CN107036764A - 一种高精度自动手持式移液器计量装置及其计量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高精度自动手持式移液器计量装置及其计量方法，该装置包括移液器夹持组件，用于将手持式移液器固定在运动平台上；移液器运动组件，用于移液器平台的运动以及移液器按钮的按压；吸头存放组件，用于存放和回收移液所用的一次性吸头；液体称重组件，用于对量入和量出的液体进行称重操作。本发明参照JJG646‑2006《计量检定规程》标准,通过上位机软件控制,用户只需要将待检定的手持式移液器安置在夹持装置中，便可自动化实现移液器的高精度计量功能，判断移液器漏气情况和容量误差情况是否满足国家标准。
Description
所属领域
本发明涉及一种高精度自动手持式移液器计量装置及其计量方法，用于检定待测移液器是否符合JJG646-2006《计量检定规程》标准。
背景技术
手持式移液器又名移液枪，是生物或化学实验室中实现液体转移的精密器具之一，其精度和准确度对整个实验结果产生较大的影响，而如何实现在实验室中快速检测并校准移液器的精度和准确度是亟待解决的问题。移液器容量的检测有衡量分析法和分光光度法，而其中衡量分析法较为普遍，通过称量被测量器内量入和量出介质的表观质量值，并根据该温度下介质的密度进行计算，即得到20℃时的实际容量，通过判断量入和量出的差值是否满足标准来判断移液器合格状况。实验人员手动操作实现整体功能，同时操作流程重复性大，非常耗费时间和人力，影响实验效率，还会产生额外的人为误差，最终影响检定结果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种高精度自动手持式移液器计量装置及其计量方法，通过设计具备水平和垂直二维运动能力的手持式移液器运动平台，将手持式移液器固定在运动平台上，固定夹持装置内表面和移液器外表面贴合，防止移液器轻微晃动，同时能够允许移液器外表面一定的形变情况。通过运动平台的自动化移动来实现移液器漏气和计量检定功能，提高检定效率，减少误差。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种高精度自动手持式移液器计量装置，其特征在于：包括具有水平和垂直二维运动能力的待测手持式移液器(15)运动平台，将待测手持式移液器(15)固定在运动平台上，固定夹持装置内表面和待测手持式移液器(15)外表面贴合，防止待测手持式移液器(15)轻微晃动，同时能够允许待测手持式移液器(15)外表面一定的形变情况；通过运动平台的自动化移动来实现待测手持式移液器(15)漏气和计量检定。
所述该装置包括：
移液器夹持组件(16)，用于将待测手持式移液器(15)固定在运动平台上；
移液器运动组件，用于驱动待测手持式移液器(15)运动和按压；
吸头存放组件，用于存放移液所用的一次性吸头(13)；
液体称重组件，用于对量入和量出的液体进行称重操作；
所述移液器夹持组件(16)包括用于水平方向固定的左夹具(19)和右夹具(22)、覆于左夹具(19)和右夹具(22)内表面的聚酯型聚氨酯弹性体层(18)、被固定移液器(15)、安装在右夹具(22)上将旋转运动转换为直线运动的丝杆(21)和与丝杆(21)连接的用于手动旋转的调节螺母(20)；
所述移液器运动组件包括用于驱动待测手持式移液器(15)垂直方向运动的电机(1)和垂直方向丝杆(14)，用于驱动待测手持式移液器(15)水平方向运动的水平方向运动电机(12)和水平方向丝杆(4)、控制移液器吸放液的吸放液按钮电动推杆(2)、控制移液器取放吸头的取放吸头按钮电动推杆(3)；
所述液体称重组件包括用于称重的高精度分析天平(9)、取液容器及其防蒸发阱(5)、放液容器及其防蒸发阱(11)；
所述吸头存放组件包括用于存放一次性吸头(13)的吸头盒支架(7)、吸头盒支架(7)与一次性吸头(13)接触面的薄膜式压力传感器(6)、回收一次性吸头(13)的废液桶(10)。
所述待测手持式移液器(15)利用3D打印技术设计的不同型号夹持装置。
所述吸放液按钮电动推杆(2)和取放吸头按钮电动推杆(3)的前端分别设有用于检测压力起到预警作用的的吸放液按钮薄膜式压力传感器(17)和取放吸头按钮薄膜式压力传感器(23)。
所述高精度自动手持式移液器计量装置设置在底座(8)上，所述吸头盒支架(7)与一次性吸头(13)接触表面覆有具有防止过度转动对待测手持式移液器(15)和一次性吸头(13)产生损害的薄膜式压力传感器。
一种高精度自动手持式移液器的计量方法，其特征包括以下步骤：
步骤1：首先将待测手持式移液器(15)安置在左夹具(19)和右夹具(22)之间，旋转调节螺母(20)，螺母的旋转运动通过丝杆(21)转换为右夹具(22)的直线运动，控制左夹具(19)和右夹具(22)的松紧状态，调整好合适的松紧程度至待测移液器(15)不会产生轻微晃动；
步骤2：待测手持式移液器(15)安装固定完成后，通过水平方向电机(12)驱动水平方向丝杆(4)将待测手持式移液器(15)运动至吸头盒支架(7)上方固定位置，垂直方向电机(1)驱动垂直方向丝杆(14)将待测手持式移液器(15)下降至一次性吸头(13)安装位置，当下降到一定程度，薄膜式压力传感器(6)感受特定压力值，停止下降，回归上方固定位置，吸头安装完毕；
步骤3：一次性吸头(13)安装完成后，通过水平方向电机(12)驱动水平方向丝杆(4)将待测手持式移液器(15)运动至取液容器及其防蒸发阱(5)上方固定位置，垂直方向电机(1)驱动垂直方向丝杆(14)将待测手持式移液器(15)下降至一次性吸头(13)浸入液面以下1到2毫米，保持20秒，上升一次性吸头(13)至离开液面，若此时取液容器及其防蒸发阱(5)下方的高精度分析天平(9)显示有明显的质量下降，则待测手持式移液器(15)漏气，将待测手持式移液器(15)置空20秒，若有液滴滴下导致高精度分析天平(9)显示有明显的质量回升，则待测手持式移液器(15)漏气，漏气情况检定完毕，若漏气，结束检定并得出待测手持式移液器(15)不合格结论，若不漏气，执行容量误差检定；
步骤4：漏气情况检定结束，开始执行容量误差检定，通过水平方向电机(12)驱动水平方向丝杆(4)将待测手持式移液器(15)运动至取液容器及其防蒸发阱(5)上方固定位置，垂直方向电机(1)驱动垂直方向丝杆(14)将待测手持式移液器(15)下降至一次性吸头(13)浸入液面以下，控制吸放液按钮电动推杆(2)垂直下降，待测手持式移液器(15)开始吸液，当按钮上的吸放液按钮薄膜式压力传感器(17)接受到特定压力信号，吸放液按钮电动推杆(2)停止垂直下降，上升至原位，吸液结束；
步骤5：吸液完成后，通过水平方向电机(12)驱动水平方向丝杆(4)将待测手持式移液器(15)运动至放液容器及其防蒸发阱(11)上方固定位置，垂直方向电机(1)驱动垂直方向丝杆(14)将待测手持式移液器(15)下降至一次性吸头(13)进入放液容器及其防蒸发阱(11)，控制吸放液按钮的电动推杆(2)垂直下降，待测手持式移液器(15)开始放液，当按钮上的吸放液按钮薄膜式压力传感器(17)接受到特定压力信号，吸放液按钮电动推杆(2)停止垂直下降，上升至原位，放液结束；
步骤6:放液完成后，通过水平方向电机(12)驱动水平方向丝杆(4)将待测手持式移液器(15)运动至放废液桶(10)上方固定位置，垂直方向电机(1)驱动垂直方向丝杆(14)将待测手持式移液器(15)下降一定距离，控制取放吸头按钮电动推杆(3)垂直下降，将一次性吸头(13)推出，当按钮上的取放液薄膜式压力传感器(23)接受到特定压力信号，取放吸头按钮电动推杆(3)停止垂直下降，上升至原位，一次性吸头(13)释放结束；
步骤7：步骤4-步骤6为一次完整的移液称重流程，重复步骤4-步骤6可以获得多组移液称重数据，并进行相关统计学分析，计算待测移液器(15)的相对容量误差和容量重复性误差，检定其是否符合JJG646-2006《计量检定规程》标准。
本发明的有益效果如下：
本发明通过移液器夹持组件、运动组件、液体称重组件和吸头存放组件的组合使用，实现了手持式移液器高精度自动化计量流程。只需要将待检定的手持式移液器安置在特定的夹持装置中，便可自动化实现移液器的高精度计量功能，判断移液器漏气情况和容量误差情况是否满足国家标准。
本发明具备水平和垂直二维运动能力的手持式移液器运动平台，将手持式移液器固定在运动平台上，固定夹持装置内表面和移液器外表面贴合，防止移液器轻微晃动，内表面的聚酯型聚氨酯弹性体能够允许移液器外表面一定的形变。通过运动平台的自动化移动来实现移液器漏气和计量的检定功能。
本发明装备所具有的夹持组件，通过3D打印技术根据市面上不同型号的手持式移液器设计夹持装置，夹持装置内表面的聚酯型聚氨酯弹性体既可以允许移液器外表的一定形变，防止表面硬度过高对移液器挤压造成的损害，也可增加摩擦系数，从而提高垂直方向的稳定性，减少移液器轻微晃动对计量检定结果造成的影响；运动组件的水平、垂直电机及其附属电动丝杆实现了移液器在吸头盒支架、吸液容器、放液容器、废液桶处的基本运动，扩大了计量检定范围。
本发明作用于移液器按钮的电动丝杆前端和吸头盒支架表面的的薄膜式压力传感器起到了防止过度运动对器具造成损害的预警作用，提高了装置在一定允许精度范围内的使用寿命。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明夹持组件结构示意图；
图3为本发明主视结构示意图；
图4为本发明左视结构示意图；；
图5为本发明俯视结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
下面结合实施例和附图1-5对本发明做更进一步地解释。下列实施例仅用于说明本发明，但并不用来限定本发明的实施范围。
实施例一。一种高精度自动手持式移液器计量装置，其特征在于：包括具有水平和垂直二维运动能力的待测手持式移液器(15)运动平台，将待测手持式移液器(15)固定在运动平台上，固定夹持装置内表面和待测手持式移液器(15)外表面贴合，防止待测手持式移液器(15)轻微晃动，同时能够允许待测手持式移液器(15)外表面一定的形变情况；通过运动平台的自动化移动来实现待测手持式移液器(15)漏气和计量检定。
所述该装置包括：
移液器夹持组件(16)，用于将待测手持式移液器(15)固定在运动平台上；
移液器运动组件，用于驱动待测手持式移液器(15)运动和按压；
吸头存放组件，用于存放移液所用的一次性吸头(13)；
液体称重组件，用于对量入和量出的液体进行称重操作；
所述移液器夹持组件(16)包括用于水平方向固定的左夹具(19)和右夹具(22)、覆于左夹具(19)和右夹具(22)内表面的聚酯型聚氨酯弹性体层(18)、被固定移液器(15)、安装在右夹具(22)上将旋转运动转换为直线运动的丝杆(21)和与丝杆(21)连接的用于手动旋转的调节螺母(20)；
所述移液器运动组件包括用于驱动待测手持式移液器(15)垂直方向运动的电机(1)和垂直方向丝杆(14)，用于驱动待测手持式移液器(15)水平方向运动的水平方向运动电机(12)和水平方向丝杆(4)、控制移液器吸放液的吸放液按钮电动推杆(2)、控制移液器取放吸头的取放吸头按钮电动推杆(3)；
所述液体称重组件包括用于称重的高精度分析天平(9)、取液容器及其防蒸发阱(5)、放液容器及其防蒸发阱(11)；
所述吸头存放组件包括用于存放一次性吸头(13)的吸头盒支架(7)、吸头盒支架(7)与一次性吸头(13)接触面的薄膜式压力传感器(6)、回收一次性吸头(13)的废液桶(10)。
所述待测手持式移液器(15)利用3D打印技术设计的不同型号夹持装置。
所述吸放液按钮电动推杆(2)和取放吸头按钮电动推杆(3)的前端分别设有用于检测压力起到预警作用的的吸放液按钮薄膜式压力传感器(17)和取放吸头按钮薄膜式压力传感器(23)。
所述高精度自动手持式移液器计量装置设置在底座(8)上，所述吸头盒支架(7)与一次性吸头(13)接触表面覆有具有防止过度转动对待测手持式移液器(15)和一次性吸头(13)产生损害的薄膜式压力传感器。
本发明的装置整体安装在底座(8)上，移液器夹持组件(16)包括利用3D打印技术设计的不同型号手持式移液器的左夹持装置(19)和右夹持装置(22)、装置内表面覆有抗老化性好，摩擦系数高的聚酯型聚氨酯弹性体(18)、将旋转运动转换为直线运动控制松紧状态的丝杆(21)、调节丝杆旋转的螺母(20)。
所述移液器运动组件包括用于驱动移液器上下运动的垂直步进电机(1)、垂直方向的电动丝杠(14)、安装在垂直丝杠上用于安装运动平台的滑块、用于驱动移液器左右运动的水平步进电机(12)、水平方向的电动丝杠(4)、安装在水平丝杠上用于安装垂直方向运动组件的滑块、垂直方向用于按压移液器按钮实现吸放液和取放吸头的两个步进电机及其附属的吸放液按钮电动推杆(2)、取放吸头按钮电动推杆(3)、推杆前端用于检测压力起到预警作用的的吸放液按钮薄膜式压力传感器(17)和取放吸头按钮薄膜式压力传感器(23)。
所述吸头存放组件包括用于存放一次性移液吸头的吸头盒支架(7)、支架与系统接触表面覆有具有防止过度转动对移液器和吸头产生损害的薄膜式压力传感器(6)、用于防止吸头盒支架挪动的固定组件、用于回收一次性吸头的废液桶(10)。
所述液体称重组件包括用于称量量入和量出质量的高精度分析天平(9)、用于盛放待测手持式移液器(15)及取液容器及其防蒸发阱(5)和放液容器及其防蒸发阱(11)、用于防止天平挪动并保持水平的固定组件。
实施例二。
一种高精度自动手持式移液器计量方法，其特征是包括以下步骤：
步骤1：首先将待测手持式移液器(15)安置在左夹具(19)和右夹具(22)之间，旋转调节螺母(20)，螺母的旋转运动通过丝杆(21)转换为右夹具(22)的直线运动，控制左夹具(19)和右夹具(22)的松紧状态，调整好合适的松紧程度至待测移液器(15)不会产生轻微晃动；
步骤2：待测手持式移液器(15)安装固定完成后，通过水平方向电机(12)驱动水平方向丝杆(4)将待测手持式移液器(15)运动至吸头盒支架(7)上方固定位置，垂直方向电机(1)驱动垂直方向丝杆(14)将待测手持式移液器(15)下降至一次性吸头(13)安装位置，当下降到一定程度，薄膜式压力传感器(6)感受特定压力值，停止下降，回归上方固定位置，吸头安装完毕。
步骤3：一次性吸头(13)安装完成后，通过水平方向电机(12)驱动水平方向丝杆(4)将待测手持式移液器(15)运动至取液容器及其防蒸发阱(5)上方固定位置，垂直方向电机(1)驱动垂直方向丝杆(14)将待测手持式移液器(15)下降至一次性吸头(13)浸入液面以下1到2毫米，保持20秒，上升一次性吸头(13)至离开液面，若此时取液容器及其防蒸发阱(5)下方的高精度分析天平(9)显示有明显的质量下降，则待测手持式移液器(15)漏气，将待测手持式移液器(15)置空20秒，若有液滴滴下导致高精度分析天平(9)显示有明显的质量回升，则待测手持式移液器(15)漏气，漏气情况检定完毕，若漏气，结束检定并得出待测手持式移液器(15)不合格结论，若不漏气，执行容量误差检定。
步骤4：漏气情况检定结束，开始执行容量误差检定，通过水平方向电机(12)驱动水平方向丝杆(4)将待测手持式移液器(15)运动至取液容器及其防蒸发阱(5)上方固定位置，垂直方向电机(1)驱动垂直方向丝杆(14)将待测手持式移液器(15)下降至一次性吸头(13)浸入液面以下，控制吸放液按钮电动推杆(2)垂直下降，待测手持式移液器(15)开始吸液，当按钮上的吸放液按钮薄膜式压力传感器(17)接受到特定压力信号，吸放液按钮电动推杆(2)停止垂直下降，上升至原位，吸液结束；
步骤5：吸液完成后，通过水平方向电机(12)驱动水平方向丝杆(4)将待测手持式移液器(15)运动至放液容器及其防蒸发阱(11)上方固定位置，垂直方向电机(1)驱动垂直方向丝杆(14)将待测手持式移液器(15)下降至一次性吸头(13)进入放液容器及其防蒸发阱(11)，控制吸放液按钮的电动推杆(2)垂直下降，待测手持式移液器(15)开始放液，当按钮上的吸放液按钮薄膜式压力传感器(17)接受到特定压力信号，吸放液按钮电动推杆(2)停止垂直下降，上升至原位，放液结束；
步骤6:放液完成后，通过水平方向电机(12)驱动水平方向丝杆(4)将待测手持式移液器(15)运动至放废液桶(10)上方固定位置，垂直方向电机(1)驱动垂直方向丝杆(14)将待测手持式移液器(15)下降一定距离，控制取放吸头按钮电动推杆(3)垂直下降，将一次性吸头(13)推出，当按钮上的取放吸薄膜式压力传感器(23)接受到特定压力信号，取放吸头按钮电动推杆(3)停止垂直下降，上升至原位，一次性吸头(13)释放结束。
步骤7：步骤4-步骤6为一次完整的移液称重流程，重复步骤4-步骤6可以获得多组移液称重数据，并进行相关统计学分析，计算待测移液器(15)的相对容量误差和容量重复性误差，检定其是否符合JJG646-2006《计量检定规程》标准。
Claims (6)
1.一种高精度自动手持式移液器计量装置，其特征在于：包括具有水平和垂直二维运动能力的待测手持式移液器(15)运动平台，将待测手持式移液器(15)固定在运动平台上，固定夹持装置内表面和待测手持式移液器(15)外表面贴合，防止待测手持式移液器(15)轻微晃动，同时能够允许待测手持式移液器(15)外表面一定的形变情况；通过运动平台的自动化移动来实现待测手持式移液器(15)漏气和计量检定。
2.根据权利要求1所述的一种高精度自动手持式移液器计量装置，其特征在于所述该装置包括：
移液器夹持组件(16)，用于将待测手持式移液器(15)固定在运动平台上；
移液器运动组件，用于驱动待测手持式移液器(15)运动和按压；
吸头存放组件，用于存放移液所用的一次性吸头(13)；
液体称重组件，用于对量入和量出的液体进行称重操作；
所述移液器夹持组件(16)包括用于水平方向固定的左夹具(19)和右夹具(22)、覆于左夹具(19)和右夹具(22)内表面的聚酯型聚氨酯弹性体层(18)、被固定移液器(15)、安装在右夹具(22)上将旋转运动转换为直线运动的丝杆(21)和与丝杆(21)连接的用于手动旋转的调节螺母(20)；
所述移液器运动组件包括用于驱动待测手持式移液器(15)垂直方向运动的电机(1)和垂直方向丝杆(14)，用于驱动待测手持式移液器(15)水平方向运动的水平方向运动电机(12)和水平方向丝杆(4)、控制移液器吸放液的吸放液按钮电动推杆(2)、控制移液器取放吸头的取放吸头按钮电动推杆(3)；
所述液体称重组件包括用于称重的高精度分析天平(9)、取液容器及其防蒸发阱(5)、放液容器及其防蒸发阱(11)；
所述吸头存放组件包括用于存放一次性吸头(13)的吸头盒支架(7)、吸头盒支架(7)与一次性吸头(13)接触面的薄膜式压力传感器(6)、回收一次性吸头(13)的废液桶(10)。
3.根据权利要求1所述的一种高精度自动手持式移液器计量装置，其特征在于所述待测手持式移液器(15)利用3D打印技术设计的不同型号的夹持装置。
4.根据权利要求2所述的一种高精度自动手持式移液器计量装置，其特征在于所述吸放液按钮电动推杆(2)和取放吸头按钮电动推杆(3)的前端分别设有用于检测压力起到预警作用的的吸放液按钮薄膜式压力传感器(17)和取放吸头按钮薄膜式压力传感器(23)。
5.根据权利要求2所述的一种高精度自动手持式移液器计量装置，其特征在于所述高精度自动手持式移液器计量装置设置在底座(8)上，所述吸头盒支架(7)与一次性吸头(13)接触表面覆有具有防止过度转动对待测手持式移液器(15)和一次性吸头(13)产生损害的薄膜式压力传感器。
6.一种高精度自动手持式移液器的计量方法，其特征包括以下步骤：
步骤1：首先将待测手持式移液器(15)安置在左夹具(19)和右夹具(22)之间，旋转调节螺母(20)，螺母的旋转运动通过丝杆(21)转换为右夹具(22)的直线运动，控制左夹具(19)和右夹具(22)的松紧状态，调整好合适的松紧程度至待测移液器(15)不会产生轻微晃动；
步骤2：待测手持式移液器(15)安装固定完成后，通过水平方向电机(12)驱动水平方向丝杆(4)将待测手持式移液器(15)运动至吸头盒支架(7)上方固定位置，垂直方向电机(1)驱动垂直方向丝杆(14)将待测手持式移液器(15)下降至一次性吸头(13)安装位置，当下降到一定程度，薄膜式压力传感器(6)感受特定压力值，停止下降，回归上方固定位置，吸头安装完毕；
步骤3：一次性吸头(13)安装完成后，通过水平方向电机(12)驱动水平方向丝杆(4)将待测手持式移液器(15)运动至取液容器及其防蒸发阱(5)上方固定位置，垂直方向电机(1)驱动垂直方向丝杆(14)将待测手持式移液器(15)下降至一次性吸头(13)浸入液面以下1到2毫米，保持20秒，上升一次性吸头(13)至离开液面，若此时取液容器及其防蒸发阱(5)下方的高精度分析天平(9)显示有明显的质量下降，则待测手持式移液器(15)漏气，将待测手持式移液器(15)置空20秒，若有液滴滴下导致高精度分析天平(9)显示有明显的质量回升，则待测手持式移液器(15)漏气，漏气情况检定完毕，若漏气，结束检定并得出待测手持式移液器(15)不合格结论，若不漏气，执行容量误差检定；
步骤4：漏气情况检定结束，开始执行容量误差检定，通过水平方向电机(12)驱动水平方向丝杆(4)将待测手持式移液器(15)运动至取液容器及其防蒸发阱(5)上方固定位置，垂直方向电机(1)驱动垂直方向丝杆(14)将待测手持式移液器(15)下降至一次性吸头(13)浸入液面以下，控制吸放液按钮电动推杆(2)垂直下降，待测手持式移液器(15)开始吸液，当按钮上的吸放液按钮薄膜式压力传感器(17)接受到特定压力信号，吸放液按钮电动推杆(2)停止垂直下降，上升至原位，吸液结束；
步骤5：吸液完成后，通过水平方向电机(12)驱动水平方向丝杆(4)将待测手持式移液器(15)运动至放液容器及其防蒸发阱(11)上方固定位置，垂直方向电机(1)驱动垂直方向丝杆(14)将待测手持式移液器(15)下降至一次性吸头(13)进入放液容器及其防蒸发阱(11)，控制吸放液按钮的电动推杆(2)垂直下降，待测手持式移液器(15)开始放液，当按钮上的吸放液按钮薄膜式压力传感器(17)接受到特定压力信号，吸放液按钮电动推杆(2)停止垂直下降，上升至原位，放液结束；
步骤6:放液完成后，通过水平方向电机(12)驱动水平方向丝杆(4)将待测手持式移液器(15)运动至放废液桶(10)上方固定位置，垂直方向电机(1)驱动垂直方向丝杆(14)将待测手持式移液器(15)下降一定距离，控制取放吸头按钮电动推杆(3)垂直下降，将一次性吸头(13)推出，当按钮上的取放吸薄膜式压力传感器(23)接受到特定压力信号，取放吸头按钮电动推杆(3)停止垂直下降，上升至原位，一次性吸头(13)释放结束；
步骤7：步骤4-步骤6为一次完整的移液称重流程，重复步骤4-步骤6可以获得多组移液称重数据，并进行相关统计学分析，计算待测移液器(15)的相对容量误差和容量重复性误差，检定其是否符合JJG646-2006《计量检定规程》标准。
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