CN108745014A - 气动双推式乳化器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气动双推式乳化器，包括：机箱，其内设有平台，所述平台的上方罩设透明的防护罩，所述平台的下方设有控制器；两个针管，能拆卸的固设于所述平台上，两个所述针管的针头端通过连接器连通，两个所述针管的推杆端分别与一气缸的推臂抵接，两个所述针管之间呈一夹角；气泵，其出口与一两位三通换向气阀相连，所述两位三通换向气阀通过一两位五通换向气阀分别与两个所述气缸相连，所述两位三通换向气阀、两位五通换向气阀和气泵均与所述控制器电连接。本发明能在针管内直接完成乳液的定量制备，安全性高，使用寿命长，省时省力。

Description

气动双推式乳化器

技术领域

本发明涉及医学技术领域，具体是一种气动双推式乳化器。

背景技术

主动免疫技术是当今生物医学领域制备抗体、建立实验动物模型的重要方法。实验人员需要将水溶性的抗原与弗氏完全佐剂(或弗氏不完全佐剂)进行乳化，以增加实验动物对抗原的免疫应答。因此，良好的乳化效果在免疫环节中至关重要。

乳化是一种液体以极微小液滴均匀地分散在互不相溶的另一种液体中的作用。目前关于抗原乳化的方法主要分为研钵法、搅拌振荡法、超声波法。研钵法是利用研磨的方法将佐剂和抗原逐渐混合，这种方法比较耗时耗力已不常用。搅拌振荡法是借助振荡器、搅拌器使水溶性抗原在强烈的搅拌下包裹入佐剂内，而超声波法是利用超声波的空化作用使两种不相容的液体均匀混合，这两种方法均可一次性制备大量的乳化抗原。

但是，在医学实验室中使用的超声乳化器、搅拌乳化器等都有一个共性：必须在乳化器的制备容器内进行乳化，故该些乳化器在医学实验中定量制备乳液过程中存在如下问题：(1)为了将制备的乳液推注入实验动物体内，不可避免的要将制备完成的乳液从乳化器的制备容器中转移到注射针管中，在该过程中，暴露于空气中的乳液既存在乳液药效降低的风险，还会对操作人员的健康构成威胁，再者佐剂因其很强的渗透作用，一旦泄漏，会对实验人员带来严重的健康危害；(2)由于乳液在乳化器的制备容器内壁的残留，使乳液制备量难于精确掌控，造成试剂浪费，也存在乳化器的制备容器内的残留液的处理和乳化器的制备容器的清洁产生的环境污染问题；(3)关于超声乳化器，超声乳化过程的声污染，也会不可避免的对试验操作人员及周围的实验仪器、实验动物等造成噪声干扰；(4)关于搅拌乳化器，在搅拌振荡时，存在因人为因素而导致的乳化效果不稳定现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种气动双推式乳化器，其能在针管内直接完成乳液的定量制备，安全性高，使用寿命长，省时省力。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种气动双推式乳化器，其中，机箱，其内设有平台，所述平台的上方罩设透明的防护罩，所述平台的下方设有控制器；两个针管，能拆卸的固设于所述平台上，两个所述针管的针头端通过连接器连通，两个所述针管的推杆端分别与一气缸的推臂抵接，两个所述针管之间呈一夹角；气泵，其出口与一两位三通换向气阀相连，所述两位三通换向气阀通过一两位五通换向气阀分别与两个所述气缸相连，所述两位三通换向气阀、两位五通换向气阀和气泵均与所述控制器电连接。

在优选的实施方式中，所述机箱通过所述平台分隔为上方的透明腔和下方的封闭腔，所述针管和所述气缸均设于所述透明腔内，所述控制器、所述气泵、所述两位三通换向气阀和所述两位五通换向气阀均设于所述封闭腔内。

在优选的实施方式中，所述平台设有卡设部，所述卡设部包括丝板、上卡件和下卡件，所述丝板位于所述平台的下方，所述下卡件位于所述平台的上方，所述丝板与所述下卡件通过两个紧固件固设相连，所述上卡件能拆卸的设于所述下卡件上，所述针管通过所述上卡件与所述下卡件夹设固定。

在优选的实施方式中，所述上卡件的下表面凹设上凹槽，所述上凹槽的两侧分别设有两个贯穿所述上卡件的上螺栓孔，所述下卡件的上表面凹设下凹槽，所述下凹槽的两侧分别设有两个贯穿所述下卡件的下螺栓孔，所述上凹槽与所述下凹槽上下相对，所述上螺栓孔与所述下螺栓孔上下相对。

在优选的实施方式中，所述气缸内设有活塞，所述气缸通过所述活塞分为左腔室和右腔室，所述右腔室与大气连通，所述左腔室与所述两位五通换向气阀相连。

在优选的实施方式中，所述两位三通换向气阀的进气口与所述气泵相连，所述两位三通换向气阀的出气口与所述两位五通换向气阀的进气口相连，所述两位三通换向气阀的排气口与大气连通，所述两位五通换向气阀的正动作出气口和反动作出气口分别与一所述气缸的左腔室相连，所述两位五通换向气阀的正动作排气口和反动作排气口均与大气连通。

在优选的实施方式中，所述两位三通换向气阀的排气口和所述两位五通换向气阀的正动作排气口与反动作排气口均设有消声器。

在优选的实施方式中，所述控制器包括串联的开关电源和时间继电器，所述时间继电器与所述两位五通换向气阀电连接，所述开关电源与所述气泵和所述两位三通换向气阀电连接。

在优选的实施方式中，所述气泵与所述两位三通换向气阀之间串联设有油水分离器和油雾器。

在优选的实施方式中，所述气泵的出口设有限压调节阀，所述两位三通换向气阀的进气口设有压力调节阀。

本发明气动双推式乳化器的特点及优点是：

1、本发明通过控制器控制两位三通换向气阀的启闭，同时通过控制器控制两位五通换向气阀动作，使气泵经两位三通换向气阀和两位五通换向气阀向两个气缸交替充气，实现两个气缸的交替往复运动，以通过气缸的推臂带动两个针管的推杆交替动作，实现两个针管内的抗原与佐剂直接在针管内完成混合乳化。

2、本发明将抗原和佐剂分别置于一针管内，直接在针管内完成乳化，既便于实验人员在完成乳化后直接通过针管注射，避免制备容器内乳液残留，实现零损耗，避免污染问题，又能避免乳液暴露于空气而降低药效，还可避免实验人员接触抗原、佐剂和乳液，提高操作安全性，降低安全风险。

3、本发明的乳化过程完全由机械操作，推力方向、大小一致且均匀，乳化效率高，无需人力，解放实验人员双手，降低人工成本，且避免针管受其他方向的力，延长针管使用寿命，而且，噪音低，避免了对周围实验人员和实验动物的干扰。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性的解释和说明，并非用以限制本发明的范围。

图1为本发明气动双推式乳化器立体结构示意图。

图2A为本发明气动双推式乳化器在一工作状态的工作原理示意图。

图2B为本发明气动双推式乳化器在另一工作状态的工作原理示意图。

图3A为本发明气动双推式乳化器的上卡件的俯视结构示意图。

图3B为本发明气动双推式乳化器的上卡件的剖视结构示意图。

图4A为本发明气动双推式乳化器的下卡件的俯视结构示意图。

图4B为本发明气动双推式乳化器的下卡件的剖视结构示意图。

图5A为本发明气动双推式乳化器的丝板的俯视结构示意图。

图5B为本发明气动双推式乳化器的丝板的剖视结构示意图。

图6A为本发明气动双推式乳化器的机箱的俯视结构示意图。

图6B为本发明气动双推式乳化器的机箱的剖视结构示意图。

附图标号说明：

10、机箱；11、平台；12、透明腔；13、封闭腔；

20、针管；21、推杆；22、连接器；

30、卡设部；31、丝板；311、透孔；32、上卡件；321、上凹槽；322、上螺栓孔；33、下卡件；331、下凹槽；332、下螺栓孔；333、安装孔；

40、气缸；41、推臂；42、活塞；43、左腔室；44、右腔室；45、过滤减压阀；

50、两位三通换向气阀；51、两位五通换向气阀；52、消声器；

60、气泵；

70、控制器；71、开关电源；72、时间继电器；

80、油水分离器；81、油雾器；

θ、夹角。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非单独定义指出的方向以外，本文中涉及到的上、下等方向均是以本发明所示的图1中的前、后等方向为准，在此一并说明。

如图1至图6B所示，本发明提供一种气动双推式乳化器，其中，所述气动双推式乳化器包括：机箱10，其内设有平台11，所述平台11的上方罩设透明的防护罩，所述平台11的下方设有控制器70；两个针管20，能拆卸的固设于所述平台11上，两个所述针管20的针头端通过连接器22连通，两个所述针管20的推杆端分别与一气缸40的推臂41抵接，两个所述针管20之间呈一夹角θ；气泵60，其出口与一两位三通换向气阀50相连，所述两位三通换向气阀50通过一两位五通换向气阀51分别与两个所述气缸40相连，所述两位三通换向气阀50、两位五通换向气阀51和气泵60均与所述控制器70电连接。

具体的，机箱10由冷板制成，其大体呈箱体状(如图1、图6A和图6B所示)，以用于容纳及安装其余各部件，机箱10上罩设的防护罩可直接盖设于机箱10上方的敞口处，也可通过合页与机箱10枢接，以在工作时盖设于机箱10上，既能隔音，还能防尘；机箱10内的平台11大体呈平板状，其通过平板搭设固定于机箱10内形成，用于固设针管20和气缸40；一针管20用于容纳水溶性的抗原，另一针管20用于容纳佐剂，并通过连接器22实现二者的连通，针管20的推杆21在气缸40的推臂41作用下于针管20内滑动，用于实现两个针管20内预先抽入的试剂的乳化，两个针管20之间夹角θ的设置有利于抗原与佐剂的混合，较佳的，夹角θ为90度，当然，也可根据需要设置为其他合适的角度，在此不做限制；气泵60用于为两个气缸40提供气体动力，进而为针管20内推杆21和活塞的移动提供推力，两位三通换向气阀50和两位五通换向气阀51均为电磁阀，受电信号控制，用于在控制器70的控制下交替的向两个气缸40提供气体动力，以实现两个针管20的推杆21的交替运动。

进一步的，如图1所示，所述机箱10通过所述平台11分隔为上方的透明腔12和下方的封闭腔13，所述针管20和所述气缸40均设于所述透明腔12内，便于实验人员观察乳化过程和乳化结果，所述控制器70、所述气泵60、所述两位三通换向气阀50和所述两位五通换向气阀51均设于所述封闭腔13内，以实现对该些部件的封闭保护，延长使用寿命。

进一步的，如图1、图3A至图5B所示，所述平台11设有卡设部30，所述卡设部30包括丝板31、上卡件32和下卡件33，所述丝板31位于所述平台11的下方，所述下卡件33位于所述平台11的上方，所述丝板31与所述下卡件33通过两个紧固件固设相连，所述上卡件32能拆卸的设于所述下卡件33上，所述针管20通过所述上卡件32与所述下卡件33夹设固定，其中，卡设部30用于将针管20可拆卸的固设于平台11上，一个针管20通过一个卡设部30固定，两个卡设部30的中心线之间的夹角与两个针管20之间的夹角θ相等。

具体的，丝板31由超硬铝制成，其大体呈平板状，上卡件32由铝制成，其大体呈块体状，下卡件33也由铝制成，其大体呈块体状，上卡件32与下卡件33扣设配合以容纳并固定针管20，丝板31与下卡件33分别设于平台11的上下两侧以固定于平台上；如图5A所示，丝板31上对称的设有两列透孔311，下卡件33的中部对称的设有两个安装孔333，下卡件33的两个安装孔333可与丝板31上相对的任两个透孔311相对并通过紧固件固定相连，以由此调整安装位置。

更进一步的，如图3A至图4B所示，所述上卡件32的下表面凹设上凹槽321，所述上凹槽321的两侧分别设有两个贯穿所述上卡件32的上螺栓孔322，所述下卡件33的上表面凹设下凹槽331，所述下凹槽331的两侧分别设有两个贯穿所述下卡件33的下螺栓孔332，所述上凹槽321与所述下凹槽331上下相对，所述上螺栓孔322与所述下螺栓孔332上下相对，其中，上凹槽321的横截面大体呈半圆形，下凹槽331的横截面大体呈半圆形，在上卡件32扣设于下卡件33上时，上凹槽321与下凹槽331围设呈圆筒形，并与针管20的形状相匹配，以将针管20紧固于上卡件32和下卡件33之间，避免针管20晃动，另外，上卡件32上的上螺栓孔322的数量和下卡件33上的下螺栓孔332的数量也可根据需要设置，在此不做限制。

进一步的，如图2A和图2B所示，所述气缸40内设有活塞42，所述气缸40通过所述活塞42分为左腔室43和右腔室44，所述右腔室44与大气连通，所述左腔室43与所述两位五通换向气阀51相连，具体的，气缸40的活塞42上的活塞杆延伸并伸出气缸40并与推臂41相连，以通过气缸40的左腔室43和右腔室44内的气压变化实现活塞42移动，以带动推臂41往复移动，进而实现针管20的推杆21的往复移动，其中，气缸40的右腔室44的开口设有过滤减压阀45，以对进入气缸40右腔室44内的空气过滤并减压，避免灰尘或杂质等进入气缸40，而对气缸40磨损影响其使用寿命。

更进一步的，如图2A和图2B所示，所述两位三通换向气阀50的进气口与所述气泵60相连，所述两位三通换向气阀50的出气口与所述两位五通换向气阀51的进气口相连，以使气泵60泵出的压缩气体向气缸40供应，所述两位三通换向气阀50的排气口与大气连通，以在断电后，将气缸40内的压缩气体经两位五通换向气阀51、两位三通换向气阀50的排气口排至大气，所述两位五通换向气阀51的正动作出气口和反动作出气口分别与一所述气缸40的左腔室43相连，所述两位五通换向气阀51的正动作排气口和反动作排气口均与大气连通，以在工作过程中，将气缸40被压缩腔室内的气体排至大气。较佳的，所述两位三通换向气阀50的排气口和所述两位五通换向气阀51的正动作排气口与反动作排气口均设有消声器52，以降低排气噪声。

进一步的，如图2A和图2B所示，所述控制器70包括串联的开关电源71和时间继电器72，所述时间继电器72与所述两位五通换向气阀51电连接，所述开关电源71与所述气泵60和所述两位三通换向气阀50电连接，其中，控制器70用于接收用户对针管20的推杆及活塞的往复运动的周期设定和向气泵60及换向气阀输出控制信号，开关电源71与220V电源连接，以向开关电源71供电，时间继电器72与两位五通换向气阀51电连接，以按设定时间向两位五通换向气阀51供应交替电信号(例如交替的12V电压信号)，使两个气缸40交替的通过两位五通换向气阀51与气泵60连通，控制气体走向，开关电源71与两位三通换向气阀50电连接，以控制其开闭，即在开关电源71打开时，两位三通换向气阀50的进气口与出气口导通(如图2A和图2B所示)，气泵60经两位三通换向气阀50向下游供应压缩气体，在开关电源71关闭时，两位三通换向气阀50的进气口与出气口错开，而其出气口和排气口连通，使气缸40通过两位三通换向气阀50与大气连通，另外，控制器70还包括控制面板，控制面板嵌设于机箱10的侧面，开关电源71可固设于控制面板上，控制面板上还设有指示灯。

进一步的，如图2A和图2B所示，所述气泵60与所述两位三通换向气阀50之间串联设有油水分离器80和油雾器81，其中，油水分离器80通过油水分离器80支架固定于机箱10的平台11上，油雾器81通过油雾器81支架固定于机箱10的平台11上，油水分离器80用于将气泵60泵入的压缩空气中的水汽分离，油雾器81用于将油以雾状形式加入到压缩空气中，以润滑两位三通换向气阀50、两位五通换向气阀51和气缸40，延长气缸40使用寿命，其中，油雾器81内可装有透平1号润滑油。

进一步的，所述气泵60的出口设有限压调节阀(图中未示出)，以起到限压的作用，防止操作失误造成的压力过大而损坏系统，较佳的，限压调节阀可将压力固定设定在0.2Mpa，所述两位三通换向气阀50的进气口设有压力调节阀(图中未示出)，以对进入系统的压力进行微调，因为针管20的推杆21端部的活塞的阻尼略有不同，因此，需要对压力进行微调，以满足向针管20施加合适的推力，当然，油水分离器80、油雾器81和该压力调节阀可直接集成设置呈一体，并固定于油水分离器支架上，以节省空间。

本发明的控制器70、时间继电器72、两位三通换向气阀50和两位五通换向气阀51均为现有技术中已知结构，其中，时间继电器可为DH48S-S时间继电器，另外，本发明的针管20可为HAMILTON公司生产的型号为GASTIGHT#1010的针管，该针管的最大容量为10毫升，两个针管20之间的连接器22可为BD公司生产的型号为Luer-Lok 360°的三通连接器，气泵60可为550-8L的轻型气泵，以提供正压气源。本发明在整个操作过程中，针管20内的试剂在气缸的推力下，不断的在两个针管20内反复混合，交替重复周期可根据需要设定，例如周期为1秒，单侧气缸完成一次推进为0.5秒，如是对弗氏不完全佐剂和生理盐水完成乳化大概需30分钟，乳化标准即为将乳化后的乳液滴入蒸馏水中，不会因水的表面张力使乳液散开，即乳液呈类似球状悬浮于水中。

下面对本发明的工作过程进行具体说明：

本发明的气动双推式乳化器在乳化工作前，在两个针管20内分别抽入水溶性的抗原与弗氏完全佐剂(或弗氏不完全佐剂)，例如将一个针管20内抽入生理盐水，一个针管20抽入弗氏不完全佐剂，并打开防护罩，将两个针管20分别固定在一卡设部30上，关闭防护罩；

在乳化工作时，如图2A和图2B所示，启动开关电源71，同时启动气泵60，两位三通换向气阀50收到开关电源71的启动信号被触发而打开，两位三通换向气阀50的进气口与出气口连通，时间继电器72接通电源，向两位五通换向气阀51提供交替电信号，气泵60供给的压缩空气经油水分离器80和油雾器81后，通过两位三通换向气阀50进入两位五通换向气阀51，并通过两位五通换向气阀51交替的进入两个气缸40的左腔室43，实现两个气缸40的推臂41的交替运动，以通过气缸40的推臂41带动两个针管20的推杆21交替运动，因两个针管20通过连接器22连通，在一针管20的推杆21被其相连的气缸40带动挤压试剂时，另一针管20的推杆21被试剂挤压发生动作，由此实现两个针管20交替的推压，以直接在针管20内完成试剂的乳化；

在乳化完成时，关闭开关电源71，打开防护罩，取出针管20即可直接使用，乳液制备量精确可靠，如需继续乳化，重复上述乳化过程即可，如乳化结束，关闭气泵60和电源即可，另外，两位三通换向气阀50接受到开关电源71关闭信号后，两位三通换向气阀50的出气口和排气口连通，以将系统内的压力值降为标准大气压，保证系统在非工作状态时处于常压状态，提高仪器的使用安全，延长使用寿命。

本发明通过控制器70控制两位三通换向气阀50的启闭，同时通过控制器70控制两位五通换向气阀51动作，使气泵60经两位三通换向气阀50和两位五通换向气阀51向两个气缸40交替充气，实现两个气缸40的交替往复运动，以通过气缸40的推臂41带动两个针管20的推杆21交替动作，实现两个针管20内的抗原与佐剂直接在针管20内完成混合乳化。该乳化过程既便于实验人员在完成乳化后直接通过针管20注射，避免额外使用制备容器造成其内乳液残留，实现了零损耗，避免污染问题，又能避免乳液暴露于空气而降低药效，还可避免实验人员接触抗原、佐剂和乳液，降低或避免乳化操作对实验人员的毒害，提高操作安全性，降低安全风险，减少操作人员的劳动强度和精神紧张程度。而且，该乳化过程完全由机械操作，推力方向、大小一致且均匀，乳化效率高，无需人力，解放实验人员双手，降低人工成本，且避免针管受其他方向的力，延长针管使用寿命，而且，噪音低，避免了对周围实验人员和实验动物的干扰。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种气动双推式乳化器，其特征在于，所述气动双推式乳化器包括：

机箱，其内设有平台，所述平台的上方罩设透明的防护罩，所述平台的下方设有控制器；

两个针管，能拆卸的固设于所述平台上，两个所述针管的针头端通过连接器连通，两个所述针管的推杆端分别与一气缸的推臂抵接，两个所述针管之间呈一夹角；

气泵，其出口与一两位三通换向气阀相连，所述两位三通换向气阀通过一两位五通换向气阀分别与两个所述气缸相连，所述两位三通换向气阀、两位五通换向气阀和气泵均与所述控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的气动双推式乳化器，其特征在于，所述机箱通过所述平台分隔为上方的透明腔和下方的封闭腔，所述针管和所述气缸均设于所述透明腔内，所述控制器、所述气泵、所述两位三通换向气阀和所述两位五通换向气阀均设于所述封闭腔内。

3.根据权利要求1所述的气动双推式乳化器，其特征在于，所述平台设有卡设部，所述卡设部包括丝板、上卡件和下卡件，所述丝板位于所述平台的下方，所述下卡件位于所述平台的上方，所述丝板与所述下卡件通过两个紧固件固设相连，所述上卡件能拆卸的设于所述下卡件上，所述针管通过所述上卡件与所述下卡件夹设固定。

4.根据权利要求3所述的气动双推式乳化器，其特征在于，所述上卡件的下表面凹设上凹槽，所述上凹槽的两侧分别设有两个贯穿所述上卡件的上螺栓孔，所述下卡件的上表面凹设下凹槽，所述下凹槽的两侧分别设有两个贯穿所述下卡件的下螺栓孔，所述上凹槽与所述下凹槽上下相对，所述上螺栓孔与所述下螺栓孔上下相对。

5.根据权利要求1所述的气动双推式乳化器，其特征在于，所述气缸内设有活塞，所述气缸通过所述活塞分为左腔室和右腔室，所述右腔室与大气连通，所述左腔室与所述两位五通换向气阀相连。

6.根据权利要求5所述的气动双推式乳化器，其特征在于，所述两位三通换向气阀的进气口与所述气泵相连，所述两位三通换向气阀的出气口与所述两位五通换向气阀的进气口相连，所述两位三通换向气阀的排气口与大气连通，所述两位五通换向气阀的正动作出气口和反动作出气口分别与一所述气缸的左腔室相连，所述两位五通换向气阀的正动作排气口和反动作排气口均与大气连通。

7.根据权利要求6所述的气动双推式乳化器，其特征在于，所述两位三通换向气阀的排气口和所述两位五通换向气阀的正动作排气口与反动作排气口均设有消声器。

8.根据权利要求1所述的气动双推式乳化器，其特征在于，所述控制器包括串联的开关电源和时间继电器，所述时间继电器与所述两位五通换向气阀电连接，所述开关电源与所述气泵和所述两位三通换向气阀电连接。

9.根据权利要求1所述的气动双推式乳化器，其特征在于，所述气泵与所述两位三通换向气阀之间串联设有油水分离器和油雾器。

10.根据权利要求1所述的气动双推式乳化器，其特征在于，所述气泵的出口设有限压调节阀，所述两位三通换向气阀的进气口设有压力调节阀。