CN117214451A - 平面微孔板微量样品吸弃系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种平面微孔板微量样品吸弃系统，包括物料组件、微量样品吸取组件、运动搬运组件、电子控制单元和上位机控制单元，利用驱动臂带动夹爪移动，通过夹爪夹取微量吸样板，夹爪抓取将微量吸样板从吸样存放仓中取出转移至吸样放置平台完成吸液，吸液时微量吸样板接触平面微孔板，液体被微量吸样板吸附；吸液完成后，夹爪将微量吸样板从吸样放置平台取出转移至废料仓；各部分的动作由电子控制单元提供硬件使能，上位机控制单元对电子控制单元进行通信，实现逻辑控制，本申请能够自动化地完成吸弃过程，提升吸弃的效率和一致性，吸弃过程不需要人工参与，避免对人体造成伤害。

Description

平面微孔板微量样品吸弃系统

技术领域

本申请涉及微生物培育技术领域，特别涉及一种平面微孔板微量样品吸弃系统。

背景技术

在生物医学、化工等各种科研领域，都涉及到多个点位的液体样品吸弃等操作。目前通常采用人工手动使用移液器或者吸水纸进行样品吸弃：

1.手动使用吸水纸进行样品吸弃：①取出带样品的平面微孔板，放在桌子上；②将吸水纸进行对折，将对折的棱边靠近平面微孔板的一排，进行吸样；③再进行对折吸水纸，进行下一排的吸样，反复循环；④丢弃吸水纸，完成样品吸弃。

2.手动使用移液器进行样品吸弃：①取出带样品的平面微孔板，放在桌子上；②使用微量移液器，进行单点吸样；③更换吸头进行，后续样品的循环吸弃。

手动吸附操作的处理时间长且工作效率低；并且由于操作人员技术水平参差不齐，使得整个样品吸弃过程缺少标准化和规范化操作管理，无法保证样品吸弃的位置准确、多点位样品吸弃的均匀度一致，样品吸弃的重复性和一致性差；更重要的是，很多样品中含有毒性和腐蚀性成分，容易腐蚀皮肤、刺激呼吸系统，存在安全隐患。

因此，针对上述技术问题，如何提升吸弃的效率和一致性，避免对人体造成伤害，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种平面微孔板微量样品吸弃系统，可以自动化地完成试剂的吸样过程，无需人工参与，提升吸弃的效率和一致性，避免对人体造成伤害。

为实现上述目的，本申请提供一种平面微孔板微量样品吸弃系统，它包括：

物料组件，包括用于存放微量吸样板的吸样存放仓、用于收集废弃耗材的废料仓和用于存放平面微孔板的孔板存放仓；

微量样品吸取组件，包括线性移动模组、试样放置滑台和吸样放置平台，所述试样放置滑台用于放置平面微孔板，所述线性移动模组用于带动所述试样放置滑台沿直线移动；所述吸样放置平台用于放置微量吸样板，所述微量吸样板和所述平面微孔板能够在所述吸样放置平台相互靠近完成吸样；

运动搬运组件，包括驱动臂和夹爪，所述驱动臂用于驱动所述夹爪移动，所述夹爪能够抓取微量吸样板，用于将微量吸样板从所述吸样存放仓中取出转移至所述吸样放置平台从而使微量吸样板接触平面微孔板完成吸液，以及将微量吸样板从所述吸样放置平台取出转移至所述废料仓，且能够将平面微孔板从所述孔板存放仓转移至所述试样放置滑台；

电子控制单元，用于提供硬件使能；

上位机控制单元，用于对所述电子控制单元进行通信，实现逻辑控制。

优选地，所述吸样放置平台设置吸样顶升组件，所述吸样顶升组件能够将平面微孔板向上顶升从而接触微量吸样板。

优选地，所述吸样顶升组件包括驱动导向器和顶升板，所述驱动导向器带动所述顶升板沿竖向移动，所述顶升板能够穿过所述试样放置滑台从而向上顶升平面微孔板。

优选地，所述顶升板设置磁吸件和导向销，所述磁吸件用于吸附平面微孔板，所述导向销用于插入平面微孔板上对应的导向槽。

优选地，所述驱动臂包括X轴组件、Y轴组件、Z轴组件，所述X轴组件能够带动所述Y轴组件沿X轴平移，所述Y轴组件能够带动所述Z轴组件沿Y轴平移，所述Z轴组件能够带动所述夹爪沿Z轴平移。

优选地，所述吸样放置平台的支撑面设置定位槽，所述定位槽相对的两侧设置用于避让所述夹爪的缺口。

优选地，所述夹爪包括旋转组件和抓取组件，所述旋转组件安装于所述Z轴组件，所述旋转组件用于驱动所述抓取组件绕Z轴旋转，所述抓取组件能够开合以夹取微量吸样板。

优选地，所述驱动臂还包括固定于所述Z轴组件的压板，所述Z轴组件能够驱动所述压板沿Z轴移动以按压微量吸样板。

优选地，所述试样放置滑台的上表面设置用于导向平面微孔板的锥形销钉。

优选地，所述吸样存放仓内设置耗材顶升组件，所述耗材顶升组件用于将层叠放置的微量吸样板向上顶升。

相对于上述背景技术，本申请的平面微孔板微量样品吸弃系统利用驱动臂带动夹爪移动，通过夹爪夹取微量吸样板，夹爪抓取将微量吸样板从吸样存放仓中取出转移至吸样放置平台完成吸液，吸液时微量吸样板接触平面微孔板，液体被微量吸样板吸附；吸液完成后，夹爪将微量吸样板从吸样放置平台取出转移至废料仓；各部分的动作由电子控制单元提供硬件使能，上位机控制单元对电子控制单元进行通信，实现逻辑控制，本申请能够自动化地完成吸弃过程，提升吸弃的效率和一致性，吸弃过程不需要人工参与，避免对人体造成伤害。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的平面微孔板微量样品吸弃系统的整体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的平面微孔板微量样品吸弃系统的正视示意图；

图3为本申请实施例提供的平面微孔板微量样品吸弃系统的侧视图；

图4为本申请实施例提供的微量样品吸取组件的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的夹爪的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的试样放置滑台的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的吸样顶升组件的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的吸样顶升组件和试样放置滑台配合的剖面示意图；

图9为平面微孔板微量样品吸弃系统的操作流程图。

图中：1、物料组件 11、吸样存放仓 12、废料仓 13、孔板存放仓 2、微量样品吸取组件 21、线性移动模组 22、试样放置滑台221、锥形销钉 23、吸样放置平台 231、定位槽24、吸样顶升组件 241、驱动导向器 242、顶升板 243、磁吸件 244、导向销3、运动搬运组件31、驱动臂311、X轴组件312、Y轴组件313、Z轴组件314、压板32、夹爪321、旋转组件322、抓取组件。

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。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

结合图1至图4，本申请提供一种平面微孔板微量样品吸弃系统，它包括物料组件1、微量样品吸取组件2、运动搬运组件3、电子控制单元和上位机控制单元。物料组件1用于存放所需的物料，物料组件1包括吸样存放仓11、废料仓12和孔板存放仓13，吸样存放仓11用于存放微量吸样板，废料仓12用于收集废弃耗材，孔板存放仓13用于存放平面微孔板；吸样存放仓11、废料仓12和孔板存放仓13均为内部中空的空腔结构，吸样存放仓11内部层叠放置微量吸样板，孔板存放仓13内部层叠放置平面微孔板；运动搬运组件3能够将位于最上方的微量吸样板取出以进行吸样，并能够将位于最上方的平面微孔板取出以进行滴加试剂；废料仓12内部用于存放已经完成吸样操作之后的微量吸样板。

微量样品吸取组件2包括线性移动模组21、试样放置滑台22和吸样放置平台23，微量样品吸取组件2的作用是带动平面微孔板平移，将平面微孔板转移到不同的工位，平面微孔板的上表面滴加试剂，试剂呈阵列状排布。试样放置滑台22用于放置平面微孔板，运动搬运组件3将平面微孔板从孔板存放仓13取出并放置于试样放置滑台22，线性移动模组21用于带动试样放置滑台22沿直线移动，使平面微孔板转移到不同的工位进行相对应的操作。吸样放置平台23用于放置微量吸样板，吸样放置平台23是固定式结构，吸样放置平台23安装于线性移动模组21的吸样工位，吸样放置平台23用于支撑微量吸样板的支撑面高于试样放置滑台22，当试样放置滑台22带动平面微孔板移动到吸样放置平台23时，微量吸样板位于平面微孔板的上方。当需要吸样时，也即将试剂液滴从平面微孔板上吸除，将试样放置滑台22停止在吸样放置平台23的下方，保证微量吸样板位于平面微孔板的上方，微量吸样板上的液滴完全在微量吸样板的竖向投影范围之内，此时微量吸样板和平面微孔板相互靠近，微量吸样板接触平面微孔板上的液滴完全试剂的吸取过程。微量吸样板是具有微量吸液能力的平板耗材，可同时吸取多个点位的液体样品，且是一种一次性耗材，避免耗材重复使用导致样品交叉污染。

运动搬运组件3用于夹取并转移微量吸样板，将微量吸样板在不同的位置之间进行转移；运动搬运组件3包括驱动臂31和夹爪32，驱动臂31用于驱动夹爪32移动，夹爪32能够张开或闭合从而抓取微量吸样板，驱动臂31可带动夹爪32和微量吸样板同步移动；驱动臂31和夹爪32相互配合，用于将微量吸样板从吸样存放仓11中取出转移至吸样放置平台23从而使微量吸样板接触平面微孔板完成吸液，以及将微量吸样板从吸样放置平台23取出转移至废料仓12，且能够将平面微孔板从孔板存放仓13取出转移至试样放置滑台22。

滴加试剂时，运动搬运组件3将平面微孔板从孔板存放仓13取出后放置于试样放置滑台22，试样放置滑台22带动平面微孔板移动到滴加工位，完成试剂滴加。吸样时，运动搬运组件3将微量吸样板从吸样存放仓11中取出，并将取出的一块微量吸样板放置到吸样放置平台23，微量吸样板在吸样放置平台23与平面微孔板相互靠近，从而吸除平面微孔板上表面的试剂液滴；吸样完成后，微量吸样板和平面微孔板相互远离，运动搬运组件3将微量吸样板从吸样放置平台23上取下，由于微量吸样板为一次性耗材，因此将使用过后的微量吸样板放入废料仓12完成丢弃。

需要说明的是，运动搬运组件3利用夹爪32实现夹取，利用驱动臂31带动夹爪32移动位置，因此运动搬运组件3除了转移搬运微量吸样板之外，还可以用于转移搬运平面微孔板。

本申请的电子控制单元用于提供硬件使能，电子控制单元包含有单片机/PLC、电机驱动器、电源等硬件控制单元，主要作用是提供硬件使能，可进行控制机械驱动元器件进行使能动作。

上位机控制单元用于对电子控制单元进行通信，实现逻辑控制。上位机控制单元是系统运行逻辑控制单元；主要作用是通过对电子控制单元进行通信，按照特定的逻辑进行控制，从而使仪器自动运行工作。

利用本申请提供的平面微孔板微量样品吸弃系统实现微量吸样板自动化转移，利用微量吸样板与平面微孔板上的液滴接触实现试剂吸除，并能够将使用后的微量吸样板丢弃收纳，自动化地完成吸弃过程，提升吸弃的效率和一致性，吸弃过程不需要人工参与，避免对人体造成伤害。

为了使微量吸样板充分接触平面微孔板上的液滴，本申请在吸样放置平台23设置吸样顶升组件24，吸样顶升组件24位于吸样放置平台23的下方，吸样顶升组件24能够将平面微孔板向上顶升从而接触微量吸样板。在吸样过程中，微量吸样板保持固定不动，由吸样顶升组件24带动微量吸样板向上移动从而接触微量吸样板。需要说明的是，在吸样的过程中，也即使微量吸样板保持不动，将微量吸样板向下移动从而接触液滴。

进一步地，结合图7和图8，本申请的吸样顶升组件24包括驱动导向器241和顶升板242，驱动导向器241带动顶升板242沿竖向移动，驱动导向器241包括电机以及导轨，能够提供驱动以及导向的作用，从而提供上下移动的动力。试样放置滑台22用于支撑平面微孔板的平面上设置竖向贯通的通道，此通道的尺寸大于顶升板242的尺寸，顶升板242通过穿过此通道接触平面微孔板；当需要吸样时，顶升板242向上移动穿过试样放置滑台22从而向上顶升平面微孔板，使平面微孔板脱离试样放置滑台22向上移动。可通过设置驱动导向器241的电机参数，调整顶升板242的顶起高度，即平面微孔板的上升高度，调整微量液体吸取的样品液量，同时也可保证所有样品均匀被吸取。

顶升板242上设置有磁吸件243和导向销244，磁吸件242设置于顶升板242的上表面，对应地在平面微孔板的下表面对应位置设置吸附结构，磁吸件243用于吸附平面微孔板；当磁吸件243上设置的磁吸件243为磁铁时，平面微孔板的下表面设置铁片，当磁吸件243上设置的磁吸件243为铁片时，平面微孔板的下表面设置磁铁；通过设置磁吸件243使顶升板242向上顶升的过程中与平面微孔板紧密贴合。顶升板242的上表面凸出设置至少两个导向销244，导向销244用于插入平面微孔板上对应的导向槽，导向销244为顶小底大的锥形结构，平面微孔板设置的导向槽与导向销244的外形相同，确保顶升板242和平面微孔板准确对位。

进一步，本申请的驱动臂31包括X轴组件311、Y轴组件312、Z轴组件313，夹爪32安装于Z轴组件313，Z轴组件313安装于Y轴组件312，Y轴组件312安装于X轴组件311，X轴组件311能够带动Y轴组件312沿X轴平移，Y轴组件312能够带动Z轴组件313沿Y轴平移，Z轴组件313能够带动夹爪32沿Z轴平移。驱动臂31通过X轴组件311、Y轴组件312、Z轴组件313带动夹夹爪32实现空间三维移动，从而夹取微量吸样板完成转移。X轴组件311、Y轴组件312和Z轴组件313可以采用相同或者不同的驱动结构，例如丝杆驱动、皮带驱动等构造。

为了使微量吸样板保持稳定，在吸样放置平台23的支撑面设置定位槽231，定位槽231为阶梯槽，微量吸样板能够恰好卡放在定位槽231中，定位槽231用于对微量吸样板的四周边缘提供支撑。定位槽231的底部设置贯通的通孔，用于平面微孔板向上移动时接触微量吸样板。

定位槽231相对的两侧设置用于避让夹爪32的缺口，夹爪32的两个夹指分别伸入一个缺口，当两个夹指相互靠近时，两个夹指可夹持微量吸样板的侧壁实现固定。

如图5所示，本申请的夹爪32包括旋转组件321和抓取组件322，抓取组件322安装于旋转组件321，旋转组件321安装于Z轴组件313，旋转组件321用于驱动抓取组件322绕Z轴旋转，抓取组件322的两个夹指能够开合以夹取微量吸样板，两个夹指通过气缸等驱动结构实现开合。

进一步，驱动臂31还包括固定于Z轴组件313的压板314，Z轴组件313能够驱动压板314沿Z轴移动以按压微量吸样板，当需要吸样时，运动搬运组件3带动压板314移动到微量吸样板的正上方，并通过Z轴组件313带动压板314向下移动，从而对微量吸样板施加向下的压力，保证微量吸样板与平面微孔板有效接触实现吸液。通过压板314将微量吸样板压在吸样放置平台23上，保证每次进行样品吸取时，样品吸取的工作面(即吸取基准)位置相同，从而可避免因微量吸样板厚度偏差导致吸样异常的问题出现。

如图6所示，试样放置滑台22的上表面设置用于导向平面微孔板的锥形销钉221，锥形销钉221的上端外径朝上逐渐减小，可以对放置的平面微孔板起到导向限位的作用，使平面微孔板能够精准地放置到位。

为了便于取出微量吸样板，耗材顶升组件用于将层叠放置的微量吸样板向上顶升。在吸样存放仓11内设置耗材顶升组件，层叠放置的若干个微量吸样板放置于耗材顶升组件上，由耗材顶升组件提供支撑，当运动搬运组件3取出一块微量吸样板后，耗材顶升组件向上推升一个微量吸样板的高度，使最上方的微量吸样板处于相同的高度，以方便运动搬运组件3夹取微量吸样板。

结合图9，操作时按照如下步骤进行：

将各种物料上机，夹爪32由驱动臂31带动做三轴运动，从孔板存放仓13夹取平面微孔板，将平面微孔板放置于试样放置滑台22，试样放置滑台22带动平面微孔板移动并完成试剂滴加；当需要吸样时，夹爪三轴运动从吸样存放仓11夹取微量吸样板，将微量吸样板放置于吸样放置平台23，试样放置滑台22移动，带动平面微孔板移动至微量吸样板正下方，压板314下压，压至微量吸样板上方，使微量吸样板紧贴在吸样放置平台23；吸样顶升组件24向上顶起平面微孔板，将平面微孔板顶到微量吸样板下表面进行微量吸样；当吸样完成后，平面微孔板移动至放料位，夹爪三轴运动夹取使用过的微量吸样板，将使用过的微量吸样板移动至废料仓12进行微量吸样板丢弃，整个吸弃流程结束。

本申请的平面微孔板微量样品吸弃系统可以自动化完成试剂的吸弃过程，工作效率更高，使得整个样品吸弃过程实现标准化和规范化操作管理，保证样品吸弃的位置准确、多点位样品吸弃的均匀度一致，样品吸弃的重复性和一致性好；自动微量样品的吸弃工作，解放人工，避免生物安全风险。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种平面微孔板微量样品吸弃系统，其特征在于，它包括：

物料组件，包括用于存放微量吸样板的吸样存放仓、用于收集废弃耗材的废料仓和用于存放平面微孔板的孔板存放仓；

微量样品吸取组件，包括线性移动模组、试样放置滑台和吸样放置平台，所述试样放置滑台用于放置平面微孔板，所述线性移动模组用于带动所述试样放置滑台沿直线移动；所述吸样放置平台用于放置微量吸样板，所述微量吸样板和所述平面微孔板能够在所述吸样放置平台相互靠近完成吸样；

运动搬运组件，包括驱动臂和夹爪，所述驱动臂用于驱动所述夹爪移动，所述夹爪能够抓取微量吸样板，用于将微量吸样板从所述吸样存放仓中取出转移至所述吸样放置平台从而使微量吸样板接触平面微孔板完成吸液，以及将微量吸样板从所述吸样放置平台取出转移至所述废料仓，且能够将平面微孔板从所述孔板存放仓转移至所述试样放置滑台；

电子控制单元，用于提供硬件使能；

上位机控制单元，用于对所述电子控制单元进行通信，实现逻辑控制。

2.根据权利要求1所述的平面微孔板微量样品吸弃系统，其特征在于，所述吸样放置平台设置吸样顶升组件，所述吸样顶升组件能够将平面微孔板向上顶升从而接触微量吸样板。

3.根据权利要求2所述的平面微孔板微量样品吸弃系统，其特征在于，所述吸样顶升组件包括驱动导向器和顶升板，所述驱动导向器带动所述顶升板沿竖向移动，所述顶升板能够穿过所述试样放置滑台从而向上顶升平面微孔板。

4.根据权利要求3所述的平面微孔板微量样品吸弃系统，其特征在于，所述顶升板设置磁吸件和导向销，所述磁吸件用于吸附平面微孔板，所述导向销用于插入平面微孔板上对应的导向槽。

5.根据权利要求4所述的平面微孔板微量样品吸弃系统，其特征在于，所述驱动臂包括X轴组件、Y轴组件、Z轴组件，所述X轴组件能够带动所述Y轴组件沿X轴平移，所述Y轴组件能够带动所述Z轴组件沿Y轴平移，所述Z轴组件能够带动所述夹爪沿Z轴平移。

6.根据权利要求5所述的平面微孔板微量样品吸弃系统，其特征在于，所述吸样放置平台的支撑面设置定位槽，所述定位槽相对的两侧设置用于避让所述夹爪的缺口。

7.根据权利要求5所述的平面微孔板微量样品吸弃系统，其特征在于，所述夹爪包括旋转组件和抓取组件，所述旋转组件安装于所述Z轴组件，所述旋转组件用于驱动所述抓取组件绕Z轴旋转，所述抓取组件能够开合以夹取微量吸样板。

8.根据权利要求7所述的平面微孔板微量样品吸弃系统，其特征在于，所述驱动臂还包括固定于所述Z轴组件的压板，所述Z轴组件能够驱动所述压板沿Z轴移动以按压微量吸样板。

9.根据权利要求1所述的平面微孔板微量样品吸弃系统，其特征在于，所述试样放置滑台的上表面设置用于导向平面微孔板的锥形销钉。

10.根据权利要求1所述的平面微孔板微量样品吸弃系统，其特征在于，所述吸样存放仓内设置耗材顶升组件，所述耗材顶升组件用于将层叠放置的微量吸样板向上顶升。