本發(fā)明涉及采樣檢測，尤其是涉及一種溫差致變式微采樣裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、目前，微采樣技術(shù)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、生命科學(xué)等領(lǐng)域，是進(jìn)行水樣檢測的重要過程之一?，F(xiàn)有的微采樣技術(shù)主要通過控制彈簧壓縮量對氣腔活塞位移進(jìn)行間接控制，從而將液體吸入活塞移動產(chǎn)生的氣腔中實現(xiàn)采樣。但采用此種方式的微采樣裝置涉及的部件較多，裝置整體體積相對較龐大，且難以做到精準(zhǔn)體積的采樣控制。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種溫差致變式微采樣裝置及方法，具有簡化裝置結(jié)構(gòu)、提高微采樣精度的優(yōu)點。

2、本發(fā)明的目的采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、根據(jù)本公開實施例的第一方面，提供一種溫差致變式微采樣裝置，包括：

4、用于存儲熱膨脹介質(zhì)的半導(dǎo)體儲罐，所述半導(dǎo)體儲罐能夠產(chǎn)生熱量或吸收熱量以對熱膨脹介質(zhì)進(jìn)行加熱、并能夠形成恰好存儲熱膨脹介質(zhì)的初始容腔；

5、取樣部，連接于所述半導(dǎo)體儲罐的底部、用于給送待測樣液；

6、溫度檢測模塊，用于檢測熱膨脹介質(zhì)的溫度；

7、與所述半導(dǎo)體儲罐導(dǎo)電連接的控制單元，用于依據(jù)待采樣體積基于熱膨脹介質(zhì)的熱膨脹系數(shù)控制所述半導(dǎo)體儲罐升溫至熱膨脹介質(zhì)的溫度達(dá)到預(yù)定溫度、以使熱膨脹介質(zhì)產(chǎn)生與待采樣體積相應(yīng)的體積變化量，所述體積變化量使相應(yīng)體積的待測樣液從所述取樣部排出以實現(xiàn)微采樣。

8、實現(xiàn)上述技術(shù)方案，采樣時，先在初始容腔內(nèi)儲滿熱膨脹介質(zhì)，此時熱膨脹介質(zhì)的溫度、熱膨脹系數(shù)和初始容積是確定的，由溫度檢測模塊采集熱膨脹介質(zhì)的溫度，由于熱膨脹介質(zhì)的體積變化量與溫度呈線性變化，根據(jù)該線性關(guān)系即可得到達(dá)到待采樣體積的體積變化量所需加熱的預(yù)定溫度，通過控制單元對半導(dǎo)體儲罐進(jìn)行通電加熱直至熱膨脹系數(shù)達(dá)到預(yù)定溫度后停止，此時熱膨脹介質(zhì)受初始容腔的限制即將該體積變化量作用在取樣部，排出相應(yīng)體積的待測樣液至試紙或檢測裝置上，即可完成微采樣過程；由于采用溫差致變的方式實現(xiàn)采樣體積的控制，減少了機械動力部件的設(shè)置，簡化了裝置的整體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而能夠一定程度縮小裝置體積，且由于熱膨脹介質(zhì)的特性一定，因此發(fā)生體積變化的精度更高，從而能夠提高微采樣精度。

9、在一些示例性的實施方式中，所述半導(dǎo)體儲罐由導(dǎo)熱金屬制成或者于所述半導(dǎo)體儲罐內(nèi)壁設(shè)置有導(dǎo)熱金屬制成的導(dǎo)熱層以產(chǎn)生熱量或吸收熱量。

10、實現(xiàn)上述技術(shù)方案，使得半導(dǎo)體儲罐能夠直接加熱或通過導(dǎo)熱層加熱，也可以吸收外部熱量對熱膨脹介質(zhì)進(jìn)行加熱。

11、在一些示例性的實施方式中，所述半導(dǎo)體儲罐的頂部設(shè)置有用于與所述控制單元電連接的導(dǎo)電片，所述控制單元通過所述導(dǎo)電片向所述半導(dǎo)體儲罐或所述導(dǎo)熱層通電以實現(xiàn)加熱。

12、實現(xiàn)上述技術(shù)方案，便于與控制單元實現(xiàn)導(dǎo)電連接，以進(jìn)行加熱控制。

13、在一些示例性的實施方式中，所述預(yù)定溫度按照如下公式計算得到：

14、δ??=??0×??×δ??；

15、t=t0+δ??；

16、其中，δ??為待采樣體積，??0為熱膨脹介質(zhì)的初始體積，??為熱膨脹介質(zhì)的熱膨脹系數(shù)，δ??為達(dá)到體積變化量所需的溫度變化量，t0為初始溫度，t為預(yù)定溫度。

17、在一些示例性的實施方式中，所述半導(dǎo)體儲罐內(nèi)密封滑動設(shè)置有第一活塞，所述第一活塞能夠保持靜止?fàn)顟B(tài)以與所述半導(dǎo)體儲罐底部之間形成所述初始容腔。

18、在一些示例性的實施方式中，所述取樣部為取樣頭，且所述半導(dǎo)體儲罐內(nèi)存儲有直接作為熱膨脹介質(zhì)的待測樣液，所述半導(dǎo)體儲罐對待測樣液加熱后產(chǎn)生的體積變化量直接從所述取樣頭排出以實現(xiàn)微采樣。

19、在一些示例性的實施方式中，所述第一活塞連接有第一伺服驅(qū)動機構(gòu)，所述第一伺服驅(qū)動機構(gòu)用于驅(qū)動所述第一活塞上升以吸入待測樣液、或者驅(qū)動所述第一活塞下降以排出待測樣液、或者保持所述第一活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)。

20、實現(xiàn)上述技術(shù)方案，采樣前，第一活塞位于最低位與半導(dǎo)體儲罐的底壁貼合，通過第一伺服驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動第一活塞上移向半導(dǎo)體儲罐中抽入預(yù)定體積的待測樣液并形成初始容腔；采樣過程中，由第一伺服驅(qū)動機構(gòu)控制第一活塞保持靜止?fàn)顟B(tài)，使得初始容腔保持固定，對待測樣液進(jìn)行加熱時，由于直接以待測樣液作為熱膨脹介質(zhì)，此時熱膨脹介質(zhì)發(fā)生的體積變化即可直接轉(zhuǎn)換到取樣部，排出相應(yīng)體積的待測樣液，即可完成微采樣過程；采樣完成后，再通過第一伺服驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動第一活塞下移，將半導(dǎo)體儲罐中剩余的待測樣液排出，以便進(jìn)行下一次采樣。

21、在一些示例性的實施方式中，所述半導(dǎo)體儲罐內(nèi)密封滑動設(shè)置有第二活塞，且所述半導(dǎo)體儲罐的上部設(shè)有密封板，所述第二活塞能夠保持靜止?fàn)顟B(tài)以與所述密封板之間形成所述初始容腔，所述取樣部用于存儲待測樣液，所述半導(dǎo)體儲罐對熱膨脹介質(zhì)加熱后產(chǎn)生的體積變化量驅(qū)動所述第二活塞下移以從所述取樣部排出待測樣液實現(xiàn)微采樣。

22、在一些示例性的實施方式中，所述取樣部包括：

23、取樣筒，用于存儲所述待測樣液，且所述取樣筒的底部設(shè)有取樣滴頭；

24、第三活塞，密封滑動連接于所述取樣筒、并通過連桿連接于所述第一活塞；

25、所述第二活塞下移時通過所述連桿驅(qū)動第三活塞同步下移、以從所述取樣滴頭排出待測樣液實現(xiàn)微采樣。

26、在一些示例性的實施方式中，所述半導(dǎo)體儲罐的底部還設(shè)有電控鎖夾，所述電控鎖夾用于夾持鎖定或者解鎖定所述連桿。

27、在一些示例性的實施方式中，所述取樣筒連接有第二伺服驅(qū)動機構(gòu)，所述第二伺服驅(qū)動機構(gòu)用于驅(qū)動所述取樣筒上升以吸入待測樣液、或者驅(qū)動所述取樣筒下降以排出待測樣液、或者保持所述取樣筒處于靜止?fàn)顟B(tài)。

28、實現(xiàn)上述技術(shù)方案，采樣前，在半導(dǎo)體儲罐中存入預(yù)定體積的熱膨脹介質(zhì)，并通過第二活塞進(jìn)行密封以形成初始容腔，而此時第三活塞位于最低位與取樣筒的底壁貼合，通過電動鎖夾將連桿夾持固定，并通過第二伺服驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動取樣筒下移以向取樣筒中抽入預(yù)定體積的待測樣液；采樣過程中，先控制電動鎖夾松開連桿使其能夠自由移動，由第二伺服驅(qū)動機構(gòu)控制取樣筒保持靜止?fàn)顟B(tài)，對熱膨脹介質(zhì)進(jìn)行加熱時，熱膨脹介質(zhì)發(fā)生的體積變化即可驅(qū)動第二活塞下移，進(jìn)而通過連桿帶動第三活塞同步下移，使相應(yīng)體積的待測樣液從取樣滴頭排出，即可完成微采樣過程；采樣完成后，再通過電動鎖夾將連桿夾持固定，由第二伺服驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動取樣筒上移，即可將取樣筒中剩余的待測樣液排出，以便進(jìn)行下一次采樣。

29、在一些示例性的實施方式中，所述熱膨脹介質(zhì)為氬氣、氦氣、氖氣、二氧化碳或氮氣。

30、根據(jù)本公開實施例的第二方面，提供一種溫差致變式微采樣方法，包括：

31、獲取當(dāng)前存儲于半導(dǎo)體儲罐初始容腔內(nèi)的熱膨脹介質(zhì)的溫度和初始體積；

32、依據(jù)待采樣體積基于熱膨脹介質(zhì)的熱膨脹系數(shù)控制所述半導(dǎo)體儲罐升溫至熱膨脹介質(zhì)的溫度達(dá)到預(yù)定溫度、以使熱膨脹介質(zhì)產(chǎn)生與待采樣體積相應(yīng)的體積變化量，所述體積變化量使相應(yīng)體積的待測樣液從連接于所述半導(dǎo)體儲罐底部的取樣部排出以實現(xiàn)微采樣。

33、實現(xiàn)上述技術(shù)方案，通過采用溫差致變的方式實現(xiàn)采樣體積的控制，減少了機械動力部件的設(shè)置，簡化了裝置的整體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而能夠一定程度縮小裝置體積，且由于熱膨脹介質(zhì)的特性一定，因此發(fā)生體積變化的精度更高，從而能夠提高微采樣精度。

34、在一些示例性的實施方式中，所述初始容腔內(nèi)存儲直接作為熱膨脹介質(zhì)的待測樣液，所述半導(dǎo)體儲罐對待測樣液加熱后產(chǎn)生的體積變化量直接從所述取樣部排出以實現(xiàn)微采樣。

35、實現(xiàn)上述技術(shù)方案，針對不易揮發(fā)或加熱后不會發(fā)生其他化學(xué)反應(yīng)的待測樣液，采用直接加熱待測樣液實現(xiàn)采樣的方式，使得實現(xiàn)相應(yīng)功能的采樣裝置結(jié)構(gòu)可以更加簡單。

36、在一些示例性的實施方式中，待測樣液存儲于所述取樣部，所述半導(dǎo)體儲罐對熱膨脹介質(zhì)加熱后產(chǎn)生的體積變化量驅(qū)動取樣部產(chǎn)生伸縮變化以排出待測樣液實現(xiàn)微采樣。

37、實現(xiàn)上述技術(shù)方案，針對易揮發(fā)或加熱后易發(fā)生其他化學(xué)反應(yīng)的待測樣液，采用取樣部轉(zhuǎn)化體積變化量實現(xiàn)采樣過程，從而保證了待測樣液的穩(wěn)定性。

38、綜上所述，相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：

39、本發(fā)明實施例通過提供一種溫差致變式微采樣裝置及方法，采樣時，先在初始容腔內(nèi)儲滿熱膨脹介質(zhì)，此時熱膨脹介質(zhì)的溫度、熱膨脹系數(shù)和初始容積是確定的，由溫度檢測模塊采集熱膨脹介質(zhì)的溫度，由于熱膨脹介質(zhì)的體積變化量與溫度呈線性變化，根據(jù)該線性關(guān)系即可得到達(dá)到待采樣體積的體積變化量所需加熱的預(yù)定溫度，通過控制單元對半導(dǎo)體儲罐進(jìn)行通電加熱直至熱膨脹系數(shù)達(dá)到預(yù)定溫度后停止，此時熱膨脹介質(zhì)受初始容腔的限制即將該體積變化量作用在取樣部，排出相應(yīng)體積的待測樣液至試紙或檢測裝置上，即可完成微采樣過程；由于采用溫差致變的方式實現(xiàn)采樣體積的控制，減少了機械動力部件的設(shè)置，簡化了裝置的整體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而能夠一定程度縮小裝置體積，且由于熱膨脹介質(zhì)的特性一定，因此發(fā)生體積變化的精度更高，從而能夠提高微采樣精度。