CN101598738B - 一种应用于分析仪器的多通道桥式流路进样***及其进样方法 - Google Patents

Abstract

一种应用于分析仪器的多通道桥式流路进样***及其进样方法，其特征在于：包括预处理装置、计量装置、消解装置、测量装置、液体检测装置、进样驱动装置、第一流路切换装置和第二流路切换装置；各种试剂容器通过第一流路切换装置与液体检测装置、进样驱动装置相连，再与第二流路切换装置相连，第二流路切换装置又与预处理装置、计量装置、消解装置、测量装置相连，该***可以实现多种试剂在不同反应腔体间以灵活的速度进行准确的进样。

Description

一种应用于分析仪器的多通道桥式流路进样***及其进样方法

技术领域

本发明涉及环境保护领域分析仪器中的进样***，尤其是涉及一种多通道进样***。

背景技术

目前现有分析仪器中的进样***主要有连续进样***和定量进样***两种方式。由于连续进样***方式的样品消耗量比较大，因此普遍采用定量进样***方式。现有的采用定量进样***方式的自动液体分析仪器中，进样***均为多通道流路式进样***方式，实现多通道的方法大致分为三种：

1、路通道均由一套试剂泵驱动来实现进样，使各种试剂进入反应腔进行反应等，反应后仍需试剂泵驱动试剂送入其它环节，此种方式各通道之间并行独立，相互不受影响，如图1所示，图中1为试剂泵，2为试剂，3为反应腔，4为排液泵。这种方式进样独立，无交叉感染，但需要大量试剂泵，使***机械结构复杂、体积大、易出故障、维修复杂、成本高。

2、采用控制阀将多通道之间进行相连，只由一套试剂泵控制进样。在现有分析仪器产品中，试剂泵大多采用的是注射泵，注射泵在电机驱动下上下移动，通过多联体阀不同阀间的开关实现不同试剂间的进样，如图2所示，图中1为电机，2为注射泵，3为反应腔，4为多联体阀组，5为试剂。采用这种方式的***结构简单、成本较低，但由于注射泵单次进样体积受注射管体积的限制，使单次进样量有限，而且进样速度慢，难以调控，此外注射泵还需要保持高密闭性，一旦漏气将造成倒吸无法工作，可靠性差。

3、采用多通控制阀连接试剂与多个反应腔体，将泵置于反应腔体上部，如图3所示，图中1为电机，2为注射泵，3为三联体阀，4为反应腔，5为多联体阀组，6为试剂，***中采用的是注射泵，注射泵也通过多通阀与各腔体间连接，通过开关相应阀体实现不同流路进样。此方法与方法2类似，但由于泵***于反应腔上端，因此仍无法实现单次无限量进样。

发明内容

本发明目的在于实现多种试剂在不同反应腔体间以灵活(慢速或高速进样)的速度进行准确的进样。

为达到上述目的，本发明提供了一种应用于分析仪器的多通道桥式流路进样***，包括预处理装置、计量装置、消解装置、测量装置、液体检测装置、进样驱动装置、第一流路切换装置和第二流路切换装置；各种试剂容器分别与所述第一流路切换装置相连，所述第一流路切换装置、所述液体检测装置、所述进样驱动装置依次相连，所述进样驱动装置与所述第二流路切换装置相连，所述第二流路切换装置与所述计量装置相连，所述计量装置与所述第一流路切换装置相连，所述第一流路切换装置又与所述预处理装置相连，所述第二流路切换装置分别与所述消解装置、所述测量装置相连；所述第一流路切换装置由七联体阀组成，包括电磁阀A1至A7；所述第二流路切换装置由四联体阀组成，包括电磁阀B1至B4；所述七联体阀的电磁阀A7的上端口与所述预处理装置的下端口相连，电磁阀A1的上端口与所述计量装置的下端口相连，电磁阀A7的下端口与空气相连，其他各电磁阀A2至A6分别依次与各种试剂容器相连；所述四联体阀中与所述进样驱动装置相连端的电磁阀B1的上端口与所述计量装置的上端口相连，使所述七联体阀通过所述液体检测装置、进样驱动装置与所述四联体阀、计量装置间形成循环同路。

本发明还提供了一种使用如上所述多通道桥式流路进样***进样的方法，包括以下步骤：打开A2端口、B1端口，同时步进电机顺时针转动，驱动蠕动泵使试剂从A2端经B1端进入到计量装置中；计量好所需试剂量后，打开A1端和B2上端阀门，关闭A2端和B1上端阀门，试剂从计量装置中经A1端和B2端流入到消解装置中进行消解；经消解后的试剂要进入测量装置进行测量，先使步进电机反转，蠕动泵使消解后的试剂由B2端依次通过A1-A7端进入到预处理装置中，再使步进电机正转，使试剂从预处理装置进入到测量装置中进行测量；测量后的废液先进入到预处理装置，再由预处理装置进入到B4端，由废液排出口排出。

本发明的优点在于：试剂泵由步进电机驱动蠕动泵组成，可实现速度快慢可调，进样速度调节范围为0mL/s-1.8mL/s，并通过控制步进电机转动方向即可实现正反两向进样，而且与注射泵相比，不存在单次进样量上限问题；液体检测装置为当有液体流过的时候发出相应电信号给控制器，以实现进样的准确控制和计量；预处理装置的功能是提供试剂中转和进气吹空：很多复杂测量过程需要将试剂混合液在B端联通的多个腔体中置换，有了中转空间就为这种置换提供了很大便利；与预处理装置连接的A7端口也是本***必备的进气端口，打开进气端口进气可将阀、泵和管道内的试剂全部吹入目的腔体或排出。

附图说明

图1为现有的一种传统多通道进样***结构示意图；

图2为现有的一种采用多联体阀的简单多通道进样***结构示意图；

图3为现有的一种采用多联体阀的复杂多通道进样***结构示意图；

图4为本发明的一种多通道桥式流路进样***整体结构图；

图5为本发明的只需要计量装置和测量装置两个功能腔体进样***结构图。

图6为本发明的多联体阀原理图。

具体实施方式

如图4所示，1为预处理装置，2为计量装置，3为消解装置，4为测量装置，5为液体检测装置，6为试剂泵，7为七联体阀(如图6中的七联体阀原理图)，8为四联体阀(如图6所示四联体阀原理图)，9、10为扩展端，11为试剂，12为废液排出口。

本发明的多通道桥式流路进样***，主要由七联体阀7和四联体阀8、液体检测装置5、试剂泵6、预处理装置1以及多个功能腔体(计量装置2、消解装置3和测量装置4)组成。其中七联体阀7和四联体阀8、液体检测装置5、试剂泵6、预处理装置1为本发明的主要部分。计量装置2、消解装置3和测量装置4为辅助部分，这些装置可根据需求进行增减替换。其中七联体阀7为七通常闭阀，其七个入口A1-A7的开关可由各自的电磁阀分别单独控制，并且A2-A6端均与试剂容器连接，A7端与预处理装置1连接，A1端与计量装置2的下端口连接，七联体阀7的公共出口端经液体检测装置5与试剂泵6的一端连接。四联体阀8为一个四通常闭阀B1-B4，其公共出口端与试剂泵6的另一端连接，B1端与计量装置2的上端口连接，B2端与消解装置3的下端口相连，B3端与测量装置4的下端口连接。B4端为废液***出口。

进样流程：以从A2端口进液送入计量装置2，然后再依次送入消解装置3和测量装置4，最后排出废液为例：

首先打开A2端、B1上端，同时步进电机顺时针转动，驱动蠕动泵使试剂从A2端经B1端进入到计量装置2中，计量好所需试剂量后，打开A1端和B2上端阀门，关闭A2端和B1上端阀门，试剂从计量装置2中经A1端和B2端流入到消解装置3中进行消解。经消解后的试剂要进入测量装置4进行测量，但由于消解装置3和测量装置4在同一个阀组中，无法直接进样，此时要用到预处理装置1，当步进电机反转，蠕动泵使消解后的试剂由B2端依次通过A1-A7端进入到预处理装置1中，再使步进电机正转，使试剂从预处理装置1进入到测量装置4中进行测量。测量后的废液同消解液一样的流程，先进入到预处理装置1，再由预处理装置1进入到B4端由废液排出口12排出。

其他试剂进样流程与上述步骤类似，当所需进样试剂过多或过少时，可根据需要增减电磁阀数量，方便实现对***的扩展。举例，如图5所示为只需要计量装置和测量装置两个功能腔体进样***结构图。

图5所示为只需要计量装置和测量装置的两个功能腔体进样***结构图。主要由测定管13，计量管14，液体检测装置15，蠕动泵16，七联体阀17(如图6所示七联体阀原理图)，四联体阀18(如图6所示四联体阀原理图)，试剂19(A2为标样，A3为水样，A4为显色剂，A5为酸，A6为蒸馏水，A7为空气)，废液排出口20，排水管21九部分组成。其中七联体阀17为七通常闭阀，其七个入口A1-A7的开关可由各自的电磁阀分别单独控制，并且A2-A6端均与试剂容器连接，A1端与测定管13的下端口连接，七联体阀17的公共出口端经液体检测装置15与蠕动泵16的一端连接。四联体阀18为一个四通常闭阀B1-B4，其公共出口端与蠕动泵16的另一端连接，B1上端与计量管14的上端口连接，B2端与计量管14的下端口相连，B3端为废液排出口，B4端为排水管。

只需要计量装置和测量装置的两个功能腔体进样***具体进样流程如下：

首先打开A2端、B1上端阀门，同时步进电机顺时针转动，驱动蠕动泵16使试剂从A2端经B1端进入到计量管14中，计量好所需试剂量后，打开A1上端和B2上端阀门，关闭A2端和B1上端阀门，试剂从计量管14中经B2端和A1端流入到测定管13中进行测量。试剂测量后，关闭B2上端阀门，废液从测定管13进入到B3端，由B3端的废液排出口排出。

以上描述的只需要计量装置和测量装置两个功能腔体的进样***流程只是示例性的，其仅是为了对本发明进行解释说明，而并不是对本发明的限制，本发明装置同时也适用于其他在线监测方法进样流程，根据功能腔体的增减，功能腔体与电磁阀体的连接关系也会有相应的变化，本发明装置结构的改良和扩展都包含在本发明的保护范围之内。

图6所示为本发明的多联体阀原理图。七联体阀和四联体阀分别为七通常闭阀和四通常闭阀，其主要工作原理是，各联体阀之间相通，不工作时各联体阀处于常闭状态，正常工作时通过各自的电磁阀分别单独控制上下端口的打开和关闭，来实现各流路间的切换。

本发明与现有技术的相比，具有以下优点：

(1)实现样本和试剂在多个反应模块间方便、灵活的进样与送样，无交叉污染；

(2)所有进样控制只需使用一个蠕动泵，大大减化***的设计与成本；

(3)采用步进电机控制蠕动泵，与常用的注射泵相比，进样量、进样速度控制灵活，可通过软件方便调节进样速度，且不存在一次进样量上限问题；

(4)扩展性好，可根据需求方便的增减电磁阀从而增减进样、送样量；

(5)不需真空密闭，机械结构相对少，***整体可靠性高。

这里公开的实施例是示例性的，其仅是为了对本发明进行解释说明，而并不是对本发明的限制，本领域技术人员可以预见的改良和扩展都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种应用于分析仪器的多通道桥式流路进样***，其特征在于：

包括预处理装置、计量装置、消解装置、测量装置、液体检测装置、进样驱动装置、第一流路切换装置和第二流路切换装置；各种试剂容器分别与所述第一流路切换装置相连，所述第一流路切换装置、所述液体检测装置、所述进样驱动装置依次相连，所述进样驱动装置与所述第二流路切换装置相连，所述第二流路切换装置与所述计量装置相连，所述计量装置与所述第一流路切换装置相连，所述第一流路切换装置又与所述预处理装置相连，所述第二流路切换装置分别与所述消解装置、所述测量装置相连；所述第一流路切换装置由七联体阀组成，包括电磁阀A1至A7；所述第二流路切换装置由四联体阀组成，包括电磁阀B1至B4；所述七联体阀的电磁阀A7的上端口与所述预处理装置的下端口相连，电磁阀A1的上端口与所述计量装置的下端口相连，电磁阀A7的下端口与空气相连，其他各电磁阀A2至A6分别依次与各种试剂容器相连；所述四联体阀中与所述进样驱动装置相连端的电磁阀B1的上端口与所述计量装置的上端口相连，使所述七联体阀通过所述液体检测装置、进样驱动装置与所述四联体阀、计量装置间形成循环回路。

2.根据权利要求1所述的多通道桥式流路进样***，其特征在于：

所述进样驱动装置由一个步进电机控制一个蠕动泵组成，蠕动泵在步进电机控制下，可实现正反双向进样，对进样量、进样速度可进行控制，且单次进样量无上限限制。

3.根据权利要求1所述的多通道桥式流路进样***，其特征在于：

七联体阀和四联体阀通过添加或删减电磁阀体来对***实现流路扩展。

4.一种使用如权利要求1所述多通道桥式流路进样***进样的方法，其特征在于，包括以下步骤：

打开A2端口、B1端口，同时步进电机顺时针转动，驱动蠕动泵使试剂从A2端经B1端进入到计量装置中；

计量好所需试剂量后，打开A1端和B2上端阀门，关闭A2端和B1上端阀门，试剂从计量装置中经A1端和B2端流入到消解装置中进行消解；

经消解后的试剂要进入测量装置进行测量，先使步进电机反转，蠕动泵使消解后的试剂由B2端依次通过A1-A7端进入到预处理装置中，再使步进电机正转，使试剂从预处理装置进入到测量装置中进行测量；

测量后的废液先进入到预处理装置，再由预处理装置进入到B4端，由废液排出口排出。

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