一种具有超声提取功能的样品前处理平台的制作方法

本发明涉及仪器仪表技术领域，尤其涉及一种具有超声提取功能的样品前处理平台。

背景技术

随着科学技术的不断进步和测量控制技术的不断发展，全自动样品处理平台已经广泛地应用于环保、质检、药检、制药化工等各类实验领域，尤其是在液体样品处理模块，其精度、速度和智能方面已经有了很大的提高。其中全自动液体样品处理平台除了可以进行样品稀释定容、标液溶液添加、液体定量分配等功能外，还能系统自动计算配置方案。这些功能只是涉及对样品的稀释或者添加试剂的处理，而对处理之后的混合试剂的成份无法进一步分析。在很多化工或食品的精密测量及分析领域，不仅需要实现全自动的样品前处理，即实现浓度的改变和试剂的添加，而且需要对后续样品发生反应之后的成份和状态进一步处理。

目前在样品预处理方面还有一定的提升空间，总体来说，现有的前处理装置的功能主要是对样品进行简单的预处理，此外还包括对标液进行样品稀释、溶液添加和液体定量分配。而这些产品的工作效率和精度都有一定的提升空间，并且其功能也不够全面。

技术实现要素：

本申请实施例通过提供一种具有超声提取功能的样品前处理平台，解决了现有技术中样品处理平台的功能不够全面的问题。

本申请实施例提供一种具有超声提取功能的样品前处理平台，包括：工作台、加液单元、泵阀管路单元、超声装置，所述加液单元、所述泵阀管路单元、所述超声装置均设置在所述工作台上；

所述加液单元包括三维机械臂、加液针管，所述加液针管安装在所述三维机械臂上；

所述泵阀管路单元包括多个泵阀一体机，每个所述泵阀一体机集成有分配阀和注射泵；消解液试剂瓶与所述分配阀的入口通道连接，所述加液针管与所述分配阀的出口通道连接；

所述超声装置包括超声池、试管架，所述试管架内设有至少一个试管，所述试管架放置在所述超声池内，且所述试管架位于所述加液针管的下方。

优选的，所述具有超声提取功能的样品前处理平台还包括电控系统；所述电控系统包括pc上位机、plc下位机、第一电机驱动器、第二电机驱动器、第一电机、第二电机；

所述plc下位机分别与所述pc上位机、所述第一电机驱动器、所述第二电机驱动器连接；所述第一电机驱动器与所述第一电机连接，所述第一电机用于控制所述泵阀一体机；所述第二电机驱动器与所述第二电机连接，所述第二电机用于控制所述三维机械臂。

优选的，所述具有超声提取功能的样品前处理平台还包括显示屏；所述显示屏与所述pc上位机连接，所述显示屏用于显示所述样品前处理平台的运行状态。

优选的，所述超声池包括超声波发生器、超声波换能器、水槽；所述超声波发生器和所述超声波换能器电连接。

优选的，所述具有超声提取功能的样品前处理平台还包括清洗液瓶；所述清洗液瓶与所述分配阀的入口通道连接。

优选的，所述泵阀一体机为n个，所述三维机械臂上安装有n个所述加液针管，所述试管为n*m的试管序列。

优选的，所述第一电机包括分配阀电机和注射泵电机，所述分配阀电机用于驱动所述分配阀，所述注射泵电机用于驱动所述注射泵；所述注射泵的端口与分配阀的阀门相连。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明通过超声装置将添加物质所含的有机成分尽可能完全地溶于溶剂之中，并进行超声提取，得到多成分混合提取液，以便于对样品进行全面分析。本发明提供的样品前处理平台通过加液单元和泵阀管路单元基本实现了全自动处理，可对消解液试剂的种类及容量可灵活设定，稀释方式更加多样和智能化，满足了实验多方位的应用需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种具有超声提取功能的样品前处理平台的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种具有超声提取功能的样品前处理平台的工作原理图；

图3为本发明实施例提供的一种具有超声提取功能的样品前处理平台中电控系统的控制框图。

其中，1-加液针管、2-三维机械臂、3-泵阀一体机、4-消解液试剂瓶、5-超声池、6-试管架、7-显示屏、8-pc上位机、9-工作台、10-清洗液瓶、11废液桶；

3-1-注射泵、3-2-分配阀。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

本发明提供一种具有超声提取功能的样品前处理平台，如图1和图2所示，包括：工作台9、加液单元、泵阀管路单元、超声装置、电控系统，所述加液单元、所述泵阀管路单元、所述超声装置均设置在所述工作台9上。

所述加液单元包括三维机械臂2、加液针管1，所述加液针管1安装在所述三维机械臂2上。所述泵阀管路单元包括多个泵阀一体机3，每个所述泵阀一体3机集成有分配阀3-2和注射泵3-1；消解液试剂瓶4与所述分配阀3-2的入口通道连接，所述加液针管1与所述分配阀3-2的出口通道连接。所述超声装置包括超声池5、试管架6，所述试管架6内设有至少一个试管，所述试管架6放置在所述超声池5内，且所述试管架6位于所述加液针管1的下方。

如图1所示，多个所述泵阀一体机3排列放置于样品前处理平台的左侧箱体内；样品前处理平台的右侧上部设置由第二电机控制的所述三维机械臂2，多个所述加液针管1将排安装在所述三维机械臂2上，所述加液针管1与所述泵阀一体机3通过管道连接，所述加液针管1的数量与所述泵阀一体机3的数量相同；样品前处理平台的右侧下部并排放置两个所述超声池5，所述超声池5的内部放置有n*m个试管序列；样品前处理平台的箱体外侧设置有pc上位机8和显示屏7，所述pc上位机8和所述显示屏7一起组成微型计算机，对样品前处理平台起到操控与状态显示的作用；所述工作台的下面设置有废液桶11、清洗液瓶10、多个所述消解液试剂瓶4，所述废液桶11、所述清洗液瓶11、所述消解液试剂瓶4分别通过管路与所述泵阀一体机3连接。

例如，所述三维机械臂2上安装有六个一排放置的所述加液针管1，样品前处理平台的每次运行，均是六个所述加液针管1同时工作。

例如，所述泵阀管路单元采用高精度的所述泵阀一体机3共六个，每个所述分配阀3-2有12个通道，这12个通道按作用可分为4类：消解液入口通道、消解液出口通道、清洗液入口通道、清洗液出口通道，可通过plc编程对通道进行定义。定义所述分配阀3-2的某一通道为入口通道，则相当于定义到某一种消解液，所述注射泵3-1抽取一定量，然后定义所述分配阀3-2的某一通道为出口通道，通过管路系统，所述注射泵3-1传送消解液至所述加液针管1处，再通过所述三维机械臂2将消解液加入到放有样品的试管内。

本发明将所述分配阀3-2与所述注射泵3-1进行集成化，通过分配阀电机驱动所述分配阀3-2，通过注射泵电机驱动所述注射泵3-1，所述分配阀3-2与所述注射泵3-1装配在一起；所述分配阀3-2的多个通道通过管路连接不同的所述消解液试剂瓶4、所述清洗液瓶、所述加液针管1，而所述注射泵3-1无论抽取还是推出溶液都要经过所述分配阀3-2，即所述注射泵3-1的端口与所述分配阀3-2的阀门直接相连。

所述泵阀一体机3的工作流程可表示为：定义分配阀入口--定义注射泵抽取行程(抽取溶液的剂量)--定义分配阀出口--注射泵推出行程。

所述超声池5包括超声波发生器、超声波换能器、水槽；所述超声波发生器和所述超声波换能器电连接。将所述试管架6放置在所述超声池5内，当装置完成消解方案后，即可使超声装置进入工作模式，对样品进行超声水浴加热提取处理。

所述超声池5和所述试管架6的位置可参考图2，所述试管架6放置在所述超声池5内，但需保证所述试管架6中试管的底部并不接触所述水槽的槽底。当所述超声池5注入定量的水，接通电源后，所述超声波发生器和所述超声波换能器就会把设定频率的交流电转换成超声波频率的交流电、产生振荡，对溶液进行水浴加热提取。

所述电控系统使得样品前处理平台全自动化、具有高效率。本发明由所述pc上位机8、所述plc下位机、电机驱动器控制电机，进而控制所述泵阀一体机3和所述三维机械臂2动作，通过所述泵阀一体机3实现不同的消解方案，通过所述三维机械臂2带动多个所述加液针管1同时工作多个点位，进而增加工作效率。一种消解类型可包含5到6种剂量可设定的消解液，使得配置方案多样化，满足多方案的前处理系统。所述消解液试剂瓶4的个数没有限制，一种消解类型(方案)包含的消解液的个数和其剂量也都可改变。这个改变只需要通过plc程序即可实现。每种消解液需要多少剂量，所述泵阀一体机3就抽取多少剂量，而程序设计时，将剂量编译为指令，所述plc下位机与所述泵阀一体机3通讯，将指令传送给所述泵阀一体机3，从而使所述注射泵3-1抽取需要的剂量。

本发明的控制方法如图3所示，由所述第一电机(包括分配阀电机和注射泵电机)控制所述泵阀一体机3，由所述第二电机(包括x轴、y轴、z轴三个电机)控制所述三维机械臂2带动所述加液针管1移动，通过管路接通所述消解液试剂瓶4与所述泵阀一体机3以及所述加液针管1。其中，所述第一电机、所述第二电机的运转是由所述pc上位机8、所述plc下位机、电机驱动器进行控制，通过控制电机的运转，可以实现5-6种不同剂量的试剂的选择，添加至设定的试管序列内，从而实现样品转移、样品分配、多种试剂添加以及清洗的功能，配置类型更加多样化。

本发明中的所述注射泵3-1和所述分配阀3-2均在所述泵阀一体机壳体的一侧，并由所述注射泵电机和所述分配阀电机分别进行控制，所述泵阀一体机内的电路板的一端设置有机体的接口，通过所述接口与外部设备(如plc下位机)通讯，从而通过所述plc下位机驱动所述注射泵电机和所述分配阀电机，使所述泵阀一体机3工作。本设计更加集成化，可使得电控系统更加优化。

当装置完成消解方案后，在满足超声提取装置工作环境的条件下，即可使超声装置进入工作模式，对样品进行超声水浴加热提取处理，为进一步的处理做准备。

本实施例提供了一种具有超声提取功能的样品前处理平台，对前处理之后的样品进行超声提取，可使溶液中的不同物质进行分层，从而对原样品达到全面的分析。本发明提供的样品前处理平台基本实现了全自动，试剂的种类及容量可灵活设定，稀释方式更加多样和智能化，满足了实验多方位的应用需求。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。