技术领域
[0001] 本
发明涉及液体取样技术领域，特别涉及一种
注射泵。
背景技术
[0002] 在临床检验与实验室分析中，经常需要对液体样本和
试剂进行定量地吸取、分配、混匀等液体处理操作，需要处理的液体体积一般较小，对移液设备的准确度和精确度要求较高。移液枪能实现微量液体的精密取样，但仍然需要大量人工操作，不仅耗时也容易出现失误。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种注射泵，所要解决的技术问题是：移液枪能实现微量液体的精密取样，但仍然需要大量人工操作，不仅耗时也容易出现失误。
[0004] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种注射泵，包括竖直布置的主立架、第一驱动机构、第二驱动机构、旋转
阀、
注射器和
推杆，所述第一驱动机构置于所述主立架的一侧，所述推杆置于所述主立架远离所述第一驱动机构的一侧，所述第一驱动机构的输出端与所述推杆连接，所述第一驱动机构的输出端带动所述推杆沿主立架竖直移动；
[0005] 所述第二驱动机构置于所述第一驱动机构的上端，所述旋转阀置于所述推杆的上方，所述第二驱动机构的输出端与所述旋转阀连接，带动所述旋转阀转动；
[0006] 所述注射器置于所述旋转阀的下端，并与所述旋转阀连接；所述注射器置于所述旋转阀的下端，所述注射器的注射端与所述旋转阀
螺纹连接；所述注射器的
活塞端与所述推杆
螺纹连接，所述推杆竖直移动带动所述注射器的活塞移动，注射器通过旋转阀进行吸液和排液；
[0007] 还包括控制板，所述控制板置于所述主立架的一侧，并与所述主立架固定连接；
[0008] 所述控制板上设置有
单片机、驱动
电路、RS232通信电路和RS485通信电路；所述单片机的
信号输入端通过RS232通信电路与上位机连接；所述单片机的信号输出端通过RS485通信电路与驱动电路的输入端连接，所述驱动电路的输出端分别与所述第一驱动机构和第二驱动机构连接；所述单片机通过RS232通信电路接收上位机的
控制信号，对控制信号进行处理，生成驱动信号通过RS485通信电路传输至驱动电路，所述驱动电路根据驱动信号驱动第一驱动机构和第二驱动机构运转。
[0009] 本发明的有益效果是：第一驱动机构实现推杆匀速线性位移，稳定移动，实现注射液的精密匀速取样注射；注射器两端采用螺纹连接，可更换不同容积注射器实现不同容积液体分样；采用旋转阀，可实现清洗液和分转液通过不同
导管传输；第一驱动机构和第二驱动机构纵向排列，使得本装置具备体积小、重量轻等特点，具有广泛的市场前景。
[0010] 在上述技术方案的
基础上，本发明还可以做如下改进。
[0011] 进一步，所述第一驱动机构包括第一驱动
电机、
丝杆和
同步带，所述第一
驱动电机通过电
机架与所述主立架固定连接；所述第一驱动电机的信号端与所述驱动电路的输出端连接；所述第一驱动电机的输出端竖直向上，并套装有第一
齿轮，所述丝杆竖直置于所述主立架内，所述丝杆的上部和下部均与所述主立架转动连接；所述丝杆的顶部上套装有第二齿轮，所述同步带套在所述第一齿轮和第二齿轮上；所述丝杆上套装有可沿丝杆竖直移动的驱动架，所述推杆的一端部穿过所述主立架通过固定轮与所述驱动架连接；
[0012] 所述驱动电路根据驱动信号驱动所述第一驱动电机进行运转，所述第一驱动电机的
输出轴驱动所述第一齿轮转动，所述第一齿轮通过同步带驱动所述第二齿轮转动，所述第二齿轮带动丝杆转动，所述丝杆带动所述驱动架沿所述丝杆竖直移动，所述驱动架通过固定轮带动所述推杆沿主立架竖直移动。
[0013] 采用上述进一步方案的有益效果是：第一驱动电机采用步进电机作为驱动原件，通过第一齿轮、同步带、第二齿轮和丝杆恒定大
扭矩驱动驱动架实现匀速线性位移，带动推杆竖直稳定移动，实现液体的精密匀速吸入和排出注射液。
[0014] 进一步，所述主立架内设置竖直布置的导杆，所述导杆处于所述丝杆的一侧；所述推杆与驱动架连接的端部套在所述导杆上，推杆沿所述导杆竖直移动。
[0015] 采用上述进一步方案的有益效果是：导杆能实现对推杆的精密导向，实现液体的精密匀速吸入和排出注射液。
[0016] 进一步，所述驱动架上设置有挡片，所述挡片通过螺钉与所述驱动架固定连接；所述控制板上安装有光电
开关，所述第一驱动电机的输电端通过所述光电开关与电源连接；所述驱动架沿丝杆移动至靠近所述丝杆的顶部时，所述挡片与所述光电开关
接触，所述光电开关进行断电。
[0017] 采用上述进一步方案的有益效果是：能自动控制第一驱动电机启动和停止，提升精准性和自动化率，避免人工操作造成失误。
[0018] 进一步，所述第二驱动机构包括
编码器和第二驱动电机，所述编码器的信号输出端与所述第二驱动电机的信号输入端通过线路连接，所述第二驱动电机与所述主立架固定连接；所述第二驱动电机的输出轴穿过所述主立架与所述旋转阀连接，所述第二驱动电机的信号端与所述驱动电路的输出端连接；所述驱动电路根据驱动信号驱动所述第二驱动电机进行运转，所述第二驱动电机带动所述旋转阀进行运转。
[0019] 采用上述进一步方案的有益效果是：编码器能精准控制第二驱动电机的输出端转动
角度，提升精准性和自动化率，避免人工操作造成失误。
[0020] 进一步，所述旋转阀包括
阀体和阀芯，所述阀体为圆柱状结构，并与所述主立架固定连接；所述阀体内沿其径向设置有注射通道、第一通道和第二通道，所述阀体内设置有腔体，所述注射通道、第一通道和第二通道的一端均与所述腔体连通，所述注射通道、第一通道和第二通道的另一端均连通至阀体的圆周面；所述注射通道处于阀体圆周面上的端口与所述注射器的注射端螺纹连接；
[0021] 所述阀芯置于所述腔体内，并与所述第二驱动电机的输出轴连接，第二驱动电机的输出轴带动所述阀芯沿所述阀体轴向旋转；所述阀芯靠近所述注射通道、第一通道和第二通道的端部呈圆柱状结构，且该端部内沿其径向设置有第三通孔和第四通孔，所述第三通孔和第四通孔的一端相交于该端部的轴心，所述第三通孔和第四通孔的另一端均连通至该端部的圆周面。
[0022] 采用上述进一步方案的有益效果是：使用旋转阀能提升注入和排出注射液的精准性，自动化程度高，减少人为失误。
[0023] 进一步，所述注射通道与第一通道之间的夹角为150度，所述注射通道与第二通道之间的夹角为150度，所述第一通道与第二通道之间的夹角为60度。
[0024] 进一步，所述第三通孔和第四通孔之间的夹角为150度。
[0025] 采用上述进一步方案的有益效果是：第三通孔和第四通孔之间的夹角能使注射通道与第一通道精准连通，或使注射通道与第二通道精准连通，提升控制便利性。
[0026] 进一步，所述驱动电路包括
电荷泵模
块和芯片L6470，所述电荷泵模块接入24V
电压，将24V电压升压至33V传输至芯片L6470供电；所述芯片L6470的CK引脚、SDO引脚和SDI引脚与单片机的SPI
接口连接；所述芯片L6470的OUT1A引脚和OUT1B引脚与第一驱动电机连接，所述芯片L6470的OUT2A引脚和OUT2B引脚与第二驱动电机连接。
附图说明
[0027] 图1为本发明一种注射泵的主视图；
[0028] 图2为本发明一种注射泵的正视图；
[0029] 图3为本发明主立架、第一驱动机构和控制板的结构示意图；
[0030] 图4为本发明主立架、第一驱动机构和控制板的侧视图；
[0031] 图5为本发明第二驱动机构和控制板的结构示意图；
[0032] 图6为本发明旋转阀的主视图；
[0033] 图7为本发明旋转阀的俯视图；
[0034] 图8为图7的仰视图；
[0035] 图9为本发明旋转阀的结构示意图；
[0037] 图11为驱动电路的电路原理图。
[0038] 附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0039] 1、主立架；
[0040] 2、第一驱动机构，201、第一驱动电机，202、丝杆，203、同步带，204、电机架，205、第一齿轮，206、第二齿轮，207、驱动架，208、导杆；
[0041] 3、第二驱动机构，301、编码器，302、第二驱动电机；
[0042] 4、旋转阀，401、阀体，402、阀芯，403、注射通道，404、第一通道，405、第二通道，406、腔体，407、第三通孔，408、第四通孔；
[0043] 5、注射器，6、推杆；
[0044] 7、控制板，701、单片机，702、驱动电路，703、RS232通信电路，704、RS485通信电路。
具体实施方式
[0045] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0046] 如图1至图11所示，一种注射泵，包括竖直布置的主立架1、第一驱动机构2、第二驱动机构3、旋转阀4、注射器5和推杆6，所述第一驱动机构2置于所述主立架1的一侧，所述推杆6置于所述主立架1远离所述第一驱动机构2的一侧，所述第一驱动机构2的输出端与所述推杆6连接，所述第一驱动机构2的输出端带动所述推杆6沿主立架1竖直移动；
[0047] 所述第二驱动机构3置于所述第一驱动机构2的上端，所述旋转阀4置于所述推杆6的上方，所述第二驱动机构3的输出端与所述旋转阀4连接，带动所述旋转阀4转动；
[0048] 所述注射器5置于所述旋转阀4的下端，并与所述旋转阀4连接；所述注射器5置于所述旋转阀4的下端，所述注射器5的注射端与所述旋转阀4螺纹连接；所述注射器5的活塞端与所述推杆6螺纹连接，所述推杆6竖直移动带动所述注射器5的活塞移动，注射器5通过旋转阀4进行吸液和排液；
[0049] 还包括控制板7，所述控制板7置于所述主立架1的一侧，并与所述主立架1固定连接；
[0050] 所述控制板7上设置有单片机701、驱动电路702、RS232通信电路703和RS485通信电路704；所述单片机701的信号输入端通过RS232通信电路703与上位机连接；所述单片机701的信号输出端通过RS485通信电路704与驱动电路702的输入端连接，所述驱动电路702的输出端分别与所述第一驱动机构2和第二驱动机构3连接；所述单片机701通过RS232通信电路703接收上位机的控制信号，对控制信号进行处理，生成驱动信号通过RS485通信电路
704传输至驱动电路702，所述驱动电路702根据驱动信号驱动第一驱动机构2和第二驱动机构3运转。
[0051] 第一通道404与吸入注射液的端口通过软管连通，第二通道405与排出注射液的端口通过软管连通；第二驱动机构3的输出端带动所述旋转阀4转动，使得旋转阀4通过第一通道404吸入注射液传输至注射器5处，第一驱动机构2的输出端带动所述推杆6沿主立架1竖直向下移动，推杆6带动注射器5的活塞端向下移动，注射器5通过旋转阀4进行吸入注射液；
[0052] 第一驱动机构2的输出端反转，带动所述推杆6沿主立架1竖直向上移动，推杆6带动注射器5的活塞端向上移动，注射器5通过旋转阀4进行排出注射液；第二驱动机构3的输出端带动所述旋转阀4转动，使得注射器5内的注射液通过旋转阀4传输至排出注射液的端口处。
[0053] 第一驱动机构2实现推杆6匀速线性位移，稳定移动，实现注射液的精密匀速取样注射；注射器5两端采用螺纹连接，可更换不同容积注射器5实现不同容积液体分样；采用旋转阀4，可实现清洗液和分转液通过不同导管传输；第一驱动机构2和第二驱动机构3纵向排列，使得本装置具备体积小、重量轻等特点，具有广泛的市场前景。
[0054] 上述
实施例中，所述第一驱动机构2包括第一驱动电机201、丝杆202和同步带203，所述第一驱动电机201通过电机架204与所述主立架1固定连接；所述第一驱动电机201的信号端与所述驱动电路702的输出端连接；所述第一驱动电机201的输出端竖直向上，并套装有第一齿轮205，所述丝杆202竖直置于所述主立架1内，所述丝杆202的上部和下部均与所述主立架1转动连接；所述丝杆202的顶部上套装有第二齿轮206，所述同步带203套在所述第一齿轮205和第二齿轮206上；所述丝杆202上套装有可沿丝杆202竖直移动的驱动架207，所述推杆6的一端部穿过所述主立架1通过固定轮与所述驱动架207连接；
[0055] 所述驱动电路702根据驱动信号驱动所述第一驱动电机201进行运转，所述第一驱动电机201的输出轴驱动所述第一齿轮205转动，所述第一齿轮205通过同步带203驱动所述第二齿轮206转动，所述第二齿轮206带动丝杆202转动，所述丝杆202带动所述驱动架207沿所述丝杆202竖直移动，所述驱动架207通过固定轮带动所述推杆6沿主立架1竖直移动。
[0056] 第一驱动电机201采用步进电机作为驱动原件，通过第一齿轮205、同步带203、第二齿轮206和丝杆202恒定大扭矩驱动驱动架207实现匀速线性位移，带动推杆6竖直稳定移动，实现液体的精密匀速吸入和排出注射液。
[0057] 上述实施例中，所述主立架1内设置竖直布置的导杆208，所述导杆208处于所述丝杆202的一侧；所述推杆6与驱动架207连接的端部套在所述导杆208上，推杆6沿所述导杆208竖直移动。
[0058] 导杆208设置有两个，两个导杆208分别处于所述丝杆202的两侧；两个导杆208能实现对推杆6的精密导向，实现液体的精密匀速吸入和排出注射液。
[0059] 上述实施例中，所述驱动架207上设置有挡片，所述挡片通过螺钉与所述驱动架207固定连接；所述控制板7上安装有光电开关，所述第一驱动电机201的输电端通过所述光电开关与电源连接；所述驱动架207沿丝杆202移动至靠近所述丝杆202的顶部时，所述挡片与所述光电开关接触，所述光电开关进行断电。
[0060] 所述控制板7上设置有时间继电器定时驱动光电开关进行导通，能自动控制第一驱动电机201启动和停止，提升精准性和自动化率，避免人工操作造成失误。
[0061] 上述实施例中，所述第二驱动机构3包括编码器301和第二驱动电机302，所述编码器301的信号输出端与所述第二驱动电机302的信号输入端通过线路连接，所述第二驱动电机302与所述主立架1固定连接；所述第二驱动电机302的输出轴穿过所述主立架1与所述旋转阀4连接，所述第二驱动电机302的信号端与所述驱动电路702的输出端连接；所述驱动电路702根据驱动信号驱动所述第二驱动电机302进行运转，所述第二驱动电机302带动所述旋转阀4进行运转。
[0062] 编码器301能精准控制第二驱动电机302的输出端转动角度，提升精准性和自动化率，避免人工操作造成失误。
[0063] 上述实施例中，所述旋转阀4包括阀体401和阀芯402，所述阀体401为圆柱状结构，并与所述主立架1固定连接；所述阀体401内沿其径向设置有注射通道403、第一通道404和第二通道405，所述阀体401内设置有腔体406，所述注射通道403、第一通道404和第二通道405的一端均与所述腔体406连通，所述注射通道403、第一通道404和第二通道405的另一端均连通至阀体401的圆周面；所述注射通道403处于阀体401圆周面上的端口与所述注射器5的注射端螺纹连接；
[0064] 所述阀芯402置于所述腔体406内，并与所述第二驱动电机302的输出轴连接，第二驱动电机302的输出轴带动所述阀芯402沿所述阀体401轴向旋转；所述阀芯402靠近所述注射通道403、第一通道404和第二通道405的端部呈圆柱状结构，且该端部内沿其径向设置有第三通孔407和第四通孔408，所述第三通孔407和第四通孔408的一端相交于该端部的轴心，所述第三通孔407和第四通孔408的另一端均连通至该端部的圆周面。
[0065] 第二驱动电机302的输出轴带动所述阀芯402沿所述阀体401轴向旋转；当注射器5通过旋转阀4进行吸入注射液时，阀芯402旋转，使得第四通孔408与注射通道403连通，第三通孔407与第一通道404连通，使得注射器5通过注射通道403、第四通孔408、第三通孔407和第一通道404吸入注射液；使用旋转阀4能提升注入和排出注射液的精准性，自动化程度高，减少人为失误；
[0066] 使用旋转阀4能提升注入和排出注射液的精准性，自动化程度高，减少人为失误。
[0067] 上述实施例中，所述注射通道403与第一通道404之间的夹角为150度，所述注射通道403与第二通道405之间的夹角为150度，所述第一通道404与第二通道405之间的夹角为60度。
[0068] 上述实施例中，所述第三通孔407和第四通孔408之间的夹角为150度。第三通孔407和第四通孔408之间的夹角能使注射通道403与第一通道404精准连通，或使注射通道
403与第二通道405精准连通，提升控制便利性。
[0069] 上述实施例中，所述驱动电路702包括电荷泵模块和芯片L6470，所述电荷泵模块接入24V电压，将24V电压升压至33V传输至芯片L6470供电；所述芯片L6470的CK引脚、SDO引脚和SDI引脚与单片机701的SPI接口连接；所述芯片L6470的OUT1A引脚和OUT1B引脚与第一驱动电机201连接，所述芯片L6470的OUT2A引脚和OUT2B引脚与第二驱动电机302连接。
[0070] 所述电荷泵模块包括第一
二极管D1、第二二极管D1、分压
电阻R1、分压电阻R2、上拉电阻R3、上拉电阻R4、电容C1至电容C7，以及电容C2至C4，所述第一二极管D1的正极与第二二极管D1的负极连接，第一二极管D1的负极与芯片L6470的VBOOT引脚连接，第二二极管D1的正极与芯片L6470的VSB引脚连接，第二二极管D1的正极还接入24V电压；所述电容C6的一端与第一二极管D1的负极连接，另一端与第二二极管D1的正极连接；第一二极管D1的正极经电容C7与芯片L6470的CP引脚连接；
[0071] 所述电容C1的一端接入24V电压，另一端接地；所述电容C2与所述电容C1并联；所述分压电阻R1的一端接入24V电压，另一端与分压电阻R2的一端连接，还与芯片L6470的ADCIN引脚连接；所述分压电阻R2的另一端接地；
[0072] 所述电容C4的一端接入3.3V电压，并与芯片L6470的VREG引脚连接，另一端接地；所述电容C3与所述电容C4并联；所述电容C5的一端分别与芯片L6470的VREG引脚和VDD引脚连接，另一端接地；
[0073] 所述上拉电阻R3的一端接入3.3V电压，另一端与芯片L6470的FLGA引脚连接；所述上拉电阻R4的一端与上拉电阻R3连接，并接入3.3V电压，另一端与芯片L6470的BUSY/SYNC引脚连接。
[0074] 所述电荷泵模块将输入24V电压提升到33V电压，作为芯片L6470内部电机驱动H桥的高端电压；分压电阻R1和分压电阻R2确保芯片L6470的ADCIN引脚输入电压为芯片L6470数字电源3.3V的一半；芯片L6470的CK引脚、SDO引脚和SDI引脚接收单片机的运动曲线命令，按照预设的
加速度和
速度曲线，通过OUT1A、OUT1B、OUT2A、OUT2B引脚输出脉冲信号控制第一驱动电机201和第二驱动电机302运动。
[0075] 本装置工作原理：阀体401的第一通道404与吸入注射液的端口通过软管连通，第二通道405与排出注射液的端口通过软管连通；
[0076] 芯片L6470的CK引脚、SDO引脚和SDI引脚接收单片机的运动曲线命令，按照预设的加速度和速度曲线，通过OUT2A引脚和OUT2B引脚输出脉冲信号控制第二驱动电机302的输出轴带动所述阀芯402沿所述阀体401轴向旋转，编码器301控制第二驱动电机302的输出端转动角度；当注射器5通过旋转阀4进行吸入注射液时，阀芯402旋转至设定
位置后，第二驱动电机302停止运转，使得第四通孔408与注射通道403连通，第三通孔407与第一通道404连通；
[0077] 芯片L6470的CK引脚、SDO引脚和SDI引脚接收单片机的运动曲线命令，按照预设的加速度和速度曲线，通过OUT1A引脚和OUT1B引脚输出脉冲信号控制第一驱动电机201的输出轴驱动所述第一齿轮205转动，所述第一齿轮205通过同步带203驱动所述第二齿轮206转动，所述第二齿轮206带动丝杆202转动，所述丝杆202带动所述驱动架207沿所述丝杆202竖直向下移动，所述驱动架207通过固定轮带动所述推杆6沿主立架1竖直向下移动，推杆6带动注射器5通过注射通道403、第四通孔408、第三通孔407和第一通道404吸入注射液；
[0078] 注射器5吸入设定的注射液后，芯片L6470的CK引脚、SDO引脚和SDI引脚接收单片机的运动曲线命令，按照预设的加速度和速度曲线，通过OUT2A引脚和OUT2B引脚输出脉冲信号控制第二驱动电机302的输出轴带动所述阀芯402反向旋转，编码器301控制第二驱动电机302的输出端转动角度；阀芯402反向旋转至设
定位置后，第二驱动电机302停止运转，使得第三通孔407与注射通道403连通，第四通孔408与第二通道405连通；
[0079] 芯片L6470的CK引脚、SDO引脚和SDI引脚接收单片机的运动曲线命令，按照预设的加速度和速度曲线，通过OUT1A引脚和OUT1B引脚输出脉冲信号控制第一驱动电机201的输出轴反转，第一驱动电机201的输出轴驱动所述第一齿轮205反向转动，所述第一齿轮205通过同步带203驱动所述第二齿轮206反向转动，所述第二齿轮206带动丝杆202反向转动，所述丝杆202带动所述驱动架207沿所述丝杆202竖直向上移动，所述驱动架207通过固定轮带动所述推杆6沿主立架1竖直向上移动，推杆6带动注射器5通过注射通道403、第三通孔407、第四通孔408和第二通道405排出注射液；
[0080] 实现液体的精密匀速吸入和排出注射液。
[0081] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。
