CN113134427B - 一种全自动离心机及控制方式 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物设备技术领域，涉及一种全自动离心机及控制方式，包括驱动机构与旋转机构；所述驱动机构提供一驱动力；所述旋转机构被所述驱动力驱动，并进行以所述驱动机构的驱动轴为轴线的转动；所述旋转机构包括，水平转子，能够绕所述驱动轴所在轴线进行转动；所述水平转子具有若干个以所述轴线为起点向径向方向进行延伸的力臂；所述力臂的端头设有第一分力臂与第二分力臂；一所述力臂端头的第一分力臂与相邻所述力臂端头的第二分力臂形成一夹持部；吊篮，所述吊篮包括环形壁以及以该环形壁的底面圆圈为起点沿所述轴线方向进行倾斜延伸的底壁；其中，所述环形壁的上端安装于所述夹持部。本申请的技术方案达到的技术效果是实现在全自动的操作平台下进行单次大容量的离心。

Description

一种全自动离心机及控制方式

技术领域

本发明涉及生物设备技术领域，涉及一种全自动离心机及控制方式。

背景技术

细胞培养完成后，经过细胞收集，需要在离心瓶中进行离心操作。目前针对离心瓶操作均是通过配平以后，手动放入离心机进行离心操作。

为了细胞能够批量化、标准化生产，需要建立细胞自动化生产的产线。

但申请人在实际应用过程中发现，如建立自动化生产的产线，现有的离心机无法满足如下要求：

一、不能实现离心瓶的精准更换；

二、无法进行大容量的离心；

三、无法对是否进行精准离心进行检测。

因此，有必要研发一种能够满足自动化产线用的大容量离心机，以满足细胞培养自动化产线的需求。

发明内容

本发明目的在于提供一种全自动离心机及控制方式，其能实现在全自动的操作平台下进行单次大容量的离心。

为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：一种全自动离心机，包括驱动机构与旋转机构；所述驱动机构提供一驱动力；所述旋转机构被所述驱动力驱动，并进行以所述驱动机构的驱动轴为轴线的转动；所述旋转机构包括，

水平转子，能够绕所述驱动轴所在轴线进行转动；所述水平转子具有若干个以所述轴线为起点向径向方向进行延伸的力臂；所述力臂的端头设有第一分力臂与第二分力臂；一所述力臂端头的第一分力臂与相邻所述力臂端头的第二分力臂形成一夹持部；

吊篮，所述吊篮包括环形壁以及以该环形壁的底面圆圈为起点沿所述轴线方向进行倾斜延伸的底壁；其中，所述环形壁的上端安装于所述夹持部；

所述驱动机构包括伺服电机，所述伺服电机配置有零位开关，所述伺服电机的输出轴连接于所述驱动轴；

作为本申请改进的技术方案，还包括光纤检测开关，设于吊篮的外围，并与所述吊篮一一对应；

所述光纤检测开关包括，

信号发射单元，以平行于所述旋转机构平面的方向发射一信号；

信号接收单元，用于接收经过反射后的信号；

其中，当发射的信号对应于吊篮段时，所述吊篮在光纤检测开关的信号通过路径上设有孔，所述信号接收单元用于接收经待离心容器壁面或吊篮壁面反射后的信号；

当发射的信号经过吊篮的下方时，所述信号接收单元用于接收经待离心容器壁面或所述驱动轴壁面反射后的信号。

作为本申请改进的技术方案，所述环形壁相对于所述夹持部具有一个转动自由度。

作为本申请改进的技术方案，还包括减震机构；所述减震机构包括，

支架，安装于所述驱动机构上；

减震板，被所述支架支撑，其中间位置设有供所述驱动轴穿过的通孔；

若干个减震元件，分设于所述减震板下表面的边角处；

震动传递单元，包括通过轴承安装于所述驱动轴上的第一轴套、与所述第一轴套同轴安装的第二轴套；所述第一轴套的底面与所述第二轴套的底面形成有一台阶面；所述台阶面被所述通孔的边缘支撑。

作为本申请改进的技术方案，还包括形成有一环形空间的环形内罩；所述环形内罩被所述减震板支撑；所述旋转机构位于所述环形内罩中。

作为本申请改进的技术方案，还包括外壳体与设于所述外壳体上的外盖；

所述驱动机构与所述旋转机构均位于所述外壳体中；

所述外盖包括外盖体与外盖体驱动装置；所述外盖体通过外盖体驱动装置安装于所述外壳体上；

所述外盖体驱动装置包括转动电机、连接于所述转动电机输出轴的转动轴以及用于检测转动轴转动角度的磁感应角度传感器。

作为本申请改进的技术方案，所述外盖上还设有外盖体打开限位开关与外盖体关闭限位开关。

作为本申请改进的技术方案，所述水平转子的下端具有卡位部；所述驱动轴的顶端具有限位部；所述水平转子通过所述卡位部与所述限位部的配合实现可拆卸连接。

作为本申请改进的技术方案，还包括紧急制动机构；所述紧急制动机构包括材质为具有双程记忆效应的形状记忆合金的螺旋体与设于伺服电机上的紧急制动按钮；所述螺旋体具有通过螺旋动作所形成的一环状受热体；所述环状受热体具有两个具有凸缘的延伸端；所述螺旋体的第一状态是所述环状受热体与所述驱动轴间隙配合；所述螺旋体的第二状态是所述环状受热体贴附于所述驱动轴的表面；所述延伸端在所述螺旋体处于第二状态时所述凸缘开启所述紧急制动按钮，在所述螺旋体处于第一状态时，所述凸缘与所述紧急制动按钮具有设定距离。

本申请的另一目的是提供一种全自动离心机的控制方式，包括如下步骤：

Stp1开启离心机外盖；

Stp2伺服电机归零设置；

Stp3光纤检测开关检测吊篮中是否存着离心容器，当不存在离心容器时则进行stp4，若存在则控制系统报错；

Stp4机器臂向吊篮中放置离心容器；

Stp5离心机的外盖关闭，伺服电机根据设置程序控制实现离心容器的离心操作，在此过程中紧急制动机构实时接受驱动轴的热辐射；

Stp6再次开启离心机外盖；

Stp7伺服电机归零设置；

Stp8机器臂从吊篮中依次取出离心容器；

Stp9光纤检测开关检测吊篮中是否存着离心容器，当存在离心容器时则控制系统报错，若不存在离心容器时则关闭离心机外盖。

有益效果：

由以上技术方案可知，本发明的技术方案提供了一种全自动离心机，能够适用于全自动的离心操作环境。

尤其是，本申请重新设计力臂，将现有技术中一个力臂对应夹持/安装一个吊篮，改进为相邻两个力臂实现对一个吊篮的夹持，其实现的效果是一有效扩大离心机的离心容量，即通过扩大夹持部的夹持尺寸实现扩大离心容量；其二通过第一分力臂与第二分力臂的设计使得在同样的离心容量下，离心机的尺寸能够设计的更为精密，有效减小离心机的体积。

另，本申请的吊篮设置为环形壁与倾斜的底壁，环形壁与底壁能够形成无底的离心容器放置空间，能够适应的容纳具有的平底结构或尖端结构离心容器；同时吊篮可采用镂空结构，有效控制吊篮重量，降低离心能耗。

为了使得本申请的离心机能够适用细胞离心瓶的离心，并保证离心瓶离心后细胞能够集聚于离心瓶的瓶底，所述环形壁的上端采用沉头螺栓安装于所述夹持部上，即在离心过程中，吊篮能绕沉头螺栓转动，以保证离心瓶呈水平状态离心。

本申请还设计有检测机构能够实现自动反馈离心容器放置于离心机吊篮的情况，以保证离心过程得到有效监测。

本申请设计有减震机构，轴承随着驱动轴产生震动，台阶面将震动传递至减震板，减震板下表面设有减震元件，通过减震元件平衡消耗所述震动，最终实现离心机的平稳运行。

为了使得离心能在一个稳定密闭的环境进行，本申请将旋转机构设于环形内罩中，同时结构减震板、外盖共同形成一个相对密闭空间。

本申请设计一紧急制动结构，避免饮持续离心导致的离心机内部过热情况，实现离心机在高热情况下的紧急制动，有效保证全自动程序下离心的安全性。

综上，本申请的离心机能够适用于各类自动化离心，且相对于现有的离心机具有更大的离心容量以及离心安全性。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1绘示现有技术的夹持部结构示意图，图中：Α、力臂；B、吊篮。

图2绘示本申请全自动离心机的整体结构示意图；

图3绘示本申请驱动机构与水平转子的安装结构第一视角示意图；

图4绘示本申请驱动机构与水平转子的安装结构第二视角示意图；

图5绘示本申请水平转子的结构示意图；

图6绘示本申请缓冲单元安装结构示意图；

图7绘示环形内罩安装结构示意图；

图8绘示紧急制动机构的工作原理图；

图中，1、伺服电机；2、驱动轴；3、水平转子；3-1、第一分力臂；3-2、第二分力臂；4、零位开关；5、吊篮；6、离心容器；7、外壳体；8、外盖；9、支架；10、减震板；11、凸缘；12、减震元件；13、第一轴套；14、第二轴套；15、环形内罩；16、光纤检测开关；17、信号；18、环状受热体；

F1、第一分力臂受到的拉力；F2、第二分力臂受到的拉力；箭头代表力的方向。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

本申请从自动化细胞产线出发改进现有技术的离心机，如图2-4所示，通过调整夹持部，即将单个力臂夹持吊篮改进为两个分臂协作对吊篮进行夹持，其原理是将单臂换成两个分臂，使得夹持部之间的间隙空间开口朝向外部，使得在同一圆形夹持区域，能够夹持促使离心机能够单次进行大容量液体的离心。通过设计检测机构保证自动化控制过程中离心机工作的稳定性与精准性，另外配置有减震机构、紧急制动机构保证离心机工作的稳定性与安全性。最终，通过各个机构的配合使得本申请的离心机能很好的适用于自动化产线，并保证能够精准的批量化进行离心。

为了更好的解释本申请的技术方案，下面结合附图与具体实施例对本申请的技术方案进行阐述：

定义，下面文本中：α、代表同一力臂第一分力臂与第二分力臂之间的夹角；β代表任意相邻两力臂之间的夹角。

实施例1

一种全自动离心机，如图3-4所示，包括驱动机构与旋转机构。所述驱动机构提供一驱动力；所述旋转机构被所述驱动力驱动，并进行以所述驱动机构的驱动轴为轴线的转动。最终驱动机构实现的是驱动机构的驱动力促使了旋转机构同时绕自身轴线与所述驱动机构的驱动轴进行转动。

在实施例中，所述驱动机构包括伺服电机1，为了保证每次离心开始时，离心容器6位于初始设定位置，以保证机器臂能够精准的将离心容器6放置于吊篮5中进行离心(即避免吊篮5初始位置不确定导致的离心容器6误放)，所述伺服电机1配置有零位开关4。本实施例中零位开关4的设置为现有技术，本实施例对其进行应用，以达到保证离心机和机器臂配合所需要的重复定位精度的技术目的。

所述伺服电机1的输出轴连接于所述驱动轴2；所述驱动轴2包括联轴器以及与所述联轴器同轴转动的水平转子转动的主动轴(图中省略相关标记)。所述零位开关4可设置于所述伺服电机1的输出轴上或者促使所述水平转子转动的主动轴上，以保证控制的精准性。

所述旋转机构包括：

水平转子3，能够绕所述驱动轴2所在轴线进行转动。如图5所示，所述水平转子3具有若干个以所述轴线任意一点为起点向径向方向进行延伸的力臂。所述力臂的端头设有第一分力臂3-1与第二分力臂3-2；一所述力臂端头的第一分力臂3-1与相邻所述力臂端头的第二分力臂3-2形成一夹持部。

如图5所示，本申请主要将第一分力臂3-1与第二分力臂3-1以树杈形式直接分枝，二者间具有一个夹角α。此时，在力臂长度固定的设置下，所述第一分力臂3-1与所述第二分力臂3-2之间的夹角α越小，其能离心的容量越大。具体设计时，为了保证离心能够平衡稳定进行，所述第一分力臂3-1与所述第二分力臂3-2以所述力臂所在直线对称设置，所述夹角α角度介于20°-90°。又基本平衡对称原则，保证在力臂具有相同长度的情况下吊篮5能够承载最大直径的离心容器6，同时避免过多的力臂导致离心机重量过重，α＝β。优选地，所述夹角α角度优选为30°、45°或者60°，对应的任意相邻两力臂之间的夹角β为30°、45°或者60°，对应的能够离心的吊篮5数量分别为12个、8个或6个。夹角角度设计能使力臂呈偶数个，方便特殊时期采用吊篮在不完全承载情况下的离心，即如只采用两个离心容器进行离心的特殊情况。

而现有技术中的夹持部如图1所示，为一个力臂Α延伸出第一分力臂与第二分力臂，该力臂中的第一分力臂与第二分力臂形成夹持部(设有吊篮B)。但由于每个水平转子上具有多个力臂并以圆周形式布设，使得每个力臂Α均是一个发射线，第一分力臂与第二分力臂为延伸出的相对平行的分枝。其缺点是第一分力臂与所述第二分力臂采用同一力臂Α连接，在离心过程中由于力的分解，将由该单一力臂承受离心过程中吊篮B的向心力，即此时吊篮B的离心力与力臂Α所提供的向心力是等同的。

分别对现有技术夹持部进行受力分析：

定义离心过程中吊篮的离心力为F，第一分力臂承受的拉力为F1，第二分力承受的拉力为F2，力臂承受的纵向拉力为F3，力臂承受的横向拉力为F4；定义，纵向为沿力臂长度的方向，横向为垂直于力臂长度的方向。

在现有技术的夹持部中，F＝F1+F2；F3＝F1+F2；F4＝0。

本申请的夹持部中，F＝F1+F2,F3＝F1*cos(α/2)+F2*cos(α/2),同时力臂还承受横向拉力F4的大小为F1*cos(α/2)-F2*cos(α/2)差值绝对值，在离心机满负荷运行时F4大小接近0。

通过对力臂的受力分析得到，相对于现有技术本申请，通过设计夹持部，改变力臂的受力情况，能够有效降低所有力臂聚合点处(与驱动轴连接处)受力情况，即保证力臂受力的稳定性，同时降低因离心容器的不平衡带来的震动，还能提高力臂的使用寿命以及降低力臂的材料要求。

吊篮5，所述吊篮5包括环形壁以及以该环形壁的底面圆圈为起点沿所述轴线方向进行倾斜延伸的底壁；其中，所述环形壁的上端安装于所述夹持部。其中，环形壁主要用于对离心容器6进行限位，所述底壁用于对离心容器6进行支撑。

本申请将吊篮5设计为底部为类倒圆锥台结构，即底壁采用斜面，斜面的顶部之间留有间隙。其作用既使得本申请的离心机用于适配的底部为圆底平面或者球形的离心管，也使得本申请的离心机适用于细胞培养用的尖底的离心瓶，有效保证了本申请离心机适用范围的多样性。

由于细胞培养的特殊性，要保证细胞离心后能够沉聚于离心管的底部。本申请设计时使得所述环形壁相对于所述夹持部具有一个转动自由度，即实现吊篮5在离心过程中能够绕一固定轴进行平面转动，而该平面可以理解为以平行驱动轴轴线方向为Y方向，以驱动轴的一径向方向为X方向，由所述X方向与Y方向所形成的一平面。为了更好的理解，在Y方向定义一Y坐标轴，在X方向定义一X坐标轴，将二者所形成坐标系的原心设于夹持部对所述吊篮的两个夹持点所形成直线上的任意一点，所述具有一个转动自由度也可表述为所述吊篮5能够发生以夹持部的夹持点为转动点的转动。

在离心过程中，由于离心容器6是悬挂于力臂的端头，水平转子转动，离心容器会绕夹持点进行单一自由度的转动，最终使得离心容器的底部位于力臂所在直线上，保证离心后细胞能够沉淀于离心容器6的底部。

实施例2

由于本申请的离心机最终目标是应用于自动化控制线，故需要匹配自动化控制的改进。本实施例的改进点在于检测吊篮中离心容器的放置位置是否准确。

相对于实施例1，本实施例还设有光纤检测开关16。

具体如图6所示，光纤检测开关16，设于吊篮5的外围，并与所述吊篮5一一对应；所述光纤检测开关16包括：信号发射单元，以平行于所述旋转机构平面的方向发射一信号17；信号接收单元，用于接收经过反射后的信号17。其主要原理是利用信号的直线传播，以及信号在反射、折射、散射后接收位点所获取的光信号差实现检测。

本实施例的主要目的是检测吊篮5中是否承载有离心容器6，故本申请的方式是将发射的信号17范围是保证信号17能够穿过所述吊篮5或者以穿过离心容器6凸出于吊篮5底壁段。本文中的信号为光信号。

应用例1：当所述发射的信号17对应于吊篮5段时，所述吊篮5在光纤检测开关16的信号17通过路径上设有孔，所述信号接收单元用于接收经待离心容器6壁面或吊篮5壁面反射后的信号。其详细的解释为，当吊篮5中无离心容器6时，信号将直接穿过吊篮5的孔后被吊篮5内壁散射或者反射，此时信号接收单元所接收的信号17较弱。当吊篮5中有离心容器6时，信号17将穿过吊篮5的孔被离心容器6壁面反射；同时部分被吊篮5朝向所述信号接收单元一侧的壁面散射/反射。此时由于信号的传播距离近，信号更多的被反射，信号接收单元所接收的信号强度强。

同时，当机器臂进行离心容器6放置时，若水平转子3不在零位(伺服电机不在零位)，信号发射单元所发射的信号将直接被距离信号接收单元最近的吊篮5外壁面与距离信号接收单元最远的吊篮5内壁面所反射或者散射，此时信号接收单元所接收的光信号则是另一种强度。

因此，此种方式设计的光纤检测开关16既能用于检测水平转子3是否处于零位，又能检测水平转子3的吊篮5中是否放置有离心容器6。由于本实施例中是在每个吊篮5的零位处对应设有一个光纤检测开关16，故还能精准的获取具有离心容器6的吊篮5的序号与不具有离心容器6的吊篮5的序号，方便核查在不饱和(部分吊篮空置、部分吊篮放置有离心容器)情况下离心容器6放置的平衡度，能够有效保护驱动轴2。

应用例2：当所述发射信号经过吊篮5的下方时，所述信号接收单元用于接收经待离心容器6壁面或所述驱动轴2壁面(但当驱动轴2壁面被水平转子3表面遮盖时，则信号被水平转子3表面反射)反射后的信号。此时，信号不再穿过吊篮5，故信号接收单元接收的有两种状态的反射光，即离心容器6壁面反射/散射的信号(吊篮5中存在有离心容器6)，和驱动轴2表面反射/散射的信号(此时，吊篮5中不具有离心容器6)。

进一步地，为了匹配如应用2的情况，也为了提高应用例1离心容器6放置的精准性，以使离心容器6能够被精准放入吊篮5。所述驱动机构包括伺服电机1，所述伺服电机1配置有零位开关4(即独立回零装置)，所述伺服电机1的输出轴连接于所述驱动轴2。其中零位开关4采用的是现有技术，主要利用磁感应原理。

其转动传递采用如下方式进行，伺服电机1输出轴，通过联轴器带动中心轴转动，通过轴承导向将旋转传递至水平转子3，水平转子3转动实现离心。其中，联轴器、中心轴共同构成驱动轴2(所述驱动轴2定义用于驱动的轴，是基于其带动所述水平转子3转动)。

由于不同的离心样品需要不同的离心速度，故本实施例中的伺服电机1选用3KW伺服电机，并配置零位(通过零位开关4实现定位零位)；同时，通过控制伺服电机1转速还能实现离心速度的实时调整，并实现立新曲线的随意更改。

实施例3

由于细胞离心过程中需要相对平衡，即不能发生因震动而将离心后聚合的细胞震动分散。而实际应用时由于配平不均等原因易导致震动。

因此，为解决因震动对离心效果的应用，本实施例中增设了减震机构。如图6所示，所述减震机构包括：支架9，安装于所述驱动机构(伺服电机1)上。本实施例基于空间节约原由，将支架9设于伺服电机1的上表面，其还能实现的效果是易使被支架9支撑的减震板10等的中心落于所述驱动轴2的轴线上。

减震板10，被所述支架9支撑，即减震板10是位于伺服电机1的上方，其中间位置设有供所述驱动轴2穿过的通孔，通过支架9支撑后通孔的中心能够精准落于所述驱动轴2轴线上。由于通孔是为了保证驱动轴2能够穿过，故通孔的直径大于所述驱动轴2的外径，二者间留有间隙，以避免驱动轴2转动时与通孔间产生摩擦。本实施例中，由于减震板10相对于水平转子3、驱动轴2、伺服电机1等具有最大尺寸，即减震板10的尺寸的大小直接决定离心机外壳的大小。

故，在具体尺寸设计时，保证所述减震板10的最小边长能够全部覆盖水平转子3的投影面。尤其是为了使得离心环境能够相对密闭，如图7所示，本申请离心机还包括形成有一环形空间的环形内罩15；所述环形内罩15被所述减震板10支撑；所述旋转机构位于所述环形内罩15中。具有环形内罩15时，所示光纤检测开关16设于减震板10上，并位于环形内罩15所形成的环形空间外，环形内罩15在光纤检测开关16的信号路径上设有信号孔以供信号穿过。

若干个减震元件12，分设于所述减震板10下表面的边角处。从角度精准定位上设计，当减震板10设为圆形时，减震元件12临近于所述圆形的周线，并均匀分布。当减震板10为贴合离心机外形而设为方形，所述减震元件12位于所述方形的四个边角处。

震动传递单元，包括通过轴承安装于所述驱动轴2(所述驱动轴包括联轴器以及与所述联轴器同轴转动的水平转子转动的主动轴)上的第一轴套13、与所述第一轴套13同轴安装的第二轴套14；所述第一轴套13的底面与所述第二轴套14的底面形成有一台阶面；所述台阶面被所述通孔的边缘支撑。震动的发生时驱动轴2(联轴器或主动轴)的转动轴线与所述第一轴套13/所述第二轴套14的轴线不再重合，震动的传递，驱动轴2震动将通过轴承传递于第一轴套13/第二轴套14，其产生的结果是所述台阶面震动。而由于台阶面是被通孔边缘支撑，故震动传递于减震板10。而减震过程则与前述过程相反，在震动时减震元件的由于惯性的趋势导致其相对于减震板10有一个方向的作用力，而驱动轴2相对于减震板10有另一个方向的作用力，两个方向的作用力直接抵消，利用减震元件12的惯性实现震动振幅的消灭，最终实现离心机的平稳运行。

本申请中从成本角度本申请的减震元件12采用橡胶缓冲减震块，当然也可以采用振动阻尼器、弹簧减震器等。具体的安装根据各减震元件12的特性设定，如采用橡胶缓冲减震块，则将橡胶缓冲减震块安装于减震板10下表面的边角处(当减震板10为方形结构时)。

实施例4

如图2所示，从美观以及密封性能角度，本申请的全自动离心机还包括外壳体7与设于所述外壳体7上的外盖8。由于要匹配全自动产线，故需要对外盖8进行特殊设计，具体表现为：

所述驱动机构与所述旋转机构均位于所述外壳体中；

所述外盖8包括外盖体与外盖体驱动装置；所述外盖体通过外盖体驱动装置安装于所述外壳体7上；

所述外盖体驱动装置包括转动电机、连接于所述转动电机输出轴的转动轴以及用于检测转动轴转动角度的磁感应角度传感器。具体应用时通过获取磁感应角度传感器能获取全自动离心机的开合度。由于全自动产线中，外盖仅有全开与全闭两种状态，故所述外盖上还设有外盖体打开限位开关与外盖体关闭限位开关。外盖体的打开限位开关与关闭限位，可采用直动式限位开关、滚轮式限位开关或者微动开关式行程限位开关。

实施例5

由于全自动离心机最主要目的是实现大体量的快速离心，而实现大体量离心，本申请选用两种方式：

第一种方式是通过扩大离心容器体积实现，扩大离心容器主要依赖于吊篮5的直径与深度。吊篮5的直径由力臂的尺寸、第一分力臂3-1与第二分力臂3-2的夹角决定；吊篮5的深度根据离心容器6的形状与尺寸进行调节。具体操作过程中需要在每次完成离心后，逐个更换吊篮5中的离心容器6。

第二种方式是，在离心容积得不到改善的情况时，通过直接更换水平转子3实现将水平转子3与水平转子3上所携带的吊篮5、离心容器6一起更换。

为实现第二种方式，所述采用的技术方案为：所述水平转子3的下端具有卡位部；所述驱动轴2的顶端具有限位部；所述水平转子3通过所述卡位部与所述限位部的配合实现可拆卸安装。本实施例的卡位部与限位部采用现有技术中任何能实现该功能的结构。在具体操作过程中，采用机器臂夹持水平转子3实现卡位部与限位部的锁定与解锁，实现水平转子3的更换。此种方式尤其适合于不同离心容量要求的离心，有效节省批量操作时机器臂需要逐个取出离心容器再逐个放入离心容器的操作时间，特别的适合离心后震动再加液过程。

补充说明的是：

在离心容器更换过程中如何保证坐标系原心的位置的精准性，以及机器臂如何准确获取原心的位置易尤为重要。

本实施例还有如下改进措施：

所述水平转子3的中心位置设有位置传感器，所述机器臂或控制系统中设有位置传感器的信号接收单元。

机器臂进行操作时，控制程序将以水平转子3的中心为原心，建立坐标系A，定位所有吊篮5上表面的中心位置在所述坐标系A的坐标，以方便机器臂根据吊篮5在所述坐标系A中坐标放置离心容器。

同时，以机器臂所在位置为原心，建立坐标系B，坐标系B中X轴与Y轴根据具体环境设定。

将所有吊篮5上表面的中心位置在所述坐标系A的坐标转换为所有吊篮5上表面的中心位置在所述坐标系B的坐标，在伺服电机1处于零位时，机器臂可以根据所有吊篮5上表面的中心位置在所述坐标系B的坐标进行离心容器的放置。

为了简化运行程序，所述坐标系A中的X轴平行于所述坐标系B的X轴；所述坐标系A中的Y轴平行于所述坐标系B中的Y轴，此种方式也是便于整个细胞全自动产线过程中，机器臂的位移路径设计。

如仅是单一的适用于机器臂操控离心，可以以水平转子3与机器臂的固定位置所在直线为Y轴，以垂直于Y轴的直线定义为X轴，X轴与Y轴共同构成坐标系A。同时以机器臂所在位置为原心，以水平转子3与机器臂的固定位置所在直线为Y轴，以垂直于Y轴的直线定义为X轴建立坐标系B。

实施例6

全自动离心过程中，由于离心机持续性工作，离心机会产热，而在细胞生产中需要低温，如何有效的对离心机内温度进行控制，避免离心机过热是本实施例重点解决的问题。

为解决过热问题，本实施例在前述离心机的技术方案的基础上还增设紧急制动机构。

所述紧急制动机构包括材质为具有双程记忆效应的形状记忆合金的螺旋体与设于伺服电机上的紧急制动按钮；所述螺旋体具有通过螺旋动作所形成的一环状受热体18；所述环状受热体18具有两个具有凸缘11的延伸端；所述螺旋体的第一状态是所述环状受热体18与所述驱动轴2间隙配合；所述螺旋体的第二状态是所述环状受热体18贴附于所述驱动轴2的表面；所述延伸端在所述螺旋体处于第二状态时所述凸缘11开启所述紧急制动按钮，在所述螺旋体处于第一状态时，所述凸缘11与所述紧急制动按钮具有设定距离。

所述紧急制动按钮控制连接伺服电机1的输入电源，在所述螺旋体处于所述第二状态时，所述凸缘11开启所述紧急制动按钮，实现伺服电机1的紧急制动。

本技术方案将环状受热体采用具有一定宽度的面螺旋后形成，该面受到离心机工作过程中驱动轴产生的辐射热。由于离心机工作过程中产热主要是驱动轴转动摩擦产热，故本技术方案中环状受热体在第一状态时能够很好的模拟离心容器所受到的热，且比离心容器所受到的热要更为灵敏(因为距离驱动轴最近，受到辐射热最多)，故环状受热体18与离心容器6有一定的温度感知差，不同离心机尺寸该温度感知差不同，故可通过实验加理论计算的方式设计具有双程记忆效应的形状记忆合金发生马氏体-奥氏体相变的温度(即环状受热体从第一状态向第二状态变化的温度或者从第二状态向第一状态变化的温度)。

当环状受热体接收的辐射热大于相变温度时，环状受热体18发生相变，即从第一状态向第二状态变化。由于第二状态设计为所述环状受热体18贴附于所述驱动轴2的表面，此时环状受热体18通过热传递得到的驱动轴2的热。当该热量不足以维持环状受热体18继续维持第二状态时，环状受热体18将从第二状态变向第一状态，此时，离心容器6所感知的环境温度要远低于环状受热体18发生相变时的热。同时，凸缘11解除对紧急制动按钮的开启，控制系统能对伺服电机进行启动控制。更优选的是，伺服电机表面设有在环状受热体相变化凸缘11运动路径的滑槽，以保证环状受热体18不会因凸缘11力的作用发生转动。同样能解决环状受热体18转动的问题是，将凸缘11表面设有触摸头，伺服电机1表面设有触摸式紧急制动按钮。

本实施例的设计有效保证离心机故障或持续长时间工作后过热对细胞培养带来的危害，通过理论设计与有限次数的试验验证能够很好得到环状受热体18最合理的相变温度。而通过相变温度设计具体的具有双程记忆效应的形状记忆合金材料则是通过现有技术对形状记忆合金的研究能够实现的，本申请不再进行详述。

综合实施例1-6，本申请离心机完整的工作流程如下，机器臂操控向吊篮5中放置离心容器6；控制系统控制伺服电机1工作，控制参数包括伺服电机1的转速等；待离心容器6中待离心物达到设定目标的离心效果；机器臂夹持离心容器6或水平转子3实现离心容器6的更换，进行下一轮的离心操作。

详细的表述如实施例7

本申请的另一技术目的是提供一种全自动离心机的控制方式，包括如下操作步骤：

Stp1开启离心机外盖；

Stp2伺服电机归零设置；

Stp3光纤检测开关检测吊篮中是否存着离心容器，当不存在离心容器时则进行stp4，若存在控制系统报错；优选地是：光纤检测开关检测吊篮中是否存着离心容器，当不存在离心容器时则伺服电机控制水平转子转动一个工位(即转动一个β夹角)，光纤检测开关再次检测对应的吊篮是否存在离心容器，若不存在则伺服电机控制归零设置(即实现光纤检测开关的自检程序)；若继续存在控制系统报错；

Stp4机器臂向吊篮中放置离心容器；

Stp5离心机的外盖关闭，伺服电机根据设置程序控制实现离心容器的离心操作，在此过程中紧急制动机构实时接受驱动轴的热辐射；

Stp6再次开启离心机外盖；

Stp7伺服电机归零设置；

Stp8机器臂依次从吊篮中取出离心容器；

Stp9光纤检测开关检测吊篮中是否存着离心容器，当存在离心容器时则控制系统报错，若不存在离心容器时则关闭离心机外盖；优选地是，当存在离心容器时伺服电机控制转动一个工位再次进行光纤检测开关的检测，若该吊篮中继续存在离心容器则控制系统报错，若不存在离心容器，则伺服电机归零设置，关闭离心机外盖。

其中，Stp4与Stp8中，均需要机器臂精准获取离心容器的位置。

本申请实施例中，机器臂获取离心容器位置的方式包括如下两种：

其一、在伺服电机处于零位时，定位此时距离机器臂最近位置处的吊篮的位置；机器臂根据定位运行至距其最近的该吊篮位置处，向该吊篮中放置第一个离心容器；随后伺服电机控制水平转子转动一个角度(该角度为任意相邻两力臂之间的夹角β)，机器臂向对应的吊篮中放置离心容器，重复该步骤，直至所有吊篮完成放置离心容器。

其二、机器臂进行操作时，控制程序将以水平转子3的中心为原心，建立坐标系A，定位所有吊篮5上表面的中心位置在所述坐标系A的坐标，以方便机器臂根据吊篮5在所述坐标系A中坐标放置离心容器。

同时，以机器臂所在位置为原心，建立坐标系B，坐标系B中X轴与Y轴根据具体环境设定。

将所有吊篮5上表面的中心位置在所述坐标系A的坐标转换为所有吊篮5上表面的中心位置在所述坐标系B的坐标，在伺服电机1处于零位时，机器臂可以根据所有吊篮5上表面的中心位置在所述坐标系B的坐标进行离心容器的放置。

为了简化运行程序，所述坐标系A中的X轴平行于所述坐标系B的X轴；所述坐标系A中的Y轴平行于所述坐标系B中的Y轴，此种方式也是便于整个细胞全自动产线过程中，机器臂的位移路径设计。

如仅是单一的适用于机器臂操控离心，可以以水平转子3与机器臂的固定位置所在直线为Y轴，以垂直于Y轴的直线定义为X轴，X轴与Y轴共同构成坐标系A。同时以机器臂所在位置为原心，以水平转子3与机器臂的固定位置所在直线为Y轴，以垂直于Y轴的直线定义为X轴建立坐标系B。

在Stp4与Stp8中系统报错时，控制系统控制伺服电机回归零位，光纤检测开关进行校验。若继续报错，则控制系统获取信号异常光纤检测开关，并对应获得其所对应的吊篮，控制系统控制伺服电机转动，机器臂进行对应吊篮中拿出或放置离心容器的操作。若不再报错，则控制程序继续执行Stp4或Stp8的后续程序。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (9)

1.一种全自动离心机，包括驱动机构与旋转机构；所述驱动机构提供一驱动力；所述旋转机构被所述驱动力驱动，并进行以所述驱动机构的驱动轴为轴线的转动；其特征在于，

所述旋转机构包括，

水平转子，能够绕所述驱动轴所在轴线进行转动；所述水平转子具有若干个以所述轴线为起点向径向方向进行延伸的力臂；所述力臂的端头设有第一分力臂与第二分力臂；一所述力臂端头的第一分力臂与相邻所述力臂端头的第二分力臂形成一夹持部；

吊篮，所述吊篮包括环形壁以及以该环形壁的底面圆圈为起点沿所述轴线方向进行倾斜延伸的底壁；其中，所述环形壁的上端安装于所述夹持部；

所述驱动机构包括伺服电机，所述伺服电机配置有零位开关，所述伺服电机的输出轴连接于所述驱动轴；

还包括光纤检测开关，设于吊篮的外围，并与所述吊篮一一对应；

所述光纤检测开关包括，

信号发射单元，以平行于所述旋转机构平面的方向发射一信号；

信号接收单元，用于接收经过反射后的信号；

其中，当发射的信号对应于吊篮段时，所述吊篮在光纤检测开关的信号通过路径上设有孔，所述信号接收单元用于接收经待离心容器壁面或吊篮壁面反射后的信号；

当发射的信号经过吊篮的下方时，所述信号接收单元用于接收经待离心容器壁面或所述驱动轴壁面反射后的信号。

2.根据权利要求1所述的一种全自动离心机，其特征在于，所述环形壁相对于所述夹持部具有一个转动自由度。

3.根据权利要求1所述的一种全自动离心机，其特征在于，还包括减震机构；所述减震机构包括，

支架，安装于所述驱动机构上；

减震板，被所述支架支撑，其中间位置设有供所述驱动轴穿过的通孔；

若干个减震元件，分设于所述减震板下表面的边角处；

震动传递单元，包括通过轴承安装于所述驱动轴上的第一轴套、与所述第一轴套同轴安装的第二轴套；所述第一轴套的底面与所述第二轴套的底面形成有一台阶面；所述台阶面被所述通孔的边缘支撑。

4.根据权利要求3所述的一种全自动离心机，其特征在于，还包括形成有一环形空间的环形内罩；所述环形内罩被所述减震板支撑；所述旋转机构位于所述环形内罩中。

5.根据权利要求1所述的一种全自动离心机，其特征在于，还包括外壳体与设于所述外壳体上的外盖；

所述驱动机构与所述旋转机构均位于所述外壳体中；

所述外盖包括外盖体与外盖体驱动装置；所述外盖体通过外盖体驱动装置安装于所述外壳体上；

所述外盖体驱动装置包括转动电机、连接于所述转动电机输出轴的转动轴以及用于检测转动轴转动角度的磁感应角度传感器。

6.根据权利要求5所述的一种全自动离心机，其特征在于，所述外盖上还设有外盖体打开限位开关与外盖体关闭限位开关。

7.根据权利要求1所述的一种全自动离心机，其特征在于，所述水平转子的下端具有卡位部；所述驱动轴的顶端具有限位部；所述水平转子通过所述卡位部与所述限位部的配合实现可拆卸连接。

8.根据权利要求1所述的一种全自动离心机，其特征在于，还包括紧急制动机构；所述紧急制动机构包括材质为具有双程记忆效应的形状记忆合金的螺旋体与设于伺服电机上的紧急制动按钮；所述螺旋体具有通过螺旋动作所形成的一环状受热体；所述环状受热体具有两个具有凸缘的延伸端；所述螺旋体的第一状态是所述环状受热体与所述驱动轴间隙配合；所述螺旋体的第二状态是所述环状受热体贴附于所述驱动轴的表面；所述延伸端在所述螺旋体处于第二状态时所述凸缘开启所述紧急制动按钮，在所述螺旋体处于第一状态时，所述凸缘与所述紧急制动按钮具有设定距离。

9.一种基于权利要求1-8任一所述全自动离心机的控制方式，其特征在于，包括如下步骤：

Stp1开启离心机外盖；

Stp2伺服电机归零设置；

Stp3光纤检测开关检测吊篮中是否存在离心容器，当不存在离心容器时则进行stp4，若存在则控制系统报错；

Stp4机器臂向吊篮中放置离心容器；

Stp5离心机的外盖关闭，伺服电机根据设置程序控制实现离心容器的离心操作，在此过程中紧急制动机构实时接受驱动轴的热辐射；

Stp6再次开启离心机外盖；

Stp7伺服电机归零设置；

Stp8机器臂从吊篮中依次取出离心容器；

Stp9光纤检测开关检测吊篮中是否存在离心容器，当存在离心容器时则控制系统报错，若不存在离心容器时则关闭离心机外盖。

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