TW201526934A - 具備預先排出功能的電動吸量管 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種具備能正確且確實形成吐出容量之預先排出功能的電動吸量管。本發明包含：與吸量管用吸頭(8)連通的量筒(2)、和在量筒內上下移動的活塞(3)、和使活塞上下動作用的滾珠螺桿(5)、和可使滾珠螺桿正逆轉的旋轉驅動馬達(6)、和可控制馬達轉數的控制手段(20)、以及可選擇設定容量與吸量管之動作模式的使用者界面部(18)，在吸引動作時，係吸引設定容量與補正容量，且在吸引動作後立即自動排出補正容量。

Description

具備預先排出功能的電動吸量管

本發明係關於用來吸引/排出所設定之容量之液體之計量裝置的吸量管，特別是關於具備能夠確保排出容量精度之功能的電動吸量管。

被稱作吸量管之具有液體定容量排出功能的計量裝置，係藉由在吸量管內部所具備之可動活塞的移動所致之體積變化，來作為空氣量的變化，並將空氣量變化份量之容積份量的液體，由安裝在吸量管前端的吸頭吸引、排出。特別是，電動式的吸量管是採用藉由滾珠螺桿與旋轉驅動馬達來進行活塞之上下動作的機構，由於活塞的動作可藉由馬達的轉數而以電力控制，故能夠安定地進行吸引/排出動作。

因此，電動吸量管係適用於定容量排出，藉由使用者所設定之規定容量來吸引含有藥劑等之溶液，並將吸引份量一次排出，多使用於分注作業。

特別是，有一部分的電動吸量管，可以以規定容量×分注次數的總量來吸引液體，並以設定次數連續 排出規定容量，進行連續分注作業(例如專利文獻1)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2008-39785號公報(段落0025等)

在連續分注中，最初的排出(第一次的分注)之際所排出的容量，大多相對於規定容量而言會較少。此原因係推測如下。首先在吸引液體時，用來吸引液體之吸量管的活塞會上升，但是從最初的排出之後，活塞會在每次以一定量分注時緩緩下降。因此，吸引後之最初的排出，由於活塞的動作係由上升反轉為下降，故最初的排出會因為活塞的動作而含有因反轉導致之滾珠螺桿機構上的誤差(以螺桿齒隙為代表)。該誤差並不限於連續分注之最初的排出，只要是伴隨著吸引後排出之分注動作的情況，則必然會產生，且此在機構原理上係無法避免。

對此，在吸引時吸引比規定容量更多，而在轉移至分注之前，由使用者進行排出該預先吸引份量的作業，藉此具備提高排出精度的功能。但是，此情況時，由於從吸引轉移至分注之前會加上排出動作，故對使用者而 言會感到麻煩，且若忽視該作業的話，將無法確保精度。

本發明係基於以往技術的問題點而完成者，其目的係在於提供一種具備能正確且確實形成吐出容量之功能的電動吸量管。

為了達成前述的目的，本發明之電動吸量管，其特徵為包含：與為了吸引/排出液體而安裝之吸量管用吸頭連通的量筒、和在量筒內上下移動的活塞、和使活塞上下動作用的滾珠螺桿、和可使滾珠螺桿正逆轉的旋轉驅動馬達、和可控制馬達轉數的控制手段、以及可選擇吸引/排出容量之設定與吸量管之動作模式的使用者界面部，在吸引動作時，係吸引：成為使用者所設定之吸引/排出容量的設定容量與由控制手段所設定之補正容量，且在吸引動作後立即自動排出補正容量。

前述控制手段，較佳為因應分注液體的黏度來增減前述補正容量。

前述控制手段，較佳為因應使用吸頭的形狀來增減前述補正容量。

前述控制手段，較佳為因應分注規定容量來增減前述補正容量。

前述電動吸量管較佳為具備非揮發性記憶體，且於記憶體中記憶有關於增減前述補正容量之調整值的調整資料，前述控制手段，係配合分注條件來從前述記 憶體讀取調整值並使用。

前述調整值，較佳為可以從透過外部通訊埠的外部裝置來任意地寫入，該外部通訊埠係設在前述使用者界面部或前述電動吸量管。

根據本發明的電動吸量管，為了消除滾珠螺桿機構(滾珠螺桿與螺帽之間)中因螺桿齒隙所導致之排出容量的誤差，在吸引動作時，除了吸引使用者所設定之容量以外，還會吸引由控制手段所設定之補正容量β，在吸引動作後馬上自動地使活塞往排出方向微量動作，將相當於螺桿齒隙份量的補正容量β排出。亦即，根據本發明的電動吸量管，吸引時會自動進行螺桿齒隙份量的誤差調整，故可確保排出容量的精度，且使用者可馬上進行分注作業。

此外，該預先排出功能，係因應分注條件而使控制手段自動調節補正容量β，故能更加提高分注精度。具體來說，在分注液體的黏度較高、使用之吸頭形狀較長，分注的規定容量較多的情況等，由於吸量管係利用活塞移動所致之體積變化而將液體吸引至吸頭的機構，故有著無法得到活塞所致之體積變化份量的吸引量，而使所排出之容量比規定容量更少的傾向，因此藉由多吸引補正容量β，可更正確地進行分注。

且，關於補正容量β之調整值的資料，係記 憶在非揮發性記憶體中，且配合包含控制手段、分注液體、吸頭形狀、分注量等分注條件，將調整值從記憶體中讀取並使用，故能在瞬間決定補正容量β，不會使分注作業延遲。又，補正容量β的調整值，係可對預先作成的資料表格等，任意地追加新資料。

1‧‧‧本體外殼

2‧‧‧量筒

3‧‧‧活塞

4‧‧‧驅動器

5‧‧‧滾珠螺桿

6‧‧‧馬達

7‧‧‧吸頭座

8‧‧‧吸頭

9‧‧‧活塞位置偵測感測器

10‧‧‧電路板

11‧‧‧蓄電池

12‧‧‧解放開關

14‧‧‧操作開關

15‧‧‧電源聯接器

151‧‧‧AC適配器

152‧‧‧商用電源

16‧‧‧置指部

17‧‧‧充電接點

18‧‧‧使用者界面部

18a‧‧‧液晶面板

18b‧‧‧蜂鳴器

18c‧‧‧操作按鈕

20‧‧‧演算處理部

21‧‧‧記憶體

22‧‧‧外部通訊埠

100‧‧‧電動吸量管

200‧‧‧β調整表格

圖1為表示本發明之一實施例之電動吸量管的前視圖。

圖2為相同電動吸量管的右側視圖。

圖3為相同電動吸量管之驅動機構的概略圖。

圖4為相同電動吸量管的方塊圖。

圖5為相同電動吸量管之適用預先排出功能之連續分注的作業印象圖。

圖6為相同電動吸量管的資料表格範例。

圖7為相同電動吸量管之適用預先排出功能之連續分注模式下的流程圖。

圖8為相同電動吸量管之適用預先排出功能之其他動作模式下之連續分注的作業印象圖。

圖9為相同電動吸量管之適用預先排出功能之其他動作模式下之連續分注的流程圖。

接著，參考圖式說明本案發明較佳的實施型態。圖1為表示本發明之一實施例之電動吸量管的前視圖，圖2為相同電動吸量管的右側視圖，圖3為相同電動吸量管之驅動機構的概略圖。

符號100係電動吸量管，其為全長約280mm左右之以手持來操作的微吸量管。符號1係於縱方向較長之圓筒狀的本體外殼1，在嵌合前外殼與後外殼而區劃出之該外殼的內部，具備：液體吸入排出用之細長的量筒2、插入量筒2內且可氣密地朝上下方向往復移動的活塞3、與活塞3同軸連結並使活塞3朝上下方向移動用的滾珠螺桿5、和內裝該滾珠螺桿螺帽並可使滾珠螺桿5朝正逆之任一方向旋轉驅動的中空步進馬達6。

符號7為吸頭座，係本體外殼1的一部分，且可裝卸地卡合在本體外殼1的下方。在組裝時，係將管徑形成為較細之量筒2的下部側予以收容。於吸頭座7的下端部安裝有吸量管用吸頭8(圖中為虛線表示)，其與量筒2的下端部插通，並可裝卸地安裝。

在電動吸量管100的正面，設有使用者界面部18。使用者界面部18，係具備液晶面板(表示部)18a及操作按鈕18c，其可進行吸引/排出容量之參數設定(設定容量)，或是吸量管之動作模式的選擇等。又，本說明書中，所謂的設定容量，在動作模式中係顯示使用者所設定的量，在分注之際代表著規定容量，在連續分注之際代表著規定容量×分注次數的量，在異容量連續分注之際代 表著分注次數不同之規定容量之和的量。

在使用者界面部18的下方，設有用來拆除吸頭8的解放開關12。解放開關12係與吸頭座7機械性地連結，藉由將解放開關12往下方向按壓，吸頭8會被往下壓而從吸頭座7脫離。

在電動吸量管100的背面，設有用來開始操作的操作開關14。且，在操作開關14的下方，設有在操作時成為支撐輔助及在非操作時成為止動件的置指部16。

且，在本體外殼1內，於使用者界面部18的內面收容有電路板10，且於馬達6的上方位置收容有用來驅動電路板10或馬達6的蓄電池11。

在電動吸量管100的左右側面，設有與蓄電池11電性導通之突狀的充電接點17，其係用來與對蓄電池11充電之外部充電裝置電性導通。

電動吸量管100，具備2種系統的能源供給線路，除了上述蓄電池11外，亦可從電動吸量管100之右側面所具備之電源聯接器15，透過AC適配器151來取得商用電源152的電源。

圖4為相同電動吸量管的方塊圖。符號20係成為控制手段的演算處理部，與使用者界面部18連接。演算處理部20係藉由操作按鈕18c而動作，對表示部18a或音響訊號蜂鳴器18b輸出訊號，且將設定、控制內容等(較佳為蜂鳴器聲音一起)表示於畫面。

符號4為控制步進馬達6的驅動器，符號9為活塞位置偵測感測器，演算處理部20，係從活塞位置偵測感測器9得到訊號來偵測出活塞3的位置(原點)之後，對驅動器4輸入使活塞3以目標之移動量移動所需的馬達旋轉數。當按下操作開關14時，馬達6受到驅動器4的控制而旋轉，且透過滾珠螺桿機構5使活塞3在量筒2內上下動作，而對量筒2內減壓加壓，使設定之容量的分注液體被吸頭8吸入或排出。

符號21為非揮發性的資料記憶體，符號22為外部通訊埠，演算處理部20係將設定、控制內容或演算結果對資料記憶體21進行輸出或讀取。且，演算處理部20，可透過外部通訊埠22而與外部PC等進行資料的互相通訊。

接著，針對電動吸量管100之關於本案發明的預先排出功能進行說明。

電動吸量管100，係可實行分注、連續分注、異容量連續分注、校正、混合、攪拌等各種動作模式。其中，預先排出功能係在伴隨著吸引後排出之分注動作的所有的動作模式下實行，作為一例，詳細地說明連續分注模式下的動作。

圖5為適用預先排出功能之連續分注的動作印象圖。該模式係設定規定容量×分注次數，並吸引該設定容量全量之後，以設定次數連續排出規定容量。在電動吸量管100，將規定容量設為20(μL)、分注次數設為8 (次)時，一旦按下操作開關14，便開始吸引設定容量(20×8=160(μL))，該吸引動作時，除了吸引設定容量160(μL)以外還吸引補正容量β(μL)，且在吸引動作後立刻自動排出補正容量β(μL)。接著，隨著依序按下操作開關14，將規定容量的20μL分注八次。

然後，補正容量β，係因應分注條件，參考保存有關於補正容量β之調整值之資料表格的記憶體21，並基於β調整表格200來設定演算處理部20。

圖6為同電動吸量管之資料表格的例子。β調整表格200之中，a：黏度參數、b：吸頭形狀參數、c：分注規定容量參數、d：機種調整、e：手動調整。補正容量β係藉由a~e的組合來決定。

黏度參數a：分注液體的黏度越高，則會有吸引量比藉由活塞所致之體積變化份量還少的傾向。因此，隨著分注液體的黏度上升，將補正值β設定成較大的值。舉例來說，將黏度分成等級，隨著等級的階級上升，將補正容量β的值設得越大。例如，使等級二相當於水(1.0(mPa‧s))，並使相對於等級二設定更低黏度側的等級一，及更高黏度側的等級三、四、五...。圖6所示之數值，僅為表示此概念的範例，可考慮各種變形。

吸頭形狀參數b：活塞用吸頭，係在市面上流通有各式各樣者，但大致可分為短吸頭與長吸頭。使用吸頭形狀較長時，會有吸引量比藉由活塞所致之體積變化份量還少的傾向。因此，在長吸頭時將補正容量β設定成較 大的值。圖6所示之數值，僅為表示此概念的範例，可考慮各種變形。

分注規定容量參數c：當欲分注的規定容量較多時，會有吸引量比藉由活塞所致之體積變化份量還少的傾向。因此，當分注規定容量較多時，將補正容量β設定成較大的值。圖6所示之數值，僅為表示此概念的範例，可考慮各種變形。

機種調整d：依據電動吸量管的機種(容量尺寸)來進行調整。亦即，將補正容量β最終調整為符合吸量管的容量尺寸。機種調整值d，係在出貨時預先將對應機種的值記憶在表格中。圖6所示之數值，僅為表示此概念的範例，可考慮各種變形。

手動調整e：設計成可以將因操作者的習慣或計量環境而經常性產生的偏差，對補正容量β進行任意調整。該手動調整值e，係根據校正時等的結果而決定較佳。又，可任意地寫入記憶體21。

然後，演算處理部20，係例如由以下的演算式(1)來決定補正容量β。

β={(a+b+c)×d}+e‧‧‧(1)

亦即，將參數a、b及c的和以機種調整值d來調整之後，再將以手動調整值增減之後的值作為補正容量β。

舉例來說，若適用於圖6的數值的話，在a：水(黏度1.0mPa‧s，等級二)、b：短吸頭、c：規定容量100μL、d：容量200~1200μL的機種、e：無手動調整，的情況下，由式(1)求出補正容量β=(6+0+4)×3±0=30μL。

又，如上述般，β調整表格200的數值僅為一例，只要因應上述參數說明中所述的傾向來決定即可。上述演算式(1)亦僅為一例，可預定追加其他的參數，或是調整各參數的權重等各種變更。

圖7為適用於預先排出功能之連續分注模式下的流程圖。從操作按鈕18c選擇連續分注模式後，在步驟S1，輸入每一次分注時的規定容量m(μL)。接著，在步驟S2輸入分注的次數n(次)。接著，在步驟S3輸入分注液體的黏度(mPa‧s)。接著，在步驟S4輸入使用吸頭為短吸頭或長吸頭。步驟S1~S4亦可為不同順序，表示部18a可與操作按鈕18c進行互動。該分注條件的輸入結束後移到步驟S5，演算處理部20係檢索β調整表格200，並演算、設定適用於本次連續分注的補正容量β(μL)。接著，按下操作開關14後移到步驟S6，為了吸引設定容量m×n(μL)加上補正容量β(μL)的量，使演算處理部20將對應此的數值輸入至驅動器4，控制馬達6的旋轉，使活塞3朝吸引方向動作來吸引液體。在該吸引動作後馬上到步驟S7，演算處理部20係將補正容量β(μL)份量，藉由將馬達6的旋轉成為逆轉，使活塞3 朝排出方向動作，而排出補正容量β(μL)。接著，在步驟S8初始化計數，在步驟S9分注規定容量，在步驟S10使計數+1，且於步驟S10確認分注是否進行到設定次數，若未到達時則回到步驟S6的動作繼續分注，若到達時則結束分注。

針對預先排出功能，以其他的動作模式說明另外一例。圖8為適用於預先排出功能之其他動作模式之連續分注動作的印象圖。

連續分注的方法，係在吸量管動作中，吸引比設定容量更多的被計量液體，且多吸引的部份不會用於計量，藉此在各排出中正確地排出規定容量。

電動吸量管100中，當規定容量為20(μL)、分注次數為8(次)並選擇此動作模式時，按下操作開關14後，開始吸引設定容量160(μL)與多餘吸引容量α(μL)，該吸引動作時，進一步吸引補正容量β(μL)，並在吸引動作後馬上自動排出補正容量β(μL)。接著，依序按下操作開關14，將規定容量20μL分注八次，並在最後將多餘吸引容量α(μL)作為殘液而排出。

圖9為適用於預先排出功能之其他動作模式之連續分注的流程圖。對於與連續分注模式相同的作業，引用相同的步驟編號並省略說明。選擇該動作模式時，步驟S21~S24，係與步驟S1~S4相同，進行分注條件的輸入。接著，步驟S25係與步驟S5相同，演算適用於本次 連續分注的補正容量β(μL)。接著，當按下操作開關14時，移到步驟S26，吸引mn+β+α(μL)的液體。關於多餘吸引容量α(μL)，係對應使用機種，在出貨時決定預先設定的數值，且記憶在記憶體21內。在該吸引動作後馬上到步驟S27，其與步驟S7同樣地排出補正容量β(μL)。接著，步驟S28~S31，係與步驟S8~S11相同，進行設定次數的分注，且當到達設定次數時，移到步驟S32，排出多餘吸引容量α(μL)並結束。

又，以上，補正容量β係以參考β調整表格200而決定的例子進行說明，但補正容量β亦可根據實測值來決定。例如，藉由吸量管容量測試器等可實測排出容量的機器，調查設定容量與實測容量的差A，並例如由以下的演算式(2)決定補正容量β。

β=A+e‧‧‧(2)

(唯，e係手動調整值)

舉例來說，若在設定容量為1200μL、實測容量為1180μL、無手動調整的情況下，其差A為20μL，由式(2)求出補正容量β=20+0=20μL。

以上，根據本實施例，電動吸量管100係吸引設定容量與多餘的補正容量β，並在吸引動作後馬上自動排出補正容量β，由於具備預先排出功能，故會自動地調整在吸引時之螺桿齒隙份量的誤差，而確保排出容量的 精度，且使用者可立即進行分注作業。

此外，該預先排出功能，β調整表格200係記憶在記憶體21中，且可任意追加，故演算處理部20可因應分注條件來瞬時地自動調節補正容量β的決定，不會產生分注作業的延遲，並可進一步提高分注精度。

Claims (6)

1. 一種電動吸量管，其特徵為包含：與為了吸引/排出液體而安裝之吸量管用吸頭連通的量筒、和在量筒內上下移動的活塞、和使活塞上下動作用的滾珠螺桿、和內裝滾珠螺桿之螺帽並可使滾珠螺桿正逆轉的旋轉驅動馬達、和可控制馬達轉數的控制手段、以及可選擇吸引/排出容量之設定與吸量管之動作模式的使用者界面部，在吸引動作時，係吸引：成為使用者所設定之吸引/排出容量的設定容量；以及相當於由控制手段所設定之前述滾珠螺桿與前述螺帽之間的背隙量的補正容量，且在吸引動作後立即自動排出補正容量。
2. 如請求項1所記載之電動吸量管，其中，前述控制手段，係因應分注液體的黏度來增減前述補正容量。
3. 如請求項1或2項所記載之電動吸量管，其中，前述控制手段，係因應使用吸頭的形狀來增減前述補正容量。
4. 如請求項1~3中任一項所記載之電動吸量管，其中，前述控制手段，係因應分注規定容量來增減前述補正容量。
5. 如請求項1~4中任一項所記載之電動吸量管，其中，前述電動吸量管具備非揮發性記憶體，於記憶體中記憶有關於增減前述補正容量之調整值的調整資料，前述控制手段，係配合分注條件來從前述記憶體讀取調整值並使 用。
6. 如請求項5所記載之電動吸量管，其中，前述調整值，係可以從透過外部通訊埠的外部裝置來任意地寫入，該外部通訊埠係設在前述使用者界面部或前述電動吸量管。