自动旋转剪切阀的各种应用.pdf

自动旋转剪切阀的各种应用自动旋转剪切阀的各种应用 文赵秀苔，在 LC、IC 以及 MS 方面拥有丰富的技术，应用以及产品知识和经验，目前就 职于 IDEX Health Science，是一名应用工程师。 1 引言引言 旋转剪切阀广泛应用于液体自动化控制的应用中。 旋转剪切阀由紧密挤压在 一起的转子和定子组成，转子表面刻有凹槽，定子上加工有多个端孔。通过转动 转子表面的凹槽来改变定子上各端孔之间的连接。 以电机来驱动旋转的阀即为自 动旋转剪切阀。 多年来， 该类型的阀在 HPLC 领域居于主导地位。 自动旋转剪切阀可以用于 自动进样、样品前处理、切换液路、选择色谱柱及馏分收集等应用。 2 自动进样自动进样 样品以及样品如何注入系统在任何分析过程中都是最关键的因素。因此，进 样阀的精度，重现性以及方便灵活性是很重要的。自动进样阀可以实现无人看管 进样，避免人为造成的误差，重现性，可靠性以及灵活性更高。 进样阀通常有两个位置， （A）装载位置和（B）进样位置。在装载位置时， 样品被注入样品环；当切换到进样位置时，样品从样品环中被冲入色谱柱。 进样阀位于泵后及色谱柱前。 通常需在进样阀前面加一个过滤器以避免泵密 封垫磨损的碎屑进入进样阀中。 在进样器和色谱柱之间加一个过滤器则可以防止 色谱柱筛板被堵塞。 3 选择色谱柱选择色谱柱 通常以两个多位选择阀配合使用来实现多个色谱柱的自动选择， 如下图所示 为两个 6 位阀联合使用，实现六根色谱柱的自动选择。如果是两个 10 位选择阀 联合使用，则可实现 10 根色谱柱的自动选择。 多根色谱柱自动选择， 无需手动更换色谱柱即可进行快速筛选合适的色谱柱， 从而快速开发分析方法。 还可以在无人看管的情况下分时选择运行多个色谱柱， 连续完成多个样品的 分析，在保证方法重现性的基础上极大的提高样品分析的通量。 4 色谱柱离线平衡色谱柱离线平衡 这种方式使用两个完全相同的色谱柱，一根色谱柱在进行样品分析的同时， 另一根色谱柱在进行平衡，通过一个 2 位 10 通阀将两根色谱柱分析过程及平衡 过程进行切换，这样就把色谱柱的平衡过程切到离线来进行，节省了总的分析时 间，提高了分析效率和样品通量。 例如，一个分析方法的总时间是 30min，其中 20min 用于分析，10min 用于 平衡色谱柱为下一个样品分析做准备。如果用这种离线平衡方式，就可以节省这 10min 的平衡时间，总分析时间就由 30min 缩短至 20min。 色谱柱离线再生及平衡， 在普通的 HPLC 系统基础上只需增加一个泵及一个 自动切换阀就可以实现样品分析速度的大大提高， 非常适合样品量大的用户使用。 5 在线样品富集及净化在线样品富集及净化 一些复杂基质的样品，如生物液体、食品萃取液及废水等在分析之前通常要 经过净化和富集。通过一个 2 位 6 通切换阀将富集柱与分析柱联接，再配合自动 进样器即可实现自动的无人工看管的快速样品前处理。 如下图所示，在富集阶段，待测组分被保留在富集柱上，不保留的组分则被 冲入废液。当阀切换位置后，保留在富集柱上的待测组分被反冲到分析柱中。增 大进样体积可以实现更高程度的样品浓缩。 在线样品前处理使用限制通过型基质（RAM 型）的富集柱用于分析血浆中 的药物及其代谢产物，可以极大程度地减少前处理步骤。 另外一个典型应用就是 LC/MS 方法分析胰蛋白酶的酶解产物。通过一个小 的富集柱对几微升酶解产物中的多肽进行高效保留， 经过阀的切换将浓缩后的样 品转移至毛细管柱，之后在分析柱上进行低流速的梯度分析。 样品分析前的富集及净化步骤通常是最耗时的步骤， 上图以一个 2 位 6 通阀 实现的在线样品前处理可以帮我们缩短前处理时间。然而，如果并联两个富集柱 则可以更大程度上节约时间。如下图所示，一个富集柱在进行样品富集及净化的 同时，另一根富集柱正在将待测组分转移至分析柱。通过 2 位 10 通阀的切换可 以切换这两个富集柱的工作状态。对于在分析柱上运行时间相对较短，而在样品 富集及净化步骤耗时相对较长的应用，用此方式可以极大地提高总的分析效率。 6 色谱柱自动反冲色谱柱自动反冲 在样品分析过程中，当一些强保留的组分附着在柱头后，为了尽快地将其冲 走，通常需要停掉系统，手动把色谱柱出入口进行调换后，再启动系统反冲色谱 柱。而如果使用 2 位 6 通切换阀，则无需停掉系统即可自动调换色谱柱出入口， 对色谱柱进行反冲。 7 多维色谱应用多维色谱应用 多维色谱在蛋白质组学多肽分析中应用较普遍。通过多维分离，可以对多肽 进行更好的分离。在有自动进样器的液相系统中，增加一个 2 位 10 通阀和一个 泵即可实现 2D-LC（两维色谱）的功能。通常一维和二维色谱柱选用保留和分离 机理不同的色谱柱。例如一维用离子交换色谱柱，二维用反相色谱柱。 如下图所示，当切换阀在 A 位置时，一维离子交换色谱柱中流出组分被富 集到第一根富集柱上，与此同时，第二根富集柱中组分转载至反相柱进行分析。 当阀切换到 B 位置后，一维离子交换色谱柱中流出组分被富集到第二根富集柱 上，与此同时，第一根富集柱中组分转载至反相柱进行分析。 8 自动选择试剂自动选择试剂 自动选择不同试剂可以帮助快速开发及优化色谱分离条件， 避免人工频繁的 更换试剂。 在样品分析完成之后还可以选择强洗脱溶剂彻底冲洗色谱柱以保证后 续分析中保留时间的重现性。 9 自动馏分收集自动馏分收集 馏分收集要求对已经过色谱柱分离的组分进行分别收集。 馏分收集广泛应用 于微流量系统、半制备以及制备级液相系统。 通常，馏分收集器位于检测器之后的低压区域，选择低压选择阀即可实现自 动馏分收集。但在有的应用中馏分收集器也会位于两个色谱柱之间，这种情况就 要考虑用高压选择阀。 全自动馏分收集可以通过一个 10 位 11 通阀（或者 6 位 7 通阀）来实现。下 图所示的例子中用一个 10 位 11 通阀来自动收集馏分， 其中一个孔专用来收集废 液，其它九个孔可以用来收集不同流出组分。 10 总结总结 自动旋转剪切阀在液相色谱中的诸多应用不仅仅给使用者带来便捷， 也使仪 器制造商的仪器功能更完善，特点更突出。除此之外，在其它需要液体自动控制 的众多应用中，自动旋转切换阀也在发挥着作用，例如全自动固相萃取仪、全 自动水质在线检测仪等。