IVD 行业灌装1 ~ 100 μL 试剂时，采用手动移液枪操作形式，坐蓐效用低，坐蓐质料担心闲。安排了一种实行IVD 行业1 ~ 100 μL 灌装的高精度灌装机，抬高坐蓐效用，抬高灌装相似性和灌装体系安闲性。安排通过引入回流管途，担任切换阀，实行了灌装历程的高度反复性，从而包管了每次灌装举措的相似性，抬高了灌装精度，实行了1-100 μL 液体高精度灌装效力。该灌装机实行了1 ~ 100 μL 自愿化灌装，1 ~ 10 μL 灌装水溶性试剂液量偏差±0.1 μL，10 ~ 100 μL 灌装液量偏差±0.2 μL。同时具有自愿化水平高、安闲性好、灌装精度高、洁白度高、易洗刷的特质，可满意CIP、SIP 的需求，获胜地办理了IVD 试剂坐蓐症结的微升级灌装困难。
灌装机是IVD 行业自愿化包装坐蓐线的首要奉行安装，灌装工艺的效用是限定自愿化坐蓐线使命效用的重要症结。诊断试剂行业存正在许众小液量灌装需求。正在小剂量灌装坐蓐历程中，对灌装历程的灌装精度哀求较高，灌装偏差直接影响药剂质料和导致珍贵药剂的虚耗。灌装机商场存正在小液量高精度的灌装需求无法满意本质坐蓐的题目。
正在体外诊断试剂行业的试剂灌装方面，常采用蠢动泵和柱塞泵的式样举行灌装。蠢动泵可实行100 μL 以上液量的自愿化灌装，具有洁白度高，洗刷轻易的特质，但正在100 μL 以下小液量灌装坐蓐时存正在灌装液量偏差大的题目。柱塞泵可实行10 μL 以上液量的自愿化灌装，但正在10 μL 以下小液量灌装坐蓐时存正在灌装液量偏差大的题目，同时柱塞泵存正在无法满意CIP、SIP 的需求 [1-8]。目宿世物制药和诊断试剂行业均采用手持移液器的形式举行10 μL 以下液量灌装，存正在吸头挂液、灌装偏差大、效用低、人工操作失误率高的题目。
自2019 年末新冠疫情产生以后，邦内诊断试剂和疫苗坐蓐对微升级小液量灌装需求猛增，正在灌装10 μL 以下液量时众采用移液器人工操作举行灌装，存正在灌装效用低，偏差率高的题目。关于灌装10 μL以下液量、偏差正在±0.5 μL 以下的坐蓐题目，邦外里商场均没有较好的自愿化灌装配置。灌装精度和灌装效用的题目平昔是困扰诊断试剂和疫苗坐蓐产物和首要身分。
本文先容了一种新型的蠢动泵高精度灌装机，它可实行1 ~ 100 μL 液量的自愿化灌装，灌装1 ~ 10 μL 液量偏差±0.1 μL，灌装坐蓐才智可抵达120 瓶/min。该配置具有高效用、自愿化、安闲性强的特色，同时实用水溶液、乙醇溶液的精准灌装，灌装甘油溶液、磁珠悬浮液等异常溶剂、特种夹杂试剂均优于商场现有坐蓐计划。灌装机可接入包装坐蓐线，实行试剂坐蓐历程的全自愿化 [9-12]。
蠢动泵灌装机具有洁白度高和便于明净的特质，适宜CIP、SIP 的需求，大批使用于生物制药和诊断试剂的坐蓐历程中。蠢动泵灌装机正在100 μL 以下小液量灌装坐蓐时，因为蠢动泵传输震动、灌装针头挂液题目，导致灌装偏差大。
蠢动泵通过滚轮周期性挤压软管，实行了液体的传输。通过安排滚轮挽救速率、挽救角度和转换差别内径软管，实行差别液量的灌装。蠢动泵传输液体的及时流量是周期性震动的，当举行较大液量灌装时，及时流量的震动根基可能忽视，但正在举行100 μL 以下小液量灌装坐蓐时，及时流量的震动是导致灌装偏差的重要缘由。
蠢动泵传输液体的及时流量震动睹图1，蠢动泵的灌装液量是及时流量Q 对工夫t 的积分。旧例蠢动泵的灌装是连结灌装历程，两个连结灌装出的液量只要正在灌装工夫是蠢动泵流量震动周期T 整数倍的功夫才会相称，而小液量的灌装，蠢动泵使命工夫均小于蠢动泵流量震动周期T。是以小液量的灌装会涌现偏差，现有的使命形式是无法制服这种偏差的。
灌装针头动作液体传输历程中结果接触的部件，液体正在灌装针头出口上的附着状况是随机的，正在单次灌装告终时，液体正在灌装针头挂液体积也是随机的，会影响灌装机的灌装偏差。以纯化水为例，内径1 mm 外径2 mm 的316 材质灌装针头最大挂液体积为15 μL。差别流速对灌装针头挂液体积影响较大，是以蠢动泵灌装告终时的及时流量的随机性也间接影响着灌装机的灌装偏差。
本文安排长远阐述蠢动泵灌装历程的每一个举措，提出将蠢动泵的灌装举措解析为灌装和复位两个程序，引入回流管途，让每一次蠢动泵灌装都从统一个起始到统一个止境，并正在灌装间隙时举行复位，实行了灌装历程的高度反复性；优化灌装针头收支口的内径比例，抬高液体排出针头时的速率，削减灌装针头挂液；从而下降了灌装偏差，抬高了灌装精度。
微升蠢动泵高精度灌装机由机架、蠢动泵安装、管途切换安装、软管组件、灌装针头5 个个别构成，睹图2。软管组件包含进液管、灌装管、蠢动泵泵管、回流管、三通接头，睹图2。进液管一端放入进料桶中，另一端与蠢动泵泵管、回流管通过三通接头连通；灌装管一端衔尾灌装针头，另一端与蠢动泵泵管、回流管通过三通接头连通，三通接头卡接正在机架的管夹上。进液管和灌装管均装置正在机架上的管夹中，包管软管固定巩固。
蠢动泵安装包含驱动电机、压块、压块限位、滚轮芯 [13]，睹图2。驱动电机与滚轮芯通过联轴器衔尾，固定正在机架上；压块一端铰接装置正在机架的销轴上，另一端与压块限位接触；压块限位内设弹簧，可首肯压块绕销轴小角度转动；滚轮芯由主轴、滚轮盘、滚轮构成，滚轮通过铰接装置正在滚轮盘上，可能自正在转动；蠢动泵泵管安放正在滚轮芯和压块中央，被滚轮芯挤压正在压块上；驱动电机鼓动滚轮芯转动，通过周期挤压蠢动泵泵管，实行液体的输送 [14]。
管途切换安装包含切换电机、凸轮、回流管挤压块、灌装管挤压块，睹图2。切换电机与凸轮衔尾，固定正在机架上；两组挤压块装置正在机架的滑槽里，通过弹簧将挤压块压正在凸轮上；回流管和灌装管分手安放正在两组挤压块和机架的挡块中央；切换电机鼓动凸轮转动，通过推进挤压块挤压回流管和灌装管，实行两个管途的合上和开启；通过担任切换电机的转角，可实行回流管和灌装管两个管途同时翻开、同时合上、回流管翻开和灌装管合上、回流管合上和灌装管翻开的四种状况。
微升蠢动泵高精度灌装机的使命道理基于每次灌装历程组织部件和电气举措统统反复。为实行使命统统反复的哀求，将灌装机的灌装历程分为灌装阶段、复位阶段和待机阶段三个个别，通过电途担任蠢动泵安装和管途切换安装的运转依次，实行蠢动泵灌装告终时回位到运转的初始名望，从而晋升了灌装精度。同时通过安排滚轮芯的初始名望，避开脉动区，确保灌装阶段的初步和终止时灌装液的安闲输送，抬高灌装安闲性。
灌装初步前，微升蠢动泵高精度灌装机处于初始状况，1# 滚轮正在灌装起始名望，如图3 所示；回流管被挤压块挤压处于合上状况，灌装管处于翻开状况，如图3 所示。驱动电机挽救鼓动滚轮芯逆时针转动，1# 滚轮挽救到灌装止境名望，结束转动；蠢动泵泵管内液体向出口侧活动，此时回流管合上，灌装管翻开，液体进入灌装管，并从灌装针头排出液体；定量液体灌装完毕后切换电机挽救，灌装管挤压块滑出，挤压灌装管，进入合上状况，回流管挤压块收回，回流管开释，进入翻开状况。灌装阶段告终，进入复位阶段。驱动电机鼓动滚轮芯逆时针转动，1# 滚轮挽救到灌装起始名望，结束转动；蠢动泵泵管内液体向出口侧活动，此时灌装管合上，回流管翻开，液体进入回流管；切换电机挽救，灌装管挤压块收回，灌装管开释，进入翻开状况，回流管挤压块滑出，回流管挤压，进入合上状况。复位阶段告终，进入待机阶段，等候下一次灌装。全部使命历程，包管每次灌装告终后，灌装机都光复到灌装起始名望，下降了灌装偏差，抬高了灌装精度。
灌装针头动作试剂灌装的出口，存正在灌装试剂粘连的地步。粘连液滴的体积不相似，会影响灌装精度。本文安排采用阶梯孔径组织，入口孔径大于出口孔径，削减管途阻力的同时，缩小出口孔径面积，抬高液体通过针头出口的流速，削减液体附着针头出口的体积，从而下降灌装偏差，抬高灌装精度。
（1）引入回流管途，将灌装举措变为统统反复的历程，实行蠢动泵滚轮的复位，将灌装和复位举措分开，削减了灌装历程的运转偏差和蠢动泵流量震动对灌装偏差的影响，抬高了灌装精度。
（2）采用呆滞夹管阀担任，体积小，对管途合断牢靠，长工夫运转无磨损，夹管阀不接触灌装液体，明净卫生；软管装置正在管夹上，下降战栗对管途传输液体的影响；整机一体化安排，缩短回流管和蠢动泵泵管的长度，下降软管弹性变形对液体灌装的影响。
（3）蠢动泵采用微脉动安排，下降管途传输液体的流量震动，下降液体排出灌装针头流速的震动，包管灌装液体安闲灌入瓶内；蠢动泵压块采用弹簧组织，下降软管壁厚偏差对蠢动泵泵管寿命的影响，同时弹簧组织可能削减蠢动泵泵管的流量衰减。
（4）灌装机带有校准形式，可下降蠢动泵泵管内径偏差对灌装精度的影响；永恒运转后对灌装机举行校准，也可能下降软管衰减对灌装精度的影响。
（5）灌装针头特意针对微升级灌装安排，下降灌装针头挂液对灌装精度的影响。
（6）微升蠢动泵高精度灌装机采用蠢动泵式传输液体，可实行满意CIP、SIP 的需求。
（7）微升蠢动泵高精度灌装机具有操作简略，自愿化水平高，洁白度高的特质 [17]。微升蠢动泵高精度灌装机使用正在IVD 行业坐蓐历程时，可有用抬高灌装精度，下降坐蓐本钱，从而抬高我邦IVD 行业进展的质料和速率。
下面以5 μL 纯化水灌装测试为例，声明WSP3000 型号的微升蠢动泵高精度灌装机的使命历程和试验操作历程。
采选5 μL 液体灌装用软管组件120# 和灌装针头ZTM02，将灌装针头装置正在灌装管上。进液管放入进料桶中，本次试验采用纯化水测试。软管组件装置正在蠢动泵高精度灌装机中。装置好的灌装针头固定正在灌装支架上，灌装针头出口伸入西林瓶5 mm。西林瓶安放正在赛众利斯Quintix65-1CN 半微量电子天平上。
采选敏捷填充形式，蠢动泵滚轮芯转动，回流管挤压块和灌装管挤压块顺次翻开合上，将纯化水填满软管，待灌装针头寻常出液后合上敏捷填充形式。测试打定使命完毕，如图7 所示。
本次测试采用质料法测试灌装精度，后续试验读取的质料数据换算为体积数据举行记载。
采选校准形式进入校准配置界面，配置灌装液量5 μL，灌装工夫45 ms，灌装间隔工夫10 s，灌装次数20 次，灌装速率247.9 r/min，默认步数1 200。本次灌装为测试灌装，为包管天泰平闲读数，是以配置灌装间隔为10 s。
校准灌装1次，天平读数为5.19 μL ；将此数据录入校准液量，灌装步数更正为1190；校准灌装三次，丈量灌装液量为5.04 μL、5.06 μL、5.04 μL，适宜校准规范，可能正式灌装。
采选自愿灌装形式，进入待机状况；点击灌装初步，灌装阶段启动，驱动电机举措，完毕液体灌装；复位阶段启动，驱动电机与切换电机瓜代举措，完毕配置复位，液体回流；待机阶段启动，待机阶段的工夫长度为配置的灌装间隔工夫。
灌装完毕后，将进液管取出进料桶，将空烧杯放正在灌装针头处，采选排空形式，蠢动泵滚轮芯转动，回流管挤压块和灌装管挤压块顺次翻开合上，将软管中的液体排出，待管途排空后，合上排空形式。
对灌装称重数据举行统计阐述，睹外1。灌装数据共计20 组，最大值为5.09 μL，最小值为5.03 μL，灌装偏差0.06 μL，灌装精度1.19%。
以上灌装历程只需事先配置好灌装参数和校准参数，配置就能自愿完毕连结灌装举措。全部灌装历程安闲，灌装精度高 [16]。
灌装液体的众样性，也对微升蠢动泵高精度灌装机使用提出更高的哀求。本次研制遵循诊断试剂坐蓐中常睹液体和差别液量举行灌装精度测试，通过安排软管组件筑设、转换差别规格灌装针头和安排灌装参数，可下降差别液体的灌装偏差。统统试验历程参照上述的微升蠢动泵高精度灌装机测试历程。
测试1 ：测试配置灌装纯化水5 μL 的灌装精度，灌装数据共计20 组，测试数据睹外1。
测试2 ：测试配置灌装纯化水、50% 酒精溶液、5% 甘油溶液、2%BSA+15% 葡萄糖溶液、10 mg/mL磁珠悬浊液各5 μL 的灌装精度，测试数据睹外2。
测试3 ：测试配置灌装水溶液1 μL、5 μL、10 μL、20 μL、50 μL、100 μL 的灌装精度和灌装工夫，测试数据睹外3。
测试4 ：测试配置灌装纯化水50 μL 的长工夫灌装精度，灌装机连结运转8 h，每1 h 测试一次灌装数据，每次测试20 组数据取均匀值记载为当此丈量值，测试数据睹外4。
诊断试剂坐蓐平昔面对微升级灌装精度偏差大、无法自愿化坐蓐和同时满意CIP、SIP 需求的困难。微升蠢动泵高精度灌装机的安排，实行了1 ~ 100 μL自愿化灌装，1 ~ 10 μL 灌装液量偏差±0.1 μL。该配置自愿化高、灌装运转安闲、装量精度高，实用于水溶液、甘油溶液、酒精溶液、磁珠悬浮液等众种溶液，同时适宜CIP、SIP 的的需求。目前产物已正在疫苗灌装和病毒检测试剂盒坐蓐线上推行行使，他日正在生物制药、诊断试剂行业的液体灌装方面具有很大的适用价钱和广博的商场前景 [18]。
[1] 项罔极. 浅道小容量管制瓶液体灌装机的进展趋向 [J]. 机电音讯， 2003（ 6）：32-36.
[2] 冯雨静， 张晓桂， 高波 . 蠢动泵正在化学反映历程中的使用 [J].北京印刷学院学报， 2013， 21（6）：60-62， 68.
[4] 黄汉东 . 蠢动泵挤压组织的有限元优化安排 [J]. 机电产物开垦与更始， 2020， 33（3）：51-52， 62.
[5] 杨图强 . 基于环节参数外率值的蠢动泵校准手法咨议 [J]. 计量与测试时间， 2020， 47（12）：53-56.
[8] 张丽丽， 于颖， 高春刚， 等 . 打针剂灌装泵体系正在线洗刷及灭菌的咨议[J]. 医药工程安排， 2012， 33（1）：40-44.
[9] 任工昌， 曹愿愿 . 众轴联动构制蠢动泵与针头的调和联系 [J].中邦工程呆滞学报， 2017， 15（5）：396-399.
[10] 杨伟江， 高玉莹， 黄辰音 . 影响灌装机灌装精度的商讨 [J]. 机电音讯， 2006， 6（S1）：65-68.
[12] 徐灿， 刘霓红， 程俊峰， 等 . 基于蠢动泵的水肥药一体装扮置安排与试验[J]. 农机化咨议， 2022， 44（4）：63-70.
[13] 吴鸿猛 . 基于步进电机的微型蠢动泵特色咨议 [D]. 哈尔滨 ：哈尔滨工业大学， 2019 ：11-12.
[16] 方原民 . 高精度蠢动泵式称量滴定安装及称量滴定手法 [J]. 理化搜检（化学分册）， 2014， 50（2）：245-246.
[17] 张亚锋， 张西粉 . 影响油佐剂疫苗灌装速率及安闲性的重要身分[J]. 中邦兽药杂志， 2007， 53（10）：53.
[18] 袁峰， 聂惠娟， 王太勇 . 一种新型灌装机的效力道理更始安排[J]. 呆滞安排与筑制， 2009， 47（2）：259-260.
