CN113617542B - 一种用于生物样品分离和准备的离心装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于生物样品分离和准备的离心装置，属于医疗器械或设备技术领域。一种用于生物样品分离和准备的离心装置，包括转鼓、试管、自转模块和公转模块，试管尾端呈柔性，开闭可控，试管设有待分离的样液，试管尾部插入转鼓内壁对应的向轴心侧倾斜的安置孔内，自转模块控制试管绕自身轴心转动，试管自转后，尾端打开，公转模块控制试管绕转鼓轴心转动，试管经过自转后，尾端打开，样液整体下降，样液经过公转离心后出现分层，自转停止后尾端封闭，下层废渣与上层清液实现隔离，取出试管后，可直接使用清液，无须再次提取，节省了时间，提高了效率。

Description

一种用于生物样品分离和准备的离心装置
技术领域
本发明属于医疗器械或设备技术领域，更具体地说，涉及一种用于生物样品分离和准备的离心装置。
背景技术
医院内一般都会配套有用于分离样液的离心机，离心机是利用离心力，分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。
离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开，或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开(例如从牛奶中分离出奶油)。它也可用于排除湿固体中的液体，例如用洗衣机甩干湿衣服；特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物；利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点，有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。
医疗用的离心机，设备都较小，主要为了将试管中的样液分离。试管放置于转鼓中，转鼓转动时，带动试管公转，试管中的样液随即出现分层，样液中的废渣因质量较大而沉底，上层的清液为需要的液体。
但现在的离心机使用时，需要将已经样液分层后的试管取出，再使用吸管等将上层清液取出使用，当需要急用时，这就会降低效率。
发明内容
1.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种用于生物样品分离和准备的离心装置，包括转鼓1、试管2、自转模块3和公转模块4。
试管2尾端呈柔性，开闭可控。
试管2设有待分离的样液。
试管2尾部插入转鼓1内壁对应的向轴心侧倾斜的安置孔103内。
自转模块3控制试管2绕自身轴心转动。
试管2自转后，尾端打开。
公转模块4控制试管2绕转鼓1轴心转动。
试管2经过自转后，尾端打开，样液整体下降。
样液经过公转离心后出现分层。
自转停止后尾端封闭，下层废渣与上层清液实现隔离，取出试管2后，可直接使用清液，无须再次提取，节省了时间，提高了效率。
进一步的，试管2包括主管201、柔封环202和磁性密封组件。
柔封环202上端固设于主管201下端。
柔封环202由橡胶制成。
磁性密封组件固设于柔封环202下侧外端。
磁性密封组件在自由状态下使柔封环202下侧内端紧密贴合。
柔封环202下侧内端紧密贴合后，使试管2实现下端封闭，与普通管一致。
试管2在自转时，磁性密封组件使柔封环202下侧内端相互远离。
柔封环202下侧内端相互远离后，试管2下端打开，使样液下降，实现分层后的样液具备分隔的基础。
进一步的，磁性密封组件包括正极磁块203和负极磁块204。
正极磁块203固设于柔封环202下侧外端一侧。
负极磁块204固设于柔封环202下侧外端另一侧。
正极磁块203和负极磁块204始终保持相吸趋势。
正极磁块203和负极磁块204在自由状态下相互吸合，并使柔封环202下侧内端紧密贴合，封闭柔封环202上下侧。
自转模块3使试管2转动的转速可使正极磁块203和负极磁块204的离心力能够将正极磁块203和负极磁块204分离。
当试管2自转时，正极磁块203和负极磁块204因离心力而分离，柔封环202下端实现开启，当试管2停止自转或降低转速时，正极磁块203和负极磁块204的吸引力大于离心力，重新吸合，柔封环202下侧内端重新紧密贴合，封闭柔封环202上下侧。
进一步的，转鼓1包括鼓体101。
鼓体101上端开设有弧槽102。
弧槽102内壁开设有多个安置孔103。
多个安置孔103均匀分布于弧槽102内壁。
多个安置孔103均向鼓体101轴心处倾斜。
鼓体101下端设有公转仓104。
公转模块4置于公转仓104内，公转模块4与鼓体101下端固定连接。
公转模块4包括公转电机和公转电源。
公转电机的输出端与鼓体101固定连接。
公转电源为公转电机提供电能。
进一步的，安置孔103为通孔。
每个安置孔103内均套设有安装套5。
安装套5与安置孔103转动连接。
试管2尾部套设于安装套5内，试管2与安装套5可拆连接。
试管2尾端高于安装套5底端。
自转模块3包括自转电机301和自转托板302。
自转托板302固设于安装套5下端，自转托板302与自转电机301输出端同轴且固定连接。
自转模块3使安装套5让自身轴心转动。
安装套5下端与自转模块3密封连接。
试管2放置于安装套5后，与安装台5连接完毕，开启自转模块3后，试管2尾端打开，样液下降，充满试管2下侧的安装套5内腔，开启公转模块4后，进行离心分层。安装台5可拆卸更换，有效避免鼓体101受到摩擦损伤，导致离心时样液泄露，且难以维修的问题。
进一步的，主管201外端设有卡环。卡环与安装套5上端磁性连接。
卡环下端与安装套5上端均设有磁性不同的磁片，有效保证试管2自转、公转时不会脱离飞出。
进一步的，装套5内设有顶出模块6。
顶出模块6位于试管2下侧，顶出模块6与安装套5内壁保持动密封。
顶出模块6可控制样液升降。
当样液分层结束后，顶出模块6启动，将分层后的样液推升，直至上层的清液被推出试管2，当即将排出下层的废渣时，停止顶出模块6的工作，实现快速且仅得到可使用的清液，有效避免提取的清液包含废渣，或清液提取不完全的问题发生。
进一步的，顶出模块6包括顶出电机601、顶出电源603和顶出活塞602。
顶出活塞602与顶出电机601的输出端固定连接，顶出活塞602与安装套5内壁保持动密封。
顶出电源603固设于顶出电机601下端，并为顶出电机601提供电能。
各配件均可为标准件，配件方便快捷，更换维修简单。
进一步的，安装套5外周固设有检测模块7。
检测模块7用于测量样液分离后的废渣是否进入试管2内。
检测模块7包括光发生器701、光接收器702、控制器703和控制电源。
光发生器701、光接收器702、控制器703和控制电源组成控制电路。
光发生器701固设于安装套5外周一侧。
光接收器702固设于安装套5外周另一侧。
光发生器701可发射光线，并被光接收器702接收。
控制器703可接收光接收器702的电信号，并分析试管2尾端所在的液位高度是否发生密度变化。
控制器703与自转电机301、推出电机603均电性连接。
控制器703可控制自转电机301和推出电机603的启停。
2.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案试管2的尾端为橡胶制成的柔封环202，正极磁块203和负极磁块204时在自由状态下的试管2尾端封闭，可与正常管一样使用，当试管2在自转电机301的带动下自转时，正极磁块203和负极磁块204的离心力大于所受到的吸引力，正极磁块203和负极磁块204向外侧运动，此时试管2尾端被打开，在经过公转离心分层后，试管2停止自转，正极磁块203和负极磁块204的离心力小于所受到的吸引力，正极磁块203和负极磁块204向内侧运动，重新吸住，试管2尾端重新封闭，此时试管2中只剩下分层后的上层清液，清液可直接使用，有效提高了离心分层后的有效成分取用和使用效率。
(2)本方案安装套5置于安置孔103内，试管2置于安装套5内，安装套5与安置孔103转动连接，安装套5与试管2可拆卸连接，试管2在自转时，不会直接与鼓体101发生摩擦，使鼓体101的有效寿命更长，安装套5为消耗品，消耗成本较低。
(3)本方案装套5内设有顶出模块6，当样液分层结束后，顶出模块6启动，将分层后的样液推升，直至上层的清液被推出试管2，当即将排出下层的废渣时，停止顶出模块6的工作，实现快速且仅得到可使用的清液，有效避免提取的清液包含废渣，或清液提取不完全的问题发生。
(4)本方案安装套5外周固设有检测模块7，检测模块7包括光发生器701、光接收器702、控制器703和控制电源，光发生器701发出的光可被光接收器702接收，光经过试管2内不同液体折射后的折射角度不同，光接收器702能否接收到光取决于试管2内液体密度是否改变，当下层废渣上升至试管2尾端时，光接收器702无法接收到光线，当控制器703发现下层废渣即将进入试管2内时，控制自转电机301减速直至停止，正极磁块203和负极磁块204向内侧运动，重新吸住，试管2尾端重新封闭，此时试管2中只剩下分层后的上层清液，清液可直接使用，有效提高试管2内清液成分的精确性。
附图说明
图1为本发明的具体实施例一的立体剖视结构示意图；
图2为本发明的具体实施例一的转鼓的立体剖视结构示意图；
图3为本发明的具体实施例一的试管的平面剖视结构示意图；
图4为图3中A处的放大结构示意图；
图5为本发明的具体实施例一的试管、安装套和自转模块的连接结构示意图；
图6为本发明的具体实施例一的试管自转时的平面剖视结构示意图；
图7为本发明的具体实施例一的试管公转离心分层后且自转停止时的平面剖视结构示意图；
图8为本发明的具体实施例二的试管、安装套、自转模块和顶出模块的连接结构示意图；
图9为本发明的具体实施例二的试管自转时的平面剖视结构示意图；
图10为本发明的具体实施例二的试管公转离心分层后顶出活塞上升时的平面剖视结构示意图；
图11为本发明的具体实施例三的试管、安装套、自转模块、顶出模块和检测模块的连接结构示意图；
图12为本发明的具体实施例三的试管自转时的平面剖视结构示意图；
图13为本发明的具体实施例三的试管公转离心分层后顶出活塞上升时的平面剖视结构示意图；
图14为本发明的具体实施例三的废渣液面上升至与光发射器齐平，试管停止自转时的平面剖视结构示意图；
图15为本发明的具体实施例三的流程示意图。
图中标号说明：
转鼓1、鼓体101、弧槽102、安置孔103、公转仓104、试管2、主管201、柔封环202、正极磁块203、负极磁块204、自转模块3、自转电机301、自转托板302、公转模块4、安装套5、顶出模块6、顶出电机601、顶出活塞602、顶出电源603、检测模块7、光发生器701、光接收器702、控制器703。
具体实施方式
具体实施例一：请参阅图1-7的一种用于生物样品分离和准备的离心装置，包括转鼓1、试管2、自转模块3和公转模块4。
转鼓1包括鼓体101。
鼓体101上端开设有弧槽102。
弧槽102内壁开设有多个安置孔103。
多个安置孔103均匀分布于弧槽102内壁。
多个安置孔103均向鼓体101轴心处倾斜。
鼓体101下端设有公转仓104。
公转模块4置于公转仓104内，公转模块4与鼓体101下端固定连接。
公转模块4包括公转电机和公转电源。
公转电机的输出端与鼓体101固定连接。
公转电源为公转电机提供电能。
安置孔103为通孔。
每个安置孔103内均套设有安装套5。
安装套5与安置孔103转动连接。
试管2尾部套设于安装套5内，试管2与安装套5可拆连接。
试管2尾端高于安装套5底端。
自转模块3包括自转电机301和自转托板302。
自转托板302固设于安装套5下端，自转托板302与自转电机301输出端同轴且固定连接。
自转模块3使安装套5让自身轴心转动。
安装套5下端与自转模块3密封连接。
试管2设有待分离的样液。
试管2包括主管201、柔封环202、正极磁块203和负极磁块204。
柔封环202上端固设于主管201下端。
柔封环202由PEVA制成。PEVA即聚乙烯—醋酸乙烯酯,是由PE和EVA两种材料共混合成的。
正极磁块203固设于柔封环202下侧外端一侧。
负极磁块204固设于柔封环202下侧外端另一侧。
正极磁块203和负极磁块204始终保持相吸趋势。
正极磁块203和负极磁块204在自由状态下相互吸合，并使柔封环202下侧内端紧密贴合，封闭柔封环202上下侧。
自转模块3使试管2转动的转速可使正极磁块203和负极磁块204的离心力能够将正极磁块203和负极磁块204分离。
主管201外端设有卡环。卡环与安装套5上端磁性连接。
卡环下端与安装套5上端均设有磁性不同的磁片，有效保证试管2自转、公转时不会脱离飞出。
试管2放置于安装套5后，与安装台5连接完毕，开启自转模块3后，正极磁块203和负极磁块204因离心力而分离，柔封环202下端实现开启，试管2尾端打开，样液下降，充满试管2下侧的安装套5内腔，开启公转模块4后，进行离心分层。安装台5可拆卸更换，有效避免鼓体101受到摩擦损伤，导致离心时样液泄露，且难以维修的问题。
当试管2停止自转或降低转速时，正极磁块203和负极磁块204的吸引力大于离心力，重新吸合，柔封环202下侧内端重新紧密贴合，封闭柔封环202上下侧。
柔封环202下侧内端相互远离后，试管2下端打开，使样液下降，实现分层后的样液具备分隔的基础。
样液经过公转离心后出现分层。
工作原理：试管2的尾端为橡胶制成的柔封环202，正极磁块203和负极磁块204时在自由状态下的试管2尾端封闭，可与正常管一样使用，当试管2在自转电机301的带动下自转时，正极磁块203和负极磁块204的离心力大于所受到的吸引力，正极磁块203和负极磁块204向外侧运动，此时试管2尾端被打开，在经过公转离心分层后，试管2停止自转，正极磁块203和负极磁块204的离心力小于所受到的吸引力，正极磁块203和负极磁块204向内侧运动，重新吸住，试管2尾端重新封闭，此时试管2中只剩下分层后的上层清液，清液可直接使用，有效提高了离心分层后的有效成分取用和使用效率。
具体实施例二：在具体实施例一的基础上，请参阅图8-10的一种用于生物样品分离和准备的离心装置，装套5内设有顶出模块6。
顶出模块6位于试管2下侧。
顶出模块6包括顶出电机601、顶出电源603和顶出活塞602。
顶出活塞602与顶出电机601的输出端固定连接，顶出活塞602与安装套5内壁保持动密封。
顶出电源603固设于顶出电机601下端，并为顶出电机601提供电能。
各配件均可为标准件，配件方便快捷，更换维修简单。
当样液分层结束后，顶出模块6启动，将分层后的样液推升，直至上层的清液被推出试管2，当即将排出下层的废渣时，停止顶出模块6的工作，实现快速且仅得到可使用的清液，有效避免提取的清液包含废渣，或清液提取不完全的问题发生。
具体实施例三：在具体实施例二的基础上，请参阅图11-15的一种用于生物样品分离和准备的离心装置，安装套5外周固设有检测模块7。
安装套5为透明材料制成。
检测模块7包括光发生器701、光接收器702、控制器703和控制电源。
控制电源与自转电机301为同一部件，减少部件数量和成本。
光发生器701、光接收器702、控制器703和自转电机301组成控制电路。
光发生器701固设于安装套5外周一侧。
光接收器702固设于安装套5外周另一侧。
光发生器701可发射光线，并被光接收器702接收。
控制器703与推出电机603均电性连接。
控制器703可控制推出电机603的启停。
光发生器701发出的光可被光接收器702接收，光经过试管2内不同液体折射后的折射角度不同，光接收器702能否接收到光取决于试管2内液体密度是否改变，当下层废渣上升至试管2尾端时，光接收器702无法接收到光线，当控制器703发现下层废渣即将进入试管2内时，控制自转电机301减速直至停止，正极磁块203和负极磁块204向内侧运动，重新吸住，试管2尾端重新封闭，此时试管2中只剩下分层后的上层清液，清液可直接使用，有效提高试管2内清液成分的精确性。
具体实施例四：在具体实施例二或三的基础上，安装套5内端设置有负极磁片和正极磁片。
负极磁片位于正极磁块203对应的内壁位置。
正极磁片位于负极磁块204对应的内壁位置。
负极磁片与正极磁块203之间的吸引力，以及正极磁片与负极磁块204之间的吸引力，均小于正极磁块203与负极磁块204之间的吸引力。
当试管2自转时，正极磁块203与负极磁块204向外侧打开，并分别与负极磁片和正极磁片相吸，在向外侧的吸引力以及离心力的作用下，正极磁块203与负极磁块204可更牢固贴合在安装套5的内壁。
有效避免在试管2自转时，转鼓1受到外界碰撞，产生径向晃动，正极磁块203与负极磁块204随着晃动，力的平衡被破坏，又重新相吸，将试管2尾端封闭，将离心分层的过程破坏的问题发生。

Claims (6)

1.一种用于生物样品分离和准备的离心装置，其特征在于：包括转鼓(1)、试管(2)、自转模块(3)和公转模块(4)；
试管(2)尾端呈柔性，开闭可控；
试管(2)设有待分离的样液；
试管(2)尾部插入转鼓(1)内壁对应的向轴心侧倾斜的安置孔(103)内；
自转模块(3)控制试管(2)绕自身轴心转动；
试管(2)自转后，尾端打开；
公转模块(4)控制试管(2)绕转鼓(1)轴心转动；
每个安置孔(103)内均套设有安装套(5)；试管(2)尾部套设于安装套(5)内，试管(2)与安装套(5)可拆连接；试管(2)尾端高于安装套(5)底端；安装套(5)内设有顶出模块(6)；顶出模块(6)位于试管(2)下侧，顶出模块(6)与安装套(5)内壁保持动密封；顶出模块(6)可控制样液升降；
试管(2)包括主管(201)、柔封环(202)和磁性密封组件；柔封环(202)上端固设于主管(201)下端；柔封环(202)由柔性且弹性的材料制成；磁性密封组件固设于柔封环(202)下侧外端；磁性密封组件在自由状态下使柔封环(202)下侧内端紧密贴合；试管(2)在自转时，磁性密封组件使柔封环(202)下侧内端相互远离；
磁性密封组件包括正极磁块(203)和负极磁块(204)；正极磁块(203)固设于柔封环(202)下侧外端一侧；负极磁块(204)固设于柔封环(202)下侧外端另一侧；正极磁块(203)和负极磁块(204)始终保持相吸趋势；正极磁块(203)和负极磁块(204)在自由状态下相互吸合，并使柔封环(202)下侧内端紧密贴合，封闭柔封环(202)上下侧。
2.根据权利要求1所述的一种用于生物样品分离和准备的离心装置，其特征在于：转鼓(1)包括鼓体(101)；鼓体(101)上端开设有弧槽(102)；弧槽(102)内壁开设有多个安置孔(103)；多个安置孔(103)均匀分布于弧槽(102)内壁；多个安置孔(103)均向鼓体(101)轴心处倾斜；鼓体(101)下端设有公转仓(104)；公转模块(4)置于公转仓(104)内，公转模块(4)与鼓体(101)下端固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于生物样品分离和准备的离心装置，其特征在于：安置孔(103)为通孔；安装套(5)与安置孔(103)转动连接；自转模块(3)固设于安装套(5)下侧，自转模块(3)使安装套(5)让自身轴心转动；安装套(5)下端与自转模块(3)密封连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于生物样品分离和准备的离心装置，其特征在于：主管(201)外端设有卡环；卡环与安装套(5)上端可拆卸连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于生物样品分离和准备的离心装置，其特征在于：顶出模块(6)包括顶出电机(601)、顶出电源(603)和顶出活塞(602)；顶出活塞(602)与顶出电机(601)的输出端固定连接，顶出活塞(602)与安装套(5)内壁保持动密封；顶出电源(603)固设于顶出电机(601)下端，并为顶出电机(601)提供电能。
6.根据权利要求5所述的一种用于生物样品分离和准备的离心装置，其特征在于：安装套(5)外周固设有检测模块(7)；检测模块(7)用于测量样液分离后的废渣是否进入试管(2)内。
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