專利名稱：自動(dòng)配液合成儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液體定量配制設(shè)備，特別是一種對(duì)多種液體實(shí)現(xiàn)自動(dòng)精確定量配制和和混合的設(shè)備。
在生化、免疫實(shí)驗(yàn)及微量化學(xué)分析時(shí)，需要對(duì)各種化學(xué)試劑、生物制劑、無(wú)菌制劑、放射性同位素及傳染性、毒性和腐蝕性液體進(jìn)行定量加液，且常常需要較大批量地制取各種實(shí)驗(yàn)樣品。目前常用的是手動(dòng)精密移液量具，雖然定量精確，且可更換吸液尖，但由于是手動(dòng)操作，使用較麻煩，特別是制備樣品較多時(shí)，手動(dòng)操作工作量很大，且易因手放松按鍵速度不同而造成定量誤差。隨著基因工程的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)中常常需要使用上百種原液配制數(shù)百個(gè)試樣，手工操作工作量大且易發(fā)生錯(cuò)誤，因而迫切需要一種自動(dòng)液體制樣設(shè)備。國(guó)外現(xiàn)有一種泵吸式自動(dòng)控制移液器，采用固定針頭式取樣管移液，通過(guò)操作吸液泵定量吸取液體，這種方式實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，批量制樣時(shí)操作較簡(jiǎn)單，但是取樣管針頭不能更換，每次移液后需嚴(yán)格清洗，常常有微量交叉污染現(xiàn)象，影響目標(biāo)溶液的可靠性；另外，移液器針頭的固定形式，在取液范圍變化較大時(shí)，很難保證精度。因而，如何實(shí)現(xiàn)一種自動(dòng)控制并可自動(dòng)更換吸液尖的液體制樣設(shè)備，滿足生物工程及醫(yī)藥、精細(xì)化工等領(lǐng)域的批量制樣需求，是當(dāng)前生物技術(shù)自動(dòng)化工程中一個(gè)急需解決的問(wèn)題。
本發(fā)明目的是提供一種不會(huì)發(fā)生交叉污染的自動(dòng)控制的配液合成制樣設(shè)備。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種自動(dòng)配液合成儀，包括殼體、與殼體固定連接的工作臺(tái)面、移液機(jī)構(gòu)和數(shù)控裝置，所述移液機(jī)構(gòu)主要由帶有X軸、Y軸、Z軸三個(gè)數(shù)控定位運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械手和可更換的移液器組成，機(jī)械手上設(shè)置有移液器固定裝置和數(shù)控的驅(qū)動(dòng)齒輪，所述驅(qū)動(dòng)齒輪與移液器上的齒輪相配合；所述殼體上設(shè)有懸掛架，懸掛架上設(shè)有至少2個(gè)與移液器配合的懸掛位；所述工作臺(tái)面上設(shè)有多個(gè)定位件。
上述技術(shù)方案中，所述的“殼體”是指容納和支撐工作臺(tái)面的外殼，包括底座和側(cè)壁，為方便操作，側(cè)壁上可以開(kāi)有較大的窗口，僅保留用于支撐數(shù)控運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的連接梁，數(shù)控裝置的主體可以和殼體分離，通過(guò)線纜實(shí)現(xiàn)電連接；所述“機(jī)械手”是指用于夾持和驅(qū)動(dòng)移液器或類似部件的機(jī)構(gòu)；所述“移液器”是指用于該類設(shè)備的移液部件，可以是普通液體稱液器、高粘度液體移液器，也可以用機(jī)械手夾持、驅(qū)動(dòng)有類似結(jié)構(gòu)的非移液部件，這些部件將在另外的專利申請(qǐng)中體現(xiàn)，其中普通液體用的移液器是本發(fā)明必需的，已經(jīng)在中國(guó)專利申請(qǐng)00221663.9中公開(kāi)；所述“懸掛架”是用于懸掛各種操作部件(如移液器)的，使設(shè)備能自動(dòng)更換操作部件，以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)多量程液體配制；所述“數(shù)控裝置”是通常的機(jī)械數(shù)控結(jié)構(gòu)，控制部分可以是通用PC、工業(yè)用PC、專用單片機(jī)或單板機(jī)等，控制傳遞可以采用PLC邏輯控制器或其他選通控制裝置，傳動(dòng)部分可以用步進(jìn)馬達(dá)等實(shí)現(xiàn)。
上述技術(shù)方案中，所述工作臺(tái)面上置有移液器一次性針頭丟棄盒，上面固定連接有帶凹槽的針頭脫卸片；所述工作臺(tái)面上設(shè)有至少1個(gè)由所述定位件構(gòu)成的移液器一次性針頭替換盒固定位。
進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述工作臺(tái)面上還設(shè)有一個(gè)針頭檢測(cè)器，主要用于檢測(cè)在自動(dòng)更換一次性吸液針頭時(shí)是否成功；所述針頭檢測(cè)器可以是包括連接在撥桿上的遮光片和光電耦合器，其信號(hào)輸出與數(shù)控裝置電連接；所述針頭檢測(cè)器也可以是一個(gè)磁性傳感器，與其配套使用的一次性針頭為帶磁性的針頭。
上述技術(shù)方案中，所述自動(dòng)更換的移液器可以是某一特定量程的移液器，也可以是高粘度樣品專用的移液器。
上述技術(shù)方案中，還可以設(shè)有取盒器或攪拌器，所述取盒器或攪拌器上部設(shè)有與移液器相同的定位槽和夾持槽，并通過(guò)內(nèi)置的齒輪與機(jī)械手上的驅(qū)動(dòng)齒輪相配合。
上述技術(shù)方案中，所述X軸、Y軸、Z軸三個(gè)數(shù)控定位運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其傳動(dòng)部分可以采用同步帶，也可以用絲桿傳動(dòng)，還可以用鋼絲傳動(dòng)。
本發(fā)明的工作原理是根據(jù)配液需求，在工作臺(tái)面上由定位件確定的各個(gè)區(qū)域內(nèi)分別放置原液、各種型號(hào)的吸液尖、配液盒等，并將原液分布數(shù)據(jù)、配方、目標(biāo)容器數(shù)據(jù)輸入數(shù)控裝置(如PC機(jī))內(nèi)，形成數(shù)據(jù)庫(kù)文件；運(yùn)行時(shí)，數(shù)控的軟件系統(tǒng)根據(jù)這些數(shù)據(jù)文件，從速度、省料等因素分析，自動(dòng)生成最佳操作流程，按序列輸出操作控制信號(hào)，通過(guò)X軸、Y軸、Z軸的三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)，分別完成取移液器、裝吸液尖、檢測(cè)吸液尖、吸液、移液、更換吸液尖等操作，還可通過(guò)機(jī)械手自動(dòng)更換不同操作部件實(shí)現(xiàn)攪拌、更換配液容器等操作；在數(shù)控裝置的控制下，設(shè)備反復(fù)實(shí)施上述移液操作，能夠在沒(méi)有人工干預(yù)的情況下，用較短的時(shí)間配置出各種目標(biāo)溶液。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)1、由于本發(fā)明設(shè)置的機(jī)械手具有X、Y、Z軸三個(gè)數(shù)控運(yùn)動(dòng)軸和數(shù)控的驅(qū)動(dòng)齒輪，機(jī)械手并設(shè)有移液器固定裝置用于夾持和釋放、更換移液器，因此可以在沒(méi)有其它設(shè)備要求或人工干預(yù)的情況下，用較短的時(shí)間配置出各種目標(biāo)溶液，操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠，工作效率高。
2、由于本發(fā)明設(shè)置了針頭脫卸片和針頭替換盒固定位，可以自動(dòng)更換移液器針頭(吸液尖)，因而配置溶液間無(wú)交叉污染發(fā)生，保證了配置溶液的可靠性。
3、由于本發(fā)明能夠自動(dòng)更換移液器，可以實(shí)現(xiàn)用一個(gè)電機(jī)完成多種不同量程移液器的移液功能，保證了移液精度，另一方面，可以方便地更換一種高粘度液體移液器，實(shí)現(xiàn)對(duì)高粘度液體的配液功能。
4、在本發(fā)明的工作臺(tái)面上設(shè)置針頭檢測(cè)器，可以檢測(cè)吸液尖是否正確安裝在移液器上，避免自動(dòng)更換針頭時(shí)發(fā)生針頭(吸液尖)脫落的問(wèn)題。
5、本發(fā)明中機(jī)械手與操作部件之間統(tǒng)一的夾持及驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，除了可以更換不同量程及類型的移液器外，還可以方便地控制其他操作部件，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)配液盒、加蓋等功能，便于進(jìn)行功能擴(kuò)充。
附

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為圖1的俯視圖；附圖3為圖1的A-A剖視圖；附圖4為圖1的B-B剖視圖；附圖5為圖1的左視圖。
其中[1]、殼體；[2]、X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；[3]、Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；[4]、Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；[5]、控制電路盒；[6]、懸掛架；[7]、取盒器；[8]、移液器；[9]、工作臺(tái)面；[10]、機(jī)械手；[11]、移液器；[13]、攪拌器；[14]、溶液瓶存放盒；[15]、驅(qū)動(dòng)齒輪；[16]；凹槽；[17]、針頭脫卸片；[18]、針頭丟棄盒；[19]、針頭檢測(cè)器；[20]、條碼讀取器；[21]、圓蓋存放盒；[22]、針頭替換盒；[24]、培養(yǎng)板；[25]、齒輪；[26]、定位槽；[27]、夾持槽；[28]、定位件；[29]、接口；[33]、同步輪；[35]、同步帶。
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例一參見(jiàn)附圖1至附圖5所示，一種自動(dòng)配液合成儀，包括殼體1、與殼體1固定連接的工作臺(tái)面9、移液機(jī)構(gòu)和數(shù)控裝置，所述移液機(jī)構(gòu)主要由帶有X軸、Y軸、Z軸三個(gè)數(shù)控定位運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2、3、4的機(jī)械手10和可更換的移液器8組成，機(jī)械手10上設(shè)置有移液器固定裝置和數(shù)控的驅(qū)動(dòng)齒輪15，所述驅(qū)動(dòng)齒輪15與移液器8上的齒輪25相配合，為保證機(jī)械手10的可靠運(yùn)行，在X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2中還設(shè)置了同步帶35和兩個(gè)同步輪33；所述殼體1上設(shè)有懸掛架6，懸掛架6上設(shè)有6個(gè)懸掛位，分別用于定位3種不同量程的移液器8、1種高粘度液體的移液器11、取盒器7和攪拌器13，上述各操作部件均設(shè)有定位槽26和夾持槽27，定位槽26用于定位并固定在懸掛位上，夾持槽27用于和機(jī)械手10配合，各操作部件均內(nèi)置有與機(jī)械手10上的驅(qū)動(dòng)齒輪15相配合的齒輪25，用于控制移液、夾持盒體等相關(guān)操作；所述工作臺(tái)面9上設(shè)有多個(gè)桿狀的定位件28，各定位件28分別形成定位區(qū)，用于容納、定位各有關(guān)盒體，包括，移液器一次性針頭丟棄盒18，6至9個(gè)一次性針頭替換盒22固定位，配液培養(yǎng)板24，圓蓋存放盒21，溶液瓶存放盒14等；針頭丟棄盒18上面固定連接有帶凹槽16的針頭脫卸片17。
本實(shí)施例的數(shù)控裝置采用PC機(jī)控制，PC機(jī)單獨(dú)放置，殼體2內(nèi)設(shè)有控制電路盒5，PC機(jī)與控制電路盒5間通過(guò)電纜接口29連接。
實(shí)施例二如實(shí)施例一所示的自動(dòng)配液合成儀，為進(jìn)一步提高操作的可靠性及自動(dòng)化，還可以設(shè)有一個(gè)針頭檢測(cè)器19，目前移液器使用的針頭(吸液尖)，一般有普通吸液尖和帶磁性的吸液尖兩種，可以根據(jù)準(zhǔn)備選用的針頭，設(shè)置不同的針頭檢測(cè)器19，對(duì)于普通的針頭，可以采用機(jī)械加光電式傳感檢測(cè)機(jī)構(gòu)，包括連接在撥桿上的遮光片和光電耦合器，其信號(hào)輸出與數(shù)控裝置電連接，當(dāng)帶有針頭的移液器從撥桿一側(cè)經(jīng)過(guò)時(shí)，帶動(dòng)撥桿轉(zhuǎn)動(dòng)，遮光片經(jīng)過(guò)光電耦合器，發(fā)出檢測(cè)信號(hào)，針頭移過(guò)后復(fù)位，也可以根據(jù)類似原理設(shè)置其他形式的機(jī)械傳感器；對(duì)于帶磁性的針頭，可以設(shè)置一個(gè)磁性傳感器作為針頭檢測(cè)器19，用于向數(shù)控裝置發(fā)出檢測(cè)信號(hào)。另外，工作臺(tái)面9上還可以設(shè)置條碼讀取器20，以方便自動(dòng)化操作管理。
上述實(shí)施例中，X軸、Y軸、Z軸三個(gè)數(shù)控定位運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2、3、4的傳動(dòng)部分，可以采用同步帶、絲桿傳動(dòng)或者鋼絲傳動(dòng)，由于同步帶在使用中可能造成對(duì)下方配液的污染，而絲桿傳動(dòng)的成本較高，特別是大長(zhǎng)度的絲桿，精度也較難保正，可以采用混合方式，對(duì)長(zhǎng)軸用同步帶，將圖2中的同步帶35移到設(shè)備的一側(cè)，而不是在配液區(qū)的上方，對(duì)Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)3采用絲桿傳動(dòng)，可取得較好的效果。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)配液合成儀，包括殼體[1]、與殼體[1]固定連接的工作臺(tái)面[9]、移液機(jī)構(gòu)和數(shù)控裝置，其特征在于所述移液機(jī)構(gòu)主要由帶有X軸、Y軸、Z軸三個(gè)數(shù)控定位運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)[2、3、4]的機(jī)械手[10]和可更換的移液器[8]組成，機(jī)械手[10]上設(shè)置有移液器固定裝置和數(shù)控的驅(qū)動(dòng)齒輪[15]，所述驅(qū)動(dòng)齒輪[15]與移液器[8]上的齒輪[25]相配合；所述殼體[1]上設(shè)有懸掛架[6]，懸掛架[6]上設(shè)有至少2個(gè)與移液器[8]配合的懸掛位；所述工作臺(tái)面[9]上設(shè)有多個(gè)定位件[28]。
2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)配液合成儀，其特征在于所述工作臺(tái)面[9]上置有移液器一次性針頭丟棄盒[18]，上面固定連接有帶凹槽[16]的針頭脫卸片[17]。
3.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)配液合成儀，其特征在于所述工作臺(tái)面[9]上設(shè)有至少1個(gè)由所述定位件[28]構(gòu)成的移液器一次性針頭替換盒[22]固定位。
4.如權(quán)利要求2或3所述的自動(dòng)配液合成儀，其特征在于所述工作臺(tái)面[9]上還設(shè)有一個(gè)針頭檢測(cè)器[19]。
5.如權(quán)利要求4所述的自動(dòng)配液合成儀，其特征在于所述針頭檢測(cè)器[19]包括連接在撥桿上的遮光片和光電耦合器，其信號(hào)輸出與數(shù)控裝置電連接。
6.如權(quán)利要求4所述的自動(dòng)配液合成儀，其特征在于所述針頭檢測(cè)器[19]為一個(gè)磁性傳感器，與其配套使用的一次性針頭為帶磁性的針頭。
7.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)配液合成儀，其特征在于所述自動(dòng)更換的移液器[8]可以是某一特定量程的移液器[8]，也可以是高粘度樣品專用的移液器[11]。
8.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)配液合成儀，其特征在于還可以設(shè)有取盒器[7]或攪拌器[13]，所述取盒器[7]或攪拌器[13]上部設(shè)有與移液器[8]相同的定位槽[26]和夾持槽[27]，并通過(guò)內(nèi)置的齒輪[25]與機(jī)械手[10]上的驅(qū)動(dòng)齒輪[15]相配合。
9.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)配液合成儀，其特征在于所述X軸、Y軸、Z軸三個(gè)數(shù)控定位運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)[2、3、4]，其傳動(dòng)部分可以采用同步帶，也可以用絲桿傳動(dòng)，還可以用鋼絲傳動(dòng)。
全文摘要
一種自動(dòng)配液合成儀,包括殼體、與殼體固定連接的工作臺(tái)面、移液機(jī)構(gòu)和數(shù)控裝置,其特征在于:所述移液機(jī)構(gòu)主要由帶有X軸、Y軸、Z軸三個(gè)數(shù)控定位運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械手和可更換的移液器組成,機(jī)械手上設(shè)置有移液器固定裝置和數(shù)控的驅(qū)動(dòng)齒輪,所述驅(qū)動(dòng)齒輪與移液器上的齒輪相配合;所述殼體上設(shè)有懸掛架,懸掛架上設(shè)有至少2個(gè)與移液器配合的懸掛位;所述工作臺(tái)面上設(shè)有定位件。本發(fā)明能自動(dòng)配置各種目標(biāo)溶液,操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠,工作效率高;配置溶液間無(wú)交叉污染發(fā)生,保證了配置溶液的可靠性;同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)高粘度液體的配液等多種功能,并易于進(jìn)行功能擴(kuò)充。
文檔編號(hào)B01F15/02GK1359745SQ0013650
公開(kāi)日2002年7月24日 申請(qǐng)日期2000年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月22日
發(fā)明者王振明, 徐渭漁, 林賢剛, 楊穩(wěn)所, 朱駿 申請(qǐng)人:王振明, 蘇州捷美電子有限公司