一种离心瓶自动点震机

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及一种离心瓶自动点震机。

背景技术

贴壁细胞培养的时候贴附在培养皿表面，可以持续增殖，直到增殖到细胞铺满整个细胞工厂表面，这时可以将细胞工厂中的细胞消化收集。

细胞收集完成后，经过离心和去上清的操作。很多细胞还是成团或者连片的状态，需要采用震荡的方式将细胞团分离。目前常用的是移液器吹打和手动涡轮振荡器震荡。

吹打和震荡过程为人工操作，存在效率低下、操作不稳定的情况。同时多个离心瓶操作存在劳动强度大，其他离心瓶等待时间过长的问题。

因此，有必要设计一种新的装置，实现离心瓶的自动点震操作。新的装置无需人工操作，降低污染风险，且提高效率和降低了成本。

发明内容

本发明目的在于提供一种离心瓶自动点震机，其能实现自动化操控系统中离心瓶自动点震。

为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：一种离心瓶自动点震机，包括点震单元，所述点震单元包括：

驱动机构，具有输出转动力矩的输出轴；

点震偏心盘，以偏心方式设于所述输出轴的输出端，并进行以所述输出轴为轴线的转动；定义，所述偏心方式为所述点震偏心盘的轴线与所述输出轴的轴线之间平行设置，并具有设定间距；

离心瓶夹具，以相对于所述点震偏心盘具有轴向方向弹性自由度的方式设置于所述点震偏心盘上；定义，所述轴向为平行于所述输出轴的轴线的方向。

作为本申请改进的技术方案，所述点震偏心盘通过曲轴安装于所述输出轴的输出端；所述输出轴通过联轴器带动所述曲轴转动。

作为本申请改进的技术方案，所述点震偏心盘通过轴承安装于所述曲轴上，所述点震偏心盘被弹性连接于所述离心瓶自动点震机壳体的内壁。

作为本申请改进的技术方案，所述点震单元有若干个，若干个点震单元均匀布设；所述点震单元中的所述点震偏心盘通过轴承安装于所述曲轴上，相邻两点震偏心盘之间弹性连接。

作为本申请改进的技术方案，所述点震单元有若干个，各点震单元中任意相邻的两点震单元中的点震偏心盘具有不同的起始转动角度，并且各点震单元中的点震偏心盘的起始角度采用对称式设计。

作为本申请改进的技术方案，所述离心瓶夹具具有底座、离心瓶支撑座以及弹性夹持件；所述离心瓶支撑座集成设于所述底座上，并且其上表面部分内陷形成有匹配于所述离心瓶底部的底部定位部；所述弹性夹持件具有若干个立柱以及至少一辅助环；所述若干个立柱的一端环绕于所述离心瓶支撑座固定于所述底座上形成一离心瓶侧面夹紧结构，每个立柱的另一端均反向折弯形成一增强环；所述辅助环环绕于所有立柱，并连接所有立柱的下部。

作为本申请改进的技术方案，还包括若干个带有突部的导向销，所述点震偏心盘上环状布设有若干个通孔，所述导向销的一端固定于所述离心瓶夹具的底部，另一端贯穿所述通孔后被自身的突部限位；同时，所述导向销在位于所述离心瓶夹具的底部与所述点震偏心盘之间的段上设有弹簧。

作为本申请改进的技术方案，所述驱动机构设置有归零装置。

作为本申请改进的技术方案，还包括外保护装置，所述外保护装置具有相邻设置的离心瓶放置台与离心瓶点震区；所述点震单元通过点震基板布置于所述离心瓶点震区。

作为本申请改进的技术方案，所述离心瓶点震区在所述离心瓶点震单元的上方布设有机盖，所述机盖上配设有自动开盖机构，并且在机盖覆盖于所述离心瓶点震单元上时，机盖与所述离心瓶点震单元所承载的离心瓶顶部相接触。

有益效果：

由以上技术方案可知，本发明的技术方案提供了一种离心瓶自动点震机，其通过点震偏心盘的在伺服电机带动下的圆周运动以及在轴向方向的弹性自由度实现震荡。这里采用伺服电机控制能够满足机器臂与点震单元的配合操作实现离心瓶的自动化点震操作。

本申请离心瓶通过离心瓶夹具定位固定在点震偏心盘上，通过点震偏心盘实现高频的震荡实现离心瓶点震。能够实现多个离心震荡装置同时进行，独立控制，大幅提高点震效率。

本申请点震偏心盘采用伺服控制（伺服电机驱动）和位置控制（确定转动起始位置，归零设置），可以保证点震后的相位位置唯一，保证了和机器人配合所需的重复定位精度。

本申请点震单元点震强度由伺服电机进行实时控制，可以实现点震的速度的实时调整。

本申请多个点震单元，控制起始角度对称设计，实现震荡角度相位差控制，保证整个震荡的动平衡，有效减少机台震动。

本申请机盖配置自动开盖装置，使用时，自动开盖，放入离心瓶后，自动闭盖，同时在点震过程中将离心瓶盖压住，保持震荡时离心瓶的姿态避免跳动。

本申请采用离心瓶放置台和离心瓶点震区合一的结构，大幅减少离心瓶震荡带来的设备震动。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1 绘示本申请离心瓶自动点震机的整体结构示意图；

图2 绘示本申请点震单元的结构示意图；

图3 绘示本申请曲轴的结构示意图；

图4 绘示本申请若干个点震单元的布设结构示意图；

图5 绘示本申请点震偏心盘起始角度设计示意图；

图中：1、离心瓶放置架；2、接头；3、机盖；4、驱动机构；5、点震偏心盘；6、离心瓶夹具；61、底座；62、离心瓶支撑座；63、弹性夹持件；64、增强环；65、辅助环；7、点震基板；8、曲柄；9、主轴。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。除非另作定义,此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

如图1-2所示，本申请提供一种离心瓶自动点震机，其将离心瓶通过离心瓶夹具6固定于点震偏心盘5上，点震偏心盘5在驱动机构4带动下的圆周运动以及运动过程中点震偏心盘5在轴向方向的弹性自由度实现伺服电机控制下的震荡。其通过选用驱动机构4能够实现震荡相位可控，各离心瓶独立被夹持固定可实现多个离心瓶同时点震，另，通过检测装置的设计能采用机器臂进行自动化控制点震。

为了更好的解释本申请的技术方案，下面结合具体的实施例进行详细地说明。

如图1所示的本申请离心瓶自动点震机，实际应用中，设有外保护装置。区别于现有技术的是，本申请的所述外保护装置具有相邻设置的离心瓶放置台与离心瓶点震区；所述点震单元通过点震基板7布置于所述离心瓶点震区。通过离心瓶放置台与离心瓶点震区合一设置，实现利用离心瓶放置台处的离心瓶重量区减缓点震过程中外点震机的整体震动。同时，合一设置，方便自动化产线中的点震进程，使得机器臂能够快速取拿离心瓶进行点震。而离心瓶放置台可设置为具有多个离心瓶放置位点，每个离心瓶放置位点放置一离心瓶放置架1，所述离心瓶放置架1上能够承载多个离心瓶。本实施例中离心瓶放置架1可采用现有技术的离心瓶放置架1，改进的是在离心瓶放置架1的侧面设有一供机器臂抓取的接头2，所述接头2的型号根据机器臂的操作手确定。

同时，在一些实施例中，为了避免点震过程中离心瓶被震出，也为了方便实现自动化控制，所述离心瓶点震区在所述离心瓶点震单元的上方布设有机盖3，所述机盖3上配设有自动开盖机构，并且在机盖3覆盖于所述离心瓶点震单元上时，机盖3与所述离心瓶点震单元所承载的离心瓶顶部相接触。所述机盖3包括外盖体与外盖体驱动装置；所述外盖体通过外盖体驱动装置安装于离心瓶点震区上方。

所述外盖体驱动装置包括转动电机、连接于所述转动电机输出轴的转动轴以及用于检测转动轴转动角度的磁感应角度传感器。具体应用时通过获取磁感应角度传感器能获取全自动离心机的开合度。由于全自动产线中，外盖仅有全开与全闭两种状态，故所述机盖3上还设有外盖体打开限位开关与外盖体关闭限位开关。外盖体的打开限位开关与关闭限位，可采用直动式限位开关、滚轮式限位开关或者微动开关式行程限位开关。

如图2所示的离心瓶自动点震机的点震单元，所述点震单元包括：驱动机构4、点震偏心盘5以及离心瓶夹具6。

所述驱动机构4具有输出转动力矩的输出轴。在一些实施例中，如应用于非自动化场景，则驱动机构4选用任何能够带动输出轴转动的电机即可，如步进电机、单相电机等。但应用于自动化产线时，需根据细胞点震特性选用伺服电机驱动，每个伺服电机配置一个零位开关以方便机器臂精准放置离心瓶；同时，伺服电机的功率选为50w至1000w，为了适应细胞生产，优选为100w。具体安装时，所述驱动机构4可采用支架悬挂于前述点震基板7下，所述点震基板7为所述驱动机构4提供基础支撑力。

所述点震偏心盘5以偏心方式设于所述输出轴的输出端，并进行以所述输出轴为轴线的转动；定义，所述偏心方式为所述点震偏心盘5的轴线与所述输出轴的轴线之间平行设置，并具有设定间距。在一些实施例中，具体应用时，所述点震偏心盘5通过曲轴安装于所述输出轴的输出端；所述输出轴通过联轴器带动所述曲轴转动。为了避免产生过大震荡导致细胞损坏，如图3所示，曲轴的主轴9的轴线与曲柄8的轴线间距0.1mm-10mm。尺寸根据具体离心瓶大小设定。

优选地，为了实现所述点震偏心盘5进行以偏心的方式进行以所述输出轴为轴线的转动，所述曲轴的主轴9通过轴承安装于一点震基板7（即前述点震基板7）上，所述点震基板7为所述点震单元提供整体支撑力。所述曲柄8通过另一轴承安装于点震偏心盘5上。为了避免点震偏心盘5发生相对于曲柄8的转动，点震偏心盘5的底部可通过弹性元件连接于离心瓶自动点震机壳体的内壁；或者点震偏心盘5的底部可通过弹性元件连接于上述点震基板7上；或者，当有多个点震单元时，多个点震单元均匀布设，相邻两点震偏心盘5之间采用弹簧弹性连接。为了方便弹性连接，所述点震偏心盘5的底部设有弹性元件连接部。弹性连接主要实现在点震过程中点震偏心盘5不发生相对于自身轴线的转动，仅随曲轴进行圆周转动。同时，在弹性连接能够增强点震效果，尤其是驱动机构4启动转动时，点震偏心盘5受到曲轴驱动以及弹性元件的弹性阻力，能够发生第一次震荡。

离心瓶夹具6以相对于所述点震偏心盘5具有轴向方向弹性自由度的方式设置于所述点震偏心盘5上；定义，所述轴向为平行于所述输出轴的轴线的方向。

在一些实施例中，可以采用现有技术中能够实现该功能的离心瓶夹具6。也可采用如下技术方案，所述离心瓶夹具6具有底座61、离心瓶支撑座62以及弹性夹持件63；所述离心瓶支撑座62集成设于所述底座61上，并且其上表面部分内陷形成有匹配于所述离心瓶底部的底部定位部（一般为倒圆锥体结构）；所述弹性夹持件63具有若干个立柱以及至少一辅助环65；所述若干个立柱的一端环绕于所述离心瓶支撑座62固定于所述底座61上形成一离心瓶侧面夹紧结构（其大小匹配与离心瓶的大小），每个立柱的另一端均反向折弯形成一增强环64；所述辅助环65环绕于所有立柱，并连接所有立柱的下部。具体使用时，机器臂将离心瓶插入离心瓶侧面夹紧结构中，在点震过程中，增强环64的向内的面将对离心瓶的瓶颈处产生夹持力。同时采用环状体做增强环64能够有效保证夹持强度，避免点震过程中离心瓶的脱落。

优选地，为了降低整体重量，所述底座61采用环状支撑件与被所述环状支撑件支撑的平面构成，所述平面部分上突形成一突起，该突起的表面部分相对突起下陷形成所述离心瓶底部的底部定位部，该突起与该离心瓶底部的底部定位部共同形成了所述离心瓶支撑座62。此种结构保证底座61与所述离心瓶支撑座62能够一体成型，节省成本，并降低点震机自身重量。

而为了实现离心夹具相对于点震偏心盘5具有轴向方向的弹性自由度，主要通过如下方式实现：

其一，所述离心瓶夹具6的底座61通过橡胶片连接，或者橡胶材质的碟簧连接。

其二，也可采用所述点震偏心盘5上环状布设有若干个通孔，沿所述通孔布设具有突部的导向销。导向销的一端固定于所述离心瓶夹具6的底部，另一端贯穿所述通孔后被自身的突部限位。同时，所述导向销在位于所述离心瓶夹具6的底部与所述点震偏心盘5之间的段上设有弹簧。

上述两种方式实现离心瓶夹具6相对于点震偏心盘5具有轴向方向的一个自由度。

在一些实施例中，为了辅助机器臂的操作，每个离心瓶夹具6上设有一个检测装置，以检测该离心瓶夹具6上是否承载有离心瓶。所述检测装置采用重力传感器或者光电传感器。当采用重力传感器时将重力传感器布设于所述离心瓶底部的底部定位部处。当采用光电传感器时，将光电传感器布设于所述底座61上，其高度保证离心瓶位于所述光电传感器的光电检测路径上。

如图4所示的多个点震单元的集成。为了实现批量离心，本申请还可以将多个点震单元进行集成。

集成过程中，由于每个点震单元将产生一个独立的震动，会使得离心瓶自动点震机整体会有大的振幅。为了克服这种技术弊端，本申请设计时采用如下两种方式。

其一，整体设计，即本申请的离心瓶自动点震机具有外保护装置（也即外壳体），所述外保护装置具有相邻设置的离心瓶放置台与离心瓶点震区；所述点震单元通过点震基板7布置于所述离心瓶点震区。通过离心瓶放置台与离心瓶点震区的合一结构，大幅减少离心瓶震荡带来的设备震动。

其二，所述点震单元有若干个，若干个点震单元均匀布设，并被点震基板7支撑；所述点震单元中的所述点震偏心盘5通过轴承安装于所述曲轴上，相邻两点震偏心盘5之间弹性连接。同时，所述点震单元有若干个，若干个点震单元在伺服电机处于零位时，各点震单元中任意相邻的两点震单元中的点震偏心盘5具有不同的起始转动角度（以曲柄8的一个位置为零位，点震偏心盘5相对该零位的转动角度）各点震单元中的点震偏心盘5的起始角度采用对称式设计（如图5所示）。即当若干个点震单元并排设计时，并列布设的两个点震单元的点震偏心盘5起始角度对称，并且在使用过程中始终能够保持角度对称(如并列的两个点震偏心盘5一个为相对零位正向转动60°，另一个则反向转动60°)。利用起始角度的偏差带来的震荡过程中的震荡相位差变化，最终使得所有的震荡相位之间能互相弥补抵消，以使得整体的震荡平衡，减少离心瓶自动点震机的震动。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。