专利名称：自动修正精度的电动移液器及其精度修正方法
技术领域：
本发明涉及移液器技术领域，尤其涉及一种自动修正精度的电动移液器及其精度修正方法。
背景技术：
在医疗、药物、基因和蛋白质研究、生物研究、药物开发实验室以及其它生物技术应用领域中，经常需要利用移液器在各种实验室操作规程中来操纵实验室样品，其利用移液器将一定体积的液体吸入移液管内，然后将液体分配成一个或多个分配体积。现有的移液器一般包括处理器、驱动装置和活塞，处理器根据所要移液的体积，控制驱动装置驱动活塞移动相应距离h，实际移液体积V为V= R2h，其中R为活塞的半径。但是移液器由于受到环境和操作手法的影响，实际移液体积存在精度误差，影响精度的主要因素如下①温度温度对移液器的精度影响较大，温度的变化会直接引起体积的变化，由于移液器中的空气无法足够快速地适应温度大幅度或者突然的变化，移液器操作前，为了保证精度，需要进行恒温处理，而且理想的室温为(21. 5+1) °C，操作不方便。②压强移液器的设计原理的依据是“虎克原理”，它的工作原理是活塞通过弹簧的伸缩运动来实现吸液和放液的，在活塞推动下排除空气，利用大气压吸入液体，再由活塞推动空气排出液体，气压的大小直接影响吸取液体的体积，往往活塞移动的体积必须比所希望的吸取体积要大一些。因此，压强成了影响较大的因素。③吸液的角度吸头进入液面与水平面要求尽可能接近垂直位置，否则垂直液柱较小，这样会吸入过多的液体，影响移液精度。现有移液器抗干扰能力弱，容易受到上述因素的影响使得精度和可靠性低。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的不足而提供一种精度高的自动修正精度的电动移液器，还提供这种电动移液器的精度修正方法。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是自动修正精度的电动移液器，它包括有微处理器、向微处理器输入移液体积数值的移液体积输入模块、驱动活塞移动的驱动电机模块，移液体积输入模块连接微处理器的输入端，驱动电机模块的输入端连接微处理器的输出端，还包括有温度检测模块、气压检测模块，温度检测模块和气压检测模块的输出端分别连接微处理器的输入端，微处理器接收到移液体积输入模块输入的移液体积数值后计算得出活塞应移动的距离，同时由温度检测模块、气压检测模块分别实时检测出环境的温度变化值、气压变化值并反馈给微处理器对活塞应移动的距离进行修正。本发明还包括陀螺仪传感器，陀螺仪传感器的输出端连接微处理器的输入端，螺仪传感器实时检测出电动移液器的偏移角度并反馈给微处理器对活塞应移动的距离进行修正。本发明还包括位置检测模块，位置检测模块的输出端连接微处理器的输入端，位置检测模块实时检测出电动移液器的位置并反馈给微处理器对活塞应移动的距离进行修正。本发明还包括负载失步检测模块，负载失步检测模块的输出端连接微处理器的输入端，负载失步检测模块实时检测出电机的失步情况并反馈给微处理器对活塞应移动的距离进行修正。本发明还提供了电动移液器的精度修正方法，包括以下步骤A、向微处理器输入移液体积数值；B、微处理器根据移液体积数值计算得出活塞应移动的距离；C、至少分别实时检测出环境的温度变化值、气压变化值并反馈给微处理器对活塞应移动的距离进行修正，得出活塞修正后的移动距离；D、根据活塞修正后的移动距离控制活塞移动相应的距离。步骤C中还实时检测出电动移液器的偏移角度并反馈给微处理器对活塞应移动的距离进行修正。步骤C中还实时检测出电动移液器的位置并反馈给微处理器对活塞应移动的距离进行修正。步骤C中还实时检测出电机的失步情况并反馈给微处理器对活塞应移动的距离进行修正。本发明有益效果在于本发明的电动移液器包括有微处理器、移液体积输入模块、驱动活塞移动的驱动电机模块、温度检测模块、气压检测模块，温度检测模块和气压检测模块的输出端分别连接微处理器的输入端，微处理器接收到移液体积输入模块输入的移液体积数值后计算得出活塞应移动的距离，本发明通过温度检测模块、气压检测模块分别实时检测出环境的温度变化值、气压变化值并反馈给微处理器自动对活塞应移动的距离进行修正，控制活塞移动相应的距离，提高移液控制精确度，提高系统稳定性和对外界环境的抗干扰能力，减少系统成本。
图1是本发明的原理示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的说明，见图1所示，自动修正精度的电动移液器，它包括有微处理器1、向微处理器I输入移液体积数值的移液体积输入模块2、驱动活塞4移动的驱动电机模块3、温度检测模块5、气压检测模块6、陀螺仪传感器7、位置检测模块8、负载失步检测模块9，移液体积输入模块2为人机界面，移液体积输入模块2连接微处理器I的输入端，驱动电机模块3的输入端连接微处理器I的输出端。温度检测模块5和气压检测模块6的输出端分别连接微处理器I的输入端，微处理器I接收到移液体积输入模块2输入的移液体积数值后计算得出活塞4应移动的距离，同时由温度检测模块5、气压检测模块6分别实时检测出环境的温度变化值、气压变化值并反馈给微处理器I对活塞4应移动的距离进行修正。驱动电机模块3包括步进电机和步进电机驱动器，由微处理器I发出相应指令至步进电机驱动器控制步进电机运动，再由步进电机推动活塞4运动，活塞4的精密单轴运动产生空气垫作用(活塞4冲程)将液体吸到吸头内。支持步进电机微步细分功能具有半步、1/4、1/8、1/16，该功能保证了步进电机的平滑运动和很小的力矩波动，几种细分模式可于用户自己选择。电机以线形经过了零点，在经过零点时电机的力矩波动非常小。温度检测模块5具有温度检测功能，当温度发生变化时，温度检测模块5会灵敏地接受到外界温度的变化，进而反馈到微处理器1，通过驱动电机模块3驱动使活塞4及时做 出相应的移动距离修正，我们称这个修正的距离为实时修正因子α。温度检测模块5还能起到保护电机的作用，电机热保护的实质是定子绕组运行最高温度部位的超温保护。如果以定子绕组的平均温度作为热保护的判据，即使其平均温度的检测是准确且未超温，但是最高温度可能已经超温或者说定子绕组局部可能已经超温，从而造成定子绕组局部绝缘损坏，导致整台电机损坏。控制器采集电流信号以后判断是否发生故障，如果有故障则根据故障类型给出报警信号。若属于堵转故障，则直接切断电源，避免危害扩大；若属于过载、三相不平衡(包括断相)、过电压、欠电压等故障则暂时不采取保护措施，转而判定温度是否超限，如温度没有超过允许值，则只给出报警信号而不切断电源，以最大程度地发挥电机的作用，减少甚至避免生产过程中断带来的经济损失。一旦最高温度超温，保护器立即切断电动机电源。气压检测模块6具有气压检测功能，实时检测出环境的气压变化值并反馈给微处理器I对活塞4应移动的距离进行修正，将该修正值计入实时修正因子α中，即使大气压发生变化，电机驱动装置也会带动活塞4发生相应变动。陀螺仪传感器7的输出端连接微处理器I的输入端，利用陀螺仪传感器7的定轴性与进动性的特性，螺仪传感器实时检测出电动移液器的偏移角度和活塞4伸缩距离并反馈给微处理器I对活塞4应移动的距离进行修正，将该修正值计入实时修正因子α中。位置检测模块8的输出端连接微处理器I的输入端，具有位置探测功能，无需外部参考点，不需要外部参考点的回原点运动，位置检测模块8实时检测出电动移液器的位置并反馈给微处理器I对活塞4应移动的距离进行修正，将该修正值计入实时修正因子α中。负载失步检测模块9的输出端连接微处理器I的输入端，负载失步检测模块9实时检测出电机的失步情况并反馈给微处理器I对活塞4应移动的距离进行修正，将该修正值计入实时修正因子α中。负载失步检测模块9能够自动检测原点、行程，可解决步进电机的丢步问题，保证活塞4冲程跟数值一致。本发明还提供了上述电动移液器的精度修正方法，包括以下步骤Α、向微处理器I输入移液体积数值；B、微处理器I根据移液体积数值计算得出活塞4应移动的距离h ；
C、分别实时检测出环境的温度变化值、气压变化值、电动移液器的偏移角度、电动移液器的位置、电机的失步情况并反馈给微处理器I得出实时修正因子α，再根据实时修正因子α对活塞4应移动的距离进行修正得出活塞4修正后的移动距离(h+α);D、根据活塞4修正后的移动距离控制活塞4移动相应的距离。由上述方法得出的实际移液体积V为V= Ti R2 (h+ α )其中，R为活塞4的半径，h为活塞4应移动的距离，α为实时修正因子。通过实时修正因子α能够抵消外界环境和操作手法对移液器精度的影响，并能根据外界环境和操作手法的变化自动修正精度本发明通过温度检测模块5、气压检测模块6、陀螺仪传感器7、位置检测模块8、负 载失步检测模块9分别实时检测出环境的温度变化值、气压变化值、电动移液器的偏移角度、电动移液器的位置、电机的失步情况并反馈给微处理器I自动对活塞4应移动的距离进行修正，通过实时修正因子α能够抵消外界环境和操作手法对移液器精度的影响，并能根据外界环境和操作手法的变化自动修正精度，控制活塞4移动相应的距离，提高移液控制精确度，提高系统稳定性和对外界环境的抗干扰能力，减少系统成本。通过本发明可降低电动移液器的使用环境的要求，通过内部的自我修正保持精度，以降低外部环境的干扰，从而保证了移液器的精度，方便使用者，从而减少了使用者的顾虑，打破使用环境的局限。当然，以上所述仅是本发明的较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。
权利要求
1.自动修正精度的电动移液器，其特征在于包括有微处理器、向微处理器输入移液体积数值的移液体积输入模块、驱动活塞移动的驱动电机模块，移液体积输入模块连接微处理器的输入端，驱动电机模块的输入端连接微处理器的输出端，还包括有温度检测模块、 气压检测模块，温度检测模块和气压检测模块的输出端分别连接微处理器的输入端，微处理器接收到移液体积输入模块输入的移液体积数值后计算得出活塞应移动的距离，同时由温度检测模块、气压检测模块分别实时检测出环境的温度变化值、气压变化值并反馈给微处理器对活塞应移动的距离进行修正。
2.根据权利要求1所述的自动修正精度的电动移液器，其特征在于还包括陀螺仪传感器，陀螺仪传感器的输出端连接微处理器的输入端，螺仪传感器实时检测出电动移液器的偏移角度并反馈给微处理器对活塞应移动的距离进行修正。
3.根据权利要求1或2所述的自动修正精度的电动移液器，其特征在于还包括位置检测模块，位置检测模块的输出端连接微处理器的输入端，位置检测模块实时检测出电动移液器的位置并反馈给微处理器对活塞应移动的距离进行修正。
4.根据权利要求3所述的自动修正精度的电动移液器，其特征在于还包括负载失步检测模块，负载失步检测模块的输出端连接微处理器的输入端，负载失步检测模块实时检测出电机的失步情况并反馈给微处理器对活塞应移动的距离进行修正。
5.电动移液器的精度修正方法，其特征在于，包括以下步骤A、向微处理器输入移液体积数值；B、微处理器根据移液体积数值计算得出活塞应移动的距离；C、至少分别实时检测出环境的温度变化值、气压变化值并反馈给微处理器对活塞应移动的距离进行修正，得出活塞修正后的移动距离；D、根据活塞修正后的移动距离控制活塞移动相应的距离。
6.根据权利要求5所述的电动移液器的精度修正方法，其特征在于步骤C中还实时检测出电动移液器的偏移角度并反馈给微处理器对活塞应移动的距离进行修正。
7.根据权利要求5或6所述的电动移液器的精度修正方法，其特征在于步骤C中还实时检测出电动移液器的位置并反馈给微处理器对活塞应移动的距离进行修正。
8.根据权利要求7所述的电动移液器的精度修正方法，其特征在于步骤C中还实时检测出电机的失步情况并反馈给微处理器对活塞应移动的距离进行修正。
全文摘要
本发明涉及移液器技术领域，尤其涉及自动修正精度的电动移液器及其精度修正方法，其包括有微处理器、移液体积输入模块、驱动活塞移动的驱动电机模块、温度检测模块、气压检测模块，温度检测模块和气压检测模块的输出端分别连接微处理器的输入端，微处理器接收到移液体积输入模块输入的移液体积数值后计算得出活塞应移动的距离，本发明通过温度检测模块、气压检测模块分别实时检测出环境的温度变化值、气压变化值并反馈给微处理器自动对活塞应移动的距离进行修正，控制活塞移动相应的距离，提高移液控制精确度，提高系统稳定性和对外界环境的抗干扰能力，减少系统成本。
文档编号B01L3/02GK103008040SQ201210566989
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月24日 优先权日2012年9月5日
发明者罗耿荣 申请人:罗耿荣