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气压式移液泵的移液控制方法及应用技术

技术编号:39658808 阅读:5 留言:0更新日期:2023-12-09 11:27
本发明专利技术涉及一种气压式移液泵的移液控制方法,属于自动化移液设备技术领域

【技术实现步骤摘要】
气压式移液泵的移液控制方法及应用


[0001]本专利技术涉及自动化移液设备
,特别是涉及一种气压式移液泵的移液控制方法及应用


技术介绍

[0002]随着科学技术的飞速发展,生物

化学

环境

医药研发

食品等实验室以及医院

疾控

血站等单位的移液工作进入常规化,面对较为复杂的研究对象和不断增多的样品数量,市场上自动化移液系统
(
或称移液工作站
)
变得逐渐普及起来,而移液工作站中移液转移位置与移液过程质量决定了移液的准确程度和实验时效,其中气压式液位探测与移液过程质量监控系统作为移液工作设备的最重要环节,是一套最高效的

有一定复杂性

同时需要稳定精准度的方法学系统

[0003]但由于技术的限制,传统固定液位的移液模式,需要完全深入到液位以下固定或未知位置进行移液操作,存在液体质量损失,实际转移液体量不准确的缺点,影响实验的准确性

[0004]在此基础上,人们采用了多种技术,在移液时进行液面探测,如
CN112473760A
中公开的一种吹吸法气压式液面探测方法及装置,利用气压在接触液面的变化来探测液面位置

同时也有
CN215087261U
中公开的一种气动移液器,其通过检测气缸内的气压值和外界气压值,比较两者之间的气压差即可准确判断吸头是否接触到液面,避免了现有技术采用的反复吐气

吸气造成液体误吸污染,吸气后需要将气缸内的气体排空,吹气时将试剂吹出试管等问题

[0005]然而,上述方案均存在只能靠接触液面

甚至浸入液面以下腔内的气压才会慢慢发生变化,且腔内气压变化反应迟钝,将导致探测时间会较长等问题

[0006]为迅速灵敏检测到液面位置,还包括如
CN115069322A
所公开的一种移液泵,采用气压探测系统和电容探测系统双探测系统进行检测,通过导电吸头接触待取样溶液,产生电容信号,从而判断导电吸头已到达待取样溶液液面

然而,此类移液泵需要采用导电洗头,使耗材成本提高了很多,并且,电容探测系统因电容特性容易受周围环境的磁场干扰而影响其稳定性和精密度,为此技术推广带来了不利影响


技术实现思路

[0007]基于此,有必要针对上述自动移液设备探测精度低

具有一定的延时,或成本较高的问题,提供一种气压式移液泵的移液控制方法,该控制方法基于气压反馈控制移液过程,可灵活识别液位,精准获取液体对象的位置信息,与常规气压式探测相比,本专利技术具有探测响应速度快,探测灵敏度高且灵活调节性高的优势

[0008]一种气压式移液泵的移液控制方法,包括液面探测步骤,所述液面探测步骤包括:
[0009]S1
:启动气压实时采集系统,采集移液泵活塞缸内气压值;
[0010]S2
:控制移液泵向液面方向移动,同时控制移液泵中活塞也按照预定速度向液面
方向移动,使活塞缸产生持续向外吹出的气流;
[0011]S3
:当移液泵中的气压传感器采集到气压波形幅值变化的变化差值大于预设液面触发阈值时,判断为接触并探测到液面

[0012]专利技术人在前期研究中发现,常规技术中依靠气压探测液面只能靠枪头接触液面

甚至浸入液面以下,活塞缸腔内的气压才会慢慢发生变化,且腔内气压变化反应迟钝,导致探测时间较长,对于连接气压传感器和活塞缸之间的导气管长短设计也增加了难度,因为导气管越长

反应越发迟钝,且获取到的液面位置不够精准

同时,浸入液面以下才能检测到液面位置也使得枪头存在液面探测过程中已经被沾染液体的问题,可能为后续工序带来污染和浪费液体的风险

[0013]而本专利技术的气压式移液泵的移液控制方法,在控制移液泵向液面方向移动的同时,还控制移液泵中活塞也按照预定速度向液面方向移动,使活塞缸腔内产生持续向外
(
面对液面
)
吹出的气流,因此,当移液泵的枪头远离液面时,液面的存在不对气流产生影响,因而活塞缸腔内气压几乎维持不变,当移液泵枪头尖端接触液面时,往下的气流瞬间被堵住,进而形成一股反向的气压,且加速地使气压传感器监测到原来气压环境已经发生变化,瞬速地判断已经探测到液面

[0014]该方法对气压变化反应非常灵敏,仅碰到液面即能识别,无需浸入液面特定高度才能识别,且克服了需要考虑导气管长短的设计问题

同时在实际应用中发现,对于气流的大小和移动速度要求较低,比如控制活塞以
2mm/s
的慢速已经能灵敏地识别液面,与采用吹吸式气压式液面探测方法不同,上述控制方法不需要固定的振幅和频率,仅以特定的加速正相关的特性即可提高灵敏度

且判断是否接触液面采用的是气压变化量,即是一个前后差值量,而不是气压变化达到某个绝对值

考虑到在实际应用过程中,在不同的环境中气压值往往是动态变化的,但上述控制方法中监测的是变化前后的差值,因此不需要考虑气压值要到达某个气压值高点或低点范围,这样大大提高了气压被环境干扰导致误判的风险或问题,此设计原理也提现了本案探测方法的稳定性,使得最终探测到的液面更为精准

[0015]在其中一个实施例中,
S2
步骤中,先控制移液泵中活塞向上移动预设距离后,再按照预定速度向液面方向移动

先使活塞向上移动一定距离后再向下,有利于形成稳定向外吹出的气流,接触液面后迅速形成一股反向
(
向内
)
的气流,提高了探测液面的反映时间,接触液面瞬间气压变化差较大,提高液面探测判别的精准性和稳定性,且不会造成误接触液面

探测到液面后,活塞快速回到原始位置

[0016]在其中一个实施例中,
S2
步骤中,以移液泵的起始位置为原点,移液泵探测到液面的接触位置与原点之间的距离为下降高度,通过盛装待移液液体的容器底部与原点之间的距离,计算得到待移液液体深度,结合容器形状计算得到待移液的液体体积

[0017]利用上述方法,可以识别容器剩余容量是否满足目标转移需求,通过获取到的下降高度与预先获得的容器底部和原点之间的距离比较得出液体深度,再结合容器形状计算出剩余体积,识别出液体量足够或不足够的结果,克服只有少量样本的时候容易出现空探测或空吸的现象

例如:使用半径为
r
的圆柱形容器,则剩余液体容量
V

π
r2x

x
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...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种气压式移液泵的移液控制方法,其特征在于,包括液面探测步骤,所述液面探测步骤包括:
S1
:启动气压实时采集系统,采集移液泵活塞缸内气压值;
S2
:控制移液泵向液面方向移动,同时控制移液泵中活塞也按照预定速度向液面方向移动,使活塞缸产生持续向外吹出的气流;
S3
:当移液泵中的气压传感器采集到气压波形幅值变化的变化差值大于预设液面触发阈值时,判断为接触并探测到液面
。2.
根据权利要求1所述的气压式移液泵的移液控制方法,其特征在于,
S2
步骤中,先控制移液泵中活塞向上移动预设距离后,再按照预定速度向液面方向移动
。3.
根据权利要求1所述的气压式移液泵的移液控制方法,其特征在于,
S2
步骤中,以移液泵的起始位置为原点,移液泵探测到液面的接触位置与原点之间的距离为下降高度,通过盛装待移液液体的容器底部与原点之间的距离,计算得到待移液液体深度,结合容器形状计算得到待移液的液体体积
。4.
根据权利要求1所述的气压式移液泵的移液控制方法,其特征在于,
S3
步骤中,所述气压波形幅值经过以下滤波处理:在预定时间点采集气压值,采集得到若干时间点的气压值后,按照气压值的大小对其进行排序,去除排序靠前及靠后的若干气压值,对余下气压值进行均值处理,作为判断气压波形幅值变化的变化差值
。5.
根据权利要求4所述的气压式移液泵的移液控制方法,其特征在于,
S3
步骤中,所述气压波形幅值经过以下滤波处理:间隔
100
±
20
μ
s
的时间点采集气压值,采集得到
30
±
10
个时间点的气压值后,按照气压值的大小对其进行排序,去除排序靠前及靠后5±3的气压值,对余下气压值进行均值处理,作为判断气压波形幅值变化的变化差值
。6.

【专利技术属性】
技术研发人员:王小锐昌雄植美炤许腾李永军
申请(专利权)人:广州微远医疗器械有限公司广州微远医学检验实验室有限公司深圳微远医疗科技有限公司北京微远医学检验实验室有限公司广州微远智造科技有限公司广州微远医学科技有限公司
类型:发明
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