CN115531921B - 一种制备型液相色谱馏分收集装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备型液相色谱馏分收集装置及方法，检测部分采用二极管阵列检测器光谱信号作为收集判断依据，通过光谱相似度、峰纯度、峰高三重判定条件进行收集；其中通过光谱相似度的定性判断可排除保留时间相同的干扰物质；通过峰纯度值的定量判断可保证收集组分为单一物质；通过峰高的定量判断可确保收集组分的浓度符合要求。本发明无需人为干预，自动化高，收集准确性高，重复性好。提高了系统的智能化、自动化与可操作性，省去了收集过后二次判别处理的过程，使得制备液相色谱馏分收集更加高效准确。

Description

一种制备型液相色谱馏分收集装置及方法

技术领域

本发明涉及高效液相色谱领域，具体为一种制备型液相色谱馏分收集装置及方法。

背景技术

目前，随着分析仪器的发展，液相色谱法作为一种有效实现样品回收或样品纯化制备的方法，被广泛的应用在生命科学、中药、生物化工、医药及科研等领域中。

馏分收集器是半制备/制备型液相色谱仪的辅助装置，主要用于收集色谱分离后的组分。馏分收集器可按色谱峰的信号，以手工或自动控制方式进行收集。自动控制方式具有智能化、收集效率高的特点，正逐步取代传统手动收集方式。但自动收集过程对色谱峰信号的判别直接影组分的准确性，以及后续馏分的进一步鉴定或处理结果。因此，一种好的收集信号判别方式在整个馏分收集过程起到了至关重要的作用。

目前对于色谱信号判别的方式常采用以下方式：

1)手动方式。实验人员通过肉眼观察色谱出峰状态，判断色谱峰的起落点。当满足收集条件时，手动将收集口移至收集瓶进行收集，在收集结束后再移回废液口。该方式由于采用人为干预方式，收集过程存在较大误差，收集效果无法保证。

2)按时间收集。实验初期先对条件进行摸索，找到色谱峰通常出峰时间。在实际实验过程中按得到的经验值设定收集方法，即收集起始和结束时间。由于起始时间和结束时间都为定值，而色谱峰出峰时间会随环境温度、液相色谱系统状态等条件发生变化。因此，按时间收集判别方式无法保证收集样品具有相同的准确性，个体差异大批次间重复性不好。

3)按色谱阈值收集。这是一种按照样品吸光度值大小来判断收集条件的方法。首先根据样品色谱峰的特性，分别设定好起始收集阈值和结束收集阈值。实验过程中当色谱峰的吸收值超过起始阈值后开始启动收集，当吸收值下降至结束阈值后停止收集。此种收集判别方式成立的前提条件是所收集的色谱峰仅含有单一组分。对于含有两种及以上近似组分的色谱峰收集效果较差。在收集结束后还要通过繁琐的步骤鉴定和处理。

发明内容

为克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种制备型液相色谱馏分收集装置及方法，检测部分采用二极管阵列检测器光谱信号作为收集判断依据，通过光谱相似度、峰纯度、峰高三重判定收集条件；无需人为干预，自动化高，收集准确性高，重复性好且无需二次鉴定处理。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种制备型液相色谱馏分收集方法，包括以下步骤：

S1：注射待收集组分对照品溶液；

S2：采集待收集组分的紫外可见吸收光谱；

S3：将待收集组分光谱存入光谱图库；

S4：注射待分离样品溶液；

S5：开始采集并归零计时；

S6：实时采集待分离样品色谱图与光谱图；

S7：当保留时间t_n符合起止时间范围，即t₁≤t_n≤t₂时进入收集判定阶段；

S8：判定溶液是否满足判定条件，若满足判定条件则进入下一步骤；

S9：馏分收集器将溶液分入收集瓶中。

本发明进一步设置为：步骤S8中所述的判定条件包括：

F1：将实时光谱图与所述步骤S2采集的待收集组分光谱图进行比对，获得相似度值Sn，与方法设置的相似度阈值S₀进行比较，判定条件Sn≥S₀；

F2：根据实时采集光谱图计算峰纯度值Pn，与方法设置的峰纯度阈值P₀进行比较，判定条件Pn≥P₀；

F3：根据实时采集色谱图获得峰高值(吸光度值)Hn，与方法设置的峰高阈值H₀进行比较，判定条件Hn≥H₀。

本发明进一步设置为：若所述的判定条件有任一条件不满足，则馏分收集器保持连通废液流路，不进行收集。

本发明进一步设置为：所述的步骤S7中，若保留时间t_n不符合所述的起止时间范围，则无需判定条件，馏分收集器保持连通废液流路，不进行收集。

上述技术方案本发明不同于以往采用色谱信号判峰的自动馏分收集系统，检测部分采用二极管阵列检测器光谱信号作为收集判断依据，具有光谱相似度、峰纯度、峰高三重判定收集条件。与传统单波长检测器的色谱信号相比具有可定性的特点。其中通过光谱相似度的定性判断可排除保留时间相同的干扰物质。通过峰纯度值的定量判断可保证收集组分为单一物质。通过峰高的定量判断可确保收集组分的浓度符合要求。提高了系统的智能化、自动化与可操作性，省去了收集过后二次判别处理的过程，做到真正的高效准确。

本发明进一步设置为：一种制备型液相色谱馏分收集装置，包括第一溶剂瓶、第二溶剂瓶、样品瓶、进样泵、混合器、制备色谱柱、二极管阵列检测器、馏分收集器和数据工作站。

本发明进一步设置为：所述的第一溶剂瓶、第二溶剂瓶分别通过输液管路连接混合三通，所述的混合三通连接所述的混合器，所述的输液管路上还分别设置有第一输液泵和第二输液泵。

本发明进一步设置为：所述的样品瓶通过输液管路与所述的进样泵的入口连接，所述的进样泵的出口连接一进样三通；所述的进样三通位于所述的混合器下游；所述的进样三通出口连接所述的手动进样阀。

通过上述技术方案可实现：将第一溶剂瓶和第二溶剂瓶中的两种流动相通过混合器混合，再将样品通过进样泵吸入，与流动相混合送入后续流路系统中。

本发明进一步设置为：所述的手动进样阀出口通过输液管路与所述的制备色谱柱入口连接，所述的制备色谱柱的出口连接二极管阵列检测器入口。

本发明进一步设置为：二极管阵列检测器的出口连接馏分收集入口；所述的馏分收集器各通道出口分别与各个收集瓶相连。

本发明进一步设置为：所述的数据工作站分别与所述的进样泵、第一输液泵、第二输液泵、二极管阵列检测器、馏分收集器电性连接。通过指令信号分别控制第一输液泵、第二输液泵流速；进样泵进样体积；采集二极管阵列检测器光谱信号；依照预先设定的方法控制馏分收集阀收集和排废操作。

通过上述技术方案可实现：通过制备色谱柱将样品分离，不同组分物质在制备色谱柱中吸附、洗脱后分离。各组分物质在二极管阵列检测器中检测，满足需求组分被馏分收集器切换电磁阀收集通道打开，指定组分流入各个收集瓶中，无需收集组分排入废液通道。

工作过程中，数据工作站通过电缆线分别与进样泵、第一输液泵、第二输液泵、二极管阵列检测器、馏分收集器相连。数据工作站按设定方法分别控制第一输液泵和第二输液泵流速。通过上述控制流程，可实现全自动分析收集。

首先S1：注射待收集组分对照品溶液；两种流动相存储在第一溶剂瓶和第二溶剂瓶中，分别被第一输液泵和第二输液泵吸入，在混合三通处汇合，再通过混合器充分混合。再于进样三通中与被进样泵吸入的待收集组分样品融合。

S2：采集待收集组分的紫外可见吸收光谱；通过制备色谱柱将样品分离，不同组分物质在制备色谱柱中吸附、洗脱后分离。各组分物质在二极管阵列检测器中检测。

S3：将待收集组分光谱存入光谱图库；将二极管阵列检测器中生成的光谱存入数据工作站的光谱图库中。

S4：注射待分离样品溶液；按照步骤S1所述方法制备待分离样品溶液。

S5：开始采集并归零计时。

S6：实时采集待分离样品色谱图与光谱图；通过制备色谱柱将样品分离，不同组分物质在制备色谱柱中吸附、洗脱后分离。各组分物质在二极管阵列检测器中检测，生成色谱图与光谱图。

S7：当保留时间t_n符合起止时间范围，即t₁≤t_n≤t₂时进入收集判定阶段；若保留时间t_n不符合所述的起止时间范围，则无需判定条件，馏分收集器保持连通废液流路，不进行收集。

S8：判定溶液是否满足判定条件；数据工作站将生成的色谱图与光谱图按下述条件进行判别：

F1：将实时光谱图与所述步骤S2采集的待收集组分光谱图进行比对，获得相似度值Sn，与方法设置的相似度阈值S₀进行比较，判定条件Sn≥S₀；

F2：根据实时采集光谱图计算峰纯度值Pn，与方法设置的峰纯度阈值P₀进行比较，判定条件Pn≥P₀；

F3：根据实时采集色谱图获得峰高值(吸光度值)Hn，与方法设置的峰高阈值H₀进行比较，判定条件Hn≥H₀。若所述的判定条件有任一条件不满足，则馏分收集器保持连通废液流路，不进行收集。

S81：若所述的判定条件有任一条件不满足，则馏分收集器保持连通废液流路，不进行收集。

S9：馏分收集器将溶液分入收集瓶中。数据工作站向馏分收集器发出收集信号，馏分收集器切换电磁阀收集通道打开，指定组分流入制定收集瓶中。

除了上述自动进样收集，此制备套馏分收集系统还兼容传统手动进样模式。使用过程中用户首先将手动进样阀切换至取样状态，待分析样品采用大体积注射器输入定量环。手动进样阀定量环体积通常采用100mL，也可根据用户实际进样量更换不同规格定量环。当二极管阵列检测器采集基线稳定后，切换手动进样阀至进样状态。此时定量环中样品在流动相的作用下带入系统流路，后续分析、收集过程与自动进样相同。

综上，本发明的上述技术方案的有益效果如下：

1、检测部分采用二极管阵列检测器光谱信号作为收集判断依据，具有光谱相似度、峰纯度、峰高三重判定收集条件。与传统单波长检测器的色谱信号相比具有可定性的特点。即通过光谱可以排除保留时间相同的干扰物质，收集结果更加准确。同时也省去了收集过后二次判别处理的过程，真正做到了准确高效。

2、本发明同时还兼容传统手动进样模式。使用过程中可通过调节手动进样阀进行液相色谱馏分收集。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例的应用流程图；

图2为本发明具体实施例的装置连接示意图；

图3为本发明具体实施例的电路连接示意图；

图4为本发明具体实施例的待收集组分萘的紫外可见吸收光谱图；

图5为本发明具体实施例的峰纯度曲线；

图6是本发明具体实施例的收集方法设置示例。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-样品瓶，2-第一溶剂瓶，3-第二溶剂瓶，4-进样泵，5-第一输液泵，6-第二输液泵，7-混合三通，8-混合器，9-进样三通，10-手动进样阀，11-制备色谱柱，12-二极管阵列检测器，13-馏分收集器，14-收集瓶，15-数据工作站。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向词，例如“上”“下”“左“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。

实施例：

如图1、图2所示，为本发明较佳实施例的应用流程图，结合图2所示的实施例装置结构图，一种制备型液相色谱馏分收集方法，包括以下步骤：

S1：注射待收集组分对照品溶液；两种流动相存储在第一溶剂瓶2和第二溶剂瓶3中，分别被第一输液泵5和第二输液泵6吸入，在混合三通7处汇合，再通过混合器8充分混合。再于进样三通9中与被进样泵4吸入的待收集组分样品融合。

S2：采集待收集组分的紫外可见吸收光谱；通过制备色谱柱11将样品分离，不同组分物质在制备色谱柱11中吸附、洗脱后分离。各组分物质在二极管阵列检测器12中检测。

S3：将待收集组分光谱存入光谱图库；将二极管阵列检测器12中生成的光谱存入数据工作站15的光谱图库中。

S4：注射待分离样品溶液；按照步骤S1所述方法制备待分离样品溶液。

S5：开始采集并归零计时。

S6：实时采集待分离样品色谱图与光谱图；通过制备色谱柱11将样品分离，不同组分物质在制备色谱柱11中吸附、洗脱后分离。各组分物质在二极管阵列检测器12中检测，生成色谱图与光谱图。

S7：当保留时间t_n符合起止时间范围，即t₁≤t_n≤t₂时进入收集判定阶段；若保留时间t_n不符合所述的起止时间范围，则无需判定条件，馏分收集器保持连通废液流路，不进行收集。

S8：判定溶液是否满足判定条件；数据工作站15将生成的色谱图与光谱图按下述条件进行判别：

F1：将实时光谱图与所述步骤S2采集的待收集组分光谱图进行比对，获得相似度值Sn，与方法设置的相似度阈值S₀进行比较，判定条件Sn≥S₀；

F2：根据实时采集光谱图计算峰纯度值Pn，与方法设置的峰纯度阈值P₀进行比较，判定条件Pn≥P₀；

F3：根据实时采集色谱图获得峰高值(吸光度值)Hn，与方法设置的峰高阈值H₀进行比较，判定条件Hn≥H₀。

S81：若所述的判定条件有任一条件不满足，则馏分收集器保持连通废液流路，不进行收集；

S9：馏分收集器将溶液分入收集瓶中。数据工作站15向馏分收集器13发出收集信号，馏分收集器13切换电磁阀收集通道打开，指定组分流入制定收集瓶14中。

需要说明的是，S₀为用户在色谱方法参数中设置的相似度阈值，可以是经验值也可以是用户需要的指标，是个千分比的数值，如果待测的样品与对照品(目标物)的光谱很像，二者计算出的相似度高于一个数值，那么可判定二者为同一个物质，则满足收集的条件之一。一般按经验，相似度高于950‰，可判定二者为同物质；

P₀为用户在色谱方法参数中设置的峰纯度阈值，也是经验值或指标，同样是一个千分比的数值，如果出峰的物质是一个纯物质，那么它的峰纯度数值会高于一定值，例如高于950‰，这样可以判定待测样品此时为纯物质，即满足收集组分的条件之一；

H₀为用户在色谱方法参数中设置的峰高阈值，通常样品浓度越高，峰高越高，所以用户需要提前掌握待测样品的峰值可以达到多少，或者根据对照品的浓度与峰值进行换算，求得在收集实验中峰高达到多少后才满足想要的物质浓度。

t₁和t₂是指需要进行收集计算的保留起止时间，例如待测组分在10-12min出峰，那么我们可以设定t1为10min，t2为12min，这样在其他时间段出峰的谱图不需要进行上述复杂的判定计算。

如图3所示为为本发明具体实施例的电路连接示意图，所述的数据工作站15分别与所述的进样泵4、第一输液泵5、第二输液泵6、二极管阵列检测器12、馏分收集器13电性连接。通过指令信号分别控制第一输液泵5、第二输液泵6流速；进样泵4进样体积；采集二极管阵列检测器12光谱信号；依照预先设定的方法控制馏分收集器13收集和排废操作。

如图4所示，为使用本发明所述的方法及装置，以待收集组分萘为例所得出的紫外可见吸收光谱图；如图5所示，为本发明具体实施例的峰纯度曲线；图6为本发明以组分萘为具体实施例的收集方法设置示例。

综上所述，本发明检测部分采用二极管阵列检测器12光谱信号作为收集判断依据，具有光谱相似度、峰纯度、峰高三重判定收集条件。与传统单波长检测器的色谱信号相比具有可定性的特点。

其中通过光谱相似度的定性判断可排除保留时间相同的干扰物质。通过峰纯度值的定量判断可保证收集组分为单一物质。通过峰高的定量判断可确保收集组分的浓度符合要求。提高了系统的智能化、自动化与可操作性，省去了收集过后二次判别处理的过程，做到真正的高效准确。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种制备型液相色谱馏分收集方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：注射待收集组分对照品溶液；

S2：采集待收集组分的紫外可见吸收光谱；

S3：将待收集组分光谱存入光谱图库；

S4：注射待分离样品溶液；

S5：开始采集并归零计时；

S6：实时采集待分离样品色谱图与光谱图；

S7：当保留时间t_n符合起止时间范围，即t₁≤t_n≤t₂时进入收集判定阶段；

S8：判定溶液是否满足判定条件，若满足判定条件则进入下一步骤；所述判定条件包括：

F1：将实时光谱图与所述步骤S2采集的待收集组分光谱图进行比对，获得相似度值Sn，与方法设置的相似度阈值S₀进行比较，判定条件Sn≥S₀；

F2：根据实时采集光谱图计算峰纯度值Pn，与方法设置的峰纯度阈值P₀进行比较，判定条件Pn≥P₀；

F3：根据实时采集色谱图获得峰高值Hn，与方法设置的峰高阈值H₀进行比较，判定条件Hn≥H₀；

若所述的判定条件有任一条件不满足，则馏分收集器保持连通废液流路，不进行收集；

S9：馏分收集器将溶液分入收集瓶中。

2.根据权利要求1所述的一种制备型液相色谱馏分收集方法，其特征在于，所述的步骤S7中，若保留时间t_n不符合所述的起止时间范围，则无需判定条件，馏分收集器保持连通废液流路，不进行收集。

3.根据权利要求1所述的一种制备型液相色谱馏分收集方法，其特征在于，所述的一种制备型液相色谱馏分收集方法采用一种制备型液相色谱馏分收集装置，包括第一溶剂瓶、第二溶剂瓶、样品瓶、进样泵、混合器、制备色谱柱、二极管阵列检测器、馏分收集器和数据工作站。

4.根据权利要求3所述的一种制备型液相色谱馏分收集方法，其特征在于，所述的第一溶剂瓶、第二溶剂瓶分别通过输液管路连接混合三通，所述的混合三通连接所述的混合器，所述的输液管路上还分别设置有第一输液泵和第二输液泵。

5.根据权利要求3所述的一种制备型液相色谱馏分收集方法，其特征在于，所述的样品瓶通过输液管路连接一进样三通；所述的输液管路上设置有所述的进样泵；所述的进样三通位于所述的混合器下游；所述的进样三通还连接手动进样阀。

6.根据权利要求5所述的一种制备型液相色谱馏分收集方法，其特征在于，所述的手动进样阀出口通过输液管路与所述的制备色谱柱入口连接，所述的制备色谱柱的出口连接二极管阵列检测器入口。

7.根据权利要求3所述的一种制备型液相色谱馏分收集方法，其特征在于，二极管阵列检测器的出口连接馏分收集入口；所述的馏分收集器各通道出口分别与对应的收集瓶相连。

8.根据权利要求4所述的一种制备型液相色谱馏分收集方法，其特征在于，所述的数据工作站分别与所述的进样泵、第一输液泵、第二输液泵、二极管阵列检测器和馏分收集器电性连接。