一种纳米药物制备系统及制备工艺的制作方法

文档序号:42343074发布日期:2025-07-04 17:05阅读:45来源:国知局

本发明涉及纳米药物制备领域,特别是涉及一种纳米药物制备系统及制备工艺。


背景技术:

1、纳米药物制备技术通过精准控制原料液混合与反应过程,实现纳米颗粒的尺寸可控合成,在靶向给药、缓释制剂等领域具有重要应用价值。微流控芯片作为核心反应单元,依赖稳定的多组分原料液连续输入以保证纳米药物的均一性与产率。然而,现有制备系统的送料装置在原料液输送过程中存在以下缺陷:

2、一、现有的送料装置多采用单一抽吸或推送机构(如单注射器或单泵),在完成一次抽吸或推送动作后需停机换向,导致原料液输送不连续。这种间歇性供液会造成微流控芯片内流道压力波动,影响多组分原料液的混合比例精度,进而导致纳米颗粒粒径分布不均,甚至引发流道堵塞或反应失控。尤其对于需要长时间稳定运行的工业化制备场景,单机构换向时的流体中断问题显著降低了生产效率与产物质量一致性。

3、二、现有液路换向装置多依赖外部阀门或复杂管路切换结构,通过控制器直接控制阀门开闭实现流体方向转换。但此类方案存在响应滞后、密封性能差等问题,易导致抽吸与推送过程中出现流体回流或不同原料液串液,破坏原料配比并引入杂质。例如,在单向阀失效或阀门切换不同步时,输出端的高压原料液可能反向流入输入端,造成原料污染或制备系统故障。

4、因此,需要一种纳米药物制备系统及制备工艺,以解决上述问题。


技术实现思路

1、本发明的目的在于,提供一种纳米药物制备系统及制备工艺,以实现原料液稳定、连续以及无串液输送的功能,保障微流控芯片内纳米药物制备过程的可控性,达到提升制备效果的目的。

2、为解决上述技术问题,本发明提供一种纳米药物制备系统,包括微流控芯片、至少两个送料装置和控制器;

3、至少两个所述送料装置均与所述微流控芯片连通,分别用于不同原料液的输送;

4、每个所述送料装置均包括一液路换向协调集成块和两个吸推机构;

5、所述液路换向协调集成块具有一输入端和一输出端,分别用于原料液的输入和输出;

6、两个所述吸推机构均与所述液路换向协调集成块的流体通道连通,每个所述吸推机构均通过抽吸或推送的方式实现原料液的输入或输出,两个所述吸推机构的驱动端均与所述控制器信号连接,所述控制器用于控制两个所述吸推机构反向交替运行;

7、所述液路换向协调集成块内置有单向阀组件;

8、所述单向阀组件配置为:

9、当任一所述吸推机构进行抽吸动作时,导通所述输入端至该所述吸推机构的原料液输入路径,且截止所述输出端至该所述吸推机构的原料液输出路径;

10、当任一所述吸推机构进行推送动作时,导通所述输出端至该所述吸推机构的原料液输出路径,且截止所述输入端至该所述吸推机构的原料液输入路径。

11、进一步的,所述液路换向协调集成块内置有流体通道,所述流体通道用于连通所述输入端、所述输出端以及两个所述吸推机构;

12、所述单向阀组件包括多个第一单向阀,多个所述第一单向阀均设置在所述流体通道中。

13、进一步的,所述流体通道包括两条第一流道、两条第二流道以及两组连通流道;

14、两条所述第一流道分别与所述输入端和所述输出端连通;

15、两条所述第二流道分别与两个所述吸推机构连通;

16、其中,两条所述第二流道中的一条,通过其同侧的连通流道与两条所述第一流道相互连通;两条所述第二流道中的另外一条,通过其同侧的连通流道也与两条所述第一流道相互连通;每组所述连通流道上均排布有两个反向设置的所述第一单向阀。

17、进一步的,所述吸推机构包括注射器、抱持结构以及驱动件;

18、所述注射器的注射端与所述液路换向协调集成块连接;

19、所述注射器插入于所述抱持结构中,所述抱持结构用于固定所述注射器的筒体,所述驱动件与所述注射器的推柄连接,用于驱动所述注射器的活塞在所述注射器的筒体内往复式移动。

20、进一步的,所述驱动件包括伺服电机以及与所述伺服电机连接的往复丝杆;

21、所述往复丝杆通过连接板与所述注射器的推柄连接,且所述连接板在所述往复丝杆的旋转动力下沿既定方向往复式移动。

22、进一步的,所述连接板内设有压力传感器,所述压力传感器与所述注射器的推柄接触,用于检测所述注射器的筒体内压力;

23、所述控制器与所述压力传感器以及所述伺服电机信号连接,用于根据所述压力传感器所输出的压力信号调整所述伺服电机的运行频率。

24、进一步的,每个所述液路换向协调集成块的输入端均通过与其对应的第一管路与装载有原料液的容纳器件连接;

25、每条所述第一管路上均设置有若干个第一气泡传感器;

26、每条所述第一管路上的第一气泡传感器均与所述控制器信号连接,所述控制器根据所述第一气泡传感器的检测结果控制对应吸推机构的动作。

27、进一步的,每个所述液路换向协调集成块的输出端均通过与其对应的第二管路与所述微流控芯片连接,所述第二管路上设置有第二单向阀,所述第二单向阀用于防止串液。

28、进一步的,还包括样品回收管,所述样品回收管的进液端与所述微流控芯片的出口端连接,所述样品回收管沿液体输出方向依次设置有稀释相进液管和废品回收管;

29、所述稀释相进液管用于稀释由所述微流控芯片所输出的原料液混合物,以形成纳米药物原液;

30、所述稀释相进液管沿输出方向依次设置有若干个第二气泡传感器和蠕动泵;

31、所述废品回收管与所述样品回收管上均设置有控制阀,所述废品回收管上的控制阀与所述样品回收管上的控制阀呈互斥工作状态;

32、若干个所述第二气泡传感器、所述蠕动泵以及两个所述控制阀均与所述控制器信号连接,所述控制器根据所述第二气泡传感器的检测结果控制所述蠕动泵以及两个所述控制阀的工作状态。

33、在另一方面,还提出了一种纳米药物制备工艺,包括如下步骤:

34、s1、提供如上述实施例所述的纳米药物制备系统;

35、s2、所述纳米药物制备系统的控制器控制两个吸推机构反向交替运行,在此过程中通过液路换向协调集成块内置的流体通道及单向阀组件,使原料液在两个吸推机构抽吸和推送的作用下,不间断地从装载有原料液的容纳器件输入至所述液路换向协调集成块内,并由所述液路换向协调集成块的输出端输出至微流控芯片中;

36、s3、不同原料液在所述微流控芯片的微流道内混合以形成原料液混合物,对所述原料液混合物进行稀释以得到纳米药物原液;

37、s4、将制备得到的纳米药物原液输送至样品收集容器中。

38、进一步的,所述控制器控制两个吸推机构反向交替运行的过程包括:

39、s21、启动注射器a:启动其中一个吸推机构,使该吸推机构的注射器a执行推送动作;

40、s22、采集注射器a的推力数据:通过注射器a对应的压力传感器采集注射器a匀速段的推力数据,经过滤波处理后得到注射器a的工作推力p1;

41、s23、注射器b进行预压:根据步骤s22获得的工作推力p1,设定另一个吸推机构的注射器b所对应的压力传感器的压力目标值w2’,并根据偏差算法设置逼近速度,使注射器b的筒体内压力快速逼近压力目标值w2’;达到压力目标值w2’后,根据匀速段速度的预设比例设置注射器b的初始速度参数;

42、s24、换向:当注射器a的推送位置达到目标位置的预设比例时开始换向,在此过程中通过所述控制器实时更新注射器a和注射器b的速度参数,使注射器a的速度下降而注射器b的速度上升,并保持两者的速度之和等于所述匀速段速度;当注射器a的速度为0,注射器b的速度等于所述匀速段速度时,换向完成;

43、s25、采集注射器b的推力数据:通过注射器b对应的压力传感器采集注射器b匀速段的推力数据,经过滤波处理后得到注射器b的工作推力p2;

44、s26、注射器a进行预压:根据注射器a的工作推力p1,设定注射器a对应压力传感器的压力目标值w1,并根据偏差算法设置逼近速度,使注射器a的筒体内压力快速逼近压力目标值w1;达到压力目标值w1后,根据所述匀速段速度的预设比例设置注射器a的初始速度参数;

45、s27、换向:当注射器b的推送位置达到目标位置的预设比例时开始换向,在此过程中通过所述控制器实时更新注射器a和注射器b的速度参数,使注射器a的速度上升而注射器b的速度下降,并保持两者的速度之和等于所述匀速段速度;当注射器b的速度为0,注射器a的速度等于所述匀速段速度时,换向完成;

46、s28、采集注射器a的推力数据:通过注射器a对应的压力传感器采集注射器a匀速段的推力数据,经过滤波处理后得到注射器a的工作推力p1;

47、s29、注射器b进行预压:根据步骤s25中获得的工作推力p2,设定注射器b对应压力传感器的压力目标值w2,并根据偏差算法设置逼近速度,使注射器b的筒体内压力快速逼近压力目标值w2;达到压力目标值w2后,根据所述匀速段速度的预设比例设置注射器b的初始速度参数;

48、s30,重复步骤s24~s29,直至结束纳米药物制备。

49、进一步的,所述控制器控制两个吸推机构反向交替运行的过程包括:

50、s21、启动注射器a:启动其中一个吸推机构,使该吸推机构的注射器a执行推送动作;

51、s22、采集注射器a的推力数据:通过注射器a对应的压力传感器采集注射器a匀速段的推力数据,经过滤波处理后得到注射器a的工作推力p1;

52、s23、注射器b进行预压:根据步骤s22获得的工作推力p1,设定另一个吸推机构的注射器b所对应的压力传感器的压力目标值w2’,并根据偏差算法设置逼近速度,使注射器b的筒体内压力快速逼近压力目标值w2’;达到压力目标值w2’后,根据匀速段速度的预设比例设置注射器b的初始速度参数;

53、s24、换向:当注射器a的推送位置达到目标位置的预设比例时开始换向,在此过程中通过所述控制器实时更新注射器a和注射器b的速度参数,使注射器a的速度下降而注射器b的速度上升,并保持两者的速度之和等于所述匀速段速度;当注射器a的速度为0,注射器b的速度等于所述匀速段速度时,换向完成;

54、s25、采集注射器b的推力数据:通过注射器b对应的压力传感器采集注射器b匀速段的推力数据,经过滤波处理后得到注射器b的工作推力p2;

55、s26、注射器a进行预压:根据步骤s22获得的工作推力p1,设定注射器a对应压力传感器的压力目标值w1,并根据偏差算法设置逼近速度,使注射器a的筒体内压力快速逼近压力目标值w1;达到压力目标值w1后,根据所述匀速段速度的预设比例设置注射器a的初始速度参数;

56、s27、换向:当注射器b的推送位置达到目标位置的预设比例时开始换向,在此过程中通过所述控制器实时更新注射器a和注射器b的速度参数,使注射器a的速度上升而注射器b的速度下降,并保持两者的速度之和等于所述匀速段速度;当注射器b的速度为0,注射器a的速度等于所述匀速段速度时,换向完成;

57、s28、注射器b进行预压:根据步骤s25中获得的工作推力p2,设定注射器b对应压力传感器的压力目标值w2,并根据偏差算法设置逼近速度,使注射器b的筒体内压力快速逼近压力目标值w2;达到压力目标值w2后,根据所述匀速段速度的预设比例设置注射器b的初始速度参数;

58、s29、换向:当注射器a的推送位置达到目标位置的预设比例时开始换向,在此过程中通过所述控制器实时更新注射器a和注射器b的速度参数,使注射器a的速度下降而注射器b的速度上升,并保持两者的速度之和等于所述匀速段速度;当注射器a的速度为0,注射器b的速度等于所述匀速段速度时,换向完成;

59、s30,重复步骤s26~s29,直至结束纳米药物制备。

60、进一步的,在步骤s2中,还包括:通过第一气泡传感器和第二气泡传感器分别检测对应管路中的气泡;

61、当所述第一气泡传感器检测到气泡时,所述控制器控制对应的吸推机构停止抽吸动作,并给与报警提示;

62、当所述第二气泡传感器检测到气泡时,所述控制器控制所述蠕动泵停止运行,关闭位于样品回收管上的控制阀,并对应开启位于废品回收管上的控制阀,给予报警提示。

63、进一步的,在步骤s2中,还包括:通过第一气泡传感器和第二气泡传感器分别检测对应管路中的气泡;

64、当所述第一气泡传感器检测到气泡时,进入第一响应状态;

65、当所述第一气泡传感器接收到的气泡信息消失后,进入第二响应状态,此时通过切换后端的控制阀,将气泡影响时间段的纳米药物原液排放到废品回收管中,非气泡影响时间段的纳米药物原液排放到样品回收管中;

66、若所述第一气泡传感器持续接收到气泡信息,则进入第三响应状态,此时所述控制器控制对应的吸推机构停止抽吸动作,并给与报警提示;

67、当所述第二气泡传感器接收到气泡信号时,进入第四响应状态;

68、当所述第二气泡传感器接收到的气泡信息消失后,进入第五响应状态,此时通过切换后端的控制阀,将气泡影响时间段的纳米药物原液排放到废品回收管中,非气泡影响时间段的纳米药物原液排放到样品回收管中;

69、若所述第二气泡传感器持续接收到气泡信息,则进入第六响应状态,此时所述控制器控制对应的执行吸推机构停止抽吸动作,同时蠕动泵停止运行,并给与报警提示。

70、进一步的,在步骤s2中,还包括:通过至少两个第一气泡传感器检测同一条第一管路的气泡,以及通过至少两个第二气泡传感器检测同一条稀释相进液管的气泡;

71、当前一个第一气泡传感器接收到气泡信号后,进入第一响应状态;

72、当前一个第一气泡传感器和后一个第一气泡传感器中只有一个接收到气泡信号后,进入第二响应状态;

73、当前一个第一气泡传感器和后一个第一气泡传感器都接收到气泡信号后,进入第三响应状态;

74、当前一个第二气泡传感器接收到气泡信号后,进入第四响应状态;

75、当前一个第二气泡传感器和后一个第二气泡传感器中只有一个接收到气泡信号后,进入第五响应状态;

76、当前一个第二气泡传感器和后一个第二气泡传感器都接收到气泡信号后,进入第六响应状态。

77、相比于现有技术,本发明至少具有以下有益效果:

78、通过设置包括液路换向协调集成块和两个吸推机构的送料装置,且令液路换向协调集成块的输入端和输出端分别与原料液以及微流控芯片连通,并令两个吸推机构的反向交替运行以及在液路换向协调集成块内配置单向阀组件,使得两个吸推机构在反向交替运行时,能够配合单向阀组件,使得始终仅存在与其中一个吸推机构连通的原料液输入路径以及与另一吸推机构连通的原料液输出路径处于导通状态,以此令两个吸推机构在抽吸或推送时能够将原料液不间断地输入至液路换向协调集成块中或由液路换向协调集成块输出至微流控芯片内,且液路换向协调集成块内原料液不会出现串流的情况,从而实现了原料液稳定、连续以及无串液输送的功能,保障微流控芯片内纳米药物制备过程的可控性,达到提升制备效果的目的。

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