CN111883414A - 更换装置及自动取样系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种更换装置和自动取样系统，所述更换装置包括：容器内部适于容纳层叠的取样单元；支撑件设置在所述容器的下侧，支撑取样单元；所述支撑件上最底层的取样单元的临着移动平台的一侧悬空；所述容器的底端和支撑件间具有适于所述最底层的取样单元平移通过的缝隙，所述缝隙的高度不小于所述取样单元的一倍厚度；移动平台提供二维移动；旋转单元设置在所述移动平台上；旋转臂被所述旋转单元驱动，适于正向旋转到所述最底层的取样单元的悬空部分的下侧，并利用所述固定单元连接所述最底层的取样单元。本发明具有自动化、体积小等优点。

Description

更换装置及自动取样系统

技术领域

本发明涉及进样，特别涉及更换装置及自动取样系统。

背景技术

目前，脉冲直流离子源（PDESI）是常用的离子源，通过给电极施加直流高压产生静电场的方式使待测液体发生脉冲式电喷雾离子化。

通过调节施加的电压强度，实现脉冲电喷雾频率的控制，PDESI能够有效解决传统电喷雾离子源存在的死体积和样品吸附问题，且大大提高了样品的经济性，极大地降低了电喷雾的喷雾流速，延长了电喷雾的喷雾持续时间，充分保障串联质谱的分析要求。但该离子源仍有存在不足，如：

更换毛细管针困难，毛细管的尖端没有保护，操作不当容易损坏，每次安装PDESI至移动台上固定位置不确定引起检测平行性差，且耗时较长。

为了解决上述技术问题，申请人提出了一种作为耗材使用且具有取样功能的PDESI，请参见CN2019210845290，这种方案仍然具有不足，如：

1．在取样中，需要手持PDESI操作，安全性差；

2．在后续分析中，PDESI的固定存在较大误差，影响了分析精度；

3．检测效率低。

发明内容

为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种自动化、可靠性好、效率高的更换装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种更换装置，所述更换装置包括：

容器，所述容器内部适于容纳层叠的取样单元；

支撑件，所述支撑件设置在所述容器的下侧，支撑取样单元；所述支撑件上最底层的取样单元的临着移动平台的一侧悬空；所述容器的底端和支撑件间具有适于所述最底层的取样单元平移通过的缝隙，所述缝隙的高度不小于所述取样单元的一倍厚度；

移动平台，所述移动平台提供二维移动；

旋转单元，所述旋转单元设置在所述移动平台上；

旋转臂和固定单元，所述旋转臂被所述旋转单元驱动，适于正向旋转到所述最底层的取样单元的悬空部分的下侧，并利用所述固定单元连接所述最底层的取样单元。

本发明的目的还在于提供了应用上述更换装置的自动取样系统，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

自动取样系统，所述自动取样系统包括：

更换装置，所述更换装置采用上述的更换装置；

承载件，所述承载件包括呈阵列式分布的多个承载单元，所述承载单元包括适于容纳样品管的通孔和适于容纳连接部的定位槽，所述连接部连接所述样品管和适于封闭样品管上端开口的盖体；

二维移动机构，所述二维移动机构驱动所述承载件在水平面内移动，适于所述固定单元连接的取样单元处于任一通孔的上侧。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

本专利利用了现有取样单元作为耗材使用的特点，针对性地提出了适于层叠放置取样单元的容器，支撑件和容器间缝隙的高度限定，取样单元部分悬空和旋转式固定单元间的连接，再加上自动松开取样单元，实现了自动化更换取样单元的发明目的。基于此，达到了：

1．实现了自动化更换，效率高；

利用层叠取样单元的自动下降、正向旋转式固定、水平平移和反向旋转，实现了取样单元的更换，无需手工操作，相应地提高了更换和取样效率；

2．提高了后续检测精度；

取样单元的自动化更换、取样的自动化，提高了定位精度，相应地提高了后续检测精度；

3．体积小；

承载件的二维移动、夹持机构和第二移动件的相对固定，二维的移动平台，这些设计均避免了复杂的三维移动机构的使用，缩小了装置和系统的体积；

鉴于承载件上各个样品管对应的盖体的延伸方向一致，第二连接件与盖体间的固定连接仅需平移第二移动件即能实现，无需旋转第二移动件，降低了装置体积；

夹持机构和第二移动件同步移动，同时实现了对样品管的夹持，以及第二连接件和盖体间的连接，工作效率高、结构紧凑，所需体积小；

3．稳定性好；

在样品管的上下移动中，盖体的一端始终与样品管连接，限位槽保证了样品管的竖直运动，进而确保了第二移动件和盖体间的准确连接，以及样品管回位时，第二延伸部准确地卡入定位槽内，避免了外凸的不归位的样品管和盖体碰触夹持机构而造成无法夹持其它样品管的不利影响；

4．高通量；

承载单元的阵列式设计，提高了后续的检测通量；

5．安全；

无需手工操作盖体，有效地避免了接触样品管内的待测物，提高了安全性。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中。

图1是根据本发明实施例的更换装置的结构简图；

图2是根据本发明实施例的更换装置的另一结构简图；

图3是根据本发明实施例的更换装置的另一结构简图

图4是根据本发明实施例的自动取样系统的结构简图；

图5是根据本发明实施例的开盖装置的结构简图；

图6是根据本发明实施例的承载件的结构简图；

图7是根据本发明实施例的样品管和盖体的结构简图；

图8是根据本发明实施例的开盖装置的状态图；

图9是根据本发明实施例的开盖装置的另一状态图。

具体实施方式

图1-9和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图1-3示意性地给出了本发明实施例1的更换装置的结构简图，如图1-3所示，所述更换装置包括：

容器801，如筒状结构，所述容器801内部适于容纳层叠的取样单元802，取样单元可采用毛细管，或CN2019210845290中的脉冲直流离子源；

支撑件803，所述支撑件803设置在所述容器801的下侧，支撑取样单元802；所述支撑件803上的最底层的取样单元802的临着移动平台5的一侧悬空，即空间804；所述容器801的底端和支撑件803间具有适于所述最底层的取样单元802平移通过的缝隙805，如整个容器801的底端处于所述支撑件803的上侧，与支撑件803不接触，所述缝隙805的高度不小于所述取样单元802的一倍厚度；

移动平台5，所述移动平台5提供二维移动；二维移动平台是本领域的现有技术，如利用皮带、主动轮和从动轮的组合实现二维移动；

旋转单元6，如电机，所述旋转单元6设置在所述移动平台5上，在移动平台5提供的二维移动基础上叠加旋转运动；

旋转臂601和固定单元602，所述旋转臂601被所述旋转单元6驱动，适于正向旋转到所述最底层的取样单元802的悬空部分的下侧，即空间804，并利用所述固定单元602如电动夹爪连接所述最底层的取样单元802。

为了降低结构复杂度和提高运行可靠性，进一步地，所述二维移动包括竖直方向和相对容器平行移动的方向，不包括相对容器远近移动的方向。

为了防止在平移出最底层取样单元时影响次最底层取样单元的位置，进一步地，所述缝隙805的高度小于所述取样单元802的二倍厚度。

为了方便地移出取样单元，进一步地，所述缝隙805的侧部具有适于固定单元和其固定的取样单元反向旋转的空间806。

为了不受阻挡地平移出取样单元，进一步地，从所述容器的下侧平移到所述空间，所述取样单元和固定单元间连接处的下侧无支撑件。

为了收纳使用过的取样单元，进一步地，所述更换装置还包括：

收纳盒，所述收纳盒用于收集从所述固定单元卸下的取样单元。

实施例2：

根据发明实施例1的更换装置在自动取样系统中的应用例。

图4示意性地给出了本发明实施例2的自动取样系统的结构简图，如图4所示，所述自动取样系统包括：

更换装置，采用实施例1中的更换装置；移动平台5提供的所述二维移动包括上下移动及相对容器的左右移动，不存在相对容器的前后移动；

开盖装置，如图5所示，所述开盖装置包括：

承载件2，如图6所示，所述承载件包括本体和设置在本体上呈阵列式分布的多个承载单元，所述承载单元包括通孔201和定位槽202；所述封闭空间形成在一端开口一端封闭的样品管内，

如图7所示，所述样品管91的盖体90具有延伸到样品管91外侧的第一延伸部92和第二延伸部93；如所述样品管和盖体为一体式，所述第二延伸部93为所述样品管91和盖体90间的连接铰链；所述样品管91适于容纳在所述通孔201内，所述第二延伸部93适于卡在所述定位槽202内；

第一移动件410及第一驱动机构409，所述第一移动件410在所述第一驱动机构409驱动下上下移动；

夹持机构，如图8-9所示，所述夹持机构用于夹住和松开被所述第一移动件驱动上移的样品管，如利用二个夹持部403、405挤压而固定样品管91；

二维移动机构1，所述二维移动机构1驱动所述承载件2或第一移动件，使得所述第一移动件410处于任一通孔201的下侧，从而顶着样品管91向上移动；

第二移动件408及第二驱动机构401，所述第二移动件408设置在所述夹持机构的上侧，具有适于固定所述第一延伸部92的固定部400，如适于第一延伸部卡入的凹槽，第二驱动机构401驱动第二移动件408移动，从而使第二移动件408与盖体90间固定，如正向移动时与盖体90固定连接，反向移动时松开盖体90；

旋转机构404、406、407，所述旋转机构驱动所述第二移动件408正向和反向旋转。

为了保证第二移动件无需旋转即可与盖体间固定，进一步地，在第一方向上，多个通孔201依次相邻设置，多个定位槽202依次相邻设置；在第二方向上，任意二个定位槽202之间为通孔，使得每一样品管91上盖体90的延伸方向一致，如第二延伸部93均处于样品管91的右侧，第一延伸部92处于样品管91的左侧；所述第一方向和第二方向间的夹角为直角或锐角。

为了准确、可靠性固定样品管，进一步地，所述夹持机构包括：

第一部分403，所述第一部分403具有与所述样品管91外壁匹配的第一夹持部，如弧形夹持部；

第二部分405，所述第二部分405具有与所述样品管91外壁匹配的第二夹持部，如弧形夹持部；

导轨，所述第一部分和第二部分分别设置在所述导轨上，相向移动的第一夹持部和第二夹持部挤压所述样品管，背向移动的第一夹持部和第二夹持部松开所述样品管；

支架，所述支架承载所述导轨。

为了防止样品管旋转地上移，保证样品管的仅能竖直上下移动，进而确保第二移动件准确地与盖体固定，进一步地，所述更换装置还包括：

限位槽3，上下移动的第二延伸部93适于处于所述限位槽3内，所述限位槽3设置在所述支架上，且设置在所述承载件2的上侧。

为了实现样品管夹持和盖体的固定同时进行，以提高控制效率，进一步地，旋转机构包括：

弧形导轨406，如弧形滑台或弧形腰型孔，所述弧形导轨设置在所述第二部分405上，且处于所述第二夹持部的上侧，所述第二移动件408设置在所述弧形导轨406上，使得第二移动件408与第二部分405同步平移，实现了在第二部分405夹持（松开）样品管91的同时，第二移动件408和盖体90固定（松开）。

为了防止第二移动件和盖体影响样品管内待测对象的取样，进一步地，所述第二移动件408的旋转角度不小于90度。

实施例3：

根据发明实施例2的自动取样系统的应用例。

在本应用例中，如图1-4所示，更换装置中：

支架上固定有筒形结构的容器801，适于多个取样单元802层叠式放入，容器801的底端和支撑件803间的距离（也即缝隙805的高度）大于取样单元802的一倍厚度，且小于二倍厚度；支撑件803的临着移动平台5的一端具有缺口，也即，最底层的取样单元802的临着移动平台5的一端悬空，即在空间804内无支撑；容器801的侧部具有适于取样单元802和固定单元602不受阻挡地反向旋转的空间806，且取样单元802从容器801的下侧移动到所述空间806，所述取样单元802和固定单元602间连接处的下侧无支撑件；

取样单元602随着所述移动平台5二维移动，所述二维移动包括上下移动及相对支架的左右移动，如利用皮带、主动轮和从动轮的组合，不存在相对容器和支架的前后移动；取样单元是本领域的现有技术，如端部装有取样针取样，具体结构和工作方式在此不再赘述；

旋转单元6采用电机，设置在所述移动平台5上；固定单元602采用电动夹爪，在所述旋转单元6及旋转臂601驱动下正向和反向旋转，如移动到最底层取样单元802悬空端的下侧，即空间804内，适于固定单元602与取样单元802连接，在二维移动的基础上叠加旋转，即使这样也不存在纯粹的前后移动；所述固定单元602所在的旋转面垂直于所述移动平台5的竖直的二维移动面；

如图5-9所示，开盖装置中：

样品管91和盖体90为一体成型式的塑料件，盖体90适于卡入样品管91的开口端，第二延伸部93为所述样品管91和盖体90间的连接铰链；自上而下地，所述样品管91的外径变小，对应地，内径也变小；开口端的外径大于通孔201的内径；

承载件2包括本体和设置在本体上呈阵列式分布的多个承载单元，所述承载单元包括通孔201和定位槽202；在第一方向上，多个通孔201依次相邻设置，多个定位槽202依次相邻设置；在第二方向上，任意二个定位槽202之间为通孔201；使得当样品管91处于通孔201内，第二延伸部93卡入定位槽202内时，每一样品管91上盖体90的延伸方向一致，第二延伸部93均处于样品管91的右侧，第一延伸部92处于样品管91的左侧，第二延伸部93、盖体90卡入开口端的部分和第一延伸部92依次排列；所述第一方向和第二方向间的夹角为直角；所述样品管91的长度大于所述通孔201的深度，当样品管91处于通孔201内时，样品管91的底端处于通孔201外，本体的下侧；

第一移动件410及第一驱动机构409，所述第一移动件410在所述第一驱动机构409驱动下仅能竖直上下移动；第一驱动机构409采用电机，固定在支架上；

夹持机构，所述夹持机构包括：第一部分403具有与所述样品管91外壁匹配的弧形第一夹持部；第二部分405具有与所述样品管91外壁匹配的弧形第二夹持部；所述第一部分403和第二部分405分别设置在水平导轨上，相向移动的第一夹持部和第二夹持部挤压所述样品管，背向移动的第一夹持部和第二夹持部松开所述样品管；所述水平导轨设置在支架上；第二驱动机构采用电动夹爪402，驱动第一部分403和第二部分405相反方向移动；

二维移动机构1，所述二维移动机构1设置在支架上，采用螺杆方式驱动所述承载件在水平面内二维移动，使得所述第一移动件处于任一通孔的下侧，从而顶着样品管向上移动；二维移动机构是现有技术，具体结构和工作方式在此不再赘述；

第二移动件408及第二驱动机构401，所述第二移动件408设置在第二部分405的上侧，并与第二部分405连接，随着第二部分405同步水平平移；第二移动件408具有适于固定所述第一延伸部的固定部400，采用适于第一延伸部卡入的凹槽，第二驱动机构401同时驱动第二部分405和第二移动件408移动，正向水平移动，第二移动件408与盖体90固定连接的同时，第二部分405夹持样品管91；反向水平移动，第二移动件408松开盖体90的同时，第二部分405松开样品管91；

旋转机构，所述旋转机构采用弧形腰型孔406，第二移动件408的一端407穿过腰型孔与动力机构404相连，驱动第二移动件408沿着腰型孔406正向和反向旋转，正向和反向旋转的角度均不小于90度；动力机构404驱动第二移动件408旋转，这种技术是本领域的现有技术，如通过电机带动旋转臂旋转，旋转臂连接第二移动件；

限位槽3，上下移动的第二延伸部93适于处于所述限位槽3内，所述限位槽3设置在所述支架上，且设置在所述承载件2的上侧；

支架上还具有扫码单元402，用于识别盖体一侧的与待测对象一一对应的条形码或二维码；

在上述系统中，移动平台和旋转单元调整取样单元的位置，二维驱动机构调整承载件的位置，使得竖直状态的取样单元处于任一通孔的上侧，并在该通孔内样品管的盖体打开后伸入到样品管内取样；在取样单元上的样品分析后，利用移动平台将取样单元移动到收纳盒上侧，调整为竖直向下状态，固定单元松开，使用过的取样单元掉落在收纳盒内。

由上可见，本应用例中，移动平台和二维移动机构都采用二维移动，第一移动件、第一部分和第二部分均采用一维移动，第二移动件采用不同时工作的一维移动和旋转，这些设计降低了系统的结构复杂度，提高了运行可靠性。

实施例4：

根据发明实施例2的自动取样系统的应用例，与实施例3不同的是：

1．盖体的一端套在样品管外，且处于开口端下侧，不是一体成型；

2．移动平台上，左右移动具有二重机构，在一重左右移动机构上叠加另一重左右移动机构，使得占用体积小，行程长；

3．第一部分和第二部分的驱动采用螺杆驱动。

上述实施例示例性地给出了第二驱动机构采用电动夹爪、螺杆，当然还可以采用以下机构：第二驱动机构包括设置在支架上的电机、主动轮、从动轮和皮带，第一部分连接主动轮和从动轮上侧的皮带，第二部分连接主动轮和从动轮下侧的皮带，使得第一部分和第二部分运动方向始终相反。

Claims (10)

1.一种更换装置，其特征在于：所述更换装置包括：

容器，所述容器内部适于容纳层叠的取样单元；

支撑件，所述支撑件设置在所述容器的下侧，支撑取样单元；所述支撑件上最底层的取样单元的临着移动平台的一侧悬空；所述容器的底端和支撑件间具有适于所述最底层的取样单元平移通过的缝隙，所述缝隙的高度不小于所述取样单元的一倍厚度；

移动平台，所述移动平台提供二维移动；

旋转单元，所述旋转单元设置在所述移动平台上；

旋转臂和固定单元，所述旋转臂被所述旋转单元驱动，适于正向旋转到所述最底层的取样单元的悬空部分的下侧，并利用所述固定单元连接所述最底层的取样单元。

2.根据权利要求1所述的更换装置，其特征在于：所述二维移动包括竖直方向和相对容器平行移动的方向，不包括相对容器远近移动的方向。

3.根据权利要求1所述的更换装置，其特征在于：所述缝隙的高度小于所述取样单元的二倍厚度。

4.根据权利要求1所述的更换装置，其特征在于：所述缝隙的侧部具有适于固定单元和其固定的取样单元反向旋转的空间。

5.根据权利要求4所述的更换装置，其特征在于：从所述容器的下侧平移到所述空间，所述取样单元和固定单元间连接处的下侧无支撑件。

6.根据权利要求1所述的更换装置，其特征在于：所述更换装置还包括：

收纳盒，所述收纳盒用于收集从所述固定单元卸下的取样单元。

7.根据权利要求1所述的更换装置，其特征在于：所述固定单元采用电动夹爪。

8.自动取样系统，所述自动取样系统包括：

更换装置，所述更换装置采用权利要求1-7任一所述的更换装置；

承载件，所述承载件包括呈阵列式分布的多个承载单元，所述承载单元包括适于容纳样品管的通孔和适于容纳连接部的定位槽，所述连接部连接所述样品管和适于封闭样品管上端开口的盖体；

二维移动机构，所述二维移动机构驱动所述承载件在水平面内移动，适于所述固定单元连接的取样单元处于任一通孔的上侧。

9.根据权利要求8所述的自动取样系统，其特征在于：在第一方向上，多个通孔依次相邻设置，多个定位槽依次相邻设置；在第二方向上，任意二个定位槽之间为通孔；所述第一方向和第二方向间的夹角为直角或锐角。

10.根据权利要求8所述的自动取样系统，其特征在于：所述自动取样系统还包括：

第一移动件及第一驱动机构，所述第一移动件在所述第一驱动机构驱动下上下移动；

夹持机构，所述夹持机构用于夹住和松开被所述第一移动件驱动上移的样品管；

第二移动件及第二驱动机构，所述第二移动件设置在所述夹持机构的上侧，具有适于固定所述盖体的固定部，第二驱动机构驱动第二移动件移动；

旋转机构，所述旋转机构驱动所述第二移动件正向和反向旋转。

Images