實時反應手部按壓動作的電動微量移液器的製作方法

2023-05-01 01:22:36 2

專利名稱：實時反應手部按壓動作的電動微量移液器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種微量移液器，特別涉及一種電動微量移液器。
技術背景目前所使用的微量移液器，包括手動控制及電動控制兩種控制機 構設計，其中手動控制式設計是利用 一個按壓組件配合兩個不同彈力 的彈性組件，以產生二段式的按壓操作，從而控制唧筒裝置產生吸排 動作。即，在首次按壓動程控制唧筒裝置產生真空狀態，解除首次按 壓時由唧筒裝置抽吸的液體，當第二次按壓動程時在第 一段動程由唧 筒裝置推出抽吸的液體，接著，當再向下按壓第二段動程時，由唧筒 裝置配合推進的氣體壓力以排除殘液。換言之，所述手動式移液控制， 可由手動按壓的動程直接反應控制唧筒裝置在吸、排動作的容量及速 度，但每一按壓動作都需對抗內設的兩個彈性組件的彈力，以及活塞與o型環的摩擦阻力，從而需要較大的按壓力量，長時間操作容易造成手部不適或傷害，另外，由於每次手動控制均存在有力量及動程上 的差異，因此每次吸、排與移液量的精準度較差。上述電動控制式設計，如第4671123、 4905526及6254832號等美 國發明專利申請，都是利用ON/OFF開關啟閉控制直線運動的馬達， 以驅動唧筒裝置吸排動作以及彈除吸管殘液機構，並配合容量、速度 的調整器以設定吸/排量與速度。即，按壓啟動開關後，由馬達控制唧 筒裝置根據設定的容量與速度抽吸液體，當再次按壓啟動開關時，馬 達驅動唧筒裝置推出抽吸的液體，並配合彈除吸管殘液機構的氣體壓 力輸出以排除殘液，然後自動回復至初始狀態。另外，其它不同的手持電動微量移液器設計，如第6959616號美國 發明專利申請和中國臺灣第540693號實用新型專利申請，所要求保護 的重點是利用飛輪搭配光學檢知器(或稱光耦合器)以輸出脈衝信號至
電路控制單元，經與設定的脈衝數比較後，由所述電路控制單元自動 驅使動力機構動作，以驅動唧筒裝置吸排動作配合彈除吸管殘液機構 排除殘液，另外還設有調整機構以調整和設定吸排容量。上述專利都是通過馬達以電動控制移液器產生吸、排及殘液排除動作。但是所述電動控制設計，都是通過ON/OFF的二段式開關提供 使用者操控啟閉。換言之，當使用者按壓啟動馬達動作後，移液器將 持續完成整個吸取、排出及殘液排除等動作步驟，無法依需求在動作 中隨時中止後續的動作步驟，並且在吸、排容量及速度控制上，又需 另外操作一調整機構設定。因此，所述專利申請都限制在定量、定速 的吸、排移液使用，無法達到仿如手動式控制，即由手動按壓的動程， 直接反應控制唧筒裝置在吸、排動作的容量及速度。另外，第5389341號美國發明專利申請主要公開了一種利用機構 搭配光學檢知器(或稱光耦合器)，檢知開關的按壓動作，並將脈衝信 號輸出至電路控制單元，經電路控制單元控制馬達驅動唧筒裝置的吸 排動作，並配合彈除吸管殘液機構排除殘液。此外還設有調整機構以 調整及設定吸排量。該專利申請的開關及按壓操作在按壓動作中，雖 然其開關設有三個電氣位置，但需壓動到達設定的觸發電氣位置才會 啟動開關動作。換言之，在整個控制動作上仍是只有ON/OFF的二段 式控制設計，並且一旦啟動馬達動作後，移液器必需持續完成整個吸 取、排出及殘液排除等動作步驟後才能停止其動作，也無法根據需要 在動作中隨時中止後續的動作步驟。發明內容本發明的主要目的在於解決現有技術中的上述缺陷，提供一種手 動按壓、利用感測按壓裝置的按壓動程而產生一輸出信號，直接反應 對動力機構的電動控制吸、排動作，產生類似於手動式的線性、無段 式容量與速度操控，但是又不會由於克服操作力量而造成手部運動傷 害。對電動微量移液器，改善其在電動控制動作中止後再作回吸動作 的限制以及吸/排容量、速度控制調整性，以向使用者提供更簡便、價 格低廉而實用的電動微量移液器。
為達上述的目的，本發明提供了一種實時反應手部按壓動作的電動微量移液器，包括按壓裝置；動作信號產生器，其設有動作傳感器，用於檢知所述按壓裝置的 按壓動作和位移動程，以產生反應該位移動程的信號並輸出至控制裝置；控制裝置，其與所述動作信號產生器連接以接收其輸出的信號， 並對該信號進行運算以產生與之匹配的控制信號並輸出至動力機構；可產生直線運動的動力機構，其與所述控制裝置連接以接收其輸出的控制信號而驅動吸/排液裝置動作；吸/排液裝置，與所述動力機構連接並被其驅動以執行吸、排動作；其中，所述動作信號產生器直接將按壓裝置於手控按壓所感測的 動程變化，反應到對動力機構的電動控制，以產生類似於手動式微量 移液器的線性、無段式容量與速度操控。另外，為達到所述目的，本發明還提供了一種實時反應手部按壓 動作的電動微量移液器控制方法，包括下列步驟提供可控制的電動吸/排液裝置；產生反應手控動作及其動作動程的電氣動作信號；根據所述動作信號而產生連續的控制信號；以所述控制信號控制所述電動吸/排液裝置產生相應的吸排動作， 以使吸排液量與操作動作的大小成 一 比例關係。


圖1是本發明的一個實施例的外觀示意圖； 圖2是本發明的一個實施例的組成架構示意圖； 圖3是本發明的一個實施例的動作信號產生器及按壓裝置的組件 立體分解圖；圖4是本發明的一個實施例的動作信號產生器及按壓裝置的組合 剖3見圖；圖5是本發明的一個實施例的控制裝置組成架構示意圖6是本發明的控制方法的步驟流程圖；圖7是本發明的控制方法的一個實施例的控制步驟流程圖；以及 囝8是本發明的一個實施例的動程檢知動作示意圖。附圖中，各標號所代表的部件列表如下移液器殼體1 吸/排液裝置3 套筒41 連動杆43 彈性件45 擋部513 主光柵尺521 定位孔523 處理單元61 步驟600 ~ 606動力機構2 按壓裝置4 按鈕42 定位組件44 半殼體511、 512 動作信號產生器52 光學檢知器522 控制裝置6 顯示器62 步驟700- 71具體實施方式
有關本發明的技術內容及詳細說明，現配合

如下 圖1和圖2分別是本發明的實時反應手部按壓動作的電動微量移 液器的組成外觀示意圖和組件組成示意圖。如圖1和圖2所示本發 明的實時反應手部按壓動作的電動微量移液器，包括移液器殼體l; 配置於移液器殼體1內部的可產生直線運動的動力機構2;連接於移 液器殼體1的末端、由動力機構2驅動的吸/排液裝置3;按壓裝置4; 感測按壓裝置4的按壓動程以輸出信號的動作信號產生器52;控制裝 置6,用於接收動作信號產生器52輸出的信號，而產生與之匹配的控 制信號並將其輸出至動力機構2以驅動吸/排液裝置3動作，從而利用 對按壓裝置4的按壓動程的檢知，直接響應檢知的動程以控制動力機 構2的電動控制吸、排動作，形成類似於手動式線性、無段式容量與 速度搡控的手動按壓控制的電動微量移液器。動力機構2是可產生直線運動的線性馬達，其具有與吸/排液裝置
3的一端連4妾的伸縮軸(圖中未示出)以驅動吸/排液裝置3產生吸、 排動作。吸/排液裝置3是一般常見的單吸管式吸/排液裝置。當然，在其它 具體實施例結構中，也可採用與移液器殼體1的一端以及動力機構2 結合的多吸管式吸/排液裝置(圖中未示出)。圖3和圖4分別是本發 明的實時反應手部按壓動作的電動微量移液器的動作信號產生器和按 壓裝置的組件分解示意圖及組合剖視示意圖。如圖3和4所示按壓 裝置4與動作信號產生器52形成活動連接，按壓裝置4設有凸出於殼 體1外的按4醜42,該4安鈕的底端套固有套筒41，套筒41的一側延設 有連動杆43,其端面上設有定位組件44，以便與動作信號產生器52 結合。動作信號產生器52固設於外殼內，用於感測按壓裝置4的伸縮動 作，並產生反應所移動動程的信號輸出。所述外殼由半殼體511、 512 對應鎖合而成。按壓裝置4和動作信號產生器52對應設置於所述外殼 內。另外還設有彈性件45，其彈性地頂抵於按壓裝置4下方和所述半 殼體之一或所設的擋部513之間，以對按鈕42的按壓動作產生一定的 阻力和回復力。彈性件45優選為壓縮彈簧。動作信號產生器52可為位移傳感器或壓力傳感器，在本發明的一 個優選實施例中，動作信號產生器52為位移傳感器。所述位移傳感器 可優選採用光學尺(linear scale )。所述光學尺主要由主光4冊尺(main grating scale ) 521和光學檢知器522構成，其中，主光柵尺521上設 有與按壓裝置4的定位組件44結合的定位孔523。定位孔523固設於 連動杆43，並與套筒41同步移動。光學檢知器522固定設置在外殼 51內與按壓裝置4的連動杆43對應的位置，並使主光柵尺521通過 光學檢知器522,而檢知主光柵尺521的上下移動動程，從而產生與 該位移動程匹配的位移信號，並將其輸出至控制裝置6。如圖5所示，控制裝置6包括與動力機構2和動作信號產生器52 電連接的處理單元61，以及設置於移液器殼體1的表面、並與處理單 元61連接的顯示器62。處理單元61可通過由動作信號產生器52所 測得的按鈕42的位移信號而計算出吸取或排出的液體量，並通過顯示 器62力口以顯示。圖6是本發明的實時反應手部按壓動作的電動微量移液器的控制 方法步驟流程囝和動程檢知動作示意囝。如囝6所示本發明的實時 反應手部按壓動作的電動微量移液器控制方法，其步驟包括步驟600，提供可控制的電動吸/排液裝置，所述電動吸/排液裝置 包括移液器殼體1;配置於移液器殼體1內部、可產生直線運動的動 力機構2;連接於移液器殼體1的末端、由動力機構2驅動的吸/排液 裝置3;按壓裝置4;感測按壓裝置4的按壓動程以輸出信號的動作信 號產生器52;以及控制裝置6;步驟602，產生反應手控動作及其動作動程的電氣動作信號，主 要由動作信號產生器52檢知按壓裝置4的按壓動作及按壓位移動程， 從而將相應的電氣動作信號輸出到控制裝置6;步驟604,根據所述動作信號而產生連續的控制信號，主要是由 控制裝置6根據接收的動作信號，經運算而產生相應的控制信號並將 其輸出至動力才幾構2;步驟606，利用所述控制信號控制所述電動吸/排液裝置產生相應 的吸排動作，以使吸排液量與操作動作的大小之間形成一比例關係。 換言之，吸排液量與操作動作的大小之間成正比例關係，即操作動作 越大，吸排液量越多；反之，若操作動作越小則吸排液量越少，並且 所述正比例關係優選為線性的正比例關係。圖7和圖8分別是本發明的實時反應手部按壓動作的電動微量移 液器控制方法的 一 個實施例的控制步驟流程圖和動程檢測動作示意 圖。如圖7和圖8所示本發明的仿手動#:作、電動驅動控制方法的 流程步驟包括步驟700,開啟電源；步驟702，動力機構2復位到吸/排動作的初始位置； 步驟704，由動作信號產生器52檢知按壓裝置4是否受到手動按 壓而產生動作；步驟706，如果按壓裝置4受到手動按壓，那麼，由動作信號產 生器52檢知同步動作的按壓裝置4和主光柵尺521被按壓產生的位移 動程量，並且由動作信號產生器52產生反應該位移動程量的位移信號 並將該信號輸出至控制裝置6;步驟708，控制裝置6根據接收的來自於動作信號產生器52的位 移信號，由處理單元61運算並產生反應上述位移動程量的吸、排動作 的控制信號並將其輸出至動力機構2，並且在顯示器62上顯示運算所 得的吸、排動作容量；步驟710，動力機構2根據接收的控制信號，產生匹配的直線運 動，從而驅動吸/排液裝置3作出反應上述位移動程量的吸、排動作；步驟712，執行殘液排除步驟，並自動使動力機構2、吸/排液裝 置3回復至初始狀態，等待下一次的手動操作的電動驅動控制動作；步驟714,解除對按壓裝置4的手動按壓，利用彈性件45在按壓 動作時的壓縮蓄存彈力，驅動按壓裝置4回復到初始未按壓的位置。由於上述的動力機構2的直線運動所驅動的吸/排液裝置3的吸、 排動作，是直接反應動作信號產生器52所感測的按壓裝置4被手動按 壓時的位移動程量，從而能夠類似於手動式的線性、無段式容量與速 度操控，改善電動微量移液器的電動控制動作中止限制和吸/排容量、 速度控制調整性。以上所述僅為本發明的優選實施例，並非因此即限制本發明的專利 範圍，凡是在本發明的專利範圍內所作的其它等效變化或修飾，均應包 括在本發明的專利範圍內。
權利要求
1.一種實時反應手部按壓動作的電動微量移液器，包括按壓裝置，其包括可自動復位的按鈕；動作信號產生器，用於檢知所述按壓裝置的按鈕的按壓動作及位移動程量，以產生反應該位移動程量的位移信號輸出；控制裝置，與所述動作信號產生器連接，以接收其輸出的信號，並對所述信號進行運算以產生反應所述位移動程量的吸/排液量的控制信號輸出；動力機構，與所述控制裝置連接，以接收來自所述控制裝置的控制信號而產生相應的動作；吸/排液裝置，與所述動力機構連接，並被所述動力機構驅動以產生吸、排動作。
2. 如權利要求1所述的實時反應手部按壓動作的電動微量移液 器，其中所述動作信號產生器為位移傳感器。
3. 如權利要求2所述的實時反應手部按壓動作的電動微量移液 器，其中所述位移傳感器為光學尺。
4. 如權利要求3所述的實時反應手部按壓動作的電動微量移液 器，其中所述光學尺由主光柵尺和光學檢知器組成，所述光柵尺連接 於所述按壓裝置的按鈕上，而與其連動，藉助於所述主光柵尺與所述 光學檢知器的相對移動而檢知按鈕被按壓的位移動程。
5. 如權利要求1所述的實時反應手部按壓動作的電動微量移液 器，其中所述控制裝置包括處理單元，其與所述動力機構和所述動作信號產生器連接，以運 算接收的來自於所述動作信號產生器的位移信號，並將控制信號輸出 到所述動力機構；顯示器，其與所述處理單元連接，以顯示相關信息。
6. 如權利要求5所迷的實時反應手部按壓動作的電動微量移液 器，其中所述處理單元可依據所接收的位移信號而計算出所吸取或排 出的液體量，並通過所述顯示器加以顯示。
7. —種實時反應手部按壓動作的電動微量移液器的控制方法，包 括以下步驟提供可控制的電動吸/排液裝置； 產生反應手控動作的電氣動作信號； 根據所述動作信號而產生連續的控制信號；以及 利用所述控制信號來控制所述電動吸/排液裝置產生相應的吸排 動作，以使吸排液量與操作動作的大小之間形成比例關係。
8. 權利要求7所述的實時反應手部按壓動作的電動微量移液器的 控制方法，其中所述電氣動作信號是反應手控動作的動作動程所產生的位移信號。
9. 權利要求7所述的實時反應手部按壓動作的電動微量移液器控 的制方法，其中所述比例關係為正比例關係。
10. 權利要求9所述的實時反應手部按壓動作的電動微量移液器 的控制方法，其中所述正比例關係為線性正比例關係。
全文摘要
一種實時反應手部按壓動作的電動微量移液器，包括按壓裝置、動作信號產生器、控制裝置、動力機構以及吸/排液裝置，令所述動作信號產生器直接感測按壓裝置在手動按壓動作中產生的位移動程，產生反應上述動程的位移信號並輸出至控制裝置，經控制裝置運算產生匹配的控制信號並輸出至動力機構，動力機構根據控制信號以驅動吸/排液裝置進行反應手控動程的吸排動作，上述手控按壓吸排量與速度可顯示於控制裝置的顯示器上。
文檔編號B01L3/02GK101130173SQ200610109938
公開日2008年2月27日 申請日期2006年8月24日 優先權日2006年8月24日
發明者廖進楷, 李修宇, 羅崇哲, 陳在奕, 顏善勇, 顏善怡 申請人:廣普生物科技股份有限公司