一、核心定义与目的
层析柜是一种专为柱层析(柱色谱)纯化过程优化设计的、具备精确环境控制和特定安全防护功能的专用柜体。它超越了普通冷藏柜或培养箱的功能，旨在为层析柱本身以及其关联的操作步骤(上样、平衡、洗脱、收集)提供一个安全、稳定、可控的工作空间，最终目标是：
保持样品活性： 保护热敏性或光敏性生物分子(蛋白质、酶、核酸、肽段、天然产物活性成分)的稳定性，防止纯化过程中失活或降解。
提高分离效率与重现性： 维持恒定的低温(或特定温度)环境，减少扩散和热效应，提高层析分辨率，确保实验结果可重复。
保障操作安全： 安全处理易燃、易爆、有毒的有机溶剂的挥发气体。
优化工作流程： 提供整合的操作平台、支架和必要的储物空间，使实验过程更便捷、高效。
二、组成
1.柜体：柜体主要由内壁、外壁、工作区和电源线组成。内壁是工作区，通常由不锈钢或聚丙烯等耐腐蚀、易清洁的材料制成。外壁则起到保温和防护作用。
2.操作面板：操作面板上设有电源开关、温度调节器、数字温度显示器等控制元件，用于设置和显示层析柜的工作参数。
3.制冷系统：制冷系统能够维持柜内稳定的低温环境，以满足不同实验的需求。
4.层析系统：层析系统包括层析柱、固定相和流动相等组件。层析柱用于放置分离介质(如凝胶、纤维素等)，固定相则吸附待分离的生物分子或化学成分，流动相则用于携带混合物通过层析柱进行分离。
5.控制系统：现代层析柜通常配备先进的控制系统，能够实现温度、湿度、光照等参数的精确控制，以及自动化操作，提高实验结果的准确性和可靠性。
三、工作原理
层析柜的工作原理主要基于层析技术。在层析过程中，混合物通过流动相被带入层析柱中，与固定相发生相互作用。不同组分因其在固定相和流动相之间的分配系数不同而被有效分离。具体来说，具有亲和力的两个分子中，一个被固定在不溶性基质上，构成亲和层析的固定相(即亲和吸附剂)。当含有待分离生物分子的样品溶液通过层析柱时，待分离的生物分子会与配体发生特异性结合，从而留在固定相上；而溶液中的其他杂质则不能与配体结合，随流动相流出，实现了生物分子的分离和纯化。
四、区别于普通设备的关键特性与功能
1.精确、宽范围的温度控制：
1.1核心能力：制冷： 绝大多数层析柜的核心是提供稳定的低温环境，常见可控温范围在 +4°C 至 +15°C(生物活性保护)，部分型号可低至 +2°C。
1.2制热/恒温： 同时也具备加热功能，提供 +15°C 至 +40°C 或更高(例如 +50°C)的控温范围，满足非低温纯化或特定酶反应需求。
1.3高精度 & 均温性： 温控精度通常在 ±0.5°C 到 ±1.5°C，并确保柜内空间(尤其是层析柱所在区域)温度分布均匀(波动<±1°C)，避免局部温度差异导致色谱带扩散、分辨率下降。
2.坚固、耐化学腐蚀的“内环境”：
2.1材质关键： 内胆(壁、顶、底)、搁架、支架、层析柱固定件、收集平台等直接接触试剂和溶剂的部件，必须使用高耐腐蚀材料：
不锈钢(SUS 304 / 316L)： 耐酸碱、耐绝大多数有机溶剂(尤其是316L不锈钢，耐腐蚀性更强)，易清洁，无污染，寿命长。这是主流和实验室标准配置。
聚丙烯(PP)： 常用于抽屉、挡板等部件，成本较低，耐溶剂性好。
环氧树脂涂层钢板： 经济型选择，耐腐蚀性不如不锈钢，长期使用或接触强腐蚀剂可能有风险。
2.1无缝隙设计： 采用无缝焊接工艺，结合优质耐腐蚀密封胶条(如硅胶)，防止溶剂蒸汽渗入设备内部，腐蚀关键部件(电机、电路板)。
3.专业的层析柱支撑与操作平台：
3.1核心构件：可调高度支架系统
由坚固的(不锈钢)立柱和多点可调的夹持器组成。
能稳固夹持不同直径(几厘米到几十厘米)和长度的层析柱(特别是装入填料后较重)，防止摇晃、倾斜甚至倒塌。
高度灵活可调： 方便连接下方的收集器(试管架、馏分收集器)、阀门、泵等设备。
3.2收集平台： 通常为耐腐蚀(不锈钢)滑轨或耐化学腐蚀平板，高度可调，用于放置馏分收集器、试管架、锥形瓶、烧杯等接收容器。滑轨设计方便移动和定位收集容器。
4.强制性、安全的排风系统(生命线)：
4.1核心安全装置： 内置强力风机，持续或按需(如溶剂蒸汽探测器触发)将柜内产生的易燃易爆、有毒有害溶剂蒸汽强制排出。是防止爆炸和中毒的关键！
4.2外部排风接口： 标配连接外部通风管道的接口，必须且只能通过耐溶剂腐蚀的管道连接到建筑物的有效排风系统(不能直排室内或只接过滤装置)。
4.3排风量可调/监控： 可根据实验强度(溶剂挥发量)调整风量；部分型号带风压监测或报警，提示管道堵塞或风机故障。
4.4气流通路设计： 确保空气流通路径覆盖整个工作区，有效清除蒸汽死角。
5.本质安全(防爆)设计：
5.1重中之重！ 柜内所有电气元件(照明灯、电源插座、温控传感器、风机电机开关等)均需采用防爆设计或本质安全设计：
使用特殊密封(防蒸汽侵入元件内部)。
采用符合防爆标准的隔爆外壳(即使内部元件短路产生火花，也不会引燃外部蒸汽)。
限制电路能量(本质安全电路)。
5.2通过如 ATEX/IECEx 或 UL/CSA的相应防爆等级认证是重要的安全保证。
6.便利性及配套设施：
6.1大视野门： 双层或三层中空玻璃门(有效隔热、减少结雾)，配备宽大密封条，便于观察实验过程。
6.2内部LED照明： 防爆、防尘、耐溶剂设计的LED灯，提供明亮、冷光源照明(减少发热)。
6.3内接电源插座： 防爆、防水、防尘、耐化学腐蚀的专用插座，用于在柜内安全地为防爆认证的泵、馏分收集器、UV检测器(低压安全型)等辅助设备供电。数量(2-4个)和位置需考量。
6.4储物空间： 通常配有耐腐蚀的抽屉、搁架或小柜门，用于存放层析耗材(搅拌子、胶管、接头)、工具、小瓶溶剂等。
6.5脚轮与水平调节： 便于移动定位，脚轮带锁止功能保证稳定。
6.6门开报警： 门长时间开启会报警，提醒关门维持温度并节省能耗。
6.7(可选)惰性气体接口： 用于对氧敏感物质的纯化。
6.8(可选)自动收集器整合： 预留空间和接口方便整合馏分收集器。
7.控制与监控系统：
7.1数字控制器： 大屏幕清晰显示设定温度(TS)和实际温度(TA)、可能的工作模式、排风状态、报警信息等。
7.2温度报警： 高温/低温超限报警。
7.3系统故障报警： 如压缩机故障、风机故障等。
7.4电源故障报警/记录(可选)： 提供备用电源(如电池)维持报警或数据记录。
7.5数据记录(可选)： 记录温度等运行参数，便于追溯和质量控制。
8.(设计考量)液体管理：
8.1柜底通常设计为前高后低的倾斜结构或带有接液槽，引导意外洒漏的液体向后部汇集，便于清洁或收集。
8.2(可选)漏液传感器报警。
五、应用场景
1.生物技术：可用于蛋白质、酶、抗体等生物大分子的分离和纯化。这些生物大分子在生命科学研究中具有重要意义，其纯度和活性直接影响实验结果的准确性和可靠性。
2.医药研发：用于药物的提纯、杂质的去除以及活性成分的富集。通过层析技术，可以有效提高药物的纯度和质量，降低杂质含量，为药物的临床应用提供有力保障。
3.环境监测：用于水体、土壤等环境样品中污染物的分离和分析。通过层析技术，可以实现对环境中有机物、重金属等污染物的准确检测和定量分析，为环保政策制定提供依据。
六、使用方法
1、准备工作
检查电源：确保电源线已正确连接至稳定可靠的电源插座。
检查环境：层析柜应放置在水平地面上，周围留有至少30cm的空间以保证通风良好，避免阳光直射和潮湿环境。
检查设备状态：操作前检查各项指标是否符合要求，如空气流量、空气质量、压差等，确保设备处于良好状态。
2、开机与设置
开机：按下面板上的电源开关，此时数字温度显示器将亮起，显示柜内的实际温度。
设置温度：根据实验需要，设置目标温度。通常，温度设置范围为4℃至30℃，但具体范围可能因设备型号而异。通过控制面板上的温度调节器或数字键输入目标温度，并按下确认键保存设置。
3、准备样品
样品处理：在将样品放入层析柜之前，确保样品已按照实验要求进行处理和准备。
加载样品：将准备好的样品装入层析柱中，然后将层析柱平稳地放置在层架上。注意避免层析柱倾斜或晃动，以免影响实验结果。
4、进行实验
添加溶剂和试剂：根据层析实验的要求，将需要使用的溶剂和试剂加入到样品中。
启动层析：启动层析实验，观察流动相的颜色、流速等指标来判断层析柱中的分离情况。
监控温度：在层析过程中，密切关注温度变化，确保温度始终保持在设定的目标范围内，以保证实验结果的准确性。
5、记录与收集
记录数据：根据实验要求，记录层析过程中的关键数据，如温度、时间、流速等。这些数据将有助于分析实验结果和优化实验条件。
收集样品：当观察到目标成分流出时，应及时收集并保存。
6、维护与保养
定期清洁：定期清洁内部和外部，使用柔软的布擦拭表面和层架，避免使用刺激性的清洁剂。
检查制冷系统：定期检查制冷系统，确保其正常运行。如发现制冷效果不佳或出现异常声音，应及时联系专业人员进行维修。
保持通风：确保层析柜周围有足够的通风空间，避免设备过热或损坏。
