一种便携式样品综合前处理装置的制作方法

本实用新型涉及一种处理装置，尤其涉及一种便携式样品综合前处理装置。

背景技术：

近年来，食品安全问题频发，三聚氰胺、苏丹红、致癌毒米、毒奶粉、塑化剂以及瘦肉精等数十起食品安全事件被查处曝光后，引起了人们的极大关注。食品安全问题不但影响广大人民群众的生命财产，而且还制约着整个国家的经济发展。食品安全检测是按照国家指标来检测食品中的有害物质，主要是一些有害有毒的指标的检测，比如重金属、黄曲霉毒素等。

在食品安全快速检测中，直接取得的样品一般是不能直接进行检测的，需要在检测前对样品进行适当的前处理。但是，传统的食品安全样品前处理方法存在以下几点缺陷和不足，具体包括：

第一，单个样品前处理装置只能对单个处理项进行处理，不便于样品综合快速处理；

第二，单个样品前处理装置体积过大，数量过多，不便于携带和操作；

第三，大多数样品前处理装置在设定工作状态后没有对实际状态信息进行检测和实时调整，无法保证装置运行的可靠性；

第四，大多数样品前处理装置对操作环境的状态、地理位置信息及实际操作流程信息没有记录，无法保证检测结果的可靠性，且不便于后期的检查；

第五，对于现场快速检测的流程没有指导，不便于实验人员的现场操作。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提供了一种便携式样品综合前处理装置。该便携式样品综合前处理装置包括机械部分和检测控制部分，所述机械部分包括互相连接的机械部分和检测控制部分，所述机械部分包括通过夹板与外壳固定的称量机构、粉碎机构、加热机构、离心机构；所述检测控制部分包含微处理控制器、触摸显示模块、温度传感器、温湿度传感器、GPS模块、wifi模块、usb串 口模块、电机驱动模块、加热片驱动模块、电桥AD转换模块。其中所述粉碎机构通过第一编码器连接微处理控制器，离心机构通过第二编码器连接微处理控制器，微处理控制器输出控制信号至检测控制部分中的各模块，并接收处理检测控制部分中各模块的处理信号。

进一步地，称量机构包括弹性体、应变片和称量盘，称量盘下端连接弹性体，弹性体上连接应变片，弹性体下端连接至外壳底部，称量机构用来称量样品质量。

进一步地，粉碎机构包括第二圆盘、杯体刀片、第二轴承、第一编码器、第一电机、第一联轴器和轴A，第一编码器固定安装在外壳底部，第一编码器上端固定连接第一电机，第一电机上设置有第一电机转轴，第一电机转轴通过第一联轴器与轴A相连，轴A上端连接第二圆盘，第二圆盘上端固定连接第二轴承，第二轴承连接第一固定夹板，第二轴承上设置有第一内孔，轴A穿过第一内孔，杯体刀片与轴A通过嵌入式方式固定连接，粉碎机构利用杯体刀片对样品进行粉碎处理。

进一步地，加热机构包括加热铝块和加热片，加热铝块放置在加热片上，加热机构用来加热试管内的样品。

进一步地，离心机构包括离心试管架、第一轴承、第一圆盘、第二编码器、第二电机、第二联轴器和轴B，第二编码器固定安装在外壳底部，第二编码器上端固定连接第二电机，第二电机上设置有第二电机转轴，第二电机转轴通过第二联轴器与轴B相连，轴B上端连接第一圆盘，第一圆盘上端固定连接第一轴承，第一轴承连接第二固定夹板，第一轴承上设置有第二内孔，轴B穿过第二内孔，离心试管架与轴B固定连接，离心试管架能够进行更换，离心机构用来加快液体中颗粒的沉降速度，对样品中不同沉降系数和浮力密度的物质进行分离。

进一步地，第一电机与第一编码器为一体式设计，第二电机与第二编码器为一体式设计。

进一步地，电机驱动模块包括第一电机驱动、第二电机驱动，第一电机驱动连接第一电机，第二电机驱动连接第二电机；加热片驱动模块连接加热片。

进一步地，第一编码器检测并传输第一电机的转速信息；第二编码器检测并传输第二电机的转速信息；第一电机驱动控制第一电机的转速；第二电机驱动控制第二电机的转速；加热片驱动模块控制加热片的温度；温度传感器检测并传输加热片的温度信息；温湿度传感器检测并传输工作环境的温湿度信息；电桥AD转换模块转换应变片的模拟信号为数字信号并传输；GPS模块获取并传输工作地点的地理位置信息；usb串口模块和wifi模块联网并上传或下载装置状态信息、环境温湿度信息、地理位置信息及样品前处理流程指导信息。

本实用新型的有益效果在于：

第一，该便携式样品综合前处理装置可以实现样品称量、加热、粉碎和离心综合处理，功能齐全，适用于大部分样品的前处理工作；

第二，该便携式样品综合前处理装置机构简单小巧，成本低，便于携带；

第三，该便携式样品综合前处理装置通过自动集中控制方式降低了装置操作难度，通过对各子系统运行状态信息的检测记录并适时调整保证了装置运行的可靠性；

第四，通过对环境温湿度、地理位置信息及实际操作流程信息的感知记录保证了检测结果的可靠性；

第五，通过提供流程指导信息大大降低了工作人员的操作失误率。

附图说明

图1为便携式样品综合前处理装置的俯视图

图2为便携式样品综合前处理装置的前视局部剖视图

图3为便携式样品综合前处理装置的左视局部剖视图

图4为便携式样品综合前处理装置的检测控制部分机构图

图5为便携式样品综合前处理装置的工作流程图

附图标记：1-称量机构；2-粉碎机构；3-加热机构；4-离心机构；5-触摸显示模块；6-离心试管架；7-第一轴承；8-第一圆盘；9-第二圆盘；10-杯体刀片；11-第二轴承；12-加热铝块；13-加热片；14-第一编码器；15-第一电机；16-第一联轴器；17-轴A；18-第二编码器；19-第二电机；20-第二联轴器；21-轴B；22-弹性体；23-应变片；24-称重盘；25-外壳；26-夹板。

具体实施方式

下面结合附图，就具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步详细地说明。

如图1所示，一种便携式样品综合前处理装置的机械部分包括称量机构1、粉碎机构2、加热机构3、离心机构4，通过夹板26与外壳25固定。

如图3所示，所述称量机构1包括弹性体22、应变片23和称量盘24，称量盘24下端连接至弹性体22，弹性体22上连接有应变片23，弹性体22下端连接至外壳25底部，称量机构1用来称量样品质量；

如图2所示，所述粉碎机构2包括第二圆盘9、杯体刀片10、第二轴承11、第一编码器14、第一电机15、第一联轴器16和轴A17，第一编码器14固定安装在外壳25底部，第一编码器14上端固定连接有第一电机15，第一电机15上设置有第一电机转轴，第一电机转轴通过第一联轴器16与轴A17相连，轴A17上端连接有第二圆盘9，第二圆盘9上端固定连接有第二轴承11，第二轴承11连接有第一固定夹板，第二轴承11上设置有第一内孔，轴A17穿过第一内孔，杯体刀片10与轴A17通过嵌入式方式固定连接，粉碎机构2利用杯体刀片10对样品进行粉碎处理；

所述加热机构3包括加热铝块12和加热片13，加热铝块12放置在加热片13上，加热机构3用来加热试管内的样品；

所述离心机构4包括离心试管架6、第一轴承7、第一圆盘8、第二编码器18、第二电机19、第二联轴器20和轴B21，所述第二编码器18固定安装在外壳25底部，第二编码器18上端固定连接有第二电机19，第二电机19上设置有 第二电机转轴，第二电机转轴通过第二联轴器20与轴B21相连，轴B21上端连接有第一圆盘8，第一圆盘8上端固定连接有第一轴承7，第一轴承7连接有第二固定夹板，第一轴承7上设置有第二内孔，轴B21穿过第二内孔，离心试管架6与轴B21固定连接，离心试管架6可进行更换，离心机构4用来加快液体中颗粒的沉降速度，把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质分离。

作为优选，所述第一电机15与第一编码器14为一体式设计；作为优选，所述第二电机19与第二编码器18为一体式设计。

图4为本实用新型提供的便携式样品综合前处理装置的检测控制部分机构图，其中，检测控制部分包括微处理控制器、触摸显示模块、第一电机驱动、第二电机驱动、加热片驱动、温度传感器、温湿度传感器、电桥AD转换模块、GPS模块、usb串口模块和wifi模块，第一电机驱动连接至第一电机，第二电机驱动连接至第二电机，加热片驱动连接至加热片。微处理控制器输出控制信号至触摸显示模块、第一电机驱动、第二电机驱动、加热片驱动、温湿度传感器模块、电桥AD转换模块、GPS模块、usb串口模块和wifi模块，接收处理触摸显示模块、第一编码器、第二编码器、温湿度传感器、电桥AD转换模块、GPS模块、usb串口模块和wifi模块的处理信号；

第一编码器检测传输第一电机转速信息；第二编码器检测传输第二电机转速信息；第一电机驱动控制第一电机转速；第二电机驱动控制第二电机转速；加热片驱动控制加热片温度；温度传感器检测并传输加热片的温度信息；温湿度传感器检测传输工作环境温湿度信息；电桥AD转换模块转换应变片模拟信号为数字信号并传输；GPS模块获取传输工作地点地理位置信息；usb串口模块和wifi模块联网上传下载装置状态信息、环境温湿度信息、地理位置信息及样品前处理流程指导信息。

参阅图5，本实用新型的工作过程是：使用该便携式样品综合前处理装置时，检测人员在触摸显示模块上输入样品种类，装置通过wifi串模块联网下载处理流程信息，触摸显示模块5显示样品的处理流程信息，温湿度传感器模块、GPS 模块分别感知环境温湿度信息和地理位置信息并记录保存；实验人员根据处理流程选择称量、粉碎、加热或离心功能。在使用称量功能时，选择称量模式，按下称量开始键，触摸显示模块5显示质量信息，微处理控制器记录最终质量信息；在使用粉碎功能时，选择粉碎模式，设定所需转速和粉碎时间，按下开始键，开始样品的粉碎，微处理控制器经第一编码器14读取第一电机15的转速信息，并经算法调整对第一电机驱动的控制信号输入调整第一电机15的转速，触摸显示模块5显示当前已粉碎时长及实际转速信息，当到达设定转速时间时，第一电机15停止运行，微处理控制器记录第一电机15运行转速和粉碎时间；当使用加热功能时，选择加热模式，设定所需转速和加热时间，按下开始键，开始样品的加热，微处理控制器经温度传感器读取加热片13的温度信息，并经算法调整对加热片驱动的控制信号输入调整加热片13的温度，触摸显示模块5显示当前已加热时长及实际温度信息，当到达设定加热时间时，加热片13停止加热，微处理控制器记录加热片加热温度和加热时间；当使用离心功能时，选择离心模式，设定所需转速和离心时间，按下开始键，开始样品的离心，微处理控制器经第二编码器18读取第二电机19的转速信息，并经算法调整对第二电机驱动的控制信号输入调整第二电机19的转速，触摸显示模块5显示当前已离心时长及实际转速信息，当到达设定转速时间时，第二电机19停止运行，微处理控制器记录第二电机19运行转速和离心时间。当所有的处理流程全部完成时，实验人员点击触摸显示模块5上的上传按键，环境温湿度信息、地理位置信息、样品质量信息、粉碎时长及粉碎转速信息、加热时长及温度信息、离心时长及离心转速信息等等通过wifi模块联网或usb串口模块上传到上位机。

该便携式样品综合前处理装置可以实现样品称量、加热、粉碎和离心综合处理，功能齐全，适用于大部分样品的前处理工作；机构简单小巧，成本低，便于携带；自动式集中控制降低装置操作难度；通过对装置各子系统运行状态信息的检测记录并适时调整保证了装置运行的可靠性；通过对环境温湿度及地理位置信息的感知记录保证了检测结果的可靠性；流程指导信息的提供降低了工 作人员的操作失误率。

此实施例仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。