CN111537758A - 一种多孔自动进样装置及进样方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多孔自动进样装置及进样方法，其中多孔自动进样装置包括机架，以及安装在机架上的进样模块和试管旋转模块；进样模块包括样本混匀机构、进样针和驱动进样针沿竖向移动的第一驱动装置；样本混匀机构包括外壳、驱动外壳沿竖向移动的第二驱动装置、转动连接在外壳上的转动轴，以及驱动转动轴旋转的第一电机，所述转动轴上同轴固接有位于进样针正下方的升降杆，升降杆的上端面设有与试管适配的放置槽。本发明通过试管架的旋转运动和进样针在竖直方向上的直线运动实现自动进样；并通过试管绕自身中心轴的快速旋转来实现样本混匀的功能；通过清洗拭子来实现进样针的清洗功能，防止交叉污染；通过条码扫描器完成对样本信息的扫描、登记。

Description

一种多孔自动进样装置及进样方法

技术领域

本发明涉及分析实验设备技术领域，尤其涉及到一种多孔自动进样装置及进样方法。

背景技术

在医疗领域中，进样过程是对采集的样本进行生化分析的必要环节。目前大部分的医院和科研机构还是采用人工进样和换样的方式，不仅导致实验人员工作任务繁重，还使得工作效率低下。目前市场上现存的自动进样装置大都是根据特定的仪器进行个性化设计的，通用性不强且价格昂贵，并且绝大部分的自动进样机构不具备样本混匀功能，导致整个进样设备无法完成需要混匀样本的进样，限制了自动进样设备的使用场景。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种多孔自动进样装置及进样方法，通用性强，并且在进样过程中实现了样本混匀。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种多孔自动进样装置，包括机架，以及安装在机架上的进样模块和试管旋转模块；

所述进样模块包括样本混匀机构、进样针和驱动进样针沿竖向移动的第一驱动装置；

样本混匀机构包括外壳、驱动外壳沿竖向移动的第二驱动装置、转动连接在外壳上的转动轴，以及驱动转动轴旋转的第一电机，所述转动轴上同轴固接有位于进样针正下方的升降杆，升降杆的上端面设有与试管适配的放置槽；

试管旋转模块包括试管架和驱动试管架转动的第二电机，所述试管架上设有沿周向分布的若干试管支撑位，试管支撑位在竖直方向上位于进样针与升降杆之间。

本方案通过在试管架上的试管支撑位对试管进行支撑，通过第二电机带动试管架转动，使试管逐个转至进样针正下方，通用性强，通过第二驱动装置带动外壳向上移动，使放置槽对试管形成支撑，第一电机转动时，带动转动轴和升降杆旋转，利用试管与放置槽之间的摩擦力，使试管随升降杆转动，实现样本的混匀；通过第一驱动装置带动进样针向下移动至试管内，进行吸样即可。

作为优化，机架上还设有位于进样针与试管之间的清洗拭子。本优化方案通过在进样针与试管之间设置清洗拭子，在进样针进入试管吸样之前和吸样结束后对进样针进行清洗，防止交叉污染。

作为优化，机架上固接有沿竖向延伸的第一直线导轨，第一直线导轨上滑接有第一滑块和位于第一滑块下方的第二滑块，所述第一滑块上固设有安装所述进样针的进样针固定座，第二滑块上固设有安装清洗拭子的清洗拭子支架；清洗拭子支架上固接有第二弹簧支架，机架上固接有位于第二弹簧支架上方的第一弹簧支架，第一弹簧支架通过弹簧与第二弹簧支架连接。本优化方案将进样针固定座和清洗拭子支架安装在位于同一直线导轨的两个滑块上，保证了进样针在上下移动时经过清洗拭子，避免进样针移动偏斜而无法被清洗的情况，通过设置弹簧，使清洗拭子支架可以随进样针向下移动一定距离，并且在进样针向上回移的时候，通过弹簧的作用使清洗拭子支架和清洗拭子复位。

作为优化，进样针与进样针固定座连接的底部设有橡胶密封塞。本优化方案通过设置橡胶密封塞，提高了进样针与进样针固定座连接的密封性。

作为优化，还包括与进样针正下方的试管相切设置的摩擦垫，以及驱动摩擦垫沿试管切向移动的第四驱动装置；机架上安装有朝向试管的条码扫描机构。本优化方案在第四驱动装置驱动摩擦垫移动时，利用摩擦垫与试管的摩擦力带动试管转动，从而使试管上的条形码在试管转动过程中的某一时刻朝向条码扫描机构，结构十分巧妙，保证了进样信息的准确对应，避免了人为误差。

作为优化，所述条码扫描机构包括反光镜支撑架、条码扫描器安装座、反光镜和条码扫描器；所述条码扫描器安装座固定在机架上，条码扫描器和反光镜支撑架均固定在条码扫描器安装座上，反光镜通过胶结固定在反光镜支撑架上。本优化方案的条码扫描机构利用条码扫描器对试管上的条形码进行扫描，结构简单，使用方便。

作为优化，机架上还设有沿横向延伸的第三直线导轨、滑设在第三直线导轨上的第三滑块，以及驱动第三滑块沿第三直线导轨横向移动的第三驱动装置，试管架安装在第三滑块上。本优化方案的设置，可以通过第三驱动装置将试管架向远离进样针所在侧移动，以方便工作人员更换待测样本。

作为优化，机架上固设有沿竖向延伸的第二直线导轨，外壳与滑设在第二直线导轨上的滑块固接。本优化方案通过设置第二直线导轨，保证外壳沿竖向移动，避免发生偏斜，从而保证升降杆上的放置槽与试管对正。

作为优化，试管架的转动中心处固设有把手。本优化方案通过设置把手，方便手动对试管架进行转动，提高了使用的方便性。

本方案还提供一种使用上述多孔自动进样装置进行的进样方法，包括如下步骤：

a、第三驱动装置推动试管架沿第三直线导轨向外运动，实验人员通过更换试管架来更换待测样本；

b、第三驱动装置反向动作，推动更换后的试管架沿第三直线导轨向内移动，至试管支撑位所在圆位于进样针正下方；

c、第二电机驱动试管架转动，并将其中一个装有待测样本的试管转到进样针的正下方后停止；

d、第四驱动装置驱动摩擦垫左右往复移动，利用摩擦垫与试管之间的摩擦力推动位于进样针正下方的试管旋转，在试管旋转的过程中，粘贴在试管上的条形码会在某个时刻转动至条码扫描器的工作范围内，通过条码扫描器扫描试管上的条形码并对样本信息进行记录；

e、第二驱动装置驱动外壳向上移动，使试管进入放置槽，升降杆托着试管向上运动，然后第一电机工作，驱动转动轴旋转，通过升降杆带动试管自转而使样本混匀；

f、停止第一电机，第一驱动装置驱动进样针向下经过清洗拭子并运动到试管的底部进行吸样，吸样完成后，第一驱动装置反向动作，带动进样针向上经过清洗拭子并移动至清洗拭子上方；

g、第二驱动装置驱动外壳向下移动，使试管支撑在试管架上，该次进样完成。

本发明的有益效果为：通过试管架的旋转运动和进样针在竖直方向上的直线运动实现自动进样；并通过试管绕自身中心轴的快速旋转来实现样本混匀的功能；通过清洗拭子来实现进样针的清洗功能，防止交叉污染；通过条码扫描器完成对样本信息的扫描、登记；本装置结构设计满足不同的进样要求，通用性高，各运动模块相对独立，运动机构简单、稳定，样本更换方便。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为进样模块正面结构示意图；

图3为进样模块背面结构示意图；

图4 为样本混匀机构结构示意图；

图5 为旋转模块正面结构示意图；

图6 为旋转模块侧面结构示意图；

图7 为旋转传动机构正面结构示意图；

图8 为旋转传动机构侧面结构示意图；

图中所示：

100、进样模块，110、支撑底座，120、第一螺钉，130、试管旋转机构，131、第一气缸，132、第二螺钉，133、摩擦垫，140、竖直支撑板，150、进样机构，151、第一限位螺钉，152、进样针固定座，153、进样针，154、第三螺钉，155、第二气缸连接件，156、橡胶密封塞，157、第四螺钉，158、第一弹簧支架，159、第一直线导轨，1510、弹簧，1511、第二弹簧支架，1512、清洗拭子，1513、第二限位螺钉，1514、清洗拭子支架，1515、第二气缸，1516、紧定螺钉，1517、第五螺钉，1518、光耦挡板，1519、光耦，1520、第六螺钉，160、样本混匀机构，161、第二直线导轨，162、第七螺钉，163、第三气缸，164、第八螺钉，165、旋转机构，165.1、升降杆，165.2、大同步带轮，165.3、转动轴，165.4、第一轴承，165.5、第一轴承座，165.6、外壳，166、第九螺钉，167、第一同步带，168、直流电机连接件，169、小同步带轮，1610、第一电机，170、条码扫描机构，171、反光镜支撑架，172、条码扫描器安装座，173、反光镜，174、条码扫描器，200、试管旋转模块，210、直线运动机构，211、支撑底板，212、导轨连接件，213、第三直线导轨，214、第一支柱，215、第四气缸连接件，216、第四气缸，220、旋转动力机构，221、第二电机，222、同步小带轮，223、第二同步带，230、试管架机构，231、把手，232、试管架，233、试管，240、旋转传动机构，241、试管架底座，242、转轴，243、弹簧挡圈，244、第二轴承，245、上支撑座，246、同步大带轮，247、第二支柱，248、下支撑座，249、第二轴承座，2410、第三轴承，2411、分度盘，2412、第一光耦座，2413、第一光耦，2414、分度盘支撑座，2415、原点定位支架，2416、第二光耦，2417、第二光耦支座。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

如图1所示一种多孔自动进样装置，包括机架，以及安装在机架上的进样模块100和试管旋转模块200，机架包括支撑底座110和通过第一螺钉120固定在支撑底座110上的竖直支撑板140。

进样模块包括试管旋转机构130、进样机构150、条码扫描机构170、样本混匀机构160。

试管旋转机构130包括与进样针正下方的试管相切设置的摩擦垫133，以及驱动摩擦垫沿试管切向移动的第四驱动装置，本实施例的摩擦垫133为橡胶垫，第四驱动装置为第一气缸131，第一气缸的缸体通过第二螺钉132固定在竖直支撑板140上，第一气缸的伸出端与摩擦垫固接。

进样机构150包括第一限位螺钉151、进样针固定座152、进样针153、驱动进样针153沿竖向移动的第一驱动装置、第三螺钉154、第二气缸连接件155、橡胶密封塞156、第四螺钉157、第一弹簧支架158、第一直线导轨159、弹簧1510、第二弹簧支架1511、清洗拭子1512、第二限位螺钉1513、清洗拭子支架1514、紧定螺钉1516、第五螺钉1517、光耦挡板1518、光耦1519和第六螺钉1520，本实施例的第一驱动装置为第二气缸1515，第二气缸的缸体通过螺钉固定在竖直支撑板140上，并通过螺纹与第二气缸连接件155连接，第二气缸连接件155通过螺钉固定在进样针固定座152上。进样针153通过螺钉紧固在进样针固定座152上，进样针153与进样针固定座152连接的底部设有橡胶密封塞156。

第一直线导轨159沿竖向延伸，并通过第四螺钉157固接在机架的竖直支撑板140上，第一直线导轨上滑接有第一滑块和位于第一滑块下方的第二滑块，第一滑块上通过第三螺钉154固设有安装进样针的进样针固定座152。

清洗拭子1512设置在机架上且位于进样针与试管之间，具体的，清洗拭子1512通过紧定螺钉1516与清洗拭子支架1514连接，第二滑块上固设有安装清洗拭子1512的清洗拭子支架1514，清洗拭子支架1514通过第五螺钉1517与第二滑块固接，清洗拭子位于进样针移动轨迹上，进样针上下移动时穿过清洗拭子。清洗拭子支架上通过螺纹固接有第二弹簧支架1511，第一弹簧支架158位于第二弹簧支架1511上方，且通过螺纹连接固定在竖直支撑板140上，第一弹簧支架158通过弹簧1510与第二弹簧支架1511连接，弹簧的两端分别固定在第一弹簧支架、第二弹簧支架上。光耦挡板1518通过螺钉固定在清洗拭子支架1514上，光耦1519通过第六螺钉1520固定在竖直支撑板140上。

样本混匀机构160包括外壳、驱动外壳沿竖向移动的第二驱动装置、第二直线导轨161、第七螺钉162、第八螺钉164、旋转机构165、第九螺钉166、第一同步带167、直流电机连接件168、小同步带轮169和第一电机1610，其中第二驱动装置为第三气缸163，第三气缸163的缸体与机架固接，第三气缸的伸出端与外壳连接。机架上固设有沿竖向延伸的第二直线导轨161，外壳与滑设在第二直线导轨上的滑块固接，转动轴165.3转动连接在外壳165.6上，第一电机1610驱动转动轴165.3旋转，且第一电机1610为直流电机。具体的，第二直线导轨161通过第七螺钉162固定在竖直支撑板140上；旋转机构165通过螺钉固定在第二直线导轨161的滑块上，第一电机1610通过螺钉固定在直流电机连接件168上，直流电机连接件168通过第九螺钉166固定在旋转机构165上，第一电机1610的电机轴端安装有小同步带轮169，通过第一同步带167与旋转机构165连接；旋转机构165包括升降杆165.1、大同步带轮165.2、转动轴165.3、第一轴承165.4、第一轴承座165.5和外壳165.6。升降杆165.1位于进样针正下方，且升降杆165.1通过螺纹连接固定在转动轴165.3的上端，升降杆与转动轴同轴，升降杆的上端面设有与试管适配的放置槽，转动轴165.3上安装有大同步带轮165.2，并通过第一轴承165.4固定在第一轴承座165.5上，第一轴承座165.5通过螺钉固定在外壳165.6上。

机架上安装有朝向试管的条码扫描机构170，条码扫描机构170包括反光镜支撑架171、条码扫描器安装座172、反光镜173和条码扫描器174；所述条码扫描器安装座172通过螺钉固定在竖直支撑板140上，条码扫描器174和反光镜支撑架171均通过螺钉固定在条码扫描器安装座172上，反光镜173通过胶结固定在反光镜支撑架171上。

试管旋转模块200包括直线运动机构210、旋转动力机构220、试管架机构230和旋转传动机构240。

直线运动机构210包括沿横向延伸的第三直线导轨213、滑设在第三直线导轨上的第三滑块，以及驱动第三滑块沿第三直线导轨横向移动的第三驱动装置，试管架232安装在第三滑块上，第三驱动装置为第四气缸216，具体而言，本实施例的直线运动机构210还包括支撑底板211、导轨连接件212、第一支柱214和第四气缸连接件215。直线导轨213通过螺钉固定在支撑底板211上，导轨连接件212通过螺钉固定在第三直线导轨213的滑块上，第一支柱214通过螺纹连接固定在导轨连接件212上，第四气缸连接件215通过螺钉固定在导轨连接件212上，第四气缸216通过螺钉固定在支撑底板211上并与第四气缸连接件215连接。

旋转动力机构220包括第二电机221、同步小带轮222和第二同步带223，第二电机221驱动试管架转动。试管架机构230包括把手231、拥有32个试管支撑位的试管架232和32个试管233，把手231固设在试管架232的转动中心处，32个试管支撑位沿周向分布，试管支撑位在竖直方向上位于进样针与升降杆之间。旋转传动机构240包括试管架底座241、转轴242、弹簧挡圈243、第二轴承244、上支撑座245、同步大带轮246、第二支柱247、下支撑座248、第二轴承座249、第三轴承2410、分度盘2411、第一光耦座2412、第一光耦2413、分度盘支撑座2414、原点定位支架2415、第二光耦2416和第二光耦支座2417。试管架底座241通过螺钉固定在转轴242的一端，转轴242分别通过第二轴承244和第三轴承2410固定在上支撑座245和轴承座249上，并通过弹簧挡圈243进行轴向限位，上支撑座245通过第二支柱247与下支撑座248连接，同步大带轮246连接在转轴242并通过紧定螺钉进行轴向限位，下支撑座248通过螺钉固定在第一支柱214上，第二轴承座249通过螺钉固定在下支撑座248上，分度盘2411连接在转轴242并通过分度盘支撑座2414进行固定，第一光耦2413通过螺钉固定在第一光耦座2412上，第一光耦座2412通过螺钉固定在下支撑座248上，原点定位支架2415通过螺钉固定在分度盘2411上，第二光耦2416通过螺钉固定在第二光耦支座2417上，第二光耦支座2417通过螺钉固定在下支撑座248上。光耦采用现有技术，分度盘上设有与试管位置一一对应的开口，分度盘上的开口通过光耦时，会让光耦的一端接受到另一端发出的光信号；当分度盘上的开口离开光耦时，光耦发出的信号会被分度盘遮挡，光耦无法接收到光信号。通过光耦信号的有无，可以检测试管所在的位置，进而保证试管处于进样针的正下方。

本实施例的进样装置通过试管架232绕中心轴的旋转运动和进样针153在竖直方向上的直线运动来实现自动进样过程，此外通过试管233绕中心轴的快速旋转来实现样本混匀的功能；通过清洗拭子1512来完成对进样针153的清洗，防止交叉污染；通过条码扫描器174完成对样本信息的扫描、登记。使用本实施例的多孔自动进样装置进行的进样方法，包括如下步骤：

a、第四气缸216动作，通过第四气缸连接件215推动试管架232沿第三直线导轨213向外运动，实验人员通过更换试管架232来更换待测样本；

b、第四气缸216反向动作，推动更换后的试管架232沿第三直线导轨213向内移动，至试管支撑位所在圆位于进样针正下方；

c、第二电机221工作，通过同步小带轮222、第二同步带223和旋转传动机构240驱动试管架转动，并将其中一个装有待测样本的试管233转到进样针153的正下方后停止；

d、第一气缸131驱动摩擦垫左右往复移动，利用摩擦垫与试管之间的摩擦力推动位于进样针正下方的试管旋转，在试管旋转的过程中，粘贴在试管上的条形码会在某个时刻转动至条码扫描器174的工作范围内，通过条码扫描器174扫描试管上的条形码并对样本信息进行记录；

e、第三气缸163开始工作，驱动外壳及整个旋转机构向上移动，使试管进入放置槽，升降杆托着试管向上运动，然后第一电机1610工作，通过同步带传动驱动转动轴165.3旋转，通过升降杆带动试管自转而使样本混匀；

f、停止第一电机1610，清洗拭子1512和第二气缸1515开始工作，第二气缸1515通过第二气缸连接件驱动进样针153向下经过清洗拭子1512并运动到试管的底部进行吸样，清洗拭子1512完成对进样针153的清洗，吸样完成后，第一驱动装置反向动作，带动进样针153向上经过清洗拭子1512并移动至清洗拭子上方，清洗拭子1512再次对进样针153清洗，第二气缸1515和清洗拭子1512结束工作；

g、第三气缸163开始反向工作，驱动外壳及整个旋转机构向下移动，使试管支撑在试管架上，第三气缸163停止工作，该次进样完成。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种多孔自动进样装置，其特征在于：包括机架，以及安装在机架上的进样模块（100）和试管旋转模块（200）；

所述进样模块包括样本混匀机构（160）、进样针（153）和驱动进样针（153）沿竖向移动的第一驱动装置；

样本混匀机构（160）包括外壳、驱动外壳沿竖向移动的第二驱动装置、转动连接在外壳（165.6）上的转动轴（165.3），以及驱动转动轴（165.3）旋转的第一电机（1610），所述转动轴上同轴固接有位于进样针正下方的升降杆（165.1），升降杆的上端面设有与试管适配的放置槽；

试管旋转模块（200）包括试管架（232）和驱动试管架转动的第二电机（221），所述试管架上设有沿周向分布的若干试管支撑位，试管支撑位在竖直方向上位于进样针与升降杆之间。

2.根据权利要求1所述的一种多孔自动进样装置，其特征在于：机架上还设有位于进样针与试管之间的清洗拭子（1512）。

3.根据权利要求2所述的一种多孔自动进样装置，其特征在于：机架上固接有沿竖向延伸的第一直线导轨（159），第一直线导轨上滑接有第一滑块和位于第一滑块下方的第二滑块，所述第一滑块上固设有安装所述进样针的进样针固定座（152），第二滑块上固设有安装清洗拭子（1512）的清洗拭子支架（1514）；

清洗拭子支架上固接有第二弹簧支架（1511），机架上固接有位于第二弹簧支架（1511）上方的第一弹簧支架（158），第一弹簧支架（158）通过弹簧（1510）与第二弹簧支架（1511）连接。

4.根据权利要求3所述的一种多孔自动进样装置，其特征在于：进样针（153）与进样针固定座（152）连接的底部设有橡胶密封塞（156）。

5.根据权利要求1所述的一种多孔自动进样装置，其特征在于：还包括与进样针正下方的试管相切设置的摩擦垫（133），以及驱动摩擦垫沿试管切向移动的第四驱动装置；机架上安装有朝向试管的条码扫描机构（170）。

6.根据权利要求5所述的一种多孔自动进样装置，其特征在于：所述条码扫描机构（170）包括反光镜支撑架（171）、条码扫描器安装座（172）、反光镜（173）和条码扫描器（174）；

所述条码扫描器安装座（172）固定在机架上，条码扫描器（174）和反光镜支撑架（171）均固定在条码扫描器安装座（172）上，反光镜（173）通过胶结固定在反光镜支撑架（171）上。

7.根据权利要求1所述的一种多孔自动进样装置，其特征在于：机架上还设有沿横向延伸的第三直线导轨（213）、滑设在第三直线导轨上的第三滑块，以及驱动第三滑块沿第三直线导轨横向移动的第三驱动装置，试管架（232）安装在第三滑块上。

8.根据权利要求1所述的一种多孔自动进样装置，其特征在于：机架上固设有沿竖向延伸的第二直线导轨（161），外壳与滑设在第二直线导轨上的滑块固接。

9.根据权利要求1所述的一种多孔自动进样装置，其特征在于：试管架（232）的转动中心处固设有把手（231）。

10.一种使用权利要求1~9任一项多孔自动进样装置进行的进样方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、第三驱动装置推动试管架（232）沿第三直线导轨（213）向外运动，实验人员通过更换试管架（232）来更换待测样本；

b、第三驱动装置反向动作，推动更换后的试管架（232）沿第三直线导轨（213）向内移动，至试管支撑位所在圆位于进样针正下方；

c、第二电机（221）驱动试管架转动，并将其中一个装有待测样本的试管（233）转到进样针（153）的正下方后停止；

d、第四驱动装置驱动摩擦垫左右往复移动，利用摩擦垫与试管之间的摩擦力推动位于进样针正下方的试管旋转，在试管旋转的过程中，粘贴在试管上的条形码会在某个时刻转动至条码扫描器（174）的工作范围内，通过条码扫描器（174）扫描试管上的条形码并对样本信息进行记录；

e、第二驱动装置驱动外壳向上移动，使试管进入放置槽，升降杆托着试管向上运动，然后第一电机（1610）工作，驱动转动轴（165.3）旋转，通过升降杆带动试管自转而使样本混匀；

f、停止第一电机（1610），第一驱动装置驱动进样针（153）向下经过清洗拭子（1512）并运动到试管的底部进行吸样，吸样完成后，第一驱动装置反向动作，带动进样针（153）向上经过清洗拭子（1512）并移动至清洗拭子上方；

g、第二驱动装置驱动外壳向下移动，使试管支撑在试管架上，该次进样完成。

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