一种全自动移液工作站的制作方法

本发明涉及移液封装设备领域，主要涉及一种全自动移液工作站。

背景技术：

全自动移液工作站是将自动化操作与液体处理巧妙融合在一起的生物医药实验室自动化操作平台，可实现样品的自动加样、试剂分配、超微量移液以及与液体处理相关的振动、孵育等操作，可广泛应用于核酸纯化、基因蛋白质测序、克隆快速筛选、细胞培养、生物芯片样品制备等领域。

现有的全自动移液工作站大都只具有单纯的移液机构，虽然可以代替简单的，重复的（并且易于出错的）常规移液操作，但其结构简单，虽然可以实现枪头的横向、纵向以及垂直方向上的移动，但其移动导向机构普通，多个枪头时，其整体性差，从而使导向移动的同步性能差，从而使其移液操作存在误差，从而影响正常的移液操作，特别是对于比较复杂的移液工作，如：如pcr、qpcr或其他移液工作，完成各种复杂任务，需要很长的时间，工作效率低，而且其移液的操作之后分装处理之前要对合成板里面的引物进行测值，需要配置额外的酶标仪检测设备，其检测过程繁琐，其移动的过程大都是通过人工进行，劳动强度大，费时费力，工作效率低，不能满足批量自动化生产的需要。

技术实现要素：

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种全自动移液工作站，通过对移动机构和导向机构以及驱动机构的合理设置，满足了导向移动整体性和稳定性的要求，能够高效的完成各种复杂任务，可以节省出大量时间。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种全自动移液工作站，其特征在于：包括有工作台，所述工作台的一侧上方架设有一根x轴滑轨，所述x轴滑轨上安装有可移动的滑座，所述滑座的移动通过其外侧的循环输送带一驱动，所述滑座上安装有固定安装座，所述固定安装座上安装有与x轴滑轨垂直设置的y轴导轨，所述y轴导轨的另一端通过固定安装板安装架设，所述固定安装板在工作台的另一侧可导向移动，所述y轴导轨上安装有枪头机械臂，所述枪头机械臂包括有多个并列设置的导向连接座，所述导向连接座上分别安装有与其导向移动配合的z轴导向臂，所述导向连接座的移动分别由其下方的循环输送带二驱动，所述z轴导向臂的底端安装有吸头组件，所述吸头组件的吸头通过管道连接至注射泵组件，所述x轴滑轨的另一端架设有一可移动的酶标板机械臂，所述的工作台外罩有不锈钢材质的设备外壳。

所述的x轴滑轨的截面为倒置的t形结构，其包括有底座，所述底座的上端面中部设有与其为一体的连接筋板，所述连接筋板的上方设有与其为一体的圆形导轴。

所述的滑座的底端部设有与圆形导轴导向配合的导向卡槽，所述滑座的外侧安装有连接座，所述连接座通过连接板与其外侧的循环输送带一的上端面固定连接。

所述y轴导轨由四根导轨组成，所述导轨两两为一组上下间隔设置分别位于导向连接座的两侧，所述导轨的一端分别固定安装在固定安装座上，另一端分别安装在固定安装板上，且循环输送带二位于导轨的正下方，所述循环输送带二的驱动端位于固定安装座的后端部，且固定安装座的下端部设有供循环输送带二穿过的导槽，所述固定安装板的外侧安装有导向轮，所述导向轮在工作台上方的横梁上滚动。

所述的枪头机械臂为8个，所述导向连接座四个为一组并列设置，分别与其两侧的导轨滑动配合，且两侧的相邻导向连接座之间错位设置。

所述导向连接座包括有滑块，所述滑块与导轨导向滑动配合，且同一侧相邻的导向连接座的滑块上下错位设置，所述滑块上安装有连接块，所述连接块上安装有导向座，所述导向座的外侧设有导向槽，所述导向槽与z轴导向臂导向配合，所述z轴导向臂上分布有齿，所述导向槽内安装有与齿啮合的齿轮，所述齿轮的转动通过花键轴驱动，所述花键轴安装在固定安装座和固定安装板之间与导轨并列设置。

所述的导向座的导向槽内安装有多个齿轮，所述齿轮上下间隔设置，且同一侧的导向座的齿轮位置对应，且导向槽的两侧以及齿轮中部设有相互对应的花键孔，所述花键孔内分别安装花键轴，所述花键轴由其端部的驱动机构驱动，所述驱动机构安装在固定安装座上。

所述的吸头组件包括有固定安装在z轴导向臂底端部的吸头架，所述吸头架内安装有导管，所述导管的底端部通过套筒固定安装有吸头，所述套筒通过限位块卡装固定在吸头架内。

所述注射泵组件安装在x轴滑轨上方的横梁上，所述注射泵组件包括有8个并列设置的进样器，所述进样器上分别安装有三通切换阀，所述进样器内分别安装有控制进液量和出液量的活塞，所述活塞的活塞杆的伸出端分别安装有移动板，所述移动板的上下移动分别通过其一侧的丝杆驱动，所述丝杆的转动分别通过其对应的步进电机驱动。

所述的酶标板机械臂包括有与x轴滑轨导向配合的移动座，所述移动座的移动通过其外侧的循环输送带三驱动，所述循环输送带三与循环输送带一并列设置，所述移动座上安装有固定座，所述固定座中安装有丝杆螺母机构，所述丝杆螺母机构包括有丝杆，所述丝杆的直线升降通过固定座底端部的驱动轮驱动，所述驱动轮的上端安装有与丝杆旋合的螺母，所述螺母通过轴承转动安装在固定座内，所述丝杆的一侧安装有导杆，所述固定座上设有与导杆导向配合的导向孔，所述丝杆的底端安装有卡爪，所述卡爪的上端部安装在卡爪座，所述卡爪的运动通过卡爪座内的丝杆机构同步驱动。

其原理是：通过滑座在根x轴滑轨上移动实现枪头机械臂的横向移动，其移动通过循环输送带一驱动，简化了现有技术中常用的驱动机构，而且其结构不易磨损，使用寿命长，滑座上安装有y轴导轨，y轴导轨的另一端通过固定安装板安装架设，滑座带动y轴导轨实现在工作台上x轴滑轨的横向移动，枪头机械臂在y轴导轨的移动，通过另一个与y轴导轨平行的循环输送带二驱动，吸头组件安装在z轴导向臂的底端，其升降通过在z轴导向臂带动，z轴导向臂的升降通过导向连接座带动；此三维导向移动的结构，整体导向性能好，能够满足复杂工作移液的需要，通过其移动方式的设计，可达到快速精确的要求，从而使进行复杂的移液任务时，能够高效的完成各种复杂任务，可以节省出大量时间。配合x轴滑轨上导向移动的酶标板机械臂的结构，可实现对合成板里面的引物进行测值，此过程完全是自动化的，是由酶标板机械臂来完成的；机械臂通过抓取工作台上的合成板，通过移动将合成板放入到酶标仪中进行测值和读数。从而确定每一管的引物分装体积和分装浓度。

综上，整体结构设计合理，通过对移动机构和导向机构以及驱动机构的合理设置，满足了导向移动整体性和稳定性的要求，而且结构设计简单，拆装维修都比较方便，通过设备外壳的结构设计，使整个移液和检测过程中都在封闭的环境内进行，不会产生污染，从而保证了分装的品质。

本发明的优点是：

本发明结构设计合理，通过对移动机构和导向机构以及驱动机构的合理设置，满足了导向移动整体性和稳定性的要求，能够高效的完成各种复杂任务，可以节省出大量时间，满足了批量自动化生产的需要。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为去掉设备外壳后本发明的结构示意图。

图3为图2中a处的结构放大图。

图4为图3中b处的结构放大图。

图5为枪头机械臂与y轴导轨导向安装配合的结构放大图。

图6为图5中c处的结构放大图。

图7为单根枪头机械臂的结构示意图。

图8为图7中d处的结构放大图。

图9为x轴滑轨的结构示意图。

图10酶标板机械臂的结构示意图。

图11为注射泵组件的结构示意图。

附图标记：

1、设备外壳；2、工作台；3、x轴滑轨；4、滑座；5、循环输送带一；6、固定安装座；7、y轴导轨；8、固定安装板；9、导向连接座；10、z轴导向臂；11、循环输送带二；12、吸头组件；13、注射泵组件；14、酶标板机械臂；16、连接座；17、连接板；18、导槽；19、齿轮；20、花键轴；23、固定座；24、丝杆；25、卡爪；26、驱动轮；3-1、底座；3-2、连接筋板；3-3、圆形导轴；9-1、滑块；9-2、连接块；9-3、导向座；12-1、吸头架；12-2、吸头；12-3、限位块；13-1、进样器；13-2、三通切换阀；13-3、移动板；13-4、丝杆。

具体实施方式

参见附图。

一种全自动移液工作站，包括有工作台2，工作台2的一侧上方架设有一根x轴滑轨3，x轴滑轨3上安装有可移动的滑座4，滑座4的移动通过其外侧的循环输送带一5驱动，滑座4上安装有固定安装座6，固定安装座6上安装有与x轴滑轨3垂直设置的y轴导轨7，y轴导轨7的另一端通过固定安装板8安装架设，固定安装板8在工作台2的另一侧可导向移动，y轴导轨7上安装有枪头机械臂，枪头机械臂包括有多个并列设置的导向连接座9，导向连接座9上分别安装有与其导向移动配合的z轴导向臂10，导向连接座9的移动分别由其下方的循环输送带二11驱动，z轴导向臂10的底端安装有吸头组件12，吸头组件12的吸头通过管道连接至注射泵组件13，x轴滑轨3的另一端架设有一可移动的酶标板机械臂14，工作台2外罩有不锈钢材质的设备外壳1。

进一步，x轴滑轨3的截面为倒置的t形结构，其包括有底座3-1，底座3-1的上端面中部设有与其为一体的连接筋板3-2，连接筋板3-2的上方设有与其为一体的圆形导轴3-3；滑座4的底端部设有与圆形导轴导向配合的导向卡槽，滑座的外侧安装有连接座16，连接座16通过连接板17与其外侧的循环输送带一5的上端面固定连接。

进一步，y轴导轨7由四根导轨组成，导轨两两为一组上下间隔设置分别位于导向连接座的两侧，导轨的一端分别固定安装在固定安装座6上，另一端分别安装在固定安装板8上，且循环输送带二11位于导轨的正下方，循环输送带二11的驱动端位于固定安装座的后端部，且固定安装座6的下端部设有供循环输送带二11穿过的导槽18，固定安装板8的外侧安装有导向轮，导向轮在工作台2上方的横梁上滚动。

进一步，枪头机械臂为8个，导向连接座9四个为一组并列设置，分别与其两侧的导轨滑动配合，且两侧的相邻导向连接座9之间错位设置；导向连接座9包括有滑块9-1，滑块9-1与导轨导向滑动配合，且同一侧相邻的导向连接座的滑块9-1上下错位设置，滑块9-1上安装有连接块9-2，连接块9-2上安装有导向座9-3，导向座9-3的外侧设有导向槽，导向槽与z轴导向臂10导向配合，z轴导向臂10上分布有齿，导向槽内安装有与齿啮合的齿轮19，齿轮19的转动通过花键轴20驱动，花键轴20安装在固定安装座6和固定安装板8之间与导轨并列设置；导向座9-3的导向槽内安装有多个齿轮19，齿轮19上下间隔设置，且同一侧的导向座9-3的齿轮位置对应，且导向槽的两侧以及齿轮19中部设有相互对应的花键孔，花键孔内分别安装花键轴20，花键轴20由其端部的驱动机构驱动，驱动机构安装在固定安装座6上。

进一步，吸头组件12包括有固定安装在z轴导向臂底端部的吸头架12-1，吸头架12-1内安装有导管，导管的底端部通过套筒固定安装有吸头12-2，套筒通过限位块12-3卡装固定在吸头架12-1内。

进一步，注射泵组件13安装在x轴滑轨上方的横梁上，注射泵组件包括有8个并列设置的进样器13-1，进样器13-1上分别安装有三通切换阀13-2，进样器13-1内分别安装有控制进液量和出液量的活塞，活塞的活塞杆的伸出端分别安装有移动板13-3，移动板13-3的上下移动分别通过其一侧的丝杆13-4驱动，丝杆13-4的转动分别通过其对应的步进电机驱动。

进一步，酶标板机械臂14包括有与x轴滑轨导向配合的移动座，移动座的移动通过其外侧的循环输送带三驱动，循环输送带三与循环输送带一并列设置，移动座上安装有固定座23，固定座23中安装有丝杆螺母机构，丝杆螺母机构包括有丝杆24，丝杆24的直线升降通过固定座23底端部的驱动轮26驱动，驱动轮26的上端安装有与丝杆24旋合的螺母，螺母通过轴承转动安装在固定座23内，丝杆24的一侧安装有导杆，固定座23上设有与导杆导向配合的导向孔，丝杆24的底端安装有卡爪25，卡爪25的上端部安装在卡爪座，卡爪的运动通过卡爪座内的丝杆机构同步驱动。

以下结合附图对本发明做进一步的说明：

x轴滑轨3上安装有可移动的滑座4，滑座4的移动通过其外侧的循环输送带一5驱动，通过滑座在根x轴滑轨上移动实现枪头机械臂的横向移动，其移动通过循环输送带一驱动，简化了现有技术中常用的驱动机构，而且其结构不易磨损，使用寿命长；固定安装座6上安装有与x轴滑轨3垂直设置的y轴导轨7，y轴导轨7的另一端通过固定安装板8安装架设，滑座带动y轴导轨实现在工作台上x轴滑轨的横向移动，枪头机械臂在y轴导轨的移动，通过另一个与y轴导轨平行的循环输送带二驱动；枪头机械臂包括有多个并列设置的导向连接座9，导向连接座9上分别安装有与其导向移动配合的z轴导向臂10，导向连接座9的移动分别由其下方的循环输送带二11驱动，z轴导向臂10的底端安装有吸头组件12，吸头组件安装在z轴导向臂的底端，其升降通过在z轴导向臂带动，z轴导向臂的升降通过导向连接座带动。

x轴滑轨3的截面为倒置的t形结构，此导轨的结构设计，使其不但具有很好的导向性能，而且其底座还需要支撑性能，使滑座在移动的过程中，导向和稳定性都比较好；滑座4的底端部设有与圆形导轴导向配合的导向卡槽，通过导向卡槽与x轴滑轨的圆形导轴配合，其导向性能好，其移动通过连接座和连接板与循环输送带一的上端面固定连接，可随着循环输送带一的转动带动滑座移。

y轴导轨7由四根导轨组成，导轨两两为一组上下间隔设置分别位于导向连接座的两侧，通过四根导轨的设置，其分别位于导向连接座的外侧，可保证导向连接座连接的稳定性，导轨的下方设置循环输送带二，通过循环输送带二带动导向连接座在y轴导轨上进行纵向移动，通过固定安装座的下端部设有供循环输送带二穿过的导槽的结构，可使导向结构和驱动结构紧凑，从而使整体导向结构稳定性好。枪头机械臂为8个，导向连接座9四个为一组并列设置，分别与其两侧的导轨滑动配合，且两侧的相邻导向连接座9之间错位设置，其结构设计满足了紧凑性、方便导向性和方便驱动性的要求，导向连接座9包括有滑块9-1、连接块9-2、导向座9-3，通过滑块的结构设计，可使每个导向连接座在导轨上导向移动，而且其上下错位，不会满足空间结构设计和移动的需要，通过导向座的结构，用于导向安装z轴导向臂以及驱动z轴导向臂的竖向移动，其z轴导向臂的竖直移动通过齿轮与其外侧面的齿啮合传动，从而带动z轴导向臂沿着导向座内的导向槽导向移动，所述齿轮通过花键轴带动。导向槽的两侧以及齿轮19中部设有相互对应的花键孔，花键孔内分别安装花键轴20，为了安装方便，每个导向座上设置有位置相互对应的花键孔，这样每一根花键轴可同步驱动同一侧的四个导向座的移动，其同步性能好，而且装配方便。

吸头组件12包括有固定安装在z轴导向臂底端部的吸头架12-1、吸头12-2、限位块12-3，通过吸头架安装固定导管，导管通过套管连接吸头的结构，可方便装配以及可根据需要更换影响的吸头。相邻吸头通过在y轴导轨上下连接，依次组成八个吸头，相邻吸头的间距为9mm,每个吸头的上下移动是由花键轴和z轴导向臂控制的，主要工作原理是电机通过联轴器与花键轴相连，花键轴与导向座相连，通过电机的正转与反转，实现吸头的上下移动，吸头的左右移动是由通过滑块的左右移动实现的。

注射泵组件包括有8个并列设置的进样器13-1、三通切换阀13-2、移动板13-3，通过进样器上方设有三通切换阀，其有两个进液口，两种试剂分别从不同的进液口进入，进样器的体积为0-10ul，主要是从三通阀的进液口吸取试剂供给枪头，步进电机的作用是：步进电的机正反转转动带动丝杆转动，丝杆带动移动板升降从而实现进样器内活塞杆的抽液和排液的动作。

酶标板机械臂14包括有与x轴滑轨导向配合的移动座、固定座、丝杆24、卡爪25，通过循环输送带三带动移动座在x轴滑轨导向移动，实现酶标板机械臂在x轴滑轨的横向移动，通过移动座上安装在丝杆螺母机构，固定座固定安装在移动座上固定不动，固定座内的螺母通过转轴转动安装在固定座内，螺母与丝杆导向旋合配合，螺母的转动通过其底端的驱动轮驱动，两卡爪的移动分别通过其对应的卡爪座内安装的丝杆驱动，丝杆同步旋转。

此三维导向移动的结构，整体导向性能好，能够满足复杂工作移液的需要，通过其移动方式的设计，可达到快速精确的要求，从而使进行复杂的移液任务时，能够高效的完成各种复杂任务，可以节省出大量时间。配合x轴滑轨上导向移动的酶标板机械臂的结构，可实现对合成板里面的引物进行测值，此过程完全是自动化的，是由酶标板机械臂来完成的；机械臂通过抓取工作台上的合成板，通过移动将合成板放入到酶标仪中进行测值和读数。从而确定每一管的引物分装体积和分装浓度。

本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用的限制。此外，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用中的具体含义。

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。