CN116162539B - 一种基因样本震荡仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及震荡仪技术领域，具体为一种基因样本震荡仪，包括机体、夹具、偏心装置和控制系统，其中：偏心装置转动安装在机体上，偏心装置连接有伺服电机，配重装置安装在偏心装置上，夹具套设在配重装置上。本发明通过在震荡机上安装配重装置对安装在夹具上的试管进行自动检测重量，并且通过平衡板的倾斜角度来体现重量较轻点的位置，将配重块自动移动至该点上，对整体震荡仪的重量进行均匀分布，同时通过设置电磁铁一对配重装置进行定点固定，保证配重块在震荡仪工作状态下仍能处于受力平衡，保证震荡仪整体重量均匀分布，防止震荡仪工作过程中一侧受力更大，导致向一侧倾斜翻倒，甚至破坏试管，增加工作实验人员的工作量。

Description

一种基因样本震荡仪

技术领域

本发明涉及震荡仪技术领域，具体为一种基因样本震荡仪。

背景技术

震荡仪主要是通过电机及偏心结构使得部件能够在一定范围内运动，使得需要震动的东西达到摇晃震荡效果，按运动方向区分，震荡仪可分为涡旋震荡仪和垂直震荡仪，而在实验室中，对于基因采样的试管震荡通常使用的是涡旋震荡仪进行震荡。

在需要进行基因样本震荡时，工作人员可根据样品需要的震荡频率、震荡幅度、震荡时间来灵活使用震荡仪的转速和工作模式，而实验室中常常需要采取对比方案，因此震荡的试管不止一支，而且为了减小实验误差，样品试管震荡的频率也要控制在一定范围内，此时就需要通过夹具添加试管震荡数量，来保证试管可在同一频率时间下进行震荡摇晃，减小实验误差，但在使用夹具时，由于试管数量与夹具承载试管数不会完全一致，因此在将试管插入夹具时，工作人员需要尽量使试管在夹具上的分布为对称分布，以此来保证夹具不会由于重量分布不均衡产生的倾斜偏差，若试管体积大小不一，同时试管内部试剂量不一致，导致重量分布不均衡，而工作人员无法通过短时间进行判断如何将各个重量不一的试管分布均匀至夹紧上，此时震荡仪在震动过程会出现偏移量，使得震荡仪整体晃动更加剧烈，造成震荡仪倾斜，基因样品所需频率及幅度固定，频率幅度较小无法达到震荡效果，频率幅度较大造成基因样品内部结构破坏，此时试管在震荡仪上所受到的离心力更大，震荡幅度增加，导致基因样品震荡频率幅度与所需震荡频率幅度变大，基因样品内部结构破裂。

为此，为了保证震荡仪的受力均衡，保证基因样品在震荡过程中处于合适的震荡频率幅度，提出一种基因样本震荡仪。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基因样本震荡仪，通过配重装置对安装在夹具上的试管进行自动检测重量，并且通过找寻重量较轻点的位置，对该点进行配重，对整体震荡仪的重量进行均匀分布，防止震荡仪工作中受力倾斜，导致震荡幅度增大，基因样品结构破裂，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基因样本震荡仪，包括机体、夹具、偏心装置和控制系统，其中：

所述机体设置在桌面上，所述偏心装置转动安装在机体上，所述偏心装置连接有伺服电机，通过控制系统来控制伺服电机的转速，调整震荡仪产生的震荡频率，所述控制系统安装机体内，所述控制系统用于控制偏心装置的启停。

配重装置，所述配重装置螺纹连接在偏心装置上，所述夹具套设在配重装置上，所述配重装置用于对放置在夹具上的试管进行自动检测重量并找寻平衡点进行配重，工作人员在使用震荡仪时，可直接将试管随意插入夹具中，通过设置配重装置对插入的试管重量进行检测，再通过夹具将试管夹紧，防止试管脱离夹具，同时根据重量偏移平衡点进行配重，保证震荡仪整体受力均衡，防止震荡仪工作过程倾斜，保证基因样品的结构完好，处于合适的震荡频率以及幅度。

优选的，所述配重装置包括外壳，所述外壳螺纹连接在偏心装置上，所述外壳上设置有多个连通管，所述连通管位于外壳外部一端活动安装有活塞一，所述连通管位于外壳内部一端活动安装有活塞二，所述活塞二上方活动安装有平衡板，所述平衡板顶面设置有配重块，所述外壳内部且位于平衡板下方设置有电磁铁一，所述平衡板上表面粗糙度按同心圆向外逐渐增大，所述外壳内部设置有用于固定平衡板状态的固定组件，工作人员插入试管，试管挤压活塞一，通过连通管内的气压传动，活塞二进行上下运动，同时打破平衡板的水平状态，平衡板出现倾斜，活塞二的运动位移由试管重量决定，进而决定了平衡板的倾斜角度，配重块摩擦力小于重力分力，配重块受力不平衡开始运动，由于粗糙度增大，配重块摩擦力增大，当到达平衡点处，配重块受力平衡停止移动，位于重量较轻一侧，保证外壳四周重力均衡，不会出现倾斜现象，配重块在到达平衡点后，虽然能够保证此时震荡仪在静止状态下的受力平衡，但是震荡仪工作状态下，配重块会受到伺服电机转动带来的离心力，使得配重块移动，此时震荡仪又会出现受力偏差，为了无需打开外壳进行人工手动加固，本方案设计采用电磁铁一对配重块进行吸附固定，利用吸附力增大摩擦力，抵消伺服电机给配重块所带来的离心力，保证配重块在震荡仪工作状态下的稳定性，保证配重工作效果。

优选的，所述固定组件包括电磁铁二，所述平衡板外侧壁设置有一层可磁吸的金属材料，所述外壳内壁螺纹连接有用于吸附平衡板的电磁铁二，配重装置在配重完成后，需要与试管一同进行摇晃震荡，此时由于平衡板只通过试管重量进行自锁，平衡板在震荡仪工作过程时，会出现不必要的上下震动，会对试管造成底部冲击，因此为了防止试管受到不必要的冲击，保护试管完好，通过设置电磁铁二，对配重装置内部已处于平衡状态的组件进行固定，平衡板受到电磁铁二磁吸而固定，与外壳相对静止，保证平衡板的平衡状态，配重块位置更稳定，配重效果更好。

优选的，所述平衡板底面设置有与配重块相互配合的磁吸块，所述磁吸块上连接有转动球，所述转动球通过磁吸块与配重块吸引力与平衡板贴合，所述电磁铁一上活动安装有固定块，所述固定块通过连接杆与磁吸块连接，所述连接杆通过多个弹簧一与外壳内壁连接，如果所有部分都集中于装置顶部位置，装置重心会由于重量上移，稳定性变差，此时若增加圆周运动外力，上半部分会摇晃得更加剧烈，因此将电磁铁一设置在外壳底部，可大大将重心降低，提高整体稳定性，将配重块设置为球形可提高其在配重过程的精确度，由于平衡板在工作中会出现倾斜角度，因此不能直接与电磁铁一贴合，同时配重块在受力平衡下，只需配重块处存在磁力才可更好实现固定效果，若平衡板全面布满磁力，配重块位于平衡板各处所受磁力均相同，磁吸效果不明显，在连接杆上设置弹簧一可协助配重块寻找平衡点，防止配重块过于光滑无法正确找寻平衡点，转动球可保证平衡板无论转动任何角度，平衡点处可始终投影在水平的电磁铁一上，保证配重工作的稳定性，提高配重效果。

优选的，所述连接杆为可伸缩类型，所述连接杆向下运动为伸长方向，向上运动为收缩方向，由于平衡板工作过程会出现上下移动，导致固定块无法一直处于电磁铁一上表面，进而使得电磁铁一的磁吸效果有所下降，因此将连接杆设置为伸缩型，可使得无论平衡板到达任意高度，固定块均可通过连接杆进行自动调节高度，始终位于电磁铁一上表面，保证电磁铁一的磁吸效果，提高定点配重效果。

优选的，所述固定块底部活动安装有活动球，所述活动球通过弹簧二与固定块连接，所述固定块底面设置为粗糙面，在配重块未到达平衡点时，连接杆两端的磁吸块与固定块均要与配重块一同移动，到达平衡点后，才能开启电磁铁一进行定点吸附，因此为了减小阻力采用球面作为接触面，开启电磁铁一后，需要将球面接触改为平面接触，可增大摩擦力，提高吸附过程跑偏，降低定点配重效果，当配重块到达平衡点后，开启电磁铁一对固定块进行磁力吸附，活动球压缩弹簧二进入固定块内部，固定块底部接触电磁铁一，如果固定块底面与电磁铁一表面均相对于光滑，磁力所增加的摩擦力较小，水平方向的离心力如果大于该摩擦力，会推动固定块移动，导致定点效果失效，通过将固定块底面设置为粗糙面，可增加固定块与电磁铁一表面的摩擦力，提高定点固定效果，同时在电磁铁一不做磁力吸附工作时，不会对配重块工作产生阻力影响。

优选的，所述活塞一顶部设置为直径大于试管横截面直径1～2cm的圆形凸台，所述圆形凸台上开设有与试管底部相配合的凹槽一，所述圆形凸台直径至少为连通管横截面的两倍，若未设置圆形凸台，试管下压中心偏移，导致活塞一受力不均衡，活塞一会朝受力较多的一侧倾斜，活塞一只受到试管的重力分力，导致重量传递不准确，而通过设置了圆形凸台，试管可根据斜坡滑至中心，整体重力直接作用于活塞一的中心轴上，此时传递的重量准确无误差，重量相同的情况下，试管对连通管内挤压的气体体积相同，如果连通管直径较大，所产生的位移较小，无法准确表现试管重量，此时为了提高气压活塞传动结构的传动精度，连通管的直径远小于试管直径时，活塞在连通管内位移更多，产生效果更明显。

优选的，所述活塞二与平衡板进行球形铰接，由于平衡板的倾斜角度是由各个活塞二上移距离决定的，试管重量下压活塞一，通过气动方式传动至活塞二上移，各个活塞二上移距离决定平衡板的倾斜角度及方向，平衡板倾斜时与各个活塞二接触点不一，同时只能通过摩擦力及外壳内壁支持力支撑倾斜角度，此时的平衡板不易找寻平衡点，而通过设置球形铰接，平衡板角度方向可灵活变换，且转动接触面摩擦力更小，同时通过活塞二传动的精确度也更高，保证试管重量检测精度，提高配重效果。

优选的，所述配重块为球形，所述平衡板上表面设置有向中心凹陷的凹槽二，配重块在上诉方案设计中为方块型，通过面与面接触的摩擦力不断增大，保证配重块可在平衡板上根据平衡板倾斜角度在任意位置达到平衡状态，但配重块也可为球形，但在配重工作中的平衡点每次均不相同，但平衡板的中心到达四周的位置均为线性增长，配重块从中心到达平衡板上同圆心的位置使用时间均相同，因此在配重工作结束后，配重块复原回平衡板中心位置为最佳选择，通过设置凹槽二，可在平衡板处于水平状态下，配重块可随斜坡向中心自动滑下，等待下次配重工作，若未设置该凹槽二，则配重块无法自动回位，下次配重工作平衡点位于最远端时，配重块所采用的时间更长，找寻平衡点更久，定点配重效率下降。

优选的，所述配重块外表面包裹有一层防滑橡胶，橡胶在有压力的情况下可被压缩变形，从而增大与接触面的接触面积，进而增大摩擦力，在配重块未到达平衡点时，配重块不受电磁铁磁力吸附，橡胶不会变形，配重块摩擦力不变，试管重量检测精度不变，当配重块到达平衡点时，电磁铁开启，配重块受到磁力吸附，此时配重块挤压外部橡胶，增大接触面积，摩擦力随之增大，进而提高配重块的固定效果，若未设置有该橡胶涂层，配重块只能通过磁力进行吸附固定效果，较容易受到震动工作过程产生离心力的影响，脱离原本的平衡位置，导致配重重量不均匀，配重效果下降。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明所述的一种基因样本震荡仪，通过在震荡机上安装配重装置对安装在夹具上的试管进行自动检测重量，并且通过平衡板的倾斜角度来体现重量较轻点的位置，将配重块自动移动至该点上，对整体震荡仪的重量进行均匀分布，同时通过设置电磁铁一对配重装置进行定点固定，保证配重块在震荡仪工作状态下仍能处于受力平衡，保证震荡仪整体重量均匀分布，防止震荡仪工作过程中一侧受力更大，导致向一侧倾斜翻倒，甚至破坏试管，增加工作实验人员的工作量。

2、本发明所述的一种基因样本震荡仪，通过在配重装置上安装磁吸块与固定块等配合组件对提高了电磁铁一对配重块的定点吸附效果，越靠近电磁铁一，固定块与电磁铁一的距离越小，固定块被吸附到电磁铁一上所用时间越短，定点固定效果响应时间越快，保证配重块位于平衡点后能够快速固定，防止出现偏移，保证配重效果。

3、本发明所述的一种基因样本震荡仪，通过在配重装置上的平衡板底部通过球形铰接方式安装活塞二，使得平衡板能够以活塞二位移距离来灵活改变平衡板的方向和倾斜角度，保证传递的精准度，同时平衡板的转动更灵活，所体现的平衡点更准确，提高配重准确度，保证配重效果。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的整体结构爆炸图；

图3为本发明的配重装置结构示意图；

图4为本发明的配重装置剖视图；

图5为本发明的配重装置半剖正视图；

图6为本发明的实施例二的配重装置剖视图。

图中：1、机体；2、夹具；3、偏心装置；4、外壳；5、连通管；6、活塞一；7、活塞二；8、平衡板；9、配重块；10、电磁铁一；11、磁吸块；12、转动球；13、固定块；14、连接杆；15、弹簧一；16、活动球；17、弹簧二；18、圆形凸台；19、电磁铁二。

具体实施方式

实施例一，如图1至图5所示，该实施例适用于样品试管重量不一致，具体如下：

一种基因样本震荡仪，包括：机体1、夹具2、偏心装置3和控制系统，其中：机体1设置在桌面上，偏心装置3转动安装在机体1上，偏心装置3由伺服电机和凸轮组成，配重装置安装在偏心装置3上，夹具2套设在配重装置上，所述控制系统安装机体1内，所述控制系统用于控制偏心装置3的启停；

配重装置包括外壳4，外壳4安装在偏心装置3上，外壳4上设置有多个连通管5，连通管5位于外壳4外部一端活动安装有活塞一6，连通管5位于外壳4内部一端活动安装有活塞二7，活塞二7上方安装有平衡板8，平衡板8顶面设置有配重块9，活塞一6顶部设置为直径大于试管横截面直径2cm的圆形凸台18，圆形凸台18上开设有与试管底部相配合的凹槽一，圆形凸台18直径至少为连通管5横截面的两倍，活塞二7与平衡板8进行球形铰接，平衡板8上表面设置有向中心凹陷的凹槽二，外壳4内部且位于平衡板8水平正下方安装有电磁铁一10，所述平衡板8上表面粗糙度按同心圆向外逐渐增大，所述外壳4内壁表面且位于平衡板8高度安装有电磁铁二19，所述平衡板8外侧壁设置一层铁环；

配重块9为球形，平衡板8底面设置有与配重块9相互配合的磁吸块11，磁吸块11通过转动球12接触平衡板8，电磁铁一10上活动安装有固定块13，固定块13与磁吸块11通过连接杆14连接，连接杆14为可伸缩类型，连接杆14向下运动为伸长方向，向上运动为收缩方向，连接杆14与外壳4内壁通过多个弹簧一15连接，固定块13底部活动安装有活动球16，活动球16与固定块13通过弹簧二17连接，固定块13底面设置为粗糙面，所述配重块9外表面包裹有一层防滑橡胶；

在震荡仪处于未工作状态下，配重块9位于平衡板8中心位置，弹簧一15处于自然状态，弹簧二17处于微挤压状态，活动球16位于固定块13外，平衡板8处于平衡水平状态，电磁铁一10未通电，活塞二7位于连通管5内部，平衡板8与连通管5内部端口接触，活塞一6处于连通管5外部端口最高点。

开始进行震荡工作，工作人员将试管插入夹具2孔中，试管通过夹具2孔接触活塞一6并开始下压，活塞一6向下运动，压缩连通管5内部气体，气体通过连通管5传递到活塞二7底部，顶起活塞二7，活塞二7向上运动，抬起平衡板8一端，平衡板8开始倾斜，配重块9开始运动，找寻平衡点，磁吸块11通过磁力与配重同步运动，进而通过连接杆14带动固定块13运动，通过弹簧一15的弹性拉力，控制平衡板8底下部分在一定范围内运动，通过磁吸块11与配重块9配合，防止配重块9脱离平衡板8范围，当工作人员放置完所有试管后，配重块9在平衡板8上的平衡点处静止，此时启动电磁铁一10，电磁铁一10吸附固定块13，固定块13下压，连接杆14伸长，活动球16进入固定块13内部，压缩弹簧二17，固定块13底部接触电磁铁一10，增大固定块13的摩擦力，固定块13无法运动，进而通过连接杆14固定磁吸块11位置，进而吸附配重块9，配重块9表面防滑橡胶变形固定配重块9位置，电磁铁二19吸附平衡板8，固定平衡板8的平衡状态，震荡仪开始启动伺服电机转动偏心装置3，通过配重装置以及套设的夹具2带动试管晃动，使得试管内部试剂混合，震荡试管工作结束后，工作人员取出试管，关闭电磁铁二19，平衡板8失去磁力解除固定状态，试管脱离活塞一6，活塞二7持续受到平衡板8以及配重块9的压力受到向下的压力，挤压连通管5内气体，进而推动活塞一6向上运动复位，所有试管取出，平衡板8恢复至初始位置，且处于水平状态，电磁铁一10关闭，弹簧二17弹出活动球16，将固定块13与电磁铁一10表面的平面接触转换为球面接触，连接杆14随平衡板8复位收缩，固定块13摩擦力减小，解除固定效果，配重块9沿平衡板8的上的凹槽二斜面滑动至中心处，带动磁吸块11以及固定块13复位，等待下一次配重工作。

实施例二，如图1至图6所示，该实施例适用于样品试管重量一致，具体如下：

该实施例中工作人员将试管插入夹具2中，试管接触活塞一6并下压，通过气体使得活塞二7上移，进而带动平衡板8一端上移，平衡板8上设置有以平衡板8中心为圆心的同心凸环，平衡板8倾斜，配重块9由倾斜角度越过同心凸环，到达平衡点位置，卡在两个同心凸环中间部分，此时工作人员继续插入试管，配重块9只会在这部分做圆环运动，剩余操作步骤与实施例一一致，开启电磁铁一10固定配重块9位置，开始进行震荡工作，取出试管，关闭电磁铁一10，配重部件复位等待下一次配重工作。

实施例一与实施例二相比，实施例二中由于样品试管重量基本一致，而试管在夹具2上呈圆形分布，此时无论试管数量为多少，配重块9在平衡板8上的平衡点与圆心距离始终与第一根试管重量的平衡点与圆心的距离相等，因此在平衡板8上添加同心凸环可进一步使配重块9沿圆周运动快速找到平衡点，缩短配重时间，同时同心凸环还可对配重块9定点配重起到部分固定效果，提高固定效率，但若试管重量不一致，此时平衡点的分布轨迹无规则，如果平衡点位于同心凸环最高点处，需要增加磁力才能吸附稳定配重块9，同时同心凸环在添加后续试管过程中会出现阻挡配重块9问题，未设置同心凸环的平衡板8对于配重块9的运动更加灵活。综述之下，在对配重块9在平衡板8上的定点固定没有严格要求把控的情况下选用不设置同心凸环的平衡板8更为合适。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种基因样本震荡仪，包括：机体(1)、夹具(2)、偏心装置(3)和控制系统，其中：所述机体(1)设置在桌面上，所述偏心装置(3)转动安装在机体(1)上，所述控制系统安装机体(1)内，所述控制系统用于控制偏心装置(3)的启停；

其特征在于，还包括：

配重装置，所述配重装置安装在偏心装置(3)上，所述夹具(2)套设在配重装置上，所述配重装置用于对放置在夹具(2)上的试管进行自动检测重量并找寻平衡点进行配重；

所述配重装置包括外壳(4)，所述外壳(4)安装在偏心装置(3)上，所述外壳(4)上设置有多个连通管(5)，所述连通管(5)位于外壳(4)外部一端活动安装有活塞一(6)，所述连通管(5)位于外壳(4)内部一端活动安装有活塞二(7)，所述活塞二(7)上方安装有平衡板(8)，所述平衡板(8)顶面设置有配重块(9)，所述外壳(4)内部且位于平衡板(8)下方设置有电磁铁一(10)，所述平衡板(8)上表面粗糙度按同心圆向外逐渐增大，所述外壳(4)内部设置有用于固定平衡板(8)状态的固定组件；

所述平衡板(8)底面设置有与配重块(9)相互配合的磁吸块(11)，所述磁吸块(11)上连接有转动球(12)，所述转动球(12)通过磁吸块(11)与配重块(9)吸引力与平衡板(8)贴合，所述电磁铁一(10)上活动安装有固定块(13)，所述固定块(13)与磁吸块(11)通过连接杆(14)连接，所述连接杆(14)与外壳(4)内壁通过多个弹簧一(15)连接；

所述活塞一(6)顶部设置为直径大于试管横截面直径1～2cm的圆形凸台(18)，所述圆形凸台(18)上开设有与试管底部相配合的凹槽一，所述圆形凸台(18)直径至少为连通管(5)横截面的两倍。

2.根据权利要求1所述的一种基因样本震荡仪，其特征在于：所述固定组件包括电磁铁二(19)，所述平衡板(8)外侧壁设置有一层可磁吸的金属材料，所述外壳(4)内壁安装有用于吸附平衡板(8)的电磁铁二(19)。

3.根据权利要求1所述的一种基因样本震荡仪，其特征在于：所述连接杆(14)为可伸缩类型，所述连接杆(14)向下运动为伸长方向，向上运动为收缩方向。

4.根据权利要求3所述的一种基因样本震荡仪，其特征在于：所述固定块(13)底部活动安装有活动球(16)，所述活动球(16)与固定块(13)通过弹簧二(17)连接，所述固定块(13)底面设置为粗糙面。

5.根据权利要求1所述的一种基因样本震荡仪，其特征在于：所述活塞二(7)与平衡板(8)进行球形铰接。

6.根据权利要求1所述的一种基因样本震荡仪，其特征在于：所述配重块(9)为球形，所述平衡板(8)上表面设置有向中心凹陷的凹槽二。

7.根据权利要求6所述的一种基因样本震荡仪，其特征在于：所述配重块(9)外表面包裹有一层防滑橡胶。