全自動移液儀和其用途
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種移液工作站，其包括移液機構(gòu)支架和數(shù)個移液機構(gòu)，其中移液機構(gòu)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(qū)動機構(gòu)；可繞垂直方向轉(zhuǎn)動的齒輪；直線導(dǎo)軌固定座；以及安裝在移動桿下端的移液頭。本發(fā)明還提供了前述移液機構(gòu)。本發(fā)明還提供了所述移液工作站在實施液體加樣、液體轉(zhuǎn)移等方面的用途。本發(fā)明的移液工作站的移液機構(gòu)可獨立地進行垂直或水平的移動，并且避免或大大減少了對其進行潤滑的操作，避免了污染。
【專利說明】全自動移液儀和其用途
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自動化液體處理設(shè)備。更具體的，本發(fā)明涉及一種全自動移液儀和其中的移液機構(gòu)，及其在實施液體加樣、液體轉(zhuǎn)移等方面的用途。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生命科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，生化實驗室的研究工作面對的是更為復(fù)雜的研究對象和不斷增多的樣品數(shù)量，傳統(tǒng)的手工操作方式已經(jīng)不能滿足高通量樣品處理過程中所要求的高效性、準(zhǔn)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(guān)的振動、孵育等操作。可廣泛應(yīng)用于核酸純化、基因蛋白質(zhì)測序、克隆快速篩選、細胞培養(yǎng)、生物芯片樣品制備等領(lǐng)域。
[0004]移液機構(gòu)是全自動液體處理工作站的核心機構(gòu)之一，用于實現(xiàn)液體在標(biāo)準(zhǔn)液體容器之間輸送、抽提、轉(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn)液體容器是例如8孔板、96孔板等標(biāo)準(zhǔn)液體容器。其中，實驗室常用的96孔板等標(biāo)準(zhǔn)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(gòu)，需要在很小的空間范圍內(nèi)，高精度和高重復(fù)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(shù)的自動液體處理工作站以及移液機構(gòu)存在機構(gòu)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(diào)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(nèi)部產(chǎn)生污染和腐蝕的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種新型的全自動工作站，克服了現(xiàn)有技術(shù)中移液機構(gòu)磨損大、裝配調(diào)試繁雜且機構(gòu)整體運行平滑性較差的問題，并且提供了維護簡單，不產(chǎn)生污染的內(nèi)部環(huán)境。
[0007]本發(fā)明提供了一種移液工作站，包括:
[0008](a)移液機構(gòu)支架；
[0009](b)數(shù)個移液機構(gòu)，其中，所述移液機構(gòu)具有:
[0010]移動基座；
[0011]可移動地裝配于所述移動基座的移動桿，所述移動桿可在垂直方向做相對所述移動基座的移動；
[0012]移動桿驅(qū)動機構(gòu)，包括與所述移動桿水平設(shè)置的絲桿以及所述絲桿的驅(qū)動機構(gòu)，所述絲桿通過驅(qū)動連接件與所述移動桿固定連接；
[0013]裝配于移動基座上的齒輪以及所述齒輪的驅(qū)動機構(gòu)，所述齒輪可繞垂直方向轉(zhuǎn)動；
[0014]固定在移動基座上的直線導(dǎo)軌固定座；以及
[0015]安裝在移動桿下端的移液頭；
[0016](c)沿水平方向設(shè)置，與所述移液機構(gòu)的齒輪形成齒輪副的齒條，齒輪轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動移動基座沿齒條水平移動；以及
[0017](d)沿水平方向設(shè)置，與所述齒條平行的直線導(dǎo)軌，所述直線導(dǎo)軌的滑塊與所述移液機構(gòu)的直線導(dǎo)軌固定座連接和固定，由此移動基座可隨直線導(dǎo)軌的滑塊沿直線導(dǎo)軌的軌道進行水平方向的移動。
[0018]在本發(fā)明的上述移液工作站的移液機構(gòu)中，所述直線導(dǎo)軌固定座可與直線導(dǎo)軌的滑塊連接和固定。所述直線導(dǎo)軌可沿水平方向設(shè)置，與前述齒條平行。所述直線導(dǎo)軌的滑塊與所述直線導(dǎo)軌固定座連接和固定，由此直線導(dǎo)軌固定座以及與直線導(dǎo)軌固定座連接和固定的移動基座可隨直線導(dǎo)軌的滑塊沿滑動導(dǎo)管的軌道進行水平方向的移動。
[0019]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液工作站的齒輪和齒條，以及直線導(dǎo)軌固定座和直線導(dǎo)軌的位置設(shè)置方式使得當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動時，可實現(xiàn)驅(qū)動與直線導(dǎo)軌的滑塊固定的移動基座沿齒條和直線導(dǎo)軌的滑軌方向水平移動。例如，齒輪以及直線導(dǎo)軌固定座設(shè)置在邊框的同一側(cè)，對應(yīng)的齒條和直線導(dǎo)軌上下平行并置。
[0020]在本發(fā)明的其中一個方面，所述直線導(dǎo)軌固定座具有與直線導(dǎo)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(dǎo)軌固定座的高度Hl大于25mm，優(yōu)選大于30mm。所述直線導(dǎo)軌固定座可配合或使用的直線導(dǎo)軌為具有滑塊寬度w大于25mm，優(yōu)選大于30mm的直線導(dǎo)軌。
[0021]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液機構(gòu)中所述直線導(dǎo)軌固定座通過直線導(dǎo)軌固定塊與移動基座連接。所述直線導(dǎo)軌固定塊與上述移動基座可一體鑄造或通過螺紋等方式固定在移動基座上。所述直線導(dǎo)軌固定塊用于固定兩個所述直線導(dǎo)軌固定座。通常，所述直線導(dǎo)軌固定塊具有直線導(dǎo)軌固定座相同或相似的寬度(通常指水平方向的長度)以及不低于兩倍的高度(通常指垂直方向的長度)。例如，所述直線導(dǎo)軌固定塊的高度H2大于或等于50mm，優(yōu)選大于或等于60mm。
[0022]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液機構(gòu)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。
[0023]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液工作站的移液機構(gòu)中所述移動桿可移動地裝配于所述移動基座一側(cè)邊框。
[0024]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液工作站的移液機構(gòu)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(nèi)側(cè)，所述移動桿可移動地裝配在所述凹槽內(nèi)，移動桿的一部分處于凹槽外，即突出左邊框內(nèi)側(cè)表面，該移動桿的突出部分可用于與移動桿驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動連接件進行固定連接。
[0025]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液工作站的移液機構(gòu)中所述移動桿通過設(shè)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(nèi)，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(nèi)移動。
[0026]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液工作站的移液機構(gòu)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 ⑧ 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(gòu)中所述移動桿滑套不為金屬材料部件。
[0027]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液工作站的移液機構(gòu)中所述移動桿為空心管槽?？招墓懿蹆?nèi)可用于安裝電線或移液導(dǎo)管。
[0028]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液工作站的移液機構(gòu)中所述絲桿的驅(qū)動機構(gòu)為所述絲桿的驅(qū)動電機。所述絲桿通過驅(qū)動電機進行驅(qū)動。優(yōu)選的，所述驅(qū)動電機為伺服電機。
[0029]在本發(fā)明的其中一個方面，所述絲桿通過絲桿螺母和驅(qū)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(qū)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(cè)。優(yōu)選的，其中所述絲桿螺母為高分子聚合物制備。選的，本發(fā)明的移液機構(gòu)中所述絲桿螺母不為金屬材料部件。
[0030]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液工作站的移液機構(gòu)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(dǎo)管，所述導(dǎo)管可連接可更換的移液槍頭。在本發(fā)明的其中又一個方面，所述移液機構(gòu)中所述導(dǎo)管上設(shè)置有脫管套筒。在本發(fā)明的其中又一個方面，所述移液頭具有液面探測器。
[0031]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液工作站還包括沿水平方向設(shè)置，與所述齒輪形成齒輪副的齒條，齒輪轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動移動基座沿齒條水平移動。
[0032]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液工作站還包括沿水平方向設(shè)置，與所述齒條平行的直線導(dǎo)軌，所述直線導(dǎo)軌的滑塊與所述直線導(dǎo)軌固定座連接和固定，由此移動基座可隨直線導(dǎo)軌的滑塊沿直線導(dǎo)軌的軌道進行水平方向的移動。在本發(fā)明的其中一個方面，所述移動基座是通過直線導(dǎo)軌固定座(還可包括直線導(dǎo)軌固定位)與直線導(dǎo)軌的滑塊連接和固定。
[0033]在本發(fā)明的其中一個方面，其中所述齒輪以及直線導(dǎo)軌固定座的位置設(shè)置方式使得當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動移動基座沿齒條和直線導(dǎo)軌的滑軌方向水平移動。移動基座是通過直線導(dǎo)軌固定座(還可包括直線導(dǎo)軌固定位)與直線導(dǎo)軌的滑塊連接和固定。例如，齒輪以及直線導(dǎo)軌固定座設(shè)置在其中一個邊框的同一側(cè)，對應(yīng)的齒條和直線導(dǎo)軌上下平行并置。
[0034]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液機構(gòu)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(dǎo)管，所述導(dǎo)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(dǎo)管上設(shè)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(shè)置在移液管架下方。
[0035]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液工作站具有數(shù)個(例如四個或八個)前述移液機構(gòu)，其中所述數(shù)個移液機構(gòu)中的兩個或兩個以上并列裝配，所述并列裝配的兩個或兩個以上移液機構(gòu)的移動桿排列在一條直線上，并且所述并列裝配的兩個或兩個以上移液機構(gòu)的齒輪與同一條齒條形成齒輪副。在本發(fā)明的其中又一個方面，所述并列裝配的兩個或兩個以上移液機構(gòu)中兩個移液機構(gòu)的移動基座的直線導(dǎo)軌固定座與同一個直線導(dǎo)軌的兩個滑塊連接。例如，通過相鄰兩個移動基座上的直線導(dǎo)軌固定座分別固定在移動基座的直線導(dǎo)軌固定塊上的上半部分或是下半部分，由此所述并列裝配的數(shù)個移液機構(gòu)中的兩個移動基座可分別與同一個直線導(dǎo)軌的兩個滑塊連接。所述齒輪和齒條，以及直線導(dǎo)軌固定座和直線導(dǎo)軌的位置設(shè)置方式使得當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動時，可實現(xiàn)驅(qū)動與直線導(dǎo)軌的滑塊固定的移動基座沿齒條和直線導(dǎo)軌的滑軌方向水平移動。
[0036]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液工作站包括四個或八個所述移液機構(gòu)。在包括八個所述移液機構(gòu)的移液工作站中，所述八個移液機構(gòu)分成平行設(shè)置的兩組，每組四個移液機構(gòu)并列裝配，每組四個移液機構(gòu)的齒輪與同一條齒條形成齒輪副。在本發(fā)明的其中又一個方面，所述每組四個移液機構(gòu)中兩個移液機構(gòu)的移動基座的直線導(dǎo)軌固定座與同一個直線導(dǎo)軌的兩個滑塊連接。例如，通過相鄰兩個移動基座上的直線導(dǎo)軌固定座分別固定在移動基座的直線導(dǎo)軌固定塊上的上半部分或是下半部分，由此所述并列裝配的四個移液機構(gòu)中的兩個移動基座可分別與同一個直線導(dǎo)軌的兩個滑塊連接。所述齒輪和齒條，以及直線導(dǎo)軌固定座和直線導(dǎo)軌的位置設(shè)置方式使得當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動時，可實現(xiàn)驅(qū)動與直線導(dǎo)軌的滑塊固定的移動基座沿齒條和直線導(dǎo)軌的滑軌方向水平移動。在本發(fā)明的移液工作站中，所述每組四個移液機構(gòu)的移動桿排列在一條直線上，與另一組四個移液機構(gòu)的移動桿交錯設(shè)置，使得八個所述移液機構(gòu)的移液槍頭可排列在一條直線上。
[0037]在本發(fā)明的其中一個方面，所述移液工作站還包括其它檢測裝置或容器，例如注射泵、加熱板、振蕩器、酶標(biāo)儀、PCR儀、抓手機構(gòu)，以及各種容納樣品或試劑的容器，如微量離心管、離心管，PCR微孔板、深孔板、微孔過濾板、管架等。
[0038]在本發(fā)明的其中一個方面，還提供了一種前述的移液機構(gòu)。在本發(fā)明的其中一個方面，還提供了一種采用所述移液機構(gòu)的多通道移液裝置，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(gòu)。
[0039]本發(fā)明的移液機構(gòu)、裝置和儀器可實現(xiàn)在運作中各移液機構(gòu)獨立地進行垂直或水平的移動，以及整體結(jié)構(gòu)的布局更加合理，運動空間更加明確，其裝配調(diào)試的難度以及復(fù)雜性也得以大大的降低。另外，本發(fā)明的移液機構(gòu)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(nèi)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(gòu)使用的用于實現(xiàn)移液頭豎直方向運動的絲杠副，以伺服電機驅(qū)動絲杠，能克服現(xiàn)有技術(shù)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(jié)構(gòu)，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(qū)動移液頭垂直方向移動的機構(gòu)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】
[0040]圖1為本發(fā)明優(yōu)選實施例的移液工作站的局部內(nèi)部裝置圖；
[0041]圖2為本發(fā)明優(yōu)選實施例的移液工作站的移液機構(gòu)的立體圖；
[0042]圖3為本發(fā)明優(yōu)選實施例的移液工作站的移液機構(gòu)的剖視圖；
[0043]圖4為本發(fā)明優(yōu)選實施例的移液工作站的移液機構(gòu)的局部裝配示意圖；
[0044]圖5為本發(fā)明優(yōu)選實施例的移液工作站的部分結(jié)構(gòu)另一個角度的立體示意圖。
[0045]附圖中各標(biāo)記分別為:
[0046]I移動基座[0047]2方管滑套
[0048]201方管滑套凸起
[0049]3絲桿聯(lián)軸器
[0050]4絲桿 [0051]6絲桿螺母
[0052]7中空方桿
[0053]8齒輪聯(lián)軸器
[0054]9機架背板
[0055]11電機座
[0056]12齒輪驅(qū)動電機
[0057]13移動桿驅(qū)動電機
[0058]14齒輪軸承
[0059]15齒輪軸
[0060]16齒輪
[0061]17驅(qū)動連接件
[0062]18頂板
[0063]19底板
[0064]21上梁
[0065]22下梁
[0066]23左邊框
[0067]231左邊框凹槽
[0068]24右邊框
[0069]25移液管架
[0070]26導(dǎo)管
[0071]27移液管架
[0072]28脫管套筒
[0073]30移液槍頭
[0074]31限位塊
[0075]33走線走管接頭
[0076]34直線導(dǎo)軌固定座
[0077]35直線導(dǎo)軌固定塊
[0078]36電路板盒
[0079]40直線導(dǎo)軌
[0080]41直線導(dǎo)軌滑軌
[0081]42直線導(dǎo)軌滑塊
[0082]43齒條
【具體實施方式】
[0083]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。[0084]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的移液工作站的局部內(nèi)部裝置圖。
[0085]本發(fā)明的移液工作站一般具有八個用于實施液體加樣、液體轉(zhuǎn)移的移液機構(gòu)38。所述八個移液機構(gòu)分成平行設(shè)置的兩組，每組四個移液機構(gòu)并列裝配。圖1示出本發(fā)明的移液工作站的內(nèi)部部分裝置示意圖，其包括上述一組并列裝配的四個移液機構(gòu)的裝置。所述移液機構(gòu)具有移動基座1，所述移動基座具有四邊形的外框。所述移液機構(gòu)還具有可移動地垂直裝配于移動基座的一側(cè)邊框上的移動桿7和安裝在該移動桿下端的移液頭30。所述移動桿可在垂直方向上在所述邊框內(nèi)做相對所述移動基座的上下移動。驅(qū)動所述移動桿做相對所述移動基座的上下移動的驅(qū)動機構(gòu)包括裝配于所述移動基座上，與所述移動桿水平的絲桿4。移液頭是用于液體感應(yīng)、輸送、吸取等功能的機構(gòu)，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(shè)置在移液頭下方的盛器皿中的液體樣品的功能。
[0086]所述移液機構(gòu)還具有裝配于移動基座邊框外側(cè)的可繞垂直方向轉(zhuǎn)動的齒輪16，所述齒輪可與水平設(shè)置的齒條43形成齒輪副，齒輪轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動移動基座沿齒條水平移動。所述移液機構(gòu)還具有固定在移動基座上，用于與直線導(dǎo)軌的滑塊42進行連接和固定的直線導(dǎo)軌固定座，由此移動基座可沿水平設(shè)置的直線導(dǎo)軌40滑動實現(xiàn)水平移動。齒輪16和齒條43，以及直線導(dǎo)軌固定座34和直線導(dǎo)軌40的位置設(shè)置方式使得當(dāng)齒輪16轉(zhuǎn)動時，可實現(xiàn)驅(qū)動與直線導(dǎo)軌的滑塊固定的移動基座沿齒條和直線導(dǎo)軌的滑軌方向水平移動。
[0087]本發(fā)明的移液工作站的每組四個移液機構(gòu)的移動桿排列在一條直線上，與另一組四個移液機構(gòu)的移動桿交錯設(shè)置，使得八個所述移液機構(gòu)的移液槍頭可排列在一條直線上。
[0088]在如圖所述的優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的移液工作站的每組四個移液機構(gòu)的齒輪與同一條齒條形成齒輪副，其中相鄰兩個移動基座上的直線導(dǎo)軌固定座34分別與同一個直線導(dǎo)軌的兩個滑塊連接，由此每組四個移液機構(gòu)與兩條直線導(dǎo)軌連接。所述一條齒條和所述兩條直線導(dǎo)軌上下平行設(shè)置。
[0089]本發(fā)明的移液工作站還可具有機殼(未示出)和支撐前述移液機構(gòu)的支架。支架可包括用于支撐和/或架設(shè)移液機構(gòu)的支柱、橫梁和背板等。如圖1所示，所述一條齒條43和所述兩條直線導(dǎo)軌40上下平行設(shè)置，固定在背板9上。背板9可固定在機殼側(cè)壁或是固定在架設(shè)在機體內(nèi)部的橫梁上。
[0090]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的移液機構(gòu)的立體示意圖。圖3為本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的移液機構(gòu)的內(nèi)部剖視圖。
[0091]如圖2和圖3所不,該移液機構(gòu)具有移動基座,所述移動基座具有四邊形的外框；所述移液機構(gòu)還具有可移動地垂直裝配于移動基座的一側(cè)邊框上(如圖示左邊框23)的移動桿和安裝在該移動桿下端的移液頭，所述移動桿可在垂直方向上在所述邊框內(nèi)做相對所述移動基座的上下移動，移液頭是用于液體感應(yīng)、輸送、吸取等功能的機構(gòu)，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(shè)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(gòu)還具有用于驅(qū)動所述移動桿做相對所述移動基座的上下移動的驅(qū)動機構(gòu)，包括裝配于所述移動基座上，與所述移動桿水平的絲桿以及所述絲桿的驅(qū)動電機，所述絲桿通過驅(qū)動連接件與所述移動桿固定連接；所述移液機構(gòu)還具有裝配于移動基座邊框外側(cè)的可繞垂直方向轉(zhuǎn)動的齒輪以及所述齒輪的驅(qū)動機構(gòu)，所述齒輪可與水平設(shè)置的齒條形成齒輪副，齒輪轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動移動基座沿齒條水平移動；所述移液機構(gòu)還具有固定在移動基座上，用于與直線導(dǎo)軌的滑塊進行連接和固定的直線導(dǎo)軌固定座，由此移動基座可沿水平設(shè)置的直線導(dǎo)軌滑動實現(xiàn)水平移動。
[0092]在圖2所示的本發(fā)明優(yōu)選實施例的移液機構(gòu)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(shè)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(shè)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”。
[0093]在圖示本發(fā)明優(yōu)選實施例中，左邊框23用于設(shè)置前述在所述邊框內(nèi)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為中空結(jié)構(gòu)，所述移動桿7可移動地裝配在所述左邊框內(nèi)。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(nèi)側(cè)(即面對右邊框的一側(cè))，所述移動桿可移動地裝配在所述凹槽內(nèi)，移動桿的一部分處于凹槽外，即突出左邊框內(nèi)側(cè)表面，該移動桿的突出部分可用于與驅(qū)動移動桿上下運動的驅(qū)動機構(gòu)進行固定連接。
[0094]如圖2和圖3所示,用于驅(qū)動所述移動桿在左邊框內(nèi)做相對所述移動基座的上下移動的驅(qū)動機構(gòu)包括裝配于所述移動基座上，與所述移動桿水平的絲桿4以及所述絲桿的驅(qū)動電機13。優(yōu)選的，所述驅(qū)動電機13為伺服電機。所述驅(qū)動電機13通過聯(lián)軸器3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和下梁之間。驅(qū)動電機13可設(shè)置在所述絲桿的上方。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凹槽，在其中可容納聯(lián)軸器3，另外在上梁上方設(shè)置頂板18，所述驅(qū)動電機13垂直架設(shè)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(shè)所述驅(qū)動電機13，還可用于架設(shè)容納控制電機等設(shè)備的電路板的電路板盒(如圖1中的電路板盒29)等裝置。這種設(shè)計可大大節(jié)省采用本發(fā)明的移液機構(gòu)的自動化移液儀器的內(nèi)部空間，便于電線、移液導(dǎo)管的架設(shè)。
[0095]所述絲桿4通過絲桿螺母6和驅(qū)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(qū)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(cè)。當(dāng)絲桿在驅(qū)動電機13驅(qū)動下發(fā)生轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動連接件17可在移動基座的上下梁高度范圍內(nèi)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(jié)構(gòu)，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。
[0096]本發(fā)明的移液機構(gòu)的所示移動桿可移動地沿垂直方向(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(nèi)。例如，通過設(shè)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(nèi)，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(nèi)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4為所述方形桿7，方管滑套2與左邊框23的連接關(guān)系示意圖。如圖4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(jié)構(gòu))的內(nèi)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(nèi)。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 ⑧ 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。
[0097]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槽，可用于安裝電線或移液導(dǎo)管等。例如，可用于走線，包括與導(dǎo)管相連，用于液體的輸送和抽提的導(dǎo)液管，以及各個部件和機構(gòu)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(shè)置走線走管接頭33。
[0098]本發(fā)明的移液機構(gòu)還具有設(shè)置在移動基座上(例如邊框內(nèi)側(cè)或外側(cè))的可繞垂直方向轉(zhuǎn)動的齒輪16 (即在水平面上轉(zhuǎn)動)。在圖示實施例中，所述齒輪設(shè)置在于裝配所述移動桿7的邊框的另一側(cè)邊框的外側(cè)。所述齒輪可與水平設(shè)置的齒條形成齒輪副，由此實現(xiàn)齒輪轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動移動基座沿齒條水平移動。齒輪的轉(zhuǎn)動由齒輪驅(qū)動電機12驅(qū)動。齒輪驅(qū)動電機12可設(shè)置在齒輪上方,例如垂直設(shè)置在固定在移動基座的邊框外側(cè)的電機座11上。齒輪驅(qū)動電機12通過聯(lián)軸器8向齒輪16傳動。優(yōu)選的，所述齒輪驅(qū)動電機為伺服電機。
[0099]本發(fā)明的移液機構(gòu)還具有固定在移動基座上，用于與直線導(dǎo)軌的滑塊進行固定的直線導(dǎo)軌固定座34。在本發(fā)明的其中一個方面，所述直線導(dǎo)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(cè)。直線導(dǎo)軌固定座具有與直線導(dǎo)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(dǎo)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(gòu)或采用所述移液機構(gòu)的自動化移液儀器可配合或使用的直線導(dǎo)軌為具有滑塊寬度w (即直線導(dǎo)軌的滑塊在與直線導(dǎo)軌的滑軌垂直的方向上的長度)不小于25mm，優(yōu)選不小于30mm的直線導(dǎo)軌。采用具有上述滑塊寬度的直線導(dǎo)軌和/或上述高度的直線導(dǎo)軌固定座，出乎意料地大大提高了本發(fā)明移液機構(gòu)運行的穩(wěn)定性。本發(fā)明的移液機構(gòu)的所述直線導(dǎo)軌固定座與直線導(dǎo)軌的滑塊可通過螺釘?shù)确绞竭M行固定，由此移動基座可沿直線導(dǎo)軌滑動移動。在本發(fā)明的移液機構(gòu)或采用本發(fā)明的移液機構(gòu)的移液儀器中，直線導(dǎo)軌水平設(shè)置，由此實現(xiàn)移動基座沿直線導(dǎo)軌方向水平移動。
[0100]在本發(fā)明的其中一個方面，本發(fā)明的移液機構(gòu)具有直線導(dǎo)軌固定塊35，所述直線導(dǎo)軌固定座34可通過固定在所述直線導(dǎo)軌固定塊35上而與移動基座連接。所述直線導(dǎo)軌固定塊35與移動基座可一體鑄造，或是通過螺釘?shù)确绞焦潭ㄔ谝苿踊?。在其中一種實施方式中，直線導(dǎo)軌固定塊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(dǎo)軌固定塊的高度大于或等于兩倍的直線導(dǎo)軌固定座的高度H2。優(yōu)選的，所述直線導(dǎo)軌固定塊的高度不小于50mm,優(yōu)選不小于60mm。直線導(dǎo)軌固定座34可固定在直線導(dǎo)軌固定塊35的上半部分或是下半部分。
[0101]本發(fā)明優(yōu)選實施例的移液機構(gòu)中，例如附圖所示的優(yōu)選實施例中，可繞垂直軸轉(zhuǎn)動的齒輪16以及直線導(dǎo)軌固定座34設(shè)置在移動基座的邊框同一外側(cè)，如圖示的右邊框外偵U。如圖1或圖5所示，與齒輪16形成齒輪副的齒條43和與直線導(dǎo)軌固定座34連接的直線導(dǎo)軌40可平行設(shè)置。齒輪16以及直線導(dǎo)軌固定座34的位置設(shè)置方式使得當(dāng)齒輪16轉(zhuǎn)動時，可實現(xiàn)驅(qū)動與直線導(dǎo)軌的滑塊固定的移動基座沿齒條和直線導(dǎo)軌的滑軌方向水平移動。優(yōu)選的，齒輪16以及直線導(dǎo)軌固定座34設(shè)置在邊框的同一側(cè)，對應(yīng)的齒條43和直線導(dǎo)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(gòu)的自動化移液儀器的內(nèi)部空間。在其它實施方式中，齒輪16以及直線導(dǎo)軌固定座34也可以設(shè)置在移動基座的其它合適的位置，可實現(xiàn)驅(qū)動與直線導(dǎo)軌的滑塊固定的移動基座沿齒條和直線導(dǎo)軌的滑軌方向水平移動。
[0102]所述本發(fā)明優(yōu)選實施例的移液機構(gòu)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(yīng)、抽提等功能的機構(gòu)，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(dǎo)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(shè)液面檢測器25和導(dǎo)管26，導(dǎo)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(dǎo)管的分離從而達到自動更換的目的。由于移液槍頭與導(dǎo)管的結(jié)合非常緊密，脫管套筒需要在很小的距離范圍內(nèi)實現(xiàn)移液槍頭與導(dǎo)管的分離。本發(fā)明的移液機構(gòu)移液頭的設(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(gòu)的儀器。
[0103]本發(fā)明的全自動移液工作站可裝配四個或八個所述移液機構(gòu)。所述四個或八個所述移液機構(gòu)可獨立水平或垂直方向的移動，也可同步發(fā)生水平或垂直方向的移動，且相鄰的兩個移液機構(gòu)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。
[0104]圖5為本發(fā)明優(yōu)選實施例的全自動移液工作站的部分結(jié)構(gòu)另一個角度的立體示意圖。
[0105]本發(fā)明的全自動移液工作站通常裝配四個或八個所述移液機構(gòu)，所述八個移液機構(gòu)分成平行的兩組，每組四個移液機構(gòu)并列裝配，每組四個移液機構(gòu)的移動桿排列在一條直線上，相鄰兩個移液機構(gòu)的移動基座上的直線導(dǎo)軌固定座34分別固定在直線導(dǎo)軌固定塊35上的上半部分或是下半部分，由此同一組四個移液機構(gòu)中的兩個的移動基座可分別與同一個直線導(dǎo)軌的兩個滑塊連接(通過直線導(dǎo)軌固定座和直線導(dǎo)軌固定位)，從而大大節(jié)省采用本發(fā)明的移液機構(gòu)的自動化移液儀器的內(nèi)部空間。本發(fā)明的全自動移液工作站中每組四個移液機構(gòu)的移動桿排列在一條直線上，與另一組四個移液機構(gòu)的移動桿交錯設(shè)置，使得八個所述移液機構(gòu)的移液槍頭可排列在一條直線上。
[0106]八個移液機構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)液體容器。其中每個移液機構(gòu)可以獨立地上下移動。
[0107]上述本發(fā)明移液工作站可用于對液體進行感應(yīng)、探測、吸取和排出等操作，從而實現(xiàn)液體的轉(zhuǎn)移。
[0108]本發(fā)明還提供了上述本發(fā)明的移液機構(gòu)、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(yīng)、探測、吸取和排出，從而實現(xiàn)液體的轉(zhuǎn)移的用途。
[0109]在操作中，上述本發(fā)明優(yōu)選實施例的移液工作站的整個工作流程如下:[0110]在需要對移液頭下方的標(biāo)準(zhǔn)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(gòu)移動到標(biāo)準(zhǔn)液體容器上方。液面檢測器感測移液頭下方的標(biāo)準(zhǔn)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)，可通過移動桿驅(qū)動電機13令絲桿發(fā)生轉(zhuǎn)動，絲桿通過驅(qū)動連接件17使移動桿7在移動基座左邊框的豎直孔內(nèi)做垂直上下移動，從而實現(xiàn)吸液頭的上下移動。當(dāng)移液基座需要進行水平方向上的移動時，齒輪驅(qū)動電機12驅(qū)動齒輪16發(fā)生水平方向的轉(zhuǎn)動，由此驅(qū)動移動基座通過與直線導(dǎo)軌的滑塊固定，可沿直線導(dǎo)軌水平移動。
[0111]本發(fā)明的移液機構(gòu)的設(shè)計使得在采用其的移液工作站中各個移液機構(gòu)可完全獨立地進行垂直或水平的移動，互相之間沒有連接關(guān)系.這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置使得整體結(jié)構(gòu)的布局更加合理，運動空間更加明確，其裝配調(diào)試的難度以及復(fù)雜性也得以大大的降低。在進行移液機構(gòu)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。
[0112]另外，本發(fā)明的移液工作站中控制移液頭移動的機構(gòu)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。
[0113]雖然關(guān)于本發(fā)明的示例實施例及其優(yōu)點已經(jīng)詳細說明，應(yīng)當(dāng)理解在不脫離本發(fā)明的精神和所附權(quán)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(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)容易理解在保持本發(fā)明保護范圍內(nèi)的同時，工藝步驟的次序可以變化。
[0114]此外，本發(fā)明的應(yīng)用范圍不局限于說明書中描述的特定實施例的工藝、機構(gòu)、制造、物質(zhì)組成、手段、方法及步驟。從本發(fā)明的公開內(nèi)容，作為本領(lǐng)域的普通技術(shù)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(gòu)、制造、物質(zhì)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(yīng)實施例大體相同的功能或者獲得大體相同的結(jié)果，依照本發(fā)明可以對它們進行應(yīng)用。因此，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在將這些工藝、機構(gòu)、制造、物質(zhì)組成、手段、方法或步驟包含在其保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種移液工作站，包括: (a)移液機構(gòu)支架； (b)數(shù)個移液機構(gòu)，其中，所述移液機構(gòu)具有: 移動基座(1)； 可移動地裝配于所述移動基座(1)的移動桿(7)，所述移動桿可在垂直方向做相對所述移動基座的移動；優(yōu)選的，其中所述移動桿為空心管槽； 移動桿驅(qū)動機構(gòu)，包括與所述移動桿(7)水平設(shè)置的絲桿(4)以及所述絲桿的驅(qū)動機構(gòu)，所述絲桿(4)通過驅(qū)動連接件(17)與所述移動桿(7)固定連接； 裝配于移動基座(1)上的齒輪(16)以及所述齒輪的驅(qū)動機構(gòu)，所述齒輪(16)可繞垂直方向轉(zhuǎn)動； 固定在移動基座(1)上的直線導(dǎo)軌固定座(34);以及 安裝在移動桿(7)下端的移液頭； (c)沿水平方向設(shè)置，與所述移液機構(gòu)的齒輪(16)形成齒輪副的齒條(43)，齒輪轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動移動基座沿齒條水平移動；以及 (d)沿水平方向設(shè)置，與所 述齒條平行的直線導(dǎo)軌，所述直線導(dǎo)軌的滑塊與所述移液機構(gòu)的直線導(dǎo)軌固定座(34)連接和固定，由此移動基座可隨直線導(dǎo)軌的滑塊沿直線導(dǎo)軌的軌道進行水平方向的移動。
2.權(quán)利要求1所述的移液工作站，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(cè)邊框。
3.權(quán)利要求2所述的移液工作站，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(nèi)側(cè)，所述移動桿可移動地裝配在所述凹槽內(nèi)，移動桿的一部分處于凹槽外，即突出左邊框內(nèi)側(cè)表面，該移動桿的突出部分可用于與移動桿驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動連接件(17)進行固定連接。
4.權(quán)利要求3所述的移液工作站，其中所述移動桿通過設(shè)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(nèi)，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(nèi)移動，優(yōu)選的，所述移動桿滑套為高分子聚合物滑套。
5.權(quán)利要求1所述的移液工作站，其中所述絲桿的驅(qū)動機構(gòu)包括所述絲桿的驅(qū)動電機，優(yōu)選的，所述齒輪驅(qū)動電機為伺服電機。
6.權(quán)利要求1所述的移液工作站，其中所述絲桿(4)通過絲桿螺母(6)和驅(qū)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(qū)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(cè)，優(yōu)選的，其中所述絲桿螺母為高分子聚合物絲桿螺母。
7.權(quán)利要求1所述的移液工作站，其中所述直線導(dǎo)軌固定座(34)通過直線導(dǎo)軌固定塊(35)與移動基座連接， 優(yōu)選的，其中所述直線導(dǎo)軌固定座(34)的高度Hl大于25mm,優(yōu)選大于30mm ;和/或 優(yōu)選的，其中所述直線導(dǎo)軌固定塊的高度H2大于或等于50mm,優(yōu)選大于或等于60mm。
8.權(quán)利要求1-7中任一項所述的移液工作站，其中所述數(shù)個移液機構(gòu)中的兩個或兩個以上并列裝配，所述并列裝配的兩個或兩個以上移液機構(gòu)的移動桿排列在一條直線上，并且所述并列裝配的兩個或兩個以上移液機構(gòu)的齒輪與同一條齒條形成齒輪副。
9.權(quán)利要求8所述的移液工作站，其中所述并列裝配的兩個或兩個以上移液機構(gòu)中兩個移液機構(gòu)的移動基座的直線導(dǎo)軌固定座34與同一個直線導(dǎo)軌的兩個滑塊連接，例如，所述并列裝配的兩個或兩個以上移液機構(gòu)中相鄰兩個移液機構(gòu)的移動基座的直線導(dǎo)軌固定座34分別固定在其直線導(dǎo)軌固定塊上的上半部分或是下半部分。
10.權(quán)利要求1-9中任一項所述的移液工作站，其包括四個或八個所述移液機構(gòu)。
11.權(quán)利要求10所述的移液工作站，其包括八個所述移液機構(gòu)，所述八個移液機構(gòu)分成平行設(shè)置的兩組，每組四個移液機構(gòu)并列裝配，每組四個移液機構(gòu)的齒輪與同一條齒條形成齒輪副，以及所述每組四個移液機構(gòu)中兩個移液機構(gòu)的移動基座的直線導(dǎo)軌固定座與同一個直線導(dǎo)軌的兩個滑塊連接，例如，其中相鄰兩個移動基座上的直線導(dǎo)軌固定座34分別固定在直線導(dǎo)軌固定塊35上的上半部分或是下半部分。
12.權(quán)利要求10或11所述的移液工作站，其中每組四個移液機構(gòu)的移動桿排列在一條直線上，與另一組四個移液 機構(gòu)的移動桿交錯設(shè)置，使得八個所述移液機構(gòu)的移液槍頭可排列在一條直線上。
【文檔編號】B01L3/02GK103551216SQ201310544587
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】劉丹, 趙海峰 申請人:北京自由度科學(xué)機器有限公司