CN100538358C - 双轴驱动框架式回转器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的双轴驱动框架式回转器，包括：外框架；放置于外框架内的同心放置的中框架和内框架；中框架通过安装在外框架左侧壁上的伺服电机的电机轴与外框架旋转地相连；其电机轴穿过外框架右侧壁的另一端上装有导电滑环；中框架上端中心处固定安装一步进电机，步进电机垂向穿过中框架和内框架的电机轴上装有导电滑环；内框架的左右两侧分别安装样品板和光照板；所述光照板装有配有控制光照开关的照明系统；外框架侧壁上还安装有为伺服电机提供工作信号的电机控制器。本发明的装置可使实验样品围绕两个互相垂直的轴旋转，并且转速和加速度随机变化，样品来不及响应重力，生长过程出现类似空间微重力环境的效果，即模拟空间微重力效应。

Description

双轴驱动框架式回转器
技术领域
本发明属于生物技术，空间生物技术和医学工程领域使用的回转器，特别涉及一种生物技术，空间生物技术和医学工程领域使用的双轴驱动框架式回转器。
背景技术：
回转器是一种使受试样品围绕一个轴(通常是水平轴)旋转的装置，它既是一种古老的、目前又换发出新的生命力的设备。早在18世纪初，就有人用回转器作为研究植物向地性的手段；从上世纪60年代人类进入航天时代以来，回转器被广泛用作模拟微重力生物效应的工具，作为细胞和组织培养的常用设备(我国中科院生物物理所研制了产品)；随着美国宇航局约翰逊空间中心发明的细胞培养装置“旋转灌流式”推广应用后(美国公司生产出多种型号产品)，近十年来，在生物学的研究，特别是空间生物学和医学工程研究中，由于该装置可以实现三维培养和高密度培养，大大促进了细胞和组织培养研究的发展。
现有的培养设备大多是单轴旋转的，在实验过程中，其样品的转速、受力情况以及空间位置等都是周期性重复的，个别有双轴旋转的设备，但其一个旋转轴为竖直方向，和离心机类似，其实验结果也有明显的周期性，这些设备在实现微重力效应模拟方面都不太理想，尤其是在对植物胚芽进行实验时，经过单轴旋转的植物胚芽生长有明显的方向，说明受到了重力或是离心力的影响，实验无法达到人们的预期效果。
发明内容
本发明的目的在于：为了克服现有设备微重力效应模拟效果不够好的缺点，满足科研及生产的高质、高效的要求，提出了“双轴驱动框架式回转器”这一发明。
本发明的技术方案如下：
本发明提供的双轴驱动框架式回转器，包括：
一外框架5；
一放置于外框架5之内的同心放置的中框架8和内框架9；
所述中框架8通过安装在外框架5左侧壁上的伺服电机3的电机轴与外框架5旋转地相连；所述伺服电机3的电机轴穿过外框架5右侧壁的另一端上安装有第一导电滑环11，所述伺服电机3配装有的伺服电机减速器4；
所述中框架8上端中心处固定安装一步进电机6，所述步进电机6垂向穿过中框架8和内框架9的电机轴上安装有第二导电滑环14；所述步进电机6配装有的步进电机减速器7；
所述内框架9的左右两侧分别安装样品板13和光照板10；所述光照板10装有配有控制光照开关12的照明系统；
所述外框架5侧壁上还安装有为伺服电机3提供工作信号的电机控制器2。
所述的外框架5固定安装在底座1上。
所述的电机控制器2给伺服电机3提供工作信号，和减速器4一起固定于外框架5上，可带动中框8旋转；步进电机6和减速器7一起固定于中框架8上，可带动内框架9旋转；实验样品放置于内框架9上的样品板13上，光照板10上有照明系统，给样品提供生长所必须的照明，光照开关12控制光照板的照度；工作时，伺服电机3和步进电机6两个电机分别驱动中框架8和内框架9旋转，根据样品的位置和样品特性，选择适当的转速范围，并且转速和加速度随机变化，样品旋转的轨迹将沿圆球面运行。
本发明的双轴驱动框架式回转器的优点如下：可以使被实验样品围绕两个互相垂直的水平轴旋转，并且转速随机变化(由计算机随机数函数在给定范围内产生随机数，经过模拟、优化筛选出两个随机数序列，来控制两个框架的旋转)，实验样品的受力状况和空间位置不会出现周期性重复，而且样品来不及响应重力，生长过程出现类似空间微重力环境的效果，即模拟空间微重力效应。同样，本发明也可以类似单轴回转器，实现定空间位置的实验，从而使一台仪器实现多种实验方式。
附图说明：
附图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
本发明的双轴驱动框架式回转器的结构如附图1所示。本发明提供的双轴驱动框架式回转器，包括：
一外框架5；
一放置于外框架5之内的同心放置的中框架8和内框架9；
所述中框架8通过安装在外框架5左侧壁上的伺服电机3的电机轴与外框架5旋转地相连；所述伺服电机3的电机轴穿过外框架5右侧壁的另一端上安装有第一导电滑环11，所述伺服电机3配装有的伺服电机减速器4；
所述中框架8上端中心处固定安装一步进电机6，所述步进电机6垂向穿过中框架8和内框架9的电机轴上安装有第二导电滑环14；所述步进电机6配装有的步进电机减速器7；
所述内框架9的左右两侧分别安装样品板13和光照板10；所述光照板10装有配有控制光照开关12的照明系统；
所述外框架5侧壁上还安装有为伺服电机3提供工作信号的电机控制器2。
所述的外框架5固定安装在底座1上。
底座1与外框架5可相连为一整体，伺服电机3固定于外框架5上，能驱动中框架8绕水平轴旋转，步进电机6固定于中框架8上，驱动内框架9旋转，内框架9上设有样品板13和照明板10，实验样品放置于样品板13上，照明板上有灯光提供植物生长所需的光照，光照由光照开关12来控制，第一和第二导电滑环11和14的作用是提供静止与转动之间的电信号传输。当两个电机同时工作时，则中框8和内框9同时旋转。则内框上样品的运动轨迹为圆弧，从而使样品实现三维旋转，当两个电机的转速随机变化时，则样品的运动轨迹近乎球形，能够实现微重力效应模拟。

Claims (2)

1、一种双轴驱动框架式回转器，包括：
一外框架(5)；
一放置于外框架(5)之内的同心放置的中框架(8)和内框架(9)；
所述中框架(8)通过安装在外框架(5)左侧壁上的伺服电机(3)的电机轴与外框架(5)旋转地相连；所述伺服电机(3)的电机轴穿过外框架(5)右侧壁的另一端上安装有第一导电滑环(11)，所述伺服电机(3)配装有的伺服电机减速器(4)；
所述中框架(8)上端中心处固定安装一步进电机(6)，所述步进电机(6)垂向穿过中框架(8)和内框架(9)的电机轴上安装有第二导电滑环(14)；所述步进电机(6)配装有的步进电机减速器(7)；
所述内框架(9)的左侧安装样品板(13)；所述内框架(9)的右侧安装光照板(10)；所述光照板(10)装有配有控制光照开关(12)的照明系统；
所述外框架(5)侧壁上还安装有为伺服电机(3)提供工作信号的电机控制器(2)。
2、按权利要求1所述的双轴驱动框架式回转器，其特征在于，所述的外框架(5)固定安装在底座(1)上。
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