一种循环多维液相色谱分离系统的制作方法

本发明属于高效液相色谱分离，涉及一种循环多维液相色谱分离系统。

背景技术：

1、二维液相色谱分离系统的中转存储环节有定量环和富集柱，基于定量环的二维液相色谱分离系统常用于杂质等痕量成分的分离与检测。通过稀释液的在线稀释混合，富集柱能更高效富集目标样品。定量环在存储目标样品时，目标样品不能被稀释液稀释混合，否则会造成目标样品的体积增大、峰扩展和样品损失。二维液相色谱分离系统中，在将中转存储环节的定量环或富集柱目标样品上样至分离柱时，需要利用稀释液将目标样品稀释并混合(足够的混合体积)，以便目标样品在分离柱的柱头富集或者柱头聚焦，抑制色谱峰展宽或畸变。

2、基于定量环阵列和4个三通阀，西北大学2009年硕士论文“在线蛋白二维液相色谱仪的构建及应用”(作者张会强)、cn103063753a等公开了一种在线蛋白二维液相色谱分离系统，实现了定量环在存储目标样品时不稀释混合，在将定量环目标样品上样至分离柱时，能利用稀释液将目标样品稀释并混合。但是，cn103063753a等公开的二维液相色谱分离系统，结构复杂，不便于自动化运行和控制。

3、cn113607857a的图5、图6公开的一种循环多维液相系统，基于同一稀释液泵，能实现富集目标样品时和富集柱作为上样柱对分离柱上样时的双重稀释混合。如果将图5、图6中的混合器替换为三通(混合体积很小，混合效果很小)，将富集柱阵列替换为定量环阵列，能实现定量环在存储目标样品时，稀释液泵不运行，可实现目标样品不被稀释液稀释并混合。但是，这样做的后果是，由于三通的混合体积很小，将定量环中目标样品上样至分离柱时，目标样品只能稀释却不能足够混合。

4、bio-rad公司在公司网站上(https：//www.bio-rad.com)发布的bulletin#6674(ngc chromatography systems multidimensional(multi-d)plumbing guide)和bulletin#7205(ngc liquid chromatography system quick guide)公开了一种基于专用进样阀、出口阀和一个样品环的中心切割循环多维液相色谱分离系统，具有手动样品环上样(manual load loop)、上样泵直接进样(sample pump direct inject)、上样泵自动样品环上样(sample pump load loop)等多种上样模式。专用阀成本比较高导致循环多维液相色谱分离系统成本高。中国专利申请cn116203167a，基于两个两位六通阀和一个样品环，公开了一种中心切割循环多维液相系统，与多中心切割多维液相系统相比，性能有限；如果基于中国专利申请cn116203167a构建多中心切割多维液相系统，则成本较高。因此，需要提供一种基于通用阀的低成本多中心切割循环多维液相色谱分离系统。

技术实现思路

1、为了解决现有基于定量环阵列的二维液相色谱分离系统的结构复杂、部件众多、成本高的技术问题，与基于定量环阵列的agilent 1290 infinity多中心切割二维液相色谱解决方案竞争，提供一种标准化、成本低的多中心切割循环多维液相系统。

2、本发明的目的之一是基于一个分离柱阵列、一个定量环阵列，构建一种循环多维液相色谱分离系统，以实现定量环在存储目标样品时不稀释混合，在将定量环中的目标样品上样至分离柱时，能利用稀释液将目标样品稀释并混合。

3、本发明的目的之二是基于一个样品环、一个两位十通阀、一个分离柱阵列、一个定量环阵列，构建一种成本更低的多中心切割循环多维液相色谱分离系统，可以实现定量环在存储目标样品时不稀释混合，在将定量环中的目标样品上样至分离柱时，能利用稀释液将目标样品稀释并混合。

4、为了达到上述目的之一，本发明的技术方案1为：

5、一种循环多维液相色谱分离系统，包括输液单元、进样单元、检测单元、分离柱阵列、定量环阵列、稀释液泵、混合器和两位多通阀；两位多通阀的端口数量大于或等于8；

6、所述输液单元用于完成液相色谱分离梯度洗脱流动相供给；

7、所述稀释液泵用于完成流动相供给，有一个出口；

8、所述进样单元用于进样，有一个入口和一个出口；

9、所述检测器用于检测分离过程中的色谱信号，有一个入口；

10、所述分离柱阵列有一个入口和一个出口；

11、所述定量环阵列有两个接口，一个为入口，另一个为出口；

12、所述定量环阵列由多个定量环组成，在同一时刻只能有一个定量环导通；定量环阵列至少包括一个旁路，旁路和定量环并联；当旁路导通时定量环将不能导通，当定量环导通时旁路将不能导通；

13、所述混合器有第一接口、第二接口和第三接口；

14、通过两位多通阀和管路，

15、循环多维液相色谱分离系统进行色谱分离时，当两位多通阀为状态a时，输液单元输出的流动相，流入到进样单元的入口；进样单元出口流出的溶液，流入到两位多通阀中与进样单元出口连接的一个端口，经过两位多通阀，流入到与两位多通阀中一个端口连接的分离柱阵列的入口；分离柱阵列出口流出的溶液经过检测单元检测，流入到两位多通阀的一个端口，经过两位多通阀，流入到与两位多通阀一个端口连接的定量环阵列的入口；定量环阵列出口流出的溶液，流入到两位多通阀中与定量环阵列出口连接的一个端口，经过两位多通阀，从两位多通阀的一个端口流出；

16、循环多维液相色谱分离系统进行色谱分离时，当两位多通阀为状态b时，在将定量环中的目标样品上样至分离柱过程中，如果需要利用稀释液将定量环流出的样品溶液进行稀释混合，则，输液单元输出的流动相，流入到进样单元的入口；进样单元出口流出的溶液，流入到两位多通阀中与进样单元出口连接的一个端口，经过两位多通阀，流入到与两位多通阀一个端口连接的定量环阵列的入口；定量环阵列出口流出的溶液，流入到两位多通阀中与定量环阵列出口连接的一个端口，经过两位多通阀，流入到与两位多通阀的一个端口连接的混合器的第一接口，稀释泵输出的稀释液流入到混合器的第二接口，混合器的第三接口流出的溶液，流入到与混合器的第三接口连接的两位多通阀的一个端口，经过两位多通阀，流入到与两位多通阀中一个端口连接的分离柱阵列的入口；分离柱阵列出口流出的溶液经过检测单元检测，流入到两位多通阀的一个端口，经过两位多通阀，从两位多通阀的一个端口流出；

17、循环多维液相色谱分离系统进行色谱分离时，当两位多通阀为状态b时，在将定量环中的目标样品上样至分离柱过程中，如果不需要利用稀释液将定量环流出的样品溶液进行稀释混合，则，输液单元输出的流动相，流入到进样单元的入口；进样单元出口流出的溶液，流入到两位多通阀中与进样单元出口连接的一个端口，经过两位多通阀，流入到与两位多通阀一个端口连接的定量环阵列的入口；定量环阵列出口流出的溶液，流入到两位多通阀中与定量环阵列出口连接的一个端口，经过两位多通阀，流入到与两位多通阀的一个端口连接的混合器的第一接口，稀释泵停止工作，混合器的第三接口流出的溶液，流入到与混合器的第三接口连接的两位多通阀的一个端口，经过两位多通阀，流入到与两位多通阀中一个端口连接的分离柱阵列的入口；分离柱阵列出口流出的溶液经过检测单元检测，流入到两位多通阀的一个端口，经过两位多通阀，从两位多通阀的一个端口流出；

18、通过控制两位多通阀状态a和状态b两种状态的切换，实现全在线检测的循环多维液相色谱分离功能。

19、技术方案2为：

20、一种循环多维液相色谱分离系统，包括输液单元、进样单元、检测单元、分离柱阵列、定量环阵列、稀释泵、混合器和两位多通阀；两位多通阀的端口数量大于或等于6；

21、所述输液单元用于完成液相色谱分离梯度洗脱流动相供给；

22、所述稀释泵用于完成流动相供给，有一个出口；

23、所述进样单元用于进样，有一个入口和一个出口；

24、所述检测单元用于检测分离过程中的色谱信号，有一个入口；

25、所述分离柱阵列有一个入口和一个出口；

26、所述定量环阵列有两个接口，一个为入口，另一个为出口；

27、所述定量环阵列由多个定量环组成，在同一时刻只能有一个定量环导通；定量环阵列至少包括一个旁路，旁路和定量环并联；当旁路导通时定量环将不能导通，当定量环导通时旁路将不能导通；

28、所述混合器有第一接口、第二接口和第三接口；

29、循环多维液相色谱分离系统进行色谱分离时，当两位多通阀为状态a时，输液单元输出的流动相，流入到进样单元的入口；进样单元出口流出的溶液，流入到两位多通阀中与进样单元出口连接的一个端口，经过两位多通阀，流入到与两位多通阀中一个端口连接的混合器第一接口；混合器第三接口流出的溶液流入到与混合器第三接口连接的分离柱阵列的入口；分离柱阵列出口流出的溶液经过检测单元检测，流入到两位多通阀的一个端口，经过两位多通阀，流入到与两位多通阀一个端口连接的定量环阵列的入口；定量环阵列出口流出的溶液，流入到两位多通阀中与定量环阵列出口连接的一个端口，经过两位多通阀，从两位多通阀的一个端口流出；

30、循环多维液相色谱分离系统进行色谱分离时，当两位多通阀为状态b时，在将定量环目标样品上样至分离柱过程中，如果需要利用稀释液将定量环流出的样品溶液进行稀释混合，则，输液单元输出的流动相，流入到进样单元的入口；进样单元出口流出的溶液，流入到两位多通阀中与进样单元出口连接的一个端口，经过两位多通阀，流入到与两位多通阀一个端口连接的定量环阵列的入口；定量环阵列出口流出的溶液，流入到两位多通阀中与定量环阵列出口连接的一个端口，经过两位多通阀，流入到与两位多通阀中一个端口连接的混合器第一接口，稀释泵根据需要输出的稀释液流入到混合器的第二接口，混合器第三接口流出的溶液流入到分离柱阵列的入口；分离柱阵列出口流出的溶液经过检测单元检测，流入到两位多通阀的一个端口，经过两位多通阀，从两位多通阀的一个端口流出；

31、循环多维液相色谱分离系统进行色谱分离时，当两位多通阀为状态b时，在将定量环目标样品上样至分离柱过程中，如果不需要利用稀释液将定量环流出的样品溶液进行稀释混合，则，输液单元输出的流动相，流入到进样单元的入口；进样单元出口流出的溶液，流入到两位多通阀中与进样单元出口连接的一个端口，经过两位多通阀，流入到与两位多通阀一个端口连接的定量环阵列的入口；定量环阵列出口流出的溶液，流入到两位多通阀中与定量环阵列出口连接的一个端口，经过两位多通阀，流入到与两位多通阀中一个端口连接的混合器第一接口，稀释泵停止工作，混合器第三接口流出的溶液流入到分离柱阵列的入口；分离柱阵列出口流出的溶液经过检测单元检测，流入到两位多通阀的一个端口，经过两位多通阀，从两位多通阀的一个端口流出；

32、通过控制两位多通阀状态a和状态b两种状态的切换，实现全在线检测的循环多维液相色谱分离功能。

33、为了达到上述目的之二，本发明的技术方案3为：

34、一种循环多维液相色谱分离系统，包括输液单元、样品环、检测单元、分离柱阵列、定量环阵列和两位多通阀；两位多通阀的端口数量大于或等于10；

35、所述输液单元用于完成液相色谱分离梯度洗脱流动相供给；

36、所述样品环有两个接口，一个为入口，另一个为出口；

37、所述检测器用于检测分离过程中的色谱信号，有一个入口；

38、所述分离柱阵列有一个入口和一个出口；

39、所述定量环阵列有两个接口，一个为入口，另一个为出口；

40、所述定量环阵列由多个定量环组成，在同一时刻只能有一个定量环导通；定量环阵列至少包括一个旁路，旁路和定量环并联；当旁路导通时定量环将不能导通，当定量环导通时旁路将不能导通；

41、通过两位多通阀和管路，

42、当两位多通阀为状态a时，输液单元输出的流动相，流入到两位多通阀的一个端口，经过两位多通阀，流入到与两位多通阀一个端口连接的定量环阵列的入口；定量环阵列出口流出的溶液，流入到两位多通阀中与定量环阵列出口连接的一个端口，经过两位多通阀，流入到与两位多通阀中一个端口连接的分离柱阵列的入口；分离柱阵列出口流出的溶液经过检测单元检测，流入到两位多通阀的一个端口，经过两位多通阀，从两位多通阀的一个端口流出；

43、当两位多通阀为状态b时，输液单元输出的流动相，流入到两位多通阀的一个端口，从两位多通阀中与样品环连接的一个端口流出，经过样品环，流入到与两位多通阀中一个端口连接的分离柱阵列的入口；分离柱阵列出口流出的溶液经过检测单元检测，流入到两位多通阀的一个端口，经过两位多通阀，流入到与两位多通阀一个端口连接的定量环阵列的入口；定量环阵列出口流出的溶液，流入到两位多通阀中与定量环阵列出口连接的一个端口，经过两位多通阀，从两位多通阀的一个端口流出；

44、通过控制两位多通阀状态a和状态b两种状态的切换，实现全在线检测的循环多维液相色谱分离功能。

45、在定量环中的目标样品上样至分离柱过程中，如果需要利用稀释液将定量环流出的样品溶液进行稀释混合，则本发明的技术方案3为：

46、一种循环多维液相色谱分离系统，包括输液单元、样品环、检测单元、分离柱阵列、定量环阵列、稀释泵、混合器和两位多通阀；两位多通阀的端口数量大于或等于10；

47、所述输液单元用于完成液相色谱分离梯度洗脱流动相供给；

48、所述样品环有两个接口，一个为入口，另一个为出口；

49、所述检测器用于检测分离过程中的色谱信号，有一个入口；

50、所述分离柱阵列有一个入口和一个出口；

51、所述稀释泵用于完成流动相供给，有一个出口；

52、所述混合器有第一接口、第二接口和第三接口；

53、所述定量环阵列有两个接口，一个为入口，另一个为出口；

54、所述定量环阵列由多个定量环组成，在同一时刻只能有一个定量环导通；定量环阵列至少包括一个旁路，旁路和定量环并联；当旁路导通时定量环将不能导通，当定量环导通时旁路将不能导通；

55、通过两位多通阀和管路，

56、当两位多通阀为状态a时，输液单元输出的流动相，流入到两位多通阀的一个端口，经过两位多通阀，流入到与两位多通阀一个端口连接的定量环阵列的入口；定量环阵列出口流出的溶液，流入到两位多通阀中与定量环阵列出口连接的一个端口，经过两位多通阀，流入到与两位多通阀的一个端口连接的混合器的第一接口，稀释泵输出的稀释液流入到混合器的第二接口，混合器的第三接口流出的溶液，流入到与混合器的第三接口连接的分离柱阵列入口；分离柱阵列出口流出的溶液经过检测单元检测，流入到两位多通阀的一个端口，经过两位多通阀，从两位多通阀的一个端口流出；

57、当两位多通阀为状态b时，输液单元输出的流动相，流入到两位多通阀的一个端口，从两位多通阀中与样品环一个接口连接的一个端口流出，经过样品环，流入到两位多通阀中与样品环另一个接口连接的一个端口，经过两位多通阀，流入到与两位多通阀中一个端口连接的混合器第一接口，混合器第三接口流出的溶液流入到分离柱阵列的入口；分离柱阵列出口流出的溶液经过检测单元检测，流入到两位多通阀的一个端口，经过两位多通阀，流入到与两位多通阀一个端口连接的定量环阵列的入口；定量环阵列出口流出的溶液，流入到两位多通阀中与定量环阵列出口连接的一个端口，经过两位多通阀，从两位多通阀的一个端口流出；

58、通过控制两位多通阀状态a和状态b两种状态的切换，实现全在线检测的循环多维液相色谱分离功能。

59、如果需要把定量环阵列替换为富集柱阵列，则把混合器替换换为三通，通过稀释液的在线稀释，富集柱能更高效富集目标样品；在将中转存储环节的富集柱目标样品上样至分离柱时，可以利用稀释液将目标样品稀释，工作过程为：

60、当两位多通阀为状态a时，输液单元输出的流动相，流入到两位多通阀的一个端口，经过两位多通阀，流入到与两位多通阀一个端口连接的富集柱阵列的入口；富集柱阵列出口流出的溶液，流入到三通的第一接口，稀释泵输出的稀释液流入到三通的第二接口，三通的第三接口流出的溶液，流入到两位多通阀的一个端口，经过两位多通阀，流入到与两位多通阀一个端口连接的分离柱阵列入口；分离柱阵列出口流出的溶液经过检测单元检测，流入到两位多通阀的一个端口，经过两位多通阀，从两位多通阀的一个端口流出；

61、当两位多通阀为状态b时，输液单元输出的流动相，流入到两位多通阀的一个端口，从两位多通阀中与样品环一个接口连接的一个端口流出，经过样品环，流入到两位多通阀中与样品环另一个接口连接的一个端口，经过两位多通阀，流入到与两位多通阀的一个端口连接的分离柱阵列的入口；分离柱阵列出口流出的溶液经过检测单元检测，流入到两位多通阀的一个端口，经过两位多通阀，流入到与两位多通阀的一个端口连接的三通第三接口；稀释泵输出的稀释液流入到三通的第二接口；三通第一接口流出的溶液流入到富集柱阵列的入口；富集柱阵列出口流出的溶液，流入到两位多通阀中与富集柱阵列出口连接的一个端口，经过两位多通阀，从两位多通阀的一个端口流出；

62、通过控制两位多通阀状态a和状态b两种状态的切换，实现全在线检测的循环多维液相色谱分离功能。

63、在技术方案1和技术方案2中，

64、所述进样单元可连接在分离柱阵列入口之前的连接管路中。

65、所述进样单元是一个进样装置，可以是进样阀、自动进样器或上样泵等形式，有两种状态，分别为进样状态和非进样直通状态，有一个入口和一个出口用于系统流路连接。

66、在技术方案1、技术方案2和技术方案3中，

67、所述输液单元可由高效液相色谱梯度泵a、高效液相色谱梯度泵b和梯度混合器组成。所述稀释液泵为高效液相稀释液泵，为一个单元泵，或为一个多元泵。高效液相色谱梯度泵a和高效液相色谱梯度泵b及稀释液泵，其稀释剂可为水、盐溶液、甲醇、乙腈、丙酮、乙醇或正构烷烃溶剂，其洗脱剂可为甲醇、乙腈、乙醇、水及其混合物、正构烷烃等常用有机溶剂。

68、所述分离柱阵列由多个分离柱并联而成，在同一时刻只能有一个分离柱导通；至少有一个旁路，该旁路和分离柱并联；当旁路导通时分离柱将不能导通，当分离柱导通时旁路和其它分离柱将不能导通；对外有两个接口，一个为入口，一个为出口。分离柱阵列可以由多位选择阀或者两位四通阀构建，也可以由两通阀构建。

69、所述定量环阵列可以由多位选择阀或者两位四通阀构建，也可以由两通阀构建。

70、所述检测单元为各种用于检测分离过程中色谱信号的装置，包括但不仅限于紫外检测器，二极管阵列检测器，蒸发光散射检测器或质谱检测器，包括多个检测器组成的联合检测系统。

71、如果不需要稀释和混合，则可把稀释泵和混合器去除。

72、与现有技术相比，本发明的创新点和有益效果在于：

73、本发明提供的一种循环多维液相色谱分离系统，是一种标准化、成本低的多中心切割循环多维液相系统，实现了定量环在存储目标样品时不稀释混合，在将定量环中的目标样品上样至分离柱时，能利用稀释液将目标样品稀释并混合，操作简单，便于自动化控制。

74、当采用样品环作为进样单元，与中国专利申请“2023104643150”相比，基于两位十通阀，能节省一个进样阀，有效降低循环多维液相色谱分离系统的成本，从中心切割升级为多中心切割，效能更高。