CN210019782U - 注射装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种注射装置(100)，其包括驱动臂适配器(A)、驱动臂(2)、毛细管钢针(5A)、以及玻璃毛细管(5B)，其特征在于：驱动臂固定接合到驱动臂适配器上，具有与外部的液压驱动源进行液压连通的开口孔；毛细管钢针可滑动且密封地套设在玻璃毛细管内，玻璃毛细管可移除地且流体密封地插入和连接到开口孔内；在抽吸待注射物质时，毛细管钢针被液压致动以沿朝向驱动臂的方向移动，将待注射物质吸入；在注射待注射物质时，毛细管钢针被液压致动以沿相反方向移动，将待注射物质注射出。本实用新型能够提高注射装置的机械稳定性，避免神经元容易受到损伤等，还具有高精度、无振动、低创伤、简单易用的优点。

Description

注射装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于注射待注射物质的注射装置，尤其是一种对活体动物进行病毒注射的高精度注射装置。特别地，本实用新型的注射装置可作为这样一种注射工具，其对大小鼠、狨猴、猕猴等活体动物的脑区，高精度、高重复性、低创伤地注射病毒溶液。

背景技术

目前，腺相关病毒(Adeno-Associated Virus，AAV)载体已被生物科学的研究人员广泛地应用于动物体内研究中。以腺相关病毒作为载体的情况下，可特异地将外源基因转入动物组织和细胞中。而在神经生物学研究中，病毒载体的注射更是具有格外重要的意义。利用病毒转染以将标记基因转入到特定的神经细胞的基因技术，可应用在神经细胞的标记、神经钙信号的检测、以及神经突触间物质传递等生物工程操作中。

众所周知地，对活体动物的脑区进行病毒注射的过程存在着比较高的风险。在类似的存在较高技术风险的技术领域中，都对注射装置的稳定性和准确性提出了更高的要求。

以大小鼠作为活体实验动物的示例，由于大小鼠的脑区对外源溶液的吸收能力有限，注入脑区内的病毒溶液量必须被控制得很低。对于小鼠而言，注射量不得超过2μl，而对大鼠的注射量也不得超过5μl。为了实现所述目标，病毒的注射量必须进行精确控制，才能达到预期的效果。

此外，进行病毒注射的部位往往位于大脑的脑室、核团或者海马区等。在这些动物的神经系统的核心区域进行注射，要求注射装置具有高度的机械稳定性。只有满足在机械稳定性方面的高度要求，才能避免在注射过程中造成脑组织的损伤扩大，进而避免实验动物的神经系统发生不可逆改变或者死亡。

另外，现有的微量注射装置往往采用不锈钢针头，并且通过不锈钢针头刺入脑组织内的方式来注射病毒溶液。由于不锈钢的针头的直径往往在0.5mm以上，因此在注射病毒溶液时不锈钢的针头对神经系统造成的创伤面往往比较大。而在对大脑的核团、海马等神经元富集区域进行注射时，不锈钢针头更容易损伤到神经元，由此会造成后续实验的误差。

在进行活体动物病毒注射时，目前的常规方法是使用手动的微注射装置，或者使用电动注射泵来驱动微注射装置。在手动注射时，通常存在着稳定性差、注射量不精确、注射难以均匀进行等问题。而在使用电动注射泵时，步进电机的使用又会大大增加了注射装置的物理体积和实验成本。而且，在注射过程中，步进电机的运动或转动也不可避免地会带来机械抖动和震动，这进一步给病毒注射过程带来危险。

实用新型内容

如上所述，在进行高精度注射(例如病毒注射等)时，现有的注射装置存在着注射量难以精确控制、注射装置的机械稳定性不高、神经元容易受到损伤等缺点。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种注射装置，其包括驱动臂适配器、液压驱动臂、毛细管钢针、以及玻璃毛细管，其特征在于：

液压驱动臂固定接合到驱动臂适配器上，并且具有能够与外部的液压驱动源进行液压连通的开口孔；

毛细管钢针可滑动且密封地套设在玻璃毛细管的内部，同时玻璃毛细管可移除地且流体密封地插入和连接到开口孔内，进而在抽吸待注射物质时，毛细管钢针被液压致动以沿朝向液压驱动臂的方向移动，将待注射物质吸入到玻璃毛细管内；同时，在注射待注射物质时，毛细管钢针被液压致动以沿相反方向移动，将待注射物质从玻璃毛细管中注射出。

优选地，驱动臂适配器的下端部连接有毛细管钢针限位部，其朝玻璃毛细管方向凸伸出来；在毛细管钢针限位部朝玻璃毛细管方向的侧面开设有纵向开槽，并且玻璃毛细管抵靠着纵向开槽的槽表面。

优选地，驱动臂适配器包括第一适配器构件和第二适配器构件，其在相对的侧面分别形成有沿纵向延伸的第一半圆腔和第二半圆腔；

第一适配器构件和第二适配器构件被接合在一起，第一半圆腔和第二半圆腔形成一个圆形通道，同时液压驱动臂被固定接合到在驱动臂适配器的圆形通道中。

优选地，第一适配器构件包括位于纵向上侧的第一部分和位于纵向下侧的第二部分，并且在整体上成台阶型；

在注射装置的装配状态下，比第二部分的朝向液压驱动臂的侧面相比，第一部分的朝向液压驱动臂的侧面更靠近于液压驱动臂；

驱动臂适配器的下端部对应于第一适配器构件的第二部分的下端，进而毛细管钢针限位部连接到第一适配器构件的第二部分的下端。

优选地，在第一适配器构件连接有注射器固定杆，其对驱动臂适配器、液压驱动臂、毛细管钢针、以及玻璃毛细管相对于被注射对象的位置和距离进行初步调节。

优选地，液压驱动臂的内部具有中空通道，其与开口孔相连通且相反的一端液压连通地连接着液压驱动装置上。

优选地，玻璃毛细管的径向尺寸可选自以下任一的范围内：

(1)在5微米至50微米之间；以及

(2)在50微米至500微米之间。

优选地，液压驱动臂的最小可控移动距离为2μm，和/或当玻璃毛细管的内径为0.5mm时，注射装置可实现的可控注射量是3.9nl。

优选地，所述待注射物质是病毒溶液。

优选地，在毛细管钢针限位部上设置有限位螺栓，玻璃毛细管被设置在所述限位螺栓的螺栓头和纵向开槽之间，进而玻璃毛细管的径向移动受到限制。

优选地，在第一适配器构件的下端部处设置有毛细管钢针限位部，其朝向玻璃毛细管延伸超出第二部分；同时，在毛细管钢针限位部的朝向玻璃毛细管的侧面设置有纵向开槽，并且玻璃毛细管抵靠着毛细管钢针限位部的纵向开槽。

优选地，在毛细管钢针可滑动且密封地套设在玻璃毛细管的内部时，毛细管钢针和玻璃毛细管形成一柱塞装置，并且分别作为活塞构件和活塞缸构件；以及

毛细管钢针的外径略微小于玻璃毛细管的内径，同时在毛细管钢针的外周壁和玻璃毛细管的内周壁之间设置有密封和润滑用的硅油。

本实用新型专利申请的发明目的之一是提供一种注射装置，其至少具有以下技术效果中至少之一：精确地控制注射量；显著地提高注射装置的机械稳定性；尽可能防止神经元受到损伤等。在克服上述技术缺陷的同时，本实用新型所限定的注射装置具有高精度、无振动、低创伤、简单易用等优点。

附图说明

图1是根据本实用新型的注射装置的整体结构的六面视图。

图2是根据本实用新型的注射装置的整体结构的立体图。

图3是根据本实用新型的注射装置的分解爆炸图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的注射装置100进行详细地说明。

在本说明书中，“纵向”被限定成，为抽吸和注射待注射物质(如病毒溶液)，毛细管钢针5A进行往复移动的方向。“径向”被限定为与毛细管钢针5A的纵向相垂直的方向。“径向向内”和“径向向外”，分别指沿径向朝着毛细管钢针5A的方向和沿径向远离毛细管钢针5A的方向。“向上”和“向下”(或上侧和下侧)，分别指沿纵向远离活体动物的方向和沿纵向朝着活体动物的方向。

本实用新型的注射装置100可应用在各种需要高精度注射的场合，包括但是不限于对活体动物(尤其是活体动物的大脑区域)高精度地注射病毒样本。

注射装置100主要包括以下组成部件：注射装置固定杆1、液压驱动臂2、大体上由第一适配器构件3和第二适配器构件4组成的驱动臂适配器A、毛细管钢针5A、玻璃毛细管5B。

如图所示，驱动臂适配器A包括第一适配器构件3和第二适配器构件4。第一适配器构件3包括位于纵向上侧的第一部分3A和位于纵向下侧的第二部分3B。在注射装置100的装配状态下，比第二部分3B的朝向液压驱动臂2的侧面32相比，第一部分3A的朝向液压驱动臂2的侧面30更靠近于液压驱动臂2，由此第一适配器构件3在整体上呈台阶型。

第一适配器构件3的侧面30形成有沿纵向贯穿延伸的半圆腔通道31。并且，第二适配器构件4的对应侧面40也形成有沿纵向贯穿延伸的对应半圆腔通道41。在注射装置100的装配状态下，第一适配器构件3的侧面30和第二适配器构件4的侧面40彼此紧靠着进行布置。由此，第一适配器构件3的半圆腔通道31和第二适配器构件4的半圆腔通道41，共同构成了用于容纳着驱动臂适配器A的圆形通道。

圆形通道的内径和液压驱动臂2的外径大致相等。当液压驱动臂2放置在圆形通道中时，第一适配器构件3和第二适配器构件4组成了驱动臂适配器A，同时使用紧固装置A2将驱动臂适配器A连同位于圆形通道中的液压驱动臂2紧固成一个整体。优选地，紧固装置A2是如图中所示的4个螺栓。

第一适配器构件3形成有纵向延伸的紧固结构3C(如圆孔、凹槽等)，其相对于半圆腔通道31位于第一适配器构件3的径向外侧。注射装置固定杆1的第一向上端部1A接合到定位仪(未示出)上，注射装置固定杆1的第二向下端部1B接合到第一适配器构件3的紧固结构3C内。作为一个可选的实施例，所述定位仪由滑杆、丝杠、滑台等部件组成，能够在相互垂直的三个方向上移动，以便调整注射装置100相对于活体动物的距离和位置。

另外，通过调整注射装置固定杆1插入到第一适配器构件3的紧固结构3C内的长度，也可以初步调节注射装置100相对于活体动物的目标脑区的距离和位置。当注射装置固定杆1的第二向下端部1B插入到第一适配器构件3的紧固结构3C内时，使用图1-3中示出的紧固装置A1(优选的是螺栓或螺钉)，将注射装置固定杆1相对于第一适配器构件3进行固定。

液压驱动臂2的内部为中空通道，其上端部2B液压相通地连接着液压驱动装置(未示出)，其中所述液压驱动装置向液压驱动臂2提供液压驱动压力。液压驱动臂2在邻近于活体动物的下端处具有移动部2A，所述移动部2A具有一定的弹性。经由液压驱动臂2内部的中空通道，液压驱动臂2中的液压传递至移动部2A的开口孔2C。

毛细管钢针5A可滑动地且密封地套设在玻璃毛细管5B内。毛细管钢针5A和玻璃毛细管5B形成一柱塞装置，并且分别作为活塞构件和活塞缸构件。毛细管钢针5A的外径尺寸略微小于玻璃毛细管5B的内径尺寸，同时在毛细管钢针5A的外周壁和玻璃毛细管5B的内周壁之间设置有适当量的硅油。在硅油的密封和润滑下，毛细管钢针5A可以沿着玻璃毛细管5B的内周壁滑动，同时保证两者之间的高度气密性。在注射病毒溶液时，玻璃毛细管5B将作为注射装置100的针头，来接触和刺入活体动物的脑区。

玻璃毛细管5B的外径与开口孔2C处的中空通道的内径大致相同。当玻璃毛细管5B(连同毛细管钢针5A)插入到开口孔2C后，先使用毛细管钢针连接器6将移动部2A包封，然后通过将紧固螺钉6A拧紧到毛细管钢针连接器6上，使得将玻璃毛细管5B流体密封地固定连接到移动部2A的开口孔2C内。

所述玻璃毛细管5B是由玻璃拉制而成，并且玻璃毛细管5B的末端部开口，并作为注射装置100的针头。相比较与直径通常为0.5mm的常规针头，玻璃毛细管5B的径向尺寸可以在5微米至50微米之间，也可以在50微米至500微米之间。由于作为针头的玻璃毛细管5B的直径显著地减小，因此可以大大减小注射过程中对脑组织带来的损伤。

由此，本实用新型的注射装置100大大减少了密封部件的数量，同时提高了整个注射装置的可操作性。毛细管钢针5A和玻璃毛细管5B作为一次性耗材，并且由操作人员在使用之前安装到液压驱动臂2的移动部2A的开口孔2C内，从而大大降低了无菌消毒的要求，也大幅度减少了实验动物发生感染的风险。

毛细管钢针限位部7连接到第一适配器构件3的下端部3D处，朝向玻璃毛细管5B延伸超出第二部分3B的侧面32，并且通过如图所示的紧固装置(如螺栓或螺钉)7B固定到第二部分3B的下端部3D上。毛细管钢针限位部7的朝向玻璃毛细管5B的侧面设置有纵向开槽7A，其中当毛细管钢针5A沿轴向运动时，玻璃毛细管5B抵靠着毛细管钢针限位部7的纵向开槽7A。由于纵向开槽7A的支承作用，毛细管钢针5A的径向向外运动进行限制，并且可以减少玻璃毛细管5B在毛细管钢针5A进行纵向运动时的震动或晃动。

当玻璃毛细管5B设置在毛细管钢针限位部7的纵向开槽7A中，限位螺栓8被拧到毛细管钢针限位部7旁边的螺纹孔7C内。限位螺栓8的螺栓头和纵向开槽7A两者对玻璃毛细管5B的径向移动构成了限制，以避免玻璃毛细管5B发生径向地摆动或晃动。

玻璃毛细管5B作为注射装置100的针头，用来吸入或注射出病毒溶液。在抽吸病毒溶液时，液压驱动装置沿纵向向上地驱动着液压驱动臂2的中空通道内的液压流体，带动毛细管钢针5A在玻璃毛细管5B中沿纵向向上移动，进而将病毒溶液吸入到玻璃毛细管5B中。

在进行病毒注射时，所述液压驱动装置沿纵向向下驱动着液压驱动臂2的中空通道内的液压流体，进而带动毛细管钢针5A在玻璃毛细管5B中沿纵向向下移动，进而将病毒溶液从玻璃毛细管5B注射出，并注射到活体动物的脑部中。

作为本实用新型的一个优选实施例，液压驱动臂2的最小可控移动距离为2μm，当玻璃毛细管的内径为0.5mm时，注射装置可实现的可控注射量是3.9nl，其注射量精度远远超出目前的手动注射装置。

本实用新型的注射装置100采用液压驱动装置的液压驱动或油压驱动，所以在液压驱动臂2的驱动过程中不存在径向振动。液压驱动装置的体积较小，宽长高分别为3mm*20mm*120mm，重量约为50g。由于没有使用步进电机，根据本实用新型的注射装置100有利于实验装置的布置和使用，也不会有体积和重量等空间和支持装置方面的特殊要求。

同时，由于使用了毛细管钢针限位部7(以及限位螺栓8)，玻璃毛细管5B(以及不锈钢钢针5A)的径向移动得到限制，大大减小了玻璃毛细管5B在注射过程中的震动，并且保证了创口的面积最小化。

综上所述，相对于现有技术，本实用新型的注射设备的体积小巧、精度较高、没有震动、对脑组织创伤小。具体地，本实用新型提出了一种一种注射装置100，其包括驱动臂适配器A、驱动臂2、毛细管钢针5A、以及玻璃毛细管5B，其特征在于：

驱动臂2固定接合到驱动臂适配器A上，并且具有能够与外部的液压驱动源进行液压连通的开口孔2C；

毛细管钢针5A可滑动且密封地套设在玻璃毛细管5B的内部，同时玻璃毛细管5B可移除地且流体密封地插入和连接到开口孔2C内，进而在抽吸待注射物质时，毛细管钢针5A被液压致动以沿朝向驱动臂2的方向移动，将待注射物质吸入到玻璃毛细管5B内；同时，在注射待注射物质时，毛细管钢针5A被液压致动以沿相反方向移动，将待注射物质从玻璃毛细管5B中注射出。

优选地，驱动臂适配器A的下端部3D连接有毛细管钢针限位部7，其朝玻璃毛细管5B方向凸伸出来；在毛细管钢针限位部7朝玻璃毛细管5B方向的侧面开设有纵向开槽7A，并且玻璃毛细管5B抵靠着纵向开槽7A的槽表面。

优选地，驱动臂适配器A包括第一适配器构件3和第二适配器构件4，其在相对的侧面分别形成有沿纵向延伸的第一半圆腔31和第二半圆腔41；第一适配器构件3和第二适配器构件4被接合在一起，第一半圆腔31和第二半圆腔41形成一个圆形通道，同时驱动臂2被固定接合到在驱动臂适配器A的圆形通道中。

优选地，第一适配器构件3包括位于纵向上侧的第一部分3A和位于纵向下侧的第二部分3B，并且在整体上成台阶型；在注射装置100的装配状态下，比第二部分3B的朝向液压驱动臂2的侧面40相比，第一部分3A的朝向液压驱动臂2的侧面30更靠近于液压驱动臂2；驱动臂适配器A的下端部3D对应于第一适配器构件3的第二部分3B的下端，进而毛细管钢针限位部7连接到第一适配器构件3的第二部分3B的下端。

优选地，在第一适配器构件3连接有注射器固定杆1，其对驱动臂适配器A、驱动臂2、毛细管钢针5A、以及玻璃毛细管5B相对于被注射对象的位置和距离进行初步调节。

优选地，液压驱动臂2的内部具有中空通道，其与开口孔2C相连通且相反的一端液压连通地连接着液压驱动装置上。

优选地，玻璃毛细管5B的径向尺寸可选自以下任一的范围内：

(1)在5微米至50微米之间；以及

(2)在50微米至500微米之间。

优选地，液压驱动臂2的最小可控移动距离为2μm，和/或当玻璃毛细管5B的内径为0.5mm时，注射装置100可实现的可控注射量是3.9nl。

优选地，在第一适配器构件3的下端部3D处设置有毛细管钢针限位部7，其朝向玻璃毛细管5B延伸超出第二部分3B；同时，在毛细管钢针限位部7的朝向玻璃毛细管5B的侧面设置有纵向开槽7A，并且玻璃毛细管5B抵靠着毛细管钢针限位部7的纵向开槽7A。

优选地，在毛细管钢针5A可滑动且密封地套设在玻璃毛细管5B的内部时，毛细管钢针5A和玻璃毛细管5B形成一柱塞装置，并且分别作为活塞构件和活塞缸构件；

毛细管钢针5A的外径略微小于玻璃毛细管5B的内径，同时在毛细管钢针5A的外周壁和玻璃毛细管5B的内周壁之间设置有密封和润滑用的硅油。

以上所述仅为本实用新型的几种具体实施例，以上实施例仅用于对本方面的技术方案和发明构思做说明而非限制本实用新型的权利要求范围。凡本技术领域中技术人员在本实用新型的发明构思基础上结合现有技术，通过逻辑分析、推理或有限实验可以得到的其他技术方案，也应该被认为落在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种注射装置(100)，其包括驱动臂适配器(A)、液压驱动臂(2)、玻璃毛细管(5B)以及毛细管钢针(5A)，其特征在于：

液压驱动臂(2)固定接合到驱动臂适配器(A)上，并且具有能够与外部液压驱动源相液压连通的开口孔(2C)；以及

玻璃毛细管(5B)可移除地且密封地插入和连接到开口孔(2C)内，并且具有开口末端部；

毛细管钢针(5A)可滑动地且密封地套设在玻璃毛细管(5B)的内部，并且在抽吸待注射物质时，毛细管钢针(5A)被外部液压驱动源的液压致动，沿朝驱动臂适配器(A)的方向相对于玻璃毛细管(5B)移动，同时经玻璃毛细管(5B)的开口末端部将待注射物质吸入到玻璃毛细管(5B)内；以及在注射待注射物质时，毛细管钢针(5A)被液压致动以沿相反的方向相对于玻璃毛细管(5B)移动，同时经玻璃毛细管(5B)的开口末端部将待注射物质从玻璃毛细管(5B)中注射出。

2.如权利要求1所述的一种注射装置(100)，其特征在于：

驱动臂适配器(A)具有下端部(3D)，所述下端部(3D)连接有毛细管钢针限位部(7)，其朝玻璃毛细管(5B)的方向从下端部(3D)处突伸出来；以及

在毛细管钢针限位部(7)的朝玻璃毛细管(5B)方向的侧面上开设有大体平行于玻璃毛细管(5B)延伸方向的纵向开槽(7A)，并且玻璃毛细管(5B)抵靠着纵向开槽(7A)的槽表面。

3.如权利要求1或2所述的注射装置(100)，其特征在于：

驱动臂适配器(A)包括第一适配器构件(3)和第二适配器构件(4)，其在彼此相对的侧面上分别形成有沿纵向延伸的第一半圆腔(31)和第二半圆腔(41)；以及

第一适配器构件(3)和第二适配器构件(4)接合在一起，第一半圆腔(31)和第二半圆腔(41)形成一个圆形通道，并且液压驱动臂(2)被固定接合到在所述圆形通道中。

4.如权利要求3所述的注射装置(100)，其特征在于：

第一适配器构件(3)在整体上呈台阶型，并且包括位于纵向上侧的第一部分(3A)和位于纵向下侧的第二部分(3B)；

比较于第二部分(3B)的朝向液压驱动臂(2)的侧面(32)，第一部分(3A)的朝向液压驱动臂(2)的侧面(30)更靠近于液压驱动臂(2)；以及

驱动臂适配器(A)的下端部(3D)对应于第一适配器构件(3)的第二部分(3B)的下端，并且毛细管钢针限位部(7)连接到所述第一适配器构件(3)的第二部分(3B)的所述下端。

5.如权利要求3所述的注射装置(100)，其特征在于：

第一适配器构件(3)可调节地连接着注射器固定杆(1)，进而驱动臂适配器(A)、液压驱动臂(2)、毛细管钢针(5A)、以及玻璃毛细管(5B)相对于被注射对象的位置和距离可初步调节。

6.如权利要求1或2所述的注射装置(100)，其特征在于：

液压驱动臂(2)的内部具有中空通道，所述中空通道与开口孔(2C)相连通并且液压连通至外部液压驱动源。

7.如权利要求1或2所述的注射装置(100)，其特征在于，

玻璃毛细管(5B)的径向尺寸可选自以下任一的范围内：

(1)在5微米至50微米之间；以及

(2)在50微米至500微米之间。

8.如权利要求1或2所述的注射装置(100)，其特征在于：

液压驱动臂(2)的最小可控移动距离为2μm，和/或当玻璃毛细管(5B)的内径为0.5mm时，注射装置(100)的可控注射量是3.9nl。

9.如权利要求2所述的注射装置(100)，其特征在于：

在毛细管钢针限位部(7)上设置有限位螺栓(8)，玻璃毛细管(5B)被设置在所述限位螺栓(8)的螺栓头和纵向开槽(7A)之间，进而玻璃毛细管(5B)的径向移动受到限制。

10.如权利要求1或2所述的注射装置(100)，其特征在于：

毛细管钢针(5A)的外径略微小于玻璃毛细管(5B)的内径，同时在毛细管钢针(5A)的外周壁和玻璃毛细管(5B)的内周壁之间设置有密封和润滑用的硅油；以及

毛细管钢针(5A)和玻璃毛细管(5B)形成一柱塞装置，并且分别作为柱塞装置的活塞构件和活塞缸构件。

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