移液机构和使用该机构的全自动工作站及其用途
【专利摘要】本发明提供了一种移液机构及使用该机构的移液装置和全自动工作站。本发明的移液机构包括移动基座，所述移动基座上具有用于与转轴配合的开孔，垂直装配于移动基座的齿条，所述齿条可相对所述移动基座上下移动，固定在齿条背面的直线导轨，与所述齿条形成齿轮副的齿轮，驱动转轴，所述驱动转轴可向所述齿轮传动，所述齿轮通过齿轮副驱动所述齿条相对移动基座上下移动；和安装在齿条下端的移液头。本发明还提供了使用该机构的移液装置和全自动工作站及其在实施液体加样、液体转移等方面的用途。
【专利说明】移液机构和使用该机构的全自动工作站及其用途
【技术领域】
[0001]本发明涉及自动化液体处理设备。更具体的，本发明涉及一种移液机构及使用该机构的移液装置和全自动工作站及其在实施液体加样、液体转移等方面的用途。
【背景技术】
[0002]随着生命科学技术的飞速发展，生化实验室的研究工作面对的是更为复杂的研究对象和不断增多的样品数量，传统的手工操作方式已经不能满足高通量样品处理过程中所要求的高效性、准确性和安全性，实验操作流程中部分或整体过程的自动化运行已成为必然趋势。
[0003]全自动液体处理工作站是将自动化操作与液体处理巧妙融合在一起的生物医药实验室自动化操作平台，可实现样品的自动加样、试剂分配、超微量移液以及与液体处理相关的振动、孵育等操作。可广泛应用于核酸纯化、基因蛋白质测序、克隆快速筛选、细胞培养、生物芯片样品制备等领域。
[0004]移液机构是全自动液体处理工作站的核心机构之一，用于实现液体在标准液体容器之间输送、抽提、转移等动作。在现代全自动液体处理工作站的使用中，最常用的标准液体容器是例如8孔板、96孔板等标准液体容器。其中，实验室常用的96孔板等标准液体容器相邻孔间距最小为9mm，容积约0.5ml，单列分布8个孔。因此，自动液体处理工作站，特别是其中的移液机构，需要在很小的空间范围内，高精度和高重复性地实现多个，例如八个移液通道的同时或分别的移液动作。
[0005]现有技术的自动液体处理工作站和其中的移液机构多采用滑动摩擦副形成的机构来完成移液吸头在竖直方向的运动，机构磨损大、噪音大、运动平稳性不高，移动基座滑槽的加工精度要求较高，难以保证。
[0006]此外，现有技术的移液机构，其移动基座在转轴周向方向上的定位大多通过花键与滚轮的组合进行约束，在装配过程中调试繁杂，工作量大。
【发明内容】
[0007]本发明提供了一种新型的移液机构及使用该机构的移液装置和全自动工作站，克服了现有技术中移液机构磨损大、装配调试繁杂且机构整体运行平滑性较差的问题。
[0008]本发明提供了 一种移液机构，包括:
[0009]移动基座，所述移动基座上具有用于装配转轴的开孔，所述开孔包括第一开孔，所述第一开孔用于装配驱动转轴，
[0010]垂直装配于移动基座的齿条，所述齿条可相对所述移动基座上下移动，
[0011]固定在所述齿条背面的直线导轨，
[0012]与所述齿条形成齿轮副的齿轮，
[0013]穿过所述第一开孔装配在所述移动基座上的驱动转轴，所述驱动转轴可向所述齿轮传动，所述齿轮通过齿轮副驱动所述齿条相对移动基座上下移动；和[0014]安装在齿条下端的移液头。
[0015]其中，所述移动基座可沿所述转轴轴向进行水平移动。
[0016]在本发明的其中一个方面，其中直线导轨为滚轮直线导轨或滚珠直线导轨，优选为滚珠直线导轨。
[0017]在本发明的一个方面，上述移液机构中所述移动基座的开孔还包括第二开孔，用于装配辅助约束转轴，以及所述移液机构还包括穿过所述第二开孔装配在所述移动基座上的所述辅助约束转轴，所述辅助约束转轴对移动基座在转轴周向方向起约束作用。
[0018]在本发明的一个方面，上述移液机构中所述移动基座的第一开孔和第二开孔中装配转轴套筒，用于与转轴配合。在本发明的其中一个方面，所述驱动转轴通过所述转轴套筒向所述齿轮传动。在本发明的其中一个方面，所述转轴套筒通过平键与所述齿轮连接。
[0019]在本发明的其中一个方面，上述移液机构中所述齿轮套装在所述转轴套筒的外圈。转轴套筒可通过设置在其外圈的突起的平键与齿轮连接和传动。
[0020]在本发明的其中一个方面，上述移液机构中第二开孔中与辅助约束转轴配合的转轴套筒与齿条之间具有转动衬套，转动衬套套装在转轴套筒的外圈。所述转动衬套的外圈是光滑的，不向前述齿条传动。
[0021]在本发明的一个方面，上述移液机构中所述转轴滑块通过滑块轴套、深沟球轴承和轴承挡圈安装于移动基座的开孔内。
[0022]在本发明的一个方面，上述移液机构中所述移动基座具有四个所述装配转轴的开孔。在本发明的其中一个方面，四个开孔中其中一个装配驱动转轴，另一个装配辅助约束转轴，其余两个开孔用于供另外两个转轴穿过，所述其余两个开孔与穿过其的两个转轴可没有装配连接。在本发明的其中一个方面，每一个转轴可穿过四个移动基座的开孔，在其中一个移动基座上作为驱动源，在另一个移动基座上起辅助约束作用，以及穿过其余两个移动基座。
[0023]在本发明的一个方面，上述移液机构中所述转轴为花键轴。即所述驱动转轴为驱动花键轴；所述辅助约束转轴为辅助约束花键轴；转轴套筒为花键轴套筒，等等。
[0024]在本发明的一个方面，提供了一种移液机构，包括:
[0025]移动基座，所述移动基座上具有用于装配花键轴的开孔，所述开孔包括第一开孔，所述第一开孔用于装配驱动花键轴，
[0026]垂直装配于移动基座的齿条，所述齿条可相对所述移动基座上下移动，
[0027]固定在所述齿条背面的直线导轨，
[0028]与所述齿条形成齿轮副的齿轮，
[0029]穿过所述第一开孔装配在所述移动基座上的驱动花键轴，所述驱动花键轴可向所述齿轮传动，所述齿轮通过齿轮副驱动所述齿条相对移动基座上下移动；和
[0030]安装在齿条下端的移液头。
[0031]在本发明的其中一个方面，上述移液机构中直线导轨为滚轮直线导轨或滚珠直线导轨，优选为滚珠直线导轨。
[0032]在本发明的一个方面，上述移液机构中所述移动基座的开孔还包括第二开孔，用于装配辅助约束花键轴，以及所述移液机构还包括穿过所述第二开孔装配在所述移动基座上的辅助约束花键轴，所述辅助约束花键轴对移动基座在花键轴周向方向起约束作用。[0033]在本发明的一个方面，上述移液机构中所述移动基座的第一开孔和第二开孔中装配花键轴套筒，用于与花键轴配合。在本发明的其中一个方面，所述驱动花键轴通过所述花键轴套筒向所述齿轮传动。在本发明的其中一个方面，所述花键轴套筒通过平键与所述齿轮连接。
[0034]在本发明的其中一个方面，上述移液机构中所述齿轮套装在花键轴套筒的外圈。花键轴套筒通过设置在其外圈的突起的平键与齿轮连接和传动。
[0035]在本发明的其中一个方面，上述移液机构中第二开孔中与辅助约束花键轴配合的花键轴套筒与齿条之间具有转动衬套，转动衬套套装在花键轴套筒的外圈。所述转动衬套的外圈是光滑的，不向前述齿条传动。
[0036]在本发明的一个方面，上述移液机构中所述花键轴滑块通过滑块轴套、深沟球轴承和轴承挡圈安装于移动基座的开孔内。
[0037]在本发明的其中一个方面，其中在所述齿条背面固定有直线导轨。在本发明的其中一个方面，直线导轨11垂直装配在移动基座I的一端。由此，齿条也垂直装配在移动基座I的一端。在本发明的其中一个方面，直线导轨11的直线滑块3嵌置在移动基座一端的侧面，直线滑块3的外表面与所述移动基座的侧面在一个平面上。在所述移动基座侧面的外侧还可设置固定座32，可用于协助固定直线导轨，还可用于与使移动基座水平移动的机构连接。
[0038]在本发明的其中一个方面，上述本发明的移液机构中还具有设置在齿条侧面的细管槽。
[0039]在本发明的其中一个方面，上述本发明的移液机构中所述移液头具有移液管架，连接在移液管架下方的导管。所述导管可连接可更换的移液枪头。优选的，所述导管上设置有脱管套筒。
[0040]在本发明的其中一个方面，上述本发明的移液机构中所述移液头具有液面探测器。所述液面探测器可设置在移液管架下方。
[0041]在本发明的另一个方面，提供了一种移液机构，其包括
[0042]移动基座1，该移动基座上具有至少两个用于装配转轴的开孔，所述开孔包括第一开孔和第二开孔，所述第一开孔用于装配驱动转轴，所述第二开孔用于装配辅助约束转轴，
[0043]垂直装配于移动基座的齿条，所述齿条可相对所述移动基座上下移动，
[0044]与所述齿条形成齿轮副的齿轮，
[0045]穿过所述第一开孔装配在所述移动基座上的驱动转轴，所述驱动转轴可向所述齿轮传动，所述齿轮通过齿轮副驱动所述齿条相对移动基座上下移动；
[0046]穿过所述第二开孔装配在所述移动基座上的辅助约束转轴，所述辅助约束转轴对移动基座在转轴周向方向起约束作用；和
[0047]安装在齿条下端的移液头。
[0048]在本发明的其中一个方面，其中在所述齿条背面固定有直线导轨。在本发明的其中一个方面，直线导轨11垂直固定在移动基座I的一端。由此，齿条也垂直固定在移动基座I的一端。在本发明的其中一个方面，直线导轨11的直线滑块3嵌置在移动基座侧面。在所述移动基座侧面的外侧还可设置固定座32，可用于协助固定直线导轨，还可用于与使移动基座水平移动的机构连接。[0049]在本发明的一个方面，上述移液机构中所述移动基座的第一开孔和第二开孔中装配转轴套筒，用于与转轴配合。在本发明的其中一个方面，所述驱动转轴通过所述转轴套筒向所述齿轮传动。在本发明的其中一个方面，所述转轴套筒通过平键与所述齿轮连接。
[0050]在本发明的其中一个方面，上述移液机构中所述齿轮套装在转轴套筒的外圈。转轴套筒通过设置在其外圈的突起的平键与齿轮连接和传动。
[0051]在本发明的其中一个方面，上述移液机构中第二开孔中与辅助约束转轴配合的转轴套筒与齿条之间具有转动衬套，转动衬套套装在转轴套筒的外圈。所述转动衬套的外圈是光滑的，不向前述齿条传动。
[0052]在本发明的一个方面，上述移液机构中所述转轴滑块通过滑块轴套、深沟球轴承和轴承挡圈安装于移动基座的开孔内。
[0053]在本发明的一个方面，上述移液机构中所述转轴为花键轴。即驱动转轴为驱动花键轴，辅助约束转轴为辅助约束花键轴。
[0054]在本发明的其中一个方面，其中在所述齿条背面固定有直线导轨。在本发明的其中一个方面，直线导轨11垂直装配在移动基座I的一端。由此，齿条也垂直装配在移动基座I的一端。在本发明的其中一个方面，直线导轨11的直线滑块3嵌置在移动基座一端的侧面，直线滑块3的外表面与所述移动基座的侧面在一个平面上。
[0055]在本发明的其中一个方面，其中直线导轨为滚轮直线导轨或滚珠直线导轨，优选为滚珠直线导轨。
[0056]在本发明的其中一个方面，上述本发明的移液机构中还具有设置在齿条侧面的细管槽。
[0057]在本发明的其中一个方面，上述本发明的移液机构中所述移液头具有移液管架和连接在移液管架下方的导管。所述导管可连接可更换的移液枪头。任选的，所述导管上设置有脱管套筒。
[0058]在本发明的其中一个方面，上述本发明的移液机构中所述移液头具有液面探测器。所述液面探测器可设置在移液管架下方。
[0059]本发明还提供了一种多通道移液装置，其特征在于装配有多个前述本发明的移液机构。例如，所述多通道移液机构可装配有二个、四个或八个所述移液机构。
[0060]本发明还提供了一种全自动移液工作站，该工作站装配有前述本发明的移液机构或多通道移液装置。
[0061]本发明的移液机构、装置和仪器使用直线导轨支撑和辅助移液头在竖直方向上的运动，直线导轨的运动借助钢球或钢轴滚动实现，导轨副摩擦阻力小，动摩擦阻力差值小，低速时不易产生爬行，重复定位精度高，运动的冲击和振动小、能够适应高速运动且可大幅降低驱动功率。因此，本发明通过使用直线导轨，将移液机构竖直方向运动的滑动摩擦转化为滚动摩擦，大大减小了磨损和噪音，并提高了整个机构运行的平稳性和顺滑性。
[0062]另外，本发明的机构、装置和仪器使用驱动转轴(花键轴)和辅助约束转轴(花键轴)两者共同对移动基座进行转轴周向方向的定位，避免了滚轮和滚轮滑槽的使用，使得移液机构整体结构更简单，不仅成本下降，装配方便，而且降低了零件的复杂性与加工精度要求，易于保证每次装配过程的一致性。【专利附图】
【附图说明】
[0063]图1为本发明移液机构的立体图；
[0064]图2为装配花键轴的移液机构立体示意图；
[0065]图3为本发明移液机构的内部剖视图；
[0066]图4为本发明移液机构的剖视图；
[0067]图5为本发明移液机构的剖视图。
[0068]附图中各标记分别为:
[0069]I移动基座
[0070]2深沟球轴承
[0071]3直线滑块
[0072]4 开孔
[0073]5花键轴套筒
[0074]6第一滑块轴套
[0075]7 齿轮
[0076]8第二滑块轴套
[0077]9转动衬套
[0078]10花键轴
[0079]11直线导轨
[0080]12 齿条
[0081]13轴承挡圈
[0082]17移液管架
[0083]18脱管套筒
[0084]19 导管
[0085]24移液枪头
[0086]25细管槽
[0087]29液面检测器
[0088]31 平键
[0089]32固定座
【具体实施方式】
[0090]为了更好地理解和阐释本发明，下面将参照附图对本发明作进一步的详细描述。图1是根据本发明的一个优选实施例的移液机构的立体图。该移液机构具有移动基座1，垂直装配于移动基座I的一侧的齿条12，固定在齿条12背面的直线导轨11，和固定安装在齿条下端的移液头。所述移动基座可沿所述齿条12上下移动。移液头是用于液体感应、抽提等功能的机构。
[0091]该移动基座I上具有一个、二个至四个用于装配花键轴的开孔4。优选的，移动基座具有多个开孔时，所述开孔以移动基座的垂直方向上的直线的方式排列。所述开孔可装配花键轴套筒5，用于与花键轴配合。在本发明的一个方面，所述花键轴套筒通过其内圈具有的滚珠与花键轴的花键槽配合。在图示实施例中，只示出了其中两个开孔装配有花键轴套筒以及装配两根花键轴。但在本发明中，可以两个到四个开孔装配有花键轴套筒以及装配花键轴。花键轴套筒可随花键轴转动，同时也可在花键轴上滑动，实现移动基座在花键轴轴向上的移动，通常为水平移动。
[0092]图2是根据本发明的一个优选实施例的移液机构的立体图，显示出装配了花键轴的移液机构。本发明的移液机构的移动基座I上具有四个并列的用于装配花键轴的开孔4，可以用于装配一根、两根，最多为四根花键轴。花键轴与设于开孔内的花键轴套筒5配合。
[0093]本发明的机构的移动基座可装配一根花键轴。所述花键轴作为驱动齿条12上下移动的驱动源，也称为驱动花键轴。驱动花键轴通过齿轮来对齿条12产生传动作用。齿轮和驱动花键轴中间通过花键轴套筒连接和传动。在本发明的一个方面，所述花键轴套筒的内圈具有键槽，外圈具有突起的平键。在本发明其中一个方面，所述花键轴套筒通过其内圈具有的滚珠与花键轴的花键槽配合。在本发明的又一个方面，花键轴套筒通过设置在其外圈的突起的平键31与齿轮连接和传动。齿轮与齿条12形成齿轮副。花键轴套筒随着驱动花键轴转动，齿轮由此受到花键轴套筒驱动而转动，然后通过齿轮副对齿条12产生传动作用，使齿条发生相对移动基座的上下移动。在图示的本发明优选实施例中，所述齿轮套装在花键轴套筒的外圈。花键轴套筒通过平键与齿轮内圈的键槽连接和传动。
[0094]优选的，本发明的机构的移动基座至少装配两根花键轴。所述至少两根花键轴中的一根为前述的驱动花键轴，另一根花键轴对移动基座在花键轴周向方向起辅助约束作用，也称为辅助约束花键轴。辅助约束花键轴限制了移动基座绕主花键轴的转动。在本发明的其中一个方面，辅助约束花键轴不对齿条产生传动作用。
[0095]图3是所述本发明优选实施例的移液机构的内部剖视图。图4和图5分别是图3所示的剖视图的A-A和B-B方向的剖视图。
[0096]在所述图示的本发明实施例的移液机构中，所述移动基座I的第一开孔(附图中移动基座上四个开孔中最下端的开孔)用于装配驱动花键轴。与驱动花键轴配合的花键轴套筒5外圈套装齿轮7，花键轴套筒5通过平键31与齿轮7连接。齿轮7与齿条12形成齿轮副，用于驱动齿条相对移动基座的上下移动。
[0097]所述移动基座I的第二开孔(附图中移动基座上四个开孔中从上向下数的第二个开孔)用于装配辅助约束花键轴。与辅助约束花键轴配合的花键轴套筒5外套装有转动衬套9。转动衬套的外圈是光滑的。由此，辅助约束花键轴不对齿条12产生传动。
[0098]在图3-5所示的本发明优选实施例中，移液机构的移动基座上从上往下第二个开孔是装配辅助约束花键轴的开孔，第四个开孔是装配驱动花键轴的开孔，但本领域的技术人员能够理解，移动基座上的任何一个开孔都可以作为装配驱动花键轴的开孔，或者作为装配辅助约束花键轴的开孔。
[0099]本发明的移液机构中，在移动基座I的一侧垂直装配有可相对移动基座上下移动的齿条12，在齿条背面固定直线导轨11。齿条12与直线导轨11不发生相对移动。齿条12与直线导轨11可通过螺丝固定等常用方式进行固定。在本发明的另一个方面，齿条12与直线导轨11可以铸造成一体的部件。齿条12通过与齿轮7形成齿轮副，在驱动花键轴的作用下实现相对移动基座的上下移动。
[0100]直线导轨是一种滚动导弓丨，具有移动滑块(即直线滑块)和用于导向的固定元件(导轨)。直线导轨通过钢珠或滚轮在移动滑块跟导轨之间滚动，从而使负载平台沿着导轨做高精度直线运动，达到很高的定位精度。直线导轨可以是滚轮直线导轨或滚珠直线导轨，优选采用滚珠直线导轨。
[0101]如图1和3所示，所述本发明优选实施例的移液机构中，所述直线导轨11具有两个直线滑块，直线滑块3嵌置在移动基座侧面，其表面与移动基座侧面相平。由此，直线导轨11嵌合在移动基座中，垂直固定在移动基座I的一侧，齿条也由此垂直固定在移动基座I上。在所述移动基座侧面的外侧还可设置固定座32，可用于协助固定直线导轨，还可用于与使移动基座水平移动的机构连接。
[0102]如图3至5所示，本发明的移液机构中，所述移动基座I的第一开孔(在图上为基座上最下端的开孔)内装配有花键轴套筒5，用于与驱动花键轴配合。花键轴套筒5外套装齿轮7。齿轮7和驱动花键轴中间通过花键轴套筒5连接。花键轴套筒通过平键31与齿轮7连接和传动。齿轮7与齿条12形成齿轮副。花键轴套筒随着驱动花键轴转动，齿轮由此受到花键轴套筒驱动而转动，然后通过齿轮副对齿条12产生传动作用，使齿条发生相对移动基座的上下移动。
[0103]所述移动基座I的第二开孔(在图上为基座上第二个开孔)装配有花键轴套筒5，用于配合辅助约束花键轴。花键轴套筒5外套装转动衬套9。与辅助约束花键轴配合的花键轴套筒5通过平键与转动衬套9连接。由于转动衬套9的外圈是光滑的。由此，辅助约束花键轴不对齿条12发生传动。
[0104]在本发明的其中一个方面，所述移动基座I有四个开孔，除了前述第一开孔和第二开孔，其它开孔可供不是前述驱动花键轴或辅助约束花键轴的花键轴穿过。在本发明的其中又一个方面，上述不是前述驱动花键轴或辅助约束花键轴的花键轴不对移液装置产生驱动或辅助约束作用，与所述其它开孔不发生装配连接，即只是穿过所述穿孔。
[0105]如图4和5所示，花键轴套筒5通过滑块轴套(包括第一滑块轴套6、第二滑块轴套8)、深沟球轴承2和轴承挡圈13安装于移动基座I的开孔内。
[0106]如图1所示，所述本发明优选实施例的移液机构中还具有设置在齿条侧面的细管槽25。细管槽可用于走线，包括与导管相连，用于液体的输送和抽提的导液管，以及各个部件和机构使用的电线，例如液面探测器29的线缆等。
[0107]如图所示，所述本发明优选实施例的移液机构具有固定安装在齿条12下端的移液头。移液头是用于液体感应、抽提等功能的机构，包括了实现这些功能的部件。在这个实施例中，该移液头包括移液管架17、脱管套筒18、导管19、移液枪头24和液面检测器29。其中，移液管架17用于架设液面检测器和导管19，导管19用于连接移液枪头。脱管套筒18用于实现移液枪头与导管的分离从而达到自动更换的目的。由于移液枪头与导管的结合非常紧密，脱管套筒需要在很小的距离范围内实现移液枪头与导管的分离。本发明的移液机构移液头的设计使得脱管套筒能够达到这个目的。液面检测器可用于感测移液头下方的标准液体容器(例如8孔板、96孔板)中液体与移液枪头之间的距离，将信号反馈到自动工作站，并按照需要在程序控制下把信号反馈给操控移液机构的仪器。
[0108]本领域的技术人员可以容易理解，虽然本优选实施例采用的是花键轴，也可以采用其它转轴，转轴可通过惯用手段向齿轮传动，齿轮由此受到转轴驱动而转动，然后通过齿轮副对齿条产生传动作用，使齿条发生相对移动基座的上下移动。花键轴为优选的实施方式。[0109]上述本发明的优选实施例的移液机构可用于全自动移液工作站中，对液体进行感应、探测、吸取和排出等，从而实现液体的转移。
[0110]本发明还提供了多通道移液装置，其装配有多个上述移液机构。本发明的一个优选实施例提供了装配有八个所述移液机构的多通道移液装置(未在附图示出)。所述八个所述移液机构并列装配，并且相邻的两个移液机构发生相同的水平距离变化，使得相邻的移液枪头发生相同的水平距离变化。
[0111]在本发明的另一个方面，在用于装配有八个所述移液机构的多通道移液装置或采用所述多通道移液装置的全自动移液工作站时，八个本发明的移液机构分成平行的两组，每组四个并列装配，各个移动基座上具有四个开孔，其中一个用于装配驱动花键轴，另一个用于装配辅助约束花键轴，剩下两个用于供另外两个花键轴穿过。在本发明的其中一个方面，四个移液机构由四根转轴同时穿过，所述四根转轴分别穿过所述移液机构组的四个移液机构的移动基座上的四个开孔，并且所述四根转轴分别作为所述四个移液机构中的一个移液机构的驱动转轴，另一个移液机构的辅助约束转轴，在其余两个移液机构中与其开孔不发生装配连接，即只是穿过所述穿孔。在本发明的其中一个方面，一根花键轴可穿过四个移动基座，在其中一个移动基座上作为驱动源，在另一个移动基座上起辅助约束作用，以及穿过其余两个移动基座而不发生装配连接。
[0112]八个移液机构形成的多通道移液装置可以方便地处理8孔板、24孔板、96孔板等标准液体容器。其中每个移液机构可以独立地上下移动。
[0113]上述本发明的多通道移液机构或多通道移液装置可用于全自动移液工作站中，对液体进行感应、探测、吸取和排出等，从而实现液体的转移。
[0114]本发明还提供了全自动移液工作站，其装配有多个上述移液机构或上述多通道移液装置。
[0115]在操作中，上述本发明优选实施例的移液机构的整个工作流程如下:
[0116]在需要对移液头下方的标准液体容器(例如8孔板、96孔板)进行液体的吸取或放出动作时，在程序控制下使移液机构移动到标准液体容器上方。液面检测器感测移液头下方的标准液体容器中液体与移液枪头之间的距离，将信号反馈到控制系统，在通过电机带动驱动花键轴实现花键轴套筒，从而带动齿轮的转动。齿轮通过齿轮副使齿条在移动基座的竖直孔内做竖直运动，从而实现吸液头的上下移动。齿条的竖直运动由在直线滑块内做滚动摩擦运动的直线导轨提供辅助支撑，以实现整个竖直运动的平滑性。
[0117]本发明提供的移液机构、装置和仪器使用直线导轨支撑和辅助移液头在竖直方向上的运动，直线导轨的运动借助钢球或钢轴滚动实现，导轨副摩擦阻力小，动摩擦阻力差值小，低速时不易产生爬行，重复定位精度高，运动的冲击和振动小、能够适应高速运动且可大幅降低驱动功率。因此，本发明通过使用直线导轨，将移液机构竖直方向运动的滑动摩擦转化为滚动摩擦，大大减小了磨损和噪音，并提高了整个机构运行的平稳性和顺滑性。
[0118]另外，本发明的机构、装置和仪器使用驱动转轴(花键轴)和辅助约束转轴(花键轴)两者共同对移动基座进行转轴周向方向的定位，避免了滚轮和滚轮滑槽的使用，使得移液机构整体结构更简单，不仅成本下降，装配方便，而且降低了零件的复杂性与加工精度要求，易于保证每次装配过程的一致性。
[0119]虽然关于本发明的示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。
[0120]此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。
【权利要求】
1.一种移液机构，包括 移动基座(1)，所述移动基座(I)上具有用于装配转轴的开孔(4)，所述开孔包括第一开孔，所述第一开孔用于装配驱动转轴， 垂直装配于移动基座(I)的齿条(12)，所述齿条可相对所述移动基座上下移动， 固定在齿条(12)背面的直线导轨(11)， 与所述齿条(12)形成齿轮副的齿轮(7 )， 穿过所述第一开孔装配在所述移动基座上的驱动转轴，所述驱动转轴可向所述齿轮(7)传动，所述齿轮通过齿轮副驱动所述齿条(12)相对移动基座上下移动；和 安装在齿条(12)下端的移液头。
2.权利要求1所述的移液机构，其中所述移动基座(I)的开孔还包括第二开孔，用于装配辅助约束转轴，以及所述移液机构还包括穿过所述第二开孔装配在所述移动基座上的辅助约束转轴，所述辅助约束转轴对移动基座在转轴周向方向起约束作用。
3.权利要求1或2所述的移液机构，其中所述移动基座的第一开孔和第二开孔中装配转轴套筒(5),用于与转轴配合。
4.权利要求3的所述的移液机构，其中所述驱动转轴通过所述转轴套筒向所述齿轮(7)传动，例如，其中所述齿轮(7)套装在转轴套筒的外圈，转轴套筒通过设置在其外圈的突起的平键(31)与齿轮连接和传动。
5.权利要求2或3的所述移液机构，其中第二开孔中与辅助约束转轴配合的转轴套筒与齿条(12)之间具有转动衬套(9)，转动衬套(9)套装在转轴套筒的外圈。
6.权利要求1-5中任一项的移液机构，其中所述移液头具有移液管架(17)，连接在移液管架下方的导管(19)，所述导管可连接可更换的移液枪头(24)，任选的，所述导管上设置有脱管套筒(18)。
7.权利要求1-6中任一项的移液机构，其中所述移动基座具有至少两个用于装配转轴的开孔，其中包括用于装配驱动转轴的第一开孔以及用于装配辅助约束转轴的第二开孔，以及所述移液机构具有穿过所述第一开孔装配在所述移动基座上的所述驱动转轴，和穿过所述第二开孔装配在所述移动基座上的辅助约束转轴，所述辅助约束转轴对移动基座在转轴周向方向起约束作用。
8.权利要求1-7中任一项的移液机构，其中所述转轴为花键轴。
9.一种多通道移液装置，其特征在于装配有多个权利要求1-8中任一项所述移液机构，优选的，所述多通道移液装置装配有八个所述移液机构。
10.一种全自动移液工作站，该工作站装配有权利要求1-8中任一项所述的移液机构或权利要求9的多通道移液装置。
【文档编号】B67C3/26GK103922262SQ201310015155
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年1月15日 优先权日:2013年1月15日
【发明者】刘新志, 赵海峰 申请人:北京金麦格生物技术有限公司