專(zhuān)利名稱(chēng):整體柱層析自動(dòng)分離系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種整體柱自動(dòng)層析分離系統(tǒng),屬于生物、化工及機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
大孔型的整體柱層析(亦稱(chēng)整體床或連續(xù)床層析)是近幾年發(fā)展起來(lái)的新型生物分離方法,其整體柱分離介質(zhì)的孔徑可達(dá)數(shù)微米甚至數(shù)百微米,允許含有亞微米尺度的微生物細(xì)胞或細(xì)胞碎片的復(fù)雜原料液直接穿過(guò)床層,目標(biāo)物在這類(lèi)分離介質(zhì)中的吸附層析分離迅速,可以用于直接從含有微生物細(xì)胞或細(xì)胞碎片等固相雜質(zhì)的復(fù)雜原料液中分離目標(biāo)生物分子物質(zhì)。這種方法具有擴(kuò)張床和常規(guī)固定床層析的綜合優(yōu)點(diǎn),能夠?qū)⑦^(guò)濾、離心、濃縮和層析分離幾個(gè)步驟集成于一步實(shí)現(xiàn),單位時(shí)間的處理量大,適于生化物質(zhì)的制備型快速分離。因此,在微生物發(fā)酵生物化學(xué)品、天然產(chǎn)物提取或基因工程藥物等的分離純化方面,有廣闊的應(yīng)用前景。雖然國(guó)內(nèi)外已有不少用于生物層析的自動(dòng)分離系統(tǒng),如擴(kuò)張床層析系統(tǒng)、常規(guī)中低壓的固定床層析系統(tǒng)及高效液相色譜系統(tǒng),但是,除了擴(kuò)張床系統(tǒng)外,現(xiàn)有的層析系統(tǒng)絕大多數(shù)針對(duì)分析分離或規(guī)模較小的制備分離,而且不允許含有微生物細(xì)胞或細(xì)胞碎片等固相物質(zhì)的復(fù)雜料液流體通過(guò)床柱,難以直接對(duì)復(fù)雜流體進(jìn)行快速分離處理。目前國(guó)內(nèi)外尚沒(méi)有針對(duì)大孔型整體柱分離的專(zhuān)用自動(dòng)層析系統(tǒng),現(xiàn)有的高效液相色譜系統(tǒng)或者組裝的層析系統(tǒng),操作不便,大規(guī)模制備分離時(shí)不適用或者存在一定的困難。
發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題,本發(fā)明提供一種整體柱層析自動(dòng)分離系統(tǒng),本發(fā)明的系統(tǒng)允許含有微生物細(xì)胞的復(fù)雜料液直接通過(guò),可直接高速自動(dòng)處理含有微生物細(xì)胞或細(xì)胞碎片的復(fù)雜料液。為達(dá)成上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種整體柱層析自動(dòng)分離系統(tǒng),由機(jī)械部分及控制部分組成,機(jī)械部分至少包括進(jìn)樣與蠕動(dòng)泵送模塊、整體床柱、檢測(cè)儀、出樣與產(chǎn)物收集模塊,控制部分以單片機(jī)為核心、包括輸入輸出單元、兩個(gè)以上繼電器及三個(gè)以上驅(qū)動(dòng)器;進(jìn)樣與蠕動(dòng)泵送模塊包括四個(gè)以上進(jìn)樣控制閥、三個(gè)以上蠕動(dòng)泵、六個(gè)以上儲(chǔ)液罐及混合器,其中用于儲(chǔ)存各洗脫液的儲(chǔ)液罐分別通過(guò)對(duì)應(yīng)的用于泵送該洗脫液的蠕動(dòng)泵與混合器連通,混合器與用于儲(chǔ)存混合洗脫液的儲(chǔ)液罐A連通,通過(guò)用于向整體床柱輸送液體的蠕動(dòng)泵A與整體床柱進(jìn)樣口連通的儲(chǔ)液罐至少包括儲(chǔ)液罐A、用于儲(chǔ)存原料液的儲(chǔ)液罐B、用于儲(chǔ)存平衡液的儲(chǔ)液罐C及用于儲(chǔ)存再生液的儲(chǔ)液罐D(zhuǎn),在儲(chǔ)液罐A、儲(chǔ)液罐B、儲(chǔ)液罐C及儲(chǔ)液罐D(zhuǎn)與蠕動(dòng)泵A之間各自設(shè)有進(jìn)樣控制閥;出樣與產(chǎn)物收集模塊包括三個(gè)以上出樣控制閥、三個(gè)以上用于收集目標(biāo)物及廢液的集液罐、整體床柱出樣口與各用于收集目標(biāo)物及廢液的集液罐連通,在整體床柱出樣口與各用于收集目標(biāo)物及廢液的集液罐之間各自設(shè)有出樣控制閥;CN 102258885 A
說(shuō)明書(shū)
2/4頁(yè)檢測(cè)儀設(shè)于整體床柱出樣口與各出樣控制閥之間;其中,單片機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)用于驅(qū)控各蠕動(dòng)泵的驅(qū)動(dòng)器及用于驅(qū)動(dòng)進(jìn)樣控制閥的繼電器A來(lái)控制進(jìn)樣與蠕動(dòng)泵送模塊,單片機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)用于驅(qū)動(dòng)出樣控制閥的繼電器B來(lái)控制出樣與產(chǎn)物收集模塊,單片機(jī)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換芯片來(lái)采集和轉(zhuǎn)換來(lái)自檢測(cè)儀的輸出信號(hào)。單片機(jī)用其自帶的驅(qū)動(dòng)電路分別驅(qū)動(dòng)用于驅(qū)控各蠕動(dòng)泵的驅(qū)動(dòng)器、用于驅(qū)動(dòng)各進(jìn)樣控制閥的繼電器A,以及用于驅(qū)動(dòng)各出樣控制閥的繼電器B。在所述控制部分中,輸入輸出單元包括上位機(jī)、觸摸屏、液晶顯示屏,上位機(jī)通過(guò)串口與單片機(jī)通信,觸摸屏通過(guò)觸摸屏數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)的I/O接口連接,液晶顯示屏通過(guò)液晶屏驅(qū)動(dòng)器與單片機(jī)的I/O接口連接。所用的檢測(cè)儀為紫外檢測(cè)儀。機(jī)械部分中還設(shè)有傳感模塊,所述傳感模塊至少包括溫度傳感器、兩個(gè)以上液體壓力傳感器、兩個(gè)以上電導(dǎo)率單元和兩個(gè)以上PH測(cè)試單元,其中用于檢測(cè)混合洗脫液電導(dǎo)率的電導(dǎo)率單元及用于檢測(cè)混合洗脫液PH值的pH測(cè)試單元通過(guò)管道與混合器連通并與單片機(jī)通信,用于檢測(cè)整體柱內(nèi)液體電導(dǎo)率的電導(dǎo)率單元、用于檢測(cè)向整體柱所輸送的液體壓力的液體壓力傳感器及用于檢測(cè)整體床柱內(nèi)液體溫度的溫度傳感器通過(guò)管道與蠕動(dòng)泵A 的出口連通并與單片機(jī)通信,用于檢測(cè)整體床柱液體壓力的液體壓力傳感器及用于檢測(cè)整體床柱液體PH值的pH測(cè)試單元通過(guò)管道與整體床柱的出樣口連通并與單片機(jī)通信。所述傳感模塊還包括用于檢測(cè)系統(tǒng)中的空氣量的空氣壓力傳感器。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明提供的整體柱層析自動(dòng)分離系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)1.本系統(tǒng)的分離介質(zhì)孔徑可達(dá)數(shù)微米甚至數(shù)百微米,可允許含有亞微米尺度的微生物細(xì)胞或細(xì)胞碎片的復(fù)雜原料液直接穿過(guò)床層,可用于直接從含有微生物細(xì)胞或細(xì)胞碎片等固相雜質(zhì)的復(fù)雜原料液中分離目標(biāo)生物分子物質(zhì)。2.本系統(tǒng)的單位時(shí)間料液處理量大,分離迅速,能夠直接從復(fù)雜培養(yǎng)液、發(fā)酵液、 天然動(dòng)植物產(chǎn)物原料液中快速分離目標(biāo)生物分子物質(zhì),可用于生化分離等諸多領(lǐng)域。3.本系統(tǒng)便于操作、易于控制,可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)整體柱層析分離過(guò)程中所涉及的床柱緩沖液平衡、原料液上樣、柱床沖洗、洗脫液洗脫及再生液對(duì)床柱的再生等操作步驟,并對(duì)目標(biāo)生物物質(zhì)進(jìn)行自動(dòng)收集。
圖1是本發(fā)明的整體柱自動(dòng)層析分離系統(tǒng)的硬件連接示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的整體柱自動(dòng)層析分離系統(tǒng)做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1中所示,本系統(tǒng)由機(jī)械部分及控制部分組成,機(jī)械部分至少包括進(jìn)樣與蠕動(dòng)泵送模塊、整體床柱、檢測(cè)儀、出樣與產(chǎn)物收集模塊,控制部分以單片機(jī)為核心、包括輸入輸出單元、兩個(gè)以上繼電器及三個(gè)以上驅(qū)動(dòng)器。進(jìn)樣與蠕動(dòng)泵送模塊包括四個(gè)以上進(jìn)樣控制閥、三個(gè)以上蠕動(dòng)泵、六個(gè)以上儲(chǔ)液罐及混合器,其中用于儲(chǔ)存各洗脫液的儲(chǔ)液罐分別通過(guò)對(duì)應(yīng)的用于泵送該洗脫液的蠕動(dòng)泵與混合器連通,混合器與用于儲(chǔ)存混合洗脫液的儲(chǔ)液罐A連通,通過(guò)用于向整體床柱輸送液體的蠕動(dòng)泵A與整體床柱進(jìn)樣口連通的儲(chǔ)液罐至少包括儲(chǔ)液罐A、用于儲(chǔ)存原料液的儲(chǔ)液罐B、用于儲(chǔ)存平衡液的儲(chǔ)液罐C及用于儲(chǔ)存再生液的儲(chǔ)液罐D(zhuǎn),在儲(chǔ)液罐A、儲(chǔ)液罐B、儲(chǔ)液罐C及儲(chǔ)液罐D(zhuǎn)與蠕動(dòng)泵A之間各自設(shè)有進(jìn)樣控制閥。出樣與產(chǎn)物收集模塊包括三個(gè)以上出樣控制閥、三個(gè)以上用于收集目標(biāo)物及廢液的集液罐、整體床柱出樣口與各用于收集目標(biāo)物及廢液的集液罐連通,在整體床柱出樣口與各用于收集目標(biāo)物及廢液的集液罐之間各自設(shè)有出樣控制閥。檢測(cè)儀設(shè)于整體床柱出樣口與各出樣控制閥之間。其中,單片機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)用于驅(qū)控各蠕動(dòng)泵的驅(qū)動(dòng)器及用于驅(qū)動(dòng)進(jìn)樣控制閥的繼電器A來(lái)控制進(jìn)樣與蠕動(dòng)泵送模塊,單片機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)用于驅(qū)動(dòng)出樣控制閥的繼電器B來(lái)控制出樣與產(chǎn)物收集模塊,單片機(jī)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換芯片來(lái)采集和轉(zhuǎn)換來(lái)自檢測(cè)儀的輸出信號(hào)。單片機(jī)用其自帶的驅(qū)動(dòng)電路分別驅(qū)動(dòng)用于驅(qū)控各蠕動(dòng)泵的驅(qū)動(dòng)器、用于驅(qū)動(dòng)各進(jìn)樣控制閥的繼電器A,以及用于驅(qū)動(dòng)各出樣控制閥的繼電器B。在所述控制部分中,輸入輸出單元包括上位機(jī)、觸摸屏、液晶顯示屏,上位機(jī)通過(guò)串口與單片機(jī)通信,觸摸屏通過(guò)觸摸屏數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)的I/O接口連接,液晶顯示屏通過(guò)液晶屏驅(qū)動(dòng)器與單片機(jī)的I/O接口連接。所用的檢測(cè)儀為紫外檢測(cè)儀。機(jī)械部分中還設(shè)有傳感模塊,所述傳感模塊至少包括溫度傳感器、兩個(gè)以上液體壓力傳感器、兩個(gè)以上電導(dǎo)率單元和兩個(gè)以上PH測(cè)試單元,其中用于檢測(cè)混合洗脫液電導(dǎo)率的電導(dǎo)率單元及用于檢測(cè)混合洗脫液PH值的pH測(cè)試單元通過(guò)管道與混合器連通并與單片機(jī)通信,用于檢測(cè)整體柱內(nèi)液體電導(dǎo)率的電導(dǎo)率單元、用于檢測(cè)向整體柱所輸送的液體壓力的液體壓力傳感器及用于檢測(cè)整體床柱內(nèi)液體溫度的溫度傳感器通過(guò)管道與蠕動(dòng)泵A 的出口連通并與單片機(jī)通信,用于檢測(cè)整體床柱液體壓力的液體壓力傳感器及用于檢測(cè)整體床柱液體PH值的pH測(cè)試單元通過(guò)管道與整體床柱的出樣口連通并與單片機(jī)通信。所述傳感模塊還包括用于檢測(cè)系統(tǒng)中的空氣量的空氣壓力傳感器。本發(fā)明提供的系統(tǒng)在工作時(shí),首先通過(guò)觸摸屏或上位機(jī)設(shè)定本系統(tǒng)的工藝流程及相關(guān)參數(shù)。然后,單片機(jī)根據(jù)所設(shè)定的流程及參數(shù),通過(guò)自身的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器A以控制各進(jìn)樣控制閥的開(kāi)閉并同時(shí)通過(guò)自身的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)各驅(qū)動(dòng)器以控制各對(duì)應(yīng)蠕動(dòng)泵的啟停及轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)流體的流量并為整個(gè)層析系統(tǒng)提供流體所需的壓力以將各洗脫液泵送到混合器中實(shí)現(xiàn)梯度洗脫液的混合,并使原料液、平衡液、洗脫液和再生液依照單片機(jī)的預(yù)定程序依次經(jīng)過(guò)進(jìn)樣控制閥和蠕動(dòng)泵A通過(guò)整體床柱,從而實(shí)現(xiàn)整體柱層析分離過(guò)程中所涉及的床柱緩沖液平衡、原料液上樣、柱床沖洗、洗脫液洗脫及再生液對(duì)床柱的再生等步驟。用紫外檢測(cè)儀對(duì)從整體床柱流出的液體進(jìn)行檢測(cè),單片機(jī)采集并轉(zhuǎn)換來(lái)自檢測(cè)儀的檢測(cè)信號(hào),對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析,根據(jù)該結(jié)果來(lái)控制出樣控制閥的開(kāi)關(guān),從而可實(shí)現(xiàn)各目標(biāo)物及廢液的分類(lèi)收集。同時(shí),可利用傳感模塊中的溫度傳感器、液體壓力傳感器、電導(dǎo)率單元和pH測(cè)試單元來(lái)對(duì)層析分離過(guò)程中的物料壓力、溫度、電導(dǎo)率、pH等參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)實(shí)時(shí)檢測(cè),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工藝過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。由于大孔型連續(xù)床允許含有微生物細(xì)胞的復(fù)雜料液直接通過(guò),因而本發(fā)明所提供的系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)含有微生物細(xì)胞或細(xì)胞碎片的復(fù)雜料液的直接高速全自動(dòng)處理。
本系統(tǒng)的分離介質(zhì)孔徑可達(dá)數(shù)微米甚至數(shù)百微米,可允許含有亞微米尺度的微生物細(xì)胞或細(xì)胞碎片的復(fù)雜原料液直接穿過(guò)床層,可用于直接從含有微生物細(xì)胞或細(xì)胞碎片等固相雜質(zhì)的復(fù)雜原料液中分離目標(biāo)生物分子物質(zhì)。本系統(tǒng)的單位時(shí)間料液處理量大,分離迅速,能夠直接從復(fù)雜培養(yǎng)液、發(fā)酵液、天然動(dòng)植物產(chǎn)物原料液中快速分離目標(biāo)生物分子物質(zhì),可用于生化分離等諸多領(lǐng)域。本系統(tǒng)便于操作、易于控制,可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)整體柱層析分離過(guò)程中所涉及的床柱緩沖液平衡、原料液上樣、柱床沖洗、洗脫液洗脫及再生液對(duì)床柱的再生等操作步驟,并對(duì)目標(biāo)生物物質(zhì)進(jìn)行自動(dòng)收集。
權(quán)利要求
1.一種整體柱層析自動(dòng)分離系統(tǒng),其特征在于由機(jī)械部分及控制部分組成,機(jī)械部分至少包括進(jìn)樣與蠕動(dòng)泵送模塊、整體床柱、檢測(cè)儀、出樣與產(chǎn)物收集模塊,控制部分以單片機(jī)為核心、包括輸入輸出單元、兩個(gè)以上繼電器及三個(gè)以上驅(qū)動(dòng)器;進(jìn)樣與蠕動(dòng)泵送模塊包括四個(gè)以上進(jìn)樣控制閥、三個(gè)以上蠕動(dòng)泵、六個(gè)以上儲(chǔ)液罐及混合器,其中用于儲(chǔ)存各洗脫液的儲(chǔ)液罐分別通過(guò)對(duì)應(yīng)的用于泵送該洗脫液的蠕動(dòng)泵與混合器連通,混合器與用于儲(chǔ)存混合洗脫液的儲(chǔ)液罐A連通,通過(guò)用于向整體床柱輸送液體的蠕動(dòng)泵A與整體床柱進(jìn)樣口連通的儲(chǔ)液罐至少包括儲(chǔ)液罐A、用于儲(chǔ)存原料液的儲(chǔ)液罐 B、用于儲(chǔ)存平衡液的儲(chǔ)液罐C及用于儲(chǔ)存再生液的儲(chǔ)液罐D(zhuǎn),在儲(chǔ)液罐A、儲(chǔ)液罐B、儲(chǔ)液罐 C及儲(chǔ)液罐D(zhuǎn)與蠕動(dòng)泵A之間各自設(shè)有進(jìn)樣控制閥;出樣與產(chǎn)物收集模塊包括三個(gè)以上出樣控制閥、三個(gè)以上用于收集目標(biāo)物及廢液的集液罐、整體床柱出樣口與各用于收集目標(biāo)物及廢液的集液罐連通,在整體床柱出樣口與各用于收集目標(biāo)物及廢液的集液罐之間各自設(shè)有出樣控制閥;檢測(cè)儀設(shè)于整體床柱出樣口與各出樣控制閥之間;其中,單片機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)用于驅(qū)控各蠕動(dòng)泵的驅(qū)動(dòng)器及用于驅(qū)動(dòng)進(jìn)樣控制閥的繼電器A 來(lái)控制進(jìn)樣與蠕動(dòng)泵送模塊,單片機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)用于驅(qū)動(dòng)出樣控制閥的繼電器B來(lái)控制出樣與產(chǎn)物收集模塊,單片機(jī)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換芯片來(lái)采集和轉(zhuǎn)換來(lái)自檢測(cè)儀的輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體柱層析自動(dòng)分離系統(tǒng),其特征在于單片機(jī)用其自帶的驅(qū)動(dòng)電路分別驅(qū)動(dòng)用于驅(qū)控各蠕動(dòng)泵的驅(qū)動(dòng)器、用于驅(qū)動(dòng)各進(jìn)樣控制閥的繼電器A,以及用于驅(qū)動(dòng)各出樣控制閥的繼電器B。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體柱層析自動(dòng)分離系統(tǒng),其特征在于在所述控制部分中, 輸入輸出單元包括上位機(jī)、觸摸屏、液晶顯示屏,上位機(jī)通過(guò)串口與單片機(jī)通信,觸摸屏通過(guò)觸摸屏數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)的I/O接口連接,液晶顯示屏通過(guò)液晶屏驅(qū)動(dòng)器與單片機(jī)的I/O接口連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體柱層析自動(dòng)分離系統(tǒng),其特征在于所用的檢測(cè)儀為紫外檢測(cè)儀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體柱層析自動(dòng)分離系統(tǒng),其特征在于機(jī)械部分中還設(shè)有傳感模塊,所述傳感模塊至少包括溫度傳感器、兩個(gè)以上液體壓力傳感器、兩個(gè)以上電導(dǎo)率單元和兩個(gè)以上PH測(cè)試單元,其中用于檢測(cè)混合洗脫液電導(dǎo)率的電導(dǎo)率單元及用于檢測(cè)混合洗脫液PH值的pH測(cè)試單元通過(guò)管道與混合器連通并與單片機(jī)通信,用于檢測(cè)整體柱內(nèi)液體電導(dǎo)率的電導(dǎo)率單元、用于檢測(cè)向整體柱所輸送的液體壓力的液體壓力傳感器及用于檢測(cè)整體床柱內(nèi)液體溫度的溫度傳感器通過(guò)管道與蠕動(dòng)泵A的出口連通并與單片機(jī)通信,用于檢測(cè)整體床柱液體壓力的液體壓力傳感器及用于檢測(cè)整體床柱液體PH值的pH測(cè)試單元通過(guò)管道與整體床柱的出樣口連通并與單片機(jī)通信。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的整體柱層析自動(dòng)分離系統(tǒng),其特征在于所述傳感模塊還包括用于檢測(cè)系統(tǒng)中的空氣量的空氣壓力傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種整體柱層析自動(dòng)分離系統(tǒng),由機(jī)械部分及控制部分組成,機(jī)械部分至少包括進(jìn)樣與蠕動(dòng)泵送模塊、整體床柱、檢測(cè)儀、出樣與產(chǎn)物收集模塊,控制部分包括單片機(jī)、輸入輸出單元、繼電器及驅(qū)動(dòng)器;整體床柱進(jìn)樣口與進(jìn)樣與蠕動(dòng)泵送模塊中的蠕動(dòng)泵A、其出樣口與出樣與產(chǎn)物收集模塊中的集液罐連通,檢測(cè)儀設(shè)于整體床柱出樣口與出樣與產(chǎn)物收集模塊之間;單片機(jī)控制進(jìn)樣與蠕動(dòng)泵送模塊及出樣與產(chǎn)物收集模塊并通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換芯片采集轉(zhuǎn)換來(lái)自檢測(cè)儀的信號(hào)。本發(fā)明提供的系統(tǒng)允許含有微生物細(xì)胞的復(fù)雜料液直接通過(guò),可直接高速自動(dòng)處理含有微生物細(xì)胞或細(xì)胞碎片的復(fù)雜料液。
文檔編號(hào)B01D15/10GK102258885SQ20111012933
公開(kāi)日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月18日
發(fā)明者張瑋, 徐林紅 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢), 浙江工業(yè)大學(xué)