CN216964652U - 一种实验室微量合成用注射泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种实验室微量合成用注射泵，包括泵本体、转接套件、固定支架和控制模块，用于实验室微量加注合成及分析环节的微量、少量液相试剂的加注。注射泵本体包含聚合物支撑、运行轨道和推注机构，搭配转接套件和控制模块，可以实现对多种规格注射器的大速率范围的匀速挤出，实现自动化、安全化的实验室合成加注操作。该注射泵搭配市售的通用元件，利用微型步进电机减速组驱动螺杆将液体泵出。该注射泵的体积、重量小、可维护性强、工作电压低，可基于USB接口供电，与常规USB电源搭配即实现便携式使用，可用于实验室合成环境下危险化学试剂的远程慢速加注、分析实验的精确滴定等操作，在多种合成、分析等应用场所实现高兼容性的运转。

Description

一种实验室微量合成用注射泵

技术领域

本实用新型涉及自动化实验器材领域和注射泵领域，具体为一种结构简单可靠、便于携带的微量注射泵用于常规实验室合成和分析实验。

背景技术

微量注射泵是应用于工业生产、实验室和医院的一种微流量供给装置，主要用于精密流体传输，例如：医院的自动输液以及生产中自动微量加药等。目前在欧美国家，关于微量注射泵的研制和应用都已进入一个相对成熟和稳定的阶段 ，而 国内关于微量注射泵的研制和临床使用尚落后于欧美国家，仍处于推广阶段，因此注射泵的市场前景很广阔。

注射泵由步进电机及其驱动器、丝杆和支架等构成，具有往复移动的丝杆、螺母，因此也称为丝杆泵。螺母与注射器的活塞相连，注射器里盛放药液，实现高精度，平稳无脉动的液体传输。

因其主要用于医疗用途，注射泵往往具备极高的注射精度和较宽的速率范围，但与此同时，这些特点也造成了注射泵体积较大、售价高昂且由于供电因素不宜携带。

当今实验室常用的试剂加注仪器通常为玻璃制的器械，如恒压活塞漏斗等，但对于试剂需求量小的反应，漏斗类仪器则存在损耗大、控速难的缺点，且具有试剂泄露的隐患，在危险试剂加注过程中，实验人员通常需要全程接触，无法利用通风橱防爆门等设备进行有效的人身防护，造成极大的安全隐患。同时，现今的材料开发等领域的实验室合成工作中，试剂加注的精确控制对于最终的合成结果具有显著的影响，无法量化加注速率的加注仪器会对实验结果产生极大不确定性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于实验室微量加注合成和简单定性定量分析的注射泵，用于解决上述实验室环境下的试剂加注、分析送样过程中的定量、稳定性和安全性等问题。注射泵具有模块化的简单结构框架和配套转接套件，其开放式设计成本低廉，各部件易于维护和更换，且能最大程度地避免试剂与泵体的相互污染，能够在非触碰的条件下半实现化学试剂半自动精确注入和滴定、定量进样等实验室常规分析操作，在实验室应用中具有广泛的前景。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下方案： 所述泵本体包括聚合物支撑结构、轨道及推注机构。所述注射泵设置4个安装孔，用于安装4支长度25-50cm的不锈钢光轴，光轴在支撑上相互平行，呈正方形分布于挤出机构的四周，形成推注机构的导轨，含有试剂的一次性注射器被放置于支撑底部，被两组支架固定注射器主体和挂耳。所述推注机构通过四组光滑套管被安装于聚合物支撑后端的上述光轴轨道上，步进电机及减速组通过两个安装槽安装于推注机构后段。步进电机通过联轴器与丝杠连接，丝杠前端安装推进滑块与注射器活塞相抵实现对注射器活塞的挤出运作。

优选的，所述实用新型其聚合物支撑结构采用3D增材打印成型，其材质可为任何可用于3D打印成型的刚性材料。具体材质视加注物质和结构刚性需求而进行选择。

优选的，所述注射泵的转接套件包括上部转接套件和下部转接套件，分别安装于上下两个安装槽，用于实现对不同规格注射器的安装。

优选的，所述固定支架包含用于受力的主支架和用于限位的副支架，分别安装于聚合物支撑结构的上部和下部，两个固定支架连接外径为5-10mm的不锈钢轴，通过转接夹具可直接安装于常规实验室仪器台架。

优选的，本实用新型所述控制装置包含一个PWM步进电机调速板、旋钮电位器和两个限位开关传感器,调节电位器即可控制步进电机步速实现挤出速率调节，限位开关可使推注机构运作到终点时自动回到起点。

优选的，所述注射泵运作结构以市面常见注射器为溶剂载体通过不同适配器进行安装进行试剂匀速加注，注射器可使用直径为14mm的标准5mL一次性注射器，通过安装所述适配器可安装1mL一次性注射器、1000μL精密玻璃制注射器和50μL精密注射器等多种规格注射器，并且能够全行程运转。

优选的，注射泵的挤出方式为简化的四限位螺杆挤出结构，以上述光轴作为轨道，安装后光轴工作长度为10-30cm，搭配推注模块进行滑块-螺杆挤出式运作原理对注射器施加压力实现试剂的匀速加注。

优选的，所述注射泵的推注系统，其挤出丝杠的规格为公制螺纹，长度为15-35cm，通过一个铝合金材质的同尺寸内径的联轴器与电机减速组模块实现刚性连接，挤出模块的受力与限位零件为一个铝合金材质的台阶状公制螺母与打印结构镶嵌实现。

上述注射泵至少包括以下优点：

该注射泵的体积、重量小、可维护性强、工作电压低，泵体的结构简单且高度模块化，可更具使用情况及应用需求快速更换部件。推注模块和控制板均可基于USB接口供电，与常规USB电源搭配即实现便携式使用，可用于实验室合成环境下危险化学试剂的远程慢速加注、分析实验的精确滴定等操作，在多种合成、分析等应用场所实现高兼容性的运转。

附图说明

图1为注射泵的主视图。

图2为注射泵的俯视图。

图3为注射泵系统的立体图。

图4为注射泵推注机构的爆炸图。

图中，聚合物支撑-1，金属光轴轨道-2，主适配器-3，副适配器-4，丝杠-5，步进电机-6，步进电机安装座-7，联轴器-8，导轨光滑套管-9，活塞推挤滑块-10，丝杠螺母-11，通过压力轴承-12，紧固螺母-13，一次性注射器-14，步进电机控制模块-15，限位开关-16，限位开关座-17。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施实例的附图，对本实用新型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实用新型的部分应用，而非全部实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

为使表述突出特点且简单易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细说明。

进行所述推注机构能够沿轨道运动实现对聚合物支撑上的注射器的推挤运动，通过四组光滑套管被安装于聚合物支撑后端的上述光轴轨道上，步进电机及减速组通过两个安装槽安装于推注机构后段，沿滑轨前后运动。

参照图1-4，本实用新型提供一种实验室微量合成注射泵，包括聚合物支撑1，以及通过安装孔安装在支撑上的4条金属光轴轨道2，以及安装在支撑的两组支架上的主适配器3，副适配器4。所述推注模块包含丝杠5，步进电机6，步进电机安装座7，联轴器8，导轨光滑套管9和活塞推挤滑块10，将所述步进电机6、电机安装座7和4组光滑导轨套管9安装在一起，组装在所述4条光轴轨道2上，实现前后自由滑动。将所述联轴器8安装在所述步进电机6的输出轴上，另一端连接所述丝杠5，穿过受力的丝杠螺母11，通过压力轴承12、紧固螺母13与所述活塞推挤模块10安装，所述活塞推挤模块10实现安装在所述光轴轨道2的前部。一次性注射器14与适配器3、4 共同安装在所述聚合物支撑1的两个支架上，活塞与活塞推挤模块10相抵。步进电机控制模块15输出端与步进电机6进行连接，输入端连接USB接口或5V直流电源，信号端连接两个限位开关16，所述限位开关通过限位开关座17安装与光轴上推注模块行程前后两端。

设备运行时，首先将系统接入电源，将含有试剂的注射器14装入聚合物支撑1将步进电机控制模块15的电位旋钮调至预定加注速度，使步进电机开始带动丝杠5定速旋转，通过丝杠螺母11将活塞推挤模块10匀速向前挤出，调节转速使所述活塞推挤模块10抵住注射器14的活塞。通过两组注射泵支架18摆放并调节注射泵至合适的位置，调节电机控制模块15至预定转速，开始进行试剂挤出。当挤出行程到达终点时，步进电机安装座7与限位开关座17上的限位开关16接触，随即步进电机6带动推注模块反向运作停止推挤，最终触碰另一端的限位开关16回到原点终止运行。将注射泵体通过两个转接支架18安装到任意试验台架上即可实现固定模式的运行。

本实用新型所述的步进电机控制装置包含一个PWM步进电机调速板、旋钮电位器和两个限位开关传感器,调节电位器即可控制步进电机步速实现挤出速率调节，限位开关可使推注机构运作到终点时自动回到起点，避免注射器被过度推挤导致机器卡住或受到损毁。

进一步优化方案，量产型聚合物支撑结构可采用模具成型，其材质可为任何用于模具成型的刚性材质，具体材质视加注物质和结构刚性需求而进行选择。

进一步优化方案，步进电机的驱动模块可采用基于霍尔转速传感器的显示板进行精确的转速调整，实现更加精确的进样需求。

进一步优化方案，针对仅需求缓速加样的简单应用，挤出电机可采用搭配齿轮减速组的微型步进电机，接入延时继电器或PWM脉冲输出板对运作电流实行定时脉冲式控制，实现运转速率的控制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”“下”“前”“后”“正向”“反向”“顶”“底”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了方便描述本实用新型而不是为了指示或暗示所指的装置和元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型的设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种实验室微量合成用注射泵，其特征在于：所述泵本体包括聚合物支撑结构、轨道及推注机构，所述注射泵设置4个安装孔，用于安装4支长度25-50cm的不锈钢光轴，光轴在支撑上相互平行，呈正方形分布于挤出机构的四周，形成推注机构的导轨；所述推注机构通过四组光滑套管被安装于聚合物支撑后端的上述光轴轨道上，步进电机及减速组通过两个安装槽安装于推注机构后段；步进电机通过联轴器与丝杠连接，丝杠前端安装推进滑块与注射器活塞相抵实现对注射器活塞的挤出运作；所述丝杠的规格为公制螺纹，长度为15-35cm。

2.根据权利要求1所述的一种实验室微量合成用注射泵，其特征在于：所述聚合物支撑结构采用3D增材打印成型，其材质可为任何可用于3D打印成型的刚性材料；所述注射泵运作结构以市面常见注射器为溶剂载体通过不同适配器安装进行试剂匀速加注；所述注射泵的转接套件包括上部转接套件和下部转接套件，分别安装于上下两个安装槽，用于实现对不同规格注射器的安装；所述泵本体的固定支架，通过转接夹具直接实现泵本体与市面常规金属轴型实验室台架的安装；控制装置包含一个PWM步进电机调速板、旋钮电位器和两个限位开关传感器,调节电位器即可控制步进电机步速实现挤出速率调节，限位开关可使推注机构运作到终点时自动回到起点。

3.根据权利要求1-2任一项所述的实验室微量合成用注射泵，其特征在于：所述注射泵推注模块和控制板均可基于USB接口供电，与常规USB电源搭配即实现便携式使用，可用于实验室合成环境下危险化学试剂的远程慢速加注、分析实验的精确滴定等操作，在多种合成、分析等应用场所实现高兼容性的运转。

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