自动在线前处理和拉曼检测装置及其方法

摘要

本发明公开了一种自动在线前处理和拉曼检测装置及其方法，涉及生化自动检测领域，该装置包括：样品前处理装置，用于定量提取待测样品：对待测样品进行固相萃取，获取待测液；光谱检测装置，用于定量取前处理后的待测液、拉曼增强试剂至检测池，通过拉曼光谱检测分析检测池中的待测液是否包含目标成分，并形成检测数据；和控制系统，用于控制所述样品前处理装置和光谱检测装置，循环执行以下过程，包括：待测样品的自动定量进样、自动固相萃取、自动光谱检测和数据处理，从而实现对复杂液体基质样本中目标成分的自动在线检测。

权利要求

1.一种自动在线前处理和拉曼检测装置，其特征在于，包括：样品前处理装置，包括：前处理定量进样管路及装置和固相萃取装置，用于定量提取待测样品；对待测样品进行固相萃取，获取待测液；

光谱检测装置，用于定量取前处理后的待测液、增强试剂至检测池，通过拉曼光谱检测分析检测池中的待测液是否包含目标成分，并形成检测数据；

和控制系统，用于控制所述样品前处理装置和光谱检测装置，循环执行以下过程，包括：待测样品的自动定量进样、自动固相萃取、自动光谱检测和数据处理；

所述前处理定量进样管路及装置包括第一注射泵、第一多位阀、多个换向阀、至少一个电磁阀以及连接的管路，

所述注射泵用于为流路中的各种液体或空气的输入输出提供动力源和定量控制；

所述多位阀、换向阀用于控制流路的方向；

所述电磁阀用于控制流路的通断；

所述第一注射泵通过换向阀和电磁阀与所述第一多位阀的公共端连接或与所述固相萃取装置的进样管路连接，或通过换向阀与空气或与清洗液存储装置连接，所述第一多位阀的选通端与待测样品进样管路、多种溶剂存储装置、废液收集装置和空气相连接；

所述固相萃取装置具体包括：固相萃取柱自动更换装置、正压施加装置、位置切换装置、收集池和废液池，

所述固相萃取柱自动更换装置用于在每一份样品检测开始时，自动更换处于正压施加装置下方的固相萃取柱；

所述正压施加装置作用于固相萃取柱的进口，对固相萃取柱的进口进行密封或敞开，所述正压施加装置的中心设置有所述固相萃取装置的进样管路，在固相萃取柱的进口处于密封状态或敞开状态时，所述进样管路和固相萃取柱的进口保持连通；在固相萃取柱的进口敞开时，液体经所述进样管路流入固相萃取柱；当固相萃取柱的进口密封后，加压的空气通过所述进样管路推动液体流过固相萃取柱；

所述位置切换装置用于切换固相萃取柱出口的流路，从而对从固相萃取柱出口的液体进行分类收集得到前处理后的待测液或固相萃取过程中产生的废液；

所述收集池用于收集固相萃取柱出口的经初步处理的液体，通过第一多位阀直接连通收集池的管路加入新的试剂，通过快速振动将收集池中的液体混匀，及将收集池中的液体静置分层，形成待测液；

所述废液池用于收集固相萃取过程中产生的废液并排入废液仓；

所述光谱检测装置包括：第二注射泵、第二多位阀、检测池自动更换装置、检测试剂取样装置、增强试剂存储装置和光谱检测传感器；

所述第二注射泵与第二多位阀的公共端相连接，所述第二多位阀的选通端至少与待测液存储装置、检测试剂取样装置、清洗液存储装置、空气连接，

所述检测试剂取样装置用于从所述待测液存储装置中定量取样和从各种增强试剂存储装置中取样，

所述光谱检测传感器用于对存放在检测池中的待测液和增强试剂的混合液进行光谱检测；

所述检测池自动更换装置用于在每一次检测开始时，自动更换新的检测池；

所述控制系统对光谱检测的结果进行数据处理和分析；

所述自动在线前处理和拉曼检测装置执行一种自动在线前处理和拉曼检测方法，所述方法包括管路清洗吹干方法、固相萃取柱加压过柱方法、固相萃取柱过滤层吹干方法和收集池液体混匀方法，在执行所述固相萃取柱加压过柱方法后至少执行一次所述管路清洗吹干方法，至少执行一次所述固相萃取柱过滤层吹干方法，和至少执行一次所述收集池液体混匀方法，其中：

所述管路清洗吹干方法，包括以下步骤：连通多路阀通向清洗液存储装置的管路，连通多路阀通向第一注射泵的管路；连通第一注射泵至清洗液存储装置的管路，控制第一注射泵吸入适量的清洗液；连通第一注射泵经多路阀至废液存储装置的管路；控制第一注射泵，让泵内的清洗液排入废液存储装置，用于清洗第一注射泵至多路阀之间的管路；连通第一注射泵通向空气的管路，控制第一注射泵吸入空气；连通第一注射泵经多路阀至废液存储装置的管路；控制第一注射泵，让泵内的空气形成快速气流将管路内液体排入废液存储装置，用于吹干第一注射泵至多路阀之间的管路；

所述固相萃取柱加压过柱方法，包括以下步骤：将待测样品和试剂在第一注射泵内混合形成混合液；向固相萃取柱注入混合液：将固相萃取柱的进口敞开，然后连通控制第一注射泵至固相萃取柱进口的管路，将第一注射泵中的混合液缓慢注入固相萃取柱中；加压固相萃取柱：将固相萃取柱的进口密封，关闭第一注射泵至固相萃取柱进口的管路，第一注射泵吸入空气；连通第一注射泵至固相萃取柱的管路，第一注射泵中的空气缓慢加压到固相萃取柱进口上，使得固相萃取柱内的混合液缓慢流过固相萃取柱中间的过滤填料层，并从固相萃取柱出口流出；

所述固相萃取柱过滤层吹干方法，包括执行若干次以下步骤：连通第一注射泵至空气的管路，控制第一注射泵吸入空气；关闭第一注射泵的输入输出管路，控制第一注射泵对泵内空气进行加压至指定压力；连通第一注射泵通向固相萃取柱的管路，控制第一注射泵，让第一注射泵内的加压空气形成加压气流高速流过固相萃取柱的过滤层；

所述收集池液体混匀方法，包括以下步骤：将固相萃取获得的液体存储到收集池中；通过第一多位阀直接连通收集池的管路加入新的试剂至收集池中，通过快速振动将收集池中的液体混匀，或通过从收集池底部注入空气，通过注入空气产生的气泡将收集池中的液体混匀；将收集池中的液体静置分层，下层液体即为待测液。

2.如权利要求1所述的自动在线前处理和拉曼检测装置，其特征在于：所述多个换向阀包括三通阀A、三通阀B、三通阀C；

所述三通阀A连通空气、清洗液存储装置和三通阀B；

所述三通阀B连通三通阀A、第一注射泵和三通阀C；

所述电磁阀设置于三通阀B和三通阀C之间，或设置于三通阀C和固相萃取装置的进样管路之间。

3.如权利要求1所述的自动在线前处理和拉曼检测装置，其特征在于：所述正压施加装置包括：直线导轨、支撑板、空心管、弹簧组件和密封圈，所述直线导轨竖直固定在支撑板上，所述空心管的外部和所述直线导轨的滑块连接，所述空心管为固相萃取装置的进样管路，所述弹簧组件套接在所述空心管上，其上端面和所述滑块连接，下端面设置有所述密封圈，所述直线导轨驱动空心管上下运动，从而实现对固相萃取柱的进口进行密封或敞开。

4.如权利要求1所述的自动在线前处理和拉曼检测装置，其特征在于：所述光谱检测装置还包括三通阀D、三通阀E及其连接管路，所述三通阀D连通收集池、废液收集装置和三通阀E；

所述三通阀E连通三通阀D、第二多位阀和检测试剂取样装置；

所述检测试剂取样装置，包括第一取样针和多个第二取样针，所述第一取样针连通三通阀E，用于将待测液定量注入检测池中，所述多个第二取样针分别连通到第二多位阀的不同管路，用于从对应的增强试剂存储装置中定量取增强试剂至检测池中。

5.如权利要求4所述的自动在线前处理和拉曼检测装置，其特征在于：所述检测试剂取样装置，具体包括：

一具有升降和旋转功能的多维传动机构；

一扇形转盘，固定设置在所述多维传动机构的竖向的Z轴上，可在多维传动机构的带动下以多维传动机构的Z轴为圆心旋转或沿Z轴移动；

多个取样针，固定在扇形转盘上，取样针的针头朝下，取样针的上方连接管路；

多个增强试剂放置台，用于分别放置各种增强试剂存储装置，所述多个增强试剂放置台均处于对应的取样针运动路径的下方，取样针通过旋转、升降，从各种增强试剂存储装置取样；

和若干个针头清洗槽，所述若干个针头清洗槽设置于取样针运动路径的下方，取样针的针头能够通过旋转、升降，放入对应的针头清洗槽的清洗液中浸泡。

说明书

自动在线前处理和拉曼检测装置及其方法

技术领域

[0001] 本发明涉及生化检测领域，尤其涉及一种用于复杂液体基质样本中目标成分的自动在线前处理和拉曼检测装置及其方法。

背景技术

[0002] 拉曼光谱由于具有物质的指纹特性，灵敏度高，可以检测到微量的毒品成分，因此被广泛应用于各种毒品的检测中，为缉毒等工作提供了很大的帮助。

[0003] 生活污水毒品检测技术被逐渐运用于情报的收集中，但这种检测手段还主要依赖于大型的分析仪器。通常的做法是现场采样污水后，低温冷藏并尽快送至专业实验室，进行
离线式非原位检测，这对情报的收集范围、实时性和准确性都带来了较大的影响。

[0004] 近几年，随着科技的进步，如表面增强拉曼技术的快速发展，可以通过便携式拉曼实现现场的快速检测，但由于污水的成分复杂，并且毒品含量极低，需要专业人员对待测污
水进行复杂的前处理，如固相萃取(Solid Phase Extraction，SPE)，对污水进行提纯、浓缩
等，才能进一步进行检测。污水的前处理和检测目前主要通过专业人员手工操作完成，没有
自动的在线检测装置。

发明内容

[0005] 本发明的目的之一在于提供一种用于复杂液体基质样本中目标成分的自动在线前处理和拉曼检测装置，能够自动进行样本取样、固相萃取和表面增强拉曼检测的全过程，
以实现对污水等复杂液体基质样本中的毒品等目标成分的自动在线检测。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种自动在线前处理和拉曼检测装置，包括：

[0007] 样品前处理装置，包括：前处理定量进样管路及装置和固相萃取装置，用于定量提取待测样品：对待测样品进行固相萃取，获取待测液；

[0008] 光谱检测装置，用于定量取前处理后的待测液、拉曼增强试剂至检测池，通过拉曼光谱检测分析检测池中的待测液是否包含目标成分，并形成检测数据；

[0009] 和控制系统，用于控制所述样品前处理装置和光谱检测装置，循环执行以下过程，包括：待测样品的自动定量进样、自动固相萃取、自动光谱检测和数据处理。

[0010] 进一步的，所述前处理定量进样管路及装置包括第一注射泵、第一多位阀、多个换向阀、至少一个电磁阀以及连接的管路，

[0011] 所述注射泵用于为流路中的各种液体或空气的输入输出提供动力源和定量控制；

[0012] 所述多位阀、换向阀用于控制流路的方向；

[0013] 所述电磁阀用于控制流路的通断；

[0014] 所述第一注射泵通过换向阀和电磁阀与所述第一多位阀的公共端连接或与所述固相萃取装置的进样端连接，或通过换向阀与空气或与清洗液存储装置连接，所述第一多
位阀的选通端与待测样品进样管路、多种溶剂存储装置、废液收集装置和空气相连接。

[0015] 进一步的，所述多个换向阀包括三通阀A、三通阀B、三通阀C；

[0016] 所述三通阀A连通空气、清洗液存储装置和三通阀B；

[0017] 所述三通阀B连通三通阀A、第一注射泵和三通阀C；

[0018] 所述电磁阀设置于三通阀B和三通阀C之间，或设置于三通阀C和固相萃取装置的进样端之间。

[0019] 进一步的，所述固相萃取装置包括：固相萃取柱自动更换装置、正压施加装置、位置切换装置、收集池和废液池，

[0020] 所述固相萃取柱自动更换装置用于在每一份样品检测开始时，自动更换处于正压施加装置下方的固相萃取柱；

[0021] 所述正压施加装置作用于固相萃取柱的进口，对固相萃取柱的进口进行密封或敞开，所述正压施加装置的中心设置有所述固相萃取装置的进样管路，在固相萃取柱的进口
处于密封状态或敞开状态，所述进样管路和固相萃取柱的进口保持连通；

[0022] 所述位置切换装置用于切换固相萃取柱出口的流路，从而对从固相萃取柱出口的液体进行分类收集得到前处理后的待测液或固相萃取过程中产生的废液。

[0023] 所述收集池用于收集固相萃取柱出口经初步处理的液体，通过所述第一多位阀直接连通收集池的管路加入新的试剂，通过快速振动将收集池中的液体混匀，及将收集池中
的液体静置分层，形成待测液；

[0024] 所述的废液池用于收集固相萃取过程中产生的废液并排入废液仓。

[0025] 进一步的，所述正压施加装置包括：直线导轨、支撑板、空心管、弹簧组件和密封圈，所述直线导轨竖直固定在支撑板上，所述空心管的外部和所述直线导轨的滑块连接，所
述空心管的上端为固相萃取装置的进样端，所述弹簧组件套接在所述空心管上，其上端面
和所述滑块连接，下端面设置有所述密封圈，所述直线导轨驱动空心管上下运动，从而实现
对固相萃取柱的进口进行密封或敞开。

[0026] 进一步的，所述光谱检测装置包括第二注射泵、第二多位阀、检测池自动更换装置、检测试剂取样装置、拉曼增强试剂存储装置和光谱检测传感器，

[0027] 所述第二注射泵与第二多位阀的公共端相连接，

[0028] 所述第二多位阀的选通端至少与待测液存储装置、检测试剂取样装置、清洗液存储装置、空气连接，

[0029] 所述检测试剂取样装置用于从所述待测液存储装置中定量取样和从各种拉曼增强试剂存储装置中取样，

[0030] 所述光谱检测传感器用于对存放在检测池中的待测液和增强试剂的混合液进行光谱检测；

[0031] 所述检测池自动更换装置用于在每一次检测开始时，自动更换新的检测池；

[0032] 所述控制系统对光谱检测的结果进行数据处理和分析。

[0033] 进一步的，所述拉曼光谱检测装置还包括三通阀D、三通阀E及其连接管路，

[0034] 所述三通阀D连通收集池、废液收集装置和三通阀E；

[0035] 所述三通阀E连通三通阀D、第二多位阀和检测试剂取样装置；

[0036] 所述检测试剂取样装置，包括第一取样针和多个第二取样针，所述第一取样针连通三通阀E，用于将待测液定量注入检测池中，所述多个第二取样针分别连通到第二多位阀
的不同管路，用于从对应的增强试剂存储装置中定量取检测试剂至检测池中。

[0037] 进一步的，所述检测试剂取样装置，具体包括：

[0038] 一具有升降和旋转功能的多维传动机构；

[0039] 一扇形转盘，固定设置在所述多维传动机构竖向的Z轴上，可在多维传动机构的带动下以多维传动机构的Z轴为圆心旋转或沿Z轴移动；

[0040] 多个取样针，固定在扇形转盘上，取样针的针头朝下，取样针的上方连接管路；

[0041] 多个增强试剂放置台，用于分别放置各种增强试剂存储装置，所述多个增强试剂放置台均处于对应的取样针运动路径的下方，取样针通过旋转、升降，从各种增强试剂存储
装置取样；

[0042] 和若干个针头清洗槽，所述若干个针头清洗槽设置于取样针运动路径的下方，取样针的针头能够通过旋转、升降，放入对应的针头清洗槽的清洗液中浸泡。

[0043] 技术效果：

[0044] 本发明的用于复杂液体基质样本目标成分的自动在线前处理和拉曼检测装置能自动循环执行复杂液体基质样本的取样、固相萃取、拉曼检测和检测数据处理的全过程，从
而实现对复杂液体基质样本目标成分的自动在线检测。

[0045] 本发明的目的之二在于提供一种用于复杂液体基质样本中目标成分的自动在线前处理和拉曼检测方法，所述方法包括以下至少一种过程控制方法：

[0046] 定量进样方法；

[0047] 样品及试剂混合方法；

[0048] 管路清洗吹干方法；

[0049] 固相萃取柱加压过柱方法；

[0050] 固相萃取柱过滤层吹干方法；

[0051] 收集池液体混匀方法。

[0052] 进一步的，所述定量进样方法包括以下步骤：连通注射泵经多路阀通向样品存储装置的管路；控制注射泵，定量吸取样品至注射泵；连通注射泵经多路阀通向空气的管路；
控制注射泵，吸取空气，将管路中的已计入定量的液体尽可能地吸入注射泵中；连通注射泵
至目标装置的管路；控制注射泵，将定量的样品推送至目标装置；

[0053] 所述样品及试剂混合方法包括以下步骤：连通注射泵经多路阀至样品存储装置的管路，并使注射泵出口朝下设置；控制注射泵，定量吸取样品至注射泵；连通多路阀通向试
剂存储装置的管路，连通多路阀通向注射泵的管路；控制注射泵，定量吸取试剂至注射泵；
连通多路阀通向空气的管路，连通多路阀通向注射泵的管路；控制注射泵，吸取空气，将管
路中的计入定量的液体尽可能地吸入注射泵中，同时由吸入空气产生的气泡对样品和试剂
进行混合；连通注射泵至目标装置的管路；控制注射泵，将样品和试剂的混合液推送至目标
装置；

[0054] 所述管路清洗吹干方法，包括以下步骤：连通多路阀通向清洗液存储装置的管路，连通多路阀通向注射泵的管路；连通注射泵至清洗液存储装置的管路，控制注射泵吸入适
量的清洗液；连通注射泵经多路阀至废液存储装置的管路；控制注射泵，让泵内的清洗液排
入废液存储装置，用于清洗注射泵至多路阀之间的管路；连通注射泵通向空气的管路，控制
注射泵吸入空气；连通注射泵经多路阀至废液存储装置的管路；控制注射泵，让泵内的空气
形成快速气流将管路内液体排入废液存储装置，用于吹干注射泵至多路阀之间的管路；

[0055] 所述固相萃取柱加压过柱方法，包括以下步骤：将待测样品和试剂在注射泵内混合形成混合液；向固相萃取柱注入混合液：将固相萃取柱的进口敞开，然后连通控制第一注
射泵至固相萃取柱进口的管路，将第一注射泵中的混合液缓慢注入固相萃取柱中；加压固
相萃取柱：将固相萃取柱的进口密封，关闭第一注射泵至固相萃取柱进口的管路，第一注射
泵吸入空气；连通注射泵至固相萃取柱的管路，第一注射泵中的空气缓慢加压到固相萃取
柱进口上，使得固相萃取柱内的混合液缓慢流过固相萃取柱中间的过滤填料层，并从固相
萃取柱出口流出；

[0056] 所述固相萃取柱过滤层吹干方法，包括执行若干次以下步骤：连通注射泵至空气的管路，控制注射泵吸入空气；关闭注射泵的输入输出管路，控制注射泵对泵内空气进行加
压至指定压力；连通注射泵通向固相萃取柱的管路，控制注射泵，让注射泵内的加压空气形
成加压气流高速流过固相萃取柱的过滤层；

[0057] 所述收集池液体混匀方法，包括以下步骤：将固相萃取获得的液体存储到收集池中；通过第一多位阀直接连通收集池的管路加入新的试剂至收集池中，通过快速振动将收
集池中的液体混匀，或通过从收集池底部注入空气，通过注入空气产生的气泡将收集池中
的液体混匀；将收集池中的液体静置分层，下层液体即为待测液。

[0058] 本发明的自动在线前处理和拉曼检测方法，适用于上述的自动在线前处理和拉曼检测装置，可提供定量取样，样品及试剂混合，防止不同试剂在管路中混合污染的管路清
洗、吹干，固相萃取柱的加压过柱、吹干和待测液收集等过程控制，从而在整个前处理过程
能准确定量提取出待测液，保证检测精度。

附图说明

[0059] 图1是本发明的自动在线前处理和拉曼检测装置的功能模块示意图；

[0060] 图2是本发明的SPE柱自动更换装置的结构示意图；

[0061] 图3是本发明的正压施加装置的结构示意图；

[0062] 图4是本发明的检测试剂取样装置的结构示意图。

具体实施方式

[0063] 为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参
考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中
的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

[0064] 现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

[0065] 如图1所示，本发明公开了一种自动在线前处理和拉曼检测装置，包括控制系统、样品前处理装置和光谱检测装置。其中，样品前处理装置由多位阀A、三通阀A、三通阀B、三
通阀C、电磁阀、注射泵A、正压施加装置、SPE柱自动更换装置、位置切换装置、收集池、废液
池和三通阀D等装置构成；光谱检测装置，具体为增强拉曼光谱检测装置，由多位阀B、三通
阀E、检测池、检测池自动更换装置、拉曼检测仪、检测试剂取样装置等装置构成。

[0066] 控制系统对样品前处理装置和增强拉曼光谱检测装置进行控制，完成从样品取样、固相萃取到增强拉曼光谱检测的全自动处理过程。

[0067] 多位阀A、B用于自动切换各种试剂，所述的各种检测试剂用于满足不同检测流程和方法的需要。如在本实施例中，在样本取样过程，应用了PH溶液、淋洗液、洗脱液、萃取液
等多种试剂，在拉曼检测过程中，应用了拉曼增强试剂等多种试剂。

[0068] 在本实施例中，空气从不同的位置接入样品前处理装置和增强拉曼光谱检测装置，用于产生快速气流以排空管路中的液体。

[0069] 在本实施例中，以纯净水为清洗液，纯净水从不同位置接入样品前处理装置和增强拉曼光谱检测装置，用于清洗管路。

[0070] 在本实施例的样品前处理过程中，待测样品、各种溶剂、试剂会共用一段相同的管路，通过管路清洗和管路排空，可减少各溶剂、试剂在共用的管路中出现交叉污染，影响测
试精度。

[0071] 三通阀A、三通阀B、三通阀C、三通阀D、三通阀E用于控制流路的流向，电磁阀用于控制流路的通断，注射泵A、注射泵B用于为流路中各种液体或空气的输入输出提供动力源
和定量控制。

[0072] 在本实施例中，样品前处理装置的管路连通关系为：

[0073] 多位阀A包括中心管路和多个选通管路，中心管路和三通阀C连通，选通管路分别连通待测样品、PH溶液、淋洗液、洗脱液、萃取液、其它试剂、空气A、废液仓和收集池；

[0074] 三通阀A连通空气B、纯净水和三通阀B；

[0075] 三通阀B连通三通阀A、注射泵A和电磁阀；

[0076] 电磁阀连通三通阀B和三通阀C；

[0077] 三通阀C连通电磁阀、多位阀A的中心管路和固相萃取装置的正压施加装置。

[0078] 电磁阀也可以设置三通阀C和正压施加装置之间，三通阀C直接和三通阀B连接，通过控制三通阀B、三通阀C和电磁阀即可控制注射泵A和固相萃取装置、多位阀A的管路通断。

[0079] 控制系统控制多位阀A、三通阀A、三通阀B、三通阀C、电磁阀、注射泵A等，从而实现：定量提取待测样品、并使之与定量的试剂(如PH溶液或特定试剂)混合形成混合液。

[0080] 空气A、空气B和后面的空气C都是空气，用于标识空气接入管路的不同位置。

[0081] 在本实施例中，废液仓设置有负压装置，用于收集取样装置、固相萃取装置和拉曼检测装置在工作过程中产生的所有废液。

[0082] 如图2和图3所示，在本实施例中，所述SPE柱自动更换装置包括一SPE柱料盘和SPE柱上料机构，SPE柱上料机构从SPE柱料盘上取用SPE柱(固相萃取柱)，以及将已使用的SPE
柱回收。

[0083] SPE柱上料机构主要是由电动推杆13、挡片12、转盘14以及直线导轨11所组成，根据SPE柱15的特点采用了直线导轨加电动推杆的方式来将SPE柱15送到转盘的卡槽中，电动
推杆13在直线导轨11的带动下运动到SPE柱15正上方，然后电动推杆将轴伸进SPE柱15中，
直线导轨11带动SPE柱15一起运动将SPE柱15送到转盘14的卡槽中。挡片12的作用是限位作
用，挡片12配合安装在直线导轨11上的光电开关起到限位的作用，从而将SPE柱15送到指定
的工位，同时原来工位上的SPE柱15，在转盘转动的过程中落到收集仓中。

[0084] 液体在经过SPE柱时候如果靠液体的重力是没有办法通过SPE柱中的填料(过滤层)，需要在外部施加一个压力，来促使液体通过SPE柱，所以需要SPE柱正压施加装置。正压
施加装置安装在SPE柱的进口的上方，可以通过常规的升降机械对SPE柱的进口进行密封和
分离。正压施加装置的中心安装有管路，正压施加装置在施加正压的同时还能使液体能够
进入到SPE柱中。

[0085] 如图3所示，正压施加装置主要是由直线导轨30、支撑板31、挡片32、空心管33、弹簧组件34、密封圈35等组成。流路系统的管路会接在空心管33上，经过空心管33可以将各种
试剂按序通过SPE柱15，直线导轨30可以带动空心管33上下运动，位置的确定是通过挡片32
配合光电开关来实现的，当需要更换SPE柱15的时候或者需要打开SPE柱15上端进口的时
候，空心管33向上运动，当液体需要过柱的时候，空心管33向下运动，经过弹簧组件34的压
紧和密封圈35的密封，保证SPE柱15的上端(进口)和空心管33是紧密贴合不漏气的状态，保
证液体能够顺利通过SPE柱15而不发生漏液现象。

[0086] 从SPE柱15中流出来的液体，需要分类收集，以获取我们需要的待测液。在SPE柱15的下端出口设置有一个位置切换机构，位置切换机构主要是由缓冲池36和直线导轨37所组
成，缓冲池36上面有两个仓室：收集池和废液池，当从SPE柱15下端流出来的液体是废液的
情况下，直线导轨37会带着缓冲池36运动将废液池对准SPE柱15下端这样废液就会流进废
液仓中，废液池中的废液最终会被吸进废液仓中，当需要收集待测液时直线导轨37就带着
缓冲池36运动将收集池对准SPE柱15的下端，收集池的定位是靠直线导轨上的挡片和光电
开关来实现的。收集池的底部安装有微型振动电机，可以带动收集池进行振动，提高收集池
中液体之间的混合效率和清洗效率。

[0087] 在本实施例中，所述检测试剂取样装置包括一可升降和旋转的多维运动装置，所述多维运动装置上安装有若干个取样针，不同的取样针用于抽取不同的试剂，并注入检测
池。所述试剂包括拉曼增强试剂和待测液等。

[0088] 如图4所示，检测试剂取样装置采用了转盘结构来实现试剂的吸取，为防止拉曼增强试剂1、拉曼增强试剂2和待测液等试剂之间的相互污染，采用了三根不同的取样针来分
别完成试剂取样，将试剂加入到检测池中。加入试剂的时候检测池的位置是固定的，所以需
要控制旋转机构将不同取样针吸取的液体分别加入到检测池中，采用转盘结构可以提高空
间的利用率，缩小装置的体积。

[0089] 如图4所示，在本实施例中，检测试剂取样装置主要是由试剂瓶支撑板38、试剂瓶安装板39、第一拉曼增强试剂瓶安装台40、取样针41、扇形转盘42、Z轴直线滑台43、齿轮44、
齿轮电机45、废液槽46、纯净水安装台47、第二拉曼增强试剂瓶安装台48等组成。其工作原
理是:第一拉曼增强试剂瓶安装台40、第二拉曼增强试剂瓶安装台48和纯净水安装台47都
安装在试剂瓶安装板39上。助剂和纯净水分别放在对应的安装台上，扇形转盘上安装有三
根取样针41，取样针41的端部连接有管路。通过齿轮电机带动齿轮从而使扇形转盘转动从
而将取样针41转到对应的试剂瓶上面。Z轴直线滑台43带动取样针41上下移动，将取样针41
的针头插入到对应的试剂瓶中，通过注射泵和阀的相互配合可以吸取定量的试剂到检测池
中。取样针41吸取的多余的试剂以及最终清洗的废液可以排放到废液槽46中去，废液槽46
中有排液口，可以将废液排放到最终的废液仓中。

[0090] 所述检测池通常为石英玻璃管，石英玻璃管具有物理化学特性稳定、透明度高等特点，方便拉曼检测仪对管内的液体进行拉曼信号采集。

[0091] 所述检测自动更换装置包括一多轴运动机构和检测池料盘，所述多轴运动机构将检测池料盘中的检测池自动更换到指定位置,等待添加待测液和检测试剂。

[0092] 本装置可连续从复杂液体基质样本中获取待测样品，并对待测样品的目标成分进行检测，实现对复杂液体基质样本目标成分的在线自动监测。

[0093] 为了能实时获取复杂液体基质样本目标成分的检测数据和监测装置的运行情况，本装置还设置有无线通信模块，控制系统能通过无线通信模块将检测数据和运行数据上传
到服务器上。

[0094] 本发明公开了一种用于复杂液体基质样本中目标成分的自动在线前处理和拉曼检测方法，包括：

[0095] 样品前处理过程：定量提取待测样品；对待测样品进行固相萃取，获取待测液；

[0096] 光谱检测过程：将增强试剂注入待测液，通过光谱检测分析待测液中的目标成分，输出检测数据；

[0097] 数据处理过程：将检测数据进行本地存储、分析和/或上传服务器进行存储、分析。

[0098] 在本实施例中，以污水为复杂液体基质样本，以污水中的海洛因、冰毒等毒品成分为目标成分，实施在线自动检测。

[0099] (1)定量取待测污水。污水可以从下水道中经过泥沙过滤后进入待测污水的取样缓冲池中。系统控制注射泵A、三通阀B、电磁阀、三通阀C和多位阀A切换至①口，定量的取待
测污水至注射泵A中。

[0100] (2)定量取PH溶液。系统控制注射泵A、三通阀B、电磁阀、三通阀C和多位阀A切换至②口，取定量PH液至注射泵A中。

[0101] (3)快速吸入适量空气。为了确保多位阀A至注射泵之间管路中的液体被尽可能的吸进注射泵A中，减少残余在管路上的液体，可通过控制注射泵A、三通阀B、电磁阀、三通阀C
和多位阀A切换至⑦口，快速的吸入适量的空气，并在经过的管路中形成高速气流，从而尽
可能的将管路上的残留液体带走。

[0102] 为了将待测污水与PH溶液混合均匀，可以将注射泵出口朝下安装，快速吸入空气时候，气泡从混合液体的底部吸入，可以将混合液混合均匀。

[0103] (4)自动更换新的SPE柱。控制系统控制SPE柱自动更换装置将旧的SPE柱卸载后自动更换一个新的SPE柱。

[0104] (5)向SPE柱注入混合液。系统控制位置切换装置将废液池置于SPE柱的正下方，并将正压施加装置与SPE柱上端分离，然后控制注射泵A、三通阀B、电磁阀、三通阀C将注射泵A
中的混合液体通过安装在正压施加装置中心的管路缓慢注入SPE柱中。

[0105] (6)加压SPE柱。系统控制正压施加装置将SPE柱上端密封，然后控制注射泵A、三通阀B、电磁阀、三通阀C，将注射泵A中的空气缓慢加压到SPE柱上，使得SPE柱内的混合液缓慢
流过SPE柱中间的过滤填料层，并从SPE柱的出口落入废液池中，最后被废液仓收集。过滤层
可以将待测的物质富集在上面。

[0106] (7)通入快速气流将管路中的残留液体排出。由于在管路和SPE柱过滤层上残留有较多的液体，可以通过控制注射泵A、三通阀B、三通阀A吸入空气后，再控制注射泵A、三通阀
B、电磁阀、三通阀C，将注射泵中的空气快速注入SPE柱中，形成高速气流，从而可以将残液
尽可能的带走。

[0107] (8)通入加压气流吹干过滤层残留液体。由于SPE柱过滤层上残留的液体容易对检测效果产生影响，先通过控制注射泵A、三通阀A、三通阀B、吸入空气B后控制三通阀B与电磁
阀连通，并关闭电磁阀。然后通过注射泵A对注射泵内的空气加压，形成一定压力的气压后，
瞬间打开电磁阀，使得加压气流高速流过SPE柱的过滤层，可以多次循环该步骤后将过滤层
的残留液体尽可能吹干。

[0108] (9)通入纯净水清洗管路。由于管路中仍然有少量的前面步骤留下的残留液体，这些残液可能会对后续检测效果造成影响。可以通过控制注射泵A、三通阀B、三通阀A先快速
吸入纯净水至注射泵A中，然后控制注射泵A、三通阀B、电磁阀、三通阀C、多位阀A切换至⑧
口，将注射泵中的纯净水高速排入废液仓中，利用高速水流对管路进行清洗。

[0109] (10)通入快速气流将管路中的残留液体排出。清洗后的管路中可能会残留有较多的液体，可以通过控制注射泵A、三通阀B、三通阀A吸入空气后，再控制注射泵A、三通阀B、电
磁阀、三通阀C，多位阀切换至⑧口，将注射泵中的空气快速从多位阀的⑧口排出至废液仓，
从而可以将残液尽可能的带走。

[0110] (11)定量取淋洗液。系统控制注射泵A、三通阀B、电磁阀、三通阀C和多位阀A切换至③口，取定量淋洗液至注射泵A中。为了确保从多位阀A至注射泵A流路中的定量的淋洗液
有效的被吸入注射泵A中，可以在定量取淋洗液后将多位阀A切换至⑦口，快速吸入适量的
空气，从而确保定量的淋洗液尽可能的被吸入注射泵A中。

[0111] (12)向SPE柱注入淋洗液。采用第(5)步的方法缓慢将淋洗液注入到SPE柱中。

[0112] (13)淋洗液加压过柱。采用第(6)步的方法将淋洗液缓慢加压，使淋洗液缓慢过柱，并最后被废液仓收集。

[0113] (14)采用第(7)、(8)步骤相似的方法将管路和SPE柱过滤层上的残留液体尽可能排出。

[0114] (15)采用第(9)、(10)步骤相似的方法对管路进行清洗并尽可能将管路中残留的液体排出。

[0115] (16)定量取洗脱液。可以采用第(11)步相似的方法从多位阀的④口取定量的洗脱液至注射泵A中。

[0116] (17)向SPE柱注入洗脱液。先控制位置切换装置将收集池切换至SPE柱的正下方，然后可以采用第(5)步相似的方法缓慢将洗脱液注入到SPE中。

[0117] (18)洗脱液加压过柱。可以采用第6步的方法将洗脱液缓慢加压，使洗脱液缓慢过柱后，从SPE柱的下方落入收集池中。

[0118] (19)采用第(7)、(8)步骤相似的方法将管路和SPE柱过滤层上的残留液体尽可能排出。

[0119] (20)采用第(9)、(10)步骤相似的方法对管路进行清洗并尽可能将管路中残留的液体排出。

[0120] (21)定量取萃取液。可以采用第(11)步相似的方法从多位阀的⑤口取定量的萃取液至注射泵A中。

[0121] (22)向收集池中注入萃取液。通过控制注射泵A、三通阀B、电磁阀、三通阀C、多位阀A切换至⑨口，将注射泵A中定量的萃取液缓慢注入收集池中。

[0122] (23)采用第(7)步骤相似的方法将管路中的残留液体尽可能排出至收集池中。

[0123] (24)混匀收集池液体。为了确保收集池中的洗脱液和萃取液有效混匀可以通过振动装置将收集池内液体通过快速振动混匀，也可以通过控制注射泵B切换至多位阀B的①口
先吸入适量空气后，再控制注射泵B切至多位阀B的③口，并通过三通阀E和三通阀D，将注射
泵中的空气快速从收集池底部注入，通过气泡将收集池的液体混匀。

[0124] (25)静置等待分层。将收集池静止一段时间后，待混匀的收集池内液体分层，下层液体即为待测液。

[0125] (26)检测池自动更换。控制检测池自动更换装置将旧的检测池卸载后，自动装入新的检测池。

[0126] (27)定量取下层待测液。控制注射泵B、三通阀E和三通阀D，将注射泵B切至③口，先从收集池的底部取适量的下层液体至三通阀E与多位阀B之间的管路中，然后控制三通阀
E和检测试剂取样装置，使得从①号针尖口将管路中间段的待测液定量注入到检测池中，多
余的待测液作为废液排出。

[0127] (28)定量取拉曼增强试剂。控制检测试剂取样装置依次通过②、③号针尖口取定量的拉曼增强试剂1、拉曼增强试剂2至检测池中。

[0128] (29)混匀检测池中的液体。为了确保检测池中依次加入的待测液、拉曼增强试剂有效混匀，可以通过振动装置将检测池快速振动，从而将池内的液体混匀。

[0129] (30)拉曼光谱检测。控制拉曼光谱仪对检测池中的待测液进行拉曼光谱信号自动采集和识别，并可以将检测结果上传至云服务器进行记录和分析，从而完成一次自动在线
原位检测过程。

[0130] (31)为了防止检测试剂取样装置上残留的待测液、纳米粒子和助剂等对下次检测结果造成影响，可采用与第(9)、(10)步骤相似的方法对管路和针尖进行清洗，并可控制升
降和旋转机构将针尖浸泡于清洗槽中。

[0131] (32)当需要新的检测过程时则自动重复上述步骤。

[0132] 本发明的自动在线前处理和拉曼检测装置能自动循环执行复杂液体基质样本的定量取样、固相萃取、增强拉曼检测和数据处理的全过程，从而实现对复杂液体基质样本中
目标成分的自动在线检测。

[0133] 本发明的自动在线前处理和拉曼检测装置方法，应用于本发明的自动在线前处理和拉曼检测装置，可提供定量取样，样品及试剂混合，防止不同试剂在管路中混合污染的管
路清洗、吹干，SPE柱的加压过柱、吹干和待测液收集等过程控制，从而在整个前处理过程能
准确定量提取出待测液，保证检测精度。

[0134] 尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对
本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。