CN117505098B - 一种用于多维轨道位置调节的控制方法、系统及轨道系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及离心自动控制技术领域，具体涉及一种用于多维轨道位置调节的控制方法、系统及轨道系统。方法包括：获取芯片在轨道系统上目标位置信息；其中，轨道系统包括：离心盘，设置在离心盘的上表面的至少一个传动条，至少一个传动条的首端、尾端相连接形成一条线性轨道；获取芯片的当前位置信息；根据目标位置和当前位置计算第二指令信号，并根据第二指令信号驱动电机，其中，电机用于驱动柔性链条传动系统运动，进而推动转动轮进行移动和旋转。本发明解决了现有离心机调节成本高、自动化控制难度高等问题，实现了离心半径和离心方向的同步调整。

Description

一种用于多维轨道位置调节的控制方法、系统及轨道系统

技术领域

本发明涉及多级离心的自动控制技术领域，具体涉及一种用于多维轨道位置调节的控制方法、系统及轨道系统。

背景技术

微流控技术是一种集样品制备和检测过程于一体的小型化分析平台，其能够在同一设备上利用离心作用促使微流控芯片上的液体进行混合、分离或药物反应，进而完成对应的检测项目。

针对不同类型的检测项目而言，其所需的离心力大小、离心位置（如角度）均需要适应性地设定。甚至，对于同一个检测项目而言，可能涉及到离心位置、离心力不同的多级离心。因此，对于芯片离心位置的调节就变得至关重要。

现有的大多数离心设备仅支持手动调节位置，然而这种调节方式在实际应用过程中一是操作繁琐效率低下，二是调节精度偏低。

例如，CN1747787A公开了一种具有可转动的样品支架的离心设备。当离心管被设置在不同的偏转止挡销处时，离心管的设置角度也随之变化。但是这种调节方式仅限于试管离心。

又例如， CN211636959U公开了一种医疗检测用血液差速离心装置。在使用过程中，操作人员通过将需要检测的血液样本滑动套接坐在圆筒内，同时根据样本的高度滑动圆筒在圆柱内的高度，进而对血液样本的位置进行调节。 CN111530641A还公开了一种可调节式离心转盘及其应用，其通过将卡槽固定在不同的定位孔处，则可以调节芯片的离心位置。然而，这种手动调节位置的方式在调节效率和精准度上相对较低。

为了能够进行自动化调节，现有技术中也提出了一种自动化设备，其能够利用电机驱动转盘转动，进而通过转盘的转动带动芯片在离心方向上产生变化。

例如， CN108380250A公开了一种双轴离心式微流控系统，该系统中设置有可转动的托盘，托盘用于设置芯片，当电机驱动托盘转动时，芯片的离心角度也随之变化。再例如，CN101097184A公开了一种微型芯片检查装置。US2012/0301972A1公开了一种离心装置及其用途和离心方法（Centrifugation Apparatus, Use Thereof And CentrifugationMethod）。上述离心装置也采用了类似的电机调控方法。

但是，这种电机调控方法往往只能实现角度调节，且调节效力相对有限。并且，上述调控方案所采用的调节路线为：利用电机驱动转盘，再通过转盘驱动芯片进行转动。这种电机-转盘-芯片的调节路线往往仅适用于极少量的芯片调节，若要实现多芯片的调节，单台离心设备将需要占用更大的试验空间，且应用成本也非常高昂（例如，用于方向调整的转盘至少会在水平面上占用更大的面积，且所需要配置的动力驱动设备也随之增加，难以实现设备的小型化）。

因此，当前亟需一种能够对待离心的多个芯片进行快速、精准位置调节的离心位置自动调节方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于轨道位置调节的控制方法、系统及轨道系统，部分地解决或缓解现有技术中的上述不足，能够利用电机驱动传动条进行线性运动，线性运动带动多个芯片同步转动实现同步位置调节，既能够利用单个电机实现多芯片的同步精准调节，同时还有利于离心设备的小型化。

为了解决上述所提到的技术问题，本发明具体采用以下技术方案：

本发明的第一方面，提供了一种用于多维轨道位置调节的控制方法，包括步骤：S101获取第一指令信号，且所述第一指令信号包括：芯片在轨道系统上的目标位置信息；其中，所述轨道系统包括：离心盘，设置在所述离心盘的上表面的至少一个传动条，至少一个传动条的首端、尾端相连接形成一条线性轨道，且至少一个传动条在所述离心盘的水平方向上设置有至少一组多向移动空间，所述一组多向移动空间包括：沿第一方向移动的第一转动区，以及沿第二方向移动的第二转动区，其中，第一方向与第二方向在水平方向上相交，且所述传动条在方向转换处设置有转动轮；传动条为柔性材质，可以固定在水平方向和垂直方向的特定角度，从而实现转动轮的多维调整。S102获取当前轨道系统中芯片所对应的当前位置信息，所述当前位置信息包括：当前离心半径或当前离心角度；S103根据第一指令信号和当前位置信息计算第二指令信号，所述第二指令信号包括：传动条的移动位移；S104根据所述第二指令信号驱动电机，其中，所述电机用于驱动转动轮进行移动。

本发明第二方面在于提供了一种用于多维轨道位置调节的控制系统，包括：第一指令输入模块，被配置为用于获取第一指令信号，且所述第一指令信号包括：目标位置信息；芯片在轨道系统上的目标位置信息；其中，所述轨道系统包括：离心盘，设置在所述离心盘的上表面的至少一个传动条，至少一个传动条的首端、尾端相连接形成一条线性轨道，且至少一个传动条在所述离心盘的水平方向上设置有至少一组多向移动空间，所述一组多向移动空间包括：沿第一方向移动的第一转动区，以及沿第二方向移动的第二转动区，其中，第一方向与第二方向在水平方向上相交，且所述传动条在方向转换处设置有转动轮；当前位置获取模块，被配置为用于获取当前轨道系统中芯片所对应的当前位置信息，所述当前位置信息包括：当前离心半径或当前离心角度；第二指令计算模块，被配置为用于根据第一指令信号和当前位置信息计算第二指令信号，所述第二指令信号包括：传动条的移动位移；驱动控制模块，被配置为用于根据所述第二指令信号驱动电机，其中，所述电机用于驱动转动轮进行移动。

本实施例中，能够利用离心位置的自动调节，快速实现不同检测样本的离心混合需求。

本发明另一方面还提供了一种轨道系统，包括：离心盘；设置在所述离心盘的上表面的至少一个传动条，至少一个传动条的首端、尾端相连接形成线性轨道；多个转动轮，传动条能够在至少一个转动轮的驱动作用下进行正向或反向转动；其中，至少一个传动条在所述离心盘上设置有至少一组多向移动空间，所述一组多向移动空间包括：沿第一方向移动的第一转动区，以及沿第二方向移动的第二转动区，其中，第一方向与第二方向相交；第一转动区包括：沿第一方向设置且相互连接的第一传动段和第二传动段，第一传动段和第二传动段连接处设置有第一转动轮，且第一传动段、第二传动段通过第一转动轮实现传动方向的转变；第二转动区包括：沿第二方向设置的第三传动段，其中，所述第三传动段与第二传动段相连接，且对应连接处设置有第二转动轮，从而使得所述传动条的传动方向从第一方向转换为第二方向；至少一组多向移动空间在离心盘上相连接，进而通过多段异向设置的传动段首尾相连形成多向式的轨道。

在一些实施例中，所述传动条包括：相连接的多段传动条单元，所述第一传动段沿第一子方向设置，且第一转动区还包括：沿第一子方向设置的第二传动条，所述离心盘上对应于第二传动条和第一传动段之间的间隔区域设置有第一移动位，第一移动位上设置有能够沿第一移动位上往复移动的第三转动轮；其中，当至少一个传动条在至少一个转动轮的驱动下向第三转动轮提供驱动作用力时，则所述第三转动轮在所述第一传动段、所述第二传动条的双向作用下，沿第一移动位进行往复移动。

在一些实施例中，所述第三转动轮上设置有第三芯片位，所述第二传动条上还对应地设置有限位件，所述限位件的侧边能够与所述第三芯片位的侧边进行抵接；其中，当所述第三转动轮在至少一个传动条作用下，沿所述第一移动位往复移动时，所述第三芯片位的离心角度保持不变。

在一些实施例中，所述轨道系统还包括：调节模块，且所述调节模块包括：信号获取单元，被配置为用于获取第三指令信号，所述第三指令信号包括：目标位置，或者芯片移动至目标位置所需的移动距离；第一驱动单元，被配置为用于响应于所述第三指令信号驱动所述第一传动条，此时，所述第一传动条作为驱动链条，所述第二传动条保持相对静止作为固定链条；验证单元，被配置为用于当所述第一传动条结束驱动之后，获取至少一个芯片的实际位置，并判断所述实际位置与相对应的目标位置是否相符，若是，则向轨道系统的离心控制模块发送启动信号；若否，则根据所述实际位置与目标位置的间距对应地生成第四指令信号，所述第四指令信号包括：将所述芯片移动至目标位置所需的修正距离；第二驱动单元，被配置为用于响应于所述第四指令信号驱动对应的第二传动条，此时所述第一传动条被切换为固定链条，而所述第二传动条被切换为驱动链条。

在一些实施例中，所述第二传动段沿第二子方向设置，且第一转动区还包括：沿第二子方向设置的第三传动条，所述离心盘上对应于第三传动条和第二传动段之间的间隔区域设置有第二移动位；所述第二移动位上设置有第四转动轮；其中，当所述第一传动条在至少一个第一转动轮的驱动下向第三、第四转动轮提供驱动作用力时，第三、第四转动轮能够在对应的传动段作用下，沿相反方向进行移动。

在一些实施例中，至少一个第一转动轮上设置有第一芯片位。

在一些实施例中，所述第一传动条包括：相连接的多段传动条单元，所述第一传动条上还设置有至少一个第二芯片位，所述第二芯片位的两端分别固定在两个传动条单元的连接板上，两个传动条单元以可相对转动的方式连接；其中，当所述第一传动条在至少一个转动轮的驱动下进行移动时，所述第二芯片位能够在转动区内进行往复移动，或者所述第二芯片位能够在各个转动区内进行移动。多个传动条组合可以实现转动轮原位，不同方向和不同角度的移动的组合，从而在一个驱动轮驱动下同时实现不同角度和离心半径调整的灵活性和多样性。

本发明还提供了一种轨道系统，包括：离心盘；所述设置在所述离心盘的上表面的至少一个传动条，且所述传动条为拉线；离心盘上间隔地设置有第一主动轴和第二主动轴，且所述拉线的第一端、第二端分别与第一、第二主动轴相连接；其中，第一、第二主动轴能够卷入、卷出拉线，所述拉线上设置有至少一个第四芯片位，所述第四芯片位用于承载芯片；所述离心盘上还设置有导向轴，所述导向轴与主动轴之间还设置有至少一个涨紧轴，其中，所述拉线穿过所述涨紧轴，从而在所述涨紧轴的作用下调节拉线的松紧状态，且所述拉线绕过所述导向轴，以通过所述导向轴实现空间上的方位转变；其中，当第一主动轴转动时，第二主动轴处于被动放线状态；对应地，第二主动轴转动时，第一主动轴则处于被动放线状态。

由于仪器的限制，基于离心技术的微流控设计通常都按照液体从中心向外侧流动的方式排布。需要运用亲水力或者气动力等外部推动力才能够实现液体从外侧向中心的流动。这些方式都会增加芯片或控制系统的成本。与改进芯片的内部流道设计相反，本申请可以直接利用轨道系统调整芯片的方向，即可以用简单的方式实现液体在芯片中各个方向的流动，包括水平和垂直方向的流动，极大简化了芯片的流道设计，芯片功能单元的部件不再受位置限制。

此外，微型离心的电机有转速限制，由此也限制了高离心力检测的应用。本发明提供了调整离心半径的方法，可以在微型离心转盘上同时实现高离心力和低离心力的操作，摆脱了固定半径离心芯片只能通过调整转速调整离心力的限制。

有益技术效果：具体地，本申请基于柔性链条的线性调节提出了一种自动化控制方法，以对批量化芯片进行同步的离心位置或角度的调节。

值得说明的是，与现有自动调节路线不同，本申请提出了一种新型的线性调节思路，即利用单一电机驱动传动条进行线性运动，再利用线性运动精准地推动各个不同位置的芯片实现角度或位置的同步调节。这种新型的线性调节路线，既能够利用线性路径的设计实现芯片的同步调节（与现有的各个电机独立调节转盘的模式不同，线性同步调节能够保证芯片离心条件保持一致，试验检测结果可靠性强），并且线性路径的空间设计与单电机使用，能够从体型、成本上进行缩减控制，进而有效降低自动化离心技术的应用成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明一示例性实施例中的轨道系统的局部示意图；

图2为本发明一示例性实施例中的离心机的局部结构示意图；

图3为本发明一示例性实施例中的第二传动条的第一示意图；

图4为本发明一示例性实施例中的第二传动条的第二示意图；

图5为本发明一示例性实施例中的离心半径、角度的变化状态示意图；

图6为本发明一示例性实施例中的离心半径的变化状态示意图；

图7为本发明一示例性实施例中离心位置的变化状态示意图；

图8为本发明一实施例中的第一芯片位的示意图；

图9为本发明一实施例中的第二芯片位的示意图；

图10为本发明又一示例性实施例中的轨道系统的第一示意图；

图11为本发明又一示例性实施例中的轨道系统的第二示意图；

图12为本发明又一示例性实施例中的拉线位置变化示意图；

图13为本发明一示例性实施例中的立体轨道示意图；

图14为本发明一示例性实施例中的立体轨道的侧视图；

图15为本发明一示例性实施例中的控制系统的模块示意图。

附图标记：

1为离心盘，2为传动条，21为第一传动条，211为第一链段，212为第二链段，213为第三链段，22为第二传动条，221为限位件，222为固定柱，3为转动轮，31为第一转动轮，32第二转动轮，33为第三转动轮，4为第一芯片位，5为芯片，6为第二芯片位，61为链条单元，611为第一连接板，612为第二连接板，613紧固件，614为缓冲件；01为第一主动轴，02为第二主动轴，03为拉线，031为第一拉线，032为第二拉线，04为导向轴，05为涨紧轴，06为第三主动轴；I为第一转动区，II为第二转动区。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本文中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。本文中，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前”、“后”、“一端”、“另一端”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文中“和/或”包括任何和所有一个或多个列出的相关项的组合。本文中“多个”意指两个或两个以上，即其包含两个、三个、四个、五个等。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。如在本说明书中使用的，术语“大约”，典型地表示为所述值的+/-5 %，更典型的是所述值的+/-4 %，更典型的是所述值的+/-3 %，更典型的是所述值的+/-2 %，甚至更典型的是所述值的+/-1 %，甚至更典型的是所述值的+/-0.5 %。

在本说明书中，某些实施方式可能以一种处于某个范围的格式公开。应该理解，这种“处于某个范围”的描述仅仅是为了方便和简洁，且不应该被解释为对所公开范围的僵化限制。因此，范围的描述应该被认为是已经具体地公开了所有可能的子范围以及在此范围内的独立数字值。例如，范围1〜6的描述应该被看作已经具体地公开了子范围如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及此范围内的单独数字，例如1，2，3，4，5和6。无论该范围的广度如何，均适用以上规则。

本文中，“芯片”可以指具有液体流道设计的各类型试剂卡或试剂盒等适用于离心检测的检测设备。例如，微流控芯片。

本文中，“多向”（或者也可以称为：异向）指的是传动条（如链条、链段，又或者拉线）在移动过程中存在多个移动/运动方向。其中，多个移动方向可以首尾相连，形成一体式的线性轨道，进而使得至少两个芯片能够在轨道上的不同位点（例如，不同的芯片位）处进行同步的位置变化。可以理解的是，本文中的方向可以为一个或多个子方向的集合。例如，本文中的“第一方向”可以指沿离心盘的不同径向方向设置的多个子方向。

本申请采用了一种利用“线性移动”驱动批量芯片同步转动和/或移动的新型轨道驱动模式。当然，这种线性移动可以为直线型移动，也可以为曲线（如弧形）型移动，可以为水平面的位置调节，也可以实现立体式的多维位置调节。

实施例一

如图1-图9所示，为了实现多级离心的自动化调节与控制，本申请提供了一种适用于自动化调节与控制的轨道系统。

其中，轨道系统包括：离心盘1；

设置在所述离心盘1的上表面的至少一个传动条（优选为链条）2，至少一个传动条2的首端、尾端相连接形成一条线性轨道；其中，传动条上设置有多个传动齿（例如，滚子）；

多个转动轮3，所述转动轮上的转动齿与所述传动齿相配合；

其中，传动条能够在至少一个转动轮的驱动作用下进行正向或反向转动，从而使得传动条能够沿着预先设定的线性轨道进行往复移动。

在一些实施例中，可以在至少一个转动轮上设置第一芯片位4，从而带动芯片在离心半径、离心角度上进行变化。

换言之，本实施例中能够利用线性轨道的移动方式驱动批量的芯片进行位置调节。

优选地，传动条为柔性材质，如传动条为柔性链条。例如，柔性链条为由多个链条单元组成的多段式链条。这种多段式链条可以在转动轮的驱动、支撑作用下，将芯片固定在水平方向和垂直方向的特定角度，借助转动轮对芯片进行多维方向调整。

优选地，在一些实施例中，多个转动轮包括：

一个主动轮或多个主动轮，主动轮与电机相连接，从而带动传动条移动；

多个从动轮，从动轮能够辅助性地促使传动条沿既定的线性轨道进行精准地移动。并且，从动轮还可以对传动条起到支撑、引导的作用。

为了能够实现多个芯片进行批量且多变的离心位置（即离心半径或角度）调节，本实施例中采用多方向设计的传动条相组合，以在空间上进行多向转动。

优选地，在一些实施例中，至少一个传动条在所述离心盘的水平方向上设置有至少一组多向移动空间，所述一组多向移动空间包括：沿第一方向移动的第一转动区I。

优选地，在一些实施例中，所述一组多向移动空间包括：沿第二方向移动的第二转动区II。其中，第一方向与第二方向在水平面上相交。

例如，在一些实施例中，第一方向可以为离心盘的径向方向，而第二方向可以为离心盘的圆周方向。

下面以链条为例，对优选设置方案进行说明（其中，第一、第二、第三链段也可以分别被称为第一、第二、第三传动段）：

在一些实施例中，如图1所示，第一转动区I包括：沿径向方向F1（相当于第一方向）设置且相互连接的第一链段211和第二链段212，第一链段和第二链段连接处设置有第一转动轮31，且第一链段211、第二链段212通过第一转动轮31实现在水平方向上的空间转动；其中，第一链段可以沿靠近离心盘圆心的方向（相当于第一子方向）运动，第二链段沿远离圆心的方向运动（相当于第二子方向）。当然，在传动条正转、反转时，第一、第二链段的运动方向也可以随之切换。第二转动区II包括：沿圆周方向F2（相当于第二方向）设置的第三链段213，其中，所述第三链段与第二链段相连接，且连接处设置有第二转动轮32，从而使得所述传动条在水平方向的运动方向从径向方向转换为圆周方向；至少两组多向移动空间在离心盘的依次连接，进而通过多段异向设置的链段首尾相连形成多向式的轨道（相当于第一传动条）。

其中，第一转动轮、第二转动轮上均能够设置第一芯片位，因此，各个不同多向移动空间中的多个第一芯片位能够对多个芯片进行同步的离心角度调节。

本实施例中，通过多向式轨道系统的设计，能够利用单一驱动（即一个转动轮）实现批量芯片的离心位置调节。其中，轨道中多段链条的转向设计一方面是可在既定离心方向上进行离心半径调节（如多个芯片可以分布于多个第一转动区I，从而通过第一链条的转动，在多个第一转动区中进行同步的离心半径调节）；另一方面，各个不同的第一转动区I可以具有不同的调节能力，因此，当芯片设置在传动条上时，还可以灵活地被传送至不同的第一转动区中。

例如，在一些实施例中，离心盘上设置有多组多向移动空间。且各个多向移动空间中的传动条长度、运动方向也可以有所差异。

具体地，在一些实施例中，离心盘包括：第一组多向移动空间，以及第二组多向移动空间。其中，第一组多向移动空间包括：上述沿第一方向设置的第一转动区I，以及沿第二方向设置的第二转动区II。第二组多向移动空间则可以包括：沿第三方向设置的第三转动区。进一步地，所述第三转动区包括：包括沿第三方向设置的第四链段与第五链段，且第四链段、第五链段的连接处设置有第五转动轮，而第四链段、第五链段可以通过第五转动轮实现运动方向的变化。其中，第一方向为径向方向（或者，与径向平行的方向），而第三方向与径向方向相交，因此，当芯片在传动条的带动下，从第一转动区移动至第二转动区时，芯片的离心角度也将随之变化。

如图3所示，在一些实施例中，为了提高轨道的调节灵活性，其中一个第一转动区I包括：沿第一子方向设置的第二传动条22（即第二传动条和第一链段呈平行设置），所述离心盘上对应于第二传动条和第一链段之间的间隔区域设置有与第一链条相平行的第一移动位（或者说移动轨道），第一移动位上设置有能够沿第一移动位上往复移动的第三转动轮33。第三转动轮上设置有第三芯片位。并且，所述第二传动条上还设置有限位件，在第三芯片位沿移动位往复运动时，芯片位（或者说，芯片位上的芯片）的侧边与所述限位件的侧边抵接，从而在位置移动过程中，保持芯片的离心角度不变。

本实施例中，可以将其中一个传动条（如第一传动条21）设置为驱动传动条，而将另一个传动条（如第二传动条22）设置为固定传动条。

值得说明的是，当第三转动轮在设定方向上受到的传动条所施加的外部作用力（即传动条施加的驱动作用力）大于预设的作用力阈值时，则第三转动轮能够在传动条驱动下实现往复移动。其中，如果作用力阈值设置过大，可能导致线性轨道的驱动难度增大，而作用力阈值设置过小也可能干扰第三转动轮的移动精度，如容易产生打滑或松动等误差。

对此，本实施例中采用双传动条的动静协同设计，与限位件相配合，既能够在一定程度利用双传动条的模式减小驱动力度，同时在双传动条与限位板的配合作用下，也能够对芯片的离心位置、角度进行精准地控制。

在一些实施例中，限位件221可以为芯片限位板，其中，芯片限位板的两端分别通过固定件（如固定柱222）与所述第二传动条（也即第二链段）相连接。

在一些实施例中，将第一转动轮和/或第二转动轮设计为驱动轮，相应地可以将第一传动条视作为驱动传动条，而将第二传动条设置为固定传动条（即第二传动条在芯片位置调节过程中，自身并不会发生移动）。例如，第二传动条的两端可以直接通过固定件固定在转盘上。

本实施例中，芯片位与转动轮以可转动的方式相连接。或者，芯片与芯片位中间采用可转动的方式相连接。第三转动轮33优选地用作离心半径的独立调节。

在一些实施例中，为了保证链段（如第三链段）的稳定移动，还可以对应于所述第二方向在离心盘上设置链段移动位。例如，链段移动位可以为沿第二方向设置的多个转动轮，多个转动轮用于支撑所述第三链段。

可以理解的是，如图1所示，两组多向移动空间中的链段长度、方向均可以进行差异化设计，以实现多角度或多位置变化调节。例如，不同第一转动区的链段长度可以不相同。

实施例二

为更清楚地描述本实施例，同样地以链条、链段（对应为传动条、传动段）进行方案说明。

与实施例一不同的是，本实施例中的第一链条和第二链条均可以设置为驱动链条。

在一些实施例中，如图3所示，第二链条包括：首尾相连接的第四链段和第五链段，且所述第四链段设置在所述第一链段的侧边，进而为第三转动轮提供往复移动路径；当利用第一链条对多个芯片进行离心半径调节时，可以在调节结束后判断芯片的离心半径是否调节到位，若存在一个或少个芯片因故障（如转动轮打滑）未调节到位时，可以将第一链条作为固定链条（即关闭第一或第二转动轮的驱动作用），将第二链条作为驱动链条进行精度修正。

因此，如果同一时间存在大批量芯片的半径调节时，可以分别利用第一链条、第二链条的交替驱动实现粗调与细调。

本实施例中，第一链条、第二链条可以依次在驱动链条、静止的固定链条之间进行切换。值得说明的是，对于检测精度要求较高，即需要严格地设定离心半径或离心角度的检测项目而言，本实施例中的动静切换模式能够通过整体粗调与局部校准保证最终的芯片的位置调节精度。

例如，在一些实施例中，在涉及半径调节的芯片位（或者芯片）或转动轮（如第三转动轮）上可以设置位置感应装置（如位移传感器，位置传感器等等），用于感应芯片在调节过程中的实际位置或位移距离。且根据位置感应装置能够对应生成第四指令信号。

例如，在一些实施例中，所述轨道系统还包括：动静协同模块85，其包括：

信号获取单元851，被配置为用于获取第三指令信号，所述第三指令信号包括：芯片所要移动至的目标位置，或者移动至目标位置所需的移动距离；

第一驱动单元852，被配置为用于响应于所述第三指令信号驱动第一传动条（如第一链条），此时，第一传动条作为驱动传动条，而所述第二传动条保持相对静止，作为固定传动条；

验证单元853，被配置为用于当所述第一传动条结束驱动之后，获取至少一个芯片的实际位置（即离心半径），并判断所述实际位置与相对应的目标位置是否相符，若是，则向轨道系统的离心控制模块86发送启动信号，以表示芯片调节到位，可以离心；若否，则根据所述实际位置与目标位置的间距对应地生成第四指令信号；

第二驱动单元854，被配置为用于响应于第四指令信号驱动第二传动条（如第二链条），此时所述第一传动条保持相对静止。从而使得在整体调节过程中未移动到位的单个或少量芯片，通过局部细调精准移动到位。

因此，当将芯片设置在第三转动轮上时，本实施例中的调节模块能够利用动静协同驱动方案起到精准调节的作用。

优选地，在一些实施例中，第二链条的其中一段设置在离心盘上方，一段设置在离心盘的下方，进而为离心盘上方预留足够的调节空间。

优选地，在一些实施例中，限位件还可以设计为升降式，例如当需要对芯片进行角度不变，仅改变半径的调节时，可以将限位件保持在第一高度，第一高度与芯片或第一芯片位的高度相同（即限位件能够限制芯片或芯片位进行角度变化）。相反地，若需要对芯片角度进行调节时，可以限位件保持在第二高度，此时限位件与所述芯片或第一芯片位能够处于非干扰状态（或者说，非接触状态）。

例如，在一些实施例中，限位件通过固定柱固定于离心盘上，且固定柱可以为可伸缩式设计，以便于限位件的升降操作。

或者，在另一些实施例中，限位件还可以为设置在所述第二传动条的外侧，与所述第二传动条同步转动的传送带。具体地，传动带可以包裹在传动条的外侧。因此，本实施例中，在第二传动条作为驱动传动条调节第三转动轮的过程中，能够保持芯片角度不变。

实施例三

本实施例中，链条上还设置有至少一个第二芯片位6；链条可以包括：相连接的多段链条单元61，且一个第二芯片位可以分别设置在至少一个链条单元上，以便于第二芯片位、链条的灵活运动。

例如，在一些实施例中，第二芯片位6的两端可以分别固定在两个链条单元的链板上。具体地，第二芯片位的两端直接通过链条的滚子固定。

例如，在一些实施例中，第二芯片位的上方设置有用于承载芯片5的承载板。其中，芯片上设置有方向标识（如箭头），以便于辅助用户在检测过程中观察芯片的角度或位置是否移动到位。

例如，在一些实施例中，如图9所示，所述链条单元包括：第一连接板611、第二连接板612、紧固件613（例如，轴销）、滚子（图中未示出）。一组滚子（如两个）的第一端、第二端分别与两个第一连接板相连接，此时，滚子与第一连接板可组成第一链条单元（也即传动条单元）。而一组紧固件（如两个）的分别贯穿相邻内链节中的相邻滚子，且两个紧固件贯穿出滚子（以及第一链板）的两个端头与第二连接板相连接，此时第二连接板和紧固件形成第二链条单元。其中，第一和第二链条单元能够相互转动，进而使得链条能够沿设定的线性路线灵活移动。

例如，在一些实施例中，第二芯片位6可以为由第二连接板612上延伸形成的承载板。

例如，在一些实施例中，在紧固件613的外侧还可以套设有缓冲件614（如缓冲套筒），以减小链条在往复移动过程中的磨损。

在一些实施例中，相邻两个转动轮可以存在高度差，从而使得链条能够在水平、竖直方向进行同步变化。

实施例四

本实施例还提供了一种利用第一传动条（如第一链条）进行同步异向调节的轨道系统。其中，本实施例中轨道系统包括对应于第一转动区I设置的第二传动条和第三传动条。

例如，在一些实施例中，所述第二传动段沿第二子方向设置，且第一转动区还包括：沿第二子方向设置的第三传动条，所述离心盘上对应于第三传动条和第二传动段之间的间隔区域设置有第二移动位；所述第二移动位上设置有第四转动轮；

其中，当所述第一传动条在至少一个转动轮的驱动下向第三、第四转动轮提供驱动作用力时，第三、第四转动轮能够在对应的传动条作用下，沿相反方向进行往复移动。

可以理解的是，本实施例中的轨道系统还可以包括与本文其他实施例中的相同或相似部件或模块，此处不再赘述。

实施例五

针对上述任意一种多向式轨道设计，本发明还对应地提供了一种用于轨道位置调节的控制方法，所述控制方法包括步骤：

S101获取第一指令信号，且所述第一指令信号包括：目标位置（例如，芯片的目标离心半径，或者目标离心角度）；

S102获取当前轨道系统中芯片所对应的当前位置，所述当前位置包括：当前离心半径或当前离心角度；

S103根据第一指令信号和当前位置信息计算第二指令信号，所述第二指令信号包括：传动条的移动位移；

S104根据所述第二指令信号驱动电机，其中，所述电机用于驱动转动轮进行移动。

例如，本实施例中可以通过第一转动轮或第二转动轮驱动第一链条，以实现芯片的驱动。

进一步地，在一些实施例中，为了实现精准性的位置调节，本发明还能够对第一、第二传动条进行协同控制，此时芯片可以设置在第三转动轮上，其控制方法可以包括步骤：

获取第三指令信号，所述第三指令信号包括：第三转动轮所要移动至的目标位置，或者移动至目标位置所需的移动距离；

响应于所述第三指令信号驱动第一传动条（如第一链条），此时，所述第二传动条保持相对静止；

当所述第一传动条结束驱动之后，获取至少一个芯片的实际位置（即离心半径），且当所述实际位置与目标位置不符时，根据所述实际位置与目标位置的间距对应地生成第四指令信号；

响应于第四指令信号驱动第二传动条（如第二链条），此时所述第一传动条保持相对静止。从而使得在整体调节过程中未移动到位的单个或少量芯片，通过局部细调精准移动到位。

对应地，如图15所示，本实施例中还提供了一种控制系统，所述控制系统对应地包括：

第一指令输入模块81，被配置为用于获取第一指令信号，且所述第一指令信号包括：目标位置信息（例如，目标离心半径，或者目标离心角度）；

当前位置获取模块82，被配置为用于获取当前轨道系统中芯片所对应的当前位置信息，所述当前位置信息包括：当前离心半径或当前离心角度；

第二指令计算模块83，被配置为用于根据第一指令信号和当前位置信息计算第二指令信号，所述第二指令信号包括：传动条的移动位移；

驱动控制模块84，被配置为用于根据所述第二指令信号驱动电机，其中，所述电机用于驱动转动轮进行移动。

为了描述更清楚地说明本申请所解决的技术问题以及有益技术效果，下面将结合具体应用场景进行说明：

应用示例1-血小板的多级离心应用

在血小板功能检测过程中，需要分离贫血小板血浆和富血小板血浆。通常，将装载有样本液体（即血液）的检测卡在固定半径的离心机内以1000r/min 离心10 分钟，随后小心取出上层血浆，计数血小板并调至2.5×10e⁹/L。将剩余血液以3000r/min 离心20 分钟，其中，上层较为透明的液体即为贫血小板血浆。

作为一种优选示例，本申请中将离心机的初始加样半径设计为8厘米。利用电机驱动转动轮，以分别使得富血小板的检测卡a、贫血小板检测卡b沿轨道移动至达至圆心1厘米、15厘米处（即检测卡a、检测卡b可以分别设置在第一链段、第二链段的外侧，由此在同一驱动阶段下实现反向移动；或者，检测卡a、b也可以直接设置在第一链段、第二链段上），然后在3000 r/min的转速下离心十分钟，同时完成富血小板血浆和贫血小板血浆的制备。

当完成特定反应后，两者再次于转动轮驱动下，回到半径8 厘米位置，同时完成后续反应，在8厘米半径处用同一检测光路同时检测两者，消除了不同光源造成的检测差异，操纵简便，结果也更准确。

本申请为需要差速离心进行分离和流体控制的需求提供了更简单和高效的方法。

应用示例2-离心血清的多级离心

在传统的离心血清的设计中，离心分离的结构位置都位于离心盘的圆心处，特别是需要对离心分离的上清液进行处理的时候。比如全血分离，通常是去除上清液，用血浆进行后续检测。此时，在离心方向固定的情况下，需要将离心分离结构放置在靠近中心的地方，这样才能够对分离出的组分进行后续的处理。这种情况下需要比较高的转速实现血浆分离。

例如，在3000rpm 转速下，距离圆心1 厘米处离心力只有100g，距离圆心5 厘米处离心力达到1400g。在离心微流控芯片中要实现血浆的分离，通常需要5000rpm离心2分钟。通过将芯片转移到远离离心原点的方式，1000rpm或更低转速下即可完成分离。

本申请通过待离心的芯片移动至轨道上的不同位置，可以在较低转速下分别实现高离心力、低离心力离心，不但提升了离心检测项目的操作效率，同时有效降低了离心组件成本，使用低转速离心机即能实现分离（即在单个小型离心设备上，实现自动化的多级离心）。

应用示例3-全血分离装置

高粘度组分或者高浓度的颗粒组分的流动性非常低，而低流动性液体是微流控中处理的难题，需要用比较大的驱动力推动液体移动，这样在一定程度上限制了虹吸，机械力和电磁力等外力对液体的作用。

本申请通过离心半径、角度的调节，可以直接利用离心力方向、大小的控制解决低流动性液体的移动难题，并有利于利用离心位置调节快速实现检测样本的混合。

在有些情况下，离心分离后需要取沉积组分进行处理，在传统的离心微流控中，由于试剂卡的离心位置处于固定状态，因此基本无法利用离心分离沉积组织实现。比如分离全血中的红细胞，红细胞经过离心后被堆积在容器底部，液体含量低于20%，基本没有流动性。通过本申请的设计可以对试剂卡的离心角度进行一定角度的翻转（如通过轨道的高度差设计实现立体方位的调节），用离心力将红细胞移出，进行后续操作。在其它的低流动性液体中都可以用同类方法处理。

加入特定量全血1ml，经过3000rpm 离心10 分钟，血浆位于上部，400ul 血浆可以移出。剩余的血细胞是压积红细胞和少量血浆的混合物，血浆位于细胞上方，占比20%以下，基本没有流动性，常规方法难以处理。通过旋转至不同角度、半径处时，则可以用高离心力带动细胞移动，实现低流动相的移动。

可以理解的是，本实施例中的传动条能够形成稳定的线性移动即可，上述链条仅为传动条的一种优选实施方案，对于传动条的类型或结构本发明并不做限制。例如，本发明中的传动条还可以包括：拉线。

实施例六

与上述实施例不同的是，本实施例还可以采用拉线（如图10-图14）带动芯片进行位置或角度的变化。

优选地，如图10所示，离心盘1上间隔地设置有第一主动轴01、第二主动轴02，且拉线03的第一端、第二端分别与第一主动轴、第二主动轴相连接。离心盘上还设置有至少一个导向轴04，且所述拉线绕过所述导向轴并实现移动方向的转向。沿至少一个移动方向上还设置有至少一个涨紧轴05，拉线可以穿过涨紧轴，使得可以通过调节涨紧轴的位置来保证线的松紧状态。

其中，主动轴为可以卷入、卷出拉线的线轴；当第一主动轴转动时，第二主动轴处于被动放线状态；对应地，第二主动轴转动时，第一主动轴则处于被动放线状态。

其中，拉线上设置有第四芯片位，例如，芯片位的两端可以分别系在拉线上。

本实施例中，通过双主动轴、导向轴与涨紧轴的相互配合，能够对具有一定韧性的拉线进行精准地卷入长度或卷出长度的控制。

在一些实施例中，如图13、图14所示，离心盘上可以设置有第一拉线031和第二拉线032，且第一、第二拉线可以具有不同的运动方向。

在一些实施例中，如图13所示，还包括：第三主动轴06，以及第二拉线032，且所述拉线的第一端连接至第三主动轴06，拉线的第二端连接至另一个主动轴（例如，第二主动轴02）。第三主动轴和第二主动轴之间还设置有至少一个导向轴，且拉线绕过所述导向轴以实现运动方向的改变。导向轴上设置有定位件（如定位件可以为设置于导向轴上的凸起），以使得所述拉线绕过导向轴的位点通过定位件被限位在第三高度，而所述拉线的第一端、第二端可以位于第四高度。

本实施例中，通过高度的差异化设计，能够实现离心方位的立体式调节。例如，在一些实施例中，第三高度高于第四高度。

值得注意的是，针对常规的水平离心设备而言，微流控芯片上的流道通常也会沿用水平流道设计。而本实施例中的轨道系统能够在水平、竖直等多维方向上进行自动调节，这种多维轨道系统也有助于具有立体流道设计的微流控芯片的离心应用，即能够在水平、竖直上进行离心角度调节。

在一些实施例中，拉线可以为金属材质拉线，或者拉线也可以为塑料材质拉线。

可以理解的是，上述任一实施例中的传动条均可以被对应地替换为拉线，且转动轮此时也可以起到主动轴的作用（或者说，可以将转动轮设置为能够卷入、卷出拉线的线轴）。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台计算机终端(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种用于多维轨道位置调节的控制方法，其特征在于，包括步骤：

S101获取第一指令信号，且所述第一指令信号包括：芯片在轨道系统上的目标位置信息；其中，所述轨道系统包括：离心盘，设置在所述离心盘的上表面的至少一个传动条，至少一个传动条的首端、尾端相连接形成一条线性轨道，且至少一个传动条在所述离心盘的水平方向上设置有至少一组多向移动空间，所述一组多向移动空间包括：沿第一方向移动的第一转动区，以及沿第二方向移动的第二转动区，其中，第一方向与第二方向在水平方向上相交，且所述传动条在方向转换处设置有转动轮；

S102获取当前轨道系统中芯片所对应的当前位置信息，所述当前位置信息包括：当前离心半径或当前离心角度；

S103根据第一指令信号和当前位置信息计算第二指令信号，所述第二指令信号包括：传动条的移动位移；

S104根据所述第二指令信号驱动电机，其中，所述电机用于驱动转动轮进行移动。

2.一种用于多维轨道位置调节的控制系统，其特征在于，包括：

第一指令输入模块，被配置为用于获取第一指令信号，且所述第一指令信号包括：目标位置信息；芯片在轨道系统上的目标位置信息；其中，所述轨道系统包括：离心盘，设置在所述离心盘的上表面的至少一个传动条，至少一个传动条的首端、尾端相连接形成一条线性轨道，且至少一个传动条在所述离心盘的水平方向上设置有至少一组多向移动空间，所述一组多向移动空间包括：沿第一方向移动的第一转动区，以及沿第二方向移动的第二转动区，其中，第一方向与第二方向在水平方向上相交，且所述传动条在方向转换处设置有转动轮；

当前位置获取模块，被配置为用于获取当前轨道系统中芯片所对应的当前位置信息，所述当前位置信息包括：当前离心半径或当前离心角度；

第二指令计算模块，被配置为用于根据第一指令信号和当前位置信息计算第二指令信号，所述第二指令信号包括：传动条的移动位移；

驱动控制模块，被配置为用于根据所述第二指令信号驱动电机，其中，所述电机用于驱动转动轮进行移动。

3.一种轨道系统，其特征在于，包括：

离心盘；

设置在所述离心盘的上表面的至少一个传动条，至少一个传动条的首端、尾端相连接形成线性轨道；

多个转动轮，传动条能够在至少一个转动轮的驱动作用下进行正向或反向转动；

其中，至少一个传动条包括：第一传动条，所述第一传动条在所述离心盘上设置有至少一组多向移动空间，所述一组多向移动空间包括：沿第一方向移动的第一转动区（I），以及沿第二方向移动的第二转动区（II），其中，第一方向与第二方向相交；

第一转动区包括：沿第一方向设置且相互连接的第一传动段和第二传动段，第一传动段和第二传动段连接处设置有第一转动轮，且第一传动段、第二传动段通过第一转动轮实现传动方向的转变；

第二转动区包括：沿第二方向设置的第三传动段，其中，所述第三传动段与第二传动段相连接，且对应连接处设置有第二转动轮，从而使得所述传动条的传动方向从第一方向转换为第二方向；至少一组多向移动空间在离心盘上相连接，进而通过多段异向设置的传动段首尾相连形成多向式的轨道；其中，至少一个转动轮上设置有芯片位，或者，所述传动条上设置有芯片位，所述芯片位用于承载芯片。

4.根据权利要求3所述的一种轨道系统，其特征在于，所述传动条包括：相连接的多段传动条单元，所述第一传动段沿第一子方向设置，且第一转动区还包括：沿第一子方向设置的第二传动条，所述离心盘上对应于第二传动条和第一传动段之间的间隔区域设置有第一移动位，第一移动位上设置有能够沿第一移动位上往复移动的第三转动轮；

其中，当至少一个传动条在至少一个转动轮的驱动下向第三转动轮提供驱动作用力时，则所述第三转动轮在所述第一传动段、所述第二传动条的双向作用下，沿第一移动位进行往复移动。

5.根据权利要求4所述的一种轨道系统，其特征在于，所述第三转动轮上设置有第三芯片位，所述第二传动条上还对应地设置有限位件，所述限位件的侧边能够与所述第三芯片位的侧边，或者第三芯片位上芯片的侧边进行抵接；

其中，当所述第三转动轮在至少一个传动条作用下，沿所述第一移动位往复移动时，所述第三芯片位的离心角度保持不变。

6.根据权利要求4或5所述的一种轨道系统，其特征在于，所述轨道系统还包括：调节模块，且所述调节模块包括：

信号获取单元，被配置为用于获取第三指令信号，所述第三指令信号包括：目标位置，或者芯片移动至目标位置所需的移动距离；

第一驱动单元，被配置为用于响应于所述第三指令信号驱动所述第一传动条，此时，所述第一传动条作为驱动链条，所述第二传动条保持相对静止作为固定链条；

验证单元，被配置为用于当所述第一传动条结束驱动之后，获取至少一个芯片的实际位置，并判断所述实际位置与相对应的目标位置是否相符，若是，则向轨道系统的离心控制模块发送启动信号；若否，则根据所述实际位置与目标位置的间距对应地生成第四指令信号，所述第四指令信号包括：将所述芯片移动至目标位置所需的修正距离；

第二驱动单元，被配置为用于响应于所述第四指令信号驱动对应的第二传动条，此时所述第一传动条被切换为固定链条，而所述第二传动条被切换为驱动链条。

7.根据权利要求4所述的一种轨道系统，其特征在于，所述第二传动段沿第二子方向设置，且第一转动区还包括：沿第二子方向设置的第三传动条，所述离心盘上对应于第三传动条和第二传动段之间的间隔区域设置有第二移动位；所述第二移动位上设置有第四转动轮；

其中，当所述第一传动条在至少一个第一转动轮的驱动下向第三、第四转动轮提供驱动作用力时，第三、第四转动轮能够在对应的传动段作用下，沿相反方向进行移动。

8.根据权利要求3所述的一种轨道系统，其特征在于，至少一个第一转动轮上设置有第一芯片位。

9.根据权利要求3所述的一种轨道系统，其特征在于，所述第一传动条包括：相连接的多段传动条单元，所述第一传动条上还设置有至少一个第二芯片位，所述第二芯片位的两端分别固定在两个传动条单元的连接板上，两个传动条单元以可相对转动的方式连接；其中，当所述第一传动条在至少一个转动轮的驱动下进行移动时，所述第二芯片位能够在转动区内进行往复移动，或者所述第二芯片位能够在各个转动区内进行移动。

10.一种轨道系统，其特征在于，包括：

离心盘；

设置在所述离心盘的上表面的至少一个传动条，且所述传动条为拉线；

离心盘上间隔地设置有第一主动轴和第二主动轴，且所述拉线的第一端、第二端分别与第一、第二主动轴相连接；其中，第一、第二主动轴能够卷入、卷出拉线，所述拉线上设置有至少一个第四芯片位，所述第四芯片位用于承载芯片；

所述离心盘上还设置有导向轴，所述导向轴与主动轴之间还设置有至少一个涨紧轴，其中，所述拉线穿过所述涨紧轴，从而在所述涨紧轴的作用下调节拉线的松紧状态，且所述拉线绕过所述导向轴，以通过所述导向轴实现空间上的方位转变；

其中，当第一主动轴转动时，第二主动轴处于被动放线状态；对应地，第二主动轴转动时，第一主动轴则处于被动放线状态。