CN108918901B - 生化多组分浓度在线分析仪的多通道流路结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生化多组分浓度在线分析仪的多通道流路结构，属于流体结构及电机驱动控制技术领域；本发明采用步进电机脉冲控制方式，将微升级标准液和待测液体精确定量注射至检测池，将缓冲液精确定量循环注入检测池，保证检测池液位恒定。本发明设计的多通道流路结构，分别由检测池、取样池、清洗池、标样池、缓冲液桶和废液桶等容器，以及隔膜泵、柱塞泵、蠕动泵、电磁阀、机械臂、移液针、多通道连接器、管路等辅助器件组成。本发明通过切换开关不同的电磁阀选择不同的流路通路，并采用步进电机脉冲控制方式进行液体输送，精确测量计算流体体积流量，从而精确控制注入检测池缓冲液的体积，实现检测池液位精确定位控制和回路清洗。
Description
技术领域
本发明涉及一种生化多组分浓度在线分析仪的多通道流路结构，属于流体结构及电机驱动控制技术领域。
背景技术
生化多组分浓度在线分析仪主要用于满足在线准确获取多组分浓度的需求，具有一定的研发意义。为了解决传统的多回路蠕动泵泵管易磨损的问题，分析仪采用多通道电磁阀控制模式，可有效提高设备可靠性和降低设备维护成本。在注射取样过程中，需要精确输送流体体积流量。
发明内容
本发明目的是提供了一种满足上述要求的生化多组分浓度在线分析仪的多通道流路结构，本装置结构在输送液体时采用步进电机脉冲控制方式，有利于测量的精确性。
本发明采取的技术方案是：一种生化多组分浓度在线分析仪的多通道流路结构，采用步进电机脉冲控制方式，将标准液和待测液体准确定量注射进检测池，该结构包括缓冲液桶、多通道连接器Ⅰ、隔膜泵、二通电磁阀Ⅰ、取样器、二通电磁阀Ⅱ、二通电磁阀Ⅲ、多通连接器Ⅱ、蠕动泵Ⅰ、蠕动泵Ⅱ、标样池Ⅰ、标样池Ⅱ、标样池Ⅲ、二通电磁阀Ⅳ、多通道连接器Ⅲ、废液桶、检测池Ⅰ、柱塞泵、取样池、二通电磁阀Ⅴ、二通电磁阀Ⅵ、二通电磁阀Ⅶ、移液针、机械臂、二通电磁阀Ⅷ、二通电磁阀Ⅸ、蠕动泵Ⅲ、多通道连接器Ⅳ、二通电磁阀Ⅹ、检测池Ⅱ、二通电磁阀XI、检测池Ⅲ、二通电磁阀XII、二通电磁阀XIII、多通道连接器Ⅴ、清洗池。
所述多通道流路结构以检测池Ⅰ、检测池Ⅱ、检测池Ⅲ为核心，检测池Ⅰ的3号口与多通道连接器Ⅴ的3号口相连；检测池Ⅰ的1号口通过二通电磁阀Ⅳ与多通道连接器Ⅲ的1号口相连；检测池Ⅰ的2号口通过二通电磁阀Ⅵ与多通道连接器Ⅳ的1号口相连；检测池Ⅱ的3号口与多通道连接器Ⅴ的2号口相连；检测池Ⅱ的1号口通过二通电磁阀Ⅸ与多通道连接器Ⅲ的2号口相连；检测池Ⅱ的2号口通过二通电磁阀Ⅹ与多通道连接器Ⅳ的3号口相连；检测池Ⅲ的3号口与多通道连接器Ⅴ的1号口相连；检测池Ⅲ的1号口通过二通电磁阀XI与多通道连接器Ⅲ的3号口相连；检测池Ⅲ的2号口通过二通电磁阀XII与多通道连接器Ⅳ的4号口相连。
所述取样池的3号口与多通道连接器Ⅴ的6号口相连；取样池的1号口通过蠕动泵Ⅰ与多通连接器Ⅱ的2号口相连；取样池的2号口通过二通电磁阀Ⅴ与多通道连接器Ⅳ的5号口相连。
所述清洗池的3号口与多通道连接器Ⅴ的4号口相连；清洗池的1号口通过二通电磁阀Ⅶ与多通道连接器Ⅲ的4号口相连；清洗池的2号口通过二通电磁阀Ⅷ与多通道连接器Ⅳ的2号口相连。
所述多通道连接器Ⅰ的1号口通过隔膜泵、二通电磁阀Ⅲ与柱塞泵的1号口相连；多通道连接器Ⅰ的2号口直接与缓冲液桶相连；多通道连接器Ⅰ的3号口通过蠕动泵Ⅱ与多通道连接器Ⅲ的5号口相连；多通道连接器Ⅳ的7号口通过蠕动泵Ⅲ与废液桶相连；多通道连接器Ⅳ的6号口通过二通电磁阀XIII与多通道连接器Ⅴ的5号口相连；多通连接器Ⅱ的1号口通过二通电磁阀Ⅱ与取样器相连；多通连接器Ⅱ的2号口通过二通电磁阀Ⅰ与缓冲液桶相连；柱塞泵的2号口直接与移液针连接；机械臂与移液针连接，移液针安装在机械臂上。
进一步的，所述隔膜泵、二通电磁阀Ⅰ、二通电磁阀Ⅱ、二通电磁阀Ⅲ、蠕动泵Ⅰ、蠕动泵Ⅱ、二通电磁阀Ⅳ、柱塞泵、二通电磁阀Ⅴ、二通电磁阀Ⅵ、二通电磁阀Ⅶ、机械臂、二通电磁阀Ⅷ、二通电磁阀Ⅸ、蠕动泵Ⅲ、多通道连接器Ⅳ、二通电磁阀Ⅹ、二通电磁阀XI、二通电磁阀XII、二通电磁阀XIII的工作状态都是由电信号自动控制，由微控制器系统完成；所述微控制器系统由分析仪提供。
进一步的，通过控制所述二通电磁阀Ⅵ、蠕动泵Ⅲ、二通电磁阀Ⅳ、蠕动泵Ⅱ的时序先后动作，从而实现检测池Ⅰ的液位精确定位和回路清洗。
进一步的，通过控制所述机械臂和柱塞泵的时序动作，从而实现标准液和待测液的精确注射。
进一步的，通过控制所述机械臂、隔膜泵、二通电磁阀Ⅲ、蠕动泵Ⅱ、多通道连接器Ⅲ、二通电磁阀Ⅶ、二通电磁阀Ⅷ、蠕动泵Ⅲ、多通道连接器Ⅳ之间的时序，从而实现移液针在固定液位下的内外壁清洗。
进一步的，所述隔膜泵、蠕动泵Ⅰ、蠕动泵Ⅱ、蠕动泵Ⅲ均为流量可调、正反转可调的蠕动泵。
进一步的，各部件间通过管路连接，且管路的材料采用硅胶制作。
本发明的有益效果如下：
(1)本结构采用步进电机脉冲控制方式，将微升级标准液和待测液体精确定量注射至检测池，将缓冲液精确定量循环注入检测池，保证检测池液位恒定。
(2)其采用的多通道电磁阀控制模式，可有效提高设备可靠性和降低设备维护成本。
(3)将传统的多回路蠕动泵控制改进为多通道电磁阀控制模式，可有效减少泵头BPT管使用，有效提高设备可靠性和降低设备维护成本。
(4)结构新颖，组装方便，易于生产。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明的生化多组分浓度在线分析仪的多通道流路结构连接图。
图2为本发明的检测池Ⅰ的主视图及其外围管路。
图3为本发明的机械臂圆盘的俯视图。
图中标记为：1-缓冲液桶、2-多通道连接器Ⅰ、3-隔膜泵、4-二通电磁阀Ⅰ、5-取样器、6-二通电磁阀Ⅱ、7-二通电磁阀Ⅲ、8-多通连接器Ⅱ、9-蠕动泵Ⅰ、10-蠕动泵Ⅱ、11-标样池Ⅰ、12-标样池Ⅱ、13-标样池Ⅲ、14-二通电磁阀Ⅳ、15-多通道连接器Ⅲ、16-废液桶、17-检测池Ⅰ、18-柱塞泵、19-取样池、20-二通电磁阀Ⅴ、21-二通电磁阀Ⅵ、22-二通电磁阀Ⅶ、23-移液针、24-机械臂、25-二通电磁阀Ⅷ、26-二通电磁阀Ⅸ、27-蠕动泵Ⅲ、28-多通道连接器Ⅳ、29-二通电磁阀Ⅹ、30-检测池Ⅱ、31-二通电磁阀XI、32-检测池Ⅲ、33-二通电磁阀XII、34-二通电磁阀XIII、35-多通道连接器Ⅴ、36-清洗池。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明结构设计的具体连接关系如发明内容中所述，以及附图1所示。
流路结构各部件间通过管路连接，此管路的材料选择硅胶。且柱塞泵的容量为500微升,管路内径为1毫米。
本发明中，所述的隔膜泵3、二通电磁阀Ⅰ4、二通电磁阀Ⅱ6、二通电磁阀Ⅲ7、蠕动泵Ⅰ9、蠕动泵Ⅱ10、二通电磁阀Ⅳ14、柱塞泵18、二通电磁阀Ⅴ20、二通电磁阀Ⅵ21、二通电磁阀Ⅶ22、机械臂24、二通电磁阀Ⅷ25、二通电磁阀Ⅸ26、蠕动泵Ⅲ27、多通道连接器Ⅳ28、二通电磁阀Ⅹ29、二通电磁阀XI31、二通电磁阀XII33、二通电磁阀XIII34的工作状态都是由电信号自动控制，由微控制器系统完成；所述微控制器系统由分析仪提供。
如图2所示，检测池Ⅰ17用于电极检测标准液和待测液浓度，其包括：进液口1(1号口)、排废口2(2号口)、溢出口3(3号口)。所述检测池Ⅰ17的1号口与二通电磁阀Ⅳ14相连；2号口与二通电磁阀Ⅵ21相连；3号口与多通道连接器Ⅴ35的3号口相连。
检测池Ⅱ30、检测池Ⅲ32的功能用途与检测池Ⅰ17相类似，不再赘述。
如图3所示，圆盘由检测池、清洗池、进样池和标样池四部分组成，通过机械臂24控制移液针运动，保证移液针精确定位。
将标样池Ⅰ11中的标准液注入检测池Ⅰ17的过程为：开始，通过控制机械臂24动作使移液针23插入标样池Ⅰ11中，再通过控制柱塞泵18动作，进行取样，取样完毕后，控制机械臂24动作让移液针23抽出标样池Ⅰ11，移位检测池Ⅰ17并使移液针23插入检测池Ⅰ17，再控制柱塞泵18动作进行打样。
将标样池Ⅱ12、标样池Ⅲ13中的标准液分别注入检测池Ⅱ30、检测池Ⅲ32的过程与将标样池Ⅰ11中的标准液注入检测池Ⅰ17的过程相类似，只是机械臂定位位置不一样，不再赘述。
将待测液体注入检测池Ⅰ17的过程为：先打开二通电磁阀Ⅱ6再控制蠕动泵Ⅰ9动作，延时t1时刻，先控制蠕动泵Ⅰ9停止再让二通电磁阀Ⅱ6关闭，关闭之后，通过控制机械臂24让移液针23插入取样池19，然后柱塞泵18动作进行取样，取样完毕后，控制机械臂24让移液针23抽出取样池19，移位检测池Ⅰ17并使移液针23插入检测池Ⅰ17，再控制柱塞泵18SY进行打样。
将待测液体注入检测池Ⅱ30和检测池Ⅲ32的过程与将待测液体注入检测池Ⅰ17的过程相类似，只是机械臂定位位置不一样，不再赘述。
取样池19的清洗过程为：先打开二通电磁阀Ⅴ20再控制蠕动泵Ⅲ27动作，延时t1时刻，先控制蠕动泵Ⅲ27停止再让二通电磁阀Ⅴ20关闭，关闭之后，先让二通电磁阀Ⅰ4打开再控制蠕动泵Ⅰ9动作，t1时刻后，先打开二通电磁阀Ⅴ20再让蠕动泵Ⅲ27动作，t4时刻后，先停止蠕动泵Ⅰ9再关闭二通电磁阀Ⅰ4，再过t1时刻，先停止蠕动泵Ⅲ27再关闭二通电磁阀Ⅴ20，清洗完毕。
检测池Ⅰ17的清洗过程为：先打开二通电磁阀Ⅵ21再控制蠕动泵Ⅲ27动作，延时t1时刻，先控制蠕动泵Ⅲ27停止再让二通电磁阀Ⅵ21关闭，关闭之后，先让二通电磁阀Ⅳ14打开再控制蠕动泵Ⅱ10动作，t1时刻后，先打开二通电磁阀Ⅵ21再让蠕动泵Ⅲ27动作，t5时刻后，先停止蠕动泵Ⅲ27再关闭二通电磁阀Ⅵ21，再过t1时刻，先停止蠕动泵Ⅱ10再关闭二通电磁阀Ⅳ14，清洗完毕。
检测池Ⅱ30和检测池Ⅲ32的清洗过程与检测池Ⅰ17的清洗过程相类似，只是控制的蠕动泵和二通电磁阀不同，不再赘述。
清洗池36的清洗过程为：通过控制机械臂24使移液针23插入清洗池36，先打开二通电磁阀Ⅷ25、二通电磁阀Ⅲ7再让蠕动泵Ⅲ27、隔膜泵3动作，延时t2时刻，再让蠕动泵Ⅲ27、隔膜泵3停止并且关闭二通电磁阀Ⅲ7和二通电磁阀Ⅷ25，然后再打开二通电磁阀Ⅶ22，让蠕动泵Ⅱ10动作，t1时刻后，先打开二通电磁阀Ⅷ25再让蠕动泵Ⅲ27动作，再过t3时刻，通过控制机械臂24动作使移液针23移出清洗池36，然后先停止蠕动泵Ⅱ10，再关闭二通电磁阀Ⅶ22，经过t1时刻后，先停止蠕动泵Ⅲ27，再关闭二通电磁阀Ⅷ25，清洗完毕。
综上，本发明通过切换开关不同的电磁阀选择不同的流路通路，并采用步进电机脉冲控制方式进行液体输送，精确测量计算流体体积流量，从而精确控制注入检测池缓冲液的体积，满足检测设计要求(3-4ml)，实现检测池液位精确定位控制和回路清洗。采用2个步进电机脉冲控制隔膜泵和柱塞泵，实现微升级(5-50μL)标准液和待测液的精确定量注射和清洗。采用双容移液针及其检测电路通过机械臂和柱塞泵控制实现在固定液位下精确进样和内外壁清洗。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本发明的保护范围内。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (7)
1.一种生化多组分浓度在线分析仪的多通道流路结构，采用步进电机脉冲控制方式，将标准液和待测液体准确定量注射进检测池，其特征在于：该结构包括缓冲液桶(1)、多通道连接器Ⅰ(2)、隔膜泵(3)、二通电磁阀Ⅰ(4)、取样器(5)、二通电磁阀Ⅱ(6)、二通电磁阀Ⅲ(7)、多通道连接器Ⅱ(8)、蠕动泵Ⅰ(9)、蠕动泵Ⅱ(10)、标样池Ⅰ(11)、标样池Ⅱ(12)、标样池Ⅲ(13)、二通电磁阀Ⅳ(14)、多通道连接器Ⅲ(15)、废液桶(16)、检测池Ⅰ(17)、柱塞泵(18)、取样池(19)、二通电磁阀Ⅴ(20)、二通电磁阀Ⅵ(21)、二通电磁阀Ⅶ(22)、移液针(23)、机械臂(24)、二通电磁阀Ⅷ(25)、二通电磁阀Ⅸ(26)、蠕动泵Ⅲ(27)、多通道连接器Ⅳ(28)、二通电磁阀Ⅹ(29)、检测池Ⅱ(30)、二通电磁阀XI(31)、检测池Ⅲ(32)、二通电磁阀XII(33)、二通电磁阀XIII(34)、多通道连接器Ⅴ(35)、清洗池(36)；
所述多通道流路结构以检测池Ⅰ(17)、检测池Ⅱ(30)、检测池Ⅲ(32)为核心，检测池Ⅰ(17)的3号口与多通道连接器Ⅴ(35)的3号口相连；检测池Ⅰ(17)的1号口通过二通电磁阀Ⅳ(14)与多通道连接器Ⅲ(15)的1号口相连；检测池Ⅰ(17)的2号口通过二通电磁阀Ⅵ(21)与多通道连接器Ⅳ(28)的1号口相连；检测池Ⅱ(30)的3号口与多通道连接器Ⅴ(35)的2号口相连；检测池Ⅱ(30)的1号口通过二通电磁阀Ⅸ(26)与多通道连接器Ⅲ(15)的2号口相连；检测池Ⅱ(30)的2号口通过二通电磁阀Ⅹ(29)与多通道连接器Ⅳ(28)的3号口相连；检测池Ⅲ(32)的3号口与多通道连接器Ⅴ(35)的1号口相连；检测池Ⅲ(32)的1号口通过二通电磁阀XI(31)与多通道连接器Ⅲ(15)的3号口相连；检测池Ⅲ(32)的2号口通过二通电磁阀XII(33)与多通道连接器Ⅳ(28)的4号口相连；
所述取样池(19)的3号口与多通道连接器Ⅴ(35)的6号口相连；取样池(19)的1号口通过蠕动泵Ⅰ(9)与多通道连接器Ⅱ(8)的2号口相连；取样池(19)的2号口通过二通电磁阀Ⅴ(20)与多通道连接器Ⅳ(28)的5号口相连；
所述清洗池(36)的3号口与多通道连接器Ⅴ(35)的4号口相连；清洗池(36)的1号口通过二通电磁阀Ⅶ(22)与多通道连接器Ⅲ(15)的4号口相连；清洗池(36)的2号口通过二通电磁阀Ⅷ(25)与多通道连接器Ⅳ(28)的2号口相连；
所述多通道连接器Ⅰ(2)的1号口通过隔膜泵(3)、二通电磁阀Ⅲ(7)与柱塞泵(18)的1号口相连；多通道连接器Ⅰ(2)的2号口直接与缓冲液桶(1)相连；多通道连接器Ⅰ(2)的3号口通过蠕动泵Ⅱ(10)与多通道连接器Ⅲ(15)的5号口相连；多通道连接器Ⅳ(28)的7号口通过蠕动泵Ⅲ(27)与废液桶(16)相连；多通道连接器Ⅳ(28)的6号口通过二通电磁阀XIII(34)与多通道连接器Ⅴ(35)的5号口相连；多通道连接器Ⅱ(8)的1号口通过二通电磁阀Ⅱ(6)与取样器(5)相连；多通道连接器Ⅱ(8)的2号口通过二通电磁阀Ⅰ(4)与缓冲液桶(1)相连；柱塞泵(18)的2号口直接与移液针(23)连接；机械臂(24)与移液针(23)连接，移液针(23)安装在机械臂(24)上。
2.根据权利要求1所述的生化多组分浓度在线分析仪的多通道流路结构，其特征在于：所述隔膜泵(3)、二通电磁阀Ⅰ(4)、二通电磁阀Ⅱ(6)、二通电磁阀Ⅲ(7)、蠕动泵Ⅰ(9)、蠕动泵Ⅱ(10)、二通电磁阀Ⅳ(14)、柱塞泵(18)、二通电磁阀Ⅴ(20)、二通电磁阀Ⅵ(21)、二通电磁阀Ⅶ(22)、机械臂(24)、二通电磁阀Ⅷ(25)、二通电磁阀Ⅸ(26)、蠕动泵Ⅲ(27)、多通道连接器Ⅳ(28)、二通电磁阀Ⅹ(29)、二通电磁阀XI(31)、二通电磁阀XII(33)、二通电磁阀XIII(34)的工作状态都是由电信号自动控制，由微控制器系统完成；所述微控制器系统由分析仪提供。
3.根据权利要求1或2所述的生化多组分浓度在线分析仪的多通道流路结构，其特征在于：通过控制所述二通电磁阀Ⅵ(21)、蠕动泵Ⅲ(27)、二通电磁阀Ⅳ(14)、蠕动泵Ⅱ(10)的时序先后动作，从而实现检测池Ⅰ的液位精确定位和回路清洗。
4.根据权利要求1或2所述的生化多组分浓度在线分析仪的多通道流路结构，其特征在于：通过控制所述机械臂(24)和柱塞泵(18)的时序动作，从而实现标准液和待测液的精确注射。
5.根据权利要求1或2所述的生化多组分浓度在线分析仪的多通道流路结构，其特征在于：通过控制所述机械臂(24)、隔膜泵(3)、二通电磁阀Ⅲ(7)、蠕动泵Ⅱ(10)、多通道连接器Ⅲ(15)、二通电磁阀Ⅶ(22)、二通电磁阀Ⅷ(25)、蠕动泵Ⅲ(27)、多通道连接器Ⅳ(28)之间的时序，从而实现移液针在固定液位下的内外壁清洗。
6.根据权利要求1所述的生化多组分浓度在线分析仪的多通道流路结构，其特征在于：所述蠕动泵Ⅰ(9)、蠕动泵Ⅱ(10)、蠕动泵Ⅲ(27)均为流量可调、正反转可调的蠕动泵。
7.根据权利要求1所述的生化多组分浓度在线分析仪的多通道流路结构，其特征在于：各个多通道连接器和与其相连的其他部件之间通过管路连接，且管路的材料采用硅胶制作。
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| CN108918901A (zh) | 2018-11-30 |
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