专利名称：具有自动换柱功能的全自动固相萃取装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种固相萃取装置，特别涉及一种具有自动换柱功能的全自动固相萃取装置。
背景技术：
现在在分析化学实验室常常需要对复杂基质或痕量的物质进行分析，在进行这些分析前，对样品进行处理成为保证分析结果、提高分析效率、保护分析仪器的一个必不可少的步骤。固相萃取技术作为一种新型的样品前处理技术在分析实验室得到广泛的应用，并成为诸多国家标准和行业标准中所规定的标准样品前处理方法。例如，GB/T 22388-2008 《原料乳与乳制品中三聚氰胺检测方法》、GB/21317-2007《动物源性食品中四环素类兽药残留量检测方法》、GB/T《蜜蜂、果汁和果酒中304种农药残留测定方法》、GB/T20769-2006《水果和蔬菜中405种农药和相关化学品残留量的测定》、GB/T 5009. 192-2003《动物性食品中克伦特罗残留量的测定》等等。固相萃取技术相比于传统的液液萃取，可以减少有机溶剂的使用量，并可以提高样品处理的重现性，同时此项技术更有利于样品处理的自动化。自动化的样品处理过程，不但可以降低操作者的劳动强度，提高处理效率，保护操作者不受有毒溶剂的危害，同时更可以提高样品处理的重现性和精密度。所以自动化的固相萃取设备在分析实验室中得到广泛的应用。当今市场上的自动固相萃取设备一种是通过液体处理器来实现，可以批次处理较多的样品，但是却存在着溶剂混合、流量难以控制的问题；另一类就是专门的固相萃取装置，可以有效的解决上述的问题，但是批次处理样品的数量受到限制，进而影响样品处理效率。有鉴于此，为解决现有固相萃取装置技术中的种种不足，本设计人基于相关领域的研发，并经过不断测试及改良，进而有本实用新型的产生。
发明内容本实用新型的目的在于，提供一种具有自动换柱功能的全自动固相萃取装置，使得在整个系统的运动过程中，样品舟运动平稳且定位准，在占用很小面积的基础上完成最多样品的处理工作。为达上述目的，本实用新型提供一种具有自动换柱功能的全自动固相萃取装置， 其包括全自动液体处理器，用于待处理样品的进样和处理后样品的收集；全自动固相萃取柱切换装置，包括有左侧逆时针循环走位系统和右侧进样系统；所述的左侧逆时针循环走位系统包括有托盘和样品舟，所述的样品舟设置在托盘上，托盘下方设有直线步进电机和由所述直线步进电机驱动的直齿轮，所述样品舟的下部固定有与直齿轮相配合的齿条， 所述的样品舟上设有多个所述的萃取柱座，每个萃取柱座内设有萃取柱；所述的右侧进样系统包括有机架和柱塞，所述柱塞能够沿着机架上下运动；以及流路管理系统，其与柱塞连接用于固相萃取柱自动的切出和切入流路管理。所述的具有自动换柱功能的全自动固相萃取装置，其中，所述的样品舟的两端是不对称的梭形，且两端分别做九十度的尖角。所述的具有自动换柱功能的全自动固相萃取装置，其中，所述的托盘中间设有压盘，压盘与样品舟贴合以限制样品舟上下蹿动，压盘与托盘之间沿着样品舟的延伸方向的距离与样品舟长度相同。所述的具有自动换柱功能的全自动固相萃取装置，其中，所述机架上安装有光电开关、电机和挡片，所述电机上安装有皮带轮，机架上还安装有丝杠，所述丝杠上也安装有皮带轮，电机上的皮带轮通过皮带与丝杠上的皮带轮连接，所述丝杠螺纹连接有丝母，所述丝母安装在悬臂上，所述悬臂的下方连接有所述的柱塞。所述的具有自动换柱功能的全自动固相萃取装置，其中，所述的机架上还沿竖直方向安装有光杠，所述光杠通过直线轴承安装在所述的悬臂上。所述的具有自动换柱功能的全自动固相萃取装置，其中，所述的右侧进样系统还设有中间限位装置以及准确定位装置，其包括有母口臂和霍尔元件，萃取柱对准在柱塞正下方，样品舟上装有挡片，挡片上有四个脚分别对应样品舟上的四个柱位，挡片运动到装有光电开关的母口臂下面，第一个脚挡住光电开关，开关控制样品舟停止，使柱塞对准萃取柱，柱塞向下插入萃取柱时，柱塞上的密封装置与柱塞紧密配合；霍尔元件通过样品舟上的磁铁判别样品舟的编号。所述的具有自动换柱功能的全自动固相萃取装置，其中，每个萃取柱上套接有弹
ο所述的具有自动换柱功能的全自动固相萃取装置，其中，所述样品舟的上部连接有两个大小不一的小柱。本实用新型的有益效果是通过设计了多柱的自动切换装置解决了现有技术中的矛盾，在保证处理效果的前提下实现了批次多达IM个样品的自动处理，并实现了样品的分段收集，处理后样品的二次进样等操作，在处理过程中无需人为参与，完全自动完成。

图1为本实用新型的整体示意图；图2A为全自动固相萃取柱切换装置的主视图；图2B为图2A的俯视图；图2C为萃取柱及萃取柱座的局部示意图；图2D为样品舟的示意图；图2E为样品舟运动过程的示意图；附图标记说明1-全自动液体处理器；2-全自动固相萃取柱切换装置；21-压盘； 22-电机座；23-直线步进电机；24-托盘；25-直齿轮；26-弹簧；27-萃取柱；28-样品舟； 29-齿条；210-萃取柱座；211-挡片；212-磁铁；213-小柱；201-第一样品舟；202-第二样品舟；203-第三样品舟；204-第四样品舟；205-第五样品舟；206-第六样品舟；207-第七样品舟；31-光电开关；32-电机；33-挡片；34-皮带轮；35-机架；36-基板；37-光杠；38-丝杠；310-柱塞；311-丝母；312-悬臂；41-定位削；42-挡板；43-轴承座；44,48-深沟球轴承；45-母口臂；46-连接板；47-霍尔元件；5-流路管理系统。
具体实施方式
有关本实用新型为达到上述的使用目的与功效及所采用的技术手段，现举出较佳可行的实施例，并配合附图所示，详述如下如图1所示，本实用新型一种具有自动换柱功能的全自动固相萃取装置，主要包括三个组成部分全自动液体处理器1、全自动固相萃取柱切换装置2以及流路管理系统5。其中，全自动液体处理器1用于待处理样品的进样和处理后样品的收集，全自动液体处理器1内的设备具有隔膜穿刺功能，并可以自动对相关的流体进行清洗。全自动液体处理器1可以完成待处理样品的引入、处理完样品的收集、并可以自动实现样品的稀释、 混合、标准物添加、衍生等操作。由于全自动液体处理器1是本领域技术人员熟知的设备， 故不再赘述。再如图2A、图2B、图2C、图2D和图2E所示，全自动固相萃取柱切换装置2包括有左侧逆时针循环走位系统和右侧进样系统，其中，所述的左侧逆时针循环走位系统包括压盘21、电机座22、直线步进电机23、托盘M、直齿轮25、弹簧沈、萃取柱27、样品舟观、齿条四、萃取柱座210、挡片211、磁铁212和小柱213等构件。所述的样品舟28设置在所述的托盘M上，托盘M下方的两端设有电机座22、直线步进电机23和由所述直线步进电机23驱动的直齿轮25。所述的样品舟28上设有多个所述的萃取柱座210，每个萃取柱座210内设有萃取柱27，每个萃取柱27上套接有所述的弹簧26。特别如图2D所示，所述的样品舟观，其两端是一个不对称的梭形，且两端分别做九十度的尖角，而样品舟观两端之所以采用这样的结构也是实现在很小面积下做到最大程度运动的关键。所述样品舟观的下部固定有与直齿轮25相配合的齿条四，所述样品舟 28的上部连接有两个大小不一的小柱213，由此可以保证萃取柱座210不会装反。在所述样品舟观运动的时候，直线步进电机23提供动力带动与其轴接的直齿轮 25做旋转运动，此时齿轮25与齿条四啮合带动齿条四上的萃取柱座210做直线运动。特别如图2E所示，以位于周边的样品舟为例。其中，位于最右侧的第六样品舟206 下部的齿条四与直齿轮25啮合，第六样品舟206向图中的上方运动，与此同时，位于左侧的第三样品舟203脱离直齿轮25，第二样品舟202与齿轮25啮合，利用样品舟两端不对称的特点，从而推动第三样品舟203向图中的下方运动。第三样品舟3先到达托盘M的边缘，而第二样品舟202仍然在推动第三样品舟203，由于托盘M的直角处处理为与样品舟的端部角度相同，因此此时第三样品舟203与托盘M接触部分因为角度相同可以顺利过渡运动，此时第三样品舟203推动其右侧的第四样品舟204实现向图中的右侧运动。而第六样品舟6向图中的上方运动的同时因脱离了直齿轮5而静止，第六样品舟6的下方留出一个样品舟的位置，由于第三样品舟203移到第四样品舟204的位置，因此，第四样品舟204右侧的样品舟依序移动，第七样品舟207被挤出的同时斜向上移动与直齿轮25啮合并继续推动第六样品舟206向图中的上方运动。第三样品舟3则因脱离直齿轮25而静止。第七样品舟207把第六样品舟206推到托盘M的边缘利用接触部分把第六样品舟206推到向左运动的阵列中，同时第一样品舟201被挤出与直齿轮25啮合推动已静止的第二样品舟202 向图中的下方运动，如此循环完成所有样品舟的循环逆时针运动。位于托盘M中间位置的压盘21则与样品舟观贴合限制样品舟上下蹿动，而压盘 21与托盘M之间沿着样品舟观的延伸方向的距离正好与样品舟观长度相同，这样就限制了样品舟观前后蹿动，这两部分配合保证样品舟观的平稳准确运行。所述的右侧进样系统位于左侧逆时针循环走位系统的右侧，右侧进样系统包括 光电开关31、电机32、挡片33、皮带轮34、机架35、基板36、光杠37、丝杠38、直线轴承39、 柱塞310、丝母311和悬臂312等构件。所述的光电开关31、电机32、挡片33均安装在所述的机架35上，皮带轮34安装在电机32的基板36上，机架35上的丝杠38也安装有皮带轮(图中未示)，电机32上的皮带轮34通过皮带与丝杠38上的皮带轮连接，丝杠38上螺纹连接有丝母311，所述丝母311 则安装在悬臂312上。所述的机架35上还沿竖直方向安装有光杠37，所述光杠37通过直线轴承安装在所述的悬臂312上。所述悬臂312的下方连接有所述的柱塞310。右侧进样系统在运动的时候，先由电机32带动皮带轮34做平面的转动，皮带轮34 通过皮带带动连接在丝杠38上的皮带轮转动，从而实现丝杠38的转动。丝杠38做转动的同时带动装在丝杠38上的丝母311做上下运动，悬臂312随着丝母311做上下运动从而使柱塞310在样品舟观内完成进样退出的动作。因为光杠37与直线轴承39可以精密配合， 而直线轴承39固定在悬臂312上，丝母311也固定在悬臂312上，所以通过光杠37的准确限位使柱塞310上下运动稳定而精确。在柱塞310上下运动时挡片33遮挡住光电开关31， 通过光电开关31对柱塞310上下运动做准确的传感定位。所述的右侧进样系统还设有中间限位装置以及准确定位装置，其包括定位削 41、挡板42、轴承座43、深沟球轴承(44、48)、母口臂45、连接板46和霍尔元件47，光电开关 31等构件将样品舟28上的萃取柱27定位并使萃取柱对准在柱塞310正下方，样品舟28上装有挡片211，挡片211上有四个脚分别对应样品舟观上的四个柱位，当挡片33运动到装有光电开关31的母口臂45下面时，第一个脚挡住光电开关31，开关控制样品舟观停止，此时柱塞310则对准了萃取柱27，当柱塞310向下插入萃取柱27时柱塞310上的密封装置与柱塞310紧密配合，保证进样时柱内液体不会外溢，此时萃取柱27随着柱塞310下移与母口臂45上的母口研合保持密封同时弹簧沈进入压缩状态，进样时液体从柱塞310内的送液管进入，经柱塞310母口以及母口臂45上的接头进入出液管内，当完成进样萃取动作以后柱塞310向上拔起，弹簧沈恢复原状同时靠其弹力将萃取柱27与母口分离，当萃取柱27 运动到挡板42位置时挡板42将萃取柱27挡下，柱塞310也脱离萃取柱27，接下来顺次完成其余柱位的处理工作。另外轴承座43上的轴承44与定位削41完成样品舟左右方向的定位并保证其左右方向的不蹿动，母口臂45下的轴承48则压住样品舟槽口的下端保证其不上下蹿动，通过这两个限位每个样品舟到达进样位时都能平稳的运动，而霍尔元件47则通过样品舟上的磁铁212来确定哪个是第一样品舟，当样品舟上的磁铁212运动到霍尔元件47位置上时或而发出信号定为第一样品舟，后面的样品舟顺次编号。所述的流路管理部分5由注射泵、11 口阀和电磁阀组成，通过与柱塞连接实现固相萃取柱自动的切出和切入流路管理系统。整个流路管理部分包括液路管理部分和气路管理部分。液路管理部分用于管理多种溶剂用于固相萃取的各步骤，气路管理部分用于管理气体，对固相萃取柱进行吹干操作。其关键是实现了固相萃取柱自动的切入和切出流路管理系统，通过动态密封的柱塞实现多固相萃取柱自动切换，同时与自动液体处理器相连， 实现待处理样品的自动引入和处理完样品的自动收集。并可以实现对样品的多次收集、对处理后样品的二次进样操作。系统运行时，首先通过系统软件对系统按照实际情况进行配置，并设置相应的处理固相萃取方法，并在批表中设定取样位置、收集位置、所使用固相萃取柱位置。开始运行后，固相萃取柱切换装置首先将所设定的固相萃取柱切换到柱塞下方，柱塞自动深入固相萃取柱中，并根据方法设定的固相萃取柱类型自动判断插入的深度。此后，通过转动阀的切换和注射泵的组合动作，对固相萃取柱进行一系列的固相萃取操作。当需要讲样品引入固相萃取柱时，自动液体处理器会自动运动到相应的设定位置，通过流路中的注射泵取样，并通过流路的切换将样品打入固相萃取柱内。当需要进行收集时，自动液体处理器自动运动到设定好的收集位置，流路中的阀进行相应的切换，通过注射泵的动作，将需收集的样品收集到样品瓶内。自动液体处理器在进样前和收集前都会对样品针进行清洗，以减少交叉污^fe ο综上所述，本实用新型提供一种可以做大量样本的全自动固相萃取仪(SPE)，一次可以无人值守做1 个样品。SPE主要是通过两部分组成，右侧机械部分完成进样功能(即柱塞的上下运动)，左侧机械部分完成1 个样品的逆时针循环走位，中间机械部分完成限位及准确定位的功能。通过三部分的精确配合完成仪器对1 个样品顺次循环的萃取处理。通过设计运动舟28两端合适的角度，两端运动舟挤压相邻运动舟，并配合运动舟托盘侧边相应的角度设计，实现全盘运动舟的运动，以实现在最小面积下，最大限度的运动。并通过固相萃取支架上的光耦挡片对每个固相萃取柱的位置进行精确的传感。在整个系统的运动过程中，样品舟运动平稳且定位准，在占用很小面积的基础上完成最多样品的处理工作。以上对本实用新型的描述是说明性的，而非限制性的，本专业技术人员理解，在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行许多修改、变化或等效，但是它们都将落入本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种具有自动换柱功能的全自动固相萃取装置，其特征在于，包括全自动液体处理器，用于待处理样品的进样和处理后样品的收集；全自动固相萃取柱切换装置，包括有左侧逆时针循环走位系统和右侧进样系统；所述的左侧逆时针循环走位系统包括有托盘和样品舟，所述的样品舟设置在托盘上，托盘下方设有直线步进电机和由所述直线步进电机驱动的直齿轮，所述样品舟的下部固定有与直齿轮相配合的齿条，所述的样品舟上设有多个所述的萃取柱座，每个萃取柱座内设有萃取柱； 所述的右侧进样系统包括有机架和柱塞，所述柱塞能够沿着机架上下运动；以及流路管理系统，其与柱塞连接用于固相萃取柱自动的切出和切入流路管理。
2.根据权利要求1所述的具有自动换柱功能的全自动固相萃取装置，其特征在于，所述的样品舟的两端是不对称的梭形，且两端分别做九十度的尖角。
3.根据权利要求1所述的具有自动换柱功能的全自动固相萃取装置，其特征在于，所述的托盘中间设有压盘，压盘与样品舟贴合以限制样品舟上下蹿动，压盘与托盘之间沿着样品舟的延伸方向的距离与样品舟长度相同。
4.根据权利要求1所述的具有自动换柱功能的全自动固相萃取装置，其特征在于，所述机架上安装有光电开关、电机和挡片，所述电机上安装有皮带轮，机架上还安装有丝杠， 所述丝杠上也安装有皮带轮，电机上的皮带轮通过皮带与丝杠上的皮带轮连接，所述丝杠螺纹连接有丝母，所述丝母安装在悬臂上，所述悬臂的下方连接有所述的柱塞。
5.根据权利要求4所述的具有自动换柱功能的全自动固相萃取装置，其特征在于，所述的机架上还沿竖直方向安装有光杠，所述光杠通过直线轴承安装在所述的悬臂上。
6.根据权利要求1所述的具有自动换柱功能的全自动固相萃取装置，其特征在于，所述的右侧进样系统还设有中间限位装置以及准确定位装置，其包括有母口臂和霍尔元件， 萃取柱对准在柱塞正下方，样品舟上装有挡片，挡片上有四个脚分别对应样品舟上的四个柱位，挡片运动到装有光电开关的母口臂下面，第一个脚挡住光电开关，开关控制样品舟停止，使柱塞对准萃取柱，柱塞向下插入萃取柱时，柱塞上的密封装置与柱塞紧密配合；霍尔元件通过样品舟上的磁铁判别样品舟的编号。
7.根据权利要求1所述的具有自动换柱功能的全自动固相萃取装置，其特征在于，每个萃取柱上套接有弹簧。
8.根据权利要求1所述的具有自动换柱功能的全自动固相萃取装置，其特征在于，所述样品舟的上部连接有两个大小不一的小柱。
专利摘要一种具有自动换柱功能的全自动固相萃取装置，包括全自动液体处理器；全自动固相萃取柱切换装置，包括有左侧逆时针循环走位系统和右侧进样系统；左侧逆时针循环走位系统包括有托盘和样品舟，样品舟设置在托盘上，托盘下方设有直线步进电机和直齿轮，样品舟下部固定有与直齿轮相配合的齿条，样品舟上设有多个萃取柱；右侧进样系统包括有机架和柱塞，所述柱塞能够沿着机架上下运动；以及流路管理系统，其与柱塞连接用于固相萃取柱自动的切出和切入流路管理。本实用新型在保证处理效果的前提下实现了批次多达124个样品的自动处理，并实现了样品的分段收集，处理后样品的二次进样等操作，在处理过程中无需人为参与，完全自动完成。
文档编号G01N1/34GK202018398SQ20102062674
公开日2011年10月26日 申请日期2010年11月26日 优先权日2010年11月26日
发明者张晓辉, 朱苗苗, 李广霞, 江国宪, 田春明, 程鹏, 胡克, 马忠强 申请人:北京莱伯泰科仪器有限公司