CN214261937U - 一种精密移液器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新的精密移液器，主要采用同一套运动机构实现移液功能和取卸加样头功能、并且运动机构集成在精密移液器内，可用于生命科学仪器、体外诊断设备和分析仪器领域。精密移液器由直线运动模块、活塞、活塞密封模块、泵体、加样头适配模块、加样头卸除模块、位置传感组件和基板组成。
Description
技术领域
本发明涉及一种可用于生命科学仪器、体外诊断设备和分析仪器领域用来自动完成取卸加样头、吸取和打出微量液体的精密移液器。
背景技术
在生命科学仪器、体外诊断设备和分析仪器领域，有不少仪器需要精准地获取微量液体（包括样品和试剂），液体体积从几微升到几毫升；同时，为了防止交叉污染，需要在从处理一种液体后、处理另一种液体液体前更换加样头。
针对上述应用需求，有多种解决方案：比如用管路将注射泵（或柱塞泵）和加样头取卸模块连通起来，转移液体功能和取卸加样头功能由两个子模块分别完成；用来实现吸取和打出液体的注射泵或者柱塞泵固定不动，而加样头适配器和加样头取卸模块在不同的工作位置移动。这种方案的优点是容易实现、移动部分尺寸较小，但由于中间的长管路容易降低液体转移精度。
也有将移液功能和取卸加样头功能集成在一个模块里、但由两套独立的机构来完成这两个功能。瑞士hamilton公司就采用了这样的方式，利用非常小巧的直流电机来驱动微型丝杠直线方向运动，丝杠带动活塞运动、实现液体的吸取和排出；同时，利用另外一个电机来拉紧或者放松套在加样头适配器上和加样头接触位置的O型圈，当O型圈被拉紧时膨胀变形、使得加样头适配器装上加样头并实现密封，当O型圈被放松时恢复形状、加样头适配器和加样头分离实现卸除加样头。这种方案的优点是结构很紧凑、精度较高，存在的问题是加工精度要求高、成本很高。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种新的精密移液器，主要采用改进结构以实现同一套运动机构实现移液功能和取卸加样头功能、并且运动机构集成在精密移液器内。
为实现上诉目的，本发明采用以下技术方案：
精密移液器由直线运动模块、活塞、活塞密封模块、泵体、加样头适配模块、加样头卸除模块、位置传感组件和基板组成；直线运动模块带动活塞向远离泵腔方向移动、将液体吸入加样头，直线运动模块带动活塞向进入泵腔方向移动、将液体排出加样头，直线运动模块沿进入泵腔运动方向继续前行时推动加样头卸除模块的导向推杆、使加样头卸除模块的卸除加样头零件靠近加样头并推动加样头和加样头适配模块分离。
精密移液器各部件的连接关系包括：（1）直线运动模块通过电机法兰安装在基板上，直线运动模块包括电机、直线传动组件、导向组件和直线运动零件，直线运动零件在电机驱动、直线传动组件传动、导向组件导向下沿着活塞轴心方向前后移动；或者利用基板上某一面作为直线运动模块的导向组件的导向面，导向面可以是平面、或者是曲面。（2）活塞与直线运动模块的直线运动零件相连接。（3）泵体上有泵腔，泵腔包括多个互相连通的区域，依次为活塞密封组件放置区域、活塞运动区域、连通区域和加样头适配模块放置区域；泵腔有一个或者多个，活塞的数量和泵腔的数量相同。（4）活塞密封模块安装在泵腔的活塞密封组件放置区域内；活塞密封模块包括实现活塞和活塞密封组件之间密封的密封件、实现密封件和泵腔之间密封的密封件附件和用来将密封件固定在在泵腔内的密封件压板，密封件与密封件附件组合的数量与活塞的数量相同；泵体安装在基板上。（5）活塞穿过活塞密封模块并和密封模块的密封件同轴心，活塞和泵腔同轴心。（6）加样头适配模块安装在泵腔的加样头适配模块放置区域，加样头适配模块包括加样头适配件、以及实现加样头适配件和泵腔之间密封的密封件。（7）吸取液体时，精密移液器的加样头适配件上已经安装有加样头，加样头和加样头适配件之间通过过盈配合实现密封；当加样头插入液面下、然后直线运动模块带着活塞向远离泵腔方向运动时，泵腔内形成的负压使得液体被吸入加样头；当直线运动模块带着活塞向靠近泵腔方向运动时，泵腔内形成的正压使得液体被排出加样头。（8）加样头卸除模块由压板、卸除加样头零件、导向杆、导向孔和弹簧组成，导向孔设置在泵体上、一般设置1个或者多个轴线与活塞轴线平行的导向孔、导向杆的数量和导向孔数量一致，导向杆穿过导向孔、和卸除加样头零件连接；导向杆上安装弹簧、使得导向杆拉动卸除加样头零件贴近泵体而远离加样头；压板和活塞装在一起、当直线运动模块带着活塞向进入泵腔方向运动到一定位置继续往前时，压板压住导向杆从而推动卸除加样头零件靠近加样头、进而将加样头从加样头适配件上推下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图和实施例获得其他的实施例。
图1为本发明一个实施例所提供的精密移液器的整体结构示意图。
图2为本发明另一个实施例所提供的精密移液器的整体结构示意图。
图3为本发明实施例所提供的加样头卸除模块的结构示意图。
图4A、4B和4C为本发明实施例的三种工作状态下内部组件关系的示意图，图4A为吸液过程状态，图4B为把液体排出状态，图4C为把一次性加样头卸除的状态。
图5A和5B为活塞密封模块的两种结构示意图。
其中，附图标记为1-基板、2-直线运动模块、201-直线运动模块的直线运动零件、202-直线运动模块的导向组件、3-电机法兰、4-压板、5-连件件、6-活塞、7-密封件、8-密封件附件、9-密封件压板、10-泵体、11-加样头适配件压紧块、12-加样头适配件、14-卸除加样头零件、15-弹簧、16-导向杆、17-光电挡轴、18-光电开关、19-加样头。
具体实施方式
本发明的核心是提供了一种精密移液器，主要采用改进结构以实现同一套运动机构实现移液功能和取卸加样头功能、并且运动机构集成在精密移液器内。
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，都属于本发明保护的范围。
本发明采用所述直线运动模块2和所述活塞6相连、所述活塞6穿过所述泵体10的泵腔内的所述密封件7，所述活塞6沿远离所述泵腔方向运动时、将液体吸入所述加样头19，所述活塞6沿进入所述泵腔方向运动时、将液体排出所述加样头19，所述活塞6继续运动时通过所述压板4推动所述所述导向杆16、从而使和所述导向杆16相连的所述卸除加样头零件14推动所述加样头19从所述加样头适配件12上分离。即通过一套直线运动部件实现移液功能和取卸加样头功能。
本发明的不同实施例中，可以采用相同或者不同的位置传感组件。所述位置传感组件可以是所述光电挡轴17和所述光电开关18。
本发明的不同实施例中，所述密封件7采用耐磨材料，所述密封件7材料可以是聚醚醚酮（PEEK）、聚氨酯，也可以是聚四氟乙烯(PTFE)、含氟橡胶或硅橡胶。
本发明的不同实施例中，所述活塞6采用耐磨、高强度材料，所述活塞材料可以是陶瓷，也可以是金属材料。
本发明的不同实施例中，所述泵体10的材料采用金属或者非金属材料，所述泵体材料可以是聚醚醚酮，也可以是有机玻璃、聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或者不锈钢。
本发明的不同实施例中，所述活塞6的外圆面和所述密封件7的内圆面之间通过尺寸配合形成密封配合，所述尺寸配合可以是间隙配合、零间隙配合或者过盈配合。
本发明采用橡胶或者聚氨酯材料作为所述密封件7材料的实施例中，所述活塞6外圆圆柱面直径与所述密封件7的内圆圆柱面直径相比相等或更大，所述活塞6外圆圆柱面直径减去所述密封件7的内圆圆柱面直径的差值可以是0~1mm。
本发明采用聚醚醚酮材料作为所述密封件7材料的实施例中，所述活塞6外圆圆柱面直径与所述密封件7的内圆圆柱面直径相比更小、相等或更大，所述活塞6外圆圆柱面直径减去所述密封件7的内圆圆柱面直径的差值可以是-0.05~0.1mm。
图1所示的是本发明的一个实施例，精密移液器由基板1、直线运动模块2（包括直线运动模块的直线运动零件201、直线运动模块的导向组件202）、电机法兰3、压板4、连接件5、活塞6、活塞密封模块（包括密封件7、密封件附件8和密封件压板9）、泵体10、加样头适配模块（包括加样头适配件12、加样头适配件密封件和加样头适配件压紧块11）、加样头卸除模块（包括所述压板4、卸除加样头零件14、弹簧15和导向杆16）、光电开关组合（包括光电挡轴17和光电开关18）和加样头19组成。各部件的连接关系包括：所述直线运动模块2通过电机法兰3连接在所述基板1上，所述直线运动模块2的导向组件202和所述基板1的某一和所述活塞6轴心方向平行的某一面接触、并沿着所述活塞6轴心方向上前后滑动来实现对所述直线运动模块2的直线运动零件201进行导向使得所述活塞6沿其轴心方向前后运动；所述直线运动模块2的直线运动零件201穿过所述压板4的通孔和所述连接件5相连、所述活塞6和所述连接件5相连、从而将所述活塞6和所述直线运动模块2的直线运动零件201连接起来，也可取消所述连接件5、将所述直线运动模块2的直线运动零件201穿过所述压板4的通孔并和所述活塞6直接连接；所述泵体10有泵腔，泵腔包括多个互相连通的区域，依次为活塞密封组件放置区域、活塞运动区域、连通区域和加样头适配模块放置区域，所述各个区域互相连通，所述泵腔有一个或者多个，所述活塞的数量和所述泵腔的数量、所述加样头适配模块的数量相同；所述活塞密封组件包括所述密封件7和所述密封件附件8、所述密封件压板9将所述活塞密封组件压在所述泵腔的所述活塞密封组件放置区域内、所述活塞6穿过所述密封件7且两者之间通过尺寸配合实现密封、所述密封件附件8安装在所述密封件7和所述泵腔之间并通过尺寸配合实现所述密封件7和所述泵腔之间的密封，或者所述活塞密封组件只有所述密封件7、所述密封件压板9将所述密封件7压在所述泵腔的所述活塞密封组件放置区域内、所述活塞6穿过所述密封件7且两者之间通过尺寸配合实现密封、所述密封件7和所述泵腔之间通过尺寸配合实现所述密封件7和所述泵腔之间的密封；所述加样头适配模块包括所述加样头适配件12、所述加样头适配件密封件和所述加样头适配件压紧块11，所述加样头适配件密封件安装在所述加样头适配件12和所述泵体10的所述泵腔之间并实现密封，通过所述加样头适配件压紧块11将所述的所述加样头适配件12、所述加样头适配件密封件压入到所述泵腔的所述加样头适配模块放置区域内；所述加样头19安装在所述加样头适配件12上、并通过两者间的尺寸配合实现密封；当所述加样头19插入液面下时、所述泵腔形成密闭空间，当所述直线运动模块2的直线运动零件201在所述导向组件202导向下拉动所述活塞6沿远离所述泵腔方向运动时、所述泵腔内形成负压、液体被吸入加样头，当所述直线运动模块2的直线运动零件201在所述导向组件202导向下推动所述活塞6沿进入所述泵腔方向运动时、所述泵腔内形成正压、液体被排出加样头；所述加样头卸除模块包括所述压板4、所述卸除加样头零件14、所述弹簧15和所述导向杆16，所述导向杆16穿过所述泵体10的孔和所述卸除加样头零件14连接、所述导向杆的头部和所述泵腔之间放置所述弹簧15，在所述压板4没有和所述导向杆16接触时、所述导向杆16头部被所述弹簧15相对所述泵体10顶起、所述卸除加样头零件14靠近所述泵体10而远离所述加样头19，当所述直线运动模块2的直线运动零件201在所述导向组件202导向下推动所述活塞6沿进入所述泵腔方向继续运动直到所述压板4和所述导向杆16接触并推动所述导向杆16继续向下运动时、所述导向杆16推动所述卸除加样头零件14远离泵体10而靠近所述加样头19、最终将所述加样头19从所述加样头适配件12上卸除下来；所述光电开关组合包括所述光电挡轴17和所述光电开关18，所述光电挡轴17安装在所述压板4上、所述光电开关18安装在所述基板1上，当所述直线运动模块2的直线运动零件201在导向组件202导向下沿直线方向运动到所述光电挡轴17恰好挡住所述光电开关18的光电信号、此位置作为所述活塞6的参考位置。
图2所示的是本发明的另一个实施例，精密移液器由基板1、直线运动模块2（包括直线运动模块的直线运动零件201）、电机法兰3、压板4、连接件5、活塞6、活塞密封模块（包括密封件7、密封件附件8和密封件压板9）、泵体10、加样头适配模块（包括加样头适配件12、加样头适配件密封件和加样头适配件压紧块11）、加样头卸除模块（包括所述压板4、卸除加样头零件14、弹簧15和导向杆16）、光电开关组合（包括光电挡轴17和光电开关18）和加样头19组成。各部件的连接关系包括：所述直线运动模块2通过电机法兰3连接在所述基板1上，所述直线运动模块2内部包含导向组件来实现对所述直线运动模块2的直线运动零件201进行导向使得所述活塞6沿其轴心方向前后运动；所述直线运动模块2的直线运动零件201穿过所述压板4的通孔和所述连接件5相连、所述活塞6和所述连接件5相连、从而将所述活塞6和所述直线运动模块2的直线运动零件201连接起来，也可取消所述连接件5、将所述直线运动模块2的直线运动零件201穿过所述压板4的通孔并和所述活塞6直接连接；所述泵体10有泵腔，泵腔包括多个互相连通的区域，依次为活塞密封组件放置区域、活塞运动区域、连通区域和加样头适配模块放置区域，所述各个区域互相连通，所述泵腔有一个或者多个，所述活塞的数量和所述泵腔的数量、所述加样头适配模块的数量相同；所述活塞密封组件包括所述密封件7和所述密封件附件8、所述密封件压板9将所述活塞密封组件压在所述泵腔的所述活塞密封组件放置区域内、所述活塞6穿过所述密封件7且两者之间通过尺寸配合实现密封、所述密封件附件8安装在所述密封件7和所述泵腔之间并通过尺寸配合实现所述密封件7和所述泵腔之间的密封，或者所述活塞密封组件只有所述密封件7、所述密封件压板9将所述密封件7压在所述泵腔的所述活塞密封组件放置区域内、所述活塞6穿过所述密封件7且两者之间通过尺寸配合实现密封、所述密封件7和所述泵腔之间通过尺寸配合实现所述密封件7和所述泵腔之间的密封；所述加样头适配模块包括所述加样头适配件12、所述加样头适配件密封件和所述加样头适配件压紧块11，所述加样头适配件密封件安装在所述加样头适配件12和所述泵体10的所述泵腔之间并实现密封，通过所述加样头适配件压紧块11将所述的所述加样头适配件12、所述加样头适配件密封件压入到所述泵腔的所述加样头适配模块放置区域内；所述加样头19安装在所述加样头适配件12上、并通过两者间的尺寸配合实现密封；当所述加样头19插入液面下时、所述泵腔形成密闭空间，当所述直线运动模块2的直线运动零件201拉动所述活塞6沿远离所述泵腔方向运动时、所述泵腔内形成负压、液体被吸入加样头，当所述直线运动模块2的直线运动零件201推动所述活塞6沿进入所述泵腔方向运动时、所述泵腔内形成正压、液体被排出加样头；所述加样头卸除模块包括所述压板4、所述卸除加样头零件14、所述弹簧15和所述导向杆16，所述导向杆16穿过所述泵体10的孔和所述卸除加样头零件14连接、所述导向杆的头部和所述泵腔之间放置所述弹簧15，在所述压板4没有和所述导向杆16接触时、所述导向杆16头部被所述弹簧15相对所述泵体10顶起、所述卸除加样头零件14靠近所述泵体10而远离所述加样头19，当所述直线运动模块2的直线运动零件201推动所述活塞6沿进入所述泵腔方向继续运动直到所述压板4和所述导向杆16接触并推动所述导向杆16继续向下运动时、所述导向杆16推动所述卸除加样头零件14远离泵体10而靠近所述加样头19、最终将所述加样头19从所述加样头适配件12上卸除下来；所述光电开关组合包括所述光电挡轴17和所述光电开关18，所述光电挡轴17安装在所述压板4上、所述光电开关18安装在所述基板1上，当所述直线运动模块2的直线运动零件201沿直线方向运动到所述光电挡轴17恰好挡住所述光电开关18的光电信号、此位置作为所述活塞6的参考位置。
图3是本发明实施例所提供的一种加样头卸除模块的结构示意图，所述加样头卸除模块包括所述压板4、所述卸除加样头零件14、所述弹簧15和所述导向杆16。内部连接关系包括：所述加样头卸除模块安装在所述泵体10上；所述卸除加样头零件14由1个或者多个过孔和若干个安装孔，所述加样头适配件12穿过所述过孔、所述过孔的内径小于所述加样头19的外径、所述过孔的数量和所述加样头适配件12的数量相同，所述导向杆16连接在所述卸除加样头零件14的所述安装孔上；所述泵体10上有台阶孔，所述导向杆16穿过所述泵体10上的台阶孔的通孔部分，所述导向杆16的末端有螺纹、和所述卸除加样头零件14相连，所述导向杆16的头部有一段直径大于杆体，在所述导向杆16的所述头部和所述泵体10上的所述台阶孔之间放置所述弹簧15；在所述弹簧15的作用下，所述导向杆16的所述头部远离所述泵体10，所述卸除加样头零件14和所述泵体10靠近、远离所述加样头19；当所述直线运动模块2的直线运动零件201推动所述活塞6沿进入所述泵腔方向继续运动直到所述压板4和所述导向杆16接触并推动所述导向杆16继续向下运动时、所述导向杆16推动所述卸除加样头零件14远离泵体10而靠近所述加样头19、最终将所述加样头19从所述加样头适配件12上卸除下来。
图4A、4B和4C为本发明实施例的三种工作状态下内部组件关系的示意图，图4A为吸液过程状态，图4B为把液体排出状态，图4C为把一次性加样头卸除的状态。
图5A为所述活塞密封模块的一种结构示意图。所述活塞密封模块包括密封件7、密封件附件8和密封件压板9。连接关系包括：所述密封件7和密封件附件8装在所述泵体10内的所述泵腔的活塞密封组件放置区域内，所述密封件附件8在所述密封件7的外圆面上，所述密封件附件8用来实现所述密封件7和所述泵体10间的密封，所述密封件7用来实现所述密封件7和所述活塞6之间的密封；并用所述密封件压板9压住所述密封件7。
图5B为所述活塞密封模块的另一种结构示意图。所述活塞密封模块包括密封件7和密封件压板9。连接关系包括：所述密封件7装在所述泵体10内的所述泵腔的活塞密封组件放置区域内，所述所述密封件7用来实现所述密封件7和所述泵体10间的密封、所述密封件7和所述活塞6之间的密封；并用所述密封件压板9压住所述密封件7。
Claims (7)
1.一种精密移液器，其特征在于：
所述精密移液器由直线运动模块、活塞、活塞密封模块、泵体、加样头适配模块、加样头卸除模块、位置传感组件和基板组成；直线运动模块带动活塞向远离泵腔方向移动、将液体吸入加样头，直线运动模块带动活塞向进入泵腔方向移动、将液体排出加样头，直线运动模块沿进入泵腔运动方向继续前行时推动加样头卸除模块的导向推杆、使加样头卸除模块的卸除加样头零件靠近加样头并推动加样头和加样头适配模块分离；同一套运动机构实现移液功能和取卸加样头功能、并且运动机构集成在精密移液器内。
2.根据权利要求1所述精密移液器，其特征在于：
所述直线运动模块通过电机法兰安装在基板上，直线运动模块包括电机、直线传动组件、导向组件和直线运动零件，所述直线运动模块的所述直线运动零件直接和所述活塞相连或者通过一个连接件相连，直线运动零件在电机驱动、直线传动组件传动、导向组件导向下沿着活塞轴心方向前后移动；或者利用基板上某一面作为直线运动模块的导向组件的导向面，导向面可以是平面、或者是曲面。
3.根据权利要求1所述精密移液器，其特征在于：
所述活塞的外圆面和活塞密封件的内圆面之间通过尺寸配合形成密封配合，所述尺寸配合可以是间隙配合、零间隙配合或者过盈配合。
4.根据权利要求1所述精密移液器，其特征在于：
所述泵体有泵腔，所述泵腔包括多个互相连通的区域，依次为活塞密封组件放置区域、活塞运动区域、连通区域和加样头适配模块放置区域，各个区域互相连通，所述泵腔有一个或者多个，所述活塞的数量和所述泵腔的数量、所述加样头适配模块的数量相同。
5.根据权利要求4所述精密移液器，其特征在于：
所述活塞密封模块包括密封件、密封件附件和密封件压板，所述密封件压板将所述密封件和所述密封件附件压在所述泵腔的所述活塞密封组件放置区域内，所述活塞穿过所述密封件且两者之间通过尺寸配合实现密封、所述密封件附件安装在所述密封件和所述泵腔之间并通过尺寸配合实现所述密封件和所述泵腔之间的密封；或者所述活塞密封模块只有所述密封件，所述密封件压板将所述密封件压在所述泵腔的所述活塞密封组件放置区域内、所述活塞穿过所述密封件且两者之间通过尺寸配合实现密封，所述密封件和所述泵腔之间通过尺寸配合实现所述密封件和所述泵腔之间的密封。
6.根据权利要求4所述精密移液器，其特征在于：
所述加样头适配模块包括加样头适配件、加样头适配件密封件和加样头适配件压紧块，所述加样头适配件密封件安装在所述加样头适配件和所述泵体的所述泵腔之间并实现密封，通过所述加样头适配件压紧块将所述的所述加样头适配件、所述加样头适配件密封件压入到所述泵腔的所述加样头适配模块放置区域内。
7.根据权利要求6所述精密移液器，其特征在于：
所述加样头卸除模块包括压板、卸除加样头零件、弹簧和导向杆；内部连接关系包括：所述加样头卸除模块安装在所述泵体上；所述卸除加样头零件由1个或者多个过孔和若干个安装孔，所述加样头适配件穿过所述过孔、所述过孔的内径小于所述加样头的外径、所述过孔的数量和所述加样头适配件的数量相同，所述导向杆连接在所述卸除加样头零件的所述安装孔上；所述泵体上有台阶孔，所述导向杆穿过所述泵体上的台阶孔的通孔部分，所述导向杆的末端有螺纹、和所述卸除加样头零件相连，所述导向杆的头部有一段直径大于杆体，在所述导向杆的所述头部和所述泵体上的所述台阶孔之间放置所述弹簧；在所述弹簧的作用下，所述导向杆的所述头部远离所述泵体，所述卸除加样头零件和所述泵体靠近、远离所述加样头；当所述直线运动模块的直线运动零件推动所述活塞沿进入所述泵腔方向继续运动直到所述压板和所述导向杆接触并推动所述导向杆继续向下运动时、所述导向杆推动所述卸除加样头零件远离泵体而靠近所述加样头、最终将所述加样头从所述加样头适配件上卸除下来。
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|---|---|---|---|
| CN202021929473.7U CN214261937U (zh) | 2020-09-08 | 2020-09-08 | 一种精密移液器 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| CN214261937U true CN214261937U (zh) | 2021-09-24 |
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ID=77806182
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114146741A (zh) * | 2020-09-08 | 2022-03-08 | 沈馨儿 | 一种精密移液器 |
| CN115069323A (zh) * | 2022-07-12 | 2022-09-20 | 北京青元开物技术有限公司 | 一种微量移液器 |
-
2020
- 2020-09-08 CN CN202021929473.7U patent/CN214261937U/zh active Active
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