一种基于称重的自动移液装置及其使用方法与流程

本发明属于移液设备技术领域，具体涉及一种基于称重的自动移液装置及其使用方法。

背景技术：

移液步骤是科学实验中最基本的实验操作之一，实验操作人员通常使用移液枪或移液管实现液体的定量转移。其中，空气置换式移液枪通过活塞在移液枪内的移动实现吸液和排液操作，移液管采用管内刻度量取定量体积液体，再用手指按压移液管维持气密性。上述的两种方法均采用大气压差的原理，利用管内微小的真空使已吸入的液体无法向下流出，从而实现液体的转移。但由于上述的两种方法中，液体与密封部位之间会存在一段空气，易挥发性的液体(如有机溶液、挥发性酸)的挥发作用容易改变内外的大气压差使液体流出，因此上述两种方法对挥发性的液体进行移液操作时容易造成数据不准确。外置活塞式移液枪采用活塞直接接触液体，无中间空气段，因此可以实现挥发性/非挥发性液体的转移，但由于外置式移液枪的枪头结构较复杂，因此价格较高，增加实验经费，制造该类型的枪头也需要较多的材料，因此也会加重环境的负担。

另一方面，使用移液管进行操作时，由于每次均需要人为读数，操作效率非常低下。使用移液枪的工作效率比移液器的要高，但由于移液枪通过弹簧复位，在多次使用后容易造成金属疲劳，对实验结果造成误差。与此同时，当进行大批量或超大批量的样品分析时，重复而机械的移液操作占据了相当一部分实验时间，使得前处理的时间占据整个实验时间的60-70％，严重影响实验效率，耽误实验进度。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的是提供一种基于称重的自动移液装置及其使用方法，以有效确保对挥发性液体进行移液操作时的移液精度，提高实验数据的准确性，并且操作便捷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于称重的自动移液装置，包括：

注射泵，所述注射泵的一端连通设置有进液管道和出液管道，所述进液管道与所述注射泵之间连通设置有第一控制阀，所述注射泵与所述出液管道之间连通设置有第二控制阀；对应所述注射泵还设置有伺服电机，所述伺服电机的输出端设置有随动螺杆，所述注射泵的活塞与所述随动螺杆螺纹传动连接；

样品托盘，所述样品托盘设置有重力感应器，所述样品托盘对应所述出液管道的出液端设置，所述样品托盘上承载有若干样品皿；

控制器，所述控制器包括主控板，所述伺服电机、重力感应器与所述主控板电连接。

作为优选，所述第一控制阀和/或所述第二控制阀为单向阀，且所述第一控制阀沿液体的进液方向单向导通、所述第二控制阀沿液体的出液方向单向导通。

作为优选，所述进液管道的进液端连通设置有多通道电磁阀，所述多通道电磁阀的旁通阀口分别连通至不同的试样瓶；

所述多通道电磁阀与所述主控板电连接。

作为优选，所述出液管道上设置有输液导管，所述样品皿对应所述输液导管设置；

对应所述输液导管还设置有辅助转动装置，所述辅助转动装置与所述主控板电连接。

作为优选，还设置有废液瓶，所述废液瓶的底端连通设置有废液排出管，所述废液瓶设置在所述输液导管的其一摆动作业范围内。

作为优选，所述活塞与所述注射泵的一端形成有储液腔，所述活塞背向所述储液腔的一侧设置有连接杆，所述连接杆与所述随动螺杆螺纹传动连接。

作为优选，所述连接杆与所述随动螺杆相互平行设置。

作为优选，所述控制器还包括触控屏，所述触控屏包括若干功能按键区和参数显示区；

所述触控屏与所述主控板电连接。

作为优选，还包括装置本体、设置在所述装置本体上的外壳；

所述注射泵、样品托盘及所述控制器均装设在所述装置本体内，所述出液管道的出液端与所述样品皿形成有操作展示区，所述外壳罩设在所述操作展示区上。

一种基于称重的自动移液装置的使用方法，适用于以上所述的一种基于称重的自动移液装置，包括以下步骤：

控制器根据用户输入数据对伺服电机进行控制，以使得注射泵进行抽液或排液操作；

在进行首个样品称重时，所述控制器记录重力感应器达到目标称样质量时所述伺服电机的转动步数，并在后续排液过程中基于所记录的转动步数进行排液；

所述伺服电机在抽液过程中以第一速度运作，在排液过程中以第二速度运作，所述第二速度大于所述第一速度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本方案中设置有注射泵，并且在注射泵的进液端和出液端分别设置有第一控制阀和第二控制阀，使得当进行抽液操作时，注射泵内形成的出液腔可以形成密闭空间，以有效避免传统技术上当抽取腐蚀性及挥发性液体时出现的压差改变，而导致的液体称量不准确的问题，提高了移液操作中的数据准确性，适用于多种试液的移液操作。

而且，本装置结构相对简单，无需使用额外的耗材即可满足多种类型液体的定量转移，对环境更为友好，且投入成本低，可有效降低实验的操作成本。

此外，本方案中巧妙地针对注射泵设置有伺服电机，并使得注射泵的活塞与伺服电机之间为螺纹传动连接，使得可以对移液量进行更为精准的控制，并能有效避免传统技术上存在的弹性件出现疲劳而造成的精度影响；并且本装置在一次抽液后可以实现多次的排液操作，当进行大批量的样品前处理时，可有效减少操作时间，大大地提高了试验效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统连接结构示意图。

图2为本发明的使用状态结构示意图。

其中：

1-注射泵，11-活塞，111-连接杆，12-进液管道，121-第一控制阀，13-出液管道，131-第二控制阀，132-输液导管，133-辅助转动装置，2-样品托盘，21-重力感应器，22-样品皿，3-多通道电磁阀，4-控制器，41-触控屏，5-伺服电机，51-随动螺杆，6-试样瓶，7-废液瓶，71-废液排除管，8-装置本体，81-外壳。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

实施例1

如图1、图2所示，本实施例中提供一种基于称重的自动移液装置，主要包括注射泵1、样品托盘2、多通道电磁阀3和控制器4。

所述注射泵1包括泵体，所述泵体内可滑动地设置有活塞11。其中，所述注射泵1的一端连通设置有进液管道12和出液管道13，使得所述活塞11、进液管道12和所述出液管道13之间形成一个储液腔；进一步地，所述进液管道12与所述注射泵1之间连通设置有第一控制阀121，所述注射泵1与所述出液管道13之间连通设置有第二控制阀131，设置的所述第一控制阀121和第二控制阀131，使得所述储液腔为一个相对密闭的腔室，以有效降低所述储液腔内的气压变动空间，确保移液的准确性。

作为一种优选的方案，为简化总体的控制，本实施例中所述第一控制阀121和所述第二控制阀131均设置为单向阀，如重力式单向阀；且所述第一控制阀121沿液体的进液方向单向导通，所述第二控制阀131沿液体的出液方向单向导通。在实际的应用中，亦可将所述第一控制阀121和/或所述第二控制阀131设置为电控阀，此时所述电控阀需与所述控制器4电连接。

此外，对应所述注射泵1还设置有伺服电机5，本实施例中的所述伺服电机5采用高精度步进电机，所述注射泵1的最小抽液精度为1.04μl，单次最大移液量为10ml。所述伺服电机5的输出端设置有随动螺杆51；所述活塞11背向所述储液腔的一侧设置有连接杆111，所述连接杆111与所述随动螺杆51螺纹传动连接，设置为螺纹传动连接的方式，对所述活塞11的滑动行程的可控性更为准确。作为一种优选的方案，所述连接杆111与所述随动螺杆51为相互平行设置，可以更为便于对活塞11的从动行程进行计算。在实际的应用中，亦可将所述连接杆111与所述随动螺杆51之间设置为涡轮蜗杆的传动形式，在功能原理相同的基础上，此处不作赘述。

进一步地，所述样品托盘2设置有重力感应器21，所述样品托盘2对应所述出液管道13的出液端设置，使得承载在所述样品托盘2上的若干样品皿22都可以对应所述出液管道13的出液端，以进行液体的盛接，同时进行称重操作；本实施例中，在所述出液管道13上设置有输液导管132，所述样品皿22即为对应所述输液导管132的出液端设置；对应所述输液导管132还设置有辅助转动装置133，如舵机，以便于移液取液时的操作。

所述多通道电磁阀3则连通设置在所述进液管道12的进液端，所述多通道电磁阀3的旁通阀口分别连通至不同的试样瓶6，以实现对不同的试样液体进行抽液和排液操作。

所述控制器4包括主控板和触控屏41，所述伺服电机5、重力感应器21、多通道电磁阀3、辅助转动装置133以及所述触控屏41均与所述主控板电连接，以通过所述主控板实行整体运作控制，提高装置运作的自动性。其中，所述触控屏41还包括若干功能按键区和参数显示区，所述功能按键区包括目标称重质量、当前实际称重质量、去称样次数、去皮、自动清洗、自动排液、试剂选择、密度选择等功能按键，以便于操作人员的操作和监控。

作为一种优选的方案，本方案中还设置有废液瓶7，所述废液瓶7的底端连通设置有废液排出管71，所述废液瓶7设置在所述输液导管132的其一摆动作业范围内。通过对所述辅助转动装置133的控制，以使得针对不同的需求时，所述输液导管132可以摆动到不同的位置，以实现对试样液体的排出和对废液的排出，便于实现装置管路内的自清洗操作。

本实施例中，还设置有装置本体8以及设置在所述装置本体8上的外壳81；所述多通道电磁阀3、注射泵1、第一控制阀121、第二控制阀131、样品托盘2、重力感应器21以及所述控制器4本体均为装设在所述装置本体8内；其中，所述多通道电磁阀3通过管道与试样瓶6相连通，所述样品托盘2的顶部、所述样品皿22、所述出液管道13的出液端(即所述输液导管132)与所述废液瓶7则均设置在所述装置本体8的操作台面上以形成有操作展示区，所述外壳81则罩设在所述操作展示区上。

为了便于对本方案的进一步理解，本实施例中还提供有一种基于称重的自动移液装置的使用方法，适用于以上所述的一种基于称重的自动移液装置，包括以下步骤：

自动复位：启动装置电源后，所述辅助转动装置133控制输液导管132水平旋转一定角度，使输液导管132的出液处转动至废液瓶7的正上方，然后注射泵1开始自动复位，将泵内的空气或残余液体排出。废液进入废液瓶7后，通过废液瓶7底部的废液排出管71将废液排出至装置外部的废液收集桶中。

参数输入：将空的样品皿22放置于样品托盘2上，根据实验需求输入目标液体质量、样品数量、密度、液体通道。其中，若液体的密度是未知的，可设置为默认的密度值：1g/ml。

开始清洗：选择自动清洗功能，多通道电磁阀3将公共通道与目标子通道连通，注射泵1开始抽取目标溶液，然后通过输液导管132排出至废液瓶7中，以排出至装置外部。作为一种优选的方案，排出的废液体积应为管路体积的三倍，此处用户也可自行设定清洗体积。

开始运行：去皮后，辅助转动装置133控制输液导管132复位至样品皿22的正上方处，注射泵1根据用户设定的样品质量和样品数量自动抽取目标液体，吸液完成后，注射泵1开始排液，液体通过输液导管132落入至样品皿22上；在首个样品称重时，重力感应器21实时测量样品质量，主控板记录达到目标质量时伺服电机5转动的总步数，并在后续样品的排液过程中按照相同的步数快速排液。作为一种优选的方案，当排液体积小于注射泵1的最大容积时，注射泵1完成一次吸液后可进行多次的排液操作。其中，所述伺服电机5在抽液过程中以第一速度运作，在排液过程中以第二速度运作，所述第二速度大于所述第一速度，以进一步缩小试验耗时。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。