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摘要:本文通过对高效液相色谱法的概述,通过建立相关模型来构建液相色谱网络虚拟实验室,并对相关结果进行了探讨。
关键词:色谱;网络虚拟实验室;选择
中图分类号:O657.7+2 文献标识码:A
引言:
随着科学技术和计算机网络的不断发展,液相色谱网络虚拟实验室的构建成为时代所需。这一实验室的构建,能够更好的为诸多领域中的实际应用提供更好的服务,从而使得未来液相色谱网略虚拟实验室的发展前景一片光明。
一、概述
高效液相色谱法是生命科学研究,包括食品安全分析,环境试验、药物开发中的强大分析工具。 HPLC具有高灵敏度,快速和可重复性,适用于浓度在ppt级分析物分离和鉴定。
液相色谱和质谱连接,可增加额外分析能力,能准确鉴定和定量像细胞和组织裂解液,血液,和口腔液等复杂样品基质中的微量化合物。高效液相色譜质谱系统提供了一些独特的优势,包括:
快速分析和流转所需的最少样品准备
高灵敏度并结合可分析多个化合物能力
高精确度,高分辨率鉴定和量化目标分析物
目前,高效液相色谱法已经广泛应用于医学、化学、工业等领域的分离分析,是色谱法十分重要的一个分支。HPLC在制药领域的广泛应用,也解决了不少传统分析分离技术难点,对行业发展具有十分重要的意义。随着医药行业的不断发展和人们对药品的需求不断增加,对药品的质量和疗效也提出了更多的要求,相信,作为目前医药领域最有效的分离分析技术,HPLC将得到更广泛的应用。
二、虚拟实验室建设的重要性
随着数字信息化设备和教学方案的加入,教育科研领域越来越多地采用计算机应用、人机互动体验及网络化管理的分布式模块化教学方案。基于三维虚拟技术开发的教育培训平台能够有效地解决教育经费、环境受限、评估困难等多种问题。近年来众多行业实例表明,虚拟现实技术已经正式进入到了国内教育科研行业。
传统的培训教学手段受限于环境、成本、时间和人力等多方面因素,依旧只能停留在理论教学及理想实验化阶段一系列虚拟现实、仿真服务通过图形处理、计算机网络、3D技术等,突破时间及空间的束缚,打造专属的虚拟仿真实验室环境。
通过计算机模拟技术、位置追踪动作捕捉交互系统及CAE数字可视化处理技术,全面综合地展示产品及案例,呈现最直观的高度沉浸式环境,实现虚拟装配、虚拟制造和虚拟可视化。在软件系统方面,以虚拟设计协同工作平台为技术引擎,便于用户读取常用工业格式模型(Catia、ProE、UG、Solidworks、Navisworks等),结合硬件环境实现多通道的主被动立体显示、集成外设VRPN或TrackD的标准接口实现虚拟外设的互动操作,完美地融入人机交互之中,构建虚拟仿真实验室。
三、保留值预测模型建立
利用分步法先确定色谱峰形和组分保留时间之间的数学关系,然后解决组分保留时间和流速以及淋洗液组成之间的数学关系。组分色谱峰的高斯分布模型如下:
而在此之外,色谱峰形除组分含量决定,其半峰宽和色谱保留值的线性关系为:
色谱柱在固定状态时,保留时间和分配比、淋洗液组成和流速的数学关系为
依据热力学方法推导出:
则多元流动相液相色谱流动相保留值:
由上述关系可知,在虚拟实验中,各组分的保留时间可以求得,从而可以绘制出相关组分的色谱流出曲线。
四、液相色谱虚拟实验室结果探讨
(一)、对比实验室结果
对结果所出色谱流出谱图进行相关数据对比,为后续研究工作做出有力准备。根据所建立的模型,对所得一系列实验室参数进行定量模拟,自动计算虚拟实验结果,保留计算结果。对其中所产生的误差,是由于所建立的数学模型曲线拟合存在偏差,亟待改进;或者是由于相关数据数值较小,相对误差不能得到有效控制,数值位数较小或数据单位较小都会降低以上误差。
(二)、液相色谱中, 流动相组成的改变可使溶质在两相中的分配系数改变, 可以达到改善分离、调节出峰时间的目的。
(三)、液相色谱中流速的变化对柱效的影响较大, 流量是一个调整分离度和出峰时间的重要参数。
(四)、偶氮染料剥落还原条件的选择
本文分别用连二亚硫酸钠于强碱性、弱碱性、中性和弱酸性(pH 6)缓冲溶液中加热进行偶氨染料的剥落和还原条件试验,发现在碱性条件下还原反应较强烈.但碱性越强,引出的杂质量越多,影响定量测定中肚和弱酸性条件下,还原反应较为温和、尤其弱酸性(pH 6)条件比较接近与本体长期接触时偶氮染料所处的环境.杂质也较少,易于准确定性和定量。因此,本文选择PH=6弱酸性缓冲液进行偶氨料的剥落和还原。
五、结束语
基于矢量动画技术和ActionScript编程技术,在对保留参数预测模型研究的基础上,构建了可在网络上运行的场景式实时交互液相色谱虚拟仪器。所开发的网络虚拟色谱仪仿真程度高,操作简便,可在网络上运行,功能较全面,能够满足仪器操作培训、实验教学的网络学习等方面的需要,优化建立的保留值预测和色谱流出曲线模型简练实用,与实验值的吻合程度高,在仪器操作培训、色谱实验的网络学习等方面具有较大的应用价值。
参考文献
[1] 赵粼,阙斐,周晓红,刘绿叶.柱后补偿液相色谱与电雾式检测器结合测定茶氨酸含量[J]. 食品工业科技.
[2] 侯冬岩,刁全平,吴寒,李铁纯,回瑞华,刘俊会.液相色谱-串联质谱法分析正山小种红茶中茶黄素[J]. 鞍山师范学院学报. 2012(04).
[3] 刘英,吴曙光,尹州,吴广红,曹丽芬.指纹图谱技术在茶叶研究上的应用[J]. 茶叶科学.
[4] 彭祺,葛乐勇,寿 谦,丁银军,郑云峰,李博斌.液质联用法和高效液相色谱法测定黄酒中甜蜜素的对比研究[J]. 酿酒科技. 2013(08).
关键词:色谱;网络虚拟实验室;选择
中图分类号:O657.7+2 文献标识码:A
引言:
随着科学技术和计算机网络的不断发展,液相色谱网络虚拟实验室的构建成为时代所需。这一实验室的构建,能够更好的为诸多领域中的实际应用提供更好的服务,从而使得未来液相色谱网略虚拟实验室的发展前景一片光明。
一、概述
高效液相色谱法是生命科学研究,包括食品安全分析,环境试验、药物开发中的强大分析工具。 HPLC具有高灵敏度,快速和可重复性,适用于浓度在ppt级分析物分离和鉴定。
液相色谱和质谱连接,可增加额外分析能力,能准确鉴定和定量像细胞和组织裂解液,血液,和口腔液等复杂样品基质中的微量化合物。高效液相色譜质谱系统提供了一些独特的优势,包括:
快速分析和流转所需的最少样品准备
高灵敏度并结合可分析多个化合物能力
高精确度,高分辨率鉴定和量化目标分析物
目前,高效液相色谱法已经广泛应用于医学、化学、工业等领域的分离分析,是色谱法十分重要的一个分支。HPLC在制药领域的广泛应用,也解决了不少传统分析分离技术难点,对行业发展具有十分重要的意义。随着医药行业的不断发展和人们对药品的需求不断增加,对药品的质量和疗效也提出了更多的要求,相信,作为目前医药领域最有效的分离分析技术,HPLC将得到更广泛的应用。
二、虚拟实验室建设的重要性
随着数字信息化设备和教学方案的加入,教育科研领域越来越多地采用计算机应用、人机互动体验及网络化管理的分布式模块化教学方案。基于三维虚拟技术开发的教育培训平台能够有效地解决教育经费、环境受限、评估困难等多种问题。近年来众多行业实例表明,虚拟现实技术已经正式进入到了国内教育科研行业。
传统的培训教学手段受限于环境、成本、时间和人力等多方面因素,依旧只能停留在理论教学及理想实验化阶段一系列虚拟现实、仿真服务通过图形处理、计算机网络、3D技术等,突破时间及空间的束缚,打造专属的虚拟仿真实验室环境。
通过计算机模拟技术、位置追踪动作捕捉交互系统及CAE数字可视化处理技术,全面综合地展示产品及案例,呈现最直观的高度沉浸式环境,实现虚拟装配、虚拟制造和虚拟可视化。在软件系统方面,以虚拟设计协同工作平台为技术引擎,便于用户读取常用工业格式模型(Catia、ProE、UG、Solidworks、Navisworks等),结合硬件环境实现多通道的主被动立体显示、集成外设VRPN或TrackD的标准接口实现虚拟外设的互动操作,完美地融入人机交互之中,构建虚拟仿真实验室。
三、保留值预测模型建立
利用分步法先确定色谱峰形和组分保留时间之间的数学关系,然后解决组分保留时间和流速以及淋洗液组成之间的数学关系。组分色谱峰的高斯分布模型如下:
而在此之外,色谱峰形除组分含量决定,其半峰宽和色谱保留值的线性关系为:
色谱柱在固定状态时,保留时间和分配比、淋洗液组成和流速的数学关系为
依据热力学方法推导出:
则多元流动相液相色谱流动相保留值:
由上述关系可知,在虚拟实验中,各组分的保留时间可以求得,从而可以绘制出相关组分的色谱流出曲线。
四、液相色谱虚拟实验室结果探讨
(一)、对比实验室结果
对结果所出色谱流出谱图进行相关数据对比,为后续研究工作做出有力准备。根据所建立的模型,对所得一系列实验室参数进行定量模拟,自动计算虚拟实验结果,保留计算结果。对其中所产生的误差,是由于所建立的数学模型曲线拟合存在偏差,亟待改进;或者是由于相关数据数值较小,相对误差不能得到有效控制,数值位数较小或数据单位较小都会降低以上误差。
(二)、液相色谱中, 流动相组成的改变可使溶质在两相中的分配系数改变, 可以达到改善分离、调节出峰时间的目的。
(三)、液相色谱中流速的变化对柱效的影响较大, 流量是一个调整分离度和出峰时间的重要参数。
(四)、偶氮染料剥落还原条件的选择
本文分别用连二亚硫酸钠于强碱性、弱碱性、中性和弱酸性(pH 6)缓冲溶液中加热进行偶氨染料的剥落和还原条件试验,发现在碱性条件下还原反应较强烈.但碱性越强,引出的杂质量越多,影响定量测定中肚和弱酸性条件下,还原反应较为温和、尤其弱酸性(pH 6)条件比较接近与本体长期接触时偶氮染料所处的环境.杂质也较少,易于准确定性和定量。因此,本文选择PH=6弱酸性缓冲液进行偶氨料的剥落和还原。
五、结束语
基于矢量动画技术和ActionScript编程技术,在对保留参数预测模型研究的基础上,构建了可在网络上运行的场景式实时交互液相色谱虚拟仪器。所开发的网络虚拟色谱仪仿真程度高,操作简便,可在网络上运行,功能较全面,能够满足仪器操作培训、实验教学的网络学习等方面的需要,优化建立的保留值预测和色谱流出曲线模型简练实用,与实验值的吻合程度高,在仪器操作培训、色谱实验的网络学习等方面具有较大的应用价值。
参考文献
[1] 赵粼,阙斐,周晓红,刘绿叶.柱后补偿液相色谱与电雾式检测器结合测定茶氨酸含量[J]. 食品工业科技.
[2] 侯冬岩,刁全平,吴寒,李铁纯,回瑞华,刘俊会.液相色谱-串联质谱法分析正山小种红茶中茶黄素[J]. 鞍山师范学院学报. 2012(04).
[3] 刘英,吴曙光,尹州,吴广红,曹丽芬.指纹图谱技术在茶叶研究上的应用[J]. 茶叶科学.
[4] 彭祺,葛乐勇,寿 谦,丁银军,郑云峰,李博斌.液质联用法和高效液相色谱法测定黄酒中甜蜜素的对比研究[J]. 酿酒科技. 2013(08).