CN117138859A - 气压式移液泵的移液控制方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气压式移液泵的移液控制方法，属于自动化移液设备技术领域。该移液控制方法包括液面探测步骤，所述液面探测步骤包括：S1：启动气压实时采集系统，采集移液泵活塞缸内气压值；S2：控制移液泵向液面方向移动，同时控制移液泵中活塞也按照预定速度向液面方向移动，使活塞缸产生持续向外吹出的气流；S3：当移液泵中的气压传感器采集到气压波形幅值变化的变化差值大于预设液面触发阈值时，判断为接触并探测到液面。该控制方法基于气压反馈控制移液过程，可灵活识别液位，精准获取液体对象的位置信息，与常规气压式探测相比，本发明具有气压探测响应速度快，气压探测灵敏度高且灵活调节性高的优势。

Description

气压式移液泵的移液控制方法及应用

技术领域

本发明涉及自动化移液设备技术领域，特别是涉及一种气压式移液泵的移液控制方法及应用。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，生物、化学、环境、医药研发、食品等实验室以及医院、疾控、血站等单位的移液工作进入常规化，面对较为复杂的研究对象和不断增多的样品数量，市场上自动化移液系统(或称移液工作站)变得逐渐普及起来，而移液工作站中移液转移位置与移液过程质量决定了移液的准确程度和实验时效，其中气压式液位探测与移液过程质量监控系统作为移液工作设备的最重要环节，是一套最高效的、有一定复杂性、同时需要稳定精准度的方法学系统。

但由于技术的限制，传统固定液位的移液模式，需要完全深入到液位以下固定或未知位置进行移液操作，存在液体质量损失，实际转移液体量不准确的缺点，影响实验的准确性。

在此基础上，人们采用了多种技术，在移液时进行液面探测，如CN112473760A中公开的一种吹吸法气压式液面探测方法及装置，利用气压在接触液面的变化来探测液面位置。同时也有CN215087261U中公开的一种气动移液器，其通过检测气缸内的气压值和外界气压值，比较两者之间的气压差即可准确判断吸头是否接触到液面，避免了现有技术采用的反复吐气、吸气造成液体误吸污染，吸气后需要将气缸内的气体排空，吹气时将试剂吹出试管等问题。

然而，上述方案均存在只能靠接触液面、甚至浸入液面以下腔内的气压才会慢慢发生变化，且腔内气压变化反应迟钝，将导致探测时间会较长等问题。

为迅速灵敏检测到液面位置，还包括如CN115069322A所公开的一种移液泵，采用气压探测系统和电容探测系统双探测系统进行检测，通过导电吸头接触待取样溶液，产生电容信号，从而判断导电吸头已到达待取样溶液液面。然而，此类移液泵需要采用导电洗头，使耗材成本提高了很多，并且，电容探测系统因电容特性容易受周围环境的磁场干扰而影响其稳定性和精密度，为此技术推广带来了不利影响。

发明内容

基于此，有必要针对上述自动移液设备探测精度低、具有一定的延时，或成本较高的问题，提供一种气压式移液泵的移液控制方法，该控制方法基于气压反馈控制移液过程，可灵活识别液位，精准获取液体对象的位置信息，与常规气压式探测相比，本发明具有探测响应速度快，探测灵敏度高且灵活调节性高的优势。

一种气压式移液泵的移液控制方法，包括液面探测步骤，所述液面探测步骤包括：

S1：启动气压实时采集系统，采集移液泵活塞缸内气压值；

S2：控制移液泵向液面方向移动，同时控制移液泵中活塞也按照预定速度向液面方向移动，使活塞缸产生持续向外吹出的气流；

S3：当移液泵中的气压传感器采集到气压波形幅值变化的变化差值大于预设液面触发阈值时，判断为接触并探测到液面。

发明人在前期研究中发现，常规技术中依靠气压探测液面只能靠枪头接触液面、甚至浸入液面以下，活塞缸腔内的气压才会慢慢发生变化，且腔内气压变化反应迟钝，导致探测时间较长，对于连接气压传感器和活塞缸之间的导气管长短设计也增加了难度，因为导气管越长、反应越发迟钝，且获取到的液面位置不够精准。同时，浸入液面以下才能检测到液面位置也使得枪头存在液面探测过程中已经被沾染液体的问题，可能为后续工序带来污染和浪费液体的风险。

而本发明的气压式移液泵的移液控制方法，在控制移液泵向液面方向移动的同时，还控制移液泵中活塞也按照预定速度向液面方向移动，使活塞缸腔内产生持续向外(面对液面)吹出的气流，因此，当移液泵的枪头远离液面时，液面的存在不对气流产生影响，因而活塞缸腔内气压几乎维持不变，当移液泵枪头尖端接触液面时，往下的气流瞬间被堵住，进而形成一股反向的气压，且加速地使气压传感器监测到原来气压环境已经发生变化，瞬速地判断已经探测到液面。

该方法对气压变化反应非常灵敏，仅碰到液面即能识别，无需浸入液面特定高度才能识别，且克服了需要考虑导气管长短的设计问题。同时在实际应用中发现，对于气流的大小和移动速度要求较低，比如控制活塞以2mm/s的慢速已经能灵敏地识别液面，与采用吹吸式气压式液面探测方法不同，上述控制方法不需要固定的振幅和频率，仅以特定的加速正相关的特性即可提高灵敏度。且判断是否接触液面采用的是气压变化量，即是一个前后差值量，而不是气压变化达到某个绝对值。考虑到在实际应用过程中，在不同的环境中气压值往往是动态变化的，但上述控制方法中监测的是变化前后的差值，因此不需要考虑气压值要到达某个气压值高点或低点范围，这样大大提高了气压被环境干扰导致误判的风险或问题，此设计原理也提现了本案探测方法的稳定性，使得最终探测到的液面更为精准。

在其中一个实施例中，S2步骤中，先控制移液泵中活塞向上移动预设距离后，再按照预定速度向液面方向移动。先使活塞向上移动一定距离后再向下，有利于形成稳定向外吹出的气流，接触液面后迅速形成一股反向(向内)的气流，提高了探测液面的反映时间，接触液面瞬间气压变化差较大，提高液面探测判别的精准性和稳定性，且不会造成误接触液面。探测到液面后，活塞快速回到原始位置。

在其中一个实施例中，S2步骤中，以移液泵的起始位置为原点，移液泵探测到液面的接触位置与原点之间的距离为下降高度，通过盛装待移液液体的容器底部与原点之间的距离，计算得到待移液液体深度，结合容器形状计算得到待移液的液体体积。

利用上述方法，可以识别容器剩余容量是否满足目标转移需求，通过获取到的下降高度与预先获得的容器底部和原点之间的距离比较得出液体深度，再结合容器形状计算出剩余体积，识别出液体量足够或不足够的结果，克服只有少量样本的时候容易出现空探测或空吸的现象。例如：使用半径为r的圆柱形容器，则剩余液体容量V＝πr2x，x＝容器底部和原点之间的距离－下降高度。

在其中一个实施例中，S3步骤中，所述气压波形幅值经过以下滤波处理：在预定时间点采集气压值，采集得到若干时间点的气压值后，按照气压值的大小对其进行排序，去除排序靠前及靠后的若干气压值，对余下气压值进行均值处理，作为判断气压波形幅值变化的变化差值。上述滤波处理中，排序后去掉了排序在首尾的最值，以克服算术平均滤波方法中随机干扰的缺陷，此滤波方法简单效率高，经此滤波处理方式使得判断值更可靠、稳定，避免了误判的风险。

在其中一个实施例中，S3步骤中，所述气压波形幅值经过以下滤波处理：间隔100±20μs的时间点采集气压值，采集得到30±10个时间点的气压值后，按照气压值的大小对其进行排序，去除排序靠前及靠后5±3的气压值，对余下气压值进行均值处理，作为判断气压波形幅值变化的变化差值。

在其中一个实施例中，所述液面触发阈值为根据气压传感器采集到的气压波形幅值在基准幅值(吸液前基础值)上发生的变化率百分比进行设定，大于预设液面触发阈值的比例变化差时，判定接触到液面。

在其中一个实施例中，该气压式移液泵的移液控制方法还包括吸液步骤，所述吸液步骤包括：

S4：控制移液泵中活塞进行吸液，并同时控制移液泵跟随液面下降而向下移动，以使枪头保持浸入液面的深度在预设范围内。

通过上述液面跟随的方式，在吸液过程中移液体枪头以始终保持浸入液面一定高度跟随着液面下降，液面跟随功能解决了在固定液面吸液高度下吸空或枪头伸入液面过多所带来的问题。

在其中一个实施例中，该气压式移液泵的移液控制方法还包括移液质量监控步骤，所述移液质量监控步骤伴随所述吸液步骤进行，所述移液质量监控步骤包括：吸空监测、气泡监测和堵塞监测；

所述吸空监测包括以下步骤：将实时采集得到的气压值波形与预设正常移液波形对比，当吸液过程中，气压波形幅值变化的变化差值小于预设吸空波形变化幅度差值时，判定为吸空；

所述堵塞监测包括以下步骤：将实时采集得到的气压值波形与预设正常移液波形对比，当吸液过程中，气压值波形变化幅度大于预设正常波形变化幅度差值，且持续为低压状态时，判定为堵塞；

所述气泡监测包括以下步骤：将实时采集得到的气压值波形与预设正常移液波形对比，当吸液过程中，气压值波形变化幅度在预设正常波形变化幅度差值和预设吸空波形变化幅度差值之间时，判定为吸入气泡；

所述正常波形变化幅度差值大于所述吸空波形变化幅度差值。

可以理解的，所述正常移液波形和吸空波形可通过预先实验进行调试确定。通过上述气压的变化不同，可以实时检测移液过程是否发生吸空、气泡、堵塞事故，以实现智能化监控，达到无人监守的自动化操作。

在其中一个实施例中，完成吸液步骤后，还包括液滴防落步骤，所述液滴防落步骤包括：

S5：实时监控采集得到的气压值，以完成吸液时的气压值为防落初始值，当气压值波形幅度变化超过阈值时，控制活塞向上移动，回吸液体，使气压值回复至防落初始值范围。

常规技术中，移液完成后通常直接将液体向上吸一个微量行程，即吸取一部分空气保留在枪头尖部，为防止液滴滴落的一种方法。但根据应用场景的差异和气密性的差异，比如吸取液体后泵在空间中静置的时间长，或者气密性差时液滴会再次滴落。且常规移液装置普遍存在气密性难题，使用同一种移液枪头移液装置也存在气密性不一致，难以设置固定微量行程的状况，针对此问题，上述防滴落方法，利用气压的变化正相关反映了移液装置自身的气密性状况的现象，并采用循坏检测，达到循环补偿，最终保持无液滴滴落的目的。

并且可以理解的，在生物、医学等领域要求液滴的控制精度较高，吸液后再分液时可能达到1μl级别的移液控制量，因此根据实际应用场景，比如1000μl、200μl、10μl差别较大而不同规格的移液枪头，所形成液滴的体积、重量也差别较大，不适宜固定的行程补偿，上述方法根据实际应用场景灵活预设对应不同的变化量阈值，且按照初始值的相对比例设置，可达到既防止液滴滴落又精准移液控制的目的。

同时，设定一个基础阈值让其超过预设阈值才进行补偿，避免了泵过于频繁做补偿动作，延长了设备使用寿命。

该气压式移液泵的移液控制方法还包括分液步骤，所述分液步骤包括：

S6：控制移液泵中活塞进行分液，并同时控制移液泵跟随液面上升而向上移动，以使枪头保持与液面的距离在预设范围内。

通过上述液面跟随的方式，在吸液过程中移液体枪头以始终保持与液面具有一定的高度跟随着液面上升，解决了在分液过程中液体容易沾到枪头外壁导致结果不精准的问题。

本发明还公开了一种气压式移液泵，包括：移液泵组件和移液控制系统，所述移液控制系统采用上述的控制方法完成移液操作。

在其中一个实施例中，所述移液泵组件包括移液泵、驱动装置和位置感应装置，所述移液控制系统根据采集得到的移液泵活塞缸内气压值分析判断后，发出指令控制所述驱动装置驱动所述移液泵和其中活塞移动，当所述移液泵位于起始位置，所述位置感应装置被触发而发出信号。

可以理解的，上述气压式移液泵的具体结构，可采用常规气压式移液设备均可，仅需确保能够实时监控活塞腔内气压且协调控制移液泵的升降和活塞运动完成吸、吹功能即可。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的一种气压式移液泵的移液控制方法，为基于气压式液面探测，可灵活识别液位、精准获取液面位置信息，具有液面探测响应速度快，气压探测灵敏度高的特点。

且相比电容式液位探测，气压式液位探测具有成本低的特点，对移液所用洗头枪头不做导电需求，具有导电特性或不导电特性材料均适用，大幅降低了耗材的成本。

并且，本发明还可基于气压式检测，搭载移液质量监控系统，形成一套从开始移液到移液结束全过程的完整的系统，以保证移液位置、保证移液质量的准确度。此移液质量监控方法可以识别移液过程故障干扰，包含识别移液吸空干扰、识别气泡干扰、识别堵塞干扰等，且还可通过液滴防滴落流程，以避免移液过程产生交叉污染或干扰的问题。

附图说明

图1为气压式移液泵的移液控制方法流程图。

图2为监控气压得到的正常移液波形曲线示意图。

图3为液面探测工作流程图。

图4为移液质量监控工作流程图。

图5为不同情况下采集得到的气压值波形示意图。

图6为液滴防落步骤的工作流程图。

图7为液滴防落控制过程的气压波形示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例

一种气压式移液泵的移液控制方法，其流程如图1所示，包括液面探测、吸液、液滴防落、分液等步骤，并在吸液过程中伴随移液质量监控，以提高移液的准确性和稳定性，减少污染、移液错误、失败等风险。

可以理解的，本实施例的气压式移液泵的移液控制方法，依托包括有移液泵组件和移液控制系统的设备即可实现，其仅需要求移液泵组件包括移液泵、驱动装置和位置感应装置，移液控制系统可采集得到移液泵活塞缸内气压值，驱动装置可根据移液控制系统的指令驱动移液泵和其中活塞移动即可。

对于正常移液过程，所监控得到的正常移液波形曲线如图2所示，其中，标识1的线段代表移液前阶段，A为液面探测起点；标识2的线段代表液面探测过程；B为液面探测完成点；C为液体转移(吸液)起点，气泡、吸空、堵塞监测起点；标识3的线段代表吸液过程，此过程进行吸液操作，进行移液质量监控操作；D为液体转移完成点，气泡、吸空、堵塞监测结束点；E为液滴防落过程监控起点；标识4的线段代表移液完成后保持过程，此过程进行液滴防落操作。

以下结合一具体应用场景对本发明的移液控制方法进行说明，但可以理解的，下述工序流程可根据设备要求和检测工况进行灵活调整。

首先进行液面探测，其工作流程如图3所示。

S1：启动气压实时采集系统，采集移液泵活塞缸内气压值。

当设备启动，进行移液工序时，移液泵内置的气压采集芯片即进行初始化，进行液面探测参数适配，同时软件获取到当前气压值作为移液过程监控吸空监测、气泡监测、堵塞监测等分析判断的基准值，并保持此采集系统对移液泵活塞缸内气压值进行实时采集监控。

本实施例中，进行参数适配的参数有：移液泵在竖直方向的最大行程和速度、探测到液面的液面触发阈值、液面探测灵敏度、液面跟随速度。

可以理解的，液面探测灵敏度指液面探测过程中接触液面时反应的快慢程度，其是同一坏境和方法下接触液面时气压的变化幅度，可通过设定、调节气压传感器的增益参数实现，分别可以调试1倍、2倍、4倍、16倍的增益。例如探测前的气压值是1000，灵敏度A(1倍增益)条件下气压值由1000变化至1200，判断为探测到液面，灵敏度B(2倍增益)条件下气压值由1000变化至1400，才判断为探测到液面。

S2：控制移液泵向液面方向(即向下)移动，同时控制移液泵中活塞也按照预定速度向液面方向移动，使活塞缸产生持续向外吹出的气流。

为形成稳定向外吹出的气流，提高液面探测的精准性和稳定性。本实施例中，先控制移液泵中活塞向上移动一定距离(如30mm)后，再按照预定速度向液面方向移动。

可以理解的，此段行程可根据探测的时间需求进行定义，如要求在3秒内完成液面探测的功能，则活塞的移动时间应当大于3秒，以移动速度2mm/s为例，则向上移动的距离为大于6mm即可，因为这段行程移动的速度可以较快，本实施例中可直接移动30mm。

上述操作，在控制移液泵向液面方向移动的同时，还控制移液泵中活塞也按照预定速度向液面方向移动，使活塞缸产生持续向外吹出的气流，因此，当移液泵的枪头远离液面时，液面的存在不对气流产生影响，因而活塞缸腔内气压几乎维持不变，当移液泵枪头尖端接触液面时，往下的气流瞬间被堵住，进而形成一股反向的气压，且加速地使气压传感器监测到原来气压环境已经发生变化，瞬速地判断已经探测到液面。

并且在本实施例中，为避免只有少量样本的时候容易出现空探测或吸空的问题，可利用光电开关等位置感应装置对移液泵的起始位置进行记录和定位，并以移液泵的起始位置为原点，移液泵探测到液面的接触位置与原点之间的距离为下降高度，通过盛装待移液液体的容器底部与原点之间的距离，计算得到待移液液体深度，结合容器形状计算得到待移液的液体体积。

例如，在设备启动，进行移液工序时，先控制移液泵回到起始位置，在此起始位置设有光电开关以检测、确定移液泵的起始位置，定义此起始位置为原点位置。可以理解的，此回复起始位置的操作，可结合多个移液泵集合模组和单个移液泵控制等确认，根据需要设置相应光电开关等元件即可。

利用上述方法，可以识别容器剩余容量是否满足目标转移需求，通过获取到的下降高度与事先获得的容器底部和原点之间的距离比较，结合容器形状计算出剩余体积，识别出液体量足够或不足够的结果。例如：使用半径为r的圆柱形容器，则剩余液体容量V＝πr2x，x＝容器底部和原点之间的距离－下降高度。

S3：当移液泵中的气压传感器采集到气压波形幅值变化的变化差值大于预设液面触发阈值时，判断为接触并探测到液面，并控制移液泵活塞复位(即回到活塞初始位置，准备开始按照预定移液量进行移液操作)。

上述液面触发阈值为根据气压传感器采集到的气压波形幅值在基准幅值上发生的变化率百分比进行设定，大于预设液面触发阈值的比例变化差时，判定接触到液面。

本实施例中，上述气压波形幅值经过以下滤波处理：间隔100μs的时间点采集气压值，采集得到30个时间点的气压值后，按照气压值的大小对其进行排序，去除排序靠前及靠后5的气压值，对余下气压值进行均值处理，作为判断气压波形幅值变化的变化差值。上述滤波处理中，排序后去掉了首尾最值，以克服算术平均滤波方法中随机干扰的缺陷，此滤波方法简单效率高，经此此滤波处理方式使得判断值更可靠、稳定，避免了误判的风险。

上述气压式液面探测方式，以气压在基准上的变化率百分比来判断是否接触到液面，不以固定的气压变化值来判断，克服了因大气压坏境、温度坏境等外界因素导致气压值不适用造成误判问题，大幅增强了气压探测的稳定性。

S4：控制移液泵中活塞进行吸液，并同时控制移液泵跟随液面下降而向下移动，以使枪头保持浸入液面的深度在预设范围内。

通过上述液面跟随的方式，在吸液过程中移液体枪头以始终保持浸入液面一定高度跟随着液面下降，液面跟随功能解决了在固定液面吸液高度下吸空或枪头伸入液面过多所带来的问题。

S4’：伴随上述吸液步骤进行移液质量监控步骤，移液质量监控步骤包括：吸空监测、气泡监测和堵塞监测，以实现无人值守程序自动判别、监控移液过程质量的目的。

移液质量监控工作流程如图4所示。

1)吸空监测：将实时采集得到的气压值波形与预设正常移液波形对比，当吸液过程中，气压波形幅值变化的变化差值小于预设吸空波形变化幅度差值时，判定为吸空。

2)堵塞监测：将实时采集得到的气压值波形与预设正常移液波形对比，当吸液过程中，气压值波形变化幅度大于预设正常波形变化幅度差值，且持续为低压状态时，判定为堵塞。

3)气泡监测：将实时采集得到的气压值波形与预设正常移液波形对比，当吸液过程中，气压值波形变化幅度在预设正常波形变化幅度差值和预设吸空波形变化幅度差值之间时，判定为吸入气泡。

上述正常波形变化幅度差值大于所述吸空波形变化幅度差值。

上述监测的原理为，当移液泵在吸取液体前，管路与大气连通，气压封闭管路中维持特定的常压值，如果吸空，原有的气压仅有轻微变化，基本保持不变，气压波形幅值变化的变化差值趋近于零；如果吸入气泡，气压波形幅值变化的变化差值较小，即变化幅度在预设正常波形变化幅度差值和预设吸空波形变化幅度差值之间；如果发生了凝块堵塞枪头的情况，压力值急剧下降,传感器将能够检测到此异常。

可以理解的，当移液泵在进行分液操作时，气压封闭管路中维持特定的正压值，如果发生了凝块堵塞枪头的情况，压力值急剧上升，这种异常变化也同样能被模块检测到。

本实施例中，所述正常移液波形和吸空波形通过预先实验进行调试确定。通过上述气压的变化不同，可以实时检测移液过程是否发生吸空、气泡、堵塞事故。

如图5所示为不同情况下采集得到的气压值波形图，各波形分别为吸空波形曲线、吸入气泡波形曲线、发生堵塞波形曲线和正常移液波形曲线。从图中可以看出，当吸入气泡后，由于吸入了少量气体，吸液过程中气压值波形幅度较小；而吸空时，气压值波形幅度仅有轻微变化，与吸入气泡不同，吸入气泡后气压有较小量的变化；当堵塞时，由于抽吸形成的负压无法及时有液体补充，气压值波形幅度变化徒降幅度较大，且会维持低压状态较长时间。即可通过气压的变化不同，实时检测移液过程中是否发生吸空、气泡、堵塞等事故。

S5：实时监控采集得到的气压值，以完成吸液时的气压值为防落初始值，当气压值波形幅度变化超过阈值时，控制活塞向上移动，回吸液体，使气压值回复至初始值范围。该液滴防落步骤的工作流程如图6所示。

常规技术中，移液完成后通常直接将液体向上吸一个微量行程，即吸取一部分空气保留在枪头尖部，为防止液滴滴落的一种方法，但根据应用场景的差异和气密性的差异，比如吸取液体后泵在空间中静置的时间长，或者气密性差时液滴会再次滴落。且常规移液装置普遍存在气密性差的难题，使用同一种移液枪头移液装置也存在气密性不一致的状况，针对此问题，上述防滴落方法，利用气压的变化正相关地反映了移液装置自身的气密性状况的特点，采用循坏检测，达到循环补偿，最终保持无液滴滴落的目的，有效解决了生物、化学、环境、医药研发、食品等实验室以及医院、疾控、血站等单位因液体转移过程发生的交叉污染问题。

考虑到生物、医学等领域要求液滴的控制精度较高，吸液后再分液时可能达到1μl级别的移液控制量，因此根据实际应用场景，比如1000μl、200μl、10μl差别较大而不同规格的移液枪头，所形成液滴的体积、重量也差别较大，不适宜固定的行程补偿。

本实施例中，在活塞泵的作用下完成液体获取吸入枪头后，气压采集传感器监控活塞缸内的气压波形幅值变化百分比，当气压波形发生变化时，程序自适应算法控制泵电机驱动活塞垂直向上移动一定距离，驱动液体回吸一定容量，使得枪头内的液体维持在原来的位置，防止了液滴滴落，解决移液过程中静置或运动时因液滴滴落导致的移液精度偏差和移液交叉污染问题，其气压波形图如图7所示，其中，1、3、5点为检测到气压发生变化，2、4、6点发生了液滴补偿操作。

上述方法根据实际应用场景灵活预设对应不同的变化量阈值，且按照初始值的相对比例设置，以达到既防止液滴滴落又精准移液控制的目的。

同时，本实施例设定一个基础阈值让其超过预设阈值才进行补偿，避免了泵过于频繁做补偿动作，延长了设备使用寿命。

S6：控制移液泵中活塞进行分液，并同时控制移液泵跟随液面上升而向上移动，以使枪头保持与液面的距离在预设范围内。

通过上述液面跟随的方式，在吸液过程中移液体枪头以始终保持与液面具有一定的高度跟随着液面上升，解决了在分液过程中液体容易沾到枪头外壁导致结果不精准的问题。

S7：清空液体。

上述清空功能是指将枪头内的液体完全排出来，主要解决分液不干净问题、解决堵塞问题。可通过移液泵在复位后自适应预留了一段可排空气的行程，也就是说即使未吸入液体，泵也可以自动排出一部分空气，基于这个设计方法，在吸入液体后，当启动清空功能时，移液泵的行程为吸入液体量加预留的行程量，这样实现了液体的完全排出，清空液体后移液泵又自动复位再次预留出一段可排空气的行程，移液过程中清空功能又可以循环使用。

上述气压式移液泵的移液控制方法，在液面探测过程中提高了灵敏度和稳定性，无需导电等高成本特殊耗材，无辐射发射超标问题，且高效执行从管转移到板的各种操作，如血清分离、菌液转移、核酸转移等操作。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种气压式移液泵的移液控制方法，其特征在于，包括液面探测步骤，所述液面探测步骤包括：

S1：启动气压实时采集系统，采集移液泵活塞缸内气压值；

S2：控制移液泵向液面方向移动，同时控制移液泵中活塞也按照预定速度向液面方向移动，使活塞缸产生持续向外吹出的气流；

S3：当移液泵中的气压传感器采集到气压波形幅值变化的变化差值大于预设液面触发阈值时，判断为接触并探测到液面。

2.根据权利要求1所述的气压式移液泵的移液控制方法，其特征在于，S2步骤中，先控制移液泵中活塞向上移动预设距离后，再按照预定速度向液面方向移动。

3.根据权利要求1所述的气压式移液泵的移液控制方法，其特征在于，S2步骤中，以移液泵的起始位置为原点，移液泵探测到液面的接触位置与原点之间的距离为下降高度，通过盛装待移液液体的容器底部与原点之间的距离，计算得到待移液液体深度，结合容器形状计算得到待移液的液体体积。

4.根据权利要求1所述的气压式移液泵的移液控制方法，其特征在于，S3步骤中，所述气压波形幅值经过以下滤波处理：在预定时间点采集气压值，采集得到若干时间点的气压值后，按照气压值的大小对其进行排序，去除排序靠前及靠后的若干气压值，对余下气压值进行均值处理，作为判断气压波形幅值变化的变化差值。

5.根据权利要求4所述的气压式移液泵的移液控制方法，其特征在于，S3步骤中，所述气压波形幅值经过以下滤波处理：间隔100±20μs的时间点采集气压值，采集得到30±10个时间点的气压值后，按照气压值的大小对其进行排序，去除排序靠前及靠后5±3的气压值，对余下气压值进行均值处理，作为判断气压波形幅值变化的变化差值。

6.根据权利要求1所述的气压式移液泵的移液控制方法，其特征在于，还包括吸液步骤，所述吸液步骤包括：

S4：控制移液泵中活塞进行吸液，并同时控制移液泵跟随液面下降而向下移动，以使枪头保持浸入液面的深度在预设范围内。

7.根据权利要求1所述的气压式移液泵的移液控制方法，其特征在于，还包括移液质量监控步骤，所述移液质量监控步骤伴随所述吸液步骤进行，所述移液质量监控步骤包括：吸空监测、气泡监测和堵塞监测；

所述吸空监测包括以下步骤：将实时采集得到的气压值波形与预设正常移液波形对比，当吸液过程中，气压波形幅值变化的变化差值小于预设吸空波形变化幅度差值时，判定为吸空；

所述堵塞监测包括以下步骤：将实时采集得到的气压值波形与预设正常移液波形对比，当吸液过程中，气压值波形变化幅度大于预设正常波形变化幅度差值，且持续为低压状态时，判定为堵塞；

所述气泡监测包括以下步骤：将实时采集得到的气压值波形与预设正常移液波形对比，当吸液过程中，气压值波形变化幅度在预设正常波形变化幅度差值和预设吸空波形变化幅度差值之间时，判定为吸入气泡；

所述正常波形变化幅度差值大于所述吸空波形变化幅度差值。

8.根据权利要求1-7任一项所述的气压式移液泵的移液控制方法，其特征在于，完成吸液步骤后，还包括液滴防落步骤，所述液滴防落步骤包括：

S5：实时监控采集得到的气压值，以完成吸液时的气压值为防落初始值，当气压值波形幅度变化超过阈值时，控制活塞向上移动，回吸液体，使气压值回复至初始值范围。

9.根据权利要求8所述的气压式移液泵的移液控制方法，其特征在于，还包括分液步骤，所述分液步骤包括：

S6：控制移液泵中活塞进行分液，并同时控制移液泵跟随液面上升而向上移动，以使枪头保持与液面的距离在预设范围内。

10.一种气压式移液泵，其特征在于，包括：移液泵组件和移液控制系统，所述移液控制系统采用权利要求1-9任一项所述的控制方法完成移液操作。