專利名稱：定量高精度毛細管電泳儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬分離檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種定量毛細管電泳裝置。
背景技術(shù)：
由于其高效、快速以及微量進樣等特點，毛細管電泳技術(shù)自1981年問世以來就備受科研人員青睞，經(jīng)過二十多年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于生物技術(shù)、制藥、環(huán)保、食品及化學(xué)化工等多個領(lǐng)域。曾有專家預(yù)測，到上世紀末，毛細管電泳儀市場規(guī)模就可以達到6億美元，這也使得自1985年Beckman Coulter(貝克曼)公司率先推出商品化毛細管電泳儀之后，又有十余家公司相繼推出各自的毛細管電泳儀產(chǎn)品。然而，即便是2004年，全球毛細管電泳儀市場規(guī)模也不過1億美元。
無法獲得滿意的定量進樣重復(fù)性和進樣準確性是毛細管電泳技術(shù)市場拓展速度受限的最重要的原因。目前各商品化毛細管電泳儀定量試驗誤差都大大超過了相關(guān)行業(yè)標準。例如美國藥品與食品監(jiān)督管理局(FDA)規(guī)定，用于食品與藥品檢驗的儀器，其峰面積和保留時間的相對標準偏差(RSD)應(yīng)小于1％，然而目前市面上所有種類的毛細管電泳儀產(chǎn)品的RSD都在2％-5％之間，根本無法滿足食品與制藥兩大產(chǎn)業(yè)質(zhì)量控制部門的使用要求。定量進樣準確性和重復(fù)性是毛細管電泳技術(shù)發(fā)展的“瓶頸”。
傳統(tǒng)的毛細管電泳進樣方法包括電動進樣、壓力進樣和擴散進樣三種方法，這三種方法均為“蘸入”法，即需要將毛細管進口端插入樣品溶液中，進樣后再放回緩沖液中。這種進樣方法存在以下幾個缺陷首先，蘸入法將會把樣品帶入溶劑瓶，這會導(dǎo)致溶劑污染，影響試驗結(jié)果；其次，進樣過程必然造成毛細管兩端所加電壓中斷，操作復(fù)雜；再次，采用這類辦法進樣時毛細管進口外會有樣品殘留，而其殘留量在很大程度上受不可控制的因素如溶液、表面張力、溫度、風(fēng)速等的影響，使進樣重復(fù)性較差，難以滿足定量分析的要求；最后，此種進樣方式很難做到進樣量的準確控制，即無法準確知道每次進樣量多少。
為了在不移動毛細管的情況下進樣，Zare等(Zare RN，Tsuda TUS Patent 5141621，1992)設(shè)計了一個“界面裝置”套在毛細管進口端，進樣時將樣品注入“界面裝置”中，從而避免了毛細管的移動，但由于樣品會向毛細管進口端周圍的緩沖液中擴散，因而仍難以精確控制進樣量。Virtanen等(Virtanen R.US Patent 6190521，2001)采用一段“進樣毛細管”將樣品引入分離毛細管，“進樣毛細管”的內(nèi)徑比分離毛細管的內(nèi)徑稍大，其中充滿樣品溶液，進樣時將“進樣毛細管”套在分離毛細管進口端并維持一段時間，該法同樣難以精確控制進樣量。Recknor等(Recknor MW，Wolze DA.US Patent 5667657，1997)對壓力進樣進行了改進，采用兩級壓力調(diào)節(jié)單元使進樣壓差維持恒定，在一定程度上可提高進樣重復(fù)性，連續(xù)5次進樣的相對標準偏差可達2％以下，但該法仍屬于“dip-in”法，進樣過程會造成系統(tǒng)斷電，進樣重復(fù)性和準確性也難以滿足實際需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，提供一種定量高精度毛細管電泳儀，以解決現(xiàn)有技術(shù)中毛細管電泳進樣重復(fù)性和準確性的技術(shù)問題。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的一種定量高精度毛細管電泳儀，由泵、混合器、定量進樣閥、導(dǎo)電池、檢測器、高壓電源、分離毛細管、電極、緩沖液瓶、廢液瓶及閥門和連接管路經(jīng)連接組成，其中，連接泵的輸液管分別插入緩沖液瓶中，泵的輸出端與混合器相連；混合器的輸出端和定量進樣閥相連，定量進樣閥與導(dǎo)電池相連；導(dǎo)電池的電隔離部分與電極相連，導(dǎo)電池的輸液部分與分離毛細管相連，在該毛細管上開有檢測窗口，檢測窗口與檢測器的光路相對；檢測器與輸液管連接，然后連接廢液瓶；電極與高壓電源相連，并且接地，高壓電源的另一端與電極相連，電極與廢液瓶相連。
本發(fā)明中所使用的導(dǎo)電池為傳統(tǒng)毛細管電泳試驗所常用，主要功能是將檢測器從高壓電場中隔離開。根據(jù)其制作材質(zhì)及工藝可分為多孔玻璃類、Nafion離子交換膜類、多孔石墨類、醋酸纖維素類、鈀類、燒結(jié)玻璃類以及腐蝕玻璃類等等。這些導(dǎo)電池屬于電化學(xué)領(lǐng)域中的常用方法，可在相關(guān)參考文獻中找到具體的制作工藝。本發(fā)明中利用這類導(dǎo)電池的主要作用是為電極提供電路接口，將定量進樣閥隔離于高壓電場外的同時，阻止液體從接口流出。
本發(fā)明中，所述電極可以為正電極，也可以是負電極。
本發(fā)明中，所采用的泵可以是恒壓泵、恒流泵或重力泵，泵可以是一個，也可以是兩個。
本發(fā)明采用的定量進樣閥可以是中國專利ZL01219839.0中采用的旋轉(zhuǎn)閥，也可以是中國專利ZL200420020809.2中所采用的定量進樣閥。
本發(fā)明中采用的檢測器，可以是柱型檢測器、離柱型檢測器或柱端檢測器(如質(zhì)譜)。
本發(fā)明中采用兩個泵可以很方便的采用不同配比組成的電泳緩沖溶液體系進行梯度的試驗條件優(yōu)化。對于單一溶液的情況，則只須一個泵，并不需要混合器。本發(fā)明中，分離毛細管中緩沖液的流動受壓力和電滲流的雙重驅(qū)動，通過改變壓力流、電滲流的相對比例大小，以及通過改變電極的正負極關(guān)系從而改變壓力流與電滲流的相對方向，可以改變電滲流和電泳的方向，從而改善分離的選擇性。
本發(fā)明所述的定量毛細管電泳儀在保留了傳統(tǒng)毛細管電泳儀產(chǎn)品高效、快速及微量進樣的優(yōu)點的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了進樣的定量化。具有分離效率高、分離速度快、樣品及溶劑用量少、原料成本較低、污染少等特點；可以廣泛的應(yīng)用于醫(yī)藥、環(huán)保、生物工程等領(lǐng)域中基因、蛋白質(zhì)及其他化合物的分離與分析。與傳統(tǒng)的定量毛細管電泳儀相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明采用全新的設(shè)計理念實現(xiàn)了定量毛細管電泳，大大提高了進樣的精確性(重復(fù)性)和準確性；2、進樣時無需斷電，實驗環(huán)境穩(wěn)定；3、由于采用二元溶劑系統(tǒng)進行輸送操作，可以進行梯度洗脫，進而拓展了毛細管電泳的應(yīng)用領(lǐng)域；4、壓力流與定量閥的存在可以方便的與樣品預(yù)處理等技術(shù)聯(lián)用；5、定量閥與高壓電場隔離，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；6、壓力流與電滲流同時作為溶液的驅(qū)動力，通過調(diào)節(jié)其相對比例，調(diào)整樣品的流出時間與順序，從而改變分離效果。


圖1為本發(fā)明第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明使用的醋酸纖維素導(dǎo)電池結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為使用本發(fā)明的一個色譜圖。
圖5為使用本發(fā)明的另一個色譜圖。
其中1、緩沖瓶，2、緩沖瓶，3、輸液管，4、輸液管，5、泵，6、泵，7、輸液管，8、輸液管，9、混合器，10、輸液管，11、定量進樣閥，12、毛細管，13、導(dǎo)電池，14、電極，15、高壓電源，16、電極，17、分離毛細管，18、檢測器，19、輸液管，20、廢液瓶。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例進一步描述本發(fā)明。
如圖1所示，本發(fā)明第一較佳實施例提出的一種定量高精度毛細管電泳儀，由泵、定量進樣閥、導(dǎo)電池、檢測器、高壓電源、分離毛細管、電極、緩沖液瓶、廢液瓶及閥門和連接管路經(jīng)連接組成，連接泵5的輸液管插入緩沖液瓶1中，泵5的輸出端與定量進樣閥11相連，定量進樣閥11與導(dǎo)電池13相連；導(dǎo)電池13的電隔離部分與電極14相連，導(dǎo)電池13的輸液部分與分離毛細管17相連，在該毛細管上開有檢測窗口，檢測窗口與檢測器18的光路相對；檢測器18與輸液管19連接，然后連接廢液瓶20；電極14與高壓電源15相連，并且接地，高壓電源15的另一端與電極16相連，電極16與廢液瓶20相連，為分離毛細管提供分離電壓。本實施例用于單一溶液的情況。
本實施例中，導(dǎo)電池13采用如圖3所示的醋酸纖維素導(dǎo)電池，緩沖液為10mM磷酸緩沖液，輸液管徑500μm，分離毛細管徑75μm、有效長度為40cm，電壓-10kV，檢測波長為227nm，樣品依次為苯胺和苯甲酸。如圖4所示是7次進樣的重復(fù)峰，兩個峰面積的相對標準偏差分別為0.38％和0.81％。
如圖2所示，本發(fā)明第二較佳實施例提出的一種定量高精度毛細管電泳儀，由泵、混合器、定量進樣閥、導(dǎo)電池、檢測器、高壓電源、分離毛細管、電極、緩沖液瓶、廢液瓶及閥門和連接管路經(jīng)連接組成，連接泵5和泵6的輸液管分別插入緩沖液瓶1和緩沖液瓶2中，泵5和泵6的輸出端與混合器9相連；混合器9的輸出端和定量進樣閥11相連，定量進樣閥11與導(dǎo)電池13相連；導(dǎo)電池13的電隔離部分與電極14相連，導(dǎo)電池13的輸液部分與分離毛細管17相連，在該毛細管上開有檢測窗口，檢測窗口與檢測器18的光路相對；檢測器18與輸液管19連接，然后連接廢液瓶20；電極14與高壓電源15相連，并且接地，高壓電源15的另一端與電極16相連，電極16與廢液瓶20相連，為分離毛細管提供分離電壓。本實施例用于二元溶劑系統(tǒng)。
本實施例中，導(dǎo)電池13為燒結(jié)玻璃導(dǎo)電池，緩沖液為10mM磷酸緩沖液，輸液管徑為5O0μm，分離毛細管徑為100μm，有效長度為30cm，電壓為-15kV，檢測波長為227nm，樣品依次為苯胺、苯甲酸和對苯二甲酸，如圖5所示為其毛細管電泳分離譜圖。
權(quán)利要求
1.一種定量高精度毛細管電泳儀，其特征在于由泵、定量進樣閥、導(dǎo)電池、檢測器、高壓電源、分離毛細管、電極、緩沖液瓶、廢液瓶及閥門和連接管路經(jīng)連接組成，其中，連接泵(5)的輸液管插入緩沖液瓶(1)中，泵(5)的輸出端和定量進樣閥(11)相連，定量進樣閥(11)與導(dǎo)電池(13)相連；導(dǎo)電池(13)的電隔離部分與電極(14)相連，導(dǎo)電池(13)的輸液部分與分離毛細管(17)相連，在該毛細管上開有檢測窗口，檢測窗口與檢測器(18)的光路相對；檢測器(18)與輸液管(19)連接，然后連接廢液瓶(20)；電極(14)與高壓電源(15)相連，并且接地，高壓電源(15)的另一端與電極(16)相連，電極(16)與廢液瓶(20)相連。
2.一種定量高精度毛細管電泳儀，其特征在于由泵、混合器、定量進樣閥、導(dǎo)電池、檢測器、高壓電源、分離毛細管、電極、緩沖液瓶、廢液瓶及閥門和連接管路經(jīng)連接組成，其中，連接泵(5)和泵(6)的輸液管分別插入緩沖液瓶(1)和緩沖液瓶(2)中，泵(5)和泵(6)的輸出端與混合器(9)相連；混合器(9)的輸出端和定量進樣閥(11)相連，定量進樣閥(11)與導(dǎo)電池(13)相連；導(dǎo)電池(13)的電隔離部分與電極(14)相連，導(dǎo)電池(13)的輸液部分與分離毛細管(17)相連，在該毛細管上開有檢測窗口，檢測窗口與檢測器(18)的光路相對；檢測器(18)與輸液管(19)連接，然后連接廢液瓶(20)；電極(14)與高壓電源(15)相連，并且接地，高壓電源(15)的另一端與電極(16)相連，電極(16)與廢液瓶(20)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的定量高精度毛細管電泳儀，其特征在于所說的導(dǎo)電池(13)采用多孔玻璃類、多孔石墨類、醋酸纖維素、醋酸纖維素類、鈀類、燒結(jié)玻璃類或腐蝕玻璃類之一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的定量高精度毛細管電泳儀，其特征在于所說泵(5)和泵(6)為恒壓泵、恒流泵或重力泵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的定量高精度毛細管電泳儀，其特征在于所說的檢測器(18)為柱型檢測器、離柱型檢測器或柱端檢測器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種定量高精度毛細管電泳儀。該電泳儀由泵、混合器、定量進樣閥、導(dǎo)電池、檢測器、高壓電源、分離毛細管、電極、緩沖液瓶、廢液瓶及閥門和連接管路經(jīng)連接組成。其中，采用二元溶劑系統(tǒng)進行輸送操作，拓展了毛細管電泳的應(yīng)用領(lǐng)域；采用定量閥與高壓電場隔離，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性；采用壓力流與電滲流同時作為溶液的驅(qū)動力，可方便調(diào)節(jié)樣品流出時間與順序，改善分離效果。本發(fā)明的電泳儀具有分離效率高、分離速度快、樣品及溶劑用量少、原料成本低、污染少等特點，可用于醫(yī)藥、環(huán)保、生物工程等領(lǐng)域中基因、蛋白質(zhì)及其他化合物的分離與分析。
文檔編號B01D57/02GK1936568SQ20051002986
公開日2007年3月28日 申請日期2005年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月22日
發(fā)明者閻超, 黃曉晶 申請人:上海通微分析技術(shù)有限公司