一种自适应空气式移液泵、高精度移液方法及存储介质与流程

1.本发明涉及移液泵技术领域，特别涉及一种自适应空气式移液泵、高精度移液方法及存储介质。


背景技术：

2.空气式移液泵具有无需灌注液体、轻巧、结构紧凑、免维护、交叉污染率低等特点，广泛应用于ivd行业相关检测仪器上。尤其是由于其活塞密件与液体之间存在一段空气柱，配合tip头使用时，其转移的液体不接触密封件，通过每次转移液体时更换tip头，便最大程度降低了交叉污染的风险。因此在对交叉污染比较敏感的场合，尤其是分子诊断领域大量使用。
3.但是，在分子诊断领域，待转移液体常常与环境温度有较为明显的温差，在转移这些液体时，持续吸排液，移液泵体中的空气段与液体交换热量，从而改变体积，影响移液的准确度，仪器设备加样越来越小，移液速度越来越快时，该问题就更加凸显，甚至会影响分子诊断的准确性。
4.因此，现有技术还有待于改进和发展。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种自适应空气式移液泵、高精度移液方法及存储介质，以解决现有技术中的待转移液体与环境温度有温差时移液不精确的问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
7.一种自适应空气式移液泵，其包括泵体，所述泵体内具有内腔，所述内腔中滑动设置有活塞组件，所述活塞组件与所述内腔的底部之间为空气段，所述自适应空气式移液泵还包括：
8.加热装置，所述加热装置设置于所述泵体上，所述加热装置用于当待移液体的温度高于所述泵体时加热所述泵体，以使所述空气段内的空气温度与待移液体的温度相等；
9.制冷装置，所述制冷装置设置于所述泵体上，所述制冷装置用于当待移液体的温度低于所述泵体时对所述泵体进行制冷，以使所述空气段内的空气温度与待移液体的温度相等。
10.所述自适应空气式移液泵，其中，所述加热装置为电热膜。
11.所述自适应空气式移液泵，其中，所述制冷装置包括：
12.半导体制冷片，所述半导体制冷片连接所述泵体；
13.隔湿件，所述隔湿件与所述半导体制冷片背向所述泵体的一侧相连接；以及
14.散热块，所述散热块与所述隔湿件背向所述半导体制冷片的一侧相连接。
15.所述自适应空气式移液泵，其中，所述散热块连接有螺栓，所述螺栓远离所述散热块的一端与所述泵体相连接，所述螺栓的螺杆上套设有隔热块。
16.所述自适应空气式移液泵，其中，所述自适应空气式移液泵还包括控制组件，所述控制组件分别与所述活塞组件、所述加热装置以及所述制冷装置相连接；
17.所述控制组件背向所述泵体的一侧设置有环境温度传感器，所述环境温度传感器与所述控制组件相连接；
18.所述泵体上设置有泵体温度传感器，所述泵体温度传感器与所述控制组件相连接。
19.所述自适应空气式移液泵，其中，所述活塞组件包括：
20.电机，所述电机连接所述泵体；
21.丝杠，所述丝杠与所述电机相连接；
22.活塞，所述活塞连接于所述丝杠的一端，且所述活塞滑动设置于所述内腔中；
23.滑块，所述滑块与所述丝杠远离所述活塞的一端相连接；以及
24.导向杆，所述导向杆平行于所述丝杠设置，且所述滑块与所述导向杆滑动连接。
25.一种如上任一所述自适应空气式移液泵的高精度移液方法，所述方法包括：
26.分别获取待移动液体的温度和环境温度；
27.当待移液体的温度高于所述环境温度时，控制所述加热装置加热所述泵体至与待移液体的温度相等，当待移液体的温度低于所述环境温度时，控制所述制冷装置对所述泵体降温至与待移液体的温度相等；
28.控制所述泵体进行移液。
29.所述高精度移液方法，其中，所述当待移液体的温度高于所述环境温度时，控制所述加热装置加热所述泵体的温度与待移液体的温度相等包括：
30.当待移液体的温度高于所述环境温度时，控制加热装置对所述泵体进行加热，同时每隔预设间隔时间对泵体的温度进行采集；
31.当连续五次采集的泵体的温度值的加权平均值大于所述待移液体的温度时，控制所述加热装置停止加热。
32.所述高精度移液方法，其中，所述当待移液体的温度低于所述环境温度时，控制所述制冷装置对所述泵体降温至与待移液体的温度相等包括：
33.当待移液体的温度低于所述环境温度时，控制制冷装置对所述泵体进行制冷，同时每隔预设间隔时间对泵体的温度进行采集；
34.当连续五次采集的泵体的温度值的加权平均值小于所述待移液体的温度时，控制所述制冷装置停止制冷。
35.一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序能够被执行以用于实现如上任一项所述的柱塞泵的控制方法。
36.有益效果：本发明中在所述泵体上设置所述加热装置和所述制冷装置，在待移液体的温度与所述泵体中的空气段中的空气温度不相等时，通过所述加热装置或所述制冷装置调整所述空气段中的空气温度，直至所述空气段中的空气温度和所述待移液体的温度相等，从而避免了移液时所述活塞组件运动至预设位置进行抽液后，所述空气段的体积改变而导致移液量不准确。
附图说明
37.图1为本发明提供的所述自适应空气式移液泵的结构分解示意图；
38.图2为图1中a处的结构示意图；
39.图3为本发明提供的所述自适应空气式移液泵的截面示意图；
40.图4为本发明提供的所述自适应空气式移液泵的另一结构分解示意图；
41.图5为本发明提供的所述高精度移液方法的流程示意框图；
42.附图中的标记为：1、泵体；2、内腔；21、空气段；3、活塞组件；31、电机；32、丝杠；33、活塞；34、滑块；35、导向杆；4、加热装置；41、电热膜；42、压板；5、制冷装置；51、半导体制冷片；52、隔湿件；53、散热块；6、连接杆；7、管路；8、隔热块；9、控制组件；10、环境温度传感器；11、泵体温度传感器；12、金属壳体；13、保温层；14、螺栓。
具体实施方式
43.本发明提供一种自适应空气式移液泵、高精度移液方法及存储介质，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
44.需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者间接连接至该另一个部件上。
45.还需说明的是，本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
46.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
47.下面结合附图，通过对实施例的描述，对发明内容作进一步说明。
48.本实施例提供了一种自适应空气式移液泵、高精度移液方法及存储介质，如图1和图3所示，所述自适应空气式移液泵包括泵体1，所述泵体1内具有内腔2，所述内腔2中滑动设置有活塞组件3；所述活塞组件3与所述内腔2的底部之间为空气段21，所述泵体1还连接有连接杆6，所述连接杆6用于安装吸头来进行吸取或排出溶液，例如，所述吸头为tip头；所述内腔2和所述连接杆6之间连接有管路7，所述空气段21位于所述内腔2中靠近所述管路7的一端。且在移液时，待移液体从所述连接杆进入所述管路7中，而不会进入所述空气段21中；当需移液时，是通过控制所述活塞组件3做抽液动作将待移液体通过所述连接杆6上的吸头吸入所述管路7内，然后在吸头对准待移液体的移液目标容器后，再通过所述活塞组件3做推液动作，以将所述管路7中的待移液体排出，从而通过所述泵体1的吸排动作进行移液。
49.所述自适应空气式移液泵还包括加热装置4和制冷装置5，所述加热装置4和所述制冷装置5均设置于所述泵体1上；所述加热装置4用于当待移液体的温度高于所述泵体1时加热所述泵体1，以使所述空气段21内的空气温度与待移液体的温度相等；所述制冷装置5用于当待移液体的温度低于所述泵体1时对所述泵体1进行制冷，以使所述空气段21内的空气温度与待移液体的温度相等。由于待移液体的温度可能与环境温度不同，此时，所述待移液体的温度也与所述泵体1中的所述空气段21中的空气温度不相等，为避免在吸排液体时，待移液体对所述空气段21的空气加热或制冷导致所述空气段21的体积被改变而导致吸排液体的量不准确，本实施例中通过所述加热装置4或所述制冷装置5在移液前调整所述空气段21中的空气的温度至与所述待移液体的温度相等，从而使得所述泵体1在吸排待移液体时的移液量更精准。
50.本发明中在所述泵体1上设置所述加热装置4和所述制冷装置5，在待移液体的温度与所述泵体1中的空气段21中的空气温度不相等时，通过所述加热装置4或所述制冷装置5调整所述空气段21中的空气温度，直至所述空气段21中的空气温度和所述待移液体的温度相等，从而避免了移液时所述活塞组件3运动至预设位置进行抽液后，所述空气段21的体积改变而导致移液量不准确。
51.一具体实施例，如图3所示，所述加热装置4为电热膜41，所述电热膜41背向所述泵体1的一侧设置有压板42，所述压板42通过螺栓连接于所述泵体1、并将所述电热膜41夹紧贴合于所述泵体1上。
52.另一具体实施例，如图2所示，所述制冷装置5包括半导体制冷片51、隔湿件52、以及散热块53；所述半导体制冷片51连接所述泵体1，所述隔湿件52与所述半导体制冷片51背向所述泵体1的一侧相连接，所述散热块53与所述隔湿件52背向所述半导体制冷片51的一侧相连接，即，所述半导体制冷片51、所述隔湿件52以及所述散热块53依次连接；所述半导体制冷片51在运行时，朝向所述泵体1的一侧制冷，背向所述泵体1的一侧散热；所述散热块53用于加快所述半导体制冷片51工作时的散热，以提高所述半导体制冷片51的制冷效率；所述隔湿件52用于隔绝冷凝水和空气中的水蒸气，避免所述半导体制冷片51被腐蚀而损坏，例如，所述隔湿件52有橡胶制成。
53.进一步地，所述散热块53连接有螺栓14，所述螺栓14依次连接所述散热块53、所述隔湿件52、所述半导体制冷片51以及所述泵体1，以将所述散热块53、所述隔湿件52以及所述半导体制冷片51固定于所述泵体1上；所述螺栓14的螺杆上套设有隔热块8，例如，所述隔热块8由塑料制成；所述隔热块8用于隔热，以避免由所述散热块53散发的热量经所述螺栓14传回至所述泵体1而导致制冷效率降低。
54.所述自适应空气式移液泵还包括控制组件9，所述控制组件9分别与所述活塞组件3、所述加热装置4以及所述制冷装置5相连接，以控制所述活塞组件3、所述加热装置4以及所述制冷装置5的运作；例如，所述控制组件9为pcba板卡组件。
55.如图4所示，所述控制组件9背向所述泵体1的一侧设置有环境温度传感器10，所述环境温度传感器10与所述控制组件9相连接；所述泵体1上设置有泵体温度传感器11，所述泵体温度传感器11与所述控制组件9相连接；所述环境温度传感器10用于在所述自适应空气式移液泵未进行工作时检测外界环境的温度，以判断环境温度是否与待移液体的温度相等；当然，在所述自适应空气式移液泵未进行工作时，所述空气段21中的空气温度默认为与
外界环境的温度相等；所述泵体温度传感器11用于在所述自适应空气式移液泵工作时检测所述泵体1的实时温度，在所述自适应空气式移液泵工作时，所述空气段21中的空气的实时温度默认为与所述泵体1的温度相等。在所述控制组件9控制所述加热装置4或所述制冷装置5对所述泵体1调整温度时，所述泵体温度传感器11实时检测所述泵体1的温度，并将获取到的温度值实时反馈至所述控制组件9，所述控制组件9再根据反馈结果控制所述加热装置4或所述制冷装置5工作，以使所述泵体1的温度调整至无限接近待移液体的温度。例如，在所述加热装置4加热所述泵体1的过程中，当泵体温度传感器11反馈给所述控制组件9的温度值仍低于所述待移液体的温度时，所述控制组件9继续控制所述加热装置4加热所述泵体1，由此不断循环往复，以将所述泵体1的温度逐渐调整至无限接近所述待移液体的温度。
56.所述泵体1的外围还设置有金属壳体12，以对所述泵体1进行保护和支撑；所述金属壳体12的内侧设置设置有保温层13，例如，所述保温层13为2mm厚的保温棉；通过设置所述保温层13，以降低热传导和热辐射，避免产生过大的接触导热损失。
57.所述活塞组件3包括电机31、丝杠32、活塞33、滑块34以及导向杆35，所述电机31连接所述泵体1，所述丝杠32与所述电机31相连接，且所述丝杠32贯通所述电机31设置，所述丝杠32与所述电机31螺纹连接；所述活塞33连接于所述丝杠32的一端，且所述活塞33滑动设置于所述内腔2中；所述活塞33背向所述丝杠32的一侧与所述内腔2的底部之间为所述空气段21；所述滑块34与所述丝杠32远离所述活塞33的一端固定连接；所述导向杆35，固定于所述泵体1上，所述导向杆35平行于所述丝杠32设置，且所述滑块34与所述导向杆35滑动连接，从而所述丝杠32无法在所述电机31的驱动下转动，而只能沿所述导向杆35的长度方向移动。具体地，所述电机31工作时，所述丝杠32相对于所述电机31的驱动螺母转动，但是所述丝杠32被所述滑块34限位而无法转动，因此所述丝杠32的转动将转化为沿所述导向杆35的长度方向的直线移动，从而所述丝杠32进一步带动所述活塞33在所述内腔2中滑动，以实现吸排动作而转移待移液体。
58.本发明中还提供一种基于如上任一一项所述自适应空气式移液泵的高精度移液方法，如图5所示，所述方法包括：
59.s10、分别获取待移动液体的温度和环境温度；
60.s20、当待移液体的温度高于所述环境温度时，控制所述加热装置加热所述泵体至与待移液体的温度相等，当待移液体的温度低于所述环境温度时，控制所述制冷装置对所述泵体降温至与待移液体的温度相等；
61.s30、控制所述泵体进行移液。
62.具体地，先检测待移液体的温度，且外部主控端获取待移液体的温度值、并将该温度值作为温度参数发送给所述自适应空气式移液泵的控制组件。所述自适应空气式移液泵通过所述环境温度传感器检测并获取环境温度，然后将接收到的温度参数与环境温度进行对比，当待移液体的温度高于所述环境温度时，所述控制组件控制所述加热装置加热所述泵体，直至所述泵体的温度等于待移液体的温度，控制所述加热装置停止加热，此时，所述空气段中的空气的温度也与待移液体的温度相等；当待移液体的温度低于所述环境温度时，所述控制组件控制所述制冷装置对泵体进行制冷，直至所述泵体的温度等于待移液体的温度，控制所述制冷装置停止制冷，此时，所述空气段中的空气的温度也与待移液体的温度相等；然后所述控制组件控制所述活塞组件运作而吸排待移液体，以进行移液操作。
63.进一步地，所述当待移液体的温度高于所述环境温度时，控制所述加热装置加热所述泵体的温度与待移液体的温度相等包括：
64.当待移液体的温度高于所述环境温度时，控制加热装置对所述泵体进行加热，同时每隔预设间隔时间对泵体的温度进行采集；
65.当连续五次采集的泵体的温度值的加权平均值大于所述待移液体的温度时，控制所述加热装置停止加热。
66.具体地，当判断待移液体的温度高于所述环境温度时，所述控制组件控制所述加热装置对所述泵体进行加热，同时每隔预设间隔时间通过所述泵体温度传感器对泵体的温度进行采集，例如，所述预设间隔时间为2秒；当连续五次采集的泵体的温度值的加权平均值大于所述待移液体的温度时，认为已达到预设温度，所述控制组件控制加热装置停止加热。
67.进一步地，所述当待移液体的温度低于所述环境温度时，控制所述制冷装置对所述泵体降温至与待移液体的温度相等包括：
68.当待移液体的温度低于所述环境温度时，控制制冷装置对所述泵体进行制冷，同时每隔预设间隔时间对泵体的温度进行采集；
69.当连续五次采集的泵体的温度值的加权平均值小于所述待移液体的温度时，控制所述制冷装置停止制冷。
70.具体地，当判断待移液体的温度底于所述环境温度时，所述控制组件控制所述制冷装置对所述泵体进行制冷，同时每隔预设间隔时间通过所述泵体温度传感器对泵体的温度进行采集，例如，所述预设间隔时间为2秒；当连续五次采集的泵体的温度值的加权平均值小于所述待移液体的温度时，认为已达到预设温度，所述控制组件控制所述制冷装置停止对所述泵体进行制冷。
71.更进一步地，当泵体的温度被加热或制冷至预设温度后，随着时间推移泵体的温度会通过辐射、传导等方式与外界交换热量而使得泵体的温度偏离预设温度，因此，在泵体的温度偏离预设温度后，又需要控制所述加热装置或所述制冷装置进行工作，以对所述泵体的温度进行调整，直至泵体温度达到预设温度；其中，所述预设温度等于待移液体的温度。
72.一具体实施例，初始时，判断待移液体的温度高于环境温度，然后所述控制组件控制加热装置启动，对所述泵体进行加热，此时泵体的温度开始上升，直至连续五次测得所述泵体的温度值的加权平均值大于预设温度，认为所述泵体已经达到预设温度，控制所述加热装置停止加热，此时泵体温度在余热下还会继续上升，但随着时间推移，所述泵体的温度会通过辐射、传导等方式散失热量而导致温度下降，当温度下降后，所述加热装置又开始启动，将所述泵体的温度加热到预设温度，由此循环往复，所述泵体不断散失热量以及不断被加热，过热量与损失热量使得所述泵体的温度处于一个变化的状态。
73.为了使所述泵体的温度达到一个趋于稳态的效果，本实施例中通过温度控制算法定比例升温，并通过积分控制误差保证温度的变化量足够小，以使所述泵体在调温后能达到一个相对稳定的温度。具体地，设所述泵体的目标温度为t，而所述泵体的当前温度为tn，则当前温度为：
[0074][0075]
其中，e为温差，即，e为目标温度与当前温度之差；kp为比例系数，kp/ki为积分系数，kp和ki取0到1之间的任意值，例如kp取0.4，ki取0.1。
[0076]
本发明中还提供了一种存储介质，其中，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序能够被执行以用于实现如本发明中所述高精度移液方法。
[0077]
综上所述，本发明公开了一种自适应空气式移液泵，其包括泵体，所述泵体内具有内腔，所述内腔中滑动设置有活塞组件，所述活塞组件与所述内腔的底部之间为空气段，所述自适应空气式移液泵还包括：加热装置，所述加热装置设置于所述泵体上，所述加热装置用于当待移液体的温度高于所述泵体时加热所述泵体，以使所述空气段内的空气温度与待移液体的温度相等；制冷装置，所述制冷装置设置于所述泵体上，所述制冷装置用于当待移液体的温度低于所述泵体时对所述泵体进行制冷，以使所述空气段内的空气温度与待移液体的温度相等。本发明中在所述泵体上设置所述加热装置和所述制冷装置，在待移液体的温度与所述泵体中的空气段中的空气温度不相等时，通过所述加热装置或所述制冷装置调整所述空气段中的空气温度，直至所述空气段中的空气温度和所述待移液体的温度相等，从而避免了移液时所述活塞组件运动至预设位置进行抽液后，所述空气段的体积改变而导致移液量不准确。
[0078]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。