[发明专利]一种可精确定时、定量并在位灭活的全自动快速取样设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于细胞生理代谢研究的快速取样设备，尤其是涉及一种可精确定时、定量并在位灭活的全自动快速取样设备。

背景技术

为了研究不同生理状态下微生物、植物和动物等多种细胞的生理代谢特性(如代谢物组学和代谢通量组学)，需要从培养液中取出细胞。在取样过程中，由于细胞内的酶催化反应十分迅速(尤其是在中心碳代谢途径中的中间代谢物转化一般在秒级或亚秒级)，目标代谢物可能会产生结构改变、浓度变化甚至于完全转化成其他物质，使得难以对目标物质进行准确定性和定量分析。当前细胞代谢研究中主要采用的培养装置趋于小型化(100-500ml)和微型化(几十毫升)，尤其是高通量研究时采用的反应器仅有数毫升，对精确取样有了更高要求。同时，采用同位素标记物或其他示踪物甚至环境扰动等方法来对细胞代谢反应变化研究中也需要进行连续、快速地取样。因此，能够快速、定量、定时取样并及时将细胞内酶灭活对研究细胞生理代谢(代谢物组学代谢通量组学)是至关重要的，开发能同时实现精确定时、定量的快速(能实现亚秒级)连续取样并同时灭活细胞的一体化装置是实现对细胞内部代谢研究的设备基础。

当前做法主要集中在以下几个方面：

1.手动采样。全过程采用手动操作，有的直接手动打开取样口阀门靠反应器的正压力将细胞培养液从取样口压出、然后进行淬灭、离心或水洗等相关处理操作。手动取样的缺点是操作时间长、取样量难以控制，取样时间点难以准确控制，操作时间在数秒钟以上。有的采用含有冷甲醇水溶液等淬灭冷液体的注射器直接从反应器中取样，虽然将淬灭和取样整合在一起，但难以实现快速连续操作，取样时间不可能准确把握，取样结果偏差很大。

2.半自动采样。有的采用三通阀方式通过开关阀门对取样进行控制，解决了手动控制精度差的不足。但由于采用电动电磁阀依次打开、关闭阀门，取样时间在秒级以上。有的采用在三阀系统基础上额外引入外界动力(用空气或蒸汽吹出)，也同样存在取样时间较长的问题。有的采用单阀控制阀门，并开发出带有取样试管的传动履带，进行连续取样，但仍不能实现定时、快速、定量取样。

3.自动取样。自动取样包括了采样、灭活和同步位移等功能。文献报道中有的采用热交换器对样品直接灭活，通过装有连续多个电磁阀门的管道来确定采样时间节点。此方法能在脉冲加入后精确确定取样时间，但是高温会使一些物质降解，也存在应用的局限性。有的文献采用电磁阀取样到冷的淬灭液中，并设有取样转盘，可实现连续取样，此方式阀门系统和外动力取样时间仍然存在不够快速的局限性，难以实现定量采样。但是在目前来看后者是比较可取的方式，具有广泛应用的前景。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能在秒级内完成快速、定量、连续、定时取样和淬灭全过程，完全自动化的可精确定时、定量并在位灭活的全自动快速取样设备。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种可精确定时、定量并在位灭活的全自动快速取样设备，该设备包括：

机械传动装置：包括电机、传动轴、取样转盘及储液槽，所述的电机通过传动轴驱动取样转盘转动，所述的取样转盘上设有多个安放取样管的定位取样孔，所述的储液槽设在取样转盘下方；

取样装置：通过管道将反应器中的样品输送至取样转盘上的取样管内；

控制装置：联动控制取样装置及机械传动装置，取样时控制装置先定位取样转盘上的定位取样孔位置后控制取样装置进行定量取样。

所述的取样装置包括耐压泵及与耐压泵串联的柱塞泵或三阀机构。设置耐压泵，可耐受反应器内部压力，同时防止压力波动造成单次定量取样误差增加。所述的柱塞泵或三阀机构可根据取样量要求更换泵或三阀机构的容量或多个柱塞泵或三阀机构串联甚至提高取样次数来满足取样量要求。

所述的控制装置包括操作界面、控制模块、通讯模块及单片机，所述的操作界面连接控制模块及通讯模块，所述的控制模块及通讯模块均通过单片机连接取样装置及机械传动装置，通过操作界面向控制模块及通讯模块输入信号控制取样装置及机械传动装置的运行。

所述的控制装置控制取样装置连续取样或单个取样，所述的控制装置可对取样装置的取样量进行设定，可统一设定，也可以分别设定任意一个取样管的取样量。控制装置控制取样装置的取样时间及取样时间间隔。根据实际细胞代谢过程中的研究时间点可自由设定取样时间，两个取样点时间设计应具备一定跨度(可满足不同取样要求)。