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如何一機(jī)搞定進(jìn)樣+純化+收集?來了解一下依利特S3320制備色譜的研發(fā)歷程

來源:依利特(大連)分析儀器有限公司   2025年08月07日 10:05  

在實(shí)驗(yàn)室里,李博士正眉頭緊鎖。他需要從復(fù)雜的植物提取物中純化出高純度的活性成分,這離不開制備色譜技術(shù)。但眼前的景象讓他效率大減:手動(dòng)進(jìn)樣耗時(shí)費(fèi)力、精度難以保證;旁邊的餾分收集器需要專人盯著色譜峰,手動(dòng)切換試管,稍不留神目標(biāo)組分就溜進(jìn)了廢液桶。交叉污染、人為誤差、漫長(zhǎng)的工時(shí)……這些都是行業(yè)里長(zhǎng)期存在的痛點(diǎn)。“要是有臺(tái)設(shè)備能自動(dòng)進(jìn)樣,還能智能識(shí)別、精準(zhǔn)收集餾分,該多好!”李博士的感慨,道出了無數(shù)科研和產(chǎn)業(yè)工作者的心聲。

這個(gè)痛點(diǎn),正是依利特科技研發(fā)團(tuán)隊(duì)日夜攻關(guān)的方向。在色譜領(lǐng)域深耕多年的他們深知,傳統(tǒng)的制備色譜流程中,自動(dòng)進(jìn)樣器和餾分收集器往往是獨(dú)立的兩臺(tái)設(shè)備。雖然各自功能成熟,但“各自為政”導(dǎo)致流程割裂,無法實(shí)現(xiàn)真正意義上的“樣品進(jìn)-分離-目標(biāo)收”全鏈條自動(dòng)化。效率低、依賴人工值守、方法靈活性不足,限制了制備效率的提升。


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一體化設(shè)計(jì)的誕生


面對(duì)挑戰(zhàn),依利特研發(fā)團(tuán)隊(duì)決定打破常規(guī)——研制集自動(dòng)進(jìn)樣與餾分收集功能于一體的設(shè)備,目標(biāo)直指“高效、精準(zhǔn)、便捷、可靠”。設(shè)計(jì)理念很明確:1+1>2。但這絕非簡(jiǎn)單的物理拼裝。團(tuán)隊(duì)首先構(gòu)思了“大腦”與“軀干”:

  • 智能大腦(軟件控制系統(tǒng)): 開發(fā)統(tǒng)一的上位機(jī)工作站軟件,能夠同時(shí)設(shè)定和管理復(fù)雜的進(jìn)樣程序(樣品量、位置、順序)和餾分收集策略(基于時(shí)間、信號(hào)閾值、峰斜率等觸發(fā)),告別分別操作兩臺(tái)設(shè)備的繁瑣。

  • 強(qiáng)健軀干(精密機(jī)械結(jié)構(gòu)): 關(guān)鍵在于如何讓一個(gè)“機(jī)械手”既能精準(zhǔn)抓?。ㄟM(jìn)樣)又能靈活放置(收集)。方案是:創(chuàng)新采用高速伺服電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)X、Y、Z三維運(yùn)動(dòng)軸。想象一下,一個(gè)能在設(shè)定托盤區(qū)域內(nèi)高速、精準(zhǔn)移動(dòng)到任意點(diǎn)的機(jī)械臂,其頂端集成了進(jìn)樣針和收集閥。



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細(xì)節(jié)鑄就可靠

設(shè)備的核心舞臺(tái)是托盤底板。這里,研發(fā)團(tuán)隊(duì)注入了多重匠心設(shè)計(jì)。

  • 智能防漏液系統(tǒng): 托盤四周及底部設(shè)計(jì)了精密的導(dǎo)液槽網(wǎng)絡(luò))。一旦發(fā)生漏液,液體會(huì)被迅速引導(dǎo)匯入最低處的導(dǎo)液槽,并通過廢液口排出。更關(guān)鍵的是,這個(gè)導(dǎo)液槽內(nèi)置漏液傳感器,一旦檢測(cè)到液體,立即報(bào)警到工作站,及時(shí)止損。

  • 精準(zhǔn)定位: 底盤設(shè)置了堅(jiān)固的托盤定位銷,確保各種規(guī)格的托盤放置后紋絲不動(dòng)。更巧妙的是設(shè)置了4個(gè)坐標(biāo)校準(zhǔn)點(diǎn)。只需校準(zhǔn)這四點(diǎn),即可保證后續(xù)任意托盤上每個(gè)孔位的絕對(duì)位置精確無誤,這是進(jìn)樣和收集精準(zhǔn)的前提。

  • 開放式靈活空間: 設(shè)備采用開放式設(shè)計(jì),可同時(shí)容納6個(gè)不同規(guī)格的樣品托盤。從微量的96孔板(0.5mL)到大型的1L樣品瓶(雙96孔板設(shè)計(jì)),涵蓋96孔、75孔、70孔、30孔、3孔等多種規(guī)格,滿足從微量探索到規(guī)模制備的廣泛需求。




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位置與判斷的算法


要讓機(jī)械臂在眾多托盤、無數(shù)孔位中準(zhǔn)確無誤地工作和收集,坐標(biāo)算法是靈魂。團(tuán)隊(duì)開發(fā)了二維坐標(biāo)系算法。以設(shè)備底盤和機(jī)械臂原點(diǎn)建立全局坐標(biāo)系,再為每個(gè)放置的托盤再建立其局部坐標(biāo)系,計(jì)算時(shí),將目標(biāo)孔位在局部坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換疊加到全局坐標(biāo)系上,即可得到相對(duì)于機(jī)械臂原點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo) (X全局 + X局部, Y全局 + Y局部)。這套算法確保了無論托盤類型如何搭配、放置在哪幾個(gè)位置,機(jī)械臂都能精準(zhǔn)定位。

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智能判斷餾分收集

設(shè)備支持多種觸發(fā)模式,收集原理如下圖所示。

  • 時(shí)間觸發(fā): 在預(yù)設(shè)的時(shí)間段內(nèi)收集。

  • 閾值觸發(fā): 當(dāng)檢測(cè)器信號(hào)強(qiáng)度超過設(shè)定值(s)時(shí)開始收集。

  • 時(shí)間+閾值組合(更精準(zhǔn)) 例如,設(shè)定在t1-t2時(shí)間段內(nèi)收集“樣品1”,但只有當(dāng)此時(shí)間段內(nèi)信號(hào)強(qiáng)度也同時(shí)達(dá)到閾值s時(shí),才真正啟動(dòng)收集閥切換到收集狀態(tài)(NC口連通),否則視為無效或廢液(NO口連通)。這有效避免了收集到非目標(biāo)或低濃度餾分,提高了目標(biāo)物的純度和回收率。
       

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整機(jī)設(shè)備,性能卓越

紙上得來終覺淺。S3320的實(shí)戰(zhàn)表現(xiàn)如何?

1、進(jìn)樣精度:不同體積下,誤差均控制在 ±1% 以內(nèi),重復(fù)性優(yōu)異,為可靠分離奠定基礎(chǔ)

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2、分離純化效能: 選擇甜菊糖苷中高價(jià)值組分——甜菊苷和瑞鮑迪苷A作為測(cè)試樣品,設(shè)備自動(dòng)進(jìn)樣10mL樣品,利用其時(shí)間+閾值方法精準(zhǔn)收集目標(biāo)餾分。如下表所示,純度均高于93%,相比文獻(xiàn)報(bào)道的傳統(tǒng)三步樹脂法(~92.9%)更具優(yōu)勢(shì)。證明了設(shè)備在快速分離、穩(wěn)定輸出、精準(zhǔn)收集上的卓越性能,顯著提升產(chǎn)品純度和效率。

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3、可靠耐用: 制備實(shí)驗(yàn)往往需要長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行。團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了嚴(yán)苛的3000小時(shí)無故障時(shí)間 (MTBF) 模擬測(cè)試,進(jìn)樣精度依然穩(wěn)定(誤差 <±1%),收集位置未發(fā)生任何偏移,充分驗(yàn)證了設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和可靠性。

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未來,不止于此

依利特S3320全自動(dòng)進(jìn)樣與餾分收集一體機(jī)的成功研制,標(biāo)志著制備色譜自動(dòng)化水平邁上新臺(tái)階。它將“進(jìn)樣”與“收集”這兩個(gè)關(guān)鍵步驟無縫融合,通過高速精密三維運(yùn)動(dòng)、智能算法判斷、多重安全保障(防漏液、精準(zhǔn)定位)以及出色的兼容性(流量1-200mL/min,多樣品托盤),有效解決了傳統(tǒng)模式效率低、誤差大、依賴人工的痛點(diǎn),為制藥(天然產(chǎn)物純化、多肽純化)、生物制品、食品檢測(cè)、化工分離等領(lǐng)域提供了更高效、精準(zhǔn)、省力、可靠的分離純化解決方案。

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依利特S3320制備型自動(dòng)進(jìn)樣&餾分收集一體機(jī)

研發(fā)團(tuán)隊(duì)的腳步并未停歇。未來,他們將繼續(xù)優(yōu)化S3320的結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng),追求更高的穩(wěn)定性和更廣泛的應(yīng)用適配性。同時(shí),積極探索將更多新型分離技術(shù)融入平臺(tái),持續(xù)提升分離效率和產(chǎn)品質(zhì)量,助力中國(guó)科學(xué)儀器和分離純化產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

 

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