CN113385245A - 液体输送装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液体输送装置及方法，液体输送装置包括：第一基座具有第一通孔，第一开口设置在第一基座的底端，所述第一开口通过第一通道与第二开口、第三开口连通；旋转体具有自上而下依次设置的穿过所述第一通孔的联动部分、半径大于所述第一通孔且处于第一基座下侧的旋转盘以及向下延伸的转动件；所述旋转盘的上端具有当旋转盘转动时与第一开口连通的第四开口；第二基座的下端具有适于所述转动件伸入的液体腔，所述液体腔与旋转盘或第一基座底端间密封；第五开口设置在第二基座上，第二基座内的第三通道连通所述液体腔和第五开口；存储装置内具有容纳腔，所述第二开口和第三开口分别与容纳腔连通。本发明具有结构简单、自动化等优点。

Description

液体输送装置和方法

技术领域

本发明涉及流体传输，特别涉及输送装置及方法。

背景技术

在各类分析中，需要将样本以及多种试剂分别加到混合腔内，如试管中。这些样本可以是人类和动物的样本，如全血、血浆、血清、尿液、唾液、粪便、脑脊液或灌洗液，蜡封组织以及切片、组织匀浆液，还可以是植物，包括中药、食品原料、加工食品、肉类、饮料酒类以及饮品制造工艺中得原料以及半成品，还可以是细胞培养液或病菌病毒培养液，分析的成分种类包括矿物质、无机物质、有机物质、核酸DNA、RNA、蛋白质或脂肪。目前，通用的液体混合方案有以下几种：

1.利用泵和管线的组合输送各类液体。这种方案的主要不足在于：

须使用诸多管线和泵，提高了体积及成本。

2.利用顺序注射平台，也即单个泵和多通道选向阀的组合，如专利方案CN2008100622678、CN2008100622682。这种方案的主要不足在于：

注射泵和多通道选向阀价格较高，提高了装置成本。

3.利用三维移动臂实现液体的抽取和输送，如专利方案CN2016102687953。

这种方案的主要不足在于：

结构复杂，需要提供移动精密的三维移动臂，可靠性差，装置成本高。

发明内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种结构简单、可靠性好、自动化、低成本的液体输送装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

液体输送装置，所述液体输送装置包括：

第一基座，所述第一基座具有第一通孔，第一开口设置在第一基座的底端，第二开口和第三开口设置在第一基座上；所述第一开口通过第一通道与所述第二开口、第三开口连通；

旋转体，所述旋转体具有自上而下依次设置的穿过所述第一通孔的联动部分、半径大于所述第一通孔且处于第一基座下侧的旋转盘以及向下延伸的转动件；所述旋转盘的上端具有当旋转盘转动时与第一开口连通的第四开口，所述旋转盘具有的第二通道连通所述第四开口和空心转动件；

第二基座，所述第二基座的下端具有适于所述转动件伸入的液体腔，所述液体腔与旋转盘或第一基座底端间密封；第五开口设置在第二基座上，第二基座内的第三通道连通所述液体腔和第五开口；

存储装置，所述存储装置内具有容纳腔，所述第二开口和第三开口分别与容纳腔连通。

本发明的目的还在于提供了一种耗时短、自动化的液体输送方法，也即上述液体输送装置的工作方法，该发明目的通过以下技术方案得以实现：

液体输送方法，所述液体输送方法包括

驱动所述联动部分转动，转动的旋转盘上的第四开口连通第一开口；

通过所述第五开口向所述液体腔内注入气体，液体腔内的液体依次穿过空心转动件、第二通道、第四开口、第一开口、第一通道和第二出口，进入存储装置内的容纳腔内。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1.结构简单、低成本；

将旋转体、第一基座和第二基座集成在一起，无需使用管线、精密的三维移动臂、液体泵等体积较大的器件，输送流道均设置在第一基座、旋转体及第二基座内部，且流道短，显著地缩小了装置的体积；

无需使用液体泵、三维移动臂以及多通道选向阀等结构复杂、昂贵的器件，而利用旋转体的转动及气泵来代替，驱动旋转体转动的马达和气泵价格低，降低了装置成本；

利用连接件和第一基座间形成通道，加工方便、成本低；

连接件方便、准确地固定在第二凹槽内，降低了装配成本，提高了制造效率；

存储装置的部分处于第三凹槽，提高了装配的准确性和牢固度，提升装配效率，降低了制造成本；

液体腔设置在第二基座的下方，第五开口设置在液体腔外的第二基座的下端，利用第二基座内的通道连通所述液体腔和第五开口，有效地减小了体积；

2.自动化；

利用外力驱动联动部分，使得利用正压将液体腔内的液体送入转动件内，再通过转动旋转体，使得第一开口和第四开口对应，实现了自动化输送液体；

3.可靠性高；

无需使用三维移动臂以及多通道选向阀等结构复杂、昂贵的器件，仅需利用旋转体的转动和泵(包括抽气泵、蠕动泵和注射器等具有抽吸功能的泵)，显著地提高了可靠性；

第三凹槽内的柔性材料设置，有效地提升了存储装置和第一基座间的密封效果，防止了漏液；

液体腔的截面积下小上大的设计以及转动件接近液体腔底壁的设计，有助于提升同体积液体的高度，利于液体的输送干净，残留量小；

4.具有安全功能；

在出厂前，使用了安全插件插入联动部分，插件被第五凹槽内的翼部阻挡，从而阻挡了壳体的下移，使得腔室的出口与第一组开口隔离，腔室内的液体在密封件作用下不会漏出；当需要使用时，拉出插件，壳体和联动部分间的相对移动不受阻挡，第一组开口插入到腔室的出口，使得第一组开口和腔室的出口连通，具有安全功能；

第一组凹槽和弹性部的组合，提高了插件和封闭件配合的牢固性，防止了插件的水平移动；

片状凸起遮盖了联动部分的顶端(及翼部)，提高了美观度。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1为本发明的液体输送装置的结构简图。

具体实施方式

图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图1示意性地给出了本发明实施例的液体输送装置的基本结构图，如图1所示，所述液体输送装置包括：

第一基座，所述第一基座具有第一通孔，第一开口设置在第一基座的底端，第二开口和第三开口设置在第一基座上；所述第一开口通过第一通道与所述第二开口、第三开口连通；

旋转体，所述旋转体具有自上而下依次设置的穿过所述第一通孔的联动部分、半径大于所述第一通孔且处于第一基座下侧的旋转盘以及向下延伸的转动件；所述旋转盘的上端具有当旋转盘转动时与第一开口连通的第四开口，所述旋转盘具有的第二通道连通所述第四开口和空心转动件；

第二基座，所述第二基座的下端具有适于所述转动件伸入的液体腔，所述液体腔与旋转盘或第一基座底端间密封；第五开口设置在第二基座上，第二基座内的第三通道连通所述液体腔和第五开口，通过第五开口向液体腔内注入气体，液体腔液面上方为正压状态；

存储装置，所述存储装置内具有容纳腔，所述第二开口和第三开口分别与容纳腔连通。

为了适于采用激发及荧光检测，进一步地，存储装置包括本体和贴在本体两侧的薄膜，本体具有容纳腔以及与其连通的第六开口和第七开口，所述第六开口与所述第二开口连通，第七开口与第三开口连通。

为了加工和装配方便，进一步地，所述第一基座的上端具有与第一开口连通的第八开口、与第二开口连通的第九开口和与第三开口连通的第十开口；第八开口通过第一基座上端的“T”形或“Y”形通道分别与第九开口和第十开口连通。

为了通道的加工和装配方便，进一步地，“T”形或“Y”形通道形成在连接件和第一基座上端之间，第一凹槽处于所述连接件的迎着第一基座的一侧或第一基座上端。

为了准确定位及装配，进一步地，所述连接件处于第一基座上端的环形凸起围出的第二凹槽内。

为了准确定位和装配方便，以及提高存储装置和第一基座间的密封性能，进一步地，所述第二开口和第三开口处于第三凹槽内，第三凹槽内具有柔性材料，所述存储装置的部分处于第三凹槽内。

所述第六开口和第七开口形成在凸起内，该凸出穿过柔性材料。

为了固定存储装置，进一步地，所述存储装置的部分被夹在所述第一基座和第二基座之间，具有容纳腔的另一部分穿过第二基座。

为了尽可能去排出液体腔内的液体，减少残留，进一步地，所述转动件的底端和液体腔的底壁间的距离小于1mm。自下而上地，所述液体腔的截面积逐渐变大。

本发明实施例的液体输送方法，也即根据本实施例的液体输送装置的工作方法，所述液体输送方法包括：

驱动所述联动部分转动，转动的旋转盘上的第四开口连通第一开口；

通过所述第五开口向所述液体腔内注入气体，压迫液体腔内的液体依次穿过空心转动件、第二通道、第四开口、第一开口、第一通道和第二出口，进入存储装置内的容纳腔内。

实施例2：

根据本发明实施例1的液体输送装置及方法在荧光定量PCR中的应用例。

在该应用例中，自上而下地设置封闭件、盖体、壳体、第一基座和第二基座，并通过卡扣方式相互连接固定；壳体内具有圆柱形通道，多个腔室围绕该圆柱形通道设置；盖体和各个腔室围出封闭空间，盖体上具有多个通孔，通孔分别与腔室连通；封闭件的迎着盖体的一侧具有多个凸起，该凸起适于插入所述盖体上的多个通孔，从而封闭所述盖体上与各个腔室连通的通孔，各个腔室与外界隔离；壳体外壁具有手持部，手持部的外壁具有竖直设置的防滑凸起；

插件，所述插件具有水平部分和竖直部分，所述竖直部分固定在水平部分的端部；所述水平部分的沿着长度方向延伸的位置相对的二个侧部具有向外延伸的条状凸起，如在二个侧部的底端或中部具有条状凸起，所述条状凸起沿着所述长度方向连续或间断地延伸；所述二个侧部具有适于弹性部的端部卡入的第一组凹槽，如上下方向延伸的竖直凹槽或倾斜凹槽；所述水平部分具有随着逐渐远离所述竖直部分的宽度逐渐变小的部分，该部分的上端具有向外及沿着长度方向延伸的片状凸起；片状凸起的顶端具有与所述长度方向垂直(即宽度方向)延伸的多条凸起；所述水平部分和竖直部分中空；

所述封闭件具有第五凹槽，第五凹槽延伸到联动部分；第五凹槽的相对的两壁具有相对设置的翼部，二个翼部间的距离小于第五凹槽的宽度；第五凹槽适于所述条状凸起的卡入，二个翼部阻挡了条状凸起，阻止了壳体向下移动，所述水平部分插入所述二个翼部之间；二个翼部分别具有悬空的弹性部，如翼部上加工出的弹性部，在自由状态下，位置相对的二个弹性部之间的距离小于所述水平部分的具有条状凸起的部分的宽度，当所述水平部分插入封闭件的第五凹槽内时，水平部分的宽度逐渐变小的部分从二个弹性部的之间穿过，二个弹性部之间的距离逐渐被撑大，最后卡入所述二个侧部的第一组凹槽内；

第一基座具有第一通孔，第一基座的底端具有第二开口、第三开口和环绕第一通孔的呈同心圆的第一开口和第二组开口，上端具有第九开口、第十开口以及环绕第一通孔的呈同心圆的第一组开口和第八开口，第一组开口上端具有尖端状凸起，适于插入腔室下端的出口内；第一基座内具有多个相互隔离的通道，用于分别连通第二组开口和第一组开口，第一开口和第八开口，第九开口和第二开口，第十开口和第三开口，使得第二组开口(第一组开口)与液体腔的出口一一对应；第一基座上端具有环形凸起，所述第八开口、第九开口和第十开口处于环形凸起围出的第二凹槽内；连接件的一侧具有“Y”形第一凹槽，倒扣在第二凹槽内的连接件，使得第八开口与第九开口、第十开口间形成与外界隔离的连通通道；第二开口和第三开口设置第一基座下端的第三凹槽内，并在旋转盘的旋转半径外，第三凹槽内具有柔性材料；所述第一基座的底端具有第四凹槽，所述第一通孔处于所述第四凹槽内；

旋转体，包括自上而下的中心轴线共线的联动部分、旋转盘和空心转动件；联动部分穿过所述第一通孔，使得通过马达驱动联动部分转动；旋转盘包括半径(大于第一通孔半径)较大的第一部分和半径较小的第二部分，使得第一部分和第二部分容纳在第四凹槽内；旋转盘的上端具有第四开口，旋转盘内部具有第二通道与转动件的内部连通；当旋转盘转动时，第四开口选择性地与第一组开口、第一开口连通，实现了第二开口与液体腔连通；所述联动部分具有位置相对的二个槽或通孔，其中一个槽或孔大于另一个槽或孔的宽度；所述水平部分的远离竖直部分的端部分别插入所述联动部分的二个槽或孔内：先插入宽度较大的槽或孔，再插入宽度较小的槽或孔，固定在第五凹槽内的插件阻止了壳体的向下移动，所述片状凸起遮盖了联动部分的顶端；

第二基座，第二基座的下端具有液体腔，自下而上地，液体腔的截面积逐渐变大；液体腔上部的第二基座具有第二通孔、围绕第二通孔的圆形凹槽；橡胶O形圈套在转动件上并处于圆形凹槽内，实现了转动件和液体腔间的密封；圆形凹槽外围具有环形凸起，第二部分处于环形凸起和第二基座围成的空间内，第一部分被环形凸起阻挡；环形凸起处于第四凹槽内，旋转盘处于第四凹槽和环形凸起、第二基座围出的空间内；转动件穿过第二通孔伸入到液体腔内，转动件的底端和液体腔的底壁间的距离小于1mm，如0.5mm，自下而上地，所述液体腔的截面积逐渐变大；液体腔外的第二基座的下端具有凸起状的第五开口，所述第五开口处设置过滤膜，第二基座内具有第三通道，用于连通所述液体腔和第五开口；

存储装置包括主体和薄膜，主体内具有容纳腔，薄膜贴在主体两侧；主体上具有分别与容纳腔连通的凸起状第六开口和凸起状第七开口；第六开口和第七开口插入第三凹槽内的柔性材料内，并与第二开口、第三开口连通；

上述第一基座、旋转体和第二基座均采用塑料；

马达驱动联动部分转动；气泵连接所述第五开口，向所述液体腔内注入气体。

本应用例的液体输送方法，包括以下步骤：

混合阶段：操作人员手指按在所述插件的片状凸起顶端的凸起上，向外拖动插件，弹性部的端部脱离插件的二个侧部的第一组凹槽，条状凸起逐渐退出封闭件的凹槽，插件逐渐退出联动部分上的槽或孔；向下按压壳体，所述第一基座上的尖端状的第一组开口分别插入液体腔下端的出口内，腔室和第一组连通，壳体和第一基座扣合在一起；

利用马达驱动所述联动部分转动，如连接联动部分的上端的槽或孔，旋转盘上的第四开口选择性地连通第二组开口；此状态下，腔室与第一组开口、第二组开口、第四开口、旋转盘和转动件内通道、液体腔是连通的；

气泵工作，液体腔内的气体从所述第三通道、第五开口排出，所述液体腔内成为负压；腔室内的液体依次突破并穿过第一组开口、第一基座内通道、第二组开口、第四开口、旋转盘内通道和转动件内通道而进入液体腔内，从而实现了多种液体分别从腔室内选择性地抽出，并在液体腔内混合；

输送阶段：马达驱动所述联动部分转动，通过定位，使得转动的旋转盘上的第四开口连通第一开口；

通过所述第五开口向所述液体腔内注入气体，液体腔内液面上为正压，压迫液体腔内的液体依次穿过空心转动件、第二通道、第四开口、第一开口、第一通道和第二出口，进入存储装置内的容纳腔内。

实施例3：

根据本发明实施例1的液体输送装置及方法在荧光定量PCR中的应用例，与实施例2不同的是：

在第二通孔的外围设置环形槽，密封件处于环形槽内，且套在转动件外。

Claims (10)

1.液体输送装置，所述液体输送装置包括：

第一基座，所述第一基座具有第一通孔，第一开口设置在第一基座的底端，第二开口和第三开口设置在第一基座上；所述第一开口通过第一通道与所述第二开口、第三开口连通；

旋转体，所述旋转体具有自上而下依次设置的穿过所述第一通孔的联动部分、半径大于所述第一通孔且处于第一基座下侧的旋转盘以及向下延伸的转动件；所述旋转盘的上端具有当旋转盘转动时与第一开口连通的第四开口，所述旋转盘具有的第二通道连通所述第四开口和空心转动件；

第二基座，所述第二基座的下端具有适于所述转动件伸入的液体腔，所述液体腔与旋转盘或第一基座底端间密封；第五开口设置在第二基座上，第二基座内的第三通道连通所述液体腔和第五开口；

存储装置，所述存储装置内具有容纳腔，所述第二开口和第三开口分别与容纳腔连通。

2.根据权利要求1所述的液体输送装置，其特征在于：所述存储装置包括：

本体和贴在本体两侧的薄膜，本体具有容纳腔以及与其连通的第六开口和第七开口，所述第六开口与所述第二开口连通，第七开口与第三开口连通。

3.根据权利要求2所述的液体输送装置，其特征在于：所述第一基座的上端具有与第一开口连通的第八开口、与第二开口连通的第九开口和与第三开口连通的第十开口；第八开口通过第一基座上端的“T”形或“Y”形通道分别与第九开口和第十开口连通。

4.根据权利要求3所述的液体输送装置，其特征在于：“T”形或“Y”形通道形成在连接件和第一基座上端之间，第一凹槽处于所述连接件的迎着第一基座的一侧或第一基座上端。

5.根据权利要求4所述的液体输送装置，其特征在于：所述第八开口、第九开口、第十开口和连接件处于第一基座上端的环形凸起围出的第二凹槽内。

6.根据权利要求2所述的液体输送装置，其特征在于：所述第二开口和第三开口处于第三凹槽内，第三凹槽内具有柔性材料，所述存储装置的部分处于第三凹槽内。

7.根据权利要求6所述的液体输送装置，其特征在于：所述第六开口和第七开口形成在凸起内，该凸出穿过柔性材料。

8.根据权利要求1所述的液体输送装置，其特征在于：所述存储装置的部分被夹在所述第一基座和第二基座之间，具有容纳腔的另一部分穿过第二基座。

9.根据权利要求1所述的液体输送装置，其特征在于：所述转动件的底端和液体腔的底壁间的距离小于1mm。

10.根据权利要求1-9任一所述的液体输送装置的液体输送方法，所述液体输送方法包括：

驱动所述联动部分转动，转动的旋转盘上的第四开口连通第一开口；

通过所述第五开口向所述液体腔内注入气体，液体腔内的液体依次穿过空心转动件、第二通道、第四开口、第一开口、第一通道和第二出口，进入存储装置内的容纳腔内。

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