專利名稱：一種多通道組合式自動流體分配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物學(xué)，空間生物學(xué)與生物技術(shù)，醫(yī)學(xué)工程。
背景技術(shù)：
流體分配器是一種控制流體流向的設(shè)備，主要應(yīng)用于醫(yī)學(xué)工程和生物工程等領(lǐng)域。以往的流體分配器一般具有輸入、輸出部件和混合腔部件，具體使用方法——輸入部件將不同的液體或氣體導(dǎo)入混合腔，在混合腔(反應(yīng)床)內(nèi)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)或物理反應(yīng)得到需要的混合產(chǎn)物，然后由輸出部件輸出。一般流體分配器的區(qū)別在于輸入部件、輸出部件和混合腔體的不同，而目的都是得到混合產(chǎn)物。本專利主要用于流體的自動定向分配以及定向收集，解決目前空間生物實驗中細胞培養(yǎng)、組織培養(yǎng)自動多種類多次取樣與固定。多樣品取樣和多通道輸送時，易混合、易污染影響實驗結(jié)果。為了能達到自動多種類多次取樣和固定以及多通道營養(yǎng)液自動供給，滿足科研及生產(chǎn)的高質(zhì)、高效和可控的目的，我們提出了“一種多通道組合式流體分配器”這一發(fā)明。多通道組合式流體分配器通過凸輪的不同組合方式和多岐管的連接方法，能使裝置具有多種輸入輸出的功能組合，通過凸輪擠壓彈性輸送管道，控制流體的流動，避免了流體與分配器本體的接觸，在多種流體輸送過程中可以實現(xiàn)相互隔離無混合，減少污染途徑，另外本發(fā)明具有體積小重量輕等優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決目前空間生物實驗中細胞培養(yǎng)、組織培養(yǎng)自動多種類多次取樣與固定的問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供的多通道組合式自動流體分配器(見圖1)，包括一框式支架3；一通過所述框式支架3的左右框架水平安裝于框式支架3之內(nèi)的凸輪組件5；所述凸輪組件5包括一水平凸輪軸51；N個輪轂上對稱設(shè)置凹谷的凸輪54和N+1個直徑大于所述凸輪54直徑的擋片53；所述凸輪54徑向方向均勻設(shè)有偶數(shù)個定位孔541；所述凸輪54通過不同的定位孔541定位均勻間隔地固定安裝在所述水平凸輪軸51上；所述擋片53通過位于所述水平凸輪軸51上、下方的螺栓52串連地固定在所述凸輪54之間的間隔內(nèi)；所述擋片53和凸輪54間隔放置，最外側(cè)均為擋片；一通過所述框式支架3的左右框架水平對稱安裝于凸輪組件5上方和下方的上橫梁100和下橫梁200；以及固定安裝在上橫梁100上的上擠壓輪組件60；和固定安裝在下橫梁200上的下擠壓輪組件6；所述上擠壓輪組件60和下擠壓輪組件6分別由N個擠壓輪組件單元組成；每一擠壓輪組件單元包括一擠壓輪62、一輪架63、一橫梁64、一連桿65、一彈簧66、一上蓋板67和一擠壓塊68；所述擠壓輪62固定在輪架63上，輪架63通過螺釘與連桿65連接，連桿65用軸端彈性擋圈和平墊片定位在橫梁64中的中心定位孔中，彈簧66套在連桿65上，上蓋板67將彈簧66限制在橫梁64的中心定位孔內(nèi)，連桿65下端與擠壓塊68連接；所述擠壓輪62與凸輪組件5中的凸輪(54)輪轂對輪轂接觸相連；所述擠壓輪組件單元分數(shù)量相同的兩組并排對稱地固定在所述上橫梁100和下橫梁200上；一對分別固定安裝在所述上擠壓輪組件60上方和下擠壓輪組件6下方的上握管組件和下握管組件7；所述上握管組件和下握管組件7分別由N個握管組件單元組成；每一握管組件單元包括一對側(cè)擋板12、一彈性管11、一流體接頭10和一下蓋板9；所述N為4-12；
所述一對側(cè)擋板12通過螺釘對稱固定安裝在所述擠壓輪組件單元的橫梁64下端面的兩側(cè)，其間形成一開口槽；所述擠壓輪組件單元中的與連桿65下端相連的擠壓塊68位于所述開口槽內(nèi)；所述一對側(cè)擋板12內(nèi)側(cè)面上設(shè)有與所述開口槽開口方向一致的橫向握槽；橫向握槽內(nèi)裝有彈性管11；所述彈性管11的兩端套在流體接頭10的內(nèi)端；一臺階形下蓋板9固定在該一對側(cè)擋板12的下端面上，其小于所述開口槽寬度的臺階位于所述開口槽內(nèi)并與所述彈性管11相接觸；流體接頭10外端分別與具有一輸入端和多輸出端的多岐管14的輸出端連接，所述多岐管14的輸入端與輸送泵相連接；還包括裝在框式支架3上的步進電機1；所述步進電機1通過傳動機構(gòu)2帶動凸輪組件5轉(zhuǎn)動。
所述步進電機1帶有控制其轉(zhuǎn)速的控制器8。所述彈性管11為硅橡膠管。
在使用時，當(dāng)凸輪組件5中的凸輪54轉(zhuǎn)到高位時頂起擠壓輪組件，凸輪54轉(zhuǎn)到低位時松開擠壓輪組件；擠壓輪組件(見圖3)由擠壓輪62、輪架63、橫梁64、連桿65、彈簧66、上蓋板67、和擠壓塊68等主要部件組成；當(dāng)擠壓輪62被頂起時帶動連桿65向下運動，連桿65同時壓縮彈簧66，帶動擠壓塊68壓緊硅橡膠管11，關(guān)閉流體的輸送通道；當(dāng)擠壓輪62松開時，依靠彈簧66的彈力帶動擠壓輪62上移，同時連桿65和擠壓塊68向上運動，松開握管組件中的彈性管11，彈性管11依靠自身的彈性回復(fù)原狀，輸送管道自動打開；凸輪組件(見圖4)由N個相同的凸輪64組成，每個凸輪64(見圖2)徑向方向均勻分布偶數(shù)個定位孔641(圖2中兩定位孔641之間的中心角為45°)，凸輪64通過不同的定位孔定位，可以得到不同的組合方式，同時得到不同的流通方式；另外通過擠壓塊68控制的輸送管道一端連接多岐管，一端與培養(yǎng)器連接，多岐管有多個接口，都可以作為輸入輸出口；當(dāng)凸輪組件5處于一種定位方式并且多岐管連接方式不變時，步進電機1帶動凸輪組件5每轉(zhuǎn)動45度，就可以得到一種輸入輸出方式，改變凸輪組5的定位方式或多岐管的連接方式都可以得到新的輸入輸出方式，這樣我們就可以得到一種排列組合式的輸入輸出方式。從而解決了空間生物實驗中細胞培養(yǎng)、組織培養(yǎng)自動多種類多次取樣與固定的問題。
本發(fā)明的優(yōu)點是，可通過凸輪組件5中的凸輪不同的定位方式和多岐管的連接方式，得到多種輸入、輸出方式，并且可以通過驅(qū)動器自動切換，有利于生物工程和醫(yī)療工程中的完全隔離自動取樣、多次取樣和多樣品取樣，以及多通道營養(yǎng)液供給。


圖1為本發(fā)明的多通道組合式自動流體分配器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為凸輪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為擠壓輪組件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為凸輪組等的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的多通道組合式流體分配器的結(jié)構(gòu)如圖1所示；本實施例含有6個凸輪54(凸輪的數(shù)量可以為4至12個)的凸輪組件5通過框式支架3的左右框架水平安裝于框式支架3之內(nèi)；握管機構(gòu)包括12個擠壓輪62分兩組安裝在凸輪組件5的上下方；擠壓輪組件6的擠壓輪62與凸輪54滾動接觸，左下角安裝步進電機1和傳動機構(gòu)2，步進電機1通過傳動機構(gòu)2帶動凸輪組件5轉(zhuǎn)動，凸輪54轉(zhuǎn)到高位時頂起相應(yīng)的擠壓輪組件，凸輪54轉(zhuǎn)到低位時松開相應(yīng)的擠壓輪組件；當(dāng)擠壓輪62被頂起時帶動連桿65向下運動，連桿65同時壓縮彈簧66，帶動擠壓塊68壓緊硅橡膠管11，關(guān)閉流體的輸送通道；當(dāng)擠壓輪62松開時，依靠彈簧66的彈力帶動擠壓輪62上移，同時連桿65和擠壓塊68向上運動，松開握管組件中的硅橡膠管11，硅橡膠管11依靠自身的彈性回復(fù)原狀，輸送管道自動打開。
凸輪組件5(見圖4)由6個相同的凸輪54組成，6個凸輪54間由擋片53(擋片直徑大于凸輪直徑)隔開，兩條固定螺栓將凸輪54和擋片53串聯(lián)成凸輪組件5，兩凸輪之間形成的凹槽保證擠壓輪62在槽內(nèi)滾動；每個凸輪54(見圖2)徑向方向均勻分布8個定位孔541，凸輪54輪轂上的凹谷開口對稱分布，不同凹谷開口方向(角度)的凸輪54串聯(lián)在一起，可以得到不同的組合方式；擠壓輪組件(見圖3)由擠壓輪62、輪架63、橫梁64、連桿65、彈簧66、上蓋板67和擠壓塊68等主要部件組成，擠壓輪62固定在輪架63上，輪架通過螺釘與連桿65連接，連桿65用軸端彈性擋圈和平墊片定位在橫梁64的定位孔中，彈簧66套在連桿65上，上蓋板67將彈簧66限制在橫梁64的槽孔內(nèi)，連桿65下端與擠壓塊68連接；握管組件(見圖3)包括側(cè)擋板12、硅橡膠管11、流體接頭10和下蓋板9，左右側(cè)擋板12通過螺釘固定在橫梁64上，硅橡膠管11兩端套在流體接頭10內(nèi)端上，并安裝在左右側(cè)擋板12的握孔內(nèi)，下蓋板9固定在左右側(cè)擋板12的中間，將硅橡膠管托住。流體接頭10外端可根據(jù)需要分別與多種類型的多岐管14的輸出端連接，多岐管14輸入端與輸送泵連接，多岐管14可以固定在適當(dāng)位置。
整個裝置共計12個通道，可以分成4組，易拆裝、易組合、便于自動控制，有多種輸入輸出方式，整體尺寸為150×130×50mm，重量不到2kg。
權(quán)利要求
1.一種多通道組合式自動流體分配器，其特征在于，包括一框式支架(3)；一通過所述框式支架(3)的左右框架水平安裝于框式支架(3)之內(nèi)的凸輪組件(5)；所述凸輪組件(5)包括一水平凸輪軸(51)；N個輪轂上對稱設(shè)置凹谷的凸輪(54)和N+1個直徑大于所述凸輪(54)直徑的擋片(53)；所述凸輪(54)徑向方向均勻設(shè)有偶數(shù)個定位孔(541)；所述凸輪(54)通過不同的定位孔(541)定位均勻間隔地固定安裝在所述水平凸輪軸(51)上；所述擋片(53)通過位于所述水平凸輪軸(51)上、下方的螺栓(52)串連地固定在所述凸輪(54)之間的間隔內(nèi)；所述擋片(53)和凸輪(54)間隔放置，最外側(cè)均為擋片；一通過所述框式支架(3)的左右框架水平對稱安裝于凸輪組件(5)上方和下方的上橫梁(100)和下橫梁(200)；以及固定安裝在上橫梁(100)上的上擠壓輪組件(60)；和固定安裝在下橫梁(200)上的下擠壓輪組件(6)；所述上擠壓輪組件(60)和下擠壓輪組件(6)分別由N個擠壓輪組件單元組成；每一擠壓輪組件單元包括一擠壓輪(62)、一輪架(63)、一橫梁(64)、一連桿(65)、一彈簧(66)、一上蓋板(67)和一擠壓塊(68)；所述擠壓輪(62)固定在輪架(63)上，輪架(63)通過螺釘與連桿(65)連接，連桿(65)用軸端彈性擋圈和平墊片定位在橫梁(64)中的中心定位孔中，彈簧(66)套在連桿(65)上，上蓋板(67)將彈簧(66)限制在橫梁(64)的中心定位孔內(nèi)，連桿(65)下端與擠壓塊(68)連接；所述擠壓輪(62)與凸輪組件(5)中的凸輪(54)輪轂對輪轂接觸相連；所述擠壓輪組件單元分數(shù)量相同的兩組并排對稱地固定在所述上橫梁(100)和下橫梁(200)上；一對分別固定安裝在所述上擠壓輪組件(60)上方和下擠壓輪組件(6)下方的上握管組件和下握管組件(7)；所述上握管組件和下握管組件(7)分別由N個握管組件單元組成；每一握管組件單元包括一對側(cè)擋板(12)、一彈性管(11)、一流體接頭(10)和一下蓋板(9)；所述N為4-12；所述一對側(cè)擋板(12)通過螺釘對稱固定安裝在所述擠壓輪組件單元的橫梁(64)下端面的兩側(cè)，其間形成一開口槽；所述擠壓輪組件單元中的與連桿(65)下端相連的擠壓塊(68)位于所述開口槽內(nèi)；所述一對側(cè)擋板(12)內(nèi)側(cè)面上設(shè)有與所述開口槽開口方向一致的橫向握槽；橫向握槽內(nèi)裝有彈性管(11)；所述彈性管(11)的兩端套在流體接頭(10)的內(nèi)端；一臺階形下蓋板(9)固定在該一對側(cè)擋板(12)的下端面上，其小于所述開口槽寬度的臺階位于所述開口槽內(nèi)并與所述彈性管(11)相接觸；流體接頭(10)外端分別與具有一輸入端和多輸出端的多岐管(14)的輸出端連接，所述多岐管(14)的輸入端與輸送泵相連接；還包括裝在框式支架(3)上的步進電機(1)；所述步進電機(1)通過傳動機構(gòu)(2)帶動凸輪組件(5)轉(zhuǎn)動。
2.按權(quán)利要求1所述的多通道組合式自動流體分配器，其特征在于，所述步進電機(1)帶有控制其轉(zhuǎn)速的控制器(8)。
3.按權(quán)利要求1所述的多通道組合式自動流體分配器，其特征在于，所述彈性管(11)為硅橡膠管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多通道組合式自動流體分配器，包括水平安裝于框式支架內(nèi)的凸輪組件；分別固定安裝在凸輪組件上、下方的上、下擠壓輪組件；和分別固定安裝在上、下擠壓輪組件上、下方的上、下握管組件；握管組件的彈性管與流體接頭相連通；流體接頭外端分別與具有一輸入端和多輸出端的多岐管的輸出端連接；裝在框式支架上的步進電機通過傳動機構(gòu)帶動凸輪組件轉(zhuǎn)動。其優(yōu)點是，可通過凸輪組件中的凸輪不同的定位方式和多岐管的連接方式，得到多種輸入、輸出方式，并且可以通過驅(qū)動器自動切換，有利于生物工程和醫(yī)療工程中的完全隔離自動取樣、多次取樣和多樣品取樣，以及多通道營養(yǎng)液供給。
文檔編號C12M1/26GK101029297SQ200610008089
公開日2007年9月5日 申請日期2006年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者蔣遠大, 王魯峰, 李維寧, 張志遠 申請人:中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心