CN111521478B - 一种深海原位梯度循环稀释装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的深海原位梯度循环稀释装置，包括稀释腔体、泵、第一四通分配阀、第二四通分配阀、第一二通分配阀、多个平行梯度稀释通道、第一试剂袋及第二试剂袋，任意一个所述多个平行梯度稀释通道由若干个所述二通分配阀连接而成，所述第一试剂袋存放稀释液，所述第二试剂袋存放有标准溶液，上述深海原位梯度循环稀释装置具有多个平行梯度稀释通道，同时还可进行循环稀释，从而能够极大的满足后端传感分析仪器的使用需求；此外，上述深海原位梯度循环稀释装置，可携带高浓度的标准溶液，将其稀释成多个浓度梯度，供仪器进行原位校正，从而解决仪器长期使用过程中的基线漂移问题。

Description

一种深海原位梯度循环稀释装置
技术领域
本发明涉及海洋生物地球化学，特别涉及一种深海原位梯度循环稀释装置。
背景技术
在水下原位环境长期探测过程中，在正常情况下，被探测的组分如金属离子、营养盐等通常含量都比较低，而一些突发事件发生时，如热液喷发、山体滑坡等，这些被探测的组分含量会急剧上升，达到常规环境的100-10000倍左右，如何同时实现对常规环境和极端事件爆发时的环境中的关键组分测量，是绝大部分传感分析仪器所面临的一个难题。
传统的传感分析仪器，为保证较高的测量精度，通常会有测量范围的限制；而一些具备宽测量范围的仪器，则测量精度较低；一些仪器为了解决这个问题，采用携带多个探测单元来覆盖比较宽的测量范围，但是这又造成了仪器的体积功耗很大，不便于现场作业。
同时仪器在长期原位测量过程中，基线的漂移问题不可忽视，如果不进行原位校正，会造成仪器的误差积累，导致数据结果失去科学性。
发明内容
有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种检测能力且环境适用性强的深海原位梯度循环稀释装置。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种深海原位梯度循环稀释装置，包括稀释腔体、泵、第一四通分配阀、第二四通分配阀、第一二通分配阀、多个平行梯度稀释通道、第一试剂袋及第二试剂袋，任意一个所述多个平行梯度稀释通道由若干个所述二通分配阀连接而成，所述第一试剂袋存放稀释液，所述第二试剂袋存放有标准溶液，其中：
所述第一试剂袋及第二试剂袋均连通所述第一四通分配阀的两个端口，所述第一四通分配阀的另一端口连通所述稀释腔体，任意一个所述多个平行梯度稀释通道的一端均与所述稀释腔体连通，任意一个所述多个平行梯度稀释通道的另一端均与所述第二四通分配阀的相应端口连通，所述泵的两端均与所述第一四通分配阀及所述第二四通分配阀的一端口连接，所述第二四通分配阀另一端连接所述第一二通分配阀。
在其中一些实施例中，所述稀释腔体为高硼酸玻璃腔体，所述高硼酸玻璃腔体包括设置于中间的活塞，所述活塞采用O型圈可实现两端的密封。
在其中一些实施例中，所述第一四通分配阀及第二四通分配阀均包括A/B/C/D四个端口以及公共端E，A/B/C/D四个端口中的任意一个在通电状态下与公共端E导通，未通电状态下所有端口均为关闭状态。
在其中一些实施例中，所述公共端E与所述泵连接。
在其中一些实施例中，所述第一试剂袋及第二试剂袋为特氟龙材料。
在其中一些实施例中，所述泵为柱塞泵。
在其中一些实施例中，多个平行梯度稀释通道为三个，任意一平行梯度稀释通道包括连通的两个二通分配阀。
在其中一些实施例中，任意一二通分配阀包括A/B两个端口及公共端C，A/B两个端口中的任意一个在通电状态下与所述公共端C导通，未通电状态下所有端口均为关闭状态。
在其中一些实施例中，任意一平行梯度稀释通道中的其中一个二通分配阀的A端与所述稀释腔体连接，任意一平行梯度稀释通道中的另一个二通分配阀的C端与所述第二四通分配阀连接，所述第一二通分配阀的C端连接所述第二四通分配阀。
本发明采用上述技术方案的优点是：
本发明提供的深海原位梯度循环稀释装置，包括稀释腔体、泵、第一四通分配阀、第二四通分配阀、第一二通分配阀、多个平行梯度稀释通道、第一试剂袋及第二试剂袋，任意一个所述多个平行梯度稀释通道由若干个所述二通分配阀连接而成，所述第一试剂袋存放稀释液，所述第二试剂袋存放有标准溶液，上述深海原位梯度循环稀释装置具有多个平行梯度稀释通道，同时还可进行循环稀释，从而能够极大的满足后端传感分析仪器的使用需求；此外，上述深海原位梯度循环稀释装置，可携带高浓度的标准溶液，将其稀释成多个浓度梯度，供仪器进行原位校正，从而解决仪器长期使用过程中的基线漂移问题。
另外，本发明提供的深海原位梯度循环稀释装置，具有结构简单，使用方便，体积小，精度高的优点，可以与多种水体环境探测的传感分析仪器进行连接，成本较低，同时所有部件均为高惰性材料，具有广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图。
图1为本发明实施例1提供的深海原位梯度循环稀释装置的结构示意图。
图2为本发明实施例2提供的一种深海原位梯度循环稀释装置的工作步骤流程图。
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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1，为本发明提供了一种深海原位梯度循环稀释装置结构示意图，包括：稀释腔体110、泵120、第一四通分配阀130、第二四通分配阀140、第一二通分配阀150、多个平行梯度稀释通道160、第一试剂袋170及第二试剂袋180，任意一个所述多个平行梯度稀释通道160由若干个所述二通分配阀连接而成，所述第一试剂袋170存放稀释液，所述第二试剂袋180存放有标准溶液。
以下详细说明各个部件的结构及其连接关系。
具体地，所述第一试剂袋170及第二试剂袋180均连通所述第一四通分配阀130的两个端口，所述第一四通分配阀130的另一端口连通所述稀释腔体110，任意一个所述多个平行梯度稀释通道160的一端均与所述稀释腔体110连通，任意一个所述多个平行梯度稀释通道160的另一端均与所述第二四通分配阀140的相应端口连通，所述泵120的两端均与所述第一四通分配阀130及所述第二四通分配阀140的一端口连接，所述第二四通分配阀140另一端连接所述第一二通分配阀150。
在其中一些实施例中，所述稀释腔体110为高硼酸玻璃腔体，所述高硼酸玻璃腔体包括设置于中间的活塞，所述活塞采用O型圈可实现两端的密封，通过稀释腔体110可高精度精确定量体积。
在其中一些实施例中，所述第一四通分配阀130及第二四通分配阀140均包括A/B/C/D四个端口以及公共端E，A/B/C/D四个端口中的任意一个在通电状态下与公共端E导通，未通电状态下所有端口均为关闭状态。
进一步地，所述第一四通分配阀130及第二四通分配阀140的所述公共端E均与所述泵120连接。
具体地，所述第一四通分配阀130及第二四通分配阀140的型号为BIO.CHEM080T624-32，通径为0.032英寸(0.81mm)，内体积为公共端口30uL，入口15uL。
在其中一些实施例中，多个平行梯度稀释通道160为三个，任意一平行梯度稀释通道包括连通的两个二通分配阀161(162)。
进一步地，任意一二通分配阀包括A/B两个端口及公共端C，A/B两个端口中的任意一个在通电状态下与所述公共端C导通，未通电状态下所有端口均为关闭状态。
进一步的，任意一平行梯度稀释通道160中的其中一个二通分配阀161的A端与所述稀释腔体110连接，任意一平行梯度稀释通道160中的另一个二通分配阀162的C端与所述第二四通分配阀140连接，所述第一二通分配阀150的C端连接所述第二四通分配阀140。
具体地，二通分配阀的型号为BIO.CHEM100T3MP24-32，通径0.032英寸(0.81mm，内体积：公共端口7uL，入口14uL。
在其中一些实施例中，所述第一试剂袋170及第二试剂袋180为特氟龙材料，用于存放稀释液和标准溶液。由于特氟龙材料的高化学惰性，使得稀释液和标准溶液性能稳定。
在其中一些实施例中，所述泵为柱塞泵。具体地，柱塞泵型号为BIO.CHEM柱塞泵FS5000PPV30210，其精确度为～0.5％；排量为1000uL/5000uL；泵头材料为丙烯酸树脂、PEEKTM；柱塞材料为氧化锆陶瓷或PEEKTM。
在其中一些实施例中，还包括与所述第一四通分配阀130连接的排废通道，通过所述排废通道可对流路进行清洗，从而能够去除了管路死体积对于稀释结果的影响，极大提高了系统精度。
上述深海原位梯度循环稀释装置具有多个平行梯度稀释通道，同时还可进行循环稀释，从而能够极大的满足后端传感分析仪器的使用需求；此外，上述深海原位梯度循环稀释装置，可携带高浓度的标准溶液，将其稀释成多个浓度梯度，供仪器进行原位校正，从而解决仪器长期使用过程中的基线漂移问题。
另外，本发明提供的深海原位梯度循环稀释装置，具有结构简单，使用方便，体积小，精度高的优点，可以与多种水体环境探测的传感分析仪器进行连接，成本较低，同时所有部件均为高惰性材料，具有广泛的应用前景。
实施例2
请参阅图2，为本发明实施例2提供的一种深海原位梯度循环稀释装置的工作步骤流程图，包括下述步骤：
步骤S110：将所述第一试剂袋存放的稀释液充满管路，且使所述泵120、第一四通分配阀130、第二四通分配阀140、第一二通分配阀150、多个平行梯度稀释通道160均处于关闭状态；
具体地，开启所述第一试剂袋，将所述第一试剂袋存放的稀释液充满管路，使所述所有管路及泵阀空腔内均充满稀释底液，工作前所有泵阀处于关闭状态。
步骤S120：开启第一四通分配阀及第二四通分配阀，开启其中一平行梯度稀释通道中的二通分配阀，启动所述泵，抽取过量的标准溶液使得所述定量环被标准溶液完全填充，流路内的死体积被置换完全后停止所述泵和所有阀；
具体地，第一四通分配阀C端口打开，第二四通分配阀A端口打开，开启其中一平行梯度稀释通道中的1号二通分配阀B端口，2号二通分配阀A端口，启动泵，抽取过量的标准溶液(至少4倍流路体积)，目的是使得1ml定量环被标准溶液完全填充，流路内的死体积被置换完全后停止所有泵和阀。
步骤S130：开启第一四通分配阀及第二四通分配阀，开启另一平行梯度稀释通道中的二通分配阀，启动所述泵，抽取过量的稀释底液使得所述定量环入口前的流路被清洗，所述定量环入口前流路内的死体积被置换完全后停止所述泵和所有阀；
具体地，第一四通分配阀C端口打开，第二四通分配阀A端口打开，开启另一平行梯度稀释通道中的2号二通分配阀B端口，启动柱塞泵，抽取过量的稀释底液(至少4倍流路体积)，目的是使得1ml定量环入口前的流路被清洗，定量环入口前流路内的死体积被置换完全，完成后停止所有泵和阀。
步骤S140：调整所述另一平行梯度稀释通道中的二通分配阀的开启端口，并重复上一步骤，启动所述泵，抽取所述稀释底液，使得所述稀释腔体110被充满，而所述定量环内的标准溶液也被带入所述稀释腔体110内并被稀释；
具体地，所述第一四通分配阀B端口打开，第二四通分配阀A端口打开，开启另一平行梯度稀释通道中的2号二通分配阀A端口，1号二通分配阀A端口打开，启动所述泵，抽取100ml稀释底液，目的是使得100ml稀释腔体110被充满，而1ml定量环内的标准溶液也在开始时被带入稀释腔体110内，被稀释100倍。
可以理解，在实际中通过设计不同的平行梯度稀释通道数量，再通过调整所述第一四通分配阀及第二四通分配阀不同端口，调整多个平行梯度稀释通道中的二通分配阀的端口，重复上述步骤，可以得到不同的稀释倍数。
具体地：
a)第一四通分配阀A端口打开，第二四通分配阀B端口打开，3号二通分配阀B端口打开，4号二通分配阀A端口打开，启动柱塞泵，抽取过量的经过1次稀释后的标准溶液(至少4倍流路体积)，目的是使得2ml定量环被标准溶液完全填充，流路内的死体积被置换完全，完成后停止所有泵和阀；
b)1号四通分配阀B端口打开，2号四通分配阀B端口打开，4号二通分配阀B端口打开，启动柱塞泵，抽取过量的稀释底液(至少4倍流路体积)，目的是使得2ml定量环入口前的流路被清洗，定量环入口前流路内的死体积被置换完全，完成后停止所有泵和阀；
c)1号四通分配阀B端口打开，2号四通分配阀B端口打开，4号二通分配阀A端口打开，3号二通分配阀A端口打开，启动柱塞泵，抽取100ml稀释底液，目的是使得100ml溶液腔体被充满，而2ml定量环内的标准溶液也在开始时被带入腔体内，被稀释50倍。
进一步地，还包括将稀释完成后标准溶液检测进样的步骤，具体为：
步骤S150：开启第一四通分配阀及第二四通分配阀，开启第一二通分配阀，启动所述泵，抽取过量的稀释腔体110中经过稀释后的标准溶液，使得所述第一二通分配阀前的流路被清洗，流路内的死体积被置换完全后停止所有泵和阀；
具体地，开启第一四通分配阀的A端口及第二四通分配阀的D端口，启动所述第一二通分配阀的B端口，启动柱塞泵，抽取过量的溶液腔体中经过2次稀释后的标准溶液(至少4倍流路体积)，目的是使得7号二通分配阀前的流路被清洗，流路内的死体积被置换完全，完成后停止所有泵和阀；
步骤S160：开启第一四通分配阀及第二四通分配阀，开启第一二通分配阀，启动所述泵，进行稀释完成后的标准溶液检测进样后停止所有泵和阀。
具体地，第一四通分配阀的A端口打开，第二四通分配阀的D端口打开，第一二通分配阀A端口打开，启动柱塞泵，进行稀释完成后的标准溶液检测进样，完成目标体积进样后停止所有泵和阀。
上述深海原位梯度循环稀释方法具有多个平行梯度稀释通道，同时还可进行循环稀释，从而能够极大的满足后端传感分析仪器的使用需求；此外，上述深海原位梯度循环稀释装置，可携带高浓度的标准溶液，将其稀释成多个浓度梯度，供仪器进行原位校正，从而解决仪器长期使用过程中的基线漂移问题。
另外，本发明提供的深海原位梯度循环稀释装置，具有结构简单，使用方便，体积小，精度高的优点，可以与多种水体环境探测的传感分析仪器进行连接，成本较低，同时所有部件均为高惰性材料，具有广泛的应用前景。
实施例
请再参阅图1，以将10mm-100mm标准液稀释至2nm-20nm为例，需要经过2次稀释，第一次经过1ml定量环，稀释100倍，稀释至100nm-1000nm；第二次经过2ml定量环，稀释至2nm-20nm。
稀释前准备工作：
a)所有管路及泵阀空腔内均充满稀释底液；
b)100ml溶液腔体排空，活塞至最左端；
c)工作前所有泵阀处于关闭状态。
第一次稀释工作流程(稀释100倍)：
a)1号四通分配阀C端口打开，2号四通分配阀A端口打开，1号二通分配阀B端口打开，2号二通分配阀A端口打开，启动柱塞泵，抽取过量的标准溶液(至少4倍流路体积)，目的是使得1ml定量环被标准溶液完全填充，流路内的死体积被置换完全，完成后停止所有泵和阀；
b)1号四通分配阀B端口打开，2号四通分配阀A端口打开，2号二通分配阀B端口打开，启动柱塞泵，抽取过量的稀释底液(至少4倍流路体积)，目的是使得1ml定量环入口前的流路被清洗，定量环入口前流路内的死体积被置换完全，完成后停止所有泵和阀；
c)1号四通分配阀B端口打开，2号四通分配阀A端口打开，2号二通分配阀A端口打开，1号二通分配阀A端口打开，启动柱塞泵，抽取100ml稀释底液，目的是使得100ml溶液腔体被充满，而1ml定量环内的标准溶液也在开始时被带入腔体内，被稀释100倍。
第二次稀释工作流程(稀释50倍)：
a)1号四通分配阀A端口打开，2号四通分配阀B端口打开，3号二通分配阀B端口打开，4号二通分配阀A端口打开，启动柱塞泵，抽取过量的经过1次稀释后的标准溶液(至少4倍流路体积)，目的是使得2ml定量环被标准溶液完全填充，流路内的死体积被置换完全，完成后停止所有泵和阀；
b)1号四通分配阀B端口打开，2号四通分配阀B端口打开，4号二通分配阀B端口打开，启动柱塞泵，抽取过量的稀释底液(至少4倍流路体积)，目的是使得2ml定量环入口前的流路被清洗，定量环入口前流路内的死体积被置换完全，完成后停止所有泵和阀；
c)1号四通分配阀B端口打开，2号四通分配阀B端口打开，4号二通分配阀A端口打开，3号二通分配阀A端口打开，启动柱塞泵，抽取100ml稀释底液，目的是使得100ml溶液腔体被充满，而2ml定量环内的标准溶液也在开始时被带入腔体内，被稀释50倍。
稀释完成后标准溶液检测进样：
a)1号四通分配阀A端口打开，2号四通分配阀D端口打开，7号二通分配阀B端口打开，启动柱塞泵，抽取过量的溶液腔体中经过2次稀释后的标准溶液(至少4倍流路体积)，目的是使得7号二通分配阀前的流路被清洗，流路内的死体积被置换完全，完成后停止所有泵和阀；
b)1号四通分配阀A端口打开，2号四通分配阀D端口打开，7号二通分配阀A端口打开，启动柱塞泵，进行稀释完成后的标准溶液检测进样，完成目标体积进样后停止所有泵和阀。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
当然本发明的深海原位梯度循环稀释装置正极材料还可具有多种变换及改型，并不局限于上述实施方式的具体结构。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。

Claims (5)

1.一种深海原位梯度循环稀释装置，其特征在于，包括稀释腔体、泵、第一五通阀、第二五通阀、第一三通阀、多个平行梯度稀释通道、第一试剂袋及第二试剂袋，任意一个所述多个平行梯度稀释通道由①号三通阀和②号三通阀连接而成，①号三通阀的C端口和②号三通阀的A端口之间设置有定量环，所述第一试剂袋存放稀释液，所述第二试剂袋存放有标准溶液，其中：
所述第一五通阀及第二五通阀均包括A/B/C/D四个端口以及公共端E，A/B/C/D四个端口中的任意一个在通电状态下与公共端E导通，未通电状态下所有端口均为关闭状态；
任意一三通阀包括A/B两个端口及公共端C，A/B两个端口中的任意一个在通电状态下与所述公共端C导通，未通电状态下所有端口均为关闭状态；
所述第一试剂袋及第二试剂袋分别连通所述第一五通阀的B、C端口，所述第一五通阀的A端口连通所述稀释腔体，任意一平行梯度稀释通道中的①号三通阀的A端与所述稀释腔体连接，任意一平行梯度稀释通道中的②号三通阀的C端与所述第二五通阀的A/B/C中的任意端口连接，所述泵的两端均与所述第一五通阀及所述第二五通阀的E端口连接，所述第二五通阀D端口连接所述第一三通阀C端口；还包括与所述第一五通阀的D端口连接的排废通道，通过所述排废通道对流路进行清洗。
2.如权利要求1所述的深海原位梯度循环稀释装置，其特征在于，所述稀释腔体为高硼酸玻璃腔体，所述高硼酸玻璃腔体包括设置于中间的活塞，所述活塞采用O型圈可实现两端的密封。
3.如权利要求2所述的深海原位梯度循环稀释装置，其特征在于，所述公共端E与所述泵连接。
4.如权利要求1所述的深海原位梯度循环稀释装置，其特征在于，所述第一试剂袋及第二试剂袋为特氟龙材料。
5.如权利要求1所述的深海原位梯度循环稀释装置，其特征在于，所述泵为柱塞泵。
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