專利名稱：一種多通道移液器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種移液裝置，特別是涉及一種可與機(jī)械手配合使用的多通道移液器。
背景技術(shù)：
目前，用于微量液體轉(zhuǎn)移、分配的工具有手動(dòng)操作和機(jī)器人自動(dòng)操作兩類。液體轉(zhuǎn)移應(yīng)用場(chǎng)合有兩種，第一種是將一定體積的液體從源位置取出并全部轉(zhuǎn)移到目標(biāo)位置，另外一種是將從源位置取得的液體等量地分配到多個(gè)目標(biāo)位置。
手動(dòng)操作的有移液槍等，一般每支移液槍只有一個(gè)通道，即每次操作只能轉(zhuǎn)移一種液體；多通道的移液槍被稱為排槍。移液槍一般都使用一次性槍頭，進(jìn)行操作前將槍頭裝在移液槍上。移液槍上有旋鈕可以調(diào)節(jié)要吸取的樣品量；設(shè)定吸樣量后，按動(dòng)移液器末端的按鈕排出空氣；將移液槍放到液體里松開(kāi)按鈕，即可將設(shè)定體積的液體吸取上來(lái)；然后將移液器放到排液位置，按下按鈕，即可將液體排出。移液槍操作便捷，但其至少有三個(gè)缺點(diǎn)精度不高；需要手工操作，容易引入人為誤差；通量小，每次只能轉(zhuǎn)移幾種樣品。
自動(dòng)移液設(shè)備由自動(dòng)移液器與機(jī)械手組成，兩者相互配合以實(shí)現(xiàn)移液操作。機(jī)械手?jǐn)y帶自動(dòng)移液器實(shí)現(xiàn)移液器在液體源位置、目標(biāo)位置、清洗位置間的空間運(yùn)動(dòng)；而自動(dòng)移液器則在電路的控制下，實(shí)現(xiàn)在源位置的取樣、目標(biāo)位置的吸樣、清洗位置的清洗操作。自動(dòng)移液器一般是多個(gè)通道同時(shí)工作，如4、8、12、24、96通道。自動(dòng)移液器的工作原理有很多種，但大都可以分為兩類體積法和時(shí)間法。體積法基于注射泵原理。吸取液體時(shí)，隨著泵內(nèi)活塞被拉出，液體在泵腔內(nèi)負(fù)壓的作用下被吸入泵腔，活塞運(yùn)動(dòng)的距離乘以泵腔截面面積即為吸樣量；同理，推動(dòng)活塞，即可將與活塞移動(dòng)所經(jīng)過(guò)空間同樣體積大小的液體推出來(lái)。時(shí)間法移液技術(shù)通過(guò)通道內(nèi)的壓力和位于液體管道中間的閥門(mén)實(shí)現(xiàn)液體的定量分配。壓力用來(lái)將液體吸入移液器或噴出，閥門(mén)的開(kāi)關(guān)用來(lái)控制是否將壓力施加在液體上；通過(guò)控制壓力的大小和閥門(mén)打開(kāi)時(shí)間的長(zhǎng)短可以控制轉(zhuǎn)移液體的量。這兩種技術(shù)都可以實(shí)現(xiàn)上述一對(duì)一和一對(duì)多的移液操作。但體積法定量簡(jiǎn)單，成本相對(duì)較低，可以多通道同時(shí)工作。時(shí)間法則易于實(shí)現(xiàn)小的液體轉(zhuǎn)移量，但成本較高，一般采用4/8/16通道；同時(shí)，轉(zhuǎn)移相同體積的液體，當(dāng)液體的粘度和密度等性質(zhì)不同時(shí)需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。
WO9926723公開(kāi)了一種自動(dòng)移液器，該自動(dòng)移液器由包含與通道數(shù)數(shù)量相同的泵孔的泵腔和多個(gè)活塞推桿組成，每個(gè)活塞對(duì)應(yīng)一個(gè)泵孔，各個(gè)活塞同時(shí)運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)多通道同時(shí)進(jìn)行吸樣和排樣操作。這種移液器的缺點(diǎn)在于為防止活塞在泵孔內(nèi)移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生漏氣現(xiàn)象和減小活塞和泵體內(nèi)壁的磨損，每個(gè)活塞和泵孔都必須有很好的配合、同軸度。同時(shí)，為保證各通道間的一致性，各個(gè)泵孔間以及各個(gè)活塞間都必須有很好的一致性。這種高精度要求一方面提高了加工難度，同時(shí)也大大加大成本；同時(shí)，一旦某個(gè)泵孔壞掉，整個(gè)泵腔都得換掉，維修成本很高。
發(fā)明創(chuàng)造內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種加工方便、維修簡(jiǎn)便的可以多通道同時(shí)工作的移液器。
本實(shí)用新型所提供的多通道移液器，包括若干個(gè)移液裝置和用于固定所述移液裝置的框體，所述移液裝置包括針頭、針筒及推桿，所述針頭與針筒緊密連接，所述推桿套設(shè)于所述針筒內(nèi)；所述框體的頂部設(shè)有可上下移動(dòng)的壓板，所述推桿的頭部與壓板的底面相連。
其中，所述框體包括框架及固定連接于框架上的設(shè)有若干通孔的針筒固定板；所述針筒遠(yuǎn)離針頭的端口設(shè)有向外延伸的定位圈，所述定位圈位于所述框架和針筒固定板之間，所述推桿套設(shè)在所述針筒固定板的通孔中。
為了便于固定針筒，所述框架的頂面與所述針筒固定板之間還通常設(shè)有橡膠墊I，使針筒端面與針筒固定板之間有一定的緩沖作用。
所述框架的底面為設(shè)有若干通孔的導(dǎo)向板，所述針頭或針筒穿設(shè)在導(dǎo)向板的通孔中，用于控制針頭的方向。
所述壓板包括設(shè)有若干通孔的底板和推桿固定板，所述底板和推桿固定板通過(guò)旋緊旋鈕帶動(dòng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)將兩塊板壓緊，從而固定推桿。在所述底板和推桿固定板之間還通常設(shè)有橡膠墊II。
為了能夠與機(jī)械手配合使用，便于移液器的取液和移液操作，在所述壓板上還設(shè)有與壓板連接的壓板夾具，通過(guò)該夾具將壓板與機(jī)械手的W軸滑塊相連接；以及連接于框體側(cè)面的框體夾具，該框體夾具與機(jī)械手的W軸基座相連接，通過(guò)控制機(jī)械手滑塊的運(yùn)動(dòng)使框體和壓板作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)吸取液體和推出液體的操作。
本實(shí)用新型移液器移液裝置的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整，可以選擇4、8、12、24、96等。
本實(shí)用新型所提供的多通道移液器各移液裝置相互獨(dú)立，可以單獨(dú)從移液器上取出，一旦某一移液裝置發(fā)生故障，可以很方便的將其替換，而不需要更換其他移液裝置，拆裝方便，便于維修，能大大降低維護(hù)成本；所采用的移液裝置加工簡(jiǎn)單，能避免使用加工精度要求相當(dāng)高的泵孔，能大大降低移液器的加工難度和成本；另外，對(duì)各移液裝置可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的比較篩選，去掉移液量差異大的移液裝置，從而保證各通道間移液量的一致性。在使用時(shí)可以很方便地將本實(shí)用新型與機(jī)械手連接，通過(guò)操縱機(jī)械手來(lái)控制移液器的吸液、排液以及位移等動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)移液器多通道同時(shí)、自動(dòng)工作。本實(shí)用新型多通道移液器組裝便捷，加工難度低，維護(hù)成本低廉，同時(shí)還具有移液精度高的優(yōu)點(diǎn)，采用經(jīng)加工后的100μl微量進(jìn)樣器作為移液裝置時(shí)，單通道多次轉(zhuǎn)移10μl的50％DMSO可以達(dá)到±6％的準(zhǔn)確度和4％的cv值。


圖1為多通道移液器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為多通道移液器的移液裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3A為多通道移液器的框體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3B為多通道移液器的框體的整體圖；圖4為多通道移液器的壓板的結(jié)構(gòu)圖；圖5為壓板和壓板夾具之間的安裝圖；圖6為框體和框體夾具之間的安裝圖；圖7為多通道移液器吸液時(shí)框體和壓板間的位置關(guān)系圖；圖8為多通道移液器安裝在機(jī)械手上各部分的運(yùn)動(dòng)和連接關(guān)系圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1、96通道移液器如圖1所示，本實(shí)施例的96通道移液器按12行8列，間距為9mm的陣列排列，該移液器由壓板16，框體17，和壓板夾具18與框體夾具19等四個(gè)部分組成，通過(guò)兩個(gè)夾具可以將該移液器連接到機(jī)械手上。
如圖2所示，移液器的每個(gè)移液裝置由針筒1，固定于針筒1上的針頭15，和推桿2三部分構(gòu)成，在針筒遠(yuǎn)離針頭的端面還有一個(gè)定位圈14，以方便針筒的固定。另外，該移液裝置也能通過(guò)對(duì)普通微量進(jìn)樣器進(jìn)行簡(jiǎn)單加工得到，例如，將微量進(jìn)樣器末端的手持端磨掉，然后粘接上一個(gè)不銹鋼定位圈14即可，該定位圈的外徑大于框架5上的各個(gè)安裝孔徑，每個(gè)針筒和其推桿構(gòu)成移液器的一個(gè)移液通道。
圖3A是框體的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3B是框體的整體圖。如圖3所示，本實(shí)施例框體17由框架5、導(dǎo)向板6、針筒固定板3、橡膠墊I4等幾部分組成，框架5的頂面、導(dǎo)向板6、針筒固定板3和橡膠墊I4上都有96個(gè)通孔，針筒1并排安裝在框架5上表面通孔中，其上端面用橡膠墊I4和針筒固定板3覆蓋、固定。另外，橡膠墊I4和針筒固定板3還設(shè)有螺釘7的安裝孔，可用螺釘使之固定在框架5上組成框體。
如圖4所示，在本實(shí)施例中，壓板由推桿固定板8，設(shè)有通孔的橡膠墊II9和底板10，以及帶有偏心軸的壓緊旋鈕I11組成。推桿2穿過(guò)底板10和橡膠墊II9，其頭部位于推桿固定板8和底板10之間，通過(guò)旋緊旋鈕I11帶動(dòng)偏心軸使兩塊板間產(chǎn)生壓緊力將推桿2固定于壓板上。
如圖5所示，壓板夾具18位于壓板上表面，兩者通過(guò)夾具底板上的安裝孔用螺釘連接，壓板夾具18立板上的安裝孔用來(lái)和機(jī)械手W軸滑塊連接。
如圖6所示，框體夾具19裝于框體側(cè)面，將框體放入夾具中，旋轉(zhuǎn)旋緊旋鈕II13，通過(guò)旋鈕和框架間的壓緊力即可將框體固定。框體夾具的背面有安裝孔，用于和機(jī)械手W軸基座相連。
圖7為移液器吸液時(shí)壓板和框體間的位置關(guān)系圖，顯示通過(guò)推桿與針筒的相對(duì)運(yùn)動(dòng)吸取液體。
實(shí)施例2、96通道移液器與機(jī)械手的組裝及操作攜帶本實(shí)用新型多通道移液器實(shí)現(xiàn)移液操作的機(jī)械手由四個(gè)運(yùn)動(dòng)軸單元組成。其中，X和Y軸在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向互成90度；Z軸沿豎直方向運(yùn)動(dòng)；W軸連接在Z軸的滑塊上，在Z軸滑塊的帶動(dòng)下，相對(duì)Z軸基座作上下相對(duì)運(yùn)動(dòng)；移液器的框體和壓板分別與W軸的基座和滑塊相連，在W軸滑塊的帶動(dòng)下，壓板相對(duì)于框體上下運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)移液操作。
圖8為本實(shí)用新型多通道移液器裝在機(jī)械手上各部分的運(yùn)動(dòng)和連接關(guān)系圖。通過(guò)控制機(jī)械手滑塊上下滑動(dòng)，使壓板中的96個(gè)推桿2相對(duì)于框體中的96個(gè)針筒1分別作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)吸取液體和推出液體操作。
實(shí)施例1中所描述的96通道移液器可以按如下過(guò)程進(jìn)行組裝1)先將壓板夾具18和框體夾具19分別固定在機(jī)械手W軸的滑塊和基座上，調(diào)整各自安裝面的水平；2)將導(dǎo)向板6固定在框架5下端面，然后，將96個(gè)針筒1分別放在框架5的96個(gè)孔內(nèi)，接著將針筒固定板3和橡膠墊I4放于框架5上，并使其上各自96個(gè)孔分別和各個(gè)針筒的內(nèi)孔對(duì)應(yīng)，通過(guò)螺釘7將針筒固定板3、橡膠墊I4固定在框架5上，形成框體。將組裝好的框體放入到框體夾具19中，旋動(dòng)旋鈕II13將其固定；3)將底板10和橡膠墊II9放到針筒固定板3上，并使各自的96個(gè)孔互相對(duì)應(yīng)；將96個(gè)推桿2穿過(guò)底板10和橡膠墊II9放入針筒1的內(nèi)孔中，抬高底板10和橡膠墊II9，以使96個(gè)推桿2在96個(gè)針筒1中保持自由的豎直狀態(tài)；然后，將推桿固定板8安裝進(jìn)來(lái)，使底板10和橡膠墊II9穿過(guò)推桿固定板8的槽，旋轉(zhuǎn)旋鈕I11將96個(gè)推桿的頭部壓緊固定組成壓板；
4)最后，將壓板和壓板夾具18用螺釘連接起來(lái)，并使推桿固定板8處于水平狀態(tài)。
進(jìn)行移液操作時(shí)，在運(yùn)動(dòng)程序控制下，通過(guò)機(jī)械手X，Y，Z軸運(yùn)動(dòng)將移液器移動(dòng)到源板位置，并將各移液通道的針頭插入到液面中，向上移動(dòng)W軸滑塊，各推桿相對(duì)各針筒向上運(yùn)動(dòng)，將液體吸入通道中；移動(dòng)機(jī)械手X，Y和Z軸，將移液器移動(dòng)到目標(biāo)板位置，向下移動(dòng)W軸滑塊，各推桿相對(duì)各針筒向下運(yùn)動(dòng)，即可將液體從通道排出到目標(biāo)孔中；之后將移液器移動(dòng)到清洗位置，反復(fù)向上、向下移動(dòng)W軸滑塊，使清洗液不斷進(jìn)出通道，從而清洗移液器各通道；重復(fù)上述步驟即可實(shí)現(xiàn)多次移液操作。
進(jìn)行移液操作時(shí)，可以將從源板吸取的液體排到一個(gè)目標(biāo)板的一組位置，也可以排到多個(gè)目標(biāo)板或者一個(gè)目標(biāo)板的多個(gè)位置。
權(quán)利要求1.一種多通道移液器，包括若干個(gè)移液裝置和用于固定所述移液裝置的框體，其特征在于所述移液裝置包括針頭、針筒及推桿，所述針頭與針筒緊密連接，所述推桿套設(shè)于所述針筒內(nèi)；所述框體的頂部設(shè)有可上下移動(dòng)的壓板，所述推桿的頭部與壓板的底面相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道移液器，其特征在于所述框體包括框架及固定連接于框架上的設(shè)有若干通孔的針筒固定板；所述針筒遠(yuǎn)離針頭的端口設(shè)有向外延伸的定位圈，所述定位圈位于所述框架和針筒固定板之間，所述推桿套設(shè)在所述針筒固定板的通孔中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多通道移液器，其特征在于所述框架的頂面與所述針筒固定板之間還設(shè)有橡膠墊I。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的多通道移液器，其特征在于所述框架的底面為設(shè)有若干通孔的導(dǎo)向板，所述針頭或針筒穿設(shè)在導(dǎo)向板的通孔中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的多通道移液器，其特征在于所述壓板包括設(shè)有若干通孔的底板和推桿固定板，所述底板和推桿固定板籍帶偏心軸的旋緊旋鈕連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多通道移液器，其特征在于所述壓板包括設(shè)有若干通孔的底板和推桿固定板，所述底板和推桿固定板籍帶偏心軸的旋緊旋鈕連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多通道移液器，其特征在于所述底板和推桿固定板之間還有橡膠墊II。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的多通道移液器，其特征在于所述壓板上部還設(shè)有壓板夾具。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的多通道移液器，其特征在于所述框體的側(cè)面設(shè)有框體夾具。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多通道移液器，其特征在于所述框體的側(cè)面設(shè)有框體夾具。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種多通道移液器，目的是提供一種加工方便、維修簡(jiǎn)便的可以多通道同時(shí)工作的移液器。本實(shí)用新型所提供的多通道移液器，包括若干個(gè)移液裝置和用于固定所述移液裝置的框體，所述移液裝置包括針頭、針筒及推桿，所述針頭與針筒緊密連接，所述推桿套設(shè)于所述針筒內(nèi)；所述框體的頂部設(shè)有可上下移動(dòng)的壓板，所述推桿的頭部與壓板的底面相連。本實(shí)用新型的多通道移液器各移液通道相互獨(dú)立，拆裝方便，便于維修；各移液器通道加工簡(jiǎn)單，加工難度低。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組裝便捷，加工難度低，維護(hù)成本低廉，移液精度高，可以廣泛用于微量生物、化學(xué)樣品定量轉(zhuǎn)移。
文檔編號(hào)G01N35/10GK2721223SQ200420093039
公開(kāi)日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2004年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月3日
發(fā)明者王東, 陳任遠(yuǎn), 鄒鯤, 程京 申請(qǐng)人:北京博奧生物芯片有限責(zé)任公司, 清華大學(xué)