提高單克隆挑選儀通量的裝置的制作方法

本發明涉及一種單克隆挑選儀，特別涉及一種通過單克隆挑選儀實現高通量單克隆挑選的自動化裝置。

背景技術：

單克隆挑選儀是生物醫藥研究機構為挑選出符合要求的微生物體而使用的自動化設備，此設備雖然可以挑選出合適微生物，并對微生物進行接種等一系列操作，但是卻很難實現挑選的高通量。目前，高通量挑選儀由于使用相對獨立，是在人為參與的情況下實現器皿的更換，這無疑降低了實驗和生產效率。同時，現有器皿堆棧設備無法實現不同尺寸器皿的堆棧，本發明在器皿離合原理上進行創新，適應了不同尺寸的器皿。同時可分離的旋轉部件方便了用戶使用，解決了大量器皿的整體放置和搬運問題。

器皿分為圓形器皿和方形器皿，同類型器皿又有不同尺寸大小，現有器皿堆棧設備是利用器皿蓋直徑大于器皿底直徑，通過卡扣打開器皿，這種方法僅能適用于一種尺寸大小的培養皿，降低了器皿堆棧設備的實用性。本發明利用器皿蓋光滑的特性，通過吸盤產生壓強差將器皿打開，同時又通過可調節的細柱改變器皿限制范圍，實現了適用不同規格器皿的功能。

現有器皿堆棧設備包括器皿的堆棧和培養液的自動加注，缺少空器皿堆棧前的羅列；現有器皿堆棧設備由于體積較大，不易搬運，造成在空器皿羅列時不易放置，本發明通過可移動的旋轉部件，克服了這一問題，方便了空器皿的羅列放置，同時也方便了大量器皿搬運，更方便了用戶的使用。

現有器皿堆棧設備沒有涉及培養液加注后的處理過程,無法實現過程的連貫性和自動化，缺乏與單克隆挑選儀結合的接口。本發明通過添加可分離式傳輸部分解決了這一問題，提高了設備的實用性。

現有器皿堆棧設備的主要工作過程：1、首先選中旋轉部件中的某一列器皿，然后從中分離出最底層器皿，并通過上下可移動推桿將器皿運送至啟蓋上方；2、通過啟蓋結構（啟蓋結構上方的內直徑大于器皿底層，小于器皿上蓋；啟蓋結構下方的內徑小于器皿底層）打開器皿；3、繼續通過上下可移動推桿將器皿下側部分運送至啟蓋處的下方；4、向器皿中注入培養液；5、旋轉啟蓋結構，將器皿運送至關蓋處；6、通過推桿將器皿的上側和下側關合；7、通過推桿將器皿運送至旋轉部件的支撐盤上方面，在單向開關的作用下正好可以將器皿卡在旋轉部件內；8、重復以上過程。

現有器皿堆棧設備功能較為單一且結構復雜，專利 US5020297 提出的一種堆棧框和轉盤的布局形式，包括兩個堆棧框，一個轉盤，其中轉盤和堆棧框的軸線不重合。兩個堆棧框分別用于存放加注前、后的培養皿。此裝置的占地面積約為這三個圓的包絡面積，而實際分裝的培養皿堆碼的面積僅為一個圓環的面積，空間利用率低。此外，該專利提出的裝置需要堆碼架的往復轉動和升降板在豎直方向上的往復運動來實現培養皿的取出，提升了控制系統的難度。專利 US20110243814 相對于US5020297，采用同心圓結構，對空間的利用率高，但由于使用兩個通孔結構，使得推桿結構變為兩個，進而增加了驅動，增加了控制程序的復雜性；同時同心圓的結構也增加了傳動機構，機械結構更加復雜，無疑也增加了電機和電機驅動。

技術實現要素：

本發明是要提供一種提高單克隆挑選儀通量的裝置，該裝置不僅提供器皿堆棧的功能，更主要的功能是能夠適用于不同尺寸形狀的器皿，實現對不同規格器皿的操作；該裝置具有優良的交互性能，通過可分離旋轉部件的輕松搬移能夠很方便實現大量器皿的堆棧；同時通過傳輸結構能夠實現全自動化的器皿檢測和回收過程，從而提高了工作效率和實現了儀器智能化。

本發明的技術方案是：一種提高單克隆挑選儀通量的裝置，包括堆棧部分、傳輸部分、基座和注液部分，所述堆棧部分包括旋轉部件、離合部件；所述旋轉部件包括主電機、主動力傳輸部件、動力輸入軸；所述主電機固定連接在基座下面，并通過主動力傳輸部件與套接在基座上的動力輸入軸連接，動力輸入軸連接旋轉部件；所述離合部件包括吸盤、軟管、真空發生系統、X-Y云臺、第一推桿、第一推桿電機；所述X-Y云臺連接在基座上；所述真空發生系統連接在X-Y云臺的滑臺上，并通過真空管和軟管與吸盤連接；所述第一推桿電機固定連接在基座上，第一推桿電機的動力輸出軸與第一推桿連接；所述傳輸部分包括器皿傳導部件、云臺部件、送檢部件；所述器皿傳導部件包括第一傳導鉤、第二傳導鉤、第一傳導電機、第二傳導電機；所述第一傳導電機連接在基座上；所述第一傳導電機的動力輸出軸連接第一傳導鉤；所述第二傳導電機連接在云臺平板上；所述第二傳導電機的動力輸出軸連接第二傳導鉤；所述云臺部件包括第二推桿電機、第二推桿、云臺平板；所述第二推桿連接在第二推桿電機的動力輸出軸上；所述第二推桿電機固接在云臺平板上；所述云臺平板由腿柱支撐，并連接在傳輸槽上；所述送檢部件包括傳輸槽、滑臺、絲桿、滑桿、絲桿電機；所述傳輸槽連接在基座上；所述絲桿電機連接在傳輸槽上；所述絲桿與絲桿電機的輸出軸相連；所述滑臺與絲桿套接，所述滑臺通過滑桿連接在傳輸槽上；所述注液部分包括蠕動泵、注液管、注液架；所述注液架固接在基座上；所述注液管套接在注液架上。

所述旋轉部件還包括上盤、下盤、支持盤、粗立柱、細柱、回形鉤、支撐腳、可調部件；所述下盤與動力輸入軸連接；所述上盤與下盤之間通過粗立柱固定連接；所述下盤的中心線與上盤的中心線共線，所述可調部件固接在下盤的器皿孔周邊，并均勻分布，所述可調部件與細柱下端連接，所述細柱上端與上盤連接；所述回形鉤固接在下盤的中心圓孔周邊，并均勻分布；所述下盤通過回形溝與支持盤相連；所述支撐腳連接在支撐盤上；所述下盤上設有器皿孔、可調部件的調節孔、粗立柱的下連接孔、下中心孔、定位孔和限位孔；所述器皿孔均勻分布于下盤上，所述調節孔均勻分布于器皿孔周邊；所述上盤上設有細柱的調節孔、粗立柱的上連接孔和上中心孔。

所述真空發生系統包括第一直流電機、螺絲桿、活塞、真空管；所述真空管、第一直流電機固定在X-Y云臺上；所述第一直流電機的輸出軸與螺絲桿輸入軸相連；所述螺絲桿與活塞套接；所述活塞與真空管套接。

所述X-Y云臺包括斜板、直線滑臺槽、螺絲桿、滑臺、彈簧柱、彈簧、第二直流電機；所述直線滑臺槽、斜板、彈簧柱連接在基座上，所述螺絲桿套接在直線滑臺槽上；所述第二直流電機連接在直線滑臺槽上，所述第二直流電機的動力輸出軸通過螺絲桿連接滑臺，滑臺可隨螺絲桿上下移動，并可繞螺絲桿旋轉；所述彈簧兩端分別連接在彈簧柱和滑臺上；所述滑臺在彈簧拉力的作用下始終與斜板接觸。

所述主動力傳輸部件采用連桿傳動機構。

所述的主電機、第一推桿電機、第一傳導電機、第二傳導電機、第二推桿電機、絲桿電機采用步進電機、伺服電機或舵機的任一種。

所述旋轉部件位于基座上方，并與基座可分離連接。

本發明與現有技術相比具有以有益效果：

1．兼具現有器皿堆棧設備功能；

2．通過輕松調節可調節部件能夠真正適用于不同尺寸形狀的器皿，實現對不同規格器皿的操作，傳統器皿堆棧設備的旋轉部件是不可更換的，從而無法真正實現適用不同尺寸培養皿的目的；

3．可分離旋轉部件的輕松搬移能夠實現大量培養皿的堆棧，這種結構不僅使得旋轉部件能夠應用于器皿堆棧設備，而且還可以作為獨立部件用于存放器皿；

4．傳輸部分能夠實現全自動的器皿皿檢測和回收過程，從而提高了工作效率和實現了儀器智能化。

本發明相比于現有器皿堆棧設備，結構更加簡單，過程更加簡潔。結構上本發明采用吸盤原理完成器皿的上下層的離合；采用一個通孔的原理完成單個器皿的離與合，保證了工作效率相等的情況下，降低了培養液污染的概率；采用范圍可調的可調立柱增加了器皿堆棧設備的適用范圍；同時全新的可分離傳輸部分更是讓器皿堆棧設備與其他設備的柔性結合的更好。

附圖說明

圖1是本發明的提高單克隆挑選儀通量的新裝置實施例的立體外觀示意圖；

圖2是圖 1 所示實施例左視圖；

圖3是圖 1 所示實施例的旋轉部件的部分部件示意圖；

圖4是圖1所示旋轉部件下盤的俯視圖；

圖5是圖1所示離合部件示意圖；

圖6至圖13是器皿離合過程示意圖；

圖14至圖20是器皿傳輸、檢測過程示意圖。

在圖1 至圖20中 ：3-基座、1101-主電機、1102主動力傳輸部件、1103-動力輸入軸、1104-上盤、1105-下盤、1106-支持盤、1107-粗立柱、1108-細柱、1109-回形鉤、1110-支撐腳、1111-可調部件、11051-器皿孔、11052-調節孔、11053-下連接孔、11054-下中心孔、11055-定位孔、11056-限位孔、11041-調節孔、11042-上連接孔、11043-上中心孔、1201-吸盤、1202-軟管、1205-第一推桿、1206-第一推桿電機、2101-第一傳導鉤;、2102-第二傳導鉤、2103-第一傳導電機、2201-第二推桿電、2202-第二推桿、2203-云臺平板、2301-傳輸槽、2302-滑臺、2305-絲桿電機、42-注液管、43-注液架、12031-第一直流電機、12032-螺絲桿、12033-活塞、12034-真空管、12042-直線滑臺槽、12043-螺絲桿、12044-滑臺、12045-彈簧柱、12047-第二直流電機、51-器皿上蓋、52-器皿。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例進一步詳細介紹本發明具體結構。

如圖1至圖20所示，一種提高單克隆挑選儀通量的裝置，包括堆棧部分、傳輸部分、基座3和注液部分，堆棧部分和傳輸部分可獨立、聯合使用；堆棧部分包括旋轉部件、離合部件。傳輸部分包括器皿傳導部件、云臺部件、送檢部件。

如圖3所示，旋轉部件包括主電機1101、主動力傳輸部件1102、動力輸入軸1103、上盤1104、下盤1105、支持盤1106、粗立柱1107、細柱1108、回形鉤1109、支撐腳1110、可調部件1111；所述主電機1101固定連接在基座3下面，并通過主動力傳輸部件1102與套接在基座3上的動力輸入軸1103連接，動力輸入軸1103連接旋轉部件；所述下盤1105與動力輸入軸1103連接；所述上盤1104與下盤1105之間通過粗立柱1107固定連接；所述下盤1105的中心線與上盤1104的中心線共線，所述可調部件1111固接在下盤1105的器皿孔周邊，并均勻分布，所述可調部件1111與細柱1108下端連接，所述細柱1108上端與上盤1104連接；所述回形鉤1109固接在下盤1105的中心圓孔周邊，并均勻分布；所述下盤1105通過回形溝1109與支持盤1106相連；所述支撐腳1110連接在支撐盤1106上；所述下盤1105上設有器皿孔11051、可調部件的調節孔11052、粗立柱的下連接孔11053、下中心孔11054、定位孔11055和限位孔11056；所述器皿孔11051均勻分布于下盤1105上，所述調節孔11052均勻分布于器皿孔周邊；所述上盤1104上設有細柱的調節孔11041、粗立柱的上連接孔11042和上中心孔11043。所述主動力傳輸部件1102采用連桿傳動機構。所述旋轉部件位于基座3上方，并基座3可分離連接。

如圖5所示，離合部件包括吸盤1201、軟管1202、真空發生系統、X-Y云臺、第一推桿1205、第一推桿電機1206；所述X-Y云臺連接在基座3上；所述真空發生系統連接在X-Y云臺的滑臺上，并通過真空管和軟管1202與吸盤1201連接；所述第一推桿電機1206固定連接在基座3上，第一推桿電機1206的動力輸出軸與第一推桿1205連接；真空發生系統包括第一直流電機12031、螺絲桿12032、活塞12033、真空管12034；所述真空管12034、第一直流電機12031固定在X-Y云臺上；所述第一直流電機12031的輸出軸與螺絲桿12032輸入軸相連，螺絲桿12032與活塞12033套接；所述活塞12033與真空管12034套接。X-Y云臺包括斜板12041、直線滑臺槽12042、螺絲桿12043、滑臺12044、彈簧柱12045、彈簧、第二直流電機12047；所述直線滑臺槽12042、斜板12041、彈簧柱12045連接在基座3上，所述螺絲桿12043套接在直線滑臺槽12042上；所述第二直流電機12047連接在直線滑臺槽12042上，所述第二直流電機12047的動力輸出軸通過螺絲桿12043連接滑臺12044，滑臺12044可隨螺絲桿12043上下移動，并可繞螺絲桿12043旋轉；所述彈簧兩端分別連接在彈簧柱12045和滑臺12044上；所述滑臺12044在彈簧拉力的作用下始終與斜板12041接觸。

如圖14至圖20所示，器皿傳導部件包括第一傳導鉤2101、第二傳導鉤2102、第一傳導電機2103、第二傳導電機；所述第一傳導電機2103連接在基座3上；所述第一傳導電機2103的動力輸出軸連接第一傳導鉤2101；所述第二傳導電機連接在云臺平板2203上；所述第二傳導電機的動力輸出軸連接第二傳導鉤2102。如圖18所示，云臺部件包括第二推桿電機2201、第二推桿2202、云臺平板2203；所述第二推桿2202連接在第二推桿電機2201的動力輸出軸上；所述第二推桿電機2201固接在云臺平板2203上；所述云臺平板2203由腿柱支撐，并連接在傳輸槽上。所述送檢部件包括傳輸槽2301、滑臺2302、絲桿、滑桿、絲桿電機2305；所述傳輸槽2301連接在基座3上；所述絲桿電機2305連接在傳輸槽2301上；所述絲桿與絲桿電機2305的輸出軸相連；所述滑臺2302與絲桿套接，所述滑臺2302通過滑桿連接在傳輸槽2301上；所述注液部分包括蠕動泵、注液管42、注液架43；所述注液架43固接在基座3上；所述注液管42套接在注液架43上。

本發明設計的一種提高單克隆挑選儀通量的裝置，其真空發生系統采用市面已有真空發生系統或本發明真空發生系統。

本發明設計的一種提高單克隆挑選儀通量的新裝置，其所述X-Y云臺和云臺部件各自采用機械臂、電機直線滑臺、氣缸滑臺、傳送帶和本發明X-Y云臺的一種或多種的混合。

本發明設計的一種提高單克隆挑選儀通量的新裝置，其所述主動力傳輸部件采用連桿傳動機構、齒輪傳動機構、帶輪傳動機構、鏈輪傳動機構、螺旋傳動機構和繩輪傳動機構中的一種或多種的混合。

本發明設計的一種提高單克隆挑選儀通量的新裝置，其所述的主動力傳輸部件采用連桿傳動機構，所述主電機的動力輸出軸與動力輸入軸相連。

本發明設計的一種提高單克隆挑選儀通量的新裝置，其所述的電機采用步進電機、伺服電機和舵機的一種或多種組合。

本發明工作原理：

本發明的提高單克隆挑選儀通量的新裝置的工作方式分為堆棧方式和堆棧、傳輸方式兩種，以下進行詳細介紹。

一、器皿堆棧工作方式：

如圖3所示，使用旋轉部件中的如圖所示部件對空器皿進行堆棧羅列，相比于現有器皿堆棧設備，該設備大大方便了用戶對空器皿的堆棧羅列；在空器皿堆棧羅列過程中必須空出一列，為加注后的器皿回收留出空間。

如圖6至圖13所示，將旋轉部件放置于基座3之上，并且旋轉部件的器皿孔11051與基座3的器皿孔不同圓，從俯視圖看，使旋轉部件的各器皿孔11051之間的筋平均分割基座3的器皿孔。驅動第一推桿電機1206，將第一推桿1205的上平面與支持盤1106的上平面平行；驅動主電機1101，將旋轉部件的器皿孔11051與基座3的器皿孔同心圓；驅動第一推桿電機1206，讓第一推桿1205下降一個器皿的高度后停止；驅動主電機1101恢復初始位置；驅動第一推桿電機1206，讓第一推桿1205下降，使第一推桿1205的上平面與基座3的上平面平行；驅動第一直流電機12031和第二直流電機12047，在彈簧的拉力作用下，使吸盤1201沿斜板12041弧度下降并強力吸附器皿上蓋51；驅動第一直流電機12031，在彈簧的拉力作用下，使吸盤1201在吸附器皿上蓋51的情況下沿斜板12041弧度上升；驅動蠕動泵，向器皿52內注入培養液；驅動第一直流電機12031，在彈簧拉力作用下，使吸盤在吸附器皿上蓋51的情況下沿斜板12041弧度下降，使整個器皿合蓋；驅動第一直流電機12031和第二直流電機12047，在彈簧拉力作用下，使吸盤1201沿協辦弧度上升；驅動第一推桿電機1206，使整個器皿在第一推桿1205的作用下上升，并使器皿上蓋51上平面與支持盤1106的上平面共面；驅動主電機1101，使旋轉裝置上空出一豎列器皿孔與此時的整個器皿共中心線；驅動第一推桿電機1206，使器皿52下平面與支持盤1106的上平面共面；驅動主電機1101，使旋轉裝置恢復初始位置。循環以上流程，便可實現大量器皿的堆棧。

二、器皿堆棧和傳輸工作方式：

器皿堆棧和傳輸工作方式包括氣密堆棧工作方式中一些過程，具體過程：首先使用旋轉部件中的如圖3所示部件對空器皿進行堆棧羅列；

如圖6至圖11所示，將旋轉部件放置于基座3之上，并且旋轉部件的器皿孔11051與基座的器皿孔不同圓，從俯視圖看，使旋轉部件的各器皿孔之間的筋平均分割基座的器皿孔。驅動第一推桿電機1206，將第一推桿1205的上平面與支持盤1106的上平面平行；驅動主電機1101，將旋轉部件的器皿孔11051與基座的器皿孔同心圓；驅動第一推桿電機1206，讓第一推桿1205下降一個器皿的高度后停止；驅動主電機1101恢復初始位置；驅動第一推桿電機1206，讓第一推桿1205下降，使第一推桿1205的上平面與基座的上平面平行；驅動第一直流電機12031和第二直流電機12047，在彈簧的拉力作用下，使吸盤1201沿斜板12041弧度下降并強力吸附器皿上蓋51；驅動第一直流電機12031，在彈簧的拉力作用下，使吸盤1201在吸附器皿上蓋51的情況下沿斜板12041弧度上升；驅動蠕動泵，向器皿52內注入培養液；

如圖14至圖20，驅動第一傳導電機2103，使第一傳導鉤2101俯視逆時針旋轉180度，在傳導鉤的作用下，器皿52沿圓周運動，并運動至滑臺2302上；驅動絲桿電機2305，器皿52在滑臺2302對器皿摩擦力的作用下平移至第二傳導鉤2102初始位置處；驅動第二傳導電機，使第二傳導鉤2102俯視順時針旋轉180度，在傳導鉤的作用下，器皿52沿圓周運動，并運動至云臺平板2203上；驅動第二推桿電機2201，使器皿52在推桿的作用下，上升至檢測位置；檢測完成后，驅動第二推桿電機2201，使器皿52在推桿的作用下，下降至云臺平板2203上，并使器皿52的下平面與云臺平板2203的上平面共面；驅動第二傳導電機，使第二傳導鉤2102俯視順時針旋轉180度，在第二傳導鉤2102的作用下，器皿52沿圓周運動，并運動至滑臺2302上；驅動絲桿電機2305，器皿52在滑臺2302對器皿52摩擦力的作用下平移至第一傳導鉤2101位置處；驅動第一傳導電機2103，使第一傳導鉤2101俯視逆時針旋轉180度，在傳導鉤的作用下，器皿52沿圓周運動，并運動至基座3上的初始位置處；

如圖12至圖13，驅動第一直流電機12031，在彈簧拉力作用下，使吸盤1201在吸附器皿上蓋51的情況下沿斜板12041弧度下降，使整個器皿合蓋；驅動第一直流電機12031和第二直流電機12047，在彈簧拉力作用下，使吸盤1201沿斜板12041弧度上升；驅動第一推桿電機1206，使器皿在第一推桿的作用下上升，并使器皿上蓋51上平面與支持盤1106的上平面共面；驅動主電機1101，使旋轉裝置上空出一列器皿孔與此時的器皿共中心線；驅動第一推桿電機1206，使器皿52下平面與支持盤1106的上平面共面；驅動主電機1101，使旋轉裝置恢復初始位置。循環以上流程，便可實現大量器皿的堆棧和傳輸。

本發明設計不僅可以實現器皿的堆棧，而且提高了單克隆挑選儀的挑選通量。本發明采用吸盤原理，即使用真空發生器，產生內外壓差將器皿與上蓋分離，相比于傳統器皿離合方式，該方式適用范圍更廣，可滿足絕大部分器皿離合要求；采用可調節部件，只需調節部分器件的位置，便可適用于不同器皿；采用可分離旋轉部件，方便用戶對空器皿的裝載和搬運；采用導向鉤與直線滑臺相結合的傳輸部分，實現了設備與單克隆挑選儀的柔性組合，提高了單克隆挑選儀的挑選通量；采用堆棧部分與傳輸部分可分離結構，實現了設備的多用途功能。