CN115326912A - 一种全自动样本前处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全自动样本前处理装置，包括箱体、以及均内置于箱体的推拉机构、取样头快拆机构、扫描机构、开盖机构、摇摆机构、第一平移机构、第二平移机构和取样机构，其中：推拉机构用于放置取样头放置盒、至少一个深孔板和若干个储液罐；取样头快拆机构用于将废弃的取样头卡挡剥落至收纳盒；扫描机构在采样管安装架靠近第二限位机构滑动时对采样管进行扫码；开盖机构和取样机构分别通过第一平移机构和第二平移机构驱动进行X向移动和Y向移动，并通过开盖机构和摇摆机构的对接，完成采样管内分析样品混匀的同时实现采样管的盖体开合，完成取样、吹气混匀和抽样检测动作。该装置可提高测试结果准确度和工作效率，降低人工成本，且结构紧凑。

Description

一种全自动样本前处理装置
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种全自动样本前处理装置。
背景技术
ICP-MS是以电感耦合等离子体作为离子源，以质谱进行检测的无机多元素分析技术。在使用过程中被分析样品通常以水溶液的气溶胶形式引入氩气流中，然后进入机体内进行分析检测。
分析样品一般放置在试剂管内，但是，在检测之前需要对分析样品进行前处理(例如摇晃、混合均匀等)，然后再将分析样品导入ICP-MS内完成检测，为了实现对大批量分析样品的检测，需要采用取样器，自动对分析样品进行取样并将其输送至ICP-MS机体内，可有效提高效率，减少人为操作误差，提高测试结果准确度。
但现有的取样器，缺少前处理过程，一般采用人工处理，人工处理完成后，再将试剂管的盖体打开，对试剂管内的分析样品进行抽取。且每次采样后都需要对抽样针进行清洗，操作不便。从而使得在大批量分析样品处理的过程中，对于样品的前处理过程占据了大多数人力，整体效率较低。因此，提出一种全自动样本前处理装置。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提出一种全自动样本前处理装置，可提高测试结果准确度和工作效率，降低人工成本，且结构紧凑。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
本发明提出的一种全自动样本前处理装置，包括箱体、以及均内置于箱体的推拉机构、取样头快拆机构、扫描机构、开盖机构、摇摆机构、第一平移机构、第二平移机构和取样机构，其中：
箱体，包括相互连接的底座和上壳体；
推拉机构，与底座滑动连接，用于放置取样头放置盒、至少一个深孔板和若干个储液罐，取样头放置盒容纳有若干个取样头；
取样头快拆机构，包括拆卸盒和收纳盒，收纳盒与底座滑动连接，拆卸盒固接于底座上，且上壁开设有若干个拆卸孔，废弃的取样头通过拆卸孔卡挡剥落至收纳盒；
扫描机构，包括至少一个采样管安装架、以及均与底座连接的扫描器、对接平台和第二限位机构，各采样管安装架与对接平台滑动连接且并排设置，用于放置若干个采样管，第二限位机构用于实现各采样管安装架的限位，扫描器在采样管安装架靠近第二限位机构滑动时对采样管进行扫码；
开盖机构，包括第三安装座、第一直线运动机构、第一旋转电机、第一夹爪气缸和第一夹爪，第三安装座与第一平移机构连接，第一直线运动机构与第三安装座连接，并驱动第一旋转电机实现Z向移动，第一夹爪气缸通过第一旋转电机驱动旋转，并驱动第一夹爪对扫描机构上的采样管的盖体进行夹持或松开；
摇摆机构，包括第四安装座、第二旋转电机、第二夹爪气缸、用于放置采样管的放置框和第二夹爪，第四安装座与底座固连，第二旋转电机固接于第四安装座上并驱动第二夹爪气缸转动，放置框固接于第二夹爪气缸上，第二夹爪气缸驱动第二夹爪对放置框上的采样管进行夹持或松开；
第一平移机构，用于驱动开盖机构进行X向移动和Y向移动；
第二平移机构，用于驱动取样机构进行X向移动和Y向移动；
取样机构，包括安装框、取样头运动机构、吹气管运动机构和抽样针运动机构，安装框与第二平移机构连接，取样头运动机构包括第二直线运动机构、第一气泵和安装管，第一气泵通过第二直线运动机构驱动实现Z向移动，安装管与第一气泵连接并通过第一气泵实现吸气或吹气动作，吹气管运动机构包括第三直线运动机构、第五安装座和吹气管，第五安装座通过第三直线运动机构驱动实现Z向移动，吹气管固接于第五安装座上并与气源连通，抽样针运动机构包括第四直线运动机构、第六安装座和抽样针，第六安装座通过第四直线运动机构驱动实现Z向移动，抽样针固接于第六安装座上并与气源连通，第二直线运动机构、第三直线运动机构和第四直线运动机构均与安装框固连，安装管、吹气管和抽样针的轴线均与Z轴平行。
优选地，全自动样本前处理装置还包括抽样针清洗器，抽样针清洗器包括外管、内管、进液管和出液管，其中：
外管，具有贯穿的阶梯孔；
内管，内置于阶梯孔，且一端与阶梯孔的其一台阶面垂直连接形成第一通孔，第一通孔由该阶梯孔的台阶面与内管的外壁围成，内管靠近第一通孔的一端还设有第二通孔，第二通孔的截面面积小于第一通孔的截面面积，内管远离第一通孔的一端低于外管；
进液管，穿设外管并与内管连通；
出液管，与外管连接，并与第一通孔和第二通孔连通，进液管注入的液体经过第一通孔和第二通孔从出液管排出。
优选地，外管与内管同轴设置，且进液管与内管垂直连接。
优选地，推拉机构包括第二安装座、第一托架、第二托架、第三托架、导向机构、第一限位机构和至少一个滚轮，其中：
第二安装座，开设有竖向贯穿的第六通孔，且底部设有限位槽；
第一托架，固接于第二安装座的上方，用于放置至少一个深孔板；
第二托架，用于放置取样头放置盒，包括两个支撑座和两个支撑轴，支撑轴并排设置，且两端分别与两支撑座连接，支撑座固接于第二安装座的上方，取样头放置盒通过支撑轴支撑限位，且取样头放置盒上携带的取样头穿设于第六通孔；
第三托架，固接于第二安装座的上方，且开设有若干个竖向贯穿的第三通孔，第三通孔用于容纳储液罐；
导向机构，用于实现第二安装座与底座的滑动连接；
滚轮，位于第二安装座的底部，并沿底座滚动；
第一限位机构，包括第一限位支座和弹簧柱塞，第一限位支座固接于底座上，弹簧柱塞穿设于第一限位支座上，在推拉机构推入时，弹簧柱塞与第二安装座的限位槽配合限位。
优选地，第一限位机构还包括第一位置传感器和第三限位支座，第一位置传感器安装于第一限位支座上，第三限位支座固接于第二安装座的底部，当第一位置传感器感应到第三限位支座时，实现弹簧柱塞与第二安装座的限位槽配合限位。
优选地，拆卸孔包括相互连通的第四通孔和第五通孔，第四通孔和第五通孔形成挂孔式结构。
优选地，安装管包括柱体、通气孔和多个环状凸缘c，环状凸缘c并排设置于柱体的末端，并用于与取样头插接配合，通气孔贯穿柱体，安装管通过第一气泵控制通气孔吸气取液或吹气注液。
优选地，全自动样本前处理装置还包括抽拉平台，抽拉平台与底座滑动连接，用于放置若干个容置罐。
优选地，采样管安装架包括主体、滑轨和若干个弹片，主体的上壁沿平行于滑轨方向开设有若干个安装槽，且主体上还设有拉手，安装槽靠近扫描器的一侧进行开口设置，滑轨固接于主体的底部，弹片一一对应设置于安装槽内；对接平台包括平板和若干个显示灯，平板上开设有若干个滑槽，各采样管安装架的滑轨与滑槽一一对应滑动配合；第二限位机构包括固定座、至少一个第一磁吸、至少一个第二磁吸和至少一个第二位置传感器，固定座安装于平板上并与滑轨垂直，第一磁吸一一对应设置于采样管安装架上，第二磁吸和第二位置传感器分别并排穿设于固定座上，当采样管安装架抵靠第二限位机构时，第二位置传感器输出感应信号，显示灯亮起，并通过第一磁吸和第二磁吸的配合吸附进行限位。
优选地，扫描机构还包括调节座，调节座上开设有第一腰形孔，扫描器沿第一腰形孔进行Z向移动调节。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)该装置采用第一平移机构和第二平移机构分别驱动开盖机构和取样机构进行X向移动和Y向移动，互不干扰，且取样机构集成有取样头运动机构、吹气管运动机构和抽样针运动机构，实现一机多能，能够完成取样、吹气混匀和抽样检测功能，结构紧凑，并通过开盖机构和摇摆机构的对接，完成采样管内分析样品的混匀处理的同时实现采样管的盖体开合，有助于提高测试结果准确度，同时采用扫描机构在采样管安装架与对接平台滑动对接时即可完成对采样管的扫码，相对于现有技术，无需每次夹持采样管进行单独扫码，操作便捷，有助于提高工作效率，降低人工成本，自动化程度高；
2)通过在拆卸盒的上壁开设挂孔式拆卸孔结构，配合第二直线运动机构上移实现取样头的稳定快速剥落，且拆卸盒形成相对封闭的空间，可避免剥落时废弃的取样头迸射伤人或散乱分布问题，实现取样头的自动更换，并通过收纳盒回收，便于清理废弃的取样头，提高了更换效率，降低了时间和人力成本；
3)通过在安装管上设置多个环状凸缘，有助于保证取样头与安装管的同轴度，可实现与取样头的快速插接配合，并避免倾斜带来的剥落困难问题，进一步提高工作效率；
4)通过推拉机构与底座的滑动连接，实现快速推拉，并将取样头放置盒、深孔板及储液罐集成，实现一体式推拉更换，且通过弹簧柱塞与第二安装座配合限位，实现推拉机构的快速准确定位，从而实现样本盒的准确定位；
5)通过改进抽样针清洗器实现抽样针的及时清洗，可在内管的开口处形成涌流，通过抽样针插入增大液体冲力快速清洁抽样针的外壁，同时配合抽样针的抽吸作业完成抽样针内壁的清洗，且涌流可不断的从第一通孔、第二通孔以及由抽样针抽吸排出，保持采用洁净流实现抽样针内壁和外壁的同时冲洗，清洁液流动方向单向化，不易出现清洁后的废液排放不及时现象，提高了对抽样针的清洗效果，并便于完成抽样针清洗器自身的洁净功能，避免遗留污染样本，操作方便、小型轻量化。
附图说明
图1为本发明全自动样本前处理装置的结构示意图；
图2为本发明全自动样本前处理装置的第一视角内部结构示意图；
图3为本发明的局部放大图A；
图4为本发明全自动样本前处理装置的第二视角内部结构示意图；
图5为本发明全自动样本前处理装置的第三视角内部结构示意图；
图6为本发明的局部放大图B；
图7为本发明推拉机构的使用状态图；
图8为本发明推拉机构的结构示意图；
图9为本发明推拉机构的内部结构示意图；
图10为本发明推拉机构的底部组装示意图；
图11为本发明的局部放大图C；
图12为本发明取样头快拆机构的结构示意图；
图13为本发明拆卸盒的结构示意图；
图14为本发明安装管的结构示意图；
图15为本发明扫描机构的局部结构示意图；
图16为本发明采样管安装架的结构示意图；
图17为本发明开盖机构的结构示意图；
图18为本发明取样机构的结构示意图；
图19为本发明取样机构的内部结构示意图；
图20为本发明抽样针清洗器的结构示意图；
图21为本发明抽样针清洗器的俯视图；
图22为本发明抽样针清洗器的剖视图D-D；
图23为本发明抽样针清洗器的工作原理图。
附图标记说明：1、箱体；2、推拉机构；3、取样头快拆机构；4、扫描机构；5、开盖机构；6、摇摆机构；7、第一平移机构；8、第二平移机构；9、取样机构；11、底座；12、上壳体；13、收纳盒；14、蠕动泵；15、容置罐；16、调平地脚；17、抽样针清洗器；18、抽拉平台；171、外管；172、内管；173、进液管；174、出液管；175、第一安装座；171a、第一通孔；172a、第二通孔；21、第二安装座；22、第一托架；23、把手；24、第二托架；25、第三托架；26、导向机构；27、滚轮；28、第一限位机构；20a、取样头放置盒；20b、深孔板；201、取样头；211、外壳；212、第一支座；213、第二支座；214、底板；241、支撑座；242、支撑轴；251、第三通孔；252、第二限位凸台；281、第一限位支座；282、弹簧柱塞；283、第二限位支座；284、第三限位支座；31、拆卸盒；311、第三支座；312、盖板；313、拆卸孔；313a、第四通孔；313b、第五通孔；41、采样管安装架；42、调节座；43、扫描器；44、对接平台；45、采样管；46、第二限位机构；411、主体；412、滑轨；413、安装槽；414、弹片；415、第一磁吸；441、平板；442、滑槽；443、显示灯；461、固定座；462、第二磁吸；463、第二位置传感器；51、第三安装座；52、第一直线运动机构；53、第一旋转电机；54、第一夹爪气缸；55、第一夹爪；61、第四安装座；62、第二旋转电机；63、第二夹爪气缸；64、放置框；65、第二夹爪；91、安装框；92、取样头运动机构；93、吹气管运动机构；94、抽样针运动机构；921、第二直线运动机构；922、第一气泵；923、安装管；923a、柱体；923b、通气孔；923c、环状凸缘；931、第三直线运动机构；932、第五安装座；933、吹气管；941、第四直线运动机构；942、第六安装座；943、抽样针。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。
如图1-23所示，一种全自动样本前处理装置，包括箱体1、以及均内置于箱体1的推拉机构2、取样头快拆机构3、扫描机构4、开盖机构5、摇摆机构6、第一平移机构7、第二平移机构8和取样机构9，其中：
箱体1，包括相互连接的底座11和上壳体12；
推拉机构2，与底座11滑动连接，用于放置取样头放置盒20a、至少一个深孔板20b和若干个储液罐，取样头放置盒20a容纳有若干个取样头201；
取样头快拆机构3，包括拆卸盒31和收纳盒13，收纳盒13与底座11滑动连接，拆卸盒31固接于底座11上，且上壁开设有若干个拆卸孔313，废弃的取样头201通过拆卸孔313卡挡剥落至收纳盒13；
扫描机构4，包括至少一个采样管安装架41、以及均与底座11连接的扫描器43、对接平台44和第二限位机构46，各采样管安装架41与对接平台44滑动连接且并排设置，用于放置若干个采样管45，第二限位机构46用于实现各采样管安装架41的限位，扫描器43在采样管安装架41靠近第二限位机构46滑动时对采样管45进行扫码；
开盖机构5，包括第三安装座51、第一直线运动机构52、第一旋转电机53、第一夹爪气缸54和第一夹爪55，第三安装座51与第一平移机构7连接，第一直线运动机构52与第三安装座51连接，并驱动第一旋转电机53实现Z向移动，第一夹爪气缸54通过第一旋转电机53驱动旋转，并驱动第一夹爪55对扫描机构4上的采样管45的盖体进行夹持或松开；
摇摆机构6，包括第四安装座61、第二旋转电机62、第二夹爪气缸63、用于放置采样管45的放置框64和第二夹爪65，第四安装座61与底座11固连，第二旋转电机62固接于第四安装座61上并驱动第二夹爪气缸63转动，放置框64固接于第二夹爪气缸63上，第二夹爪气缸63驱动第二夹爪65对放置框64上的采样管45进行夹持或松开；
第一平移机构7，用于驱动开盖机构5进行X向移动和Y向移动；
第二平移机构8，用于驱动取样机构9进行X向移动和Y向移动；
取样机构9，包括安装框91、取样头运动机构92、吹气管运动机构93和抽样针运动机构94，安装框91与第二平移机构8连接，取样头运动机构92包括第二直线运动机构921、第一气泵922和安装管923，第一气泵922通过第二直线运动机构921驱动实现Z向移动，安装管923与第一气泵922连接并通过第一气泵922实现吸气或吹气动作，吹气管运动机构93包括第三直线运动机构931、第五安装座932和吹气管933，第五安装座932通过第三直线运动机构931驱动实现Z向移动，吹气管933固接于第五安装座932上并与气源连通，抽样针运动机构94包括第四直线运动机构941、第六安装座942和抽样针943，第六安装座942通过第四直线运动机构941驱动实现Z向移动，抽样针943固接于第六安装座942上并与气源连通，第二直线运动机构921、第三直线运动机构931和第四直线运动机构941均与安装框91固连，安装管923、吹气管933和抽样针943的轴线均与Z轴平行。
如图1所示，定义Y向为前后方向，如收纳盒13所在方向为前，X向为左右方向，Z向为上下方向，仅供参考，具体方位不做限定。
其中，该装置用于生物样品检测，箱体1为分体式设计，底座11的底部设有多个调平地脚16，便于调平，上壳体12的侧壁可开设有门板及透明观察窗。如图7-11所示，推拉机构2和底座11通过导向机构26滑动连接，便于拉出至装置外实现快速更换样本盒，如实现取样头放置盒20a、深孔板20b及各种容纳辅助试剂的储液罐等的更换或维护，取样头放置盒20a上放置有若干个取样头201。取样头放置盒20a、深孔板20b及储液罐均可为现有技术中的结构或根据实际需求设计。
取样头放置盒20a和深孔板20b前后并排放置，拆卸盒31位于取样头放置盒20a和深孔板20b的右侧，取样头放置盒20a上开设有若干个阵列分布的孔位，每个孔位容纳有一个取样头201，深孔板20b上可设有与取样头201数量等同的容纳槽位，每个取样头201吸取的液体可注入对应的容纳槽位，便于实现取样头放置盒20a和深孔板20b的同时更换。取样头201均为现有技术中的结构，在此不再赘述。
如图12、13所示，拆卸盒31包括第三支座311和盖板312，第三支座311为矩形环状结构，且两端分别与底座11和盖板312连接，拆卸孔313开设于盖板312上。拆卸盒31还可为一体式结构。收纳盒13位于拆卸盒31的正下方，并与拆卸盒31连通。收纳盒13用于收纳废弃的取样头201，便于及时回收清理，并避免拆卸盒31内堵塞。为便于清理废弃的取样头201，收纳盒13与底座11滑动连接。收纳盒13可内置于底座11。各拆卸孔313并排设置。本实施例中包括四个并排设置的拆卸孔313，具体数量和设置形式可根据实际需求调整。通过在拆卸盒31的上壁开设挂孔式拆卸孔结构，配合取样机构9的第二直线运动机构921上移实现取样头201的稳定快速剥落，且拆卸盒31形成相对封闭的空间，可避免剥落时废弃的取样头迸射伤人或散乱分布问题，实现取样头的自动更换，提高了更换效率，降低了时间和人力成本。
如图3所示，扫描机构4用于对采样管45进行扫码记录，便于进行信息匹配和读取，通过采样管安装架41与对接平台44滑动对接，在安装过程即可完成扫码，如本实施例中包括六个采样管安装架41，扫描器43位于对接平台44的右侧，安装时先安装最左侧的采样管安装架41，避免遮挡。或还可根据实际需求调整扫描器43的位置。
如图17所示，开盖机构5可适应不同的采样管45，如通过第一平移机构7驱动进行X向移动和Y向移动，实现与摇摆机构6的对接。然后摇摆机构6进行采样管45的管体的夹持，开盖机构5通过第一夹爪55夹持采样管45的盖体，并配合第一直线运动机构52和第一旋转电机53实现螺旋打开或闭合采样管45的盖体，或上拔打开及下压闭合采样管45的盖体。摇摆机构6的放置框64可为任意形状，如为镂空框架。
如图19所示，取样机构9通过第二平移机构8驱动进行X向移动和Y向移动，在摇摆机构6实现采样管45中分析样品的摇晃混匀后，开盖机构5打开采样管45的盖体，即可通过取样头运动机构92进行混匀后的采样管45内分析样品的移液操作。然后开盖机构5闭合采样管45的盖体，与扫描机构4对接更换采样管45。取样机构9还包括吹气管运动机构93和抽样针运动机构94，通过第二平移机构8同时驱动取样头运动机构92、吹气管运动机构93和抽样针运动机构94，集成度高。吹气管运动机构93和抽样针运动机构94可通过电磁阀控制实现吸气或吹气动作。如取样头201吸取的液体先注入深孔板20b上对应容纳槽位，在此过程中还可根据实际需求向深孔板20b上对应容纳槽位加入储液罐中的辅助试剂，然后通过吹气管933吹气进一步实现分析样品的混匀，深孔板20b的深度及吹气管933吹气流速可根据实际需求调整，避免分析样品溅出。当完成采样管45的处理后(包括摇晃混匀、取液、吹气混匀)，即可通过抽样针943抽取深孔板20b上对应容纳槽位的分析样品送入质谱仪进行检测。
在一实施例中，全自动样本前处理装置还包括抽样针清洗器17，抽样针清洗器17包括外管171、内管172、进液管173和出液管174，其中：
外管171，具有贯穿的阶梯孔；
内管172，内置于阶梯孔，且一端与阶梯孔的其一台阶面垂直连接形成第一通孔171a，第一通孔171a由该阶梯孔的台阶面与内管172的外壁围成，内管172靠近第一通孔171a的一端还设有第二通孔172a，第二通孔172a的截面面积小于第一通孔171a的截面面积，内管172远离第一通孔171a的一端低于外管171；
进液管173，穿设外管171并与内管172连通；
出液管174，与外管171连接，并与第一通孔171a和第二通孔172a连通，进液管173注入的液体经过第一通孔171a和第二通孔172a从出液管174排出。
其中，外管171和内管172可为任意形状，本实施例中外管171的阶梯孔具有一个台阶面，内管172的一端与阶梯孔的台阶面垂直连接形成第一通孔171a，第一通孔171a即阶梯孔的台阶面与内管172的外壁所围而成。内管172靠近第一通孔171a的一端设有封闭的端盖，端盖上开设有第二通孔172a，出液管174与外管171固定连接，如为垂直连接或出液管174连接于外管171的端部。进液管173穿设外管171后与内管172连通，通过进液管173注入清洁液，进液口的液体流量大于第二通孔172a的排出流量，使得液体在内管172的开口处形成涌流，且内管172的开口低于外管171，避免涌流溅出，从内管172的开口涌出的液体首先进入外管171，并通过第一通孔171a从出液管174快速排出，且第二通孔172a的截面面积小于第一通孔171a的截面面积，避免溢出，通过第一通孔171a和第二通孔172a的开设也便于清洁后的废液完全排出，避免残液遗留污染样本。内管172的内径大于抽样针943的外径，便于抽样针943在内管172上下移动清洁。需要说明的是，外管171的阶梯孔还可为具有任意数量台阶面的阶梯孔。抽样针清洗器17还包括第一安装座175，第一安装座175与外管171垂直连接。安装时保持抽样针清洗器17竖直向上，便于实现抽样针943内外壁的均匀冲洗，清洁更快速彻底。
在一实施例中，外管171与内管172同轴设置，且进液管173与内管172垂直连接。
其中，本实施例中外管171与内管172均为圆管状且同轴设置，进液管173穿设外管171后与内管172固定连接，如为垂直连接。进液管173和出液管174均为宝塔接头，便于快速拆装维护。需要说明的是，外管171与内管172还可为任意形状或偏心设置，具体可根据第一通孔171a和第二通孔172a的尺寸需求调整。且进液管173与内管172还可倾斜连接。
在一实施例中，推拉机构2包括第二安装座21、第一托架22、第二托架24、第三托架25、导向机构26、第一限位机构28和至少一个滚轮27，其中：
第二安装座21，开设有竖向贯穿的第六通孔，且底部设有限位槽；
第一托架22，固接于第二安装座21的上方，用于放置至少一个深孔板20b；
第二托架24，用于放置取样头放置盒20a，包括两个支撑座241和两个支撑轴242，支撑轴242并排设置，且两端分别与两支撑座241连接，支撑座241固接于第二安装座21的上方，取样头放置盒20a通过支撑轴242支撑限位，且取样头放置盒20a上携带的取样头穿设于第六通孔；
第三托架25，固接于第二安装座21的上方，且开设有若干个竖向贯穿的第三通孔251，第三通孔251用于容纳储液罐；
导向机构26，用于实现第二安装座21与底座11的滑动连接；
滚轮27，位于第二安装座21的底部，并沿底座11滚动；
第一限位机构28，包括第一限位支座281和弹簧柱塞282，第一限位支座281固接于底座11上，弹簧柱塞282穿设于第一限位支座281上，在推拉机构2推入时，弹簧柱塞282与第二安装座21的限位槽配合限位。
其中，本实施例第二安装座21包括外壳211、两个第一支座212、两个第二支座213和一个底板214，第一支座212和第二支座213并排设置于底板214上，并通过外壳211包围。外壳211上开设有第六通孔用于避让取样头201。第一托架22为方形且边缘设有挡板，并由隔板划为两个区域，可选择性放置不同数量或型号的深孔板20b。取样头放置盒20a放置于第二托架24上，通过架设于两个支撑轴242上，减少接触面积，便于保证水平，实现取样头201的准确对接。第三托架25开设有若干个并排设置的第三通孔251，可放置若干个用于容纳辅助试剂的储液罐，辅助试剂为本领域人员的通用试剂，可根据实际需求确定。滚轮27为四个，每两个为一组，通过转接板与底板214固定连接，两组滚轮27沿推拉机构2的滑动方向并排设置。
导向机构26为两个并排设置的导轨滑块机构，第一限位机构28还包括两个第二限位支座283，导轨滑块机构的导轨与第二安装座21的底部固连，滑块与底座11固连，第二限位支座283一一对应设置于导轨滑块机构的导轨一端，在推拉机构2拉出时，第二限位支座283与导轨滑块机构的滑块抵触限位。导轨滑块机构为双滑块机构，导向机构26还可为根据实际需求设计，如为一个导轨滑块机构。通过第二限位支座283防止抽拉时推拉机构2脱离底座11。推拉机构2还包括把手23，把手23与第二安装座21连接，通过拉动把手23带动推拉机构2沿导向机构26移动。便于实现推拉操作。
第三托架25还设有若干个第二限位凸台252，用于防止储液罐转动。本实施例中对应每个第三通孔251设有一个第二限位凸台252，第二限位凸台252由两个相邻的矩形块组成，储液罐的把手可卡设于两矩形块之间进行转动限位。需要说明的是，第二限位凸台252还可为任意结构。
支撑座241上还设有第一限位凸台，取样头放置盒20a通过第一限位凸台实现平移限位。可进一步实现取样头放置盒20a的高精度定位，使机械手准确对接取样头放置盒20a上携带的取样头201。
通过导向机构26和滚轮27的配合，实现快速推拉，并将取样头放置盒20a、深孔板20b及储液罐集成，实现一体式推拉更换，有助于降低人工劳动强度，提高生产效率，并通过弹簧柱塞282与第二安装座21配合限位，实现推拉机构2的快速准确定位，从而实现样本盒的准确定位。
在一实施例中，第一限位机构28还包括第一位置传感器和第三限位支座284，第一位置传感器安装于第一限位支座281上，第三限位支座284固接于第二安装座21的底部，当第一位置传感器感应到第三限位支座284时，实现弹簧柱塞282与第二安装座21的限位槽配合限位。通过第一位置传感器和第三限位支座284的配合，便于确定推拉机构2推入到位与否，并防止推入过头，有助于保证安全性，避免误操作造成机械手运动过程中产生碰撞破坏。
在一实施例中，拆卸孔313包括相互连通的第四通孔313a和第五通孔313b，第四通孔313a和第五通孔313b形成挂孔式结构。
其中，如图13所示，拆卸盒31的上壁开设有若干个拆卸孔313，拆卸孔313的第四通孔313a和第五通孔313b相互连通，且沿X向依次设置，形成挂孔式结构，即第四通孔313a的直径小于第五通孔313b的直径，第四通孔313a优选为腰形孔。使用后的取样头201在第二直线运动机构921带动下先通过拆卸孔313的第五通孔313b进入拆卸盒31，然后移至拆卸孔313的第四通孔313a下方，第二直线运动机构921上移通过第四通孔313a的卡挡作用实现取样头201的快速剥落。该拆卸孔313的设计使拆卸盒31形成相对封闭的空间，可避免剥落时废弃的取样头201迸射伤人或干扰其他设备的工作，且不便于清理的问题。
在一实施例中，安装管923包括柱体923a、通气孔923b和多个环状凸缘923c，环状凸缘923c并排设置于柱体923a的末端，并用于与取样头201插接配合，通气孔923b贯穿柱体923a，安装管923通过第一气泵922控制通气孔923b吸气取液或吹气注液。
其中，如图14所示，本实施例环状凸缘923c的截面为弓形。在柱体923a的末端，即远离第二直线运动机构921的一端，通过多个环状凸缘923c与取样头201同时配合插接，有助于保证取样头201与安装管923同轴度，可实现与取样头的快速插接配合，并避免倾斜带来的剥落困难问题，提高工作效率。需要说明的是，环状凸缘923c的截面形状还可根据实际需求调整。
在一实施例中，全自动样本前处理装置还包括抽拉平台18，抽拉平台18与底座11滑动连接，用于放置若干个容置罐15。容置罐15的形状和数量可根据实际需求确定，如可为相同或形状大小不一的容器，用于容纳辅助试剂，如清洁液、稀释液、校准液、调谐液、载液等，如稀释液可为稀硝酸、稀盐酸、氨水、Triton X-100、EDTA、正丁醇等其中一种或按需求进行混合优化；清洁液可为水或现有技术中的其他适用的清洁剂等；校准液可为聚酪氨酸溶液(内含酪氨酸的单体、三聚物和六聚物)等；调谐液可为全氟三丁胺等；载液即流动相，如乙腈、甲醇、甲酸、乙酸或乙酸铵等，为本领域技术人员熟知的常见液体，在此不再赘述。可通过蠕动泵14配合电磁阀切换抽吸不同容置罐15内的液体。
在一实施例中，采样管安装架41包括主体411、滑轨412和若干个弹片414，主体411的上壁沿平行于滑轨412方向开设有若干个安装槽413，且主体411上还设有拉手，安装槽413靠近扫描器43的一侧进行开口设置，滑轨412固接于主体411的底部，弹片414一一对应设置于安装槽413内；对接平台44包括平板441和若干个显示灯443，平板441上开设有若干个滑槽442，各采样管安装架41的滑轨412与滑槽442一一对应滑动配合；第二限位机构46包括固定座461、至少一个第一磁吸415、至少一个第二磁吸462和至少一个第二位置传感器463，固定座461安装于平板441上并与滑轨412垂直，第一磁吸415一一对应设置于采样管安装架41上，第二磁吸462和第二位置传感器463分别并排穿设于固定座461上，当采样管安装架41抵靠第二限位机构46时，第二位置传感器463输出感应信号，显示灯443亮起，并通过第一磁吸415和第二磁吸462的配合吸附进行限位。
其中，主体411可为任意形状，本实施例主体411为矩形块，前侧设有拉手，后侧设有第一磁吸415，拉手和主体411可一体成型，上侧开设有若干个用于插接采样管45的安装槽413，并通过弹片414夹持，具体数量可根据实际需求调整，安装槽413靠近扫描器43的一侧进行开口设置，避免遮挡扫描器43扫描，各采样管安装架41的滑轨412与滑槽442一一对应滑动配合，并通过在滑槽442的前侧进行倒角设计，便于对接。当采样管安装架41抵靠第二限位机构46时，第二位置传感器463输出感应信号，显示灯443亮起，便于观察到位与否，并通过第一磁吸415和第二磁吸462的配合吸附进行水平方向限位，避免采样管安装架41移动，并通过滑轨412和滑槽442的滑动配合实现采样管安装架41的竖直方向限位，保证在实际应用中插拔采样管45时，不会带动采样管安装架41上下移动。通过采样管安装架41与对接平台44滑动对接，在安装过程即可完成扫码，便于进行信息匹配和读取。
在一实施例中，扫描机构4还包括调节座42，调节座42上开设有第一腰形孔，扫描器43沿第一腰形孔进行Z向移动调节。通过扫描器43适应性调节，便于准确扫描。
该全自动样本前处理装置的工作原理：
启动装置，抽出推拉机构2，将取样头放置盒20a、深孔板20b和所需储液罐放置于推拉机构2后推回，将待检测的采样管45插接入采样管安装架41，将带有条形码或二维码的一侧朝向扫描器43，然后将采样管安装架41与对接平台44滑动对接，在滑动安装过程即可完成扫码，依次从左至右完成全部采样管安装架41的安装，此时各采样管安装架41对应的显示灯443亮起表示安装到位。开盖机构5通过第一平移机构7驱动进行X向移动和Y向移动到达第一个采样管45的上方，如左侧第一个采样管安装架41的最前方的采样管45记为第一个采样管45，顺序编号，每一个采样管安装架41上的采样管45排序完成后从下一个采样管安装架41的最后方的采样管45开始编号，形成弓字形路线。
开盖机构5移动到达第一个采样管45的上方后，第一直线运动机构52驱动第一夹爪55下移并对采样管45的盖体进行夹持，然后第一夹爪55携带整个采样管45上移，通过第一平移机构7驱动进行X向移动和Y向移动到达摇摆机构6的放置框64的上方，第一直线运动机构52驱动第一夹爪55下移将携带的采样管45放置于放置框64内，然后摇摆机构6的第二夹爪65进行采样管45的管体夹持，开盖机构5松开采样管45，摇摆机构6的第二旋转电机62左右摆动摇晃采样管45。摇晃完成后，开盖机构5通过第一夹爪55夹持采样管45的盖体，第一旋转电机53旋转打开或采样管45的盖体。
取样机构9通过第二平移机构8驱动进行X向移动和Y向移动到达取样头放置盒20a的第一个取样头201的上方(如左前方第一个取样头201)，第二直线运动机构921驱动安装管923下移插接入第一个取样头201，然后携带取样头201上移，并在第二平移机构8的驱动下移动至打开的采样管45上方，吸取采样管45内的分析样品。吸取完成后，取样头201移至深孔板20b上的对应容纳槽位进行注液，废弃的取样头201移动至拆卸盒31正上方，拆卸盒31内设有落料腔，拆卸盒31上开设有若干个拆卸孔313，拆卸孔313由第四通孔313a和第五通孔313b形成挂孔式结构，第五通孔313b供取样头201穿设至落料腔内，再通过第二直线运动机构921驱动安装管923带动取样头201左移至第四通孔313a下方，此时取样头201尺寸大于第四通孔313a尺寸，取样头201不能通过第四通孔313a，取样头201抵触于落料腔的上腔壁，第二直线运动机构921驱动安装管923上移，取样头201在上腔壁的卡挡作用下使得安装管923与取样头201分离。此时，取样头201落入收纳盒13内，方便人员对取样头201进行回收清洗。还可根据实际需求向注液后的深孔板20b上对应容纳槽位加入储液罐中的辅助试剂，如通过更换取样头201吸取储液罐中的辅助试剂注入深孔板20b上对应容纳槽位等。
吹气管运动机构93和抽样针运动机构94可通过电磁阀控制实现吸气或吹气动作。如取样头201吸取的液体先注入深孔板20b上对应容纳槽位，在此过程中还可根据实际需求向深孔板20b上对应容纳槽位加入储液罐中的辅助试剂，然后通过吹气管933吹气进一步实现分析样品的混匀，然后通过抽样针943抽取深孔板20b上对应容纳槽位的分析样品送入质谱仪进行检测。同时开盖机构5将采样管45的盖体旋回放置框64内的管体上，与扫描机构4对接将采样后的采样管45放回原位，并进行下一个采样管45的处理，循环操作。
为避免污染，抽样针943每使用一次均需进行清洗，抽样针清洗器17竖直安装，即出液管174朝下设置，通过进液管173注入清洁液，如通过蠕动泵14抽吸容置罐15内的清洁液，待到液体在内管172的开口处形成涌流时，抽样针943进入内管172后可增大液体冲力，可一边通过抽样针943抽吸内管172的液体清洁抽样针943的内壁，一边使抽样针943在内管172上下移动清洁抽样针943的外壁，达到同时清洁抽样针943的内外壁，在清洁的过程中，废液不断的从第一通孔171a、第二通孔172a以及通过抽样针943抽吸排出，形成清洁液的洁净循环冲洗。冲洗完成后即可移出抽样针943，可选择继续通过进液管173注入清洁液对抽样针清洗器进行清洁，清洁完成后停止清洁液注入，残液可继续从第一通孔171a和第二通孔172a完全排出，避免遗留污染样本。具体工序可更具实际需求调整。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请描述较为具体和详细的实施例，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种全自动样本前处理装置，其特征在于：所述全自动样本前处理装置包括箱体(1)、以及均内置于所述箱体(1)的推拉机构(2)、取样头快拆机构(3)、扫描机构(4)、开盖机构(5)、摇摆机构(6)、第一平移机构(7)、第二平移机构(8)和取样机构(9)，其中：
所述箱体(1)，包括相互连接的底座(11)和上壳体(12)；
所述推拉机构(2)，与所述底座(11)滑动连接，用于放置取样头放置盒(20a)、至少一个深孔板(20b)和若干个储液罐，所述取样头放置盒(20a)容纳有若干个取样头(201)；
所述取样头快拆机构(3)，包括拆卸盒(31)和收纳盒(13)，所述收纳盒(13)与底座(11)滑动连接，所述拆卸盒(31)固接于所述底座(11)上，且上壁开设有若干个拆卸孔(313)，废弃的所述取样头(201)通过所述拆卸孔(313)卡挡剥落至所述收纳盒(13)；
所述扫描机构(4)，包括至少一个采样管安装架(41)、以及均与所述底座(11)连接的扫描器(43)、对接平台(44)和第二限位机构(46)，各所述采样管安装架(41)与对接平台(44)滑动连接且并排设置，用于放置若干个采样管(45)，所述第二限位机构(46)用于实现各所述采样管安装架(41)的限位，所述扫描器(43)在所述采样管安装架(41)靠近所述第二限位机构(46)滑动时对所述采样管(45)进行扫码；
所述开盖机构(5)，包括第三安装座(51)、第一直线运动机构(52)、第一旋转电机(53)、第一夹爪气缸(54)和第一夹爪(55)，所述第三安装座(51)与第一平移机构(7)连接，所述第一直线运动机构(52)与第三安装座(51)连接，并驱动所述第一旋转电机(53)实现Z向移动，所述第一夹爪气缸(54)通过所述第一旋转电机(53)驱动旋转，并驱动所述第一夹爪(55)对所述扫描机构(4)上的采样管(45)的盖体进行夹持或松开；
所述摇摆机构(6)，包括第四安装座(61)、第二旋转电机(62)、第二夹爪气缸(63)、用于放置采样管(45)的放置框(64)和第二夹爪(65)，所述第四安装座(61)与底座(11)固连，所述第二旋转电机(62)固接于所述第四安装座(61)上并驱动所述第二夹爪气缸(63)转动，所述放置框(64)固接于所述第二夹爪气缸(63)上，所述第二夹爪气缸(63)驱动所述第二夹爪(65)对所述放置框(64)上的采样管(45)进行夹持或松开；
所述第一平移机构(7)，用于驱动所述开盖机构(5)进行X向移动和Y向移动；
所述第二平移机构(8)，用于驱动所述取样机构(9)进行X向移动和Y向移动；
所述取样机构(9)，包括安装框(91)、取样头运动机构(92)、吹气管运动机构(93)和抽样针运动机构(94)，所述安装框(91)与第二平移机构(8)连接，所述取样头运动机构(92)包括第二直线运动机构(921)、第一气泵(922)和安装管(923)，所述第一气泵(922)通过所述第二直线运动机构(921)驱动实现Z向移动，所述安装管(923)与第一气泵(922)连接并通过所述第一气泵(922)实现吸气或吹气动作，所述吹气管运动机构(93)包括第三直线运动机构(931)、第五安装座(932)和吹气管(933)，所述第五安装座(932)通过所述第三直线运动机构(931)驱动实现Z向移动，所述吹气管(933)固接于所述第五安装座(932)上并与气源连通，所述抽样针运动机构(94)包括第四直线运动机构(941)、第六安装座(942)和抽样针(943)，所述第六安装座(942)通过所述第四直线运动机构(941)驱动实现Z向移动，所述抽样针(943)固接于所述第六安装座(942)上并与气源连通，所述第二直线运动机构(921)、第三直线运动机构(931)和第四直线运动机构(941)均与所述安装框(91)固连，所述安装管(923)、吹气管(933)和抽样针(943)的轴线均与Z轴平行。
2.如权利要求1所述的全自动样本前处理装置，其特征在于：所述全自动样本前处理装置还包括抽样针清洗器(17)，所述抽样针清洗器(17)包括外管(171)、内管(172)、进液管(173)和出液管(174)，其中：
所述外管(171)，具有贯穿的阶梯孔；
所述内管(172)，内置于所述阶梯孔，且一端与所述阶梯孔的其一台阶面垂直连接形成第一通孔(171a)，所述第一通孔(171a)由该所述阶梯孔的台阶面与所述内管(172)的外壁围成，所述内管(172)靠近所述第一通孔(171a)的一端还设有第二通孔(172a)，所述第二通孔(172a)的截面面积小于所述第一通孔(171a)的截面面积，所述内管(172)远离所述第一通孔(171a)的一端低于所述外管(171)；
所述进液管(173)，穿设所述外管(171)并与所述内管(172)连通；
所述出液管(174)，与所述外管(171)连接，并与所述第一通孔(171a)和第二通孔(172a)连通，所述进液管(173)注入的液体经过所述第一通孔(171a)和第二通孔(172a)从所述出液管(174)排出。
3.如权利要求2所述的全自动样本前处理装置，其特征在于：所述外管(171)与内管(172)同轴设置，且所述进液管(173)与内管(172)垂直连接。
4.如权利要求1所述的全自动样本前处理装置，其特征在于：所述推拉机构(2)包括第二安装座(21)、第一托架(22)、第二托架(24)、第三托架(25)、导向机构(26)、第一限位机构(28)和至少一个滚轮(27)，其中：
所述第二安装座(21)，开设有竖向贯穿的第六通孔，且底部设有限位槽；
所述第一托架(22)，固接于所述第二安装座(21)的上方，用于放置至少一个所述深孔板(20b)；
所述第二托架(24)，用于放置所述取样头放置盒(20a)，包括两个支撑座(241)和两个支撑轴(242)，所述支撑轴(242)并排设置，且两端分别与两所述支撑座(241)连接，所述支撑座(241)固接于所述第二安装座(21)的上方，所述取样头放置盒(20a)通过所述支撑轴(242)支撑限位，且所述取样头放置盒(20a)上携带的取样头穿设于所述第六通孔；
所述第三托架(25)，固接于所述第二安装座(21)的上方，且开设有若干个竖向贯穿的第三通孔(251)，所述第三通孔(251)用于容纳所述储液罐；
所述导向机构(26)，用于实现所述第二安装座(21)与底座(11)的滑动连接；
所述滚轮(27)，位于所述第二安装座(21)的底部，并沿所述底座(11)滚动；
所述第一限位机构(28)，包括第一限位支座(281)和弹簧柱塞(282)，所述第一限位支座(281)固接于所述底座(11)上，所述弹簧柱塞(282)穿设于所述第一限位支座(281)上，在所述推拉机构(2)推入时，所述弹簧柱塞(282)与所述第二安装座(21)的限位槽配合限位。
5.如权利要求4所述的全自动样本前处理装置，其特征在于：所述第一限位机构(28)还包括第一位置传感器和第三限位支座(284)，所述第一位置传感器安装于所述第一限位支座(281)上，所述第三限位支座(284)固接于所述第二安装座(21)的底部，当所述第一位置传感器感应到所述第三限位支座(284)时，实现所述弹簧柱塞(282)与所述第二安装座(21)的限位槽配合限位。
6.如权利要求1所述的全自动样本前处理装置，其特征在于：所述拆卸孔(313)包括相互连通的第四通孔(313a)和第五通孔(313b)，所述第四通孔(313a)和第五通孔(313b)形成挂孔式结构。
7.如权利要求1所述的全自动样本前处理装置，其特征在于：所述安装管(923)包括柱体(923a)、通气孔(923b)和多个环状凸缘(923c)，所述环状凸缘(923c)并排设置于所述柱体(923a)的末端，并用于与所述取样头(201)插接配合，所述通气孔(923b)贯穿所述柱体(923a)，所述安装管(923)通过所述第一气泵(922)控制所述通气孔(923b)吸气取液或吹气注液。
8.如权利要求1所述的全自动样本前处理装置，其特征在于：所述全自动样本前处理装置还包括抽拉平台(18)，所述抽拉平台(18)与底座(11)滑动连接，用于放置若干个容置罐(15)。
9.如权利要求1所述的全自动样本前处理装置，其特征在于：所述采样管安装架(41)包括主体(411)、滑轨(412)和若干个弹片(414)，所述主体(411)的上壁沿平行于所述滑轨(412)方向开设有若干个安装槽(413)，且所述主体(411)上还设有拉手，所述安装槽(413)靠近所述扫描器(43)的一侧进行开口设置，所述滑轨(412)固接于所述主体(411)的底部，所述弹片(414)一一对应设置于所述安装槽(413)内；所述对接平台(44)包括平板(441)和若干个显示灯(443)，所述平板(441)上开设有若干个滑槽(442)，各所述采样管安装架(41)的滑轨(412)与滑槽(442)一一对应滑动配合；所述第二限位机构(46)包括固定座(461)、至少一个第一磁吸(415)、至少一个第二磁吸(462)和至少一个第二位置传感器(463)，所述固定座(461)安装于所述平板(441)上并与所述滑轨(412)垂直，所述第一磁吸(415)一一对应设置于所述采样管安装架(41)上，所述第二磁吸(462)和第二位置传感器(463)分别并排穿设于所述固定座(461)上，当所述采样管安装架(41)抵靠第二限位机构(46)时，所述第二位置传感器(463)输出感应信号，所述显示灯(443)亮起，并通过所述第一磁吸(415)和第二磁吸(462)的配合吸附进行限位。
10.如权利要求9所述的全自动样本前处理装置，其特征在于：所述扫描机构(4)还包括调节座(42)，所述调节座(42)上开设有第一腰形孔，所述扫描器(43)沿所述第一腰形孔进行Z向移动调节。
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