高通量纯化及缓冲液置换设备的制作方法

本实用新型涉及实验仪器领域，尤其涉及一种集成纯化和缓冲液置换功能的仪器设备。

背景技术：

抗体是一种特殊的蛋白质分子，在生物医药技术有着广泛的应用。在抗体的生产实验过程中，纯化分离是关键步骤之一。抗体的纯化分离主要是从免疫动物血清中分离目的抗体，但是现有的纯化设备为单体设备，不能实现高通量的纯化分离工作，导致工作效率低下，无法实现大规模生产。并且在纯化之后还需要进行缓冲液置换等工作，往往需要将其他设备辅助，自动化程度低，操作繁琐，难以实现高通量生产。

技术实现要素：

本实用新型是为了克服现有技术中的纯化及缓冲液置换设备独立，且无法实现高通量处理的不足之处，提供一种能够集成纯化及缓冲液置换实验操作，并能够实现高通量生产的高通量纯化及缓冲液置换设备。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型的一种高通量纯化及缓冲液置换设备，包括上层支架、中层支架、底座、管状容器、纯化加料装置和缓冲液加料装置，中层支架上环绕设置有若干管状容器，所述纯化加料装置包括第一加料枪、第一储料容器和气压动力机构，所述第一加料枪数量与管状容器数量对应，所述第一加料枪设置在上层支架且位于各管状容器上方，各第一加料枪连接有一第一储料容器，缓冲液加料装置设置于底座上，所述管状容器包括自上而下依次连接的层析管体、接收管体和置换管体。

管状容器通过层析管体根据重力层析的方法对待纯化混合液进行纯化处理，接收管体用于暂时盛放层析纯化后的液体，置换管体用于进行缓冲液置换。从而能够在同一个管状容器中完成蛋白质纯化和缓冲液置换的操作。纯化加料装置位于管状容器上方，通过第一加料枪对层析管体进行自动加料。本设备能够同时安装多个管状容器同时进行工作，并且各个管状容器同对应有至少一个第一加料枪和第一储料容器，能够针对工作需求实现多种混合液的纯化和缓冲液置换工作，集成纯化及缓冲液置换实验操作，并能够实现高通量生产。

作为优选，所述管状容器包括自上而下依次连接的层析管体、接收管体和置换管体，接收管体外侧环周设置有限位凸环；所述层析管体下端连接接收管体上端，接收管体下端连接置换管体，所述接收管体下端设置有第一出料口，置换管体顶端设置有第一进料管，所述第一出料口和第一进料管之间设置有滑动阀门板，所述第一进料管下端位于置换管体内且用于安装置换膜袋，所述置换管体一侧顶部设置有缓冲液加料管。

管状容器通过层析管体根据重力层析的方法对待纯化混合液进行纯化处理。接收管体通过限位凸环安装定位于中层支架，用于暂时盛放层析纯化后液体。接收管体和置换管体之间设置滑动阀门板，可以视工作需求通过控制滑动阀门板控制接收管体和置换管体的连通和隔离。对于只需要进行层析纯化的情况，使接收管体和置换管体之间隔离。对于需要用于进行缓冲液置换的情况，使接收管体和置换管体之间连通，这样层析纯化后的液体可通过第一出料口和第一进料管进入置换膜袋中。从缓冲液加料管想置换管体中加入待置换的缓冲液，就能够进行缓冲液置换操作。从而在一个管状容器中实现连续的纯化和缓冲液置换操作。显著提高了设备的适用性和工作效率，同时也减少了产品在不同设备间转移的损耗和人工操作。

作为优选，所述接收管件底部设置有一个长条形的滑动通道，所述滑动阀门板滑动连接于所述滑动通道内，滑动阀门板设置有阀孔。

作为优选，所述滑动阀门板和接收管件之间设置有第一复位弹簧，所述滑动阀门板处于复位位置时，阀孔和第一出料口错开。

通过推动滑动阀门板实现接收管件和置换管件的连通和隔离。

作为优选，所述缓冲液加料管，所述缓冲液加料管包括外管套和内管，所述外管套设置在置换管件侧壁上端，内管滑动套接在外管套内，所述内管内端设置有封堵头，内管末端在侧面开口，所述封堵头封堵外管套时，外管套内壁封闭所述开口，所述内管设置有第二复位弹簧。

作为优选，中层支架设置有数量与管状容器数量对应的液位传感器，所述液位传感器置于层析管体内。

作为优选，所述纯化加料装置还包括第一加料枪、第一储料容器、第一取料管和气压动力机构，所述气压动力机构包括主气管、若干支气管、气泵和多通阀，所述第一加料枪包括主枪体、副枪体、主活塞、副活塞、活塞杆和枪头，所述主枪体竖直设置于上层支架，主枪体下端设置枪头上端设置副枪体，所述主枪体和副枪体之间设置隔板，主活塞设置于主枪体内，副活塞设置于副枪体内，主活塞和副活塞通过穿过隔板的活塞杆连接，所述主枪体通过第一取料管连接第一储料容器，第一取料管和主枪体之间设置单向阀；所述副枪体连接支气管；气泵通过主气管所述各支气管连接多通阀，多通阀通过各支气管连接各副枪体；枪头和主枪体之间设置有单向阀。

第一加料枪是用于通过第一取料管从第一储料容器吸取再向下方的层析管体中添加液体。主体实现方式是气压动力机构通过多通阀在同一时间控制一个支气管和主气管连通，气泵通过所述支气管对副枪体内进行充气或抽气，使副活塞向远离主枪体方向滑动，从而拉动主活塞使主枪体内产生负压。所述负压使主枪体通过第一取料管从第一储料容器中吸取液体。然后气泵反向工作，使副活塞推动主活塞将主枪体内液体从枪头注入层析管体内。从而实现对于纯化工作的自动加料。

作为优选，所述多通阀包括阀芯、第一角度分割器和阀体，所述阀体设置在上层支架中心，所述阀体设置有主气口和若干支气口，所述各支气口连接各支气管，所述主气口连接主气管，所述阀芯设置于阀体内，阀芯连接第一角度分割器，所述第一角度分割器驱动阀芯在阀体内旋转控制支气口与主气口连通，所述第一角度分割器设置有第一伺服电机。

阀芯内部通道的一端连接主气口，另一端通过阀芯旋转控制在同一时间只对接一个支气口，从而使气压动力机构同一时间只驱动一个第一加料枪进行自动加料操作。阀芯旋转动座是通过角度分割器实现精确旋转定位。本方案通过一个气压动力机构智能控制多个第一加料枪进行自动加料。

作为优选，所述缓冲液加料装置包括第二取料管、第二取料泵、第二加料枪、第二储料容器、第二气缸和第二滑轨，所述第二滑轨沿着旋转定位盘径向方向设置于旋转定位盘底面，第二气缸平行第二滑轨设置于旋转定位盘底面，第二加料枪滑动连接第二滑轨，所述第二气缸的缸杆末端连接第二加料枪，所述第二加料枪通过第二取料管依次连接第二取料泵和第二储料容器，所述第二加料枪设置有一推杆，所述推杆用于推开滑动阀门板，所述的第二加料枪通过第二角度分割器设置在底座上，所述第二角度分割器设置有第二伺服电机。

第二加料枪和推杆受到第二气缸推动向管状容器进给，推杆推动滑动滑动阀门板实现接收管件和置换管件的连通使纯化后的液体通过第一出料口和第一进料管进入置换膜袋中。第二加料枪的末端插入内管，使内管推进封堵头离开外管套，使内管的开口连通置换管件内部从而将待置换的缓冲液加入置换管件内。

因此，本实用新型具有如下有益效果：(1)实现高通量纯化操作，并且可以自动加料，大大提高了工作效率；(2)集成纯化及缓冲液置换实验操作，免除试剂迁移的工作，提高效率。

附图说明

图1为实用新型的一种高通量纯化及缓冲液置换设备的结构示意图。

图2为图1的第一加料枪的局部放大示意图。

图3为图1的管状容器部件的局部放大示意图。

图中：

1管状容器；101层析管体；102接收管体；103置换管体；104限位凸环；105第一出料口；106第一进料管；107滑动阀门板；108置换膜袋；109滑动通道；110阀孔；111第一复位弹簧；112外管套；113内管；114封堵头；115开口；116第二复位弹簧。

2上层支架。

3中层支架；301液位传感器。

4底座。

5第一加料枪；501主枪体；502副枪体；503主活塞；504副活塞；505活塞杆；506枪头。

6多通阀；601阀体；602阀芯；603第一角度分割器；604第一伺服电机。

701第一储料容器；702第一取料管；703主气管；704支气管；705气泵。

801第二取料管；802取料泵；803第二加料枪；804第二储料容器；805气缸；806滑轨；807推杆；808第二角度分割器；809第二伺服电机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步描述。

如图1所示，本实用新型的一种高通量纯化及缓冲液置换设备，所述设备包括上层支架2、中层支架3、底座4、管状容器1、纯化加料装置和缓冲液加料装置。

中层支架3设置在底座4上方，上层支架2设置在中层支架3上方，所述的上层支架2和中层支架3都设置有圆形的顶面。沿中层支架3上边缘环绕设置有若干第一定位孔。上层支架2对应位置设置有若干第二定位孔。第一定位孔用于安装定位管状容器1。第二定位孔用于安装定位纯化加料装置。所述管状容器1包括自上而下依次连接的层析管体101、接收管体102和置换管体103。

如图2所示，所述纯化加料装置还包括第一加料枪5、第一储料容器701、第一取料管702和气压动力机构，所述气压动力机构包括主气管703、若干支气管704、气泵705和多通阀6，所述第一加料枪5包括主枪体501、副枪体502、主活塞503、副活塞504、活塞杆505和枪头506，所述主枪体501竖直设置于上层支架2，主枪体501下端设置枪头506上端设置副枪体502，所述主枪体501和副枪体502之间设置隔板，主活塞503设置于主枪体501内，副活塞504设置于副枪体502内，主活塞503和副活塞504通过穿过隔板的活塞杆505连接，所述主枪体501通过第一取料管702连接第一储料容器701，第一取料管702和主枪体501之间设置单向阀；所述副枪体502连接支气管704；气泵705通过主气管703所述各支气管704连接多通阀6，多通阀6通过各支气管704连接各副枪体502；枪头506和主枪体501之间设置有单向阀。

所述多通阀6包括阀芯602、第一角度分割器603和阀体601，所述阀体601设置在上层支架2中心，所述阀体601设置有主气口和若干支气口，所述各支气口连接各支气管704，所述主气口连接主气管703，所述阀芯602设置于阀体601内，阀芯602连接第一角度分割器603，所述第一角度分割器603驱动阀芯602在阀体601内旋转控制支气口与主气口连通，所述第一角度分割器603设置有第一伺服电机604。

第一加料枪5是用于通过第一取料管702从第一储料容器701吸取再向下方的层析管体101中添加液体。主体实现方式是气压动力机构通过多通阀6在同一时间控制一个支气管704和主气管703连通，气泵705通过所述支气管704对副枪体502内进行充气或抽气，使副活塞504向远离主枪体501方向滑动，从而拉动主活塞503使主枪体501内产生负压。所述负压使主枪体501通过第一取料管702从第一储料容器701中吸取液体。然后气泵705反向工作，使副活塞504推动主活塞503将主枪体501内液体从枪头506注入层析管体101内。从而实现对于纯化工作的自动加料。

阀芯602内部通道的一端连接主气口，另一端通过阀芯602旋转控制在同一时间只对接一个支气口，从而使气压动力机构同一时间只驱动一个第一加料枪5进行自动加料操作。阀芯602旋转动座是通过角度分割器实现精确旋转定位。本方案通过一个气压动力机构智能控制多个第一加料枪5进行自动加料。

中层支架3的每个第一定位孔都设置有一个第一加料枪5。每个第一加料枪5配置有一个第一储料容器701，并通过一个第一取料管702从所述第一储料容器701中取料。

如图3所示，中层支架3的每个第一定位孔都设置有一个管状容器1。所述管状容器1包括自上而下依次连接的层析管体101、接收管体102和置换管体103。接收管体102外侧环周设置有限位凸环104；所述层析管体101下端连接接收管体102上端，接收管体102下端连接置换管体103，所述接收管体102下端设置有第一出料口105，置换管体103顶端设置有第一进料管106，所述第一出料口105和第一进料管106之间设置有滑动阀门板107，所述第一进料管106下端位于置换管体103内且用于安装置换膜袋108，所述置换管体103一侧顶部设置有缓冲液加料管。

管状容器1通过层析管体101根据重力层析的方法对待纯化混合液进行纯化处理。接收管体102通过限位凸环104安装定位于中层支架3，用于暂时盛放层析纯化后液体。接收管体102和置换管体103之间设置滑动阀门板107，可以视工作需求通过控制滑动阀门板107控制接收管体102和置换管体103的连通和隔离。对于只需要进行层析纯化的情况，使接收管体102和置换管体103之间隔离。对于需要用于进行缓冲液置换的情况，使接收管体102和置换管体103之间连通，这样层析纯化后的液体可通过第一出料口105和第一进料管106进入置换膜袋108中。从缓冲液加料管想置换管体103中加入待置换的缓冲液，就能够进行缓冲液置换操作。从而在一个管状容器1中实现连续的纯化和缓冲液置换操作。显著提高了设备的适用性和工作效率，同时也减少了产品在不同设备间转移的损耗和人工操作。

所述接收管件底部设置有一个长条形的滑动通道109，所述滑动阀门板107滑动连接于所述滑动通道109内，滑动阀门板107设置有阀孔110。

所述滑动阀门板107和接收管件之间设置有第一复位弹簧111，所述滑动阀门板107处于复位位置时，阀孔110和第一出料口105错开。

所述缓冲液加料管，所述缓冲液加料管包括外管套112和内管113，所述外管套112设置在置换管件侧壁上端，内管113滑动套接在外管套112内，所述内管113内端设置有封堵头114，内管113末端在侧面开口115，所述封堵头114封堵外管套112时，外管套112内壁封闭所述开口115，所述内管113设置有第二复位弹簧116。

中层支架3设置有数量与管状容器1数量对应的液位传感器301，所述液位传感器301置于层析管体101内。

所述缓冲液加料装置包括第二取料管801、第二取料泵802、第二加料枪803、第二储料容器804、第二气缸805和第二滑轨806，所述第二滑轨806沿着旋转定位盘径向方向设置于旋转定位盘底面，第二气缸805平行第二滑轨806设置于旋转定位盘底面，第二加料枪803滑动连接第二滑轨806，所述第二气缸805的缸杆末端连接第二加料枪803，所述第二加料枪803通过第二取料管801依次连接第二取料泵802和第二储料容器804，所述第二加料枪803设置有一推杆807，所述推杆807用于推开滑动阀门板107，所述的第二加料枪803通过第二角度分割器808设置在底座4上，所述第二角度分割器808设置有第二伺服电机809。

第二加料枪803和推杆807受到第二气缸805推动向管状容器1进给，推杆807推动滑动滑动阀门板107实现接收管件和置换管件的连通使纯化后的液体通过第一出料口105和第一进料管106进入置换膜袋108中。第二加料枪803的末端插入内管113，使内管113推进封堵头114离开外管套112，使内管113的开口115连通置换管件内部从而将待置换的缓冲液加入置换管件内。

本实用新型的一种高通量纯化及缓冲液置换设备还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括液位传感器301、计时器和控制器，所述控制器电连接第一伺服电机604和第二伺服电机809，控制器通过第一伺服电机604和第二伺服电机809分别驱动第一角度分割器603和第二角度分割器808。控制器还电连接气泵705，通过控制气泵705驱动气压动力机构控制第一加料枪5。控制器电连接气缸805，控制气缸805推进和回收第二加料枪803及推杆807。

本实用新型还提供一种基于上述高通量纯化及缓冲液置换设备的高通量纯化及缓冲液置换的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，待纯化溶液加入层析管体101中进行层析纯化工序；

步骤1，液位传感器301检测一层析管体101中液面低于阈值时，多通阀6控制主气管703与所述层析管体101上方的第一加料枪5连接的支气管704连通，使第一加料枪5抽取第一储料容器701内液体，向所述层析管体101内加料；

步骤3，纯化后液体流入接收管体102，第二加料枪803和推杆807受到第二气缸805推动向管状容器1进给，推杆807推动滑动滑动阀门板107实现接收管件和置换管件的连通使纯化后的液体通过第一出料口105和第一进料管106进入置换膜袋108中，进行缓冲液置换工序。

本实用新型在实际使用时，管状容器1通过层析管体101根据重力层析的方法对待纯化混合液进行纯化处理，接收管体102用于暂时盛放层析纯化后的液体，置换管体103用于进行缓冲液置换。从而能够在同一个管状容器1中完成蛋白质纯化和缓冲液置换的操作。纯化加料装置位于管状容器1上方，通过第一加料枪5对层析管体101进行自动加料。本设备能够同时安装多个管状容器1同时进行工作，并且各个管状容器1同对应有至少一个第一加料枪5和第一储料容器701，能够针对工作需求实现多种混合液的纯化和缓冲液置换工作，集成纯化及缓冲液置换实验操作，并能够实现高通量生产。