一种分光光度法前处理用自动加样混匀装置

技术领域

本发明主要涉及检测设备技术领域，尤其涉及一种分光光度法前处理用自动加样混匀装置。

背景技术

检测技术是科学实验必不可少的手段之一，常用的紫外分光光度法是根据物质分子对不同范围波长电磁波的吸收特性所建立起来的一种定性、定量和结构分析方法，分光光度计作为一种光学检测设备，经常被用来检测分析样品各元素的含量。

分光光度法分为前处理和检测两部分；其中前处理部分的工作量占了整个过程的80％左右，然而，在分光光度检测实验中，仍然需要通过人工操作来完成样品称量、加样液、振荡混匀、提取样品、加试剂等整个前处理的工作内容，因前处理部分工作环节较多，人工操作不仅效率低、而且难免会造成操作误差，进而影响上机检测结果。因此，需要一种前处理用的自动加样混匀装置，自动完成分光光度法中前处理的工作内容，以此达到省事省力且省成本的目的。

发明内容

为了解决分光光度法中，采用人工加样的方法效率低、精确率差、检测结果存在误差，而且人工成本较高，不能实现自动化检测的技术问题，本发明提供一种分光光度法前处理用自动加样混匀装置。

本发明提供的技术方案为：

本发明提供一种分光光度法前处理用自动加样混匀装置，包括底座、放置在所述底座上的电源、用于混匀样品的传动混匀装置、用于添加缓冲剂的加样取样装置、用于添加实验试剂的试剂添加装置、用于计量样品杯整体重量的称重装置、用于清洗加样取样针和试剂针的清洗装置、用于收集数据的控制终端和设在所述底座上方的控制系统；所述传动混匀装置通过支撑柱固设在所述底座上；所述加样取样装置、试剂添加装置、所述称重装置和所述清洗装置围绕所述传动混匀装置设置；所述控制系统用于控制所述传动混匀装置、所述加样取样装置、所述试剂添加装置、所述称重装置和所述清洗装置，所述控制系统还用于接收所述控制终端发出的指令；所述控制终端存在形式为网络计算机或手机内的运行控制软件。

优选的，所述传动混匀装置包括第一步进电机、第一传动皮带、转轴、托盘和托盘支架；所述托盘支架包括所述支撑柱和固定平台；所述支撑柱竖直安装在所述底座上；所述固定平台水平固设于所述支撑柱的顶端；所述固定平台的中心开设有轴孔；所述转轴贯穿所述轴孔设置；所述轴孔内设置有第一轴承(图中未示)；所述第一轴承的外圈嵌于所述轴孔的内壁；所述第一轴承的内圈嵌于所述转轴表面；所述托盘平行于所述固定平台设置；所述托盘的中心固设于所述转轴的顶端；所述第一步进电机通过“L型”固定架安装在所述固定平台的下方，其驱动轴竖直设置，该驱动轴通过所述第一传动皮带与所述转轴的底端传动连接。

优选的，所述托盘呈圆盘状；圆盘状所述托盘表面贯穿设置有若干样品孔、若干试剂孔和若干比色皿孔；所述样品孔、试剂孔和所述比色皿孔分别绕圆盘状所述托盘中心的轴线均匀分布；所述比色皿孔的中心到所述轴线的距离为a，所述样品孔的中心到所述轴线的距离为b，所述试剂孔的中心到所述轴线的距离为c；a≦b≦c；所述托盘的边缘处的下底面设置有第一连接柱；所述第一连接柱垂直所述托盘设置；所述第一连接柱的底端连接弧形托板；所述弧形托板设在所述托盘和所述固定平台之间，所述弧形托板设置于全部所述试剂孔正下方；所述托盘底部还设有第二连接柱；所述第二连接柱的底端连接环形托板；所述环形托板设在所述托盘和所述固定平台之间，所述环形托板设置于全部所述比色皿孔正下方。

优选的，所述固定平台上设有加热盘；所述加热盘上设有温度传感器；所述加热盘内设有用于加热的加热线圈；所述加热盘固设在所述固定平台的中心；所述加热盘中心设有供所述转轴通行的通孔；所述加热盘设有用于加热比色皿的环形槽；所述环形托板设置在所述环形槽内。

优选的，所述试剂添加装置包括第一安装座、柱塞泵、第二步进电机、第一旋转杆、第一旋转臂、和“L形”试剂针；所述第一安装座包括第一下板面、第一支撑板和第一上板面；所述第一下板面固设在所述底座上；所述第一上板面设在所述第一下板面正上方；所述第一支撑板用于连接所述第一上板面和所述第一下板面；所述第二步进电机固设在所述第一上板面的底部，其驱动轴贯穿所述第一上板面设置；所述第一旋转杆可转动地贯穿所述第一上板面设置；所述第二步进电机的驱动轴和所述第一旋转杆通过第二传动皮带传动连接；所述第一下板面底部设有第三步进电机；所述第三步进电机的驱动轴贯穿所述第一支撑板设置且末端设有第一主动轮；所述第一主动轮正上方设有第一从动轮；所述第一主动轮和所述第一从动轮通过第三传动皮带传动连接；所述第一旋转杆底端套设第二轴承；所述第二轴承的外圈固设第一传动板；所述第一传动板与所述第三传动皮带的一侧固定连接；所述第一旋转臂一端固设于所述第一旋转杆顶端；“L形”所述试剂针的竖段贯穿所述第一旋转臂的另一端设置；所述第一旋转杆内贯穿设有试剂管；所述试剂管一端连接“L形”所述试剂针的横段，另一端连接至所述柱塞泵。

优选的，所述加样取样装置包括第二安装座、蠕动泵、第四步进电机、第二旋转杆、第二旋转臂、和“L形”加样取样针；所述第二安装座包括第二下板面、第二支撑板和第二上板面；所述第二下板面固设在所述底座上；所述第二上板面设在所述第二下板面正上方；所述第二支撑板用于连接所述第二上板面和所述第二下板面；所述第四步进电机固设在所述第二上板面的底部，其驱动轴贯穿所述第二上板面设置；所述第二旋转杆可转动地贯穿所述第二上板面设置；所述第四步进电机的驱动轴和所述第二旋转杆通过第四传动皮带传动连接；所述第二下板面底部设有第五步进电机；所述第五步进电机的驱动轴贯穿所述第二支撑板设置且末端设有第二主动轮；所述第二主动轮正上方设有第二从动轮；所述第二主动轮和所述第二从动轮通过第五传动皮带传动连接；所述第二旋转杆底端套设第三轴承；所述第三轴承的外圈固设第二传动板；所述第二传动板与所述第五传动皮带的一侧固定连接；所述第二旋转臂一端固设于所述第二旋转杆顶端；“L形”所述加样取样针的竖段贯穿所述第二旋转臂的另一端设置；所述第二旋转杆内贯穿设置有样液管；所述样液管一端连接“L形”所述加样取样针的横段，另一端连接至所述蠕动泵。

优选的，所述称重装置包括秤盘、压力传感器和丝杆电机；所述丝杆电机的丝杆沿竖直方向设置；所述丝杆电机的丝杆上可滑动地设置有一滑块；滑块的上端连接有压力传感器，压力传感器的上端连接秤盘；所述固定平台贯穿其板面设置有样品槽；所述秤盘穿过所述样品槽；所述秤盘设在所述样品孔正下方。

优选的，所述清洗装置包括安装在所述固定平台上的清洗池、安装在所述底座上的第一隔膜泵和第二隔膜泵；所述第一隔膜泵设有废液管和排液管；所述废液管连接所述清洗池和所述第一隔膜泵；所述排液管一端连接所述第一隔膜泵，另一端连接废液池；

所述第二隔膜泵设有进水管和出水管；所述进水管一端连接清水池，另一端连接所述第二隔膜泵，所述出水管连接所述第二隔膜泵和所述清洗池；所述出水管上连接有支管；所述支管上设有电磁阀；所述支管末端连接至所述柱塞泵；。

优选的，所述控制系统包括控制主板和与控制主板连接的数据交换器；所述控制终端与所述控制主板的连接方式为无线连接或电连接；所述数据交换器包括温控模块和驱动模块；所述温控模块连接所述温度传感器，用于控制所述加热盘的温度；所述第一驱动模块用于控制所述第一步进电机、所述第二步进电机、所述第三步进电机、所述第四步进电机、所述第五步进电机、所述柱塞泵、所述蠕动泵、所述隔膜泵和所述丝杆电机的运行。

本发明的有益效果：

本发明提供的分光光度法前处理用自动加样混匀装置，加样取样装置、传动混匀装置、称重装置、试剂添加装置、清洗装置、控制系统和控制终端配合使用；实现分光光度法中前处理部分比色皿样品和试剂的自动添加，不仅效率、精确率高，误差也较小，而且减免了专业实验人员人工加样的费用，节省成本。

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，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明的立体结构图；

图2为本发明另一角度的立体结构图；

图3为本发明的主视图；

图4为本发明关于固定平台的俯视图；

图5为本发明关于称重装置的立体结构图；

图6为本发明关于传动混匀装置的立体结构图；

图7为本发明关于试剂添加装置的立体结构图；

具体实施方式

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。需要注意的是，本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。

应当理解的是，当在本说明书中如使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所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发明和简化描述，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发明的限制。

如出现术语“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。

除非另有明确的规定和限定，如出现术语“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行说明，显然所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对附图中提供的本发明实施例中的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1

为了解决分光光度法中，采用人工加样的方法效率低、精确率差、检测结果存在误差，而且人工成本较高，不能实现自动化检测的技术问题。

本发明的实施例提供一种分光光度法前处理用自动加样混匀装置，包括底座1、放置在底座1上的电源2(用于整个装置的供电)、用于混匀样品的传动混匀装置3、用于添加缓冲剂的加样取样装置4、用于添加实验试剂的试剂添加装置5、用于计量样品杯整体重量的称重装置6、用于清洗加样取样针406和试剂针506的清洗装置7、用于收集数据的控制终端8和设在底座1上方的控制系统9；传动混匀装置3通过支撑柱10固设在底座1上；加样取样装置4、试剂添加装置5、称重装置6和清洗装置7围绕传动混匀装置3设置；控制系统9用于控制传动混匀装置3、加样取样装置4、试剂添加装置5、称重装置6和清洗装置7，控制系统9还用于接收控制终端8发出的指令；控制终端8存在形式为网络计算机或手机内的运行控制软件。

本实施中优选的，传动混匀装置3包括第一步进电机301、第一传动皮带302、转轴303、托盘304和托盘支架305；托盘支架305包括支撑柱10和固定平台11；支撑柱10竖直安装在底座1上；固定平台11水平固设于支撑柱10的顶端；固定平台11的中心开设有轴孔；转轴303贯穿轴孔设置；轴孔内设置有第一轴承；第一轴承的外圈嵌于轴孔的内壁；第一轴承的内圈嵌于转轴303表面，因此托盘304会在第一步进电机301的作用下旋转，而固定平台11不会；托盘304平行于固定平台11设置；托盘304的中心固设于转轴303的顶端；第一步进电机301通过“L型”固定架12安装在固定平台11的下方，其驱动轴竖直设置，该驱动轴通过第一传动皮带302与转轴303的底端传动连接，第一步进电机301接收来自驱动模块33的指令，并通过第一传动皮带302驱动转轴以及安装在转轴上的托盘303同步运动；驱动轴上可加设主动轮，转轴底部可加设从动轮，第一传动皮带302可作用于主动轮和从动轮实现驱动轴和转轴的同步运动。

本实施中优选的，托盘304呈圆盘状；圆盘状托盘304表面贯穿设置有若干样品孔13、若干试剂孔14和若干比色皿孔15，样品杯、试剂瓶和比色皿分别放置在样品孔13、若干试剂孔14和若干比色皿孔15中；样品孔13、试剂孔14和比色皿孔15分别绕圆盘状托盘304中心的轴线均匀分布；比色皿孔15的中心到轴线的距离为a，样品孔13的中心到轴线的距离为b，试剂孔14的中心到轴线的距离为c；a≦b≦c，这是因为分光光度实验中，样品杯杯径一般大于比色皿孔径，要保证样品杯和比色皿数量一致，放置样品杯的样品孔13必须设置在托盘304外圈，试剂孔14设置在托盘304的最外圈是为了配合试剂针506的使用；托盘304的边缘处的下底面设置有第一连接柱16；第一连接柱16垂直托盘304设置；第一连接柱16的底端连接弧形托板17；弧形托板17设在托盘304和固定平台11之间，弧形托板17设置于全部试剂孔14正下方，弧形托板17可用于托住各试剂瓶，使各试剂瓶不会下落，维持在相应位置上；托盘304底部还设有第二连接柱18；第二连接柱18的底端连接环形托板19；环形托板19设在托盘304和固定平台11之间，环形托板19设置于全部比色皿孔15正下方，与弧形托板17的作用相似，加设的环形托盘19可防止比色皿下落。

本实施中优选的，固定平台11上设有加热盘20；加热盘20上设有温度传感器；加热盘20内设有用于加热的加热线圈(图中未示)；加热盘20固设在固定平台11的中心，冬季环境温度较低，会影响各种试剂的活性，为了避免环境温度给分光光度实验带来的不便，使用加热盘比色皿提温；加热盘20中心设有供转轴303通行的通孔；加热盘20设有用于加热比色皿的环形槽21；环形托板19设置在环形槽21内，各个比色皿进行加热在环形槽21的槽内加热保温。

本实施中优选的，试剂添加装置5包括第一安装座501、柱塞泵502、第二步进电机503、第一旋转杆504、第一旋转臂505、和“L形”试剂针506；第一安装座501包括第一下板面、第一支撑板和第一上板面；第一下板面固设在底座1上；第一上板面设在第一下板面正上方；第一支撑板用于连接第一上板面和第一下板面；第二步进电机503固设在第一上板面的底部，其驱动轴贯穿第一上板面设置；第一旋转杆504可转动地贯穿第一上板面设置；第二步进电机503的驱动轴和第一旋转杆504通过第二传动皮带22传动连接；第一下板面底部设有第三步进电机23；第三步进电机23的驱动轴贯穿第一支撑板设置且末端设有第一主动轮24；第一主动轮24正上方设有第一从动轮25；第一主动轮24和第一从动轮25通过第三传动皮带26传动连接；第一旋转杆504底端套设第二轴承；第二轴承的外圈固设第一传动板28；第一传动板28与第三传动皮带26的一侧固定连接；第一旋转臂505一端固设于第一旋转杆504顶端；“L形”试剂针506的竖段贯穿第一旋转臂505的另一端设置；第一旋转杆504内贯穿设有试剂管27；试剂管27一端连接“L形”试剂针506的横段，另一端连接至柱塞泵502。第二步进电机503和第三步进电机23接收来自驱动模块33的指令，第二步进电机503通过第二传动皮带22实现第一旋转杆504和驱动轴的同步运动；第一旋转杆504的升降通过第三步进电机23实现：第三步进电机23驱动轴上的第一主动轮24和第一从动轮25相对位置不变，在摩擦力作用下，第三传动皮带26带动安装其上的第一传动板28上下位移，从而带动第二轴承及安装在第二轴承上的第一旋转杆504的升降；试剂针506配合试剂管17使用，柱塞泵502吸取试剂瓶内的试剂，并将该试剂留存在试剂管17前端，便于进行后续向各比色皿内注入试剂。

本实施中优选的，加样取样装置4包括第二安装座401、蠕动泵402、第四步进电机403、第二旋转杆404、第二旋转臂405、和“L形”加样取样针406；第二安装座401包括第二下板面、第二支撑板和第二上板面；第二下板面固设在底座1上；第二上板面设在第二下板面正上方；第二支撑板用于连接第二上板面和第二下板面；第四步进电机403固设在第二上板面的底部，其驱动轴贯穿第二上板面设置；第二旋转杆404可转动地贯穿第二上板面设置；第四步进电机403的驱动轴和第二旋转杆404通过第四传动皮带传动连接；第二下板面底部设有第五步进电机；第五步进电机的驱动轴贯穿第二支撑板设置且末端设有第二主动轮；第二主动轮正上方设有第二从动轮；第二主动轮和第二从动轮通过第五传动皮带传动连接；第二旋转杆404底端套设第三轴承；第三轴承的外圈固设第二传动板；第二传动板与第五传动皮带的一侧固定连接；第二旋转臂405一端固设于第二旋转杆404顶端；“L形”加样取样针406的竖段贯穿第二旋转臂405的另一端设置；第二旋转杆404内贯穿设置有样液管29；样液管29一端连接“L形”加样取样针406的横段，另一端连接至蠕动泵402。第四步进电机和第五步进电机接收来自驱动模块33的指令，第四步进电机通过第四传动皮带实现驱动轴和第一旋转杆404的同步运动；第一旋转杆404的升降通过第五步进电机实现：第五步进电机驱动轴上的第二主动轮和第二从动轮相对位置不变，在摩擦力作用下，第五传动皮带带动安装其上的第二传动板上下位移，从而带动第三轴承及安装在第三轴承上的第一旋转杆404的升降；加样取样针406配合样液管29使用，蠕动泵402吸取样品杯内的样液，并将该样液留存在样液管29前端，便于进行后续向相应的比色皿内注入该样液。

本实施中优选的，称重装置6包括秤盘601、压力传感器602和丝杆电机603；丝杆电机603的丝杆沿竖直方向设置；丝杆电机603的丝杆上可滑动地设置有一滑块30；滑块30的上端连接有压力传感器602，压力传感器602的上端连接秤盘601；固定平台11贯穿其板面设置有样品槽31；秤盘601穿过样品槽31；秤盘601设在样品孔13正下方。分光光度实验过程中，对放有样品的一号样品杯进行称重，样品杯的重量符合设定范围，托盘304转动，对下一个放有样品的样品杯进行称重。

本实施中优选的，清洗装置7包括清洗装置7包括安装在固定平台上的清洗池701、安装在底座上的第一隔膜泵702和第二隔膜泵703；第一隔膜泵702设有废液管34和排液管36；废液管34连接清洗池701和第一隔膜泵702；排液管36一端连接第一隔膜泵702，另一端连接废液池40；

第二隔膜泵703设有进水管38和出水管39；进水管38一端连接清水池41，另一端连接第二隔膜泵703，出水管39连接第二隔膜泵703和清洗池701；出水管39上连接有支管37；支管37上设有电磁阀35；支管37末端连接至柱塞泵502。

第二隔膜泵703将清水从清水池41吸入清水池701中，第一隔膜泵702将受污染的清水泵入废液池40内，清洗池701内的清水即时更替，清水受污染的程度能够降到最低；其中，第一隔膜泵702与第二隔膜泵703同时启动，第一隔膜泵702的运行总时长≧第二隔膜泵703的运行总时长，防止清洗池701内清水溢出；试剂针506外壁只需伸入清洗池701内清洗即可，其内壁的清洗方式如下：电磁阀37开启，支管37内通清水，柱塞泵502将支管37内的清水泵入试剂针506内部并排入清洗池701，以此清洗试剂针506内壁。

本实施中优选的，控制系统9包括控制主板901和与控制主板901连接的数据交换器902；控制终端8与控制主板901的连接方式为无线连接或电连接；数据交换器902包括温控模块32和驱动模块33；温控模块32连接温度传感器，用于控制加热盘20的温度；第一驱动模块33用于控制第一步进电机301、第二步进电机503、第三步进电机23、第四步进电机403、第五步进电机、柱塞泵502、蠕动泵402、隔膜泵702和丝杆电机603的运行，以此控制传动混匀装置3、加样取样装置4、试剂添加装置5、称重装置6和清洗装置7的使用。

本实施例涉及的分光光度法前处理用自动加样混匀装置工作步骤如下：

1.秤盘上升至最高点，将样品放入样品杯，然后将样品杯放入秤盘601上方标有一号位置的样品孔13内，样品杯会落在秤盘601上，一号样品孔13内的样品杯标记为为一号样品杯，对放有样品的一号样品杯进行称重，样品杯的重量符合设定范围，托盘304转动，对下一个放有样品的样品杯进行称重；样品杯的重量不在设定范围内，托盘304停止转动；获取全部样品杯的重量后，秤盘601下降至初始位置，托盘304将一号样品杯转至待加液位置；加样取样针406转至清洗池701位置清洗，完成后上升停留在清洗池701上方；

2.第二旋转杆旋转，带动加样取样针406移动至样品杯正上方，依次对全部样品杯添加缓冲液，缓冲液的添加量根据每个样品杯内样品的实际重量添加，即按比例添加，全部添加完成，加样取样针406在托盘304上方待命；托盘304顺逆时针交替旋转，将样品杯内的样品与缓冲液充分混匀；加样取样针406移动至一号样品杯上方，下降至一定高度，吸取一号样品杯内的样液；而后加样取样针406上升并旋转至一号比色皿上方，将吸取到的样液注入一号比色皿中；加样取样针406移动至清洗池701进行清洗；将各样品杯内样液分别注入各比色皿中，直至全部样品杯内的样液提取完成；托盘304复位至初始位置；加样取样针406移动至清洗池701进行清洗，清洗完成后，加样取样针406在清洗池701上方待命；

3.清洗试剂针506，清洗结束后试剂针506在清洗池701上方待命；将装有不同试剂的试剂瓶分别放置在各试剂孔14内；第一旋转杆带动试剂针506移动至其中一个试剂瓶上方，吸取一定量的该试剂瓶内的试剂，将当次所需的该试剂全部一次性吸取试剂管27内；试剂针506移动至一号比色皿上方，在一号比色皿内注入该试剂，试剂针506位置保持不动，转动托盘304，采用一吸多打的方式，将该试剂依次注入各比色皿中，全部添加完成后，试剂针506旋转至清洗池701进行清洗，清洗完毕，第一旋转杆带动试剂针506移动，吸取第二种试剂，并一一注入比色皿中，第二种试剂全部添加完成后，试剂针506旋转至清洗池701进行清洗，以此类推，将剩下的试剂瓶内的试剂一一注入各比色皿中；托盘304每添加完一种试剂后，可根据具体实验要求规定托盘304是否顺逆时针交替旋转摇匀。

上述实施例仅例示性说明本专利申请的原理及其功效，而非用于限制本专利申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本专利申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本专利申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本专利请的权利要求所涵盖。