CN204638223U - 防撞针及一种移液设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及试剂传输领域，提供了一种防撞针及移液设备。所述防撞针包括：固定块；活动固定在所述固定块上的针套；竖向固定在所述针套上的针；所述固定块上设有下电极；所述针套底部设有上电极，所述上电极置于下电极上。本实用新型可通过对针套底部的上电极和固定块上的下电极的电导通情况的检测，来实现对针是否发生碰撞的即时检测，提高防撞性能。

Description

防撞针及一种移液设备

技术领域

本实用新型涉及试剂传输领域，更具体地说，涉及一种防撞针及移液设备。

背景技术

现有技术中，往往通过在机械臂上安装移液针来实现对任意位置试剂的快速传输。而为了避免机械臂在运行过程中移动不精确，而导致移液针与试剂存储容器发生碰撞，进而损坏仪器的现象的出现，现有技术中往往采用通过弹簧连接移液针和机械臂的技术手段来缓冲移液针与试剂存储容器之间的碰撞。但是，这种技术方案在碰撞发生后，机械臂的移动并不会停止，当机械臂的运动偏移超过一定程度以后，仪器的损坏不可避免，防撞性能不佳。

因此，需要一种新的防撞针及移液设备，实现对针的碰撞的即时检测，提高防撞性能。

发明内容

本实用新型的目的之一在于提供一种新的防撞针，旨在解决现有技术中移液针无碰撞检测功能，防撞性能不佳的问题。

为了实现实用新型目的，一种防撞针包括：

固定块；

活动固定在所述固定块上的针套；

竖向固定在所述针套上的针；

所述固定块上设有下电极；

所述针套底部设有上电极，所述上电极置于下电极上；

其中，所述上电极有多个，均匀分布在针套的底部以针为圆心的圆周上。

其中，所述下电极为环形电极，所述环形电极上有多个凹槽；所述上电极有多个，分别放置在各个凹槽上。

其中，所述凹槽有4个，均匀分布在环形电极上。

其中，所述防撞针还包括：设于针套和固定块之间使上电极和下电极与外界隔绝的隔离罩。

其中，所述防撞针还包括：与上电极、下电极分别电连接的控制模块。

其中，所述控制模块包括：

与各个上电极分别连接的接收单元；

与下电极连接的发射单元；

与所述接收单元和发射单元分别连接的控制单元。

其中，所述接收单元为放大电路。

其中，所述发射单元为探测电压发射电路，所述接收单元为电压放大电路。

其中，所述控制模块还包括：用于输出上电极和下电极之间连接状态的检测结果的数据输出单元。

其中，所述控制模块还包括：用于发出报警信息的报警单元。

其中，所述报警单元包括：用于发出声音报警信息的声音报警器；和用于发出闪光报警信息的闪光报警器。

 为了更好地实现本实用新型目的，本实用新型还提供了一种移液设备，包括机械臂，所述机械臂上固定有上述任一种防撞针。

其中，所述控制模块还用于控制机械臂的移动。

 由上可知，本实用新型可通过对针套底部的上电极和固定块上的下电极的电导通情况的检测，来实现对针是否发生碰撞的即时检测，提高防撞性能，避免设备的损坏。采用本实用新型的防撞针的移液设备能够有效提高设备的安全性。

附图说明

 图1是本实用新型第一实施例中的防撞针的剖面结构示意图。

图2是本实用新型第二实施例中的防撞针的剖面结构示意图。

图3是本实用新型一个实施例中上电极的结构示意图。

图4是本实用新型一个实施例中下电极的结构示意图。

图5是本实用新型一个具体实施例中防撞针正常工作时的结构示意图。

图6是本实用新型一个具体实施例中防撞针向下运动发生碰撞时的结构示意图。

图7是本实用新型一个具体实施例中防撞针水平运动发生碰撞时的结构示意图。

图8是本实用新型一个具体实施例中防撞针中的电路结构示意图。

具体实施方式

 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

本实用新型提出第一实施例，如图1所示，一种防撞针，包括：

固定块1；

活动固定在所述固定块上的针套2；

竖向固定在所述针套上的针3；

所述固定块上设有下电极5；

所述针套底部设有上电极4，所述上电极4置于下电极5上。

在正常情况下，上电极与下电极紧密接触（电导通）；如果针受到碰撞，上电极与下电极之间的连接状态就会发生改变，即，上电极和下电极之间的电导通情况就会发生改变；因此，通过对上电极和下电极之间的电导通情况的检测，能够即时发现针是否发生碰撞，并采取相应的措施，提高防撞性能，避免设备损坏，提高设备的安全性。

 在第一实施例的基础上，本实用新型提出第二实施例，如图2所示，一种防撞针，包括：

固定块1；

活动固定在所述固定块上的针套2；

竖向固定在所述针套上的针3；

所述固定块上设有下电极5；

所述针套底部设有上电极4，所述上电极4置于下电极5上；

与上电极4、下电极5分别电连接的控制模块6。

需要说明的是：

所述固定块1固定在机械臂上，并由机械臂带动针在三维空间上运动，进而实现任意位置试剂的快速传输。

所述上电极4、下电极5分别通过导线与控制模块6电连接。

在正常情况下，上电极4与下电极5电导通，并与控制模块形成电路回路，一旦针与其他设备发生碰撞，上电极、下电极之间的电导通情况就会发生改变，进而被控制模块检测到，实现对针碰撞的即时检测，进而可即时停止机械臂的进一步运动，提高防撞性能，避免设备的损坏。

其中，针与其他设备发生碰撞时，根据碰撞方向和碰撞程度的不同，上电极、下电极之间连接状态会呈现不同的形式，这就需要控制模块能够对这些不同的形式的连接状态（电导通情况）均能够有效的检测。控制模块为了实现上述目的，可以通过对电路回路中的电压变化或电流变化，或者上电极与下电极之间的电容变化情况进行检测，只要电路回路中的电压或电流，或者上电极与下电极之间的电容发生改变，就可以判定针发生了碰撞，停止机械臂的进一步运动，避免设备的损坏。

当然，所述上电极4、下电极5还可通过其他方式与控制模块6连接，只要能够将让控制模块6实现对上电极4与下电极5之间连接状态的检测即可。

 因为针与其他设备可能发生碰撞的主要方向为垂直向下和水平面360°，为了能够在结构上使针的碰撞被更为灵敏的检测到，本实用新型在第二实施例的基础上提出另一实施例，所述上电极有多个。

更进一步的，所述多个上电极均匀分布在针套的底部以针为圆心的圆周上。在上电极所在圆周与针的距离，即半径相同的情况下，本方案与2个或3个上电极的方案相比，针对针可能在水平方向上受到的作用力，本方案从整体上来说，能够使本设备对应针可能在水平方向上受到的作用力，在结构上发生更大的改变，即更为灵敏的使上电极与下电极的连接状态发生改变。

需要说明的是，在上电极均匀均匀分布在针套的底部以针为圆心的圆周上这一前提下，随着上电极数量的增加，从整体上来说，当发生水平方向的碰撞时，本设备在结构上发生的改变越来越明显，即更为灵敏的使上电极与下电极的连接状态发生改变。

但是，因为每个上电极均分别与控制模块连接，随着上电极数量的增加，上电极、控制模块、下电极的电路结构就越复杂，增加电路部分的成本。如图3所示，所述上电极4的数量优选为4个。本方案与两个上电极的方案相比，能够实现对水平方向360°全方向的碰撞检测。

 针对下电极，需要进一步说明的是，所述下电极优选为环形电极，所述环形电极上有多个凹槽，所述上电极分别放置在各个凹槽上。优选的，如图4所示，凹槽51数量优选为4个，与图2中的上电极相匹配。

 针对控制模块，需要进一步说明的是，所述控制模块包括：与各个上电极分别连接的接收单元；与下电极连接的发射单元；与所述接收单元和发射单元分别连接的控制单元。

需要说明的是，在控制单元的控制下，发射单元发出信号至下电极，然后信号被传至上电极，进而被接收单元接收，再反馈给控制单元，控制单元通过比较接收单元接收到的信号和发射单元发出的信号来判断上电极和下电极的连接状态。

例如，当发射单元发出的信号是电流时，电流流经下电极、上电极、接收单元再回到控制单元，控制单元通过比较上电极与下电极紧密接触时的电流值与当前状态的电流值，如果一致，说明上电极与下电极紧密接触，如果不一致，说明上电极未与下电极紧密接触，针受到碰撞，控制单元发出信号，使机械臂停止运行，避免设备的损坏。

当上电极有多个时，控制单元分别比较每一个上电极与下电极紧密接触时相应接收单元反馈给控制单元的电流值与当前接收单元反馈给控制单元的电流值，如果有任意一个或多个值不相同，均可认定针收到碰撞，控制单元发出信号，使机械臂停止运行，避免设备的损坏。

当然，如果发射单元发出的信号是特定探测波形的电压时，若上电极与下电极紧密接触，接收单元能够接收到同样波形的电压，若上电极与下电极分离，接收单元接收不到信号，控制单元通过比较发射单元发出的发送波形和接收波形，能够即时发现上电极与下电极的分离，从而即时发现针受到碰撞，进而发出信号，使机械臂停止运行，避免设备的损坏。

当上电极有多个时，控制单元分别比较发射单元发出的发送波形与各个上电极分别连接的接收单元接收的接收波形，如果有任意一对或多对波形不相同，均可认定针受到碰撞，控制单元发出信号，使机械臂停止运行，避免设备的损坏。

当然，控制单元还可以通过比较上电极与下电极紧密接触时的电容值与当前的电容值差异来判断针是否受到碰撞，进而做出相应的反应。具体来说，当上电极与下电极紧密接触时，电容值为零，当任意上电极与下电极分开时，该上电极与下电极之间的电容值不为零，控制单元可以很直观的发现，进而发出信号，使机械臂停止运行，避免设备的损坏。

 因为电极在使用过程中可能老化，而老化会导致信号在传送过程中减弱，为了保证控制单元判断上电极和下电极的连接状态的准确性，即判断针是否收到碰撞的准确性，可在接收单元与控制单元之间加入一个放大单元，用于放大接收单元接收到的信号。本方案可以提高设备的使用寿命，保证控制单元的灵敏度。

优选的，所述接收单元为放大电路。本方案既提高了设备的使用寿命，保证控制单元的灵敏度，又简化了设备的结构。

当发射单元发出的信号是特定探测波形的电压时，所述接收单元优选为电压放大电路。

 进一步的，所述控制模块还可包括用于输出上电极和下电极之间连接状态的检测结果的数据输出单元。这样可以给设备操作人员及时提示，提高设备的易用性。

当然，所述控制模块还可包括用于发出报警信息的报警单元，一旦控制模块判断针受到碰撞，就给报警单元发出报警指令，报警单元根据报警指令发出报警信息。本方案可以提高设备的易用性。

进一步的，所述报警单元包括：用于发出声音报警信息的声音报警器和用于发出闪光报警信息的闪光报警器。本方案通过声音和光两种方式同时提醒，提高了设备的易用性。

 进一步的，所述防撞针还包括设于针套和固定块之间使上电极和下电极与外界隔绝的隔离罩。本方案可以防止因为灰尘、溶液或其他物质附着在上电极和/或下电极上而干扰接收单元接收到的信号，保证控制模块对针是否受到碰撞判断的准确性。

 如图5、6、7、8所示，本具体实施例中的防撞针包括：固定块1、针套2、针3、上电极4、下电极5、控制模块6和隔离罩7。所述针3竖向固定在针套2上。所述针套2活动固定在固定块1上。所述针套2底部设有4个上电极4，它们均匀分布在以针3为圆心的圆周上。所述下电极5为环形电极，所述环形电极上有4个凹槽51；各上电极4分别放置在相应的凹槽51上。所述控制模块6包括：接收单元61、发射单元62、控制单元63、数据输出单元64和报警单元65。所述发射单元62为探测电压发射电路，与下电极5连接。所述接收单元61有4个，分别是：第一电压放大电路、第二电压放大电路、第三电压放大电路和第四电压放大电路，它们分别与第一上电极、第二上电极、第三上电极、第四上电极连接。所述数据输出单元64为数据输出电路。所述报警单元65包括声音报警器和闪光报警器。所述控制单元63为单片机，分别与探测电压发射电路、第一电压放大电路、第二电压放大电路、第三电压放大电路、第四电压放大电路、数据输出电路、声音报警器和闪光报警器连接。所述隔离罩7设于针套2和固定块1之间，用于使使上电极4和下电极5与外界隔绝。

本防撞针的工作原理如下。

如图5、8所示，针正常工作时，上电极和下电极紧密接触在一起。单片机控制探测电压发射电路发出特定探测波形的电压，由于上电极和下电极紧密接触，特定探测波形的电压经下电极传递到第一上电极、第二上电极、第三上电极和第四上电极中，进而分别传送给第一电压放大电路、第二电压放大电路、第三电压放大电路和第四电压放大电路；各电压放大电路将接收到的信号放大后反馈给单片机，单片机比较控制探测电压发射电路发出的发送波形和各电压放大电路反馈的接收波形，发送波形和接收波形均相同，单片机向数据输出电路发出上电极和下电极之间连接状态正常的指令，数据输出电路显示设备工作正常。

如图6、8所示，当针在机械臂的带动下，向下运动并碰到其它物体时，针、针套、上电极不动，固定块和下电极继续向下运动，上电极和下电极分离；此时，探测电压发射电路发出的特定探测波形的电压信号不能被传递到第一上电极、第二上电极、第三上电极和第四上电极中，第一电压放大电路、第二电压放大电路、第三电压放大电路和第四电压放大电路均无信号反馈给单片机，单片机通过比较获知发送波形和接收波形不同，判定设备工作异常，单片机向数据输出电路发出上电极和下电极之间连接状态异常的指令，数据输出电路显示设备工作异常，通知机械臂停止运动；同时，单片机还分别向声音报警器和闪光报警器发出声音和闪光报警指令，声音报警器发出报警声音，闪光报警器发出闪光报警。

如图7、8所示，当针在机械臂的带动下，在水平方向运动并碰到其它物体时，针、针套、上电极不动，固定块和下电极向受撞击方向的反向翘起，部分上电极和下电极分离；此时，探测电压发射电路发出的特定探测波形的电压信号不能同时被传递到第一上电极、第二上电极、第三上电极和第四上电极中，与翘起的上电极相连的电压放大电路无信号反馈给单片机，单片机通过比较获知该经过该上电极的发送波形和下电极接收到的接收波形不同，判定设备工作异常，单片机向数据输出电路发出上电极和下电极之间连接状态异常的指令，数据输出电路显示设备工作异常，通知机械臂停止运动；同时，单片机还分别向声音报警器和闪光报警器发出声音和闪光报警指令，声音报警器发出报警声音，闪光报警器发出闪光报警。

本具体实施例具有全向（水平方向的360°和向下方向）的碰撞检测功能，提高了设备的安全性，并进一步通过对信号的放大，提高了检测的灵敏度和设备的使用寿命，而声音报警器和闪光报警器则提高了设备的易用性。

 本实用新型还提出了一实施例，一种移液设备，包括机械臂，所述机械臂上固定有上述任一种防撞针。

本实施例中的固定块固定在机械臂上。当然，也可以对机械臂进行相应设计以替换固定块，这样可减少设备的组件，简化结构。

进一步的，所述控制模块还用于控制机械臂的移动。

以上两种设备均具备碰撞检测功能，能够即时检测到针发生的碰撞，并停止移动，提高设备的安全性。

应当说明的是，本实用新型典型的应用不限于移液设备，在其他利用相同原理制造的装置、设备或系统也适用于本实用新型。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种防撞针，其特征在于，包括：

固定块；

活动固定在所述固定块上的针套；

竖向固定在所述针套上的针；

所述固定块上设有下电极；

所述针套底部设有上电极，所述上电极置于下电极上。

2.根据权利要求1所述的防撞针，其特征在于，所述上电极有多个，均匀分布在针套的底部以针为圆心的圆周上。

3.根据权利要求1所述的防撞针，其特征在于，所述下电极为环形电极，所述环形电极上有多个凹槽；所述上电极有多个，分别放置在各个凹槽上。

4.根据权利要求3所述的防撞针，其特征在于，所述凹槽有4个，均匀分布在环形电极上。

5.根据权利要求1所述的防撞针，其特征在于，所述防撞针还包括：设于针套和固定块之间使上电极和下电极与外界隔绝的隔离罩。

6.根据权利要求1所述的防撞针，其特征在于，所述防撞针还包括：与上电极、下电极分别电连接的控制模块。

7.根据权利要求6所述的防撞针，其特征在于，所述控制模块包括：

与各个上电极分别连接的接收单元；

与下电极连接的发射单元；

与所述接收单元和发射单元分别连接的控制单元。

8.根据权利要求7所述的防撞针，其特征在于，所述接收单元为放大电路。

9.根据权利要求7所述的防撞针，其特征在于，所述发射单元为探测电压发射电路，所述接收单元为电压放大电路。

10.根据权利要求7所述的防撞针，其特征在于，所述控制模块还包括：

用于输出上电极和下电极之间连接状态的检测结果的数据输出单元和用于发出报警信息的报警单元；

所述报警单元包括：用于发出声音报警信息的声音报警器和用于发出闪光报警信息的闪光报警器。

11.一种移液设备，其特征在于，包括机械臂，所述机械臂上固定有权利要求1至10中任一项所述的防撞针。