CN112808340B - 一种多工位高通量移液设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多工位高通量移液设备，在底座上沿Y轴方向包括三个工位，第一工位包括第一移液吸头放置盒，第二工位包括第一液体样品盒，第三工位包括试管放置盒，移液吸头与移液套柄组装时，插装机构驱动移液机构下降，将移液组件的套柄插入到移液吸头的内孔中后，插装机构抓住吸头放置盒的盒体，对移液机构进一步施加压力，将移液组件下部的移液套柄压装到移液吸头的内孔中。本发明移液组件向下的压装力由插装机构施加给吸头放置盒的拉力平衡，不会通过传递到移液设备的承载机构，使承载机构变形，套柄与吸头插装效果好；沿Y轴方向有三个工位，移液时不需要手工换盒，移液工作效率高。

Description

一种多工位高通量移液设备

[技术领域]

本发明涉及移液设备，尤其涉及一种多工位高通量移液设备。

[背景技术]

移液是生物学、医学等领域的重要操作内容、是各项研究实验的基础操作之一。在涉及到移液滴定的工作中大多使用移液枪，这些仪器的取液放液的过程大部分需依靠人工操作，易出现漏加液体、遗忘润洗等问题。

自动移液设备是一种自动化液体处理仪器，可取代传统的移液工具，可自动完成梯度稀释、移液以及合并液体等高精度的液体处理任务，并可与检测仪器联用，实现对目标物的高效精确的检测。多工位高通量自动移液设备的全自动化操作过程不仅可以使实验人员摆脱复杂的实验操作，有效减少人为误差，提高实验的重复性，降低成本，还可进行过程控制与追溯，可广泛应用于生物工程、DNA质粒纯化、药物筛选、ELISA反应、PCR前处理、DNA测序处理、临床检验样品处理及血站系统高通量样品分析。

根据医疗行业常见的操作流程，自动移液设备一个完整的移液循环，主要包括：吸头与套柄组装、容量设定、预洗吸头、吸液、放液(或者其他的复杂移液操作)、卸去吸头等六个步骤。

专利号为CN201921356372.2的实用新型涉及一种高通量、高精度的移液装置，包括安装架、移液组件，和驱动安装架升降的升降组件，移液组件包括安装在安装架上的活塞杆底座、位于活塞杆底座上侧的活塞顶板和位于活塞杆底座下侧的退枪头板；安装架上设有驱动活塞顶板纵向移动的驱动机构，活塞杆底座上设有多个穿过退枪头板的卡接枪头的枪头杆、与枪头杆配合的活塞杆、驱动退枪头板下行的压枪头轴和为退枪头板下行后复位的复位件；活塞杆和压枪头轴均由活塞顶板带动纵向移动；通过升降组件进行安枪头，无需人工操作，自动化程度高，避免了人为操作造成的枪头杆和枪头之间密封性差；驱动机构可驱动活塞顶板进行吸液、喷液，实现高通量、高精度移液。

该实用新型涉及的高通量的移液装置，移液组件需要一次性地完成较大批量移液套柄(枪头杆)与移液吸头(枪头)的配套安装。由于移液套柄与移液吸头的组装属于过盈配合，移液组件的移液套柄在大批量插装移液吸头时会受到非常大的阻力，此装配阻力会传递到支承移液组件的支承机构，尤其是当支承机构的刚性较差时，移液组件的支承机构会发生较大的变形，使移液组件歪斜，影响部分移液吸头的插装效果，导致部分移液套柄与移液吸头插装失败。另外，该实用新型的载料板只有两个工位，工作时需要手工换盒，是半手工作业，工作效率较低。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种套柄与吸头插装效果好、工作效率较高的多工位高通量移液设备。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种多工位高通量移液设备，包括底座、Z轴驱动机构、移液机构、插装机构、Y轴驱动机构和至少一列移液器具；Z轴驱动机构包括立柱和上下运动的滑动块，移液机构包括竖直布置的移液组件、移液驱动部件和安装架，移液组件包括按矩阵布置的多个移液套柄；Y轴驱动机构包括第一直线模组，第一直线模组沿Y轴方向安装在底座上，立柱固定在第一直线模组的滑块上；移液器具包括移液吸头放置盒和液体样品盒，移液吸头放置盒包括盒体和按矩阵放置的多个吸头；第一列移液器具在底座上沿Y轴方向包括三个工位，第一列移液器具的第一工位包括第一移液吸头放置盒，第二工位包括第一液体样品盒，第三工位包括试管放置盒，试管放置盒包括按矩阵放置的多个试管；移液机构安装在插装机构上，插装机构与滑动块连接；移液吸头与移液套柄组装时，插装机构驱动移液机构下降，将移液组件的套柄插入到移液吸头的内孔中后，插装机构抓住吸头放置盒的盒体，对移液机构进一步施加压力，将移液组件下部的移液套柄压装到移液吸头的内孔中。

以上所述的多工位高通量移液设备，插装机构包括安装板、弹性施压装置、插装驱动装置和压装施力装置；移液吸头放置盒盒体相对的两块侧板的上边缘包括向外凸出的承载突缘，插装驱动装置包括插装电机、门字形的电机座、第一丝杆螺母组件和两组第一直线导轨副；弹性施压装置安装在安装板上，电机座安装在弹性施压装置的下部；移液机构的安装架通过两组第一直线导轨副安装在电机座的两块侧板上；插装电机竖直地固定在电机座的顶板的顶面上，第一丝杆螺母组件的丝杆与插装电机的下端连接，第一丝杆螺母组件的螺母固定在移液机构的安装架上；压装施力装置包括两组用于钩住移液吸头放置盒的挂钩和挂钩合拢机构，两组挂钩的上部分别安装在电机座顶板横向的两端，两组挂钩的钩头处于移液组件的下方，钩头的方向朝内；插装电机转动时，第一丝杆螺母组件驱动移液机构下行，将移液套柄插入到移液吸头的内孔中；插装电机继续转动，电机座以第一丝杆螺母组件的螺母为支点向上运动，带动两组挂钩上行，同时触发挂钩合拢机构使两组挂钩合拢，两组挂钩的钩头钩住移液吸头放置盒盒体的承载突缘；插装电机进一步转动，第一丝杆螺母组件再次驱动移液机构下行，将移液套柄插装到移液吸头的内孔中。

以上所述的多工位高通量移液设备，弹性施压装置包括两组第二直线导轨副、复数个第一压簧，与第一压簧数量相同的压簧导柱、上顶板、下顶板、L形的连接板和限位块；上顶板和下顶板横向布置，压簧导柱的下端固定在下顶板上，复数根压簧导柱沿下顶板的横向分开布置；上顶板包括与第一压簧数量相同的导柱孔，导柱孔沿上顶板的横向分开布置；上顶板固定在安装板的前面，压簧导柱的上端穿过上顶板的导柱孔；第一压簧套在压簧导柱的外面，位于上顶板与下顶板之间；两根第二直线导轨副的导轨竖直地固定在安装板的前面，布置在上顶板和下顶板的两侧；L形连接板的两端分别固定在两组第二直线导轨副的滑块上；L形连接板布置在下顶板的下方，下顶板固定在L形连接板的立板上，电机座的顶板固定在L形连接板的横板上；限位块固定在安装板的前面，位于L形连接板的下方；移液吸头放置盒盒体的底面包括复数个螺纹孔，盒体通过螺钉固定在底座上。

以上所述的多工位高通量移液设备，挂钩合拢机构包括左右对称布置的两套挂钩收拢机构，挂钩收拢机构包括导杆、导套座、第二压簧、导向板和触杆；每组挂钩包括连接杆、第二滑块和两根钩杆，钩杆的下端包括所述的钩头，两根钩杆的上端分别固定在连接杆的前后两端，第二滑块固定在连接杆的中部的底面；电机座顶板顶面的两侧各包括横向布置的滑槽，连接杆布置在电机座顶板的上方，第二滑块与所述的滑槽滑动配合；导杆横向布置在电机座顶板上方，内侧与导套座中的导套滑动配合，导套座固定在电机座顶板的上方；导杆的外端固定在连接杆上；导杆的中部包括突缘，第二压簧套在导杆上，位于导套座与突缘之间；触杆的前端固定在导杆的突缘上，导向板斜向布置在安装板的前面，位于触杆后端的上方和外侧，触杆的后端与导向板的导向面接触。

以上所述的多工位高通量移液设备，移液组件包括柱塞顶板，多根柱塞、柱塞腔体、退吸头机构和多个移液套柄；移液驱动部件包括移液电机、第二丝杆螺母组件、电机板、两组第三直线导轨副和驱动架，驱动架包括顶板和两块侧板；安装架为门字形，包括顶板和两块侧板；电机板安装在安装架顶板的前部，移液电机固定在电机板上；第一直线导轨副的导轨竖直地固定在电机座侧板的内侧，第一直线导轨副的滑块固定在安装架侧板外侧；第一丝杆螺母组件的螺母安装在安装架的顶板上；柱塞腔体竖直地布置在安装架的下部、位于安装架的两块侧板之间，与安装架侧板的内侧连接；多根柱塞的顶部与柱塞顶板连接，下部插入到柱塞腔体对应的柱塞腔中；多个移液套柄的上端安装在柱塞腔体的底部，移液套柄的内孔与柱塞腔体对应的柱塞腔连通；移液电机固定在安装架的顶板上，第二丝杆螺母组件的丝杆与移液电机的下端连接，第二丝杆螺母组件的螺母安装在驱动架的顶板上，第三直线导轨副的导轨竖直地固定在安装架侧板的内侧，第三直线导轨副的滑块固定在驱动架侧板的外侧；柱塞顶板的两端分别与驱动架两块侧板的下端连接。

以上所述的多工位高通量移液设备，移液套柄的下部为圆锥形，锥角8°-12°；移液吸头的上部为倒锥形，移液吸头内孔的上部为倒锥孔，倒锥孔的锥角与移液套柄的下部的锥角适配；倒锥孔的中部包括向内凸出的过盈配合环带，过盈配合环带向内凸出的高度为0.08-0.12mm。

以上所述的多工位高通量移液设备，包括X轴驱动机构和第二列移液器具，X轴驱动机构包括第二直线模组，第二直线模组沿X轴方向布置，并安装在滑动块上；插装机构安装在第二直线模组的滑块上；第二列移液器具与第一列移液器具并列地布置在底座上，沿X轴方向分开布置；第二列移液器具在底座上沿Y轴方向包括两个工位，第二列移液器具的第一工位包括第二移液吸头放置盒，第二工位包括第二液体样品盒；混液操作时包括以下步骤：

701)移液机构运动到第一列第一工位压装第一移液吸头放置盒中的移液吸头；

702)移液机构运动到第一列第二工位吸取第一液体样品盒中的液体；

703)移液机构运动到第一列第三工位将吸取液体转移到试管放置盒的试管中；

704)移液机构运动到第一列第一工位卸掉移液吸头；

705)移液机构运动到第二列第一工位压装第二移液吸头放置盒中的移液吸头；

706)移液机构运动到第二列第二工位吸取第二液体样品盒中的液体；

707)移液机构运动到第一列第三工位将吸取液体转移到试管放置盒的试管中；

708)移液机构运动到第二列第一工位卸掉移液吸头。

以上所述的多工位高通量移液设备，第一直线模组包括壳体、Y轴电机、同步带传动装置、驱动块和两组第四直线导轨副，驱动块布置在条形的壳体的上方，为中空结构，包括两块侧板，Y轴电机固定在驱动块的侧板上，Y轴电机的主轴伸入到驱动块的内腔中；同步带传动装置包括同步带、驱动轮和两个张紧轮，同步带沿Y轴方向布置，两端固定在第一直线模组的壳体上；驱动轮和两个张紧轮安装在驱动块的内腔中，驱动轮布置在两个张紧轮之间，两个张紧轮的底部压在同步带的顶面上，同步带绕过驱动轮的顶部，驱动轮的上半周与同步带的内周啮合；两组第四直线导轨副的导轨水平地固定在壳体的上方，Z轴驱动机构的立柱固定在两组第四直线导轨副的滑块上，并与第一直线模组驱动块连接。

以上所述的多工位高通量移液设备，第二直线模组包括由电机驱动的同步带直线滑台和两组第五直线导轨副，同步带直线滑台沿X轴方向布置，一端固定在Z轴驱动机构的滑动块上；两组第五直线导轨副一上一下，沿X轴方向固定在同步带直线滑台上；插装机构安装在在两组第五直线导轨副的滑块上，并与同步带直线滑台的同步带连接。

以上所述的多工位高通量移液设备，Z轴驱动机构包括Z轴电机、滑动块驱动装置和配重块，滑动块驱动装置包括同步带装置、两组第六直线导轨副和两组第七直线导轨副；两组第六直线导轨副的导轨竖直地安装在立柱的前面，滑动块固定在两组第六直线导轨副的滑块上；两组第七直线导轨副的导轨竖直地安装在立柱的后面，配重块固定在两组第七直线导轨副的滑块上；立柱为壳体结构，同步带装置竖直地布置在立柱壳体的空腔中；Z轴电机安装在立柱的顶部，同步带装置的主动轮安装在Z轴电机轴上；同步带装置包括两个连接块，立柱壳体的前壁和后壁各包括竖直的通槽，第一连接块布置在前壁的通槽中，连接同步带的前弦带和滑动块；第二连接块布置在后壁的通槽中，连接同步带的后弦带和配重块。

本发明多工位高通量移液设备移液组件向下的压装力由插装机构施加给吸头放置盒的拉力平衡，不会通过传递到移液设备的承载机构，使承载机构变形，套柄与吸头插装效果好；沿Y轴方向有三个工位，移液时不需要手工换盒，移液工作效率高。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例多工位高通量移液设备的主视图。

图2是本发明实施例多工位高通量移液设备的俯视图。

图3是本发明实施例多工位高通量移液设备的左视图。

图4是本发明实施例多工位高通量移液设备的立体图。

图5是本发明实施例Y轴驱动机构的立体图。

图6是本发明实施例Y轴驱动机构的剖视图。

图7是本发明实施例X轴驱动机构的立体图。

图8是本发明实施例Z轴驱动机构的剖视图。

图9是本发明实施例移液机头和移液吸头放置盒的立体图。

图10是本发明实施例移液机头和移液吸头放置盒的主视图。

图11是本发明实施例移液机头和移液吸头放置盒的左视图。

图12是本发明实施例移液机头的俯视图。

图13是本发明实施例弹性施压装置的立体图。

图14是图11中的A-A剖视图。

图15是图10中的B-B剖视图。

图16是本发明实施例移液机构的剖视图。

图17是本发明实施例移液套柄的剖视图。

图18是本发明实施例移液吸头的剖视图。

图19是本发明实施例移液吸头放置盒的立体图。

图20是本发明实施例移液机头的工作示意图。

[具体实施方式]

本发明实施例多工位高通量移液设备的结构如图1至图20所示，包括底座02、X轴驱动机构10、Y轴驱动机构20、Z轴驱动机构30、移液机头100和两列移液器具200。移液机头100包括移液机构和插装机构。每列移液器具200包括一个移液吸头放置盒90、一个液体样品盒95和一个试管放置盒96。

Y轴驱动机构20包括为直线模组，Y轴驱动机构20的直线模组沿Y轴方向安装在底座02上。包括壳体21、Y轴电机22、同步带传动装置、驱动块23和两组直线导轨副24，驱动块23布置在条形的壳体21的上方，为中空结构，包括两块侧板231，Y轴电机22固定在驱动块23的侧板231上，Y轴电机22的主轴伸入到驱动块23的内腔中。同步带传动装置包括同步带25、驱动轮26和两个张紧轮27，同步带25沿Y轴方向布置，两端固定在直线模组的壳体21上；驱动轮26和两个张紧轮27安装在驱动块23的内腔中，驱动轮26布置在两个张紧轮27之间，两个张紧轮27的底部压在同步带25的顶面上，同步带25绕过驱动轮26的顶部，驱动轮26的上半周与同步带25的内周啮合。两组直线导轨副24的导轨241水平地固定在壳体21的上方.

Z轴驱动机构30包括立柱31、Z轴电机32、滑动块33、滑动块驱动装置和配重块35，滑动块驱动装置包括同步带装置36、两组直线导轨副37和两组直线导轨副38。两组直线导轨副37的导轨371竖直地安装在立柱31的前面，滑动块33固定在两组直线导轨副37的滑块372在上。两组直线导轨副38的导轨381竖直地安装在立柱31的后面，配重块35固定在两组直线导轨副38的滑块382上。立柱31为壳体21结构，同步带装置36竖直地布置在立柱31壳体21的空腔中。Z轴电机32固定在立柱31的顶部，同步带装置36的主动轮361安装在Z轴电机32的主轴上。同步带装置36包括连接块362和连接块363，立柱31壳体的前壁有竖直的通槽311，后壁有竖直的通槽312，连接块361布置在前壁的通槽311中，连接同步带的前弦带364和滑动块33。连接块362布置在后壁的通槽312中，连接同步带的后弦带365和配重块35。

Z轴驱动机构30的立柱31固定在两组直线导轨副24的滑块242上，并与Y轴驱动机构20直线模组的驱动块23连接。

X轴驱动机构10包括直线模组，X轴驱动机构10的直线模组包括由X轴电机13驱动的同步带直线滑台11和两组直线导轨副12，同步带直线滑台11沿X轴方向布置，一端固定在Z轴驱动机构30的滑动块33上。两组直线导轨副12的导轨121一上一下，沿X轴方向固定在同步带直线滑台11上。

移液机头100的插装机构包括安装板01、弹性施压装置40、插装驱动装置50、压装施力装置60。插装机构的安装板01固定在两组直线导轨副12的滑块122上，并与同步带直线滑台11的同步带连接。

弹性施压装置40包括两组直线导轨副41、三个压簧42，三个压簧导柱43、上顶板44、下顶板45、L形的连接板46和限位块47。上顶板44和下顶板45都横向布置，压簧导柱43的下端固定在下顶板45上，三根压簧导柱43沿下顶板45的横向分开布置。上顶板44包括三个导柱孔441，导柱孔441沿上顶板44的横向分开布置。上顶板44固定在安装板01的前面，压簧导柱43的上端穿过上顶板44的导柱孔441，与导柱孔441滑动配合。预紧的压簧42套在压簧导柱43的外面，位于上顶板44与下顶板45之间。两根直线导轨副41的导轨411竖直地固定在安装板01的前面，分开布置在上顶板44和下顶板45的两侧。L形连接板46布置在下顶板45的下方，下顶板45固定在L形连接板46的立板上，L形连接板46的两端分别固定在两组直线导轨副41的滑块412上。限位块47固定在安装板01的前面，位于L形连接板46的下方。

插装驱动装置50包括插装电机51、门字形的电机座52、丝杆螺母组件53和两组直线导轨副54。门字形的电机座52包括顶板521和两块侧板522，电机座52的顶板521固定在弹性施压装置40L形连接板46的横板上。插装电机51竖直地固定在电机座52的顶板521的顶面上，丝杆螺母组件53的丝杆531与插装电机51的下端连接。

压装施力装置60包括两组用于钩住移液吸头放置盒90盒体91承载突缘的挂钩60A和挂钩合拢机构60B。

每组挂钩60A包括连接杆61、滑块62和两根钩杆63，钩杆63的下端有一个钩头631，钩头631的方向朝内。两根钩杆63的上端分别固定在连接杆61的前后两端，滑块62固定在连接杆61的中部的底面上。电机座52顶板521的顶面的两侧各有一条横向布置的滑槽523，连接杆61布置在电机座52顶板的上方，固定在连接杆61底面滑块62与滑槽523滑动配合，挂钩60A可以沿滑槽523横向移动。

挂钩合拢机构60B包括左右对称布置的两套挂钩收拢机构，每套挂钩收拢机构包括导杆64、导套座65、压簧66、导向板67和触杆68。导杆64横向布置在电机座52顶板521的上方，内侧与导套座65中的导套滑动配合，导套座65固定在电机座52顶板521的上方。导杆64的外端用固定座69固定在连接杆61上。导杆64的中部有一个突缘641，压簧66套在导杆64上，位于导套座65与突缘641之间。触杆68的前端固定在导杆64的突缘641上。导向板67斜向布置在安装板01的前面，位于触杆68后端的上方和外侧。导向板67的内侧为导向面，在压簧66弹力的作用下，触杆68的后端与导向板67的导向面保持接触。

移液机头100的移液机构包括竖直布置的移液组件70、移液驱动部件80、安装架88和退吸头机构89。

移液组件70包括柱塞顶板71，按8×12矩阵布置的96根柱塞72、柱塞腔体73和按8×12矩阵布置的96个移液套柄74。

移液驱动部件80包括移液电机81、丝杆螺母组件82、电机板83、两组直线导轨副84和驱动架85。

安装架88为门字形，包括顶板881和两块侧板882。直线导轨副54的导轨541竖直地固定在电机座52侧板522的内侧，直线导轨副54的滑块542固定在安装架88侧板882的外侧。丝杆螺母组件53的螺母532安装在安装架88的顶板881上。

柱塞腔体73竖直地布置在安装架88的下部，位于安装架88的两块侧板882之间，并固定在安装架88两块侧板882的内侧。柱塞72的顶部与柱塞顶板71连接，下部插入到柱塞腔体73对应的柱塞腔731中。移液套柄74的上端安装在柱塞腔体73的底部，移液套柄74的内孔与柱塞腔体73对应的柱塞腔731连通。

电机板83固定在安装架88顶板881的前部，移液电机81固定在电机板83上。丝杆螺母组件82的丝杆821与移液电机81的下端连接。

驱动架85包括顶板851和两块侧板852，丝杆螺母组件82的螺母822安装在驱动架85的顶板851上，直线导轨副84的导轨841竖直地固定在安装架88侧板882的内侧，直线导轨副84的滑块固定在驱动架85侧板852的外侧。柱塞顶板71的两端分别与驱动架85两块侧板的下端连接。

如图10所示，退吸头机构89包括退吸头板891、4个压簧892、4根推杆893、退吸头板891为孔板，包括按8×12矩阵布置的套柄孔，退吸头板891布置在柱塞腔体73的下方，移液套柄74穿过退吸头板891的套柄孔。柱塞腔体73下部的两侧各包括突缘732，突缘732包括两个推杆孔，推杆893的下端穿过突缘732的推杆孔与退吸头板891连接。压簧892套在推杆893上，下端抵着突缘732，上端抵着推杆893的头部。驱动架85的两块侧板852下行到行程终点前，侧板852的下端触动推杆893，推动退吸头板891下行，退吸头板891将使用过的全部移液吸头93向下推离移液套柄74。

如图17所示，移液套柄74的下部为圆锥形，锥角为10°。如图18所示，移液吸头93的上部为倒锥形，吸头内孔931的上部为倒锥孔，倒锥孔的锥角与移液套柄74的下部的锥角适配。倒锥孔的中部有一圈向内凸出的过盈配合环带932，过盈配合环带932向内凸出的高度为0.1mm。

如图19所示，移液吸头放置盒90包括盒体91、孔板92和按8×12矩阵布置在孔板92上的96个移液吸头93。移液吸头放置盒90盒体91相对的两块侧板的上边缘各有向外凸出的承载突缘911，两组挂钩60A的钩头631位于承载突缘911外侧的下方。盒体91的底面有多个螺纹孔，盒体91可以利用盒体底面的螺纹孔将盒体91固定在底座02上。

两列移液器具200沿X轴方向分开布置，每列移液器具200在底座02上沿Y轴方向包括三个工位，第一工位放置移液吸头放置盒90，第二工位放置液体样品盒95，第三工位放置试管放置盒96，试管放置盒96装有按矩按8×12矩阵布置的试管961(或放置深孔板)。

本发明实施例移液机头100实施套柄与吸头的插装的工作过程如下：

1)X轴驱动机构和Y驱动机构将移液机头100移动到一个移液吸头放置盒90的上方，Z轴驱动机构带动移液机头100下降，直至移液套柄74下端至吸头上端面约2mm处；插装电机51转动，丝杆螺母组件53驱动移液机构下行，将移液套柄74预插装到移液吸头93的内孔中，移液套柄74预插装到移液吸头93的压力为弹性施压装置40预紧压力；

2)移液套柄74插入移液吸头93后，插装电机51继续转动，移液套柄74下行受阻，电机座52以丝杆螺母组件53的螺母为支点向上运动，压缩弹性施压装置40的三个压簧42，通过电机座52带动两组挂钩上行，同时触发挂钩合拢机构60B；随电机座52上行的挂钩合拢机构60B的触杆68沿导向板67的导向面内移，通过导杆64带动两组挂钩合拢，两组挂钩的钩头631钩住移液吸头放置盒90盒体91的两个承载突缘911；

3)插装电机51进一步转动，因两组挂钩的钩头631已钩住移液吸头放置盒90盒体91，电机座52无法相对于移液吸头放置盒90继续向上运动，插装电机51只能驱动移液机构下行，克服移液吸头93与移液套柄74的过盈阻力，将移液套柄74压装到移液吸头93的内孔中，移液吸头93与移液套柄74压装完成；

4)插装电机51反转，挂钩合拢机构60B首先释放钩住移液吸头93放两组挂钩：弹性施压装置40推动电机座52带动两组挂钩向下运动，同时触发挂钩合拢机构60B；随电机座52下行的触杆68在第二弹簧的作用下沿导向板67的导向面外移，通过导杆64带动两组挂钩张开，两组挂钩的钩头631释放移液吸头放置盒90盒体91的两个承载突缘911；

5)在两组挂钩的钩头631释放移液吸头放置盒90盒体91的过程中，插装电机51通过丝杆螺母组件53驱动移液机构上行，插装机构复位，移液组件70的移液套柄74带着移液吸头93从移液吸头放置盒90的盒体91中抽出，移液设备的Z轴驱动机构带动本组装机构上升，吸头插装工作全部完成，可进行下一步的液体提取工作。

本发明以上实施例的套柄与吸头的插装工作过程中，将移液组件的套柄插入到移液吸头的内孔中后，插装机构的挂钩抓住移液吸头放置盒的盒体的承载突缘，对移液组件进一步施加压力，再将移液组件下部的移液套柄压装到移液吸头的内孔中。移液组件向下的压装力由挂钩施加给承载突缘的拉力平衡，不会通过安装板传递到移液设备的X轴驱动机构和Z轴驱动机构，使X轴驱动机构和Z轴驱动机构发生变形而影响到高通量移液设备吸头与套柄的插装效果。

本发明实施例多工位高通量移液设备移液的工作过程以第一列移液器具200A为例进行说明，第二列移液器具200B的移液过程相同，不再重复描述:

1)X轴驱动机构和Y驱动机构将移液机头100移动到第一列移液器具200A第一工位移液吸头放置盒90A的上方，Z轴驱动机构带动移液机头100下降，直至移液套柄74下端至吸头上端面约2mm处；

2)移液机头100的插装机构动作完成移液套柄74与一号移液吸头93的压装过程，Z轴驱动机构带动移液机头100起升，一号移液吸头93的下端离开移液吸头放置盒90A的盒体91；

3)Y驱动机构带动移液机头100沿Y轴移动到第二工位液体样品盒95A的上方，Z轴驱动机构带动移液机头100下降，一号移液吸头93插入到液体样品盒95A的液体中，移液机头100的移液机构动作，吸取液体样品盒95A中定量的液体，Z轴驱动机构带动移液机头100起升；

4)Y驱动机构带动移液机头100沿Y轴移动到第三工位试管放置盒96A的上方，Z轴驱动机构带动移液机头100下降，一号移液吸头93插入到试管放置盒96A的试管961(或深孔板的深孔)中，移液机头100的移液机构动作，将已吸取定量的液体排到试管放置盒96A的试管961(或深孔板的深孔)中，Z轴驱动机构带动移液机头100起升，Y驱动机构带动移液机头100复位。

本发明以上实施例多工位高通量移液设备移液的工作过程不需要人工换盒，可以自动化作业，工作效率高。

本发明实施例多工位高通量移液设备定量混液的工作过程在前面移液的工作过程的基础上还包括以下步骤:

5)Y驱动机构带动移液机头100沿Y轴方向复位后，将移液机头100移动到第一列移液器具200A第一工位移液吸头放置盒90A的上方，Z轴驱动机构带动移液机头100下降，将一号移液吸头93插入到第一工位移液吸头放置盒90A的孔板92中；

6)移液机头100移液机构的退吸头机构89动作，96个将一号移液吸头93全部卸到第一工位移液吸头放置盒90A的孔板92中；

7)Z轴驱动机构带动移液机头100起升，X驱动机构带动移液机头100沿X轴方向移动到第二列移液器具200B第一工位移液吸头放置盒90B的上方，

8)移液机头100的插装机构动作完成移液套柄74与移液吸头放置盒90B中二号移液吸头93的压装过程，Z轴驱动机构带动移液机头100起升，二号移液吸头93的下端离开移液吸头放置盒90B的盒体91；

9)Y驱动机构带动移液机头100沿Y轴移动到第二列第二工位液体样品盒95B的上方，Z轴驱动机构带动移液机头100下降，二号移液吸头93插入到液体样品盒95B的液体中，移液机头100的移液机构动作，吸取液体样品盒95B中定量的液体，Z轴驱动机构带动移液机头100起升；

10)Y驱动机构带动移液机头100沿Y轴移动到第一列第三工位试管放置盒96A的上方，Z轴驱动机构带动移液机头100下降，二号移液吸头93插入到试管放置盒96A的试管961(或深孔板的深孔)中，移液机头100的移液机构动作，将已吸取的液体样品盒95B中的定量的液体排到试管放置盒96A的试管961(或深孔板的深孔)中；

11)Z轴驱动机构带动移液机头100起升，Y驱动机构和X驱动机构带动移液机头100复位。

本发明以上实施例多工位高通量移液设备两种不同液体的定量取液和混合过程不需要人工工换盒，可以自动化作业，一次性完成，工作效率高。

Claims (7)

1.一种多工位高通量移液设备，包括底座、Z轴驱动机构和移液机构；Z轴驱动机构包括立柱和上下运动的滑动块，移液机构包括竖直布置的移液组件、移液驱动部件和安装架，移液组件包括按矩阵布置的多个移液套柄；其特征在于，包括插装机构、Y轴驱动机构和至少一列移液器具，Y轴驱动机构包括第一直线模组，第一直线模组沿Y轴方向安装在底座上，立柱固定在第一直线模组的滑块上；移液器具包括移液吸头放置盒和液体样品盒，移液吸头放置盒包括盒体和按矩阵放置的多个吸头；第一列移液器具在底座上沿Y轴方向包括三个工位，第一列移液器具的第一工位包括第一移液吸头放置盒，第二工位包括第一液体样品盒，第三工位包括试管放置盒，试管放置盒包括按矩阵放置的多个试管；移液机构安装在插装机构上，插装机构与滑动块连接；移液吸头与移液套柄组装时，插装机构驱动移液机构下降，将移液组件的套柄插入到移液吸头的内孔中后，插装机构抓住吸头放置盒的盒体，对移液机构进一步施加压力，将移液组件下部的移液套柄压装到移液吸头的内孔中；插装机构包括安装板、弹性施压装置、插装驱动装置和压装施力装置；移液吸头放置盒盒体相对的两块侧板的上边缘包括向外凸出的承载突缘，插装驱动装置包括插装电机、门字形的电机座、第一丝杆螺母组件和两组第一直线导轨副；弹性施压装置安装在安装板上，电机座安装在弹性施压装置的下部；移液机构的安装架通过两组第一直线导轨副安装在电机座的两块侧板上；插装电机竖直地固定在电机座的顶板的顶面上，第一丝杆螺母组件的丝杆与插装电机的下端连接，第一丝杆螺母组件的螺母固定在移液机构的安装架上；压装施力装置包括两组用于钩住移液吸头放置盒的挂钩和挂钩合拢机构，两组挂钩的上部分别安装在电机座顶板横向的两端，两组挂钩的钩头处于移液组件的下方，钩头的方向朝内；插装电机转动时，第一丝杆螺母组件驱动移液机构下行，将移液套柄插入到移液吸头的内孔中；插装电机继续转动，电机座以第一丝杆螺母组件的螺母为支点向上运动，带动两组挂钩上行，同时触发挂钩合拢机构使两组挂钩合拢，两组挂钩的钩头钩住移液吸头放置盒盒体的承载突缘；插装电机进一步转动，第一丝杆螺母组件再次驱动移液机构下行，将移液套柄插装到移液吸头的内孔中；弹性施压装置包括两组第二直线导轨副、复数个第一压簧，与第一压簧数量相同的压簧导柱、上顶板、下顶板、L形的连接板和限位块；上顶板和下顶板横向布置，压簧导柱的下端固定在下顶板上，复数根压簧导柱沿下顶板的横向分开布置；上顶板包括与第一压簧数量相同的导柱孔，导柱孔沿上顶板的横向分开布置；上顶板固定在安装板的前面，压簧导柱的上端穿过上顶板的导柱孔；第一压簧套在压簧导柱的外面，位于上顶板与下顶板之间；两根第二直线导轨副的导轨竖直地固定在安装板的前面，布置在上顶板和下顶板的两侧；L形连接板的两端分别固定在两组第二直线导轨副的滑块上；L形连接板布置在下顶板的下方，下顶板固定在L形连接板的立板上，电机座的顶板固定在L形连接板的横板上；限位块固定在安装板的前面，位于L形连接板的下方；移液吸头放置盒盒体的底面包括复数个螺纹孔，盒体通过螺钉固定在底座上；挂钩合拢机构包括左右对称布置的两套挂钩收拢机构，挂钩收拢机构包括导杆、导套座、第二压簧、导向板和触杆；每组挂钩包括连接杆、第二滑块和两根钩杆，钩杆的下端包括所述的钩头，两根钩杆的上端分别固定在连接杆的前后两端，第二滑块固定在连接杆的中部的底面；电机座顶板顶面的两侧各包括横向布置的滑槽，连接杆布置在电机座顶板的上方，第二滑块与所述的滑槽滑动配合；导杆横向布置在电机座顶板上方，内侧与导套座中的导套滑动配合，导套座固定在电机座顶板的上方；导杆的外端固定在连接杆上；导杆的中部包括突缘，第二压簧套在导杆上，位于导套座与突缘之间；触杆的前端固定在导杆的突缘上，导向板斜向布置在安装板的前面，位于触杆后端的上方和外侧，触杆的后端与导向板的导向面接触。

2.根据权利要求1所述的多工位高通量移液设备，其特征在于，移液组件包括柱塞顶板，多根柱塞、柱塞腔体、退吸头机构和多个移液套柄；移液驱动部件包括移液电机、第二丝杆螺母组件、电机板、两组第三直线导轨副和驱动架，驱动架包括顶板和两块侧板；安装架为门字形，包括顶板和两块侧板；电机板安装在安装架顶板的前部，移液电机固定在电机板上；第一直线导轨副的导轨竖直地固定在电机座侧板的内侧，第一直线导轨副的滑块固定在安装架侧板外侧；第一丝杆螺母组件的螺母安装在安装架的顶板上；柱塞腔体竖直地布置在安装架的下部、位于安装架的两块侧板之间，与安装架侧板的内侧连接；多根柱塞的顶部与柱塞顶板连接，下部插入到柱塞腔体对应的柱塞腔中；多个移液套柄的上端安装在柱塞腔体的底部，移液套柄的内孔与柱塞腔体对应的柱塞腔连通；移液电机固定在安装架的顶板上，第二丝杆螺母组件的丝杆与移液电机的下端连接，第二丝杆螺母组件的螺母安装在驱动架的顶板上，第三直线导轨副的导轨竖直地固定在安装架侧板的内侧，第三直线导轨副的滑块固定在驱动架侧板的外侧；柱塞顶板的两端分别与驱动架两块侧板的下端连接。

3.根据权利要求1所述的多工位高通量移液设备，其特征在于，移液套柄的下部为圆锥形，锥角8°-12°；移液吸头的上部为倒锥形，移液吸头内孔的上部为倒锥孔，倒锥孔的锥角与移液套柄的下部的锥角适配；倒锥孔的中部包括向内凸出的过盈配合环带，过盈配合环带向内凸出的高度为0.08-0.12mm。

4.根据权利要求1所述的多工位高通量移液设备，其特征在于，包括X轴驱动机构和第二列移液器具，X轴驱动机构包括第二直线模组，第二直线模组沿X轴方向布置，并安装在滑动块上；插装机构安装在第二直线模组的滑块上；第二列移液器具与第一列移液器具并列地布置在底座上，沿X轴方向分开布置；第二列移液器具在底座上沿Y轴方向包括两个工位，第二列移液器具的第一工位包括第二移液吸头放置盒，第二工位包括第二液体样品盒；混液操作时包括以下步骤：

401)移液机构运动到第一列第一工位压装第一移液吸头放置盒中的移液吸头；

402)移液机构运动到第一列第二工位吸取第一液体样品盒中的液体；

403)移液机构运动到第一列第三工位将吸取液体转移到试管放置盒的试管中；

404)移液机构运动到第一列第一工位卸掉移液吸头；

405)移液机构运动到第二列第一工位压装第二移液吸头放置盒中的移液吸头；

406)移液机构运动到第二列第二工位吸取第二液体样品盒中的液体；

407)移液机构运动到第一列第三工位将吸取液体转移到试管放置盒的试管中；

408)移液机构运动到第二列第一工位卸掉移液吸头。

5.根据权利要求1所述的多工位高通量移液设备，其特征在于，第一直线模组包括壳体、Y轴电机、同步带传动装置、驱动块和两组第四直线导轨副，驱动块布置在条形的壳体的上方，为中空结构，包括两块侧板，Y轴电机固定在驱动块的侧板上，Y轴电机的主轴伸入到驱动块的内腔中；同步带传动装置包括同步带、驱动轮和两个张紧轮，同步带沿Y轴方向布置，两端固定在第一直线模组的壳体上；驱动轮和两个张紧轮安装在驱动块的内腔中，驱动轮布置在两个张紧轮之间，两个张紧轮的底部压在同步带的顶面上，同步带绕过驱动轮的顶部，驱动轮的上半周与同步带的内周啮合；两组第四直线导轨副的导轨水平地固定在壳体的上方，Z轴驱动机构的立柱固定在两组第四直线导轨副的滑块上，并与第一直线模组驱动块连接。

6.根据权利要求4所述的多工位高通量移液设备，其特征在于，第二直线模组包括由电机驱动的同步带直线滑台和两组第五直线导轨副，同步带直线滑台沿X轴方向布置，一端固定在Z轴驱动机构的滑动块上；两组第五直线导轨副一上一下，沿X轴方向固定在同步带直线滑台上；插装机构安装在两组第五直线导轨副的滑块上，并与同步带直线滑台的同步带连接。

7.根据权利要求1所述的多工位高通量移液设备，其特征在于，Z轴驱动机构包括Z轴电机、滑动块驱动装置和配重块，滑动块驱动装置包括同步带装置、两组第六直线导轨副和两组第七直线导轨副；两组第六直线导轨副的导轨竖直地安装在立柱的前面，滑动块固定在两组第六直线导轨副的滑块上；两组第七直线导轨副的导轨竖直地安装在立柱的后面，配重块固定在两组第七直线导轨副的滑块上；立柱为壳体结构，同步带装置竖直地布置在立柱壳体的空腔中；Z轴电机安装在立柱的顶部，同步带装置的主动轮安装在Z轴电机轴上；同步带装置包括两个连接块，立柱壳体的前壁和后壁各包括竖直的通槽，第一连接块布置在前壁的通槽中，连接同步带的前弦带和滑动块；第二连接块布置在后壁的通槽中，连接同步带的后弦带和配重块。

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