CN207248600U - 一种固态样品浸提前处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种固态样品浸提前处理装置，其包括：加液模块，加液模块包括加液机械臂和设置于加液机械臂上的自动移液枪；振荡混匀模块，其与加液模块相衔接；振荡混匀模块包括振荡器和设置于振荡器上的振荡托盘；过滤模块，其与振荡混匀模块相衔接；过滤模块包括设置于转动机构上的过滤托盘、安放于过滤托盘上的过滤试管、通过漏斗安装机构设置于过滤试管上的漏斗、通过滤纸成型机构设置于漏斗上的滤纸和抓取倾倒机械手；并且漏斗安装机构和滤纸成型机构沿过滤托盘转动的方向依次布置；以及控制模块，控制模块与加液机械臂、自动移液枪、振荡器、转动机构、漏斗安装机构、滤纸成型机构和抓取倾倒机械手相连接。

Description

一种固态样品浸提前处理装置

技术领域

本实用新型涉及固态样品浸提相关设备技术领域，具体地说是涉及一种固态样品浸提前处理装置。

背景技术

随着水污染趋势的不断加剧,水资源保护、水污染处理都对水质分析提出了更高的要求。在实际工作中,复杂的水污染情况下通常仅仅应用化学分析法不能满足水质分析的要求,所以为了提高水质分析的速度以及提高水中物质进行分析的准确度、灵敏度,仪器分析法被广泛的应用。

最近几年，连续流动分析技术日益普及，尤其在湿化学研究领域得到广泛应用。按照不同的连接方法连接连续流动分析***取样器、泵、化学反应组件以及检测器,可以设计出用于不同分析目的的流路***。在实际应用中,充分利用连续流动分析技术的特点并结合具体分析方法的特点,设计出合理的流路***,可对大多数水性样品如水和废水、饮料、化学品等进行分析。例如,在水质分析中,运用连续流动分析技术可对氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氟化物、氯化物、硫酸盐、磷酸盐、硅酸盐、挥发酚、氰化物、化学需氧量以及其它采用分光光度法、电化学法分析的污染物进行快速准确的分析。在发达国家,已有相当多的连续流动分析方法成为标准分析方法(ISO、US EPA、DIN等),如在美国《水和废水标准检验法))(第十五版)中就列入了氨氮等六个连续流动自动分析方法,并专门用一个章节论述了实验室自动分析。

流动分析技术的发展经历了气泡间隔连续流动分析技术、流动注射分析技术、顺序注射分析技术几个阶段，三种技术各有自己的优势和特点，因此被用于不同领域和不同的检测技术中。

荷兰Skalar San++连续流动析分仪是基于气泡间隔连续流动分析技术(Segmented continuous flowanalysis,SCFA)技术发展起来的，该技术是标准系列和试样相继通过同一通道进入分析仪，在特定点加入试剂，与流动试样进行混合并反应，逐步达到稳态，一起流向流通池，到达流通池时进行检测并记录测定信号响应值。均匀的空气气泡将样品分开，保证了每一片段内试剂和样品高度一致。

连续流动分析仪拥有显著的水质检测优势，但在固态样品的分析检测中却表现出较大的不足，主要体现在***支持液态溶液，因此检测固态样品前需要复杂的人工前处理过程提取出水溶态的溶液，再使用连续流动分析仪上机检测。

以土壤速效磷为例，国内土壤速效成分分析主要依据林业标准LY/T1232-2015、LY/T1236-1999和土壤学会主编的《土壤农业化学分析方法》中的土壤样品浸提前处理方法，主要使用人工方法提取，称重后手工加浸提剂，控制相应的温度环境和时间，震荡提取后过滤得到浸提液。在整个制样过程中会由于人为因素而使样品因环境温度控制、浸提时间的影响造成浸提液浓度的偏离，同时在后续的手工显色比色工程中由于显色温度和时间的人为控制，可致使显色的差异性和浓度的偏离。

实用新型内容

针对现有技术之不足，本实用新型提供了一种固态样品浸提前处理装置。

本实用新型的固态样品浸提前处理装置的具体技术方案如下：

一种固态样品浸提前处理装置，其包括：

加液模块，所述加液模块包括加液机械臂和设置于所述加液机械臂上的自动移液枪；

振荡混匀模块，其与所述加液模块相衔接；所述振荡混匀模块包括振荡器和设置于所述振荡器上的振荡托盘；

过滤模块，其与所述振荡混匀模块相衔接；所述过滤模块包括设置于转动机构上的过滤托盘、安放于所述过滤托盘上的过滤试管、通过漏斗安装机构设置于所述过滤试管上的漏斗、通过滤纸成型机构设置于所述漏斗上的滤纸和抓取倾倒机械手；并且所述漏斗安装机构和所述滤纸成型机构沿所述过滤托盘转动的方向依次布置；

以及控制模块，所述控制模块与所述加液机械臂、所述自动移液枪、所述振荡器、所述转动机构、所述漏斗安装机构、所述滤纸成型机构和所述抓取倾倒机械手相连接。

本实用新型的固态样品浸提前处理装置通过上述技术方案进行标准化土壤速效成分、水溶态及交换态成分的提取前处理,实现大批量样品浸提试剂量、浸提时间、浸提温度的统一性,减免繁琐的人工工操作，避免人工误差，提高实验结果的准确性；并适用于连续流动分析仪检测的固态样品浸提前处理装置，可实现自动化完成加浸提剂，振荡混匀、过滤等环节，结合现有连续流动分析仪液态样品分析功能，可以提高仪器使用效率。

根据一个优选的实施方式，所述转动机构包括第一驱动电机和与所述第一驱动电机相连接的转动支架；所述过滤托盘安装于所述转动支架上。

根据一个优选的实施方式，所述滤纸成型机构包括直线电机和与所述直线电机相连接的滤纸成型模具；所述滤纸成型模具包括与所述漏斗相匹配的锥形凸起部，在所述锥形凸起部周围形成有一圈凹槽。

根据一个优选的实施方式，还包括与所述控制模块相连接的取液上架机械手。通过设置取液上架机械手可以实现将滤液直接移动至连续流动分析仪上进行后续检测。

根据一个优选的实施方式，所述漏斗包括漏斗本体；在所述漏斗本体的进液口端部沿径向形成有斜向上突出的凸缘。

通过在漏斗上设置凸缘滤纸经机械下压后形成锥形，滤纸边缘卡扣于漏斗上边缘的凸缘，形成锥形过滤态，相较于对折法和四折法最大限度增加了滤纸和土壤的接触面积，提高过滤效率。

根据一个优选的实施方式，所述控制模块为可编程自动化控制器或计算机。

根据一个优选的实施方式，所述自动移液枪包括推杆；所述推杆的一端与直线伺服电机相连接；所述推杆的另一端与高精度注射器的活塞相连接；在所述高精度注射器上还拆卸的连接有移液头；所述直线伺服电机与所述控制模块相连接。

与现有技术相比，本实用新型的固态样品浸提前处理装置具有如下有益效果：

本实用新型的固态样品浸提前处理装置通过上述技术方案进行标准化土壤速效成分、水溶态及交换态(如铵态氮、硝态氮)成分的提取前处理,实现大批量样品浸提试剂量、浸提时间、浸提温度的统一性,减免繁琐的人工工操作，避免人工误差，提高实验结果的准确性；并适用于连续流动分析仪检测的固态样品浸提前处理装置，可实现自动化完成加浸提剂，振荡混匀、过滤等环节，结合现有连续流动分析仪液态样品分析功能，可以提高仪器使用效率。

附图说明

图1是本实用新型的固态样品浸提前处理装置的结构示意图；

图2是本实用新型的固态样品浸提前处理装置中滤纸成型机构的结构示意图；

图3是本实用新型的固态样品浸提前处理装置中漏斗处于安装状态的结构示意图；

图4是本实用新型的固态样品浸提前处理装置中漏斗剖视图；

图5本实用新型的固态样品浸提前处理装置中自动移液***构示意图。

附图标记列表

100-加液模块，110-加液机械臂，120-自动移液枪，121-推杆，122-直线伺服电机，123-高精度注射器，124-移液头，200-振荡混匀模块，210-振荡器，220-振荡托盘，300-过滤模块，310-转动机构，311-第一驱动电机，312-转动支架，320-过滤托盘，330-过滤试管，340-漏斗安装机构，350-漏斗，351-漏斗本体，352-凸缘，360-滤纸成型机构，361-直线电机，362-滤纸成型模具，3621-锥形凸起部，3622-凹槽，370-滤纸，380-抓取倾倒机械手，390-取液上架机械手，400-控制模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型固态样品浸提前处理装置进行详细的说明。

如图1所示，一种固态样品浸提前处理装置，其包括加液模块100、振荡混匀模块200、过滤模块300和控制模块400。

加液模块100包括加液机械臂110和设置于加液机械臂110上的自动移液枪120。其中，加液机械臂110可以是两轴机械臂。如图5所示，自动移液枪120包括推杆121；推杆121的一端与直线伺服电机122相连接；推杆121的另一端与高精度注射器123的活塞相连接；在高精度注射器123上还拆卸的连接有移液头124；直线伺服电机122与控制模块400相连接。

振荡混匀模块200与加液模块100相衔接。振荡混匀模块200包括振荡器210和设置于振荡器210上的振荡托盘220。

过滤模块300，其与振荡混匀模块200相衔接。过滤模块300包括设置于转动机构310上的过滤托盘320、安放于过滤托盘320上的过滤试管330、通过漏斗安装机构340设置于过滤试管330上的漏斗350、通过滤纸成型机构360设置于漏斗350上的滤纸370和抓取倾倒机械手380；并且漏斗安装机构340和滤纸成型机构360沿过滤托盘320转动的方向依次布置。

其中，转动机构310包括第一驱动电机311和与第一驱动电机311相连接的转动支架312。过滤托盘320安装于转动支架312上。

其中，漏斗安装机构340可以是与控制模块400相连接的漏斗安装机械手。

其中，滤纸成型机构360包括直线电机361和与直线电机361相连接的滤纸成型模具362。滤纸成型模具362包括与漏斗350相匹配的锥形凸起部3621，在锥形凸起部3621周围形成有一圈凹槽3622，如图2所示。

其中，漏斗350包括漏斗本体351。在漏斗本体351的进液口端部沿径向形成有斜向上突出的凸缘352，如图3、图4所示。

在传统方法中，采用手工提取过滤，首先需要提前折叠滤纸，通常采用两次对折、四折或16折法等对滤纸进行折叠，经试验比对，发现折数越多即过滤面越大时，过滤速度越快，尤其是在过滤一些难过滤的液体时。但在用机械方法时滤纸的折叠不易实现，大部分自动化过滤需要采用滤膜或过滤器加压过滤，增加耗材费用，也需要提供外力增压设备。本实施例的固态样品浸提前处理装置通过在漏斗上设置凸缘352滤纸经机械下压后形成锥形，滤纸边缘卡扣于漏斗上边缘的凸缘，形成锥形过滤态，相较于对折法和四折法最大限度增加了滤纸和土壤的接触面积，提高过滤效率。

控制模块400与加液机械臂110、自动移液枪120、振荡器210、转动机构310、漏斗安装机构340、滤纸成型机构360和抓取倾倒机械手380相连接。

优选的，控制模块400为可编程自动化控制器或计算机。

进一步的，还包括与控制模块400相连接的取液上架机械手390。

本实施例的固态样品浸提前处理装置的工作过程如下：

将装有一定量固态样品的试管放置于振荡混匀模块200中的振荡托盘220上，在控制模块400的控制下，加液机械臂110带动自动移液枪120移动至浸提液存储位置处，然后控制模块400控制自动移液枪120直线伺服电机122工作，通过推杆121带动高精度注射器123的活塞，通过移液头124吸取一定量的浸提液；

然后，控制模块400控制加液机械臂110移动，带动自动移液枪120移动到装有固态样品的试管处，控制模块400控制自动移液枪120将吸取的浸提液加入装有固态样品的试管中；

之后，控制模块400控制自动移液枪120移开并控制振荡器210开始工作，振荡器210对装有固态样品和浸提液的试管进行震动，使试管内的固态样品和浸提液混合均匀，形成混合液；

同时，控制模块400控制过滤模块300开始工作，在过滤托盘320上放置好过滤试管330；在控制模块400控制下，转动机构310将试管转动到漏斗安装机构340位置处，控制模块400控制漏斗安装机构340将漏斗放置到过滤试管330上；然后在转动至滤纸成型机构360位置处，控制模块400滤纸成型机构360下压，完成滤纸成型，使滤纸安装在漏斗上；

控制模块400控制抓取倾倒机械手380将装有混合均匀的混合液的试管抓取出来，然后将混合液倒入漏斗中过滤；控制模块400控制抓取倾倒机械手380上试管的倾斜的角度来控制滤液的量；

过滤完成后，在控制模块400控制下，转动机构310将过滤试管转动到下一位置，然后摘除漏斗。

进一步的，在控制模块400控制下取液上架机械手390抓取装有滤液的过滤试管移动至连续流动分析仪，由连续流动分析仪完成后续工作。

本实用新型的固态样品浸提前处理装置基于现有连续流动分析仪的工作原理，针对固态样品提取的繁琐和人为误差，研制出既准确又快速的固态样品前处理装置，以实现固态样品前处理流程的标准化、操作环节的减量化以及工作效率的最大化。例如对土壤的速效成分和铵态氮、硝态氮、对烟草中的氨基氮、对肥料中的、对植物中等的检测分析。

土壤有效养分测试值与作物产量或养分吸收量之间应有很好的统计学相关性，只有通过土壤养分的测定,才能根据作物需要,正确确定施用化肥的种类和用量,才能使作物持续稳定的增产。因此土壤养分测试是制定肥料配方的重要依据。

以土壤速效磷为例，参照土壤有效磷分析的林业标准LY/T1232-2015，土壤经过称重、浸提和过滤的前处理后，稀释并进行保温显色后，手工依次倒入比色皿于紫外可见分光光度计比色，获得各样品浓度。首先在样品前处理环节，由于速效磷并不是土壤中某一特定形态的磷，是参照标准方法得到的具有统计学意义的相对指标，选用不同的方法在同一土壤上可以得到不同的有效磷数量，因此在浸提剂选用和加入量、浸提温度、浸提时间上需要严格控制，在以往的手工操作中往往由于前三个因素的细小偏差导致最终速效含量的偏离(如酸性土速效磷浸提时间长短导致结果的偏离)，其次磷的络合显色反应需要人为控制显色时间，并在依次及时比色，此处可由于人工操作上的时间不均一带来比色人为误差。

本实用新型的固态样品浸提前处理装置，参照国标和行业标准中土壤养分浸提方法，使用自动加液器，定量加入浸提试剂，震荡至预设时间，过滤得到滤液，整个流程自动化完成了标准提取的全过程，剔除了人工操作带来的误差，保证更好的统一性和可重复性，有效提高实验精度，缩短人工操作时间，与现有连续流动分析仪结合可扩展完成多项土壤测试指标。可适用于土壤pH、速效磷、速效钾、铵态氮、硝态氮、烟草中氨基氮等成分的浸提前处理步骤。

需要注意的是，本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

另外，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种固态样品浸提前处理装置，其特征在于，其包括：

加液模块(100)，所述加液模块(100)包括加液机械臂(110)和设置于所述加液机械臂(110)上的自动移液枪(120)；

振荡混匀模块(200)，其与所述加液模块(100)相衔接；所述振荡混匀模块(200)包括振荡器(210)和设置于所述振荡器(210)上的振荡托盘(220)；

过滤模块(300)，其与所述振荡混匀模块(200)相衔接；所述过滤模块(300)包括设置于转动机构(310)上的过滤托盘(320)、安放于所述过滤托盘(320)上的过滤试管(330)、通过漏斗安装机构(340)设置于所述过滤试管(330)上的漏斗(350)、通过滤纸成型机构(360)设置于所述漏斗(350)上的滤纸(370)和抓取倾倒机械手(380)；并且所述漏斗安装机构(340)和所述滤纸成型机构(360)沿所述过滤托盘(320)转动的方向依次布置；

以及控制模块(400)，所述控制模块(400)与所述加液机械臂(110)、所述自动移液枪(120)、所述振荡器(210)、所述转动机构(310)、所述漏斗安装机构(340)、所述滤纸成型机构(360)和所述抓取倾倒机械手(380)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种固态样品浸提前处理装置，其特征在于，所述转动机构(310)包括第一驱动电机(311)和与所述第一驱动电机(311)相连接的转动支架(312)；

所述过滤托盘(320)安装于所述转动支架(312)上。

3.根据权利要求1所述的一种固态样品浸提前处理装置，其特征在于，所述滤纸成型机构(360)包括直线电机(361)和与所述直线电机(361)相连接的滤纸成型模具(362)；

所述滤纸成型模具(362)包括与所述漏斗(350)相匹配的锥形凸起部(3621)，在所述锥形凸起部(3621)周围形成有一圈凹槽(3622)。

4.根据权利要求1所述的一种固态样品浸提前处理装置，其特征在于，还包括与所述控制模块(400)相连接的取液上架机械手(390)。

5.根据权利要求1至4之一所述的一种固态样品浸提前处理装置，其特征在于，所述漏斗(350)包括漏斗本体(351)；

在所述漏斗本体(351)的进液口端部沿径向形成有斜向上突出的凸缘(352)。

6.根据权利要求1至4之一所述的一种固态样品浸提前处理装置，其特征在于，所述控制模块(400)为可编程自动化控制器或计算机。

7.根据权利要求1至4之一所述的一种固态样品浸提前处理装置，其特征在于，所述自动移液枪(120)包括推杆(121)；

所述推杆(121)的一端与直线伺服电机(122)相连接；所述推杆(121)的另一端与高精度注射器(123)的活塞相连接；在所述高精度注射器(123)上还拆卸的连接有移液头(124)；

所述直线伺服电机(122)与所述控制模块(400)相连接。