CN106902640B - 一种全自动溶液透析实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的全自动溶液透析实验装置，包括壳体、进样单元、操作控制系统、操作显示界面、样品溶液输入分流控制器及导管线路装置、透析装置、供电系统、透析保留液输出单元、透析液输出阀、样品溶液输出分流控制器及导管线路装置；进样单元、操作控制系统、操作显示界面设于所述壳体上；透析装置设于所述壳体内；壳体上还设有透析保留液输出单元、透析液输出阀、供电系统；进样单元通过样品溶液输入分流控制器及导管线路装置与透析装置的入口连接；透析装置的出口通过样品溶液输出分流控制器及导管线路装置与透析保留液输出单元连接。本发明结构简单新颖、自动化程度高、透析效率高，可适用于中小型规模批量样品透析和净化过程。

Description

一种全自动溶液透析实验装置

技术领域

本发明涉及实验室用自动化设备，尤其涉及一种全自动溶液透析实验装置。

背景技术

透析技术是指通过小分子经过半透膜扩散到水(或缓冲液)的原理，将小分子与大分子分开的一种分离纯化技术，通常能够实现去除原有液相中的盐、少量有机溶剂、生物小分子等杂质和浓缩样品等目的。

目前，透析仪器(如血液透析)多被广泛应用在医疗卫生事业，其利用半透膜原理，将流体内各种有害以及多余的代谢废物和过多的电解质移出体外，达到净化血液的目的。但是，在科学实验过程中，对于其他的实验室批量液相样品(如天然有机质溶液的透析等)来说，并没有任何自动化仪器能够较为快捷方便的应用于实验室透析过程中，给科研工作者带来额外的工作量。

目前，为达到对实验室液相样品的高度纯化，满足后续试验的要求，科学实验过程中的透析过程显得尤为重要。在实验室透析过程中，通常是利用将需要透析的样品溶液置入透析袋内，将此透析袋浸入蒸馏水或缓冲液中，样品溶液中的大分子量的大分子被截留在袋内，而盐和小分子物质不断扩散到透析袋外，直到透析袋内外两边的浓度达到平衡为止。保留在透析袋内未透析出的样品溶液称为“保留液”，透析袋外的溶液称为“渗出液”或“透析液”。但往往这样的过程，需要进行人工装样，人工换蒸馏水或缓冲液等，多次重复透析过程，浪费了大量的时间、人力，在整个的透析过程中存在很大的主观因素，往往会造成透析效果不理想，提取的透析液保留不能满足实验的需要。

中国发明专利(200880121285.7：血液透析装置及方法)公开了一种透析单元的血液回路组件，包括：整理托盘；安装在所述整理托盘上的一对气动泵以及血液泵盒体上的多条血液流道，该气动泵使来自患者的血液循环通过包括有透析仪单元的回路并返回至该患者，所述气动泵各具有带柔性隔膜的刚性腔，所述柔性隔膜将所述刚性腔分成泵室和控制室，所述控制室包括位于所述刚性腔上的气动泵控制口，所述气动泵控制口设置成与位于所述透析单元前面板上相应气动泵口配合，使得能够由所述透析单元经由所述气动泵控制口将气动控制施加到各个气动泵；

所述盒体上的计量泵，该计量泵用于将药物输送到所述盒体上的一条血液流道中；

所述盒体上的药物容器附属物，该药物容器附属物流体地连接所述盒体中的一条以上计量泵流道，用于从容器向所述计量泵供应药物源；

所述血液泵盒体上的通气口，该通气口流体地连接到所述一条以上计量泵流道，用于随着流体被所述计量泵从所述容器抽出将空气源供应到所述容器；

在所述计量泵流道中的多个气动阀，所述气动阀用于依次将药物从所述药物容器输送到所述计量泵，并从所述计量泵输送到所述血液泵盒体的一条以上血液流道中，并且用于周期性地将空气从所述通气口经过所述计量泵注入到所述容器中，所述气动阀具有气动阀控制口，所述气动阀控制口设置成与位于所述透析单元的前面板上的气动阀口相配合；

安装在所述整理托盘上的空气阱，设置成除去在所述回路中循环的血液中的空气；

一对透析仪接头，设置成与所述透析仪单元的进口和出口连接；

一对血液线接头，其中一个为吸入血液线接头，用来接收来自患者的血液并向所述气动泵提供血液，而另一个为放出血液线接头，用来将血液返回至患者，其中所述气动泵的气动泵控制口和所述气动阀的所述气动阀控制口可以通过被推入定位到所述透析单元前面板上相应的气动泵口和气动阀口中而安装到所述透析单元的所述前面板，并且可以通过将所述气动泵从所述透析单元的气动口中拉出而从所述透析单元上脱离。

上述的发明专利公开的血液透析装置能够提高血液透析的效率，但是此装置仅仅适用于血液的透析，对于实验室中的其他溶液的透析，此装置不适用，且此装置也不方便携带，操作也不简便。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种实验室用溶液自动透析仪，结构简单，操作方便，适用于实验室各种溶液的透析，透析效率高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：本发明提供了一种实验室用溶液自动透析仪，包括壳体、进样单元、操作控制系统、操作显示界面、样品溶液输入分流控制器及导管线路装置、透析装置、供电系统、透析保留液输出单元、透析液输出阀、样品溶液输出分流控制器及导管线路装置；所述壳体包括一铰接于所述壳体的垂直的门体；

所述进样单元、操作控制系统、操作显示界面设于所述壳体上，并位于所述门体的上方；

所述透析装置设于所述壳体与所述门体组成的空间内；

所述壳体上还设有透析保留液输出单元、透析液输出阀、供电系统；所述进样单元通过所述样品溶液输入分流控制器及导管线路装置与所述透析装置的入口连接；

所述透析装置的出口通过所述样品溶液输出分流控制器及导管线路装置与所述透析保留液输出单元连接；

所述透析保留液输出单元的液体出口处设有透析液输出阀；

所述操作控制系统与所述进样单元、操作显示界面、样品溶液输入分流控制器及导管线路装置、样品溶液输出分流控制器及导管线路装置控制连接；

所述供电系统与所述操作控制系统、操作显示界面、样品溶液输入分流控制器及导管线路装置、样品溶液输出分流控制器及导管线路装置电气连接。

优选地，所述透析装置包括透析空腔、溶液输入口、溶液输出口；所述溶液输入口、溶液输出口设于所述透析空腔的同侧，且呈上下布置。

优选地，所述透析空腔的内侧壁上设有盐度计；所述透析空腔内设有透析管系列装置，能够实现多个样品同时进行透析实验，提高透析效率。

优选地，所述盐度计通过传感器与所述操作控制系统连接；所述的盐度计能够检测渗出液的盐度值，通过对比检测的盐度值与预设的盐度值是否相等，可以判断此次的透析过程是否结束；

通过盐度计检测的盐度值与预设的盐度值不相等时，对透析管中的样品继续进行透析；若检测的渗出液的盐度值等于预设的盐度值，此次透析过程结束。

优选地，所述透析管系列装置包括上透析管接口、下透析管接口、透析袋和透析袋夹持装置，所述透析袋通过所述透析袋夹持装置固定于所述上透析管接口与下透析管接口之间；

采用透析袋夹持装置将透析袋固定于上透析管接口与下透析管接口之间，不仅方便了透析袋的安装及拆卸，还能够实现透析袋的定期更换。

优选地，所述透析管的管壁上设有密集小孔径空隙孔，方便小分子及盐的渗出。

优选地，所述溶液输入口与所述溶液输出口均与所述操作控制系统连接；

所述操作控制系统能够控制溶液输入口中溶液注入的流速，及溶液输出口渗出液流出的流速，进而可以提高透析的效率。

优选地，所述操作控制系统上设有启动按钮、暂停按钮、结束按钮、样品输入量参数设定按钮。

本发明还提供了一种采用所述全自动溶液透析实验装置进行溶液透析的方法，其包括如下步骤：

(1)启动供电系统的总电源启动按钮；

(2)在操作操作控制系统的上设置样品输入量，并按下相对应的样品输入量参数设定按钮，同时启动开始按钮；

(3)样品溶液输入分流控制器及导管线路装置接收操作控制系统的指令，分流控制器实现样品溶液分流及输入量的控制，样品溶液通过导管线路装置中的导管一一对应地输入到各个透析管系列装置中的透析袋中；

(4)样品溶液输入到透析管系列装置后，打开溶液输入口和溶液输出口，通过溶液输入口向透析空腔内注入蒸馏水或缓冲液，蒸馏水或缓冲液通过管路注入透析袋与透析管管壁之间的透析空腔内，使透析管系列装置中的透析袋浸泡于蒸馏水或缓冲液中，此时蒸馏水或缓冲液在透析空腔内呈现流动状态，流速可以进行调控，样品溶液中大分子量的大分子被截留在透析袋内，小分子物质和无机盐等杂质不断扩散至透析袋外，并通过透析管壁上的小孔渗出，随蒸馏水或缓冲液从溶液输出口排出；透析空腔内侧壁上的盐度计对渗出液进行盐度检测；

(5)反复多次进行步骤(4)的操作，直至透析空腔内侧壁上的盐度计检测出的渗出液的盐度值达到预设值，此次的透析过程结束；盐度计通过传感器向操作系统发送信号，操作系统接收信号后在进行下一次的自动定量进样；

(6)步骤(5)透析完成的透析保留液通过样品溶液输出分流控制器及导管线路装置输送至透析保留液输出单元，打开透析保留液输出单元下面的透析液输出阀，可以提取所需浓度的透析保留液。

与现有技术相比，本发明产生的有益效果是：

(1)本发明提供的一种全自动溶液透析实验装置结构新颖简单，操作简便，自动化程度高，提高了透析速率及透析质量，使用安全，可靠性和精确度高，携带方便，能够随地安装，应用灵活，可实现批量生产；

(2)本发明提供的一种全自动溶液透析实验装置不仅可以实现透析样品的自动化定量进样、循环进样，还能够实现多个样品同时透析，提高了透析效率；

(3)本发明提供的一种全自动溶液透析实验装置中的透析装置能够随时更新，保证透析质量；同时透析装置内的盐度计能够判断渗出液的盐度，进而判断一次透析过程的终点，提高了透析液的精度；

(4)本发明提供的一种全自动溶液透析实验装置能够在流动状态下实现蒸馏水或缓冲液的更换，节省了时间，提高了透析效率；

(5)本发明中的操作控制系统可以实现对整个装置的自动化设置，即可以设置透析时间、透析速率、透析量等参数；使整个装置的透析过程更精确，可适用于中小型规模的批量样品透析纯化。

附图说明

图1是本发明提供的实验室用溶液透析装置的结构示意图；

图2是本发明提供的透析装置的结构示意图；

图3是本发明中单个透析管的结构示意图；

图4是本发明提供的实验室用溶液透析装置的流程图；

在附图中，各个标记的具体含义如下：

1：壳体；2：进样单元；3：操作控制系统；4：操作显示界面；5：样品溶液输入分流控制器及导管线路装置；6：透析装置；7：供电系统；8：透析保留液输出单元；9：透析液输出阀；10：样品溶液输出分流控制器及导管线路装置；11：门体；61：透析空腔；62：溶液输入口；63：溶液输出口；64：盐度计；65：透析管；66：上透析管接口；67：下透析管接口；68：透析袋；69：透析袋夹持装置；610：透析管壁上密集小孔。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明中的具体实施例做详细的阐述。

参图1所示，图1是本发明提供的一种全自动溶液透析实验装置的结构示意图。秃1提供的全自动溶液透析实验装置包括壳体1、进样单元2、操作控制系统3、操作显示界面4、样品溶液输入分流控制器及导管线路装置5、透析装置6、供电系统7、透析保留液输出单元8、透析液输出阀9、样品溶液输出分流控制器及导管线路装置10；其中，壳体1包括一铰接与壳体1的垂直的门体11；进样单元2、操作控制系统3、操作显示界面4设于壳体1上，并位于门体11的上方；透析装置6设于门体11与壳体1组成的空间内；壳体1上还设有透析保留液输出单元8、透析液输出阀9、供电系统7，进样单元2的出口通过样品溶液输入分流控制器及导管线路装置5与透析装置6的入口连接；透析装置6的出口通过样品溶液输出分流控制器及导管线路装置10与透析保留液输出单元8的入口连接，透析保留液输出单元8的下面设有透析液输出阀9；操作控制系统3分别与进样单元2、操作显示界面4、样品溶液输入分流控制器及导管线路装置5、样品溶液输出分流控制器及导管线路装置10控制连接；供电系统7分别与操作控制系统3、操作显示界面4、样品溶液输入分流控制器及导管线路装置5、样品溶液输出分流控制器及导管线路装置10电气连接。操作控制系统3上还设有启动按钮、暂停按钮、结束按钮、样品输入量参数设定按钮，其中的样品输入量参数设定按钮包括透析时间设定按钮、透析速率设定按钮及透析量设定按钮。

参图2-图3所示，图2-图3为透析装置及透析管的结构示意图；图2提供的透析装置包括透析空腔61、溶液输入口62、溶液输出口63；所述溶液输入口62、溶液输出口63设于所述透析空腔61的同侧，且呈上下布置，溶液输入口62、溶液输出口63均与操作控制系统3连接；透析空腔61的内侧壁上设有盐度计64，盐度计64通过传感器与操作控制系统3连接；透析空腔61内还设有若干个透析管65，每一透析管的管壁上设有多个小孔。

图3提供的透析管包括上透析管接口66、下透析管接口67、透析袋68和透析袋夹持装置69；透析袋通过透析袋夹持装置69固定于上透析管接口66与下透析袋接口67之间。

如图4所示，图4为本发明提供的全自动溶液透析实验装置的流程图。采用本发明提供的全自动溶液透析实验装置进行样品溶液透析的过程，其包括如下步骤：首先，启动供电系统7的总电源启动按钮；在操作操作控制系统3上设置样品溶液输入量，并按下相对应的样品溶液输入量参数设定按钮，同时启动开始按钮；

样品溶液输入分流控制器及导管线路装置5接收操作控制系统3的指令，分流控制器实现样品溶液分流及输入量的控制，样品溶液通过导管线路装置中的导管一一对应地输入到透析管系列装置中的透析袋中；

样品溶液输入到透析管系列装置中后,打开溶液输入口62和溶液输出口63，此处溶液输入口62和溶液输出口63均设有阀门，溶液输入口的阀门和溶液输出口的阀门的的自动开合操作可由控制操作界面进行设置；通过溶液输入口62向透析空腔内注入蒸馏水或缓冲液，蒸馏水或缓冲液通过管路注入透析袋68与透析管65管壁之间的透析空腔61内，使透析管系列装置65中的透析袋68浸泡于蒸馏水或缓冲液中,此时蒸馏水或缓冲液在透析空腔内呈现流动状态,流速可以进行调控，样品溶液中大分子量的大分子被截留在透析袋内，小分子物质或无机盐等杂质不断扩散至透析袋外，并通过透析管65壁上的小孔渗出，随蒸馏水或缓冲液从溶液输出口排出；透析空腔61内侧壁上的盐度计对渗出液进行盐度检测；

反复多次进行上述的操作过程，直至透析空腔61内侧壁上的盐度计检测出的渗出液的盐度值达到预设值，此次的透析过程结束；盐度计通过传感器向操作系统发送信号，操作系统接收信号后再进行下一次的自动定量进样；

透析完成的透析保留液通过样品溶液输出分流控制器及导管线路装置10输送至透析保留液输出单元8，打开透析保留液输出单元8下面的透析液输出阀，可以提取所需浓度的透析保留液。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种全自动溶液透析实验装置，包括壳体、进样单元、操作控制系统、操作显示界面、样品溶液输入分流控制器及导管线路装置、透析装置、供电系统、透析保留液输出单元、透析保留液输出阀、样品溶液输出分流控制器及导管线路装置，其特征在于，

所述壳体包括一铰接于所述壳体的垂直的门体；

所述进样单元、操作控制系统、操作显示界面设于所述壳体上，并位于所述门体的上方；

所述透析装置设于所述壳体与所述门体组成的空间内；

所述壳体上还设有透析保留液输出单元、透析保留液输出阀、供电系统；所述进样单元通过所述样品溶液输入分流控制器及导管线路装置与所述透析装置的入口连接；

所述透析装置的出口通过所述样品溶液输出分流控制器及导管线路装置与所述透析保留液输出单元连接；

所述透析保留液输出单元的液体出口处设有透析保留液输出阀；

所述操作控制系统与所述进样单元、操作显示界面、样品溶液输入分流控制器及导管线路装置、样品溶液输出分流控制器及导管线路装置控制连接；

所述供电系统与所述操作控制系统、操作显示界面、样品溶液输入分流控制器及导管线路装置、样品溶液输出分流控制器及导管线路装置电气连接；

所述透析装置包括透析空腔、溶液输入口、溶液输出口；所述溶液输入口、溶液输出口设于所述透析空腔的同侧，且呈上下布置；

所述透析空腔的内侧壁上设有盐度计；所述透析空腔内设有透析管系列装置；

所述盐度计通过传感器与所述操作控制系统连接；

所述透析管系列装置包括上透析管接口、下透析管接口、透析袋和透析袋夹持装置，所述透析袋通过所述透析袋夹持装置固定于所述上透析管接口与下透析管接口之间；

所述透析管的管壁上设有密集小孔径孔隙孔。

2.如权利要求1所述的全自动溶液透析实验装置，其特征在于，所述溶液输入口与所述溶液输出口均与所述操作控制系统连接。

3.如权利要求1所述的全自动溶液透析实验装置，其特征在于，所述操作控制系统上设有启动按钮、暂停按钮、结束按钮、样品输入量参数设定按钮。

4.采用如权利要求1-3任一所述的全自动溶液透析实验装置进行溶液透析的方法，其特征在于，其包括如下步骤：

(1)启动供电系统的总电源启动按钮；

(2)在操作控制系统的上设置样品输入量，并按下相对应的样品输入量参数设定按钮，同时启动开始按钮；

(3)样品溶液输入分流控制器及导管线路装置接收操作控制系统的指令，分流控制器实现样品溶液分流及输入量的控制，样品溶液通过导管线路装置中的导管一一对应地输入到各个透析管系列装置中的透析袋中；

(4)样品溶液输入到透析管系列装置中后，打开溶液输入口和溶液输出口，通过溶液输入口向透析空腔内注入蒸馏水或缓冲液，蒸馏水或缓冲液通过管路注入透析袋与透析管管壁之间的透析空腔内，使透析管系列装置中的透析袋浸泡于蒸馏水或缓冲液中，此时蒸馏水或缓冲液在透析袋与透析管管壁之间的透析空腔内呈现流动状态，流速能够进行调控，样品溶液中大分子量的大分子被截留在透析袋内，小分子物质和无机盐杂质不断扩散至透析袋外，并通过透析管壁上的小孔渗出，随蒸馏水或缓冲液从溶液输出口排出；透析空腔内侧壁上的盐度计对渗出液进行盐度检测；

(5)反复多次进行步骤(4)的操作，直至透析空腔内侧壁上的盐度计检测出的渗出液的盐度值达到预设值，此次的透析过程结束；盐度计通过传感器向操作系统发送信号，操作系统接收信号后再进行下一次的自动定量进样；

(6)步骤(5)透析完成的透析保留液通过样品溶液输出分流控制器及导管线路装置输送至透析保留液输出单元，打开透析保留液输出单元下面的透析保留液输出阀，能够提取所需浓度的透析保留液。