CN110433886A - 新结构精密移液器、移液设备和移液方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新结构精密移液器，包括分体设置且可过盈配合的移液主体与吸头，所述移液主体与所述运动机构连接，当所述新结构精密移液器在使用时，所述运动机构带动移液主体与吸头过盈配合后带动新结构精密移液器吸取液体、排出液体以实现液体的移取。本发明还涉及一种移液设备，其包括上述的新结构精密移液器。本发明还涉及一种移液方法，其采用上述的移液设备。本发明的新结构精密移液器、移液设备可有效减少工作人员的疲劳，自动化程度较高的优点。

Description

新结构精密移液器、移液设备和移液方法

【技术领域】

本发明涉及液体移取技术领域，特别涉及一种新结构精密移液器、移液设备及移液方法。

【背景技术】

在物理、化学、生物学等领域，出于采样、配比等目的，经常需要从某一种试剂中取出少量的液体，因此人们设计出移液装置。

目前国内医疗检验设备和分析仪器行业用于移液采样主要是通过注射器或柱塞泵来驱动吸排液，用采样针来取样，为了防止交叉污染需要对采样针的内外壁和管道进行清洗，液路***较为复杂，还存在清洗不干净带来交叉污染的风险。

市面上大多数移液装置，均需要工作人员手动操作，即用移液装置从某一种试剂中手动抽取液体，但当需要批量操作时，工作人员易出现疲劳、取液精度降低等问题，以致会影响到试验结果、配比比例。

因此，如何解决人工批量移取液体会出现疲劳、精度降低的问题，便成了解决的重点。

【发明内容】

为克服上述的技术问题，本发明提供了一种新结构精密移液器、移液设备及移液方法。

本发明解决技术问题的方案是提供一种新结构精密移液器，包括分体设置且可过盈配合的移液主体与吸头，所述移液主体与所述运动机构连接，当所述新结构精密移液器在使用时，所述运动机构带动移液主体与吸头过盈配合后带动新结构精密移液器吸取液体、排出液体以实现液体的移取。

优选地，所述移液主体包括步进电机、丝杆、推板、直线导轨、柱塞泵、推杆及推管，所述步进电机的输出端与丝杆连接并可带动丝杆正旋转或逆旋转，所述推板分别与丝杆螺纹连接并与直线导轨连接，所述柱塞泵包括缸体及可在缸体内往复运动的柱塞结构，所述推板还与柱塞结构的一端固定连接，所述吸头与缸体的一端过盈配合，所述推管套设在缸体外并可在外力作用下相对缸体运动，当丝杆正旋转时，丝杆带动推板沿直线导轨滑动并逐渐靠近、接触推杆并使推杆推动推管，推管将吸头逐渐顶出并脱离出缸体。

优选地，在所述缸体外侧设置有凹槽结构，所述推管上包括有与凹槽结构相匹配的凸起结构，且所述凹槽结构在缸体轴线方向上的长度大于凸起结构在缸体轴线方向上的长度，当所述推管套设在缸体上时凸起结构位于凹槽结构中且可在外力作用下改变凸起结构在凹槽结构中的相对位置。

优选地，所述新结构精密移液器包括外壳，在外壳上开设有通孔，所述推杆部分从通孔中伸出，所述新结构精密移液器还包括压缩弹簧，所述压缩弹簧一端与推杆连接，另一端与外壳连接，所述压缩弹簧用于在吸头脱离缸体后保持推杆停留在原位。

优选地，所述移液器还包括压力传感器，所述压力传感器用于检测液面高度、检测吸头内的压力以确定是否有液体被吸入吸头中。

本发明还提供一种移液设备，包括中控台、上述的新结构精密移液器、所述运动机构、安装工位、取液工位及出液工位，所述中控台分别与新结构精密移液器、运动机构电性连接并对新结构精密移液器、运动机构进行控制，所述新结构精密移液器通过吸取、排放的方式进行液体的移取，所述运动机构与移液主体机械连接，所述吸头设置在安装工位上，所述取液工位中设置有供移取的液体，所述出液工位用于液体的排入，中控台控制运动机构带动移液主体依次经过安装工位使移液主体与吸头连接、经过取液工位使新结构精密移液器吸取液体及经过出液工位使新结构精密移液器排放液体。

优选地，所述移液设备还包括回收工位，所述回收工位用于吸头的回收，中控台控制运动机构带动新结构精密移液器至出液工位后，控制运动机构带动新结构精密移液器至回收工位使移液主体将吸头逐渐顶出并脱离移液主体，使吸头落入至回收工位中。

优选地，所述移液设备还包括供电结构，所述供电结构分别与中控台、运动机构及新结构精密移液器电性连接用于供电。

本发明还提供一种移液方法，包括如下步骤：

S1：通过驱动运动机构将移液器的移液主体与吸头通过过盈配合的方式连接；

S2：驱动运动机构将移液器移至吸液位置，并驱动步进电机吸取液体；

S3：驱动运动机构将移液器移至排液位置，并驱动步进电机排出液体；

S4：驱动运动机构将移液器移至吸头回收位置，控制移液主体顶出吸头并使吸头与移液主体分离。

相对于现有技术，本发明的新结构精密移液器、移液设备具有如下优点：

(1)、推板通过顶杆对推杆的推力实现吸头与缸体的分离，即通过刚性连接之间的相互作用，在顶杆推动推杆至一定位置后可精准确定吸头与缸体分离，结构较为简单。

(2)、通过步进电机与丝杆配合实现较为机械化地移取液体，有利于在降低工作人员的工作强度，减轻工作人员的工作负担的同时还可在取液精度上得到一定的保证。

(3)、通过中控台、新结构精密移液器、运动机构、安装工位、取液工位及出液工位的配合，实现一套自动化移液流程，降低了工作人员的工作负担，在取液精度上以及效率上都得到一定的保证。

【附图说明】

图1是本发明移液设备的立体结构示意图。

图2A是本发明新结构精密移液器的一视角的立体结构示意图。

图2B是图2A另一视角的结构示意图。

图2C是本发明新结构精密移液器的移液主体除大盖板的立体结构示意图。

图2D是图2C中A处的放大示意图。

图2E是本发明新结构精密移液器的移液主体除小盖板的立体结构示意图。

图3是本发明新结构精密移液器的柱塞泵的剖面结构示意图。

图4是本发明新结构精密移液器的缸体与推管的剖面结构示意图。

图5是本发明移液方法的流程示意图。

附图标记说明：

2、移液设备；3、中控台；4、运动机构；5、安装工位；6、取液工位；7、出液工位；8、供电结构；9、回收工位；10、新结构精密移液器；11、移液主体；12、吸头；13、外壳；14、电路板；15、步进电机；16、丝杆；17、推板；18、直线导轨；19、柱塞泵；20、推杆；21、推管；131、固定板；132、小盖板；133、大盖板；134、通孔；191、缸体；192、柱塞结构；193、柱塞杆； 194、密封圈；195、凹槽结构；211、凸起结构；171、板体；172、顶杆；23、感测机构；231、第一光电传感器；232、第二光电传感器；233、第三光电传感器；234、压力传感器。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明提供一种移液设备2，用于移取液体，包括中控台3、运动机构4、安装工位5、取液工位6、出液工位 7、供电结构8、回收工位9及新结构精密移液器10，所述运动机构4、新结构精密移液器10分别与中控台3电性连接，中控台3、运动机构4、新结构精密移液器10分别与供电结构8电性连接，新结构精密移液器10包括分体设置且可过盈配合的移液主体11与吸头12，运动机构4与移液主体11机械连接，吸头 12设置在安装工位5上，取液工位6中设置有供移取的液体。优选地，运动机构4与移液主体11通过螺纹连接的方式连接，螺纹连接的方式使得运动机构4与移液主体11之间具有较好的固定程度也便于拆卸以进行维修、更换等。

当该移液设备2工作时，中控台3控制运动机构4带动移液主体11至安装工位5并使将移液主体11部分***吸头12一端使移液主体11与吸头12过盈配合后，控制运动机构4带动新结构精密移液器10至取液工位6并吸取液体后，控制运动机构4 带动新结构精密移液器10至出液工位7出将吸取的液体排至出液工位7后，控制运动机构4带动新结构精密移液器10至回收工位9并将吸头12脱离于移液主体11，吸头12落入至回收工位9中，控制运动机构4复位以进行下一次移液循环。

优选地，供电结构8可直接从外界电源取电后给移液设备2 供电；优选地，吸头12为一次性吸头，可避免多次使用对液体造成污染，即交叉污染，有助于后续采样、配比结果的准确性。

请一并参阅图2A至图2E，移液主体11包括外壳13、控制器(未图示)、电路板14、步进电机15、丝杆16、推板17、直线导轨18、柱塞泵19、推杆20、推管21，外壳13包括固定板131、小盖板132及大盖板133，步进电机15、控制器分别于电路板14电性连接，所述固定板131用于步进电机15、丝杆16、推板17、直线导轨18、柱塞泵19、推杆20位置的固定，所述小盖板132与大盖板133的设置便于步进电机15、丝杆16、推板17、直线导轨18、柱塞泵19、推杆20的安装；步进电机15 的输出端与丝杆16连接并可带动丝杆16旋转，具体地，带动丝杆16正旋转或逆旋转；推板17分别与丝杆16螺纹连接并与直线导轨18连接，推板17可在直线导轨18上滑动且直线导轨18 的延伸方向与丝杆16轴线方向一致，即当推板17被丝杆16带动运动的同时在直线导轨18上滑动；柱塞泵19包括缸体191 及可在缸体191内往复运动的柱塞结构192，柱塞结构192通过往复运动使缸体191的容积发生变化来实现液体的吸、排，推管21套设在缸体191外并可在外力的作用下相对缸体191运动，柱塞结构192一端与推板17固定连接，缸体191固定在外壳13 内并伸出且与吸头12过盈配合；固定板131上开设有一通孔134，推杆20部分从通孔134中伸出，当丝杆16正旋转时，带动推板17沿直线导轨18滑动并逐渐靠近、接触推杆20时推杆 20推动推管21，推管21将吸头12逐渐顶出并脱离缸体191。控制器根据收到的电信号对通过电路板14控制步进电机15正旋转、逆旋转或停止旋转。可以理解，为避免控制机构的重复，在本发明中，控制器设置在中控台3中；且为了保证液体移取的顺利进行，中控台3可根据控制器所接收的电信号以对运动机构4、新结构精密移液器10进行相应控制。

请参阅图3，柱塞结构192包括柱塞杆193及密封圈194，所述密封圈194套设在柱塞杆193上并位于柱塞杆193与缸体 191之间，柱塞杆193与推板17固定连接，当柱塞杆193在缸体191内往复运动时，柱塞结构192使缸体191的容积发生变化进而使柱塞泵19具有吸力及排斥力以吸取液体与排出液体。本发明的柱塞杆193的材质优选为氧化锆陶瓷，密封圈194的材质优选为耐磨性好的高分子材料，其与氧化锆陶瓷的配合可确保柱塞泵19具有较佳吸、排液精度，同时具有较长的使用寿命。

请继续参阅图2A至图2E，推板17包括固定连接的板体171 与顶杆172，顶杆172突出于板体171，板体171分别与丝杆16、直线导轨18及柱塞结构192连接，推板17通过顶杆172与推杆 20连接。

新结构精密移液器10还包括压缩弹簧(图未示)，压缩弹簧一端与推杆20连接，另一端与固定板131连接，在吸头12 脱离于缸体191后，压缩弹簧凭借恢复原状的力将推杆20的一端顶出固定板131保持推杆停留在原位，在本发明中即为保持推杆位于在推掉吸头后的位置。

请再次参阅图2A至图2E，新结构精密移液器10还包括感测机构23，所述感测机构23分别与电路板14及供电结构8电性连接，所述感测机构23包括第一光电传感器231、第二光电传感器232、第三光电传感器233及压力传感器234，第一光电传感器231、第二光电传感器232用于对板体171的有无状态进行检查，当第一光电传感器231检测到板体171时，产生第一光电信号并发送给控制器，控制器控制步进电机15停止旋转；当第二光电传感器232检测到板体171时，产生第二光电信号并发送给控制器，控制器控制步进电机15停止旋转。第三光电传感器233用于对推杆20的有无状态进行检测，当第三光电传感器 233未检测到推杆20时，产生第三光电信号并发送给控制器，控制器控制步进电机15逆旋转；当第三光电传感器233检测到推杆20时，不产生第三光电信号。所述压力传感器234用于检测吸头12内的压力以确定是否有液体被吸入吸头12中，并将所检测的压力数值以压力信号的形式发送给控制器，控制器内设置有压力值，该压力值为对应吸头12内液体的最小压力值，当压力数值小于压力值时，控制器即判断吸头12未吸入液体，中控台3控制运动机构4移动以使新结构精密移液器10进一步靠近液体，并控制新结构精密移液器10重复液体吸取动作。优选地，所述压力传感器234还用于检测吸头内液面高度，具体地，压力传感器234根据位于吸头12液体远离缸体一端的压力(即为液体底部压力)结合吸头12的具体形状计算出液面高度。控制器内设置有吸头12内的液体的压力与吸取的液体的液面高度的对照表，具体需要吸取液体的液面高度可通过中控台设定，可实现液面高度的精确吸取，而不需工作人员手动吸取液体并目测液面高度。

具体地，当步进电机15开始工作时，步进电机15带动丝杆 16逆旋转，板体171沿直线导轨18向远离推杆20的方向运动，并带动柱塞杆193运动使缸体191内的容积增大产生吸力使与之连通的吸头12吸取液体，此时压力传感器234工作，当板体171 运动至第一光电传感器231检测范围内且压力数值大于压力值时，第一光电传感器231产生第一光电信号给控制器，控制器控制步进电机15停止旋转，同时中控台3根据第一光电信号控制运动机构4带动新结构精密移液器10至注液工位处并控制步进电机15正旋转，柱塞杆193运动使缸体191内的容积减小，此时液体被从吸头12处逐渐排出；当板体171运动至第二光电传感器232检测范围内时，控制器控制步进电机15停止旋转，同时中控台3根据第二光电信号控制运动机构4带动新结构精密移液器10至回收工位9处并控制步进电机15继续正旋转，推杆 20逐渐被顶杆172顶离第三光电传感器233的检测范围至完全脱离第三传感器的检测范围，此时第三光电传感器233产生第三光电信号并传送给控制器，控制器控制步进电机15逆旋转以至将丝杆16复位至初始位以便再一次进行液体移取操作。可以理解，在本发明第二光电传感器232发送第二光电信号时，即可理解为液体已从吸头12中排出；可以理解，在本发明第三光电传感器233发送第三光电信号时，即可理解为吸头12已被推杆20、推管21推离于移液主体11。通过第一光电传感器231与第二光电传感器232的设置，可确保该新结构精密移液器10吸、排液体排液量的精度，可有效实现自动化。优选地，当吸头12与移液主体11连接时，吸头12推动推管21将推杆20推回第三光电传感器233的检测，此时第三光电传感器233产生第四光电信号并传送给中控台3，中控台3根据第四光电信号控制运动机构4 带动新结构精密移液器10移至取液工位。

请参阅图4，在缸体191外侧设置有凹槽结构195，在推管 21上设置有与凹槽结构195相匹配的凸起结构211，且凹槽结构 195在缸体191的轴线方向上的长度大于凸起结构211在缸体 191轴线方向上的长度，如此设置推管21的凸起结构211可在推杆20或吸头12的作用下处于缸体191之凹槽结构195中的不同位置且推管21不会脱离出缸体191。

请参阅图5，本发明还提供一种移液方法，包括如下步骤：

S1：通过驱动运动机构将移液器的移液主体与吸头通过过盈配合的方式连接；

可以理解，在本发明中，中控台控制运动机构带动与其机械连接的移液主体至安装工位，将移液主体与位于安装工位上的吸头过盈配合。

S2：驱动运动机构将移液器移至吸液位置，并驱动步进电机吸取液体；

可以理解，在移液主体与吸头连接后，中控台控制运动机构将新结构精密移液器从安装工位处带至取液工位处，新结构精密移液器从取液工位处通过步进电机、丝杆、推板、柱塞泵、推管、吸头的配合将液体吸入吸头中；可以理解，本方法中所指的吸液位置即为移液设备的取液工位。

S3:驱动运动机构将移液器移至排液位置，并驱动步进电机排出液体；

可以理解，中控台控制运动机构将新结构精密移液器从取液工位处带至出液工位处，新结构精密移液器从取液工位处通过步进电机、丝杆、推板、柱塞泵、推管、吸头的配合将液体从吸头中排出至出液工位中；可以理解，本方法中所指的排液位置即为移液设备的出液工位。

S4：驱动运动机构将移液器移至吸头回收位置，控制移液主体顶出吸头并使吸头与移液主体分离。

可以理解，中控台控制运动机构将新结构精密移液器从出液工位处带至回收工位处，移液主体中的步进电机、丝杆、板体、顶杆、推杆、第三光电传感器、推管的配合将吸头从推管处逐渐顶出，并最终使之与移液主体分离，分离后的吸头落入至回收工位中；可以理解，本方法中所指的吸头回收位置即为移液设备的回收工位。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种新结构精密移液器，用于被运动机构带动以移取液体，其特征在于：所述新结构精密移液器包括分体设置且可过盈配合的移液主体与吸头，所述移液主体与所述运动机构连接，当所述新结构精密移液器在使用时，所述运动机构带动移液主体与吸头过盈配合后带动新结构精密移液器吸取液体、排出液体以实现液体的移取。

2.如权利要求1所述的移液设备，其特征在于：所述移液主体包括步进电机、丝杆、推板、直线导轨、柱塞泵、推杆及推管，所述步进电机的输出端与丝杆连接并可带动丝杆正旋转或逆旋转，所述推板分别与丝杆螺纹连接并与直线导轨连接，所述柱塞泵包括缸体及可在缸体内往复运动的柱塞结构，所述推板还与柱塞结构的一端固定连接，所述吸头与缸体的一端过盈配合，所述推管套设在缸体外并可在外力作用下相对缸体运动，当丝杆正旋转时，丝杆带动推板沿直线导轨滑动并逐渐靠近、接触推杆并使推杆推动推管，推管将吸头逐渐顶出并脱离出缸体。

3.如权利要求2所述的移液设备，其特征在于：在所述缸体外侧设置有凹槽结构，所述推管上包括有与凹槽结构相匹配的凸起结构，且所述凹槽结构在缸体轴线方向上的长度大于凸起结构在缸体轴线方向上的长度，当所述推管套设在缸体上时凸起结构位于凹槽结构中且可在外力作用下改变凸起结构在凹槽结构中的相对位置。

4.如权利要求2所述的移液设备，其特征在于：所述新结构精密移液器包括外壳，在外壳上开设有通孔，所述推杆部分从通孔中伸出，所述新结构精密移液器还包括压缩弹簧，所述压缩弹簧一端与推杆连接，另一端与外壳连接，所述压缩弹簧用于在吸头脱离缸体后保持推杆停留在原位。

5.如权利要求2所述的新结构精密移液器，其特征在于：所述移液器还包括压力传感器，所述压力传感器用于检测液面高度、检测吸头内的压力以确定是否有液体被吸入吸头中。

6.一种移液设备，其特征在于：所述移液设备包括中控台、如权利要求1-5任一项所述的新结构精密移液器、所述运动机构、安装工位、取液工位及出液工位，所述中控台分别与新结构精密移液器、运动机构电性连接并对新结构精密移液器、运动机构进行控制，所述新结构精密移液器通过吸取、排放的方式进行液体的移取，所述运动机构与移液主体机械连接，所述吸头设置在安装工位上，所述取液工位中设置有供移取的液体，所述出液工位用于液体的排入，中控台控制运动机构带动移液主体依次经过安装工位使移液主体与吸头连接、经过取液工位使新结构精密移液器吸取液体及经过出液工位使新结构精密移液器排放液体。

7.如权利要求6所述的移液设备，其特征在于：所述移液设备还包括回收工位，所述回收工位用于吸头的回收，中控台控制运动机构带动新结构精密移液器至出液工位后，控制运动机构带动新结构精密移液器至回收工位使移液主体将吸头逐渐顶出并脱离移液主体，使吸头落入至回收工位中。

8.如权利要求6所述的移液设备，其特征在于：所述移液设备还包括供电结构，所述供电结构分别与中控台、运动机构及新结构精密移液器电性连接用于供电。

9.一种移液方法，用于移取液体，其特征在于：所述移液方法包括如下步骤：

S1：通过驱动运动机构将移液器的移液主体与吸头通过过盈配合的方式连接；

S2：驱动运动机构将移液器移至吸液位置，并驱动步进电机吸取液体；

S3：驱动运动机构将移液器移至排液位置，并驱动步进电机排出液体；

S4：驱动运动机构将移液器移至吸头回收位置，控制移液主体顶出吸头并使吸头与移液主体分离。