CN104374933A - 全自动生化分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动生化分析仪，包括机架、水平方向运动系统、垂直方向运动系统、采样组件和传力导轨。水平方向运动系统包括第一步进电机，垂直方向运动系统包括第二步进电机。第一步进电机和第二步进电机分别固定安装在机架上。所述采样组件包括采样针压块和采样针。第二步进电机与采样组件分离设置。采样针压块包括导向柱，导轨压块在相应位置设有和导向柱配合的孔。当采样组件和导轨压块接触时，导向柱被收容入孔内，采样组件和压块之间紧密接触。该机构的步进电机均固定于仪器机架上，运动轻巧，成本较低，结构紧凑，同时具有开放采样和封闭穿刺采样，以及输送样本到指定位置的功能。

Description

全自动生化分析仪

技术领域

本发明涉及一种采样装置，特别是涉及具有二维自由度运动机构的采样装置，可以用于医疗器械行业的全自动生化分析仪，具有开放采样、封闭采样以及样本传输等功能。

背景技术

全自动生化分析仪是在测量人体体液的生理化学、物理性质的检测中应用的比较广的一种仪器。在全自动生化分析仪中，取样装置是非常重要的部分。取样装置需要把液体样本从标本瓶内转移到试剂瓶中，经过充分反应后，再把混合液转移到计数器内进行检测。中国实用新型专利第200520094284.1就公开了一种全自动生化分析仪的取样及搅拌装置。该装置包括悬壁机构及驱动机构，悬壁机构连接在驱动机构上。其中，悬壁机构包括取样搅拌臂、搅拌桨以及取样针，取样搅拌臂的一端与驱动机构连接，另一端为自由端。电机通过电机支架固接在取样搅拌臂上。在取样搅拌臂的自由端下方固接有第一轴承座，其内设有第一滚动轴承，第一滚动轴承上安装有传动轴。在电机上及传动轴的一端均设有带轮，两带轮之间通过传动带相连接。传动轴的另一端与搅拌桨固接。取样针的一端通过取样针支架固接在取样搅拌臂之自由端的上方，另一端插在传动轴及搅拌桨内。

上述全自动生化分析仪包括一个转动的悬壁，因此仅能绕其立柱在限定的角度内做旋转运动，其活动范围受到限制，不适合某些需要在某个平面内做二维自由度运动的场合。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺点，本发明的目的之一是：提供一种具有二维自由度运动功能的采样装置。所述采样装置包括：机架、水平方向运动系统、垂直方向运动系统、采样组件和传力导轨，水平方向运动系统包括第一步进电机，垂直方向运动系统包括第二步进电机，第一步进电机和第二步进电机分别固定安装在机架上，采样组件包括采样针压块和采样针，传力导轨水平放置并且分别与垂直方向运动系统和采样针压块固定连接，水平方向运动系统驱动采样针在水平方向运动，垂直方向运动系统驱动采样针在垂直方向运动。

对上述技术方案的进一步改进是：所述水平方向运动系统还包括第一同步带和水平导轨；所述垂直方向运动系统还包括第二同步带、第一导向轴和导轨压块，导轨压块和第二同步带固定连接；所述采样组件还包括采样组件支架和第二导向轴。

对上述技术方案的进一步改进是：采样组件支架与第一同步带固定连接，采样组件支架与水平导轨的滑块固定；在第一步进电机的驱动下，采样组件在水平导轨的导向作用下进行水平方向运动；传力导轨的滑块和采样针压块固定连接，在第二步进电机的驱动下，采样针压块随着传力导轨作垂直方向运动。

对上述技术方案的进一步改进是：导轨压块和传力导轨固定连接。

对上述技术方案的进一步改进是：采样针压块包括导向柱，导轨压块设有和导向柱相配合的孔。

对上述技术方案的进一步改进是：导向柱为部分圆锥体。

对上述技术方案的进一步改进是：还包括光耦开关，所述光耦开光安装在机架上。

对上述技术方案的进一步改进是：采样组件支架和导轨压块上分别安装有光耦开关感应片。

对上述技术方案的进一步改进是：所述的传力导轨和水平导轨相互平行。

对上述技术方案的进一步改进是：采样组件在水平方向上依次运动到采样位、反应池位和计数池位。

本发明的目的之二是：提供一种利用采样装置进行采样的方法，所述采样装置包括机架、水平方向运动系统、垂直方向运动系统、采样组件和传力导轨，其中，水平方向运动系统包括第一步进电机，垂直方向运动系统包括第二步进电机，第一步进电机和第二步进电机分别安装在机架上，采样组件包括采样针压块和采样针，传力导轨水平放置并且分别与垂直方向运动系统和采样针压块固定连接；所述方法包括如下步骤：

a) 启动第一步进电机，驱动采样组件在水平方向运动至采样位，关闭第一步进电机；

b) 启动第二步进电机，驱动采样针在垂直方向运动，并且刺穿装有样本的容器，吸取样本后，返回至采样位，关闭第二步进电机；

c) 启动第一步进电机，驱动采样组件在水平方向运动至反应池位，关闭第一步进电机；

d) 启动第二电机，驱动采样针在垂直方向运动，把样本加入到反应池，经过预先设定的反应时间后，采样针吸取部分反应后的混合液后运动至反应池位，关闭第二电机；

e) 启动第一电机，驱动采样针在水平方向运动至计数池位，关闭第一电机；f) 启动第二电机，驱动采样针在垂直方向运动，将采样针吸取的部分反应后的混合液注入到计数池内，采样针退回至计数池位，关闭第二电机；

g) 启动第一电机，驱动采样针在水平方向运动至初始位置，关闭第一电机。

根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水平方向运动系统还包括第一同步带和水平导轨；所述垂直方向运动系统还包括第二同步带、第一导向轴和导轨压块，导轨压块和第二同步带固定连接；所述采样组件还包括采样组件支架和第二导向轴。

对上述技术方案的进一步改进是：第一步进电机转轴上安装有第一同步带轮，第一同步带在第一同步带轮的驱动下作水平方向运动，采样组件支架与第一同步带固定连接，采样组件支架与传力导轨的滑块固定连接；传力导轨的滑块与采样针压块固定连接，传力导轨和水平导轨平行放置；第一同步带在水平方向运动时，采样组件在水平导轨和传力导轨共同导向下进行水平往复运动。

对上述技术方案的进一步改进是：导轨压块和采样针压块分别在第一导向轴和第二导向轴上作垂直滑动；导轨压块和同步带固定连接；传力导轨的滑块和采样针压块固定连接；当第二同步带在第二步进电机的驱动下作垂直方向的运动时，导轨压块通过传力导轨间接带动采样针压块在第一和第二导向轴的导向下作垂直往返运动；采样针和采样针压块固定连接，采样针在第二同步带驱动下跟随传力导轨做垂直升降运动，完成吸样和送样动作。

对上述技术方案的进一步改进是：当第二步进电机关闭，第一步进电机启动时，采样组件在水平方向运动到指定位置；当第一步进电机关闭第二步进电机启动时，采样针在第二同步带驱动下跟随传力导做垂直升降运动。

对上述技术方案的进一步改进是：所述的指定位置包括采样位、反应池位、计数池位。

对上述技术方案的进一步改进是：采样装置还包括光耦开关，所述光耦开光安装在采样装置的机架上；采样组件支架和导轨压块上分别安装有光耦开关感应片，当感应片遮挡住光耦时就会向控制系统发出开关信号。

对上述技术方案的进一步改进是：采样针压块包括导向柱，导轨压块在相应位置开有和导向柱配合的锥形孔，当采样组件和导轨压块接触时，导向柱旋入锥形孔内保持采样组件和压块地紧密接触。

对上述技术方案的进一步改进是：所述的导向柱为圆锥体。

对上述技术方案的进一步改进是：采样组件水平方向运动到与导轨压块接触时，采样针压块通过导向柱和导轨压块的锥形孔导向结合，共同在第二同步带拉动下驱动采样针执行试管穿刺和吸取样本动作，当吸样完成后，采样针压块脱开导轨压块，然后带动采样针向水平方向输送样本。

本发明的目的之三是：提供一种全自动生化分析仪，包括样本转移装置，其特征在于：所述样本转移装置包括采样组件和垂直方向运动系统。所述采样组件包括采样针压块和采样针，所述的垂直方向运动系统包括第二步进电机和导轨压块，第二步进电机与采样组件分离设置。采样针压块包括导向柱，导轨压块在相应位置设有和导向柱配合的孔，当采样组件和导轨压块接触时，导向柱被收容入孔内，保持采样组件和压块地紧密接触。由于导向柱主要承担起推动采样组件运动的推动力，因此，导轨所承受的压力大大减小了，有利于防止导轨变形。

对上述技术方案的进一步改进是：所述垂直方向运动系统还包括第二同步带、平行于第二同步带的第一导向轴和可以在第一导向轴滑移的导轨压块，导轨压块和第二同步带固定连接。

对上述技术方案的进一步改进是：当采样组件与导轨压块接触时，采样针压块通过导向柱和导轨压块的锥形孔导向结合，共同在第二同步带驱动下，驱动采样针执行试管穿刺和吸取样本动作，当吸样完成后，采样针压块脱开导轨压块，然后带动采样针向水平方向输送样本。

对上述技术方案的进一步改进是：还包括传力导轨，所述传力导轨的一端与导轨压块刚性连接，传力导轨的另一端与采样针压块固定连接。

对上述技术方案的进一步改进是：采样针分别在采样位、反应池位和计数池位停留，其中，采样位比反应池位和计数池位要更加靠近第二步进电机，如此可以缩短第二步进电机的作用力力避，减小作用力的力矩。

本发明的目的之四是：提供一种全自动生化分析仪，包括机架、水平方向运动系统、垂直方向运动系统、采样组件和传力导轨。水平方向运动系统包括第一步进电机，垂直方向运动系统包括第二步进电机。第一步进电机和第二步进电机分别固定安装在机架上。所述采样组件包括采样针压块和采样针。第二步进电机与采样组件分离设置。采样针压块包括导向柱，导轨压块在相应位置设有和导向柱配合的孔。当采样组件和导轨压块接触时，导向柱被收容入孔内，采样组件和压块之间紧密接触。

对上述技术方案的进一步改进是：所述水平方向运动系统还包括第一同步带和水平导轨；所述垂直方向运动系统还包括第二同步带、第一导向轴和导轨压块，导轨压块和第二同步带固定连接；所述采样组件还包括采样组件支架和第二导向轴。

对上述技术方案的进一步改进是：采样组件支架与第一同步带固定连接，采样组件支架与水平导轨的滑块固定；在第一步进电机的驱动下，采样组件在水平导轨的导向作用下进行水平方向运动；传力导轨的滑块和采样针压块固定连接，在第二步进电机的驱动下，采样针压块随着传力导轨作垂直方向运动。

对上述技术方案的进一步改进是：导轨压块和传力导轨固定连接。

对上述技术方案的进一步改进是：采样针压块包括导向柱，导轨压块设有和导向柱相配合的孔。

对上述技术方案的进一步改进是：导向柱为部分圆锥体。

对上述技术方案的进一步改进是：还包括光耦开关，所述光耦开光安装在机架上。

对上述技术方案的进一步改进是：采样组件支架和导轨压块上分别安装有光耦开关感应片。

对上述技术方案的进一步改进是：所述的传力导轨和水平导轨相互平行。

对上述技术方案的进一步改进是：采样组件在水平方向上依次运动到采样位、反应池位和计数池位。

本发明的有益效果是：传力导轨一端固定在导轨压块上，导轨压块有和传力导轨相配合的凹形槽，同时背部和顶部有螺钉保证刚性连接。传力导轨的第二滑块通过螺钉固定在采样针压块，当同步带带动导轨压块和传力导轨垂直方向运动时，采样针也随之上下运动。水平方向和垂直方向可设置光耦进行定位，从而在特定的位置进行采样和传送样本。采样针压块通过螺纹连接导向柱，导轨压块也在相应位置有与导向柱配合的锥形孔，为了减小试管穿刺时所需的力矩，采样组件水平方向运动到与导轨压块接触，采样针跟随传力导轨共同完成穿刺动作。本运动机构步进电机均固定在仪器机架上，运动轻巧，空间紧凑，输送样本到特定位置功能，对电机的负载力矩要求低，机械噪音小。同时兼容开放采样和穿刺采样，适用血液分析仪和尿液分析仪等医疗器械设备。

附图说明

图1是本发明的一种二维自由度运动机构的平面图。

图2是本发明的一种二维自由度运动机构的立体图。

图3是本发明的另一种二维自由度运动机构开放采样位置平面图。

图4是本发明的另一种二维自由度运动机构开放采样位置立体图。

图5是本发明的另一种二维自由度运动机构水平方向运动到达某特定位置的平面图。

图6是本发明的另一种二维自由度运动机构垂直方向运动到达另一个某特定位置的平面图。

图7是本发明的另一种二维自由度运动机构水平方向运动到达穿刺位置的平面图。

图8是本发明的另一种二维自由度运动机构导向装置剖面示意图。

图9是本发明的另一种二维自由度运动机构进行试管穿刺的平面图。

图10是本发明的另一种二维自由度运动机构导轨压块104的结构立体图。

具体实施方式

实施例一

请参阅图1和图2，这是本发明采样装置的一种具体实施例。该采样装置由两根水平导向轴2和5完成导向。第一步进电机4驱动同步带3带动采样组件完成水平方向运动（采样组件通过采样组件支架10和同步带3固定连接）。安装在采样组件支架10上的第二步进电机1驱动同步带6带动采样针7在两根垂直导向轴8和9的导向作用下完成垂直方向运动。采样针7在水平和垂直方向的二维自由度运动有助于在血液细胞分析装置中实现试管穿刺、样本吸取和样本运输等功能。

实施例二

图3至图10所示的是本发明之另一种具有二维自由度运动机构的采样装置。所述二维自由度是指该运动机构或者其中的部件可以沿某个固定或者非固定夹角的二个边所在的方向分别运动。所述固定夹角可以是一百五十度、一百二十度、九十度、六十度、三十度或者其他任何合适的角度。二维自由度的运动轨迹可以是直线、光滑曲线、光滑抛物线、拆线或者其组合。在本发明的优选方案中，所述二维自由度是指相互垂直的二条直线方向。更加优选的方案是：所述二维自由度运动包括水平方向的运动部分和垂直方向的运动部分。下面以本发明产生水平方向和垂直方向的二维自由度运动作为本发明的具体实施例之一来阐述本发明之具体实施方案。实现其他角度和方向的二维自由度运动的具体实施方案可以由此类推得到。

请参阅图3、图4和图5，水平方向运动装置包括第一步进电机116（主机被遮挡而仅露出转轴）、第一同步带109、第一同步带轮113、水平导轨108和采样组件99。所述采样组件99包括采样组件支架112、固定至支架112的第二导向轴115、套在第二导向轴115上并可以沿第二导向轴115平行滑动的采样针压块114和固定至采样针压块114的采样针111等。第一步进电机116通过螺钉、螺栓或铆钉等固定在采样装置机架100上。第一步进电机116的转轴与第一同步带轮113作同步转动。第一同步带轮113上安装有第一同步带109。优选地，第一同步带轮113的外轮廓为齿轮，第一同步带109为与该齿轮相匹配的齿轮带。第一同步带109被第一同步带轮113驱动作水平方向的运动。采样组件支架112通过螺钉和夹板（未图示）固定至第一同步带109，并且与第一同步带109保持同步运动。在采样组件支架112上固定有至少一个第一滑块118。在采样装置机架100上固定有至少一个水平导轨108。所述第一滑块118与所述水平导轨108滑动配合。在第一步进电机116驱动第一同步带109运动的过程中，第一同步带109驱动采样组件支架112（连同整个采样组件99）沿着水平导轨108作水平方向的运动，从而实现了该装置在水平方向的运动。

如图4所示，与传力导轨101滑动连接的第二滑块119通过螺钉与采样针压块114固定连接。传力导轨101应当与水平导轨108相互平行，因此，当第一同步带109驱动采样组件支架112（连同整个采样组件99）沿着水平导轨108作水平方向的运动时，采样针压块114在垂直方向保持不发生位移。

如图3和4所示，垂直方向运动装置包括第二步进电机103、第二同步带105、第二同步带轮106、导轨压块104和传力导轨101。第二同步带105被第二步进电机103的动力输出轴和第二同步带轮106绷紧着，并且跟随第二步进电机做同步运动。优选地，第二同步带轮106是齿轮，第二同步带105为与同步带轮相匹配的齿轮带。传力导轨101被导轨压块104固定至第二同步带105，并且与第二同步带105一起同步运动。采样针压块114通过其上的第二滑块119与传力导轨101滑动配合，从而可在传力导轨101上水平滑动。传力导轨101与水平导轨108和第一同步带109相互水平平行。在机架100上固定有第一导向轴107，导轨压块104被安装至所述第一导向轴107，并且可以在第一导向轴107上垂直滑动。在采样组件支架112上固定有第二导向轴115，采样针压块114被安装至所述第二导向轴115，并且可以在第二导向轴115上垂直滑动。所述第一导向轴107、第二导向轴115和第二同步带105相互垂直平行。在第二步进电机103启动时，第二同步带105跟随第二步进电机103做同步运动。由于第二同步带105与导轨压块104和传力导轨101是固定连接的，因此，传力导轨101被第二步进电机103驱动在垂直方向做上下运动。

请参阅图3和图4，由于导向的需要，第一导向轴107和第二导向轴115以及第二同步带105需要垂直平行放置。采样针压块114和导轨压块104内部装有直线轴承（未图示）可以分别在第二导向轴115和第一导向轴107上垂直滑动。导轨压块104通过螺钉和夹板（未图示）将导轨压块104和第二同步带105的相对位置固定。导轨压块104设有凹形槽121（见图10），所述传力导轨101被收容在该凹形槽121内，并且通过螺钉使导轨压块104与传力导轨101固定连接。如前所述，滑动连接至传力导轨101的第二滑块119和采样针压块114固定连接，如此，传力导轨101便同时连接导轨压块104和采样针压块114。采样针压块114和导轨压块104具有相同或者相类似的结构。当第二同步带105在第二步进电机103（固定安装在机架上）的驱动下作垂直方向运动时，导轨压块104在第一导向轴107和第二导向轴115的导向作用下，通过传力导轨101间接带动采样针压块114做垂直方向的往返运动。由于采样针111与采样针压块114是固定连接的，如此，采样针111就可以在第二同步带105的带动下，跟随传力导轨101，做垂直方向的升降运动，从而完成吸取液体样本和传送液体样本的操作。

综上所述，当第二步进电机103不工作、第一步进电机116工作时，采样组件99就可以在水平方向上运动到指定位置，如采样位、反应池位、计数池位等。当第一步进电机116不工作、第二步进电机103工作时，采样针111就可以在第二同步带105的带动下跟随传力导轨101做垂直方向的升降运动。水平方向运动和垂直方向运动的精确定位依靠安装在机架100上的数个感应光耦102来实现定位。光耦的工作原理是：当感应片遮挡住光耦时就会向控制系统发出开关信号。因此，采样组件支架112和导轨压块104都分别装有一个感应钢片（未图示）。请参阅图10，导轨压块104设有和传力导轨101相配合的凹槽121，凹槽上方有螺钉120顶紧导轨，正面有两颗螺钉和导轨保证连接可靠。传力导轨101的表面和水平导轨108保持平行。传力导轨101有两个作用：a、对采样组件实施水平导向；b、在垂直方向上传递力矩给采样组件进行穿刺试管。

在吸取液体样本时，采样针有时候需要刺穿装有液体样本的试管盖，因此，需要对采样针施加一定的推力。请参阅图7至图10所示，为了达到较佳的刺穿效果，应当使采样组件尽可能地接近导轨压块104，从而尽量减小传力导轨101产生的力矩。为了进一步减小传力导轨101在刺穿试管盖时所承受的压力，本发明还额外设计了一个导向柱110。具体地说，在采样针压块104面对导轨压块104的一面突出一个导向柱110。所以导向柱110可以与采样针压块104一体设计，也可以通过螺纹孔或者其他方式与采样针压块104固定连接。该导向柱110可以被设计成圆柱体或者削去尖部的圆锥体，也可以是横截面是梯形的任何形体。导轨压块104也在相应位置开有和导向柱110外形相配合的锥形孔或者其他形状的孔122。当采样组件和导轨压块104接触时，导向柱110插入压块104上的孔122并且保持一定的紧密配合。为了减小试管穿刺时所需的力矩，采样组件水平方向运动到与导轨压块104接触时，采样针压块114主要通过导向柱110和导轨压块104导向结合，在第二同步带105的拉动下，导轨压块104通过导向柱110驱动采样针压块114向下运动。采样针压块114进一步驱动采样针111向下移动，从而执行穿刺试管盖和吸取样本的动作。当吸样完成后，采样针压块114可顺利脱开导轨压块104，然后带动采样针111向水平方向输送样本至反应池位。

本发明的采样装置和采样方法具有广泛的应用价值，例如可用于血球分析仪等领域。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换（例如本实例中传力导轨使用的是直线滚珠导轨，可将其换成滚轮式线性滑轨等），都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种全自动生化分析仪，其特征在于：包括机架、水平方向运动系统、垂直方向运动系统、采样组件和传力导轨，水平方向运动系统包括第一步进电机，垂直方向运动系统包括第二步进电机，第一步进电机和第二步进电机分别固定安装在机架上，所述采样组件包括采样针压块和采样针，第二步进电机与采样组件分离设置；采样针压块包括导向柱，导轨压块在相应位置设有和导向柱配合的孔，当采样组件和导轨压块接触时，导向柱被收容入孔内，采样组件和压块之间紧密接触。

2.根据权利要求1所述的全自动生化分析仪，其特征在于，所述垂直方向运动系统还包括第二同步带、平行于第二同步带的第一导向轴和可以在第一导向轴滑移的导轨压块，导轨压块和第二同步带固定连接。

3.根据权利要求1所述的全自动生化分析仪，其特征在于，当采样组件与导轨压块接触时，采样针压块通过导向柱和导轨压块的锥形孔导向结合，共同在第二同步带驱动下，驱动采样针执行试管穿刺和吸取样本动作，当吸样完成后，采样针压块脱开导轨压块，然后带动采样针向水平方向输送样本。

4.根据权利要求1所述的全自动生化分析仪，其特征在于，还包括传力导轨，所述传力导轨的一端与导轨压块刚性连接，传力导轨的另一端与采样针压块固定连接。

5.根据权利要求1所述的全自动生化分析仪，其特征在于，采样针分别在采样位、反应池位和计数池位停留，其中，采样位比反应池位和计数池位要更加靠近第二步进电机。