CN218727371U - 一种样品前处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型通过设置第一升降机械臂和第二升降机械臂，将单取样针、单流路多联取样针、磁性吸头和多流路多联移液针固定在机械臂的工作面上，以通过驱动第一升降机械臂和第二升降机械臂前后左右上下移动预设距离，并通过设置多通道旋转阀连接多种试剂，以及设置二通阀分别连接单取样针和单流路多联取样针，并借助蠕动泵完成试剂取样并将取样的样品送至样品箱中指定的区域中，完成取样的自动操作，不需要人工操作；本实用新型还设置了样品箱和萃取箱，可利用萃取箱上的固相萃取架，并在第一升降机械臂、第二升降机械臂、蠕动泵、多通道旋转阀的配合下完成固相萃取的过程，实现固相萃取的自动化，通过本实用新型的样品前处理系统，可以节省人力成本。

Description

一种样品前处理系统

技术领域

本实用新型涉及生化检测技术领域，尤其涉及一种样品前处理系统。

背景技术

样品前处理过程是一个由多个细分步骤组成、复杂且有机一体的过程；不同检测项目甚至同一检测项目不同检测技术，其前处理过程差别很大。

目前市面上仅有对以上某单一细分步骤的仪器设备例如萃取设备，甚至某些细分步骤还没有仪器设备，必须依靠人力操作完成；而且这些不同的单一细分步骤的仪器设备之间也不能很好的有机一体，必须依靠人工衔接操作，例如样品溶解以后，加试剂溶液需要人工用移液管或移液器手动加入样品瓶中)，这样直接导致实验室必须配备相应的人力来完成相应的人工操作，这些人力除需要相应的化学背景知识外，由于化学操作的特殊性，还需要大量的培训来支持人工的熟练操作；由于人工的局限性检验结果重复性差，检测周期长。

实用新型内容

本实用新型提供一种样品前处理系统，以解决现有的样品前处理系统中需较多的人力操作导致前处理工作效率低的问题。

本实用新型提供的样品前处理系统，包括：移液控制装置、试剂流动装置和样品处理装置；

所述移液控制装置包括底座、设置在底座上的底座滑动轨道、设置在底座滑动轨道上的第一升降机械臂和第二升降机械臂；所述第一升降机械臂和所述第二升降机械臂可在所述底座滑动轨道上前后左右运动；

所述第一升降机械臂包括可升降柱体和设置在所述可升降柱体上的第一工作面，所述第一工作面上设置有至少3个滑动轨道、设置在不同滑动轨道上的单取样针、磁性吸头和多流路多联移液针；所述第二升降机械臂包括可升降柱体和设置在所述可升降柱体上的第二工作面，所述第二工作面上设置有至少2个滑动轨道、设置在不同滑动轨道上的单流路多联取样针和多流路多联移液针；所述第一升降机械臂的多流路多联移液针和第二升降机械臂的多流路多联移液针均通过管线与第一蠕动泵连接；

所述试剂流动装置包括多通道旋转阀，所述多通道旋转阀的公共接口连通所述多通道旋转阀的若干个试剂接口，所述多通道旋转阀的公共接口还连通第二蠕动泵，所述第二蠕动泵还连接二通阀的公共接口，所述二通阀的公共接口连通所述二通阀的两个支路接口，所述二通阀的两个支路接口分别通过管线连接所述第一升降机械臂的单取样针和所述第二升降机械臂的单流路多联取样针；

所述样品处理装置包括样品箱、萃取箱、设置在样品箱内腔中的样品瓶架、设置在萃取箱内腔中的固相萃取架和可升降旋转轴；所述可升降旋转轴连接所述固相萃取架；所述萃取箱设置有真空泵接口；所述样品处理装置还设置有用于放置多个磁性样品瓶盖的放置区域。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过设置第一升降机械臂和第二升降机械臂，将单取样针、磁性吸头、单流路多联取样针和多流路多联移液针固定在机械臂的工作面上，以通过驱动第一升降机械臂和第二升降机械臂前后左右上下移动预设距离，并通过设置多通道旋转阀连接多种试剂，以及设置二通阀分别连接单取样针和单流路多联取样针，并借助蠕动泵完成试剂取样并将取样的样品送至样品箱中指定的区域中，完成试剂装瓶后，通过磁性吸头和磁性样品瓶盖完成对样品瓶盖的盖合操作，从而完成取样的自动操作，不需要人工操作；本实用新型还设置了样品箱和萃取箱，可利用萃取箱上的固相萃取架，并在第一升降机械臂、第二升降机械臂、蠕动泵、多通道旋转阀的配合下完成固相萃取的过程，实现固相萃取的自动化，通过本实用新型的样品前处理系统，可以节省人力成本，前处理过程重现性好、大大提高检测效率、减少实验人员暴露在化学试剂环境中，保护人员的身体健康。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的样品前处理系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的移液控制装置和试剂流动装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的单流路多联取样针和多流路多联移液针的结构简图；

图4是本实用新型提供的样品箱的一种实施方式的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的样品瓶固定器的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的固相萃取架的一种实施方式的结构示意图

图7是本实用新型实施例提供的样品处理装置的一种实施方式的结构简图；

图8示是本实用新型实施例提供的第一升降机械臂的另一种实施方式的部分结构图；

图9示是本实用新型实施例提供的单流路多联取样针放置模块的结构示意图；

图中，1、底座滑动轨道；2、第一升降机械臂；21、第一升降机械臂的可升降柱体；22、第一工作面；221、第一升降机械臂的滑动轨道；222、单取样针；223、第一升降机械臂上的多流路多联移液针；224、磁性吸头；225、微型摄像头；226、电极插孔；3、第二升降机械臂；31、第二升降机械臂的可升降柱体；32、第二工作面；321、第二升降机械臂的滑动轨道；322、单流路多联取样针；323、第二升降机械臂上的多流路多联移液针；4、第一蠕动泵；5、二通阀；6、多通旋转阀；7、第二蠕动泵；8、萃取箱；81、萃取架；811、萃取面板；812、支撑脚；8111、萃取柱放置模块；82、氮气管路；9、样品箱；91、样品架；10、真空泵接口；11、可升降旋转轴；12、瓶盖放置区域；13、电极闲置放置区域。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1～3，图1～3示出了本实用新型实施例提供的样品前处理系统的结构示意图。

具体的，本实用新型实施例提供的样品前处理系统，包括移液控制装置、试剂流动装置和样品处理装置；

所述移液控制装置包括底座、设置在底座上的底座滑动轨道1、设置在底座滑动轨道1上的第一升降机械臂2和第二升降机械臂3；所述第一升降机械臂2和所述第二升降机械臂3可在所述底座滑动轨道1上前后左右运动；

所述第一升降机械臂2包括可升降柱体21和设置在所述可升降柱体上的第一工作面22，所述第一工作面22上设置有至少3个滑动轨道221、设置在不同滑动轨道上的单取样针222、磁性吸头224和多流路多联移液针223；所述第二升降机械臂3包括可升降柱体31和设置在所述可升降柱体31上的第二工作面32，所述第二工作面32上设置有至少2个滑动轨道321、设置在不同滑动轨道321上的单流路多联取样针322和多流路多联移液针323；所述第一升降机械臂的多流路多联移液针223和第二升降机械臂的多流路多联移液针323均通过管线与第一蠕动泵4连接；所述试剂流动装置包括多通道旋转阀6，所述多通道旋转阀6的公共接口连通所述多通道旋转阀6的若干个试剂接口，所述多通道旋转阀6的公共接口还连通第二蠕动泵7，所述第二蠕动泵7还连接二通阀5的公共接口，所述二通阀5的公共接口连通所述二通阀5的两个支路接口，所述二通阀5的两个支路接口分别通过管线连接所述第一升降机械臂的单取样针222和所述第二升降机械臂的单流路多联取样针322；

所述样品处理装置包括样品箱9、萃取箱8、设置在样品箱内腔中的样品瓶架、设置在萃取箱内腔中的固相萃取架和可升降旋转轴11；所述可升降旋转轴11连接所述固相萃取架；所述固相萃取模块设置有真空泵接口10；所述样品处理装置还设置有用于放置多个磁性样品瓶盖的瓶盖放置区域13。

具体的，样品箱9可设置多个，并同步设置多个样品瓶架分别置于多个样品箱9中，在一个实施方式中，设置3个样品箱和一萃取箱8环绕着可升降旋转轴11分布，各个箱体独立分布。

其中，第一升降机械臂2和第二升降机械臂3的可升降柱体可以通过升降装置来实现，例如，可升降柱体可以包括一电机、支撑电机的一电机套、一伸缩臂套件、用于连接电机及伸缩臂套件的一升降，所述升降轴与电机套同轴连接且升降轴能够沿着电机和/或电机套进行轴向升降。在具体实施时，即可将电机与控制器连接，以在控制器的控制下控制电机工作，控制可升降柱体进行升降，从而实现第一升降机械臂的升降操作。

其中，第一升降机械臂2和第二升降机械3可在底座滑动轨道1上前后左右运动的实现方式可以为：以第一升降机械臂2为例，第一升降机械臂2包括了基座，基座上设有驱动装置(如电机)，通过驱动基座运动以驱动第一升降机械臂2运动。

其中，单取样针222包括一取样针，该取样针包括针管和进样口，则进样口通过一管线连接至二通阀5的其中一个支路接口。

示例性的，在第一升降机械臂2的第一工作面221上应设置有与单取样针222匹配的插孔，以使得试剂能通过插孔顺利进入取样针内腔中。对于第一工作面221上的多流路多联移液针223、第二工作面上的单流路多联取样针322和多流路多联移液针323，其在第一升降机械臂2和第二升降机械臂3相应位置也应当参考单取样针类似的实施方式设置插孔以使得试剂能顺利进入移液针针管内腔中。

其中，对于单流路多联取样针322和多流路多联移液针323，两者的区别在于：单流路多联取样针322设置有一条公共通道，该公共通道连通了多个并联的移液针；而多流路多联移液针323包括了多个通道和多个并联的移液针，各个通道与各个移液针一一对应。具体可参见如图3提供的单流路多联取样针和多流路多联移液针的结构简图。

参见图4，图4示例性的给出了本实用新型的样品箱的结构简图，其中，样品箱9为开槽口设计，在开槽口处放置样品架91，样品架91上设置有若干个用于放置样品瓶的插孔或样品瓶固定器，样品瓶固定器的结构可参考图5，图5示出了2种不同形状的样品瓶固定器，一种为容量型，另一种为圆柱型，在具体实施时时可在样品架上同时设置有包括这2种类型的样品瓶固定器。当然，本实用新型的样品箱的结构不限于图4的方式，例如：样品架包括多个柱脚和设置在柱脚上的顶板，顶板包括若干个能够放置样品瓶的固定孔或固定容器。在一种优选的实施方式中，样品架的柱脚与样品箱底部柱脚插孔(在样品箱底部开设柱脚插孔)紧密固定。萃取箱8的结构与样品箱9类似。在一种实施方式中，为了便于后续萃取操作，设置样品架的柱脚靠近插入柱脚插孔的那一部分为实心圆柱体，其余柱体为空心部分，以便于在后续转移固相萃取柱时，将固相萃取架的柱脚插入到样品架空心柱体的柱脚中。

通过本实用新型提供的样品前系统可实现固相萃取功能，具体为：

实验开始前，先在样品箱9的样品瓶架中放置样品瓶，并在萃取箱8的固相萃取架放置固相萃取柱，并使得真空泵接口10连接真空泵。

固相萃取操作一般分为固相萃取活化、固相吸附和固相解吸，以下给出实现该操作的一种示例：

目标液取样：控制第二升降机械臂3在底座滑动轨道1上运动(通过控制器连接第一升降机械臂2、第二升降机械臂3、第一蠕动泵4、第二蠕动泵7等驱动设备以对其控制)，以使得第二升降机械臂3的单流路多联取样针322伸进样品瓶中(主要通过驱动电机运动)，并控制多通道旋转阀6切换至接入目标液的支路接口；并将二通阀2切换至单流路多联取样针322的接口，控制第一蠕动泵4启动，即能将目标液至样品处理装置中的样品瓶中；

固相萃取活化：同样的，第二升降机械臂3通过单流路多联取样针322将萃取液注入固相萃取柱(该步骤和上述目标液取样一致，不再赘述)，并将真空泵打开，对萃取箱8进行抽空处理，让萃取液顺利活化固相萃取柱；

固相吸附：控制第一升降机械臂2的多流路多联移液223针接入装有目标液的试剂瓶中，并控制第二升降机械臂3运动，将第二升降机械臂3的多流路多联移液针323接入固相萃取柱的开口，控制第一蠕动泵4启动，将目标液转移至对应的固相萃取柱中，进行目标物固相吸附；

固相解吸：控制可升降旋转轴11运动(先上升后旋转)，将固相萃取架旋转至对应的样品箱9的正上方，并对准固相萃取柱和空口的样品瓶，通过固相萃取柱的出液口将上述固相吸附中的液体收集至样品瓶中。若样品架的柱脚上部分为空心圆柱体，则可将固相萃取架的柱脚插入到样品瓶架的柱脚空心柱体中，以更好地固定。

本实用新型实施例提供的样品前处理系统还可以实现样品转移，具体可以借由第一升降机械臂的多流路多联移液针和第二升降机械臂的多流路多联移液针通过第一蠕动泵实现样品转移。

此外，本实用新型实施例提供的样品前处理系统还可以实现样品瓶密封操作。当完成样品溶液在样品处理装置内的转移或完成对指定样品瓶加试剂溶液操作时，即可以通过驱动第一升降机械臂2运动，使得磁性吸头对准指定样品瓶，完成样品瓶密封。具体的，第一升降机械臂2上的磁性吸头采用电磁棒的形式，而磁性样品瓶盖是永磁的。当需要抓取磁性样品瓶盖的时候，就给电磁棒通电，从而实现抓取，当需要放下瓶盖时，就断电，从而实现分离。

参见图6，图6示出了本实施例提供的固相萃取架的一种实施方式的结构示意图。具体的，所述固相萃取架81包括支撑脚812和设置在所述支撑脚812上的萃取面板811；所述萃取面板811设置有多个萃取柱放置模块8111；所述萃取面板811的边沿紧挨着所述萃取箱8腔体设置。

可以理解的是，将萃取面板811的边沿紧挨着所述萃取箱8腔体设置，当固相萃取柱放置在萃取柱放置模块8111中时，萃取箱8即可视为密闭的环境。

示例性的，所述萃取柱放置模块8111可以是用于放置固相萃取柱的插孔或固定器；该固定器与固相萃取柱的形状相同，且其底部开设有开口，所述固相萃取柱的针头通过所述开口插入所述萃取箱的内腔。

进一步，所述萃取箱还设置有若干个氮气管路82，各个氮气管路82相互连通且设置在所述固相萃取架81的下方，各个所述氮气管路82与设置在所述可升降旋转轴11中的氮气管路相互连通，所述可升降旋转轴11中的氮气管路连接设置在所述可升降旋转轴11底部的氮气总接口，所述氮气总接口接入电控阀。

具体的，所述可升降旋转轴11的中心为内空的，氮气管路可以安装在里面，氮气总接口安装在可升降旋转轴11的下表面。

在具体实施时，控制可升降旋转轴11将固相萃取架81旋转至样品箱9的上方，通过可升降旋转轴11将氮气管路82伸入样品箱9的样品瓶内，控制电控阀开启接通氮气，实现氮吹自动操作。

参见图7，图7示出了本实施例提供的样品处理装置的一种可选的实施方式的结构简图(图中未画出样品架和固相萃取架)。其中，所述样品处理装置开设有第一工作区域，所述可升降旋转轴11设置在所述第一工作区域的中央，所述样品箱9设置有3个，且3个样品箱9和一萃取箱8环绕所述可升降旋转轴设置并成田字形分布。

在一种可选的实施方式中，在一样品箱9设置连接电磁阀的自来水接口，并在其内腔底部设置温控装置、磁力搅拌装置和超声装置。

其中，温控装置是用来加热腔内液体(一般是水)和控制液体温度的，用于需要水浴的实验步骤(比如皂化反应)；磁力搅拌装置是用来搅匀样品架上样品杯中样品溶液的，在溶解和混匀样品步骤需要用到；超声装置也是用来溶解样品的，针对一些检测方法的特殊要求；自来水接口连接进水口的电磁阀，通过开启电磁阀向腔内实现自动加自来水，从而省去人工操作。

在一种可选的实施方式中，所述样品处理装置、所述样品箱9和所述萃取箱8均开设有排液孔；

所述样品处理装置的排液孔通过一管路连接废液收集桶的入口。

可以理解的是，实验操作时会发生废液，需要将废液排出，在样品箱9和萃取箱8设置排液孔，以通过排液孔将实验生成的废液排出到样品处理装置，并通过样品处理装置的排液孔将所有废液排除到废液收集桶。示例性的，所述废液收集桶可以放置在所述样品箱9或萃取箱8的外侧。

参见图8，图9示出了本实用新型实施例提供的第一升降机械臂的另一种实施方式的部分结构图。其中，所述第一升降机械臂的滑动轨道221上还设有微型摄像头225和电极插孔226。

具体的，单取样针上有电极电线接口，样品处理装置设置有布置电极闲置插孔的放置区域13。若实验不需要电极的话，电极就放在这个部位；若实验需要用电极的话，就需要人工在实验前把电极插入电极插孔226里。从而实现电极外挂形式。

其中，电极可连接控制器，单取样针222能通过旋转阀和蠕动泵与试剂相通，通过以上设置可实现对样品的电极值的调节(如果是pH电极的话，可调节pH值)。

其中，在具体实施时，将微型摄像头225与中央控制器连接，微型摄像头225观察样品瓶的液面图像，并反馈给中央控制器，中央控制器将其与预先存储的标准液面图像比对，然后再通过中央控制器调节蠕动泵转速，控制取样针的试剂溶液滴速，当液面与标准液面图像一致时，停止蠕动泵，实现定容。

在一种可选的实施方式中，所述样品瓶架包括多个支撑柱脚和设置在支撑柱脚上的顶板；所述顶板上设置有N行*N列样品放置模块；

所述固相萃取架包括支撑脚和设置在所述支撑脚上的萃取面板；所述萃取面板设置有N行*N列萃取柱放置模块；

且所述第一升降机械臂的多流路多联移液针、所述第二升降机械臂的单流路多联取样针和多流路多联移液针均设置有N个移液针。

在一种可选的实施方式中，所述第一升降机械臂2上设置有单取样针放置模块和多流路多联移液针放置模块；

所述第二升降机械臂3上设置有单流路多联取样针放置模块和多流路多联移液针放置模块。

其中，单取样针放置模块可以为用于放置单取样针组件的插孔或固定器，该固定器的形状与多流路多联移液针的形状相似。多流路多联移液针放置模块和单流路多联取样针放置模块也是和单取样针放置模块也是类似的设置。示例性的，图9示出了单流路多联取样针放置模块为固定器形式的结构示意图。其中，固定器底部应当设置有通孔，以使得移液针管能从固定器内腔中穿过。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种样品前处理系统，其特征在于，包括：移液控制装置、试剂流动装置和样品处理装置；

所述移液控制装置包括底座、设置在底座上的底座滑动轨道、设置在底座滑动轨道上的第一升降机械臂和第二升降机械臂；所述第一升降机械臂和所述第二升降机械臂可在所述底座滑动轨道上前后左右运动；

所述第一升降机械臂包括可升降柱体和设置在所述可升降柱体上的第一工作面，所述第一工作面上设置有至少3个滑动轨道、设置在不同滑动轨道上的单取样针、磁性吸头和多流路多联移液针；所述第二升降机械臂包括可升降柱体和设置在所述可升降柱体上的第二工作面，所述第二工作面上设置有至少2个滑动轨道、设置在不同滑动轨道上的单流路多联取样针和多流路多联移液针；所述第一升降机械臂的多流路多联移液针和第二升降机械臂的多流路多联移液针均通过管线与第一蠕动泵连接；

所述试剂流动装置包括多通道旋转阀，所述多通道旋转阀的公共接口连通所述多通道旋转阀的若干个试剂接口，所述多通道旋转阀的公共接口还连通第二蠕动泵，所述第二蠕动泵还连接二通阀的公共接口，所述二通阀的公共接口连通所述二通阀的两个支路接口，所述二通阀的两个支路接口分别通过管线连接所述第一升降机械臂的单取样针和所述第二升降机械臂的单流路多联取样针；

所述样品处理装置包括样品箱、萃取箱、设置在样品箱内腔中的样品瓶架、设置在萃取箱内腔中的固相萃取架和可升降旋转轴；所述可升降旋转轴连接所述固相萃取架；所述萃取箱设置有真空泵接口；所述样品处理装置还设置有用于放置多个磁性样品瓶盖的放置区域。

2.如权利要求1所述的样品前处理系统，其特征在于，所述固相萃取架包括支撑脚和设置在所述支撑脚上的萃取面板；所述萃取面板设置有多个萃取柱放置模块；所述萃取面板的边沿紧挨着所述萃取箱腔体设置。

3.如权利要求1所述的样品前处理系统，其特征在于，所述萃取箱还设置有若干个氮气管路，各个氮气管路相互连通且设置在所述固相萃取架的下方，各个所述氮气管路与设置在所述可升降旋转轴中的氮气管路相互连通，所述可升降旋转轴中的氮气管路连接设置在所述可升降旋转轴底部的氮气总接口，所述氮气总接口接入电控阀。

4.如权利要求1所述的样品前处理系统，其特征在于，所述样品处理装置开设有第一工作区域，所述可升降旋转轴设置在所述第一工作区域的中央，所述样品箱设置有3个，且3个样品箱和一萃取箱环绕所述可升降旋转轴设置并成田字形分布。

5.如权利要求4所述的样品前处理系统，其特征在于，在一样品箱设置连接电磁阀的自来水接口，并在其内腔底部设置温控装置、磁力搅拌装置和超声装置。

6.如权利要求4所述的样品前处理系统，其特征在于，所述样品处理装置、所述样品箱和所述萃取箱均开设有排液孔；

所述样品处理装置的排液孔通过一管路连接废液收集桶的入口。

7.如权利要求1所述的样品前处理系统，其特征在于，所述第一升降机械臂的滑动轨道上还设有微型摄像头和电极插孔。

8.如权利要求1所述的样品前处理系统，其特征在于，所述样品瓶架包括多个支撑柱脚和设置在支撑柱脚上的顶板；所述顶板上设置有N行*N列样品放置模块；

所述固相萃取架包括支撑脚和设置在所述支撑脚上的萃取面板；所述萃取面板设置有N行*N列萃取柱放置模块；

且所述第一升降机械臂的多流路多联移液针、所述第二升降机械臂的单流路多联取样针和多流路多联移液针均设置有N个移液针。

9.如权利要求1所述的样品前处理系统，其特征在于，所述第一升降机械臂上设置有单取样针放置模块和多流路多联移液针放置模块；

所述第二升降机械臂上设置有单流路多联取样针放置模块和多流路多联移液针放置模块。

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