CN111033085B - 用于线性和旋转地摇动容器的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
线性致动构件(128)对容器(112)或对容纳容器(112)的保持装置施加竖直力。诸如具有螺旋轨道(115)的笼架结构(114)等的线性运动转换为角运动的约束构件将由线性致动构件(128)施加的线性指向的力和运动转换成容器(112)的组合的线性和旋转运动。容器(112)的响应于竖直力的该组合的竖直和旋转运动能够根据预定的摇动模式重复进行，以便将容器(112)中的成分混合。
Description
技术领域
本公开总体上涉及流体分析仪，并且更具体地涉及摇动流体样品的方法和装置。
背景技术
自动分析仪通常用于分析样品，样品包括从患者那里收集的用于诊断目的的生物材料。在医院和其它实验室环境中，通常期望对来自一个或多个受试者的样品进行大量诊断反应。一般情况下，样品的分析涉及使样品在液体容器中与一种或多种试剂反应。这种反应可以使用构造且编程为执行期望的测试的自动测定机方便地进行。
自动测定机一般设有保持容器的承载件，诸如支架或转盘。例如容器可以包括用于一种或多种特定诊断测试的必要的反应成分和/或要测试的样品本身。
通常期望使样品在自动分析设备中经受摇动，以确保试剂或测试材料的适当混合。一般期望试剂或测试材料的一致的混合量，以便产生可靠且可再现的测试结果。一种这样的摇动方法包括以使样品在所有方向上充分混合的方式机械地移动样品的容器。例如，先前已知的机械混合装置包括振动混合器，该振动混合器通过将样品容器放置在振动元件上来操作，使得该振动元件引起样品容器中物质的混合。
通过使用振动混合器来混合物质可能是不一致和不可靠的，并且可能导致不准确或不良的分析结果。此外，振动混合方法可能引起在样品容器内的混合物中不期望地掺入气体(aeration)。
发明内容
本公开的多个方面包括一种机构，该机构对容器施加竖直方向上的可控制的力，其中，竖直力引起容器的同步且组合的竖直和旋转运动。
根据本公开的一方面，线性致动构件对容器或对容纳容器的保持装置施加竖直力。诸如限定有螺旋轨道的笼架结构等的线性运动转换为角运动的约束构件将由线性致动构件施加的线性指向的力转换成组合的线性和旋转运动。容器的响应于线性力的组合的竖直和旋转运动为容器中包含的混合物提供了有效且可重复的摇动轨迹。该有效且可重复的摇动有利于在自动分析设备中将成分进行混合。
附图说明
通过参考附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明构思的上述和其它特征将变得更加显而易见，其中：
图1是根据本公开的一方面的用于线性和旋转地摇动容器的装置的视图。
图2是根据本公开的另一方面的用于线性和旋转地摇动容器的装置的视图。
图3是根据本公开的另一方面的用于线性和旋转地摇动容器的装置的视图。
图4是描述了根据本公开的一方面的用于摇动容器的方法的过程流程图。
具体实施方式
参考图1来描述根据本公开的一方面的用于摇动容器的装置的说明性实施例。装置110包括柱形的承载件112，该承载件112至少部分地插入周向的笼架结构114中。笼架结构114将承载件112的线性行进约束为与笼架结构的中心轴线平行的固定路径。笼架结构114包括内部的螺旋轨道115。承载件112包括周向的外表面116以及从外表面116延伸的一个或多个轨道从动构件118。轨道从动构件118配合到螺旋轨道115中，并且被构造成当承载件112相对于笼架结构线性地移动时在螺旋轨道115内行进。
在说明性实施例中，诸如压缩弹簧等的回位构件120被安装在承载件的底表面与装置110的远端表面124之间。例如当承载件112响应于线性致动力而朝向远端表面移动时，回位构件120被压缩。回位构件120对承载件112施加回位力，当线性致动力被移除或放松时，该恢复力使承载件112远离远端表面124移动。
在替代实施例中，例如回位构件120可以是不同类型的弹簧，诸如板簧。在另一实施例中，回位构件可以由一些其它已知类型的能量存储部件构成，诸如形状记忆材料或构造成对承载件112施加回位力的一对相对的磁体。
尽管上述回位构件120构造成抵抗相反的推动式线性致动力而对承载件提供推动型回位力，但是本领域普通技术人员应该理解的是，例如所公开的装置110的其它实施例可以包括构造成与拉动式线性致动力相反地对承载件112施加拉动力的回位构件120。
在另一替代实施例中，线性致动力可以交替地施加，以将承载件112推向远端表面124，然后将承载件112拉离远端表面124。在该实施例中，在装置110中不是必须包括压缩弹簧120。
在说明性实施例中，线性致动力可以通过刚性线性致动构件128施加到承载件12的支承表面126。线性致动构件128可操作地联接至受控的马达机构130，并且构造成响应于由受控的马达机构130施加的力而线性地移动。在一个实例中，如图1所示，受控的马达机构包括驱动线性致动构件的旋转凸轮凸角(cam lobe)134。在替代实施例中，例如受控的马达机构可以包括步进马达、联接至压缩空气系统的气压缸、联接至液压泵的液压缸、螺线管、电磁体或其它磁性致动器。
当承载件112线性移动时，轨道从动构件118与螺旋轨道115之间的接合使承载件112基于螺旋轨道115的螺距而旋转通过预定角度位移。例如轨道从动构件118可以包括滚珠轴承。
在说明性实施例中，诸如滚珠轴承等的支承构件被安装在线性致动构件上。支承构件被构造成对承载件112的支承表面126施加线性力，同时还允许承载件112相对于笼架结构114的角位移。
在说明性实施例中，笼架结构114包括周向筒形壁，其中轨道115在筒形壁的内表面中包括一个或多个凹槽。在另一实施例中，笼架结构可以包括一个或多个螺旋导轨，螺旋导轨通过约束承载件112的线性运动而起到笼架结构114的作用。在该实施例中，笼架结构114还包括用于接纳轨道从动件并形成轨道115的凹槽。笼架结构114可以包括附加的框架构件，以支撑螺旋轨道和/或引导和约束承载件112的线性运动。
根据本公开的一方面，该装置可以可移除地或永久地安置到自动测试装置上，或者可以构造为自动测试装置的一体部分。笼架结构114可以是可互换的，以便于置换具有各种节距尺寸的轨道的不同笼架结构114，从而为相应的线性位移提供期望的旋转摇动量。
在说明性实施例中，承载件112是可以从笼架结构115中移除的。在该实施例中，例如承载件112本身可以用作样品容器，该样品容器具有包括支承表面126的盖子。该实施例消除了对附加承载件部件的需要，而是使用本身构造成承载件112的容器来摇动成分。
在另一说明性实施例中，承载件112可以构造成接收并保持装有待摇动的样品的独立的容器。在该实施例中，容器被安置在或安装在承载件112上，并被约束为随着承载件112的运动而线性且旋转地移动。例如，容器可以通过过盈配合或一个或多个紧固件、一个或多个卡合构件、一个或多个键槽、一个或多个棘爪、一个或多个磁体等被约束在承载件112内。
例如可以通过向马达机构提供受控的输入信号来控制线性致动构件的速度和位移，以实现期望的摇动曲线。装置110可以包括与马达机构130通信的控制器电路132。控制器电路132可以包括用于存储摇动曲线参数的存储器以及被构造成向马达机构130提供相应的马达控制信号参数的处理电路。
在说明性实施例中，控制器电路132可以与用户界面136联接，用户界面136用于从用户接收诸如摇动曲线参数等的控制参数。
参考图2来描述根据本公开的一方面的用于摇动容器的装置的另一说明性实施例。装置210包括柱形的承载件212，该承载件212至少部分地插入笼架结构214中。笼架结构214将承载件212的线性行进约束为与笼架结构的中心轴线平行的固定路径。在该实施例中，承载件212包括外部的螺旋轨道215。笼架结构212包括周向的内表面216以及从内表面216向内延伸的一个或多个轨道从动构件218。轨道从动构件218配合到螺旋轨道215中，并且被构造成当承载件212相对于笼架结构214线性地移动时轨道从动构件218停留在螺旋轨道215内，从而引起承载件212的角位移。在该实施例中，笼架结构214可以包括大体上筒形的形式。在另一实施例中，笼架结构214可以包括一个或多个竖直框架构件，竖直框架构件被构造成为承载件212限定线性路径。例如，参见图3，在说明性实施例中，笼架结构314可以包括分开的线性引导件330，该分开的线性引导件330与承载件212的中心轴线平行，并且笼架结构314由线性引导件330组成并围绕承载件312的周边等距离地间隔开。一个或多个竖直引导件330可以包括固定的从动构件318，从动构件318向内朝向中心轴线突出并延伸到承载件312的螺旋轨道315中。
在图2和图3所示的实施例中，承载件可以与具有各种节距尺寸的轨道215、315的其它承载件212、312互换，从而为相应的线性位移提供期望的旋转摇动量。
图2和图3所示的实施例的其它方面的形式和功能与以上关于图1所述的实施例的形式和功能基本上相同。
参考图4来描述根据本公开的一方面的用于摇动容器的方法。在方框402处，方法400包括将待摇动的物质放置到能与笼架结构接合的承载件中，其中，笼架结构被构造成将承载件的线性行进约束为与笼架结构的中心轴线平行的路径，并且其中，笼架结构包括内部的螺旋轨道。在方框404处，方法包括对承载件交替地施加和释放线性致动力，其中，线性致动力使承载件相对于笼架结构线性地移动，并且其中，轨道从动构件与螺旋轨道之间的接合引起承载件的围绕中心轴线的旋转。在方框406处，方法包括对承载件施加回位力，该回位力与线性致动力相反，并且当线性致动力被释放时使承载件相对于笼架结构线性地移动。
尽管以柱形承载件描述了本公开的多个方面，但应该理解的是，在各种实施例中，柱形承载件可以不必是圆柱体。例如，柱形承载件可以具有圆形横截面、矩形横截面、一些其它几何形状的横截面或一些不规则的横截面。在说明性实施例中，承载件可以具有诸如非柱形形状，包括用于承载物质的内部体积、中心旋转轴线和外表面的不规则形状，其中，外表面被构造成与笼架结构接合，使得承载件被约束为沿着与中心旋转轴线平行的线性路径行进。在说明性实施例中，外表面可以被构造成使得外表面与笼架结构之间的相互作用防止承载件围绕除旋转轴线之外的任何轴线旋转。在替代实施例中，承载件可以是大体球形的，并且被构造成在围绕中心旋转轴线旋转的同时也围绕第二旋转轴线旋转。例如围绕第二旋转轴线的旋转可以是不受约束的，或者可以通过与受控马达机构构件的相互作用来控制。
Claims (21)
1.一种用于摇动承载件的装置，所述装置包括：
所述承载件；
笼架结构，其被构造成将所述承载件的线性行进约束为与所述笼架结构的中心轴线平行的路径，其中，所述承载件至少部分地插入所述笼架结构中，并且所述笼架结构包括内部螺旋轨道；
所述承载件包括周向外表面，所述周向外表面包括从所述周向外表面延伸的一个或多个轨道从动构件，所述一个或多个轨道从动构件延伸到所述内部螺旋轨道中并且被构造成当所述承载件相对于所述笼架结构线性地移动时在所述内部螺旋轨道内行进；
回位构件，其安装在所述承载件的底表面与所述装置的远端表面之间，所述回位构件被构造成当所述承载件响应于线性致动力而朝向所述远端表面移动时被压缩，并且所述回位构件对所述承载件施加回位力，当所述线性致动力被移除或放松时，所述回位力使所述承载件远离所述远端表面移动；以及
线性致动构件，其接合在所述承载件的表面上并且被构造成周期性地施加线性致动力，以使所述承载件朝向所述装置的所述远端表面移动，
其中，所述线性致动构件包括支承构件，所述支承构件被构造成对所述承载件的所述表面施加所述线性致动力，同时还允许所述承载件相对于所述笼架结构的角位移。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述线性致动构件被构造成交替地将所述承载件推向所述远端表面或将所述承载件拉离所述远端表面。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述线性致动构件能操作地联接至受控的马达机构并且被构造成响应于由受控的所述马达机构施加的力而线性地移动。
4.根据权利要求3所述的装置，进一步包括与受控的所述马达机构通信的控制器电路，所述控制器电路被构造成向所述马达机构提供受控的输入信号，以实现所述承载件的预定的摇动曲线。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述一个或多个轨道从动构件与所述内部螺旋轨道之间的接合使所述承载件基于所述内部螺旋轨道的节距而旋转通过预定的角位移。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述承载件是能从所述笼架结构中移除的。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个轨道从动构件从所述周向外表面朝向所述笼架结构延伸。
8.一种用于摇动承载件的装置，所述装置包括：
所述承载件，其具有外表面，所述外表面限定有外部螺旋轨道；
笼架结构，其被构造成将所述承载件的线性行进约束为与所述笼架结构的中心轴线平行的路径，所述笼架结构包括内表面以及从所述内表面向内延伸并接合所述外部螺旋轨道的一个或多个轨道从动构件，其中，所述一个或多个轨道从动构件被构造成当所述承载件相对于所述笼架结构线性地移动时停留在所述外部螺旋轨道内，从而引起所述承载件的角位移；
回位构件，其安装在所述承载件的底表面与所述装置的远端表面之间，所述回位构件被构造成当所述承载件响应于线性致动力而朝向所述远端表面移动时被压缩，并且所述回位构件对所述承载件施加回位力，当所述线性致动力被移除或放松时，所述回位力使所述承载件远离所述远端表面移动；以及
线性致动构件，其接合在所述承载件的表面上并且被构造成周期性地施加线性致动力，以使所述承载件朝向所述装置的所述远端表面移动；
其中所述线性致动构件包括支承构件，所述支承构件被构造成对所述承载件的所述表面施加所述线性致动力，同时还允许所述承载件相对于所述笼架结构的角位移。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述笼架结构具有大体上筒形的形式。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述笼架结构包括一个或多个竖直框架构件，所述一个或多个竖直框架构件被构造成限定用于所述承载件的线性路径。
11.根据权利要求8所述的装置，其中所述线性致动构件被构造成周期性地施加所述线性致动力，以使所述承载件朝向所述远端表面移动。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述线性致动构件能操作地联接至受控的马达机构并且被构造成响应于由受控的所述马达机构施加的力而线性地移动。
13.根据权利要求11所述的装置，进一步包括与受控的所述马达机构通信的控制器电路，所述控制器电路被构造成向受控的所述马达机构提供受控的输入信号，以实现所述承载件的预定的摇动曲线。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述一个或多个轨道从动构件与所述外部螺旋轨道之间的接合使所述承载件基于所述外部螺旋轨道的节距而旋转通过预定的角位移。
15.根据权利要求8所述的装置，其中，所述一个或多个轨道从动构件向内朝向所述承载件延伸。
16.一种用于摇动承载件的方法，包括：
将待摇动的物质放置到能与笼架结构接合的承载件中，其中，所述笼架结构被构造成将所述承载件的线性行进约束为与所述笼架结构的中心轴线平行的路径，并且所述笼架结构包括轨道从动构件；
使用接合在所述承载件上的线性致动构件对所述承载件交替地施加和释放线性致动力，所述线性致动力是使用在所述线性致动构件上的支承构件施加的，所述支承构件允许所述承载件相对于所述笼架结构的角位移，所述线性致动力使所述承载件相对于所述笼架结构线性地移动，并且所述笼架结构上的所述轨道从动构件与所述承载件上的外部螺旋轨道之间的接合引起所述承载件的围绕所述中心轴线的旋转；以及
通过抵靠在所述承载件的底表面上的回位构件对所述承载件施加回位弹簧力，所述回位弹簧力与所述线性致动力相反并且当所述线性致动力被释放时使所述承载件相对于所述笼架结构线性地移动。
17.一种用于摇动承载件的装置，所述装置包括：
所述承载件；
笼架结构，其被构造成将所述承载件的线性行进约束为与所述笼架结构的中心轴线平行的路径，其中，所述承载件至少部分地插入所述笼架结构中，并且所述笼架结构包括内部螺旋轨道；
所述承载件的周向外表面以及从所述周向外表面延伸的一个或多个轨道从动构件，所述一个或多个轨道从动构件延伸到所述内部螺旋轨道中并且被构造成当所述承载件相对于所述笼架结构线性地移动时在所述内部螺旋轨道内行进；
线性致动构件，其接合在所述承载件上并且被构造成周期性地施加线性致动力，以使所述承载件朝向所述装置的远端表面移动；以及
支承构件，其被构造在所述线性致动构件上，以对所述承载件的支承表面施加线性力，同时还允许所述承载件相对于所述笼架结构的角位移。
18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述一个或多个轨道从动构件从所述周向外表面朝向所述笼架结构延伸。
19.一种用于摇动承载件的装置，所述装置包括：
所述承载件，其具有外表面，所述外表面限定有外部螺旋轨道；
笼架结构，其被构造成将所述承载件的线性行进约束为与所述笼架结构的中心轴线平行的路径，所述笼架结构包括内表面以及从所述内表面向内延伸并接合所述外部螺旋轨道的一个或多个轨道从动构件，其中，所述一个或多个轨道从动构件被构造成当所述承载件相对于所述笼架结构线性地移动时停留在所述外部螺旋轨道内，从而引起所述承载件的角位移；
线性致动构件，其接合在所述承载件上并且被构造成周期性地施加线性致动力，以使所述承载件朝向所述装置的远端表面移动；以及
支承构件，其被构造在所述线性致动构件上，以对所述承载件的支承表面施加线性力，同时还允许所述承载件相对于所述笼架结构的角位移。
20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述一个或多个轨道从动构件从所述内表面向内朝向所述承载件延伸。
21.一种用于摇动承载件的方法，包括：
将待摇动的物质放置到能与笼架结构接合的所述承载件中，其中，所述笼架结构被构造成将所述承载件的线性行进约束为与所述笼架结构的中心轴线平行的路径，并且所述笼架结构包括内部螺旋轨道；
利用接合在所述承载件上的线性致动构件对所述承载件交替地施加和释放线性致动力，所述线性致动力使所述承载件相对于所述笼架结构线性地移动，并且轨道从动构件与所述内部螺旋轨道之间的接合引起所述承载件的围绕所述中心轴线的旋转；以及
利用构造在所述线性致动构件上的支承构件施加线性力，同时还允许所述承载件相对于所述笼架结构的角位移。
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