[发明专利]一种精密柱塞泵

说明书

本发明公开了一种处理微量流体的精密柱塞泵，由伸出轴式直线步进电机、活塞、泵体、密封组件、位置传感组件组成，伸出轴式直线步进电机驱动活塞在泵体内相对密封组件滑动、实现柱塞泵所需的直线往复运动。活塞和伸出轴式直线步进电机的伸出轴相连、或者直接与伸出轴式直线步进电机的丝杠螺母连接，电机伸出轴有一个中空或者盲孔、或者活塞有一个盲孔，活塞在伸出轴式直线步进电机的驱动下向直线步进电机内部方向运动时、丝杠可以穿过螺母进入电机伸出轴或者活塞的中空或者盲孔区域，从而节约直线步进电机轴向的长度，从而缩短精密柱塞泵的长度。精密柱塞泵可以采用不同的密封组件结构和位置传感组件。本发明结构简单、成本较低、尺寸紧凑。

技术领域

本发明涉及一种可用于生命科学仪器、体外诊断仪器和分析仪器领域用来精确操作微量液体的精密柱塞泵。

背景技术

在生命科学仪器、体外诊断设备和分析仪器领域，有不少仪器需要精准地获取微量液体（包括样品和试剂），液体体积从几微升到几毫升。有多种泵可以满足精度不同的操作，如适合于连续进给液体、精度一般的蠕动泵，适合于设定体积液体操作的隔膜泵和宽体积范围、精度很高的微量注射泵或精密柱塞泵。

注射泵由步进电机、直线往复传动结构、支架和注射器等构成，常用的直线往复传动结构是丝杠和丝杠螺母组成的传动副。丝杠螺母与注射器的活塞相连，注射器里盛放液体，实现高精度、平稳无脉动的液体传输。Tecan公司开发的Carvo系列注射泵在上述领域应用非常广泛。注射器可更换，甚至可更换为不同体积的注射器，便于研究性项目。这种泵的共同问题是注射器的寿命有限，需要定期更换注射器；而且由于注射器一般都采用丝杠导轨的结构、成本较贵。

精密柱塞泵的集成度更高，将起到注射器泵腔和活塞功能的结构或者部件集成到泵体里。优点是泵体体积大大缩小，活塞密封配合寿命大大提高，缺点是泵的容量固定。但是对于批量生产的仪器产品而言，每个泵的容量要求是固定的。美国Sapphire公司和美国LEE Company公司都生产这种精密柱塞泵。这些泵的传动机构都是由一个步进电机、和步进电机轴相连接的丝杠、一个丝杠螺母及其导向部件、一个固定在螺母上的活塞、泵腔、和密封圈组成。这种结构的缺点是组装过程繁琐，泵体的尺寸较大。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种新的精密柱塞泵，主要采用改进结构以简化安装、并充分利用空间来减小泵的尺寸。

为实现上诉目的，本发明采用以下技术方案：

在精密柱塞泵现有通用技术方案基础上，直接采用伸出轴式直线步进电机实现柱塞泵所需的直线往复运动，精密柱塞泵由伸出轴式直线步进电机、活塞、泵体、密封组件、位置传感组件组成。所述伸出轴式直线步进电机的伸出轴端可以没有支撑。

伸出轴式直线步进电机由步进电机、丝杠、螺母、和螺母相连的电机伸出轴、直线导向结构组成，步进电机的的轴和丝杠连接，丝杠和螺母形成传动副，步进电机旋转时带动丝杠转动、和丝杠配合传动的螺母在直线导向结构导向下沿着丝杠长度方向直线运动，和螺母相连的电机伸出轴实现从伸出轴式直线步进电机内部伸出或者缩回。

本说明书中提到的丝杠螺母或者螺母，都是指和丝杠配合传动的丝杠螺母。