全自動移液機構和儀器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于自動工作站的移液機構，其包括移動基座，可移動地裝配于所述移動基座的移動桿；移動桿驅動機構；直線導軌固定座；以及安裝在移動桿下端的移液頭。本發(fā)明還提供了使用該機構的移液裝置和全自動工作站及其在實施液體加樣、液體轉移等方面的用途。本發(fā)明的移液機構大大緩沖運行過程中的沖擊和振動，傳動噪音小，傳動平穩(wěn)可靠，使得在工作站中移液臂能夠運行得更加靈活，移液頭能夠運行到更多的板位。
【專利說明】全自動移液機構和儀器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及自動化液體處理設備。更具體的，本發(fā)明涉及一種移液機構及使用該機構的移液裝置和全自動工作站及其在實施液體加樣、液體轉移等方面的用途。
【背景技術】
[0002]隨著生命科學技術的飛速發(fā)展，生化實驗室的研究工作面對的是更為復雜的研究對象和不斷增多的樣品數量，傳統(tǒng)的手工操作方式已經不能滿足高通量樣品處理過程中所要求的高效性、準確性和安全性，實驗操作流程中部分或整體過程的自動化運行已成為必然趨勢。
[0003]全自動液體處理工作站是將自動化操作與液體處理巧妙融合在一起的生物醫(yī)藥實驗室自動化操作平臺，可實現(xiàn)樣品的自動加樣、試劑分配、超微量移液以及與液體處理相關的振動、孵育等操作。可廣泛應用于核酸純化、基因蛋白質測序、克隆快速篩選、細胞培養(yǎng)、生物芯片樣品制備等領域。
[0004]移液機構是全自動液體處理工作站的核心機構之一，用于實現(xiàn)液體在標準液體容器之間輸送、抽提、轉移等動作。在現(xiàn)代全自動液體處理工作站的使用中，最常用的標準液體容器是例如8孔板、96孔板等標準液體容器。其中，實驗室常用的96孔板等標準液體容器相鄰孔間距最小為9mm，容積約0.5ml，單列分布8個孔。因此，自動液體處理工作站，特別是其中的移液機構，需要在很小的空間范圍內，高精度和高重復性地實現(xiàn)多個，例如八個移液通道的同時或分別的移液動作。
[0005]現(xiàn)有技術的自動液體處理工作站以及移液機構存在機構磨損大、噪音大、運動平穩(wěn)性不高，移動基座滑槽的加工精度要求較高，裝配過程調試繁雜，工作量大的缺陷，以及日常運作和維護繁瑣，且容易在儀器內部產生污染和腐蝕的問題。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明提供了一種新型的移液機構及使用該機構的移液裝置和全自動工作站，克服了現(xiàn)有技術中移液機構磨損大、裝配調試繁雜且機構整體運行平滑性較差的問題，并且提供了維護簡單，不產生污染的內部環(huán)境。
[0007]本發(fā)明提供了一種移液機構，其包括:
[0008]移動基座；
[0009]可移動地裝配于所述移動基座的移動桿，所述移動桿可在豎直方向做相對所述移動基座的移動；
[0010]移動桿驅動機構，包括與所述移動桿平行設置的絲桿以及所述絲桿的驅動機構，所述絲桿通過驅動連接件與所述移動桿固定連接；
[0011]基座水平移動機構，包括水平設置的基座傳動帶和固定在移動基座邊框上(例如邊框內側或外側，優(yōu)選外側)的帶傳動夾緊件，基座通過所述帶傳動夾緊件與傳動帶固定，傳動帶的轉動可帶動基座水平移動；[0012]固定在移動基座邊框上(例如邊框內側或外側，優(yōu)選外側)的直線導軌固定座；以及
[0013]安裝在移動桿下端的移液頭。
[0014]在本發(fā)明的上述移液機構中，所述基座傳動帶水平設置，在其兩端各自具有帶傳動主動輪和帶傳動從動輪，帶傳動主動輪可在電機(優(yōu)選為步進電機)驅動下，帶動基座傳動帶運行，由此通過所述帶傳動夾緊件帶動基座水平移動。出乎意料地，所述基座的驅動機構采用帶傳動驅動方式，即使是采用步進電機作為驅動電機，也可有效地緩沖運行過程中的沖擊和振動，特別明顯地比現(xiàn)有技術中采用其它驅動方式(例如齒輪齒條副)傳動噪音小。而且，采用步進電機能夠大大降低生產成本，簡化控制算法。
[0015]在本發(fā)明的上述移液機構中，所述直線導軌固定座可與直線導軌的滑塊連接和固定。所述直線導軌可沿水平方向設置，與前述基座傳動帶平行。所述直線導軌的滑塊與所述直線導軌固定座連接和固定，由此直線導軌固定座以及與直線導軌固定座連接和固定的移動基座可隨直線導軌的滑塊沿滑動導管的軌道進行水平方向的移動。
[0016]在本發(fā)明的其中一個方面，所述基座傳動帶以及直線導軌固定座的位置設置方式使得當傳動帶運行時，驅動與直線導軌的滑塊固定的移動基座沿傳動帶和直線導軌的滑軌方向水平移動。例如，基座傳動帶以及直線導軌固定座設置在邊框的同一側(同一外側)，對應的基座傳動帶和直線導軌上下平行并置。
[0017]在本發(fā)明的其中一個方面，所述直線導軌固定座具有與直線導軌的滑塊的表面相同或類似形狀和大小的四方形表面。例如，所述直線導軌固定座的高度Hl大于25mm，優(yōu)選大于30mm。所述直線導軌固定座可配合或使用的直線導軌為具有滑塊寬度w大于25mm，優(yōu)選大于30mm的直線導軌。
[0018]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液機構中所述直線導軌固定座固定在移動基座邊框的直線導軌固定區(qū)。所述直線導軌固定區(qū)位于移動基座邊框上所述帶傳動夾緊件的正下方。所述直線導軌固定區(qū)可以為移動基座邊框的一部分，或為可通過螺紋等方式固定在移動基座上的獨立部件。所述直線導軌固定區(qū)具有與直線導軌固定座的高度比較不低于兩倍的高度(通常指垂直方向的長度)。例如，所述直線導軌固定區(qū)的高度H2大于或等于50mm,優(yōu)選大于或等于60mm。
[0019]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液機構的移動基座具有四邊形的外框，其四個邊分別為上梁、下梁和兩個邊框。
[0020]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液機構中所述移動桿可移動地裝配于所述移動基座一側邊框。
[0021]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液機構中所述用于裝配移動桿的邊框具有凹槽，所述凹槽開口向移動基座的內側，所述移動桿可移動地裝配在所述凹槽內，移動桿的一部分處于凹槽外，即突出左邊框內側表面，該移動桿的突出部分可用于與移動桿驅動機構的驅動連接件進行固定連接。
[0022]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液機構中所述移動桿通過設置在邊框的移動桿滑套可移動地裝配在所述移動基座上的邊框內，其中所述移動桿滑套與邊框固定連接，所述移動桿可在移動桿滑套內移動。
[0023]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液機構中所述移動桿滑套為高分子聚合物材料制備的滑套。例如易格斯(Igus)公司的iglidur?系列，如iglidur? g、iglidur? W300、iglidur? J、iglidur? x和iglidur? M250等。這些聚合物材料制備的零件具有免潤滑(自
潤滑)的特性，以及具有優(yōu)良的酸堿抗性，吸震性能好，無需密封或刮油環(huán)，方便安裝和替換。優(yōu)選的，本發(fā)明的移液機構中所述移動桿滑套不為金屬材料部件。
[0024]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液機構中所述移動桿為空心管?？招墓軆瓤捎糜诎惭b電線或移液導管。
[0025]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液機構中所述絲桿的驅動機構包括與所述絲桿頂端固定連接的帶傳動從動輪，帶傳動主動輪和絲桿轉動傳動帶，以及與所述帶傳動主動輪連接的絲桿驅動電機。優(yōu)選的，所述驅動電機為步進電機。在本發(fā)明的其中又一個方面，所述絲桿轉動傳動帶水平設置，所述帶傳動從動輪和帶傳動主動輪分別位于所述傳動帶兩端，可固定在基座頂部的頂板上。所述帶傳動從動輪與所述絲桿頂端固定連接，可位于基座頂部的頂板的上方。所述帶傳動主動輪與所述絲桿驅動電機的轉軸固定連接。所述絲桿驅動電機可位于基座頂部的頂板的下方。在本發(fā)明的其中一個方面，所述帶傳動驅動電機與編碼器連接，例如在所述電機下方安裝所述編碼器。編碼器可以實時反饋帶傳動驅動電機運動的步數，從而能夠計算和協(xié)助控制絲桿的轉動距離，由此可計算和協(xié)助控制移動桿的移動距離。
[0026]出乎意料地，所述絲桿的驅動機構采用帶傳動驅動方式，即使是采用步進電機作為驅動電機，也可有效地緩沖運行過程中的沖擊和振動，特別明顯地比現(xiàn)有技術中采用其它驅動方式(例如齒輪齒條副)傳動噪音小。而且，采用步進電機能夠大大降低生產成本，簡化控制算法。
[0027]在本發(fā)明的其中一個方面，所述絲桿通過絲桿螺母和驅動連接件與移動桿固定連接。例如，絲桿螺母旋裝在絲桿上，驅動連接件的一端與移動桿固定連接，另一端固定在所述絲桿螺母外側。
[0028]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液機構還具有基座定位件，例如安裝在基座邊框上的基座定位件，其與光學位置傳感器配合，可用于判斷和控制基座的水平坐標，例如可用于復位等操作。
[0029]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液機構還包括沿水平方向設置，與所述基座傳動帶平行的直線導軌，所述直線導軌的滑塊與所述直線導軌固定座連接和固定，由此移動基座可隨直線導軌的滑塊沿直線導軌的軌道進行水平方向的移動。移動基座是通過直線導軌固定座與直線導軌的滑塊連接和固定。
[0030]在本發(fā)明的其中一個方面，其中所述基座傳動帶以及直線導軌固定座的位置設置方式使得當基座傳動帶運轉(轉動)時，帶動移動基座沿直線導軌的滑軌方向水平移動。移動基座是通過直線導軌固定座與直線導軌的滑塊連接和固定。例如，基座傳動帶以及直線導軌固定座設置在其中一個邊框的同一側，對應的基座傳動帶和直線導軌上下平行并置。
[0031]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液機構中所述移液頭具有限位塊，以及移液管架，連接在移液管架下方的導管，所述導管可連接可更換移液槍頭。在本發(fā)明的其中又一個方面，所述導管上設置有脫管套筒。在本發(fā)明的其中又一個方面，其中所述移液頭具有液面探測器。所述液面探測器可設置在移液管架下方。[0032]在本發(fā)明的其中一個方面，還提供了一種多通道移液裝置，其裝配有多個前述本發(fā)明的移液機構，優(yōu)選的，所述多通道移液裝置裝配有二個、四個或八個所述移液機構。
[0033]在本發(fā)明的其中一個方面，還提供了一種全自動移液工作站，該工作站裝配有前述本發(fā)明的移液機構或多通道移液裝置。
[0034]本發(fā)明的移液機構、裝置和儀器可實現(xiàn)在運作中各移液機構獨立地進行豎直或水平的移動，以及整體結構的布局更加合理，運動空間更加明確，其裝配調試的難度以及復雜性也得以大大的降低。特別是在絲桿的轉動和/或基座的水平移動中采用同步帶機構，大大緩沖運行過程中的沖擊和振動，特別明顯地比現(xiàn)有技術中采用其它驅動方式(例如齒輪齒條副)傳動噪音小，而且，采用步進電機能夠大大降低生產成本，簡化控制算法，傳動平穩(wěn)可靠。本發(fā)明的移液機構和儀器結構更加緊湊，使得移液臂能夠運行的更加靈活，使得移液頭能夠運行到更多的板位。出乎意料的，本發(fā)明的移液機構和儀器采用的結構設計和使用方式，使得同步帶部件能夠達到很高的傳動效率，經測試，可高達98%，節(jié)能效果明顯，而且能夠有效降低成本，裝配調試簡單，維護保養(yǎng)方便。同時，采用步進電機能夠大大降低生產成本，控制算法簡單。另外，本發(fā)明的移液機構采用自潤滑、免維護的高分子聚合物材料來制備用于固定和使其在其中滑動的移動桿的滑套，空心方管在高分子聚合物滑套內的滑動平順、柔和、噪音小，并且避免或減少了對其進行潤滑的操作，避免了油脂類潤滑物對移液操作有可能造成的污染。另外，本發(fā)明的移液機構使用的用于實現(xiàn)移液頭豎直方向運動的絲杠副，以電機驅動絲杠，能克服現(xiàn)有技術中機械振動大，不穩(wěn)定的缺陷。并且其中絲杠螺母采取消隙結構，可消除絲杠螺母與絲杠之間運動的大部分機械間隙，可進一步實現(xiàn)更精密的傳動，從而實現(xiàn)移液頭更精細的移液操作。其中，絲杠螺母也可為聚合物材料制備，由此，驅動移液頭豎直方向移動的機構可避免或減少了對其進行潤滑的操作，避免了油脂類潤滑物對移液操作有可能造成的污染。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明優(yōu)選實施例的移液機構的立體示意圖；
[0036]圖2為本發(fā)明優(yōu)選實施例的移液機構的局部裝配示意圖；
[0037]圖3為本發(fā)明優(yōu)選實施例的多個移液機構組成的多通道移液裝置部分結構的立體示意圖。
[0038]附圖中各標記分別為:
[0039]I移動基座
[0040]2方管滑套
[0041]201方管滑套凸起
[0042]4 絲桿
[0043]6絲桿螺母
[0044]7移動桿
[0045]9絲桿帶傳動驅動電機
[0046]10絲桿帶傳動主動輪
[0047]11絲桿帶傳動從動輪
[0048]12絲桿轉動傳動帶[0049]17驅動連接件
[0050]18頂板
[0051]19底板
[0052]21上梁
[0053]22下梁
[0054]23左邊框
[0055]231左邊框凹槽
[0056]24右邊框
[0057]25移液管架
[0058]26導管
[0059]28脫管套筒
[0060]30移液槍頭
[0061]31限位塊
[0062]33電機框
[0063]34直線導軌固定座
[0064]35直線導軌固定區(qū)
[0065]36編碼器
[0066]37側板
[0067]38背板
[0068]40直線導軌
[0069]41直線導軌滑軌
[0070]42直線導軌滑塊
[0071]43帶傳動夾緊件
[0072]44基座傳動帶
[0073]45基座帶傳動驅動電機
[0074]46基座帶傳動主動輪
[0075]47基座帶傳動從動輪
[0076]48定位件
【具體實施方式】
[0077]為了更好地理解和闡釋本發(fā)明，下面將參照附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述。圖1是根據本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的移液機構的立體示意圖。圖2為本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的移液機構的內部剖視圖。
[0078]如圖1和圖2所不,該移液機構具有移動基座I，所述移動基座具有四邊形的外框；所述移液機構還具有可移動地豎直裝配于移動基座的一側邊框上(如圖示左邊框23)的移動桿7和安裝在該移動桿下端的移液頭，所述移動桿可在豎直方向上在所述邊框內做相對所述移動基座的上下移動，移液頭是用于液體感應、輸送、吸取等功能的機構，可隨所述移動桿的上下移動發(fā)生上下移動，實現(xiàn)處理設置在移液頭下方的盛器皿中的液體樣品的功能；所述移液機構還具有用于驅動所述移動桿做相對所述移動基座的上下移動的驅動機構，包括裝配于所述移動基座上，與所述移動桿平行的絲桿4以及所述絲桿的驅動裝置，所述絲桿通過驅動連接件17與所述移動桿7固定連接；所述移液機構還具有基座水平移動機構，其包括水平設置的基座傳動帶44和固定在移動基座I邊框外側的帶傳動夾緊件43，所述基座可通過所述帶傳動夾緊件與傳動帶固定，傳動帶的轉動可帶動基座水平移動；所述移液機構還具有固定在移動基座上，用于與直線導軌的滑塊進行連接和固定的直線導軌固定座34，由此移動基座可沿水平設置的直線導軌40滑動實現(xiàn)水平移動。
[0079]在圖1所示的本發(fā)明優(yōu)選實施例的移液機構中，所述移動基座為長方體部件，具有四邊形的外框，其四個邊分別為上梁21、下梁22，左邊框23和右邊框24。所述基座通常由可減輕裝置重量并減少液體附著的金屬材料如鋁材或不銹鋼等材料制成。所述邊框具有一定厚度，以對電機、用于容納控制電機等設備的電路板的電路板盒等裝置提供支持作用，以及可以用于容納和支撐前述移動桿。例如，所述邊框可具有與電機寬度(例如圓柱型電機的直徑或長方體型電機的寬度等)相似的厚度，或是具有大于所述移動桿的寬度(例如圓柱形移動桿的直徑或方型移動桿的寬度等)的厚度。在本發(fā)明的其中一個方面，所述邊框具有大于0.5cm的厚度。采用具有邊框的設計，可以減小部件重量等優(yōu)點。在其它實施方式中，移動基座也可以為不具有中空部分的長方體部件。此時，其四個邊的部分也等同于前述四邊形的外框，即“上梁、下梁，左邊框和右邊框”。
[0080]在圖示本發(fā)明優(yōu)選實施例中，左邊框23用于設置前述在所述邊框內做相對所述移動基座的上下移動的移動桿7。在圖示優(yōu)選的實施例中，左邊框23具有凹槽，所述凹槽開口向移動基座的內側(即面對右邊框的一側)，所述移動桿可移動地裝配在所述凹槽內，移動桿的一部分處于凹槽外，即突出左邊框內側表面，該移動桿的突出部分可用于與驅動移動桿上下運動的驅動機構進行固定連接。
[0081]如圖1和圖2所示,用于驅動所述移動桿在左邊框內做相對所述移動基座的上下移動的驅動機構包括裝配于所述移動基座上，與所述移動桿平行的絲桿4以及所述絲桿的驅動機構。所述驅動機構包括與所述絲桿頂端固定連接的絲桿帶傳動從動輪11，絲桿帶傳動主動輪10和絲桿轉動傳動帶12,以及與所述帶傳動主動輪連接的絲桿帶傳動驅動電機9。優(yōu)選的，所述驅動電機9為步進電機。在本發(fā)明的其中又一個方面，所述絲桿轉動傳動帶水平設置，所述絲桿帶傳動從動輪和絲桿帶傳動主動輪分別位于所述絲桿轉動傳動帶兩端，可固定在基座頂部的頂板18上；所述絲桿帶傳動從動輪與所述絲桿頂端固定連接，可位于基座頂部的頂板的上方；所述絲桿帶傳動主動輪與所述絲桿帶傳動驅動電機的轉軸固定連接；所述絲桿帶傳動驅動電機可位于基座頂部的頂板的下方。在本發(fā)明的其中一個方面，所述絲桿帶傳動驅動電機與編碼器36連接，例如在所述電機下方安裝所述編碼器。編碼器可以實時反饋帶傳動驅動電機運動的步數，從而能夠計算和協(xié)助控制絲桿的轉動距離，由此可計算和協(xié)助控制移動桿的移動距離。在優(yōu)選實施例中，所述絲桿帶傳動驅動電機9為步進電機。所述絲桿帶傳動驅動電機9與絲桿4連接和傳動。所述絲桿的上下兩端通過軸承限制在移動基座的上梁21和下梁22之間。在圖示本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述移動基座的上梁具有頂板18，所述絲桿帶傳動從動輪11，絲桿帶傳動主動輪10和絲桿轉動傳動帶12架設在所述頂板18上方。所述頂板可具有與上梁相同或相似的長度和寬度。所述頂板還可具有較上梁大的長度，除了可用于架設所述絲桿帶傳動從動輪和絲桿帶傳動主動輪，還可用于架設容納控制電機等設備的電路板的電路板盒等裝置。這種設計可大大節(jié)省采用本發(fā)明的移液機構的自動化移液儀器的內部空間，便于電線、移液導管的架設。
[0082]所述絲桿4通過絲桿螺母6和驅動連接件17與移動桿7固定連接。其中，絲桿螺母6旋裝在絲桿上，驅動連接件17的一端通過螺絲等方式與移動桿7固定連接，另一端可通過旋裝方式固定在絲桿螺母6外側。當絲桿在絲桿帶傳動驅動電機9驅動下發(fā)生轉動時，驅動連接件17可在移動基座的上下梁高度范圍內上下移動，從而帶動移動桿發(fā)生上下移動。在本發(fā)明的其中一個方面，所述絲杠螺母可采取消隙結構，消除絲杠螺母與絲杠之間運動的大部分機械間隙。在本發(fā)明的其中一個方面，所述絲杠螺母采用高分子聚合物材料制備。例如易格斯(Igus)公司的iglidur?系列，如iglidur? g>iglidur? W300、iglidur?
j、iglidur? x和iglidur? M250等。這些聚合物材料制備的零件具有免潤滑(自潤滑)的特
性，以及具有優(yōu)良的酸堿抗性，吸震性能好，無需密封或刮油環(huán)，方便安裝和替換。
[0083]本發(fā)明的移液機構的所示移動桿可移動地沿豎直方向(即與邊框平行的方向)固定在移動基座上。優(yōu)選的，所示移動桿可移動地固定在移動基座的其中一個邊框內。例如，通過設置在邊框上下兩端的移動桿滑套可移動地裝配在所述移動基座上的邊框內，其中所述移動桿滑套與邊框固定連接，所述移動桿可在移動桿滑套內移動。在圖示實施例中，所述移動桿為方形桿7，通過方管滑套2與左邊框23在移動基座的上下兩端可移動地固定。圖3為所述方形桿7，方管滑套2與左邊框23的連接關系示意圖。如圖3所示，方管滑套固定在左邊框23其中一端(例如圖示的上端，其在下端也具有同樣的結構)的內部(例如通過方管滑套上的凸起201與左邊框邊緣的凹槽231配合)，方形桿7可滑動地裝配在方管滑套2內。在本發(fā)明的其中一個方面，所述方管滑套采用自潤滑的聚合物材料制備。例如易格斯(Igus)公司的iglidur? 系列，如iglidur? G、iglidur? W300、iglidur? J、iglidur? X 和
iglidur? M250等。這些聚合物材料具有優(yōu)良的酸堿抗性，吸震性能好，無需密封或刮油環(huán)，方便安裝和替換。
[0084]在圖示實施例中，所示移動桿為中空的方形桿7。所述移動桿采用空心管，可用于安裝電線或移液導管等。例如，可用于走線，包括與導管相連，用于液體的輸送和抽提的導液管，以及各個部件和機構使用的電線，例如液面探測器的線纜，電機的電線等。在方形桿7的頂端，可設置走線走管接頭。
[0085]本發(fā)明的移液機構還具有設置在移動基座上(例如邊框內側或外側)的帶傳動夾緊件43。在圖示實施例中，所述帶傳動夾緊件設置在于裝配所述移動桿7的邊框的另一側邊框的外側，可與水平設置的基座傳動帶44固定，由此實現(xiàn)基座傳動帶44轉動時，驅動移動基座水平移動。基座傳動帶的轉動由其一端的基座傳動帶主動輪46帶動，基座傳動帶主動輪的轉動由基座帶傳動驅動電機45驅動。
[0086]本發(fā)明的移液機構還具有固定在移動基座上，用于與直線導軌的滑塊進行固定的直線導軌固定座34。在本發(fā)明的其中一個方面，所述直線導軌固定座34固定在移動基座邊框(例如圖示的右邊框24)外側。直線導軌固定座具有與直線導軌的滑塊的表面相同或類似的尺寸的四方形表面。在本發(fā)明的其中一個方面，所述直線導軌固定座的高度Hl不小于25mm，優(yōu)選不小于30mm。本發(fā)明的移液機構或采用所述移液機構的自動化移液儀器可配合或使用的直線導軌為具有滑塊寬度w (即直線導軌的滑塊在與直線導軌的滑軌豎直的方向上的長度)不小于25mm，優(yōu)選不小于30mm的直線導軌。采用具有上述滑塊寬度的直線導軌和/或上述高度的直線導軌固定座，出乎意料地大大提高了本發(fā)明移液機構運行的穩(wěn)定性。本發(fā)明的移液機構的所述直線導軌固定座與直線導軌的滑塊可通過螺釘等方式進行固定，由此移動基座可沿直線導軌滑動移動。在本發(fā)明的移液機構或采用本發(fā)明的移液機構的移液儀器中，直線導軌水平設置，由此實現(xiàn)移動基座沿直線導軌方向水平移動。
[0087]本發(fā)明的移液機構的基座的邊框上設有直線導軌固定區(qū)35。所述直線導軌固定座34可通過固定在所述直線導軌固定區(qū)上而與移動基座連接。所述直線導軌固定區(qū)位于移動基座邊框上所述帶傳動夾緊件的正下方，用于固定所述直線導軌固定座34。所述直線導軌固定區(qū)可為移動基座邊框的一部分，或為可通過螺紋等方式固定在移動基座上的獨立部件。在其中一種實施方式中，直線導軌固定區(qū)35可以是邊框的一部分。在本發(fā)明的其中一個方面，所述直線導軌固定區(qū)的高度Hl大于或等于兩倍的直線導軌固定座的高度H2。優(yōu)選的，所述直線導軌固定區(qū)的高度不小于50mm,優(yōu)選不小于60mm。直線導軌固定座34可固定在直線導軌固定區(qū)35的上半部分或是下半部分。
[0088]本發(fā)明優(yōu)選實施例的移液機構中，例如附圖所示的優(yōu)選實施例中，帶傳動夾緊件43以及直線導軌固定座34設置在移動基座的邊框同一外側，如圖示的右邊框外側。如圖1所示，基座傳動帶44和與直線導軌固定座34連接的直線導軌40可平行設置。帶傳動夾緊件43以及直線導軌固定座34的位置設置方式使得當基座傳動帶轉動時，可實現(xiàn)驅動與直線導軌的滑塊固定的移動基座沿直線導軌的滑軌方向水平移動。優(yōu)選的，帶傳動夾緊件43以及直線導軌固定座34設置在邊框的同一側，對應的基座傳動帶44和直線導軌40上下平行并置。由此，可大大節(jié)省采用本發(fā)明的移液機構的自動化移液儀器的內部空間。在其它實施方式中，帶傳動夾緊件43以及直線導軌固定座34也可以設置在移動基座的其它合適的位置，可實現(xiàn)驅動與直線導軌的滑塊固定的移動基座沿基座傳動帶和直線導軌的滑軌方向水平移動。
[0089]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液機構還具有基座定位件，例如安裝在基座邊框上的基座定位件48，其與光學位置傳感器配合，可用于判斷和控制基座的水平坐標，例如可用于復位等操作。
[0090]所述本發(fā)明優(yōu)選實施例的移液機構還具有固定安裝在移動桿7下端的移液頭。移液頭是用于液體感應、抽提等功能的機構，包括了實現(xiàn)這些功能的部件。在圖示實施例中，該移液頭包括移液管架27、脫管套筒28、導管26、限位塊31、移液槍頭30和液面檢測器25。其中，移液管架27用于架設液面檢測器25和導管26，導管26用于連接移液槍頭，限位塊31。脫管套筒28用于實現(xiàn)移液槍頭與導管的分離從而達到自動更換的目的。由于移液槍頭與導管的結合非常緊密，脫管套筒需要在很小的距離范圍內實現(xiàn)移液槍頭與導管的分離。本發(fā)明的移液機構移液頭的設計使得脫管套筒能夠達到這個目的。液面檢測器可用于感測移液頭下方的標準液體容器(例如8孔板、96孔板)中液體與移液槍頭之間的距離，將信號反饋到自動工作站，并按照需要在程序控制下把信號反饋給操控移液機構的儀器。
[0091]上述本發(fā)明的優(yōu)選實施例的移液機構可用于全自動移液工作站中，對液體進行感應、探測、吸取和排出等，從而實現(xiàn)液體的轉移。
[0092]本發(fā)明還提供了多通道移液裝置，其裝配有多個上述移液機構。本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例提供了裝配有四個或八個所述移液機構的多通道移液裝置(未在附圖示出)。所述四個或八個所述移液機構可獨立水平或豎直方向的移動，也可同步發(fā)生水平或豎直方向的移動，且相鄰的兩個移液機構發(fā)生相同的水平距離變化，使得相鄰的移液槍頭發(fā)生相同的水平距離變化。圖3為本發(fā)明優(yōu)選實施例的四個移液機構組成的多通道移液裝置部分結構的立體示意圖。如圖所示，本發(fā)明的移液裝置或儀器還可具有機殼(未示出)和支撐前述移液機構的支架。支架可包括用于支撐和/或架設移液機構的支柱、橫梁、側板和背板等。如圖所示，所述兩條直線導軌40上下平行設置，固定在背板38上。背板9可固定在機殼側壁或是固定在架設在機體內部的側板37上。支架上還可包括用于架設和容納基座帶傳動驅動電機45的電機框33。
[0093]在本發(fā)明的另一個方面，在用于裝配有八個所述移液機構的多通道移液裝置或采用所述多通道移液裝置的全自動移液工作站時，八個本發(fā)明的移液機構分成平行的兩組，每組四個移液機構并列裝配，每組四個移液機構的移動桿排列在一條直線上，相鄰兩個移液機構的移動基座上的直線導軌固定座34分別固定在其直線導軌固定區(qū)35上的上半部分或是下半部分，由此同一組四個移液機構中的兩個的移動基座可分別與同一個直線導軌的兩個滑塊連接(通過直線導軌固定座)，從而大大節(jié)省采用本發(fā)明的移液機構的自動化移液儀器的內部空間。
[0094]八個移液機構形成的多通道移液裝置可以方便地處理8孔板、24孔板、96孔板等標準液體容器。其中每個移液機構可以獨立地上下移動。
[0095]上述本發(fā)明的多通道移液機構或多通道移液裝置可用于全自動移液工作站中，對液體進行感應、探測、吸取和排出等操作，從而實現(xiàn)液體的轉移。
[0096]本發(fā)明還提供了全自動移液工作站，其裝配有多個上述移液機構或上述多通道移液裝置。
[0097]本發(fā)明還提供了上述本發(fā)明的移液機構、多通道移液裝置或全自動移液工作站用于對液體進行感應、探測、吸取和排出，從而實現(xiàn)液體的轉移的用途。
[0098]在操作中，上述本發(fā)明優(yōu)選實施例的移液機構的整個工作流程如下:
[0099]在需要對移液頭下方的標準液體容器(例如8孔板、96孔板)進行液體的吸取或放出動作時，在程序控制下使移液機構移動到標準液體容器上方。液面檢測器感測移液頭下方的標準液體容器中液體與移液槍頭之間的距離，將信號反饋到控制系統(tǒng)，絲桿帶傳動驅動電機9可通過絲桿帶傳動從動輪11，絲桿帶傳動主動輪10和絲桿轉動傳動帶12令絲桿發(fā)生轉動，絲桿通過驅動連接件17使移動桿7在移動基座左邊框的豎直孔內做豎直上下移動，從而實現(xiàn)吸液頭的上下移動。當移液基座需要進行水平方向上的移動時，基座帶傳動驅動電機45驅動基座傳動帶44發(fā)生轉動，由此驅動移動基座通過與直線導軌的滑塊固定,可沿直線導軌水平移動。
[0100]本發(fā)明的移液機構的結構設計大大緩沖運行過程中的沖擊和振動，特別明顯地比現(xiàn)有技術中采用其它驅動方式(例如齒輪齒條副)傳動噪音小。而且，采用步進電機能夠大大降低生產成本，簡化控制算法，傳動平穩(wěn)可靠。本發(fā)明的移液機構和儀器結構更加緊湊，使得移液臂能夠運行的更加靈活，使得移液頭能夠運行到更多的板位。另外本發(fā)明的移液機構的設計使得在采用其的移液裝置和儀器中各個移液機構可完全獨立地進行豎直或水平的移動，互相之間沒有連接關系.這樣的結構設置使得整體結構的布局更加合理，運動空間更加明確，其裝配調試的難度以及復雜性也得以大大的降低。在進行移液機構的維護時，只需對其中某個損壞的移液通道維修更換即可，無需涉及其他通道的拆卸。[0101]另外，本發(fā)明的移液機構中控制移液頭移動的機構中的部件多采用自潤滑、免維護的高分子聚合物制備，避免或大大減少了對其進行潤滑的操作，避免了油脂類潤滑物對移液操作有可能造成的污染。
[0102]雖然關于本發(fā)明的示例實施例及其優(yōu)點已經詳細說明，應當理解在不脫離本發(fā)明的精神和所附權利要求限定的保護范圍的情況下，可以對這些實施例進行各種變化、替換和修改。對于其他例子，本領域的普通技術人員應當容易理解在保持本發(fā)明保護范圍內的同時，工藝步驟的次序可以變化。
[0103]此外，本發(fā)明的應用范圍不局限于說明書中描述的特定實施例的工藝、機構、制造、物質組成、手段、方法及步驟。從本發(fā)明的公開內容，作為本領域的普通技術人員將容易地理解，對于目前已存在或者以后即將開發(fā)出的工藝、機構、制造、物質組成、手段、方法或步驟，其中它們執(zhí)行與本發(fā)明描述的對應實施例大體相同的功能或者獲得大體相同的結果，依照本發(fā)明可以對它們進行應用。因此，本發(fā)明所附權利要求旨在將這些工藝、機構、制造、物質組成、手段、方法或步驟包含在其保護范圍內。
【權利要求】
1.一種移液機構，包括: 移動基座(1)， 可移動地裝配于所述移動基座(1)的移動桿(7)，所述移動桿可在豎直方向做相對所述移動基座的移動； 移動桿驅動機構，包括與所述移動桿(7)平行設置的絲桿(4)以及所述絲桿的驅動機構，所述絲桿(4)通過驅動連接件(17)與所述移動桿(7)固定連接； 基座水平移動機構，其包括水平設置的基座傳動帶(44)和固定在移動基座(1)上的帶傳動夾緊件(43)，所述基座通過所述帶傳動夾緊件與所述基座傳動帶固定，基座傳動帶的運轉可帶動基座水平移動；優(yōu)選的，所述基座傳動帶兩端各自具有基座帶傳動主動輪(46)和基座帶傳動從動輪(47)，基座帶傳動主動輪在基座傳動帶驅動電機(例如步進電機)驅動下，帶動基座傳動帶運行，由此通過所述帶傳動夾緊件帶動基座水平移動， 固定在移動基座(1)上的直線導軌固定座(34);以及 安裝在移動桿(7)下端的移液頭。
2.權利要求1所述的移液機構，其中所述移動基座具有四邊形的外框，所述移動桿(7)可移動地裝配于所述移動基座(1)一側邊框， 優(yōu)選的，其中所述用于裝配移動桿(7)的邊框具有凹槽，所述凹槽開口向移動基座的內側，所述移動桿可移動地裝配在所述凹槽內，移動桿的一部分處于凹槽外，即突出左邊框內側表面，該移動桿的突出部分可用于與移動桿驅動機構的驅動連接件(17)進行固定連接。
3.權利要求2所述的`移液機構，其中所述移動桿通過設置在邊框的移動桿滑套可移動地裝配在所述移動基座上的邊框內，其中所述移動桿滑套與邊框固定連接，所述移動桿可在移動桿滑套內移動，優(yōu)選的，所述移動桿滑套為高分子聚合物滑套。
4.權利要求1所述的移液機構，其中所述絲桿的驅動機構包括絲桿轉動傳動帶(12)、絲桿帶傳動主動輪(10)和與所述絲桿頂端固定連接的帶傳動從動輪(11)，以及與所述絲桿帶傳動主動輪(10)連接的絲桿驅動電機(9)，優(yōu)選的，所述驅動電機為步進電機。
5.權利要求4所述的移液機構，其中所述絲桿轉動傳動帶(12)水平設置，所述絲桿帶傳動從動輪和絲桿帶傳動主動輪分別位于所述絲桿轉動傳動帶兩端，固定在基座頂部的頂板上，所述帶傳動從動輪與所述絲桿頂端固定連接，位于所述頂板的上方，所述絲桿轉動帶傳動主動輪與所述絲桿驅動電機的轉軸固定連接，所述絲桿驅動電機位于基座頂部的頂板的下方。
6.權利要求1所述的移液機構，其中所述絲桿(4)通過絲桿螺母(6)和驅動連接件(17)與移動桿(7)固定連接，其中，絲桿螺母(6)旋裝在絲桿上，驅動連接件(17)的一端與移動桿7固定連接，另一端固定在所述絲桿螺母(6)外側。
7.權利要求1所述的移液機構，其中所述直線導軌固定座(34)固定在基座邊框的直線導軌固定區(qū)(35), 優(yōu)選的，其中所述直線導軌固定座(34)的高度Hl大于25mm,優(yōu)選大于30mm, 更優(yōu)選的，其中所述直線導軌固定區(qū)(35)的高度H2大于或等于50mm，優(yōu)選大于或等于60mmo
8.權利要求1-7中任一項的移液機構，其還包括沿水平方向設置，與所述基座傳動帶(44)平行的直線導軌，所述直線導軌的滑塊與所述直線導軌固定座(34)連接和固定，由此移動基座可隨直線導軌的滑塊沿直線導軌的軌道進行水平方向的移動，優(yōu)選的，所述基座傳動帶(44)以及直線導軌固定座(34)的位置設置方式使得當基座傳動帶運轉時，驅動移動基座沿直線導軌的滑軌水平移動。
9.一種多通道移液裝置，其特征在于裝配有多個權利要求1-8中任一項所述移液機構，優(yōu)選的，所述多通道移液裝置裝配有四個或八個所述移液機構。
10.一種全自動移液工作站，該工作站裝配有權利要求1-8中任一項所述的移液機構或權利要求9的多通道移 液裝置。
【文檔編號】B01L3/02GK103861671SQ201410109424
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月21日 優(yōu)先權日:2014年3月21日
【發(fā)明者】劉丹, 趙海峰 申請人:北京自由度科學機器有限公司