[發明專利]基于空氣熱膨脹的液體微量檢測裝置與方法

有效

• 申請號: 201610247187.4
• 申請日: 2016-04-18
• 公開（公告）號: CN105823898B
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 陳星;董浩;陳璟;王瑩瑩;王福園;張馮江
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N35/10
• 分類號: G01N35/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 邱啟旺

技術領域

本發明涉及一種液體的微量進樣技術，尤其涉及一種使用空氣熱膨脹氣壓作為動力的液體微量檢測裝置及方法。

背景技術

生物化學等領域研究的不斷深入，催生了一批生化分析儀器的出現，其中，液相樣品的生化分析儀器占據了相當比重。當前的液相生化分析儀器大多需要加入樣品的預操作，一些進口的自動進樣器往往結構復雜，價格昂貴，在實際樣品分析的過程中，往往依賴于人工操作進樣。在液相樣品生化分析的過程中，考慮到操作人員的熟練程度，個人視角的偏差，很難保證分析結果的一致性。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種基于空氣熱膨脹的液體微量檢測裝置與方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種基于空氣熱膨脹的液體微量檢測裝置，它包括：進樣杯、傳感器和檢測儀器；所述進樣杯包括杯體和蓋于杯體上方的杯帽，杯帽和杯體密封連接；所述杯體從上至下設有連通的樣品腔、進樣腔和傳感器腔；所述傳感器腔底面設有傳感器卡槽，傳感器嵌于傳感器卡槽中；所述檢測儀器上部具有檢測腔，檢測腔內壁設有機械伸縮臂，機械伸縮臂的前端固定加熱片，檢測腔的底部設有傳感器檢測底座。

樣品腔容納樣品液體，同時提供空氣容積，通過加熱使空氣容積膨脹，將樣品液體推入進樣腔；通過操縱機械伸縮臂控制加熱片包裹于樣品腔外圍，從而對樣品腔內的空腔氣體進行PID溫控；傳感器插于傳感器檢測底座，從而進行數據的采集。

進一步地，所述傳感器腔的側面具有與外界連通的氣壓平衡腔，平衡傳感器腔和進樣腔內氣壓與外界氣壓一致。

進一步地，所述進樣腔為倒錐形腔體，底部端口弧形外擴或錐形外擴，從而使得樣品液體以正圓形態滴落。

進一步地，所述杯帽采用醫用丁基橡膠材質；杯體采用塑料一體成型。

進一步地，所述傳感器為基于頻率、相位測量的聲學傳感器或基于阻抗、容抗測量的MOS傳感器。

一種基于空氣熱膨脹的液體微量檢測方法，包括以下步驟：

(1)使用注射器抽取待測樣品液體，將進樣杯倒置，使用注射器將N₁ml樣品液體注射入體積N₂ml的進樣杯樣品腔，拔出注射器，將進樣杯正置；

(2)將進樣杯置于檢測腔中，插于傳感器檢測底座上，控制機械伸縮臂將加熱片包裹進樣杯，控制加熱片的加熱溫度從T₁℃升至T₂℃，隨著氣壓膨脹，樣品腔中的液體流出；根據蓋·呂薩克定律計算可得樣品液體從樣品腔流出的體積V：

V＝(N₂-N₁)*(T₂-T₁)/273.15ml

根據進樣腔的體積V_q mL，可得到達傳感器表面的樣品量為(V-Vq)mL；

(3)當進樣杯溫度達到設定值T₂℃時，停止加熱。控制機械伸縮臂將加熱片與進樣杯停止接觸；

(4)根據傳感器檢測底座得到傳感器的采集信號，完成微量液相進樣。

本發明相對于現有的液相微量進樣方法具有以下有益效果：本發明提供了一種基于空氣熱膨脹的液體微量檢測裝置與方法，實現了微量液體樣品的檢測。相比較傳統的微量液相進樣方案，本發明通過控制空氣熱膨脹體積實現液體樣品的微量進樣，其核心部件僅為一個進樣杯，相較于傳統的自動進樣系統，其結構簡單，成本低廉，適用于單次可拋的生化檢測進樣裝置。同時，進樣杯底部留有卡槽，可嵌入檢測用的多種類型傳感器，兼容性好。通過對溫度進行控制可實現空氣熱膨脹體積的自動控制調節，進樣管路與傳感器相對固定，故而，在實現微量進樣可控的同時也保證了進樣的一致性。根據以上優點，本發明的裝置及方法在生化檢測的微量進樣領域具有廣闊應用前景。

附圖說明

圖1(a)是本發明進樣裝置整體結構圖；(b)是裝置部件分拆示意圖；

圖2(a)是本發明進樣杯杯體正視圖；(b)是底視圖；

圖3是本發明進樣杯注射液體過程操作示意圖；

圖4(a)是本發明檢測儀器裝置示意圖，(b)為檢測腔內部結構示意圖；

圖5是本發明進樣杯進樣過程示意圖；

圖6是本發明在不同空氣體積與溫差下熱膨脹體積理論計算示意圖；