CN112729958A - 移液装置与移液控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种移液装置与移液控制方法，用于将液体转移至目标容器中，该移液装置包括：移液管；气泵，用于在驱动信号的作用下抽出目标容器中的气体，以使液体在气压作用下经移液管进入目标容器中，气泵的电机的转速受控于驱动信号；以及控制模块，提供驱动信号，其中，在电机由带载状态转变至空载状态的情况下，或者控制模块在接收到关停信号的情况下，驱动信号控制电机在预设时间后关停，并控制电机在预设时间内以预设转速工作，以将残留在移液管中的液体回收至目标容器中，该移液装置通过判断电机的状态或判断是否接收到关停信号以在移液操作结束后自动将残留在移液管中的液体回收至目标容器中，从而改善了残留在管壁上的液体回流的问题。

Description

移液装置与移液控制方法

技术领域

本发明涉及液体转移技术，更具体地，涉及一种移液装置与移液控制方法。

背景技术

目前，当用户需要将某一容器(例如培养皿)中的液体(例如使用后的培养基等废液)转移至目标容器中时，用户通常会手动控制气泵抽出目标容器中的气体，使得废液在气压的作用下经移液管进入目标容器，当用户观察到培养皿中的废液被转移完毕后再关停气泵。

然而，由于不同的废液具有不同的粘度系数，粘度系数高的废液更容易残留在移液管的管壁上，一旦关停气泵，残留在移液管的管壁上的废液会回流，从而使得废液对移液管管口所接触到的环境造成污染。

因此，希望提供一种改进的移液装置与移液控制方法，从而改善残留在管壁上的废液回流的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的移液装置与移液控制方法，通过判断电机的状态或判断是否接收到关停信号以在移液操作结束后自动将残留在移液管中的液体回收至目标容器中，从而改善了残留在管壁上的液体回流的问题。

根据本发明实施例的一方面，提供了一种移液装置，用于将液体转移至目标容器中，所述移液装置包括：移液管；气泵，用于在驱动信号的作用下抽出所述目标容器中的气体，以使液体在气压作用下经所述移液管进入所述目标容器中，所述气泵的电机的转速受控于所述驱动信号；以及控制模块，用于提供所述驱动信号，其中，在所述电机由带载状态转变至空载状态的情况下，或者在所述控制模块接收到关停信号的情况下，所述驱动信号控制所述电机在预设时间后关停，并控制所述电机在所述预设时间内以预设转速工作，以将残留在所述移液管中的液体回收至所述目标容器中。

可选地，所述控制模块包括：存储单元，用于存储预设信息，所述驱动信号包括PWM信号，所述预设信息包括不同液体的粘度系数对应的所述PWM信号的占空比；以及控制单元，用于接收待转移液体的特征信息以获得该液体的粘度系数，并根据所述待转移液体的粘度系数选择相应的所述占空比以提供所述PWM信号。

可选地，还包括外部按键，与所述控制模块相连，用于向所述控制模块提供待转移液体的特征信息。

可选地，不同所述粘度系数对应的所述PWM信号的占空比包括第一占空比与第二占空比，所述控制模块还包括判断单元，用于接收外部控制信号，并判断所述外部控制信号为所述关停信号、保持信号以及调速信号中的哪一种，在所述外部控制信号为所述保持信号的情况下，所述控制单元根据待转移液体的粘度系数选择相应的所述第一占空比以提供所述PWM信号，在所述外部控制信号为所述调速信号的情况下，所述控制单元根据所述调速信号与待转移液体的粘度系数更新该粘度系数对应的所述第一占空比，并根据更新后的所述第一占空比提供所述PWM信号，在所述外部控制信号为所述关停信号的情况下，所述控制单元根据待转移液体的粘度系数选择相应的所述第二占空比提供所述PWM信号，以控制所述电机以所述预设转速工作。

可选地，还包括：外部调控模块，用于提供控制电压；以及第一采样模块，分别与所述判断单元和所述外部调控模块连接，根据所述控制电压产生第一采样信号，所述第一采样信号作为所述外部控制信号。

可选地，所述预设信息还包括：所述电机的反馈信号与所述电机的状态的映射关系，所述判断单元还用于接收所述电机的反馈信号并根据所述反馈信号判断所述电机的状态，在所述电机的状态是由带载状态转变至空载状态的情况下，所述控制单元根据待转移液体的粘度系数选择相应的所述第二占空比提供所述PWM信号，以控制所述电机以所述预设转速工作，在所述电机的状态是非由带载状态转变至空载状态的情况下，所述控制单元根据待转移液体的粘度系数选择相应的所述第一占空比以提供所述PWM信号。

可选地，还包括第二采样模块，分别与所述电机和所述判断单元相连，根据所述电机的工作电流产生第二采样信号，所述第二采样信号作为所述电机的反馈信号，其中，所述电机的反馈信号与所述电机的状态的映射关系包括：在每组所述第二采样信号的采样值中，该组采样值以及该组采样值对应的所述第二采样信号的变化率与所述电机的状态的映射关系。

可选地，所述控制单元为单片机。

可选地，还包括传输模块，用于将所述控制单元的控制信息发送至终端，所述控制信息包括以下信息中的至少一种：所述PWM信号的占空比信息、所述判断单元的判断结果。

可选地，所述传输模块为蓝牙模块。

根据本发明实施例的另一方面，提供了一种移液控制方法，用于将液体转移至目标容器中，所述移液控制方法包括：向气泵提供驱动信号，所述气泵在所述驱动信号的作用下抽出所述目标容器中的气体，以使液体在气压作用下经移液管进入所述目标容器中，所述气泵的电机的转速受控于所述驱动信号，其中，在所述电机由带载状态转变至空载状态的情况下，或者在接收到关停信号的情况下，所述驱动信号控制所述电机在预设时间后关停，并控制所述电机在所述预设时间内以预设转速工作，以将残留在所述移液管中的液体回收至所述目标容器中。

可选地，还包括：获取预设信息；以及接收待转移液体的特征信息以获得该液体的粘度系数；其中，所述驱动信号包括PWM信号，所述预设信息包括不同液体的粘度系数对应的所述PWM信号的占空比，所述向气泵提供所述驱动信号的步骤包括：根据所述待转移液体的粘度系数选择相应的所述占空比以提供所述PWM信号。

可选地，不同所述粘度系数对应的所述PWM信号的占空比包括第一占空比与第二占空比，所述移液控制方法还包括：接收外部控制信号；以及判断所述外部控制信号为所述关停信号、保持信号以及调速信号中的哪一种，在所述外部控制信号为所述保持信号的情况下，所述PWM信号的占空比为待转移液体的粘度系数对应的所述第一占空比，在所述外部控制信号为所述调速信号的情况下，所述移液控制方法还包括根据所述调速信号与待转移液体的粘度系数更新该粘度系数对应的所述第一占空比，所述PWM信号的占空比为更新后的所述第一占空比，在所述外部控制信号为所述关停信号的情况下，所述PWM信号的占空比为待转移液体的粘度系数对应的所述第二占空比，所述第二占空比与所述预设速度对应。

可选地，所述外部控制信号为第一采样信号，由第一采样模块根据外部调控模块提供的控制电压产生。

可选地，所述预设信息还包括：所述电机的反馈信号与所述电机的状态的映射关系，所述移液控制方法还包括：接收所述电机的反馈信号；以及根据所述反馈信号判断所述电机的状态，在所述电机的状态是由带载状态转变至空载状态的情况下，所述PWM信号的占空比为待转移液体的粘度系数对应的所述第二占空比，在所述电机的状态是非由带载状态转变至空载状态的情况下，所述PWM信号的占空比为待转移液体的粘度系数对应的所述第一占空比。

可选地，所述电机的反馈信号为第二采样信号，由第二采样模块根据所述电极的工作电流产生。

可选地，获取所述预设信息的步骤包括：获取多组所述第二采样信号的采样值；在每组采样值中，根据该组采样值获得对应的所述第二采样信号的变化率；将每组采样值和相应的所述第二采样信号的变化率输入机器学习模型中，以获得每组采样值中，该组采样值以及该组采样值对应的所述第二采样信号的变化率与所述电机的状态的映射关系。

可选地，获取所述预设信息的步骤还包括：获取修正参数，并根据所述修正参数在每组采样值中调整该组采样值以及该组采样值对应的所述第二采样信号的变化率与所述电机的状态的映射关系。

可选地，所述电机的状态包括：由关停状态转变至开启状态、由开启状态转变至关停状态、提速状态、降速状态以及由带载状态转变至空载状态。

可选地，所述机器学习模型包括KNN算法模型。

根据本发明实施例的移液装置与移液控制方法，通过控制模块向气泵的电机提供驱动信号以控制电机的转速，在电机由带载状态转变至空载状态的情况下，表明移液管的吸液端不再继续抽吸液体，在此状态下，控制模块依然会控制电机在预设时间内以预设转速工作，从而将残留在移液管中的液体回收至目标容器中，在预设时间后控制模块控制电机关停，不需要人工手动操作关停电机；在控制模块接收到关停信号的情况下，表明用户希望结束移液过程，但此时移液管壁会残留液体，因此在收到关停信号后控制模块依然会控制电机在预设时间内以预设转速工作，从而将残留在移液管中的液体回收至目标容器中。本发明实施例的移液装置与移液控制通过判断电机的状态或是否接收到关停信号确定移液过程是否结束，从而控制电机在预设时间内以预设转速工作，并在预设时间后关停，改善了管壁残留废液回流的问题。

进一步地，由于不同粘度系数的液体所需要的电机转速不一致，在移液过程中，控制模块可以根据待转移液体的粘度系数选择相应的第一占空提供驱动信号，在移液结束后，控制模块可以根据待转移液体的粘度系数选择相应的第二占空比提供驱动信号进而将残留在移液管中的液体回收至目标容器中。

此外，在每次转移液体时，可以根据用户的操作习惯对电机的转速进行调节，例如在转移同一粘度系数的液体时，控制模块可以直接根据该粘度系数对应的第一占空比提供PWM信号驱动电机以用户所希望的速度转动，不需要每次重新调整电机的转速，若用户对该粘度系数的液体的转移速度不满意时，更新第一占空比，在后续过程中，控制模块可以直接根据该粘度系数对应的更新后第一占空比提供PWM信号驱动电机以用户所希望的新速度转动。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1与图2a示出了本发明实施例的移液装置的结构示意图。

图2b示出了本发明实施例的第二采样模块的结构示意图。

图3a至7b本发明实施例的第二采样信号的特征示意图。

图8示出了本发明实施例的移液装置的移液控制方法的总流程示意图。

图9示出了本发明实施例的移液装置获取预设信息的流程示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。在下文中描述了本发明的许多特定的细节，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

如图1与图2a所示，本发明实施例的移液装置包括：外部调控模块110、第一采样模块120、控制模块130、气泵(未示出)、第二采样模块150、传输模块160、移液管170、外壳体180以及外部按键(未示出)。其中，外部调控模块110、第一采样模块120、控制模块130、气泵、第二采样模块150以及传输模块160均位于外壳体180的容置腔内。

外壳体180可与不同容积的目标容器20可拆卸的连接，外壳体180表面具有分别与目标容器20连通的进液口181和排气口182。移液管170的一端通过软管或直接与进液口181相连，另一端伸入待转移的液体10中，其中，移液管170具有手持部171，以便于用户手持移液管170。外部按键位于外壳体180上，用于向控制模块130提供待转移的液体10的粘度系数。在一些其他实施例中，待转移的液体10的粘度系数等信息可以通过终端经传输模块160发送至控制模块130，从而省略外部按键。

在本实施例中，由于外部调控模块110、第一采样模块120、控制模块130、气泵、第二采样模块150以及传输模块160均位于外壳体180的容置腔内，且外壳体180可与不同容积的目标容器20可拆卸的连接，从而更加利于移液装置的一体化、小型化设置。

控制模块130用于提供驱动信号，气泵在驱动信号的作用下抽出目标容器中20的气体，以使液体10在气压作用下经移液管170进入目标容器20中，气泵的电机140的转速受控于驱动信号。其中，在电机140由带载状态转变至空载状态的情况下，或者在控制模块130接收到关停信号的情况下，驱动信号控制电机140在预设时间后关停，并控制电机140在预设时间内以预设转速工作，以将残留在移液管170中的液体10回收至目标容器20中。在本实施例中，控制模块130例如为单片机(MCU)，驱动信号例如为PWM信号。

外部调控模块110用于提供控制电压，第一采样模块120根据控制电压产生第一采样信号V1并发送至控制模块130。在本实施例中，第一采样信号V1作为外部控制信号，包括开启信号、关停信号、保持信号以及调速信号。在一些具体的实施例中，第一采样模块120包括电压采样电路，外部调控模块110包括电位器，当用户通过旋钮(旋钮位于外壳体180上，未示出)控制电位器的电刷沿电阻体移动时，电位器的输出端电压随着电刷位移量变化。在用户沿顺时针转动旋钮至开关刻度时，电位器的输出端电压从0升高至预设值，该过程中的外部控制信号为开启信号，反之，则为关停信号；若在开启后沿顺时针或逆时针旋转旋钮时，电位器的输出端电压会逐渐上高或减小，该过程中的外部控制信号为调速信号，其中，顺时针为增速，逆时针为减速；若在开启后不再转动旋钮，电位器的输出端电压会保持稳定，该过程中的外部控制信号为保持信号。然而本发明实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对控制模块130获取外部控制信号的方式进行其他设置，例如直接将外部调控模块110提供控制电压作为外部控制信号等等。

在本实施例中，控制模块130包括：存储单元131、判断单元132以及控制单元133。其中，存储单元131中存有预设信息，预设信息包括：不同第一采样信号V1的采样值对应的第一占空比；不同液体的粘度系数对应的PWM信号的第一占空比与第二占空比；不同液体的粘度系数对应的用于将残留在移液管中的液体回收至目标容器中所需的预设时间；多组第二采样信号V2的采样值、每组采样值中该组采样值以及该组采样值对应的第二采样信号V2的变化率与电机140的状态的映射关系。在本实施例中，第二采样信号V2作为电机140的反馈信号，是第二采样模块150根据电机140的工作电流产生的，其中，电机140的工作电流特征可以通过第二采样信号V2的特征表示。如图2b所示，在一些具体的实施例中，第二采样模块150包括：电流采样电路151、差分放大电路152以及滤波电路153，其中，电流采样电路151用于对电机140的工作电流进行采样，之后将采集到的信号依次通过差分放大电路152和滤波电路153从而转换为反馈信号，反馈信号是MCU可识别的电压信号，即第二采样信号V2为电压信号。

下面将以表1和表2以及图3a至图7b为例对预设信息进行详细说明。需要说明的是，表1和表2以及图3a至图7b中所列举的数据是为了方便描述技术方案，并不作为本发明的限制，本领域技术人员可以根据需要对表1和表2中以及图3a至图7b的数值、单位进行调整。

表1粘度系数对应参数关系

粘度系数	第一占空比	第二占空比	预设时间(s)
				1	10％	20％	1
1.1	15％	25％	1.5
				1.2	20％	30％	2
1.3	25％	35％	2.5
				1.4	30％	40％	3
1.5	35％	45％	3.5

表2电机状态对应参数关系

表1示出了不同液体的粘度系数与对应参数的关系，随着液体的粘度系数增大，若要将液体10从培养皿转移至目标容器20中，电机140的转速也应随之提高，以保证在移液过程中液体10可以正常转移。在移液结束后，在将移液管170中残留的液体10继续吸入目标容器20中的过程中(为方便描述，下文将会称为“补偿过程”)，电机140的转速也应该随着液体的粘度系数增大而增大。一般而言，希望移液管170中残留的液体可以快速转移到目标容器20中，因此，相比于移液过程，补偿过程中电机140的转速会更高。除此之外，随着液体粘度系数的增加，在补偿过程中，电机140转动的时间也应该延长。表1中的“第一占空比”一栏为移液过程中相应液体粘度系数对应的PWM信号的占空比，“第二占空比”一栏为补偿过程中相应液体粘度系数对应的PWM信号的占空比，“预设时间”一栏为补偿过程中相应液体粘度系数对应的需要电机140以预设速度转动的时间，其中，该预设速度是根据第二占空比控制的。

表2示出了不同电机的状态与对应参数关系。表2中的“电机状态”一栏为电机140的5种状态，分别是：由关停状态转变至开启状态、由开启状态转变至关停状态、提速状态、降速状态以及由带载状态转变至空载状态。

在本实施例中，将连续的10个第二采样信号V2的采样值作为一组。如图3a与图3b所示，在一组采样值中，一些连续的采样值从0逐渐升高至3mV，在上升过程中，第二采样信号V2的变化率均为1，且持续时间不小于2秒；在上升过程之前和之后，第二采样信号V2的变化率为0。该组采样值以及该组采样值对应的第二采样信号V2的变化率的特征表明电机140处于由关停状态转变至开启状态。

如图4a与图4b所示，在一组采样值中，一些连续的采样值从4mV逐渐下降至0，在下降过程中，第二采样信号V2的变化率均为-1，且持续时间不小于2秒；在下降过程之前和之后，第二采样信号V2的变化率为0。该组采样值以及该组采样值对应的第二采样信号V2的变化率的特征表明电机140处于由开启状态转变至关停状态。

如图5a与图5b所示，在一组采样值中，一些连续的采样值从3mV逐渐升高至5mV，在上升过程中，第二采样信号V2的变化率均为0.5，且持续时间不小于2秒；在上升过程之前和之后，第二采样信号V2的变化率为0。该组采样值以及该组采样值对应的第二采样信号V2的变化率的特征表明电机140处于提速状态。

如图6a与图6b所示，在一组采样值中，一些连续的采样值从4mV逐渐下降至2mV，在下降过程中，第二采样信号V2的变化率均为-0.5，且持续时间不小于2秒；在下降过程之前和之后，第二采样信号V2的变化率为0。该组采样值以及该组采样值对应的第二采样信号V2的变化率的特征表明电机140处于降速状态。

如图7a与图7b所示，在一组采样值中，前3秒的采样值为3mV，第4秒时采样值发生微小突变，变为3.3mV，第二采样信号V2的平均变化率趋近于0，且变化率不为0的时间不大于1秒。该组采样值以及该组采样值对应的第二采样信号V2的变化率的特征表明电机140处于由带载状态转变至空载状态。

下面将结合图1、图2a以及图8对本发明实施例的移液控制方法进行详细说明。

在步骤S010中，接收待转移的液体的特征信息以获得该液体的粘度系数。

在该步骤中，用户开启移液装置后先通过外壳体180上的外部按键选择待转移的液体10的特征信息，特征信息例如为液体10的类别：“血液”、“培养基”、“水”等，当用户选择待转移液体的类别之后，控制单元133会根据接收到的特征信息获得该液体的粘度系数，例如血液的粘度系数为1.5，水的粘度系数为1。在一些其它实施例中，待转移液体的特征信息就是液体的粘度系数。

在步骤S011中，根据该液体的粘度系数对应的第一占空比向气泵电极提供PWM信号。

在本实施例中，用户开启移液装置包括开启总电源，然后沿顺时针转动旋钮至开关刻度，控制模块的判断单元132判断出第一采样信号V1为开启信号，将判断结果提供给控制单元133，控制单元133再通过存储单元131中的预存信息找到该粘度系数对应的第一占空比，以提供PWM信号驱动电机140转动。参考表1，例如该粘度系数为1.2，控制单元133输出的PWM信号的占空比为20％。

在步骤S012中，根据第一采样信号判断用户是否希望电机关闭。

在该步骤中，当用户希望电机140关闭时，用户会沿逆时针转动旋钮至开关刻度，电位器的输出端电压降为0，控制模块的判断单元132判断出第一采样信号V1为关停信号，此时进行步骤S013。若判断单元132判断出第一采样信号V1为调速信号或保持信号，表明用户主观上不希望电机关闭，则进行步骤S015。

在步骤S013中，根据该粘度系数对应的第二占空比向气泵电极提供PWM信号。

在该步骤中，控制单元133通过存储单元131中的预存信息找到该粘度系数对应的第二占空比，提供PWM信号驱动电机140以预设速度转动。参考表1，在粘度系数为1.2时，控制单元133输出的PWM信号的占空比为30％。

在步骤S014中，持续预设时间后关闭电机。

在该步骤中，控制单元133通过存储单元131中的预存信息找到该粘度系数对应的预设时间，参考表1，在粘度系数为1.2时，控制单元133在2秒之后停止向电机140提供PWM信号，从而使得电机140停止。

在步骤S015中，根据第二采样信号判断移液是否结束。

在该步骤中，根据第二采样信号V2判断电机140的状态是否由带载状态转变至空载状态，若是，则表明移液结束，进行步骤S013；若不是，即电机140的状态为除了由带载状态转变至空载状态之外的4种状态的任一种，则表明移液未结束，进行步骤S016。

在一些其他实施例中，也可以将步骤S012与步骤S015对调，先根据第二采样信号判断移液是否结束，再根据第一采样信号判断用户是否希望电机关闭。

在步骤S016中，根据第一采样信号判断用户是否希望电机变速。

在该步骤中，若用户对以当前电机140的转速去转移该粘度系数的液体表示满意，则不会再旋转旋钮调整电位器的输出端电压，控制模块的判断单元132判断出第一采样信号V1为保持信号，表示用户不希望电机变速，返回步骤S011。若用户对当前电机140的转速不满意，则会旋转旋钮调整电位器的输出端电压，控制模块的判断单元132判断出第一采样信号V1为调速信号，表示用户希望电机变速，进行步骤S017。

在步骤S017中，根据第一采样信号更新该粘度系数对应的第一占空比。

在该步骤中，若用户旋转旋钮时，控制单元133根据预存信息中的第一采样信号V1的采样值找到对应的第一占空比，并将该更新该第一占空比代替原有的该粘度系数对应的第一占空比，例如将表1与粘度系数为1.2的第一占空比更新为11％或9％等等。更新后返回步骤S011，在后续的过程中，会以更新后的第一占空比提供PWM信号。

在上述步骤进行的过程中，传输模块160用于将控制单元133的控制信息发送至终端，以方便用户对移液过程与补偿过程的监控，控制信息包括以下信息中的至少一种：当前PWM信号的占空比信息、判断单元的判断结果。在一些具体实施例中，传输模块160为蓝牙模块。

在本发明实施例的移液装置正式使用之前，需要在控制模块130的存储单元131中存储预存信息，其中，不同第一采样信号V1的采样值对应的第一占空比、不同液体的粘度系数对应的PWM信号的第一占空比与第二占空比、不同液体的粘度系数对应的用于将残留在移液管中的液体回收至目标容器中所需的预设时间可以通过人工输入到存储单元131中，而多组第二采样信号V2的采样值、每组采样值中该组采样值以及该组采样值对应的第二采样信号V2的变化率与电机140的状态的映射关系需要通过训练获得，以便于在移液装置正式使用时可以更加准确地判断出电机由带载转变至空载这一状态。下面将结合图2a与图9详细说明多组第二采样信号V2的采样值、每组采样值中该组采样值以及该组采样值对应的第二采样信号V2的变化率与电机140的状态的映射关系的获取流程。

在步骤S021中，建立多组第二采样信号的采样值、每组采样值中该组采样值以及该组采样值对应的第二采样信号的变化率与电机的状态的映射关系的数据库。

在该步骤中，需要人为建立多组第二采样信号V2的采样值、每组采样值中该组采样值以及该组采样值对应的第二采样信号V2的变化率与电机的状态的映射关系的初始数据库，该数据库中的数据可以参考表2的描述，该初始数据库是后续步骤中的判断依据，并且在后续的循环步骤中还会向该初始数据库增添新的多组第二采样信号V2的采样值、每组采样值中该组采样值以及该组采样值对应的第二采样信号V2的变化率与电机的状态的映射关系，从而不断完善判断依据。

在步骤S022中，获取一组第二采样信号的采样值。

在该步骤中，每间隔一段时间(例如1秒)，控制单元133控制第二采样模块150对电机140的工作电流进行采样，在获得预设数量(例如10个)的采样值之后执行步骤S013。

在本实施例中，电机140的状态可以通过旋钮与预存的不同第一采样信号V1的采样值对应的第一占空比调节。

在步骤S023中，根据该组采样值获得对应的第二采样信号的变化率。

在该步骤中，将相的邻采样值做差获得对应的第二采样信号V2的变化率，可参考图3a至图7b。之后执行步骤S024。

在步骤S024中，将该组采样值和相应的第二采样信号的变化率输入机器学习模型中，以获得该组采样值以及该组采样值对应的第二采样信号的变化率与电机的状态的映射关系。之后执行步骤S025。

在该步骤中，机器学习模型例如为KNN(K值最大临近分类)算法模型，根据步骤S021中建立的数据库判断该组采样值以及该组采样值对应的第二采样信号的变化率的特征最接5种电机的状态中的哪一种，则将组采样值以及该组采样值对应的第二采样信号的变化率和这个电机的该状态建立映射关系。

例如该组采样值具有从0逐渐升高至2.5mV的连续采样值，在上升过程中，第二采样信号V2的变化率均为1.2，该组采样值以及该组采样值对应的第二采样信号V2的变化率的特征更加接近或邻近电机从关停到开启的状态对应的特征，因此将该组采样值对应的第二采样信号V2的变化率与该电机的关停到开启的状态建立映射关系。

再例如该组采样值具有从3mV逐渐下降至0的连续采样值，在下降过程中，第二采样信号V2的变化率均为-1.2，该组采样值以及该组采样值对应的第二采样信号V2的变化率的特征更加接近或邻近电机从开启到关停的状态对应的特征，因此将该组采样值对应的第二采样信号V2的变化率与该电机的开启到关停的状态建立映射关系。

再例如该组采样值具有从4mV逐渐升高至5mV的连续采样值，在上升过程中，第二采样信号V2的变化率均为0.6，该组采样值以及该组采样值对应的第二采样信号V2的变化率的特征更加接近或邻近电机提速状态对应的特征，因此将该组采样值对应的第二采样信号V2的变化率与该电机的提速状态建立映射关系。

再例如该组采样值具有从6mV逐渐下降至1mV的连续采样值，在下降过程中，第二采样信号V2的变化率均为-0.7，该组采样值以及该组采样值对应的第二采样信号V2的变化率的特征更加接近或邻近电机降速状态对应的特征，因此将该组采样值对应的第二采样信号V2的变化率与该电机的降速状态建立映射关系。

再例如该组采样值分为两部分，前一部分的采样值相同或几乎相同，后一部分的采样值相同或几乎相同，两部分的衔接采样值的差值为0.2mV，发生了微小的突变，第二采样信号V2的平均变化为0.01，该组采样值以及该组采样值对应的第二采样信号V2的变化率的特征更加接近或邻近电机由带载状态转变至空载状态对应的特征，因此将该组采样值对应的第二采样信号V2的变化率与该电机的由带载状态转变至空载状态建立映射关系。

在一些其他实施例中，KNN算法模型中的特征还会包括5种电机状态对应的第二采样信号变化率不为0的时间。

在步骤S025中，获取修正参数，并根据修正参数调整该组采样值以及该组采样值对应的第二采样信号的变化率与电机的状态的映射关系。

在该步骤中，用户需要人为判断上一步骤建立的映射关系是否正确，如果不正确，用户需要对控制单元133提供修正参数，以对该映射关系进行修正。例如该组采样值具有从6mV逐渐下降至1mV的连续采样值，在下降过程中，第二采样信号V2的变化率均为-0.7，该组采样值以及该组采样值对应的第二采样信号V2的变化率的特征本应该更加接近或邻近电机降速状态对应的特征，但是被KNN算法模型误判为开启到关停的状态，此时需要根据修正参数将该组采样值以及该组采样值对应的第二采样信号V2的变化率修正为与电机的降速状态建立映射关系，其中，修正参数可以在终端进行输入并通过传输模块发送至控制单元133。之后执行步骤S026。

在步骤S026中，将修正后的映射关系加入到建立的映射关系的数据库中作为预设信息的一部分，之后返回步骤S022。直到KNN算法模型的判断准确率达到要求，停止训练过程。将获得的全部的多组第二采样信号V2的采样值、每组采样值中该组采样值以及该组采样值对应的第二采样信号V2的变化率与电机的状态的映射关系作为预设信息存入存储单元131。

根据本发明实施例的移液装置与移液控制方法，通过控制模块向气泵的电机提供驱动信号以控制电机的转速，在电机由带载状态转变至空载状态的情况下，表明移液管的吸液端不再继续抽吸液体，在此状态下，控制模块依然会控制电机在预设时间内以预设转速工作，从而将残留在移液管中的液体回收至目标容器中，在预设时间后控制模块控制电机关停，不需要人工手动操作关停电机；在控制模块接收到关停信号的情况下，表明用户希望结束移液过程，但此时移液管壁会残留液体，因此在收到关停信号后控制模块依然会控制电机在预设时间内以预设转速工作，从而将残留在移液管中的液体回收至目标容器中。本发明实施例的移液装置与移液控制通过判断电机的状态或是否接收到关停信号确定移液过程是否结束，从而控制电机在预设时间内以预设转速工作，并在预设时间后关停，改善了管壁残留废液回流的问题。

进一步地，由于不同粘度系数的液体所需要的电机转速不一致，在移液过程中，控制模块可以根据待转移液体的粘度系数选择相应的第一占空提供驱动信号，在移液结束后，控制模块可以根据待转移液体的粘度系数选择相应的第二占空比提供驱动信号进而将残留在移液管中的液体回收至目标容器中。

进一步地，在每次转移液体时，可以根据用户的操作习惯对电机的转速进行调节，例如在转移同一粘度系数的液体时，控制模块可以直接根据该粘度系数对应的第一占空比提供PWM信号驱动电机以用户所希望的速度转动，不需要每次重新调整电机的转速，若用户对该粘度系数的液体的转移速度不满意时，更新第一占空比，在后续过程中，控制模块可以直接根据该粘度系数对应的更新后第一占空比提供PWM信号驱动电机以用户所希望的新速度转动。

进一步地，由于外部调控模块、第一采样模块、控制模块、气泵、第二采样模块以及传输模块均位于外壳体的容置腔内，且外壳体可与不同容积的目标容器可拆卸的连接，从而更加利于移液装置的一体化、小型化设置。

此外，本发明实施例采用的KNN算法模型相对于传统的KNN算法模型仅能对单一特征的数值进行分类而言，增加了特征的数量，包括采样值特征、第二采样信号的变化率特征，甚至在一些实施例中还包括第二采样信号的变化率不为0时的时间特征，从而增加了对电机5种状态判断的准确率。

以上所述仅为本申请的一些实施例，并不用于限制本申请，对于本领域技术人员而言，本申请可以有各种改动和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种移液装置，用于将液体转移至目标容器中，所述移液装置包括：

移液管；

气泵，用于在驱动信号的作用下抽出所述目标容器中的气体，以使液体在气压作用下经所述移液管进入所述目标容器中，所述气泵的电机的转速受控于所述驱动信号；以及

控制模块，用于提供所述驱动信号，

其中，在所述电机由带载状态转变至空载状态的情况下，或者在所述控制模块接收到关停信号的情况下，所述驱动信号控制所述电机在预设时间后关停，并控制所述电机在所述预设时间内以预设转速工作，以将残留在所述移液管中的液体回收至所述目标容器中。

2.根据权利要求1所述的移液装置，其中，所述控制模块包括：

存储单元，用于存储预设信息，所述驱动信号包括PWM信号，所述预设信息包括不同液体的粘度系数对应的所述PWM信号的占空比；以及

控制单元，用于接收待转移液体的特征信息以获得该液体的粘度系数，并根据所述待转移液体的粘度系数选择相应的所述占空比以提供所述PWM信号。

3.根据权利要求2所述的移液装置，还包括外部按键，与所述控制模块相连，用于向所述控制模块提供待转移液体的特征信息。

4.根据权利要求2所述的移液装置，其中，不同所述粘度系数对应的所述PWM信号的占空比包括第一占空比与第二占空比，

所述控制模块还包括判断单元，用于接收外部控制信号，并判断所述外部控制信号为所述关停信号、保持信号以及调速信号中的哪一种，

在所述外部控制信号为所述保持信号的情况下，所述控制单元根据待转移液体的粘度系数选择相应的所述第一占空比以提供所述PWM信号，

在所述外部控制信号为所述调速信号的情况下，所述控制单元根据所述调速信号与待转移液体的粘度系数更新该粘度系数对应的所述第一占空比，并根据更新后的所述第一占空比提供所述PWM信号，

在所述外部控制信号为所述关停信号的情况下，所述控制单元根据待转移液体的粘度系数选择相应的所述第二占空比提供所述PWM信号，以控制所述电机以所述预设转速工作。

5.根据权利要求4所述的移液装置，还包括：

外部调控模块，用于提供控制电压；以及

第一采样模块，分别与所述判断单元和所述外部调控模块连接，根据所述控制电压产生第一采样信号，所述第一采样信号作为所述外部控制信号。

6.根据权利要求4所述的移液装置，其中，所述预设信息还包括：所述电机的反馈信号与所述电机的状态的映射关系，

所述判断单元还用于接收所述电机的反馈信号并根据所述反馈信号判断所述电机的状态，

在所述电机的状态是由带载状态转变至空载状态的情况下，所述控制单元根据待转移液体的粘度系数选择相应的所述第二占空比提供所述PWM信号，以控制所述电机以所述预设转速工作，

在所述电机的状态是非由带载状态转变至空载状态的情况下，所述控制单元根据待转移液体的粘度系数选择相应的所述第一占空比以提供所述PWM信号。

7.根据权利要求6所述的移液装置，还包括第二采样模块，分别与所述电机和所述判断单元相连，根据所述电机的工作电流产生第二采样信号，所述第二采样信号作为所述电机的反馈信号，

其中，所述电机的反馈信号与所述电机的状态的映射关系包括：在每组所述第二采样信号的采样值中，该组采样值以及该组采样值对应的所述第二采样信号的变化率与所述电机的状态的映射关系。

8.根据权利要1-7任一项所述的移液装置，其中，所述控制单元为单片机。

9.根据权利要1-7任一项所述的移液装置，还包括传输模块，用于将所述控制单元的控制信息发送至终端，

所述控制信息包括以下信息中的至少一种：所述PWM信号的占空比信息、所述判断单元的判断结果。

10.根据权利要9所述的移液装置，其中，所述传输模块为蓝牙模块。

11.一种移液控制方法，用于将液体转移至目标容器中，所述移液控制方法包括：

向气泵提供驱动信号，所述气泵在所述驱动信号的作用下抽出所述目标容器中的气体，以使液体在气压作用下经移液管进入所述目标容器中，所述气泵的电机的转速受控于所述驱动信号，

其中，在所述电机由带载状态转变至空载状态的情况下，或者在接收到关停信号的情况下，所述驱动信号控制所述电机在预设时间后关停，并控制所述电机在所述预设时间内以预设转速工作，以将残留在所述移液管中的液体回收至所述目标容器中。

12.根据权利要求11所述的移液控制方法，还包括：

获取预设信息；以及

接收待转移液体的特征信息以获得该液体的粘度系数；

其中，所述驱动信号包括PWM信号，所述预设信息包括不同液体的粘度系数对应的所述PWM信号的占空比，

所述向气泵提供所述驱动信号的步骤包括：根据所述待转移液体的粘度系数选择相应的所述占空比以提供所述PWM信号。

13.根据权利要求12所述的移液控制方法，其中，不同所述粘度系数对应的所述PWM信号的占空比包括第一占空比与第二占空比，

所述移液控制方法还包括：

接收外部控制信号；以及

判断所述外部控制信号为所述关停信号、保持信号以及调速信号中的哪一种，

在所述外部控制信号为所述保持信号的情况下，所述PWM信号的占空比为待转移液体的粘度系数对应的所述第一占空比，

在所述外部控制信号为所述调速信号的情况下，所述移液控制方法还包括根据所述调速信号与待转移液体的粘度系数更新该粘度系数对应的所述第一占空比，所述PWM信号的占空比为更新后的所述第一占空比，

在所述外部控制信号为所述关停信号的情况下，所述PWM信号的占空比为待转移液体的粘度系数对应的所述第二占空比，所述第二占空比与所述预设速度对应。

14.根据权利要求13所述的移液控制方法，其中，所述外部控制信号为第一采样信号，由第一采样模块根据外部调控模块提供的控制电压产生。

15.根据权利要求13所述的移液控制方法，其中，所述预设信息还包括：所述电机的反馈信号与所述电机的状态的映射关系，

所述移液控制方法还包括：

接收所述电机的反馈信号；以及

根据所述反馈信号判断所述电机的状态，

在所述电机的状态是由带载状态转变至空载状态的情况下，所述PWM信号的占空比为待转移液体的粘度系数对应的所述第二占空比，

在所述电机的状态是非由带载状态转变至空载状态的情况下，所述PWM信号的占空比为待转移液体的粘度系数对应的所述第一占空比。

16.根据权利要求15所述的移液控制方法，其中，所述电机的反馈信号为第二采样信号，由第二采样模块根据所述电极的工作电流产生。

17.根据权利要求16所述的移液控制方法，其中，获取所述预设信息的步骤包括：

获取多组所述第二采样信号的采样值；

在每组采样值中，根据该组采样值获得对应的所述第二采样信号的变化率；

将每组采样值和相应的所述第二采样信号的变化率输入机器学习模型中，以获得每组采样值中，该组采样值以及该组采样值对应的所述第二采样信号的变化率与所述电机的状态的映射关系。

18.根据权利要求17所述的控制方法，其中，获取所述预设信息的步骤还包括：

获取修正参数，并根据所述修正参数在每组采样值中调整该组采样值以及该组采样值对应的所述第二采样信号的变化率与所述电机的状态的映射关系。

19.根据权利要求17所述的控制方法，其中，所述电机的状态包括：由关停状态转变至开启状态、由开启状态转变至关停状态、提速状态、降速状态以及由带载状态转变至空载状态。

20.根据权利要求17所述的控制方法，其中，所述机器学习模型包括KNN算法模型。

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