CN113713941B - 用于样本处理的超声装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于样本处理的超声装置，包括超声波发生装置、第一外壳组件、第二外壳组件和弹性件。在对样本进行处理时，样本容器压紧在超声波发生装置端部，带动第一外壳组件与第二外壳组件之间产生相对位移，使得弹性件的压缩量变大。这样，样本只与样本容器接触，超声波发生装置与样本容器相互独立且彼此之间无需耦合剂，消除了样本污染和样本容器污染的风险。同时在弹性件的弹力作用下，样本容器外壁与超声波发生装置紧密接触，使得二者之间没有间隙，保障超声波的可靠传播，且依靠弹力压紧，又不会影响超声波发生装置的自身性能和使用寿命，保证超声波有效地传递到样本容器中。

Description

用于样本处理的超声装置

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种用于样本处理的超声装置。

背景技术

在体外诊断领域，特别是分子诊断领域，对于生物样本的前处理效果直接影响到最终诊断分析结果的表现。一般地，对生物样本的处理可包括混匀、分散、破碎、消解等多种物理作用。如血液分析诊断中，血液样本与试剂或稀释剂混合时需要进行快速的混匀过程。再如核酸检测等分子诊断分析中，需要对样本细胞进行破壁作用。传统的混匀、破壁等处理是使用一些如摇摆、旋转、搅拌、挤压等机械方法，这种方法的处理效果不高，且处理速度较慢。而通过超声波振荡及空化作用对样本进行处理，被视为是一种更加有效的处理方式。

目前，常用的超声波样本处理装置是采用变幅杆式超声波换能器直接接触被处理的液体样本中进行处理。但是在这种处理方式中，换能器杆直接接触到了待测样本，从而会污染样本。另外一种方式是将超声波换能器粘接在容器壁上，然后向容器中放入液体，如水或乙醇等，再将装有待测样本的样本容器放入液体中，超声波通过液体耦合剂再传入样本容器中对样本进行处理。但是在这种处理方式中，样本容器与超声波换能器之间设有液体耦合剂，使得样本容器外壁会接触到耦合剂，从而污染了样本容器，不便后续直接进行其他检测，而且也会造成样本污染的风险。

因此，提供一种既不污染样本也不污染样本容器，还能够有效地对样本进行处理的超声装置，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于样本处理的超声装置，用以解决现有技术中所存在的问题。

本发明提供一种用于样本处理的超声装置，包括：

超声波发生装置，用于发出超声波，并与样本容器的外壁相抵接；

第一外壳组件，所述超声波发生装置安装于所述第一外壳组件中，且所述超声波发生装置的一端伸出所述第一外壳组件外；

第二外壳组件，与所述第一外壳组件可活动连接，所述第一外壳组件插入所述第二外壳组件中且能够沿所述第二外壳组件的轴向移动；

弹性件，套设于所述第一外壳组件外，所述第一外壳组件与所述第二外壳组件之间设有用于容纳所述弹性件的腔体，所述弹性件的两端分别与所述第一外壳组件和所述第二外壳组件相抵接；

其中，在样本容器压紧在所述超声波发生装置的端部的情况下，所述第一外壳组件与所述第二外壳组件之间产生相对位移，且所述弹性件的压缩量变大。

根据本发明提供的用于样本处理的超声装置，所述第一外壳组件设有沿所述第二外壳组件的轴向设置的导槽，所述第二外壳组件插入所述导槽中且能够在所述导槽中移动。

根据本发明提供的用于样本处理的超声装置，所述第一外壳组件的外壁设有第一台阶面，所述第二外壳组件的内壁设有与所述第一台阶面相对的第二台阶面，所述弹性件的两端分别与所述第一台阶面和所述第二台阶面相抵接。

根据本发明提供的用于样本处理的超声装置，所述第一外壳组件的内壁设有环形卡槽，所述超声波发生装置的外壁设有与所述环形卡槽相配合的第一环形凸缘，所述第一环形凸缘卡接在所述环形卡槽中，以将所述超声波发生装置与所述第一外壳组件相连接。

根据本发明提供的用于样本处理的超声装置，还包括套设于所述超声波发生装置外的弹性垫，所述弹性垫卡接在所述第一环形凸缘的端面与所述环形卡槽的槽壁之间。

根据本发明提供的用于样本处理的超声装置，所述第一外壳组件的外壁设有限位凸起，所述第二外壳组件的内壁设有与所述限位凸起相配合的第三台阶面，

其中，在所述限位凸起卡接在所述第三台阶面上的情况下，所述第一外壳组件相对于所述第二外壳组件不能继续移动。

根据本发明提供的用于样本处理的超声装置，所述第一外壳组件包括沿所述第二外壳组件的轴向依次设置且相连接的第一外壳前盖、第一外壳中间件和第一外壳后盖，

其中，所述超声波发生装置卡接在所述第一外壳前盖与所述第一外壳中间件之间，且所述超声波发生装置的一端伸出所述第一外壳前盖外；

所述第一外壳中间件设有所述导槽，所述第一外壳后盖位于所述第二外壳组件中，所述第一外壳后盖与所述第二外壳组件之间设有所述腔体；

所述弹性件套设于所述第一外壳后盖外，所述弹性件的两端分别与所述第一外壳中间件和所述第二外壳组件相抵接。

根据本发明提供的用于样本处理的超声装置，所述第二外壳组件的内壁设有与所述第一外壳后盖相接触的第二环形凸缘，以将所述腔体分为第一腔体和第二腔体，所述弹性件的两端分别与所述第一外壳中间件和所述第二环形凸缘相抵接；

所述第一外壳后盖设有第一气体通道，所述第一气体通道分别与所述第一腔体和所述第二腔体相连通；

所述第二外壳组件设有第二气体通道，所述第二气体通道分别与所述第二腔体和外部环境相连通。

根据本发明提供的用于样本处理的超声装置，所述第一外壳后盖的侧壁上分别设有与所述第一腔体相连通的第一通气孔和与所述第二腔体相连通的第二通气孔，以形成所述第一气体通道；

所述第二外壳组件的底部设有分别与所述第二腔体和外部环境相连通的第三通气孔，以形成所述第二气体通道。

根据本发明提供的用于样本处理的超声装置，所述第二外壳组件内还设有线缆转接板，所述线缆转接板的两侧分别与所述超声波发生装置的引线和外部线缆相连接。

本发明提供的用于样本处理的超声装置，包括超声波发生装置，第一外壳组件，第二外壳组件，以及弹性件。超声波发生装置用于发出超声波，并与样本容器的外壁相抵接。超声波发生装置安装于第一外壳组件中，且其一端伸出第一外壳组件外。第二外壳组件与第一外壳组件可活动连接，第一外壳组件插入第二外壳组件中且能够沿第二外壳组件的轴向移动。第一外壳组件与第二外壳组件之间设有用于容纳弹性件的腔体，弹性件套设于第一外壳组件外，弹性件的两端分别与第一外壳组件和第二外壳组件相抵接。其中，在样本容器压紧在超声波发生装置的端部的情况下，第一外壳组件与第二外壳组件之间产生相对位移，且弹性件的压缩量变大。如此设置，在对样本进行处理时，样本只与样本容器接触，超声波发生装置与样本容器相互独立且无需耦合剂，消除了样本污染和样本容器污染的风险。同时在弹性件的弹力作用下，样本容器外壁与超声波发生装置紧密接触，使得二者之间没有间隙，保障超声波的可靠传播，且依靠弹力压紧，又不会影响超声波发生装置的自身性能和使用寿命，保证超声波有效地传递到样本容器中，对样本进行处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的用于样本处理的超声装置的内部结构的剖视图；

图2是本发明提供的用于样本处理的超声装置在不工作时、移开样本容器后的内部状态示意图；

图3是本发明提供的用于样本处理的超声装置在工作时、抵紧样本容器后的内部状态示意图；

图4是本发明提供的第一气体通道和第二气体通道的气体流动示意图；

附图标记：

1：样本容器； 2：超声波发生装置； 3：第一外壳组件；

4：第二外壳组件； 5：弹性件； 6：腔体；

7：弹性垫；

21：第一环形凸缘；

31：第一外壳前盖； 32：第一外壳中间件； 33：第一外壳后盖；

34：导槽； 35：第一台阶面； 36：环形卡槽；

37：限位凸起； 38：第一通气孔； 39：第二通气孔；

41：第二外壳壳体； 42：第二外壳盖体； 43：第二台阶面；

44：第三台阶面； 45：第二环形凸缘； 46：第三通气孔；

47：线缆转接板；

61：第一腔体； 62：第二腔体。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

下面结合图1至图4描述本发明的用于样本处理的超声装置。

如图1所示，本发明实施例提供了一种用于样本处理的超声装置，包括超声波发生装置2，第一外壳组件3，第二外壳组件4，以及弹性件5。具体来说，超声波发生装置2用于发出超声波，并与样本容器1的外壁相抵接，从而将超声波传递到样本容器1中，以对待测样本进行快速的混匀、分散、破碎和消解等处理。超声波发生装置2安装于第一外壳组件3中，且超声波发生装置2的一端伸出第一外壳组件3外。其中，超声波发生装置2可选择超声换能器，其谐振频率在20kHz-100kHz的范围内，由前端、后端、螺栓和压电陶瓷片等组成，前端的材质为铝、铝合金或钛合金，后端的材质为铝、铝合金、钛合金或钢。超声换能器的前端为超声波的发射端，其直径小于或等于样本容器1的底面直径，工作时与样本容器1紧密接触，将超声波传送进入样本容器1从而对样本进行处理。第一外壳组件3设计为筒体结构，其中心为贯通的空心腔体。超声换能器插装在第一外壳组件3中，其前端伸出第一外壳组件3外。需要说明的是，以如图1所示的用于样本处理的超声装置的摆放位置来说，图中上下方向即为所指前后方向，图中上端为前端、下端为后端。

第一外壳组件3与第二外壳组件4可活动连接，第一外壳组件3插入第二外壳组件4中且能够沿第二外壳组件4的轴向移动。第一外壳组件3与第二外壳组件4之间设有用于容纳弹性件5的腔体6，弹性件5套设于第一外壳组件3外，而不是在第一外壳组件3底部放置一个或多个弹性件5来托住第一外壳组件3。这样可以保证弹性件5的弹力更加均匀地作用于第一外壳组件3上，并且弹性件5的运动轨迹受到腔体6的限制，不会左右偏移，移动更加可靠。弹性件5可选择弹簧，其两端分别与第一外壳组件3和第二外壳组件4相抵接。设计时，可根据实际使用需求，通过预先设置弹簧的压缩行程，来控制超声波发生装置2与样本容器1间的贴合力度，从而控制超声波能量的传递效率，保障了二者之间的压应力是受控于预设的弹簧弹力的。运动过程中，弹簧处于压缩状态。第一外壳组件3的最大行程应小于或等于弹簧的最大压缩行程，也就是说，当第一外壳组件3从最高处下降到最低处时，弹簧未必被压缩到或刚好压缩到其最大形变量处。这样既有效地提供了超声波发生装置2与样本容器1外壁间的压应力，使二者紧密接触从而有效传递超声波能量，又不会因为压应力过大造成超声波发生装置2性能和超声波能量传递效率下降而无法对样本进行处理。例如，第一外壳组件3的最大行程在5mm-20mm的范围内。弹簧的最大弹力为20N，以免弹力过大会造成超声换能器负载过大而性能下降，从而影响样本处理的效果以及超声换能器的寿命。需要说明的是，以如图2和图3所示的用于样本处理的超声装置的摆放位置来说，图中上下方向即为上下方位、第二外壳组件4的轴向。

如图3所示，当样本容器1压紧在超声波发生装置2的端部时，使第一外壳组件3下降，与第二外壳组件4之间产生相对位移，此时弹性件5的压缩量变大，产生弹性力，反作用于第一外壳组件3，从而使样本容器1外壁与超声波发生装置2紧密贴合，但不会完全压死。如图2所示，当移开样本容器1时，弹性件5回复到初始位置，促使第一外壳组件3上升到最高处，以待下次使用。

如此设置，在对样本进行处理时，样本只与样本容器1接触，超声波发生装置2与样本容器1相互独立且二者之间无任何耦合剂，消除了样本污染和样本容器污染的风险。同时在弹性件5的弹力作用下，样本容器1外壁与超声波发生装置2紧密接触，使得二者之间没有间隙，保障超声波的可靠传播，且依靠弹力压紧，又不会影响超声波发生装置2的自身性能和使用寿命，保证超声波有效地传递到样本容器中。

本发明实施例中，第一外壳组件3设有沿第二外壳组件4的轴向设置的导槽34，第二外壳组件4插入导槽34中且能够在导槽34中移动。由于设置了导槽34，当样本容器1与超声换能器接触，下压第一外壳组件3时，导槽34起到导向作用，限制了第一外壳组件3的移动轨迹，进一步保证弹性件5上下伸缩移动的轨迹，避免因弹性件5发生偏移，会造成超声换能器头部与样本容器1外壁接触不好，从而造成超声波传输效率下降的问题。同时导槽34还限制了第一外壳组件3上下移动的行程，其槽深可根据实际使用需求具体确定。

如图3所示，第一外壳组件3的外壁设有第一台阶面35，第二外壳组件4的内壁设有与第一台阶面35相对的第二台阶面43，弹性件5的两端分别与第一台阶面35和第二台阶面43相抵接。从而将弹性件5夹紧固定，使弹性件5的弹力均匀分布在第一外壳组件3上。

如图1所示，第一外壳组件3的内壁设有环形卡槽36，超声波发生装置2的外壁设有与环形卡槽36相配合的第一环形凸缘21，第一环形凸缘21卡接在环形卡槽36中，以将超声波发生装置2与第一外壳组件3相连接。这样通过第一环形凸缘21卡接在第一外壳组件3上，既能保证二者可靠连接，又能减少二者的接触点，从而提高超声波发生装置2的传输效率。

进一步地，用于样本处理的超声装置还包括套设于超声波发生装置2外的弹性垫7，弹性垫7卡接在第一环形凸缘21的端面与环形卡槽36的槽壁之间。具体地，第一环形凸缘21的上端面与环形卡槽36之间卡接有弹性垫7，这样消除了可能存在的连接间隙，保证超声波发生装置2牢固地固定于第一外壳组件3上，在被样本容器1挤压移动的过程中不会左右偏移，始终保持竖直状态。

如图3所示，第一外壳组件3的外壁设有限位凸起37，第二外壳组件4的内壁设有与限位凸起37相配合的第三台阶面44。当限位凸起37卡接在第三台阶面44上时，第一外壳组件3相对于第二外壳组件4不能继续向上移动，从而限制了第一外壳组件3的运动行程，避免第一外壳组件3移动过位。

本发明实施例中，第一外壳组件3包括沿第二外壳组件4的轴向依次设置且相连接的第一外壳前盖31、第一外壳中间件32和第一外壳后盖33。具体来说，第一外壳前盖31和第一外壳中间件32通过卡扣结构实现卡接固定，便于快速装配。超声换能器封装于第一外壳组件3中，通过第一外壳前盖31与第一外壳中间件32夹持住第一环形凸缘21，实现超声换能器的固定安装。如图2所示，超声换能器的后端悬空设置，前端伸出第一外壳前盖31外。第一外壳后盖33为空心筒体，与第一外壳中间件32插接固定。

第一外壳中间件32设有导槽34，当超声换能器与样本容器1接触挤压时，第一外壳中间件32随之在第二外壳组件4上移动。第一外壳后盖33位于第二外壳组件4中，其与第二外壳组件4之间设有腔体6。弹性件5套设于第一外壳后盖33外，其两端分别与第一外壳中间件32和第二外壳组件4相抵接，并在腔体6作伸缩运动。

第二外壳组件4的内壁设有与第一外壳后盖33相接触的第二环形凸缘45，从而将腔体6分为第一腔体61和第二腔体62。如图3所示，第二环形凸缘45的上端面和下端面分别形成第二台阶面43、第三台阶面44，弹性件5的两端分别与第一外壳中间件32和第二环形凸缘45的上端面相抵接，限位凸起73与第二环形凸缘45的下端面相抵接。

第一外壳后盖33设有第一气体通道，第一气体通道分别与第一腔体61和第二腔体62相连通。第二外壳组件4设有第二气体通道，第二气体通道分别与第二腔体62和外部环境相连通。这样当第一外壳组件3在上下运动时，腔体6和外部环境的气体可以进行流通，减少因第一腔体61和第二腔体62内气体流通不畅造成的滑动阻塞，保证第一外壳组件3顺利滑动。

具体地，如图4所示，第一外壳后盖33的侧壁上分别设有与第一腔体61相连通的第一通气孔38和与第二腔体62相连通的第二通气孔39，以形成第一气体通道。第一通气孔38和第二通气孔39可为多个，沿第一外壳后盖33的周向均匀间隔分布。

第二外壳组件4的底部设有分别与第二腔体62和外部环境相连通的第三通气孔46，以形成第二气体通道。其中，第二外壳组件4包括第二外壳壳体41和第二外壳盖体42，第二外壳壳体41伸入导槽34中，第二外壳盖体42设置于第二外壳壳体41的底部，以将整体装置下端封闭。第三通气孔46可为多个，均匀分布在第二外壳盖体42上。如图4所示，当第一外壳组件3向下运动时，第一腔体61和第二腔体62中的气体沿箭头所示方向流动，最终与外部环境相通，保证气流通畅，防止因腔体压强变化造成的运动阻碍。

本发明实施例中，第二外壳组件4内还设有线缆转接板47，其上端与超声波发生装置2的引线相连接，下端与外部线缆相连接。这样不仅便于接线，而且在第一外壳组件3上下运动时不会引起外部线缆运动，外部线缆受力摆动时也不会影响超声换能器上的引线运动，防止引线从超声换能器上脱落。

综上所述，本发明提供了一种用于样本处理的超声装置，包括超声波发生装置2，第一外壳组件3，第二外壳组件4，以及弹性件5等。在对样本进行快速的混匀、分散、破碎和消解等的处理时，样本除与样本容器1外不和任何物体相接触。超声波发生装置2与样本容器1相互独立且没有耦合剂，由于设置了弹性件5，超声波发生装置2可与样本容器1紧密接触且相互接触的力度可以调整控制，既可有效地传递超声波，进入到样本容器1中，又不影响超声波发生装置2的自身性能和使用寿命。而且弹性件5环绕第一外壳组件3设置，使得最终施加在超声波发生装置2上的应力是均匀的，不会造成超声波发生装置2与样本容器1贴合不严，且不易因应力偏向一侧而损坏超声波发生装置2。同时超声波发生装置2通过第一环形凸缘21夹持的方式固定，提高了其传输效率，降低了其谐振阻抗。本发明提供的用于样本处理的超声装置，整体集成度高，无需外设弹性装置对超声装置施加外力及控制，更有利于样本处理超声装置嵌入到诊断仪器中，使用便捷，适用范围广。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种用于样本处理的超声装置，其特征在于，包括：

超声波发生装置，用于发出超声波，并与样本容器的外壁相抵接；

第一外壳组件，所述超声波发生装置安装于所述第一外壳组件中，且所述超声波发生装置的一端伸出所述第一外壳组件外，所述第一外壳组件的内壁设有环形卡槽，所述超声波发生装置的外壁设有与所述环形卡槽相配合的第一环形凸缘，所述第一环形凸缘卡接在所述环形卡槽中，以将所述超声波发生装置与所述第一外壳组件相连接；

第二外壳组件，与所述第一外壳组件可活动连接，所述第一外壳组件插入所述第二外壳组件中且能够沿所述第二外壳组件的轴向移动，所述第一外壳组件设有沿所述第二外壳组件的轴向设置的导槽，所述第二外壳组件插入所述导槽中且能够在所述导槽中移动；

弹性件，套设于所述第一外壳组件外，所述第一外壳组件与所述第二外壳组件之间设有用于容纳所述弹性件的腔体，所述弹性件的两端分别与所述第一外壳组件和所述第二外壳组件相抵接，所述第一外壳组件的外壁设有第一台阶面，所述第二外壳组件的内壁设有与所述第一台阶面相对的第二台阶面，所述弹性件的两端分别与所述第一台阶面和所述第二台阶面相抵接；

其中，在样本容器压紧在所述超声波发生装置的端部的情况下，所述第一外壳组件与所述第二外壳组件之间产生相对位移，且所述弹性件的压缩量变大；

所述第一外壳组件包括沿所述第二外壳组件的轴向依次设置且相连接的第一外壳前盖、第一外壳中间件和第一外壳后盖，其中，所述超声波发生装置卡接在所述第一外壳前盖与所述第一外壳中间件之间，且所述超声波发生装置的一端伸出所述第一外壳前盖外；

所述第一外壳中间件设有所述导槽，所述第一外壳后盖位于所述第二外壳组件中，所述第一外壳后盖与所述第二外壳组件之间设有所述腔体，所述弹性件套设于所述第一外壳后盖外，所述弹性件的两端分别与所述第一外壳中间件和所述第二外壳组件相抵接。

2.根据权利要求1所述的用于样本处理的超声装置，其特征在于，还包括套设于所述超声波发生装置外的弹性垫，所述弹性垫卡接在所述第一环形凸缘的端面与所述环形卡槽的槽壁之间。

3.根据权利要求1所述的用于样本处理的超声装置，其特征在于，所述第一外壳组件的外壁设有限位凸起，所述第二外壳组件的内壁设有与所述限位凸起相配合的第三台阶面，

其中，在所述限位凸起卡接在所述第三台阶面上的情况下，所述第一外壳组件相对于所述第二外壳组件不能继续移动。

4.根据权利要求1所述的用于样本处理的超声装置，其特征在于，所述第二外壳组件的内壁设有与所述第一外壳后盖相接触的第二环形凸缘，以将所述腔体分为第一腔体和第二腔体，所述弹性件的两端分别与所述第一外壳中间件和所述第二环形凸缘相抵接；

所述第一外壳后盖设有第一气体通道，所述第一气体通道分别与所述第一腔体和所述第二腔体相连通；

所述第二外壳组件设有第二气体通道，所述第二气体通道分别与所述第二腔体和外部环境相连通。

5.根据权利要求4所述的用于样本处理的超声装置，其特征在于，所述第一外壳后盖的侧壁上分别设有与所述第一腔体相连通的第一通气孔和与所述第二腔体相连通的第二通气孔，以形成所述第一气体通道；

所述第二外壳组件的底部设有分别与所述第二腔体和外部环境相连通的第三通气孔，以形成所述第二气体通道。

6.根据权利要求1所述的用于样本处理的超声装置，其特征在于，所述第二外壳组件内还设有线缆转接板，所述线缆转接板的两侧分别与所述超声波发生装置的引线和外部线缆相连接。