專利名稱：自動快速比色分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于比色分析儀，尤其涉及快速比色分析儀器的技術(shù)改進(jìn)。
背景技術(shù)：
比色分析是分析化學(xué)中的重要分析方法之一，但是目前的比色分析中，多采用透明比色皿盛裝樣液后，再置于測試光路中作比色，過程中主要是手工操作，不僅操作煩瑣，且易產(chǎn)生人為誤差，更不能勝任在線分析的要求；國內(nèi)外已有流動注射法進(jìn)行快速比色分析的報道及成型的商品，其采用的是流通比色池，但缺點(diǎn)是只適于顯色反應(yīng)速度快的微量樣品分析，而對于顯色反應(yīng)速度慢的樣品則不能適用，因?yàn)閷︼@色反應(yīng)速度慢的樣品，只能停流加熱以加快顯色反應(yīng)，但在加熱過程中卻會產(chǎn)生氣泡干擾比色，實(shí)際上難以作在線、快速比色分析；此外，此類儀器均采用蠕動泵進(jìn)行計量抽取并加入樣品、試劑，理論上可行，但從實(shí)用效果上看蠕動泵的計量精度難以保證。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題，是要提供一種原理簡單、分析速度快、精度高、分析范圍廣、易于實(shí)現(xiàn)在線分析的自動快速比色分析儀。
為此，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種自動快速比色分析儀，是由自動采/注液器、顯色/比色器諸單元依續(xù)聯(lián)接組成，而由控制系統(tǒng)分別從上述諸單元采集各類數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理后控制分析儀自動進(jìn)行比色分析、顯示，其特征在于所述的自動采/注液器，是采用電動多通道閥，作為高精度柱塞泵對接進(jìn)液管、注液管的連接裝置及采液、注液狀態(tài)的切換裝置。
所述的電動多通道閥為八、或十二通道式的；其閥孔分成三組，其中A組閥孔分別接通樣液槽、試劑槽、助推液(或洗脫液)槽，B組閥孔各自接通一只高精度柱塞泵，C組閥孔匯合后接通顯色/比色器進(jìn)液口，且某對閥孔間串接有中空或填充富集柱的采樣環(huán)。
所述的控制系統(tǒng)是由單片機(jī)及其輸出/輸入外設(shè)所組成，其設(shè)有光度信號對采液、注液量的控制環(huán)路，可根據(jù)顯色/比色器中的光度量值控制所述的高精度柱塞泵，實(shí)現(xiàn)對樣液、試劑及助推液(或洗脫液)的采集、注入量的調(diào)節(jié)。
所述的顯色/比色器，是由彼此分立的敞口顯色池與帶流通池的微型分光光度計通過輸液管路串聯(lián)組成。
所述的敞口顯色池上部敞口連通大氣，周邊設(shè)有控溫加熱器，其下部設(shè)有電磁攪拌器，所開進(jìn)液口通過三通與自動采/注液器和一只蠕動泵相連通，其出液口通過三通電磁閥分別與微型分光光度計中的流通池入口及蒸餾水槽相連通；所述的帶流通池的微型分光光度計的中心為流通池，流通池入口與敞口顯色池下部的三通電磁閥相連通，出口與一只蠕動泵相連通，而在流通池相對兩側(cè)分別設(shè)有單色平行光源及光電轉(zhuǎn)換器。
所述的高精度柱塞泵是由計量步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的注射器所構(gòu)成，其采、注樣的計量精度達(dá)0.87μl/步。
本實(shí)用新型由于采用了高精度采樣、注液裝置，其采、注液精度大大提高乃至達(dá)到微升級，提高了分析結(jié)果的準(zhǔn)確度及重現(xiàn)性；單片機(jī)以光度信號控制高精度柱塞泵對采液、注液實(shí)施調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了常量到痕量大濃度變化的樣液采集的自動化，擴(kuò)大了溶液分析的濃度范圍，且使針對不同濃度的溶液分析更加精確、可靠；顯色/比色器采取帶控溫、攪拌的顯色池與帶流通池的微型分光光度計分立的結(jié)構(gòu)，既能通過加熱大大提高顯色反應(yīng)速度，又能避免加熱產(chǎn)生的氣泡進(jìn)入微型分光光度計的流通池中，干擾比色光路；配之以單片機(jī)對所有檢測單元的多環(huán)、協(xié)調(diào)控制包括靈活設(shè)定加熱溫度/時間、蠕動泵自動排空等，實(shí)現(xiàn)了全單元、全功能、強(qiáng)協(xié)調(diào)的自動化，使本儀器適合于工業(yè)在線、高速、高精度、大濃差分析測試。


以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步作出說明。
圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2為常量采樣方式時的電動多通道閥采樣狀態(tài)示意圖。
圖3為常量采樣方式時的電動多通道閥注樣狀態(tài)示意圖。
圖4為痕量采樣方式時的電動多通道閥采樣狀態(tài)示意圖。
圖5為痕量采樣方式時的電動多通道閥注樣狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示自動快速比色分析儀實(shí)施例，是由自動采/注液器、顯色/比色器諸單元依續(xù)聯(lián)接組成，而由單片機(jī)4分別從上述諸單元采集各類數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)采集用“來向箭頭”的虛線表示)，數(shù)據(jù)處理后控制分析儀自動進(jìn)行比色分析、顯示(控制關(guān)系用“去向箭頭”的虛線表示)，其中輸出/輸入外設(shè)4-1實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示及人機(jī)交流，其特征在于所述的自動采/注液器，是采用八通道式的電動多通道閥1，其閥孔分成三組，其中A組閥孔分別接通三個分別用以盛樣液、試劑及助推液(或洗脫液)的液槽A1、A2、A3，B組閥孔各自接通一只高精度柱塞泵B1、B2、B3，C組閥孔C1、C2匯合后接通敞口顯色池6的進(jìn)液口2，且某對閥孔C3、C4間串接有采樣環(huán)3。
所述的單片機(jī)4設(shè)有光度信號對采、注樣量的控制環(huán)路，可根據(jù)顯色/比色器中的光度量值5控制所述的高精度柱塞泵B1、B2、B3，調(diào)節(jié)對樣液、試劑及助推液(或洗脫液)的進(jìn)液量及注液量。
所述的顯色/比色器，是由彼此分立的敞口顯色池6與帶流通池的微型分光光度計7通過輸液管路串聯(lián)組成。
所述的敞口顯色池6上部敞口連通大氣，周邊設(shè)有感溫頭8-0及控溫加熱器8，其下部設(shè)有電磁攪拌器9，所開進(jìn)液口2通過三通與自動采/注液器的注液口C1、C2及一只蠕動泵12相連通，其出液口10通過三通電磁閥18分別與微型分光光度計7中的流通池入口11及蒸餾水槽19相連通；所述的帶流通池的微型分光光度計7的中心為流通池13，流通池13的入口11與敞口顯色池6下部的三通電磁閥18相連通，出口14與一只蠕動泵15相連通，而在透明流通池13相對兩側(cè)分別設(shè)有單色平行光源16及光電轉(zhuǎn)換器17。
所述的高精度柱塞泵B1、B2、B3是由計量步進(jìn)電機(jī)(為示出)驅(qū)動的注射器所構(gòu)成，其采、注樣的計量精度達(dá)0.87μl/步。
如圖2所示電動多通道閥1的閥孔流路，是由緊貼且可繞軸相對轉(zhuǎn)動的兩塊閥片定子1-1及轉(zhuǎn)子1-2(均展開表示)所組成，定子1-1及轉(zhuǎn)子1-2中的橫線表示閥片內(nèi)部通路，叉號“×”表示通路封閉，實(shí)線箭頭表示液體流向(下同)。在定子1-1上，高精度柱塞泵B1、B3所接閥孔順次相鄰，而采樣環(huán)3的C4端所接閥孔又與B3所接閥孔順次相間，高精度柱塞泵B2所接閥孔再與C4端所接閥孔順次相間；在轉(zhuǎn)子1-2上，采樣環(huán)3另端C3所接閥孔與注液流路C1、C2所接閥孔順次相間，進(jìn)液流路A3、A1、A2所接閥孔也順次相間，且C3及注液流路C1、C2所接閥孔又與進(jìn)液流路A3、A1、A2所接閥孔順次相鄰；作常量采樣時，樣液濃度無須富集，單片機(jī)4控制電動多通道閥1的轉(zhuǎn)子1-2轉(zhuǎn)動切換將高精度柱塞泵B1、采樣環(huán)3及助推液(洗脫液)槽A1空置不用，而使高精度柱塞泵B3、B2分別與進(jìn)液流路A3、A2對接連通，并驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)(未示出)帶動高精度柱塞泵B3、B2分別對兩槽中的樣液及試劑進(jìn)行計量抽液。
如圖3、1所示上述計量、抽液動作完成，轉(zhuǎn)入常量注樣時，單片機(jī)4控制電動多通道閥1的轉(zhuǎn)子1-2轉(zhuǎn)動切換使高精度柱塞泵B2與注液流路C2對接連通，使高精度柱塞泵B3與采樣環(huán)3的C3端對接連通，同時采樣環(huán)3的C4端恰與注液流路C1對接連通，并驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)(未示出)帶動高精度柱塞泵B3、B2分別向敞口顯色池6底部進(jìn)液口2作計量注液；該動作同時，單片機(jī)4控制蠕動泵12關(guān)閉及整個敞口顯色池6系統(tǒng)升溫、攪拌、顯色，并控制三通電磁閥18關(guān)閉蒸餾水槽19管路、而將流通池13的入口11與敞口顯色池6的出液口10相連通，控制蠕動泵15從敞口顯色池6抽取顯色樣液到流通池13接受單色平行光源16及光電轉(zhuǎn)換器17的比色檢測，然后，單片機(jī)4向輸出/輸入外設(shè)4-1輸出檢測結(jié)果并記錄，然后，單片機(jī)4驅(qū)動進(jìn)液口2處的蠕動泵12及出口14處的蠕動泵15排空殘液、配合入口11處的三通電磁閥18抽取蒸餾水清洗兩池和管路，并進(jìn)入下一輪樣品的分析循環(huán)。
如圖4所示本實(shí)用新型的自動快速比色分析儀，作痕量采樣時，樣液濃度極低，采樣環(huán)3中填充富集柱，在定子1-1上的高精度柱塞泵B1、B2、B3、采樣環(huán)3的C4端、在轉(zhuǎn)子1-2上的進(jìn)液流路A1、A2、A3、注液流路C1、C2、采樣環(huán)3的C4端所接閥孔關(guān)系均同于常量采樣，但改在A1中盛樣液，A3中盛洗脫液；此時，單片機(jī)4控制電動多通道閥1的轉(zhuǎn)子1-2轉(zhuǎn)動切換將高精度柱塞泵B3所接閥孔與洗脫液槽A3的進(jìn)液流路對接連通，使高精度柱塞泵B1所接閥孔與采樣環(huán)3的C3端對接連通，采樣環(huán)3的C4端與樣液槽A1進(jìn)液流路對接連通，高精度柱塞泵B2所接閥孔與試劑槽A2的進(jìn)液流路對接連通，并驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)(未示出)帶動高精度柱塞泵B1、B2、B3分別從A1、A2、A3計量抽液，直到單片機(jī)4確認(rèn)各液的抽取量。
如圖5、1所示上述計量、抽液動作完成，轉(zhuǎn)入痕量注樣時，單片機(jī)4控制電動多通道閥1的轉(zhuǎn)子1-2轉(zhuǎn)動切換使高精度柱塞泵B1排除泵中多余樣液，高精度柱塞泵B2所接閥孔與注液流路C2對接連通，B3的所接閥孔與采樣環(huán)3的C3端對接連通，并恰使采樣環(huán)3的C4端所接閥孔與注液流路C1對接連通，然后，單片機(jī)4驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)(未示出)帶動高精度柱塞泵B3推出抽蓄其中的洗脫液，將采樣環(huán)3的富集柱中富集的待測物質(zhì)洗脫、經(jīng)進(jìn)液口2注入敞口顯色池6，并分別使高精度柱塞泵B2中的試劑也經(jīng)進(jìn)液口2向敞口顯色池6內(nèi)作計量注液；該動作同時，單片機(jī)4控制蠕動泵12關(guān)閉及整個敞口顯色池6系統(tǒng)升溫、攪拌、顯色，并控制三通電磁閥18關(guān)閉蒸餾水槽19管路、而將流通池13的入口11與敞口顯色池6的出液口10相連通，控制蠕動泵15從敞口顯色池6抽取顯色樣液到流通池13接受單色平行光源16及光電轉(zhuǎn)換器17的比色檢測，如果光度信號不明顯，單片機(jī)4將驅(qū)動高精度柱塞泵B1等調(diào)增樣液抽取及注液量，直到出現(xiàn)合適的光度值，然后，單片機(jī)4向輸出/輸入外設(shè)4-1輸出檢測結(jié)果并記錄，繼而單片機(jī)4再驅(qū)動進(jìn)液口2處的蠕動泵12及出口14處的蠕動泵15排空殘液、配合入口11處的三通電磁閥18抽取蒸餾水清洗兩池和管路，并進(jìn)入下一輪樣品的分析循環(huán)。
對于待測物濃度極高的樣液的分析，只需使用中空的采樣環(huán)3，并將洗脫液換成助推液，按照圖4、圖5類似程序分析即可。
權(quán)利要求1.一種自動快速比色分析儀，包括自動采/注液器、顯色/比色器和可采集/處理各類數(shù)據(jù)并進(jìn)行自動比色分析/顯示之控制系統(tǒng)，自動采/注液器與顯色/比色器相互串接，同時分別與上述控制系統(tǒng)連接，其特征在于所述的自動采/注液器為可使高精度柱塞泵與進(jìn)液管、注液管對接及進(jìn)行采液、注液狀態(tài)切換之電動多通道閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動快速比色分析儀，其特征在于電動多通道閥上設(shè)有八通道或十二通道，其閥孔分成三組，其中A組閥孔分別接通樣液槽、試劑槽、助推液(或洗脫液)槽，B組各閥孔分別與高精度柱塞泵相接，C組閥孔中兩閥孔間串接有中空或填充富集柱的采樣環(huán)，其余閥孔匯合后與顯色/比色器進(jìn)液口相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動快速比色分析儀，其特征在于所述的控制系統(tǒng)由輸出/輸入外設(shè)及單片機(jī)串接而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動快速比色分析儀，其特征在于顯色/比色器由敞口顯色池與帶流通池的微型分光光度計通過輸液管路串聯(lián)而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動快速比色分析儀，其特征在于敞口顯色池上部敞口連通大氣，周邊設(shè)有控溫加熱器，其下部設(shè)有電磁攪拌器，進(jìn)液口通過三通與自動采/注液器和蠕動泵相連通，其出液口通過三通電磁閥分別與微型分光光度計中的流通池入口及蒸餾水槽相連通；所述帶流通池的微型分光光度計的中心為流通池，流通池入口與敞口顯色池下部的三通電磁閥相連通，出口與蠕動泵相連通，流通池相對兩側(cè)分別設(shè)有單色平行光源及光電轉(zhuǎn)換器。
專利摘要一種自動快速比色分析儀，含自動采/注液器、顯色/比色器，單片機(jī)采集數(shù)據(jù)，控制自動比色分析、顯示，其特征為自動采/注液器，是采用電動八通道閥，作為高精度柱塞泵對接進(jìn)、注液管的連接及切換裝置，且某對閥孔間串接有富集采樣環(huán)。單片機(jī)根據(jù)比色光度值控制高精度柱塞泵調(diào)節(jié)樣液、試劑、助推液(洗脫液)的采、注量。顯色/比色器，是分立的敞口顯色池與帶流通池的微型分光光度計通過輸液管路串聯(lián)組成。敞口顯色池上部通大氣，設(shè)有控溫加熱器、電磁攪拌器；帶流通池的微型分光光度計，其入口通過三通電磁閥連通敞口顯色池，出口接蠕動泵，兩側(cè)分設(shè)光電檢測器。本機(jī)采注精度達(dá)0.87μl/步，速度快、精度高、分析范圍廣、適于在線分析。
文檔編號G01N21/25GK2575677SQ0125730
公開日2003年9月24日 申請日期2001年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月7日
發(fā)明者張磊, 鄧耀輝, 孫軍, 付強(qiáng), 黃海萍, 李曙, 俱曉峰, 許浩亮, 莫俊喜 申請人:湖南力合科技發(fā)展有限公司