CN206167948U - 处理深色不透光液体的多通道旋转蒸发定量浓缩装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种处理深色不透光液体的多通道旋转蒸发定量浓缩装置，是在自动进样器上设有偏心摇摆机构，其包括固定在自动进样器底盘上的旋转电机，旋转电机带动偏心轮做旋转离心运动，所述偏心轮上固定有传感器座，所述传感器座上设有尾管浓缩杯、加热套筒和视觉传感器，所述尾管浓缩杯用于盛装深色不透光液体，所述加热套筒用于对所述尾管浓缩杯中的深色不透光液进行加热，所述视觉传感器正对着所述尾管浓缩杯最低处直径缩小的尾管处，通过视觉传感器的高清摄像头和实时的视频图像对比软件算法，可以确定深色不透光液体是否降低至尾管浓缩杯的尾管的指定区域，从而达到定量液体体积的目的。

Description

处理深色不透光液体的多通道旋转蒸发定量浓缩装置

技术领域

本实用新型涉及一种生化领域的实验、自动化分析仪器和液体自动处理设备，特别涉及一种处理深色不透光液体的多通道旋转蒸发定量浓缩装置。

背景技术

自动进样器通过吸液泵、吸液针的相互配合，可以将液体注入到尾管浓缩杯中，或者旋转蒸发定量浓缩结束后将定量后的液体吸取出来。

其中，旋转蒸发定量浓缩尾管部分的液位判断以及液体定量方式，传统做法有三种方式：第一种，低温冷却无传感器式。浓缩杯的尾管以外的部分加热，尾管部分浸入到低温环境中，阻止尾管部分液体的蒸发，从而达到定量的目的。第二种，非接触式电容传感器判断液位。尾管部分安装有电容传感器，可以隔着玻璃尾管壁对尾管部分液体的液面进行实时监测，从而达到定量的目的。第三种，非接触式光电传感器判断液位。尾管部分安装有光电传感器，传感器发射端发射平行光穿过液体，传感器接收端在另一侧接收穿过液体的光信号。当液面到达传感器高度时，光因为折射而无法到达传感器接收端，传感器接收端便可以监测到尾管部分液体液面是否到达定量位置。

以上的三种液位判断以及液体定量方式各有优缺点：第一种，优点是成本最低，技术难度最小，对干净或者脏污的液体均适用。缺点是定量精度很差，因为没有传感器，所以无法实时的监测定量情况，只能通过时间来控制，无法实现自动化操作，所以在手动的定量浓缩装置中有用到此技术。第二种，优点是对干净或者不透光的液体均适用。缺点是一方面对电容无反应的液体不适用，另一方面电容传感器的响应范围或分辨率很低，对液面的监测精度非常低，无法满足1毫升以下微量液体定量浓缩的要求，所以在同类浓缩装置中使用非常少。第三种，优点是成本低，体积小，对透光的液体都适用，精度在1毫米至3毫米左右，对于常规1毫升以上的定量浓缩体积适用。缺点是对深色不透光的液体不适用，即使本来透光的大体积液体浓缩到最后小体积时可能会因为透光率下降而使传感器失效。另外，光电传感器寿命受温度影响比较大，不适合高温环境。

有鉴于此，为解决深色不透光液体实现高精度微量定量浓缩的问题，本实用新型人基于相关领域的研发，为了填补深色不透光液体高精度微量定量浓缩的技术空白，经过不断测试及改良，进而有本实用新型专利的产生。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，达到良好的使用效果和经济效益，提供一种处理深色不透光液体的多通道旋转蒸发定量浓缩装置，使其适用于深色不透光液体微量定量浓缩，液面监测精度可以达到0.3毫米的像素级别，将同类装置的定量浓缩精度提高了一个数量级，填补这类深色不透光液体高精度微量定量浓缩的技术空白。

为达上述目的，本实用新型提供一种处理深色不透光液体的多通道旋转蒸发定量浓缩装置，其特征在于，包括：

自动进样器底盘；

第一液体容器，设于自动进样器底盘上，用于储存浓缩后的深色不透光液体；

第二液体容器，设于自动进样器底盘上，用于储存浓缩前的深色不透光液体；

自动进样器X/Y臂，架设于自动进样器底盘上，用于实现水平面上的二维移动；

自动进样器Z臂，设于自动进样器X/Y臂上，用于实现垂向移动；

吸液针，设于自动进样器Z臂上；

吸液泵，设于自动进样器底盘上；

液体管路，两端分别与吸液针和吸液泵相连接；

在所述自动进样器底盘上还设有偏心摇摆机构，其包括固定在自动进样器底盘上的旋转电机，旋转电机带动偏心轮做旋转离心运动，所述偏心轮上固定有传感器座，所述传感器座上设有尾管浓缩杯、加热套筒和视觉传感器，所述尾管浓缩杯用于盛装深色不透光液体，所述加热套筒用于对所述尾管浓缩杯中的深色不透光液进行加热，所述视觉传感器正对着所述尾管浓缩杯最低处直径缩小的尾管处。

所述的处理深色不透光液体的多通道旋转蒸发定量浓缩装置，其中：所述加热套筒上还设有浓缩杯密封橡胶环、浓缩杯密封块垫以及浓缩杯密封螺母，所述浓缩杯密封螺母用螺纹连接于所述加热套筒，使浓缩杯密封螺母、浓缩杯密封块垫、尾管浓缩杯、浓缩杯密封橡胶环以及加热套筒依次密封连接。

所述的处理深色不透光液体的多通道旋转蒸发定量浓缩装置，其中：所述浓缩杯块垫上设有密封盖。

所述的一种处理深色不透光液体的多通道旋转蒸发定量浓缩装置，其中，所述的液体管路采用的是特氟龙管，该管路材质可以用于腐蚀性的酸碱和有机溶剂。

所述的一种处理深色不透光液体的多通道旋转蒸发定量浓缩装置，其中，所述的第一液体容器和第二液体容器采用防腐蚀性的材质。

所述的一种处理深色不透光液体的多通道旋转蒸发定量浓缩装置，其中，所述的吸液针采用耐酸碱、耐有机溶剂的材质。

所述的一种处理深色不透光液体的多通道旋转蒸发定量浓缩装置，其中，所述的吸液针采用包覆有特氟龙塑料的不锈钢材质。

所述的一种处理深色不透光液体的多通道旋转蒸发定量浓缩装置，其中，所述的旋转电机采用直线步进电机，电机的初始位置由光耦或霍尔定位。

所述的一种处理深色不透光液体的多通道旋转蒸发定量浓缩装置，其中，所述的吸液泵采用针筒式注射泵。

本实用新型与现有的技术相比有以下优点：

1、本实用新型装置，通过自动进样器、吸液针和吸液泵可以将深色不透光液体全自动的注入到尾管浓缩杯中或者移出尾管浓缩杯。代替手动移液过程，自动化程度更好，便于大批量液体的处理。

2、本实用新型专利，通过包含硬件和软件的视觉传感器，对尾管部分液位进行实时图像采集与比对，进行0.3毫米像素级别高精度的液位判断，解决了电容传感器以及光电传感器精度差，无法适用于微量液体定量浓缩的问题。

3、本实用新型专利，通过包含硬件和软件的视觉传感器，可对所有类型的液体进行液位实时监控，可以完全代替所有的液位传感器。解决了对电容不响应或者响应差的液体不适用电容传感器的问题。解决了光电传感器对不透光液体不适用的问题。

4、相比于其它方式的旋转蒸发定量浓缩方式，本实用新型装置的电路和机械方面技术难度非常小，可靠性更高，更容易实现与普及，尤其是与移动互联网的扩展应用更加的便捷。

附图说明

图1为本实用新型的多通道旋转蒸发定量浓缩装置的立体图；

图2为本实用新型的单个旋转蒸发定量浓缩模块的立体分解图；

图3A-图3D为本实用新型的单个旋转蒸发定量浓缩装置的工作流程示意图；

图4A为本实用新型的视觉传感器的工作原理示意图。

图4B为现有技术中的光点传感器的工作原理示意图。

附图标记说明：1-自动进样器底盘；2-第一液体容器；3-第二液体容器；4-吸液针；5-自动进样器X/Y臂；6-自动进样器Z臂；7-液体管路；8-密封盖；9-浓缩杯密封块垫；10-浓缩杯密封螺母；11-吸液泵；12-加热套筒；13-传感器座；14-偏心轮；15-旋转电机；16-视觉传感器；17-浓缩杯密封橡胶环；18-尾管浓缩杯；19-深色不透光液体；20-光电传感器光信号发射端；21-光电传感器光信号接收端。

具体实施方式

以下结合附图说明进一步介绍本实用新型。

如图1、图2所示，本实用新型装置的结构包括：

自动进样器底盘1；

第一液体容器2，放置于所述的自动进样器底盘1上合适位置；

第二液体容器3，放置于所述的自动进样器底盘1上，并且坐标位置固定；

自动进样器X/Y臂5，架设于自动进样器底盘1上，用于实现水平面上的二维移动；

自动进样器Z臂6，设于自动进样器X/Y臂5上，用于实现垂向移动；

吸液针4，设于自动进样器Z臂6上；

液体管路7，两端分别与吸液针4和吸液泵11相连接；

吸液泵11，设于自动进样器底盘1上。

在所述自动进样器底盘1上还设有偏心摇摆机构，其包括固定在自动进样器底盘1上的旋转电机15，旋转电机15带动偏心轮14做旋转离心运动，所述偏心轮1上固定有传感器座13，所述传感器座13上设有加热套筒12和视觉传感器16，所述加热套筒12上设有尾管浓缩杯18、浓缩杯密封橡胶环17、浓缩杯密封块垫9以及浓缩杯密封螺母10，所述浓缩杯密封螺母10用螺纹连接于所述加热套筒12，使浓缩杯密封螺母10、浓缩杯密封块垫9、尾管浓缩杯18、浓缩杯密封橡胶环17以及加热套筒12依次密封连接(如图3A所示)；而且，所述尾管浓缩杯18内设有深色不透光液体19，所述浓缩杯块垫9上设有密封盖8。

其中，所述的液体管路7采用的是特氟龙管，特氟龙管对腐蚀性的酸碱以及有机溶剂有很强的耐受性。

所述的第一液体容器2、第二液体容器3采用防腐蚀性的材质，在本实施例中，采用的是硼硅玻璃材质或特氟龙材质容器，深色不透光液体19使用腐蚀性的无机或有机试剂。

所述的吸液针4为耐酸碱、耐有机溶剂的材质，在本实施例中采用的是外表面包覆了特氟龙塑料的不锈钢材质。用作驱动吸液针4上下移动的自动进样器Z臂6的初始位置由光耦或霍尔定位。

所述的视觉传感器16固定在传感器座13上，并正对着所述尾管浓缩杯18最低处直径缩小的尾管处，通过视觉传感器16的高清摄像头和实时的视频图像对比软件算法(算法是现有技术，可由视觉传感器16的经销商提供)，可以确定深色不透光液体19是否降低至尾管浓缩杯18的尾管的指定区域，从而达到定量液体体积的目的。

所述的尾管浓缩杯18，材质本例中使用透光性和耐腐蚀均可以的硼硅酸玻璃。如图3A-图3D所示，其尾管部分高度5毫米，而且尾管部分均处于视觉传感器16的摄像头图像采集范围。

所述的吸液泵11采用针筒式注射泵或陶瓷计量泵，吸液泵11要求对腐蚀性的酸碱以及有机溶剂有很强的耐受性。

接下来结合图3A-图3D和图4A、图4B详细阐述本实用新型的四个工作步骤。

第一步：如图3A所示，吸液针4在自动进样器X/Y臂5的驱动下从自动进样器底盘1的初始位置移动至第二液体容器3的正上方，并在自动进样器Z臂6的驱动下扎入到第二液体容器3内部，针尖位于第二液体容器3内部深色不透光液体19液面以下。吸液泵11驱动深色不透光液体19依次通过第二液体容器3、吸液针4最后到达液体管路7。吸液针4在自动进样器Z臂6的驱动下，抬离第二液体容器3，并在自动进样器X/Y臂5驱动下，移动至密封盖8正上方。吸液针4在自动进样器Z臂6驱动下，向下运动，针尖位于尾管浓缩杯18内部。然后，吸液泵11驱动深色不透光液体19依次通过液体管路7、吸液针4，密封盖8，最后到达尾管浓缩杯18。吸液针4在自动进样器Z臂6驱动下抬离密封盖8，密封盖8关闭，此定量输入液体过程结束。

第二步：如图3B所示，旋转电机15开始以特定的转速做旋转运动。通过连接在上面的偏心轮14带动传感器座13以特定的转速做离心旋转运动。传感器座13带动加热套筒12、视觉传感器16、浓缩杯密封橡胶环17、尾管浓缩杯18、浓缩杯密封块垫9、浓缩杯密封螺母10、密封盖8、深色不透光液体19一起以特定的转速做离心旋转运动。加热套筒12开始升温并源源不断的提供热量，温度通过尾管浓缩杯18最终传递到深色不透光液体19，深色不透光液体19受热后在离线旋转运动过程中，不断的蒸发，体积不断的减少，直至到达定量的体积，此加热旋转蒸发过程才结束。

第三步：旋转蒸发过程一开始，如图4A所示，视觉传感器16开始实时的采集尾管浓缩杯18尾管部分的深色不透光液体19图像，并通过视觉传感器16的自身软件图像对比算法进行实时不间断监控深色不透光液体19的液面情况。但是同样的情况下，如图4B所示，传统的光电传感器光信号发射端20和光电传感器光信号接收端21无法实时监测深色不透光液体19液面的具体位置，从而使整个过程失败。本实用新型中，当深色不透光液体19液面到达尾管浓缩杯18的尾管定量体积时，视觉传感器16通过比对系统，获得液面被检测到的信号，然后视觉传感器16发信号给系统，并将图像信息保存并传输给系统。一旦液面到达尾管浓缩杯18的尾管部分，如图3C所示，系统控制旋转电机15停止旋转运动，同时系统控制加热套筒12停止加热，此定量过程结束。

第四步：吸液针4在自动进样器X/Y臂5的驱动下，移动至密封盖8的正上方，吸液针4在自动进样器Z臂6驱动下，向下运动，如图3D所示，针尖位于尾管浓缩杯18底部深色不透光液体19液面以下。然后，吸液泵11驱动定量后的深色不透光液体19依次通过吸液针4、液体管路7。然后，吸液针4在自动进样器Z臂6驱动下，向上运动。然后，吸液针4在自动进样器X/Y臂5和自动进样器Z臂6的驱动下，移动至第一液体容器2内部。然后，吸液泵11驱动定量后的深色不透光液体19依次通过液体管路7、吸液针4，最后到达第一液体容器2内部。吸液针4在自动进样器Z臂6驱动下抬离第一液体容器2，此次取液过程结束，并准备下一批次的液体的旋转蒸发定量浓缩过程。

本实用新型的优点在于：

本实用新型装置，通过自动进样器、吸液针和吸液泵可以将深色不透光液体全自动的注入到尾管浓缩杯中或者移出尾管浓缩杯。

本实用新型装置，通过包含硬件和软件的视觉传感器，对尾管部分液位进行实时图像采集与比对，进行0.3毫米像素级别高精度的液位判断，适用于各种微量液体定量浓缩的问题。

本实用新型装置，通过包含硬件和软件的视觉传感器，可对所有类型的液体进行液位实时监控，可以完全代替所有的液位传感器，尤其适用于深色不透光液体或者浑浊不透光的液体的高精度微量定量检测，解决了其他传感器无法解决的难题。

本实用新型装置，相比于其它方式的旋转蒸发定量浓缩方式，本实用新型装置的电路和机械方面技术难度非常小，可靠性更高，更容易实现与普及，尤其是与移动互联网的扩展应用更加的便捷。

以上对本实用新型的描述是说明性的，而非限制性的，本专业技术人员理解，在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行许多修改、变化或等效，但是它们都将落入本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种处理深色不透光液体的多通道旋转蒸发定量浓缩装置，其特征在于，包括：

自动进样器底盘；

第一液体容器，设于自动进样器底盘上，用于储存浓缩后的深色不透光液体；

第二液体容器，设于自动进样器底盘上，用于储存浓缩前的深色不透光液体；

自动进样器X/Y臂，架设于自动进样器底盘上，用于实现水平面上的二维移动；

自动进样器Z臂，设于自动进样器X/Y臂上，用于实现垂向移动；

吸液针，设于自动进样器Z臂上；

吸液泵，设于自动进样器底盘上；

液体管路，两端分别与吸液针和吸液泵相连接；

在所述自动进样器底盘上还设有偏心摇摆机构，其包括固定在自动进样器底盘上的旋转电机，旋转电机带动偏心轮做旋转离心运动，所述偏心轮上固定有传感器座，所述传感器座上设有尾管浓缩杯、加热套筒和视觉传感器，所述尾管浓缩杯用于盛装深色不透光液体，所述加热套筒用于对所述尾管浓缩杯中的深色不透光液进行加热，所述视觉传感器正对着所述尾管浓缩杯最低处直径缩小的尾管处。

2.根据权利要求1所述的处理深色不透光液体的多通道旋转蒸发定量浓缩装置，其特征在于：所述加热套筒上还设有浓缩杯密封橡胶环、浓缩杯密封块垫以及浓缩杯密封螺母，所述浓缩杯密封螺母用螺纹连接于所述加热套筒，使浓缩杯密封螺母、浓缩杯密封块垫、尾管浓缩杯、浓缩杯密封橡胶环以及加热套筒依次密封连接。

3.根据权利要求2所述的处理深色不透光液体的多通道旋转蒸发定量浓缩装置，其特征在于：所述浓缩杯块垫上设有密封盖。

4.根据权利要求1所述的处理深色不透光液体的多通道旋转蒸发定量浓缩装置，其特征在于：所述的液体管路采用的是特氟龙管。

5.根据权利要求1所述的处理深色不透光液体的多通道旋转蒸发定量浓缩装置，其特征在于：所述的第一液体容器和第二液体容器采用防腐蚀性的材质。

6.根据权利要求1所述的处理深色不透光液体的多通道旋转蒸发定量浓缩装置，其特征在于：所述的吸液针采用耐酸碱、耐有机溶剂的材质。

7.根据权利要求6所述的处理深色不透光液体的多通道旋转蒸发定量浓缩装置，其特征在于：所述的吸液针采用包覆有特氟龙塑料的不锈钢材质。

8.根据权利要求1所述的处理深色不透光液体的多通道旋转蒸发定量浓缩装置，其特征在于：所述的旋转电机采用直线步进电机，电机的初始位置由光耦或霍尔定位。

9.根据权利要求1所述的处理深色不透光液体的多通道旋转蒸发定量浓缩装置，其特征在于：所述的吸液泵采用针筒式注射泵。