CN114425463A - 用于离心管的微量液体进样装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于离心管的微量液体进样装置及其使用方法，其中微量液体进样装置包括：底座和上盖，所述底座与上盖可拆卸连接；所述底座沿轴线方向开设有台阶孔，离心管套接并固定在所述台阶孔内，所述上盖的一侧为柱塞，所述柱塞外表面固定有密封圈，所述密封圈与离心管的内壁挤压产生形变，完成对离心管的密封；所述上盖上还开设有与轴向空腔连通的气路通道，所述气路连接头的一端与压力源连接，另一端与所述空腔连通，所述微量进样针沿轴向固定于空腔内；该进样装置可以直接对耗材内的待测样本进行转移，提高自动化水平，降低操作难度、体积及交叉污染风险，解决了微量样本转移领域的技术难题。

Description

用于离心管的微量液体进样装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及微量液体分析设备领域，特别涉及一种用于离心管的微量液体进样装置及其使用方法。

背景技术

目前用于体外诊断类微量液体上样的方法包括机械手、侧向层析、毛细管电泳、离心力、注射泵、蠕动泵、压力泵等方法，其核心是提供动力将液体驱动到指定位置。其中机械手用于调整上样管的位置，或推动活塞、挤压储液腔进行上样。侧向层析仅适用于试纸条内层析反应，毛细管电泳多适用于核酸等带电荷样本，离心力仅限于蝶式芯片，因此具有特定的适用范围和应用场景。

注射泵和蠕动泵等进样方式中，液体为往复的连续操作，即首先需要将样品吸入管道，然后通过切换泵或阀改变样品的流动方向，再实现样本注入，因此涉及管道切换、流向变化所导致的样本减少，体积误差；同时对于POCT及微流控芯片的应用，即便所需液体的体积较少，但由于液体连续推动，样本的实际消耗量仍然较大，不能发挥微量液体进样的优势。

总之，传统进样系统必须限定特定场景，或依靠外接泵、不同形式阀体的配合，难以实现微量样品的进样，体积误差较大，且自动化程度不高。例如在微流控毛细管电泳芯片的DNA片段测序与分析时，仍需手工将PCR扩增后样本缓慢加入芯片中，操作复杂。

作为对比，以压力泵为代表的压力进样方式，只需要在液体样本和指定位置之间建立密封的流动路径，并在两者的外边界(例如液面之上，芯片出口)之间施加压力差，就能实现液体的定向转移与进样，不涉及泵阀的换向，且适用于绝大多数的流体样本，适用场景丰富。同时通过压力介质(例如空气、相容的缓冲液或不相容的油相)的推动和隔离，还能实现微量样本的无损失进样，以及避免样本之间的交叉污染。目前以压力泵为代表的压力进样方式，通常可以分为正压和负压进样，按照介质的不同又可以分为液体加压和气体加压。其中正压进样在入口端施加高于大气压的正向压力，负压进样在出口端施加小于大气压的负向压力(例如真空)。采用液体加压的方式，可利用其不可压缩特性，并起到缓冲作用，同时也需要连续消耗液体介质；而气体加压的方式，直接利用空气或保护性气体作为介质，更廉价和易于获取。常见的气体加压通常将溶液置于反复使用的压力容器中进行加压，压力容器体积往往远大于待测溶液的体积，且考虑到密封性的要求，均有复杂的密封设计，导致其安装和使用的难度增加。如图1和图2所示常规的气体加压装置由于其体积较大，压强切换的滞后性明显，精度不高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种能够有效降低操作难度和装置体积，降低交叉污染的风险的进样装置。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种用于离心管的微量液体进样装置，包括：底座和上盖，所述底座与上盖可拆卸连接；所述底座沿轴线方向开设有台阶孔，离心管套接在所述台阶孔内，所述上盖的一侧为柱塞，所述柱塞外表面设置凹槽，并固定有密封圈，所述密封圈与所述离心管的内壁挤压产生形变，完成对离心管的密封；

在所述上盖远离所述柱塞的一侧沿轴线方向开设有液路螺纹孔，靠近柱塞的另一侧沿轴线方向开设有空腔，所述空腔与所述液路螺纹孔通过液路过孔连通，所述液路过孔的直径小于所述空腔的直径；

液路连接组件通过所述螺纹孔与所述上盖连接，中空的微量进样针穿过所述液路连接组件后经所述液路过孔延伸至所述离心管的内部，所述上盖上还开设有气路通道，所述气路通道通过气路过孔与所述空腔连通，所述气路通道中设置有气路连接头，所述气路连接头的一端与压力源连接，另一端与所述空腔连通。

作为优选的一种技术方案，所述柱塞的直径小于所述上盖的直径，并大于所述离心管的内径。

作为优选的一种技术方案，所述柱塞的外表面开设有环形的凹槽，所述凹槽用于固定密封圈。

作为优选的一种技术方案，所述柱塞的表面设置有至少一个锁舌，所述底座的内表面开设有与所述锁舌数量相对应的锁槽，所述锁槽与所述锁舌相匹配。

作为优选的一种技术方案，所述锁槽开设在所述底座靠近所述上盖一侧的内表面，包括沿竖直方向的插槽以及沿水平方向的卡槽，所述卡槽与所述插槽连通，所述插槽从所述底座靠近所述上盖一侧的端面延伸至所述底座内部，所述卡槽设置在所述台阶孔的台阶之上。

作为优选的一种技术方案，所述插槽的宽度略大于所述锁舌的宽度，所述卡槽的高度略大于所述锁舌的厚度。

作为优选的一种技术方案，所述底座的侧壁开设有缺口，用于放置所述离心管的上盖与离心管连接段。

作为优选的一种技术方案，所述气路通道垂直于所述上盖的轴线方向。

作为优选的一种技术方案，所述底座以及上盖侧壁对称设置有一组平面。

另一方面，本发明还提供一种上述任意一项技术方案记载的一种用于离心管的微量液体进样装置的使用方法，包括：

步骤一、将密封圈安装至环形凹槽内，然后气路连接头拧紧至气路螺纹孔，软管一端连接至压力源，另一端连接固定至宝塔头；

步骤二、将液体样品加入至某个一次性使用离心管中，保持离心管上盖处于打开状态；

步骤三、将离心管放置于底座的台阶孔内，并将离心管的上盖旋转至底座缺口内，确保离心管位于底座最底部的平衡位置；

步骤四、将上盖及微量进样针从上至下竖直插入离心管内，并将上盖的锁舌与底座的锁槽对齐；

步骤五、将上盖沿着锁槽压入底座，此时凹槽及包裹它的密封圈也同时压入离心管内壁，密封圈挤压内壁斜面产生弹性形变，完成端面密封；

步骤六、旋转上盖，使得锁舌滑入锁槽的卡槽中完成锁定，此时进样上盖与离心管之间仍处于压紧状态，弹簧保持形变和端面密封作用，微量进样针位于离心管正中央的底部；

步骤七、调节动力源输出的压力，该压力经压力介质施加至离心管液面上；并将离心管内的溶液，持续经过吸液缺口压入进样针内微管道，从液体出口转移至待用区域；

步骤八、溶液转移完毕后，关闭动力源；并旋转上盖，使得锁舌回复到锁槽位置，向上提起上盖及进样针，完成复位。

本发明相对于现有技术的有益效果是：该进样装置操作简单，可以直接将耗材内的待测样本转移至指定位置，可提高分析检测仪器的自动化水平，降低操作难度和装置体积，降低交叉污染的风险，解决了微量样本转移领域的技术难题。

另外，该装置可以兼容1.5mL和2mL等离心管(EP管)，而且充分考虑储液耗材的对称性特点，采用同轴柱塞的设计，压力均用施加至液面上方，并从轴线向上进样，最大限度的确保所有微量液体均能实现定向转移。另外，还采用了旋转式自锁结构提供下压预紧力，为了避免微量样品的浪费，保持均匀的压力分布，压力入口及液体出口均采用同轴设计，包含同侧端同轴、异侧端同轴，便于插入一次性耗材的锥形或圆形的底部，从而降低交叉污染。

附图说明

图1和图2为现有技术中通过气压转移液体的装置的结构图；

图3是本发明一实施例提供的用于离心管的微量液体进样装置的立体图；

图4是本发明一实施例提供的用于离心管的微量液体进样装置的主视图；

图5图4中A-A面的剖视图；

图6本发明一实施例提供的用于离心管的微量液体进样装置中底座的结构图；

图7是本发明一实施例提供的用于离心管的微量液体进样装置中底座的俯视图；

图8是本发明一实施例提供的用于离心管的微量液体进样装置中底座的剖视图；

图9是图8中D-D面的剖视图；

图10是图8中E-E面的剖视图；

图11本发明一实施例提供的用于离心管的微量液体进样装置中上盖的结构图；

图12是图11的剖视图；

图13-15是本发明一实施例提供的用于离心管的微量液体进样装置的拆卸状态图；

图16是本发明一实施例提供的用于离心管的微量液体进样装置的安装过程状态图；

图17是本发明一实施例提供的用于离心管的微量液体进样装置的安装就绪状态图；

图中，1-底座；11-台阶孔；12-锁槽；121-插槽；122-卡槽；13-缺口；14-底座的平面；2-上盖；21-液路螺纹孔；22-气路通道；23-柱塞；231-凹槽；232-锁舌；233-密封圈；24-上盖的平面；25-空腔；26-液路过孔；27-气路螺纹孔；28-气路过孔；3-离心管；4-微量进样针；41-微量进样针内管道；5-气路连接头；6-液路连接组件。

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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

参照图3-5，本实施例提供一种用于离心管的微量液体进样装置，包括：底座1和上盖2，底座1与上盖2可拆卸连接，在本实施例中，在底座1沿轴线方向开设有台阶孔11，离心管3套接在台阶孔11内，为了方便快速拆卸和安装，在底座1的台阶孔11的内壁开设有对称的一对锁槽12，在上盖1的下部设置一对对称的锁舌232，从而实现底座1与上盖2的可拆卸连接。

参照图4-10更具体的，锁槽12开设在底座1靠近上盖2一侧的内表面，包括沿竖直方向的插槽121以及沿水平方向的卡槽122，卡槽122与插槽121连通，插槽121从底座1靠近上盖2一侧的端面延伸至底座1内部，卡槽122设置在台阶孔11的台阶之上。锁舌232从插槽121插入，然后转动上盖2，锁舌232滑入卡槽122内，完成锁定；解锁时只需反过来旋转上盖2，使得锁舌232转至插槽位置，然后拔出即可。

应当说明的是，在本实施例中，插槽121的宽度略大于锁舌232的宽度，卡槽122的高度略大于锁舌232的厚度。

参照图3-5、图11和图12，为了方便地快速拆卸、安装和密封，上盖2靠近底座1的一端设置有柱塞23，柱塞23的直径小于上盖2；所述柱塞外表面设置凹槽231，并固定有密封圈233，所述密封圈233与所述离心管的内壁挤压产生形变，完成对离心管的密封。同时锁舌232也对称地设置在远离柱塞23的上部表面。

在上盖2远离柱塞23的一侧沿轴线方向开设有液路螺纹孔21，靠近柱塞的另一侧沿轴线方向开设有空腔25，空腔25与液路螺纹孔21通过液路过孔26连通，液路过孔26的直径小于空腔25的直径；液路连接组件6通过螺纹孔21与上盖2连接，在本实施例中，液路连接组件6是沿轴线开设有通孔的螺栓。

微量进样针4为内部中空的毛细管结构，微量进样针4穿过液路连接组6件后经液路过孔26，再经过空腔25后插入到离心管3的内部；此时液路连接组件6完全封闭液路螺纹孔，只保留微量进样针内管道41唯一出口。上盖2上垂直轴线方向还开设有气路通道22，在本实施例中，气路通孔22包括气路螺纹孔27以及气路过孔28，气路连接头5通过螺纹与气路螺纹孔固定连接，气路连接头的一端与压力源连接，另一端与空腔25连通。在本实施中，动力源来自精密可调气压源，精密可调器件为包括比例阀、电磁调压阀等在内的可调节气体压力的器件；不涉及频繁的压力调节时，还可采用手动调压阀进行控制，并省去电子控制器件。

在此需要说明的是，本实施例记载的压力源所采用的压力介质可以是空气，也可以是与水互不相容的溶液，通过压力源中的压力介质的压力传导及推动下，压力作用于微量离心管3上部，并推动离心管3内的溶液，经由同轴插入储液耗材(即离心管)底部的微量进样针内管道41导出并持续进入进样针4内，将液体从进样针的入口转移至出口对应的待用区域。

另外，为了提高密封效果，在柱塞23的外表面开设有环形的凹槽231，凹槽231内固定有密封圈233。在本实施例中，密封圈233由弹性橡胶制成。需要说明的是，本发明的保护范围不局限于此，其他材质的例如乳胶、树脂等等具有一定弹性和密封性的材质制成的密封圈都在本发明的保护范围内。

在另外一些实施例中，在底座1的侧壁开设有缺口13，缺口13用于放置离心管3的上盖，在使用时，离心管3放入底座1中后，将离心管与上盖的连接段卡在缺口13处，除了可限定离心管的径向转动外，还可避免其影响装置上盖2与底座1的密封性。

在另外一些实施例中，底座1侧壁对称设置有一组平面14，上盖2的侧壁也对称设置有一组平面24。平面14以及平面24用于提供角度定位指示，以及旋转时大拇指和食指施加力区域。在进样装置旋转锁定，并位于安装就绪的待使用状态时，平面14平面24处于同一平面。

另外需要说明的是，在本实施例中，各个器件间的连接软管可为硅胶管、氟橡胶、丁腈橡胶、塑料软管、PE、PVC、PP等软管，软管和器件间可用宝塔头快插、鲁尔快拧接头连接。

本实施例提供的进样装置可以配合1.5mL和2mL等离心管(eppendorf,EP管)一次性容器耗材使用，将这些一次性容器耗材内的微量水溶液转移至生化分析类仪器、床旁快速诊断(POCT)试剂卡盒、微流控诊断芯片内，其中压力连接管道由带密封圈的柱塞，压入一次性储液耗材的上端，便于容器耗材的快速拆卸、依次更换，避免了采用同一容器所带来的交叉污染问题；同时配合旋转式锁舌结构，提供预紧力，实现可靠的端面密封，保证了装置的密闭性和压力耐受性。压力密封装置内的液体，可以不同的形式，例如恒定的速率，注入待测仪器货芯片，提高了进样时候的稳定性和精确性。

在另外一实施例中，本发明提供一种上述实施例记载的用于离心管的微量液体进样装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一、将密封圈安装至环形凹槽内，然后气路连接头拧紧至气路螺纹孔，软管一端连接至压力源，另一端连接固定至宝塔头，同时将微量进样针穿过流路连接组件，并调节至合适的高度和角度，固定至上盖的螺纹孔中。

步骤二、将液体样品加入至某个一次性使用离心管(1.5mL或2mL)中，保持离心管上盖处于打开状态；在本实施例中，离心管的容量为1.5mL或2mL。

步骤三、将离心管放置于底座的台阶孔内，并将离心管的上盖旋转至底座缺口内，确保离心管位于底座最底部的平衡位置。

步骤四、将上盖及微量进样针从上至下竖直插入离心管内，并将上盖的锁舌与底座的锁槽对齐。

步骤五、将上盖沿着锁槽压入底座，此时凹槽及包裹它的密封圈也同时压入离心管内壁，密封圈挤压内壁斜面产生弹性形变，完成端面密封。

步骤六、旋转上盖，使得锁舌滑入锁槽的卡槽中完成锁定，此时上盖的平面24与底座的平面14平行；此时进样上盖2与离心管3之间仍处于压紧状态，左右锁位轴向卡住左右锁舌，提供预紧力，弹簧保持形变和端面密封作用；此时微量进样针4位于离心管3正中央的底部。

步骤七、调节动力源输出的压力，该压力经压力介质施加至离心管液面上；并将离心管内的溶液，持续经过吸液缺口压入进样针内微管道，从液体出口转移至待用区域。

步骤八、溶液转移完毕后，关闭动力源；并旋转上盖，使得锁舌回复到锁槽位置，向上提起上盖及进样针，完成复位。

步骤九、重新一至步骤七的步骤，完成下一个一次性使用的微量离心管23内微量液体样本的转移。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于离心管的微量液体进样装置，其特征在于，包括：

底座和上盖，所述底座与上盖可拆卸连接；所述底座沿轴线方向开设有台阶孔，离心管套接在所述台阶孔内，所述上盖的一侧为柱塞，所述柱塞外表面设置凹槽，并固定有密封圈，所述密封圈与所述离心管的内壁挤压产生形变，完成对离心管的密封；

在所述上盖远离所述柱塞的一侧沿轴线方向开设有液路螺纹孔，靠近柱塞的另一侧沿轴线方向开设有空腔，所述空腔与所述液路螺纹孔通过液路过孔连通，所述液路过孔的直径小于所述空腔的直径；

液路连接组件通过所述螺纹孔与所述上盖连接，中空的微量进样针穿过所述液路连接组件后经所述液路过孔延伸至所述离心管的内部，所述上盖上还开设有气路通道，所述气路通道通过气路过孔与所述空腔连通，所述气路通道中设置有气路连接头，所述气路连接头的一端与压力源连接，另一端与所述空腔连通。

2.根据权利要求1所述的微量液体进样装置，其特征在于：所述柱塞的直径小于所述上盖的直径，并大于所述离心管的内径。

3.根据权利要求2所述的微量液体进样装置，其特征在于：所述柱塞的外表面开设有环形的凹槽，所述凹槽用于固定密封圈。

4.根据权利要求2所述的微量液体进样装置，其特征在于：所述柱塞的表面设置有至少一个锁舌，所述底座的内表面开设有与所述锁舌数量相对应的锁槽，所述锁槽与所述锁舌相匹配。

5.根据权利要求4所述的微量液体进样装置，其特征在于：所述锁槽开设在所述底座靠近所述上盖一侧的内表面，包括沿竖直方向的插槽以及沿水平方向的卡槽，所述卡槽与所述插槽连通，所述插槽从所述底座靠近所述上盖一侧的端面延伸至所述底座内部，所述卡槽设置在所述台阶孔的台阶之上。

6.根据权利要求5所述的微量液体进样装置，其特征在于：所述插槽的宽度略大于所述锁舌的宽度，所述卡槽的高度略大于所述锁舌的厚度。

7.根据权利要求1所述的微量液体进样装置，其特征在于：所述底座的侧壁开设有缺口，用于放置所述离心管的上盖与离心管的连接段。

8.根据权利要求1所述的微量液体进样装置，其特征在于：所述气路通道垂直于所述上盖的轴线方向。

9.根据权利要求8所述的微量液体进样装置，其特征在于：所述底座以及上盖侧壁对称地设置有一组平面。

10.一种权利要求1-9中任意一项所述一种用于离心管的微量液体进样装置的使用方法，其特征在于，包括：

步骤一、将密封圈安装至环形凹槽内，然后气路连接头拧紧至气路螺纹孔，软管一端连接至压力源，另一端连接固定至宝塔头；

步骤二、将液体样品加入至某个一次性使用离心管中，保持离心管上盖处于打开状态；

步骤三、将离心管放置于底座的台阶孔内，并将离心管的上盖旋转至底座缺口内，确保离心管位于底座最底部的平衡位置；

步骤四、将上盖及微量进样针从上至下竖直插入离心管内，并将上盖的锁舌与底座的锁槽对齐；

步骤五、将上盖沿着锁槽压入底座，此时凹槽及包裹它的密封圈也同时压入离心管内壁，密封圈挤压内壁斜面产生弹性形变，完成端面密封；

步骤六、旋转上盖，使得锁舌滑入锁槽的卡槽中完成锁定，此时进样上盖与离心管之间仍处于压紧状态，弹簧保持形变和端面密封作用，微量进样针位于离心管正中央的底部；

步骤七、调节动力源输出的压力，该压力经压力介质施加至离心管液面上；并将离心管内的溶液，持续经过吸液缺口压入进样针内微管道，从液体出口转移至待用区域；

步骤八、溶液转移完毕后，关闭动力源；并旋转上盖，使得锁舌回复到锁槽位置，向上提起上盖及进样针，完成复位。

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