TWI785951B - 離心裝置 - Google Patents

Abstract

一種離心裝置，包括一主體、一驅動模組、一離心組件以及一管路。主體具有一容納空間及一開槽。開槽連通容納空間。驅動模組至少部分地配置於容納空間內。離心組件配置於主體上。離心組件的一部分位於容納空間內且連接驅動模組。驅動模組適於驅動離心組件旋轉。管路連接於離心組件的所述部分且通過開槽而延伸至主體的外部。

Description

離心裝置

本發明是有關於一種生化樣品處理裝置，且特別是有關於一種離心裝置。

一般生化檢測分析用的離心裝置因包含傳動機構且須考量封閉式的迴路系統設計而具有較大的體積。為了縮小離心裝置的體積，在一些設計中採用非封閉式的迴路系統。但是，非封閉式的迴路系統容易受到汙染，進而影響到待測物質的檢測結果。因此，離心裝置難以兼顧小體積以及無菌封閉迴路環境。

本發明提供一種離心裝置，可兼顧小體積以及無菌封閉迴路環境。

本發明的離心裝置包括一主體、一驅動模組、一離心組件以及一管路。主體具有一容納空間及一開槽，其中開槽連通容納空間。驅動模組至少部分地配置於容納空間內。離心組件配置於主體上。離心組件的一部分位於容納空間內且連接驅動模組。驅動模組適於驅動離心組件旋轉。管路連接於離心組件的所述部分且通過開槽而延伸至主體的外部。

在本發明的一實施例中，上述的驅動模組包括一驅動源及一連動組件。連動組件位於容納空間內且耦接於驅動源與離心組件的部分之間。

在本發明的一實施例中，上述的連動組件包括一基座齒輪、一增速齒輪組及一從動齒輪。增速齒輪組連接於驅動源。從動齒輪連接於離心組件。增速齒輪組耦接於基座齒輪與從動齒輪之間。

在本發明的一實施例中，上述的從動齒輪繞離心組件的一旋轉軸向的角速度是增速齒輪組繞旋轉軸向的角速度的兩倍。

在本發明的一實施例中，上述的離心組件包括一導管及一離心缽。離心組件的部分為導管的一末端，導管的另一末端連接於該離心缽。管路藉由導管的導引而連接於離心缽。

在本發明的一實施例中，上述的離心組件包括一離心缽。離心缽具有一離心空間、一連接端及多個通道。多個通道連通於離心空間與連接端之間。管路連接於連接端且具有多個流道。多個流道分別對應於多個通道。

在本發明的一實施例中，上述的多個通道在離心空間內的開口端沿著離心組件的徑向排列。

在本發明的一實施例中，上述的離心組件包括一座體，座體具有至少一定位孔，主體具有至少一定位柱。至少一定位柱適於沿著平行於離心組件的一旋轉軸向的方向穿過至少一定位孔。座體適於接著以旋轉軸向為轉軸而旋轉，以使至少一定位柱定位於至少一定位孔。

在本發明的一實施例中，上述的至少一定位孔具有一第一區段及一第二區段，第一區段的孔徑大於第二區段的孔徑。至少一定位柱包括一止擋部及一連接部，連接部連接於止擋部與主體之間。止擋部的外徑大於第二區段的孔徑，止擋部適於在第一區段沿著平行於旋轉軸向的方向穿過至少一定位孔。座體適於接著以旋轉軸向為轉軸而旋轉，以使至少一定位柱對應於第二區段。

在本發明的一實施例中，上述的至少一定位孔具有一第一區段及一第二區段，第一區段的孔徑大於第二區段的孔徑。至少一定位柱可伸縮地連接於主體且包括一鎖定部及一釋放部，鎖定部連接於釋放部與主體之間。鎖定部的外徑大於第二區段的孔徑，釋放部的外徑小於該第二區段的孔徑。釋放部適於在第二區段沿著平行於旋轉軸向的方向伸入至少一定位孔。座體適於接著以旋轉軸向為轉軸而旋轉，以使至少一定位柱對應於第一區段，進而使鎖定部適於在第一區段沿著平行於旋轉軸向的方向伸入至少一定位孔。

基於上述，在本發明的離心裝置中，驅動模組至少部分地配置於主體的容納空間內，且管路在容納空間內連接於離心組件並透過主體的開槽而延伸至容納空間外部。藉此配置方式，部分的驅動模組及部分的管路收容於離心裝置內部，而不會過度地在離心裝置外部增加其整體結構的體積。由於離心裝置的體積如上述般獲得了縮減，故不需為了縮減裝置體積而將管路改變為非封閉式設計。據此，本發明的離心裝置可兼顧體積之縮減及無菌封閉迴路之需求。

圖1是本發明一實施例的離心裝置的立體圖。圖2是圖1的離心裝置的剖視圖。請參考圖1及圖2，本實施例的離心裝置100包括一主體110、一驅動模組120、一離心組件130以及一管路140。主體110具有一容納空間112及一開槽114，其中開槽114連通容納空間112。驅動模組120至少部分地配置於容納空間112內。離心組件130配置於主體110上，離心組件130的一部分130a位於容納空間112內且連接驅動模組120，驅動模組120適於驅動離心組件130旋轉。管路140連接於離心組件130的所述部分130a，且通過開槽114而延伸至主體110的外部。

藉此配置方式，部分的驅動模組120及部分的管路140收容於離心裝置100內部，而不會過度地在離心裝置100外部增加其整體結構的體積。由於離心裝置100的體積如上述般獲得了縮減，故不需為了縮減裝置體積而將管路140改變為非封閉式設計。據此，本實施例的離心裝置100可兼顧體積之縮減及無菌封閉迴路之需求。

以下針對主體110、驅動模組120以及離心組件130的結構以及連接關係進行更進一步的說明。

在本實施例中，離心裝置100更包括一底座150，主體110包括殼體110a以及相對於殼體110a另一側的罩體110b，其中殼體110a配置於底座150上，離心組件130配置於罩體110b上，且離心組件130的所述部分130a位於罩體110b內。也就是說，離心裝置100由上到下依序以離心組件130、主體110以及底座150的順序配置。

詳細而言，驅動模組120包括一驅動源122及一連動組件124。驅動源122例如是馬達，連動組件124位於容納空間112內且耦接於驅動源122與離心組件130的所述部分130a之間，如圖2所示。驅動源122配置於底座150以驅動連動組件124，連動組件124進而帶動離心組件130。

進一步而言，連動組件124包括一基座齒輪124a、一增速齒輪組124b及一從動齒輪124c。基座齒輪124a固定於底座150的上表面。從動齒輪124c連接於離心組件130且位於罩體110b內。增速齒輪組124b連接於驅動源122以及主體110，且耦接於基座齒輪124a與從動齒輪124c之間，其中增速齒輪組124b以旋轉軸向A為中心沿著基座齒輪124a對旋轉軸向A進行繞轉，而從動齒輪124c以旋轉軸向A為轉軸而旋轉。換句話說，連動組件124依序以增速齒輪組124b以及從動齒輪124c的順序，將驅動源122的動力先後傳遞至主體110以及離心組件130，使主體110以及離心組件130以旋轉軸向A為轉軸而同軸旋轉。

此外，增速齒輪組124b的設置為偏離於旋轉軸向A，且在容納空間112內較為靠近主體110的一側的位置。開槽114設置在相對於增速齒輪組124b的另一側的主體110上。藉此，容納空間112內具有足夠的空間可使管路140連接於離心組件130的部分130a，並且，管路140得以通過開槽114而延伸至主體110的外部。

在本實施例中，當離心組件130進行離心動作而旋轉時，連接於離心組件130的管路140而會隨離心組件130旋轉。管路140的另一端連接於一固定端，並可藉由泵浦以及通路開閉設置，控制流入或流出管路140的液體，但本發明不以此為限制。需特別說明的是，由於管路140一端為固定端、另一端為活動端，管路140會有扭轉而被破壞的可能。因此，本實施例的離心裝置100的驅動模組120除了驅動離心組件130旋轉外，也同時驅動主體110在一旋轉軸向A上與離心組件130同軸旋轉，且離心組件130的角速度為主體110的角速度的兩倍。據此，可避免管路140的扭轉而被破壞。詳細的抗扭轉機制請參閱先前技術文獻1(New Flow-Through Centrifuge Without Rotating Seals Applied to Plasmapheresis. Therapeutic Apheresis, p95–p97, Vol. 4, No. 2, 2000, Blackwell Science, Inc)，於此不加以贅述。以下針對角速度差異的設計進行進一步說明。

在本實施例中，增速齒輪組124b包括齒輪G1、齒輪G2以及連桿L。齒輪G1耦接於基座齒輪124a，齒輪G2耦接於從動齒輪124c，連桿L連接於齒輪G1與齒輪G2之間。增速齒輪組124b及被其帶動的主體110具有繞離心組件130的旋轉軸向A的初始角速度ω1，動力傳遞的終點的離心組件130具有繞離心組件130的旋轉軸向A的角速度ω2（即從動齒輪124c繞其自身中心的角速度加上角速度ω1）。假設基座齒輪124a的齒數為N1，齒輪G1的齒數為N2，齒輪G2的齒數為N3，從動齒輪124c的齒數為N4，則依據齒數與角速度之間的關係，可推導出如下的公式： ω2/ω1 = （N1/N2）

（N3/N4）＋1 本實施例透過齒輪比不同的設計，藉由增速齒輪組124b變速，使離心組件130的角速度ω2高於主體110的角速度ω1，例如是角速度ω2為角速度ω1的兩倍。據此，得以達成先前技術文獻1中所提到的防止管路140扭轉的效果。當然，本發明不對齒輪的齒數加以限制，只要能使角速度ω2為角速度ω1的兩倍即可。

圖3是圖1的離心組件的局部剖視圖。圖4是圖1的管路的部分剖面圖。請參考圖3以及圖4，在本實施例中，離心組件130包括一導管131及一離心缽133。離心組件130的部分130a為導管131的一末端131a，導管131的另一末端131b連接於離心缽133，管路140藉由導管131的導引而連接於離心缽133。由於導管131的末端131a連接於從動齒輪124c，因此導管131、離心缽133會隨著驅動模組120的驅動而轉動，進而使得離心缽133內的檢測液體進行離心運動而分層。

詳細而言，離心缽133具有一離心空間133a、一連接端133b及多個通道133c。多個通道133c連通於離心空間133a與連接端133b之間。管路140連接於連接端133b且具有多個流道142，多個流道142分別對應於多個通道133c。在本實施例中，通道133c及流道142的數量例如是三個，其中一個負責輸入液體，另外兩個負責將離心後分層的液體抽出，但本發明不對此加以限制。

多個通道133c在離心空間133a內的開口端(靠近於導管131的一側)沿著離心組件130的徑向排列。據此，液體可從多個流道142流入或流出多個通道133c，再進入或離開離心空間133a，並且對應離心後分層的液體進行輸送工作。

此外，離心裝置100在一實施例中，可以結合感應器的設置控制液體的流入與流出。感應器例如是光學感應器，可以偵測離心組件130的工作狀況，如離心空間133a被液體填充的情況、離心完成與否等。光學感應器連接於離心組件130並電性連接於泵浦，可依據偵測到的結果控制泵浦輸入或抽出管路140的液體，以確保離心組件130中離心的液體維持在一定的量，或是將離心完成的液體抽出。

圖5A至圖5C繪示圖1的離心組件的安裝流程。請參考圖5A至圖5C，為了方便說明安裝流程，將管路140從圖中隱藏。在本實施例中，離心組件130包括一座體135，使離心組件130可拆卸地設置於主體110上。座體135具有至少一定位孔136，主體110具有至少一定位柱116，定位柱116適於沿著平行於離心組件130的旋轉軸向A的方向穿過定位孔136。座體135適於接著以旋轉軸向A為轉軸而旋轉，以使定位柱116定位於定位孔136。

詳細而言，定位孔136具有一第一區段136a及一第二區段136b，第一區段136a的孔徑大於第二區段136b的孔徑。定位柱116包括一止擋部116a及一連接部116b，連接部116b連接於止擋部116a與主體110之間。止擋部116a的外徑大於第二區段136b的孔徑，略小於第一區段136a的孔徑，連接部116b的外徑小於第二區段136b。因此，止擋部116a適於在第一區段136a沿著平行於旋轉軸向A的方向穿過定位孔136，連接部116b適於在第二區段136b滑動。座體135適於接著以旋轉軸向A為轉軸而旋轉，以使定位柱116對應於第二區段136b，如圖6A至圖6C所示。據此，完成了離心組件130安裝於主體110的步驟。

此外，在本實施例中，座體135更具有定位孔138，主體110更具有定位柱118。定位孔138具有一第一區段138a及一第二區段138b，第一區段138a的孔徑大於第二區段138b的孔徑。定位柱118可伸縮地連接於主體110且包括一鎖定部118a及一釋放部118b，鎖定部118a連接於釋放部118b與主體110之間。鎖定部118a的外徑大於第二區段138b的孔徑，略小於第一區段138a的孔徑，釋放部118b的外徑小於第二區段138b的孔徑。

承上述，釋放部118b適於在第二區段138b沿著平行於旋轉軸向A的方向伸入定位孔138，並且，座體135推抵於鎖定部118a，使定位柱118沿著平行於旋轉軸向A的方向被壓縮。座體135適於接著以旋轉軸向A為轉軸而旋轉，以使定位柱118對應於第一區段138a。此時，鎖定部118a不再被座體135推抵而釋放彈性位能，進而使鎖定部118a適於在第一區段138a沿著平行於旋轉軸向A的方向伸入定位孔138，如圖6A至圖6C所示。據此，完成了離心組件130安裝於主體110的步驟。

當使用者欲拆卸離心組件130時，以相反於上述的安裝步驟即可完成拆卸。具體而言，使用者以食指按壓定位柱118，使定位柱118沿著平行於旋轉軸向A的方向被壓縮，進而使鎖定部118a穿出於第一區段138a。接著，使用者以拇指、中指夾持住座體135，以旋轉軸向A為轉軸並以相反於安裝時的方向旋轉，以使定位柱116對應於第一區段136a、定位柱118對應於第二區段138b。使用者接著沿著平行於旋轉軸向A的方向提取離心組件130，使止擋部116a從第一區段136a穿出、釋放部118b從第二區段138b穿出，如圖6C至圖6A所示。據此，完成了離心組件130拆卸於主體110的步驟。

綜上所述，在本發明的離心裝置中，驅動模組至少部分地配置於主體的容納空間內，且管路在容納空間內連接於離心組件並透過主體的開槽而延伸至容納空間外部。藉此配置方式，部分的驅動模組及部分的管路收容於離心裝置內部，而不會過度地在離心裝置外部增加其整體結構的體積。由於離心裝置的體積如上述般獲得了縮減，故不需為了縮減裝置體積而將管路改變為非封閉式設計。據此，本發明的離心裝置可兼顧體積之縮減及無菌封閉迴路之需求。

此外，本發明的離心裝置中，離心組件的座體具有至少一定位孔，主體具有至少一定位柱，使離心組件可輕易地安裝於主體上。當要卸除離心組件時，使用者也可輕鬆地以單手拆卸。據此，離心組件作為耗材需要替換或清洗時，使用者可方便地更換或拆卸，減少安裝工時以及成本。

100:離心裝置 110:主體 110a:殼體 110b:罩體 112:容納空間 114:開槽 116、118:定位柱 116a:止擋部 116b:連接部 118a:鎖定部 118b:釋放部 120:驅動模組 122:驅動源 124:連動組件 124a:基座齒輪 124b:增速齒輪組 124c:從動齒輪 130:離心組件 130a:部分 131:導管 131a、131b:末端 133:離心缽 133a:離心空間 133b:連接端 133c:通道 135:座體 136、138:定位孔 136a、138a:第一區段 136b、138b:第二區段 140:管路 142:流道 150:底座 A:旋轉軸向 G1、G2:齒輪 L:連桿 N1、N2、N3、N4:齒數 ω1、ω2:角速度

圖1是本發明一實施例的離心裝置的立體圖。 圖2是圖1的離心裝置的剖視圖。 圖3是圖1的離心組件的局部剖視圖。 圖4是圖1的管路的部分剖面圖。 圖5A至圖5C繪示圖1的離心組件的安裝流程。

100:離心裝置

110:主體

110a:殼體

110b:罩體

112:容納空間

114:開槽

116、118:定位柱

124c:從動齒輪

130:離心組件

131:導管

133:離心缽

135:座體

136、138:定位孔

140:管路

150:底座

A:旋轉軸向

ω1、ω2:角速度

Claims (10)

1. 一種離心裝置，包括： 一主體，具有一容納空間及一開槽，其中該開槽連通該容納空間； 一驅動模組，至少部分地配置於該容納空間內； 一離心組件，配置於該主體上，其中該離心組件的一部分位於該容納空間內且連接該驅動模組，該驅動模組適於驅動該離心組件旋轉；以及 一管路，連接於該離心組件的該部分且通過該開槽而延伸至該主體的外部。
2. 如請求項1所述的離心裝置，其中該驅動模組包括一驅動源及一連動組件，該連動組件位於該容納空間內且耦接於該驅動源與該離心組件的該部分之間。
3. 如請求項2所述的離心裝置，其中該連動組件包括一基座齒輪、一增速齒輪組及一從動齒輪，該增速齒輪組連接於該驅動源，該從動齒輪連接於該離心組件，該增速齒輪組耦接於該基座齒輪與該從動齒輪之間。
4. 如請求項3所述的離心裝置，其中該從動齒輪繞該離心組件的一旋轉軸向的角速度是該增速齒輪組繞該旋轉軸向的角速度的兩倍。
5. 如請求項1所述的離心裝置，其中該離心組件包括一導管及一離心缽，該離心組件的該部分為該導管的一末端，該導管的另一末端連接於該離心缽，該管路藉由該導管的導引而連接於該離心缽。
6. 如請求項1所述的離心裝置，其中該離心組件包括一離心缽，該離心缽具有一離心空間、一連接端及多個通道，該些通道連通於該離心空間與該連接端之間，該管路連接於該連接端且具有多個流道，該些流道分別對應於該些通道。
7. 如請求項6所述的離心裝置，其中該些通道在該離心空間內的開口端沿著該離心組件的徑向排列。
8. 如請求項1所述的離心裝置，其中該離心組件包括一座體，該座體具有至少一定位孔，該主體具有至少一定位柱，該至少一定位柱適於沿著平行於該離心組件的一旋轉軸向的方向穿過該至少一定位孔，該座體適於接著以該旋轉軸向為轉軸而旋轉，以使該至少一定位柱定位於該至少一定位孔。
9. 如請求項8所述的離心裝置，其中該至少一定位孔具有一第一區段及一第二區段，該第一區段的孔徑大於該第二區段的孔徑，該至少一定位柱包括一止擋部及一連接部，該連接部連接於該止擋部與該主體之間，該止擋部的外徑大於該第二區段的孔徑，該止擋部適於在該第一區段沿著平行於該旋轉軸向的方向穿過該至少一定位孔，該座體適於接著以該旋轉軸向為轉軸而旋轉，以使該至少一定位柱對應於該第二區段。
10. 如請求項8所述的離心裝置，其中該至少一定位孔具有一第一區段及一第二區段，該第一區段的孔徑大於該第二區段的孔徑，該至少一定位柱可伸縮地連接於該主體且包括一鎖定部及一釋放部，該鎖定部連接於該釋放部與該主體之間，該鎖定部的外徑大於該第二區段的孔徑，該釋放部的外徑小於該第二區段的孔徑，該釋放部適於在該第二區段沿著平行於該旋轉軸向的方向伸入該至少一定位孔，該座體適於接著以該旋轉軸向為轉軸而旋轉，以使該至少一定位柱對應於該第一區段，進而使該鎖定部適於在該第一區段沿著平行於該旋轉軸向的方向伸入該至少一定位孔。

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