自动水采样器设备制造技术

本发明专利技术涉及一种自动水采样器设备(100)，该设备包括至少一个可移动注射单元(10.3、20.3)，其可被定位成将样品注射到设置在设备托盘(104)上的特定小瓶中，托盘(104)在设备的基座上。定位由两个定位单元(106)完成。所述设备的输入单元包括至少一个集水器，而且还可以包括四个或更多个集水器。本发明专利技术还涉及一种对来自预定水体的水进行采样的方法，其中由于所述自动水采样器设备(100)而可以收集多个样品。

Automatic water sampler equipment

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自动水采样器设备
本专利技术涉及一种具有高收集能力的自动小体积水采样器以及一种对一个或多个预定水体进行采样的方法。
技术介绍
在过去30年中，地球化学和同位素示踪剂已成为水文学中的常用工具。它们是解密“事件前”水在暴雨流量响应中的作用、流域中的水龄、确定支持径流生成或植物水吸收的水源的关键。此外，水文过程在时间上是高度动态的，并且经常表现出非线性行为。因此，需要高频数据来改善我们对流域的机械理解。最近，环境监测和分析方面的进展日益促进了高频率(例如分钟)的示踪剂数据的收集，包括营养物浓度(例如C、N、P)、种类(例如NO3、NO2、NH4)和组成(例如溶解的有机物DOM)。BlaenP.J.等人在SciTot.Environ.,2016,569-570,647-660中的评论描述了原位监测技术的原理(例如电化学检测、比色法、光学UV可见光谱和光学荧光光谱)。然而，不存在用于分析水中氧和氢、某些主要离子以及某些参数(如磷酸盐和硫酸盐)的稳定同位素的原位分析仪。因此，在现场抓样并在实验室中进行后续分析仍然至关重要。此外，仍然需要对现场收集的水样进行实验室分析，以提供针对现场仪器漂移的基准、检测不可靠读数的交叉检查以及备用测量(KirchnerJ.W.等人的Hydrol.Process.,2004,18,1353-1359)。诸如ICP-MS的高灵敏度多元素分析仪器的进步极大地减少了所需的样品量，并且可以对毫升大小的样品进行常规分析(ChapinT.P.等人的Appl.Geochem.,2015,59,118-124)。因此，不再需要大量样品。如本评论中有关自动水采样器的描述，理想的水采样器应具有以下属性：小型且易于运输、低成本、低功耗，提供过滤和样品保存，易于部署，能够长期部署并具有高样品容量。然而，目前缺少具有上述所有属性并且能够同时从不同来源收集水的自动水采样器。实际上，所有已知的采样器都有一个或多个缺点，这使得高频水文学研究成为一项艰巨而费时的任务。例如，来自ISCO的“虹吸自动采样器”(参见美国专利申请公开US4415011)可以从不同水源收集样品，但具有有限的24个容器的存储容量。该ISCO系统中的容器通常具有范围为500mL至1000mL的体积，并且无法预见样品保存。而且，ISCO采样器无法并行地从不同来源收集样品。第二示例(KimH.等人的Environ.Sci.Techno/.,2012,46,11220-11226)是“来自ISCO的联接到重力过滤系统的虹吸自动取样器”。同样，尽管样品被过滤以更长保存，但存储容量仅限于24个容器，因此不适合进行高频采样活动。液体采样器的另一示例已经在美国专利申请公开US2002/0025255A1中描述。采样器主要设计成用于保存含有挥发性物质的液体样品。它还包括用于冷却液体并确保样品保存的冰箱。然而，其容量也仅限于24个容器。在授权的美国专利US7687028B1中公开了一种用于以预设的时间间隔无人值守采集顺序的时间积分水样的设备。集水器的最大存储容量为96小瓶且可以收集小至0.5mL的样品。从填充每个样品时直到将其从收集器中取出，将每个小瓶压在平坦低摩擦片上，通过将每个样品小瓶的开口密封起来，将可能改变样品的同位素组成的蒸发最小化。然而，其容量也相对较低，并且该设备不在样品之间被冲洗以最小化污染和记忆效应。如上所述，这些系统的主要缺点是它们提供的存储容量相对较低，容器或小瓶的体积太大而无法在实验室中直接分析，和/或收集器没有设计成用于同时收集来自不同来源的水。
技术实现思路
技术问题本专利技术的技术问题是减轻现有技术中存在的至少一个缺点。技术方案本专利技术的第一目的是涉及一种自动水采样器设备，包括a)适于收集水的输入单元(200)，所述输入单元(200)包括以下中的一个或至少两个：i.用于降水的第一集水器，所述第一集水器包括降水量计，ii.用于地表水的第二集水器，iii.用于地下水的第三集水器，iv.用于土壤水的第四集水器，b)每个所述集水器各有的一个计量单元，c)一个可移动注射单元，其包括每个所述集水器各有的至少一个针，d)带有多个小瓶的一个托盘，通常多达1600个小瓶，所述小瓶的容积优选为1mL至200mL的范围，更优选为2mL至40mL，e)每个所述集水器各有的输出单元，其适于将水排到所述设备外部，以及f)主控制器单元，其适于控制所述输入单元、所述计量单元、所述可移动注射单元和所述输出单元，其中，每个所述集水器独立地与所述计量单元和所述可移动注射单元流体连接，其中，所述计量单元与所述输出单元流体连接，并且其中，所述主控制器单元包括处理器，该处理器配置为执行：-在所述输入单元包括所述集水器中的一个或多个的情况下，对所述集水器中的一个或多个进行采样，或者-在所述输入单元包括所述集水器中的至少两个的情况下，对所述集水器中的所述至少两个进行同时采样。根据优选实施例，所述处理器配置为以每分钟一个样品到每小时一个样品的最大速率执行高频采样或高频同时采样。根据优选实施例，所述处理器配置为以每分钟一个样品到每月一个样品的速率执行采样或同时采样。根据优选实施例，每个所述集水器各有的所述一个计量单元包括往复泵，优选为注射器。根据优选实施例，所述输入单元至少包括用于降水的所述第一集水器，所述第一集水器包括：a)适于收集降水的漏斗，b)第一封闭容器，以及c)第二封闭容器，所述第一和第二封闭容器分别包括第一和第二空气释放开口、第一和第二入口以及第一和第二出口，所述第一和第二封闭容器分别通过所述第一和第二出口借助于汇合元件流体地连接到所述一个计量单元，所述漏斗包括导管，所述导管通过所述第一入口流体地连接至所述第一封闭容器。根据优选实施例，所述输入单元至少包括用于降水的所述第一集水器，所述第一集水器包括：a)适于收集降水的漏斗，b)第一封闭容器，以及c)第二封闭容器，所述第一和第二封闭容器分别包括第一和第二空气释放开口、第一和第二入口以及第一和第二出口，所述第一和第二封闭容器分别通过所述第一和第二出口借助于汇合元件流体地连接到所述一个计量单元，所述漏斗包括导管，所述导管通过所述第二入口流体地连接到所述第二封闭容器。根据优选实施例，所述导管是柔性导管。根据优选实施例，所述第一和第二封闭容器分别通过所述第一和第二出口通过第一和第二三通旋塞阀流体地连接到所述一个计量单元。根据优选实施例，所述第一和第二三通旋塞阀中的每个包括：a)第一通路，其分别流体地连接到所述第一出口或所述第二出口，b)第二通路，其通过所述汇合元件流体地连接到所述一个计量单元，以及c)第三通路，所述第三通路分别是第一流体出口和第二流体出口。根据优选实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动水采样器设备(100)，包括：/na)适于收集水的输入单元(200)，所述输入单元(200)包括以下中的一个或至少两个：/ni.用于降水的第一集水器(10.1)，所述第一集水器(10.1)包括降水量计，/nii.用于地表水的第二集水器(20.1)，/niii.用于地下水的第三集水器(30.1)，/niv.用于土壤水的第四集水器(40.1)，/n所述输入单元包括每个集水器各有的泵，/nb)每个所述集水器各有的一个计量单元(10.2、20.2、30.2、40.2)，/nc)一个可移动注射单元(10.3、20.3、30.3、40.3)，其包括每个所述集水器各有的至少一个针(10.4、20.4、30.4、40.4)，/nd)带有多个小瓶的一个托盘(104)，通常多达1600个小瓶，所述小瓶的容积优选为1mL至200mL的范围，更优选为2mL至40mL，每个小瓶包括盖，/ne)每个所述集水器各有的输出单元(10.5、20.5、30.5、40.5)，其适于将水排到所述设备(100)外部，以及/nf)主控制器单元，其适于控制所述输入单元(200)、所述计量单元(10.2、20.2、30.2、40.2)、所述可移动注射单元(10.3、20.3、30.3、40.3)和所述输出单元(10.5、20.5、30.5、40.5)，/n其中，每个所述集水器(10.1、20.1、30.1、40.1)独立地与所述计量单元(10.2、20.2、30.2、40.2)和所述可移动注射单元(10.3、20.3、30.3、40.3)流体连接，/n其中，所述计量单元(10.2、20.2、30.2、40.2)与所述输出单元(10.5、20.5、30.5、40.5)流体连接，并且/n其中，所述主控制器单元包括处理器，该处理器配置为执行：/n-在所述输入单元(200)包括所述集水器(10.1、20.1、30.1、40.1)中的一个的情况下，对所述一个集水器(10.1、20.1、30.1、40.1)进行采样，或者/n-在所述输入单元(200)包括所述集水器(10.1、20.1、30.1、40.1)中的至少两个的情况下，对所述集水器(10.1、20.1、30.1、40.1)中的所述至少两个进行同时采样。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171020 LU LU1004861.一种自动水采样器设备(100)，包括：
a)适于收集水的输入单元(200)，所述输入单元(200)包括以下中的一个或至少两个：
i.用于降水的第一集水器(10.1)，所述第一集水器(10.1)包括降水量计，
ii.用于地表水的第二集水器(20.1)，
iii.用于地下水的第三集水器(30.1)，
iv.用于土壤水的第四集水器(40.1)，
所述输入单元包括每个集水器各有的泵，
b)每个所述集水器各有的一个计量单元(10.2、20.2、30.2、40.2)，
c)一个可移动注射单元(10.3、20.3、30.3、40.3)，其包括每个所述集水器各有的至少一个针(10.4、20.4、30.4、40.4)，
d)带有多个小瓶的一个托盘(104)，通常多达1600个小瓶，所述小瓶的容积优选为1mL至200mL的范围，更优选为2mL至40mL，每个小瓶包括盖，
e)每个所述集水器各有的输出单元(10.5、20.5、30.5、40.5)，其适于将水排到所述设备(100)外部，以及
f)主控制器单元，其适于控制所述输入单元(200)、所述计量单元(10.2、20.2、30.2、40.2)、所述可移动注射单元(10.3、20.3、30.3、40.3)和所述输出单元(10.5、20.5、30.5、40.5)，
其中，每个所述集水器(10.1、20.1、30.1、40.1)独立地与所述计量单元(10.2、20.2、30.2、40.2)和所述可移动注射单元(10.3、20.3、30.3、40.3)流体连接，
其中，所述计量单元(10.2、20.2、30.2、40.2)与所述输出单元(10.5、20.5、30.5、40.5)流体连接，并且
其中，所述主控制器单元包括处理器，该处理器配置为执行：
-在所述输入单元(200)包括所述集水器(10.1、20.1、30.1、40.1)中的一个的情况下，对所述一个集水器(10.1、20.1、30.1、40.1)进行采样，或者
-在所述输入单元(200)包括所述集水器(10.1、20.1、30.1、40.1)中的至少两个的情况下，对所述集水器(10.1、20.1、30.1、40.1)中的所述至少两个进行同时采样。


2.根据权利要求1所述的自动水采样器设备(100)，其特征在于，所述处理器配置为以每分钟一个样品到每小时一个样品的最大速率执行高频采样或高频同时采样。


3.根据权利要求1所述的自动水采样器设备(100)，其特征在于，所述处理器配置为以每分钟一个样品到每月一个样品的速率执行采样或同时采样。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的自动水采样器设备(100)，其特征在于，每个所述集水器各有的所述一个计量单元(10.2、20.2、30.2、40.2)包括往复泵，优选为注射器。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的自动水采样器设备(100)，其特征在于，所述输入单元(200)至少包括用于降水的所述第一集水器(10.1)，所述第一集水器(10.1)包括：
a)适于收集降水的漏斗(4)，
b)第一封闭容器(6)，以及
c)第二封闭容器(8)，
所述第一和第二封闭容器(6、8)分别包括第一和第二空气释放开口(6.1、8.1)、第一和第二入口(6.2、8.2)以及第一和第二出口(6.3、8.3)，
所述第一和第二封闭容器(6、8)分别通过所述第一和第二出口(6.3、8.3)借助于汇合元件(75)流体地连接到所述一个计量单元(10.2)，
所述漏斗(4)包括导管(4.1)，所述导管(4.1)通过所述第一入口(6.2)流体地连接至所述第一封闭容器(6)。


6.根据权利要求1-4中任一项所述的自动水采样器设备(100)，其特征在于，所述输入单元(200)至少包括用于降水的所述第一集水器(10.1)，所述第一集水器(10.1)包括：
a)适于收集降水的漏斗(4)，
b)第一封闭容器(6)，以及
c)第二封闭容器(8)，
所述第一和第二封闭容器(6、8)分别包括第一和第二空气释放开口(6.1、8.1)、第一和第二入口(6.2、8.2)以及第一和第二出口(6.3、8.3)，
所述第一和第二封闭容器(6、8)分别通过所述第一和第二出口(6.3、8.3)借助于汇合元件(75)流体地连接到所述一个计量单元(10.2)，
所述漏斗(4)包括导管(4.1)，所述导管(4.1)通过所述第二入口(8.2)流体地连接到所述第二封闭容器(8)。


7.根据权利要求5-6中任一项所述的自动水采样器设备(100)，其特征在于，所述导管(4.1)是柔性导管。


8.根据权利要求5-7中任一项所述的自动水采样器设备(100)，其特征在于，所述第一和第二封闭容器(6、8)分别通过所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：F巴尼奇，N马丁内兹卡雷拉斯，JF伊夫利，O奥纳吉，
申请(专利权)人：卢森堡科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：卢森堡;LU