本发明涉及一种流量稳定装置，特别是涉及一种用于注射器的微型流量稳定装置。
背景技术：
医用注射器是目前最常用的样品注射配给工具，被广泛用于医用定量给药、仪器样品进样、实验样品转运和配给等领域。目前注射器的驱动方式主要为：机械驱动和手推驱动两种。机械驱动即借助精密医用注射泵等电机控制设备推动注射器活塞杆实现样品的精确流量配给。此类方法精度较高，但存在设备依赖性强、成本高等缺陷，不适用于便携式、快速应用场合。手推驱动是注射器最常用、最简便的样品驱动形式，但其提供驱动流量的稳定性严重受到操作者水平的影响，且无法提供精确的流量输出。因此，如何采用简便的手推驱动模式输出精确、稳定的样品流在样品注射进样领域具有非常重要的实践应用价值。
技术实现要素：
发明目的：为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种注射器流量稳定装置，该装置实现了注射器在手推驱动下输出精确、稳定的样品流量。
技术方案：本发明所述的一种注射器流量稳定装置，包括本体，所述本体两端分别设置有样品入口和样品出口，本体内部设置有连通样品入口的进液通道、连通样品出口的出液通道以及连接在进液通道和出液通道之间的稳流结构；所述稳流结构包括弹性膜、腔室和径向沟道；所述弹性膜受样品液的压力作用向腔室内变形，弹性膜上设置有连通进液通道和腔室的通孔；所述腔室呈凹槽状；所述径向沟道一端连通腔室的凹槽侧壁，另一端连通出液通道。
本发明工作原理：将注射器头部直接插入样品入口，当推动注射器时，样品液由样品入口流入，流经进液通道、弹性膜的通孔、腔室、径向沟道和出液通道，并最终由样品出口导出。其中，弹性膜为可变形的弹性膜，在样品液的压力作用下，弹性膜上下的压强差会迫使弹性膜向圆槽形的腔室中变形。当输入压强发生浮动变化时，例如，从p变化为p+δp时，弹性膜会在增加的压强的作用下进一步变形，从而靠近腔室底部，挤压腔室的空间，同时，样品液的流动又必须转向经过连接侧壁的径向沟道流出，使得流路内的流阻从r变为r+δr，流阻的调整补偿入口压强的变化，从而获得恒定的输出流量q，具体体现为如下公式：
其中，p为流道两侧的压强差，r为流阻，δp为流道增加的压强，δr为由于弹性膜在δp作用下变形而增加的流阻。由上式可知，设计合适的流路结构，当压强和流阻同时发生变化时，可确保等式右侧大小不变也就是输出的流量不变，起到恒流输出的功效。
有益效果：本发明所述的注射器流量稳定装置，通过在装置内的流道中设置受样品液压力作用而变形的弹性膜以及腔室，利用弹性膜以及腔室的相互配合，控制流路中流量的稳定，实现了手推驱动注射器时可以输出精确、稳定的样品流量。整个装置结构小巧，加工组装简单，可直接加载于注射器头部，适用于样品的便携式精准配给。
附图说明
图1是注射器流量稳定装置内部结构示意图；
图2是注射器流量稳定装置工作原理示意图；
图3是注射器流量稳定装置装配爆炸示意图；
图4是进口件结构示意图；
图5是出口件结构示意图；
图6是不同尺寸注射器流量稳定装置在不同压强下的流量输出测试结果；
图7是注射器流量稳定装置的流量输出稳定性测试结果。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的可实现方式做进一步详细说明。
为了实现常规注射器在手推驱动下即可输出精确、稳定的样品流量，本发明提出了一种注射器流量稳定装置。如图1，该装置内部设置一条能够稳定样品液流量的流路，该流路包括进液通道1、设置在弹性膜2上的通孔21、腔室3、径向沟道4以及出液通道5。如图2，当注射器手推驱动样品液时，弹性膜2在样品液压力作用下向腔室3内变形，逐渐靠近腔室3的底部，挤压了腔室3的空间。在弹性膜2逐渐变形的过程中，通孔21逐渐变大变宽，同时腔室3空间却逐渐减小，流路变窄，从而使施加在弹性膜2上的压强与流路内的流阻始终保持正比关系，因此，通过弹性膜2与腔室3的配合能够使整条流路的流量基本保持稳定。
如图3，注射器流量稳定装置的本体结构，包括进口件6、密封垫10、弹性膜2、出口件7。进口件6和出口件7紧密连接形成密封，密封垫10和弹性膜2被紧压在进口件6和出口件7之间。本体两端分别设有样品入口8以及样品出口9，样品入口8和样品出口9都为标准鲁尔接头，样品入口8可直接插入注射器，并实现与注射器的密封连接，样品出口9可直接插上注射器针头或者其他鲁尔接头管路连接件。密封垫10上设置有穿层圆孔11，穿层圆孔11和设置于进口件6内部并连通样品入口8的孔道12共同组成进液通道1。
如图4，进口件6，其主体呈规则的圆柱体，可采用塑料、不锈钢等材料借助机加工、注塑及三维增材制造手段加工而成。样品入口8构筑在进口件6的一端，位于圆柱体的中心轴线上。进液通道1连通样品入口8，且进液通道1同样位于圆柱体的中心轴线上。进口件6的另一端与出口件连接的表面上设置有一大一小两个同心圆槽，分别为第一圆槽61和第二圆槽62，第一圆槽61两侧的对称位置上设置有卡槽63。
如图5，出口件7，其主体同样呈规则的圆柱体结构，同样可采用塑料、不锈钢等材料借助机加工、注塑及三维增材制造手段加工而成。样品出口9构筑在出口件7的一端，并且样品出口9的位置偏离圆柱体的中心轴线。出口件7与进口件6连接的一端的表面上，同样设置有圆心位于圆柱体中心轴线上的一大一小两个同心圆形凹槽，分别为第三圆槽73和腔室3，第三圆槽73的直径与第二圆槽62的直径一致。沿腔室3的径向开设一条连通腔室3和出液通道5的切槽，即为径向沟道4，径向沟道4一端连接在腔室3的侧壁上，另一端连接出液通道5的入口圆孔；腔室3也可以设置成其他形状的凹槽，径向沟道4从腔室3的凹槽侧壁上引出，并连通出液通道5即可；优选方案中设置成圆形凹槽，是因为弹性膜2与圆形凹槽状的腔室3配合对流量的稳定性控制的更好。出液通道5在出口件7内部延伸并连通样品出口9。出口件7主体圆柱的直径与进口件6的第一圆槽61直径相同，且出口件7的两侧设置有与卡槽63配合使用的卡扣72，从而可以通过将卡扣72插入卡槽63的旋转配合，使出口件7紧密连接在进口件6上。并且两者的接触面位于第一圆槽61内部，进而两者连接的密封性得以加强。
弹性膜2为采用激光切割加工的圆片状薄膜，装配在第三圆槽73内，并且整体覆盖腔室3、径向沟道4以及出液通道5的入口圆孔。弹性膜2的直径可以与密封垫10的直径相同或者略小于密封垫10的直径；弹性膜2的通孔21为小尺寸圆孔，其直径远小于腔室3的横截面直径，且通孔21、穿层圆孔11以及腔室3均位于同一轴线上；弹性膜2可以采用聚二甲基硅氧烷等弹性优异的材料，借助高速旋涂法制备而成，中心的通孔21同样采用激光切割加工而成；弹性膜2通过压力、粘结或者化学键合的方式实现与出口件7的密封键合。
密封垫10为圆形密封垫，采用硅胶、橡胶等具有一定弹性的材料制成，密封垫10与第二圆槽62以及第三圆槽73的直径相同，且密封垫10的厚度略大于第二圆槽62及第三圆槽73的深度之和，从而将密封垫10和弹性膜2装入第二圆槽62和第三圆槽73之间时，能通过密封垫10的弹性压紧弹性膜2和出口件7，进一步增强弹性膜2和出口件7的键合密封效果。
使用该注射器流量稳定装置时，影响其输出流量的参数有弹性膜2的通孔21直径、腔室3的高度，亦即腔室3的深度。为了方便描述，用代号hadb来定义不同尺寸的注射器流量稳定装置，其中，h代表腔室3高度的记号，a表示腔室3高度的数值，单位为微米，d代表弹性膜2的通孔21的直径，b表示通孔21直径的数值大小，单位为102微米，例如d2表示圆孔直径200微米。如图5，六种不同尺寸注射器流量稳定装置在不同压强下的流量输出数值，结果表明在压强达到阀值压力之上时所有注射器流量稳定装置都能输出稳定的流量。
如图6，为注射器流量稳定装置的流量输出稳定性测试结果；其中，上波浪线为压强数值曲线，下波浪线为流量数值曲线。以型号为h100d2，亦即腔室3高度为100微米，通孔直径为200微米的注射器流量稳定装置为例，测试了波动压强对输出流量稳定性的影响。设置输入压强为正弦变化，幅值为80～100kpa，周期为4s。该测试结果表明注射器流量稳定装置输出流量最大值为1.26ml/min，最小值为1.125ml/min，平均值为1.198ml/min，流量偏差仅为5.84％。