CN116265950A - 一种新型液体进样装置及进样方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型液体进样装置，其包括送液部，其通过第一液体来计测和送出管道容器中的第二液体；回收部，其用于回收管道容器中的第二液体；存样部，其通过管道容器来容纳第二液体；所述第一液体和第二液体为不相溶且不可压缩的液体。本发明克服了常规注样操作繁琐、阻力大、精度难以控制，有效解决了样品易沉淀问题，并且管道容器可拆换，可重复使用，方便不同液样进样且不需要清洗灭菌等操作处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种微流控进样领域，具体涉及到一种新型液体进样装置及进样方法。
背景技术
微流控技术广泛应用于生物、化学、医学等分析过程中样品制备、反应、分离、检测等工作中。由于微流控涉及到微升级、皮升级甚至纳升级液滴样品的形成，常规注样操作繁琐、阻力大、精度难以控制。
针对该问题，专利文献 CN 110575850 A 公开了一种处理样品溶液微流控芯片的液压进样装置和进样方法，专利文献CN108508224A公开了一种向形成有流路的样本处理片移送液体的方法，均采用一种液体液流控制另一种液体液流进入样品处理片或微流控芯片中，有效解决了液体进入微流控体系进样精度控制。然而在微流控进样过程中，尤其涉及到易沉淀的样品，进样不均匀；进行不同样品加样，常常需要较多耗材且操作繁琐。专利文献CN101028607A公开了用于吸取和分配实验液体的移液装置，通过一个动力源驱动解决微量试剂液体的分配到分析或测试设备中，解决不同种类微量试剂液体相互污染的问题，但是事先采用与实验液体不相溶的清洗液体进入管道，易造成清洗液体的断层，且还存在多向阀处样液残留污染的风险。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种进样均匀稳定、精度高、方便不同样品加样的新型液体进样装置及进样方法。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现。
一种新型液体进样装置，包括
送液部，其通过第一液体来计测和送出管道容器中的第二液体；
回收部，其用于回收管道容器中的第二液体；
存样部，其通过管道容器来容纳第二液体；
所述第一液体和第二液体为不相溶且不可压缩的液体。
优选的所述送液部，包括第一动力源、与第一动力源连接的第一管道、第二管道，所述第一管道另一端连接第一容器；
所述回收部，包括第二动力源、与第二动力源连接的第三管道、第四管道，所述第三管道另一端连接第二容器；
其中第二管道、第四管道的另一端通过管道接头与存样部管道容器相连，所述管道接头用于控制管道通路状态。
优选的，所述管道容器为第五管道，其内径为100微米~5毫米，用于容纳第二液体。
优选的，第五管道内径为500微米~2毫米。
优选的，所述第二液体为实验样液，所述第一液体为驱动液体。
优选的，所述管道接头包括管道控制阀及与所述第五管道连接的第六管道，所述第六管道优选不易发生形变的硬质管道接头。
优选的，所述第一动力源为注射泵、蠕动泵、隔膜泵和/或柱塞泵，优选注射泵。
优选的，所述第二动力源为注射泵、蠕动泵、隔膜泵和/或柱塞泵，优选蠕动泵。
优选的，所述第一动力源、第二动力源包括控制单元，所述控制单元用来实现对应管道中液体的流速、流量的控制。
优选的，所述装置还包括显示界面，所述显示界面显示液体流路，及流速与流量。
一种新型液体进样方法，包括：
送液部管道充满第一液体；
存样部管道容纳第二液体；
通过送样部的第一液体驱动存样部第二液体进入液样处理流路中；
通过回收部管道实现剩余存样部剩余液体的回收；
所述第一液体、第二液体为不相溶且不可压缩的液体。
优选的，新型液体进样方法，包括：
在第一动力源驱动下，第一管道、第二管道充满第一液体；
在第二动力源驱动下，第五管道导入第二液体并储蓄；
在第一动力源驱动下，通过第一液体驱动第二液体进入液样处理流路中；
在第二动力源驱动下，通过第三管道、第四管道将存样部剩余液体回收；
其中，所述送液部，包括第一动力源、与第一动力源连接的第一管道、第二管道，所述第一管道另一端连接第一容器；
所述回收部，包括第二动力源、与第二动力源连接的第三管道、第四管道，所述第三管道另一端连接第二容器；
第二管道、第四管道的另一端通过管道接头与存样部管道容器相连，所述管道接头用于控制管道通路状态。
优选的，新型液体进样方法中，所述管道容器为第五管道，其内径为100微米~5毫米，用于容纳第二液体。
优选的，新型液体进样方法中，第五管道内径为500微米~2毫米。
优选的，新型液体进样方法中，所述第二液体为实验样液，所述第一液体为驱动液体。
优选的，新型液体进样方法中，所述管道接头包括管道控制阀及与所述第五管道连接的第六管道，所述第六管道优选不易发生形变的硬质管道接头。
优选的，新型液体进样方法中，所述第一动力源为注射泵、蠕动泵、隔膜泵和/或柱塞泵，优选注射泵。
优选的，新型液体进样方法中，所述第二动力源为注射泵、蠕动泵、隔膜泵和/或柱塞泵，优选蠕动泵。
优选的，新型液体进样方法中，所述第一动力源、第二动力源包括控制单元，所述控制单元用来实现对应管道中液体的流速、流量的控制。
优选的，新型液体进样方法中，所述装置还包括显示界面，所述显示界面显示液体流路，及流速与流量。
采用本发明装置及方法，通过采用管道进样方式进样，克服了常规注样操作繁琐、阻力大、精度难以控制；进样前将液样储放在管道容器中，使样品沿着管轴线方向均匀分布，有效解决了样品易沉淀问题；通过动力源的控制实现定量定速的液滴注入及液样回收；通过管道容器的可拆换，使装置可重复使用，方便不同液样进样且不需要清洗灭菌等操作处理。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。
附图说明
图1 为本发明一种新型液体进样装置结构示意图；
图2为本发明第五管道连接实验样液容器和液样处理流路的一种实施例示意图；
图3 为本发明一种新型液体进样方法的步骤示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。
本申请提供一种新型液体进样装置，包括送液部，其通过第一液体来计测和送出管道容器中的第二液体；回收部，其用于回收管道容器中的第二液体；存样部，其通过管道容器来容纳第二液体；所述第一液体和第二液体为不相溶且不可压缩的液体。
如图1所示，所述送液部，包括第一动力源（1）、与第一动力源（1）连接的第一管道（2）、第二管道（3），所述第一管道（2）另一端连接第一容器（4）；所述回收部，包括第二动力源（5）、与第二动力源（5）连接的第三管道（6）、第四管道（7），所述第三管道（6）另一端连接第二容器（8）；其中第二管道（3）、第四管道（7）的另一端通过管道接头与存样部管道容器（11）相连，所述管道接头用于控制管道通路状态。样所述管道容器为第五管道（11），所述第五管道（11）用于容纳第二液体。
本发明中，所述第二液体为实验样液，所述第一液体为驱动液体。所述第一液体和第二液体为不相溶且不可压缩的液体。不相溶是指驱动液体和实验溶液混合时不会相互渗透相互溶解，这样当驱动液体驱动实验溶液时，不会污损实验溶液。不可压缩是指在液体在外力作用下，它的体积不容易发生变化，这样可以可靠地传递质量和体积、确保进样操作的灵敏度。实验溶液一般为亲水性液体，其和驱动液体不相溶。在本发明的实施例中，驱动液体为选用油性介质，优选为：硅油、氟化油、矿物油等。
本发明中，第一容器（4）、第二容器（8）可以是任何形状，例如可以是圆柱体、长方体的，也可以是其他形状；其容积没有限制，可根据需要选择合适容积大小。第一容器（4）可以为便于开放的结构，如设置有瓶盖，可随时添加驱动液体，这样能保证能有足够的驱动液体注入管道；第二容器（8），也可为便于开放的结构，如设置有瓶盖，可根据需要取出液体。
在一实施方式中，所述管道接头包括管道控制阀（9）及与第五管道（11）连接的第六管道（10），所述第六管道（10）优选不易发生形变的硬质管道接头。
在一具体实施方式中，所述管道控制阀（9）为三通道阀。与三通道阀连接的第六管道（10）与第五管道（11）的连接是活性连接，更换不同的液样进样时，只需重新更换一条无菌第五管道（11），与第六管道（10）连接。
在一实施方式中，本发明存样部管道容器是通过第五管道来实现实验样液的存样，第五管道内径为100微米~5毫米，优选200微米~4毫米，优选500微米~2毫米。所述第五管道的长度不做限制，其根据实验样液的体积来确定。采用第五管道存放实验样液，即使是易沉淀样品可在管轴线方向均匀分布。
本发明中，所述第一管道、第二管道、第三管道、第四管道内径为100微米~5毫米，优选200微米~4毫米，优选500微米~2毫米。所述第六管道内径尺寸略小于第五管道，方便接管。
在一实施方式中，所述管道接头包括管道控制阀（9）及与所述第五管道（11）连接的第六管道（10），所述管道控制阀（9）优选多通道阀，进一步优选三通道阀，所述第六管道（10）优选不易发生形变的硬质管道接头。第五管道（11）与第六管道（10）为可拆卸结构，方便一种样品进完实验样液后且完成样品回收后，拆换更换无菌第五管道（11）进行下一实验样液的实验操作。该方法有效避免了实验样液间相互污染，避免驱动液造成实验样液断层。
在一实施方式中，本发明中对动力源的量程没有大小限制，本发明可以根据性需要来适当的选择合适量程。在具体实施方式中，所述第一动力源为注射泵、蠕动泵、隔膜泵和/或柱塞泵，优选注射泵，方便对实验样液的输出进行计量。所述第二动力源为注射泵、蠕动泵、隔膜泵和/或柱塞泵，优选蠕动泵，方便第三管道、第四管道的更换。
在一实施例中，所述存样部管道容纳第二液体即所述第五管道（11）用于容纳第二液体，所采用的方式是将第五管道的另一端放入实验样液容器（12）中，在第二动力源的驱动下，从实验样液容器（12）吸取实验样液如第五管道中，完成实验样液吸入与存样操作后，再将第五管道的另一端在取出与液样处理流路连通。
为了实现溶液推送的自动控制，所述第一动力源、第二动力源包括控制单元，所述控制单元用来实现对应管道中液体的流速、流量的控制。所述控制单元包括通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA，可以根据进样需求对控制单元进行编程设计。控制单元接收到外部输入的液样流速和流量信号即液体速度和时间，控制单元输出控制信号，控制动力源驱动，尤其是通过调节所述实验样液的流速与流量，从而控制实验样液进入液样处理流路的速度和进样量。
在一实施方式中，所述液样处理流路为毛细管、微流控芯片等。在一具体实施方式中，本发明第五管道连接的液样处理流路为专利公开文献CN210151104U中如图2所示的一种微流控芯片（13），其中本发明第五管道连接第一连接口11”，进水相进样系统，在上述微流控芯片中，第一连接口11’连接的油相与第一连接口11”连接的水相进样系统，在两管道的连通处形成油包水的微液滴。采用本发明装置，可以有效避免常规管道注样操作繁琐，阻力大，进样精度不易控制。对于易沉淀的液体样品在形成液滴时，由于进样耗费时间长，难以保证样品均匀分布，采用本发明，提前将样品移至第五管道中，使样品沿着管轴线方向均匀分布，有效解决易沉淀问题。需要跟换样品时，只需跟换第五管道，重新注样即可，本发明装置可重复使用，不用清洗和灭菌等实现处理操作。
为方便操作人员对进样装置的操作控制，所述进样装置还包括显示界面，所述显示界面可以显示实验样液、驱动液体的流速以及流量，为方便操作，显示屏为可触摸显示屏，所述显示界面上有显示操作按钮以实现对控制单元的控制。
图3为本发明一种新型液体进样方法的步骤示意图，其包括以下步骤：
S10送液部管道充满第一液体；S20存样部管道容纳第二液体；S30通过送样部的第一液体驱动存样部第二液体进入液样处理流路中；S40通过回收部管道实现剩余第二液体的回收。
在步骤S10中，开启第一管道（2）、第二管道（3）、第六管道（10）、第五管道（11）通路，关闭第三管道（6）、第四管道（7）、第六管道（10）、第五管道（11）通路；在第一动力源驱动下，第一管道（2）、第二管道（3）充满第一液体。在一实施方式中，第一动力源（1）驱动第一液体至管道控制阀（9）或继续推进少许入第六管道（10）中。
在一具体实施方式中，所述的步骤S10是通过送液部实现，送液部包括第一动力源（1）、与第一动力源（1）连接的第一管道（2）、第二管道（3），所述第一管道（2）另一端连接第一容器（4），第一容器（4）中装有第一液体，所述第一液体为驱动液体。所述驱动液体为选用油性介质，优选为：硅油、氟化油、矿物油等。
所述第一容器（4）可以是任何形状，例如可以是圆柱体、矩形的，也可以是其他形状；其容积没有限制，可根据需要选择合适容积大小。所述第一容器（4）可以为便于开放的结构，如设置有瓶盖，可随时添加驱动液体，这样能保证能有足够的驱动液体注入管道。
在步骤S20中，开启第三管道（6）、第四管道（7）、第六管道（10）、第五管道（11）、通路，关闭第一管道（2）、第二管道（3）、第六管道（10）、第五管道（11）通路；在第二动力源（5）驱动下，从与第五管道（11）的另一端连接的实验样液容器（12）中吸取第二液体即实验样液进入第五管道（11）中。
在一具体方式中，所述的步骤S20是通过回收部和存样部共同实现，所述回收部，包括第二动力源（5）、与第二动力源（5）连接的第三管道（6）、第四管道（7），所述第三管道（6）另一端连接第二容器（8）；所述存样部是与第二管道（3）、第四管道（7）的另一端通过管道接头连接的存样部管道容器（11）。所述管道容器（11）进一步为第五管道。
在第二动力源（5）驱动，从与第五管道（11）的另一端连接的实验样液容器中吸取第二液体即实验样液进入第五管道（11）中，优选第二液体达到管道接头连接处。
在一实施方式中，所述管道接头包括管道控制阀（9）及与所述第五管道（11）连接的第六管道（10），所述管道控制阀（9）优选多通道阀，进一步优选三通道阀，所述第六管道（10）优选不易发生形变的硬质管道接头。在一具体实施方式中，所述管道控制阀（9）为三通道阀。与三通道阀连接的第六管道（10）与第五管道（11）的连接是活性连接，利于第五管道（11）与第六管道（10）为可拆卸结构，方便一种样品进完实验样液后且完成样品回收后，拆换更换无菌第五管道（11）进行下一实验样液的实验操作。该方法有效避免了实验样液间相互污染，避免驱动液造成实验样液断层。
在一实施方式中，第五管道（11）内径为100微米~5毫米，优选200微米~4毫米，优选500微米~2毫米。所述第五管道（11）的长度不做限制，其根据实验样液的体积来确定。采用第五管道（11）存放实验样液，即使是易沉淀样品可在管轴线方向均匀分布。
在步骤S30中，开启第一管道（2）、第二管道（3）、第六管道（10）、第五管道（11）通路，关闭第三管道（6）、第四管道（7）、第六管道（10）、第五管道（11）通路；在第一动力源（1）驱动下，第一液体驱动第二液体进入液样处理流路中。
本方法中的第一液体和第二液体为不相溶且不可压缩的液体；所述第二液体为实验样液，所述第一液体为驱动液体。实验溶液一般为亲水性液体，其和驱动液体不相溶。不相溶是指驱动液体和实验溶液混合时不会相互渗透相互溶解，这样当驱动液体驱动实验溶液时，不会污损实验溶液。不可压缩是指在液体在外力作用下，它的体积不容易发生变化，这样可以可靠地传递质量和体积、确保进样操作的灵敏度。
在一实施方式中，所述液样处理流路为毛细管、微流控芯片等。在一具体实施方式中，本发明第五管道连接的液样处理流路为专利公开文献CN210151104U中如图2所示的一种微流控芯片（13），其中本发明第五管道连接第一连接口11”，进水相进样系统，在上述微流控芯片中，第一连接口11’连接的油相与第一连接口11”连接的水相进样系统，在两管道的连通处形成油包水的微液滴。采用本发明装置，可以有效避免常规管道注样操作繁琐，阻力大，进样精度不易控制。对于易沉淀的液体样品在形成液滴时，由于进样耗费时间长，难以保证样品均匀分布，采用本发明，提前将样品移至第五管道中，使样品沿着管轴线方向均匀分布，有效解决易沉淀问题。需要跟换样品时，只需跟换第五管道，重新注样即可，本发明装置可重复使用，不用清洗和灭菌等实现处理操作。
在步骤S40中，完成第二液体进入液样处理流路中，开启第三管道、第四管道、第六管道、第五管道通路，关闭第一管道、第二管道、第六管道、第五管道通路；在第二动力源驱动下，将剩余的第五管道中的液体即实验样液和第一液体反吸至第二容器中，实现液体回收。
上述方法中，第一管道、第二管道、第三管道、第四管道内径为100微米~5毫米，优选200微米~4毫米，优选500微米~2毫米。所述第六管道内径尺寸略小于第六管道，方便接管。
本发明方法中，动力源的量程没有大小限制，本发明可以根据性需要来适当的选择合适量程。在具体实施方式中，所述第一动力源为注射泵、蠕动泵、隔膜泵和/或柱塞泵，优选注射泵，方便对实验样液的输出进行测量。所述第二动力源为注射泵、蠕动泵、隔膜泵和/或柱塞泵，优选蠕动泵，方便第三管道、第四管道的更换。
为了实现溶液推送的自动控制，所述第一动力源、第二动力源包括控制单元，所述控制单元用来实现对应管道中液体的流速及流量的控制。所述控制单元包括通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA，可以根据进样需求对控制单元进行编程设计。控制单元接收到外部输入的液样流速和流量信号即液体速度和时间，控制单元输出控制信号，控制动力源驱动，尤其是通过调节所述实验样液的流速与流量，从而控制实验样液进入液样处理流路的速度和进样量。
为方便操作人员对进样装置的操作控制，所述进样装置还包括显示界面，所述显示界面可以显示实验样液、驱动液体的流速以及流量，为方便操作，显示屏为可触摸显示屏，所述显示界面上有显示操作按钮以实现对控制单元的控制。
本发明装置及方法，通过采用管道进样方式进样，克服了常规注样操作繁琐、阻力大、精度难以控制；进样前将液样储放在管道容器中，使样不同成分在沿着管轴线方向均匀分布，有效解决了样品易沉淀问题；通过动力源的控制实现定量定速的液滴注入及液样回收；通过管道容器的可拆换，使装置可重复使用，方便不同液样进样且不需要清洗灭菌等操作处理。
本申请接受各种修改和可替换的形式，具体的实施方式已经在附图中借助于实施例来显示并且已经在本申请详细描述。但是，本申请不意在受限于公开的特定形式。相反，本申请意在包括本申请范围内的所有修改形式、等价物、和可替换物，本申请的范围由所附权利要求及其法律等效物限定。
Claims (10)
1.一种新型液体进样装置，其特征在于，包括
送液部，其通过第一液体来计测和送出管道容器中的第二液体；
回收部，其用于回收管道容器中的第二液体；
存样部，其通过管道容器来容纳第二液体；
所述第一液体和第二液体为不相溶且不可压缩的液体。
2.根据权利要求1所述的新型液体进样装置，其特征在于，
所述送液部，包括第一动力源、与第一动力源连接的第一管道、第二管道，所述第一管道另一端连接第一容器；
所述回收部，包括第二动力源、与第二动力源连接的第三管道、第四管道，所述第三管道另一端连接第二容器；
其中第二管道、第四管道的另一端通过管道接头与存样部管道容器相连，所述管道接头用于控制管道通路状态。
3.根据权利要求2所述的新型液体进样装置，其特征在于，所述管道容器为第五管道，其内径为100微米~5毫米，用于容纳第二液体。
4.根据权利要求3所述的新型液体进样装置，其特征在于，第五管道内径为500微米~2毫米。
5.根据权利要求1所述的新型液体进样装置，其特征在于，所述第二液体为实验样液，所述第一液体为驱动液体。
6.根据权利要求2所述的新型液体进样装置，其特征在于，所述管道接头包括管道控制阀及与所述第五管道连接的第六管道，所述第六管道优选不易发生形变的硬质管道接头。
7.根据权利要求2所述的新型液体进样装置，其特征在于，所述第一动力源为注射泵，第二动力源为蠕动泵。
8.根据权利要求2所述的新型液体进样装置，其特征在于，所述第一动力源、第二动力源包括控制单元，所述控制单元用来实现对应管道中液体的流速、流量的控制。
9.根据权利要求1-8任一所述的新型液体进样装置，其特征在于，所述装置还包括显示界面，所述显示界面显示液体流路，及流速与流量。
10.根据权利要求1-9任一所述的新型液体进样装置的进样方法，其特征在于，包括：
送液部管道充满第一液体；
存样部管道容纳第二液体；
通过送样部的第一液体驱动存样部第二液体进入液样处理流路中；
通过回收部管道实现存样部剩余液体的回收；
所述第一液体、第二液体为不相溶且不可压缩的液体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111549878.7A CN116265950A (zh) | 2021-12-17 | 2021-12-17 | 一种新型液体进样装置及进样方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111549878.7A CN116265950A (zh) | 2021-12-17 | 2021-12-17 | 一种新型液体进样装置及进样方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116265950A true CN116265950A (zh) | 2023-06-20 |
Family
ID=86743553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111549878.7A Pending CN116265950A (zh) | 2021-12-17 | 2021-12-17 | 一种新型液体进样装置及进样方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116265950A (zh) |
-
2021
- 2021-12-17 CN CN202111549878.7A patent/CN116265950A/zh active Pending
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication |