CN112191290A - 一种移液枪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移液枪，包括底座、支撑臂、枪体、枪体移动装置、活塞、活塞移动装置、液面检测装置、控制系统，所述支撑臂安装在所述底座上，所述枪体在所述枪体移动装置的驱动下沿所述支撑臂上下运动，所述活塞在所述活塞移动装置的驱动下沿所述枪体内腔运动实现溶液吸排，枪头安装在所述枪体下部，所述液面检测装置用于检测枪头是否接触到溶液液面，检测到枪头接触到溶液液面后，所述控制系统控制所述枪体移动装置使枪头继续下降系统预设的数值后再停止，控制所述活塞移动装置使所述活塞向上运动从而实现吸入溶液。本发明能够枪体不接触溶液检测液面位置，精确控制枪头插入溶液的插入深度，自动匀速吸排溶液。

Description

一种移液枪

技术领域

本发明涉及液体加注技术领域，具体说是一种移液枪。

背景技术

移液枪是生物、医学、化学实验室中常用仪器之一， 常用于实验室内少量或微量液体的精密提取。为了保证移液体积精确，使实验的误差最小，重复再现性好，要特别注意移液枪的使用方法和注意事项：

1、移液枪在吸液时要求垂直吸液，移液器本身倾斜过度，会导致移液不准确；

2、吸头浸入液体深度要合适，一般将枪头插入液面下2-3毫米，吸液过程尽量保持不变，枪头插入太深，液体的压力过大会影响吸液的精度；

3、吸取液体时一定要缓慢平稳地松开拇指，吸液速度太快会产生反冲和气泡，导致移液体积不准确；

4、慢吸慢放，匀速缓慢的吸放液体，保证结果的准确性。

现有技术中，移液枪由人工进行操作，对操作人员的要求比较高，人工操作移液枪效率低、不稳定、易出错。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种移液枪，能够在枪体不接触溶液的情况下检测溶液液面的位置，精确控制枪头插入溶液的垂直度和插入深度，并能精确控制液体吸入和排出的速度，降低由于人工的操作对结果准确性的影响，特别适用于自动化设备。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种移液枪,包括底座、支撑臂、枪体、枪体移动装置、活塞、活塞移动装置、液面检测装置、控制系统；

所述底座设有放置培养皿或溶剂瓶的平面和安装所述支撑臂的安装位置；

所述支撑臂安装在所述底座上；

所述枪体内部有空腔，其下部设有安装枪头的接口，在所述枪体移动装置的驱动下作上下运动；

所述枪体移动装置为驱动所述枪体直线运动的装置，优选步进电机驱动螺杆旋转的方式；

所述活塞与所述枪体的内部容腔密闭配合，并能在所述活塞移动装置的驱动下作上下运动，实现溶液的吸排；

所述活塞移动装置为驱动所述活塞直线运动的装置，优选步进电机驱动螺杆旋转的方式；

所述液面检测装置包括风源、进气管、第一出气管、第二出气管、流量传感器，所述风源提供流量稳定的空气，所述进气管与所述第一出气管、所述第二出气管相连，所述第一出气管出口设在所述枪体内，朝向枪体下部安装枪头的方向，所述第二出气管出口设在所述枪体外，所述流量传感器安装在所述第二出气管上；

所述枪体下部侧壁设有让所述进气管和所述第二出气管穿入并紧密配合的连接孔；

所述控制系统用于检测所述流量传感器的信号和控制所述枪体移动装置、所述活塞移动装置、所述风源。

作为优选，还包括支撑臂旋转装置，所述支撑臂在所述支撑臂旋转装置的驱动下，可以绕所述底座旋转，所述支撑臂旋转装置优选步进电机。

作为优选，所述液面检测装置的所述进气管设有单向阀，气体只能进不能出，所述第二出气管设有单向阀，气体只能出不能进。

作为优选，所述液面检测装置还包括中间管，所述中间管一端与所述第一出气管出口相连，另一端与所述第二出气管相连。

作为优选，所述中间管设有单向阀，气体只能从所述第一出气管往所述第二出气管方向流动。

作为优选，所述底座设有放置培养皿或溶剂瓶的平面和安装所述支撑臂的安装位置。

作为优选，所述支撑臂设有安装所述枪体移动装置的安装座和供所述枪体上下运动的导向柱。

作为优选，所述枪体移动装置包括枪体移动螺杆和枪体移动电机，所述枪体移动电机优选步进电机并设有编码器，所述枪体移动装置的驱动形式还可采用气缸、油缸、齿轮齿条、连杆机构等产生直线运动的驱动形式。

作为优选，所述活塞移动装置包括活塞移动螺杆和活塞移动电机，所述活塞移动电机优选步进电机并设有编码器，所述活塞移动装置的驱动形式还可采用气缸、油缸、齿轮齿条、连杆机构等产生直线运动的驱动形式。

作为优选，所述枪体外侧设有连接板，所述连接板设有与所述枪体移动螺杆配合的螺纹孔和所述导向柱配合的导向孔。

作为优选，所述枪体与所述支撑臂在上下方向上设有长度传感器，用于测量枪头在高度方向的位置，所述长度传感器优选光栅传感器。

作为优选，所述枪体外侧设有固定所述风源和所述流量传感器的安装座。

作为优选，所述枪体下部侧壁设有让所述进气管和所述第二出气管穿入的连接孔。

作为优选，控制系统还包括光栅传感器、编码器。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、在枪体不接触溶液的情况下能自动检测溶液液面，不污染溶液，精确控制枪头插入深度在系统预设的数值，并保证每次插入的深度一致；

2、能保证枪头垂直插入溶液，保证精度；

3、精确控制溶液吸排速度，可以做到慢吸慢排，匀速缓慢的吸放液体；

4、由控制系统精确控制，降低由于人工的操作对结果准确性的影响；

5、适合自动化，降低操作人员的劳动强度。

本发明还提供一种应用于所述移液枪的操作方法，包括以下步骤：

1、安装枪头至所述枪体的接口，所述控制系统开启所述液面检测装置，开启所述枪体移动装置使所述枪体下降；

2、所述控制系统通过所述液面检测装置检测枪头接触溶液液面，控制所述风源关闭，控制所述枪体移动装置使所述枪体继续下降系统预设的数值，此数值为枪头插入液面的最佳深度，为2-3mm；

3、所述枪体继续下降到达预设的位置后，所述控制系统控制所述活塞移动装置使所述活塞上升系统预设的数值，此数值为所吸取的溶液对应的距离；

4、所述控制系统控制所述枪体移动装置使所述枪体上升，拿走溶剂瓶或培养皿，放上需加溶液的培养皿；

5、所述控制系统控制所述枪体移动装置使所述枪体下降到枪头接触培养皿后，所述控制系统控制所述活塞移动装置使所述活塞下降，使溶液排出至培养皿。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构示意图；

图2是本发明A-A剖视图；

图3是本发明实施例一的液面检测装置结构示意图；

图4是本发明实施例二的液面检测装置结构示意图；

图5是本发明实施例三的液面检测装置结构示意图；

图6是本发明实施例四的液面检测装置结构示意图；

图7是本发明实施例五的液面检测装置结构示意图；

图8是本发明实施例六的液面检测装置结构示意图；

图9是本发明实施例七的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合图1至图9详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例一：

一种移液枪，参照图1至图3，包括底座1、支撑臂2、枪体7、枪体移动装置4、活塞8、活塞移动装置5、液面检测装置9、枪头10、控制系统6；

枪头10安装在枪体7下部；

底座1设有放置培养皿或溶剂瓶的平面和安装支撑臂2的安装位置；

支撑臂2安装在底座1上；

枪体7在枪体移动装置4的驱动下作上下运动，实现枪头10的上下运动；

枪体7与支撑臂2在上下方向上设有长度传感器，用于测量枪头7在高度方向的位置，长度传感器优选光栅传感器；

枪体移动装置4为驱动枪体7直线运动的装置，可以是电机驱动螺杆、气缸、油缸、齿轮齿条、连杆机构等产生直线运动的驱动形式，优选电机驱动螺杆旋转的方式；

当采用电机驱动螺杆旋转的方式实现枪体移动装置4的直线运动时，支撑臂2设有安装枪体移动装置4的安装座和供枪体上下运动的导向柱，枪体移动装置4包括枪体移动螺杆和枪体移动电机，枪体移动电机优选步进电机，电机轴上可设编码器，用来检测电机轴转动的角度，枪体7外侧设有连接板，连接板设有与枪体移动螺杆配合的螺纹孔和导向柱配合的导向孔，螺纹孔和导向孔轴线平行，与底座平面垂直，当枪体移动电机旋转时，螺杆旋转带动枪体沿导向柱的轴线方向上下移动，通过控制枪体移动电机就可以得到枪体7移动的距离，通过测量电机轴转动的角度，可以将枪体7移动的距离实时反馈给控制系统6，通过调节电机的转速可以调节枪体7的移动速度；

当枪体移动装置4采用气缸、油缸、齿轮齿条、连杆机构等产生直线运动的驱动形式时，枪体7与支撑臂2连接结构做相应改变，其结构设置均为现有技术，此处不做具体叙述；

活塞8与枪体7的内部容腔密闭配合，并能在活塞移动装置5的驱动下作上下运动，实现溶液的吸排；

活塞8与枪体7在上下方向上设有长度传感器，用于测量活塞8在高度方向的位置，长度传感器优选光栅传感器；

活塞移动装置5为驱动活塞8直线运动的装置，可以是电机驱动螺杆、气缸、油缸、齿轮齿条、连杆机构等产生直线运动的驱动形式，优选电机驱动螺杆旋转的方式；

当采用电机驱动螺杆旋转的方式实现活塞移动装置5的直线运动时，枪体7内部设有上下方向的导向块，活塞8设有与活塞移动装置5配合的螺纹孔和导向块配合的导向槽，活塞移动装置5包括活塞移动螺杆和活塞移动电机，枪体移动电机优选步进电机，电机轴上可设编码器，用来检测电机轴转动的角度，当活塞移动电机旋转时，螺杆旋转带动活塞沿导向槽的方向上下移动，通过控制活塞移动电机就可以得到活塞8移动的距离，通过测量电机轴转动的角度，可以将活塞8移动的距离实时反馈给控制系统6，通过调节电机的转速可以调节活塞8的移动速度从而控制溶液吸排的速度；

当活塞移动装置5采用气缸、油缸、齿轮齿条、连杆机构等产生直线运动的驱动形式时，活塞8与枪体7连接结构做相应改变，其结构设置均为现有技术，此处不做具体叙述；

液面检测装置9包括风源91、进气管93、第一出气管94、第二出气管98、流量传感器99，风源91提供流量稳定的空气，进气管93与第一出气管94、第二出气管98相连，第一出气管94出口设在枪体内，朝向枪头10方向，第二出气管98出口设在枪体外，流量传感器99安装在第二出气管98上；

枪体7下部设有让进气管93和第二出气管98穿入并紧密配合的连接孔；

所述控制系统的设置实现了移液枪吸排溶液的自动化，提高操作精确度，其具体控制系统均是现有技术，本发明只需要能实现具体功能即可，此处不做具体叙述。

具体实施过程中，包括以下实施步骤：

1、控制系统6控制风源91开启，空气从进气管93进入后分成二路，第一路经第一出气管94后经枪头排出，第二路经第二出气管98后经流量传感器99排出，流量传感器99将检测的流量数据反馈给控制系统6；

2、控制系统6控制枪体移动装置4动作使枪体7和枪头10下移；

3、枪头10接触到液面，第一路空气受到阻碍，阻力增大，第一路气体流量降低，第二路气体流量增加，从流量传感器99传递给控制系统6的数值增加，控制系统6判断此时枪头已接触液面，控制系统6控制风源91关闭，控制枪体移动装置4使枪体7、枪头10继续下降系统预设的数值，此数值为枪头插入液面的最佳深度，优选为2-3mm；

4、枪头10继续下降到达预设的位置后，控制系统6控制活塞移动装置5使活塞8上升系统预设的数值，此数值为所吸取的溶液对应的距离；

5、控制系统6控制枪体移动装置4使枪体7、枪头10上升，拿走溶剂瓶或培养皿，放上需加溶液的培养皿；

6、控制系统6控制枪体移动装置4使枪体7、枪头10下降到培养皿后，控制系统6控制活塞移动装置5使活塞8下降，使溶液排出至培养皿。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于：

参照图4，液面检测装置9的进气管93设有第一单向阀92，气体只能进不能出，并设置较大的开启压力，确保所述活塞8上提时第一单向阀92不会打开，第二出气管98设有第二单向阀97，气体只能出不能进；

两个单向阀能保证活塞8上升时，外界空气不能由进气管93和第二出气管98进入枪体7内部容腔内，保证吸取溶液的精度。

实施例三：

本实施例与实施例一的区别在于：

参照图5，液面检测装置还包括中间管96，中间管96一端与第一出气管94出口相连，另一端与第二出气管98相连；

当枪头10接触到液面，第一路空气受到阻碍，阻力增大，第一路气体流量降低，第二路气体流量增加，第一出气管94流速小，中间管96与第一出气管94相连的一端压力大，第二出气管98流速大，中间管96与第二出气管98相连的一端压力小，从而使第一路空气经中间管96流向第二出气管98，第二出气管98的气体流量增大更明显，流量传感器99传递给控制系统6的信号更可靠，同时也释放了由于接触液面使枪头10增大的空气压力。

实施例四：

本实施例与实施例三的区别在于：

参照图6，中间管96设有第三单向阀95，气体只能从第一出气管94往第二出气管98方向流动。

实施例五：

本实施例与实施例三的区别在于：

参照图7，液面检测装置9的进气管93设有第一单向阀92，气体只能进不能出，并设置较大的开启压力，确保活塞8上提时第一单向阀92不会打开，第二出气管98设有第二单向阀97，气体只能出不能进。

实施例六：

本实施例与实施例四的区别在于：

参照图8，液面检测装置9的进气管93设有第一单向阀92，气体只能进不能出，并设置较大的开启压力，确保活塞8上提时第一单向阀92不会打开，第二出气管98设有第二单向阀97，气体只能出不能进。

实施例七：

本实施例与实施例一的区别在于：

参照图9，还包括支撑臂旋转装置3，支撑臂2在支撑臂旋转装置3的驱动下，可以绕底座1旋转，支撑臂旋转装置3优选步进电机。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种移液枪, 其特征在于：

包括底座、支撑臂、枪体、枪体移动装置、活塞、活塞移动装置、液面检测装置、控制系统；

所述底座设有放置培养皿或溶剂瓶的平面和安装所述支撑臂的安装位置；

所述支撑臂安装在所述底座上；

所述枪体内部有空腔，其下部设有安装枪头的接口，在所述枪体移动装置的驱动下作上下运动；

所述枪体移动装置为驱动所述枪体直线运动的装置；

所述活塞与所述枪体的内部容腔密闭配合，并能在所述活塞移动装置的驱动下作上下运动，实现溶液的吸排；

所述活塞移动装置为驱动所述活塞直线运动的装置；

所述液面检测装置包括风源、进气管、第一出气管、第二出气管、流量传感器，所述风源提供流量稳定的空气，所述进气管与所述第一出气管、所述第二出气管相连，所述第一出气管出口设在所述枪体内，朝向所述枪体下部安装枪头的方向，所述第二出气管出口设在所述枪体外，所述流量传感器安装在所述第二出气管上；

所述枪体下部侧壁设有让所述进气管和所述第二出气管穿入并紧密配合的连接孔；

所述控制系统用于检测所述流量传感器的信号和控制所述枪体移动装置、所述活塞移动装置、所述风源。

2.根据权利要求1所述的移液枪，其特征在于：所述液面检测装置的所述进气管设有第一单向阀，气体只能进不能出，所述第二出气管设有第二单向阀，气体只能出不能进。

3.根据权利要求1所述的移液枪，其特征在于：所述液面检测装置还包括中间管，所述中间管一端与所述第一出气管出口相连，另一端与所述第二出气管相连。

4.根据权利要求3所述的移液枪，其特征在于：所述中间管设有第三单向阀，气体只能从所述第一出气管往所述第二出气管方向流动。

5.根据权利要求1所述的移液枪，其特征在于：还包括支撑臂旋转装置，所述支撑臂在所述支撑臂旋转装置的驱动下，可以绕所述底座旋转。

6.根据权利要求1所述的移液枪，其特征在于：所述支撑臂设有安装所述枪体移动装置的安装座和供所述枪体上下运动的导向柱，所述枪体移动装置包括枪体移动螺杆和枪体移动电机，所述枪体外侧设有连接板，所述连接板设有与所述枪体移动螺杆配合的螺纹孔和所述导向柱配合的导向孔。

7.根据权利要求1所述的移液枪，其特征在于：所述枪体与所述支撑臂在上下方向上设有长度传感器，用于测量枪头在高度方向的位置。

8.根据权利要求1所述的移液枪，其特征在于：所述活塞移动装置包括活塞移动螺杆和活塞移动电机，所述活塞移动电机设有编码器。

9.根据权利要求1所述的移液枪，其特征在于：所述活塞与所述枪体在上下方向上设有长度传感器，用于测量所述活塞在高度方向的位置。

10.一种应用于如权利要求1-9中任意一所述移液枪的操作方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、安装枪头至所述枪体的接口，所述控制系统开启所述液面检测装置，开启所述枪体移动装置使所述枪体下降；

步骤2、所述控制系统通过所述液面检测装置检测枪头接触溶液液面，控制所述风源关闭，控制所述枪体移动装置使所述枪体继续下降系统预设的数值，此数值为枪头插入液面的最佳深度，为2-3mm；

步骤3、所述枪体继续下降到达预设的位置后，所述控制系统控制所述活塞移动装置使所述活塞上升系统预设的数值，此数值为所吸取的溶液对应的距离；

步骤4、所述控制系统控制所述枪体移动装置使所述枪体上升，拿走溶剂瓶或培养皿，放上需加溶液的培养皿；

步骤5、所述控制系统控制所述枪体移动装置使所述枪体下降到枪头接触培养皿后，所述控制系统控制所述活塞移动装置使所述活塞下降，使溶液排出至培养皿。

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