CN220352120U - 定量注射装置及生化物质分析设备 - Google Patents

Abstract

一种定量注射装置，该定量注射装置包括底座、及依次排布于底座上的驱动组件、柱塞组件和注射器，柱塞组件与注射器可以实现柔性连接，由注射器至驱动组件的方向为第一方向，柱塞组件在驱动组件的驱动下沿第一方向移动，以使注射器吸取流体；柱塞组件还可以在驱动组件的驱动下沿第一方向的反方向移动，以使注射器排出流体。本申请还提供了一种生化物质分析设备。本申请的定量注射装置能够有效提高定量注射的精度，不易形成死积，且不会造成液体的迸溅。

Description

定量注射装置及生化物质分析设备

技术领域

本申请涉及流体加样设备技术领域，尤其涉及定量注射装置及生化物质分析设备。

背景技术

目前，现有的便携式基因测序仪设备中，通常需要将试剂盒中的试剂灌装到测序芯片的流道内，现有的试剂灌装大多采用人工注射或采用柱塞泵配合实现试剂的注射。然而，现有的试剂注射方式的定量精度低，而且液体容易发生迸溅等。

实用新型内容

为了解决以上缺陷中的至少之一，有必要提出一种定量注射装置、以及应用该定量注射装置的生化物质分析设备。

第一方面，提供一种定量注射装置，该定量注射装置包括：底座、以及依次排布于所述底座上的驱动组件、柱塞组件和注射器，定义，由所述注射器至所述驱动组件的方向为第一方向，与所述第一方向相反的方向为第二方向；所述柱塞组件包括：滑动设置于所述底座上的柱塞座、以及沿所述第一方向活动穿设于所述柱塞座内的弹性柱塞，所述柱塞座包括相对设置的第一端和第二端，所述第一端连接于所述驱动组件的输出端，所述第二端与所述注射器连接，所述弹性柱塞包括相对设置的第三端和第四端，所述第三端抵持于所述柱塞座的内壁上，所述第四端抵持于所述注射器上；其中，所述柱塞座用于在所述驱动组件的驱动下沿所述第一方向移动，以使所述注射器吸取流体；在所述驱动组件驱动所述柱塞座沿所述第二方向移动时，所述弹性柱塞用于弹性抵压所述注射器，以使所述注射器排出所述流体。

在一些可能的实施例中，所述柱塞座还包括靠近所述底座设置的第一表面和与所述第一表面相对设置的第二表面，位于所述第二端的部分所述第二表面朝向所述第一表面凹陷形成一卡孔，所述注射器的活塞头卡入所述卡孔内，所述弹性柱塞的所述第四端伸入所述卡孔内，并用于抵持在所述活塞头上，且沿所述第一方向，所述卡孔的尺寸大于所述活塞头的尺寸。

在一些可能的实施例中，沿所述第一方向，所述柱塞座内开设有与所述卡孔连通的柱塞孔，所述弹性柱塞伸入所述柱塞孔内，所述第三端抵持在所述柱塞孔靠近所述驱动组件的孔壁上，所述第四端伸出所述柱塞孔并伸入所述卡孔内。

在一些可能的实施例中，所述弹性柱塞包括柱塞套管、弹性件和顶针，所述弹性件的两端分别连接在所述柱塞套管和所述顶针上，所述柱塞套管远离所述顶针的一端构成所述第三端，所述顶针远离所述柱塞套管的一端构成所述第四端。

在一些可能的实施例中，所述柱塞组件还包括紧固件，所述紧固件由所述柱塞座的所述第二表面伸入所述柱塞孔内，并抵持在所述柱塞套管上。

在一些可能的实施例中，所述注射器包括设于所述底座上并沿所述第一方向延伸的注射管、以及伸入所述注射管内的活塞芯杆，所述活塞头位于所述活塞芯杆靠近所述柱塞组件的一端，所述卡孔靠近所述注射器的侧壁开设一卡口，所述活塞芯杆穿过所述卡口设置。

在一些可能的实施例中，所述定量注射装置还包括设于所述底座上的第一感应开关和第二感应开关，所述第一感应开关和所述第二感应开关沿所述第一方向并列设置，且所述第一感应开关和所述第二感应开关之间的距离为所述柱塞组件的行程；所述柱塞组件还包括设于所述柱塞座上的挡片，所述挡片用于在所述柱塞座的带动下，于所述第一感应开关和所述第二感应开关之间往复移动，以触发所述第一感应开关和所述第二感应开关。

在一些可能的实施例中，所述底座上设有沿所述第一方向延伸的直线导轨、所述直线导轨上设有沿所述直线导轨滑动的滑块，所述柱塞座设于所述滑块上。

在一些可能的实施例中，所述驱动组件包括电机和设于所述电机输出轴上的丝杆，所述丝杆沿所述第一方向延伸，所述丝杆远离所述电机的一端连接在所述柱塞座的所述第三端上。

本申请实施例还提供了一种生化物质分析设备，该生化物质分析设备包括试剂盒、测序芯片以及定量注射装置，所述定量注射装置分别与所述试剂盒和所述测序芯片连通，所述定量注射装置为如前所述的定量注射装置。

本申请的实施例提供的上述定量注射装置中通过设置柱塞组件，可以实现柱塞组件与注射器的刚性连接和柔性连接，其中，在吸取流体的过程中，柱塞座与注射器为刚性连接，吸取流体的过程更稳定，定量到位更精准，进而提高定量注射的精准度；在排出流体的过程中，位于柱塞座内的弹性柱塞与注射器为柔性连接，注射器可以推到底，能够避免注射器内部发生硬碰撞，没有死积，而且注射过程中流体不会发生迸溅，能进一步提高定量注射的精准度。另外，该定量注射装置的结构简单，制造成本较低，且适用性较强，适用于多种需要定量注射的场景。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是本申请一实施例中的定量注射装置的结构示意图。

图2是图1中定量注射装置的爆炸图。

图3是本申请一实施例中定量注射装置吸液过程的俯视图。

图4是图3沿IV-IV的剖视图。

图5是图4中A部的放大图。

图6是本申请一实施例中定量注射装置排液过程的俯视图。

图7是图6沿VII-VII的剖视图。

图8是图7中B部的放大图。

图9是图1中柱塞组件的结构示意图。

图10是图9沿X-X的剖视图。

图11是图10中弹性柱塞的爆炸图。

图12是图1中注射器的结构示意图。

图13是本申请一实施例中的生化物质分析设备的结构示意图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

以下将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”、“安装于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的所有的和任意的组合。

请参阅图1与图2，本申请实施例提供了一种定量注射装置100，该定量注射装置100包括：底座10、以及依次排布于所述底座10上的驱动组件20、柱塞组件30和注射器40，定义，由所述注射器40至所述驱动组件20的方向为第一方向a，与所述第一方向a相反的方向为第二方向b。具体地，如图3至图5所示，所述柱塞组件30在所述驱动组件20的驱动下沿所述第一方向a移动，以使所述注射器40吸取流体；另外，如图6至图8所示，所述柱塞组件30还可以在所述驱动组件20的驱动下沿所述第二方向b移动，以使所述注射器40排出所述流体。其中，所述流体可以是液体试剂。

其中，一并结合参阅图4与图5，所述柱塞组件30包括：滑动设置于所述底座10上的柱塞座31、以及沿所述第一方向a活动穿设于所述柱塞座31内的弹性柱塞32。所述柱塞座31包括相对设置的第一端311和第二端312，所述第一端311连接于所述驱动组件20的输出端，所述第二端312与所述注射器40连接。所述弹性柱塞32包括相对设置的第三端321和第四端322，所述第三端321抵持于所述柱塞座31的内壁上，所述第四端322抵持于所述注射器40上。具体地，如图3至图5所示，吸取流体的过程中，所述柱塞座31用于在所述驱动组件20的驱动下沿所述第一方向a移动，以使所述注射器40吸取流体；如图6至图8所示，排出流体的过程中，所述柱塞座31在所述驱动组件20的驱动下沿所述第二方向b移动时，所述弹性柱塞32用于弹性抵压所述注射器40，以使所述注射器40排出流体。

请再次参阅图1与图2，所述底座10包括相对设置的第一表面11和第二表面12，所述驱动组件20、柱塞组件30和注射器40沿所述第二方向b依次排布于所述底座10的第二表面12上。

在一些实施例中，所述底座10的第二表面12朝向所述第一表面11凹陷形成一凹槽13，所述凹槽13内设有沿所述第一方向a延伸的直线导轨14，所述柱塞组件30通过滑块15滑动设置于所述直线导轨14上。采用直线导轨14进行导向，有效提高了所述柱塞组件30运动的平稳性。

在一些实施例中，所述底座10的第二表面12朝向第一表面11凹陷形成另一凹槽16和17。所述驱动组件20安装于所述凹槽16内，也可以将凹槽16设置成贯穿第一表面11和第二表面12的开口。所述注射器40安装于所述凹槽17内。进而使驱动组件20的输出端、所述柱塞组件30的安装位置以及注射器40的安装位置位于同一直线内，从而确保吸液或排液过程中，运动的直线性。

请再次参阅图1与图2，所述驱动组件20包括设于所述底座10上的电机21和设于所述电机21的输出轴上的丝杆22，所述丝杆22远离所述电机21的一端为输出端，且该输出端连接在所述柱塞座31的第一端311上，具体可以通过螺母23连接在柱塞座31上。具体地，所述电机21固定在所述底座10的凹槽16内。

请参阅图9与图10，一并结合参阅图1与图2，所述柱塞座31还包括靠近所述底座10设置的第一表面313和与所述第一表面313相对设置的第二表面314，位于所述第二端312的部分所述第二表面314朝向所述第一表面313凹陷形成一卡孔315，所述注射器40的活塞头43卡入所述卡孔315内。这样，在吸液过程中，所述柱塞座31被驱动沿第一方向a移动，此时所述卡孔315靠近注射器40的侧壁将活塞头43卡住，并带动活塞头43沿第一方向a移动，进而实现柱塞座31与注射器40的刚性连接，如图3至图5所示。所述弹性柱塞32的所述第四端322伸入所述卡孔315内，并用于抵持在所述活塞头43上。且沿所述第一方向a，所述卡孔315的尺寸大于所述活塞头43的尺寸，这样，所述活塞头43在所述卡孔315内具有一定的移动距离，在排液过程中，可以使所述活塞头43仅与弹性柱塞32的第四端322抵接，从而使弹性柱塞32靠弹力推动活塞头43沿第二方向b移动，以实现弹性柱塞32与注射器40的柔性连接，弹性柱塞32起到缓冲作用，避免活塞芯杆42到达注射管41尽头时发生刚性碰撞，如图6至图8所示。

在一些实施例中，沿所述第一方向a，所述柱塞座31内开设有与所述卡孔315连通的柱塞孔316，所述弹性柱塞32位于所述柱塞孔316内。所述弹性柱塞32的第三端321抵持在所述柱塞孔316靠近所述驱动组件20的孔壁上，或者通过紧固件或螺纹将弹性柱塞32锁固在柱塞孔316内，所述弹性柱塞32的第四端322伸出所述柱塞孔316并伸入所述卡孔315内。

请参阅图11，一并结合参阅图4、图6与图10，所述弹性柱塞32包括柱塞套管323、弹性件324和顶针325，所述弹性件324的两端分别连接在所述柱塞套管323和所述顶针325上，所述柱塞套管323远离所述顶针325的一端构成所述第三端321，所述顶针325远离所述柱塞套管323的一端构成所述第四端322。具体地，柱塞套管323具有一开口朝向顶针325的孔槽326，弹性件324伸入孔槽326内，弹性件324远离顶针325的一端抵持在孔槽326的底壁上，顶针325滑动内嵌在孔槽326内并连接在弹性件324上。当顶针325受到沿第一方向a的作用力时，顶针325沿柱塞套管323中孔槽326的内壁滑动，同时压缩弹性件324，此时，弹性件324的弹力将推动活塞头43沿第二方向b移动，此时，因弹性件324的存在，活塞头43与弹性柱塞32可实现柔性连接。

在一些实施例中，弹性件324可以是压缩弹簧，还可以是弹片等具有弹性的结构或材料。

请再次参阅图5、图8与图9，所述柱塞组件30还包括紧固件33，所述紧固件33由所述柱塞座31的所述第二表面314伸入所述柱塞孔316内，并抵持在所述柱塞套管323上，从而实现柱塞套管323在柱塞孔316内的定位。

请参阅图12，一并结合参阅图1、图2与图5，所述注射器40包括设于所述底座10上并沿所述第一方向a延伸的注射管41、以及滑动设于所述注射管41内的活塞芯杆42。所述活塞头43位于所述活塞芯杆42靠近所述柱塞组件30的一端。所述卡孔315靠近所述注射器40的侧壁开设一卡口317，所述活塞芯杆42穿过所述卡口317设置，即活塞芯杆42一端穿过卡口317并通过活塞头43卡设于卡孔315，另一端伸入注射管41内并可在注射管41内往复移动。

在一些实施例中，所述注射管41安装在一安装板44上，安装板44安装于底座10的凹槽17内。注射器40放置在安装板44上，并将安装板44放置于底座10的凹槽17内进行安装，在凹槽17的左右两侧均有活动间隙，方便安装板44的装载。

请再次参阅图3与图6，所述定量注射装置100还包括设于所述底座10上第一感应开关50和第二感应开关60，所述第一感应开关50和所述第二感应开关60沿所述第一方向a并列设置，且二者之间的距离为所述柱塞组件30的行程，而柱塞组件30的行程根据实际需要吸取的流体量而设定。所述柱塞组件30还包括设于所述柱塞座31上的挡片34，所述挡片34用于在所述柱塞座31的带动下，于所述第一感应开关50和所述第二感应开关60之间往复移动，以触发所述第一感应开关50和所述第二感应开关60。其中，第一感应开关50和第二感应开关60均与控制器(图未示)信号连接，第一感应开关50和第二感应开关60用于检测柱塞组件30的移动距离，当第一感应开关50和第二感应开关60感应到挡片34时，将感测信号传输至控制器，控制器控制驱动组件20作出下一步动作。

在一些实施例中，所述第一感应开关50和所述第二感应开关60均为光耦开关，挡片34移动到所述第一感应开关50或所述第二感应开关60的位置后，所述第一感应开关50或所述第二感应开关60会感应到光线变化，从而产生感测信号。

如图3至图5所示，当需要吸液时，启动电机21，驱动丝杆22在电机21内部沿第一方向a运动，以带动柱塞座31沿第一方向a运动，柱塞座31的卡孔315靠近注射器40的侧壁抵持在活塞头43的表面，进而拉动活塞芯杆42沿注射管41的内壁朝向第一方向a移动，从而将流体吸进注射管41内。当柱塞座31移动到规定的位置，吸取的流体量达到预定值，此时，柱塞座31上的挡片34触发第一感应开关50，第一感应开关50识别到感测信号，并将信号传输至控制器，控制器控制电机21开始反向转动，进入排液过程。

如图6至图8所示，当需要排液时，电机21开始反向转动后，会驱动丝杆22沿第二方向b运动，以带动柱塞座31沿第二方向b运动，此时，弹性柱塞32的顶针325抵持在活塞头43上，柱塞座31继续沿第二方向b移动，弹性柱塞32会推动活塞芯杆42沿第二方向b移动，从而推动注射管41内的流体排出。在排液过程中，顶针325抵持活塞头43时，会受到活塞头43反向的作用力，而相对柱塞套管323朝着第一方向a移动，进而压缩弹性件324，由于弹性柱塞32中的弹性件324具有弹性，活塞芯杆42与柱塞组件30的连接位柔性连接，起到缓冲作用，避免活塞芯杆42到达注射管41尽头时发生刚性碰撞。当柱塞座31移动到规定的位置，此时，柱塞座31上的挡片34触发第二感应开关60，第二感应开关60识别到感测信号，并将信号传输至控制器，控制器控制电机21开始反向转动，进入下一次吸液过程。如此往复运动实现注射器40的吸液与排液。

本申请的实施例提供的上述定量注射装置100中通过设置柱塞组件30，可以实现柱塞组件30与注射器40的刚性连接和柔性连接。其中，在吸取流体的过程中，柱塞座31直接与注射器40连接，并形成刚性连接，具体地，柱塞座31与注射器40的活塞头43连接并拉动活塞芯杆42实现吸取流体的过程，刚性连接形式，能够使吸取流体的过程更稳定，定量到位更精准，进而有利于提高定量注射的精准度；在排出流体的过程中，柱塞座31不会直接与注射器40连接，而是柱塞座31内的弹性柱塞32与注射器40构成柔性连接，弹性柱塞32抵持注射器40的活塞头43，起到缓冲作用，避免活塞芯杆42到达注射管41尽头时发生刚性碰撞，可以将活塞芯杆42推到底，而且该定量注射装置100为全密闭注射，注射过程流体不会发生迸溅，能进一步提高定量注射的精准度，且可以减少流体外溢造成的污染和安全隐患。另外，该定量注射装置100的结构简单，制造成本较低，且适用性较强，适用于多种需要定量注射的场景。

实际应用中，该定量注射装置100可用于基因测序仪中的流体转运，尤其适用于便携式基因测序仪中。也可以用于实验室中生物化学反应的流体转运，还可以用于医疗注射等场景。

具体地，请参阅图13，本申请实施例中将前述定量注射装置100应用于基因测序领域，进而提供了一种生化物质分析设备200，该生化物质分析设备200包括试剂盒210、测序芯片220以及前述定量注射装置100，所述定量注射装置100分别与所述试剂盒210和所述测序芯片220连通。所述定量注射装置100可以将试剂盒210内的试剂转运到测序芯片220的流道内，还可以将测序芯片220的流道内的废液排出至试剂盒210的相应废液收集处，从而实现试剂盒210与测序芯片220之间的流体转运。

其中，定量注射装置100可以设置在生化物质分析设备200的主机台内部，也可以设置在生化物质分析设备200的主机台外部，根据实际需要可以灵活设置。另外，该定量注射装置100还可以独立于生化物质分析设备200的主机台设置。

采用前述定量注射装置100，可以提高测序芯片220中试剂注射的精准度，进而提高样品加样精度，且每次注射都能将相应试剂排干净，可以避免多种试剂之间的交叉污染；而且，该定量注射装置100为全密闭设置，注射过程流体不会发生迸溅，能进一步提高定量注射的精准度，且可以减少流体外溢造成的污染和安全隐患。另外，前述定量注射装置100在生化物质分析设备200中的设置位置灵活，且可以与生化物质分析设备200的主机台分离设置，进而提高了整体生化物质分析设备200的组装灵活度，同时还降低了维护的难度。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种定量注射装置，其特征在于，包括：底座、以及依次排布于所述底座上的驱动组件、柱塞组件和注射器，定义，由所述注射器至所述驱动组件的方向为第一方向，与所述第一方向相反的方向为第二方向；

所述柱塞组件包括：滑动设置于所述底座上的柱塞座、以及沿所述第一方向活动穿设于所述柱塞座内的弹性柱塞，所述柱塞座包括相对设置的第一端和第二端，所述第一端连接于所述驱动组件的输出端，所述第二端与所述注射器连接，所述弹性柱塞包括相对设置的第三端和第四端，所述第三端抵持于所述柱塞座的内壁上，所述第四端抵持于所述注射器上；

其中，所述柱塞座用于在所述驱动组件的驱动下沿所述第一方向移动，以使所述注射器吸取流体；在所述驱动组件驱动所述柱塞座沿所述第二方向移动时，所述弹性柱塞用于抵压所述注射器，以使所述注射器排出所述流体。

2.如权利要求1所述的定量注射装置，其特征在于，所述柱塞座还包括靠近所述底座设置的第一表面和与所述第一表面相对设置的第二表面，位于所述第二端的部分所述第二表面朝向所述第一表面凹陷形成一卡孔，所述注射器的活塞头卡入所述卡孔内，所述弹性柱塞的所述第四端伸入所述卡孔内，并用于抵持在所述活塞头上，且沿所述第一方向，所述卡孔的尺寸大于所述活塞头的尺寸。

3.如权利要求2所述的定量注射装置，其特征在于，沿所述第一方向，所述柱塞座内开设有与所述卡孔连通的柱塞孔，所述弹性柱塞伸入所述柱塞孔内，所述第三端抵持在所述柱塞孔靠近所述驱动组件的孔壁上，所述第四端伸出所述柱塞孔并伸入所述卡孔内。

4.如权利要求3所述的定量注射装置，其特征在于，所述弹性柱塞包括柱塞套管、弹性件和顶针，所述弹性件的两端分别连接在所述柱塞套管和所述顶针上，所述柱塞套管远离所述顶针的一端构成所述第三端，所述顶针远离所述柱塞套管的一端构成所述第四端。

5.如权利要求4所述的定量注射装置，其特征在于，所述柱塞组件还包括紧固件，所述紧固件由所述柱塞座的所述第二表面伸入所述柱塞孔内，并抵持在所述柱塞套管上。

6.如权利要求2所述的定量注射装置，其特征在于，所述注射器包括设于所述底座上并沿所述第一方向延伸的注射管、以及伸入所述注射管内的活塞芯杆，所述活塞头位于所述活塞芯杆靠近所述柱塞组件的一端，所述卡孔靠近所述注射器的侧壁开设一卡口，所述活塞芯杆穿过所述卡口设置。

7.如权利要求1所述的定量注射装置，其特征在于，所述定量注射装置还包括设于所述底座上的第一感应开关和第二感应开关，所述第一感应开关和所述第二感应开关沿所述第一方向并列设置，且所述第一感应开关和所述第二感应开关之间的距离为所述柱塞组件的行程；

所述柱塞组件还包括设于所述柱塞座上的挡片，所述挡片用于在所述柱塞座的带动下，于所述第一感应开关和所述第二感应开关之间往复移动，以触发所述第一感应开关和所述第二感应开关。

8.如权利要求1所述的定量注射装置，其特征在于，所述底座上设有沿所述第一方向延伸的直线导轨、所述直线导轨上设有沿所述直线导轨滑动的滑块，所述柱塞座设于所述滑块上。

9.如权利要求1所述的定量注射装置，其特征在于，所述驱动组件包括电机和设于所述电机输出轴上的丝杆，所述丝杆沿所述第一方向延伸，所述丝杆远离所述电机的一端连接在所述柱塞座的所述第三端上。

10.一种生化物质分析设备，其特征在于，包括试剂盒、测序芯片以及定量注射装置，所述定量注射装置分别与所述试剂盒和所述测序芯片连通，所述定量注射装置为如权利要求1至9中任意一项所述的定量注射装置。