分離器時(shí)，在電場(chǎng)力的作用下，供試品中的離子化合物根據(jù)電性的不同分別向電極兩端運(yùn)動(dòng)，從而被阻止、被延遲或者被加快隨著流動(dòng)相的運(yùn)動(dòng)。色譜電場(chǎng)在這里起到一種分離供試品中電離化合物的作用。
當(dāng)色譜電場(chǎng)分離器產(chǎn)生的電場(chǎng)方向與色譜流動(dòng)相運(yùn)動(dòng)方向垂直時(shí)，供試品中電離化合物受到偏離流動(dòng)相運(yùn)動(dòng)方向的分力達(dá)到最大。這種情況最有利于阻止該電離化合物隨流動(dòng)相繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電場(chǎng)力足夠大時(shí)，該電離化合物將被電極吸附，以至于不能繼續(xù)隨流動(dòng)相運(yùn)動(dòng)。從而從流動(dòng)相中與其它化合物分離出來(lái)。當(dāng)色譜電場(chǎng)分離器產(chǎn)生的電場(chǎng)方向與色譜流動(dòng)相運(yùn)動(dòng)方向傾斜時(shí)，供試品中的電離化合物受力的大小根據(jù)傾斜的角度不同而不同。例如，當(dāng)傾斜角為45度時(shí)，若電離化合物所受電場(chǎng)力的方向與流動(dòng)相運(yùn)動(dòng)方向的夾角也為45度，該電離化合物在流動(dòng)相運(yùn)動(dòng)方向上所受到的分力較電場(chǎng)方向與流動(dòng)相運(yùn)動(dòng)方向垂直時(shí)它在流動(dòng)相運(yùn)動(dòng)方向的分力更大。電場(chǎng)力的作用是加快該電離化合物在流動(dòng)相中的運(yùn)動(dòng)速度。但是，如果電離化合物的電性相反，那么，該電離化合物在流動(dòng)相方向上所受到的分力將變得比電場(chǎng)方向與流動(dòng)相方向垂直時(shí)更小。這種情況也可以看成是電場(chǎng)方向與流動(dòng)相方向的傾斜角為135度。此時(shí)，電場(chǎng)力的作用是減慢該電離化合物隨流動(dòng)相的運(yùn)動(dòng)速度。因此，改變電場(chǎng)方向與流動(dòng)相方向的傾斜角度，可以加快或者減慢供試品中電離化合物隨著流動(dòng)相的運(yùn)動(dòng)速度。為了獲得阻止、減慢或者加快某些電離化合物在流動(dòng)相中運(yùn)動(dòng)速度的不同的效應(yīng)，可以使電場(chǎng)的方向處于不同的傾斜角度。
比較弱的電場(chǎng)強(qiáng)度就可以產(chǎn)生上述色譜電場(chǎng)分離效應(yīng)。當(dāng)流動(dòng)相為氣態(tài)時(shí)，施加約102伏特的電壓可以產(chǎn)生有效的電場(chǎng)分離效應(yīng)。當(dāng)流動(dòng)相為液態(tài)時(shí)，施加電壓約為103伏特時(shí)可以產(chǎn)生有效的電場(chǎng)分離效應(yīng)。相比而言，在毛細(xì)管電泳和毛細(xì)管電色譜分離中需要約104伏特電壓才能夠獲得驅(qū)動(dòng)供試品運(yùn)動(dòng)的效應(yīng)。
為了有選擇的阻止或延遲某些離子化化合物隨流動(dòng)相運(yùn)動(dòng)，施加的電場(chǎng)可以是連續(xù)的，也可以是間斷的?？梢愿鶕?jù)色譜流出曲線的特征，有選擇的在供試品中某些電離化合物經(jīng)過(guò)電場(chǎng)時(shí)施加電場(chǎng)，阻止、延遲或者加快該供試品沿流動(dòng)相方向的運(yùn)動(dòng)，從而改變?cè)摻M分的峰在流出曲線的位置。根據(jù)色譜流出曲線的特征，制定程序化的色譜電場(chǎng)變化方案，可以有選擇地改變供試品流出曲線的特征，獲得最佳的分離效果。
也可以采用改變電場(chǎng)強(qiáng)度的辦法，根據(jù)離子化的化合物受電場(chǎng)力作用的差別，阻止、延遲或者加快供試品中某些特定離子化合物的運(yùn)動(dòng)，有選擇地允許或者不允許某些化合物通過(guò)。
根據(jù)色譜電場(chǎng)分離方法制作的色譜電場(chǎng)分離器是由平行安置的電極對(duì)構(gòu)成，它安裝在流動(dòng)相的通路上，其產(chǎn)生的電場(chǎng)方向與色譜流動(dòng)相的方向垂直或者傾斜。它可以安裝在色譜柱與進(jìn)樣器之間，也可以安裝在色譜柱與檢測(cè)器之間；或者在兩處同時(shí)安裝。安裝在色譜柱與進(jìn)樣器之間時(shí)，可以阻止、延遲或者加快供試品中的某些電離化合物進(jìn)入色譜柱；安裝在色譜柱與檢測(cè)器之間時(shí)，可以阻止、延遲或者加快供試品中的某些電離化合物進(jìn)入檢測(cè)器。
色譜電場(chǎng)分離器可以作為一個(gè)獨(dú)立的裝置安裝在色譜系統(tǒng)之中，也可以將其嵌入檢測(cè)器之中。將色譜電場(chǎng)分離器嵌入檢測(cè)器之中具有減小色譜系統(tǒng)死體積的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的積極效果表現(xiàn)在利用色譜電場(chǎng)分離方法，通過(guò)在系統(tǒng)中安裝色譜電場(chǎng)分離器，可以有選擇地阻止、延遲或者加快供試品中部分電離化合物隨流動(dòng)相的運(yùn)動(dòng)，有目的地消除某些電離化合物對(duì)分離結(jié)果的影響。本發(fā)明的積極效果還表現(xiàn)在，在液態(tài)和氣態(tài)流動(dòng)相的通路上施加電場(chǎng)是一種比較有效的方法，很小的電場(chǎng)強(qiáng)度就可以改變離子化合物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。此外，當(dāng)色譜電場(chǎng)分離器安裝在色譜柱之前，該裝置可以有效地保護(hù)色譜柱，延長(zhǎng)色譜柱使用壽命；當(dāng)該裝置安裝在色譜柱之后，可以根據(jù)原色譜流出曲線的特征制定程序化的色譜電場(chǎng)變化方案，非常方便地選擇被消除的電離化合物，使這些化合物不出現(xiàn)在分離結(jié)果流出曲線中。以上所有這些積極效果都直接提高了系統(tǒng)的分離能力。


圖1是本發(fā)明色譜電場(chǎng)分離器在色譜分析系統(tǒng)中的示意圖。
圖2是本發(fā)明色譜電場(chǎng)分離方法和色譜電場(chǎng)分離器結(jié)構(gòu)的示意圖。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述
圖1表明了色譜電場(chǎng)分離器在色譜分析系統(tǒng)中的安裝位置。供試品經(jīng)過(guò)進(jìn)樣器1進(jìn)入分析系統(tǒng)中；在色譜電場(chǎng)分離器2開始電場(chǎng)分離的過(guò)程。供試品在垂直電場(chǎng)的作用下，其中部分電離化合物在電場(chǎng)力的作用下呈二維運(yùn)動(dòng)，被阻止或者延遲隨流動(dòng)相方向的運(yùn)動(dòng)。如果色譜電場(chǎng)分離器形成的電場(chǎng)與色譜流動(dòng)相方向形成傾斜夾角，那么，供試品中電離化合物在色譜流動(dòng)相方向受到的分力依據(jù)電離化合物的電性可能變大，也可能變小。因此，該電離化合物在流動(dòng)相中的運(yùn)動(dòng)可能被加快，也可能被減慢。除了采用改變電場(chǎng)方向的方法之外，改變電場(chǎng)的強(qiáng)度也可以影響電離化合物隨流動(dòng)相的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度足夠大時(shí)，供試品中的某些電離化合物可以被吸附在電極上，以至于不能隨著流動(dòng)相運(yùn)動(dòng)，從而與其它化合物分離開來(lái)。經(jīng)過(guò)電場(chǎng)分離后，供試品進(jìn)入色譜柱3，進(jìn)行色譜分離過(guò)程；經(jīng)過(guò)色譜分離后，進(jìn)入另外一色譜電場(chǎng)分離器2，再進(jìn)行電場(chǎng)分離；由于供試品已經(jīng)經(jīng)過(guò)色譜分離的過(guò)程，流動(dòng)相在某一區(qū)間內(nèi)其所含的組分相對(duì)較為單純。如果流動(dòng)相中的各個(gè)組分已經(jīng)完全分離，可以不再需要色譜電場(chǎng)分離器；如果組分仍然未被完全分離，此時(shí)仍然可以利用色譜電場(chǎng)分離器對(duì)該組分在進(jìn)行分離。根據(jù)組分的性質(zhì)，可以采用垂直電場(chǎng)，也可以采用傾斜電場(chǎng)，也可以程序化地改變電場(chǎng)的強(qiáng)度，使組分中的電離化合物在流動(dòng)相中的運(yùn)動(dòng)加快、減慢或者完全被阻止進(jìn)入檢測(cè)器4。從而獲得更好的分離效果。在系統(tǒng)中，可以根據(jù)具體情況安裝兩個(gè)色譜電場(chǎng)分離器，在供試品進(jìn)入色譜柱之前以及流出色譜柱之后先后對(duì)供試品進(jìn)行色譜電場(chǎng)分離；也可以只安裝一個(gè)色譜電場(chǎng)分離器，在供試品進(jìn)入色譜柱之前或者流出色譜柱之后對(duì)供試品進(jìn)行色譜電場(chǎng)分離。
圖2表明了色譜電場(chǎng)分離方法的原理和色譜電場(chǎng)分離器的結(jié)構(gòu)。供試品5隨流動(dòng)相進(jìn)入色譜電場(chǎng)分離器后，通過(guò)由電極對(duì)6形成的與色譜流動(dòng)相方向垂直的電場(chǎng)，供試品中電離化合物在電場(chǎng)的作用下根據(jù)所帶電荷的性質(zhì)分別向電極的兩端方向呈二維運(yùn)動(dòng)，供試品中部分電離化合物被阻止或者延遲了隨流動(dòng)相的運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)色譜電場(chǎng)分離后的化合物7則隨流動(dòng)相運(yùn)動(dòng)的方向流出色譜電場(chǎng)分離器。當(dāng)電極對(duì)6形成的電場(chǎng)方向與色譜流動(dòng)相方向傾斜時(shí)，供試品中部分電離化合物在色譜流動(dòng)相方向所受到的分力根據(jù)該電離化合物的電性可能變大或者變小。因此，該供試品隨色譜流動(dòng)相運(yùn)動(dòng)的速度可能被減慢或者被加快，從而實(shí)現(xiàn)分離的目的。
權(quán)利要求
1.一種色譜電場(chǎng)分離方法，其特征在于在封閉色譜系統(tǒng)的流動(dòng)相的通路上，施加一與色譜流動(dòng)相運(yùn)動(dòng)方向垂直或者傾斜的電場(chǎng)，以便改變供試品中電離化合物在流動(dòng)相中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的色譜電場(chǎng)分離方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的色譜電場(chǎng)分離方法，其特征是所述電場(chǎng)為連續(xù)電場(chǎng)，以便阻止、延遲或者加快供試品中電離化合物隨流動(dòng)相的運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的色譜電場(chǎng)分離方法，其特征是所述電場(chǎng)為間斷電場(chǎng)或者程序化的電場(chǎng)，以便有選擇地阻止、延遲或者加快供試品中電離化合物隨流動(dòng)相的運(yùn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的色譜電場(chǎng)分離方法，其特征是所述電場(chǎng)為強(qiáng)度變化的電場(chǎng)，以便根據(jù)供試品電離化合物的電性阻止、延遲或者加快供試品中電離化合物隨流動(dòng)相的運(yùn)動(dòng)。
5.一種色譜電場(chǎng)分離器，其特征在于在流動(dòng)相的通路上平行安置電極對(duì)(6)，該電極對(duì)(6)產(chǎn)生與色譜流動(dòng)相方向垂直或者傾斜的電場(chǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的色譜電場(chǎng)分離器，其特征是電極對(duì)(6)獨(dú)立安裝在色譜柱(3)之前或者之后。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的色譜電場(chǎng)分離器，其特征是電極對(duì)(6)嵌入檢測(cè)器(4)之中。
全文摘要
本發(fā)明的是在封閉色譜分析系統(tǒng)的流動(dòng)相通路上,加入色譜電場(chǎng)分離器,利用色譜電場(chǎng)分離方法,使供試品中電離化合物在隨流動(dòng)相的運(yùn)動(dòng)中受電場(chǎng)力的作用,按照二維方向運(yùn)動(dòng)并且被分離開來(lái),從而有效地提高整個(gè)色譜系統(tǒng)的分離能力。
文檔編號(hào)G01N30/02GK1379242SQ0110817
公開日2002年11月13日 申請(qǐng)日期2001年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月2日
發(fā)明者王少坤 申請(qǐng)人:王少坤