用于吸移小液体体积的吸移设备制造技术

用于吸移计量液体(32)的吸移设备(10)具有沿着通道路径(K)延伸的吸移通道(12)，在所述吸移通道中沿着通道路径(K)可运动地容纳有构成为实心体的活塞(14)，以便通过沿着通道路径(K)的运动来改变工作气体(34)的压力，所述工作气体在朝向计量液体的计量侧(14a)上润湿活塞(14)。吸移设备(10)还包括用于活塞(14)的运动驱动器(20)，借助所述运动驱动器能够驱动活塞(14)沿着通道路径(K)运动。同样地，吸移设备(10)包括用于控制运动驱动器(20)的控制装置(24)。根据本发明专利技术提出，控制装置(24)构成为，为了吸移少于5μl的预定的单计量体积(36)，运行运动驱动器(20)，使得活塞(14)沿吸移方向(P)运动，并且在此其计量侧的端面(14a)扫过吸移体积，所述吸移体积是单计量体积(36)的不小于1.4倍大，并且活塞(14)随后沿与吸移方向(P)相反的反吸移方向(G)运动，并且在此其计量侧的端面(14a)扫过反吸移体积，其中在控制装置(24)的用于沿吸移方向(P)驱动活塞(14)的控制信号开始和用于沿反吸移方向(G)驱动活塞(14)的控制信号结束之间，经过不大于50ms，优选不大于30ms。

Suction device for suction of small liquid volume

For the measurement of liquid suction (32) of the suction device (10) is along the path (K) extends the absorption shift channel (12), the suction passage along the path in the (K) can accommodate a piston for the movement of the solid body (14), in order to pass along the road the diameter (K) to change the working gas movement (34) the pressure of the working gas in the measurement side toward the measurement of liquid wetting piston (14a) (14). The suction device (10) also includes a moving driver (20) for a piston (14), which can drive a piston (14) along the channel path (K) by means of the motion driver. Similarly, the suction device (10) includes a control device (24) for controlling a moving drive (20). According to the invention, the control device (24) is composed of, in order to suction of less than 5 mu l predetermined measurement volume (36), (20), running motion drives the piston (14) along the suction direction (P) movement, and on this side of the end face of the measurement (14a) sweep suction shift the suction volume, volume measurement volume (36) is not less than 1.4 times, and then the piston (14) along with the suction direction (P) opposite the suction direction (G) movement, and on this side of the end face of the measurement (14a) and anti suction volume. The control device (24) for the suction direction (P) drive piston (14) of the control signal and start for suction along the opposite direction (G) drive piston (14) between the control signal ends, after less than 50ms, preferably not more than 30ms.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于吸移小液体体积的吸移设备
本专利技术涉及一种用于吸移计量液体的吸移设备，其中吸移包括抽取和分配计量液体，所述吸移设备具有沿着通道路径延伸的吸移通道，在所述吸移通道中沿着通道路径可运动地容纳有至少分部段地构成为实心体的活塞，以便通过沿着通道路径的运动来改变工作气体的压力，所述工作气体在朝向计量液体的计量侧上润湿活塞，其中该吸移设备包括用于活塞的运动驱动器，借助所述运动驱动器能够驱动活塞沿着通道路径运动，其中该吸移设备具有用于控制运动驱动器的控制装置，所述控制装置构成为用于，在分配运行中运行运动驱动器，使得活塞首先在提高工作气体的压力的分配方向上沿着通道路径运动，并且随后在降低工作气体的压力的、与分配方向相反的抽取方向上运动。
技术介绍
这种吸移设备在现有技术中是充分已知的。通常，运动驱动器包括旋转的电动机，所述电动机具有螺杆传动装置或其他传动装置，借助于所述传动装置能够通过电动机在机械运动转换(Bewegungsvermittlung)的情况下沿着通道路径驱动活塞运动。在电动机和活塞之间的这些机械运动传递的缺点是大的运动质量，完全不可消除的运动间隙、传动装置构件的可扭曲性和可变形性和与之联系的有限的运动精度和运动动态性。在抽取精确量的计量液体、即将期望的计量液体量吸入到吸移设备的吸移腔例如吸移尖部期间，通常鲜有问题，因为抽取会因在容纳期望的计量液体量之后在活塞静止情况下从计量液体的储存器中提离吸移尖部而始终被中断，所以在对计量液体的体积准确的吸移方面取决于期望的计量液体量与吸移开口脱离。在分配时，因此影响变量、如计量液体的黏性、其密度和其表面应力具有重要意义。大量的计量液体(即大于5μl的量)通常在吸移设备的同步的运行模式中吸移，在所述同步的运行模式中，计量液体在吸移尖部中、更确切地说其朝向活塞的弯月面同步地跟随活塞的计量侧的端面。这表示，如果活塞沿作为吸移方向的分配方向运动，那么弯月面与活塞的计量侧的端面一起朝向吸移设备的吸移开口运动，而如果活塞沿作为吸移方向的抽取方向运动，那么弯月面与活塞的计量侧的端面一起运动远离吸移设备的吸移开口。在计量液体的弯月面和活塞的计量侧的端面的运动之间会出现轻微的时间偏差，因为在活塞和计量液体之间存在的工作气体首先必须通过活塞运动而被置于如下压力水平上，在所述压力水平上能够进行期望的吸移过程。这在抽取时相对于环境压力为负压，使得计量液体受工作气体的压力和环境压力之间的压差驱使地从计量液体储存器流入到吸移尖部中，吸移尖部的吸移开口没入到所述计量液体储存器中。这在分配时相对于环境压力为超压，使得容纳在吸移尖部中的计量液体受工作气体的压力和环境压力之间的压差驱使地通过吸移尖部的吸移开口流出。因此，可压缩的工作气体如气体弹簧那样起作用。由于在活塞运动和吸移尖部中的计量液体的弯月面的运动之间的小的但是存在的时间偏差，计量液体的常规的吸移在下面称作为近似同步的运行模式。在活塞和计量液体近似同步地运动时的常规的分配中，利用惯性力引起要分配的计量液体从吸移尖部的剥离。活塞沿分配方向运动了预定的时间，并且然后当期望剥离从吸移尖部挤出的计量液体时，尽可能突然地停止。已经挤出的由于之前的活塞运动仍处于分配运动中的计量液体的惯性于是引起计量液体在吸移开口处的收缩并且最后引起其剥离。在活塞运动和借助工作气体挤出的计量液体之间的关联关系通常按照经验针对不同的液体类别来确定并且存储在吸移设备的数据存储器中。在所述近似同步的运行模式中，在活塞沿吸移方向运动时由计量侧的活塞面扫过的体积(吸移体积)超过计量液体的实际吸移的体积，通常不大于5％。吸移体积与实际吸移的计量液体体积的比值因此通常不大于1.05。通过惯性引起的在吸移开口处的液体剥离，计量液体偶尔会不期望地在吸移开口的区域中附着在吸移尖部的外部。为了避免所述附着的液体量完全地或部分不受控地滴落，在液体剥离之后活塞沿抽取方向运动一小段，以便将附着在外部的计量液体通过吸移开口向回抽吸到吸移尖部中。利用惯性力对计量液体的分配与相应的计量液体相关地对于小于3μl至5μl的单计量体积而言不再可靠地作用，因为由于小的质量于是可达到的惯性力不再能足够可靠地克服其他的力影响，例如来自表面应力的力影响，以便能够确保这样小的计量液体量的可靠的、可重复的剥离。然而不同于在上文中提到的吸移设备，通常仅分配计量液体的所谓的“分配器”或“分发器”不能够抽取。分配器通常经由输送通道从储存器中得到要分配的计量液体，所述储存器与分配器的通过活塞可改变的计量腔流动连接。与之前提到的吸移设备还不同的是下述吸移设备，在所述吸移设备中，活塞的计量侧的端面与要吸移的计量液体直接接触。因此，在活塞和计量液体之间不存在工作气体。由于在这种吸移设备中活塞和计量液体的直接的运动耦合，所述吸移设备的吸移类型在本领域中用英语术语“PositiveDisplacement(正移位)”表示。省去可压缩的工作气体虽然提高了理论的可达到的吸移精度，然而实践中引起其他方面的困难。一方面，不能够完全可靠地排除在抽取时在吸移体积中的气体夹杂，使得在正移位吸移中在抽取的计量液体中也会出现气泡或空气泡，这对可达到的吸移精度有不利影响。另一方面，如果计量液体易于形成泡沫，那么在正移位吸移中可达到的吸移精度是极其小的。此外，由于吸移活塞被计量液体润湿，当要变更要吸移的计量液体时，不仅必须变更吸移尖部、而且随其也变更吸移活塞，这意味着极大的安装耗费和由其造成的极大的成本。与此相反地，在活塞和计量液体之间具有工作气体的这种吸移设备的吸移类型在本领域中称作为“气动置换”，尽管工作气体不一定必须是空气，而是也可以是惰性气体或近似惰性的气体，如例如氮气。在这种吸移类型中，吸移活塞与计量液体通过气体、尤其通过空气柱持久地并且完全地分离。当前的根据本专利技术的吸移设备也不同于将系统液体的柱用作为活塞的吸移设备。源于这种系统液体有一定程度的污染风险，因为有时不能够排除：系统液体、即仿佛液体的活塞的一部分进入要吸移的计量液体中。本专利技术的吸移设备的活塞为了避免污染风险至少分部段地、优选完全地构成为实心体。在仅分部段地构成为实心体的情况下，活塞的至少朝向计量液体的计量侧的端面构成为实心体，以便防止液体到液体的传递。从WO2011/083125A1中已知一种具有以线性马达方式驱动的活塞的吸移设备。所述吸移设备无需在线性马达的定子和活塞之间的运动转换的传动装置就足够。同样地，从JP2012-167968A中已知一种具有以线性马达方式驱动的活塞的吸移设备。从US2001/0016358A中已知一种吸移设备，其根据在剖面图中可见的活塞形状以及根据如下规范而明确地根据“正移位”的原理工作，所述规范是：在抽取之前活塞运动靠到移液管的下端上并且在改变计量液体时必须更换移液管和活塞，在所述吸移设备中，计量液体的液滴能够在喷射模式中从吸移尖部喷出，其方式是：活塞通过驱动其的线性步进马达在拉杆的运动转换下突然沿分配方向运动数十微米。突然的活塞运动能够替选地通过压电执行器引起。通过沿分配方向的仅数十微米的突然的微小的活塞运动，活塞撞到在吸移设备中容纳的计量液体上并进而朝向计量目标穿过吸移开口喷出计量液体的液滴。射出的液滴量根据在US2001/001635本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于吸移计量液体(32)的吸移设备(10)，其中吸移包括抽取和分配所述计量液体(32)，所述吸移设备具有沿着通道路径(K)延伸的吸移通道(12)，在所述吸移通道中沿着所述通道路径(K)可运动地容纳有至少分部段地构成为实心体的活塞(14)，以便通过沿着所述通道路径(K)的运动来改变工作气体(34)的压力，所述工作气体在朝向所述计量液体的计量侧(14a)上润湿所述活塞(14)，其中所述吸移设备(10)还包括用于所述活塞(14)的运动驱动器(20)，借助所述运动驱动器能够驱动所述活塞(14)沿着所述通道路径(K)运动，其中所述吸移设备(10)具有用于控制所述运动驱动器(20)的控制装置(24)，所述控制装置(24)构成为，在分配运行中运行所述运动驱动器(20)，使得所述活塞(14)首先在提高所述工作气体(34)的压力的分配方向上沿着所述通道路径(K)运动，并且随后在降低所述工作气体(34)的压力的、与所述分配方向相反的抽取方向上运动，其特征在于，所述控制装置(24)构成为，为了吸移小于5μl的预定的单计量体积(36)运行所述运动驱动器(20)，使得所述活塞(14)沿吸移方向(P)运动并且在此其计量侧的端面(14a)扫过计量体积，所述计量体积不小于所述单计量体积(36)的1.4倍，并且所述活塞(14)随后沿与所述吸移方向(P)相反的反吸移方向(G)运动，并且在此其计量侧的端面(14a)扫过反吸移体积，其中在所述控制装置(24)的用于沿吸移方向(P)驱动所述活塞(14)的控制信号开始和用于沿反吸移方向(G)驱动所述活塞(14)的控制信号结束之间，经过不大于50ms，优选不大于30ms。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.30 DE 102015214566.21.一种用于吸移计量液体(32)的吸移设备(10)，其中吸移包括抽取和分配所述计量液体(32)，所述吸移设备具有沿着通道路径(K)延伸的吸移通道(12)，在所述吸移通道中沿着所述通道路径(K)可运动地容纳有至少分部段地构成为实心体的活塞(14)，以便通过沿着所述通道路径(K)的运动来改变工作气体(34)的压力，所述工作气体在朝向所述计量液体的计量侧(14a)上润湿所述活塞(14)，其中所述吸移设备(10)还包括用于所述活塞(14)的运动驱动器(20)，借助所述运动驱动器能够驱动所述活塞(14)沿着所述通道路径(K)运动，其中所述吸移设备(10)具有用于控制所述运动驱动器(20)的控制装置(24)，所述控制装置(24)构成为，在分配运行中运行所述运动驱动器(20)，使得所述活塞(14)首先在提高所述工作气体(34)的压力的分配方向上沿着所述通道路径(K)运动，并且随后在降低所述工作气体(34)的压力的、与所述分配方向相反的抽取方向上运动，其特征在于，所述控制装置(24)构成为，为了吸移小于5μl的预定的单计量体积(36)运行所述运动驱动器(20)，使得所述活塞(14)沿吸移方向(P)运动并且在此其计量侧的端面(14a)扫过计量体积，所述计量体积不小于所述单计量体积(36)的1.4倍，并且所述活塞(14)随后沿与所述吸移方向(P)相反的反吸移方向(G)运动，并且在此其计量侧的端面(14a)扫过反吸移体积，其中在所述控制装置(24)的用于沿吸移方向(P)驱动所述活塞(14)的控制信号开始和用于沿反吸移方向(G)驱动所述活塞(14)的控制信号结束之间，经过不大于50ms，优选不大于30ms。2.根据权利要求1或根据权利要求1的前序部分所述的吸移设备，其特征在于，所述控制装置(24)构成为，为了吸移小于5μl的预定的单计量体积(36)运行所述运动驱动器(20)，使得所述活塞(14)从起始位置开始沿吸移方向(P)运动，并且在此其计量侧的端面(14a)扫过吸移体积，所述吸移体积是所述单计量体积(36)的不小于1.4倍大，并且所述活塞(4)随后从运动方向反转地点开始沿与所述吸移方向(P)反向的反吸移方向(G)运动，并且在此其计量侧的端面(14a)扫过反吸移体积，其中在所述活塞(14)沿吸移方向(P)和沿反吸移方向(G)分别达到对应于在活塞起始位置和活塞反转地点之间的一半路程的地点的时刻之间，经过不大于50ms，优选不大于30ms。3.根据权利要求1或2所述的吸移设备，其特征在于，所述吸移体积不小于所述单计量体积(36)的五倍，优选不小于所述单计量体积的十倍，特别优选不小于所述单计量体积的三十倍，并且所述吸移体积不大于所述单计量体积的100倍，优选不大于所述单计量体积的六十倍。4.根据上述权利要求中任一项所述的吸移设备，其特征在于，所述反吸移体积与所述吸移体积相等，或者比所述吸移体积小所述单计量体积(36)。5.根据上述权利要求中任一项或根据权利要求1的前序部分所述的、尤其包含权利要求2至4中一项或多项的特征部分的特征的吸移设备，其特征在于，所述控制装置(24)构成为，为了以喷射模式分配小于5μl的预定的单计量体积(36)，在预定的所述液体体积(36)从所述吸移开口(30)脱离之前，控制所述运动驱动器(20)，以使所述活塞(14a)的运动方向从所述分配方向反转到所述抽取方向，其中在所述喷射模式中，预定的分配的液体体积(36)在其达到计量目标的表面之前已经离开所述吸移设备(10)的吸移开口(30)。6.根据上述权利要求中任一项或根据权利要求1的前序部分所述的、尤其包含权利要求2至5中一项或多项的特征部分的特征的吸移设备，其特征在于，所述控制装置(24)构成为，为了抽取小于5μl的预定的单计量体积(36)运行所述运动驱动器(20)，使得所述活塞(14)沿抽取方向运动，并且在完全抽取预定的所述单计量体积(36)之前，控制所述运动驱动器(20)，以使所述活塞(14)的方向反转，使得所述活塞(14)沿分配方向运动。7.根据上述权利要求中任一项所述的吸移设备，其特征在于，所述控制装置(24)和所述运动驱动器(20)为了吸移小于5μl的预定的单计量体积(36)构成为，使所述活塞(14)以至少5000μl/s、优选至少10...

【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯彼得·罗默，弗里多林·吉塞尔，
申请(专利权)人：哈美顿博纳图斯股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH