自动化移液工作站是一种通过精密机械臂和智能控制系统实现高精度液体处理的实验室设备，主要应用于药物研发（高通量筛选）、基因组学（核酸纯化）、临床检测（ELISA/肿瘤分析）及生命科学实验（PCR体系构建）等，显著提升实验效率并减少人为误差。 自动化移液工作站的基本组成和常用的功能模块有：整机框架结构，机械臂运动模块，耗材板位模块，移液模块，振荡模块，热振荡模块，温度控制模块，温控振荡模块，磁力架模块，PCR仪模块，紫外消毒模块，HEPA模块，抓取模块，扫码模块，管类载架模块，垃圾桶模块等，下面简单介绍一下这些功能模块。 整机框架结构是自动化移液工作站的主体，决定了仪器的整机尺寸和外观形态。其结构设计决定了仪器的使用方法，与实验人员的交互方式，操作的便利性，仪器通量的大小，使用场景等，因此是仪器设计中非常重要的一部分。整机框架结构包括仪器框架，仪器视窗，仪器安全门，仪器台面。客户希望能够买到一台功能全面的仪器，能够兼容更多的实验流程，这就要求仪器要做到模块化设计，高度可拓展性，能够根据实验需求灵活的切换台面配置。 功能：工作站的核心骨架和执行机构。通常包含精密的 XYZ轴线性导轨或机械臂，负责在三维空间内精确、快速地移动移液器模块、抓取模块或其他功能模块到指定位置。 关键技术点：XYZ轴的运动精度（一般要求0.2mm）、重复定位精度（一般要求±0.1mm）、运动速度、行程范围等核心指标。是整个工作站协调运作的基础。 主要结构形式：1）通常只有一个X轴（左右方向），主要的传动形式有：同步带传动，齿轮齿条传动，直线电机传动。 2）Y轴的数量不固定，取决于仪器搭载的移液模块，单通道移液模块和96通道移液模块只有一个Y轴，独立四通道移液模块就有四个Y轴，独立八通道移液模块就有八个Y轴。主要的传动形式有：同步带传动，齿轮齿条传动，直线电机传动，丝杆传动。
3）Z轴的数量同样不固定，跟移液模块相搭配，单通道移液模块和96通道移液模块只有一个Z轴，独立四通道移液模块就有四个Z轴，独立八通道移液模块就有八个Z轴。主要的传动形式有：同步带传动，齿轮齿条传动，丝杆传动。 功能：工作站台面上的固定或可移动区域，用于放置各种实验耗材。这是最基础的“容器”。 一般设计要求体积要小，能够兼容常用的标准耗材（96孔、384孔等微孔板，96孔PCR板，酶标板等），盒装吸头耗材， 关键点：设计需兼容标准耗材尺寸，定位精确，便于移液模块操作，方便抓取模块抓取，方便用户操作。 主要结构形式：一般有两种放置耗材的形式，一种是固定尺寸限位设计：结合耗材尺寸，预留一定微小间隙设计结构放置耗材；另一种是弹性结构设计：采用弹性结构压紧耗材边缘，耗材放置之后对中性好，位置准确。 功能：用于混匀微孔板中的液体，确保反应物充分接触。 关键点：振荡速度（100-4000RPM）、幅度（1mm，2mm，3mm）、振荡时间可编程控制、兼容常用SBS板类耗材。 主要结构形式：为了方便集成到移液工作站内部和节省工作站内部空间要求模块尺寸小，只占用工作站内一个工作板位区域。常见的有两种类型：一种是磁性振荡设计，振荡形式支持轨道和线性两种方式，模块结构尺寸小，模块负载相对小（＜500g）。
典型产品 Inheco Teleshake; 另一种是电机带动偏心轴实现振荡原理，模块尺寸取决于电机尺寸大小，负载也取决于电机转矩大小，例如 奥盛Au-Shaker 5012L/3020L。 功能：结合了精确温度控制（加热）和振荡功能。主要用于需要孵育和混匀的应用，例如 PCR 反应前的模板变性、酶切反应、或某些结合/洗脱步骤。 关键点：升温速率、温度准确性、表面温度均匀性、温度范围、振荡速度（100-3000RPM）、幅度（1mm，2mm，3mm）、振荡时间可编程控制、兼容常用SBS板类耗材。 主要结构形式：振荡原理是电机带动偏心轴实现；加热原理是PI加热膜进行加热；某些产品具有耗材自动加持功能；产品尺寸上各有差别，但是相差不大。为了方便集成到移液工作站内部和节省工作站内部空间要求模块尺寸小，只占用工作站内一个工作板位区域。市场上典型产品：Inheco Teleshake 95 AC；奥盛Au-Shaker 3020TL，耐优MHS-12/20/30-S。 功能：提供精确的加热或制冷功能，维持微孔板、试管或反应模块在特定温度（如 4°C, 37°C, 95°C）。用于孵育、酶反应、等步骤。 关键点：升降温速率、温度准确性、表面温度均匀性、控温精度，兼容常用SBS板类耗材。 主要结构形式：模块性能要求升降温速度要快，控温精度要求高，表面均匀性要求高，所以一般都采用TEC模块来实现加热制冷功能，结合散热片和风扇进行风冷散热。为了方便集成到移液工作站内部和节省工作站内部空间要求模块尺寸小，只占用工作站内一个工作板位区域。典型产品：Inheco CPAC Ultraflat，Hamilton Heater Cooler，奥盛Au-Cooler，耐优MT-120-S， 功能：具有加热或制冷功能，同时也有振荡混匀功能，兼具温度控制模块和振荡模块双重功能。 关键点：升降温速率、温度准确性、表面温度均匀性、温度范围、振荡速度（100-3000RPM）、幅度（1mm，2mm，3mm等）、温度和振荡时间可编程控制、兼容常用SBS板类耗材。 主要结构形式：振荡原理电机驱动偏心轴转动实现振荡功能。加热或制冷功能一般有两种实现方式：一种是采用TEC模块+散热片风冷散热实现；另一种是采用TEC模块+液冷板+冷排，利用液冷散热。主要品牌有：Inheco Thermoshake AC，耐优 MTS-12/20/30，奥盛 SAu-Shaker 1530CL等。 功能：在特定板位下方或侧面集成强力永久磁铁。当带有磁珠的反应板放置其上时，磁铁能吸附磁珠至孔壁或管壁，实现磁珠与溶液的分离。这是核酸提取纯化、磁珠法免疫分析等流程的核心步骤。 关键点：磁场强度、均一性、磁珠吸附速度、标准耗材板内吸附最小样本体积。
主要结构形式：为了方便集成到移液工作站内部，模块尺寸要求只占用一个工作板位区域。最常用的耗材为96孔的1.3ml深孔板和0.2ml全裙边PCR板，市面上这两种耗材各有一种适配的磁力架结构。根据耗材内样本磁珠吸附方式的不同，有两种类型磁力架设计，一种是环形吸附磁力架：磁珠在耗材孔内壁吸附成环状；另一种是侧吸附磁力架：磁珠在耗材内壁吸附到与磁铁接触的侧壁上。 功能：PCR仪主要用于在体外对特定DNA或RNA片段进行快速扩增，通过模拟DNA体内复制过程实现基因片段的百万倍放大，以便后续检测分析。 关键点：升降温速率、温度准确性、表面温度均匀性、控温精度，密封性等。 主要结构形式：其设计已经高度模块化，结构紧凑。使用TEC进行加热，风冷进行散热，具有自动开关盖功能，热盖采用加热膜进行加热。整合入移液工作站内部需要占用两个标准板位区域大小。目前市场主要品牌是Inheco。 功能：在实验开始前、结束后或批次之间，利用紫外线照射工作站台面、移液器外壳、或开放耗材区域，杀灭表面微生物，降低交叉污染风险。 关键点：紫外灯光照强度，照射时长。主要用于台面消毒，对光敏物质有影响，所以在仪器设计选材时要考虑耐紫外性能，特别是裸露在紫外照射下的线材，塑料零部件。 主要结构形式：采用紫外灯进行紫外消毒。所以要结合仪器大小和内部结构布局合理选择紫外灯功率，同时紫外灯安装在能够充分照射到整机内部所以空间大位置。 功能：集成高效空气过滤器。在工作站内部或关键操作区域（如移液区域）形成正压、负压层流的洁净空气环境（类似生物安全柜），有效防止外部污染物进入或者内部有害气体溢出，并减少气溶胶污染和交叉污染。对细胞操作、无菌实验、避免气溶胶导至的PCR污染等至关重要。 关键点：高效过滤模块的过滤效率，仪器内部能够形成的正压值，或者仪器内部形成的负压效果。 主要结构形式：高效过滤模块（FFU）有专业生产厂家，可以根据仪器尺寸，压力和过滤效率要求定制更适合的模块。在仪器设计中需要结合内部风道设计形成层流效果。市面上HEPA和仪器有两种结合形式：其一，直接固定整合在仪器上部，作为仪器一部分；其二，模块化设计，作为独立的选配模块，根据客户需求方便快捷安装在仪器顶部。 功能：用于抓取、移动和放置微孔板、深孔板、盖板、甚至培养皿、离心管架等耗材或其他仪器需要的模块。实现耗材在工作站内部不同功能模块之间的自动转运，扩展了工作站的灵活性和处理能力 关键点：抓取模块各个轴的运动范围，最大抓取重量，可兼容的抓取耗材类别，抓手开合行程范围，是否具有物品检测功能（力反馈功能或者传感器检测），抓取成功率（可靠性），旋转功能（转动角度范围）。 主要结构形式：抓取模块每个厂家设计各不相同。一般要求模块尺寸尽量小，节省仪器内部空间。一般具有独立Y，Z轴和R轴（旋转轴），X轴可以和机械臂模块共用或者独立均可。Y、Z轴常见的传动方式有同步带传动，齿轮齿条传动，丝杆传动。抓取的抓手一般常见两种类型：一种选用市面上已有的电爪产品，例如国产品牌钧舵，进口品牌德国Zimmer；另一种自行设计抓手结构，更灵活，对仪器的适用性更好。 功能：是自动化移液工作站的核心功能单元。通常由单通道或多通道（8, 96通道）的精密活塞泵/注射器系统构成，负责液体的精确吸取、分配、转移和混合（吹打）。可配备不同规格的吸头，处理纳升至毫升级的液体。 关键点：移液精度，准确度，CV，通道数，液体检测能力（CLLD, PLLD），移液体积范围，移液速度，模块尺寸，适配耗材等。 主要结构形式：移液模块根据技术原理不同可以分为：空气置换式，正压置换式，声波移液，微流控移液。每种技术原理都有自己的优缺点。1）空气置换式：代表性产品Hamilton ZEUS系列，性能卓越世界领先，模块化设计，安装快捷。近年来国产品牌也发展迅速：深圳大肯，肯拓流体，华大智造等。2）正压置换式：代表产品Tecan Cavro Centris系列，性能卓越。目前国产厂家很少有采用此种原理的移液模块。3）声波移液：代表性产品Beckman ECHO纳生移液系统，世界领先。4）微流控移液：微流控移液技术正从实验室走向工业化，国外企业凭借先发优势占据高端市场，国内厂商通过性价比和本土化服务快速崛起。未来，技术融合与标准化建设将是关键突破方向。 市面上主流产品移液模块基本都采用空气置换式。按照通道数量可以分为单通道移液器和多通道移液器（4通道，8通道，96通道等）。对于单通道移液模块可以根据仪器设计需求组合实现独立四通道或者独立八通道的机械臂模块。这就要求单通道移液模块体积尺寸要尽可能小，特别是模块厚度尺寸。如果模块厚度尺寸＜16mm，这样就很容易实现9mm间距移液的需求。之所以有这个要求是因为移液工作站常用的96孔板耗材，相邻孔距是9mm。基于体积尺寸考虑，目前能实现模块尺寸小型化的设计首选空心杯电机，移液传动方式采用丝杆传动或者齿轮齿条传动。 功能：集成条码（一维码）或二维码扫描器。用于自动识别放置在板位上的试剂瓶、样本管、微孔板等耗材的条码信息，实现样本、试剂和实验流程的追踪管理，保证实验数据的可追溯性。 关键点：兼容条码类型，扫码的空间尺寸范围，易用性，扫码成功率。 主要结构形式：一般情况移液工作站设置有一个或者两个扫码模块。一个扫码模块安装在仪器操作台面上，主要为了扫码管类耗材（各种试管，采血管，离心管等）上的条码；另一个扫码模块是为了扫描放置在各板位上的耗材（各种类型SBS板等）上的条码。根据设计形式不同可以安装在抓取模块上，或者安装在移液模块组件上。 功能：专门设计用于放置和定位各种规格管类耗材（如1.5/2.0mL 微量离心管、5/10mL试管，5/10mL采血管，15/50mL 锥形管等）的适配器或架子。 关键点：可兼容多种管类耗材，可放置管类耗材数量，使用是否方便。 主要结构形式：一般设计为长条状，根据适用的管类耗材不同有各种不同规格。 功能：垃圾桶是存储或者排出仪器实验过程中使用过的废弃耗材和废液。 主要结构形式：一般有两种形式，一种是内置式，放置在仪器台面上，容量固定。一种是外排式，安装在仪器正面或者侧面，通过设计的垃圾桶导槽把废弃耗材排入仪器外放置的垃圾桶内。
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