專利名稱：一種氣體置換式帶自動(dòng)去吸頭裝置的微量進(jìn)樣泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備以及實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化設(shè)備的微升級(jí)液體轉(zhuǎn)移用微量進(jìn)樣泵技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)在科研單位實(shí)驗(yàn)室和醫(yī)院檢驗(yàn)科室采用的普遍的手工加樣的方式，這種方式對(duì)操作人員要求高，加樣誤差大，當(dāng)處理大批量樣本的時(shí)實(shí)驗(yàn)室操作人員工作強(qiáng)度大，而且存在加錯(cuò)孔位的可能性，另外一個(gè)重要的問題是加樣人員在處理傳染病或有毒有害物質(zhì)時(shí)，存在被感染的可能性。即使部分單位購買了國外昂貴的大規(guī)模液體工作站，采用的也是液體置換方式的注射泵作為其核心組件，這種泵需要相對(duì)復(fù)雜的管路系統(tǒng)和探針沖洗裝置，對(duì)其應(yīng)用受到局限，此外這種方法的缺陷是即使經(jīng)過復(fù)雜的沖洗過程，交叉污染仍然是不可避免的。另外現(xiàn)有的移液工作站采用導(dǎo)23電吸頭作為液面感應(yīng)的中介，導(dǎo)電吸頭的成本較高，比普通吸頭貴4倍以上。也有的移液工作站采用電容感應(yīng)式作為液面?zhèn)鞲衅?，但存在探針成本昂貴(一般單根探針的售價(jià)在80美金以上)，容易受外界干擾等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免上述幾種方法的缺點(diǎn)而提供一種采用一次性吸頭作為液體傳輸介質(zhì)的空氣置換式微量進(jìn)樣泵，該方案解決了需要復(fù)雜沖洗管路和交叉污染的問題。同時(shí)配合壓力傳感器的使用，可以靈敏探測(cè)液面高度和吸頭是否配合緊密，從而為全自動(dòng)移液工作站提供了全面的解決方案。采用此泵配合XYZ三維移動(dòng)平臺(tái)，從根本上解決了手動(dòng)操作帶來的繁瑣和誤差，減輕了實(shí)驗(yàn)室工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了標(biāo)本錯(cuò)誤的可能，降低了實(shí)驗(yàn)室人員被感染的機(jī)會(huì)。相對(duì)國外昂貴的大規(guī)模液體工作站，既有成本上的優(yōu)勢(shì)，也避免了標(biāo)本之間的交叉污染可能性。
本發(fā)明的構(gòu)思如下此微量進(jìn)樣泵的主要部件是泵身、空氣置換式的活塞、傳動(dòng)絲桿，以及驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)絲桿的電機(jī)、彈性擋圈和吸頭去除套組成。在與吸頭結(jié)合的部位設(shè)置了退吸頭用的去除套，在電機(jī)運(yùn)行到指定位置的時(shí)候，去除套頂住了吸頭，而傳動(dòng)絲桿繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，從而把吸頭打掉。另外設(shè)計(jì)了光電開關(guān)用于設(shè)置電機(jī)原點(diǎn)位置。在活塞和吸頭的中間位置設(shè)置了微壓傳感器，用于檢測(cè)液面和吸頭是否和取吸頭的部件可靠緊密配合。另外設(shè)置了壓力放大電路和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，分別用于放大壓力信號(hào)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
在微量進(jìn)樣泵上配合的吸頭進(jìn)入要轉(zhuǎn)移的液體后，當(dāng)電機(jī)按照微電腦程序移動(dòng)指定的距離時(shí)，活塞以及配合使用的吸頭和要取樣的液體之間形成了壓力差，從而把液體吸到吸頭中間，然后整個(gè)組件脫離液體，由于吸頭的端口很小(直徑不超過1mm)，液體的表面張力保證了液體不會(huì)漏出，然后把吸頭移動(dòng)到需要加樣的地方，電機(jī)按照微電腦發(fā)出的指令移動(dòng)相應(yīng)的距離，從而準(zhǔn)確把液體打出。由于采用的是空氣置換式活塞，避免了和液體的直接接觸，從根本上解決了沖洗的問題。
本發(fā)明采取的具體技術(shù)措施是這樣的一種氣體置換式帶自動(dòng)去吸頭裝置的微量進(jìn)樣泵，包括泵身、直線電機(jī)、傳動(dòng)絲桿、活塞、滑動(dòng)套筒、氣缸、槍頭和吸頭去除套，其中滑動(dòng)套筒、氣缸和槍頭依次從上到下連為一體，吸頭去除套固定在泵身上靠近槍頭的地方。
在氣缸或槍頭的部位還可設(shè)置微壓傳感器，再配合放大電路，根據(jù)氣缸內(nèi)壓力變化可以靈敏探測(cè)液面高度以及套在槍頭上的吸頭是否配合緊密等，從而為全自動(dòng)移液工作站提供全面的解決方案。
采用高精度的電機(jī)和零點(diǎn)復(fù)位裝置，可以把移動(dòng)精度控制在5微米以下，從而保證了加樣的精度。零點(diǎn)復(fù)位裝置可以通過光電傳感器和在傳動(dòng)絲桿上連接的擋片組成。
本發(fā)明的有益效果采用本發(fā)明所述的一次性吸頭作為液體傳輸介質(zhì)的空氣置換式微量進(jìn)樣泵，解決了需要復(fù)雜沖洗管路和交叉污染的問題。同時(shí)配合壓力傳感器的使用，可以靈敏探測(cè)液面高度和吸頭是否配合緊密，從而為全自動(dòng)移液工作站提供了全面的解決方案。采用此泵配合XYZ三維移動(dòng)平臺(tái)，從根本上解決了手動(dòng)操作帶來的繁瑣和誤差，減輕了實(shí)驗(yàn)室工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了標(biāo)本錯(cuò)誤的可能，降低了實(shí)驗(yàn)室人員被感染的機(jī)會(huì)。相對(duì)國外昂貴的大規(guī)模液體工作站，既有成本上的優(yōu)勢(shì)，也避免了標(biāo)本之間的交叉污染可能性。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)做具體說明圖1是氣體置換式帶自動(dòng)去吸頭裝置的微量進(jìn)樣泵結(jié)構(gòu)2是氣體置換式帶自動(dòng)去吸頭裝置的微量進(jìn)樣泵復(fù)位、吸取液體、即將打掉吸頭和吸頭落下時(shí)的各狀態(tài)圖。
標(biāo)號(hào)說明1-擋片 2-光電傳感器 3-直線電機(jī) 4-傳動(dòng)絲桿 5-第一個(gè)襯套6-彈性擋圈 7-連接套 8-滑動(dòng)套筒 9-活塞 10-泵身 11-氣缸12-第一根彈簧 13-連接螺桿 14-微壓傳感器 15-吸頭去除套16-第二個(gè)彈簧 17-槍頭 18-吸頭具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明所述的氣體置換式帶自動(dòng)去吸頭裝置的微量進(jìn)樣泵，包括泵身10、直線電機(jī)3、傳動(dòng)絲桿4、活塞9、依次從上到下連為一體的滑動(dòng)套筒8、氣缸11和槍頭16、吸頭去除套15，其中吸頭去除套15固定在泵身10上靠近槍頭的地方。
在活塞9底部和槍頭16的中間位置還可設(shè)置微壓傳感器14，再配合放大電路，根據(jù)氣缸內(nèi)壓力變化可以靈敏探測(cè)液面高度以及套在槍頭上的吸頭是否配合緊密等。
本發(fā)明采用高精度的電機(jī)，并通過光電傳感器和在傳動(dòng)絲桿上連接的擋片組成零點(diǎn)復(fù)位裝置，可以把移動(dòng)精度控制在5微米以下，從而保證了加樣的精度。
本發(fā)明的進(jìn)樣泵配合XYZ三維移動(dòng)平臺(tái)，從根本上解決了手動(dòng)操作帶來的繁瑣和誤差。進(jìn)樣泵的具體結(jié)構(gòu)可采取下面的方式(如圖1所示)，也可以是其它的結(jié)構(gòu)，只要達(dá)到本發(fā)明所述的能進(jìn)行取樣和自動(dòng)置換吸頭的兩種運(yùn)動(dòng)過程即可。
所述的氣體置換式帶自動(dòng)去吸頭裝置的微量進(jìn)樣泵，設(shè)有光電傳感器2，并與直線電機(jī)連接，傳動(dòng)絲桿4上連有擋片1，這樣能起到零點(diǎn)復(fù)位的作用。吸頭去除套15可通過連接螺桿13與泵身里固定連接的襯套固定相連。滑動(dòng)套筒8的里面頂部設(shè)彈性擋圈6，可以擋住傳動(dòng)絲桿下面的連接套，使整個(gè)一體化的滑動(dòng)套筒8、氣缸11和槍頭16及傳動(dòng)絲桿一起向上運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明具體的工作原理如下如圖2所示，本發(fā)明的氣體置換式帶自動(dòng)去吸頭裝置的微量進(jìn)樣泵其動(dòng)作狀態(tài)分為復(fù)位A、吸取液體B、即將打掉吸頭18(即用來取樣的可置換吸頭)C和吸頭落下D四個(gè)動(dòng)作狀態(tài)。
具體過程為直線電機(jī)3帶動(dòng)連接有擋片1的傳動(dòng)絲桿4向下移動(dòng)，傳動(dòng)絲桿4下面的連接套7頂住活塞9向下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)活塞底部接觸的第一根彈簧12被壓縮，擋片此時(shí)擋住光電傳感器2，直線電機(jī)接收信號(hào)停止工作，這時(shí)進(jìn)樣泵處于復(fù)位狀態(tài)。
當(dāng)吸頭18進(jìn)入液體后，直線電機(jī)3帶動(dòng)傳動(dòng)絲桿4向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)第一根彈簧12頂住活塞向上運(yùn)動(dòng)，液體進(jìn)入一次性吸頭，其活塞的運(yùn)動(dòng)行程為D1。這時(shí)氣缸11內(nèi)的氣壓增強(qiáng)，微壓傳感器14根據(jù)氣缸內(nèi)壓力變化可以靈敏探測(cè)液面高度，取到所需的樣品。傳動(dòng)絲桿4繼續(xù)向上移動(dòng)，連接套7與彈性擋圈6接觸并帶動(dòng)一體式的滑動(dòng)套筒8、氣缸11和槍頭16一起向上運(yùn)動(dòng)，繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到D2(打吸頭行程1)的距離時(shí)，吸頭處于與吸頭去除套15相碰的臨界點(diǎn)，即進(jìn)樣泵處于即將打掉吸頭的狀態(tài)。最后當(dāng)傳動(dòng)絲桿4繼續(xù)向上移動(dòng)，突破臨界點(diǎn)，吸頭自動(dòng)落下，不影響下一次加樣。其中打吸頭的工作過程為D3(打吸頭行程2)。
以上就是本發(fā)明所述的氣體置換式帶自動(dòng)去吸頭裝置的微量進(jìn)樣泵的整個(gè)四個(gè)動(dòng)作過程。
權(quán)利要求
1.一種氣體置換式帶自動(dòng)去吸頭裝置的微量進(jìn)樣泵，包括泵身(10)、直線電機(jī)(3)、傳動(dòng)絲桿(4)、活塞(9)、依次從上到下連為一體的滑動(dòng)套筒(8)、氣缸(11)和槍頭(16)，其特征在于還包括吸頭去除套(15)，其中吸頭去除套(15)固定在泵身(10)上靠近槍頭的地方。
2.如權(quán)利要求1所述的氣體置換式帶自動(dòng)去吸頭裝置的微量進(jìn)樣泵，其特征在于在氣缸(11)或槍頭(16)的位置設(shè)有微壓傳感器(14)。
3.如權(quán)利要求1所述的氣體置換式帶自動(dòng)去吸頭裝置的微量進(jìn)樣泵，其特征在于直線電機(jī)連有光電傳感器，傳動(dòng)絲桿上連有擋片。
4.如權(quán)利要求1～3所述的任一氣體置換式帶自動(dòng)去吸頭裝置的微量進(jìn)樣泵，其特征在于采用能將移動(dòng)精度控制在5微米以下的直線電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備以及實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化設(shè)備的微升級(jí)液體轉(zhuǎn)移用微量進(jìn)樣泵技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述的氣體置換式帶自動(dòng)去吸頭裝置的微量進(jìn)樣泵，包括泵身、直線電機(jī)、傳動(dòng)絲桿、活塞、滑動(dòng)套筒、氣缸、槍頭和吸頭去除套，其中滑動(dòng)套筒、氣缸和槍頭依次從上到下連為一體，吸頭去除套固定在泵身上靠近槍頭的地方。采用本發(fā)明的一次性吸頭作為液體傳輸介質(zhì)的空氣置換式微量進(jìn)樣泵，解決了需要復(fù)雜沖洗管路和交叉污染的問題，同時(shí)配合壓力傳感器的使用，可以靈敏探測(cè)液面高度和吸頭是否配合緊密以及吸頭是否取到。相對(duì)國外昂貴的大規(guī)模液體工作站，既有成本上的優(yōu)勢(shì)，也避免了標(biāo)本之間的交叉污染可能性。
文檔編號(hào)F04B17/03GK101063441SQ200610026040
公開日2007年10月31日 申請(qǐng)日期2006年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月25日
發(fā)明者黃鶴, 周宋兵, 王家達(dá) 申請(qǐng)人:上海凱實(shí)生物科技有限公司