CN104722526A - 一种磁分离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磁分离装置，包括清洗转盘机构、磁铁结构、混匀机构、清洗针机构，所述清洗转盘机构、混匀机构、清洗针机构均与控制器连接。本发明所述的优越效果在于：所述磁铁结构固定位于反应杯的内侧面，通过磁铁结构的吸附位置能够保障磁铁块的吸附面积与吸附时间；混匀机构通过同一自转步进电机和自转同步带同步驱动，实现多个反应杯中清洗液的同时自转混匀，洗涤效率得到极大提升，所述磁分离装置在保证清洗效果的情况下，加快检测速度，简化了仪器结构，具有广阔的前景。
Description
技术领域
本发明涉及磁分离技术领域，具体涉及一种基于化学发光免疫分析技术的磁分离装置。
背景技术
发光免疫分析是将发光分析和免疫反应相结合而建立的一种新型超微量分析技术。该技术利用化学或生物发光系统作为抗原抗体反应的指示系统，借以定量检测抗原或抗体的方法。这种方法兼具有发光分析的高灵敏性和抗原抗体反应的高度特异性。
目前，化学发光免疫分析技术凭借其稳定、快速、精确的特点，在体外诊断领域得到了广泛的应用。全自动化学发光免疫分析仪检测时需要将磁珠与样品中的目标物质特异性结合，然后在磁场的作用下使得磁珠聚集在反应杯的侧壁上，然后将多余无用物质清除。现在，大部分全自动化学发光免疫分析仪为了实现同时处理多个样本或减少单个样本的分离清洗时间，会在仪器上线性分布多个相同清洗单元；但是这些清洗单元结构较为复杂，数量较多，安装维护较为复杂，不便于实现整个仪器的功能模块化。如果能在一个装置中实现多次的磁分离、多次的混匀与清洗，必将使得仪器的清洗效果得到极大提升，检测速度大大提升，而且不必安装多个清洗单元，简化仪器结构，便于安装维护。
公开号为CN103599898A的中国专利公开了全自动化学发光免疫分析仪磁珠清洗装置，包括反应杯旋转盘、升降针架、磁珠吸附装置和混匀装置，所述升降针架通过丝杠电机带动沿直线滑轨作竖直上下运动，在升降针架上安装有八根清洗针组件，其中四根针为吐液针，用于向反应杯中注入清洗液，四根针为吸液针，用于吸取反应杯中的废液；所述八组清洗针依次对反应杯进行注入清洗液动作和吸取废液动作，实现对反应杯中的磁珠进行一次稀释和三次清洗动作；在反应杯旋转盘的内侧下面设有环形磁珠吸附装置，在反应杯旋转盘的两侧上方分别设有数个混匀装置。所述反应杯旋转盘在电机与同步带的带动下作定时旋转运动，旋转盘上有32个反应杯放置位置，可同时放置32个反应杯进行清洗流程，旋转盘每隔一个固定周期顺时针转过一个反应杯位置。所述混匀装置由混匀摩擦轮和微轴承顶紧机构组成，混匀装置有三组，混匀摩擦轮和微轴承顶紧机构分别位于吐液针相对应的反应杯旋转盘的两侧位置；所述混匀装置通过混匀摩擦轮与顶紧机构的组合作用，使反应杯既产生旋转运动，又产生往复震荡运动，从而使反应杯中的磁珠与清洗液充分混匀。该磁珠清洗装置结构复杂、制造成本高。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种在同一机构中实现多次分离、混匀及清洗的磁分离装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种磁分离装置，包括清洗转盘机构、磁铁结构、混匀机构、清洗针机构，所述清洗转盘机构、混匀机构、清洗针机构均与控制器连接。
所述清洗转盘机构包括底板、清洗转盘、自旋转组件、轴承座、转轴、公转同步带从动轮、公转同步带、公转同步带主动轮、公转步进电机、公转码片、公转传感器，所述底板设有轴承座，所述轴承座与转轴配合，所述转轴穿过底板且在转轴的下侧设置公转码片及公转同步带从动轮，底板的一侧设置公转步进电机，公转步进电机的输出轴设有公转同步带主动轮，公转同步带主动轮通过公转同步带与公转同步带从动轮连接，所述清洗转盘固定在转轴上端，清洗转盘上设有若干个自旋转组件，所述公转传感器固定于底板上、且通过导线与公转码片连接。
所述自旋转组件包括用于放置反应杯的旋转腔、轴承、旋转轴承座、自转轴承端盖、公转轴承端盖，所述旋转腔设置于轴承的孔内，轴承设置于旋转轴承座的孔内，所述自转轴承端盖通过螺钉固定于旋转腔上侧，所述公转轴承端盖设置于旋转轴承座下侧。
所述磁铁结构包括磁铁块及用于固定磁铁块的磁铁固定架；所述磁铁结构设置于底板上。
所述混匀机构包括与旋转腔连接的混匀盘、混匀盘轴承座，自转同步带从动轮、自转同步带、自转步进电机、自转同步带主动轮、自转码片、自转零位传感器、自转零位传感器固定板，所述混匀盘通过混匀盘轴承座与底板固定，混匀盘下侧设有自转同步带从动轮，所述自转步进电机设置于底板上，自转步进电机的输出轴设有自转同步带主动轮，自转同步带主动轮通过自转同步带与自转同步带从动轮连接，自转步进电机的上侧设有自转零位传感器固定板，自转零位传感器固定板上设置用于检测自转码片的转动角度的自转零位传感器，所述自转码片也设置于自转步进电机的输出轴上。
所述清洗针机构包括喷针、吸针、移动导架、上导架、上盖板、滑动丝杠、滑动丝母、导向轴、清洗针主动同步带轮、清洗针从动同步带轮、清洗针同步带、清洗针步进电机，所述上盖板设置于清洗转盘机构上侧、且通过支撑轴固定于底板上，上盖板设有清洗针步进电机，上导架通过导向轴固定于上盖板上，所述上盖板与上导架之间设有滑动丝杠，所述滑动丝杠上设有沿其上下移动的滑动丝母，所述导向轴上设有移动导架、且移动导架与滑动丝母连接，所述滑动丝杠穿过上盖板与清洗针从动同步带轮连接，清洗针步进电机的输出轴设有清洗针主动同步带轮，清洗针主动同步带轮与清洗针从动同步带轮之间设有清洗针同步带，上盖板设有喷针，移动导架设有吸针。
所述的技术方案优选为，所述控制器采用STM32F103VET6。
所述的技术方案优选为，所述磁铁块设为三个，且呈圆周向设置于转轴外侧。
所述的技术方案优选为，所述喷针和吸针间隔设置。
所述的技术方案优选为，所述喷针和吸针均呈圆周向排列。
所述的技术方案优选为，所述喷针和吸针均设为三个。
所述的技术方案优选为，所述公转同步带、自转同步带、清洗针同步带均采用同步齿形带。
所述的技术方案优选为，所述磁铁块为永磁体。
本发明通过混匀机构对反应杯混匀，通过磁铁结构进行吸附，在同一圆周上设置若干个混匀位置与吸附位置，通过控制器控制公转步进电机、自转步进电机、清洗针步进电机运行，通过清洗转盘机构改变反应杯的位置，形成在不同位置反应杯中磁珠的吸附与溶解，清洗针机构中设置的喷针将清洗液加入多个反应杯中，通过混匀机构振荡、清洗反应杯中的清洗液，并通过清洗针机构的吸针将反应杯中的清洗液吸走，只保留吸附于反应杯侧壁上的磁珠。
本发明所述公转步进电机通过公转同步带主动轮、公转同步带、公转同步带从动轮及转轴驱动清洗转盘转动，公转传感器通过判断公转码片的转动角度获得清洗转盘的转动角度；所述反应杯设置于旋转腔内，所述自旋转组件跟随清洗转盘一起转动；所述反应杯随清洗转盘旋转时，在反应杯内放置的磁珠被吸附于反应杯靠近磁铁结构的杯壁上。所述自转步进电机通过自转同步带主动轮、自转同步带、自转同步带从动轮驱动混匀盘自转，混匀盘带动旋转腔中的反应杯自转，使得反应杯中的液体混匀，所述自转零位传感器通过判断自转码片的转动位置获得混匀盘的转动角度。所述滑动丝杠与滑动丝母组成运动副，所述清洗针步进电机通过清洗针主动同步带轮、清洗针同步带、清洗针从动同步带轮、滑动丝杠及滑动丝母带动移动导架上下移动。
与现有技术相比，本发明所述的优越效果在于：所述磁铁结构固定位于反应杯的内侧面，通过磁铁结构的吸附位置能够保障磁铁块的吸附面积与吸附时间；混匀机构通过同一自转步进电机和自转同步带同步驱动，实现多个反应杯中清洗液的同时自转混匀，洗涤效率得到极大提升，所述磁分离装置在保证清洗效果的情况下，加快检测速度，简化了仪器结构，具有广阔的前景。
附图说明
图1为本发明磁分离装置结构示意图；
图2为图1所示磁分离装置俯视结构示意图；
图3为图2中磁分离装置C-C向剖视图；
图4为图2中磁分离装置D-D向剖视图。
附图标识如下：
11-控制器、21-底板、22-清洗转盘、23-自旋转组件、231-旋转腔、232-轴承、233-旋转轴承座、234-自转轴承端盖、235-公转轴承端盖、24-转轴、241-轴承座、25-公转同步带从动轮、26-公转同步带、27-公转同步带主动轮、28-公转步进电机、29-公转码片、31-磁铁块、32-磁铁固定架、41-混匀盘、42-自转同步带从动轮、43-自转同步带、44-自转步进电机、45-自转同步带主动轮、46-自转码片、47-自转零位传感器、48-自转零位传感器固定板、49-混匀盘轴承座、51-移动导架、511-吸针、52-上导架、53-上盖板、531-喷针、532-滑动丝杠、533-滑动丝母、54-导向轴、55-清洗针主动同步带轮、56-清洗针从动同步带轮、57-清洗针同步带、58-清洗针步进电机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细说明。
如附图1-4所示，本发明所述一种磁分离装置，包括清洗转盘机构、磁铁结构、混匀机构、清洗针机构，所述清洗转盘机构、混匀机构、清洗针机构均与控制器11连接，所述控制器11采用STM32F103VET6，通过控制器11控制公转步进电机28、自转步进电机44、清洗针步进电机58的运行状态。
所述清洗转盘机构包括底板21、清洗转盘22、自旋转组件23、转轴24、轴承座241、公转同步带从动轮25、公转同步带26、公转同步带主动轮27、公转步进电机28、公转码片29、公转传感器(图中未示)，所述公转同步带26采用同步齿形带。所述底板21设有轴承座241，所述轴承座241与转轴24配合，所述转轴24穿过底板21且在转轴24的下侧设置公转码片29及公转同步带从动轮25，底板21的一侧设置公转步进电机28，公转步进电机28的输出轴设有公转同步带主动轮27，公转同步带主动轮27通过公转同步带26与公转同步带从动轮25连接，所述清洗转盘22固定在转轴24上端，清洗转盘24上设有若干个自旋转组件23，所述公转传感器固定于底板21上、且通过导线与公转码片29连接；所述公转步进电机28通过公转同步带主动轮27、公转同步带26、公转同步带从动轮25及转轴24驱动清洗转盘22转动，所述公转传感器通过判断公转码片29的转动角度获得清洗转盘22的转动角度。
所述自旋转组件23包括用于放置反应杯(图中未示)的旋转腔231、轴承232、旋转轴承座233、自转轴承端盖234、公转轴承端盖235，所述旋转腔231设置于轴承232的孔内，轴承232设置于旋转轴承座233的孔内，所述自转轴承端盖234通过螺钉固定于旋转腔231上侧，所述公转轴承端盖235设置于旋转轴承座233下侧；所述反应杯设置于旋转腔231内，所述自旋转组件23跟随清洗转盘22一起转动；所述反应杯随清洗转盘22旋转时，在反应杯内放置的磁珠(图中未示)被吸附于反应杯靠近磁铁结构的杯壁上。所述磁铁结构包括磁铁块31及用于固定磁铁块31的磁铁固定架32；所述磁铁结构设置于底板21上。所述磁铁块31设为三个，且呈圆周向设置于转轴24外侧。所述磁铁块31为永磁体。
所述混匀机构包括与旋转腔连接的混匀盘41、自转同步带从动轮42、自转同步带43、自转步进电机44、自转同步带主动轮45、自转码片46、自转零位传感器47、自转零位传感器固定板48、混匀盘轴承座49，自转同步带43采用同步齿形带，所述混匀盘41通过混匀盘轴承座49与底板21固定，混匀盘41下侧设有自转同步带从动轮42，所述自转步进电机44设置于底板21上，自转步进电机44的输出轴设有自转同步带主动轮45，自转同步带主动轮45通过自转同步带43与自转同步带从动轮42连接，自转步进电机44的上侧设有自转零位传感器固定板48，自转零位传感器固定板48上设置用于检测自转码片46的转动角度的自转零位传感器47，所述自转码片46设置于自转步进电机44的输出轴上；所述自转步进电机44通过自转同步带主动轮45、自转同步带43、自转同步带从动轮42驱动混匀盘41自转，混匀盘41带动旋转腔231中的反应杯自转，使得反应杯中的液体混匀，所述自转零位传感器47通过判断自转码片46的转动位置获得混匀盘41的转动角度。
所述清洗针机构包括移动导架51、吸针511、上导架52、上盖板53、喷针531、滑动丝杠532、滑动丝母533、导向轴54、清洗针主动同步带轮55、清洗针从动同步带轮56、清洗针同步带57、清洗针步进电机58，所述清洗针同步带57采用同步齿形带，所述喷针531和吸针511均设为三个，且间隔设置。所述喷针531和吸针511均呈圆周向排列。所述上盖板53设置于清洗转盘机构上侧、且通过支撑轴固定于底板21上，上盖板53设有清洗针步进电机58，上导架52通过导向轴54固定于上盖板53上，所述上盖板53与上导架52之间设有滑动丝杠532，所述滑动丝杠532上设有沿其上下移动的滑动丝母533，所述导向轴54上设有移动导架51、且移动导架51与滑动丝母533连接，所述滑动丝杠532穿过上盖板53与清洗针从动同步带轮56连接，清洗针步进电机58的输出轴设有清洗针主动同步带轮55，清洗针主动同步带轮55与清洗针从动同步带轮56之间设有清洗针同步带57，上盖板53设有喷针531，移动导架51设有吸针511。所述滑动丝杠532与滑动丝母533组成运动副，所述清洗针步进电机58通过清洗针主动同步带轮55、清洗针同步带57、清洗针从动同步带轮56、滑动丝杠532及滑动丝母533带动移动导架51上下移动。
在清洗时，将反应杯从反应杯上下通道(图中未示)进入磁分离装置后，会经过三次的混匀和吸附，具体为：当反应杯从上述通道进入磁分离装置后，所述清洗转盘22旋转至混匀位置，清洗针机构的喷针531加清洗液，混匀机构的混匀盘41带动旋转腔231中的反应杯自转，混匀反应杯中的液体；然后反应杯在清洗转盘22的带动下旋转至吸附位置，通过磁铁块31将反应杯中的磁珠吸附于反应杯的杯壁上；由此所述反应杯在清洗转盘22的带动下旋转至抽液位置，所述清洗针机构向下运动将所述吸针511插入反应杯中抽除清洗液；按照上述流程反复清洗两次，所述反应杯从反应杯上下通道离开磁分离装置。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。
Claims (8)
1.一种磁分离装置，其特征在于，包括清洗转盘机构、磁铁结构、混匀机构、清洗针机构，所述清洗转盘机构、混匀机构、清洗针机构均与控制器连接；
所述清洗转盘机构包括底板、清洗转盘、自旋转组件、轴承座、转轴、公转同步带从动轮、公转同步带、公转同步带主动轮、公转步进电机、公转码片、公转传感器，所述底板设有轴承座，所述轴承座与转轴配合，所述转轴穿过底板且在转轴的下侧设置公转码片及公转同步带从动轮，底板的一侧设置公转步进电机，公转步进电机的输出轴设有公转同步带主动轮，公转同步带主动轮通过公转同步带与公转同步带从动轮连接，所述清洗转盘固定在转轴上端，清洗转盘上设有若干个自旋转组件，所述公转传感器固定于底板上、且通过导线与公转码片连接；
所述自旋转组件包括用于放置反应杯的旋转腔、轴承、旋转轴承座、自转轴承端盖、公转轴承端盖，所述旋转腔设置于轴承的孔内，轴承设置于旋转轴承座的孔内，所述自转轴承端盖通过螺钉固定于旋转腔上侧，所述公转轴承端盖设置于旋转轴承座下侧；
所述磁铁结构包括磁铁块及用于固定磁铁块的磁铁固定架；所述磁铁结构设置于底板上；
所述混匀机构包括与旋转腔连接的混匀盘、混匀盘轴承座，自转同步带从动轮、自转同步带、自转步进电机、自转同步带主动轮、自转码片、自转零位传感器、自转零位传感器固定板，所述混匀盘通过混匀盘轴承座与底板固定，混匀盘下侧设有自转同步带从动轮，所述自转步进电机设置于底板上，自转步进电机的输出轴设有自转同步带主动轮，自转同步带主动轮通过自转同步带与自转同步带从动轮连接，自转步进电机的上侧设有自转零位传感器固定板，自转零位传感器固定板上设置用于检测自转码片的转动角度的自转零位传感器，所述自转码片也设置于自转步进电机的输出轴上；
所述清洗针机构包括喷针、吸针、移动导架、上导架、上盖板、滑动丝杠、滑动丝母、导向轴、清洗针主动同步带轮、清洗针从动同步带轮、清洗针同步带、清洗针步进电机，所述上盖板设置于清洗转盘机构上侧、且通过支撑轴固定于底板上，上盖板设有清洗针步进电机，上导架通过导向轴固定于上盖板上，所述上盖板与上导架之间设有滑动丝杠，所述滑动丝杠上设有沿其上下移动的滑动丝母，所述导向轴上设有移动导架、且移动导架与滑动丝母连接，所述滑动丝杠穿过上盖板与清洗针从动同步带轮连接，清洗针步进电机的输出轴设有清洗针主动同步带轮，清洗针主动同步带轮与清洗针从动同步带轮之间设有清洗针同步带，上盖板设有喷针，移动导架设有吸针。
2.根据权利要求1所述的磁分离装置，其特征在于，所述控制器采用STM32F103VET6。
3.根据权利要求1所述的磁分离装置，其特征在于，所述磁铁块设为三个，且呈圆周向设置于转轴外侧。
4.根据权利要求1所述的磁分离装置，其特征在于，所述喷针和吸针间隔设置。
5.根据权利要求1所述的磁分离装置，其特征在于，所述喷针和吸针均呈圆周向排列。
6.根据权利要求1所述的磁分离装置，其特征在于，所述喷针和吸针均设为三个。
7.根据权利要求1所述的磁分离装置，其特征在于，所述公转同步带、自转同步带、清洗针同步带均采用同步齿形带。
8.根据权利要求1或3所述的磁分离装置，其特征在于，所述磁铁块为永磁体。
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