CN114034652A - 沉积物或土壤中活性成分自动在线提取和测定装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沉积物或土壤中活性成分自动在线提取和测定装置，装置包括取样模块、震荡模块、提取模块、离心模块、过滤模块和分析模块，本发明可对采集到的沉积物或土壤中高锰酸盐可氧化碳成分进行全自动化提取分析。解决了样品提取难度高、耗时等问题。大大减少了样品处理过程中的人工干预。具有操作便捷、简单，无需人为操作，误差小，效率高的特点。

Description

沉积物或土壤中活性成分自动在线提取和测定装置

技术领域

本发明属于实验分析技术领域，为测定沉积物或土壤中活性成分而预先进行自动无污染的提取处理，具体涉及一种沉积物或土壤中活性成分在线预提取装置。

背景技术

准确测量沉积物或土壤中有机碳氮、重金属、元素含量、生物标志物等活性成分是工农业生产和科学研究活动中必不可少的一种手段。

目前测定沉积物或土壤中活性成分主要方法是手工将沉积物或土壤样品称重，加入各种提取剂后振荡离心，然后取上清液进行光谱色谱等仪器分析。然而，手工法可能导致样品质量不一，震荡离心不均匀，影响提取效率和实验研究结果。因此本发明提出了一种沉积物或土壤中活性成分自动在线提取和测定装置，可以有效提高测量精密度和精确度。

发明内容

本发明目的是为克服现有在线预提取沉积物或土壤中活性成分的技术不足，提供一种沉积物或土壤中活性成分在线预提取和测定装置。

为了达到上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

本发明首先提供了一种沉积物或土壤中活性成分在线预提取和测定装置，其包括取样模块、震荡模块、提取模块、离心模块、过滤模块和分析模块；

所述取样模块包括溶液瓶和抽液注射装置，抽液注射装置的入口端连接导出管，导出管另一端伸入溶液瓶中，溶液瓶用于定量抽取试剂，抽液注射装置的出口端连接导入管，导入管出口位于震荡模块上方，导入管用于将抽取试剂导入震荡模块的烧杯中；

所述震荡模块包括震荡器和烧杯，振荡器能根据设定好的定时时间和振荡频率运作对烧杯内的土壤样品和提取试剂进行震荡；

所述提取模块包括用于提取上清液的移液枪、第一步进电机和滑轨，移液枪和第一步进电机构成的移动组件设置在滑轨上，可沿滑轨左右滑动，第一步进电机可控制移液枪竖直升降；移液枪能抽取烧杯内的上清液并将其注入离心模块的试管瓶内；

所述离心模块包括离心机，离心机内设置有试管瓶，离心机能按照设定好的转速和离心时间对试管瓶内的样品进行离心处理；

所述过滤模块包括取液器、泵和过滤器；取液器设置有第二步进电机，可在第二步进电机带动下上下升降，取液器通过设置有泵的管路与过滤器相连；

所述分析模块包括分光光度计；分光光度计的比色皿槽与过滤器的出口相连，分光光度计按照选择好的参数进行将样品推入光路后，进行检测并显示被测样品的测试结果。

优选的，所述的抽液注射装置为注射泵，导出管和导入管上均设置有单向阀，导出管的单向阀只允许试剂由溶液瓶进入注射泵，导入管的单向阀只允许试剂由注射泵向外泵出。

优选的，所述震荡器上设有多个烧杯，每个烧杯依次编号；震荡器上放有转盘，所有烧杯在转盘上周向均匀排布，可随转盘一起转动。

优选的，所述的滑轨沿X轴方向水平横向布置，滑轨两端各连接一个竖向支持杆，支持杆底部可滑动的设置在沿Y轴方向布置的底部滑轨上。

优选的，所述离心机内设置的试管瓶的个数与震荡器上的烧杯数量相同，且一一对应。

优选的，所述的过滤器内填充的过滤材料为亲水性的聚醚砜材料。

本发明还提供了一种上述装置的沉积物或土壤中活性成分在线预提取和测定方法，其包括如下步骤：

称量好的土壤样品自动转移至震荡模块中的烧杯内，抽液注射装置抽取溶液瓶中的定量的提取试剂，依次加入震荡器上面的烧杯内，与土壤样品中的成分进行混合反应，震荡器按照设定好的定时时间和振荡频率自动运作，使得土壤样品和提取试剂得到更加充分的震荡处理；

震荡处理完成后，滑轨根据烧杯位置进行前后调整，移液枪在滑轨上移动，使得移液枪对准待移液的烧杯的中心处，按照设定的高度，第一步进电机开始自动运作，移液枪下降，自动抽取烧杯中的上清液，然后第一步进电机控制移液枪上升至初始高度，随后，移液枪按照设定好的程序沿滑轨运动，移至离心机内部的试管瓶上方，随后下降，并将上清液自动注射到试管瓶内；

待上清液完全转移进入试管瓶，离心机按照设定好的基础转速和离心时间进行自动离心处理，使上清液中的成分在离心力作用下各组分分离；离心步骤完成后，取液器在第二步进电机的运转下对准试管瓶中心并下降，抽取泵开始运作，抽取样品至过滤器中，过滤器内部采用具有支撑作用的亲水性的聚醚砜材料；样品经过过滤器过滤后进入分光光度计的比色皿中；

分光光度计按照选择好的参数进行运转，待测试样品被自动推入光路，显示器上会显示被测样品的测试结果，分光光度计中的废液排入废液瓶中收集。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可对采集到的沉积物或土壤中高锰酸盐可氧化碳成分进行全自动化提取分析。解决了样品提取难度高、耗时等问题。大大减少了样品处理过程中的人工干预。具有操作便捷、简单，无需人为操作，误差小，效率高的特点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是取样模块的结构示意图；

图3是震荡模块的结构示意图；

图4是提取模块的结构示意图；

图5是离心模块的结构示意图；

图6是过滤模块的结构示意图；

图7是分析模块的结构示意图；

附图标记说明：1-溶液瓶；2-导出管；3-注射泵；4-导入管；5-震荡器；6-烧杯；7-振荡开关；8-速度旋钮；9-转盘开关；10-转盘；11-离心机；12-试管瓶；13-控制台；14-滑轨；15-移液枪；16-第一步进电机；17-取液器；18-第二步进电机；19-抽取泵；20-过滤器；21-分光光度计；22-废液瓶。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。

如图1-7所示，本发明为一种沉积物或土壤中活性成分在线预提取装置，包括取样模块、震荡模块、提取模块、离心模块、过滤模块和分析模块。

本发明的取样模块包括溶液瓶1和抽液注射装置，溶液瓶中定量加入提取试剂，抽液注射装置的入口端连接导出管2，导出管2另一端伸入溶液瓶中，抽液注射装置的出口端连接导入管4，导入管4用于将抽取试剂导入震荡模块的烧杯中，等待进一步振荡处理；

震荡模块包括震荡器5和烧杯6，先将称量好的土壤样品加入到烧杯中，在提取试剂加入烧杯内后，振荡器根据设定好的定时时间和振荡频率自动运作，土壤样品和提取试剂得到充分的震荡处理，等待进一步提取处理；

提取模块包括用于提取上清液的移液枪15和滑轨14，震荡处理结束后，滑轨和移液器开始运作，滑轨上的移液枪按照设置好的移动速度和移动方向进行移动，使移液枪对准烧杯中心，然后第一步进电机使移液枪下降，移液枪抽取上清液后进行上升操作，接着将装有上清液的移液枪移动到对应的离心机试管瓶上方并向试管瓶注入上清液，等待进一步离心处理。

离心模块包括离心机11，离心机内设置有离心机试管瓶12，试管瓶注入上清液样品后，离心机按照设定好的基础转速和离心时间进行自动离心处理，充分离心后，等待进一步过滤处理。如图4所示，离心模块的离心机中也相应的设有6个试管，其数量与烧杯数量相同，6个试管瓶依次对应6个烧杯6个烧杯中的样品被移送到对应的6个试管瓶中，确保试验精准可靠。离心机上设置有控制台13，用于设置离心过程的参数。

如图6所示，过滤模块包括取液器17、小型抽取泵19和过滤器20；取液器设置有第二步进电机18，可在第二步进电机带动下上下升降，取液器通过设置有小型泵的管路与过滤器相连；自动离心完成后，取液器自动抽取离心机试管中的样品，小型抽取泵立即运转，抽取提取到的液体并通过管道流入采用具有支撑作用的亲水性的聚醚砜材料的过滤器中，样品通过过滤，等待进一步分析处理。

如图7所示，分析模块包括分光光度计等分析设备，过滤后的样品进入分光光度计的比色皿槽中，分光光度计按照选择好的波长、吸光度等参数进行自动运转，待样品被自动推入光路后，显示器上会显示被测样品的测试结果。检测完成的样品由废液瓶22收集。

如图2所示，在本发明的一个具体实施例中，所述的抽液注射装置为注射泵3，导出管2和导入管4上均设置有单向阀，导出管的单向阀只允许试剂由溶液瓶进入注射泵，导入管的单向阀只允许试剂由注射泵向外泵出。注射泵抽吸提取试剂时，提取试剂由导出管经单向阀进入注射泵腔，导入管的单向阀关闭避免外被空气被抽入，当输出提取试剂时，导出管的单向阀关闭，提取试剂经导入管泵出。注射泵连接电机以实现提取试剂的自动抽液和泵送，电机可以为推杆电机。

如图3所示，在本发明的一个具体实施例中，震荡器上设有6个烧杯，每个烧杯依次编号，可一次性进行6个样品的震荡处理，充分混匀提取剂和样品，使样品充分被提取。优选的，震荡器上放有转盘，6个烧杯在转盘上周向均匀排布，方便移液枪进行依次移液操作。所述的振荡器上设置有震荡开关7、速度旋扭8和转盘开关9，震荡开关7作为振荡器的电源开关，用于启停震荡，速度旋扭8用于设置震荡频率，转盘开关9用于启动或关闭转盘的转动。

如图5所示，所述的滑轨沿X轴方向水平横向布置，滑轨两端各连接一个竖向支持杆，支持杆底部可滑动的设置在沿Y轴方向布置的底部滑轨上。震荡处理结束后，滑轨先根据烧杯位置进行Y轴方向的前后调整，前后调整完毕后，移液枪在滑轨上沿X轴方向移动，使得移液枪对准烧杯的中心处，按照设定的高度，第一步进电机开始自动运作，移液枪下降，到达设定位置后抽取烧杯中的上清液，抽吸完成后第一步进电机控制移液枪上升至一定高度。所述的第一步进电机可以为推杆电机，用于实现移液枪在Z轴方向的升降。

作为优选，分光光度计中部开设有废液出口。由于待测试样中含有较多的溶液，在分光光度计测得样品参数后，废液可由废液出口流入废液瓶中，对废液进行恰当处理，避免废液污染。

本发明工作时，称量好的土壤样品自动转移至震荡模块中的烧杯内。随后，由抽液注射装置自动抽取溶液瓶中的定量的提取试剂，自动依次加入震荡器上面的提取烧杯内，与土壤样品中的成分进行混合反应。紧接着，震荡器按照设定好的定时时间和振荡频率自动运作，使得土壤样品和提取试剂得到更加充分的震荡处理。震荡处理完成后，滑轨根据烧杯位置进行前后调整，移液枪上在滑轨上移动，使得移液枪对准待移液的烧杯的中心处，按照设定的高度，步进电机开始自动运作，移液枪下降，自动抽取烧杯中的上清液后，第一步进电机控制移液枪上升至设定高度。随后，移液枪按照设定好的程序沿滑轨运动，移至离心机内部的试管瓶上方，随后下降，并将上清液自动注射到试管瓶内。待上清液完全转移进入试管瓶，离心机按照设定好的基础转速和离心时间进行自动离心处理，使上清液中的成分在离心力作用下各组分分离。离心步骤完成后，取液器在第二步进电机的运转下对准试管瓶中心并下降，小型泵开始运作，抽取样品至过滤器中，过滤器内部采用具有支撑作用的亲水性的聚醚砜材料。样品经过过滤器过滤后进入分光光度计的比色皿中。分光光度计按照选择好的波长、吸光度等参数进行自动运转，待样品被自动推入光路后，显示器上会显示被测样品的测试参数。最后，分光光度计中的废液自动流入废液瓶。

需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种沉积物或土壤中活性成分在线预提取和测定装置，其特征在于包括取样模块、震荡模块、提取模块、离心模块、过滤模块和分析模块；

所述取样模块包括溶液瓶和抽液注射装置，抽液注射装置的入口端连接导出管，导出管另一端伸入溶液瓶中，溶液瓶用于定量抽取试剂，抽液注射装置的出口端连接导入管，导入管出口位于震荡模块上方，导入管用于将抽取试剂导入震荡模块的烧杯中；

所述震荡模块包括震荡器和烧杯，振荡器能根据设定好的定时时间和振荡频率运作对烧杯内的土壤样品和提取试剂进行震荡；

所述提取模块包括用于提取上清液的移液枪、第一步进电机和滑轨，移液枪和第一步进电机构成的移动组件设置在滑轨上，可沿滑轨左右滑动，第一步进电机可控制移液枪竖直升降；移液枪能抽取烧杯内的上清液并将其注入离心模块的试管瓶内；

所述离心模块包括离心机，离心机内设置有试管瓶，离心机能按照设定好的转速和离心时间对试管瓶内的样品进行离心处理；

所述过滤模块包括取液器、泵和过滤器；取液器设置有第二步进电机，可在第二步进电机带动下上下升降，取液器通过设置有泵的管路与过滤器相连；

所述分析模块包括分光光度计；分光光度计的比色皿槽与过滤器的出口相连，分光光度计按照选择好的参数进行将样品推入光路后，进行检测并显示被测样品的测试结果。

2.根据权利要求1所述的沉积物或土壤中活性成分在线预提取和测定装置，其特征在于所述的抽液注射装置为注射泵，导出管和导入管上均设置有单向阀，导出管的单向阀只允许试剂由溶液瓶进入注射泵，导入管的单向阀只允许试剂由注射泵向外泵出。

3.根据权利要求1所述的沉积物或土壤中活性成分在线预提取和测定装置，其特征在于所述震荡器上设有多个烧杯，每个烧杯依次编号；震荡器上放有转盘，所有烧杯在转盘上周向均匀排布，可随转盘一起转动。

4.根据权利要求1所述的沉积物或土壤中活性成分在线预提取和测定装置，其特征在于，所述的滑轨沿X轴方向水平横向布置，滑轨两端各连接一个竖向支持杆，支持杆底部可滑动的设置在沿Y轴方向布置的底部滑轨上。

5.根据权利要求1所述的沉积物或土壤中活性成分在线预提取和测定装置，其特征在于，所述离心机内设置的试管瓶的个数与震荡器上的烧杯数量相同，且一一对应。

6.根据权利要求1所述的沉积物或土壤中活性成分在线预提取和测定装置，其特征在于，所述的过滤器内填充的过滤材料为亲水性的聚醚砜材料。

7.一种权利要求1所述装置的沉积物或土壤中活性成分在线预提取和测定方法，其特征在于包括如下步骤：

称量好的土壤样品自动转移至震荡模块中的烧杯内，抽液注射装置抽取溶液瓶中的定量的提取试剂，依次加入震荡器上面的烧杯内，与土壤样品中的成分进行混合反应，震荡器按照设定好的定时时间和振荡频率自动运作，使得土壤样品和提取试剂得到更加充分的震荡处理；

震荡处理完成后，滑轨根据烧杯位置进行前后调整，移液枪在滑轨上移动，使得移液枪对准待移液的烧杯的中心处，按照设定的高度，第一步进电机开始自动运作，移液枪下降，自动抽取烧杯中的上清液，然后第一步进电机控制移液枪上升至初始高度，随后，移液枪按照设定好的程序沿滑轨运动，移至离心机内部的试管瓶上方，随后下降，并将上清液自动注射到试管瓶内；

待上清液完全转移进入试管瓶，离心机按照设定好的基础转速和离心时间进行自动离心处理，使上清液中的成分在离心力作用下各组分分离；离心步骤完成后，取液器在第二步进电机的运转下对准试管瓶中心并下降，抽取泵开始运作，抽取样品至过滤器中，过滤器内部采用具有支撑作用的亲水性的聚醚砜材料；样品经过过滤器过滤后进入分光光度计的比色皿中；

分光光度计按照选择好的参数进行运转，待测试样品被自动推入光路，显示器上会显示被测样品的测试结果，分光光度计中的废液排入废液瓶中收集。

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