專利名稱：一種流體定量裝置及樣本分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種流體定量裝置，尤其是一種利用電磁力和彈力驅(qū)動的流體
定量裝置。
背景技術(shù)：
在一些流體成分或濃度的自動化分析儀器上，需要在分析之前對待分析的流體 進(jìn)行較精準(zhǔn)的體積定量，特別是對于化學(xué)反應(yīng)型裝置，還包括對各支流的流體體積的定 量，流體定量裝置的定量精度將直接影響儀器分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。目前，常見的流體定量件有柱塞式/活塞式注射器和氣動式定量泵兩種。注射 器主要的結(jié)構(gòu)特征是依靠柱塞/活塞的外表面進(jìn)行流體的密封，使得其對外表面加工質(zhì) 量或者材料有較高的要求而導(dǎo)致其自身的高成本，同時注射器的機(jī)構(gòu)的特點也決定其對 外驅(qū)動裝置有著較高的要求(包括動力值大小、驅(qū)動平穩(wěn)性等)，且其定量精度同時取決 于注射器自身及其驅(qū)動外設(shè)，其主要優(yōu)點在于所定量的體積可以根據(jù)需求在產(chǎn)品上即時 的任意設(shè)定和調(diào)整，主要缺點在于高的成本以及基于可靠性的多元素要求(密封、動力 源、驅(qū)動控制等)；氣動式定量泵在正、負(fù)壓氣體的交替驅(qū)動下，泵液室的體積交替變 化，來實現(xiàn)流體的吸排與精確定量，其主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，成本低，而缺點主要在于 其所應(yīng)用的產(chǎn)品必須要龐大的氣路系統(tǒng)來支持。在一些對少量固定體積流體進(jìn)行定量的情況下，使用注射器式定量泵成本高， 使用氣動定量泵又會使儀器體積變得復(fù)雜而龐大。因此，需要開發(fā)一種新的定量精度 高，結(jié)構(gòu)簡單，體積小巧，成本低廉的流體定量裝置。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，體積小巧，成本低廉的流 體定量裝置，適合安裝于血液細(xì)胞分析儀或生化分析儀等精密的樣本分析儀器中，方便 對少量的固定體積的流體進(jìn)行定量。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的流體定量裝置包括密封單元和驅(qū)動單 元，密封單元包括泵室、分隔片和后室，泵室有一個流體出入口，后室或泵室有通孔， 泵室與后室固定連接，分隔片位于泵室和后室之間，分隔片連接有伸出桿，伸出桿穿過 通孔與驅(qū)動單元固定連接。優(yōu)選的，所述分隔片為復(fù)合隔膜片，復(fù)合隔膜片包括隔膜片骨架和固定在隔膜 片骨架上的膜片，泵室和后室夾住復(fù)合隔膜片的邊緣，隔膜片骨架朝向泵室一面的面積 大于隔膜片骨架與伸出桿接觸的面積?；蛘?，所述分隔片為柱塞或活塞，通過密封圈與 泵室或后室密封，伸出桿連接在柱塞或活塞上，并穿過通孔與驅(qū)動單元固定連接。優(yōu)選的，所述的驅(qū)動單元包括套筒，套筒端蓋，線圈，導(dǎo)磁體、限位塊和彈性 體，導(dǎo)磁體和限位塊位于套筒的底面和套筒端蓋之間，彈性體安裝在導(dǎo)磁體和限位塊之 間，線圈圍繞導(dǎo)磁體和/或限位塊，線圈位于套筒內(nèi)，線圈通電產(chǎn)生的磁力方向與彈性體彈力方向相反。優(yōu)選的，所述限位塊有穿過套筒的調(diào)節(jié)部，調(diào)節(jié)部與套筒螺紋連接。優(yōu)選的，復(fù)合隔膜片與泵室圍成的腔的體積小于復(fù)合隔膜片與后室圍成的腔的 體積。本實用新型還公開了一種樣本分析儀，該樣本分析儀包括了上述的流體定量裝
置。 采用這樣的結(jié)構(gòu)后，本實用新型的流體定量裝置可以有以下好處①使用電 磁力和彈力作為該流體定量裝置的驅(qū)動力，無需使用龐大的氣路系統(tǒng)，減小的儀器的體 積，且在不含特定動力系統(tǒng)的產(chǎn)品上應(yīng)用時會降低產(chǎn)品成本；②復(fù)合隔膜片中使用骨架 支撐，規(guī)范復(fù)合隔膜片每次運動的變形，提高了定量的精度；③驅(qū)動單元設(shè)計有調(diào)節(jié) 部，用于調(diào)節(jié)驅(qū)動單元的運動行程，方便對流體定量裝置的定量體積進(jìn)行精確標(biāo)定與調(diào) 節(jié)，提高定量精度的同時也提高了適用性。

圖1是本實用新型一個實施例的流體定量裝置的示意圖。圖2是本實用新型一個實施例的流體定量裝置的復(fù)合隔膜片結(jié)構(gòu)圖。圖3是本實用新型一個實施例的流體定量裝置的驅(qū)動單元示意圖。圖4是本實用新型一個實施例的流體定量裝置的泵室仰視圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步的說明。本實用新型的流體定量裝置整體的設(shè)計思路是采用分隔片與泵室圍成僅有一 出入口的泵室腔，這一出入口直接與需要定量的流體相通。使用電磁力以及彈力作為該 流體定量裝置的驅(qū)動力，驅(qū)動分隔片產(chǎn)生位移，使密閉的泵室腔的體積發(fā)生變化，從而 實現(xiàn)吸排液動作。驅(qū)動單元設(shè)計有調(diào)節(jié)部，調(diào)節(jié)驅(qū)動單元的運動行程，來實現(xiàn)對該定量 裝置排量的精確調(diào)節(jié)，提高了該定量裝置的定量精度。該流體定量裝置在結(jié)構(gòu)上通過減 少排液狀態(tài)下泵室腔死體積，提高泵的排氣以及換液效率。為保證定量精度，當(dāng)分隔片 是膜片結(jié)構(gòu)時，在膜片上安裝膜片骨架對膜片的變形進(jìn)行規(guī)范，采用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對膜片骨 架的運動方向進(jìn)行約束。如圖1和圖2所示，本實用新型一個實施方式的流體定量裝置，包括密封單元和 驅(qū)動單元，密封單元采用膜片結(jié)構(gòu)，包括泵室2、復(fù)合隔膜片6和后室1。泵室2與復(fù)合隔膜片6之間圍成只有一個流體出入口 4的泵室腔，通過改變泵室 腔的體積，實現(xiàn)對流體的吸排及定量的功能。泵室腔唯一出入4與待定量的流體相通， 其余方向均密閉。優(yōu)選的，泵室2采用剛性材料，其結(jié)構(gòu)形狀在使用過程中不發(fā)生變 化。泵室2與后室1之間固定連接并夾有復(fù)合隔膜片6，復(fù)合隔膜片6包括隔膜片骨 架602和固定在其上的膜片601，復(fù)合隔膜片6邊緣為柔性材料的膜片601，泵室2和后室 1夾住復(fù)合隔膜片6的邊緣，復(fù)合膜片6在驅(qū)動力的作用下上下移動，造成了泵室腔體體 積變化，從而產(chǎn)生了吸排液的動作。泵室和后室可用常見的固定方式連接，例如鉚接，釘接，螺釘連接，優(yōu)選螺釘連接。[0022]為了提高本流體定量裝置的定量精度，復(fù)合隔膜片6中心設(shè)計了隔膜片骨架 602，使用了不易變形的剛性材料，膜片601邊緣采用柔性材料，這樣即可以滿足吸排液 所需的運動性及密封性要求，又可以規(guī)范復(fù)合隔膜片每次運動的變形。隔膜片骨架602 的結(jié)構(gòu)沒有什么特殊要求，只要能起到支撐作用即可，可以是有孔的支架，也可以是無 孔的平板，通常認(rèn)為無孔平板支撐效果會好些，平板表面可以是光滑的，也可以是粗糙 的。膜片601包裹并固定在隔膜片骨架602外，形成復(fù)合隔膜片6，這里可以采用通用的 方式進(jìn)行固定，例如粘接，鉚接等等，也可以與隔膜片骨架一體成型。只要是不易變形 的剛性材料均可用于制作隔膜片骨架，例如不銹鋼、鋁合金等金屬以及硬質(zhì)塑料；只要 是有一定韌性和柔軟度的柔性材料都可用做膜片，例如各種橡膠、硅膠等。[0023]后室1有通孔101，隔膜片骨架602上連接有伸出桿13，該伸出桿13穿過通孔 101與驅(qū)動單元固定連接。優(yōu)選在后室1中心有一精密的通孔101，隔膜片骨架與伸出桿 一體成型，通孔101與復(fù)合隔膜片6的伸出桿13之間采用精密的滑動配合，后室1對復(fù) 合隔膜片6的運動進(jìn)行導(dǎo)向，防止復(fù)合隔膜片6在驅(qū)動力的作用下產(chǎn)生側(cè)向的位移。復(fù) 合隔膜片6在后室1的導(dǎo)向及規(guī)范下，只能前后移動，而不能上下以及左右偏擺，這一設(shè) 計提高了流體定量裝置的定量精度。[0024]為了規(guī)范復(fù)合隔膜片6運動時的變形，隔膜片骨架602朝向泵室2 —面的面積大 于隔膜片骨架602與伸出桿13接觸的面積，使得復(fù)合隔膜片6和伸出桿具有T形的截面。 優(yōu)選的，如圖1所示，隔膜片骨架602邊緣靠近泵室2的內(nèi)壁，使得變形僅在復(fù)合隔膜片 6的邊緣產(chǎn)生，盡量減少膜片601的隨機(jī)變形而產(chǎn)生定量誤差。[0025]本實用新型的一個實施方式的流體定量裝置，采用柱塞或活塞加密封圈等類似 的密封方式，代替膜片結(jié)構(gòu)，依靠密封圈實現(xiàn)柱塞或活塞與泵室或后室的密封，其他結(jié) 構(gòu)不變，也可以實現(xiàn)流體定量的功能。在這種結(jié)構(gòu)中，泵室與后室可以一體成型。[0026]本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，在圖1的基礎(chǔ)上，可以將泵室與后室互換位置，通 孔設(shè)計在泵室，利用密封圈密封泵室與通孔之間的縫隙，其他結(jié)構(gòu)不變，也可以實現(xiàn)流 體定量功能。[0027]本實用新型的一個實施方式的流體定量裝置，其后室1的側(cè)面有通氣孔3，使后 室內(nèi)部空腔與外界連通，避免復(fù)合隔膜片運動過程中后室腔體內(nèi)氣壓發(fā)生變化，有利于 提高裝置的定量精度。[0028]為避免復(fù)合隔膜片靠近泵室2的內(nèi)壁時，部分流體不能順利排出泵外而影響該 定量裝置定量精度，如圖4所示，本實用新型一個實施方式的流體定量裝置，其泵室2與 復(fù)合隔膜片相對的內(nèi)表面設(shè)計有導(dǎo)流槽，便于流體進(jìn)入出入口 4。優(yōu)選的，導(dǎo)流槽為十字 型溝槽201。[0029]如圖4所示，本實用新型的一個實施方式的流體定量裝置，泵室2在與隔膜片接 觸的部分設(shè)計有圓環(huán)狀凸臺202，使得后室1和泵室2更好地夾緊復(fù)合隔膜片，密封效果 更好。[0030]本實用新型的一個實施方式的流體定量裝置中，復(fù)合隔膜片6與泵室2圍成的泵 室腔的體積小于復(fù)合隔膜片6與后室1圍成的腔的體積，使該定量裝置在排液時復(fù)合膜片 6可以盡量靠近泵室2。該流體定量裝置在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，通過減少泵室腔的體積，提高流體定量裝置的排氣及換液效率。如圖1和圖3所示，本實用新型的一個實施方式的流體定量裝置，使用電磁力以 及彈力作為驅(qū)動力，其驅(qū)動單元包括套筒5，套筒端蓋7，線圈11，導(dǎo)磁體8、限位塊9 和彈性體10，導(dǎo)磁體8和限位塊9位于套筒5的底面和套筒端蓋7之間，彈性體10安裝 在導(dǎo)磁體8和限位塊9之間，線圈11圍繞導(dǎo)磁體8和限位塊9，線圈11位于套筒5內(nèi)， 線圈通電產(chǎn)生的磁力方向與彈性體彈力方向相反。線圈11也可以只圍繞導(dǎo)磁體8或限位 塊9，產(chǎn)生的磁力足以驅(qū)動伸出桿13即可。具體而言，限位塊9與導(dǎo)磁體8之間通過彈性體10拉開一定的間隙，并通過彈 性體10施加一定的彈力。導(dǎo)磁體8由兩個同軸的圓柱構(gòu)成，兩個圓柱之間有個臺階面 801。導(dǎo)磁體8的上運動極限位置是靠其上的臺階面801頂在套筒端蓋7上來限制的，因 此固定不動。下極限位置頂在限位塊9上。當(dāng)線圈11通電時，導(dǎo)磁體8與限位塊9之 間產(chǎn)生電磁力，導(dǎo)磁體3在電磁力的作用下，向限位塊9運動，并最終靠緊限位塊9。當(dāng) 線圈11斷電時，電磁力消失，導(dǎo)磁鐵8在彈力的作用下恢復(fù)到原有的狀態(tài)。從而實現(xiàn)了 導(dǎo)磁體8的直線往復(fù)運動。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，這種電磁驅(qū)動單元，也可以不使用彈性體或使用拉 簧。導(dǎo)磁體或限位塊為永磁體，線圈斷電時，導(dǎo)磁體和限位塊在拉簧或磁力作用下相互 靠近；線圈通電時，導(dǎo)磁體和限位塊分離，也可以實現(xiàn)導(dǎo)磁體8的直線往復(fù)運動。本實用新型的一個具體實施方式
的流體定量裝置，在限位塊9有穿過套筒5底部 的調(diào)節(jié)部，調(diào)節(jié)部與套筒底部螺紋連接，旋轉(zhuǎn)限位塊9的調(diào)節(jié)部，使限位塊9與套筒5之 間產(chǎn)生位移。通過旋轉(zhuǎn)限位塊9的調(diào)節(jié)部使得導(dǎo)磁體8在上極限位置不變的情況下，下極 限位置發(fā)生了變化。從而調(diào)節(jié)了導(dǎo)磁體8的運動行程。為了固定限位塊9相對于套筒5 底部的位置，在限位塊調(diào)節(jié)部連接有定位塊12，例如螺母，當(dāng)調(diào)節(jié)部旋到合適位置的時 候，旋緊定位塊12，用以固定限位塊9。本實用新型的一個實施方式的流體定量裝置的工作過程如下導(dǎo)磁體8與復(fù)合隔膜片6通過伸出桿相連，導(dǎo)磁體8的直線運動傳遞到復(fù)合隔膜 片上。復(fù)合隔膜片6的邊緣被后室1與泵室2夾緊，并與泵室2圍成一僅有一出入口4 的泵室腔。復(fù)合隔膜片6在隔膜片骨架602的支撐下，在邊緣小的范圍內(nèi)產(chǎn)生變形。同 時隔膜片骨架602在后室1中心的通孔101的導(dǎo)向作用下只能產(chǎn)生沿通孔軸向的移動。 當(dāng)線圈11通直流電時，導(dǎo)磁體8在電磁力的作用下，克服彈性體10的彈力，移向限位塊 9，并與限位塊9靠緊。同時帶動復(fù)合隔膜片6運動，使泵室腔的體積變大，完成吸液動 作。當(dāng)線圈11斷電時，電磁力消失。導(dǎo)磁體8在彈性體10的彈力的作用下，遠(yuǎn)離限位 塊9，直到另一端頂在套筒端蓋7上，并帶動復(fù)合隔膜片6運動，使泵室腔的體積變小， 完成排液動作。本實用新型的一個實施方式的流體定量裝置中，當(dāng)需要對的流體定量體積進(jìn)行 調(diào)節(jié)時，旋轉(zhuǎn)限位塊即可。限位塊9的調(diào)節(jié)部與套筒5之間采用細(xì)牙螺紋連接，通過旋 轉(zhuǎn)限位塊9的調(diào)節(jié)部可以實現(xiàn)限位塊9與套筒5之間相對位置的精細(xì)調(diào)節(jié)。導(dǎo)磁體8的 上極限位置由其臺階面801限定，因此通過調(diào)節(jié)限位塊9與套筒5之間的相對位置可以實 現(xiàn)導(dǎo)磁體8的運動行程的調(diào)節(jié)。通過對運動行程的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)本流體定量裝置排量的精 確調(diào)節(jié)，例如在加工后或校準(zhǔn)中對本流體定量裝置的排量進(jìn)行標(biāo)定，提高本裝置的流體定量精度，也方便調(diào)整排量，用于其他體積的流體定量，提高適用性。[0038]參照上述的工作過程，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解本實用新型其他具體實施方式流體定量裝置的工作過程。例如在圖1基礎(chǔ)上，泵室和后室互換后，線圈通電會驅(qū)動膜 片實現(xiàn)排液動作，線圈斷電時，彈性體會驅(qū)動膜片實現(xiàn)吸液動作。[0039]本實用新型還公開了一種樣本分析儀，該樣本分析儀包括了本實用新型公開的 流體定量裝置。在需要進(jìn)行對固定體積的流體進(jìn)行定量的樣本分析儀上，都可以安裝使 用本實用新型的流體定量裝置，例如血液細(xì)胞分析儀、生化分析儀、尿分析儀等。[0040]本實用新型的流體定量裝置，利用電磁力和彈力為驅(qū)動力，體積小巧，結(jié)構(gòu)簡 單，成本低廉；在膜片結(jié)構(gòu)中使用骨架支撐，規(guī)范了膜片運動的變形，提到定量精度； 限位塊有調(diào)節(jié)部，可以調(diào)節(jié)驅(qū)動單元的運動行程，便于對定量體積進(jìn)行標(biāo)定和調(diào)節(jié)；泵 室腔的體積小于后室腔的體積，減少死體積，提高排氣和換液效率。[0041]以上通過具體的實施例對本實用新型進(jìn)行了說明，但本實用新型并不限于這些 具體的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，還可以對本發(fā)明做各種修改、等同替換、變 化等等，這些變換只要未背離本發(fā)明的精神，都應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種流體定量裝置，包括密封單元和驅(qū)動單元，其特征在于所述密封單元包 括泵室、分隔片和后室，所述泵室有流體出入口，所述后室或泵室有通孔，所述泵室與 所述后室固定連接，所述分隔片位于所述泵室和所述后室之間，所述分隔片連接有伸出 桿，所述伸出桿穿過所述通孔與所述驅(qū)動單元固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體定量裝置，其特征在于所述分隔片為復(fù)合隔膜片， 所述復(fù)合隔膜片包括隔膜片骨架和固定在所述隔膜片骨架上的膜片，所述泵室和所述后 室夾住所述復(fù)合隔膜片的邊緣，所述隔膜片骨架朝向所述泵室一面的面積大于所述隔膜 片骨架與所述伸出桿接觸的面積。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體定量裝置，其特征在于所述分隔片為帶密封圈的柱 塞或帶密封圈的活塞。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體定量裝置，其特征在于所述驅(qū)動單元是電磁驅(qū)動單 元，驅(qū)動所述伸出桿往復(fù)運動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體定量裝置，其特征在于所述驅(qū)動單元包括套筒，套 筒端蓋，線圈，導(dǎo)磁體、限位塊和彈性體，所述導(dǎo)磁體和所述限位塊位于所述套筒的底 面和所述套筒端蓋之間，所述彈性體安裝在所述導(dǎo)磁體和所述限位塊之間，所述線圈圍 繞所述導(dǎo)磁體和/或所述限位塊，所述線圈位于所述套筒內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的流體定量裝置，其特征在于所述限位塊有穿過所述套筒 的調(diào)節(jié)部，所述調(diào)節(jié)部與所述套筒螺紋連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的流體定量裝置，其特征在于所述調(diào)節(jié)部連接有定位塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體定量裝置，其特征在于所述后室有通氣孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體定量裝置，其特征在于所述復(fù)合隔膜片與所述泵室 圍成的腔的體積小于所述復(fù)合隔膜片與所述后室圍成的腔的體積。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體定量裝置，其特征在于所述泵室在與所述分隔片相 對的內(nèi)表面設(shè)有導(dǎo)流槽和/或在與所述分隔片接觸的部分設(shè)有凸臺。
11.一種樣本分析儀，其特征在于包括權(quán)利要求1-10任一項所述的流體定量裝置。
專利摘要本實用新型公開了一種流體定量裝置，包括密封單元和驅(qū)動單元，密封單元包括泵室、分隔片和后室，所述泵室有流體出入口，所述后室或泵室有通孔，泵室與后室固定連接，分隔片位于泵室和后室之間，分隔片連接有伸出桿，伸出桿穿過通孔與驅(qū)動單元固定連接。該流體定量裝置利用電磁力與彈力驅(qū)動，定量精度高，體積小巧，成本低廉。
文檔編號G01N35/10GK201804014SQ201020556599
公開日2011年4月20日 申請日期2010年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月9日
發(fā)明者周慕昭, 張 成 申請人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司