Устройство для центробежной жидкостной хроматографии Советский патент 1988 года по МПК G01N30/00 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может найти применение в медицинской, биологической, химической и других областях промышленности при анализе смесей веществ методом жидкостной хроматографии .

Цель изобретения - обеспечение возможности анализа количественного :И качественного состава; смесей в процессе их разделения.

I На фиг, 1 изображено устройство, |поперечньй разрез на фиг, 2 - то же, IB плане; на фиг, 3 - принципиальная схема устройства с вращающимися дополнительным диском с фильтрамиi на :фит, 4 - принципиальная схема устройства с использованием лазера в каче- стве источника измерения; на фиг.5 - носитель пробы приспособления для ввода проб в хроматоГ рафическую колонку.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1 со съемной крышкой 2. Внутри корпуса 1 установлен двигатель 3 центрифуги, на валу 4 которого закреплен Дисковый ротор 5, В центральной час- ги дискового ротора 5 установлен ре- зервуар 6 для элюента, выполненньй Ьъемным или заодно с дисковым ротором S. В дисковом роторе 5 выполнено нес- |солько радиальных каналов 7, в кото- ых последовательно от оси к перифе- эии ротора установлены хроматографи- 1еские колонки 8 и ячейки 9 детекто- а. Каждая ячейка 9 отделена от соответствующей колонки 8 посредством фильтра 10 из твердого материала, наЬример из пористого металлокерамичес- JCOPC материала. Под ротором 5 установ йен один или несколько источников 11 Излучения, расстояние которых от оси вращения ротора 5 равно расстоянию от центра ячейки 9 детектора до оси йращения ротора 5. Источники 11 из- Лучения жестко соединены с ко15пусом 1 устройства, В качестве источника излучения может быть использована дейтериевая или ртутная лампа. На Крьшке 2 установлены один или несколько приемников 12 излучения с фильтрами 13, именхцими различные дли- йы волн полос пропускания излучения, фильтры 13 могут быть установлены и непосредственно на ячейках 9 (пока- штриховой линией). Приемники 12 излучения размещены по окружности.

радиус которой равен расстоянию от центра ячейки 9 детектора до оси вращения ротора 5. Выход каждой ячейки снабжен изогнутой трубкой 14 для слива подвижной фазы (элюента) и разделяемых веществ в сборник 15 элюента, который вьтолнен в виде кольцевой емкости, снабженной в верхней части воронкообразным кольцевым приемником 16 элюента, а в нижней части - кольцвым резервуаром 17, Сборник 15 элюента снабжен приспособлением 18 для его охлаждения, выполненным в виде трубчатого змеевика, охватьгаающего цилиндрическую внешнюю поверхность сборника 15 элюента и имеющего каналы 19 и 20 для подвода и вывода хладагента, например водопроводной воды. Ротор 5 имеет кольцевой выступ 21, который вместе с резервуаром 6 для элюента выведен через кольцевой центральньй вырез 22 в крышке 2 наружу корпуса 1, В кольцевом выступе 21 выполнены вертикальные каналы 23, которые расположены по окружности относительно оси вращения ротора 5 и сообщаются с радиальными каналами 7, в которых установлены хро- матографические колонки 8. Вертикальные каналы 23 служат для установки в них носителей 24 пробы. Каждьм носитель 24 пробы (см. фиг. 5) представляет собой металлический цилиндт рический стержень 25, в котором выполнено калиброванное поперечное отверстие 26, предназначенное для заполнения пробой анализируемого веще-: ства. Он имеет также рукоятку 27 с отметчиком ее положения (не показан) и угшотнительное коническое кольцо 28 из тефлона, предназначен- ное для герметизации вертикального канала 23 в момент установки в нем носителя 24 пробы. Расстояние между калиброванным поперечным отверстием 26 и рукояткой 27 носителя 24 пробы выбрано таким, что при установке носителя 24 пробы в вертикальном кана- ле 23 калиброванное поперечное от- |верстие 26, заполненное пробой анализируемого вещества, устанавливается напротив входа в колонку 8, при этом оси отверстия 26 и канала 7 совпадают. Резервуар 6 для элюента снабжен крышкой 29 с центральным отверстием 30. Корпус 1 устройства снабжен каналами 31 и 32 для подвода и вывода инертного газа, предназначенного для продувки верхнего внутреннего объема корпуса 1 в зоне, примыкающей к оптическим элементам устройства. Внешняя поверхность ротора 5, внутренние поверхности корпуса 1 и крышки 2, а также поверхности сборника 15 элюента, обращенные к оптическим элементам устройства, зачернены. Колонки 8, установленные в радиальных каналах 7 ротора 5, заполнены одинаковым или различным сорбентом. Устройство снабжено микроэвм 33, предназначенной для обработки результатов хрома- тографического анализа и соединенной с приемником 12 излучения.

На фиг. 1 штриховой линией показан вариант вьтолнения устройства, в котором источники 11 излучения установлены напротив соответствующих ячеек 9 и жестко соединены с ротором 5. Отличие этого варианта устройства от описанного выше заключается в том, что ячейка 9 постоянно просвечивается лучом света от соответствующего источника 11 излучения, а приемники 12 излучения, установленные на крышке 2 периодически воспринимают излучение, прошедшее через соответствующие ячейки (через постоянные промежутки времени). При этом световые сигналы, поступающие в приемники 12, моделируются с частотой, равной частоте вращения ротора 5, т.е. ротор 5 выполняет функции обтюратора. Такой режим работы обеспечивает более высокую точность измерений за счет фильтрации большей части шумов оптической системы.

На фиг. 2 штриховой линией показан вариант выполнения устройства, в котором источник 11 и приемник 12 излучения смонтированы на крьшке 2 устройства и размещены рядом на одной ок-.g выбрасьшаемую за счет центробежных

ружности. Такое размещение источника 11 и приемника 12 излучения наиболее целесообразно при реализации флюори- метрического принципа детектирования. Когда ячейка 9 подходит в процессе вращения ротора под пучок излучения, вьоделяемый источником 11 излучения, в случае наличия в ячейке 9 флюоресцирующих веществ (ароматические соединения, метаболиты и другие биологически важные соединения) в ней возбуждается флюоресцентное излучение, которое фиксируется в тот жте момент (через 0,01 с и меньше) приемником 12

50

55

сил в направлении воронкообразного приемника 16 элюента. При этом в устройстве отсутствует специальная ячейка для детектирования разделяем веществ. Ее роль выполняет струя элюента, выбрасываемая с выхода колонки 8 через конический направител 38 потока. Когда струя элюента пере секает узкий сфокусированньм луч ла зерного излучения, находящиеся в элюенте флюоресцирующие вещества во буждаются под действием излучения лазера и возбу)вденное флюоресцентно излучение воспринимается приемником

0

5

5

0

5

0

излучения, также установленным на крышке 2 устройства. Система флюори- метрического детектирования может быть использована в предлагаемом устройстве совместно с системой фотометрического детектирования.

Предусмотрен также вариант выпол1нения устройства, согласно которому источник 11 и приемник 12 излучения установлены неподвижно друг против друга и жестко соединены соответственно с корпусом 1 и крышкой 2 (фиг. 3). Между ними над ротором 5 установлен поворотный диск 34, закрепленный на оси 35, связанной с крышкой 2. В диске 34 выполнены окна 36, в которых установлены фильтры,, размещенные по окружности диска 34 и имеющие различные длины волн пропускания излучения. Края диска 34 имеют зубья, входящие в зацепление с зубьями шестеренки 37, жестко связанной с резервуаром 6 дпя злюента. Благодаря применению вращающегося диска 34 с фильтрами число оборотов которого отличается от числа оборотов ротора 5 и жестко с ним синхронизировано, происходит сканирование веществ пробы, по;очередно поступающих в ячейку 9, при различных длинах волн излучения, что обеспечивает надежную идентификацию этих веществ.

Другой вариант выполнения предлагаемого устройства (см. фиг. 4) характеризуется тем, что в качестве источника 11 излучения использован лазер, который вместе с приемником 12 излучения установлен на крьппке 2 устройства. При этом выходной конец каждой хроматографической колонки 8 снабжен коническим направителем 38 потока с капиллярным выходным отверстием, формирукяцим струю элюента.

g выбрасьшаемую за счет центробежных

0

5

сил в направлении воронкообразного приемника 16 элюента. При этом в устройстве отсутствует специальная ячейка для детектирования разделяемых веществ. Ее роль выполняет струя элюента, выбрасываемая с выхода колонки 8 через конический направитель 38 потока. Когда струя элюента пересекает узкий сфокусированньм луч лазерного излучения, находящиеся в элюенте флюоресцирующие вещества возбуждаются под действием излучения лазера и возбу)вденное флюоресцентное излучение воспринимается приемником

1 02927

12 излучения в следующий момент времени, т.е.-. когда струя элюента с возбужденным в ней флюоресцирующим веществом пересекает оптическую ось приемника 12 излучения.

В предпочтительном варианте выполнения устройства оптические фильтры 13, имеющие различные длины волн проФормула

и

3 о б р

е т е н и я

1. Устройство для центробежной жид костной хроматографии, содержащее

корпус, дисковый ротор, установленный на валу двигателя в корпусе, резервуар для элюента, установленный в центральной части ротора, приспособ- пускания излуче,ния, установлены непо-,Q ление для ввода проб в хроматографи- средственно на окнах ячеек 9 (фиг. 1, ческую колонку, сборник злюента, ус- штриховые линии). В этом варианте истановленный в корпусе, и детекторную ячейку с источником и приемником излучения, установленную на выходе

пользуются один источник 11 излучения,

установленный под ротором 5 и жестки соединенный с-корпусом 1 устройства, и один приемник 12 излучения, установленный на крышке 2 корпуса 1.

Пробы одной и той же анализируемой смеси вводят на вход одновременно нескольких хроматографических колонок 8 20 с помощью, соответствующих носителей 24 пробы. Разделенные компоненты пробы в потоке элюента последовательно выходят из колонок 8 в соответствующие ячейки 9, снабженные оптическими фильтрами 13 с различными полосами пропускания излучения. При этом каждый коктонент пробы, вьгходящий из различных колонок 8, имеющих одинаковые разделительные свойства (один и тот же сорбент, одинаковую проницаемость и эффективность и т.п.) детектируется при различных длинах волн. Обработанные с помощью микроЭВМ 33 сигналы, поступающие с приемника

12 излучения, поступают на принтер15

25

30

плоттер или дисплей (не показан) и Регистрируются в виде нескольких (по числу разделительных 8) хро- матограмм, отвечающих различным дли- Нам волн поглощения, т.е. осуществля- ется многоволновое детектирование разделяемых компонентов анализируемой смеси. Этим обеспечивается определение не только количественно, но и качественного состава смеси.

Во всех вариантах вьшолнения устройства с целью исключения конденсации паров растворителя на оптических элементах детектирующей системы (окна ячеек 9, поверхности фильтров 13, приемные окна приемника 12 излучения И ДР ) предусмотрено охлаждение сборника 15 элюента хладагентом, подаваемым в змеевик 18 по каналу 19, и продувка верхнего внутреннего объема кор- Яуса 1 инертным газом (азотом, воз- Яухом и т.п.).

2g

40

45

50

55

рмула

и

6

3 о б р

е т е н и я

1. Устройство для центробежной жидкостной хроматографии, содержащее

корпус, дисковый ротор, установленный на валу двигателя в корпусе, резервуар для элюента, установленный в центральной части ротора, приспособ- ление для ввода проб в хроматографи- ческую колонку, сборник злюента, ус-

корпус, дисковый ротор, установленный на валу двигателя в корпусе, резервуар для элюента, установленный в центральной части ротора, приспособ- ление для ввода проб в хроматографи- ческую колонку, сборник злюента, ус-

тановленный в корпусе, и детекторную ячейку с источником и приемником излучения, установленную на выходе

хроматографической колонки, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности анализа количественного и качественного состава смесей в процессе их разделения, оно снабжено несколькими хроматографи- ческими колонками, установленными на роторе, радиально по отношению к оси его вращения, и несколькими детекторными ячейками, снабженными оптическими фильтрами с различными длинами

волн пропускания излучения, а приспособление для ввода проб выполнено в виде канала в роторе, расположенного перпендикулярно плоскости его вращения и снабженного стержнем с калиброванным поперечным отверстием.

2. Устройство по п.. 1, о т л и

чающееся тем, что вход одной

из колонок непосредственно соединен 2g с резервуаром для злюента, а входы

других колонок соединены с резервуа- , ром для элюента через приспособление для ввода проб.

3„ Устройство по п. 1, о т л и - 40 чающееся тем, что оптические фильтры закреплены на поворотном диске, соединенном через систему передачи с валом ротора и установленном между приемником излучения и ротором

4.Устройство по пп. 1-3, отличающее ся тем, что внешняя поверхность ротора и внутренние поверхности корпуса и сборника злюента, обращенные к источнику и приемнику излучения, зачернены.

5.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве источника излучения использован источник, вызывающий флюоресценцию анализируемых веществ в ячейке детектора причем источник и приемник возбужденного флюоресцентного излучения установлены над ротором по окружности.

радиус которой равен расстоянию от оси вращения ротора до ячейки детектора,

6, Устройство по п. 5,отличающееся тем, что в качестве

tTX 29

11 „ V/

источника излучения использован лазер, а на выходе хроматографической колонки установлен формирователь струи элюента, пересекающий луч лазера.

Л №хро 3BN

J2

Фиг.2

f1

n

gjuf.ff.

W 29

сриг.5

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может ныйти применение в-медицинской, биологической, химической и других областях промышленности при анализе сйесей веществ методом жидкостной хроматографии. Цель изобретения - o6ecne feHHe возможности анализа количественного и качественного состава смесей в процессе их разделения. Устройство для центробежной жидкост-г ной хроматографии содержит корпус и дисковый ротор, установленный на валу двигателя. На роторе закреплено несколько хроматографическюс колонок, на выходе которьк установлены детекторные ячейки, снабженные оптическими фильтрами с различными длинами волн пропускания излучения. Резервуар для элюента расположен в центральной части ротора, а приспособление для ввода проб в колонку выполнено в виде канала в роторе, расположенного перпендикулярно плоскости его вращения и снабженного стержнем с калиброванным поперечным отверстием. Одна из колонок может быть соединена непосредственно с резервуаром для элюента. Оптические фильтры могут быть закреплены на поворотном диске, соединенном с ротором. В качестве источника излучения может быть использован лазер или источник, вызывающий флюоресценцию анализируемых веществ. 5 з.п. ф-лы, 5 ил. с (Л с го со Nd sl