CN111660365B - 琼脂糖凝胶板打孔装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种琼脂糖凝胶板打孔装置及其控制方法，装置包括支架，所述支架包括自上而下依次设置的顶板、支撑板以及底板，所述底板具有供琼脂糖凝胶板放置的放置面；升降单元，升降单元包括驱使支撑板上下升降的至少一个支撑板升降组件以及驱使顶板上下升降的至少一个顶板升降组件；以及若干个针管，所述针管内设置有负压组件，所述负压组件包括可在所述打孔管内上下移动的活塞以及下端与该活塞连接的活塞杆，各所述活塞杆上端穿过所述打孔管后与所述顶板固定，所述打孔管上端开设有供所述活塞杆穿过的通孔，所述针管与所述支撑板固定，其包括压力感应器和信号处理系统。本发明能够满足根据不同实验的实际要求，快速打出所需要的孔洞。

Description

琼脂糖凝胶板打孔装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及实验设备技术领域，尤其是一种琼脂糖凝胶板打孔装置及其控制方法。

背景技术

凝胶电泳在生物学研究领域一直是常规实验之一，研究人员可以通过电泳实验直接了解核酸纯度、片段大小等信息，在实验操作中，需要在已凝固的琼脂糖或聚丙烯酰胺凝琼脂糖凝胶板上打孔，并将待检测的样本放入打好的孔洞中。

常用的打孔方式主要有玻璃管打孔法、梳子打孔法。在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题，玻璃管打孔法先将已凝固的琼脂糖凝胶板放于打孔模板图纸上，再用中空的玻璃管在琼脂糖凝胶板打孔，最后再将孔内的琼脂糖挑出，但是，打孔时玻璃管插入琼脂糖凝胶板歪斜时，会影响实验判定结果，在玻璃管打孔后，还需要挑出孔内的琼脂糖，非常费时费力。梳子打孔法是在琼脂糖胶液凝聚之前将梳子插入到胶液里面，待胶凝固之后，拔出梳子，就形成了孔洞，由于梳子的齿数是固定的，只能在琼脂糖凝胶板上形成固定数量的孔洞，不能根据实验的实际需要制作出不同数量的孔洞。因此，需要一种装置对琼脂糖凝胶板进行打孔，能根据实验的实际需要调整孔洞数量，且能将孔洞的琼脂糖吸走。

发明内容

为解决上述技术问题的至少之一，本发明的目的在于：提供一种琼脂糖凝胶板打孔装置及其控制方法，能够满足不同实验的实际要求，快速打出所需要的孔洞，并将孔洞的琼脂糖吸走。

第一方面，本发明实施例提供了：

支架，所述支架包括自上而下依次设置的顶板、支撑板以及底板，所述底板具有供琼脂糖凝胶板放置的放置面；

升降单元，所述升降单元包括驱使所述支撑板上下升降的至少一个支撑板升降组件以及驱使所述顶板上下升降的至少一个顶板升降组件；以及

若干个针管，所述针管包括打孔管和打孔枪头，所述打孔枪头包括下部的枪头管体以及上部的变径管体，所述变径管体的管径自下向上渐缩，所述变径管体包括大头端和小头端，所述变径管体的小头端插入到所述打孔管内以使所述变径管体卡紧在所述打孔管上，所述变径管体外壁与所述打孔管内壁之间具有容纳腔隙，所述针管内设置有负压组件，所述负压组件包括可在所述打孔管内上下移动的活塞以及下端与该活塞连接的活塞杆，各所述活塞杆上端穿过所述打孔管后与所述顶板固定，所述打孔管上端开设有供所述活塞杆穿过的通孔，所述针管与所述支撑板固定；

重力感应器，安装在所述底板供琼脂糖凝胶板放置的放置面；

信号处理系统，分别与所述重力感应器、支撑板升降组件和顶板升降组件连接，所述信号处理系统根据所述重力感应器的输出信号，控制所述支撑板升降组件和顶板升降组件的伸缩状态。

在可选或优选的实施例中，所述装置包括音响，所述音响与所述信号处理系统连接；

所述信号处理系统在接收到启动信号时，获取重力感应器的输出信号作为第一信号，若第一信号表征的压力值小于第一阈值，控制所述音响产生第一提醒音。

在可选或优选的实施例中，若第一信号表征的压力值大于等于第一阈值，所述信号处理系统记录此时第一信号表征的压力值作为第一压力值，控制支撑板升降组件下降直到第一信号表征的压力值大于所述第一压力值，控制支撑板升降组件停止下降，控制顶板升降组件上升，以使琼脂糖被抽入针管。

在可选或优选的实施例中，包括：所述支撑板升降组件为设置在所述底板与支撑板之间的液压油缸或气缸，所述顶板升降组件为设置在所述支撑板和所述顶板之间的液压油缸或气缸。

在可选或优选的实施例中，所述活塞杆上端连接有活塞柄，所述顶板具有供各所述活塞柄水平滑动的第三槽，所述针管设置有环形凸缘，所述支撑板具有供所述环形凸缘水平滑动的第二槽。

在可选或优选的实施例中，所述第二槽和所述第三槽均开设有置入口，所述置入口设置有锁定开关。

在可选或优选的实施例中，所述支撑板和/或所述顶板标识有刻度。

在可选或优选的实施例中，所述变径管体与所述打孔管之间设置有薄膜。

在可选或优选的实施例中，所述打孔管外壁设置有第一按压部，所述枪头管体设置有第二按压部。

第二方面，本发明实施例提供了：

一种琼脂糖凝胶板打孔装置的控制方法，包括以下步骤：

在接收到启动信号时，获取重力感应器的输出信号作为第一信号；

若第一信号表征的压力值大于等于第一阈值，所述信号处理系统记录此时第一信号表征的压力值作为第一压力值；

控制支撑板升降组件下降直到第一信号表征的压力值大于所述第一压力值；

控制支撑板升降组件停止下降，控制顶板升降组件上升，以使琼脂糖被抽入针管。

基于上述技术方案，本发明实施例至少具有以下有益效果：上述技术方案，可通过支撑板升降组件驱使支撑板下降，固定在支撑板上的针管向下移动，针管下端插入到琼脂糖凝胶板，直至枪头管体完全刺穿待打孔的琼脂糖凝胶板，琼脂糖凝胶板上形成与枪头管体大小相同的孔洞，而后顶板升降组件驱使顶板上升，带动活塞上升，使活塞下方形成负压，打孔枪头内的琼脂糖被吸入到打孔枪头与打孔管之间的容纳腔隙中，容纳腔隙还可防止抽吸的琼脂糖掉落；待打孔枪头内无琼脂糖时，顶板升降组件停止，后依次恢复支撑板和顶板的初始位置。本发明在琼脂糖凝胶板上打出与枪头管体大小相同的孔洞，整个过程操作简单，且在不同成分组成的琼脂糖凝胶板时，通过更换打孔枪头，可以在不同成分的琼脂糖凝胶板中打孔，防止不同成分的琼脂糖凝胶板相互污染，影响实验结果，实用性高。本发明通过控制支撑板升降组件和顶板升降组件，即可完成多个针管对琼脂糖凝胶板的打孔，各针管所形成负压的时间节点统一，能快速打出多个孔洞，并且，操作者可根据实验的实际需要调整针管的数量，若活塞杆上端连接有活塞柄，顶板设有供活塞柄水平滑动的第三槽，针管设置有环形凸缘，支撑板设有供环形凸缘水平滑动的第二槽，还可调整针管的水平位置以及各针管之间的间距，从而满足根据不同实验的实际要求，打出所需要的孔洞，此外，本方案还配置有信号处理系统和压力传感器，可以自动化完成打孔，增加了便捷性。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是图1中A-A向的剖视图；

图3是本发明实施例中支撑板的结构示意图；

图4是本发明实施例中的控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例对本发明进行进一步的说明。

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如中心、纵向、横向、长度、宽度、厚度、上、下、前、后、左、右、竖直、水平、顶、底、内、外、顺时针、逆时针、轴向、径向、周向等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数，除非另有明确具体的限定。此外，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、布置、安装、连接、相连、固定等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，第一特征在第二特征上或下，可以是第一特征和第二特征直接接触，或第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征之上/上方/上面，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下/下方/下面，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照图1至图3，一种琼脂糖凝胶板打孔结构，包括支架、升降单元以及若干个针管10。

如图1和图2所示，支架包括自上而下依次设置的顶板61、支撑板41以及底板31，底板31具有供琼脂糖凝胶板100放置的放置面。

升降单元包括驱使支撑板41上下升降的至少一个支撑板升降组件47以及驱使顶板61上下升降的至少一个顶板升降组件63。具体而言，支撑板升降组件47为设置在底板31与支撑板41之间的液压油缸或气缸，顶板升降组件63为设置在支撑板41和顶板61之间的液压油缸或气缸。本实施例中，支撑板升降组件47可采用气缸，共设两个且分布在底板31两侧，从而平稳地驱动支撑板41上升或下降；同理，顶板升降组件63亦采用气缸，共设两个且分布在支撑板41两侧，从而平稳地驱动顶板上升或下降。可以理解的是，在其它实施例中，以支撑板升降组件为例，可设置一个气缸分布在底板31一侧，底板另一侧则设置一个导柱来对支撑板进行导向即可。

如图2所示，针管10包括打孔管14和打孔枪头，打孔枪头包括下部的枪头管体11以及上部的变径管体13，变径管体13的管径自下向上渐缩，变径管体13包括大头端131和小头端132，变径管体13的小头端132插入到打孔管14内以使变径管体13卡紧在打孔管14上，变径管体13外壁与打孔管14内壁之间具有容纳腔隙15。打孔枪头由光滑且坚硬的材质构成，如玻璃、不锈钢金属等。枪头管体11呈圆管状，在琼脂糖凝胶板上形成圆柱形孔洞，考虑到目前市面上琼脂糖凝胶板的厚度，枪头管体11高度大于4mm，保证枪头管体11能完全刺穿琼脂糖凝胶板。

针管10内设置有负压组件，负压组件包括可在打孔管14内上下移动的活塞22以及下端与该活塞22连接的活塞杆21，各活塞杆21上端穿过打孔管14后与顶板61固定，打孔管14上端开设有供活塞杆21穿过的通孔，针管10与支撑板41固定。

可以理解的是，琼脂糖凝胶板100放置在底板31的放置面上，支撑板升降组件47驱使支撑板41下降，固定在支撑板41上的针管10向下移动，针管10下端插入到琼脂糖凝胶板100中，直至枪头管体11完全刺穿待打孔的琼脂糖凝胶板100，琼脂糖凝胶板100上形成与枪头管体11大小相同的孔洞，而后顶板升降组件63驱使顶板61上升，通过活塞杆21带动活塞22上升，使活塞22下方形成负压，打孔枪头内的琼脂糖被吸入到打孔枪头与打孔管14之间的容纳腔隙15中，容纳腔隙15还可防止抽吸的琼脂糖掉落。待打孔枪头内无琼脂糖时，顶板升降组件63停止，完成打孔。后续，支撑板升降组件47先将支撑板41升起，此时可取出打孔后的琼脂糖凝胶板100，顶板升降组件63再将顶板61下降，恢复至初始位置。需要理解的是在本实施例中所指的升降组件可以是电动的液压伸缩杆，也可以是其他的电动升降机构。

另外，如图1所示，底板31设置有重力感应器71，重力感应器71用于感应底板31上放置的琼脂糖凝胶板100的重力变化，当琼脂糖凝胶板100未放置在底板31或者从底板31取出，重力感应器71感应到底板31无重力信号，当琼脂糖凝胶板100放置在底板31上，重力感应器71感应到底板31有重力信号并记录重力的数值，由于琼脂糖凝胶板容易刺破，阻力小且打孔枪头尖锐，当打孔枪头的枪头管体11刺入琼脂糖凝胶板100时，底板31上的重力不会显著增加，但当枪头管体11完全刺穿琼脂糖凝胶板100，接触到琼脂糖凝胶板100的载板上时，底板31上的重力会显著增加，因此当底板31上的重力显著增加时，打孔枪头的枪头管体11已完全刺穿琼脂糖凝胶板100。在其中的一些实施例中，重力感应器71可设置在底板31底部来感应底板31的重力变化，通过重力感应器71来判断琼脂糖凝胶板100是否被刺穿。

其中，支架设置有控制按钮，控制按钮具体包括开始按钮75、停止按钮76。本实施例中，还包括信号处理系统74，信号处理系统74与重力感应器71电连接以接收重力感应器71发送的重力信号，信号处理系统74与控制按钮的输出端电连接以接收控制按钮触发的控制信号，信号处理系统74与升降单元电连接以将控制信号发送至升降单元。其中信号处理系统74包括处理器以及处理器的外围电路。

信号处理系统74，分别与所述重力感应器71、支撑板升降组件47和顶板升降组件63连接，所述信号处理系统74根据所述重力感应器71的输出信号，控制所述支撑板升降组件47和顶板升降组件63的伸缩状态。

可以理解的是，开始按钮75和停止按钮76可以产生控制信号来控制信号处理系统74的动作，具体是按下开始按钮75，支撑板升降组件47驱使支撑板41下降以使针管刺穿琼脂糖凝胶板进行打孔，后顶板升降组件63驱使顶板61上升使针管10抽吸孔洞的琼脂糖；按下停止按钮76，支撑板升降组件47先将支撑板41升起，此时可取出打孔后的琼脂糖凝胶板100，顶板升降组件63再将顶板61下降，恢复至初始位置。本实施例中，信号处理系统74可接收重力感应器71发送的重力信号，直接将控制信号发送至升降单元进行控制。当然，控制按钮的控制优先于重力感应器71的重力信号反馈。

本实施例中，底板31设置有音响72，音响72用于播放信号处理系统74的信息。另外，还设置有电池73，用于为重力感应器71、信号处理系统74、升降单元、音响72和控制按钮提供电源，电池73可采用市面上常规电池即可。

在本实施例中，所述音响72与所述信号处理系统74连接；

所述信号处理系统74在接收到启动信号时，获取重力感应器71的输出信号作为第一信号，若第一信号表征的压力值小于第一阈值，控制所述音响72产生第一提醒音。

若第一信号表征的压力值大于等于第一阈值，所述信号处理系统74记录此时第一信号表征的压力值作为第一压力值，控制支撑板升降组件47下降直到第一信号表征的压力值大于所述第一压力值，控制支撑板升降组件47停止下降，控制顶板升降组件63上升，以使琼脂糖被抽入针管10。这样，便可以自动完成琼脂糖的打孔工作，简单方便。

参照图4，图4中的实施例示出了本方案的控制步骤。

步骤410、信号处理系统74接收到启动信号。该启动信号可以由开始按钮75产生。

步骤420、信号处理系统74检测出重力感应器71的输出信号作为第一信号。

步骤431、若第一信号表征的压力值大于第一阈值(例如0)，信号处理系统74记录第一信号表征的压力值作为第一压力值。执行步骤440。

步骤432、若第一信号表征的压力值不大于第一阈值，信号处理系统74控制音响72产生第一提醒音。例如，提醒将琼脂糖胶板放在底座上。

步骤440、信号处理系统74控制支撑板升降组件47下降直到第一信号表征的压力值大于所述第一压力值。其中，需要理解的是，第一信号并非指某一时刻获取的信号而是指压力感应器71的输出信号。该信号会按照一定的周期获取并更新。正如前面实施例分析的情况，当当前的压力值大于第一压力值时，说明琼脂糖凝胶板已经被刺穿。当然在一些实施例中，可以将检测阈值设置为第二压力值，其中第二压力值为第一压力值加上一个波动值，这样可以避免在刺穿瞬间产生的压力波动影响控制。

步骤450、控制支撑板升降组件47停止下降，控制顶板升降组件63上升，以使琼脂糖被抽入针管10。

步骤460、信号处理系统74接收停止信号，该停止信号可以由停止按钮76产生。

步骤470、控制支撑板升降组件47上升，使得支撑板41恢复初始位置，并控制音响72产生第二提示音，例如“已完成打孔，请取出”。

步骤480、当第一信号表征的压力值小于第二阈值(例如为0)时，控制顶板升降组件63下降，直到顶板61恢复原来的位置。

进一步优选的，活塞杆21上端连接有活塞柄23，顶板61具有供各活塞柄23水平滑动的第三槽62，针管10设置有环形凸缘17，支撑板41具有供环形凸缘17水平滑动的第二槽42。进一步的，第二槽42和第三槽62均开设有置入口43，置入口43设置有锁定开关44。

其中，图3出示了支撑板41的结构，顶部61的结构可参照支撑板41。可以理解的是，各个针管10可以通过置入口43安装到支架上，并且，针管10亦可通过相应的第三槽62和第二槽42水平移动，可调节相互之间的间距，从而满足不同的打孔要求。进一步的，支撑板41和/或顶部61标识有刻度，操作者可以测量相连两个针管10之间的间距。并根据实际需要调整相邻两个针管10之间的间距，使针管10在琼脂糖凝胶板100上打出间距相等的孔洞。

而且，以支撑板41为例，锁定开关44一端与支撑板41铰接，另一端卡入到置入口43另一侧，在其它实施例中，锁定开关44可采用插片形式，而支撑板41在置入口43位置布置相应插槽即可。顶部61的结构可参照支撑板41进行设置。

本发明中，如图2所示，针管10包括打孔管14和打孔枪头，操作者可根据实际需要，进行更换打孔枪头，作为优选，变径管体13与打孔管14之间设置有薄膜，薄膜为乳胶薄膜或者橡胶薄膜的其中一种，变径管体13外侧壁的薄膜，薄膜主要包覆在靠近小头端122一端，在将变径管体13卡紧在打孔管14后，薄膜可以增加打孔枪头与打孔管14之间的摩擦力，防止打孔枪头掉落，也使打孔枪头与打孔管14之间密闭，防止抽吸琼脂糖时，外界空气从打孔枪头与打孔管14之间缝隙进入打孔管14内，影响抽吸效果。另外，在将变径管体13卡紧在打孔管14的时候，打孔管14外壁设置有第一按压部16，枪头管体11设置有第二按压部12，采用该结构，可便于操作人员对两者进行连接。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种琼脂糖凝胶板打孔装置，其特征在于，包括：

支架，所述支架包括自上而下依次设置的顶板(61)、支撑板(41)以及底板(31)，所述底板(31)具有供琼脂糖凝胶板(100)放置的放置面；

升降单元，所述升降单元包括驱使所述支撑板(41)上下升降的至少一个支撑板升降组件(47)以及驱使所述顶板(61)上下升降的至少一个顶板升降组件(63)；以及

若干个针管(10)，所述针管(10)包括打孔管(14)和打孔枪头，所述打孔枪头包括下部的枪头管体(11)以及上部的变径管体(13)，所述变径管体(13)的管径自下向上渐缩，所述变径管体(13)包括大头端(131)和小头端(132)，所述变径管体(13)的小头端(132)插入到所述打孔管(14)内以使所述变径管体(13)卡紧在所述打孔管(14)上，所述变径管体(13)外壁与所述打孔管(14)内壁之间具有容纳腔隙(15)，所述针管(10)内设置有负压组件，所述负压组件包括可在所述打孔管(14)内上下移动的活塞(22)以及下端与该活塞(22)连接的活塞杆(21)，各所述活塞杆(21)上端穿过所述打孔管(14)后与所述顶板(61)固定，所述打孔管(14)上端开设有供所述活塞杆(21)穿过的通孔，所述针管(10)与所述支撑板(41)固定；

重力感应器(71)，安装在所述底板(31)上，用以感应琼脂糖凝胶板(100)的重量；

信号处理系统(74)，分别与所述重力感应器(71)、支撑板升降组件(47)和顶板升降组件(63)连接，所述信号处理系统(74)根据所述重力感应器(71)的输出信号，控制所述支撑板升降组件(47)和顶板升降组件(63)的伸缩状态；

所述信号处理系统(74)在接收到启动信号时，获取重力感应器(71)的输出信号作为第一信号，若第一信号表征的压力值大于等于第一阈值，所述信号处理系统(74)记录此时第一信号表征的压力值作为第一压力值，控制支撑板升降组件(47)下降直到第一信号表征的压力值大于所述第一压力值，控制支撑板升降组件(47)停止下降，控制顶板升降组件(63)上升，以使琼脂糖被抽入针管(10)。

2.根据权利要求1所述的琼脂糖凝胶板打孔装置，其特征在于，所述装置包括音响(72)，所述音响(72)与所述信号处理系统(74)连接；

所述信号处理系统(74)在接收到启动信号时，获取重力感应器(71)的输出信号作为第一信号，若第一信号表征的压力值小于第一阈值，控制所述音响(72)产生第一提醒音。

3.根据权利要求1所述的琼脂糖凝胶板打孔装置，其特征在于，包括：所述支撑板升降组件(47)为设置在所述底板(31)与支撑板(41)之间的液压油缸或气缸，所述顶板升降组件(63)为设置在所述支撑板(41)和所述顶板(61)之间的液压油缸或气缸。

4.根据权利要求1或2所述的琼脂糖凝胶板打孔装置，其特征在于：所述活塞杆(21)上端连接有活塞柄(23)，所述顶板(61)具有供各所述活塞柄(23)水平滑动的第三槽(62)，所述针管(10)设置有环形凸缘(17)，所述支撑板(41)具有供所述环形凸缘(17)水平滑动的第二槽(42)。

5.根据权利要求4所述的琼脂糖凝胶板打孔装置，其特征在于：所述第二槽(42)和所述第三槽(62)均开设有置入口(43)，所述置入口(43)设置有锁定开关(44)。

6.根据权利要求1所述的琼脂糖凝胶板打孔装置，其特征在于：所述支撑板(41)和/或所述顶板(61)标识有刻度。

7.根据权利要求1所述的琼脂糖凝胶板打孔装置，其特征在于：所述变径管体(13)与所述打孔管(14)之间设置有薄膜。

8.根据权利要求7所述的琼脂糖凝胶板打孔装置，其特征在于：所述打孔管(14)外壁设置有第一按压部(16)，所述枪头管体(11)设置有第二按压部(12)。

9.一种如权利要求1所述的琼脂糖凝胶板打孔装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

在接收到启动信号时，获取重力感应器(71)的输出信号作为第一信号；

若第一信号表征的压力值大于等于第一阈值，所述信号处理系统(74)记录此时第一信号表征的压力值作为第一压力值；

控制支撑板升降组件(47)下降直到第一信号表征的压力值大于所述第一压力值；

控制支撑板升降组件(47)停止下降，控制顶板升降组件(63)上升，以使琼脂糖被抽入针管(10)。

Images