CN207618004U - 一种多通道微量高精度自动智能灌装装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利公开了提供了一种多通道微量高精度自动智能灌装装置及其控制系统，包括主控模块、传输泵单元模块、机械运动灌装平台，所述的主控模块的泵体控制型号输出端与传输泵单元的控制信号接收端相连，X向线性驱动单元、Y向线性驱动单元和Z向线性驱动单元，分别沿着X向、Y向和Z向进行滑移，Z向移动滑块设有滴定夹块，每个蠕动泵的输液软管都配装至滴定夹块上预留的夹孔中，主控单元模块统一协调控制多个泵体实现了不同种液体不同量的同时灌装，各个泵体可以独立校准，每种液体相对独立，互相之间不受影响，灌装精度高，自动化程度高。

Description

一种多通道微量高精度自动智能灌装装置

技术领域

本专利属于生物制药基因提取领域，特别设计的一种多通道微量高精度自动智能灌装装置。

背景技术

本项目是基于传输泵体和机械自动化智能流体控制和生物基因制药行业应用装置，主要应用于生物技术以及基因工程产品的研究与开发。生物技术属于当今国际上重要的高技术领域，被认为是21世纪科学技术的核心力量。生物技术从广义的角度来说，就是人类对生物资源的利用、改造并使之为人类自身服务。生物技术应用到医药领域不仅扩大了疑难病症的研究范围，而且很好地控制了原来威胁人类健康的重大疾病。目前全世界的药品已有一半是通过生物合成的，特别是合成分子结构复杂的药物时，生物方法不仅比化学合成法简便，而且有更高的经济效益。

从微生物发酵技术到现代的基因工程制药，都离不开科研人员的探索、研究。为了提高科研人员的工作效率，节省人员时间，使得科学家将更多的精力用于研究，而不是繁琐的实验，研发出一种自动化的实验设备就显得尤为重要。

在生物制药或者基因工程产品的研制开发过程中，研究人员需要在不同规格的容器内添加各种不同性质的试剂，要求环境必须洁净，无尘，无菌，添加计量精度要求高，蠕动泵、注射泵及其他类型传输泵由于其自身高精度、低污染、便于维护等优点，成为此领域加料装置的首要选择。

目前国内生物制药技术领域的研发阶段，一般采用人工控制加液，对于有些有药物反应时限要求的很难控制时间，研发效率低，而现有的大型的灌装系统主要用于批量生产阶段，不适用于小剂量的研制阶段。此项目针对此领域的技术需求，设计开发一套小型的自动化流体控制装置，此装置采用大屏幕真彩色人机交互界面，触摸屏操控，用户可以根据自己的需求自主编程，实现多个流体控制单元按照预设程序工作，配合针对用户研发的机械手自动加液装置，用户只需要按一下启停键，就可以启动整个过程。

此装置主要针对高端技术领域，例如生物技术药、诊断试剂、微生物发酵、生物提取等产品的开发。

实用新型内容

本专利所要解决的技术问题是现有基础存在着滴定效率慢，难以进行滴定量组合调节设备自动化程度低的问题，而提供了一种多通道微量高精度自动智能灌装装置，其实现了自动进行滴定灌装，通过使用该装置，可以同时实现多种不同液体不同量的同时灌装，保证灌装精度及其灌装效率。

提供了一种多通道微量高精度自动智能灌装装置，其包括主控模块14、传输泵12、机械运动灌装平台，所述的机械运动灌装平台带有可沿直线线性驱动的X向线性驱动单元2、Y向线性驱动单元1和 Z向线性驱动单元3，所述的X向线性驱动单元驱动X向线性驱动单元进行X向滑移，X向线性驱动单元位于Y向线性驱动单元上方，位于Y向线性驱动单元上配装有可沿着Y向线性驱动单元进行滑移托台，位于Z向线性驱动单元上配装有可沿着Z向线性驱动单元竖直方向滑移的滴定夹块，每个传输泵的输液软管都配装至滴定夹块上预留的夹孔中。

进一步的，所述的X向线性驱动单元、Y向线性驱动单元和Z向线性驱动单元结构相同，所述的X向线性驱动单元包括第一驱动电机 4和第二驱动电机5，在第一驱动电机和第二驱动电机的驱动轴上配装有传送带6，传送带上固定有滑块7。

进一步的，所述的Y向线性驱动单元成纵向延伸设置，所述的X 向线性驱动单元位于Y向线性驱动单元上方且二者的延伸方向相垂直，Z向线性驱动单元固定在Y向线性驱动单元的滑块上，所述的滑移托台固定在X向线性驱动单元的滑块上，滴定夹块固定在Z向线性驱动单元的滑块上。

进一步的，还包括X向滑移壳体10、Y向支撑壳体9和Z向支撑壳体11，Y向支撑壳体水平设置，所述的X向支撑壳体的两端各通过一支撑臂8固定至水平滑移壳体的两侧，X向线性驱动单元、Y向线性驱动单元和Z向线性驱动单元一一对应的设置在X向滑移壳体、Y 向支撑壳体和Z向支撑壳内，在X向滑移壳体、Y向支撑壳体和Z向支撑壳内都设有导轨，所述的X向线性驱动单元、Y向线性驱动单元和Z向线性驱动单元的滑块分别一一对应的配装至对应的导轨上。

提供了一种多通道微量高精度控制装置，包括如上述的一种多通道微量高精度自动智能灌装装置，还包括中央处理单元，中央处理单元的脉冲信号收发端口与一脉冲发生模块的脉冲信号收发端口相连，所述的脉冲发生模块带有多个用于控制传输泵的脉冲信号发送端口，所述的每个传输泵的脉冲信号接收端口都一一对应与脉冲发生模块的脉冲信号发送端口相连接，所述的中央处理单元的通信信号发送端口与通信模块13的通信信号接收端口相连，所述的通信模块用于控制驱动单元的驱动单元信号发送端口分别与X向线性驱动单元、Y向线性驱动单元和Z向线性驱动单元的驱动单元信号接收端口相连。

进一步的，还包括触摸屏，所述的触摸屏通过一触摸单元与中央处理单元相连，触摸单元为数模转换单元。

进一步的，所述的X向线性驱动单元2、Y向线性驱动单元1和 Z向线性驱动单元3的信号输出端口都通过信号线集成连接至机械运动灌装平台的信号收发公共端口上，主控模块的控制信号接收端与机械运动灌装的信号收发公共端口相连。

本实用新型相对于现有技术相比具有以下有益效果：

不同种液体不同量的同时灌装，每种液体相对独立，互相之间不受影响。

机械运动自动灌装的方式，可以一次灌装多个容器，大大提供分装效率，可以同时输送不同种液体，并且定量同时灌装，每种液体相对独立，互相之间不受影响。

不同内径的输水管对应不同容量要求容器。同时非金属、防腐蚀、低吸附材质柱头，有效防止液体溅出，柱头设计不同内径，保证微量灌装精度。

主控制单元统一协调控制多个泵体灌装不同液量，各个泵体单元可以独立校准，一键启动灌装，确保通道分装每次总是时间统一，操纵较为灵活，具有多种作业方式，按照预定变成自动运行，自动化程度较高，集成的控制方式简化了控制流程，节省了空间。

设置夹头可以夹取不同内径的输水管，分别对应不同容量要求容器。同时非金属、防腐蚀、低吸附材质柱头，有效防止液体溅出，柱头设计不同内径，保证微量灌装精度。

附图说明

图1为本实用新型的整体连接关系图；

图2为本实用新型主控模块与外部部件组成图；

图3为本实用新型整体控制结构图；

图4为X向线性驱动单元/Y向线性驱动单元/Z向线性驱动单元结构图；

图5为整体的灌装装置结构组成图；

图中的附图标记为：Y向线性驱动单元1、X向线性驱动单元2、Z向线性驱动单元3、第一驱动电机4、第二驱动电机5、传送带6、滑块 7、支撑臂8、Y向支撑壳体9、X向滑移壳体10、Z向支撑壳体11、传输泵12、通信模块13、主控单元模块14。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步详细说明

实施例1，如图1、图2、图3所示，本实用新型提供了一种多通道微量高精度自动灌装系统,其由主控模块、多个传输泵、机械运动灌装平台、触摸显示屏、控制手柄、机械臂、灌装容器工装、灌装头工装和外部开关组成；

如图2所示，所述的主控模块带有多个脉冲信号收发端口和通信信号发送端口，中央处理单元的脉冲信号收发端口与一脉冲发生模块的脉冲信号收发端口相连，所述的脉冲发生模块带有多个用于控制泵体单元的脉冲信号发送端口，所述的每个泵体单元的脉冲信号接收端口都一一对应与脉冲发生模块的脉冲信号发送端口相连接，所述的中央处理单元的通信信号发送端口与通信模块的通信信号接收端口相连，所述的通信模块用于控制驱动单元的驱动单元信号发送端口分别与X向线性驱动单元、Y向线性驱动单元和Z向线性驱动单元的驱动单元信号接收端口相连。

如图1所示，各个泵体的上配装有一根输水管，输水管并行延伸，位于机械臂之上，根据容器形状多个输水管按照灌装容器不规则排布。

所述的触摸屏通过一触摸单元与中央处理单元相连，触摸屏由显示屏和触摸膜组成，触摸单元为数模转换单元，显示屏与触摸屏相叠配装在一起。

所述的中央处理单元的触摸信号收发端口与触摸单元的触摸信号收发端口相连，从触摸屏上设置泵体单元信息，主控单元通过脉冲信号发送端口向脉冲发生模块发送指令，脉冲发生模块向蠕动相连实施控制。中央处理单元的通信信号发送端口与通信单元的通信信号接收端口相连，通信单元与各个X/Y/Z向驱动单元联结以实施驱动，实现中央处理器和X/Y/Z灌装平台的联动。

结合附图提供的主控模块用于与对设备的信号流动及流速进行调控，其主要由以下部分组成：

中央处理单元：用于接收触摸单元的触摸输入信号，处理用户指令，并根据接收到的指令进行相应的运算以及信号的产生与收发；接收通信单元的测量数据，将测量数据进行比对，控制脉冲信号发生单元的信号发送，从而控制各个传输泵的起停、流速等；接收外控单元的外部控制信号，根据外部控制信号控制该系统的运行。

脉冲信号发生单元：接收中央处理单元的指令，根据相应的指令发生不同的脉冲信号，多个传输泵接收到脉冲信号后，进行相应的作业。

通信单元：接收机械运动灌装平台的指令信号并传送给中央控制单元。

触摸单元：接收用户的触摸指令，将触摸指令传送给中央处理单元，中央处理单元根据用户的操作进行相应的数据处理以及信息的输出。同时显示泵体单元对应的画面与信息，方便用户查看以及操作。

机械运动灌装平台：

如图5所示，包括可沿着线性进行驱动的X向滑移壳体10、Y向支撑壳体9和Z向支撑壳体11，Y向滑移壳体水平设置，所述的X向支撑壳体的两端各通过一支撑壁8固定至水平滑移壳体的两侧，Z向支撑壳体11竖直延伸设置，X向线性驱动单元、Y向线性驱动单元和 Z向线性驱动单元一一对应的设置在X向滑移壳体、Y向支撑壳体和 Z向支撑壳内，在X向滑移壳体、Y向支撑壳体和Z向支撑壳内都设有导轨，

如图4所示，所述的X向线性驱动单元、Y向线性驱动单元和Z 向线性驱动单元结构相同，所述的X向线性驱动单元包括第一驱动电机4和第二驱动电机5，在第一驱动电机和第二驱动电机的驱动轴上配装有传送带6，传送带上固定有滑块。

如图5和图4所示，Z向线性驱动单元设置在X向线性驱动单元的滑块上，X向线性驱动单元驱动X向线性驱动单元进行X向滑移， X向线性驱动单元位于Y向线性驱动单元上方，所述的Y向线性驱动单元成纵向延伸设置且二者的延伸方向在空间上相垂直，位于Y向线性驱动单元上配装有可沿着Y向线性驱动单元进行滑移托台，位于Z 向线性驱动单元上配装有可沿着Z向线性驱动单元竖直方向滑移的滴定夹块，还设有多个传输泵，每个传输泵的输液软管都配装至滴定夹块上预留的夹孔中。

所述的Y向滑移壳体为水平矩形平台，所述的Y向线性驱动单元设置在Y向滑移壳体中，在Y向线性驱动单元上配装的滑块具有向外伸出的的凸出部，所述的托台固定在该凸出部上，X向线性驱动单元上配装的滑块具有向外延伸的凸出部，该凸出部延伸至X向滑移壳体外，所述的Z向支撑壳体11固定在该凸出部上，所述的Z向线性驱动单元的凸出部延伸至Z向支撑壳体外，所述的固定夹块固定在该凸出部上。

所述的X向线性驱动单元2、Y向线性驱动单元1和Z向线性驱动单元3的信号输出端口都通过信号线集成连接至机械运动灌装平台的信号收发公共端口上，主控模块的控制信号接收端与机械运动灌装的信号收发公共端口相连

工作过程为用户通过外接的可编程运动控制手柄设置线性驱动单元的运动方式和运动轨迹，通过运动控制卡控制对应的线性驱动单元的电机的运动，实现线性模组在三维空间上的动作，光电检测电路模块保证了线性模组的运动可靠性，所述的托台上设置有容器，当固定夹块移动至容器上方时，发送泵体启动信号，进行流体传输，传输泵按照设定的内容进行工作，完成后停止流体传输，然后灌装平台继续下一组动作。同时可通过调整固定夹块的高度和设置不同的平台，以适应不同的容器。整套动作设定完成后，可以在机械运动智能灌装平台实现一键启动，极大提高工作效率，保证工作质量。

Claims (7)

1.一种多通道微量高精度自动智能灌装装置，其特征在于：包括主控模块(14)、传输泵(12)、机械运动灌装平台，所述的机械运动灌装平台带有可沿直线线性驱动的X向线性驱动单元(2)、Y向线性驱动单元(1)和Z向线性驱动单元(3)，所述的X向线性驱动单元驱动X向线性驱动单元进行X向滑移，X向线性驱动单元位于Y向线性驱动单元上方，位于Y向线性驱动单元上配装有可沿着Y向线性驱动单元进行滑移托台，位于Z向线性驱动单元上配装有可沿着Z向线性驱动单元竖直方向滑移的滴定夹块，每个传输泵的输液软管都配装至滴定夹块上预留的夹孔中。

2.根据权利要求1所述的一种多通道微量高精度自动智能灌装装置，其特征在于：所述的X向线性驱动单元、Y向线性驱动单元和Z向线性驱动单元结构相同，所述的X向线性驱动单元包括第一驱动电机(4)和第二驱动电机(5)，在第一驱动电机和第二驱动电机的驱动轴上配装有传送带(6)，传送带上固定有滑块(7)。

3.根据权利要求2所述的一种多通道微量高精度自动智能灌装装置，其特征在于：所述的Y向线性驱动单元成纵向延伸设置，所述的X向线性驱动单元位于Y向线性驱动单元上方且二者的延伸方向相垂直，Z向线性驱动单元固定在Y向线性驱动单元的滑块上，所述的滑移托台固定在X向线性驱动单元的滑块上，滴定夹块固定在Z向线性驱动单元的滑块上。

4.根据权利要求2所述的一种多通道微量高精度自动智能灌装装置，其特征在于：还包括X向滑移壳体(10)、Y向支撑壳体(9)和Z向支撑壳体(11)，Y向支撑壳体水平设置，所述的X向支撑壳体的两端各通过一支撑臂(8)固定至水平滑移壳体的两侧，X向线性驱动单元、Y向线性驱动单元和Z向线性驱动单元一一对应的设置在X向滑移壳体、Y向支撑壳体和Z向支撑壳内，在X向滑移壳体、Y向支撑壳体和Z向支撑壳内都设有导轨，所述的X向线性驱动单元、Y向线性驱动单元和Z向线性驱动单元的滑块分别一一对应的配装至对应的导轨上。

5.一种多通道微量高精度控制装置，包括如权利要求1所述的一种多通道微量高精度自动智能灌装装置，其特征在于：还包括中央处理单元，中央处理单元的脉冲信号收发端口与一脉冲发生模块的脉冲信号收发端口相连，所述的脉冲发生模块带有多个用于控制传输泵的脉冲信号发送端口，所述的每个传输泵的脉冲信号接收端口都一一对应与脉冲发生模块的脉冲信号发送端口相连接，所述的中央处理单元的通信信号发送端口与通信模块(13)的通信信号接收端口相连，所述的通信模块用于控制驱动单元的驱动单元信号发送端口分别与X向线性驱动单元、Y向线性驱动单元和Z向线性驱动单元的驱动单元信号接收端口相连。

6.根据权利要求5所述的一种多通道微量高精度控制装置，其特征在于：还包括触摸屏，所述的触摸屏通过一触摸单元与中央处理单元相连，触摸单元为数模转换单元。

7.根据权利要求5所述的一种多通道微量高精度控制装置，其特征在于：所述的X向线性驱动单元(2)、Y向线性驱动单元(1)和Z向线性驱动单元(3)的信号输出端口都通过信号线集成连接至机械运动灌装平台的信号收发公共端口上，主控模块的控制信号接收端与机械运动灌装的信号收发公共端口相连。