CN1055764C - 用于定量投配小量液体的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于定量投配小量液体的方法和装置。使用一个容积可变并与投配导管5相连的液室1，通过增大或减小液室容积经由投配导管完成吸取或喷出液体。液室1由挠性波纹管2构成，其可自由地往复运动，产生改变液室容积的可塑形变。所说运动通过致动器3实现，致动器具有可精确重复的许多位置，通过测量致动器在这些位置之间运动所产生的投配量对其进行标定，之后通过选择地重复所说的标定运动完成投配。

Description

用于定量投配小量液体的方法和设备

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。

本发明的目的在于提供一种投配方法，该方法避免了上述的磨损和功能问题，并且更主要的是投配的精度和可重复性将比上述的已有技术得到实质性的改进。本发明的投配方法的特征在于，由一个可以被自由往复推拉的挠性波纹管所限制的液室容积的变化产生于制动器在不同位置之间的运动，这个运动经传动机构无滑动地传送到波纹管，从而使液室产生可逆形变；通过驱动致动器在不同位置之间动作，这可以精确地重复进行，并通过测量由此所得的投配量值标定投配装置；通过有选择地重复所说的致动器在不同位置之间的运动就能够对已知量的液体进行投配。

本发明最重要的特征之一在于，用挠性波纹管替代用于已有技术中的投配装置的带有一个活塞的量筒，这种波纹管可以自由往复地运动，并由此产生由该波纹管所形成的液室容积的可精确重复的变化。因此，既不会产生液室的摩擦和磨损，在投配过程中也不会出现由此而产生的误差。波纹管的一个特殊优点是通过波纹管的最小变形就可以产生液室容积的所需的变化，这样就能够在长期的使用过程中保持投配精度，并使设备具有较长的使用寿命。

本发明的另一个实质性特征在于，消除了存在于以往的投配装置中将致动器的运动传送到液体的机构里的滑动现象。这是能够做到的，因为在致动器和可挠性形变的波纹管之间的传动链可以做得非常短，于是滚动轴承就足以用于传动，轴承的往复动作是可以极好地重复的。此外，根据本发明的某些应用，致动器的运动可以不使用任何传动轴承就转换为波纹管的运动。

由于上述两个特征而实现了本发明的第三个实质性特征，本发明的第三个实质性特征在于根据致动器在不同位置之间的给定的运动对投配装置进行标定，故而本发明的投配是建立在可精确重复的运动的基础上的。在以往的投配装置中，量筒的活塞的运动区域是通过假定运动是线性的，以及致动器，如步进电机的步长是同样大小的而标定的。由此根据所需的自由选择的投配量确定投配范围，并通过使致动器运动一定长度而完成投配。这种选择的自由性的代价就是投配的低精度和低可重复性。在本发明中，则相反，上述不断调整设配量大小的原则被有意摒弃了，而是对致动器在不同位置之间的可精确重复的多个运动范围进行标定，这就使得利用致动器的不同位置的高重复精度成为可能，并且重复位置的相互差别也丧失了存在的意义，而这个差别迄今为止一直是投配精度误差的主要原因。如果说到目前为止投配精度是步进电机一个步长的量级范围，那么根据本发明投配精度可以减少到一个步长的约1/1000。

对于根据本发明而进行的投配来说，大量不同剂量的投配是利用致动器在不同位置之间的步进或者步进的结合，即测量步进的量值并由此选择所需的投配量而得以实现。在实践中，通常需要投配几十个不同的剂量，这些剂量的量值可以存储在分析仪的存储器中，并作为计算最终结果的基础。进一步，考虑到已有技术中存在的大的误差量，通过采用具有高步数的步进电机，并通过以非线性方式在步进电机的操作范围内增加或者减小由波纹管所限制的液室容积，就有可能标定比采用已有技术所标定的相应投配量更准确的与适宜的整数相对应的投配量的范围。此外，本发明的最终结果也就自然限据精确的、标定投配量值，而不是象在已有技术中根据一个近似的整数计算出来。

根据本发明的实现的投配的精确重复使得投配量可以在比以往更大的范围内变化。根据本发明，相当于液室总容积的1/250-1/500的投配量，也能够以1％的重复性进行投配。因此，分析仪只需要少量的投配器具，在最好的情况下只需要一个，由此所用设备变得更加简单，其尺寸则减小到或许只有以往设备尺寸的十分之一。由于本发明，投配装置可以工作很长时间而不会降低其投配精度，也不需要对其进行监测，也没有必须进行替换的磨损部件。比以往投配装置更加轻巧的投配装置就可以放在投配点附近，从而投配导管变短，由此而产生的误差也不显著了。根据本发明还可以把投配装置制成分析仪上可移动的投配嘴的一部分。

根据本发明在投配中所用的致动器可以由电机来提供，由电机驱动的轴的转动被转换成波纹管的运动。电机可以采用步进电机，通过测量由其选定的步距或者步距的结合而产生的投配量的值对其进行标定。步进电机的优点是它具有大量步级，每步的精确重复与不同步级之间步距大小变化巨大无关。步进电机的保持力矩类似弹性力，在每一步中，由于在其传动中没有滑动表面，电机和波纹管总是能够精确重复地位于一个平衡位置，于是对应于这个位置间隙的投配剂量就能够以相同的精度重复投配。

根据本发明，通过一个与轴相连的凸轮就可以将由电机转动的轴的运动转换成波纹管的往复运动。如果使用步进电机作为电机，它可以在至多半圈的范围内在相反的方向上步进。凸轮可以通过一个固定连接在波纹管上并与凸轮相抵的滚动轴承与可往复运动的波纹管相连。例如，这个轴承可以是环绕凸轮设置的一个滚珠轴承，该滚珠轴承提供了一条与凸轮精度无关的环形路径。对于本发明来说，轴承和波纹管能够自由运动而不存在由任何外部部件引起的摩擦是很重要的。除了通常所用的凸轮，本发明还可以采用形状如阿基米德或者对数螺线一部分的凸轮。

换一种方法，还可以采用缠绕在由电机转动的轴的周边上的拉线或拉索来驱动波纹管。这些都使得波纹管能够直线运动，运动的长度直接正比于轴的转动角度。另一方面，还可以将所述的依赖关系设置成非线性的。这个方案的优点是圆柱形波纹管在其整个运动过程中保持了它的对称性。

如果在投配量以对数方式增长的所需的投配量的范围中，可取的是，将沿其运动距离线性变化的致动器的运动转换为波纹管的运动，从而使由波纹管所形成的液室的容积按非线性的方式变化。这个方案可以通过，例如上述的与由电机驱动的轴相连接的凸轮来实现，在这个过程中，凸轮在轴的横向上的位移是作为转动角度的函数非线性增大或减小的。另一种方案是采用连接在波纹管上的拉线或拉索来驱动波纹管，拉线或拉索被分成两股，一股连接在一个固定连接点上，另一股连接在致动器上，通过拉动它使波纹管运动。通过采用位于波纹管和拉线或拉索分支点之间的滚动轴承来为拉线或拉索导向，波纹管的运动就能够保持线性，而同时由波纹管所构成的液室的容积是非线性变化的。

根据本发明，形成液室的挠性的、可往复运动的波纹管可以用金属或者塑料制成，如果需要的话它们可以带有一个附加弹簧。考虑到波纹管的寿命和动作重复精度，在投配中所需的波纹管的容积的变化最好只是波纹管总容积的一小部分。波纹管总是象弹簧一样保持应力状态，并在各个位置上与致动器诸如步进电机的弹簧似的保持力矩相平衡。

本发明的另一个目的是提供一种通过上述方法投配一定量液体的投配装置。该装置包括一个容积可变并与投配导管相连的液室，从而通过增加或者减少液室的容积，经由投配导管吸入或者喷出液体，该装置的特征在于，液室是由波纹管限制出来的，波纹管可自由往复运动以产生可逆形变，从而改变了液室的容积，该装置还包括一个致动器，其与波纹管相连开驱动波纹管，在其传动机构中没有滑动面，致动器具有可精确重复的位置，通过测量在这些位置之间的运动所产生的投配量值来标定这个装置，并通过有选择地重复所说的致动器的运动而完成投配。

在所附的权利要求中，特别是权利要求12至20，对应于本发明的装置的不同应用。

以下将借助一些实例并结合附图对本发明进行更详细的描述。

图1表示本发明的投配装置，其中液室是由波纹管形成的，波纹管由一个在步进电机驱动下转动的凸轮轴带动，

图2表示从凸轮轴的II-II方向所看到的图1中的装置，其中波纹管的容积处于最大的状态，

图3是图1在III-III方向的剖面图，

图4与图2相似，但它表示波纹管的容积处于最小的状态，

图5是相应于图3的剖面图，其中装置处于图4所示的装置，

图6相应于图1，表示本发明的投配装置，其中投配室是由波纹管形成的，波纹管由缠绕在轴上的拉线带动，

图7表示从轴的方向所看到的图6中的装置，其中波纹管的容积处于最大的状态，

图8与图7相似，但它表示波纹管的容积处于最小的状态时的装置，是图6的VIII一VIII方向的剖面图，

图9表示根据图6到图8的装置所作的改进，其中波纹管是由分成两股的拉线带动的，拉线的一股固定连接，另一股则绕在轴上，

图10表示一种改进，其中绕在轴上拉线通过一根旋转摇臂带动波纹管，

图11和图12表示本发明的投配装置，其中投配室是由一个压电棒带动的短波纹管形成的，图中的投配室分别处于其最大和最小状态，

图13表示一种改进，其中形成投配室的波纹管是由线性步进电机带动的，

图14表示一种改进，其中波纹管是由一个用线性编码器控制的伺服电机带动的。

图1到图5表示本发明的一个实施例，其中充满投配液体且容积可变的投配室1是由借助于凸轮轴4作往复运动的挠性金属波纹管2构成的，凸轮轴4由步进电机3驱动，在半圈的范围内旋转到相反的方向。图1到图3表示其中波纹管2的容积处于最大位置时的投配装置，而图4和图5则表示波纹管2的容积处于最小时的位置。投配室1通过作为投配导管的管5被连接到在一个小的清洗皿6中的投配嘴7，由此可吸取或者喷出由本装置提供的一定量的液体。当从图4和图5中的位置转换到图1到图3中的位置时，该装置就吸入最大可能量的投配液体，当返回到图4和图5中的位置时将它们喷出。

参看图1，波纹管2的底部固定连接在支撑架8上，支撑架8也支撑带有轴4、9的步进电机。所说的轴包括相对于电机3而言的轴向部分9和作为其扩展部分的凸轮部分4，凸轮部分4的末端是通过滚珠轴承10支撑在支撑架8上。凸轮轴4上绕着另一个滚珠轴承11，它借助于其上环绕的轴环12固定连接到波纹管2的上端。于是挠性波纹管2的端部随着由轴4、9的转动而引起的凸轮部分4和轴承11在轴的横向上的运动而运动。运动的垂直分量产生了由波纹管2形成的投配室1的容积的变化，并通过投配嘴7吸取或喷出相应体积量的液体。此外，挠性波纹管2受到凸轮4的较小的水平横向运动的影响而发生弯曲，但实质上从投配角度来看，这个影响并不明显。

图2和图4表示构成投配室1的基本上为圆柱体外壳的挠性波纹管2，它可以随着凸轮4和轴承11而往复运动，套筒部分13安装在外壳的内部并固定连接在支撑框架8上，从而在波纹管和所说的套筒部分之间形成投配室。构成投配导管并与波纹管2同轴的管5从套筒部分13的下端延伸出来，并用于向小清洗皿6中投配，在投配过程中，导管的投配嘴7保持在清洗皿中的液面14之下以防止飞溅。如果必要的话，投配室1还可以配备一个或多个用于充满或抽空投配室的辅助导管15，如图1所示。

图1到图5所示的投配装置为了使用是分级标定的，即通过使用步进电机3，使其从一个位置到另一个位置，并精确测量由此产生的液体投配量值，然后将这些数据记录在装置的存储器中备用。由一个多齿磁转子和用电流有选择地磁化的环绕定子构成的步进电机3的路径在半圈的范围内被分成约一百步距，理论上说它们是相同长度的，但是实际上其长度变化很大。另一方面，这些步距各自的重复性通常都非常高，即电机可以被非常精确地反复设置在同一个位置。当步进电机3从一个位置移到另一个位置时，轴9的转动使凸轮4将其转换为轴的横向运动，从而使借助于轴承11和轴承环12连接到凸轮上的波纹管2被拉开或压缩，以改变由波纹管2构成的投配室1的容积，而这又引起通过投配嘴7抽吸或者喷出液体。因为在步进电机3和波纹管2之间不存在滑动面，而只有滚珠轴承，其中往复进行的滚动是精确可逆的，所以波纹管运动和投配室1容积的变化的再现精确度基本上对应于步进电机的不同步距和步级结合的可重复性。步进电机3的某一标定的运动于是就可以用于重复投配其量值已经精确知道的一定量的液体。

图3和图5表示了凸轮4在极端位置之间的横向位移，根据如上所述，这个位移量相当于步进电机3的约100公称等值步距，因而横向位移和相应的投配室容积的变化在电机的第一步距上是非常小的，但在横向运动的中间，即在电机3已经步进了约50步距并且轴9已经转动了90°之后逐渐增大达到其最大值，并在达到图5所示的极端位置之后开始再次减小，在图5所示的极端位置上波纹管2和投配室1被压缩到它们的最小状态。当增加其旋转角度的步进电机3的转动是线性的时候，使得投配室1产生非线性的容积变化，这可以用于标定在电机的半圈范围内往复运动之中以对数形式变化的不同投配量的宽广的范围。

在标定之后，装置就可以用来进行精确的投配，其中投配量可从已标定的投配量中选择，这是建立在步进电机的标定运动的重复，即在某些位置之间的步距或步级的结合的重复基础上的。很容易从由转动的步进电机和凸轮所提供的充分的投配量范围中找到非常精确地对应于那些整数的投配量，这些整数通常用于液体投配，并且其“误差”，即与绝对整数之间的偏差，在标定的基础上是已知的并在计算分析结果时被加以考虑。

图6到图8表示平发明的投配装置，其中图1至5中的凸轮4用步进电机的一根直轴代替，波纹管2通过拉线17与电机的轴相连。拉线17，最好是金属的，其一端固定在波纹管2的上端，其另一端借助于紧固件18固定在转动轴9上。当波纹管2被拉开时，轴9和拉线17对抗着波纹管的弹性力拉着波纹管，当轴沿着相反方向转动时，这个力相应地就将波纹管向上拉。如果需要，可以将一个辅助弹簧(未画出)连接到波纹管2上，如在图7中所示的装置中，当由波纹管2形成的投配室1处于其最大容积位置时，以及如在图8所示的装置中，当液室处于其最小容积位置时，用于起辅助作用。

图6到图8所示的方案其特征在于波纹管的运动是线性的，投配室1的容积变化直接正比于由步进电机驱动的轴9的转角。虽然由于所说的转角和容积变化的依赖关系是线性的使得投配量范围比图1至5中的实施例要窄，但是该装置仍可以按照上述的方式进行标定。

上述的缺点在图9所示的装置的改进中得以消除，其中拉线17被分成两股，其中一股19固定到由步进电机驱动的轴9上，另一股20则固定到静止的连接点21上。拉线17由滚珠轴承23在波纹管2的上端和拉线的分支点22之间导向以保持波纹管运动的线性。当轴9转动时，拉线17按图9中箭头所示方向运动，轴的转动是线性增加的，但是它却使由波纹管形成的投配室1的容积的变化是非线性的。如果拉线17的与固定点21相连的一股20在开始的情况下是线性变化的，轴9步进式的转动就使得分支点22移到图9的右边，波纹管2就被拉线17的拉力拉伸开，其运动先是加速，但在运动到一半路径时慢下来。

在图9所示的方案中，还可能通过将拉线连接到图1至5中的凸轮上并转动凸轮取代绕轴9的拉线17的转动，从而使标定的投配量的范围更大。

图10表示改进的装置，其中波纹管2的上端被连接到曲臂24上，曲臂的一端借助于滚珠轴承25旋转连接到装置的框架8上，另一端由在步进电机驱动的轴9上转动的拉线17带动。这个方案能够减小波纹管2的移动和投配室1容积的变化，但是，它们仍能保持正比于轴9的转动角度。在图10中，曲臂24是在其较低位置处，因此投配室1是处于其容积最小的状态。投配室处于其容积最大的状态时曲臂的较高位置在图中用点划线表示。

图11和图12表示本发明的投配装置的一个实施例，其中投配室是由短波纹管2构成的，波纹管2用一个升降的压电棒26线性压缩。当波纹管先从其中心被慢慢压缩然后从波纹管的中心和折缝处都被压紧时，投配室1的容积是非线性地变化的。推动波纹管2的压电棒26的尖端27的位置的可重复性实质上是好的，但如果需要的话，可以通过一个光学编码器(未画出)来改进它。于是该装置可以采用上述的方法标定一个不同的液体投配量的范围。

图13表示本发明的投配装置的一个实施例，其中形成投配室1的波纹管在线性步进电机3′的驱动下运动，该电机通过刚性臂28连接到波纹管的端部。电机3′用滚动轴承29，以电机相对于框架往复运动的方式连接到装置的框架8上，并带着波纹管随之一起动作。这个装置可以用上述的方法标定不同的液体投配量。

图14表示本发明的投配装置的一个实例，其中形成投配室1的波纹管2是由线性编码器30控制的伺服电机31推动的。波纹管2的底部和电机31被固定连接到装置的框架8上。电机31转动滚珠螺杆32，滚珠螺杆32伸进夹头螺帽33中，夹头螺帽33又固接到波纹管2的上端和编码器30上。滚珠螺杆32的转动带动了夹头螺帽33和位于螺杆及夹头螺帽轴向的波纹管2。编码器30监测波纹管2上端的运动，调整伺服电机31到精确重复的位置。装置对不同液体投配量的标定按照上述万式进行。

对基本相应于图1至5所示的本发明的投配装置进行了测试，采用的金属波纹管直径为25mm，最大投配量体积为2000μl，伺服电机为Astrosyn型14PM-KOO1。所用的凸轮使得投配量小于最大体积的一半。约850μl。下面的测量结果是这样的测试设置中得到的，其中投配装置通过专利申请FI-922805中的投配嘴连接到微量天平的容器中，并使注液口一直都在水面之下。标定投配位置，使得最接近波纹管的下死点的步进电机的步距，作为由光传感器识别的开始位置。波纹管和投配嘴充满未控温的室温下的水。

记录微量天平的读数使步进电机转动如在表1的左边第一栏中记录的步数；即将水吸入投配嘴中。记录下称量容器减轻的重量，从重量差和通过返回开始点而投配回称量容器计算出投配量。每次测量重复10次，计算出称量结果的平均值以及绝对标准误差和百分比标准误差。结果表示在表1中。表1步数     投配量(μg)     标准偏差     标准偏差与总体积的％1        0.207           1.0              0.00012        0.728           1.0              0.00014        1.711           1.8              0.00028        5.446           12               0.001416       17.053          14               0.001628       46.166          28               0.003344       104.282         15               0.0018172      804.060         41               0.0048

这些结果表明，对于波纹管，其最大容积与其最小容积的重复离散值之比接近1000000，其量大容积为2000μl。采用这些液纹管进行测量就可以通过称量找出其可重复的范围。通常使用的分析仪中所采用的波纹管约为在测量中所使用的波纹管的十分之一大小，从而其可重复性相应地绝对要好一些。所用的线性模式总是从开始位置开始，因此其可重复性是最高的，但是容积的范围取决于诸如步进电机的步数，被限制在100或200。另一个方法是利用所有可能的步级结合，例如按上述的步数为5000或20000。因此只在大概地将可重复性减半，就可以相当精确地标定与通常所知的注射式投配所有公称相等容积相应的投配量，以使它们落入后面提到的可重复性的极限内。但是，当计算分析结果时，没有用到所说的相等容积，而是经过标定的精确的投配量。

本发明用于投配的波纹管的强度是采用除了其直径为12.5mm，其它方面都与在上述测试中所用的波纹管相同的波纹管进行测试的。用这个波纹管进行了5000000次投配，这个数字相当于在投配装置的通常寿命的投配次数。测试表明，对于每一个所用的投配量值，其与标定的投配量的变化小于0.2％。

基本上如图6至8所示的线驱动的投配波纹管的测试是按以下方法进行的。

所用的波纹管与在上述的测试中所使用的相同，所用电机为包括400步距的Sankyo MSJS 400 A11型两相步进电机。相应于步进电机的每一步波纹管容积的变化为约10微升。从同一个起始点开始下面表2中的步数，进而测量所得的投配量值。在每一步距内重复测量10次。根据结果计算出平均的和相对的投配偏差系数，并将它们表示在本表中。此外，投配量在表中按电机所行的步数划分，从而可得到关于在所行步之间间隔大致有多长的一个读数。由此计算出平均值和偏差值。表2步数    投配量(mg)    相对偏差系数(％)    投配量/步数(mg)4        37.987           0.026              9.4975        46.539           0.036              9.3086        58.499           0.034              9.7427        66.538           0.028              9.5058        78.675           0.032              9.8349        86.162           0.010              9.57410       100.636          0.019              10.06416       161.926          0.024              10.120

平均值            0.026％  平均值     9.705

                                   +/-2.9％

结果表明，如果假设步进电机的步间距是一个常数，则相对偏差系数为2.9％，但是如果标定步间距，则偏差减小到小于百分之一。很显然，对于本领域的技术人员来说，本发明的不同的应用并不局限于上述的实例，而是可以根据所附的权利要求书变化。形成投配室的波纹管也可以制成使液体位于波纹管外的结构。尤其是，还可以将包括在不同实施例中的部件，即，由波纹管构成投配室，以及增加或者减小投配室容积的电机或者其他相应的致动器结合到不同的装置配置中，其中致动器的运动与投配室的容积的变化的相互依赖关系可以是线性的(正比)或者是非线性的。

Claims (21)

1.一种使用由挠性波纹管(2)限定并与投配导管(5)相连的液室(1)定量精确投配少量液体的方法，所述波纹管通过在不同位置之间运动的致动器(3，26，31)适于自由地前后运动，致动器的运动传递到波纹管上产生所述的波纹管运动，其特征在于：此方法包括以下步骤：

通过驱动致动器(3，26，31)通过多个可精确重复的位置标定致动器，致动器在两个有选择的位置之间的每一个驱动都传递到波纹管上并产生液室(1)容积的可逆变化以及通过所述投配导管(5)吸入和喷出传递相应容积的液体，而且通过测量所述传递的量建立一系列经过标定的液体投配量；以及

通过选定标定的液体投配量并在两个用于标定选定投配量的选定位置之间驱动致动器(3，26，31)而进行投配，致动器的运动传递到波纹管(2)上产生液室容积的变化以及产生形成相应于所述选定投配量的投配量值的液体量的吸入或喷出；

将所述致动器的运动在传动机构中无滑动地传递至波纹管。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：致动器是由一个电机(3)构成，由电机驱动的轴(9)的转动被转换成波纹管(2)的运动。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：电机是步进电机(3)，并通过测量由其不同步距或者步级结合所产生的投配量而加以标定。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：电机(3)是在至多半圈的范围内沿相反方向以步进方式驱动的。

5.如权利要求2到4中任意一个所述的方法，其特征在于：波纹管(2)的往复运动是用与电机(3)转动的轴(9)相连的一个凸轮(4)带动的。

6.如权利要求2到4中任意一个所述的方法，其特征在于：波纹管(2)是借助于绕在轴(9)的周边上的一根拉线或者一根拉索(17)而移动的。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：距离按线性变化的致动器(3)的运动，被转换成波纹管(2)的运动，以使液室容积的变化是非线性的。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：波纹管(2)用与之相连接拉线或者拉索(17)带动，所说拉线或者拉索被分成两段，其中一股(20)连接到一个静止固定点(21)，用于拉动波纹管的另一股(19)与致动器(3)相连。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：拉线或者拉索(17)用位于液室(1)和拉线或拉索的分支点(22)之间的一个滚珠轴承(23)进行导向。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于：液室(1)位于基本上呈圆柱形的波纹管(2)内。

11.一种使用如权利要求1所述的方法用于定量精确投配少量液体的装置，包括：限定液室(1)并适于自由前后移动的挠性波纹管(2)，与所述液室相连的投配导管(5)，能在不同位置之间运动的致动器(3，31)，以及由致动器转动将致动器的运动传递至波纹管产生波纹管运动的轴(9)，其特征在于：

致动器(3)包括多个可精确重复标定的位置，标定涉及驱动致动器通过所述位置并将两个选定位置之间的每一个驱动传递至波纹管(2)产生液室(1)容积的可逆变化以及通过所述投配导管(5)吸入和喷出传递相应量的液体，而且测量所述传递的量从而建立经过标定的液体投配量范围；

而且所述装置包括记录所述标定的投配量范围用于从所述范围内进行选定投配量的投配的存储装置；

轴(9)适于将其转动在传动机构中无滑动地转变为波纹管(2)的基本为直线的运动。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于：波纹管定位成在垂直于所述轴的方向中运动。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于：所说电机是一个步进电机(3)。

14.如权利要求12或13的所述的装置，其特征在于：由电机(3)转动的轴(9)带有一个凸轮(4)，凸轮在轴的横向上的位移通过一个轴承(11)转换为波纹管(2)的运动。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于：波纹管(2)固定连接在与轴(9)上的凸轮(4)相抵的一个滚珠轴承(11)上。

16.如权利要求12或13所述的装置，其特征在于：缠绕在轴的周边上并带动波纹管(2)的拉线或者拉索(17)被设置在轴(9)与液室(1)之间。

17.如权利要求16所述的装置，其特征在于：与波纹管(2)相连的拉线或拉索(17)分成两股，其中一股(20)连接到一个静止连接点(21)上，另一股(19)连接到致动器(3)上，并通过拉动这一股(19)而带动波纹管。

18.如权利要求17所述的装置，其特征在于：拉线或拉索(17)在波纹管(2)和拉线的分支点(22)之间是由作为导向物的滚珠轴承(23)给予导向的。

19.一种使用如权利要求1所述的方法用于定量精确投配少量液体的装置，包括：限定液室(1)并适于自由前后移动的挠性波纹管(2)，与所述液室相连的投配导管(5)，能在不同位置之间运动的致动器(3’，26)，以及用于将致动器的运动传递至波纹管产生波纹管运动的装置，其特征在于：

致动器(3’，26)包括多个可精确重复标定的位置，标定涉及驱动致动器通过所述位置并将两个选定位置之间的每一个驱动传递至波纹管(2)产生液室(1)容积的可逆变化以及通过所述投配导管(5)吸入和喷出传递相应量的液体，而且测量所述传递的量从而建立经过标定的液体投配量范围；

所述装置包括记录所述标定的投配量范围用于从所述范围内进行选定投配量的投配的存储装置；

用于将致动器的运动传递至波纹管的装置是用于直线传动的装置，在同一个方向中在传动机构中无滑动地移动波纹管(2)。

20.如权利要求19所述的装置，其特征在于：致动器是一压电棒(26)。

21.如权利要求19所述的装置，其特征在于：液室(1)位于基本上呈圆柱形的波纹管(2)内。

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