CN109283350A - 一种液态样品检测工作站 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液态样品检测工作站，包括光谱仪和自动进样装置，其中：自动进样装置用于进样管路和样品流通池的进样前清洗，和将液态样品导入光谱仪的样品流通池，其特征在于，自动进样装置包括采样泵、洗液泵和气泵，清洗进样管路和样品流通池时，洗液泵负责输送清洗液至洗液池，采样泵抽取洗液池中的清洗液对进样管路及样品流通池进行清洗，同时气泵将空气输送至进样管路，使得进入进样管路中的清洗液携带气泡，清洗后的废液流入废液收集装置。该液态样品检测工作站实现了液态样品的进样、进样管路及样品流通池清洗的自动化，缩短检测耗时，节约人力成本，提高进样稳定性及分析结果的准确性。
Description
技术领域
本发明属于自动检测领域，涉及一种液态样品检测工作站。
背景技术
传统的液体分析系统一般是手动进行测试或测定，这种劳动密集型的检测工作耗时耗力，特别是，当待检测样品数量很大时，检测效率很低。
随着技术的发展，产生了自动的分析技术。高光谱、拉曼光谱、近红外光谱等无损分析技术通过光谱测量和已建立的校正模型，可同时对样品的多个组分或性质进行测定，提供定性、定量结果。无损分析技术对于大多数类型的样本，不需要进行任何前处理即可直接测量，校正模型可在几秒内通过一张光谱测定样本的多种组成和性质数据，大大减少了周转时间，提高了检测效率。
尽管已经取得了进展，但仍有改进的余地。例如，样品的进样，样品容器和进样管路的清洗等，仍然需要大量人工。以近红外光谱分析为例，液体样本的进样工作基本都是由人工完成，通常利用吸枪将样品在毫米级光程的样品皿内进样或吸出，同时还需要录入样品的各类信息、手动选择合适的分析模型等。在整个近红外光谱分析中，人工操作部分，例如进样、吸出、润洗、样本信息录入、结果上传等，耗时较长，此外，检测结果判定也主要由人工判断。尽管已经出现了自动进样技术，但整体效率，特别是管路清洗效率和整个检测流程的自动化程度还有很大提升空间。
发明内容
本发明涉及一种液态样品检测工作站，包括自动进样装置，其中：自动进样装置用于光谱分析时，对光谱仪的进样管路和样品流通池进行进样前清洗，和将液态样品导入样品流通池，其特征在于，自动进样装置包括采样泵、洗液泵和气泵，清洗进样管路和样品流通池时，洗液泵负责输送清洗液至洗液池，采样泵抽取洗液池中的清洗液对进样管路及样品流通池进行清洗，同时气泵将空气输送至进样管路，使得进入进样管路中的清洗液携带气泡，清洗后的废液流入废液收集装置。
所述气泵将空气输送至进样管路，使得进入进样管路中的清洗液携带气泡，这样在管路清洗时，携带气泡的清洗液比纯液体的清洗液的清洗效率更高，清洗效果更好，能够节约冲洗耗时40％以上，特别适合对老抽、高浓度淀粉等粘稠液体的清洗。
在一个实施方案中，所述自动进样装置还包括液态样品加样管、驱动液态样品加样管垂直运动和水平运动的第一驱动装置、圆形样品盘、驱动样品盘旋转的第二驱动装置，圆形样品盘上设置有用于放置样品管的孔位，进样时，第二驱动装置驱动圆形样品盘旋转，将孔位旋转至进样位置，第一驱动装置驱动液态样品加样管插入样品管，开始进样。
在一个实施方案中，所述圆形样品盘上设置有内外两圈孔位，内圈和外圈上的孔位相互错位，使得内圈的孔位位于外圈的两个孔位之间。
在一个实施方案中，所述液态样品检测工作站还包括：条码扫描装置，用于扫描样品管外壁的条形码，录入样品信息。进样时，第二驱动装置驱动圆形样品盘旋转，将待测孔位管旋转至进样位置，条码扫描装置扫描样品管外壁的条形码，录入样品信息，然后第一驱动装置驱动液态样品加样管插入样品管，开始进样。
在一个实施方案中，所述条码扫描装置为激光扫码器。优选地，所述激光扫码器与条形码之间的距离为4.5cm-15cm。当所述圆形样品盘上设置有内外两圈孔位时，所述激光扫码器可透过外圈两个样品管之间的间隙准确扫描到内圈样品管的条形码。
在一个实施方案中，所述液态样品检测工作站还包括：异常结果判断装置和报警器，异常结果判断装置用于判断检测结果是否异常，当检测结果异常时，触发报警器报警。
在一个实施方案中，所述液态样品工作站还包括：判断是否有后续待测样品的装置，用于在一个样品检测完成后，判断是否有后续的待测样品，在有后续待测样品的情况下，重复执行清洗、录入信息、进样和采集光谱操作，在没有后续待测样品的情况下，液态样品检测工作站进入待机状态。
在一个实施方案中，所述判断是否有后续待测样品的装置通过条码扫描装置扫描样品管外壁的条形码来判断是否有后续待测样品，当上一个样品检测完成后，第二驱动装置驱动圆形样品盘旋转，将下一孔位旋转至进样位置，所述判断是否有后续待测样品的装置启动，若条码扫描装置扫描到样品管外壁的条形码，判断有待测样品，重复执行清洗、录入信息、进样和采集光谱操作，若未扫描到条形码，则再旋转至下一孔位并扫描，若仍没有扫描到条形码则所述液态样品检测工作站进入待机状态
在一个实施方案中，所述清洗液为防腐剂水溶液，所述防腐剂选自山梨酸及其盐、苯甲酸及其盐、脱氢乙酸及其钠盐、尼泊金酯、叠氮化钠、乳酸钠。优选地，所述防腐剂水溶液的浓度为0.05-0.5g/L。
在一个实施方案中，所述样品流通池由石英、玻璃或氟化钙制成，光程范围为0.5-5mm。
在一个实施方案中，所述采样泵、洗液泵或气泵为蠕动泵。
在一个实施方案中，所述光谱仪为近红外光谱仪。
在一个实施方案中，所述液态样品检测工作站还包括：计算机，所述计算机中包括控制系统，控制系统用于控制光谱仪、自动进样装置、条码扫描装置、异常结果判断装置、报警器和判断是否有后续待测样品的装置。
在一个实施方案中，所述液态样品检测工作站还包括：壳体，所述计算机、自动进样装置、条码扫描装置、异常结果判断装置、报警器和判断是否有后续待测样品的装置均位于该壳体内，壳体外设置有紧急电源开关，壳体的正面右侧设置有可开合式放样窗口，计算机的触屏面板位于壳体正面左侧，计算机的触屏面板下方设置有备用键盘和鼠标，壳体的左右两个侧面分别设置有带滤网的散热口，壳体的背面下方设置有液体管路接口。
本发明还涉及所述的液态样品检测工作站用于检测液态样品的用途。
在一个实施方案中，所述液态样品为酱油。
本发明的有益效果
本发明提供的液态样品检测工作站具有以下一个或多个优点：
1)该液态样品检测工作站实现了液态样品的进样、进样管路及样品流通池清洗的自动化，缩短检测耗时，节约人力成本，提高进样稳定性及分析结果的准确性；
2)该液态样品检测工作站利用条码扫描装置，例如激光扫码器，完成样品信息的录入，保证样品信息录入和结果上传的准确性；
3)该液态样品检测工作站将一体化触屏计算机嵌入该液态样品检测工作站，减少所占空间；
4)该液态样品检测工作站设置有气泵，所述气泵将空气输送至进样管路，使得进入进样管路中的清洗液携带气泡，这样在管路清洗时，携带气泡的清洗液比纯液体的清洗液的清洗效率更高，清洗效果更好，能够节约冲洗耗时40％以上，特别适合对老抽、高浓度淀粉等粘稠液体的清洗。
5)利用该液态样品检测工作站对液态样品进行检测分析，可将单个样品检测耗时由原来的3分钟降至2分钟以内，自动批量处理至少50个样品，同时可最终做到无人值守的液体无损光谱分析。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明液态样品检测工作站的正面示意图；
图2为本发明的液态样品检测工作站的右侧示意图；
图3为本发明的液态样品检测工作站的左侧示意图；
图4为本发明的液态样品检测工作站的背面示意图；
图5为本发明的液态样品检测工作站的内部俯视示意图；
图6为本发明的液态样品检测工作站的自动检测流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
本文中的“第一”、“第二”等，为描述上相区别，并没有其它特殊的含义。
如图1至图5所示，本发明的液态样品检测工作站，包括自动进样装置，其中：自动进样装置用于光谱分析时，对光谱仪的进样管路和样品流通池进行进样前清洗，和将液态样品导入样品流通池，其特征在于，自动进样装置包括采样泵11、洗液泵12和气泵13，清洗进样管路和样品流通池时，洗液泵负责输送清洗液至洗液池16，采样泵11抽取洗液池16中的清洗液对进样管路及样品流通池进行清洗，同时气泵13将空气输送至进样管路，使得进入进样管路中的清洗液携带气泡，清洗后的废液流入废液收集装置。
本发明中，气泵将空气输送至进样管路，使得进入进样管路中的清洗液携带气泡，这样在管路清洗时，携带气泡的清洗液比纯液体的清洗液的清洗效率更高，清洗效果更好，能够节约冲洗耗时40％以上，特别适合对老抽、高浓度淀粉等粘稠液体的清洗。
本发明的自动进样装置使得所述液态样品检测平台实现了液态样品的进样、进样管路及样品流通池清洗的自动化，缩短检测耗时，节约人力成本，并且清洗效率更高，清洗效果更好，提高了进样稳定性及分析结果的准确性。
进一步地，所述自动进样装置还包括液态样品加样管15、驱动液态样品加样管15垂直运动和水平运动的第一驱动装置、圆形样品盘14、驱动样品盘旋转的第二驱动装置，圆形样品盘上设置有用于放置样品管的孔位，进样时，第二驱动装置驱动圆形样品盘14旋转，将孔位旋转至进样位置，第一驱动装置驱动液态样品加样管15插入样品管，开始进样。
进一步地，所述液态样品检测工作站还可以包括：条码扫描装置20，用于扫描样品管外壁的条形码，录入样品信息。进样时，第二驱动装置驱动圆形样品盘14旋转，将待测孔位管旋转至进样位置，条码扫描装置20扫描样品管外壁的条形码，录入样品信息，然后第一驱动装置驱动液态样品加样管15插入样品管，开始进样。进样完毕，光谱仪开始光谱采集。
优选地，所述条码扫描装置20为激光扫码器。
优选地，所述第二驱动装置为步进电机。
进一步地，所述液态样品检测工作站还可以包括：异常结果判断装置和报警器，异常结果判断装置用于判断检测结果是否异常，当检测结果异常时，触发报警器报警。若检测结果正常，则会自动将检测结果上传到企业质控数据中心。
进一步地，所述液态样品工作站还可以包括：判断是否有后续待测样品的装置，用于在一个样品检测完成后，判断是否有后续的待测样品，在有后续待测样品的情况下，重复执行清洗、录入信息、进样和采集光谱操作，在没有后续待测样品的情况下，液态样品检测工作站进入待机状态。
优选地，所述判断是否有后续待测样品的装置通过条码扫描装置20扫描样品管外壁的条形码来判断是否有后续待测样品，当上一个样品检测完成后，第二驱动装置驱动圆形样品盘14旋转，将下一孔位旋转至进样位置，所述判断是否有后续待测样品的装置启动，若条码扫描装置20扫描到样品管外壁的条形码，判断有待测样品，重复执行清洗、录入信息、进样和采集光谱操作，若未扫描到条形码，则再旋转至下一孔位并扫描，若仍没有扫描到条形码则所述液态样品检测工作站进入待机状态。
为了减少所占空间，还可以将一体化触屏计算机嵌入该液态样品检测工作站。所述计算机中包括控制系统，控制系统用于控制光谱仪、自动进样装置、条码扫描装置、异常结果判断装置、报警器和判断是否有后续待测样品的装置。
进一步地，所述液态样品检测工作站还可以包括壳体30，将计算机、自动进样装置、条码扫描装置20、异常结果判断装置、报警器和判断是否有后续待测样品的装置均设置于该壳体30内，使得所述液态样品检测工作站相对密闭，可直接应用在粗加工车间，避免粉尘、噪声等对工作站不良影响，而不仅仅应用在实验室。
进一步地，壳体30外还可以设置有紧急电源开关50，在出现异常状况时，可以关闭紧急电源，避免发生事故。
壳体30的正面右侧设置有可开合式放样窗口40，计算机的触屏面板61位于壳体正面左侧，计算机的触屏面板下方设置有备用键盘和鼠标62。
为了更好地散热，在壳体30的左右两个侧面可分别设置带滤网的散热口71和72。
液体管路接口80设置在壳体30的背面下方。
所述液态样品检测平台的电气面板90可以设置在壳体30的背面，并且在电器面板90的附近可以进一步设置散热口73，以便更好地散热。
优选地，所述清洗液为防腐剂水溶液，所述防腐剂选自山梨酸及其盐、苯甲酸及其盐、脱氢乙酸及其钠盐、尼泊金酯、叠氮化钠、乳酸钠。优选地，所述防腐剂水溶液的浓度为0.05-0.5g/L。
例如，防腐剂水溶液的溶质为苯甲酸钠，浓度为1mg/L。
优选地，所述样品流通池可以由石英、玻璃或氟化钙等常见光学材料制成，光程范围为0.5-5mm。优选地，所述样品流通池可以通过粘合、熔融、切削等工艺制作。例如所述样品流通池的光程差为0.80mm，利用石英熔融制成。
优选地，液态样品加样管15和进样管路可以选择金属、树脂、塑料等材料制作。例如液态样品加样管的材料为疏水塑料，进样管路的材料为硅胶材质。
优选地，壳体30可以选择金属、树脂、塑料等材料制作。
优选地，所述采样泵、洗液泵或气泵为蠕动泵。
优选地，所述光谱仪为近红外光谱仪。
图6为本发明的液态样品检测工作站的自动检测流程示意图。如图6所示，将样品管放置在圆形样品盘14的孔位中，第二驱动装置驱动形样品盘14旋转，将样品管送至进样位置，开始清洗进样管路及样品流通池。洗液泵12负责输送清洗液至洗液池16，第一驱动装置驱动液态样品加样管15插入洗液池16，采样泵11和气泵13同时开始工作，采样泵11抽取洗液池16中的清洗液对进样管路及样品流通池进行清洗，同时气泵13将空气输送至进样管路，使得进入进样管路中的清洗液携带气泡，清洗后的废液流入废液收集装置。
管路清洗完毕后，所有泵均停止工作，条码扫描装置20开始工作，扫描样品管外壁的条形码，录入样品信息。然后，第一驱动装置驱动液态样品加样管15插入样品管，采样泵11启动，开始进样。待样品输送至样品流通池并充满后5-30s，采样泵11停止工作，进样完毕。计算机此时发出指令使近红外光谱仪开始光谱采集工作。
光谱采集完毕后，异常结果判断装置启动，若检测结果正常，则会自动将检测结果上传到企业质控数据中心，若检测结果异常，触发报警器报警。
检测结果判断完毕后，第二驱动装置驱动圆形样品盘14旋转，将下一孔位旋转至进样位置，判断是否有后续待测样品的装置启动，若条码扫描装置20扫描到样品管外壁的条形码，判断有待测样品，重复执行清洗、录入信息、进样和采集光谱操作，若未扫描到条形码，则再旋转至下一孔位并扫描，若仍没有扫描到条形码则所述液态样品检测工作站进入待机状态。
利用该液态样品检测工作站对液态样品进行检测分析，可将单个样品检测耗时由原来的3分钟降至2分钟以内，自动批量处理至少50个样品，同时可最终做到无人值守的液体无损光谱分析。
下面通过一个具体检测示例对本发明进行说明。
以生抽酱油为测试样本，光谱仪采用光栅型近红外光谱仪。样品流通池光程差为0.80mm，利用石英熔融制成。液态样品加样管的材料为疏水塑料。进样管路的材料为硅胶材质。防腐剂水溶液的溶质为苯甲酸钠，浓度为1mg/L。采样泵、洗液泵或气泵均为蠕动泵，各蠕动泵参数如表1所示。
表1蠕动泵设置参数
将生抽酱油装入贴有信息条形码的6个样品试管中，将装有样品的试管依次放在圆形样品盘14的孔位中，闭合放样窗口40后，开始自动检测流程，至第六个样品检测完毕，结果在远程服务器监控界面呈现，共耗时625秒，即单个样品耗时1分44秒。
以上实施例是对本发明的原理和实施方式进行阐述，但不限于以上使用方法。当处理大批量样本时，本发明的液态样品检测工作站的无人值守和高速进样的优势将更加明显。
Claims (16)
1.一种液态样品检测工作站，包括自动进样装置，其中：自动进样装置用于光谱分析时，对光谱仪的进样管路和样品流通池进行进样前清洗，和将液态样品导入样品流通池，其特征在于，自动进样装置包括采样泵、洗液泵和气泵，清洗进样管路和样品流通池时，洗液泵负责输送清洗液至洗液池，采样泵抽取洗液池中的清洗液对进样管路及样品流通池进行清洗，同时气泵将空气输送至进样管路，使得进入进样管路中的清洗液携带气泡，清洗后的废液流入废液收集装置。
2.权利要求1所述的液态样品检测工作站，其特征在于，所述自动进样装置还包括液态样品加样管、驱动液态样品加样管垂直运动和水平运动的第一驱动装置、圆形样品盘、驱动样品盘旋转的第二驱动装置，圆形样品盘上设置有用于放置样品管的孔位，进样时，第二驱动装置驱动圆形样品盘旋转，将孔位旋转至进样位置，第一驱动装置驱动液态样品加样管插入样品管，开始进样。
3.权利要求2所述的液态样品检测工作站，其特征在于，所述液态样品检测工作站还包括：条码扫描装置，用于扫描样品管外壁的条形码，录入样品信息。
4.权利要求3所述的液态样品检测工作站，其特征在于，所述条码扫描装置为激光扫描器。
5.权利要求4所述的液态样品检测工作站，其特征在于，所述液态样品检测工作站还包括：异常结果判断装置和报警器，异常结果判断装置用于判断检测结果是否异常，当检测结果异常时，触发报警器报警。
6.权利要求5所述的液态样品检测工作站，其特征在于，所述液态样品工作站还包括：判断是否有后续待测样品的装置，用于在一个样品检测完成后，判断是否有后续的待测样品，
在有后续待测样品的情况下，重复执行清洗、录入信息、进样和采集光谱操作，
在没有后续待测样品的情况下，液态样品检测工作站进入待机状态。
7.权利要求6所述的液态样品检测工作站，其特征在于，所述判断是否有后续待测样品的装置通过条码扫描装置扫描样品管外壁的条形码来判断是否有后续待测样品，当上一个样品检测完成后，第二驱动装置驱动圆形样品盘旋转，将下一孔位旋转至进样位置，所述判断是否有后续待测样品的装置启动，若条码扫描装置扫描到样品管外壁的条形码，判断有待测样品，重复执行清洗、录入信息、进样和采集光谱操作，若未扫描到条形码，则再旋转至下一孔位并扫描，若仍没有扫描到条形码则所述液态样品检测工作站进入待机状态。
8.权利要求1至7任一项所述的液态样品检测工作站，其特征在于，所述清洗液为防腐剂水溶液，所述防腐剂选自山梨酸及其盐、苯甲酸及其盐、脱氢乙酸及其钠盐、尼泊金酯、叠氮化钠、乳酸钠。
9.权利要求8所述的液态样品检测工作站，其特征在于，所述防腐剂水溶液的浓度为0.05-0.5g/L。
10.权利要求1至7任一项所述的液态样品检测工作站，其特征在于，样品流通池由石英、玻璃或氟化钙制成，光程范围为0.5-5mm。
11.权利要求2至7任一项所述的液态样品检测工作站，其特征在于，所述采样泵、洗液泵或气泵为蠕动泵。
12.权利要求1至7任一项所述的液态样品检测工作站，其特征在于，所述光谱仪为近红外光谱仪。
13.权利要求7所述的液态样品检测工作站，其特征在于，所述液态样品检测工作站还包括：计算机，所述计算机中包括控制系统，控制系统用于控制光谱仪、自动进样装置、条码扫描装置、异常结果判断装置、报警器和判断是否有后续待测样品的装置。
14.权利要求13所述的液态样品检测工作站，其特征在于，所述液态样品检测工作站还包括：壳体，所述计算机、自动进样装置、条码扫描装置、异常结果判断装置、报警器和判断是否有后续待测样品的装置均位于该壳体内，壳体外设置有紧急电源开关，壳体的正面右侧设置有可开合式放样窗口，计算机的触屏面板位于壳体正面左侧，计算机的触屏面板下方设置有备用键盘和鼠标，壳体的左右两个侧面分别设置有带滤网的散热口，壳体的背面下方设置有液体管路接口。
15.权利要求1至14任一项所述的液态样品检测工作站用于检测液态样品的用途。
16.权利要求15所述的用途，其特征在于，所述液态样品为酱油。
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