CN113680409B - 一种自动配存方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及溶液配置领域，具体公开了一种自动配存系统，包括控制模块、试管传送机构和若干喷液组件；喷液组件包括通过连接管依次连接的储液瓶、电磁阀和喷液嘴；储液瓶用于存储目标液体；每一储液瓶具有唯一编号；试管传送机构用于传送若干试管依次通过喷液嘴处；控制模块用于从控制信号解码出喷液信息，喷液信息包括需要喷液的储液瓶编号，以及每个试管需要装入目标液体所在的储液瓶编号；控制模块用于根据喷液信息判断当前位于喷液嘴处的试管是否需要喷液，如果需要，控制对应电磁阀打开。采用本发明的技术方案能够提高配存效率。

Description

一种自动配存方法及系统

技术领域

本发明涉及溶液配置领域，特别涉及一种自动配存方法及系统。

背景技术

互联网时代的到来前所未有的改变了我们的工作与生活方式，数字化和信息化浪潮使知识与数据都经历着爆炸式的增长。统计数据显示，仅2015年，人类就产生了4.4ZB(44亿TB)的数据，为2013年的10倍。随着大数据时代的到来，海量数据给现有的数据存储技术带来前所未有的挑战。但是现有的硬盘、磁带数据存储模式存在保存时间有限(最长30年)，占用空间大、转运不方便、电能损耗大及硬件损耗等缺点，其在未来可能远远无法满足数据指数形式增长的需求。

DNA存储技术是一种新兴的大数据存储技术，其突破了传统的以固体介质(如硬盘、光盘、可移动磁盘等)为媒介的存储方式，利用DNA碱基天然的信息存储能力，依据一定规则将文本、图片、声音、影像文件等传统数据0-1二进制编码转换为DNA(脱氧核糖核酸)核苷酸四进制编码(A、T、C、G组合)，然后通过人工合成特定序列的DNA来存储文本、图片、声音文件等数据，并在随后利用相应的解码手段完整读取还原数据。

在DNA存储中需要将各种微量高精度药品分别注入容器内(例如试管)，而传统的人工注入方式效率低。

为此，需要一种能够提高配存效率的自动配存方法及系统。

发明内容

本发明提供了一种自动配存方法及系统，能够提高配存效率。

为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

一种自动配存系统，包括控制模块、试管传送机构和若干喷液组件；

喷液组件包括通过连接管依次连接的储液瓶、电磁阀和喷液嘴；储液瓶用于存储目标液体；每一储液瓶具有唯一编号；试管传送机构用于传送若干试管依次通过喷液嘴处；

控制模块用于从控制信号解码出喷液信息，喷液信息包括需要喷液的储液瓶编号，以及每个试管需要装入目标液体所在的储液瓶编号；

控制模块用于根据喷液信息判断当前位于喷液嘴处的试管是否需要喷液，如果需要，控制对应电磁阀打开。

基础方案原理及有益效果如下：

本方案中，每个储液瓶都有一个唯一的编号，且和电磁阀以及喷液嘴一一对应，组成一组喷液组件。每个储液瓶可以装入不同的目标液体。控制模块能单独控制每个电磁阀的通断，并根据储液瓶的编号实现指定喷液嘴的喷液控制。这样可以实现多个试管装入不同溶液操作。

综上，本方案可以将多种微量液体根据需要定量地转移到其他指定多个容器，例如试管中，能够有效提高配存效率。

进一步，所述第一个试管从第一个喷液嘴下通过时，控制模块用于根据喷液信息判断第一个试管是否需要喷液，如果需要，控制第一个喷嘴对应的电磁阀打开；然后第一个喷液嘴从第二个喷液嘴下通过，此时第二个试管从第一个喷液嘴下通过，控制模块进行同样的喷液判断，直到最后一个试管通过最后一个喷液嘴。

试管在试管传送机构上匀速运动，依次从第一个喷液嘴下通过，当第一个试管从第一个喷液嘴下通过时，控制模块根据喷液信息判断是否进行喷液，然后第二个试管也经过第一个喷液嘴，控制模块进行同样的喷液判断，以此类推。采用这样的方式，可以连续向试管注入目标液体。

进一步，所述控制模块包括微控制单元、MOS管驱动单元和MOS管，MOS管与电磁阀电连接；微控制单元用于通过MOS管驱动单元控制MOS管的通断。

由于微控制单元产生的电信号不能直接控制电磁阀开关，通过设置MOS管驱动单元和MOS管，使微控制单元控制MOS管的通断，再由MOS管控制电磁阀的开关，达到间接控制电磁阀的目的。

进一步，所述微控制单元用于产生PWM脉宽调制信号，将PWM脉宽调制信号输入MOS管驱动电路，MOS管驱动电路根据PWM脉宽调制信号控制MOS管的通断。

在高精度的控制中，较小的噪声也会产生较大的干扰。与模拟信号相比，PWM脉宽调制信号从微控制单元输出到MOS管驱动电路都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。故，微控制单元调节PWM脉宽调制信号可以对MOS管的通断进行精确的控制，达到对电磁阀开关时间精确控制的目的。

进一步，所述还包括压力源，用于为储液瓶提供恒压气体。

可以使每个储液瓶保持压力恒定。在压力恒定、喷液嘴一定的情况下，通过控制电磁阀的打开时间，可以实现目标液体喷液量的精准控制。

进一步，还包括上位机，用于向控制模块发送控制信号。

便于对整个配存系统进行有效控制。

一种自动配存方法，包括如下步骤：

S1、通过试管传送机构传送若干试管依次通过喷液嘴处；

S2、从控制信号解码出喷液信息，喷液信息包括需要喷液的储液瓶编号，以及每个试管需要装入目标液体所在的储液瓶编号；

S3、根据喷液信息判断当前位于喷液嘴处的试管是否需要喷液，如果需要，控制对应电磁阀打开。

本方案中，每个储液瓶都有一个唯一的编号，且和电磁阀以及喷液嘴一一对应，组成一组喷液组件。每个储液瓶可以装入不同的目标液体。控制模块能单独控制每个电磁阀的通断，并根据储液瓶的编号实现指定喷液嘴的喷液控制。这样可以实现多个试管装入不同溶液操作。综上，本方案可以将多种微量液体根据需要定量地转移到其他指定多个容器，例如试管中，能够有效提高配存效率。

进一步，所述S3中，当第一个试管从第一个喷液嘴下通过时，控制模块根据喷液信息判断第一个试管是否需要喷液，如果需要，控制模块控制第一个喷嘴对应的电磁阀打开；然后第一个喷液嘴从第二个喷液嘴下通过，此时第二个试管从第一个喷液嘴下通过，控制模块进行同样的喷液判断，直到最后一个试管通过最后一个喷液嘴。

采用这样的方式，可以连续向试管注入目标液体。

进一步，所述S3中，控制模块包括微控制单元、MOS管驱动单元和MOS管，MOS管与电磁阀电连接；微控制单元通过MOS管驱动单元控制MOS管的通断。

由于微控制单元产生的电信号不能直接控制电磁阀开关，通过设置MOS管驱动单元和MOS管，使微控制单元控制MOS管的通断，再由MOS管控制电磁阀的开关，达到间接控制电磁阀的目的。

进一步，所述S3中，微控制单元产生PWM脉宽调制信号，将PWM脉宽调制信号输入MOS管驱动电路，MOS管驱动电路根据PWM脉宽调制信号控制MOS管的通断。

在高精度的控制中，较小的噪声也会产生较大的干扰。与模拟信号相比，PWM脉宽调制信号从微控制单元输出到MOS管驱动电路都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。故，微控制单元调节PWM脉宽调制信号可以对MOS管的通断进行精确的控制，达到对电磁阀开关时间精确控制的目的。

附图说明

图1为实施例一中自动配存系统的逻辑框图；

图2为实施例一中液体存储部和液体供应部的轴测图；

图3为实施例一中液体存储部和液体供应部的正视图；

图4为实施例一中连管传送部的局部俯视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的标记包括：储液瓶1、上支架2、下支架3、顶板4、电磁阀5、喷液嘴6、电磁阀安装板7、喷液嘴安装板8、工作平台9、输送带10、联管放置盘11、联管放置槽12。

实施例一

本实施例的一种自动配存系统，包括压力源、液体存储部、液体供应部和若干连接管。

压力源用于提供恒压气体。压力源包括气泵、气源处理装置和稳压装置；气泵的输出口和气源处理装置的输入口之间通过连接管连接，气源处理装置的输出口和稳压装置的输入口之间也通过连接管连接。压力源中气源处理装置和稳压装置可采用现有的FRL组合装置(F代表空气过滤器、R代表减压阀和L代表油雾器)，其同时具备空气过滤和油雾分离功能，且自带减压阀，能够提供洁净、稳定的气体。

如图2和图3所示，液体存储部包括支架和若干储液瓶1；储液瓶1固定在支架的顶部。储液瓶1用于存储目标液体。储液瓶1的顶部盖有密封盖，密封盖上开有连接口，气源处理装置的输出口通过连接管与密封盖的连接口连接。即一个压力源整体上为所有储液瓶1提供气体。

本实施例中，支架整体呈立方体框架形状，包括上支架2，下支架3和顶板4；上支架2的底端与下支架3的顶端固定连接。顶板4固定在上支架2的顶面。顶板4上开有若干容纳孔。储液瓶1的上部固定在容纳孔内。本实施例中，储液瓶1的数量为24个，呈4x6的矩阵分布。对应的，容纳孔的数量为24个。

液体供应部包括电磁阀5、喷液嘴6、电磁阀安装板7和喷液嘴安装板8。

电磁阀安装板7竖直固定在上支架2的侧面，电磁阀5固定在电磁阀安装板7上。本实施例中，电磁阀安装板7的数量为两块，每一块电磁阀安装板7上各固定12个电磁阀5。电磁阀5之间沿电磁阀安装板7的长度方向均匀分布。本实施例中，电磁阀5采用高精密微量流体电磁阀5，该电磁阀5响应时间应低至10ms、耐压能力达到0.38Mpa、阀内容积20uL，以满足精密微量控制需求。

喷液嘴安装板8水平固定在下支架3的顶部，喷液嘴安装板8上开有若干通孔，喷液嘴6固定在通孔内。本实施例中，喷液嘴安装板8上沿其长度方向均匀开有24个通孔，用于安装24个喷液嘴6。

每个储液瓶1都有一个唯一的编号，且和电磁阀5以及喷液嘴6一一对应，组成一组喷液组件，每组喷液组件按顺序排列。本实施例中，同组喷液组件中，储液瓶1底端的出口和电磁阀5的入口端通过连接管连接，电磁阀5的出口端和喷液嘴6也通过连接管连接。连接管的规格可根据实际情况进行选择。例如供气的连接管的直径可以大于输送目标液体的直径。

如图4所示，还包括试管传送机构，试管传送机构包括工作平台9，设置在工作平台9上的输送带10，等间隔的设置在输送带10上的联管放置盘11，联管放置盘11上设有联管放置槽12。联管放置槽12用于放置试管。本实施例中试管采用八联管(即8个连接在一起的试管)，联管放置槽12共24个槽位，可放置3个八联管。下支架3的底端与工作平台9固定连接，输送带10穿过下支架3，喷液嘴6位于联管放置槽12的移动路径上且位于联管放置槽12的正上方。喷液嘴6与联管放置槽12的距离应小于1cm，例如1-3mm。

如图1所示，还包括上位机和控制模块，控制模块与电磁阀5电连接。运行时，上位机用于向微控制单元发送控制信号，控制模块对上位机下发的控制信号中的数据进行解码，解码出喷液信息，喷液信息包括需要喷液的储液瓶1编号，以及每个试管需要装入溶液所在的储液瓶1编号。放置试管的联管放置槽12在输送带10上匀速运动，第一个试管从第一个喷液嘴6下通过时，控制模块用于根据喷液信息判断第一个试管是否需要喷液，如果需要，控制第一个喷嘴对应的电磁阀5打开；然后第一个喷液嘴6从第二个喷液嘴6下通过，此时第二个试管从第一个喷液嘴6下通过，控制模块进行同样的喷液判断，直到最后一个试管通过最后一个喷液嘴6。这样实现多个试管装入不同目标液体的操作。

具体的，控制模块包括微控制单元、MOS管驱动单元和MOS管，MOS管与电磁阀5电连接。控微控制单元用于产生PWM脉宽调制信号，将PWM脉宽调制信号输入MOS管驱动电路，MOS管驱动电路根据PWM脉宽调制信号控制MOS管的通断。通过MOS管的通断实现电磁阀5的开关控制。本实施例中，气体压力为0.03Mpa，电磁阀5开启时间18ms时的喷液量6uL。

基于自动配存系统，本实施例还提供一种自动配存方法，包括如下步骤：

S1、通过试管传送机构传送试管依次通过喷液嘴6处；

S2、从控制信号解码出喷液信息，喷液信息包括需要喷液的储液瓶1编号，以及每个试管需要装入目标液体所在的储液瓶1编号；

S3、根据喷液信息判断当前位于喷液嘴6处的试管是否需要喷液，如果需要，控制对应电磁阀5打开。

具体的，当第一个试管从第一个喷液嘴6下通过时，控制模块根据喷液信息判断第一个试管是否需要喷液，如果需要，控制模块控制第一个喷嘴对应的电磁阀5打开；然后第一个喷液嘴6从第二个喷液嘴6下通过，此时第二个试管从第一个喷液嘴6下通过，控制模块进行同样的喷液判断，直到最后一个试管通过最后一个喷液嘴6。

本实施例中，控制模块包括微控制单元、MOS管驱动单元和MOS管，MOS管与电磁阀5电连接；微控制单元产生PWM脉宽调制信号，将PWM脉宽调制信号输入MOS管驱动电路，MOS管驱动电路根据PWM脉宽调制信号控制MOS管的通断。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于，本实施例中，还包括压力检测模块。压力检测模块用于采集压力源的当前气压；控制模块还用于判断当前气压是否等于预设值，若不等于，生成报警信息。

具体的，压力检测模块用于实时检测稳压装置的压力并发送至微控制单元，微控制单元用于判断当前压力是否等于预设值，如果当前压力小于预设值，生成欠压报警信息，如果当前压力大于预设值，生成过压报警信息。配合调节稳压装置的压力，确保溶液不会因为压力过大引起飞溅，也不会因为压力不足导致喷液量不准确。

以上的仅是本发明的实施例，该发明不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.一种自动配存系统，其特征在于，包括控制模块、试管传送机构和若干喷液组件；

喷液组件包括通过连接管依次连接的储液瓶、电磁阀和喷液嘴；储液瓶用于存储目标液体；每一储液瓶具有唯一编号；试管传送机构用于传送若干试管依次通过喷液嘴处；

控制模块用于从控制信号解码出喷液信息，喷液信息包括需要喷液的储液瓶编号，以及每个试管需要装入目标液体所在的储液瓶编号；

控制模块用于根据喷液信息判断当前位于喷液嘴处的试管是否需要喷液，如果需要，控制对应电磁阀打开；

第一个试管从第一个喷液嘴下通过时，控制模块用于根据喷液信息判断第一个试管是否需要喷液，如果需要，控制第一个喷嘴对应的电磁阀打开；然后第一个试管从第二个喷液嘴下通过，此时第二个试管从第一个喷液嘴下通过，控制模块进行同样的喷液判断，直到最后一个试管通过最后一个喷液嘴；

还包括压力源，用于为储液瓶提供恒压气体；

还包括压力检测模块；压力检测模块用于采集压力源的当前气压；控制模块还用于判断当前气压是否等于预设值，若不等于，生成报警信息。

2.根据权利要求1所述的自动配存系统，其特征在于：所述控制模块包括微控制单元、MOS管驱动单元和MOS管，MOS管与电磁阀电连接；微控制单元用于通过MOS管驱动单元控制MOS管的通断。

3.根据权利要求2所述的自动配存系统，其特征在于：所述微控制单元用于产生PWM脉宽调制信号，将PWM脉宽调制信号输入MOS管驱动电路，MOS管驱动电路根据PWM脉宽调制信号控制MOS管的通断。

4.根据权利要求1所述的自动配存系统，其特征在于：还包括上位机，用于向控制模块发送控制信号。

5.一种自动配存方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、通过试管传送机构传送若干试管依次通过喷液嘴处；

S2、从控制信号解码出喷液信息，喷液信息包括需要喷液的储液瓶编号，以及每个试管需要装入目标液体所在的储液瓶编号；

S3、根据喷液信息判断当前位于喷液嘴处的试管是否需要喷液，如果需要，控制对应电磁阀打开；

所述S3中，当第一个试管从第一个喷液嘴下通过时，控制模块根据喷液信息判断第一个试管是否需要喷液，如果需要，控制模块控制第一个喷嘴对应的电磁阀打开；然后第一个试管从第二个喷液嘴下通过，此时第二个试管从第一个喷液嘴下通过，控制模块进行同样的喷液判断，直到最后一个试管通过最后一个喷液嘴。

6.根据权利要求5所述的一种自动配存方法，其特征在于：所述S3中，控制模块包括微控制单元、MOS管驱动单元和MOS管，MOS管与电磁阀电连接；微控制单元通过MOS管驱动单元控制MOS管的通断。

7.根据权利要求6所述的一种自动配存方法，其特征在于：所述S3中，微控制单元产生PWM脉宽调制信号，将PWM脉宽调制信号输入MOS管驱动电路，MOS管驱动电路根据PWM脉宽调制信号控制MOS管的通断。

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