专利名称：一种用于计量微量液体的测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种医疗卫生、生物工程、化学制药、化工分析等领域用于计量微 量液体的测试装置，尤其是一种用于计量或校准微量液体计量设备泵出液体量的测试装置。
背景技术：
在生物、化学、医疗等领域广泛应用的高精度、微量的液体计量设备，其泵出液体 量的精度处于PL甚至nL量级。目前，用于计量该量级的微量液体计量设备泵出液体量的 测试装置主要由电子天平和附带在其上的密封装置以及管线组成，如图1所示。测量前将 管线放入电子天平密封装置内的容器中，读出此时电子天平显示的测量值，微量液体计量 设备将液体泵出到管线之后后再次读出测量值，两次测量值作差即得到微量液体计量设备 泵出液体的质量。这种测量设备在测量过程中要保证管线与密封装置之间无相对位移，否 则无法得到液体真实重量。由于所测对象是PL甚至nL量级的微量液体，需考虑液体挥 发因素，故测量值准确度受密封装置效果影响。并且，管线易受微量液体计量设备振动的影 响，当液体泵出时，管线被带动产生微振，与密封装置之间易产生相对位移，一方面使得电 子天平不能很快地读出测量结果，另一方面也会导致测量误差。电子天平测量精度为毫克 量级，若测量精度要求更高时，这种测试装置就不能满足要求。此外，电子天平一旦安装便 不能随意移动，所以便携性差。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是解决现有技术中用于计量微量液体计量设备 泵出液体量的测试装置的测量值准确度低、测量误差大、测试精度只能达到毫克量级以及 便携性差的技术问题；提供一种基于经校准的小内径管线进行微量液体测量的测试装置， 减少了微量液体计量时由于蒸发带来的误差影响，提高测量准确度，并且测试精度高，便携 性强，可以根据需要随意移动本实用新型的测试装置。本实用新型是通过如下技术方案实现的一种用于计量微量液体的测试装置，包 括底座、安装在所述底座上的微调升降装置以及固定安装在所述微调升降装置上的测试平 台；所述测试平台上设置有管线和沿所述管线长度方向设置的游标卡尺，所述游标卡尺上 设置有定位游标和测量游标。上述测试装置，所述管线的内径R的取值范围为0 < R < 0. 8毫米。上述测试装置，所述测试平台上还设置有V型安装槽，所述管线安装在所述V型安 装槽内。上述测试装置，所述V型安装槽内壁设置有反射镜。上述测试装置，所述测试平台上还设置有用于固定所述管线的弹性卡箍。上述测试装置，所述测试平台上还设置有照明装置和照明装置角度调节旋钮。上述测试装置，所述测试平台上还设置有可沿所述管线的长度方向移动的放大镜。上述测试装置，所述测试装置还包括一个与所述管线导通的三通转换开关。上述测试装置，所述微调升降装置具有升降调整旋钮。上述测试装置，所述测试平台上设置有卡尺安装导轨，所述游标卡尺底部设置有 与所述卡尺安装导轨配合的卡尺安装槽。本实用新型的用于计量微量液体的测试装置具有以下有益的技术效果(1)全部 测量过程都在密闭的管线中完成，消除了微量液体测量时由于蒸发及密度变化等带来的容 积测量误差。测量精度高，最高能达到20nL 200nL级的测量精度。(2)根据液体粘稠度 及精度要求，提供多种标准管线系列，可选范围广，管线材质可采用透明耐腐蚀的聚四氟乙 烯(F4)、聚醚酰亚胺(Ultem PEI)。(3)应用带有定位游标和测量游标的游标卡尺，在测量 过程中确定起始点和终点之间的准确距离，从而实现进行微小液体体积测量。(4)采用线 状排列的LED白光二极管照明技术和垂直映像对准技术，提高了读数的准确度。(5)微调 升降装置保证测试管线与液体计量设备出口调整至同一水平位置，减少压强差造成的测量 误差。(6)管线V型安装槽和弹性卡箍设计，使得管线能够保持良好的直线度，减少了由于 管线弯曲带来的系统误差。(7)管线V型安装槽和游标卡尺在测试平台上的一体化设计， 使得读数更为方便、操作更为快捷，减少了人工操作过程的随机误差。(8)测试装置结构简 单，易操作。
图1为现有技术中用于计量微量液体的测试装置的结构示意图；图2为本实用新型用于计量微量液体的测试装置的结构示意图；图3为图2所示本实用新型用于计量微量液体的测试装置在使用时液体计量设备 与管线的状态结构示意图；图4为图2所示本实用新型用于计量微量液体的测试装置的三通转换开关的结构 示意图；图5为图4所示本实用新型用于计量微量液体的测试装置的三通转换开关的另一 种结构示意图；图6为图2所示本实用新型用于计量微量液体的测试装置的另一种结构示意图；图7为图2所示本实用新型用于计量微量液体的测试装置的测试平台的结构示意 图；图8为图2所示本实用新型用于计量微量液体的测试装置的测试平台的另一种结 构示意图。1-照明装置，2-放大镜，3-凹液面，4-照明装置角度调节旋钮，5-弹性卡箍，6_反 射镜，7-V型安装槽，8-卡尺安装导轨，9-游标卡尺，10-升降调整旋纽，11-微调升降装置， 12-底座，13-测量游标，14-游标滑动槽，15-卡尺刻度，16-定位游标，17-测试平台，18-管 线，19-三通转换开关，20-氮气瓶，21-液体计量设备，22-出口。实施方式如图1至图8所示，本实施例用于计量微量液体的测试装置，包括底座12、安装在 所述底座12上的微调升降装置11以及固定安装在所述微调升降装置11上的测试平台17 ；所述微调升降装置11具有升降调整旋钮10，通过所述升降调整旋钮10可以调整位于所述 微调升降装置11上的测试平台17的高度，所述微调升降装置11调整精度为0. 5mm，通过升 降调整旋钮10调整测试平台17的高度，保证标准管线18与液体计量设备21的出口 22处 于同一水平高度，即在垂直方向上的高度差小于1mm，减小因出口处与管线水平方向的高度 差导致的压强差，进而影响测量结果；所述测试平台17台面长度1200mm，宽大于500mm，平 整度和表面粗糙度良好；所述测试平台17上设置有管线18和沿所述管线18长度方向设置 的游标卡尺9，所述测试平台17上设置有卡尺安装导轨8，所述游标卡尺9底部设置有与所 述卡尺安装导轨8配合的卡尺安装槽，卡尺安装导轨8用于固定游标卡尺9，所述游标卡尺 9上设置有定位游标16、测量游标13和沿所述游标卡尺9长度方向设置的游标滑动槽14， 所述定位游标16和所述测量游标13能够在所述游标滑动槽14沿所述游标卡尺9长度方 向滑动，以便利用所述游标卡尺9测量所述管线18内液体的长度，定位游标16用于标志起 始点液面位置，测量游标13用于标志终点液面位置，定位游标16和测量游标13前端均带 有指针，将指针指向凹液面3的切线方向时游标在游标卡尺9上的读数作为当前液面位置， 终点与起始点位置差值为测量长度，测量有效长度范围即游标卡尺9可读数范围是0mm 1000mm，游标卡尺的精度大于0.1mm。所述测试平台17上还设置有V型安装槽7，V型安装 槽7能使得管线18平直固定在测试台面上，槽深0. 5mm、槽径1. 6mm ；在所述V型安装槽7 内壁设置的反射镜6，所述管线18安装在所述V型安装槽7内，使得所述管线18安装比较 牢固；另外，所述测试平台17上设置的弹性卡箍5能够对所述管线18起到更好的固定作 用；所述弹性卡箍5具有弹性，能保护管线18不被夹持变形，同时能保证管线18拉直所需 保持的力度。所述测试平台17上还设置有照明装置1和可沿所述管线18的长度方向移动 的放大镜2，所述照明装置1为LED阵列灯；以便能够更加清楚看清楚所述管线18内的液 面，同时能够更准确地读数；所述照明装置1采用LED阵列灯照明，使得管线内液面位置清 晰可见，游标上的指针能够准确对准凹液面3切线方向，通过照明装置角度调整旋钮4可以 方便调整LED阵列灯照射角度和亮度，使光线照射在管线18和指针上，考虑到人眼的舒适 度，本实施例LED阵列灯发射白光。读数时应用垂直映像对准技术，即LED光线照射到指针 时，在反射镜上产生指针映象，当人眼观察到指针与指针映像在垂直方向上重合，并且指针 指向凹液面3的切线方向时，查看游标刻度。此方法消除了由于视角偏差引起的读数误差， 提高测量准确度。所述测试装置还包括一个与所述管线7导通的三通转换开关23，所述三 通转换开关20用于实现测试装置在液体测量、清洗和排除管线内液体三种功能状态下切 换，当转换开关旋转至A、D、C 口相通时，处于液体测量状态，实现液体计量设备21将液体 泵出到标准管线18内；此状态下，若液体计量设备中装入清洗液，也可实现清洗管线；当管 线18内已充满液体，无法继续进行测试，则需要吹氮气排除管线内液体，将转换开关旋转 至B、D、C 口相通，可实现将氮气瓶19中的氮气打入标准管线18内，从而清除管内液体，操 作者能够通过所述三通转换开关23向所述管线18中注入待测液体或者充入气体对所述管 线18进行清洗。 本实施例的测试装置在使用的时候，首先是根据液体粘稠度及精度要求选择合适 的管线18 液体粘稠度越大，所选择的管线18的内径也越大；精度要求越高，所选择的管线 内径越小。如图2所示，本实施例的测试装置选用内径0.3mm的聚四氟乙烯(F4)材料作管 线，将其放入测试平台17上的V型安装槽7内，用弹性卡箍5将管线18在测试平台17的两端固紧，同时能保证管线18拉直。如图3所示，通过微调升降装置11使得测试管线18 与液体计量设备21的出口 22调整至同一水平位置，使之在垂直方向上的高度差小于Imm ； 减小因出口处与管线18水平方向的高度差导致压强差，进而影响测量结果。如图4和图 5所示将三通转换开关20旋转至A、D、C 口相通，处于检测状态；待测试液体计量设备21 先将液体注入至管线18内，注入量以使液面停留在游标卡尺读数范围Omm IOOOmm内为 准。调整照明装置1的照射角度和亮度，使光线照在管线18和定位游标16的指针上，在反 射镜6的作用下产生指针映像，用手轻轻拨动定位游标16，透过放大镜2使指针指向凹液 面3的切线方向，同时当观察到指针与指针映像在垂直方向上重合时，查看卡尺刻度15，作 为测试起始点位置。然后，使待测试液体计量设备21再次注入需要测量的液体，采用与上 述同样的方法用测量游标13定位测试终点并读数。测量起始点与终点读数差值即为AL， 根据管线18的内径，可以非常容易地计算出液体计量设备12本次泵出液体的体积(AV = ALX (3. 14159XdXd/4))；如果已知液体的密度，也可以计算出液体计量设备12本次泵 出液体的质量(Μ = Δ VX ρ )。因此，本实施例的测量装置能够方便地测量nl量级的微量 液体。 若泵出液体若干次后，管线内充满了液体，将三通转换开关20旋转至B、D、C 口相 通，可实现将氮气瓶19中的氮气打入标准管线18内，从而清除管内液体。若需要清洗管线， 只需将液体计量设备中装入清洗液，将三通转换开关20旋转至A、D、C 口相通，向管线内泵 出清洗液即可。本实施例的用于计量微量液体计量设备泵出液体量的测试装置，选用经校准的小 内径管线进行液体测量，通过测量管线长度和已知的管线内径计算出液体体积，全部测量 过程都在密闭的管线中完成，避免了液体暴露于外界中因蒸发导致误差，消除了微量液体 测量时由于蒸发及密度变化等带来的容积测量误差。相对于电子天平的测量方式来说，把 对质量的测量转化为对体积的测量，一方面使得测量装置移动方便，安装使用方便，可以用 于各种场合；另一方方面，本实施例测试装置读数快捷、方便，受液体计量设备震动的影响 较小。测量精度高，最高能达到20nL 200nL级的测量精度。本实施例中应用带有定位游 标和测量游标的游标卡尺，在测量过程中确定起始点和终点之间的准确距离，从而实现进 行微量液体体积测量。本实施例测量装置的对准误差可以控制在0. 2mm左右，配合小内径 的标准测量管线，体积测量误差可以控制在20nL以下。并且本实施例采用线状排列的LED 白光二极管照明技术和垂直映像对准技术，提高了读数的准确度。微调升降装置保证测试 管线与液体计量设备出口调整至同一水平位置，减少压强差造成的测量误差。管线V型安 装槽和弹性卡箍设计，使得管线能够保持良好的直线度，减少了由于管线弯曲带来的系统 误差。管线V型安装槽和游标卡尺在测试平台上的一体化设计，使得读数更为方便、操作更 为快捷，减少了人工操作过程的随机误差。测试装置结构简单，易操作。在其它一些实施例中，根据液体粘稠度及精度要求，选择不同的管线18，其内径 R可以为大于零小于等于0. 8毫米之间的任意数值，例如0. 3mm、0. 5mm、0. 7mm、0. 8mm。根 据需求管线可选用不同材质，管线材质可采用透明耐腐蚀的聚四氟乙烯(F4)、聚醚酰亚胺 (UltemPEI)。此外，本领域的技术人员可以通过减小所述管线18的内径误差来提高测量的 精度。
权利要求一种用于计量微量液体的测试装置，其特征在于，包括底座(12)、安装在所述底座(12)上的微调升降装置(11)以及固定安装在所述微调升降装置(11)上的测试平台(17)；所述测试平台(17)上设置有管线(18)和沿所述管线(18)长度方向设置的游标卡尺(9)，所述游标卡尺(9)上设置有定位游标(16)和测量游标(13)。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述管线(18)的内径R的取值范围 为0 < R彡0. 8毫米。
3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述测试平台(17)上还设置有V型 安装槽(7)，所述管线(18)安装在所述V型安装槽(7)内。
4.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于，所述V型安装槽(7)内壁设置有反射 镜(6)。
5.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试平台(17)上还设置有用于 固定所述管线(18)的弹性卡箍(5)。
6.根据权利要求1至5任一所述的测试装置，其特征在于，所述测试平台(17)上还设 置有照明装置(1)和照明装置角度调节旋钮(4)。
7.根据权利要求1至5任一所述的测试装置，其特征在于，所述测试平台(17)上还设 置有可沿所述管线(18)的长度方向移动的放大镜(2)。
8.根据权利要求1至5任一所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括一个与 所述管线(7)导通的三通转换开关(23)。
9.根据权利要求1至5任一所述的测试装置，其特征在于，所述微调升降装置(11)具 有升降调整旋钮(10)。
10.根据权利要求1至5任一所述的测试装置，其特征在于，所述测试平台(17)上设置 有卡尺安装导轨(8)，所述游标卡尺(9)底部设置有与所述卡尺安装导轨(8)配合的卡尺安 装槽。
专利摘要一种用于计量微量液体的测试装置，包括底座、安装在所述底座上的微调升降装置以及固定安装在所述微调升降装置上的测试平台；所述测试平台上设置有管线和沿所述管线长度方向设置的游标卡尺，所述游标卡尺上设置有定位游标和测量游标。本实用新型的用于计量微量液体的测试装置解决了现有技术中用于计量微量液体计量设备泵出液体量的测试装置的测量值准确度低、测量误差大、测试精度只能达到毫克量级以及便携性差的技术问题；减少了微量液体计量时由于蒸发带来的误差影响，提高测量准确度，并且测试精度高，便携性强，可以根据需要随意移动本实用新型的测试装置。
文档编号G01F25/00GK201561792SQ200920279278
公开日2010年8月25日 申请日期2009年11月30日 优先权日2009年11月30日
发明者常海龙, 庞晓东, 李英, 腾莉, 许正光, 郑国华, 阮德林 申请人:公安部第一研究所;北京中盾安民分析技术有限公司