CN111961583A - 一种防堵塞吸液装置及吸液装置堵塞的解除方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防堵塞吸液装置及吸液装置堵塞的解除方法，包括至少一个用于吸取液体的吸液装置、用于驱动每一吸液装置移动的驱动机构、用于检测每一吸液装置是否堵塞的检测装置，控制装置分别与驱动机构、吸液装置、检测装置连接，控制装置根据检测装置检测到的吸液装置堵塞的信息，控制驱动机构驱动吸液装置移动或控制吸液装置吐液以解除堵塞。本发明通过检测装置、驱动机构和控制装置的配合，即可自动判定吸液装置堵塞的情形以及根据不同的堵塞情况，实施不同的策略以解除堵塞，不需要再增加硬件即可实现吸液装置的疏通，节约了成本，能够降低容器内废液的残留量，从而能够提高装置的精确度。

Description

一种防堵塞吸液装置及吸液装置堵塞的解除方法

技术领域

本发明涉及人体样本中核酸的提取纯化领域，具体为一种吸液防堵塞装置及一种堵塞的解除方法。

背景技术

在核酸检测的前期对采集的样本要进行提取纯化，提取纯化过程中要对样本中提取到的目标核酸和废液进行分离，进行多次洗涤后也需对废液进行分离完成提纯，提纯越干净在后续实验和检验中越灵敏，正确率越高。

样本核酸提纯的干净度和废液的残留有关，废液残留越多提取纯度越低，在核酸自动化提取仪器中抽取容器中的液体时，吸头可能会被液体内絮状固体物堵塞无法抽出废液，或接近容器底部后因管底误差吸头口和底部接触形成堵塞，无法抽出底部剩余的残留液体，造成提纯度降低，残留废液抑制后续实验反应。

发明内容

本发明提供了一种吸液防堵塞装置，可以解决现有技术中的上述缺陷。

本发明的技术方案如下：

一种防堵塞吸液装置，包括至少一个用于吸取液体的吸液装置、用于驱动每一所述吸液装置移动的驱动机构、用于检测每一所述吸液装置是否堵塞的检测装置，所述控制装置分别与所述驱动机构、所述吸液装置、所述检测装置连接，所述控制装置根据所述吸液装置堵塞的信息，控制所述驱动机构驱动所述吸液装置移动或控制所述吸液装置吐液、抽打以解除堵塞。

吸液装置堵塞分为两种情形：第一，废液中絮状物堵塞取样吸头造成的堵塞，第二，取样吸头触底造成的堵塞，而出现这两种情形的解决方案是不同的，当出现第一种情形时，则需要清除絮状物，控制装置会控制吸液装置吐液以解除堵塞；当出现第二种情形时，控制装置会控制吸液装置移动而解除堵塞。通过检测装置、控制装置、吸液装置、驱动机构之间的配合即可实现获取吸液装置吸头堵塞的信息，从而针对不同的情形制定不同的解决策略。不需要增加硬件即可实现吸液装置的疏通，节约了成本，能够降低容器内废液的残留量，从而能够提高装置的精确度。

吸液装置吐液后，控制装置还可继续控制吸液装置反复吸液、吐液，抽打冲散絮状物以防止后续被絮状物堵塞。

在一个实施例中，所述检测装置包括用于检测所述吸液装置气压的气压检测装置。当正常吸液时，气压检测装置检测到吸液装置内的气压降至一阈值，即获知吸液装置堵塞。

优选的，所述气压检测装置设于所述吸液装置外，所述吸液装置通过一管道与所述气压检测装置连接。设置在吸液装置外，方便对气压检测装置的检修、维护以及拆装。

优选的，所述检测装置还包括用于检测所述吸液装置位置的位置检测装置。当正常吸液时，气压检测装置检测到吸液装置降至一阈值时，且位置检测装置检测到吸液装置未触底时，此时即可判定吸液装置因吸取絮状物而发生堵塞，此时控制装置则控制吸液装置吐液以解除堵塞；当气压检测装置检测到吸液装置内的气压降至一阈值，并且位置检测装置检测到吸液装置触底，则此时可判定吸液装置因触底而发生堵塞，控制装置需要控制吸液装置上移以解除堵塞。通过位置检测装置联合判定吸液装置堵塞的情况，因此能够保证容器内的废液能够吸取干净，降低废液的残留量，因此提高了检测的精确度。

较佳的，所述位置检测装置设于所述驱动机构上，可以用于判定吸液装置是否触底的信息，同时还提供吸液装置的具体位置信息，为整个装置的精确运行提供保障。

较佳的，所述吸液装置包括气缸、活塞和电机，所述电机驱动所述活塞在所述气缸内运动以产生负压或正压，从而使所述吸液装置吸液或吐液。

较佳的，所述吸液装置设置有多个，每一所述吸液装置均与所述控制装置连接，可同时进行多通道工作，提高了装置的工作效率，并且能保证容器中废液能够吸取干净。

位置检测装置为U型光电传感器，气压检测装置的型号为MPXV7025，控制装置采用AT89C51型号的单片机作为控制芯片，单片机内置有计时器，当在正常吸液时，气压检测装置降至一阈值并且维持预定时间时，单片机即可判定吸液装置发生堵塞。

本发明还提供了一种吸液装置堵塞的解除方法，包括：用于吸取液体的吸液装置、用于检测所述吸液装置是否堵塞的检测装置、用于驱动所述吸液装置移动的驱动机构和一控制装置，所述控制装置分别与所述吸液装置、所述检测装置和所述驱动机构通信连接；其中，所述方法包括：所述控制装置获取所述吸液装置是否堵塞的信息，当判定为因絮状物而堵塞时，所述控制装置控制所述吸液装置吐液以解除堵塞；当判定为因触底而堵塞时，所述控制装置控制所述驱动机构工作，驱动所述吸液装置移动以解除堵塞。

较佳的，所述检测装置包括用于检测所述吸液装置气压的气压检测装置，所述控制装置实时获取所述吸液装置的预定时间的压力差，用于判定所述吸液装置是否堵塞，其中，当获取的所述压力差达到一阈值时，即可判定所述吸液装置堵塞。

较佳的，所述检测装置包括用于检测所述吸液装置气压的气压检测装置和用于计时的计时装置，所述控制装置实时获取所述吸液装置的气压值，用于判定所述吸液装置是否堵塞，其中，当获取的所述气压值达到一阈值时，并且所述气压值维持一预定时长时，即可判定所述吸液装置堵塞。

较佳的，所述检测装置还包括用于检测所述吸液装置位置的位置检测装置；所述控制装置实时获取所述吸液装置的位置信息，用于判定所述吸液装置是否触底，其中，当所述吸液装置堵塞，且所述吸液装置未触底，即可判定所述吸液装置因絮状物造成堵塞，所述控制装置控制所吸液装置吐液并抽打以解除堵塞；当所述吸液装置堵塞，且所述吸液装置触底时，即可判定所述吸液装置因触底造成堵塞，所述控制装置控制所吸驱动机构移动以解除堵塞。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

第一，本发明通过气压检测装置即可获知吸液装置的堵塞信息，根据位置检测装置判定具体的堵塞情形，根据取样吸头堵塞的情况，采取对应的策略以解除堵塞，在核酸提取纯化设备中无需再增加新的硬件可自动检测吸液过程中吸头堵塞造成的无法吸液和液体残留过多的问题；

第二，本发明的吸液装置可以单独使用，也可以组合使用，当吸液装置设置有多个时，解决了多通道吸液时保证每个通道均可以吸干净容器中的液体，提高工作效率和提取纯度的一致性。

第三，本发明通过气压检测装置即可对吸液装置堵塞进行判定，再联合位置检测装置便能判定堵塞的具体情况，不需要再增加其他硬件，对于堵塞的判定方法以及解除堵塞的方法，更加简单有效，因此能够降低装置、设备运行维护的成本。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1是本发明实施例1的防堵塞吸液装置的原理示意图；

图2是本发明实施例1的防堵塞吸液装置的部分结构示意图；

图3是本发明实施例1的防堵塞吸液装置的整体结构示意图；

图4是本发明实施例1的容器的结构示意图；

图5是本发明实施例1的防堵塞吸液装置的吸液过程内部气压变化示意图。

附图标记：容器1；液体2；控制装置3；吸液装置4；检测装置5；驱动机构a；吸头适配器31；取样吸头32；气缸41；活塞42；电机a4；通道43；管道45；气压检测装置51；传感器驱动电路板52；位置检测装置53；X轴驱动机构a1；Y轴驱动机构a2；Z轴驱动机构a3。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

参见图1-图5，本实施例提供一种防堵塞吸液装置，包括至少一个用于吸取液体的吸液装置4、用于驱动吸液装置移动的驱动机构a、用于检测吸液装置是否堵塞的检测装置5以及控制装置3，控制装置3与驱动机构a、吸液装置4、检测装置5连接，控制装置3根据吸液装置堵塞的信息，控制驱动机构 a驱动吸液装置4移动或控制吸液装置4吐液以解除堵塞。

吸液装置4堵塞一般分为两种情形：第一，废液中絮状物堵塞取样吸头造成的堵塞，第二，取样吸头触底造成的堵塞，而出现这两种情形的解决方案是不同的，当出现第一种情形时，则需要清除絮状物，控制装置3会控制吸液装置4吐液以解除堵塞；当出现第二种情形时，控制装置3会控制吸液装置4移动而解除堵塞。通过检测装置5、控制装置3、吸液装置4、驱动机构a之间的配合即可实现获取吸液装置4吸头堵塞的信息，从而针对不同的情形制定不同的解决策略。不需要增加硬件即可实现吸液装置4的疏通，节约了成本，能够降低容器内废液的残留量，从而能够提高装置的精确度。

在一个实施例中，检测装置5包括用于检测吸液装置4气压的气压检测装置51，如一气压传感器，气压传感器装配在一传感器驱动电路板52上。当正常吸液时，气压检测装置51检测到吸液装置4内的气压降至一阈值时，即获知吸液装置4堵塞，气压检测装置51发送一电信号给到控制装置3，控制装置3根据电信号的大小即可判定吸液装置4是否堵塞。

气压检测装置51设于吸液装置4外，吸液装置4通过一管道45与气压检测装置51连接，管道45为一软管。设置在吸液装置4外时，方便对气压检测装置51的检修、维护以及拆装。

进一步的，检测装置5还包括用于检测吸液装置4位置的位置检测装置 53。当正常吸液时，气压检测装置51检测到吸液装置4内的气压降至一阈值，且位置检测装置53检测到吸液装置4未触底时，此时即可判定吸液装置4因吸取絮状物而发生堵塞，此时控制装置3则控制吸液装置4吐液以解除堵塞；当气压检测装置51检测到吸液装置4内的气压降至一阈值，并且位置检测装置53检测到吸液装置4触底，则此时可判定吸液装置4因触底而发生堵塞，控制装置3需要控制吸液装置4上移以解除堵塞。通过位置检测装置53联合判定吸液装置4堵塞的情况，因此能够保证容器1内的废液能够吸取干净，降低废液2的残留量，因此提高了检测的精确度。

进一步的，位置检测装置53设于驱动机构a上，可以用于判定吸液装置 4是否触底的信息，同时还提供吸液装置4的具体位置信息，为整个装置的精确运行提供保障。

参见图3，为本实施例的防堵塞吸液装置的整体结构示意图，驱动机构a 包括驱动吸液装置4在水平面内移动的X轴驱动机构a1和Y轴驱动机构a2，以及包括在竖直方向移动的Z轴驱动机构a3，本实施例的位置检测装置53 设有3个，分别位于X轴驱动机构a1、Y轴驱动机构a2和Z轴驱动机构a3 上。位置检测装置53以能够检测到吸液装置4具体位置信息的方式进行设置，位置检测装置53的具体位置应根据实际的装配需求选择，此处不做限制。其中，由设置在Z轴驱动机构a3上的位置检测装置53提供吸液装置4是否触底的信息，当然，也可以同时由3个位置检测装置53共同提供吸液装置4是否触底的信息，此处不再限制。

参见图2、图3，吸液装置4包括气缸41、活塞42和电机a4，电机a4 驱动活塞42在气缸41内往复运动以产生负压或正压，从而使吸液装置4吸液或吐液。活塞42通过驱动杆连接到电机a4上，控制电机a4的正反装驱动活塞42往复运动，通过电机a4转动步数控制活塞42行程，活塞42行程可以换算为吸液或吐液的体积。

气缸41连接一通道43，通道43的末端连接一取样吸头32，通道43为吸液装置4的延伸段，用于装配取样吸头32。通道43的末端通过一吸头适配器31与取样吸头32连接，通过吸头适配器31可以适配多种类型的取样吸头，拓宽了装置的应用范围。

本实施例中的吸液装置4可以设置有多个，如2个、3个、4个或更多个，每一吸液装置4均与控制装置3连接，可同时进行多通道工作，提高了装置的工作效率，并且能保证容器中废液能够吸取干净。

本实施例中，位置检测装置53为U型光电传感器，气压检测装置51的型号为MPXV7025，控制装置3采用AT89C51型号的单片机作为控制芯片，单片机内置有计时器，当在正常吸液时，气压检测装置51降至一阈值，并且在预定时间内维持在阈值时，单片机即可判定吸液装置4发生堵塞。当然，还可以根据实际需要选择位置检测装置53、气压检测装置51以及控制装置3 的具体型号。当选用的控制芯片不包括计时器时，可以在安装控制芯片的控制主板上配置一计时器，如555计时器，与控制芯片电连接。气缸41内气压降至一阈值P3时，即触发计时器开始计时，达到一预设时间时，计时器即发送电信号给到控制芯片，用于判定吸液装置4堵塞。

本实施例中，X轴驱动机构a1、Y轴驱动机构a2、Z轴驱动机构a3以及电机a4均为步进电机，当然，驱动机构a和电机a4的型号应根据是要进行选择，此处不再限制。

本实施例中，当气缸41内的气压降至一阈值时，气压传感器即发送一电信号给到控制装置3，同时根据位置检测装置53的电信号大小判定吸液装置 4未触底时，则判定吸液装置4因絮状物引起堵塞，则控制装置3控制电机 a4转动带动活塞42向下运动，吸液装置4吐液、并抽打冲散絮状物以解除堵塞。当气缸41内的气压短时将至一阈值时，同时根据位置检测装置53的电信号大小判定吸液装置4触底时，则判定吸液装置4因触底而堵塞，此时控制装置3控制驱动机构a带动吸液装置4上移以解除堵塞。

本实施例的防堵塞吸液装置的工作过程如下：

1.准备吸液：吸液装置4取到空取样吸头32时，气缸41内压力和外界平衡，均为大气压P1，在吸头深入容器中液体液面下时，气缸41内压力会增大到P2(P2与液体深度相关)，参见图5。

2.开始吸液：电机a4带动活塞42向上移动，气缸41内压力减小，压力通过通道43传递到取样吸头32内，随着活塞42不断上移，取样吸头32内压力持续减小，直到内外压力差为负开始吸液，继续随着活塞42不断上移，容器1内液体不断进入吸头，直至液体吸完。

3.吸头堵塞：

在吸液过程中，有可能会出现吸头被堵塞无法吸液，而堵塞会出现两种形式，絮状固体物堵塞和吸头触容器底堵塞。

所述的堵塞造成气缸41内压力短时急剧降低到最低阈值P3，持续时间t2 直到堵塞解除，液体吸入后气缸41内压力回复到正常吸液值。

在取样吸头32没有接近容器1底部位置时出现堵塞无法吸液是絮状固体物堵塞，无限接近容器1底位置造成的堵塞是触容器底堵塞。所述位置是根据容器1和取样吸头32的坐标位置确定，由于容器1底部的成型误差和吸液装置4下降位移坐标误差形成了取样吸头32被容器底部堵塞。

当絮状固体物堵塞，气缸41内活塞42向下运动回吐液体，并反复抽打冲散絮状固体物后重新吸液。

当触容器底堵塞，吸液装置4整体向上移动微小距离使吸头口脱离容器底部继续吸液。

4.吸液完成：通过上述步骤容器1内液体被吸入吸头内，吸液装置4移动到废液收集的地方吐出，取样吸头32容积大于容器1内液体体积可一次性吸液完成，取样吸头32容积小于容器1内液体体积可重复几次直到容器内无液体则吸液完成。

本发明在核酸提取纯化设备中无需再增加新的硬件可自动检测吸液过程中吸头堵塞造成的无法吸液和液体残留过多的问题，使用方便，能够提高仪器的精确度。

实施例2

本实施例提供一种吸液装置堵塞的解除方法，采用实施例1所述的防堵塞吸液装置；其中，该方法包括：控制装置3获取吸液装置4是否堵塞的信息，当判定为因絮状物而堵塞时，控制装置3控制吸液装置4吐液以解除堵塞；当判定为因触底而堵塞时，控制装置3控制驱动机构a工作，驱动吸液装置4移动以解除堵塞。

具体的，该方法包括：控制装置3实时获取吸液装置4的预定时间的压力差，用于判定吸液装置4是否堵塞，其中，当获取的压力差达到一阈值时，即可判定吸液装置4堵塞。吸液装置4在一预定时刻t’的气压值为P’，在 t’+Δt时刻的气压值为P’+Δp，控制装置3即可获取在预定时间Δt的压力差为Δp，当压力差Δp达到一预定值时，即可判定吸液装置4发生堵塞。

进一步的，控制装置3实时获取吸液装置4的位置信息，用于判定吸液装置4是否触底，其中，当吸液装置4堵塞，且吸液装置4未触底，即可判定吸液装置4因絮状物造成堵塞，控制装置3控制所吸液装置4吐液并抽打以解除堵塞；当吸液装置4堵塞，且吸液装置4触底时，即可判定吸液装置4 因触底造成堵塞，控制装置3控制所吸驱动机构移动以解除堵塞。

通过气压检测装置51即可对吸液装置4堵塞进行判定，再联合位置检测装置53便能判定堵塞的具体情况，不需要再增加其他硬件，对于堵塞的判定方法以及解除堵塞的方法，更加简单有效，因此能够降低整个装置、设备运行维护的成本。

以上公开的仅为本发明优选实施例。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种防堵塞吸液装置，其特征在于，包括至少一个用于吸取液体的吸液装置、用于驱动每一所述吸液装置移动的驱动机构、用于检测每一所述吸液装置是否堵塞的检测装置，所述控制装置分别与所述驱动机构、所述吸液装置、所述检测装置通信连接，所述控制装置根据所述吸液装置堵塞的信息，控制所述驱动机构驱动所述吸液装置移动或控制所述吸液装置吐液以解除堵塞。

2.根据权利要求1所述的防堵塞吸液装置，其特征在于，所述检测装置包括用于检测所述吸液装置气压的气压检测装置。

3.根据权利要求2所述的防堵塞吸液装置，其特征在于，所述气压检测装置设于所述吸液装置外，所述吸液装置通过一管道与所述气压检测装置连接。

4.根据权利要求2所述的防堵塞吸液装置，其特征在于，所述检测装置还包括用于检测所述吸液装置位置的位置检测装置。

5.根据权利要求1-4任一所述的防堵塞吸液装置，其特征在于，所述吸液装置包括气缸、活塞和电机，所述电机驱动所述活塞在所述气缸内运动以产生负压或正压，从而使所述吸液装置吸液或吐液。

6.根据权利要求1-4任一所述的防堵塞吸液装置，其特征在于，所述吸液装置设置有多个，每一所述吸液装置均与所述控制装置连接。

7.一种吸液装置堵塞的解除方法，其特征在于，包括：用于吸取液体的吸液装置、用于检测所述吸液装置是否堵塞的检测装置、用于驱动所述吸液装置移动的驱动机构和一控制装置，所述控制装置分别与所述吸液装置、所述检测装置和所述驱动机构通信连接；其中，所述方法包括：所述控制装置实时获取所述吸液装置是否堵塞的信息，当判定为因絮状物而堵塞时，所述控制装置控制所述吸液装置吐液以解除堵塞；当判定为因触底而堵塞时，所述控制装置控制所述驱动机构工作，驱动所述吸液装置移动以解除堵塞。

8.根据权利要求7所述的吸液装置堵塞的解除方法，其特征在于，所述检测装置包括用于检测所述吸液装置气压的气压检测装置，所述控制装置实时获取所述吸液装置的预定时间的压力差，用于判定所述吸液装置是否堵塞，其中，当获取的所述压力差达到一阈值时，即可判定所述吸液装置堵塞。

9.根据权利要求7所述的吸液装置堵塞的解除方法，其特征在于，所述检测装置包括用于检测所述吸液装置气压的气压检测装置和用于计时的计时装置，所述控制装置实时获取所述吸液装置的气压值，用于判定所述吸液装置是否堵塞，其中，当获取的所述气压值达到一阈值时，并且所述气压值维持一预定时长时，即可判定所述吸液装置堵塞。

10.根据权利要求8或9所述的防堵塞吸液装置，其特征在于，所述检测装置还包括用于检测所述吸液装置位置的位置检测装置；所述控制装置实时获取所述吸液装置的位置信息，用于判定所述吸液装置是否触底，其中，当所述吸液装置堵塞，且所述吸液装置未触底，即可判定所述吸液装置因絮状物造成堵塞，所述控制装置控制所吸液装置吐液并抽打以解除堵塞；当所述吸液装置堵塞，且所述吸液装置触底时，即可判定所述吸液装置因触底造成堵塞，所述控制装置控制所吸驱动机构移动以解除堵塞。

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