CN116637668A - 移液器扎取吸头的方法、控制装置、移液器系统和介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及移液器扎取吸头技术领域，具体提供一种移液器扎取吸头的方法、控制装置、移液器系统和介质，所述吸头容置在吸头盒的容纳部中，所述移液器包括移液管部和枪头部，所述方法包括：控制电机带动所述移液器从初始位置朝向容纳部下移；根据所述移液器的枪头部是否移动到预设位置并且所述电机是否堵转，判断所述移液器的枪头部是否成功扎取到所述吸头。本发明可以高效的扎取吸头并适应多种类型吸头混用的情况。

Description

移液器扎取吸头的方法、控制装置、移液器系统和介质

技术领域

本发明涉及移液器扎取吸头技术领域，具体提供一种移液器扎取吸头的方法、控制装置、移液器系统和计算机可读存储介质。

背景技术

在临床实验室中，自动前处理设备可以在对样品分析过程中取代传统的移液工具，自动完成梯度稀释、移液以及混匀液体、点靶等高精度的液体处理任务。移液器是实验室用于取样和加液常用的精密量器，自动前处理设备的移液器配一次性吸头来解决交叉污染的问题。

自动前处理设备如果没有对移液精度的极致追求就不能称作一个好产品，安全、效率、精准，才是其性能的关键指标。掌握微量移液技术是实现前处理系统自动化的前提，而扎取吸头的好坏直接影响取样多少和释放位置的精度。

现有移液器扎取吸头时，首先根据所需取液量选择相应的移液器和吸头，通过步进电机带动移液器上下运动，把移液器移动到吸头上方然后通过校准移液器下移距离，实现移液器扎取吸头，通过保存移液器下移的距离，实现每次到达相同位置实现扎取枪头部。移液器扎取吸头后，用于移液，使用完成后，弃去吸头。

现有的技术取吸头的位置差异用眼睛不易识别，需要借助工具或工装才能更准确的校准。

校准时枪头部位置过高吸头松动，会出现漏气或者吸头不正现象。漏气会导致取液不准确，吸头不正导致点靶不正，影响后续设备样品分析。

校准位置过低会因为扎取过紧导致电机出现丢步现象，因取枪头部是相对位置控制，丢步导致下一次取吸头位置偏高，导致后来再次取吸头时松动。

不同批次吸头或不同厂商吸头存在差异，更换不同吸头时需要厂家重新校准。

现有技术的校准方法使得新设备出厂时由于微小差异性，每台设备需要单独扎取吸头校准，而且设备只能针对特定吸头扎取。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种移液器可以高效的扎取吸头的方法，可以适应多种类型吸头混用的情况。

在第一方面，本发明提供一种移液器扎取吸头的方法，所述吸头容置在吸头盒的容纳部中，所述移液器包括移液管部和枪头部，所述方法包括：

控制电机带动所述移液器从初始位置朝向容纳部下移；

根据所述移液器的枪头部是否移动到预设位置并且所述电机是否堵转，判断所述移液器的枪头部是否成功扎取到所述吸头。

进一步地，所述预设位置通过以下步骤获得：

控制电机带动所述枪头部伸入所述吸头盒中未容置有吸头的容纳部；

在伸入过程中检测所述移液管部与所述吸头盒的顶部的距离是否达到第一预设阈值距离；

若达到所述第一预设阈值距离，所述枪头部伸入到的位置为所述预设位置。

进一步地，所述预设位置通过以下步骤获得：

控制电机带动所述枪头部伸入所述吸头盒中未容置有吸头的容纳部；

在伸入过程中检测所述移液管部与所述吸头盒的顶部是否接触；

若接触，驱动所述移液器朝向所述初始位置回退第二预设阈值距离；

当回退到所述第二预设阈值时，所述枪头部伸入到的位置为所述预设位置。

进一步地，所述根据所述移液器的枪头部是否移动到预设位置并且所述电机是否堵转，判断所述移液器的枪头部是否成功扎取到所述吸头，包括：

若所述移液器的枪头部未移动到预设位置并且所述电机堵转，则判断所述移液器的枪头部成功扎取到所述吸头。

进一步地，所述根据所述移液器的枪头部是否移动到预设位置并且所述电机是否堵转，判断所述移液器的枪头部是否成功扎取到所述吸头，

包括：

若所述移液器的枪头部移动到预设位置并且所述电机未堵转，则判断所述移液器的枪头部深入的容纳部中不存在吸头。

进一步地，所述吸头包括多种类型的吸头，其中所述多种类型对应不同开口口径和/或开口深度；

所述方法还包括：根据扎取到的吸头的扎取深度判断对应的吸头类型。

进一步地，所述方法还包括：

将成功扎取的吸头在扎取过程中对应的电机的电流和转速值以及吸头类型作为映射关系存储在数据库中；

根据当前待扎取的吸头的类型，从数据库中获取相同类型的吸头对应的电机的电流和转速值，作为当前扎取过程中电机电流和转速设置值。

在第二方面，本发明提供一种控制装置，该控制装置包括处理器和存储装置，所述存储装置适于存储多条程序代码，所述程序代码适于由所述处理器加载并运行以执行上述移液器扎取吸头的方法的技术方案中任一项技术方案所述的移液器扎取吸头的方法。

在第三方面，本发明提供一种移液器系统，包括：

移液器；

电机，用于带动所述移液器移动；

所述的控制装置。

在第四方面，提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质其中存储有多条程序代码，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行上述移液器扎取吸头的方法的技术方案中任一项技术方案所述的移液器扎取吸头的方法。

本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：

本发明创造性针对不同类型吸头相同的预设位置和不同的实际扎取位置，采用预设位置和电机是否堵转的方法，将现有技术中难以混合的不同类型吸头，可以采用同一方法识别判断，突破了不同类型吸头具有不同实际扎取位置的限制，这样可以做到每次扎取的时候实施进行识别，保证每个吸头都可以扎取，不存在现有技术中通过校准而扎取位置过低或扎取位置过高的问题，因为只要基于预设位置判断电机是否堵转，就是实时准确针对每个吸头是否真正的扎取有实际的判断，而非推断，所以本发明具有重大进步意义，实现每个吸头真正意义的扎取判定，对于移液器提高安全、效率、精准指标有重大作用。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围组成限制。此外，图中类似的数字用以表示类似的部件，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的吸头盒的结构示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的移液器的结构示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的方法流程示意图；

图4是根据本发明的一个实施例预设位置获得方法的流程示意图；

图5是根据本发明的一个实施例移液管部与所述吸头盒的顶部的距离达到第一预设阈值距离时，预设位置的示意图；

图6是根据本发明的一个实施例预设位置获得方法的流程示意图；

图7是根据本发明的一个实施例电机带动移液器从初始位置朝向容纳部下移直至达到预设位置的过程示意图；

图8是根据本发明的一个应用场景中，移液器取吸头下降位置4个阶段中枪头部距离初始位置距离的示意图；

图9是根据本发明的一个应用场景中，移液器取吸头下降位置4个阶段中移液器下降速度的变化示意图。

附图标记列表：

1吸头盒、1-1容纳部、2移液器、2-1移液管部、2-2枪头部、3吸头、4电机、5丝杠、6滑块。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的一些实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，“模块”、“处理器”可以包括硬件、软件或者两者的组合。一个模块可以包括硬件电路，各种合适的感应器，通信端口，存储器，也可以包括软件部分，比如程序代码，也可以是软件和硬件的组合。处理器可以是中央处理器、微处理器、图像处理器、数字信号处理器或者其他任何合适的处理器。处理器具有数据和/或信号处理功能。处理器可以以软件方式实现、硬件方式实现或者二者结合方式实现。非暂时性的计算机可读存储介质包括任何合适的可存储程序代码的介质，比如磁碟、硬盘、光碟、闪存、只读存储器、随机存取存储器等等。术语“A和/或B”表示所有可能的A与B的组合，比如只是A、只是B或者A和B。术语“至少一个A或B”或者“A和B中的至少一个”含义与“A和/或B”类似，可以包括只是A、只是B或者A和B。单数形式的术语“一个”、“这个”也可以包含复数形式。

本发明提供了一种移液器扎取吸头的方法。吸头盒1中设置有阵列分布的若干个容纳部1-1，一个应用场景中，参照图1，附图标记1-1示出了容纳部，所述容纳部1-1为凹槽，所述凹槽与吸头3相适配，待扎取的吸头3容置在吸头盒1的容纳部中，由于吸头3是上宽下窄的结构，所以可以限位在所述凹槽中。

所述移液器2包括移液管部2-1和枪头部2-2，参照图2，附图标记2-1示出了移液管部，附图标2-2示出了枪头部，所述枪头部2-2设置在移液管部2-1的下表面。

为了避免扎取完成后，后续吸头3在吸液的时候保持一定压力，枪头部2-2的底端通常套接有密封圈。

所述移液管部2-2受电机4驱动，仍参照图2，具体连接关系为：电机固定在固定架7上，电机通过驱动丝杠5转动进而带动滑块6上下移动，移液管部2-1设置在滑块6上，从而移液管部2-1随着滑块6移动而移动。

参照图3，所述方法包括：

控制电机带动所述移液器从初始位置朝向容纳部下移；下移过程中移液器位移逐渐下降越来越接近容纳部，所述容纳部中容置有若干吸头。

根据所述移液器的枪头部是否移动到预设位置并且所述电机是否堵转，判断所述移液器的枪头部是否成功扎取到所述吸头。

本发明将预设位置和电机堵转创造性结合，克服了现有技术中校准困难的技术问题。

预设位置不受吸头类型影响，所以可以适用于不同类型吸头。

电机堵转易于识别且可以便利获取，不受其他因素干扰，且不受限于人眼识别的个体误差，所以能够高效准确的判断是否扎取成功。

一个实施例中，由于本发明的判断需要结合预设位置，所以需要提前获取预设位置，一个应用场景中，可以在实际扎取之前通过实验测试获取预设位置。

参照图4，所述预设位置通过以下步骤获得：

控制电机带动所述枪头部下移直至伸入所述吸头盒中未容置有吸头的容纳部。

在伸入过程中检测所述移液管部与所述吸头盒的顶部的距离是否达到第一预设阈值距离；参照图1，一个应用场景中，吸头盒的顶部为容纳部1-1的凹槽顶部。

若达到所述第一预设阈值距离，所述枪头部伸入到的位置为所述预设位置。

参照图5，图5中示出出了所述移液管部与所述吸头盒的顶部的距离达到第一预设阈值距离时，预设位置的示意。

由于移液管部与所述吸头盒的顶部需要保持一定距离，同时为了能够使用多类型吸头混用，所以要设置一个比所有吸头的扎取实际位置都要低的预设位置，采用本实施例方法确定预设位置可以保证移液管部下移过程中，所有吸头的扎取实际位置都要高于所述预设位置，这样才能结合电机是否堵转判断是否扎取成功。

参照图6，一个实施例中，所述预设位置通过以下步骤获得：

控制电机带动所述枪头部伸入所述吸头盒中未容置有吸头的容纳部；

在伸入过程中检测所述移液管部与所述吸头盒的顶部是否接触；

若接触，驱动所述移液器朝向所述初始位置回退第二预设阈值距离；

当回退到所述第二预设阈值时，所述枪头部伸入到的位置为所述预设位置。

由于吸头盒中设置若干个凹槽，在枪头部下移的过程中，存在触达吸头盒的顶部的情况，若移液管部与所述吸头盒的顶部接触，则移液管部未准确确定位，没能伸入容纳部内，移液管部与所述吸头盒的顶部接触则不能继续下移，这时，电机驱动移液器回退，上移，朝向所述初始位置回退第二预设阈值距离，这样使移液管部与所述吸头盒的顶部保持了一定距离，本领域技术人员可以知晓，所述第二预设阈值距离的设定保证所有吸头的扎取实际位置都要高于所述预设位置。

参照图7，图7示出了所述控制电机带动所述移液器从初始位置朝向容纳部下移直至达到预设位置的过程。

一个实施例中，所述控制电机带动所述移液器从初始位置朝向容纳部下移，包括：

监测所述移液器的枪头部距离所述初始位置的距离；

在所述距离不大于第一距离阈值的过程中，使得所述移液器加速下移；

当所述距离在第一距离阈值和第二距离阈值之间时，使得所述移液器匀速下移，所述匀速的速率为所述距离为所述第一距离阈值时移液器的速率；

控制移液管以所述第一速率，均速下移至第二位置；

当所述距离在第二距离阈值和第三距离阈值之间时，使得所述移液器减速下移；

当所述距离大于所述第三距离阈值时，使得所述移液器匀速下移，所述匀速的速率为所述距离为所述第三距离阈值时移液器的速率。

参照图8-图9，一个实施方式中，初始位置记为零点位置，监测所述移液器的枪头部距离所述初始位置的距离，当所述距离不大于h1时，使得所述移液器加速下移，加速至v1；

当所述距离在h1和h2之间时，使得所述移液器匀速下移，维持速率为v1；

当所述距离在h2和h3之间时，使得所述移液器减速下移，速率减至v2,；

当所述距离大于h3时，使得所述移液器匀速下移，维持速率为v2，所述移液器匀速下移直至扎取成功，扎取成功是，所述距离为h4。

移液器取吸头下降的位置可以分为4个阶段，第一阶段为加速阶段，移液器加速到目标速度V1，第二阶段以最快速度V1匀速运行，当距离达到设定值时进入第三阶段，第三阶段快速减速到扎取速度V2，第四阶段以设定的速度V2扎取枪头，实现精确控制，且提高扎取效率。

通过移液器下移过程中，速率的控制逻辑，可以提高扎取效率，尤其移液器扎取吸头后，用于移液时，常常需要处理批量的试样，这种情况下，提高单个扎取效率可以显著提高整体处理速度。

一个实施例中，所述根据所述移液器的枪头部是否移动到预设位置并且所述电机是否堵转，判断所述移液器的枪头部是否成功扎取到所述吸头，包括：

若所述移液器的枪头部未移动到预设位置并且所述电机堵转，则判断所述移液器的枪头部成功扎取到所述吸头。

一个实施例中，所述根据所述移液器的枪头部是否移动到预设位置并且所述电机是否堵转，判断所述移液器的枪头部是否成功扎取到所述吸头，包括：

若所述移液器的枪头部移动到预设位置并且所述电机未堵转，则判断所述移液器的枪头部深入的容纳部中不存在吸头。

一个实施例中，所述吸头包括多种类型的吸头，其中所述多种类型对应不同开口口径和/或开口深度；

所述方法还包括：根据扎取到的吸头的扎取深度判断对应的吸头类型。仍参照图7，不同开口口径和/或开口深度的吸头具有不同绝对值的实际扎取位置，如果按照常规的方法，无法适用于不同类型的吸头，而本发明采用预设位置和电机是否堵转为评判参数，去除不同类型吸头的影响，所以可以多种类型吸头混用，大大提高了应用的范围。

本发明针对不同高低开口大小的吸头设置相同的预设位置，如果不同类型混用，不在需要改变电机运行的预设位置，并能实时记录扎取的吸头情况，提高混用吸头的处理效率，和记录跟踪吸头的使用情况，自动识别吸头漏放问题，减少故障率。

一个实施例中，所述电机为闭环电机，通过所述闭环步进电机获取所述下移的下移距离；或者

所述电机为步进电机，通过与所述步进电机配合的位移传感器获取所述下移的下移距离。

电机的位置检测在电机控制中是十分重要的，特别是需要根据精确转子位置控制电机运动状态的应用场合，如位置伺服系统。电机控制系统中的位置检测通常有：微电机解算元件，光电元件，磁敏元件，电磁感应元件等。这些位置检测传感器或者与电机的非负载端同轴连接，或者直接安装在电机的特定的部位。其中光电元件的测量精度较高，能够准确的反应电机的转子的机械位置，从而间接的反映出与电机连接的机械负载的准确的机械位置，从而达到精确控制电机位置的目的。

光电编码器是通过读取光电编码盘上的图案或编码信息来表示与光电编码器相连的电机转子的位置信息的。光电编码器可以通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量，也是目前应用最多的传感器。

一个实施例中，所述方法还包括：

将成功扎取的吸头在扎取过程中对应的电机的电流和转速值以及吸头类型作为映射关系存储在数据库中；

根据当前待扎取的吸头的类型，从数据库中获取相同类型的吸头对应的电机的电流和转速值，作为当前扎取过程中电机电流和转速设置值。

一个实施场景中，对于A类型吸头，扎取成功时，电机的电流为Ia和转速值为Na，对于B类型吸头，扎取成功时，电机的电流为Ib和转速值为Nb，将上述关系作为映射关系存储在数据库中。

当需要扎取B类型吸头时，将电机的电流调整为Ib，将转速值调整为Nb，由此可以提高扎取效率。

电机的电流和转速值影响了电机的扭矩大小，而电机的扭矩大小进而影响移液器对吸头的扎取。

一个应用场景中，移液器取吸头下降的位置可以分为4个阶段，第一阶段为加速阶段，移液器加速到目标速度V1，第二阶段以最快速度V1匀速运行，当距离达到设定值时进入第三阶段，第三阶段快速减速到扎取速度V2，第四阶段以设定的速度V2扎取枪头。

所述将成功扎取的吸头在扎取过程中对应的电机的电流和转速值以及吸头类型作为映射关系存储在数据库中，其中转速值为第四阶段速度V2。

一个应用场景中，对于同类型的吸头，按照本发明方法扎取成功吸头时，将对应的实际扎取位置作为校准位置，调整电机驱动器电流和转速值，当扎取完成时实际运行距离大于校准位置，则需要减小电流或降低转速值，反之则需要增大电流或增大转速值。直到当扎取完成时实际运行距离与校准位置相同时，此时的电机扎取扭矩为所需扭矩，此时的电流和转速值就是扎取枪头的设定的值。

扎取吸头不在需要校准，大大简化生产和使用流程，提高使用效率。可适应不通批次或厂家的吸头，甚至可实现不同吸头放在同一吸头盒内混用。

不同吸头的高低开口大小不同，具有对应相同的预设位置和不同的实际扎取位置，这样针对不同类型的吸头设置的预设位置一致。如果不同类型混用，不在需要改变电机运行的预设位置，实时监测电机是否堵转就能判断是否扎取成功，这样可以提高混用吸头的处理效率，进而记录跟踪吸头的使用情况，自动识别吸头漏放问题，减少故障率。

本发明创造性针对不同类型吸头相同的预设位置和不同的实际扎取位置，采用预设位置和电机是否堵转的方法，将现有技术中难以混合的不同类型吸头，可以采用同一方法识别判断，突破了不同类型吸头具有不同实际扎取位置的限制，这样可以做到每次扎取的时候实施进行识别，保证每个吸头都可以扎取，不存在现有技术中通过校准而扎取位置过低或扎取位置过高的问题，因为只要基于预设位置判断电机是否堵转，就是实时准确针对每个吸头是否真正的扎取有实际的判断，而非推断，所以本发明具有重大进步意义，实现每个吸头真正意义的扎取判定，对于移液器提高安全、效率、精准指标有重大作用。

进一步，本发明还提供了一种控制装置。在根据本发明的一个控制装置实施例中，控制装置包括处理器和存储装置，存储装置可以被配置成存储执行上述方法实施例的控制方法的程序，处理器可以被配置成用于执行存储装置中的程序，该程序包括但不限于执行上述方法实施例的控制方法的程序。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明实施例方法部分。该控制装置可以是包括各种电子设备形成的控制装置设备。

进一步，本发明还提供了一种移液器系统，包括：

移液器；

电机，用于带动所述移液器移动；

所述控制装置。

进一步，本发明还提供了一种计算机可读存储介质。在根据本发明的一个计算机可读存储介质实施例中，计算机可读存储介质可以被配置成存储执行上述方法实施例的控制方法的程序，该程序可以由处理器加载并运行以实现上述控制方法。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明实施例方法部分。该计算机可读存储介质可以是包括各种电子设备形成的存储装置设备，可选的，本发明实施例中计算机可读存储介质是非暂时性的计算机可读存储介质。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种移液器扎取吸头的方法，所述吸头容置在吸头盒的容纳部中，所述移液器包括移液管部和枪头部，其特征在于，所述方法包括：

控制电机带动所述移液器从初始位置朝向容纳部下移；

根据所述移液器的枪头部是否移动到预设位置并且所述电机是否堵转，判断所述移液器的枪头部是否成功扎取到所述吸头。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设位置通过以下步骤获得：

控制电机带动所述枪头部伸入所述吸头盒中未容置有吸头的容纳部；

在伸入过程中检测所述移液管部与所述吸头盒的顶部的距离是否达到第一预设阈值距离；

若达到所述第一预设阈值距离，所述枪头部伸入到的位置为所述预设位置。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设位置通过以下步骤获得：

控制电机带动所述枪头部伸入所述吸头盒中未容置有吸头的容纳部；

在伸入过程中检测所述移液管部与所述吸头盒的顶部是否接触；

若接触，驱动所述移液器朝向所述初始位置回退第二预设阈值距离；

当回退到所述第二预设阈值时，所述枪头部伸入到的位置为所述预设位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述移液器的枪头部是否移动到预设位置并且所述电机是否堵转，判断所述移液器的枪头部是否成功扎取到所述吸头，包括：

若所述移液器的枪头部未移动到预设位置并且所述电机堵转，则判断所述移液器的枪头部成功扎取到所述吸头。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述移液器的枪头部是否移动到预设位置并且所述电机是否堵转，判断所述移液器的枪头部是否成功扎取到所述吸头，包括：

若所述移液器的枪头部移动到预设位置并且所述电机未堵转，则判断所述移液器的枪头部深入的容纳部中不存在吸头。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述吸头包括多种类型的吸头，其中所述多种类型对应不同开口口径和/或开口深度；

所述方法还包括：根据扎取到的吸头的扎取深度判断对应的吸头类型。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将成功扎取的吸头在扎取过程中对应的电机的电流和转速值以及吸头类型作为映射关系存储在数据库中；

根据当前待扎取的吸头的类型，从数据库中获取相同类型的吸头对应的电机的电流和转速值，作为当前扎取过程中电机电流和转速设置值。

8.一种控制装置，包括处理器和存储装置，所述存储装置适于存储多条程序代码，其特征在于，所述程序代码适于由所述处理器加载并运行以执行权利要求1至7中任一项所述的移液器扎取吸头的方法。

9.一种移液器系统，其特征在于，包括：

移液器；

电机，用于带动所述移液器移动；

根据权利要求8所述的控制装置。

10.一种计算机可读存储介质，其中存储有多条程序代码，其特征在于，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行权利要求1至9中任一项所述的移液器扎取吸头的方法。