CN114252637A - 定量处理液体的系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种定量处理液体的系统，该系统包括至少一个公共管路和n个通流管路，通流管路从容器内部向外延伸至公共管路上的分配端口，至少一个通流管路设置有蠕动泵，公共管路可择一地导通其中一个通流管路或全部不导通，该计量单元通过分别设置于其顶部和底部的连接通道口而串联在第一连接管路内，第二连接管路与公共管路上的连接通道口或计量单元连通，并延伸至连接通道口，反应‑检测单元通过分别设置于其顶部和底部的连接通道口而串联在第一连接管路内。通过在计量单元中定量处理液体，能提高水质检测的准度和精度。

Description

定量处理液体的系统
技术领域
本申请涉及液体处理、分析或检测领域，具体地，涉及一种定量处理液体的系统。
背景技术
当前，在多个技术领域中均涉及对于液体的处理和/或分析。例如，在医疗领域中对于待测样本的检测，需要对待测样本的定量或定性的处理和分析。再如，在环保领域的水质检测方面，需要截取定量的小试样(0.05至0.5毫升)，并对该小试样进行检测分析等。
由于在液体的检测和分析领域，试样通常较小。因此，微量待测液体所截取的量的准确性对于检测结果有至关重要的直接影响。一旦不能准确获知所截取的小试样，则会导致检测结果的较大误差。
此外，当前在分析仪器和液体处理领域普遍应用的一种典型定量计量流路是“顺序注射”进液计量技术：但由于需要应用多通道切换阀(或阀组)和进液计量检测装置，因此，此类传统装置中流路器件的成本较高。
同时，鉴于目前液体处理或分析领域的自动化需求，如何设计一种适用于自动化处理或分析、成本低、进液快速且对0.05至0.5毫升的微液量进液精度较高的处理液体的系统，成为本领域需要解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种适用于自动化处理或分析且准确率相对较高的对微液量定量处理的系统。
为了实现上述目的，本发明提供一种定量处理液体的系统，该系统包括至少一个公共管路和n个通流管路，所述通流管路从容器内部向外延伸至所述公共管路上的分配端口，n为大于等于2的自然数，至少一个通流管路设置有蠕动泵，所述公共管路可择一地导通其中一个所述通流管路或全部不导通，该第一连接管路与所述公共管路上的连接通道口m连通，并延伸至连接通道口t，该计量单元通过分别设置于其顶部和底部的连接通道口v和连接通道口u而串联在所述第一连接管路内，该第二连接管路与所述公共管路上的连接通道口d、第一连接管路和计量单元中至少一者连通，并延伸至连接通道口i，所述反应-检测单元通过分别设置于其顶部和底部的连接通道口a和连接通道口c而串联在所述第一连接管路内。
优选地，所述计量单元是细通道或局部采用粗通道的组合通道，所述细通道的内径为0.05mm至5mm，所述粗通道的内径大于5mm。
优选地，所述细通道的内径为0.1mm至3mm。
优选地，所述细通道的内径为0.5mm至2mm。
优选地，所述通流管路也为细通道；或者，所述通流管路从所述分配端口朝向容器延伸的预定长度范围内为细通道，该预定长度范围至少为0.01mm。
优选地，所述系统包括至少一个外支路，该所述公共管路均通过设置有蠕动泵的外支路而连通至大气，用于泵入和/或泵出空气，和/或排出液体。
优选地，所述计量单元设置有至少一个液体检测器。
优选地，所述计量单元是与大气相通的容器或管路或二者的组合，所述计量单元设置了至少一个连接通道口w，所述连接通道口w连接有溢流管路，所述溢流管路中串联设置有蠕动泵。
优选地，所述第二连接管路和/或所述反应-检测单元上串联有蠕动泵，所述第一连接管路和/或所述计量单元上无器件或设置有蠕动泵和/或截止阀；或者，所述第一连接管路上串联有蠕动泵，所述第二连接管路上设置有蠕动泵和/或截止阀。
优选地，所述计量单元是不与大气相通的容器或管路或二者的组合，所述计量单元设置了至少一个连接通道口w，所述连接通道口w连接有溢流管路，所述溢流管路中串联设置有蠕动泵或截止阀。
优选地，所述计量单元、所述反应-检测单元、所述第一连接管路和所述第二连接管路中至少一者设置有蠕动泵，所述第二连接管路上无器件或设置有蠕动泵和/或截止阀。
优选地，所述计量单元和/或反应-检测单元串联设置有可选择通断的蠕动泵和/或截止阀。
优选地，所述反应-检测单元包括反应装置和检测装置，所述反应装置和检测装置是一体的或可分离的。
通过上述技术方案，能够利用管路以及蠕动泵和截止阀的工作特性，以较高精准度来截取预定体积量的液体，从而实现适用于自动化处理或分析且较高准确率的处理液体的技术方案。
本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：
图1至图9分别是根据本申请的定量处理液体的系统的优选实施方式的示意图；以及
图10是反应-检测单元的优选实施方式的示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请的技术方案。
需要说明的是，本申请中所提及的“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。另外，本申请中所提及的蠕动泵是一种可以正向或反向驱动液体的具有蠕动泵功能的器件或器件组合，其静止时可以截止关闭管路，相当于截止阀。
如图1所示，根据本申请的一个方面，提出了一种定量处理液体的系统，该定量处理液体的系统包括至少一个公共管路GL、n个通流管路PL、第一连接管路MT、计量单元UV、第二连接管路DI和反应-检测单元CA，n为大于等于2的自然数。
通流管路PL从容器Pz，Pr1...Prn，Ps，Py内部向外延伸至公共管路GL上的分配端口z，r1...rn，s，y，至少一个通流管路PL设置有蠕动泵，公共管路GL可择一地导通其中一个通流管路PL或全部不导通。
第一连接管路MT与公共管路GL上的连接通道口m连通，并延伸至连接通道口t。
计量单元UV通过分别设置于其顶部和底部的连接通道口v和连接通道口u而串联在第一连接管路MT内。
第二连接管路DI与公共管路GL上的连接通道口d、第一连接管路MT和计量单元UV中至少一者连通，并延伸至连接通道口i。
反应-检测单元CA通过分别设置于其顶部和底部的连接通道口a和连接通道口c而串联在第一连接管路MT内。
图1所示的计量单元UV是与大气相通的容器和管路的组合，第二连接管路DI和/或反应-检测单元CA上串联有蠕动泵Bd，第一连接管路MT上既可以不设置器件，也可以设置有蠕动泵和/或截止阀。当然，本案不限于此，如果第一连接管路MT和/或计量单元UV上串联有蠕动泵，第二连接管路DI上可以设置有蠕动泵和/或截止阀。
进一步说明，计量单元UV是细通道或局部采用粗通道的组合通道，细通道的内径为0.05mm至5mm，粗通道的内径大于5mm，优选的，细通道的内径为0.1mm至3mm，再优选的，细通道的内径为0.5mm至2mm，若采用孔径大于2mm，小于5mm的管道，液体通过管道后容易产生气泡和残液，严重影响检测准度和精度，而采用小于2mm(最优为小于1mm)孔径的管道时，其内径将小于残液的直径，形成液体段自然汇聚进而封闭细管，因此，能够以较小体积的液体样本进行定容和进液，实现高精度的检测分析，同时，减少了检测试剂的用量，降低了成本。
当然，在不影响实现本申请目的的情况下，也可以局部采用孔径更大的管路，提高液体处理和分析速度。例如，采用粗管对超过2ml的常规体积定容、泵入液体或排出废液。
优选情况下，通流管路PL为细通道，但通流管路PL也可以根据实际情况进行调整，如，通流管路PL从分配端口z，r1...rn，s，y朝向容器P延伸的预定长度范围内为细通道，该预定长度范围至少为0.01mm。
通过将通流管路PL在从分配端口z，r1...rn，s，y朝向容器P延伸的预定长度范围内设计为细通道，从而能在通流管路PL的其余部分为较粗的管路情况下，利用计量单元UV准确截取预定段体积的液体时，具有更好的可靠性和准确性，尤其是避免液体流经分配端口z，r1...rn，s，y时出现至少部分液体流入通流管路PL甚至回流至容器P中的情形发生。
此外，该定量处理液体的系统还包括至少一个外支路WZ1，WL2，该公共管路GL均通过设置有蠕动泵Bq，Bf的外支路WZ1，WL2而连通至大气，用于泵入和/或泵出空气，和/或排出液体。
在本申请所有的应用流路中，液体进液时的定容可以通过将液段头部定位在液体检测器S附近某个位置实现，也可以通过控制控制各进液蠕动泵的转速和时间来实现。
图1所示的流路，在计量单元UV上设置了至少一个液体检测器S以实现液体的计量，液体检测器S可以为适用于判断是否存在液体的各种传感器，以判断是否有液体存在或到达液体检测器S所在的位置。通过设置液体检测器S，可以灵活地截取连接通道口到液体检测器S附近的更为灵活的体积段的液体样本。同时，由于无需液体的溢流，从而能够防止浪费。
下面，我们对图1所示的反应流路的高精度进液做简要描述如下：如需要进水样，则蠕动泵By先逆时针旋转，水样经过液体检测器S时停止，然后蠕动泵By静止。然后，第二连接管路DI的蠕动泵Bd逆时针旋转，将连接通道口m到液体检测器S之间的水样注入反应-检测单元CA中，从而完成一次微液量(如0.005-2毫升)的高精度进液。连接通道口y至连接通道口m的水样可通过外支路WZ1排掉，或作为被定容计量的部分送入反应-检测单元CA中，然后，蠕动泵Bd静止，蠕动泵Br1或Brn逆时针旋转，试剂经过液体检测器S时停止，然后，第二连接管路DI的蠕动泵Bd逆时针旋转，将连接通道口m到液体检测器S之间的试剂注入反应-检测单元CA中，连接通道口r1或rn至连接通道口m的试剂可通过外支路WZ1排掉，或作为被定容计量的部分送入反应-检测单元CA中。流路内的其他液体和试剂均可采取该方式进行计量并进液。按照如此操作，可以按照预定的顺序将不同容器内的不同液体的确定体积量推送至反应-检测单元CA内，进而在反应-检测单元CA内进行反应和/或分析。
需要说明的是，本申请所描述的各个蠕动泵的转速及不同蠕动泵的转速差可根据需要输送液体的方向和路径进行调整，以驱动液体在进液、定容、稀释和排液过程中按设定的速度和路径运动，如图1中的蠕动泵By和蠕动泵Bd可以同时逆时针转动，但蠕动泵Bd的速度大于蠕动泵By，则液体可直接被送入反应-检测单元CA内，如果蠕动泵Bd不动，蠕动泵By逆时针转动，则液体可直接被送入计量单元UV和第一连接管路MT内。
图2所示的流路是在图1的基础上，将液体检测器S替换成溢流管路WL以实现液体的计量，计量单元UV设置了至少一个连接通道口w，连接通道口w连接有溢流管路WL，溢流管路WL中串联设置有蠕动泵Bw。通过将液体从溢流管路WL流出的方式来确定体积容量，通过蠕动泵对液体的流向进行简单控制，能大幅减低系统成本。
进一步说明，计量单元UV上设置多个连接通道口w，能便于对不同液体进行高精度定容，避免试剂和水样间的交叉污染，可以做到同时并发进液，溢流管路WL的数量可以根据实际情况进行设置。
下面，我们对图2所示的反应流路的高精度进液做简要描述如下：如需要进水样，则蠕动泵By和蠕动泵Bw先逆时针旋转，水样从溢流管路WL流出后，蠕动泵By和蠕动泵Bw静止。然后，第二连接管路DI的蠕动泵Bd逆时针旋转，将连接通道口m到蠕动泵Bw之间的水样注入反应-检测单元CA中，从而完成一次微液量(如0.005-2毫升)的高精度进液。连接通道口y至连接通道口m的液体可通过外支路WZ1排掉，或作为被定容计量的部分送入反应-检测单元CA中，然后，蠕动泵Bd静止，蠕动泵Br1或Brn逆时针旋转，蠕动泵Bw逆时针旋转，试剂从溢流管路WL流出后，蠕动泵By和蠕动泵Bw静止，第二连接管路DI的蠕动泵Bd逆时针旋转，将连接通道口m到蠕动泵Bw之间的试剂注入反应-检测单元CA中，连接通道口r1或rn至连接通道口m的液体可通过外支路WZ1排掉，或作为被定容计量的部分送入反应-检测单元CA中。流路内的其他液体和试剂均可采取该方式进行计量并进液。按照如此操作，可以按照预定的顺序将不同容器内的不同液体的确定体积量推送至反应-检测单元CA内，进而在反应-检测单元CA内进行反应和/或分析。
图3所示的流路是在图2的基础上，在第一连接管路MT上增加蠕动泵Bd，将计量单元UV转换成与不大气相通的管路。其进液方式与图2所示的实施方式类似，这里不再赘述。
图4所示的计量单元UV是不与大气相通的容器或管路或二者的组合，部分通流管路可以是截止阀。图4计量单元UV、反应-检测单元CA、第一连接管路MT和第二连接管路DI中至少一者设置有蠕动泵，第二连接管路DI上无器件或设置有蠕动泵和/或截止阀。
下面，我们对图4所示的反应流路的高精度进液做简要描述如下：如需要进水样，则蠕动泵By和蠕动泵Bt先逆时针旋转，水样经过液体检测器S时停止，然后蠕动泵By和蠕动泵Bt静止。然后，蠕动泵Bt顺时针转动，第二连接管路DI的蠕动泵Bd逆时针旋转，将连接通道口m到液体检测器S之间的水样注入反应-检测单元CA中，从而完成一次微液量(如0.005-2毫升)的高精度进液，连接通道口y至连接通道口m的液体可通过外支路WZ1排掉，或作为被定容计量的部分送入反应-检测单元CA中。如需进清洗液/蒸馏水，则蠕动泵Bt逆时针旋转，截止阀Fz打开，清洗液/蒸馏水经过液体检测器S时停止，然后截止阀Fz关闭。然后，蠕动泵Bt顺时针转动，第二连接管路DI的蠕动泵Bd逆时针旋转，将连接通道口m到液体检测器S之间的清洗液/蒸馏水注入反应-检测单元CA中，连接通道口z至连接通道口m的液体可通过外支路WZ1排掉，或作为被定容计量的部分送入反应-检测单元CA中。按照如此操作，可以按照预定的顺序将不同容器内的不同液体的确定体积量推送至反应-检测单元CA内，进而在反应-检测单元CA内进行反应和/或分析。
图5所示的计量单元UV是不与大气相通的容器或管路或二者的组合，计量单元UV设置了至少一个连接通道口w，连接通道口w连接有溢流管路WL，溢流管路WL中串联设置有蠕动泵Bw或截止阀Fw。
下面，我们对图5所示的反应流路的高精度进液做简要描述如下：如需要进水样，则蠕动泵By逆时针旋转，其中一个截止阀Fw打开，水样从相应的溢流管路WL流出后，蠕动泵By静止，截止阀Fw关闭。然后，第二连接管路DI的截止阀Fd打开，将连接通道口m到截止阀Fw之间的水样注入反应-检测单元CA中，从而完成一次微液量(如0.005-2毫升)的高精度进液，连接通道口y至连接通道口m的液体可通过外支路WZ1排掉，或作为被定容计量的部分送入反应-检测单元CA中。然后，截止阀Fd关闭，蠕动泵Br1或Brn逆时针旋转，其中一个截止阀Fw打开，试剂从相应的溢流管路WL流出后，蠕动泵Br1或Brn静止，截止阀Fw关闭。然后，第二连接管路DI的截止阀Fd打开，将连接通道口m到截止阀Fw之间的试剂注入反应-检测单元CA中，连接通道口r1或rn至连接通道口m的液体可通过外支路WZ1排掉，或作为被定容计量的部分送入反应-检测单元CA中。流路内的其他液体和试剂均可采取该方式进行计量并进液。按照如此操作，可以按照预定的顺序将不同容器内的不同液体的确定体积量推送至反应-检测单元CA内，进而在反应-检测单元CA内进行反应和/或分析。
图5至图7所示，所述外支路包括第一外支路WZ1和第二外支路WZ2。
该第一外支路WZ1从所述公共管路GL连通空气/废液瓶或空气/冲洗水瓶。公共管路GL通过外支路WZ1而连通至大气，用于泵入和/或泵出空气，也可以将反应后的液体排出。
优选情况下，所述第一外支路WZ1可以连通于所述公共管路GL1中位于远离所述反应-检测单元CA的端部和连通试剂的蒸馏水的节点之间的部分(即图6中所示的q点与z点之间)；或者所述第一外支路WZ1连通于所述公共管路GL1中位于远离所述反应-检测单元CA的端部和连通试剂的容器的节点之间的部分(例如，在图6的基础上调整清洗液/蒸馏水瓶Pz与Prn互换后，可以位于q点与rn点之间)。在优选情况下，所述第一外支路WZ1连通于所述公共管路GL远离所述反应-检测单元CA的端部，如图6所示。
该第二外支路WZ2从计量单元UV、第一连接管路MT和第二连接管路DI中至少一者延伸至废液瓶Pf。优选的，所述第二外支路WZ2连通于第二连接管路DI中，如图6所示。或者，所述第二外支路WZ2连通于第一连接管路MT中，如图7所示。由于单独设置有第二外支路WZ2，因此能单独收集废液，从而避免可能出现的废液对其他水样和试剂的交叉污染。
图7所示的流路是在图5的基础上，将第二外支路WZ2合并至溢流管路WL，溢流管路WL既可以通过溢流实现溢流，又可以排废液，减少了器件使用，另外，计量单元UV可以采用螺旋的管路，方便定容计量大体积的液体。其进液方式与图1所示的实施方式类似，这里不再赘述。
图8所示的流路是在图5的基础上，将第二连接管路DI和反应-检测单元CA作为一个整体，通过连接通道口d和连接通道口i与第一连接管路MT和计量单元UV连通，与液位检测器S形成并联，并通过截止阀Ft和截止阀Fi的设置，使得蠕动泵Bt能择一地与液位检测器S和反应-检测单元CA连通。这里的截止阀Ft和截止阀Fi可以用蠕动泵或三通阀替换。图8的进液方式与图1所示的实施方式类似，这里不再赘述。
图9所示的流路是在图4的基础上做简单变形，将第二连接管路DI和反应-检测单元CA作为一个整体，通过连接通道口d和连接通道口i串联在所述第一连接管路(MT)内。图9的进液方式与前述的实施方式类似，这里不再赘述。
如图10，反应-检测单元CA包括反应装置17和检测装置18，反应装置17和检测装置18可以是一体的，反应装置17和检测装置18共用同一个器皿19，光源181和光检测器182邻近器皿19设置。反应装置17和检测装置18可以是分离的，光源181和光检测器182邻近检测装置18的器皿19设置。当然，本申请不限于此，可以根据实际需要，调整为其他合理的结构，例如，计量单元UV和/或反应-检测单元CA串联设置有可选择通断的蠕动泵和/或截止阀。
通过上述技术方案，能够利用细管特性及内容积空间属性，以及蠕动泵的工作特性与转动时间属性等物理特性，以较高精准度来截取预定微液量体积的液体，从而实现适用于自动化处理或分析且较高准确率的处理液体的技术方案，同时做到了系统的进液效率快，稳定性高。
以上结合附图详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围(例如图9所示的流路)。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本申请所公开的内容。

Claims (10)

1.一种定量处理液体的系统，其特征在于，该系统包括：
至少一个公共管路(GL)和n个通流管路(PL)，所述通流管路(PL)从容器(Pz，Pr1...Prn，Ps，Py)内部向外延伸至所述公共管路(GL)上的分配端口(z，r1...rn，s，y)，n为大于等于2的自然数，至少一个通流管路(PL)设置有蠕动泵，所述公共管路(GL)可择一地导通其中一个所述通流管路(PL)或全部不导通；
第一连接管路(MT)，该第一连接管路(MT)与所述公共管路(GL)上的连接通道口(m)连通，并延伸至连接通道口(t)；
计量单元(UV)，该计量单元(UV)通过分别设置于其顶部和底部的连接通道口(v)和连接通道口(u)而串联在所述第一连接管路(MT)内；
第二连接管路(DI)，该第二连接管路(DI)与所述公共管路(GL)上的连接通道口(d)、第一连接管路(MT)和计量单元(UV)中至少一者连通，并延伸至连接通道口(i)；和
反应-检测单元(CA)，所述反应-检测单元(CA)通过分别设置于其顶部和底部的连接通道口(a)和连接通道口(c)而串联在所述第一连接管路(MT)内。
2.根据权利要求1所述的定量处理液体的系统，其特征在于，所述计量单元(UV)是细通道或局部采用粗通道的组合通道，所述细通道的内径为0.05mm至5mm，所述粗通道的内径大于5mm，优选的，所述细通道的内径为0.1mm至3mm，再优选的，所述细通道的内径为0.5mm至2mm，
优选的，所述通流管路(PL)也为细通道；或者
所述通流管路(PL)从所述分配端口(z，r1...rn，s，y)朝向容器(P)延伸的预定长度范围内为细通道，该预定长度范围至少为0.01mm。
3.根据权利要求2所述的定量处理液体的系统，其特征在于，所述系统包括至少一个外支路(WZ1，WL2)，该所述公共管路(GL)均通过设置有蠕动泵(Bq，Bf)的外支路(WZ1，WL2)而连通至大气，用于泵入和/或泵出空气，和/或排出液体。
4.根据权利要求3所述的定量处理液体的系统，其特征在于，所述计量单元(UV)设置有至少一个液体检测器(S)。
5.根据权利要求3所述的定量处理液体的系统，其特征在于，所述计量单元(UV)是与大气相通的容器或管路或二者的组合，所述计量单元(UV)设置了至少一个连接通道口(w)，所述连接通道口(w)连接有溢流管路(WL)，所述溢流管路(WL)中串联设置有蠕动泵(Bw)。
6.根据权利要求5所述的定量处理液体的系统，其特征在于，所述第二连接管路(DI)和/或所述反应-检测单元(CA)上串联有蠕动泵(Bd，Bi)，所述第一连接管路(MT)上无器件或设置有蠕动泵和/或截止阀；或者
所述第一连接管路(MT)和/或所述计量单元(UV)上串联有蠕动泵，所述第二连接管路(DI)上设置有蠕动泵和/或截止阀。
7.根据权利要求3所述的定量处理液体的系统，其特征在于，所述计量单元(UV)是不与大气相通的容器或管路或二者的组合，所述计量单元(UV)设置了至少一个连接通道口(w)，所述连接通道口(w)连接有溢流管路(WL)，所述溢流管路(WL)中串联设置有蠕动泵(Bw)或截止阀(Fw)。
8.根据权利要求7所述的定量处理液体的系统，其特征在于，所述计量单元(UV)、所述反应-检测单元(CA)、所述第一连接管路(MT)和所述第二连接管路(DI)中至少一者设置有蠕动泵，所述第二连接管路(DI)上无器件或设置有蠕动泵和/或截止阀。
9.根据权利要求1所述的定量处理液体的系统，其特征在于，所述计量单元(UV)和/或反应-检测单元(CA)串联设置有可选择通断的蠕动泵和/或截止阀。
10.根据权利要求1所述的定量处理液体的系统，其特征在于，所述反应-检测单元(CA)包括反应装置(17)和检测装置(18)，所述反应装置(17)和检测装置(18)是一体的或可分离的。
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