CN115494252A - 便携式单分子免疫分析仪 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种便携式单分子免疫分析仪，其包含样本调度模块、反应杯处理模块、光学检测模块、自动开盖取样模块、孵育模块、和试剂处理模块，其中，上述各模块在分析仪的宽度方向上大致呈三列地排列，样本调度模块、反应杯处理模块和光学检测模块配置在分析仪的宽度方向上的第一列，自动开盖取样模块和孵育模块配置在分析仪的宽度方向上的第二列(中间列)，试剂处理模块配置在分析仪的宽度方向上的第三列。光学检测模块设置在分析仪的一个角部并与孵育模块、反应杯处理模块相邻，反应杯处理模块沿分析仪的长度方向设置在样本调度模块与光学检测模块之间。自动开盖取样模块悬挂式地设置于试剂处理模块、孵育模块和样本调度模块的上方。本申请的便携式单分子免疫分析仪的各模块的设置合理且紧凑，在实现自动调度样本和自动开盖的同时极大地减少了分析仪所占的体积，适合于单分子POCT设备。

Description

便携式单分子免疫分析仪

技术领域

本申请涉及医疗器械，尤其涉及便携式单分子免疫分析仪。

背景技术

免疫分析仪是用于对血液等检测样本中所合的抗体和抗原等目标分析物质进行定量分析的仪器。近年来，为满足超敏检测的需求，开发了基于″对标记分子进行良好的成像及计数″这一原理的单分子免疫检测方法(参见专利文献1)。市场上现有的单分子免疫仪器主要有美国Quanterix公司的Simoa-HD-1和HD-X。但是，Simoa-HD-1和HD-X因其原理限制，导致设备的体积较大，例如HD-X的尺寸为135cm×60cm×160cm，体积非常大，而且其还不包括自动开盖合盖模块，若加入该模块则势必会进一步增大仪器的体积。需要一种能够在满足单分子超敏检测的同时减小了体积的便携式单分子免疫分析仪。

另外，一些基于化学发光原理的传统免疫分析仪也配备了自动开盖合盖模块(参见专利文献2和3)，但其各模块设置得较为松散，导致设备体积较大。

还有些发光免疫分析仪(参见专利文献4)也设置了开盖合盖机构，但其还包含各种与离心有关的机构，比如反应离心杯容置机构、反应离心杯输送机构、离心机构等，这也导致设备组件较多，体积较大。

现有技术文献

专利文献1：CN111771126A；

专利文献2：CN216687417U；

专利文献3：CN111856047A；

专利文献4：CN209513823U。

发明内容

针对上述问题，本申请的目的在于提供能够在保证可良好地适用于单分子免疫检测的情况下有效减少设备体积、使各部件紧凑的便携式单分子免疫分析仪。

本申请包括以下的技术方案。

本申请涉及一种可良好地适用于单分子免疫检测的便携式单分子免疫分析仪，其包含样本调度模块、反应杯处理模块、光学检测模块、自动开盖取样模块、孵育模块、和试剂处理模块，

上述样本调度模块用于将样本试管调度至自动开盖取样模块的取样位置，

上述自动开盖取样模块用于对样本试管进行自动开盖和合盖，并对样本和试剂进行取样及转移，

上述试剂处理模块用于向试剂提供恒定的温度范围，将试剂混匀及录入试剂信息，

上述孵育模块用于放置反应杯并对反应杯的液体进行混匀、温育操作，

上述反应杯处理模块用于容纳、转移及回收反应杯，

上述光学检测模块用于对提取到的反应物进行检测，输出单分子荧光信号，

其中，上述各模块在分析仪的宽度方向上大致呈三列地排列，样本调度模块、反应杯处理模块和光学检测模块配置在分析仪的宽度方向上的第一列，自动开盖取样模块和孵育模块配置在分析仪的宽度方向上的第二列即中间列，试剂处理模块配置在分析仪的宽度方向上的第三列，

光学检测模块设置在分析仪的一个角部并与孵育模块、反应杯处理模块相邻，反应杯处理模块沿分析仪的长度方向设置在样本调度模块与光学检测模块之间，

自动开盖取样模块悬挂式地设置于试剂处理模块、孵育模块和样本调度模块的上方。

本申请与现有技术相比，能够获得以下优异效果：

(1)本申请的便携式单分子免疫分析仪专为单分子免疫检测而设计，首次实现了从进样、开盖至输出单分子信号的全自动流程，极大地方便了单分子免疫检测；

(2)通过将各模块大致呈三列地配置，并在各列中合理设置各模块，例如将光学检测模块设置在分析仪的一个角部并使其与孵育模块、反应杯处理模块相邻，将自动开盖取样模块悬挂式地设置于试剂处理模块、孵育模块和样本调度模块的上方等，从而使得各模块非常紧凑，极大地降低设备的占用体积；

(3)本申请的主要模块仅六个，无需离心设备等，减少了模块数，进而也降低了设备的占用体积，实现便携化。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1(a)为本申请的便携式单分子免疫分析仪的立体结构图，图1(b)为本申请的便携式单分子免疫分析仪的俯视图。

图2为本申请的便携式单分子免疫分析仪中的样本调度模块的立体图。

图3为样本仓组件的立体图，其中的(a)为示出样本仓的初始状态的立体图，(b)为示出样本仓移动至与样本调度小车组件的样本架抓手相连的一侧位置的立体图。

图4为样本调度小车组件的整体立体图。

图5为样本调度小车组件的与样本架抓手及Z轴运动机构有关的局部立体图。

图6为样本调度小车组件的与Y轴运动机构有关的局部立体图。

图7(a)为本申请的便携式单分子免疫分析仪中的反应杯处理模块2的立体图，图7(b)为反应杯处理模块2的截面图。

图8为抓杯机械手组件21的截面图。

图9为抓手组件211的立体图。

图10为抓手组件211的立体分解图。

图11为废杯回收组件22的立体图。

图12为耗材组件23的立体图。

图13为光学检测模块4的主视图。

图14为从取盖组件的一侧对便携式单分子免疫分析仪中的自动开盖加样模块4进行观察的立体图。

图15为从试剂加样组件的一侧对便携式单分子免疫分析仪中的自动开盖加样模块4进行观察的立体图。

图16为自动开盖加样模块4的俯视图。

图17为取盖组件41的立体图。

图18为取盖组件41的正视图。

图19为样本加样组件42的立体图。

图20为试剂加样组件43的立体图。

图21为便携式单分子免疫分析仪中的孵育模块5的俯视图。

图22为便携式单分子免疫分析仪中的试剂处理模块6的立体图。

图23为便携式单分子免疫分析仪中的试剂处理模块6的正视图。

附图标记：

1-样本调度模块；2-反应杯处理模块；3-光学检测模块；4-自动开盖取样模块；5-孵育模块；6-试剂处理模块；

11-样本仓组件；12-样本调度小车组件；111-X轴运动机构；112-样本仓室；113-设置有样本架判断传感器的竖板；1111-步进电机；1112-同步带；1113-直线导轨；1114-同步轮；1115-零位光耦；1121-样本隔离板；1122-样本仓底板；1131-单独竖板；1132-样本架判断传感器；121-样本架抓手；122-Z轴运动机构；123-Y轴运动机构；124-试管判断光耦；125-样本架判断光耦；126-扫码器；1221-第1步进电机；1222-偏心轮；1223-偏心轨道；1224-偏心连杆；1225-Z轴直线导轨；1231-第2步进电机；1232-Y轴直线导轨；1233-同步带；

21-抓杯机械手组件；22-废杯回收组件；23-耗材组件；211-抓手组件；212-X轴运动机构；213-Y轴运动机构；214-Z轴运动机构；2111-电机；2122-中心凸轮；2112-零位光学传感器；2113-第一抓手臂；2114-第二抓手臂；2115-轴承；2121-弹簧；2116-第一抓手指；2117-第二抓手指；2118-抓杯判断传感器；2119-电机安装板；2120-轴承固定柱；2123-安装板；21161-抓手块；21162-抓手片；221-一次性废料箱；222-废料箱判断传感器；223-废料箱挡板；224-废杯抛入口；231-耗材架；232-推拉运动组件；2321-抽屉滑轨；2322-支撑板；23211-竖板；

31-测光组件；32-测量室组件；33-控制组件；

41-取盖组件；42-样本加样组件；43-试剂加样组件；44-安装基板；451-步进电机；452-直线导轨；453-同步带；454-步进电机；455-直线导轨；456-同步带；411-取盖模块；412-固定模块；413-L型安装板；4111、4112-取盖夹手；4113-取盖电机；4114-Z轴丝杆电机；41141-丝杆；4115-滑轨连接件；4121、4122-固定夹手；4123-X轴丝杆电机；4124-X轴直线导轨；4125-固定夹手开合电机；4126-连接件；4131-L型安装板413的竖板，4132-L型安装板413的横板；421-样本针；422-Z轴运动机构；423-防撞机构；424-液面探测机构；425-L型安装板；4221-步进电机；4222-同步带；4223-主动轮；4224-从动轮；4225-单直线导轨；4231-防撞光耦；4232-弹簧；4233-防撞挡片；4234-防撞杆；431-试剂针；432-Z轴运动机构；433-防撞机构；434-液面探测机构；4321-步进电机；4322-Z轴零位光耦；4331-防撞光耦；4332-弹簧；4333-防撞挡片；4334-防撞杆；

51-第二混匀组件；52-孵育盘主体模块；53-反应杯存放槽；

61-试剂仓；62-第一混匀组件；63、64-两组制冷组件；621-电机；623-传动轴；622-同步轮；624-同步带。

具体实施方式

术语″第一″、″第二″、″第三″等仅用于区分描述，并不表示排列序号，也不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语″水平″、″竖直″、″悬垂″等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如″水平″仅仅是指其方向相对″竖直″而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语″内″、″外″、″左″、″右″、″上″、″下″等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语″设置″、″安装″、″相连″、″连接″应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。

图为本申请的便携式单分子免疫分析仪的结构图，其中的(a)为立体结构图，(b)为其俯视图。需要说明的是，为了更方便地观察分析仪的内部结构，申请人将部分机架和反应杯处理模块中的机械手(其具体结构在后文中详细陈述)去除。如图1所示，本申请的便携式单分子免疫分析仪主要包含样本调度模块1、反应杯处理模块2、光学检测模块3、自动开盖取样模块4、孵育模块5、和试剂处理模块6。上述样本调度模块1用于将样本试管调度至自动开盖取样模块4的取样位置；上述反应杯处理模块2用于容纳、转移及回收反应杯；上述光学检测模块3用于对提取到的反应物进行检测，输出单分子荧光信号；上述自动开盖取样模块4用于对样本试管进行自动开盖和合盖，并对样本和试剂进行取样及转移；上述孵育模块5用于放置反应杯并对反应杯的液体进行混匀、温育操作；上述试剂处理模块6用于向试剂提供恒定的温度范围，将试剂混匀及录入试剂信息。

其中，如图1(b)所示，在分析仪的内部，上述模块1～6在分析仪的宽度方向(即X轴方向)上大致呈三列地排列，样本调度模块1、反应杯处理模块2和光学检测模块3配置在分析仪的宽度方向上的第一列，自动开盖取样模块4和孵育模块5配置在分析仪的宽度方向上的第二列即中间列，试剂处理模块6配置在分析仪的宽度方向上的第三列。

光学检测模块3设置在分析仪的一个角部(在图1(b)中为左上角)，并与孵育模块5、反应杯处理模块2相邻。反应杯处理模块2沿分析仪的长度方向(即Y轴方向)设置在样本调度模块1与光学检测模块3之间。

自动开盖取样模块4悬挂式地设置于试剂处理模块6、孵育模块5和样本调度模块1的上方，便于从样本调度模块1取样本、从试剂处理模块6取试剂、并转移至孵育模块5，尽可能地缩短样本、试剂的移动距离，从而降低设备的体积和缩短分析所需的时间。此外，由于自动开盖取样模块4为悬挂式设置，从而能够降低分析仪所需的面积。

试剂处理模块6与自动开盖取样模块4、样本调度模块1相邻地设置，设置于分析仪内部的角部(在图1(b)中为右下角)，在长度方向(即Y轴方向)上与样本调度模块1大致并列。所述试剂处理模块6的形状没有限定，优选为圆盘状。

本申请的便携式单分子免疫分析仪还包含检测针、和液路系统，所述检测针用于将孵育模块中完成反应后的溶液转移至光学检测模块，液路系统包含柱塞泵、隔膜泵、电磁阀及管路，主要用于对各针的内外壁和流通池进行清洗，防止发生污染而影响检测，但这些组件并非免疫分析仪的主要模块，在此省略详细说明。

下文对免疫分析仪的各主要模块进行详细说明。

1、样本调度模块1

图2为本申请一实施例示出的样本调度模块的立体图，其由样本仓组件11和样本调度小车组件12构成，所述样本仓组件11主要用于放置和移动样本，样本调度小车组件12主要用于记录样本信息和将样本从样本仓转移至取样位置。所述样本调度小车组件12设置在样本仓组件11的Y轴方向上的后部，与样本仓组件11的X轴运动机构对置。

上述样本仓组件11主要包含X轴运动机构111、样本仓室112和设置有样本架判断传感器的竖板113。所述样本仓室112通过滑块与X轴运动机构111连接并设置于上述X轴运动机构111的上方，借助上述X轴运动机构111在X轴方向上移动，在初始位置(即与样本架判断器对应的位置)和与样本调度小车组件12的样本架抓手相连的位置之间移动。上述设置有样本架判断传感器的竖板113设置在上述样本仓室112的后部、即与X轴运动机构111对置的一侧，所述设置有样本架判断传感器的竖板113不与样本仓室112直接连接。

上述X轴运动机构111包含步进电机1111、同步带1112、直线导轨1113、同步轮1114和零位光耦1115，还包含供上述部件安装的安装板。所述X轴运动机构111的宽度大致为样本仓室112的宽度与样本调度小车组件12的宽度之和。所述X轴运动机构11设置在样本仓室112的下部，通过滑块与样本仓室112连接，带动样本仓室112在X轴方向上移动。上述零位光耦1115设置在X轴运动机构111的与竖板113相对的一端，用于良好地对样本仓室112进行定位。上述直线导辊为单导辊，设置于X轴运动机构111的上部并位于样本仓室112的正下方，长度与同步带1112的长度接近。

所述样本仓室112由样本隔离板1121和样本仓底板1122构成。样本仓组件11可以包含2～5个样本仓室，每个样本仓室的长度为50～100mm，宽度为15～25mm。本实施方式中，合3个样本仓室112，但不限于此。上述样本隔离板1121的形状没有限定，优选为图1所示的阶梯状。样本仓组件11的各样本仓室112的总宽度在X轴方向上的宽度比样本调度小车组件12在X轴方向上的宽度窄。

所述设置有样本架判断传感器的竖板113包含多个样本架判断传感器1132和单独竖板1131，所述样本架判断传感器1132的数目与样本仓组件11所包含的样本仓室112的数目相同，用于判断各样本仓室中是否存在样本架。各样本架判断传感器1132大致设置于与样本仓室112的中央部位(X轴方向上)对应的位置，以便良好地监测样本架是否存在。

图3为样本仓组件11单独的立体图，以便示出样本仓组件11的运动方式。其中的图3(a)为示出样本仓室112处于初始状态(未与样本架抓手121相连的状态)时的立体图，图3(b)为示出样本仓室112在X轴运动机构111的驱动下移动至与样本调度小车组件12的样本架抓手121相连的一侧位置的立体图。图3(a)和(b)中，有3个样本架判断传感器1132，与3个样本仓室112各自对应。当样本仓室112从初始状态移动至即将与样本调度小车组件12的样本架抓手12相连的一侧位置时，样本架判断传感器1132将获取的样本架存在与否的信息传递至控制器，控制器控制样本架抓手121移动至存在样本架的样本仓室112进行抓取。

图4为样本调度小车组件12的整体立体图，图5为样本调度小车组件的与样本架抓手及Z轴运动机构有关的局部立体图。样本调度小车组件12包含样本架抓手121、Z轴运动机构122、Y轴运动机构123、试管判断光耦124、样本架判断光耦125和扫码器126。其中，重要的是，Z轴运动机构122为基于偏心轮的运动机构，且所述样本调度小车组件12不包含X轴运动机构，其无需X轴运动机构。

上述样本架抓手121大致呈长条状，在抓取样本架的一侧(前侧)设置有倾斜的凸起，以使得样本架从样本仓室112良好地转移至样本调度小车组件12，另外，在远离抓取样本架的一侧也设置有竖直的凸起。上述样本架抓手121通过连接件与位于其下部的Z轴运动机构连接，具体而言，设置在Z轴运动机构的直线导轨1225上，在Z轴运动机构的驱动下实现Z轴方向上的运动，并且与Z轴运动机构一同设置在Y轴运动机构的直线滑轨上，从而实现Y轴方向上的运动。需要说明，上述样本架抓手121不在X轴方向上运动。

上述Z轴运动机构122为基于偏心轮的运动机构，设置在所述样本调度小车组件的内部，包含第1步进电机1221、偏心轮1222、偏心轨道1223、偏心连杆1224和Z轴直线导轨1225。上述第1步进电机1221通过偏心连杆1224与偏心轮1222连接，向偏心轮1222提供驱动力。上述偏心轮1222设置在呈中空状的偏心轨道1223中。所述偏心轨道向偏心轮1222提供供其运动的轨道，其中空部分可以呈扁圆形。通过连接件(即样本架抓手121与Z轴运动机构122相连的连接件)，上述偏心轨道1223设置在Z轴直线导轨1225上，实现Z轴方向上的移动。考虑到样本架抓手121在Z轴方向上的运动幅度及运动方式，同时兼顾较小的占用体积，本申请的发明人经过反复尝试，选择了上述基于偏心轮的Z轴运动机构，与基于齿轮的运动结构等相比，能够以尽可能小的体积实现Z轴方向上的小幅度运动。

上述试管判断光耦124、样本架判断光耦125和扫码器126均设置在样本调度小车组件12的上表面且均位于Z轴运动结构122的后部，分别用于判断样本架的试管位是否装载有试管、用于判断样本架抓手12上是否有样本架和用于识别样本架上的条码，三者共同作用，以使得整个样本调度模块良好地工作，缺一不可。

图6为样本调度小车组件12的与Y轴运动机构123有关的局部立体图。上述Y轴运动机构123用于使样本架抓手121在Y轴方向上移动，包含第2步进电机1231、Y轴直线导轨1232、同步带1233(见图6)和同步轮(未图示)。上述第2步进电机设置在样本调度小车组件12的外侧面，以减少样本调度小车组件12内部的宽度，相应地也缩小了样本仓组件11的X轴运动组件所需的宽度，降低整个装置的占用体积。

以下，对进样的具体流程进行举例说明。

进样时，当样本仓组件11运动至最右端(见图3(b))而与样本调度小车组件12的通道对应之后，样本调度小车组件12的第1步进电机1221使偏心连杆1224转动，借助偏心轮1222带动样本架抓手12下降，第2步进电机1231通过同步轮-同步带传动结构将样本架抓手121运送到样本仓组件11的样本架的正下方。然后，第1步进电机1221驱动样本架抓手121上升而使样本架从样本仓底板1122脱离，之后，第2步进电机1231将样本架运送至指定取样位置。在运送样本架的途中，扫码器126识别样本架上的条码，样本架判断光耦125识别样本架抓手121上是否有样本架，试管判断光耦124识别样本架上的四个试管位是否装载有试管。

2、反应杯处理模块2

图7(a)和(b)分别为本申请的便携式单分子免疫分析仪中的反应杯处理模块2的立体图和截面图，包含抓杯机械手组件21、废杯回收组件22和耗材组件23。所述抓杯机械手组件21悬挂设置于废杯回收组件22和耗材组件23的上方，与底面布局方式相比，这种上悬式布局能够极大地缩小模块在X、Y方向上所占据的空间。废杯回收组件紧邻地设置在耗材组件的一侧，如图7(b)所示，废杯回收组件22的高度与耗材组件23的高度大致相同，以尽可能减小抓杯机械手组件21在Z轴方向上的移动距离，同时能够兼顾废杯回收组件的储存能力。

图8为抓杯机械手组件21的截面图，其包含抓手组件211、和X轴运动机构212、Y轴运动机构213、Z轴运动机构214，上述抓手组件211设置在Z轴运动机构214上，上述Z轴运动机构214设置在Y轴运动机构213上，上述Y轴运动机构213设置在X轴运动机构212上。上述Z轴运动机构214上可以设置掉电防撞装置(未图示)，可以为拉伸弹簧等。

图9为抓手组件211的立体图，图10为抓手组件211的立体分解图。如图9所示，抓手组件211包含电机2111、中心凸轮(未图示，可参见图10)、零位光学传感器2112、第一抓手臂2113、第二抓手臂2114、轴承2115、1个弹簧2121、第一抓手指2116、第二抓手指2117、抓杯判断传感器2118、和电机安装板2119，上述第一抓手臂2113和第二抓手臂2114滑动地安装于电机安装板2119的直线滑轨上，两个抓手臂之间连接有1个弹簧，上述轴承2115介由轴承固定柱2120而设置于上述第一抓手臂2113和第二抓手臂2114上、并与中心凸轮2122(见下图10)相切。

为了更清楚地说明抓手组件的结构，参见图10的分解图进行说明。如图10所示，抓手组件211中，电机2111与中心凸轮2122连接，在中心凸轮2122的左右两侧各自以能够相切的方式设置有轴承2115，上述轴承固定柱2120从轴承2115中间穿过并设置在两个抓手臂上。上述第一抓手臂2113和第二抓手臂2114大致呈L状，电机安装板2119呈T状，中间开设有孔供电机2111与中心凸轮2122连接，电机安装板2119上还连接有零位光学传感器2112，零位光学传感器2112用于控制电机偏转角度和向零位的回归。抓杯判断传感器2118设置于两个抓手臂的下方并与第一抓手指2116相对。在抓杯判断传感器2118的邻位还设置有挡片及安装板2123。抓杯判断传感器2118通过螺栓连接等方式固定于一个抓手臂上，挡片通过螺栓连接等方式固定于另一抓手臂。挡片可以随着抓手臂的移动而移动，当抓手组件处于闭合状态时，两个抓手臂之间的间距较小，挡片处于抓杯判断传感器2118的检测范围；当抓手组件211处于打开状态时，两个抓手臂之间的间距较大，挡片不处于抓杯判断传感器2118的检测范围内。故抓杯判断传感器可以用于检测两个抓手臂之间的间距大小，从而判断是否抓取了反应杯。

第一抓手指2116、第二抓手指2117从上至下各自包含抓手块21161和抓手片21162，上述抓手块21161固定于抓手臂且呈L状，上述抓手片21162的截面形状为与反应杯的外壁相贴合的弧状且可在内侧面上设置防滑层。弹簧2121又称为复位件，其两端各与一个抓手臂连接，在撤去电机动力时，借助弹簧的恢复力而使抓手臂闭合。

以下简述抓杯抛杯时的动作。抓杯时中心凸轮2122偏转通过轴承2115带动第一抓手臂2113和第二抓手臂2114张开，转动到一定的角度电机2111停止动作，三轴运动机构将张开的抓手指移动到反应杯位置，电机2111回转，在弹簧力的作用下夹住反应杯，此时电机2111未归至零位，可通过抓杯判断传感器2118判断抓手是否抓空。抛杯时抓手组件211处于正常抓住反应杯状态，由三轴运动机构将抓手指移动至要放杯的位置，然后电机2111向张开方向转动，抓手指张开，反应杯落至抛杯位，接着电机2111回转至零位，第一抓手臂2113和第二抓手臂2114在弹簧收缩力的作用下带动抓手指闭合。

图11为废杯回收组件22的立体图。废杯回收组件22包含一次性废料箱221、废料箱判断传感器222和废料箱挡板223，相邻地设置于耗材组件23的一侧，废料箱挡板223的上侧设置有废杯抛入口224，供废杯进入。废杯抛入口224的高度与耗材架的高度之差在2cm以内。废料箱挡板223包含顶挡板和两侧的侧挡板，整体基本呈倒U状，内部空间供一次性废料箱22容纳。所述一次性废料箱221可以为一次性纸杯，更换方便，用完即可扔掉进行废料处理，其体积可以容纳22个以上反应杯，容量较大。废料箱挡板223的一面设置有废料箱判断传感器222，用于检测是否存在一次性废料箱。从兼顾废料箱的取用难易度和容纳量的观点考虑，一次性废料箱的上端开口与顶部废料箱挡板之间的间隙L为5mm以上且20mm以下。另外，一次性废料箱的靠近上端开口的位置可以设置有圆孔，以便装卸。

图12为耗材组件23的立体图。耗材组件23包含数个耗材架231和推拉运动组件232，可以为2～5个耗材架，每个耗材架可以容纳20～100个反应杯。推拉运动组件232包含抽屉滑轨2321和支撑板2322。耗材组件23中，还设置有多根支撑柱233和用于对推拉运动组件232进行吸附定位的电磁铁，所述电磁铁设置于支撑柱的侧面，并与抽屉滑轨2321的竖板23211相对地设置。

3、光学检测模块3

图13为便携式单分子免疫分析仪中的光学检测模块3的主视图(仅为一例，并不限于此)。光学检测模块3包含测光组件(如CCD检测模组)31、测量室组件32和控制组件33，所述控制组件可以包含调焦组件和减震组件等。其中，测光组件31用于对测量区域进行检测，测量室组件32具有XY轴方向位置校准及磁吸附功能，控制组件33具有消减各组件的震动及对焦距进行调整的功能。

通过检测针，将孵育模块中完成反应的反应液转移至测量室组件32中的磁分离组件上，完成吸液、磁分离，然后利用测光组件31进行检测，例如，对单分子荧光图像进行拍摄，之后将拍摄的结果输送至特定的数据分析系统(如外接的计算机等)进行数据处理和结果分析。

4、自动开盖取样模块4

所述自动开盖取样模块4用于对样本试管进行自动开盖和合盖，并对样本和试剂进行取样及转移，利用一个模块同时实现三个功能，从而尽可能缩小设备的体积。

图14为从取盖组件的一侧对本申请的自动开盖加样装置进行观察的立体图。本申请的自动开盖加样装置包含安装于同一安装基板44上的取盖组件41、样本加样组件42和试剂加样组件43。图14中，取盖组件41和样本加样组件42安装于安装基板44的同一侧且共用一个Y轴运动机构，一同在Y轴方向即水平方向上运动，并且，取盖组件41和样本加样组件42并排地沿着Y轴方式进行设置。另一方面，试剂加样组件43安装于安装基板44的另一侧(图14的背面侧)。安装基板44呈长方体状，其两侧的面上各安装有一个Y轴运动机构，该两个Y轴运动机构各自包含步进电机、直线导轨和同步带，还可以包含位于同步带的一端的零位光耦，以便将各部件良好地定位。取盖组件41和样本加样组件42可以通过本领域已知的各种连接方式于Y轴运动机构连接，无特别限定。图14中，样本加样组件42通过滑块固定于Y轴运动机构上，取盖组件通过连接件与所述滑块连接。

如图14所示，标记451为供取盖组件41和样本加样组件42在Y轴方向上运动的步进电机，标记452为供取盖组件41和样本加样组件42在Y轴方向上运动的直线导轨，标记453为供取盖组件41和样本加样组件42在Y轴方向上运动的同步带。需要说明，直线导辊452为上下分布的两条，同步带453从两条直线导辊的中间通过。

图14中，步进电机451、直线导轨452和同步带453均设置于安装基板41的中下部，但不限于此，它们也可以均设置于安装基板41的中上部。考虑到尽可能缩短取盖组件41和样本加样组件42在Z轴方向上的移动距离、提高检测速率，优选将步进电机451、直线导轨452和同步带453设置于安装基板41的中下部。

取盖组件41和样本加样组件42共用包含步进电机451、直线导轨452和同步带453的同一套Y轴运动机构，从而减少了驱动机构的数目，使得设备更为紧凑并降低成本。

图15为从试剂加样组件的一侧对本申请的自动开盖加样装置进行观察的立体图。如图15所示，试剂加样组件43设置在安装基板41的与取盖组件不同的一侧。在Y轴方向的一端，设置有两个步进电机451和454，其中，步进电机451为取盖组件41和样本加样组件42所共用的Y轴运动机构中的驱动源，步进电机454为试剂加样组件43所对应的Y轴运动机构中的驱动源，步进电机451设置于步进电机454的下方。驱动试剂加样组件43在Y轴方向上运动的Y轴运动机构同样包含步进电机454、直线导轨455和同步带456，相比于取盖组件41和样本加样组件42所共用的Y轴运动机构，驱动试剂加样组件43在Y轴方向上运动的Y轴运动机构设置于中上部。通过上述这样的设置，能够在一块安装基板上巧妙地设置取盖组件41、样本加样组件42和试剂加样组件43以及它们的驱动机构，在实现各自基本功能的同时，极大地缩小装置的体积，使得设备更紧凑。此外，可以在Y轴方向的另一端(与步进电机所处的一端相反的一侧)具有零位光耦，以便更好地定位。

图16为本申请的自动开盖加样装置的俯视图。如图16所示，取盖组件41和样本加样组件42设置在安装基板41的左侧，试剂加样组件43设置在安装基板41的右侧，两个Y轴运动机构的步进电机451和454均设置在安装基板41的右侧的一端部。取盖组件41与样本加样组件42之间可以通过取盖组件41的Z轴安装基板和连接块连接在一起，共同在Y轴方向上运动，但不限于此。

以上，对取盖组件41、样本加样组件42和试剂加样组件43以及它们的驱动机构在安装基板上的设置方式进行了说明。下文对各组件的具体结构进行说明。

图17为本申请的取盖组件41的立体图，包含取盖模块411、固定模块412和L型安装板413，所述取盖模块411包含两个取盖夹手4111和4112(示于图18中)、取盖电机4113、Z轴丝杆电机4114和滑轨连接件4115，所述固定模块42包含两个固定夹手4121和4122、X轴丝杆电机4123、X轴直线导轨4124(示于图18中)和固定夹手开合电机4125。取盖模块411与L型安装板413的竖板4131连接，固定模块412与L型安装板413的横板4132连接。

取盖夹手411和4112位于取盖电机4113下方，取盖电机4113通过滑轨连接件4115与Z轴丝杆电机4114连接。两个取盖夹手4111和4112的内侧设置有与试管盖相匹配的弧形槽，供牢固地夹持试管盖并将试管盖旋起。取盖电机4113用于使取盖夹手开合、旋转，此处，不使用气动装置，从而可避免因气压不稳而使得试管夹坏或夹持力不够的情况。滑轨连接件4115的具体结构可以为多种多样，只要能够实现取盖电机与Z轴丝杆电机4114滑动地连接即可。本实施方式中，其包括供Z轴丝杆电机4114的丝杆穿过的中空块和与取盖电机4113直接连接的连接块。所述中空块与连接块通过螺丝连接。上述取盖电机的形状可以为多种，本实施方式中，呈圆柱形，这样能够使结构更为紧凑。

取盖模块411与L型安装板413的竖板4131连接，具体而言，在取盖模块的取盖电机的上部，通过滑轨与L型安装板413的竖板4131滑动地连接。所述L型安装板413上设置有供取盖电机滑动的滑轨，所述取盖电机4113的最顶端与L型安装板413的最顶端大致齐平，使得结构更为紧凑。

Z轴丝杆电机4114的丝杆4114的最上端可以略低于取盖电机4113的最顶端，以兼顾Z轴方向上的最大移动距离与成本。Z轴丝杆电机4114的丝杆41141从L型安装板413的横板4132的中央孔穿过，Z轴丝杆电机4114的电机部分设置于L型安装板413的横板4132的下方，并与固定模块412的X轴丝杆电机4123相邻地设置。通过设置Z轴丝杆电机4114使得取盖夹手上下运动，能够调整取盖夹手的高度，空间利用率高，适用于不同高度的样本试管，满足现有技术中检测分析设备需要高、低试管同时使用的情况，极大地增大了整个POCT设备的适用范围，有效解决了现有技术中样本与试管搭配问题。

为了更好地阐明固定模块412的结构，以下利用附图18进行说明。图18为试管开盖装置的正视图。固定模块412主要包含两个固定夹手4121和4122、X轴丝杆电机4123、X轴直线导轨4124和固定夹手开合电机4125。所述固定模块412介由连接件设置于L型安装板的横板的下方，从上至下依次设置有X轴直线导轨4124、X轴丝杆电机4123、固定夹手开合电机4125和两个固定夹手4121和4122，其中，两个固定夹手4121和4122位于X轴丝杆电机4123的电机部分的正下方。

所述X轴直线导轨4124介由连接件与L型安装板的横板连接，并设置于X轴丝杆电机4123的上方。所述X轴丝杆电机4123借助X轴直线导轨与另一连接件4126(将X轴丝杆电机4123与固定夹手开合电机4125连接的连接件)来带动固定夹手开合电机4125在X轴方向上水平地移动，由此带动与固定夹手开合电机4125连接的固定夹手4121和4122在X轴方向上水平地移动。

所述固定夹手开合电机4125用于使固定夹手4121和4122打开和闭合，大致呈柱状。所述固定夹手4121和4122完全相同，横截面呈阶梯状，两个固定夹手的内侧光滑，不设置弧形槽。

以下，对取盖的具体流程进行举例说明。

加样时，样本架由样本仓转移到样本调度小车组件内，在对样本管完成扫码后，使样本试管到达指定取样位停止。固定模块412的固定夹手开合电机4125使固定夹手4121和4122分开，X轴丝杆电机4123借助X轴直线导轨和连接件将固定夹手4121和4122运动至试管位，两个夹手闭合，完成试管固定动作。然后取盖夹手4111和4112在取盖电机4113的作用下张开，通过Z轴丝杆电机、滑轨连接件、和其他连接件之间的协同运动，使取盖夹手4111和4112运动至样本试管的盖子部位，两个取盖夹手闭合。在将试管盖夹紧之后，取盖电机4113使两个取盖夹手旋转，并在Z轴丝杆电机的作用下，取盖电机4113和两个取盖夹手一同上升，取下试管盖，完成取盖动作。某一样本试管进行取样完成后，取盖夹手可以将试管盖继续放回试管，无需做抛盖和废料收集处理，从而节省空间和减少生物污染可能性。

图19为本申请的样本加样组件42的立体图，其包含样本针421、Z轴运动机构422、防撞机构423和液面探测机构424。所述Z轴运动机构422包含步进电机4221、同步带4222、主动轮4223、从动轮4224、单直线导轨4225和Z轴零位光耦(未示出，可以位于最上端)。

所述防撞机构423包含防撞光耦4231、弹簧4232、防撞挡片4233和防撞杆4234，弹簧4232套于所述防撞杆4234上，防撞挡片4233与防撞杆4234连接且前端处于防撞光耦4231中，在样本针421发生碰撞时防撞挡片4233的前端从防撞光耦4231中突出，从而防撞光耦4231感应到信号而报警。防撞光耦4231可以设置于液面探测机构424的电路板上，以使结构紧凑。

所述液面探测机构424和防撞机构423设置于同一L型安装板425上，且液面探测机构424设置于防撞机构423的上方。该L型安装板425通过滑块与Z轴运动机构422的单直线导轨4225连接。样本针421设置于L型安装板的下方，以吸取及添加试样。

图20为本申请的试剂加样组件43的立体图，其构件与样本加样组件42的构件大致相同，包含试剂针431、Z轴运动机构432、防撞机构433和液面探测机构434。所述Z轴运动机构432同样包含步进电机4321、同步带(处于背面，未示出)、主动轮(处于背面，未示出)、从动轮(处于背面，未示出)、单直线导轨(处于背面，未示出)和Z轴零位光耦4322。

所述防撞机构433包含防撞光耦4331、弹簧4332、防撞挡片4333和防撞杆4334，弹簧4332套于所述防撞杆4334上，防撞挡片4333与防撞杆4334连接且前端处于防撞光耦4331中，在试剂针431发生碰撞时防撞挡片4333的前端从防撞光耦4331中突出，从而防撞光耦4331感应到信号而报警。防撞光耦4331可以设置于液面探测机构434的电路板上，以使结构紧凑。

以下对本申请的自动开盖加样装置整体的运行流程进行简单说明。

当试管到达指定加样位时，开盖组件的两个固定夹手4121和4122张开，通过X轴丝杆电机4123把两个固定夹手送至试管处，固定夹手闭合而夹紧试管。然后，开盖组件的两个取盖夹手4111和4112张开，Z轴丝杆电机4114下降至试管盖的位置，取盖夹手在夹紧的同时进行旋转，Z轴丝杆电机带动取盖夹手上升，从而将试管盖打开。接着，在Y轴运动机构的驱动下，样本加样组件42的样本针421移动至试管处，在Z轴运动机构的驱动下样本针421下降而进行取样。取样完成后，把样本加入孵育仓内的空反应杯中，等待试剂的加入以进行混合反应。另一方面，试剂加样组件43移动至试剂仓取样口，在Z轴运动机构的驱动下试剂针431下降进行取样，接着在Y轴运动机构的驱动下运动至孵育仓的试剂加样位，在加入有样本的反应杯内加入试剂，完成试剂加样。

5、孵育模块5

孵育模块5用于放置反应杯并对反应杯的液体进行混匀、温育操作。图2为便携式单分子免疫分析仪的孵育模块5的俯视图。孵育模块5包含第二混匀组件51、孵育盘主体模块52和温度调节模块(未示出，位于孵育盘主体模块52的下方)。混匀组件51具有将样本与试剂混匀的功能，包含混匀轮和驱动机构(如电机)等。如图21所示，通过驱动机构(如电机)直接驱动混匀轮来进行混匀，所述混匀轮与孵育盘在混匀位接触。孵育盘主体模块52包含24～48个杯位，其中设置有多个反应杯存放槽53，孵育盘的下部安装有温度调节模块(如加热片)，用于将孵育盘的温度维持在恒定范围(如40±0.5℃)。孵育模块5上设置有试剂加样位、样本加样位、反应杯加杯位和检测针提取位。

6、试剂处理模块6

试剂处理模块6用于向试剂提供恒定的温度范围，将试剂混匀及录入试剂信息。如图22所示，所述试剂处理模块6包含试剂仓61、第一混匀组件62和两组制冷组件63、64，所述试剂仓包含4～20个试剂盒位(优选为8个试剂盒位)，每个试剂盒内设置有装载两种试剂的仓位。如图23所示，所述第一混匀组件62包含混匀轮和驱动机构，所述驱动机构包含电机621、传动轴623、同步轮622和同步带624。所述制冷组件63、64从上至下各自依次包含导冷块、帕尔贴、散热片和散热风扇，且位于试剂仓61的下方，两组制冷组件63、64隔着所述传动轴而设置在左右两侧。通过设置两组制冷组件并将它们隔着传动轴而设置在左右两侧，从而能够在将试剂仓内的温度控制在更均匀的水平的情况下避免两组制冷组件之间的相互干扰。

除了上述主要模块以外，本申请的便携式单分子免疫分析仪还包含检测针、液路系统和机架，所述检测针用于将孵育模块5中完成反应后的溶液转移至光学检测模块3。所述液路系统包含柱塞泵、隔膜泵、电磁阀及管路。

本申请的便携式单分子免疫分析仪的尺寸较小，可以为长度560～800mm×宽度400mm～550mm×高度550mm～700mm。

本申请通过设置上述模块，采用流水线式结构，从而能够实现实现送样、开盖、取样、孵育、加试剂、混匀、清洗和检测一体化操作，自动化程度较高，降低了操作难度，且提高了检测效率。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.便携式单分子免疫分析仪，其包含样本调度模块、反应杯处理模块、光学检测模块、自动开盖取样模块、孵育模块、和试剂处理模块，

其中，上述各模块在分析仪的宽度方向上大致呈三列地排列，样本调度模块、反应杯处理模块和光学检测模块配置在分析仪的宽度方向上的第一列，自动开盖取样模块和孵育模块配置在分析仪的宽度方向上的第二列即中间列，试剂处理模块配置在分析仪的宽度方向上的第三列，

光学检测模块设置在分析仪的一个角部并与孵育模块、反应杯处理模块相邻，反应杯处理模块沿分析仪的长度方向设置在样本调度模块与光学检测模块之间，

自动开盖取样模块悬挂式地设置于试剂处理模块、孵育模块和样本调度模块的上方。

2.如权利要求1所述的便携式单分子免疫分析仪，其中，所述样本调度模块包含样本仓组件和样本调度小车组件，

所述样本仓组件包含第一X轴运动机构、样本仓室和设置有样本架判断传感器的竖板，

所述样本调度小车组件包含样本架抓手、第一Z轴运动机构、和第一Y轴运动机构，其中，所述第一Z轴运动机构为基于偏心轮的运动机构。

3.如权利要求1或2所述的便携式单分子免疫分析仪，其中，所述自动开盖取样模块包含安装于同一安装基板上的取盖组件、样本加样组件和试剂加样组件，

所述取盖组件和样本加样组件安装于所述安装基板的同一侧且共用一个第二Y轴运动机构，一同在Y轴方向即水平方向上运动，所述试剂加样组件安装于安装基板的另一侧，

所述安装基板在其两侧的面上各安装有一个Y轴运动机构。

4.如权利要求1或2所述的便携式单分子免疫分析仪，其中，所述试剂处理模块包含试剂仓、第一混匀组件和两组制冷组件，

所述试剂仓包含4～20个试剂盒位，每个试剂盒内设置有装载两种试剂的仓位。

5.如权利要求1或2所述的便携式单分子免疫分析仪，其中，所述孵育模块包含孵育盘主体模块、第二混匀组件和温度调节模块，

所述孵育盘主体模块包含24～48个杯位，所述杯位包含试剂加样位、样本加样位、反应杯加杯位和检测针提取位。

6.如权利要求1或2所述的便携式单分子免疫分析仪，其中，所述反应杯处理模块包含抓杯机械手组件、废杯回收组件和耗材组件，

所述抓杯机械手组件悬挂设置于废杯回收组件和耗材组件的上方。

7.如权利要求6所述的便携式单分子免疫分析仪，其中，所述废杯回收组件包含一次性废料箱、废料箱判断传感器和废料箱挡板，相邻地设置于耗材组件的一侧，

所述耗材组件包含数个耗材架和推拉运动组件。

8.如权利要求1或2所述的便携式单分子免疫分析仪，其中，所述光学检测模块包含光学检测模组、测量室组件和控制组件，所述控制组件包含调焦组件和减震组件。

9.如权利要求1或2所述的便携式单分子免疫分析仪，其还包含检测针、和液路系统，

所述检测针用于将孵育模块中完成反应后的溶液转移至光学检测模块，

所述液路系统包含柱塞泵、隔膜泵、电磁阀及管路。

10.如权利要求1或2所述的便携式单分子免疫分析仪，其尺寸为长度560～800mm×宽度400mm～550mm×高度550mm～700mm。

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