主题：【原创】连接件对超高性能液体色谱应用的影响

简介
对于分析化学实验来说，连续的、良好的流体连接非常重要，因此研究者不懈地开发新产品以应对来自当今仪器行业的挑战。过去十年中，人们关注的是通过提高压力和温度来提高仪器效率。流体连接的一个主要困难在于防止管道滑脱，因为滑脱会产生死体积；而任何管道滑脱事件都将给仪器所产生的色谱结果带来负面影响——例如，谱带增宽、残留和分裂峰。
为此，行业领先的仪器制造商开发了被称为超高效液体色谱（UHPLC）的一类产品。这类仪器可以在高于传统的6,000 psi（约400 bar）的环境中工作，而大部分系统都可以在大于等于15,000 psi（约1,000 bar）的条件下工作。长期以来，唯一能达到这种作业要求的连接是锻造不锈钢连接件件搭配不锈钢管。
但是，这种流体连接固定搭配缺乏灵活性，无法满足分析仪器市场中大量各种不同端口深度的要求。由于用不锈钢连接件制造连接时施加的力可能损坏接收端口和压缩管道内径，所以在安装此类连接时还应当注意力的大小。
UHPLC市场最近推出了若干种可重复使用连接件，可替代传统“锻造型”连接。推出这些新连接件主要是为了能够在高压下工作，并能够维持重复使用的适应性。目前，基本上没有数据能证明非永久型连接件的性能。这个实验的主要目标就是测试这些连接件的可靠性，判定它们是否符合UHPLC仪器的要求。测试将重点针对IDEX Health & Science公司最新发布的VHP-320连接件和VHP-200这种当前常用的“锻造型”连接。因为锻造型连接件有大量现成的色谱数据可用，所以需要比较的仅为VHP-200的耐压能力，以便探究测试方法是否能鉴别出失效。可重复使用的VHP-320的测试包括耐压能力和色谱结果等强度和梯度分析。






讨论
可重复使用连接系统（IDEX Health & Science　零件号VHP-320）用于在15,000 psi (约1,000 bar)下工作的色谱系统中连接色谱柱，以判定是否存在不利因素影响了色谱结果。梯度情况下，在2,000个相同进样中未发现谱带拓宽的迹象；在等强度系统中，在800个相同进样中未发现由连接件导致的谱带拓宽迹象（自动进样器的一个小故障导致了第一个进样的谱带拓宽）。色谱柱入口接收端头的任何轻微管道滑脱将造成一个死体积的暴露区，谱带随时间扩展时，这个暴露区将显现出来。（Todosiev, G. Reducing，HPLC中微孔和微径应用的柱外效应。匹兹堡分析化学和光谱应用会议暨展览会图片式讨论会，奥兰多，2006年3月。）未发现该效应说明了VHP-320连接件在极高压条件下的稳定性和坚固性毫不逊色于永久型锻造连接。
可重复使用连接件和永久型锻造连接(IDEX Health & Science　零件VHP-200)的保压能力在一个可产生45,000 psi (约3,100 bar)压力的高压试验台上进行测试。先测试每种连接方式以决定最佳拧紧扭矩，然后在该扭矩下反复进行爆破压力测试。“锻造型”连接VHP-200对试验台最大压力表现出保压能力，且有一个较宽的拧紧力矩窗。与之相比，可重复使用连接的平均爆破压力较低，对作用于连接件上的扭矩大小也更为敏感。
每个连接件系统各有利弊。可重复使用连接件有很多优点，例如，它可以在不更换连接管或连接件的情况下交换色谱柱或其他系统元件。由于使用的聚合物前卡套大大减小了对接收端口的损坏（Batts IV, John W.  “UHPLC的管道连接的故障诊断”Idex-hs.com. IDEX Health&Science, 2010年9月，网络) ，昂贵元件的使用寿命因而得到延长。结果显示，该连接对色谱效果没有任何影响，此外此连接不会爆破，除非压力远高于市场中迄今为止的UHPLC仪器极限值。另一方面，可重复使用连接件对扭矩非常灵敏，在安装时必须比安装“锻造型”连接件更小心。“锻造型”连接也能提供较高的爆破压力，远远超过UHPLC仪器的系统压力，因而也很适合用于没有维护要求或更换周期的连接。

结论

压力和色谱测试得到的数据表明，在UHPLC应用中使用可重复使用连接不会影响色谱效果。数据还显示，永久型和可重复使用连接件系统都能完全满足当前UHPLC市场对压力的要求，不仅能保障用户安全，而且还具备进一步发展的潜力。
   
未来的工作包括对市场中能同样达到上述标准的各种替代性连接件系统进行研究。另一个研究关注点是比较高温下的工作性能。

作者特别感谢Hichrom Limited公司的Mel Euerby博士，此处所研究的连接件系统性能比较中所使用的数据就是来自于他的成果。