CN120703391A - 一种全自动血液样本前处理实验装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种全自动血液样本前处理实验装置，涉及前处理实验装置的技术领域，其包括管架模块，包括采血管架、离心管架、吸头板以及试剂瓶架；机械臂模块，包括可沿X、Y、Z方向运动的搬运机械臂和移液机械臂；颠倒拔盖模块，包括颠倒组件和拔盖组件；颠倒组件用于带动采血管沿竖直方向旋转；拔盖组件用于夹持采血管；拧盖模块，包括拧盖气囊以及驱动组件，拧盖气囊用于对离心管进行夹持，驱动组件用于驱动拧盖气囊沿水平方向转动；漩涡模块，用于进行漩涡混匀操作；离心模块用于进行离心操作。本申请通过设置可自动进行血液样本前处理的实验装置，有效解决了现有技术中易引入误差的问题，提高了处理效率，适配了大量样本的实验需要。

Description

一种全自动血液样本前处理实验装置

技术领域

本申请涉及前处理实验装置的领域，尤其是涉及一种全自动血液样本前处理实验装置。

背景技术

血液样本作为医学检验的核心载体，因其易获取性及对生理状态监测的高效性，已成为临床诊断中最常用的检测样本。随着免疫分析技术的发展，全自动化学发光免疫分析仪凭借高灵敏度、高特异性的优势，广泛应用于肿瘤标志物、激素、感染性疾病标志物等关键项目的检测。

然而，现有技术仍存在显著瓶颈：首先，样本前处理的依赖性与局限性；当前化学发光免疫分析仪虽实现检测自动化，但血液样本上机前仍需人工完成离心、分装、稀释等预处理步骤。人工操作易引入误差，直接影响检测精度，导致假性结果或重复检测，增加医疗成本。其次，自动化流程的断层；现代化全自动分析仪（如化学发光仪、生化分析仪）虽以血液检测为基础设计，但预处理环节尚未整合至自动化流程中。人工转移样本至微量检测杯的操作，不仅效率低下（尤其在大批量检测场景），还可能因样本管分离胶堵塞仪器采样针，造成设备故障。最后，质量控制的挑战；现有技术缺乏对前处理过程的标准化控制。例如，应用同分异构体药物的患者血清可能干扰抗原抗体反应，此类问题需通过异常结果回溯发现，无法在预处理阶段识别。此外，临床实验室面临样本量激增的压力，人工预处理成为检测效率的瓶颈。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本申请以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种全自动血液样本前处理实验装置。

本申请提供的一种全自动血液样本前处理实验装置采用如下的技术方案：

一种全自动血液样本前处理实验装置，包括工作台和设置于所述工作台上的管架模块、机械臂模块、颠倒拔盖模块、拧盖模块、漩涡模块和离心模块；

所述管架模块包括至少一个用于存放采血管的采血管架、至少一个用于存放离心管的离心管架、至少一个用于存放吸头的吸头板以及至少一个用于放置试剂瓶的试剂瓶架；

所述机械臂模块包括可沿X、Y、Z方向运动的搬运机械臂和移液机械臂；所述搬运机械臂用于将管体由一个模块运输至另一个模块；所述移液机械臂用于将样品液或试剂由一个管体移送至另一个管体内；

所述颠倒拔盖模块包括颠倒组件和拔盖组件；所述颠倒组件用于带动采血管沿竖直方向旋转，进行混匀操作；所述拔盖组件用于夹持采血管，配合所述搬运机械臂完成拔盖操作；

所述拧盖模块包括可充放气操作的拧盖气囊以及驱动组件，所述拧盖气囊用于对离心管进行夹持，所述驱动组件用于驱动所述拧盖气囊沿水平方向转动；

所述漩涡模块用于进行漩涡混匀操作，其包括用于承载管体的承载盘以及用于驱动所述承载盘偏心转动的偏心组件；

所述离心模块用于进行离心操作。

可选的，所述搬运机械臂包括承载架、摆动电机和搬运夹爪；

所述摆动电机设置于所述承载架上并用于带动所述搬运夹爪沿竖直方向偏转一定角度，所述搬运夹爪配置有可伸缩的夹爪；

所述移液机械臂包括至少一个移液针和至少一个移液泵，所述移液泵与所述移液针对应连接。

可选的，所述搬运机械臂和所述移液机械臂共用X方向移动组件。

可选的，所述颠倒组件包括可沿水平和竖直方向运动的旋转台以及设置于所述旋转台上的拔盖夹爪,且所述旋转台用于带动所述拔盖夹爪沿竖直方向转动；

所述拔盖组件包括可充放气操作的拔盖气囊，所述拔盖气囊用于夹持管体。

可选的，所述工作台上设置有与所述采血管架对应数量的采血管底座，且所述采血管架和所述采血管底座活动连接。

可选的，所述采血管架上设置有与所述搬运机械臂配合使用的夹持位。

可选的，所述工作台上还设置有扫码器，所述扫码器相对于所述采血管架设置；

所述采血管架上设置有与采血管孔位相对应连通的扫描孔，且采血管孔位内还设置有用于抵触采血管的弹片。

可选的，所述离心管架包括由下而上依次设置的离心底座、第一承载台和多个用于放置离心管的第二承载台；

所述第一承载台和所述离心底座活动连接，多个所述第二承载台并排设置于所述第一承载台上，且均与所述第一承载台活动连接。

可选的，所述全自动血液样本前处理实验装置还包括吸头回收仓和至少一个吸头拆卸槽，所述吸头拆卸槽设置于所述吸头回收仓的上方。

可选的，还包括设置于所述拔盖组件一侧的辅助底座，所述辅助底座用于供所述采血管架活动连接；

且所述搬运机械臂(21)可将采血管架（11）在采血管底座(7)与辅助底座(9)之间运输。

综上所述，本申请包括以下有益技术效果：本申请通过设置可自动进行血液样本前处理的实验装置，有效解决了现有技术中易引入误差的问题，提高了处理效率，适配了大量样本的实验需要。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图。

图2是本申请实施例中离心管架的结构示意图。

图3是本申请实施例中颠倒拔盖模块的结构示意图。

附图标记说明：1、管架模块；11、采血管架；111、夹持位；112、扫描孔；113、弹片；12、离心管架；121、离心底座；122、第一承载台；123、第二承载台；13、吸头板；14、试剂瓶架；2、机械臂模块；21、搬运机械臂；211、承载架；212、搬运夹爪；213、摆动电机；22、移液机械臂；3、颠倒拔盖模块；31、颠倒组件；311、旋转台；312、拔盖夹爪；32、拔盖组件；321、拔盖气囊；4、拧盖模块；41、拧盖气囊；42、驱动组件；5、漩涡模块；51、承载盘；6、离心模块；7、采血管底座；8、吸头回收仓；81、吸头拆卸槽；9、辅助底座；10、扫码器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明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的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

本实施例提供了一种全自动血液样本前处理实验装置。

参照图1、图2，一种全自动血液样本前处理实验装置，包括工作台和设置于工作台上相应工位处的管架模块1、机械臂模块2、颠倒拔盖模块3、拧盖模块4、漩涡模块5和离心模块6。

管架模块1包括至少一个用于存放采血管的采血管架11、至少一个用于存放离心管的离心管架12、至少一个用于存放吸头的吸头板13以及至少一个用于放置试剂瓶的试剂瓶架14。

为了方便实验人员取放采血管架11，工作台上设置有与采血管架11数量相同的采血管底座7，采血管底座7与采血管架11一一对应活动连接。采血管底座7上对应设置有检测传感器，用于识别该工位是否有采样管架。

离心管架12包括由下而上依次设置的离心底座121、第一承载台122和多个用于放置离心管的第二承载台123。第一承载台122和离心底座121活动连接，多个第二承载台123并排设置于第一承载台122上，且均与第一承载台122活动连接，以便对离心管进行部分取放或整体取放操作。

在具体实施的过程中，采血管底座7和采血管架11之间的活动连接、离心底座121与第一承载台122、第一承载台122和第二承载台123均可通过卡条卡槽卡接、磁铁吸附等方式实现。

试剂瓶架14上设置有用于启闭试剂瓶瓶口的启闭盖，启闭盖的启闭可通过气缸、推杆等控制机构实现。

参照图1，机械臂模块2包括搬运机械臂21和移液机械臂22。

搬运机械臂21用于将相应管体由一个模块运输至另一个模块，以便相应模块对进行对应处理操作，其包括可沿X、Y、Z方向运动的承载架211和设置于承载架211上的搬运夹爪212，搬运夹爪212配置有用于夹持管体的可伸缩的夹爪（即夹爪可沿水平方向进行收缩或扩张运动，实现夹持管体操作）。

移液机械臂22用于将样品液或试剂由一个管体移送至另一个管体内，其包括至少一个可沿X、Y、Z方向运动的移液针和至少一个移液泵；

移液针可与存放于吸头板13上的吸头可拆卸连接，移液针与移液泵相连接，以实现移液操作的同时防止交叉污染。

在具体实施的过程中，移液针优选设置有两个，一个移液针用于移取试剂，一个移液针用于移取血液样品，进一步避免交叉污染的发生。

为了便于对使用过的吸头进行拆卸和收集，工作台上还设置有吸头回收仓8和至少一个吸头拆卸槽81，吸头拆卸槽81设置于吸头回收仓8上方并呈渐缩状设置，其用于卡接吸头顶部边缘位置，以配合Z向运动组件实现吸头的拆卸。

在具体实施的过程中，为了节约空间和成本，搬运机械臂21和移液机械臂22可共用X方向移动组件。

参照图1、图3，颠倒拔盖模块3包括颠倒组件31和拔盖组件32。

颠倒组件31用于带动采血管沿竖直方向转动，以实现采样血的颠倒混匀操作；颠倒组件31包括旋转台311和拔盖夹爪312，旋转台311可沿水平和竖直方向运动，且旋转台311自身可沿竖直方向转动，拔盖夹爪312设置于旋转台311上并随旋转台311一同旋转，以夹持采血管沿竖直方向转动，实现颠倒混匀操作。

拔盖组件32位于颠倒组件31的下一工位，用于配合搬运机械臂21实现采血管的拔盖或合盖操作，以实现采血管的开合盖控制。

拔盖组件32包括可充放气操作的拔盖气囊321，拔盖气囊321用于夹持管体，以在采血管完成颠倒混匀操作放入拔盖气囊321内配合拔盖夹爪312实现采血管开盖操作。

为了提升颠倒和拔盖效率，工作台还设置有位于拔盖组件32一侧的辅助底座9，辅助底座9用于放置采血管架11，且与采血管架11活动连接；同时采血管架11上还设置有与搬运机械臂21夹爪相适配的夹持位111，以便搬运机械臂21将采血管架11在采血管底座7和辅助底座9之间运输。

参照图X，拧盖模块4用于对搬运机械臂21搬运而来的离心管进行拧盖操作，实现离心管盖的启闭控制。

拧盖模块4包括拧盖气囊41和驱动组件42，拧盖气囊41可进行充放气操作，且用于对搬运机械臂21搬运而来的离心管进行夹持；驱动组件42用于驱动拧盖气囊41沿水平方向转动。

在进行离心管开盖或合盖操作时，搬运机械臂21将离心管插入拧盖气囊41内部，拧盖气囊41进行充气操作并对离心管进行夹持，随后驱动组件42控制拧盖气囊41整体沿相应方向转动，此时搬运机械臂21对离心管管盖处于夹持状态，故在拧盖气囊41转动过程中即可实现离心管的开合盖操作。

参照图1，涡旋模块位于拧盖模块4的下一工位，用于进行漩涡混匀操作，其包括用于承载离心管的承载盘51以及用于驱动承载盘51转动的偏心组件（偏心组件包括电机以及设置于电机上的偏心转子，为现有成熟技术结构，本申请中不再进行赘述）。

进行漩涡混匀操作时，搬运机械臂21将离心管搬运至承载托盘处并使离心管底部与承载盘51相抵触，然后偏心组件启动，同时搬运机械臂21夹爪向外伸张一定距离，使离心管顶部留有一定的运动间隙，即可进行漩涡混匀操作。

参照图1，离心模块6位于漩涡模块5的下一工位，用于进行离心操作。

离心模块6包括离心机。

由于离心模块6用于放置离心管的孔位呈倾斜设置，为了便于将离心管插入孔位内，搬运机械臂21还包括设置于承载架211和搬运夹爪212之间的摆动电机213，摆动电机213用于带动搬运夹爪212沿竖直方向偏转一定角度。

在具体实施的过程中，离心机还铰接有防护盖，且防护盖启闭通过气缸、推杆等控制机构实现。

参照图1、图3，工作台上还设置有扫码器10，扫码器10与采血管架11相对设置，且用于扫描采血管贴码信息。

为了便于扫码器10对采样血管贴码进行准确扫描，采血管架11上设置有与采血管孔位相对应连通的扫描孔112；同时采血管孔位内还设置有用于抵触采血管的弹片113，以避免放置于孔位内的采血管转动，影响贴码区与扫码器10对准，以进一步保证扫码器10对采样血管贴码信息扫描的准确性。

本申请实施例一种全自动血液样本前处理实验装置的工作流程为：

步骤1：将采血管架11依次安装在采血管底座7上，且由远离扫码器10向靠近扫码器10方向依次安装，保证扫码器10对采血管贴码信息进行准确扫描；

步骤2：搬运机械臂21将采血管架11运输并安装在辅助底座9处；

步骤3：拔盖夹爪312抓取采血管并将采血管从采血管上取出，然后旋转台311带动采血管沿竖直方向转动，完成颠倒混匀操作；

步骤4：拔盖夹爪312将颠倒混匀后的采血管放入拔盖气囊321中，拔盖气囊321充气抵触夹持采血管，拔盖夹爪312向上运动拔开管盖；

步骤5：两个移液针取吸头，然后一个移液针向试剂瓶内吸取一定量的试剂，一个移液针向采血管内吸取一定量的样品；

步骤6：搬运机械臂21搬运离心管到拧盖模块4处开盖，移液针向离心管内添加试剂和样品；

步骤7：离心管合盖，并将离心管运输至漩涡模块5进行涡旋混匀处理；

步骤8：搬运机械臂21把漩涡混匀完成的离心管搬运到离心机中，离心机关闭防护盖，完成离心操作；

步骤9：搬运机械臂21把离心管搬运回离心管架12中，完成前处理流程。

本申请中相关结构或组件沿水平和竖直（或X、Y、Z）方向的运动可以通过滚珠丝杠/梯形丝杠、同步带/齿形带、齿轮齿条、液压缸、气缸等常见结构实现；旋转运动可通过齿轮、皮带轮、电机等常见结构实现，根据具体场景选择合适结构即可。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全自动血液样本前处理实验装置，其特征在于：包括工作台和设置于所述工作台上的管架模块(1)、机械臂模块(2)、颠倒拔盖模块(3)、拧盖模块(4)、漩涡模块(5)和离心模块(6)；

所述管架模块(1)包括至少一个用于存放采血管的采血管架(11)、至少一个用于存放离心管的离心管架(12)、至少一个用于存放吸头的吸头板(13)以及至少一个用于放置试剂瓶的试剂瓶架(14)；

所述机械臂模块(2)包括可沿X、Y、Z方向运动的搬运机械臂(21)和移液机械臂(22)；所述搬运机械臂(21)用于将管体由一个模块运输至另一个模块；所述移液机械臂(22)用于将样品液或试剂由一个管体移送至另一个管体内；

所述颠倒拔盖模块(3)包括颠倒组件(31)和拔盖组件(32)；所述颠倒组件(31)用于带动采血管沿竖直方向旋转，进行混匀操作；所述拔盖组件(32)用于夹持采血管，配合所述搬运机械臂(21)完成拔盖操作；

所述拧盖模块(4)包括可充放气操作的拧盖气囊(41)以及驱动组件(42)，所述拧盖气囊(41)用于对离心管进行夹持，所述驱动组件(42)用于驱动所述拧盖气囊(41)沿水平方向转动；

所述漩涡模块(5)用于进行漩涡混匀操作，其包括用于承载管体的承载盘(51)以及用于驱动所述承载盘(51)偏心转动的偏心组件；

所述离心模块(6)用于进行离心操作。

2.根据权利要求1所述的全自动血液样本前处理实验装置，其特征在于：所述搬运机械臂(21)包括承载架(211)、摆动电机(213)和搬运夹爪(212)；

所述摆动电机(213)设置于所述承载架(211)上并用于带动所述搬运夹爪(212)沿竖直方向偏转一定角度，所述搬运夹爪(212)配置有可伸缩的夹爪；

所述移液机械臂(22)包括至少一个移液针和至少一个移液泵，所述移液泵与所述移液针对应连接。

3.根据权利要求1或2所述的全自动血液样本前处理实验装置，其特征在于：所述搬运机械臂(21)和所述移液机械臂(22)共用X方向移动组件。

4.根据权利要求1所述的全自动血液样本前处理实验装置，其特征在于：所述颠倒组件(31)包括可沿水平和竖直方向运动的旋转台(311)以及设置于所述旋转台(311)上的拔盖夹爪(312),且所述旋转台(311)用于带动所述拔盖夹爪(312)沿竖直方向转动；

所述拔盖组件(32)包括可充放气操作的拔盖气囊(321)，所述拔盖气囊(321)用于夹持管体。

5.根据权利要求1所述的全自动血液样本前处理实验装置，其特征在于：所述工作台上设置有与所述采血管架(11)对应数量的采血管底座(7)，且所述采血管架(11)和所述采血管底座(7)活动连接。

6.根据权利要求5所述的全自动血液样本前处理实验装置，其特征在于：所述采血管架(11)上设置有与所述搬运机械臂(21)配合使用的夹持位(111)。

7.根据权利要求1所述的全自动血液样本前处理实验装置，其特征在于：所述工作台上还设置有扫码器(10)，所述扫码器(10)相对于所述采血管架(11)设置；

所述采血管架(11)上设置有与采血管孔位相对应连通的扫描孔(112)，且采血管孔位内还设置有用于抵触采血管的弹片(113)。

8.根据权利要求1所述的全自动血液样本前处理实验装置，其特征在于：所述离心管架(12)包括由下而上依次设置的离心底座(121)、第一承载台(122)和多个用于放置离心管的第二承载台(123)；

所述第一承载台(122)和所述离心底座(121)活动连接，多个所述第二承载台(123)并排设置于所述第一承载台(122)上，且均与所述第一承载台(122)活动连接。

9.根据权利要求1所述的全自动血液样本前处理实验装置，其特征在于：所述全自动血液样本前处理实验装置还包括吸头回收仓(8)和至少一个吸头拆卸槽(81)，所述吸头拆卸槽(81)设置于所述吸头回收仓(8)的上方。

10.根据权利要求5所述的全自动血液样本前处理实验装置，其特征在于：还包括设置于所述拔盖组件(32)一侧的辅助底座(9)，所述辅助底座(9)用于供所述采血管架(11)活动连接；

且所述搬运机械臂(21)可将采血管架（11）在采血管底座(7)与辅助底座(9)之间运输。