CN114225989A - 一种全自动移液配液装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全自动移液配液装置及工艺，包括主体外壳，主体外壳中安装移液配液装置和工作台，移液配液装置位于工作台上方；工作台上放置装有移液针头架、保冷单元、深孔板限位框和废料盒；移液装置包括X轴驱动单元、Y轴驱动单元、移液模块。本发明结构简单，占用空间小；可有效避免现有移液配液仪器效率较低、精确度较低、占地空间较大等问题，提供了一种控制全自动移液配液机的系统，实现移液配液过程全自动，具有一定针对性的移液配液操作过程以降低操作过程的复杂度，从而提高移液配液效率和精确度，并且减小了移液配液机的占地空间，使其方便放置和移动，并且更加方便与其他仪器结合使用，从而减少操作人员的劳动强度，提高工作效率。

Description

一种全自动移液配液装置及工艺

技术领域

本发明属于实验技术领域，涉及全自动移液配液装置及工艺。

背景技术

在生物化学领域，在研究实验过程中或者产品生产过程中，都会涉及大量的并且繁复的转移试剂的工作，目前大部分实验室仍是通过人工利用移液枪等仪器配置试剂，但是在一个实验中，试剂的配置，不同试剂间的加样步骤一般都会重复多次，这就导致人工加样时耗费的时间过多，并且由于工作量较大，人工操作时劳动强度大，操作出现失误的可能性也较大。因此有必要需求一种能够自动转移试剂和精确配置试剂的仪器。 市场上现有的移液配液仪器能够基本实现移液配液效果，但大部分移液仪器都有占地空间大，精确度较低，移液配液效率较低等问题，并且操作都较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全自动移液配液装置，能解决上述的问题，且能提高移液配液效率和精确度。

按照本发明提供的技术方案：一种全自动移液配液装置，包括主体外壳，主体外壳中安装移液配液装置和工作台，移液配液装置位于工作台上方；工作台上放置装有移液针头架、保冷单元、深孔板限位框和废料盒。

作为本发明的进一步改进，移液装置包括X轴驱动单元、Y轴驱动单元、移液模块；X轴驱动单元包括X轴驱动单元横梁，X轴驱动单元横梁固定于主体外壳上，X轴驱动单元横梁两侧转动安装X轴主动轮和X轴从动轮，X轴主动轮和X轴从动轮之间连接X轴同步带，X轴主动轮由X轴驱动电机驱动，X轴驱动单元横梁上通过X轴线轨滑动安装X轴运动连接块，X轴同步带连接X轴运动连接块，X轴运动连接块上安装Y轴驱动单元和移液模块。

作为本发明的进一步改进，Y轴驱动单元包括Y轴驱动单元梁，Y轴驱动单元梁固定连接X轴运动连接块，Y轴驱动单元梁两侧转动安装Y轴主动轮和Y轴从动轮，Y轴主动轮和Y轴从动轮之间连接Y轴同步带，Y轴主动轮由Y轴驱动电机驱动，Y轴驱动单元梁上通过Y轴线轨滑动安装Y轴运动连接块，Y轴同步带连接Y轴运动连接块，Y轴运动连接块上安装移液模块。

作为本发明的进一步改进，移液模块包括移液模块安装板，移液模块安装板位于Y轴运动连接块侧面，移液模块安装板上安装Z轴驱动框，Z轴驱动框中转动安装Z轴丝杆，Z轴丝杆上套设Z轴螺母，Z轴丝杆由Z轴驱动电机驱动，Z轴丝杆一侧滑动设有吸排驱动框，Z轴螺母连接吸排驱动框，吸排驱动框中安装移液针筒，移液针筒包括活塞杆，活塞杆由吸排驱动电缸驱动，移液针筒下端为针头弹性安装孔。

作为本发明的进一步改进，保冷单元上有试剂试管限位槽和PCR板限位框。

作为本发明的进一步改进，试剂试管限位槽和PCR板限位框下方设有散热片、风扇。

作为本发明的进一步改进，移液配液装置由控制装置操控；控制装置与X轴驱动电机、Y轴驱动电机、Z轴驱动电机和吸排驱动电缸控制端连接，控制装置包括控制面板、PLC、控制电线；控制面板通过控制电线与PLC电线连接，PLC通过控制电线电线连接移液模块上的Z轴驱动电机、吸排驱动电机、X轴驱动电机和Y轴驱动电机。

一种全自动移液配液工艺，使用上述设备，包括如下步骤：

1）移液配液过程开始前，需要人工将准备好的试剂试管插入在试管限位槽，把PCR孔板放置在PCR孔板限位框，把带样本的96深孔板放置在限位框上，确认移液针头架储存有足够的移液针头；

2）启动设备：X轴驱动单元和Y轴驱动单元运动，带动移液模块移动到移液针头架上移液针头仓位置，移液针筒向下移动，移液针头顶端进入针头弹性安装孔并固定后带动移液针头向上移动；

3）接下来移液模块移动到试管限位槽对应的试剂试管位置，移液针筒向下移动直到移液针头伸入对应试剂试管中，移动到设定好的位置后停止移动，Z轴驱动电机接受到移液针头停止移动的信号，控制吸排驱动电缸以使移液针头吸取试剂，吸排驱动电缸的状态可使控制装置接受到吸取试剂结束的信号，控制系统控制移液针头向上移动，同时控制X轴驱动单元和Y轴驱动单元运动，带动移液模块移动到PCR孔板限位框指定位置停止运动，控制系统控制移液针头第二次往下移动，接着控制吸排装置使得移液针头排出试剂到PCR孔板的指定孔中；

4）接着控制系统控制移液针头第二次向上移动到安全区域，这样就完成一次试剂加样，按照实际需要重复以上动作进行多次试剂加样；

5）试剂加样完成后，接着控制X轴驱动单元和Y轴驱动单元运动，带动移液模块移动到废料盒上方，移液模块控制单元控制针头推杆把移液针头丢入废料盒；

6）X轴驱动单元和Y轴驱动单元运动，带动移液模块移动到移液针头架上移液针头仓位置，移液针头座向下移动固定移液针头后带动移液针头向上移动；

7）移液模块移动到限位框位置96深孔样本板上方指定位置停止运动，移液针筒向下移动直到移液针头伸入指定样本孔，移动到设定好的位置后停止移动，Z轴驱动电机接受到移液针头停止移动的信号，控制吸排驱动电缸以使移液针头吸取试剂，吸排驱动电缸的状态可使控制装置接受到吸取试剂结束的信号，控制系统控制移液针头向上移动，同时控制X轴驱动单元和Y轴驱动单元运动，带动移液模块移动到PCR孔板限位框指定位置停止运动，控制系统控制移液针头往下移动，接着控制吸排装置使得移液针头排出样本到PCR孔板的指定孔中；

8）控制系统控制移液针头向上移动到安全区域；

9）样本加注完成后，控制X轴驱动单元和Y轴驱动单元运动，带动移液模块移动到废料盒上方，移液模块控制单元控制针头推杆把移液针头丢入废料盒；

10）每一次样品加注需要一次换移液针头过程，样品全部加注完成后，整个移液配液过程结束。

本申请的积极进步效果在于：

本发明结构简单，占用空间小；可有效避免现有移液配液仪器效率较低、精确度较低、占地空间较大等问题，提供了一种控制全自动移液配液机的系统，实现移液配液过程全自动，具有一定针对性的移液配液操作过程以降低操作过程的复杂度，从而提高移液配液效率和精确度，并且减小了移液配液机的占地空间，使其方便放置和移动，并且更加方便与其他仪器结合使用，从而减少操作人员的劳动强度，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例的部分内部结构示意图。

图2为本发明的传送机构示意图。

图3为本发明的移液模块示意图。

图4为本发明的保冷机构示意图。

图5为本发明实施例的外部结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，“包括”和“具有”等类似术语，是指除了已经在“包括”和“具有”中所罗列的那些内容以外，还可以“包括”和“具有”其它尚未罗列的内容；例如，可以包含一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备，不必限于已经清楚地列出的那些步骤或单元，而是可以包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1-5中，包括工作台2、X轴驱动单元3、Y轴驱动单元4、移液模块5等。

如图1-5所示，一种全自动移液配液装置，包括主体外壳10，主体外壳10中安装移液配液装置和工作台2，移液配液装置位于工作台2上方；工作台2上放置装有移液针头架6、保冷单元7、深孔板限位框8和废料盒9，如图1所示。

移液装置包括X轴驱动单元3、Y轴驱动单元4、移液模块5。

如图2所示，X轴驱动单元3包括X轴驱动单元横梁3-1，X轴驱动单元横梁3-1固定于主体外壳10上，X轴驱动单元横梁3-1两侧转动安装X轴主动轮和X轴从动轮，X轴主动轮和X轴从动轮之间连接X轴同步带3-4，X轴主动轮由X轴驱动电机3-3驱动，X轴驱动单元横梁3-1上通过X轴线轨滑动安装X轴运动连接块3-2，X轴同步带3-4连接X轴运动连接块3-2，X轴运动连接块3-2上安装Y轴驱动单元4和移液模块5。

X轴线轨位于X轴主动轮和X轴从动轮上方，X轴同步带3-4连接X轴运动连接块3-2下方。

X轴驱动电机3-3通过X轴同步带3-4带动X轴运动连接块3-2左右移动；Y轴驱动单元4固定于X轴运动连接块3-2。

Y轴驱动单元4包括Y轴驱动单元梁4-1，Y轴驱动单元梁4-1固定连接X轴运动连接块3-2，Y轴驱动单元梁4-1两侧转动安装Y轴主动轮和Y轴从动轮，Y轴主动轮和Y轴从动轮之间连接Y轴同步带4-4，Y轴主动轮由Y轴驱动电机4-3驱动，Y轴驱动单元梁4-1上通过Y轴线轨滑动安装Y轴运动连接块4-2，Y轴同步带4-4连接Y轴运动连接块4-2，Y轴运动连接块4-2上安装移液模块5。

Y轴驱动电机4-3通过Y轴同步带4-4带动Y轴运动连接块4-2左右移动；移液模块5固定于Y轴运动连接块4-2。

如图3所示，移液模块5包括移液模块安装板，移液模块安装板位于Y轴运动连接块4-2侧面，移液模块安装板上安装Z轴驱动框5-1，Z轴驱动框5-1中通过轴承转动安装Z轴丝杆，Z轴丝杆上套设Z轴螺母，Z轴丝杆由Z轴驱动电机5-2驱动，Z轴丝杆一侧滑动设有吸排驱动框5-3，Z轴螺母连接吸排驱动框5-3，吸排驱动框5-3中安装移液针筒5-5，移液针筒5-5包括活塞杆，活塞杆由吸排驱动电缸5-4驱动，移液针筒5-5下端为针头弹性安装孔5-6，用于安装移液针头，移液针头用于吸取和排放试剂。

如图4所示，保冷单元7上有试剂试管限位槽7-1和PCR板限位框7-2。

为了提高散热效果，试剂试管限位槽7-1和PCR板限位框7-2下方设有散热片7-3、风扇7-4。

移液配液装置由控制装置操控。控制装置固定安装在外壳后部，控制装置与X轴驱动电机3-3、Y轴驱动电机4-3、Z轴驱动电机5-2和吸排驱动电缸5-4控制端连接，控制装置用于控制移液模块5前后左右移动和移液针筒5-5的上下移动，以及移液针头对试剂的吸取和排放，控制装置与电源电线连接。

控制装置包括控制面板11、PLC12和控制电线13；控制面板11固定安装于主体外壳10前部，如图5所示，控制面板11通过控制电线13与PLC12电线连接，控制面板11用于人工设定参数，以使PLC12依据设定的参数控制设备的运行；PLC12通过控制电线13电线连接移液模块5上的Z轴驱动电机5-2、吸排驱动电机5-4、X轴驱动电机3-3和Y轴驱动电机4-3。控制装置能够自由设定参数，提高自动化的精确度和安全性，并且由于PLC控制系统应用广泛，技术成熟，对于设备的安装和调试都十分方便。

主体外壳10包括型材框架和外壳钣金；X轴驱动单元横梁3-1固定于型材框架上。

主体外壳10的下部和后部用于铺设连接电线，防止电线缠绕，提高设备的用电安全性。

主体外壳10的前端下部还设置有外翻的防尘玻璃门，防尘玻璃用于在设备运行以及设备空闲时关闭，从而防止过多的灰尘进入设备中，避免环境对在设备中进行转移的试剂造成一定的污染。

一种全自动移液配液工艺，使用上述设备，包括如下步骤：

1）移液配液过程开始前，需要人工将准备好的试剂试管插入在试管限位槽7-1，把PCR孔板放置在PCR孔板限位框7-2，把带样本的96深孔板放置在限位框8上，确认移液针头架6储存有足够的移液针头；

2）启动设备：X轴驱动单元3和Y轴驱动单元4运动，带动移液模块5移动到移液针头架6上移液针头仓位置，移液针筒5-5向下移动，移液针头顶端进入针头弹性安装孔5-6并固定后带动移液针头向上移动；

3）接下来移液模块5移动到试管限位槽7-1对应的试剂试管位置，移液针筒5-5向下移动直到移液针头伸入对应试剂试管中，移动到设定好的位置后停止移动，Z轴驱动电机5-2接受到移液针头停止移动的信号，控制吸排驱动电缸5-4以使移液针头吸取试剂，吸排驱动电缸5-4的状态可使控制装置接受到吸取试剂结束的信号，控制系统控制移液针头向上移动，同时控制X轴驱动单元3和Y轴驱动单元4运动，带动移液模块5移动到PCR孔板限位框7-2指定位置停止运动，控制系统控制移液针头第二次往下移动，接着控制吸排装置使得移液针头排出试剂到PCR孔板的指定孔中；

4）接着控制系统控制移液针头第二次向上移动到安全区域，这样就完成一次试剂加样，按照实际需要重复以上动作进行多次试剂加样；

5）试剂加样完成后，接着控制X轴驱动单元3和Y轴驱动单元4运动，带动移液模块5移动到废料盒9上方，移液模块5控制单元控制针头推杆把移液针头丢入废料盒9；

6）X轴驱动单元3和Y轴驱动单元4运动，带动移液模块5移动到移液针头架6上移液针头仓位置，移液针头座向下移动固定移液针头后带动移液针头向上移动；

7）移液模块5移动到限位框8位置96深孔样本板上方指定位置停止运动，移液针筒5-5向下移动直到移液针头伸入指定样本孔，移动到设定好的位置后停止移动，Z轴驱动电机5-2接受到移液针头停止移动的信号，控制吸排驱动电缸5-4以使移液针头吸取试剂，吸排驱动电缸5-4的状态可使控制装置接受到吸取试剂结束的信号，控制系统控制移液针头向上移动，同时控制X轴驱动单元3和Y轴驱动单元4运动，带动移液模块5移动到PCR孔板限位框7-1指定位置停止运动，控制系统控制移液针头往下移动，接着控制吸排装置使得移液针头排出样本到PCR孔板的指定孔中；

8）控制系统控制移液针头向上移动到安全区域；

9）样本加注完成后，控制X轴驱动单元3和Y轴驱动单元4运动，带动移液模块5移动到废料盒9上方，移液模块5控制单元控制针头推杆把移液针头丢入废料盒9；

10）每一次样品加注需要一次换移液针头过程，样品全部加注完成后，整个移液配液过程结束。

移液配液完成后，人工取下PCR孔板和96深孔样品板即可，试剂试管内试剂储存不足时需及时更换试剂试管，废料盒储存足量需及时清理，移液针头架6需储存足够的移液针头。

在本实施例中，可依据实际情况的需要设置试剂的类型和数量，从而增加加样种类和顺序，以适应不同实验的需要。

在上述全自动移液配液装置中，移液模块5一次装配一只移液针头，移液针头能够自动更换和丢弃，并且可以精确设置吸液容量和吸液高度，而且可根据放置在PCR板限位框7-2位置上PCR孔板和放置在深孔板限位框8上的样本孔板类型而灵活设置移液配液顺序和容量。孔板为生物化学实验中常用的孔板，如96深孔板等。

在本实施例中，全自动移液配液机的占地空间较小，能够方便放置和移动，如能够容易放置进一定类型的通风柜以进行具有毒性的试剂的转移和加样等。

需要说明的是，在本实施例中，可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种全自动移液配液装置，其特征在于，包括主体外壳（10），主体外壳（10）中安装移液配液装置和工作台（2），移液配液装置位于工作台（2）上方；工作台（2）上放置装有移液针头架（6）、保冷单元（7）、深孔板限位框（8）和废料盒（9）。

2.如权利要求1所述的全自动移液配液装置，其特征在于，移液装置包括X轴驱动单元（3）、Y轴驱动单元（4）、移液模块（5）；X轴驱动单元（3）包括X轴驱动单元横梁（3-1），X轴驱动单元横梁（3-1）固定于主体外壳（10）上，X轴驱动单元横梁（3-1）两侧转动安装X轴主动轮和X轴从动轮，X轴主动轮和X轴从动轮之间连接X轴同步带（3-4），X轴主动轮由X轴驱动电机（3-3）驱动，X轴驱动单元横梁（3-1）上通过X轴线轨滑动安装X轴运动连接块（3-2），X轴同步带（3-4）连接X轴运动连接块（3-2），X轴运动连接块（3-2）上安装Y轴驱动单元（4）和移液模块（5）。

3.如权利要求2所述的全自动移液配液装置，其特征在于，Y轴驱动单元（4）包括Y轴驱动单元梁（4-1），Y轴驱动单元梁（4-1）固定连接X轴运动连接块（3-2），Y轴驱动单元梁（4-1）两侧转动安装Y轴主动轮和Y轴从动轮，Y轴主动轮和Y轴从动轮之间连接Y轴同步带（4-4），Y轴主动轮由Y轴驱动电机（4-3）驱动，Y轴驱动单元梁（4-1）上通过Y轴线轨滑动安装Y轴运动连接块（4-2），Y轴同步带（4-4）连接Y轴运动连接块（4-2），Y轴运动连接块（4-2）上安装移液模块（5）。

4.如权利要求3所述的全自动移液配液装置，其特征在于，移液模块（5）包括移液模块安装板，移液模块安装板位于Y轴运动连接块（4-2）侧面，移液模块安装板上安装Z轴驱动框（5-1），Z轴驱动框（5-1）中转动安装Z轴丝杆，Z轴丝杆上套设Z轴螺母，Z轴丝杆由Z轴驱动电机（5-2）驱动，Z轴丝杆一侧滑动设有吸排驱动框（5-3），Z轴螺母连接吸排驱动框（5-3），吸排驱动框（5-3）中安装移液针筒（5-5），移液针筒（5-5）包括活塞杆，活塞杆由吸排驱动电缸（5-4）驱动，移液针筒（5-5）下端为针头弹性安装孔（5-6）。

5.如权利要求1所述的全自动移液配液装置，其特征在于，保冷单元（7）上有试剂试管限位槽（7-1）和PCR板限位框（7-2）。

6.如权利要求5所述的全自动移液配液装置，其特征在于，试剂试管限位槽（7-1）和PCR板限位框（7-2）下方设有散热片（7-3）、风扇（7-4）。

7.如权利要求4所述的全自动移液配液装置，其特征在于，移液配液装置由控制装置操控；控制装置与X轴驱动电机（3-3）、Y轴驱动电机（4-3）、Z轴驱动电机（5-2）和吸排驱动电缸（5-4）控制端连接，控制装置包括控制面板（11）、PLC（12）、控制电线（13）；控制面板（11）通过控制电线（13）与PLC（12）电线连接，PLC（12）通过控制电线（13）电线连接移液模块（5）上的Z轴驱动电机（5-2）、吸排驱动电机（5-4）、X轴驱动电机（3-3）和Y轴驱动电机（4-3）。

8. 一种全自动移液配液工艺，其特征在于，使用上述设备，包括如下步骤： 1）移液配液过程开始前，需要人工将准备好的试剂试管插入在试管限位槽（7-1），把PCR孔板放置在PCR孔板限位框（7-2），把带样本的96深孔板放置在限位框（8）上，确认移液针头架（6）储存有足够的移液针头；

2）启动设备：X轴驱动单元（3）和Y轴驱动单元（4）运动，带动移液模块（5）移动到移液针头架（6）上移液针头仓位置，移液针筒（5-5）向下移动，移液针头顶端进入针头弹性安装孔（5-6）并固定后带动移液针头向上移动；

3）接下来移液模块（5）移动到试管限位槽（7-1）对应的试剂试管位置，移液针筒（5-5）向下移动直到移液针头伸入对应试剂试管中，移动到设定好的位置后停止移动，Z轴驱动电机（5-2）接受到移液针头停止移动的信号，控制吸排驱动电缸（5-4）以使移液针头吸取试剂，吸排驱动电缸（5-4）的状态可使控制装置接受到吸取试剂结束的信号，控制系统控制移液针头向上移动，同时控制X轴驱动单元（3）和Y轴驱动单元（4）运动，带动移液模块（5）移动到PCR孔板限位框（7-2）指定位置停止运动，控制系统控制移液针头第二次往下移动，接着控制吸排装置使得移液针头排出试剂到PCR孔板的指定孔中；

4）接着控制系统控制移液针头第二次向上移动到安全区域，这样就完成一次试剂加样，按照实际需要重复以上动作进行多次试剂加样；

5）试剂加样完成后，接着控制X轴驱动单元（3）和Y轴驱动单元（4）运动，带动移液模块（5）移动到废料盒（9）上方，移液模块（5）控制单元控制针头推杆把移液针头丢入废料盒（9）；

6）X轴驱动单元（3）和Y轴驱动单元（4）运动，带动移液模块（5）移动到移液针头架（6）上移液针头仓位置，移液针头座向下移动固定移液针头后带动移液针头向上移动；

7）移液模块（5）移动到限位框（8）位置96深孔样本板上方指定位置停止运动，移液针筒（5-5）向下移动直到移液针头伸入指定样本孔，移动到设定好的位置后停止移动，Z轴驱动电机（5-2）接受到移液针头停止移动的信号，控制吸排驱动电缸（5-4）以使移液针头吸取试剂，吸排驱动电缸（5-4）的状态可使控制装置接受到吸取试剂结束的信号，控制系统控制移液针头向上移动，同时控制X轴驱动单元（3）和Y轴驱动单元（4）运动，带动移液模块（5）移动到PCR孔板限位框（7-1）指定位置停止运动，控制系统控制移液针头往下移动，接着控制吸排装置使得移液针头排出样本到PCR孔板的指定孔中；

8）控制系统控制移液针头向上移动到安全区域；

9）样本加注完成后，控制X轴驱动单元（3）和Y轴驱动单元（4）运动，带动移液模块（5）移动到废料盒（9）上方，移液模块（5）控制单元控制针头推杆把移液针头丢入废料盒（9）；

10）每一次样品加注需要一次换移液针头过程，样品全部加注完成后，整个移液配液过程结束。

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