CN104148126B - 一种自适应退吸头装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种移液装置自动去除移液器吸头的机械部件，具体是一种自适应退吸头装置。该装置包括挂板、调节弹簧、调节螺栓、限位板、底座、挡板和废吸头收集槽，其中挂板安装于退吸头装置的底座上，挂板两端有调节挂板位置的弹簧，弹簧由调节松紧的螺栓固定，挂板在一定范围内可以左右移动。挂板上设有U型凹槽，凹槽前端凸设有导向角。本发明的装置在工作过程中会自适应的配合移液器，如果位置产生左右偏差，适配头会先接触到U型凹槽前端凸设的导向角，适配头继续向内运动，该装置的挂板会由于适配头与导向角接触产生的横向推力自适应的左右移动调节，适应一定范围内的误差，使所有适配头都能顺利到达指定位置，提高了系统的容错度和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及移液器技术领域，尤其涉及一种移液装置自动去除移液器吸头的机械部件，具体的说是一种自适应退吸头装置。
背景技术
生物自动化工作站可以实现高通量吸液、移液和加液，大大地提高了样本的制备效率和准确率；而作为生物自动化工作站的一个核心部件——移液器，需要频繁的更换吸头。在样本的制备过程中，可靠、高效的将使用过的吸头从移液器上取下，可以很好地提高整个样本制备过程的效率，是实现生物自动化工作站高效工作的重要一步。
传统的退吸头装置，挂板固定在其底座上，退吸头动作的完成要依靠移液器机械臂精准的运动，容错度低，对整个移液系统软件控制和硬件设计的要求极高。当系统产生一定误差时，就不能顺利完成退吸头工作：有时由于位置偏差，适配头甚至会直接撞击到退吸头装置上，对仪器造成损害。
不仅如此，在实际操作中，移液器一般每次安装8个吸头甚至更多，吸头与移液器适配头之间的摩擦力较大。传统的退吸头装置通过机械臂的提升，一次将全部吸头退下来(适配头与吸头分离)，机械臂将承受很大的载荷。对于操作频繁的系统而言，这种工作方式对机械臂的承受能力要求极高，机械臂的使用寿命也会受到极大影响，从而大大缩短了退吸头装置整体的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种自适应退吸头装置，可以适应一定范围内的误差，提升系统的容错度和稳定性；同时，可以使吸头分批退下，减少所有吸头同时退下所产生的摩擦力，延长了退吸头装置整体的使用寿命。
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明采取的技术方案为：一种自适应退吸头装置，包括：挂板、调节弹簧、调节螺栓、限位板、底座、挡板和废吸头收集槽；其中挂板安装于退吸头装置的底座上，挂板的左右两端有调节挂板位置的弹簧，弹簧由调节松紧的螺栓固定；挂板在一定范围内(例如，在调节弹簧的弹性范围内)可以左右移动。挂板上设有U型凹槽，凹槽前端凸设有导向角。
优选的，导向角可以是导向圆角或者导向直角，当然也可以是任何可以实现本发明技术方案的其它具有导向功能的几何形状。
在本发明中提到的“导向角”，可以理解为是一个“动作”。在本发明中涉及的导向角一般情况下分为三种：一种是导向圆角，一种是导向直角，一种是导向直角与导向圆角的结合。导向圆角可以认为是两条边或者两个面通过弧线或者弧面连接在一起的动作。导向直角可以认为是两条边或者两个面通过直线或者平面连接在一起的动作。导向直角与导向圆角的结合可以认为是多条边或者多个面既包含通过弧线或者弧面连接在一起的动作(两条边或者两个面)也包含通过直线或者平面连接在一起的动作(两条边或者两个面)。而圆角和直角(此处的直角并非传统意义上的90度直角)就是两个动作生成的几何形状。而上文所述的“动作”所生成的任何几何形状(包括导向圆角或者导向直角或者两者结合，但不局限于此)，其需要满足的唯一条件是：能够使适配头与U型凹槽很自然的自适应接触。如果移液器的位置产生左右偏差，适配头会先接触到U型凹槽前端凸设的导向角，适配头继续向内运动，自适应退吸头装置的挂板会由于适配头与导向角接触产生横向的推力，从而自适应左右移动调节，适应一定范围内的误差，使所有适配头都能顺利到达指定的位置，提升系统的容错度和稳定性。
优选的，挂板上U型凹槽的厚度可以不同，需要吸头优先退下的凹槽可以设置较厚的厚度，可先接触到吸头。
优选的，挂板上U型凹槽下沿设有至少一级台阶。常见的移液器一次携带8个吸头，挂板可以设计为中间四个凹槽下沿设有一级台阶，即中间四个凹槽的整体厚度较厚，在这种情况下，吸头将分两批退下，每一批4个，这样可以减少吸头同时脱落所产生的摩擦力，降低移液器机械臂的工作强度，延长装置整体的使用寿命。
所述的退吸头装置在安装时要先确定位置并固定，防止来回移动。
所述的挂板、限位板、底座和废吸头收集槽均采用耐磨金属材质制成，确保挂板可以在一定范围内自由左右移动。
所述的挡板采用透明材料制成，便于吸头脱落至废吸头收集槽中，易于观察仪器的工作情况。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：
1.本发明的装置可以自适应一定范围内的误差，提升移液系统的容错度和稳定性。
2.本发明的装置通过调节弹簧使挂板可以左右移动，并可以通过螺栓调节弹簧的松紧，调整挂板的初始位置，简化了设备的安装和调节。
3.本发明的装置实现了吸头的分批退下，在完成退吸头工作的同时，减少了移液器机械臂的受力，有利于维护整个系统和延长使用寿命。
4.本发明的装置使用物理的方法完成了退吸头过程的自适应，极大的简化了结构设计过程，效果显著；而且易装配，适用性广泛，可以适用于多种不同型号的移液装置，同时提高移液系统的使用效率，延长其使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例1的整体结构示意图；
图2为本发明实施例1的挂板局部结构示意图；
图2a为本发明实施例1的导向角的放大示意图；
图3a为本发明实施例1的初始工作状态的三维结构示意图；
图3b为本发明实施例1的已完成部分工作状态的三维结构示意图；
图4为本发明实施例2的整体结构示意图；
图5为本发明实施例2的挂板局部结构示意图；
图5a为本发明实施例2的导向角的放大示意图。
图1和图2中标号：1.挂板；2.调节弹簧；3.调节螺栓；4.限位板；5.底座；6.挡板；7.废吸头收集槽；8.移液器；9.适配头；10.吸头；1-1.台阶；1-2.U型凹槽；1-3.导向角。
图4和图5中标号：21.挂板；22.调节弹簧；23.调节螺栓；24.限位板；25.底座；26.挡板；27.废吸头收集槽；28.移液器；29.适配头；30.吸头；2-1.一级台阶；2-2.二级台阶；2-3.U型凹槽；2-4.导向角。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明的一种自适应退吸头装置的基本结构：包括挂板1，调节弹簧2，调节螺栓3，限位板4，底座5，挡板6，废吸头收集槽7，移液器8，适配头9和吸头10；如图2所示，挂板1上设有U型凹槽1-2、U型凹槽前端凸设有导向角1-3、U型凹槽下沿设有一级台阶1-1。其中底座5、挡板6、废吸头收集槽7通过螺栓连接，且废吸头收集槽7通过螺栓固定在工作台的相应位置上。首先将挂板1置于底座5之中，然后将限位板4用螺栓固定在底座5之上，再然后在挂板1两端的圆孔中分别放入调节弹簧2，最后安装调节螺栓3。
挂板1、限位板4、底座5采用铝合金板材制作，挡板6采用透明亚克力板制作；废吸头收集槽7采用不锈钢板材制作。其中移液器8为八通道移液器，适配头9前端可更换吸头10；挂板1上共开有8个U型凹槽1-2，U型凹槽1-2宽度比适配头9直径大0.3mm，比吸头10最大直径小1mm，凹槽1-2前端凸设有导向角1-3，导向角1-3在本实施例中是斜面导向直角，其局部放大图如图2a所示。斜面导向直角1-3的长度为1mm(指的是斜面长度)，允许的误差范围为-1mm——+1mm；中间4个凹槽的下沿设计了一级台阶1-1，台阶1-1的厚度为0.5mm。
该装置具体工作流程如下：首先编写移液器机械臂控制程序，使带有8个吸头10的移液器8靠近自适应退吸头装置，并下降至工作位置(如图3a所示)，适配头9缓慢靠近U型凹槽1-2，如果位置偏差在误差允许的范围之内(由机械臂控制程序设定)，在U型凹槽1-2前端凸设的斜面导向直角1-3的作用下，挂板1根据适配头9的位置进行左右微调，适配头9继续向内靠近，使8个适配头9全部进入挂板1的U型凹槽1-2之内，完成适配头9与自适应退吸头装置的完美结合。之后移液器8的机械臂上提，由于台阶1-1的作用，中间4个吸头10先脱离适配头9(如图3b所示)，随后外侧的4个吸头10脱离，即完成所有8个吸头全部退下的操作。移液器8在机械臂的作用下离开自适应退吸头装置，退吸头过程结束。
实施例2
如图4所示，本发明的另一种自适应退吸头装置的基本结构：包括挂板21，调节弹簧22，调节螺栓23，限位板24，底座25，挡板26，废吸头收集槽27，移液器28，适配头29和吸头30；如图5所示，挂板21上设有U型凹槽2-3、U型凹槽前端凸设有导向角2-4、U型凹槽下沿设有一级台阶2-1和二级台阶2-2。其中，导向角2-4为导向直角与导向圆角的结合，其放大图如图5a所示。其中，挂板1、限位板4、底座5采用不锈钢板材制作，挡板6采用透明亚克力板制作；废吸头收集槽7采用铝合金板材制作。退吸头装置的挂板21如图5所示，适用于十二通道的移液器28，适配头29前端可更换吸头30；挂板21上共开有12个U型凹槽2-3，U型槽宽度比适配头29直径大0.3mm，比吸头30最大直径小1mm，凹槽2-3前端凸设有导向角2-4，导向角2-4是导向直角和导向圆角的结合，凸缘底部一截是斜面导向直角，凸缘顶部一截是弧面导向圆角，斜面导向直角长度为0.21mm，允许的误差范围为-1mm——+1mm；弧面导向圆角的弧半径为1.2mm，弧长为0.94mm，允许的误差范围为-0.1mm——+0.1mm。
中间8个凹槽的下沿设计了一级台阶2-1，高度为0.3mm，其中，内侧的4个凹槽下沿设计了二级台阶2-2，高度为0.3mm。
该装置具体工作流程如下：先编写移液器机械臂控制程序，使带有12个吸头的移液器28靠近自适应退吸头装置，并下降至工作位置(可参照图3a所示)，适配头29缓慢靠近U型凹槽2-3，如果位置偏差在误差允许的范围内，在U型凹槽2-3前端凸设的导向角2-4的作用下，挂板21根据适配头29的位置进行左右微调，适配头29继续向内靠近，使12个适配头29全部进入挂板的U型凹槽2-3中，完成适配头29与自适应退吸头装置的结合，之后移液器28的机械臂上提，由于二级台阶2-2的作用，中间4个吸头30先脱离适配头29，随后由于一级台阶2-1的作用，第二批4个吸头30脱离，最后，外侧的4个吸头30脱离适配头29。移液器28在机械臂的作用下离开自适应退吸头装置，退吸头过程结束。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的范围之内。
Claims (9)
1.一种自适应退吸头装置，包括挂板(1)、调节弹簧(2)、调节螺栓(3)、限位板(4)、底座(5)、挡板(6)和废吸头收集槽(7)；所述调节弹簧(2)由调节螺栓(3)固定于挂板(1)的左右两端，且所述挂板(1)在所述调节弹簧(2)的弹性范围内可以左右移动；所述挂板(1)上设有U型凹槽(1-2)；其特征在于，所述U型凹槽的前端凸设有导向角(1-3)。
2.根据权利要求1所述的一种自适应退吸头装置，其特征在于，所述导向角(1-3)可以是导向圆角或者导向直角。
3.根据权利要求1所述的一种自适应退吸头装置，其特征在于，所述U型凹槽(1-2)的厚度不同。
4.根据权利要求1所述的一种自适应退吸头装置，其特征在于，所述U型凹槽(1-2)的下沿设有至少一级台阶(1-1)。
5.根据权利要求4所述的一种自适应退吸头装置，其特征在于，所述U型凹槽(1-2)的下沿设有二级台阶。
6.根据权利要求1所述的一种自适应退吸头装置，其特征在于，所述挂板(1)、所述限位板(4)、所述底座(5)以及所述废吸头收集槽(7)均采用耐磨金属材质制成。
7.根据权利要求6所述的一种自适应退吸头装置，其特征在于，所述挂板(1)、所述限位板(4)、所述底座(5)以及所述废吸头收集槽(7)采用铝合金板材或者不锈钢板材制成。
8.根据权利要求1所述的一种自适应退吸头装置，其特征在于，所述挡板(6)采用透明材料制成。
9.根据权利要求8所述的一种自适应退吸头装置，其特征在于，所述挡板(6)采用亚克力板材制成。
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