本发明涉及移液设备领域，特别涉及一种可自动套取吸头的移液器。
背景技术：
微量移液器吸头(或称枪头)常见于生物及医药实验室，是实验中最常用的耗材。现有技术中，有大量手动操作的移液器，但其移液效率低、费时费力，所以也出现了一些自动移液设备，其通常是通过一个二维或三维运动机构装载移液组件(包括移液管和与其连接的外部的液路单元，有些移液管上也可能还连接有针头)，从而驱动移液组件的移动到指定位置，再利用移液管套取吸头，然后进行相关移液工作。移液管套取吸头后需要保证吸头与移液管能牢固连接，防止移液过程中掉落，所以一般可通过以下方案实现，其中一种方式为：将移液管的末端尺寸设计比吸头小，通过压力使移液管挤入吸头内，此时在套取吸头时需要通过移液管对吸头施加较大的作用力，以保证吸头牢固套在移液管上；但这样容易时吸头和装载吸头的吸头盒变形或损坏，另外也容易损坏移液管。另一种方式为在吸头和/或移液管设置相关的适配结构，通过适配机构实现吸头和移液管的连接；但其存在如下缺点，通常该适配结构较为复杂，另外在连接时需要移液管相对吸头进行一定的旋转才能牢固连接，这样会增加运动机构的复杂性。所以，现在需要一种更可靠的方案。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种可自动套取吸头的移液器。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种可自动套取吸头的移液器，包括：底板、设置在所述底板上的三维运动机构、设置在所述三维运动机构上的吸头抓取机构、设置在所述吸头抓取机构上的移液吸管以及设置在所述底板上的用于放置所述吸头盒的安装槽；
所述三维运动机构用于带动所述吸头抓取机构进行三维移动；
所述吸头抓取机构包括固定套管以及设置在所述固定套管上的抓爪组件，所述移液吸管与所述固定套管的上端连通，所述抓爪组件用于抓取所述吸头盒中的指定位置上的吸头，所述固定套管的下端用于与所述抓爪组件抓取的吸头连通。
优选的是，所述三维运动机构包括设置在所述底板上的x轴运动组件、设置在所述x轴运动组件上的y轴运动组件以及设置在所述y轴运动组件上的z轴运动组件；
所述z轴运动组件包括设置在所述y轴运动组件上的z轴安装板、设置在所述z轴安装板上的z轴电机、与所述z轴电机驱动连接的z轴丝杆以及与所述z轴丝杆螺纹配合的z轴滑套；
所述吸头抓取机构通过连接板固接在所述z轴滑套上。
优选的是，所述底板上设置有安装支架，所述x轴运动组件包括设置在所述安装支架上的x轴电机、与所述x轴电机驱动连接的x轴丝杆以及套设在所述x轴丝杆上且与所述x轴丝杆螺纹配合的x轴滑块；
所述y轴运动组件包括设置在所述x轴滑块上的y轴安装板、设置在所述y轴安装板上的y轴电机、与所述y轴电机驱动连接的y轴丝杆以及套设在所述y轴丝杆上且与所述y轴丝杆螺纹配合的y轴滑块；
所述z轴运动组件的z轴安装板设置在所述y轴滑块上。
优选的是，所述固定套管的下端连接有锥体管段，所述锥体管段用于插入所述抓爪组件抓取的吸头内。
优选的是，所述抓爪组件包括对称设置在所述固定套管外壁上的2个抓爪或是两两对称设置所述固定套管外壁上的4个抓爪；
所述抓爪的上端与所述固定套管的外壁可转动连接，所述抓爪的中部与所述固定套管外壁之间连接有拉紧弹簧，所述抓爪的下端内侧具有引导斜面，所述引导斜面与所述吸头接触而受力时所述抓爪的下端向外旋转。
优选的是，所述抓爪包括爪身和连接在所述抓身下端的爪头，所述爪身的内侧沿长度方向开设有容纳槽，处于所述容纳槽两侧的爪身的内侧壁上设置有用于与所述固定套管的外壁贴合的弧形面；
所述爪身的上端开设有轴孔；
所述爪头的内侧壁上形成所述引导斜面，所述爪头的宽度大于爪身的宽度，在所述爪头的上表面上处于所述爪身的内侧部分形成固定平面。
优选的是，所述吸头包括吸头本体以及设置在所述吸头本体上端的环形凸沿，所述抓爪组件抓取吸头后，所述环形凸沿卡设在所述固定平面上。
优选的是，所述固定套管外壁上由上至下依次设置有转动连接块和弹簧安装块，所述转动连接块上设置有用于转动连接所述爪身上端的连接轴；
所述拉紧弹簧的一端与所述弹簧安装块连接，另一端与所述容纳槽的内壁连接。
优选的是，所述安装槽的外周设置有四个用于固定放置在所述安装槽内的吸头盒的固定块；
所述固定块的内壁上开设有弹片槽，所述弹片槽内设置有弧形弹片。
优选的是，所述弧形弹片的外表面上设置有定位顶球，所述弧形弹片的内表面上设置有压簧；
所述吸头盒的外壁上开设有供所述定位顶球配合插入的定位孔。
本发明的有益效果是：本发明的可自动套取吸头的移液器，通过三维运动机构带动吸头抓取机构进行三维移动，能实现移液吸管自动套取吸头的功能，且能保证套取吸头的稳定性，同时也能很好的保护吸头和移液吸管；
本发明的吸头抓取机构套取吸头时，只需要对吸头施加轻微的向下的压力即可牢固抓取吸头，能避免因向下压力过大而使吸头或是吸头盒变形或损坏；套取过程中，移液吸管不会与吸头直接接触，能防止损坏移液吸管。
附图说明
图1为本发明的可自动套取吸头的移液器的结构示意图；
图2为本发明的可自动套取吸头的移液器的另一个视角的结构示意图；
图3为本发明的吸头抓取机构的结构示意图；
图4为本发明的抓爪的结构示意图；
图5为本发明的固定套管的结构示意图；
图6为本发明的固定套管与抓爪配合的结构示意图；
图7为本发明的吸头的结构示意图；
图8为本发明的吸头抓取机构抓取吸头的一种状态的示意图；
图9为本发明的吸头抓取机构抓取吸头的另一种状态的示意图；
图10为本发明的底板的结构示意图；
图11为本发明的吸头盒的结构示意图；
图12为本发明的固定块的结构示意图；
图13为本发明的固定块的剖视结构示意图。
附图标记说明：
1—底板；10—安装支架；11—安装槽；12—固定块；13—弹片槽；14—弧形弹片；15—定位顶球；16—压簧；
2—x轴运动组件；20—x轴电机；21—x轴丝杆；22—x轴滑块；23—x轴光耦；24—x挡片；
3—y轴运动组件；30—y轴安装板；31—y轴电机；32—y轴丝杆；33—y轴滑块；34—y轴光耦；35—y挡片；
4—z轴运动组件；40—z轴安装板；41—z轴电机；42—z轴丝杆；43—z轴滑套；44—连接板；45—z轴光耦；46—z挡片；
5—吸头抓取机构；50—固定套管；51—抓爪组件；52—抓爪；53—爪身；54—爪头；500—锥体管段；501—转动连接块；502—弹簧安装块；503—拉紧弹簧；504—连接轴；505—连通孔；506—弧形缺口；530—容纳槽；531—弧形面；532—轴孔；540—引导斜面；541—固定平面；
6—移液吸管；
7—吸头盒；70—吸头孔；71—定位孔；
8—吸头；80—吸头本体；81—环形凸沿。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1所示，本实施例的一种可自动套取吸头8的移液器，包括：底板1、设置在底板1上的三维运动机构、设置在三维运动机构上的吸头抓取机构5、设置在吸头抓取机构5上的移液吸管6以及设置在底板1上的用于放置吸头盒7的安装槽11；
三维运动机构用于带动吸头抓取机构5进行三维移动；
吸头抓取机构5包括固定套管50以及设置在固定套管50上的抓爪组件51，移液吸管6与固定套管50的上端连通，抓爪组件51用于抓取吸头盒7中的指定位置上的吸头8，固定套管50的下端用于与抓爪组件51抓取的吸头8连通。
本发明中，移液吸管6与固定套管50的上端连通，三维运动机构带动固定套管50以及其上的抓爪组件51、移液吸管6一起进行三维运动，以移动至吸头盒7中的指定位置上的吸头8上方，然后再一起下移，通过抓爪组件51抓取吸头8，此时固定套管50的下端与抓取的吸头8连通，从而使移液吸管6与吸头8实现连通，然后可运动至其他位置进行相关移液操作。本发明中，不采用常规移液设备中通过移液吸管6本身去抓取吸头8的方案，而是通过一个专门的抓爪组件51抓取吸头8，然后固定住并使移液吸管6与吸头8连通。能保证套取吸头8的稳定性，同时也能很好的保护吸头8和移液吸管6。可以理解的是，移液吸管6的末端也可连接针头。另外，移液吸管6上端连接外部必要的常规液路系统(本发明中不再具体说明)，以实现吸液的功能。以上为本发明的基本构思，以下在其基础上提供进一步详细的实施例。
在一种优选的实施例中，参照图1和2，三维运动机构包括设置在底板1上的x轴运动组件2、设置在x轴运动组件2上的y轴运动组件3以及设置在y轴运动组件3上的z轴运动组件4；z轴运动组件4包括设置在y轴运动组件3上的z轴安装板40、设置在z轴安装板40上的z轴电机41、与z轴电机41驱动连接的z轴丝杆42以及与z轴丝杆42螺纹配合的z轴滑套43；吸头抓取机构5通过连接板44固接在z轴滑套43上。通过z轴电机41带动z轴丝杆42转动，从而实现与z轴丝杆42螺纹配合的z轴滑套43的上下运动。
底板1上设置有安装支架10，x轴运动组件2包括设置在安装支架10上的x轴电机20、与x轴电机20驱动连接的x轴丝杆21以及套设在x轴丝杆21上且与x轴丝杆21螺纹配合的x轴滑块22；
y轴运动组件3包括设置在x轴滑块22上的y轴安装板30、设置在y轴安装板30上的y轴电机31、与y轴电机31驱动连接的y轴丝杆32以及套设在y轴丝杆32上且与y轴丝杆32螺纹配合的y轴滑块33；z轴运动组件4的z轴安装板40设置在y轴滑块33上。
本实施例中通过电机丝杆机构实现三维驱动，以将抓爪组件51、移液吸管6移动至指定的位置。
在进一步的实施例中，三个方向上均设置有位置检测机构，以实现x、y、z三个方向上的零位的定位，位置检测机构包括槽型光耦和挡片。具体的，安装支架10上设置有x轴光耦23，x轴滑块22上设置有与x轴光耦23配合的x挡片24；y轴安装板30上设置有y轴光耦34，y轴滑块33上设置有与y轴光耦34配合的y挡片35；z轴安装板40上设置有z轴光耦45，z轴滑套43上设置有与z轴光耦45配合的z挡片46。
进一步的，固定套管50的下端连接有锥体管段500，锥体管段500用于插入抓爪组件51抓取的吸头8内。抓爪组件51包括对称设置在固定套管50外壁上的2个抓爪52或是两两对称设置固定套管50外壁上的4个抓爪52；本实施例中为2个；抓爪52的上端与固定套管50的外壁可转动连接，抓爪52的中部与固定套管50外壁之间连接有拉紧弹簧503，抓爪52的下端内侧具有引导斜面540，引导斜面540与吸头8接触而受力时抓爪52的下端向外旋转。固定套管50内开设有连通孔505。
其中，抓爪52包括爪身53和连接在抓身下端的爪头54，爪身53的内侧沿长度方向开设有容纳槽530，处于容纳槽530两侧的爪身53的内侧壁上设置有用于与固定套管50的外壁贴合的弧形面531；爪身53的上端开设有轴孔532；爪头54的内侧壁上形成引导斜面540。引导斜面540优选为弧形引导斜面540。爪头54的宽度大于爪身53的宽度，在爪头54的上表面上处于爪身53的内侧部分形成固定平面541。更进一步的，固定平面541的内侧具有弧形缺口506，弧形缺口506能与吸头本体80的外壁贴合，当爪头54的固定平面541处于环形凸沿81下方时，弧形缺口506的设计利于爪头54紧贴吸头本体80的外壁。
其中，吸头8包括吸头本体80以及设置在吸头本体80上端的环形凸沿81，抓爪组件51抓取吸头8后，环形凸沿81卡设在固定平面541上，从而使吸头8能够牢固卡抓在抓爪52上。
其中，固定套管50外壁上由上至下依次设置有转动连接块501和弹簧安装块502，转动连接块501上设置有用于转动连接爪身53上端的连接轴504；拉紧弹簧503的一端与弹簧安装块502连接，另一端与容纳槽530的内壁连接。
弹簧拉紧对抓爪52具有向内的拉力，使抓爪52在无外力作用时会向中间收拢，爪身53通过弧形面531紧贴固定套管50外壁，爪头54上端的固定平面541保持水平，且两爪头54之间的距离小于环形凸沿81的外径，从而保证两个固定平面541处于环形凸沿81底面时能将吸头8抓牢。
抓爪组件51的工作原理为：当通过x轴运动组件2和y轴运动组件3将抓爪组件51移动到指定位置的吸头8上方后，z轴运动组件4带动抓爪组件51、固定套管50向下移动；爪头54内侧的引导斜面540与吸头8上端的环形凸沿81的外壁接触，随着抓爪52向下运动，在引导斜面540的配合下，爪头54边向下运动边向外扩张(抓爪52的爪身53绕转动连接块501向外转动)，如图8；直至爪头54越过环形凸沿81到达环形凸沿81下方，由于弹簧拉紧对抓爪52具有向内的拉力，使爪身53绕转动连接块501向内转动，爪头54也向内转动，恢复到初始位置，如图9，爪头54上端的固定平面541保持水平，并托住吸头8的环形凸沿81，爪头54的内侧压紧吸头本体80，从而使吸头8牢固的固定在抓爪组件51上；与此同时，固定套管50下端的锥体管段500配合插入到吸头8内，从而使固定套管50上端的移液吸管6与吸头8连通，再将吸头8移动至相应工作位置后，可通过吸头8吸取相关液体。
本实施例中，套取吸头8时，只需要对吸头8施加轻微的向下的压力即可牢固抓取吸头8，能避免因向下压力过大而使吸头8或是吸头盒7变形或损坏；套取过程中，移液吸管6不会与吸头8直接接触，能防止损坏移液吸管6(尤其是在移液吸管6上还连接有针头时)。
另外，可以理解的是，本优选的实施例中，吸头8上设置有环形凸沿81，能具有好的套取效果。而在当吸头8上不设置环形凸沿81时也能实现对吸头8的抓取，此时只需要满足爪头54收拢时，两个爪头54之间的距离小于吸头8的直径即可。
在进一步的实施例中，安装槽11的外周设置有四个用于固定放置在安装槽11内的吸头盒7的固定块12。固定块12的内壁上开设有弹片槽13，弹片槽13内设置有弧形弹片14。弧形弹片14的外表面上设置有定位顶球15，弧形弹片14的内表面上设置有压簧16；吸头盒7的外壁上开设有供定位顶球15配合插入的定位孔71。压簧16对弧形弹片14具有向外的顶压作用。吸头盒7上开设有若干用于存放吸头8的吸头孔7070.
4个固定块12两两对称设置在安装槽11的四条边上，吸头盒7向下插入安装槽11内，向外侧挤压弧形弹片14，插入到位；弧形弹片14和压簧16为定位顶球15提供顶压力，四个定位顶球15配合插入的4个定位孔71内，从而使吸头盒7能牢固设置在安装槽11内。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
1.一种可自动套取吸头的移液器，其特征在于，包括：底板、设置在所述底板上的三维运动机构、设置在所述三维运动机构上的吸头抓取机构、设置在所述吸头抓取机构上的移液吸管以及设置在所述底板上的用于放置所述吸头盒的安装槽；
所述三维运动机构用于带动所述吸头抓取机构进行三维移动；
所述吸头抓取机构包括固定套管以及设置在所述固定套管上的抓爪组件，所述移液吸管与所述固定套管的上端连通，所述抓爪组件用于抓取所述吸头盒中的指定位置上的吸头，所述固定套管的下端用于与所述抓爪组件抓取的吸头连通。
2.根据权利要求1所述的可自动套取吸头的移液器，其特征在于，所述三维运动机构包括设置在所述底板上的x轴运动组件、设置在所述x轴运动组件上的y轴运动组件以及设置在所述y轴运动组件上的z轴运动组件；
所述z轴运动组件包括设置在所述y轴运动组件上的z轴安装板、设置在所述z轴安装板上的z轴电机、与所述z轴电机驱动连接的z轴丝杆以及与所述z轴丝杆螺纹配合的z轴滑套；
所述吸头抓取机构通过连接板固接在所述z轴滑套上。
3.根据权利要求2所述的可自动套取吸头的移液器，其特征在于，所述底板上设置有安装支架，所述x轴运动组件包括设置在所述安装支架上的x轴电机、与所述x轴电机驱动连接的x轴丝杆以及套设在所述x轴丝杆上且与所述x轴丝杆螺纹配合的x轴滑块；
所述y轴运动组件包括设置在所述x轴滑块上的y轴安装板、设置在所述y轴安装板上的y轴电机、与所述y轴电机驱动连接的y轴丝杆以及套设在所述y轴丝杆上且与所述y轴丝杆螺纹配合的y轴滑块；
所述z轴运动组件的z轴安装板设置在所述y轴滑块上。
4.根据权利要求2所述的可自动套取吸头的移液器，其特征在于，所述固定套管的下端连接有锥体管段，所述锥体管段用于插入所述抓爪组件抓取的吸头内。
5.根据权利要求1所述的可自动套取吸头的移液器，其特征在于，所述抓爪组件包括对称设置在所述固定套管外壁上的2个抓爪或是两两对称设置所述固定套管外壁上的4个抓爪；
所述抓爪的上端与所述固定套管的外壁可转动连接，所述抓爪的中部与所述固定套管外壁之间连接有拉紧弹簧，所述抓爪的下端内侧具有引导斜面，所述引导斜面与所述吸头接触而受力时所述抓爪的下端向外旋转。
6.根据权利要求5所述的可自动套取吸头的移液器，其特征在于，所述抓爪包括爪身和连接在所述抓身下端的爪头，所述爪身的内侧沿长度方向开设有容纳槽，处于所述容纳槽两侧的爪身的内侧壁上设置有用于与所述固定套管的外壁贴合的弧形面；
所述爪身的上端开设有轴孔；
所述爪头的内侧壁上形成所述引导斜面，所述爪头的宽度大于爪身的宽度，在所述爪头的上表面上处于所述爪身的内侧部分形成固定平面。
7.根据权利要求6所述的可自动套取吸头的移液器，其特征在于，所述吸头包括吸头本体以及设置在所述吸头本体上端的环形凸沿，所述抓爪组件抓取吸头后，所述环形凸沿卡设在所述固定平面上。
8.根据权利要求7所述的可自动套取吸头的移液器，其特征在于，所述固定套管外壁上由上至下依次设置有转动连接块和弹簧安装块，所述转动连接块上设置有用于转动连接所述爪身上端的连接轴；
所述拉紧弹簧的一端与所述弹簧安装块连接，另一端与所述容纳槽的内壁连接。
9.根据权利要求1所述的可自动套取吸头的移液器，其特征在于，所述安装槽的外周设置有四个用于固定放置在所述安装槽内的吸头盒的固定块；
所述固定块的内壁上开设有弹片槽，所述弹片槽内设置有弧形弹片。
10.根据权利要求9所述的可自动套取吸头的移液器，其特征在于，所述弧形弹片的外表面上设置有定位顶球，所述弧形弹片的内表面上设置有压簧；
所述吸头盒的外壁上开设有供所述定位顶球配合插入的定位孔。
技术总结