移液機構和使用該機構的全自動工作站及其用途
2023-06-19 18:32:21 1
移液機構和使用該機構的全自動工作站及其用途
【專利摘要】本發明提供了一種移液機構及使用該機構的移液裝置和全自動工作站。本發明的移液機構包括移動基座，所述移動基座上具有用於與轉軸配合的開孔，垂直裝配於移動基座的齒條，所述齒條可相對所述移動基座上下移動，固定在齒條背面的直線導軌，與所述齒條形成齒輪副的齒輪，驅動轉軸，所述驅動轉軸可向所述齒輪傳動，所述齒輪通過齒輪副驅動所述齒條相對移動基座上下移動；和安裝在齒條下端的移液頭。本發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。
【專利說明】移液機構和使用該機構的全自動工作站及其用途
【技術領域】
[0001]本發明涉及自動化液體處理設備。更具體的，本發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展，生化實驗室的研究工作面對的是更為複雜的研究對象和不斷增多的樣品數量，傳統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藥實驗室自動化操作平臺，可實現樣品的自動加樣、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。可廣泛應用於核酸純化、基因蛋白質測序、克隆快速篩選、細胞培養、生物晶片樣品製備等領域。
[0004]移液機構是全自動液體處理工作站的核心機構之一，用於實現液體在標準液體容器之間輸送、抽提、轉移等動作。在現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，需要在很小的空間範圍內，高精度和高重複性地實現多個，例如八個移液通道的同時或分別的移液動作。
[0005]現有技術的自動液體處理工作站和其中的移液機構多採用滑動摩擦副形成的機構來完成移液吸頭在豎直方向的運動，機構磨損大、噪音大、運動平穩性不高，移動基座滑槽的加工精度要求較高，難以保證。
[0006]此外，現有技術的移液機構，其移動基座在轉軸周向方向上的定位大多通過花鍵與滾輪的組合進行約束，在裝配過程中調試繁雜，工作量大。
【發明內容】
[0007]本發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。
[0008]本發明提供了 一種移液機構，包括:
[0009]移動基座，所述移動基座上具有用於裝配轉軸的開孔，所述開孔包括第一開孔，所述第一開孔用於裝配驅動轉軸，
[0010]垂直裝配於移動基座的齒條，所述齒條可相對所述移動基座上下移動，
[0011]固定在所述齒條背面的直線導軌，
[0012]與所述齒條形成齒輪副的齒輪，
[0013]穿過所述第一開孔裝配在所述移動基座上的驅動轉軸，所述驅動轉軸可向所述齒輪傳動，所述齒輪通過齒輪副驅動所述齒條相對移動基座上下移動；和[0014]安裝在齒條下端的移液頭。
[0015]其中，所述移動基座可沿所述轉軸軸向進行水平移動。
[0016]在本發明的其中一個方面，其中直線導軌為滾輪直線導軌或滾珠直線導軌，優選為滾珠直線導軌。
[0017]在本發明的一個方面，上述移液機構中所述移動基座的開孔還包括第二開孔，用於裝配輔助約束轉軸，以及所述移液機構還包括穿過所述第二開孔裝配在所述移動基座上的所述輔助約束轉軸，所述輔助約束轉軸對移動基座在轉軸周向方向起約束作用。
[0018]在本發明的一個方面，上述移液機構中所述移動基座的第一開孔和第二開孔中裝配轉軸套筒，用於與轉軸配合。在本發明的其中一個方面，所述驅動轉軸通過所述轉軸套筒向所述齒輪傳動。在本發明的其中一個方面，所述轉軸套筒通過平鍵與所述齒輪連接。
[0019]在本發明的其中一個方面，上述移液機構中所述齒輪套裝在所述轉軸套筒的外圈。轉軸套筒可通過設置在其外圈的突起的平鍵與齒輪連接和傳動。
[0020]在本發明的其中一個方面，上述移液機構中第二開孔中與輔助約束轉軸配合的轉軸套筒與齒條之間具有轉動襯套，轉動襯套套裝在轉軸套筒的外圈。所述轉動襯套的外圈是光滑的，不向前述齒條傳動。
[0021]在本發明的一個方面，上述移液機構中所述轉軸滑塊通過滑塊軸套、深溝球軸承和軸承擋圈安裝於移動基座的開孔內。
[0022]在本發明的一個方面，上述移液機構中所述移動基座具有四個所述裝配轉軸的開孔。在本發明的其中一個方面，四個開孔中其中一個裝配驅動轉軸，另一個裝配輔助約束轉軸，其餘兩個開孔用於供另外兩個轉軸穿過，所述其餘兩個開孔與穿過其的兩個轉軸可沒有裝配連接。在本發明的其中一個方面，每一個轉軸可穿過四個移動基座的開孔，在其中一個移動基座上作為驅動源，在另一個移動基座上起輔助約束作用，以及穿過其餘兩個移動基座。
[0023]在本發明的一個方面，上述移液機構中所述轉軸為花鍵軸。即所述驅動轉軸為驅動花鍵軸；所述輔助約束轉軸為輔助約束花鍵軸；轉軸套筒為花鍵軸套筒，等等。
[0024]在本發明的一個方面，提供了一種移液機構，包括:
[0025]移動基座，所述移動基座上具有用於裝配花鍵軸的開孔，所述開孔包括第一開孔，所述第一開孔用於裝配驅動花鍵軸，
[0026]垂直裝配於移動基座的齒條，所述齒條可相對所述移動基座上下移動，
[0027]固定在所述齒條背面的直線導軌，
[0028]與所述齒條形成齒輪副的齒輪，
[0029]穿過所述第一開孔裝配在所述移動基座上的驅動花鍵軸，所述驅動花鍵軸可向所述齒輪傳動，所述齒輪通過齒輪副驅動所述齒條相對移動基座上下移動；和
[0030]安裝在齒條下端的移液頭。
[0031]在本發明的其中一個方面，上述移液機構中直線導軌為滾輪直線導軌或滾珠直線導軌，優選為滾珠直線導軌。
[0032]在本發明的一個方面，上述移液機構中所述移動基座的開孔還包括第二開孔，用於裝配輔助約束花鍵軸，以及所述移液機構還包括穿過所述第二開孔裝配在所述移動基座上的輔助約束花鍵軸，所述輔助約束花鍵軸對移動基座在花鍵軸周向方向起約束作用。[0033]在本發明的一個方面，上述移液機構中所述移動基座的第一開孔和第二開孔中裝配花鍵軸套筒，用於與花鍵軸配合。在本發明的其中一個方面，所述驅動花鍵軸通過所述花鍵軸套筒向所述齒輪傳動。在本發明的其中一個方面，所述花鍵軸套筒通過平鍵與所述齒輪連接。
[0034]在本發明的其中一個方面，上述移液機構中所述齒輪套裝在花鍵軸套筒的外圈。花鍵軸套筒通過設置在其外圈的突起的平鍵與齒輪連接和傳動。
[0035]在本發明的其中一個方面，上述移液機構中第二開孔中與輔助約束花鍵軸配合的花鍵軸套筒與齒條之間具有轉動襯套，轉動襯套套裝在花鍵軸套筒的外圈。所述轉動襯套的外圈是光滑的，不向前述齒條傳動。
[0036]在本發明的一個方面，上述移液機構中所述花鍵軸滑塊通過滑塊軸套、深溝球軸承和軸承擋圈安裝於移動基座的開孔內。
[0037]在本發明的其中一個方面，其中在所述齒條背面固定有直線導軌。在本發明的其中一個方面，直線導軌11垂直裝配在移動基座I的一端。由此，齒條也垂直裝配在移動基座I的一端。在本發明的其中一個方面，直線導軌11的直線滑塊3嵌置在移動基座一端的側面，直線滑塊3的外表面與所述移動基座的側面在一個平面上。在所述移動基座側面的外側還可設置固定座32，可用於協助固定直線導軌，還可用於與使移動基座水平移動的機構連接。
[0038]在本發明的其中一個方面，上述本發明的移液機構中還具有設置在齒條側面的細管槽。
[0039]在本發明的其中一個方面，上述本發明的移液機構中所述移液頭具有移液管架，連接在移液管架下方的導管。所述導管可連接可更換的移液槍頭。優選的，所述導管上設置有脫管套筒。
[0040]在本發明的其中一個方面，上述本發明的移液機構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。
[0041]在本發明的另一個方面，提供了一種移液機構，其包括
[0042]移動基座1，該移動基座上具有至少兩個用於裝配轉軸的開孔，所述開孔包括第一開孔和第二開孔，所述第一開孔用於裝配驅動轉軸，所述第二開孔用於裝配輔助約束轉軸，
[0043]垂直裝配於移動基座的齒條，所述齒條可相對所述移動基座上下移動，
[0044]與所述齒條形成齒輪副的齒輪，
[0045]穿過所述第一開孔裝配在所述移動基座上的驅動轉軸，所述驅動轉軸可向所述齒輪傳動，所述齒輪通過齒輪副驅動所述齒條相對移動基座上下移動；
[0046]穿過所述第二開孔裝配在所述移動基座上的輔助約束轉軸，所述輔助約束轉軸對移動基座在轉軸周向方向起約束作用；和
[0047]安裝在齒條下端的移液頭。
[0048]在本發明的其中一個方面，其中在所述齒條背面固定有直線導軌。在本發明的其中一個方面，直線導軌11垂直固定在移動基座I的一端。由此，齒條也垂直固定在移動基座I的一端。在本發明的其中一個方面，直線導軌11的直線滑塊3嵌置在移動基座側面。在所述移動基座側面的外側還可設置固定座32，可用於協助固定直線導軌，還可用於與使移動基座水平移動的機構連接。[0049]在本發明的一個方面，上述移液機構中所述移動基座的第一開孔和第二開孔中裝配轉軸套筒，用於與轉軸配合。在本發明的其中一個方面，所述驅動轉軸通過所述轉軸套筒向所述齒輪傳動。在本發明的其中一個方面，所述轉軸套筒通過平鍵與所述齒輪連接。
[0050]在本發明的其中一個方面，上述移液機構中所述齒輪套裝在轉軸套筒的外圈。轉軸套筒通過設置在其外圈的突起的平鍵與齒輪連接和傳動。
[0051]在本發明的其中一個方面，上述移液機構中第二開孔中與輔助約束轉軸配合的轉軸套筒與齒條之間具有轉動襯套，轉動襯套套裝在轉軸套筒的外圈。所述轉動襯套的外圈是光滑的，不向前述齒條傳動。
[0052]在本發明的一個方面，上述移液機構中所述轉軸滑塊通過滑塊軸套、深溝球軸承和軸承擋圈安裝於移動基座的開孔內。
[0053]在本發明的一個方面，上述移液機構中所述轉軸為花鍵軸。即驅動轉軸為驅動花鍵軸，輔助約束轉軸為輔助約束花鍵軸。
[0054]在本發明的其中一個方面，其中在所述齒條背面固定有直線導軌。在本發明的其中一個方面，直線導軌11垂直裝配在移動基座I的一端。由此，齒條也垂直裝配在移動基座I的一端。在本發明的其中一個方面，直線導軌11的直線滑塊3嵌置在移動基座一端的側面，直線滑塊3的外表面與所述移動基座的側面在一個平面上。
[0055]在本發明的其中一個方面，其中直線導軌為滾輪直線導軌或滾珠直線導軌，優選為滾珠直線導軌。
[0056]在本發明的其中一個方面，上述本發明的移液機構中還具有設置在齒條側面的細管槽。
[0057]在本發明的其中一個方面，上述本發明的移液機構中所述移液頭具有移液管架和連接在移液管架下方的導管。所述導管可連接可更換的移液槍頭。任選的，所述導管上設置有脫管套筒。
[0058]在本發明的其中一個方面，上述本發明的移液機構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。
[0059]本發明還提供了一種多通道移液裝置，其特徵在於裝配有多個前述本發明的移液機構。例如，所述多通道移液機構可裝配有二個、四個或八個所述移液機構。
[0060]本發明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明的移液機構或多通道移液裝置。
[0061]本發明的移液機構、裝置和儀器使用直線導軌支撐和輔助移液頭在豎直方向上的運動，直線導軌的運動藉助鋼球或鋼軸滾動實現，導軌副摩擦阻力小，動摩擦阻力差值小，低速時不易產生爬行，重複定位精度高，運動的衝擊和振動小、能夠適應高速運動且可大幅降低驅動功率。因此，本發明通過使用直線導軌，將移液機構豎直方向運動的滑動摩擦轉化為滾動摩擦，大大減小了磨損和噪音，並提高了整個機構運行的平穩性和順滑性。
[0062]另外，本發明的機構、裝置和儀器使用驅動轉軸(花鍵軸)和輔助約束轉軸(花鍵軸)兩者共同對移動基座進行轉軸周向方向的定位，避免了滾輪和滾輪滑槽的使用，使得移液機構整體結構更簡單，不僅成本下降，裝配方便，而且降低了零件的複雜性與加工精度要求，易於保證每次裝配過程的一致性。【專利附圖】
【附圖說明】
[0063]圖1為本發明移液機構的立體圖；
[0064]圖2為裝配花鍵軸的移液機構立體示意圖；
[0065]圖3為本發明移液機構的內部剖視圖；
[0066]圖4為本發明移液機構的剖視圖；
[0067]圖5為本發明移液機構的剖視圖。
[0068]附圖中各標記分別為:
[0069]I移動基座
[0070]2深溝球軸承
[0071]3直線滑塊
[0072]4 開孔
[0073]5花鍵軸套筒
[0074]6第一滑塊軸套
[0075]7 齒輪
[0076]8第二滑塊軸套
[0077]9轉動襯套
[0078]10花鍵軸
[0079]11直線導軌
[0080]12 齒條
[0081]13軸承擋圈
[0082]17移液管架
[0083]18脫管套筒
[0084]19 導管
[0085]24移液槍頭
[0086]25細管槽
[0087]29液面檢測器
[0088]31 平鍵
[0089]32固定座
【具體實施方式】
[0090]為了更好地理解和闡釋本發明，下面將參照附圖對本發明作進一步的詳細描述。圖1是根據本發明的一個優選實施例的移液機構的立體圖。該移液機構具有移動基座1，垂直裝配於移動基座I的一側的齒條12，固定在齒條12背面的直線導軌11，和固定安裝在齒條下端的移液頭。所述移動基座可沿所述齒條12上下移動。移液頭是用於液體感應、抽提等功能的機構。
[0091]該移動基座I上具有一個、二個至四個用於裝配花鍵軸的開孔4。優選的，移動基座具有多個開孔時，所述開孔以移動基座的垂直方向上的直線的方式排列。所述開孔可裝配花鍵軸套筒5，用於與花鍵軸配合。在本發明的一個方面，所述花鍵軸套筒通過其內圈具有的滾珠與花鍵軸的花鍵槽配合。在圖示實施例中，只示出了其中兩個開孔裝配有花鍵軸套筒以及裝配兩根花鍵軸。但在本發明中，可以兩個到四個開孔裝配有花鍵軸套筒以及裝配花鍵軸。花鍵軸套筒可隨花鍵軸轉動，同時也可在花鍵軸上滑動，實現移動基座在花鍵軸軸向上的移動，通常為水平移動。
[0092]圖2是根據本發明的一個優選實施例的移液機構的立體圖，顯示出裝配了花鍵軸的移液機構。本發明的移液機構的移動基座I上具有四個並列的用於裝配花鍵軸的開孔4，可以用於裝配一根、兩根，最多為四根花鍵軸。花鍵軸與設於開孔內的花鍵軸套筒5配合。
[0093]本發明的機構的移動基座可裝配一根花鍵軸。所述花鍵軸作為驅動齒條12上下移動的驅動源，也稱為驅動花鍵軸。驅動花鍵軸通過齒輪來對齒條12產生傳動作用。齒輪和驅動花鍵軸中間通過花鍵軸套筒連接和傳動。在本發明的一個方面，所述花鍵軸套筒的內圈具有鍵槽，外圈具有突起的平鍵。在本發明其中一個方面，所述花鍵軸套筒通過其內圈具有的滾珠與花鍵軸的花鍵槽配合。在本發明的又一個方面，花鍵軸套筒通過設置在其外圈的突起的平鍵31與齒輪連接和傳動。齒輪與齒條12形成齒輪副。花鍵軸套筒隨著驅動花鍵軸轉動，齒輪由此受到花鍵軸套筒驅動而轉動，然後通過齒輪副對齒條12產生傳動作用，使齒條發生相對移動基座的上下移動。在圖示的本發明優選實施例中，所述齒輪套裝在花鍵軸套筒的外圈。花鍵軸套筒通過平鍵與齒輪內圈的鍵槽連接和傳動。
[0094]優選的，本發明的機構的移動基座至少裝配兩根花鍵軸。所述至少兩根花鍵軸中的一根為前述的驅動花鍵軸，另一根花鍵軸對移動基座在花鍵軸周向方向起輔助約束作用，也稱為輔助約束花鍵軸。輔助約束花鍵軸限制了移動基座繞主花鍵軸的轉動。在本發明的其中一個方面，輔助約束花鍵軸不對齒條產生傳動作用。
[0095]圖3是所述本發明優選實施例的移液機構的內部剖視圖。圖4和圖5分別是圖3所示的剖視圖的A-A和B-B方向的剖視圖。
[0096]在所述圖示的本發明實施例的移液機構中，所述移動基座I的第一開孔(附圖中移動基座上四個開孔中最下端的開孔)用於裝配驅動花鍵軸。與驅動花鍵軸配合的花鍵軸套筒5外圈套裝齒輪7，花鍵軸套筒5通過平鍵31與齒輪7連接。齒輪7與齒條12形成齒輪副，用於驅動齒條相對移動基座的上下移動。
[0097]所述移動基座I的第二開孔(附圖中移動基座上四個開孔中從上向下數的第二個開孔)用於裝配輔助約束花鍵軸。與輔助約束花鍵軸配合的花鍵軸套筒5外套裝有轉動襯套9。轉動襯套的外圈是光滑的。由此，輔助約束花鍵軸不對齒條12產生傳動。
[0098]在圖3-5所示的本發明優選實施例中，移液機構的移動基座上從上往下第二個開孔是裝配輔助約束花鍵軸的開孔，第四個開孔是裝配驅動花鍵軸的開孔，但本領域的技術人員能夠理解，移動基座上的任何一個開孔都可以作為裝配驅動花鍵軸的開孔，或者作為裝配輔助約束花鍵軸的開孔。
[0099]本發明的移液機構中，在移動基座I的一側垂直裝配有可相對移動基座上下移動的齒條12，在齒條背面固定直線導軌11。齒條12與直線導軌11不發生相對移動。齒條12與直線導軌11可通過螺絲固定等常用方式進行固定。在本發明的另一個方面，齒條12與直線導軌11可以鑄造成一體的部件。齒條12通過與齒輪7形成齒輪副，在驅動花鍵軸的作用下實現相對移動基座的上下移動。
[0100]直線導軌是一種滾動導弓丨，具有移動滑塊(即直線滑塊)和用於導向的固定元件(導軌)。直線導軌通過鋼珠或滾輪在移動滑塊跟導軌之間滾動，從而使負載平臺沿著導軌做高精度直線運動，達到很高的定位精度。直線導軌可以是滾輪直線導軌或滾珠直線導軌，優選採用滾珠直線導軌。
[0101]如圖1和3所示，所述本發明優選實施例的移液機構中，所述直線導軌11具有兩個直線滑塊，直線滑塊3嵌置在移動基座側面，其表面與移動基座側面相平。由此，直線導軌11嵌合在移動基座中，垂直固定在移動基座I的一側，齒條也由此垂直固定在移動基座I上。在所述移動基座側面的外側還可設置固定座32，可用於協助固定直線導軌，還可用於與使移動基座水平移動的機構連接。
[0102]如圖3至5所示，本發明的移液機構中，所述移動基座I的第一開孔(在圖上為基座上最下端的開孔)內裝配有花鍵軸套筒5，用於與驅動花鍵軸配合。花鍵軸套筒5外套裝齒輪7。齒輪7和驅動花鍵軸中間通過花鍵軸套筒5連接。花鍵軸套筒通過平鍵31與齒輪7連接和傳動。齒輪7與齒條12形成齒輪副。花鍵軸套筒隨著驅動花鍵軸轉動，齒輪由此受到花鍵軸套筒驅動而轉動，然後通過齒輪副對齒條12產生傳動作用，使齒條發生相對移動基座的上下移動。
[0103]所述移動基座I的第二開孔(在圖上為基座上第二個開孔)裝配有花鍵軸套筒5，用於配合輔助約束花鍵軸。花鍵軸套筒5外套裝轉動襯套9。與輔助約束花鍵軸配合的花鍵軸套筒5通過平鍵與轉動襯套9連接。由於轉動襯套9的外圈是光滑的。由此，輔助約束花鍵軸不對齒條12發生傳動。
[0104]在本發明的其中一個方面，所述移動基座I有四個開孔，除了前述第一開孔和第二開孔，其它開孔可供不是前述驅動花鍵軸或輔助約束花鍵軸的花鍵軸穿過。在本發明的其中又一個方面，上述不是前述驅動花鍵軸或輔助約束花鍵軸的花鍵軸不對移液裝置產生驅動或輔助約束作用，與所述其它開孔不發生裝配連接，即只是穿過所述穿孔。
[0105]如圖4和5所示，花鍵軸套筒5通過滑塊軸套(包括第一滑塊軸套6、第二滑塊軸套8)、深溝球軸承2和軸承擋圈13安裝於移動基座I的開孔內。
[0106]如圖1所示，所述本發明優選實施例的移液機構中還具有設置在齒條側面的細管槽25。細管槽可用於走線，包括與導管相連，用於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29的線纜等。
[0107]如圖所示，所述本發明優選實施例的移液機構具有固定安裝在齒條12下端的移液頭。移液頭是用於液體感應、抽提等功能的機構，包括了實現這些功能的部件。在這個實施例中，該移液頭包括移液管架17、脫管套筒18、導管19、移液槍頭24和液面檢測器29。其中，移液管架17用於架設液面檢測器和導管19，導管19用於連接移液槍頭。脫管套筒18用於實現移液槍頭與導管的分離從而達到自動更換的目的。由於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範圍內實現移液槍頭與導管的分離。本發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。液面檢測器可用於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，並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。
[0108]本領域的技術人員可以容易理解，雖然本優選實施例採用的是花鍵軸，也可以採用其它轉軸，轉軸可通過慣用手段向齒輪傳動，齒輪由此受到轉軸驅動而轉動，然後通過齒輪副對齒條產生傳動作用，使齒條發生相對移動基座的上下移動。花鍵軸為優選的實施方式。[0109]上述本發明的優選實施例的移液機構可用於全自動移液工作站中，對液體進行感應、探測、吸取和排出等，從而實現液體的轉移。
[0110]本發明還提供了多通道移液裝置，其裝配有多個上述移液機構。本發明的一個優選實施例提供了裝配有八個所述移液機構的多通道移液裝置(未在附圖示出)。所述八個所述移液機構並列裝配，並且相鄰的兩個移液機構發生相同的水平距離變化，使得相鄰的移液槍頭發生相同的水平距離變化。
[0111]在本發明的另一個方面，在用於裝配有八個所述移液機構的多通道移液裝置或採用所述多通道移液裝置的全自動移液工作站時，八個本發明的移液機構分成平行的兩組，每組四個並列裝配，各個移動基座上具有四個開孔，其中一個用於裝配驅動花鍵軸，另一個用於裝配輔助約束花鍵軸，剩下兩個用於供另外兩個花鍵軸穿過。在本發明的其中一個方面，四個移液機構由四根轉軸同時穿過，所述四根轉軸分別穿過所述移液機構組的四個移液機構的移動基座上的四個開孔，並且所述四根轉軸分別作為所述四個移液機構中的一個移液機構的驅動轉軸，另一個移液機構的輔助約束轉軸，在其餘兩個移液機構中與其開孔不發生裝配連接，即只是穿過所述穿孔。在本發明的其中一個方面，一根花鍵軸可穿過四個移動基座，在其中一個移動基座上作為驅動源，在另一個移動基座上起輔助約束作用，以及穿過其餘兩個移動基座而不發生裝配連接。
[0112]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。
[0113]上述本發明的多通道移液機構或多通道移液裝置可用於全自動移液工作站中，對液體進行感應、探測、吸取和排出等，從而實現液體的轉移。
[0114]本發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。
[0115]在操作中，上述本發明優選實施例的移液機構的整個工作流程如下:
[0116]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，在通過電機帶動驅動花鍵軸實現花鍵軸套筒，從而帶動齒輪的轉動。齒輪通過齒輪副使齒條在移動基座的豎直孔內做豎直運動，從而實現吸液頭的上下移動。齒條的豎直運動由在直線滑塊內做滾動摩擦運動的直線導軌提供輔助支撐，以實現整個豎直運動的平滑性。
[0117]本發明提供的移液機構、裝置和儀器使用直線導軌支撐和輔助移液頭在豎直方向上的運動，直線導軌的運動藉助鋼球或鋼軸滾動實現，導軌副摩擦阻力小，動摩擦阻力差值小，低速時不易產生爬行，重複定位精度高，運動的衝擊和振動小、能夠適應高速運動且可大幅降低驅動功率。因此，本發明通過使用直線導軌，將移液機構豎直方向運動的滑動摩擦轉化為滾動摩擦，大大減小了磨損和噪音，並提高了整個機構運行的平穩性和順滑性。
[0118]另外，本發明的機構、裝置和儀器使用驅動轉軸(花鍵軸)和輔助約束轉軸(花鍵軸)兩者共同對移動基座進行轉軸周向方向的定位，避免了滾輪和滾輪滑槽的使用，使得移液機構整體結構更簡單，不僅成本下降，裝配方便，而且降低了零件的複雜性與加工精度要求，易於保證每次裝配過程的一致性。
[0119]雖然關於本發明的示例實施例及其優點已經詳細說明，應當理解在不脫離本發明的精神和所附權利要求限定的保護範圍的情況下，可以對這些實施例進行各種變化、替換和修改。對於其他例子，本領域的普通技術人員應當容易理解在保持本發明保護範圍內的同時，工藝步驟的次序可以變化。
[0120]此外，本發明的應用範圍不局限於說明書中描述的特定實施例的工藝、機構、製造、物質組成、手段、方法及步驟。從本發明的公開內容，作為本領域的普通技術人員將容易地理解，對於目前已存在或者以後即將開發出的工藝、機構、製造、物質組成、手段、方法或步驟，其中它們執行與本發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，依照本發明可以對它們進行應用。因此，本發明所附權利要求旨在將這些工藝、機構、製造、物質組成、手段、方法或步驟包含在其保護範圍內。
【權利要求】
1.一種移液機構，包括 移動基座(1)，所述移動基座(I)上具有用於裝配轉軸的開孔(4)，所述開孔包括第一開孔，所述第一開孔用於裝配驅動轉軸， 垂直裝配於移動基座(I)的齒條(12)，所述齒條可相對所述移動基座上下移動， 固定在齒條(12)背面的直線導軌(11)， 與所述齒條(12)形成齒輪副的齒輪(7 )， 穿過所述第一開孔裝配在所述移動基座上的驅動轉軸，所述驅動轉軸可向所述齒輪(7)傳動，所述齒輪通過齒輪副驅動所述齒條(12)相對移動基座上下移動；和 安裝在齒條(12)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(I)的開孔還包括第二開孔，用於裝配輔助約束轉軸，以及所述移液機構還包括穿過所述第二開孔裝配在所述移動基座上的輔助約束轉軸，所述輔助約束轉軸對移動基座在轉軸周向方向起約束作用。
3.權利要求1或2所述的移液機構，其中所述移動基座的第一開孔和第二開孔中裝配轉軸套筒(5),用於與轉軸配合。
4.權利要求3的所述的移液機構，其中所述驅動轉軸通過所述轉軸套筒向所述齒輪(7)傳動，例如，其中所述齒輪(7)套裝在轉軸套筒的外圈，轉軸套筒通過設置在其外圈的突起的平鍵(31)與齒輪連接和傳動。
5.權利要求2或3的所述移液機構，其中第二開孔中與輔助約束轉軸配合的轉軸套筒與齒條(12)之間具有轉動襯套(9)，轉動襯套(9)套裝在轉軸套筒的外圈。
6.權利要求1-5中任一項的移液機構，其中所述移液頭具有移液管架(17)，連接在移液管架下方的導管(19)，所述導管可連接可更換的移液槍頭(24)，任選的，所述導管上設置有脫管套筒(18)。
7.權利要求1-6中任一項的移液機構，其中所述移動基座具有至少兩個用於裝配轉軸的開孔，其中包括用於裝配驅動轉軸的第一開孔以及用於裝配輔助約束轉軸的第二開孔，以及所述移液機構具有穿過所述第一開孔裝配在所述移動基座上的所述驅動轉軸，和穿過所述第二開孔裝配在所述移動基座上的輔助約束轉軸，所述輔助約束轉軸對移動基座在轉軸周向方向起約束作用。
8.權利要求1-7中任一項的移液機構，其中所述轉軸為花鍵軸。
9.一種多通道移液裝置，其特徵在於裝配有多個權利要求1-8中任一項所述移液機構，優選的，所述多通道移液裝置裝配有八個所述移液機構。
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】B67C3/26GK103922262SQ201310015155
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年1月15日 優先權日:2013年1月15日
【發明者】劉新志, 趙海峰 申請人:北京金麥格生物技術有限公司