本發(fā)明涉及一種生化領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)、自動(dòng)化分析儀器和液體自動(dòng)處理設(shè)備，特別涉及一種處理深色不透光液體的多通道旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)定量濃縮裝置。

背景技術(shù)：

自動(dòng)進(jìn)樣器通過(guò)吸液泵、吸液針的相互配合，可以將液體注入到尾管濃縮杯中，或者旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)定量濃縮結(jié)束后將定量后的液體吸取出來(lái)。

其中，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)定量濃縮尾管部分的液位判斷以及液體定量方式，傳統(tǒng)做法有三種方式：第一種，低溫冷卻無(wú)傳感器式。濃縮杯的尾管以外的部分加熱，尾管部分浸入到低溫環(huán)境中，阻止尾管部分液體的蒸發(fā)，從而達(dá)到定量的目的。第二種，非接觸式電容傳感器判斷液位。尾管部分安裝有電容傳感器，可以隔著玻璃尾管壁對(duì)尾管部分液體的液面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而達(dá)到定量的目的。第三種，非接觸式光電傳感器判斷液位。尾管部分安裝有光電傳感器，傳感器發(fā)射端發(fā)射平行光穿過(guò)液體，傳感器接收端在另一側(cè)接收穿過(guò)液體的光信號(hào)。當(dāng)液面到達(dá)傳感器高度時(shí)，光因?yàn)檎凵涠鵁o(wú)法到達(dá)傳感器接收端，傳感器接收端便可以監(jiān)測(cè)到尾管部分液體液面是否到達(dá)定量位置。

以上的三種液位判斷以及液體定量方式各有優(yōu)缺點(diǎn)：第一種，優(yōu)點(diǎn)是成本最低，技術(shù)難度最小，對(duì)干凈或者臟污的液體均適用。缺點(diǎn)是定量精度很差，因?yàn)闆](méi)有傳感器，所以無(wú)法實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)定量情況，只能通過(guò)時(shí)間來(lái)控制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，所以在手動(dòng)的定量濃縮裝置中有用到此技術(shù)。第二種，優(yōu)點(diǎn)是對(duì)干凈或者不透光的液體均適用。缺點(diǎn)是一方面對(duì)電容無(wú)反應(yīng)的液體不適用，另一方面電容傳感器的響應(yīng)范圍或分辨率很低，對(duì)液面的監(jiān)測(cè)精度非常低，無(wú)法滿足1毫升以下微量液體定量濃縮的要求，所以在同類濃縮裝置中使用非常少。第三種，優(yōu)點(diǎn)是成本低，體積小，對(duì)透光的液體都適用，精度在1毫米至3毫米左右，對(duì)于常規(guī)1毫升以上的定量濃縮體積適用。缺點(diǎn)是對(duì)深色不透光的液體不適用，即使本來(lái)透光的大體積液體濃縮到最后小體積時(shí)可能會(huì)因?yàn)橥腹饴氏陆刀箓鞲衅魇?。另外，光電傳感器壽命受溫度影響比較大，不適合高溫環(huán)境。

有鑒于此，為解決深色不透光液體實(shí)現(xiàn)高精度微量定量濃縮的問(wèn)題，本發(fā)明人基于相關(guān)領(lǐng)域的研發(fā)，為了填補(bǔ)深色不透光液體高精度微量定量濃縮的技術(shù)空白，經(jīng)過(guò)不斷測(cè)試及改良，進(jìn)而有本發(fā)明專利的產(chǎn)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，達(dá)到良好的使用效果和經(jīng)濟(jì)效益，提供一種處理深色不透光液體的多通道旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)定量濃縮裝置，使其適用于深色不透光液體微量定量濃縮，液面監(jiān)測(cè)精度可以達(dá)到0.3毫米的像素級(jí)別，將同類裝置的定量濃縮精度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，填補(bǔ)這類深色不透光液體高精度微量定量濃縮的技術(shù)空白。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種處理深色不透光液體的多通道旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)定量濃縮裝置，其特征在于，包括：

自動(dòng)進(jìn)樣器底盤；

第一液體容器，設(shè)于自動(dòng)進(jìn)樣器底盤上，用于儲(chǔ)存濃縮后的深色不透光液體；

第二液體容器，設(shè)于自動(dòng)進(jìn)樣器底盤上，用于儲(chǔ)存濃縮前的深色不透光液體；

自動(dòng)進(jìn)樣器X/Y臂，架設(shè)于自動(dòng)進(jìn)樣器底盤上，用于實(shí)現(xiàn)水平面上的二維移動(dòng)；

自動(dòng)進(jìn)樣器Z臂，設(shè)于自動(dòng)進(jìn)樣器X/Y臂上，用于實(shí)現(xiàn)垂向移動(dòng)；

吸液針，設(shè)于自動(dòng)進(jìn)樣器Z臂上；

吸液泵，設(shè)于自動(dòng)進(jìn)樣器底盤上；

液體管路，兩端分別與吸液針和吸液泵相連接；

在所述自動(dòng)進(jìn)樣器底盤上還設(shè)有偏心搖擺機(jī)構(gòu)，其包括固定在自動(dòng)進(jìn)樣器底盤上的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)偏心輪做旋轉(zhuǎn)離心運(yùn)動(dòng)，所述偏心輪上固定有傳感器座，所述傳感器座上設(shè)有尾管濃縮杯、加熱套筒和視覺(jué)傳感器，所述尾管濃縮杯用于盛裝深色不透光液體，所述加熱套筒用于對(duì)所述尾管濃縮杯中的深色不透光液進(jìn)行加熱，所述視覺(jué)傳感器正對(duì)著所述尾管濃縮杯最低處直徑縮小的尾管處。

所述的處理深色不透光液體的多通道旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)定量濃縮裝置，其中：所述加熱套筒上還設(shè)有濃縮杯密封橡膠環(huán)、濃縮杯密封塊墊以及濃縮杯密封螺母，所述濃縮杯密封螺母用螺紋連接于所述加熱套筒，使?jié)饪s杯密封螺母、濃縮杯密封塊墊、尾管濃縮杯、濃縮杯密封橡膠環(huán)以及加熱套筒依次密封連接。

所述的處理深色不透光液體的多通道旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)定量濃縮裝置，其中：所述濃縮杯塊墊上設(shè)有密封蓋。

所述的一種處理深色不透光液體的多通道旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)定量濃縮裝置，其中，所述的液體管路采用的是特氟龍管，該管路材質(zhì)可以用于腐蝕性的酸堿和有機(jī)溶劑。

所述的一種處理深色不透光液體的多通道旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)定量濃縮裝置，其中，所述的第一液體容器和第二液體容器采用防腐蝕性的材質(zhì)。

所述的一種處理深色不透光液體的多通道旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)定量濃縮裝置，其中，所述的吸液針采用耐酸堿、耐有機(jī)溶劑的材質(zhì)。

所述的一種處理深色不透光液體的多通道旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)定量濃縮裝置，其中，所述的吸液針采用包覆有特氟龍塑料的不銹鋼材質(zhì)。

所述的一種處理深色不透光液體的多通道旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)定量濃縮裝置，其中，所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)采用直線步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)的初始位置由光耦或霍爾定位。

所述的一種處理深色不透光液體的多通道旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)定量濃縮裝置，其中，所述的吸液泵采用針筒式注射泵。

本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明裝置，通過(guò)自動(dòng)進(jìn)樣器、吸液針和吸液泵可以將深色不透光液體全自動(dòng)的注入到尾管濃縮杯中或者移出尾管濃縮杯。代替手動(dòng)移液過(guò)程，自動(dòng)化程度更好，便于大批量液體的處理。

2、本發(fā)明專利，通過(guò)包含硬件和軟件的視覺(jué)傳感器，對(duì)尾管部分液位進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像采集與比對(duì)，進(jìn)行0.3毫米像素級(jí)別高精度的液位判斷，解決了電容傳感器以及光電傳感器精度差，無(wú)法適用于微量液體定量濃縮的問(wèn)題。

3、本發(fā)明專利，通過(guò)包含硬件和軟件的視覺(jué)傳感器，可對(duì)所有類型的液體進(jìn)行液位實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以完全代替所有的液位傳感器。解決了對(duì)電容不響應(yīng)或者響應(yīng)差的液體不適用電容傳感器的問(wèn)題。解決了光電傳感器對(duì)不透光液體不適用的問(wèn)題。

4、相比于其它方式的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)定量濃縮方式，本發(fā)明裝置的電路和機(jī)械方面技術(shù)難度非常小，可靠性更高，更容易實(shí)現(xiàn)與普及，尤其是與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)展應(yīng)用更加的便捷。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的多通道旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)定量濃縮裝置的立體圖；

圖2為本發(fā)明的單個(gè)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)定量濃縮模塊的立體分解圖；

圖3A-圖3D為本發(fā)明的單個(gè)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)定量濃縮裝置的工作流程示意圖；

圖4A為本發(fā)明的視覺(jué)傳感器的工作原理示意圖。

圖4B為現(xiàn)有技術(shù)中的光點(diǎn)傳感器的工作原理示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：1-自動(dòng)進(jìn)樣器底盤；2-第一液體容器；3-第二液體容器；4-吸液針；5-自動(dòng)進(jìn)樣器X/Y臂；6-自動(dòng)進(jìn)樣器Z臂；7-液體管路；8-密封蓋；9-濃縮杯密封塊墊；10-濃縮杯密封螺母；11-吸液泵；12-加熱套筒；13-傳感器座；14-偏心輪；15-旋轉(zhuǎn)電機(jī)；16-視覺(jué)傳感器；17-濃縮杯密封橡膠環(huán)；18-尾管濃縮杯；19-深色不透光液體；20-光電傳感器光信號(hào)發(fā)射端；21-光電傳感器光信號(hào)接收端。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖說(shuō)明進(jìn)一步介紹本發(fā)明。

如圖1、圖2所示，本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)包括：

自動(dòng)進(jìn)樣器底盤1；

第一液體容器2，放置于所述的自動(dòng)進(jìn)樣器底盤1上合適位置；

第二液體容器3，放置于所述的自動(dòng)進(jìn)樣器底盤1上，并且坐標(biāo)位置固定；

自動(dòng)進(jìn)樣器X/Y臂5，架設(shè)于自動(dòng)進(jìn)樣器底盤1上，用于實(shí)現(xiàn)水平面上的二維移動(dòng)；

自動(dòng)進(jìn)樣器Z臂6，設(shè)于自動(dòng)進(jìn)樣器X/Y臂5上，用于實(shí)現(xiàn)垂向移動(dòng)；

吸液針4，設(shè)于自動(dòng)進(jìn)樣器Z臂6上；

液體管路7，兩端分別與吸液針4和吸液泵11相連接；

吸液泵11，設(shè)于自動(dòng)進(jìn)樣器底盤1上。

在所述自動(dòng)進(jìn)樣器底盤1上還設(shè)有偏心搖擺機(jī)構(gòu)，其包括固定在自動(dòng)進(jìn)樣器底盤1上的旋轉(zhuǎn)電機(jī)15，旋轉(zhuǎn)電機(jī)15帶動(dòng)偏心輪14做旋轉(zhuǎn)離心運(yùn)動(dòng)，所述偏心輪1上固定有傳感器座13，所述傳感器座13上設(shè)有加熱套筒12和視覺(jué)傳感器16，所述加熱套筒12上設(shè)有尾管濃縮杯18、濃縮杯密封橡膠環(huán)17、濃縮杯密封塊墊9以及濃縮杯密封螺母10，所述濃縮杯密封螺母10用螺紋連接于所述加熱套筒12，使?jié)饪s杯密封螺母10、濃縮杯密封塊墊9、尾管濃縮杯18、濃縮杯密封橡膠環(huán)17以及加熱套筒12依次密封連接(如圖3A所示)；而且，所述尾管濃縮杯18內(nèi)設(shè)有深色不透光液體19，所述濃縮杯塊墊9上設(shè)有密封蓋8。

其中，所述的液體管路7采用的是特氟龍管，特氟龍管對(duì)腐蝕性的酸堿以及有機(jī)溶劑有很強(qiáng)的耐受性。

所述的第一液體容器2、第二液體容器3采用防腐蝕性的材質(zhì)，在本實(shí)施例中，采用的是硼硅玻璃材質(zhì)或特氟龍材質(zhì)容器，深色不透光液體19使用腐蝕性的無(wú)機(jī)或有機(jī)試劑。

所述的吸液針4為耐酸堿、耐有機(jī)溶劑的材質(zhì)，在本實(shí)施例中采用的是外表面包覆了特氟龍塑料的不銹鋼材質(zhì)。用作驅(qū)動(dòng)吸液針4上下移動(dòng)的自動(dòng)進(jìn)樣器Z臂6的初始位置由光耦或霍爾定位。

所述的視覺(jué)傳感器16固定在傳感器座13上，并正對(duì)著所述尾管濃縮杯18最低處直徑縮小的尾管處，通過(guò)視覺(jué)傳感器16的高清攝像頭和實(shí)時(shí)的視頻圖像對(duì)比軟件算法(算法是現(xiàn)有技術(shù)，可由視覺(jué)傳感器16的經(jīng)銷商提供)，可以確定深色不透光液體19是否降低至尾管濃縮杯18的尾管的指定區(qū)域，從而達(dá)到定量液體體積的目的。

所述的尾管濃縮杯18，材質(zhì)本例中使用透光性和耐腐蝕均可以的硼硅酸玻璃。如圖3A-圖3D所示，其尾管部分高度5毫米，而且尾管部分均處于視覺(jué)傳感器16的攝像頭圖像采集范圍。

所述的吸液泵11采用針筒式注射泵或陶瓷計(jì)量泵，吸液泵11要求對(duì)腐蝕性的酸堿以及有機(jī)溶劑有很強(qiáng)的耐受性。

接下來(lái)結(jié)合圖3A-圖3D和圖4A、圖4B詳細(xì)闡述本發(fā)明的四個(gè)工作步驟。

第一步：如圖3A所示，吸液針4在自動(dòng)進(jìn)樣器X/Y臂5的驅(qū)動(dòng)下從自動(dòng)進(jìn)樣器底盤1的初始位置移動(dòng)至第二液體容器3的正上方，并在自動(dòng)進(jìn)樣器Z臂6的驅(qū)動(dòng)下扎入到第二液體容器3內(nèi)部，針尖位于第二液體容器3內(nèi)部深色不透光液體19液面以下。吸液泵11驅(qū)動(dòng)深色不透光液體19依次通過(guò)第二液體容器3、吸液針4最后到達(dá)液體管路7。吸液針4在自動(dòng)進(jìn)樣器Z臂6的驅(qū)動(dòng)下，抬離第二液體容器3，并在自動(dòng)進(jìn)樣器X/Y臂5驅(qū)動(dòng)下，移動(dòng)至密封蓋8正上方。吸液針4在自動(dòng)進(jìn)樣器Z臂6驅(qū)動(dòng)下，向下運(yùn)動(dòng)，針尖位于尾管濃縮杯18內(nèi)部。然后，吸液泵11驅(qū)動(dòng)深色不透光液體19依次通過(guò)液體管路7、吸液針4，密封蓋8，最后到達(dá)尾管濃縮杯18。吸液針4在自動(dòng)進(jìn)樣器Z臂6驅(qū)動(dòng)下抬離密封蓋8，密封蓋8關(guān)閉，此定量輸入液體過(guò)程結(jié)束。

第二步：如圖3B所示，旋轉(zhuǎn)電機(jī)15開始以特定的轉(zhuǎn)速做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)連接在上面的偏心輪14帶動(dòng)傳感器座13以特定的轉(zhuǎn)速做離心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。傳感器座13帶動(dòng)加熱套筒12、視覺(jué)傳感器16、濃縮杯密封橡膠環(huán)17、尾管濃縮杯18、濃縮杯密封塊墊9、濃縮杯密封螺母10、密封蓋8、深色不透光液體19一起以特定的轉(zhuǎn)速做離心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。加熱套筒12開始升溫并源源不斷的提供熱量，溫度通過(guò)尾管濃縮杯18最終傳遞到深色不透光液體19，深色不透光液體19受熱后在離線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，不斷的蒸發(fā)，體積不斷的減少，直至到達(dá)定量的體積，此加熱旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)過(guò)程才結(jié)束。

第三步：旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)過(guò)程一開始，如圖4A所示，視覺(jué)傳感器16開始實(shí)時(shí)的采集尾管濃縮杯18尾管部分的深色不透光液體19圖像，并通過(guò)視覺(jué)傳感器16的自身軟件圖像對(duì)比算法進(jìn)行實(shí)時(shí)不間斷監(jiān)控深色不透光液體19的液面情況。但是同樣的情況下，如圖4B所示，傳統(tǒng)的光電傳感器光信號(hào)發(fā)射端20和光電傳感器光信號(hào)接收端21無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)深色不透光液體19液面的具體位置，從而使整個(gè)過(guò)程失敗。本發(fā)明中，當(dāng)深色不透光液體19液面到達(dá)尾管濃縮杯18的尾管定量體積時(shí)，視覺(jué)傳感器16通過(guò)比對(duì)系統(tǒng)，獲得液面被檢測(cè)到的信號(hào)，然后視覺(jué)傳感器16發(fā)信號(hào)給系統(tǒng)，并將圖像信息保存并傳輸給系統(tǒng)。一旦液面到達(dá)尾管濃縮杯18的尾管部分，如圖3C所示，系統(tǒng)控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)15停止旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)系統(tǒng)控制加熱套筒12停止加熱，此定量過(guò)程結(jié)束。

第四步：吸液針4在自動(dòng)進(jìn)樣器X/Y臂5的驅(qū)動(dòng)下，移動(dòng)至密封蓋8的正上方，吸液針4在自動(dòng)進(jìn)樣器Z臂6驅(qū)動(dòng)下，向下運(yùn)動(dòng)，如圖3D所示，針尖位于尾管濃縮杯18底部深色不透光液體19液面以下。然后，吸液泵11驅(qū)動(dòng)定量后的深色不透光液體19依次通過(guò)吸液針4、液體管路7。然后，吸液針4在自動(dòng)進(jìn)樣器Z臂6驅(qū)動(dòng)下，向上運(yùn)動(dòng)。然后，吸液針4在自動(dòng)進(jìn)樣器X/Y臂5和自動(dòng)進(jìn)樣器Z臂6的驅(qū)動(dòng)下，移動(dòng)至第一液體容器2內(nèi)部。然后，吸液泵11驅(qū)動(dòng)定量后的深色不透光液體19依次通過(guò)液體管路7、吸液針4，最后到達(dá)第一液體容器2內(nèi)部。吸液針4在自動(dòng)進(jìn)樣器Z臂6驅(qū)動(dòng)下抬離第一液體容器2，此次取液過(guò)程結(jié)束，并準(zhǔn)備下一批次的液體的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)定量濃縮過(guò)程。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明裝置，通過(guò)自動(dòng)進(jìn)樣器、吸液針和吸液泵可以將深色不透光液體全自動(dòng)的注入到尾管濃縮杯中或者移出尾管濃縮杯。

本發(fā)明裝置，通過(guò)包含硬件和軟件的視覺(jué)傳感器，對(duì)尾管部分液位進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像采集與比對(duì)，進(jìn)行0.3毫米像素級(jí)別高精度的液位判斷，適用于各種微量液體定量濃縮的問(wèn)題。

本發(fā)明裝置，通過(guò)包含硬件和軟件的視覺(jué)傳感器，可對(duì)所有類型的液體進(jìn)行液位實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以完全代替所有的液位傳感器，尤其適用于深色不透光液體或者渾濁不透光的液體的高精度微量定量檢測(cè)，解決了其他傳感器無(wú)法解決的難題。

本發(fā)明裝置，相比于其它方式的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)定量濃縮方式，本發(fā)明裝置的電路和機(jī)械方面技術(shù)難度非常小，可靠性更高，更容易實(shí)現(xiàn)與普及，尤其是與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)展應(yīng)用更加的便捷。

以上對(duì)本發(fā)明的描述是說(shuō)明性的，而非限制性的，本專業(yè)技術(shù)人員理解，在權(quán)利要求限定的精神與范圍之內(nèi)可對(duì)其進(jìn)行許多修改、變化或等效，但是它們都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。