流式样本预处理系统及流式细胞仪的制作方法

1.本实用新型涉及一种流式样本预处理系统及流式细胞仪，尤其涉及一种高效、安全、准确的全自动化的流式样本预处理系统及流式细胞仪。


背景技术：

2.流式细胞分析及流式细胞术，是一种对单细胞或其他生物粒子进行定量分析和分选的检测手段，可以短时间内高速分析成千上万个细胞，并能同时从一个细胞中测得多个参数。流式细胞仪被称为实验室的ct。流式细胞仪上样样本需要复杂的样本前处理，通常需要经过人工，手动加样，摇匀，离心等一系列复杂的处理和分离过程得到制备样品。具体有生物药研发中的抗体筛选，体外细胞药物毒性筛选的样本制备；多药耐药性的基因蛋白检测的样本制备；细胞多因子的大批量检测的样本制备；tbnk的大批量检测的样本制备；在替代检验科手动操作和防止生物污染场景下的其他全自动检测的样本制备等等。现有技术一般是用移液枪手动将真空采血管的血液加到流式管内(真空采血管需要提前开盖)，再用移液枪加试剂及裂解液进入流式管，缓慢震荡后离心，再用移液枪弃上清后加入pbs准备上机。
3.随着人体免疫指标检测(各种免疫缺陷疾病)和细胞多因子(癌症早筛与分型)的普及，流式检测样本量呈现日益增长的趋势，同时临床检测的全自动化普及趋势逐渐增长。若继续使用纯人工样本制备，无法大批量样本准备，随着操作时间增加出错率上升，处理样本的一致性无法得到充分保证，并且样本处理速率低下。同时人员手工转移流式管至离心机，会对操作人员安全构成一定的隐患。综上可见，流式检测样本量的检测需求的日益增多，急需一种替代人工流式样本制备的全自动流式样本前处理设备，使得样品处理方面误差为零，从样品采集后的处理全部实现自动化和智能控制管理运行。


技术实现要素：

4.针对上述技术问题，本实用新型提供一种流式样本预处理系统及流式细胞仪，通过自动样本试剂转移，自动进行混匀、离心、震荡等处理，实现了全自动化的流式样本预处理过程，大大提高了测试效率，减少了测试误差，同时安全性高。
5.为实现上述实用新型目的之一，本实用新型提供一种流式样本预处理系统，所述流式样本预处理系统包括：
6.机架模块；
7.样本臂模块，可移动地安装于所述机架模块上；
8.样本架模块，设置于所述样本臂模块下方，用于容置多个样本容器并带动所述多个样本容器翻转；
9.样本穿刺模块，可移动地安装于所述样本臂模块上，所述样本穿刺模块包括样本针，所述样本针用于穿刺所述样本容器；
10.试剂臂模块，可移动地安装于所述机架模块上，且与所述样本臂模块平行；
11.试剂架模块，设置于所述试剂臂模块下方，用于容置至少一个试剂容器；
12.试剂针模块，可移动地安装于所述试剂臂模块上，所述试剂针模块包括试剂针，所述试剂针用于将所述试剂容器中的试剂加入所述样本容器以形成二代样本容器；
13.离心机模块，设置于所述样本架模块和/或所述试剂架模块旁，用于容置所述二代样本容器并对所述二代样本容器作离心处理；
14.夹持模块，可移动地安装于所述试剂臂模块上，用于抓取并转移所述二代样本容器；
15.震荡涡旋模块，设置于所述离心机模块旁，用于容置所述二代样本容器并对所述二代样本容器作震荡处理；以及
16.控制模块，用于对所述流式样本预处理系统的所有元件提供控制和/或操作，以实现所述流式样本预处理过程的自动化。
17.作为可选的技术方案，所述流式样本预处理系统还包括洗针池模块，所述洗针池模块包括样本针洗针池和试剂针洗针池。
18.作为可选的技术方案，所述样本架模块包括：
19.样本架，用于保持多个所述样本容器；
20.齿轮，与所述样本架的一端连接；以及
21.第一电机，设置于所述齿轮下方以驱动所述齿轮带动所述样本架翻转。
22.作为可选的技术方案，所述流式样本预处理系统还包括识别模块，所述识别模块设置于所述样本架的另一端，用于读取所述样本容器和/或所述二代样本容器上的条码。
23.作为可选的技术方案，所述样本穿刺模块还包括：
24.握持部；
25.第二电机，用于驱动所述握持部移动以握持所述样本容器；以及
26.第三电机，用于当所述握持部握持所述样本容器时驱动所述样本针穿刺所述样本容器。
27.作为可选的技术方案，所述离心机模块包括：
28.离心机，包括盖体和角转子，所述角转子的环形面上设有供插入所述二代样本容器的多个容器插孔；
29.加厚底盘，用于承载所述离心机；以及
30.不平衡保护模块，用于当所述离心机达到不平衡临界点时逐渐降速。
31.作为可选的技术方案，所述夹持模块包括：
32.多个夹爪，围绕形成一可自动调节的抓取空间以抓取所述二代样本容器；以及
33.第四电机，用于驱动所述多个夹爪进行移动和旋转。
34.作为可选的技术方案，所述震荡涡旋模块包括：
35.震荡装置；
36.夹紧装置，所述夹紧装置包括：
37.底盘；
38.套环，通过铰链可活动地铰接在所述底盘上；
39.环形垫圈，固定在所述套环上，以使所述二代样本容器依次穿过所述环形垫圈和所述套环；以及
40.震荡涡旋电机，用于驱动所述震荡装置对所述二代样本容器进行震荡涡旋，并驱动所述套环转动以带动所述环形垫圈收缩，从而对所述二代样本容器进行夹紧和松开。
41.作为可选的技术方案，所述试剂针模块还包括第五电机，所述第五电机用于驱动所述试剂针移动。
42.为实现上述实用新型目的之一，本实用新型还提供流式细胞仪，包括如上述所述的流式样本预处理系统，以及全自动的测试分析系统。
43.与现有技术相比，本实用新型的流式样本预处理系统包括机架模块、样本臂模块、样本架模块、样本穿刺模块、试剂臂模块、试剂架模块、试剂针模块、离心机模块、夹持模块、震荡涡旋模块以及控制模块，样本穿刺模块用于穿刺样本容器，试剂针模块用于将试剂容器中的试剂加入样本容器以形成二代样本容器，离心机模块作离心处理，震荡涡旋模块作震荡处理，控制模块用于对本实用新型的流式样本预处理系统的所有元件提供控制和/或操作，如此，通过自动样本试剂转移，自动进行混匀、离心、震荡等处理，实现了全自动化的流式样本预处理过程，大大提高了测试效率，减少了测试误差，同时安全性高。
附图说明
44.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
45.图1是本实用新型实施例的流式样本预处理系统的一视角的示意图。
46.图2是图1的流式样本预处理系统的俯视图。
47.图3是图1的流式样本预处理系统的另一视角的示意图。
48.图4是图1的流式样本预处理系统中样本架模块的示意图。
49.图5是图1的流式样本预处理系统中样本穿刺模块第一状态的示意图。
50.图6是图5的样本穿刺模块另一视角的示意图。
51.图7是图1的流式样本预处理系统中样本穿刺模块第二状态的示意图。
52.图8是图7的样本穿刺模块另一视角的示意图。
53.图9是图1的流式样本预处理系统中样本穿刺模块第三状态的示意图。
54.图10是图9的样本穿刺模块另一视角的示意图。
55.图11是图1的流式样本预处理系统中离心机模块的离心机的盖体示意图。
56.图12是图1的流式样本预处理系统中离心机模块的离心机的角转子示意图。
57.图13是图1的流式样本预处理系统中离心机模块的离心机的角转子的部分示意图。
58.图14是图1的流式样本预处理系统中离心机模块的离心机的角转子的另一部分示意图。
59.图15是图1的流式样本预处理系统中夹持模块和试剂针模块的示意图。
60.图16是图1的流式样本预处理系统中夹持模块的示意图。
61.图17是图1的流式样本预处理系统中试剂针模块的部分示意图。
62.图18是图1的流式样本预处理系统中震荡涡旋模块的示意图。
63.图19是图1的流式样本预处理系统中震荡涡旋模块的部分剖面示意图。
64.图20是沿图19的分割线aa的部分剖面示意图。
65.图21是图20的简化示意图。
具体实施方式
66.下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
67.请一并参照图1至图21，对本实用新型的流式样本预处理系统作说明。
68.如图1至图3所示，流式样本预处理系统包括机架模块11、样本臂模块12、样本架模块13、样本穿刺模块14、试剂臂模块15、试剂架模块16、试剂针模块17、离心机模块18、夹持模块19、震荡涡旋模块20以及控制模块。其中，样本臂模块12可移动地安装于机架模块11上，样本架模块13设置于样本臂模块12下方，用于容置多个样本容器21并带动多个样本容器21翻转，样本穿刺模块14可移动地安装于样本臂模块12上，样本穿刺模块14包括样本针22，样本针22用于穿刺样本容器21。试剂臂模块15也可移动地安装于机架模块11上，且与样本臂模块12平行，试剂架模块16设置于试剂臂模块15下方，用于容置至少一个试剂容器23，试剂针模块17可移动地安装于试剂臂模块15上，试剂针模块17包括试剂针24，试剂针24用于将试剂容器23中的试剂加入样本容器21以形成二代样本容器25，此外，夹持模块19也可移动地安装于试剂臂模块15上，用于抓取并转移二代样本容器25。
69.离心机模块18设置于样本架模块13和/或试剂架模块16旁，用于容置二代样本容器25并对二代样本容器25作离心处理。震荡涡旋模块20设置于离心机模块18旁，用于容置二代样本容器25并对二代样本容器25作震荡处理。控制模块用于对本实用新型的流式样本预处理系统的所有元件提供控制和/或操作，以实现流式样本预处理过程的全自动化。
70.如上所述，本实用新型的流式样本预处理系统通过自动样本试剂转移，自动进行混匀、离心、震荡等处理，实现了全自动化的流式样本预处理过程，大大提高了测试效率，减少了测试误差，同时安全性高。
71.于本实用新型实施例中，机架模块11采用龙门架结构，如此避免了臂组悬臂结构负载较大时臂组发生形变，保证了臂组x向导轨的使用寿命。较佳地，机架模块11的一侧悬臂上设置有滑轨结构，以供样本臂模块12和试剂臂模块15的滑动，同时，样本臂模块12上也设有滑轨以供样本穿刺模块14的滑动，试剂臂模块15上也设有滑轨以供试剂针模块17和夹持模块19的滑动，这是因为滑轨结构简单又能便于移动，但本实用新型并不限于此，其他可以达到可移动安装的方式同样适用。
72.本实用新型的流式样本预处理系统还包括洗针池模块，洗针池模块包括样本针洗针池26和试剂针洗针池27，其中，样本针洗针池26用于清洗样本针22，试剂针洗针池27用于清洗试剂针24，两个洗针池可以就近设置于对应的活动区域，例如，样本针洗针池26设置于离心机模块18旁边，试剂针洗针池27设置于震荡涡旋模块20旁边。设置两个分离的洗针池避免了样本针22和试剂针24混合清洗发生交叉污染。
73.接下来，结合附图对各个模块进行详细阐述。
74.如图4所示，样本架模块13包括样本架28、齿轮29和第一电机30，其中，样本架28用于保持多个样本容器21，齿轮29与样本架28的一端连接，而第一电机30设置于齿轮29下方以驱动齿轮29带动样本架28整体翻转。相比于传统u型样本架的单管逐次摇匀的耗时缺点，本实用新型的样本架28采用整体摇匀式的样本架，省时又高效。于更佳实施例中，齿轮29采用pom齿轮传动，降低了转动异响。
75.此外，如图3所示，流式样本预处理系统还包括识别模块31，识别模块31设置于样本架28的另一端，用于读取样本容器21和/或二代样本容器25上的条码。换言之，当用户加载不同容器时，识别模块31自动读取容器上的条码，识别出样本信息，节约了手工录入样本的时间，如此实现了流式样本预处理系统的自动样本信息录入。较佳地，识别模块31为条码扫描机。
76.请继续参照图5至图10，样本穿刺模块14还包括握持部32、第二电机33和第三电机34，第二电机33用于驱动握持部32移动以握持样本容器21，第三电机34用于当握持部32握持样本容器21时驱动样本针22穿刺样本容器21，其中，第二电机33和第三电机34并列设置，握持部32和样本针22的移动方向一致，且样本针22设置于握持部32的正上方。具体而言，如图5和图6所示，当进行样本穿刺时，样本穿刺模块14移动至待穿刺的样本容器21上方，使得握持部32对准样本容器21的管口；如图7和图8所示，第二电机33驱动握持部32下移至握持住样本容器21的管口；此时，如图9和图10所示，第三电机34驱动样本针22向下移动以穿刺样本容器21，也就是说，本实施例的样本穿刺模块14中的握持设计不仅避免样本容器21在穿刺时发生偏移，同时保证样本针22在受力时不至于弯曲，同时握持和穿刺采用双电机驱动方式，保证穿刺结束后样本针22推回过程不至于将样本容器21带出。
77.请参照图11至图14，离心机模块18包括离心机35、加厚底盘36和不平衡保护模块，其中加厚底盘36用于承载离心机35，保证了离心机35在工作时的稳定性，而不平衡保护模块的增加保证了离心机35在达到不平衡临界点时逐渐降速，进一步保障离心机35使用寿命以及相关操作人员的安全。离心机35包括盖体37和角转子38，盖体37上设有可开合的开盖39以及驱动开盖39打开和闭合的电机，角转子38的环形面上设有供插入多个二代样本容器25的多个容器插孔40，多个容器插孔40铰接固定形成一个环形。本实用新型的离心机35采用自切换角转子，当离心机35达到一定转速时利用离心机35自动切换为角转子38，离心结束后由于容器保持架自身重力恢复竖直状态，以便于夹持模块19将离心机35内的二代样本容器25转移，整机独有的离心机配平算法，保证在奇数样本状态下能平稳进行离心实验。
78.请参照图15和图16，夹持模块19包括多个夹爪41和第四电机42，多个夹爪41围绕形成一可自动调节的抓取空间以抓取二代样本容器25，第四电机42用于驱动多个夹爪41进行上下左右前后移动和旋转。具体而言，夹爪41为扭力自动调节的360度自旋转电动夹爪可以以抓取不同的反应容器，例如，流式管、ep管、真空采血管，同时根据抓取的不同容器调节抓取力，抓取容器后可自动旋转，以便于识别模块31进行扫码。请参照图15和图17，试剂针模块17还包括第五电机43，第五电机43用于驱动试剂针24将试剂容器23中的试剂加入样本容器21以形成二代样本容器25。如图17所示，于本实施例中，试剂针模块17包括两个试剂针和对应的两个电机，可以适当考虑试剂添加的效率和种类差异进行设计，本实用新型对此不做限定。较佳地，夹持模块19和试剂针模块17连接成一体，例如分别设置在试剂臂模块15的两侧并同时移动。
79.请参照图18至图21，震荡涡旋模块20包括震荡装置44、夹紧装置45和震荡涡旋电机，震荡涡旋电机用于驱动震荡装置44对二代样本容器25进行震荡涡旋，以及驱动夹紧装置45行夹紧和松开。具体而言，夹紧装置45包括底盘46、套环47和环形垫圈48，套环47通过铰链49可活动地铰接在底盘46上，铰链49端部例如还可设计弹簧50，环形垫圈48固定在套环47上，以使二代样本容器25依次穿过环形垫圈48和套环47。当多个夹爪41将二代样本容
器25转移至套环47内，震荡涡旋电机驱动套环47转动以带动环形垫圈48收缩，从而对二代样本容器25进行夹紧和松开。本实施例的震荡涡旋模块20采用单电机驱动震荡涡旋，并带有自动夹紧功能，整个模块可抽拉，方便用户更换耗材。
80.本实用新型还提出一种流式细胞仪，包括上述所述的流式样本预处理系统以及全自动的测试分析系统。经上述流式样本预处理系统处理后的样本放置在待上样样本架51上，再转移至测试分析系统进行自动分析测试，从而实现整个流式细胞仪的全自动化。
81.综上所述，本实用新型的流式样本预处理系统包括机架模块、样本臂模块、样本架模块、样本穿刺模块、试剂臂模块、试剂架模块、试剂针模块、离心机模块、夹持模块、震荡涡旋模块以及控制模块，样本穿刺模块用于穿刺样本容器，试剂针模块用于将试剂容器中的试剂加入样本容器以形成二代样本容器，离心机模块作离心处理，震荡涡旋模块作震荡处理，控制模块用于对本实用新型的流式样本预处理系统的所有元件提供控制和/或操作，如此，通过自动样本试剂转移，自动进行混匀、离心、震荡等处理，实现了全自动化的流式样本预处理过程，大大提高了测试效率，减少了测试误差，同时安全性高。
82.应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
83.本实用新型从使用目的上，效能上，进步及新颖性等观点进行阐述，其设置有的实用进步性，已符合专利法所强调的功能增进及使用要件，本实用新型以上的说明及附图，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非以此局限本实用新型，因此，凡一切与本实用新型构造，装置，特征等近似、雷同的，即凡依本实用新型专利申请范围所作的等同替换或修饰等，皆应属本实用新型的专利申请保护的范围之内。