CN115501922B - 一种自动切换容量的高精度移液泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自动切换容量的高精度移液泵，包括泵体和设置在泵体下方的移液机构，泵体内设有驱动移液机构往复运动的驱动机构；移液机构包括气缸座、大活塞杆、小活塞杆，气缸座中部设有若干个沿气缸座高度方向延伸的大活塞腔，每个大活塞腔内分别设有一大活塞杆，大活塞杆与大活塞腔密封配合，大活塞杆中部为空腔结构；气缸座在每个大活塞腔的下方设有一小活塞腔，小活塞腔与大活塞腔连通；每个大活塞杆的空腔内同轴套接有一小活塞杆，小活塞杆与大活塞杆的空腔密封配合，小活塞杆穿过空腔进入小活塞腔并与小活塞腔密封配合；驱动机构包括小活塞驱动组件和大活塞驱动组件。

Description

一种自动切换容量的高精度移液泵

技术领域

本发明涉及移液泵技术领域，特别涉及一种自动切换容量的移液泵。

背景技术

移液泵又称移液枪，是目前在生物医学科学研究领域中、最常用的定量转移液体的工具。目前常用的移液泵有100-1000ul、20-200ul、10-100ul、2-20ul、1-10ul、0.1-1ul等多种量程规格。不同规格的移液泵通过与配套的、不同规格的移液枪头配合使用，可以将量程内的精确体积的液体吸取并转移到其它地方。

现有的移液泵存在以下缺陷：

1、量程固定，使用不便：

量程固定的移液枪不能吸取及转移体积低于最小量程、或大于最大量程的液体，比如100-1000ul量程规格的移液泵就不能用于转移50ul的液体，否则会造成移液不准确，从而对实验结果造成较大影响。因而，在同一个实验中往往需要同时准备多个移液泵，并在实验过程中在多个移液泵中进行来回转换，操作麻烦。

2、频繁更换移液枪头，耗费量大：

在进行同种样品的吸取时，若更换移液泵就不得不更换移液枪头，因而使得移液枪头的耗费量较大，并造成实验成本的增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动切换容量的高精度移液泵，能够切换量程，实现超微量移液，同时兼容普通容量移液要求，以满足更多的移液量程的需求，减少移液枪头的更换和耗费，简化实验操作流程、降低实验成本。

为达成上述目的，本发明的解决方案为：一种自动切换容量的高精度移液泵，包括泵体和设置在泵体下方的移液机构，所述泵体内设有驱动所述移液机构往复运动的驱动机构；

所述移液机构包括气缸座、大活塞杆、小活塞杆，所述气缸座中部设有若干个沿气缸座高度方向延伸的大活塞腔，每个所述大活塞腔内分别设有一大活塞杆，大活塞杆与大活塞腔密封配合，大活塞杆的上部与驱动机构连接，大活塞杆中部为空腔结构；

所述气缸座在每个大活塞腔的下方设有一小活塞腔，所述小活塞腔与大活塞腔连通；每个所述大活塞杆的空腔内同轴套接有一小活塞杆，小活塞杆与大活塞杆的空腔密封配合，小活塞杆穿过空腔进入小活塞腔并与小活塞腔密封配合，小活塞杆的上部与驱动机构连接；

所述驱动机构包括小活塞驱动组件和大活塞驱动组件，小活塞驱动组件与小活塞杆连接以驱动小活塞杆运动，大活塞驱动组件与大活塞杆连接以驱动大活塞杆运动。

进一步，所述大活塞腔的下方设有连通大活塞腔和小活塞腔的连接腔，所述连接腔的横截面直径小于所述大活塞腔的横截面直径。

进一步，所述小活塞腔的上方设有小活塞杆导向座，所述小活塞杆导向座内部中空，中空部分的上端径向向外倾斜形成倾斜面，所述小活塞杆导向座连通所述小活塞腔和大活塞腔。

进一步，所述小活塞腔内固定设置有第一密封圈，使小活塞杆和小活塞腔之间形成气密封，第一密封圈的上端面为小活塞密封面。

进一步，所述大活塞杆的外周套设有第二密封圈，大活塞杆下端面嵌设有第三密封圈。

进一步，所述小活塞驱动组件包括小活塞固定板、第一滚珠丝杆、第一电机，小活塞杆的上部固定在小活塞固定板上，小活塞固定板设置在第一滚珠丝杆上，第一滚珠丝杆与第一电机的轴端连接，并由第一电机驱动转动。

进一步，所述大活塞驱动组件包括大活塞固定板、第二滚珠丝杆、第二电机，大活塞杆的上部固定在所述大活塞固定板上，大活塞固定板设置在第二滚珠丝杆上，第二滚珠丝杆与第二电机的轴端连接，并由第二电机驱动转动。

进一步，所述驱动机构还包括设置在泵体上的直线导轨，所述大活塞固定板和小活塞固定板均设置在直线导轨上，大活塞固定板位于小活塞固定板下方，均沿直线导轨做直线往复运动。

进一步，所述小活塞杆的下端接近小活塞腔的下端面。

采用上述方案后，本发明的有益效果在于：移液泵的气缸座内设有大活塞腔，大活塞杆密封配合在气缸座的大活塞腔内进行活塞运动，大活塞腔的下部设有一连通的小活塞腔，中空的大活塞杆内同轴套接有小活塞杆，小活塞杆密封配合在移液钢头的小活塞杆内并进行活塞运动，移液泵吸液、喷液，实现小容量移液；当小活塞向上运动超过小活塞腔的小活塞密封面时，大活塞腔和小活塞腔连通，此时大活塞杆和小活塞杆同时运动，移液泵吸液、喷液，实现大容量移液。本案通过小活塞杆和大活塞杆在腔室内的运动位置的不同，来控制移液量，切换量程，从而实现超微量以及大容量的移液要求，使移液泵同时满足不同量程的移液需要，减少移液泵和移液枪头的频繁更换，简化实验操作流程，降低实验成本。

附图说明

图1是本发明移液泵剖视图；

图2是本发明移液机构剖视图；

图3本是发明一实施例工作状态图(小容量移液)；

图4是本发明一实施例工作状态图(大容量移液)。

标号说明：

1、移液机构；2、气缸座；21、大活塞腔；3、大活塞杆；31、空腔；4、小活塞杆；5、移液钢头；51、小活塞腔；52、小活塞密封面；6、连接腔；7、小活塞杆导向座；71、环形台阶；72、倾斜面；8、驱动机构；9、直线导轨；10、小活塞驱动组件；101、小活塞固定板；102、第一滚珠丝杆；103、第一电机；11、大活塞驱动组件；111、大活塞固定板；112、第二滚珠丝杆；113、第二电机；12、移液枪头；13、第一密封圈；14、第二密封圈；15、第三密封圈；16、第四密封圈；17、泵体。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明做详细的说明。

本发明提供一种自动切换容量的高精度移液泵，如图1所示，包括泵体17和移液机构1，移液机构1设置在泵体17下方，泵体17内设有的驱动机构8，驱动机构8与移液机构1连接并驱动移液机构1往复运动。

移液机构1包括气缸座2、大活塞杆3、小活塞杆4，气缸座2中部设有若干个沿高度方向延伸的大活塞腔21，多个大活塞腔21平行排列设置，每个大活塞腔21内分别设有一大活塞杆3，大活塞杆3与大活塞腔21密封配合，大活塞杆3中部为空腔31结构。

气缸座2在每个大活塞腔21的下方对应设有一小活塞腔51，本实施例中，小活塞腔51设置在移液钢头5内部，移液钢头5的上部固定在气缸座2内，下部伸出气缸座2底部以连接外部的移液枪头12。小活塞腔51与大活塞腔21连通，每个大活塞杆3的空腔31内同轴套接有一小活塞杆4，小活塞杆4与空腔31密封配合，小活塞杆4穿过大活塞杆3内的空腔31进入移液钢头5内的小活塞腔51，小活塞杆4与小活塞腔51同样密封配合进行活塞运动，小活塞腔51的上端形成小活塞密封面52，小活塞杆4的上部与驱动机构8连接。

如图2和3所示，小活塞杆4在小活塞腔51内活动时，小活塞腔51和大活塞腔21处于隔断状态，当小活塞杆4向上运动超过小活塞密封面52(即小活塞杆4完全脱离小活塞腔51)时，小活塞杆与小活塞腔之间未形成气密封，所以小活塞腔51和大活塞腔21连通。

在本实施例中，大活塞腔21的下方设有连通大活塞腔21和小活塞腔51的连接腔6，连接腔6的横截面直径小于大活塞腔21的横截面直径，大活塞腔21与连接腔6的连接处形成台阶，大活塞杆3运动到此台阶处时被限位，便停止继续向下运动。

为了便于小活塞杆准确复位，本案在小活塞腔51的上方设有小活塞杆导向座7，小活塞杆导向座7内部中空，小活塞杆导向座7连通连接腔6，从而连通小活塞腔51和大活塞腔21，小活塞杆导向座7的上部径向外凸形成环形台阶71，环形台阶71抵靠在移液钢头5的上端面。此外，小活塞杆导向座7中空部分的上端径向向外倾斜形成倾斜面72，当大容量工况下，小活塞杆4向上运动超过小活塞密封面52，即小活塞杆4脱离小活塞腔51，此时需要通过带有倾斜面72的通过小活塞杆导向座7复位，重新进入移液钢头5。

本案在多个位置设置密封件以提高装置的气密性。小活塞杆4与小活塞腔51之间设置有第一密封圈13，使小活塞杆4和小活塞腔51之间形成气密封，第一密封圈13固定设置在小活塞腔51内，第一密封圈13的上端面在小活塞腔51内形成小活塞密封面52，小活塞杆4运动时，第一密封圈13不跟随小活塞杆4一起运动。大活塞杆3的外周套设有第二密封圈14，第二密封圈14用于密封大活塞杆3与大活塞腔21，第三密封圈15可以是高精度密封圈，与小活塞杆4的第一密封圈13不同的是，由于第三密封圈15是套设在大活塞杆3上，所以第三密封圈15跟随大活塞杆3一起在大活塞腔21内运动，以达到改变小活塞腔51和大活塞腔21内压力的效果。当小容量工况时，小活塞杆4运动，但是大活塞腔21内部总体积不变，所以其压力不变，因此不需要其他辅助机构。另外，在大活塞杆3的下端面嵌设有第三密封圈15，第三密封圈15可为法兰圈，第三密封圈15用于密封小活塞杆4与大活塞杆3空腔31之间的缝隙，提高气密性。移液钢头5的外周套设有第四密封圈16，以增强移液钢头5与气缸座2之间的气密性。

优选的，在吸取液体时，小活塞杆4的下端部越接近目标液体，吸取的液体的精度就越高，因此，本案设置适当的小活塞杆4长度，使小活塞杆4的下端部最大限度的接近移液钢头5的下端面，即最大限度接近目标液体，而不接触目标液体，这样能保证吸液高精度的同时，避免小活塞杆4被液体污染，降低移液泵的使用率，缩短移液泵的寿命。

如图1所示，本案在移液机构1的上方设置驱动机构8，以驱动移液机构1进行移液工作。驱动机构8包括设置在泵体上的直线导轨9、小活塞驱动组件10和大活塞驱动组件11，小活塞驱动组件10与小活塞杆4连接以驱动小活塞杆4运动，大活塞驱动组件11与大活塞杆3连接以驱动大活塞杆3运动。

小活塞杆4由小活塞驱动组件10驱动，小活塞驱动组件10包括小活塞固定板101、第一滚珠丝杆102、第一电机103，小活塞杆4的上部固定在小活塞固定板101上，小活塞固定板101的左边套设在第一滚珠丝杆102上，第一滚珠丝杆102与第一电机103的轴端连接，并由第一电机103驱动转动，第一滚珠丝杆102和第一电机103之间还可以设置联轴器过渡连接，以吸收振动、补偿径向和角向的偏差。

大活塞杆3由大活塞驱动组件11驱动，大活塞驱动组件11包括大活塞固定板111、第二滚珠丝杆112、第二电机113，大活塞杆3的上部固定在大活塞固定板111上，大活塞固定板111的右侧套设在第二滚珠丝杆112上，第二滚珠丝杆112与第二电机113的轴端连接，并由第二电机113驱动转动，第二滚珠丝杆112和第二电机113之间同样可以设置联轴器过渡连接。第一滚珠丝杆和第二滚珠丝杆112左右平行设置，大活塞固定板111的左侧开设有第一滚珠丝杆让位孔，小活塞固定板101的右侧设有第二滚珠丝杆112让位孔，使小活塞杆4和大活塞杆3独立控制运动。大活塞固定板111和小活塞固定板101的中部均设置在直线导轨9上，直线导轨9支撑和引导大活塞固定板111和小活塞固定板101，使二者沿直线导轨9做往复直线运动，大活塞固定板111位于小活塞固定板101的下方，大活塞固定板111上在与大活塞杆3空腔31对应的位置开设有通孔，通孔供小活塞杆4穿过。

工作原理：

1、超微量吸液(50纳升-10微升)

如图3所示，首先，用移液泵取移液枪头12，使移液枪头12套在移液钢头5上，然后小活塞杆4驱动组件带动小活塞杆4向上运动，小活塞腔51内形成负压，移液枪头12处的液面上升，实现吸液，移液泵吸取液体后整体移动到合适位置，小活塞驱动组件10带动小活塞杆4向下运动，小活塞腔51内形成正压，喷出液体，即实现小容量移液。

2、大容量吸液(1-200微升)

如图4所示，首先，用移液泵取移液枪头12，使移液枪头12套在移液钢头5上，然后小活塞杆4驱动组件带动小活塞杆4向上运动，小活塞杆4运动未超过小活塞密封面52，小活塞腔51和大活塞腔21未连通，当小活塞杆4运动超过小活塞密封面52，此时，小活塞腔51和大活塞腔21连通，接着，大活塞驱动组件11和小活塞驱动组件10分别同时带动大活塞杆3和小活塞杆4向上运动，连通的小活塞腔51和大活塞腔21内形成负压，移液枪头12液面上升，实现吸液，移液泵吸取液体后整体移动到合适位置，大活塞杆3向下运动，小活塞杆4不运动，小活塞腔51和大活塞腔21保持连通状态并形成正压，喷出液体，即实现大容量移液。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (8)

1.一种自动切换容量的高精度移液泵，其特征在于：包括泵体和设置在泵体下方的移液机构，所述泵体内设有驱动所述移液机构往复运动的驱动机构；

所述移液机构包括气缸座、大活塞杆、小活塞杆，所述气缸座中部设有若干个沿气缸座高度方向延伸的大活塞腔，每个所述大活塞腔内分别设有一大活塞杆，大活塞杆与大活塞腔密封配合，大活塞杆的上部与驱动机构连接，大活塞杆中部为空腔结构；

所述气缸座在每个大活塞腔的下方设有一小活塞腔，所述小活塞腔与大活塞腔连通；每个所述大活塞杆的空腔内同轴套接有一小活塞杆，小活塞杆与大活塞杆的空腔密封配合，小活塞杆穿过空腔进入小活塞腔并与小活塞腔密封配合，小活塞杆与小活塞腔之间设有第一密封圈，第一密封圈的上端面在小活塞腔内形成小活塞密封面，小活塞杆的上部与驱动机构连接；

所述驱动机构包括小活塞驱动组件和大活塞驱动组件，小活塞驱动组件与小活塞杆连接以驱动小活塞杆运动，大活塞驱动组件与大活塞杆连接以驱动大活塞杆运动；

小活塞杆在小活塞腔内活动时，小活塞腔和大活塞腔处于隔断状态，当小活塞杆向上运动超过小活塞密封面时，小活塞腔和大活塞腔连通。

2.如权利要求1所述一种自动切换容量的高精度移液泵，其特征在于：所述大活塞腔的下方设有连通大活塞腔和小活塞腔的连接腔，所述连接腔的横截面直径小于所述大活塞腔的横截面直径。

3.如权利要求1所述一种自动切换容量的高精度移液泵，其特征在于：所述小活塞腔的上方设有小活塞杆导向座，所述小活塞杆导向座内部中空，中空部分的上端径向向外倾斜形成倾斜面，所述小活塞杆导向座连通所述小活塞腔和大活塞腔。

4.如权利要求1所述一种自动切换容量的高精度移液泵，其特征在于：所述大活塞杆的外周套设有第二密封圈，大活塞杆下端面嵌设有第三密封圈。

5.如权利要求1所述一种自动切换容量的高精度移液泵，其特征在于：所述小活塞杆的下端接近小活塞腔的下端面。

6.如权利要求1所述一种自动切换容量的高精度移液泵，其特征在于：所述小活塞驱动组件包括小活塞固定板、第一滚珠丝杆、第一电机，小活塞杆的上部固定在小活塞固定板上，小活塞固定板设置在第一滚珠丝杆上，第一滚珠丝杆与第一电机的轴端连接，并由第一电机驱动转动。

7.如权利要求6所述一种自动切换容量的高精度移液泵，其特征在于：所述大活塞驱动组件包括大活塞固定板、第二滚珠丝杆、第二电机，大活塞杆的上部固定在所述大活塞固定板上，大活塞固定板设置在第二滚珠丝杆上，第二滚珠丝杆与第二电机的轴端连接，并由第二电机驱动转动。

8.如权利要求7所述一种自动切换容量的高精度移液泵，其特征在于：所述驱动机构还包括设置在泵体上的直线导轨，所述大活塞固定板和小活塞固定板均设置在直线导轨上，大活塞固定板位于小活塞固定板下方，均沿直线导轨做直线往复运动。