專利名稱：一種快速批量取樣與分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種過程跟蹤測量的快速取樣裝置和取樣分離裝置，主要研究細胞代 謝、代謝工程、代謝物組學(xué)等非穩(wěn)態(tài)代謝流分析，或者非穩(wěn)態(tài)反應(yīng)過程中物料組分變化的快 速測量分析。
背景技術(shù)：
細胞代謝網(wǎng)絡(luò)是由至少上千種酶、膜傳遞系統(tǒng)、信號傳遞系統(tǒng)組成的受精密調(diào)控 又互相協(xié)調(diào)的復(fù)雜系統(tǒng)組成的，細胞代謝流研究的主要目的是分析改變分叉代謝途徑的流 向、阻斷有害代謝產(chǎn)物的合成，而設(shè)計和操作中的主要困難是細胞代謝網(wǎng)絡(luò)的剛性和細胞 的應(yīng)答反應(yīng)，這些微觀的反應(yīng)過程常常是多途徑且非線性的，僅僅通過結(jié)果的推導(dǎo)難以真 實的反應(yīng)代謝流的分配、關(guān)鍵分叉點的速度限制步驟以及生化途徑的合成等信啟，研究上 通常采用間斷取點測量的方法，研究代謝流的分配與走向，為定向控制生物代謝過程提供 依據(jù)。目前國內(nèi)外有大量的論文涉及到代謝流分析研究，國內(nèi)論文中對細胞代謝產(chǎn)物按 一定間隔時間進行取樣測定分析，通過分析細胞外液各種物質(zhì)的含量變化推斷在細胞的生 長過程中外因脅迫、誘變對細胞代謝過程的影響。但由于受實驗條件的限制，分析數(shù)據(jù)取樣 間隔時間比較長(間隔時間單位為小時)，實驗分析結(jié)論仍是依據(jù)對測試結(jié)果的近似穩(wěn)態(tài) 推理判斷。而基于快速取樣系統(tǒng)、快速跟蹤檢測細胞等微生物環(huán)境和形態(tài)變化的更深入細 致的研究分析，由于缺乏有效的快速取樣裝備而難以取得更好的進展。國外這方面的研究也很多，研究方法基本相似，并已經(jīng)開發(fā)出一些用于反應(yīng)器快 速取樣裝置。如 2009 年發(fā)表在 Appl Microbiol Biotechnol Q009) 83 :199-208 的“Rapid sampling devices for metabolic engineering applications ，，比較i羊細白勺介紹上世 界上已有的幾種快速取樣裝備的情況，其中有單次單閥和多閥快速取樣裝置，有步進電機 的驅(qū)動的傳送帶直線運行的快速批量取樣裝置，真空抽吸快速取樣裝置，還有與本發(fā)明相 近的由步進電機帶動的轉(zhuǎn)盤式快速取樣裝置；其中這種由步進電機帶動的轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)的快 速取樣裝置在 K. Noh et al. "Metabolic flux analysis at ultra short time scale Isotopicallynon-stationary 13C labeling experiments" (Journal of Biotechnology 129 (2007) 249-267)中也提到具體的使用結(jié)構(gòu)，即主要由氣動取樣閥(apneumatic samplingvalve(aerre inox s. r.，Italy))禾口 由電動機驅(qū)動的隔離的轉(zhuǎn)盤(a motor driven isolated rotary plate)完成功能，能一次實現(xiàn)20個試管樣品的快速取樣，取樣時 間間隔為亞秒級范圍。國外的這些快速取樣裝備一部分是解決單次取樣快速滅活問題的，一部分是解決 批量快速取樣的。與本發(fā)明相近的電機驅(qū)動的隔離轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)，它主要結(jié)構(gòu)型式是轉(zhuǎn)盤與一 步進電機直接同軸連接，由步進電機帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，步進電機依次轉(zhuǎn)動一定的角度，使取樣 試管口對準取樣口，同時打開氣動閥，試樣依次快速注入取樣試管內(nèi)。非穩(wěn)態(tài)過程的研究，一直是科學(xué)實驗研究和仿真計算研究的難點和重點問題之一，生物代謝體系中，酶催化速率非常快，為了在精確時間點采樣并固定該時刻的代謝反應(yīng) 狀態(tài)，需要進行非常高效迅速的代謝粹滅(即終止反應(yīng))處理，其中，即時同步采樣/分離 是最有效、最合理的終止生化反應(yīng)的方法之一，通過瞬時將細胞與培養(yǎng)基質(zhì)分離，使胞外液 中的代謝物組成狀態(tài)能夠固定保持，同時還避免了加入代謝粹滅劑對下游測定的干擾。因 此，開發(fā)高效快速的批量取樣裝置，并在此基礎(chǔ)上增加取樣與分離功能，將有利于改善實驗 條件，提供更精細的分析數(shù)據(jù)，得到更準確的外部條件對反應(yīng)過程影響的第一手資料，為設(shè) 計合理的反應(yīng)調(diào)控路線和工藝，提供更加科學(xué)和直接的實驗依據(jù)。目前國內(nèi)還沒有這方面 的裝備的開發(fā)報導(dǎo)，國外的快速取樣裝置還存在功能單一和結(jié)構(gòu)簡單的問題，即使與本發(fā) 明相近的轉(zhuǎn)盤式快速取樣裝置，在裝置的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、取樣速度、系統(tǒng)可操作性和便利性方 面均存在較大的改進余地。而對于在取樣的同時進行分離過程的一體化裝置，國內(nèi)外目前 仍未見報導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種快速批量取樣與分離裝置，具備兩項功能，即快速批量 取樣與取樣過程中的快速分離功能。該裝置借助驅(qū)動機構(gòu)的傳動與速度調(diào)節(jié)，平穩(wěn)地帶動 安裝于環(huán)形轉(zhuǎn)臺托架上的環(huán)形取樣轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，并帶動取樣轉(zhuǎn)臺上的試管架和取樣試管快速 轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)快速取樣的目的。在此基礎(chǔ)上，利用真空泵的真空抽吸和分離膜片分離技術(shù)，快 速將取樣物中的過濾物從取樣樣品中分離出來，實現(xiàn)快速批量取樣與分離的技術(shù)目標。該 裝置運行平穩(wěn)、取樣速度和取樣數(shù)量可控、取樣過程中實現(xiàn)了快速分離，縮短了實驗取樣與 產(chǎn)物分離與實驗分析的時間，提高了工作效率。同時便于取樣過程記錄，其特別適用于各種 非穩(wěn)態(tài)反應(yīng)過程的快速批量取樣。一種快速批量取樣與分離裝置，其包括取樣閥、試管、試管架、取樣轉(zhuǎn)臺、轉(zhuǎn)臺托 架、定位感應(yīng)器、驅(qū)動機構(gòu)、真空泵、真空吸頭、控制裝置和平臺支架等組成。其中，驅(qū)動機構(gòu) 與取樣轉(zhuǎn)臺為動力傳動連接，驅(qū)動機構(gòu)帶動安裝于環(huán)形轉(zhuǎn)臺托架上的環(huán)形取樣轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動， 并帶動固定于取樣轉(zhuǎn)臺上的試管架和試管轉(zhuǎn)動，控制裝置根據(jù)定位感應(yīng)器的檢測位置信號 和快速批量取樣指令，開啟取樣閥，試驗樣品快速滴入試管內(nèi)，完成快速批量取樣。在此同 時，利用真空泵和真空吸頭抽氣在試管架內(nèi)抽氣腔形成的負壓，抽吸試管組件中的取樣試 管下端的分離口，使取樣物從固定于取樣試管內(nèi)部的分離膜片快速分離出來，完成快速取 樣與分離。試管為一圓柱狀上開口下封口結(jié)構(gòu)，也司拆分為取樣試管和分離試管兩部分使 用，取樣試管內(nèi)固定有分離膜片，將上端的取樣口與下端的分離口分開。試管插入試管架內(nèi) 使用。試管架為一整體框架，或者與取樣轉(zhuǎn)臺為一聯(lián)體結(jié)構(gòu)的整體框架，或者為由可拆 分的上層框架和下層框架扣合成框架結(jié)構(gòu)，試管架內(nèi)部有一中空盒狀抽氣腔，取樣試管插 入試管架的上層框架上，分離試管插入試管架下層框架上，上、下兩層框架扣合組裝后，在 試管架內(nèi)部的抽氣腔形成一密封腔室，抽氣腔通過一抽氣口與外界真空吸頭連通。試管架 固定于取樣轉(zhuǎn)臺上，隨取樣轉(zhuǎn)臺一起轉(zhuǎn)動。取樣閥安裝于反應(yīng)器取樣管上，用于打開和關(guān)閉樣品的流出通道，取樣閥可以是 電動閥，也可為氣動閥，也可為電磁閥等。也可用蠕動泵等計量泵代替使用。
取樣轉(zhuǎn)臺和轉(zhuǎn)臺托架為一環(huán)形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，取樣轉(zhuǎn)臺置于轉(zhuǎn)臺托架上，轉(zhuǎn)臺托架固 定于平臺支架上，取樣轉(zhuǎn)臺由驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動沿轉(zhuǎn)臺托架轉(zhuǎn)動。取樣轉(zhuǎn)臺為一環(huán)形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，可以是圓環(huán)或被截斷的半圓環(huán)結(jié)構(gòu)，安裝于轉(zhuǎn)臺托 架上，可在轉(zhuǎn)臺托架光滑面上滑動，或借助安裝于轉(zhuǎn)臺托架上的滾珠軸承、可轉(zhuǎn)動軸或滾輪 轉(zhuǎn)動。取樣轉(zhuǎn)臺上有齒輪、或者摩擦副，與驅(qū)動機構(gòu)的輸出傳動結(jié)構(gòu)咬合，實現(xiàn)轉(zhuǎn)動力矩 的傳遞，取樣轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動速度由驅(qū)動機構(gòu)上的電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)控制，取樣轉(zhuǎn)臺也可由氣壓或液 壓缸驅(qū)動的活塞桿連接驅(qū)動，控制調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)動速度。取樣轉(zhuǎn)臺上的齒輪或摩擦副可在取樣轉(zhuǎn)臺的環(huán)形結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)、外側(cè)、底部或頂部， 通過錐形齒輪、斜齒或特殊的摩擦面?zhèn)鲃咏Y(jié)構(gòu)，與驅(qū)動機構(gòu)的軸線呈不同的安裝夾角，方便 驅(qū)動機構(gòu)的固定，減小機械振動和不穩(wěn)定力的傳遞，提高了裝置的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。取樣轉(zhuǎn)臺可以有一個或多個抽氣口，取樣轉(zhuǎn)臺的抽氣口與試管架的抽氣口相通， 并與真空吸頭配裝；取樣轉(zhuǎn)臺有環(huán)形抽氣槽，取樣轉(zhuǎn)臺的抽氣口布置在取樣轉(zhuǎn)臺的環(huán)形抽 氣槽內(nèi)，真空吸頭與取樣轉(zhuǎn)臺環(huán)形抽氣槽配裝，并在環(huán)形抽氣槽內(nèi)滑動。抽氣口真空壓力由 真空泵維持。取樣轉(zhuǎn)臺抽氣口設(shè)有封口彈片，封口彈片為一由彈性材料連接的可移動密封板， 固定在取樣轉(zhuǎn)臺的內(nèi)壁，在沒有試管架安裝時，封口彈片處于壓緊并封堵抽氣口的位置；當 試管架固定在取樣轉(zhuǎn)臺上時，封口彈片被試管架壓開，使試管架的抽氣口與取樣轉(zhuǎn)臺的抽 氣口對接。定位感應(yīng)器根據(jù)取樣轉(zhuǎn)臺上試管架安裝前后的物理結(jié)構(gòu)變化，檢測試管架安裝位 置和取樣轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動情況，實現(xiàn)測量與計時功能；定位感應(yīng)器可以是磁性感應(yīng)器、機械觸發(fā) 式感應(yīng)器、電磁感應(yīng)器、光電轉(zhuǎn)換感應(yīng)器、位移測量反饋或真空壓力測量反饋等感應(yīng)測量裝置。轉(zhuǎn)臺托架為一環(huán)形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，安裝于平臺支架上，作為取樣轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動支承平臺。轉(zhuǎn) 臺托架可與平臺支架加工為一體結(jié)構(gòu)。真空吸頭為真空管接頭或漏斗形真空吸盤或真空環(huán)形吸槽結(jié)構(gòu)。真空管接頭通過 直接與抽氣口連接，實現(xiàn)某個特定的試管架的抽氣腔抽氣分離取樣物。漏斗形真空吸盤或 真空環(huán)形吸槽與取樣轉(zhuǎn)臺環(huán)形抽氣槽配裝，并在取樣轉(zhuǎn)臺抽氣槽內(nèi)滑動，對進入抽氣區(qū)的 抽氣口抽氣形成特定真空抽氣區(qū)，因此可實現(xiàn)與取樣過程同步分離取樣物的目的。漏斗形 真空吸盤和圓環(huán)形真空吸槽的抽氣口可包覆軟密封結(jié)構(gòu)以提高抽氣密封效果。當需要取樣時，在取樣轉(zhuǎn)臺上固定試管架，并在試管架中插入試管。在控制裝置的 協(xié)調(diào)控制下，按順序啟動驅(qū)動機構(gòu)帶動取樣轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，根據(jù)定位感應(yīng)器檢測情況，調(diào)整取樣 轉(zhuǎn)臺初始狀態(tài)，將反應(yīng)器上的取樣口對準取樣轉(zhuǎn)臺上的試管口，開啟取樣閥，將反應(yīng)器內(nèi)流 出的樣品快速注入到各個取樣試管中，完成快速批量取樣過程。在取樣過程中，取樣量則由反應(yīng)器上的取樣調(diào)節(jié)閥的開度或反應(yīng)器內(nèi)的壓力控 制，批量取樣的間隔時間則由取樣轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動速度控制或步進電機轉(zhuǎn)動速度控制。本發(fā)明的試管架可與取樣轉(zhuǎn)臺做成一體結(jié)構(gòu)。驅(qū)動機構(gòu)所用電機可為調(diào)頻調(diào)速電 機、步進電機和其它可調(diào)轉(zhuǎn)動速度的驅(qū)動裝置。驅(qū)動機構(gòu)可由一臺或多臺不同功能電機組 成聯(lián)動控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)快速取樣多種控制需求。
在快速取樣過程中，隨著取樣轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動，啟動真空泵通過真空吸頭快速抽走試 管架的抽氣腔內(nèi)的空氣，在取樣試管的分離口形成負壓，使滴入取樣試管的取樣物中的可 濾物快速分離并滴入分離試管中，達到快速取樣并同步分離的目的。本發(fā)明的快速批量取樣與分離裝置與國外的隔離轉(zhuǎn)盤式快速取樣裝置相比，本發(fā) 明采用的取樣轉(zhuǎn)臺雖然與轉(zhuǎn)盤有相似的功能，但本發(fā)明的取樣轉(zhuǎn)臺與驅(qū)動機構(gòu)可采用非同 軸連接，可以實現(xiàn)更大的傳動比調(diào)節(jié)，從而使驅(qū)動電機中電機啟動轉(zhuǎn)動力矩小、取樣轉(zhuǎn)臺重 量更輕，轉(zhuǎn)動慣性更小，更容易控制，而且驅(qū)動機構(gòu)運行過程中的振動和穩(wěn)定性對系統(tǒng)測控 的影響更小，系統(tǒng)可操控性和運行穩(wěn)定性更高；而且，取樣轉(zhuǎn)臺安裝在轉(zhuǎn)臺托架上，提高了 裝置的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，再加之采用定位感應(yīng)檢測等輔助控制裝置，裝置的操作便利性均有較 大的提高。并且，本裝置增加了隔離轉(zhuǎn)盤快速取樣裝置所沒有的取樣分離部分功能，裝置功 效更強大，能更好的滿足實驗人員使用要求。本快速批量取樣與分離裝置可集成安裝于平臺支架上，也可集成安裝于推車結(jié)構(gòu) 的平臺支架上，形成取樣推車結(jié)構(gòu)快速批量取樣與分離裝置，方便靈活裝置的運輸搬運。另 外，可在平臺支架上加裝液壓系統(tǒng)，以調(diào)整平臺支架至合適的操作高度，以適應(yīng)不同操作人 員對實驗平臺的高度要求，改善人機操作界面。本發(fā)明中，可在取樣轉(zhuǎn)臺、或者試管架中添加低溫制冷液，營造局部取樣低溫環(huán) 境，也可通過采用加裝半導(dǎo)體制冷板，形成局部低溫制冷環(huán)境。下面參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例做詳細說明。


圖1為本發(fā)明一種沒加裝真空分離設(shè)備的快速批量取樣裝置剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明圖1中的一種取樣轉(zhuǎn)臺主視剖面示意圖。圖3為本發(fā)明的一種轉(zhuǎn)臺托架剖面結(jié)構(gòu)示意4為本發(fā)明的一種平臺支架剖面結(jié)構(gòu)示意5為本發(fā)明的一種整體式試管架立體結(jié)構(gòu)示意6為本發(fā)明的一種快速取樣與分離裝置剖面結(jié)構(gòu)示意7為本發(fā)明的一種帶環(huán)形抽氣槽的取樣轉(zhuǎn)臺剖面結(jié)構(gòu)示意8為本發(fā)明的可拆分的試管架與可拆分試管的裝配示意9為本發(fā)明的一種漏斗形真空吸盤截面結(jié)構(gòu)示意10為本發(fā)明圖6中的一種真空環(huán)形吸槽截面示意11為本發(fā)明的一種取樣轉(zhuǎn)臺與試管架一整體結(jié)構(gòu)示意圖主要元件編號說明1取樣閥，2.試管，3.試管架，4.取樣轉(zhuǎn)臺，5.轉(zhuǎn)臺托架，6.定位感應(yīng)器，7.驅(qū)動機 構(gòu)，8.控制裝置，9.平臺支架，10.真空泵，11.真空吸頭，12滾珠軸承，20.取樣試管，21.分 離試管，22.分離膜片，23.分離口，24.抽氣口，25.抽氣腔，26.取樣轉(zhuǎn)臺抽氣口，27.環(huán)形 抽氣槽、28.封口彈片具體實施例如圖1至圖5所示，該簡易的快速批量取樣裝置取樣閥1、試管2、試管架3、取樣轉(zhuǎn)臺4、轉(zhuǎn)臺托架5、定位感應(yīng)器6、驅(qū)動機構(gòu)7、控制裝置8和平臺支架9組成。其中取樣閥 1安裝在反應(yīng)器底部取樣管上，其取樣口與安裝于試管架3中的試管2相對，試管架3固定 在取樣轉(zhuǎn)臺4上。取樣轉(zhuǎn)臺4為一圓環(huán)形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，取樣轉(zhuǎn)臺4借助滾珠軸承12在轉(zhuǎn)臺托 架5上轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)臺托架5固定在平臺支架9下層平臺上。定位感應(yīng)器6檢測取樣轉(zhuǎn)臺4上 的試管架3的安裝位置，并通過控制裝置8調(diào)整快速批量取樣裝置的初始狀態(tài)。驅(qū)動機構(gòu) 7固定于平臺支架9的下層平臺上，通過直齒與取樣轉(zhuǎn)臺4底部的齒輪咬合傳動，取樣轉(zhuǎn)臺 4的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動角度由驅(qū)動機構(gòu)7驅(qū)動并控制。當需要快速批量取樣時，將安裝好試管2的試管架3固定在取樣轉(zhuǎn)臺4上，啟動控 制裝置8，通過定位感應(yīng)器6自動檢測設(shè)備的準備情況，并調(diào)整好試管架的定位等。在一切 準備就序后，控制裝置8根據(jù)取樣過程設(shè)定的延時控制指令或者手動確認指令，啟動快速 批量取樣過程。此時，驅(qū)動機構(gòu)7快速啟動，驅(qū)動取樣轉(zhuǎn)臺4轉(zhuǎn)動，并帶動試管架3按設(shè)定 的速度轉(zhuǎn)動，控制裝置8同時開啟取樣閥1，樣品依次流入試管2內(nèi)，實現(xiàn)快速批量取樣要 求。如圖3 10所示的一種快速批量取樣與分離裝置由取樣閥1、試管2、試管架3、取 樣轉(zhuǎn)臺4、轉(zhuǎn)臺托架5、定位感應(yīng)器6、驅(qū)動機構(gòu)7、控制裝置8、平臺支架9、真空泵10、真空 吸頭11組成，其取樣閥1安裝在反應(yīng)器下部的取樣管上，試管2根據(jù)其功用拆分為取樣試 管20和分離試管21，取樣試管20插入試管架3的上層框架上，分離試管21插入試管架3 的下層框架上，上下層框架扣合組裝后，在試管架3內(nèi)形成有試管架抽氣腔25，試管架抽氣 腔25通過試管架抽氣口 M與取樣轉(zhuǎn)臺抽氣口沈連通，在取樣分離時，通過真空抽氣在試 管架抽氣腔25內(nèi)形成真空，也即在取樣試管20的分離口 23形成負壓。取樣試管20內(nèi)安裝有分離膜片22，取樣試管20的取樣物經(jīng)過分離膜片22從底部 的分離口 23流入分離試管21，取樣試管20的分離口 23與分離試管21入口間留有一定的 安裝間隙，保證在抽氣腔25與分離口 23連通并在分離口 23形成高真空。試管架3固定在取樣轉(zhuǎn)臺4上。取樣轉(zhuǎn)臺4為一圓環(huán)形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，取樣轉(zhuǎn)臺4借 助滾珠軸承12在轉(zhuǎn)臺托架5上轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)臺托架5固定在平臺支架9下層平臺上。定位傳感 器6檢測取樣轉(zhuǎn)臺4上的試管架3的安裝位置，并通過控制裝置8調(diào)整快速取樣與分離裝 置的初始狀態(tài)。驅(qū)動機構(gòu)7固定于平臺支架9的下層平面上，通過直齒與取樣轉(zhuǎn)臺4底部 的齒輪咬合傳動，取樣轉(zhuǎn)臺4的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動角度由驅(qū)動機構(gòu)7驅(qū)動并控制。取樣轉(zhuǎn)臺4內(nèi)側(cè)有環(huán)形抽氣槽27，環(huán)形抽氣槽27內(nèi)分布有與試管架抽氣腔25和 試管架抽氣口 M對應(yīng)的取樣轉(zhuǎn)臺抽氣口 26，環(huán)形抽氣槽27與真空吸頭11匹配，形成滑動 密封安裝結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)臺托架5為與取樣轉(zhuǎn)臺4配裝的環(huán)形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，兩者之間通過滾珠軸承12或滾 軸或軌道摩擦產(chǎn)生相對運動；取樣轉(zhuǎn)臺4的轉(zhuǎn)矩來自于驅(qū)動機構(gòu)7的傳動。圖中平臺支架9為二層支撐結(jié)構(gòu)，快速批量取樣與分離裝置集成安裝在平臺支架 9上，轉(zhuǎn)臺托架5可與平臺支架9為一體結(jié)構(gòu)，取樣轉(zhuǎn)臺4、轉(zhuǎn)臺托架5等結(jié)構(gòu)件可選用金屬 材料或塑料等強度滿足要求的材料設(shè)計制造。取樣轉(zhuǎn)臺4和轉(zhuǎn)臺托架5在結(jié)構(gòu)強度滿足要 求的前提下，截面形狀可采用中空結(jié)構(gòu)、加強筋等方式，減少材料用量，降低裝置的總體重 量。真空吸頭11可為真空管接頭或漏斗形真空吸盤或真空環(huán)形吸槽結(jié)構(gòu)，真空吸盤或環(huán)形吸槽結(jié)構(gòu)的真空吸頭11與取樣轉(zhuǎn)臺4的環(huán)形抽氣槽27配裝，由真空泵10啟動時， 通過真空吸頭11對滑入抽氣區(qū)的取樣轉(zhuǎn)臺抽氣口沈?qū)?yīng)的試管架抽氣腔25抽氣，使取樣 試管20的分離口 23形成可分離取樣物的負壓。當需要取樣并分離時，將安裝好取樣試管20和分離試管21的試管架3固定在取 樣轉(zhuǎn)臺4上，啟動控制裝置8自動檢測設(shè)備的準備情況，并做好取樣和分離的一切準備工 作，在一切準備就序后，系統(tǒng)啟動真空泵10由真空吸頭11在試管架抽氣腔25內(nèi)形成真空， 控制裝置8根據(jù)取樣過程設(shè)定的延時控制指令或者手動確認指令，啟動取樣與分離過程。 此時，驅(qū)動機構(gòu)7快速啟動，驅(qū)動取樣轉(zhuǎn)臺4轉(zhuǎn)動，并帶動試管架3轉(zhuǎn)動，控制裝置8開啟取 樣閥1，樣品依次流入取樣試管20內(nèi)，一部分液體被真空抽氣分離流入分離試管21內(nèi)。圖11是試管架3與取樣轉(zhuǎn)臺4 一整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖中試管架3的下層框架與取 樣轉(zhuǎn)臺4為一整體框架結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種快速批量取樣與分離裝置，包括取樣閥(1)、試管O)、試管架(3)、取樣轉(zhuǎn)臺 G)、轉(zhuǎn)臺托架(5)、定位感應(yīng)器(6)、驅(qū)動機構(gòu)(7)、控制裝置(8)、平臺支架(9)、真空泵 (10)、真空吸頭(11)等組成，其特征在于驅(qū)動機構(gòu)(7)與取樣轉(zhuǎn)臺(4)為主從傳動連接， 驅(qū)動機構(gòu)(7)帶動安裝于環(huán)形轉(zhuǎn)臺托架(5)上的環(huán)形取樣轉(zhuǎn)臺(4)轉(zhuǎn)動，并帶動固定于取 樣轉(zhuǎn)臺(4)上的試管架( 和試管( 轉(zhuǎn)動，控制裝置(8)根據(jù)定位感應(yīng)器(6)的檢測定位 信號或其它測量信號以及快速批量取樣指令，開啟取樣閥(1)，試驗樣品快速滴入試管(2) 內(nèi)，完成快速批量取樣。于此同時，利用真空泵(10)和真空吸頭(11)抽氣以維持試管架 (3)內(nèi)抽氣腔05)的負壓，使試管(2)組件中取樣試管00)下端的分離口 03)為抽氣負 壓，使滴入取樣試管OO)內(nèi)的取樣物經(jīng)過分離膜片快速分離出來，并滴入試管O)的另一 組件分離試管內(nèi)，完成快速取樣與分離。
2.如權(quán)利要求1所述快速批量取樣與分離裝置，其特征在于該取樣轉(zhuǎn)臺(4)與轉(zhuǎn)臺 托架( 之間，可以是兩光滑面間的平滑接觸，或依靠滾珠軸承(1 或轉(zhuǎn)動軸或滑輪的滾 動接觸。
3.如權(quán)利要求1所述快速批量取樣與分離裝置，其特征在于該取樣轉(zhuǎn)臺的內(nèi)側(cè) 或外側(cè)、底部或頂部有與驅(qū)動機構(gòu)(7)的配對相接的齒輪或摩擦副或連接傳動桿等。
4.如權(quán)利要求1所述快速批量取樣與分離裝置，其特征在于該取樣轉(zhuǎn)臺(4)的環(huán)形 導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)是封閉的整圓環(huán)或者為有截斷面的半圓環(huán)。
5.如權(quán)利要求1所述快速批量取樣與分離裝置，其特征在于該取樣轉(zhuǎn)臺內(nèi)側(cè)、 外側(cè)、底部或頂部還可以有一環(huán)形抽氣槽(27)，環(huán)形抽氣槽(XT)內(nèi)分布有取樣轉(zhuǎn)臺抽氣口 ( )，通過抽氣口 (24)連通到抽氣腔(25)，環(huán)形抽氣槽(27)與真空吸頭(11)配裝。該取 樣轉(zhuǎn)臺(4)上的取樣轉(zhuǎn)臺抽氣口 06) 口設(shè)有封口彈片( )，封口彈片08)為一由彈性材 料連接的可移動密封板。
6.如權(quán)利要求1所述快速批量取樣與分離裝置，其特征在于該試管架(3)為一獨立 整體框架，或者與取樣轉(zhuǎn)臺(4)組成不可分離的整體框架，或者是由上層框架和下層框架 扣合組裝而成的可拆分框架結(jié)構(gòu)。抽氣腔(25)是試管架(3)內(nèi)的中空腔室，在取樣試管 (20)插入上層框架，分離試管插入下層框架后，取樣試管OO)下端的分離口 03)和 分離試管上端的進口均位于抽氣腔05)內(nèi)，并形成密封腔室。
7.如權(quán)利要求1所述快速批量取樣與分離裝置，其特征在于試管(2)可為由取樣試 管OO)和分離試管插接成的可分拆結(jié)構(gòu)，取樣試管OO)內(nèi)部由分離膜片02)分隔 開，上端為取樣口，下端為分離口 03)。
8.如權(quán)利要求1所述快速批量取樣與分離裝置，其特征在于該驅(qū)動機構(gòu)(7)是由電 機驅(qū)動的齒輪或摩擦傳動結(jié)構(gòu)，或者由氣缸或液壓缸驅(qū)動的活塞桿傳動機構(gòu)，或者電機驅(qū) 動的螺桿傳動或傳送帶傳動機構(gòu)等；該驅(qū)動機構(gòu)(7)可為由單臺或數(shù)臺聯(lián)動控制的驅(qū)動部 件組成。
9.如權(quán)利要求1所述快速批量取樣與分離裝置，其特征在于該真空吸頭(11)為真空 管接頭、漏斗形真空吸盤或者真空環(huán)形吸槽。
10.如權(quán)利要求1所述快速批量取樣與分離裝置，其特征在于該裝置集成在平臺支架(9) 上，平臺支架為一層或多層框架固定臺架，或有輪的推車臺架，或帶有螺桿或液壓缸的可升 降式臺架。轉(zhuǎn)臺托架⑶固定在平臺支架⑶平面上，或與平臺支架⑶呈一整體結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種快速批量取樣與分離裝置，包括取樣閥、試管、試管架、取樣轉(zhuǎn)臺、轉(zhuǎn)臺托架、定位感應(yīng)器、驅(qū)動機構(gòu)、真空泵、真空吸頭、控制裝置和平臺支架等組成。取樣轉(zhuǎn)臺置于轉(zhuǎn)臺托架上，取樣轉(zhuǎn)臺由驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動沿轉(zhuǎn)臺托架轉(zhuǎn)動，試管架置于取樣轉(zhuǎn)臺上并隨其轉(zhuǎn)動，在驅(qū)動機構(gòu)的帶動下，試管架帶著試管快速移動，從而將樣品快速分置于試管內(nèi)，實現(xiàn)快速批量取樣的要求。同時置于試管架內(nèi)的試管由上下兩層取樣試管和分離試管組成，且取樣試管內(nèi)有分離膜片，在真空情況下，將進入取樣試管內(nèi)的取樣物抽吸分離。該裝置特別適應(yīng)用需要快速取樣的不穩(wěn)定代謝流分析和非穩(wěn)態(tài)反應(yīng)過程快速批量取樣分析。
文檔編號G01N1/20GK102053022SQ20091018102
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月28日
發(fā)明者吳懷之, 崔球, 李森茂, 章志斌 申請人:青島生物能源與過程研究所