CN104297509A - 一种为样本分析装置传送样本并对样本精确定位的系统 - Google Patents

Abstract

一种为样本分析装置传送样本并对样本精确定位的系统，涉及样本分析装置技术领域，旨在解决现有的为样本分析装置传送样本的装置所存在的对样本容器定位不精确、不能实现两个样本架之间的快速切换定位以及结构复杂这三方面的技术问题。该系统包括样本支架条、传送带装置、定位机构和活动机构；定位机构设于活动机构上，具有两种状态，一种为定位状态，通过抵触在样本支架条上而阻止样本支架条随传送带移动，另一种为释放状态，从样本支架条上撤出从而使样本支架条恢复为随传送带移动，定位机构可在这两种状态中相互转换；活动机构用于带动定位机构在平行于传送带方向上作精确位移的往复运动。该系统可广泛应用于现有各种样本分析装置中。

Description

一种为样本分析装置传送样本并对样本精确定位的系统

技术领域

本发明涉及样本分析装置技术领域，特别涉及一种样本分析装置上所用到的自动为其传送大量样本并同时对样本进行精确定位的系统。

背景技术

为了解样本的化学成分等相关信息，需要采用样本分析装置对样本进行检测分析，随着样本分析装置处理样本能力的逐渐提高，人们采用样本架同时为样本分析装置提供多个样本，这就需要一种用来传送这些样本架并同时对样本进行准确定位的装置，此种装置目前已有公开文献记载，如美国专利6588625、美国专利US6571934 B1、美国专利8356525 B2等。

美国专利6588625提供的一种样本分析装置中所使用的自动传送样本的装置，是通过一个机械手（robotic arm）将样本容器载体 (load rack)直接移送到定位机构(positioned)，软件控制定位机构的运动，将样本容器载体Carrier运动至预先设定的位置或者诊断模块的吸样位置，吸样针可以从中提取出样本用于测试，见P6的58-63行说明。对定位机构Carrier positioner的结构在P5的20-30行有描述， 它能够至少定位两个样本架在测试点。可以实现两个样本架在吸样位置点的快速切换，但是需要一个机械手，结构较复杂，故障率高，成本高昂。

美国专利US6571934 B1 提供了一种使用磁铁作为驱动力的传送方式，并通过往复运动装置将样本容器定位在吸样针下，见P8的10-17行，但它并没有给出往复运动装置的具体结构。又因为磁铁力大小难以控制，要作精确定位也是需要复杂的结构，并且故障率高。

美国专利8356525 B2则在传送带上固结一个突出块（protrusion pieces 431），靠突出块进行样本架的传送，见P6的10-60行。使用传送带的突出块，需要对传送带运动进行准确定位，但因存在传送带的打滑问题，对运动中的传送带进行准确定位是困难的。并且为实现两条样本架的独立驱动，需要两段传送带平行布置。如果对于单个测试仪器而言，只能进行一条样本架的定位，在上一条样本架送到后处理区(after-analysis rack holding section 42)后，下一条样本架才能进入传送带，定位切换速度不高。

发明内容

本发明的目的在于同时解决上述背景技术中所提到的现有的为样本分析装置传送样本的装置所存在的对样本容器定位不精确、不能实现两个样本架之间的快速切换定位以及结构复杂这三方面的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了这样一种为样本分析装置传送样本并对样本精确定位的系统，其特征在于包括以下部分：

样本支架条，用于承载样本容器，且所承载的所有样本容器呈直线排列；

传送装置，包括传送带、主动轮、从动轮和驱动马达，用于将所述样本支架条传送至采样针的下方，并使所述样本支架条中承载的样本容器逐个移动至采样针的下方； 

定位机构，设于活动机构上，具有两种状态，一种为定位状态，通过抵触在所述样本支架条上而阻止所述样本支架条随所述传送带移动，另一种为释放状态，从所述样本支架条上撤出从而使所述样本支架条恢复为随所述传送带移动，所述定位机构可在这两种状态中相互转换；

活动机构，用于带动所述定位机构在平行于所述传送带方向上作精确位移的往复运动。

进一步地，所述活动机构包括平行于所述传送带设置的第一直线型导轨、活动块和驱动电机，所述驱动电机驱动所述活动块沿所述第一直线型导轨精确移动预设位移，所述定位机构设于所述活动块上。

进一步地，所述定位机构包括用于在定位状态时抵触在所述样本支架条上的定位块以及驱动所述定位块由释放状态恢复至定位状态的第一弹性件，所述系统还包括用于带动所述定位块由定位状态转至释放状态的导向机构、用于保持所述定位块处于释放状态不变的保持机构以及用于解除所述保持机构对所述定位块的保持状态的解除机构。

更进一步地，所述导向机构设于所述活动块运动轨迹的终止位附近，并固定连接在所述系统的机架主体上，在所述活动块带动所述定位机构向终止位移动过程中，所述导向机构迫使所述定位块克服所述第一弹性件的弹力而移位至从所述样本支架条上撤出，并被所述保持机构所保持。

更进一步地，所述保持机构包括保持块和第二弹性件，所述第二弹性件以沿所述活动块的运动方向伸缩的方式设于所述活动块上，所述保持块对接于所述第二弹性件朝向所述活动块运动轨迹的初始位的一端，并且在释放状态时与所述定位块相接触而使所述定位块保持在释放状态不变。

更进一步地，所述解除机构设于所述活动块运动轨迹的初始位附近，并固定连接在所述系统的机架主体上，其在所述活动块向初始位移动的过程中压缩所述第二弹性件使所述保持块与所述定位块脱离。

更进一步地，所述定位机构还包括第二直线型导轨，所述第二直线型导轨以垂直于所述第一直线型导轨的方式水平设于所述活动块上，所述定位块设于所述第二直线型导轨上，所述第一弹性件对接于所述定位块远离所述样品架的一端。

更进一步地，所述定位块的一端通过水平方向设置的水平旋转轴与所述活动块固定连接，另一端在所述定位块处于定位状态时抵触在所述样本支架条上。

更进一步地，所述定位块的一端通过竖直方向设置的竖直旋转轴与所述活动块固定连接，另一端在所述定位块处于定位状态时抵触在所述样本支架条上。

更进一步地，所述系统还包括用于阻止下一个样本支架条在前一个样本支架条进行采样时随所述传送带移动至采样区的阻挡机构。

更进一步地，所述传送系统还包括用于调节所述传送带的松紧度的预紧装置。

有益效果：

与现有技术相比，本发明提供的为样本分析装置传送大量样本的系统可以将样本容器精确地定位在采样针的下方，其实现方式简单，只运用了简单的直线运动机构，定位可靠，并且可以实现快速对不同的样本支架条进行定位切换，可为快速样本分析装置提供准确的样本容器定位功能。

附图说明

图1是本发明实施例的剖面结构示意图；

图2是本发明实施例1的系统的俯视图，图中定位块处于定位状态；

图3是图2中的活动块移动至终止位状态的示意图；

图4是图2中的活动块移动至初始位状态的示意图；

图5是本发明实施例2的定位机构的结构示意图；

图6是本发明实施例3的系统的俯视图，图中定位块处于定位状态；

图7是图6中的活动块移动至终止位状态的示意图；

图8是图6中的活动块移动至初始位状态的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释，本发明并不局限于以下实施例。

实施例1

如图 1至图4所示，为本发明提供的为样本分析装置传送样本并对样本精确定位的系统的一种实施例的结构示意图，该系统包括样本支架条11（11a或11b）、传送装置、定位机构、活动机构、保持机构、导向机构、解除机构39和阻挡机构27。其中：传送装置包括平皮带22、主动轮24、从动轮21\25和马达23；活动机构包括活动块32和导轨40，导轨40平行于样本支架条11的行进方向（即X轴方向）设置，活动块32设于导轨40上；定位机构包括定位块26、导轨38和弹性件35，导轨38以垂直于导轨40的方式（即沿Y轴方向）水平设于活动块32上，定位块26设于导轨38上，在定位块26远离样品架的一端设有外沿，弹性件35对接于定位块26设有外沿的一端；保持机构包括保持块34和弹性件33，弹性件33以沿活动块的运动方向伸缩的方式（即沿X轴方向）设于活动块32上，保持块34对接于弹性件33朝向活动块32运动轨迹的初始位的一端，并且在当定位块26处于释放状态时，定位块26的外沿会卡在保持块34上；导向机构包括导轮36和导向板37，导轮36竖直设置在定位块26靠近样本支架条11的一端的底部，导向板37固定于机架上并处在活动块32运动轨迹的终止位上；解除机构39固定于机架上并处在活动块32运动轨迹的初始位上，用于解除保持块34对定位块26的保持状态；阻挡机构27用于阻止下一个样本支架条在前一个样本支架条进行采样时随传送带移动至采样区。

样本支架条用于承载样本容器，如图中所示，每个样本支架条11（11a或11b）上有很多呈直线排列的样本孔位12，每个样本孔位12上能够保持一个样本容器13（13a或13b），这种样本容器13可以是样本管或微量杯，这些样本容器13中装有样本，本系统就是将这些样本容器精确定位到样本分析装置的采样针14的正下方，供采样针14准确无误地从中吸取足量的样本，以得出正确的分析结果。样本支架条的结构可以有很多形式，因本发明不需要使用具有特殊结构的样本支架条，故在此本发明不给出样本支架条的详细结构。关于样本支架条对样本容器的保持的具体方案，可以参考200710140367.3 B和200980132151.X，在此不再详述。

样本支架条11前进的动力由平皮带22所提供，样本支架条11放置在平皮带22上，通过摩擦力给样本支架条11提供前进的动力。平皮带22由多个从动轮21\25和主动轮24组成，主动轮24和马达23连接，由马达23的旋转提供动力源。平皮带22一般都还会设有预紧装置，如通过马达23的安装位置可调节形成预紧，或者增加惰轮等方式形成预紧。只要动力源马达23能带动平皮带22即可，平皮带22又通过摩擦力给样本支架条11提供前进动力。

但是样本支架条11在平皮带22上是存在打滑的可能的，而且平皮带的运动本身相对于主动轮也是存在打滑的可能的，很难做到准确定位的。所以对样本支架条11的定位是通过定位块26来完成的。

参见图2所示，定位块26是安装在设于活动块32上的导轨38上的，其相对于活动块32可沿着导轨38在Y轴方向移动，因X轴方向受导轨38所约束，故定位块26在X轴方向相对于活动块32是不动的。而活动块32是安装在导轨40上的，其沿着X轴方向双向可移动，其由电机31带动沿着导轨40实现X轴方向的双向精确位移运动，因受导轨40的约束，活动块32沿Y轴方向是不可动的。其中，X轴和样本支架条的行进方向是一致的。活动块32沿X轴方向的双向运动方式可使用众所周知的步进电机和同步带的运动方式实现精确定位，也可以使用直线电机实现精确定位，也可以是使用伺服电机来作精确定位，只要能达到沿X轴方向精确运动定位即可。

定位块26相对于活动块32在X轴方向是不可移动的，所以定位块26可通过活动块32的精确定位实现精确定位。定位块26精确定位后，样本支架条11在平皮带22带动下，使得样本支架条11的某部分结构（如前端或设于底部的凸起结构等）紧贴着定位块26，从而实现了对样本容器的精确定位。当完成了前一个样本容器的精确定位后，需要对承载于同一样本支架条上的下一个样本容器（下一个孔位上）进行定位时，活动块32沿X轴向样本支架条11的行进方向移动相邻两样本容器的中心间隔D行程（参见图 2所示），此时定位块26准确停在下一个样本容器的定位点，然后平皮带22再次带动样本支架条11前行至使其某部分结构紧贴着定位块26，完成对下一个样本容器的精确定位，采样针14可对下一样本容器进行取样操作。

参见图3所示，在完成对样本支架条11a中最后一个样本容器的精确定位后，需要转到对下一个处于缓冲等待区被阻挡机构27所阻隔的样本支架条11b中的样本容器13b进行定位，此时，活动块32带动定位块26先往终止位方向运动。在终止位上有一个固定于机架上的导向板37，导向板37是固定的不随活动块移动的，它是给安装在定位块26下的导轮36作运动轨道约束的，当定位块26往终止位方向运动时，导轮36接触到导向板37，并在定位块26继续沿X轴向终止位方向运动时，导轮36在导向板37的约束下，对定位块26产生沿Y轴的作用力，使得定位块26克服弹性件35的作用力，并在导轨38作用下，沿Y轴正方向运动。当定位块26完全运动到终止位后，定位块26沿Y轴缩进，已经不对样本支架条11a产生定位功能。并且在缩进之后，定位块26的外沿卡在保持块34上，使得定位块26在离开导向板37后，仍然无法伸出进行定位。保持块34由弹性件33的弹力支持，使保持块34能够很可靠地保持定位块26的缩进状态。

此时，活动块32带动着定位块26往初始位方向运动，离开导向板37，并在保持块34作用下，使得定位块26能够顺利地绕过已经完成定位的前一个样本支架条11a，回到初始位置，如图 4所示，为下一个样本支架条11b作定位准备。在初始位上设有一个固定在机架上的解除机构39，该解除机构39不随活动块32运动，它可使到达初始位的保持块34克服弹性件33的弹力，使得保持块34与定位块26脱勾，定位块26又在弹性件35的作用下，恢复成定位状态。

然后缓冲等待区的阻挡机构27撤出，平皮带22再次起动，带动样本支架条11b朝着定位块26运动，同时已经完成采样的样本支架条11a也在平皮带22的带动下，离开定位区，往下一个目的地运动。这样定位块26便完成了从前一个样本支架条11a转向下一个样本支架条11b的精确定位，快速实现对不同样本支架条11上的样本容器定位的切换，即使在高速的分析装置中，也不需要额外的时间提供给这种跨样本支架条的样本容器定位切换。其中的阻挡机构27的结构无特殊要求，只要其能实现伸出阻隔样本支架条以及缩回释放样本支架条这两种状态即可，结构可以任意设置，如采用气缸、电磁铁等均可实现。

实施例2

本发明提供的为样本分析装置传送样本并对样本精确定位的系统中使用的定位块还可以采用不同于实施例1的其他的结构形式，如将定位块的一端通过水平方向设置的水平旋转轴与活动块固定连接，使其另一端在定位块处于定位状态时抵触在样本支架条上。参见图5所示，本实施例中的定位块26b可绕旋转轴38b旋转，旋转轴38b是沿X轴布置的，以实现定位块26b向Y轴方向的缩进。也是在导轮36b受约束于导向板后，使得定位块26b产生旋转运动，并被保持块所保持，在初始位时保持块被解除机构所解除从而释放出定位块26b，定位块26b则在弹性件35b的作用下，恢复成定位状态，等待对下一个样本支架条中的样本容器的定位。其中的弹性件35b除了采用拉簧外，还可以采用扭簧等替代。

实施例3

本发明提供的为样本分析装置传送样本并对样本精确定位的系统中使用的定位块还可以采用与实施例1和实施例2均不相同的其他的结构形式，如将定位块的一端通过竖直方向设置的竖直旋转轴与活动块固定连接，使其另一端在定位块处于定位状态时抵触在样本支架条上。如图 6所示，定位块26c和保持块34c同样是固定在活动块32上，定位块26c可绕旋转轴38c旋转，旋转轴38c和Z轴是平行的。在压簧35c或扭簧的弹力作用下，和其他限位（未标出）的约束下，定位块26c能够保持定位状态。当活动块32带动定位块26c往终止位置运动时，如图7所示，则在导向板37c的约束下，定位块26c克服压簧35c或扭簧的弹力产生旋转，使得定位块26c能够在Y轴方向有所缩进，并在保持块34c的作用下，保持缩进状态。当活动块32往初始位移动时，保持块34c也能够在弹性件33c作用下使定位块26c处于保持缩进状态。当活动块32运动至初始位时，如图 8所示，在解除机构39c的作用下，保持块34c克服弹力，解除对定位块26c的保持，在压簧35c或扭簧的作用下，定位块26c又恢复至定位状态，等待对下一个样本支架条中的样本容器的定位。

Claims (10)

1.一种为样本分析装置传送样本并对样本精确定位的系统，其特征在于包括以下部分：

样本支架条，用于承载样本容器，且所承载的所有样本容器呈直线排列；

传送装置，包括传送带、主动轮、从动轮和驱动马达，用于将所述样本支架条传送至采样针的下方，并使所述样本支架条中承载的样本容器逐个移动至采样针的下方； 

定位机构，设于活动机构上，具有两种状态，一种为定位状态，通过抵触在所述样本支架条上而阻止所述样本支架条随所述传送带移动，另一种为释放状态，从所述样本支架条上撤出从而使所述样本支架条恢复为随所述传送带移动，所述定位机构可在这两种状态中相互转换；

活动机构，用于带动所述定位机构在平行于所述传送带方向上作精确位移的往复运动。

2.根据权利要求1所述的为样本分析装置传送样本并对样本精确定位的系统，其特征在于：所述活动机构包括平行于所述传送带设置的第一直线型导轨、活动块和驱动电机，所述驱动电机驱动所述活动块沿所述第一直线型导轨精确移动预设位移，所述定位机构设于所述活动块上。

3.根据权利要求2所述的为样本分析装置传送样本并对样本精确定位的系统，其特征在于：所述定位机构包括用于在定位状态时抵触在所述样本支架条上的定位块以及驱动所述定位块由释放状态恢复至定位状态的第一弹性件，所述系统还包括用于带动所述定位块由定位状态转至释放状态的导向机构、用于保持所述定位块处于释放状态不变的保持机构以及用于解除所述保持机构对所述定位块的保持状态的解除机构。

4.根据权利要求3所述的为样本分析装置传送样本并对样本精确定位的系统，其特征在于：所述导向机构设于所述活动块运动轨迹的终止位附近，并固定连接在所述系统的机架主体上，在所述活动块带动所述定位机构向终止位移动过程中，所述导向机构迫使所述定位块克服所述第一弹性件的弹力而移位至从所述样本支架条上撤出，并被所述保持机构所保持。

5.根据权利要求3所述的为样本分析装置传送样本并对样本精确定位的系统，其特征在于：所述保持机构包括保持块和第二弹性件，所述第二弹性件以沿所述活动块的运动方向伸缩的方式设于所述活动块上，所述保持块对接于所述第二弹性件朝向所述活动块运动轨迹的初始位的一端，并且在释放状态时与所述定位块相接触而使所述定位块保持在释放状态不变。

6.根据权利要求3所述的为样本分析装置传送样本并对样本精确定位的系统，其特征在于：所述解除机构设于所述活动块运动轨迹的初始位附近，并固定连接在所述系统的机架主体上，其在所述活动块向初始位移动的过程中压缩所述第二弹性件使所述保持块与所述定位块脱离。

7.根据权利要求3至6任一项所述的为样本分析装置传送样本并对样本精确定位的系统，其特征在于：所述定位机构还包括第二直线型导轨，所述第二直线型导轨以垂直于所述第一直线型导轨的方式水平设于所述活动块上，所述定位块设于所述第二直线型导轨上，所述第一弹性件对接于所述定位块远离所述样品架的一端。

8.根据权利要求3至6任一项所述的为样本分析装置传送样本并对样本精确定位的系统，其特征在于：所述定位块的一端通过水平方向设置的水平旋转轴与所述活动块固定连接，另一端在所述定位块处于定位状态时抵触在所述样本支架条上。

9.根据权利要求3至6任一项所述的为样本分析装置传送样本并对样本精确定位的系统，其特征在于：所述定位块的一端通过竖直方向设置的竖直旋转轴与所述活动块固定连接，另一端在所述定位块处于定位状态时抵触在所述样本支架条上。

10.根据权利要求3至6任一项所述的为样本分析装置传送样本并对样本精确定位的系统，其特征在于：所述系统还包括用于阻止下一个样本支架条在前一个样本支架条进行采样时随所述传送带移动至采样区的阻挡机构。