CN223501019U - 一种固体样品液化定量分取装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于实验分析设备领域，具体涉及了一种固体样品液化定量分取装置，旨在解决温度敏感性导致的样品特性改变、处理效率低下、样品污染风险高、定量分样的精确度不足以及操作流程复杂的问题。本实用新型包括：液化模块用于存储固体样品并进行液化处理，液化模块的出口与定量模块的入口连接，定量模块用于对液化后的固体样品进行定量取样，定量模块的出口与分样模块的入口连接，分样模块用于对定量取样的液体进行分样；控制模块分别与液化模块、定量模块和分样模块连接并进行控制。本实用新型有效解决了温度敏感性引起的样品特性变化、提高了处理效率、降低了样品污染风险、提升了定量分样的精确度、简化了操作流程。

Description

一种固体样品液化定量分取装置

技术领域

本实用新型属于实验分析设备领域，具体涉及了一种固体样品液化定量分取装置。

背景技术

在科研、医疗、化工等众多领域中，固体样品的处理与分析是基础性工作之一，其准确性直接关系到研究结果的有效性和可靠性。尤其是在化学、生物学实验中，固体样品的处理尤为关键，因为这些领域的许多反应和分析都需要在液相环境中进行。因此，将固体样品转化为液体状态，并确保这一过程中的样品完整性和纯度，对于实验的成功至关重要。

传统固体样品处理方法的局限性包括：

温度敏感性：许多化合物在高温下会发生结构变化或分解，导致样品特性改变。传统的液化方法通常采用高温加热，这不仅可能破坏样品原有的性质，还可能导致某些成分挥发，造成样品损失。

处理效率低：使用传统方法(如研磨、加热)将固体转化为液体，往往需要较长的时间，且过程中需要不断监控以避免过热或其他不良影响，降低了整体的工作效率。

样品污染风险：在加热或机械粉碎的过程中，样品可能会接触到容器材料或其他杂质，从而引入污染。即使是微量的污染物也可能显著影响实验结果，尤其是在高灵敏度检测中。

定量分样的精确度：完成液化后，样品需要被精确地分成多个小份以供不同实验使用。然而，传统的分样工具和技术难以达到极高的精度要求，尤其是在处理微量样品时，分样不均匀会直接影响实验数据的可靠性和重复性。

操作复杂性：传统的样品处理流程通常涉及多步骤，从样品的收集、前处理、液化到最后的分装，每一步都可能增加出错的概率。此外，复杂的操作流程也增加了人员培训的需求和成本。

基于此，本实用新型提出了一种固体样品液化定量分取装置。

实用新型内容

为了解决现有技术中的上述问题，即温度敏感性导致的样品特性改变、处理效率低下、样品污染风险高、定量分样的精确度不足以及操作流程复杂。这些问题不仅影响了实验的效率，还可能严重影响实验结果的准确性和可靠性的问题，本实用新型提供了一种固体样品液化定量分取装置，包括液化模块、定量模块、分样模块和控制模块；

所述液化模块用于存储固体样品并进行液化处理，所述液化模块的出口与所述定量模块的入口连接，所述定量模块用于对液化后的固体样品进行定量取样，所述定量模块的出口与分样模块的入口连接，所述分样模块用于对定量取样的液体进行分样；

所述控制模块分别与所述液化模块、定量模块和分样模块连接并进行控制。

在一些优选的实施方式中，所述液化模块包括固体容器、液化器和第一阀门；

所述固体容器内存储有固体样品，所述固体容器设置在液化器内，所述液化器用于将所述固体容器内的固体样品液化，所述固体容器的出口穿过所述液化器与第一阀门的一端连接，所述第一阀门的另一端与定量模块的入口连接。

在一些优选的实施方式中，所述液化器为微波加热系统或震荡均质系统。

在一些优选的实施方式中，所述定量模块包括第二阀门和定量管；

所述第一阀门的另一端与第二阀门的一端连接，所述第二阀门的另一端与所述定量管的入口连接，所述定量管的出口与所述分样模块的入口连接。

在一些优选的实施方式中，所述分样模块包括第三阀门和目标容器；

所述定量管的出口与所述第三阀门的一端连接，所述第三阀门的另一端与目标固体容器的入口连接。

在一些优选的实施方式中，所述控制模块包括多个阀门控制开关；

第一阀门、第二阀门和第三阀门分别与一个阀门控制开关连接；所述阀门控制开关用于控制流经第一阀门、第二阀门和第三阀门的液体的量。

在一些优选的实施方式中，多个所述阀门控制开关与第一控制器连接；所述第一控制器用于控制所述阀门控制开关的开合状态以及开合时间，从而控制流经所述第一阀门、第二阀门和第三阀门的液体的量。

在一些优选的实施方式中，所述第一控制器与人机交换模块连接，所述人机交换模块用于远程控制所述第一控制器。

在一些优选的实施方式中，所述人机交换模块还与第二控制器连接，所述第二控制器与所述液化器连接，所述第二控制器用于控制所述液化器的液化参数。

在一些优选的实施方式中，其中一个阀门控制开关与第四阀门连接，所述第四阀门的一端与第三阀门的一端连接，所述第四阀门的另一端与真空泵连接，所述真空泵用于为所述目标固体容器提供负压环境，减小液体的流动阻力。

本实用新型的有益效果：

提高样品处理效率：通过集成液化、定量、分样及控制等多功能模块，实现了样品从固态到液态再到精准分配的连续自动化处理过程，大大提高了样品处理的效率。

减少样品污染风险：整个处理过程中，样品在封闭系统内完成转换和分配，有效避免了外界环境因素对样品的污染，保证了样品的纯净度。

提高定量分样的精确度：采用阀门和定量管的设计，配合精确的控制器，能够实现对液化后样品的高精度定量取样，确保了每个分样单元的一致性和准确性。

简化操作流程：通过人机交换模块和多级控制器的结合使用，用户可以远程控制整个处理过程，简化了操作步骤，降低了操作难度，使得非专业人员也能轻松上手。

适应多种液化需求：液化模块可根据不同样品的性质选择微波加热系统或震荡均质系统，灵活应对不同的液化需求，扩大了装置的应用范围。

优化液体流动条件：通过引入真空泵与第四阀门的连接设计，可以在目标容器中形成负压环境，降低液体流动的阻力，进一步提高了分样的速度和效率。

提升实验结果的可靠性和准确性：由于上述各项改进措施，本装置能够更好地保持样品的原始特性，减少处理过程中的变量干扰，从而有助于获得更准确、可靠的实验结果。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本实用新型的一种固体样品液化定量分取装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关实用新型相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，本实用新型提供一种固体样品液化定量分取装置，包括液化模块1、定量模块2、分样模块3和控制模块4；

所述液化模块1用于存储固体样品并进行液化处理，所述液化模块1的出口与所述定量模块2的入口连接，所述定量模块2用于对液化后的固体样品进行定量取样，所述定量模块2的出口与分样模块3的入口连接，所述分样模块3用于对定量取样的液体进行分样；

所述控制模块4分别与所述液化模块1、定量模块2和分样模块3连接并进行控制。

本实用新型使用过程中的步骤如下：

步骤S1，将待处理的固体样品放入液化模块1的容器中，关闭密封盖。

步骤S2，通过控制模块4设定合适的加热温度和搅拌速度，启动液化过程。

步骤S3，当样品完全液化后，打开液化模块1与定量模块2之间的阀门，让液化后的样品流入定量模块2。

步骤S4，在控制模块4上设置所需取样的数量，启动定量模块2开始取样。

步骤S5，取样完成后，启动分样模块3，将样品均匀分配至目标容器中。

全部操作结束后，关闭所有设备，清理残留物，准备下次使用

本实用新型中的液化模块1可以由一个密封的容器组成，该容器内部设有加热元件(如电热丝或电阻丝)和搅拌器(如电动搅拌棒)。容器外部可以配备温度控制器以确保样品在适宜的温度下液化。

在本实施例中，所述液化模块1包括固体容器11、液化器12和第一阀门13；

所述固体容器11内存储有固体样品，所述固体容器11设置在液化器12内，所述液化器12用于将所述固体容器11内的固体样品液化，所述固体容器11的出口穿过所述液化器12与第一阀门13的一端连接，所述第一阀门13的另一端与定量模块2的入口连接。

所述液化器12为微波加热系统或震荡均质系统。

本实用新型中的固体容器11选择耐高温、耐微波、化学性质稳定的材料，如石英玻璃或特氟龙，以防止与样品发生反应。

所述固体容器11的形状可以选择圆柱形或长方体等等，便于放置和取出样品，同时易于清洁，本实用新型不对其形状做出具体限定。

固体容器11顶部设有密封盖，底部设有一个小孔作为出口，该孔通过管道连接到第一阀门13。

当本实用新型中的液化器12为微波加热系统时，该系统包括：

微波发生器：产生微波能量，用于加热固体样品。

微波腔体：容纳固体容器11，确保微波能量均匀分布。

温度传感器：实时监测固体容器内的温度，确保加热过程的安全和有效。

控制单元：调节微波功率和加热时间，确保样品在最佳条件下液化。

工作原理：将固体容器11放入微波腔体内。启动微波发生器，产生微波能量加热固体样品。温度传感器实时监测温度，并通过控制单元调节微波功率，确保样品在设定温度下液化。液化完成后，微波发生器停止工作。

当本实用新型中的液化器12为震荡均质系统时，该系统包括：

震荡器：产生机械振动，用于破碎和混合固体样品。

震荡平台：支撑固体容器11，确保样品在震荡过程中均匀受力。

温度控制系统：可选择用于控制震荡过程中的温度，防止样品因过热而变性。

控制单元：调节震荡频率和时间，确保样品在最佳条件下液化。

工作原理：将固体容器11放置在震荡平台上。启动震荡器，产生机械振动，使固体样品破碎并混合。温度控制系统监测并调节温度，确保样品在适宜的温度下液化。液化完成后，震荡器停止工作。

本实用新型中的第一阀门13选用耐腐蚀、耐高温的电磁阀或气动阀，确保长时间稳定运行。安装在固体容器11的出口与定量模块2的入口之间，用于控制液化后样品的流动。通过控制模块4发出信号，实现阀门的开闭，从而精确控制样品的输送时机。

当选用微波加热系统时，本实施例的整体工作过程为：

将固体样品加入固体容器11，关闭密封盖。确保第一阀门13处于关闭状态。将固体容器11放入微波腔体内。设置合适的微波功率和加热时间。启动微波发生器，加热样品。温度传感器实时监测温度，确保安全高效。当样品完全液化后，控制模块4发送信号开启第一阀门13。液化后的样品通过管道流入定量模块2。样品转移完毕后，关闭第一阀门13，准备下一步操作。

当选用震荡均质系统时，本实施例的整体工作过程为：

将固体样品加入固体容器11，关闭密封盖。确保第一阀门13处于关闭状态。将固体容器11放置在震荡平台上。设置合适的震荡频率和时间。启动震荡器，破碎并混合样品。温度控制系统监测并调节温度。当样品完全液化后，控制模块4发送信号开启第一阀门13。液化后的样品通过管道流入定量模块2。样品转移完毕后，关闭第一阀门13，准备下一步操作。

本实用新型中的定量模块2可以采用精密泵系统(如蠕动泵或注射泵)，配有一个或多个固定容量的储液室或针筒。储液室或针筒的容量可根据实际需求定制，确保每次取出相同体积的样品。

当液化后的样品从液化模块1流入定量模块2时，精密泵会自动抽取预定量的液体，并将其输送到分样模块。此过程可由控制模块自动完成，确保每次取样的准确性和重复性。

本实施例中，给出一种定量模块2的结构，具体为：

所述定量模块2包括第二阀门21和定量管22；

所述第一阀门13的另一端与第二阀门21的一端连接，所述第二阀门21的另一端与所述定量管22的入口连接，所述定量管22的出口与所述分样模块3的入口连接。

本实施例中的定量管22选择透明且耐腐蚀的材料，如硼硅玻璃或聚四氟乙烯(PTFE)，以便观察样品的流动情况。形状包括但不限于圆柱形或长方体，内部光滑，便于样品流动和清洗。

本实用新型中的定量管22外壁标有刻度线，便于目测样品的体积。定量管22底部可以设计一个小型的排放口，用于排空剩余的样品，确保每次取样的准确性。

连接与操作流程：

确保第一阀门13和第二阀门21均处于关闭状态。检查定量管22是否干净，无残留物。当液化模块中的样品完全液化后，控制模块4发送信号开启第一阀门13，使液化后的样品流入第二阀门21。一旦样品到达第二阀门21，控制模块4发送信号开启第二阀门21，使样品进入定量管22。当定量管22中的样品达到预定体积时，控制模块4发送信号关闭第二阀门21，停止样品流入。通过目测刻度线确认样品的体积是否准确。控制模块4发送信号开启定量管22的出口阀门，使样品流入分样模块3。样品输送完毕后，关闭定量管22的出口阀门，准备下一次取样。

在本实施例中，所述分样模块3包括第三阀门31和目标容器32；

所述定量管22的出口与所述第三阀门31的一端连接，所述第三阀门31的另一端与目标固体容器11的入口连接。

本实施例中，当定量管22中的样品达到预定体积时，控制模块4发送信号关闭第二阀门21。

通过目测刻度线确认样品的体积是否准确。

控制模块4发送信号开启第三阀门31，使样品从定量管22流入目标容器32。

样品输送完毕后，关闭第三阀门31，准备下一次取样

作为对本实用新型的进一步解释，所述控制模块4包括多个阀门控制开关41；

第一阀门13、第二阀门21和第三阀门31分别与一个阀门控制开关41连接；所述阀门控制开关41用于控制流经第一阀门13、第二阀门21和第三阀门31的液体的量。

每个阀门控制开关41可以是继电器、电磁阀驱动器或步进电机控制器，具体取决于所使用的阀门类型。

数量至少三个，分别对应第一阀门13、第二阀门21和第三阀门31。

通过控制模块4的中央处理单元(CPU)发送信号，控制各个阀门的开闭，从而精确控制样品的流动。

作为对本实用新型的进一步解释，多个所述阀门控制开关41与第一控制器42连接；所述第一控制器42用于控制所述阀门控制开关41的开合状态以及开合时间，从而控制流经所述第一阀门13、第二阀门21和第三阀门31的液体的量。

本实用新型中的第一控制器42可以使用单片机(如Arduino、Raspberry Pi)或工业级PLC(可编程逻辑控制器)。

其能够接收用户输入的指令，如启动、停止、设置参数等。通过传感器(如温度传感器、流量传感器)获取实时数据，确保设备运行在安全和高效的范围内。

还能够发送控制信号给各个阀门控制开关41，控制阀门的开闭时间和开合状态，以及显示设备状态和报警信息，如温度过高、阀门故障等。

作为对本实用新型的进一步解释，所述第一控制器42与人机交换模块43连接，所述人机交换模块43用于远程控制所述第一控制器42。

所述人机交换模块43还与第二控制器44连接，所述第二控制器44与所述液化器12连接，所述第二控制器44用于控制所述液化器12的液化参数。

本实用新型中，人机交换模块43可以是触摸屏、按键面板或远程控制软件。

其能够提供用户友好的操作界面，方便用户设置参数和监控设备状态。显示实时数据和历史记录，便于用户分析和管理。提供报警提示和故障诊断功能，帮助用户及时发现和解决问题。

所述人机交换模块43与第一控制器42和第二控制器44通信，实现远程控制。

所述第二控制器44可以使用单片机(如Arduino、Raspberry Pi)或工业级PLC(可编程逻辑控制器)。接收来自人机交换模块43的指令。通过传感器(如温度传感器)获取液化器12的实时数据，确保液化过程的安全和高效。发送控制信号给液化器12，控制其液化参数(如温度、加热时间等)。显示液化器的状态和报警信息。

作为对本实用新型的进一步解释，其中一个阀门控制开关41与第四阀门5连接，所述第四阀门5的一端与第三阀门31的一端连接，所述第四阀门5的另一端与真空泵6连接，所述真空泵6用于为所述目标固体容器11提供负压环境，减小液体的流动阻力。

本实用新型中的第四阀门5安装在第三阀门31的一端与真空泵6之间，用于控制真空环境的建立和释放。在需要建立负压环境时，第四阀门5开启，真空泵6抽真空；在不需要负压环境时，第四阀门5关闭，保持常压状态。

所述真空泵6选择适合实验室使用的真空泵，能够提供稳定的负压环境。为目标容器32提供负压环境，减小液体的流动阻力，确保样品顺利输送。

本实用新型的整体使用过程为：

准备阶段：

将固体样品加入固体容器11，关闭密封盖。

确保第一阀门13、第二阀门21、第三阀门31和第四阀门5均处于关闭状态。

检查目标容器32是否干净，无残留物。

液化过程：

通过人机交换模块43设置液化器12的加热温度和时间。

第二控制器44接收指令，启动液化器12。

温度传感器实时监控温度，数据反馈给第二控制器44。

当温度达到设定值且保持一定时间后，第二控制器44发送信号给第一控制器42，第一控制器42开启第一阀门13。

样品转移：

液化后的样品通过第一阀门13流入第二阀门21。

第一控制器42发送信号开启第二阀门21，使样品进入定量管22。

定量取样：

当定量管22中的样品达到预定体积时，第一控制器42发送信号关闭第二阀门21。

通过目测刻度线确认样品的体积是否准确。

样品输送：

第一控制器42发送信号开启第三阀门31，使样品从定量管22流入目标容器32。

同时，第一控制器42发送信号开启第四阀门5，启动真空泵6，为目标容器32提供负压环境，减小液体的流动阻力。

样品输送完毕后，第一控制器42发送信号关闭第三阀门31和第四阀门5，停止真空泵6，准备下一次取样。

在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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，也可以是电连接；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨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、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种固体样品液化定量分取装置，其特征在于，包括液化模块(1)、定量模块(2)、分样模块(3)和控制模块(4)；

所述液化模块(1)用于存储固体样品并进行液化处理，所述液化模块(1)的出口与所述定量模块(2)的入口连接，所述定量模块(2)用于对液化后的固体样品进行定量取样，所述定量模块(2)的出口与分样模块(3)的入口连接，所述分样模块(3)用于对定量取样的液体进行分样；

所述控制模块(4)分别与所述液化模块(1)、定量模块(2)和分样模块(3)连接并进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种固体样品液化定量分取装置，其特征在于，所述液化模块(1)包括固体容器(11)、液化器(12)和第一阀门(13)；

所述固体容器(11)内存储有固体样品，所述固体容器(11)设置在液化器(12)内，所述液化器(12)用于将所述固体容器(11)内的固体样品液化，所述固体容器(11)的出口穿过所述液化器(12)与第一阀门(13)的一端连接，所述第一阀门(13)的另一端与定量模块(2)的入口连接。

3.根据权利要求2所述的一种固体样品液化定量分取装置，其特征在于，所述液化器(12)为微波加热系统或震荡均质系统。

4.根据权利要求2所述的一种固体样品液化定量分取装置，其特征在于，所述定量模块(2)包括第二阀门(21)和定量管(22)；

所述第一阀门(13)的另一端与第二阀门(21)的一端连接，所述第二阀门(21)的另一端与所述定量管(22)的入口连接，所述定量管(22)的出口与所述分样模块(3)的入口连接。

5.根据权利要求4所述的一种固体样品液化定量分取装置，其特征在于，所述分样模块(3)包括第三阀门(31)和目标容器(32)；

所述定量管(22)的出口与所述第三阀门(31)的一端连接，所述第三阀门(31)的另一端与目标固体容器(11)的入口连接。

6.根据权利要求5所述的一种固体样品液化定量分取装置，其特征在于，所述控制模块(4)包括多个阀门控制开关(41)；

第一阀门(13)、第二阀门(21)和第三阀门(31)分别与一个阀门控制开关(41)连接；所述阀门控制开关(41)用于控制流经第一阀门(13)、第二阀门(21)和第三阀门(31)的液体的量。

7.根据权利要求6所述的一种固体样品液化定量分取装置，其特征在于，多个所述阀门控制开关(41)与第一控制器(42)连接；所述第一控制器(42)用于控制所述阀门控制开关(41)的开合状态以及开合时间，从而控制流经所述第一阀门(13)、第二阀门(21)和第三阀门(31)的液体的量。

8.根据权利要求7所述的一种固体样品液化定量分取装置，其特征在于，所述第一控制器(42)与人机交换模块(43)连接，所述人机交换模块(43)用于远程控制所述第一控制器(42)。

9.根据权利要求8所述的一种固体样品液化定量分取装置，其特征在于，所述人机交换模块(43)还与第二控制器(44)连接，所述第二控制器(44)与所述液化器(12)连接，所述第二控制器(44)用于控制所述液化器(12)的液化参数。

10.根据权利要求6所述的一种固体样品液化定量分取装置，其特征在于，其中一个阀门控制开关(41)与第四阀门(5)连接，所述第四阀门(5)的一端与第三阀门(31)的一端连接，所述第四阀门(5)的另一端与真空泵(6)连接，所述真空泵(6)用于为所述目标固体容器(11)提供负压环境，减小液体的流动阻力。