自动化样本前处理系统的设计与实现

    一、系统需求分析

    1、功能需求
    样本采集：能够从多种来源采集样本，且采集量需精确控制。

    样本预处理：包括添加试剂，进行多种化学反应。

    样本的分离和富集：操作以实现目标样本的分离和富集，提高检测灵敏度。

    2、性能需求
    准确性：保证自动化样本前处理过程中的各项操作的准确性，误差需控制在极小范围内。

    通量：能够同时处理多个样本，提高工作效率，满足大量样本分析的需求。

    稳定性：在不同的工作条件下，系统都能稳定运行，减少故障发生率。

    二、硬件设计

    1、自动采样装置
    机械臂：采用高精度的机械臂，在笛卡尔坐标或极坐标系统下运动，能够精确地定位到样本容器的位置进行采样。机械臂可以根据样本容器的不同形状和尺寸进行编程控制，可以通过精确的坐标定位来确保加样头准确地落在每个孔的中心位置。

    探头类型：根据样本的性质和处理要求选择不同的探头，使用注射器式探头，其可以通过改变注射器的推动行程来实现精确的体积控制，精度可达纳升级别；对于固体样本的采集，则需要设计特殊的抓取或吸取装置。

    2、加样器
    压力驱动加样器：利用气体压力差来推动液体的移动。这种加样器结构简单，易于控制。通过调节气体压力和进样时间来控制加样量。

    微量加样器：对于生物样本处理中的微量试剂添加，微量加样器是很重要的。它采用活塞-体积原理，通过精确的机械结构和电子控制系统来实现皮升至微升级别的加样精度。

    3、样本分离模块
    液-液萃取装置：由萃取相和萃余相的分离装置组成。通过设定不同的流速和相分离时间，可以实现对不同性质目标样本的高效萃取。

    固相萃取装置：包括固相萃取柱、自动进样和洗脱系统。在自动化系统中，通过机械装置将样本准确的注入到固相萃取柱中，然后按照预定的程序进行洗脱液的添加和目标样本的洗脱收集。同时，可以通过传感器监测固相萃取柱的阻力等相关参数，以确保萃取过程的有效性。