CN214553028U - 一种带有混匀功能工位的转盘旋转装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有混匀功能工位的转盘旋转装置，该装置为轴向转动的大转盘，在转盘上沿圆周分布着一个或者多个轴向转动的混匀工位。每个混匀工位上均可以放置混匀杯，带动试剂管旋转混匀。旋转的大转盘带动试剂管按程序设定转到圆周内不同的位置，在相应位置上可以与其它加样、提取、清洗装置配合实现自动加样、提取、清洗等功能。该装置特征为将混匀功能集成到转盘上，转盘旋转与工位旋转相互独立，可以同时进行，互不影响，极大地简化了装置和使用流程，节省了时间。

Description

一种带有混匀功能工位的转盘旋转装置

技术领域

本实用新型属于生物样本处理技术领域，涉及生物聚合物混匀装置，更具体的为质粒提取或蛋白纯化装置，尤其涉及一种带有混匀功能工位的转盘旋转装置。

背景技术

在现代生物工程中，一般需要加入试剂，并进行混匀，以达到物质充分反应的目的。而混匀后的物质需要进行加样、清洗、转移等操作，而且经常会被要求与混匀同时进行。

传统的操作方法一：单独设置混匀位进行混匀。在需要其它操作时，需要将样本转移到其它工位进行下一步操作。操作完成后，如果需要继续混匀，则需要将样本再放回混匀位上。因此操作工艺繁琐，仪器不够紧凑，且混匀与其它操作不能同时进行。

传统的操作方法二：通过加样针不断地吸打样本进行混匀。该方法同样不能满足混匀与其它加样、清洗、转移等操作同时进行,且结构复杂。

实用新型内容

为了解决上述方法上的不足，本实用新型提供了一种带有混匀功能工位的转盘旋转装置，该装置为轴向转动的大转盘，在转盘上沿圆周分布着一个或者多个轴向转动的混匀工位。每个混匀工位上均可以放置混匀杯，带动试剂管旋转混匀。本实用新型装置将旋转转盘和混匀功能结合在一起，可极大地简化操作流程和仪器。由于转盘旋转与混匀功能相互独立，互不影响，可以同时进行，因此该装置将试剂管按程序设定转到圆周内不同的位置，在相应位置上可以与其它加样模块、清洗模块、提取模块配合，可实现自动加样，自动清洗，自动转移等功能与自动混匀功能同时进行，互不影响。

本实用新型提出了一种带有混匀功能工位的转盘旋转装置，包括：旋转转盘机构和混匀机构；

所述旋转转盘机构主要包括：转盘、主轴、轴承座、第一轴承、第二轴承、支撑板、转盘驱动装置，位置传感器等组成。

所述主轴与转盘连接，主轴穿过第一轴承、第二轴承内孔，通过轴承座安装在支撑板上。

所述轴承座上下两端设有第一轴承和第二轴承；所述第一轴承和所述第二轴承的外圈分别与所述轴承座连接；所述主轴穿过所述第一轴承和所述第二轴承的内圈。

所述转盘驱动装置带动转盘实现圆周转动，并通过位置传感器判断转盘的旋转角度。

所述混匀机构固定在转盘上，数量根据需要可设置为一个或多个，并沿所述转盘的圆周分布，提供多个旋转混匀工位。

所述混匀机构主要包括混匀杯和混匀驱动装置。混匀驱动装置驱动混匀杯沿轴向旋转运动。

所述混匀杯旋转时，带动安装在混匀杯上的试剂管内的生物聚合物混匀；和/或，带动直接加入混匀杯内的生物聚合物混匀。

所述转盘驱动装置可以为旋转电机通过同步带轮组驱动转盘旋转；所述同步带轮组包括：主同步带轮、从同步带轮、同步带；其中，所述从同步带轮固定在所述主轴上；所述从同步带轮通过所述同步带与所述主同步带轮连接；所述主同步带轮固定在旋转电机上，通过所述旋转电机的转动带动所述从同步带轮转动，进一步带动转盘转动；

所述转盘驱动装置可以为旋转电机直接驱动主轴旋转；所述旋转电机通过联轴器与主轴直接连接，驱动转盘转动；

所述转盘驱动装置可以为旋转电机通过齿轮组驱动转盘旋转；所述齿轮组包括：第一主动齿轮、第一从动齿轮。所述旋转电机与所述第一主动齿轮连接，所述第一从动齿轮与所述主轴连接；所述第一主动齿轮与第一从动齿轮啮合，第一主动齿轮与第一从动齿轮直接通过齿啮合传递旋转电机的旋转运动，进一步带动转盘转动。

所述旋转转盘机构可选的装有位置传感器，位置传感器的功能可通过码盘和光耦实现；所述码盘为圆形薄片并设有细长缺口，固定在主轴上；所述光耦固定在所述支撑板上，通过码盘在随着主轴转动过程中是否遮挡光耦的光信号来确认转盘的初始位置，通过控制旋转电机的转动步数，控制转盘上各混匀工位的位置。

所述旋转转盘机构可选的结构包括滑环；所述滑环可于市场购得；所述滑环与主轴连接；所述主轴为空心轴；所述滑环包括转子和定子两部分，转子转动过程中，仍能与定子相互传递电信号；

所述滑环转子导出的第一线束通过所述主轴内孔穿到转盘上，与驱动电机的控制电路板连接；所述滑环的外壳即定子，其通过挡销限位固定不动，可引出固定不动的第二线束。

所述混匀杯可以直接固定在驱动电机的驱动轴上，所述驱动电机固定在所述的转盘的下侧，当所述驱动电机转动时，带动混匀杯旋转；和/或，所述驱动电机与所述第二主动齿轮连接，通过第二主动齿轮啮合带动第二从动齿轮转动，从而带动混匀杯旋转；

所述第二主动齿轮外侧分布着两个第二从动齿轮与之啮合；每个第二从动齿轮上装有一个混匀杯；

所述混匀杯和第二从动齿轮固定在小轴上；所述小轴在转盘的相应工位处安装有第一微型轴承、第二微型轴承，所述小轴穿过所述第一微型轴承、第二微型轴承内孔，间接地与转盘连接，从而实现第二从动齿轮相对转盘圆周转动。

基于以上装置，本实用新型还提出了一种带有混匀功能工位的转盘旋转装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：将装有生物样本的试剂管插入混匀杯或者将生物样本直接加入混匀杯内；

步骤2：启动驱动电机，根据实际工艺要求单独控制每个驱动电机的转速和方向，并可以设置混匀杯正反转；

步骤3：将完成混匀的生物样本通过转盘的转动到达设定的样本处理位，进行下一步操作；

步骤4：通过转盘的转动，可以连续处理多个生物样本。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型将混匀功能与转盘旋转结合在一起，在混匀的同时，转盘通过旋转将需要处理的样本转到设定的位置，进行加样、清洗、提取等操作。与现有的处理方法相比，具有结构简单紧凑，可以同时处理多个试剂管的优点，而且加样、清洗、提取等操作可以与混匀同时进行，互不影响，节省操作时间。

附图说明

图1是本实用新型整体结构简图。

图2是本实用新型整体结构第一视角示意图。

图3是本实用新型整体结构第二视角示意图。

图4为本实用新型旋转电机直接驱动转盘转动的示意图。

图5为本实用新型旋转电机通过齿轮组驱动转盘转动的示意图。

图6是本实用新型主轴旋转的剖视图。

图7是本实用新型滑环引出线束的示意图。

图8是本实用新型齿轮传动驱动混匀杯混匀方式的示意图。

图9是本实用新型齿轮传动驱动混匀杯混匀方式的混匀杯相对转盘的结构示意图。

图10是本实用新型电机直接驱动混匀杯混匀方式的示意图。

图1-10中：

100-旋转转盘机构、110-转盘、161-旋转电机、121-码盘、122-光耦、162-同步带、163- 主同步带轮、164-从同步带轮、153-挡销、165-联轴器、130-主轴、167-第一从动齿轮、166- 第一主动齿轮、140-轴承座、141-第一轴承、142-第二轴承、150-滑环、151-第一线束、152- 第二线束、160-转盘驱动装置；

200-混匀机构、212-混匀杯、214-第二从动齿轮、213-第二主动齿轮、211-驱动电机、 215-小轴、216-第一微型轴承、217-第二微型轴承、218-轴套、210-混匀驱动装置；

300-支撑板；

220-试剂管；

400-控制电路板。

具体实施方式

结合以下具体实施例和附图，对实用新型作进一步的详细说明。实施本实用新型的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本实用新型没有特别限制内容。

如图1-图10所示，在本实施例中，本实用新型转盘旋转装置包括两大机构：旋转转盘机构100和混匀机构200。

本实施例中旋转转盘机构100包括：转盘110、主轴130、轴承座140、第一轴承141、第二轴承142、转盘驱动装置160、支撑板300、位置传感器。

所述旋转转盘机构100为可绕轴旋转的盘形结构，沿圆盘外侧圆周一圈分布16个工位，可存放16个样本，样本可根据工艺需求转到预设的位置。

所述轴承座140固定在支撑板300的上侧，轴承座140上下两端各装有第一轴承141和第二轴承142，所述第一轴承141和所述第二轴承142的外圈分别与轴承座140连接；

所述主轴130穿过第一轴承141和第二轴承142的内圈，主轴130上侧与所述转盘110 连接，主轴130下侧与转盘驱动装置160连接；进而转盘110相对支撑板300只有绕轴旋转的一个自由度。

所述转盘驱动装置160可以为旋转电机161通过同步带轮组与主轴130连接，驱动转盘110旋转；所述同步带轮组包括：主同步带轮163、从同步带轮164、同步带162，同步带轮组存在1:6的减速比用于降低转盘110的转速，并将旋转电机161的输出转矩放大6倍。

所述从同步带轮164直接固定在主轴130上，通过同步带162与主同步带轮163连接；所述主同步带轮163直接固定在旋转电机161上，通过所述旋转电机161的转动带动所述从同步带轮164转动，进一步带动转盘110转动；

所述转盘驱动装置160可以为旋转电机161通过齿轮组与主轴130连接，驱动转盘110 旋转；所述齿轮组包括：第一主动齿轮166、第一从动齿轮167，齿轮组的减速比为1：6，第一主动齿轮166固定在旋转电机161上，通过与第一从动齿轮167的啮合进而带动主轴130转动，进一步带动转盘110转动；

所述转盘驱动装置160也可以为旋转电机161通过联轴器165直接与主轴130连接，驱动转盘110转动。

所述主轴130的下侧固定着带有细长缺口的码盘121，所述支撑板300对应位置上固定有光耦122，当细长缺口转到光耦122中心处时，光耦接收端接收到光耦发射端发出的信号，该位置即为转盘110的初始位置；旋转电机161带动转盘110转动固定的角度，进一步带动混匀杯212到达设定的位置。

所述主轴130上固定有滑环150，该滑环150可于市场购得；所述主轴130为空心轴；所述滑环150转子导出的第一线束151通过主轴130内孔穿到转盘110上，与驱动电机211 的控制电路板400连接，随着转盘110一起转动；所述滑环150的外壳即定子，通过挡销 153限位固定不动，其导出的第二线束152固定不动，从而将转盘110内的第一线束151引出外侧后，不会发生绕线现象。

本实施例中16个混匀机构200均布在转盘110外圈圆周上。当样本需要混匀时，相应的混匀机构200转动，带动样本进行混匀；

所述混匀方式包括两种：一种为驱动电机211直接驱动混匀杯212转动；另一种为驱动电机211通过第二主动齿轮213和第二从动齿轮214啮合传动带动混匀杯212转动。

所述驱动电机211直接驱动混匀杯212混匀是指混匀杯212通过螺丝直接固定在驱动电机211的驱动轴上；所述驱动电机211固定在转盘110的下侧，当所述驱动电机211转动时，带动混匀杯212旋转；试剂管220也可以装在混匀杯212上，当驱动电机211转动时，带动试剂管220转动混匀，在该实施例中最高混匀速度不超过1400r/min，并可以实现正反转。

所述驱动电机211也可以通过第二主动齿轮213与两个第二从动齿轮214啮合带动两个混匀杯212转动；所述驱动电机211固定在转盘110的下侧，穿过转盘110与第二主动齿轮213连接；所述第二主动齿轮213两侧分布着两个第二从动齿轮214与之啮合，两个第二从动齿轮214各对应一个工位，与混匀杯212连接，分别带动混匀杯212转动。

16个第二从动齿轮214沿转盘110圆周均布在8个第二主动齿轮213的两侧；所述8个第二主动齿轮213由8个驱动电机211分别控制，第二主动齿轮213的转动带动两个第二从动齿轮214转动，第二从动齿轮214与第二主动齿轮213存在1：2的加速比，从而放大混匀杯211的转速，实现更好的混匀，在该实施例中，最高混匀速度不超过1400r/min，且由同一个驱动电机211控制的两个第二从动齿轮214转速相同，转向相反；

所述混匀杯212及第二从动齿轮214直接固定在小轴215上，位于转盘110的上侧；在转盘110的16个工位处皆安装有第一微型轴承216、第二微型轴承217，在各工位处皆有小轴215穿过第一微型轴承216和第二微型轴承217内孔，与第二从动齿轮214连接，在第二从动齿轮214与第一微型轴承216之间装有有轴套218；

所述第二从动齿轮214可以相对转盘110转动，带动混匀杯212内的生物聚合物混匀。

在本实施例中，以质粒提取过程中的重悬工艺为例具体说明装置的使用过程：

步骤1：将多个装有10ml菌泥的试剂管220分别插入混匀杯212上中；

步骤2：启动驱动电机211，设定混匀转速1400r/min，正传0.5s，反转0.5s中间切换时间0.2s，总计混匀时间10min；这时，菌泥在试剂管220内充分混匀，壁面无附着物，溶液内无絮状物，整体呈均匀的乳白色液体；

步骤3：将完成混匀的生物样本通过转盘110的转动到达设定的样本处理位，进行下一步操作；

步骤4：通过转盘110的转动，可以连续处理多个生物样本。

本实用新型的保护内容不局限于以上实施例。在不背离实用新型构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本实用新型中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (9)

1.一种带有混匀功能工位的转盘旋转装置，其特征在于，将试剂混匀功能集成到转盘(110)上；其结构包括：旋转转盘机构(100)和混匀机构(200)；

所述旋转转盘机构(100)为可绕轴旋转的盘形结构，其通过转盘驱动装置(160)提供动力带动转盘(110)沿轴向旋转；

所述混匀机构(200)包括：混匀驱动装置(210)和混匀杯(212)；一个或多个混匀机构(200)固定在所述转盘(110)上；混匀驱动装置(210)驱动混匀杯(212)沿轴向旋转运动；

所述混匀杯(212)的轴向旋转和转盘(110)的轴向旋转相互独立。

2.如权利要求1所述的转盘旋转装置，其特征在于，所述旋转转盘机构(100)包括：转盘(110)、主轴(130)、轴承座(140)、第一轴承(141)、第二轴承(142)、转盘驱动装置(160)、支撑板(300)。

3.如权利要求2所述的转盘旋转装置，其特征在于，旋转转盘机构(100)中，所述主轴(130)与转盘(110)连接，主轴(130)穿过第一轴承(141)、第二轴承(142)内孔，通过轴承座(140)安装在支撑板(300)上；

所述转盘驱动装置(160)进一步包括：旋转电机(161)和传动机构；

所述传动机构包括：同步带(162)、主同步带轮(163)、从同步带轮(164)，或联轴器(165)，或齿轮组；所述齿轮组包括第一主动齿轮(166)和第一从动齿轮(167)。

4.如权利要求3所述的转盘旋转装置，其特征在于，所述旋转电机(161)通过联轴器(165)直接与主轴(130)连接，驱动转盘(110)旋转；或通过主同步带轮(163)、从同步带轮(164)、同步带(162)与主轴(130)连接，驱动转盘(110)旋转；或通过齿轮组与主轴(130)连接，驱动转盘(110)旋转。

5.如权利要求1所述的转盘旋转装置，其特征在于，所述旋转转盘机构(100)配置滑环(150)；

所述滑环(150)用于解决将第一线束(151)、第二线束(152)引入转盘(110)后，随着转盘(110)的转动发生的绕线问题。

6.如权利要求1所述的转盘旋转装置，其特征在于，所述旋转转盘机构(100)配置位置传感器，用于判断各工位所在的位置。

7.如权利要求6所述的转盘旋转装置，其特征在于，所述位置传感器包括码盘(121)和光耦(122)；所述码盘(121)固定在主轴(130)上，与主轴(130)同步旋转运动；

所述码盘(121)设有细长狭缝，当缺口转到光耦(122)位置处时，光耦(122)发射端发射的光信号穿过细长狭缝，被光耦(122)的接收端接受，确定转盘(110)的初始位置；通过软件控制，使转盘(110)转动固定的角度，进一步带动混匀杯(212)到达设定的位置。

8.如权利要求1所述的转盘旋转装置，其特征在于，所述混匀杯(212)直接固定在驱动电机(211)的驱动轴上，带动混匀杯(212)旋转；和/或，所述驱动电机(211)与第二主动齿轮(213)连接，通过第二主动齿轮(213)啮合带动第二从动齿轮(214)转动，从而带动混匀杯(212)旋转；

所述驱动电机(211)固定在所述转盘(110)的圆周上；

所述第二主动齿轮(213)外侧分布着第二从动齿轮(214)与之啮合；

所述混匀杯(212)旋转时，带动安装在混匀杯(212)上的试剂管(220)内的生物聚合物混匀；和/或，所述混匀杯(212)旋转时，带动直接加入混匀杯(212)内的生物聚合物混匀。

9.如权利要求8所述的转盘旋转装置，其特征在于，所述混匀杯(212)和第二从动齿轮(214)固定在小轴(215)上；

所述小轴(215)在转盘(110)的相应工位处安装有第一微型轴承(216)、第二微型轴承(217)，所述小轴(215)穿过所述第一微型轴承(216)、第二微型轴承(217)内孔间接地与转盘(110)连接，从而实现第二从动齿轮(214)相对转盘(110)圆周转动。

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