CN1359745A

CN1359745A - 自动配液合成仪

Info

Publication number: CN1359745A
Application number: CN 00136501
Authority: CN
Inventors: 王振明; 徐渭渔; 林贤刚; 杨稳所; 朱骏
Original assignee: JIEMEI ELECTRONIC CO Ltd SUZHOU CITY
Current assignee: JIEMEI ELECTRONIC CO Ltd SUZHOU CITY
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2002-07-24

Abstract

一种自动配液合成仪,包括壳体、与壳体固定连接的工作台面、移液机构和数控装置,其特征在于:所述移液机构主要由带有X轴、Y轴、Z轴三个数控定位运动机构的机械手和可更换的移液器组成,机械手上设置有移液器固定装置和数控的驱动齿轮,所述驱动齿轮与移液器上的齿轮相配合;所述壳体上设有悬挂架,悬挂架上设有至少2个与移液器配合的悬挂位;所述工作台面上设有定位件。本发明能自动配置各种目标溶液,操作简单、运行可靠,工作效率高;配置溶液间无交叉污染发生,保证了配置溶液的可靠性;同时还能实现对高粘度液体的配液等多种功能,并易于进行功能扩充。

Description

自动配液合成仪

本发明涉及一种液体定量配制设备，特别是一种对多种液体实现自动精确定量配制和和混合的设备。

在生化、免疫实验及微量化学分析时，需要对各种化学试剂、生物制剂、无菌制剂、放射性同位素及传染性、毒性和腐蚀性液体进行定量加液，且常常需要较大批量地制取各种实验样品。目前常用的是手动精密移液量具，虽然定量精确，且可更换吸液尖，但由于是手动操作，使用较麻烦，特别是制备样品较多时，手动操作工作量很大，且易因手放松按键速度不同而造成定量误差。随着基因工程的发展，实验中常常需要使用上百种原液配制数百个试样，手工操作工作量大且易发生错误，因而迫切需要一种自动液体制样设备。国外现有一种泵吸式自动控制移液器，采用固定针头式取样管移液，通过操作吸液泵定量吸取液体，这种方式实现了自动控制，批量制样时操作较简单，但是取样管针头不能更换，每次移液后需严格清洗，常常有微量交叉污染现象，影响目标溶液的可靠性；另外，移液器针头的固定形式，在取液范围变化较大时，很难保证精度。因而，如何实现一种自动控制并可自动更换吸液尖的液体制样设备，满足生物工程及医药、精细化工等领域的批量制样需求，是当前生物技术自动化工程中一个急需解决的问题。

本发明目的是提供一种不会发生交叉污染的自动控制的配液合成制样设备。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自动配液合成仪，包括壳体、与壳体固定连接的工作台面、移液机构和数控装置，所述移液机构主要由带有X轴、Y轴、Z轴三个数控定位运动机构的机械手和可更换的移液器组成，机械手上设置有移液器固定装置和数控的驱动齿轮，所述驱动齿轮与移液器上的齿轮相配合；所述壳体上设有悬挂架，悬挂架上设有至少2个与移液器配合的悬挂位；所述工作台面上设有多个定位件。

上述技术方案中，所述的“壳体”是指容纳和支撑工作台面的外壳，包括底座和侧壁，为方便操作，侧壁上可以开有较大的窗口，仅保留用于支撑数控运动机构的连接梁，数控装置的主体可以和壳体分离，通过线缆实现电连接；所述“机械手”是指用于夹持和驱动移液器或类似部件的机构；所述“移液器”是指用于该类设备的移液部件，可以是普通液体称液器、高粘度液体移液器，也可以用机械手夹持、驱动有类似结构的非移液部件，这些部件将在另外的专利申请中体现，其中普通液体用的移液器是本发明必需的，已经在中国专利申请00221663.9中公开；所述“悬挂架”是用于悬挂各种操作部件(如移液器)的，使设备能自动更换操作部件，以实现全自动多量程液体配制；所述“数控装置”是通常的机械数控结构，控制部分可以是通用PC、工业用PC、专用单片机或单板机等，控制传递可以采用PLC逻辑控制器或其他选通控制装置，传动部分可以用步进马达等实现。

上述技术方案中，所述工作台面上置有移液器一次性针头丢弃盒，上面固定连接有带凹槽的针头脱卸片；所述工作台面上设有至少1个由所述定位件构成的移液器一次性针头替换盒固定位。

进一步的技术方案，所述工作台面上还设有一个针头检测器，主要用于检测在自动更换一次性吸液针头时是否成功；所述针头检测器可以是包括连接在拨杆上的遮光片和光电耦合器，其信号输出与数控装置电连接；所述针头检测器也可以是一个磁性传感器，与其配套使用的一次性针头为带磁性的针头。

上述技术方案中，所述自动更换的移液器可以是某一特定量程的移液器，也可以是高粘度样品专用的移液器。

上述技术方案中，还可以设有取盒器或搅拌器，所述取盒器或搅拌器上部设有与移液器相同的定位槽和夹持槽，并通过内置的齿轮与机械手上的驱动齿轮相配合。

上述技术方案中，所述X轴、Y轴、Z轴三个数控定位运动机构，其传动部分可以采用同步带，也可以用丝杆传动，还可以用钢丝传动。

本发明的工作原理是：根据配液需求，在工作台面上由定位件确定的各个区域内分别放置原液、各种型号的吸液尖、配液盒等，并将原液分布数据、配方、目标容器数据输入数控装置(如PC机)内，形成数据库文件；运行时，数控的软件系统根据这些数据文件，从速度、省料等因素分析，自动生成最佳操作流程，按序列输出操作控制信号，通过X轴、Y轴、Z轴的三维运动机构驱动机械手运动，分别完成取移液器、装吸液尖、检测吸液尖、吸液、移液、更换吸液尖等操作，还可通过机械手自动更换不同操作部件实现搅拌、更换配液容器等操作；在数控装置的控制下，设备反复实施上述移液操作，能够在没有人工干预的情况下，用较短的时间配置出各种目标溶液。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、由于本发明设置的机械手具有X、Y、Z轴三个数控运动轴和数控的驱动齿轮，机械手并设有移液器固定装置用于夹持和释放、更换移液器，因此可以在没有其它设备要求或人工干预的情况下，用较短的时间配置出各种目标溶液，操作简单、运行可靠，工作效率高。

2、由于本发明设置了针头脱卸片和针头替换盒固定位，可以自动更换移液器针头(吸液尖)，因而配置溶液间无交叉污染发生，保证了配置溶液的可靠性。

3、由于本发明能够自动更换移液器，可以实现用一个电机完成多种不同量程移液器的移液功能，保证了移液精度，另一方面，可以方便地更换一种高粘度液体移液器，实现对高粘度液体的配液功能。

4、在本发明的工作台面上设置针头检测器，可以检测吸液尖是否正确安装在移液器上，避免自动更换针头时发生针头(吸液尖)脱落的问题。

5、本发明中机械手与操作部件之间统一的夹持及驱动结构，除了可以更换不同量程及类型的移液器外，还可以方便地控制其他操作部件，实现移动配液盒、加盖等功能，便于进行功能扩充。

附图1为本发明实施例一的结构示意图；

附图2为图1的俯视图；

附图3为图1的A-A剖视图；

附图4为图1的B-B剖视图；

附图5为图1的左视图。

其中：[1]、壳体；[2]、X轴运动机构；[3]、Y轴运动机构；[4]、Z轴运动机构；[5]、控制电路盒；[6]、悬挂架；[7]、取盒器；[8]、移液器；[9]、工作台面；[10]、机械手；[11]、移液器；[13]、搅拌器；[14]、溶液瓶存放盒；[15]、驱动齿轮；[16]；凹槽；[17]、针头脱卸片；[18]、针头丢弃盒；[19]、针头检测器；[20]、条码读取器；[21]、圆盖存放盒；[22]、针头替换盒；[24]、培养板；[25]、齿轮；[26]、定位槽；[27]、夹持槽；[28]、定位件；[29]、接口；[33]、同步轮；[35]、同步带。

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：参见附图1至附图5所示，一种自动配液合成仪，包括壳体1、与壳体1固定连接的工作台面9、移液机构和数控装置，所述移液机构主要由带有X轴、Y轴、Z轴三个数控定位运动机构2、3、4的机械手10和可更换的移液器8组成，机械手10上设置有移液器固定装置和数控的驱动齿轮15，所述驱动齿轮15与移液器8上的齿轮25相配合，为保证机械手10的可靠运行，在X轴运动机构2中还设置了同步带35和两个同步轮33；所述壳体1上设有悬挂架6，悬挂架6上设有6个悬挂位，分别用于定位3种不同量程的移液器8、1种高粘度液体的移液器11、取盒器7和搅拌器13，上述各操作部件均设有定位槽26和夹持槽27，定位槽26用于定位并固定在悬挂位上，夹持槽27用于和机械手10配合，各操作部件均内置有与机械手10上的驱动齿轮15相配合的齿轮25，用于控制移液、夹持盒体等相关操作；所述工作台面9上设有多个杆状的定位件28，各定位件28分别形成定位区，用于容纳、定位各有关盒体，包括，移液器一次性针头丢弃盒18，6至9个一次性针头替换盒22固定位，配液培养板24，圆盖存放盒21，溶液瓶存放盒14等；针头丢弃盒18上面固定连接有带凹槽16的针头脱卸片17。

本实施例的数控装置采用PC机控制，PC机单独放置，壳体2内设有控制电路盒5，PC机与控制电路盒5间通过电缆接口29连接。

实施例二：如实施例一所示的自动配液合成仪，为进一步提高操作的可靠性及自动化，还可以设有一个针头检测器19，目前移液器使用的针头(吸液尖)，一般有普通吸液尖和带磁性的吸液尖两种，可以根据准备选用的针头，设置不同的针头检测器19，对于普通的针头，可以采用机械加光电式传感检测机构，包括连接在拨杆上的遮光片和光电耦合器，其信号输出与数控装置电连接，当带有针头的移液器从拨杆一侧经过时，带动拨杆转动，遮光片经过光电耦合器，发出检测信号，针头移过后复位，也可以根据类似原理设置其他形式的机械传感器；对于带磁性的针头，可以设置一个磁性传感器作为针头检测器19，用于向数控装置发出检测信号。另外，工作台面9上还可以设置条码读取器20，以方便自动化操作管理。

上述实施例中，X轴、Y轴、Z轴三个数控定位运动机构2、3、4的传动部分，可以采用同步带、丝杆传动或者钢丝传动，由于同步带在使用中可能造成对下方配液的污染，而丝杆传动的成本较高，特别是大长度的丝杆，精度也较难保正，可以采用混合方式，对长轴用同步带，将图2中的同步带35移到设备的一侧，而不是在配液区的上方，对Y轴运动机构3采用丝杆传动，可取得较好的效果。

Claims

1、一种自动配液合成仪，包括壳体[1]、与壳体[1]固定连接的工作台面[9]、移液机构和数控装置，其特征在于：所述移液机构主要由带有X轴、Y轴、Z轴三个数控定位运动机构[2、3、4]的机械手[10]和可更换的移液器[8]组成，机械手[10]上设置有移液器固定装置和数控的驱动齿轮[15]，所述驱动齿轮[15]与移液器[8]上的齿轮[25]相配合；所述壳体[1]上设有悬挂架[6]，悬挂架[6]上设有至少2个与移液器[8]配合的悬挂位；所述工作台面[9]上设有多个定位件[28]。

2、如权利要求1所述的自动配液合成仪，其特征在于：所述工作台面[9]上置有移液器一次性针头丢弃盒[18]，上面固定连接有带凹槽[16]的针头脱卸片[17]。

3、如权利要求1所述的自动配液合成仪，其特征在于：所述工作台面[9]上设有至少1个由所述定位件[28]构成的移液器一次性针头替换盒[22]固定位。

4、如权利要求2或3所述的自动配液合成仪，其特征在于：所述工作台面[9]上还设有一个针头检测器[19]。

5、如权利要求4所述的自动配液合成仪，其特征在于：所述针头检测器[19]包括连接在拨杆上的遮光片和光电耦合器，其信号输出与数控装置电连接。

6、如权利要求4所述的自动配液合成仪，其特征在于：所述针头检测器[19]为一个磁性传感器，与其配套使用的一次性针头为带磁性的针头。

7、如权利要求1所述的自动配液合成仪，其特征在于：所述自动更换的移液器[8]可以是某一特定量程的移液器[8]，也可以是高粘度样品专用的移液器[11]。

8、如权利要求1所述的自动配液合成仪，其特征在于：还可以设有取盒器[7]或搅拌器[13]，所述取盒器[7]或搅拌器[13]上部设有与移液器[8]相同的定位槽[26]和夹持槽[27]，并通过内置的齿轮[25]与机械手[10]上的驱动齿轮[15]相配合。

9、如权利要求1所述的自动配液合成仪，其特征在于：所述X轴、Y轴、Z轴三个数控定位运动机构[2、3、4]，其传动部分可以采用同步带，也可以用丝杆传动，还可以用钢丝传动。