系列指南 · 第 2 篇
机械臂要把 Lunatic Plate 准确放进托盘,前提是机械臂知道 Lunatic 在工作台上的精确位置。这个位置由工作台上的两根定位销确定;托盘打开后,板的落点再用 (X, Y, Z) 坐标描述。
Lunatic 的板和仪器为自动化做了这些设计:
项目:规格
外形(长 × 宽):127.76 mm × 85.48 mm(SBS 96 板标准)
Frame 高度:10 mm
Frame 材质:塑模(molded)或铝制(aluminum)两种,详见下一节
Strip 厚度(贴在 Frame 上方):1.54 mm
Strip 数 × 每条孔数:6 条 strip × 16 个加样孔 = 96 个(等同 SBS 96 板布局)
孔位间距:9 mm(SBS 标准)
A1 角识别:板上有 alignment mark(对齐标记),定义板在仪器内的方向
自填充微流控的好处:Strip 里面的 meander 通道靠毛细作用自动吸入样品,加样时不需要外加压力。所以机械臂可以提前完成全板加样。样品在 meander 里蒸发更少,加满的板可以在工作台上多放一段时间再送进 Lunatic,浓度测量不受影响。能放多久,Manual 没有给出具体时长。"先加样、后测量"两步分离的自动化流程因此变得可行。
Manual Figure 3 — Lunatic 仪器及打开的 in/out 托盘,板由这里进出。
Manual Figure 4 — A1 角的对齐标记(alignment mark)。仪器靠它判断板方向,放反加样孔和条码扫描位都对不上。
Manual Appendix 4(总图)— Lunatic Plate 完整工程图:俯视(85.48 × 127.76 mm)+ Section A-A 侧面截面 + 背面。
上一节表格里提到 frame 有两种材质:塑模(molded) 和 铝制(aluminum)。两种 frame 外形完全一样,装到仪器里都能跑,差别只在材质、重量和拆装方式。
配置:重量
6 条 strip + 塑模 frame(整板出厂预装):38 g
6 条 strip + 铝制 frame(用户自装):151 g
单条 strip(Lunatic 或 High Lunatic):2.1 g
塑模 frame 是默认配置,六条 strip 出厂就已经预装好,直接拿来用。铝制 frame 用于需要复用 frame、单独更换 strip 的场景。用户拿到散件后,把每条 strip 上的定位孔对准 frame 上的销,压下去即可。所有 strip 装好之后整板还是 SBS 标准外形,跟塑模 frame 完全互换。
两种 frame 外形互换,但重量差近 4 倍(38 g vs 151 g)。按实际用的 frame,单独校准一次机械臂的抓取参数(夹持力、加速度、急停减速曲线)。在集成测试阶段逐一过一遍,确认机械臂不会因为重量变化把板甩偏。
脚本里通过 Experiment Definition 的 dropplate_type 字段告诉仪器板型("Lunatic Plate" 或 "High Lunatic Plate")。这个字段跟 frame 材质无关:无论塑模还是铝制,都按 strip 类型写。
Frame 装好之后,样品要加进 strip 上的 96 个加样孔。每个加样孔(input well)是一个倒锥形小孔。2 µL 样品从上口滴下去,靠毛细作用进入下方的 meander 通道,测量时再由仪器的泵送进 UV 光穿过的测量位置。
孔的几何尺寸见下方截面图。四个直径自上而下分别是 Ø2.41 / Ø2.34 / Ø0.70 / Ø0.60 mm。图中标注的高度 0.34 / 0.46 / 0.59 / 1.54 / 2.24 mm 都从 strip 底面量起,不能逐段相加。其中 1.54 mm 就是 strip 厚度,2.24 mm 量到孔口上沿。
Manual Figure 5 — 加样孔截面(单位 mm)。倒锥形小孔,四个直径 Ø2.41 / 2.34 / 0.70 / 0.60,标注的高度 0.34 / 0.46 / 0.59 / 1.54 / 2.24 都从 strip 底面量起。下方接 meander 通道,样品靠毛细作用流入。
Manual Appendix 4(局部)— 左:Detail E,A1 角附近的 strip + 对齐标记布局;右:Section B-B,板总高 11.54 mm = Frame 10 mm + Strip 1.54 mm,Ø2.41 是加样孔上口直径。
液体工作站对着加样孔加样时,有两条要求:
针一旦碰到孔壁,样品会沿针外壁带出来,既污染下一个样品,又让目标孔的加样量不准。机械臂的 Z 轴下放高度,要让针尖留在孔上方一段悬空距离。
液滴要贴到孔内壁,毛细作用才能把整滴 2 µL 拉进下方的 meander 通道。否则液滴停在孔口,测量位置上没有样品。
具体 Z 轴下放高度,要按工作站的夹具和针型,在调度脚本里现场校准一次。
Lunatic Plate 上还有一处机械臂要照顾的细节:条码。Lunatic 内置一个条码扫描器,测量前会自动读板上的条码做样品追溯。条码的位置和规格都有严格要求,贴错位置扫描器读不到。
项目:规格
条码类型:CODE128
线宽密度(pitch):每条线 2 像素
字符数:14 个字符
贴在哪:板长边 H 行那一侧的 skirt 上,横跨 column 3 到 column 7,从板侧边量起 28 mm 处,跨度 40 mm(见下方 Manual Figure 6)
API 里跟条码相关的命令有两条:
Manual Figure 6 — 条码贴在板长边 H 行那一侧的 skirt 上,横跨 column 3 到 column 7。CODE128 / 每条线 2 像素 / 14 字符。
Lunatic 仪器在工作台上的位置靠定位销固定:仪器底部有 2 个直径 12 mm 的销孔,与工作台上的销配合。在工作台对应位置装两根同径的 12 mm 销,规格 12m6/DIN7。把 Lunatic 放上去,就完成粗对位。所有 (X, Y, Z) 坐标都从这两根销算起。
销规格:值
销标准:12m6 / DIN7(12 mm 标称直径,ISO m6 公差)
销高度:允许范围 22–30 mm,目标值 25 mm
销间距公差:±0.1 mm
销定位之后,Lunatic 托盘一打开,Lunatic Plate 在工作台上的位置就是固定的。它在坐标系里由三个数描述,机械臂按这套坐标算放板的目标位置:
销孔同径,别按间隙配:销和孔都是 12 mm(12m6/DIN7),不是"大孔套小销"。Stunner 用的是同一规格,同一个工作台上两台都要装时,销可以按一套图加工。
Manual Figure 7(底视)。左右各一个 12 mm 销孔,配同径的 12m6 销作粗对位,两销间距 200 mm。托盘开启时 Lunatic Plate 中心到销 1 的 X = 60.41 mm、到销 2 的 X = 139.59 mm;Y 方向 428.08 mm。
Manual Figure 7(侧视)。Z 方向标注:Lunatic Plate 底面(即板托上表面)到工作台参考平面 145.60 mm,板托本身厚度 5 mm。
销孔位置定了之后,工作台还要给仪器本身留出占地空间。下面这套尺寸用来做工作台开孔和机柜布置。深度给了两个数。托盘关闭时是仪器本身的占地。托盘开启时板伸出来,还要再加 162 mm 的活动空间。
维度:数值
宽:373.60 mm
深(托盘关闭):461.70 mm
深(托盘开启,板伸出):623.46 mm
高:328.60 mm
Manual Appendix 3(正面)— 宽 373.60 mm。
Manual Appendix 3(侧面)— 深度托盘关闭 461.70 mm、开启时板伸出后 623.46 mm,高 328.60 mm。
开始写脚本之前,按这份清单逐项确认一遍。
清单确认后,下一步转到第 3 篇,配置 Lunatic & Stunner Client 软件。