TWI817625B - 試管壓蓋裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種試管壓蓋裝置，主要包括上蓋載盤、試管載盤以及升降台；當升降台上升而帶動試管載盤及其上的試管上升，並使試管與裝載於上蓋載盤之上蓋進行接合；當接合完成後，升降台帶動試管載盤及試管下降，而已經與試管壓合之上蓋將順勢脫離上蓋載盤並隨試管下降。據此，本發明可僅針對已裝載於試管載盤之試管進行壓蓋，即可針對特定的試管數量和特定位置之試管進行壓蓋，無須整盤壓蓋。而且，設備的整體配置更為緊湊，機構組件和作動方式相當簡單，穩定可靠，具成本優勢。

Description

試管壓蓋裝置

本發明係關於一種試管壓蓋裝置，尤指一種可自動對試管封蓋之試管壓蓋裝置。

聚合酶連鎖反應(Polymerase chain reaction, PCR)是在病毒檢測中一個非常關鍵的生物技術，而隨著COVID-19病毒的肆虐，PCR檢測的需求量大增，各檢測設備廠無不極力發展高度自動化之PCR檢測設備，以期提升檢測效率及準確度。

然而，在RNA萃取和PCR檢測的工作流程中有一步驟，便是對RNA萃取試管封口，以利進行後續的PCR或qPCR檢測步驟。然而，在傳統檢測流程中，大多是以人工手動方式對試管進行封口，不過傳統人工方式不僅耗費人力，且也潛藏了樣本彼此汙染以及人員感染的風險。

隨著PCR自動檢測設備不斷地推陳出新，現有大部分的試管自動封口設備是採用熱封膜的方式，也就是以塑膠薄膜覆蓋於試管盤，並加熱使塑膠薄膜熔接於試管盤，遂而實現試管封口。然而，熱封膜的方式固然快速，不過封膜膠捲占用了不小的體積，使整個封口設備體積無法更進一步縮小。更重要的是，熱封膜的方式必須一次對整盤的試管盤(如8*12管)封膜，然而如果並非整盤的試管盤都裝載有RNA萃取液，將會導致空的試管被封口，而無法再利用形成浪費。

由此可知，一種體積小、操作簡單、安全可靠，而可針對個別數量的試管進行封蓋，且封蓋過程可精準對位，又可平穩施力壓蓋之試管壓蓋裝置，實為社會大眾及產業界所殷切期盼者。

本發明之主要目的係在提供一種試管壓蓋裝置，俾能提供足夠力量使上蓋完整壓合於試管，且可確保壓合過程中上蓋或試管不會造成變形；重要的是，可以針對所需的特定數量進行壓蓋，無須整盤壓蓋。

為達成上述目的，本發明一種試管壓蓋裝置，主要包括上蓋載盤、試管載盤及升降台；上蓋載盤包括複數容槽，其用以容裝至少一上蓋；試管載盤包括複數貫通槽，其用以容裝至少一試管；升降台用於上升或下降試管載盤以及至少一試管中至少一者；其中，當升降台上升試管載盤以及至少一試管中至少一者，並使至少一試管趨近並接合至少一上蓋後，升降台下降試管載盤以及至少一試管中至少一者，該至少一上蓋脫離上蓋載盤之複數容槽。

由上可知，本發明試管壓蓋裝置可利用升降台帶動試管載盤及試管上升，並使試管與上蓋進行接合；當接合完成後，升降台帶動試管載盤及試管下降，而已經與試管壓合之上蓋將順勢脫離上蓋載盤之複數容槽，並隨試管下降。據此，本發明之配置相當靈活且彈性，可僅針對已裝載有待檢測液之試管進行壓蓋，即可針對特定數量和特定位置的試管進行壓蓋，無須整盤壓蓋；而且，設備的整體配置更為緊湊，機構組件和作動方式相當簡單，穩定可靠，具成本優勢。

再者，在試管載盤及試管的上升程中，本發明可利用升降台上的扣爪去扣住試管載盤之退料柱，直到完成壓蓋並進行下降行程時，扣爪將牽引試管載盤下降，故可確保所有的試管和試管載盤隨著升降台順利下降。而且，本發明所採用的升降驅動模組可包括肘節機構、或其他等效的倍力機構，以確保升降台可以施加足夠的接合力。

另外，本發明之升降台可包括一試管座，其包括複數孔洞；該複數孔洞可對應於試管載盤之複數貫通槽，且每一孔洞之開口直徑小於至少一試管之管徑。藉此，當升降台上升時，試管座之複數孔洞將套接於所有試管，並頂升所有試管使之接合於上蓋。換言之，由於試管座的孔洞直徑小於試管的最大直徑，所以當試管插入試管座的孔洞時，孔洞將稍微卡住試管，藉此可帶動試管上升或下降，無須整個試管載盤去接合上蓋載盤，故整個壓蓋動作相當確實且穩定。

本發明試管壓蓋裝置在本實施例中被詳細描述之前，要特別注意的是，以下的說明中，類似的元件將以相同的元件符號來表示。再者，本發明之圖式僅作為示意說明，其未必按比例繪製，且所有細節也未必全部呈現於圖式中。

請先參閱圖1，其係本發明一較佳實施例之立體圖；如圖中所示，本實施例之試管壓蓋裝置主要包括升降台4、機架5、載盤輸送模組91、載盤滑軌92以及升降驅動模組7；機架5包括底板51、頂板52及四導引件53，四導引件53組設於底板51和頂板52之間並分設於四角隅，而升降台4組設於四導引件53並可相對升降滑移；升降驅動模組7組設於底板51，用於驅使升降台4上升或下降。本實施例之導引件53為導柱但不以此為限，亦可為導軌和滑塊之組合、抑或其他可導引升降作動之等效機構或組件。

另外，載盤輸送模組91及載盤滑軌92組設於機架5上並位於底板51與頂板52之間；其中，本實施例之載盤輸送模組91為一輸送帶裝置，用於輸送試管載盤3使其進入或遠離升降台4與頂板52之間；也就是說，載置有試管T之試管載盤3可透過輸送帶自動載入或載出本裝置。另一方面，載盤滑軌92則用以導引上蓋載盤2進入或遠離載盤輸送模組91與頂板52之間；本實施例採手動方式，當欲補充上蓋C時，手動拉出上蓋載盤2，並在對應位置裝入上蓋C後再推入上蓋載盤2即可。不過，在本發明的其他實施例中，亦可採用全自動補蓋方式，例如以機器手臂(圖中未示)進行補蓋作業。

請同時參閱圖1、圖2、圖3及圖4；圖2係本發明一較佳實施例移除載盤輸送模組之立體圖；圖3係本發明一較佳實施例之左側視圖，其僅顯示底板51、升降驅動模組7、升降台4、試管載盤3及上蓋載盤2；圖4係本發明一較佳實施例之顯示試管座41、試管載盤3、上蓋載盤2以及壓入板6等元件位置關係之立體圖。以下說明本實施例實現升降作動之相關機構，其中升降驅動模組7主要包括馬達71、螺桿72、螺桿滑塊73以及肘節機構74，其中馬達71組設於底板51，而螺桿72動力連接馬達71，且螺桿滑塊73耦合於螺桿72，該肘節機構74鉸接於底板51、螺桿滑塊73與升降台4之間。

據此，當馬達71驅動螺桿72轉動時，螺桿72驅動螺桿滑塊73水平橫移，進而透過肘節機構74帶動升降台4上升或下降。本實施例採用肘節機構74之目的在於，可確保足夠的施力；經過實際模擬和量測，本實施例之肘節機構74將可提供超過120公斤以上的施力，這對於所有規格的試管載盤3所需之壓蓋力量而言，綽綽有餘。不過，本發明並不以肘節機構74為限，舉凡可驅動升降台4升降作動，並可提供特定施力之等效機構或組件皆可運用於本發明，例如直接採用氣、液壓缸亦可。

再者，如圖4中所顯示有一試管座41，其組設於升降台4，該試管座41包括複數孔洞411，其對應於試管載盤3之複數貫通槽31，且每一孔洞411之開口直徑小於試管T之管徑；若以圖中之錐形試管為例，試管座41之孔洞411的開口直徑小於試管T之最大管徑，故試管T將會僅有局部地插入試管座41之孔洞411，而且插入後試管T將會卡在孔洞411上，以便於試管座41帶動試管T上升和下降。另外，關於壓入板6，其設置於頂板52的下表面，且為具緩衝特性的橡膠材質；壓入板6的主要目的是當進行壓蓋時，過量或不平均的施力可以被吸收，可以提升壓蓋過程的順暢度，並確保每一試管T都能與上蓋C接合。

請繼續參閱圖4，如圖中所示，本實施例之上蓋C是條形上蓋，故容槽21形式也是採長槽形式，且由於每一上蓋C僅透過約3個接觸點卡合於容槽21內，所以很容易就可以脫離。另外，上蓋載盤2的四周端緣處各設有一定位孔22，其為長圓孔；其中，鄰近握把23之定位孔22的長軸方向是與容槽21的長度方向相同，遠離握把23之定位孔22的長軸方向是與容槽21的寬度方向相同。

另外，試管載盤3的四周端緣處各設有一退料柱32，其貫穿試管載盤3的上、下表面，而凸出於試管載盤3上表面之退料柱32部分為一定位端321。當試管T與上蓋C接合時，定位端321將插入上蓋載盤2的定位孔22：其中，本實施例透過將定位孔22的走向設定為不同，而當定位端321插入定位孔22時，長圓孔狀之定位孔22將可吸收試管載盤3與上蓋載盤2之間的位移誤差，使二者定位更為容易且更精準。

請繼續參閱圖2及圖3，底板51上立設有四立柱54(請見圖2)，而升降台4上組設有四扣爪8，而四立柱54的設置位置分別對應於四扣爪8；每一扣爪8包括一第一端81、一第二端82、一中段樞軸83以及一彈簧84，中段樞軸83位於第一端81和第二端82之間並樞接於試管座41，彈簧84設置於第二端82與試管座41之間。其中，彈簧84將用於驅使第二端82遠離試管座41，即用於驅使扣爪8之第一端81扣住退料柱32；而立柱54將用於撐抵扣爪8之第二端82以克服彈簧84之彈力，讓扣爪8之第一端81釋放退料柱32。

進一步說明，請先參閱圖5A，其係顯示本發明一較佳實施例之升降台4位於下極限位置P2之剖面圖；如圖中所示，當升降台4位於上升行程之下極限位置P2時，立柱54撐抵扣爪8之第二端82，而扣爪8之第一端81翹起。接著，請見圖5B，其係顯示本發明一較佳實施例之升降台位於扣爪作動Pr位置之剖面圖；隨著升降台4上升，當升降台4抵達扣爪作動位置Pr時，立柱54之尖錐頂端將使扣爪8之第二端82逐漸地脫離立柱54，而扣爪8之第一端81也將逐漸地扣住試管載盤3之退料柱32。

如圖5C所示，圖5C係顯示本發明一較佳實施例之升降台4位於上極限位置P1之剖面圖；當升降台4離開扣爪作動位置Pr而逐漸朝上極限位置P1上升時，扣爪8已經完全脫離立柱54，且扣爪8之第一端81也已經扣住退料柱32，此時試管T也已插入試管座41之孔洞411。接著，升降台4將繼續上升，直到降台4抵達上極限位置P1，然而試管座41隨著升降台4上升，試管座41將推頂試管T上升以讓試管T之開口端與上蓋C接合。

當試管T與上蓋C接合完畢，升降台4開始下降，此時扣爪8之第一端81仍然扣住退料柱32，故升降台4將牽引試管載盤3下降，而上蓋C便脫離上蓋載盤2之容槽21。接著，當升降台4下降而抵達扣爪作動位置Pr時，請見圖5B，扣爪8之第二端82碰抵立柱54後，扣爪8之第一端81翹起而釋放退料柱32，使試管載盤3得以停留於載盤輸送模組91上(請見圖1)。此時，升降台4仍將繼續下降至下極限位置P2，請見圖5A，而在下降過程中，試管T也將逐漸脫離試管座41之孔洞411，故試管T將連同試管載盤3停留於載盤輸送模組91上。

由上可知，本實施例係透過升降台4上升，讓試管座41頂升試管T去接合上蓋C，所以只有需封蓋之試管T才會接合上蓋，無須整盤壓蓋。另外，本實施例透過活動式扣爪8來牽引試管載盤3下降，故將可確保壓蓋後，試管載盤3順利下降並停留於載盤輸送模組91上。然而，本實施例之試管座41可採具彈性之材質，如橡膠，故在試管T插入試管座41之孔洞411的情況下，二者之間所形成的摩擦力將可使上蓋C順利脫離上蓋載盤2之容槽21；且當試管載盤3停留於載盤輸送模組91上而升降台4繼續下降時，試管T也可以輕易自孔洞411脫離。

另一方面，雖然圖式中並未顯示，但本實施例也有設置多種檢知裝置，包括設置於頂板52上方之上蓋感測器，其可用於檢知須補充之上蓋即其位置、以及有無試管之檢知；設置於載盤輸送模組91上的載盤位置感測器，其可用於檢知試管載盤3之即時位置。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

2:上蓋載盤 3:試管載盤 4:升降台 5:機架 6:壓入板 7:升降驅動模組 8:扣爪 21:容槽 22:定位孔 23:握把 31:貫通槽 32:退料柱 41:試管座 51:底板 52:頂板 53:導引件 54:立柱 71:馬達 72:螺桿 73:螺桿滑塊 74:肘節機構 81:第一端 82:第二端 83:中段樞軸 84:彈簧 91:載盤輸送模組 92:載盤滑軌 321:定位端 411:孔洞 C:上蓋 T:試管 P1:上極限位置 P2:下極限位置 Pr:扣爪作動位置

圖1係本發明一較佳實施例之立體圖。 圖2係本發明一較佳實施例移除載盤輸送模組之立體圖。 圖3係本發明一較佳實施例之左側視圖，其僅顯示底板、升降驅動模組、升降台、試管載盤及上蓋載盤。 圖4係本發明一較佳實施例之顯示試管座、試管載盤、上蓋載盤以及壓入板等元件位置關係之立體圖。 圖5A係顯示本發明一較佳實施例之升降台位於下極限位置之剖面圖。 圖5B係顯示本發明一較佳實施例之升降台位於扣爪作動位置之剖面圖。 圖5C係顯示本發明一較佳實施例之升降台位於上極限位置之剖面圖。

2:上蓋載盤

3:試管載盤

4:升降台

5:機架

7:升降驅動模組

51:底板

52:頂板

53:導引件

91:載盤輸送模組

92:載盤滑軌

C:上蓋

T:試管

Claims (9)

1. 一種試管壓蓋裝置，其係包括：一上蓋載盤，其包括複數容槽，該複數容槽用以容裝至少一上蓋；一試管載盤，其包括複數貫通槽，該複數貫通槽用以容裝至少一試管；以及一升降台，其係用於上升或下降該試管載盤以及該至少一試管中至少一者；其中，當該升降台上升該試管載盤以及該至少一試管中至少一者，並使該至少一試管趨近並接合該至少一上蓋後，該升降台下降該試管載盤以及該至少一試管中至少一者，該至少一上蓋脫離該上蓋載盤之該複數容槽；其中，該升降台包括一試管座，其包括複數孔洞；該複數孔洞係對應於該試管載盤之該複數貫通槽，每一孔洞之開口直徑小於該至少一試管之管徑；當該升降台上升時，該試管座之該複數孔洞套接於該至少一試管，並頂升該至少一試管使之接合於該至少一上蓋。
2. 如請求項1之試管壓蓋裝置，其更包括一機架、一升降驅動模組及一壓入板，該機架包括一底板、一頂板及複數導引件，該複數導引件組設於該底板和該頂板之間，該升降台組設於該複數導引件並可相對升降滑移，該升降驅動模組組設於該底板，並用於驅使該升降台上升或下降；該壓入板組設於該頂板；該上蓋載盤與該試管載盤係可選擇地進入或遠離該升降台與該 壓入板之間。
3. 如請求項2之試管壓蓋裝置，其中，該升降驅動模組包括一馬達、一螺桿、一螺桿滑塊以及一肘節機構，該馬達組設於該底板，該螺桿動力連接該馬達，該螺桿滑塊耦合於該螺桿，該肘節機構鉸接於該底板、該螺桿滑塊與該升降台之間。
4. 如請求項2之試管壓蓋裝置，其更包括至少一立柱及至少一扣爪，該至少一立柱立設於該底板上，該至少一扣爪組設於該升降台；該試管載盤包括至少一退料柱；當該至少一試管接合該至少一上蓋時，該至少一扣爪係扣住該至少一退料柱，而隨著該升降台之下降，該至少一扣爪牽引該試管載盤下降並碰抵該至少一立柱後，該至少一立柱驅使該至少一扣爪釋放該至少一退料柱。
5. 如請求項4之試管壓蓋裝置，其中，該至少一退料柱朝該試管載盤之上表面延伸並凸露出一定位端；該上蓋載盤包括至少一定位孔；於該至少一試管接合該至少一上蓋時，該至少一退料柱之該定位端係插入該定位孔；該至少一定位孔為一長圓孔。
6. 如請求項4之試管壓蓋裝置，其中，該升降驅動模組驅使該升降台滑移於一上極限位置、一扣爪作動位置及一下極限位置之間，該扣爪作動位置係位於該上極限位置與該下極限位置之間；於該升降台之一上升行程中，當該升降台抵達至該扣爪作動位置時，該至少一扣爪脫離該至少一立柱並扣住該至少一退料柱，且 該升降台繼續上升至該上極限位置；於該升降台之一下降行程中，當該升降台抵達至該扣爪作動位置時，該至少一立柱作用於該至少一扣爪，而驅使該至少一扣爪釋放該至少一退料柱，且該升降台繼續下降至該下極限位置。
7. 如請求項6之試管壓蓋裝置，其中，該至少一扣爪包括一第一端、一第二端、一中段樞軸以及一彈簧，該中段樞軸位於該第一端和該第二端之間並樞接於該升降台；該彈簧係位於該第二端與該升降台之間；於該升降台之該上升行程中，當該升降台抵達至該扣爪作動位置時，該至少一立柱脫離該至少一扣爪之該第二端，而該彈簧驅使該第一端扣住該至少一退料柱；於該升降台之該下降行程中，當該升降台抵達至該扣爪作動位置時，該至少一立柱抵靠於該至少一扣爪之該第二端，而使該第一端脫離該至少一退料柱。
8. 如請求項2之試管壓蓋裝置，其更包括一載盤輸送模組，該載盤輸送模組係組設於該機架上，並用於輸送該試管載盤使其進入或遠離該升降台與該壓入板之間。
9. 如請求項8之試管壓蓋裝置，其更包括一載盤滑軌，其係組設於該機架上，並位於該載盤輸送模組與該壓入板之間，用以導引該上蓋載盤進入或遠離該載盤輸送模組與該壓入板之間。