CN108202881B - 一种高精度液体灌装系统及灌装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度液体灌装系统及灌装方法，其特点是：高精度液体灌装系统包括液体通路、气体通路及公共管路，液体通路包括依次连接的第一液体通路和第二液体通路，第一液体通路上依次连接有软管和液体蠕动泵，第二液体通路上连接有液体阀，气体通路包括依次连接的第一气体通路和第二气体通路，第一气体通路上依次连接有动力源和气压调节阀，第二气体通路上连接有气体阀，公共管路包括依次连接的气/液三通、气/液管路、用于检测液体体积的第一检测模块及用于检测气体体积的第二检测模块。本发明精度高、防感染、成本低、可靠性高、使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及生产、医疗领域，具体的说，涉及一种高精度液体灌装系统及灌装方法，如碘伏帽碘液的灌装、体外诊断试剂的灌装。
背景技术
液体灌装在生产和医疗中很常见，如碘伏帽碘液灌装和体外诊断试剂的灌装。在碘伏帽碘液灌装中，碘伏帽由冒体、海绵和碘液组成，浸入碘液的海绵位于冒体的底端，与外接短管连接，起消毒、灭菌作用，一般为0.4ML左右。精确控制碘液的灌装量极为重要。在体外诊断试剂的灌装中，其试剂的灌装量直接关系到测试数据的正确与否。
市面常见的液体加样一般采用加样枪或针管，两者对于实验室少量加样实验尚可，但对于生产和批量实验因操作复杂，效率低下不能胜任。对于生产和批量实验，市面一般采用高精密注射器加样或高精度蠕动泵来实现。高精密度注射器量程和精度成反比关系，即量程越大，精度越小，对于不同的量程和精度需要用不同的注射器，此外对于大量程注射器，其精度无法满足。高精度注射器还存在成本高、寿命短的弊端。高精度蠕动泵依靠挤压软管来实现，蠕动泵的转动角度和软管的内外径决定了其精度，其精度较注射器差，同时精度受液体差影响较大，此外管路的磨损对精度的影响也较大。因高精度蠕动泵原理及结构，对高精度的加样或灌装不能满足要求且成本较高，目前高精度蠕动泵最小灌装量为0.1ml，其售价达到2万。
提供一种精度高、防感染、成本低、可靠性高、使用寿命长的液体灌装系统及灌装方法，是本发明需要解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种精度高、防感染、成本低、可靠性高、使用寿命长的液体灌装系统及灌装方法，是本发明需要解决的问题。
本发明提供的技术方案是，一种高精度液体灌装系统，包括液体通路、气体通路及公共管路，所述液体通路包括依次连接的第一液体通路和第二液体通路，所述第一液体通路上依次连接有软管和液体蠕动泵，所述第二液体通路上连接有液体阀，所述气体通路包括依次连接的第一气体通路和第二气体通路，所述第一气体通路上依次连接有动力源和气压调节阀，所述第二气体通路上连接有气体阀，所述公共管路包括依次连接的气/液三通、气/液管路、用于检测液体体积的第一检测模块及用于检测气体体积的第二检测模块，所述第一检测模块到所述气/液三通的距离L1可调节，所述第二检测模块到所述第一检测模块的距离L2可调节，所述第二液体通路和第二气体通路通过所述气/液三通与所述气/液管路连接，所述第二液体通路、所述第二气体通路及所述气/液管路的数量相同。
进一步的，所述液体阀为电磁阀或夹管阀。
进一步的，所述动力源为空压机或气体蠕动泵。
进一步的，所述第一检测模块和第二检测模块为限位开关、光耦、颜色传感器或超声传感器。
进一步的，所述液体阀由所述第一检测模块的信号控制。
进一步的，所述气体阀由所述第二检测模块的信号控制。
进一步的，当所述第二液体通路的数量为偶数时，所述第一液体通路通过液体三通与所述第二液体通路连接。
进一步的，进入所述动力源的空气为经过净化处理的空气。
本发明还提出一种液体灌装方法，应用如上所述的高精度液体灌装系统，所述液体灌装方法包括以下步骤：
(1)打开电源，所述高精度液体灌装系统进行初始化和自检；
(2)自检完成后，所述液体蠕动泵和所述液体阀打开，液体沿所述液体通路经所述气/液三通流入所述气/液管路；
(3)当液体的液面到达所述第一检测模块时，第一检测模块内的第一检测开关开，所述液体蠕动泵和所述液体阀关闭，所述气体阀打开；
(4)当液体的液面到达所述第二检测模块时，第二检测模块内的第二检测开关开，所述气体阀关闭，完成灌装准备；
(5)当接收到外部灌装触发信号时，所述液体蠕动泵和所述液体阀打开，液体沿所述液体通路经所述气/液三通流入所述气/液管路；
(6)当第二段液体的液面到达第一检测模块时，第一检测模块内的第一检测开关开，所述液体蠕动泵和所述液体阀关闭，所述气体阀打开；
(7)当第二段液体的液面到达所述第二检测模块时，第二检测模块内的第二检测开关开，所述气体阀关闭，完成一次灌装。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：
1、防感染、防腐蚀
本发明进入液体通路的液体仅与管路接触，进入气体通路的空气经过净化处理，灌装环境也经过净化处理，从而避免了空气污染，避免了液体感染，避免了灌装设备受到液体的腐蚀，提高灌装设备的使用寿命。
2、高精度
本发明通过在定内径的气/液管路中间隔地通入液体和气体来实现液体的灌装和加样，液体和气体的通入量分别通过第一检查模块和第二检测模块来检测，进而控制液体阀和气体阀的开关，实现了液体的高精度控制。当气/液管路的内径固定，第一检测模块到气/液三通的长度L1决定了液体的体积。气/液管路的内径决定了液体的精度，理论精度可以无限小，如采用内径为2mm的气/液管路，当L1为1mm时，其精度为3.14*1*1＝3.14微升。当需要较大体积的液体时，可通过改变L1来实现，速度通过液体蠕动泵的转速来实现。如果精度要求较低，也可以采用通过加大内径尺寸来实现。
3、可靠性高
本发明的精度不受设备老化、管路磨损和液位的影响，可靠性高。
4、成本低
本发明单组灌装系统仅由液体通路(软管、液体蠕动泵、液体阀)、气体通路(动力源、气压调节阀、气体阀)和公共管路(气/液三通、气/液管路、第一检测模块、第二检测模块)组成，成本低廉。
5、本发明不仅适用于批量灌装，同样适用于实验室和临床液体加样。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的原理示意图；
图2为本发明实施例中的电磁阀的结构示意图；
图3为本发明实施例中的夹管阀的结构示意图；
图4为本发明实施例中的气压调节阀的结构示意图；
图5为本发明实施例中的气体阀的结构示意图；
图6为本发明实施例中的液体蠕动泵的结构示意图；
图7为本发明实施例的动作流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示的本发明原理示意图，包括液体通路、气体通路及公共管路，具体而言：
液体通路包括依次连接的第一液体通路(未图示)和第二液体通路(未图示)，在第一液体通路上依次连接有软管3和液体蠕动泵4(如图6所示)，在第二液体通路上连接有液体阀5。在实际使用中，如果对污染要求较低，液体阀5可以采用电磁阀，如图2所示；如果对污染要求较高，液体阀5可以采用夹管阀，如图3所示。液体蠕动泵4为液体提供动力，来调节液体的流速，即控制液体的灌装速度。液体阀5用来控制液体量。
气体通路包括依次连接的第一气体通路(未图示)和第二气体通路(未图示)，在第一气体通路上依次连接有动力源8(未图示)和气压调节阀9(如图4所示)，在第二气体通路上连接有气体阀10(如图5所示)。其中，动力源8可以根据实际使用情况采用空压机或气体蠕动泵。气压调节阀9用来调节气体的流速，即控制气体的灌装速度，气体阀10用来调节气体量。
公共管路包括依次连接的气/液三通11、气/液管路(未图示)、用于检测液体体积的第一检测模块13及用于检测气体体积的第二检测模块14，其中，第一检测模块13到气/液三通11的距离L1可调节，第二检测模块14到第一检测模块13的距离L2可调节。气体或液体的计算公式为：
V＝πr2*L
其中：v-气体或液体体积，π-圆周率，近似可取3.14，r-气/液管路的半径，L-L1或L2。
通过改变第一检测模块13到气/液三通11的距离L1的长度，可以改变两段液体的间隔。气/液管路的内径决定了液体的精度，理论精度可以无限小，如采用内径为2mm的气/液管路，当L1为1mm时，其精度为3.14*12*1＝3.14微升。当需要较大体积的液体时，可通过改变L1来实现，速度通过液体蠕动泵4的转速来实现。如果精度要求较低，也可以采用通过加大内径尺寸来实现。
第二液体通路和第二气体通路通过气/液三通11与气/液管路连接，从而实现液体通路、气体通路与公共管路的连接。并且，第二液体通路、第二气体通路及气/液管路的数量相同，在本实施例中，第二液体通路、第二气体通路及气/液管路的数量都分别为四路。具体的，当第二液体通路的数量为偶数时，第一液体通路与第二液体通路之间通过液体三通15连接。
进一步的，第一检测模块13和第二检测模块14可以根据液体的特性，采用限位开关、光耦、颜色传感器或超声传感器。第一检测模块13的信号用来控制液体阀5，第二检测模块14的信号用来控制气体阀10。具体动作顺序如下所述：
(1)打开电源，高精度液体灌装系统进行初始化和自检；
(2)自检完成后，液体蠕动泵4和液体阀5打开，液体依次沿第一液体通路和第二液体通路经气/液三通11流入气/液管路；
(3)当液体的液面到达第一检测模块13时，第一检测模块内的第一检测开关开(未图示)，液体蠕动泵4和液体阀5关闭，气体阀10打开；
(4)当液体的液面到达第二检测模块14时，第二检测模块内的第二检测开关开(未图示)，气体阀10关闭，完成灌装准备；
(5)当接收到外部灌装触发信号时，液体蠕动泵4和液体阀5打开，液体依次沿第一液体通路和第二液体通路经气/液三通11流入气/液管路；
(6)当第二段液体的液面到达第一检测模块13时，第一检测模块内的第一检测开关开，液体蠕动泵4和液体阀5关闭，气体阀10打开；
(7)当第二段液体的液面到达第二检测模块14时，第二检测模块内的第二检测开关开，气体阀10关闭，完成一次灌装。
为了提高灌装系统的防污染，进入动力源8的空气都是为经过净化处理的空气。
本发明还提出一种液体灌装方法，应用上述高精度液体灌装系统，如图7所示，该灌装方法包括以下步骤：
(1)打开电源，高精度液体灌装系统进行初始化和自检；
(2)自检完成后，液体蠕动泵4和液体阀5打开，液体依次沿第一液体通路和第二液体通路经气/液三通11流入气/液管路；
(3)当液体的液面到达第一检测模块13时，第一检测模块内的第一检测开关开，液体蠕动泵4和液体阀5关闭，气体阀10打开；
(4)当液体的液面到达第二检测模块14时，第二检测模块内的第二检测开关开，气体阀10关闭，完成灌装准备；
(5)当接收到外部灌装触发信号时，液体蠕动泵4和液体阀5打开，液体依次沿第一液体通路和第二液体通路经气/液三通11流入气/液管路；
(6)当第二段液体的液面到达第一检测模块13时，第一检测模块内的第一检测开关开，液体蠕动泵4和液体阀5关闭，气体阀10打开；
(7)当第二段液体的液面到达第二检测模块14时，第二检测模块内的第二检测开关开，气体阀10关闭，完成一次灌装。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：
1、防感染、防腐蚀
本发明进入液体通路的液体仅与管路接触，进入气体通路的空气经过净化处理，灌装环境也经过净化处理，从而避免了空气污染，避免了液体感染，避免了灌装设备受到液体的腐蚀，提高灌装设备的使用寿命。
2、高精度
本发明通过在定内径的气/液管路中间隔地通入液体和气体来实现液体的灌装和加样，液体和气体的通入量分别通过第一检测模块13和第二检测模块14来检测，进而控制液体阀5和气体阀10的开关，实现了液体的高精度控制。当气/液管路的内径固定，第一检测模块13到气/液三通11的长度L1决定了液体的体积。气/液管路的内径决定了液体的精度，理论精度可以无限小，如采用内径为2mm的气/液管路，当L1为1mm时，其精度为3.14*1*1＝3.14微升。当需要较大体积的液体时，可通过改变L1来实现，速度通过液体蠕动泵4的转速来实现。如果精度要求较低，也可以采用通过加大内径尺寸来实现。
3、可靠性高
本发明的精度不受设备老化、管路磨损和液位的影响，可靠性高。
4、成本低
本发明单组灌装系统仅由液体通路(软管3、液体蠕动泵4、液体阀5)、气体通路(动力源8、气压调节阀9、气体阀10)和公共管路(气/液三通11、气/液管路、第一检测模块13、第二检测模块14)组成，成本低廉。
5、本发明不仅适用于批量灌装，同样适用于实验室和临床液体加样。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种高精度液体灌装系统，其特征在于，包括液体通路、气体通路及公共管路，所述液体通路包括依次连接的第一液体通路和第二液体通路，所述第一液体通路上依次连接有软管和液体蠕动泵，所述第二液体通路上连接有液体阀，所述气体通路包括依次连接的第一气体通路和第二气体通路，所述第一气体通路上依次连接有动力源和气压调节阀，所述第二气体通路上连接有气体阀，所述公共管路包括依次连接的气/液三通、气/液管路、用于检测液体体积的第一检测模块及用于检测气体体积的第二检测模块，所述第一检测模块到所述气/液三通的距离L1可调节，所述第二检测模块到所述第一检测模块的距离L2可调节，所述第二液体通路和第二气体通路通过所述气/液三通与所述气/液管路连接，所述第二液体通路、所述第二气体通路及所述气/液管路的数量相同。
2.根据权利要求1所述的高精度液体灌装系统，其特征在于，所述液体阀为电磁阀或夹管阀。
3.根据权利要求1所述的高精度液体灌装系统，其特征在于，所述动力源为空压机或气体蠕动泵。
4.根据权利要求1所述的高精度液体灌装系统，其特征在于，所述第一检测模块和第二检测模块为限位开关、光耦、颜色传感器或超声传感器。
5.根据权利要求1所述的高精度液体灌装系统，其特征在于，所述液体阀由所述第一检测模块的信号控制。
6.根据权利要求1所述的高精度液体灌装系统，其特征在于，所述气体阀由所述第二检测模块的信号控制。
7.根据权利要求1所述的高精度液体灌装系统，其特征在于，当所述第二液体通路的数量为偶数时，所述第一液体通路通过液体三通与所述第二液体通路连接。
8.根据权利要求1所述的高精度液体灌装系统，其特征在于，进入所述动力源的空气为经过净化处理的空气。
9.一种液体灌装方法，其特征在于，应用如权利要求1-8任一项所述的高精度液体灌装系统，所述液体灌装方法包括以下步骤：
（1）打开电源，所述高精度液体灌装系统进行初始化和自检；
（2）自检完成后，所述液体蠕动泵和所述液体阀打开，液体沿所述液体通路经所述气/液三通流入所述气/液管路；
（3）当液体的液面到达所述第一检测模块时，第一检测模块内的第一检测开关开，所述液体蠕动泵和所述液体阀关闭，所述气体阀打开；
（4）当液体的液面到达所述第二检测模块时，第一检测模块内的第二检测开关开，所述气体阀关闭，完成灌装准备；
（5）当接收到外部灌装触发信号时，所述液体蠕动泵和所述液体阀打开，液体沿所述液体通路经所述气/液三通流入所述气/液管路；
（6）当第二段液体的液面到达第一检测模块时，第一检测模块内的第一检测开关开，所述液体蠕动泵和所述液体阀关闭，所述气体阀打开；
（7）当第二段液体的液面到达所述第二检测模块时，第一检测模块内的第二检测开关开，所述气体阀关闭，完成一次灌装。
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