CN102470367A - 液滴排出装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液滴排出装置，其能够选择性地精确分注大流量的液滴和小流量的液滴。根据本发明的液滴排出装置包括：气动卸料机，其用于排出第一流量的液滴；和电动移液管，其用于排出或吸入相同或小于第一流量的液滴。气动卸料机包括：i)储藏室，其通过第一气体配管与储藏室相连结，并向储藏室提供压缩空气，从而将储藏室的液体向外部推出；和iii)第一管嘴，其通过液体配管与储藏室相连结，并被提供从储藏室推出的液体从而排出液滴。

Description

液滴排出装置

技术领域

本发明涉及一种液滴排出装置，更详细地讲，是关于一种能够选择性地精确分注大流量的液滴和小流量的液滴的液滴排出装置。

背景技术

液滴排出装置是一种将溶液以极小尺寸的液滴(水滴)单位排出在基板等目标物上的装置。这种液滴排出装置在广泛的产业领域中被广为使用，最近随着生物产业和机械工程的结合，对生物仪器用液滴排出装置的研究正在积极进行。

现有的生物仪器用液滴排出装置是主要使用电动移液管(pipette)的简单结构。通过使用具备电动移液管的液滴排出装置，能够以高的再现性分注小流量的液滴。

然而，具备电动移液管的现有的液滴排出装置难以精确分注小流量的液滴和大流量的液滴。另外，电动移液管以将分注药物接触于目标物的方式进行分注，因此使用一次后需要更换嘴头(nozzle tip)。

发明内容

发明要解决的课题

本发明的目的在于提供一种液体排出装置，其能够选择性地精确分注大流量的液滴和小流量的液滴。

解决课题的方法

根据本发明一实施例的液滴排出装置包括：气动卸料机，其用于排出第一流量的液滴；电动移液管，其用于排出或吸入相同或小于第一流量的液滴。气动卸料机包括：i)储藏室，其用于储藏液体；ii)气箱，其通过第一气体配管与储藏室相连结，并向储藏室提供压缩空气，从而将储藏室的液体向外部推出；iii)第一管嘴，其通过液体配管与储藏室相连结，并被提供从储藏室推出的液体从而排出液滴。

气动卸料机还可包括调节器，该调节器设置在气箱和储藏室之间的第一气体配管并用于调节压缩空气的压力。

储藏室可包括：i)储藏室主体，其具有密闭结构并与第一气体配管相连结；ii)储藏容器，其位于储藏室主体的内部并用于储藏液体且在上部形成有开口端。液体配管的一部分贯通储藏室主体并经过开口端向储藏容器的内侧延伸。

气动卸料机还可包括：i)夹管阀，其设置在储藏室和第一管嘴之间的液体配管并用于控制液体配管的开闭；ii)精密流量计，其设置在夹管阀和第一管嘴之间的液体配管并用于检测已分注的液体的流量；和iii)显示部，其从精密流量计得到液体的流量信息并显示该流量信息。

第一管嘴可包括：i)嘴头，其从液体配管被供给液体且一侧端部开口用于排出液滴；ii)罩体，其以与嘴头的开口端部保持距离的方式包围嘴头的上部，并形成向嘴头的开口端部喷射压缩空气的喷射口。

气动卸料机还可包括：i)第二气体配管，其将气箱和罩体相连结并用于向罩体提供压缩空气；和ii)电磁阀，其设置在气箱和罩体之间的第二气体配管并用于控制压缩空气的流动。

喷射口的直径大于嘴头的外径，嘴头贯通喷射口的中央并沿着嘴头的周方向提供具有一定宽度的空间也可。

罩体在其内部可形成使压缩空气流通的通路，通路与喷射口相连，从而向包围嘴头的喷射口的空间喷射压缩空气。

电动移液管可包括：i)注射器，其具备气缸和活塞；ii)驱动电机，其与活塞相结合并用于使活塞进行直线移动；iii)其设置在气缸的端部，随着活塞的移动排出或吸入液体。

第一流量从最小的1μl开始可以以0.1μl的单位增加，第二流量从最小的0.1μl开始可以以0.02μl的单位增加。

发明效果

通过本发明的一实施例，选择性地驱动气动卸料机和电动移液管从而可精确分注多种流量的液滴。另外，气动卸料机以未与目标物接触的状态排出液滴，因此可在不宜与目标物接触的情况下易使用，并且无需每次使用时更换嘴头。气动卸料机最小能够分注1μl流量的液滴。

附图说明

图1是本发明一实施例的液滴排出装置的构成图。

图2是在图1中图示的液滴排出装置的储藏室的剖面图。

图3是在图1中图示的液滴排出装置的第一管嘴的剖面图。

图4是示出在图1中图示的液滴排出装置中第一管嘴的另一实施例的部分切开立体图。

图5是示出本发明一实施例的液体排出装置中气动卸料机的管嘴口嘴头上形成有液滴的状态的照片。

图6是示出使用图5的气动卸料机在微板上滴了1μl液滴的状态的照片。

图7是示出本发明一实施例的液滴排出装置中电动移液管的第二管嘴上吸入有液体的状态的照片。

图8是示出使用图7的电动移液管在微板上滴了1μl液滴的状态的照片。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明实施例进行说明，以使本领域技术人员容易实施。本发明能够以不同形式实施，并不限定于在此说明的实施例。

图1是根据本发明一实施例的液滴排出装置的构成图。

参照图1，本实施例的液滴排出装置100包括：气动卸料机(pneumatic discharger)10，其用于排出第一流量的液滴；电动移液管50，其用于排出或吸入相同或小于第一流量的液滴。气动卸料机10用于均匀地分注大于电动移液管50的流量的液滴，通过压缩空气的压力将储藏室12内部的液体推出从而排出液滴。

气动卸料机10包括：储藏室12，其用于储藏液体(药物)；气箱16，其通过第一气体配管14与储藏室12相连结；调节器18，其设置在气箱16和储藏室12之间的第一气体配管14；第一管嘴22，其通过液体配管20与储藏室12相连结；夹管阀24，其设置在储藏室12和第一管嘴22之间的液体配管21；精密流量计26，其设置在夹管阀24和第一管嘴22之间的液体配管20。

气箱16的功能是，通过第一气体配管14向储藏室12提供压缩空气，从而将储藏室12内部的液体相储藏室12外推出。此时，设置在第一气体配管14的调节器18对压缩空气进行压力调节，以使能够向储藏室12提供压力均匀的压缩空气。

图2是在图1中图示的液滴排出装置的储藏室的剖面图。

参照图2，储藏室12包括具有密闭结构的储藏室主体28和位于储藏室主体28内部的储藏容器30。储藏室主体28与第一气体配管14相连结，储藏容器30与液体配管20相连结。

储藏室主体28可以以第一主体281和第二主体282相结合的结构而构成，其中，第一主体281具有底部和侧壁，第二主体282以可装卸于第一主体281上部的方式与第一主体281相结合并发挥盖功能。第一主体281和第二主体282结合时密闭得十分坚固，从而使储藏室主体28内部的压缩空气无法向外部泄露。第一气体配管14可与第一主体281的下部相连结。

储藏容器30位于与储藏室主体28的内壁具有规定的距离的位置上，并在其内部储藏液体(药物)。储藏容器30的上部形成开口端301，以使压缩空气压力作用于液体。液体配管20的一部分贯通第二主体282，经过开口端301延伸至储藏容器30的内侧。为此，第二主体282形成液体配管20穿过的开口部，在液体配管20周围设置密封垫321来防止压缩空气的泄露。

在上述的构成中，一旦向储藏室主体28提供压缩空气，则储藏室主体28内部的气压产生变化，从而与外部大气压产生差异。由该压力差储藏容器30的液体通过液体配管20被推出至储藏室主体28的外部，被推出的液体提供至第一管嘴22从而使该液体以液滴(水滴)的形态排出。

参照图1，设置在液体配管20的夹管阀24通过控制液体配管20的开闭来决定是否进行液体分注。精密流量计26对通过夹管阀24的操作开放液体配管20时的流动在液体配管20的液体的流量进行检测，并使使用者能够确认被分注液体的流量。为此，气动卸料机10还包括显示排出流量信息的显示部34。

本实施例中，第一管嘴22以如下结构构成：并非仅靠液压来进行液滴，从液滴上部向液滴喷射压缩空气。只用液压进行液滴的结构中，不可能将液滴的大小减小至一定水平以下。

因此，本实施例的液体排出装置100中，第一管嘴22不仅具有排出大于电动移液管50流量的液滴的基本功能，而且还具有根据需要减小液滴大小、降低第一流量最小值从而极其精密地控制从气动卸料机10中排出出的液滴流量的功能。

图3是在图1中图示的液滴排出装置的第一管嘴的剖面图。

参照图1和图3，第一管嘴22包括：嘴头36，其与液体配管20相连结且下端部开口从而排出液滴；罩体38，其以与嘴头36的开口端部保持距离的方式包围嘴头36的上部并形成喷射口381。

罩体38形成包围嘴头36的一部分的内部空间，该内部空间成为使提供至罩体38内部的压缩空气流通的通路382。嘴头36能够包括上部管嘴361和下部管嘴362而构成，其中上部管嘴361与液体配管20相连结并具有第一直径，下部管嘴362与上部管嘴361相连结并具有小于第一直径的第二直径。

罩体38可包括：第一水平部383，其以与上部管嘴361之间夹持密封垫322的方式包围上部管嘴361；第二水平部384，其位于第一水平部383下侧并形成有使下部管嘴362贯通的喷射口381；垂直部385，其将第一水平部383和第二水平部384相连结。第二水平部384以沿着与地面相垂直的方向(图面的垂直方向)与下部管嘴362的开口端部具有规定距离(d，参照图3)的方式位于其上部。因此，喷射口381位于下部管嘴362的开口端部的上部。

喷射口381的直径大于下部管嘴362的外径，第二水平部384沿着下部管嘴362的周方向与下部管嘴362保持一定的间隔。即，由于下部管嘴362贯通喷射口381的中央，因此在下部管嘴362的周围提供了用于排出压缩空气的具有一定间隔的空间。罩体38内部的通路382与喷射口381相连结，通过喷射口381排出压缩空气。

为了向罩体38提供压缩空气，液滴排出装置100包括用于将气箱16和罩体38相连结的第二气体配管40。第二气体配管40的端部可与罩体38的垂直部385相连结。并且，在气箱16和罩体38之间的第二气体配管40上设置有用于控制压缩空气通过的电磁阀(solenoid valve)42。

如果通过液体配管20向嘴头36提供液体，则在下部管嘴362的端部形成液体滴状的液滴。此时，液滴的表面张力大于液滴的重力，因此液滴不会往下滴落而形成在下部管嘴362的端部。并且，如果通过第二气体配管40向罩体38内部的通路382提供压缩空气，则压缩空气通过包围下部管嘴362的喷射口381被喷射。

喷射压缩空气的方向是向下推落液滴的方向，由于喷射口381沿着下部管嘴362的周方向以不间断连续的方式形成，因此施加于液滴的作用力的分布较均匀。其结果，对形成在下部管嘴362的端部的液滴向下施加均匀的作用力。

如果由压缩空气所施加的作用力偏斜于一侧，则液滴无法垂直下降而偏斜于一侧而落下，因此无法将液滴正确排出在所期望的位置。但是，本实施例中，通过形成喷射口381沿着下部管嘴362的周方向提供有一定宽度的空间，因此能够使施加在液滴的作用力均匀。从而，能够使液滴垂直下降且正确地排出在所期望的位置。

另外，图3中图示了在第一管嘴22具有一个嘴头36和一个喷射口381的情况，但可以具备多个嘴头和喷射口。图4是示出图1中图示的液滴排出装置中第一管嘴的另一实施例的部分切开立体图。方便起见，图4中省略了罩体的四个垂直部中的一个垂直部的图示。

参照图4，多个嘴头36a互相保持间隔地并排在第一管嘴221上，在罩体的第二水平部384与每个嘴头36a相对应的位置上均形成有喷射口381。多个嘴头36a由从液体配管分出的分支管所构成，相同量的液体分别提供至该多个嘴头36a，在下侧端部形成液滴后，将该液滴向下排出。

参照图1，电动移液管50包括：注射器56，其具备气缸52和活塞54并用于储藏液体；驱动电机58，其与活塞54相结合通过驱动活塞将液体推出；第二管嘴60，其设置在气缸端部用于排出液体。驱动电机58可以是步进电机(step motor)，通过驱动电机58和活塞54的作用将液体推出，从而由第二管嘴60排出液滴。另外，当向反方向驱动活塞54时，电动移液管50通过第二管嘴60向注射器56内部吸入液体。

具有上述结构的液滴排出装置100同时具备气动卸料机10和电动移液管50，因此根据排出流量选择气动卸料机10和电动移液管50中的一方而进行驱动。因此，液滴排出装置100能够精确分注多种流量的液滴，不仅适用于生物仪器还可易适用于需要排出液滴的多种领域的精密仪器。

另外，气动卸料机10在不与目标物接触的状态下排出液滴，因此使用于不宜与目标物相接触的情况(例如高温环境或容易破损的物质)，并且无需每次使用气动卸料机10时更换嘴头36。气动卸料机10排出的液滴的第一流量可以是从最小的1μl至最大的储藏室12的储藏容量(例如50ml)的范围，气动卸料机10能够以0.1μl为单位对第一流量进行调节。

电动移液管50可进行液滴的分注、也可进行液体的吸入，因此均具备药物传送、分配、洗涤的功能。另外，在驱动电极58由精密电机构成的情况下，最小地能够精确分注0.1μl的微小流量，电动移液管50能够以0.02μl为单位调节第二流量。

图5是示出本发明一实施例的液体排出装置中气动卸料机的嘴头上形成有液滴的状态的照片，图6是示出使用图5的气动卸料机在微板(96-weill plate)上滴了1μl的液滴的状态的照片。参照图5和图6，可以看到通过气动卸料机将1μl的液滴以一定间隔精确分注在微板上的情形。

图7是示出本发明一实施例的液滴排出装置中电动移液管的第二管嘴上吸入有液体的状态的照片，图8是示出使用图7的电动移液管在微板(96-weill plate)上滴了1μl的液滴的状态的照片。当使用电动移液管时，如果将嘴头接触于目标物之后进行分注，则还能够精确分注比1μl更小流量的液滴。图7和图8中示出了不与目标物接触而滴落1μl液滴的状态。

图5至图8的测试中所使用的液体为去离子水。

上述中对本发明的优选实施例进行了说明，但本发明不限于此。在权利要求书、说明书和附图的范畴内，可进行多种变更而实施，并且这些变更理所当然地均属于本发明的范围内。

Claims (13)

1.一种液滴排出装置，其包括：气动卸料机，其用于排出第一流量的液滴；电动移液管，其用于排出或吸入相同或小于所述第一流量的液滴，

所述气动卸料机包括：

储藏室，其用于储藏液体；

气箱，其通过第一气体配管与所述储藏室相连结，并向所述储藏室提供压缩空气，从而将所述储藏室的液体向外部推出；和

第一管嘴，其通过液体配管与储藏室相连结，并被提供从所述储藏室推出的液体从而排出液滴。

2.权利要求1所述的液滴排出装置，其中，所述气动卸料机还包括调节器，所述调节器设置在所述气箱和所述储藏室之间的所述第一气体配管并用于调节压缩空气的压力。

3.权利要求1所述的液滴排出装置，其中，

所述储藏室包括：

储藏室主体，其具有密闭结构并与所述第一气体配管相连结；和

储藏容器，其位于所述储藏室主体的内部并用于储藏液体且在上部形成有开口端，

所述液体配管的一部分贯通所述储藏室主体并经过所述开口端向所述储藏容器的内侧延伸。

4.权利要求3所述的液滴排出装置，其中，所述气动卸料机还包括夹管阀，所述夹管阀设置在所述储藏室和所述第一管嘴之间的所述液体配管并用于控制液体配管的开闭。

5.权利要求4所述的液滴排出装置，其中，所述气动卸料机还包括精密流量计，所述精密流量计设置在所述夹管阀和所述第一管嘴之间的所述液体配管并用于检测已分注的液体的流量。

6.权利要求5所述的液滴排出装置，其中，所述气动卸料机还包括显示部，所述显示部从所述精密流量计得到液体的流量信息并显示该流量信息。

7.权利要求1所述的液滴排出装置，其中，

所述第一管嘴包括：

嘴头，其从所述液体配管被供给液体且一侧端部开口用于排出液滴；和

罩体，其以与所述嘴头的开口端部保持距离的方式包围所述嘴头的上部，并形成向所述嘴头的开口端部喷射压缩空气的喷射口。

8.权利要求7所述的液滴排出装置，其中，所述气动卸料机还包括第二气体配管，所述第二气体配管将所述气箱和所述罩体相连结并用于向罩体提供压缩空气。

9.权利要求8所述的液滴排出装置，其中，所述气动卸料机还包括电磁阀，所述电磁阀设置在所述气箱和所述罩体之间的所述第二气体配管并用于控制压缩空气的流动。

10.权利要求7所述的液滴排出装置，其中，所述喷射口的直径大于所述嘴头的外径，所述嘴头贯通所述喷射口的中央并沿着所述嘴头的周方向提供具有一定宽度的空间。

11.权利要求10所述的液滴排出装置，其中，所述罩体在其内部形成使压缩空气流通的通路，所述通路与所述喷射口相连，从而向包围所述嘴头的所述喷射口的空间喷射压缩空气。

12.权利要求1所述的液滴排出装置，其中，

所述电动移液管包括：

注射器，其具备气缸和活塞；

驱动电机，其与所述活塞相结合并用于使所述活塞进行直线移动；和

嘴头，其设置在所述气缸的端部，随着所述活塞的移动排出或吸入液体。

13.权利要求1-12中任一所述的液滴排出装置，其中，所述第一流量从最小的1μl开始以0.1μl的单位增加，所述第二流量从最小的0.1μl开始以0.02μl的单位增加。

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