CN104502178B - 一种全自动试管液体样本混匀装置及血细胞分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动试管液体样本混匀装置及血细胞分析仪，其主要包括：用于驱动试管实现X方向的直线水平运动的X向水平进给机构；用于驱动试管实现Z方向的直线升降动作的Z向抬升机构；用于驱动试管实现绕X轴在YZ平面内旋转偏摆运动的Y向混匀机构，所述Z向抬升机构通过电机和同步带的带动上下拖动支架沿着第一直线导轨作Z向垂直升降动作；所述Y向混匀机构通过上下拖动支架中的托杆带动在第三直线导轨上做垂直升降动作；所述X向水平进给机构通过电机和同步带带动第二滑块上的水平运动板在第二直线导轨上X方向的直线水平运动，所述Y向混匀机构设置在水平运动板上。采用本发明可易于降低制造精度要求，实现零件数量少、钣金设计化而带来的成本低廉。

Description

一种全自动试管液体样本混匀装置及血细胞分析仪

技术领域

本发明涉及一种临床检验仪器，尤其涉及的是一种用于血细胞分析仪的全自动试管液体样本混匀装置。

背景技术

在临床检验仪器上，如血液细胞分析仪，需要对试管样本架内的试管所装的血液样品在检测取样前，必须进行充分、合理的混匀。目前对于试管内的样品进行混匀的主要方法为人工混匀和机械混匀。对于带自动进样的血液细胞分析仪，必须提供全自动机械混匀装置。

现有的机械混匀装置的实现方法从运动方式上主要有：

1.试管绕其中心轴线旋转。试管无需脱离试管样本架，通过带旋转摩檫轮机构装置，由旋转摩檫轮压在试管帽上，通过摩檫轮带动试管一起执行旋转，以离心方式实现混匀血液的目的。旋转有采用同向变速方式和正反向旋转方式。实现该种混匀方法，机构相对简单，运动空间要求较小。但存在速度低时难于保证血液混匀效果充分，速度高时又易过混匀、破坏血液样本，造成测试结果不准风险。

2、模拟人工的试管来回颠倒混匀法，如公开号为CN202383004的实用新型专利，公开了一种试管血液混匀装置。其通过第一安装座Z向移动滑块上安装有可X向滑动位移的第二安装座，第二安装座可沿X向及Z向移动。第二安装座主要安装有试管夹旋转电机和弹性夹紧试管夹，弹性夹紧试管夹所执行的X向以及Z向移动也就是第二安装座的对应移动。X向电机以及其直接驱动运动副固定在第一安装座上，不可Z向移动。X向驱动运动副移动滑块上固定有Z向导杆，该Z向导杆穿入固定在第二安装座上的对应可滑动零件开设的槽内，第二安装座沿X向移动是通过Z向导杆的X向运动传递而来。但是，由于第二安装座Z向运动中相对Z向导杆有摩擦运动存在，若Z向导杆实际安装相对第二安装座Z向运动线平行度较差情况下，一是会加大Z向导杆磨损，二是会带来Z向驱动负载量。所以会在设计中要考虑高精度零件设计，无法有效降低成本。该混匀机构X向和Z向驱动运动副，应用丝杠螺母副，也即步进直线电机，成本较高。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全自动试管液体样本混匀装置及血细胞分析仪，旨在解决现有的混匀装置结构设计需要高精度零件，导致成本高的问题。

本发明的技术方案如下：

一种全自动试管液体样本混匀装置，其主要包括：

用于驱动试管实现X方向的直线水平运动的X向水平进给机构；

用于驱动试管实现Z方向的直线升降动作的Z向抬升机构；

用于驱动试管实现绕X轴在YZ平面内旋转偏摆运动的Y向混匀机构，

所述Z向抬升机构通过电机和同步带的带动上下拖动支架沿着第一直线导轨作Z向垂直升降动作；所述Y向混匀机构通过上下拖动支架中的托杆带动在第三直线导轨上做垂直升降动作；所述X向水平进给机构通过电机和同步带带动第二滑块上的水平运动板在第二直线导轨上X方向的直线水平运动，所述Y向混匀机构设置在水平运动板上。

所述的全自动试管液体样本混匀装置，其所述Z向抬升机构具体包括：Z向电机，所述Z向电机固定在U形主支架一侧面上，其电机轴沿Y向水平放置，其电机轴上安装有第一同步带轮，在第一同步带轮上套有第一同步带，所述第一同步带轮与第一同步带组成的Z向直线运动转换机构，在U形主支架正对Z向电机另一侧面上，安装有呈上下纵向设置的第一直线导轨、以及与该第一直线导轨滑动配合的第一滑块，该第一滑块上固定有上下拖动支架，在上下拖动支架上固定有上下拖杆；所述上下拖动支架与第一同步带实施固定，在Z向电机的驱动下，第一同步带带动上下拖动支架、第一滑块沿着第一直线导轨作Z向垂直升降动作，上下拖动支架上固定的上下拖杆插入到混匀机构上下运动传导块中，带动Y向摆动混匀机构上下运动。

所述的全自动试管液体样本混匀装置，其所述X向水平进给机构具体包括X向电机，所述X向电机固定在U形主支架上，与固定Z向电机处在同一侧面；其电机轴沿Y向水平放置，其电机轴上安装有第二同步带轮，在第二同步带轮上套有第二同步带，所述第二同步带轮和第二同步带组成的X向直线运动转换机构；在U形主支架正对X向电机另一侧面上，安装有呈水平X向设置的第二直线导轨、以及与该第二直线导轨滑动配合的第二滑块，该第二滑块上固定有水平运动板，所述水平运动板与第二同步带实施固定；在X向电机的驱动下，第二同步带带动水平运动板、第二滑块沿着第二直线导轨作X向水平前后动作，在水平运动板上固定有呈上下纵向设置有与第一直线导轨平行的第三直线导轨和与该第三直线导轨滑动配合的第三滑块，该第三滑块上固定有Y向摆动混匀机构。

所述的全自动试管液体样本混匀装置，其所述Y向摆动混匀机构具体包括：固定在水平运动板上的Y向摆动混匀机构支架，在Y向摆动混匀机构支架上固定有Y向电机，Y向电机轴沿X向水平放置，该电机轴上安装有第三同步带轮；还包括上下运动传导块和轴承座，所述轴承座上安装有轴承和X向设置转轴，转轴上安装有第四同步带轮以及弹性试管夹，第三同步轮与第四同步轮上安装有第三同步带；在Y向电机的驱动下，第三同步带带动第四同步带轮、转轴往复旋转摆动，从而带动弹性试管夹夹取试管绕转轴的轴心在YZ平面一定角度内进行往复旋转摆动。

所述的全自动试管液体样本混匀装置，其上下运动传导块上开有一孔结构，所述孔结构用于上下拖杆的插入，在Z向垂直升降执行上升时，所述上下拖杆插入孔结构中，上下拖杆19上升，接触到上下运动传导块后，带起上下运动传导块、Y向摆动混匀机构、第三滑块沿着第三直线导轨作Z向垂直升降动作。

所述的全自动试管液体样本混匀装置，其具体工作方法流程如下：首先，进行试管夹位置初始化，Z向位于下位，X向位于后位，旋转方向处于竖直位置；第二步，利用弹性夹紧试管夹来夹取试管；第三步，将试管抽离试管架；第四步，弹性夹紧试管夹夹持试管随转轴绕X轴在YZ平面内摆动；第五步，将试管放回试管架中；第六步，退离试管。

一种血细胞分析仪，其中，在血细胞分析仪中设置有如上所述的全自动试管液体样本混匀装置。

本发明的有益效果：本发明通过提供一种可实现从试管样本架中水平抓取试管，垂直提起脱离样本架后，实施旋转往复摆动，从而实施对试管中血液样本进行有效混匀的血细胞分析仪上用的混匀装置。该装置完全全自动，可通过控制旋转往复摆动速度，满足混匀效果要求。其全部应用普通步进电机，占用空间小、对制造要求低，成本低廉且能快速混匀试管内液样的混匀装置。

附图说明

图1为本发明血细胞分析仪的试管血液样本自动混匀机构一种实施方式的结构示意图。

图2为本发明主支架部分剖开来示意的其内部结构示意图。

图3是本实施方式弹性试管夹夹取试管执行在上方偏摆混匀的结构示意图。

图4为本发明Y向摆动混匀机构Z向抬升实现结构局部示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。

参见图1，本发明提供的一种用于血液细胞分析仪的试管血液样本自动混匀装置主要包括X向水平进给机构、Z向抬升机构和Y向混匀机构，用于驱动试管实现Z方向的直线升降动作，X方向的直线水平运动及绕X轴在YZ平面内旋转偏摆运动。

所述Z向抬升机构，包括Z向电机1，所述Z向电机1固定在U形主支架2一侧面上，其电机轴沿Y向水平放置，其电机轴上安装有第一同步带轮5，在第一同步带轮5上套有第一同步带6，所述第一同步带轮5与第一同步带6组成的Z向直线运动转换机构；参见图2，在U形主支架2正对Z向电机1另一侧面上，安装有呈上下纵向设置的第一直线导轨14、以及与该第一直线导轨滑动配合的第一滑块15，该第一滑块15上固定有上下拖动支架16，在上下拖动支架16上固定有上下拖杆19；所述上下拖动支架16与第一同步带6实施固定，在Z向电机1的驱动下，第一同步带6带动上下拖动支架16、第一滑块15沿着第一直线导轨14作Z向垂直升降动作。其中，上下拖动支架16上固定的上下拖杆19插入到混匀机构上下运动传导块20中，带动Y向摆动混匀机构上下运动。

参见图2，所述X向水平进给机构包括X向电机3，所述X向电机3固定在U形主支架2上，与固定Z向电机1处在同一侧面；其电机轴沿Y向水平放置，其电机轴上安装有第二同步带轮，在第二同步带轮上套有第二同步带4，所述第二同步带轮和第二同步带4组成的X向直线运动转换机构；在U形主支架2正对X向电机1另一侧面上，安装有呈水平X向设置的第二直线导轨17、以及与该第二直线导轨17滑动配合的第二滑块18，该第二滑块18上固定有水平运动板7，所述水平运动板7与第二同步带4实施固定；在X向电机2的驱动下，第二同步带4带动水平运动板7、第二滑块18沿着第二直线导轨17作X向水平前后动作。

继续参见图1，在水平运动板7上固定有呈上下纵向设置有与第一直线导轨14平行的第三直线导轨8和与该第三直线导轨8滑动配合的第三滑块10，该第三滑块10上固定有Y向摆动混匀机构。

参见图3，所述Y向摆动混匀机构包括固定在水平运动板7上的Y向摆动混匀机构支架9，在Y向摆动混匀机构支架9上固定有Y向电机11，Y向电机轴沿X向水平放置，该电机轴上安装有第三同步带轮51；还包括上下运动传导块20和轴承座22，所述轴承座22上安装有轴承23和X向设置转轴24，转轴24上安装有第四同步带轮52以及弹性试管夹12，第三同步轮51与第四同步轮52上安装有第三同步带21；在Y向电机11的驱动下，第三同步带21带动第四同步带轮52、转轴24往复旋转摆动，从而带动弹性试管夹12夹取试管13绕转轴24轴心在YZ平面一定角度内进行往复旋转摆动，达到试管内血液样本被混匀的目的。

所述Y向摆动混匀机构在X向水平前后动作是由于Y向摆动混匀机构9固定在水平运动板7上，X向水平前后动作与水平运动板7运动一致。

参见图3和4，所述Y向摆动混匀机构的Z向垂直升降动作是依靠Z向垂直升降执行机构上的上下拖杆19拖动，沿着第三直线导轨8作Z向垂直升降动作。Y向摆动混匀机构支架9上所固定的上下运动传导块20上开有相对上下拖杆19较大孔，上下拖杆19插入该孔中。Z向垂直升降执行机构上升时，上下拖杆19上升，接触到上下运动传导块20，带起上下运动传导块20、Y向摆动混匀机构、第三滑块10沿着第三直线导轨8作Z向垂直升降动作。

当Z向垂直升降执行机构下降时时，上下拖杆19下降，Y向摆动混匀机构通过上下运动传导块20压在上下拖杆19上，沿着第三直线导轨8作Z向垂直下降动作；当下降到一定高度时，上下运动传导块20落在水平运动板7上限位边上，Y向摆动混匀机构不再下降，此时Z向垂直升降执行机构继续下降一小距离，使得上下拖杆19与上下运动传导块20成为一种非接触状态。即实现当弹性试管夹12在下位X向水平前后动作时，不存在滑动摩擦，即上下运动传导块20与上下拖杆19间相对位移为非接触。

本试管血液混匀装置的工作方法流程如下：

首先，进行试管夹位置初始化：Z向位于下位，X向位于后位，旋转方向处于竖直位置。

第二步，夹取试管：在X向电机3的驱动下，弹性夹紧试管夹12在X向前进到合适位置，将置于试管架上的试管13挤入到弹性夹紧试管夹12的夹持空间内，利用弹性夹紧试管夹12内的弹簧实施弹性夹持；

第三步，取出试管：在Z向电机1的驱动下，弹性夹紧试管夹12夹持试管13沿Z向上升到上位，将试管抽离试管架。

第四步，试管混匀：在Y向电机11的带动下，弹性夹紧试管夹12夹持试管13随试管夹转轴24绕X轴在YZ平面内摆动，然后回到原位，如此循环几次，使试管内的血液样本被混匀。

第五步，放回试管：在Z向电机1的驱动下，弹性夹紧试管夹12夹持试管13沿Z向下降到下位，将试管放回试管架中。

第六步，退离试管：在X向电机3的驱动下，弹性夹紧试管夹12在X向后退，由于试管13被试管架约束，试管13会从该弹性夹紧试管夹12中分离出，弹性夹紧试管夹12退回起始位置，一个运动周期结束。

本发明与现有技术相比：

较优地，X向电机、Z向电机均固定在同一主支架上，X向呈前后横向设置的直线导轨、以及Z向驱动呈上下纵向设置的直线导轨也固定在该主支架上。

较优地，试管液体样本混匀装置还包括有两套独立平行的Z向滑动副，其中一套按上述描述安装在主支架上，另一套滑动副安装在X向移动滑块水平运动板上。

较优地，Y向摆动混匀机构移动下位设计有机械限位，当下行移动到机械限位时，不再随Z向抬升机构上下滑块的下行再下行，混匀机构上下运动传导块脱离与Z向抬升机构上下拖杆的接触。

较优地，应用弹性试管夹只在下位执行水平移动特点，Y向摆动混匀机构移动到下位时由于机械限位作用，使得混匀机构上下运动传导块脱离与Z向抬升机构上下拖杆的接触，弹性试管夹X向水平进给时，Y向摆动混匀机构相对Z向抬升机构上下拖杆为非接触移动，无滑动摩擦产生。

较优地，所述的X向电机、Y向电机、Z向电机均可采用同类型普通旋转步进电机。

较优地，所述的X向、Y向、Z向运动转换方式均采用同步带轮+同步带方式，结构方式上更易于降低制造精度要求，实现零件数量少、钣金设计化而带来的成本低廉。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，例如，本技术方案中提到的直线导轨，只是应用了某种直线导向副，在应用中并不局限于其，可泛指所有直线导向副。所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种全自动试管液体样本混匀装置，其特征在于，主要包括：

用于驱动试管实现X方向的直线水平运动的X向水平进给机构；

用于驱动试管实现Z方向的直线升降动作的Z向抬升机构；

用于驱动试管实现绕X轴在YZ平面内旋转偏摆运动的Y向混匀机构，

所述Z向抬升机构通过电机和同步带的带动上下拖动支架沿着第一直线导轨作Z向垂直升降动作；所述Y向混匀机构通过上下拖动支架中的托杆带动在第三直线导轨上做垂直升降动作；所述X向水平进给机构通过电机和同步带带动第二滑块上的水平运动板在第二直线导轨上X方向的直线水平运动，所述Y向混匀机构设置在水平运动板上；

所述Z向抬升机构具体包括：Z向电机，所述Z向电机固定在U形主支架一侧面上，其电机轴沿Y向水平放置，其电机轴上安装有第一同步带轮，在第一同步带轮上套有第一同步带，所述第一同步带轮与第一同步带组成的Z向直线运动转换机构，在U形主支架正对Z向电机另一侧面上，安装有呈上下纵向设置的第一直线导轨、以及与该第一直线导轨滑动配合的第一滑块，该第一滑块上固定有上下拖动支架，在上下拖动支架上固定有上下拖杆；所述上下拖动支架与第一同步带实施固定，在Z向电机的驱动下，第一同步带带动上下拖动支架、第一滑块沿着第一直线导轨作Z向垂直升降动作，上下拖动支架上固定的上下拖杆插入到混匀机构上下运动传导块中，带动Y向摆动混匀机构上下运动。

2.根据权利要求1所述的全自动试管液体样本混匀装置，其特征在于，所述X向水平进给机构具体包括X向电机，所述X向电机固定在U形主支架上，与固定Z向电机处在同一侧面；其电机轴沿Y向水平放置，其电机轴上安装有第二同步带轮，在第二同步带轮上套有第二同步带，所述第二同步带轮和第二同步带组成的X向直线运动转换机构；在U形主支架正对X向电机另一侧面上，安装有呈水平X向设置的第二直线导轨、以及与该第二直线导轨滑动配合的第二滑块，该第二滑块上固定有水平运动板，所述水平运动板与第二同步带实施固定；在X向电机的驱动下，第二同步带带动水平运动板、第二滑块沿着第二直线导轨作X向水平前后动作，在水平运动板上固定有呈上下纵向设置有与第一直线导轨平行的第三直线导轨和与该第三直线导轨滑动配合的第三滑块，该第三滑块上固定有Y向摆动混匀机构。

3.根据权利要求2所述的全自动试管液体样本混匀装置，其特征在于，所述Y向摆动混匀机构具体包括：固定在水平运动板上的Y向摆动混匀机构支架，在Y向摆动混匀机构支架上固定有Y向电机，Y向电机轴沿X向水平放置，该电机轴上安装有第三同步带轮；还包括上下运动传导块和轴承座，所述轴承座上安装有轴承和X向设置转轴，转轴上安装有第四同步带轮以及弹性试管夹，第三同步轮与第四同步轮上安装有第三同步带；在Y向电机的驱动下，第三同步带带动第四同步带轮、转轴往复旋转摆动，从而带动弹性试管夹夹取试管绕转轴的轴心在YZ平面一定角度内进行往复旋转摆动。

4.根据权利要求3所述的全自动试管液体样本混匀装置，其特征在于，上下运动传导块上开有一孔结构，所述孔结构用于上下拖杆的插入，在Z向垂直升降执行上升时，所述上下拖杆插入孔结构中，上下拖杆19上升，接触到上下运动传导块后，带起上下运动传导块、Y向摆动混匀机构、第三滑块沿着第三直线导轨作Z向垂直升降动作。

5.根据权利要求4所述的全自动试管液体样本混匀装置，其特征在于，具体工作方法流程如下：首先，进行试管夹位置初始化，Z向位于下位，X向位于后位，旋转方向处于竖直位置；第二步，利用弹性夹紧试管夹来夹取试管；第三步，将试管抽离试管架；第四步，弹性夹紧试管夹夹持试管随转轴绕X轴在YZ平面内摆动；第五步，将试管放回试管架中；第六步，退离试管。

6.一种血细胞分析仪，其特征在于，在血细胞分析仪中设置有如权利要求1-5任意一项所述的全自动试管液体样本混匀装置。