專利名稱：一種用于計量微量液體的測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種醫(yī)療衛(wèi)生、生物工程、化學(xué)制藥、化工分析等領(lǐng)域用于計量微 量液體的測試裝置，尤其是一種用于計量或校準(zhǔn)微量液體計量設(shè)備泵出液體量的測試裝置。
背景技術(shù)：
在生物、化學(xué)、醫(yī)療等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的高精度、微量的液體計量設(shè)備，其泵出液體 量的精度處于PL甚至nL量級。目前，用于計量該量級的微量液體計量設(shè)備泵出液體量的 測試裝置主要由電子天平和附帶在其上的密封裝置以及管線組成，如圖1所示。測量前將 管線放入電子天平密封裝置內(nèi)的容器中，讀出此時電子天平顯示的測量值，微量液體計量 設(shè)備將液體泵出到管線之后后再次讀出測量值，兩次測量值作差即得到微量液體計量設(shè)備 泵出液體的質(zhì)量。這種測量設(shè)備在測量過程中要保證管線與密封裝置之間無相對位移，否 則無法得到液體真實重量。由于所測對象是PL甚至nL量級的微量液體，需考慮液體揮 發(fā)因素，故測量值準(zhǔn)確度受密封裝置效果影響。并且，管線易受微量液體計量設(shè)備振動的影 響，當(dāng)液體泵出時，管線被帶動產(chǎn)生微振，與密封裝置之間易產(chǎn)生相對位移，一方面使得電 子天平不能很快地讀出測量結(jié)果，另一方面也會導(dǎo)致測量誤差。電子天平測量精度為毫克 量級，若測量精度要求更高時，這種測試裝置就不能滿足要求。此外，電子天平一旦安裝便 不能隨意移動，所以便攜性差。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是解決現(xiàn)有技術(shù)中用于計量微量液體計量設(shè)備 泵出液體量的測試裝置的測量值準(zhǔn)確度低、測量誤差大、測試精度只能達到毫克量級以及 便攜性差的技術(shù)問題；提供一種基于經(jīng)校準(zhǔn)的小內(nèi)徑管線進行微量液體測量的測試裝置， 減少了微量液體計量時由于蒸發(fā)帶來的誤差影響，提高測量準(zhǔn)確度，并且測試精度高，便攜 性強，可以根據(jù)需要隨意移動本實用新型的測試裝置。本實用新型是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種用于計量微量液體的測試裝置，包 括底座、安裝在所述底座上的微調(diào)升降裝置以及固定安裝在所述微調(diào)升降裝置上的測試平 臺；所述測試平臺上設(shè)置有管線和沿所述管線長度方向設(shè)置的游標(biāo)卡尺，所述游標(biāo)卡尺上 設(shè)置有定位游標(biāo)和測量游標(biāo)。上述測試裝置，所述管線的內(nèi)徑R的取值范圍為0 < R < 0. 8毫米。上述測試裝置，所述測試平臺上還設(shè)置有V型安裝槽，所述管線安裝在所述V型安 裝槽內(nèi)。上述測試裝置，所述V型安裝槽內(nèi)壁設(shè)置有反射鏡。上述測試裝置，所述測試平臺上還設(shè)置有用于固定所述管線的彈性卡箍。上述測試裝置，所述測試平臺上還設(shè)置有照明裝置和照明裝置角度調(diào)節(jié)旋鈕。上述測試裝置，所述測試平臺上還設(shè)置有可沿所述管線的長度方向移動的放大鏡。上述測試裝置，所述測試裝置還包括一個與所述管線導(dǎo)通的三通轉(zhuǎn)換開關(guān)。上述測試裝置，所述微調(diào)升降裝置具有升降調(diào)整旋鈕。上述測試裝置，所述測試平臺上設(shè)置有卡尺安裝導(dǎo)軌，所述游標(biāo)卡尺底部設(shè)置有 與所述卡尺安裝導(dǎo)軌配合的卡尺安裝槽。本實用新型的用于計量微量液體的測試裝置具有以下有益的技術(shù)效果(1)全部 測量過程都在密閉的管線中完成，消除了微量液體測量時由于蒸發(fā)及密度變化等帶來的容 積測量誤差。測量精度高，最高能達到20nL 200nL級的測量精度。(2)根據(jù)液體粘稠度 及精度要求，提供多種標(biāo)準(zhǔn)管線系列，可選范圍廣，管線材質(zhì)可采用透明耐腐蝕的聚四氟乙 烯(F4)、聚醚酰亞胺(Ultem PEI)。(3)應(yīng)用帶有定位游標(biāo)和測量游標(biāo)的游標(biāo)卡尺，在測量 過程中確定起始點和終點之間的準(zhǔn)確距離，從而實現(xiàn)進行微小液體體積測量。(4)采用線 狀排列的LED白光二極管照明技術(shù)和垂直映像對準(zhǔn)技術(shù)，提高了讀數(shù)的準(zhǔn)確度。(5)微調(diào) 升降裝置保證測試管線與液體計量設(shè)備出口調(diào)整至同一水平位置，減少壓強差造成的測量 誤差。(6)管線V型安裝槽和彈性卡箍設(shè)計，使得管線能夠保持良好的直線度，減少了由于 管線彎曲帶來的系統(tǒng)誤差。(7)管線V型安裝槽和游標(biāo)卡尺在測試平臺上的一體化設(shè)計， 使得讀數(shù)更為方便、操作更為快捷，減少了人工操作過程的隨機誤差。(8)測試裝置結(jié)構(gòu)簡 單，易操作。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中用于計量微量液體的測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型用于計量微量液體的測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2所示本實用新型用于計量微量液體的測試裝置在使用時液體計量設(shè)備 與管線的狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖2所示本實用新型用于計量微量液體的測試裝置的三通轉(zhuǎn)換開關(guān)的結(jié)構(gòu) 示意圖；圖5為圖4所示本實用新型用于計量微量液體的測試裝置的三通轉(zhuǎn)換開關(guān)的另一 種結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖2所示本實用新型用于計量微量液體的測試裝置的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為圖2所示本實用新型用于計量微量液體的測試裝置的測試平臺的結(jié)構(gòu)示意 圖；圖8為圖2所示本實用新型用于計量微量液體的測試裝置的測試平臺的另一種結(jié) 構(gòu)示意圖。1-照明裝置，2-放大鏡，3-凹液面，4-照明裝置角度調(diào)節(jié)旋鈕，5-彈性卡箍，6_反 射鏡，7-V型安裝槽，8-卡尺安裝導(dǎo)軌，9-游標(biāo)卡尺，10-升降調(diào)整旋紐，11-微調(diào)升降裝置， 12-底座，13-測量游標(biāo)，14-游標(biāo)滑動槽，15-卡尺刻度，16-定位游標(biāo)，17-測試平臺，18-管 線，19-三通轉(zhuǎn)換開關(guān)，20-氮氣瓶，21-液體計量設(shè)備，22-出口。實施方式如圖1至圖8所示，本實施例用于計量微量液體的測試裝置，包括底座12、安裝在 所述底座12上的微調(diào)升降裝置11以及固定安裝在所述微調(diào)升降裝置11上的測試平臺17 ；所述微調(diào)升降裝置11具有升降調(diào)整旋鈕10，通過所述升降調(diào)整旋鈕10可以調(diào)整位于所述 微調(diào)升降裝置11上的測試平臺17的高度，所述微調(diào)升降裝置11調(diào)整精度為0. 5mm，通過升 降調(diào)整旋鈕10調(diào)整測試平臺17的高度，保證標(biāo)準(zhǔn)管線18與液體計量設(shè)備21的出口 22處 于同一水平高度，即在垂直方向上的高度差小于1mm，減小因出口處與管線水平方向的高度 差導(dǎo)致的壓強差，進而影響測量結(jié)果；所述測試平臺17臺面長度1200mm，寬大于500mm，平 整度和表面粗糙度良好；所述測試平臺17上設(shè)置有管線18和沿所述管線18長度方向設(shè)置 的游標(biāo)卡尺9，所述測試平臺17上設(shè)置有卡尺安裝導(dǎo)軌8，所述游標(biāo)卡尺9底部設(shè)置有與所 述卡尺安裝導(dǎo)軌8配合的卡尺安裝槽，卡尺安裝導(dǎo)軌8用于固定游標(biāo)卡尺9，所述游標(biāo)卡尺 9上設(shè)置有定位游標(biāo)16、測量游標(biāo)13和沿所述游標(biāo)卡尺9長度方向設(shè)置的游標(biāo)滑動槽14， 所述定位游標(biāo)16和所述測量游標(biāo)13能夠在所述游標(biāo)滑動槽14沿所述游標(biāo)卡尺9長度方 向滑動，以便利用所述游標(biāo)卡尺9測量所述管線18內(nèi)液體的長度，定位游標(biāo)16用于標(biāo)志起 始點液面位置，測量游標(biāo)13用于標(biāo)志終點液面位置，定位游標(biāo)16和測量游標(biāo)13前端均帶 有指針，將指針指向凹液面3的切線方向時游標(biāo)在游標(biāo)卡尺9上的讀數(shù)作為當(dāng)前液面位置， 終點與起始點位置差值為測量長度，測量有效長度范圍即游標(biāo)卡尺9可讀數(shù)范圍是0mm 1000mm，游標(biāo)卡尺的精度大于0.1mm。所述測試平臺17上還設(shè)置有V型安裝槽7，V型安裝 槽7能使得管線18平直固定在測試臺面上，槽深0. 5mm、槽徑1. 6mm ；在所述V型安裝槽7 內(nèi)壁設(shè)置的反射鏡6，所述管線18安裝在所述V型安裝槽7內(nèi)，使得所述管線18安裝比較 牢固；另外，所述測試平臺17上設(shè)置的彈性卡箍5能夠?qū)λ龉芫€18起到更好的固定作 用；所述彈性卡箍5具有彈性，能保護管線18不被夾持變形，同時能保證管線18拉直所需 保持的力度。所述測試平臺17上還設(shè)置有照明裝置1和可沿所述管線18的長度方向移動 的放大鏡2，所述照明裝置1為LED陣列燈；以便能夠更加清楚看清楚所述管線18內(nèi)的液 面，同時能夠更準(zhǔn)確地讀數(shù)；所述照明裝置1采用LED陣列燈照明，使得管線內(nèi)液面位置清 晰可見，游標(biāo)上的指針能夠準(zhǔn)確對準(zhǔn)凹液面3切線方向，通過照明裝置角度調(diào)整旋鈕4可以 方便調(diào)整LED陣列燈照射角度和亮度，使光線照射在管線18和指針上，考慮到人眼的舒適 度，本實施例LED陣列燈發(fā)射白光。讀數(shù)時應(yīng)用垂直映像對準(zhǔn)技術(shù)，即LED光線照射到指針 時，在反射鏡上產(chǎn)生指針映象，當(dāng)人眼觀察到指針與指針映像在垂直方向上重合，并且指針 指向凹液面3的切線方向時，查看游標(biāo)刻度。此方法消除了由于視角偏差引起的讀數(shù)誤差， 提高測量準(zhǔn)確度。所述測試裝置還包括一個與所述管線7導(dǎo)通的三通轉(zhuǎn)換開關(guān)23，所述三 通轉(zhuǎn)換開關(guān)20用于實現(xiàn)測試裝置在液體測量、清洗和排除管線內(nèi)液體三種功能狀態(tài)下切 換，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)旋轉(zhuǎn)至A、D、C 口相通時，處于液體測量狀態(tài)，實現(xiàn)液體計量設(shè)備21將液體 泵出到標(biāo)準(zhǔn)管線18內(nèi)；此狀態(tài)下，若液體計量設(shè)備中裝入清洗液，也可實現(xiàn)清洗管線；當(dāng)管 線18內(nèi)已充滿液體，無法繼續(xù)進行測試，則需要吹氮氣排除管線內(nèi)液體，將轉(zhuǎn)換開關(guān)旋轉(zhuǎn) 至B、D、C 口相通，可實現(xiàn)將氮氣瓶19中的氮氣打入標(biāo)準(zhǔn)管線18內(nèi)，從而清除管內(nèi)液體，操 作者能夠通過所述三通轉(zhuǎn)換開關(guān)23向所述管線18中注入待測液體或者充入氣體對所述管 線18進行清洗。 本實施例的測試裝置在使用的時候，首先是根據(jù)液體粘稠度及精度要求選擇合適 的管線18 液體粘稠度越大，所選擇的管線18的內(nèi)徑也越大；精度要求越高，所選擇的管線 內(nèi)徑越小。如圖2所示，本實施例的測試裝置選用內(nèi)徑0.3mm的聚四氟乙烯(F4)材料作管 線，將其放入測試平臺17上的V型安裝槽7內(nèi)，用彈性卡箍5將管線18在測試平臺17的兩端固緊，同時能保證管線18拉直。如圖3所示，通過微調(diào)升降裝置11使得測試管線18 與液體計量設(shè)備21的出口 22調(diào)整至同一水平位置，使之在垂直方向上的高度差小于Imm ； 減小因出口處與管線18水平方向的高度差導(dǎo)致壓強差，進而影響測量結(jié)果。如圖4和圖 5所示將三通轉(zhuǎn)換開關(guān)20旋轉(zhuǎn)至A、D、C 口相通，處于檢測狀態(tài)；待測試液體計量設(shè)備21 先將液體注入至管線18內(nèi)，注入量以使液面停留在游標(biāo)卡尺讀數(shù)范圍Omm IOOOmm內(nèi)為 準(zhǔn)。調(diào)整照明裝置1的照射角度和亮度，使光線照在管線18和定位游標(biāo)16的指針上，在反 射鏡6的作用下產(chǎn)生指針映像，用手輕輕撥動定位游標(biāo)16，透過放大鏡2使指針指向凹液 面3的切線方向，同時當(dāng)觀察到指針與指針映像在垂直方向上重合時，查看卡尺刻度15，作 為測試起始點位置。然后，使待測試液體計量設(shè)備21再次注入需要測量的液體，采用與上 述同樣的方法用測量游標(biāo)13定位測試終點并讀數(shù)。測量起始點與終點讀數(shù)差值即為AL， 根據(jù)管線18的內(nèi)徑，可以非常容易地計算出液體計量設(shè)備12本次泵出液體的體積(AV = ALX (3. 14159XdXd/4))；如果已知液體的密度，也可以計算出液體計量設(shè)備12本次泵 出液體的質(zhì)量(Μ = Δ VX ρ )。因此，本實施例的測量裝置能夠方便地測量nl量級的微量 液體。 若泵出液體若干次后，管線內(nèi)充滿了液體，將三通轉(zhuǎn)換開關(guān)20旋轉(zhuǎn)至B、D、C 口相 通，可實現(xiàn)將氮氣瓶19中的氮氣打入標(biāo)準(zhǔn)管線18內(nèi)，從而清除管內(nèi)液體。若需要清洗管線， 只需將液體計量設(shè)備中裝入清洗液，將三通轉(zhuǎn)換開關(guān)20旋轉(zhuǎn)至A、D、C 口相通，向管線內(nèi)泵 出清洗液即可。本實施例的用于計量微量液體計量設(shè)備泵出液體量的測試裝置，選用經(jīng)校準(zhǔn)的小 內(nèi)徑管線進行液體測量，通過測量管線長度和已知的管線內(nèi)徑計算出液體體積，全部測量 過程都在密閉的管線中完成，避免了液體暴露于外界中因蒸發(fā)導(dǎo)致誤差，消除了微量液體 測量時由于蒸發(fā)及密度變化等帶來的容積測量誤差。相對于電子天平的測量方式來說，把 對質(zhì)量的測量轉(zhuǎn)化為對體積的測量，一方面使得測量裝置移動方便，安裝使用方便，可以用 于各種場合；另一方方面，本實施例測試裝置讀數(shù)快捷、方便，受液體計量設(shè)備震動的影響 較小。測量精度高，最高能達到20nL 200nL級的測量精度。本實施例中應(yīng)用帶有定位游 標(biāo)和測量游標(biāo)的游標(biāo)卡尺，在測量過程中確定起始點和終點之間的準(zhǔn)確距離，從而實現(xiàn)進 行微量液體體積測量。本實施例測量裝置的對準(zhǔn)誤差可以控制在0. 2mm左右，配合小內(nèi)徑 的標(biāo)準(zhǔn)測量管線，體積測量誤差可以控制在20nL以下。并且本實施例采用線狀排列的LED 白光二極管照明技術(shù)和垂直映像對準(zhǔn)技術(shù)，提高了讀數(shù)的準(zhǔn)確度。微調(diào)升降裝置保證測試 管線與液體計量設(shè)備出口調(diào)整至同一水平位置，減少壓強差造成的測量誤差。管線V型安 裝槽和彈性卡箍設(shè)計，使得管線能夠保持良好的直線度，減少了由于管線彎曲帶來的系統(tǒng) 誤差。管線V型安裝槽和游標(biāo)卡尺在測試平臺上的一體化設(shè)計，使得讀數(shù)更為方便、操作更 為快捷，減少了人工操作過程的隨機誤差。測試裝置結(jié)構(gòu)簡單，易操作。在其它一些實施例中，根據(jù)液體粘稠度及精度要求，選擇不同的管線18，其內(nèi)徑 R可以為大于零小于等于0. 8毫米之間的任意數(shù)值，例如0. 3mm、0. 5mm、0. 7mm、0. 8mm。根 據(jù)需求管線可選用不同材質(zhì)，管線材質(zhì)可采用透明耐腐蝕的聚四氟乙烯(F4)、聚醚酰亞胺 (UltemPEI)。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以通過減小所述管線18的內(nèi)徑誤差來提高測量的 精度。
權(quán)利要求一種用于計量微量液體的測試裝置，其特征在于，包括底座(12)、安裝在所述底座(12)上的微調(diào)升降裝置(11)以及固定安裝在所述微調(diào)升降裝置(11)上的測試平臺(17)；所述測試平臺(17)上設(shè)置有管線(18)和沿所述管線(18)長度方向設(shè)置的游標(biāo)卡尺(9)，所述游標(biāo)卡尺(9)上設(shè)置有定位游標(biāo)(16)和測量游標(biāo)(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述管線(18)的內(nèi)徑R的取值范圍 為0 < R彡0. 8毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測試裝置，其特征在于，所述測試平臺(17)上還設(shè)置有V型 安裝槽(7)，所述管線(18)安裝在所述V型安裝槽(7)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測試裝置，其特征在于，所述V型安裝槽(7)內(nèi)壁設(shè)置有反射 鏡(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述測試平臺(17)上還設(shè)置有用于 固定所述管線(18)的彈性卡箍(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的測試裝置，其特征在于，所述測試平臺(17)上還設(shè) 置有照明裝置(1)和照明裝置角度調(diào)節(jié)旋鈕(4)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的測試裝置，其特征在于，所述測試平臺(17)上還設(shè) 置有可沿所述管線(18)的長度方向移動的放大鏡(2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的測試裝置，其特征在于，所述測試裝置還包括一個與 所述管線(7)導(dǎo)通的三通轉(zhuǎn)換開關(guān)(23)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的測試裝置，其特征在于，所述微調(diào)升降裝置(11)具 有升降調(diào)整旋鈕(10)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的測試裝置，其特征在于，所述測試平臺(17)上設(shè)置 有卡尺安裝導(dǎo)軌(8)，所述游標(biāo)卡尺(9)底部設(shè)置有與所述卡尺安裝導(dǎo)軌(8)配合的卡尺安 裝槽。
專利摘要一種用于計量微量液體的測試裝置，包括底座、安裝在所述底座上的微調(diào)升降裝置以及固定安裝在所述微調(diào)升降裝置上的測試平臺；所述測試平臺上設(shè)置有管線和沿所述管線長度方向設(shè)置的游標(biāo)卡尺，所述游標(biāo)卡尺上設(shè)置有定位游標(biāo)和測量游標(biāo)。本實用新型的用于計量微量液體的測試裝置解決了現(xiàn)有技術(shù)中用于計量微量液體計量設(shè)備泵出液體量的測試裝置的測量值準(zhǔn)確度低、測量誤差大、測試精度只能達到毫克量級以及便攜性差的技術(shù)問題；減少了微量液體計量時由于蒸發(fā)帶來的誤差影響，提高測量準(zhǔn)確度，并且測試精度高，便攜性強，可以根據(jù)需要隨意移動本實用新型的測試裝置。
文檔編號G01F25/00GK201561792SQ200920279278
公開日2010年8月25日 申請日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者常海龍, 龐曉東, 李英, 騰莉, 許正光, 鄭國華, 阮德林 申請人:公安部第一研究所;北京中盾安民分析技術(shù)有限公司