Устройство для центробежной жидкостной хроматографии

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУВЛИН (51)4 С 01 N 30/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4122563/24-25 (22) 24.09.86 (46) 15,06.88. Бюл. Р 22 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт хроматографии (72) Э.П.Скорняков, В.М.Пошеманский, Л,М.Рапопорт, П.А.Мороз и Б.М.Апешен-. ко (53) 543. 544 (088. 8) (56) Патент США Ф 3810545, кл. В 01 d 15/08, 1969.

Патент США N 4077886, кл, G 01 N 31/08, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ

ЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ (57) Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может ныйти применение в медицинской, биологической, химической и других областях промышленности при анализе смесей веществ методом жидкостной хроматографии. Цель изобретения— обеспечение возможности анализа количественного и качественного состаÄÄSUÄÄ 1402927 А 1 ва смесей в процессе их разделения.

Устройство для центробежной жидкост ной хроматографии содержит корпус и дисковый ротор, установленный на валу двигателя. На роторе закреплено несколько хроматографических колонок, на выходе которых установленъ 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 ви" де 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.

1402927

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может найти применение в медицинской, биологической, химической и других областях

5 промьпппенности при анализе смесей веществ методом жидкостной хроматографии.

Цель изобретения - обеспечение возможности анализа количественного 10 и качественного состава смесей в про-! цессе их разделения.

1 (На фиг. 1 изображено устройство, .поперечный разрез; на фиг. 2 — то же, 15 в плане; на фиг. 3 — принципиальная схема устройства с вращающимися дополнительным диском с фильтрами; на фиг. 4 — принципиальная схема устройства с использованием лазера в каче- 20 стве источника измерения; на фиг.5— носитель пробы приспособления для ввода проб в хроматографическую колонку.

Устройство содержит цилиндрический25 корпус 1 со съемной крышкой 2, Внутри корпуса 1 установлен двигатель 3 центрифуги, на валу 4 которого закреплен дисковый ротор 5. В центральной части дискового ротора 5 установлен ре- 30 зервуар 6 для элюента, выполненный съемным или заодно с дисковым ротором

5. В дисковом роторе 5 выполнено несКолько радиальных каналов 7, в котоРых последовательно от оси к периферии ротора установлены хроматографические колонки 8 и ячейки 9 детектора. Каждая ячейка 9 отделена от соответствующей колонки 8 посредством фильтра 10 из твердого материала, на- 40 пример из пористого металлокерамичес1 ого материала. Под ротором 5 установлен один или несколько источников 11

Излучения, расстояние которых от оси вращения ротора 5 равно расстоянию 45 от центра ячейки 9 детектора до оси вращения ротора 5. Источники 11 из,лучения жестко соединены с корпусом устройства. B качестве источника

Излучения может быть использована дейтериевая или ртутная лампа. На крышке 2 установлены один или несколько приемников 12 излучения с фильтрами 13, имеющими различные длийы волн полос пропускания излучения.

Фильтры 1 3 могут быть установлены и непосредственно на ячейках 9 (покаЗано штриховой линией). Приемники i2 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 выполнен в виде кольцевой емкости, снабженной в верхней части воронкообразным кольцевым приемником

16 элюента, а в нижней части — кольцевым резервуаром 17. Сборник 15 элюента снабжен приспособлением 18 для его охлаждения, выполненным в виде трубчатого змеевика, охватывающего 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 центральный 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 хроматографические колонки 8. Вертикальные каналы 23 служат для установки в них носителей 24 пробы, Каждый носитель 24 пробы (см. фиг. 5) представляет собой металлический цилинд . 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 уплотнительное коническое кольцо 28 из тефлона, предназначенное 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(ice 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, предназ140292 наченного 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 хроматографического анализа и соединенной с приемником 12 излучения.

На фиг. 1 штриховой линией показан вариант выполнения устройства, в котором источники 11 излучения ус- 20 тановлены напротив соответствующих ячеек 9 и жестко соединены с ротором

5. Отличие этого варианта устройства от описанного выше заключается в том; что ячейка 9 постоянно просвечивает- 25 ся 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 сиг. налы, поступающие в приемники 12, мо делируются с частотой, равной частоте вращения ротора 5, т.е. ротор 5 вы35 полняет функции обтюратора. Такой режим работы обеспечивает болев высокую точность измерений за счет фильтрации большей части шумов оптической системы.

На фиг. 2 штриховой линией показан вариант выполнения устройства, в котором источник 1 1 и приемник 12 излучения смонтированы на крышке 2 устройства и размещены рядом на одной окружности. Такое размещение источника

11 и приемника 12 излучения наиболее целесообразно при реализации флюориметрического принципа детектирования.

Когда ячейка 9 подходит в процессе вращения ротора под пучок излучения, выделяемый 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 же момент (через 0,01 с и меньше) приемником 12

4 излучения, также установленным на крьппке 2 устройства. Система флюориметрического детектирования может быть использована в предлагаемом устройстве совместно с системой фотометрического детектирования.

Предусмотрен также вариант выполнения 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 для элюента. Влагодаря 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 предла« гаемого 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, формирующим струю элюента, выбрасываемую за счет центробежных 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 сфокусированный луч лазерного излучения, находящиеся в элюенте флюоресцирующие вещества возбуждаются под действием излучения лазера и возбужденное флюоресцентное излучение воспринимается приемником

5 14029

12 излучения в следующий момент времени, т.е. когда струя элюента с возбужденным в ней флюоресцирующим веществом пересекает оптическую ось при5 емника 12 излучения.

В предпочтительном варианте выполнения ус тра йств а оптические фильтры

13, имеющие различные длины волн пропускания излучЕния, установлены непа-10 средственно на окнах ячеек 9 (фиг. 1, штриховые линии). В этом варианте используются адин источник i1 излучения, .установленный под ротором 5 и жестко соединенный с корпусом 1 устройства, и один приемник 12 излучения, уста новленный на крышке 2 корпуса 1.

Пробы одной и той же анализируемой смеси вводят на вход одновременно нескольких хроматографических колонок 8 2О с помощью соответствующих носителей

24 пробы. Разделенные компоненты пробы в потоке элюента последовательно выходят из колонок 8 в соответствующие ячейки 9, снабженные апти- 25 ческими фильтрами i3 с различными полосамн пропускания излучения. При этом каждый компонент пробы, вчходя.щий 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 принтер, плоттер или дисплей (не показан) и регистрируются в виде нескольких (по числу разделительных колонок 8) хроматограмм, отвечающих различным длинам волн поглощения, т.е. осуществляется многоволновое детектирование разделяемых компонентов анализируемой смеси. Этим обеспечивается определение не только количественно, но

45 и качественного состава смеси. (Во всех вариантах выполнения устройства с целью исключения коиденсации паров растворителя на оптических элементах детектирующей системы (QK на ячеек 9, поверхности фильтров 13, приемные окна приемника 12 излучения и др.) предусмотрено охлаждение сборника 15 элюента хладагентом подаваев

55 мым в змеевик 18 по каналу 19, и продувка верхнего внутреннего объема корпуса 1 инертным газом (азотом, воздухом и т.п.).

27 6

Формула изобретения

1. Устройства для центробежной жидкостной хроматографии, содержащее корпус, дисковый ротор, установленный на валу двигателя в корпусе, резервуар для элюента, установленный в центральной части ротора, приспособление для ввода проб в хроматографическую колонку, сборник элюента, установленный в корпусе, и детекторную ячейку с источником и приемником излучения, установленную на выходе хроматографической колонки, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения воэможности анализа количественного и качественного состава смесей в процессе их разделения, оно снабжено несколькими хроматографическими 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 ч а ю щ е е с я тем, что вход одной из колонок непосредственно соединен с Резервуаром для элюента, а входы других колонок соединены с резервуаром для элюента через приспособление для ввода проб.

3. Устройство по п, 1, о т л и ч а ю щ е е с я 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, о т л ич а ю щ е е с я тем, что внешняя поверхность ротора и внутренние поверхности корпуса и сборника элюента, обращенные к источнику и приемнику излучения, зачернены.

5. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я 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, 1402927 радиус которой равен расстоянию от оси вращения ротора до ячейки детектора.

6. Устройство по п. 5, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что в качестве источника излучения использован лазер, а на выходе хроматографической колонки установлен формирователь струи элюента, пересекающий луч лазера.

1402927 1402927

Составитель В ° Толстых

Редактор И.Рыбченко Техред А.Кравчук Корректор В.Бутяга

Заказ 2850/33

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,. Москва, Ж-35; Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4