CN110208187B - 一种用于滤光片和光纤自动同步更换的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于滤光片和光纤自动同步更换的装置，主要应用于多功能酶标仪等光学检测仪器上，该更换装置由滤光片更换机构和光纤光路更换机构两部分构成。该装置通过滤光片固定轮和光纤固定轮的一体化驱动设计，可自动、同步地更换光路上的滤光片和光纤光路，进而实现不同检测模式的快速、方便、准确地切换。

Description

一种用于滤光片和光纤自动同步更换的装置

技术领域

本发明涉及一种用于滤光片和光纤自动同步更换的装置，主要应用于多功能酶标仪等光学检测仪器上，用于滤光片和光纤光路的快速、准确地自动切换，尤其是应用在可同时进行荧光检测和吸光检测等多种检测功能的仪器上。

背景技术

现有酶标仪可对以微孔板为体系的实验检测提供不同的检测模式，通常情况下可提供吸光检测、荧光检测和化学发光检测等检测模式，或者同时具备两种或两种以上检测模式。不同类别的检测模式具有相应的检测光路（包括激发光路和发射光路）。无论选择哪种检测模式，均需要根据检测样本的检测需要在激发光路和发射光路分别安装滤光片，用以选择指定波长的光，满足样品检测需要。因此根据不同的检测需求，必须及时更换不同的滤光片以选择相对应波长的光。

现有技术中的酶标仪等光学检测仪器，其滤光片更换和光纤光路的更换是分开执行的。滤光片的更换通常是直线驱动安装于长筒内的滤光片使其对准光路，该种切换方式即占用空间又无法满足可切换的数量。或者是将滤光片安装在圆形的滤光片轮上，通过旋转滤光片轮使滤光片对准光路，虽然这种方式不但节省了空间又增加了滤光片更换的数量，但是与其对应的光路通常是单光路，无法更换，即便可以更换也需要将仪器壳体拆开，然后手动更换光路。甚至增加额外的光源或部件形成多个单光路。使得仪器的操作极为不便、增加成本、占用内部空间，进而限制了仪器的使用功能和性能。因此，发明一款可将滤光片和光纤光路更换功能集成一体，进而实现自动控制、同步更换滤光片和光纤光路的装置极具现实意义。

发明内容

本发明的目的是要提供一种用于滤光片和光纤自动同步更换的装置，该装置通过滤光片固定轮和光纤固定轮的一体化驱动设计，可自动、同步地更换光路上的滤光片和光纤光路，进而实现不同检测模式的快速、方便、准确地切换。

本发明的目的是这样实现的，一种用于滤光片和光纤自动同步更换的装置，该更换装置由滤光片更换机构和光纤光路更换机构两部分构成。

所述滤光片更换机构包括滤光片更换机构壳体、发射滤光片固定轮、激发滤光片固定轮，所述发射滤光片固定轮和激发滤光片固定轮上带有滤光片安装孔，所述发射滤光片固定轮上固定有第一旋转圆柱，激发滤光片固定轮上固定有第二旋转圆柱，所滤光片更换机构壳体背面固定有第一步进电机和第二步进电机，所述第一步进电机和第二步进电机分别用于驱动发射光路的发射滤光片固定轮和激发光路的激发滤光片固定轮，在发射滤光片固定轮和激发滤光片固定轮背面边缘处分别设置有第一磁铁和第二磁铁，所述滤光片更换机构壳体中间位置固定有霍尔元件用于发射滤光片固定轮和激发滤光片固定轮位置的检测，在滤光片更换机构壳体背面还设置有用于激发光路上连接光源的镜筒和用于发射光路上接受荧光信号的倍增管。

所述的光纤光路更换机构包括前盖、后盖、发射光纤固定轮和激发光纤固定轮，所述发射光纤固定轮上分别带有第一光纤接头安装孔、第二光纤接头安装孔和第三光纤接头安装孔，所述激发光纤固定轮上分别带有第四光纤接头安装孔、第五光纤接头安装孔和第六光纤接头安装孔，在发射光纤固定轮和激发光纤固定轮上固定有起到间歇拨动发射光纤固定轮和激发光纤固定轮旋转的固定三爪部件和活动三爪部件，所述活动三爪部件铰接在固定三爪部件上，所述活动三爪部件上铰接有小扭簧，所述发射光纤固定轮和激发光纤固定轮的部分边缘处加工有波浪形结构，在前盖上所述发射光纤固定轮和激发光纤固定轮的内侧设置有与波浪形结构间歇地紧密配合的圆轮。

本发明具有以下优点和积极效果：

1、本发明激发光路和发射光路上的滤光片和光纤光路均可通过电机驱动控制，同时配合位置传感器和传动结构设计使得更换过程快速、精准；

2、本发明滤光片和光纤光路的更换集成一体，使用一对电机即可分别更换激发光路上的滤光片和光纤以及发射光路上的滤光片和光纤，简化整机结构，节约空间；

3、本发明通过仪器软件操作界面即可操作滤光片和光纤光路的更换动作，避免手动拆机更换，方便，快捷。

附图说明

图1是本发明自动同步更换装置整体结构立体图。

图2是本发明图1的侧视图。

图3是本发明滤光片更换机构的正面投影结构图。

图4是本发明滤光片更换机构的背面投影结构图。

图5是本发明光纤光路更换机构的正面投影结构图。

图6是本发明光纤光路更换机构的背面投影局部结构图。

图7是本发明光纤光路更换机构和滤光片更换机构叠加部位的结构示意图。

附图中的标记说明：滤光片更换机构10、光纤光路更换机构20、滤光片更换机构壳体101、发射滤光片固定轮102、激发滤光片固定轮103、第一旋转圆柱104、第二旋转圆柱105、第一磁铁106、第二磁铁107、滤光片安装孔108、第一步进电机109、第二步进电机110、镜筒111、霍尔元件112、倍增管113、后盖201、前盖202、发射光纤固定轮203、激发光纤固定轮204、第一光纤接头安装孔205、第二光纤接头安装孔206、第三光纤接头安装孔207、第四光纤接头安装孔208、第五光纤接头安装孔209、第六光纤接头安装孔210、固定三爪部件211、活动三爪部件212、小扭簧213、压板214、大扭簧215、圆轮216、波浪形结构217、轴218。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提出的滤光片和光纤自动同步更换装置做进一步详细说明，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应视为对本发明公开技术内容的限制。

如图1、2所示，该更换装置由滤光片更换机构10和光纤光路更换机构20两部分构成。

如图3、4所示，所述滤光片更换机构10包括：用于与仪器机体固定和支撑内部零部件的滤光片更换机构壳体101，所述滤光片更换机构壳体101与仪器机体采用螺纹固定；用于发射光路和激发光路上圆周旋转更换滤光片的发射滤光片固定轮102和激发滤光片固定轮103，其中滤光片通过顶丝固定在滤光片固定轮上的滤光片安装孔108中；固定在发射滤光片固定轮102的第一旋转圆柱104，固定在激发滤光片固定轮103上的第二旋转圆柱105，所述第一旋转圆柱104和第二旋转圆柱105随发射滤光片固定轮102和激发滤光片固定轮103在第一步进电机109和第二步进电机110的驱动下执行圆周运动，间歇地拨动固定三爪部件211和活动三爪部件212，进而驱动发射光纤固定轮203和激发光纤固定轮204旋转；固定在滤光片更换机构壳体101背面的第一步进电机109和第二步进电机110，所述第一步进电机109和第二步进电机110分别用于驱动发射光路的发射滤光片固定轮102和激发光路的激发滤光片固定轮103；位于发射滤光片固定轮102和激发滤光片固定轮103背面边缘处的第一磁铁106和第二磁铁107，其与固定在滤光片更换机构壳体101中间处的霍尔元件112配合，用于发射滤光片固定轮102和激发滤光片固定轮103位置的检测；用于激发光路上连接光源的镜筒111和用于发射光路上接受荧光信号的倍增管113。

如图5、6所示，所述的光纤光路更换机构20包括：用于支撑光纤光路更换机构零部件的前盖202和后盖201，其中后盖201通过螺丝固定在滤光片更换机构壳体101上；用于发射光路和激发光路上，圆周旋转更换光纤光路的发射光纤固定轮203和激发光纤固定轮204，其中发射光纤固定轮203上分别带有对应着用于连接固定荧光低读检测发射光纤接头的第一光纤接头安装孔205、连接固定荧光顶读检测发射光纤接头的第二光纤接头安装孔206和连接固定吸光检测光源检测接头的第三光纤接头安装孔207；激发光纤固定轮204上分别带有用于连接固定荧光低读检测激发光纤接头的第四光纤接头安装孔208、连接固定荧光顶读检测激发光纤接头的第五光纤接头安装孔209和连接固定吸光检测激发光纤接头的第六光纤接头安装孔210。固定在发射光纤固定轮203和激发光纤固定轮204上，起到间歇拨动发射光纤固定轮203和激发光纤固定轮204旋转的固定三爪部件211和活动三爪部件212，其中活动三爪部件212铰接在固定三爪部件211上，可沿（铰接）轴做摆动运动；如图6所示，左侧是活动三爪部件212摆动结束位置，无外力介入情况下，在小扭簧213的作用下，活动三爪部件212可恢复至右侧的原始位置处；在前盖202上所述发射光纤固定轮203和激发光纤固定轮204的内侧设置有与波浪形结构217间歇地紧密配合的圆轮216；所述发射光纤固定轮203和激发光纤固定轮204的部分边缘处加工有波浪形结构217，所述波浪形结构217上的三个波谷分别与光纤固定轮上的三个孔对应并成90度角，同时三个波谷与可做往复直线运动的圆轮216间歇地紧密配合。当发射滤光片固定轮102和激发滤光片固定轮103旋转时，波浪形结构217趋使圆轮216沿弧线向里侧运动，同时在大扭簧215的作用下，亦可使圆轮216沿弧线向外侧运动，实现波浪形结构217的三个波谷与圆轮216间歇地紧密配合，进而实现发射光纤固定轮203和激发光纤固定轮204两个光纤固定轮上与三个波谷相对应的光纤接头安装孔的准确定位；所述圆轮216带有轴218，前盖202和压板214上设置有长形孔，轴218的两端延伸至长形孔内并使得圆轮216在长形孔内能始终保持沿水平方向做直线往复运动。

如附图7所示：该自动更换装置的工作原理如下：在仪器使用前，可将常用波长的滤光片分别安装在激发滤光片固定轮103和发射滤光片固定轮102的滤光片安装孔108上，并用顶丝固定，例如将波长440和320的滤光片安装在激发滤光片固定轮103的1号和2号安装孔上，将波长480和620的滤光片安装在发射滤光片固定轮102的1号和2号安装孔上。分别将吸光检测模式下使用的激发光纤接头安装在激发光纤固定轮204的第六光纤接头安装孔210上，将发射光纤接头安装在发射光纤固定轮203的第三光纤接头安装孔207上，并分别用顶丝固定；分别将荧光顶读检测模式下使用的激发光纤接头安装在激发光纤固定轮204的第五光纤接头安装孔209上，将发射光纤接头安装在发射光纤固定轮203的第二光纤接头安装孔206上，并分别用顶丝固定；分别将荧光低读检测模式下使用的激发光纤接头安装在激发光纤固定轮204的第四光纤接头安装孔208上，将发射光线接头安装在发射光纤固定轮203的第一光纤接头安装孔205上，并分别用顶丝固定。

无论两个滤光片固定轮（102、103）和两个光纤固定轮（203、204）安装的初始位置如何，开机启动更换操作后，第一步进电机109和第二步进电机110首先驱动发射滤光片固定轮102和激发滤光片固定轮103顺时针旋转，使得位于发射滤光片固定轮102和激发滤光片固定轮103背侧边缘处的第一磁铁106和第二磁铁107分别与滤光片更换机构壳体101中间处的霍尔元件112连续重合；此时，发射滤光片固定轮102上的2号滤光片安装孔与倍增管113重合，处于工作位置；激发滤光片固定轮103上的2号滤光片安装孔与镜筒111重合，处于工作位置。在发射滤光片固定轮102和激发滤光片固定轮103顺时针旋转的同时，其上的第一旋转圆柱104和第二旋转圆柱105分别间歇地拨动固定三爪部件211和活动三爪部件212，进而驱动发射光纤固定轮203和激发光纤固定轮204逆时针旋转，两个旋转圆柱连续两次顺时针拨动三爪部件（211和212）使得发射光纤固定轮203上的光纤安装孔207处于工作位置，激发光纤固定轮204上的光纤接头安装孔210处于工作位置。此位置即为启动更换操作后的零点位置。

由于活动三爪部件212铰接在小扭簧213上，且在小扭簧213的作用下可恢复至原始位置，因此发射滤光片固定轮102和激发滤光片固定轮103可以无限地顺时针旋转而不至产生干涉。

当启用吸光检测模式时，需要旋转激发光纤固定轮204，使第六光纤接头安装孔210处于工作位置，同时旋转发射光纤固定轮203，使第三光纤接头安装孔207处于工作位置，此位置即为更换机构的零点位置。根据测试样本的不同种类，需要分别更换激发光路和发射光路上的滤光片。激发光路上，零点位置时，激发滤光片固定轮103上的2号滤光片安装孔处于工作位置，当需要选择其他波长的滤光片时，可驱动第二步进电机110以45°步进角顺时针旋转激发滤光片固定轮103从2孔开始，依次选择1孔、8孔...3孔使其处于工作位置。

当启用荧光顶读检测模式时，依然恢复更换装置至零点位置。激发光路上，第二步进电机110驱动激发滤光片固定轮103从零点位置逆时针旋转一周，激发滤光片固定轮103上的第二旋转圆柱105向左拨动三爪部件（211和212），使第五光纤接头安装孔209处于工作位置，同理使发射光路上的第二光纤接头安装孔206处于工作位置，至此荧光顶读检测模式的光纤光路已选定。接下来根据检测样本的不同种类，选择不同波长的滤光片。激发光路上，当激发光纤固定轮204上的第五光纤接头安装孔209和激发光纤固定轮204上的2孔处于工作位置时，驱动第二步进电机110顺时针旋转滤光片固定轮45°步进角可使1孔处于工作位置，然后驱动第二步进电机110以45°步进角逆时针旋转激发光纤固定轮204从1孔开始，依次选择2孔、3孔…8孔使其处于工作位置，发射光路上滤光片更换步骤同上，至此，荧光顶读检测模式的滤光片和光纤光路更换完毕。

当启用荧光底读检测模式时，依然恢复更换装置至零点位置。激发光路上，第二步进电机110驱动激发滤光片固定轮103从零点位置逆时针旋转两周，激发滤光片固定轮103上的第二旋转圆柱105向左依次拨动三爪部件（211和212），使第四光纤接头安装孔208处于工作位置，同理使发射光路上的第一光纤接头安装孔205处于工作位置，至此荧光底读检测模式的光纤光路已选定。接下来根据检测样本的不同种类，选择不同波长的滤光片。激发光路上，当第四光纤固定轮上的208孔和激发滤光片固定轮103上的2孔处于工作位置时，驱动第二步进电机110顺时针旋转滤光片固定轮45°步进角可使1孔处于工作位置，然后驱动第二步进电机110以45°步进角逆时针旋转激发滤光片固定轮103从1孔开始，依次选择2孔、3孔…8孔使其处于工作位置，发射光路上滤光片更换步骤同上，至此，荧光底读检测模式的滤光片和光纤光路更换完毕。

Claims (4)

1.一种用于滤光片和光纤自动同步更换的装置，其特征在于：由滤光片更换机构和光纤光路更换机构两部分构成；

所述滤光片更换机构包括滤光片更换机构壳体、发射滤光片固定轮、激发滤光片固定轮，所述发射滤光片固定轮和激发滤光片固定轮上带有滤光片安装孔，所述发射滤光片固定轮上固定有第一旋转圆柱，激发滤光片固定轮上固定有第二旋转圆柱，所滤光片更换机构壳体背面固定有第一步进电机和第二步进电机，所述第一步进电机和第二步进电机分别用于驱动发射光路的发射滤光片固定轮和激发光路的激发滤光片固定轮，在发射滤光片固定轮和激发滤光片固定轮背面边缘处分别设置有第一磁铁和第二磁铁，所述滤光片更换机构壳体中间位置固定有霍尔元件用于发射滤光片固定轮和激发滤光片固定轮位置的检测，在滤光片更换机构壳体背面还设置有用于激发光路上连接光源的镜筒和用于发射光路上接受荧光信号的倍增管；

所述的光纤光路更换机构包括前盖、后盖、发射光纤固定轮和激发光纤固定轮，所述发射光纤固定轮上分别带有第一光纤接头安装孔、第二光纤接头安装孔和第三光纤接头安装孔，所述激发光纤固定轮上分别带有第四光纤接头安装孔、第五光纤接头安装孔和第六光纤接头安装孔，在发射光纤固定轮和激发光纤固定轮上固定有起到间歇拨动发射光纤固定轮和激发光纤固定轮旋转的固定三爪部件和活动三爪部件，所述活动三爪部件铰接在固定三爪部件上，所述活动三爪部件上铰接有小扭簧，所述发射光纤固定轮和激发光纤固定轮的部分边缘处加工有波浪形结构，在前盖上所述发射光纤固定轮和激发光纤固定轮的内侧设置有与波浪形结构间歇地紧密配合的圆轮。

2.根据权利要求1所述的一种用于滤光片和光纤自动同步更换的装置，其特征在于：所述后盖固定在滤光片更换机构壳体上。

3.根据权利要求1所述的一种用于滤光片和光纤自动同步更换的装置，其特征在于：所述圆轮带有轴，前盖和压板上设置有长形孔，轴的两端延伸至长形孔并使得圆轮在长形孔内沿水平方向做往复运动。

4.根据权利要求1所述的一种用于滤光片和光纤自动同步更换的装置，其特征在于：所述圆轮旁设置有大扭簧，在大扭簧的作用下，亦可使圆轮向外侧运动，实现波浪形结构的三个波谷与圆轮间歇地紧密配合，进而实现发射光纤固定轮和激发光纤固定轮两个光纤固定轮上与三个波谷相对应的光纤接头安装孔的准确定位。