CN101063441A - 一种气体置换式带自动去吸头装置的微量进样泵 - Google Patents
一种气体置换式带自动去吸头装置的微量进样泵 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种应用于医疗设备以及实验室自动化设备的微升级液体转移用微量进样泵技术领域。本发明所述的气体置换式带自动去吸头装置的微量进样泵，包括泵身、直线电机、传动丝杆、活塞、滑动套筒、气缸、枪头和吸头去除套，其中滑动套筒、气缸和枪头依次从上到下连为一体，吸头去除套固定在泵身上靠近枪头的地方。采用本发明的一次性吸头作为液体传输介质的空气置换式微量进样泵，解决了需要复杂冲洗管路和交叉污染的问题，同时配合压力传感器的使用，可以灵敏探测液面高度和吸头是否配合紧密以及吸头是否取到。相对国外昂贵的大规模液体工作站，既有成本上的优势，也避免了标本之间的交叉污染可能性。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于医疗设备以及实验室自动化设备的微升级液体转移用微量进样泵技术领域。
背景技术
目前国内在科研单位实验室和医院检验科室采用的普遍的手工加样的方式，这种方式对操作人员要求高，加样误差大，当处理大批量样本的时实验室操作人员工作强度大，而且存在加错孔位的可能性，另外一个重要的问题是加样人员在处理传染病或有毒有害物质时，存在被感染的可能性。即使部分单位购买了国外昂贵的大规模液体工作站，采用的也是液体置换方式的注射泵作为其核心组件，这种泵需要相对复杂的管路系统和探针冲洗装置，对其应用受到局限，此外这种方法的缺陷是即使经过复杂的冲洗过程，交叉污染仍然是不可避免的。另外现有的移液工作站采用导23电吸头作为液面感应的中介，导电吸头的成本较高，比普通吸头贵4倍以上。也有的移液工作站采用电容感应式作为液面传感器，但存在探针成本昂贵(一般单根探针的售价在80美金以上)，容易受外界干扰等缺点。
发明内容
本发明的目的在于避免上述几种方法的缺点而提供一种采用一次性吸头作为液体传输介质的空气置换式微量进样泵，该方案解决了需要复杂冲洗管路和交叉污染的问题。同时配合压力传感器的使用，可以灵敏探测液面高度和吸头是否配合紧密，从而为全自动移液工作站提供了全面的解决方案。采用此泵配合XYZ三维移动平台，从根本上解决了手动操作带来的繁琐和误差，减轻了实验室工作人员的劳动强度，减少了标本错误的可能，降低了实验室人员被感染的机会。相对国外昂贵的大规模液体工作站，既有成本上的优势，也避免了标本之间的交叉污染可能性。
本发明的构思如下：此微量进样泵的主要部件是泵身、空气置换式的活塞、传动丝杆，以及驱动传动丝杆的电机、弹性挡圈和吸头去除套组成。在与吸头结合的部位设置了退吸头用的去除套，在电机运行到指定位置的时候，去除套顶住了吸头，而传动丝杆继续向上运动，从而把吸头打掉。另外设计了光电开关用于设置电机原点位置。在活塞和吸头的中间位置设置了微压传感器，用于检测液面和吸头是否和取吸头的部件可靠紧密配合。另外设置了压力放大电路和电机驱动电路，分别用于放大压力信号和驱动电机。
在微量进样泵上配合的吸头进入要转移的液体后，当电机按照微电脑程序移动指定的距离时，活塞以及配合使用的吸头和要取样的液体之间形成了压力差，从而把液体吸到吸头中间，然后整个组件脱离液体，由于吸头的端口很小(直径不超过1mm)，液体的表面张力保证了液体不会漏出，然后把吸头移动到需要加样的地方，电机按照微电脑发出的指令移动相应的距离，从而准确把液体打出。由于采用的是空气置换式活塞，避免了和液体的直接接触，从根本上解决了冲洗的问题。
本发明采取的具体技术措施是这样的：
一种气体置换式带自动去吸头装置的微量进样泵，包括泵身、直线电机、传动丝杆、活塞、滑动套筒、气缸、枪头和吸头去除套，其中滑动套筒、气缸和枪头依次从上到下连为一体，吸头去除套固定在泵身上靠近枪头的地方。
在气缸或枪头的部位还可设置微压传感器，再配合放大电路，根据气缸内压力变化可以灵敏探测液面高度以及套在枪头上的吸头是否配合紧密等，从而为全自动移液工作站提供全面的解决方案。
采用高精度的电机和零点复位装置，可以把移动精度控制在5微米以下，从而保证了加样的精度。零点复位装置可以通过光电传感器和在传动丝杆上连接的挡片组成。
本发明的有益效果：采用本发明所述的一次性吸头作为液体传输介质的空气置换式微量进样泵，解决了需要复杂冲洗管路和交叉污染的问题。同时配合压力传感器的使用，可以灵敏探测液面高度和吸头是否配合紧密，从而为全自动移液工作站提供了全面的解决方案。采用此泵配合XYZ三维移动平台，从根本上解决了手动操作带来的繁琐和误差，减轻了实验室工作人员的劳动强度，减少了标本错误的可能，降低了实验室人员被感染的机会。相对国外昂贵的大规模液体工作站，既有成本上的优势，也避免了标本之间的交叉污染可能性。
附图说明
下面结合附图对本发明的结构做具体说明：
图1是气体置换式带自动去吸头装置的微量进样泵结构图
图2是气体置换式带自动去吸头装置的微量进样泵复位、吸取液体、即将打掉吸头和吸头落下时的各状态图。
标号说明：
1-挡片 2-光电传感器 3-直线电机 4-传动丝杆 5-第一个衬套
6-弹性挡圈 7-连接套 8-滑动套筒 9-活塞 10-泵身 11-气缸
12-第一根弹簧 13-连接螺杆 14-微压传感器 15-吸头去除套
16-第二个弹簧 17-枪头 18-吸头
具体实施方式
如图1所示，本发明所述的气体置换式带自动去吸头装置的微量进样泵，包括泵身10、直线电机3、传动丝杆4、活塞9、依次从上到下连为一体的滑动套筒8、气缸11和枪头16、吸头去除套15，其中吸头去除套15固定在泵身10上靠近枪头的地方。
在活塞9底部和枪头16的中间位置还可设置微压传感器14，再配合放大电路，根据气缸内压力变化可以灵敏探测液面高度以及套在枪头上的吸头是否配合紧密等。
本发明采用高精度的电机，并通过光电传感器和在传动丝杆上连接的挡片组成零点复位装置，可以把移动精度控制在5微米以下，从而保证了加样的精度。
本发明的进样泵配合XYZ三维移动平台，从根本上解决了手动操作带来的繁琐和误差。进样泵的具体结构可采取下面的方式(如图1所示)，也可以是其它的结构，只要达到本发明所述的能进行取样和自动置换吸头的两种运动过程即可。
所述的气体置换式带自动去吸头装置的微量进样泵，设有光电传感器2，并与直线电机连接，传动丝杆4上连有挡片1，这样能起到零点复位的作用。吸头去除套15可通过连接螺杆13与泵身里固定连接的衬套固定相连。滑动套筒8的里面顶部设弹性挡圈6，可以挡住传动丝杆下面的连接套，使整个一体化的滑动套筒8、气缸11和枪头16及传动丝杆一起向上运动。
本发明具体的工作原理如下：
如图2所示，本发明的气体置换式带自动去吸头装置的微量进样泵其动作状态分为复位A、吸取液体B、即将打掉吸头18(即用来取样的可置换吸头)C和吸头落下D四个动作状态。
具体过程为：直线电机3带动连接有挡片1的传动丝杆4向下移动，传动丝杆4下面的连接套7顶住活塞9向下运动，同时活塞底部接触的第一根弹簧12被压缩，挡片此时挡住光电传感器2，直线电机接收信号停止工作，这时进样泵处于复位状态。
当吸头18进入液体后，直线电机3带动传动丝杆4向上运动，同时第一根弹簧12顶住活塞向上运动，液体进入一次性吸头，其活塞的运动行程为D1。这时气缸11内的气压增强，微压传感器14根据气缸内压力变化可以灵敏探测液面高度，取到所需的样品。传动丝杆4继续向上移动，连接套7与弹性挡圈6接触并带动一体式的滑动套筒8、气缸11和枪头16一起向上运动，继续运动到D2(打吸头行程1)的距离时，吸头处于与吸头去除套15相碰的临界点，即进样泵处于即将打掉吸头的状态。最后当传动丝杆4继续向上移动，突破临界点，吸头自动落下，不影响下一次加样。其中打吸头的工作过程为D3(打吸头行程2)。
以上就是本发明所述的气体置换式带自动去吸头装置的微量进样泵的整个四个动作过程。
Claims (4)
1、一种气体置换式带自动去吸头装置的微量进样泵，包括泵身(10)、直线电机(3)、传动丝杆(4)、活塞(9)、依次从上到下连为一体的滑动套筒(8)、气缸(11)和枪头(16)，其特征在于：还包括吸头去除套(15)，其中吸头去除套(15)固定在泵身(10)上靠近枪头的地方。
2、如权利要求1所述的气体置换式带自动去吸头装置的微量进样泵，其特征在于：在气缸(11)或枪头(16)的位置设有微压传感器(14)。
3、如权利要求1所述的气体置换式带自动去吸头装置的微量进样泵，其特征在于：直线电机连有光电传感器，传动丝杆上连有挡片。
4、如权利要求1～3所述的任一气体置换式带自动去吸头装置的微量进样泵，其特征在于：采用能将移动精度控制在5微米以下的直线电机。
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