一种用于样品管高通量检测的自动进样系统的制作方法

本发明属于血液细胞分析设备技术领域，特别涉及一种用于样品管高通量检测的自动进样系统。

背景技术：

血液的体外诊断分析仪器，例如血液细胞分析仪和流式细胞分析仪，在临床用户的日常应用中常会遇到大量样品的测试，如血常规的检测、淋巴细胞亚群的分析，日均的检测量能达到数百管样品。对临床用户而言，提高仪器自动化、智能化，降低对操作人员时间的占用，是仪器重要的核心亮点。

在细胞分析仪进行样品诊断时，需要通过样品上样装置从采血管或试管中，吸取一定量的荧光标记后的细胞等样品，并通过进样毛细管或采样针；再将吸取的样品注入细胞分析池或流动室，并依次被仪器检测识别到。对于多样品管的连续、自动化的检测，通常还要配合多维度的运动控制装置，并相互衔接配合，从而实现对待分析样品的全自动化取样与分析。

在此专业领域，前人已进行了一些探索，例如自动进样器中的进样装置可设计为在横向x轴、纵向y轴和竖向z轴三个自由度移动，但属于通用型设计，效率较低且均会占用较大的空间。

如专利申请号为201210133808.8的中国专利，提出了包含样品托盘及定位旋钮、托盘旋转传动机构、托盘升降传动机构的自动进样方案，针对96孔和384孔测试，采用了样品托盘升降、水平旋转的控制方式，但不适用于采血管和5ml流式分析管等临床血液样品的分析。

例如专利申请号为201210088038.x的中国专利，针对血细胞分析仪提出了可对样品进行装载、拖拽、混匀、穿刺采样、卸载的一体化装置，提出了全自动化的可行解决方案，但该装置采用样品管直线移动的方案，整体占用大量的空间体积，例如样品管从10管增加至20管将带来系统体积成倍的增加。

再如专利申请号为201410221782.1的中国专利，提出了用于流式细胞仪的全自动进样机构，公开了可内外两圈放置样品的旋转盘、控制样品针沿着x向做水平往复运动的驱动机构（用于内外圈取样）、控制旋转盘做z向竖直往复运动的驱动机构。方案结构较紧凑，但该方案没有涉及旋转盘如何自动化旋转选择样品管的方案，而且旋转盘固定并不方便临床用户批量化放置样品测试管，仍有较大的改进空间。

因此，如何方便用户快速放置样品管（包括采血管或试管），在节约空间体积前提下增大单次连续检测样品管的通量（例如30管以上），实现对进样管单独地寻址选择，并满足医疗的无污染、人员安全的原则，是自动化样品上样装置的主要目标。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种着力于解决血液细胞分析仪和流式细胞分析仪等临床仪器中，自动化对样品管进行高通量地转移、单独寻址选择、连续性进样要求的用于样品管高通量检测的自动进样系统。

本发明的技术方案是这样实现的：一种用于样品管高通量检测的自动进样系统，包括用于放置多管样品管的样品盘，所述样品盘通过旋转机构设置在进样板上，其特征在于：所述进样板通过进出仓驱动机构与进样底盒连接，设置在所述进样板上的样品盘在进出仓驱动机构的作用下相对于进样底盒进仓或出仓，在进仓状态时，所述样品盘上的多管样品管分别与样品管提升机构配合进行提升吸样，在出仓状态时，可以对所述样品盘上的多管样品管进行更换。

本发明所述的用于样品管高通量检测的自动进样系统，其所述进出仓驱动机构包括直线滑轨模组、支撑立柱以及直线驱动装置，所述支撑立柱固定连接在进样底盒内，所述直线滑轨模组与支撑立柱连接在一起，所述进样板滑动地设置在直线滑轨模组上且与直线驱动装置连接，所述进样板在直线驱动装置的作用下完成进仓和出仓的直线动作。

本发明所述的用于样品管高通量检测的自动进样系统，其所述进样板包括进样板基板以及底部的突出连接部，所述进样板基板中部为凹陷的平台，所述突出连接部向下突出于凹陷平台的侧壁且与直线驱动装置连接，在所述进样板基板的凹陷平台两侧分别设置有平行布置的支撑立柱，所述支撑立柱上设置的直线滑轨模组与进样板基板两侧形成的凸台对应配合，所述直线滑轨模组用于进样板基板相对于支撑立柱的直线滑动。

本发明所述的用于样品管高通量检测的自动进样系统，其所述直线驱动装置包括直线驱动电机、同步齿形带、主动轮和从动轮，所述直线驱动电机固定连接在支撑立柱上，所述主动轮与直线驱动电机的动力输出端连接，所述从动轮可转动地设置在支撑立柱上，所述同步齿形带两端绕接在主动轮和从动轮上，所述同步齿形带通过连接组件与进样板的突出连接部连接一起，所述进样板与同步齿形带同步运动。

本发明所述的用于样品管高通量检测的自动进样系统，其所述旋转机构包括旋转传动装置和旋转驱动装置，所述旋转传动装置包括由上至下依次布置的样品盘扣、间隔盘、旋转轴承、同步齿轮、旋转码盘以及端盖，所述样品盘扣、间隔盘、同步齿轮、旋转码盘以及端盖通过连接件固定连接在一起构成整体结构，所述样品盘扣与样品盘可拆卸式连接，所述端盖设置于旋转码盘的底部，所述同步齿轮和旋转码盘套接在旋转轴承上，且通过旋转轴承与进样板转动连接。

本发明所述的用于样品管高通量检测的自动进样系统，其所述旋转驱动装置固定在进样板上、旋转轴承的侧向位置，所述旋转驱动装置通过旋转传动装置带动样品盘发生转动，其包括旋转驱动电机、齿形传动带和旋转主动轮，所述旋转驱动电机固定设置在进样板上，且所述旋转驱动电机的动力输出轴穿过进样板与旋转主动轮连接，所述齿形传动带两端绕接在同步齿轮与旋转主动轮上，以驱动同步齿轮转动。

本发明所述的用于样品管高通量检测的自动进样系统，其在所述进样板上设置有码盘光电传感器和定位光电传感器，所述码盘光电传感器与旋转码盘配合，用于判断旋转传动装置的转动角度，所述定位光电传感器与设置在端盖上的定位销配合，用于确定旋转传动装置的起始位置，所述同步齿形带侧向还设置有另一定位光电传感器，用于判断进样板的位置，所述直线驱动电机、旋转驱动电机、码盘光电传感器以及两个定位光电传感器分别与设置在进样底盒内的驱动控制板连接，所述驱动控制板用于控制直线驱动电机和旋转驱动电机的转动，并读取码盘光电传感器和两个定位光电传感器获取的运动信息。

本发明所述的用于样品管高通量检测的自动进样系统，其在所述进样底盒外周设置有仓室外壳，所述仓室外壳包括底部外壳、前面板、后盖板以及上盖，所述底部外壳安装至进样底盒的平面底部下方，所述前面板为圆弧立面且内径大于样品盘外径，并安装至进样板的正前方，所述后盖板安装至进样底盒的左右侧面及背面，所述上盖由转动合页安装至后盖板上表面，在进样板出仓状态下，所述上盖向上打开进而将样品盘提出，在进样板进仓状态下，所述仓室外壳形成相对密闭的环境。

本发明所述的用于样品管高通量检测的自动进样系统，其所述样品盘整体呈圆柱状结构，在所述样品盘外圆周设置有一圈若干蜂窝状的通孔，所述通孔底部逐渐收缩形成用于支撑样品管底部的支撑部，所述通孔底部的开口大于设置在样品盘下方样品管提升机构的样品提升杆用于支撑并提升样品管的支撑提升端部，在提升过程中，所述样品提升杆的支撑提升端部穿过样品盘上的通孔，且支撑住放置于通孔内的样品管底部使其上升，并使样品管上端开口部与拭子底部紧密配合形成密封，所述样品管与拭子在紧密配合同步运动过程中始终保持相对密封状态。

本发明所述的用于样品管高通量检测的自动进样系统，其所述样品盘包括相互连接在一起的样品盘上盖和样品管蜂槽盘，在所述样品盘上盖边缘设置有若干样品管通孔，所述若干样品管通孔与样品管蜂槽盘边缘设置的若干样品管蜂槽孔一一对应且连通，在所述样品盘上盖上设置有提手，所述样品管蜂槽盘底部与旋转机构可拆卸式连接。

本发明通过将样品盘设计为可进出仓的状态，使样品盘在进仓状态时，能够与样品管提升机构配合，实现样品盘上样品管的进样，另外，样品盘在出仓状态时，能够将样品盘由系统中取出而便于样品管的更换，本发明具有样品盘可取出、自动化进出仓以及样品管旋转定位并提升进样的功能，有效实现了多管样品管的高通量连续检测。

附图说明

图1和图2是本发明的结构示意图。

图3是本发明中样品盘在进仓状态时的结构示意图。

图4是本发明中样品盘在出仓状态时的结构示意图。

图5是本发明中进出仓驱动机构与进样底盒连接的结构示意图。

图6是本发明中直线驱动装置的结构示意图。

图7是本发明中一种结构的旋转传动装置与进样板连接的结构示意图。

图8是图7的剖视图。

图9是图7中旋转传动装置的结构示意图。

图10是图9的剖视图。

图11是图10中旋转轴承的结构示意图。

图12是本发明中另一种结构的旋转传动装置与进样板连接的结构示意图。

图13是图12中旋转传动装置的结构示意图。

图14是本发明中样品盘的结构示意图。

图15是本发明中样品管放置于样品盘上的示意图。

图16是本发明中的样品管提升机构与样品盘配合的示意图。

图17是本发明中样品盘分别在进仓及出仓时的位置示意图。

图18是本发明中样品管提升机构对样品管进行提升的示意图。

图中标记：1为样品管，2为样品盘，3为进样板，4为进样底盒，5为样品管提升机构，6为直线滑轨模组，7为支撑立柱，8为直线驱动装置，9为旋转传动装置，10为旋转驱动装置，11为码盘光电传感器，12为定位光电传感器，13为驱动控制板，14为仓室外壳，15为拭子，16为采样针，17为采样针支架，18为基板，19为拭子滑动机构，21为样品盘上盖，22为样品管蜂槽盘，23为提手，31为进样板基板，32为突出连接部，33为平台，41为平面底部，51为样品提升杆，81为直线驱动电机，82为同步齿形带，83为主动轮，84为从动轮，91为样品盘扣，92为间隔盘，93为旋转轴承，94为同步齿轮，95为旋转码盘，96为端盖，97为定位销，101为旋转驱动电机，102为齿形传动带，103为旋转主动轮，141为底部外壳，142为前面板，143为后盖板，144为上盖，211为样品管通孔，221为样品管蜂槽孔，511为支撑提升端部，931为从动轮轴，932为深沟球轴承，933为轴套，934为螺钉。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-4所示，一种用于样品管高通量检测的自动进样系统，包括用于放置多管样品管1的样品盘2，所述样品管1是细胞分析待测样品的容纳器件，常为底部半球形的圆柱管状结构，其包含但不限于医用真空采血管、流式分析用5ml样品管和生物实验用1～5ml离心管等，所述样品盘2通过旋转机构设置在进样板3上，所述进样板3通过进出仓驱动机构与进样底盒4连接，所述进样底盒4整体为四面盒体结构，其中正前方向用于进样板3的进出仓运动，设置在所述进样板3上的样品盘2在进出仓驱动机构的作用下相对于进样底盒4进仓或出仓，在所述进样底盒4外周设置有仓室外壳14，所述仓室外壳14包括底部外壳141、前面板142、后盖板143以及上盖144，所述底部外壳141安装至进样底盒4的平面底部41下方，所述前面板142为圆弧立面且内径大于样品盘2外径，并安装至进样板3的正前方，所述后盖板143安装至进样底盒4的左右侧面及背面，所述上盖144由转动合页安装至后盖板143上表面，在进样板3出仓状态下，所述上盖144向上打开进而将样品盘2提出，可以对所述样品盘2上的多管样品管1进行更换，在进样板3进仓状态下，所述仓室外壳14形成相对密闭的环境，所述样品盘2上的多管样品管1分别与样品管提升机构5配合进行提升吸样，通过仓室外壳的设置，保证样品管的提升进样在相对封闭的环境下进行检测，既可避免环境对样品的污染，也可避免高速运动部件对医护人员的损伤。

其中，所述进出仓驱动机构包括直线滑轨模组6、支撑立柱7以及直线驱动装置8，所述支撑立柱7固定连接在进样底盒4内，所述直线滑轨模组6与支撑立柱7连接在一起，所述进样板3滑动地设置在直线滑轨模组6上且与直线驱动装置8连接，所述进样板3在直线驱动装置8的作用下完成进仓和出仓的直线动作；所述进样板3是主要的运动载体，其包括进样板基板31以及底部的突出连接部32，所述进样板基板31整体为长方钣金结构，其中部为凹陷的平台33，所述旋转机构固定至凹陷平台33的中部，所述突出连接部32向下突出于凹陷平台33的侧壁且与直线驱动装置8连接，在所述进样板基板31的凹陷平台33两侧分别设置有平行布置的支撑立柱7，两根支撑立柱7的间距等于进样板基板31两侧凸台距离，所述支撑立柱7上设置的直线滑轨模组6与进样板基板31两侧形成的凸台对应配合，所述直线滑轨模组6用于进样板基板31相对于支撑立柱7的直线滑动。

如图5和6所示，所述直线驱动装置8包括直线驱动电机81、同步齿形带82、主动轮83和从动轮84，所述直线驱动电机81固定连接在支撑立柱7上，所述主动轮83与直线驱动电机81的动力输出端连接，所述从动轮84可转动地设置在支撑立柱7上，所述同步齿形带82两端绕接在主动轮83和从动轮84上，所述同步齿形带82通过连接组件与进样板3的突出连接部32连接一起，所述进样板3与同步齿形带82同步运动，进而完成进样板进仓和出仓的运动控制。

如图7-10所示，所述旋转机构用于与样品盘2配合，提供精确的旋转定位和控制，其包括旋转传动装置9和旋转驱动装置10，所述旋转传动装置9包括由上至下依次布置的样品盘扣91、间隔盘92、旋转轴承93、同步齿轮94、旋转码盘95以及端盖96，所述样品盘扣91、间隔盘92、同步齿轮94、旋转码盘95以及端盖96通过连接件固定连接在一起构成整体结构，所述样品盘扣91与样品盘2可拆卸式连接，并实现同步转动，所述端盖96设置于旋转码盘95的底部，所述同步齿轮94和旋转码盘95套接在旋转轴承93上，且通过旋转轴承93与进样板3转动连接；所述旋转驱动装置10固定在进样板3上、旋转轴承93的侧向位置，所述旋转驱动装置10通过旋转传动装置9带动样品盘2发生转动，其包括旋转驱动电机101、齿形传动带102和旋转主动轮103，所述旋转驱动电机101固定设置在进样板3上，且所述旋转驱动电机101的动力输出轴穿过进样板3与旋转主动轮103连接，所述齿形传动带102两端绕接在同步齿轮94与旋转主动轮103上，以驱动同步齿轮94转动。

其中，在所述进样板3上设置有码盘光电传感器11和定位光电传感器12，所述码盘光电传感器11为u型光电传感器，且设置在旋转驱动装置10的对侧，所述码盘光电传感器11与旋转码盘95配合，用于判断旋转传动装置9的转动角度，以精确控制样品盘的旋转角度，所述定位光电传感器12与设置在端盖96上的定位销97配合，用于确定旋转传动装置9的起始位置，通过码盘光电传感器11与旋转码盘95的配合使用以及定位光电传感器12与定位销97的配合使用，可精确控制样品盘的绝对位置和相对转动的角度；所述同步齿形带82侧向还设置有另一定位光电传感器，用于判断进样板3的位置，所述直线驱动电机81、旋转驱动电机101、码盘光电传感器11以及两个定位光电传感器12分别与设置在进样底盒4内的驱动控制板13连接，所述驱动控制板13用于控制直线驱动电机81和旋转驱动电机101的转动，并读取码盘光电传感器11和两个定位光电传感器12获取的运动信息。其中驱动控制板用于电机驱动的方案，包含但不限于常用电机驱动控制芯片tmc2660、l298n等，光电传感器的模拟输出信号可由模拟/数字转换器采集后交由控制系统处理。所述驱动控制板13整体安装于进样底盒4上、靠近左侧支撑立柱7侧。

如图11所示，所述旋转轴承93包括从动轮轴931、深沟球轴承932、轴套933和螺钉934构成，其中所述从动轮轴931穿过进样板3的凹陷平台33中央的安装孔，两个深沟球轴承932提供相对于从动轮轴931的转动，所述轴套933间隔于两个深沟球轴承932中间，使得三者的高度与旋转码盘95和同步齿轮94的高度相同，两个深沟球轴承932和轴套933的内径均套于从动轮轴931外径，所述螺钉934穿过动轮轴931固定于进样板基板31上。

其中，所述样品盘扣91用于与样品盘2底部紧密安装配合，可包含多种设计方案，例如，如图9所示的可为一凸台结构，其圆形底部设有与间隔盘92对应的螺纹孔，凸出台阶部为缺口圆柱形，样品盘2底部设为对应的内凹结构；或者，如图12和13所示，也可以为一圆盘结构，其中央设有与间隔盘92对应的螺纹孔，圆盘边缘设有缺口，用于与样品盘2相应凸出结构的配合。

如图14和15所示，所述样品盘2整体呈圆柱状结构，在所述样品盘2外圆周设置有一圈若干蜂窝状的通孔，所述通孔底部逐渐收缩形成用于支撑样品管1底部的支撑部，所述通孔底部的开口大于设置在样品盘2下方样品管提升机构5的样品提升杆51用于支撑并提升样品管1的支撑提升端部511，在提升过程中，所述样品提升杆51的支撑提升端部511穿过样品盘2上的通孔，且支撑住放置于通孔内的样品管1底部使其上升，并使样品管1上端开口部与拭子15底部紧密配合形成密封，所述样品管1与拭子15在紧密配合同步运动过程中始终保持相对密封状态。

其中，所述样品盘2包括相互连接在一起的样品盘上盖21和样品管蜂槽盘22，在所述样品盘上盖21边缘设置有若干样品管通孔211，所述若干样品管通孔211与样品管蜂槽盘22边缘设置的若干样品管蜂槽孔221一一对应且连通，在所述样品盘上盖21上设置有提手23，所述提手23采用门把手状结构，手握部一端为尖头用于样品管指示，所述样品管蜂槽盘22底部设有与样品盘扣91尺寸对应的凹槽或者凸出结构，用于与旋转机构可拆卸式连接，且与样品盘扣91形成转动配合。通过握住提手，能够在样品盘出仓的状态下，单手将样品盘整体提出，以便于样品盘上多管样品管的更换及装载。

如图16、17和18所示，在本实施例中，样品管提升机构5与采样针16和拭子15配合使用，所述采样针16固定设置在采样针支架17上，所述采样针支架17与基板18固定连接，在所述基板18上设置有拭子滑动机构19以及样品管提升机构5，所述拭子15与拭子滑动机构19连接，所述样品管1放置于样品管提升机构5上，所述样品管提升机构5在驱动机构的作用下向上提升，在提升过程中，所述样品管1上端开口部与拭子15底部紧密配合形成密封且将拭子15顶起，所述样品管提升机构5和拭子滑动机构19同步运动，所述样品管提升机构5可完成样品管1中样品的吸取转移、拭子15与采样针16的相对移动及位置控制以及采样针16内外壁的清洗功能。

本发明的工作原理是：

进样阶段，各样品管1（如32管采血管）放置于样品盘2后，由进出仓驱动机构带动进样板3向内运动完成进仓动作；再由旋转机构配合完成样品管1的精确选择；并最后由样品管提升机构5将该样品管1向上提升，至采样针16插入样品管1内底部，由采样针16吸取样品并注入细胞分析池或流动室。

换样阶段，样品管提升机构5先将样品管1与采样针16分离，并完成对采样针16内外壁的清洗；再将样品管1复位至其在样品盘上原始的蜂窝状通孔内，旋转机构2将下一样品管1旋转至采样针16下方；再由样品管提升机构5提升，采样针16进行采样。

出仓阶段，样品管1均完成复位，且处于样品盘上的蜂窝状通孔内；旋转机构将样品盘2的提手23旋转至尖端向内的位置；由进出仓驱动机构带动进样板3向外运动完成出仓动作，此时用户可开打仓室外壳14的上盖144，将样品盘2整个提出，并进行样品管1的替换。

本发明中的高通量试管的单独寻址选择，由旋转步进电机、码盘光电传感器和定位光电传感器完成，样品盘扣、旋转轴承、同步齿轮和旋转码盘的密切配合，提供了可轴向固定、切向灵活旋转、且部件可快速拔插配合的可行性。电动控制样品盘的进出仓动作，可方便样品盘的整体取出，并营造了可封闭的环境。样品盘的取出为临床用户带来极大的便捷性，单台仪器可配备多个样品盘，进一步节省人员的工作效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。