一种含有间接偶联磁性微粒的溶液上清液提取器

技术领域

本发明涉及溶液分离技术领域，特别是涉及一种含有间接偶联磁性微粒的溶液上清液提取器。

背景技术

目前，传统的溶液分离技术通常包括离心分离、过滤、萃取、膜分离等方法，但这些方法存在着诸多问题，如分离效率低、耗时长、易受杂质干扰等。为了克服这些问题，含有间接偶联磁性微粒的溶液上清液提取器应运而生。这种提取器利用磁性微粒的特性，结合外部磁场的调控，实现对目标物质的高效分离和提取。

磁性微粒是具有磁性的微小颗粒，通常由铁、镍、钴等磁性材料制成。它们具有可控制的磁性，可以在外部磁场的作用下被吸引或排斥，从而实现对溶液中的目标物质的分离。此外，磁性微粒的表面可以修饰成亲和性基团，使其与目标物质具有特异性吸附作用。含有间接偶联磁性微粒的工作原理基本工作步骤为：在设备内，磁性微粒首先被悬浮在待处理的溶液中。这些微粒表面可能具有亲和性基团，可以与目标物质相互作用，实现吸附。接下来，通过磁场产生器，在设备周围产生一个外部磁场。这个磁场的强度和方向可以精确控制。外部磁场的作用下，磁性微粒被操控并移动到所需的位置。这可以是与设备的特定部分或通道相关联的地方，从而分离目标物质。洗涤和提取：分离后，可以通过改变磁场或其他方法，将磁性微粒带到一个新的环境中，以进行洗涤或提取。这个过程有助于去除非特异性吸附的杂质。上清液的收集：最终，目标物质被从磁性微粒上脱附并进一步纯化，上清液中含有高纯度的目标物质。含有间接偶联磁性微粒的溶液上清液提取器在各种领域都有广泛的应用，包括但不限于：生物制药：在生物药物的制备中，可以用于蛋白质、抗体、疫苗等目标物质的分离和提取，用于有机合成中的催化剂回收、分离纯化有机化合物等，用于水质净化，例如去除重金属离子、有机物污染物等，用于食品成分的纯化，如分离蛋白质、维生素等，在分子生物学、细胞生物学等领域用于实验室研究和生物样本分析。

尽管其应用广泛，但对于含磁性微粒的溶液上清液的提取目前采用实验员实际动手操作的情况较多，提取过程较为繁琐，并且还会增加污染溶液的风险，因此，缺乏一种智能化的溶液上清液提取装置。

发明内容

为了实现上述目的，本发明提供了一种含有间接偶联磁性微粒的溶液上清液提取器，以解决含有磁性微粒溶液的上清液一般需要手动操作的过程，较为繁琐并且溶液污染溶液的问题。

本发明提出了一种含有间接偶联磁性微粒的溶液上清液提取器，包括：控制单元、提取器、输液管、动力装置、磁场产生器、除杂管、排液管、隔板、壳体、酸碱罐与电源；所述提取器分别与所述输液管、所述除杂管与所述排液管连通，所述除杂管与所述排液管安装在靠近所述提取器底部的侧壁上，并且所述排液管插入所述提取器的内部，所述动力装置设置在所述输液管上，所述动力装置用于控制输液管内液体的流动，所述磁场产生器与所述提取器的顶部与底部分别贴合，所述磁场发生器用于产生磁场并吸附磁性微粒，所述电源与所述隔板位于所述壳体内，所述酸碱罐通过管道与所述提取器连接，所述酸碱罐设置在所述壳体的外部；

所述排液管位于所述提取器内部的部分设置有若干提取管，所述提取管为可伸缩结构，用于提取上清液；所述隔板包括：两个外层隔板与一个内层隔板，所述外层隔板分别固定在所述内层隔板的上下两表面，所述内层隔板与所述外层隔板滑动连接，所述内层隔板的长度小于所述外层隔板，所述隔板安装位置靠近所述提取器底部，并且将所述提取器分割为主腔室与副腔室，所述酸碱罐包括酸罐与碱罐，所述酸罐与所述碱罐分别与所述提取器连通，所述酸罐内装有酸性溶液，所述碱罐内装有碱性溶液；

所述输液杆与所述排液管位于所述壳体内部的部分上分别设置有阀门。

进一步地，所述控制单元包括：处理模块、控制模块和采集模块，所述采集模块用于采集所述提取器的工作状态数据，并将采集的工作状态数据传输至所述处理模块；所述处理模块用于根据采集到的工作状态数据设定所述提取器与所述酸碱罐的工作状态指令；所述控制模块根据处理模块设定的工作状态指令对所述提取器、所述酸碱罐与所述动力装置的工作状态进行控制。

进一步地，所述提取器的工作状态包括：溶液pH、溶液浓度、工作时间；

所述采集模块获取所述提取器内实际溶液pH＝L，并且所述处理模块内设定有预设标准标准溶液pH＝L0、预设溶液pH矩阵L和预设酸碱罐输出量矩阵V，对于所述预设溶液pH矩阵L，设定L(L1，L2，L3，L4，L5)，其中，L1为第一预设溶液pH，L2为第二预设溶液pH，L3为第三预设溶液pH，L4为第四预设溶液pH，L5为第五预设溶液pH，L6为第六预设溶液pH，且L1＜L2＜L3＜L0＜L4＜L5＜L6；对于所述预设酸碱罐输出量矩阵V，设定V(V1，V2，V3，V4，V5，V6)，其中，V1为第一预设碱罐输出量，V2为第二预设碱罐输出量，V3为第三预设碱罐输出量，V4为第四预设酸罐输出量，V5为第五预设酸罐输出量，V6为第六预设酸罐输出量，V7为第七预设酸罐输出量，且V1＜V2＜V3＜V4＜V5＜V6＜V7。

进一步地，存在如下关系：

当L＜L1时，设定所述第一预设碱罐输出量V1作为所述碱罐的输出量，所述酸罐停止工作；

当L1≤L＜L2时，设定所述第二预设碱罐输出量V2作为所述碱罐的输出量，所述酸罐停止工作；

当L2≤L＜L3时，设定所述第三预设碱罐输出量V3作为所述碱罐的输出量，所述酸罐停止工作；

当L3≤L＜L4时，设定所述第四预设酸罐输出量V4作为所述酸罐的输出量，所述碱罐停止工作；

当L4≤L＜L5时，设定所述第五预设酸罐输出量V5作为所述酸罐的输出量，所述碱罐停止工作；

当L5≤L＜L6时，设定所述第四预设酸罐输出量V6作为所述酸罐的输出量，所述碱罐停止工作；

当L6≤L时，设定所述第四预设酸罐输出量V7作为所述酸罐的输出量，所述碱罐停止工作；

进一步地，当所述处理模块确定所述酸碱罐的工作状态后，所述控制模块控制所述酸罐或所述碱罐对所述提取器输送酸液或碱液。

进一步地，所述处理模块还包括：每隔1-5s的固定时长实时对所述提取罐的溶液pH进行检测，并实时更新所述酸罐或所述碱罐对所述提取器输出量。

进一步地，所述采集模块获取所述提取器内实际溶液浓度＝C0，并且所述处理模块预设溶液浓度矩阵C和预设磁场产生器工作时间矩阵T，对于所述预设溶液浓度矩阵C，设定C(C1，C2，C3，C4，C5)，其中，C1为第一预设溶液浓度，C2为第二预设溶液浓度，C3为第三预设溶液浓度，C4为第四预设溶液浓度，C5为第五预设溶液浓度，C6为第六预设溶液浓度，且C1＜C2＜C3＜C0＜C4＜C5＜C6；对于所述预设磁场产生器工作时间矩阵T，设定T(T1，T2，T3，T4，T5，T6)，其中，T1为第一预设磁场产生器工作时间，T2为第二预设磁场产生器工作时间，T3为第三预设磁场产生器工作时间，T4为第四预设磁场产生器工作时间，T5为第五预设磁场产生器工作时间，T6为第六预设磁场产生器工作时间，T7为第七预设磁场产生器工作时间，且T1＜T2＜T3＜T4＜T5＜T6＜T7。

进一步地，存在如下关系：

当C0＜C1时，设定所述第一预设磁场产生器工作时间T1作为所述磁场产生器的工作时间；

当C1≤C0＜C2时，设定所述第二预设磁场产生器工作时间T2作为磁场产生器的工作时间；

当C2≤C0＜C3时，设定所述第三预设磁场产生器工作时间T3作为磁场产生器的工作时间；

当C3≤C0＜C4时，设定所述第四预设磁场产生器工作时间T4作为磁场产生器的工作时间；

当C4≤C0＜C5时，设定所述第五预设磁场产生器工作时间T5作为磁场产生器的工作时间；

当C5≤C0＜C6时，设定所述第四预设磁场产生器工作时间T6作为磁场产生器的工作时间；

当C6≤C0时，设定所述第四预设磁场产生器工作时间T7作为磁场产生器的工作时间；

进一步地，当所述处理模块确定所述磁场产生器的工作时间后，所述控制模块控制所述磁场产生器通电，对所述提取器施加磁场。

进一步地，所述处理模块还包括：每隔1-5s的固定时长实时对所述溶液浓度进行检测，并实时更新所述磁场产生器对所述提取器的磁场施加时间。

本发明实施例一种含有间接偶联磁性微粒的溶液上清液提取器与现有技术相比，其有益效果在于：

本发明通过智能控制系统，能够根据溶液的pH值、浓度和工作时间等关键参数，实时调整酸碱罐的输出和磁场产生器的工作时间，从而实现了高效、精确的上清液提取过程。不仅提高了溶液处理的效率和稳定性，还降低了人工干预的需求，具有明显的经济和操作上的有益效果。此外，通过实时监测和反馈控制，该提取器还可以更好地应对不同溶液条件下的变化，提供更一致的产品质量，对于实验室和工业应用具有广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的溶液上清液提取器的平面示意图；

图2是本发明实施例的溶液上清液提取器的隔板立体示意图。

图中，100、提取器；110、输液管；120、动力装置；130、磁场产生器；140、除杂管；150、排液管；160、隔板；161、外层隔板；162、内层隔板；170、壳体；180、酸碱罐；190、电源；200、控制单元；201、采集模块；202、处理模块；203、控制模块。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1-2所示，本发明优选实施例的一种含有间接偶联磁性微粒的溶液上清液提取器100，包括：

控制单元200、提取器100、输液管110、动力装置120、磁场产生器、除杂管140、排液管150、隔板160、壳体170、酸碱罐180与电源190；提取器100分别与输液管110、除杂管140与排液管150连通，除杂管140与排液管150安装在靠近提取器100底部的侧壁上，并且排液管150插入提取器100的内部，动力装置120设置在输液管110上，动力装置120用于控制输液管110内液体的流动，磁场产生器与提取器100的顶部与底部分别贴合，磁场发生器130用于产生磁场并吸附磁性微粒，电源190与隔板160位于壳体170内，酸碱罐180通过管道与提取器100连接，酸碱罐180设置在壳体170的外部；

排液管150位于提取器100内部的部分设置有若干提取管，提取管为可伸缩结构，用于提取上清液；隔板160包括：两个外层隔板161与一个内层隔板162，外层隔板161分别固定在内层隔板162的上下两表面，内层隔板162与外层隔板161滑动连接，内层隔板162的长度小于外层隔板161，隔板160安装位置靠近提取器100底部，并且将提取器100分割为主腔室与副腔室，酸碱罐180包括酸罐与碱罐，酸罐与碱罐分别与提取器100连通，酸罐内装有酸性溶液，碱罐内装有碱性溶液；

输液杆与排液管150位于壳体170内部的部分上分别设置有阀门。

可以理解的是，首先，通过控制单元200和动力装置120，能够智能地管理输液管110内液体的流动，实现高效的液体提取过程。其次，磁场产生器用于吸附磁性微粒，从而有效地分离和提取目标物质，有助于提高提取效率。另外，隔板160的设计将提取器100分为主腔室和副腔室，可以更好地控制和分离提取的物质。此外，酸碱罐180的连接和设置使得调整溶液的pH值和化学性质变得更加容易，有助于适应不同的实验和工业需求。最后，阀门的设置有助于控制输液杆和排液管150的流动，提高了操作的可控性和安全性。这一提取器100设计不仅提高了上清液提取的效率和精确性，还降低了操作难度，适用于广泛的实验和工业应用，有望提高生产效率和产品质量。

需要说明的是，主腔室与副腔室自上而下的设置在提取内，并由隔板160隔开，隔板160为三层结构，内层隔板162可移动，并且外层隔板161与内层隔板162分别开设有通孔，通过内层隔板162的通孔与外层隔板161的通孔相对应来排除杂质、废液等，内层隔板162与外层隔板161的通孔不对应时，隔板160不透过水。

在其中一些实施例中，控制单元200包括：处理模块202、控制模块203和采集模块201，采集模块201用于采集提取器100的工作状态数据，并将采集的工作状态数据传输至处理模块202；处理模块202用于根据采集到的工作状态数据设定提取器100与酸碱罐180的工作状态指令；控制模块203根据处理模块202设定的工作状态指令对提取器100、酸碱罐180与动力装置120的工作状态进行控制。

在其中一些实施例中，提取器100的工作状态包括：溶液pH、溶液浓度、工作时间；

采集模块201获取提取器100内实际溶液pH＝L，并且处理模块202内设定有预设标准标准溶液pH＝L0、预设溶液pH矩阵L和预设酸碱罐180输出量矩阵V，对于预设溶液pH矩阵L，设定L(L1，L2，L3，L4，L5)，其中，L1为第一预设溶液pH，L2为第二预设溶液pH，L3为第三预设溶液pH，L4为第四预设溶液pH，L5为第五预设溶液pH，L6为第六预设溶液pH，且L1＜L2＜L3＜L0＜L4＜L5＜L6；对于预设酸碱罐180输出量矩阵V，设定V(V1，V2，V3，V4，V5，V6)，其中，V1为第一预设碱罐输出量，V2为第二预设碱罐输出量，V3为第三预设碱罐输出量，V4为第四预设酸罐输出量，V5为第五预设酸罐输出量，V6为第六预设酸罐输出量，V7为第七预设酸罐输出量，且V1＜V2＜V3＜V4＜V5＜V6＜V7。

在其中一些实施例中，存在如下关系：

当L＜L1时，设定第一预设碱罐输出量V1作为碱罐的输出量，酸罐停止工作；

当L1≤L＜L2时，设定第二预设碱罐输出量V2作为碱罐的输出量，酸罐停止工作；

当L2≤L＜L3时，设定第三预设碱罐输出量V3作为碱罐的输出量，酸罐停止工作；

当L3≤L＜L4时，设定第四预设酸罐输出量V4作为酸罐的输出量，碱罐停止工作；

当L4≤L＜L5时，设定第五预设酸罐输出量V5作为酸罐的输出量，碱罐停止工作；

当L5≤L＜L6时，设定第四预设酸罐输出量V6作为酸罐的输出量，碱罐停止工作；

当L6≤L时，设定第四预设酸罐输出量V7作为酸罐的输出量，碱罐停止工作；

在其中一些实施例中，当处理模块202确定酸碱罐180的工作状态后，控制模块203控制酸罐或碱罐对提取器100输送酸液或碱液。

在其中一些实施例中，处理模块202还包括：每隔1-5s的固定时长实时对提取罐的溶液pH进行检测，并实时更新酸罐或碱罐对提取器100输出量。

可以理解的是，控制单元200中的处理模块202、控制模块203和采集模块201协同工作，能够自动监测提取器100的工作状态，包括溶液pH、浓度和工作时间。这种自动化和智能化的操作大大减少了操作人员的需求，提高了工作效率。采集模块201实时收集提取器100的工作状态数据，并传输给处理模块202。操作人员可以随时获得关于提取过程的详细信息，以便及时做出调整和决策。处理模块202根据采集的工作状态数据，可以设定提取器100与酸碱罐180的工作状态指令。这使得系统可以根据实际需求调整酸碱罐180的输出量，以实现溶液的准确pH和浓度控制，从而确保提取效率和产品质量。通过设定不同的溶液pH阈值，系统可以自动切换酸罐和碱罐的工作状态，从而实现自动化的反应控制。这有助于防止溶液偏离所需的pH范围，提高了工艺的稳定性。处理模块202的实时溶液pH检测和对酸罐或碱罐输出的实时更新，确保了在工作过程中保持所需的溶液特性，避免了不必要的生产变化。

在其中一些实施例中，采集模块201获取提取器100内实际溶液浓度＝C0，并且处理模块202预设溶液浓度矩阵C和预设磁场产生器工作时间矩阵T，对于预设溶液浓度矩阵C，设定C(C1，C2，C3，C4，C5)，其中，C1为第一预设溶液浓度，C2为第二预设溶液浓度，C3为第三预设溶液浓度，C4为第四预设溶液浓度，C5为第五预设溶液浓度，C6为第六预设溶液浓度，且C1＜C2＜C3＜C0＜C4＜C5＜C6；对于预设磁场产生器工作时间矩阵T，设定T(T1，T2，T3，T4，T5，T6)，其中，T1为第一预设磁场产生器工作时间，T2为第二预设磁场产生器工作时间，T3为第三预设磁场产生器工作时间，T4为第四预设磁场产生器工作时间，T5为第五预设磁场产生器工作时间，T6为第六预设磁场产生器工作时间，T7为第七预设磁场产生器工作时间，且T1＜T2＜T3＜T4＜T5＜T6＜T7。

在其中一些实施例中，存在如下关系：

当C0＜C1时，设定第一预设磁场产生器工作时间T1作为磁场产生器的工作时间；

当C1≤C0＜C2时，设定第二预设磁场产生器工作时间T2作为磁场产生器的工作时间；

当C2≤C0＜C3时，设定第三预设磁场产生器工作时间T3作为磁场产生器的工作时间；

当C3≤C0＜C4时，设定第四预设磁场产生器工作时间T4作为磁场产生器的工作时间；

当C4≤C0＜C5时，设定第五预设磁场产生器工作时间T5作为磁场产生器的工作时间；

当C5≤C0＜C6时，设定第四预设磁场产生器工作时间T6作为磁场产生器的工作时间；

当C6≤C0时，设定第四预设磁场产生器工作时间T7作为磁场产生器的工作时间；

在其中一些实施例中，当处理模块202确定磁场产生器的工作时间后，控制模块203控制磁场产生器通电，对提取器100施加磁场。

在其中一些实施例中，处理模块202还包括：每隔1-5s的固定时长实时对溶液浓度进行检测，并实时更新磁场产生器对提取器100的磁场施加时间。

可以理解的是，精确的浓度控制：采集模块201实时获取提取器100内的实际溶液浓度(C0)，而处理模块202使用预设溶液浓度矩阵(C1至C6)来设定所需的目标浓度。这使得系统能够对溶液浓度进行高度精确的调整，确保生产过程中所需的浓度水平得到维持，从而保证产品质量的一致性。通过预设磁场产生器工作时间矩阵(T1至T7)，系统能够根据实际溶液浓度来调整磁场产生器的工作时间。当溶液浓度偏离目标值时，系统会相应地增加或减少磁场产生器的工作时间，以实现快速的反应和调整。这种智能磁场控制有助于提高提取效率和产品产量。处理模块202定期(每隔1-5秒)对溶液浓度进行实时检测，并根据实际浓度情况实时更新磁场产生器的工作时间。这意味着系统具有高度的动态性能，可以在瞬间做出反应，以应对任何浓度波动，从而确保了工艺的稳定性和一致性。由于磁场是根据实际需求进行调整的，系统可以避免不必要的能源浪费，降低了能源成本，同时减少了对磁性微粒的不必要的磁场暴露，有助于延长设备寿命。

以上所述仅为本发明的一个实施例子，但不能以此限制本发明的范围，凡依据本发明所做的结构上的变化，只要不失本发明的要义所在，都应视为落入本发明保护范围之内受到制约。

需要说明的是，上述实施例提供的系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。