[发明专利]用于定量投配小量液体的方法和设备

说明书

本发明涉及一种定量投配小量液体的方法，该方法使用了一个容积可变的液室，该液室与投配导管相连，从而当增大或者减小该液室的容积时，就可通过投配导管吸入或喷出液体。

在用于临床或类似目的的湿化学分析仪中，液体的投配通常是通过量取几微升的样品和几十微升的试剂并通过加入稀释剂以使投配的液体的总体积为约100-1000μl而进行的。在投配时使用了一个容积可变的液室，该液室是用一个带有泰氟隆(teflon)密封的活塞的毛玻璃量筒构成的，并通过导管与一个投配嘴连通，使得液体可以从这个投配嘴中注入一个容器例如小的清洗皿中。

在投配液体所用的量筒中，活塞的移动一般是由一个步进电机通过减速装置、轮牙带、槽头螺杆转动活塞杆而带动的，所说活塞杆通过一条横臂悬挂在槽头螺杆的螺帽上。活塞移动的最大长度约为60mm，要求步进电机转动3000-6000步长。以这样的步数投配的精度为量筒总容积的0.5一1％的量级，可重复性为总容积的0.02-0.05％，即大约进步电机的1-3步长。但是，如果仅使用量筒容积的1％进行投配，则投配的可重复性约为所说容积的1.5％的量级。

上述的评价说明，已有的投配技术不能提供很好的投配精度，而且其精度和可重复性还十分依赖于与量筒的总容积有关的投配量大小。其原因之一就是活塞与量筒之间的摩擦不稳定，这导致了活塞启动和停止的不准确性。另一个值得考虑的引起不准确性的原因是步进电机与活塞之间的多相传动链，传动链的配合公差的总和大，并由此引起活塞移动的重复率低。此外，步进电机的步长名义上是相同的，而实际上各步之间的差别是相当大的。这个问题已在目前的液体投配装置中发现，并试图通过采用大量步数从而使各步之间的差别一致来弥补这一缺陷。但结果是，具有合理的可重复性1％的投配液体的最小量一般为量筒总容积的1/20---1/50。当需要更少量的投配量时，就要求用更小截面积的投配液室。因此在目前的分析仪中需要配备大量不同的投配部件，这使得分析仪的体积和价格都增加了。

已有的投配技术的主要问题之一还包括量筒壁以及在量筒中移动的活塞的泰氟隆(teflon)-密封的磨损。这进一步减小了投配的精度，所以需要检测各个部件的状态。而部件的监测和更换又增加了设备的操作成本。为了降低磨损，泰氟隆--密封作得很厚但随之而来得摩擦增加了，结果还需要将传递活塞运动得件素装置作得更大。于是，由于投配装置的体积大，而需要将其与投配点分开放置，量筒则通过一根塑料管与一个移动的投配嘴连接。这种管的移动、变形、面积和容积的增加以及热膨胀进一步降低了投配的可重复性。另一种可降低部件磨损的方法是减慢活塞的移动速度，但是这降低了投配装置的功能，这对于需要有效运行的昂贵的分析仪来说是一个巨大的缺陷。

在DE 14 98 968中公开了一种使用活塞和量筒力求高精度的投配装置。此装置包括一步进电机和一机构，其中此机构包括一轴，一对齿轮和一螺纹活塞杆，将电机的步距转变为活塞的运动。在此机构中在多处产生滑动摩擦，大多数在活塞和量筒的内壁之间很严重。在使用中由于磨损很可能产生摩擦力的局部变化和改变。本发明的精度通过步进电机和活塞之间的大的减速比获得，其中轴的转数很高，达到一千转。其目的是可以消除各种不精确性。其中没有公开装置的标定，而且由于其中产生的不可控制的滑动摩擦标定也不会显著地改进装置的精度。

DE 35 37 737公开了一种投配装置，包括一波纹管，一移动波纹管的步进电机和一轴。轴与一环绕的细长螺母滑动接触，这样对投配带来不精确性，而且其中没有装置的标定。

美国专利3 319 830描述了一种液体分配器，包括由一凸轮件控制的波纹管件。波纹管件由与壳体部分滑动接触的滑动件和凸轮致动。因此存在滑动摩擦而且不具有本发明所具有的投配精度。

美国专利4 631 483给出了一种装置，包括一波纹管，但用做一真空源，而不是做为投配室。而且此机构驱动波纹管时受滑动摩擦的影响，而此对比文件没有给出或提出适于准确和可重复精确投配的装置。