一种非接触式超声波移液枪及其移液方法技术

本发明专利技术公开了一种非接触式超声波移液枪及其移液方法，移液枪包括：壳体、压电式聚焦超声探头、半导体激光器、控制电路、电源和触发按钮；压电式聚焦超声探头、控制电路、电源和触发按钮从取液端起沿壳体内壁依次设置；半导体激光器包括两个，对称分布于压电式聚焦超声探头前端面两侧；电源与控制电路相连以供电；触发按钮与控制电路相连以控制两半导体激光器完成光定位，并驱动压电式聚焦超声探头产生超声场，实现对超疏水表面上液滴的近场声悬浮。本发明专利技术能够实现超疏水表面上液滴的非接触式操控，解决了传统接触式移液枪需要频繁更换枪头造成操作繁琐、枪头消耗、试剂浪费及样本污染等问题。等问题。等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种非接触式超声波移液枪及其移液方法


[0001]本专利技术涉及移液枪
，具体涉及一种非接触式超声波移液枪及其移液方法。

技术介绍

[0002]移液枪可实现液体样本精准加样或转移，被广泛应用于临床检验、制药、生命科学研究、环境保护检测、动植物检验检疫研究等方面。传统的移液枪在使用时其进、出液端需安装枪头进行吸液或放液，为避免重复操作过程中的样品污染，枪头仅能一次性使用，用后必须及时更换，因此也造成了枪头的大量消耗。而且在日常使用中，存在着液体薄膜残留在枪头内壁的情况，随着枪头被丢弃，造成大量珍贵样品浪费及环境污染。另外，接触式取液易出现样品交叉污染。因此，设计一种非接触式超声波移液枪对减少枪头消耗及试剂浪费、避免试剂污染具有重要意义。
[0003]超声波目前已广泛应用于生化分析检测等领域，如超声清洗、样本富集、细胞分选等。在液滴操控方面，目前主要基于声表面波和驻波声场悬浮技术，可实现液滴在二维平面及三维空间中的运动控制。然而，现有声表面波与驻波声场悬浮技术均存在硬件电路系统复杂、声场梯度稳定性差、液滴操控编程复杂等缺点，难以广泛应用于常规生化实验中的基本移液操作。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本专利技术提供一种非接触式超声波移液枪及其移液方法，可与超疏水表面配合实现非接触式移液，且于对液滴的电磁特性没有特殊要求，操作简便，能够有效减少或避免传统移液枪枪头消耗大、易造成试剂浪费及污染的问题。
[0005]本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案是：
[0006]一方面，一种非接触式超声波移液枪，包括壳体、压电式聚焦超声探头、半导体激光器、控制电路、电源和触发按钮；所述压电式聚焦超声探头、控制电路、电源和触发按钮从取液端起沿壳体内壁依次设置；所述半导体激光器包括两个，对称分布于压电式聚焦超声探头前端面两侧；所述电源与控制电路相连以供电；所述触发按钮与控制电路相连以控制两半导体激光器完成光定位，并驱动压电式聚焦超声探头产生超声场，实现对超疏水表面上液滴的近场声悬浮。
[0007]优选的，所述压电式聚焦超声探头、控制电路、电源和触发按钮从取液端起沿壳体内壁的轴向依次设置。
[0008]优选的，所述压电式聚焦超声探头的前端面为凹形球面，球面半径为10
‑
30mm；所述压电式聚焦超声探头整体呈圆柱体结构，半径为3
‑
8mm，焦距为20
‑
40mm。
[0009]优选的，两所述半导体激光器为发红光或绿光的小功率可见光半导体激光器；两所述半导体激光器的光束相交于压电式聚焦超声探头的焦点处。
[0010]优选的，所述控制电路包括单键双稳态开关模块、超声探头驱动振荡模块、功率放
大模块和激光器驱动模块；所述单键双稳态开关模块与所述触发按钮相连，基于所述触发按钮的按压时间控制超声探头驱动振荡模块或超声探头驱动振荡模块工作；所述功率放大模块与超声探头驱动振荡模块相连，对超声探头驱动振荡模块输出的振荡信号进行放大后驱动压电式聚焦超声探头工作；所述激光器驱动模块与半导体激光器相连以驱动半导体激光器工作。
[0011]优选的，所述单键双稳态开关模块包括单键双稳态开关、第一继电器和第二继电器；所述触发按钮与单键双稳态开关的触发端相连，所述第一继电器与单键双稳态开关的第一输出端和电源端相连，所述第二继电器与单键双稳态开关的第二输出端和电源端相连；一次按压通过单键双稳态开关给控制电路一个脉冲信号，具体为第一次按压控制第一继电器开，使半导体激光器上电发光，第二次按压控制第一继电器关，使半导体激光器断电，第三次按压控制第二继电器开，使压电式聚焦超声探头上电，第四次按压控制第二继电器关，使压电式聚焦超声探头断电。
[0012]优选的，所述超声探头驱动振荡模块包括555定时器，当单键双稳态开关控制第二继电器接通时，通过调节电阻电容值实现振荡频率调节；所述功率放大模块包括三极管，通过所述三极管放大555定时器输出的振荡信号，从而驱动压电式聚焦超声探头工作。
[0013]优选的，所述激光器驱动模块包括稳压器，当单键双稳态开关控制第一继电器接通时，所述稳压器为半导体激光器的二极管提供稳定的驱动电压。
[0014]优选的，所述电源包括12V的锂电池组，锂电池组中锂电池的正极连接正极接电片，锂电池的负极连接负极接电片，正极接电片与负极接电片分别与控制电路的正负极输入端相连。
[0015]另一方面，一种非接触式超声波移液枪的移液方法，基于所述的非接触式超声波移液枪，包括：
[0016]按压触发按钮第一预设时间，接通电源、控制电路与两半导体激光器，两半导体激光器的光束汇聚，如果在超疏水表面形成两个分离的光斑，进一步调节移液枪至超疏水表面的距离和角度，直至激光器两束光线在液滴处汇聚为一点，完成定位；
[0017]再次按压触发按钮第一预设时间，两半导体激光器断电；
[0018]按压触发按钮第二预设时间，压电式聚焦超声探头通电产生超声场，实现对超疏水表面上液滴的近场声悬浮；
[0019]移动移液枪，液滴受到梯度力作用随着移液枪悬空运动，当液滴运动至合适位置处时再次按压触发按钮第二预设时间，压电式聚焦超声探头断电释放液滴，完成一次非接触式超声波移液操作。
[0020]本专利技术的有益效果为：
[0021](1)本专利技术通过触发按钮发送触发信号控制半导体激光器实现声场焦点的光辅助定位，由同一个触发按钮发送触发信号控制压电式聚焦超声探头可实现对超疏水表面上液滴的非接触式移液，相比于传统移液枪无需消耗大量枪头，且有效避免试剂浪费和试剂污染；
[0022](2)本专利技术通过双稳态开关电路接收触发按钮的按压信息，根据按压时间控制不同继电器的接通与断开，进而控制半导体激光器工作或压电式聚焦超声探头工作。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例的非接触式超声波移液枪的整体结构正视图；
[0024]图2为本专利技术实施例的非接触式超声波移液枪中的控制电路原理框图；
[0025]图3为本专利技术实施例的单键双稳态开关的电路原理图；
[0026]图4为本专利技术实施例的压电式聚焦超声探头驱动振荡模块和功率放大模块电路原理图；
[0027]图5为本专利技术实施例的半导体激光器驱动模块电路原理图；
[0028]图6为本专利技术实施例的非接触式超声波移液枪的工作流程示意图；
[0029]图中：1
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触发按钮；2
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电源；3
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控制电路；4
‑
压电式聚焦超声探头；5
‑
半导体激光器；6
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壳体；7
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超声波，8
‑
激光光束，9
‑
液滴，10
‑
超疏水表面。
具体实施方式
[0030]以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非接触式超声波移液枪，其特征在于，包括壳体、压电式聚焦超声探头、半导体激光器、控制电路、电源和触发按钮；所述压电式聚焦超声探头、控制电路、电源和触发按钮从取液端起沿壳体内壁依次设置；所述半导体激光器包括两个，对称分布于压电式聚焦超声探头前端面两侧；所述电源与控制电路相连以供电；所述触发按钮与控制电路相连以控制两半导体激光器完成光定位，并驱动压电式聚焦超声探头产生超声场，实现对超疏水表面上液滴的近场声悬浮。2.根据权利要求1所述的非接触式超声波移液枪，其特征在于，所述压电式聚焦超声探头、控制电路、电源和触发按钮从取液端起沿壳体内壁的轴向依次设置。3.根据权利要求1所述的非接触式超声波移液枪，其特征在于，所述压电式聚焦超声探头的前端面为凹形球面，球面半径为10
‑
30mm；所述压电式聚焦超声探头整体呈圆柱体结构，半径为3
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8mm，焦距为20
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40mm。4.根据权利要求1所述的非接触式超声波移液枪，其特征在于，两所述半导体激光器为发红光或绿光的小功率可见光半导体激光器；两所述半导体激光器的光束相交于压电式聚焦超声探头的焦点处。5.根据权利要求1所述的非接触式超声波移液枪，其特征在于，所述控制电路包括单键双稳态开关模块、超声探头驱动振荡模块、功率放大模块和激光器驱动模块；所述单键双稳态开关模块与所述触发按钮相连，基于所述触发按钮的按压时间控制超声探头驱动振荡模块或超声探头驱动振荡模块工作；所述功率放大模块与超声探头驱动振荡模块相连，对超声探头驱动振荡模块输出的振荡信号进行放大后驱动压电式聚焦超声探头工作；所述激光器驱动模块与半导体激光器相连以驱动半导体激光器工作。6.根据权利要求5所述的非接触式超声波移液枪，其特征在于，所述单键双稳态开关模块包括单键双稳态开关、第一继电器和第二继电器；所述触发按钮与单键双稳态开关的触发端相连，所述第一继电器与单键双稳态开关的第一输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗涛，何西，周伟，谢瑜，褚旭阳，秦利锋，王皓正，吴粦静，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：