CN110293021A - 一种生物传感器电极自动覆膜机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物传感器电极自动覆膜机，由承载基座，自动送料系统，覆膜系统，动力控制系统，显示及控制系统，氛围监测系统，工件监测系统组成。与现有技术相比，本发明的自动化的覆膜工序，不但提高生产效率，而且能够保证膜厚、覆膜长度的一致性，提高覆膜质量，并且可减少膜液挥发，节省成本。

Description

一种生物传感器电极自动覆膜机

技术领域

本发明涉及一种涉及传感器电极自动覆膜设备，特别是毛细针状电极的覆膜设备。

背景技术

目前，随着生命科学的发展，生物传感器得到很广泛的应用，生物传感器是利用传感器电极上的生物分子与被检测对象中的某些物质产生反应而生成相应的信号来分析利用的。常见的生物传感器，通常采用非常细的金属丝或者聚合物薄片为载体，再涂覆生物分子，聚合物等。当下，传感器电极上覆膜一般采用开放式的手工覆膜或者涂涮的方式，导致溶液的浪费，并且不能保证膜厚、覆膜长度的一致性，生物传感器达不到效好的性能。此外，有些生物分子、膜液需要在特定的氛围下进行涂覆。有些生物分子、膜液极易挥发，需要在密闭的腔体中涂覆等。这些特定的生物传感器电极制备条件，导致生产效率低，生产成本高等。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种生物传感器电极自动覆膜机。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种生物传感器电极自动覆膜机，包括承载基座、自动送料系统、覆膜系统；所述承载基座包括水平基板、机架、总开关，机架安装于水平基板上，总开关位于机架上，所述自动送料系统、覆膜系统、动力控制系统、显示及控制系统均设置在机架内；所述自动送料系统包括缓冲区、x轴模组以及夹爪模块，x轴模组上部设置有带动夹爪模块移动的第一光轴，所述缓冲区内设置有工作台、工件放置架、工件切换模组、缓冲区气氛盒、缓冲门，工作台固定于工件切换模组之上，工件放置架置于工作台之上，工件切换模组可在Y轴方向移动，所述缓冲门可闭合的连通覆膜系统；所述覆膜系统由覆膜动力系统、膜液盒盖动力系统以及封闭的工作区组成，覆膜动力系统包括XZ轴模组、密封套以及第二光轴，密封套安装在工作区上部，第二光轴穿过工作区，第二光轴上端连接XZ轴模组，下端位于工作区内，所述工作区内设有工件夹头、膜液盒、膜液盒盖、气氛盒，膜液盒盖盖合于膜液盒，气氛盒位于膜液盒下部，工件夹头位于工作区内顶部，工件夹头连接于第二光轴。

作为进一步的优选方案，所述水平基板底部具有脚垫，所述机架侧部具有风扇。

作为进一步的优选方案，所述夹爪模块分为夹爪收紧装置以及夹爪，夹爪安装在夹爪收紧装置上，所述第一光轴固定连接于夹爪收紧装置；所述夹爪模块外设置有密封块，第一光轴贯穿密封块，缓冲区与密封块组装成一个封闭区域。

作为进一步的优选方案，所述缓冲区还包括上部的第一开合门、侧部的第二开合门、用于控制缓冲门的升降机构，缓冲区上部设置有用于控制升降机构的动力系统。

作为进一步的优选方案，所述覆膜系统还包括覆膜动力系统、膜液盒盖动力系统、第三光轴，覆膜动力系统位于工作区后侧上方，通过安装固定在膜动力系统上的第三光轴，可使得工件区中的工件夹头在XZ轴方向运动；膜液盒盖动力系统位于工作区后侧下方，通过固定在膜液盒盖动力系统的第三光轴，可使得膜液盒盖实现Y轴方向的开合。

作为进一步的优选方案，所述工作区还包含第三开合门以及视窗。

作为进一步的优选方案，还包括显示及控制系统、氛围监测系统和工件监测系统；所述显示及控制系统包括显示器，按钮以及急停开关；所述氛围监测系统包括显示控制器和气体浓度传感器，气体浓度传感器位于工作区内；所述工件监测系统包括开合门传感器、放置架传感器、工件位置传感器、工件切换模组传感器、缓冲门传感器，开合门传感器位于第一开合门处，放置架传感器位于工作台处，工件位置传感器位于工件放置架右上侧，安装固定在缓冲区右侧的门板上，工件切换模组传感器位于工件切换模组右下方，安装固定在缓冲区右侧的门板上，缓冲门传感器位于缓冲门处。

与现有技术相比，本发明的一种生物传感器电极自动覆膜机，与开放式的手工覆膜或者涂涮的方式相比，不但提高生产效率，而且能够保证膜厚、覆膜长度的一致性，提高覆膜质量。此外，多重封闭式的工作及缓冲区，可以有效的防止腔体内溶液的挥发（特别是部分溶液十分贵重），保持一种相对可靠的氛围，进一步提高了生产效率，降低了因溶液挥发造成的成本。

附图说明

图1为本发明正视图；

图2 为自动送料系统结构示意图；

图3为覆膜系统结构示意图；

图4 为本发明俯视图；

图5 为本发明左视图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选技术方案。

一种生物传感器电极自动覆膜机，承载基座1，自动送料系统2，覆膜系统3，动力控制系统4，显示及控制系统5，氛围监测系统6，工件监测系统7这几部组成。

承载基座1，包含水平基板100，脚垫110，机架120，风扇130，总开关140。其中，一体的机架120与水平基板100用螺丝固定连接，水平基板保证自动送料系统2以及覆膜系统6的结构稳定性及运动精度。水平基板100底部设有6粒可调脚垫110，可根据现场摆放场地来调整水平。风扇130开启后，可降低设备内部零件工作温度。总开关140与主电源相连，可实现设备电源的开关。

自动送料系统2，由缓冲区200、x轴模组210以及夹爪模块220组成。夹爪模块220与x轴模组的光轴211之间通过螺钉固定连接。缓冲区200与密封块230组装成一个密封区域，在x轴模组210的带动下，夹爪模块220可在此密封区内沿x轴方向移动。

夹爪模块220，包含有夹爪收紧装置221以及夹爪222，当夹爪模块220运动在预定位置时，收紧装置221会启动，从而夹爪222能够夹持住工件，带着工件沿着x轴方向运动。

缓冲区200，包含开合门201、开合门202、缓冲门203、工件放置架204、工件切换模组205、缓冲区气氛盒206，降机构207，升降机构的动力系统208，工作台209。开合门201和通过上部的把手提拉打开，用于取放工件。开合门202可通过旋开2粒螺钉打开，用于取放气氛盒206，更换其中的溶液。

缓冲门203，位于缓冲区200和工作区300之间。通过位于缓冲区内部的升降机构207实现缓冲门的开合。升降机构的动力系统208位于缓冲区外部。通过同步带和电极带动升降机构运动。

工件放置架204，工件放置架用于放置工件8，员工可以在外部安装好工件后，连同工件放置架204一起放入缓冲区工作台209。工件在放置架中仅可从左侧移动，即在夹爪222作用下往工作区300移动。

工作台209位于工件切换模组205之上，用螺钉固定。工作台209上可放置2个工件放置架204，一个放置架用来放置待覆膜的工件，另一个空放置架用来回收已经覆膜完成的工件。工件切换模组205可在Y轴方向移动。使得放置架204正对着工作位（此时工件可以进入到工作区或者从工作区退回到放置架上）。

缓冲区气氛盒206，其中存放的溶液挥发后会保持缓冲区中氛围。在工作区和缓冲区之间有一扇缓冲门，当工件经过时，缓冲门会暂时开打开，此时由于工作区和缓冲区氛围相当，因此工作区氛围改变很小。

覆膜系统3，由工作区300、覆膜动力系统310以及膜液盒盖动力系统320组成。覆膜动力系统310以及膜液盒盖动力系统320均位于工作区300外面，分别通过光轴311和光轴321与工作区内部机构相连接，为内部提供动力。

覆膜动力系统310，由XZ轴模组313、密封套312以及光轴311组成。XZ轴模组313与机架120通过螺钉固定，以保证结构稳定性及运动精度。在XZ轴模组带动下，位于工作区的工件8可以在X轴以及Z轴方向移动。从而实现工件运送以及电极覆膜动作。

密封套312，用于连接光轴311以及工作区300。密封套312采用软性材料，比如硅胶等。光轴311在XZ轴模组313作用下发生水平移动时，密封套312可以提供足够的形变量，以保持工作区密封状态。

工作区300，包含开合门301、视窗302、工件夹头303、膜液盒304、膜液盒盖305、气氛盒306。开合门301可通过旋开中间1粒螺钉打开，用于取放膜液盒304以及气氛盒306，更换其中的溶液。所述的视窗302材料为透明可视材料，优选地为玻璃或者亚克力，通过视窗302可以看到内部工作状态。

工件夹头303，用于夹持固定工件。夹爪222带着工件进入工作区，并将工件推入到夹头303中。夹头303与光轴311通过螺钉零件，在光轴带动下，实现工件运送以及电极覆膜动作。

膜液盒304，放置在气氛盒306上，与气氛盒通过销钉连接。因此可与气氛盒一起取放，也可以单独取放。膜液盒304内盛放用于涂膜的膜液。上部盖有膜液盒盖305。

膜液盒盖305，与膜液盒盖动力系统320通过光轴321连接。当工件下降覆膜时，膜液盒盖会在控制系统4的控制下，自动打开。当工件覆膜完成后，工件离开膜液盒一定距离时，膜液盒盖会自动关闭，以减少膜液的挥发。

气氛盒306，其中存放的溶液挥发后会保持工作区中氛围。当膜液盒盖305打开时，工作区内的氛围能进一步减少膜液的挥发。

动力控制系统4，通过电脑编程控制，可实现在工作台209上的放置架204自动切换位置，可实现夹爪222自动取送料，可实现缓冲门203自动开合，可实现工作区夹头303x轴方向运送工件，可实现膜液盒盖305自动开合，可实现夹头带着工件自动升降涂膜，并通过改变下降高度以及下降速度，实现不同膜层长度和膜层厚度。

显示及控制系统5，包含显示器501，按钮502以及急停开关503。所述的显示器501能够显示电极涂膜高度以及升降速度，能够显示设备目前运行状态以及涂膜步骤，能够显示目前设备所设置参数等。所述的按钮502，能够启动停止涂膜进程，能够调节设备参数，能够切换至手动模式进行涂膜等。所述的急停开关503，在出现故障和问题时，能够迅速关闭设备。从而保护工件以及设备受损。

氛围监测系统6，主要包括气体浓度传感器601以及显示控制器600。气体浓度传感器601安装于工作区内部，用于监测气氛盒306内溶液所挥发气体的浓度，即上面所说的工作区氛围。气体浓度传感器601外部与显示控制器600以及动力控制系统4相连接。显示控制器600可以显示当前工作区所监测气体浓度。也可以设置氛围范围，当工作区氛围超出设定值时，动力系统将停止工件运动，直至工作区氛围恢复到设定值。

工件监测系统7，包含开合门传感器700，放置架传感器710，工件位置传感器720，工件切换模组传感器730，缓冲门传感器740。

开合门传感器700，能够探测开合门201的状态，当开合门201打开时，动力控制系统4将停止缓冲区的工件运动，工作区的并不会受到影响。防止员工在缓冲区工作时，将手伸入其中，产生危险。

放置架传感器710，能够探测放置架放置状态，如果没有安装放置架或者放置架放置错误，就算员工按了启动按钮后，系统也不会继续工作。可有效放置由于漏装，错装造成的危险。

工件位置传感器720，是一个接近式传感器。能够探测放置架上工件位置。当待覆膜工件的那个放置架所对应的传感器探测到时，夹爪222才会夹取工件，并将工件送入工作区的夹头303中。当回收工件的那个放置架所对应的传感器未探测到时，即放置架上无工件时，夹爪222才会进入工作区，将覆膜完成的工件夹取带回放置架上。上述过程中，由工件切换模组传感器730探测放置架所处工位，并对应切换2个放置架的位置，实现循环操作。

缓冲门传感器740，能够探测缓冲门203开启/闭合状态，只有当工件需要经过时，才开启。

使用时，在设备外部，将工件8装入其中一个放置架204中；打开开合门201，此时开合门传感器700探测到开合门开启，动力控制系统4将停止缓冲区的所有运动；将两个放置架204（一个带有工件8，一个是空的），一起放入缓冲区的工作台209上。此时，放置架传感器710能够探测到放置架的状态。当开合门201关闭后，按502按钮后，设备开始自动覆模。

工件位置传感器720会先探测放置架上工件位置。如果满足条件，则由工件切换模将待覆膜的放置架移动到工作位。此时夹爪222会向X轴方向移动，并夹取工件。并带着工件向工作区移动。同时XZ轴模组313会向靠近缓慢门方向移动。当2者都接近缓冲门时，缓冲门203会打开，从而夹爪222能够将工件送入到工作区的夹头303中。

接着夹爪222后退回缓冲区，缓冲门关闭。此时氛围监测系统6会监测工作区内部氛围，如果在设定值范围内，则XZ轴模组313先会向X轴远离缓冲门方向移动，将工件运送到覆膜指定位置。接着XZ轴模组313会以设定好的可变速度下降。当下降到指定高度时，膜液盒盖305会自动打开。工件继续下降，电极进入膜液盒304的膜液中，一段时间后，XZ轴模组313会以设定好的可变速度上升。并将工件运送到缓冲门附件。

此时，工件位置传感器720会先探测放置架上工件位置。如果满足条件，则由工件切换模将回收的放置架移动到工作位。缓冲门203打开，夹爪222将覆膜完成的工件夹取带回放置架上，并退回原点。缓冲门关闭。此时显示器501将显示覆膜已完成，提示员工取出已覆膜完成的工件，系统暂停工作。

当员工将已覆膜完成的放置架取出，并将空放置架放回时，显示器501将提示可进行下一次覆膜操作。

其中，工件在工作区覆膜的时候，可将缓冲区的待覆膜的放置架（此时为空，工件被送入了工作区）取出，放入新工件后，再次放入缓冲区的工作台209上。

进一步的，本发明的一种生物传感器电极自动覆膜设备，该设备设有三层重密闭空间以减少膜液挥发，覆膜过程由可以编程的电脑控制器控制电机进行，可以根据需要控制电极针覆膜的速度控制覆膜的厚度，控制电机进给的深度来控制覆膜的长度，可根据不同的需求来编程控制。

所述的三重密闭空间，第一层：膜液盒上部设有可自动开合的膜液盒盖。当电极要进行覆膜时，由电机带动膜液盒盖自动开启，当覆膜完成后，膜液盒盖会自动关闭。因此可以最大限度的阻止膜液的挥发。

所述的三重密闭空间，第二层：工作区是可开启的密闭空间，并在工作区中放有气氛盒保持覆膜过程中工作区氛围，从而减少膜液挥发。

所述的三重密闭空间，第三层：在工作区和设备外部之间设有缓冲区，缓冲区中放有气氛盒206，该气氛盒中存放的溶液和工作区中的相同，挥发后会保持缓冲区中氛围。在工作区和缓冲区之间有一扇缓冲门，当工件经过时，缓冲门会暂时开打开，此时由于工作区和缓冲区氛围相当，因此工作区氛围改变很小

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，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保护范围之内。

Claims (7)

1.一种生物传感器电极自动覆膜机，其特征在于：包括承载基座（1）、自动送料系统（2）、覆膜系统（3）；所述承载基座（1）包括水平基板（100）、机架（120）、总开关（140），机架（120）安装于水平基板（100）上，总开关（140）位于机架（120）上，所述自动送料系统（2）、覆膜系统（3）、动力控制系统（4）、显示及控制系统（5）均设置在机架（120）内；所述自动送料系统（2）包括缓冲区（200）、x轴模组（210）以及夹爪模块（220），x轴模组（210）上部设置有带动夹爪模块（220）移动的第一光轴（211），所述缓冲区（200）内设置有工作台（209）、工件放置架（204）、工件切换模组（205）、缓冲区气氛盒（206）、缓冲门（203），工作台（209）固定于工件切换模组（205）之上，工件放置架（204）置于工作台（209）之上，工件切换模组（205）可在Y轴方向移动，所述缓冲门（203）可闭合的连通覆膜系统（3）；所述覆膜系统（3）由覆膜动力系统（310）、膜液盒盖动力系统（320）以及封闭的工作区（300）组成，覆膜动力系统（310）包括XZ轴模组（313）、密封套（312）以及第二光轴（311），密封套（312）安装在工作区（300）上部，第二光轴（311）穿过工作区（300），第二光轴（311）上端连接XZ轴模组（313），下端位于工作区（300）内，所述工作区（300）内设有工件夹头（303）、膜液盒（304）、膜液盒盖（305）、气氛盒（306），膜液盒盖（305）盖合于膜液盒（304），气氛盒（306）位于膜液盒（304）下部，工件夹头（303）位于工作区（300）内顶部，工件夹头（303）连接于第二光轴（311）。

2.根据权利要求1所述的一种生物传感器电极自动覆膜机,其特征在于：所述水平基板（100）底部具有脚垫（110），所述机架（120）侧部具有风扇（130）。

3.根据权利要求1所述的一种生物传感器电极自动覆膜机,其特征在于：所述夹爪模块（220）分为夹爪收紧装置（221）以及夹爪（222），夹爪（222）安装在夹爪收紧装置（221）上，所述第一光轴（211）固定连接于夹爪收紧装置（221）；所述夹爪模块（220）外设置有密封块（230），第一光轴（211）贯穿密封块（230），缓冲区（200）与密封块（230）组装成一个封闭区域。

4.根据权利要求3所述的一种生物传感器电极自动覆膜机,其特征在于：所述缓冲区（200）还包括上部的第一开合门（201）、侧部的第二开合门（202）、用于控制缓冲门（203）的升降机构（207），缓冲区（200）上部设置有用于控制升降机构（207）的动力系统（208）。

5.根据权利要求4所述的一种生物传感器电极自动覆膜机,其特征在于：所述覆膜系统（3）还包括覆膜动力系统（310）、膜液盒盖动力系统（320）、第三光轴（321），覆膜动力系统（310）位于工作区（300）后侧上方，通过安装固定在膜动力系统（310）上的第三光轴（321），可使得工件区中的工件夹头在XZ轴方向运动；膜液盒盖动力系统（320）位于工作区后侧下方，通过固定在膜液盒盖动力系统（320）的第三光轴（321），可使得膜液盒盖（305）实现Y轴方向的开合。

6.根据权利要求5所述的一种生物传感器电极自动覆膜机,其特征在于：所述工作区（300）还包含第三开合门（301）以及视窗（302）。

7.根据权利要求5所述的一种生物传感器电极自动覆膜机,其特征在于：还包括显示及控制系统（5）、氛围监测系统（6）和工件监测系统（7）；所述显示及控制系统（5）包括显示器（501），按钮（502）以及急停开关（503）；所述氛围监测系统（6）包括显示控制器（600）和气体浓度传感器（601），气体浓度传感器（601）位于工作区（300）内；所述工件监测系统（7）包括开合门传感器（700）、放置架传感器（710）、工件位置传感器（720）、工件切换模组传感器（730）、缓冲门传感器（740），开合门传感器（700）位于第一开合门（201）处，放置架传感器（710）位于工作台（209）处，工件位置传感器（720）位于工件放置架（204）右上侧，安装固定在缓冲区（200）右侧的门板上，工件切换模组传感器（730）位于工件切换模组（205）右下方，安装固定在缓冲区（200）右侧的门板上，缓冲门传感器（740）位于缓冲门（203）处。