专利名称：一种多通道组合式自动流体分配器的制作方法
技术领域：
本发明涉及生物学，空间生物学与生物技术，医学工程。
背景技术：
流体分配器是一种控制流体流向的设备，主要应用于医学工程和生物工程等领域。以往的流体分配器一般具有输入、输出部件和混合腔部件，具体使用方法——输入部件将不同的液体或气体导入混合腔，在混合腔(反应床)内产生化学反应或物理反应得到需要的混合产物，然后由输出部件输出。一般流体分配器的区别在于输入部件、输出部件和混合腔体的不同，而目的都是得到混合产物。本专利主要用于流体的自动定向分配以及定向收集，解决目前空间生物实验中细胞培养、组织培养自动多种类多次取样与固定。多样品取样和多通道输送时，易混合、易污染影响实验结果。为了能达到自动多种类多次取样和固定以及多通道营养液自动供给，满足科研及生产的高质、高效和可控的目的，我们提出了“一种多通道组合式流体分配器”这一发明。多通道组合式流体分配器通过凸轮的不同组合方式和多岐管的连接方法，能使装置具有多种输入输出的功能组合，通过凸轮挤压弹性输送管道，控制流体的流动，避免了流体与分配器本体的接触，在多种流体输送过程中可以实现相互隔离无混合，减少污染途径，另外本发明具有体积小重量轻等优点。
发明内容
本发明的目的在于解决目前空间生物实验中细胞培养、组织培养自动多种类多次取样与固定的问题。
本发明的技术方案如下本发明提供的多通道组合式自动流体分配器(见图1)，包括一框式支架3；一通过所述框式支架3的左右框架水平安装于框式支架3之内的凸轮组件5；所述凸轮组件5包括一水平凸轮轴51；N个轮毂上对称设置凹谷的凸轮54和N+1个直径大于所述凸轮54直径的挡片53；所述凸轮54径向方向均匀设有偶数个定位孔541；所述凸轮54通过不同的定位孔541定位均匀间隔地固定安装在所述水平凸轮轴51上；所述挡片53通过位于所述水平凸轮轴51上、下方的螺栓52串连地固定在所述凸轮54之间的间隔内；所述挡片53和凸轮54间隔放置，最外侧均为挡片；一通过所述框式支架3的左右框架水平对称安装于凸轮组件5上方和下方的上横梁100和下横梁200；以及固定安装在上横梁100上的上挤压轮组件60；和固定安装在下横梁200上的下挤压轮组件6；所述上挤压轮组件60和下挤压轮组件6分别由N个挤压轮组件单元组成；每一挤压轮组件单元包括一挤压轮62、一轮架63、一横梁64、一连杆65、一弹簧66、一上盖板67和一挤压块68；所述挤压轮62固定在轮架63上，轮架63通过螺钉与连杆65连接，连杆65用轴端弹性挡圈和平垫片定位在横梁64中的中心定位孔中，弹簧66套在连杆65上，上盖板67将弹簧66限制在横梁64的中心定位孔内，连杆65下端与挤压块68连接；所述挤压轮62与凸轮组件5中的凸轮(54)轮毂对轮毂接触相连；所述挤压轮组件单元分数量相同的两组并排对称地固定在所述上横梁100和下横梁200上；一对分别固定安装在所述上挤压轮组件60上方和下挤压轮组件6下方的上握管组件和下握管组件7；所述上握管组件和下握管组件7分别由N个握管组件单元组成；每一握管组件单元包括一对侧挡板12、一弹性管11、一流体接头10和一下盖板9；所述N为4-12；
所述一对侧挡板12通过螺钉对称固定安装在所述挤压轮组件单元的横梁64下端面的两侧，其间形成一开口槽；所述挤压轮组件单元中的与连杆65下端相连的挤压块68位于所述开口槽内；所述一对侧挡板12内侧面上设有与所述开口槽开口方向一致的横向握槽；横向握槽内装有弹性管11；所述弹性管11的两端套在流体接头10的内端；一台阶形下盖板9固定在该一对侧挡板12的下端面上，其小于所述开口槽宽度的台阶位于所述开口槽内并与所述弹性管11相接触；流体接头10外端分别与具有一输入端和多输出端的多岐管14的输出端连接，所述多岐管14的输入端与输送泵相连接；还包括装在框式支架3上的步进电机1；所述步进电机1通过传动机构2带动凸轮组件5转动。
所述步进电机1带有控制其转速的控制器8。所述弹性管11为硅橡胶管。
在使用时，当凸轮组件5中的凸轮54转到高位时顶起挤压轮组件，凸轮54转到低位时松开挤压轮组件；挤压轮组件(见图3)由挤压轮62、轮架63、横梁64、连杆65、弹簧66、上盖板67、和挤压块68等主要部件组成；当挤压轮62被顶起时带动连杆65向下运动，连杆65同时压缩弹簧66，带动挤压块68压紧硅橡胶管11，关闭流体的输送通道；当挤压轮62松开时，依靠弹簧66的弹力带动挤压轮62上移，同时连杆65和挤压块68向上运动，松开握管组件中的弹性管11，弹性管11依靠自身的弹性回复原状，输送管道自动打开；凸轮组件(见图4)由N个相同的凸轮64组成，每个凸轮64(见图2)径向方向均匀分布偶数个定位孔641(图2中两定位孔641之间的中心角为45°)，凸轮64通过不同的定位孔定位，可以得到不同的组合方式，同时得到不同的流通方式；另外通过挤压块68控制的输送管道一端连接多岐管，一端与培养器连接，多岐管有多个接口，都可以作为输入输出口；当凸轮组件5处于一种定位方式并且多岐管连接方式不变时，步进电机1带动凸轮组件5每转动45度，就可以得到一种输入输出方式，改变凸轮组5的定位方式或多岐管的连接方式都可以得到新的输入输出方式，这样我们就可以得到一种排列组合式的输入输出方式。从而解决了空间生物实验中细胞培养、组织培养自动多种类多次取样与固定的问题。
本发明的优点是，可通过凸轮组件5中的凸轮不同的定位方式和多岐管的连接方式，得到多种输入、输出方式，并且可以通过驱动器自动切换，有利于生物工程和医疗工程中的完全隔离自动取样、多次取样和多样品取样，以及多通道营养液供给。
图1为本发明的多通道组合式自动流体分配器的结构示意图；图2为凸轮的结构示意图；图3为挤压轮组件的结构示意图；图4为凸轮组等的结构示意图。
具体实施例方式
本发明的多通道组合式流体分配器的结构如图1所示；本实施例含有6个凸轮54(凸轮的数量可以为4至12个)的凸轮组件5通过框式支架3的左右框架水平安装于框式支架3之内；握管机构包括12个挤压轮62分两组安装在凸轮组件5的上下方；挤压轮组件6的挤压轮62与凸轮54滚动接触，左下角安装步进电机1和传动机构2，步进电机1通过传动机构2带动凸轮组件5转动，凸轮54转到高位时顶起相应的挤压轮组件，凸轮54转到低位时松开相应的挤压轮组件；当挤压轮62被顶起时带动连杆65向下运动，连杆65同时压缩弹簧66，带动挤压块68压紧硅橡胶管11，关闭流体的输送通道；当挤压轮62松开时，依靠弹簧66的弹力带动挤压轮62上移，同时连杆65和挤压块68向上运动，松开握管组件中的硅橡胶管11，硅橡胶管11依靠自身的弹性回复原状，输送管道自动打开。
凸轮组件5(见图4)由6个相同的凸轮54组成，6个凸轮54间由挡片53(挡片直径大于凸轮直径)隔开，两条固定螺栓将凸轮54和挡片53串联成凸轮组件5，两凸轮之间形成的凹槽保证挤压轮62在槽内滚动；每个凸轮54(见图2)径向方向均匀分布8个定位孔541，凸轮54轮毂上的凹谷开口对称分布，不同凹谷开口方向(角度)的凸轮54串联在一起，可以得到不同的组合方式；挤压轮组件(见图3)由挤压轮62、轮架63、横梁64、连杆65、弹簧66、上盖板67和挤压块68等主要部件组成，挤压轮62固定在轮架63上，轮架通过螺钉与连杆65连接，连杆65用轴端弹性挡圈和平垫片定位在横梁64的定位孔中，弹簧66套在连杆65上，上盖板67将弹簧66限制在横梁64的槽孔内，连杆65下端与挤压块68连接；握管组件(见图3)包括侧挡板12、硅橡胶管11、流体接头10和下盖板9，左右侧挡板12通过螺钉固定在横梁64上，硅橡胶管11两端套在流体接头10内端上，并安装在左右侧挡板12的握孔内，下盖板9固定在左右侧挡板12的中间，将硅橡胶管托住。流体接头10外端可根据需要分别与多种类型的多岐管14的输出端连接，多岐管14输入端与输送泵连接，多岐管14可以固定在适当位置。
整个装置共计12个通道，可以分成4组，易拆装、易组合、便于自动控制，有多种输入输出方式，整体尺寸为150×130×50mm，重量不到2kg。
权利要求
1.一种多通道组合式自动流体分配器，其特征在于，包括一框式支架(3)；一通过所述框式支架(3)的左右框架水平安装于框式支架(3)之内的凸轮组件(5)；所述凸轮组件(5)包括一水平凸轮轴(51)；N个轮毂上对称设置凹谷的凸轮(54)和N+1个直径大于所述凸轮(54)直径的挡片(53)；所述凸轮(54)径向方向均匀设有偶数个定位孔(541)；所述凸轮(54)通过不同的定位孔(541)定位均匀间隔地固定安装在所述水平凸轮轴(51)上；所述挡片(53)通过位于所述水平凸轮轴(51)上、下方的螺栓(52)串连地固定在所述凸轮(54)之间的间隔内；所述挡片(53)和凸轮(54)间隔放置，最外侧均为挡片；一通过所述框式支架(3)的左右框架水平对称安装于凸轮组件(5)上方和下方的上横梁(100)和下横梁(200)；以及固定安装在上横梁(100)上的上挤压轮组件(60)；和固定安装在下横梁(200)上的下挤压轮组件(6)；所述上挤压轮组件(60)和下挤压轮组件(6)分别由N个挤压轮组件单元组成；每一挤压轮组件单元包括一挤压轮(62)、一轮架(63)、一横梁(64)、一连杆(65)、一弹簧(66)、一上盖板(67)和一挤压块(68)；所述挤压轮(62)固定在轮架(63)上，轮架(63)通过螺钉与连杆(65)连接，连杆(65)用轴端弹性挡圈和平垫片定位在横梁(64)中的中心定位孔中，弹簧(66)套在连杆(65)上，上盖板(67)将弹簧(66)限制在横梁(64)的中心定位孔内，连杆(65)下端与挤压块(68)连接；所述挤压轮(62)与凸轮组件(5)中的凸轮(54)轮毂对轮毂接触相连；所述挤压轮组件单元分数量相同的两组并排对称地固定在所述上横梁(100)和下横梁(200)上；一对分别固定安装在所述上挤压轮组件(60)上方和下挤压轮组件(6)下方的上握管组件和下握管组件(7)；所述上握管组件和下握管组件(7)分别由N个握管组件单元组成；每一握管组件单元包括一对侧挡板(12)、一弹性管(11)、一流体接头(10)和一下盖板(9)；所述N为4-12；所述一对侧挡板(12)通过螺钉对称固定安装在所述挤压轮组件单元的横梁(64)下端面的两侧，其间形成一开口槽；所述挤压轮组件单元中的与连杆(65)下端相连的挤压块(68)位于所述开口槽内；所述一对侧挡板(12)内侧面上设有与所述开口槽开口方向一致的横向握槽；横向握槽内装有弹性管(11)；所述弹性管(11)的两端套在流体接头(10)的内端；一台阶形下盖板(9)固定在该一对侧挡板(12)的下端面上，其小于所述开口槽宽度的台阶位于所述开口槽内并与所述弹性管(11)相接触；流体接头(10)外端分别与具有一输入端和多输出端的多岐管(14)的输出端连接，所述多岐管(14)的输入端与输送泵相连接；还包括装在框式支架(3)上的步进电机(1)；所述步进电机(1)通过传动机构(2)带动凸轮组件(5)转动。
2.按权利要求1所述的多通道组合式自动流体分配器，其特征在于，所述步进电机(1)带有控制其转速的控制器(8)。
3.按权利要求1所述的多通道组合式自动流体分配器，其特征在于，所述弹性管(11)为硅橡胶管。
全文摘要
本发明涉及一种多通道组合式自动流体分配器，包括水平安装于框式支架内的凸轮组件；分别固定安装在凸轮组件上、下方的上、下挤压轮组件；和分别固定安装在上、下挤压轮组件上、下方的上、下握管组件；握管组件的弹性管与流体接头相连通；流体接头外端分别与具有一输入端和多输出端的多岐管的输出端连接；装在框式支架上的步进电机通过传动机构带动凸轮组件转动。其优点是，可通过凸轮组件中的凸轮不同的定位方式和多岐管的连接方式，得到多种输入、输出方式，并且可以通过驱动器自动切换，有利于生物工程和医疗工程中的完全隔离自动取样、多次取样和多样品取样，以及多通道营养液供给。
文档编号C12M1/26GK101029297SQ200610008089
公开日2007年9月5日 申请日期2006年2月28日 优先权日2006年2月28日
发明者蒋远大, 王鲁峰, 李维宁, 张志远 申请人:中国科学院空间科学与应用研究中心