CN117821212A - 一种体液中细胞分离获取装置及其操作方法 - Google Patents

一种体液中细胞分离获取装置及其操作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种体液中细胞分离获取装置，其包括固定在机架上的耗材预置模块、磁力工作站模块、混匀孵育模块、离心机模块、多自由度集成运动臂模块、紫外消杀装置、流体管路模块及控制模块，控制模块包括硬件控制模块以及操作系统。本发明还提供根据上述的装置进行体液中细胞分离获取的方法。本发明的体液中细胞分离获取装置，将实验过程所需的工作模块集成在一个装置中，并通过多自由度集成运动臂模块实现物料在各个实验工位之间的移动，通过控制模块实现全过程的自动化实验过程；完全替换人的手工操作方法，所有的操作细节一致性高，更能提升实验结果的稳定性，减少因人的手工操作带来的操作失误等不稳定因素，工作效率高。

Description

一种体液中细胞分离获取装置及其操作方法
技术领域
本发明涉及生物医药技术领域，尤其涉及一种体液中细胞分离获取装置及其操作方法。
背景技术
为了检测细胞的情况，了解一些身体健康信息，通过需要抽取人体血液进行检测，而为了更精准了解细胞各项信息，一般需要对细胞进行分离，现有的细胞分离工作通常是由人手进行操作，在操作过程中需要利用试管、离心管以及装有磁珠溶液的磁珠管对血液样本添加缓冲液、磁珠溶液等，需进行混匀、孵育、进行离心、磁分离移液等操作。而人手工操作存在很大的不稳定性，在操作过程中很可能由于操作失误导致细胞分离的效果达不到标准，最终影响细胞的分离效果，进一步影响实验结果。同时上述一整套的实验流程周期较长，高达2小时左右；耗时较长、效率低。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种体液中细胞分离获取装置，集成有多个工作模块并配置控制模块，可以实现全流程自动化操作，避免人工操作复杂容易操作失误的问题，提高工作效率。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种体液中细胞分离获取装置，其包括固定在机架上的耗材预置模块、磁力工作站模块、混匀孵育模块、离心机模块、多自由度集成运动臂模块、清洗站、紫外消杀装置、流体管路模块以及控制模块，所述的控制模块包括硬件控制模块以及操作系统；其中，离心机模块设置在机架内部的一侧，耗材预置模块、磁力工作站模块、混匀孵育模块设置在机架内部的另一侧；多自由度集成运动臂模块通过机架连接固定，安装在设备的顶部；其中，
所述的耗材预置模块包括底板、底端固定在底板两侧的支撑板、支撑板的顶端固定连接有安装板；旋转电机与支撑板固定，安装板上设有多个供一次性吸头放置并定位的开孔以及供装有磁珠悬液的离心管和预装有CS3溶液的离心管放置并定位的开孔；旋转电机通过联轴器、转轴与转动架相连接并向转动架提供旋转的驱动力；磁铁安装在转动架的预置连接位置上，在旋转电机的驱动下，带动磁铁的磁场对装有磁珠悬液的离心管起磁吸的作用，对磁珠悬液进行磁分离；
所述的磁力工作站模块上设有供离心管放置的预置孔；
所述的混匀孵育模块包括底板、与底板连接定位的支撑架以及与支撑架连接定位的混匀台；混匀电机安装在支撑架的中部下方；混匀电机的输出轴连接驱动轮，驱动轮呈轴线不对称的偏心状态；驱动轮通过轴承与混匀台连接固定，混匀台上设有均热板、管架以及与管架固定的定位板，定位板与管架间隔有一段距离；混匀台与支撑架的接触面之间设有减震结构，管架上设有多个供试剂管插入的工位；试剂管插入管架上的工位中，当需要将试剂混合均匀时，启动混匀电机，通过周期性的偏心运动晃动试剂管中的液体将试剂混匀；
所述的离心机模块包括由离心机以及固定在离心机中的摇篮，待离心的离心管置于摇篮的定位孔中；
所述的多自由度集成运动臂模块包括设置在Y向与机架的左右两侧固定的一对Y轴主臂，与Y轴主臂固定、设置在X向的固定板；两个Y轴主臂上设有第一直线导轨，X轴主臂的两端架设在第一直线导轨上，可以沿着第一直线导轨在Y向滑动；所述X轴主臂的一端安装固定有驱动电机，驱动电机连接有传动机构，传动机构与移液模块连接，X轴主臂上从左到右设置有第二直线导轨，驱动电机驱动传动机构带动移液模块在第二直线导轨滑动；在一个Y轴主臂的一端设置有驱动电机，驱动电机与传动机构连接，传动机构与X轴主臂连接，在驱动电机的驱动下带动X轴主臂连同与其固定连接的移液模块在第一直线导轨上来回移动；
所述的移液模块包括与X轴主臂连接固定的固定板，其上固定有第一移液电机、第二移液电机以及自动抓取驱动电机，第一移液电机、第二移液电机的下方分别安装有第一连接块、第二连接块，第一连接块、第二连接块在第一移液电机、第二移液电机的驱动下可以分别沿着Z向的直线导轨上下移动；第一连接块上安装有多功能吸头适配器，一次性吸头的端部套设在多功能吸头适配器上，多功能吸头适配器上设置有L型管接头；第二连接块上安装有移液针；自动抓取驱动电机与自动化抓手模块连接固定，可以带动自动化抓手模块沿直线导轨上下移动，自动化抓手模块连接有抓取离心管的机械手指。
优选的，所述的耗材预置模块中，包括与支撑板固定的第一定位块及第二定位块，装有磁珠悬液的离心管和预装有CS3溶液的离心管从安装板上的开孔插入并分别放置在第一定位块和第二定位块预设的开孔里，由第一定位块和第二定位块提供垂直方向的支撑。
再优选的，所述的耗材预置模块中，电机支架与支撑板固定，旋转电机固定在电机支架上。
再优选的，所述的混匀孵育模块中，底板与支撑架通过定位块连接固定，定位块的底部的凸出部分嵌入底板预置的开孔内；定位块具有台阶结构设置于支撑架的阶梯型孔槽内，其顶部通过螺钉与一对磁铁中的一个极性的磁铁固定，另一个极性的磁铁与销轴固定，销轴的一轴部向上延伸，端部嵌入到混匀台底部预设的凹槽中，使支撑架与混匀台定位。
再优选的，所述的混匀孵育模块中，在支撑架的预置销轴孔内，设置有垫片，垫片上放置有滚动体，滚动体的上端置入混匀台底部预设的凹槽内。
再优选的，所述的混匀孵育模块中，所述的减震结构包括设置在混匀台与支撑架的接触面之间的有减震块、减震胶，所述的减震块、减震胶设置在支撑架预置的销轴上；且所述的减震结构在支撑架的不同位置设有多个。
再优选的，所述的混匀孵育模块中，均热板设置在混匀台底部中间的预设凹槽内，均热板通过硬件电路与温度保护开关及温度传感器相连接。
再优选的，所述的多自由度集成运动臂模块中，所述X轴主臂上的传动机构包括在驱动电机的输出轴上安装的主动轮，在X轴主臂的另一端安装的从动轮，主动轮和从动轮上设置有同步带；在从动轮处设置有皮带张紧板；所述的Y轴主臂的一端设置有与驱动电机连接的主动轮，在Y轴主臂的另一端设置有从动轮，同步带设在主动轮和从动轮上，在从动轮处设置张紧板。
再优选的，所述的多自由度集成运动臂模块中，在所述的一侧的Y轴主臂上固定有Y拖链支撑板，其上设置有第一拖链；在X轴主臂设有第二拖链。
根据上述的体液中细胞分离获取装置，本发明的体液中细胞分离获取操作过程如下：
步骤一、准备阶段，用户先将实验需要的耗材放置到设备中预置的特定位置上；耗材包括一次性5mL吸头、装有磁珠混悬液的5ml离心管、装有试剂组分C的50mL离心管、15mL离心管、含有待检样本的50ml离心管、空置的50ml离心管；利用紫外消杀装置将需要使用的各种试剂管、装置内部进行消杀；
步骤二、准备工作完成后，关闭装置的舱门、操作用户交互界面的显示屏，启动程序自动运行实验流程，具体如下：
1、在装有待检样本的50ml离心管中，通过多自由度集成运动臂模块，在装载5ml吸头后，加注缓冲液CS1，在混匀孵育模块的操作下，完成充分混匀和孵育；然后自动化抓手模块移动到上述50ml离心管上方，进行抓取并转移到离心机模块中，进行预定时间的相对离心力作用；完成离心操作后，将50ml离心管抓取并转移到原来的位置，然后通过移液针进行弃上清液操作；
2、通过多自由度集成运动臂模块，在装载5ml吸头后，加注缓冲液CS2，在混匀孵育模块的操作下，完成充分混匀和孵育；然后自动化抓手模块移动到上述50ml离心管上方，进行抓取，并转移到离心机中，进行预定时间的相对离心力作用；完成离心操作后，将50ml离心管抓取并转移到原来的位置，然后通过移液针进行弃上清液操作；再次用多自由度集成运动臂模块的5ml一次性吸头模块，加注缓冲液CS1；
3、上述操作的同时，进行并行操作，对预置的磁珠混悬液进行多次预清洗；将清洗后的磁珠，按预定的比例，通过多自由度集成运动臂模块的5ml一次性吸头，加注到50ml离心管中；充分混匀50ml离心管中液体组分；再通过多自由度集成运动臂模块的5ml一次性吸头，向新的50ml离心管中，加注缓冲液CS3，CS3取自预置区的50ml离心管；
4、5ml一次性吸头浸没到混匀后的50ml离心管的溶液中，移动到倒数第二层溶液中，吸取上面的所有溶液；将吸取后的所有溶液，排入到加注了CS3的50ml离心管中；加注完成后，通过多自由度集成运动臂模块的自动化抓手模块，将新的50ml离心管抓取并转移到离心机中；等待离心操作完成后，再次抓取并转移到原来的位置；
5、通过多自由度集成运动臂模块的5ml一次性吸头，吸取50ml离心管里的上层溶液；将吸取后的上层溶液转移并注入到预置到磁力工作站中的15ml离心管中；静置一段时间，让悬浮的磁珠充分被磁场作用，吸附并紧靠在15ml离心管管壁上；通过多自由度集成运动臂模块将5ml一次性吸头移动到磁力工作站的15ml离心管上，吸取15ml离心管内的所有溶液，转移到上一次的50ml离心管中；
6、再次向50ml离心管内加注缓冲液CS1；加注完成后，通过多自由度集成运动臂模块的自动化抓手模块，抓取并转移50ml离心管至离心机中；等待离心完成后，再次通过自动化抓手模块，将50ml离心管转移回原来的位置；
7、最后，再用移液针排除所有的上清液，保留最后0.5ul的底部溶液；至此，单个检验流程就完成。
本发明的有益效果是，所述的体液中细胞分离获取装置，将放置实验流程中需要的耗材、试剂等的耗材预置模块，用来给磁珠悬液提供磁分离的磁力工作站模块，提供孵育环境、混匀液体的混匀孵育模块，用来分离液体中互不相溶的物质的离心机模块，多自由度集成运动臂模块以及流体管路等集成在一个装置中，并通过多自由度集成运动臂模块实现物料在各个实验工位之间的移动，通过控制模块的硬件控制模块以及操作系统实现全过程的自动化实验过程；装置内置4组实验流程的工位，支持同时开展4组实验，完全替换人的手工操作方法，实现完全仪器操作的自动化流程；仪器操作所有的操作细节一致性高，更能提升实验结果的稳定性，减少因人的手工操作带来的操作失误等不稳定因素。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。其中：
图1所示为本发明的体液中细胞分离获取装置的等轴侧视结构示意图；
图2所示为图1中的细胞分离获取装置的耗材预置模块的一视图方向的结构示意图；
图3所示为图1中的细胞分离获取装置的耗材预置模块的另一视图方向的结构示意图；
图4所示为图1中的细胞分离获取装置的磁力工作站模块的等轴侧视结构示意图；
图5所示为图1中的细胞分离获取装置的混匀孵育模块的等轴侧视结构示意图；
图6所示为图5中混匀孵育模块的局部剖视结构示意图；
图7所示为图6中的A部局部放大结构示意图；
图8所示为图1中的细胞分离获取装置的离心机模块等轴侧视结构示意图；
图9所示为图1中的细胞分离获取装置的多自由度集成运动臂模块的等轴侧视结构示意图；
图10所示为多自由度集成运动臂模块中的移液模块的放大结构示意图；
图11所示为本发明的体液中细胞分离获取装置的流体管路的原理图。
图中，元件标号及名称如下：
1-耗材预置模块；2-磁力工作站模块；3-混匀孵育模块；4-离心机模块；5-多自由度集成运动臂模块；6-机架；7-清洗站；11-底板；12-支撑板；13-安装板；14-电机支架；15-旋转电机；16A-定位块；16B-定位块；17-磁铁；18-磁铁；19-转动架；20-转轴；21-联轴器；31-底板；32-支撑架；33-混匀电机；34-驱动轮；35-轴承；36-混匀台；37-均热板；38-管架；39-定位板；40-支撑板；41-定位块；42-磁铁；43-销轴；44-减震块；45-减震胶；46-垫片；47-滚动体；48-摇篮；50- Y拖链支撑板；51- Y轴主臂；52-直线导轨；53-X轴主臂；54-从动板；55-从动轮；56-张紧板；57-传感器；58-L型管接头；59-多功能吸头适配器；60-连接块；61-移液电机；62-移液电机；63-电机；64-压紧板；65-连接块；66-移液针；67-自动化抓手；68-机械手指；69-同步带；70-直线导轨；71-驱动电机；72-主动轮；73-电机安装板；74-固定板；75-限位板；76-卸料板；77-同步带；78-张紧板；79-从动轮；81- CS1试剂桶；80- CS2试剂桶；82-清洗液桶；83-三通接头；84-驱动泵 ；85-柱塞泵；86-柱塞泵；87-三通电磁阀；88-废液桶；101-5ml一次性吸头；102A-50ml离心管;102B-50ml离心管；102C-新的50ml离心管；102D-50ml离心管；102E-50ml离心管；103-5ml离心管；102-15ml离心管。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
参照图1所示的本发明的一实施例的体液中细胞分离获取装置的等轴侧视结构示意图，所述的细胞分离获取装置100包括设置在机架6上的耗材预置模块1、磁力工作站模块2、混匀孵育模块3、离心机模块4、多自由度集成运动臂模块5、清洗站7、紫外消杀装置、流体管路模块以及控制模块（未图示），控制模块包括硬件控制模块以及操作系统；其中，离心机模块4设置在设备的后方；耗材预置模块1、磁力工作站模块2、混匀孵育模块3设置在离心机模块4的前方，呈左右排列分布的状态；多自由度集成运动臂模块5通过机架连接固定，安装在设备的顶部。
参照图2及图3所示的细胞分离获取装置的耗材预置模块1的结构示意图，所述的耗材预置模块1包括底板11、底端固定在底板11两侧的支撑板12、支撑板12的顶端固定连接有安装板13、与支撑板12固定的定位块16A（第一定位块）及定位块16B（第二定位块）；电机支架14与一侧的支撑板12固定，其上固定有旋转电机15；一次性吸头101的端部为阶梯结构，多个5ml一次性吸头101放置在安装板13的预设开孔上，由该开孔给一次性吸头101提供垂直方向的支撑；装有磁珠悬液的5ml离心管103和预装有CS3溶液的50ml离心管102A从安装板13上的开孔插入并分别放置在定位块16A和定位块16B预设的开孔里，由定位块16A和定位块16B提供垂直方向的支撑，同时由上方的安装板13上的开孔一起提供防倾倒的限位功能；旋转电机15通过联轴器21、转轴20与转动架19相连接并向转动架19提供旋转的驱动力；磁铁17、18安装在转动架19的预置连接位置上，并通过紧固零件紧固；在旋转电机15的驱动下，带动磁铁的磁场，对装有磁珠悬液的5ml离心管103起磁吸的作用，靠近离心管103时起磁吸作用，远离就不产生磁吸作用。
如图4所示的磁力工作站模块2的结构示意图，15ml离心管104由用户手动放置在磁力工作站模块2的预置孔内，本发明的细胞分离获取装置的磁力工作站模块可以通过外部采购获得，然后安装在设备内部。
如图5-图6所示的本发明的细胞分离获取装置的混匀孵育模块3的结构示意图，所述的混匀孵育模块3包括底板31、设置在底板31上的支撑架32以及固定在支撑架32上的混匀电机33；混匀电机33的输出轴连接驱动轮34，驱动轮34呈轴线不对称的偏心状态；驱动轮34通过轴承35与混匀台36连接固定，混匀台36上设有均热板37、管架38以及与管架38通过支撑板40固定的定位板39，定位板39与管架38间隔有一段距离避免管架歪斜；混匀台36与支撑架32的接触面之间设有减震块44、减震胶45。管架38上设有多个供试剂管插入的工位。
结合参见图7，底板31与支撑架32通过定位块41连接固定，定位块41的底部的凸出部分嵌入底板31预置的开孔31A内，使两者连接定位；这个定位结构设与多个，以保证结构的支撑稳定性。定位块41设置于支撑架32的阶梯型孔槽内，其顶部通过螺钉与一对磁铁42中的一个极性的磁铁固定，另一个极性的磁铁与销轴43固定，销轴43的一轴部向上延伸，端部嵌入到混匀台36底部预设的凹槽中，使支撑架32与混匀台36定位。在支撑架32的预置销轴孔32B内，设置有垫片46，垫片46上放置有滚动体47，滚动体47的上端置入混匀台36底部预设的凹槽内。此定位机构可以在不同位置设置多个，保证结构的支撑稳定性。
均热板37设置在混匀台36底部中间的预设凹槽36A内，均热板37通过硬件电路与温度保护开关（未图示）以及温度传感器（未展示）相连接，构成本装置的孵育功能模块，并能保证工作时所需的适宜孵育温度。
其中所述的减震块44、减震胶45设置在支撑架32预置的销轴32A上；同时在支撑架32的多处位置均设有该减震结构，来保证结构的稳定性。
本混匀孵育模块的底部固定部分，由底板31、支撑架32连接构成，混匀电机33直接固定在支撑架的预设开孔上并定位。混匀电机33的输出轴连接驱动轮34，驱动轮34呈轴线不对称的偏心状态，混匀电机输出轴向连接的轴线与安装轴承35的固定轴的轴线呈垂直方向偏心状态，偏向量0.5-10mm，优选3-5mm。试剂管插入管架38上的工位中，需要将试剂混合均匀时，启动混匀电机33，通过周期性的偏心运动晃动试剂管中的液体将试剂混匀。
如图8所示的本发明的细胞分离获取装置的离心机模块4的结构示意图，其包括由离心机4，固定在离心机4中的摇篮48，待离心的50ml离心管102D插在摇篮48的定位孔中。
如图9所示的本发明的细胞分离获取装置的多自由度集成运动臂模块5的结构示意图，结合图9给出的视图方向，其包括设置在Y向（纵向）的与机架6的左右两侧固定的一对Y轴主臂51，与Y轴主臂51固定的设置在X向（横向）的固定板74；两个Y轴主臂51上设有第一直线导轨52，X轴主臂53的两端架设在第一直线导轨52上，可以沿着第一直线导轨52在Y向滑动。
在所述X轴主臂53的一端比如图8中的X轴主臂53的右端上安装固定有驱动电机71，其输出轴上安装有主动轮72，在X轴主臂53的另一端比如图9中的X轴主臂53的左端上安装有从动板54，其上安装有从动轮55，主动轮72和从动轮54上设置有同步带69；X轴主臂53上从左到右设置有直线导轨70，移液模块的固定块（未图示）设置在直线导轨70上且与同步带69连接，在驱动电机71的驱动下，由同步带69带动沿直线导轨70左右移动，即实现X向的来回移动。在一优选的实施方式中，在从动轮55处设置有张紧板56，可以保证同步带始终处于绷紧状态，保证传输的平稳性；另外优选的，在同步带69的一端，比如图9中的左侧一端设置有传感器57，可以精确控制同步带69的运动距离，也就是移液模块在直线导轨70上移动的距离，精确的实施吸头、离心管的抓取和放置。在另一优选的实施方式中，如图9中所示，在X轴主臂53的上表面以及侧面分别设置有直线导轨70和直线导轨70A，如此，通过两个直线导轨可以进一步确保移液模块在左右方向上的平稳移动。
与X轴主臂53上的同步带驱动机构类似，在左右两侧的一个Y轴主臂51的一端，比如图9中的左侧的Y轴主臂51的里端设置有驱动电机以及主动轮（未图示），在Y轴主臂51的外端设置有从动轮79，同步带77设在主动轮和从动轮79上，X轴主臂53的底部设有固定块53A，其与同步带77连接，在驱动电机的驱动下由同步带77带动使X轴主臂53连同与其固定连接的移液模块在直线导轨52上实现前后来回滑动，即实现Y向的来回移动。同样的，为了保证同步带移动的平稳性和移动距离的精确控制，也可以在从动轮79处设置张紧板56以及传感器（未图示）。
参见图10，移液模块包括固定板600，其上固定有第一移液电机61、第二移液电机62以及自动抓取驱动电机63，第一移液电机61、第二移液电机62的下方分别安装有第一连接块60、第二连接块65，第一连接块60、第二连接块65在第一移液电机61、第二移液电机62的驱动下可以分别沿着Z向（竖向）的直线导轨60A、65A上下移动；第一连接块60上安装有多功能吸头适配器59，一次性吸头101的端部套设在多功能吸头适配器59上，多功能吸头适配器59上设置有L型管接头58，连接管路通过吸附作用在试剂管中加注流体或排空流体；在多功能吸头适配器59的下方直线导轨60A的末端处设置有卸料板76；第二连接块65上通过压紧板64安装有移液针66，移液针66的下端由限位板75进行固定限位；自动抓取驱动电机63与自动化抓手模块67连接固定，可以带动自动化抓手模块67沿直线导轨68A上下移动，自动化抓手模块67连接有抓取离心管102E的机械手指68。
本发明的多自由度集成运动臂模块5，先通过X轴主臂上的同步带驱动机构以及Y轴主臂上的同步带驱动机构的驱动电机作用，将移液模块移动到预设位置，使一次性吸头101、移液针66、机械手指68的空间相对位置确定，然后再由Z轴方向上的驱动模块上的第一移液电机61、第二移液电机62以及自动抓取驱动63的驱动来完成5ml一次性吸头的装载和卸载、流体的排除、50ml离心管102E的抓取夹紧。
在一优选的实施方案中，在所述的一侧的Y轴主臂51上固定有Y拖链支撑板50，其上设置有第一拖链50A，同样的，在X轴主臂53上也设有第二拖链53B，利用拖链对本发明的细胞分离获取装置的电缆线、气体管路、液体管路等进行运动过程中的保护。
参照图11所示的本发明的细胞分离获取装置的流体管道系统原理图；其中，试剂组分CS3溶液102A、磁珠混悬液103、由用户预置在本装置的预设位置；本发明的装置配套的管道系统，包括CS1试剂桶81、CS2试剂桶80、清洗液桶82、三通接头83、驱动泵84、柱塞泵85、柱塞泵86、设置在多个位置的三通电磁阀87（如图11中所示的电磁阀87A-87F），清洗池7、移液针66、适配器59、一次性吸头101、废液桶88通过管道连接组成；其中，清洗液桶82与清洗池7形成清洗液流通回路，清洗池7中的清洗液经驱动泵到清洗液桶82，对试剂桶进行清洗后流回到废液桶88中进行废液收集。
结合本发明的细胞分离获取装置以及流体管道，本发明的装置的操作过程如下：
一、准备阶段，用户先将实验需要的耗材放置到设备中预置的特定位置上；耗材包括一次性5mL吸头、装有磁珠混悬液的5ml离心管、装有试剂组分C的50mL离心管、15mL离心管、含有待检样本的50ml离心管、空置的50ml离心管；利用紫外消杀装置将需要使用的各种试剂管、装置内部进行消杀，避免影响整个细胞分离的过程；
二、准备工作完成后，关闭装置的舱门、操作用户交互界面的显示屏，启动程序自动运行实验流程，具体如下：
1、在装有待检样本的50ml离心管中，通过多自由度集成运动臂模块5，在装载5ml吸头后，加注缓冲液CS1，在混匀孵育模块的操作下，完成充分混匀和孵育；然后自动化抓手模块67移动到上述50ml离心管上方，进行抓取，并转移到离心机模块4中，进行一定时间的相对离心力作用；完成离心操作后，将50ml离心管抓取并转移到原来的位置，然后通过移液针进行弃上清液操作；
2、通过多自由度集成运动臂模块5，在装载5ml吸头后，加注缓冲液CS2，在混匀孵育模块的操作下，完成充分混匀和孵育；然后自动化抓手模块67移动到上述50ml离心管上方，进行抓取，并转移到离心机中，进行一定时间的相对离心力作用；完成离心操作后，然后将50ml离心管抓取并转移到原来的位置，然后通过移液针进行弃上清液操作；再次用多自由度集成运动臂模块5的5ml一次性吸头模块，加注缓冲液CS1；
3、上述操作的同时，机器进行并行操作，对预置的磁珠混悬液进行多次预清洗；将清洗后的磁珠，按一定比例，通过多自由度集成运动臂模块5的5ml一次性吸头，加注到50ml离心管中；充分混匀50ml离心管中液体组分；再通过多自由度集成运动臂模块5的5ml一次性吸头，向新的50ml离心管中，加注缓冲液CS3，CS3取自预置区的50ml离心管；
4、5ml一次性吸头缓慢浸没到混匀后的50ml离心管的溶液中，移动到倒数第二层溶液中，缓慢吸取上面的所有溶液；将吸取后的所有溶液，排入到加注了CS3的50ml离心管中；加注完成后，通过多自由度集成运动臂模块5的自动化抓手，将新的50ml离心管，抓取并转移到离心机中；等待离心操作完成后，再次抓取并转移到原来的位置；
5、通过多自由度集成运动臂模块5的5ml一次性吸头模块，吸取50ml离心管里的上层溶液；将吸取后的上层溶液，转移并注入到预置到磁力工作站中的15ml离心管中；静置一段时间，让悬浮的磁珠充分被磁场作用，吸附并紧靠在15ml离心管管壁上；通过多自由度集成运动臂模块5将5ml一次性吸头移动到磁力工作站的15ml离心管上，吸取15ml离心管内的所有溶液，转移到上一次的50ml离心管中；
6、再次向50ml离心管内，加注CS1；加注完成后，通过多自由度集成运动臂模块5的自动化抓手模块，抓取并转移50ml离心管至离心机中；等待离心完成后，再次通过自动化抓手，将50ml离心管转移回原来的位置；
7、最后，再用移液针模块，排除所有的上清液，保留最后0.5ul的底部溶液。至此，单个检验流程就完成。
本发明的体液中细胞分离获取装置，将放置实验流程中需要的耗材、试剂等的耗材预置模块，用来给磁珠悬液提供磁分离的磁力工作站模块，提供孵育环境、混匀液体的混匀孵育模块，用来分离液体中互不相溶的物质的离心机模块，多自由度集成运动臂模块以及流体管路等集成在一个装置中，并通过多自由度集成运动臂模块实现物料在各个实验工位之间的移动，通过控制模块的硬件控制模块以及操作系统实现全过程的自动化实验过程；装置内置4组实验流程的工位，支持同时开展4组实验，完全替换人的手工操作方法，实现完全仪器操作的自动化流程；仪器操作所有的操作细节一致性高，更能提升实验结果的稳定性，减少因人的手工操作带来的操作失误等不稳定因素。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种体液中细胞分离获取装置，其特征在于，所述的装置包括固定在机架上的耗材预置模块、磁力工作站模块、混匀孵育模块、离心机模块、多自由度集成运动臂模块、清洗站、紫外消杀装置、流体管路模块以及控制模块，所述的控制模块包括硬件控制模块以及操作系统；其中，离心机模块设置在机架内部的一侧，耗材预置模块、磁力工作站模块、混匀孵育模块设置在机架内部的另一侧；多自由度集成运动臂模块通过机架连接固定，安装在设备的顶部；其中，
所述的耗材预置模块包括底板、底端固定在底板两侧的支撑板、支撑板的顶端固定连接有安装板；旋转电机与支撑板固定，安装板上设有多个供一次性吸头放置并定位的开孔以及供装有磁珠悬液的离心管和预装有CS3溶液的离心管放置并定位的开孔；旋转电机通过联轴器、转轴与转动架相连接并向转动架提供旋转的驱动力；磁铁安装在转动架的预置连接位置上，在旋转电机的驱动下，带动磁铁的磁场对装有磁珠悬液的离心管起磁吸的作用，对磁珠悬液进行磁分离；
所述的磁力工作站模块上设有供离心管放置的预置孔；
所述的混匀孵育模块包括底板、与底板连接定位的支撑架以及与支撑架连接定位的混匀台；混匀电机安装在支撑架的中部下方；混匀电机的输出轴连接驱动轮，驱动轮呈轴线不对称的偏心状态；驱动轮通过轴承与混匀台连接固定，混匀台上设有均热板、管架以及与管架固定的定位板，定位板与管架间隔有一段距离；混匀台与支撑架的接触面之间设有减震结构，管架上设有多个供试剂管插入的工位；试剂管插入管架上的工位中，当需要将试剂混合均匀时，启动混匀电机，通过周期性的偏心运动晃动试剂管中的液体将试剂混匀；
所述的离心机模块包括由离心机以及固定在离心机中的摇篮，待离心的离心管置于摇篮的定位孔中；
所述的多自由度集成运动臂模块包括设置在Y向与机架的左右两侧固定的一对Y轴主臂，与Y轴主臂固定、设置在X向的固定板；两个Y轴主臂上设有第一直线导轨，X轴主臂的两端架设在第一直线导轨上，可以沿着第一直线导轨在Y向滑动；所述X轴主臂的一端安装固定有驱动电机，驱动电机连接有传动机构，传动机构与移液模块连接，X轴主臂上从左到右设置有第二直线导轨，驱动电机驱动传动机构带动移液模块在第二直线导轨滑动；在一个Y轴主臂的一端设置有驱动电机，驱动电机与传动机构连接，传动机构与X轴主臂连接，在驱动电机的驱动下带动X轴主臂连同与其固定连接的移液模块在第一直线导轨上来回移动；
所述的移液模块包括与X轴主臂连接固定的固定板，其上固定有第一移液电机、第二移液电机以及自动抓取驱动电机，第一移液电机、第二移液电机的下方分别安装有第一连接块、第二连接块，第一连接块、第二连接块在第一移液电机、第二移液电机的驱动下可以分别沿着Z向的直线导轨上下移动；第一连接块上安装有多功能吸头适配器，一次性吸头的端部套设在多功能吸头适配器上，多功能吸头适配器上设置有L型管接头；第二连接块上安装有移液针；自动抓取驱动电机与自动化抓手模块连接固定，可以带动自动化抓手模块沿直线导轨上下移动，自动化抓手模块连接有抓取离心管的机械手指。
2.如权利要求1所述的一种体液中细胞分离获取装置，其特征在于，所述的耗材预置模块中，包括与支撑板固定的第一定位块及第二定位块，装有磁珠悬液的离心管和预装有CS3溶液的离心管从安装板上的开孔插入并分别放置在第一定位块和第二定位块预设的开孔里，由第一定位块和第二定位块提供垂直方向的支撑。
3.如权利要求2所述的一种体液中细胞分离获取装置，其特征在于，所述的耗材预置模块中，电机支架与支撑板固定，旋转电机固定在电机支架上。
4.如权利要求1所述的一种体液中细胞分离获取装置，其特征在于，所述的混匀孵育模块中，底板与支撑架通过定位块连接固定，定位块的底部的凸出部分嵌入底板预置的开孔内；定位块具有台阶结构设置于支撑架的阶梯型孔槽内，其顶部通过螺钉与一对磁铁中的一个极性的磁铁固定，另一个极性的磁铁与销轴固定，销轴的一轴部向上延伸，端部嵌入到混匀台底部预设的凹槽中，使支撑架与混匀台定位。
5.如权利要求4所述的一种体液中细胞分离获取装置，其特征在于，所述的混匀孵育模块中，在支撑架的预置销轴孔内，设置有垫片，垫片上放置有滚动体，滚动体的上端置入混匀台底部预设的凹槽内。
6.如权利要求1所述的一种体液中细胞分离获取装置，其特征在于，所述的混匀孵育模块中，所述的减震结构包括设置在混匀台与支撑架的接触面之间的有减震块、减震胶，所述的减震块、减震胶设置在支撑架预置的销轴上；且所述的减震结构在支撑架的不同位置设有多个。
7.如权利要求1所述的一种体液中细胞分离获取装置，其特征在于，所述的混匀孵育模块中，均热板设置在混匀台底部中间的预设凹槽内，均热板通过硬件电路与温度保护开关及温度传感器相连接。
8.如权利要求1所述的一种体液中细胞分离获取装置，其特征在于，所述的多自由度集成运动臂模块中，所述X轴主臂上的传动机构包括在驱动电机的输出轴上安装的主动轮，在X轴主臂的另一端安装的从动轮，主动轮和从动轮上设置有同步带；在从动轮处设置有皮带张紧板；所述的Y轴主臂的一端设置有与驱动电机连接的主动轮，在Y轴主臂的另一端设置有从动轮，同步带设在主动轮和从动轮上，在从动轮处设置张紧板。
9.如权利要求8所述的一种体液中细胞分离获取装置，其特征在于，所述的多自由度集成运动臂模块中，在所述的一侧的Y轴主臂上固定有Y拖链支撑板，其上设置有第一拖链；在X轴主臂设有第二拖链。
10.根据权利要求1所述体液中细胞分离获取装置，一种体液中细胞分离获取操作方法如下：
步骤一、准备阶段，用户先将实验需要的耗材放置到设备中预置的特定位置上；耗材包括一次性5mL吸头、装有磁珠混悬液的5ml离心管、装有试剂组分C的50mL离心管、15mL离心管、含有待检样本的50ml离心管、空置的50ml离心管；利用紫外消杀装置将需要使用的各种试剂管、装置内部进行消杀；
步骤二、准备工作完成后，关闭装置的舱门、操作用户交互界面的显示屏，启动程序自动运行实验流程，具体如下：
（1）在装有待检样本的50ml离心管中，通过多自由度集成运动臂模块，在装载5ml吸头后，加注缓冲液CS1，在混匀孵育模块的操作下，完成充分混匀和孵育；然后自动化抓手模块移动到上述50ml离心管上方，进行抓取并转移到离心机模块中，进行预定时间的相对离心力作用；完成离心操作后，将50ml离心管抓取并转移到原来的位置，然后通过移液针进行弃上清液操作；
（2）通过多自由度集成运动臂模块，在装载5ml吸头后，加注缓冲液CS2，在混匀孵育模块的操作下，完成充分混匀和孵育；然后自动化抓手模块移动到上述50ml离心管上方，进行抓取，并转移到离心机中，进行预定时间的相对离心力作用；完成离心操作后，将50ml离心管抓取并转移到原来的位置，然后通过移液针进行弃上清液操作；再次用多自由度集成运动臂模块的5ml一次性吸头模块，加注缓冲液CS1；
（3）上述操作的同时，进行并行操作，对预置的磁珠混悬液进行多次预清洗；将清洗后的磁珠，按预定的比例，通过多自由度集成运动臂模块的5ml一次性吸头，加注到50ml离心管中；充分混匀50ml离心管中液体组分；再通过多自由度集成运动臂模块的5ml一次性吸头，向新的50ml离心管中，加注缓冲液CS3，CS3取自预置区的50ml离心管；
（4）5ml一次性吸头浸没到混匀后的50ml离心管的溶液中，移动到倒数第二层溶液中，吸取上面的所有溶液；将吸取后的所有溶液，排入到加注了CS3的50ml离心管中；加注完成后，通过多自由度集成运动臂模块的自动化抓手模块，将新的50ml离心管抓取并转移到离心机中；等待离心操作完成后，再次抓取并转移到原来的位置；
（5）通过多自由度集成运动臂模块的5ml一次性吸头，吸取50ml离心管里的上层溶液；将吸取后的上层溶液转移并注入到预置到磁力工作站中的15ml离心管中；静置一段时间，让悬浮的磁珠充分被磁场作用，吸附并紧靠在15ml离心管管壁上；通过多自由度集成运动臂模块将5ml一次性吸头移动到磁力工作站的15ml离心管上，吸取15ml离心管内的所有溶液，转移到上一次的50ml离心管中；
（6）再次向50ml离心管内加注缓冲液CS1；加注完成后，通过多自由度集成运动臂模块的自动化抓手模块，抓取并转移50ml离心管至离心机中；等待离心完成后，再次通过自动化抓手模块，将50ml离心管转移回原来的位置；
（7）最后，再用移液针排除所有的上清液，保留最后0.5ul的底部溶液；至此，单个检验流程就完成。
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