CN219681744U - 基于多功能切换阀的复用流路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于多功能切换阀的复用流路，包括介质选择阀、注射泵、固相萃取柱、样品容器以及切换阀，所述切换阀包括切换阀定子阀芯与切换阀转子阀芯，所述切换阀定子阀芯沿周向阵列分布有多个孔组，所述切换阀转子阀芯设有与切换阀定子阀芯上孔组数量相同的凹槽组；凭借旋转切换阀转子阀芯，能够使流路发生改变，从而实现复用功能。

Description

基于多功能切换阀的复用流路

技术领域

本实用新型涉及基于多功能切换阀的复用流路，更具体地说，本实用新型涉及固相萃取过程中对样品自动化处理过程中样品的取样及进样，以及在这一过程中活化、淋洗、洗脱、干燥、清洗等多种需求的实现及应用。

背景技术

随着国内检测需求的增长，在样品检测过程中自动化得以迅猛发展和普及。自动化批量处理作为样品检测中的常用方式得到了市场的大量应用。固相萃取是样品前处理中常用的前处理方式，主要用于样品的分离、纯化和浓缩，与传统的液液萃取法相比较可以提高分析物的回收率，更有效的将分析物与干扰组分分离，减少样品预处理过程，操作简单、省时、省力。广泛的应用在医药、食品、环境、商检、化工等领域。

基于应用领域的不同，在细分领域时具有不同的应用条件。在样品量方面，通常在医药及生物领域，样品量为微升级至毫升级，样品通常为植物萃取液、血液、尿液等，其样品特点为样品量小、样品具有一定的微小杂质及存在个别样品粘稠的情况；在食品领域，通常样品量在毫升级，样品通常为食品的制备样品，例如蛋糕、鸡蛋、肉类等，其样品特点一般为粘稠状、并伴随一定的杂质；在环境领域一般为地表水、地下水、污水等性质，通常样品量在几十毫升到上千毫升，同样的样品含有一定的杂质；另一方面，随着时代的发展及对环境治理的逐步重视，固相萃取还应用于新型污染物的分析，例如抗生素、塑化剂、全氟化合物等。

根据样品量的不同，现有技术无法满足样品量范围的变化，例如在进行小体积样品检测时，通常需要采用注射泵进行样品的上样流程，而在大体积样品检测时，因注射器的容量有限，需要多次进行吸排动作，增加了实验用时。相关的流路阀，无论是转动阀还是电磁阀，均需要频发的切换，加速了注射泵和阀的磨损，进而减少了这些关键且昂贵部件的磨损。

另一方面，因样品中存在一定的杂质、粘稠等问题，这类样品易造成流路切换阀的磨损，且容易造成残留、电磁阀失效等问题，极大的增加了自动化产品的故障率，影响用户实际使用，进一步的可能影响用户对于自动化产品的使用信心。

在现有方案中，流路多数采用电磁阀来实现流路的切换，但电磁阀制品一般采用聚四氟乙烯或全氟橡胶作为隔膜膜片，密封和切换流路，不能满足进行塑化剂及全氟化合物无检出或低本底的要求。

因此，在固相萃取的实际应用中，面临不同的样品量范围大、样品杂质堵塞仪器部件、因系统存在本底在处理特定物质时不能满足使用等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供基于多功能切换阀的复用流路，用于固相萃取自动化样品处理过程中的样品处理，通过不同的流路配置，可适用于不同的样品量和应用方式，以及在这一过程中活化、淋洗、洗脱、干燥、清洗等多种需求的实现及应用。

本实用新型通过将流道设计于切换阀的内部，减少了外部部件产生故障的风险，增加了耐用性，同时根据设计材料的变化，进一步增加了内部流路的纯净度，可满足不同的样品分析需求，通过对外围部件的复用和选择性使用，能够构成不同的流路方式，兼容不同上样体积及不同样品性质的使用需求。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种基于多功能切换阀的复用流路，其特征在于：包括介质选择阀、注射泵、固相萃取柱、样品容器以及切换阀，其中：

所述切换阀包括切换阀定子阀芯与切换阀转子阀芯，所述切换阀定子阀芯与所述切换阀转子阀芯采用面密封连接，其中：

所述切换阀定子阀芯沿周向阵列分布有多个孔组，每一个孔组包括：与注射泵连接的1口、与清洗管路连接的2口、与介质选择阀连接的3口、与固相萃取柱连接的4口、与样品容器连接的5口；每一孔组中，2口、3口、4口以及5口沿同一半径的圆周方向依次等预定间隔排列，而1口位于5口的径向内侧的位置；

所述切换阀转子阀芯设有与切换阀定子阀芯上孔组数量相同的凹槽组，每一个凹槽组包括沿周向依序排列的：呈弧形的B槽、呈弧形的C槽以及呈L形的A槽，其中，所述B槽与C槽位于对应于切换阀定子阀芯的2口、3口、4口以及5口的所在半径圆周上，所述B槽与C槽的弧长分别具有两个所述预定间隔，所述B槽与C槽之间相距一个所述预定间隔，所述A槽由径向段与周向段组成，所述径向段的外端与所述C槽之间相距一个所述预定间隔，所述周向段位于对应于切换阀定子阀芯的1口的所在半径圆周上，所述周向段从径向段的内端向远离C槽的一侧延伸，且所述周向段的长度涵盖所述切换阀定子阀芯的2口至5口所限定的圆周角范围；

所述介质选择阀包括选择阀定子阀芯和选择阀转子阀芯，所述选择阀定子阀芯具有多个通孔，所述选择阀转子阀芯在旋转中心设有进出孔，所述选择阀转子阀芯的进出孔连接至切换阀的其中一个孔组的3口，所述选择阀转子阀芯还设有一个径向布置的D槽，所述D槽与所述进出孔相连通；所述选择阀定子阀芯与选择阀转子阀芯采用面密封连接，通过旋转所述选择阀转子阀芯的D槽，能够使选择阀定子阀芯的所述多个通孔择一地与选择阀转子阀芯的进出孔相连通。

所述的基于多功能切换阀的复用流路，其中：所述选择阀定子阀芯的多个通孔包括：用于连接外部溶剂的1口至8口、用于连接外部废液管路的9口、及用于连接外部气体输入的10口。

所述的基于多功能切换阀的复用流路，其中：所述选择阀定子阀芯的10口与电子压力控制器通过管路连接。

所述的基于多功能切换阀的复用流路，其中：所述样品容器通过输液泵与所述切换阀的5口相连通；所述清洗管路也连通至所述样品容器。

所述的基于多功能切换阀的复用流路，其中：在样品容器的瓶口处设有取样针，所述取样针的外针设有侧壁孔，所述清洗管路连通至所述取样针的外针，所述切换阀的5口通过管路连通至所述取样针的内针。

相比于以往的固相萃取方案，本实用新型的优点如下：

样品量范围大、样品杂质堵塞仪器部件、因系统存在本底在处理特定物质时不能满足使用等问题

(1)本实用新型基于多功能切换阀的复用流路及其应用方法，解决了原有系统对不同样品体积不适用的问题。

(2)本实用新型解决了原有方式实验耗时长的的问题。

(3)本实用新型解决了原有方式使用过程中因液路零件的频繁使用造成部件易磨损的问题

(4)本实用新型解决了原有方式实验过程中实验过程中易产生残留和交叉污染的问题。

(5)本实用新型解决了原有方式本底高，不能兼容检测塑化剂、全氟化合物的本底高问题。

(6)本实用新型解决了原有方式实验过程中易产生堵塞的问题。

附图说明

图1为本实用新型大体积上样流路组成示意图；

图2为本实用新型小体积上样流路组成示意图；

图3为切换阀转子阀芯的平面结构示意图(正反面形状相同)；

图4是切换阀定子阀芯朝向切换阀转子阀芯的一面的平面结构示意图；

图5为选择阀转子阀芯的平面结构示意图(正反面形状相同)；

图6是选择阀定子阀芯朝向旋转阀转子阀芯的一面的平面结构示意图。

附图标记说明：100介质选择阀、200注射泵、300固相萃取柱、400大体积样品瓶、500切换阀、600输液泵、700小体积样品瓶、800取样针、900电子压力控制器、101选择阀定子阀芯、102选择阀转子阀芯、501切换阀定子阀芯、502切换阀转子阀芯、O进出孔。

具体实施方式

图1是本实用新型大体积上样流路组成示意图，图2是本实用新型小体积上样流路组成示意图，由介质选择阀100、注射泵200、固相萃取柱300、大体积样品瓶400、切换阀500、输液泵600、小体积样品瓶700、取样针800、电子压力控制器900构成。

本实用新型的切换阀500由切换阀定子阀芯501(如图3所示)与切换阀转子阀芯502(如图4所示)组成，其中：

如图3所示，所述切换阀定子阀芯501沿周向阵列分布有多个与外部连接的孔组，在本实施例中，每一个孔组包括：与注射泵200连接的1口、与清洗管路连接的2口、与介质选择阀100连接的3口、与固相萃取柱300连接的4口、与大体积样品瓶400或小体积样品瓶700连接的5口，其中各孔采用的连接方式可以是通过管路或螺纹密封连接；本实用新型是以四个孔组为例进行的说明，而实际上，当需要更多的处理能力时，增加(或减少)这些组的个数即可达到调整整个装置的处理能力的目的；需要额外说明的是，本实用新型中，每一孔组中，2口、3口、4口以及5口沿同一半径的圆周方向依次等预定间隔排列，而1口位于5口的径向内侧的位置；

如图4所示，所述切换阀转子阀芯502设有与切换阀定子阀芯501上孔组数量相同的凹槽组，每一个凹槽组包括沿周向依序排列的：呈弧形的B槽、呈弧形的C槽以及呈L形的A槽，其中，所述B槽与C槽位于对应于切换阀定子阀芯501的2口、3口、4口以及5口的所在半径圆周上，所述B槽与C槽的弧长分别具有两个所述预定间隔，所述B槽与C槽之间相距一个所述预定间隔，所述A槽由径向段与周向段组成，所述径向段的外端与所述C槽之间相距一个所述预定间隔，所述周向段位于对应于切换阀定子阀芯501的1口的所在半径圆周上，所述周向段从径向段的内端向远离C槽的一侧延伸，且所述周向段的长度涵盖所述切换阀定子阀芯501的2口至5口所限定的圆周角范围；

所述切换阀定子阀芯501与所述切换阀转子阀芯502采用面密封连接，通过旋转切换阀转子阀芯502与切换阀定子阀芯501，能够切换或选通不同的通路，达到切换流路的目的；

所述介质选择阀100由选择阀定子阀芯101和选择阀转子阀芯102构成，其中：

如图4所示，所述选择阀定子阀芯101具有多个通孔，包括：用于连接外部溶剂的1口至8口、用于连接外部废液管路的9口、及用于连接外部气体输入的10口，如图1、图2所示，所述选择阀定子阀芯101的10口与电子压力控制器900通过管路连接，电子压力控制器900能够控制气体输入的压力；

如图5所示，所述选择阀转子阀芯102在旋转中心设有进出孔O，并设有一个径向布置的D槽，所述D槽与所述进出孔O相连通；

所述选择阀定子阀芯101与选择阀转子阀芯102采用面密封连接，并通过旋转选择阀定子阀芯101或者旋转选择阀转子阀芯102，能够使选择阀定子阀芯101的1口至10口择一地与选择阀转子阀芯102的进出孔O相连通，以选择不同的外部介质；

如图1所示，所述选择阀转子阀芯102的进出孔O连接至切换阀500的其中一个孔组的3口。

本实用新型可用于多功能流路用于固相萃取工作，包括以下步骤：

准备阶段，样品通过管路连接至大体积样品瓶400或通过取样针800连接至小体积样品瓶700。

活化流程，介质选择阀100按照流程需求进行切换，选择设定的溶剂种类，切换阀500的切换阀转子阀芯502旋转使A槽与切换阀定子阀芯501的1口与3口连通，通过注射泵200吸取溶剂至注射泵200内，之后再通过转动切换阀500的切换阀转子阀芯502使A槽与定子阀芯的1口与4口连通，注射泵200将吸取的溶剂推出至固相萃取柱300内，如流程需要，这一过程需要运行多次。

之后运行上样流程，可以通过硬件的组合有三种不同的上样流程，即大体积输液泵上样、大体积正压上样、小体积注射泵上样。

在大体积输液泵上样时，通过切换阀500的切换阀转子阀芯502使B槽与切换阀定子阀芯501的3口与2口连通，流道C与切换阀定子阀芯501的5口与4口连通，3口的输入介质为与大气连接，即介质选择阀100的9口为与大气连通的接口，输液泵600按照流程设定的流速上样，样品自大体积样品瓶400通过输液泵依次流向切换阀500的5口、C槽、4口、固相萃取柱300，空气通过介质选择阀100的9口、切换阀500的3口、2口补充到大体积样品瓶400内，上样完成后，输液泵600停止工作，上样完成。在此工作方式下，如果固相萃取柱300阻力较大或在上样中要求较大的流速时，介质选择阀100可选择连通10口，电子压力控制器900接入气源，并控制压力到预设的压力，压力气体通过介质选择阀100的10口、D槽、进出孔O、及切换阀500的3口、B槽、2口补充到大体积样品瓶400内，进而辅助进行正压上样的过程。

在大体积正压上样时，其流路组成与输液泵方式的上样流路相同，但去除输液泵600，其过程为：通过切换阀500的切换阀转子阀芯502使B槽与切换阀定子阀芯501的3口与2口连通，C槽与切换阀定子阀芯501的5口与4口连通，3口的输入介质为与压力气体连接，即介质选择阀100可选择连通10口，电子压力控制器900接入气源，并控制压力到预设的压力，压力气体通过介质选择阀100的10口、D槽、进出孔O、及切换阀500的3口、B槽、2口补充到大体积样品瓶400内，通过控制压力气体的压力将样品瓶内的样品通过3口、2口，最终作用到大体积样品瓶400，样品自大体积样品瓶400在压力作用下依次流向切换阀500的5口、C槽、4口、固相萃取柱300，根据时间或样品量的设定完成样品加载后上样完成。

参见图2，在小体积注射泵上样流程应用中，切换阀500的切换阀转子阀芯502旋转使A槽与切换阀定子阀芯501的1口与5口连通，通过注射泵200吸取样品至注射泵200内，之后再通过转动切换阀500的切换阀转子阀芯502使A槽与定子阀芯的1口与4口连通，注射泵200将吸取的溶剂推出至固相萃取柱300内，根据上样体积的要求，这一过程需要运行一次或多次。

参见图1、图2，所述清洗样品瓶后二次上样流程，其过程为介质选择阀100按照流程需求进行切换，选择设定的溶剂种类，切换阀500的切换阀转子阀芯502旋转使A槽与切换阀定子阀芯501的1口与3口连通，通过注射泵200吸取溶剂至注射泵200内，之后再通过转动切换阀500的切换阀转子阀芯502使A槽与定子阀芯的1口与2口连通，注射泵200将吸取的溶剂高速推出至大体积样品瓶400的或小体积样品瓶700应用中的取样针800外针的侧壁孔，溶剂在压力的作用下清洗样品瓶，之后将清洗液再次上样，上样过程同上样流程。

参见图1、图2，所述干燥流程是在上样流程之后，为了清除管路及固相萃取柱内残存的样品或水分，在本方案中可通过两种方式进行，通常干燥流程是通过氮气的吹扫，用氮气作为干燥气体吹扫系统流路，但在一定的局限性下，不能接通氮气时可使用空气作为干燥用的气体，采用注射泵200进行干燥流程。在使用氮气作为干燥气体时，过程为通过介质选择阀100选择10口氮气，切换阀500的切换阀转子阀芯502旋转使C槽与切换阀定子阀芯501的3口与4口连通，开启电子流量控制器900并设定需要的压力或流量，到达要求的干燥时间后，介质选择阀100到关闭位置，干燥流程完成，这种方式同时适用于大、小体积样品；注射器干燥方式同活化流程方式，不同的是选择阀选择的介质为与空气相连，即通过介质选择阀100选择9口空气，切换阀500的切换阀转子阀芯502旋转使A槽与切换阀定子阀芯501的1口与3口连通，通过注射泵200吸取空气至注射泵200内，之后再通过转动切换阀500的切换阀转子阀芯502使A槽与定子阀芯的1口与4口连通，注射泵200将吸取的空气推出至固相萃取柱300内，如流程需要，这一过程需要运行多次。

淋洗流程，介质选择阀100按照流程需求进行切换，选择设定的溶剂种类，切换阀500的切换阀转子阀芯502旋转使A槽与切换阀定子阀芯501的1口与3口连通，通过注射泵200吸取溶剂至注射泵200内，之后再通过转动切换阀500的切换阀转子阀芯502使A槽与定子阀芯的1口与4口连通，注射泵200将吸取的溶剂推出至固相萃取柱300内，如流程需要，这一过程需要运行多次。

洗脱流程，介质选择阀100按照流程需求进行切换，选择设定的溶剂种类，切换阀500的切换阀转子阀芯502旋转使A槽与切换阀定子阀芯501的1口与3口连通，通过注射泵200吸取溶剂至注射泵200内，之后再通过转动切换阀500的切换阀转子阀芯502使A槽与定子阀芯的1口与4口连通，注射泵200将吸取的溶剂推出至固相萃取柱300内，如流程需要，这一过程需要运行多次。

以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于多功能切换阀的复用流路，其特征在于：包括介质选择阀、注射泵、固相萃取柱、样品容器以及切换阀，其中：

所述切换阀包括切换阀定子阀芯与切换阀转子阀芯，所述切换阀定子阀芯与所述切换阀转子阀芯采用面密封连接，其中：

所述切换阀定子阀芯沿周向阵列分布有多个孔组，每一个孔组包括：与注射泵连接的1口、与清洗管路连接的2口、与介质选择阀连接的3口、与固相萃取柱连接的4口、与样品容器连接的5口；每一孔组中，2口、3口、4口以及5口沿同一半径的圆周方向依次等预定间隔排列，而1口位于5口的径向内侧的位置；

所述切换阀转子阀芯设有与切换阀定子阀芯上孔组数量相同的凹槽组，每一个凹槽组包括沿周向依序排列的：呈弧形的B槽、呈弧形的C槽以及呈L形的A槽，其中，所述B槽与C槽位于对应于切换阀定子阀芯的2口、3口、4口以及5口的所在半径圆周上，所述B槽与C槽的弧长分别具有两个所述预定间隔，所述B槽与C槽之间相距一个所述预定间隔，所述A槽由径向段与周向段组成，所述径向段的外端与所述C槽之间相距一个所述预定间隔，所述周向段位于对应于切换阀定子阀芯的1口的所在半径圆周上，所述周向段从径向段的内端向远离C槽的一侧延伸，且所述周向段的长度涵盖所述切换阀定子阀芯的2口至5口所限定的圆周角范围；

所述介质选择阀包括选择阀定子阀芯和选择阀转子阀芯，所述选择阀定子阀芯具有多个通孔，所述选择阀转子阀芯在旋转中心设有进出孔，所述选择阀转子阀芯的进出孔连接至切换阀的其中一个孔组的3口，所述选择阀转子阀芯还设有一个径向布置的D槽，所述D槽与所述进出孔相连通；所述选择阀定子阀芯与选择阀转子阀芯采用面密封连接，通过旋转所述选择阀转子阀芯的D槽，能够使选择阀定子阀芯的所述多个通孔择一地与选择阀转子阀芯的进出孔相连通。

2.根据权利要求1所述的基于多功能切换阀的复用流路，其特征在于：所述选择阀定子阀芯的多个通孔包括：用于连接外部溶剂的1口至8口、用于连接外部废液管路的9口、及用于连接外部气体输入的10口。

3.根据权利要求2所述的基于多功能切换阀的复用流路，其特征在于：所述选择阀定子阀芯的10口与电子压力控制器通过管路连接。

4.根据权利要求1所述的基于多功能切换阀的复用流路，其特征在于：所述样品容器通过输液泵与所述切换阀的5口相连通；所述清洗管路也连通至所述样品容器。

5.根据权利要求1所述的基于多功能切换阀的复用流路，其特征在于：在样品容器的瓶口处设有取样针，所述取样针的外针设有侧壁孔，所述清洗管路连通至所述取样针的外针，所述切换阀的5口通过管路连通至所述取样针的内针。