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。系统包括一个N通道旋转阀和一个多通道旋转阀；所述N通道旋转阀具有一个与所述多通道旋转阀对应并相连通的C接口、一个与所述检测室对应并相连通的检测室接口，以及与每一个注射泵对应并相连通的两个或多个注射泵接口；所述多通道旋转阀包括一个与所述N通道旋转阀中的C接口连通的液路入口，以及一个与所述样品来源对应并相连通的液路出口。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、避免液体中的悬浮颗粒物样品损伤以及具有完善的配套清洗与保障方案的系统。

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，针对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的检测和分析有着重要的意义。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]特别是在实验室等室内使用场景中，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。通过流过式液体检测分析仪器，可以对室内场景中大规模培养的样品进行快速、大量、高效的检测分析，掌握所培养样品的状态数据。同时，对于室外环境所采集的大量样品时，快速的检测可以避免因样品采集时间过长而导致变化引起的检测误差。同时，为了能够提高检测速度，具备连续进样功能也是流过式液体分析仪器的重要需求。
[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。然而在实际产品的选用中，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，针对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，检测后经常需要进行回收，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，无法实现流速稳定的液体输送进样。非平稳进样会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。因此，对于进样系统的要求更为苛刻，样品输送的稳定性、连续性及通量需要光、机、电等多方面装置的协调配合。
[0009]此外值得注意的是，在进样系统中，除泵水系统外，液路结构及清洁保障机制的设计也十分重要。首先，对于管路的设计，当使用流过式液体检测分析仪器对液体样品中的可
溶性物质进行检测分析时，因为检测对象以溶于水的形式存在，检测过程不会受到进样装置结构的影响。因此，在用于检测可溶性物质的此类仪器中，泵阀及液路的选用和设计中通常为了减轻仪器中液路的负荷和降低仪器成本而使用小通径或缩径管路，不会考虑仪器结构和液路设计对液体中悬浮颗粒物检测的影响。但是，当需要针对液体样品中的悬浮颗粒物，如浮游植物等进行检测分析时，这些颗粒物悬浮于液体样品之中，且存在大粒径个体或链本文档来自技高网...

【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)包括一个N通道旋转阀，以及一个多通道旋转阀；所述N通道旋转阀具有如下多个接口：一个与所述多通道旋转阀对应并相连通的C接口、一个与所述检测室(4)对应并相连通的检测室接口，以及与每一个注射泵对应并相连通的两个或多个注射泵接口；所述多通道旋转阀包括一个与所述N通道旋转阀中的C接口连通的液路入口，以及一个与所述样品来源对应并相连通的液路出口；所述控制单元(1)能够切换所述不同的注射泵接口与所述N通道旋转阀的C接口相连通，从而控制不同的注射泵在不同的时段连通所述多通道旋转阀的液路入口；所述控制单元(1)能够切换所述不同的注射泵接口与所述N通道旋转阀的检测室接口相连通，从而控制不同的注射泵在不同的时段连通所述检测室(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所述多通道旋转阀中都有一个对应且与之连通的液路出口。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所述多通道旋转阀中有一个对应且连通的液路出口。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；所述N通道旋转阀的与所述检测室(4)对应并相连通的检测室接口接入到所述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和连通外部空气的空气接口。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10所述的连续液体进样系统，其特征在于，所述储液环的容量...

【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：