專利名稱:基于空氣熱膨脹的液體微量進(jìn)樣裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于空氣熱膨脹的液體微量進(jìn)樣裝置。本裝置核心部件為液體進(jìn)樣杯，樣品液體注入該裝置的進(jìn)樣杯中，液面達(dá)到指定高度。在進(jìn)樣杯中存在空氣與樣品液體，通過對進(jìn)樣杯加熱的方式使杯中空氣產(chǎn)生熱膨脹，在杯體的底部留有小孔，空氣膨脹致使杯中的樣品液體從底部小孔中流出。通過控制加熱的目標(biāo)溫度與速率，可調(diào)整本裝置的進(jìn)樣液體量。在杯底部留有卡槽，可嵌入傳感器對液體樣品相關(guān)特性進(jìn)行檢測；本實(shí)用新型液體微量進(jìn)樣裝置簡單，成本低廉，可實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)樣的自動(dòng)控制并保證其一致性。
【專利說明】
基于空氣熱膨脹的液體微量進(jìn)樣裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種液體的微量進(jìn)樣技術(shù)，尤其涉及一種使用空氣熱膨脹氣壓作為動(dòng)力的液體微量進(jìn)樣裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]生物化學(xué)等領(lǐng)域研究的不斷深入，催生了一批生化分析儀器的出現(xiàn)，其中，液相樣品的生化分析儀器占據(jù)了相當(dāng)比重。當(dāng)前的液相生化分析儀器大多需要加入樣品的預(yù)操作，一些進(jìn)口的自動(dòng)進(jìn)樣器往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，在實(shí)際樣品分析的過程中，往往依賴于人工操作進(jìn)樣。在液相樣品生化分析的過程中，考慮到操作人員的熟練程度，個(gè)人視角的偏差，很難保證分析結(jié)果的一致性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于空氣熱膨脹的液體微量進(jìn)樣裝置。
[0004]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:一種基于空氣熱膨脹的液體微量進(jìn)樣裝置，它包括:進(jìn)樣杯、傳感器和檢測儀器;所述進(jìn)樣杯包括杯體和蓋于杯體上方的杯帽，杯帽和杯體密封連接;所述杯體從上至下設(shè)有連通的樣品腔、進(jìn)樣腔和傳感器腔;所述傳感器腔底面設(shè)有傳感器卡槽，傳感器嵌于傳感器卡槽中；所述檢測儀器上部具有檢測腔，檢測腔內(nèi)壁設(shè)有機(jī)械伸縮臂，機(jī)械伸縮臂的前端固定加熱片，檢測腔的底部設(shè)有傳感器檢測底座。樣品腔容納樣品液體，同時(shí)提供空氣容積，通過加熱使空氣容積膨脹，將樣品液體推入進(jìn)樣腔;通過操縱機(jī)械伸縮臂控制加熱片包裹于樣品腔外圍，從而對樣品腔內(nèi)的空腔氣體進(jìn)行PID溫控;傳感器插于傳感器檢測底座，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。
[0005]進(jìn)一步地，所述傳感器腔的側(cè)面具有與外界連通的氣壓平衡腔，平衡傳感器腔和進(jìn)樣腔內(nèi)氣壓與外界氣壓一致。
[0006]進(jìn)一步地，所述進(jìn)樣腔為倒錐形腔體，底部端口弧形外擴(kuò)或錐形外擴(kuò)，從而使得樣品液體以正圓形態(tài)滴落。
[0007]進(jìn)一步地，所述杯帽采用醫(yī)用丁基橡膠材質(zhì);杯體采用塑料一體成型。
[0008]進(jìn)一步地，所述傳感器為基于頻率、相位測量的聲學(xué)傳感器或基于阻抗、容抗測量的MOS傳感器。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型裝置實(shí)現(xiàn)了微量液體樣品的進(jìn)樣。相比較傳統(tǒng)的微量液相進(jìn)樣方案，本實(shí)用新型通過控制空氣熱膨脹體積實(shí)現(xiàn)液體樣品的微量進(jìn)樣，其核心部件僅為一個(gè)進(jìn)樣杯，相較于傳統(tǒng)的自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，適用于單次可拋的生化檢測進(jìn)樣裝置。同時(shí)，進(jìn)樣杯底部留有卡槽，可嵌入檢測用的多種類型傳感器，兼容性好。通過對溫度進(jìn)行控制可實(shí)現(xiàn)空氣熱膨脹體積的自動(dòng)控制調(diào)節(jié)，進(jìn)樣管路與傳感器相對固定，故而，在實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)樣可控的同時(shí)也保證了進(jìn)樣的一致性。根據(jù)以上優(yōu)點(diǎn)，本實(shí)用新型裝置在生化檢測的微量進(jìn)樣領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。
【附圖說明】

[0010]圖1是本實(shí)用新型進(jìn)樣裝置整體結(jié)構(gòu)圖；
[0011 ]圖2是本實(shí)用新型進(jìn)樣裝置部件分拆示意圖；
[0012]圖3是本實(shí)用新型進(jìn)樣杯杯體正視圖；
[0013]圖4是本實(shí)用新型進(jìn)樣杯杯體仰視圖；
[0014]圖5是本實(shí)用新型進(jìn)樣杯注射液體過程中進(jìn)樣杯倒置示意圖；
[0015]圖6是本實(shí)用新型進(jìn)樣杯注射液體過程中注射器刺穿杯帽進(jìn)入樣品腔，注射特定體積的樣品不意圖；
[0016]圖7是本實(shí)用新型進(jìn)樣杯注射液體過程中拔出注射器，將進(jìn)樣杯正置示意圖；
[0017]圖8是注射器示意圖；
[0018]圖9是本實(shí)用新型檢測儀器裝置示意圖；
[0019I圖10是檢測腔內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖11是本實(shí)用新型進(jìn)樣杯進(jìn)樣過程示意圖，其中(a)、(b)、(c)、(d)依次為樣品腔內(nèi)空氣的體積不斷增加時(shí)的進(jìn)樣過程示意圖；
[0021]圖12是本實(shí)用新型在不同空氣體積與溫差下熱膨脹體積理論計(jì)算示意圖；
[0022]圖中:進(jìn)樣杯1、杯帽2、杯體3、傳感器4、樣品腔31、進(jìn)樣腔32、傳感器腔33、傳感器卡槽34、氣壓平衡腔35、注射器5、檢測腔6、檢測儀器7、加熱片61、機(jī)械伸縮臂62、傳感器檢測底座63。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作詳細(xì)描述，但并不是限制本實(shí)用新型。
[0024]圖1是本實(shí)用新型進(jìn)樣裝置整體結(jié)構(gòu)圖；圖2是裝置部件分拆示意圖。本實(shí)用新型裝置包括:進(jìn)樣杯1、傳感器4和檢測儀器7;其中，進(jìn)樣杯I包括杯帽2和杯體3，杯帽2采用醫(yī)用丁基橡膠材質(zhì)，杯體3部分采用塑料一體成型，杯帽2蓋于杯體3上方，保證其完全氣密性。在杯體3下方設(shè)有傳感器卡槽34，傳感器卡槽34中嵌入傳感器4，可用膠固定，保證傳感器4與杯體3的牢固結(jié)合，此處，可嵌入的傳感器類型包括基于頻率、相位測量的，如聲學(xué)傳感器以及基于阻抗、容抗測量的，如MOS傳感器等。
[0025]圖3所示，為杯體3的正視圖，圖4所示，為杯體3的仰視圖，杯體3采樣一體成型結(jié)構(gòu)，從正視圖可見，杯體3包括樣品腔31、進(jìn)樣腔32和傳感器腔33;樣品腔31為圓柱形腔體；進(jìn)樣腔32為圓臺(tái)形，底部具有90°圓弧進(jìn)樣孔，用于保證樣品液滴形狀為正圓弧形。從仰視圖可看到傳感器卡槽34與傳感器4的尺寸一致，將傳感器4嵌入其中卡緊后，用膠粘合。在傳感器卡槽34的右側(cè)有氣壓平衡腔35，用于與外界聯(lián)通，平衡傳感器腔33和進(jìn)樣腔32內(nèi)氣壓與外界氣壓一致。
[0026]圖5、圖6、圖7、圖8所示，為進(jìn)樣杯I注射液體過程操作示意，首先將進(jìn)樣杯I倒置，使用注射器5刺穿杯帽2進(jìn)入樣品腔31，注射特定體積的樣品液體，樣品腔31內(nèi)保留的氣體體積將影響進(jìn)樣量。隨后，拔出注射器5，將進(jìn)樣杯I正置，此時(shí)，由于內(nèi)外氣壓平衡，樣品腔31內(nèi)液體并不會(huì)流入進(jìn)樣腔32。完成注射過程后，進(jìn)樣杯I可放入檢測儀器7進(jìn)行進(jìn)樣與檢測分析。
[0027]圖9是本實(shí)用新型檢測儀器裝置示意圖，圖10為檢測腔內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。檢測儀器7內(nèi)設(shè)計(jì)有檢測腔6，將注射有樣品液體的進(jìn)樣杯I置于檢測腔6中。檢測腔6內(nèi)的結(jié)構(gòu)如圖10所示，通過步進(jìn)電機(jī)控制的機(jī)械伸縮臂62前端，有可包裹進(jìn)樣杯I的加熱片61，加熱片61的溫度以及升溫速率可控，通過機(jī)械伸縮臂62可快速控制加熱片61對杯體加熱的通斷。在檢測腔6的底部設(shè)有傳感器檢測底座63，傳感器4的信號(hào)接口(圖中所示為4線制，實(shí)際根據(jù)不同傳感器可有略微區(qū)別)可插入傳感器檢測底座63中，檢測儀器7可檢測到傳感器4的信號(hào)變化。
[0028]控制加熱片61對樣品腔31進(jìn)行加熱，使樣品腔31的空氣產(chǎn)生熱膨脹，氣壓增高，樣品液體在氣壓的作用下逐漸進(jìn)入進(jìn)樣腔32，再進(jìn)入傳感器腔33，最終在傳感器4表面形成液滴。這一過程，如圖11所示。調(diào)整樣品腔31內(nèi)空氣的體積，控制加熱片61與環(huán)境溫度的溫差可控制樣品的進(jìn)樣量。
[0029]根據(jù)蓋.呂薩克定律，一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)壓強(qiáng)保持不變時(shí)，它的體積V隨溫度t線性地變化，即:
[0030]Vt2 = Vti( l+av(t2-tl))
[0031 ]式中Vtl，Vt2分別是110C和t2°C時(shí)氣體的體積;av是壓力不變時(shí)氣體的體膨脹系數(shù)。實(shí)驗(yàn)測定，各種氣體的av?1/273.15。
[0032]圖12列出了室溫下，樣品腔31內(nèi)空氣體積分別為0.5ml、1.0ml、1.5ml、2.0ml時(shí)，其體積隨溫度升高產(chǎn)生膨脹的增量，可作為進(jìn)樣杯尺寸設(shè)計(jì)的參考。通過靈活設(shè)計(jì)進(jìn)樣杯I中樣品腔31、進(jìn)樣腔32的容積，注射樣品液體的體積，可控制進(jìn)樣杯I的進(jìn)樣范圍；通過對進(jìn)樣腔I進(jìn)行溫控，可精確控制進(jìn)樣量。從而實(shí)現(xiàn)微量液相樣品的進(jìn)樣。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于空氣熱膨脹的液體微量進(jìn)樣裝置，其特征在于，它包括:進(jìn)樣杯(I)、傳感器(4)和檢測儀器(7);所述進(jìn)樣杯(I)包括杯體(3)和蓋于杯體(3)上方的杯帽(2)，杯帽(2)和杯體(3)密封連接;所述杯體(3)從上至下設(shè)有連通的樣品腔(31)、進(jìn)樣腔(32)和傳感器腔(33);所述傳感器腔(33)底面設(shè)有傳感器卡槽(34)，傳感器(4)嵌于傳感器卡槽(34)中；所述檢測儀器(7)上部具有檢測腔(6)，檢測腔(6)內(nèi)壁設(shè)有機(jī)械伸縮臂(62)，機(jī)械伸縮臂(62)的前端固定加熱片(61)，檢測腔(6)的底部設(shè)有傳感器檢測底座(63)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于空氣熱膨脹的液體微量進(jìn)樣裝置，其特征在于，所述傳感器腔(33)的側(cè)面具有與外界連通的氣壓平衡腔(35)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于空氣熱膨脹的液體微量進(jìn)樣裝置，其特征在于，所述進(jìn)樣腔(32)為倒錐形腔體，底部端口弧形外擴(kuò)或錐形外擴(kuò)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于空氣熱膨脹的液體微量進(jìn)樣裝置，其特征在于，所述杯帽(2)采用醫(yī)用丁基橡膠材質(zhì);杯體(3)采用塑料一體成型。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于空氣熱膨脹的液體微量進(jìn)樣裝置，其特征在于，所述傳感器(4)為聲學(xué)傳感器或MOS傳感器。
【文檔編號(hào)】G01N35/10GK205720274SQ201620327198
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月18日
【發(fā)明人】陳星 , 董浩, 陳璟, 王瑩瑩, 王福園, 張馮江
【申請人】浙江大學(xué)