CN2938091Y - 全自动馏分收集器 - Google Patents

Abstract

一种全自动馏分收集器，包括：基座，包括下罩、上罩、开关电源、RS232接口；其中下罩为支撑体，开关电源在下罩后面板的左边，用来与计算机通讯的RS232接口在下罩后面板居中偏右的位置，上罩覆盖在下罩上面；溶液控制系统，包括遗漏接盘和电磁阀组；其中遗漏接盘固定在上罩上，左边比右边高，底面朝右边倾斜，电磁阀组由两个三通电磁阀组成；收集架，包括收集架体、收集试管、托板、孔板和柱销；其中收集架体是一个长方体式的整体支架，穿过遗漏接盘的柱销将收集架体固定在上罩上，托板为一块平整的不锈钢板，固定在收集架体上，孔板为一平整不锈钢板，固定在收集架体上；升降装置；横向运动装置；以及纵向运动装置。

Description

全自动馏分收集器

技术领域

本实用新型涉及一种制备色谱的辅助装置全自动馏分收集器，用作色谱分离后目标化合物的收集。

背景技术

近年来，从自然资源中寻找具有生物活性化合物的探索工作日益受到人们的关注。色谱技术是迄今人类掌握的对复杂混合物分离效率最高的一种方法，能够分离物化性能差别很小的化合物。作为一种精度高、速度快的分析工具，色谱在医药工业、生化技术和精细化学品的生产方面已成为越来越重要的制备分离的手段。随着生物工程以及中医药现代化的迫切要求，在相关的领域都面临着大量的分离纯化任务，制备色谱法已经成为制备纯化天然产物和化学合成产物的主要方法。

制备型HPLC是一种基于组分在固定相(柱填料)和流动相(淋洗液)中分配系数的微小差异，当二相作相对运动时，样品中的各组分将形成不同的迁移速度的谱带而实现分离的新型高效分离技术。制备型HPLC装置主要由输液泵、进样系统、色谱柱、检测器、馏分收集器、数据采集与处理系统等部分组成。

在制备型分离工作中，需使用大量的洗脱溶剂，如有可能，应对溶剂回收再用，因而也应尽量不使用混合溶剂。制备所得的组分通常都是通过馏分收集器以一定的方式进行收集。

馏分收集器(fraction collector)：馏分收集器是液相色谱仪的辅助装置，主要用于制备和富集纯组分。当需要提供标准纯样或对某组分做进一步鉴定时，常常用馏分收集器在色谱柱出口处收集所需组分，除去馏分中的流动相即得到纯组分。收集器可按色谱峰流出的信号，以手工或自动控制方式进行切割。目前的发展趋势是实现进样与馏分收集的自动化，这样可进行连续的操作及反复的分离。

馏分收集器一般分为两类，一类是收集管以一般的矩形阵列排列，馏分出液口顺着长或者宽的方向做Z型运动，选择性地进入到各个收集管，实现不同馏分的收集。另外一类是收集管安装在环形转盘上，以各种方式转动环形盘，馏分出液口沿着径向方向运动，实现馏分的收集。

然而，在目前采用的馏分收集器中，都没有设置洁净溶剂自动回收功能，在制备色谱中使用的大量不含任何物质的洁净溶剂会排向废液，造成洗脱液的大量浪费，增加了制备纯化工艺的成本。同时，大部分收集器都是采用的二维运动，收集针只是停留在收集试管的上方，没有进入相应的收集试管。在机械层面上不可以实现馏分收集器向自动进样器的改造升级，增大了实验室的运行成本。另一方面，绝大部分馏分收集器没有设置防溶剂遗漏功能，在大流量下移动馏分出液口时，会有部分溶液洒落在收集管外面，造成馏分的损失，同时也对收集管架造成了一定的腐蚀。馏分出液口一般都在收集管的正上方，向下滴落馏分时，可能有些馏分会飞溅出来，溅落在其他收集管内，造成馏分之间的相互干扰，达不到理想到收集效果。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种适应制备色谱需要的馏分收集器，实现对色谱分离所得组分的全自动收集。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种全自动馏分收集器，包括：基座，该基座包括下罩、上罩、开关电源、RS232接口；其中下罩为支撑体，开关电源在下罩后面板的左边，用来与计算机通讯的RS232接口在下罩后面板居中偏右的位置，上罩覆盖在下罩上面；溶液控制系统，该溶液控制系统包括遗漏接盘和电磁阀组；其中遗漏接盘固定在上罩上，左边比右边高，底面朝右边倾斜，电磁阀组由两个三通电磁阀组成；收集架，该收集架包括收集架体、收集试管、托板、孔板和柱销；其中收集架体是一个长方体式的整体支架，穿过遗漏接盘的柱销将收集架体固定在上罩上，托板为一块平整的不锈钢板，固定在收集架体上，孔板为一平整不锈钢板，中间开有各种直径的孔，孔板固定在收集架体上；升降装置；横向运动装置；以及纵向运动装置。

本实用新型的进一步优选方案是：所述上罩前端具有液晶显示屏和控制面板，液晶显示屏位于上罩前面板的左边，控制面板位于上罩前面板的右方。

本实用新型的进一步优选方案是：在所述遗漏接盘右侧有一槽道，在前方与槽道相连一漏嘴。

本实用新型的进一步优选方案是：所述托板安装在收集架体的底部或者距离底部三分之一处。

本实用新型的进一步优选方案是：一个收集架体具有两块孔板和一个托板。

本实用新型的进一步优选方案是：所述升降装置包括升降装置体、直线轴承导轴、光耦板、直线轴承、PEEK管、PEEK接头、注入针座、升降滑块、输液针、步进电机、同步带轮、带轮轴、同步带、光耦挡板；其中步进电机固定在升降装置体上，其轴方向与水平面平行，在电机相对的一端的升降装置体上安装了一个带轮轴，两个同步带轮分别固定在带轮轴和电机轴上，同步带套在两个同步带轮上，同步带与升降滑块、光耦挡板紧固在一起，升降滑块套在直线轴承上，在升降装置体中间有两根直线轴承导轴，光耦板固定在升降装置体上，光耦挡板固定在升降滑块上，随着升降滑块一起运动，PEEK管通过PEEK接头连接在注入针座上，注入针座下端连接输液针，注入针座固定在升降滑块上，随着升降滑块一起运动。

本实用新型的进一步优选方案是：所述横向运动装置包括同步带轮、横向外罩、横向固定梁、步进电机、电机编码器、同步带、定位光耦、横向运动架、直线轴承导轴、光耦挡板和直线轴承；其中步进电机垂直固定在横向固定梁上，其轴方向与水平面垂直，电机编码器固定在步进电机的下方，同步带轮固定在步进电机的电机轴上，在横向固定梁的另外一端也固定一个同步带轮，在横向固定梁上固定着两根直线轴承导轴，直线轴承固定在直线轴承导轴上，定位光耦固定在直线轴承导轴上方，横向运动架套在直线轴承上，光耦挡板、同步带与横向运动架固定在一起，在步进电机的驱动下，同步带带动横向运动架做横向运动，光耦挡板随着一起运动，横向外罩将上述部件罩住。

本实用新型的进一步优选方案是：所述纵向运动装置包括同步带、直线轴承、底板、同步带轮、步进电机、电机编码器、带轮轴、直线轴承导轴、光耦挡板、移动臂；电机编码器垂直固定在下罩上，底板通过长立柱部件垂直固定在下罩上。步进电机水平固定在底板的正下方，电机轴朝向左边，与水平面平行，同步带轮固定在电机轴上，在底板的另外一端固定有带轮轴，该带轮轴上也固定着一个同步带轮，同步带套在两个同步带轮上，并且同步带轮、光耦挡板与移动臂固定在一起。在底板下方固定着直线轴承导轴，直线轴承固定在直线轴承导轴上，移动臂套在直线轴承上，通过步进电机转动带动同步带，使移动臂作纵向移动。

本实用新型具有以下优点：

一：采用两个三通电磁阀组成电磁阀组，通过电路控制电磁阀组的开合状态，可以实现洁净溶剂的自动回收，能够节约大量的溶剂，减少了制备色谱制备纯化运行中的成本。

二：该收集器采用三维运动方式，收集针通过上下运动，可以进入收集试管内部。通过电路控制程序的更改，可以实现向自动进样器的改造升级，在技术层面上节约了用户的投资。

三：该收集器在移动收集臂时，电磁阀控制溶液向废液管路排液，收集针在移动时，不会有溶液洒落，不会对收集管架造成腐蚀。收集针在收集时进入了收集试管，向下滴落馏分时，不会造成馏分的飞溅到其他收集管内。

本实用新型的上述和另外的特征、优点可以通过以下结合附图的详细说明得到进一步的理解。

附图说明

图1为馏分收集器前视图；

图2为馏分收集器左视图；

图3为馏分收集器后视图；

图4为升降装置示意图；

图5为图4中升降装置A-A示意图；

图6为横向运动装置拆除外罩俯视图；

图7.1至图7.3分别为图6中横向运动装置K-K、A-A、B-B视图；

图7.4为图7.2中B向示意图；

图8为纵向运动装置示意图；

图9为纵向运动装置左视图；

图10.1和图10.2分别为图8中A-A、B-B视图。

附图标记说明：1收集架体；2收集试管；3托板；4液晶显示屏；5控制面板；6收集针组件；7收集针；8孔板；9柱销；10纵向运动装置；11遗漏接盘；12上罩；13下罩；14开关电源；15电磁阀组；16RS232接口；17升降装置体；18直线轴承导轴；19光耦板；20直线轴承；21PEEK管；22PEEK接头；23注入针座；24升降滑块；25输液针；26步进电机；27同步带轮；28带轮轴；29同步带；30光耦挡板；31同步带轮；32横向外罩；33横向固定梁；34步进电机；35电机编码器；36同步带；37定位光耦；38横向运动架  39直线轴承导轴；40光耦挡板；41直线轴承；42同步带43直线轴承44底板45同步带轮；46步进电机47电机编码器；48带轮轴；49直线轴承导轴；50光耦挡板；51移动臂；52横向运动装置；53升降装置；54立柱部件

具体实施方式

如图1至图3所示，本实用新型提供一种全自动馏分收集器，包括基座、溶液控制系统、收集架、纵向运动装置、横向运动装置、升降装置，其中：

基座包括下罩13、上罩12、液晶显示屏4、控制面板5、开关电源14、RS232接口16。下罩13为收集架的支撑体，通过四个垫脚与台面平行。收集器控制液晶的电路板和主电路板都与底面平行地固定在下罩13上。开关电源14在下罩13后面板的左边，开关电源14用来控制整机的电源通断。RS232接口16在下罩13后面板居中偏右的位置，该接口用来与计算机通讯，通过相关工作站软件控制馏分收集器的操作。上罩12覆盖在下罩13上面，前端具有液晶显示屏4和控制面板5，顶端覆盖着遗漏接盘11。液晶显示屏4位于上罩12前面板的左边，用来显示控制程序和馏分收集器的运行状态。控制面板5位于上罩12前面板的右方，通过控制面板5输入、修改、运行存储于主电路板中的程序。

溶液控制系统包括遗漏接盘11和电磁阀组15。遗漏接盘11固定在上罩12上，左边比右边高，底面朝右边倾斜。在遗漏接盘11右侧有一槽道，在前方与槽道相连一漏嘴，遗漏在收集架上的溶液通过槽道进入漏嘴滴落到废液容器，避免了遗漏溶液对上罩的腐蚀。电磁阀组15由两个三通电磁阀组成，通过程序控制阀门的开启闭合，使从前端经过色谱分离的溶液能够按照馏分、洁净溶剂、废液三种模式收集。收集的洁净溶剂能够循环使用，节约了大量的洗脱液。

收集架包括收集架体1、收集试管2、托板3、孔板8和柱销9。收集架体1是一个长方体式的整体支架，穿过遗漏接盘11的柱销9将收集架体1固定在上罩12上。托板3为一块平整的不锈钢板，固定在收集架体1上，根据收集试管的不同高度安装在收集架体的底部或者距离底部三分之一处。孔板8为一平整不锈钢板，为不同直径大小的收集试管冲了不同直径的孔，构成了具有各种直径规格的收集架体。孔板8固定在收集架体1上，一个收集架体1需要两块孔板8和一个托板3来固定收集试管。

如图4和图5所示，升降装置53包括升降装置体17、直线轴承导轴18、光耦板19、直线轴承20、PEEK管21、PEEK接头22、注入针座23、升降滑块24、输液针25、步进电机26、同步带轮27、带轮轴28、同步带29、光耦挡板30。步进电机26固定在升降装置体17上，其轴方向与水平面平行。在电机相对的一端的升降装置体17上安装了一个带轮轴28，两个同步带轮27分别固定在带轮轴28和电机轴上，同步带29套在两个同步带轮27上。同步带29与升降滑块24、光耦挡板30紧固在一起。升降滑块24套在直线轴承20上，在升降装置体17中间有两根直线轴承导轴18。在电机驱动下，电机轴带动同步带29转动，从而使同步带轮27产生运动，使升降滑块24在直线轴承导轴18上做上下运动。光耦板19固定在升降装置体17上，光耦挡板30固定在升降滑块24上，随着升降滑块24一起运动。PEEK管21通过PEEK接头22连接在注入针座23上，注入针座23下端连接输液针25。注入针座23固定在升降滑块24上，随着升降滑块24一起运动。

如图6和图7.1至图7.4所示，横向运动装置52包括同步带轮31、横向外罩32、横向固定梁33、步进电机34、电机编码器35、同步带36、定位光耦37、横向运动架38、直线轴承导轴39、光耦挡板40和直线轴承41。步进电机34垂直固定在横向固定梁33上，其轴方向与水平面垂直。电机编码器35固定在步进电机34的下方。同步带轮31固定在步进电机34的电机轴上，在横向固定梁33的另外一端也固定一个同步带轮。在横向固定梁33上固定着两根直线轴承导轴39，直线轴承41固定在直线轴承导轴39上，定位光耦37固定在直线轴承导轴39上方，横向运动架38套在直线轴承41上，光耦挡板40、同步带36与横向运动架38固定在一起。在步进电机34的驱动下，同步带36带动横向运动架38做横向运动，光耦挡板40随着一起运动，横向外罩32将上述部件罩住。

如图8、图9、图10.1和图10.2所示，纵向运动装置10包括同步带42、直线轴承43、底板44、同步带轮45、步进电机46、电机编码器47、带轮轴48、直线轴承导轴49、光耦挡板50、移动臂51。电机编码器47垂直固定在下罩13上。底板44通过长立柱部件54垂直固定在下罩13上。步进电机46水平固定在底板44的正下方，电机轴朝向左边，与水平面平行，同步带轮45固定在电机轴上。在底板44的另外一端固定有带轮轴48，该带轮轴48上也固定着一个同步带轮45。同步带42套在两个同步带轮45上，并且同步带轮45、光耦挡板50与移动臂51固定在一起。在底板44下方固定着直线轴承导轴49，直线轴承43固定在直线轴承导轴49上，移动臂51套在直线轴承43上，通过步进电机46转动带动同步带42，使移动臂51作纵向移动。

实施例1：馏分收集器的流路系统。该收集器的流路系统包括电磁阀组15、PEEK管21、PEEK接头22、注入针座23、输液针25、收集试管2。从前端色谱分离过来的溶剂根据馏分、洁净溶剂和废液的定义通过电路控制电磁阀组15使不同的溶剂组分流向不同的出口。废液和洁净溶剂流向特定的溶剂瓶，馏分通过PEEK管21流入注入针座23，然后进入输液针25，再滴落到收集试管2里，实现馏分的收集。

实施例2：收集器的运动系统。该收集器所述的零点位置指某一方向的光耦挡板位于光耦的中间位置。收集器通电后，在液晶显示屏上显示相关的版权信息。同时升降装置53、横向运动装置52和纵向运动装置10自动回归零点位置。控制电路自动根据升降装置53上的光耦挡板30是否处于光耦板上光耦的中间位置判断升降装置53是否处于零点位置。如果处于零点位置，则保持在原位不动，否则升降装置53上的步进电机26启动，驱动升降滑块24向上移动，直到光耦挡板30处于光耦中间。横向和纵向运动装置52和10通过与上述类似动作完成归零位操作。当归零位操作完成后，液晶显示屏4上显示主界面。通过控制面板5上的按键输入或者在电脑上调用一个完整的收集程序来控制收集器的运行。当设定好初始收集管位置后(一般为第一号收集试管)，可以通过按下控制面板上的Run键开始运行收集器或者在工作站中启动收集器。收集器启动后，纵向运动装置10的步进电机46在指令控制下通过带动同步带42驱动移动臂51在直线轴承导轴49上向前方移动到指定收集试管2所在的行。横向运动装置52的步进电机34在指令控制下通过同步带36驱动横向运动架38在直线轴承导轴39上向右方移动到指定收集试管2所在的列。然后，升降装置53的步进电机26驱动升降滑块24到最下端，使收集针7插入到收集试管2内。上述动作完成后，电磁阀开始切换到馏分收集状态，收集程序开始运行，收集针7停留在收集试管2内开始收集，停留时间按照电路指令控制。当一个试管的收集完成后，升降装置53的步进电机26驱动升降滑块24向上端运动，直到光耦挡板30处于光耦中间，收集针7抽出收集试管2。然后，横向运动装置52在步进电机34驱动下依次向下一个位置移动。重复上述升降装置运动过程，开始下一个收集试管的收集。当收集试管需要换行时，移动臂51在纵向运动装置10的步进电机46驱动下向后移动一定距离到达指定的行。当收集程序完成后，升降滑块24向上运动回到零位，横向运动架38向左移动回到零点位置，移动臂51向后运动回到零点位置。当升降滑块24、横向运动架38和移动臂51都回到零点位置后，一个完成的收集程序完成。

应当理解，以上结合实施例的说明对本实用新型而言只是说明性而非限制性的，在不脱离本实用新型的精神和范围内，可对本实用新型做出许多变更和修改，其都将落在由权利要求所限定的本实用新型的范围内。

Claims (8)

1.一种全自动馏分收集器，其特征在于，包括：

基座，该基座包括下罩、上罩、开关电源、RS232接口；其中下罩为支撑体，开关电源在下罩后面板的左边，用来与计算机通讯的RS232接口在下罩后面板居中偏右的位置，上罩覆盖在下罩上面；

溶液控制系统，该溶液控制系统包括遗漏接盘和电磁阀组；其中遗漏接盘固定在上罩上，左边比右边高，底面朝右边倾斜，电磁阀组由两个三通电磁阀组成；

收集架，该收集架包括收集架体、收集试管、托板、孔板和柱销；其中收集架体是一个长方体式的整体支架，穿过遗漏接盘的柱销将收集架体固定在上罩上，托板为一块平整的不锈钢板，固定在收集架体上，孔板为一平整不锈钢板，中间开有各种直径的孔，孔板固定在收集架体上；

升降装置；

横向运动装置；

纵向运动装置。

2.如权利要求1所述的全自动馏分收集器，其特征在于：所述上罩前端具有液晶显示屏和控制面板，液晶显示屏位于上罩前面板的左边，控制面板位于上罩前面板的右方。

3.如权利要求1所述的全自动馏分收集器，其特征在于：在所述遗漏接盘右侧有一槽道，在前方与槽道相连一漏嘴。

4.如权利要求1所述的全自动馏分收集器，其特征在于：所述托板安装在收集架体的底部或者距离底部三分之一处。

5.如权利要求1所述的全自动馏分收集器，其特征在于：一个收集架体具有两块孔板和一个托板。

6.如权利要求1所述的全自动馏分收集器，其特征在于：所述升降装置包括升降装置体、直线轴承导轴、光耦板、直线轴承、PEEK管、PEEK接头、注入针座、升降滑块、输液针、步进电机、同步带轮、带轮轴、同步带、光耦挡板；其中步进电机固定在升降装置体上，其轴方向与水平面平行，在电机相对的一端的升降装置体上安装了一个带轮轴，两个同步带轮分别固定在带轮轴和电机轴上，同步带套在两个同步带轮上，同步带与升降滑块、光耦挡板紧固在一起，升降滑块套在直线轴承上，在升降装置体中间有两根直线轴承导轴，光耦板固定在升降装置体上，光耦挡板固定在升降滑块上，随着升降滑块一起运动，PEEK管通过PEEK接头连接在注入针座上，注入针座下端连接输液针，注入针座固定在升降滑块上，随着升降滑块一起运动。

7.如权利要求1所述的全自动馏分收集器，其特征在于：所述横向运动装置包括同步带轮、横向外罩、横向固定梁、步进电机、电机编码器、同步带、定位光耦、横向运动架、直线轴承导轴、光耦挡板和直线轴承；其中步进电机垂直固定在横向固定梁上，其轴方向与水平面垂直，电机编码器固定在步进电机的下方，同步带轮固定在步进电机的电机轴上，在横向固定梁的另外一端也固定一个同步带轮，在横向固定梁上固定着两根直线轴承导轴，直线轴承固定在直线轴承导轴上，定位光耦固定在直线轴承导轴上方，横向运动架套在直线轴承上，光耦挡板、同步带与横向运动架固定在一起，在步进电机的驱动下，同步带带动横向运动架做横向运动，光耦挡板随着一起运动，横向外罩将上述部件罩住。

8.如权利要求1所述的全自动馏分收集器，其特征在于：所述纵向运动装置包括同步带、直线轴承、底板、同步带轮、步进电机、电机编码器、带轮轴、直线轴承导轴、光耦挡板、移动臂；电机编码器垂直固定在下罩上，底板通过长立柱部件垂直固定在下罩上。步进电机水平固定在底板的正下方，电机轴朝向左边，与水平面平行，同步带轮固定在电机轴上，在底板的另外一端固定有带轮轴，该带轮轴上也固定着一个同步带轮，同步带套在两个同步带轮上，并且同步带轮、光耦挡板与移动臂固定在一起。在底板下方固定着直线轴承导轴，直线轴承固定在直线轴承导轴上，移动臂套在直线轴承上，通过步进电机转动带动同步带，使移动臂作纵向移动。

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