CN219870571U - 沉积物样品预处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及样品预处理设备技术领域，提供了一种沉积物样品预处理装置，包括底座、样品托盘、第一驱动组件、加排水组件、竖向驱动机构，样品托盘用于放置试管存放架，第一驱动组件能够驱使样品托盘带动试管存放架向前或向后运动，加排水组件包括主水管、垂直布置在主水管下方的多个水头、电动抽水泵、电动加水泵以及与电动加水泵进口相连的储水箱，竖向驱动机构能够驱使主水管带动多个水头向上或向下运动，本实用新型能够快速、高效的对沉积物进行批量预处理，具有操作简单、处理效率高、省时省力的特点。

Description

沉积物样品预处理装置

技术领域

本实用新型涉及样品预处理设备技术领域，具体地，涉及一种沉积物样品预处理装置。

背景技术

底质是指矿物、岩石、土壤的自然侵蚀产物，生物活动及降解有机质等过程的产物，污水排出物和河(湖)床底母质等随水迁移而沉积在水体底部的堆积物质的统称。河口或海岸潮汐影响的浅水环境属于陆海交互作用的动力敏感地带，该区域给人类提供了极高的生物量、重要的环境空间及宝贵的滩涂资源。

在分析潮滩湿地的碳、氮、重金属含量，粒径分布格局等信息时，通常按断面的方式进行采集或通过钻探的方式采集柱状样品分层处理。要提取样品中的相关信息前，需要对样品进行如研磨、去除钙质、去除有机物、洗酸等一些列复杂的预处理过程，而在样品数量巨大时将会耗费大量的人力和物力，不利于科研工作的开展，因此需要设计一款能够快速、高效的沉积物预处理装置，以解决沉积物预处理费时费力的现状。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种沉积物样品预处理装置。

根据本实用新型提供的一种沉积物样品预处理装置，包括：

底座；

样品托盘，用于放置试管存放架，所述试管存放架上具有呈横纵布置的多个放置孔，每个所述放置孔中能够放置一个试管，所述试管用于盛装沉淀物样品；

第一驱动组件，布置在所述底座的底部并能够驱使所述样品托盘带动所述试管存放架向前或向后运动设定距离；

加排水组件，包括主水管、垂直等距间隔布置在所述主水管下方并与主水管相连的多个水头、进口连接所述主水管的电动抽水泵、与所述电动抽水泵出口相连的排水口、出口连接所述主水管的电动加水泵以及与所述电动加水泵进口相连的储水箱，每个所述水头的正下方对应一个所述试管，当启动所述电动抽水泵时能够将所述储水箱中的水通过所述水头加入到所述试管中；

竖向驱动机构，能够驱使所述主水管带动多个水头向上或向下运动，当竖向驱动机构驱使所述水头的下端进入到所述试管中并没入到所述试管内液位以下时，启动所述电动抽水泵能够将所述电动抽水泵中的水通过所述排水口排出。

优选地，所述试管存放架采用三层板结构，其中，上、中两层板上配置有同心布置的通孔用以固定试管，下层为平面板以拖住所述试管的底部。

优选地，所述第一驱动组件包括步进电机、与所述步进电机驱动连接的丝杆以及套装在所述丝杆上并与所述丝杆螺纹配合的滑块，所述样品托盘布置在所述滑块的顶部；

当所述步进电机转动时驱动丝杆转动进而驱使所述滑块沿所述丝杆轴向方向运动进而带动所述样品托盘也沿所述丝杆轴向方向运动。

优选地，所述第一驱动组件还包括可拆卸的固定在所述底座上的支撑架、光轴，所述丝杆与所述支撑架转动配合，所述光轴布置在所述丝杆的一侧或两侧且两端均固定在所述支撑架上，所述滑块套装在所述光轴上并能够在所述光轴的引导下滑动。

优选地，所述支撑架的两端分别设置有位置传感器，所述位置传感器用于对所述滑块的运动范围进行限位。

优选地，所述样品托盘上具有匹配所述试管存放架底端的方形凹槽使得所述试管存放架能够稳定保持在所述样品托盘上或手动从所述样品托盘上被取走。

优选地，所述竖向驱动机构包括两个竖直方向布置的第二驱动组件，所述第二驱动组件与第一驱动组件采用相同的结构。

优选地，所述电动抽水泵、电动加水泵分别通过第一管路、第二管路与所述主水管相连，所述第一管路、第二管路均为柔性管路。

优选地，所述第一管路、第二管路上分别配置有第一阀门、第二阀门。

优选地，还包括如下至少一种结构：

控制器；

第一流量计，布置在所述电动抽水泵的进口或出口；

第二流量计，布置在所述电动加水泵的进口或出口；

触摸显示屏，布置在所述底座上；

声光提示器；

注水口，连接所述储水箱。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

本实用新型能够快速、高效的对沉积物进行批量预处理，具有操作简单、处理效率高、省时省力的特点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的侧面结构示意图；

图3为一个实施例中第一驱动组件的结构示意图；

图4为一个实施例中加排水组件和竖向驱动机构的结构示意图；

图5为本实用新型控制原理的框式示意图。

图中示出：

底座1

触摸显示屏11

样品托盘2

试管存放架3

放置孔31

试管4

第一驱动组件5

步进电机51

丝杆52

滑块53

支撑架54

光轴55

联轴器56

位置传感器57

加排水组件6

水头61

主水管62

电动抽水泵63

排水口64

电动加水泵65

储水箱66

注水口661

第二驱动组件7

第一管路100

第一阀门101

第二管路200

第二阀门201

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

实施例1：

本实用新型提供了一种沉积物样品预处理装置，如图1、图2、图3所示，包括底座1、样品托盘2、第一驱动组件5、加排水组件6、竖向驱动机构，具体地，底座1可采用框架结构，也可采用箱式结构，还可采用其他适合的结构，具体根据实际应用场景可灵活设计，样品托盘2用于放置试管存放架3，在实际应用中，样品托盘2上优选具有匹配试管存放架3底端的方形凹槽使得当试管存放架3的底部放入方形凹槽中时，试管存放架3能够稳定保持在样品托盘2上，也可通过手动从样品托盘2上被随意取走，方便可靠，操作方便。试管存放架3优选采用三层板结构，其中，上、中两层板上配置有同心布置的通孔用以固定试管4，下层为平面板以拖住试管4的底部，使得试管4能够稳定保持在试管存放架3上。

如图1所示，试管存放架3上具有呈横纵布置的多个放置孔31，每个放置孔31中能够放置一个试管4，试管4用于盛装沉淀物样品，在预处理过程中，将所有的放置孔31中均放置试管4，例如图1中就有24个放置孔31并放置了24个试管4，以便进行沉积物样品的预处理操作。

如图1、图3所示，第一驱动组件5布置在底座1的底部并能够驱使样品托盘2带动试管存放架3向前或向后运动设定距离，以实现一排中的多个试管4同步抽水或同步加水的操作，提高预处理效率，本实用新型中的设定距离为两排试管4相间隔的距离，当第一排试管4完成加水或抽水后，移动一个设定距离，进行第二排试管4加水或抽水的动作，依次进行，完成所有的试管4加水或抽水的动作。

具体地，第一驱动组件5包括步进电机51、与步进电机51驱动连接的丝杆52以及套装在丝杆52上并与丝杆52螺纹配合的滑块53，样品托盘2布置在滑块53的顶部，优选样品托盘2粘接在滑块53的顶部；当步进电机51转动时驱动丝杆52转动进而驱使滑块53沿丝杆52轴向方向运动从而带动样品托盘2也沿丝杆52轴向方向运动，样品托盘2的运动能够调整样品托盘2上试管4的位置。

进一步地，第一驱动组件5还包括可拆卸的固定在底座1上的支撑架54、光轴55，丝杆52与支撑架54转动配合，优选丝杆52的两端均通过轴承与支撑架54转动配合，光轴55布置在丝杆52的一侧或两侧且两端均固定在支撑架54上，滑块53套装在光轴55上并能够在光轴55的引导下滑动，防止滑块53与丝杆52一起转动，步进电机51与丝杆52通过联轴器56驱动连接。

需要注意的是，为了限制滑块53的运动行程，支撑架54的两端分别设置有位置传感器57，位置传感器57用于对滑块53的运动范围进行限位，位置传感器57可选优接近开关，还可选择其他的传感器，以能够实现限制滑块53运动行程限位为准。

如图4所示，加排水组件6包括主水管62、垂直等距间隔布置在主水管62下方并与主水管62相连的多个水头61、进口连接主水管62的电动抽水泵63、与电动抽水泵63出口相连的排水口64、出口连接主水管62的电动加水泵65以及与电动加水泵65进口相连的储水箱66，储水箱66的顶部设置有注水口661，注水口661连通储水箱66，通过注水口661可以给储水箱66加水。每个水头61的正下方对应一个试管4，即当水头61出水时可对应一个试管4的加水，当水头61抽水时可对对应的一个试管4进行抽水，主水管62采用刚性结构，使得主水管62能够同步带动多个水头61同步运动，水头61可采用刚性结构，也可采用软管。当启动电动抽水泵63运行时能够将储水箱66中的水通过水头61加入到试管4中。

如图4所示，竖向驱动机构能够驱使主水管62带动多个水头61向上或向下运动，当竖向驱动机构驱使水头61的下端进入到试管4中并没入到试管4内液位以下时，启动电动抽水泵63能够将电动抽水泵63中的水通过排水口64排出。电动抽水泵63、电动加水泵65分别通过第一管路100、第二管路200与主水管62相连，为配合主水管62的上下运动，第一管路100、第二管路200均优选为柔性管路，第一管路100、第二管路200上还分别配置有第一阀门101、第二阀门201，第一阀门101、第二阀门201优选为电动控制阀，以实现自动控制。

在实际应用中，竖向驱动机构可采用多种驱动结构，例如竖向驱动机构包括两个竖直方向布置的第二驱动组件7，第二驱动组件7与第一驱动组件5采用相同的结构，即两个第二驱动组件7同步驱动自身具有的滑块同步向上运动时能够带动主水管62向上运动，当两个第二驱动组件7同步驱动自身具有的滑块同步向下运动时能够带动主水管62向下运动，两个第二驱动组件7可分别安装到底座1内部的两侧，且与托盘2、试管存放架3不互相干涉。再例如竖向驱动机构还可采用两个电缸同步驱动主水管62两端运动的结构，也能够实现本实用新型中上下驱动的效果。

实施例2：

本实施例是实施例1的优选例。

本实施例中，还包括控制器、第一流量计、第二流量计、触摸显示屏11、声光提示器，第一流量计、第二流量计、触摸显示屏11、声光提示器均信号连接控制器；其中，控制器采用以STM32单片机为核心，辅以触摸显示屏11完成人机交互操作，第一流量计布置在电动抽水泵63的进口或出口，用以检测抽水体积；第二流量计布置在电动加水泵65的进口或出口，用以检测向试管4内水体积；触摸显示屏11光提示器均优选布置在底座1上，便于操作人员操作或观察。

本实用新型的工作原理如下：

沉积物样品预处理装置中的器皿采用统一尺寸的管状容器，优选为试管4，并置于试管存放架3上的放置孔31中，再将试管存放架3放置在托盘2中，使用特定的器皿托盘2，方便样品搬运的同时，能将器皿摆放的间距固定，便于进行批量加水、抽水、移动等动作。

对样品器皿的加水和抽水动作采用逐排进行的方式，每次仅对一排试管4进行加水或抽水，完成后向前移动一排的距离，即设定距离，然后进行相同操作，全部完成后则返回起点位置并由声光提示器发出操作完成的声光提示。第一驱动组件5采用步进电机51驱动滚珠丝杆52的方式携带滑块53在行程范围内进行直线运动，滑台53上方安装托盘2支撑平台，便于实验人员方便快捷的将试管存放架3放至托盘2中。支撑架54两端设置两个金属接近传感器，用于限制滑块53超出范围，避免造成结构损毁。

自动加水功能通过电动抽水泵63从储水箱66中取水，并采用一分六的进水水头61，同时对6个样品试管4加水，加水管道中均设置水流量传感器，用于监测加水水量。实验人员可以根据试管4容量大小、实验要求，通过控制器设置加水水量，控制器将根据设定值自动完成定量加水的动作。

清洗过后的沉积物样品通常需要经过一定时间的静置沉淀，然后将上层清液去除。为达到自动完成该操作的目的，本实用新型采用竖向驱动机构能够驱使主水管62带动多个水头61向上或向下运动，在需要抽水时，自上向下驱动主水管62带动水头61将水头61下端伸入样品试管4中，然后驱动电动抽水泵63将试管4中的溶液抽出，并排至特定的容器中，便于对有害液体的处理。抽水主出水管中安装流量传感器，实验人员可根据实验需求，通过控制器对抽水量进行设置。同时，实验人员也可以根据实际需求而设置主水管62的上下运动行程。

主控制采用以STM32单片机为核心，辅以触摸显示屏11完成人机交互操作。采用单片机搭配步进电机驱动器的方式对步进电机进行控制，实现样品托盘2的直线移动。其中，水流量的控制、各个运动行程的控制、相应的声光提示均由主控芯片控制完成，大大提高了装置的自动化程度，提高了作业效率，降低了作业人员的劳动强度。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种沉积物样品预处理装置，其特征在于，包括：

底座(1)；

样品托盘(2)，用于放置试管存放架(3)，所述试管存放架(3)上具有呈横纵布置的多个放置孔(31)，每个所述放置孔(31)中能够放置一个试管(4)，所述试管(4)用于盛装沉淀物样品；

第一驱动组件(5)，布置在所述底座(1)的底部并能够驱使所述样品托盘(2)带动所述试管存放架(3)向前或向后运动设定距离；

加排水组件(6)，包括主水管(62)、垂直等距间隔布置在所述主水管(62)下方并与主水管(62)相连的多个水头(61)、进口连接所述主水管(62)的电动抽水泵(63)、与所述电动抽水泵(63)出口相连的排水口(64)、出口连接所述主水管(62)的电动加水泵(65)以及与所述电动加水泵(65)进口相连的储水箱(66)，每个所述水头(61)的正下方对应一个所述试管(4)，当启动所述电动抽水泵(63)时能够将所述储水箱(66)中的水通过所述水头(61)加入到所述试管(4)中；

竖向驱动机构，能够驱使所述主水管(62)带动多个水头(61)向上或向下运动，当竖向驱动机构驱使所述水头(61)的下端进入到所述试管(4)中并没入到所述试管(4)内液位以下时，启动所述电动抽水泵(63)能够将所述电动抽水泵(63)中的水通过所述排水口(64)排出。

2.根据权利要求1所述的沉积物样品预处理装置，其特征在于，所述试管存放架(3)采用三层板结构，其中，上、中两层板上配置有同心布置的通孔用以固定试管(4)，下层为平面板以拖住所述试管(4)的底部。

3.根据权利要求1所述的沉积物样品预处理装置，其特征在于，所述第一驱动组件(5)包括步进电机(51)、与所述步进电机(51)驱动连接的丝杆(52)以及套装在所述丝杆(52)上并与所述丝杆(52)螺纹配合的滑块(53)，所述样品托盘(2)布置在所述滑块(53)的顶部；

当所述步进电机(51)转动时驱动丝杆(52)转动进而驱使所述滑块(53)沿所述丝杆(52)轴向方向运动进而带动所述样品托盘(2)也沿所述丝杆(52)轴向方向运动。

4.根据权利要求3所述的沉积物样品预处理装置，其特征在于，所述第一驱动组件(5)还包括可拆卸的固定在所述底座(1)上的支撑架(54)、光轴(55)，所述丝杆(52)与所述支撑架(54)转动配合，所述光轴(55)布置在所述丝杆(52)的一侧或两侧且两端均固定在所述支撑架(54)上，所述滑块(53)套装在所述光轴(55)上并能够在所述光轴(55)的引导下滑动。

5.根据权利要求4所述的沉积物样品预处理装置，其特征在于，所述支撑架(54)的两端分别设置有位置传感器(57)，所述位置传感器(57)用于对所述滑块(53)的运动范围进行限位。

6.根据权利要求1所述的沉积物样品预处理装置，其特征在于，所述样品托盘(2)上具有匹配所述试管存放架(3)底端的方形凹槽使得所述试管存放架(3)能够稳定保持在所述样品托盘(2)上或手动从所述样品托盘(2)上被取走。

7.根据权利要求1所述的沉积物样品预处理装置，其特征在于，所述竖向驱动机构包括两个竖直方向布置的第二驱动组件(7)，所述第二驱动组件(7)与第一驱动组件(5)采用相同的结构。

8.根据权利要求1所述的沉积物样品预处理装置，其特征在于，所述电动抽水泵(63)、电动加水泵(65)分别通过第一管路(100)、第二管路(200)与所述主水管(62)相连，所述第一管路(100)、第二管路(200)均为柔性管路。

9.根据权利要求8所述的沉积物样品预处理装置，其特征在于，所述第一管路(100)、第二管路(200)上分别配置有第一阀门(101)、第二阀门(201)。

10.根据权利要求1所述的沉积物样品预处理装置，其特征在于，还包括如下至少一种结构：

控制器；

第一流量计，布置在所述电动抽水泵(63)的进口或出口；

第二流量计，布置在所述电动加水泵(65)的进口或出口；

触摸显示屏(11)，布置在所述底座(1)上；

声光提示器；

注水口(661)，连接所述储水箱(66)。