专利名称：多通道加压毛细管电色谱生物样品分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及生物分离分析领域的分离检测装置，即一种可应用于DNA片断、蛋白质和寡核苷的分析以及DNA突变检测的多通道的多用加压毛细管电色谱生物样品分析仪。
目前，应用于生物样品分析领域的分离分析仪器主要有以下几种凝胶电泳、液相色谱、毛细管电泳和毛细管电色谱。传统的凝胶电泳可以同时分析多个样品，缺点是分离速度慢，分离效率较低，样品回收困难，且受分离介质的限制较大；液相色谱的优点是分离选择性好，但由于流动相受压力驱动而在固定相上呈抛物线式前移，存在扩散而造成柱效偏低，同时所需样品量较大；毛细管电泳可以获得较高的柱效，分离速度快，所需样品量也较小，但其分离速度上的优势又部分地被单通道的设计所抵消，因此Edward S.Yeung等人开发出了多通道的毛细管电泳仪以弥补这一不足，但是其无法分离中性物质以及定量重现性差的痼疾仍然存在；毛细管电色谱在具有毛细管电泳的高柱效的同时保持了液相色谱的高选择性、高分辨率、分离速度快的优势，所需样品量较小，但实用过程中常因产生气泡而使电流中断，同时单通道的设计也无法满足现代。
中国专利(专利号99206093.1)公开了多用加压电色谱装置。
以上几种分离分析手段在目前的生物样品分析中都有所应用，但随着生命科学的发展，研究比现有技术更高通量、更高效率及更高速度的分离分析手段成为一个极为迫切的问题。
本实用新型的目的是提供一种多通道加压毛细管电色谱生物样品分析仪，它既能保持毛细管电色谱的高柱效和高选择性，又可以符合生物分析微量和高通量需求的多通道的多用加压毛细管电色谱生物样品分析仪，为“后基因组学”及“蛋白质组学”的研究提供一种理想的分离分析工具。
本实用新型包括步进电机、柱塞泵、混合器、电极、四通阀、微量定量进样阀、色谱柱、反压阀、紫外可见光源、光纤、检测窗口、电荷耦合检测器、步进电机控制器、自动进样器、废液瓶、高压电源、自动流分收集器、计算机、聚醚醚酮树脂管、毛细管、透镜、定量进样槽，贮液槽，定位螺母，通废液瓶孔、通进样器孔、通色谱柱孔、通流动相孔、转子、毛细管外壁、进样阀体构成。
本实用新型结合附图详细描述如下
图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型的柱前分流方式示意图；图3是本实用新型的紫外可见光检测器的光路示意图；图4是微量定量进样阀示意及剖面图；图5是本实用新型以加压电色谱模式分离三种多环芳烃混合物的色谱图；图6是本实用新型以不同色谱条件同时分离DNA片断样品的色谱图。
如图所示，1-步进电机、2-步进电机、3-柱塞泵、4-柱塞泵、5-混合器、6-电极、7-四通阀、8-微量定量进样阀、9-色谱柱、10-反压阀、11-紫外可见光源、12-光纤、13-检测窗口、14-电荷耦合检测器、15-步进电机控制器、16-自动进样器、17-废液瓶、18-高压电源、19-自动流分收集器、20-计算机、21-聚醚醚酮树脂管、22-聚醚醚酮树脂管、23-毛细管、24-透镜、25-定量进样槽，26-贮液槽，27-定位螺母，28-通废液瓶孔、9-通进样器孔、30-通色谱柱孔、31-通流动相孔、32-转子、33-聚醚醚酮树脂管、34-毛细管外壁和35-进样阀体。
本实用新型由多条计算机控制下的分离通道(两个以上)组成，其中一条通道的组成如下精密步进电机连接柱塞泵及步进电机控制器，柱塞泵通过输液管联通混合器，混合器连接毛细管，毛细管再与四通阀，四通阀分别连接电极、反压阀、废液瓶与微量定量进样阀；色谱柱与微量定量进样阀相连，微量定量进样阀连接自动进样器，色谱柱检测窗口处设置紫外可见光检测器，色谱柱连通自动流分收集器，高压电源输出的一端连接色谱柱；计算机分别连接步进电机控制器、自动进样器、高压电源与自动流分收集器；具体地讲，在精密步进电机1、2及步进电机控制器15的控制下，两台柱塞泵3和4分别推动流动相A与流动相B以一定的流速进入混合器5，充分混合后，混合液经毛细管流入四通阀7，四通阀7的一端通过电极6接地，一端连接反压阀10，尾端放空通入废液瓶17，剩下一端通入微量定量进样阀8。色谱柱9与微量定量进样阀8相连，微量定量进样阀8由自动进样器16控制，样品在色谱柱9中进行分离，柱上经紫外可见光检测后进入自动流分收集器19，计算机20采集处理检测信号，同时控制自动流分收集器19收集流份。高压电源18输出的一端在色谱柱9的末端加电，另一端接地。
本实用新型的一个方面是在计算机的协同控制下，有多条上述通道组成的多通道加压毛细管电色谱生物样品分析仪，其中每条通道的电压、流速以及梯度程序可以分别设定、控制。
本实用新型的一个方面是一种能够大大减小死体积的微量定量进样阀。其中通色谱柱孔30的直径稍稍超过色谱柱9的外径，这样色谱柱9可以一直插入到与进样阀体35外表面平齐的位置，转子32转动后，样品在流动相的带动下通过定量进样槽25进入色谱柱9。这样，原先由于通色谱柱孔的直径小于色谱柱的外径而在进样阀体35处产生的死体积被消除，提高了仪器的柱效。
本实用新型的另一个方面是一种可以提高柱效的柱前分流方法。一根空毛细管23从四通阀7的一个入口插入，通过聚醚醚酮树脂管22插至非常贴近进样阀8的位置，聚醚醚酮树脂管22紧贴进样阀8的表面。毛细管23的另一端接反压阀10，尾端放空。高速流体经聚醚醚酮树脂管21进入四通阀7，沿聚醚醚酮树脂管22内壁、毛细管23外壁流至进样阀8处分流，部分流动相进入进样阀8，其余部分进入毛细管23，通过反压阀10排出。
本实用新型的再一个方面是一种柱上检测的方法，紫外光通过光纤12传导，经球面透镜24转变成平行光，打在色谱柱9烧去外涂层的检测窗口13上，电荷耦合检测器14收集透过窗口的光信号，转化为电信号，计算机20采集并处理检测信号。
所说的柱塞泵的数量可以是一台以上。
所说的微量定量进样阀可以是一个以上。
所说的色谱柱可以是带填料的毛细管色谱柱。
所说的色谱柱可以是空毛细管。
所说的光纤可以是一根以上。
所说的高压电源所带电极可以是一个以上。
所说的流分收集器具有一个或一个以上的通道。
所说的多通道色谱工作站，包括数据采集、数据处理以及各个组件的自动控制器。
采用上述方案制成的多通道分离检测装置，由于自动柱塞泵的推动，可以保证分离过程中柱内不产生气泡，因此没有电流中断的现象。多通道的设计和优化的分流方式、死体积极小的微量定量进样阀、高灵敏度的检测方法大大提高了仪器的分离速度、柱效。此外，更换不同的色谱柱，本装置可以分别以多通道毛细管电色谱、多通道毛细管电泳以及多通道微径液相色谱的模式工作，而其性能又大大优于现有设备。本设备的出色性能和多种工作模式既符合当前生物分析高通量、高速度的要求，也使仪器更适应复杂多变的生物体系。
本突出的实质性特点和显著效果可以从下述的实施例得以体现，但它们不是对本实用新型作任何限制。
实施例1.多通道加压电色谱模式同时分离三种多环芳烃混合物实验条件柱EP-50-30-3-C18流动相A乙腈B4mM四硼酸钠水溶液配比A80％，B20％电压-25kV进样量 20nL压力1000psi检测UV@254nm样品芴、菲、蒽流动相A用乙腈，流动相B用4mM的四硼酸钠水溶液，按照4∶1的比例混合。打开所有的柱塞泵1将毛细管电色谱柱10冲洗干净，然后打开所有的柱塞泵2，按照梯度的初始配比使柱10达到平衡。对10根毛细管电色谱柱两端分别加电压，若电流平稳，可以开启检测器，准备进行检测。样品用流动相溶解，自动进样器17同时将20nL的样品注入所有色谱柱10，紫外可见光源11发出254nm的紫外光，经光纤12通过检测窗口13后打在电荷耦合检测器14上，计算机20采集处理检测的数据并控制流分收集器15收集不同流分。重复实验三次，可见实验的可靠性。实验完毕后，关闭高压电，用流动相A将毛细管电色谱柱10冲洗干净。实验谱图见附图5。图5是以加压电色谱模式分离三种多环芳烃混合物的色谱图，图中可见，色谱峰1杂质、色谱峰2芴、色谱峰3菲、色谱峰4蒽。
2.多通道不同色谱条件同时分离DNA片断样品实验条件柱EP-100-20-3-C18流动相 A0.05M TEAA水溶液B25％乙腈+0.05M TEAA梯度流动相B 35％-65％，10分钟电压 通道1-2.0kV通道2-5.0kV通道3-8.0kV通道4-10kV通道5-12kV通道6-15kV通道7-18kV
通道8-20kV通道9-22kV通道10-25kV进样量 20nL压力 1000psi检测 UV@254nm样品 DNA片断75bp、100bp、250bp流动相A用0.05M TEAA水溶液，流动相B用25％乙腈+0.05M TEAA水溶液。打开所有的柱塞泵2将毛细管电色谱柱10冲洗干净，然后打开所有的柱塞泵1，按照梯度的初始配比使柱10达到平衡。对10根毛细管电色谱柱两端分别加如上所示的不同电压，若电流平稳，可以开启检测器，准备进行检测。样品用流动相溶解，自动进样器17同时将20nL的样品注入色谱柱10，计算机控制柱塞泵开始梯度曲线，10分钟使流动相B的比例由35％升至65％。紫外可见光源11发出254nm的紫外光，经光纤12通过检测窗口13后打在电荷耦合检测器14上，计算机20采集处理检测的数据并控制流分收集器15收集不同流分。重复实验三次，可见实验的可靠性。实验完毕后，关闭高压电，用流动相B将毛细管电色谱柱10冲洗干净。实验谱图见附图6。图6是多通道不同色谱条件同时分离DNA片断样品的色谱图，图中可见，色谱峰1DNA片断75bp、色谱峰2DNA片断100bp、色谱峰3DNA片断250bp。
权利要求1.一种多通道加压毛细管电色谱生物样品分析仪，其特征在于它主要包括步进电机、柱塞泵、混合器、电极、四通阀、微量定量进样阀、色谱柱、反压阀、紫外可见光检测器、步进电机控制器、自动进样器、废液瓶、高压电源、自动流分收集器、计算机、毛细管、微量定量进样阀构成；精密步进电机连接柱塞泵及步进电机控制器，柱塞泵通过输液管联通混合器，混合器连接毛细管，毛细管再与四通阀，四通阀分别连接电极、反压阀、废液瓶与微量定量进样阀；色谱柱与微量定量进样阀相连，微量定量进样阀连接自动进样器，色谱柱检测窗口处设置紫外可见光检测器，色谱柱连通自动流分收集器，高压电源输出的一端连接色谱柱；计算机分别连接步进电机控制器、自动进样器、高压电源与自动流分收集器；所述的紫外可见光检测器的是由紫外可见光光源、光纤、检测窗口、电荷耦合检测器构成；紫外可见光光源连接光纤，光纤再与检测窗口相连，电荷耦合检测器连接窗口的另一端接收光信号；所述的微量定量进样阀是由进样阀体、定位螺母、转子、定量进样槽、贮液槽、通废液瓶孔、通进样器孔、通色谱柱孔、通流动相孔构成；转子连接进样阀体，两部分进样阀体通过定位螺母相连，使阀体上的通废液瓶孔、通进样器孔与转子上的定样进样槽连接，阀体上的通色谱柱孔、通流动相孔与转子上贮液槽连接，转子转动后通废液瓶孔、通进样器孔与贮液槽连通，通色谱柱孔、通流动相孔与定量进样槽连通。
2.按照权利要求1所述的多通道加压毛细管电色谱生物样品分析仪，其特征在于所述的微量定量进样阀通色谱柱孔直径稍稍超过色谱柱的外径，使色谱柱可以一直插入到与进样阀体外表面平齐的位置，转子转动后，样品在流动相的带动下通过定量进样槽进入色谱柱。
3.按照权利要求1所述的多通道加压毛细管电色谱生物样品分析仪，其特征在于所述的毛细管从四通阀的一个入口插入，通过聚醚醚酮树脂管插至非常贴近进样阀的位置，聚醚醚酮树脂管紧贴进样阀的表面；毛细管的另一端接反压阀，尾端放空；高速流体经聚醚醚酮树脂管进入四通阀，沿聚醚醚酮树脂管内壁、毛细管外壁流至进样阀处分流，部分流动相进入进样阀，其余部分进入毛细管，通过反压阀排出。
4.按照权利要求1所述的多通道加压毛细管电色谱生物样品分析仪，其特征在于所述的柱塞泵可以是一台以上。
5.按照权利要求1所述的多通道加压毛细管电色谱生物样品分析仪，其特征在于所述的微量定量进样阀可以是一个以上。
6.按照权利要求1所述的多通道加压毛细管电色谱生物样品分析仪，其特征在于所述的色谱柱可以是带填料的毛细管色谱柱；所述的色谱柱可以是空毛细管。
7.按照权利要求1所述的多通道加压毛细管电色谱生物样品分析仪，其特征在于所述的光纤可以是一根以上。
8.按照权利要求1所述的多通道加压毛细管电色谱生物样品分析仪，其特征在于所述的高压电源所带电极可以是一个以上。
9.按照权利要求1所述的多通道加压毛细管电色谱生物样品分析仪，其特征在于所述的流分收集器具有一个或一个以上的通道。
10.按照权利要求1所述的多通道加压毛细管电色谱生物样品分析仪，其特征在于所述的多通道至少两个以上。
专利摘要本实用新型涉及生物样品分离检测装置，包括电机、柱塞泵、混合器、电极、四通阀、进样阀、色谱柱、反压阀、检测器、电机控制器、进样器、废液瓶、电源、自动流分收集器、计算机、毛细管构成；电机连接柱塞泵，柱塞泵联通混合器，四通阀分别连接电极、反压阀、废液瓶与进样阀；计算机连接电机控制器、自动进样器、高压电源与自动流分收集器；本实用新型可以保持毛细管电色谱的高柱效和高选择性，又符合生物分析微量和高通量的要求，还可以以多通道毛细管电泳、多通道微径液相色谱的模式工作。
文档编号G01N30/02GK2476022SQ01219840
公开日2002年2月6日 申请日期2001年4月20日 优先权日2001年4月20日
发明者阎超 申请人:阎超