一種具有混合比例修正功能的液相色譜儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域，特別涉及一種具有混合比例修正功能的液相色譜儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 高效液相色譜是色譜法的一個(gè)重要分支，其是以液體為流動(dòng)相，采用高壓輸液系 統(tǒng)，將具有不同極性的單一溶劑或不同比例的混合溶劑、緩沖液等流動(dòng)相連同被測(cè)樣品泵 入裝有固定相的色譜柱，被測(cè)樣品的各成分在柱內(nèi)被分離后，進(jìn)入檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，從而實(shí) 現(xiàn)對(duì)樣品的定性定量分析。該方法已成為化學(xué)、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、農(nóng)學(xué)、商檢和法檢等學(xué)科領(lǐng)域中 重要的分離分析技術(shù)。高效液相色譜儀（HPLC)是用于此分析方法的儀器。
[0003] 如圖1所示，高效液相色譜儀1通常由溶液組織器101、輸液泵102、進(jìn)樣器103、色 譜柱104、檢測(cè)器105、信息處理系統(tǒng)106和控制系統(tǒng)107等部分組成，其中溶液組織器101 中的溶液經(jīng)過脫氣后，作為流動(dòng)相被輸液泵102注入到液相色譜儀1的系統(tǒng)中，樣品溶液經(jīng) 過進(jìn)樣器103注入流動(dòng)相，并被流動(dòng)相載入到色譜柱104 (固定相)內(nèi)，由于樣品溶液中的各 組分與色譜柱具有不同的極性，樣品溶液在色譜柱104中作相對(duì)運(yùn)行時(shí)，經(jīng)過反復(fù)多次的 吸附-解吸的分配過程，各組分在移動(dòng)速度上產(chǎn)生較大的差別，最后被分離成單個(gè)組分依 次從色譜柱104內(nèi)析出，析出的成分經(jīng)過單色光的投射，檢測(cè)器105檢測(cè)到光強(qiáng)度的變化， 并把這些光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳送到信息處理系統(tǒng)106,信息處理系統(tǒng)106主要用于分析 接收到的數(shù)據(jù)，并最后將它們以圖譜形式顯示出來。控制系統(tǒng)107用于實(shí)現(xiàn)對(duì)色譜儀內(nèi)各 部件的控制和數(shù)據(jù)處理等操作。
[0004] 如圖2所示，輸液泵102由四元梯度閥201和串聯(lián)柱塞泵202串聯(lián)連接組成，四元 梯度閥201用于將一種或者多種流動(dòng)相按照設(shè)定的混合比例進(jìn)行混合，串聯(lián)柱塞泵202用 于將混合后的液體輸送到液相色譜儀1的系統(tǒng)中。四元梯度閥201包括四個(gè)通道分別用于 輸入不同比例的液體，并將它們混合，控制系統(tǒng)107根據(jù)每個(gè)通道的液體比例，控制每個(gè)通 道的開啟時(shí)間，從而輸出設(shè)定混合比例的液體給串聯(lián)柱塞泵202。串聯(lián)柱塞泵202由一個(gè)主 泵頭203和一個(gè)副泵頭204組成，主泵頭203的沖程體積約為副泵頭204的二倍，當(dāng)主泵頭 203排液時(shí)，入口單向閥205關(guān)閉，出口單向206打開，副泵頭204對(duì)應(yīng)的柱塞后退吸入主泵 頭203所排一半的液體，另一半直接進(jìn)入液相色譜儀1的系統(tǒng)中；當(dāng)主泵頭203吸液時(shí)，出 口單向閥206關(guān)閉，入口單向閥205打開，副泵頭204對(duì)應(yīng)的柱塞前進(jìn)將泵腔中儲(chǔ)存的一半 液體輸出到系統(tǒng)中，如此循環(huán)實(shí)現(xiàn)混合液體的傳輸。
[0005] 通常，在四元梯度閥201的一個(gè)通道關(guān)閉到另一個(gè)通道打開之間會(huì)設(shè)置一段時(shí)間 間隔，目的是為了避免四元梯度閥201的相鄰?fù)ǖ乐g產(chǎn)生干擾，保證重復(fù)性。但是在實(shí)際 測(cè)量過程中，由于這段時(shí)間間隔的存在，會(huì)在梯度閥的出口處形成一個(gè)負(fù)壓，當(dāng)某一通道的 閥門打開時(shí)，液體會(huì)一下子涌入管路，在管路中形成一個(gè)縱波，參考圖3,是該通道的液體流 量與時(shí)間的關(guān)系圖，從圖中可以看出在剛開始的一小段時(shí)間內(nèi)，流量很大。因?yàn)樘荻乳y每個(gè) 通道的開啟時(shí)間與該通道的液體比例是成正比的，所以如果某通道的液體比例很小，那么 給通道的開啟時(shí)間也很短，在這很短的時(shí)間內(nèi)，如果液體流量過大，就會(huì)造成該通道吸入的 液體量明顯偏多，最終導(dǎo)致輸液泵輸出的液體的混合比例出現(xiàn)偏差，最終影響液相色譜儀 的測(cè)量結(jié)果。
[0006] 終上所述，現(xiàn)有技術(shù)中缺乏一種，在梯度閥的通道中存在小液體比例時(shí)，可以保證 混合比例的準(zhǔn)確度的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種針對(duì)小液體比例時(shí)，能夠修 正輸液泵混合比例的液相色譜儀。
[0008] 本發(fā)明所述的一種具有混合比例修正功能的液相色譜儀，包括輸液泵和控制系 統(tǒng)，所述的輸液泵包括一個(gè)N元梯度閥（N > 2)和一個(gè)串聯(lián)柱塞泵，所述N元梯度閥具有N 個(gè)通道，用于將N個(gè)通道中的液體進(jìn)行混合，所述的控制系統(tǒng)根據(jù)每個(gè)通道對(duì)應(yīng)的液體比 例和一通道排列方式控制所述的N個(gè)通道依次向串聯(lián)柱塞泵中輸送液體，所述的通道排列 方式為第一輸液通道和最后輸液通道均為N元梯度閥的第M通道（MS N)，且該通道對(duì)應(yīng)的 液體比例最大，第一輸液通道和最后輸液通道的開啟時(shí)間相等，所述的控制系統(tǒng)根據(jù)N個(gè) 通道對(duì)應(yīng)的最小液體比例R和液體流速V，控制所述的輸液泵的一個(gè)吸液周期分為L(zhǎng)個(gè)周 期，且在L個(gè)周期的1個(gè)周期中所述的控制系統(tǒng)根據(jù)所述的通道排列方式控制所述的N個(gè) 通道依次向串聯(lián)柱塞泵中輸液，在剩余L-I個(gè)周期中所述的控制系統(tǒng)均控制第M通道向串 聯(lián)柱塞栗中輸液。
[0009] 在本發(fā)明所述的液相色譜儀中，所述的控制系統(tǒng)還可以根據(jù)所述的混合比例的偏 差，得到一個(gè)比例閾值Q，所述的最小液體比例R〈Q。
[0010] 在本發(fā)明所述的液相色譜儀中，所述的控制系統(tǒng)還可以根據(jù)所述的混合比例的偏 差以及液體的流速，得到一個(gè)比例閾值Q，所述的最小液體比例R〈Q。 toon] 在本發(fā)明所述的液相色譜儀中，所述的控制系統(tǒng)還可以控制中間輸液通道在所述 的1個(gè)周期中的液體比例是該通道實(shí)際液體比例的L倍，并根據(jù)給液體比例控制中間輸液 通道在所述的1個(gè)周期中的開啟時(shí)間。
[0012] 在本發(fā)明所述的液相色譜儀中，所述的控制系統(tǒng)還可以根據(jù)R和V的數(shù)值，確定L 的大小。
[0013] 在本發(fā)明所述的液相色譜儀中，還可以當(dāng)R/V彡10時(shí)，L=I ;當(dāng)10>R/V彡5時(shí)，L=2 ; 當(dāng) 5>R/V 彡 2. 5 時(shí)，L=4 ;當(dāng) 2. 5>R/V 時(shí)，L=8。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的液相色譜儀通過將輸液泵的一個(gè)吸液周期分成多個(gè)周 期，并且將小比例通道只在多個(gè)周期中的一個(gè)周期中運(yùn)行，其他周期值運(yùn)行具有最大液體 比例的通道，因?yàn)閷⒍鄠€(gè)周期的開啟時(shí)間都分配給一個(gè)周期，延長(zhǎng)了小比例通道的通道開 啟時(shí)間，大大減小了現(xiàn)有技術(shù)中所述的負(fù)壓引起的流量過大的問題，保證了輸液泵混合比 例的準(zhǔn)確度，以及液相色譜儀測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0015] 圖1是液相色譜儀1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖2是輸液泵102的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖3是梯度閥201中液體流量與時(shí)間的關(guān)系圖。
[0018] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例中梯度閥201的通道排列方式的示意圖。
[0019] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例中將1個(gè)吸液周期分成L個(gè)吸液周期后的通道分布示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖介紹本發(fā)明的一較佳實(shí)施例。
[0021] 參照?qǐng)D1，本實(shí)施例中的液相色譜儀1包括溶液組織器101、輸液泵102、進(jìn)樣器 103、色譜柱104、檢測(cè)器105、信息處理系統(tǒng)106和控制系統(tǒng)107等，其中溶液組織器101中 的溶液經(jīng)過脫氣后，作為流動(dòng)相被輸液泵102注入到液相色譜儀1的系統(tǒng)中，樣品溶液經(jīng)過 進(jìn)樣器103注入流動(dòng)相，并被流動(dòng)相載入到色譜柱104 (固定相）內(nèi)，由于樣品溶液中的各 組分與色譜柱具有不同的極性，樣品溶液在色譜柱104中作相對(duì)運(yùn)行時(shí)，經(jīng)過反復(fù)多次的 吸附-解吸的分配過程，各組分在移動(dòng)速度上產(chǎn)生較大的差別，最后被分離成單個(gè)組分依 次從色譜柱104內(nèi)析出，析出的成分經(jīng)過單色光的投射，檢測(cè)器105檢測(cè)到光強(qiáng)度的變化， 并把這些光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳送到信息處理系統(tǒng)106,信息處理系統(tǒng)106將接收到的數(shù) 據(jù)進(jìn)行數(shù)字分析，并最后將它們以圖譜形式顯示出來，控制系統(tǒng)107用于實(shí)現(xiàn)對(duì)色譜儀內(nèi) 各部件的控制和數(shù)據(jù)處理等操作。
[0022] 作為舉例說明，控制系統(tǒng)107可以通過DSP、FPGA等數(shù)字處理部件實(shí)現(xiàn)，并且控制 系統(tǒng)107可以嵌入檢測(cè)器105的系統(tǒng)中。
[0023] 參考圖2,在本實(shí)施例中，輸液泵102由四元梯度閥201 (本實(shí)施例以N=4為例)和 串聯(lián)柱塞泵202串聯(lián)組成，其中四元梯度閥201具有四個(gè)通道，用于將四個(gè)通道中的液體 (流動(dòng)相)進(jìn)行混合，控制系統(tǒng)107根據(jù)每個(gè)通道的液體比例，控制每個(gè)通道的開啟時(shí)間和關(guān) 閉時(shí)間的長(zhǎng)度，最終輸出所設(shè)定混合比例的混合液體，然后將該混合溶液輸出給串聯(lián)柱塞 泵202,串聯(lián)柱塞泵202由一個(gè)主泵頭203和一個(gè)副泵頭204組成，主泵頭203的沖程體積 約為副泵頭204的二倍，當(dāng)主泵頭203排液時(shí)，入口單向閥205關(guān)閉，出口單向206打開，副 泵頭204對(duì)應(yīng)的柱塞后退吸入主泵頭203所排一半的液體，另一半直接進(jìn)入液相色譜儀1 的系統(tǒng)中；當(dāng)主泵頭203吸液時(shí)，出口單向閥206關(guān)閉，入口單向閥205打開，副泵頭204對(duì) 應(yīng)的柱塞前進(jìn)將泵腔中儲(chǔ)存的一半液體輸出到系統(tǒng)中，如此循環(huán)往復(fù)，