一种连续液体进样系统及其控制方法技术方案

一种连续液体进样系统及其控制方法，使用两个或多个注射泵实现样品的连续进样。系统包括数量与所述注射泵数量相同的两个或多个多通道旋转阀，每一个注射泵的出液口与一个与该注射泵对应的所述多通道旋转阀的液路入口相连，每一个所述多通道旋转阀包括至少两个液路出口，其中一个液路出口与所述样品来源对应，另一个液路出口与所述检测室对应；所有所述多通道旋转阀的对应所述样品来源或者检测室的液路出口由管路汇集到一起，然后再连通所述样品来源或者检测室。本发明专利技术的系统及控制方法能够克服单一注射泵无法实现连续进样的问题，实现了保护易损样品前提下的连续、精准、稳定的进样。进样。进样。

【技术实现步骤摘要】
一种连续液体进样系统及其控制方法


[0001]本专利技术属于自动检测
，特别涉及液体进样系统，尤其是能够实现液体样品连续进样、避免液体中悬浮颗粒物样品损伤的系统。

技术介绍

[0002]在生命科学、环境科学、海洋科学及医学等多个学科中，液体中的可溶性物质，如金属元素、无机盐等化学成分，或者液体中的悬浮颗粒物，如单细胞、多细胞微小生物、细胞群体等生物颗粒及微塑颗粒等非生物颗粒，都是重要的研究对象，对上述研究对象的检测和分析有着重要的意义。流过式液体检测分析就是对上述对象实现快速检测和分析的过程。相较于传统的检测分析方式，流过式液体检测分析技术的检测通量和处理速度明显提高，这种提高可以达到数量级的差距。因此，流过式液体检测分析仪器被广泛应用于多种学科的研究和生产当中。在流过式液体检测分析仪器中，针对液体样品进行分析与检测，是将被测样品抽入仪器中，使其流过检测装置，采集检测结果。因而液体样品的输送和增压是其中重要的一环。泵，是目前流过式液体检测分析仪器中常用的实现液体样品输送的机械装置，现有技术中主要使用隔膜泵，蠕动泵及注射泵。
[0003]在水质检测领域，流过式液体检测分析仪器因大通量、检测速度快等优点而备受关注。对于应用于水质检测中的流过式液体检测分析仪器，如应用于近岸或水域中定点的在线检测或者基于科考船等移动载体的走航检测中的仪器来说，连续进样是一项十分重要的功能。例如在海洋牧场的水质监测或者湖泊的水质监测等监测场景中，需要实时掌握监测区域内水质的变化情况，不仅监测跨越的时间尺度较大，还要保证监测数据的连续性，因此需要保证检测仪器能够连续不断的工作。再例如，在走航检测的监测场景中，检测分析随着船舶在水面的航行移动而进行，需要对经过区域内的水样进行在线分析，整个检测过程跨越一定的时间和空间尺度。并且，受实际情况，如航线、天气等因素的限制，走航检测中，船舶可能无法重复在一片区域往复航行，只会一次性经过一片区域。为了保证数据采集及检测结果的完整性和连续性，避免部分途径区域检测数据的缺失，仪器的稳定连续工作至关重要。因此，应用于上述两种场景的液体检测分析仪器都需要保证能够稳定地实现连续进样。
[0004]现有的具备连续进样功能的流过式液体检测分析仪器多为针对液体中可溶性(溶解性)物质，如磷酸盐、硝酸盐等化学成分的检测而设计。这些成分以溶于液体的形式存在，检测过程中不易受到泵的结构及工作方式的影响，因此，此类仪器在泵的选择上主要选用能够直接实现连续进样功能的产品，例如蠕动泵。然而针对于液体中存在的不可溶的悬浮颗粒物的检测，则需要考虑样品输送过程中仪器设备对悬浮颗粒物的影响，所以在针对液体中悬浮颗粒物成分的检测分析仪器中，对于泵的选择及液路结构就有着一定的要求。目前市场中实现连续进样的检测分析仪器多采用蠕动泵及隔膜泵作为泵水单元。然而在实际作业过程中，由于这两种泵因其本身结构和工作原理的限制，并不适用于直接在检测区域前置(上游)使用。在隔膜泵中，需要通过单向球阀控制液体的吸入和排出。因为球阀的存
在，对于液体样品中存在脆弱样品，如浮游生物、微小生物等不溶于液体的微小悬浮颗粒物的情况，在对此类液体样品进行输送时，球阀可能对液体中的脆弱样品造成损伤，造成观测对象的碎裂等后果。另外，隔膜泵输送过程中会产生一定的剪切力，也可能对脆弱样品造成损伤。与此类似，在使用蠕动泵进行液体样品输送过程中，因蠕动泵中存在滚轮对软管的碾压，若液体中存在不溶于液体的脆弱样品，蠕动泵工作过程中的挤压可能会对液体中的脆弱样品造成损伤，同样会造成观测不准确的后果。以针对浮游植物的检测分析为例，浮游植物在检测样品中属于液体中的悬浮颗粒物，种类繁多的浮游植物存在单细胞、链状多细胞及细胞群体等多种存在形式。如果使用上述隔膜泵或者蠕动泵作为泵水单元，在液体的输送过程中，链状和群体细胞的结构和存在形式极易被破坏，粒径较大的单细胞可能因挤压造成破碎，无法保持其原有形态，从而影响检测结果的准确性。
[0005]通过上述说明可知，在针对液体中悬浮颗粒物的检测分析中，为了避免检测时对悬浮颗粒物造成损伤导致的检测结果不准确，泵的选取及泵在液路中的位置十分重要。市场中现有的一些产品在设计时选用了后置泵作为保护悬浮颗粒物的解决方案。例如，Fluid Imaging公司生产的FlowCAM系列流式细胞摄像系统，这种针对水生微小生物分析的仪器为了控制流量和流速并实现连续进样，使用了蠕动泵，并安装于检测区后方。样品经检测区域后再经过蠕动泵泵体，即检测完成后的样品才会被损伤。然而这种对悬浮颗粒物有损伤的泵在检测区域下游后置的使用方式只是解决了检测时无损的问题，并没有考虑样品检测后的无损。在流过式检测分析仪器的实际应用中，如科考船出海采集的海水样品，经过船载仪器设备检测后常常需进行回收，进行其他后续检测工作，如高效液相色谱分析HPLC、测序、人工镜检等。因此，样品的回收十分必要。另外，当待检测样品较为珍贵或难以重复获取，需要回收多次利用时，现有蠕动泵后置的方式同样无法满足无损检测需求。
[0006]除泵体结构产生的影响以外，不同类别的泵所实现的输送方式也会对检测造成一定程度的影响。由于自身的工作原理，蠕动泵与隔膜泵在低流量工作时产生的流体脉动会影响样品的平稳输送。这种带有脉冲的输送方式会对输送样品的精确定量造成影响，严重影响某些需要精密测量的检测，如光强、频率检测信号的准确性及成像检测的图像质量。这些检测信息的恶化进而会严重降低流过式液体检测分析仪器的准确性。因此，隔膜泵和蠕动泵这类脉冲式泵不能满足流过式液体检测分析仪器对样品平稳输送的要求。
[0007]为了实现平稳的无损进样工作，通常采用注射泵作为泵水装置。参见说明书附图1所示，注射泵主要由步进电机101、驱动器、丝杆102和注射器105组成。注射泵工作时，驱动器发出控制命令使步进电机101旋转，通过丝杆102，可以将步进电机101的旋转运动转变为螺母103的直线运动，进而推动注射器105的活塞104进行注射和抽取工作。注射泵驱动器可以通过对步进电机101的精准控制带动丝杆102，推动注射器活塞104稳定匀速工作，从而实现对液体样品高精度的平稳输送。同时，注射泵的泵体结构简单，没有对样品产生损坏的结构，输送过程中也不会产生剪切力，对被输送的液体样品无损伤，对于脆弱样品是一种理想的输送方式。相较于上述隔膜泵和蠕动泵存在的问题，因注射泵具有高精度、平稳无损传输流体等特点，使其成为液体样品中悬浮颗粒样品输运的一种较为理想的方式。
[0008]但是，受注射泵本身工作原理限制，注射过程和抽取过程需要间断完成，目前流过式液体检测分析仪器中使用的单一注射泵是无法实现连续输送液体的。因此，单一注射泵的使用限制了其在需要连续进样时，如前文中提到的走航检测和在线检测场景中的应用。
针对液体中悬浮颗粒物的流过式液体检测分析仪器应用于在线检测、走航检测等需要连续进样的场景时，既需要保证能够实现连续进样，又需要考虑对于液体中悬浮颗粒物的保护以及样品的平稳输送。特别是对于走航检测而言，使用的仪器的进样通量及检测速度还要与船只的行进速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续液体进样系统，包括，两个或多个注射泵、控制单元(1)、阀单元(2)、检测室(4)；其中，每一个注射泵的出液口能够与所述阀单元(2)的相应接口相连通，其特征在于，所述控制单元(1)与每一个注射泵以及所述阀单元(2)电连接，所述阀单元(2)在所述控制单元(1)的控制下，能够将不同的注射泵分时与所述检测室(4)或者样品来源相连通；对于每一个注射泵，当注射泵与所述样品来源连通时，所述控制单元(1)控制注射泵从所述样品来源抽取样品，当注射泵与所述检测室(4)连通时，所述控制单元(1)控制注射泵向所述检测室(4)推送其中的样品；其中，所述阀单元(2)包括数量与所述注射泵数量相同的两个或多个多通道旋转阀；每一个注射泵的出液口与一个与该注射泵对应的所述多通道旋转阀的液路入口相连；每一个所述多通道旋转阀包括至少两个液路出口，其中一个液路出口与所述样品来源对应，另一个液路出口与所述检测室(4)对应；所有所述多通道旋转阀的对应所述样品来源的液路出口由管路汇集到一起，然后再连通所述样品来源；所有所述多通道旋转阀的对应所述检测室(4)的液路出口也由管路汇集到一起，然后再连通所述检测室(4)。2.根据权利要求1所述的连续液体进样系统，其特征在于，还包括清洗单元(5)，所述清洗单元(5)包括多个清洗接口；每一个所述清洗接口在每一个所述多通道旋转阀中都有一个对应的液路出口；所有所述多通道旋转阀中对应相同所述清洗接口的液路出口都由管路汇集到一起，然后再连通所述清洗接口。3.根据权利要求1或2所述的连续液体进样系统，其特征在于，还包括气泡去除单元(6)，所述气泡去除单元(6)包括监测单元(62)，所述监测单元(62)用于监测所述检测室(4)是否有影响检测效果的气泡；所述检测室(4)的一端设有开口，从而能够从所述检测室(4)的一端泵送液体以将所述气泡推走。4.根据权利要求3所述的连续液体进样系统，其特征在于，所述气泡去除单元(6)还包括气泡去除接口，所述气泡去除接口在每一个所述多通道旋转阀中都有一个对应的液路出口，所有所述多通道旋转阀中对应所述气泡去除接口的液路出口都由管路汇集到一起，然后再连通所述气泡去除接口；所述开口与所述气泡去除接口连通。5.根据权利要求3所述的连续液体进样系统，其特征在于，所述气泡去除单元(6)还包括Y型流路阀；所有所述多通道旋转阀的对应所述检测室(4)的液路出口由管路汇集到一起后接入所述Y型流路阀的第一接口，所述Y型流路阀的第二接口连接所述检测室(4)的正常进样口，所述Y型流路阀的第三接口连接所述检测室(4)一端的所述开口；所述控制单元(1)控制所述Y型流路阀的液路接通所述第一接口和所述第二接口，或者接通所述第一接口和所述第三接口。6.根据权利要求2所述的连续液体进样系统，其特征在于，所述清洗接口包括连通纯净水容器的纯净水接口(51)、连通清洗剂容器的清洗剂接口(52)、连通消毒剂容器的消毒剂接口(53)以及连通外部空气的空气接口(54)。
7.根据权利要求2所述的连续液体进样系统，其特征在于，所述清洗接口与两个或者多个子清洗接口连通。8.根据利要求7所述的连续液体进样系统，其特征在于，所述子清洗接口包括连通纯净水容器的纯净水接口(5511)和连通外部空气的空气接口(5512)。9.根据权利要求1所述的连续液体进样系统，其特征在于，所述两个或多个注射泵的出液口安装有一个储液环，所述储液环的一端与所述注射泵的出液口相连，所述储液环的另一端连接至阀单元(2)中对应注射泵的多通道旋转阀液路入口或者N通道旋转阀的注射泵接口。10.根据权利要求9所述的连续液体进样系统，其特征在于，所述储液环由一根硬管螺旋盘绕而成。11.根据权利要求9或1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李剑平，于广文，章逸舟，李睿，陆昱，
申请(专利权)人：深圳市趣方科技有限公司，
类型：发明
国别省市：