一种去除微型密闭管路中气泡的装置及方法

本发明涉及微流体，具体涉及一种去除微型密闭管路中气泡的装置及方法。

背景技术：

1、在微流体实验过程中，气泡的存在往往会给实验带来诸多困扰。气泡的形成主要有以下几种原因：流体中溶解气体的脱溶、流体与实验设备壁面之间的气体交换、流体在管路连接处的气体渗入以及液体在微小管路内流动时的剪切作用等。

2、由于气泡的大小和分布随机性强，且易于在微小管路和流体腔室内滞留，其对实验结果的影响是不可忽视的。

3、首先，气泡的存在会显著影响光学检测的精度。例如，在流体颗粒分析中，气泡的散射会使得颗粒的实际信号淹没在噪声中，增加数据处理的复杂性。并且，气泡的移动和变化会使得激光散射信号不稳定，进而影响到测量的重复性和精度。

4、其次，气泡对显微成像质量的影响也不容忽视。在显微观测过程中，气泡会使观测区域的光强分布不均匀，造成图像中出现亮斑和阴影。这种不均匀的光强分布会模糊样品的细节，降低显微成像的分辨率和对比度，影响图像分析和处理的效果。

5、针对微流体系统气泡去除的需求，现有的解决方案包括：

6、1)对微流体通道的内壁进行亲水或疏水处理，以控制气泡的形成和移动。

7、2)在流体中加入消泡剂，以降低气泡的表面张力，使其破裂或合并成较大的气泡并易于排出。

8、这些方法需要对流体通道或流体进行专门的化学处理，这种化学处理会增加对实验样品兼容性的不确定影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种去除微型密闭管路中气泡的装置及方法，以解决现有技术中需要对流体通道进行专门的结构设计、化学处理等，增加了实验的复杂性以及相关处理对实验样品兼容性的不确定影响的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明具体提供一种去除微型密闭管路中气泡的装置，包括由两段管路顺次连接的第一注射器、样品池和第二注射器，所述第一注射器和所述第二注射器均以针头向下的姿态竖向设置，并且所述第一注射器和所述第二注射器的针筒均被固定；

3、所述第一注射器和所述第二注射器的推杆均能够主动向前推进以推出针筒内溶液，或被动向后移动以容纳来流溶液；

4、在同一时间，所述第一注射器和所述第二注射器为以下三种状态中的一个：

5、所述第一注射器的推杆主动向前推进，所述第二注射器的推杆被动向后移动，将溶液向所述第二注射器所在方向推进，使气泡向所述第二注射器中聚集；

6、所述第一注射器的推杆被动向后移动，所述第二注射器的推杆主动向前推进，以将溶液向所述第一注射器所在方向推进，使气泡向所述第一注射器中聚集；

7、所述第一注射器和所述第二注射器的推杆均静止，使所述样品池中溶液静止，以观察所述样品池溶液中是否存在气泡。

8、进一步地，所述第一注射器和所述样品池之间的管路中还连接有第一集气囊，所述样品池和所述第二注射器之间的管路中还连接有第二集气囊；

9、所述第一集气囊和所述第二集气囊用于辅助溶液中的气体分离。

10、进一步地，所述第一集气囊包括上下两部分壳体，两部分壳体之间通过法兰密封连接，两部分壳体的端部均设置有用于与管路连接的螺纹孔；

11、两部分壳体之间夹有过滤膜或丝网，以去除溶液中的气体；

12、所述第二集气囊与所述第一集气囊结构相同。

13、进一步地，与所述样品池连接的两个管路中，其中一个管路的端头位于所述样品池的底部，以在初始注液时减少气泡产生，另一个管路的端头位于所述样品池的顶部，以帮助排出所述样品池中的气泡。

14、进一步地，与所述样品池连接的两个管路分别位于所述样品池的两侧；

15、所述样品池朝向其顶部存在管路端头的一侧倾斜设置；或，

16、所述样品池的顶面为倾斜面，并且顶部存在管路端头的一侧为低位。

17、进一步地，所述样品池设置于超声浴槽内，所述超声浴槽能够通过高频振动破坏、驱动气泡，并协同所述第一注射器或第二注射器的注液动作引起溶液流动产生的剪切和输运，加速气泡排出。

18、进一步地，所述装置还包括用于固定和推送注射器的注液机构，所述注液机构包括驱动电机组件、丝杆、导杆、能够固定或释放所述推杆的推杆固定器和用于固定所述针筒的针筒固定器；

19、所述导杆的两端分别与所述驱动电机组件和所述针筒固定器固定连接，所述推杆固定器滑动连接在所述导杆上，所述丝杆与所述导杆平行设置，并且所述推杆固定器与丝杆螺纹连接，所述驱动电机组件能够驱动所述丝杆转动。

20、本发明还提供一种去除微型密闭管路中气泡的方法，使用上述的装置，包括以下步骤：

21、s1、第一注射器和第二注射器分别抽取适量溶液，通过四段管路将第一注射器、第一集气囊、样品池、第二集气囊和第二注射器顺次连接，并固定第一注射器和第二注射器的针筒；

22、s2、固定第二注射器的推杆，释放第一注射器的推杆，使第一注射器的推杆可以自由移动；

23、s3、缓慢推动第二注射器的推杆，使溶液缓慢的流过第二集气囊进入样品池中，第三管路的端口靠近样品池底部，控制溶液缓慢浸润样品池内壁，逐渐升高液面，将样品池内的气体排出，减少气泡产生；

24、第二管路的端头靠近样品池的顶部，溶液经由第二管路流出样品池，并经由第一集气囊进入第一注射器，使气体被挤压汇聚于所述第一注射器的上部；

25、溶液中的气泡在第一集气囊中合并，气泡浮力增大，更容易从溶液中分离，并且第一集气囊中的过滤膜或丝网可以去除溶液中的气体。

26、s4、若样品池内充满液体后仍有少量气泡存在，则打开超声浴槽，利用高频振动破坏、驱动气泡，同时继续通过第二注射器进行注液动作，协同利用溶液流动产生的剪切和输运，加速气泡排出。

27、s5、若通过超声浴槽振动后，仍有气泡吸附于样品池的边角处，难以有效排出，则交替推动第一注射器和第二注射器，使溶液流动方向多次交替变换，产生流体震荡，帮助气泡从溶液中分离，帮助排出样品池中和管路中的气泡。

28、进一步地，若通过超声浴槽振动和流体交替变向后，气泡仍无法排出，则将第一注射器、第一集气囊、第二集气囊、样品池和管路中的所有溶液均注入第二注射器中，顺次重复步骤s2-s5。

29、本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

30、本装置通过顺次连接的第一注射器、样品池和第二注射器构成一个密闭的空腔，避免液体在将样品池中的气体排出后，再被外界空气侵入。通过将一个注射器中的液体缓慢的注入样品池中，使液体缓慢浸润样品池的内壁，降低气泡产生的概率。还可以通过两个注射器交替注射的方式，使液体流动方向多次变换，产生流体震荡，帮助气泡从液体中分离，帮助排出样品池和管路中的气泡。

技术特征：

1.一种去除微型密闭管路中气泡的装置，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的一种去除微型密闭管路中气泡的装置，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的一种去除微型密闭管路中气泡的装置，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的一种去除微型密闭管路中气泡的装置，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的一种去除微型密闭管路中气泡的装置，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的一种去除微型密闭管路中气泡的装置，其特征在于，

7.一种去除微型密闭管路中气泡的方法，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的一种去除微型密闭管路中气泡的方法，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的一种去除微型密闭管路中气泡的方法，其特征在于，

10.根据权利要求9所述的一种去除微型密闭管路中气泡的方法，其特征在于，

技术总结本发明公开了微流体技术领域的一种去除微型密闭管路中气泡的装置及方法，包括由四段管路顺次连接的第一注射器、第一集气囊、样品池、第二集气囊和第二注射器；所述第一注射器和所述第二注射器均能够向前推进以向所述样品池和/或对侧的注射器中推送溶液，或向后移动以容纳来流溶液；第二管路和第三管路中，一个管路的端头位于所述样品池的底部，以在初始注液时减少气泡产生，另一个管路的端头位于所述样品池的顶部，以帮助排出所述样品池中的气泡。技术研发人员：周宏伟,徐升华受保护的技术使用者：中国科学院力学研究所技术研发日：技术公布日：2024/11/14