CN117723770A - 多轴联动液体运输装置及运输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及样本检测技术领域，尤其涉及一种多轴联动液体运输装置及运输方法。包括移液装置，移液装置包括X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构、旋转机构和定量取液装置，X轴移动机构带动Y轴移动机构沿X轴方向移动，Y轴移动机构带动旋转机构沿Y轴方向移动，旋转机构带动Z轴移动机构沿X轴转动，Z轴移动机构带动定量取液装置沿Z轴方向移动，定量取液装置底部设置tip头，tip头与定量取液装置可拆卸设置。本发明通过四轴联动自动化运输装置对待检测液体样本和液体试剂进行定量的移取、混匀和多角度自由加液，实现简化检测模块结构、缩减后续检测动作时间、提高检测平台适用范围的目的。
Description
技术领域
本发明涉及样本检测技术领域，尤其涉及一种多轴联动液体运输装置及运输方法。
背景技术
将待检测液体样本进行定量的抽取，移动到目的位置后，进行定量的加液，称之为移液，目前传统的移液方式是临床人员移液即手动移液，移液效率低，且存在操作手法不一致导致移液精度不高的问题，从而使得检测结果存在较大偏差。
目前市面上的自动化移液装置采取二轴或三轴结构，移液后，液体杯托需要移动到待检测Z轴位置，移动过程影响了检测的完整性，导致前期样本和试剂反应过程无法被检测到，且液体杯托移动前后存在位置偏差，导致检测精度降低。如中国专利（CN110488031A）公开了一种全自动血栓弹力图仪及其tip机构，包括传送装置、tip组件、控制装置；其中，传送装置用于按照预设路径控制安装板在各个工位之间移动，传送装置与安装板相连；tip组件包括升降机构，升降机构的固定端与安装板固定，升降机构的活动端与托架固定；托架的下部设有tip安装块、上部设有管夹，tip安装块设有用于插接tip的tip连接头，管夹夹持固定有吸管，吸管一端用于与tip连接头上的tip密封连接、另一端连接有柱塞泵。本发明提供的tip机构能够替代人工进行血样和试剂的抽取，并将样品放置在上样杯中，因此减少了操作人员的劳动量，提高了工作效率。
上述专利存在的问题是：无法实现多角度快速加液的功能，加液后液体二次运输影响了检测的时效性，运输期间试剂和样本的反应过程无法被检测到；该技术要求后续检测模块需要进行加液前后的移出、移入的重复定位，该重复定位的位置误差将会影响检测的精度；轨道在底部，稳定性差；该技术受结构限制无法实现测试杯的移动，需要额外的机构实现。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种多轴联动液体运输装置及运输方法，通过四轴联动自动化运输装置对待检测液体样本和液体试剂进行定量的移取、混匀和多角度自由加液，实现简化检测模块结构、缩减后续检测动作时间、提高检测平台适用范围的目的。
本发明提供了一种多轴联动液体运输装置，包括移液装置，移液装置包括X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构、旋转机构和定量取液装置，X轴移动机构带动Y轴移动机构沿X轴方向移动，Y轴移动机构带动旋转机构沿Y轴方向移动，旋转机构带动Z轴移动机构沿竖直方向转动，Z轴移动机构带动定量取液装置沿Z轴方向移动，定量取液装置底部设置tip头，tip头与定量取液装置可拆卸设置。
X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构和旋转机构实现了定量取液装置的X、Y和Z方向的移动以及定量取液装置的旋转，实现了定量取液装置任一位置和角度的调整。
所述的X轴移动机构包括第一动力装置和平行设置的两个第一导轨，第一导轨上设置第一滑块，Y轴移动机构置于两个第一导轨之间，并通过第一滑块与第一导轨滑动连接，第一动力装置为Y轴移动机构的移动提供动力。
所述的Y轴移动机构包括第二动力装置和第二导轨，第二导轨置于两个第一导轨之间并与第一导轨垂直设置，第二导轨上设置第二滑块，旋转机构通过第二滑块与第二导轨滑动连接，第二动力装置为旋转机构的移动提供动力。第二导轨置于两个第一导轨之间，增加了第二导轨的稳定性。
所述的旋转机构包括旋转平台、旋转电机和连接板，旋转电机通过连接板与第二滑块固接，旋转电机带动旋转平台沿竖直方向上转动，Z轴移动机构与旋转平台联接。
所述的Z轴移动机构包括第三动力装置和第三导轨，第三导轨与第一导轨和第二导轨垂直设置，第三动力装置和第三导轨均与旋转平台固接，第三导轨上设置第三滑块，定量取液装置通过第三滑块与第三导轨滑动连接，第三动力装置为定量取液装置的上下移动提供动力。
所述的定量取液装置底部对应tip头设置拆卸柱。拆卸柱可实现tip头的自动拆卸，提高自动化程度，提高工作效率。
所述的还包括测试杯移动装置，测试杯移动装置包括第四动力装置、第四导轨和测试杯托架，第四导轨置于两个第一导轨之间并与第一导轨垂直设置，第一导轨上设置第五滑块，第四导轨通过第五滑块与第一导轨滑动连接，测试杯托架上安装测试杯，第四导轨上设置第四滑块，测试杯托架通过第四滑块与第四导轨滑动连接，第四动力装置为测试杯托架的移动提供动力，测试杯托架可上下移动。第四导轨置于两个第一导轨之间，利用了第一导轨实现了测试杯托架沿X轴方向的移动，没有额外添加新的结构，充分利用现有结构实现测试杯托架的移动，测试杯移动装置还包括第五动力装置，第五动力装置为第四导轨沿X轴方向移动提供动力。
一种多轴联动液体运输方法，包括
S1、测试杯的拾取和放置；测试杯移动装置将测试杯从耗材区取出并运送至检测模块内的测试杯杯托上；
S2、液体样本、试剂A和试剂B的混合；先将液体样本和试剂A混合，然后将混合液和试剂B混合。
S3、检测；移动定量取液装置复位，测试杯移动装置复位，检测装置开始检测；
S4、测试杯的丢弃。检测装置检测完成后，检测装置将测试杯杯盖推下，测试杯移动装置将测试杯移出并丢弃到废弃盒内。
所述的在步骤S1中，测试杯移动装置将测试杯从耗材区取出并运送至检测模块内的测试杯杯托上，然后将测试杯杯盖安装到检测模块内的悬针上。测试杯杯盖可以将需要丢弃的测试杯盖住，防止测试杯内液体在丢弃过程中或者丢弃后洒出，避免污染环境。
所述的在步骤S2中，移动定量取液装置到耗材区，安装tip头，移动到液体样本处吸取液体样本，将液体样本移动并置入孔板内，更换tip头，移取试剂A到孔板内，更换tip头，移取试剂B到测试杯内，更换tip头，将孔板内混合试剂移置测试杯内。先将试剂A和液体样本混合，反应一定时间，在反应过程中将试剂B移至测试杯内，实现了检测的连贯性，避免时间的浪费。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明通过设置X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构和旋转机构实现了定量取液装置的X、Y和Z方向的移动以及定量取液装置的旋转，实现了定量取液装置任一位置和角度的调整。
2、测试杯移动装置包括第四动力装置、第四导轨和测试杯托架，第四导轨置于两个第一导轨之间并与第一导轨垂直设置，第一导轨上设置第五滑块，第四导轨通过第五滑块与第一导轨滑动连接，测试杯托架上安装测试杯，第四导轨上设置第四滑块，测试杯托架通过第四滑块与第四导轨滑动连接，第四动力装置为测试杯托架的移动提供动力，测试杯托架可上下移动。第四导轨置于两个第一导轨之间，利用了第一导轨实现了测试杯托架沿X轴方向的移动，没有额外添加新的结构，充分利用现有结构实现测试杯托架的移动，测试杯移动装置还包括第五动力装置，第五动力装置为第四导轨沿X轴方向移动提供动力。
3、移动定量取液装置到耗材区，安装tip头，移动到液体样本处吸取液体样本，将液体样本移动并置入孔板内，更换tip头，移取试剂A到孔板内，更换tip头，移取试剂B到测试杯内，更换tip头，将孔板内混合试剂移置测试杯内。先将试剂A和液体样本混合，反应一定时间，在反应过程中将试剂B移至测试杯内，实现了检测的连贯性，避免时间的浪费。
附图说明
图1为本发明的立体图一的结构示意图；
图2为本发明的立体图二的结构示意图；
图3为旋转机构和定量取液装置的立体结构示意图；
图4为定量取液装置的主视结构示意图；
图5为本发明的工作状态结构示意图。
图中：1、X轴移动机构；1.1、第一导轨；1.2、第二板；1.3、第一板；1.4、第一侧板；1.5、第一电机；1.6、第一同步带；1.7、第二侧板；2、Y轴移动机构；2.1、第二电机；2.2、第二导轨；2.3、第二同步带；2.4、第三板；3、旋转机构；3.1、旋转电机；3.2、连接板；3.3、旋转平台；4、定量取液装置；4.1、微型进样器；4.2、连接件；4.3、电路板；4.4、取液电机；4.5、连接柱；5、测试杯移动装置；5.1、第五电机；5.2、第五同步带；5.3、第四电机；5.4、第四同步带；5.5、测试杯托架；6、拆卸柱；7、Z轴移动机构；7.1、丝杠电机；7.2、连接块；7.3、第三导轨；7.4、第一丝杠；8、tip头；9、测试杯；10、测试杯耗材区；11、试管架；12、样本管；13、tip头耗材区；14、孔板；15、废弃盒；16、试剂B；17、试剂A；18、杯托；19、检测模块。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述：
实施例1
如图1-图4所示，本发明所述的一种多轴联动液体运输装置，包括移液装置和测试杯移动装置5，移液装置包括X轴移动机构1、Y轴移动机构2、Z轴移动机构7、旋转机构3和定量取液装置4，X轴移动机构1带动Y轴移动机构2沿X轴方向移动，Y轴移动机构2带动旋转机构3沿Y轴方向移动，旋转机构3带动Z轴移动机构7沿X轴转动，Z轴移动机构7带动定量取液装置4沿Z轴方向移动，定量取液装置4底部设置tip头8，tip头8与定量取液装置4可拆卸设置。
如图2所示，X轴移动机构1包括第一动力装置和平行设置的两个第一导轨1.1，第一导轨1.1上设置第一滑块，Y轴移动机构2置于两个第一导轨1.1之间，并通过第一滑块与第一导轨1.1滑动连接，第一动力装置为Y轴移动机构2的移动提供动力。
两个第一导轨1.1分别置于第一板1.3和第二板1.2上，第一板1.3和第二板1.2通过第一侧板1.4和第二侧板1.7连接，第一动力装置包括第一电机1.5和第一同步带1.6，第一电机1.5输出端与同步带联接，Y轴移动机构2与第一同步带1.6固接，Y轴移动机构2随第一同步带1.6沿X轴方向移动，第一电机1.5通过第一固定板与第一板1.3固定。
如图2所示，Y轴移动机构2包括第二动力装置和第二导轨2.2，第二导轨2.2置于两个第一导轨1.1之间并与第一导轨1.1垂直设置，第二导轨2.2上设置第二滑块，旋转机构3通过第二滑块与第二导轨2.2滑动连接，第二动力装置为旋转机构3的移动提供动力。第二导轨2.2置于第三板2.4上，第三板2.4向外延伸与第一滑块和第一同步带1.6固接，使第二导轨2.2随第一同步带1.6沿X轴方向移动。第二动力装置包括第二电机2.1和第二同步带2.3，第二电机2.1输出端与第二同步带2.3联接，旋转机构3与第二同步带2.3固接，旋转机构3随第二同步带2.3沿Y轴方向移动，第二电机2.1与第三板2.4固接。
如图3所示，旋转机构3包括旋转平台3.3、旋转电机3.1和连接板3.2，旋转电机3.1通过连接板3.2与第二滑块固接，旋转电机3.1带动旋转平台3.3沿X轴转动，Z轴移动机构7与旋转平台3.3联接。连接板3.2向外延伸与第二同步带2.3固接，使旋转机构3随第二同步带2.3沿Y轴方向移动。
如图1所示，Z轴移动机构7包括第三动力装置和第三导轨7.3，第三导轨7.3与第一导轨1.1和第二导轨2.2垂直设置，第三动力装置和第三导轨7.3均与旋转平台3.3固接，第三导轨7.3上设置第三滑块，定量取液装置4通过第三滑块与第三导轨7.3滑动连接，第三动力装置为定量取液装置4的上下移动提供动力。第三动力装置包括第一丝杠7.4、丝杠电机7.1和套接在第一丝杠7.4外周的连接块7.2，丝杠电机7.1输出端与第一丝杠7.4联接，定量取液装置4与连接块7.2固接，并随连接块7.2上下移动，
如图4所示，定量取液装置4包括取液电机4.4、连接件4.2、微型进样器4.1和电路板4.3，取液电机4.4与微型进样器4.1通过连接件7.2连接，通过控制取液电机4.4的转动量，控制微型进样器4.1的移液量。微型进样器4.1底部设置拆卸柱6，拆卸柱6下方设置连接柱4.5，tip头8通过连接柱4.5安装在拆卸柱6上，拆卸柱6可将tip头8从定量取液装置4上退下。一次性tip头8可有效避免重复使用移液针冲洗不彻底和液体残留带来的携带污染率问题。
测试杯移动装置5包括第四动力装置、第四导轨和测试杯托架5.5，第四导轨置于两个第一导轨1.1之间并与第一导轨1.1垂直设置，第一导轨1.1上设置第五滑块，第四导轨通过第五滑块与第一导轨1.1滑动连接，测试杯托架5.5呈L形设置，测试杯托架5.5底部用于安装测试杯9，第四导轨上设置第四滑块，测试杯托架5.5通过第四滑块与第四导轨滑动连接，第四动力装置为测试杯托架5.5的移动提供动力，测试杯托架5.5可上下移动，测试杯移动装置5还包括第五动力装置，第五动力装置为第四导轨沿X轴方向移动提供动力。第四导轨沿X轴方向的移动与第二导轨2.2沿X轴方向的移动采用两套动力装置，相互独立，可实现同时运动，提高工作效率。
如图1所示，第四动力装置包括第四电机5.3和第四同步带5.4，第四电机5.3输出端与第四同步带5.4联接，测试杯托架5.5与第四同步带5.4固接，随第四同步带5.4的移动而移动。第五动力装置包括第五电机5.1和第五同步带5.2，第五电机5.1输出端与第五同步带5.2联接，第五电机5.1通过第五固定板与第一板1.3固定。第一板1.3两端设置第一限位柱，用于限制第二导轨2.2与第四导轨移动距离，避免超出第一导轨1.1行程。第一板1.3上对应第一滑块设置第一光电开关，用于第一滑块零位检测，第一板1.3上对应第五滑块设置第二光电开关，用于第五滑块零位检测，第五滑块上对应第一滑块设置橡胶板，防止测试杯移动装置5与Y轴移动机构2发生碰撞，第三板2.4上对应第二滑块设置第二限位柱，用于限制旋转机构3的移动距离，第三板2.4上对应第二滑块设置第三光电开关，用于第二滑块零位检测，旋转平台3.3上对应Z轴移动机构7设置第四光电开关，用于Z轴移动机构7零位检测。
本发明所述的一种多轴联动液体运输方法，如图5所示，包括
S1、测试杯9的拾取和放置；在第四动力装置和第五动力装置的作用下，将测试杯托架5.5插入测试杯耗材区10的测试杯9上，测试杯托架5.5上升，上升到预设高度后，移动到检测模块19中的杯托18上方，并下降一定高度，将测试杯9置入杯托18内，将测试杯托架5.5抽出，测试杯9顺势留到杯托18内，完成测试杯9的放置。
S2、液体样本、试剂A17和试剂B16的混合；先将液体样本和试剂A17混合，然后将混合液和试剂B16混合。
S3、检测；移动定量取液装置4复位，测试杯移动装置5复位，检测装置开始检测；
S4、测试杯9的丢弃。检测装置检测完成后，检测装置将测试杯9杯盖推下，测试杯移动装置5将测试杯9移出并丢弃到废弃盒15内。
在步骤S1中，测试杯移动装置5将测试杯9从测试杯耗材区10取出并运送至检测模块19中的杯托18上，然后将测试杯9杯盖安装到检测模块19内的悬针上。测试杯9杯盖可以将需要丢弃的测试杯9盖住，防止测试杯9内液体在丢弃过程中或者丢弃后洒出，避免污染环境。
在步骤S2中，定量取液装置4移动到Tip头耗材区13，定量取液装置4下降，与tip头8连接，tip头8转移到试管架11相应样本管12上方，下降，将tip头8插入到样本管12液体液面以下一段距离，定量取液装置4吸取样本，吸取样本期间Z轴移动机构7可持续下降高度，保持tip头8维持在液体试剂的液面下方。
定量取液装置4上升高度脱离样本管12，移动将样本置入孔板14内，移动定量取液装置4到废弃盒15上方，丢弃tip头8。
定量取液装置4再次移动到tip头耗材区13，安装tip头8，移动到试剂A17处,吸取试剂A17到孔板14内，且通过多次抽吸混匀，之后静置一段时间待样本和试剂A17反应。期间，更换tip头8，移动到试剂B16，吸取试剂B16，将试剂B16加入到检测模块19上安装好的测试杯9内。再次更换tip头8，移取反应好的混合试剂到检测模块19上加好试剂B16的测试杯9内。
本发明中对结构的方向以及相对位置关系的描述，如前后左右上下的描述，不构成对本发明的限制，仅为描述方便。
Claims (10)
1.一种多轴联动液体运输装置，其特征在于，包括移液装置，移液装置包括X轴移动机构(1)、Y轴移动机构(2)、Z轴移动机构(7)、旋转机构(3)和定量取液装置(4)，X轴移动机构(1)带动Y轴移动机构(2)沿X轴方向移动，Y轴移动机构(2)带动旋转机构(3)沿Y轴方向移动，旋转机构(3)带动Z轴移动机构(7)沿X轴转动，Z轴移动机构(7)带动定量取液装置(4)沿Z轴方向移动，定量取液装置(4)底部设置tip头(8)，tip头(8)与定量取液装置(4)可拆卸设置。
2.根据权利要求1所述的多轴联动液体运输装置，其特征在于，X轴移动机构(1)包括第一动力装置和平行设置的两个第一导轨(1.1)，第一导轨(1.1)上设置第一滑块，Y轴移动机构(2)置于两个第一导轨(1.1)之间，并通过第一滑块与第一导轨(1.1)滑动连接，第一动力装置为Y轴移动机构(2)的移动提供动力。
3.根据权利要求2所述的多轴联动液体运输装置，其特征在于，Y轴移动机构(2)包括第二动力装置和第二导轨(2.2)，第二导轨(2.2)置于两个第一导轨(1.1)之间并与第一导轨(1.1)垂直设置，第二导轨(2.2)上设置第二滑块，旋转机构(3)通过第二滑块与第二导轨(2.2)滑动连接，第二动力装置为旋转机构(3)的移动提供动力。
4.根据权利要求3所述的多轴联动液体运输装置，其特征在于，旋转机构(3)包括旋转平台(3.3)、旋转电机(3.1)和连接板(3.2)，旋转电机(3.1)通过连接板(3.2)与第二滑块固接，旋转电机(3.1)带动旋转平台(3.3)沿X轴转动，Z轴移动机构(7)与旋转平台(3.3)联接。
5.根据权利要求4所述的多轴联动液体运输装置，其特征在于，Z轴移动机构(7)包括第三动力装置和第三导轨(7.3)，第三导轨(7.3)与第一导轨(1.1)和第二导轨(2.2)垂直设置，第三动力装置和第三导轨(7.3)均与旋转平台(3.3)固接，第三导轨(7.3)上设置第三滑块，定量取液装置(4)通过第三滑块与第三导轨(7.3)滑动连接，第三动力装置为定量取液装置(4)的上下移动提供动力。
6.根据权利要求1所述的多轴联动液体运输装置，其特征在于，定量取液装置(4)底部对应tip头(8)设置拆卸柱(6)。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的多轴联动液体运输装置，其特征在于，还包括测试杯移动装置(5)，测试杯移动装置(5)包括第四动力装置、第四导轨和测试杯托架(5.5)，第四导轨置于两个第一导轨(1.1)之间并与第一导轨(1.1)垂直设置，第一导轨(1.1)上设置第五滑块，第四导轨通过第五滑块与第一导轨(1.1)滑动连接，测试杯托架(5.5)上安装测试杯(9)，第四导轨上设置第四滑块，测试杯托架(5.5)通过第四滑块与第四导轨滑动连接，第四动力装置为测试杯托架(5.5)的移动提供动力，测试杯托架(5.5)可上下移动，还包括第五动力装置，第五动力装置为第四导轨沿X轴方向移动提供动力。
8.一种多轴联动液体运输方法，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的多轴联动液体运输装置，
S1、测试杯(9)的拾取和放置；
S2、液体样本、试剂A(17)和试剂B(16)的混合；
S3、检测；
S4、测试杯(9)的丢弃。
9.根据权利要求8所述的多轴联动液体运输方法，其特征在于，在步骤S1中，测试杯移动装置(5)将测试杯(9)从耗材区取出并运送至检测模块(19)内的测试杯杯托(18)上，然后将测试杯(9)杯盖安装到检测模块(19)内的悬针上。
10.根据权利要求8所述的多轴联动液体运输方法，其特征在于，在步骤S2中，移动定量取液装置(4)到耗材区，安装tip头(8)，移动到液体样本处吸取液体样本，将液体样本移动并置入孔板(14)内，更换tip头(8)，移取试剂A(17)到孔板(14)内，更换tip头(8)，移取试剂B(16)到测试杯(9)内，更换tip头(8)，将孔板(14)内混合试剂移置测试杯(9)内。
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- 2024-02-06 CN CN202410167203.3A patent/CN117723770B/zh active Active
Patent Citations (5)
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