基于超疏水材料的微量注射器水珠精准剥离、投放装置的制作方法

本实用新型涉及微量液体注射技术领域，具体涉及基于超疏水材料的微量注射器水珠精准剥离、投放装置。

背景技术：

超疏水材料是仿照荷叶“出淤泥而不染”的特点，通过改变材料的表面粗糙度和表面自由能而获得的一种新型材料。经典的超疏水 Cassie模型指出，液体滴在超疏水材料表面上，形成的并不是单一的固液界面，而是由气液界面和固液界面共同组成的复合界面。复合界面可以有效阻止液体对固体表面的浸润，将水滴滴在超疏水表面上，水滴会呈现球型并容易滚动、滑落，不会在固体表面上留下任何残余。利用超疏水表面的界面性能，可以实现对水珠的无损剥离和无损转移。

微量注射器可以实现微小液滴的定量进给，因而广泛应用于色谱分析进样、生物与药物测试分析、微流控技术领域以及测量超疏水表面接触角时微量水珠的供给。但是，在药物测试分析过程中，利用常规的微量注射器对微量药物试剂进行滴加时，由于针头对液滴具有较大的粘附性，导致药物试剂停留在针头处无法自由脱落，只能通过人为抖动或刮蹭的方式实现，这样不但降低了工作效率，而且还可能会造成试剂的污染和浪费；在对超疏水材料进行接触角测量时，为了获得超疏水材料表面不同位置处的接触角数据，往往需要将微量水珠滴加到材料的指定位置。因此，该操作不仅要实现微量注射器上水珠的无损剥离，也要实现水珠在超疏水材料上的定点稳定投放。

目前，对微量进样器上液滴剥离问题的解决办法主要是气柱压力喷射、针尖防润湿性涂层处理、机械弹射以及超疏水材料辅助滴液等。混旭等(高等学校化学学报，2004，25(2):264-266)提出了一种气动毛细管微滴进样的方法，用毛细管作为样品通道，在毛细管端口形成微升级的试样液滴，以气体压力作为进样推动力，实现微量液滴的脱离。但该装置未使用微量注射器，需通过改变毛细管的内径和气压大小来控制液滴体积，微量液滴的精准进样对气压控制的精度要求很高；实用新型专利CN2360854Y提供了一种双套管式程控微量注滴/液装置，通过内管和外管相继排出互不相溶的子液滴和母液滴，利用母液滴将子液滴从注液头端部推落，从而实现对子液滴的注滴，装置中的注液头内管的外壁和外管内外壁上涂有防润湿性涂层，有利于子液滴与注液头端部分离。但工控计算机驱动器和步进电机的使用使装置变得复杂，且母液滴也会对子液滴造成污染；实用新型专利 CN104645489A公开了一种微量弹水滴液器，利用壳体内部的弹射装置对滴液管施加振动，帮助滴液管尖端的微量液滴落下。但弹射过程会赋予液滴一定的初速度，使液滴难以准确地落到指定的滴液位置，特别是在测量超疏水材料接触角的过程中，由于水珠在超疏水材料上的易滚动性，该装置较难实现微量水珠在小面积的超疏水材料上的定点稳定投放，水珠剥离后的稳定性控制尚不完善；实用新型专利CN201610616072.8设计了一种用于微量进样器的液滴无损脱离装置，该装置由侧板和底板构成，侧板上固定有微量注射器和超疏液分液片，通过位置调节部分可以调节超疏液分液片的高度，利用超疏液分液片上的孔隙，将微量注射器针头上的微小液滴剥落。但操作时若连接底板，则只能将样品放在底板上进行滴液，限制了该装置的可操作范围，若手持侧板操作而不用底板，则无法保证滴液的稳定性和准确性，且装置只能实现对微量液滴的剥离操作，功能较为单一。

技术实现要素：

针对现有上述背景中存在的不足，本实用新型目的是提供一种基于超疏水材料的微量注射器水珠精准剥离、投放装置，解决了微量水珠在微量注射器针尖上无法自由脱落的问题，同时，实现了微量水珠的稳定投放和无损转移。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现，该装置自上而下包括：

微量注射器；

水珠剥离部分，具有与所述微量注射器出液位置相对的两根超疏水剥离针；

水珠承接部分，具有承接剥离后水珠的可开启和闭合的超疏水承接片。

可选地，所述水珠剥离部分与所述水珠承接部分分别设于同一滑轨内滑槽的上部和下部，所述水珠剥离部分可延所述滑轨竖直方向滑动。

可选地，所述滑轨为竖直向的方型框滑轨。

可选地，还包括一U型手柄，所述手柄的一个端部竖直夹持所述微量注射器，另一个端部固定于所述滑轨的一侧面。

可选地，所述U型手柄的微量注射器夹持端为弹性夹具。

可选地，所述水珠剥离部分包括一超疏水针固定支架，超疏水针支架为适于在所述方型框滑轨内滑槽上滑动的方型支架，在所述超疏水针支架上对称设有放置所述超疏水剥离针的槽口，通过压块固定所述超疏水剥离针，在所述超疏水针固定支架上还对称设有水珠剥离调节器。

可选地，两根所述超疏水针之间的间隙为1mm。

可选地，所述水珠承接部分包括两个超疏水锌片，所述超疏水锌片通过卡槽分别固定于超疏水锌片固定件上，超疏水锌片固定件又通过连接杆及栓体与连接钮转动连接，通过上下推拉连接钮带动连接杆和超疏水锌片固定件运动，以实现两个超疏水锌片的打开与合并。

可选地，所述超疏水锌片向内倾斜设置，当两个超疏水锌片合并时可构成V型槽。

可选地，所述微量注射器、两个超疏水剥离针之间形成的间隙和两个超疏水锌片内侧边形成的V型槽口在同一直线上。

本实用新型的技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型通过利用具有低黏附性的超疏水针，可实现对微量水珠的无损定量剥离。

2.本实用新型通过手持手柄将剥离的水珠转移至所需位置，便于使用者手持操作，可灵活的改变工作位置，不受滴液位置和待测样品大小的限制。

3.本实用新型的水珠承接部分能够实现对被剥离水珠的承接和定点稳定投放。水珠在释放的瞬间，初速度几乎为零。通过手持手柄移动装置，使由两片超疏水锌片合并形成的“V型”槽底部贴近待滴液的位置，可以缩短水珠的下落距离，从而实现对水珠的定点稳定投放。

4.本实用新型通过调节超疏水锌片的开合，实现对超疏水样品上水珠的夹取和转移，此功能可应用于微液滴反应中不同成分液滴的混合。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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是本实用新型装置的整体结构示意图；

图2是装置的局部结构示意图；

图3是本实用新型滑轨的结构示意图；

图4是本实用新型水珠剥离操作流程示意图；

图5是本实用新型水珠夹取操作流程示意图；

图中：1－手柄，2－水珠剥离调节器，3－连接钮，4－连接杆，5－超疏水锌片，6－超疏水锌片固定件，7－滑轨，8－压块，9－超疏水针，10－超疏水针固定支架，11－弹性夹具，12－微量注射器，13 －水珠剥离部分，14－水珠承接部分，15－微量注射器针头，16－水珠，17－待测样品；

图4中：(a)水珠产生，(b)水珠剥离，(c)水珠投放。

图5中：(d)超疏水锌片打开，(e)装置位置调整，(f)超疏水锌片合并夹取水珠。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例的一种基于超疏水材料的微量注射器水珠精准剥离、投放装置，参见图1所示，包括手柄1、滑轨7、微量注射器12、水珠剥离部分13和水珠承接部分14，微量注射器12通过弹性夹具11固定于手柄1的上端，水珠剥离部分13通过超疏水针固定支架10安装于滑轨7的滑槽中。水珠承接部分14通过超疏水锌片固定件6被连接在滑轨7上，滑轨7被固定于手柄1的下端。

本实施例的滑轨7为竖直向的方型框滑轨，具体参见图3所示。

本实施例的水珠剥离部分13和水珠承接部分14，具体参见图2 所示，水珠剥离部分13包括水珠剥离调节器2、压块8、两根超疏水针9和超疏水针固定支架10。超疏水针固定支架10为适于在方型框滑轨7内滑槽上滑动的方型支架，超疏水针固定支架10上设有匹配水珠剥离调节器2的通孔以及匹配两根超疏水针9的槽，并通过压块 8将两根超疏水针加以固定，通过手动水珠剥离调节器2可实现超疏水针固定支架10的上下滑动，使微量注射器针头上的微量水珠被两根超疏水针剥离。两根超疏水针9之间的间隙为1mm，可以实现对1 μL以上不同体积水珠的剥离。水珠承接部分14包括两个超疏水锌片，超疏水锌片5通过卡槽分别固定于超疏水锌片固定件6上，超疏水锌片固定件6被连接在滑轨上，又通过连接杆4及栓体与连接钮3 转动连接，通过上下推拉连接钮3带动连接杆4和超疏水锌片固定件6运动，以实现两个超疏水锌片的打开与合并。需要说明的是，两个超疏水锌片最大程度合并时边缘仍保留1mm的间距，以防止超疏水锌片的磨损，减少更换次数。

本实施例采用量程为10微升的普通微量注射器，用于实现1～ 10μL微量水珠的定量进给；超疏水针9是由1mL普通医用注射器针头经超疏水处理而成。将微量注射器12吸取满量程的水后，通过弹性夹具11固定于手柄1的上端，使微量注射器针头15恰好通过两根超疏水针9之间的间隙。水珠剥离具体参见图4所示，推动微量注射器12的活塞杆定量排出2微升的水珠，水珠将挂在微量注射器针头 15处。手动调节水珠剥离调节器2使超疏水针固定支架10向下滑动，超疏水针9将与水珠16接触并使水珠16从微量注射器针头15处脱离，脱离后的水珠16将竖直下落到两片超疏水锌片5合并在一起构成的“V型”槽底部。手持手柄1将装置移动到指定待测样品17位置附近，使水珠16恰好处于待测样品17的正上方。通过向下推动承接部分连接钮3带动连接杆4和超疏水锌片固定件6运动，使两个合并的超疏水锌片5打开，水珠16便被稳定的投放到指定待测样品17 上。需要说明的是，该实施例所用待测样品17具有超疏水的性质。

采用上述方式，在具有超疏水性质的待测样品上稳定投放一个5 微升的水珠。水珠夹取具体参见图5所示，通过向下推动承接部分连接钮3带动连接杆4和超疏水锌片固定件6运动，使两个合并的超疏水锌片5处于打开的状态。手持手柄1将装置移动到指定样品位置附近，使样品上的水珠恰好处于两片超疏水锌片5之间，向上提拉承接部分连接钮3带动连接杆4和超疏水锌片固定件6运动，使两个打开的超疏水锌片5合并，便可实现超疏水样品上3～8μL水珠的夹取和转移。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。