提高单克隆挑选仪通量的装置的制作方法

本发明涉及一种单克隆挑选仪，特别涉及一种通过单克隆挑选仪实现高通量单克隆挑选的自动化装置。

背景技术：

单克隆挑选仪是生物医药研究机构为挑选出符合要求的微生物体而使用的自动化设备，此设备虽然可以挑选出合适微生物，并对微生物进行接种等一系列操作，但是却很难实现挑选的高通量。目前，高通量挑选仪由于使用相对独立，是在人为参与的情况下实现器皿的更换，这无疑降低了实验和生产效率。同时，现有器皿堆栈设备无法实现不同尺寸器皿的堆栈，本发明在器皿离合原理上进行创新，适应了不同尺寸的器皿。同时可分离的旋转部件方便了用户使用，解决了大量器皿的整体放置和搬运问题。

器皿分为圆形器皿和方形器皿，同类型器皿又有不同尺寸大小，现有器皿堆栈设备是利用器皿盖直径大于器皿底直径，通过卡扣打开器皿，这种方法仅能适用于一种尺寸大小的培养皿，降低了器皿堆栈设备的实用性。本发明利用器皿盖光滑的特性，通过吸盘产生压强差将器皿打开，同时又通过可调节的细柱改变器皿限制范围，实现了适用不同规格器皿的功能。

现有器皿堆栈设备包括器皿的堆栈和培养液的自动加注，缺少空器皿堆栈前的罗列；现有器皿堆栈设备由于体积较大，不易搬运，造成在空器皿罗列时不易放置，本发明通过可移动的旋转部件，克服了这一问题，方便了空器皿的罗列放置，同时也方便了大量器皿搬运，更方便了用户的使用。

现有器皿堆栈设备没有涉及培养液加注后的处理过程,无法实现过程的连贯性和自动化，缺乏与单克隆挑选仪结合的接口。本发明通过添加可分离式传输部分解决了这一问题，提高了设备的实用性。

现有器皿堆栈设备的主要工作过程：1、首先选中旋转部件中的某一列器皿，然后从中分离出最底层器皿，并通过上下可移动推杆将器皿运送至启盖上方；2、通过启盖结构（启盖结构上方的内直径大于器皿底层，小于器皿上盖；启盖结构下方的内径小于器皿底层）打开器皿；3、继续通过上下可移动推杆将器皿下侧部分运送至启盖处的下方；4、向器皿中注入培养液；5、旋转启盖结构，将器皿运送至关盖处；6、通过推杆将器皿的上侧和下侧关合；7、通过推杆将器皿运送至旋转部件的支撑盘上方面，在单向开关的作用下正好可以将器皿卡在旋转部件内；8、重复以上过程。

现有器皿堆栈设备功能较为单一且结构复杂，专利 US5020297 提出的一种堆栈框和转盘的布局形式，包括两个堆栈框，一个转盘，其中转盘和堆栈框的轴线不重合。两个堆栈框分别用于存放加注前、后的培养皿。此装置的占地面积约为这三个圆的包络面积，而实际分装的培养皿堆码的面积仅为一个圆环的面积，空间利用率低。此外，该专利提出的装置需要堆码架的往复转动和升降板在竖直方向上的往复运动来实现培养皿的取出，提升了控制系统的难度。专利 US20110243814 相对于US5020297，采用同心圆结构，对空间的利用率高，但由于使用两个通孔结构，使得推杆结构变为两个，进而增加了驱动，增加了控制程序的复杂性；同时同心圆的结构也增加了传动机构，机械结构更加复杂，无疑也增加了电机和电机驱动。

技术实现要素：

本发明是要提供一种提高单克隆挑选仪通量的装置，该装置不仅提供器皿堆栈的功能，更主要的功能是能够适用于不同尺寸形状的器皿，实现对不同规格器皿的操作；该装置具有优良的交互性能，通过可分离旋转部件的轻松搬移能够很方便实现大量器皿的堆栈；同时通过传输结构能够实现全自动化的器皿检测和回收过程，从而提高了工作效率和实现了仪器智能化。

本发明的技术方案是：一种提高单克隆挑选仪通量的装置，包括堆栈部分、传输部分、基座和注液部分，所述堆栈部分包括旋转部件、离合部件；所述旋转部件包括主电机、主动力传输部件、动力输入轴；所述主电机固定连接在基座下面，并通过主动力传输部件与套接在基座上的动力输入轴连接，动力输入轴连接旋转部件；所述离合部件包括吸盘、软管、真空发生系统、X-Y云台、第一推杆、第一推杆电机；所述X-Y云台连接在基座上；所述真空发生系统连接在X-Y云台的滑台上，并通过真空管和软管与吸盘连接；所述第一推杆电机固定连接在基座上，第一推杆电机的动力输出轴与第一推杆连接；所述传输部分包括器皿传导部件、云台部件、送检部件；所述器皿传导部件包括第一传导钩、第二传导钩、第一传导电机、第二传导电机；所述第一传导电机连接在基座上；所述第一传导电机的动力输出轴连接第一传导钩；所述第二传导电机连接在云台平板上；所述第二传导电机的动力输出轴连接第二传导钩；所述云台部件包括第二推杆电机、第二推杆、云台平板；所述第二推杆连接在第二推杆电机的动力输出轴上；所述第二推杆电机固接在云台平板上；所述云台平板由腿柱支撑，并连接在传输槽上；所述送检部件包括传输槽、滑台、丝杆、滑杆、丝杆电机；所述传输槽连接在基座上；所述丝杆电机连接在传输槽上；所述丝杆与丝杆电机的输出轴相连；所述滑台与丝杆套接，所述滑台通过滑杆连接在传输槽上；所述注液部分包括蠕动泵、注液管、注液架；所述注液架固接在基座上；所述注液管套接在注液架上。

所述旋转部件还包括上盘、下盘、支持盘、粗立柱、细柱、回形钩、支撑脚、可调部件；所述下盘与动力输入轴连接；所述上盘与下盘之间通过粗立柱固定连接；所述下盘的中心线与上盘的中心线共线，所述可调部件固接在下盘的器皿孔周边，并均匀分布，所述可调部件与细柱下端连接，所述细柱上端与上盘连接；所述回形钩固接在下盘的中心圆孔周边，并均匀分布；所述下盘通过回形沟与支持盘相连；所述支撑脚连接在支撑盘上；所述下盘上设有器皿孔、可调部件的调节孔、粗立柱的下连接孔、下中心孔、定位孔和限位孔；所述器皿孔均匀分布于下盘上，所述调节孔均匀分布于器皿孔周边；所述上盘上设有细柱的调节孔、粗立柱的上连接孔和上中心孔。

所述真空发生系统包括第一直流电机、螺丝杆、活塞、真空管；所述真空管、第一直流电机固定在X-Y云台上；所述第一直流电机的输出轴与螺丝杆输入轴相连；所述螺丝杆与活塞套接；所述活塞与真空管套接。

所述X-Y云台包括斜板、直线滑台槽、螺丝杆、滑台、弹簧柱、弹簧、第二直流电机；所述直线滑台槽、斜板、弹簧柱连接在基座上，所述螺丝杆套接在直线滑台槽上；所述第二直流电机连接在直线滑台槽上，所述第二直流电机的动力输出轴通过螺丝杆连接滑台，滑台可随螺丝杆上下移动，并可绕螺丝杆旋转；所述弹簧两端分别连接在弹簧柱和滑台上；所述滑台在弹簧拉力的作用下始终与斜板接触。

所述主动力传输部件采用连杆传动机构。

所述的主电机、第一推杆电机、第一传导电机、第二传导电机、第二推杆电机、丝杆电机采用步进电机、伺服电机或舵机的任一种。

所述旋转部件位于基座上方，并与基座可分离连接。

本发明与现有技术相比具有以有益效果：

1．兼具现有器皿堆栈设备功能；

2．通过轻松调节可调节部件能够真正适用于不同尺寸形状的器皿，实现对不同规格器皿的操作，传统器皿堆栈设备的旋转部件是不可更换的，从而无法真正实现适用不同尺寸培养皿的目的；

3．可分离旋转部件的轻松搬移能够实现大量培养皿的堆栈，这种结构不仅使得旋转部件能够应用于器皿堆栈设备，而且还可以作为独立部件用于存放器皿；

4．传输部分能够实现全自动的器皿皿检测和回收过程，从而提高了工作效率和实现了仪器智能化。

本发明相比于现有器皿堆栈设备，结构更加简单，过程更加简洁。结构上本发明采用吸盘原理完成器皿的上下层的离合；采用一个通孔的原理完成单个器皿的离与合，保证了工作效率相等的情况下，降低了培养液污染的概率；采用范围可调的可调立柱增加了器皿堆栈设备的适用范围；同时全新的可分离传输部分更是让器皿堆栈设备与其他设备的柔性结合的更好。

附图说明

图1是本发明的提高单克隆挑选仪通量的新装置实施例的立体外观示意图；

图2是图 1 所示实施例左视图；

图3是图 1 所示实施例的旋转部件的部分部件示意图；

图4是图1所示旋转部件下盘的俯视图；

图5是图1所示离合部件示意图；

图6至图13是器皿离合过程示意图；

图14至图20是器皿传输、检测过程示意图。

在图1 至图20中 ：3-基座、1101-主电机、1102主动力传输部件、1103-动力输入轴、1104-上盘、1105-下盘、1106-支持盘、1107-粗立柱、1108-细柱、1109-回形钩、1110-支撑脚、1111-可调部件、11051-器皿孔、11052-调节孔、11053-下连接孔、11054-下中心孔、11055-定位孔、11056-限位孔、11041-调节孔、11042-上连接孔、11043-上中心孔、1201-吸盘、1202-软管、1205-第一推杆、1206-第一推杆电机、2101-第一传导钩;、2102-第二传导钩、2103-第一传导电机、2201-第二推杆电、2202-第二推杆、2203-云台平板、2301-传输槽、2302-滑台、2305-丝杆电机、42-注液管、43-注液架、12031-第一直流电机、12032-螺丝杆、12033-活塞、12034-真空管、12042-直线滑台槽、12043-螺丝杆、12044-滑台、12045-弹簧柱、12047-第二直流电机、51-器皿上盖、52-器皿。

具体实施方式

下面结合附图及实施例进一步详细介绍本发明具体结构。

如图1至图20所示，一种提高单克隆挑选仪通量的装置，包括堆栈部分、传输部分、基座3和注液部分，堆栈部分和传输部分可独立、联合使用；堆栈部分包括旋转部件、离合部件。传输部分包括器皿传导部件、云台部件、送检部件。

如图3所示，旋转部件包括主电机1101、主动力传输部件1102、动力输入轴1103、上盘1104、下盘1105、支持盘1106、粗立柱1107、细柱1108、回形钩1109、支撑脚1110、可调部件1111；所述主电机1101固定连接在基座3下面，并通过主动力传输部件1102与套接在基座3上的动力输入轴1103连接，动力输入轴1103连接旋转部件；所述下盘1105与动力输入轴1103连接；所述上盘1104与下盘1105之间通过粗立柱1107固定连接；所述下盘1105的中心线与上盘1104的中心线共线，所述可调部件1111固接在下盘1105的器皿孔周边，并均匀分布，所述可调部件1111与细柱1108下端连接，所述细柱1108上端与上盘1104连接；所述回形钩1109固接在下盘1105的中心圆孔周边，并均匀分布；所述下盘1105通过回形沟1109与支持盘1106相连；所述支撑脚1110连接在支撑盘1106上；所述下盘1105上设有器皿孔11051、可调部件的调节孔11052、粗立柱的下连接孔11053、下中心孔11054、定位孔11055和限位孔11056；所述器皿孔11051均匀分布于下盘1105上，所述调节孔11052均匀分布于器皿孔周边；所述上盘1104上设有细柱的调节孔11041、粗立柱的上连接孔11042和上中心孔11043。所述主动力传输部件1102采用连杆传动机构。所述旋转部件位于基座3上方，并基座3可分离连接。

如图5所示，离合部件包括吸盘1201、软管1202、真空发生系统、X-Y云台、第一推杆1205、第一推杆电机1206；所述X-Y云台连接在基座3上；所述真空发生系统连接在X-Y云台的滑台上，并通过真空管和软管1202与吸盘1201连接；所述第一推杆电机1206固定连接在基座3上，第一推杆电机1206的动力输出轴与第一推杆1205连接；真空发生系统包括第一直流电机12031、螺丝杆12032、活塞12033、真空管12034；所述真空管12034、第一直流电机12031固定在X-Y云台上；所述第一直流电机12031的输出轴与螺丝杆12032输入轴相连，螺丝杆12032与活塞12033套接；所述活塞12033与真空管12034套接。X-Y云台包括斜板12041、直线滑台槽12042、螺丝杆12043、滑台12044、弹簧柱12045、弹簧、第二直流电机12047；所述直线滑台槽12042、斜板12041、弹簧柱12045连接在基座3上，所述螺丝杆12043套接在直线滑台槽12042上；所述第二直流电机12047连接在直线滑台槽12042上，所述第二直流电机12047的动力输出轴通过螺丝杆12043连接滑台12044，滑台12044可随螺丝杆12043上下移动，并可绕螺丝杆12043旋转；所述弹簧两端分别连接在弹簧柱12045和滑台12044上；所述滑台12044在弹簧拉力的作用下始终与斜板12041接触。

如图14至图20所示，器皿传导部件包括第一传导钩2101、第二传导钩2102、第一传导电机2103、第二传导电机；所述第一传导电机2103连接在基座3上；所述第一传导电机2103的动力输出轴连接第一传导钩2101；所述第二传导电机连接在云台平板2203上；所述第二传导电机的动力输出轴连接第二传导钩2102。如图18所示，云台部件包括第二推杆电机2201、第二推杆2202、云台平板2203；所述第二推杆2202连接在第二推杆电机2201的动力输出轴上；所述第二推杆电机2201固接在云台平板2203上；所述云台平板2203由腿柱支撑，并连接在传输槽上。所述送检部件包括传输槽2301、滑台2302、丝杆、滑杆、丝杆电机2305；所述传输槽2301连接在基座3上；所述丝杆电机2305连接在传输槽2301上；所述丝杆与丝杆电机2305的输出轴相连；所述滑台2302与丝杆套接，所述滑台2302通过滑杆连接在传输槽2301上；所述注液部分包括蠕动泵、注液管42、注液架43；所述注液架43固接在基座3上；所述注液管42套接在注液架43上。

本发明设计的一种提高单克隆挑选仪通量的装置，其真空发生系统采用市面已有真空发生系统或本发明真空发生系统。

本发明设计的一种提高单克隆挑选仪通量的新装置，其所述X-Y云台和云台部件各自采用机械臂、电机直线滑台、气缸滑台、传送带和本发明X-Y云台的一种或多种的混合。

本发明设计的一种提高单克隆挑选仪通量的新装置，其所述主动力传输部件采用连杆传动机构、齿轮传动机构、带轮传动机构、链轮传动机构、螺旋传动机构和绳轮传动机构中的一种或多种的混合。

本发明设计的一种提高单克隆挑选仪通量的新装置，其所述的主动力传输部件采用连杆传动机构，所述主电机的动力输出轴与动力输入轴相连。

本发明设计的一种提高单克隆挑选仪通量的新装置，其所述的电机采用步进电机、伺服电机和舵机的一种或多种组合。

本发明工作原理：

本发明的提高单克隆挑选仪通量的新装置的工作方式分为堆栈方式和堆栈、传输方式两种，以下进行详细介绍。

一、器皿堆栈工作方式：

如图3所示，使用旋转部件中的如图所示部件对空器皿进行堆栈罗列，相比于现有器皿堆栈设备，该设备大大方便了用户对空器皿的堆栈罗列；在空器皿堆栈罗列过程中必须空出一列，为加注后的器皿回收留出空间。

如图6至图13所示，将旋转部件放置于基座3之上，并且旋转部件的器皿孔11051与基座3的器皿孔不同圆，从俯视图看，使旋转部件的各器皿孔11051之间的筋平均分割基座3的器皿孔。驱动第一推杆电机1206，将第一推杆1205的上平面与支持盘1106的上平面平行；驱动主电机1101，将旋转部件的器皿孔11051与基座3的器皿孔同心圆；驱动第一推杆电机1206，让第一推杆1205下降一个器皿的高度后停止；驱动主电机1101恢复初始位置；驱动第一推杆电机1206，让第一推杆1205下降，使第一推杆1205的上平面与基座3的上平面平行；驱动第一直流电机12031和第二直流电机12047，在弹簧的拉力作用下，使吸盘1201沿斜板12041弧度下降并强力吸附器皿上盖51；驱动第一直流电机12031，在弹簧的拉力作用下，使吸盘1201在吸附器皿上盖51的情况下沿斜板12041弧度上升；驱动蠕动泵，向器皿52内注入培养液；驱动第一直流电机12031，在弹簧拉力作用下，使吸盘在吸附器皿上盖51的情况下沿斜板12041弧度下降，使整个器皿合盖；驱动第一直流电机12031和第二直流电机12047，在弹簧拉力作用下，使吸盘1201沿协办弧度上升；驱动第一推杆电机1206，使整个器皿在第一推杆1205的作用下上升，并使器皿上盖51上平面与支持盘1106的上平面共面；驱动主电机1101，使旋转装置上空出一竖列器皿孔与此时的整个器皿共中心线；驱动第一推杆电机1206，使器皿52下平面与支持盘1106的上平面共面；驱动主电机1101，使旋转装置恢复初始位置。循环以上流程，便可实现大量器皿的堆栈。

二、器皿堆栈和传输工作方式：

器皿堆栈和传输工作方式包括气密堆栈工作方式中一些过程，具体过程：首先使用旋转部件中的如图3所示部件对空器皿进行堆栈罗列；

如图6至图11所示，将旋转部件放置于基座3之上，并且旋转部件的器皿孔11051与基座的器皿孔不同圆，从俯视图看，使旋转部件的各器皿孔之间的筋平均分割基座的器皿孔。驱动第一推杆电机1206，将第一推杆1205的上平面与支持盘1106的上平面平行；驱动主电机1101，将旋转部件的器皿孔11051与基座的器皿孔同心圆；驱动第一推杆电机1206，让第一推杆1205下降一个器皿的高度后停止；驱动主电机1101恢复初始位置；驱动第一推杆电机1206，让第一推杆1205下降，使第一推杆1205的上平面与基座的上平面平行；驱动第一直流电机12031和第二直流电机12047，在弹簧的拉力作用下，使吸盘1201沿斜板12041弧度下降并强力吸附器皿上盖51；驱动第一直流电机12031，在弹簧的拉力作用下，使吸盘1201在吸附器皿上盖51的情况下沿斜板12041弧度上升；驱动蠕动泵，向器皿52内注入培养液；

如图14至图20，驱动第一传导电机2103，使第一传导钩2101俯视逆时针旋转180度，在传导钩的作用下，器皿52沿圆周运动，并运动至滑台2302上；驱动丝杆电机2305，器皿52在滑台2302对器皿摩擦力的作用下平移至第二传导钩2102初始位置处；驱动第二传导电机，使第二传导钩2102俯视顺时针旋转180度，在传导钩的作用下，器皿52沿圆周运动，并运动至云台平板2203上；驱动第二推杆电机2201，使器皿52在推杆的作用下，上升至检测位置；检测完成后，驱动第二推杆电机2201，使器皿52在推杆的作用下，下降至云台平板2203上，并使器皿52的下平面与云台平板2203的上平面共面；驱动第二传导电机，使第二传导钩2102俯视顺时针旋转180度，在第二传导钩2102的作用下，器皿52沿圆周运动，并运动至滑台2302上；驱动丝杆电机2305，器皿52在滑台2302对器皿52摩擦力的作用下平移至第一传导钩2101位置处；驱动第一传导电机2103，使第一传导钩2101俯视逆时针旋转180度，在传导钩的作用下，器皿52沿圆周运动，并运动至基座3上的初始位置处；

如图12至图13，驱动第一直流电机12031，在弹簧拉力作用下，使吸盘1201在吸附器皿上盖51的情况下沿斜板12041弧度下降，使整个器皿合盖；驱动第一直流电机12031和第二直流电机12047，在弹簧拉力作用下，使吸盘1201沿斜板12041弧度上升；驱动第一推杆电机1206，使器皿在第一推杆的作用下上升，并使器皿上盖51上平面与支持盘1106的上平面共面；驱动主电机1101，使旋转装置上空出一列器皿孔与此时的器皿共中心线；驱动第一推杆电机1206，使器皿52下平面与支持盘1106的上平面共面；驱动主电机1101，使旋转装置恢复初始位置。循环以上流程，便可实现大量器皿的堆栈和传输。

本发明设计不仅可以实现器皿的堆栈，而且提高了单克隆挑选仪的挑选通量。本发明采用吸盘原理，即使用真空发生器，产生内外压差将器皿与上盖分离，相比于传统器皿离合方式，该方式适用范围更广，可满足绝大部分器皿离合要求；采用可调节部件，只需调节部分器件的位置，便可适用于不同器皿；采用可分离旋转部件，方便用户对空器皿的装载和搬运；采用导向钩与直线滑台相结合的传输部分，实现了设备与单克隆挑选仪的柔性组合，提高了单克隆挑选仪的挑选通量；采用堆栈部分与传输部分可分离结构，实现了设备的多用途功能。