一种生物芯片自动化清洗系统的制作方法

文档序号:15485455发布日期:2018-09-21 19:46阅读:127来源:国知局

本发明涉及生物芯片技术领域,具体是一种生物芯片自动化清洗系统。



背景技术:

生物芯片,又称蛋白芯片或基因芯片,它们起源于DNA杂交探针技术与半导体工业技术相结合的结晶。该技术系指将大量探针分子固定于支持物上后与带荧光标记的DNA或其他样品分子进行杂交,通过检测每个探针分子的杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序列信息。目前生物芯片采用透明材料注塑形成,上下两个单元片压合扣紧,将一层玻纤膜固定在中间,在生化反应及处理过程中,生物芯片需要经过温育反应、清洗、拆分等多个工艺步骤,而在这些步骤中的传统操作中,均需要大量的人工手动作业,故作业的一致性差,并且工人的劳动强度非常大,总体工作效率也不高,长远来看投入成本会很大,与产出不成正比。



技术实现要素:

本发明的技术目的在于提供一种生物芯片自动化清洗系统,解决传统操作自动化程度低、工作效率低、工人劳动强度大、投入成本高的问题。

本发明的具体技术方案如下:一种生物芯片自动化清洗系统,包括工作台、设于所述工作台上的升降二维机械臂和连接于所述工作台的多个单元伺服电机,还包括共同设于所述工作台上的温育反应单元、浸洗单元、冲洗单元及后处理单元;所述温育反应单元包括第一转盘、用于固定生物芯片的芯片容置器和设于所述第一转盘上用于固定所述芯片容置器的第一固定挡块;所述浸洗单元包括第二转盘、设于所述第二转盘上用于放入并浸洗生物芯片的芯片浸洗容器、用于固定所述芯片浸洗容器的第二固定挡块和设于所述工作台上用于打开或关闭芯片浸洗容器的启闭装置;所述冲洗单元包括第三转盘、设于所述第三转盘上用于固定生物芯片的第三固定挡块、用于冲洗生物芯片的冲洗框架和用于安装所述冲洗框架且与所述第三转盘配合的竖直往复运动机构;所述后处理单元包括第四转盘、设于所述第四转盘上用于固定所述芯片容置器的第四固定块板、设于所述工作台上用于将所述芯片容置器与生物芯片分离的底座分离装置和设于所述工作台上用于将生物芯片上下单元片分离的芯片分离装置;所述芯片容置器包括容置底座、设于所述容置底座上的边沿挡壁和设于所述边沿挡壁上的生物芯片锁定部,所述容置底座上形成由所述边沿挡壁围成的生物芯片容置空间;所述生物芯片锁定部包括设于所述边沿挡壁上的锁定座、设于所述锁定座上的水平移动空间和置于所述水平移动空间上的移动块;所述移动块上设有移动复位扭簧,所述锁定座上设有位于所述移动复位扭簧两侧的开槽,所述移动复位扭簧的两端分别设有置入两个所述开槽中的延长段;所述移动块尾端还连接有锁柄,所述锁柄端部设有锁帽,所述水平移动空间贯穿至所述锁定座外部,所述锁柄伸出所述锁定座;所述第一转盘、所述第二转盘、所述第三转盘、所述第四转盘分别由一所述单元伺服电机带动转动;所述第一转盘、所述第二转盘还各自连接有芯片摇晃装置。

作为优选,所述芯片浸洗容器包括盒体、设于所述盒体上部的盒口、设于所述盒体上位于所述盒口一侧的连接轴座和连接于所述连接轴座的盖体,所述盖体上设有转动块,所述转动块上设有与所述连接轴座连接的转轴,所述转轴上设有转动复位扭簧,所述转动复位扭簧上设有分别插入所述转动块、所述连接轴座的两个端部延长段;所述芯片浸洗容器还包括设于所述盒体上位于所述盒口另一侧的盖体锁定部和设于所述盒体上的清洗用孔组,所述连接轴座与所述盖体锁定部相互处在所述盒体上的对侧;所述清洗用孔组包括洗液注入孔、洗液排出孔以及盒体内部气压排出孔;所述盖体锁定部包括连接于所述盒体的锁定基座、设于所述锁定基座上的水平滑动空间和置于所述水平滑动空间上的滑动块;所述盖体上还设有锁扣,所述锁扣与所述滑动块配合锁定。所述盖体锁定部还包括设于所述锁定基座上的竖直插入空间,所述水平滑动空间与所述竖直插入空间相交汇,所述滑动块头端位于所述竖直插入空间中,所述锁扣可置入所述竖直插入空间中且所述锁扣上设有用于与所述滑动块头端底面钩住的卡齿;所述滑动块上设有滑动复位扭簧,所述锁定基座上设有位于滑动复位扭簧两侧的侧开槽,所述滑动复位扭簧的两端分别设有置入两个所述侧开槽中的延伸段;所述滑动块前端设有用于供所述锁扣下压施力的倾斜面;所述滑动块尾端还连接有拉柄,所述拉柄端部设有拉帽,所述水平滑动空间贯穿至所述锁定基座外部,所述拉柄伸出所述锁定基座。

作为优选,所述启闭装置包括架体,所述架体上设有左侧板和右侧板,所述左侧板上设有用于打开清洗容器盖体的开盖机构,所述右侧板上设有用于关闭清洗容器盖体的合盖机构;所述开盖机构包括开盖用伺服电机、连接于所述开盖用伺服电机的开盖用联轴器、连接于所述开盖用联轴器的开盖用丝杆、连接于所述开盖用丝杆的开盖用走座和一端连接于所述开盖用走座而另一端连接有开锁器的开盖用走架;所述开锁器包括开锁框体和设于所述开锁框体内的空心走道,所述开锁框体的靠近所述右侧板的一侧的侧挡壁上设有与所述空心走道相通的拉柄卡道,所述拉柄卡道将该侧挡壁分隔为上侧挡壁与下侧挡壁;所述上侧挡壁和/或所述下侧挡壁的内表面由一端至另一端逐渐向所述开锁框体上与该侧挡壁相对的另一侧挡壁倾斜;所述合盖机构包括合盖用伺服电机、连接于所述合盖用伺服电机的合盖用联轴器、连接于所述合盖用联轴器的合盖用丝杆、连接于所述合盖用丝杆的合盖用走座和一端连接于所述合盖用走座而另一端连接有压盖器的合盖用走架;所述压盖器包括连接于所述合盖用走架的安装架和设于所述安装架上的压轮。

作为优选,所述第三转盘下方连接有转动柱,所述转动柱内部设有转动轴承和与所述转动轴承配合的中心轴;所述竖直往复运动机构包括依次穿过所述中心轴及所述第三转盘的竖直导杆和用于使所述竖直导杆进行竖直往复运动的竖直导杆驱动机构;所述冲洗框架包括连接于所述竖直导杆的第一框架及第二框架,所述第一框架上设有第一喷嘴,所述第二框架上设有第二喷嘴。

作为优选,所述竖直导杆驱动机构包括竖直导杆用步进电机、连接于所述竖直导杆用步进电机的竖直导杆用联轴器、连接于所述竖直导杆用联轴器的竖直导杆用丝杆、连接于所述竖直导杆用丝杆的移动座和连接于所述移动座的固定板,所述竖直导杆下端连接于所述固定板,所述中心轴内设有与所述竖直导杆配合的直线轴承;所述第一框架包括连接于所述竖直导杆穿出于所述第三转盘的上部的底座和设于所述底座上的安装台,所述第一喷嘴设于所述安装台上;所述第二框架包括连接于所述竖直导杆穿出于所述第三转盘的上部的支撑轴、连接于所述支撑轴的顶板、连接于所述顶板的立柱和连接于所述立柱之间的安装带,所述第二喷嘴设于所述安装带上,所述安装带悬置于所述第三转盘上方。

作为优选,所述底座分离装置包括底座分离框架,所述底座分离框架包括两块底座分离侧板和连接两块所述底座分离侧板的底座分离后板,所述底座分离侧板及所述底座分离后板共同形成底座分离纵向空间,所述底座分离纵向空间包括上部底座导引腔和下部底座回收腔;所述底座分离后板上连接有底座导引杆,所述底座分离侧板上设有与所述上部底座导引腔内外相通的底座导引通道、与所述底座导引通道配合的底座托引段和与所述底座导引通道配合工作的生物芯片夹紧机构及底座解锁机构,所述导引杆上设有导引滑座,所述导引滑座上连接有安装臂,所述安装臂上设有底座机械抓手和用于对所述生物芯片夹紧机构施力的联动器。

作为优选,所述生物芯片夹紧机构包括设于所述底座分离侧板上的轴座、置入所述轴座中且由所述上部底座导引腔穿过所述底座分离侧板的活动轴、铰接于所述活动轴的位于所述底座分离侧板外的一端的活动杠杆、连接于所述活动杠杆的生物芯片顶杆和固定连接于所述底座分离侧板且铰接于所述活动杠杆中部的支撑轴;所述生物芯片顶杆穿过所述底座导引通道;所述底座导引通道上设有挡板,所述生物芯片顶杆穿过所述挡板,所述生物芯片顶杆上套设有与所述挡板相抵的复位用弹簧;所述联动器包括固定连接于所述安装臂上的顶推主体和设于所述顶推主体上用于将所述活动轴由所述上部底座导引腔向所述底座分离侧板外推出的顶推面;所述底座解锁机构包括固定连接于所述底座分离侧板的解锁框体和设于所述解锁框体内的中空走道,所述解锁框体靠近所述上部底座导引腔一侧的侧壁上设有与所述中空走道相通的锁柄卡道,所述锁柄卡道将该侧壁分隔为上侧壁与下侧壁;所述上侧壁和/或所述下侧壁的内表面由远离所述底座分离后板一端至靠近所述底座分离后板一端逐渐向中空走道倾斜;所述上侧壁还设有相对于所述下侧壁的靠近所述底座分离后板一侧的延长段;所述底座托引段包括设于所述底座分离侧板内表面的分别位于所述底座导引通道上、下两侧的上段及下段;所述上段设有相对于所述下段的靠近所述底座分离后板一侧的加长段,所述加长段上设有底座挤推头;所述安装臂外连接有牵引机构,所述牵引机构包括牵引用电机、连接于所述牵引用电机的牵引用联轴器、连接于所述牵引用联轴器的牵引用丝杆、连接于所述牵引用丝杆的连接座和一头连接于所述连接座而另一头连接于所述安装臂的传动杆架。

作为优选,所述芯片分离装置包括传动用电机、连接于所述传动用电机的主动齿轮、用于与所述主动齿轮同步转动的从动齿轮和连接所述主动齿轮与所述从动齿轮的传动带;所述芯片分离装置还包括芯片分离架、用于将生物芯片送入所述芯片分离架的第一抓取机构和配合所述第一抓取机构用于夹持生物芯片上单元片的第二抓取机构和用于将生物芯片上下单元片分离的拆分机构,所述拆分机构及所述第一抓取机构共同连接于所述传动带;所述芯片分离架包括两块芯片分离侧板和连接两块所述芯片分离侧板的芯片分离后板,所述芯片分离后板与所述芯片分离侧板共同形成了芯片分离纵向空间,所述芯片分离纵向空间包括供所述第一抓取机构、所述第二抓取机构及所述拆分机构配合工作的上部芯片导引腔和用于收容生物芯片上单元片的下部芯片回收腔。

作为优选,所述拆分机构包括连接于所述传动带的传动杆、连接于所述传动杆的连接杆、由所述传动杆带动的第一传动组和由所述第一传动组带动的第二传动组;所述连接杆上设有传动齿;所述第一传动组包括分别设于两个所述芯片分离侧板上的第一轴座、置入两个所述第一轴座并穿过所述上部芯片导引腔的第一转轴和连接于所述第一转轴两端的第一齿轮,其中一个所述第一齿轮与所述传动齿啮合连接;所述第二传动组包括分别设于两个所述芯片分离侧板上的第二轴座、分别置入两个所述第二轴座并伸入所述上部芯片导引腔的第二转轴、连接于所述第二转轴位于所述上部芯片导引腔内的一端的芯片撬块和连接于所述第二转轴另一端的第二齿轮,所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合连接;所述第二转轴上还设有位于所述第二轴座与所述第二齿轮之间的转轴复位弹簧;所述第一抓取机构包括芯片机械抓手、连接于所述芯片机械抓手的连接臂和用于带动所述连接臂的传动臂,所述传动臂同时连接于所述传动带;所述第二抓取机构包括设于所述芯片分离后板上的基座、连接于所述基座的拉杆、铰接于所述拉杆头端的分别偏向两块所述芯片分离侧板的两个支杆和分别铰接于两个所述支杆的两块芯片夹板;所述芯片夹板共同滑动连接有导杆,所述导杆两端固定连接于所述芯片分离侧板,所述导杆上套设有位于所述芯片夹板之间的夹板复位弹簧。

作为优选,所述芯片摇晃装置包括底盘和中间盘,所述底盘连接于所述单元伺服电机而由所述单元伺服电机带动,所述中间盘位于所述底盘与所述第一转盘/所述第二转盘之间,所述底盘与所述中间盘之间设有多个用于支撑的第一连接件,所述中间盘与所述第一转盘/所述第二转盘之间设有多个用于支撑并使所述第一转盘/所述第二转盘偏心转动的第二连接件,其中一个所述第二连接件连接有带动机构;所述第一连接件包括连接于所述中间盘的上座体、连接于所述底盘的下座体和连接于所述上座体与所述下座体之间的缓冲段;所述第二连接件包括固定连接于所述第一转盘/所述第二转盘的上轴座、固定连接于所述中间盘的下轴座和同时转动连接于所述上轴座及所述下轴座的转动体;所述转动体包括主体块、设于所述主体块上表面而与所述上轴座转动连接的上连接轴和设于所述主体块下表面而与所述下轴座转动连接的下连接轴,所述上连接轴的轴心线与所述下连接轴的轴心线不在同一直线上;所述带动机构包括设于所述底盘上的带动电机、与所述带动电机传动连接的皮带轮和与所述皮带轮连接的轮轴,所述轮轴与所述第二连接件的下连接轴固定连接或一体成型。

本发明的技术优点在于所述生物芯片自动化清洗系统结构完善、使用方便,形成一条高效、便捷的自动化清洗线,大幅提高工作效率,极大地降低了工人劳动强度,清洗效果优异。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图;

图2为所述芯片容置器的结构示意图;

图3为图2中β的结构示意图;

图4为所述芯片摇晃装置的结构示意图;

图5为所述芯片摇晃装置的局部结构示意图;

图6为所述芯片浸洗容器的正面结构示意图;

图7为所述芯片浸洗容器的背面结构示意图;

图8为所述盒体的局部结构示意图;

图9为图6中α部分的结构示意图;

图10为所述启闭装置的一侧视视角结构示意图;

图11为所述启闭装置的另一侧视视角结构示意图;

图12为所述启闭装置的局部结构示意图;

图13为所述芯片冲洗装置的剖面结构示意图;

图14为所述底座分离装置的一侧视视角的结构示意图;

图15为所述底座分离装置的局部结构示意图;

图16为所述底座分离装置的局部结构示意图;

图17为所述芯片分离装置的一侧视视角结构示意图;

图18为所述芯片分离装置的另一侧视视角结构示意图;

图19为所述芯片分离装置的部局部结构示意图;

图中编号对应的各部位名称分别为:A10-第一转盘,A101-第一固定挡块,B30-芯片分离架,B301-芯片分离侧板,B3011-滑道,B3012-上定位挡块,B3013-下定位挡块,B3014-复位杆,B3015-复位弹簧,B3016-滑道,B302-芯片分离后板,B303-芯片分离前板,B304-连接杆,B3041-传动杆,B30411-传动齿,B3042-第一轴座,B3043-第一转轴,B3044-第一齿轮,B3045-第二轴座,B3046-第二转轴,B3047-芯片撬块,B3048-第二齿轮,B305-芯片机械抓手,B3051-连接臂,B3052-传动臂,B3053-基板,B3054-基板,B3055-限位挡块,B306-基座,B3061-拉杆,B3062-支杆,B3063-芯片夹板,B3064-导杆,B3065-弹簧,B307-上半导引槽体,B3071-上复位挡块,B308-下半导引槽体,B3081-下复位挡块;B10-第四转盘,B10-第四固定挡块,B20-底座分离框架,B201-底座分离侧板,B2011-底座导引通道,B2012-轴座,B2013-活动轴,B2014-活动杠杆,B2015-生物芯片顶杆,B2016-支撑轴,B2017-解锁框体, B20171-中空走道,B20172-底座锁柄卡道,B20173-上侧壁 ,B20174-下侧壁,B2018-底座托引段,B20181-上段,B20182-下段,B20183-底座挤推头,B202-底座分离后板,B203-底座分离前板,B204-底座导引杆,B2041-安装臂,B2042-底座机械抓手,B2043-顶推主体,B2044-顶推面,B2045-导引滑座,B205-牵引用电机,B2051-牵引用丝杆,B2052-牵引用连接座,B2053-传动杆架;C10-第三转盘,C101-第三固定挡块,C1011-生物芯片竖向导引槽,C102-排水孔,C20-旋转单元,C201-转动柱,C202-转动轴承,C203-中心轴,C207-法兰盘,C30-竖直往复运动单元,C301-竖直导杆用步进电机,C302-竖直导杆用联轴器,C303-竖直导杆用丝杆,C304-固定板,C305-竖直导杆,C306-移动座, C40-冲洗单元,C401-底座,C402-安装台,C403-支撑轴,C404-顶板,C405-立柱,C406-安装带,C407-第一喷嘴,C408-第二喷嘴,C50-支撑台板;D10-第二转盘,D101-第二固定挡块,D20-架体,D201-左侧板,D202-右侧板,D203-开盖用伺服电机,D2031-开盖用联轴器,D2032-开盖用丝杆,D2033-开盖用走座,D2034-开盖用走架,D2035-开锁框体,D20351-空心走道,D20352-拉柄卡道,D20353-上侧壁,D20354-下侧壁,D204-合盖用伺服电机,D2041-合盖用联轴器,D2042-合盖用丝杆,D2043-合盖用走座,D2044-合盖用走架,D2045-安装架,D2046-压轮,D2047-倾斜安装板,D2048-侧推块,D2049-侧推球面;b1-容置底座,b11-置放槽,b2-边沿挡壁,b21-锁定座,b211-开槽,b212-限位凸起,b22-移动块,b221-柱杆,b222-生物芯片压紧端块,b223-生物芯片承接倾斜面,b23-移动复位扭簧,b24-移动限位块,b3-生物芯片密封底垫,b4-弹性支撑体,b5-金属垫片;d1-盒体,d11-生物芯片导入夹座,d12-转动限位块,d13-洗液注入孔,d14-洗液排出孔,d15-盒体内部气压排出孔,d2-盖体,d21-转动块,d211-转轴,d22-锁扣,d221-卡齿,d23-密封圈,d24-生物芯片压紧块,d3-连接轴座,d4-锁定基座,d41-侧开槽,d5-滑动块,d51-滑动复位扭簧,d52-柱体,d53-滑动限位块,d54-倾斜面;e1-底盘,e2-中间盘,e3-第一连接件,e31-上座体,e32-下座体,e33-缓冲段,e4-第二连接件,e41-上轴座,e42-下轴座,e43-主体块,e431-上连接轴,e432-下连接轴,e44-离心块,e5-带动电机,e51-皮带轮,e52-轮轴。

具体实施方式

下面将结合附图,通过具体实施例对本发明作进一步说明:见图1,一种生物芯片自动化清洗系统,包括工作台、设于工作台升降二维机械臂和连接于工作台的多个单元伺服电机,还包括共同设于工作台上的温育反应单元、浸洗单元、冲洗单元及后处理单元;温育反应单元包括第一转盘A10、用于固定生物芯片的芯片容置器和设于第一转盘A10上用于固定芯片容置器的第一固定挡块A101;浸洗单元包括第二转盘D10、设于第二转盘D10上用于放入并浸洗生物芯片的芯片浸洗容器、用于固定芯片浸洗容器的第二固定挡块D101和设于工作台上用于打开或关闭芯片浸洗容器的启闭装置;冲洗单元包括第三转盘C10、设于第三转盘C10上用于固定生物芯片的第三固定挡块C101、用于冲洗生物芯片的冲洗框架C40和用于安装冲洗框架C40且与第三转盘C10配合的竖直往复运动机构C30;后处理单元包括第四转盘B10、设于第四转盘B10上用于固定芯片容置器的第四固定块板B101、设于工作台上用于将芯片容置器与生物芯片分离的底座分离装置和设于工作台上用于将生物芯片上下单元片分离的芯片分离装置;第一固定挡块A101、第二固定挡块D101、第三固定挡块C101、第四固定挡块B101各自可设置多个,各自形成固定空间,每个挡块上可设置调整力度的柱塞,用于顶紧芯片容置器或芯片浸洗容器或生物芯片,起到相当于夹具的作用。

见图2、图3,芯片容置器包括容置底座b1、设于容置底座b1上的边沿挡壁b2和设于边沿挡壁b2上的生物芯片锁定部,容置底座b1上形成由边沿挡壁b2围成的生物芯片容置空间,生物芯片容置空间中设有生物芯片密封底垫b3;生物芯片锁定部包括设于边沿挡壁b2上的锁定座b21、设于锁定座b21上的水平移动空间和置于水平移动空间上的移动块b22;移动块b22上设有移动复位扭簧b23,锁定座b21上设有位于移动复位扭簧b23两侧的开槽b211,移动复位扭簧b23的两端分别设有置入两个开槽b211中的延长段。移动块b22上设有用于供移动复位扭簧b23套接固定的柱杆b221,柱杆b221上也可以设置防止移动复位扭簧b23脱出的帽体。开槽b211的内壁上设有相对的限位凸起b212,限位凸起b212之间形成供延长段置入的过道。移动块b22前端设有生物芯片压紧端块b222,可将置入的生物芯片压在生物芯片密封底垫b3上。生物芯片压紧端块b222上部设有生物芯片承接倾斜面b223,能够接住朝着生物芯片容置空间下放的生物芯片,同时因其斜面的设计受到了将移动块b22向外推出的水平方向的推力,以此向外推开移动块b22,而移动块b22通过移动复位扭簧b23复位后将生物芯片牢牢压紧固定。移动块b22尾端还连接有锁柄,锁柄端部设有锁帽,水平移动空间贯穿至锁定座b21外部,锁柄伸出锁定座b21。移动块b22尾端还可连接移动限位块b24,锁柄同时穿过移动限位块b24,水平移动空间贯穿至锁定座b21外部,移动限位块b24始终位于锁定座b21外部并可与锁定座b21外表面相抵,从而限定移动块b22向内移动的最大距离,避免过度内插而产生问题。

第一转盘A10、第二转盘D10、第三转盘C10、第四转盘B10分别由单元伺服电机带动转动;第一转盘A10、第二转盘D10还各自连接有芯片摇晃装置。温育反应需要生物芯片在规定温度下进行内部生化反应,需要静置和摇晃两种状态相互配合,而之后的清洗也需要摇晃以让生物芯片在清洗容器内被充分洗净。

见图4、图5,芯片摇晃装置包括底盘e1和中间盘e2,底盘e1连接于单元伺服电机而由单元伺服电机带动,中间盘e2位于底盘e1与第一转盘A10/第二转盘D10之间,底盘e1与中间盘e2之间设有多个用于支撑的第一连接件e3,中间盘e2与第一转盘A10/第二转盘D10之间设有多个用于支撑并使第一转盘A10/第二转盘D10偏心转动的第二连接件e4,其中一个第二连接件e4连接有带动机构,底盘e1连接于单元伺服电机而由单元伺服电机带动;第一连接件e3包括连接于中间盘e2的上座体e31、连接于底盘e1的下座体e32和连接于上座体e31与下座体e32之间的缓冲段e33,缓冲段可选择橡胶、塑料等材料;第二连接件e4包括固定连接于第一转盘A10/第二转盘D10的上轴座e41、固定连接于中间盘e2的下轴座e42和同时转动连接于上轴座e41及下轴座e42的转动体;转动体包括主体块e43、设于主体块e43上表面而与上轴座e41转动连接的上连接轴e431和设于主体块e43下表面而与下轴座e42转动连接的下连接轴e432,上连接轴e431的轴心线与下连接轴e432的轴心线不在同一直线上,主体块e43可为一圆柱体;带动机构包括设于底盘e1上的带动电机e5、与带动电机e5传动连接的皮带轮e51和与皮带轮e51连接的轮轴e52,轮轴e52与第二连接件e4的下连接轴e432固定连接或一体成型。主体块e43上还设有离心块e44,离心块e44的重心与主体块e43的重心互不重合。离心块e44实际也可以设置为体积更大的主体块e43。附图中皮带轮e51和带动电机e5的连接用的皮带省略而未画出。

实际工作中,伺服电机带动第一转盘A10/第二转盘D10、中间盘e2、底盘e1所组成的整体旋转,带动电机e5带动其中第二连接件e3动作,其余第二连接件e3从动,转动体上的偏心结构即上连接轴e431、下连接轴e432使得第一转盘A10/第二转盘D10在水平方向上同时做出一个一定幅度的摆动,使得第一转盘A10/第二转盘D10上的放置物被摇摆起来,模拟人为摇晃动作。离心块e44的存在能使得转动体整个在转动过程中会存在一个离心力,对人为摇晃动作的模拟程度更高,离心块e44通常只需设置一个即可。

见图6、图7、图8、图9,芯片浸洗容器包括盒体d1、设于盒体d1上部的盒口、设于盒体d1上位于盒口一侧的连接轴座d3和连接于连接轴座d3的盖体d2,盖体d2上设有转动块d21,转动块d21上设有与连接轴座d3连接的转轴d211,转轴d211上设有转动复位扭簧,转动复位扭簧上设有分别插入转动块d21、连接轴座d3的两个端部延长段,转动复位扭簧可使盖体d2在未盖上时自动稳定保持打开状态,同时盒体d1上设有用于与转动块d21配合而以此限定盖体d2最大打开半径的转动限位块d12;盖体d2上还设有与盒口匹配的密封圈d23,保证盒体d1的清洗密封性;盖体d2上还设有生物芯片压紧块d24;盒体d1内部侧壁上还设有生物芯片导入夹座d11,能够辅助接收固定生物芯片的位置,生物芯片导入夹座d11包括夹座体和设于夹座体两端的夹臂,夹臂之间设有生物芯片导入空间。芯片浸洗容器还包括设于盒体d1上位于盒口另一侧的盖体锁定部和设于盒体d1上的清洗用孔组,连接轴座d3与盖体锁定部相互处在盒体d1上的对侧;清洗用孔组包括洗液注入孔d13、洗液排出孔d14以及盒体内部气压排出孔d15,可外接流量泵、软管、负压泵等现有器械。盖体锁定部包括连接于盒体d1的锁定基座d4、设于锁定基座d4上的水平滑动空间和置于水平滑动空间上的滑动块d5;盖体d2上还设有锁扣d22,锁扣d22与滑动块d5配合锁定。盖体锁定部还包括设于锁定基座d4上的竖直插入空间,竖直插入空间可选择纵向贯穿锁定基座d4,便于盖体d2上的锁扣d22无障碍置入。水平滑动空间与竖直插入空间相交汇,滑动块d5头端位于竖直插入空间中,锁扣d22可置入竖直插入空间中且锁扣d22上设有用于与滑动块d5头端底面钩住的卡齿d221;锁扣d22置入竖直插入空间时,滑动块d5处于正常静置状态并且滑动块d5头端挡在锁扣d22的置入方向上,此时将滑动块d5向外拉出,给锁扣d22让位,同时锁扣d22继续完全置入竖直插入空间中,再把滑动块d5往回推入并且滑动块d5的底面与锁扣d22的卡齿d221相抵合,阻止锁扣d22退出。滑动块d5上设有滑动复位扭簧d51,锁定基座d4上设有位于滑动复位扭簧d51两侧的侧开槽d41,滑动复位扭簧d51的两端分别设有置入两个侧开槽d41中的延伸段;滑动块d5前端设有用于供锁扣d22下压施力的倾斜面d54,由于倾斜面d54的存在,锁扣d22置入竖直插入空间时会压向倾斜面d54,从而对滑动块d5产生水平方向的分力,使得滑动块d5会受压退出自动让位。滑动块d5上设有用于供滑动复位扭簧d51套接固定的柱体d52,柱体d52上可设置防止滑动复位弹簧d51脱出的帽体;滑动块d5尾端还连接有拉柄,拉柄端部设有拉帽,水平滑动空间贯穿至锁定基座d4外部,拉柄伸出锁定基座d4。滑动块d5尾端还连接有滑动限位块d53,拉柄同时穿过滑动限位块d53,滑动空间贯穿至锁定基座d4外部,滑动限位块d53始终位于锁定基座d4外部并可与锁定基座d4外表面相抵,从而限定滑动块d5向内滑动的最大距离,避免过度内插而产生问题。

见图10、图11、图12,启闭装置包括架体D20,架体D20上设有左侧板D201和右侧板D202,左侧板D201上设有用于打开清洗容器盖体d2的开盖机构,右侧板D202上设有用于关闭清洗容器盖体d2的合盖机构;开盖机构包括开盖用伺服电机D203、连接于开盖用伺服电机D203的开盖用联轴器D2031、连接于开盖用联轴器D2031的开盖用丝杆D2032、连接于开盖用丝杆D2032的开盖用走座D2033和一端连接于开盖用走座D2033而另一端连接有开锁器的开盖用走架D2034;开锁器包括开锁框体D2035和设于开锁框体D2035内的空心走道D20351,开锁框体D2035的靠近右侧板D202的一侧的侧挡壁上设有与空心走道D20351相通的拉柄卡道D20352,拉柄卡道D20352将该侧挡壁分隔为上侧挡壁D20353与下侧挡壁D20354;上侧挡壁D20353和/或下侧挡壁D20354的内表面由一端至另一端逐渐向开锁框体D2035上与该侧挡壁相对的另一侧挡壁倾斜;合盖机构包括合盖用伺服电机D204、连接于合盖用伺服电机D204的合盖用联轴器D2041、连接于合盖用联轴器D2041的合盖用丝杆D2042、连接于合盖用丝杆D2042的合盖用走座D2043和一端连接于合盖用走座D2043而另一端连接有压盖器的合盖用走架D2044;压盖器包括连接于合盖用走架D2044的安装架D2045和设于安装架D2045上的压轮D2046。安装架D2045上设有倾斜安装板D2047,压轮D2046设于倾斜安装板D2047上。安装架D2045上还设有用于侧向顶推清洗容器盖子的侧推块D2048。侧推块D2048上设有侧推球面D2049。有些情况下,盖体d2倾斜打开状态的位置可能难以与压轮D2046有效接触,此时侧推块D2048可以配合转盘转动将盖体d2侧向推移到适当位置,以使得压轮D2046能够顺利接触并下压盖体d2。

实际工作中,清洗容器固定在第二转盘D10上,当转到适当位置可停住,开盖用伺服电机D203启动,最终开盖用走架D2034会向第二转盘D10移动,带动开锁框体D2035同步移动,之后清洗容器的拉柄会卡入拉柄卡道D20352中,拉柄端部的拉帽会与上侧挡壁D20353、下侧挡壁D20354的内表面贴合,上侧挡壁D20353和/或下侧挡壁D20354的内表面由一端至另一端逐渐向开锁框体D2035上与该侧挡壁相对的另一侧挡壁倾斜,此处的“一端至另一端”即由清洗容器方向或者第二转盘D10方向至架体D20方向,以使得拉柄在与拉柄卡道D20352的相对运动中,拉帽逐渐被上侧挡壁D20353和/或下侧挡壁D20354的倾斜内表面拉动,拉柄随之被拉出从而使滑动块d5不再与盖体d2上的锁扣d22相固定,盖体d2随即因转动复位扭簧而处于打开状态;然后,将生物芯片放入清洗容器中,合盖用伺服电机D204启动,最终合盖用走座D2043会向第二转盘D10方向移动,带动安装架D2045同步移动,压轮D2046接触倾斜着的盖体d2背面,并逐渐将打开着的盖体d2压下直至盖上。开盖用走架D2034和合盖用走架D2044可由多个连杆连接组成。

见图13,第三固定挡块C101设置成两两成对的竖直块体,第三固定挡块C101之间形成生物芯片放置空间,第三固定挡块C101上设有生物芯片竖向导引槽C1011,以便于将生物芯片准确稳当地置入,生物芯片被卡放在两个第三固定挡块C101之间;第三转盘C10下方连接有转动柱C201,转动柱C201内部设有转动轴承C202和与转动轴承C202配合的中心轴C203,中心轴C203下方连接有法兰盘C207,法兰盘C207及伺服电机C205均设于支撑台板C50上,设于中心轴C203外的转动轴承C202可采用角接触轴承;竖直往复运动机构C30包括依次穿过中心轴C203及第三转盘C10的竖直导杆C305和用于使竖直导杆C305进行竖直往复运动的竖直导杆驱动机构;冲洗框架C40包括连接于竖直导杆C305的第一框架及第二框架,第一框架上设有第一喷嘴C407,第二框架上设有第二喷嘴C408。竖直导杆驱动机构包括竖直导杆用步进电机C301、连接于竖直导杆用步进电机C301的竖直导杆用联轴器C302、连接于竖直导杆用联轴器C302的竖直导杆用丝杆C303、连接于竖直导杆用丝杆C303的移动座C306和连接于移动座C306的固定板C304,竖直导杆C305下端连接于固定板C304,中心轴C203内设有与竖直导杆C305配合的直线轴承;第一框架包括连接于竖直导杆C305穿出于第三转盘C10的上部的底座C401和设于底座C401上的安装台C402,第一喷嘴C407设于安装台C402上;第二框架包括连接于竖直导杆C305穿出于第三转盘C10的上部的支撑轴C403、连接于支撑轴C403的顶板C404、连接于顶板C404的立柱C405和连接于立柱C405之间的安装带C406,第二喷嘴C408设于安装带C406上,安装带C406悬置于第三转盘C10上方。第一喷嘴C407和第二喷嘴C408可外接输水软管。第三转盘C10上还设有排水孔C102。竖直导杆C305与支撑轴C403、支撑轴C403与顶板C404之间、顶板C404与立柱C405之间、立柱C405与安装带C406之间各自均可采用螺栓连接方式来连成一体,实现相互固定连接。单元伺服电机及转动柱C201带动第三转盘C10作旋转运动,竖直导杆用步进电机C301及竖直导杆用丝杆C303带动竖直导杆C305进行竖直方向的上下往复运动;竖直导杆C305的竖直运动与第三转盘C10的旋转运动是相互独立的,由上述两种运动相结合,生物芯片的各个部位都能被第一喷嘴C407和第二喷嘴C408进行冲洗,实现对生物芯片的全方位自动化清洗,并且冲洗单元还可以在停用冲洗功能的情况下,利用转盘旋转实现对生物芯片的离心甩干的作用。

见图14、图15、图16,底座分离装置包括底座分离框架B20,底座分离框架B20包括两块底座分离侧板B201、连接两块底座分离侧板B201的底座分离后板B202及底座分离前板B203,底座分离侧板B201及底座分离后板B202、底座分离前板B203共同形成底座分离纵向空间,底座分离纵向空间包括上部底座导引腔和下部底座回收腔;上部底座导引腔和下部底座回收腔可通过底座分离前板B203来界定,底座分离前板B203与底座分离后板B202相对,底座分离前板B203低于底座分离后板B202,相当于下部底座回收腔由底座分离前板B203、底座分离后板B202和底座分离侧板B201围成,而上部底座导引腔由底座分离后板B202和底座分离侧板B201围成,上部底座导引腔没有底座分离前板B203阻挡而与外界相通;底座分离后板B202上连接有底座导引杆B204,底座导引杆B204从上部底座导引腔延伸向外部空间,即底座导引杆B204垂直于底座分离后板B202设置,底座分离侧板B201上设有与上部底座导引腔内外相通的底座导引通道B2011、与底座导引通道B2011配合的底座托引段B2018和与底座导引通道B2011配合工作的生物芯片夹紧机构及底座解锁机构,底座导引杆B204上设有导引滑座B2045,导引滑座B2045上连接有安装臂B2041,安装臂B2041上设有底座机械抓手B2042和用于对生物芯片夹紧机构施力的联动器。底座机械抓手B2042将容置底座b1抓送到底座托引段B2018上,沿着底座导引通道B2011进入上部底座导引腔中,联动器可带动生物芯片夹紧机构实现对生物芯片的顶紧夹持。安装臂B2041外连接有牵引机构,牵引机构包括牵引用电机B205、连接于牵引用电机B205的牵引用联轴器、连接于牵引用联轴器的牵引用丝杆B2051、连接于牵引用丝杆B2051的连接座B2052和一头连接于连接座B2052而另一头连接于安装臂B2041的传动杆架B2053。

生物芯片夹紧机构包括设于底座分离侧板B201上的轴座B2012、置入轴座B2012中且由上部底座导引腔穿过底座分离侧板B201的活动轴B2013、铰接于活动轴B2013的位于底座分离侧板B201外的一端的活动杠杆B2014、连接于活动杠杆B2014的生物芯片顶杆B2015和固定连接于底座分离侧板B201且铰接于活动杠杆B2014中部的支撑轴B2016;生物芯片顶杆B2015穿过底座导引通道B2011;底座导引通道B2011上设有挡板,生物芯片顶杆B2015穿过挡板,生物芯片顶杆B2015上套设有与挡板相抵的复位用弹簧;活动轴B2013、活动杠杆B2014、生物芯片顶杆B2015、支撑轴B2016利用杠杆原理,当活动轴B2013向侧板外动作时,活动杠杆B2014受力而绕着支撑轴B2016做一定角度的旋转,从而使得生物芯片顶杆B2015随同通过底座导引通道B2011向上部底座导引腔移动,并顶住位于其中的生物芯片。支撑轴B2016可通过固定连接于底座分离侧板B201的固定座、固定板等进行固定。联动器包括固定连接于安装臂B2041上的顶推主体B2043和设于顶推主体B2043上用于将活动轴B2013由上部底座导引腔向底座分离侧板B201外推出的顶推面B2044;顶推面B2044抵触到活动轴B2013一端部,将活动轴B2013向外推动,从而使得前述生物芯片夹紧机构的杠杆原理生效。

底座解锁机构包括固定连接于底座分离侧板B201的解锁框体B2017和设于解锁框体B2017内的中空走道B20171,解锁框体B2017靠近上部底座导引腔一侧的侧壁上设有与中空走道B20171相通的锁柄卡道B20172,锁柄卡道B20172将该侧壁分隔为上侧壁B20173与下侧壁B20174;上侧壁B20173和/或下侧壁B20174的内表面由远离底座分离后板B202一端至靠近底座分离后板B202一端逐渐向中空走道B20171倾斜;这样使得锁柄在卡入锁柄卡道B20172后,由于上侧壁B20173、下侧壁B20174的倾斜内表面的存在,容置底座b1越向底座分离后板B202移动,锁柄就越是被往外拉,最终锁柄连同压着生物芯片的移动块b22被彻底拉出,不再锁定生物芯片,生物芯片由生物芯片夹紧机构夹持,容置底座b1则被分离。上侧壁B20173还设有相对于下侧壁B20174的靠近底座分离后板B202一侧的延长段;在容置底座b1的锁柄被完全拉开时,不会因下侧壁B20174而被阻挡,继而能够使整个容置底座b1能顺利掉入下部底座回收腔中。底座托引段B2018包括设于底座分离侧板B201内表面的分别位于底座导引通道B2011上、下两侧的上段B20181及下段B20182;上段B20181设有相对于下段B20182的靠近底座分离后板B202一侧的加长段,加长段上设有底座挤推头B20183;挤推头B2018碰触到容置底座b1并对其挤压施力,最终使容置底座b1顺利被脱下落入下部底座回收腔中。

见图17、图18、图19,芯片分离装置包括传动用电机、连接于传动用电机的主动齿轮、用于与主动齿轮同步转动的从动齿轮和连接主动齿轮与从动齿轮的传动带;芯片分离装置还包括芯片分离架B30、用于将生物芯片送入芯片分离架的第一抓取机构和配合第一抓取机构用于夹持生物芯片上单元片的第二抓取机构和用于将生物芯片上下单元片分离的拆分机构,拆分机构及第一抓取机构共同连接于传动带;芯片分离架B30包括两块芯片分离侧板B301和连接两块芯片分离侧板B301的芯片分离后板B302,芯片分离后板B302与芯片分离侧板B301共同形成了芯片分离纵向空间,芯片分离纵向空间包括供第一抓取机构、第二抓取机构及拆分机构配合工作的上部芯片导引腔和用于收容生物芯片上单元片的下部芯片回收腔。芯片分离侧板B301之间还连接有与芯片分离后板B302相对的芯片分离前板B303,上部芯片导引腔和下部芯片回收腔可通过连接于两块侧板B301且与后板B302相对的前板B303进行界定。拆分机构包括连接于传动带的传动杆B304、连接于传动杆B304的连接杆B3041、由传动杆B304带动的第一传动组和由第一传动组带动的第二传动组;连接杆B3041上设有传动齿B30411;第一传动组包括分别设于两个芯片分离侧板B301上的第一轴座B3042、置入两个第一轴座B3042并穿过上部芯片导引腔的第一转轴B3043和连接于第一转轴B3043两端的第一齿轮B3044,其中一个第一齿轮B3044与传动齿B30411啮合连接,也即第一转轴B3043穿过两个芯片分离侧板B301且第一转轴B3043的两端设有两个第一齿轮B3044;第二传动组包括分别设于两个芯片分离侧板B301上的第二轴座B3045、分别置入两个第二轴座B3045并伸入上部芯片导引腔的第二转轴B3046、连接于第二转轴B3046位于上部芯片导引腔内的一端的芯片撬块B3047和连接于第二转轴B3046另一端的第二齿轮B3048,第二齿轮B3048与第一齿轮B3044啮合连接,也即第二转轴B3046设有2个,每个第二转轴B3046一端穿过一芯片分离侧板B301而伸入上部芯片导引腔中,也就有2个芯片撬块B3047同时在左右两边同时撬开生物芯片的上下单元片;第二转轴B3046上还设有位于第二轴座B3045与第二齿轮B3048之间的转轴复位弹簧B30461;第二转轴B3046位于上部芯片导引腔外的一端还设有推柄B3049,推柄B3049上设有万向球B30491;芯片分离侧板B301上设有移动槽B3011,移动槽B3011中穿插有移动杆B30111,移动杆B30111上设有与传动带连接的带动臂B30114,移动杆B30111的两端连接有移动臂B30112,移动臂B30112上连接有用于顶压万向球B30491的压片B30113。

第一抓取机构包括芯片机械抓手B305、连接于芯片机械抓手B305的连接臂B3051和用于带动连接臂B3051的传动臂B3052,传动臂B3052同时连接于传动带;传动臂B3052与连接臂B3051之间设有防过度带动机构,防过度带动机构包括连接于连接臂B3051的基板B3053和一端连接于基板B3053而另一端连接于传动臂B3052的拉簧B3054;芯片分离侧板B301上设有用于阻挡基板B3053的限位挡块B3055,意即当芯片机械抓手B3052将生物芯片引送到位后,通过基板B3053与限位挡块B3055的抵触停止继续引送动作,而拉簧B3054可继续被拉长以允许传动臂B3052继续随传动带运动,因为传动带此时仍要继续运动以带动前述的传动杆B304、带动臂B30114,来完成它们所属机构的动作。

第二抓取机构包括设于芯片分离后板B302上的基座B306、连接于基座B306的拉杆B3061、铰接于拉杆B3061头端的分别偏向两块芯片分离侧板B301的两个支杆B3062和分别铰接于两个支杆B3062的两块芯片夹板B3063;芯片夹板B3063共同滑动连接有导杆B3064,导杆B3064两端固定连接于芯片分离侧板B301,导杆B3064上套设有位于芯片夹板B3063之间的夹板复位弹簧B3065,芯片夹板B3063可沿着导杆B3064作相向运动,拉杆B3061外连接有拉动机械,如气缸等装置。芯片分离侧板B301上位于上部底座导引腔内的一侧设有相互独立的上半导引槽体B307及下半导引槽体B308,上半导引槽体B307与下半导引槽体B308共同形成芯片导引槽道,上半导引槽体B307连接有穿出芯片分离侧板B301外的上复位挡块B3071,下半导引槽体B308连接有穿出芯片分离侧板B301外的下复位挡块B3081;芯片分离侧板B301上位于上部底座导引腔外一侧的表面设有位于上复位挡块B3071上方的上定位挡块B3012及位于下复位挡块B3081下方的下定位挡块B3013,上定位挡块B3012、上复位挡块B3071、下复位挡块B3081、下定位挡块B3013共同穿接有复位杆B3014,上定位挡块B3012、下定位挡块B3013分别与复位杆B3014固定连接,上复位挡块B3071、下复位挡块B3081分别与复位杆B3014滑动连接;复位杆B3014上套设有位于上复位挡块B3071与上定位挡块B3012之间以及位于下复位挡块B3081与下定位挡块B3013之间的复位弹簧B3015。上复位挡块B3071及下复位挡块B3081可沿着复位杆B3014滑动,从而实现上半导引槽体B307和下半导引槽体B308的相向运动,在生物芯片被撬开时能同时适应性地相对远离,使芯片导引槽道上下宽度变大。

实际工作时,传动带带动芯片机械抓手B305将生物芯片沿着芯片导引槽道导送进上部芯片导引腔中;在生物芯片即将要到位停止之前,传动带带动压片B30113顶压万向球B30491,从而使得推柄B3049带动第二转轴B3046并连同第二齿轮B3048及芯片撬块B3047开始伸入动作,直至伸入生物芯片侧部结构中的间隔缝隙中;接着传动带再带动第一传动组,第一传动组带动第二传动组,最终使得芯片撬块B3047开始转动,作撬开动作;然后生物芯片的上下单元片被芯片撬块B3047分离,下单元片能被芯片机械抓手B305通过芯片导引槽道引送出去,而上单元片由芯片夹板B3063松开,掉落入下部芯片回收腔中。

整个系统将生物芯片复杂的应用工艺过程,分解为加样后温育反应、清洗容器内浸洗、全方位冲洗、自动卸下容置底座b1、自动撬开生物芯片上下单元片、离心甩干的子过程,利用升降二维机械臂在温育反应单元、浸洗单元、冲洗单元、后处理单元之间转移生物芯片及容置底座b1,实现各个单元之间的并行作业或者串行作业。

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