一种蛋白印迹仪内的摇摆机构的制作方法

1.本实用新型涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种蛋白印迹仪内的摇摆机构。


背景技术：

2.免疫印迹(western blot，又称蛋白印迹)是根据抗原抗体的特异性结合检测复杂样品中的某种蛋白的方法。该法是在凝胶电泳和固相免疫测定技术基础上发展起来的一种新的免疫生化技术。由于免疫印迹具有凝胶电泳的高分辨力和固相免疫测定的高特异性和敏感性，现已成为蛋白分析的一种常规技术。免疫印迹在对于蛋白质特性、表达与分布的检测方面最为常用，例如病毒的抗体或抗原检测、多肽分子的质量测定以及组织抗原的定性或半定量检测。
3.目前，蛋白印迹相关得测试通常都是在自动蛋白印迹仪上进行，蛋白质印迹仪将待测蛋白根据其性质,如分子量,分子大小,电荷以及其等电点等采用不同的电泳方法进行分离；通过电流将凝胶中的蛋白质转移到聚偏二氟乙烯膜上；利用抗体与抗原发生特异性结合的原理,以抗体作为探针钓取目的蛋白。值得注意的是在加入抗体前应首先加入非特异性蛋白,如牛血清白蛋白对膜进行“封阻”而防止抗体与膜的非特异性结合。
4.将膜及试剂放入自动蛋白印迹仪之后，通过仪器本身的摇摆机构往复摇摆，使膜和抗原充分的融合反应，进而获取准确的检验结果。但是传统的摇摆机构存在所需转动力矩大，摆动机构的适应性不足，试剂容易从自动蛋白印迹仪内晃出等问题，因此，需要设计一种新的摇摆结构，以克服以上不足。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种蛋白印迹仪内的摇摆机构，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的本实用新型所采用的技术方案是一种蛋白印迹仪内的摇摆机构，用于对放入自动蛋白印迹仪内的膜及试剂，通过摇摆机构的往复摇摆让仪器内的膜和抗原充分的融合反应，进而获取准确的检验结果。该摇摆机构包括膜承载装置、连杆机构和转动机构，所述转动机构为摇摆机构内的驱动部件，一般由电机控制，用于给摇摆机构提供动能；所述转动机构与所述连杆机构相连，所述转动机构能够带动所述连杆机构进行运动；所述连杆机构与所述膜承载装置相连，蛋白印迹仪内所有的检测，加液、孵育、结合、加样、清洗等步骤都是在所述膜承载装置内进行，所述转动机构能通过所述连杆机构带动所述膜承载装置运动，实现所述膜承载装置的反复摇摆，所述膜承载装置的往复摇摆能使得样品与试剂充分融合及反应，进而达到准确检测的目的。
7.进一步地，膜承载装置具有转动支点，所述膜承载装置能绕所述转动支点进行旋转，一般情况下，为了使仪器内的膜和抗原均匀融合，该转动支点位于膜承载装置的中垂面上。所述转动支点同时也位于固定板上，所述膜承载装置与所述固定板通过所述转动支点转动配合连接，为了确保膜承载装置在所述固定板上的安装稳定性以及旋转稳定性，所述
转动支点设有两个。作为优选的技术方案，所述固定板上设有固定座，固定座上设有两个支撑耳，两个支撑耳内均设有通孔，通孔用于安装销，所述销上还套设有支撑板，所述支撑板连接于所述膜承载装置。上述销就是这里的所述膜承载装置与所述固定座的旋转支点，也是它们的旋转中心。
8.进一步地，为了提升转动支点位置的转动流畅度，所述销与两个支撑耳之间、所述销与支撑板之间均设有滑动部件，最常见的滑动部件为滚动轴承，其具有造价低，工作稳定等优点，但是也存在频繁需要补充润滑油或是润滑脂的问题，比较繁琐，尤其是在蛋白印迹仪中，所述膜承载装置的转动支点位置需要高频转动，这需要技术人员定期进行维护，过于繁琐。在本实施例中，滑动部件采用特殊工程塑料制成的滑动轴承(压配合轴承)，例如德国iglidur的滑动轴承，它具有高耐磨性、耐灰尘、耐脏污、免润滑、免维护等一系列特点，适用于本装置。
9.进一步地，所述连杆机构包括第一连接结构，第一连接结构上转动配合连接有第二连接结构，第二连接结构转动连接有第三连接结构，其中第一连接结构与所述转动机构连接，第三连接结构与所述膜承载装置连接。第一连接结构、第二连接结构、第三连接结构可以为三根连杆，相邻连杆之间转动配合连接，最简单的转动配合连接方式就是通过一根转动轴插入到相邻连杆的转动配合位置。在工作过程中，转动轴与连接的连杆之间会进行频繁的转动，可以采用与上述转动支点类似的技术方案，在转动部位设置由特殊工程塑料制成的滑动轴承。在本实施例中，由于第一连接结构与所述转动机构内的电机连接，如果第一连接结构为一根连杆，那么在电机工作时，电机的转轴会因第一连接结构的重力以及离心力而受到极不均匀的载荷，这会影响电机的使用寿命，作为优选的技术方案，所述第一连接结构呈圆盘状，使其重力尽均匀分布，能减缓电机转轴受到的不均匀载荷，所述圆盘状的第一连接结构以及其上转动配合连接的所述第二连接结构构成了一个类似偏心轮的结构。
10.进一步地，所述膜承载装置通常呈长方形，为了让所述转动机构内的电机启动时所述膜承载装置受力均匀，所述第三连接结构位于所述膜承载装置沿长边方向上的中垂面上。需要注意的是，所述第三连接结构偏心设置，即所述第三连接结构不能位于两个转动支点之间的连线上，因为当所述第三连接结构位于两个转动支点之间的连线上时，所述转动机构无法驱动所述膜承载装置进行摇摆运动。进一步地，在其他条件都一致的情况下，所述第三连接结构与所述转动支点的距离越远，即偏心距离越远，所述膜承载装置的最大摇摆幅度越小。
11.进一步地，为了方便统计装置内膜承载装置的摇摆次数，所述连杆机构上设有一光耦挡片，与之对应的，装置内还设有一个光耦感应结构，随着所述转动机构启动带动所述连杆机构运动，所述转动机构内的电机每转一圈，所述连杆机构上的所述光耦挡片就经过一次(遮挡一次)所述光耦感应结构，进行一次计数。进一步地，所述光耦挡片安装于所述第二连接结构上，当所述膜承载装置处于水平位置时，光耦挡片右端正好遮挡光耦感应器，光耦感应器在光耦挡片运动过程中的必经路径上。
12.进一步地，所述转动机构内的电机保持固定不动，以确保所述膜承载装置每次摇摆的幅度、频率、角度等参数都保持一致。在本实施例中，所述固定板为固定不动的，因此所述转动机构可以安装于所述固定板上。作为优选的技术方案，所述固定板上安装有第一安装板，所述第一安装板呈l形，所述第一安装板能安装电机，所述电机的输出轴连接所述第
一连接结构。所述第一安装板上设有第二安装板，所述第二安装板用于安装所述光耦感应结构。
13.进一步地，当所述膜承载装置呈水平状态时，所述转动机构位于所述第三连接结构的下侧位置。
14.进一步地，所述转动机构内的电机的转轴位于所述第三连接结构的正下侧位置，即所述第三连接结构与所述电机转轴的连线呈竖直状态。
15.综上，本实用新型的有益效果是：
16.本实用新型的摇摆结构，对转动机构内的电机要求很低，相对于传统蛋白印迹仪内的电机，本实用新型所采用的电机不需要很大的转动力矩；同时，本实用新型不需要对电机进行复杂的控制，如电机转速的精准控制、旋转方向的控制等；此外，本实用新型所采用的电机能选择常规的步进电机，其进行简单的单向转动就能实现摇摆结构精妙的转向改变以及转速控制，能极大的蛋白印迹仪的生产成本；再者，摇摆结构设置多档位的速度调节，能用于适用多种工作环境或者满足不同工作需求；最后，本实用新型内的转动副均选用特殊工程塑料制成的滑动轴承，它具有高耐磨性、耐灰尘、耐脏污、免润滑、免维护等一系列特点，技术人员不再需要定期维护，降低了维护成本同时也大大提高了装置整体的使用寿命。
附图说明
17.为了更清楚的说明本实用新型实实施例中的技术方案，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一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
18.图1是本实用新型一种蛋白印迹仪内的摇摆机构在一个方向上的结构示意图；
19.图2是本实用新型一种蛋白印迹仪内的摇摆机构在另一个方向上的结构示意图；
20.图3是本实用新型一种蛋白印迹仪内的摇摆机构位于转动支点位置的结构爆炸图；
21.图4是运动仿真模拟中给予零件1的转速曲线图；
22.图5是运动仿真模拟中零件3获得的转速曲线图；
23.图6是运动仿真模拟中零件3处于水平状态时的示意图；
24.图7是运动仿真模拟中零件3处于近乎右侧极限状态时的示意图；
25.图8是运动仿真模拟中零件3再次处于近乎水平状态时的示意图；
26.图9是运动仿真模拟中零件3处于近乎左侧极限状态时的示意图。
具体实施方式
27.为了使本实用新型所要解决的技术问题，技术方案及有益效果更加的清楚明白，以下结合附图对本实用新型的实施方式做进一步详细描述，应当指出的是，实施例只是对本实用新型的详细阐述，不应视为对本实用新型的限定，本实用新型的实施例中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均能够以任何方式组合。
28.本实施例提供一种蛋白印迹仪内的摇摆机构，用于对放入自动蛋白印迹仪内的膜
及试剂，通过摇摆机构的往复摇摆让仪器内的膜和抗原充分的融合反应，进而获取准确的检验结果。该摇摆机构包括膜承载装置10、连杆机构20和转动机构30，所述转动机构30为摇摆机构内的驱动部件，一般由电机控制，用于给摇摆机构提供动能；所述转动机构30 与所述连杆机构20相连，所述转动机构30能够带动所述连杆机构20进行运动；所述连杆机构20与所述膜承载装置10相连，蛋白印迹仪内所有的检测，加液、孵育、结合、加样、清洗等步骤都是在所述膜承载装置10内进行，所述转动机构30能通过所述连杆机构 20带动所述膜承载装置10运动，实现所述膜承载装置10的反复摇摆，所述膜承载装置 10的往复摇摆能使得样品与试剂充分融合及反应，进而达到准确检测的目的。
29.参照附图1，膜承载装置10具有转动支点11，所述膜承载装置10能绕所述转动支点 11进行旋转，一般情况下，为了使仪器内的膜和抗原均匀融合，该转动支点11位于膜承载装置10的中垂面(图中为中垂线，在三维空间中为中垂面)上。所述转动支点11同时也位于固定板12上，所述膜承载装置10与所述固定板12通过所述转动支点11转动配合连接，为了确保膜承载装置10在所述固定板12上的安装稳定性以及旋转稳定性，所述转动支点11设有两个，如附图2所示。具体的，所述固定板12上设有固定座121，固定座 121上设有两个支撑耳122，两个支撑耳122内均设有通孔123，通孔123用于安装销124，所述销124上还套设有支撑板125，所述支撑板125连接于所述膜承载装置10。上述销124 就是这里的所述膜承载装置10与所述固定座121的旋转支点11，也是它们的旋转中心。
30.参照附图1，所述连杆机构20包括第一连接结构21，第一连接结构21上转动配合连接有第二连接结构22，第二连接结构22转动连接有第三连接结构24，其中第一连接结构 21与所述转动机构30连接，第三连接结构24与所述膜承载装置10连接。第一连接结构 21、第二连接结构22、第三连接结构24可以为三根连杆，相邻连杆之间转动配合连接，最简单的转动配合连接方式就是通过一根转动轴插入到相邻连杆的转动配合位置。在本实施例中，由于第一连接结构21与所述转动机构30内的电机连接，如果第一连接结构21 为一根连杆，那么在电机工作时，电机的转轴会因第一连接结构21的重力以及离心力而受到极不均匀的载荷，这会影响电机的使用寿命，作为优选的技术方案，所述第一连接结构21呈圆盘状，使其重力尽均匀分布，能减缓电机转轴受到的不均匀载荷，所述圆盘状的第一连接结构21以及其上转动配合连接的所述第二连接结构22构成了一个类似偏心轮的结构。
31.优选的，所述膜承载装置10通常呈长方形，为了让所述转动机构30内的电机启动时所述膜承载装置10受力均匀，所述第三连接结构24位于所述膜承载装置10沿长边方向上的中垂面上，如附图2所示。需要注意的是，所述第三连接结构24偏心设置，如附图1 所示，即所述第三连接结构24不能位于两个转动支点11之间的连线上，因为当所述第三连接结构24位于两个转动支点11之间的连线上时，所述转动机构30无法驱动所述膜承载装置10进行摇摆运动。进一步地，在其他条件都一致的情况下，所述第三连接结构24 与所述转动支点11的距离越远，即偏心距离越远，所述膜承载装置10的最大摇摆幅度越小。
32.在常规自动蛋白印迹仪内，使用的是伺服电机，其伺服电机的输出轴与膜承载装置10 的转动支点11连接，为了实现摇摆动作，需要向伺服电机输入正向脉冲、反向脉冲信号，十分繁琐，同时伺服电机的价格高昂，大大提高了蛋白印迹仪的造价。而在本实用新型中，在所述连杆机构20的作用下，所述转动机构30内的电机只需要进行单方向的旋转就能控制所述膜承载装置10进行摇摆操作，不再需要反复的输入正向脉冲、反向脉冲信号，方便
很多；同时，不再需要输入反复的正向脉冲、反向脉冲信号后，对电机的工作时旋转精度也没了要求，伺服电机可以被替代为普通的步进电机，步进电机的成本远低于伺服电机，使自动蛋白印迹仪的制造成本显著下降。
33.优选的，为了方便统计装置内膜承载装置10的摇摆次数，所述连杆机构20上设有一光耦挡片14，与之对应的，装置内还设有一个光耦感应结构15，随着所述转动机构30启动带动所述连杆机构20运动，所述转动机构30内的电机每转一圈，所述连杆机构20上的所述光耦挡片14就经过一次(遮挡一次)所述光耦感应结构15，进行一次计数。进一步地，如附图1所示，所述光耦挡片14安装于所述第二连接结构22上，当所述膜承载装置10处于水平位置时，光耦挡片14右端正好遮挡光耦感应器15，光耦感应器15在光耦挡片14运动过程中的必经路径上。
34.优选的，所述转动机构30内的电机保持固定不动，以确保所述膜承载装置10每次摇摆的幅度、频率、角度等参数都保持一致。在本实施例中，所述固定板12为固定不动的，因此所述转动机构30可以安装于所述固定板12上。具体的，所述固定板12上安装有第一安装板16，所述第一安装板16呈l形，所述第一安装板16能安装电机17，所述电机 17的输出轴连接所述第一连接结构21。所述第一安装板16上设有第二安装板18，所述第二安装板18用于安装所述光耦感应结构15。
35.优选的，当所述膜承载装置10呈水平状态时，所述转动机构30位于所述第三连接结构24的下侧位置。进一步地，所述转动机构30内的电机17的转轴位于所述第三连接结构24的正下侧位置，即所述第三连接结构24与所述电机17转轴的连线呈竖直状态。
36.优选的，本实用新型中至少具有四个转动副，分别为所述转动机构30内电机的转动副、所述第一连接结构21与所述第二连接结构22之间的转动副，所述第二连接结构22 与所述第三连接结构24之间的转动副以及所述转动支点11位置的转动副。这些转动副在蛋白印迹仪工作过程中，均需要进行高频转动，例如在转动支点11位置，所述膜承载装置10会绕所述转动支点11进行反复摇摆，为了提升转动流畅度，所述销124与两个支撑耳122之间、所述销124与支撑板125之间均设有滑动部件13，最常见的滑动部件13为滚动轴承，其具有造价低，工作稳定等优点，但是也存在频繁需要补充润滑油或是润滑脂的问题，比较繁琐，如果不及时进行添加润滑油或是润滑脂，可能会导致轴承材料剥落、轴承挡边划痕，从而导致滚子过热，极端的局部发热会在轴承中产生金属流动，改变轴承的原始材料和几何结构，最终致使滚子过度倾斜、保持架损坏以及轴承完全锁死。因此在这些高频转动的环境中，如果选用滚动轴承则需要技术人员定期进行查看、维护，很繁琐。
37.在本实施例中，滑动部件13采用特殊工程塑料制成的滑动轴承(压配合轴承)，通过筛选满足需求的热塑性基础塑料材料，这种材料通常通过添加增强纤维来加强抗压强度，同时也添加优化耐磨性的固体润滑脂。这些“镶嵌”在基体材料中的固体润滑颗粒对于“干运行”的要求极为重要。工作时，滑动轴承通常由于压力和运动释放出存储在基体材料中的成千上万的固体润滑粒子，使它们到达轴和轴承的接触面上，这些粒子足以使接触面得到充足的固体润滑，从而实现干运行。工程塑料制成的滑动轴承具有高耐磨性、耐灰尘、耐脏污、免润滑、免维护等一系列特点，尤其适用本装置，技术人员不再需要定期维护，降低了维护成本同时也大大提高了装置整体的使用寿命。具体可以使用德国iglidur 的滑动轴承。这里以转动支点11位置的转动副进行举例，其他位置的转动副均能采用该类似结构。
38.现有技术中的自动蛋白印迹仪内的所述膜承载装置10所执行的摇摆操作，由伺服电机输入正向脉冲、反向脉冲信号进行控制，当所述膜承载装置10向一侧运动至极限位置时，需要立刻切换输入一个反向的脉冲信号使其向另一侧运动，避免所述膜承载装置10 向一侧运动过度，出现试剂撒出的情况。然后在两个脉冲信号切换时，存在一个信号突变的瞬间，在这个瞬间，所述膜承载装置10突然反向运动，而所述膜承载装置10内的试剂却具有向原方向运动的惯性，两者的对冲极容易造成膜承载装置10内试剂的撒溅，为了解决这个问题，技术人员通常在所述膜承载装置10快运动到极限位置时，就开始减小输入的脉冲信号，使这个突变的过程，尽可能的平缓，当所述膜承载装置10度过该极限位置后，开始放大一个反向的脉冲信号，使所述膜承载装置10加速反向摇摆
……
这整个控制过程是十分繁琐的，再次增加了装置的制造成本。
39.而采用本实用新型的技术方案，为了凸显本实用新型的摇摆机构的优越性，对摇摆机构内的几个核心部件进行了运动仿真，参照附图4
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附图9，零件1对应上述的第一连接结构21，零件2对应上述的第二连接结构22，零件3对应上述的膜承载装置10，零件4对应固定板12，箭头5对应膜承载装置10边缘位置的速度(矢量)，箭头5的长度对应速度的大小，箭头5的方向对应速度的方向。
40.现赋予零件1一个转速为15r/min的角速度，即每分钟转15圈，附图4为零件1动力(角速度)输入曲线；附图5为零件4绕其支点的动力(角速度)输出曲线。
41.参照附图6，该状态为零件3处于水平状态时，其边缘的运动速度(箭头5位置，下同)；参照附图7，该状态为附图6中的状态经过1秒后，零件3处于近乎右侧极限状态时，其边缘的运动速度；参照附图8，该状态为附图7中的状态经过1秒后，零件3处于近乎水平状态时，其边缘的运动速度；参照附图9，该状态为附图8中的状态经过1秒后，零件3处于近乎左侧极限状态时，其边缘的运动速度。
42.结合附图5以及附图6
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9各个状态下的示意图，可以清晰的看到：当零件3处于水平状态时，参照附图6和附图8，其内的试剂因为零件3放置平稳而不容易漏出，此时希望给予零件3一个较大的转速，有助于让零件3内的膜和抗原进行充分的融合反应，而在本实用新型中，附图6和附图8对应的箭头5较长，附图5中对应的瞬时速度接近转速最大值，本实用新型的摇摆机构在零件3处于水平状态下恰好能给予零件3一个较大的的运动速度，即给予零件3转动支点位置(膜承载装置10的转动支点11)一个较大的角速度；当零件3处于左侧极限状态或是右侧极限状态时，参照附图7和附图9，其内的试剂因为零件3处于倾斜状态而比较容易漏出，同时在这两个状态下，零件3马上就要进行反向的摆动，这会促进试剂漏出，为了避免发生漏出，此时希望给予零件3一个较小的转速，使这个变换的过程，尽可能的平缓，而在本实用新型中，附图7和附图9对应的箭头5较短，附图5中对应的瞬时转速接近与0，完美的实现了极限位置附近的减速，这能很好的实现本实用新型所需要的。
43.通过本实用新型的摇摆结构，不再对所述转动机构30内的电机有较高要求，同时根据杠杆原理，由于所述转动机构30驱动的是所述第三连接结构24，所述第三连接结构24 偏心布置，相对于传统的摇摆机构电机直接输出于转动支点11，本实用新型内的电机不需要很大的转动力矩；此外本实用新型不需要对电机进行复杂的控制，如不需要对电机每个时刻的转速、旋转方向进行控制，在精妙的机械结构下选择常规的步进电机即可，能极大的蛋白印迹仪的生产成本。优选的，本实用新型的摇摆结构设置多档位的速度调节，用于适用
多种工作环境或者满足不同工作需求。
44.以上所述，仅为实用新型的具体实施方式，但实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在实用新型的保护范围之内，因此，实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。