專利名稱：色譜電場分離方法及其色譜電場分離器的制作方法
技術領域：
本發明屬分析化學領域，具體地說是一種色譜電場分離方法和色譜電場分離器。
色譜分析主要是利用供試品在色譜流動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相流出色譜柱，從而獲得或者測定單一化合物的一種化學分析技術。根據流動相和固定相的不同，現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，濟南出版社，1992)、毛細管氣相色譜分析(美國專利U.S.Pat.No.4,479,380.以及美國專利，U.S.Pat.No.4,124,358)、毛細管電泳(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；以及中國專利，申請號97113908；)。根據系統的開放與封閉的區別又可以將色譜分析分為開放系統分析方法和封閉系統分析方法。其中薄層色譜分析是一種開放系統的分析方法；氣相色譜，高效液相色譜，離子色譜，毛細管氣相色譜，毛細管電泳，毛細管電色譜則是封閉系統的色譜分析方法。
近年來，毛細管電泳(CE)和毛細管電色譜(CEC)分析技術被越來越多地應用。與傳統的色譜分析技術不同之處在于毛細管電泳和毛細管電色譜分離技術利用電場力推動供試品的運動，利用供試品電泳和色譜性質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，無論如何，這些技術的特征都表現為供試品與流動相運動的方向是一維的；電場在系統中的作用是作為推動供試品運動的動力，本身不是分離的手段。
色譜分析的關鍵是分離度，提高系統的分離能力一直是色譜分析所追求的目標。現代色譜分析技術的發展都是在圍繞改善和提高系統的分離能力上做工作，都是在尋求提高系統分離能力的新方法。對于復雜的混合物，使供試品僅僅在一維方向上運動，僅僅采用一種分離手段有時候不能夠將混合物分離開來。
本發明的目的是在封閉色譜分析系統中，加入色譜電場分離器，利用色譜電場分離方法，使供試品在進入色譜分離之前或者經過色譜分離之后，在隨流動相的運動中受電場力的作用，使供試品中的電離化合物按照二維方向運動與供試品中的其它化合物分離開來，從而有效地提高或者改善整個系統的分離能力。
本發明的目的可以通過以下措施來達到在封閉色譜系統的流動相通路上，連接一色譜電場分離器，利用色譜電場分離的方法，使供試品在隨著流動相進入色譜電場分離器時，在電場力的作用下，供試品中的離子化合物根據電性的不同分別向電極兩端運動，從而被阻止、被延遲或者被加快隨著流動相的運動。色譜電場在這里起到一種分離供試品中電離化合物的作用。
當色譜電場分離器產生的電場方向與色譜流動相運動方向垂直時，供試品中電離化合物受到偏離流動相運動方向的分力達到最大。這種情況最有利于阻止該電離化合物隨流動相繼續運動。當電場力足夠大時，該電離化合物將被電極吸附，以至于不能繼續隨流動相運動。從而從流動相中與其它化合物分離出來。當色譜電場分離器產生的電場方向與色譜流動相運動方向傾斜時，供試品中的電離化合物受力的大小根據傾斜的角度不同而不同。例如，當傾斜角為45度時，若電離化合物所受電場力的方向與流動相運動方向的夾角也為45度，該電離化合物在流動相運動方向上所受到的分力較電場方向與流動相運動方向垂直時它在流動相運動方向的分力更大。電場力的作用是加快該電離化合物在流動相中的運動速度。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相方向上所受到的分力將變得比電場方向與流動相方向垂直時更小。這種情況也可以看成是電場方向與流動相方向的傾斜角為135度。此時，電場力的作用是減慢該電離化合物隨流動相的運動速度。因此，改變電場方向與流動相方向的傾斜角度，可以加快或者減慢供試品中電離化合物隨著流動相的運動速度。為了獲得阻止、減慢或者加快某些電離化合物在流動相中運動速度的不同的效應，可以使電場的方向處于不同的傾斜角度。
比較弱的電場強度就可以產生上述色譜電場分離效應。當流動相為氣態時，施加約102伏特的電壓可以產生有效的電場分離效應。當流動相為液態時，施加電壓約為103伏特時可以產生有效的電場分離效應。相比而言，在毛細管電泳和毛細管電色譜分離中需要約104伏特電壓才能夠獲得驅動供試品運動的效應。
為了有選擇的阻止或延遲某些離子化化合物隨流動相運動，施加的電場可以是連續的，也可以是間斷的。可以根據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過電場時施加電場，阻止、延遲或者加快該供試品沿流動相方向的運動，從而改變該組分的峰在流出曲線的位置。根據色譜流出曲線的特征，制定程序化的色譜電場變化方案，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強度的辦法，根據離子化的化合物受電場力作用的差別，阻止、延遲或者加快供試品中某些特定離子化合物的運動，有選擇地允許或者不允許某些化合物通過。
根據色譜電場分離方法制作的色譜電場分離器是由平行安置的電極對構成，它安裝在流動相的通路上，其產生的電場方向與色譜流動相的方向垂直或者傾斜。它可以安裝在色譜柱與進樣器之間，也可以安裝在色譜柱與檢測器之間；或者在兩處同時安裝。安裝在色譜柱與進樣器之間時，可以阻止、延遲或者加快供試品中的某些電離化合物進入色譜柱；安裝在色譜柱與檢測器之間時，可以阻止、延遲或者加快供試品中的某些電離化合物進入檢測器。
色譜電場分離器可以作為一個獨立的裝置安裝在色譜系統之中，也可以將其嵌入檢測器之中。將色譜電場分離器嵌入檢測器之中具有減小色譜系統死體積的優點。
本發明的積極效果表現在利用色譜電場分離方法，通過在系統中安裝色譜電場分離器，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相的運動，有目的地消除某些電離化合物對分離結果的影響。本發明的積極效果還表現在，在液態和氣態流動相的通路上施加電場是一種比較有效的方法，很小的電場強度就可以改變離子化合物的運動狀態。此外，當色譜電場分離器安裝在色譜柱之前，該裝置可以有效地保護色譜柱，延長色譜柱使用壽命；當該裝置安裝在色譜柱之后，可以根據原色譜流出曲線的特征制定程序化的色譜電場變化方案，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在分離結果流出曲線中。以上所有這些積極效果都直接提高了系統的分離能力。
圖1是本發明色譜電場分離器在色譜分析系統中的示意圖。
圖2是本發明色譜電場分離方法和色譜電場分離器結構的示意圖。
下面結合附圖對本發明作進一步描述
圖1表明了色譜電場分離器在色譜分析系統中的安裝位置。供試品經過進樣器1進入分析系統中；在色譜電場分離器2開始電場分離的過程。供試品在垂直電場的作用下，其中部分電離化合物在電場力的作用下呈二維運動，被阻止或者延遲隨流動相方向的運動。如果色譜電場分離器形成的電場與色譜流動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相方向受到的分力依據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相中的運動可能被加快，也可能被減慢。除了采用改變電場方向的方法之外，改變電場的強度也可以影響電離化合物隨流動相的運動狀態。當電場強度足夠大時，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相運動，從而與其它化合物分離開來。經過電場分離后，供試品進入色譜柱3，進行色譜分離過程；經過色譜分離后，進入另外一色譜電場分離器2，再進行電場分離；由于供試品已經經過色譜分離的過程，流動相在某一區間內其所含的組分相對較為單純。如果流動相中的各個組分已經完全分離，可以不再需要色譜電場分離器；如果組分仍然未被完全分離，此時仍然可以利用色譜電場分離器對該組分在進行分離。根據組分的性質，可以采用垂直電場，也可以采用傾斜電場，也可以程序化地改變電場的強度，使組分中的電離化合物在流動相中的運動加快、減慢或者完全被阻止進入檢測器4。從而獲得更好的分離效果。在系統中，可以根據具體情況安裝兩個色譜電場分離器，在供試品進入色譜柱之前以及流出色譜柱之后先后對供試品進行色譜電場分離；也可以只安裝一個色譜電場分離器，在供試品進入色譜柱之前或者流出色譜柱之后對供試品進行色譜電場分離。
圖2表明了色譜電場分離方法的原理和色譜電場分離器的結構。供試品5隨流動相進入色譜電場分離器后，通過由電極對6形成的與色譜流動相方向垂直的電場，供試品中電離化合物在電場的作用下根據所帶電荷的性質分別向電極的兩端方向呈二維運動，供試品中部分電離化合物被阻止或者延遲了隨流動相的運動。經過色譜電場分離后的化合物7則隨流動相運動的方向流出色譜電場分離器。當電極對6形成的電場方向與色譜流動相方向傾斜時，供試品中部分電離化合物在色譜流動相方向所受到的分力根據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相運動的速度可能被減慢或者被加快，從而實現分離的目的。
權利要求
1.一種色譜電場分離方法，其特征在于在封閉色譜系統的流動相的通路上，施加一與色譜流動相運動方向垂直或者傾斜的電場，以便改變供試品中電離化合物在流動相中的運動狀態的色譜電場分離方法。
2.根據權利要求1所述的色譜電場分離方法，其特征是所述電場為連續電場，以便阻止、延遲或者加快供試品中電離化合物隨流動相的運動。
3.根據權利要求1所述的色譜電場分離方法，其特征是所述電場為間斷電場或者程序化的電場，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相的運動。
4.根據權利要求1、2或3所述的色譜電場分離方法，其特征是所述電場為強度變化的電場，以便根據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相的運動。
5.一種色譜電場分離器，其特征在于在流動相的通路上平行安置電極對(6)，該電極對(6)產生與色譜流動相方向垂直或者傾斜的電場。
6.根據權利要求5所述的色譜電場分離器，其特征是電極對(6)獨立安裝在色譜柱(3)之前或者之后。
7.根據權利要求5所述的色譜電場分離器，其特征是電極對(6)嵌入檢測器(4)之中。
全文摘要
本發明的是在封閉色譜分析系統的流動相通路上,加入色譜電場分離器,利用色譜電場分離方法,使供試品中電離化合物在隨流動相的運動中受電場力的作用,按照二維方向運動并且被分離開來,從而有效地提高整個色譜系統的分離能力。
文檔編號G01N30/02GK1379242SQ0110817
公開日2002年11月13日 申請日期2001年4月2日 優先權日2001年4月2日
發明者王少坤 申請人:王少坤