[发明专利]进样机械臂组件和高通量自动进样系统及方法

说明书

本发明属于分析仪器技术领域，具体涉及一种进样机械臂组件，新型高通量自动进样系统，以及一种高通量自动进样方法。该进样机械臂组件，包括机械臂和第一花键轴，机械臂包括垂直轴和水平移动臂，水平移动臂一端与所述垂直轴垂直连接，并且水平移动臂能绕所述垂直轴旋转，所述水平移动臂另一端设置有进样针安装针座，且垂直轴的旋转通过所述第一花键轴带动蜗轮蜗杆来驱动。该高通量自动进样系统包括进样机械臂组件，以及自动输送待测样品的样品循环仓和控制模块。本发明提供的机械臂组件，结构简单，可以快速完成取样和进样。高通量自动进样器和进样方法，全部取样进样操作均可以自动完成，且进样速度快，实现1‑5秒钟完成一次进样。

技术领域

本发明属于分析仪器技术领域，具体涉及一种进样机械臂组件，新型高通量自动进样系统，以及一种高通量自动进样方法。

背景技术

现代分析仪器一般都配置自动进样器，使得分析过程完全自动化，既节省人力，又提高分析仪器的通量(样品分析速度)，更避免人为误差。

市场上自动进样器种类繁多，但基本结构通常都包括一个机械臂，一个样品存放装置如样品盘，一个针泵，以及一个切换阀(进样阀)。样品存放装置常常带有恒温器，用以将样品温度降低并维持在4℃左右，从而避免或减缓样品因受热而分解。运行时，机械臂和针泵配合将样品存放装置中的样品逐一输送到检测器进行测定，每次进样后清洗输送管路以消除残留和污染。如果检测系统涉及高压，如高效液相色谱，样品则先被输送到进样阀，然后再通过切换进样阀将样品引入进高压路径进行测定。

目前，几乎所有分析化学中用到的自动进样器完成一个样品的进样所需时间一般在1至2分钟之间。对于绝大部分贵重检测仪器，如色谱仪、核磁共振仪、液质/气质联用仪等，分析时间较长，进样速度慢一点没有多大影响。对于较便宜的仪器，如各种光谱仪、电化学检测器、热分析仪等，分析速度只需要几秒钟，不太值得花费大价提高进样速度，因为自动进样器常常比仪器本身贵很多，样品多了则多购置些仪器更为经济。

然而，对于分析速度很快的贵重仪器，如流动注射质谱分析仪，配置目前常见的自动进样器就会产生较大的浪费，由于质谱仪价值一般超过百万，贵的上千万，流动注射的分析时间至多半分钟左右，而自动进样器吸样、走位、清洗等所需时间至少也要半分钟，使得仪器的使用价值凭空降低一半以上。这样的情况就非常需要有高通量(高速度)自动进样器。

在全球范围内目前用得最多的高通量自动进样器是瑞士CTC公司的CTC系列和Triplus系列的自动进样器，然而，CTC进样器的机械运动速度并不比其它同类产品明显快，它们之所以成为最普及的分析进样器只是因为CTC的样品存放装置容量大，6至30块样品盘，每块样品盘可以容纳54至96个样品，一个CTC进样器可以容纳300至2800个样品，假如每个样品的分析时间约为1分钟，配置一个能放置2400个样品的CTC自动进样器就可能保证仪器整天自动运行。然而，绝大部分检测器，包括质谱仪，数据采集时间只需要几秒钟就够了，如果采用流动注射方法直接用检测器进行分析检测，分析一个样品所需要的时间则主要耗费在进样过程中，对于高端贵重而数据采集速度很快的检测器而言，由此造成的浪费就很大，仪器的使用效率多数情况会低于10％。

模拟内标技术是一种通过先后注射待测样品和标准样品的方式消除信号漂移的分析技术，主要适用于液相质谱定量分析，尤其适合于采用流动注射方式直接对质谱仪进样对样品的进行定量分析的情形。每个样品分析的质谱信号积分时间只需要1～5秒，完成样品和标准的注射总共是5～10秒，每台质谱仪24小时内最多可以完成17，280个样品的分析检测。采用现有的自动进样器24小时内最多能进样1，440，只是模拟内标流动注射法能到达的最高通量的8％，质谱仪92％的通量被浪费。一台较高端的定量分析质谱仪价值约RMB300万，充分发掘其直接分析所具备的通量能将样品分析的成本降低90％以上，使得高端分析的成本与低端分析基本一致甚至更低。然而，要达到这个目的，市场上现有的自动进样器远远满足不了要求，不仅速度太慢，样品存放装置的容量也远远不够。