CN104101684B - 一种伺服式滴定管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伺服式滴定管，包括外壳和一个储液筒，外壳内设置有一个滴定管电机；滴定管电机的输出轴上固定有一个主动齿轮，主动齿轮上配置有一个由主动齿轮驱动的从动齿轮；从动齿轮固定于外壳内部，且从动齿轮的中心部位开设有与从动齿轮同轴的圆柱形腔，圆柱形腔的内壁上开设有内螺纹，一根直杆从动齿轮的圆柱形腔中穿过，直杆包括螺纹段、第一光杆段和第二光杆段，直杆的螺纹段与圆柱形腔的内螺纹之间以螺纹配合的方式相配合；储液筒的上端固定卡在外壳的内部，直杆的第一光杆段和第二光杆段都插入于储液筒的内腔中。本发明的一种伺服式滴定管，具有可以自动提取一定量的液体、取液精度高等优点。

Description

一种伺服式滴定管

技术领域

本发明涉及一种伺服式滴定管。

背景技术

在粮食、食品等的运输、存储环节中，经常需要随机进行取样检测，以便准确地掌握粮食的品质，及时发现粮食品质问题，以采取相应的解决措施。目前，还常常需要对一些粮食或食物进行基因分析，以确认是否为转基因粮食或食物。这种基因分析的过程中，对粮食或食物的取样要求比较严格，取样后的样品还要粉碎(固体样品)、添加试剂、离心处理、加热或者降温等处理后，才能进行检测和分析。

在检测的过程中，常常需要对液体样品进行定量抽取。传统方式为手工处理，由工作人员用带有刻度的量筒、滴定管等器材，获取液体样品。但是，这种采用量筒或滴定管的获取样品过程中，所取的液体体积需要工作人员通过量筒或者滴定管上的读数读出，读数时要求工作人员的视线与液面平齐，才能比较准确地读取数字。由于采用手动取液的方式，取液时存在或多或少的误差，这就需要反复多次的取液，才能确保取液量精确。人工读取数字时，如果工作人员的视线不能与液面平齐，将会存在一定的取液误差，很难确保取液量精确。总之，这种人工手动取液的方式，存在有费时费力、取液效率低、取液量的精确度较低、劳动强度高等问题。

发明内容

本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种伺服式滴定管，以实现液体样品的自动获取、提高液体样品的取液量精确度。

本发明为解决技术问题采用以下技术方案。

一种伺服式滴定管包括外壳和一个储液筒，所述外壳内设置有一个滴定管电机；所述滴定管电机的输出轴上固定有一个主动齿轮，所述主动齿轮上配置有一个由所述主动齿轮驱动的从动齿轮；所述从动齿轮固定于所述外壳内部，且所述从动齿轮的中心部位开设有与所述从动齿轮同轴的圆柱形腔，所述圆柱形腔的内壁上开设有内螺纹，一根直杆从所述从动齿轮的圆柱形腔中穿过，所述直杆包括螺纹段、第一光杆段和第二光杆段，所述直杆的螺纹段与所述圆柱形腔的内螺纹之间以螺纹配合的方式相配合。

所述储液筒的上端固定卡在所述外壳的内部，所述直杆的第一光杆段和所述第二光杆段都插入于所述储液筒的内腔中；所述储液筒包括上筒和下筒；所述第一光杆段位于所述上筒的内腔之中，所述第二光杆段位于所述下筒的内腔中，所述下筒的内腔用于存储液体。

所述储液筒的下筒的下端设置有一个取液头。

所述外壳包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和第二壳体相互扣合后构成所述外壳。

所述储液筒的上筒的外周面的远离所述下筒的一端上开设有上筒卡槽；所述外壳的内部设置有筋板，所述上筒卡槽卡设在所述筋板上，使得所述储液筒能够卡接在所述外壳之内。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

本发明的一种伺服式滴定管，由所述滴定管电机带动所述主动齿轮转动，主动齿轮带动从动齿轮；所述从动齿轮的圆柱形腔的内螺纹和所述直杆的螺纹段构成类似丝杠螺母的结构；直杆的下段的两个光杆段与所述储液筒的上筒和下筒之间构成类似注射器的结构，通过作为活塞的直杆的两个光杆段的直线移动，可使得下筒的下方的取液头吸取液体。滴定管电机采用步进电机，所述从动齿轮与所述直杆的螺纹段之间采用精密的螺纹配合，可以很精确地控制液体的吸取量，取液量的精度非常高。

本发明的一种伺服式滴定管，具有可以自动提取一定量的液体、取液精度高等优点。

附图说明

图1为本发明的一种伺服式滴定管的立体图。

图2为图1的伺服式滴定管的爆炸图。

图3为图2的伺服式滴定管的储液筒和直杆的主视图。

图4为图3的伺服式滴定管的储液筒和直杆的A-A剖视图

图5为应用了本发明的一种伺服式滴定管的样品自动处理系统的立体图。

图6为图5中的试管托架的立体图。

图7为图6中的试管托架的爆炸图。

图8为图5中的机械手系统的立体图。

图9为图8的机械手系统的爆炸图。

图1～图9中标号为：1工作台，101台面，1011第一侧，1012第二侧，2样品预处理装置，201支架，202试管托架，2021底架，2022升降凸台，2023托架驱动电机，2024立柱，2025托架丝杆，2026凹槽，203样品粉碎装置，2031粉碎电机，2032粉碎头，204固定架，3样品离心装置，4样品温控装置，5机械手系统，501机械手，5011第一机械臂，5012第二机械臂，5013第一机械手电机，5014第二机械手电机，5015机械手夹钳，502机械手固定装置，5021底座，50211底座卡槽，5022顶板，5023立架，5024竖直导轨，5025竖直运动驱动电机，5026齿条，5027齿轮，5028水平导轨，503机械手平移导轨，504竖直丝杠，505机械手卡座，506，507，508，6检测装置，7试管，701试管架，8伺服式滴定管，801外壳，80101第一壳体，80102第二壳体，802储液筒，80201上筒，80202下筒，803滴定管电机，804主动齿轮，805从动齿轮，80501圆柱形腔，806直杆，80601螺纹段，80602第一光杆段，80603第二光杆段，807取液头，808上筒卡槽，809筋板，9试剂添加滴定管，10取液滴定管，11机械手系统平移驱动电机，12机械手平移驱动齿轮，13齿条。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参见图1～图4，一种伺服式滴定管，包括外壳801和一个储液筒802，所述外壳801内设置有一个滴定管电机803；所述滴定管电机803的输出轴上固定有一个主动齿轮804，所述主动齿轮804上配置有一个由所述主动齿轮804驱动的从动齿轮805；所述从动齿轮805固定于所述外壳801内部，且所述从动齿轮805的中心部位开设有与所述从动齿轮805同轴的圆柱形腔80501，所述圆柱形腔80501的内壁上开设有内螺纹，一根直杆806从所述从动齿轮805的圆柱形腔80501中穿过，所述直杆806包括螺纹段80601、第一光杆段80602和第二光杆段80603，所述直杆806的螺纹段80601与所述圆柱形腔80501的内螺纹之间以螺纹配合的方式相配合。

所述储液筒802的上端固定卡在所述外壳801的内部，所述直杆806的第一光杆段80602和所述第二光杆段80603都插入于所述储液筒802的内腔中；所述储液筒802包括上筒80201和下筒80202；所述第一光杆段80602位于所述上筒80201的内腔之中，所述第二光杆段80603位于所述下筒80202的内腔中，所述下筒80202的内腔用于存储液体。

所述储液筒802的下筒80202的下端设置有一个取液头807。

所述外壳801包括第一壳体80101和第二壳体80202，所述第一壳体80101和第二壳体80202相互扣合后构成所述外壳801。

所述储液筒802的上筒80201的外周面的远离所述下筒80202的一端上开设有上筒卡槽808；所述外壳801的内部设置有筋板809，所述上筒卡槽808卡设在所述筋板809上，使得所述储液筒802能够卡接在所述外壳801之内。

所述外壳内的上端，设置有两个卡板；所述从动齿轮设置在两个卡板之间，从动齿轮的两侧分别设置有一个轴承，从动齿轮的两侧的突出端均嵌入在所述轴承内，使得所述从动齿轮可自如地转动。

需要取液时，由所述滴定管电机带动所述主动齿轮转动，主动齿轮带动从动齿轮；所述从动齿轮的圆柱形腔的内螺纹和所述直杆的螺纹段构成类似丝杠螺母的结构，从动齿轮由于是固定在外壳内部的，因此从动齿轮转动时驱动所述直杆沿着所述从动齿轮的轴向直线运动；直杆的下段的两个光杆段与所述储液筒的上筒和下筒之间构成类似注射器的结构，通过作为活塞的直杆的两个光杆段的直线移动，可使得下筒的下方的取液头吸取液体。滴定管电机采用步进电机，所述从动齿轮与所述直杆的螺纹段之间采用精密的螺纹配合，可以很精确地控制液体的吸取量，取液量的精度非常高。

本发明的伺服式滴定管8，可用于样品自动处理系统。如图5-9，样品自动处理系统包括工作台1，在所述工作台1的台面101上设置有样品预处理装置2、样品离心装置3、样品温控装置4、机械手系统5、检测装置6和试管架701。

所述样品预处理装置2包括一个支架201和多个试管托架202，在所述支架201上设置有一个用于粉碎固体样品的样品粉碎装置203和多个伺服式滴定管8；所述伺服式滴定管8包括一个或多个用于向试管7内添加试剂的竖试剂添加滴定管9和一个用于获取试管7内的液体的取液滴定管10；所述样品粉碎装置203和多个伺服式滴定管中的每个所述伺服式滴定管均通过一个固定架204固定设置于所述支架201之上；在所述样品粉碎装置203的下方，设置一个所述试管托架202；所述多个伺服式滴定管中的每一个所述伺服式滴定管的下方，各设置一个所述试管托架202。

所述样品粉碎装置203包括粉碎电机2031和由所述粉碎电机2031驱动的粉碎头2032；所述粉碎电机2031固定于用于固定架204上，所述粉碎头2032设置于所述粉碎电机2031的输出轴上。

所述样品预处理装置2、样品离心装置3、样品温控装置4、试管架检测装置6和试管架701设置于所述工作台1的台面101的第一侧1011，所述机械手系统5设置于所述工作台的台面101的与所述第一侧1011相对的第二侧1012。

如图5所示，所述样品粉碎装置203、试剂添加滴定管9、取液滴定管10、样品离心装置3、样品温控装置4、检测装置6和试管架701由左至右依次设置于所述工作台台面的第一侧(图1中的靠上的一侧)，所述机械手系统5设置于所述工作台面的另一侧(图1中的靠下的一侧)，以便于随时将试管在所述样品粉碎装置、试剂添加滴定管、取液滴定管、样品离心装置、样品温控装置、检测装置6和试管架701之间移动，从而实现整个样品分处理。所述试剂添加滴定管9和所述取液滴定管10均采用伺服式滴定管8。

具体工作时，由工作人员先将放有固体样品的试管放在样品粉碎装置的下方的试管托架上，或者直接将液体样品直接放置在多个试剂添加滴定管的第一个试剂添加滴定管的下方。由样品粉碎装置的所述粉碎装置将试管内的固体样品粉碎，而后由机械手系统将内装粉碎样品的试管移动至多个试剂添加滴定管的第一个试剂添加滴定管的下方的试管托架上。然后由试剂添加滴定管进行第一次试剂添加，再将试管移动至第二个试剂添加滴定管下，进行第二次试剂添加，如此进行多次试剂添加。最后将试管移动至取液滴定管的下方，由取液滴定管获取添加了各种试剂后的试管内的样品分析所需要的液体(比如上清液、浑浊液等)。然后由机械手将被取液后的试管取走，放在试管架上，然后由机械手取一个空试管，将空试管放置在所述取液滴定管的下方，由所述取液滴定管将获取的液体加入空试管，从而获得样品分析所需要的液体。再由机械手将内装样品分析所需要的液体的试管依次移动至样品离心装置、样品温控装置进行离心、温度控制、洗脱及检测，从而获得DNA实验所需要的分析样品。

所述样品自动处理系统的工作方法包括样品粉碎步骤、试剂添加步骤、取液步骤、离心步骤、温控步骤、洗脱步骤及测试步骤；上述步骤根据需要穿插或重复进行。

所述样品粉碎步骤为：将内装固体样品的试管放入所述样品粉碎装置下方的顶升式试管托架的升降凸台上，由托架驱动电机带动所述升降凸台上升，使得样品粉碎装置的粉碎头恰好至于所述试管内，与所述固体样品相接触；所述粉碎电机驱动所述粉碎装置的粉碎头高速转动，将固体样品粉碎成小颗粒物；然后由托架驱动电机带动所述升降凸台下降，机械手系统的机械手夹取内装粉碎后的固体样品的试管，将试管放置到试剂添加滴定管下方的顶升式试管托架的升降凸台上。

所述试剂添加步骤为：试剂添加滴定管下方的顶升式试管托架的升降凸台在托架驱动电机的驱动下上升，使得试剂添加滴定管的下端部接近所述试管的管口，然后由试剂添加滴定管的滴定管电机驱动直杆下移，将储液筒下方取液头内的试剂加入到所述试管内；而后，驱动试剂添加滴定管下方的顶升式试管托架的升降凸台下降，再由机械手系统的机械手夹取加了试剂的试管，放置到下一个试剂添加滴定管下方的顶升式试管托架的升降凸台上或者取液滴定管下方的顶升式试管托架的升降凸台上。

所述取液步骤为：使得取液滴定管下方的顶升式试管托架的升降凸台带动加有试剂的试管上升，使得取液滴定管下端部的取液头插入至试管内的液体中，然后启动取液滴定管的滴定管电机驱动直杆上升，将所要获取的样液吸入所述取液头内；然后使得升降凸台下降，由机械手系统的机械手夹取已经取液的试管，放置到试管架上；然后，机械手系统的机械手夹取一个空试管放置到取液滴定管下方的顶升式试管托架的升降凸台上；使得取液滴定管下方的顶升式试管托架的升降凸台带动空试管上升，使得取液滴定管下端部的取液头接近所述空试管的管口，然后启动取液滴定管的滴定管电机驱动直杆下降，将储液筒的下筒内的样液注入所述空试管之内；再使得升降凸台下降，由机械手系统的机械手夹取注入了样液的试管，放入样品离心装置或样品温控装置之内。

所述离心步骤为：启动样品离心装置，开始进行样液离心操作；在样品离心装置运行预定的工作时间后停止，再由机械手系统的机械手夹取离心操作后的试管，放入样品温控装置之内。

所述温控步骤：启动温控装置，使得温控装置保持在预设的高位温度值；温控装置保持预设的高位温度值的恒温状态，经过预定的工作时间后，温控装置将温度降至低位温度值；温控装置保持预设的低位温度值的恒温状态，经过预定的工作时间后，上述步骤根据需要可以重复一次或多次，然后由机械手系统的机械手夹取离心和温控操作后的试管，由工作人员将装有样液的试管取走进行下一步的检测分析操作。

所述洗脱步骤：启动所述机械手系统的机械手夹取温控操作后的试管，由所述机械手系统的驱动装置驱动所述机械手将试管放置于废液桶上方，由所述机械手系统的第二机械手电机驱动所述机械手夹钳翻转180°将试管内液体倒入所述废液桶中，再由所述机械手将空试管翻转180°，然后放置于所述试剂添加滴定管下方试管托架，由所述试剂添加滴定管添加颜色显示试剂，再由所述机械手将试管放置于所述检测装置中。

所述测试步骤：机械手夹取装有样液的试管，然后将其放入检测装置内；机械手通过伺服式滴定管向装有样液的试管内添加颜色显示物质，检测装置开启特定波长的光源照射试管，检测装置光电信号接收端根据信号的强弱判断样液中是否有目标物质的存在及数量多少。

所述机械手系统5包括机械手501、机械手固定装置502和机械手平移导轨503；所述机械手平移导轨503固定于所述工作台1的台面101上；所述机械手固定装置502设置于所述机械手平移导轨503上并能够沿着所述机械手平移导轨503的长度方向直线移动；所述机械手固定装置502包括底座5021、顶板5022、立架5023、竖直导轨5024和竖直运动驱动电机5025；所述竖直运动驱动电机5025的输出轴上设置有一个竖直丝杠504；所述机械手伸缩装置5020固定于所述机械手固定装置上；所述机械手伸缩装置包括伸缩装置固定板、水平导轨5028、齿条5026和伸缩运动驱动电机5027。

所述底座5021通过底座5021下方的底座卡槽50211卡接于所述机械手平移导轨503上并能够沿着所述机械手平移导轨503的长度方向直线移动；所述机械手伸缩装置5020下方设置伸缩装置固定板，所述伸缩装置固定板上设置水平导轨5028、伸缩运动驱动电机5027及齿轮，所述齿条5026固定于所述底座5021上；所述机械手伸缩装置通过所述伸缩运动驱动电机5027驱动，通过所述齿轮齿条5026传动沿着水平导轨5028在所述工作台宽度方向运动。

所述立架5023固定于所述底座5021上，所述顶板5022固定设置于所述立架5023的顶端；所述立架5023上设置有所述竖直导轨5024；所述竖直导轨5024上设置有一个卡接于所述竖直导轨5024上且可沿着所述竖直导轨5024在竖直方向上下移动的机械手卡座505；所述机械手501固定于所述机械手卡座505上；所述机械手卡座505与所述竖直丝杠504之间以螺纹配合的方式套设于所述竖直丝杠504上，由所述竖直丝杠504驱动所述机械手卡座505沿着所述竖直丝杠504的轴向(即竖直方向)运动。

所述机械手可在所述机械手平移导轨上平移运动，使得机械手能够在工作台长度方向上移动，所述机械手可在所述水平导轨上平移运动，使得机械手能够在工作台宽度方向上移动，使得机械手能在不同位置对所述样品粉碎装置、试剂添加滴定管、取液滴定管、样品离心装置、样品温控装置和所述试管架上的试管进行操作。机械手卡座可在竖直导轨上设置移动，使得机械手可在竖直方向上移动。

机械手系统5的下端设置有一个机械手系统平移驱动电机11，所述机械手平移驱动电机11的输出轴上设置有一个机械手平移驱动齿轮12，所述机械手平移驱动齿轮12与所述机械手平移导轨503上的一根齿条13之间相啮合。由机械手系统平移驱动电机11驱动机械手平移驱动齿轮12转动，从而带动所述机械手系统在所述机械手平移导轨503直线移动。

所述机械手包括第一机械臂5011和第二机械臂5012；所述第一机械臂5011固定于所述机械手卡座505上，由第一机械手电机5013驱动；所述第二机械臂5012固定于第一机械臂5011的末端，所述第二机械臂5012由所述第二机械手电机5014驱动；在所述第二机械臂5012的末端固定有一个机械手夹钳5015，由所述机械手夹钳5015夹持各种试管7。

所述试管托架202包括底架2021、用于放置试管7的升降凸台2022，所述底架2021上固定有一个托架驱动电机2023和多根立柱2024；所述托架驱动电机2023的输出轴上设置有一根托架丝杆2025；所述升降凸台2022套设于所述托架丝杆2025和所述立柱2024上，并能够沿着所述托架丝杆2025和所述立柱2024的长度方向直线移动；所述升降凸台2022的顶面上设置有多个用于放置试管7的凹槽2026。

所述试管托架包括了一个可上下运动的升降凸台，试管设置于升降凸台上，使得试管可实现上下升降，以便于机械手夹取试管。所述升降凸台与所述托架丝杆之间以螺纹配合。当托架丝杆转动时，驱动所述升降凸台上下移动。当需要下降或上升试管时，启动托架驱动电机即可。

Claims (4)

1.一种伺服式滴定管，其特征是，包括外壳(801)和一个储液筒(802)，所述外壳(801)内设置有一个滴定管电机(803)；所述滴定管电机(803)的输出轴上固定有一个主动齿轮(804)，所述主动齿轮(804)上配置有一个由所述主动齿轮(804)驱动的从动齿轮(805)；所述从动齿轮(805)固定于所述外壳(801)内部，且所述从动齿轮(805)的中心部位开设有与所述从动齿轮(805)同轴的圆柱形腔(80501)，所述圆柱形腔(80501)的内壁上开设有内螺纹，一根直杆(806)从所述从动齿轮(805)的圆柱形腔(80501)中穿过，所述直杆(806)包括螺纹段(80601)、第一光杆段(80602)和第二光杆段(80603)，所述直杆(806)的螺纹段(80601)与所述圆柱形腔(80501)的内螺纹之间以螺纹配合的方式相配合；

所述储液筒(802)的上端固定卡在所述外壳(801)的内部，所述直杆(806)的第一光杆段(80602)和所述第二光杆段(80603)都插入于所述储液筒(802)的内腔中；所述储液筒(802)包括上筒(80201)和下筒(80202)；所述第一光杆段(80602)位于所述上筒(80201)的内腔之中，所述第二光杆段(80603)位于所述下筒(80202)的内腔中，所述下筒(80202)的内腔用于存储液体；

需要取液时，由所述滴定管电机带动所述主动齿轮转动，主动齿轮带动从动齿轮；所述从动齿轮的圆柱形腔的内螺纹和所述直杆的螺纹段构成类似丝杠螺母的结构，从动齿轮由于是固定在外壳内部的，因此从动齿轮转动时驱动所述直杆沿着所述从动齿轮的轴向直线运动；直杆的下段的两个光杆段与所述储液筒的上筒和下筒之间构成类似注射器的结构，通过作为活塞的直杆的两个光杆段的直线移动，可使得下筒的下方的取液头吸取液体。

2.根据权利要求1所述的一种伺服式滴定管，其特征是，所述储液筒(802)的下筒(80202)的下端设置有一个取液头(807)。

3.根据权利要求1所述的一种伺服式滴定管，其特征是，所述外壳(801)包括第一壳体(80101)和第二壳体(80102)，所述第一壳体(80101)和第二壳体(80102)相互扣合后构成所述外壳(801)。

4.根据权利要求1所述的一种伺服式滴定管，其特征是，所述储液筒(802)的上筒(80201)的外周面的远离所述下筒(80202)的一端上开设有上筒卡槽(808)；所述外壳(801)的内部设置有筋板(809)，所述上筒卡槽(808)卡设在所述筋板(809)上，使得所述储液筒(802)能够卡接在所述外壳(801)之内。