一种气动移液器加速液面探测的方法及气动移液器

技术领域

本发明涉及移液器技术领域，具体而言，涉及一种气动移液器加速液面探测的方法及气动移液器。

背景技术

移液器又称为移液枪，是在一定量程范围内，将液体从原容器内移取到另一容器内的一种计量工具，被广泛用于生物、化学等领域，例如在医院的检测化验科进行血液样本或尿液样本检测分析时，通常需要利用移液器来将样本或相应的化学检测助剂吸取至对应的器皿中进行检测。

常规的气动移液器通常由移液器本体以及TIP头(又称为吸头)组成，TIP头套设在移液器本体的枪头上，其中，在吸液阶段，通常由移液系统的Z轴驱动机构驱动移液器本体沿Z轴向下运动，当TIP头与液体接触时即可完成吸液操作。通常情况下，为了保证移液器吸液时的精确度，往往需要当TIP头的底端刚接触液体的液面时就应开始吸液，如果TIP头的底端还未接触到液面就进行吸液，则会使得移液器进行空吸，从而导致吸液量失准；同时，如果TIP头的底端伸入液面太深，则可能会在TIP头的外壁发生流挂，从而可能导致流挂的液体发生误滴落，也影响移液器的精确度。

为此，申请人在先申请了一项名称为“具有液面探测功能的气动移液器及液面探测方法”的专利，其中，该气动移液器通过增设压力检测模块来分别检测枪头内腔以及外部环境之间的气压，同时预设一个气压阈值，在吸液阶段，移液器沿Z轴向下运动，此时移液器不执行吸液或排液操作，当枪头内腔与外部环境之间的气压差值达到预设的气压阈值时，则说明TIP头的底端接触到了液面，此时移液器停止沿Z轴运动并发出吸液指令以执行吸液操作。然而，经申请人进一步验证发现，当TIP头的底端与液面刚接触时，枪头内腔与外部环境之间的气压差值较小，无法达到预设的气压阈值，为了使得枪头内腔与外部环境之间的气压差值达到预设的气压阈值，往往需要使得移液器本体继续沿Z轴运动以增大枪头内腔的气压，如此一来，从枪头内腔与外部环境之间的气压差值达到预设的气压阈值并发出吸液指令需要较长时间，通常为30ms左右，在这一过程中移液器可能已经沿着Z轴又运动了一段距离，从而导致TIP头的底端伸入液面较深的位置，而在实际应用过程中还存在待吸取的液体本身深度就较浅的情况，因此采用上述方案还有可能出现TIP头的底端触底的情况，进而影响吸液操作的顺利进行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气动移液器加速液面探测的方法及气动移液器，以解决现有技术中从TIP头的底端与液面接触到到枪头内腔与外部环境之间的气压差值达到预设的气压阈值并发出吸液指令这一过程耗费时间较长的技术问题。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一方面，本发明提供了一种气动移液器加速液面探测的方法，气动移液器包括移液器本体，移液器本体包括具有内腔的枪头以及压力检测模块，压力检测模块至少具有第一检测口和第二检测口，第一检测口与枪头的内腔连通，第二检测口与外部环境连通，加速液面探测的方法包括以下步骤：

S1.预设第一气压阈值P

S2.移液器本体执行一次吸气操作，随后移液器本体沿Z轴向下运动，此时，压力检测模块实时检测第一检测口的气压值P1以及第二检测口的气压值P2，并计算得到气压差值ΔP，其中，ΔP＝P1-P2；

S3.当气压差值ΔP达到第一气压阈值P

S4.当气压差值ΔP达到第二气压阈值P

可选的，移液器本体还包括处理模块，处理模块与压力检测模块通信连接，以通过处理模块获取压力检测模块检测到的气压值并计算得到气压差值ΔP。

进一步的，处理模块还用于通过气压补偿系数对气压差值ΔP进行补偿。

进一步的，气压补偿系数采用以下方式得到：

对没有气泡的液面进行探测，以根据计算得到的一系列气压差值ΔP数据绘制气压差值ΔP随时间变化的第一变化曲线图，根据该第一变化曲线图得到气压差值ΔP从突然增大到达到第一气压阈值P

对存在气泡的液面进行探测，以根据计算得到的一系列气压差值ΔP数据绘制气压差值ΔP随时间变化的第二变化曲线图，根据该第二变化曲线图得到气压差值ΔP从突然增大到达到第一气压阈值P

此时，气压补偿系数即为第一斜率与第二斜率之间的比值。

可选的，第一气压阈值P

可选的，压力检测模块为具有两个检测探头的差压传感器，差压传感器的其中一个检测探头与第一检测口连通，差压传感器的另一个检测探头与第二检测口连通。

可选的，压力检测模块为两个独立的压力传感器，其中一个压力传感器的检测探头与第一检测口连通，另一个压力传感器的检测探头与第二检测口连通。

另一方面，本发明提供了一种气动移液器，包括移液器本体，移液器本体包括：

枪头，具有内腔；

压力检测模块，至少具有第一检测口和第二检测口；第一检测口与枪头的内腔连通，第二检测口与外部环境连通；

处理模块，与压力检测模块通信连接；处理模块用于获取压力检测模块检测到的气压值并计算得到气压差值ΔP，以将气压差值ΔP与预设的第一气压阈值P

其中，当气压差值ΔP达到第一气压阈值P

可选的，处理模块还用于通过气压补偿系数对气压差值ΔP进行补偿。

本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

本发明提供的加速液面探测的方法通过在探测过程中增加排气操作，能够实现当TIP头的底端与液面接触时，加速枪头内腔的气压变化，从而使得枪头内腔与外部环境之间的气压差值ΔP能够快速的达到预设的阈值，以便于处理模块能够及时发出吸液指令，有效的缩短了从探测到TIP头的底端与液面接触到发出吸液指令所需的时间，进一步避免TIP头的底端伸入液面较深的位置，影响移液时的精确度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的气动移液器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的枪头处的局部剖视图；

图3本发明实施例提供的加速液面探测的方法的流程图；

图4为本发明中采用现有技术中的探测方法进行液面探测时气压差值ΔP随时间变化的变化曲线图；

图5为本发明中采用本实施例提供的加速液面探测的方法进行液面探测时气压差值ΔP随时间变化的变化曲线图。

图标：1-移液器本体，11-枪头，11a-内腔，12-检测导管，2-TIP头。

具体实施方式

本实施例提供了一种气动移液器加速液面探测的方法，其中，请参照图1，气动移液器包括移液器本体1以及TIP头2，移液器本体1包括枪头11、压力检测模块以及处理模块。

具体地，请参照图2，枪头11具有内腔11a，此时，TIP头2套设在枪头11上，TIP头2的内部通道与枪头11的内腔11a连通，以通过枪头11与TIP头2的配合完成相应的吸液或排液操作。需要说明的是，对于该气动移液器的具体结构可参照申请人在先申请且已公开的实用新型专利(公开号为CN215087261U，名称为“一种气动移液器”)中气动移液器的结构，在此不做过多赘述。

压力检测模块则至少具有第一检测口和第二检测口，其中，第一检测口与枪头11的内腔11a连通，以实现检测枪头11内腔11a内的气压，第二检测口与外部环境连通，以实现检测外部环境中的气压。可以理解的是，本实施例的压力检测模块可以是具有两个检测探头的差压传感器，此时，差压传感器的其中一个检测探头与第一检测口连通，差压传感器的另一侧检测探头与第二检测口连通，以实现分别检测枪头11内腔11a以及外部环境的气压；当然，压力检测模块还可以是两个独立的压力传感器，此时，其中一个压力传感器的检测探头与第一检测口连通，另一个压力传感器的检测探头与第二检测口连通，通过两个压力传感器也能实现分别检测枪头11内腔11a以及外部环境的气压，对于压力检测模块的具体设置方式在此不做特殊限定。

需要说明的是，本实施例的压力检测模块设置在移液器本体1的内部，此时，继续参照图2，移液器本体1上设置有与枪头11内腔11a连通的检测导管12，压力检测模块的第一检测口通过检测导管12与枪头11的内腔11a相连，以实现利用压力检测模块检测枪头11内腔11a的压力。

处理模块则与压力检测模块通信连接，该处理模块用于获取压力检测模块检测到的气压值，并根据获取到的气压值计算得到枪头11内腔11a与外部环境之间的气压差值ΔP，从而将气压差值ΔP与预设的第一气压阈值P

下面将对具体的加速液面探测的方法做详细阐述，结合图3所示的加速液面探测的方法的流程图，该加速液面探测的方法包括以下步骤：

S1.在处理模块中预设第一气压阈值P

S2.在初始阶段，移液器本体1位于待吸取液体的正上方，处理模块先控制移液器本体1执行一次吸气操作，以便于为后续的加速探测液面做准备，随后处理模块向移液系统的Z轴驱动机构发送指令，以通过移液系统的Z轴驱动机构驱动移液器本体1沿Z轴向下运动以靠近待吸取的液体，在此过程中，压力检测模块实时检测第一检测口的气压值P1以及第二检测口的气压值P2，并将检测到的第一检测口的气压值P1以及第二检测口的气压值P2传输至处理模块，此时，处理模块根据获取到的气压值计算得到第一检测口与第二检测口之间的气压差值ΔP，该气压差值ΔP即为枪头11内腔11a与外部环境之间的气压差，其中，气压差值ΔP可根据公式ΔP＝P1-P2计算得到。需要说明的是，基于在整个探测过程中，外部环境的气压通常为标准大气压，此时外部环境的气压往往不会有较大的波动，因此，压力检测模块只需要检测一次第二检测口的气压以得到外部环境的气压值P2即可，在后续的探测过程中，只需要压力检测模块实时检测第一检测口的气压以得到枪头11内腔11a的气压值P1，即可计算得出枪头11内腔11a与外部环境之间的气压差值ΔP。

S3.由于移液器本体1在沿Z轴向下运动的过程中，枪头11内腔11a与外部环境之间气压大致相同，此时，枪头11内腔11a与外部环境之间的气压差值ΔP变化幅度相对较小，而当移液器本体1沿Z轴向下运动至TIP头2的底端与液面接触时，枪头11内腔11a的气压将突然增大，此时枪头11内腔11a与外部环境之间的气压差值ΔP将突然增大，而如果采用现有技术中仅依靠移液器本体1的运动来使得气压差值ΔP达到预设阈值以发出吸液指令的方式将耗费较长时间，甚至影响吸液操作的顺利进行。为此，当气压差值ΔP达到第一气压阈值P

S4.当气压差值ΔP达到第二气压阈值P

由此可见，本实施例提供的加速液面探测的方法通过在探测过程中增加排气操作，能够实现当TIP头2的底端与液面接触时，加速枪头11内腔11a的气压变化，从而使得枪头11内腔11a与外部环境之间的气压差值ΔP能够快速的达到预设的阈值，以便于处理模块能够及时发出吸液指令，有效的缩短了从探测到TIP头2的底端与液面接触到发出吸液指令所需的时间，进一步避免TIP头2的底端伸入液面较深的位置，影响移液时的精确度。

需要说明的是，当移液器本体1沿Z轴向下运动过程中，随着移液器本体1高度的降低，枪头11内腔11a的气压也会发生波动，此时，若不设置第一气压阈值P

此外，考虑到在实际应用过程中还存在另一种应用场景，即，液面存在气泡的情况，此时，若直接采用上述加速液面探测的方法进行探测，当TIP头2的底端与液面上的气泡接触时，枪头11内腔11a的气压虽然也会逐渐增大，但增大速率比液面没有气泡时的缓慢，进而会延长枪头11内腔11a与外部环境之间的气压差值ΔP达到第一气压阈值P

具体地，此时处理模块内还预设有一个气压补偿系数，在TIP头2穿过气泡的过程中，若处理模块实际计算得到的气压差值ΔP与液面没有气泡时计算得到的气压差值ΔP存在偏差时，处理模块能够根据气压补偿系数对气压差值ΔP进行补偿，以使得计算得到的气压差值ΔP尽可能的与没有气泡时计算得到的气压差值ΔP相一致，从而使得气压差值ΔP能够快速达到第一气压阈值P

其中，气压补偿系数可以采用如下的方法计算得到：首先，采用上述所述的加速液面探测的方法对没有气泡的液面进行探测，由于整个过程中压力检测模块都在检测第一检测口的气压值P1和第二检测口的气压值P2，相应的，处理模块就会计算得到一系列气压差值ΔP的数据，此时，如图5所示，根据得到的一系列气压差值ΔP数据就能够绘制出在没有气泡的情况下气压差值ΔP随时间变化的第一变化曲线图，通过该第一变化曲线图就能得出气压差值ΔP从突然增大到达到第一气压阈值P

需要说明的是，采用上述的气压补偿方式对气压差值ΔP进行补偿，除了能够适用于液面存在气泡的情况外，还能够适用于移液器本体1自身抖动的情况，由于移液器本体1在沿Z轴向下运动的过程中自身可能会发生左右抖动或上下抖动，当TIP头2的底端与液面接触且移液器本体1发生左右抖动时，枪头11内腔11a的气压也会发生变化，但变化较小，此时气压差值ΔP仍然能够达到第一气压阈值P

为了更加直观的看出本实施例提供的加速液面探测的方法所具有的技术效果，下面将结合气压差值ΔP随时变化的变化曲线图做进一步阐述。

请参照图4，该图为采用现有技术中的探测方法进行液面探测时气压差值ΔP随时间变化的变化曲线图，其中横坐标代表时间，纵坐标代表气压差值ΔP，需要说明的是，图中所示的气压差值ΔP为处理模块计算得到的ADC值。由图4可见，在开始阶段，气压差值ΔP的波动幅度较小，说明此时TIP头2的底端还未接触到液面，当气压差值ΔP突然开始增大时，说明此时TIP头2的底端已经接触到了液面，当气压差值ΔP达到峰值并开始下降时，说明开始执行吸液操作了，而在气压差值ΔP从突然增大到开始下降这一过程中间隔了30ms左右的时间，也就是说，从TIP头2的底端接触液面到发出吸液指令开始吸液至少经过了30ms左右的时间。

请参照图5，该图为采用本实施例提供的加速液面探测的方法进行液面探测时气压差值ΔP随时间变化的变化曲线图，其中横坐标代表时间，纵坐标代表气压差值ΔP，需要说明的是，图中所示的气压差值ΔP为处理模块计算得到的ADC值。由图5可见，在开始阶段，气压差值ΔP的波动幅度与图4中的气压差值ΔP的波动幅度大致相同，说明此时TIP头2的底端还未接触到液面，当气压差值ΔP突然开始增大时，说明此时TIP头2的底端已经接触到了液面，当气压差值ΔP达到峰值并开始下降时，说明开始执行吸液操作了，由于当气压差值ΔP从突然增大到达到第一阈值P

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。