一種伺服式滴定管的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種伺服式滴定管，包括外殼和一個儲液筒，外殼內設置有一個滴定管電機；滴定管電機的輸出軸上固定有一個主動齒輪，主動齒輪上配置有一個由主動齒輪驅動的從動齒輪；從動齒輪固定于外殼內部，且從動齒輪的中心部位開設有與從動齒輪同軸的圓柱形腔，圓柱形腔的內壁上開設有內螺紋，一根直桿從從動齒輪的圓柱形腔中穿過，直桿包括螺紋段、第一光桿段和第二光桿段，直桿的螺紋段與圓柱形腔的內螺紋之間以螺紋配合的方式相配合；儲液筒的上端固定卡在外殼的內部，直桿的第一光桿段和第二光桿段都插入于儲液筒的內腔中。本發明的一種伺服式滴定管，具有可以自動提取一定量的液體、取液精度高等優點。
【專利說明】一種伺服式滴定管

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種伺服式滴定管。

【背景技術】
[0002] 在糧食、食品等的運輸、存儲環節中，經常需要隨機進行取樣檢測，以便準確地掌 握糧食的品質，及時發現糧食品質問題，以采取相應的解決措施。目前，還常常需要對一些 糧食或食物進行基因分析，以確認是否為轉基因糧食或食物。這種基因分析的過程中，對糧 食或食物的取樣要求比較嚴格，取樣后的樣品還要粉碎（固體樣品）、添加試劑、離心處理、 加熱或者降溫等處理后，才能進行檢測和分析。
[0003] 在檢測的過程中，常常需要對液體樣品進行定量抽取。傳統方式為手工處理，由工 作人員用帶有刻度的量筒、滴定管等器材，獲取液體樣品。但是，這種采用量筒或滴定管的 獲取樣品過程中，所取的液體體積需要工作人員通過量筒或者滴定管上的讀數讀出，讀數 時要求工作人員的視線與液面平齊，才能比較準確地讀取數字。由于采用手動取液的方式， 取液時存在或多或少的誤差，這就需要反復多次的取液，才能確保取液量精確。人工讀取數 字時，如果工作人員的視線不能與液面平齊，將會存在一定的取液誤差，很難確保取液量精 確。總之，這種人工手動取液的方式，存在有費時費力、取液效率低、取液量的精確度較低、 勞動強度高等問題。


【發明內容】

[0004] 本發明是為避免上述已有技術中存在的不足之處，提供一種伺服式滴定管，以實 現液體樣品的自動獲取、提高液體樣品的取液量精確度。
[0005] 本發明為解決技術問題采用以下技術方案。
[0006] -種伺服式滴定管包括外殼和一個儲液筒，所述外殼內設置有一個滴定管電機； 所述滴定管電機的輸出軸上固定有一個主動齒輪，所述主動齒輪上配置有一個由所述主動 齒輪驅動的從動齒輪；所述從動齒輪固定于所述外殼內部，且所述從動齒輪的中心部位開 設有與所述從動齒輪同軸的圓柱形腔，所述圓柱形腔的內壁上開設有內螺紋，一根直桿從 所述從動齒輪的圓柱形腔中穿過，所述直桿包括螺紋段、第一光桿段和第二光桿段，所述直 桿的螺紋段與所述圓柱形腔的內螺紋之間以螺紋配合的方式相配合。
[0007] 所述儲液筒的上端固定卡在所述外殼的內部，所述直桿的第一光桿段和所述第二 光桿段都插入于所述儲液筒的內腔中；所述儲液筒包括上筒和下筒；所述第一光桿段位于 所述上筒的內腔之中，所述第二光桿段位于所述下筒的內腔中，所述下筒的內腔用于存儲 液體。
[0008] 所述儲液筒的下筒的下端設置有一個取液頭。
[0009] 所述外殼包括第一殼體和第二殼體，所述第一殼體和第二殼體相互扣合后構成所 述外殼。
[0010] 所述儲液筒的上筒的外周面的遠離所述下筒的一端上開設有上筒卡槽；所述外殼 的內部設置有筋板，所述上筒卡槽卡設在所述筋板上，使得所述儲液筒能夠卡接在所述外 殼之內。
[0011] 與已有技術相比，本發明有益效果體現在：
[0012] 本發明的一種伺服式滴定管，由所述滴定管電機帶動所述主動齒輪轉動，主動齒 輪帶動從動齒輪；所述從動齒輪的圓柱形腔的內螺紋和所述直桿的螺紋段構成類似絲杠螺 母的結構；直桿的下段的兩個光桿段與所述儲液筒的上筒和下筒之間構成類似注射器的結 構，通過作為活塞的直桿的兩個光桿段的直線移動，可使得下筒的下方的取液頭吸取液體。 滴定管電機采用步進電機，所述從動齒輪與所述直桿的螺紋段之間采用精密的螺紋配合， 可以很精確地控制液體的吸取量，取液量的精度非常高。
[0013] 本發明的一種伺服式滴定管，具有可以自動提取一定量的液體、取液精度高等優 點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為本發明的一種伺服式滴定管的立體圖。
[0015] 圖2為圖1的伺服式滴定管的爆炸圖。
[0016] 圖3為圖2的伺服式滴定管的儲液筒和直桿的主視圖。
[0017] 圖4為圖3的伺服式滴定管的儲液筒和直桿的A-A剖視圖
[0018] 圖5為應用了本發明的一種伺服式滴定管的樣品自動處理系統的立體圖。
[0019] 圖6為圖5中的試管托架的立體圖。
[0020] 圖7為圖6中的試管托架的爆炸圖。
[0021] 圖8為圖5中的機械手系統的立體圖。
[0022] 圖9為圖8的機械手系統的爆炸圖。
[0023] 圖1?圖9中標號為：1工作臺，101臺面，1011第一側，1012第二側，2樣品預處 理裝置，201支架，202試管托架，2021底架，2022升降凸臺，2023托架驅動電機，2024立柱， 2025托架絲桿，2026凹槽，203樣品粉碎裝置，2031粉碎電機，2032粉碎頭，204固定架，3 樣品離心裝置，4樣品溫控裝置，5機械手系統，501機械手，5011第一機械臂，5012第二機 械臂，5013第一機械手電機，5014第二機械手電機，5015機械手夾鉗，502機械手固定裝置， 5021底座，50211底座卡槽，5022頂板，5023立架，5024堅直導軌，5025堅直運動驅動電機， 5026齒條，5027齒輪，5028水平導軌，503機械手平移導軌，504堅直絲杠，505機械手卡座， 506, 507, 508,6檢測裝置，7試管，701試管架，8伺服式滴定管，801外殼，80101第一殼體， 80102第二殼體，802儲液筒，80201上筒，80202下筒，803滴定管電機，804主動齒輪，805從 動齒輪，80501圓柱形腔，806直桿，80601螺紋段，80602第一光桿段，80603第二光桿段，807 取液頭，808上筒卡槽，809筋板，9試劑添加滴定管，10取液滴定管，11機械手系統平移驅動 電機，12機械手平移驅動齒輪，13齒條。
[0024] 以下通過【具體實施方式】，并結合附圖對本發明作進一步說明。

【具體實施方式】
[0025] 參見圖1?圖4, 一種伺服式滴定管，包括外殼801和一個儲液筒802,所述外殼 801內設置有一個滴定管電機803 ;所述滴定管電機803的輸出軸上固定有一個主動齒輪 804,所述主動齒輪804上配置有一個由所述主動齒輪804驅動的從動齒輪805 ;所述從動 齒輪805固定于所述外殼801內部，且所述從動齒輪805的中心部位開設有與所述從動齒 輪805同軸的圓柱形腔80501，所述圓柱形腔80501的內壁上開設有內螺紋，一根直桿806 從所述從動齒輪805的圓柱形腔80501中穿過，所述直桿806包括螺紋段80601、第一光桿 段80602和第二光桿段80603,所述直桿806的螺紋段80601與所述圓柱形腔80501的內螺 紋之間以螺紋配合的方式相配合。
[0026] 所述儲液筒802的上端固定卡在所述外殼801的內部，所述直桿806的第一光桿 段80602和所述第二光桿段80603都插入于所述儲液筒802的內腔中；所述儲液筒802包 括上筒80201和下筒80202 ;所述第一光桿段80602位于所述上筒80201的內腔之中，所述 第二光桿段80603位于所述下筒80202的內腔中，所述下筒80202的內腔用于存儲液體。
[0027] 所述儲液筒802的下筒80202的下端設置有一個取液頭807。
[0028] 所述外殼801包括第一殼體80101和第二殼體80202,所述第一殼體80101和第二 殼體80202相互扣合后構成所述外殼801。
[0029] 所述儲液筒802的上筒80201的外周面的遠離所述下筒80202的一端上開設有上 筒卡槽808 ;所述外殼801的內部設置有筋板809,所述上筒卡槽808卡設在所述筋板809 上，使得所述儲液筒802能夠卡接在所述外殼801之內。
[0030] 所述外殼內的上端，設置有兩個卡板；所述從動齒輪設置在兩個卡板之間，從動齒 輪的兩側分別設置有一個軸承，從動齒輪的兩側的突出端均嵌入在所述軸承內，使得所述 從動齒輪可自如地轉動。
[0031] 需要取液時，由所述滴定管電機帶動所述主動齒輪轉動，主動齒輪帶動從動齒輪； 所述從動齒輪的圓柱形腔的內螺紋和所述直桿的螺紋段構成類似絲杠螺母的結構，從動齒 輪由于是固定在外殼內部的，因此從動齒輪轉動時驅動所述直桿沿著所述從動齒輪的軸向 直線運動；直桿的下段的兩個光桿段與所述儲液筒的上筒和下筒之間構成類似注射器的 結構，通過作為活塞的直桿的兩個光桿段的直線移動，可使得下筒的下方的取液頭吸取液 體。滴定管電機采用步進電機，所述從動齒輪與所述直桿的螺紋段之間采用精密的螺紋配 合，可以很精確地控制液體的吸取量，取液量的精度非常高。
[0032] 本發明的伺服式滴定管8,可用于樣品自動處理系統。如圖5-9,樣品自動處理系 統包括工作臺1，在所述工作臺1的臺面101上設置有樣品預處理裝置2、樣品離心裝置3、 樣品溫控裝置4、機械手系統5、檢測裝置6和試管架701。
[0033] 所述樣品預處理裝置2包括一個支架201和多個試管托架202,在所述支架201上 設置有一個用于粉碎固體樣品的樣品粉碎裝置203和多個伺服式滴定管8 ;所述伺服式滴 定管8包括一個或多個用于向試管7內添加試劑的堅試劑添加滴定管9和一個用于獲取試 管7內的液體的取液滴定管10 ;所述樣品粉碎裝置203和多個伺服式滴定管中的每個所述 伺服式滴定管均通過一個固定架204固定設置于所述支架201之上；在所述樣品粉碎裝置 203的下方，設置一個所述試管托架202 ;所述多個伺服式滴定管中的每一個所述伺服式滴 定管的下方，各設置一個所述試管托架202。
[0034] 所述樣品粉碎裝置203包括粉碎電機2031和由所述粉碎電機2031驅動的粉碎頭 2032 ;所述粉碎電機2031固定于用于固定架204上，所述粉碎頭2032設置于所述粉碎電機 2031的輸出軸上。
[0035] 所述樣品預處理裝置2、樣品離心裝置3、樣品溫控裝置4、試管架檢測裝置6和試 管架701設置于所述工作臺1的臺面101的第一側1011，所述機械手系統5設置于所述工 作臺的臺面101的與所述第一側1011相對的第二側1012。
[0036] 如圖5所示，所述樣品粉碎裝置203、試劑添加滴定管9、取液滴定管10、樣品離心 裝置3、樣品溫控裝置4、檢測裝置6和試管架701由左至右依次設置于所述工作臺臺面的 第一側（圖1中的靠上的一側），所述機械手系統5設置于所述工作臺面的另一側（圖1中 的靠下的一側），以便于隨時將試管在所述樣品粉碎裝置、試劑添加滴定管、取液滴定管、樣 品離心裝置、樣品溫控裝置、檢測裝置6和試管架701之間移動，從而實現整個樣品分處理。 所述試劑添加滴定管9和所述取液滴定管10均采用伺服式滴定管8。
[0037] 具體工作時，由工作人員先將放有固體樣品的試管放在樣品粉碎裝置的下方的試 管托架上，或者直接將液體樣品直接放置在多個試劑添加滴定管的第一個試劑添加滴定管 的下方。由樣品粉碎裝置的所述粉碎裝置將試管內的固體樣品粉碎，而后由機械手系統將 內裝粉碎樣品的試管移動至多個試劑添加滴定管的第一個試劑添加滴定管的下方的試管 托架上。然后由試劑添加滴定管進行第一次試劑添加，再將試管移動至第二個試劑添加 滴定管下，進行第二次試劑添加，如此進行多次試劑添加。最后將試管移動至取液滴定管的 下方，由取液滴定管獲取添加了各種試劑后的試管內的樣品分析所需要的液體（比如上清 液、渾濁液等）。然后由機械手將被取液后的試管取走，放在試管架上，然后由機械手取一 個空試管，將空試管放置在所述取液滴定管的下方，由所述取液滴定管將獲取的液體加入 空試管，從而獲得樣品分析所需要的液體。再由機械手將內裝樣品分析所需要的液體的試 管依次移動至樣品離心裝置、樣品溫控裝置進行離心、溫度控制、洗脫及檢測，從而獲得DNA 實驗所需要的分析樣品。
[0038] 所述樣品自動處理系統的工作方法包括樣品粉碎步驟、試劑添加步驟、取液步驟、 離心步驟、溫控步驟、洗脫步驟及測試步驟；上述步驟根據需要穿插或重復進行。
[0039] 所述樣品粉碎步驟為：將內裝固體樣品的試管放入所述樣品粉碎裝置下方的頂升 式試管托架的升降凸臺上，由托架驅動電機帶動所述升降凸臺上升，使得樣品粉碎裝置的 粉碎頭恰好至于所述試管內，與所述固體樣品相接觸；所述粉碎電機驅動所述粉碎裝置的 粉碎頭高速轉動，將固體樣品粉碎成小顆粒物；然后由托架驅動電機帶動所述升降凸臺下 降，機械手系統的機械手夾取內裝粉碎后的固體樣品的試管，將試管放置到試劑添加滴定 管下方的頂升式試管托架的升降凸臺上。
[0040] 所述試劑添加步驟為：試劑添加滴定管下方的頂升式試管托架的升降凸臺在托 架驅動電機的驅動下上升，使得試劑添加滴定管的下端部接近所述試管的管口，然后由試 劑添加滴定管的滴定管電機驅動直桿下移，將儲液筒下方取液頭內的試劑加入到所述試管 內；而后，驅動試劑添加滴定管下方的頂升式試管托架的升降凸臺下降，再由機械手系統的 機械手夾取加了試劑的試管，放置到下一個試劑添加滴定管下方的頂升式試管托架的升降 凸臺上或者取液滴定管下方的頂升式試管托架的升降凸臺上。
[0041] 所述取液步驟為：使得取液滴定管下方的頂升式試管托架的升降凸臺帶動加有試 劑的試管上升，使得取液滴定管下端部的取液頭插入至試管內的液體中，然后啟動取液滴 定管的滴定管電機驅動直桿上升，將所要獲取的樣液吸入所述取液頭內；然后使得升降凸 臺下降，由機械手系統的機械手夾取已經取液的試管，放置到試管架上；然后，機械手系統 的機械手夾取一個空試管放置到取液滴定管下方的頂升式試管托架的升降凸臺上；使得取 液滴定管下方的頂升式試管托架的升降凸臺帶動空試管上升，使得取液滴定管下端部的取 液頭接近所述空試管的管口，然后啟動取液滴定管的滴定管電機驅動直桿下降，將儲液筒 的下筒內的樣液注入所述空試管之內；再使得升降凸臺下降，由機械手系統的機械手夾取 注入了樣液的試管，放入樣品離心裝置或樣品溫控裝置之內。
[0042] 所述離心步驟為：啟動樣品離心裝置，開始進行樣液離心操作；在樣品離心裝置 運行預定的工作時間后停止，再由機械手系統的機械手夾取離心操作后的試管，放入樣品 溫控裝置之內。
[0043] 所述溫控步驟：啟動溫控裝置，使得溫控裝置保持在預設的高位溫度值；溫控裝 置保持預設的高位溫度值的恒溫狀態，經過預定的工作時間后，溫控裝置將溫度降至低位 溫度值；溫控裝置保持預設的低位溫度值的恒溫狀態，經過預定的工作時間后，上述步驟根 據需要可以重復一次或多次，然后由機械手系統的機械手夾取離心和溫控操作后的試管， 由工作人員將裝有樣液的試管取走進行下一步的檢測分析操作。
[0044] 所述洗脫步驟：啟動所述機械手系統的機械手夾取溫控操作后的試管，由所述機 械手系統的驅動裝置驅動所述機械手將試管放置于廢液桶上方，由所述機械手系統的第二 機械手電機驅動所述機械手夾鉗翻轉180°將試管內液體倒入所述廢液桶中，再由所述機 械手將空試管翻轉180°，然后放置于所述試劑添加滴定管下方試管托架，由所述試劑添加 滴定管添加顏色顯示試劑，再由所述機械手將試管放置于所述檢測裝置中。
[0045] 所述測試步驟：機械手夾取裝有樣液的試管，然后將其放入檢測裝置內；機械手 通過伺服式滴定管向裝有樣液的試管內添加顏色顯示物質，檢測裝置開啟特定波長的光源 照射試管，檢測裝置光電信號接收端根據信號的強弱判斷樣液中是否有目標物質的存在及 數量多少。
[0046] 所述機械手系統5包括機械手501、機械手固定裝置502和機械手平移導軌503 ; 所述機械手平移導軌503固定于所述工作臺1的臺面101上；所述機械手固定裝置502設置 于所述機械手平移導軌503上并能夠沿著所述機械手平移導軌503的長度方向直線移動； 所述機械手固定裝置502包括底座5021、頂板5022、立架5023、堅直導軌5024和堅直運動 驅動電機5025 ;所述堅直運動驅動電機5025的輸出軸上設置有一個堅直絲杠504 ;所述機 械手伸縮裝置5020固定于所述機械手固定裝置上；所述機械手伸縮裝置包括伸縮裝置固 定板、水平導軌5028、齒條5026和伸縮運動驅動電機5027。
[0047] 所述底座5021通過底座5021下方的底座卡槽50211卡接于所述機械手平移導 軌503上并能夠沿著所述機械手平移導軌503的長度方向直線移動；所述機械手伸縮裝置 5020下方設置伸縮裝置固定板，所述伸縮裝置固定板上設置水平導軌5028、伸縮運動驅動 電機5027及齒輪，所述齒條5026固定于所述底座5021上；所述機械手伸縮裝置通過所述 伸縮運動驅動電機5027驅動，通過所述齒輪齒條5026傳動沿著水平導軌5028在所述工作 臺覽度方向運動。
[0048] 所述立架5023固定于所述底座5021上，所述頂板5022固定設置于所述立架5023 的頂端；所述立架5023上設置有所述堅直導軌5024 ;所述堅直導軌5024上設置有一個卡 接于所述堅直導軌5024上且可沿著所述堅直導軌5024在堅直方向上下移動的機械手卡座 505 ;所述機械手501固定于所述機械手卡座505上；所述機械手卡座505與所述堅直絲杠 504之間以螺紋配合的方式套設于所述堅直絲杠504上，由所述堅直絲杠504驅動所述機械 手卡座505沿著所述堅直絲杠504的軸向（即堅直方向）運動。
[0049] 所述機械手可在所述機械手平移導軌上平移運動，使得機械手能夠在工作臺長度 方向上移動，所述機械手可在所述水平導軌上平移運動，使得機械手能夠在工作臺寬度方 向上移動，使得機械手能在不同位置對所述樣品粉碎裝置、試劑添加滴定管、取液滴定管、 樣品離心裝置、樣品溫控裝置和所述試管架上的試管進行操作。機械手卡座可在堅直導軌 上設置移動，使得機械手可在堅直方向上移動。
[0050] 機械手系統5的下端設置有一個機械手系統平移驅動電機11，所述機械手平移驅 動電機11的輸出軸上設置有一個機械手平移驅動齒輪12,所述機械手平移驅動齒輪12與 所述機械手平移導軌503上的一根齒條13之間相嚙合。由機械手系統平移驅動電機11驅 動機械手平移驅動齒輪12轉動，從而帶動所述機械手系統在所述機械手平移導軌503直線 移動。
[0051] 所述機械手包括第一機械臂5011和第二機械臂5012 ;所述第一機械臂5011固定 于所述機械手卡座505上，由第一機械手電機5013驅動；所述第二機械臂5012固定于第一 機械臂5011的末端，所述第二機械臂5012由所述第二機械手電機5014驅動；在所述第二 機械臂5012的末端固定有一個機械手夾鉗5015,由所述機械手夾鉗5015夾持各種試管7。
[0052] 所述試管托架202包括底架2021、用于放置試管7的升降凸臺2022,所述底架 2021上固定有一個托架驅動電機2023和多根立柱2024 ;所述托架驅動電機2023的輸出 軸上設置有一根托架絲桿2025 ;所述升降凸臺2022套設于所述托架絲桿2025和所述立柱 2024上，并能夠沿著所述托架絲桿2025和所述立柱2024的長度方向直線移動；所述升降 凸臺2022的頂面上設置有多個用于放置試管7的凹槽2026。
[0053] 所述試管托架包括了一個可上下運動的升降凸臺，試管設置于升降凸臺上，使得 試管可實現上下升降，以便于機械手夾取試管。所述升降凸臺與所述托架絲桿之間以螺紋 配合。當托架絲桿轉動時，驅動所述升降凸臺上下移動。當需要下降或上升試管時，啟動托 架驅動電機即可。
【權利要求】
1. 一種伺服式滴定管，其特征是，包括外殼（801)和一個儲液筒（802)，所述外殼（801) 內設置有一個滴定管電機（803);所述滴定管電機（803)的輸出軸上固定有一個主動齒輪 (804)，所述主動齒輪（804)上配置有一個由所述主動齒輪（804)驅動的從動齒輪（805); 所述從動齒輪（805)固定于所述外殼（801)內部，且所述從動齒輪（805)的中心部位開設 有與所述從動齒輪（805)同軸的圓柱形腔（80501)，所述圓柱形腔（80501)的內壁上開設 有內螺紋，一根直桿（806)從所述從動齒輪（805)的圓柱形腔（80501)中穿過，所述直桿 (806)包括螺紋段（80601)、第一光桿段（80602)和第二光桿段（80603)，所述直桿（806)的 螺紋段（80601)與所述圓柱形腔（80501)的內螺紋之間以螺紋配合的方式相配合； 所述儲液筒（802)的上端固定卡在所述外殼（801)的內部，所述直桿（806)的第一 光桿段（80602)和所述第二光桿段（80603)都插入于所述儲液筒（802)的內腔中；所述 儲液筒（802)包括上筒（80201)和下筒（80202);所述第一光桿段（80602)位于所述上筒 (80201) 的內腔之中，所述第二光桿段（80603)位于所述下筒（80202)的內腔中，所述下筒 (80202) 的內腔用于存儲液體。
2. 根據權利要求1所述的一種伺服式滴定管，其特征是，所述儲液筒（802)的下筒 (80202)的下端設置有一個取液頭（807)。
3. 根據權利要求1所述的一種伺服式滴定管，其特征是，所述外殼（801)包括第一殼體 (80101)和第二殼體（80202)，所述第一殼體（80101)和第二殼體（80202)相互扣合后構成 所述外殼（801)。
4. 根據權利要求1所述的一種伺服式滴定管，其特征是，所述儲液筒（802)的上筒 (80201)的外周面的遠離所述下筒（80202)的一端上開設有上筒卡槽（808);所述外殼 (801)的內部設置有筋板（809)，所述上筒卡槽（808)卡設在所述筋板（809)上，使得所述 儲液筒（802)能夠卡接在所述外殼（801)之內。
【文檔編號】G01N31/18GK104101684SQ201410361307
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月25日 優先權日:2014年7月25日
【發明者】劉葆林, 朱華慶, 程志友, 陳方軍, 仲嚴, 梅益平, 李滿蘭, 過長春 申請人:合肥安鼎生物科技有限公司