CN111735890B

CN111735890B - 一种全自动质谱前处理系统

Info

Publication number: CN111735890B
Application number: CN202010860229.8A
Authority: CN
Inventors: 张业平; 刘继宇
Original assignee: Suzhou Innovation General Chromatography Equipment Co ltd
Current assignee: Suzhou Innovation General Chromatography Equipment Co ltd
Priority date: 2020-08-25
Filing date: 2020-08-25
Publication date: 2020-12-15
Anticipated expiration: 2040-08-25
Also published as: CN111735890A

Abstract

本发明公开了一种全自动质谱前处理系统，本发明由移液模块、离心模块、放置模块、工作模块以及采集模块等组合而成，并通过电脑软件控制进行协调工作，实现无人值守的样品前处理和进样。所述移液模块、离心模块、放置模块、工作模块以及采集模块等模块共用一套x轴导轨，并分别使用单独的y轴导轨和z轴轨道，使其运行时互相不会干扰。自动加液移液设备由四通和多个电磁阀共同控制，可进行针头吸取液体、针后吸取液体等操作。在线固相萃取系统用六通阀控制固相萃取柱与所述液相系统的连接和断开，使其在无需人员参与的状态下，让设备准确稳定的工作和运行，本发明的系统具有极强的自动化能力。

Description

一种全自动质谱前处理系统

技术领域

本发明属于质谱处理系统领域，具体是一种全自动质谱前处理系统。

背景技术

质谱在测定已知目标化合物的分子量时如果杂质含量高或者待测物浓度较低时，目标化合物对应峰的丰度及分辨率较低，此种情况下杂质的干扰会显得尤为明显，造成此类样品不能准确测定。

而在复杂样品的分析和检测中，样品的前处理技术至关重要。近年来，多种样品前处理技术发展迅速，适合各种类型样品的前处理。如固相萃取、固相微萃取、磁萃取、超声辅助萃取、超滤和透析等技术被广泛的应用于复杂的生物样品中。但是由于样品前处理时间长、操作复杂、难以实现高通量、自动化等缺点，研究人员也一直在开发各种不同的方法，寻找新的技术来减少前处理的时间甚至避免人工样品前处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全自动质谱前处理系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

本发明公开了一种全自动质谱前处理系统，包括移液模块、离心模块、放置模块、工作模块以及采集模块，所述移液模块与离心模块单向连接，所述离心模块与放置模块单向连接，所述放置模块与工作模块双向连接，所述放置模块与移液模块双向连接，所述工作模块与采集模块单向连接；

所述移液模块用于向离心管中添加样品以及蛋白剂，并将离心管移动至离心机中；

所述离心模块用于对离心管内的样品进行离心；

所述放置模块用于将离心完成的放置于离心管内的样品连同离心管移动至离心管架上；

所述工作模块用于吸取放置在离心管架上离心管内的样品，并对吸取的样品进行固相萃取和液相色谱法分离；

所述采集模块用于采集经过固相萃取和液相色谱法分离之后的样品的信息；所述移液模块包括加液移液设备以及抓取模块，所述加液移液设备与抓取模块单向连接；

所述加液移液设备用于向离心管内添加样品以及蛋白剂；

所述抓取模块用于将装有样品以及蛋白剂的离心管有序放置在离心机中；

所述加液移液设备具体如下：

步骤一：通过自动加液移液设备的血清抽取针由采血管Xn中采取样品，并移动至离心管上侧，其中n为采血管的序列数，n取1-∞；

步骤二：将血清抽取针内的样品注入离心管中，并将该离心管记为Ax,其中x数值为对应的采血管Xn中n的数值，x取1-∞：

1）将第一个采血管，记为X1，并将由采血管X1中抽取样品放置的离心管，记为A1；

2）将第二个采血管，记为X2，并将由采血管X2中抽取样品放置的离心管，记为A2；

3）将第n个采血管，记为Xn，并将由采血管Xn中抽取样品放置的离心管，记为An；

步骤三：将血清抽取针移动至自动加液移液设备的清洗管上侧，并将血清抽取针插入清洗管的密封位；

步骤四：将自动加液移液设备上的清洗液阀打开，自动加液移液设备上的注射器开始吸取清洗液管内的清洗液，当注射器内吸满清洗液后，关闭自动加液移液设备上的清洗液阀；

步骤五：抬升血清抽取针，使血清抽取针脱离清洗管的密封位，且位于清洗管内，注射器排出一部分清洗液以装满清洗管的空腔清洗血清抽取针的内外侧壁，然后将清洗管的针座阀打开，排出清洗管内的清洗液；

步骤六：血清抽取针下移插入清洗管的密封位，注射器排出剩余的清洗液，关闭清洗管的针座阀；

步骤七：将自动加液移液设备上的蛋白剂阀打开，注射器由蛋白剂管内吸取一定量的蛋白剂；

步骤八：关闭蛋白剂阀，移动血清抽取针至离心管Ax上侧，注射器将蛋白剂由蛋白剂管注射至离心管Ax内；

步骤九：重复步骤二至步骤六完成血清抽取针的清洗。

优选的，所述抓取模块具体执行如下：

步骤一：机械手抓取离心管Ax,并移动至离心机上方；

步骤二：抓取模块对需要放置离心管的离心机凹槽数进行统计计算，并标记为i，其中i为凹槽总数，i取1-∞；

步骤三：将机械手抓取的第一个离心管A1，记为1，并将第一个离心管A1放置在离心机的凹槽内；

步骤四：机械手将离心管A1放置在离心机的凹槽内后，另一个机械手抓取第二个离心管A2记为2，并将第二个离心管A2放置在离心机的凹槽内；

步骤五：机械手将第x-1个离心管Ax-1放置在离心机的凹槽内，另一个机械手抓取第x个离心管Ax记为x，并将第x个离心管Ax放置在离心机的凹槽内；

步骤六：机械手将第x个离心管Ax放置在离心机的凹槽内后，启动离心机，当离心机工作完成后，另一个机械手抓取第x+1个离心管Ax+1；

步骤七：将机械手抓取第x+1个离心管Ax+1，重新记为1，重复步骤三至步骤七。

优选的，所述自动加液移液设备包括血清抽取针、清洗管、清洗液阀、注射器、清洗液管、针座阀、蛋白剂阀、蛋白剂管、四通阀以及连接管道，所述血清抽取针通过连接管道与四通阀一端连接，所述四通阀通过连接管道分别与清洗液阀一端、蛋白剂阀一端以及注射器连接，所述清洗液阀另一端与清洗液管贯通连接，所述蛋白剂阀另一端与蛋白剂管贯通连接，所述清洗管下端与针座阀贯通连接，所述清洗管设于血清抽取针下侧，所述清洗液管内设有清洗液，所述蛋白剂管内设有蛋白剂。

优选的，所述工作模块具体如下：

1）四元恒流泵将第一罐体中的流动相抽出，经自动进样器携带样品通过六通阀进入萃取柱；

2）样品中的药物成分和部分极性相近的杂质在萃取柱中保留，其余部分直接被流动相经毛细管冲入废液中排出；

3）同时四元恒流泵将第一罐体中的流动相抽出，经六通阀，进入分析柱，之后流入废液槽；

4）调节六通阀，四元恒流泵将罐体中的流动相抽出，冲洗管路后直接进入废液槽；

5）同时，萃取柱被接入四元恒流泵与分析柱之间，第二罐体中的流动相将由第二四元恒流泵提供动力进入萃取柱，将药物成分洗脱至分析柱，进行进一步的分离；

6）然后经通管进入质谱仪；

7）药物成分进入分析柱之后，六通阀切换回分隔位，四元恒流泵此时可改动流动相的比例，将萃取柱中的杂质冲洗干净，

8）将流动相的比例改变回来平衡萃取柱，等待下一次进样；

9）萃取柱再生完成后，由软件控制进行下一次进样，样品保留在萃取柱内，在分析柱完成分析后，可以直接进行阀切换，开始下一次的分析过程。

优选的，第一针样品先由自动进样器进行取样，取样完成后开始进样动作，当进样完成六通阀切换至联通位时，由软件控制自动进样器进行第二针的取样，同时软件开始采集数据，当六通阀切换回分隔位时，四元恒流泵开始调整流动相比例开始萃取柱的再生和重新平衡，当萃取柱再生与重新平衡完成后，第二针开始向萃取柱进样，第一针的分析完成后，六通阀切换至联通位，开始采集数据，之后每一针样品全部按照此步骤循环，直至全部进样完毕。

本发明的有益效果：本发明由移液模块、离心模块、放置模块、工作模块以及采集模块等组合而成，并通过电脑软件控制进行协调工作，实现无人值守的样品前处理和进样，所述移液模块、离心模块、放置模块、工作模块以及采集模块等模块共用一套x轴导轨，并分别使用单独的y轴导轨和z轴轨道，使其运行时互相不会干扰，自动加液移液设备由四通阀和多个电磁阀共同控制，可进行针头吸取液体、针后吸取液体等操作。在线固相萃取系统用六通阀控制固相萃取柱与所述液相系统的连接和断开，使其在无需人员参与的状态下，让设备准确稳定的工作和运行，本发明的系统具有极强的自动化能力。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明；

图1为本发明的总系统框图；

图2为本发明的自动加液移液设备的结构流程简图；

图3为本发明的工作模块的流程简图。

具体实施方式

参阅图1-3所示，一种全自动质谱前处理系统，包括移液模块、离心模块、放置模块、工作模块以及采集模块，移液模块与离心模块单向连接，离心模块与放置模块单向连接，放置模块与工作模块双向连接，放置模块与移液模块双向连接，工作模块与采集模块单向连接；

移液模块用于向离心管中添加样品以及蛋白剂，并将离心管移动至离心机中；

离心模块用于对离心管内的样品进行离心；

放置模块用于将离心完成的放置于离心管内的样品连同离心管移动至离心管架上；

工作模块用于将吸取放置在离心管架上离心管内的样品，并对吸取的样品进行固相萃取和液相色谱法分离；

采集模块用于采集经过固相萃取和液相色谱法分离之后的样品的信息。

移液模块包括加液移液设备以及抓取模块，加液移液设备与抓取模块单向连接；

加液移液设备用于向离心管内添加样品以及蛋白剂；

抓取模块用于将装有样品以及蛋白剂的离心管有序放置在离心机中。

所述加液移液设备具体如下：

步骤一：通过自动加液移液设备的血清抽取针1由采血管Xn中采取样品，并移动至离心管上侧，其中n为采血管的序列数，n取1-∞；

步骤二：将血清抽取针1内的样品注入离心管中，并将该离心管记为Ax,其中x数值为对应的采血管Xn中n的数值，x取1-∞：

步骤三：将血清抽取针1移动至自动加液移液设备的清洗管2上侧，并将血清抽取针1插入清洗管2的密封位；

步骤四：将自动加液移液设备上的清洗液阀3打开，自动加液移液设备上的注射器4开始吸取清洗液管5内的清洗液，当注射器4内吸满清洗液后，关闭自动加液移液设备上的清洗液阀3；

步骤五：抬升血清抽取针1，使血清抽取针1脱离清洗管2的密封位，且位于清洗管2内，注射器4排出一部分清洗液以装满清洗管2的空腔清洗血清抽取针1的内外侧壁，然后将清洗管2的针座阀6打开，排出清洗管2内的清洗液；

步骤六：血清抽取针1下移插入清洗管2的密封位，注射器4排出剩余的清洗液，关闭清洗管2的针座阀6；

步骤七：将自动加液移液设备上的蛋白剂阀7打开，注射器4由蛋白剂管8内吸取一定量的蛋白剂；

步骤八：关闭蛋白剂阀7，移动血清抽取针1至离心管Ax上侧，注射器4将蛋白剂由蛋白剂管8注射至离心管Ax内；

步骤九：重复步骤二至步骤六完成血清抽取针1的清洗。

所述抓取模块具体执行如下：

步骤一：机械手抓取离心管Ax,并移动至离心机上方；

如图2所示，自动加液移液设备包括血清抽取针1、清洗管2、清洗液阀3、注射器4、清洗液管5、针座阀6、蛋白剂阀7、蛋白剂管8、四通阀9以及连接管道10，血清抽取针1通过连接管道10与四通阀9一端连接，四通阀9通过连接管道10分别与清洗液阀3一端、蛋白剂阀7一端以及注射器4连接，清洗液阀3另一端与清洗液管5贯通连接，蛋白剂阀7另一端与蛋白剂管8贯通连接，清洗管2下端与针座阀6贯通连接，清洗管2设于血清抽取针1下侧，清洗液管5内设有清洗液，蛋白剂管8内设有蛋白剂。

如图3所示，工作模块的工作步骤具体如下：

1）四元恒流泵12将第一罐体11中的流动相抽出，经自动进样器13携带样品通过六通阀24进入萃取柱23；

2）样品中的药物成分和部分极性相近的杂质在萃取柱23中保留，其余部分直接被流动相经毛细管15冲入废液中排出；

3）同时四元恒流泵12将第一罐体11中的流动相抽出，经六通阀24，进入分析柱20，之后流入废液槽16；

4）调节六通阀24，四元恒流泵12将第一罐体11中的流动相抽出，冲洗管路后直接进入废液槽16；

5）同时，萃取柱23被接入四元恒流泵12与分析柱20之间，第二罐体18中的流动相将由第二四元恒流泵17提供动力进入萃取柱23，将药物成分洗脱至分析柱20，进行进一步的分离；

6）然后经通管19进入质谱仪；

7）药物成分进入分析柱20之后，六通阀24切换回14-21位，四元恒流泵12此时可改动流动相的比例，将萃取柱23中的杂质冲洗干净，

8）将流动相的比例改变回来平衡萃取柱23，等待下一次进样；

9）萃取柱23再生完成后，由软件控制进行下一次进样，样品保留在萃取柱23内，在分析柱20完成分析后，可以直接进行阀切换，开始下一次的分析过程。

一种全自动质谱前处理系统的工作方式具体为：第一针样品先由自动进样器13进行取样，取样完成后开始进样动作，当进样完成六通阀24切换至联通位21-22时，由软件控制自动进样器进行第二针的取样，同时软件开始采集数据，当六通阀24切换回分隔位14-21时，四元恒流泵12开始调整流动相比例开始萃取柱23的再生和重新平衡，当萃取柱23再生与重新平衡完成后，第二针开始向萃取柱23进样，第一针的分析完成后，六通阀24切换至联通位21-22时，开始采集数据，之后每一针样品全部按照此步骤循环，直至全部进样完毕。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种全自动质谱前处理系统，其特征在于，包括移液模块、离心模块、放置模块、工作模块以及采集模块，所述移液模块与离心模块单向连接，所述离心模块与放置模块单向连接，所述放置模块与工作模块双向连接，所述放置模块与移液模块双向连接，所述工作模块与采集模块单向连接；

所述离心模块用于对离心管内的样品进行离心；

所述加液移液设备用于向离心管内添加样品以及蛋白剂；

所述加液移液设备包括血清抽取针、清洗管、清洗液阀、注射器、清洗液管、针座阀、蛋白剂阀、蛋白剂管、四通阀以及连接管道，所述血清抽取针通过连接管道与四通阀一端连接，所述四通阀通过连接管道分别与清洗液阀一端、蛋白剂阀一端以及注射器连接，所述清洗液阀另一端与清洗液管贯通连接，所述蛋白剂阀另一端与蛋白剂管贯通连接，所述清洗管下端与针座阀贯通连接，所述清洗管设于血清抽取针下侧，所述清洗液管内设有清洗液，所述蛋白剂管内设有蛋白剂；

所述抓取模块具体执行步骤如下：

步骤1.1：机械手抓取离心管Ax，并移动至离心机上方；

步骤1.2：抓取模块对需要放置离心管的离心机凹槽数进行统计计算，并标记为i，其中i为凹槽总数，i取1-∞；

步骤1.3：将机械手抓取的第一个离心管A₁，记为1，并将第一个离心管A₁放置在离心机的凹槽内；

步骤1.4：机械手将离心管A₁放置在离心机的凹槽内后，另一个机械手抓取第二个离心管A₂记为2，并将第二个离心管A₂放置在离心机的凹槽内；

步骤1.5：机械手将第x-1个离心管A_x-1放置在离心机的凹槽内，另一个机械手抓取第x个离心管Ax记为x，并将第x个离心管Ax放置在离心机的凹槽内；

步骤1.6：机械手将第x个离心管Ax放置在离心机的凹槽内后，启动离心机，当离心机工作完成后，另一个机械手抓取第x+1个离心管A_x+1；

步骤1.7：将机械手抓取第x+1个离心管A_x+1，重新记为1，重复步骤1.3至步骤1.7；

所述加液移液设备具体如下：

步骤2.1：通过加液移液设备的血清抽取针由采血管Xn中采取样品，并移动至离心管上侧，其中n为采血管的序列数，n取1-∞；

步骤2.2：将血清抽取针内的样品注入离心管中，并将该离心管记为Ax，其中x数值为对应的采血管Xn中n的数值，x取1-∞：

1)将第一个采血管，记为X₁，并将由采血管X₁中抽取样品放置的离心管，记为A₁；

2)将第二个采血管，记为X₂，并将由采血管X₂中抽取样品放置的离心管，记为A₂；

3)将第n个采血管，记为Xn，并将由采血管Xn中抽取样品放置的离心管，记为An；

步骤2.3：将血清抽取针移动至加液移液设备的清洗管上侧，并将血清抽取针插入清洗管的密封位；

步骤2.4：将加液移液设备上的清洗液阀打开，加液移液设备上的注射器开始吸取清洗液管内的清洗液，当注射器内吸满清洗液后，关闭加液移液设备上的清洗液阀；

步骤2.5：抬升血清抽取针，使血清抽取针脱离清洗管的密封位，且位于清洗管内，注射器排出一部分清洗液以装满清洗管的空腔清洗血清抽取针的内外侧壁，然后将清洗管的针座阀打开，排出清洗管内的清洗液；

步骤2.6：血清抽取针下移插入清洗管的密封位，注射器排出剩余的清洗液，关闭清洗管的针座阀；

步骤2.7：将加液移液设备上的蛋白剂阀打开，注射器由蛋白剂管内吸取一定量的蛋白剂；

步骤2.8：关闭蛋白剂阀，移动血清抽取针至离心管Ax上侧，注射器将蛋白剂由蛋白剂管注射至离心管Ax内；

步骤2.9：重复步骤二至步骤六完成血清抽取针的清洗；

所述工作模块具体如下：

步骤3.1：四元恒流泵将第一罐体中的流动相抽出，经自动进样器携带样品通过六通阀进入萃取柱；

步骤3.2：样品中的药物成分和部分极性相近的杂质在萃取柱中保留，其余部分直接被流动相经毛细管冲入废液中排出；

步骤3.3：同时四元恒流泵将第一罐体中的流动相抽出，经六通阀，进入分析柱，之后流入废液槽；

步骤3.4：调节六通阀，四元恒流泵将罐体中的流动相抽出，冲洗管路后直接进入废液槽；

步骤3.5：同时，萃取柱被接入四元恒流泵与分析柱之间，第二罐体中的流动相将由第二四元恒流泵提供动力进入萃取柱，将药物成分洗脱至分析柱，进行进一步的分离；

步骤3.6：然后经通管进入质谱仪；

步骤3.7：药物成分进入分析柱之后，六通阀切换回分隔位，四元恒流泵此时可改动流动相的比例，将萃取柱中的杂质冲洗干净，

步骤3.8：将流动相的比例改变回来平衡萃取柱，等待下一次进样；

步骤3.9：萃取柱再生完成后，由软件控制进行下一次进样，样品保留在萃取柱内，在分析柱完成分析后，可以直接进行阀切换，开始下一次的分析过程。

2.根据权利要求1所述的一种全自动质谱前处理系统，其特征在于：第一针样品先由自动进样器进行取样，取样完成后开始进样动作，当进样完成六通阀切换至联通位时，由软件控制自动进样器进行第二针的取样，同时软件开始采集数据，当六通阀切换回分隔位时，四元恒流泵开始调整流动相比例开始萃取柱的再生和重新平衡，当萃取柱再生与重新平衡完成后，第二针开始向萃取柱进样，第一针的分析完成后，六通阀切换至联通位，开始采集数据，之后每一针样品全部按照此步骤循环，直至全部进样完毕。