本发明属于机械工程与生物工程交叉领域，涉及一种高通量自动菌落挑取装置。
背景技术：
高校生命学院的生物实验室一般从事基因编辑、基因测序、微生物合成反应等实验，大部分工序由人工操作完成。其中关键工序挑菌的工作包括对培养皿中生长的微生物菌落进行挑取，并将挑取的菌落接种到96孔板的液体培养基中两个步骤。该工序是生物实验的重要工序，但重复性高，工作量大，因此迫切需求一种具有高通量功能并且能够实现自动挑菌的装置。国内现有的自动菌落挑取装置大多采用单通道的挑取方式，挑取效率低；少数采用多通道的气路控制，结构复杂且密封性较差。基于此，本专利开发一种结构简单，挑取效率高的高通量自动菌落挑取装置。
技术实现要素：
为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种结构简单、挑取高效的高通量自动菌落挑取装置。
为实现上述目的，本发明装置是通过下述技术方案实现的。
一种高通量自动菌落挑取的装置，包括：
夹爪安针机构，所述夹爪安针机构通过机械传动结构进行控制，所述机械传动结构将丝杆步进电机的正反转运动转化为推杆的上下运动，所述丝杆步进电机安装在外壳侧边，由步进电机驱动器驱动，所述推杆上端与t型连接件固定，推杆下端与孔状连接件固定。驱动器发送脉冲信号，驱动丝杆步进电机正转，带动推杆向下运动，夹爪张开放入挑针，步进电机反转，带动推杆向上运动，夹爪合紧，进行挑针安装，实现整体下爪与安针。
八通量挑取机构，所述八通量挑取机构通过气压传动实现，所述气压传动结构包括八个通道和气源模块，每个通道固定有气缸，所述气缸上端连接气管，下端通过气缸推杆与连接件固定。气源模块工作，气缸进气使单通道推杆弹出，进行菌落挑取，排气后单通道挑取机构收回，进行下一个通道的挑取工作，依次循环，直至八通道挑取完成。
进一步的是，所述丝杆步进电机有两个，每一个安装在电机固定件中，盖板通过螺母与电机固定件连接，安装在整体外壳侧边。电机固定件中间有三个通孔，通过螺栓将电机固定件与盖板连接。
进一步的是，所述丝杆电机上安装了圆形螺母，所述圆形螺母与t型连接件通过螺栓固定。所述t型连接件有多个等间距排列的通孔，与螺纹杆连接，其下端用六角螺母固定。
进一步的是，所述孔状连接件一侧通孔与推杆固定，另一侧嵌入弹簧机构。所述弹簧机构包括芯体、弹簧、夹爪。所述夹爪和弹簧嵌入到芯体中。
进一步的是，所述气压传动结构嵌入到整体的外壳中，所述整体外壳有上下两部分，上部箱体有等间隔排列的八个通孔，根据96孔板的标准要求，通孔之间的间隔为9mm。所述八个通孔安装气缸，八个通孔侧边有八个半径较小的通孔，安装推杆；下部箱体含有八个独立的通道。
进一步的是，所述连接件为外壳，外壳上端通过孔状结构嵌入六角螺母，六角螺母与气缸推杆上的螺纹连接固定；外壳侧边有上窄下宽切口，与孔状连接件固定；外壳下端腔体中包含弹簧机构。
本发明的有益效果：
本发明的夹爪安针机构通过机械传动方式，将丝杆步进电机的正反转运动转化为螺纹推杆的上下运动，解决了整体下爪与安针的问题，避免了复杂气路控制出现密闭性不良等效果，且挑针方便安装拆卸，功能更加多元化。
本发明的八通量挑取机构通过气压传动方式实现，与之前的单通道挑取装置相比，提高了挑取效率，减少了挑取时间。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是图2的a-a剖视图；
图中：1-丝杆步进电机1，2-丝杆步进电机2，3-推杆，4-圆形螺母，5-电机固定件，
6-盖板，7-整体外壳，8-t型连接件，9-气管，10-气缸，11-孔状连接件，12-六角螺母，13-弹簧机构，14-外壳
具体实施方式
下面结合附图对本发明所述用于高通量自动菌落挑取的装置作进一步详细的说明
一种高通量自动菌落挑取的装置，包括以下部分：
丝杆步进电机1、丝杆步进电机2、推杆3、圆形螺母4、t型连接件8、孔状连接件11、弹簧机构13、电机固定件5、盖板6、气管9、气缸10、整体外壳7、外壳14。
如图1所示，夹爪安针机构中包括丝杆步进电机1、丝杆步进电机2、圆形螺母4、t型连接件8、孔状连接件11、弹簧机构13、电机固定件5、盖板6。丝杆步进电机1与丝杆步进电机2嵌入到电机固定件5中，保持在同一高度，盖板6通过螺钉与电机固定件5固定，盖板6中间通孔，侧边四个通孔通过螺钉连接，盖板6厚度设置为2mm-10mm，避免向上的力导致盖板6变形，以及整体外壳7上的螺母干涉。电机固定件5的底部与整体外壳7上部箱体的底部位于同一水平面，其长度为整体外壳7上部箱体长度的1/16-15/16倍。考虑到推杆3的有效行程为10mm-25mm，丝杆步进电机1和丝杆步进电机2的丝杆长为有效行程的1-3倍，圆形螺母4套于丝杆步进电机1和丝杆步进电机2上，距离丝杆顶部为丝杆长度的1/20-1/10倍，通过螺钉与t型连接件8固定。t型连接件8上有四个通孔，推杆3穿过四个通孔，下端用六角螺母12固定。推杆3的下端伸入到孔状连接件11中，并用螺钉连接，弹簧机构13嵌入到孔状连接件11中。
圆形螺母4与t型连接件8固定，丝杆步进电机的转动转化为机构的上下运动，丝杆步进电机1与丝杆步进电机2同时正转，圆形螺母4与t型连接件8向下运动，推动推杆3，推杆3因与孔状连接件11固定，从而推动弹簧机构13向下运动，夹爪张开，插入挑针；丝杆步进电机1与丝杆步进电机2同时反转，圆形螺母4与t型连接件8向上运动，推杆3向上运动，因弹簧机构13上端嵌入到孔状连接件11，弹簧机构13收回，夹爪闭合，挑针夹紧安装成功。完成下爪与安针动作。
八通量挑取机构包括气管9、气缸10、整体外壳7、外壳14。气缸10的上端与气管9连接，气缸10的下端有一段1mm-10mm的螺纹杆，根据96孔板要求，每个微型气缸相距9mm。整体外壳7的上部箱体含有八个通孔，通孔之间的中心距为9mm，上通孔与下通孔的直径大小不同，上通孔直径大小为微型气缸10的0.9-1.5倍，方便气缸10嵌入，下通孔直径大小为微型气缸10的0.3-0.9倍，防止气缸10伸出，气缸10下端螺纹杆通过六角螺母12与上部箱体固定。整体外壳7的下部箱体与上部箱体相对应，有八个通孔，孔状结构满足使各个外壳14之间互不干涉。气缸下端螺纹杆嵌入到外壳14中，外壳14上部1mm-10mm含有一个六角螺母的通孔与气缸10固定。
气管进气推动气缸10推杆弹出，推杆与外壳14上部固定，从而带动外壳14弹出，气管放气，气缸10推杆收回，带动外壳14收回，完成一个气缸的挑取动作，依次循环，直到八个气缸挑取动作完成。
本发明的高通量自动菌落挑取装置，可以提高效率节省挑取时间，创新性的将电路与气路控制相结合，结构简单，功能多元。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。
1.一种高通量自动菌落挑取装置，所述装置包括夹爪安针机构和八通量挑取机构，其特征在于：
所述夹爪安针机构通过机械传动控制，所述机械传动结构将丝杆步进电机1(1)和丝杆步进电机2(2)的正反转运动转化为推杆(3)的上下运动，所述丝杆步进电机嵌入到电机固定件(5)中，并用盖板(6)固定，安装在整体外壳(7)侧边，由步进电机驱动器驱动，所述推杆(3)上端与t型连接件(8)固定，所述t型连接件(8)与圆形螺母(4)固定，推杆下端与孔状连接件(11)固定，驱动器发送脉冲信号，驱动丝杆步进电机正转，带动推杆(3)向下运动，推动弹簧机构(13)，夹爪张开放入挑针，步进电机反转，带动推杆(3)向上运动，夹爪合紧，挑针成功安装，实现整体下爪与安针。
所述八通量挑取机构通过气压传动实现，所述气压传动结构包括八个通道和气源模块，每个通道分别固定有一个气缸(10)，所述气缸上端连接气管(9)，气缸下端推杆通过螺母(12)与外壳(14)连接，气源模块工作，气缸进气使单通道推杆弹出，从而进行菌落挑取，排气后单通道挑取机构收回，进行下一个通道的挑取工作，依次循环，直至八通道挑取完成。
2.根据权利要求1所述的夹爪安针机构，其特征在于：丝杆步进电机1和丝杆步进电机2位于电机固定件(5)的同一高度，丝杆长度相同，丝杆步进电机的轴线与推杆(3)的轴线平行。
3.根据权利要求1所述的夹爪安针机构，其特征在于：推杆(3)与t型连接件(8)用六角螺母(12)固定，每个螺纹推杆等间距排列。
4.根据权利要求3所述，其特征在于：推杆(3)的有效行程为10mm-25mm，t型连接件(8)的中心孔距离为10mm-25mm。
5.根据权利要求1所述的夹爪安针机构，其特征在于：丝杆步进电机1和丝杆步进电机2的丝杆长为有效行程的1-3倍，圆形螺母(4)套于丝杆步进电机1和丝杆步进电机2上，距离丝杆顶部为丝杆长度的1/20-1/10倍，通过螺钉与t型连接件(8)固定，螺钉等角度分布。
6.根据权利要求1所述的八通量挑取机构，其特征在于：整体外壳(7)有上下两部分，上部箱体有等间隔排列的八个通孔，根据96孔板的标准要求，通孔之间的间隔为9mm，所述八个通孔安装气缸(10)，侧边有八个半径较小通孔，安装推杆(3)，下部箱体含有八个独立的通道。
7.根据权利要求1所述的八通量挑取机构，其特征在于：整体外壳(7)的上部箱体含有八个等距排列的通孔，通孔之间的中心距为9mm，上通孔直径大小为微型气缸(10)的1-3倍，方便气缸(10)嵌入，下通孔直径大小为微型气缸(10)的1-3倍，防止气缸(10)伸出。
8.根据权利要求1所述的八通量挑取机构，其特征在于：气缸(10)下端螺纹杆嵌入到外壳(14)中，外壳(14)上部1mm-10mm含有一个六角螺母(12)的通孔与气缸(10)固定。
技术总结