一、核心定義與目的
層析柜是一種??專為柱層析(柱色譜)純化過程優(yōu)化設(shè)計的、具備精確環(huán)境控制和特定安全防護功能??的專用柜體。它超越了普通冷藏柜或培養(yǎng)箱的功能，旨在為??層析柱本身??以及其關(guān)聯(lián)的??操作步驟??(上樣、平衡、洗脫、收集)提供一個??安全、穩(wěn)定、可控的工作空間??，最終目標(biāo)是：
??保持樣品活性：?? 保護熱敏性或光敏性生物分子(蛋白質(zhì)、酶、核酸、肽段、天然產(chǎn)物活性成分)的穩(wěn)定性，防止純化過程中失活或降解。
??提高分離效率與重現(xiàn)性：?? 維持恒定的低溫(或特定溫度)環(huán)境，減少擴散和熱效應(yīng)，提高層析分辨率，確保實驗結(jié)果可重復(fù)。
??保障操作安全：?? 安全處理易燃、易爆、有毒的有機溶劑的揮發(fā)氣體。
??優(yōu)化工作流程：?? 提供整合的操作平臺、支架和必要的儲物空間，使實驗過程更便捷、高效。
二、組成
1.柜體：柜體主要由內(nèi)壁、外壁、工作區(qū)和電源線組成。內(nèi)壁是工作區(qū)，通常由不銹鋼或聚丙烯等耐腐蝕、易清潔的材料制成。外壁則起到保溫和防護作用。
2.操作面板：操作面板上設(shè)有電源開關(guān)、溫度調(diào)節(jié)器、數(shù)字溫度顯示器等控制元件，用于設(shè)置和顯示層析柜的工作參數(shù)。
3.制冷系統(tǒng)：制冷系統(tǒng)能夠維持柜內(nèi)穩(wěn)定的低溫環(huán)境，以滿足不同實驗的需求。
4.層析系統(tǒng)：層析系統(tǒng)包括層析柱、固定相和流動相等組件。層析柱用于放置分離介質(zhì)(如凝膠、纖維素等)，固定相則吸附待分離的生物分子或化學(xué)成分，流動相則用于攜帶混合物通過層析柱進行分離。
5.控制系統(tǒng)：現(xiàn)代層析柜通常配備先進的控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)溫度、濕度、光照等參數(shù)的精確控制，以及自動化操作，提高實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。
三、工作原理
層析柜的工作原理主要基于層析技術(shù)。在層析過程中，混合物通過流動相被帶入層析柱中，與固定相發(fā)生相互作用。不同組分因其在固定相和流動相之間的分配系數(shù)不同而被有效分離。具體來說，具有親和力的兩個分子中，一個被固定在不溶性基質(zhì)上，構(gòu)成親和層析的固定相(即親和吸附劑)。當(dāng)含有待分離生物分子的樣品溶液通過層析柱時，待分離的生物分子會與配體發(fā)生特異性結(jié)合，從而留在固定相上；而溶液中的其他雜質(zhì)則不能與配體結(jié)合，隨流動相流出，實現(xiàn)了生物分子的分離和純化。
四、區(qū)別于普通設(shè)備的關(guān)鍵特性與功能
1??.精確、寬范圍的溫度控制：??
??1.1核心能力：制冷??： 絕大多數(shù)層析柜的核心是提供??穩(wěn)定的低溫環(huán)境??，常見可控溫范圍在 ??+4°C 至 +15°C??(生物活性保護)，部分型號可低至 ??+2°C??。
??1.2制熱/恒溫：?? 同時也具備加熱功能，提供 ??+15°C 至 +40°C 或更高??(例如 +50°C)的控溫范圍，滿足非低溫純化或特定酶反應(yīng)需求。
??1.3高精度 & 均溫性：?? 溫控精度通常在 ??±0.5°C 到 ±1.5°C??，并確保柜內(nèi)空間(尤其是層析柱所在區(qū)域)溫度分布均勻(波動<±1°C)，避免局部溫度差異導(dǎo)致色譜帶擴散、分辨率下降。
??2.堅固、耐化學(xué)腐蝕的“內(nèi)環(huán)境”：??
??2.1材質(zhì)關(guān)鍵：?? 內(nèi)膽(壁、頂、底)、擱架、支架、層析柱固定件、收集平臺等直接接觸試劑和溶劑的部件，必須使用??高耐腐蝕材料??：
??不銹鋼(SUS 304 / 316L)：?? 耐酸堿、耐絕大多數(shù)有機溶劑(尤其是316L不銹鋼，耐腐蝕性更強)，易清潔，無污染，壽命長。這是主流和實驗室標(biāo)準(zhǔn)配置。
??聚丙烯(PP)：?? 常用于抽屜、擋板等部件，成本較低，耐溶劑性好。
??環(huán)氧樹脂涂層鋼板：?? 經(jīng)濟型選擇，耐腐蝕性不如不銹鋼，長期使用或接觸強腐蝕劑可能有風(fēng)險。
??2.1無縫隙設(shè)計：?? 采用無縫焊接工藝，結(jié)合優(yōu)質(zhì)耐腐蝕密封膠條(如硅膠)，防止溶劑蒸汽滲入設(shè)備內(nèi)部，腐蝕關(guān)鍵部件(電機、電路板)。
??3.專業(yè)的層析柱支撐與操作平臺：??
??3.1核心構(gòu)件：可調(diào)高度支架系統(tǒng)??
由堅固的(不銹鋼)立柱和多點可調(diào)的夾持器組成。
能??穩(wěn)固夾持??不同直徑(幾厘米到幾十厘米)和長度的層析柱(特別是裝入填料后較重)，??防止搖晃、傾斜甚至倒塌??。
??高度靈活可調(diào)??： 方便連接下方的收集器(試管架、餾分收集器)、閥門、泵等設(shè)備。
??3.2收集平臺：?? 通常為耐腐蝕(不銹鋼)滑軌或耐化學(xué)腐蝕平板，高度可調(diào)，用于放置??餾分收集器??、試管架、錐形瓶、燒杯等接收容器。滑軌設(shè)計方便移動和定位收集容器。
4??.強制性、安全的排風(fēng)系統(tǒng)(生命線)：??
??4.1核心安全裝置：?? 內(nèi)置強力風(fēng)機，??持續(xù)或按需??(如溶劑蒸汽探測器觸發(fā))將柜內(nèi)產(chǎn)生的??易燃易爆、有毒有害溶劑蒸汽強制排出??。是防止爆炸和中毒的關(guān)鍵！
??4.2外部排風(fēng)接口：?? 標(biāo)配??連接外部通風(fēng)管道??的接口，??必須且只能??通過耐溶劑腐蝕的管道連接到??建筑物的有效排風(fēng)系統(tǒng)??(不能直排室內(nèi)或只接過濾裝置)。
??4.3排風(fēng)量可調(diào)/監(jiān)控：?? 可根據(jù)實驗強度(溶劑揮發(fā)量)調(diào)整風(fēng)量；部分型號帶風(fēng)壓監(jiān)測或報警，提示管道堵塞或風(fēng)機故障。
4.4??氣流通路設(shè)計：?? 確保空氣流通路徑覆蓋整個工作區(qū)，有效清除蒸汽死角。
??5.本質(zhì)安全(防爆)設(shè)計：??
??5.1重中之重！?? 柜內(nèi)所有電氣元件(照明燈、電源插座、溫控傳感器、風(fēng)機電機開關(guān)等)均需采用??防爆設(shè)計??或??本質(zhì)安全設(shè)計??：
使用特殊密封(防蒸汽侵入元件內(nèi)部)。
采用符合防爆標(biāo)準(zhǔn)的隔爆外殼(即使內(nèi)部元件短路產(chǎn)生火花，也不會引燃外部蒸汽)。
限制電路能量(本質(zhì)安全電路)。
5.2通過如 ??ATEX/IECEx?? 或 ??UL/CSA的相應(yīng)防爆等級認(rèn)證是重要的安全保證。
??6.便利性及配套設(shè)施：??
6.??1大視野門：?? ??雙層或三層中空玻璃??門(有效隔熱、減少結(jié)霧)，配備寬大密封條，便于觀察實驗過程。
??6.2內(nèi)部LED照明：?? 防爆、防塵、耐溶劑設(shè)計的LED燈，提供明亮、冷光源照明(減少發(fā)熱)。
????6.3內(nèi)接電源插座：?? ??防爆、防水、防塵、耐化學(xué)腐蝕??的專用插座，用于在柜內(nèi)安全地為??防爆認(rèn)證的泵、餾分收集器、UV檢測器(低壓安全型)??等輔助設(shè)備供電。數(shù)量(2-4個)和位置需考量。
????6.4儲物空間：?? 通常配有耐腐蝕的抽屜、擱架或小柜門，用于存放層析耗材(攪拌子、膠管、接頭)、工具、小瓶溶劑等。
????6.5腳輪與水平調(diào)節(jié)：?? 便于移動定位，腳輪帶鎖止功能保證穩(wěn)定。
??6.??6門開報警：?? 門長時間開啟會報警，提醒關(guān)門維持溫度并節(jié)省能耗。
??6.7(可選)惰性氣體接口：?? 用于對氧敏感物質(zhì)的純化。
??6.8(可選)自動收集器整合：?? 預(yù)留空間和接口方便整合餾分收集器。
??7.控制與監(jiān)控系統(tǒng)：??
??7.1數(shù)字控制器：?? 大屏幕清晰顯示??設(shè)定溫度(TS)和實際溫度(TA)??、可能的工作模式、排風(fēng)狀態(tài)、報警信息等。
??7.2溫度報警：?? 高溫/低溫超限報警。
??7.3系統(tǒng)故障報警：?? 如壓縮機故障、風(fēng)機故障等。
??7.4電源故障報警/記錄(可選)：?? 提供備用電源(如電池)維持報警或數(shù)據(jù)記錄。
??7.5數(shù)據(jù)記錄(可選)：?? 記錄溫度等運行參數(shù)，便于追溯和質(zhì)量控制。
??8.(設(shè)計考量)液體管理：??
8.1柜底通常設(shè)計為??前高后低??的傾斜結(jié)構(gòu)或帶有??接液槽??，引導(dǎo)意外灑漏的液體向后部匯集，便于清潔或收集。
8.2(可選)漏液傳感器報警。
五、應(yīng)用場景
1.生物技術(shù)：可用于蛋白質(zhì)、酶、抗體等生物大分子的分離和純化。這些生物大分子在生命科學(xué)研究中具有重要意義，其純度和活性直接影響實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。
2.醫(yī)藥研發(fā)：用于藥物的提純、雜質(zhì)的去除以及活性成分的富集。通過層析技術(shù)，可以有效提高藥物的純度和質(zhì)量，降低雜質(zhì)含量，為藥物的臨床應(yīng)用提供有力保障。
3.環(huán)境監(jiān)測：用于水體、土壤等環(huán)境樣品中污染物的分離和分析。通過層析技術(shù)，可以實現(xiàn)對環(huán)境中有機物、重金屬等污染物的準(zhǔn)確檢測和定量分析，為環(huán)保政策制定提供依據(jù)。
六、使用方法
1、準(zhǔn)備工作
檢查電源：確保電源線已正確連接至穩(wěn)定可靠的電源插座。
檢查環(huán)境：層析柜應(yīng)放置在水平地面上，周圍留有至少30cm的空間以保證通風(fēng)良好，避免陽光直射和潮濕環(huán)境。
檢查設(shè)備狀態(tài)：操作前檢查各項指標(biāo)是否符合要求，如空氣流量、空氣質(zhì)量、壓差等，確保設(shè)備處于良好狀態(tài)。
2、開機與設(shè)置
開機：按下面板上的電源開關(guān)，此時數(shù)字溫度顯示器將亮起，顯示柜內(nèi)的實際溫度。
設(shè)置溫度：根據(jù)實驗需要，設(shè)置目標(biāo)溫度。通常，溫度設(shè)置范圍為4℃至30℃，但具體范圍可能因設(shè)備型號而異。通過控制面板上的溫度調(diào)節(jié)器或數(shù)字鍵輸入目標(biāo)溫度，并按下確認(rèn)鍵保存設(shè)置。
3、準(zhǔn)備樣品
樣品處理：在將樣品放入層析柜之前，確保樣品已按照實驗要求進行處理和準(zhǔn)備。
加載樣品：將準(zhǔn)備好的樣品裝入層析柱中，然后將層析柱平穩(wěn)地放置在層架上。注意避免層析柱傾斜或晃動，以免影響實驗結(jié)果。
4、進行實驗
添加溶劑和試劑：根據(jù)層析實驗的要求，將需要使用的溶劑和試劑加入到樣品中。
啟動層析：啟動層析實驗，觀察流動相的顏色、流速等指標(biāo)來判斷層析柱中的分離情況。
監(jiān)控溫度：在層析過程中，密切關(guān)注溫度變化，確保溫度始終保持在設(shè)定的目標(biāo)范圍內(nèi)，以保證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。
5、記錄與收集
記錄數(shù)據(jù)：根據(jù)實驗要求，記錄層析過程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如溫度、時間、流速等。這些數(shù)據(jù)將有助于分析實驗結(jié)果和優(yōu)化實驗條件。
收集樣品：當(dāng)觀察到目標(biāo)成分流出時，應(yīng)及時收集并保存。
6、維護與保養(yǎng)
定期清潔：定期清潔內(nèi)部和外部，使用柔軟的布擦拭表面和層架，避免使用刺激性的清潔劑。
檢查制冷系統(tǒng)：定期檢查制冷系統(tǒng)，確保其正常運行。如發(fā)現(xiàn)制冷效果不佳或出現(xiàn)異常聲音，應(yīng)及時聯(lián)系專業(yè)人員進行維修。
保持通風(fēng)：確保層析柜周圍有足夠的通風(fēng)空間，避免設(shè)備過熱或損壞。
