聊聊液相色譜儀進樣器
 

　　一、手動進樣器
 

　　現(xiàn)在，自動進樣器(Autosampler)基本都已經(jīng)普及了。自動進樣器是一個好東西，他的出現(xiàn)極大的將人從儀器旁邊、從實驗室里面解放出來。用色譜年頭比較長的同學(xué)們，包括現(xiàn)在還在大學(xué)研究院里面、在摳門老板下面干活的苦逼同學(xué)們，都曾經(jīng)歷過或者正常經(jīng)歷著手動進樣的折磨。
 

　　先用進樣針將樣品取出來，插入手動進樣閥，轉(zhuǎn)動進樣器閥，取出針，然后眼巴巴的望著屏幕發(fā)呆半個小時，然后重復(fù)之前的工作，一次一次地重復(fù)五次，十次，二十次…….搞得人神經(jīng)衰弱，有時候恨不得拿起錘子...
 

　　話說回來，要說自動進樣器，不得不說說手動進樣器，因為絕大多數(shù)的自動進樣器的設(shè)計原理，也是基于手動進樣器的。
 

　　了解手動進樣器，可以幫助我們更好地理解絕大多數(shù)自動進樣器的運行原理。手動進樣器是利用六通閥切換到兩個不同位置，形成不同流路來進行樣品的導(dǎo)入。流通閥里有一個轉(zhuǎn)子(Rotor)和一個定子(Stator)，如下圖中
 

　　轉(zhuǎn)子上面有三道槽(或者兩道)，定子上面有六個孔，把他們兩個貼在一起，就形成了這樣的流路：轉(zhuǎn)子三道槽將定子六個孔兩兩聯(lián)通，當(dāng)轉(zhuǎn)子和定子相對角度轉(zhuǎn)動60度，手動進樣閥的流路可以在Load/Inject這兩種不同狀態(tài)下來回切換。
 

　　在Load狀態(tài)下，從泵過來的流動相不經(jīng)過樣品環(huán)(SampleLoop)，直接進入到色譜柱。進樣針可以插入進樣閥，將樣品打入樣品環(huán)。
 

　　手動進樣閥轉(zhuǎn)到Inject狀態(tài)時，流動相流路改變，經(jīng)過樣品環(huán)，將樣品帶入到系統(tǒng)內(nèi)。這樣就實現(xiàn)了既不中段處于高壓狀態(tài)的液體流路，又能準確地將樣品引入到系統(tǒng)。
 

　　手動進樣器的定量，也有兩種方式：
 

　　1.滿環(huán)定量(Full-LoopFilling),打入2-3倍的樣品環(huán)體積的樣品，這時候樣品環(huán)100%體積都是樣品，進樣閥切換后，樣品環(huán)里面的所有樣品都被流動相帶入系統(tǒng)。
 

　　這個時候，樣品環(huán)才能被稱為定量環(huán)。這樣進樣重復(fù)性比較好，就是相當(dāng)浪費樣品。
 

　　2.進樣針定量,或者半環(huán)定量(Partial-LoopFilling),進樣針抽取體積的樣品，打入樣品環(huán)(如上圖所示)，然后閥切換，由流動相帶入系統(tǒng)。打入的樣品不超過樣品環(huán)體積的一半。
 

　　二、(推推拉拉)自動進樣器
 

　　自動進樣器有不同的門派。大體上來說，分為傳統(tǒng)派和另類派。傳統(tǒng)派就是仍然以六通閥作為進樣核心設(shè)計的自動進樣器。另類派，就是拋棄六通閥，另辟蹊徑地設(shè)計其他進樣方式的自動進樣器。
 

　　我們沿著手動進樣閥的思路，如果我們要做一個自動進樣器，應(yīng)該怎么做呢？
 

　　第1個，不能再讓人去用手掰進樣閥了，需要用一個馬達，按照程序要求來轉(zhuǎn)動進樣閥，自動切換流路。這個事情不是很復(fù)雜。
 

　　第2個，需要用一種自動的手段去把樣品瓶里面的樣品轉(zhuǎn)移到樣品環(huán)里面。這個就不那么簡單了。
 

　　第1種自動進樣器應(yīng)運而生，原理如下圖，將六通閥廢液口連接一個注射器(Syringe)，樣品口連接一根管子和取樣針(SamplingNeedle/Probe)。一般來說，取樣針的位置固定不變，由樣品盤將小瓶轉(zhuǎn)動到取樣針下面，取樣針深入瓶內(nèi)，由注射器往回抽取(Pull)樣品到樣品環(huán)內(nèi)。接著馬達帶動六通閥轉(zhuǎn)動，樣品就被流動相帶動到液相系統(tǒng)中了。
 

　　這種設(shè)計非常直觀簡介，我們姑且把它稱為”拉拉派”，因為樣品其實是被注射器拉入到樣品環(huán)里面的。
 

　　但是拉拉派設(shè)計有比較嚴重的缺陷：
 

　　1.如果你觀察仔細，會發(fā)現(xiàn)樣品其實是經(jīng)過了取樣針、管路然后才進入到樣品環(huán)的，這樣對樣品來說比較浪費，不適用于樣品量比較少的方法。
 

　　2.一次進樣以后，整個取樣針和管路里面都是上一針的樣品，要將里面全部清洗干凈，不影響第二次的進樣，需要比較復(fù)雜的洗針程序才能完成，而且比較容易產(chǎn)生交叉污染。
 

　　3.只能進行滿環(huán)進樣，要更改進樣體積，需要更換不同體積的樣品環(huán)。
 

　　然后又有了下面這種自動進樣器，它將取樣針和注射器結(jié)合到一起，即用這個針來取樣，也用后面的計量泵帶動針桿來取得精確量的樣品，而且這個時候，一般都把針設(shè)計成可以上下左右移動的，針走到的樣品小瓶上方，扎下去，計量泵往上提針桿，取樣。取樣以后，針回到六通閥處，直接扎入到樣品孔，將樣品注入到樣品環(huán)。接下來就跟之前一樣了。我們把這個起名叫”推推派“。
 

　　這樣進樣的好處是：
 

　　1.省掉了那一段管子。可以用于樣品量很少的進樣。
 

　　2.樣品可以全部轉(zhuǎn)移到樣品環(huán)，相對來講，洗針的壓力較小。
 

　　3.即可以滿環(huán)進樣，可以用計量泵來控制需要的體積。
 

　　“推推拉拉”這兩種進樣方式設(shè)計原理都很直接易懂，也是被廣泛采用的進樣方式，大多數(shù)品牌的自動進樣器采用類似設(shè)計，包括部分島津、戴安和眾多其他的自動進樣器。
 

　　但是，不管是推派還是拉派，都沒法很好的解決交叉污染的問題(雖然推派要比拉派在這方面要好些)。因為在取樣的時候，取樣針、管路等等地方都會有樣品的殘留，所以在樣品在色譜柱進行分離時，需要用洗針溶劑將這些地方清洗干凈，避免在下一針進樣是造成殘留和交叉污染。
 

　　三、(集成派)自動進樣器
 

　　自動進樣器的傳統(tǒng)派里面，除了推推拉拉派，還有一個大門派，就是”集成派”。我們熟悉的安捷倫，就是這個門派大的一個代表，所以我很無(Wu)奈(Chi)地用了他們家的圖。
 

　　在設(shè)計上，集成派大的特點，就是把樣品環(huán)和進樣針都集成到整個六通閥的流路上，這樣進樣以后，流動相持續(xù)的沖洗樣品環(huán)、進樣針和針座，減小了交叉污染的可能性。
 

　　在整個流路處于主路(Mainpass)的時候，流動相經(jīng)過計量泵、樣品環(huán)、針、針座然后回到六通閥，后出去進入色譜柱。這是在不進樣的時候，自動進樣器處于的自然狀態(tài)，絕大多數(shù)的時候，他也是處于這個狀態(tài)。
 

　　當(dāng)整個流路處于旁路(Bypass)的時候，泵過來的流動相直接就進入色譜柱。流路其他部分處于靜止?fàn)顟B(tài)。
 

　　在這個狀態(tài)下，樣品針可以抬起來，等著機械手臂把樣品瓶放到針下面來，接下來由計量泵帶動活塞桿，進行取樣的工作。
 

　　取樣后，六通閥再次卻換到主路狀態(tài)，樣品被流動相帶入到系統(tǒng)，往色譜柱方向去了。
 

　　自動進樣器，不論是1100、1200還是到新的1260，1290，都是這種流路設(shè)計，一脈相承做的特別的好，只不過在樣品小瓶(樣品)的轉(zhuǎn)移的設(shè)計上面，又分為兩種：
 

　　1.樣品針位置相對固定，只能上下運動。由機械手臂將樣品瓶取到針座上。這種叫標準自動進樣器，代號是G1313/G1329。上面的視頻出鏡的就是這種進樣器。
 

　　2.樣品針可以上下左右移動，樣品盤位置固定，由樣品針運動到樣品瓶上方來進行取樣。這種進樣器叫微盤自動進樣器，代號是G1367/G1377。
 

　　微盤自動進樣器除了可以從樣品瓶中取樣以外，還可以從96孔板上來取樣。這個功能是標準自動進樣器所不具備的，另外還具有進樣速度快、殘留更小(有更多地洗針方式)等優(yōu)點，缺點就是價格更貴一些。以后有機會我們會來一期具體的安捷倫兩種自動進樣器的比較評測。
 

　　集成派很大程度解決了樣品殘留的問題，因為進樣以后，自動進樣器一直處于Mainpass狀態(tài)，也就是說計量泵、樣品環(huán)、進樣針和針座都一直處于流動相的不斷沖洗之下，一直到下一次再進樣。這樣的長時間流動相洗針的效果，是推推拉拉派無論如何都無法達到的。
 

　　另外，集成派的進樣量由計量泵來控制，可以比較靈活和精確。所以現(xiàn)在集成派已經(jīng)有一通天下的趨勢了，連之前的一些另類派都叛變過來了。
 

　　。
 

　　但是，這個門派也會碰到一些新的問題，比如
 

　　1.針和針座的連接，是通過密封圈來密封，長期處于高壓下，對密封性的要求很高，長時間的使用會導(dǎo)致密封磨損。另外成本相對也會高一些。
 

　　2.進樣量受到限制，一般來說樣品環(huán)都處于40ul-100ul左右。