CN111239430A - 一种批量处理样品的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种批量处理样品的装置及方法，包括台座、电机、传动组件、试管架、架柱和滴管架，台座内部设置电机和传动组件，传动组件连接电机，试管架安装在传动组件上并由传动组件带动进行水平平移，架柱安装在台座的侧面并向上延伸，架柱上安装水平设置的滴管架，滴管架高于试管架，滴管架的长度方向垂直于试管架的平移方向；试管架包括底板、支撑柱和试管板，底板底面与传动组件连接，底板上表面设置支撑柱并通过支撑柱支撑起试管板，试管板表面上设有若干行容置孔，滴管架上设置若干个滴管孔，容置孔和滴管孔随试管架的平移而依次上下对应，滴管孔内放置胶囊，注水管一端通过刺入胶囊顶部、另一端连接注射泵。

Description

一种批量处理样品的装置及方法
技术领域
本发明涉及流体样品处理领域，具体是一种批量处理样品的装置及方法。
背景技术
水处理与治理领域中，很多时候需要将流体态样品定量地装入若干个试管或者样品管内。
现有技术中，一般通过手工注射的方式，将样品注入到一个个的试管中，不仅费时费力，而且，每个试管内装入的样品量不够准确统一，样品的处理效率低下，无法批量进行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种批量处理样品的装置及方法，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种批量处理样品的装置，包括台座、电机、传动组件、试管架、架柱和滴管架，台座内部设置电机和传动组件，传动组件连接电机，试管架安装在传动组件上并由传动组件带动进行水平平移，架柱安装在台座的侧面并向上延伸，架柱上安装水平设置的滴管架，滴管架高于试管架，滴管架的长度方向垂直于试管架的平移方向；试管架包括底板、支撑柱和试管板，底板底面与传动组件连接，底板上表面设置支撑柱并通过支撑柱支撑起试管板，试管板表面上设有若干行容置孔，滴管架上设置若干个滴管孔，容置孔和滴管孔随试管架的平移而依次上下对应，滴管孔内放置胶囊，注水管一端通过刺入胶囊顶部、另一端连接注射泵。
滴管孔内有一个个的胶囊，封装在胶囊内，然后，将胶囊在离心机内分离后，内部会因为浓度不同而分为若干层，分层后的溶液胶囊放置进滴管孔内，底部扎孔，然后顶部刺入注水管，注水管往胶囊内注入水后，胶囊内的溶液被依次挤出，可以分别获得不同层上的溶液，得到高浓度的提取物，胶囊通过注水管连接着一台注射泵，注射泵将样品挤压至胶囊内，受控地滴落下来，下方正好是放置在容置孔内的试管，注射完一行试管后，注射泵暂停，此时试管架在传动组件的带动下，进行一个步进的平移，让灌装好的试管平移开来，让空试管平移至胶囊的下方，然后位置停留，注射泵再行挤压注射，往胶囊内上部注入水，下层原有物质被挤出，落入下方的试管中，样品从胶囊内滴落，落入试管内，完成这一行试管的灌装，如此周期进行，直至将试管架上的空试管都注满，每一行试管对应胶囊中的一层，分排注入后，做好标记，分排分离过程完毕之后，操作人员从试管板上一个个的取下试管，进行后续处理。
分行注射，高效快速，每次的注射通过精确定量的注射泵进行，确保每个试管内都是精确容量的样品，降低人为的操作失误可能。
进一步的，传动组件为丝杆副，传动组件包括丝杆和螺母座，丝杆一端连接电机、一端通过轴承支撑起来，螺母座固定在底板底面，螺母座也与丝杆螺纹连接。
丝杆副的存在，使得电机的旋转运动能够高效地转换为试管架的平移运动，丝杆在电机的带动下进行精确定量角度的旋转，电机需要使用角度精确的伺服电机，丝杆旋转后，螺母座由于固定在底板的底面，所以不能进行旋转运动，自然把丝杆的旋转转化为了螺母座的平移，为了限制螺母座和底板的旋转，需要设置一个导轨或者设置两个以上的丝杆副进行传动与导向。
作为优化，批量处理样品的装置还包括盖板，盖板的覆盖在台座上表并将电机和丝杆遮挡在台座内，试管架位于盖板上方，盖板上开设沿丝杆长度方向的导槽，螺母座穿过导槽连接在底板的下表。
盖板的设置防止灰尘落入台座内，进一步落在丝杆副上影响传动性能，盖板需要在被螺母座穿过的位置处进行避让，导槽为此而设。
作为优化，试管架为分体式安装，支撑柱与底板之间带有平面定位部件，例如定位销等，支撑柱与试管板之间也带有平面定位部件。
试管架为分体式的部件，从而试管板可以从支撑柱上拆下，这一设置可以让试管在试管板上的安装更快速或方便，试管板作为一组试管转移时的托盘，一组试管灌装样品结束后，可以快速地将这组试管连同着试管板取下，然后换上一组新的空试管连带另一个试管板至支撑柱上快速进行下一组试管的样品注入。
作为优化，传动组件为滚珠丝杆副。滚珠丝杆副具有更低的运行阻力和更高的旋转定位精度，可以让试管架的水平位置更加精确不偏移。
作为优化，台座底面设有调高底脚。样品从胶囊滴落进下方的试管中需要较为准确的竖直对应，所以，装置如果水平度不够的话，影响样品的注入，通过台座底面上设置的调高底脚进行水平调整，根据台座底面的形状设置合适数量的底脚，优选为三个，三角形的方位，定位无干涉，当然，也可以是矩形底面常用的四个底脚，这样底脚调试时方便进行。
一种批量处理样品的方法，方法包括以下步骤：待处理样品溶液封装在胶囊中，将胶囊在离心机中进行离心处理，离心过后的样品在胶囊内根据重力形成分层，刺破胶囊底部，胶囊顶部通过注射管受控注入水，在胶囊的下方使用试管接取溶液，胶囊中挤出一层溶液后，注水停止，下方试管更换，注水过程与更换试管过程交替进行，依次获得胶囊中的若干层溶液。该方法是上述批量处理样品装置的主要设计原理和使用流程。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过将待处理的溶液预先溶于标准溶液中，之后包装在胶囊中进行离心分离，目标物溶液在胶囊中分层存在，溶液比重大于水，通过注水挤出的方式，将溶液分层挤出，滴落在胶囊下方试管内，达到序列分离目的，胶囊一排若干个，多通道进行分离过程，注水过程与下方试管的平移过程分时交替进行，执行效率快速，挤出量精确稳定：胶囊正下方有空试管时，注射泵启动挤出一部分样品，使其从胶囊内滴落进试管内，完毕后，注射泵暂停，电机启动，使丝杆转动一个角度，带动螺母座和其所连接的试管架平移一个距离，让一行空试管处于滴管孔的正下方，电机暂停，注射泵再行开机，再次挤出定量的样品滴落进试管架上的试管内，如此不断进行直至完成试管架上所有试管的样品注入，之后操作人员从试管架上取下试管进行后续处理，以此进行的样品处理可以精确的保证每个试管内具有胶囊中不同层上的溶液，而且，注入效率高，过程迅速，可以快速地完成样品分离的批量、高效、精确处理。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的外形结构示意图；
图2为本发明的侧视图；
图3为本发明剖切后的立体示意图；
图4为本发明传动组件和试管架的结构示意图；
图5为本发明胶囊内溶液挤出时的原理示意图。
图中：1-台座、2-盖板、21-导槽、3-电机、4-传动组件、41-丝杆、42-螺母座、5-试管架、51-底板、52-支撑柱、53-试管板、531-容置孔、6-架柱、7-滴管架、71-滴管孔、8-胶囊、9-注水管。
具体实施方式
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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
如图1～4所示，一种批量处理样品的装置，包括台座1、电机3、传动组件4、试管架5、架柱6、滴管架7、胶囊8、注水管9，台座1内部设置电机3和传动组件4，传动组件4连接电机3，试管架5安装在传动组件4上并由传动组件4带动进行水平平移，架柱6安装在台座1的侧面并向上延伸，架柱6上安装水平设置的滴管架7，滴管架7高于试管架5，滴管架7的长度方向垂直于试管架5的平移方向；试管架5包括底板51、支撑柱52和试管板53，底板51底面与传动组件4连接，底板51上表面设置支撑柱52并通过支撑柱52支撑起试管板53，试管板53表面上设有若干行容置孔531，滴管架7上设置若干个滴管孔71，容置孔531和滴管孔71随试管架5的平移而依次上下对应；滴管孔71内放置胶囊8，注水管9一端通过刺入胶囊8顶部、另一端连接注射泵。
如图5所示，滴管孔71内有一个个的胶囊8，封装在胶囊8内，然后，将胶囊8在离心机内分离后，内部会因为浓度不同而分为若干层，分层后的溶液胶囊放置进滴管孔71内，底部扎孔，然后顶部刺入注水管9，注水管9往胶囊8内注入水后，胶囊8内的溶液被依次挤出，可以分别获得不同层上的溶液，得到高浓度的提取物。
例如使用标准的氯化铯溶液提取目标物，在标准的氯化铯溶液中溶解的某提取物在7-8层中浓度较高，所以，在提取时，目标是获得7-8层中的溶液，其他层的溶液也分层取出，用作辅助分析或其它工序使用。
胶囊8通过注水管9连接着一台注射泵，注射泵将样品挤压至胶囊8内，受控地滴落下来，下方正好是放置在容置孔531内的试管，注射完一行试管后，注射泵暂停，此时试管架5在传动组件4的带动下，进行一个步进的平移，让灌装好的试管平移开来，让空试管平移至胶囊的下方，然后位置停留，注射泵再行挤压注射，往胶囊8内上部注入水，下层原有物质被挤出，落入下方的试管中，样品从胶囊内滴落，落入试管内，完成这一行试管的灌装，如此周期进行，直至将试管架5上的空试管都注满，每一行试管对应胶囊8中的一层，分排注入后，做好标记，分排分离过程完毕之后，操作人员从试管板53上一个个的取下试管，进行后续处理。
分行注射，高效快速，每次的注射通过精确定量的注射泵进行，确保每个试管内都是精确容量的样品，降低人为的操作失误可能。
如图3、4所示，传动组件4为丝杆副，传动组件4包括丝杆41和螺母座42，丝杆41一端连接电机3、一端通过轴承支撑起来，螺母座42固定在底板51底面，螺母座42也与丝杆41螺纹连接。
丝杆副的存在，使得电机3的旋转运动能够高效地转换为试管架5的平移运动，丝杆41在电机3的带动下进行精确定量角度的旋转，电机需要使用角度精确的伺服电机，丝杆41旋转后，螺母座42由于固定在底板51的底面，所以不能进行旋转运动，自然把丝杆41的旋转转化为了螺母座42的平移，为了限制螺母座42和底板51的旋转，需要设置一个导轨或者设置两个以上的丝杆副进行传动与导向。
如图1、3所示，批量处理样品的装置还包括盖板2，盖板2的覆盖在台座1上表并将电机3和丝杆41遮挡在台座1内，试管架5位于盖板2上方，盖板2上开设沿丝杆41长度方向的导槽21，螺母座42穿过导槽21连接在底板51的下表。
盖板2的设置防止灰尘落入台座1内，进一步落在丝杆副上影响传动性能，盖板2需要在被螺母座42穿过的位置处进行避让，导槽21为此而设。
试管架5为分体式安装，支撑柱52与底板51之间带有平面定位部件，例如定位销等，支撑柱52与试管板53之间也带有平面定位部件。
试管架5为分体式的部件，从而试管板53可以从支撑柱52上拆下，这一设置可以让试管在试管板53上的安装更快速或方便，试管板53作为一组试管转移时的托盘，一组试管灌装样品结束后，可以快速地将这组试管连同着试管板53取下，然后换上一组新的空试管连带另一个试管板53至支撑柱52上快速进行下一组试管的样品注入。
传动组件4为滚珠丝杆副。滚珠丝杆副具有更低的运行阻力和更高的旋转定位精度，可以让试管架5的水平位置更加精确不偏移。
台座1底面设有调高底脚。样品从胶囊滴落进下方的试管中需要较为准确的竖直对应，所以，装置如果水平度不够的话，影响样品的注入，通过台座1底面上设置的调高底脚进行水平调整，根据台座1底面的形状设置合适数量的底脚，优选为三个，三角形的方位，定位无干涉，当然，也可以是矩形底面常用的四个底脚，这样底脚调试时方便进行。
本装置的主要使用过程是：待处理的样品被预先封装在一个个的胶囊8体中，然后经过离心处理后溶液在胶囊8体里分层，之后，刺破胶囊8底部，将胶囊8置于滴管孔71内，胶囊8顶部刺入注水管9，注水管9背后连接的注射泵将水注入胶囊8内，胶囊8内的溶液逐层从底部被挤出，落入下方的试管内，胶囊8正下方有空试管时，注射泵启动注入一层水，将底部的一层溶液挤出，使其从胶囊内滴落进试管，完毕后，注射泵暂停，电机3启动，使丝杆41转动一个角度，带动螺母座42和其所连接的试管架5平移一个距离，让一行空试管处于滴管孔71的正下方，电机3暂停，注射泵再行开机，再次挤出定量的样品滴落进试管架5上的试管内，如此不断进行直至完成试管架5上所有试管的样品注入，之后操作人员从试管架5上取下试管进行后续处理。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种批量处理样品的装置，其特征在于：所述批量处理样品的装置包括台座(1)、电机(3)、传动组件(4)、试管架(5)、架柱(6)、滴管架(7)、胶囊(8)和注水管(9)，所述台座(1)内部设置电机(3)和传动组件(4)，所述传动组件(4)连接电机(3)，所述试管架(5)安装在传动组件(4)上并由传动组件(4)带动进行水平平移，所述架柱(6)安装在台座(1)的侧面并向上延伸，架柱(6)上安装水平设置的滴管架(7)，所述滴管架(7)高于试管架(5)，滴管架(7)的长度方向垂直于试管架(5)的平移方向；所述试管架(5)包括底板(51)、支撑柱(52)和试管板(53)，所述底板(51)底面与传动组件(4)连接，底板(51)上表面设置支撑柱(52)并通过支撑柱(52)支撑起试管板(53)，所述试管板(53)表面上设有若干行容置孔(531)，所述滴管架(7)上设置若干个滴管孔(71)，所述容置孔(531)和滴管孔(71)随试管架(5)的平移而依次上下对应；所述滴管孔(71)内放置胶囊(8)，所述注水管(9)一端通过刺入胶囊(8)顶部、另一端连接注射泵。
2.根据权利要求1所述的一种批量处理样品的装置，其特征在于：所述传动组件(4)为丝杆副，传动组件(4)包括丝杆(41)和螺母座(42)，所述丝杆(41)一端连接电机(3)、一端通过轴承支撑起来，所述螺母座(42)固定在底板(51)底面，螺母座(42)也与丝杆(41)螺纹连接。
3.根据权利要求2所述的一种批量处理样品的装置，其特征在于：所述批量处理样品的装置还包括盖板(2)，所述盖板(2)的覆盖在台座(1)上表并将电机(3)和丝杆(41)遮挡在台座(1)内，所述试管架(5)位于盖板(2)上方，所述盖板(2)上开设沿丝杆(41)长度方向的导槽(21)，所述螺母座(42)穿过导槽(21)连接在底板(51)的下表。
4.根据权利要求1所述的一种批量处理样品的装置，其特征在于：所述试管架(5)为分体式安装，所述支撑柱(52)与底板(51)之间带有平面定位部件，支撑柱(52)与试管板(53)之间也带有平面定位部件。
5.根据权利要求2所述的一种批量处理样品的装置，其特征在于：所述传动组件(4)为滚珠丝杆副。
6.根据权利要求1所述的一种批量处理样品的装置，其特征在于：所述台座(1)底面设有调高底脚。
7.一种批量处理样品的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：待处理样品溶液封装在胶囊(8)中，将胶囊(8)在离心机中进行离心处理，离心过后的样品在胶囊(8)内根据重力形成分层，刺破胶囊(8)底部，胶囊顶部通过注射管(9)受控注入水，在胶囊(8)的下方使用试管接取溶液，胶囊(9)中挤出一层溶液后，注水停止，下方试管更换，注水过程与更换试管过程交替进行，依次获得胶囊(8)中的若干层溶液。
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