CN204469720U - 一种新型小型加样器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型小型加样器，包括骨架模块、平台模块、X轴运动模块、加样臂模块、和抓手臂模块；所述设备平台模块上方设置抓手臂模块；在所述平台模块设有标本位、试剂位、加样针位、微板位、微板盖位、脱针位；所述X轴运动模块包括抓手臂X轴运动组件及加样臂X轴运动组件；所述加样臂模块包括Y轴运动组件、Z轴运动组件、加样泵组件，可实现加样泵组件在Y轴及Z轴的移动及定位；抓手臂模块包括Y轴运动组件、Z轴运动组件、抓手组件。本实用新型提供一种效率高、成本低、自动化、稳定性好，加样精度高的自动化新型加样设备，供中小型医院、疾控中心等组织机构采用液体标本或液体试剂进行实验时代替人工进行加样、振荡、孵育等实验过程。

Description

一种新型小型加样器

技术领域

本实用新型涉及一种实验室加样设备，尤其是一种适用于微板、小型试管及凝胶血型卡的加样设备。

背景技术

目前，在全自动加样器中，加样针以直线形式排列成列，实验标本盛放在试管中并以列的形式摆放在试管架上。常用到4加样针或8加样针配置的加样器同时在同一块微板定量分配液体标本或试剂，极大的提高了样本数量大，加样工作量大的实验的加样效率、加样稳定性及精确性。对于日处理样本量虽然不是特别大、但其样本量通过人工加样仍然费时费力的用户，例如中小型医院，疾病预防控制中心，计划生育服务站，科研院所等机构；采用4加样针或8加样针配置的加样器开展实验，其加样过程自动化、加样效率高的优势无法体现，还存在一定程度的设备资源浪费。为了解决这类客户的实际工作问题，实现其实验加样过程的自动化，提高其工作效率，开发一种新型的加样效率高，加样稳定性好，成本低，加样精度高的自动化加样设备已成为形势所需。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是填补目前自动化设备系列的空缺，提供一种效率高、成本低、自动化、稳定性好，加样精度高的自动化新型加样设备，供中小型医院、计划生育中心、科研院所、疾控中心等组织机构采用液体标本或液体试剂进行实验时代替人工进行加样、振荡、孵育等实验过程。完成实验加样及振荡、孵育的自动化。

本发明所采用的技术方案是：

一种新型小型加样器，包括骨架模块、平台模块、X轴运动模块、加样臂模块、和抓手臂模块；所述设备平台模块上方设置抓手臂模块，在所述平台模块设有标本位、试剂位、加样针位、微板位、微板盖位、脱针位；所述X轴运动模块包括抓手臂X轴运动组件及加样臂X轴运动组件，可带动抓手臂或加样臂在X轴移动或定位；所述加样臂模块包括Y轴运动组件、Z轴运动组件（此处表述不完整）、加样泵组件，可实现加样泵组件在Y轴及Z轴的移动及定位；抓手臂模块包括Y轴运动组件、Z轴运动组件、抓手组件，可实现抓手组件在Y轴及Z轴的正动移动及定位。

通过计算机及系统软件的精确控制，在安全电压下使加样泵组件在该设备平台正上方的左右方向（X轴）、前后方向（Y轴）及上下方向（Z轴）上行程范围内的平稳移动及精确定位。然后通过加样泵组件上的加样泵及一次性加样针实现定量汲取或注射液体标本或液体试剂，最终实现将液体标本或液体试剂从平台的任一指定起始位置定量、无污染、连续地转移到平台上的指定终止位置的功能，在本实用新型中，通常是将液体或试剂从标本位或试剂位转移到微板位；

脱针位组件实现在加样过程中需要变更加样液体（标本或试剂）时或者加样完成后，自动脱卸废弃的一次性加样针。废弃的一次性加样针统一收集于废针盒内，便于集中处理。

进一步的是：所述微板位设置加热膜及振荡器，可实现加样后自动根据系统软件输入的实验要求，在安全电压下进行振荡混匀、常温孵育、恒温孵育的功能。

进一步的是：所述加样泵组件包括加样控制板、加样电机、活塞、缸体、气压传感器和适配器。

加样控制板控制加样电机转动，加样电机转动带动加样电机轴沿Z轴方向移动，加样电机轴连接活塞并带动活塞在缸体内上下运动。当适配器装针后，在Z轴运动组件的作用下，加样针头伸入液体液面下，整个系统形成密封系统，通过活塞的上下运动改变缸体内部的气压，通过缸体内部气压的变化完成汲液、注液的功能。

气压传感器自动感应加样泵组件内的气压变化情况，结合加样泵组件在Z轴的移动位置信息。本实用新型可实现在加样过程中自动探测液面高度并在标本或试剂的液面高度小于设定值时自动报警的功能。

进一步的是：所述试剂位包括试剂位托盘、试剂槽托盘及试剂槽，所述试剂位托盘设有磁感应装置，试剂槽置于试剂槽托盘内，试剂槽托盘置于试剂位托盘上。

每个试剂槽托盘最多可放置8条试剂槽，每条试剂槽可加注1种实验试剂，每条试剂槽底部设置专门位置的磁感应区。通过试剂槽托盘对每条试剂槽的磁感应位置进行识别、定义、命名，可实现实验试剂的自动化管理。

本实用新型可自动从微板盖位抓取微板盖转移到微板位、或者从微板位上抓取微板盖转移到微板盖位，避免加样完成后的常温孵育或恒温孵育受外界干扰，保证孵育效果。本功能可根据实际需要选择性配置。

进一步的是是：所述抓手臂模块下方设有抓手组件，抓手组件包括抓手控制板、G马达、G马达同步轮、抓手组装块、齿轮条和抓手片；抓手控制板控制G马达转动，G马达转动带动G马达同步轮转动。

进一步的是：所述齿轮条为两条，所述G马达同步轮与两条齿轮条共同安装于抓手组装块内，两条齿轮条从抓手组装块的两端反向平行安装，于G马达同步轮的直径位置分别与G马达同步轮啮合。

G马达同步轮顺时针或逆时针转动，带动两齿轮条背向或相向运动，抓手片分别固定于齿轮条的两端，实现抓手的开或合。即抓取或者放开微板或微板盖。

进一步的是：在所述骨架模块设有微板自动检测装置；微板自动检测装置能够自动检测微板位是否放置微板，避免往未放置微板的微板位进行加样、振荡、恒温孵育、抓取或转移微板或微板盖等程序。微板自动检测装置作为一种错误预防措施，可根据需要选择性配置。

附图说明

图1是本实用新型的整机示意图。

图2是本实用新型的骨架模块示意图。

图3是本实用新型平台模块示意图。

图4是本实用新型平台模块的俯瞰图。

图5是本实用新型脱针位组件结构示意图。

图6是本实用新型X轴运动模块结构示意图。

图7是本实用新型Y轴运动组件结构示意图。

图8是本实用新型Z轴运动组件结构示意图。

图9是本实用新型加样泵组件结构示意图。

图10是本实用新型抓手组件结构示意图。

部件序号与名称对照表 

序号	名称	序号	名称	序号	名称
						1	加样臂	35	抓手臂X轴马达位	69	Z轴同步轮
2	平台	36	X轴控制板	70	Z轴马达座
						3	加样针位	37	X轴同步带	71	Z轴导轨座
4	标本位	38	X轴同步轮座	72	Z轴步进电机
						5	试剂位	39	X轴同步轮	73	丝杆同步轮
6	微板位	40	X轴光敏开关	74	丝杆
						7	振荡器	41	X轴直线导轨	75	Z轴光敏开关
8	加热膜	42	Y轴连接块	76	Z轴导轨
						9	抓手臂	43	电源转换模块	77	加样泵组件连接块
10	微板盖位	44	光敏开关挡片	78	Z轴滑块
						11	脱针位	45	X轴滑块	79	Z轴光敏开关挡片
12	废针盒	46	X轴马达座	80	加样泵组件
						13	右侧板	47	控制板支架	81	电机固定套
14	摄像头	48	Y轴控制板	82	加样电机
						15	脚杯	49	Y轴步进电机	83	加样电机转轴
16	底梁	50	Y轴马达座	84	密封圈
						17	负重块	51	Y轴同步轮	85	活塞
18	台面	52	固定座B	86	缸体
						19	竖梁	53	压带轮轴	87	适配器A
20	加强横梁	54	Y轴光敏开关	88	适配器B
						21	X轴直线导轨	55	加样臂挡板	89	加样控制板
22	前档板	56	固定座A	90	加样针套装头
						23	A背板	57	弹片	91	气压传感器
24	B背板	58	Y轴导轨	92	抓手控制板
						25	固定锚	59	Y轴同步带	93	G马达
26	前滑槽	60	从动轮轴	94	G马达固定座
						27	脱针板支架	61	Y轴光敏开关挡片	95	G马达连接座
28	废针滑板	62	Z轴连接块	96	同步轮连接座
						29	脱针板	63	塑料轴承	97	抓手外壳
30	废针盒外壳	64	Z轴运动组件	98	抓手片
						31	废针盒抽屉	65	Y轴滑块	99	齿轮条
32	脱针位固定板	66	Z轴控制板	100	抓手组装块
						33	漏针口	67	加样模块罩	101	G马达同步轮
34	X轴步进电机	68	Z轴同步带	102	G马达轮轴固定板

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

整机

如图1所示，本实用新型是一种加样装置。加样臂1可在平台2的正上方区域内的左右方向（X轴）、前后方向（Y轴）及上下方向（Z轴）三个方向上行程范围内（Y轴行程范围内）按照系统软件要求运动及精确定位。开展实验时，加样臂1从加样针位3套取洁净的一次性加样针，然后从标本位4汲取液体标本，或者从试剂位5吸取液体试剂，加入到微板位6上放置的微板内。微板位6下方设有振荡器7及加热膜8，加样完成的微板可就地进行振荡、常温孵育或恒温孵育。孵育时，可通过抓手臂9从微板盖位10抓取微板盖，盖在微板位6加样完成的微板上。需更换加样液体时，加样臂1移动到脱针位11，将废弃的一次性加样针脱卸于废针盒12内，加样臂1重新从加样针位3套取加样针进行重新加样，直到加样全部完成。整个加样过程、振荡过程及孵育过程全部自动完成，实现了实验加样的自动化。

骨架模块

骨架模块由骨架组件及微板自动检测组件组成。为本实用新型实现预期用途与功能提供结构支撑，同时可实现微板的自动检测功能。

如图1、图2所示，骨架组件为本实用新型实现预期用途与功能提供结构支撑，主要由脚杯15、底梁16、负重块17、台面18、竖梁19、加强横梁20、侧板13、前档板22、A背板23、B背板24组成。四个脚杯15装于矩形底梁16靠近四个角的位置，支撑整个设备。四个负重块17分别固定于两侧底梁的下方，负重块17中心设置一个圆柱形穿孔，可由铁杆穿过，便于设备的移动与搬运。台面18覆盖并固定于底梁16上，台面18上表面设置固定锚25，用于固定标本位、加样针位、试剂位、微板位、微板盖位等组件。两条竖梁19分别固定于底梁16的左右上角，两条竖梁19下侧距台面相同高度的位置各设有一个凹槽用于安装加强横梁20，安装好的加强横梁20与台面18保持平衡，加强横梁20为X轴直线导轨21提供结构支持。竖梁19上部分别安装左右侧板13，安装好的左右侧板13在设备的两侧竖立并保持相互平行，侧板前后间长度与本实用新型的宽度相当。前档板22连接左右侧档板13，可用于固定加样臂1的前滑槽26。

如图1、图2所示，摄像头14安装于侧板13上，侧板13设有图案凿孔，摄像头14视野可通过侧板13的图案凿孔覆盖所有微板位6。微板位6上未放置或未放满微板时，摄像头将微板位的图案信息传送致计算机及系统软件，经计算机及系统软件处理机后，对微板位6上有无微板进行判断后，避免往微板位6上未放置微板的位置进行加样、振荡、恒温孵育、抓取或转移微板或微板盖等实验程序。

平台模块

平台模块为本实用新型实现预期功能提供工作场所，由标本位、加样针位、试剂位、微板盖位、微板位（加样位）、脱针位等组件组成。

如图3、图4、图5所示，标本位4、加样针位3、试剂位5、微板位6及微板盖位10、脱针位11均通过固定锚25位置固定于台面18上。废针盒12置于本实用新型的右侧。标本位4用于放置标本，加样针位3用于放置一次性加样针针盒，一次性加样针针盒内加装洁净的一次性加样针，微板位6用于放置洁净的一次性微板，微板盖位10用于放置微板盖，试剂位5用于放置实验要求的试剂。加样臂1移动到加样针位3套取洁净的加样针，然后移动到标本位4或试剂位5，汲取定量液体标本或液体试剂，然后移动到微板位6指定微板，往微板位6上的微板注液或者连续注液。当加完一种液体或者加样工作全部完成，加样臂1移动到脱针位11脱卸废弃的一次性加样针,废弃的一次性加样针汇集于废针盒12。同时，设于微板位6下方的振荡器7及孵育器8对已完成加样的微板按系统软件输入的实验要求进行振荡及孵育。

如图5、图9所示，脱针位组件实现将套装于加样泵组件80适配器B88上的废弃一次性加样针脱卸下来的功能。由脱针位11及废针盒12组成。脱针位11固定于脱针位固定板32上，由脱针板29、脱针板支架27、废针滑板28组成，脱针板29固定于脱针板支架27上，废针滑板28装于脱针板支架27内。脱针板29的边缘上根据适配器B88的直径大小及适配器B88之间的间距，设置了与适配器间距相当的齿轮“U”型槽，“U”型槽两臂的距离大于适配器B88的直径，但小于适配器B88套装一次性加样针后的直径。废针盒12由废针盒外壳30及废针盒抽屉31组成。废针盒外壳30的侧板上设置一个缺口，与脱针位11的漏针口33对接。套装加样针的适配器B88脱针时，适配器B88在加样针套装头89稍上的位置经U型槽开口进入脱针板29下方，然后适配器B沿Z方向向上运动，由于“U”型槽的两臂直径大于适配器的直径，并且小于适配器B套装一次性加样针后的直径，所以，适配器B往上运动的过程中，套装的加样针被“U”型槽阻挡并脱卸下来，适配器B顺利通过“U”型槽，实现脱离加样针的目的。脱落的废弃加样针通过废针滑板28经漏针口33滑入废针盒抽屉31，便于集中处理。

轴运动模块

X轴运动模块由加样臂X运动组件及抓手臂X轴运动组件组成。实现加样臂模块及抓手臂模块在X轴的移动及精确定位。

如图6所示， 加样臂X运动组件主要由X轴步进电机34、X轴控制板36、X轴同步带37、X轴同步轮座38、X轴同步轮39、X轴光敏开关40、X轴直线导轨41、Y轴连接块42、光敏开关挡片44、X轴滑块45、X轴马达座46等组成。X轴步进电机34固定于X轴马达座46上。X轴控制板36控制X轴步进电机34进行转动，X轴步进电机34带动X轴同步轮39进行转动，X轴同步轮39转运带动X轴同步带37进行转动，X轴同步带37转动带动Y轴连接块42通过X轴滑块45沿X轴直线导轨41进行滑动。Y轴连接块42是一种倒直角形的部件，加样臂1安装于Y轴连接块42上，因此，实现了加样臂1在X轴方向上的移动及定位。在左竖梁13上，安装了光敏开关40，在Y轴连接块42上，安装了光电开关挡片44，以精确控制Y轴连接块42在X轴方向的初始位置。

抓手臂X轴运动组件的组成与加样臂X运动组件的组成、组装、及运动方式类似。不同之处在于，当加配抓手臂时，抓手臂X轴步进电机装于抓手臂X轴马达位35，在X轴同步轮座38对应的水平位置多安装一个抓手臂X轴同步轮，抓手臂X轴同步轮的安装高度高于X轴同步轮39。同时，抓手臂Y轴连接块适当的缩短，以便于水平连接抓手臂X轴同步带。

加样臂模块

加样臂模块主要由加样臂Y轴运动组件，加样臂Z轴运动组件，加样泵组件组成。实现加样泵组件在Y轴、Z轴的移动及精确定位的功能及加样泵组件的汲液注液功能。

加样臂Y轴运动组件

如图7所示，加样臂Y轴运动组件主要由前滑槽26、控制板支架47、Y轴控制板48、Y轴步进电机49、Y轴马达座50、Y轴同步轮51、固定座B52、带轮轴53、Y轴光敏开关54、加样臂档板55、固定座A56、弹片57、Y轴导轨58、压Y轴同步带59、从动轮轴60、Y轴光敏开关挡片61、Z轴连接块62、塑料轴承63、Y轴滑块65组成。

如图7所示，固定座B52固定于Y轴连接块42上。控制板支架47、Y轴马达座50、压带轮轴53、加样臂档板55固定于固定座B52上。Y轴步进电机49固定于Y轴马达座50上，Y轴控制板48固定于控制板支架47上。固定座A56、弹片57及Y轴导轨58固定于加样臂档板55上，从动轮轴60安装于固定座A56上。塑料轮轴63固定于弹片57上，并嵌于前滑槽26内，可在前滑槽26内沿X轴滑动。

如图7所示，Y轴控制板48控制Y轴步进电机49进行转动，Y轴步进电机49转动带动Y轴同步轮51进行转动，Y轴同步轮51转动带动Y轴同步带59进行转动，Y轴同步带59进行转动带动Z轴连接块62通过Y轴滑块65沿Y轴导轨58进行滑动。Z轴运动组件64固定于Z轴连接块62上，从而实现加样泵组件在Y轴方向上的移动及定位。同时，本实用新型在固定座B52上安装了Y轴光敏开关54，在Z轴连接块62安装了Y轴光敏开关挡片61，以精确控制加样臂在Y轴方向的初始位置。根据实际需要，Y轴运动组件可以选择配置一个或两个Z轴运动组件64。

加样臂Z轴运动组件

如图8所示，Z轴运动组件64主要由Z轴控制板66、加样模块罩67、Z轴同步带68、Z轴同步轮69、Z轴马达座70、Z轴导轨座71、Z轴步进电机72、丝杆同步轮73、丝杆74、Z轴光敏开关75、Z轴导轨76、加样泵组件连接块77、Z轴滑块78、Z轴光敏开关挡片79组成。

如图8所示，Z轴导轨座71是一个倒直角形部件，固定于Z轴连接块62上。Z轴马达座70、Z轴导轨76分别固定于Z轴导轨座71的两直角边。Z轴步进电机72固定于Z轴马达座70上。Z轴同步轮69固定于Z轴步进电机72的转轴上。丝杆同步轮73固定于丝杆74上。

如图8所示，Z轴控制板66控制Z轴步进电机72转动，步进电机72转动带动Z轴同步轮69转动，Z轴同步轮69转动带动Z轴同步带68转动，Z轴同步带68转动带动丝杆同步轮73进行转动，丝杆同步轮73进行转动带动丝杆74进行转动。丝杆74转动带动加样泵组件连接块77通过Z轴滑块78 沿Z轴导轨76进行移动。加样泵组件80固定于加样泵组件连接块77上，因此，加样泵组件连接块77沿Z轴上下运动，带动加样泵组件80沿Z轴滑块78上下移动或定位。同时，本实用新型在Z轴马达座70上安装了Z轴光敏开关75，在加样泵组件连接块77安装了Z轴光敏开关挡片79，以精确控制加样臂在Y轴方向的初始位置。

加样臂加样泵组件

如图9所示，加样泵组件由电机固定套81、加样电机82、密封圈84、活塞85、缸体86、适配器A87、适配器B88、加样控制板89、气压传感器91组成。电机固定套81固定加样电机82于缸体86上端。活塞85与加样电机82的转轴83相连并装于缸体86内。缸体86与适配器A87连接，适配器A87与适配器B88相联接。适配器B88利用下端的加样针套装头90套装一次性加样针。气压传感器91装于适配器A87内。

如图9所示，加样控制板89控制加样电机82进行工作，加样电机82工作带动活塞85沿Z方向上下运动。当适配器B88套装一次性加样针后，一次性加样针针头在Z轴运动组件64的作用下伸入液面以下，整个加样泵组件80形成密闭系统。活塞85沿Z方向上下运动改变了缸体86内的气压，通过气压的变化，加样泵组件80完成汲液、注液的功能。

加样过程中，加样泵组件80下行过程中，系统软件自动记录Z轴运动组件64下行的行程值，同时气压传感器91保持工作状态。当加样针针头接触液面，加样泵组件80形成密闭系统，适配器B继续下行导致加样泵组件80密闭系统内的气压发生显著变化。气压传感器91将气压信息反馈给系统软件，系统软件结合Z轴运动组件64下行的距离值，实现加样过程自动探测加样液体液面高度的功能。

抓手臂模块

如图10所示，由抓手控制板92、G马达93、G马达支撑座94、G马达连接座95、同步轮连接座96、抓手外壳97、抓手片98、齿轮条99、抓手组装块100、G马达同步轮101，G马达轮轴固定板102组成。

如图10所示，G马达93嵌立于G马达支撑座94之上，G马达支撑座94固定于抓手外壳97上。G马达93的转轴穿过G马达支撑座94上的圆孔与安装于G马达支撑座内的G马达连接座95相连，G马达连接座95与其下方的同步轮连接座96相连接。G马达同步轮101的转轴穿过抓手外壳97上面的圆孔与同步轮连接座96相连接。G马达同步轮101置于抓手组装块100的中央圆柱孔内，两条齿轮条99从抓手组装块100两端的齿轮条安装孔内反向插于抓手组装块100内，在抓手组装块100的中间位置，两齿轮条99的齿轮与G马达同步轮101的齿轮在同一直径的两端位置进行啮合。两块抓手片98分别固定于两条齿轮条99的外端。

如图10所示，抓手控制板控制G马达进行转动，G马达转运带动G马达连接座95转动，G马达连接座95转动带动同步轮连接座96进行转动。同步轮连接座96转动带动G马达同步轮101转动，G马达同步轮101转动带动两条在直径位置反向啮合的齿轮条99进行反向运动。因此，通过控制G马达的顺时针方向转动或逆时针方向的转动，就能控制两条齿轮条99的伸开或者闭合动作与幅度。因为抓手片98固定于两条齿轮条99的两端。两条齿轮条99的伸开或者闭合动作可完成抓手片98抓取或放置物体的功能。

Claims (7)

1.一种新型小型加样器，其特征是：所述小型加样器包括骨架模块、平台模块、X轴运动模块、加样臂模块、和抓手臂模块；所述平台模块上方设置抓手臂模块；在所述平台模块设有标本位、试剂位、加样针位、微板位、微板盖位、脱针位；所述X轴运动模块包括抓手臂X轴运动组件及加样臂X轴运动组件，可带动抓手臂或加样臂在X轴移动或定位；所述加样臂模块包括Y轴运动组件、Z轴运动组件、加样泵组件，可实现加样泵组件在Y轴及Z轴的移动及定位；抓手臂模块包括Y轴运动组件、Z轴运动组件、抓手组件，可实现抓手组件在Y轴及Z轴的移动及定位。

2.如权利要求1所述的新型小型加样器，其特征是：所述微板位设置加热膜及振荡器。

3.如权利要求1所述的新型小型加样器，其特征是：所述加样泵组件包括加样控制板、加样电机、活塞、缸体、气压传感器和适配器。

4.如权利要求1所述的新型小型加样器，其特征是：所述试剂位包括试剂位托盘、试剂槽托盘及试剂槽，所述试剂位托盘设有磁感应装置，试剂槽置于试剂槽托盘内，试剂槽托盘置于试剂位托盘上。

5.如权利要求1所述的新型小型加样器，其特征是：所述抓手臂模块下方设有抓手组件，抓手组件包括抓手控制板、G马达、G马达同步轮、抓手组装块、齿轮条和抓手片；抓手控制板控制G马达转动，G马达转动带动G马达同步轮转动。

6.如权利要求5所述的新型小型加样器，其特征是：所述齿轮条为两条，所述G马达同步轮与两条齿轮条共同安装于抓手组装块内，两条齿轮条从抓手组装块的两端反向平行安装，于G马达同步轮的直径位置分别与G马达同步轮啮合。

7.如权利要求1-6任一项所述的新型小型加样器，其特征是：所述骨架模块设有微板自动检测装置。