一种基因测序仪及其自动调平装置的制作方法

1.本实用新型涉及医学设备技术领域，特别涉及一种自动调平装置。还涉及一种基因测序仪。


背景技术：

2.基因测序仪是一种在生化、医学领域的仪器，用于对dna进行测序。
3.在测序时，图像采集装置采集微流控芯片的图像，需要保证微流控芯片和图像采集装置的位置准确。微流控芯片和图像采集装置在垂直方向上的相对位置精度要求非常高，达到微米级；此时采集区域需要在同一水平面内，也就是要保证微流控芯片相对图像采集机构的距离信息，从而保证采集图像的清晰度。目前的调平方式多为手动调平，存在需要多次调试导致的过程繁琐、费时费力以及工作效率低的问题。
4.因此，如何能够提供一种解决上述技术问题的自动调平装置是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是为基因测序仪提供一种自动调平装置，利用自动化的方式实现搭载微流控芯片的调平元件的调平，减少人工操作，提高了工作效率。本实用新型的另一目的是提供一种基因测序仪，采用上述自动调平装置。
6.为实现上述目的，本实用新型提供一种自动调平装置，包括调平元件、至少一个调平单元、检测单元以及控制单元，至少一个所述调平单元于所述调平元件下方的不同位置支撑所述调平元件，所述调平单元可动作，所述检测单元与所述控制单元相连且用以检测所述调平元件相对图像采集机构的距离信息，所述控制单元连接所述调平单元，所述控制单元根据所述检测单元的检测结果控制所述调平单元调整所述调平元件使微流控芯片上的至少两个位置点与图像采集机构的相对距离一致或在预设范围内。
7.优选地，所述调平元件下侧与所述调平单元接触的位置设有支撑块，所述调平单元的端部与所述支撑块支撑接触。
8.优选地，所述调平单元包括驱动部以及与所述驱动部连接并受所述驱动部驱动的顶头，所述顶头的外端与所述支撑块的内表面支撑接触。
9.优选地，所述顶头的表面为具有弧度的弧面；所述支撑块包括开设有开口向下的锥形孔的第一支撑块以及开设有v型槽的第二支撑块。
10.优选地，所述调平单元包括第一调平单元和第二调平单元，所述第一调平单元动作调节，所述第二调平单元固定不动。
11.优选地，所述调平单元包括端部不共线的第一调平单元、第二调平单元以及第三调平单元；所述第一调平单元的所述顶头伸入所述锥形孔，所述第二调平单元的所述顶头伸入所述v型槽，所述第一调平单元和所述第二调平单元的端部连线与所述v型槽的长度方向夹角为不平行，有一定夹角。
12.优选地，包括感应单元，所述感应单元用于感应检测所述调平单元的动作程度，所述感应单元连接所述控制单元，所述控制单元用于控制所述调平单元在所述感应单元的感应范围内动作。
13.优选地，所述调平元件与所述调平单元均设有挂钩，所述挂钩装设有弹性元件，所述弹性元件提供拉紧所述调平元件与所述调平单元的预紧力。
14.优选地，所述驱动部包括驱动元件以及与所述驱动元件的输出轴相连的传动元件，所述传动元件连接所述顶头。
15.优选地，所述驱动元件的输出轴连接有螺母，所述螺母套接有丝杆，所述丝杆连接所述传动元件；所述传动元件包括导向套以及套装于所述导向套的导向杆，所述导向杆的一端接触所述丝杆，所述导向杆的另一端连接所述顶头。
16.本实用新型还提供一种基因测序仪，包括图像采集机构以及上述自动调平装置。
17.相对于上述背景技术，本实用新型所提供的自动调平装置包括调平元件、至少一个调平单元、检测单元以及控制单元，至少一个调平单元于调平元件下方的不同位置支撑调平元件，调平单元可动作，检测单元与控制单元相连且检测调平元件相对图像采集机构的距离信息，控制单元连接调平单元，控制单元根据检测单元的检测结果控制调平单元调整调平元件使微流控芯片上的至少两个位置点与图像采集机构的相对距离一致或在预设范围内。
18.在该自动调平装置的工作过程中，至少一个调平单元于调平元件下方的不同位置支撑调平元件，其一提供了支撑作用，其二通过检测单元和控制单元实现了调平作用；在调平的过程中，检测单元检测调平元件相对图像采集机构的距离信息，检测单元将检测信息传输至控制单元，控制单元对检测信息进行处理判断后对调平单元进行控制，使微流控芯片的内部流道或表面至少2个位置点与图像采集机构相对距离一致或在预设范围内。上述自动调平装置，利用自动化的方式实现搭载微流控芯片的调平元件的调平，减少人工操作，提高了工作效率。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型实施例提供的自动调平装置的结构示意图；
21.图2为本实用新型实施例提供的调平单元的剖面结构示意图；
22.图3为图1的背视图；
23.图4为图1的右视图；
24.图5为图3的俯视图。
25.其中：
26.1-图像采集机构、2-微流控芯片、3-调平元件、4-挂钩、5-弹性元件、6-固定座、7-驱动元件、8-支撑块、9-顶头、10-导向套、11-导向杆、12-丝杆、13-螺母、14-传感器感应元件、15-传感器元件。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
29.请参考图1至图5，其中，图1为本实用新型实施例提供的自动调平装置的结构示意图，图2为本实用新型实施例提供的调平单元的剖面结构示意图，图3为图1的背视图，图4为图1的右视图，图5为图3的俯视图。
30.在第一种具体的实施方式中，本实用新型所提供的自动调平装置，包括调平元件3、调平单元、检测单元以及控制单元。其中，至少一个调平单元位于调平元件3的下方，且于不同位置支撑调平元件3；调平单元具有可动作的特点，调平单元连接并受控制单元控制；检测单元与控制单元相连，检测单元检测调平元件3相对图像采集机构1的距离信息，将检测信息传输至控制单元；控制单元具有处理分析、逻辑判断和控制执行的作用，与检测单元以及全部调平单元连接，根据检测信息得到的检测结果控制调平单元。
31.在本实施例中，调平元件3采用调平板，控制单元根据检测单元的检测结果，通过控制适合的调平单元，调整调平元件3，使放置在调平元件3上的微流控芯片内部流道(或表面)的至少2个位置点与图像采集机构1相对距离一致或在预设范围内。
32.具体而言，在该自动调平装置的工作过程中，至少一个调平单元于调平元件3下方的不同位置支撑调平元件3，其一提供了支撑作用，其二通过检测单元和控制单元实现了调平作用；在调平的过程中，检测单元检测调平元件3相对图像采集机构1的距离信息，可获取调平元件3的微流控芯片内部流道或表面与图像采集机构1之间的至少2处距离信息，检测单元将检测信息传输至控制单元，控制单元对检测信息进行处理判断后对调平单元进行控制，调整放置在调平元件3上面的微流控芯片，通过调平元件3带动微流控芯片升高或者降低。
33.上述自动调平装置，利用自动化的方式实现搭载微流控芯片的调平元件3的调平，减少人工操作，提高了工作效率。
34.需要注意的是，调平单元的数量为至少一个，调平单元的数量应不受限制；调平单元的数量与调平元件3接触支撑的位置数量可以相等也可以不相等，调平单元的数量不大于支撑的位置数量，例如一个调平单元具有多个支撑点位。
35.控制单元的驱动方式有多种，包括但不限于电动、液压等，同应属于本实施例的说明范围。
36.进一步的，调平元件3下侧与调平单元接触的位置设有支撑块8，调平单元的端部与支撑块8支撑接触。
37.示例性的，以调平单元的数量与支撑块8的数量相同为例进行说明，此时有多少个调平单元和支撑块8就意味着该自动调平装置对调平元件3有多少个支撑点位。
38.示例性的，调平单元包括驱动部以及与驱动部连接并受驱动部驱动的顶头9，顶头9的外端与支撑块8的内表面支撑接触。
39.在本实施例中，上述驱动部即向顶头9提供运动动力的部件，可以是电机，也可以是气缸，还可以是其他原理的驱动件，同应属于本实施例的说明范围；顶头9的内端即下端与驱动部相连，顶头9的外端即上端为与支撑块8接触的部分；在一个调平单元对应一个驱动部和一个顶头9的实施例中，顶头9的数量与支撑块8的数量对应，有多少个顶头9和支撑块8就意味着该自动调平装置对调平元件3有多少个支撑点位。
40.需要再次强调的是，本实施例仅仅是以调平单元的数量与支撑块8的数量相同为例进行的说明，并非限定了调平单元仅有这一种实施方式；对于调平单元具有多个支撑点位即多个顶头9的实施例，同应属于本实施例的说明范围。
41.进一步的，顶头9的表面为具有弧度的弧面；支撑块8包括开设有开口向下的锥形孔的第一支撑块以及开设有v型槽的第二支撑块。
42.在本实施例中，顶头9可以是包括弧面的球状，也可以是其他形状，同应属于本实施例的说明范围；顶头9与支撑块8的接触可以是点接触，还可以是线接触或面接触，同应属于本实施例的说明范围；一种支撑块8即第一支撑块开设有开口向下的锥形孔，另一种即第二支撑块开设有v型槽，在与顶头9的支撑接触中提供不同的支撑效果。
43.具体而言，以调平单元的数量为三举例，包括第一调平单元、第二调平单元以及第三调平单元，此时第一调平单元、第二调平单元以及第三调平单元的端部不共线，也就是说，调平元件3的三个支撑位置不共线，三个支撑位置相连围成三角形，对调平元件3提供稳定的支撑。
44.需要说明的是，上述调平单元的数量不受限制，对于其他数量的实施方式同应属于本实施例的说明范围；示例性的，若调平单元有第一调平单元和第二调平单元，另一个固定，也可以实现自动调平。
45.除此以外，对于其他数量以及多个支撑位置所围成的多边形，同应属于本实施例的说明范围。
46.其中，在锥形孔的方式中，相当于在调平元件3的一个接触点设置锥形孔，第一调平单元的顶头9伸入锥形孔，在外部力及调平元件3的重力作用下使顶头9不脱离锥形孔，相当于第一调平单元的端部与调平元件3铰接，起到避免调平元件3平移的作用。
47.除此以外，在v型槽的方式中，第二调平单元的顶头9伸入v型槽，相当于在调平元件3的另一个接触点设置v型槽，第二调平单元的端部设置在该v型槽内，在上述铰接点避免调平元件3不随意平移的基础上，v型槽避免调平元件3绕该铰接点在水平面内转动。
48.需要注意的是，第一调平单元和第二调平单元的端部连线与v型槽的长度方向夹角不平行，有一定夹角，大于0
°
；优选地，第一调平单元和第二调平单元的端部连线与v型槽的长度方向夹角为30
°
。
49.进一步的，调平元件3与调平单元均设有挂钩4，挂钩4装设有弹性元件5，弹性元件5提供拉紧调平元件3与调平单元的预紧力。
50.在本实施例中，弹性元件5可以是弹簧，在挂钩4的作用下，弹簧的两端分别与调平元件3和调平单元连接，弹簧处于拉伸的状态，在预紧力的作用下，始终保持调平元件3与调平单元接触，也即支撑块8与顶头9压紧，提供作用于锥形孔和顶头9的外部力。
51.需要说明的是，本实施例中的顶头9可以直接受驱动件驱动，也可通过传动元件进行转换、换向、减速等后驱动。
52.具体而言，驱动部包括驱动元件7以及与驱动元件7的输出轴相连的传动元件，传动元件连接顶头9。
53.在本实施例中，驱动元件7可以是直线步进电机，直线步进电机提供传动元件连接并驱动顶头9。
54.进一步的，传动元件包括导向套10以及套装于导向套10的导向杆11，导向套10固定在驱动元件7的固定座6中，导向套10限制导向杆11只能上下移动。
55.需要说明的是，上述导向套10和导向杆11组成的导向机构可以设置有防转功能，也可以不设置；在防转的设置中，可于导向套10和导向杆11设置匹配的花键，由导向套10约束导向杆11只能动作不能旋转。
56.除此以外，驱动部可设置丝杆12和套接丝杆12的螺母13，驱动元件7通过丝杆12和螺母13与顶头9的设置方式有多种；丝杆12为微距丝杆。
57.其中，在第一种设置方式中，导向杆11的一端接触丝杆12，导向杆11的另一端连接顶头9，螺母13与驱动元件7连接并受驱动元件7驱动，螺母13转动时丝杆12上下移动，丝杆12再带动传动元件即导向杆11上下移动，进而实现顶头9的移动。
58.在第二种设置方式中，螺母13设置在驱动元件7以外，螺母13与传动元件连接，丝杆12与驱动元件7连接并受驱动元件7驱动，丝杆12转动时螺母13上下移动，螺母13再带动传动元件即导向杆11上下移动，进而实现顶头9的移动。
59.需要注意的是，在第一种设置方式中，丝杆12在上下移动时还具有旋转运动，丝杆12与导向杆11并非硬性连接，使丝杆12向上时可以将导向杆11顶起，但不用必须使导向杆11转动。
60.进一步的，该自动调平装置还包括感应单元，感应单元用于感应检测调平单元的动作程度，感应单元连接控制单元，控制单元用于控制调平单元在感应单元的感应范围内动作。
61.在本实施例中，感应单元起到限位的作用，用于限制调平单元的动作行程，避免调平元件3的浮动范围超过感应范围，防止调平元件3及搭载的微流控芯片2撞到图像采集机构1，或距离图像采集机构1过远采集不到清晰的图像，影响测序功能。
62.感应单元包括传感器感应元件14和传感器元件15，传感器元件15与控制单元连接，传感器元件15为行程开关，传感器感应元件14为感应片，该传感器感应元件14与丝杆12连接，随着丝杆12的移动而上下移动，当其到达传感器元件15的感应行程两端时，控制单元控制调平单元返回至感应行程内，避免超出后碰撞损坏。
63.除此以外，感应单元还可以采用其他的设置方式，同应属于本实施例的说明范围。
64.示例性的，驱动部本身可以实现微距调整和导向，用传感器或者编码器识别位置信息。
65.除此以外，检测单元需要检测调平元件3的方位信息，可采用图像处理的方式，设置在调平元件3上装载区域的上方，内置测距模块，采集微流控芯片2上的不在同一直线的至少3个点(不在一条直线的3点可以确定一个平面)，采集微流控芯片2各点与图像采集机构1的距离信息；控制单元与图像采集机构1和调平单元通信连接，控制单元根据采集到的距离信息控制至少一个调平单元动作，使微流控芯片2的不在同一条直线上的至少3个点与图像采集机构1距离一致或距离差值在设定范围内。
66.具体而言，当调平元件3装载有微流控芯片2时，微流控芯片2上设置有三个标识点，三个标识点连线形成三角形，测量该标识点的高度信息，通过判断三个标识点的高度信息是否相同，以图像采集机构1竖直为例，微流控芯片2需要水平，从而获知微流控芯片2的安装是否达到预设水平状态。
67.其中，检测单元可在于水平面平行的平面内移动，在测量三个标识点的高度信息时，通过与调平元件3的水平方向相互移动而到达标识点。
68.需要注意的是，上述控制单元可以是位于外部的控制模块，通过检测单元的检测信息控制对应的调平单元；还可以是位于每个调平单元内部的控制模块，通过检测单元的检测信息控制自身动作与否，同应属于本实施例的说明范围。
69.本实用新型还提供一种基因测序仪，包括图像采集机构1以及上述自动调平装置，除此以外还包括基因测序仪应具有的其他结构，这里不再一一赘述。
70.在本实施例中，通过上述自动调平装置调平调平元件3及其微流控芯片2，进而调整微流控芯片2和图像采集机构1在垂直方向上的位置，使微流控芯片2相对于图像采集机构1垂直设置，二者之间处处距离相等；控制单元为上位机模块，配合上位机模块实现高效率自动调平，不用人工操作，高效率，结构紧凑
71.需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
72.以上对本实用新型所提供的基因测序仪及其自动调平装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。