移液、清洗一体化装置的制作方法

1.本技术涉及生物医学检验技术领域，具体涉及一种适用于移液、清洗环节的执行机构。


背景技术：

2.近年来，自动体外诊断设备在医疗领域和科研领域得到了广泛的应用，例如，专利文献cn101334402a公开了一种全自动生物芯片检测系统，采用模块化结构，包括自动样品处理模块、反应洗涤模块、检测模块、tip 头存放模块、试剂存放模块、生物芯片存放模块、样品存放模块、系统底座、电控箱等，实现自动取样、加样、反应、洗涤、检测等过程。
3.对于移液以及清洗环节，在核酸检测等应用领域，通常具体涉及利用吸头（tip头）吸取样品液体，转移至试管，退去吸头，利用磁套吸附磁珠，进而富集样品，并进行转移、震荡分离处理。
4.具体实现过程，通常是执行机构驱动吸头、磁套等仅进行竖直方向的移动，在各个具体操作环节，执行机构下方的耗材模块（包括样品孔、反应孔、清洗孔、检测孔等）沿水平方向依次移动到位，使相应孔位在竖直方向上对正，从而与执行机构配合工作。
5.目前，移液以及清洗环节需要两套执行机构（设备），占用空间较大，整个处理流程效率不够理想。


技术实现要素：

6.为此，本技术提供一种移液、清洗一体化装置，以解决现有技术存在的占用空间较大、整体流程处理效率不够理想的问题。
7.为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
8.移液、清洗一体化装置，其特征在于，包括门架、第一直线驱动设备、第二直线驱动设备、驱动板、固定板和多个气缸组件；
9.所述第一直线驱动设备固定安装于所述门架的顶部；所述驱动板、固定板在所述门架内自上而下依次布置，所述固定板与第一直线驱动设备的输出轴连接，第二直线驱动设备位于所述驱动板的上方、并与所述固定板固定连接；所述驱动板与第二直线驱动设备的输出轴连接；所述多个气缸组件相互平行、在门架内竖向设置；所述固定板设置有多个第一贯通孔，所述第一贯通孔与所述气缸组件一一对应；
10.所述气缸组件包括缸体、推杆和磁棒，所述推杆与磁棒在缸体内同轴设置且相对固定，推杆的后端处于驱动板的上下移动行程范围内；
11.所述缸体经相应的所述第一贯通孔穿过固定板，缸体与固定板相对固定；缸体的前端开口，缸体的前部自所述开口沿轴向依次设置为吸头适配部、磁套适配部，外形分别满足适配安装吸头、磁套；其中，吸头适配部的径向尺寸小于磁套适配部的径向尺寸；
12.所述第一直线驱动设备用于驱动所述固定板上下移动，进而带动缸体移动，在取吸头环节使吸头适配部插入吸头、在取磁套环节使磁套适配部插入磁套；
13.所述第二直线驱动设备用于驱动所述驱动板上下移动，通过驱动板下压所述多个气缸组件的推杆能够推动磁棒从所述缸体的前端开口伸出；所述驱动板的上下移动行程范围满足：分别在吸头安装于吸头适配部时、在磁套安装于磁套适配部时，磁棒相应能够顶推吸头使其脱离吸头适配部、顶推磁套使其脱离磁套适配部。
14.可选地，所述磁套适配部的后侧设置为环形台阶面，作为安装磁套时的限位面。
15.可选地，所述缸体的中部沿径向形成限位凸台，用于使缸体适配限位于所述固定板。
16.可选地，所述磁棒为实心磁铁。
17.可选地，所述驱动板的正面水平开设有凹槽，所述凹槽的底部开设有对应于推杆的第二贯通孔，所述推杆的后端通过推杆固定件限位于所述凹槽内。
18.可选地，所述第一直线驱动设备和第二直线驱动设备均采用直线步进电机。
19.可选地，所述门架的框架内还竖直固定有两组导向轴，所述导向轴自上而下依次贯穿驱动板以及固定板。
20.可选地，所述两组导向轴中，一组导向轴通过第一直线轴承与固定板适配连接，另一组导向轴通过第二直线轴承与驱动板适配连接。
21.可选地，所述门架的顶部还开设有对应于第二直线驱动设备位置的孔或缺口；所述门架的后侧设置有固定连接板，所述固定连接板的上部与第二直线驱动设备固定连接，下部与所述固定板固定连接。
22.可选地，所述第一直线驱动设备还配置有光电开关，用于检测驱动位移量。
23.相比现有技术，本技术至少具有以下有益效果：
24.在门架的框架内自上而下依次布置驱动板、固定板，多个气缸组件相互平行、在门架内竖向设置，缸体经相应的第一贯通孔穿过固定板，缸体与固定板相对固定；缸体的前端开口，缸体的前部自所述开口沿轴向依次设置为吸头适配部、磁套适配部，外形分别满足适配安装吸头、磁套；其中，吸头适配部的径向尺寸小于磁套适配部的径向尺寸；固定板上下移动可带动缸体移动，在取吸头（安装吸头）环节使吸头适配部插入吸头、在取磁套（安装磁套）环节使磁套适配部插入磁套；驱动板下压多个气缸组件的推杆能够推动磁棒从缸体的前端开口伸出，可顶推吸头使其脱离吸头适配部、顶推磁套使其脱离磁套适配部。从而在同一门架的框架内，复用执行机构（利用缸体前部的不同部位）分别实现安装吸头、退吸头、安装磁套、退磁套的操作，系统整体结构紧凑，节约了占地空间和成本，也有利于提高整体流程处理效率。
附图说明
25.为了更直观地说明现有技术以及本技术，下面给出几个示例性的附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本技术时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本技术揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元（部件）的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。
26.图1为本技术一个实施例提供的一种移液、清洗一体化装置的结构示意图；
27.图2为图1中a处的局部放大示意图；
28.图3为图1所示实施例装置的另一个视角的示意图；
29.图4为本技术一个实施例装置中气缸组件一个工作状态下的外形示意图；
30.图5为本技术一个实施例装置中气缸组件一个工作状态下的剖视示意图；
31.图6为本技术一个实施例装置中气缸组件另一个工作状态下的外形示意图；
32.图7为本技术一个实施例装置中气缸组件另一个工作状态下的剖视示意图；
33.图8为本技术一个实施例装置的一个工作状态示意图（吸头安装到位）；
34.图9为本技术一个实施例装置的另一个工作状态示意图（磁套安装到位）。
35.附图标记说明：
36.1、门架；2、第一直线驱动设备；3、第二直线驱动设备；4、驱动板；401、凹槽；5、固定板；6、导向轴；7、气缸组件；701、缸体；7011、限位凸台；7012、吸头适配部；7013、磁套适配部；7014、环形台阶面；702、推杆；7021、推杆固定件；703、磁棒；8、吸头；9、磁套；10、第一直线轴承；11、第二直线轴承；12、光电开关。
具体实施方式
37.以下结合附图，通过具体实施例对本技术作进一步详述。
38.在本技术的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本技术中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义（例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调）。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”（某些单元、部件、材料、步骤等）。
39.本技术中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，通常是为了便于对照附图直观理解，而并非对实际产品中位置关系的绝对限定。在未脱离本技术揭示的技术构思的情况下，这些相对位置关系的改变，当亦视为本技术表述的范畴。
40.如图1至图3所示，本技术一个实施例提出的一种移液、清洗一体化装置，包括门架1、第一直线驱动设备2、第二直线驱动设备3、驱动板4、固定板5和多个气缸组件7；
41.第一直线驱动设备2固定安装于门架1的顶部；驱动板4、固定板5在门架1内自上而下依次布置，固定板5与第一直线驱动设备2的输出轴连接，第二直线驱动设备3位于驱动板4的上方、并与固定板5固定连接；驱动板4与第二直线驱动设备3的输出轴连接；第二直线驱动设备3与固定板5的具体固定形式不限，优选地，在门架顶部开设对应于第二直线驱动设备位置的孔或缺口，门架的后侧设置固定连接板，使固定连接板的上部与第二直线驱动设备固定连接，固定连接板的下部与固定板固定连接；
42.多个气缸组件7相互平行、在门架1内竖向设置；固定板5设置有多个第一贯通孔，第一贯通孔与气缸组件7一一对应；
43.气缸组件7包括缸体701、推杆702和磁棒703，推杆702与磁棒703在缸体701内同轴设置且相对固定，推杆的后端处于驱动板4的上下移动行程范围内；磁棒703的外壁可与缸体701内壁滑动接触，也可以保持间隙；磁棒703优选实心磁铁；缸体701经相应的第一贯通孔穿过固定板5，缸体701与固定板5相对固定，缸体701的前端开口。
44.如图4至图7所示，缸体701的前部自开口沿轴向依次设置为吸头适配部7012、磁套适配部7013，外形分别满足适配安装吸头8、磁套9；其中，吸头适配部7012的径向尺寸小于磁套适配部7013的径向尺寸，磁套适配部7013的后侧可设置为环形台阶面7014，作为安装
磁套9时的限位面，具体地，缸体701的中部可沿径向形成限位凸台7011，用于使缸体701适配限位于固定板5。当然，也可以采用其他形式，例如螺纹连接、粘接等。
45.第一直线驱动设备2用于驱动固定板5上下移动，进而带动缸体701移动，在取吸头8环节使吸头适配部7012插入吸头8、在取磁套9环节使磁套适配部7013插入磁套9；
46.第二直线驱动设备3用于驱动驱动板4上下移动，通过驱动板4下压多个气缸组件7的推杆702能够推动磁棒703从缸体701的前端开口伸出；驱动板4的上下移动行程范围满足：分别在吸头8安装于吸头适配部7012时、在磁套9安装于磁套适配部7013时，磁棒703相应能够顶推吸头8使其脱离吸头适配部7012、顶推磁套9使其脱离磁套适配部7013。
47.在一个实施例中，驱动板4的正面水平开设有凹槽401，凹槽401底部开设有对应于推杆702的第二贯通孔，推杆的后端通过推杆固定件7021限位于凹槽401内。也可以看作驱动板4具有双层结构，上层板和下层板为一体件，是通过在正面水平开设凹槽401形成上层板与下层板之间的夹层，当然，上层板和下层板也可以采用分立部件通过螺钉等方式连接固定成这种双层结构的驱动板4。进一步地，推杆的后端设置的推杆固定件7021，用于卡接在驱动板4的凹槽401内，这里的推杆固定件7021具体可以是在推杆的后端钉进的一颗螺钉，螺钉头的径向尺寸满足螺钉头卡接在凹槽401底部开设的对应于推杆702的第二贯通孔上边沿；也可以是基于推杆702本体一体成型的径向延展部（类似于螺帽）；还可以采用其他具体结构形式。
48.在一个实施例中，针对固定板和驱动板，门架1的框架内还分别配置两组导向轴6，其中一组导向轴通过第一直线轴承10与固定板适配连接，另一组导向轴通过第二直线轴承11与驱动板适配连接，使得驱动板4、固定板5各自均沿相应的导向轴6竖直移动，确保缸体701的前部、伸出的磁棒703在竖直方向上对正目标。
49.在一个实施例中，第一直线驱动设备2和第二直线驱动设备3均可采用直线步进电机。
50.在一个实施例中，第一直线驱动设备2还可配置光电开关12，用于检测驱动位移量，从而实时反馈，有利于提高控制驱动的精度。
51.吸头8的形状近似锥形，磁套9的形状近似柱形，磁套9的口径略大于吸头8的口径，磁套9相比吸头8具有更大的弹性。这也是目前常规的吸头8、磁套9的形状和结构特点。移液、清洗操作的主要执行动作就是取吸头8、退吸头8、取磁套9、退磁套9。
52.以下介绍一个实施例执行移液、清洗的主要工作过程：
53.a、移液
54.待安装的吸头水平移动到位；在第一直线驱动设备2的正向驱动作用下，固定板5带动缸体701向下移动，同时，由于第二直线驱动设备3与固定板是固定连接的，因而第二直线驱动设备3本体会跟随固定板向下移动。在这个过程中，第二直线驱动设备3也可对驱动板4进行正向驱动（使驱动板4向下移动），避免因缸体701向下移动导致推杆702被过度拉伸。直至缸体701的吸头适配部7012适配插入吸头8，从而完成吸头8的安装，如图8所示。
55.样品孔水平移动到位；第二直线驱动设备3对驱动板4进行反向驱动，驱动板4拉起推杆702，利用负压效应实现吸液。
56.反应孔水平移动到位；在第二直线驱动设备3的正向驱动作用下，驱动板4下压气缸组件的推杆702进行注液，从而转移液体至反应孔进行反应。然后准备退吸头8；
57.在第二直线驱动设备3的正向驱动作用下，驱动板4下压气缸组件7的推杆702，使磁棒703从缸体701的前端开口伸出足够长，通过磁棒703顶推吸头8使其从缸体701的吸头适配部7012脱落，即完成退吸头8。
58.第一直线驱动设备2和第二直线驱动设备3回到驱动原位。
59.b、清洗
60.在第一直线驱动设备2的正向驱动作用下，固定板5带动缸体701向下移动，在这个过程中，第二直线驱动设备3也可对驱动板4进行正向驱动，避免推杆702被过度拉伸。直至缸体701的磁套适配部7013适配插入磁套9，从而完成磁套9的安装，如图9所示。
61.接下来，将磁套9伸入反应孔与液体接触，在第二直线驱动设备3的驱动作用下，驱动板4下压气缸组件7的推杆702，使磁棒703从缸体701的前端开口伸出适当长度，插入磁棒703，然后进行震荡，磁套9外壁会吸附磁珠；
62.转移磁套9，伸入到第一清洗孔，在第二直线驱动设备3的驱动作用下，磁棒703回缩，然后震荡，使得原本吸附的磁珠掉入第一清洗孔，洗去杂质；再经过两次清洗，最终收集磁珠进入检测孔，用于作为待测样本。
63.从检测孔出来后，在第二直线驱动设备3的正向驱动作用下，驱动板4下压气缸组件7的推杆702，使磁棒703从缸体701的前端开口伸出足够长度，通过磁棒703顶推磁套9，使磁套9从缸体701的磁套适配部7013脱落，从而完成退磁套9。
64.该装置能够实现在同一位置用同一套系统执行移液以及清洗操作，从而简化系统结构、节约成本、提高效率。
65.以上移液、清洗操作的具体过程，涉及第一直线驱动设备和第二直线驱动设备的多次工作，为使描述简洁，仅就其中的重点操作过程进行了说明。本领域技术人员参考本技术介绍的工作过程，基于现有的操作规范和常规配置，应当能够充分理解并实现上述方案。
66.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合（只要这些技术特征的组合不存在矛盾），为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。
67.上文中通过一般性说明及具体实施例对本技术作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本技术的技术构思，还可以对这些具体实施例作出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本技术的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本技术的权利要求保护范围。