[发明专利]基于空气热膨胀的液体微量检测装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液体的微量进样技术，尤其涉及一种使用空气热膨胀气压作为动力的液体微量检测装置及方法。

背景技术

生物化学等领域研究的不断深入，催生了一批生化分析仪器的出现，其中，液相样品的生化分析仪器占据了相当比重。当前的液相生化分析仪器大多需要加入样品的预操作，一些进口的自动进样器往往结构复杂，价格昂贵，在实际样品分析的过程中，往往依赖于人工操作进样。在液相样品生化分析的过程中，考虑到操作人员的熟练程度，个人视角的偏差，很难保证分析结果的一致性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于空气热膨胀的液体微量检测装置与方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于空气热膨胀的液体微量检测装置，它包括：进样杯、传感器和检测仪器；所述进样杯包括杯体和盖于杯体上方的杯帽，杯帽和杯体密封连接；所述杯体从上至下设有连通的样品腔、进样腔和传感器腔；所述传感器腔底面设有传感器卡槽，传感器嵌于传感器卡槽中；所述检测仪器上部具有检测腔，检测腔内壁设有机械伸缩臂，机械伸缩臂的前端固定加热片，检测腔的底部设有传感器检测底座。

样品腔容纳样品液体，同时提供空气容积，通过加热使空气容积膨胀，将样品液体推入进样腔；通过操纵机械伸缩臂控制加热片包裹于样品腔外围，从而对样品腔内的空腔气体进行PID温控；传感器插于传感器检测底座，从而进行数据的采集。

进一步地，所述传感器腔的侧面具有与外界连通的气压平衡腔，平衡传感器腔和进样腔内气压与外界气压一致。

进一步地，所述进样腔为倒锥形腔体，底部端口弧形外扩或锥形外扩，从而使得样品液体以正圆形态滴落。

进一步地，所述杯帽采用医用丁基橡胶材质；杯体采用塑料一体成型。

进一步地，所述传感器为基于频率、相位测量的声学传感器或基于阻抗、容抗测量的MOS传感器。

一种基于空气热膨胀的液体微量检测方法，包括以下步骤：

(1)使用注射器抽取待测样品液体，将进样杯倒置，使用注射器将N₁ml样品液体注射入体积N₂ml的进样杯样品腔，拔出注射器，将进样杯正置；

(2)将进样杯置于检测腔中，插于传感器检测底座上，控制机械伸缩臂将加热片包裹进样杯，控制加热片的加热温度从T₁℃升至T₂℃，随着气压膨胀，样品腔中的液体流出；根据盖·吕萨克定律计算可得样品液体从样品腔流出的体积V：

V＝(N₂-N₁)*(T₂-T₁)/273.15ml

根据进样腔的体积V_q mL，可得到达传感器表面的样品量为(V-Vq)mL；

(3)当进样杯温度达到设定值T₂℃时，停止加热。控制机械伸缩臂将加热片与进样杯停止接触；

(4)根据传感器检测底座得到传感器的采集信号，完成微量液相进样。

本发明相对于现有的液相微量进样方法具有以下有益效果：本发明提供了一种基于空气热膨胀的液体微量检测装置与方法，实现了微量液体样品的检测。相比较传统的微量液相进样方案，本发明通过控制空气热膨胀体积实现液体样品的微量进样，其核心部件仅为一个进样杯，相较于传统的自动进样系统，其结构简单，成本低廉，适用于单次可抛的生化检测进样装置。同时，进样杯底部留有卡槽，可嵌入检测用的多种类型传感器，兼容性好。通过对温度进行控制可实现空气热膨胀体积的自动控制调节，进样管路与传感器相对固定，故而，在实现微量进样可控的同时也保证了进样的一致性。根据以上优点，本发明的装置及方法在生化检测的微量进样领域具有广阔应用前景。

附图说明

图1(a)是本发明进样装置整体结构图；(b)是装置部件分拆示意图；

图2(a)是本发明进样杯杯体正视图；(b)是底视图；

图3是本发明进样杯注射液体过程操作示意图；

图4(a)是本发明检测仪器装置示意图，(b)为检测腔内部结构示意图；

图5是本发明进样杯进样过程示意图；

图6是本发明在不同空气体积与温差下热膨胀体积理论计算示意图；