CN114480094B - 反应管装载装置、方法及核酸检测设备 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种反应管装载装置、方法及核酸检测设备。反应管装载装置包括：底座(1)；摆杆机构(2)，与所述底座(1)枢接；试剂盒载架(3)，与所述摆杆机构(2)连接，被配置为支撑用于容纳反应管的试剂盒(9)；摆杆驱动机构(4)，与所述摆杆机构(2)连接，被配置为驱动所述摆杆机构(2)相对于所述底座(1)转动，以使所述试剂盒载架(3)在所述试剂盒(9)的放置工位和反应工位之间运动，并使所述试剂盒(9)预紧在所述反应工位。本公开实施例在实现检测管自动装载的功能的同时，结构简单，易于控制。
Description
技术领域
本公开涉及检测领域，尤其涉及一种反应管装载装置、方法及核酸检测设备。
背景技术
在核酸检测的相关技术中，人工将纯化好后的核酸加入聚合酶链反应(Polymerase Chain Reaction，简称PCR)管内，并将PCR管人工放入PCR反应槽内，再通过PCR仪内的压盖装置将PCR管压紧至反应槽底部，以保证PCR管底部与PCR反应槽内部的可靠接触。
在另一些相关技术中，通过3轴机械手将纯化后的检验管抬起，通过X轴与Y轴的配合，将检测管定向移动到，并沿Z轴放入PCR反应槽内，并松开检测管后，机械手回到初始位置，从而实现检测管自动装载的目的。
发明内容
经研究发现，人工将PCR管装载到PCT反应槽的方式具有步骤多，效率慢，存在人工操作差异的问题。而3轴机械手存在机械结构复杂，需要多轴驱动配合，控制系统复杂。另外，3轴机械手所装载的检测管的底部与PCR反应槽内部存在不可靠接触的风险，从而影响PCR反应的结果及其结果的判读。
有鉴于此，本公开实施例提供一种反应管装载装置、方法及核酸检测设备，在实现检测管自动装载的功能的同时，结构简单，易于控制。
在本公开的一个方面，提供一种反应管装载装置，包括：
底座；
摆杆机构，与所述底座枢接；
试剂盒载架，与所述摆杆机构连接，被配置为支撑用于容纳反应管的试剂盒；
摆杆驱动机构，与所述摆杆机构连接，被配置为驱动所述摆杆机构相对于所述底座转动，以使所述试剂盒载架在所述试剂盒的放置工位和反应工位之间运动，并使所述试剂盒预紧在所述反应工位。
在一些实施例中，所述反应管装载装置还包括：
PCR反应装置，位于所述底座上对应于所述反应工位的位置，且具有PCR反应槽；
其中，所述摆杆驱动机构被配置为使所述试剂盒压紧在所述PCR反应槽上，以便所述PCR反应装置对所述试剂盒内的反应管执行操作。
在一些实施例中，所述反应管装载装置还包括：
限位板，位于所述反应工位，并设置在所述PCR反应装置上，或独立于所述PCR反应装置设置；
所述试剂盒载架包括：
托盘，与所述摆杆机构可转动地连接；
移动盘，具有容纳所述试剂盒的空间，且在水平朝向所述PCR反应装置的方向和相反方向上可移动地设置在所述托盘内；
调整杆，可滑动地设置在所述托盘上，且位于所述托盘邻近所述PCR反应装置的一侧，被配置为在所述试剂盒载架运动到所述反应工位时，在所述限位板的抵靠作用下带动所述移动盘调整水平位置，以使所述试剂盒内的反应管与所述PCR反应槽对齐。
在一些实施例中，所述试剂盒载架还包括：
第一弹性件，位于所述托盘与所述移动盘之间，且位于所述移动盘远离所述调整杆的一侧，被配置为向所述移动盘施加使所述移动盘趋向于所述PCR反应装置一侧的力。
在一些实施例中，所述试剂盒载架包括：
托盘，与所述摆杆机构可转动地连接；
锁定机构，位于所述托盘内，被配置为在所述试剂盒载架运动于所述放置工位和反应工位之间将所述试剂盒锁定在所述托盘上。
在一些实施例中，所述锁定机构还被配置为在所述试剂盒载架处于所述反应工位时，对所述试剂盒施加预紧力，以及在所述试剂盒载架处于所述放置工位时，解除对所述试剂盒在所述托盘上的锁定。
在一些实施例中，所述锁定机构包括：
挡块，位于所述托盘内侧；
推杆，可滑动地设置在所述托盘上；
拨动板，枢接于所述托盘内侧，两端分别抵靠所述挡块和所述推杆；
第二弹性件，位于所述托盘内侧，位于所述挡块与所述托盘之间，被配置为向所述挡块施加使所述挡块趋向于阻挡所述试剂盒的边沿的锁定位置的力；
随动件，设置在所述摆杆机构上，并随所述摆杆机构运动而运动，被配置为在所述试剂盒处于所述放置工位时，抵靠所述推杆，以使所述拨动板将所述挡块拨离所述锁定位置，以及在所述摆杆机构随所述试剂盒载架运动以及所述试剂盒到达所述反应工位时，离开抵靠所述推杆的位置。
在一些实施例中，所述摆杆机构包括：
多个摆杆，均连接在所述底座和所述试剂盒载架之间，
其中，各个摆杆相互平行，以使所述试剂盒载架和所述多个摆杆形成平行四边形摆动结构。
在一些实施例中，所述摆杆驱动机构包括：
移动台，可移动地设置在所述底座上；
连杆，连接在所述移动台和所述多个摆杆之间；
移动台驱动单元，设置在所述底座上，被配置为驱动所述移动台沿所述底座的表面平移，以经由所述连杆带动所述多个摆杆相对于所述底座转动。
在一些实施例中，所述移动台驱动单元包括：
步进电机；
齿轮，与所述步进电机的输出轴连接；
齿条，固定连接在所述移动台上，并与所述齿轮啮合，
其中，所述齿条的长度方向与所述摆杆机构与所述底座的枢轴垂直。
在一些实施例中，所述反应管装载装置还包括：
提取试剂盒载架，位于所述移动台上，并随所述移动台的平移而平移。
在本公开的一个方面，提供一种基于前述的反应管装载装置的反应管装载方法，包括：
使所述试剂盒载架处于所述放置工位；
将容纳待检测的反应管的试剂盒放置在所述试剂盒载架上；
使所述摆杆驱动机构驱动所述摆杆机构相对于所述底座转动，以使所述试剂盒载架从所述放置工位运动到所述反应工位，并通过所述摆杆驱动机构使所述试剂盒预紧在所述反应工位。
在本公开的一个方面，提供一种核酸检测设备，包括前述的反应管装载装置。
因此，根据本公开实施例，通过摆杆驱动机构对摆杆机构的驱动作用，使装入试剂盒的试剂盒组件能够随摆杆机构的转动在放置工位和反应工位之间运动，并使得试剂盒预紧在反应工位。通过摆杆驱动机构对单自由度的摆杆机构的控制来实现试剂盒内反应管的自动装载，结构更简单，也更容易控制，并且在反应工位还能够预紧试剂盒，降低反应管因与反应工位的反应槽未可靠接触而导致的反应结果和判断结果的不利影响。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1是根据本公开反应管装载装置的一些实施例位于放置工位的结构示意图；
图2是根据本公开反应管装载装置的一些实施例位于反应工位的结构示意图；
图3是根据本公开反应管装载装置的一些实施例在反应工位的限位调整结构示意图；
图4是图3中圆圈A的放大示意图；
图5是根据本公开反应管装载装置的一些实施例在反应工位在俯视角度下的局部剖切的结构示意图；
图6是根据本公开反应管装载装置的一些实施例中摆杆机构、试剂盒载架和摆杆驱动机构的安装示意图。
图7是本公开反应管装载方法的一些实施例的流程示意图。
应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
参考图1-图6，在一些实施例中，反应管装载装置包括：底座1、摆杆机构2、试剂盒载架3和摆杆驱动机构4。摆杆机构2与所述底座1枢接。试剂盒载架3与所述摆杆机构2连接，被配置为支撑用于容纳反应管的试剂盒9。例如盛有纯化好的核酸的PCR反应管。
摆杆驱动机构4与所述摆杆机构2连接，被配置为驱动所述摆杆机构2相对于所述底座1转动，以使所述试剂盒载架3在所述试剂盒9的放置工位和反应工位之间运动，并使所述试剂盒9预紧在所述反应工位。通过摆杆驱动机构对单自由度(即枢转自由度)的摆杆机构的控制来实现试剂盒内反应管的自动装载，结构更简单，也更容易控制。
图1示出了试剂盒载架3处于试剂盒9的放置工位的状态，此时试剂盒载架3由摆杆机构2悬空支撑，操作者可手动或通过设备将试剂盒放入试剂盒载架3中。该放置工位也可以为反应后取出试剂盒的取出工位。
图2则示出了试剂盒载架3处于试剂盒9的反应工位的状态，此时试剂盒载架3由摆杆机构2和摆杆驱动机构4共同作用来使试剂盒9预紧在反应工位，这样有利于降低反应管因与反应工位的反应槽未可靠接触而导致的反应结果和判断结果的不利影响。
在图1和图2中，反应管装载装置可进一步包括PCR反应装置5。PCR反应装置5位于所述底座1上对应于所述反应工位的位置，且具有PCR反应槽。摆杆驱动机构4能够使所述试剂盒9压紧在所述PCR反应槽上，以便所述PCR反应装置5对所述试剂盒9内的反应管执行操作。
参考图3-图5，在一些实施例中，反应管装载装置还包括位于所述反应工位的限位板6。限位板6可以设置在所述PCR反应装置5上，也可以独立于所述PCR反应装置5设置。试剂盒载架3可包括：托盘31、移动盘32和调整杆33。托盘31与所述摆杆机构2可转动地连接。移动盘32具有容纳所述试剂盒9的空间，且在水平朝向所述PCR反应装置5的方向和相反方向(参考图4中双向箭头所示的方向)上可移动地设置在所述托盘31内。在图5中，移动盘32通过导杆35滑动地设置在所述托盘31内。
调整杆33可滑动地设置在所述托盘31上，且位于所述托盘31邻近所述PCR反应装置5的一侧，被配置为在所述试剂盒载架3运动到所述反应工位时，在所述限位板6的抵靠作用下带动所述移动盘32调整水平位置，以使所述试剂盒9内的反应管与所述PCR反应槽对齐。
试剂盒载架3随摆杆机构2摆动而沿圆弧形轨迹平移，而且限位板6与PCR反应槽在水平方向上的间距是固定的。这样当试剂盒载架3绕圆弧形轨迹平移到邻近反应工位的位置，且调整杆33触碰到限位板6，随着试剂盒载架3继续运动，限位板6推挤调整杆33使得移动盘32和试剂盒9始终保持在PCR反应槽的竖直对正位置，而试剂盒9还随着试剂盒载架3继续向下运动，直至试剂盒9被压紧在PCR反应槽。
在图4和图5中，试剂盒载架3还包括第一弹性件34。第一弹性件34位于所述托盘31与所述移动盘32之间，且位于所述移动盘32远离所述调整杆33的一侧，被配置为向所述移动盘32施加使所述移动盘32趋向于所述PCR反应装置5一侧的力。这样可使得移动盘32和试剂盒9在摆杆机构2摆动时保持相对于靠近PCR反应装置5的一侧，以确保调整杆33的在调整时的方向。
参考图6，在一些实施例中，试剂盒载架3包括：托盘31和锁定机构。托盘31与所述摆杆机构2可转动地连接。锁定机构位于所述托盘31内，被配置为在所述试剂盒载架3运动于所述放置工位和反应工位之间将所述试剂盒9锁定在所述托盘31上。通过锁定机构使试剂盒9在装载过程中被始终锁定在所述托盘31上，可使得装载过程更加可靠，避免试剂盒9在装载过程中摇晃或脱落。
在一些实施例中，所述锁定机构还可以在所述试剂盒载架3处于所述反应工位时，对所述试剂盒9施加预紧力，以及在所述试剂盒载架3处于所述放置工位时，解除对所述试剂盒9在所述托盘31上的锁定。这样一方面使得反应时更可靠，另一方面使得操作者在进行试剂盒装载和取出操作时更加便利。
在图6中，锁定机构包括：挡块361、推杆362、拨动板363、第二弹性件364和随动件365。挡块361位于所述托盘31内侧。推杆362可滑动地设置在所述托盘31上。拨动板363枢接于所述托盘31内侧，两端分别抵靠所述挡块361和所述推杆362。第二弹性件364位于所述托盘31内侧，位于所述挡块361与所述托盘31之间，被配置为向所述挡块361施加使所述挡块361趋向于阻挡所述试剂盒9的边沿的锁定位置的力。
随动件365设置在所述摆杆机构2上，并随所述摆杆机构2运动而运动。在所述试剂盒9处于所述放置工位时，随动件365可随着摆杆机构2被设置在抵靠所述推杆362的位置，通过抵靠推杆362使得所述拨动板363将所述挡块361拨离所述锁定位置。在所述摆杆机构2随所述试剂盒载架3运动以及所述试剂盒9到达所述反应工位时，随动件365随着摆杆机构2的摆动而离开抵靠所述推杆362的位置。此时，第二弹性件364在没有推板362的限制下，将挡块361推到阻挡试剂盒9的边沿的位置。从图4可以看到，试剂盒9处于反应工位时，随动件365仍处于离开抵靠所述推杆362的位置。
参考图1-图3，在一些实施例中，摆杆机构2包括多个摆杆。多个摆杆均连接在所述底座1和所述试剂盒载架3之间。各个摆杆相互平行，以使所述试剂盒载架3和所述多个摆杆形成平行四边形摆动结构。在图1和图2中，多个摆杆可分为两组，两组分别位于试剂盒3的两侧，每组摆杆包括两根摆杆，下端均枢接在位于底座1上表面的枢接座21上，上传均枢接在试剂盒载架3上，这些枢接轴线均平行。通过设置成平行四边形摆动结构，可确保试剂盒载架3在运动时保持平动，避免倾斜而导致反应管滑落或反应管内试剂流出的问题。
参考图1和图2，在一些实施例中，摆杆驱动机构4包括：移动台45、连杆44和移动台驱动单元。移动台45可移动地设置在所述底座1上。反应管装载装置还可包括提取试剂盒载架。提取试剂盒载架可位于所述移动台45上，并随所述移动台45的平移而平移，从而使反应管装载装置兼具设置提取试剂盒载架的功能，从而减少总体的占用空间。
连杆44连接在所述移动台45和所述多个摆杆之间。移动台驱动单元置在所述底座1上，被配置为驱动所述移动台45沿所述底座1的表面平移，以经由所述连杆44带动所述多个摆杆相对于所述底座1转动。这种通过移动台45和连杆44的驱动机构相比于其他方式更加紧凑可靠。在另一些实施例中，摆杆驱动机构4可以为气缸或电机直接驱动摆杆的机构。
在图1中，所述移动台驱动单元包括：步进电机41、齿轮42和齿条43。齿轮42与所述步进电机41的输出轴连接。齿条43固定连接在所述移动台45上，并与所述齿轮42啮合。所述齿条43的长度方向与所述摆杆机构2与所述底座1的枢轴垂直。步进电机41通过驱动齿轮42转动，带动齿条43和移动台45平移，移动台45又带动连杆44的一端运动，使得连杆44带动摆杆摆动。
基于上述反应管装载装置的实施例，本公开还提供了对应的反应管装载方法。参考图7，在一些实施例中，反应管装载方法包括步骤100到步骤300。在步骤100中，使所述试剂盒载架3处于所述放置工位。在步骤200中，将容纳待检测的反应管的试剂盒9放置在所述试剂盒载架3上。在步骤300中，使所述摆杆驱动机构4驱动所述摆杆机构2相对于所述底座1转动，以使所述试剂盒载架3从所述放置工位运动到所述反应工位，并通过所述摆杆驱动机构4使所述试剂盒9预紧在所述反应工位。
接下来，操作者可通过移液器将纯化后样本加入PCR反应管中，并通过操作反应仪器(例如PCR反应装置)自动进行PCR实验。
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。
Claims (9)
1.一种反应管装载装置，其特征在于，包括：
底座(1)；
摆杆机构(2)，与所述底座(1)枢接；
试剂盒载架(3)，与所述摆杆机构(2)连接，被配置为支撑用于容纳反应管的试剂盒(9)；
摆杆驱动机构(4)，与所述摆杆机构(2)连接，被配置为驱动所述摆杆机构(2)相对于所述底座(1)转动，以使所述试剂盒载架(3)在所述试剂盒(9)的放置工位和反应工位之间运动，并使所述试剂盒(9)预紧在所述反应工位；
其中，所述摆杆机构(2)包括：多个摆杆，均连接在所述底座(1)和所述试剂盒载架(3)之间，其中，各个摆杆相互平行，以使所述试剂盒载架(3)和所述多个摆杆形成平行四边形摆动结构；
所述摆杆驱动机构(4)包括：移动台(45)，可移动地设置在所述底座(1)上；连杆(44)，连接在所述移动台(45)和所述多个摆杆之间；和移动台驱动单元，设置在所述底座(1)上，被配置为驱动所述移动台(45)沿所述底座(1)的表面平移，以经由所述连杆(44)带动所述多个摆杆相对于所述底座(1)转动；
所述试剂盒载架(3)包括：托盘(31)，与所述摆杆机构(2)可转动地连接；和锁定机构，位于所述托盘(31)内，被配置为在所述试剂盒载架(3)运动于所述放置工位和反应工位之间将所述试剂盒(9)锁定在所述托盘(31)上；
其中，所述锁定机构还被配置为在所述试剂盒载架(3)处于所述反应工位时，对所述试剂盒(9)施加预紧力，以及在所述试剂盒载架(3)处于所述放置工位时，解除对所述试剂盒(9)在所述托盘(31)上的锁定。
2.根据权利要求1所述的反应管装载装置，其特征在于，还包括：
PCR反应装置(5)，位于所述底座(1)上对应于所述反应工位的位置，且具有PCR反应槽；
其中，所述摆杆驱动机构(4)被配置为使所述试剂盒(9)压紧在所述PCR反应槽上，以便所述PCR反应装置(5)对所述试剂盒(9)内的反应管执行操作。
3.根据权利要求2所述的反应管装载装置，其特征在于，还包括：
限位板(6)，位于所述反应工位，并设置在所述PCR反应装置(5)上，或独立于所述PCR反应装置(5)设置；
所述试剂盒载架(3)包括：
托盘(31)，与所述摆杆机构(2)可转动地连接；
移动盘(32)，具有容纳所述试剂盒(9)的空间，且在水平朝向所述PCR反应装置(5)的方向和相反方向上可移动地设置在所述托盘(31)内；
调整杆(33)，可滑动地设置在所述托盘(31)上，且位于所述托盘(31)邻近所述PCR反应装置(5)的一侧，被配置为在所述试剂盒载架(3)运动到所述反应工位时，在所述限位板(6)的抵靠作用下带动所述移动盘(32)调整水平位置，以使所述试剂盒(9)内的反应管与所述PCR反应槽对齐。
4.根据权利要求3所述的反应管装载装置，其特征在于，所述试剂盒载架(3)还包括：
第一弹性件(34)，位于所述托盘(31)与所述移动盘(32)之间，且位于所述移动盘(32)远离所述调整杆(33)的一侧，被配置为向所述移动盘(32)施加使所述移动盘(32)趋向于所述PCR反应装置(5)一侧的力。
5.根据权利要求1所述的反应管装载装置，其特征在于，所述锁定机构包括：
挡块(361)，位于所述托盘(31)内侧；
推杆(362)，可滑动地设置在所述托盘(31)上；
拨动板(363)，枢接于所述托盘(31)内侧，两端分别抵靠所述挡块(361)和所述推杆(362)；
第二弹性件(364)，位于所述托盘(31)内侧，位于所述挡块(361)与所述托盘(31)之间，被配置为向所述挡块(361)施加使所述挡块(361)趋向于阻挡所述试剂盒(9)的边沿的锁定位置的力；
随动件(365)，设置在所述摆杆机构(2)上，并随所述摆杆机构(2)运动而运动，被配置为在所述试剂盒(9)处于所述放置工位时，抵靠所述推杆(362)，以使所述拨动板(363)将所述挡块(361)拨离所述锁定位置，以及在所述摆杆机构(2)随所述试剂盒载架(3)运动以及所述试剂盒(9)到达所述反应工位时，离开抵靠所述推杆(362)的位置。
6.根据权利要求1所述的反应管装载装置，其特征在于，所述移动台驱动单元包括：
步进电机(41)；
齿轮(42)，与所述步进电机(41)的输出轴连接；
齿条(43)，固定连接在所述移动台(45)上，并与所述齿轮(42)啮合，
其中，所述齿条(43)的长度方向与所述摆杆机构(2)与所述底座(1)的枢轴垂直。
7.根据权利要求1所述的反应管装载装置，其特征在于，还包括：
提取试剂盒载架，位于所述移动台(45)上，并随所述移动台(45)的平移而平移。
8.一种基于权利要求1～7任一所述的反应管装载装置的反应管装载方法，其特征在于，包括：
使所述试剂盒载架(3)处于所述放置工位；
将容纳待检测的反应管的试剂盒(9)放置在所述试剂盒载架(3)上；
使所述摆杆驱动机构(4)驱动所述摆杆机构(2)相对于所述底座(1)转动，以使所述试剂盒载架(3)从所述放置工位运动到所述反应工位，并通过所述摆杆驱动机构(4)使所述试剂盒(9)预紧在所述反应工位。
9.一种核酸检测设备，其特征在于，包括：
权利要求1～7任一所述的反应管装载装置。
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