CN111617515B - 一种基于阵列传感器的气液固三相分离装置及分离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于阵列传感器的气液固三相分离装置及分离方法。该装置包括传感器阵列、传感器气室、上位机、气泵、温控片、比例控制阀和关断阀等；传感器气室的入口接有比例控制阀，比例控制阀通过进气导管连接减压阀，气室入口与传感器阵列相通，传感器阵列与气室出口相通；传感器气室出口处接有关断阀，关断阀与气泵相连；传感器阵列为若干个传感器排列而成；上位机与传感器阵列电路相连，生成检测曲线。本发明通过涂有敏感吸附材料的传感器阵列，有效地分离了气体、液体、固体三种物质，同时能够有效的缩短检测气体、液体和固体的时间，提高了检测设备的效率。

Description

一种基于阵列传感器的气液固三相分离装置及分离方法
技术领域
本发明涉及阵列式气液固三相色谱芯片的装置，尤其涉及到一种提高物质识别效率的芯片色谱技术、能够降低系统检测下限的装置及方法。
背景技术
物质分离技术，特别是微型化的气液固三相的物质分离技术不仅具有高效、便利、分辨率高、响应迅速的特点，而且可以节约实验试剂、缩短测试样品时间和实时监测物质分离状况。近些年来，液相色谱由于具有很好的重现性和稳定性，已经在药物研发、食品安全监测、环境保护以及生物实验中作为重要的分析工具。利用色谱分离技术和检测技术的气相色谱仪已经非常成熟，可以对复杂混合物进行定性和定量分析。相对于前两种，固相分离技术的报道相对较少，而对气液固三相色谱芯片的装置的报道更少。据此，设计一种阵列式并行的气液固三相的多维色谱芯片在微加工技术层面具有广阔的应用价值与市场前景。
发明内容
本发明提出了一种阵列式气液固三态色谱芯片装置，用于增加现有的微加工技术设备的多样性、提高设备利用率等。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于阵列传感器的气液固三相分离装置，包括若干个气敏传感器、传感器气室、密封圈、气泵、温控片、主控电路板、减压阀、上位机、进气导管、出气导管、后级装置、传感器电路板、温度传感器、气压传感器、比例控制阀和关断阀；
所述传感器气室的入口与进气导管连接，所述减压阀安装进气导管上；所述比例控制阀安装于传感器气室的入口处；传感器气室的出口与出气导管连接；所述气泵安装在出气导管上，出气导管的出口连接有处理废气的后级装置；关断阀安装于传感器气室的出口处；
所述气敏传感器、温度传感器和气压传感器均安装在传感器电路板上，气敏传感器与温控片连接，所述传感器电路板通过密封圈安装于传感器气室中；所述传感器电路板与主控电路板相连，所述主控电路板与上位机相连，通过上位机识别和显示气液固三相物质。
进一步地，所述传感器气室的底部具有金属垫片用于压紧传感器电路板，并用四个螺栓固定；传感器气室上方的具有弧形挡板，使得物质进入到传感器气室后，便于与气敏传感器充分接触。
进一步地，所述气敏传感器上面涂有敏感膜材料和吸附材料混合后的材料，包括但不限于金属氧化物材料、导电聚合物材料和贵金属材料等，该材料能够吸附气液固三相敏感物质；根据气压传感器和温度传感器的参数，调节传感器气室内部的压力和温度，以达到传感器气室中的物质能够被涂在气敏传感器材料解吸的条件。
进一步地，所述温控片根据半导体的珀耳帖效应，实现气敏传感器的温度控制，进而实现涂在气敏传感器上材料的温度控制。
进一步地，所述气泵与主控电路板连接，通过上位机控制气泵抽取传感器气室中气体。
本发明还提供一种气液固三相分离装置的分离方法，该方法包括以下步骤：
1）采集物质：连接好气路，调节比例控制阀和关断阀调节传感器气室中的气体导通，然后开启气泵；根据温度传感器和气压传感器的参数，调节传感器气室中的压力和温度；
2）吸附物质：调节与气敏传感器连接的温控片，保证物质进入传感器气室中5分钟以上，使得物质能够充分吸附在的气敏传感器上。
3）物质脱附：关闭气泵并打开关断阀，关断气路，然后加热温控片，实现物质脱附，并通过上位机监测脱附过程，待脱附完毕后，打开关断阀并开启气泵抽出传感器气室中的残留物质，通过后级装置处理。
4）分析气敏传感器数据：关闭气泵，停止抽气，上位机读取主控电路板的数据后，生成气液固三相物质分离的曲线图谱。
本发明的有益效果是：该装置采用微温控芯片作为气液固相分离平台，用于物质的分离与检测，利用温控片调节传感器阵列的温度以便于物质的吸附和脱附，构建了阵列式传感器形成的芯片色谱系统，有效地缩短了检测物质分离的时间，同时可以进行物质的气液固三相的分离与检测，提高了设备的检测下限和工作效率。
附图说明
图1是本发明气液固三相芯片色谱装置的传感器气室的整体结构图；
图2是传感器气室示意图；
图3是传感器阵列示意图；
图4是装置各部分拆分示意图；
图中：气敏传感器1、传感器气室2、密封圈3、气泵4、温控片5、主控电路板6、减压阀7、上位机8、进气导管9、出气导管10、后级装置11、传感器电路板12、温度传感器13、气压传感器14、比例控制阀15、关断阀16。
具体实施方式
结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明提供一种基于阵列传感器的气液固三相分离装置，包括若干个气敏传感器1组成的传感器阵列、传感器气室2、密封圈3、气泵4、温控片5、主控电路板6、减压阀7、上位机8、进气导管9、出气导管10、后级装置11、传感器电路板12、温度传感器13、压力传感器14、比例控制阀15、关断阀16；所述传感器气室2的入口与进气导管9连接，进气导管9与减压阀7连接；传感器气室上方的具有弧形挡板；传感器气室2的入口与气敏传感器1的敏感膜表面相通，气敏传感器1表面与传感器气室2的出气口相通，传感器气室2的出口与出气导管9连接；气敏传感器1与传感器电路板12相连，气敏传感器1下面连接温控片5，传感器电路板12与主控电路板6相连，传感器电路板12与传感器气室2相连时，中间连接密封圈3；传感器气室2的出气口与出气导管连接；气泵4与主控电路板6连接；温度传感器13和气压传感器14放置于传感器气室2内部；比例控制阀15用于调节气室压力，关断阀16起导通气路的作用。
如图2所示，所述传感器气室2是具有一定比例长宽高的薄壁金属管，添加有气敏传感器1，在温控片5设定温度下吸附，脱附采用温控片5短时间升温气敏传感器1的方式，气敏传感器1与传感器气室2之间垫有密封圈3以保证整个传感器气室2的密封性。
所述温控片5使用半导体材料的帕尔贴效应，可实现制冷与加热，所述温控片5表面贴有电阻用于测量温控片温度，进而通过温度控制算法控制采集过程中传感器的温度。
如图4所示，所述传感器电路板12和气泵4的电路与主控电路板6进行连接，主控电路板6与计算机上位机8进行通讯，上位机8读取主控电路板6发送过来的数据，然后形成物质脱附曲线。
如图3所示，所述气敏传感器1组成的传感器阵列1与温控片5连接，温控片5的温度直接影响气敏传感器1的温度，调整传感器气室2的温度和压力改善传感器吸附和脱附气体的效果。
利用上述装置实现气液固三相分离的方法，包括以下步骤：
如附图1所示的采集气体：开启气泵4，调整传感器气室2气路，进气导管9一端与传感器气室2入口相连，另一端与目标气体连接，出气导管10一端与传感器气室2出口相连，另一端与气泵4连接；将密封圈3放入传感器气室2中，然后将传感器电路板12安装在密封圈3上面后用螺栓紧固，气泵4和传感器电路板12与主控电路板6进行电气连接，开启气泵4后，调节传感器气室2中的比例控制阀和温控片，改变压力传感器14和温度传感器13的值，然后开始采集气体；
如附图2所示的传感器气室吸附气体：调节与气敏传感器1连接的温控片5的温度，气敏传感器1表面涂有敏感膜材料，让气泵4运行一段时间，保证气体进入传感器气室2后被气敏传感器1充分吸附；加热气敏传感器1：断开进气导管9，然后运用温度控制算法控制温度片5进行短时间升温，一段时间后，气泵4继续抽气；
如附图3所示的传感器阵列集中有识别敏感物质的气敏传感器1、感测气室气压的气压传感器14和温度传感器13；
如附图4所示的分析传感器数据：关闭气泵4后，计算机上位机8与主控电路板6进行通讯后，读取主控电路板6上面发送过来的传感器数据，在上位机8界面上生成不同物质分离的曲线图谱；
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于阵列传感器的气液固三相分离装置，其特征在于，包括若干个气敏传感器（1）、传感器气室（2）、密封圈（3）、气泵（4）、温控片（5）、主控电路板（6）、减压阀（7）、上位机（8）、进气导管（9）、出气导管（10）、后级装置（11）、传感器电路板（12）、温度传感器（13）、气压传感器（14）、比例控制阀（15）和关断阀（16）；
所述传感器气室（2）的入口与进气导管（9）连接，所述减压阀（7）安装进气导管（9）上；所述比例控制阀（15）安装于传感器气室（2）的入口处；传感器气室（2）的出口与出气导管（10）连接；所述气泵（4）安装在出气导管（10）上，出气导管（10）的出口连接有处理废气的后级装置（11）；关断阀（16）安装于传感器气室（2）的出口处；
所述气敏传感器（1）上面涂有敏感膜材料和吸附材料混合后的材料，包括但不限于金属氧化物材料、导电聚合物材料和贵金属材料等，该材料能够吸附气液固三相敏感物质；根据气压传感器（14）和温度传感器（13）的参数，调节传感器气室（2）内部的压力和温度，以达到传感器气室（2）中的物质能够被涂在气敏传感器（1）材料解吸的条件；
所述温控片（5）根据半导体的珀耳帖效应，实现气敏传感器（1）的温度控制，进而实现涂在气敏传感器（1）上材料的温度控制；
所述气敏传感器（1）、温度传感器（13）和气压传感器（14）均安装在传感器电路板（12）上，气敏传感器（1）与温控片（5）连接，所述传感器电路板（12）通过密封圈（3）安装于传感器气室（2）中；所述传感器电路板（12）与主控电路板（6）相连，所述主控电路板（6）与上位机（8）相连，通过上位机（8）识别和显示气液固三相物质。
2.根据权利要求1所述的一种基于阵列传感器的气液固三相分离装置，其特征在于，所述传感器气室（2）的底部具有金属垫片用于压紧传感器电路板（12），并用四个螺栓固定；传感器气室（2）上方的具有弧形挡板，使得物质进入到传感器气室（2）后，便于与气敏传感器（1）充分接触。
3.根据权利要求1所述的一种基于阵列传感器的气液固三相分离装置，其特征在于，所述气泵（4）与主控电路板（6）连接，通过上位机（8）控制气泵（4）抽取传感器气室（2）中气体。
4.一种应用权利要求1所述气液固三相分离装置的分离方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1）采集物质：连接好气路，调节比例控制阀（15）和关断阀（16）调节传感器气室（2）中的气体导通，然后开启气泵（4）；根据温度传感器（13）和气压传感器（14）的参数，调节传感器气室（2）中的压力和温度；
2）吸附物质：调节与气敏传感器（1）连接的温控片（5），保证物质进入传感器气室（2）中5分钟以上，使得物质能够充分吸附在的气敏传感器（1）上；
3）物质脱附：关闭气泵（4）并打开关断阀（16），关断气路，然后加热温控片（5），实现物质脱附，并通过上位机（8）监测脱附过程，待脱附完毕后，打开关断阀（16）并开启气泵（4）抽出传感器气室（2）中的残留物质，通过后级装置（11）处理；
4）分析气敏传感器（1）数据：关闭气泵（4），停止抽气，上位机（8）读取主控电路板的数据后，生成气液固三相物质分离的曲线图谱。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112415002B (zh) * 2020-11-10 2023-03-14 之江实验室 一种基于图像传感器的多模态传感器件

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4818348A (en) * 1987-05-26 1989-04-04 Transducer Research, Inc. Method and apparatus for identifying and quantifying simple and complex chemicals
US5668373A (en) * 1996-04-26 1997-09-16 Trustees Of Tufts College Methods and apparatus for analysis of complex mixtures
GB2419830B (en) * 2004-11-02 2009-11-04 Amersham Biosciences Ab Chromatography column with rotatable sections
CN2887402Y (zh) * 2005-12-03 2007-04-11 海尔集团公司 用于印刷线路板超临界分离的三相分离器
US7511809B2 (en) * 2006-07-07 2009-03-31 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Air sampler module for enhancing the detection capabilities of a chemical detection device or system
CN1912612A (zh) * 2006-08-15 2007-02-14 天津工业大学 一种多相流物质的检测方法及检测装置
CN102235946A (zh) * 2010-04-28 2011-11-09 中国科学院大连化学物理研究所 一种吹扫捕集-热解析装置
CN101985081A (zh) * 2010-06-10 2011-03-16 中国人民解放军63653部队 一种碳分子筛用于氡和氙气的分离方法
CN203899209U (zh) * 2014-04-28 2014-10-29 天津联汇油气技术有限公司 三相分离器
CN204428932U (zh) * 2015-01-23 2015-07-01 中国五环工程有限公司 气、液、固三相混合介质分离器
CN105749699B (zh) * 2016-03-31 2020-04-21 四川天采科技有限责任公司 一种全温程变压吸附气体分离提纯与净化的方法
CN106039765A (zh) * 2016-06-29 2016-10-26 天津市天元机械制造有限公司 一种多层液体吸附罐
WO2019151129A1 (ja) * 2018-02-02 2019-08-08 パナソニック株式会社 吸着器、濃縮器及び検出装置

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