一种用于化学发光免疫分析仪的磁清洗分离装置的制作方法

1.本实用新型涉及自动化生化分析技术领域，具体涉及一种用于化学发光免疫分析仪的磁清洗分离装置。


背景技术：

2.在全自动化学发光免疫分析仪中，磁珠是指可均匀分散于一定基液中的胶态复合材料。因其具有超顺磁性、较高的比表面积、可修饰功能基团等特性。因此，将抗原/抗体、酶、核酸/寡核苷酸、小分子药物等固定在其表面。磁分离技术是将磁珠与反应液进行固液相分离。为了保证磁分离的效果，在分离过程中，需要对反应液进行充分混匀，注液、吸液反复清洗以清除杂质，从而在后续的检测中得到准确的测试结果。
3.目前主流的混匀方式是在反应杯上方设置混匀组件，需要抓取反应杯进行混匀操作，混匀完成后还需释放反应杯。导致反应液清洗机构结构设计复杂、自动化程度不高、混匀效率不高、清洗效果不佳，影响了后端的检测的测试效率及测试结果的准确度。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种用于化学发光免疫分析仪的磁清洗分离装置，旨在优化装置混匀结构，提高混匀效率。
5.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
6.一种用于化学发光免疫分析仪的磁清洗分离装置，包括机架和安装在所述机架上的安装板；
7.中心转盘，所述中心转盘设于所述安装板上，并能相对于所述安装板进行周向旋转，所述中心转盘的轴线垂直于安装板；所述中心转盘上设有承载反应杯的承载孔；所述承载孔为多个，多个所述承载孔沿中心转盘的周向布置；
8.清洗组件，清洗组件设置在机架或安装板上；所述清洗组件包括清洗针组件，所述清洗针组件设于所述承载孔上方，用于对反应杯进行注液和吸液；
9.分离组件，所述分离组件包括磁性件，所述磁性件位于所述中心转盘的周沿，以吸附混匀后所述反应杯内的磁珠；
10.设置在机架上的混匀组件，所述混匀组件包括封闭机构与混匀机构；所述混匀机构带动反应杯旋转；所述封闭机构在反应杯旋转时，堵塞反应杯开口端。
11.分离组件包括环绕中心转盘设置的磁铁固定架，磁铁固定架的圆形槽口中设置磁性件，磁性件一般使用定制形状磁铁；磁铁固定架与反应杯转盘同心安装，且磁铁固定架上每一个磁铁固定槽位保证以转盘中心为圆心的圆周上等圆心角均匀分布。保证每个磁铁与对应工位反应杯的相对距离相等。磁铁与反应杯距离尽量贴近，但不干涉中心转盘转动。磁铁固定架上对应磁铁安装位置上方设置有螺孔，可利用紧定螺钉调节磁铁进给的深度，使磁铁与对应工位反应杯距离为最合适距离。
12.中心转盘在转盘电机的带动下旋转，中心转盘负责将盛有磁珠的反应杯转运到相
应的操作工位；操作工位包括磁吸附工位、吸、排液工位，混匀工位。中心转盘同心安装在中心旋转轴上端，中心旋转轴下端穿过安装板并通过传动装置(该传动装置为同步带机构，但与驱动机构中的同步带机构互相独立)与转盘电机转轴相连，转盘电机安装在u型支撑板上，转盘电机通过传动装置与中心旋转轴驱动中心转盘旋转。
13.清洗针组件包括吸液针和注液针；注液针、吸液针以内外针的形式安装在针架上；针架上设置有安装针固定端块的槽位，针固定端块采用抱紧的方式固定内外针，可自由调节内外针的上下位置，即内外针至反应杯的距离；针架安装在针架固定座上，针架固定座起到支撑悬空针架的作用；针架固定座与导轨机构上的滑块相连接，导轨电机通过滑块上下移动带动针架上下运动，使清洗针组件能到达反应杯中合适的位置。在此实施例中，由于清洗针组件使用内外针结构，吸液针和注液针设定为同一工位；因此减少多个清洗工位，达到缩小整体结构尺寸的目的。此处注液针设置为与吸液针同心且包裹吸液针，注液针与吸液针之间通过焊接方式固定连接。当注液针排出清洗液时，可同时清洗吸液针外壁沾染的废液，再由吸液针将清洗后反应杯中废液抽走，避免交叉污染。
14.进一步地，所述混匀机构设置在所述承载孔下方，所述混匀机构包括驱动机构与混匀杯头；所述驱动机构带动混匀杯头旋转。
15.进一步地，所述混匀杯头为套筒状；当混匀杯头与反应杯接触时，所述混匀杯头包覆反应杯下端。
16.进一步地，所述驱动机构包括混匀电机，混匀电机为直流无刷电机，所述混匀电机转轴通过联轴器连接安装在混匀基板上方的主动轮；所述主动轮通过皮带连接多个从动轮，所述从动轮通过混匀轴连接混匀杯头底端；皮带还经过惰轮调节皮带涨紧度；所述主动轮与从动轮均可旋转地安装在混匀基板上；从动轮具有多个，因为一个主动轮同时带动多个从动轮进行旋转动作；每一个从动轮带动与之固定连接的混匀杯头拖住反应杯旋转；因此一个电机即可带动多个反应杯旋转，从而节省了设置电机的空间以及成本。
17.进一步地，所述混匀杯头与混匀轴之间偏心连接；所述混匀杯头横截面内径大于反应杯横截面外径；所述反应杯通过弹性环插装在承载孔中，反应杯与承载孔之间存在间隙，以增加反应杯晃动幅度；由于混匀杯头与混匀轴之间偏心连接，混匀杯头高速转动的同时会相对反应杯转动，因此大大增加了反应杯的混匀清洗效率。
18.进一步地，所述封闭机构包括顶升件与压口机构；所述压口机构包括用于堵塞反应杯开口端并随反应杯旋转而转动的压块；所述顶升件使反应杯开口端抵接压块。
19.进一步地，所述顶升件为丝杆电机，所述丝杆电机上的丝杆螺母固定安装在混匀基板上。
20.进一步地，所述压口机构还包括压块轴承座、滚珠轴承、压块；
21.所述滚珠轴承安装在压块轴承座中；
22.所述压块上部插装在滚珠轴承中。
23.进一步地，所述压块轴承座上方抵接弹簧，所述弹簧的上端抵接压板。
24.一种使用上述磁清洗分离装置的方法，包括以下步骤：
25.所述清洗针组件向容纳有磁珠的反应杯中注入清洗液；
26.所述分离组件对反应杯中磁珠完成聚集；
27.所述清洗针组件排走反应杯内的清洗废液；
28.所述清洗针组件向反应杯中注入清洗液并打散反应杯中的磁珠；
29.所述混匀组件带动反应杯旋转，并在反应杯旋转时堵塞反应杯开口端。
30.反应杯分为上方的圆筒状与下方的圆弧面与方面组合而成的碗状；磁铁为圆柱形磁铁；当磁铁吸附磁珠时，磁铁最低面位于反应杯圆弧面稍上部分，保证磁铁将反应杯内磁珠吸附于反应杯圆弧底面上方侧壁上，保证吸液针抽取废液时不会抽走磁珠，避免造成磁珠损失。
31.中心转盘上的工位包括了放杯位、加液位、磁吸附工位、吸排液位、混匀位、添加底物位、添加试剂位、取杯位；中心转盘外围还展示了圆形槽口，该圆形槽口设置在磁铁固定架上，用于安装磁铁。
32.磁珠的清洗及分离流程包括以下步骤：
33.第一步，其它位置的抓手将反应杯抓至放杯位上，之后中心转盘被转盘电机带动旋转，反应杯移动两个工位后到达加液位，清洗针向反应杯中注入清洗液，此处设置加液位的目的是将反应杯中液面增高到一定程度，以增加磁铁的吸附能力，防止磁珠吸附不均匀。
34.第二步，磁吸附步骤：加液完毕后反应杯移动到靠近磁铁的磁吸附工位，磁铁将反应杯中磁珠吸附在反应杯侧壁上，防止后续吸取废液时将磁珠吸走造成磁珠损失，磁吸附过程一共持续3个工位，每个工位吸附若干秒，保证吸附效果。
35.第三步，吸排液步骤：当反应杯转至吸排液位抽取废液之前完成磁吸附过程，之后反应杯移动到吸排液位；设置在吸排液位上的吸液针开始吸取废液，靠近吸排液位仍然设置磁铁吸附磁珠，防止磁珠损失；完成吸取废液后，在同一个位置设置的注液针开始注入清洗液，冲散磁珠方便下一步的混匀。
36.第四步，混匀步骤：注液动作完成之后，反应杯运动到混匀位进行第一阶混匀，混匀过程为丝杆电机带动混匀基板和混匀杯头上升将反应杯抬升至与压块下平面接触；上升至调试好的高度后，让反应杯位于一定的压力下，然后混匀电机带动同步轮以及混匀杯头转动，因为混匀杯头与反应杯之间有一定的可调整的间隙，混匀杯头高速转动的同时会带动反应杯偏心转动，同时弹簧通过压块给予反应杯一定的压力并使压块堵塞反应杯开口端，防止反应杯中液体溅出。
37.以上流程为第一阶混匀流程，之后反应杯继续随中心转盘按固定周期转动开始第二、三，四阶混匀流程；
38.第二、三，四阶混匀流程皆依次包括磁吸附步骤、吸排液步骤，混匀步骤(与上述步骤相同，此处不再赘述)；第一、二、三，四阶混匀流程可同步进行，形成多阶同步清洗，节约清洗时间，加强清洗力度；完成四阶清洗后，反应杯移动到添加底物位添加底物，再移动到添加试剂位添加试剂，之后反应杯移动到取杯位由抓手取走。
39.本实用新型的有益效果是：
40.1、本装置在现有的混匀结构上进行优化，提高混匀效率，防止混匀时因反应杯晃动剧烈导致杯中混合物洒出；
41.装有磁珠的反应杯放置在中心转盘上的承载孔中，清洗针组件往反应杯内注射清洗液；封闭机构堵塞反应杯开口端，防止杯中混合物洒出；混匀机构带动反应杯旋转对磁珠进行混匀清洗；中心转盘旋转带动反应杯移动到接近磁性件的位置；设于中心转盘周缘的磁性件吸附磁珠至反应杯的杯壁，随后清洗针组件吸取清洗废液，完成磁珠的一次清洗；同
时避免了需要抓取反应杯才能进行混匀操作的情况，混匀方式更为简单可靠；保证了反应杯中磁珠的清洗效果，保证了后续测试的测试效率及测试结果的准确度。
42.2、本装置采取较为激进的转动方式带动反应杯转动，从而使反应杯中混合物的混匀清洗效率得到显著提升；同时设置封闭机构对反应杯开口端堵塞，防止因反应杯旋转速度快导致杯中的液体洒出。
43.丝杆电机启动带动丝杆螺母沿丝杆布置方向向上移动，进而带动混匀基板上升，混匀基板上升带动混匀杯头穿过承载孔包覆反应杯下端并对反应杯向上推动，使反应杯开口端顶起并被压块按压，防止杯中的混合物洒出；混匀电机通过同步带传动机构(主动轮、从动轮，皮带组成的传动结构)带动混匀轴转动，混匀轴转动带动混匀杯头以及反应杯转动；由于混匀杯头与混匀轴之间偏心连接，混匀杯头高速转动的同时会相对反应杯转动，增大了与反应杯之间的相对摩擦力，因此大大增加了反应杯的混匀清洗效率。
44.3、用于堵塞反应杯开口端的压块在反应杯下端转动时，堵塞反应杯上端(反应杯开口端)，并随反应杯转动而进行一定程度上的旋转；压块在弹簧作用下给予反应杯开口端一定压力；在防止反应杯中混合物溢出的同时，尽量不干扰反应杯的转动。
45.综上所述，本装置优化了混匀机构，提高混匀效率，保证了反应杯中磁珠的清洗效果，保证了后续测试的测试效率及测试结果的准确度。
附图说明
46.图1为一种用于化学发光免疫分析仪的磁清洗分离装置的结构示意图；
47.图2为磁清洗分离装置另一角度的结构示意图；
48.图3为混匀基板的俯视图；
49.图4为压口机构的结构示意图；
50.图5为压口机构的剖视图；
51.图6为压口机构按压反应杯时的示意图；
52.图7为磁性件吸附磁珠时的示意图；
53.图8为清洗针组件的结构示意图；
54.图9为中心转盘上的工位示意图；
55.图10为套设弹性环的反应杯。
56.图中：1、安装板；2、中心转盘；3、反应杯；4、承载孔；5、清洗针组件；51、吸液针；52、注液针；6、磁性件；7、磁铁固定架；8、转盘电机；9、针架固定座；10、导轨机构；101、导轨电机；11、混匀杯头；12、混匀电机；13、主动轮；14、从动轮；15、惰轮；16、混匀基板；17、皮带；18、混匀轴；19、压口机构；191、压块轴承座；192、滚珠轴承；193、压块；194、弹簧；195、压板；196、螺钉；20、丝杆电机；21、放杯位；22、加液位；23、磁吸附工位；24、吸排液位；25、混匀位；26、添加底物位；27、添加试剂位；28、取杯位；29、圆形槽口；30、磁珠；31、针架；32、机架。
具体实施方式
57.为了使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有付出
创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
58.如图1-图10所示，一种用于化学发光免疫分析仪的磁清洗分离装置，包括机架32和安装在所述机架32上的安装板1；
59.中心转盘2，所述中心转盘2设于所述安装板1上，并能相对于所述安装板1进行周向旋转，所述中心转盘的轴线垂直于安装板；所述中心转盘2上设有承载反应杯3的承载孔4；所述承载孔为多个，多个所述承载孔沿中心转盘的周向布置；
60.清洗组件，清洗组件设置在机架32或安装板上；所述清洗组件包括清洗针组件5，所述清洗针组件5设于所述承载孔上方，对反应杯3进行注液和吸液；
61.分离组件，所述分离组件包括磁性件6，所述磁性件6设于所述中心转盘的周沿，以吸附混匀后所述反应杯内的磁珠30；
62.设置在机架上的混匀组件，所述混匀组件包括封闭机构与混匀机构；所述混匀机构带动反应杯旋转；所述封闭机构在反应杯旋转时，堵塞反应杯开口端。
63.分离组件包括环绕中心转盘设置的磁铁固定架7，磁铁固定架7的圆形槽口29中设置磁性件6，磁性件一般使用定制形状磁铁；磁铁固定架7与反应杯转盘同心安装，且磁铁固定架上每一个磁铁固定槽位保证以转盘中心为圆心的圆周上等圆心角均匀分布。保证每个磁铁与对应工位反应杯的相对距离相等。磁铁与反应杯距离尽量贴近，但不干涉中心转盘转动。磁铁固定架上对应磁铁安装位置上方设置有螺孔，可利用紧定螺钉调节磁铁进给的深度，使磁铁与对应工位反应杯距离为最合适距离。
64.中心转盘在转盘电机8的带动下旋转，中心转盘负责将盛有磁珠30的反应杯转运到相应的操作工位；操作工位包括磁吸附工位23、吸、排液工位，混匀工位。中心转盘同心安装在中心旋转轴上端，中心旋转轴下端穿过安装板并通过传动装置(该传动装置在本实施例中为同步带机构，但与驱动机构中的同步带机构互相独立)与转盘电机8转轴相连，转盘电机8安装在u型支撑板上，转盘电机通过传动装置与中心旋转轴驱动中心转盘旋转。
65.清洗针组件5包括吸液针51和注液针52；注液针52、吸液针51以内外针的形式安装在针架31上；针架31上设置有安装针固定端块的槽位，针固定端块采用抱紧的方式固定内外针，可自由调节内外针的上下位置，即内外针至反应杯的距离；针架31安装在针架固定座9上，针架固定座9起到支撑悬空针架的作用；针架固定座9与导轨机构10上的滑块相连接，导轨电机101通过滑块上下移动带动针架上下运动，使清洗针组件能到达反应杯中合适的位置。在此实施例中，由于清洗针组件使用内外针结构，吸液针51和注液针52设定为同一工位；因此减少多个清洗工位，达到缩小整体结构尺寸的目的。此处注液针设置为与吸液针同心且包裹吸液针，注液针与吸液针之间通过焊接方式固定连接。当注液针排出清洗液时，可同时清洗吸液针外壁沾染的废液，再由吸液针将清洗后反应杯中废液抽走，避免交叉污染。
66.在一些实施例中，注液针和吸液针也可紧贴设置在同一工位，同样可达到缩小整体结构尺寸的目的。
67.进一步地，所述混匀机构设置在所述承载孔4下方，所述混匀机构包括驱动机构与混匀杯头11；所述驱动机构带动混匀杯头11旋转。
68.进一步地，所述混匀杯头为套筒状；当混匀杯头与反应杯接触时，所述混匀杯头包覆反应杯下端。
69.在一些实施例中，因为反应杯下端通常为圆弧面与方面的组合，因此将混匀杯头
内部与反应杯的接触面也设置为圆弧面与方面的组合，以增加与反应杯圆弧底面的贴合程度。
70.进一步地，所述驱动机构包括混匀电机12，混匀电机12为直流无刷电机，所述混匀电机转轴通过联轴器连接安装在混匀基板上方的主动轮；所述主动轮13通过皮带17连接多个从动轮14，所述从动轮14通过混匀轴18连接混匀杯头底端；皮带17还经过惰轮15调节皮带17涨紧度；所述主动轮13与从动轮14均可旋转地安装在混匀基板16上；从动轮具有多个，因为一个主动轮同时带动多个从动轮进行旋转动作；每一个从动轮带动与之固定连接的混匀杯头拖住反应杯旋转；因此一个电机即可带动多个反应杯旋转，从而节省了设置电机的空间以及成本。
71.进一步地，所述混匀杯头与混匀轴之间偏心连接；所述混匀杯头横截面内径大于反应杯横截面外径；所述反应杯通过弹性环插装在承载孔中，反应杯与承载孔之间存在间隙，以增加反应杯晃动幅度；由于混匀杯头与混匀轴之间偏心连接，混匀杯头高速转动的同时会相对反应杯转动，因此大大增加了反应杯的混匀清洗效率。
72.进一步地，所述封闭机构包括顶升件与压口机构19；所述压口机构19包括用于堵塞反应杯开口端并随反应杯旋转而转动的压块193；所述顶升件使反应杯开口端抵接压块193。
73.进一步地，所述顶升件为丝杆电机20，所述丝杆电机20上的丝杆螺母固定安装在混匀基板16上。
74.进一步地，所述压口机构19还包括压块轴承座191、滚珠轴承192、压块193；
75.所述滚珠轴承192安装在压块轴承座191中；
76.所述压块上部插装在滚珠轴承192中。
77.进一步地，所述压块轴承座191上方抵接弹簧194，所述弹簧194的上端抵接压板195；所述压块包括下压块与以及与下压块同心连接的推杆；所述推杆插入轴承中间；所述推杆镂空设有压块螺纹孔，所述压块螺纹孔中旋入螺钉196且螺钉196头部按压轴承内圈；螺钉将压块与轴承连接在一起。
78.一种使用上述磁清洗分离装置的方法，包括以下步骤：
79.所述清洗针组件向容纳有磁珠30的反应杯中注入清洗液；
80.所述分离组件对反应杯中磁珠完成聚集；
81.所述清洗针组件排走反应杯内的清洗废液；
82.所述清洗针组件向反应杯中注入清洗液并打散反应杯中的磁珠；
83.所述混匀组件带动反应杯旋转，并在反应杯旋转时堵塞反应杯开口端。
84.图7给出了磁铁与反应杯的形状，以及磁铁对反应杯中磁珠进行吸附时，磁铁与反应杯之间的高度位置对比展示；反应杯分为上方的圆筒状与下方的圆弧面与方面组合而成的碗状；本实施例中磁铁为圆柱形磁铁；当磁铁吸附磁珠时，磁铁最低面位于反应杯圆弧面稍上部分，保证磁铁将反应杯内磁珠吸附于反应杯圆弧底面上方侧壁上，保证吸液针抽取废液时不会抽走磁珠，避免造成磁珠损失。
85.如图9所示，该图为中心转盘上的工位示意图，其中包括了放杯位21、加液位22、磁吸附工位23、吸排液位24、混匀位25、添加底物位26、添加试剂位27、取杯位28；中心转盘外围还展示了圆形槽口29，该圆形槽口29设置在磁铁固定架上，用于安装磁铁。
86.磁珠的清洗及分离流程包括以下步骤：
87.第一步，其它位置的抓手将反应杯抓至放杯位21上，之后中心转盘被转盘电机带动旋转，反应杯移动两个工位后到达加液位22，清洗针向反应杯中注入清洗液，此处设置加液位22的目的是将反应杯中液面增高到一定程度，以增加磁铁的吸附能力，防止磁珠吸附不均匀。
88.第二步，磁吸附步骤：加液完毕后反应杯移动到靠近磁铁的磁吸附工位23，磁铁将反应杯中磁珠吸附在反应杯侧壁上，防止后续吸取废液时将磁珠吸走造成磁珠损失，磁吸附过程一共持续3个工位，每个工位吸附若干秒，保证吸附效果。
89.第三步，吸排液步骤：当反应杯转至吸排液位24抽取废液之前完成磁吸附过程，之后反应杯移动到吸排液位24；设置在吸排液位上的吸液针开始吸取废液，靠近吸排液位仍然设置磁铁吸附磁珠，防止磁珠损失；完成吸取废液后，在同一个位置设置的注液针开始注入清洗液，冲散磁珠方便下一步的混匀。
90.第四步，混匀步骤：注液动作完成之后，反应杯运动到混匀位25进行第一阶混匀，混匀过程为丝杆电机20带动混匀基板和混匀杯头上升将反应杯抬升至与压块下平面接触；上升至调试好的高度后，让反应杯位于一定的压力下，然后混匀电机带动同步轮以及混匀杯头转动，因为混匀杯头与反应杯之间有一定的可调整的间隙，混匀杯头高速转动的同时会带动反应杯偏心转动，同时弹簧194通过压块给予反应杯一定的压力并使压块堵塞反应杯开口端，防止反应杯中液体溅出。
91.以上流程为第一阶混匀流程，之后反应杯继续随中心转盘按固定周期转动开始第二、三，四阶混匀流程；
92.第二、三，四阶混匀流程皆依次包括磁吸附步骤、吸排液步骤，混匀步骤(与上述步骤相同，此处不再赘述)；第一、二、三，四阶混匀流程可同步进行，形成多阶同步清洗，节约清洗时间，加强清洗力度；完成四阶清洗后，反应杯移动到添加底物位26添加底物，再移动到添加试剂位27添加试剂，之后反应杯移动到取杯位28由抓手取走。
93.应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。