CN111359686A - 一种注射泵连续进样***及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种注射泵连续进样***，包括：控制单元、出样单元、第一注射泵连续进样支路和第二注射泵连续进样支路；所述控制单元控制所述第一注射泵连续进样支路和第二注射泵连续进样支路中的其中一个注射泵连续进样支路在出样的同时，另一个注射泵连续进样支路则在吸样，且吸样速度大于或者等于出样速度，待其中一个注射泵连续进样支路出样完成后，控制单元控制另一个注射泵连续进样支路出样，实现连续出样。本发明由于控制单元单独控制两个注射泵，可在出样前将注射器及管路中的空气排尽，且可实现微流体交替连续进样吸样，保证微流体的品质，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及微流体控制技术领域，特别是涉及一种注射泵连续进样***及其控制方法。
背景技术
在实验室中利用微流控技术进行小批量合成时通常采用的进样方式有蠕动泵、注射泵及压力泵。蠕动泵能够连续进样，但蠕动泵所产生的吸程会受泵管硬度和回弹力的影响，常见的实验型蠕动泵无法快速的输送流动性差及自由流动缓慢的液体，输送粘度高的液体需要高压力和硬度更高回弹力更强的蠕动泵。压力泵通常需要外接气瓶，并且需要配套稳压装置，使用繁琐、成本高。一般的注射泵装置操作是，用注射器吸取反应液体再固定在注射泵上，然后控制注射泵的推进速度，液体用完后需要手动重新吸样，不能不间断连续进样，操作繁琐，效率低下。中国发明专利(申请号201811366927.1)公开了一种液体连续进样***和连续进样方法，其利用注射泵往复运动控制双注射器交替工作，利用单向阀进行限流。该发明虽然结构简单，但是也有一定缺陷。首先，两个注射器通过一个推进杆联动，不能独立控制，一个注射器在吸样的时候，另一个注射器同时在出样，由于吸样速度和进样速度一样，且初始状态注射器管道没有排空过程，注射器里必定会残留空气，这会导致反应液体因气泡偶尔会出现断流的现象，影响产品品质。其次，在进样速度很低的情况下(几微升/小时)，通道内的压力较小，这会导致单向阀异常，本应闭塞的阀因两侧压力不足而造成泄漏，致使反应液流速不稳定。
综上，行业内急需研发一种注射泵单独控制的能实现微流体交替连续进样的装置或者***。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种注射泵连续进样***及其控制方法。
本申请的具体方案如下：
一种注射泵连续进样***，包括：控制单元、出样单元、第一注射泵连续进样支路和第二注射泵连续进样支路；所述第一注射泵连续进样支路和第二注射泵连续进样支路完全一样；所述出样单元、第一注射泵连续进样支路、第二注射泵连续进样支路均和控制单元连接，所述第一注射泵连续进样支路的尾端和第二注射泵连续进样支路的尾端均连接至出样单元；所述控制单元控制所述第一注射泵连续进样支路和第二注射泵连续进样支路中的其中一个注射泵连续进样支路在出样的同时，另一个注射泵连续进样支路则在吸样，且吸样速度大于或者等于出样速度，待其中一个注射泵连续进样支路出样完成后，控制单元控制另一个注射泵连续进样支路出样，实现连续出样。
优选地，所述第一注射泵连续进样支路包括：步进电机控制器H1、注射泵B1、三通管路E1，压管阀M3、压管阀M6和样品池D1，所述注射泵B1包括注射器N1、推动件K1、步进电机Q1、光电开关G1、光电开关G2和遮光件P1；所述第二注射泵连续进样支路包括：步进电机控制器H2、注射泵B2、三通管路E2，压管阀M4、压管阀M5和样品池D1，所述注射泵B2包括注射器N2、推动件K2、步进电机Q2、光电开关G3、光电开关G4和遮光件P2；所述出样单元包括：三通管路E3、三通管路E4、压管阀M1、压管阀M2和废液池D2；所述步进电机Q1、步进电机Q2均通过控制线分别与步进电机控制器H1的一端、步进电机控制器H2的一端连接，所述步进电机控制器H1的另一端、步进电机控制器H2的另一端均和控制单元连接，所述遮光件P1、遮光件P2分别安装在推动件K1、推动件K2上，所述推动件K1、推动件2分别在步进电机Q1、步进电机Q2的作用下推动注射器N1、注射器N2来回移动，所述光电开关G1、光电开关G2分别设置在注射器N1来回移动的起点和终点，所述光电开关G3、光电开关G4分别设置在注射器N2来回移动的起点和终点，所述光电开关G1、光电开关G2、光电开关G3和光电开关G4均和控制单元连接；三通管E1的第一端与注射器N1连接，第二端与三通管E3的第一端连接且第二端上装有压管阀M3，第三端置入样品池D1中且第三端装有压管阀M6；三通管E2的第一端与注射器N2连接，第二端与三通管E3的第二端连接且第二端上装有压管阀M4、第三端置入样品池D1中且第三端有压管阀M5；三通管E3的第三端与三通管E4的第一端连接，三通管E4的第二端上装有压管阀M1，且压管阀M1的尾端作为出样端，第三端上装有压管阀M2，且第三端置入废液池D2中；所述的压管阀M1、压管阀M2、压管阀M3、压管阀M4、压管阀M5、压管阀M6的控制端均与控制单元连接。
优选地，所述的控制单元包括按键、液晶显示器、微处理器；所述按键、液晶显示器均和微处理器连接；所述按键，用于设定注射器N1、注射器N2的流量速度，前进方向；所述液晶显示器，用于观察设定部件参数及部件状态。
一种基于上述的注射泵连续进样***的控制方法，包括：
S101，控制单元关闭出样单元，控制第一注射泵连续进样支路和第二注射泵连续进样支路吸样；
S102，所述控制单元打开出样单元，控制第一注射泵连续进样支路和第二注射泵连续进样支路排除空气；
S103，所述控制单元控制所述第一注射泵连续进样支路和第二注射泵连续进样支路中的其中一个注射泵连续进样支路按照预设流速出样；
S104，待其中一个注射泵连续进样支路出样完成后，控制单元控制另一个注射泵连续进样支路出样，同时控制完成出样的注射泵连续进样支路吸样，且吸样速度大于或者等于出样速度，实现连续出样。
优选地，所述的控制方法，包括：
S201，所述控制单元关闭压管阀M1、压管阀M3、压管阀M4、压管阀M5，打开压管阀M2、压管阀M6；
S202，所述控制单元控制注射泵B1进行吸样，液体经过三通管E1进入注射器N1中，当遮光件P1向左运动遮住光电开关G1时触发中断，注射泵B1停止吸样；
S203，所述控制单元关闭压管阀M6，打开压管阀M5；
S204，所述控制单元控制注射泵B2进行吸样，液体经过三通管E2进入注射器N2中，当遮光件P2向左运动遮住光电开关G3时触发中断，注射泵B2停止吸样；
S205，所述控制单元关闭压管阀M5，打开压管阀M3、压管阀M4；
S206，所述控制单元控制注射泵B1、注射泵B2排出注射器里的空气，空气通过三通管E4的第三端排出；
S207，所述控制单元关闭压管阀M2、压管阀M4，打开压管阀M1，通过控制单元设定注射泵B1、注射泵B2的流量速度；
S201，所述控制单元控制注射泵B1推进注射器N1开始出样，反应液通过三通管E4的第二端出样；
S208，当遮光件P1向右运动到光电开关G2的位置时，注射泵B1停止出样，关闭压管阀M3，打开压管阀M4；
S209，所述控制单元控制注射泵B2推进注射器N2开始出样，反应液通过三通管E4的第二端出样；同时所述控制单元控打开压管阀M6，注射泵B1开始吸样，吸样速度大于或者等于出样速度；
S210，当遮光件P2向右运动到光电开关G4的位置时，注射泵B2停止出样，关闭压管阀M4，打开压管阀M3，当遮光件P1向左运动到光电开关G1的位置时停止吸样，关闭压管阀M6；
S211，所述控制单元控制注射泵B1推进注射器N1开始出样，反应液通过三通管E4的第二端出样；同时所述控制单元打开压管阀M5，注射泵B2开始吸样，吸样速度大于或者等于出样速度；当遮光件向下运动到光电开关G3的位置时停止吸样，关闭压管阀M5，所述控制单元控制其中一个注射器出样的同时，控制另一个注射器吸样，实现连续出样。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明的注射泵连续进样***包括完全一样的第一注射泵连续进样支路和第二注射泵连续进样支路，所述控制单元控制所述第一注射泵连续进样支路和第二注射泵连续进样支路中的其中一个注射泵连续进样支路在出样的同时，另一个注射泵连续进样支路则在吸样，且吸样速度大于或者等于出样速度，待其中一个注射泵连续进样支路出样完成后，控制单元控制另一个注射泵连续进样支路出样，由于控制单元单独控制两个注射泵，可以控制注射器的吸样速度大于或者等于出样速度，这样可在出样前将注射器及管路中的空气排尽，且可实现微流体交替连续进样吸样，保证微流体的品质，提高生产效率。
附图说明
图1为本发明的注射泵连续进样***的示意性结构图。
图2为本发明的注射泵连续进样***的控制方法的示意性流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
参见图1、一种注射泵连续进样***，其特征在于，包括：控制单元、出样单元、第一注射泵连续进样支路和第二注射泵连续进样支路；所述第一注射泵连续进样支路和第二注射泵连续进样支路完全一样；所述出样单元、第一注射泵连续进样支路、第二注射泵连续进样支路均和控制单元连接，所述第一注射泵连续进样支路的尾端和第二注射泵连续进样支路的尾端均连接至出样单元；所述控制单元控制所述第一注射泵连续进样支路和第二注射泵连续进样支路中的其中一个注射泵连续进样支路在出样的同时，另一个注射泵连续进样支路则在吸样，且吸样速度大于或者等于出样速度，待其中一个注射泵连续进样支路出样完成后，控制单元控制另一个注射泵连续进样支路出样，实现连续出样。
具体地，所述第一注射泵连续进样支路包括：步进电机控制器H1、注射泵B1、三通管路E1，压管阀M3、压管阀M6和样品池D1，所述注射泵B1包括注射器N1、推动件K1、步进电机Q1、光电开关G1、光电开关G2和遮光件P1；所述第二注射泵连续进样支路包括：步进电机控制器H2、注射泵B2、三通管路E2，压管阀M4、压管阀M5和样品池D1，所述注射泵B2包括注射器N2、推动件K2、步进电机Q2、光电开关G3、光电开关G4和遮光件P2；所述出样单元包括：三通管路E3、三通管路E4、压管阀M1、压管阀M2和废液池D2；所述步进电机Q1、步进电机Q2均通过控制线分别与步进电机控制器H1的一端、步进电机控制器H2的一端连接，所述步进电机控制器H1的另一端、步进电机控制器H2的另一端均和控制单元连接，所述遮光件P1、遮光件P2分别安装在推动件K1、推动件K2上，所述推动件K1、推动件2分别在步进电机Q1、步进电机Q2的作用下推动注射器N1、注射器N2来回移动，所述光电开关G1、光电开关G2分别设置在注射器N1来回移动的起点和终点，所述光电开关G3、光电开关G4分别设置在注射器N2来回移动的起点和终点，所述光电开关G1、光电开关G2、光电开关G3和光电开关G4均和控制单元连接；三通管E1的第一端与注射器N1连接，第二端与三通管E3的第一端连接且第二端上装有压管阀M3，第三端置入样品池D1中且第三端装有压管阀M6；三通管E2的第一端与注射器N2连接，第二端与三通管E3的第二端连接且第二端上装有压管阀M4、第三端置入样品池D1中且第三端有压管阀M5；三通管E3的第三端与三通管E4的第一端连接，三通管E4的第二端上装有压管阀M1，且压管阀M1的尾端作为出样端，第三端上装有压管阀M2，且第三端置入废液池D2中；所述的压管阀M1、压管阀M2、压管阀M3、压管阀M4、压管阀M5、压管阀M6的控制端均与控制单元连接。
所述步进电机Q1通过控制线C11与步进电机控制器H1的一端连接，所述步进电机Q2通过控制线C12与步进电机控制器H2的一端连接，所述光电开关G1、光电开关G2、光电开关G3和光电开关G4分别通过导线C9、C10、C7、C8和控制单元连接，所述的压管阀M1、压管阀M2、压管阀M3、压管阀M4、压管阀M5、压管阀M6的控制端分别通过控制线C4、C3、C5、C2、C6、C1与控制单元连接，压管阀M5、压管阀M6分别通过软管E5、软管E6置于储液池D1中；压管阀M2通过软管E7置于废液池D2中；压管阀M1通过软管E8排出反应样品。
需要说明的是，注射泵连续进样***应用在微流控芯片上，即注射泵连续进样***的出样端和微流控芯连接。对注射泵连续进样***来说，吸样是指，将样品池D1中的液体吸入到注射器内，出样是指将注射器内的液体注射到微流控芯里，此时，对微流控芯来时，则是进样。所述液体为微流体。
在本实施例，所述的控制单元包括按键、液晶显示器、微处理器；所述按键、液晶显示器均和微处理器连接；所述按键，用于设定注射器N1、注射器N2的流量速度，前进方向；所述液晶显示器，用于观察设定部件参数及部件状态。
在本实施例，通过压管阀可以控制液体的流通，当遮光件P1、P2经过光电开关G1、G2、G3、G4时会产生中断信号给控制单元。
作为另一可实施例，注射泵B1、B2垂直于水平面朝上放置，且注射器朝上放置，这样能够更好的排出空气。
在本实施例，所述注射器N1、注射器N2吸样时的速度大于出样速度
参见图2、基于上述注射泵连续进样***的控制方法，包括：
S101，控制单元关闭出样单元，控制第一注射泵连续进样支路和第二注射泵连续进样支路吸样；在控制第一注射泵连续进样支路和第二注射泵连续进样支路吸样之前，需要将空注射器N1、N2分别装于注射泵B1、B2上，装好其它管路。
S102，所述控制单元打开出样单元，控制第一注射泵连续进样支路和第二注射泵连续进样支路排除空气；
S103，所述控制单元控制所述第一注射泵连续进样支路和第二注射泵连续进样支路中的其中一个注射泵连续进样支路按照预设流速出样；
S104，待其中一个注射泵连续进样支路出样完成后，控制单元控制另一个注射泵连续进样支路出样，同时控制完成出样的注射泵连续进样支路吸样，且吸样速度大于或者等于出样速度，实现连续出样。
具体地，所述的控制方法，包括：
S201，所述控制单元关闭压管阀M1、压管阀M3、压管阀M4、压管阀M5，打开压管阀M2、压管阀M6；
S202，所述控制单元控制注射泵B1进行吸样，液体经过三通管E1进入注射器N1中，当遮光件P1向左运动遮住光电开关G1时触发中断，注射泵B1停止吸样；
S203，所述控制单元关闭压管阀M6，打开压管阀M5；
S204，所述控制单元控制注射泵B2进行吸样，液体经过三通管E2进入注射器N2中，当遮光件P2向左运动遮住光电开关G3时触发中断，注射泵B2停止吸样；
S205，所述控制单元关闭压管阀M5，打开压管阀M3、压管阀M4；
S206，所述控制单元控制注射泵B1、注射泵B2排出注射器里的空气，空气通过三通管E4的第三端排出；
S207，所述控制单元关闭压管阀M2、压管阀M4，打开压管阀M1，通过控制单元设定注射泵B1、注射泵B2的流量速度；
S201，所述控制单元控制注射泵B1推进注射器N1开始出样，反应液通过三通管E4的第二端出样；
S208，当遮光件P1向右运动到光电开关G2的位置时，注射泵B1停止出样，关闭压管阀M3，打开压管阀M4；
S209，所述控制单元控制注射泵B2推进注射器N2开始出样，反应液通过三通管E4的第二端出样；同时所述控制单元控打开压管阀M6，注射泵B1开始吸样，吸样速度大于或者等于出样速度；
S210，当遮光件P2向右运动到光电开关G4的位置时，注射泵B2停止出样，关闭压管阀M4，打开压管阀M3，当遮光件P1向左运动到光电开关G1的位置时停止吸样，关闭压管阀M6；
S211，所述控制单元控制注射泵B1推进注射器N1开始出样，反应液通过三通管E4的第二端出样；同时所述控制单元打开压管阀M5，注射泵B2开始吸样，吸样速度大于或者等于出样速度；当遮光件向下运动到光电开关G3的位置时停止吸样，关闭压管阀M5，所述控制单元控制其中一个注射器出样的同时，控制另一个注射器吸样，实现连续出样。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种注射泵连续进样***，其特征在于，包括：控制单元、出样单元、第一注射泵连续进样支路和第二注射泵连续进样支路；所述第一注射泵连续进样支路和第二注射泵连续进样支路完全一样；
所述出样单元、第一注射泵连续进样支路、第二注射泵连续进样支路均和控制单元连接，所述第一注射泵连续进样支路的尾端和第二注射泵连续进样支路的尾端均连接至出样单元；
所述控制单元控制所述第一注射泵连续进样支路和第二注射泵连续进样支路中的其中一个注射泵连续进样支路在出样的同时，另一个注射泵连续进样支路则在吸样，且吸样速度大于或者等于出样速度，待其中一个注射泵连续进样支路出样完成后，控制单元控制另一个注射泵连续进样支路出样，实现连续出样。
2.根据权利要求1所述的注射泵连续进样***，其特征在于，所述第一注射泵连续进样支路包括：步进电机控制器H1、注射泵B1、三通管路E1，压管阀M3、压管阀M6和样品池D1，所述注射泵B1包括注射器N1、推动件K1、步进电机Q1、光电开关G1、光电开关G2和遮光件P1；
所述第二注射泵连续进样支路包括：步进电机控制器H2、注射泵B2、三通管路E2，压管阀M4、压管阀M5和样品池D1，所述注射泵B2包括注射器N2、推动件K2、步进电机Q2、光电开关G3、光电开关G4和遮光件P2；
所述出样单元包括：三通管路E3、三通管路E4、压管阀M1、压管阀M2和废液池D2；
所述步进电机Q1、步进电机Q2均通过控制线分别与步进电机控制器H1的一端、步进电机控制器H2的一端连接，所述步进电机控制器H1的另一端、步进电机控制器H2的另一端均和控制单元连接，所述遮光件P1、遮光件P2分别安装在推动件K1、推动件K2上，所述推动件K1、推动件K2分别在步进电机Q1、步进电机Q2的作用下推动注射器N1、注射器N2来回移动，所述光电开关G1、光电开关G2分别设置在注射器N1来回移动的起点和终点，所述光电开关G3、光电开关G4分别设置在注射器N2来回移动的起点和终点，所述光电开关G1、光电开关G2、光电开关G3和光电开关G4均和控制单元连接；三通管E1的第一端与注射器N1连接，第二端与三通管E3的第一端连接且第二端上装有压管阀M3，第三端置入样品池D1中且第三端装有压管阀M6；三通管E2的第一端与注射器N2连接，第二端与三通管E3的第二端连接且第二端上装有压管阀M4、第三端置入样品池D1中且第三端有压管阀M5；三通管E3的第三端与三通管E4的第一端连接，三通管E4的第二端上装有压管阀M1，且压管阀M1的尾端作为出样端，第三端上装有压管阀M2，且第三端置入废液池D2中；所述的压管阀M1、压管阀M2、压管阀M3、压管阀M4、压管阀M5、压管阀M6的控制端均与控制单元连接。
3.根据权利要求1所述的注射泵连续进样***，其特征在于，所述的控制单元包括按键、液晶显示器、微处理器；所述按键、液晶显示器均和微处理器连接；所述按键，用于设定注射器N1、注射器N2的流量速度，前进方向；所述液晶显示器，用于观察设定部件参数及部件状态。
4.一种基于权利要求1-3任意一项所述的注射泵连续进样***的控制方法，其特征在于，包括：
S101，控制单元关闭出样单元，控制第一注射泵连续进样支路和第二注射泵连续进样支路吸样；
S102，所述控制单元打开出样单元，控制第一注射泵连续进样支路和第二注射泵连续进样支路排除空气；
S103，所述控制单元控制所述第一注射泵连续进样支路和第二注射泵连续进样支路中的其中一个注射泵连续进样支路按照预设流速出样；
S104，待其中一个注射泵连续进样支路出样完成后，控制单元控制另一个注射泵连续进样支路出样，同时控制完成出样的注射泵连续进样支路吸样，且吸样速度大于或者等于出样速度，实现连续出样。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，包括：
S201，所述控制单元关闭压管阀M1、压管阀M3、压管阀M4、压管阀M5，打开压管阀M2、压管阀M6；
S202，所述控制单元控制注射泵B1进行吸样，液体经过三通管E1进入注射器N1中，当遮光件P1向左运动遮住光电开关G1时触发中断，注射泵B1停止吸样；
S203，所述控制单元关闭压管阀M6，打开压管阀M5；
S204，所述控制单元控制注射泵B2进行吸样，液体经过三通管E2进入注射器N2中，当遮光件P2向左运动遮住光电开关G3时触发中断，注射泵B2停止吸样；
S205，所述控制单元关闭压管阀M5，打开压管阀M3、压管阀M4；
S206，所述控制单元控制注射泵B1、注射泵B2排出注射器里的空气，空气通过三通管E4的第三端排出；
S207，所述控制单元关闭压管阀M2、压管阀M4，打开压管阀M1，通过控制单元设定注射泵B1、注射泵B2的流量速度；
S201，所述控制单元控制注射泵B1推进注射器N1开始出样，反应液通过三通管E4的第二端出样；
S208，当遮光件P1向右运动到光电开关G2的位置时，注射泵B1停止出样，关闭压管阀M3，打开压管阀M4；
S209，所述控制单元控制注射泵B2推进注射器N2开始出样，反应液通过三通管E4的第二端出样；同时所述控制单元控打开压管阀M6，注射泵B1开始吸样，吸样速度大于或者等于出样速度；
S210，当遮光件P2向右运动到光电开关G4的位置时，注射泵B2停止出样，关闭压管阀M4，打开压管阀M3，当遮光件P1向左运动到光电开关G1的位置时停止吸样，关闭压管阀M6；
S211，所述控制单元控制注射泵B1推进注射器N1开始出样，反应液通过三通管E4的第二端出样；同时所述控制单元打开压管阀M5，注射泵B2开始吸样，吸样速度大于或者等于出样速度；当遮光件向下运动到光电开关G3的位置时停止吸样，关闭压管阀M5，所述控制单元控制其中一个注射器出样的同时，控制另一个注射器吸样，实现连续出样。
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