网站导航

技术文章

当前位置:主页 > 技术文章 > 聊聊液相色谱仪进样器

聊聊液相色谱仪进样器

时间:2020-04-13 点击次数:116
  聊聊液相色谱仪进样器
 
  一、手动进样器
 
  现在,自动进样器(Autosampler)基本都已经普及了。自动进样器是一个好东西,他的出现极大的将人从仪器旁边、从实验室里面解放出来。用色谱年头比较长的同学们,包括现在还在大学研究院里面、在抠门老板下面干活的苦逼同学们,都曾经历过或者正常经历着手动进样的折磨。
 
  先用进样针将样品取出来,插入手动进样阀,转动进样器阀,取出针,然后眼巴巴的望着屏幕发呆半个小时,然后重复之前的工作,一次一次地重复五次,十次,二十次…….搞得人神经衰弱,有时候恨不得拿起锤子...
 
  话说回来,要说自动进样器,不得不说说手动进样器,因为绝大多数的自动进样器的设计原理,也是基于手动进样器的。
 
  了解手动进样器,可以帮助我们更好地理解绝大多数自动进样器的运行原理。手动进样器是利用六通阀切换到两个不同位置,形成不同流路来进行样品的导入。流通阀里有一个转子(Rotor)和一个定子(Stator),如下图中
 
  转子上面有三道槽(或者两道),定子上面有六个孔,把他们两个贴在一起,就形成了这样的流路:转子三道槽将定子六个孔两两联通,当转子和定子相对角度转动60度,手动进样阀的流路可以在Load/Inject这两种不同状态下来回切换。
 
  在Load状态下,从泵过来的流动相不经过样品环(SampleLoop),直接进入到色谱柱。进样针可以插入进样阀,将样品打入样品环。
 
  手动进样阀转到Inject状态时,流动相流路改变,经过样品环,将样品带入到系统内。这样就实现了既不中段处于高压状态的液体流路,又能准确地将样品引入到系统。
 
  手动进样器的定量,也有两种方式:
 
  1.满环定量(Full-LoopFilling),打入2-3倍的样品环体积的样品,这时候样品环100%体积都是样品,进样阀切换后,样品环里面的所有样品都被流动相带入系统。
 
  这个时候,样品环才能被称为定量环。这样进样重复性比较好,就是相当浪费样品。
 
  2.进样针定量,或者半环定量(Partial-LoopFilling),进样针抽取指定体积的样品,打入样品环(如上图所示),然后阀切换,由流动相带入系统。打入的样品不超过样品环体积的一半。
 
  二、(推推拉拉)自动进样器
 
  自动进样器有不同的门派。大体上来说,分为传统派和另类派。传统派就是仍然以六通阀作为进样核心设计的自动进样器。另类派,就是抛弃六通阀,另辟蹊径地设计其他进样方式的自动进样器。
 
  我们沿着手动进样阀的思路,如果我们要做一个自动进样器,应该怎么做呢?
 
  第1个,不能再让人去用手掰进样阀了,需要用一个马达,按照程序要求来转动进样阀,自动切换流路。这个事情不是很复杂。
 
  第2个,需要用一种自动的手段去把样品瓶里面的样品转移到样品环里面。这个就不那么简单了。
 
  第1种自动进样器应运而生,原理如下图,将六通阀废液口连接一个注射器(Syringe),样品口连接一根管子和取样针(SamplingNeedle/Probe)。一般来说,取样针的位置固定不变,由样品盘将小瓶转动到取样针下面,取样针深入瓶内,由注射器往回抽取(Pull)样品到样品环内。接着马达带动六通阀转动,样品就被流动相带动到液相系统中了。
 
  这种设计非常直观简介,我们姑且把它称为”拉拉派”,因为样品其实是被注射器拉入到样品环里面的。
 
  但是拉拉派设计有比较严重的缺陷:
 
  1.如果你观察仔细,会发现样品其实是经过了取样针、管路然后才进入到样品环的,这样对样品来说比较浪费,不适用于样品量比较少的方法。
 
  2.一次进样以后,整个取样针和管路里面都是上一针的样品,要将里面全部清洗干净,不影响第二次的进样,需要比较复杂的洗针程序才能完成,而且比较容易产生交叉污染。
 
  3.只能进行满环进样,要更改进样体积,需要更换不同体积的样品环。
 
  然后又有了下面这种自动进样器,它将取样针和注射器结合到一起,即用这个针来取样,也用后面的计量泵带动针杆来取得精确量的样品,而且这个时候,一般都把针设计成可以上下左右移动的,针走到指定的样品小瓶上方,扎下去,计量泵往上提针杆,取样。取样以后,针回到六通阀处,直接扎入到样品孔,将样品注入到样品环。接下来就跟之前一样了。我们把这个起名叫”推推派“。
 
  这样进样的好处是:
 
  1.省掉了那一段管子。可以用于样品量很少的进样。
 
  2.样品可以全部转移到样品环,相对来讲,洗针的压力较小。
 
  3.即可以满环进样,可以用计量泵来控制需要的体积。
 
  “推推拉拉”这两种进样方式设计原理都很直接易懂,也是被广泛采用的进样方式,大多数品牌的自动进样器采用类似设计,包括部分岛津、戴安和众多其他的自动进样器。
 
  但是,不管是推派还是拉派,都没法很好的解决交叉污染的问题(虽然推派要比拉派在这方面要好些)。因为在取样的时候,取样针、管路等等地方都会有样品的残留,所以在样品在色谱柱进行分离时,需要用洗针溶剂将这些地方清洗干净,避免在下一针进样是造成残留和交叉污染。
 
  三、(集成派)自动进样器
 
  自动进样器的传统派里面,除了推推拉拉派,还有一个大门派,就是”集成派”。我们熟悉的安捷伦,就是这个门派最大的一个代表,所以我很无(Wu)奈(Chi)地用了他们家的图。
 
  在设计上,集成派最大的特点,就是把样品环和进样针都集成到整个六通阀的流路上,这样进样以后,流动相持续的冲洗样品环、进样针和针座,减小了交叉污染的可能性。
 
  在整个流路处于主路(Mainpass)的时候,流动相经过计量泵、样品环、针、针座然后回到六通阀,最后出去进入色谱柱。这是在不进样的时候,自动进样器处于的自然状态,绝大多数的时候,他也是处于这个状态。
 
  当整个流路处于旁路(Bypass)的时候,泵过来的流动相直接就进入色谱柱。流路其他部分处于静止状态。
 
  在这个状态下,样品针可以抬起来,等着机械手臂把样品瓶放到针下面来,接下来由计量泵带动活塞杆,进行取样的工作。
 
  取样后,六通阀再次却换到主路状态,样品被流动相带入到系统,往色谱柱方向去了。
 
  自动进样器,不论是1100、1200还是到新的1260,1290,都是这种流路设计,一脉相承做的特别的好,只不过在样品小瓶(样品)的转移的设计上面,又分为两种:
 
  1.样品针位置相对固定,只能上下运动。由机械手臂将样品瓶取到针座上。这种叫标准自动进样器,代号是G1313/G1329。上面的视频出镜的就是这种进样器。
 
  2.样品针可以上下左右移动,样品盘位置固定,由样品针运动到样品瓶上方来进行取样。这种进样器叫微盘自动进样器,代号是G1367/G1377。
 
  微盘自动进样器除了可以从样品瓶中取样以外,还可以从96孔板上来取样。这个功能是标准自动进样器所不具备的,另外还具有进样速度快、残留更小(有更多地洗针方式)等优点,缺点就是价格更贵一些。以后有机会我们会来一期具体的安捷伦两种自动进样器的比较评测。
 
  集成派很大程度解决了样品残留的问题,因为进样以后,自动进样器一直处于Mainpass状态,也就是说计量泵、样品环、进样针和针座都一直处于流动相的不断冲洗之下,一直到下一次再进样。这样的长时间流动相洗针的效果,是推推拉拉派无论如何都无法达到的。
 
  另外,集成派的进样量由计量泵来控制,可以比较灵活和精确。所以现在集成派已经有一通天下的趋势了,连之前的一些另类派都叛变过来了。
 
  。
 
  但是,这个门派也会碰到一些新的问题,比如
 
  1.针和针座的连接,是通过密封圈来密封,长期处于高压下,对密封性的要求很高,长时间的使用会导致密封磨损。另外成本相对也会高一些。
 
  2.进样量受到限制,一般来说样品环都处于40ul-100ul左右。

联系方式

邮件:2510829623@qq.com
地址:常州市武进区雪堰镇雪东工业园
微信扫描关注我们:
在线客服 联系方式 二维码

服务热线

0519-86163211

扫一扫,关注我们