一种耗材封膜回收处理机构及方法与流程

本发明涉及样本自动化处理，具体涉及一种耗材封膜回收处理机构及方法。

背景技术：

1、生物样本形态和来源各式各样，例如动物或者人类的分泌物，唾液、痰液及粪便等等，人体或动物的组织液，羊水液、血液等等，生物组织切取离析液，植物根茎叶等切片离析液、动物表皮离析液等等，以及呼吸道肠道等等部位的采集拭子保存液等等，所有这些生物样本在现代医学中应用特别广泛，尤其是在体外诊断技术中，依据不同类型样本中所包含的遗传物质片段，使用扩增手段使片段富集，可以比较容易且可靠地定位出特定靶标片段，进而能够用于疾病确诊筛查、基因型的判定以及疾病精准用药指导等场景。

2、目前随着自动化和智能化设备的发展，以往需要大量人力完成的生物样本处理过程被智能化设备所代替，尤其是最新的发展趋势中所开发的流水化处理系统，以往需要分阶段在不同的空间内由不同的实验人员手动完成的样本开关盖，样本液的吸移，样本液处理片段的提取纯化，以及最终的pcr扩增过程，在流水化的系统中则能被不同步骤的自动化设备所代替，这种设计在解放了大量劳动力的同时也在一定程度上能避免处理样本过程中对于实验人员或者医务人员的感染风险，然而目前较多的生物相关耗材的处理存放仍旧采用了开式的方式，这种设计在流水化系统中存在致命问题，由于流水化系统的空间紧凑，接触过样本使用完的耗材肯定不能再在开放式状态下被处理。贝克曼公司设计了一种单样本管类型的流水线化处理系统，中国发明专利申请cn104718457a可以看到系统内夹持转移样本管的夹爪结构，中国发明专利cn103551212a示意了一种特殊结构的耗材，这种设计虽然解决了生物相关耗材在流水化系统中污染风险，但是并不能兼容目前使用广泛的深孔板提取耗材与pcr扩增耗材如此使得耗材和试剂的成本过高；雅培公司递交的流水处理系统也采用了特异化的耗材设计，美国专利申请us20210132097a1中公开的方案详细阐述了系统布局和基本的运行步骤，这个流水化系统的耗材为多个处理单元并列的一体化耗材，耗材匹配盖体从而减小甚至消除完成使用的耗材的污染风险。上述的一些头部企业虽然开发了一些流水化的分子诊断设备，但是由于采用耗材兼容性和其他一些原因导致了整体的成本较高，流程控制复杂度也更高。在大量样本的处理过程中使用更多的成本也更低的生物相关耗材包含96孔的深孔板提取耗材，还包含正板或者八连管类型的pcr耗材等，这些耗材在部分场景下配置盖存在密封性较差的问题，深孔板提取耗材配置密封盖也不现实可能性也较小，发明人在很早就采用了铝箔封装提取试剂盒作为整体进行售卖的方案，后续国内的一些公司也设计了铝箔进行提取耗材封闭的设备仪器。中国发明专利申请cn115892560a公开了一种卷带类型的封膜装置，这种结构类似于目前采用较多的奶茶杯等杯体的封膜方案，将封装膜以卷带的形式存储，需要时切割出所需大小并旋转传递实现对于多孔板类型耗材的封装；中国发明专利申请cn115723988a公开的方案中也采用卷带方式进行封装，其封装对象为分装了球状物料后的多孔状承接部；中国发明专利申请cn116238762a公开了一种线性流水化的自动灌装机封口，并在热塑封封装机上配置薄膜切断工具，属于售卖前的深孔板耗材封装方案，应用场景与流水化的现场配置体系并不相同。中国发明专利申请cn114919783a公开的方案则是旋转转盘类型方案实现连续化孔板耗材的封膜操作。中国发明专利cn114132543b则公开了一种通过电路控制只对于分装有试剂的深孔板进行部分封装的方案，这种设计在使用完成的需要废弃的孔板类型耗材处理中并不适用。

3、目前虽然许多厂家设计了一些封装孔板类型耗材的方案，但是这些设计多针对分装有试剂的耗材进行覆膜热塑封装，本身并不受流水化的体积限定，较多方案中还需要人力或者额外设计机械转移机构来进行耗材的移入和移出，使得整个设计并不适配全自动流水化系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对上述存在的问题，本发明提供一种耗材封膜回收处理机构及方法，通过设置吸盘单元，不仅能转移封装膜存储模块内堆叠的片状封装膜，而且还兼顾转移已封膜耗材至回收模块内，这种设计能解决机械夹爪在空间局限的回收模块内无法紧密且可靠回收已封膜耗材的问题，并且其能在局限的回收模块内可靠堆叠多层生物相关耗材，实现高效可靠回收的效果；其次，吸盘单元可结合夹爪单元组合使用，使得吸盘单元和夹爪单元在运行时存在较大范围的重叠行程，可实现在有限空间下对驱动设计的简化。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种耗材封膜回收处理机构，包括转移模块、封装膜存储模块、热封模块和回收模块；所述转移模块包括移动单元和吸盘单元，所述移动单元可驱动吸盘单元在x轴、y轴、z轴上移动；所述封装膜存储模块内堆叠有若干片状封装膜，所述热封模块包括缓存单元和执行单元，所述缓存单元内可放置待封膜耗材，所述吸盘单元可在移动单元的驱动下将封装膜吸合转移至待封膜耗材的开口处，所述缓存单元可移动至执行单元内，所述执行单元可将封装膜热封装于待封膜耗材；所述吸盘单元可在移动单元的驱动下将已封膜耗材吸合转移至回收模块。

4、进一步地，所述吸盘单元包含负压传感器，所述负压传感器信号连接于控制系统，所述负压传感器与控制系统之间传递有吸盘单元处产生的负压数据值，所述控制系统可根据负压数据值判断吸盘单元是否正确执行吸合操作。

5、进一步地，所述控制系统内设有封装膜负压阈值和耗材负压阈值；所述封装膜负压阈值用来判断吸盘单元吸合封装膜操作是否正确执行，所述耗材负压阈值用来判断吸盘单元吸合耗材操作是否正确执行；所述耗材负压阈值大于封装膜负压阈值。

6、进一步地，所述封装膜存储模块包括重量传感器，所述重量传感器的灵敏度小于一张封装膜的重量；所述重量传感器信号连接于控制系统，所述控制系统与重量传感器之间传递有封装膜存储模块处的重量变化数据值，所述控制系统可根据重量变化数据值判断吸盘单元吸附封装膜的数量。

7、进一步地，所述封装膜存储模块包括重力驱动压块，所述重力驱动压块设置于堆叠的封装膜之上，所述重力驱动压块可在重力作用下对封装膜局部产生向下的压紧力，所述封装膜在重力驱动压块的作用下被限制于封装膜存储模块。

8、进一步地，所述封装膜可在吸盘单元的作用下产生挠曲变形，并自重力驱动压块的约束下抽出吸合在吸盘单元上，所述封装膜无外力作用下可恢复形变保持片状结构。

9、进一步地，所述转移模块还包括夹爪单元，所述移动单元可驱动夹爪单元在x、y、z轴上移动；所述夹爪单元可夹持目标物品，所述夹爪单元可在移动单元的驱动下转移被夹持的目标物品。

10、进一步地，回收模块、封装膜存储模块和热封模块沿y轴方向依次排布；所述吸盘单元和夹爪单元配置于移动单元y轴方向的两相对侧，所述夹爪单元设于靠近热封模块的一侧，所述吸盘单元设于靠近回收模块的一侧；所述吸盘单元和夹爪单元的x轴行程和y轴行程同步，所述吸盘单元和夹爪单元的z轴行程相互独立。

11、一种耗材封膜回收处理方法，包括如下步骤，封装膜吸合步骤：移动单元驱动吸盘单元位移至封装膜存储模块上方，移动单元驱动吸盘单元下降至最顶层的封装膜处，吸盘单元开启负压吸附功能，产生负压将最顶层的封装膜吸合于吸盘单元，吸盘单元提升复位；

12、封装膜转移步骤：缓存单元自热封模块伸出，移动单元驱动吸盘单元位移至述缓存单元上方，并与缓存单元内的待封膜耗材对应，移动单元驱动吸盘单元下降至待封膜耗材的开口处，吸盘单元关闭负压吸附功能，封装膜脱离吸盘单元的约束并盖合于待封膜耗材的开口处；

13、热封步骤：缓存单元移动至执行单元内，执行单元将封装膜热封装于待封膜耗材；

14、耗材回收步骤：缓存单元自热封模块伸出，吸盘单元移动至对应的已封膜耗材上方，吸盘单元开启负压吸附功能，产生负压将已封膜耗材吸合于吸盘单元，吸盘单元提升复位后，移动单元驱动吸盘单元至回收模块，吸盘单元下降至已封膜耗材置于回收模块内，吸盘单元关闭负压吸附功能，已封膜耗材脱离吸盘单元的约束并被回收于回收模块内。

15、进一步地，还包括

16、封装膜吸合执行检测步骤：吸盘单元吸合封装膜后，负压传感器向控制系统传递吸盘单元处产生的负压数据值，重量传感器向控制系统传递封装膜存储模块处的重量变化数据值，控制系统判断此时的负压数据值是否满足封装膜负压阈值、重量变化数据值是否与正确数量的封装膜重量对应，若两个判断均满足，则控制系统判定吸盘单元吸合封装膜操作正确执行，继续执行下一步骤，若任一判断不满足，则控制系统判定吸盘单元吸合封装膜操作未正确执行，设备暂停检修；

17、已封膜耗材吸合执行检测步骤：吸盘单元吸合已封膜耗材后，负压传感器向控制系统传递吸盘单元处产生的负压数据值，控制系统判断此时的负压数据值是否满足耗材负压阈值，若判断满足，则控制系统判定吸盘单元吸合耗材操作正确执行，继续执行下一步骤，若判断不满足，则控制系统判定吸盘单元吸合耗材操作未正确执行，设备暂停检修。

18、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

19、1、本发明通过设置吸盘单元，不仅能转移封装膜存储模块内堆叠的片状封装膜，而且还兼顾转移已封膜耗材至回收模块内，这种设计能解决机械夹爪在空间局限的回收模块内无法紧密且可靠回收已封膜耗材的问题，大程度提升了模块效率，并且其能在局限的回收模块内可靠堆叠多层生物相关耗材，实现高效可靠回收的效果。

20、2、本发明吸盘单元可结合夹爪单元组合使用，公用移动单元，使得吸盘单元和夹爪单元在运行时存在较大范围的重叠行程，可实现在有限空间下对驱动设计的简化。

21、3、本发明的吸盘单元配置负压传感器，可通过负压数据值判断吸盘单元是否正确执行吸合操作。

22、4、本发明的封装膜存储模块配置重量传感器，重量传感器可与负压传感器相互配合，能够更准确地判断吸盘单元是否转移正确数量的封装磨，且转移过程是否正确执行。

23、5、本发明通过针对不同转移对象设置不同的负压阈值，不至于发生负压过大导致封装膜变形破裂等问题、

24、6、本发明在封装膜存储模块还配置重力驱动压块，可以始终保证堆叠的片状封装膜平整且紧实地存储。