一种非等径萃取柱的制作方法

1.本实用新型涉及液相色谱领域，具体涉及萃取柱。


背景技术：

2.固相萃取系统中经常使用色谱柱进行样品的在线处理，通常用于样品处理的色谱柱为萃取柱。色相色谱分析时，某些样品成分比较复杂，目标物含量低，需要在线萃取时大体积进样，从而实现富集纯化目标物的功能。但是针对大体积进样，常规萃取柱难以承受（一般常规的进样量为20-50微升左右），常规萃取柱大多为等径萃取柱，柱体内流动相的线速度维持一致，对于一些不容易聚焦的药物，就会出现聚焦能力差等问题。同时，流动相会有颗粒物等杂质产生，当柱头的半径越小，柱压越容易上升，影响到萃取柱的使用寿命。
3.经检索发现，现有技术中也有非等径的色谱柱，例如 cn02106928.x公开了一种锥形高效液相色谱制备柱。主要由柱头、柱体及柱尾构成，是柱头入口内径(2r)大于柱尾出口内径(2r)的锥形柱体。柱头由锥形液流导向槽、分配盘及筛板构成液流分配系统。分配盘由多个辐射状液流通道、同心圆液流收集通道及渗液孔构成。柱体入口内径为2r=10mm~2000mm、出口内径2r=3mm~1800mm、柱长l=5cm~100cm的均匀过渡的锥体，锥体锥角在1
°
~20
°
范围内，锥体内可填充各种类型的色谱分离介质。这种锥形制备柱可以显著地提高柱效及样品负载量，对分离组分的稀释效应低于圆柱形色谱柱。但是该色谱柱加工复杂，且并不是常规圆柱形色谱柱。
4.cn201110071563.6公开了一种抛物线形高效液相色谱制备柱，该毛细液相色谱制备柱包括：位于柱体上部的柱头、抛物线形管状柱体和位于柱体下部的柱尾；其中，抛物线形管状柱体的入口端和出口端分别具有一个特殊的密封伸入件，以及柱体为抛物线形设计，且抛物线方程与流速对应，能得到完美的塞子状色谱带，大大提高色谱柱柱效；柱体内径逐渐减小，增加了色谱柱载样量，且对样品有一定量的富集效应。这种色谱柱应该还只停留在理论阶段，加工成本高。
5.以上非等径色谱柱都是为了克服"管壁效应"而研发的，与本实用新型的目的不同，本实用新型的目的是解决液相色谱大体积进样，以及部分药物大体积进样时聚焦能力差、柱效不好、使用寿命短的问题。


技术实现要素：

6.针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种非等径萃取柱，解决现有萃取柱大体积进样时目标物的聚焦效果不好、压力容易高的问题，所述大体积进样是指进样量在200μl以上的进样量。
7.本实用新型的技术方案是：
8.一种非等径萃取柱，包括柱管，以流动相的流入端作为上端，所述柱管分为上段和下段，上段的内径＞下段的内径。
9.优选的，一种非等径萃取柱，所述上段的长度占柱管萃取柱整长度的1/5-3/10。经
过发明人的大量研究，在这个范围内较为合适，可以适应于大体积进样，而同样保持整体良好的柱效，且不会大量增加成本和分析时间。
10.优选的，一种非等径萃取柱，所述上段的内径与下段之比为1.2-1.5。经过发明人的大量研究，在这个范围内较为合适，可以适应于大体积进样，而同样保持整体良好的柱效，且不会大量增加成本和分析时间。
11.优选的，一种非等径萃取柱，所述所述柱管外周设有用于与柱头连接的第一连接段和第一连接段，所述第一连接段和第一连接段的外径＞柱管的外径。
12.优选的，一种非等径萃取柱，从上至下所述萃取柱包括依次连接的柱头、前端柱帽、柱管、末端柱帽和柱头。
13.优选的，所述柱头内设有用于流动相流入的流入孔或者用于流动相流出的流出孔。
14.优选的，一种非等径萃取柱，所述柱管内部填充有固定相。
15.优选的，一种非等径萃取柱，所述柱管入口端设有前端柱帽，柱管出口端设有末端柱帽、柱管入口端和出口端设置在柱头内，柱头内部有内螺纹，柱管和柱头通过螺纹连接。
16.优选的，一种非等径萃取柱，所述柱管和柱头的材质均为不锈钢。
17.优选的，上段与下段分别填装不同的填料。优选的，上段可以装填反向类和离子类等填料，下段也可装填反向类和离子类等填料，且上段的填料粒径大于下段填料，且对于目标物的吸附效果上段要优于下段。两种填料之间通过不锈钢筛片隔开。进一步的，上段粒径在5-50μm之间，下段粒径在2μm-10μm之间。
18.本实用新型的研发原理说明：
19.范德姆特方程最常用的形式如下式所示，
[0020][0021]
式中h为理论塔板高度，a, b, c为常数，u表示色谱柱内流动相的线速度。该式直观地反映了色谱柱内流动相的线速度对于分离的影响。色谱柱内流动相的线速度越大柱效越差。
[0022]
另外，根据色谱柱速率常数理论，色谱柱内流动相的线速度跟色谱柱的内径的平方成反比，也就是说色谱柱的内径越小，色谱柱内流动相的线速度越大，柱效越差。
[0023]
同时，增加辅助流动相，改变了流动的洗脱强度，使得大体积样品中目标物大量聚集在一起，与其它蛋白杂质实现了进一步分离。
[0024]
那么，针对大体积进样，为了得到较好的柱效，可以考虑从改变柱管内径的角度来解决大体积进样的问题，但是，如果纯粹只是扩大萃取柱的内径也会有其他问题产生，例如：1、需要填装更多的填料，增加萃取柱成本；2、填料越多，分析时间越长；3、色谱柱内径越大、内含的溶剂就越多，内含的溶剂在转移到下一级色谱柱的时候会产生溶剂的扩散，对后续的分析产生影响等。
[0025]
经过发明人的大量研究，发明人研发了非等径色谱柱，既可以满足大体积进样的要求，且保持良好的柱效，还可以节约成本且分析时间合适。
[0026]
非等径色谱柱的上段内径＞下段内径，上段色谱柱内流动相的线速度小，利于分离和聚集，可以很好的适应于大体积进样，而同样保持整体良好的柱效，同时上段内径相对较大，压力低，可以减少大体积进样时对色谱柱的伤害，提高萃取柱的使用寿命。通过色谱
柱上段的缓冲，色谱柱下段的内径不用与上段内径一样大，可以缩小内径，流动相的流速相对上段会有所提高，这样可以减少分析时间，同时减少填料的用量，节约成本。
[0027]
进一步的，因为上段和下段的流速不同，我们进一步研究了填料的填装，上段和下段分别填装不同的填料，满足不同流速下分离或者富集所需要求。上段可以装填吸附性较强的scx离子类填料。下段可以填补c18、c8、苯基和萘基等填料。可以经过内部填料的优化，使得富集效果更好。
[0028]
填料的选择原则：上段填料的粒径大于下段填料的粒径，上段粒径一般在5-50μm之间，下段粒径一般在2μm-10μm之间。上段填料对目标物的富集能力大于下段填料对目标物的富集能力。
[0029]
与现有技术相比，本实用新型的优势是：
[0030]
本实用新型的一种非等径萃取柱，柱管上段的管径内径大于下段的内径，大体积进样时，上段的流速低，利于分离和聚集，可以很好的适应于大体积进样，而同样保持整体良好的柱效，提高萃取柱的使用寿命，且不会大量增加成本和分析时间。
[0031]
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型的详细结构作进一步描述。
附图说明
[0032]
图1为一种非等径萃取柱的柱管剖面结构示意图；
[0033]
图2为实施例1中一种非等径萃取柱的拆分结构示意图；
[0034]
图3为图2所述一种非等径萃取柱的剖面结构示意图；
[0035]
图4为实施例2中一种非等径萃取柱的剖面结构示意图（上段和下段分别填装不同的填料）；
[0036]
图5为非等径萃取柱上下段填相同填料进大体积样品出峰图；
[0037]
图6为非等径萃取柱上下段填不同填料进大体积样品出峰图；
[0038]
图7为等径萃取柱填相同填料进大体积样品出峰图；
[0039]
图8为实施例1、实施例2及对比例对照图；
[0040]
图9为实施例1、实施例2及对比例的性能对照表；
[0041]
其中：1是柱头、2是流入孔、3是流出孔、4是前端柱帽、5是柱管、5-1是上段、5-2是下段、6是末端柱帽、7是固定相，7-1上段填料、7-2下段填料。
具体实施方式
[0042]
实施例1
[0043]
如图1-3所示，一种非等径萃取柱，包括柱管5，以流动相的流入端作为上端，所述柱管5分为上段5-1和下段5-2，上段5-1的内径为3.5mm，下段5-2的内径为4.6mm，所述上段5-1的长度为5mm，所述下段5-1的长度为20mm。
[0044]
从上至下所述萃取柱包括依次连接的柱头1、前端柱帽4、柱管5、末端柱帽6和柱头1。所述柱头1内设有用于流动相流入的流入孔2或者用于流动相流出的流出孔3。所述柱管5内部填充有固定相7。
[0045]
进一步的，一种非等径萃取柱，所述柱管5入口端设有前端柱帽4，柱管5出口端设有末端柱帽6、柱管5入口端设置在柱头1内，柱头1内部有内螺纹，柱管5的出口端装在柱头1
内，柱头1内部有内螺纹，柱管5和柱头1通过螺纹连接。所述柱管5和柱头1的材质均为不锈钢。
[0046]
进一步的，所述的固定相7中7-1上段填料为c8，粒径为10μm，7-2下段填料为c8，粒径为5μm。
[0047]
实施例2
[0048]
如图4所示，具体结构同实施例1，不同点在于：上段5-1与下段5-2分别填装不同的填料，两种填料之间通过不锈钢筛片隔开。上段填料7-1装填吸附性较强的scx离子类填料，粒径为5μm，下段填料7-2可以填补c8填料，粒径为3.5μm。
[0049]
对比例1
[0050]
具体结构同实施例1，不同点在于：上下段为等径，且分别填装相同的填料，填料类型为c8，粒径为5μm。
[0051]
按照实施例1、实施例2和对比例1加工出来分别加工出来3.5
×
25mm的萃取柱。在二维液相色谱系统中测试，测试样品为丙戊酸生物样本，进样体积为500μl，检测器为岛津spd-20a，波长为215nm，流动相为30%乙腈，流速为1.0ml/min，辅助流动相为水，辅助流速为2.0ml/min，辅助时间为0.6min，柱温为40℃。
[0052]
测试：图5 为非等径萃取柱上下段填相同填料进大体积样品出峰图；图6 为非等径萃取柱上下段填不同填料进大体积样品出峰图；图7 为等径萃取柱填相同填料进大体积样品时的出峰图；图8为实施例1、实施例2及对比例对照图；图9为实施例1、实施例2及对比例的性能对照。
[0053]
结论：非等径的萃取柱在测试丙戊酸时，进样量为500μl时，有明显的聚焦能力，等径的萃取柱，在测试丙戊酸时，聚焦能力较差；且非等径不同填料萃取柱聚焦能力更好。聚焦能力越好，理论塔板数越大、峰型越正态且峰宽越小。
[0054]
以上所述为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型权利要求的保护范围之内。