一种全自动智能尿碘分析仪及其工作方法与流程

文档序号:14656384发布日期:2018-06-12 04:50阅读:540来源:国知局

本发明属于分析仪器领域,具体涉及一种全自动智能尿碘分析仪。



背景技术:

碘是具有重要生物效应的微量元素之一,与人体的生长发育、新陈代谢密切相关,因此准确评价人群碘缺乏程度并及时监测补碘后人群的碘营养状况显得尤为重要。尿碘的排泄与碘摄入量密切相关,是评价人体碘营养水平和补碘疗效的重要指标。通过检测尿碘可以诊断人体是否缺碘,从而诊断人体是否患有某种疾病或预测罹患疾病。

然而,人体尿液中的碘含量极少,只有百万分之零点几,且基体成分复杂、个体差异大,测定方法在灵敏度、准确度、抗干扰能力、稳定性上要求都更高,当前绝大多数测定方法为手工操作,误差较大。此外尿液成分复杂,干扰碘测定的物质较多,虽然碘的分析方法众多,但碘仍是非金属元素分析中较难测定的元素之一,因此尿碘的测定工作较为复杂。

针对当前上述尿碘测定和分析中存在的问题,现有的方案一般包含如下几种类别:

1、侧重提高检测精度的试剂或测定方法和手段:

王加义CN1811394A专利公开的一种尿液碘测定试剂盒,所涉及的尿液碘测定方法具有成本低、简便快速等优点。相似地还有申请号为201510431403.6的发明专利一种尿碘测定试剂盒及其应用,申请号为201220196514.5的新型专利尿碘浓度检测装置,申请号为 201210135472.9的发明专利尿碘浓度检测方法及装置,但是上述方法仅侧重某种单一测定性能或方法,无法做到自动测定,尿碘测定精度还有待提高。

2、需要人工操作的半自动尿碘分析设备:

专利号为201611262242.3发明专利公布了尿碘定量分析系统,包括滴瓶、挤压装置、检测试剂等,具有操作简单,反应耗时少等优点。相似地还有申请号为201621402084.2的实用新型专利一种尿碘分析仪,申请号为201110315676.6的发明专利一种快速定量测定尿碘的方法,授权号为02234266.4的实用新型专利碘元素自动检测仪,上述技术已经具备一定自动检测功能,但有的结构还相对复杂、测定步骤繁琐,测量效率有待进一步提高。

3、初步具备全自动功能的尿碘分析设备:

专利号为201620092824.0的新型专利公布了一种全自动尿碘分析仪,包括旋转实验盘、加样枪嘴、样品管、处理瓶和比色杯、具备液体调理功能的机械臂以及可以加注反应剂的化学剂添加杆等,可实现较完整的尿碘分析功能。该装置具备结构较简单、检测效率较高等优点。上述技术已经初步具备尿碘自动测量功能,但是上述技术还存在弊端:根据专利201620092824.0可以得知,该方案中的化学剂添加杆只能将配置好的添加剂添加至处理瓶中,而若使用尿碘分析中的分光光度法时,需向待测试剂中分步添加显色剂和氧化剂,而显色剂和氧化剂分开存放并单独加注,该技术方案中并没有给出相关方案。并且,上述技术中,针对处理瓶中混合了化学添加剂和样本的试剂,并没有给出混合的技术手段和方案,这在实际应用中是不合理;本方案中提到采用吸负压模块对处理瓶中液体抽负压,但是根据实际情况,处理瓶为开口装置,其内部液体始终保持一个大气压状态,根据气压平衡原理,该种方案实施显然不合理;且方案中提到使用取样针实现对处理瓶中的液体进行混合,但是在进行对首个处理瓶中的液体混合后,取样针便已形成污染源,无法进行二次混合使用,导致该设备仅可完成一次混合功能。最后,该方案中提到使用加样枪嘴采用一次性枪嘴,并且在实验盘中间还设置有废枪嘴盘,但是若要实现连续全自动测量,则需每次将用过的枪嘴拔下放至废枪嘴盘中,显然本发明中并没给出相关实施机构及对应方法。

综上,现有的尿碘分析仪功能较单一,即使具备较高自动化的设备也存在较大弊病,自动化程度和效率极为有限,如何设计一种高效、简洁、全自动的尿碘分析仪迫在眉睫。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种实现全自动持续定量定点检测、避免样本交叉感染、缩短检测等待时间、提高检测效率、提高系统集成度的全自动智能尿碘分析仪。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种全自动智能尿碘分析仪,包括机壳、样本载体机构、试剂加液装置、光路检测系统、样本综合处理机构、废品槽和电控系统,机壳包括上半部分和下半部分,上半部分内设置有样本综合处理机构,下半部分设有样本载体机构、试剂加液装置、光路检测系统、样本综合处理机构、废品槽和电控系统,机壳的下半部分的上端面设置有试剂添加槽,机壳的侧面设有电源接口、通讯接口、散热口和电源开关。

样本载体机构包括样本转盘、转盘传送机构、转盘驱动机构。样本转盘包括转盘盘体、样品槽位阵列、转轴透孔、试管支撑盘体、样品杯槽位支撑阵列,转盘盘体为具有一定厚度的圆盘结构,设置在机壳下半部分的上端面上,在转盘盘体上均匀分布三圈圆孔,圆孔直径稍粗于试剂管直径,每圈的圆孔沿转盘盘体径向一致,每组对应的三个圆孔沿径向对齐分布,三圈圆孔组成的阵列为样品槽位阵列,三圈圆孔由内圈向外圈分别为:移液枪嘴槽阵列、样品杯槽阵列、反应杯槽阵列,移液枪嘴槽阵列上放置移液用枪嘴,样品杯槽阵列、反应杯槽阵列则分别放置样品试管和反应用试管,转盘盘体中心设置有大直径的通孔,为转轴透孔,用以安装转盘轴承,在转盘轴承的内环空间中设置有废品槽,试管支撑盘体上设置有样品杯槽位支撑阵列,样品杯槽位支撑阵列与样品槽位阵列位置一一对应,样品槽位阵列在试管支撑盘体上设置,共三圈,每圈的槽位沿试管支撑盘体径向一致,每组对应的三个槽位沿径向对齐分布,样品杯槽位支撑阵列中的每个槽位外形为锥形结构,试管支撑盘体安装固定在转盘盘体下端,通过支架与转盘盘体连接并固定,且随转盘盘体一同转动。转盘传送机构包括转盘轴承、转轴、转盘从动同步带轮、转盘驱动同步带轮、转盘同步带,转盘轴承的内环下端连接转轴,内环上端连接固定转盘盘体和试管支撑盘体,转盘轴承的外环连接固定在仪器支架上,转轴底端设置有转盘从动同步带轮,转盘从动同步带轮通过转盘同步带与转盘驱动同步带轮连接,转盘驱动同步带轮设置在转盘驱动电机上,通过转盘驱动电机的驱动带动转盘驱动同步带轮转动。转盘驱动机构包括转盘驱动电机、转盘驱动电机支架,转盘驱动电机支架底部固定在仪器上,转盘驱动电机安装在转盘驱动电机支架上,转盘驱动电机的输出转轴安装固定在转盘驱动同步带轮轴心处,转盘驱动电机还连接驱动模组中对应的电机驱动器。

试剂加液装置包括试剂加样机械臂、定量定点加液系统,定量定点加液系统包括定量柱塞泵、移液枪头载体、加液管路系统,定量柱塞泵、移液枪头载体、加液管路系统均为两套,加液管路系统为普通管路系统,分别连接定量柱塞泵与移液枪头载体,定量柱塞泵安装固定在仪器内部支架上,包括显色剂定量柱塞泵和氧化剂定量柱塞泵,移液枪头载体包含显色剂加样杆、氧化剂加样杆,显色剂加样杆通过加液管路系统连接显色剂定量柱塞泵的入口,氧化剂加样杆通过加液管路系统连接氧化剂定量柱塞泵的入口。

光路检测系统包括比色载体、光路检测模块,比色载体包括比色池、遮光罩、比色池支柱,比色池为环形内外两层,比色池内外两层之间可放置试管,转盘盘体上最外层对应的样品槽位阵列与比色池的环形层对应,遮光罩为环形扇形结构,底部镂空,位于转盘盘体上最外层对应的样品槽位阵列上方,遮光罩安装固定在光路检测模块上方的机壳下半部分的上端面上,比色池支柱为细长支柱,数量为四个,比色池支柱上端与比色池固定,下端安装固定在机壳上。光路检测模块包括特制发光二极管、硅光二极管,特制发光二极管设置在比色池环状结构的外侧,靠近遮光罩下方,特制发光二极管还连接控制器,硅光二极管安装在特制发光二极管的对面,在比色池环状结构的内侧,硅光二极管与特制发光二极管成对使用,硅光二极管与控制器相连接。

样本综合处理机构包括水平位移机构、垂向位移机构、样本定量吞吐系统、退管机构,废品槽为圆形筒状结构,废品槽的外径比转轴透孔小,废品槽安装固定在转盘盘体中央。

电控系统包括下位机控制系统、上位机控制系统,下位机控制系统包括控制器、驱动模组、电源模块、通讯模块,控制器为整套仪器的控制核心,设置在仪器内部,控制器连接驱动模组、电源模块、通讯模块,驱动模组包含多个驱动器,分别驱动转盘驱动电机、横移驱动电机、水平位移驱动电机、垂直位移驱动电机,电源模块的输入端连接电源接口,输出端连接驱动模组和通讯模块,通讯模块与通讯接口连接。上位机控制系统包括上位机电脑,上位机电脑通过串口线与通讯接口连接。

具体地,试剂加样机械臂包括垂向驱动电机、垂向驱动传动系统、光电传感系统、横移驱动电机、横向驱动传动系统、试剂加样垂向轴、试剂加样横臂、加液机械臂保护罩、加液机械臂支架。

垂向驱动电机固定在加液机械臂支架下侧,垂向驱动电机连接驱动模组中的对应电机驱动器。

垂向驱动传动系统包括垂向驱动同步带张紧轮、垂向驱动同步带、垂向驱动同步带轮、垂向驱动同步带齿板、垂向轴托盘,垂向驱动同步带轮安装在垂向驱动电机的输出转轴上,垂向驱动同步带张紧轮通过转轴安装在远离垂向驱动同步带轮一侧,垂向驱动同步带张紧轮与垂向驱动同步带轮在同一个平面内,且轮轴轴线平行,垂向驱动同步带轮套在试剂加样垂向轴上,通过轴承与试剂加样垂向轴连接,且试剂加样垂向轴能在垂向驱动同步带轮轴心处的轴承内上下移动,垂向驱动同步带齿板内侧安装固定在垂向驱动同步带上,外侧安装需驱动的部件,垂向驱动同步带齿板还连接固定在垂向轴托盘上,垂向轴托盘外形为半圆平板结构,其轴心处通过轴承与试剂加样垂向轴的下端连接固定,侧面与垂向驱动同步带齿板连接并固定,试剂加样垂向轴能绕垂向轴托盘转动,并随垂向轴托盘上移滑动。

光电传感系统为光电传感器,包括发射模块、接收模块和信号调理模块,共两套,分别通过支架安装在垂向驱动同步带和横移驱动同步带的侧面。

横移驱动电机安装固定在垂向驱动电机上方的仪器加液机械臂支架上,垂向设置,横移驱动电机还连接驱动模组中对应的电机驱动器。

横向驱动传动系统包括横移驱动同步带轮、横移驱动同步带、横移从动同步带轮、横移垂向连杆、横移摆臂、垂向滑动横臂,横移驱动同步带轮安装在横移驱动电机的转轴上,横移驱动同步带套接在横移驱动同步带轮与横移从动同步带轮之间,横移从动同步带轮套接在试剂加样垂向轴上,横移从动同步带轮与横移驱动同步带轮在同一平面内,横移垂向连杆为细长直杆结构,横移垂向连杆上端固定在垂向驱动同步带轮的圆盘边缘内侧,组成偏心轮盘结构,通过垂向驱动同步带轮的转动带动横移垂向连杆以一定半径旋转,进而带动横移摆臂转动,横移摆臂外形为椭圆长条平板结构,横移摆臂的首端通过转轴连接在加液机械臂支架的底端平台上,能绕首端处的转轴旋转,横移摆臂的末端固定有横移垂向连杆,垂向滑动横臂为长条平板结构,垂向滑动横臂的一端上端面与试剂加样垂向轴的下端面连接固定,且垂向滑动横臂长条平板结构的上端面与垂向轴托盘的下端面接触并连接固定,垂向滑动横臂的另外一端沿垂直方向在中心处设置有透孔,横移垂向连杆从透孔中穿过,试剂加样垂向轴为圆轴,通过轴承结构设置在横移从动同步带轮轴心处,能在垂直方向上下移动,试剂加样垂向轴下端连接固定在垂向轴托盘上。

试剂加样横臂为水平横板结构,试剂加样横臂的一侧连接固定在试剂加样垂向轴上端,另外一侧固定有移液枪头载体,加液机械臂保护罩为锤型,下部开口,内部中空,套接在试剂加样横臂上,加液机械臂支架为多层复合机构,为垂向驱动电机、垂向驱动传动系统、光电传感系统、横移驱动电机、横向驱动传动系统、试剂加样垂向轴的安装固定载体,加液机械臂支架安装定在机壳下半部分内侧。

具体地,水平位移机构包括水平位移驱动电机、水平位移同步带、水平位移同步带张紧轮、水平位移同步带驱动轮、水平位移同步带齿板、水平位移直线滑台、水平位移支架、水平位移光电传感器,水平位移驱动电机安装在水平位移支架上,水平位移驱动电机还连接驱动模组中的对应驱动器,水平位移同步带为内齿同步带,套接在水平位移同步带张紧轮和水平位移同步带驱动轮之间,水平位移同步带张紧轮通过转轴安装在水平位移支架上,安装平面与水平位移同步带驱动轮所在平面一致,水平位移同步带驱动轮安装在水平位移驱动电机的输出转轴上,水平位移同步带齿板为能固定在同步带上的平板平台,水平位移同步带齿板内侧安装固定在水平位移同步带上,外侧安装固定水平位移直线滑台上的水平位移滑台本体,水平位移直线滑台包括水平位移滑台本体、水平位移滑台滑块,水平位移滑台本体横置在水平位移支架上,水平位移滑台滑块能在水平位移同步带齿板的带动作用下沿水平位移滑台本体前后移动,水平位移滑台滑块上还与垂直位移支架上端连接固定,水平位移支架为平板结构,水平位移支架的下端与机壳内部连接固定,水平位移支架通过螺栓螺母结构连接固定有水平位移驱动电机、水平位移同步带张紧轮、水平位移同步带驱动轮、水平位移直线滑台,水平位移光电传感器包括发射模块、接收模块和信号调理模块,水平位移光电传感器通过支架安装在水平位移同步带的一侧,水平位移光电传感器与水平位移驱动电机、水平位移同步带、水平位移同步带张紧轮、水平位移同步带驱动轮构成闭环控制系统。

垂向位移机构包括垂直位移驱动电机、垂直位移同步带、垂直位移同步带张紧轮、垂直位移同步带驱动轮、垂直位移同步带齿板、垂直位移直线滑台、垂直位移支架、垂直位移光电传感器、护板,垂直位移驱动电机安装在垂直位移支架上,垂直位移驱动电机还连接驱动模组中的对应驱动器,垂直位移同步带套接在垂直位移同步带张紧轮和垂直位移同步带驱动轮之间,垂直位移同步带张紧轮通过转轴安装在垂直位移支架上,安装平面与垂直位移同步带驱动轮所在平面一致,垂直位移同步带驱动轮安装在垂直位移驱动电机的输出转轴上,垂直位移同步带齿板内侧安装固定在垂直位移同步带上,外侧安装固定垂直位移直线滑台上的垂直位移滑台本体,垂直位移直线滑台包括垂直位移滑台本体、垂直位移滑台滑块,垂直位移滑台本体竖直设置在垂直位移支架上,垂直位移滑台滑块在垂直位移同步带齿板的带动下沿垂直位移滑台本体上下垂向移动,垂直位移支架上端固定在水平位移滑台滑块上,垂直位移支架通过螺栓螺母结构连接固定有垂直位移驱动电机、垂直位移同步带张紧轮、垂直位移同步带驱动轮、垂直位移直线滑台,垂直位移光电传感器包括发射模块、接收模块和信号调理模块,垂直位移光电传感器通过支架安装在垂直位移同步带的侧面,垂直位移光电传感器与垂直位移驱动电机、垂直位移同步带、垂直位移同步带张紧轮、垂直位移同步带驱动轮构成闭环控制系统,护板为薄片状直角角铁,安装在垂直位移支架上,位于垂直位移驱动电机、垂直位移同步带、垂直位移同步带张紧轮、垂直位移同步带驱动轮、垂直位移同步带齿板、垂直位移直线滑台的外侧。

样本定量吞吐系统包括样本柱塞泵、加样杆、样本定量吞吐管路系统,样本柱塞泵包含泵头和电机,样本柱塞泵安装固定在仪器内部支架上,加样杆为圆柱空心结构,加样杆的首端为锥形结构,加样杆安装固定在垂直位移滑台滑块上,样本定量吞吐管路系统为管道结构,样本定量吞吐管路系统的首端连接加样杆的末端出口,样本定量吞吐管路系统的末端连接样本柱塞泵入口。

退管机构包括退管挡环,退管挡环为圆环结构,通过支架安装固定在垂直位移支架下方,套接在加样杆上方,退管挡环的直径大于加样杆的直径。

进一步的,转盘同步带、垂向驱动同步带、横移驱动同步带、水平位移同步带、垂直位移同步带为皮带结构或链条结构。转盘传送机构、垂向驱动传动系统、横向驱动传动系统、水平位移机构和垂向位移机构为皮带传动或齿轮传动。

进一步的,转盘驱动电机、横移驱动电机、水平位移驱动电机、垂直位移驱动电机为步进电机、伺服电机或直流电机中的一种,转盘驱动电机轴端设置由编码器。

进一步的,试剂加液装置中的定量柱塞泵、移液枪头载体和加液管路系统均为多个。

进一步的,转盘传送机构中转盘从动同步带轮和转盘驱动同步带轮的直径和齿数可根据实际需要调整,也可调整转盘驱动机构中的转盘驱动电机实现对样本转盘的转速调整。

进一步的,由三圈圆孔组成的样品槽位阵列,三圈圆孔由内圈向外圈分别为移液枪嘴槽阵列、样品杯槽阵列、反应杯槽阵列,也可根据需求变换移液枪嘴槽阵列、样品杯槽阵列、反应杯槽阵列的位置。

本发明专利不仅公开了一种全自动智能尿碘分析仪,而且还包括相应的工作方法。上述全自动智能尿碘分析仪的工作方法,包括以下步骤:

(1)通讯步骤:

1)工作人员在上位机电脑中设置工作方式。

2)上位机电脑将工作人员输入的指令转化,并通过串口线传递至通讯模块中,并最终输入至控制器中。

3)控制器能控制通讯模块将自身的工作参数、状态以及采集的传感器数据传递至上位机电脑,上位机电脑将接收到的参数和数据供工作人员查看、分析、存储和决策。

(2)测试样品添加步骤:

1)工作人员在样本转盘最外侧的样品槽位阵列中的反应杯槽阵列上放置反应用的试管,在中间的样品杯槽阵列中放置样本瓶,在最内环的移液枪嘴槽阵列上放置干净的吸头,在上位机电脑中设置好相关参数并启动机器。

2)控制器控制驱动模组驱动转盘驱动电机转动,通过转盘传送机构带动样本转盘旋转,带动第一列待处理试剂样本旋转至指定位置。

3)控制器控制驱动模组驱动样本综合处理机构中的水平位移机构和垂向位移机构运动,带动加样杆运动至移液枪嘴槽阵列正上方。

4)控制器控制驱动模组驱动样本综合处理机构中的垂向位移机构向下运动,带动加样杆继续向下运动,加样杆及其上的吸头插入移液枪嘴槽阵列上干净的吸头内部,完成安装吸头功能。

5)控制器控制驱动模组驱动样本综合处理机构中的水平位移机构和垂向位移机构运动,带动插有干净吸头的加样杆运动至待处理的样品杯槽阵列正上方。

6)控制器控制驱动模组驱动样本综合处理机构中的垂向位移机构向下运动,带动加样杆向下运动,带动加样杆上的吸头插入样品杯槽阵列中待测样本内部,控制器控制定量定点加液系统动作,吸取一定量待测试液体。

7)控制器控制驱动模组驱动样本综合处理机构中的水平位移机构和垂向位移机构运动,带动加样杆上的吸有待测液体的吸头运动至待处理第一列反应杯槽阵列的反应试管的正上方。

8)控制器控制定量定点加液系统吐出一定量待测试液体至待处理第一列测试试管中,完成测试样品从样品杯槽阵列上的试管内到反应杯槽阵列上的试管内的添加。

(3)辅助试剂添加步骤:

1)工作人员在移液枪头载体上的显色剂加样杆、氧化剂加样杆上安装两个无污染全新吸头。

2)在上述样品添加过程中,控制器控制驱动模组驱动转盘驱动电机继续转动,通过转盘传送机构带动样本转盘旋转,带动第一列待处理试剂样本旋转至指定位置。

3)控制器控制驱动模组驱动横移驱动电机进而带动横向驱动传动系统动作,带动试剂加样横臂上的移液枪头载体上的显色剂加样杆、氧化剂加样杆及其上的枪嘴绕试剂加样垂向轴旋转至试剂添加槽正上方。

4)控制器控制驱动模组驱动垂向驱动电机转动,通过垂向驱动传动系统带动移液枪头载体上的显色剂加样杆、氧化剂加样杆及其上的吸头下降并插入辅助试剂池中。

5)控制器控制定量定点加液系统工作,使得移液枪头载体上的两个吸头分别定量定点吸取一定量辅助试剂。

6)控制器控制驱动模组驱动垂向驱动电机转动,通过垂向驱动传动系统带动移液枪头载体上的显色剂加样杆、氧化剂加样杆及吸有试剂的吸头上升并离开辅助试剂池。

7)根据需要,控制器控制驱动模组驱动横移驱动电机进而带动横向驱动传动系统动作,带动试剂加样横臂上的移液枪头载体上的显色剂加样杆上的吸头绕试剂加样垂向轴旋转至待测反应杯槽阵列上的反应试管正上方。

8)控制器控制定量定点加液系统工作,使得移液枪头载体上的显色剂加样杆上的吸头定量定点吐出一定量辅助试剂。

9)根据需要,控制器控制驱动模组驱动横移驱动电机进而带动横向驱动传动系统动作,带动试剂加样横臂上的移液枪头载体上的氧化剂加样杆上的吸头绕试剂加样垂向轴旋转实现位置微移,将氧化剂加样杆上的吸头移动至待测反应杯槽阵列上的反应试管正上方。

10)控制器控制定量定点加液系统工作,使得移液枪头载体上氧化剂加样杆上的吸头定量定点吐出一定量辅助试剂,至此待测样本试管中完成添加辅助试剂作业。

11)控制器控制控制驱动模组驱动垂向驱动电机转动,通过垂向驱动传动系统带动移液枪头载体上的显色剂加样杆、氧化剂加样杆恢复原位,完成一次加样操作。

(4)测试样品搅拌步骤:

1)完成辅助试剂添加操作后,控制器控制驱动模组驱动转盘驱动电机转动,通过转盘传送机构带动样本转盘旋转,带动已添加了辅助试剂的待处理试剂样本管旋转至指定位置。

2)控制器控制驱动模组驱动样本综合处理机构中的水平位移机构和垂向位移机构运动,带动插有吸头的加样杆运动至样品杯槽阵列中的反应杯试管正上方。

3)控制器控制驱动模组驱动样本综合处理机构中的垂向位移机构向下运动,带动加样杆及其上的吸头向下运动,带动加样杆上的吸头插入样品杯槽阵列中的反应杯试管中。

4)控制器控制定量定点加液系统吸取一定量待测试样本液体。

5)控制器控制驱动模组驱动样本综合处理机构中的垂向位移机构向上运动,带动加样杆及其上的吸头向上运动并离开样品杯槽阵列中的反应杯试管杯口一段距离。

6)控制器控制定量定点加液系统吐出全部待测试液体,至此完成一次对样品杯槽阵列中的反应杯试管中的液体混合。

7)重复上述步骤3)-6)一次,完成第二次对样品杯槽阵列中的反应杯试管中的液体混合功能。

8)根据需要重复两次及两次以上的上述步骤3)-6),实现对待测量试管中液体的均匀混合。

(5)退管步骤:

1)当控制器控制完成测试样品添加及混合操作后,控制器控制驱动模组驱动样本综合处理机构中的水平位移机构和垂向位移机构运动,带动插有吸头的加样杆运动至废品槽正上方。

2)控制器控制驱动模组驱动样本综合处理机构中的垂向位移机构继续向上运动,带动加样杆及其上的吸头向上运动,直至吸头最上端触碰到退管机构中的退管挡环,此时吸头被退管挡环退下,落入废品槽中,完成退管操作。

(6)计算尿碘浓度步骤:

1)控制器控制驱动模组驱动转盘驱动电机转动,通过转盘传送机构带动样本转盘旋转,带动已添加有待测试剂的反应杯槽阵列上的反应杯试管至光路检测模块间。

2)控制器控制特制发光二极管工作,透过比色池、测样试管、待测试液体到达硅光二极管中。

3)控制器控制硅光二极管工作,接收特定波长的光线并感应光照强度,控制器根据光照强度计算出尿碘浓度。

本发明具有以下有益效果:本发明的全自动智能尿碘分析仪采用定量比色法,通过控制试剂盘转动实现各类试剂的点对点操作;通过使用加样搅拌装置实现对待测试剂的混合,避免样本交叉污染,提高混合效率;通过使用双试剂针加样臂实现显色剂和氧化剂的添加功能,缩短检测时间,节省设备内外部空间;具备自动判读结果、自动打印报告功能,提高尿碘检测自动化程度,有效地避免了手工加样造成的误差,提高尿检检测精度和检测效率,降低检测成本。

附图说明

图1是本发明全自动智能尿碘分析仪的立体结构示意图。

图2是本发明全自动智能尿碘分析仪整机去掉机壳后的整体立体结构示意图。

图3是本发明全自动智能尿碘分析仪整机去掉机壳后的整体主视结构示意图。

图4是本发明全自动智能尿碘分析仪整机去掉机壳后的整体左视结构示意图。

图5是本发明全自动智能尿碘分析仪整机去掉机壳后的整体右视结构示意图。

图6是本发明全自动智能尿碘分析仪整机去掉机壳后的整体后视结构示意图。

图7是本发明全自动智能尿碘分析仪整机去掉机壳后的整体俯视结构示意图。

图8是本发明全自动智能尿碘分析仪的试剂加液装置的局部放大结构示意图。

图9是本发明全自动智能尿碘分析仪去掉机壳和护板后的主视结构示意图。

图10是本发明全自动智能尿碘分析仪去掉机壳和护板后的左视结构示意图。

图11是本发明全自动智能尿碘分析仪去掉机壳和护板后的右视结构示意图。

图12是本发明全自动智能尿碘分析仪整机主视结构示意图。

图13是本发明全自动智能尿碘分析仪整机左视结构示意图。

图14是本发明全自动智能尿碘分析仪整机右视结构示意图。

图15是本发明全自动智能尿碘分析仪整机俯视结构示意图。

图16是本发明全自动智能尿碘分析仪整机后视结构示意图。

图17是本发明全自动智能尿碘分析仪中上位机控制系统的立体结构示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例,对本发明的技术方案做进一步描述,但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。

如图1-17所示,一种全自动智能尿碘分析仪,包括机壳100、样本载体机构200、试剂加液装置300、光路检测系统400、样本综合处理机构500、废品槽600和电控系统700,机壳100包括上半部分和下半部分,机壳100为合金材质,外部喷漆以提高绝缘和防静电功能,下半部分为长方体结构,后侧设置可拆卸端盖以方便维修检查,上半部分依据试剂综合处理机构500外形轮廓设置以实现对内部执行机构等的保护功能。上半部分内设置有样本综合处理机构500,下半部分设有样本载体机构200、试剂加液装置300、光路检测系统400、样本综合处理机构500、废品槽600和电控系统700,机壳100的下半部分的上端面设置有试剂添加槽110,机壳100的侧面设有电源接口120、通讯接口130、散热口140和电源开关150。

样本载体机构200包括样本转盘210、转盘传送机构220、转盘驱动机构230。样本转盘 210包括转盘盘体211、样品槽位阵列212、转轴透孔213、试管支撑盘体214、样品杯槽位支撑阵列215,转盘盘体211为具有一定厚度的圆盘结构,设置在机壳100下半部分的上端面上,在转盘盘体211上均匀分布三圈圆孔,圆孔直径稍粗于试剂管直径,每圈的圆孔沿转盘盘体211径向一致,每组对应的三个圆孔沿径向对齐分布,三圈圆孔组成的阵列为样品槽位阵列212,三圈圆孔由内圈向外圈分别为:移液枪嘴槽阵列212-a、样品杯槽阵列212-b、反应杯槽阵列211-c,移液枪嘴槽阵列212-a上放置移液用枪嘴,样品杯槽阵列212-b、反应杯槽阵列211-c则分别放置样品试管和反应用试管,转盘盘体211中心设置有大直径的通孔,为转轴透孔213,用以安装转盘轴承221。试管支撑盘体214上设置有样品杯槽位支撑阵列 215,样品杯槽位支撑阵列215与样品槽位阵列212位置一一对应,样品槽位阵列212在试管支撑盘体214上设置,共三圈,每圈的槽位沿试管支撑盘体214径向一致,每组对应的三个槽位沿径向对齐分布,样品杯槽位支撑阵列215中的每个槽位外形为锥形结构,可实现对待测试管的支撑作用。试管支撑盘体214安装固定在转盘盘体211下端,通过支架与转盘盘体 211连接并固定,且随转盘盘体211一同转动。样本转盘210的整体功能为:通过转盘盘体 211、样品槽位阵列212、试管支撑盘体214和样品杯槽位支撑阵列215形成对待测样本测试所需的器具(移液枪嘴、样品杯试管、反应杯试管等)提供支撑和盛放载体平台,同时设置转轴透孔213用以放置废品槽600。

转盘传送机构220包括转盘轴承221、转轴222、转盘从动同步带轮223、转盘驱动同步带轮224、转盘同步带225,转盘轴承221的内环下端连接转轴222,内环上端连接固定转盘盘体211和试管支撑盘体214,转盘轴承221的外环连接固定在仪器支架上,转轴222底端设置有转盘从动同步带轮223,转盘从动同步带轮223通过转盘同步带225与转盘驱动同步带轮224连接,转盘驱动同步带轮224设置在转盘驱动电机231上,通过转盘驱动电机231 的驱动带动转盘驱动同步带轮224转动。转盘传送机构220整体功能为:转盘驱动电机231 带动转盘驱动同步带轮224,通过转盘同步带225实现对转盘从动同步带轮223驱动,进而带动转轴222转动,最终实现对转盘盘体211和试管支撑盘体214的驱动功能。

转盘驱动机构230包括转盘驱动电机231、转盘驱动电机支架232,转盘驱动电机支架 232底部固定在仪器上,转盘驱动电机231安装在转盘驱动电机支架232上,转盘驱动电机 231的输出转轴安装固定在转盘驱动同步带轮224轴心处,转盘驱动电机231还连接驱动模组712中对应的电机驱动器。转盘驱动机构230整体功能为:实现对转盘驱动电机231的固定,并驱动转盘驱动同步带轮224并带动后续所连结构运转。

试剂加液装置300包括试剂加样机械臂310、定量定点加液系统320。试剂加样机械臂 310包括垂向驱动电机311、垂向驱动传动系统312、光电传感系统313、横移驱动电机314、横向驱动传动系统315、试剂加样垂向轴316、试剂加样横臂317、加液机械臂保护罩318、加液机械臂支架319。

垂向驱动电机311固定在加液机械臂支架319下侧,垂向驱动电机311连接驱动模组712 中的对应电机驱动器。垂向驱动传动系统312包括垂向驱动同步带张紧轮312-a、垂向驱动同步带312-b、垂向驱动同步带轮312-c、垂向驱动同步带齿板312-d、垂向轴托盘312-e,垂向驱动同步带轮312-c安装在垂向驱动电机311的输出转轴上,垂向驱动同步带张紧轮312-a 通过转轴安装在远离垂向驱动同步带轮312-c一侧,垂向驱动同步带张紧轮312-a与垂向驱动同步带轮312-c在同一个平面内,且轮轴轴线平行,垂向驱动同步带轮312-c套在试剂加样垂向轴316上,通过轴承与试剂加样垂向轴316连接,且试剂加样垂向轴316能在垂向驱动同步带轮312-c轴心处的轴承内上下移动,垂向驱动同步带齿板312-d内侧安装固定在垂向驱动同步带312-b上,外侧安装需驱动的部件,垂向驱动同步带齿板312-d还连接固定在垂向轴托盘312-e上,垂向轴托盘312-e外形为半圆平板结构,其轴心处通过轴承与试剂加样垂向轴 316的下端连接固定,侧面与垂向驱动同步带齿板312-d连接并固定,试剂加样垂向轴316 能绕垂向轴托盘312-e转动,并随垂向轴托盘312-e上移滑动。垂向驱动传动系统312的整体功能为:实现驱动力从垂向驱动同步带轮312-c到垂向驱动同步带312-b最终到垂向驱动同步带齿板312-d的传递作用,从而实现对试剂加样垂向轴316垂直方向的上下移动。

光电传感系统313为光电传感器,包括发射模块、接收模块和信号调理模块,共两套,分别通过支架安装在垂向驱动同步带312-b和横移驱动同步带315-b的侧面,可分别实现对垂向驱动同步带312-b和横移驱动同步带315-b的微小位移信号检测,从而与垂向驱动电机 311、垂向驱动传动系统312和横移驱动电机314、横向驱动传动系统315构成闭环控制系统,增加控制精度。横移驱动电机314安装固定在垂向驱动电机311上方的仪器加液机械臂支架 319上,垂向设置,横移驱动电机314还连接驱动模组712中对应的电机驱动器。

横向驱动传动系统315包括横移驱动同步带轮315-a、横移驱动同步带315-b、横移从动同步带轮315-c、横移垂向连杆315-d、横移摆臂315-e、垂向滑动横臂315-f,横移驱动同步带轮315-a安装在横移驱动电机314的转轴上,横移驱动同步带315-b套接在横移驱动同步带轮315-a与横移从动同步带轮315-c之间,横移从动同步带轮315-c套接在试剂加样垂向轴316 上,横移从动同步带轮315-c与横移驱动同步带轮315-a在同一平面内,横移驱动同步带轮 315-a与横移从动同步带轮315-c之间的距离与横移驱动同步带315-b的长度有关。横移垂向连杆315-d为细长直杆结构,横移垂向连杆315-d上端固定在垂向驱动同步带轮312-c的圆盘边缘内侧,组成偏心轮盘结构,通过垂向驱动同步带轮312-c的转动带动横移垂向连杆315-d 以一定半径旋转,进而带动横移摆臂315-e转动,横移垂向连杆315-d主要起到动力传递载体功能,将旋转驱动力从垂向驱动同步带轮312-c传递至横移摆臂315-e上。横移摆臂315-e外形为椭圆长条平板结构,横移摆臂315-e的首端通过转轴连接在加液机械臂支架319的底端平台上,能绕首端处的转轴旋转,横移摆臂315-e的末端固定有横移垂向连杆315-d,通过横移垂向连杆315-d的转动,从而带动横移摆臂315-e绕其末端转轴转动,起到支撑横移垂向连杆315-d的作用。垂向滑动横臂315-f为长条平板结构,垂向滑动横臂315-f的一端上端面与试剂加样垂向轴316的下端面连接固定,且垂向滑动横臂315-f长条平板结构的上端面与垂向轴托盘312-e的下端面接触并连接固定。垂向滑动横臂315-f的另外一端沿垂直方向在中心处设置有透孔,透孔直径稍大于横移垂向连杆315-d,且横移垂向连杆从上述透孔中穿过,从而实现垂向滑动横臂315-f在横移垂向连杆315-d上的上下滑动功能;另外当横移垂向连杆 315-d以试剂加样垂向轴316为轴心转动时,可通过带动垂向滑动横臂315-f转动,进而带动垂向轴托盘312-e转动,从而带动试剂加样垂向轴316转动。横向驱动传动系统315的主要功能为:通过横移驱动同步带315-b的传动作用,将横移驱动同步带轮315-a的驱动力传递至横移垂向连杆315-d上,进而带动垂向滑动横臂315-f摆动,最终实现带动试剂加样垂向轴 316转动功能。

试剂加样垂向轴316为圆轴,通过轴承结构设置在横移从动同步带轮315-c轴心处,能在垂直方向上下移动,试剂加样垂向轴316下端连接固定在垂向轴托盘312-e上。试剂加样垂向轴316主要依靠横移驱动同步带轮315-a→横移驱动同步带315-b→横移从动同步带轮 315-c→→横移垂向连杆315-d→垂向滑动横臂315-f→试剂加样垂向轴316实现转动功能;试剂加样垂向轴316主要依靠垂向驱动同步带轮312-c→垂向驱动同步带312-b→垂向驱动同步带齿板312-d→垂向轴托盘312-e→试剂加样垂向轴316实现上下运动功能。且上述旋转和移动功能中,由于加入垂向轴托盘312-e、横移摆臂315-e和垂向滑动横臂315-f从而实现两种运行形式的解耦功能,即水平运动和垂直运动互不干涉。

试剂加样横臂317为水平横板结构,试剂加样横臂317的一侧连接固定在试剂加样垂向轴316上端,另外一侧固定有移液枪头载体322,起到连接试剂加样垂向轴316与移液枪头载体322的作用。加液机械臂保护罩318为锤型,下部开口,内部中空,套接在试剂加样横臂317上,实现对裸露在仪器外部的试剂加样横臂317及试剂加样垂向轴316保护功能。

加液机械臂支架319为多层复合机构,为垂向驱动电机311、垂向驱动传动系统312、光电传感系统313、横移驱动电机314、横向驱动传动系统315、试剂加样垂向轴316的安装固定载体,加液机械臂支架319安装定在机壳100下半部分内侧。

试剂加样机械臂310的整体功能为:垂向驱动电机311通过驱动垂向驱动传动系统312 实现对试剂加样垂向轴316的垂向驱动,横移驱动电机314通过驱动横向驱动传动系统315 实现对试剂加样垂向轴316的横向驱动。光电传感系统313则可实现对垂向驱动电机311、垂向驱动传动系统312和横移驱动电机314、横向驱动传动系统315组成闭环控制系统,增加控制精度。试剂加样横臂317通过连接试剂加样垂向轴316实现带动外部设备上升和旋转运动,从而将移液枪头载体322及其内部的移液枪头和枪头内的待添加氧化剂和显色剂移送至样本转盘210合适的位置。

定量定点加液系统320包括定量柱塞泵321、移液枪头载体322、加液管路系统323,定量柱塞泵321、移液枪头载体322、加液管路系统323均为两套,加液管路系统323为普通管路系统,分别连接定量柱塞泵321与移液枪头载体322,定量柱塞泵321安装固定在仪器内部支架上,包括显色剂定量柱塞泵321-a和氧化剂定量柱塞泵321-b,移液枪头载体322包含显色剂加样杆322-a、氧化剂加样杆322-b,显色剂加样杆322-a通过加液管路系统323连接显色剂定量柱塞泵321-a的入口,氧化剂加样杆322-b通过加液管路系统323连接氧化剂定量柱塞泵321-b的入口。移液枪头载体322主要实现插放移液枪头功能,同时还可控制移液枪头对氧化剂池和显色剂池内的液体进行吸取和排放功能。加液管路系统323实现液体或气体的管路传输功能。

试剂加液装置300的综合功能为:通过定量定点加液系统320实现对外部氧化剂池和显色剂池内的试剂吸附,配合试剂加样机械臂310实现将所需加液的枪头转移至样本转盘210 合适的位置,实现对待测试剂的显色剂和氧化剂的添加功能。

光路检测系统400包括比色载体410、光路检测模块420,比色载体410包括比色池411、遮光罩412、比色池支柱413,比色池411为环形内外两层,比色池411内外两层之间可放置试管,转盘盘体211上最外层对应的样品槽位阵列212与比色池411的环形层对应,比色池 411主要起到透过特定波长的光使之到达待测液体上,实现相关参数测量。遮光罩412为环形扇形结构,底部镂空,位于转盘盘体211上最外层对应的样品槽位阵列212上方,遮光罩 412安装固定在光路检测模块420上方的机壳100下半部分的上端面上,起到为光路检测模块420遮光效果,提高光路检测模块420检测精确。比色池支柱413为细长支柱,数量为四个,比色池支柱413上端与比色池411固定,下端安装固定在机壳100上,起到为光路检测模块420遮光效果,提高光路检测模块420检测精确。光路检测模块420包括特制发光二极管421、硅光二极管422,特制发光二极管421为可发出特定波长的二极管,特制发光二极管 421设置在比色池411环状结构的外侧,靠近遮光罩412下方,特制发光二极管421还连接控制器711,实现可控性的开启和关断。硅光二极管422为特定二极管,可接受特定波长的光照,同时可感应不同强度的光照,根据接收来自特制发光二极管421的光照吸收程度,从而计算碘的浓度。硅光二极管422安装在特制发光二极管421的对面,在比色池411环状结构的内侧,硅光二极管422与特制发光二极管421成对使用,特制发光二极管421和硅光二极管422之间的光路发射和接收经过比色池411。硅光二极管422与控制器711相连接。光路检测模块420的整体功能为:通过特制发光二极管421发射特定波长的光,经过比色池411 后,进入硅光二极管422,硅光二极管422可感受光照强度,从而根据光的吸收程度计算碘的浓度,将信号送至控制器711分析处理。

光路检测系统400的综合功能为:待测液体经过特定机构(比色池411),通过光路检测模块420实现对经过比色池411中的液体的碘浓度进行测量。

样本综合处理机构500包括水平位移机构510、垂向位移机构520、样本定量吞吐系统 530、退管机构540,水平位移机构510包括水平位移驱动电机511、水平位移同步带512、水平位移同步带张紧轮513、水平位移同步带驱动轮514、水平位移同步带齿板515、水平位移直线滑台516、水平位移支架517、水平位移光电传感器518。水平位移驱动电机511安装在水平位移支架517上,水平位移驱动电机511还连接驱动模组712中的对应驱动器。水平位移同步带512为内齿同步带,套接在水平位移同步带张紧轮513和水平位移同步带驱动轮 514之间,水平位移同步带512的长度与水平位移同步带张紧轮513和水平位移同步带驱动轮514之间的距离有关。水平位移同步带张紧轮513通过转轴安装在水平位移支架517上,安装平面与水平位移同步带驱动轮514所在平面一致,水平位移同步带驱动轮514安装在水平位移驱动电机511的输出转轴上。水平位移同步带齿板515为能固定在同步带上的平板平台,水平位移同步带齿板515内侧安装固定在水平位移同步带512上,外侧则安装需驱动的部件,在本发明中为固定水平位移直线滑台516上的水平位移滑台本体516-a。水平位移直线滑台516包括水平位移滑台本体516-a、水平位移滑台滑块516-b,水平位移滑台本体516-a 横置在水平位移支架517上,水平位移滑台滑块516-b能在水平位移同步带齿板515的带动作用下沿水平位移滑台本体516-a前后移动,水平位移滑台滑块516-b上还与垂直位移支架 527上端连接固定。水平位移支架517为平板结构,水平位移支架517的下端与机壳100内部连接固定,水平位移支架517通过螺栓螺母结构连接固定有水平位移驱动电机511、水平位移同步带张紧轮513、水平位移同步带驱动轮514、水平位移直线滑台516,实现支撑平台作用。水平位移光电传感器518包括发射模块、接收模块和信号调理模块,水平位移光电传感器518通过支架安装在水平位移同步带512的一侧,实现对水平位移同步带512的微小位移信号检测,水平位移光电传感器518与水平位移驱动电机511、水平位移同步带512、水平位移同步带张紧轮513、水平位移同步带驱动轮514构成闭环控制系统。水平位移机构510 的整体功能为:水平位移驱动电机511通过水平位移同步带驱动轮514、水平位移同步带张紧轮513实现对水平位移同步带512的转动驱动,从而带动水平位移同步带齿板515滑动,水平位移同步带齿板515则会带动水平位移直线滑台516中的水平位移滑台滑块516-b(以及其上的其它附属机构:垂直位移支架527)前后移动。在此过程中,水平位移光电传感器518 则可实现对水平位移同步带512的微小位移信号检测,提高系统控制精度。

垂向位移机构520包括垂直位移驱动电机521、垂直位移同步带522、垂直位移同步带张紧轮523、垂直位移同步带驱动轮524、垂直位移同步带齿板525、垂直位移直线滑台526、垂直位移支架527、垂直位移光电传感器528、护板529。垂直位移驱动电机521安装在垂直位移支架527上,垂直位移驱动电机521还连接驱动模组712中的对应驱动器,垂直位移同步带522为内齿同步带,套接在垂直位移同步带张紧轮523和垂直位移同步带驱动轮524之间,垂直位移同步带522的长度与所述垂直位移同步带张紧轮523和垂直位移同步带驱动轮 524之间的距离有关。垂直位移同步带张紧轮523通过转轴安装在垂直位移支架527上,安装平面与垂直位移同步带驱动轮524所在平面一致,垂直位移同步带驱动轮524安装在垂直位移驱动电机521的输出转轴上,垂直位移同步带齿板525内侧安装固定在垂直位移同步带 522上,外侧则安装需驱动的部件,在本发明中,安装固定垂直位移直线滑台526上的垂直位移滑台本体526-a。垂直位移直线滑台526包括垂直位移滑台本体526-a、垂直位移滑台滑块526-b,垂直位移滑台本体526-a竖直设置在垂直位移支架527上,垂直位移滑台滑块526-b 在垂直位移同步带齿板525的带动下沿垂直位移滑台本体526-a上下垂向移动,垂直位移滑台滑块526-b上安装固定有加样杆532,通过垂直位移滑台滑块526-b带动加样杆532进行前后移动。垂直位移支架527上端固定在水平位移滑台滑块516-b上,垂直位移支架527通过螺栓螺母结构连接固定有垂直位移驱动电机521、垂直位移同步带张紧轮523、垂直位移同步带驱动轮524、垂直位移直线滑台526,垂直位移光电传感器528包括发射模块、接收模块和信号调理模块,垂直位移光电传感器528通过支架安装在垂直位移同步带522的侧面,实现对垂直位移同步带522的微小位移信号检测,垂直位移光电传感器528与垂直位移驱动电机 521、垂直位移同步带522、垂直位移同步带张紧轮523、垂直位移同步带驱动轮524构成闭环控制系统,护板529为薄片状直角角铁,长度与垂向位移机构520一致,安装在垂直位移支架527上,位于垂向位移机构520前侧,对垂直位移驱动电机521、垂直位移同步带522、垂直位移同步带张紧轮523、垂直位移同步带驱动轮524、垂直位移同步带齿板525、垂直位移直线滑台526等传动部件起保护作用。垂向位移机构520的整体功能为:垂直位移驱动电机521通过垂直位移同步带驱动轮524、垂直位移同步带张紧轮523实现对垂直位移同步带 522的转动驱动,从而带动垂直位移同步带齿板525滑动,垂直位移同步带齿板525则会带动垂直位移直线滑台526中的垂直位移滑台滑块526-b(以及其上的其它附属机构:加样杆 532)上下垂向移动。在此过程中,垂直位移光电传感器528则可实现对垂直位移同步带522 的微小位移信号检测,提高系统控制精度。

样本定量吞吐系统530包括样本柱塞泵531、加样杆532、样本定量吞吐管路系统533,样本柱塞泵531包含泵头和电机,样本柱塞泵531安装固定在仪器内部支架上,加样杆532 为圆柱空心结构,加样杆532的首端为锥形结构以方便插入吸头,加样杆532安装固定在垂直位移滑台滑块526-b上,样本定量吞吐管路系统533为管道结构,样本定量吞吐管路系统 533的首端连接加样杆532的末端出口,样本定量吞吐管路系统533的末端连接样本柱塞泵531入口。样本定量吞吐系统530的整体功能为:样本柱塞泵531通过样本定量吞吐管路系统533实现对加样杆532上吸头的吸附或排放作用,从而实现加样杆532上吸头对试管内液体的吸附或排放功能。

退管机构540包括退管挡环541,退管挡环541为圆环结构,通过支架安装固定在垂直位移支架527下方,套接在加样杆532上方,退管挡环541的直径比加样杆532的直径稍大,比与加样杆532配套使用的吸头末端直径稍小,当吸头使用完毕时,垂直位移滑台滑块526-b 带动垂直位移支架527向上移动,当垂直位移支架527上连接的吸头触碰到退管挡环541后,便从退管挡环541上脱离并落下,实现退管功能。

样本综合处理机构500的综合功能为:水平位移机构510和垂向位移机构520分别实现对加样杆532的水平和垂向位移运动,从而实现二维平面运动,通过样本定量吞吐系统530 则可实现对加样杆532上吸头对试管内液体的吸附或排放功能,通过所述退管机构540则可实现对加样杆532上吸头的退管功能。

废品槽600为圆形筒状结构,废品槽600的外径比转轴透孔213小,废品槽600安装固定在转盘盘体211中央。当样本综合处理机构500中的水平位移机构510和垂向位移机构520 带动加样杆532上的吸头运动至废品槽600上方时,通过退管机构540脱离的吸头便落入废品槽600中,实现废弃吸头的回收。

电控系统700包括下位机控制系统710、上位机控制系统720,下位机控制系统710包括控制器711、驱动模组712、电源模块713、通讯模块714,控制器711为整套仪器的控制核心,设置在仪器内部,控制器711连接驱动模组712、电源模块713、通讯模块714。控制器 711的主要作用如下:

①控制驱动模组712工作,进而实现对转盘驱动电机231、横移驱动电机314、水平位移驱动电机511、垂直位移驱动电机521的驱动作用;

②驱动光电传感系统313工作,实现对垂向驱动同步带312-b和横移驱动同步带315-b 位移的微小位移信号检测增加控制精度;

③控制定量柱塞泵321工作,实现对试剂的定量精准抽取;

④控制光路检测模块420工作,根据光的吸收程度计算碘的浓度;

⑤驱动水平位移光电传感器518和垂直位移光电传感器528工作,实现对水平位移同步带512和垂直位移同步带522微小位移信号检测,分别构成闭环控制系统提高控制精度;

⑥控制样本定量吞吐系统530中的样本柱塞泵531工作,实现对加样杆532上吸头的吸附或排放作用。

驱动模组712包含多个驱动器,分别驱动转盘驱动电机231、横移驱动电机314、水平位移驱动电机511、垂直位移驱动电机521,电源模块713安装在仪器内部,主要起到变压整流等功能,电源模块713的输入端连接电源接口120,输出端连接驱动模组712和通讯模块714 并为其提供电能。通讯模块714与通讯接口130连接,通讯模块714可将控制器711的通讯参数传输至通讯接口130供上位机电脑721分析,也可接收来自通讯接口130的参数并传输给控制器711供指令执行等。下位机控制系统710的主要功能为:控制器711实现仪器的数据处理和控制等功能,驱动模组712则实现对仪器内部执行机构(转盘驱动电机231、横移驱动电机314、水平位移驱动电机511、垂直位移驱动电机521等)的驱动,电源模块713则实现电压转换及电源供电功能,通讯模块714则可实现仪器与外部上位机电脑721间的通讯功能。

上位机控制系统720包括上位机电脑721,上位机电脑721为工控机电脑,上位机电脑 721通过串口线与通讯接口130连接,可接受来自仪器设备的参数和状态信息等。上位机电脑721内安装有与本仪器设备配套使用的控制软件,实现对样本载体机构200、试剂加液装置300和样本综合处理机构500中各个执行机构的标定作用,实现对仪器发送的各类数据进行分析、处理、存储和查询等功能,还可接收来自工作人员的操作指令,转化为代码指令通过串口线传递至下位机控制系统710中,实现工作人员对仪器设备的操控功能。

电控系统700的整体功能为:下位机控制系统710主要实现仪器设备的控制、供电、通讯等功能,上位机控制系统720则可实现与下位机控制系统710通讯功能,同时还可处理来自下位机控制系统710的数据,并对数据分析、处理、存储和查询等功能,另外上位机控制系统720还可向下位机控制系统710发送控制指令以实现对仪器设备的控制和操作。

进一步的,转盘同步带225、垂向驱动同步带312-b、横移驱动同步带315-b、水平位移同步带512、垂直位移同步带522为皮带结构或链条结构。转盘传送机构220、垂向驱动传动系统312、横向驱动传动系统315、水平位移机构510和垂向位移机构520为皮带传动或齿轮传动。

进一步的,转盘驱动电机231、横移驱动电机314、水平位移驱动电机511、垂直位移驱动电机521为步进电机、伺服电机或直流电机中的一种,转盘驱动电机231轴端设置由编码器。

进一步的,试剂加液装置300中的定量柱塞泵321、移液枪头载体322和加液管路系统 323均为多个。

上述全自动智能尿碘分析仪的工作方法,包括以下步骤:

(1)通讯步骤:

1)工作人员在上位机电脑721中设置工作方式。

2)上位机电脑721将工作人员输入的指令转化,并通过串口线传递至通讯模块714中,并最终输入至控制器711中。

3)控制器711能控制通讯模块714将自身的工作参数、状态以及采集的传感器数据传递至上位机电脑721,上位机电脑721将接收到的参数和数据供工作人员查看、分析、存储和决策。

(2)测试样品添加步骤:

1)工作人员在样本转盘210最外侧的样品槽位阵列212中的反应杯槽阵列211-c上放置反应用的试管,在中间的样品杯槽阵列212-b中放置样本瓶,在最内环的移液枪嘴槽阵列212-a 上放置干净的吸头,在上位机电脑721中设置好相关参数并启动机器。

2)控制器711控制驱动模组712驱动转盘驱动电机231转动,通过转盘传送机构220带动样本转盘210旋转,带动第一列待处理试剂样本旋转至指定位置。

3)控制器711控制驱动模组712驱动样本综合处理机构500中的水平位移机构510和垂向位移机构520运动,带动加样杆532运动至移液枪嘴槽阵列212-a正上方。

4)控制器711控制驱动模组712驱动样本综合处理机构500中的垂向位移机构520向下运动,带动加样杆532继续向下运动,加样杆532及其上的吸头插入移液枪嘴槽阵列212-a 上干净的吸头内部,完成安装吸头功能。

5)控制器711控制驱动模组712驱动样本综合处理机构500中的水平位移机构510和垂向位移机构520运动,带动插有干净吸头的加样杆532运动至待处理的样品杯槽阵列212-b 正上方。

6)控制器711控制驱动模组712驱动样本综合处理机构500中的垂向位移机构520向下运动,带动加样杆532向下运动,带动加样杆532上的吸头插入样品杯槽阵列212-b中待测样本内部,控制器711控制定量定点加液系统320动作,吸取一定量待测试液体。

7)控制器711控制驱动模组712驱动样本综合处理机构500中的水平位移机构510和垂向位移机构520运动,带动加样杆532上的吸有待测液体的吸头运动至待处理第一列反应杯槽阵列211-c的反应试管的正上方。

8)控制器711控制定量定点加液系统320吐出一定量待测试液体至待处理第一列测试试管中,完成测试样品从样品杯槽阵列212-b上的试管内到反应杯槽阵列211-c上的试管内的添加。

(3)辅助试剂添加步骤:

1)工作人员在移液枪头载体322上的显色剂加样杆322-a、氧化剂加样杆322-b上安装两个无污染全新吸头。

2)在上述样品添加过程中,控制器711控制驱动模组712驱动转盘驱动电机231继续转动,通过转盘传送机构220带动样本转盘210旋转,带动第一列待处理试剂样本旋转至指定位置。

3)控制器711控制驱动模组712驱动横移驱动电机314进而带动横向驱动传动系统315 动作,带动试剂加样横臂317上的移液枪头载体322上的显色剂加样杆322-a、氧化剂加样杆 322-b及其上的枪嘴绕试剂加样垂向轴316旋转至试剂添加槽110正上方。

4)控制器711控制驱动模组712驱动垂向驱动电机311转动,通过垂向驱动传动系统 312带动移液枪头载体322上的显色剂加样杆322-a、氧化剂加样杆322-b及其上的吸头下降并插入辅助试剂池中。

5)控制器711控制定量定点加液系统320工作,使得移液枪头载体322上的两个吸头分别定量定点吸取一定量辅助试剂。

6)控制器711控制驱动模组712驱动垂向驱动电机311转动,通过垂向驱动传动系统 312带动移液枪头载体322上的显色剂加样杆322-a、氧化剂加样杆322-b及吸有试剂的吸头上升并离开辅助试剂池。

7)根据需要,控制器711控制驱动模组712驱动横移驱动电机314进而带动横向驱动传动系统315动作,带动试剂加样横臂317上的移液枪头载体322上的显色剂加样杆322-a上的吸头绕试剂加样垂向轴316旋转至待测反应杯槽阵列211-c上的反应试管正上方。

8)控制器711控制定量定点加液系统320工作,使得移液枪头载体322上的显色剂加样杆322-a上的吸头定量定点吐出一定量辅助试剂。

9)根据需要,控制器711控制驱动模组712驱动横移驱动电机314进而带动横向驱动传动系统315动作,带动试剂加样横臂317上的移液枪头载体322上的氧化剂加样杆322-b上的吸头绕试剂加样垂向轴316旋转实现位置微移,将氧化剂加样杆322-b上的吸头移动至待测反应杯槽阵列211-c上的反应试管正上方。

10)控制器711控制定量定点加液系统320工作,使得移液枪头载体322上氧化剂加样杆322-b上的吸头定量定点吐出一定量辅助试剂,至此待测样本试管中完成添加辅助试剂作业。

11)控制器711控制控制驱动模组712驱动垂向驱动电机311转动,通过垂向驱动传动系统312带动移液枪头载体322上的显色剂加样杆322-a、氧化剂加样杆322-b恢复原位,完成一次加样操作。

(4)测试样品搅拌步骤:

1)完成辅助试剂添加操作后,控制器711控制驱动模组712驱动转盘驱动电机231转动,通过转盘传送机构220带动样本转盘210旋转,带动已添加了辅助试剂的待处理试剂样本管旋转至指定位置。

2)控制器711控制驱动模组712驱动样本综合处理机构500中的水平位移机构510和垂向位移机构520运动,带动插有吸头的加样杆532运动至样品杯槽阵列212-b中的反应杯试管正上方。

3)控制器711控制驱动模组712驱动样本综合处理机构500中的垂向位移机构520向下运动,带动加样杆532及其上的吸头向下运动,带动加样杆532上的吸头插入样品杯槽阵列 212-b中的反应杯试管中。

4)控制器711控制定量定点加液系统320吸取一定量待测试样本液体。

5)控制器711控制驱动模组712驱动样本综合处理机构500中的垂向位移机构520向上运动,带动加样杆532及其上的吸头向上运动并离开样品杯槽阵列212-b中的反应杯试管杯口一段距离。

6)控制器711控制定量定点加液系统320吐出全部待测试液体,至此完成一次对样品杯槽阵列212-b中的反应杯试管中的液体混合。

7)重复上述步骤3)-6)一次,完成第二次对样品杯槽阵列212-b中的反应杯试管中的液体混合功能。

8)根据需要重复两次及两次以上的上述步骤3)-6),实现对待测量试管中液体的均匀混合。

(5)退管步骤:

1)当控制器711控制完成测试样品添加及混合操作后,控制器711控制驱动模组712驱动样本综合处理机构500中的水平位移机构510和垂向位移机构520运动,带动插有吸头的加样杆532运动至废品槽600正上方。

2)控制器711控制驱动模组712驱动样本综合处理机构500中的垂向位移机构520继续向上运动,带动加样杆532及其上的吸头向上运动,直至吸头最上端触碰到退管机构540中的退管挡环541,此时吸头被退管挡环541退下,落入废品槽600中,完成退管操作。

(6)计算尿碘浓度步骤:

1)控制器711控制驱动模组712驱动转盘驱动电机231转动,通过转盘传送机构220带动样本转盘210旋转,带动已添加有待测试剂的反应杯槽阵列211-c上的反应杯试管至光路检测模块420间。

2)控制器711控制特制发光二极管421工作,透过比色池411、测样试管、待测试液体到达硅光二极管422中。

3)控制器711控制硅光二极管422工作,接收特定波长的光线并感应光照强度,控制器 711根据光照强度计算出尿碘浓度。

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