CN105108822A - 自动打孔机以及自动打孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动打孔机以及自动打孔方法，自动打孔机包括：自动打孔装置(8)；自动打孔装置(8)包括第1驱动机构(8-1)、传动件(8-2)、第1位置检测机构、升降连接件(8-3)、旋转臂(8-4)和打孔刀头(8-5)。自动打孔机还包括转盘系统和器具移动系统。优点为：(1)能够全自动化控制整个打孔取样过程，并且，在保证结构简单的同时，还具有自动打孔取样过程的控制精度高的优点。(2)打孔刀头易于更换为不同的规格，从而适于不同种类的应用场合；(3)打孔刀头能够在垫片的所有区域进行打孔取样，延长了垫片的使用寿命。

Description

自动打孔机以及自动打孔方法

技术领域

本发明属于血样采集卡取样技术领域，具体涉及一种自动打孔机以及自动打孔方法。

背景技术

血样打孔机，是一种从血样采集卡上打孔取出一定直径的血片，并将取出的血片置于血片收集器具对位孔位的仪器；其中，血片收集器具可以为96孔板等器具。

现有技术中，血样打孔机主要包括两类：

(一)手动的血样打孔机，即：通过手动操纵打孔机，从血样采集卡打孔取出一个血片，然后，手动将取出的血片放置于血片收集器具对位孔位。该种打孔取样方式，具有打孔取样效率低的不足，具有较大的使用局限性。

(二)自动的血样打孔机，即：使用自动化的血样打孔机，进行打孔取样。由于该种打孔取样方式的效率较高，为现有实验室采用的主流打孔取样方式。然而，现有的自动血样打孔机，普遍具有结构复杂、成本高、打孔参数控制精度有限等不足，从而制约了自动的血样打孔机的大规模发展。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种自动打孔机以及自动打孔方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种自动打孔机，包括：总控制器和自动打孔装置(8)；所述自动打孔装置(8)包括第1驱动机构(8-1)、传动件(8-2)、第1位置检测机构、升降连接件(8-3)、旋转臂(8-4)和打孔刀头(8-5)；

所述传动件(8-2)垂直设置，并且，所述传动件(8-2)与所述第1驱动机构(8-1)联动，所述第1驱动机构(8-1)用于驱动所述传动件(8-2)进行垂直方向的升降运动；

所述第1位置检测机构用于检测所述打孔刀头(8-5)是否下降到与血样采集卡紧密接触的位置，包括：上支撑板(8-6)、下支撑板(8-7)、弹性件(8-8)、第1传感器挡片(8-9)和第1对射传感器组(8-10)；

所述上支撑板(8-6)固定安装在所述传动件(8-2)上，当所述传动件(8-2)进行垂直方向的升降运动时，带动所述上支撑板(8-6)进行同步的升降运动；所述下支撑板(8-7)设置于所述上支撑板(8-6)的下方，并且，所述下支撑板(8-7)与所述传动件(8-2)间隙设置；所述弹性件(8-8)固定设置于所述上支撑板(8-6)和所述下支撑板(8-7)之间；

此外，所述第1对射传感器组(8-10)固定安装于所述上支撑板(8-6)，包括第1传感器和第2传感器，所述第1传感器和所述第2传感器之间设置有垂直间隙；所述第1传感器挡片(8-9)固定安装于所述下支撑板(8-7)，并且，所述第1传感器挡片(8-9)与所述垂直间隙共直线；当所述第1传感器挡片(8-9)进行动作时，可移动到所述垂直间隙中；

此外，所述下支撑板(8-7)还与升降连接件(8-3)联动，当所述下支撑板(8-7)进行垂直方向的升降运动时，带动所述升降连接件(8-3)同步进行垂直方向的升降运动；

所述升降连接件(8-3)还与垂直设置的旋转臂(8-4)连接，当所述升降连接件(8-3)进行垂直方向的升降运动时，带动所述旋转臂(8-4)进行垂直方向的升降运动；

此外，所述旋转臂(8-4)的底端设置所述打孔刀头(8-5)；所述旋转臂(8-4)还连接有用于驱动所述旋转臂(8-4)旋转的第2驱动机构(8-11)；所述旋转臂(8-4)通过推杆(8-12)还连接有第3驱动机构(8-13)，所述第3驱动机构(8-13)用于通过推杆(8-12)而推动已吸附在所述打孔刀头(8-5)的血片，使该血片释放到血片收集器具对位孔位。

优选的，所述传动件(8-2)为丝杆；和/或

所述打孔刀头(8-5)与所述旋转臂(8-4)的底端可拆卸连接；所述打孔刀头(8-5)用于在血样采集卡上打出0.5mm孔径-3mm孔径的通孔。

优选的，还包括：第2位置检测机构；所述第2位置检测机构用于检测当所述打孔刀头(8-5)采集到血片后，所述打孔刀头(8-5)复位上升到的位置。

优选的，所述第2位置检测机构包括：第2传感器挡片(8-14)和第2对射传感器组(8-15)；所述第2对射传感器组(8-15)固定设置，当所述旋转臂(8-4)进行升降运动时，所述第2对射传感器组(8-15)静止不动；

所述第2对射传感器组(8-15)包括第3传感器和第4传感器，所述第3传感器和所述第4传感器之间设置有垂直间隙；所述第2传感器挡片(8-14)固定安装于所述下支撑板(8-7)，并且，所述第2传感器挡片(8-14)与所述垂直间隙共直线；当所述第2传感器挡片(8-14)进行上升动作时，可移动到所述垂直间隙中。

优选的，还包括：支架(1)和第4驱动机构(8-16)；

所述支架(1)的上面板设置有第1导轨(1-1)；所述自动打孔装置(8)的底部设置有支撑平台(8-17)，并且，所述支撑平台(8-17)的底部设置有与所述第1导轨(1-1)相匹配的滑槽；

在所述第4驱动机构(8-16)的驱动作用下，所述支撑平台(8-17)沿所述第1导轨(1-1)进行直线移动，进而带动所述打孔刀头(8-5)发生直线移动，即：调整所述打孔刀头(8-5)在所述支架(1)的上面板的位置。

优选的，所述支架(1)的上面板还开设有落物孔(2)和打孔通孔(3)；所述落物孔(2)和所述打孔通孔(3)设置于所述打孔刀头(8-5)在水平方向的移动路径中；即：所述落物孔(2)、所述打孔通孔(3)和所述打孔刀头(8-5)在水平方向位于一条直线。

优选的，还包括：转盘系统(4)；

所述转盘系统(4)包括：转盘(4-1)和转盘驱动机构(4-2)；所述转盘(4-1)位于所述打孔通孔(3)的正下方，并且，所述转盘(4-1)的上表面与所述打孔通孔(3)的外壁位于同一平面，所述转盘驱动机构(4-2)用于驱动所述转盘(4-1)旋转。

优选的，所述转盘系统(4)还包括：垫片；所述垫片可拆卸设置于所述转盘(4-1)的上表面。

优选的，还包括：用于自动调整血片收集器具在水平面内位置的器具移动系统(5)；

所述器具移动系统(5)内置于所述支架(1)的内部，包括：X向导轨(5-1)、Y向导轨(5-2)、第5驱动机构、第6驱动机构以及器具支撑平台(5-3)；所述器具支撑平台(5-3)用于支撑固定血片收集器具；

所述X向导轨(5-1)固定设置于所述支架(1)的内部；

所述Y向导轨(5-2)与所述X向导轨(5-1)在XY平面内垂直设置，并且，所述Y向导轨(5-2)与所述X向导轨(5-1)滑动连接，在所述第5驱动机构的驱动作用下，使所述Y向导轨(5-2)沿所述X向导轨(5-1)进行X向移动；

所述器具支撑平台(5-3)与所述Y向导轨(5-2)滑动连接，在所述第6驱动机构的驱动作用下，使所述器具支撑平台(5-3)沿所述Y向导轨(5-2)进行Y向移动。

本发明还提供一种自动打孔方法，包括以下步骤：

S1，在转盘(4-1)的上表面设置垫片后，垫片与打孔通孔(3)位于同一平面，然后，在垫片的上表面放置血样采集卡；

S2，总控制器按第1控制算法生成对第4驱动机构(8-16)的移动控制指令；其中，该移动指令中携带有需移动的设定距离值；

S3，在第4驱动机构(8-16)的驱动下，使自动打孔装置(8)沿第1导轨(1-1)进行直线移动，进而带动打孔刀头(8-5)朝向血样采集卡运动；当打孔刀头(8-5)的实际移动距离值符合所述设定距离值时，所述第4驱动机构(8-16)停止驱动；此时，所述打孔刀头(8-5)位于所述血样采集卡的A位置的正上方；并且，血样采集卡的A位置的正下方为垫片的B位置；

S4，当所述第4驱动机构(8-16)停止驱动时，所述总控制器向第1驱动机构(8-1)发送驱动指令；所述第1驱动机构(8-1)驱动传动件(8-2)进行下降运动；由于上支撑板(8-6)与所述传动件(8-2)固定连接，进而带动所述上支撑板(8-6)进行同步下降运动；又由于所述上支撑板(8-6)和下支撑板(8-7)之间通过弹性件(8-8)连接，当所述上支撑板(8-6)进行下降运动时，通过压缩弹性件(8-8)而推动下支撑板(8-7)进行下降运动；

当下支撑板(8-7)进行下降运动时，由于下支撑板(8-7)与升降连接件(8-3)联动，进而带动升降连接件(8-3)进行同步下降运动；

而当升降连接件(8-3)进行下降运动时，由于升降连接件(8-3)与垂直设置的旋转臂(8-4)连接，进而带动旋转臂(8-4)进行垂直方向的下降运动；

又由于旋转臂(8-4)与打孔刀头(8-5)固定连接，进而带动打孔刀头(8-5)进行下降运动；

由于打孔刀头(8-5)位于血样采集卡的A位置的正上方，当打孔刀头(8-5)进行垂直方向的下降运动时，使打孔刀头(8-5)不断靠近血样采集卡的A位置；当打孔刀头(8-5)下降到与血样采集卡的A位置紧密接触时，设此时时刻为T1，由于血样采集卡的A位置位于垫片的B位置的正上方，因此产生反向阻力，使打孔刀头(8-5)停止下降运动而变为在垂直方向的静止状态；

当打孔刀头(8-5)在垂直方向转变为静止状态时，经过反向联动带动效应，使下支撑板(8-7)在T1时刻同步由下降运动转变为静止状态；而当下支撑板(8-7)转变为静止状态时，由于此时第1驱动机构(8-1)仍然在通过传动件(8-2)而带动上支撑板(8-6)进行下降运动，因此，上支撑板(8-6)通过不断压缩弹性件(8-8)而进行下降运动，也就是说，上支撑板(8-6)通过不断压缩弹性件(8-8)而逐渐靠近下支撑板(8-7)，使上支撑板(8-6)和下支撑板(8-7)之间的相对距离不断减少；

由于上支撑板(8-6)固定安装第1对射传感器组(8-10)，第1对射传感器组(8-10)包括第1传感器和第2传感器；而下支撑板(8-7)固定安装第1传感器挡片(8-9)；并且，第1传感器和第2传感器实时与总控制器通信连接；

因此，当上支撑板(8-6)和下支撑板(8-7)之间的相对距离不断减少时，第1传感器挡片(8-9)逐渐插入到第1传感器和第2传感器之间的传感通道中；当第1传感器挡片(8-9)完全插入到该传感通道时，第1传感器和第2传感器的传感通道完全被阻断；此时，总控制器通过第1传感器和第2传感器的状态，即时判断出传感通道完全被阻断，即：得出打孔刀头(8-5)已经下降到与血样采集卡紧密接触的位置；因此，总控制器即刻向第1驱动机构(8-1)发送停止驱动的指令；

S5，然后，总控制器向第2驱动机构(8-11)发送驱动指令，在第2驱动机构(8-11)的驱动作用下，使旋转臂(8-4)进行旋转运动，进而带动打孔刀头(8-5)进行旋转运动；由于打孔刀头(8-5)与血样采集卡的A位置紧密接触，因此，在打孔刀头(8-5)旋转运动的过程中，对血样采集卡的A位置穿孔取样，将取出的血片吸附在打孔刀头(8-5)上；

S6，在血片被吸附在打孔刀头(8-5)上后，总控制器控制第2驱动机构(8-11)停止驱动作用；然后，总控制器向第1驱动机构(8-1)发送上升的控制指令，使打孔刀头(8-5)上升到设定高度位置；

S7，然后，总控制器按第2控制算法生成对第4驱动机构(8-16)的移动控制指令，在第4驱动机构(8-16)的作用下，使打孔刀头(8-5)移动到落物孔(2)的正上方；

S8，总控制器向第1驱动机构(8-1)发送下降的控制指令，使打孔刀头(8-5)进行下降运动，进而使打孔刀头(8-5)不断接近落物孔(2)，当打孔刀头(8-5)位于落物孔(2)内部时，总控制器向第1驱动机构(8-1)发送停止驱动的指令；

S9，总控制器再向第3驱动机构(8-13)发送控制指令，在第3驱动机构(8-13)的作用下，使推杆(8-12)动作；在推杆(8-12)的作用下，将已吸附在打孔刀头(8-5)的血片释放到位于落物孔(2)正下方的血片收集器具对位孔位。

优选的，还包括：所述总控制器通过控制转盘(4-1)的转动角度，结合控制自动打孔装置(8)沿第1导轨(1-1)进行直线移动的移动距离，使打孔刀头(8-5)在每次打孔取样时，作用于垫片的不同位置点；

还包括：总控制器通过对第5驱动机构和第6驱动机构进行控制，而调整血片收集器具的位置；

具体的，在打孔取样过程中，使血片收集器具的对应孔位位于落物孔的正下方，进而使血片收集器具的不同孔位收集不同的血片；

当血片收集器具的孔位已收集血片后，通过对第5驱动机构和第6驱动机构进行控制，使血片收集器具移动到图像采集装置的采集区域。

本发明提供的自动打孔机以及自动打孔方法具有以下优点：

(1)能够全自动化控制整个打孔取样过程，并且，在保证结构简单的同时，还具有自动打孔取样过程的控制精度高的优点。

(2)打孔刀头易于更换为不同的规格，从而适于不同种类的应用场合；

(3)打孔刀头能够在垫片的所有区域进行打孔取样，延长了垫片的使用寿命。

(4)通过图像采集装置对血片收集器具孔位的分析，能够精确、快速、可靠的分析出血片是否落入目标孔位，避免由血片偏移而造成的诸多问题。

(5)通过安装湿度控制系统，从根源上解决血片偏移问题，提高了打孔取样的效率。

附图说明

图1为从第1个角度观察得到的自动打孔装置的立体示意图；

图2为从第2个角度观察得到的自动打孔装置的立体示意图；

图3为从第3个角度观察得到的自动打孔装置的立体示意图；

图4为自动打孔装置的一个侧面正视图；

图5为自动打孔装置的另一个侧面正视图；

图6为打孔装置和支架上面板结合状态示意图；

图7为转盘系统的结构示意图；

图8为转盘系统和自动打孔装置的装配图；

图9所示，为器具移动系统的结构示意图；

图10为自动打孔装置8、转盘系统4和器具移动系统5的组装状态示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明：

本发明提供一种自动打孔机，能够全自动化控制整个打孔取样过程，并且，在保证结构简单的同时，还具有自动打孔取样过程的控制精度高的优点。

具体的，本发明提供的自动打孔机，从功能上划分，主要由三大核心系统组成，分别为自动打孔装置8、转盘系统4和器具移动系统5；如图10所示，为自动打孔装置8、转盘系统4和器具移动系统5的组装状态示意图；在总控制器的控制下，调整三大核心系统的动作时间长度、动作方向以及发生动作的顺序等，从而完成完整的打孔取样过程。下面对这三大核心系统分别详细介绍：

(一)自动打孔装置

如图1、图2和图3所示，为从三个不同角度观察得到的自动打孔装置的立体示意图；如图4所示，为自动打孔装置的一个侧面正视图；如图5所示，为自动打孔装置的另一个侧面正视图；自动打孔装置8包括第1驱动机构8-1、传动件8-2、第1位置检测机构、升降连接件8-3、旋转臂8-4和打孔刀头8-5：

(1)传动件

传动件8-2可采用丝杆实现，垂直设置，并且，传动件8-2与第1驱动机构8-1联动，第1驱动机构8-1用于驱动传动件8-2进行垂直方向的升降运动；例如，在需要对从血样采集卡进行打孔取样时，需要驱动传动件进行下降运动；而当打孔刀头已从血样采集卡上吸附出血片后，又需要驱动传动件进行上升复位运动。

(2)第1位置检测机构

第1位置检测机构用于检测打孔刀头8-5是否下降到与血样采集卡紧密接触的位置，包括：上支撑板8-6、下支撑板8-7、弹性件8-8、第1传感器挡片8-9和第1对射传感器组8-10；

上支撑板8-6固定安装在传动件8-2上，当传动件8-2进行垂直方向的升降运动时，带动上支撑板8-6进行同步的升降运动；下支撑板8-7设置于上支撑板8-6的下方，并且，下支撑板8-7与传动件8-2间隙设置，从图3中，可清楚观察到下支撑板与传动件的间隙设置结构；弹性件8-8固定设置于上支撑板8-6和下支撑板8-7之间；弹性件可采用压力弹簧实现。

此外，第1对射传感器组8-10固定安装于上支撑板8-6，包括第1传感器和第2传感器，第1传感器和第2传感器之间设置有垂直间隙；第1传感器挡片8-9固定安装于下支撑板8-7，并且，第1传感器挡片8-9与垂直间隙共直线；当第1传感器挡片8-9进行动作时，可移动到垂直间隙中。

此外，下支撑板8-7还与升降连接件8-3联动，当下支撑板8-7进行垂直方向的升降运动时，带动升降连接件8-3同步进行垂直方向的升降运动。具体实现上，为保证下支撑板和升降连接件在竖直方向进行直线运动，防止打孔机经长时间使用后，下支撑板和升降连接件发生变形，而无法在竖直方向精密运动，本发明中，可以在下支撑板和升降连接件之间设置垂直导轨，下支撑板和升降连接件在相交部分均与导轨适配，进而沿导轨垂向滑动。

第1位置检测机构的检测原理，可根据本发明后续介绍的打孔方法的相关描述而理解，在此不再赘述。

(3)旋转臂和打孔刀头

升降连接件8-3还与垂直设置的旋转臂8-4连接，当升降连接件8-3进行垂直方向的升降运动时，带动旋转臂8-4进行垂直方向的升降运动；

此外，旋转臂8-4的底端设置打孔刀头8-5；旋转臂8-4还连接有用于驱动旋转臂8-4旋转的第2驱动机构8-11，驱动旋转臂旋转的目的为：当打孔刀头与血样采集卡的某个位置紧密接触时，只依靠打孔刀头在垂直方向的力，无法从血样采集卡上打孔取出血片，因此，需要通过驱动旋转臂旋转，进而带动打孔刀头旋转，而当打孔刀头在旋转过程中，才可以将血片彻底从血样采集卡上分离出来，并将血片吸附于打孔刀头；

旋转臂8-4通过推杆8-12还连接有第3驱动机构8-13，第3驱动机构8-13用于通过推杆8-12而推动已吸附在打孔刀头8-5的血片，使该血片释放到血片收集器具对位孔位。

本发明中，为满足对不同孔径的打孔需求，扩大打孔机的使用范围，打孔刀头8-5与旋转臂8-4的底端采用可拆卸连接方式；因此，可将不同规格的打孔刀头安装到旋转臂，一般情况下，打孔刀头规格为：满足在血样采集卡上打出0.5mm孔径-3mm孔径的规格。

(4)第2位置检测机构

第2位置检测机构用于检测当打孔刀头8-5采集到血片后，打孔刀头8-5复位上升到的位置。

第2位置检测机构包括：第2传感器挡片8-14和第2对射传感器组8-15；第2对射传感器组8-15固定设置，当旋转臂8-4进行升降运动时，第2对射传感器组8-15静止不动；

第2对射传感器组8-15包括第3传感器和第4传感器，第3传感器和第4传感器之间设置有垂直间隙；第2传感器挡片8-14固定安装于下支撑板8-7，并且，第2传感器挡片8-14与垂直间隙共直线；当第2传感器挡片8-14进行上升动作时，可移动到垂直间隙中。

另外，本发明提供的打孔装置，可参考图6，需要安装到支架1上，并且，由于打孔装置涉及到打孔取样步骤以及血片释放步骤，在进行打孔取样步骤时，打孔刀头需要位于打孔通孔3的正上方；而当进行血片释放步骤时，打孔刀头需要位于落物孔2的正上方，因此，需要使打孔装置满足在支架面板移动的需求。

基于此，本发明提供的打孔装置，还包括支架1和第4驱动机构8-16；

如图6所示，为打孔装置和支架上面板结合状态示意图；支架1的上面板设置有第1导轨1-1；自动打孔装置8的底部设置有支撑平台8-17，并且，支撑平台8-17的底部设置有与第1导轨1-1相匹配的滑槽；

在第4驱动机构8-16的驱动作用下，支撑平台8-17沿第1导轨1-1进行直线移动，进而带动打孔刀头8-5发生直线移动，即：调整打孔刀头8-5在支架1的上面板的位置。

支架1的上面板还开设有落物孔2和打孔通孔3；落物孔2和打孔通孔3设置于打孔刀头8-5在水平方向的移动路径中；即：落物孔2、打孔通孔3和打孔刀头8-5在水平方向位于一条直线。

通过上述结构，能够实现在满足尽量减化系统结构复杂度的前提下，满足打孔装置打孔取样以及血片释放的需求。

(二)转盘系统

如图7所示，为转盘系统的结构示意图；如图8所示，为转盘系统和自动打孔装置的装配图；转盘系统4包括：转盘4-1和转盘驱动机构4-2；转盘4-1位于打孔通孔3的正下方，并且，转盘4-1的上表面与打孔通孔3的外壁位于同一平面，转盘驱动机构4-2用于驱动转盘4-1旋转。

转盘的主要作用为：在进行打孔取样的环节，首先将血样采集卡放置于转盘的上表面，转盘提供血样采集卡的支撑作用；然后，通过打孔刀头向血样采集卡施加打击力和旋转摩擦力，最终从血样采集卡上打孔取出血片。

可见，在打孔刀头对血样采集卡打孔取样的过程中，转盘与打孔刀头会发生间接的摩擦力，当打孔取样次数较多时，会导致转盘表面的不平整，而无法再继续使用。因此，本发明中，在转盘4-1的上表面还设置有垫片，通过垫片保护转盘，延长转盘的使用寿命。其中，垫片为可更换材料，并且，价格较低，更换的成本非常低。

进一步的，为提高垫片的使用寿命，避免打孔刀头仅在垫片的部分区域重复打孔取样，本发明中，一方面，通过转盘的转动，而带动垫片转动；另一方面，又由于打孔装置可沿第1导轨1-1进行直线移动，因此，参考图6，当垫片转动到某一状态时，使垫片的某条直径A与打孔刀头共线；然后，通过控制打孔装置的移动距离，可使打孔装置分别在垫片直径A的不同点进行打孔取样；然后，当直径A上的多个点已被打孔取样后，将转盘转动一个小角度，使与直径A相邻的直径B与打孔刀头共线，再实现对直径B不同点进行打孔取样；如此循环，通过对打孔装置的移动距离以及转盘转动角度的精密控制，可实现在整个垫片区域进行打孔取样，延长垫片使用寿命。

(三)器具移动系统

器具移动系统用于自动调整血片收集器具在水平面内的位置，满足打孔刀头采集的血片释放到血片收集器具不同孔位的需求；

如图9所示，为器具移动系统的结构示意图；器具移动系统5内置于支架1的内部，包括：X向导轨5-1、Y向导轨5-2、第5驱动机构、第6驱动机构以及器具支撑平台5-3；器具支撑平台5-3用于支撑固定血片收集器具；

X向导轨5-1固定设置于支架1的内部；

Y向导轨5-2与X向导轨5-1在XY平面内垂直设置，并且，Y向导轨5-2与X向导轨5-1滑动连接，在第5驱动机构的驱动作用下，使Y向导轨5-2沿X向导轨5-1进行X向移动；

器具支撑平台5-3与Y向导轨5-2滑动连接，在第6驱动机构的驱动作用下，使器具支撑平台5-3沿Y向导轨5-2进行Y向移动。

因此，通过对Y向导轨和X向导轨的独立控制，可以实现将血片收集器具移动到XY平面任意位置。

基于前述结构，本发明还提供一种自动打孔方法，包括以下步骤：

S1，在转盘4-1的上表面设置垫片后，垫片与打孔通孔3位于同一平面，然后，在垫片的上表面放置血样采集卡；

S2，总控制器按第1控制算法生成对第4驱动机构8-16的移动控制指令；其中，该移动指令中携带有需移动的设定距离值；

S3，在第4驱动机构8-16的驱动下，使自动打孔装置8沿第1导轨1-1进行直线移动，进而带动打孔刀头8-5朝向血样采集卡运动；当打孔刀头8-5的实际移动距离值符合设定距离值时，第4驱动机构8-16停止驱动；此时，打孔刀头8-5位于血样采集卡的A位置的正上方；并且，血样采集卡的A位置的正下方为垫片的B位置；

本步骤中，总控制器通过控制转盘4-1的转动角度，结合控制自动打孔装置8沿第1导轨1-1进行直线移动的移动距离，可使打孔刀头8-5在每次打孔取样时，作用于垫片的不同位置点，从而延长垫片的使用寿命。

S4，当第4驱动机构8-16停止驱动时，总控制器向第1驱动机构8-1发送驱动指令；第1驱动机构8-1驱动传动件8-2进行下降运动；由于上支撑板8-6与传动件8-2固定连接，进而带动上支撑板8-6进行同步下降运动；又由于上支撑板8-6和下支撑板8-7之间通过弹性件8-8连接，当上支撑板8-6进行下降运动时，通过压缩弹性件8-8而推动下支撑板8-7进行下降运动；

当下支撑板8-7进行下降运动时，由于下支撑板8-7与升降连接件8-3联动，进而带动升降连接件8-3进行同步下降运动；

而当升降连接件8-3进行下降运动时，由于升降连接件8-3与垂直设置的旋转臂8-4连接，进而带动旋转臂8-4进行垂直方向的下降运动；

又由于旋转臂8-4与打孔刀头8-5固定连接，进而带动打孔刀头8-5进行下降运动；

由于打孔刀头8-5位于血样采集卡的A位置的正上方，当打孔刀头8-5进行垂直方向的下降运动时，使打孔刀头8-5不断靠近血样采集卡的A位置；当打孔刀头8-5下降到与血样采集卡的A位置紧密接触时，设此时时刻为T1，由于血样采集卡的A位置位于垫片的B位置的正上方，因此产生反向阻力，使打孔刀头8-5停止下降运动而变为在垂直方向的静止状态；

当打孔刀头8-5在垂直方向转变为静止状态时，经过反向联动带动效应，使下支撑板8-7在T1时刻同步由下降运动转变为静止状态；而当下支撑板8-7转变为静止状态时，由于此时第1驱动机构8-1仍然在通过传动件8-2而带动上支撑板8-6进行下降运动，因此，上支撑板8-6通过不断压缩弹性件8-8而进行下降运动，也就是说，上支撑板8-6通过不断压缩弹性件8-8而逐渐靠近下支撑板8-7，使上支撑板8-6和下支撑板8-7之间的相对距离不断减少；

由于上支撑板8-6固定安装第1对射传感器组8-10，第1对射传感器组8-10包括第1传感器和第2传感器；而下支撑板8-7固定安装第1传感器挡片8-9；并且，第1传感器和第2传感器实时与总控制器通信连接；

因此，当上支撑板8-6和下支撑板8-7之间的相对距离不断减少时，第1传感器挡片8-9逐渐插入到第1传感器和第2传感器之间的传感通道中；当第1传感器挡片8-9完全插入到该传感通道时，第1传感器和第2传感器的传感通道完全被阻断；此时，总控制器通过第1传感器和第2传感器的状态，即时判断出传感通道完全被阻断，即：得出打孔刀头8-5已经下降到与血样采集卡紧密接触的位置；因此，总控制器即刻向第1驱动机构8-1发送停止驱动的指令；

S5，然后，总控制器向第2驱动机构8-11发送驱动指令，在第2驱动机构8-11的驱动作用下，使旋转臂8-4进行旋转运动，进而带动打孔刀头8-5进行旋转运动；由于打孔刀头8-5与血样采集卡的A位置紧密接触，因此，在打孔刀头8-5旋转运动的过程中，对血样采集卡的A位置穿孔取样，将取出的血片吸附在打孔刀头8-5上；

S6，在血片被吸附在打孔刀头8-5上后，总控制器控制第2驱动机构8-11停止驱动作用；然后，总控制器向第1驱动机构8-1发送上升的控制指令，使打孔刀头8-5上升到设定高度位置；

S7，然后，总控制器按第2控制算法生成对第4驱动机构8-16的移动控制指令，在第4驱动机构8-16的作用下，使打孔刀头8-5移动到落物孔2的正上方；

S8，总控制器向第1驱动机构8-1发送下降的控制指令，使打孔刀头8-5进行下降运动，进而使打孔刀头8-5不断接近落物孔2，当打孔刀头8-5位于落物孔2内部时，总控制器向第1驱动机构8-1发送停止驱动的指令；

S9，总控制器再向第3驱动机构8-13发送控制指令，在第3驱动机构8-13的作用下，使推杆8-12动作；在推杆8-12的作用下，将已吸附在打孔刀头8-5的血片释放到位于落物孔2正下方的血片收集器具对位孔位。

本步骤中，总控制器通过对第5驱动机构和第6驱动机构进行控制，可调整血片收集器具的位置；即：在打孔取样过程中，使血片收集器具的对应孔位位于落物孔的正下方，进而使血片收集器具的不同孔位收集不同的血片；

此外，当血片收集器具的孔位已收集血片后，总控制器通过对第5驱动机构和第6驱动机构进行控制，使血片收集器具移动到图像采集装置的采集区域。图像采集装置可采用摄像机，图像采集装置采集血片收集器具相应孔位的图像信息，并将图像信息上传给上位机，上位机采用专门的图像算法判断相应孔位是否已携带有血片；如果得出没有血片的结论，表明此次打孔取样过程出现误差，由人工干预后，重新在该孔位进行打孔取样过程。

现有技术中，在打孔刀头将采集到的血片释放到血片收集器具相应孔位的过程中，由于支架内部静电对血片的影响，常常使血片在下落释放过程中出现偏移，即：当前位于落物孔正下方的孔位为孔位F1；而血片常常落入到孔位F1的相邻孔位，或者，血片被支架内部其他器件所吸附，而没有落入到任何孔位，由此为血片的分析带来了困难。在严重情况下，血片收集器具由于血片偏离，会导致发生交叉污染现象，甚至导致整个血片收集器具的检材无法溯源，既浪费了人工，更使得血片检材得到不可复原的破坏。

基于此，在当前的所有自动打孔仪器中，通过在落纸通道两侧加入红外对射传感器，从而对落下的血片进行检测，判断血片是否落入相应的孔位。然而，该种检测方式仍然具有较大的局限性，即：只能检测是否有血片通过落纸通道，而无法准确可靠的判断出血片是否成功落入相应孔位。

而本发明采用基于图像采集装置的图像分析方法，对于打孔过程进行直观性的可视化监测，能够精确的分析到血片是否落入相应的孔位，保证操作人员能够及时准确的了解到每一次操作的结果，防止出现血片无法与孔位对应的问题。

本发明提供的自动打孔机，具有以下优点：

(1)能够全自动化控制整个打孔取样过程，并且，在保证结构简单的同时，还具有自动打孔取样过程的控制精度高的优点。

(2)打孔刀头易于更换为不同的规格，从而适于不同种类的应用场合；

(3)打孔刀头能够在垫片的所有区域进行打孔取样，延长了垫片的使用寿命。

(4)通过图像采集装置对血片收集器具孔位的分析，能够精确、快速、可靠的分析出血片是否落入目标孔位，避免由血片偏移而造成的诸多问题。

(5)通过安装湿度控制系统，从根源上解决血片偏移问题，提高了打孔取样的效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种自动打孔机，其特征在于，包括：总控制器和自动打孔装置(8)；所述自动打孔装置(8)包括第1驱动机构(8-1)、传动件(8-2)、第1位置检测机构、升降连接件(8-3)、旋转臂(8-4)和打孔刀头(8-5)；

所述传动件(8-2)垂直设置，并且，所述传动件(8-2)与所述第1驱动机构(8-1)联动，所述第1驱动机构(8-1)用于驱动所述传动件(8-2)进行垂直方向的升降运动；

所述第1位置检测机构用于检测所述打孔刀头(8-5)是否下降到与血样采集卡紧密接触的位置，包括：上支撑板(8-6)、下支撑板(8-7)、弹性件(8-8)、第1传感器挡片(8-9)和第1对射传感器组(8-10)；

所述上支撑板(8-6)固定安装在所述传动件(8-2)上，当所述传动件(8-2)进行垂直方向的升降运动时，带动所述上支撑板(8-6)进行同步的升降运动；所述下支撑板(8-7)设置于所述上支撑板(8-6)的下方，并且，所述下支撑板(8-7)与所述传动件(8-2)间隙设置；所述弹性件(8-8)固定设置于所述上支撑板(8-6)和所述下支撑板(8-7)之间；

此外，所述第1对射传感器组(8-10)固定安装于所述上支撑板(8-6)，包括第1传感器和第2传感器，所述第1传感器和所述第2传感器之间设置有垂直间隙；所述第1传感器挡片(8-9)固定安装于所述下支撑板(8-7)，并且，所述第1传感器挡片(8-9)与所述垂直间隙共直线；当所述第1传感器挡片(8-9)进行动作时，可移动到所述垂直间隙中；

此外，所述下支撑板(8-7)还与升降连接件(8-3)联动，当所述下支撑板(8-7)进行垂直方向的升降运动时，带动所述升降连接件(8-3)同步进行垂直方向的升降运动；

所述升降连接件(8-3)还与垂直设置的旋转臂(8-4)连接，当所述升降连接件(8-3)进行垂直方向的升降运动时，带动所述旋转臂(8-4)进行垂直方向的升降运动；

此外，所述旋转臂(8-4)的底端设置所述打孔刀头(8-5)；所述旋转臂(8-4)还连接有用于驱动所述旋转臂(8-4)旋转的第2驱动机构(8-11)；所述旋转臂(8-4)通过推杆(8-12)还连接有第3驱动机构(8-13)，所述第3驱动机构(8-13)用于通过推杆(8-12)而推动已吸附在所述打孔刀头(8-5)的血片，使该血片释放到血片收集器具对位孔位。

2.根据权利要求1所述的自动打孔机，其特征在于，所述传动件(8-2)为丝杆；和/或

所述打孔刀头(8-5)与所述旋转臂(8-4)的底端可拆卸连接；所述打孔刀头(8-5)用于在血样采集卡上打出0.5mm孔径-3mm孔径的通孔。

3.根据权利要求1所述的自动打孔机，其特征在于，还包括：第2位置检测机构；所述第2位置检测机构用于检测当所述打孔刀头(8-5)采集到血片后，所述打孔刀头(8-5)复位上升到的位置。

4.根据权利要求3所述的自动打孔机，其特征在于，所述第2位置检测机构包括：第2传感器挡片(8-14)和第2对射传感器组(8-15)；所述第2对射传感器组(8-15)固定设置，当所述旋转臂(8-4)进行升降运动时，所述第2对射传感器组(8-15)静止不动；

所述第2对射传感器组(8-15)包括第3传感器和第4传感器，所述第3传感器和所述第4传感器之间设置有垂直间隙；所述第2传感器挡片(8-14)固定安装于所述下支撑板(8-7)，并且，所述第2传感器挡片(8-14)与所述垂直间隙共直线；当所述第2传感器挡片(8-14)进行上升动作时，可移动到所述垂直间隙中。

5.根据权利要求1所述的自动打孔机，其特征在于，还包括：支架(1)和第4驱动机构(8-16)；

所述支架(1)的上面板设置有第1导轨(1-1)；所述自动打孔装置(8)的底部设置有支撑平台(8-17)，并且，所述支撑平台(8-17)的底部设置有与所述第1导轨(1-1)相匹配的滑槽；

在所述第4驱动机构(8-16)的驱动作用下，所述支撑平台(8-17)沿所述第1导轨(1-1)进行直线移动，进而带动所述打孔刀头(8-5)发生直线移动，即：调整所述打孔刀头(8-5)在所述支架(1)的上面板的位置。

6.根据权利要求5所述的自动打孔机，其特征在于，所述支架(1)的上面板还开设有落物孔(2)和打孔通孔(3)；所述落物孔(2)和所述打孔通孔(3)设置于所述打孔刀头(8-5)在水平方向的移动路径中；即：所述落物孔(2)、所述打孔通孔(3)和所述打孔刀头(8-5)在水平方向位于一条直线。

7.根据权利要求6所述的自动打孔机，其特征在于，还包括：转盘系统(4)；

所述转盘系统(4)包括：转盘(4-1)和转盘驱动机构(4-2)；所述转盘(4-1)位于所述打孔通孔(3)的正下方，并且，所述转盘(4-1)的上表面与所述打孔通孔(3)的外壁位于同一平面，所述转盘驱动机构(4-2)用于驱动所述转盘(4-1)旋转。

8.根据权利要求7所述的自动打孔机，其特征在于，所述转盘系统(4)还包括：垫片；所述垫片可拆卸设置于所述转盘(4-1)的上表面。

9.根据权利要求5所述的自动打孔机，其特征在于，还包括：用于自动调整血片收集器具在水平面内位置的器具移动系统(5)；

所述器具移动系统(5)内置于所述支架(1)的内部，包括：X向导轨(5-1)、Y向导轨(5-2)、第5驱动机构、第6驱动机构以及器具支撑平台(5-3)；所述器具支撑平台(5-3)用于支撑固定血片收集器具；

所述X向导轨(5-1)固定设置于所述支架(1)的内部；

所述Y向导轨(5-2)与所述X向导轨(5-1)在XY平面内垂直设置，并且，所述Y向导轨(5-2)与所述X向导轨(5-1)滑动连接，在所述第5驱动机构的驱动作用下，使所述Y向导轨(5-2)沿所述X向导轨(5-1)进行X向移动；

所述器具支撑平台(5-3)与所述Y向导轨(5-2)滑动连接，在所述第6驱动机构的驱动作用下，使所述器具支撑平台(5-3)沿所述Y向导轨(5-2)进行Y向移动。

10.一种自动打孔方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，在转盘(4-1)的上表面设置垫片后，垫片与打孔通孔(3)位于同一平面，然后，在垫片的上表面放置血样采集卡；

S2，总控制器按第1控制算法生成对第4驱动机构(8-16)的移动控制指令；其中，该移动指令中携带有需移动的设定距离值；

S3，在第4驱动机构(8-16)的驱动下，使自动打孔装置(8)沿第1导轨(1-1)进行直线移动，进而带动打孔刀头(8-5)朝向血样采集卡运动；当打孔刀头(8-5)的实际移动距离值符合所述设定距离值时，所述第4驱动机构(8-16)停止驱动；此时，所述打孔刀头(8-5)位于所述血样采集卡的A位置的正上方；并且，血样采集卡的A位置的正下方为垫片的B位置；

S4，当所述第4驱动机构(8-16)停止驱动时，所述总控制器向第1驱动机构(8-1)发送驱动指令；所述第1驱动机构(8-1)驱动传动件(8-2)进行下降运动；由于上支撑板(8-6)与所述传动件(8-2)固定连接，进而带动所述上支撑板(8-6)进行同步下降运动；又由于所述上支撑板(8-6)和下支撑板(8-7)之间通过弹性件(8-8)连接，当所述上支撑板(8-6)进行下降运动时，通过压缩弹性件(8-8)而推动下支撑板(8-7)进行下降运动；

当下支撑板(8-7)进行下降运动时，由于下支撑板(8-7)与升降连接件(8-3)联动，进而带动升降连接件(8-3)进行同步下降运动；

而当升降连接件(8-3)进行下降运动时，由于升降连接件(8-3)与垂直设置的旋转臂(8-4)连接，进而带动旋转臂(8-4)进行垂直方向的下降运动；

又由于旋转臂(8-4)与打孔刀头(8-5)固定连接，进而带动打孔刀头(8-5)进行下降运动；

由于打孔刀头(8-5)位于血样采集卡的A位置的正上方，当打孔刀头(8-5)进行垂直方向的下降运动时，使打孔刀头(8-5)不断靠近血样采集卡的A位置；当打孔刀头(8-5)下降到与血样采集卡的A位置紧密接触时，设此时时刻为T1，由于血样采集卡的A位置位于垫片的B位置的正上方，因此产生反向阻力，使打孔刀头(8-5)停止下降运动而变为在垂直方向的静止状态；

当打孔刀头(8-5)在垂直方向转变为静止状态时，经过反向联动带动效应，使下支撑板(8-7)在T1时刻同步由下降运动转变为静止状态；而当下支撑板(8-7)转变为静止状态时，由于此时第1驱动机构(8-1)仍然在通过传动件(8-2)而带动上支撑板(8-6)进行下降运动，因此，上支撑板(8-6)通过不断压缩弹性件(8-8)而进行下降运动，也就是说，上支撑板(8-6)通过不断压缩弹性件(8-8)而逐渐靠近下支撑板(8-7)，使上支撑板(8-6)和下支撑板(8-7)之间的相对距离不断减少；

由于上支撑板(8-6)固定安装第1对射传感器组(8-10)，第1对射传感器组(8-10)包括第1传感器和第2传感器；而下支撑板(8-7)固定安装第1传感器挡片(8-9)；并且，第1传感器和第2传感器实时与总控制器通信连接；

因此，当上支撑板(8-6)和下支撑板(8-7)之间的相对距离不断减少时，第1传感器挡片(8-9)逐渐插入到第1传感器和第2传感器之间的传感通道中；当第1传感器挡片(8-9)完全插入到该传感通道时，第1传感器和第2传感器的传感通道完全被阻断；此时，总控制器通过第1传感器和第2传感器的状态，即时判断出传感通道完全被阻断，即：得出打孔刀头(8-5)已经下降到与血样采集卡紧密接触的位置；因此，总控制器即刻向第1驱动机构(8-1)发送停止驱动的指令；

S5，然后，总控制器向第2驱动机构(8-11)发送驱动指令，在第2驱动机构(8-11)的驱动作用下，使旋转臂(8-4)进行旋转运动，进而带动打孔刀头(8-5)进行旋转运动；由于打孔刀头(8-5)与血样采集卡的A位置紧密接触，因此，在打孔刀头(8-5)旋转运动的过程中，对血样采集卡的A位置穿孔取样，将取出的血片吸附在打孔刀头(8-5)上；

S6，在血片被吸附在打孔刀头(8-5)上后，总控制器控制第2驱动机构(8-11)停止驱动作用；然后，总控制器向第1驱动机构(8-1)发送上升的控制指令，使打孔刀头(8-5)上升到设定高度位置；

S7，然后，总控制器按第2控制算法生成对第4驱动机构(8-16)的移动控制指令，在第4驱动机构(8-16)的作用下，使打孔刀头(8-5)移动到落物孔(2)的正上方；

S8，总控制器向第1驱动机构(8-1)发送下降的控制指令，使打孔刀头(8-5)进行下降运动，进而使打孔刀头(8-5)不断接近落物孔(2)，当打孔刀头(8-5)位于落物孔(2)内部时，总控制器向第1驱动机构(8-1)发送停止驱动的指令；

S9，总控制器再向第3驱动机构(8-13)发送控制指令，在第3驱动机构(8-13)的作用下，使推杆(8-12)动作；在推杆(8-12)的作用下，将已吸附在打孔刀头(8-5)的血片释放到位于落物孔(2)正下方的血片收集器具对位孔位。

11.根据权利要求10所述的自动打孔方法，其特征在于，还包括：所述总控制器通过控制转盘(4-1)的转动角度，结合控制自动打孔装置(8)沿第1导轨(1-1)进行直线移动的移动距离，使打孔刀头(8-5)在每次打孔取样时，作用于垫片的不同位置点；

还包括：总控制器通过对第5驱动机构和第6驱动机构进行控制，而调整血片收集器具的位置；

具体的，在打孔取样过程中，使血片收集器具的对应孔位位于落物孔的正下方，进而使血片收集器具的不同孔位收集不同的血片；

当血片收集器具的孔位已收集血片后，通过对第5驱动机构和第6驱动机构进行控制，使血片收集器具移动到图像采集装置的采集区域。