一种加液喷头及加液装置的制作方法

本发明涉及试剂加液装置，具体涉及一种加液喷头及加液装置。

背景技术：

1、在各类化学、生物等实验、测试中，比如dna提取，dna合成，dna文库构建，对生物试剂分液、实验样品分液和加液是最为普遍操作，加液和分液持续整个实验和测试过程。

2、随着检测分析技术的成熟，成本的控制的要求，每个反应1-2微升，甚至纳升的加液体积，更高加液密度，比如384孔板甚至1536孔板，更高的加液频率，来满足测试和实验日益精密化的要求。

3、但是加液工作站的加液装置，还停留96孔板间距，5微升以上的加液水平。

4、原有的加液技术，主要是通过滴管加液，利用电机或气动马达压缩气体体积，压缩的气体直接推动滴管内液体移动，实现加液，这种加液方式，由于电机或气动马达机构推动体积较大，很难提高加液密度，而且电机或气动马达机构结构复杂，很难提高加液频率；另外，电机或气动马达机构推动体积较大很难满足微升级定量精度；最后，电机或气动马达机构推动滴管内的气体，气体和试剂有接触，很难避免污染，因此仍有待改进。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中提到的至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种加液喷头及加液装置。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种加液喷头，包括喷头主体以及具有弹性形变能力的弹性体，所述喷头主体包括储液腔、液路以及气路；所述储液腔具有用于向储液腔内注入液体的进液孔；所述液路与储液腔连通并具有至少一输出液体的出液端；所述气路包括进气端和出气端，所述弹性体至少部分设于气路的出气端和液路之间以隔离气路和液路。

4、作为一种可选的实施方式，所述喷头主体还包括气腔，所述气路的出气端连通气腔；所述气腔朝向液路的一侧敞口形成敞口侧，所述敞口侧连通液路；所述弹性体包括弹性膜；且所述弹性膜覆盖在气腔的敞口侧以对敞口侧实现封堵。

5、作为一种可选的实施方式，所述弹性膜采用如下的一种：ptfe聚四氟乙烯、tpu聚氨酯膜、pe聚乙烯膜，硅橡胶膜。

6、作为一种可选的实施方式，所述喷头主体包括基部和腔盖，所述气腔设于腔盖中；所述液路设于基部中，且所述液路侧方形成有槽口；组装状态下，所述腔盖连接在基部上，且所述弹性膜通过腔盖压紧在槽口和气腔的敞口侧之间。

7、作为一种可选的实施方式，所述基部包括基体和端盖；所述端盖盖合在基体上以使基体和端盖之间合围形成储液腔；所述进液孔和气路的进气端位于端盖上。

8、作为一种可选的实施方式，所述液路和气路均沿储液腔的高度方向设置；所述液路位于储液腔的底部，所述气路位于储液腔的侧方；所述端盖和基体之间嵌有密封垫。

9、作为一种可选的实施方式，所述喷头主体还包括连通储液腔和外界环境的透气孔，所述透气孔中塞有防水透气柱；或者，所述进液孔中塞有防水透气柱。

10、作为一种可选的实施方式，所述进液孔连接有液管；和/或所述液路的出液端连接有喷嘴。

11、作为一种可选的实施方式，所述喷头主体还包括气腔，所述气路的出气端与气腔连通；所述弹性体为管状的弹性管，所述液路至少部分由所述弹性管构成，且所述弹性管位于气腔中。

12、本发明还提供一种加液装置，包括一个或多个上述的一种加液喷头；所述气路的进气端连接有气管，所述气管外接三通电磁阀连接，所述三通电磁阀一路连通正压气源，另一路连通负压气源或者连通环境的1个大气压环境。

13、较之现有技术，采用本方案的优点在于：

14、本发明所提供的挤压喷头，其相当于是主要依靠气压推动弹性体形变进而由形变的弹性体推动液路中的液体（即试剂，为了方便理解，以下将其统称为试剂）从出液端定量输出的。具体而言：

15、正常状态下，即未加液前，试剂是加注到储液腔内的，在试剂的表面张力，以及试剂与液路的内周壁之间的表面摩擦力的作用下，试剂基本上是保持在液路中，不会从液路的出液端流出。

16、当需要加液时，向气路中施加正压气体，正压气体推动弹性体快速朝向液路变形（可以理解的是，其变形量和正压气体的所施加的正压压力成正比）；如此向液路变形的弹性体会挤压推动液路内的试剂，试剂受到弹性体的推力，液路中的一部分试剂向上运动（即向储液腔中运动），由于储液腔体积较大，因而向上运动试剂逐渐失去动力而停止；此外，一部分试剂向下运动，最终从液路的出液端输出实现加液。

17、停止加液时，向气路施加负压气体或者直接接通外界环境，此时弹性体会瞬间复位，弹性体在复位过程中，会带动液路中的试剂向靠近弹性体一侧运动，从而使得储液腔内的试剂快速向下填充液路，回复至正常状态，以待下次加液操作。

18、可见，本发明采用弹性体配合气压驱动的方式实现加液，其相较之现有的电机或马达等方式加液而言，其优势主要在于：

19、首先，本发明中，最终所需要的加液体积完全取决于弹性体的形变量，在压力（即气压）一定的条件下，弹性体的材料寿命一般在百万次甚至千万次级别，因此在加液过程中，可以认为弹性体的材料没有变化，因此，只要每次所施加的气压一致情况下，弹性体的压力变形也会基本是一致的，因而保证每次加液体积基本保持相同。

20、其次，本发明加液体积在同一体积上微量可调，用正负压力气体做动力源，改变正负气源压力差，在同一量级加液体积，可以微调。比如10纳升级别，通过调整正负气源的压差，方便进行加液5-50纳升体积调整。

21、再者，本发明所提供的加液装置，用电磁阀配合气压驱动的方式做为加液装置控制开关，加液频率容易达到50~500hz，甚至1000hz，实现高频加液。

22、而传统的利用电机或马达直接驱动加液，或者直接利用电磁液阀控制试剂液路的通断进行加液的方式，难比实现如此的高频加液，主要原因在于，首先，传统的电机或马达加液方式中，机械运动时间和机构阻尼导致频率很难超过5hz；而用电磁液阀做为加液装置开关，在电磁阀关闭瞬间，阀内液体阻尼导致阀门关闭不严，因此工作频率一般20hz左右。而本方案中，所采用的电磁阀相当于是电磁气阀，电磁气阀在关闭前，阀内气体压力是一致的，没有关闭阻力，而在关闭后承受正压或负压，因此频率可以更高。

23、最后，液路和气路是通过弹性体相隔开的，如此在通入气体加液时，气体只会作用于弹性体，而不会与液路中的试剂接触，从而减小对试剂温度污染。而且利用弹性体的形变推动液路中试剂进行加液，如此加液路径（即液路的长度）可以设计的较短。

技术特征：

1.一种加液喷头，其特征在于，包括喷头主体以及具有弹性形变能力的弹性体，所述喷头主体包括储液腔、液路以及气路；所述储液腔具有用于向储液腔内注入液体的进液孔；所述液路与储液腔连通并具有至少一输出液体的出液端；所述气路包括进气端和出气端，所述弹性体至少部分设于气路的出气端和液路之间以隔离气路和液路。

2.根据权利要求1所述的一种加液喷头，其特征在于，所述喷头主体还包括气腔，所述气路的出气端连通气腔；所述气腔朝向液路的一侧敞口形成敞口侧，所述敞口侧连通液路；所述弹性体包括弹性膜；且所述弹性膜覆盖在气腔的敞口侧以对敞口侧实现封堵。

3.根据权利要求2所述的一种加液喷头，其特征在于，所述弹性膜采用如下的一种：ptfe聚四氟乙烯、tpu聚氨酯膜、pe聚乙烯膜，硅橡胶膜。

4.根据权利要求2所述的一种加液喷头，其特征在于，所述喷头主体包括基部和腔盖，所述气腔设于腔盖中；所述液路设于基部中，且所述液路侧方形成有槽口；组装状态下，所述腔盖连接在基部上，且所述弹性膜通过腔盖压紧在槽口和气腔的敞口侧之间。

5.根据权利要求4所述的一种加液喷头，其特征在于，所述基部包括基体和端盖；所述端盖盖合在基体上以使基体和端盖之间合围形成储液腔；所述进液孔和气路的进气端位于端盖上。

6.根据权利要求5所述的一种加液喷头，其特征在于，所述液路和气路均沿储液腔的高度方向设置；所述液路位于储液腔的底部，所述气路位于储液腔的侧方；所述端盖和基体之间嵌有密封垫。

7.根据权利要求1所述的一种加液喷头，其特征在于，所述喷头主体还包括连通储液腔和外界环境的透气孔，所述透气孔中塞有防水透气柱；或者，所述进液孔中塞有防水透气柱。

8.根据权利要求1所述的一种加液喷头，其特征在于，所述进液孔连接有液管；和/或所述液路的出液端连接有喷嘴。

9.根据权利要求1所述的一种加液喷头，其特征在于，所述喷头主体还包括气腔，所述气路的出气端与气腔连通；所述弹性体为管状的弹性管，所述液路至少部分由所述弹性管构成，且所述弹性管位于气腔中。

10.一种加液装置，其特征在于，包括一个或多个如权利要求1-9任一项所述的一种加液喷头；所述气路的进气端连接有气管，所述气管外接三通电磁阀连接，所述三通电磁阀一路连通正压气源，另一路连通负压气源或者连通环境的1个大气压环境。

技术总结
本发明涉及试剂加液装置技术领域，具体涉及一种加液喷头，包括喷头主体以及具有弹性形变能力的弹性体，所述喷头主体包括储液腔、液路以及气路；所述储液腔具有用于向储液腔内注入液体的进液孔；所述液路与储液腔连通并具有至少一输出液体的出液端；所述气路包括进气端和出气端，所述弹性体至少部分设于气路的出气端和液路之间以隔离气路和液路；本发明可适用于高频加液，而且能够防止气体与试剂接触污染试剂。

技术研发人员：张会刚,郎秋蕾,李璐璐
受保护的技术使用者：杭州联川生物技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27