CN115957666A - 一种一体式前处理系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体式前处理系统及控制方法，该前处理系统包括净化柱以及一体式前处理装置；所述净化柱包括管体以及活塞杆；所述管体内位于前端出口处设置有筛板；还包括用于封闭管体前端出口的堵头；所述一体式前处理装置包括用于安装净化柱的净化柱安装盘、用于推动净化柱活塞杆的压盘、用于安装收集管的收集管安装盘，所述净化柱安装盘、压盘、收集管安装盘可同步转动进行混匀和离心；并且所述压盘可向净化柱安装盘靠近从而推动净化柱安装盘上的净化柱活塞杆。本发明集传统的前处理样品填料混匀、离心固液分离过程为一体，一次性完成样品的上述前处理，大大简化了前处理过程，缩短了前处理时间，提高了前处理效率。

Description

一种一体式前处理系统及控制方法

优先权申请

本申请将作为后续专利申请(包括，但不限于，中国发明专利申请、中国实用新型申请、PCT申请、基于巴黎公约的国外申请)的优先权基础。

技术领域

本发明属于分析检测技术领域，尤其涉及一种前处理系统及其控制方法。

背景技术

前处理技术是分析检测中的关键，前处理技术在很大程度上决定了分析结果的准确与否。要在复杂的基质中检测微量复杂的组分，样品前处理技术非常重要。样品前处理是目前分析化学的瓶颈，是分析化学研究的难点和热点问题之一。由于样品数量极多，且分析物含量越来越低，基体越来越复杂，迫切要求发展高通量、高选择性、高效率的在线样品前处理技术。

目前市场上有很多前处理设备，例如混匀、分离等等，但是设备都具独立性，没有一体式操作，因此在进行完整的前处理流程中仍然需要在各种设备之间转换，费时费力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一体式前处理系统及控制方法，将样品前处理中的混匀和离心步骤一次性完成，无需周转样品更换设备。

为了解决上述所提到的技术问题，本发明具体采用以下技术方案：一种一体式前处理系统，包括净化柱以及驱动所述净化柱进行混匀和离心的一体式前处理装置；

所述净化柱包括管体以及从所述管体的后端轴向插接入所述管体且可沿所述管体滑动的活塞杆；所述管体内位于前端出口处设置有筛板；还包括用于封闭所述前端出口的堵头；

所述一体式前处理装置包括用于安装所述净化柱的净化柱安装盘、用于推动所述净化柱的活塞杆的压盘、用于安装收集管的收集管安装盘，所述净化柱安装盘、所述压盘、所述收集管安装盘可同步转动进行混匀和离心；并且所述压盘可向所述净化柱安装盘靠近从而推动所述净化柱安装盘上的所述净化柱内的所述活塞杆。

作为一种改进，所述一体式前处理装置还包括转台，所述转台上固定有若干导向柱；所述转台带动所述收集管安装盘、所述净化柱安装盘、所述压盘同步转动，而所述压盘套于所述导向柱上且可沿所述导向柱滑动；所述转台上设置有与所述导向柱平行的螺杆，所述压盘上设置有与所述螺杆配合的螺套；所述螺杆可由驱动装置驱动旋转。

作为一种改进，所述收集管安装盘、所述净化柱安装盘、所述压盘由下到上依次平行设置；所述收集管安装盘安装在所述转台上，所述净化柱安装盘与所述导向柱固定。

作为一种改进，所述螺杆设置在所述转台的圆心上，若干根所述导向柱围绕所述螺杆沿圆周均匀分布。

作为一种改进，所述螺杆与所述导向柱顶端设置有挡板。

作为一种改进，所述净化柱安装盘为圆环状，所述净化柱安装盘上设置有若干用于安装所述净化柱的安装座。

作为一种改进，所述安装座为安装孔或者为开于净化柱安装盘边缘的安装槽I；所述净化柱的所述管体后端设置有挡沿，可利用所述挡沿悬挂于所述安装孔内，或者可利用所述挡沿悬挂于所述安装槽I内并利用环形的弹性绳I固定。

作为一种改进，所述净化柱管安装盘的外环面开有用于容纳所述弹性绳I的固定槽。

作为一种改进，所述净化柱安装盘的盘面上设置有加强筋。

作为一种改进，所述转台上开有卡槽，所述收集管安装盘镶嵌于所述卡槽内；所述收集管安装盘上设置有用于安装所述收集管的安装座，所述安装座的数量与位置与所述净化柱安装盘上用于安装所述净化柱的安装座对应。

作为一种改进，所述收集管安装盘上的所述安装座为安装孔或者为开于所述收集管安装盘边缘的安装槽II；所述收集管开口处设置有挡沿，可利用所述挡沿悬挂于所述安装孔内，或者可利用所述挡沿悬挂于所述安装槽II内并利用环形的弹性绳II固定。

作为一种改进，所述转台上位于所述收集管安装盘的所述安装孔下方开有固定所述收集管的固定孔。

作为一种改进，所述收集管安装盘由两个半圆环拼接而成。

作为一种改进，所述收集管安装盘上的安装座具有编号。

作为一种改进，所述净化柱管体内腔前部为直段，后部为前小后大的锥形段；所述直段和所述锥形段的交界处直径与活塞直径一致。

作为一种改进，所述活塞杆上开有轴向设置的加注口，还包括用于封闭加注口的塞子。

作为一种改进，所述堵头包括套于所述管体的所述前端出口处的基座以及利用转轴与所述基座连接的封板，所述封板可上下翻动用于开启和封闭所述前端出口。

本发明还提供一种一体式前处理系统的控制方法，用于控制上述一体式前处理系统，包括：

将填料和需要前处理的样品放入净化柱内后将所述净化柱固定在净化柱安装盘上；

启动转台带动所述净化柱安装盘旋转，先以3800～4200r/min的转速向某个方向旋转3～5分钟，然后再以3800～4200r/min的转速向另一个方向旋转3～5分钟；

以5800～6200r/min的转速向某个方向旋转6～8分钟；

打开堵头，驱动螺杆旋转使得压盘向所述净化柱安装盘方向行进并对所述净化柱内的活塞杆进行挤压，使得所述净化柱内的液体流入收集管安装盘上的收集管中。

本发明的有益之处在于：

本发明集传统的前处理样品填料混匀、离心固液分离过程为一体，一次性完成样品的上述前处理，大大简化了前处理过程，缩短了前处理时间，提高了前处理效率。所有操作均在同一设备中完成，过程中无需转移，降低了样品被污染的风险，提高了后续检测的精确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明的外观结构示意图。

图2为本发明的剖视结构示意图。

图3为净化柱安装盘剖视放大图。

图4为收集管安装盘剖视放大图。

图5为净化柱剖视结构示意图。

图6为净化柱外观结构示意图。

图中标记：1压盘、2净化柱安装盘、3收集管安装盘、4挡板、5导向柱、6螺杆、7外壳、8螺套、9转台、10底座、11固定孔、21加强筋、22弹性绳I、23固定槽、24安装槽I、31弹性绳II、32安装槽II、71转速旋钮、72屏幕、73升降开关、74观察窗、100净化柱、101管体、102活塞杆、103填料、104筛板、105堵头、106基座、107封板、108挡沿、200收集管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本文中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

本文中，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前”、“后”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“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。

本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本文中“和/或”包括任何和所有一个或多个列出的相关项的组合。

本文中“多个”意指两个或两个以上，即其包含两个、三个、四个、五个等。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

如图1所示，本发明提供一种一体式前处理系统，包括净化柱100以及驱动净化柱100进行混匀和离心的一体式前处理装置。

具体地，如图6、图5所示，净化柱100包括管体101以及从管体101后端轴向插接入管体101且可沿管体101滑动的活塞杆102；管体101内位于前端出口处设置有筛板104；还包括用于封闭管体101前端出口的堵头105。相较于现有技术中填料103两端均设置筛板104的方式，本发明仅在填料104前端设置筛板105，其目的是避免后端的筛板将填料104压实，从造成样本与填料104混合不均匀。

在一些实施例中，净化柱100的管体101内腔前部为直段，后部为前小后大的锥形段；直段和锥形段的交界处直径与活塞杆前端的活塞直径一致。这样，活塞杆102在进入锥形段的时候可以排出内部的空气以及多余的样本，能够避免空气在管体101内腔中影响混匀和离心效果。

在一些实施例中，活塞杆102上还开有轴向设置的加注口(图中未示出)，还包括用于封闭加注口的塞子，不用抽取活塞杆102即可将样本注入管体101内。

在一些实施例中，堵头105包括套于管体101前端出口处的基座106以及利用转轴与基座106连接的封板107，封板107可上下翻动用于开启和封闭管体101前端出口。封板107的翻动可通过一些机械结构来实现，如电机、电磁铁等，从而实现自动化。当然也可以选用普通的帽状堵头，开启的时候人工开启即可。

另外，管体101后端设置有挡沿108，便于人工推动活塞杆102的时候定位手指，也能用于将净化柱100固定在净化柱安装盘2上。

如图2～图4所示，一体式前处理装置包括用于安装净化柱100的净化柱安装盘2、用于推动净化柱100内活塞杆102的压盘1、用于安装收集管200的收集管安装盘3，净化柱安装盘2、压盘1、收集管安装盘3可同步转动进行混匀和离心；并且压盘1可向净化柱安装盘2靠近从而推动净化柱安装盘2上的净化柱100内活塞杆102。

具体地，一体式前处理装置还包括转台9，转台9安装在底座10上，由转台电机驱动。转台9上固定有若干导向柱5，例如本实施例中设置的4根。转台9带动收集管安装盘3、净化柱安装盘2、压盘1同步转动，而压盘1套于导向柱5上可沿导向柱5滑动；转台9上设置有与导向柱5平行的螺杆6，压盘1上设置有与螺杆6配合的螺套8；螺杆6可由驱动装置如螺杆驱动电机驱动旋转，螺杆驱动电机同样安装在转台9上。

实际上，只需要净化柱安装盘2转动即可带动净化柱100完成混匀和离心，然而本发明中净化柱安装盘2、压盘1、收集管安装盘3是同步转动的。

究其原因，是由于如果压盘1不同步转动，就需要对螺杆6和导向柱5进行复杂的结构设计，例如将压盘1扩大，使得导向柱5往外移动，这就会增加装置整体的体积和结构，并且导向柱5设置在净化柱安装盘2四周，不便于后续拿取净化柱100和收集管200。

如果收集管安装盘3不同步转动，就需要设计一个非常精确的控制算法来精确控制净化柱安装盘2的转动角度才能够保证每次离心后，净化柱100出口与收集管200开口对齐，否则，位置发生偏移，必然会导致处理后的样本不能够准确进入收集管200中；其次，即使有精确控制算法，由于离心时转速较高，设备必然有损耗，这就必然会导致转动角度有误差。

因此综上所述，本发明选择了净化柱安装盘2、压盘1、收集管安装盘3同步转动的方案，能够简化结构同时保证处理后的样本能准确的进入收集管中。

转台9处可设置外壳7对内部结构进行遮蔽，外壳7上设置控制转台转速的转速旋钮71，控制压盘升降的升降开关73，用于观察内部工作情况的观察窗74，用于显示参数信息的屏幕2。还可以设置控制器，利用手机APP远程进行控制。

为了达到净化柱安装盘2、压盘1、收集管安装盘3同步转动的目的，收集管安装盘3、净化柱安装盘2、压盘1由下到上依次平行设置；收集管安装盘3安装在转台9上由转台9支撑并带动转动，净化柱安装盘2利用销轴与导向柱5固定由导向柱5支撑并带动转动，而压盘1由螺杆6进行支撑并有导向柱5带动转动。

螺杆6设置在转台9的圆心上，螺套8也设置在压盘1的圆心上，这样可以保证压盘1只能绕其圆心自转。4根导向柱5围绕螺杆6沿圆周均匀分布，使得受力更加均衡。

另外，本实施例中，螺杆6与导向柱5顶端设置有挡板4，可以起到遮蔽作用。

本发明中，净化柱安装盘2为圆环状，净化柱安装盘2上设置有若干用于安装净化柱100的安装座。

安装座的形式是多种多样的，只要能固定住净化柱100即可。例如安装座为安装孔，直接将净化柱100插入即可，利用净化柱100上的挡沿108进行悬挂。

安装座也可以为开于净化柱安装盘2边缘的安装槽I24；净化柱100可利用挡沿108悬挂于安装槽I24内并利用环形的弹性绳I22固定。为了让弹性绳I22更加稳固，净化柱安装盘2的外环面开有用于容纳弹性绳I22的固定槽I23。弹性绳I22选用橡皮筋即可，当然也不排除其他有弹性的软绳。

由于净化柱安装盘2要承受来压盘1的压力，因此净化柱安装盘2的盘面上设置有加强筋21，提高其强度。

本发明中，转台9上开有卡槽，收集管安装盘3镶嵌于卡槽内；收集管安装盘3上设置有用于安装收集管200的安装座，安装座的数量与位置与净化柱安装盘2上用于安装净化柱100的安装座对应。所谓位置对应在本发明中是指安装净化柱100的安装座位于安装收集管200的安装座的正上方，这样就能保证推动活塞杆102时，净化柱100内的样本能准确进入收集管200中。

与安装净化柱100的安装座相似，收集管安装盘3上的安装座可以为安装孔，收集管200直接插入即可，利用挡沿悬挂于安装孔内。为了在同步转动的时候不被抛出，可以在转台9上位于收集管安装盘3的安装孔下方开有固定收集管200的固定孔11。

安装座也可以为开于收集管安装盘3边缘的安装槽II32；收集管200开口处设置有挡沿，可利用挡沿悬挂于安装槽II32内并利用环形的弹性绳II31固定。

在一些实施例中，收集管安装盘3由两个半圆环拼接而成，其目的在于可以直接从转台9上取下从而安装到下一个步骤的设备上，而无需将每个收集管200单独取下。当然为了保证安装座与净化柱100的安装座对齐，可以设置一些定位的装置如相互配合的定位槽定位块等。

另外，为了区分不同的样品，收集管安装盘3上的安装座具有编号。

本发明中，压盘1至少需要一个工作面，该工作面应该覆盖净化柱安装盘2上所有的安装座。

本发明还提供一体式前处理系统的控制方法，用于控制上述一体式前处理系统，包括：

S1将填料104和需要前处理的样品放入净化柱100内后将净化柱100固定在净化柱安装盘2上；

S2启动转台9带动净化柱安装盘2旋转(压盘1和收集管安装盘3也同步转动)，先以3800～4200r/min的转速向某个方向如顺时针方向旋转3～5分钟，然后再以3800～4200r/min的转速向另一个方向如逆时针方向旋转3～5分钟；通过正反两个方向的旋转，使得样品与填料104充分混合，通过填料104吸附样品中的颗粒物，起到净化样品的作用。

以5800～6200r/min的转速向某个方向(顺时针逆时针方向均可)旋转6～8分钟；通过离心力使得没有被填料104吸附的大颗粒被甩在管体101侧壁上。

打开堵头105，驱动螺杆6旋转使得压盘1向净化柱安装盘2方向行进并对净化柱100活塞杆102进行挤压，使得净化柱100内的液体流入收集管安装盘3上的收集管200中。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种一体式前处理系统，其特征在于：包括净化柱以及驱动净化柱进行混匀和离心的一体式前处理装置；

所述净化柱包括管体以及从所述管体后端轴向插接入所述管体且可沿所述管体滑动的活塞杆；所述管体内位于前端出口处设置有筛板；还包括用于封闭所述前端出口的堵头；

所述一体式前处理装置包括用于安装所述净化柱的净化柱安装盘、用于推动所述活塞杆的压盘、用于安装收集管的收集管安装盘，所述净化柱安装盘、所述压盘、所述收集管安装盘可同步转动进行混匀和离心；并且所述压盘可向所述净化柱安装盘靠近从而推动所述净化柱安装盘上的所述净化柱的所述活塞杆。

2.根据权利要求1所述的一种一体式前处理系统，其特征在于：所述一体式前处理装置还包括转台，所述转台上固定有若干导向柱；所述转台带动所述收集管安装盘、所述净化柱安装盘、所述压盘同步转动，而所述压盘套于所述导向柱上可沿所述导向柱滑动；所述转台上设置有与所述导向柱平行的螺杆，所述压盘上设置有与所述螺杆配合的螺套；所述螺杆可由驱动装置驱动旋转；和/或，所述净化柱安装盘为圆环状，所述净化柱安装盘上设置有若干用于安装所述净化柱的安装座。

3.根据权利要求2所述的一种一体式前处理系统，其特征在于：所述收集管安装盘、所述净化柱安装盘、所述压盘由下到上依次平行设置；所述收集管安装盘安装在所述转台上，所述净化柱安装盘与所述导向柱固定；和/或，所述螺杆设置在所述转台的圆心上，若干根所述导向柱围绕所述螺杆沿圆周均匀分布；和/或，所述螺杆与所述导向柱顶端设置有挡板；和/或，所述转台上开有卡槽，所述收集管安装盘镶嵌于卡槽内；所述收集管安装盘上设置有用于安装收集管的安装座，所述收集管安装盘上所述安装座的数量与位置与所述净化柱安装盘上用于安装净化柱的安装座对应。

4.根据权利要求2所述的一种一体式前处理系统，其特征在于：所述净化柱安装盘上的所述安装座为安装孔或者为开于净化柱安装盘边缘的安装槽I；所述净化柱的所述管体后端设置有挡沿，可利用所述挡沿悬挂于所述安装孔内，或者可利用所述挡沿悬挂于所述安装槽I内并利用环形的弹性绳I固定；和/或，所述净化柱安装盘的盘面上设置有加强筋。

5.根据权利要求4所述的一种一体式前处理系统，其特征在于：所述净化柱安装盘的外环面开有用于容纳弹性绳I的固定槽。

6.根据权利要求3所述的一种一体式前处理系统，其特征在于：所述收集管安装盘上的所述安装座为安装孔或者为开于所述收集管安装盘边缘的安装槽II；所述收集管开口处设置有挡沿，可利用所述挡沿悬挂于所述安装孔内，或者可利用所述挡沿悬挂于所述安装槽II内并利用环形的弹性绳II固定。

7.根据权利要求6所述的一种一体式前处理系统，其特征在于：所述转台上位于所述收集管安装盘的所述安装孔下方开有固定收集管的固定孔。

8.根据权利要求3所述的一种一体式前处理系统，其特征在于：所述收集管安装盘由两个半圆环拼接而成；和/或，所述收集管安装盘上的安装座具有编号。

9.根据权利要求1所述的一种一体式前处理系统，其特征在于：所述净化柱的所述管体内腔前部为直段，后部为前小后大的锥形段；所述直段和所述锥形段的交界处直径与活塞直径一致；和/或，所述活塞杆上开有轴向设置的加注口，还包括用于封闭加注口的塞子；和/或，所述堵头包括套于所述前端出口处的基座以及利用转轴与所述基座连接的封板，所述封板可上下翻动用于开启和封闭所述前端出口。

10.一种一体式前处理系统的控制方法，用于控制权利要求1～9中任意一项所述的一体式前处理系统，其特征在于包括：

将填料和需要前处理的样品放入净化柱内后将所述净化柱固定在净化柱安装盘上；

启动转台带动所述净化柱安装盘旋转，先以3800～4200r/min的转速向某个方向旋转3～5分钟，然后再以3800～4200r/min的转速向另一个方向旋转3～5分钟；

以5800～6200r/min的转速向某个方向旋转6～8分钟；

打开堵头，驱动螺杆旋转使得压盘向所述净化柱安装盘方向行进并对所述净化柱内的活塞杆进行挤压，使得所述净化柱内的液体流入所述收集管安装盘上的收集管中。

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